KR102201991B1 - 가변 밸브 타이밍장치 - Google Patents

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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 가변 밸브 타이밍장치에 관한 것으로서, 엑츄에이터 하우징에 내설되는 상,하부 플런저; 상기 상부 플런저 상측부에 형성되는 상부 챔버와, 상기 상부 플런저의 외주부에 형성되는 완충 챔버로 구성되는 오일 챔버; 상기 상부 챔버와 상기 완충 챔버를 연통시키는 연통 유로부; 상기 상부 플런저의 헤드부를 탄성 지지하고, 상기 상부 플런저의 승강 작동에 연동하여 승강하는 보조 플런저; 및 상기 보조 플런저의 승강 동작을 구속 또는 구속 해제하는 VVT 기능 전환장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍장치는, 상부 플러저와 엑츄에이터 하우징 사이의 완충 챔버에 왕복운동을 하면서 유로를 개폐하는 보조 플런저의 동작을 강제로 구속 또는 구속 해제 시킬 수 있도록, VVT 기능 전환장치를 구비시킴으로써, 흡,배기 밸브의 개폐 시점을 간편하게 조정할 수 있게 되어 엔진의 효율과 출력 향상은 물론 매연 발생량을 최소화하여 환경 오염을 줄일 수 있고, 또한 흡,배기밸브의 개폐 타이밍을 임의적으로 간편하게 조정할 수 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

Description

가변 밸브 타이밍장치{Variable valve timing apparatus}
본 발명은 가변 밸브 타이밍장치에 관한 것이다.
근래에 들어 친환경 고효율 엔진에 대한 요구가 증대하면서 다양한 엔진의 성능 개선이 진행되고 있을 뿐 아니라, 엔진의 고효율 확보를 위한 최적 부품의 제작은 물론 제어 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다.
특히 엔진 성능의 향상에 있어서는 최적의 흡기 또는 배기 조건이 큰 영향을 미치고 있기 때문에 엔진의 속도에 따른 상이한 밸브 타이밍 조절을 통해 엔진 내의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 개폐 시점을 최적화하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있다.
이와 같이 엔진의 운전 속도와 부하 등의 조건에 따라 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 개폐 타이밍을 변화시켜 열효율과 출력을 최적화하고 연비를 향상시키는 기술이 엔진의 가변 밸브 타이밍이다.
가변 밸브 타이밍장치에 관련한 일반적인 기술로서는, 캠의 위상을 변화시켜 밸브의 개방 시기를 진각(Advanced) 또는 지각(Retarded)시키는 장치가 있으며, 기존의 엔진에서 이 시점에 대한 제어는 기계적 밸브 타이밍으로 정해진 캠 프로파일에 의해 연소 구동 시스템을 이용해 밸브의 열고 닫음을 제어하게 된다.
그러나 이러한 가변 밸브 타이밍장치는, 캠을 바꾸지 않는 이상 그 시점을 엔진 운전 중에 변경이 불가능할 뿐 아니라, 캠 샤프트의 전방 단부 부분에 헬리컬 기어식, 비틀림 스플라인 식, 배인(vane)식, 또는 전자 유압식 등으로 이루어지는 캠 위상 가변기구를 설치해야 하는 등, 구성이 매우 복잡해지고 실린더 헤드 부분의 사이즈가 비대해 진다는 문제점이 있었다.
가변 밸브 타이밍장치의 또 다른 예로서는, 밸브 리프트 기구의 구조를 변형하여 밸브의 개방 지속 시간이나 개폐 타이밍을 변화시키는 장치가 알려져 있으나, 그러나 이러한 장치 또한 구조적으로 복잡하고 실린더 헤드 부분의 부피를 증가시키는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
국내 등록특허공보 제 10-1371827 호 (등록일: 2014년 03월 03일)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 명의 목적은, 엑츄에이터 하우징에 내설된 상,하부 플런저의 승강 작동에 대응하여, 상부 플러저와 엑츄에이터 하우징 사이의 완충 챔버에 구비되어 왕복운동을 하면서 유로를 개폐하는 보조 플런저의 동작을 강제로 구속 또는 구속 해제시켜, 상,하부 플런저의 승강 속도 조절을 통해 흡,배기 밸브의 개폐 타이밍을 조정하여 엔진의 효율과 출력을 증대시킬 수 있도록 하는 가변 밸브 타이밍장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가변 밸브 타이밍장치는, 엑츄에이터 하우징에 내설되는 상,하부 플런저; 상기 상부 플런저 상측부에 형성되는 상부 챔버와, 상기 상부 플런저의 외주부에 형성되는 완충 챔버로 구성되는 오일 챔버; 상기 상부 챔버와 상기 완충 챔버를 연통시키는 연통 유로부; 상기 상부 플런저의 헤드부를 탄성 지지하고, 상기 상부 플런저의 승강 작동에 연동하여 승강하는 보조 플런저; 및 상기 보조 플런저의 승강 동작을 구속 또는 구속 해제하는 VVT 기능 전환장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, , 상기 연통 유로부는, 상기 상부 챔버에 연결되는 제1 유로;
상기 완충 챔버에 연결되며, 상기 보조 플런저에 의해 상기 완충 챔버에 연결되는 입구가 개폐되는 제2유로; 및 상기 하부 플런저의 위치에 따라 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 서로 연통 또는 차단시킬 수 있도록 상기 하부 플런저의 상단부 외주면에 형성되는 연결유로를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 VVT 기능 전환장치는, 상기 보조 플런저의 외주면을 감싸는 상기 엑츄에이터 하우징에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 VVT 기능 전환장치는, 상기 엑츄에이터 하우징에 마련되는 로드측 챔버와 헤드측 챔버로 구분되는 실린더; 상기 로드측 챔버 부분으로부터 상기 보조 플런저가 설치되는 상기 완충 챔버까지 연장되는 로드 가이드관; 상기 로드측 챔버 부분으로부터 외부의 유체 공급부까지 연장되는 유체관; 상기 실린더 내부에 설치되는 피스톤 헤드; 상기 피스톤 헤드의 전방에 연결되어 상기 로드 가이드관의 내부를 왕복하며, 상기 보조 플런저를 구속 또는 구속 해제하는 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 헤드가 전진 운동할 수 있도록 상기 헤드측 챔버에 설치되는 복원 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 실린더, 상기 로드 가이드관, 상기 유체관은, 상기 엑츄에이터 하우징에 일체형으로 형성하거나, 상기 엑츄에이터 하우징에 설치 공간을 마련하고, 외부에서 제작한 후 상기 설치 공간에 조립하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 보조 플런저는, 상기 피스톤 로드가 탈착되는 후크가 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 피스톤 헤드의 전후진 운동 범위를 한정하는 스토퍼가 상기 헤드측 챔버에 더 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍장치는, 상부 플러저와 엑츄에이터 하우징 사이의 완충 챔버에 왕복운동을 하면서 유로를 개폐하는 보조 플런저의 동작을 강제로 구속 또는 구속 해제 시킬 수 있도록, VVT 기능 전환장치를 구비시킴으로써, 흡,배기 밸브의 개폐 시점을 간편하게 조정할 수 있게 되어 엔진의 효율과 출력 향상은 물론 매연 발생량을 최소화하여 환경 오염을 줄일 수 있고, 또한 흡,배기밸브의 개폐 타이밍을 임의적으로 간편하게 조정할 수 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치가 구비된 흡,배기 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 가변 밸브 타이밍 기능 구현(VVT ON) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 가변 밸브 타이밍 기능 해제(VVT OFF) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 스토퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 VVT 기능 ON/OFF에 따른 밸브 프로파일 해석 결과 그래프이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치가 구비된 흡,배기 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 가변 밸브 타이밍 기능 구현(VVT ON) 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 가변 밸브 타이밍 기능 해제(VVT OFF) 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 스토퍼를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍장치의 VVT 기능 ON/OFF에 따른 밸브 프로파일 해석 결과 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 흡,배기 시스템(1)은, 소정의 길이를 가지는 본 발명의 가변 밸브 타이밍장치(100)가 푸시 로드(50)와 스윙 암(20) 사이에 배치될 수 있으며, 흡,배기 밸브(30), 로커 암(40)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 스윙 암(20)은 캠 샤프트(10)와 연동하여 상,하 방향으로 승강하면서 본 발명에 구비된 상,하부 플런저(120, 130)(도 2 참고)를 승강시키게 되고, 이때 상부 플런저(120)는 푸시 로드(50)를 가압하여 로커 암(40)을 통해 흡,배기 밸브(30)를 작동시키게 되는 것이다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 가변 밸브 타이밍장치(100)를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가변 밸브 타이밍장치(100)는 소정의 길이로 제작되는 것으로서, 가변 밸브 타이밍 기능 구현(VVT 기능 ON) 또는 가변 밸브 타이밍 기능 해제(VVT 기능 OFF)를 수행할 수 있으며, 엑츄에이터 하우징(110), 상부 플런저(120), 하부 플런저(130), 오일 챔버(140), 보조 플런저(150), 연통 유로부(160), 심플레이트(170), VVT 기능 전환장치(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
엑츄에이터 하우징(110)은 일정 길이의 외형을 가지고 있으며, 내부에는 후술할 상부 플런저(120)와 하부 플런저(130)가 상,하 방향으로 승강 가능하도록 소정의 공간을 제공하게 된다. 또한, 엑츄에이터 하우징(110)은 후술할 오일 챔버(140), 보조 플런저(150), 연통 유로부(160), 심플레이트(170), VVT 기능 전환장치(180)가 구비될 수 있도록 구성될 수 있다.
상부 플런저(120)는 엑츄에이터 하우징(110) 상부에 삽입 설치되어 상,하 방향으로 슬라이딩 가능하도록 구비될 수 있다.
여기서, 상부 플런저(120)는 엑츄에이터 하우징(110)의 상단부 내측부에 설치되는 푸시 로드 연결체(115)를 승강시켜 푸시 로드(50)를 가압함으로써, 흡,배기 밸브(30)를 작동시키게 되는 것이다.
또한, 상부 플런저(120)는 헤드부(121)와, 상대적으로 헤드부(121)보다 직경이 작은 바디부(123)로 구성될 수 있으며, 'T'자 형상의 원통형으로 이루어질 수 있다.
여기서, 바디부(123)는 외주면이 엑츄에이터 하우징(110)의 내측에 설치되는 중공형 가이드 부재(113)의 내주면에 밀착된 상태에서 슬라이딩 가능하도록 설치될 수 있다.
하부 플런저(130)는 스윙 암(20)의 작동에 연동하여 상부 플런저(120)를 승강시키게 되는 것으로서, 엑츄에이터 하우징(110)의 하부에 승강 가능하게 설치되며, 상부 플런저(120)와 동일 선상에서 상단면이 상부 플런저(120)의 하단면에 밀착되도록 설치될 수 있다.
따라서, 하부 플런저(130)는 스윙 암(20)의 작동에 따라 승강되면서 상부 플런저(120)를 승강시키게 되는 것이다.
이러한 하부 플런저(130)는 엑츄에이터 하우징(110) 내측에 스프링(133)을 설치하여 탄성 지지되도록 구비되며, 엑츄에이터 하우징(110)의 하단부에는 하부 플런저(130)를 지지함과 동시에 스윙 암(20)의 작동을 하부 플런저(130)에 전달하는 하부 지지체(131)가 결합될 수 있다.
여기서, 하부 지지체(131)는 스윙 암(20)의 작동에 따라 상,하 방향으로 슬라이딩 되어 하부 플런저(130)를 승강시키게 되는 것이다.
오일 챔버(140)는 오일을 저장할 수 있고, 상부 플런저(120)의 승강 작동에 대응하여 후술할 연통 유로부(160)에 의해 오일이 유동될 수 있도록 설치되는 것으로서, 상부 챔버(141)와 완충 챔버(143)로 구성될 수 있다.
여기서, 상부 챔버(141)는 상부 플런저(120)의 상측부에 일정 공간을 형성하도록 구비될 수 있다.
완충 챔버(143)는 상부 플런저(120)의 바디부(123) 외주면과 엑츄에이터 하우징(110)의 내주면에 사이에 일정 공간이 제공되도록 구비될 수 있으며, 내부에 후술할 보조 플런저(150)가 설치될 수 있다.
상기한 상부 챔버(141), 완충 챔버(143)는 물론 후술할 연통 유로부(160)에는 오일이 충진 된다.
보조 플런저(150)는 엑츄에이터 하우징(110) 내측에서 승강될 수 있도록 설치하여 유로를 개폐할 수 있으며, 스프링(153)에 의해 탄성 지지되도록 구비되는 것으로서, 내측에 완충 챔버(143)가 형성되도록 내부가 비어 있고, 하단이 개방되도록 구비되며, 상단부 중앙에는 상부 플런저(120)가 관통 설치될 수 있도록 구비 될 수 있다. 보조 플런저(150)는 논리턴 밸브(Non-return valve)일 수 있다.
또한, 보조 플런저(150)는 후술할 VVT 기능 전환장치(180)에 의해 VVT 기능을 해제시킬 수 있도록, 외주면 일부분에 후크(151)가 마련될 수 있다. 여기서, 후크(151)는 후술할 VVT 기능 전환장치(180)의 피스톤 로드(185)가 탈착될 수 있도록 한다.
이러한 보조 플런저(150)는 스프링(153)에 의해 탄성 지지된 상태에서 상단이 상부 플런저(120)의 헤드부(121) 하면에 밀착되어 상부 플런저(120)를 탄성 지지할 수 있고(도 3의 상태), 또한 후술할 VVT 기능 전환장치(180)에 의해 강제로 구속된 상태(도 4의 상태)를 유지할 수 있다.
즉, 보조 플런저(150)는 상부 플런저(120)의 승강 작동에 연동하여 승강하게 되거나(VVT 기능 구현), 후술할 VVT 기능 전환장치(180)에 의해 상부 플런저(120)의 승강 작동에 상관없이 하강된 상태로 구속(VVT 기능 해제)될 수 있는데, 이러한 VVT 기능 구현 또는 VVT 기능 해제에 대해서는 후술하기로 한다.
연통 유로부(160)는 상부 챔버(141)와 완충 챔버(143)를 연통시킬 수 있도록 구비되는 것으로서, 제1 유로(161), 제2 유로(163), 연결 유로(165)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 유로(161)는 일단부가 상부 챔버(141)에 연결되고, 타단부가 연결 유로(165)의 일단부에 대응되도록 구성될 수 있다.
제2 유로(163)는 일단부가 완충 챔버(143)의 하부에 연결되고, 타단부가 연결 유로(165)의 타단부에 대응되도록 구성될 수 있다. 이러한 제2 유로(163)는 보조 플런저(150)가 상승된 상태에서는 완충 챔버(143)에 연결된 입구가 개방되고, 보조 플런저(150)가 하강된 상태에서는 보조 플런저(150)에 의해 완충 챔버(143)에 연결된 입구가 폐쇄된다.
연결 유로(165)는 하부 플런저(130)의 상단부 외주면을 따라 형성되는 것으로서, 하부 플런저(130)의 위치에 따라 제1 유로(161)와 제2 유로(163)를 연통 또는 차단시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 연통 유로부(160)는 하부 플런저(130)의 승강 작동에 대응하여 상부 챔버(141)와 완충 챔버(143)를 연통 또는 차단시키면서 상부 플런저(120)의 승강 속도를 제어할 수 있도록 오일의 연통 유량을 조절할 수 있게 구비되는 것이다.
즉, 연통 유로부(160)는 오일의 연통 유량을 변화시켜 오일에 의해 상부 플런저(120)에 가해지는 부하를 변화시킴으로써, 상부 플런저(120)의 승강 속도가 조절되도록 하는 것이다.
이때, 상부 챔버(141), 완충 챔버(143), 제1 유로(161), 제2 유로(163) 및 연결 유로(165)의 내부에는 오일이 충진되며, 이 오일은 상부 플런저(120)의 승강 작동에 따라 순환 유동하게 되는 것이다.
심플레이트(Shim Plate; 170)는 하부 플런저(130)의 하단부와 하부 지지체(131) 사이에 설치될 수 있으며, 하부 플런저(130)의 최초 위치를 조절하여 흡,배기 밸브(30)의 개폐 타이밍을 임의적으로 조정 가능하도록 하는 것이다.
VVT 기능 전환장치(180)는 가변 밸브 타이밍장치(100)가 VVT 기능 구현을 필요로 할 때에는 보조 플런저(150)를 강제 구속하지 않고, 가변 밸브 타이밍장치(100)가 VVT 기능을 구현이 필요로 하지 않을 때에는 보조 플런저(150)를 강제 구속할 수 있는 장치로서, 보조 플런저(150)의 외주면을 감싸는 엑츄에이터 하우징(110)에 설치될 수 있다.
이러한 VVT 기능 전환장치(180)는 보조 플런저(150)의 동작을 강제 구속 또는 구속 해제할 수 있도록 구성되는 장치를 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는 VVT 기능 전환장치(180)가 실린더(181), 로드 가이드관(182), 유체관(183), 피스톤 헤드(184), 피스톤 로드(185), 복원 부재(186), 스토퍼(187)를 포함하여 구성되는 장치일 경우를 일례로 설명할 것이다.
실린더(181)는 피스톤 헤드(184)가 왕복 운동할 수 있도록 엑츄에이터 하우징(110)에 마련될 수 있으며, 내부에 설치되는 피스톤 헤드(184)를 기준으로 헤드측 챔버와 로드측 챔버로 구분될 수 있다.
로드 가이드관(182)은 피스톤 로드(185)가 왕복 운동할 수 있도록 엑츄에이터 하우징(110)에 마련될 수 있으며, 실린더(181)의 로드측 챔버 부분으로부터 보조 플런저(150)가 설치되는 완충 챔버(143)까지 연장되도록 형성될 수 있다.
유체관(183)은 유체가 실린더(181) 내부로 유입 또는 외부로 배출하여 피스톤 헤드(184)가 왕복 운동할 수 있도록 엑츄에이터 하우징(110)에 마련될 수 있으며, 실린더(181)의 로드측 챔버 부분으로부터 외부의 유체 공급부(도시하지 않음)까지 연장되도록 형성될 수 있다. 여기서, 유체는 공기 또는 오일일 수 있다.
상기한 실린더(181), 로드 가이드관(182), 유체관(183)은 엑츄에이터 하우징(110)에 일체형으로 형성하거나, 또한 엑츄에이터 하우징(110)에 이들이 설치될 수 있는 공간을 마련하고, 외부에서 제작한 후 설치 공간에 조립하여 형성할 수 있다.
피스톤 헤드(184)는 실린더(181) 내부에 설치되어 유체관(183)으로부터 유입 또는 배출되는 유체와 복원 부재(186)에 의해 왕복 운동을 할 수 있도록 구성될 수 있다.
피스톤 로드(185)는 피스톤 헤드(184)의 전방에 연결되어 피스톤 헤드(184)의 왕복 운동에 의해 로드 가이드관(182)의 내부를 왕복할 수 있도록 구성될 수 있다.
이러한 피스톤 로드(185)는 전진 운동과 후진 운동에 의해 보조 플런저(150)에 형성된 후크(151)에 탈착되면서, 보조 플런저(150)의 승강 작동을 자유롭게 하거나(VVT 기능 구현), 보조 플런저(150)의 승강 작동을 구속(VVT 기능 해제)할 수 있게 한다.
복원 부재(186)는, 피스톤 헤드(184)가 전진 운동할 수 있도록 피스톤 헤드(184)의 후방인 실린더(181)의 헤드측 챔버에 설치될 수 있으며, 유체관(183)으로 유체가 유입되면 유압에 의해 후진하고 유체가 배출되어 유압이 저감되면 전진하여 피스톤 로드(185)가 후크(151)에 착탈될 수 있도록 한다. 복원 부재(186)는 리턴 스프링(return spring)일 수 있다.
스토퍼(187)는 피스톤 헤드(184)의 전후진 운동 범위를 한정하여 VVT 기능 구현과 VVT 기능 해제라는 VVT 기능 전환 최대한 신속하게 이루어질 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 헤드(184)의 후방인 헤드측 챔버에 설치될 수 있다. 즉, 유체관(183)의 유체가 유입되었을 때 복원 부재(186)가 수축하게 되고, 이때 피스톤 헤드(184)는 복원 부재(186)의 수축 정도에 따라 후진하게 되는데, 후진하는 거리가 멀수록 VVT 기능 해제 동작시 복원되는 시간도 그만큼 길어져 VVT 기능 전환이 지연되게 된다. 따라서, VVT 기능 해제 동작시 피스톤 로드(185)가 후크(151)로부터 떨어지는 순간에 피스톤 헤드(184)의 후진 운동이 멈출 수 있도록 제한할 필요가 있으며, 이러한 기능을 스토퍼(187)가 수행하게 된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참고하여, 본 발명의 가변 밸브 타이밍장치(100)의 VVT 기능 구현 또는 VVT 기능 해제가 VVT 기능 전환장치(180)에 의해 이루어지고 있음을 설명하기로 한다.
도 3은 가변 밸브 타이밍장치(100)가 VVT 기능을 구현하면서 작동되고 있는 상태를 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, VVT 기능 전환장치(180)는 유체관(183)을 통해 유체를 실린더(181)의 로드측 챔부 부분에 공급하여, 공급되는 유체의 압력에 의해 피스톤 헤드(184)가 후진 상태를 유지하게 되고, 피스톤 로드(185)가 보조 플런저(150)를 구속하지 않게 된다.
이와 같이, 보조 플런저(150)가 구속되지 않은 상태에서는, 보조 플런저(150)가 상부 플런저(120)의 승강 작동에 연동하여 자연스럽게 승강하면서 하부에 유압이 생성되고, 이로 인하여 푸시 로드 연결체(115)를 승강시켜 푸시 로드(50)를 가압하여 흡,배기 밸브(30)를 작동시키는 상부 플런저(120)의 승강 속도가 생성된 유압에 의해 지연되면서 VVT 기능이 구현되며, 도 6에 도시된 VVT 기능 ON에 따른 밸브 프로파일 해석 결과 그래프에도 잘 나타나 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, VVT 기능 전환장치(180)는 유체관(183)을 통해 유체를 실린더(181)의 로드측 챔부 부분으로부터 외부로 배출하여, 로드측 챔버 부분의 압력을 감소시킴에 따라 피스톤 헤드(184)가 복원 부재(186)의 복원력에 의해 전진 상태를 유지하게 되고, 피스톤 로드(185)가 보조 플런저(150)를 강제로 구속하게 된다.
이와 같이, 보조 플런저(150)가 구속된 상태에서는, 보조 플런저(150)가 상부 플런저(120)의 승강 작동에 상관없이 하강된 상태를 유지하여 완충 챔버(143)에 연결되는 제2 유로(163)의 입구를 밀봉시킴에 의해 하부에 유압이 생성되지 않게 되고, 이로 인하여 흡,배기 밸브(30)를 작동시키는 상부 플런저(120)의 승강 속도가 유압에 영향을 받지 않게 되어 VVT 기능이 해제되며, 도 6에 도시된 VVT 기능 OFF에 따른 밸브 프로파일 해석 결과 그래프에도 잘 나타나 있다.
이와 같이 본 실시예는, 상부 플러저와 엑츄에이터 하우징 사이의 완충 챔버에 왕복운동을 하면서 유로를 개폐하는 보조 플런저의 동작을 강제로 구속 또는 구속 해제 시킬 수 있도록, VVT 기능 전환장치를 구비시킴으로써, 흡,배기 밸브의 개폐 시점을 간편하게 조정할 수 있게 되어 엔진의 효율과 출력 향상은 물론 매연 발생량을 최소화하여 환경 오염을 줄일 수 있고, 또한 흡,배기밸브의 개폐 타이밍을 임의적으로 간편하게 조정할 수 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 흡,배기 시스템 10: 캠 샤프트
20: 스윙 암 30: 흡,배기 밸브
40: 로커 암 50: 푸시 로드
100: 가변 밸브 타이밍장치
110: 엑츄에이터 하우징 113: 가이드 부재
115: 푸시 로드 연결체 120: 상부 플런저
121: 헤드부 123: 바디부
130: 하부 플런저 131: 하부 지지체
133: 스프링 140: 오일 챔버
141: 상부 챔버 143: 완충 챔버
150: 보조 플런저 151: 후크
153: 스프링 160: 연통 유로부
161: 제1 유로 163: 제2 유로
165: 연결 유로 170: 심플레이트
180: VVT 기능 전환장치 181: 실린더
182: 로드 가이드관 183: 유체관
184: 피스톤 헤드 185: 피스톤 로드
186: 복원 부재 187: 스토퍼

Claims (7)

  1. 엑츄에이터 하우징에 내설되는 상,하부 플런저;
    상기 상부 플런저 상측부에 형성되는 상부 챔버와, 상기 상부 플런저의 외주부에 형성되는 완충 챔버로 구성되는 오일 챔버;
    상기 상부 챔버와 상기 완충 챔버를 연통시키는 연통 유로부;
    상기 상부 플런저의 헤드부를 탄성 지지하고, 상기 상부 플런저의 승강 작동에 연동하여 승강하는 보조 플런저; 및
    상기 보조 플런저의 승강 동작을 구속 또는 구속 해제하는 VVT 기능 전환장치를 포함하여 구성되며,
    상기 VVT 기능 전환장치는, 상기 보조 플런저의 외주면을 감싸는 상기 엑츄에이터 하우징에 설치되고,
    상기 VVT 기능 전환장치는,
    상기 엑츄에이터 하우징에 마련되는 로드측 챔버와 헤드측 챔버로 구분되는 실린더;
    상기 로드측 챔버 부분으로부터 상기 보조 플런저가 설치되는 상기 완충 챔버까지 연장되는 로드 가이드관;
    상기 로드측 챔버 부분으로부터 외부의 유체 공급부까지 연장되는 유체관;
    상기 실린더 내부에 설치되는 피스톤 헤드;
    상기 피스톤 헤드의 전방에 연결되어 상기 로드 가이드관의 내부를 왕복하며, 상기 보조 플런저를 구속 또는 구속 해제하는 피스톤 로드; 및
    상기 피스톤 헤드가 전진 운동할 수 있도록 상기 헤드측 챔버에 설치되는 복원 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연통 유로부는,
    상기 상부 챔버에 연결되는 제1 유로;
    상기 완충 챔버에 연결되며, 상기 보조 플런저에 의해 상기 완충 챔버에 연결되는 입구가 개폐되는 제2유로; 및
    상기 하부 플런저의 위치에 따라 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 서로 연통 또는 차단시킬 수 있도록 상기 하부 플런저의 상단부 외주면에 형성되는 연결유로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더, 상기 로드 가이드관, 상기 유체관은,
    상기 엑츄에이터 하우징에 일체형으로 형성하거나, 상기 엑츄에이터 하우징에 설치 공간을 마련하고, 외부에서 제작한 후 상기 설치 공간에 조립하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 플런저는,
    상기 피스톤 로드가 탈착되는 후크가 마련되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 헤드의 전후진 운동 범위를 한정하는 스토퍼가 상기 헤드측 챔버에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍장치.
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