KR20100054585A - Apparatus for driving engine valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 밸브구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 캠 방식을 이용하여 연소실을 개폐하는 밸브의 리프트량을 연속적으로 조정 가능하도록 하여 최적의 연비와 출력을 도모하고자 하는 밸브구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a valve driving apparatus, and more particularly, to a valve driving apparatus for achieving optimal fuel efficiency and output by continuously adjusting the lift amount of a valve for opening and closing a combustion chamber using a double cam system. .
일반적으로 자동차 엔진은 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 형성되어 있으며, 이의 연소실에는 흡입공기와 배기가스를 제어할 수 있는 흡/배기 밸브를 포함하는 밸브 트레인이 배치되어 있으며, 이의 밸브 트레인은 크랭크 샤프트에 연동되면서 연소실을 개폐하도록 이루어져 있다.In general, an automobile engine has a combustion chamber in which fuel is combusted to generate power, and a combustion valve of the automobile engine includes a valve train including an intake / exhaust valve capable of controlling intake air and exhaust gas. Interlocked with the crankshaft is configured to open and close the combustion chamber.
이와 같은 밸브 트레인은 통상적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 값을 가지게 됨으로써, 흡입 또는 배출되는 가스의 양이 일정량으로 제한된다. 이에 따라 저속의 운전상태에 맞추어 설계를 하면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추어 설계를 하면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다.Such a valve train typically has a constant lift value of the valve by a cam having a constant shape, so that the amount of gas to be sucked or discharged is limited to a certain amount. Accordingly, if the design is made according to the low speed operation state, the time and amount of valve opening are not sufficient in the high speed operation state, and if the design is made according to the high speed operation state, the opposite phenomenon occurs in the low speed operation state.
보다 구체적으로 일반적인 엔진의 경우에 있어서는 고속용으로 튜닝된 경우 밸브 리프트가 크게 설정되어 있기 때문에 고속 영역에서 우수한 성능을 발휘하지만 저속 영역에서의 아이들 안정성 및 저속 토크에 매우 불리하고, 상기와는 반대로 저속용으로 튜닝된 경우에는 아이들 안정성 및 저속에서의 토크가 우수하지만 고속에서의 출력 성능에 한계가 있으나, 상기와 같은 가변 밸브 리프트의 경우에는 고속 영역과 저속 영역에 각각 알맞게 밸브 리프트를 가변함으로써, 저속 및 고속에서의 이점을 동시에 취할 수 있게 된다.More specifically, in the case of a general engine, since the valve lift is set large when tuned for high speed, it shows excellent performance in the high speed range, but is very disadvantageous for idle stability and low speed torque in the low speed range. In the case of the tuner, the idle stability and torque at low speed are excellent, but the output performance at high speed is limited. However, in the case of the above-mentioned variable valve lift, the valve lift is changed to suit the high speed region and the low speed region, respectively. And high speed at the same time.
따라서 최근에는 연비 개선과 출력 향상을 위해 멀티 밸브화에 이어 충진 효율을 높이기 위한 기술이 개발되고 있으며, 이의 결과물로서 엔진의 회전 영역에 따라 변화하는 공기의 흡입저항에 맞춰 흡기 매니폴드의 길이 또는 단면적으로 변경하는 가변 흡기 시스템(Variable Induction System; VIS)과, 엔진의 회전 영역에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량을 조절해 오버랩 타이밍을 제어함으로써, 실린더 충진량과 잔류 가스량을 제어하는 가변밸브 타이밍(Variable Valve Timing: VVT) 및 가변 밸브 리프트(Variable Valve Lift; VVL)의 기술을 예로 들 수 있다.Therefore, in order to improve fuel efficiency and output, a technology for increasing filling efficiency has been developed following the multi-valve, and as a result, the length or cross-sectional area of the intake manifold according to the intake resistance of the air that varies with the rotational area of the engine. Variable Induction System (VIS) to change the temperature, and variable valve timing to control the cylinder filling amount and residual gas amount by controlling the timing of opening and closing of the valve according to the rotational area of the engine and controlling the overlap timing Valve Timing (VVT) and Variable Valve Lift (VVL) are examples.
기존 가변 밸브 리프트식 밸브구동장치는밸브의 리프트량에 변화를 줄 수 없고, 흡기 또는 배기 밸브의 개폐 시간도 항상 일정한 상태로 고정되어 있기 때문에, 흡입 또는 배출되는 공기의 양을 조절할 수 없게 되어 엔진의 운전 상태에 따 라 최적의 연비와 출력을 도모할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.Conventional variable valve lift valve actuators cannot change the lift amount of the valve, and the opening and closing times of the intake or exhaust valves are always fixed at a constant state, so that the amount of air intake or discharge cannot be adjusted. There is a problem that can not achieve the optimum fuel economy and output depending on the operating state of the. Therefore, there is a need for improvement.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 유기적으로 연결된 2중 캠 방식을 이용하여 연소실을 주기적으로 개폐하는 밸브의 리프트량을 미세하게 조정 가능하도록 하여 최적의 연비와 출력을 도모하고자 하는 밸브구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to improve the above problems, by using an organically connected double cam method to finely adjust the lift amount of the valve that periodically opens and closes the combustion chamber to achieve the optimum fuel economy and output The purpose is to provide a valve drive device.
본 발명에 따른 밸브구동장치는: 연소실을 개폐하는 밸브 상측에 일측 가장자리를 대응되게 형성하고 외부 조작시 타측을 기준으로 스윙운동을 하며 주기적으로 밸브를 누르는 스윙암 및 이 스윙암을 주기적으로 회동시키는 캠부를 포함한다.The valve driving apparatus according to the present invention includes: one side edge is formed to correspond to the upper side of the valve for opening and closing the combustion chamber and swings relative to the other side during external operation, and periodically swings the swing arm and the swing arm to press the valve periodically. It includes a cam portion.
상기 캠부는 기준축이 되는 피벗부재, 상기 피벗부재에 형성되는 웹부재, 상외력에 의해 강제 회전되는 하이 로터리 샤프트, 상기 하이 로터리 샤프트에 형성되고 상기 하이 로터리 샤프트의 회전시 편심 회전되는 하이 편심로드를 갖는 하이 리프트 캠 및 상기 웹부재에 형성되고 상기 하이 리프트 캠의 회전시 상기 하이 편심로드에 의해 하나 이상의 상기 스윙암을 동시에 작동하는 서브캠부를 포함한다.The cam portion is a pivot member, which is a reference shaft, a web member formed on the pivot member, a high rotary shaft forcibly rotated by an external force, a high eccentric rod formed on the high rotary shaft and eccentrically rotated when the high rotary shaft is rotated. And a sub cam portion formed on the web member and the sub cam portion simultaneously operating at least one swing arm by the high eccentric rod when the high lift cam is rotated.
상기 서브캠부는 상기 웹부재에 회전 가능하게 연결된 로우 로터리 샤프트, 상기 로우 로터리 샤프트에 형성되는 캠바디, 상기 캠바디에 형성되어 상기 하이 편심로드의 주기적 누름에 의해 상기 스윙암 방향으로 회전되는 팔로우암, 상기 로우 로터리 샤프트에 형성되고 상기 팔로우암의 회전시 상기 스윙암 각각의 일측을 동시에 주기적으로 누르도록 로우 편심로드를 갖는 로우 리프트 캠 및 상기 팔로우암과 상기 로우 리프트 캠의 자중에 의한 회전으로 상기 스윙암을 자연적으로 누르지 않도록 상기 캠바디를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함한다.The sub cam part is a follower arm rotatably connected to the web member, a cam body formed on the low rotary shaft, a cam body formed on the cam body and rotated in the swing arm direction by periodic pressing of the high eccentric rod. And a low lift cam formed on the low rotary shaft and having a low eccentric rod to periodically press one side of each of the swing arms at the same time as the follow arm rotates, and by rotating by the own weight of the follow arm and the low lift cam. And an elastic member elastically supporting the cam body so as not to press the swing arm naturally.
상기 캠바디는 상기 팔로우암을 기준으로 양측에 상기 로우 리프트 캠을 서로 대응되는 개수로 형성한다. 그리고, 상기 팔로우암은 상기 하이 리프트 캠과 직접적으로 접하는 부위에 팔로우롤러를 회전 가능하게 구비한다. 또한, 상기 로우 리프트 캠은 상기 스윙암의 중앙을 지지하도록 접촉면부를 형성한다. 아울러, 상기 스윙암은 상기 접촉면부와 접촉 부위에 스윙롤러를 회전 가능하게 형성한다.The cam body forms the low lift cams corresponding to each other on both sides of the follow arm. The follower arm is rotatably provided with a follower roller at a portion directly contacting the high lift cam. In addition, the low lift cam forms a contact surface portion to support the center of the swing arm. In addition, the swing arm is rotatably formed on the contact surface portion and the contact roller.
상기 팔로우암과 상기 로우 리프트 캠은 상기 캠바디에서 서로 다른 방향으로 연장됨이 바람직하다.Preferably, the follow arm and the low lift cam extend in different directions from the cam body.
상기 웹부재는 링크 샤프트를 회전 가능하게 연결하고, 상기 링크 샤프트는 작동부에 연결된다.The web member rotatably connects the link shaft, and the link shaft is connected to the actuating part.
상기 작동부는 상기 링크 샤프트에 연결되는 커넥팅로드, 상기 커넥팅로드에 링크 연결되는 링크핀, 상기 링크핀에 링크 연결되어 상기 링크 샤프트의 축방향에 대해 수직한 방향으로 직선 왕복 이동함으로써 상기 링크 샤프트를 호 궤적 상에서 왕복 이동시키는 스크류부재 및 상기 스크류부재의 둘레면에 형성되어 외력에 의해 강제 회전시 상기 스크류부재를 왕복 전·후진 작동하는 동력전달부재를 포함한다.The actuating unit calls the link shaft by linearly reciprocating a connecting rod connected to the link shaft, a link pin linked to the connecting rod, and a link pin linked to the link pin in a direction perpendicular to the axial direction of the link shaft. It includes a screw member for reciprocating on the trajectory and a power transmission member formed on the circumferential surface of the screw member for reciprocating forward and backward movement of the screw member when forced rotation by an external force.
이때, 상기 작동부는 상기 링크 샤프트를 내측에 수용하는 수용홈부를 갖는 작동자 및 상기 작동자에 나사 결합되어 외력에 의해 회전시 상기 작동자를 왕복 전·후진시킴으로써 상기 링크 샤프트를 호 궤적 상에서 왕복 안내하는 스크류부재 를 포함한다.At this time, the operating unit is screwed to the operator having an accommodating groove for accommodating the link shaft and the operator to reciprocally guide the link shaft on the arc trajectory by reciprocating forward and backward when the actuator rotates by external force. It includes a screw member.
상기 탄성부재는 일측이 상기 링크 샤프트에 지지되고, 타측이 상기 캠바디에 지지됨이 바람직하다. 상기 서브캠부는 하우징에 수용되고, 상기 하우징과 상기 서브캠부는 외부로부터 윤활유를 공급받기 위해 유로를 서로 연결되게 형성함이 바람직하다.The elastic member is preferably one side is supported by the link shaft, the other side is supported by the cam body. Preferably, the sub cam part is accommodated in a housing, and the housing and the sub cam part are formed to be connected to each other in order to receive lubricating oil from the outside.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 밸브구동장치는 종래 기술과 달리 유기적으로 연결된 2중 캠의 간격 및 구름접촉 면적량을 조절함으로써 연소실을 주기적으로 개폐하는 밸브의 리프트량을 미세하게 조정 가능하도록 하여 최적의 연비와 출력을 실현할 수 있다. 본 발명은 2중 캠 중 상측의 캠을 장착한 하이 로터리 샤프트와 하측의 캠을 장착한 로우 로터리 샤프트를 직접적으로 연결하지 않아 2중 캠의 간격을 쉽게 조절할 수 있다. 그리고, 본 발명은 로우 로터리 샤프트를 한 쌍의 웹부재로 각 단부를 연결한 상태로 이 웹부재를 동시에 동일방향 및 동일속도로 회동시킴에 따라 로우 로터리 샤프트가 축방향을 유지한 채 호 궤적을 따라 이동됨으로써 복수 개의 밸브 리프트량을 동일하게 제어할 수 있다.As described above, the valve driving apparatus according to the present invention, unlike the prior art, to finely adjust the lift amount of the valve that periodically opens and closes the combustion chamber by adjusting the distance and the rolling contact area of the organically connected double cams. The optimum fuel economy and output can be realized. The present invention does not directly connect the high rotary shaft equipped with the upper cam of the double cam and the low rotary shaft equipped with the lower cam, so that the distance between the double cams can be easily adjusted. In addition, according to the present invention, the low rotary shaft maintains the axial direction as the low rotary shaft rotates the web members at the same direction and at the same speed while connecting each end with a pair of web members. By moving along, it is possible to control the plurality of valve lift amounts in the same manner.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 밸브구동장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the valve drive device according to the present invention. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치를 하우징에 장착한 상태의 단면도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 연결관계를 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a state in which a valve driving device according to an embodiment of the present invention is mounted on a housing, and FIGS. 2 and 3 are perspective views illustrating a connection relationship of a valve driving device according to an embodiment of the present invention. 4 is an exploded perspective view of a valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 작동도이다.5 to 8 is an operation of the valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브구동장치의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 유로 연결관계를 보인 도면이다.9 is a perspective view of a valve driving apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 10 is a view showing a flow path connection relationship of the valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치는 엔진 내의 연소실(10)을 개폐시키는 밸브(20)의 리프트량을 가변적으로 제어할 수 있는 것으로서, 스윙암(100) 및 캠부(300)를 포함한다.1 to 4, the valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention can variably control the lift amount of the
스윙암(100)은 연소실(10)을 개폐하는 밸브(20) 상측에 일측 가장자리를 대응되게 형성하고, 외부 조작시 타측을 기준으로 스윙운동을 하며 주기적으로 밸브(20)를 직접적으로 누르는 역할을 한다. 특히, 스윙암(100)은 밸브(20)가 일정한 주기로 상하 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 일정한 프로파일의 요동 운동을 발생시키는 것이다. 따라서, 스윙암(100)이 타측을 기준으로 회전하여 그 일측이 주기적으로 밸브(20)의 상측을 누를 때마다 밸브(20)는 개폐 즉, 상하 방향으로 왕복 운동할 수 있게 된다. The
이때, 스윙암(100)은 길이방향에 대해 일측 가장자리 하측에 대응되게 밸브(20)가 구비되고, 길이방향에 대해 일측에 반대되는 타측 가장자리 하측에 대응되게 서포트 멤버(200)를 고정 형성한다. 따라서, 스윙암(100)의 타측은 서포트 멤버(200)에 지지됨에 따라 회전하는 스윙암(100)의 기준이 된다. At this time, the
특히, 스윙암(100)은 일측 가장자리 하부를 밸브(20)와 접촉하며, 타측 가장자리 하부를 서포트 멤버(200)와 접촉하는데, 이 서포트 멤버(200)는 스윙암(100)의 타측 하면과 접하여 상측 방향의 힘을 항상 작용한다. 따라서, 스윙암(100)은 서포트 멤버(200)에 지지되는 타측 중심(P1)을 기준으로 회전 가능하게 된다. 즉, 스윙암(100)의 타측 중심(P1)과 일측 중심(P2)을 잇는 중심선(L1)이 타측 중심(P1)을 기준으로 설정 회전각도 범위 내에서 왕복 회전된다.In particular, the
이때, 서포트 멤버(200)는 하우징(30)에 고정 장착된다. 서포트 멤버(200)가 하우징(30)에 고정되는 구조는 일반적인 것으로 한다. 아울러, 스윙암(100)은 각 단부 하측을 서포트 멤버(200)와 밸브(20)에 연결되어 지지되기 때문에 쉽게 흔들리거나 위치 이동하지 않는다. 여기서, 하우징(30)은 연소실(10)의 상측에 형성된다. 스윙암(100)과 서포트 멤버(200)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.At this time, the
한편, 스윙암(100)은 외부력에 의해 타측을 기준으로 회전되는데, 캠부(300)는 스윙암(100)을 주기적으로 회동시키는 역할을 한다.On the other hand, the
여기서, 캠부(300)는 피벗부재(310), 웹부재(320), 하이 로터리 샤프트(330), 하이 리프트 캠(340) 및 서브캠부(350)를 포함한다.Here, the
피벗부재(310)는 작동하는 캠부(300)의 기준축을 형성한다. 그래서, 피벗부재(310)는 하우징(30) 내측면에 고정 형성된다. 이때, 피벗부재(310)는 하우징(30)의 내부 일측면에 하나 형성될 수 있으나, 웹부재(320)의 견고한 지지를 위해 마주하는 양측면에 각각 형성됨이 바람직하다. 그래서, 웹부재(320)는 대응되는 피벗부재(310)에 회전 가능하게 연결된다. 즉, 피벗부재(310)는 웹부재(320)에 회전 가능하게 끼워지고, 웹부재(320)는 피벗부재(310)를 기준으로 회전하게 된다. 물론, 피벗부재(310)가 하우징(30)에 회전 가능하게 삽입되고, 웹부재(320)가 피벗부재(310)와 일체로 형성될 수도 있다. 피벗부재(310)는 축 형상으로 도시하나, 다양한 형상으로 적용 가능하다.The
아울러, 웹부재(320)는 피벗부재(310)에 연결 형성된다. 즉, 웹부재(320)는 하측에 피벗부재(310)를 회전 가능하게 삽입한다. 그래서, 웹부재(320)는 피벗부재(310)를 기준으로 회전 가능하게 된다. 물론, 웹부재(320)는 피벗부재(310)에 일체로 형성되어 함께 회전되고, 피벗부재(310)가 하우징(30)에 회전 가능하게 장착될 수도 있다. 피벗부재(310)는 판 형상으로 도시하나, 다양한 형상으로 적용 가능하다.In addition, the
그리고, 하이 로터리 샤프트(330)는 외력에 의해 강제 회전된다. 특히, 하이 로터리 샤프트(330)는 하우징(30)에 지지된다. 즉, 하이 로터리 샤프트(330)는 각 단부를 하우징(30)의 마주하는 측면에 각각 회전 가능하게 지지된다. 그래서, 하이 로터리 샤프트(330)는 견고하게 지지된다. The high
이 하이 로터리 샤프트(330)는 하이 리프트 캠(340)을 구비한다. 하이 리프 트 캠(340)은 일측 둘레면에 하이 편심로드(342)를 형성한다. 이에 따라, 하이 리프트 캠(340)은 편심되게 회전한다. 즉, 하이 리프트 캠(340)이 그 회전축(P3)을 중심으로 회전하여 그 일측에 돌출되게 형성된 하이 편심로드(342)가 원주 상의 소정의 위치에 위치할 때마다, 하이 편심로드(342)는, 후술할, 캠부(300)의 팔로우암(353) 및 스윙암(100)을 누르게 되고, 이에 따라 밸브(20)는 상하 방향으로 왕복 운동하며 연소실(10)을 개폐한다.This high
특히, 하이 리프트 캠(340)은 하이 로터리 샤프트(330)와 동일 방향 및 동일 속도로 회전하게 된다. 이때, 하이 리프트 캠(340)은 하이 로터리 샤프트(330)에 분리 가능하게 고정 결합될 수도 있고, 하이 로터리 샤프트(330)에 일체로 금형 제작될 수도 있다. 하이 리프트 캠(340)이 하이 로터리 샤프트(330)에 분리되기 위한 결합방식은 볼팅 등에 의해 행해지는데, 주로 디퓨젼 본딩(diffusion bonding)이 채택된다.In particular, the
한편, 웹부재(320)에는 서브캠부(350)가 연결된다. 서브캠부(350)는 하이 리프트 캠(340)의 회전시 하이 편심로드(342)에 의해 하나 이상의 스윙암(100)을 동시에 작동하는 역할을 한다.Meanwhile, the
특히, 서브캠부(350)는 로우 로터리 샤프트(351), 캠바디(352), 팔로우암(353), 로우 리프트 캠(355) 및 탄성부재(358)를 포함한다.In particular, the
로우 로터리 샤프트(351)는 웹부재(320)에 억지 끼워 맞춤 등의 방식으로 고정이 됩니다. 특히, 로우 로터리 샤프트(351)가 웹부재(320)에 대해 회전 가능하게 연결될 수 있으나, 회전이 가능할 경우 캠바디(352)에 오일 공급을 위한 유로(410) 가 바뀌어야 하며, 하우징(30)의 강성 저하 문제가 대두될 수 있습니다. The low
이때, 웹부재(320)는 한 쌍 구비됨에 따라, 로우 로터리 샤프트(351)는 각 단부를 해당되는 웹부재(320)에 지지한다. 특히, 로우 로터리 샤프트(351)는 하우징(30) 내부에서 하이 로터리 샤프트(330)의 하측에 위치한다.At this time, as the
그리고, 로우 로터리 샤프트(351)는 둘레면에 캠바디(352)를 형성한다. 이 캠바디(352)는 팔로우암(353)과 로우 리프트 캠(355)을 지지하는 역할을 한다. 이때, 캠바디(352)는 로우 로터리 샤프트(351)에 일체로 형성될 수도 있고, 로우 로터리 샤프트(351)에 분리 가능하게 결합될 수도 있다. 특히, 캠바디(352)는 링 형상으로 형성되어 로우 로터리 샤프트(351)에 삽입, 회전 가능하게 연결됨이 바람직하다. 그래서, 캠바디(352)가 회전되면, 로우 로터리 샤프트(351)는 캠바디(352)와 함께 동일 방향 및 동일 회전속도로 회전하게 된다. 캠바디(352)는 다양한 형상으로 적용 가능하다. 물론, 팔로우암(353)과 로우 리프트 캠(355)이 로우 로터리 샤프트(351)에 일체로 금형 제작될 수도 있다.The low
아울러, 캠바디(352)에 형성되는 팔로우암(353)은 하이 편심로드(342)의 주기적 누름에 의해 스윙암(100) 방향으로 왕복 회전된다. 이때, 팔로우암(353)은 하이 편심로드(342)와 접하는 부위의 마찰을 최소화하기 위해 팔로우롤러(354)를 회전 가능하게 장착함이 바람직하다. 여기서, 팔로우암(353)은 마주하는 한 쌍 구비되고, 그 사이에 팔로우롤러(354)가 회전 가능하게 개재됨이 바람직하다. 물론, 팔로우롤러(354)가 팔로우암(353)의 상·하측으로 돌출되도록 팔로우암(353)의 내측에 회전 가능하게 장착될 수도 있다. 아울러, 팔로우롤러(354)의 중심축(P6)은 로 우 로터리 샤프트(351)의 중심축(P4)을 기준으로 원 궤적을 따라 회전한다.In addition, the
그리고, 캠바디(352)에 형성된 로우 리프트 캠(355)은 팔로우암(353)의 회전시 스윙암(100) 각각의 일측을 동시에 주기적으로 누르는 역할을 한다. 이때, 로우 리프트 캠(355)은 일측 둘레면에 로우 편심로드(356)를 돌출 형성한다. 그래서, 로우 리프트 캠(355)은 편심 회전된다.In addition, the
즉, 로우 리프트 캠(355)이 그 회전축(P4)을 중심으로 회전하여 그 일측에 돌출되게 형성된 로우 편심로드(356)가 원주 상의 소정의 위치에 위치할 때마다, 로우 편심로드(356)는 스윙암(100)을 반복적으로 누르게 되고, 이에 따라 밸브(20)는 상하 방향으로 왕복 운동하며 연소실(10)을 개폐한다.That is, whenever the low
이때, 팔로우암(353)과 로우 리프트 캠(355)은 캠바디(352)에 일체로 형성됨이 바람직하고, 캠바디(352)에서 서로 다른 방향으로 연장된다. 특히, 로우 리프트 캠(355)의 로우 편심로드(356)는 캠바디(352)에서 팔로우암(353)의 팔로우롤러(354)보다 더 낮게 위치함이 바람직하다. 이는, 팔로우롤러(354)가 하이 편심로드(342)로부터 누름력을 전달받아 회전시, 로우 편심로드(356)가 최소한으로 회전되면서 스윙암(100)의 일측을 누를 수 있도록 하기 위함이다.At this time, the
특히, 캠바디(352)는 팔로우암(353)을 기준으로 양측에 로우 리프트 캠(355)을 서로 대응되는 개수로 형성함이 바람직하다. 즉, 로우 리프트 캠(355)은 다수 개 형성되어 각각의 스윙암(100) 일측을 누르도록 작동하는데, 짝수 개 구비되어 팔로우암(353)을 기준으로 캠바디(352)의 양측에 동일 개수로 형성됨이 바람직하다. 이는, 캠바디(352)가 팔로우암(353)을 기준으로 양측에 서로 다른 개수의 로우 리프트 캠(355)을 장착할 경우 회전 모멘트가 미세하게 서로 다를 수 있어 각 스윙암(100)의 작동이 동일하게 이루어지지 않을 수 있기 때문이다. 편의상, 로우 리프트 캠(355)은 캠바디(352)에서 팔로우암(353)을 기준으로 양측에 각 하나씩 구비된 것으로 도시한다.In particular, the
한편, 캠바디(352)는 탄성부재(358)에 탄성 지지된다. 이는, 팔로우롤러(354)와 하이 리프트 캠(340)을 작동 중에 항상 밀착시켜 주기 위함과 캠바디(352)의 관성력을 스윙암(100) 측으로 전달하지 않기 위함이다. On the other hand, the
특히, 하이 리프트 캠(34)과 팔로우롤러(354)가 작동 중에 이격 될 경우, 작게는 노이즈 발생에서부터 크게는 밸브점핑현상이 일어날 수 있다. 노이즈 발생의 경우, 반복충격에 따른 피로 파괴가 일어날 수 있으며, 이러한 현상이 고속으로 진행될수록 캠바디(352)의 관성력이 커지게 된다. 이에 따라, 하이 로터리 샤프트(330)의 하이 리프트 캠(340)이 로우 리프트 캠(355)의 팔로우롤러(354)를 누르는 순간에 캠바디(352)의 관성력에 의하여 밸브(20)가 의도한 양보다 더 많이 열리는 현상을 초래한다. 따라서, 탄성부재(358)는 캠바디(352)를 견고하게 탄성 지지함이 바람직하다. In particular, when the high lift cam 34 and the
더욱 상세히, 탄성부재(358)는 로우 로터리 샤프트(351)에 연결되고, 일측을 후술할 링크 샤프트(360)에 지지함과 동시에 타측을 캠바디(352)에 지지한다. 물론, 탄성부재(358)의 양단부가 지지되는 위치는 다양하게 적용 가능하다. 이때, 탄성부재(358)는 토션 스프링으로 함이 바람직하다. 물론, 탄성부재(358)는 본 기능을 수행할 수 있는 다양한 기계요소를 적용 가능하다. 아울러, 탄성부재(358)는 로 우 로터리 샤프트(351)의 양측 가장자리에 각각 형성되어 캠바디(352)의 양측을 동일하게 탄성 지지함이 바람직하다.More specifically, the
이에 따라, 탄성부재(358)는 링크 샤프트(360)에 일측이 지지되어 캠바디(352)를 탄성적으로 들어올리는 역할을 한다. Accordingly, the
특히, 로우 리프트 캠(355)은 스윙암(100)의 중앙을 지지하도록 접촉면부(357)를 형성함이 바람직하다. 즉, 스윙암(100)이 하우징(30)의 바닥면에 지지된 상태를 유지하기 위해 접촉면부(357)는 스윙암(100)의 상측을 눌러주는 역할을 한다. 이때, 로우 리프트 캠(355)의 로우 편심로드(356)가 스윙암(100)의 일측 가장자리를 누를 때, 접촉면부(357)는 스윙암(100)의 중앙에 단순 접촉되거나 스윙암(100)과 유격되도록 함이 바람직하다. 또한, 스윙암(100)은 접촉면부(357)와 접촉 부위에 스윙롤러(110)를 회전 가능하게 형성함이 바람직하다. 이는, 접촉면부(357)와 스윙암(100)의 마찰력을 최소화하기 위함이다. 여기서, 스윙롤러(110)는 스윙암(100)의 중앙 내측에 회전 가능하게 장착되고, 상측으로 노출되어 접촉면부(357)와 직접적으로 접촉하게 된다. 여기서, 스윙롤러(110)의 중심축(P5)은 스윙암(100)의 타측 중심(P1)과 일측 중심(P2)을 잇는 중심선(L1)의 중앙이 된다. In particular, the
한편, 웹부재(320)에 회전 가능하게 연결된 링크 샤프트(360)는 작동부(370)에 연결된다. 이 작동부(370)는 피벗부재(310)를 기준으로 호 궤적을 따라 링크 샤프트(360)를 이동함으로써 변화되는 팔로우암(353)의 기울기에 따라 로우 리프트 캠(355)이 스윙암(100)의 일측을 누르는 양을 조절하는 역할을 한다.Meanwhile, the
일례로써, 작동부(370)는 커넥팅로드(371), 링크핀(372), 스크류부재(373) 및 동력전달부재(374)를 포함한다.As an example, the
커넥팅로드(371)는 링크 샤프트(360)에 연결되어 직진 왕복 미는 외력의 작동시 링크 샤프트(360)를 직접적으로 미는 역할을 한다. 이때, 링크 샤프트(360)는 커넥팅로드(371)에 연결되어 있기 때문에 커넥팅로드(371)와 함께 이동되고, 피벗부재(310)에 회전 가능하게 장착된 웹부재(320)에 구비된다. 그래서, 웹부재(320)는 피벗부재(310)를 기준으로 링크 샤프트(360)와 함께 호 궤적을 따라 왕복 이동 가능하게 된다. 이때, 커넥팅로드(371)는 링크 샤프트(360)에 일체로 형성될 수도 있고, 링크 샤프트(360)에 분리 가능하게 장착될 수도 있으며, 다양한 형상으로 변형 가능하다.The connecting
아울러, 링크핀(372)은 커넥팅로드(371)에 링크 연결되고, 스크류부재(373)는 링크핀(372)에 링크 연결되어 링크 샤프트(360)의 축방향에 대해 수직한 방향으로 직선 왕복 이동함으로써 링크 샤프트(360)를 호 궤적 상에서 왕복 이동 유도하며, 동력전달부재(374)는 스크류부재(373)의 둘레면에 형성되어 외력에 의해 강제 회전시 스크류부재(373)를 왕복 전·후진 작동하는 역할을 한다.In addition, the
즉, 동력전달부재(374)가 외력에 의해 회전시, 스크류부재(373)는 이 동력전달부재(374)의 회전력을 전달받아 직선 전·후진되고, 커넥팅로드(371)는 링크핀(372)을 통해 전·후진 외력을 전달받아 링크 샤프트(360)를 호 궤적을 따라 왕복 이동 가능하게 제어한다.That is, when the
이때, 스크류부재(373)는 다양한 기계요소로 적용 가능하나 볼스크류를 포함하는 것으로 함이 바람직하고, 동력전달부재(374)는 외력에 의해 회전되는 너트로 함이 바람직하다. 특히, 동력전달부재(374)는 모터 등 동력발생원(374a)에 연결된다. 특히, 동력발생원(374a)은 동력전달부재(374)와 볼트 체결됨이 바람직하다. 동력발생원(374a)은 동력전달부재(374)가 운동 또는 정지 중에 작동부(370)의 축방향으로 이동하지 않도록 구속시켜주는 역할을 한다.At this time, the
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동부(370)의 작동 상태를 도시한 도면이다.5 to 8 are diagrams showing the operating state of the
도 5는 스윙암(100)이 로우 리프트 캠(355)에 의해 눌리지 않음에 따라 스윙암(100)이 회동하지 않아 밸브(20)가 연소실(10)을 닫고 있는 상태에서 스윙롤러(110)의 중심축(P5)과 로우 로터리 샤프트(351)의 중심축(P4)을 잇는 가상선(L2)이 스윙암(100)의 타측 중심(P1)과 일측 중심(P2)을 잇는 중심선(L1)에 수직하도록 작동부(370)가 작동한 상태를 도시한다.5 shows that the
이때, 로우 리프트 캠(355)의 접촉면부(357)는 스윙롤러(110)와 단순 접촉됨에 따라 스윙암(100)을 상측에서 하측 방향으로 지지하게 되다.At this time, as the
아울러, 하이 리프트 캠(340)은 팔로우암(353)의 팔로우롤러(354)와 접촉하고 있는데, 하이 편심로드(342)는 팔로우롤러(354)를 향하는 방향에 정반대되는 방향을 향하고 있다.In addition, the
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.Unexplained reference numerals are replaced with those described above.
그리고, 도 6은 동력전달부재(374)가 정지되어 가상선(L2)이 스윙암(100)의 타측 중심(P1)과 일측 중심(P2)을 잇는 중심선(L1)에 수직한 상태를 유지한 채, 외력에 의해 하이 로터리 샤프트(330)가 회전하는 상태를 도시한다.6 shows that the
즉, 하이 로터리 샤프트(330)가 외력에 의해 회전하게 되면, 하이 리프트 캠(340)은 하이 로터리 샤프트(330)와 함께 회전되고, 이에 따라 하이 편심로드(342)는 팔로우암(353)의 팔로우롤러(354)를 일정시간 누르게 된다.That is, when the high
이때, 하이 편심로드(342)가 팔로우암(353)을 누르면, 캠바디(352)는 회전됨과 동시에 로우 리프트 캠(355)은 캠바디(352)와 동일 방향으로 회전된다. 그래서, 로우 편심로드(356)는 해당되는 스윙암(100)의 일측 가장자리 상부를 누르게 된다. 따라서, 밸브(20)는 연소실(10)을 개폐하게 된다.At this time, when the high
특히, 하이 로터리 샤프트(330)의 중심축(P3)에서 하이 편심로드(342)의 최장축(r) 단부에 해당되는 부위가 팔로우롤러(354)를 누를 때, 밸브(20)는 소정거리(D1)까지 완전히 내려감에 따라 연소실(10)을 설정된 범위 내에서 최대한 개방한다. 여기서, 하이 편심로드(342)가 일정한 곡면구간에서 연속적으로 팔로우롤러(354)를 누를 때, 밸브(20)는 스윙암(100)의 누르는 힘에 의해 연소실(10)을 개폐한다.In particular, when a portion corresponding to the end of the longest axis r of the high
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.Unexplained reference numerals are replaced with those described above.
도 7은 동력전달부재(374)가 회전하면서 피벗부재(310)를 기준으로 커넥팅로드(371)와 웹부재(320)를 호 궤적을 따라 회전시키도록 제어된 상태이다.7 is a state in which the
즉, 스윙암(100)이 로우 리프트 캠(355)에 의해 눌리지 않음에 따라 스윙암(100)이 회동하지 않아 밸브(20)가 연소실(10)을 닫고 있는 상태에서 가상선(L2)이 중심선(L1)에 대해 수직하지 않게 기울어진 상태를 도시한다.That is, since the
특히, 스크류부재(373)가 직선 후진하게 되면, 웹부재(320)와 로우 로터리 샤프트(351)는 반시계방향으로 호 궤적을 따라 소정거리(A)만큼 이동하게 된다.In particular, when the
여기서, 팔로우롤러(354)의 중심축(P6)은 웹부재(320)와 로우 로터리 샤프트(351)는 반시계방향으로 호 궤적을 따라 소정거리(A)만큼 이동한 거리와 동일한 거리(A)로 이동함에 따라 팔로우암(353)은 로우 로터리 샤프트(351)의 중심축(P4)을 기준으로 반시계방향으로 소정 들려지게 된다.Here, the central axis P6 of the
이때, 로우 리프트 캠(355)의 접촉면부(357)는 스윙롤러(110)와 단순 접촉됨에 따라 스윙암(100)을 상측에서 하측 방향으로 지지하게 되다. 즉, 스윙롤러(110)는 밸브(20)의 닫힌 초기 상태에서 호 궤적을 따라 이동하는 접촉면부(357)와 항상 접촉하는 직경으로 형성됨이 바람직하다. At this time, as the
아울러, 하이 리프트 캠(340)은 팔로우암(353)의 팔로우롤러(354)와 접촉하고 있는데, 하이 편심로드(342)는 팔로우롤러(354)를 향하는 방향에 정반대되는 방향을 향하고 있다.In addition, the
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.Unexplained reference numerals are replaced with those described above.
도 8은 동력전달부재(374)가 작동 정지되어 가상선(L2)이 중심선(L1)과 수직되지 않은 상태를 유지한 채, 외력에 의해 하이 로터리 샤프트(330)가 회전하는 상태를 도시한다.8 illustrates a state in which the high
즉, 하이 로터리 샤프트(330)가 외력에 의해 회전하게 되면, 하이 리프트 캠(340)은 하이 로터리 샤프트(330)와 함께 회전되고, 이에 따라 하이 편심로드(342)는 팔로우암(353)의 팔로우롤러(354)를 일정시간 누르게 된다.That is, when the high
이때, 하이 편심로드(342)가 팔로우암(353)을 누르면, 캠바디(352)는 회전됨 과 동시에 로우 리프트 캠(355)은 캠바디(352)와 동일 방향으로 회전된다. 그래서, 로우 편심로드(356)는 해당되는 스윙암(100)의 일측 가장자리 상부를 누르게 된다. 따라서, 밸브(20)는 연소실(10)을 개폐하게 된다.At this time, when the high
이때, 하이 로터리 샤프트(330)의 중심축(P3)에서 하이 편심로드(342)의 최장축(r) 단부에 해당되는 부위가 팔로우롤러(354)를 누를 때, 밸브(20)는 소정거리(D2)까지 완전히 내려감에 따라 연소실(10)을 설정된 범위 내에서 최대한 개방한다. 여기서, 하이 편심로드(342)가 일정한 곡면구간에서 연속적으로 팔로우롤러(354)를 누를 때, 밸브(20)는 스윙암(100)의 누르는 힘에 의해 연소실(10)을 개폐한다.At this time, when the portion corresponding to the end of the longest axis r of the high
특히, 중심선(L1)과 가상선(L2)이 수직하지 않은 상태에서 밸브(20)의 하강거리(D2)는 중심선(L1)과 가상선(L2)이 수직한 상태에서 밸브(20)의 하강거리(D1)보다 길게 된다. 이는, 팔로우롤러(354)가 호 궤적을 따라 소정거리(A1)만큼 이동하면서 로우 로터리 샤프트(351)의 중심축(P4)을 기준으로 들려짐에 따라 하이 편심로드(342)의 누름량을 더 많이 받기 때문이다.In particular, the falling distance D2 of the
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.Unexplained reference numerals are replaced with those described above.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부를 갖는 밸브구동장치를 도시한 도면이다.On the other hand, Figure 9 is a view showing a valve driving device having a drive unit according to another embodiment of the present invention.
다른 실시예로써, 구동부(370)는 작동자(375) 및 스크류부재(378)를 포함한다.In another embodiment, the
작동자(375)는 링크 샤프트(360)를 내측에 수용하도록 수용홈부(376)를 갖는 다. 이때, 링크 샤프트(360)가 호 궤적을 따라 이동하기 때문에 수용홈부(376)는 상·하 방향으로 긴 장홀 형상이거나 작동자(375)의 하측으로 개방된 홀 형상으로 형성됨이 바람직하다. The
아울러, 작동자(375)는 링크 샤프트(360)에 복수개 형성되어 동시 작동할 수 있으나, 편의상 링크 샤프트(360)에 하나 연결된 것으로 도시한다. 그리고, 작동자(375)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.In addition, a plurality of
또한, 스크류부재(378)는 링크 샤프트(360)의 축방향에 대해 수직한 방향으로 작동자(375)에 축 삽입된다. 그래서, 스크류부재(378)가 외력에 의해 회전되면, 작동자(375)는 스크류부재(378)의 축방향을 따라 직선 왕복 전·후진 작동하게 된다. 이때, 스크류부재(378)는 볼스크류로 함이 바람직하다. 스크류부재(378)가 외력에 회전되는 구조 및 스크류부재(378)가 위치 고정되어 회전되는 구조는 다양한 방식으로 적용 가능하다.The
한편, 작동자(375)가 직선 왕복 전·후진되면, 링크 샤프트(360)와 웹부재(320)는 피벗부재(310)를 기준으로 호 궤적을 따라 왕복 이동하게 된다.On the other hand, when the
작동자(375)가 전·후진됨에 따라 밸브의 하강거리가 달라지는 원리는 상술한 바와 동일하다.The principle that the lowering distance of the valve changes as the
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.Unexplained reference numerals are replaced with those described above.
또한, 도 10은 하우징(30)을 통해 밸브구동장치 각 요소로 윤활유를 공급하여 상호 접촉시 마찰을 최소화하기 위해 유로(410)를 형성한 상태를 나타낸 도면이다.In addition, FIG. 10 is a view showing a state in which a
즉, 하우징(30)은 윤활유를 공급받는 인렛(420)을 일측에 형성한다. 그리고, 이 하우징(30)은 인렛(420)에서 서포트 멤버(200)를 장착한 부위까지 유로(410)를 형성한다. 서포트 멤버(200)는 유로(410)를 통해 공급되는 윤활유의 미는 힘에 의해 항상 스윙암(100)의 타측 가장자리 하부를 지지하게 된다.That is, the
또한, 하우징(30)은 인렛(420)에서 피봇부재까지 또 다른 유로(410)를 형성한다. 그리고, 피벗부재(310)는 내부를 통해 윤활유를 웹부재(320) 내부로 유동 안내하며, 이 웹부재(320)는 공급된 윤활유를 로우 로터리 샤프트(351) 내부로 유동 안내한다. 아울러, 로우 로터리 샤프트(351) 내부로 공급된 윤활유는 로우 로터리 샤프트(351)와 캠바디(352) 사이로 공급하고, 캠바디(352)에 형성된 아웃렛(430)을 통해 외측으로 토출되면서 하이 리프트 캠(340)과 팔로우롤러(354)의 접촉 부위로 유동하게 된다. 따라서, 피벗부재(310), 웹부재(320), 로우 로터리 샤프트(351) 및 캠바디(352) 내부에도 유로(410)가 형성된다. In addition, the
물론, 윤활유가 모든 부품간의 접촉부위로 유동할 수 있도록 유로(410)는 다양한 경로로 형성될 수 있다. Of course, the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. I will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치를 하우징에 장착한 상태의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a state in which a valve driving device according to an embodiment of the present invention is mounted on a housing.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 연결관계를 보인 사시도이다.2 and 3 are perspective views showing a connection relationship of the valve drive device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 분해 사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view of the valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 작동도이다.5 to 8 is an operation of the valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브구동장치의 사시도이다.9 is a perspective view of a valve driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브구동장치의 유로 연결관계를 보인 도면이다.10 is a view showing a flow path connection relationship of the valve driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
20: 밸브 30: 하우징20: valve 30: housing
100: 스윙암 110: 스윙롤러100: swing arm 110: swing roller
200: 서포트 멤버 300: 캠부200: support member 300: cam portion
310: 피벗부재 320: 웹부재 310: pivot member 320: web member
330: 하이 로터리 샤프트 340: 하이 리프트 캠330: high rotary shaft 340: high lift cam
350: 서브캠부 351: 로우 로터리 샤프트350: sub-cam part 351: low rotary shaft
352: 캠바디 353: 팔로우암352: cambodi 353: follow arm
355: 로우 리프트 캠 358: 탄성부재355: low lift cam 358: elastic member
360: 링크 샤프트 370: 작동부 360: link shaft 370: operating part
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