KR20070093595A - 차량 엔진의 ２밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

차량 엔진의 ２밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 로커아암 축에 회동 가능하게 마련되며, 상이한 프로파일을 가진 저속캠 및 고속캠과 접촉되어 상기 각 캠의 회전에 의해 밸브의 리프트 양을 조절하는 차량 엔진의 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 상기 로커아암 축에 이격 배치되어 상기 저속캠의 회전에 의해 일체로 회동하며, 각각에 밸브가 장착된 제1, 2저속 로커아암과; 상기 제1저속 로커아암 및 상기 제2저속 로커아암 사이에 배치되며, 상기 고속캠에 의해 상기 로커아암 축에 대해 회동하는 고속 로커아암과; 상기 제1, 2저속 로커아암에 결합되어 상기 제1, 2저속 로커아암을 일체로 연결하는 연결아암과; 상기 고속 로커아암에 형성된 핀이동부에 수용되며, 상기 핀이동부로 공급되는 유압에 의해 탄성적으로 이동하여 상기 연결아암과 일체로 결합되는 래칭핀과; 상기 로커아암 축과 상기 고속 로커아암에는 상기 핀이동부로 유압이 공급되도록 유압라인이 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 유압이 저속 로커아암을 통하지 않고 직접 고속 로커아암으로 유입되기 때문에 종래에 저속 로커아암을 거쳐 핀에 유입되는 구조에 비해 압력손실이 감소되어 적은 압력으로도 래칭핀을 이동시킬 수 있으므로, 오일펌프 등 시스템의 효율이 향상될 수 있다.
엔진, 가변 밸브 리프트, 캠, 로커아암, 핀, 유로라인

Description

차량 엔진의 ２밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT DEVICE OPERATING TWO VALVE SIMULTANEOUSLY FOR ENGINE OF VEHICLE}
도 1은 본 발명에 따른 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치에서 엔진의 저속영역상태를 도시한 단면도이고,
도 3은 엔진의 고속영역상태에서 유압에 의해 래칭핀이 전진된 상태를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 로커아암 축 21 : 제1저속 로커아암
22 : 제2저속 로커아암 30 : 고속 로커아암
34 : 핀이동부 40 : 연결아암
50 : 래칭핀 P : 유압라인
본 발명은, 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유압라인의 경로가 짧아짐으로써 압력손실을 감소시킬 수 있는 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량 엔진의 밸브 리프트장치는 엔진의 행정에 따라 연소실에 혼합기를 공급하고 연소가스를 배출하기 위한 것으로서, 최근에는 엔진의 회전속도와 부하 등에 의한 엔진의 운전영역에 따라 밸브의 개도율이나 개폐시기를 변화시켜 혼합기의 유입량과 연소가스의 배출량을 최적화함으로써 연비나 토크, 출력 등과 같은 엔진의 성능을 향상시킬 수 있고 배출가스의 양을 저감시킬 수 있는 가변식이 개발되고 있다.
이러한 종래의 차량 엔진의 가변 밸브 리프트 장치는 서로 다른 프로파일로 회전하는 고속캠 및 저속캠과, 고속캠 및 저속캠과 각각 접촉하여 고속캠 또는 저속캠 회동시 밸브를 리프트하는 고속 로커아암 및 저속 로커아암으로 구성된다.
고속 로커아암 및 저속 로커아암의 내부에는 유압에 의해 이동되는 핀이 마련되며, 유압 공급여부에 따른 핀의 이동에 따라 고속 로커아암 및 저속 로커아암이 일체로 회동되기도 하고 독립되게 회동하여 밸브의 리프트 양이 조절될 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 가변 밸브 리프트 장치에 있어서는, 핀을 이동시키기 위해 유압이 공급될 때, 유압이 유압탱크에서 토출되어 고속 로커아암 및 저속 로커아암의 긴 경로를 거쳐 핀에 도달하기 때문에 경로과정에서 압력강하가 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고속 로커아암과 저속 로커아암을 결합 또는 분리시키는 핀에 유압이 공급되는 과정에서 압력손실을 저감시킬 수 있는 차량 엔진의 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 로커아암 축에 회동 가능하게 마련되며, 상이한 프로파일을 가진 저속캠 및 고속캠과 접촉되어 상기 각 캠의 회전에 의해 밸브의 리프트 양을 조절하는 차량 엔진의 가변 밸브 리프트 장치에 있어서, 상기 로커아암 축에 이격 배치되어 상기 저속캠의 회전에 의해 일체로 회동하며, 각각에 밸브가 장착된 제1, 2저속 로커아암과; 상기 제1저속 로커아암 및 상기 제2저속 로커아암 사이에 배치되며, 상기 고속캠에 의해 상기 로커아암 축에 대해 회동하는 고속 로커아암과; 상기 제1, 2저속 로커아암에 결합되어 상기 제1, 2저속 로커아암을 일체로 연결하는 연결아암과; 상기 고속 로커아암에 형성된 핀이동부에 수용되며, 상기 핀이동부로 공급되는 유압에 의해 탄성적으로 이동하여 상기 연결아암과 일체로 결합되는 래칭핀과; 상기 로커아암 축과 상기 고속 로커아암에는 상기 핀이동부로 유압이 공급되도록 유압라인이 형성된 것에 의해 달성된다.
여기서, 저속 영역에서는 상기 래칭핀은 상기 연결아암과 걸림 해제된 상태이며, 상기 고속 로커아암은 상기 고속캠과 접촉하여 공회전되고 상기 제1, 2저속 로커아암은 상기 저속캠의 회전력에 의해 회동하여 상기 밸브를 리프트시키는 것이 바람직하다.
고속 영역에서는 유압에 의해 상기 래칭핀이 전진하여 상기 연결아암에 걸림 유지됨으로써, 상기 고속 로커아암 및 상기 제1, 2저속 로커아암은 상기 고속캠의 회전력에 의해 일체로 회동하여 상기 밸브를 리프트시키는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치(1)는 서로 다른 프로파일로 회전하는 고속캠(미도시) 및 저속캠(미도시)과, 고속캠 및 저속캠과 각각 접촉하여 고속캠 또는 저속캠 회동시 밸브를 리프트하는 고속 로커아암(30) 및 저속 로커아암(21, 22)으로 구성되어 엔진의 운전영역(고속영역 또는 저속영역)에 따라 밸브의 리프트 양이나 개폐시기를 변화시켜 혼합기의 유입량과 연소가스의 배출량을 최적화하고 있다.
저속 로커아암은 제1밸브(미도시)가 장착된 제1저속 로커아암(21)와 제2밸브(미도시)가 장착된 제2저속 로커아암(22)으로 구성되어 로커아암 축(10)에 회동 가능하게 마련되며, 이 때 제1저속 로커아암(21) 및 제2저속 로커아암(22)은 일체로 이루어짐으로써 저속캠의 회전력에 의해 제1저속 로커아암(21)과 제2저속 로커아암(22)은 동시에 회전될 수 있다. 즉, 제1저속 로커아암(21) 및 제2저속 로커아암(22)이 저속캠과 접촉하면서 동시에 회동함으로써, 제1저속 로커아암(21) 및 제2저속 로커아암(22)에 장착된 각 밸브(흡기밸브 또는 배기밸브)가 동시에 리프트될 수 있다. 이 때, 저속캠은 도시되지는 않았으나 제1저속 로커아암(21)과 제2저속 로커아암(22)과 대응하도록 두 개로 마련되는데, 제1저속 로커아암(21) 및 제2저속 로 커아암(22) 중 어느 하나와 접촉되도록 하나로 마련될 수도 있음은 물론이다.
여기서, 제1저속 로커아암(21)과 제2저속 로커아암(22)은 성형시 일체로 제작될 수도 있으나, 본 실시예에서는 연결아암(40)에 의해 제1저속 로커아암(21)과 제2저속 로커아암(22)이 일체로 연결되고 있다.
연결아암(40)은 제1저속 로커아암(21)의 중앙영역을 관통하는 축(미도시)을 중심으로 제1저속 로커아암(21)의 측면 및 하부를 감싸는 구조로 이루어진 제1지지암(41)과, 제2저속 로커아암(22)의 중앙영역을 관통하는 축(44)을 중심으로 제2저속 로커아암(22)의 측면 및 하부를 감싸는 구조로 이루어진 제2지지암(42)과, 제1지지암(41)과 제2지지암(42)을 연결하는 연결단(43)으로 구성된다.
제1지지암(41)의 축 및 제2지지암(42)의 축(44)에는 저속캠과 롤러접촉하는 롤러(45, 46)가 각각 설치되어 있다. 따라서, 저속 영역에서 저속캠이 회전할 때 저속캠은 롤러(45, 46)와 롤러(45, 46)와 롤러 접촉됨으로써 마찰력을 줄일 수 있다.
연결단(43)은 고속 로커아암(30)의 자유단부 측에 위치하여 후술할 래칭핀(50)이 유압에 의해 전진되는 경우 래칭핀(50)이 걸림으로써 각 저속 로커아암(21, 22)과 고속 로커아암(30)이 일체로 결합될 수 있다.
고속 로커아암(30)은 제1저속 로커아암(21) 및 제2저속 로커아암(22) 사이에 배치되어 고속캠의 회전력에 의해 로커아암 축(10)을 중심으로 회동된다. 고속 로커아암(30)은 대략 역"ㄷ"자로 마련되며, 연결단(43)의 상부에 위치하여 고속캠과 접촉하는 상단(31)과, 상단(31)으로부터 하향 연장되고 로커아암 축(10)이 삽입되 는 축 삽입공(미도시)이 형성된 측단(32)과, 측단(32)으로부터 전방으로 연장 형성된 하단(33)으로 구성된다. 이 때, 고속 로커아암(30)의 상단(31)과 하단(33) 사이에는 후술할 래칭핀(50)이 전후로 이동되는 핀이동부(34)가 형성되어 있다. 고속 로커아암(30)은 엔진의 고속영역에서 고속캠의 회전력에 의해 회동됨으로써 각 저속 로커아암(21, 22)에 장착된 각 밸브를 리프트시키게 되는데, 이 때, 고속 로커아암(30)과 각 저속 로커아암(21, 22)이 일체로 결합되어 회동되어야만 밸브가 리프트될 수 있다. 상기 구동이 가능하도록 본 발명에서는 고속 로커아암(30)의 핀이동부(34)에서 유압에 의해 전후로 이동되는 래칭핀(50)을 구비하고 있다.
래칭핀(50)은 몸체(51)와, 몸체(51)의 저면에 일체로 형성되어 유압과 접촉하는 유압접촉부(52)로 구성된다. 이 때, 래칭핀(50)은 탄성적으로 작동되도록 핀이동부(34)에 설치되며, 유압이 공급되면 도 3과 같이 전진하여 연결아암(40)의 연결단(43)에 걸리게 되고, 유압이 해제되면 탄성복원력에 의해 후퇴하여 도 2와 같이 연결아암(40)의 연결단(43)과 걸림해제된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 고속 영역시 유압에 의해 래칭핀(50)이 전진하여 연결아암(40)에 걸리면 고속 로커아암(30)이 연결아암(40)과 일체로 결합되고, 결국 연결아암(40)에 의해 일체로 연결된 제1저속 로커아암(21)과 제2저속 로커아암(22)은 고속 로커아암(30) 회동시 같이 회동하게 된다. 따라서, 고속 영역에서 제1, 2저속 로커아암(21, 22)과 고속 로커아암(30)이 함께 회전함으로써, 제1, 2저속 로커아암(21, 22)에 장착된 각 밸브가 상하로 리프트될 수 있다.
이 때, 본 실시예에서의 래칭핀(50)이 탄성적으로 작동되는 원리는 핀이동부 (34)에 설치된 복원 스프링(60)에 의해 이루어질 수 있으나, 래칭핀(50)이 고무 등의 탄성재질로 이루어져 자체 탄성력을 가지고 있을 수도 있음은 물론이다.
복원 스프링(60)은 고속 로커아암(30)에 형성된 슬롯(미도시)에 결합되는 지지핀(65)에 의해 핀이동부(34)로부터 이탈되는 것이 방지된다.
여기서, 래칭핀(50)에 가해지는 유압은 통상적으로 오일에 의해 이루어지는데, 이 때 로커아암 축(10) 및 고속 로커아암(30)에는 오일이 핀이동부(34)로 공급되도록 유압라인(P)이 형성되어 있다(도 3참조). 즉, 오일탱크에서 토출된 오일은 로커아암 축(10)의 통공(11)으로 유입된 후 로커아암 축(10)에 형성된 제1오일홀(12)을 통해 로커아암 축(10)의 외주면을 따라 이동되고, 그 후 고속 로커아암(30)에 형성된 제2오일홀(35)을 통해 핀이동부(34)로 유입된다.
이러한 유압 공급과정에서, 본 발명의 특징은 유압이 저속 로커아암(21, 22)을 통하지 않고 직접 고속 로커아암(30)으로 유입되기 때문에 종래에 저속 로커아암을 거쳐 핀에 유입되는 구조에 비해 압력손실이 감소되므로 적은 압력으로도 래칭핀(50)을 이동시킬 수 있으므로 오일펌프 등 시스템의 효율이 향상되는 점에 있다.
또한, 래칭핀(50)이 핀이동부(34)에서 전진할 때 유압에 의해 압축력을 받게 되므로, 전단응력을 받는 구조에 비해 소성이 적으므로 래치핀의 파손을 방지할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치(1)의 작동원리를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 엔진의 저속영역에서 래칭핀(50)이 핀이동부(34) 내에서 후퇴된 상태를 나타낸 것이다. 이와 같이, 저속영역에서 제1, 2저속 로커아암(21, 22)이 저속캠의 회전력에 의해 하향 회동하면, 제1, 2저속 로커아암(21, 22)에 장착된 각 밸브가 하향 이동하게 된다. 그리고, 제1, 2저속 로커아암(21, 22)의 저면에는 실린더 헤드에 탄지되는 스프링이 장착되어 저속캠의 회전력이 제거되면 제1, 2저속 로커아암(21, 22)은 상향 이동되어 위치가 복원될 수 있다.
한편, 엔진의 고속영역에서는 유압라인(P)을 따라 오일이 핀이동부(34) 내로 공급되면, 도 2상태의 래칭핀(50)이 전진하여 연결아암(40)의 연결단(43)에 걸리게 된다. 따라서, 고속 로커아암(30)은 제1, 2저속 로커아암(21, 22)과 일체가 되고, 이 때 고속캠의 회전력에 의해 고속 로커아암(30)이 로커아암 축(10)에 대해 하향 회동하면 제1, 2저속 로커아암(21, 22)이 함께 하향 회동하게 된다. 따라서, 제1, 2저속 로커아암(21, 22)에 장착된 각 밸브가 하향 이동하게 된다. 그리고, 고속 로커아암(30)의 저면에는 실린더 헤드에 탄지되는 스프링이 장착되어 고속캠의 회전력이 제거되면 고속 로커아암(30)은 상향 이동되어 위치가 복원된다. 이 때, 고속영역에서 밸브의 이동거리는 저속영역에 비해 더 길게 되어 엔진 운전영역(고속영역 또는 저속영역)에 따라 밸브의 리프트 양이 조절되는데, 이는 고속캠이 저속캠에 비해 캠축으로부터 돌출된 길이가 크기 때문이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유압이 저속 로커아암을 통하지 않고 직접 고속 로커아암으로 유입되기 때문에 종래에 저속 로커아암을 거쳐 핀에 유입되는 구조에 비해 압력손실이 감소되어 적은 압력으로도 래칭핀을 이동시킬 수 있으므로, 오일펌프 등 시스템의 효율이 향상될 수 있는 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치를 제공한다.
또한, 래칭핀이 핀이동부에서 전진할 때 유압에 의해 압축력을 받게 되므로, 전단응력을 받는 구조에 비해 소성정도이 적으므로 래치핀의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 로커아암 축에 회동 가능하게 마련되며, 상이한 프로파일을 가진 저속캠 및 고속캠과 접촉되어 상기 각 캠의 회전에 의해 밸브의 리프트 양을 조절하는 차량 엔진의 가변 밸브 리프트 장치에 있어서,
    상기 로커아암 축에 이격 배치되어 상기 저속캠의 회전에 의해 일체로 회동하며, 각각에 밸브가 장착된 제1, 2저속 로커아암과;
    상기 제1저속 로커아암 및 상기 제2저속 로커아암 사이에 배치되며, 상기 고속캠에 의해 상기 로커아암 축에 대해 회동하는 고속 로커아암과;
    상기 제1, 2저속 로커아암에 결합되어 상기 제1, 2저속 로커아암을 일체로 연결하는 연결아암과;
    상기 고속 로커아암에 형성된 핀이동부에 수용되며, 상기 핀이동부로 공급되는 유압에 의해 탄성적으로 이동하여 상기 연결아암과 일체로 결합되는 래칭핀과;
    상기 로커아암 축과 상기 고속 로커아암에는 상기 핀이동부로 유압이 공급되도록 유압라인이 형성된 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    저속 영역에서는 상기 래칭핀은 상기 연결아암과 걸림 해제된 상태이며, 상기 고속 로커아암은 상기 고속캠과 접촉하여 공회전되고 상기 제1, 2저속 로커아암 은 상기 저속캠의 회전력에 의해 회동하여 상기 밸브를 리프트시키는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    고속 영역에서는 유압에 의해 상기 래칭핀이 전진하여 상기 연결아암에 걸림 유지됨으로써, 상기 고속 로커아암 및 상기 제1, 2저속 로커아암은 상기 고속캠의 회전력에 의해 일체로 회동하여 상기 밸브를 리프트시키는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 2밸브 동시 작동식 가변 밸브 리프트 장치.
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