KR101601044B1

KR101601044B1 - 가변 밸브 리프트 장치

Info

Publication number: KR101601044B1
Application number: KR1020100098974A
Authority: KR
Inventors: 양재춘; 최병영; 곽영홍; 신기욱; 공진국; 우수형
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2016-03-09
Also published as: KR20120037301A

Abstract

본 발명은 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 오일유로가 형성된 가변샤프트, 한쪽은 상기 가변샤프트에 회전가능하게 장착되고, 다른쪽은 캠샤프트의 로우캠에 의해서 밸브를 움직이되, 그 길이방향 중심축을 따라서 래칭핀챔버가 상기 다른쪽으로 개방되도록 형성되는 내측바디, 상기 내측바디의 외측에 형성되되, 한쪽은 상기 가변샤프트에 회전가능하게 장착되고, 다른쪽은 캠샤프트의 하이캠에 의해서 움직이며, 상기 래칭핀챔버와 대응하여 지지부가 형성되는 외측바디, 및 상기 래칭핀챔버에 삽입되고, 상기 오일유로에서 상기 래칭핀챔버로 공급되는 유압에 의해서, 상기 래칭핀챔버에서 설정된 길이 인출되어 상기 외측바디의 상기 지지부에 지지되는 래칭핀을 포함한다.
따라서, 래칭핀을 포함하는 래칭기구가 내측바디의 길이방향 중심축을 따라서 형성되어, 관성모멘트와 같은 동특성이 개선된다. 아울러, 밸브의 길이방향 중심축과 캠샤프트의 중심부를 지나도록 배치됨으로써, 캠샤프트와 밸브의 동특성이 개선된다.

Description

가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT SYSTEM}

본 발명은 운전조건에 따라서 밸브를 낮게 움직이거나 높게 움직여서 저부하 영역에서는 연비를 향상시키고 고부하 영역에서는 출력을 향상시키는 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관(internal combustion engine)은 연소실(combustion chamber)에 연료와 공기를 받아들여 이를 연소함으로써 동력을 형성한다. 공기를 흡입할 때에는 캠축(camshaft)의 구동에 의해 흡기밸브(intake valves)를 작동시키고, 흡기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에 흡입되게 된다.

또한, 캠축의 구동에 의해 배기밸브(exhaust valve)를 작동시키고 배기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에서 배출되게 된다.

그런데, 최적의 흡기밸브/배기밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 오프닝/클로징 타임이 달라지게 된다.

이와 같이 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수 개로 설계하거나, 밸브가 엔진회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치가 연구되고 있다.

따라서, 본 발명은 운전조건에 따라서 밸브를 하이리프트 시키거나 로우리프트 시키는 래칭기구의 동특성이 개선되고, 컴팩트한 구조를 갖는 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는, 오일유로가 형성된 가변샤프트, 한쪽은 상기 가변샤프트에 회전가능하게 장착되고, 다른쪽은 캠샤프트의 로우캠에 의해서 밸브를 움직이되, 그 길이방향 중심축을 따라서 래칭핀챔버가 상기 다른쪽으로 개방되도록 형성되는 내측바디, 상기 내측바디의 외측에 배치되어, 한쪽은 상기 가변샤프트에 회전가능하게 장착되고, 다른쪽은 캠샤프트의 하이캠에 의해서 움직이며, 상기 래칭핀챔버와 대응하여 지지부가 형성되는 외측바디, 및 상기 래칭핀챔버에 삽입되고, 상기 오일유로에서 상기 래칭핀챔버로 공급되는 유압에 의해서, 상기 래칭핀챔버에서 설정된 길이 돌출되도록 이동하여 상기 외측바디의 상기 지지부에 지지되는 래칭핀을 포함한다.

상기 내측바디의 상기 다른쪽 하부에는 상기 밸브를 누르도록 밸브구동부가 형성된다.

상기 캠샤프트에는 일측에 로우리프트용 로우캠이 형성되고, 상기 로우캠의 양측에 상기 로우캠에 인접해서 하이리프트용 하이캠이 형성된다.

상기 밸브구동부와 상기 가변샤프트 사이 상기 내측바디의 상부에는 상기 로우캠과 대응하는 위치에 내측바디롤러가 배치된다.

상기 밸브구동부와 상기 가변샤프트 사이 상기 외측바디의 상부에는 상기 하이캠과 대응하는 위치에 외측바디캠접촉부가 형성된다.

상기 래칭핀은, 상기 오일유로에서 상기 래칭핀챔버로 유압이 공급되면, 상기 래칭핀챔버의 외부로 설정된 길이 인출되어, 상기 래칭핀챔버에 형성된 유압에 의해서 상기 지지부에 지지되어, 상기 내측바디가 상기 외측바디에 의해서 상기 밸브를 하이리프트 시킨다.

상기 래칭핀은, 상기 가변샤프트의 중심유로에서 상기 래칭핀챔버로 유압이 공급되지 않으면, 상기 래칭핀챔버의 내부로 삽입되어, 상기 내측바디는 상기 로우캠에 의새서 상기 밸브를 로우리프트 시킨다.

상기 래칭핀의 앞부분에는 상기 래칭핀의 움직임 방향으로 형성된 가이드슬롯이 가로질러 형성되고, 상기 래칭핀의 뒷부분에는 고정핀홀이 가로질러 형성되며,상기 가이드슬롯에 삽입되고, 양단부는 상기 내측바디에 고정되는 제1고정핀, 상기 고정핀홀에 삽입되어 고정되는 제2고정핀, 및 상기 제1고정핀과 상기 제2고정핀 사이에 압축되어 상기 래칭핀 내부에 장착되어 상기 래칭핀챔버로 유압이 공급되지 않으면 상기 래칭핀을 상기 래칭핀챔버 내부로 탄성적으로 삽입시키는 탄성부재를 포함한다.

상기 탄성부재의 선단부는 상기 제1고정핀에 고정되는 코일스프링이다.

이상 설명한 바와 같은 가변 밸브 리프트 장치에 의하면, 래칭핀을 포함하는 래칭기구가 내측바디의 길이방향 중심축을 따라서 형성되어, 관성모멘트와 같은 동특성이 개선된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 길이방향 단면을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 랭칭부의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동상태를 개략적으로 보여주는 일부 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 개략적인 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 일부 사시도이다.

도 1을 참조하면, 가변 밸브 리프트 장치는 캠샤프트(100), 밸브(115), 내측바디(120), 외측바디(125), 및 가변샤프트(130)를 포함하고, 상기 내측바디(120)의 중간에서 상부에는 내측바디롤러(150)가 배치되고, 상기 외측바디(125)의 상부에는 상기 내측바디롤러(150)와 대응하는 위치에 외측바디캠접촉부(140)가 형성되며, 상기 외측바디(125)의 앞쪽 하부에는 지지부(135)가 하부로 형성된다.

상기 가변샤프트(130)가 상기 내측바디(120)와 상기 외측바디(125)의 한쪽 단부를 관통하여 배치되고, 상기 내측바디(120)와 상기 외측바디(125)는 상기 가변샤프트(130)를 중심으로 회전이 가능하게 배치된다.

상기 내측바디(120)의 다른쪽 하부에는 상기 밸브(115)의 상단부 팁을 누르는 밸브구동부(145)가 형성된다.

여기서, 상기 내측바디(120)의 상기 내측바디롤러(150)는 상기 캠샤프트(100)의 로우캠(105)과 대응되고, 상기 외측바디(125)의 상기 외측바디캠접촉면(140)은 상기 캠샤프트(100)의 하이캠(110)과 대응된다.

여기서, 상기 로우캠(105)이 중심에 배치되고, 상기 하이캠(110)이 상기 로우캠(105)의 양측에 배치된다.

상기 캠샤프트(100)가 회전하면, 상기 캠샤프트(100)의 로우캠(105)이 상기 내측바디롤러(150)를 하부로 눌러서, 상기 밸브(115)가 리프트되고, 상기 캠샤프트(100)의 하이캠(110)이 상기 외측바디캠접촉부(140)를 누른다.

한편, 상기 외측바디(125)의 상기 지지부(135)가 상기 내측바디(120)에 장착된 래칭핀(도 2의 200)이 외부로 인출되어 상기 지지부(135)를 지지하면, 상기 외측바디(125)가 상기 지지부(135)를 통해서 상기 내측바디(120)를 움직여서 상기 내측바디(120)는 상기 밸브(115)를 하이리프트 시킨다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 일부 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 상기 내측바디(120)의 한쪽에는 상기 가변샤프트(130)가 관통하는 홀이 가로질러 형성되고, 다른쪽의 단부 하부에 상기 밸브구동부(145)가 배치된다.

상기 밸브구동부(145)와 상기 가변샤프트홀 사이 중간부분의 상부에 상기 내측바디롤러(150)가 배치되고, 상기 내측바디롤러(150)의 하부에 상기 래칭핀(200)이 삽입되어 배치된다. 상기 래칭핀(200)의 장착구조에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.

상기 외측바디(125)는 상기 내측바디(120)의 양측에 배치되고, 그 한쪽과 다른쪽이 연결되어 하나의 몸체를 형성한다.

아울러, 상기 내측바디(120)와 마찬가지로 상기 가변샤프트(130)가 관통하는 홀이 형성되고, 상기 가변샤프트홀의 반대측에 상기 지지부(135)가 하부로 연장된다.

상기 래칭핀(200)이 상기 지지부(135)에 지지되면, 상기 외측바디(125)에 의해서 상기 내측바디(120)가 움직이고, 상기 래칭핀(200)이 상기 내측바디(120) 내부로 삽입되면, 상기 내측바디(120)는 상기 캠샤프트(100)의 상기 로우캠(105)에 의해서 움직인다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 길이방향 단면을 보여주는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 내측바디(120)의 중심부 하부에 상기 래칭핀(200)이 삽입되는 래칭핀챔버(310)가 형성되고, 상기 가변샤프트(130)의 길이방향 중심부분에는 유압이 공급되는 오일유로(300)가 형성된다.

상기 오일유로(300)는 상기 가변샤프트(130)에 형성된 챔버유로(310)와 상기 내측바디(120)에 형성된 유로를 통해서 상기 래칭핀챔버(330)와 연결된다.

본 발명에서, 상기 내측바디롤러(150)와 상기 래칭핀(200)은 상기 가변샤프트(130)에서 상기 밸브(115)로 향하는 길이방향 중심축에 배치되고, 상기 래칭핀(200)은 상기 내측바디롤러(150)의 하부에 배치됨으로써, 관성모멘트(moment of inertia)와 같은 동특성을 향상시킨다.

즉, 상기 래칭핀(200)이 상기 밸브(115)에 인접해서 상기 내측바디(120)에 형성되거나, 상기 가변샤프트(130)에 인접해서 상기 내측바디(120)에 형성되는 경우, 상기 캠샤프트(100)의 캠이 상기 내측바디(120)를 누를 때, 상기 래칭핀(200)의 관성모멘트가 늘어나서 상기 내측바디(120)를 눌러주는 힘이 증가할 수 있다.

아울러, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 내측바디롤러(150)가 상기 내측바디(120)의 길이방향 중심축에 배치되고, 상기 내측바디롤러(150)의 바로 하부에 상기 래칭핀챔버(310)가 형성되어 상기 내측바디(120)의 동특성이 개선된다. 여기서, 상기 래칭핀(200)이 중심축선상에서 이탈되면 상기 내측바디(120)의 동특성이 줄어든다.

도 3에서, 상기 탄성부재(370)의 선단부에는 상기 제1고정핀(360)에 고정되는 고리부분(375)이 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 랭칭부의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 래칭핀(200)의 앞쪽에는 가이드슬롯(350)이 가로질러 형성되고, 상기 가이드슬롯(350)으로 제1고정핀(360)이 삽입되는 구조를 갖는다.

상기 제1고정핀(360)의 양단부는 도 3의 제1고정핀홀(340)에 고정되어 상기 래칭핀챔버(310)의 내부에 고정된 상태를 유지하고, 상기 래칭핀(200)은 상기 가이드슬롯(350)과 상기 제1고정핀(360)의 구조에 의해서 설정된 길이만큼 움직임이 가능하다.

상기 래칭핀(200)의 후방에서 전방방향으로 장착홀이 형성되고, 상기 장착홀 안으로 슬라이딩캡(430), 탄성부재(370), 및 고정캡(420)이 순차적으로 삽입된다.

상기 제1고정핀(360)이 상기 슬라이딩캡(430)을 관통하여 배치되고, 상기 제1고정핀(360)과 상기 슬라이딩캡(430)은 상기 가이드슬롯(350)을 따라서 움직임이 가능한다.

상기 래칭핀(200)의 뒤쪽에는 제2고정핀(410)이 삽입되어 고정되는 제2고정핀홀(400)이 형성되고, 상기 제2고정핀(410)은 상기 고정캡(420)을 관통하여 배치되어 상기 고정캡(420)을 고정한다.

상기 탄성부재(370)는 상기 슬라이딩캡(430)과 상기 고정캡(420) 사이에 압축된 상태로 상기 래칭핀(200)의 내부에 장착된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동상태를 개략적으로 보여주는 일부 측면도이다.

도 5의 (a)를 참조하면, 상기 가변샤프트(130)를 통해서 상기 래칭핀챔버(310)로 유압이 공급되면, 상기 래칭핀(200)이 상기 래칭핀챔버(310)에서 인출되고, 상기 탄성부재(370)는 압축된다.

따라서, 상기 래칭핀(200)은 상기 지지부(135)에 의해서 지지되고, 상기 외측바디(125)에 의해서 상기 내측바디(120)가 움직여서 상기 밸브(115)를 하이리프트시킨다.

도 5의 (a)를 참조하면, 상기 가변샤프트(130)를 통해서 상기 래칭핀챔버(310)로 유압이 공급되지 않으면, 상기 래칭핀(200)이 상기 래칭핀챔버(310)로 삽입되고, 상기 탄성부재(370)는 신장된다.

따라서, 상기 래칭핀(200)은 상기 지지부(135)에 의해서 지지되지 않고, 상기 외측바디(125)는 로스트모션(lost motion)을 수행하고, 상기 내측바디(120)가 상기 밸브(115)를 로우리프트시킨다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 개략적인 평면도이다.

도 6을 참조하면, 가변 밸브 리프트 장치는 가변샤프트(320), 내측바디(620), 중간바디(630), 외측바디(640), 제1래칭기구(650), 제2래칭기구(660), 및 캠샤프트(670)를 포함한다.

상기 가변샤프트(320)에는 상기 제1래칭기구(650)와 상기 제2래칭기구(660)로 각각 유압을 공급하는 제1오일유로(600)와 제2오일유로(610)가 형성된다.

상기 캠샤프트(670)에는 상기 내측바디(620)와 대응하여 중심에 제1로우캠(670c)이 형성되고, 상기 중간바디(630)와 대응하여 상기 제1로우캠(105)의 양측에 제2미디엄캠(670b)이 형성되며, 상기 외측바디(640)와 대응하여 상기 제2미디엄캠(670b)의 양측에 제3하이캠(670a)이 형성된다.

상기 제1래칭기구(650)와 상기 제2래칭기구(660)는 상기 내측바디(620)의 길이방향 중심축을 따라서 배치되고, 상기 제1래칭기구(650)는 상기 내측바디(620)와 상기 중간바디(630)를 래칭시키고, 상기 제2래칭기구(660)는 상기 내측바디(620)와 상기 외측바디(640)를 래칭시킨다.

엔진의 작동조건이 저부하인 경우, 상기 중간바디(630)와 상기 외측바디(640)는 상기 제2미디엄캠(670b)과 상기 제3하이캠(670a)에 의해서 로스트모션을 수행하고, 상기 내측바디(620)가 밸브를 짧은 길이로 리프트시킨다.

엔진의 작동조건이 중간부하인 경우, 상기 외측바디(640)는 로스트모션를 수행하고, 상기 제1래칭기구(650)에 의해서 상기 중간바디(630)와 상기 내측바디(620)가 래칭되어, 상기 밸브를 중간 길이로 리프트시킨다.

엔진의 작동조건이 고부하인 경우, 상기 제2래칭기구(660)에 의해서 상기 외측바디(640)와 상기 내측바디(620)가 래칭되어 상기 밸브를 길게 리프트시킨다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 캠샤프트
105: 로우캠
110: 하이캠
115: 밸브
120: 내측바디
125: 외측바디
130: 가변샤프트
135: 지지부
140: 외측바디캠접촉부
145: 밸브구동부
150: 내측바디롤러
200:래칭핀
300: 오일유로
310: 챔버유로
330: 래칭핀챔버
340: 제1고정핀홀
350: 가이드슬롯
360: 제1고정핀
370: 탄성부재
375: 고리
400: 제2고정핀홀
410: 제2고정핀
420: 고정캡
430: 슬라이딩캡

Claims

오일유로가 형성된 가변샤프트;
한쪽은 상기 가변샤프트에 회전가능하게 장착되고, 다른쪽은 캠샤프트의 로우캠에 의해서 밸브를 움직이되, 그 길이방향 중심축을 따라서 래칭핀챔버가 상기 다른쪽으로 개방되도록 형성되는 내측바디;
상기 내측바디의 외측에 배치되어, 한쪽은 상기 가변샤프트에 회전가능하게 장착되고, 다른쪽은 캠샤프트의 하이캠에 의해서 움직이며, 상기 래칭핀챔버와 대응하여 지지부가 형성되는 외측바디; 및
상기 래칭핀챔버에 삽입되고, 상기 오일유로에서 상기 래칭핀챔버로 공급되는 유압에 의해서, 상기 래칭핀챔버에서 설정된 길이 돌출되도록 이동하여 상기 외측바디의 상기 지지부에 지지되는 래칭핀; 을 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 내측바디의 상기 다른쪽 하부에는 상기 밸브를 누르도록 밸브구동부가 형성되는 가변 밸브 리프트 장치.
제2항에 있어서,
상기 캠샤프트에는 일측에 로우리프트용 로우캠이 형성되고,
상기 로우캠의 양측에 상기 로우캠에 인접해서 하이리프트용 하이캠이 형성되는 가변 밸브 리프트 장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브구동부와 상기 가변샤프트 사이 상기 내측바디의 상부에는 상기 로우캠과 대응하는 위치에 내측바디롤러가 배치되는 가변 밸브 리프트 장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브구동부와 상기 가변샤프트 사이 상기 외측바디의 상부에는 상기 하이캠과 대응하는 위치에 외측바디캠접촉부가 형성되는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 래칭핀은,
상기 오일유로에서 상기 래칭핀챔버로 유압이 공급되면,
상기 래칭핀챔버의 외부로 설정된 길이 돌출되도록 이동하여,
상기 내측바디가 상기 외측바디에 의해서 상기 밸브를 하이리프트 시키는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 래칭핀은,
상기 가변샤프트의 중심유로에서 상기 래칭핀챔버로 유압이 공급되지 않으면,
상기 래칭핀챔버의 내부로 삽입되어, 상기 내측바디는 상기 로우캠에 의새서 상기 밸브를 로우리프트 시키는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 래칭핀의 앞부분에는 상기 래칭핀의 움직임 방향으로 형성된 가이드슬롯이 가로질러 형성되고, 상기 래칭핀의 뒷부분에는 고정핀홀이 가로질러 형성되며,
상기 가이드슬롯에 삽입되고, 양단부는 상기 내측바디에 고정되는 제1고정핀;
상기 고정핀홀에 삽입되어 고정되는 제2고정핀; 및
상기 제1고정핀과 상기 제2고정핀 사이에 압축되어 상기 래칭핀 내부에 장착되어 상기 래칭핀챔버로 유압이 공급되지 않으면 상기 래칭핀을 상기 래칭핀챔버 내부로 탄성적으로 삽입시키는 탄성부재; 를 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
제8항에 있어서,
상기 탄성부재의 선단부는 상기 제1고정핀에 고정되는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
제8항에 있어서,
상기 래칭핀의 내부에 형성된 장착홀에 삽입되어 상기 제1고정핀이 관통하는 슬라이딩캡;
상기 장착홀에 삽입되어 상기 제2고정핀이 관통하여 고정되는 고정캡; 을 더 포함하고,
상기 탄성부재는 상기 슬라이딩캡과 상기 고정캡 사이에 압축된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.