KR20010059127A - Variable valve timing device - Google Patents

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안병현
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이계안
현대자동차주식회사
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Abstract

PURPOSE: A variable valve timing device is provided for a taper shaped cam to control valve timing through moving a camshaft toward a shaft direction by using centrifugal force of a ply weight. CONSTITUTION: At an initial state of an engine, a timing pulley(5) receives rotational force of the engine through a crankshaft pulley(1). A taper cam(15) is operated by a camshaft(11) to open and close a valve(17). At a low speed of the engine, the rotational force is small to generate a small amount of centrifugal force to a ply weight(19). Thus, elastic force of an elastic spring(13) is over the centrifugal force to open and close the valve in a located state of a valve tappet on a narrow inclined surface of the taper cam. In case of a high speed of the engine, the rotational force is increased to generate a larger centrifugal force to the ply weight. Thus, the centrifugal force is over the elastic force of the spring for the ply weight to push the camshaft through a push lever(25). Then, valve timing is varied by operating opening and closing of the valve in a located state of the valve tappet on a wide inclined surface of the taper cam.

Description

가변 밸브 타이밍 장치{VARIABLE VALVE TIMING DEVICE}Variable Valve Timing Device {VARIABLE VALVE TIMING DEVICE}

본 발명은 엔진의 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브의 개폐 타이밍을 엔진 회전수에 비례하여 가변시킴으로서 흡기 밸브와 배기 밸브의 오버 랩 구간을 제어하여 엔진의 출력 향상과 완전연소를 도모하는 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable valve timing apparatus of an engine, and more particularly, by varying the opening / closing timing of the valve in proportion to the engine speed, the overlapping interval between the intake valve and the exhaust valve is controlled to improve engine output and complete combustion. It relates to a variable valve timing device.

일반적으로 가변 밸브 타이밍 장치는 엔진의 회전수에 따라 캠 샤프트의 회전력을 가감속시켜 밸브의 작동 타이밍이 조절되도록 함으로서 차량 주행 조건에따른 최적의 엔진 출력이 유지될 수 있도록 하는 것이다.In general, the variable valve timing device is configured to maintain the optimum engine output according to the vehicle driving conditions by adjusting and decelerating the rotational force of the camshaft according to the rotational speed of the engine to adjust the operation timing of the valve.

즉, 종래의 가변 밸브 타이밍 장치는 크랭크 샤프트와 연동되는 캠 샤프트의 끝단부에서 유압에 의해 캠 샤프트의 스프로켓 회전력을 촉진시켜 캠 샤프트의 위상각이 변환 될 수 있도록 함으로서 밸브 작동 타이밍이 조절되도록 하였다.That is, the conventional variable valve timing device promotes the sprocket rotational force of the cam shaft by hydraulic pressure at the end of the cam shaft linked with the crankshaft so that the phase angle of the cam shaft can be converted so that the valve operation timing is adjusted.

상기한 종래 가변 밸브 타이밍 장치의 일례로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 캠 샤프트(101)의 끝단부 외주면에 베인(103)이 구성된 로터(105)가 결합되며, 상기 로터(105)의 베인(103)외측으로는 베인 하우징(107)이 캠 샤프트 스프로켓(109)과 결합된다.As an example of the conventional variable valve timing apparatus, as shown in FIG. 5, a rotor 105 having vanes 103 is coupled to an outer circumferential surface of the end of the cam shaft 101, and the vanes of the rotor 105 are coupled. Outside the vane housing 107 is engaged with the cam shaft sprocket 109.

그리고 상기 캠 샤프트(101) 내부에는 리타드(Retard)측 유로(111)와 어드벤스(Advance)측 유로(113)가 각각 축방향으로 형성되며, 상기 유로(111,113)는 일측으로 상기 캠 샤프트(101) 상의 일측 외주면상에 장착되는 리타드측 오일캡(115)과 어드벤스측 오일캡(117)으로 각각 연결되며, 상기 오일캡(115,117) 외측으로 연결되는 관로(119,119')상에 장착되어 전자제어유닛(121)으로부터 신호를 인가받아 작동하는 전자제어밸브(123,123')에 의해 각각 오일을 공급받도록 이루어진다.In addition, a retard side flow path 111 and an advance side flow path 113 are formed in the axial direction, respectively, in the cam shaft 101, and the flow paths 111 and 113 are formed at one side of the cam shaft 101. ) Is connected to the retard side oil cap 115 and the advance side oil cap 117 respectively mounted on one outer circumferential surface of the upper side, and mounted on the conduits 119 and 119 'connected to the outside of the oil caps 115 and 117, respectively. The oil is supplied by the electronic control valves 123 and 123 'operated by receiving a signal from the 121.

또한, 상기 로터(105)와 베인 하우징(107) 사이에는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 리타드 챔버(131)와 어드벤스 챔버(133)가 상기 로터(105)에 구성되는 베인(103)과 상기 베인 하우징(107)에 구성되는 스톱부재(135) 사이에 형성되고, 상기 리타드 챔버(131)는 상기 리타드측 유로(111)와 연결되며, 상기 어드벤스 챔버(133)는 상기 어드벤스측 유로(113)와 연결되어 이루어진다.In addition, between the rotor 105 and the vane housing 107, as shown in FIG. 6, the retard chamber 131 and the advance chamber 133 are formed with the vane 103 formed in the rotor 105. It is formed between the stop member 135 formed in the vane housing 107, the retard chamber 131 is connected to the retard side flow path 111, the advance chamber 133 is the advance side flow path ( 113).

따라서 상기한 바와 같은 가변 밸브 타이밍 장치는 엔진 조건에 따라 상기전자제어밸브(123,123')가 전자제어유닛(121)으로부터 신호를 인가받아 상기 리타드측 유로(111)와 어드벤스측 유로(113)를 통하여 상기 리타드 챔버(131)와 어드벤스 챔버(133)에 가변하여 유압을 공급하게 되고, 이에 따라 캠 샤프트 스프로켓(109)은 상기 로터(105)의 베인(103)과 베인 하우징(107)의 스톱부재(135)가 유압에 의해 작동하여 캠 샤프트(101)를 기준으로 회전력이 촉진되어 캠 샤프트(101)의 위상각을 변환시키게 된다.Accordingly, in the variable valve timing apparatus as described above, the electronic control valves 123 and 123 'receive signals from the electronic control unit 121 according to engine conditions through the retard side flow passage 111 and the advanced flow passage 113. The variable pressure is supplied to the retard chamber 131 and the advanced chamber 133 so that the cam shaft sprocket 109 stops the vane 103 and the vane housing 107 of the rotor 105. The 135 is operated by the hydraulic pressure to promote the rotational force relative to the cam shaft 101 to convert the phase angle of the cam shaft 101.

그러나, 상술한 바와 같은 가변 밸브 타이밍 장치는 아이들 상태와 저,중속 및 고속시에 전자제어밸브를 통하여 공급되는 유압에 의해 제어됨에 따라 전 영역에서의 연속적인 밸브 타이밍 변환이 불가능하고, 부품수가 많아 제작 단가가 고가이며, 조립성 또한, 좋지 않다는 문제점을 내포하고 있다.However, the variable valve timing apparatus as described above is controlled by the hydraulic pressure supplied through the electronic control valve at the idling state, low speed, medium speed, and high speed, so that continuous valve timing conversion in all areas is impossible and the number of parts is large. The manufacturing cost is high, and the assembly property also has the problem that it is not good.

따라서 본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라이 웨이트의 원심력을 이용하여 캠 샤프트를 축방향으로 이동시킴에 따라 테이퍼형 캠이 저속에서 고속까지 연속적으로 밸브 타이밍을 조절할 수 있도록 함과 동시에, 부품수를 줄여 경제성과 조립성을 향상시키는 가변 밸브 타이밍 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to continuously move the camshaft from low speed to high speed as the camshaft moves axially using the centrifugal force of the fly weight. It is possible to provide a variable valve timing device that can control the number of parts and at the same time reduce the number of parts to improve economics and assembly.

도 1은 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a variable valve timing apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에 적용되는 테이퍼 캠의 사시도이다.2 is a perspective view of a taper cam applied to the variable valve timing apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 저속시 작동 상태도이다.3 is a low-speed operation state diagram of the variable valve timing apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고속시 작동 상태도이다.4 is a high speed operation state diagram of the variable valve timing apparatus according to the present invention.

도 5는 종래 기술에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 측 단면도이다.5 is a side cross-sectional view of a variable valve timing apparatus according to the prior art.

도 6은 도 5의 A-A선에 따른 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 5.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치는 일단이 타이밍 풀리와 탄성부재를 개재하여 축방향으로 소정 간격 이동 가능하도록 스플라인 결합되는 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트 상에 일정 간격으로 다수개 설치되는 테이퍼 캠과; 상기 캠 샤프트의 타단에 스플라인 결합되어 플라이 웨이트의 원심력에 의해 상기 캠 샤프트를 축방향으로 이동시키는 타이밍 가변수단을 포함하여 이루어지며,In order to realize this, the variable valve timing apparatus according to the present invention comprises: a cam shaft having one end splined to be movable in an axial direction via a timing pulley and an elastic member; A plurality of taper cams installed on the cam shaft at regular intervals; Spline coupled to the other end of the cam shaft and comprises a timing variable means for moving the cam shaft in the axial direction by the centrifugal force of the fly weight,

상기 타이밍 가변수단은 상기 캠 샤프트의 타단과 일측에서 스플라인 결합되며, 그 외측으로 실린더 헤드에 베어링을 통하여 장착되어 상기 캠 샤프트와 일체로 회전하는 원심 하우징을 구비하고, 상기 원심 하우징의 내부에서 소정의 각도로 절곡된 푸시 레버가 상기 캠 샤프트의 타단에 대응하는 상기 원심 하우징의 회전면에 힌지 체결되고, 상기 푸시 레버의 일단은 상기 캠 샤프트의 타단면에 슬라이드 접촉되며, 그 타단에는 상기 플라이 웨이트가 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.The timing variable means is spline-coupled at one side with the other end of the cam shaft, and is provided with a centrifugal housing that is mounted through the bearing to the cylinder head and rotates integrally with the cam shaft. A push lever bent at an angle is hinged to a rotational surface of the centrifugal housing corresponding to the other end of the cam shaft, one end of the push lever is in sliding contact with the other end surface of the cam shaft, and the flyweight is mounted at the other end thereof. Characterized in that it is made.

이하 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred configurations and operations of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 단면도로서, 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치는 크랭크 샤프트 풀리(1)와 벨트(3)를 통하여 동력을 전달받는 타이밍 풀리(5)는 실린더 헤드(7)에 저어널 베어링(9)을 통하여 장착되며, 상기 타이밍 풀리(5)에는 캠 샤프트(11)가 축방향으로 소정 간격만큼 이동 가능하도록 사이에 탄성 스프링(13)을 개재하여 스플라인 결합된다.1 is a cross-sectional view of a variable valve timing apparatus according to the present invention. In the variable valve timing apparatus according to the present invention, the timing pulley 5 that receives power through the crankshaft pulley 1 and the belt 3 includes a cylinder head ( 7) is mounted through a journal bearing (9), the timing pulley (5) is splined via an elastic spring (13) between the cam shaft 11 so as to be movable by a predetermined interval in the axial direction.

그리고 상기 캠 샤프트(11) 상에는 일정 간격으로 테이퍼 캠(15)이 밸브(17) 수에 맞게 설치되며 이때, 상기 테이퍼 캠(15)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 캠 샤프트(11)의 축선을 따라 후방으로 폭이 넓게 경사져서 형성된다.In addition, a tapered cam 15 is installed on the cam shaft 11 at a predetermined interval in accordance with the number of the valves 17. At this time, the tapered cam 15 is, as shown in Figure 2, of the cam shaft 11 It is formed by inclining a wide width rearward along the axis.

또한, 상기 캠 샤프트(11)의 타단에는 플라이 웨이트(19)의 원심력에 의해 상기 캠 샤프트(11)를 축방향으로 이동 가능하게 작동시키는 타이밍 가변수단이 구성된다.In addition, at the other end of the cam shaft 11, a timing variable means for movably operating the cam shaft 11 by the centrifugal force of the fly weight 19 is configured.

상기 타이밍 가변수단은 상기 캠 샤프트(11)의 타단에 원심 하우징(21)이 일측에서 스플라인 결합되며, 그 외측으로는 실린더 헤드(7)에 베어링(23)을 통하여 장착되어 상기 캠 샤프트(11)와 일체로 회전하도록 이루어진다.The timing variable means is splined to the other end of the cam shaft 11, the centrifugal housing 21 is splined on one side, and the cam shaft 11 is mounted to the cylinder head 7 through a bearing 23 on the outside thereof. It is made to rotate integrally with.

그리고 상기 원심 하우징(21)의 내부에는 소정의 각도로 절곡된 푸시 레버(25)가 상기 캠 샤프트(11)의 타단에 대응하는 상기 원심 하우징(21)의 회전면(27)에 상기 절곡된 부분이 힌지(29)로 체결되고, 상기 푸시 레버(25)의 일단은 상기 캠 샤프트(11)의 타단면(31)에 슬라이드 접촉되며, 상기 푸시 레버(25)의 타단에는 상기 플라이 웨이트(19)가 장착되어 이루어진다.And the inside of the centrifugal housing 21, the push lever 25 bent at a predetermined angle is the bent portion on the rotating surface 27 of the centrifugal housing 21 corresponding to the other end of the cam shaft 11 Is fastened to the hinge 29, one end of the push lever 25 is in sliding contact with the other end surface 31 of the cam shaft 11, the other end of the push lever 25 is the fly weight 19 Is made.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 작동은, 도 3에 도시한 바와 같이, 최초 엔진이 기동되면, 타이밍 풀리(5)가 크랭크 샤프트 풀리(1)를 통하여 엔진으로부터 회전력을 전달받아 캠 샤프트(11)에 의해 상기 테이퍼 캠(15)을 작동시켜 밸브(17)를 개폐시키게 된다.Therefore, the operation of the variable valve timing apparatus according to the present invention having the configuration as described above, as shown in Fig. 3, when the first engine is started, the timing pulley (5) through the crankshaft pulley (1) The rotation force is transmitted from the taper cam 15 by the cam shaft 11 to open and close the valve 17.

이와 같은 밸브(17) 개폐 작동 중, 저속시에는 상기 크랭크 샤프트 풀리(1)를 통하여 전달되는 회전력이 작아 상기 플라이 웨이트(19)에는 원심력이 작게 발생되며, 이에 따라 상기 타이밍 풀리(5)와 캠 샤프트(11) 사이에 설치되는 탄성 스프링(13)의 탄성력이 상기 원심력보다 커서 테이퍼 캠(15)의 폭이 좁은 경사면에 밸브 태핏(33)이 위치된 상태로 밸브 개폐 작동을 이루게 된다.During such opening and closing operation of the valve 17, the rotational force transmitted through the crankshaft pulley 1 is small at a low speed, so that the flyweight 19 generates a small centrifugal force, and thus the timing pulley 5 and the cam. The elastic force of the elastic spring 13 installed between the shafts 11 is greater than the centrifugal force, so that the valve opening and closing operation is performed in a state where the valve tappet 33 is positioned on a narrow inclined surface of the tapered cam 15.

이러한 저속 작동에서 엔진의 회전수가 고속이 되면, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 크랭크 샤프트 풀리(1)를 통하여 타이밍 풀리(5)로 전달되는 회전력은 점점 커지게 되고, 이에 따라 플라이 웨이트(19)에는 원심력이 점점 크게 발생되며, 상기 타이밍 풀리(5)와 캠 샤프트(11) 사이에 설치되는 탄성 스프링(13)의 탄성력보다 상기 원심력이 더 커서 상기 플라이 웨이트(19)는 푸시 레버(25)를 통하여 캠 샤프트(11)를 밀어서 축방향으로 이동시키게 된다.In this low speed operation, when the engine speed becomes high, as shown in FIG. 4, the rotational force transmitted to the timing pulley 5 through the crankshaft pulley 1 is gradually increased, and thus the fly weight 19 ), The centrifugal force is gradually increased and the centrifugal force is greater than the elastic force of the elastic spring 13 installed between the timing pulley 5 and the camshaft 11, so that the flyweight 19 has a push lever 25. The cam shaft 11 is pushed through to move in the axial direction.

그러면, 상기 테이퍼 캠(15)의 폭이 넓은 경사면에 상기 밸브 태핏(33)이 위치된 상태로 밸브 개폐 작동을 이루어 밸브 타이밍을 가변시키게 된다.Then, the valve timing is changed by opening and closing the valve with the valve tappet 33 positioned on the wide inclined surface of the tapered cam 15.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에 의하면, 엔진의 회전력에 의해 작동하는 플라이 웨이트(19)의 원심력을 이용하여 캠 샤프트(11)를 축방향으로 이동시킴에 따라 테이퍼 캠(15)의 경사면이 저속에서 고속까지 연속적으로 밸브 타이밍을 조절할 수 있게 되는 것이다.As described above, according to the variable valve timing apparatus according to the present invention, the taper cam 15 is moved by moving the cam shaft 11 in the axial direction by using the centrifugal force of the fly weight 19 operated by the rotational force of the engine. ), The inclined surface can adjust the valve timing continuously from low speed to high speed.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치는 캠 샤프트의 일단에서 이와 함께 회전하는 플라이 웨이트의 원심력을 이용하여 캠 샤프트를 축방향으로 이동시킴에 따라 테이퍼형 캠이 저속에서 고속까지 연속적으로 밸브 타이밍을 조절할 수 있게 된다.As described above, in the variable valve timing apparatus according to the present invention, the tapered cam continuously valves from low speed to high speed by moving the cam shaft in the axial direction by using the centrifugal force of the fly weight that rotates with one end of the cam shaft. You can adjust the timing.

또한, 부품수를 줄여 경제성과 조립성을 동시에 향상시킬 수 있게 되는 효과를 갖는다.In addition, it has the effect of reducing the number of parts can be improved at the same time economical and assembly.

Claims (2)

일단이 타이밍 풀리와 탄성부재를 개재하여 축방향으로 소정 간격 이동 가능하도록 스플라인 결합되는 캠 샤프트와;A cam shaft, one end of which is splined to be movable at a predetermined interval in the axial direction via the timing pulley and the elastic member; 상기 캠 샤프트 상에 일정 간격으로 다수개 설치되는 테이퍼 캠과;A plurality of taper cams installed on the cam shaft at regular intervals; 상기 캠 샤프트의 타단에 스플라인 결합되어 플라이 웨이트의 원심력에 의해 상기 캠 샤프트를 축방향으로 이동시키는 타이밍 가변수단과;Timing variable means for spline coupling to the other end of the cam shaft to move the cam shaft in an axial direction by centrifugal force of the fly weight; 를 포함하여 이루어지는 가변 밸브 타이밍 장치.Variable valve timing device comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 타이밍 가변수단은The method of claim 1, wherein the timing variable means 상기 캠 샤프트의 타단과 일측에서 스플라인 결합되며, 그 외측으로 실린더 헤드에 베어링을 통하여 장착되어 상기 캠 샤프트와 일체로 회전하는 원심 하우징을 구비하고, 상기 원심 하우징의 내부에서 소정의 각도로 절곡된 푸시 레버가 상기 캠 샤프트의 타단에 대응하는 상기 원심 하우징의 회전면에 힌지 체결되고, 상기 푸시 레버의 일단은 상기 캠 샤프트의 타단면에 슬라이드 접촉되며, 그 타단에는 상기 플라이 웨이트가 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치.A spline coupled to the other end of the cam shaft at one side, and having a centrifugal housing that is mounted through the bearing to the cylinder head to the outside thereof and integrally rotates with the cam shaft, and is bent at a predetermined angle inside the centrifugal housing; A lever is hinged to a rotational surface of the centrifugal housing corresponding to the other end of the cam shaft, one end of the push lever is in sliding contact with the other end surface of the cam shaft, the other end is characterized in that the fly weight is mounted Variable valve timing device.
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