KR20060003951A - 자동차용 가변밸브 타이밍 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 가변밸브 타이밍 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로커암 축의 위상 변화를 통하여 로커암 축의 롤러와 캠축의 캠이 접촉하는 각도 변화를 유도함으로써, 밸브 개폐 타이밍을 조절할 수 있도록 한 자동차용 가변밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 로커암 타입의 밸브 개폐 기구에 있어서, 로커암 축 자체의 위상을 변경시킬 수 있도록 로커암 축의 일끝단에 설치되는 구동수단과; 상기 구동수단이 설치된 지점으로부터 일정 거리 떨어진 위치의 로커암 축에 회전 가능하게 장착된 롤러와; 상기 롤러에 접촉 회전하는 캠축의 캠과; 상기 로커암 축의 반대쪽 끝단에 형성되어 밸브의 상단과 접촉하게 되는 만곡부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브 타이밍 장치를 제공한다.

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Description

자동차용 가변밸브 타이밍 장치{Timing device for variable valve of vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치의 설치상태를 나타내는 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치의 설치상태를 나타내는 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치의 작동상태로서, 롤러 및 캠 접촉부위를 나타내는 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치의 작동상태로서, 로커암축과 밸브 상단간을 나타내는 측면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 로커암 축 12 : 베어링

14 : 위상조절바 16 : 윔기어

18 : 웜휠 20 : 스텝모터

22 : 캠축 24 : 캠

26 : 밸브 28 : 만곡부

30 : 롤러

본 발명은 자동차용 가변밸브 타이밍 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로커암 축의 위상 변화를 통하여 로커암 축의 롤러와 캠축의 캠이 접촉하는 각도 변화를 유도함으로써, 밸브 개폐 타이밍을 조절할 수 있도록 한 자동차용 가변밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 가솔린 엔진에 있어서 흡배기 밸브가 갖는 기능은 실린더 내의 흡기와 배기의 흐름을 제어하고, 실린더 내의 기밀을 유지하는데 있으며, 압축행정과 폭발행정시에는 흡배기 밸브 모두가 닫혀 실린더 내의 기밀을 유지하고, 흡입 행정과 배기행정시에는 각각 흡기밸브 혹은 배기밸브만 열리게 되어 연료가스의 흡입과 연소가스의 배출이 이루어진다.

상기 밸브의 개폐는 캠축에 형성한 캠이 밸브의 단부를 푸시(push)함으로써 이루어지고, 상기 캠축은 크랭크축의 구동력을 타이밍 벨트 또는 체인 등을 통해 전달받아 회전하며, 대개 캠은 밸브와의 마찰 혹은 마멸을 적게 하기 하여 접촉면이 원호 모양으로 형성된다.

엔진의 흡배기 타이밍은 캠의 형상과 위상각에 의해 조절되는데 엔진 내의 흡배기를 최적화하기 위해서 엔진은 속도에 따른 상이한 밸브 타이밍이 필요하다.

왜냐하면, 엔진 실린더로 공급되는 공기에는 관성이 작용해 흡기행정이 끝나도 흡기관내 공기는 계속 실린더로 흘러 들어가려 하고, 반면 배기가스는 연소실에서 완전히 배출되지 못하기 때문이다.

따라서, 흡기와 배기의 밸브 타이밍을 통해 밸브 오버랩 기간을 조절함으로써, 흡배기를 원할하게 하는 밸브 타이밍 기구가 개발된 것이다.

한편, 가변밸브 타이밍 기구는 밸브 리프트를 변화시키는 것이 아니라 단지 밸브 오프닝을 진각(advanced) 혹은 지각(retarded)시키는 장치이다.

종래에 대부분의 가변밸브 타이밍 기구는 캠축의 각도를 변화시키는 방식에 집중되어 있으나, 이러한 캠축의 위상을 직접 변화시키는 방법은 회전하는 회전체의 각도를 변화시키는 것이라 그 구성이 매우 복잡한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 연구개발된 것으로서, 회전하는 회전체의 각도를 변화시키는 것이 아니라 회전하는 회전체의 중심을 변화시키는 것이 보다 간단하게 구성할 수 있음에 착안하여, 로커암 타입의 밸브 개폐 기구의 로커암 축에 위상 변화를 줄 수 있는 구동수단을 설치하고, 로커암 축의 고정점으로부터 일정거리 떨어진 위치에 캠과 접촉하는 롤러를 장착함으로써, 로커암 축의 끝단이 밸브의 상단을 누르는 시점이 가변되어 밸브의 개폐 타이밍이 조절될 수 있도록 한 자동차용 가변밸브 타이밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로커암 타입의 밸브 개폐 기구에 있어서, 로커암 축 자체의 위상을 변경시킬 수 있도록 로커암 축의 일끝단에 설치되는 구동수단과; 상기 구동수단이 설치된 지점으로부터 일정 거리 떨어진 위치의 로커암 축에 회전 가능하게 장착된 롤러와; 상기 롤러에 접촉 회전하는 캠축의 캠과; 상기 로커암 축의 반대쪽 끝단에 형성되어 밸브의 상단과 접촉하게 되는 만곡부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브 타이밍 장치를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 구동수단은 로커암 축의 일끝단에 내설되는 베어링과; 이 베어링의 바깥쪽 중심에 하단이 힌지로 장착되는 위상조절바와; 이 위상조절바의 중간부분을 실린더헤드에 힌지로 고정시키는 힌지핀과; 상기 위상조절바의 상단에 일끝단이 힌지로 체결되는 웜기어와; 상기 웜기어와 치합되는 웜휠을 축으로 갖는 스텝모터로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치의 설치상태를 나타내는 정면도이고, 도 2는 측면도이다.

본 발명은 로커암 축의 위상을 변경시켜 밸브의 개폐 타이밍을 조절하고자 한 점에 주안점이 있다.

이에, 상기 로커암 축(10)의 일끝단부에 로커암 축(10)의 위상을 변화시킬 수 있는 구동수단을 설치하게 되는 바, 그 구동수단의 구성을 살펴보면 다음과 같 다.

상기 로커암 축(10)의 일끝단에 베어링(12)이 내설되고, 이 베어링(12)의 바깥쪽 중심에는 소정 길이를 갖는 위상조절바(14)의 하단이 힌지로 장착된다.

또한, 상기 위상조절바(14)의 중간부분은 실린더헤드(미도시됨)에 힌지로 고정되며, 위상조절바(14)의 상단에는 웜기어(16)의 일끝단이 힌지로 체결된다.

또한, 상기 웜기어(16)에는 웜휠(18)이 치합되는 바, 이 웜휠(18)은 스텝모터(20)의 축에 형성된다.

한편, 상기 구동수단 즉, 베어링(12)이 설치된 지점으로부터 반대쪽으로 일정 거리 떨어진 위치의 로커암 축(10)에는 롤러(30)가 회전 가능하게 장착되고, 이 롤러(30)에는 캠축(22)에 일체로 되어 있는 캠(24)이 접촉된다.

특히, 상기 로커암 축(10)의 반대쪽 끝단은 밸브(26)의 상단과 접촉하는 부분으로서, 위쪽으로 오목한 만곡부(28)가 일체로 형성되며, 이때 밸브(26)의 상단끝은 반구형으로 형성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 자동차용 가변밸브 타이밍 장치에 대한 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치의 작동상태로서, 롤러 및 캠 접촉부위를 나타내는 측면도이다.

상기 로커암 축(10)의 위상이 조절되지 않은 상태는 도 3에서 실선으로 나타낸 바와 같고, 롤러(30)에 접촉된 캠(24)은 진각 또는 지각방향으로 치우쳐지지 않고 중립위치를 이루게 된다.

이러한 상태에서 상기 스텝모터(20)를 정방향으로 구동시키면, 윔휠(18)에 치합된 웜기어(16)가 당겨지게 되고, 동시에 웜기어(16)의 끝단에 힌지 결합된 위상조절바(14)의 상단이 당겨지게 된다.

이와 동시에, 상기 위상조절바(14)의 하단부는 그 중간 부분의 힌지점을 중심으로 상단과 반대방향으로 각운동을 하게 되고, 이에 상기 베어링(12)과 체결된 위상조절바(14)의 하단이 로커암 축(10)을 지각방향으로 각운동시키게 되며, 결국 첨부한 도 3에서 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 로커암 축(10)의 위상이 지각방향으로 변경되어진다.

이때, 상기 로커암 축(10)의 위상 변경에 따라 그 끝단에 일체로 형성된 만곡부(28)와 상기 밸브(26) 상단간의 접촉위치도 변경된다. 즉, 만곡부(28)의 중앙부에 접촉된 밸브(26) 상단이 만곡부(28)의 일측쪽으로 치우쳐 접촉되는 상태가 된다(도 4 참조).

여기서, 로커암 축(10)이 진각쪽으로 위상 변경되는 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

상기한 로커암 축(10)의 중립상태에서 상기 스텝모터(20)를 역방향으로 구동시키면, 윔휠(18)에 치합된 웜기어(16)가 밀리게 되고, 동시에 웜기어(16)의 끝단에 힌지 결합된 위상조절바(14)의 상단도 밀리게 된다.

이와 동시에, 상기 위상조절바(14)의 하단부는 그 중간 부분의 힌지점을 중심으로 상단과 반대방향으로 각운동을 하게 되고, 이에 상기 베어링과 체결된 위상조절바(14)의 하단이 로커암 축(10)을 진각방향으로 각운동시키게 되며, 결국 첨부 한 도 3에서 은선으로 나타낸 바와 같이 로커암 축(10)의 위상이 진각방향으로 변경되어진다.

마찬가지로, 상기 로커암 축(10)의 위상 변경에 따라 그 끝단에 일체로 형성된 만곡부(28)와 상기 밸브(26) 상단간의 접촉위치도 변경되는 바, 만곡부(28)의 중앙부에 접촉된 밸브(26) 상단이 만곡부(28)의 일측쪽으로 치우쳐 접촉되는 상태가 된다(도 4 참조).

이와 같이, 로커암 축의 위상 변경에 따라 로커암 축의 롤러와 캠간의 각도변화가 생기게 되므로, 결국 로커암 축의 끝단이 밸브의 상단을 누르는 시점이 가변되어 밸브의 개폐 타이밍이 조절될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브 타이밍 장치에 의하면, 로커암 축의 위상 변화를 통하여 로커암 축의 롤러와 캠축의 캠이 접촉하는 각도 변화를 유도함으로써, 밸브 개폐 타이밍을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 로커암 축의 위상 변화 방식은 종래에 회전하는 캠축의 각도를 변화시키는 방식의 복잡한 구성 달리 간단하고 단순하게 구성할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 로커암 타입의 밸브 개폐 기구에 있어서,

   로커암 축 자체의 위상을 변경시킬 수 있도록 로커암 축의 일끝단에 설치되는 구동수단과;

   상기 구동수단이 설치된 지점으로부터 일정 거리 떨어진 위치의 로커암 축에 회전 가능하게 장착된 롤러와;

   상기 롤러에 접촉 회전하는 캠축의 캠과;

   상기 로커암 축의 반대쪽 끝단에 형성되어 밸브의 상단과 접촉하게 되는 만곡부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브 타이밍 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동수단은 로커암 축의 일끝단에 내설되는 베어링과;

   상기 베어링의 바깥쪽 중심에 하단이 힌지로 장착되는 위상조절바와;

   상기 위상조절바의 중간부분을 실린더헤드에 힌지로 고정시키는 힌지핀과;

   상기 위상조절바의 상단에 일끝단이 힌지로 체결되는 웜기어와;

   상기 웜기어와 치합되는 웜휠을 축으로 갖는 스텝모터로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브 타이밍 장치.

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