KR101316447B1 - 가변 밸브 리프트의 래칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 밸브 리프트의 래칭 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 구조를 단순화하여, 2밸브를 동시에 작동시키는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 중앙 상부에 캠 접촉부가 구비되고, 상기 캠 접촉부가 구비된 위치에서 좌하측에 래칭 홈이 형성되며, 상기 캠 접촉부가 구비된 위치에서 우측에 회전축이 구비되고, 소정의 두께를 가지고 이루어진 이너 바디, 평면상 한 쌍의 빔 부재로 이루어지는 프레임이 형성되고, 상기 프레임 사이에 상기 이너 바디가 구비되며, 상기 이너 바디의 래칭 홈에 상응한 위치에서 일측의 빔 부재에는 래칭 핀이 구비되고 타측의 빔 부재에는 래칭 핀 가압 수단이 구비되며, 후단부에 HLA(Hydraulic Lash Adjuster)가 장착되고, 상기 래칭 핀 가압 수단과 HLA가 유로를 통하여 연결되고, 전단부에 한 쌍의 밸브 누름부가 형성된 아우터 바디로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

가변 밸브 리프트의 래칭 장치{LATCHING DEVICE FOR VARIABLE VALVE LIFT}

본 발명은 가변 밸브 리프트의 래칭 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 구조를 단순화하여, 2 밸브를 동시에 작동시키는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치에 관한 것이다.

현재, 가솔린 엔진의 효율향상을 위한 대표적인 기술로서 캠이 열리고 닫히는 시기와 리프트의 높이를 조절함으로써 밸브 오버랩 기간을 조절할 수 있는 VVT(Variable Valve Timing)와 VVL(Variable Valve Lift) 기술을 들 수 있다. 이 기술을 사용하면 엔진의 출력 향상은 물론 내부 EGR에 의해서 질소산화물을 저감시킬 수 있으며 펌핑 로스가 줄어들어 연비를 향상시킬 수도 있다.

이 중, 가변 밸브 리프트 구조에서 래칭(latching) 장치는, 밸브 트레인의 고속 캠과 저속 캠을 변환할 수 있도록 하는 기계적 스위치 역할을 한다. 일반적으로, 가변 밸브 리프트 구조에서의 래칭은, 적절한 오일 압력에서 전환 가능하고, 엔진의 1~3 사이클 이내에 변환 가능하며, 저속 캠과 고속 캠에서 정해진 최대 회전수에서 특정 내구성을 만족하고, 제작이 용이하여야 하며, 래칭시 충격이 과다하지 않고, 고속 캠의 회전에 따른 로스트 모션(lost motion)이 제어 가능하여야 한 다.

도 1에 일반적으로 사용되는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치가 도시되어 있다. 도 1에 상세히 도시된 바와 같이, 아우터 바디(100)는, 대략 가로로 긴 직사각형의 틀 형상으로 이루어지고, 일단부(도면에서는 좌측)의 양측에는 한 쌍의 메인 피봇(main pivot)용 통공(110) 및 통공부(120)가 소정의 형상으로 형성되어 있다. 이 한 쌍의 메인 피봇용 통공(110)은 후술하는 이너 바디(200)의 메인 피봇용 통공(도시 생략)과 동축상으로 배치되어 메인 피봇 축(310)으로 회전 가능하게 연결될 수 있도록 형성된다. 또한, 상기 아우터 바디(100)의 상부의 길이 방향의 중간 위치에는, 별개의 구성 부품으로 형성된 한 쌍의 캠 접촉부(150)가 장착되어 있다.

이너 바디(200)는, 상기 아우터 바디(100)의 틀 형상 내주면에 수용될 수 있도록, 아우터 바디(100)의 내주면 둘레 크기게 상응한 크기를 가지고 형성되어 있다. 또한, 상기 이너 바디(200)는, 육면체 형상으로 이루어진 래칭 장치(300), 이 래칭 장치의 일측면 양 가장자리에서부터 연장된 한 쌍의 이너 암(230), 각각의 이너 암(230)의 끝단에 형성된 한 쌍의 메인 피봇용 통공(도시 생략) 및 상기 한 쌍의 이너 암(230)의 메인 피봇용 통공(도시 생략)과 래칭 장치 사이의 소정 위치에 형성된 베어링부(250)로 구성되어 있다. 또한, 이너 바디(200)의 일측(도면에서는 좌측)에 형성된 메인 피봇용 통공(도시 생략)은, 상술한 아우터 바디(100)의 메인 피봇용 통공(110)과 동축상으로 배치되어 메인 피봇 축(310)으로 회전 가능하게 결합되어 구동되도록 이루어진다. 또한, 이너 암(230)의 도중의 소정 위치에 베어링부(250)가 형성되고, 타측 방향에 래칭 장치(300)가 구비되어 있으며, 이들을 포함 하여 구성된 이너 바디(200)의 길이가 상기 아우터 바디(100)의 내주면의 길이에 상응한다.

상술한 바와 같이, 종래 사용되고 있는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치는 그 구조 및 작동이 복잡하여 가공 비용이 상승한다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 간단한 구조로 2 밸브를 동시에 작동시키는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 중앙 상부에 캠 접촉부가 구비되고, 상기 캠 접촉부가 구비된 위치에서 좌하측에 래칭 홈이 형성되며, 상기 캠 접촉부가 구비된 위치에서 우측에 회전축이 구비되고, 소정의 두께를 가지고 이루어진 이너 바디, 평면상 한 쌍의 빔 부재로 이루어지는 프레임이 형성되고, 상기 프레임 사이에 상기 이너 바디가 구비되며, 상기 이너 바디의 래칭 홈에 상응한 위치에서 일측의 빔 부재에는 래칭 핀이 구비되고 타측의 빔 부재에는 래칭 핀 가압 수단이 구비되며, 후단부에 HLA(Hydraulic Lash Adjuster)가 장착되고, 상기 래칭 핀 가압 수단과 HLA가 유로를 통하여 연결되고, 전단부에 한 쌍의 밸브 누름부가 형성된 아우터 바디로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 바디의 두께는 상기 프레임의 양 빔 부재 사이의 거리에 상응한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 래칭 홈이 형성된 위치와 상응한 아우터 바디의 일측의 빔 부재에는 리턴 스프링이 구비되고, 상기 리턴 스프링과 맞닿는 래칭 핀이 구비되며, 타측의 빔 부재에는 래칭 핀 가압 수단이 구비되고, 이 래칭 핀 가압 수단은 상기 HLA로 유압을 제공받는 유로와 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임은 평명상 'ㄷ'자 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 바디의 하면에는 로스트 모션 스프링 누름부가 형성되고, 상기 아우터 바디의 전단부에는 한 쌍의 밸브 누름부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래에 비하여 간단한 구조의 래칭 장치를 제공할 수 있으므로, 가공 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 래칭 장치의 개념도로서, (a)는 측단면도, (b)는 평단면도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부에 캠(73)이 구비되고, 상기 캠(73)의 아래쪽에 본 발명에 따른 래칭 장치가 구비되고, 이 래칭 장치의 아래쪽 소정 위치에 한 쌍의 밸브(71) 및 로스트 모션 스프링(72)이 구비된다. 상기 캠(73), 한 쌍의 밸브(71) 및 로스트 모션 스프링(72)은 통상적으로 사용되는 것을 사용하여도 상관없으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 래칭 장치는 이너 바디(20)와 아우터 바디(10)로 구성된다.

먼저, 이너 바디(20)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 측면에서 보았을 때, 중앙 상부에 캠 접촉부(15)가 구비된다. 캠 접촉부(15)는 상기 캠(73)과 맞닿아 밸브(71) 또는 로스트 모션 스프링(72)을 누를 수 있도록 본 발명의 래칭 장치를 회 전시키는 부분이므로, 소정의 곡률을 가진 형상의 것이 바람직하다. 도 2에 도시한 캠 접촉부(15)는 개념을 설명하기 위한 것으로서, 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.

상기 캠 접촉부(15)가 형성된 곳에서 좌측 아래쪽에 래칭 홈(33)이 형성된다. 상기 래칭 홈(33)은 이너 바디(20)와 아우터 바디(10)를 관통하여 구비되는 래칭 핀(34) 및 래칭 핀 가압 수단(30)에 관한 것으로서, 후술하기로 한다.

또, 상기 캠 접촉부(15)가 형성된 곳에서 우측에 회전축(21)이 구비된다. 상기 회전축(21)은 후술하는 바와 같이, 래칭 장치 전체 또는 이너 바디(20)만을 회전시키는 중심 축이다.

다음으로, 아우터 바디(10)에 대해 설명한다.

아우터 바디(10)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 평면상 한 쌍의 빔 부재로 이루어진 프레임이 형성된다. 본 실시 형태에서 도시한 프레임은 대락 'ㄷ'자 형상의 프레임이 형성된다. 상기 프레임의 사이에 상기 이너 바디(20)가 회동 가능하게 삽입된다. 그러므로, 상기 이너 바디(20)의 폭은 상기 아우터 바디(10)의 프레임에서 양 빔 부재 사이의 프레임 사이의 거리에 상응하게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이너 바디(20)의 래칭 부분이 형성된 위치와 상응한 위치의 아우터 바디(10)의 일측의 빔 부재(도 2(b)에서 오른쪽)에는 래칭 핀(34)이 구비되고, 이 래칭 핀(34)은 리턴 스프링(32)에 의해 가압되어 있다. 또, 타측의 빔 부재에는 래칭 핀(34)을 가압하기 위한 래칭 핀 가압 수단(30)이 구비되고, 이 래칭 핀 가압 수단(30)은 후술하는 HLA(Hydraulic Lash Adjuster)에 의해 유압을 제공받는다.

또한, 상기 아우터 바디(10)의 후단부의 하면에는(도 2(b)에서 상부) HLA(40)가 구비되고, 이 HLA(40)와 상기 래칭 핀 가압 수단(30)은 유로(45)를 통하여 연결되어 있다.

또한, 상기 아우터 바디(10)의 리턴 스프링(32)이 구비된 측의 외벽은 리턴 스프링 받이(35)로 마감되어 있다.

상기와 같이 구성된 이너 바디(20)와 아우터 바디(10)의 전단부 하면은 각각 로스트 모션 스프링(72) 및 한 쌍의 밸브(71)를 가압하는 가압면이 된다. 또, 상기 아우터 바디(10)는 상기한 바와 같은 프레임으로 이루어져 있으므로, 2 밸브를 동시에 가압할 수 있는 형상으로 되어 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 래칭 장치의 작동에 대해 설명한다.

도 3은 CDA가 작동하지 않을 때, 즉, VVL의 경우 하이 리프트 구동시의 상태를 나타내고 있다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 캠(73) R1 방향으로 회전하면, 상기 캠(73)의 선단부가 캠 접촉부(15)에 맞닿아 래칭 장치를 가압하게 된다. 이때, HLA(40)는 래칭 핀 가압 수단(30)으로 유압을 제공하지 않으므로, 래칭 핀(34)은 리턴 스프링(32)에 의해 이너 바디(20) 측(도 3(b)에서 좌측)으로 가압되어 이너 바디(20)에 형성된 래칭 홈(33)에 걸려 있게 된다. 그러므로, 상기 이너 바디(20)와 아우터 바디(10)는 회전축(21)을 중심으로 같이 R2 방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 래칭 장치가 R2 방향으로 회전하면, 아우터 바디(10)의 선단부에 형성되어 있는 한 쌍의 밸브 누름부(11)가 2 밸브(71)를 동시에 D1 방향으로 가압 하게 된다. 한편, 상기 래칭 장치의 회전에 연동하여 이너 바디(20)의 누름부(22)도 로스트 모션 스프링(72)를 D2 방향으로 가압하게 된다.

도 4는 CDA가 작동할 때, 즉, VVL의 경우 로우 리프트 구동시의 상태를 나타내고 있다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 캠(73) R1 방향으로 회전하면, 상기 캠(73)의 선단부가 캠 접촉부(15)에 맞닿아 래칭 장치를 가압하게 된다. 이때, HLA(40)는 래칭 핀 가압 수단(30)으로 유압을 제공하여, 래칭 핀(34)이 리턴 스프링(32)을 누르면서 이너 바디(20) 측에 형성된 래칭 홈(33)에서부터 빠지게 된다. 그러므로, 상기 이너 바디(20)와 아우터 바디(10)는 분리되고, 캠 접촉부(15)가 형성된 이너 바디(20) 만이 회전축(21)을 중심으로 같이 R3 방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 이너 바디(20)가 R3 방향으로 회전하면, 이너 바디(20)의 하단부에 형성되어 있는 로스트 모션 스프링 누름부(22)가 로스트 모션 스프링(72)을 D2 방향으로 가압하게 되고, 아우터 바디(10)의 선단부에 형성되어 있는 한 쌍의 밸브 누름부(11)는 2 밸브(71)를 가압하지 않게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 간단한 구조로 구성된 래칭 장치에 의해, CDA 또는 VVL 장치의 구현이 가능하게 된다. 본 발명에서는 CDA 작동을 중심으로 설명하였으나, 본 발명에 의하면 VVL 장치의 구현도 가능하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이 다.

도 1은 종래의 래칭 장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 래칭 장치의 개념도로서, (a)는 측단면도, (b)는 평단면도.

도 3은 CDA 비작동시의 본 발명에 따른 래칭 장치의 작동도로서, (a)는 측단면도, (b)는 평단면도.

도 4는 CDA 작동시의 본 발명에 따른 래칭 장치의 작동도러서, (a)는 측단면도, (b)는 평단면도.

<부호의 설명>

10 : 아우터 바디 11 : 밸브 누름부

15 : 캠 접촉부 20 : 이너 바디

21 : 회전축 22 : 로스토 모션 스프링 누름부

30 : 래칭 32 : 리턴 스프링

33 : 래칭 홈 34 : 래칭 핀

35 : 리턴 스프링 받이 40 : HLA

45 : 유로 71 : 밸브

72 : 로스트 모션 스프링 73 : 캠

Claims (5)

1. 중앙 상부에 캠 접촉부가 구비되고, 상기 캠 접촉부가 구비된 위치에서 좌하측에 래칭 홈이 형성되며, 상기 캠 접촉부가 구비된 위치에서 우측에 회전축이 구비되고, 소정의 두께를 가지고 이루어진 이너 바디,

   평면상 한 쌍의 빔 부재로 이루어지는 프레임이 형성되고, 상기 프레임 사이에 상기 이너 바디가 구비되며, 상기 이너 바디의 래칭 홈에 상응한 위치에서 일측의 빔 부재에는 래칭 핀이 구비되고 타측의 빔 부재에는 래칭 핀 가압 수단이 구비되며, 후단부에 HLA(Hydraulic Lash Adjuster)가 장착되고, 상기 래칭 핀 가압 수단과 HLA가 유로를 통하여 연결되고, 전단부에 한 쌍의 밸브 누름부가 형성된 아우터 바디로 이루어지고,

   상기 래칭 홈은 상기 이너 바디와 상기 아우터 바디를 관통하여 구비되되, 상기 아우터 바디 일측 부재에 구비된 상기 래칭 홈에는 상기 래칭 핀이 삽입되고, 타측 부재에 구비된 상기 래칭 홈에는 상기 래칭 핀 가압수단이 삽입되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 이너 바디의 두께는 상기 프레임의 양 빔 부재 사이의 거리에 상응한 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 래칭 홈이 형성된 위치와 상응한 아우터 바디의 일측의 빔 부재에는 리턴 스프링이 구비되고, 상기 리턴 스프링과 맞닿는 래칭 핀이 구비되며, 타측의 빔 부재에는 래칭 핀 가압 수단이 구비되고, 이 래칭 핀 가압 수단은 상기 HLA로 유압 을 제공받는 유로와 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 프레임은 평명상 'ㄷ'자 형상인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 이너 바디의 하면에는 로스트 모션 스프링 누름부가 형성되고, 상기 아우터 바디의 전단부에는 한 쌍의 밸브 누름부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.

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