KR101262415B1 - 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏에 관한 것으로서, 상부면에 하이 캠이 통과되는 슬롯이 소정 깊이 함몰 형성되고, 내부에 이동 공간이 형성되어 로우 캠과 접촉되는 태핏 몸체와; 상기 이동 공간에 마련되어 유압에 의해 회전되며, 상기 이동 공간에서 상하 방향으로 이동되어 상기 하이 캠과 접촉되는 리프터와; 상기 태핏 몸체와 상기 리프터에 마련되어 상기 리프터를 회전시키기 위한 유압 라인과; 상기 태핏 몸체와 상기 리프터에 마련되어 상기 리프터의 상하 이동을 안내하는 이동 안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 유압에 의해 리프터를 회전시키고, 이 회전력에 이해 리프터가 상하 이동되어 밸브가 2단으로 가변됨으로써, 록킹핀과 아우터 태핏 및 이너 태핏으로 구성된 종래에 비해 조립 공수가 줄어들므로 제조 원가가 절감될 수 있다.

Description

자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏{TAPPET OF DIRECT ACTING TYPE OF 2-STEP VARIABLE VALVE LIFT DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구조가 단순할 뿐만 아니라 제조 원가가 절감될 수 있는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관에서는 엔진의 크랭크 축의 회전력을 전달받은 캠 축이 회전되고, 이 캠 축에 마련된 캠에 의해 흡기 밸브 및 배기 밸브가 상하 리프팅되어 연소실에 흡입 공기가 공급되고 연소가스가 배기되는 과정을 거침으로써, 혼합기를 압축 및 폭발시켜 동력을 얻는 과정이 반복된다.

상기와 같이 흡기 밸브 및 배기 밸브를 작동시키기 위해 캠, 캠 축, 태핏, 스윙암 또는 로커암 등의 일련의 기구들이 마련되는데, 특히 직동식의 경우에는 캠이 태핏에 직접 접촉됨으로써 흡기 밸브 및 배기 밸브를 리프팅시킨다.

종래의 직동식 태핏은 밸브와 일체로 결합되는 저면이 개구된 원통 형상의 이너 태핏과, 이너 태핏과 동축상으로 외주에 설치되는 중공의 원통 형상의 아우터 태핏과, 이너 태핏과 아우터 태핏 사이에 마련되어 실린더 헤드로부터 제공되는 유 압에 의해 이너 태핏과 아우터 태핏을 선택적으로 걸림 유지 및 걸림 해제시키는 록킹핀으로 구성된다.

이에, 록킹핀이 걸림 해제될 때에는 하이 캠이 아우터 태핏만을 리프팅시키기 때문에 밸브가 로우 리프팅되고, 록킹핀이 걸림 유지될 때에는 하이 캠이 아우터 태핏과 이너 태핏을 동시에 리프팅시키기 때문에 밸브가 하이 리프팅될 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 가변 밸브 장치의 직동식 태핏에 있어서는, 구조가 복잡하여 조립 공수가 증가하므로 제조 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 구조가 단순할 뿐만 아니라 제조 원가가 절감될 수 있는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏에 있어서, 상부면에 하이 캠이 통과되는 슬롯이 소정 깊이 함몰 형성되고, 내부에 이동 공간이 형성되어 로우 캠과 접촉되는 태핏 몸체와; 상기 이동 공간에 마련되어 유압에 의해 회전되며, 상기 이동 공간에서 상하 방향으로 이동되어 상기 하이 캠과 접촉되는 리프터와; 상기 태핏 몸체와 상기 리프터에 마련되어 상기 리프터를 회전시키기 위한 유압 라인과; 상기 태핏 몸체와 상기 리프터에 마련되어 상기 리프터의 상하 이동을 안내하는 이동 안내부에 의해 달성된다.

여기서, 상기 리프터는 중심축이 상향 돌출 형성된 상판과, 상기 상판의 하부에 배치된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 마련되어 오일 공급부가 형성되도록 방사 방향으로 마련된 복수의 베인을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 이동 안내부는 상기 하판의 둘레면에 서로 대향하는 위치에 형성된 제1 안내핀 및 제2 안내핀과; 제1 나선부가 형성되도록 상기 태핏 몸체의 내측면에 함몰 형성되어 상기 제1 안내핀이 안내되는 제1 안내홈과; 제2 나선부가 형성되도록 상기 태핏 몸체의 내측면에 함몰 형성되어 상기 제2 안내핀이 안내되는 제2 안내홈을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.

이 때, 상기 제1 안내홈은 양측 단부에 형성된 제1 수평부와, 양측의 상기 제1 수평부를 연결하는 상기 제1 나선부로 구성되며, 상기 제2 안내홈은 양측 단부에 형성된 제2 수평부와, 양측의 상기 제2 수평부를 연결하는 상기 제2 나선부로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 유압 라인은 상기 태핏 몸체의 일측에 관통 형성된 제1 오일공과, 상기 제1 오일공과 연통되는 상기 오일 공급부로 구성된 리프터 상승 라인과; 상기 태핏 몸체의 타측에 관통 형성된 제2 오일공과, 상기 제2 오일공과 연통된 상기 오일 공급부로 구성된 리프터 하강 라인으로 구성된 것이 바람직하다.

상기 중심축이 삽입되는 삽입공이 형성된 결합편과, 상기 결합편의 상부면에 연장 형성되어 상기 하이 캠이 접촉되는 접촉편을 가지는 패드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유압에 의해 리프터를 회전시키고, 이 회전력에 의해 리프터가 상하 이동되어 밸브가 2단으로 가변됨으로써, 록킹핀과 아우터 태핏 및 이너 태핏으로 구성된 종래에 비해 조립 공수가 줄어들므로 제조 원가가 절감되는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏이 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏(1)은 크게 캠 축(5)을 중심으로 회전하는 로우 캠(3)과 접촉하는 태핏 몸체(10)와, 태핏 몸체(10)에 결합되어 유압에 의해 회전하면서 상하 방향으로 이동되어 하이 캠(4)과 접촉하는 리프터(20)와, 태핏 몸체(10)와 리프터(20)에 마련되어 리프터(20)를 회전시키기 위한 유압 라인(51, 52)과, 태핏 몸체(10)와 리프터(20)에 마련되어 리프터(20)의 상하 이동을 안내하는 이동 안내부(61, 62, 71, 72)를 포함하여 이루어진다.

태핏 몸체(10)는 원통형으로 마련되며, 상부면에 하이 캠(4)이 통과되는 슬롯(11)이 소정 깊이 함몰 형성되어 있다.

태핏 몸체(10)의 내부에는 리프터(20)가 유압에 의해 회전 및 상하 이동 가능하도록 마련되어 리프터(20)가 설치되기 위한 이동 공간(12)이 형성되어 있다.

한편, 태핏 몸체(10)의 좌측 하부에는 하이 리프트 변환시 오일이 공급되기 위한 제1 오일공(51a)이 관통 형성되어 있으며, 이 제1 오일공(51a)은 리프터(20) 의 오일 공급부(23a)와 연통되어 있다. 이 때, 제1 오일공(51a)과 오일 공급부(23a)는 후술할 리프터 상승 라인(51)을 구성한다.

또한, 태핏 몸체(10)의 우측에는 제1 오일공(51a)보다 높은 위치에 로우 리프트 변환시 오일이 공급되기 위한 제2 오일공(52a)이 관통 형성되어 있으며, 이 제2 오일공(52a)은 리프터(20)의 오일 공급부(23a)와 연통되어 있다. 이 때, 제2 오일공(52a)과 오일 공급부(23a)는 후술할 리프터 하강 라인(52)을 구성한다.

리프터(20)는 유압 라인(51, 52)을 통해 공급되는 오일에 의해 회전되고, 이 회전력에 의해 이동 안내부(61, 62, 71, 72)에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다.

리프터(20)의 구성을 보다 자세히 설명하면, 리프터(20)는 중심축(21a)이 상향 돌출 형성된 상판(21)과, 상판(21)의 하부에 배치된 하판(22)과, 상판(21)과 하판(22) 사이에 방사 방향으로 마련된 복수의 베인(23)을 포함하여 이루어진다.

중심축(21a)은 슬롯(11)의 저면에 형성된 축 관통공(11a)을 통과하여, 유압 라인(51, 52)을 통해 공급된 오일에 의해 리프터(20)가 회전될 때 리프터(20)와 함께 축 관통공(11a)에서 회전된다. 이 때, 중심축(21a)에는 하이 캠(4)과 접촉되도록 중심축(21a)에 결합되는 패드(30)가 결합되는 것이 좋다.

패드(30)는 중심축(21a)이 삽입되도록 저면이 개구된 삽입공(31a)이 형성된 결합편(31)과, 결합편(31)으로부터 슬롯(11) 방향을 따라 연장 형성되어 하이 캠(4)이 접촉되는 접촉편(32)으로 구성된다. 이러한 패드(30)는 리프터(20)가 상향 이동할 때에는 하이 캠(4)과 접촉되고, 리프터(20)가 하향 이동할 때에는 하이 캠(4)으로부터 이격된다.

베인(23)은 상판(21)과 하판(22) 사이에서 상판(21) 및 하판(22)과 일체로 형성되어 있으며, 방사상 방향으로 복수개 마련됨으로써 각 베인(23) 사이에는 오일 공급부(23a)가 형성되어 있다.

하판(22)의 둘레면에는 서로 대향하는 위치에 제1 안내핀(61) 및 제2 안내핀(62)이 외측으로 돌출 형성되어 있다.

유압 라인은 크게 제1 오일공(51a) 및 오일 공급부(23a)로 구성된 리프터 상승 라인(51)과, 제2 오일공(52a) 및 오일 공급부(23a)로 구성된 리프터 하강 라인(52)으로 구성된다.

리프터 상승 라인(51)은 밸브(15)를 로우 리프트인 상태에서 하이 리프트 상태로 변환시키기 위해 오일이 공급되는 유로로서, 도 3의 (a)와 같이 제1 오일공(51a)을 통해 오일 공급부(23a)로 오일이 공급되면, 오일압에 의해 베인(23)이 반시계 방향으로 회전하여 리프터(20)가 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 리프터(20)는 이동 안내부(61, 62, 71, 72)에 의해 상향 이동되어 도 3의 (b)와 같이 패드(30)가 하이 캠(4)과 접촉된 상태가 된다.

리프터 하강 라인(52)은 밸브(15)를 하이 리프트인 상태에서 로우 리프트 상태로 변환시키기 위해 오일이 공급되는 유로로서, 도 3의 (b)와 같이 제2 오일공(52a)을 통해 오일 공급부(23a)로 오일이 공급되면, 오일압에 의해 베인(23)이 시계 방향으로 회전하여 리프터(20)가 시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 리프터(20)는 이동 안내부(61, 62, 71, 72)에 의해 하향 이동되어 도 3의 (a)와 같 이 패드(30)가 하이 캠(4)과 이격된 상태가 된다.

이동 안내부는 크게 하판(22)의 둘레면에 형성된 안내핀(61, 62)과, 태핏 몸체(10)의 내측면에 함몰 형성되어 안내핀(61, 62)이 안내되는 안내홈(71, 72)으로 구성된다.

안내핀은 하판(22)의 둘레면에 서로 대향하는 위치에 외측으로 연장 형성된 제1 안내핀(61) 및 제2 안내핀(62)으로 구성된다.

안내홈은 제1 나선부(71b)가 형성되도록 태핏 몸체(10)의 내측면에 함몰 형성되어 제1 안내핀(61)이 안내되는 제1 안내홈(71)과, 제2 나선부(72b)가 형성되도록 태핏 몸체(10)의 내측면에 함몰 형성되어 제2 안내핀(62)이 안내되는 제2 안내홈(72)으로 구성된다.

이 때, 제1 안내홈(71)은 양측 단부에 형성된 제1 수평부(71a, 71c)와 양측의 제1 수평부(71a, 71c)를 연결하는 제1 나선부(71b)로 구성되며, 제2 안내홈(72)은 제1 안내홈(71)과 마찬가지로 양측 단부에 형성된 제2 수평부(72a, 72c)와 양측의 제2 수평부(72a, 72c)를 연결하는 제2 나선부(72b)로 구성된다.

제1 안내홈(71)의 제1 수평부(71a)와 제2 안내홈(72)의 제2 수평부(72a)는 마주보는 위치에 동일 높이에 있으며, 제1 안내홈(71)의 제1 수평부(71c)와 제2 안내홈(72)의 제2 수평부(72c)는 마주보는 위치에 동일 높이에 있음으로써, 리프터(20)가 태핏 몸체(10)의 이동 공간(12)에 평평하게 배치된다.

이 때, 제1 안내핀(61)은 초기에 제1 안내홈(71)의 제1 수평부(71a)에 조립된 상태가 되고, 제2 안내핀(62)은 초기에 제2 안내홈(72)의 제2 수평부(72a)에 조 립된 상태가 된다.

여기서, 제1 나선부(71b)의 일측 단부에 수평 구간인 제1 수평부(71a)가 형성되어 있고, 제2 나선부(72b)의 일측 단부에 수평 구간인 제2 수평부(72a)가 형성되어 있음으로써, 리프터(20)가 초기 위치(또는, 도 3의 (b)와 같은 하이 리프트 상태에서 (a)와 같은 로우 리프트 상태로 변환될 때)일 때 제1 안내핀(61)과 제2 안내핀(62)이 각각 제1 수평부(71a)와 제2 수평부(72a)에서 유동되지 않으므로 그 위치를 유지시키기 위해 리프터 하강 라인(52)을 통해 오일을 계속해서 공급해줄 필요가 없다.

마찬가지로, 제1 나선부(71b)의 타측 단부에 수평 구간인 제1 수평부(71c)가 형성되어 있고, 제2 나선부(72b)의 타측 단부에 수평 구간인 제2 수평부(72c)가 형성되어 있음으로써, 리프터(20)가 도 3의 (b)와 같이 상향 이동한 후 제1 안내핀(61)과 제2 안내핀(62)이 각각 제1 수평부(71c)와 제2 수평부(72c)에서 유동되지 않으므로 그 위치를 유지시키기 위해 리프터 상승 라인(51)을 통해 오일을 계속해서 공급해줄 필요가 없다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 직동식 태핏(1)의 작동 원리를 도 3을 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

초기, 직동식 태핏(1)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 태핏 몸체(10)가 로우 캠(3)과 접촉된 상태가 되고, 이 때 리프터(20)는 이동 공간(12)의 하측에 배치된 상태가 된다. 즉, 제1 안내핀(61)은 제1 수평부(71a)에 위치해 있고 제2 안내핀(62)은 제2 수평부(72a)에 위치해 있다. 이 때, 밸브(15)는 리프터(20)와 일체로 결합되어 리프터(20)의 이동에 따라 리프팅되므로, 도 3의 (a)는 밸브(15)가 로우 리프트된 상태가 된다.

그 후, 밸브(15)를 하이 리프팅시키기 위해, 오일이 리프트 상승 라인인 제1 오일공(51a)을 통해 오일 공급부(23a)로 공급되면, 베인(23)은 이 오일압에 의해 반시계 방향으로 회전하여 리프터(20)가 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제1 안내핀(61)은 제1 수평부(71a)에서 벗어나 제1 나선부(71b)을 따라 상향 이동하여 제1 수평부(71c)에 위치하게 되고, 이와 동시에 제2 안내핀(62)은 제2 수평부(72a)에서 벗어나 제2 나사산(72b)을 따라 상향 이동하여 제2 수평부(72c)에 위치함으로써, 리프터(20)가 도 3의 (b)와 같이 상향 이동된 상태가 된다. 그 결과, 패드(30)가 하이 캠(4)과 접촉 가능한 상태가 되므로, 캠 축(5)이 회전하여 하이 캠(4)이 패드(30)를 아래 방향으로 누르면 태핏 몸체(10) 및 리프터(20)가 함께 아래 방향으로 리프팅됨으로써 밸브(15)가 하이 리프팅된다.

이와 같이 리프터(20)가 상향 이동되어 도 3의 (b)와 같은 하이 리프트 상태에서 밸브(15)를 도 3의 (a)와 같이 로우 리프트 상태로 변환하기 위해, 오일이 리프트 하강 라인인 제2 오일공(52a)을 통해 오일 공급부(23a)로 공급되면, 베인(23)은 이 오일압에 의해 시계 방향으로 회전하여 리프터(20)가 시계 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제1 안내핀(61)은 제1 수평부(71c)에서 벗어나 제1 나선부(71b)을 따라 하향 이동하여 제1 수평부(71a)에 위치하게 되고, 이와 동시에 제2 안내핀(62)은 제2 수평부(72c)에서 벗어나 제2 나사산(72b)을 따라 상향 이동하여 제2 수평부(72a)에 위치함으로써, 리프터(20)가 도 3의 (a)와 같이 하향 이동된 상태가 된다. 그 결과, 패드(30)가 하이 캠(4)과 이격된 상태가 되므로, 캠 축(5)이 회전하여도 하이 캠(4)이 리프터(20)와 접촉되지 않으므로 리프터(20)와 일체로 이동하는 밸브(15)는 로우 리프트 상태가 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 유압에 의해 리프터(20)를 회전시키고, 이 회전력에 의해 리프터(20)가 상하 이동되어 밸브(15)가 2단으로 가변됨으로써, 록킹핀과 아우터 태핏 및 이너 태핏으로 구성된 종래에 비해 조립 공수가 줄어들므로 제조 원가가 절감되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏을 도시한 결합 사시도이고,

도 2는 도 1의 분리 사시도이고,

도 3의 (a)는 밸브가 로우 리프트 상태일 때의 직동식 태핏의 상태를 도시한 단면도, (b)는 밸브가 하이 리프트 상태일 때의 직동식 태핏의 상태를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 직동식 태핏 3 : 로우 캠

4 : 하이 캠 10 : 태핏 몸체

11 : 슬롯 12 : 이동 공간

15 : 밸브 20 : 리프터

21 : 상판 21a : 중심축

22 : 하판 23 : 베인

23a : 오일 공급부 30 : 패드

31 : 결합편 31a : 삽입공

32 : 접촉편 51 : 리프터 상승 라인

51a : 제1 오일공 52 : 리프터 하강 라인

52a : 제2 오일공 61 : 제1 안내핀

62 : 제2 안내핀 71 : 제1 안내홈

72 : 제2 안내홈

Claims (6)

1. 상부면에 하이 캠이 통과되는 슬롯이 소정 깊이 함몰 형성되고, 내부에 이동 공간이 형성되어 로우 캠과 접촉되는 태핏 몸체와;

   상기 이동 공간에 마련되어 유압에 의해 회전되며, 상기 이동 공간에서 상하 방향으로 이동되어 상기 하이 캠과 접촉되는 리프터와;

   상기 태핏 몸체와 상기 리프터에 마련되어 상기 리프터를 회전시키기 위한 유압 라인과;

   상기 태핏 몸체와 상기 리프터에 마련되어 상기 리프터의 상하 이동을 안내하는 이동 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리프터는 중심축이 상향 돌출 형성된 상판과, 상기 상판의 하부에 배치된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 마련되어 오일 공급부가 형성되도록 방사 방향으로 마련된 복수의 베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏.
3. 제2항에 있어서, 상기 이동 안내부는

   상기 하판의 둘레면에 서로 대향하는 위치에 형성된 제1 안내핀 및 제2 안내 핀과;

   제1 나선부가 형성되도록 상기 태핏 몸체의 내측면에 함몰 형성되어 상기 제1 안내핀이 안내되는 제1 안내홈과;

   제2 나선부가 형성되도록 상기 태핏 몸체의 내측면에 함몰 형성되어 상기 제2 안내핀이 안내되는 제2 안내홈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 안내홈은 양측 단부에 형성된 제1 수평부와, 양측의 상기 제1 수평부를 연결하는 상기 제1 나선부로 구성되며,

   상기 제2 안내홈은 양측 단부에 형성된 제2 수평부와, 양측의 상기 제2 수평부를 연결하는 상기 제2 나선부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏.
5. 제2항에 있어서, 상기 유압 라인은

   상기 태핏 몸체의 일측에 관통 형성된 제1 오일공과, 상기 제1 오일공과 연통되는 상기 오일 공급부로 구성된 리프터 상승 라인과;

   상기 태핏 몸체의 타측에 관통 형성된 제2 오일공과, 상기 제2 오일공과 연통된 상기 오일 공급부로 구성된 리프터 하강 라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏.
6. 제2항에 있어서,

   상기 중심축이 삽입되는 삽입공이 형성된 결합편과, 상기 결합편의 상부면에 연장 형성되어 상기 하이 캠이 접촉되는 접촉편을 가지는 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 2단 가변 밸브 리프트 장치의 직동식 태핏.

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