KR20080028676A

KR20080028676A - 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치 및 그 가공 방법

Info

Publication number: KR20080028676A
Application number: KR1020060094273A
Authority: KR
Inventors: 김우태; 김형익; 서인기; 한동희; 김백식; 김대성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-01

Abstract

본 발명은, 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치 및 그 가공 방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 간단한 구조로 구성하여 부품수 및 가공수를 줄여 종래 기술에 대비하여, 비용면에서 좋고, 제작 및 조립이 용이하게 하는 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치 및 그 가공 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 이너 바디(inner body) 및 아우터 바디(outer body)로 구성되고, 이너 바디의 일단부와 아우터 바디의 일단부는 밸브의 스텝엔드(step end)부와 함께 동축상으로 연결되며, 상기 이너 바디의 타단부에는 유압식 간극 조정기(HLA:Hydraulic Lash Adjuster)가 연결되는 스윙-암(swing-arm)형 가변 밸브 리프트(VVL:Variable Valve Lift) 구조의 래칭(latching) 장치로서, 상기 이너 바디의 타단부에 실리더 형상의 홈 내부에, 래칭 핀, 스프링 및 스토퍼 플레이트로 구성되는 래칭 장치가 장착되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명은, 종래의 가변 밸브 리프트의 래칭 장치보다 적은 부품수로 구성되면서, 그 부품의 형상이 가공하기 용이하여 비용면에서 우수하고, 제작 및 조립이 용이한 가변 밸브 리프트의 래칭 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치 및 그 가공 방법{LATCHING DEVICE OF SWING-ARM TYPE VARIABLE VALVE LIFT AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

도 1은 종래의 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 전개도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가변 밸브 리프트 10 : 아우터 바디

11 : 메인 피봇용 통공 12 : 통공부

15 : 캠 접촉부 20 : 이너 바디

21 : 메인 피봇용 통공 23 : 이너 암

25 : 베어링부 28 : 실린더 홀

30 : 래칭 장치 31 : 메인 피봇 축

32 : 래치 핀 33 : 스프링 수용부

34 : 스프링 36 : 스토퍼 플레이트

40 : 유압식 밸브 간극 조정기

g : 간격

현재, 가솔린엔진의 효율향상을 위한 대표적인 기술로서 캠이 열리고 닫히는 시기와 리프트의 높이를 조절함으로써 밸브 오버랩 기간을 조절할 수 있는 VVT(Variable Valve Timing)와 VVL(Variable Valve Lift) 기술을 들 수 있다. 이 기술을 사용하면 엔진의 출력 향상은 물론 내부 EGR에 의해서 질소산화물을 저감시킬 수 있으며 펌핑 로스가 줄어들어 연비를 향상시킬 수도 있다.

이 중, 가변 밸브 리프트 구조에서 래칭(latching) 장치는, 밸브 트레인의 고속 캠과 저속 캠을 변환할 수 있도록 하는 기계적 스위치 역할을 한다. 일반적으로, 가변 밸브 리프트 구조에서의 래칭은, 적절한 오일 압력에서 전환 가능하고, 엔진의 1~3 사이클 이내에 변환 가능하며, 저속 캠과 고속 캠에서 정해진 최대 회전수에서 특정 내구성을 만족하고, 제작이 용이하여야 하며, 래칭시 충격이 과다하지 않고, 고속 캠의 회전에 따른 로스트 모션(lost motion)이 제어 가능하여야 한다.

상기와 같은 조건을 만족하기 위한, 종래의 가변 밸브 리프트의 래칭 장치가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 종래의 래칭 장치(300)는, 이너 바디(inner body)(200)의 일단부에 실린더 형상으로 가공된 홈(280)에 래치 핀(320), 스프링(340), 이너 스토퍼(345), 캡(350)의 순서로 설치되어 있고, 스토퍼 플레이트(360)가 인너 바디(200)의 일단부에 고정되어 있다.

그 상세한 구조를 도 1을 참조하여 설명하면, 우선, 이너 바디(200)의 일측면에 실린더 홀(280, 28)을 가공한다. 이 실린더 홀(280)의 형상에 상응한 실린더형 래치 핀(320)은, 실린더형의 부재의 일측면(도 1에서 좌측)에 중공의 스프링 수용부(330)를 형성하고, 그 중공의 중심부에 스프링 축(335)을 형성하며, 스프링 축(335)에 스프링(340)이 삽입된다. 또, 이와 같이 형성된 실린더 일측부의 가장자리를 감싸도록 형성된 이너 스토퍼(345)가 삽입되고, 마지막으로 캡(350)으로 고정된다. 또한, 상기 종래의 래치 핀(320)의 타측 상부(도 1에서 우측 상부)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 래치 핀(320)이 수평운동(도면에서 좌우 방향으로)을 할 수 있도록, 단면상 대략 L자 모양으로 절개되어, 수평으로 절개된 간격(b)만큼의 수평이동 간격을 가지도록 형성된다.

상기와 같은 구성으로 한 종래의 래칭 장치(300)는, 엔진의 고속캠 구동시에, 유압식 밸브 간극 조정기(도시 생략)로부터의 유압에 의해 래치 핀(320)을 이너 바디(200) 외부로 돌출시켜, 아우터 바디(100)의 로스트 모션(lost motion)을 제어하게 되는 것이다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 가변 밸프 리프트의 래칭 장치(300)는, 그 래치 핀의 형상의 일반적인 기계 가공에 있어서, 용이하지 않은 형상이고, 이와 더불어, 인너 스토퍼의 형상도 가공이 난이하며, 스프링, 캡 및 스토퍼 플레이트도 더 구비하여야 하므로, 부품수 및 가공수가 많으므로, 비용면에 불리하다는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은, 종래의 가변 밸브 리프트의 래칭 장치보다 적은 부품수로 구성되면서, 그 부품의 형상이 가공하기 용이하여 비용면에서 우수하고, 제작 및 조립이 용이한 가변 밸브 리프트의 래칭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,

이너 바디(inner body) 및 아우터 바디(outer body)로 구성되고, 이너 바디의 일단부와 아우터 바디의 일단부는 밸브의 스텝엔드(step end)부와 함께 동축상으로 연결되며, 상기 이너 바디의 타단부에는 유압식 간극 조정기(HLA:Hydraulic Lash Adjuster)가 연결되는 스윙-암(swing-arm)형 가변 밸브 리프트(VVL:Variable Valve Lift) 구조의 래칭(latching) 장치로서,

상기 이너 바디의 타단부에 실리더 형상의 홈 내부에, 래칭 핀, 스프링 및 스토퍼 플레이트로 구성되는 래칭 장치가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 래칭 핀은, 원통형으로 형성되고, 바깥쪽 단부는 단면상에서 L자 형으로 절개되며, 상기 바깥쪽 단부 소정 위치에 실린더 형상의 스프링 수용부가 소정의 깊이로 형성되고, 안쪽 단부는 폐색되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼 플레이트는, 반원형으로 형성되어, 하부 측면에서 스프링력을 받도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 이너 바디에 실린더 형상의 래칭 핀용 실린더 홀을 가공하고,

상기 래칭 핀을 상기 이너 바디에 형성된 실린더 홀에 상응한 지름으로 가공하고, 바깥쪽 단부면 소정 위치에 원형의 스프링 수용부를 형성하여 상기 이너 바디에 형성된 실린더 형성 내부로 삽입하며, 상기 스프링 수용부에 스프링을 삽입하고, 상기 이너 바디의 일측 단부에 반원상의 스토퍼 플레이트 고정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 하겠다.

먼저, 도 2 및 도 5는 본 발명에 따른 래칭 장치가 장착되는 가변 밸브 리프트(1)를 도시한 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 래칭 장치(30)가 장착된 스윙-암형 가변 밸브 리프트(1)를 나타내는 사시도이고, 도 5는 그 전개도이다.

도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스윙-암형 가변 밸브 리프트는, 크게 아우터 바디(10)와 이너 바디(20)로 구성된다.

먼저, 도 2 및 도 5에 상세히 도시된 바와 같이, 아우터 바디(10)는, 대략 가로로 긴 직사각형의 틀 형상으로 이루어지고, 일단부(도면에서는 좌측)의 양측에는 한 쌍의 메인 피봇(main pivot)용 통공(11) 및 통공부(12)가 소정의 형상으로 형성되어 있다. 이 한 쌍의 메인 피봇용 통공(11)은 후술하는 이너 바디(20)의 메 인 피봇용 통공(21)과 동축상으로 배치되어 메인 피봇 축(31)으로 회전 가능하게 연결될 수 있도록 형성된다. 또한, 상기 아우터 바디(10)의 상부의 길이 방향의 중간 위치에는, 별개의 구성 부품으로 형성된 한 쌍의 캠 접촉부(15)가 장착되어 있다.

다음으로, 도 3 및 도 5에 상세히 도시된 바와 같이, 이너 바디(20)는, 상기 아우터 바디(10)의 틀 형상 내주면에 수용될 수 있도록, 아우터 바디(10)의 내주면 둘레 크기게 상응한 크기를 가지고 형성되어 있다. 또한, 상기 이너 바디(20)는, 육면체 형상으로 이루어진 래칭 장치(30), 이 래칭 장치의 일측면 양 가장자리에서부터 연장된 한 쌍의 이너 암(23), 각각의 이너 암(23)의 끝단에 형성된 한 쌍의 메인 피봇용 통공(21) 및 상기 한 쌍의 이너 암(23)의 메인 피봇용 통공(21)과 래칭 장치 사이의 소정 위치에 형성된 베이링부(25)로 구성되어 있다. 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 이너 바디(20)의 일측(도면에서는 좌측)에 형성된 메인 피봇용 통공(21)은, 상술한 아우터 바디(10)의 메인 피봇용 통공(11)과 동축상으로 배치되어 메인 피봇 축(31)으로 회전 가능하게 결합되어 구동되도록 이루어진다. 또한, 이너 암(23)의 도중의 소정 위치에 베이링부(25)가 형성되고, 타측 방향에 래칭 장치(30)가 구비되어 있으며, 이들을 포함하여 구성된 이너 바디(20)의 길이가 상기 아우터 바디(10)의 내주면의 길이에 상응한다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 본 발명에 따른 가변 밸브 리프트의 래칭 장치에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는, 본 발명에 따른 래칭 장치(30)의 단면도를 나타낸 것이고, 도 5는 그 분해 사시도를 나타낸 것이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이너 바디(20)의 일측면(도면에서는 오른쪽)의 소정 위치에 소정의 크기로 형성된 실린더 홀(28)이 형성된다. 이 실린더 홀(28)의 안쪽 하부에는 유압식 밸브 간극 조정기(HLA : Hydraulic Lash Adjuster)(도시 생략)가 장착될 수 있도록 하는 공간(40)이 형성된다.

상기와 같이 형성된 실린더 홀(28)에 삽입되는 래치 핀(32)은 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더형으로 형성된다. 상기 래치 핀(32)의 바깥쪽 단부의 소정 위치에 스프링(34)이 삽입될 수 있도록 가공된 스프링 수용부(33)가 형성되고, 그 깊이는 상기 실린더의 타측(도면에서 좌측)을 관통하지 않으면서, 스프링의 압력을 수용할 수 있는 두께를 남겨두고 형성된다. 또한, 상기 스프링 수용부(33)가 형성된 면 방향에서는, 즉 도 4에서 래치 핀의 우측 상부가 단면상 L자형으로 절개되어 있다. 이와 같이 형성함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 실린더 상부에 형성된 간격(g)만큼 좌우로 수평이동 가능하게 된다.

이와 같이 형성된 실린더의 스프링 수용부(33)에 스프링이 삽입되고, 이너 바디(20)에 형성된 실린더 홀(28)의 상부에는 스토퍼 플레이트(36)가 용접 고정된다. 이 스토퍼 플레이트(36)는, 도 5에서 반원 모양으로 형성되었으나, 스프링의 압력을 수용할 수 있도록 하면서, 가변 밸브 리프트가 작동하는데 지장을 초래하지 않는 형상이면 반드시 반원 모양이 아니어도 상관없다.

다음으로, 도 5를 참조하고, 도 1에 도시된 종래의 가변 밸브 리프트의 래칭 장치(300)와 비교하여, 본 발명에 따른 가변 밸브 리프트의 래칭 장치(30)의 가공 방법에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 종래의 래칭 장치(300) 및 도 4 및 도 5에 도시된 래칭 장치(30), 모두 일단 이너 바디(200, 20)의 일측면에 실린더 홀(280, 28)을 가공한다. 이 실린더 홀(280, 28)에 상응하는 실린더형 래치 핀(320, 32)을 형성함에 있어서, 종래의 래칭 장치(320)는, 실린더형의 부재의 일측면(도 1에서 좌측)에 중공의 스프링 수용부(330)를 형성하고, 그 중공의 중심부에 스프링 축(335)을 형성하며, 스프링 축(335)에 스프링(340)이 삽입된다. 또, 이와 같이 형성된 실린더의 둘레를 감싸도록 형성된 이너 스토퍼(345)가 삽입되고, 마지막으로 캡(350)으로 고정된다. 또한, 상기 종래의 래치 핀(320)의 타측 상부(도 1에서 우측 상부)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 래치 핀(320)이 수평운동(도면에서 좌우 방향으로)을 할 수 있도록, 단면상 대략 L자 모양으로 절개되어, 수평으로 절개된 간격(b)만큼의 수평이동 간격을 가지도록 형성된다.

그러나, 본 발명의 래칭 장치(30)는, 이너 바디(20)에 실린더 홀(28)을 가공하고, 상기 실린더 홀(28)에 상응한 형상의 래치 핀(32)의 바깥쪽 단부(도 4에서 우측)에 스프링 수용부(33)를 형성하도록 가공하며, 상기 래치 핀(32)의 외측 상부에 단면상 대략 L자 모양으로 절개하여 수평 간격(g)을 가지도록 가공하고, 이와 같이 형성된 래치 핀(32)을 상기 실린더 홀(28)에 삽입하며, 스프링(34)이 상기 스프링 수용부(33)에 삽입된 후, 스토퍼 플레이트(36)를 이너 바디(20) 상부에 용접 고정하여 이루어지게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 래칭 장치를 적용한 가변 밸브 리프트 는, 엔진의 고속캠 구동시에, 유압식 밸브 간극 조정기(도시 생략)로부터의 유압에 의해 래치 핀(32)을 이너 바디(20) 외부로 돌출시켜, 아우터 바디(10)의 로스트 모션(lost motion : 밸브를 직접 구동하지 않은 구동)을 제어하게 된다.

따라서, 본 발명은, 종래의 래칭 장치(300)에 비하여, 스프링 축(335) 등을 형성할 필요가 없는 간단한 래치 핀(32)의 형상으로서 가공이 용이하고, 이너 스토퍼(345) 및 캡(350)도 필요가 없어 부품수를 저감시킬 수 있다. 또한, 이와 같이, 가공이 용이한 부품으로 구성하고, 그 수도 줄어들게 되므로, 조립이 용이하게 되어, 비용면에서 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims

이너 바디(inner body) 및 아우터 바디(outer body)로 구성되고, 이너 바디의 일단부와 아우터 바디의 일단부는 밸브의 스텝엔드(step end)부와 함께 동축상으로 연결되며, 상기 이너 바디의 타단부에는 유압식 간극 조정기(HLA:Hydraulic Lash Adjuster)가 연결되는 스윙-암(swing-arm)형 가변 밸브 리프트(VVL:Variable Valve Lift) 구조의 래칭(latching) 장치로서,

상기 이너 바디의 타단부에 실리더 형상의 홈 내부에, 래칭 핀, 스프링 및 스토퍼 플레이트로 구성되는 래칭 장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
제 1항에 있어서,

상기 래칭 핀은, 원통형으로 형성되고, 바깥쪽 단부는 단면상에서 L자형으로 절개되며, 상기 바깥쪽 단부 소정 위치에 실린더 형상의 스프링 수용부가 소정의 깊이로 형성되고, 안쪽 단부는 폐색되어 형성된 것을 특징으로 하는 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
제 1항에 있어서,

상기 스토퍼 플레이트는, 반원형으로 형성되어, 하부 측면에서 스프링력을 받도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치.
이너 바디에 실린더 형상의 래칭 핀용 실린더 홀을 가공하고,

상기 래칭 핀을 상기 이너 바디에 형성된 실린더 홀에 상응한 지름으로 가공하고, 바깥쪽 단부면 소정 위치에 원형의 스프링 수용부를 형성하여 상기 이너 바디에 형성된 실린더 형성 내부로 삽입하며,

상기 스프링 수용부에 스프링을 삽입하고,

상기 이너 바디의 일단부에 반원상의 스토퍼 플레이트를 고정하는 것을 특징으로 하는 스윙-암형 가변 밸브 리프트의 래칭 장치의 가공 방법.