KR20020044605A - 엔진의 밸브구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 운행속도에 따라 엔진의 구동계를 냉각하기 위한 오일의 압력이 높아지게 되는데, 그 압력에 따라 실린더 내의 피스톤이 작동하여 엔진상황에 알맞는 밸브타이밍 및 밸브의 작동시기가 자동으로 조절되므로서 엔진 전 영역에 걸쳐 연비의 절감 및 엔진출력이 상승되는 엔진의 밸브구동장치에 관한 것으로,

크랭크축의 회전력을 전달받아 캠에 의해 흡기 및 배기밸브가 상하왕복운동되도록 형성되는 캠축에 있어서,

크랭크축의 회전력을 전달받아 회전하는 캠축과;

위치에 따라 밸브를 작동시키는 높이가 다르도록 소경부의 반지름이 점차적으로 커져 경사지게 형성되는 캠과;

상기한 캠축의 일측 끝단에 일체로 형성되는 피스톤과;

상기한 피스톤을 수용되며, 상기 오일펌프에서 펌핑된 오일의 유압으로 피스톤을 가동하기 위해 오일라인이 일측에 연결되는 실린더와;

오일의 유압과 대향되게 상기 피스톤을 탄력지지하도록 실린더의 내부 일측에 형성되는 스프링; 으로 구성되는 것을 특징으로 하며,

구동기어와 연결되는 캠축의 끝단은 스플라인으로 형성되어 캠축이 좌우이동되더라도 구동기어의 회전력이 그대로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 밸브구동장치{Valve driving device of engine}

본 발명은 엔진의 밸브구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 운행속도에 따라 엔진의 구동계를 냉각하기 위한 오일의 압력이 높아지게 되는데, 그 압력에 따라 실린더 내의 피스톤이 작동하여 엔진상황에 알맞는 밸브타이밍 및 밸브의 작동시기가 자동으로 조절되므로서 엔진 전 영역에 걸쳐 연비의 절감 및 엔진출력이 상승되는 엔진의 밸브구동장치에 관한 것이다.

도 5와 도 6은 종래의 밸브구동장치를 도시한 것으로서,

엔진의 흡기포트와 배기포트를 선택적으로 개페하기 위한 흡기밸브(13)와 배기밸브(14)가 구비되고, 엔진의 크랭크축으로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하는 일정길이의 캠축(10)에 다수의 캠(11)이 장착되어 있으며, 상기 캠(11)에는 흡기밸브(13)와 배기밸브(14)를 상하 이동시키기 위한 작동부(12)가 돌출 형성되어 있다.

이와같이 구성되는 종래의 밸브구동장치는 엔진 구동시 크랭크축으로부터 전달되는 회전력에 의해 캠축(10)이 회전하게 되고, 이에 의해 캠축(10)에 축설되어 있는 캠(11)이 회전하면서 흡기행정에서는 흡기밸브(13)를 하측으로 밀어내어 흡기포트가 열리도록 하고, 배기행정에서는 배기밸브(14)를 하측으로 밀어내어 배기포트가 열리도록 하는 것이다.

그러나, 종래의 밸브 구동장치는 단순히 크랭크축으로부터 전달되는 회전력에 의해 캠축(10)을 회전시켜 흡기 및 배기밸브(13,14)를 회전시키는 것이기 때문에 엔진의 구동조건(회전수)에 따라 신속히 대처하여 흡기밸브의 개도량을 가변시키기 어려워 운전자의 엑셀페달 조작에 대응하여 엔진의 출력을 급속히 조절하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 엔진은 목표출력에 대한 연료량 및 공기량의 설정은 중고속을 중심으로 개발목표를 선정하기 때문에 흡기밸브의 개도량은 이를 만족하도록 설정되어 있어 저속 및 저로드에서는 공기량의 흡배기 손실이 많이 발생하고 연소효율 또한 낮아지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 운행속도에 따라 엔진의 구동계를 냉각하기 위한 오일의 압력이 높아지게 되는데, 그 압력에 따라 실린더 내의 피스톤이 작동하여 엔진상황에 알맞는 밸브타이밍 및 밸브의 작동시기가 자동으로 조절되므로서 엔진 전 영역에 걸쳐 연비의 절감 및 엔진출력이 상승되는 엔진의 밸브구동장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

크랭크축의 회전력을 전달받아 캠에 의해 흡기 및 배기밸브가 상하왕복운동되도록 형성되는 캠축에 있어서,

크랭크축의 회전력을 전달받아 회전하는 캠축과;

위치에 따라 밸브를 작동시키는 높이가 다르도록 소경부의 반지름이 점차적으로 커져 경사지게 형성되는 캠과;

상기한 캠축의 일측 끝단에 일체로 형성되는 피스톤과;

상기한 피스톤을 수용되며, 상기 오일펌프에서 펌핑된 오일의 유압으로 피스톤을 가동하기 위해 오일라인이 일측에 연결되는 실린더와;

오일의 유압과 대향되게 상기 피스톤을 탄력지지하도록 실린더의 내부 일측에 형성되는 스프링; 으로 구성되는 것을 특징으로 하며,

구동기어와 연결되는 캠축의 끝단은 스플라인으로 형성되어 캠축이 좌우이동되더라도 구동기어의 회전력이 그대로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 밸브구동장치의 개략도로서 엔진이 저속회전할 때를 도시한 도면.

도 2는 엔진이 고속회전할 때의 밸브구동장치를 도시한 도면.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 캠의 사시도.

도 5와 도 6은 종래기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 캠축 21 : 스플라인

22 : 흡기밸브 23 : 배기밸브

25 : 구동기어 27 : 실린더헤드

30 : 캠 31 : 소경부

40 : 실린더 41 : 피스톤

42 : 스프링 50 : 오일펌프

51 : 오일팬 52 : 오일라인

본 발명의 작동 및 작용에 따른 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 밸브구동장치를 도시한 도면으로 엔진이 저속회전할 때를 도시한 도면이며, 도 2는 엔진이 고속회전할 때의 밸브리프트장치의 도면이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 캠의 사시도이다.

도면에 표시된 도면부호 20은 크랭크축의 회전력을 전달받아 캠을 회전시키는 캠축이며, 도면부호 40은 실린더를 지시하는 것이다.

상기한 캠축(20)은 일측에 형성된 구동기어(25)에 의해 크랭크축의 회전력을 전달받데 되는데, 이 구동기어(25)는 체인으로 회전력이 전달되는 스프로켓이나 타이밍벨트에 의해 구동되는 풀리로 구성된다.

구동기어(25)가 형성되는 캠축(20)의 일단은 스플라인(21)으로 구성되어 구동기어(25)의 축수부(25a)와 스플라인결합되며, 다른 일측은 실린더헤드(27) 외부까지 연장된 채로 피스톤(41)이 일체로 형성된다.

캠축(20)의 끝단에 스플라인(21)을 형성하여 구동기어(25)와 축결합하는 이유는 캠축(20)이 좌우이동되더라도 구동기어(25)의 회전력이 캠축(20)에 그대로 전달되게 하기 위한 것이다. 캠축(20)의 양단은 각각 실린더헤드(27)의 벽면에 베어링(28)에 의해서 축지된다.

상기한 캠축(20)에 흡기 및 배기밸브(22,23)를 가동시키는 캠(30)이 일정간격으로 축지된다. 상기 캠(30)은 도 4와 같이 소경부(41)의 반지름 높이가 일측으로 점차로 높게 형성된다. 소경부(41)의 반지름 높이를 다르게 형성하는 이유는 엔진의 회전속도에 따라 흡기 및 배기밸브(22,23)의 상단을 가압하는 위치가 변경되도록 하기 위한 것이다.

그리고, 엔진의 회전속도에 따라 상기 캠축(20)을 좌우로 이동시키는 실린더(40)가 형성되는데, 이 실린더(40) 내부로 상기한 피스톤(41)이 스프링(42)에 의해 탄력지지되도록 수용된다.

실린더(40)의 일측에는 오일펌프(50)에 의해 펌핑된 오일팬(51) 내의 오일이 유입되는 오일라인(52)이 형성되는데, 실린더(40) 내부에 공급되는 오일의 압력은 엔진의 회전수에 맞게 오일펌프(50)의 회전수도 변동되므로서 엔진이 고속회전할 때에는 고압이 형성되며, 엔진이 저속일 때는 저압이 형성된다.

상기 피스톤(41)을 탄력지지하는 스프링(42)의 탄력은 엔진이 저속일 때는 실린더(40) 내에 충진된 오일의 압력을 가압하여 상기 피스톤(41)이 후퇴되도록 설정되며, 엔진이 고속회전할 때에는 피스톤(41)이 전진되도록 설정된다.

도면 중 미설명부호 26은 크랭크축의 회전력을 구동기어(25)에 연결하기 위한 체인이나 벨트이다.

이상과 같이 구성되는 밸브구동장치의 작동을 엔진의 저속운행시와 고속운행시를 예를 들어 설명하면 설명하면 다음과 같다.

엔진이 가동하게 되면 엔진의 구동계를 냉각하기 오일팬(51)에 저장된 오일이 오일펌프(50)에 의해 각 오일통로로 공급되므로서, 상기한 실린더(40)에 연결된 오일라인(52)에도 오일이 공급된다.

그런데, 엔진이 저속회전할 경우에는 실린더(40) 내로 공급되는 오일의 압력보다 피스톤(41)을 탄력지지하는 스프링(42)의 탄발력이 강하게 설정되어 있으므로, 도 1과 같이 흡기 및 배기밸브(22,23)의 상단이 도면상 캠(30)의 우측에 위치하게 된다. 즉, 엔진이 저속회전할 때에는 캠(30)의 소경부(31) 높이가 낮은 쪽에 흡기 및 배기밸브(22,23)의 상단이 위치하게 되므로서 밸브의 개도량이 줄어들게 된다.

이 때, 구동기어(25)에 축지되는 캠축(20)의 끝단은 스플라인(21)으로 구성되어 있으므로, 캠축(20)이 슬라이딩되어 이동되더라도 구동기어(25)의 회전력이 전부 캠축(20)에 전달된다.

반대로, 엔진이 고속회전하게 되는 경우에는 오일펌프(50)에서 실린더(40) 내로 공급되는 오일의 압력이 스프링(42)의 탄발력보다 높게 형성되므로서 피스톤(41)이 밀려 도면상 좌측으로 전진하게 된다. 따라서 엔진이 고속회전할 경우에는 캠(30)의 소경부(31) 높이가 높은 쪽에 흡기 및 배기밸브(22,23)의 상단이위치하게 되므로서 밸브의 개도량이 커지게 된다.

결국, 엔진이 중속구간에서 운행중일 때는 캠(30)의 중간위치에 흡기 및 배기밸브(22,23)의 상단이 접속되어 작동하게 된다.

따라서 엔진의 운행속도에 따라 엔진의 구동계를 냉각하기 위한 오일의 압력이 높아지게 되고, 그 압력에 따라 실린더(40) 내의 피스톤(41)이 작동하여 엔진상황에 알맞는 밸브타이밍 및 밸브의 작동시기가 자동으로 조절되는 것이다.

이상과 같이 형성되는 본 발명은 엔진의 운행속도에 따라 엔진의 구동계를 냉각하기 위한 오일의 압력이 높아지게 되는데, 그 압력에 따라 실린더 내의 피스톤이 작동하여 엔진상황에 알맞는 밸브타이밍 및 밸브의 작동시기가 자동으로 조절되므로서 엔진 전 영역에 걸쳐 연비의 절감 및 엔진출력이 상승되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 크랭크축의 회전력을 전달받아 캠에 의해 흡기 및 배기밸브가 상하왕복운동되도록 형성되는 캠축에 있어서,

   크랭크축의 회전력을 전달받아 회전하는 캠축(20)과;

   위치에 따라 밸브(22,23)를 작동시키는 높이가 다르도록 소경부(31)의 반지름이 점차적으로 커져 경사지게 형성되는 캠(30)과;

   상기한 캠축(20)의 일측 끝단에 일체로 형성되는 피스톤(41)과;

   상기한 피스톤(41)을 수용되며, 상기 오일펌프(50)에서 펌핑된 오일의 유압으로 피스톤(41)을 가동하기 위해 오일라인(52)이 일측에 연결되는 실린더(40)와;

   오일의 유압과 대향되게 상기 피스톤(41)을 탄력지지하도록 실린더(40)의 내부 일측에 형성되는 스프링(42); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   구동기어(25)와 연결되는 캠축(20)의 끝단은 스플라인(21)으로 형성되어 캠축(20)이 좌우이동되더라도 구동기어(25)의 회전력이 그대로 전달되도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브구동장치.