KR20120012478A - 내연기관용 가변밸브구동장치 - Google Patents

내연기관용 가변밸브구동장치 Download PDF

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Abstract

내연기관용 가변밸브구동장치는, 가이드레일과 맞물릴 수 있고 상기 가이드레일로부터 해제가능한 돌출부를 구비하고, 상기 캠샤프트의 축방향으로 변위가능한 제1링크암, 및 회전시키지만 축방향으로의 이동을 제한하는 방식으로 상기 제1링크암에 링크되는 링크샤프트를 포함한다. 전자기 솔레노이드에 전기가 통하는 경우에는, 상기 제1링크암이 상기 링크샤프트를 중심으로 회전하여, 상기 돌출부가 상기 가이드레일과 맞물리도록 한다. 상기 맞물림 동안 발생하는 상기 링크암들의 변위와 연관되어, 제2로커암들의 동작 상태가 변하므로, 각각의 실린더에 제공되는 밸브들의 개방 특성이 스위칭되게 된다.

Description

내연기관용 가변밸브구동장치{VARIABLE VALVE ACTUATION APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관용 가변밸브구동장치(variable valve actuation apparatus)에 관한 것이다.
예컨대, 일본특허출원공보 제6-33714호(JP-A-6-33714)는 내연기관용 가변밸브구동장치를 개시하고 있다. 이러한 종래의 가변밸브구동장치는, 흡기 또는 배기 밸브, 저속캠, 고속캠, 상기 저속캠에 의해 구동가능하고 상기 흡기 밸브 또는 상기 배기 밸브를 구동하는 메인로커암(main rocker arm), 및 상기 고속캠에 의해 구동되는 서브로커암(sub-rocker arm)을 포함한다. 나아가, 상기 가변밸브구동장치는, 상기 서브로커암이 상기 메인로커암과 연계되지 않는 비연계 모드(non-coordination mode)와 상기 서브로커암이 상기 메인로커암과 연계되는 연계 모드 간에 스위칭시키기 위한 모드스위치수단(mode switch means)으로서 유압 피스톤 기구를 포함한다.
그런데, 내연기관의 가변밸브구동장치에 있어서, 밸브들의 개방 특성이 액추에이터(actuator)에 의해 수행되는 동작(motion)과 연관되어 스위칭되는 경우, 상기 부재의 관성이 커진다면, 또는 상기 액추에이터가 상기 부재를 구동할 때 상기 부재 상에서 발생하는 마찰력이 커진다면, 상기 액추에이터에 의해 구동되는 부재를 구동하기 위하여 필요한 액추에이터의 구동력이 부자유스럽게 커지게 된다. 그러므로, 요구되는 전력을 최소화하면서 밸브들의 개방 특성을 스위칭하기 위해서는, 상기 부재의 관성이 작고, 상기 부재 상에서 발생하는 마찰력이 작은 것이 바람직하다.
본 발명은 액추에이터에 의해 구동되는 부재의 관성을 저감시키고 상기 부재 상에서 발생하는 마찰을 저감시키며, 상기 액추에이터에 의해 수행되는 동작과 연관되어 엔진의 적어도 2개의 실린더들에 제공되는 밸브들의 개방 특성을 바람직하게 스위치하는 내연기관용 가변밸브구동장치를 제공한다.
본 발명의 제1형태에 따른 내연기관용 가변밸브구동장치는, 캠들과 밸브들 사이에 배치되어, 상기 캠들의 작용력을 상기 밸브들에 전달하는 전달부재들; 상기 캠들이 제공되는 캠샤프트; 상기 캠샤프트에 제공되는 원통부의 외주면에 제공된 가이드레일; 상기 가이드레일과 맞물릴 수 있고 상기 가이드레일로부터 해제가능한 결합부(engagement portion)를 구비하고, 상기 캠샤프트의 축방향으로 변위가능한 메인변위부재; 부재-링크 샤프트에 대하여, 상기 메인변위부재가 회전하도록 되어 있고 상기 축방향으로 이동하는 것이 제한되는 방식으로 상기 메인변위부재에 링크되는 상기 부재-링크 샤프트; 및 상기 메인변위부재의 결합부를 상기 가이드레일과 결합시키기 위한 구동력을 생성하는 액추에이터를 포함하되, 상기 액추에이터가 작동하는 경우, 상기 메인변위부재는 상기 부재-링크 샤프트를 중심으로 회전하여, 상기 결합부가 상기 가이드레일과 맞물리도록 하고, 상기 결합부와 상기 가이드레일이 맞물릴 때 발생하는 상기 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부재의 변위와 연관하여, 상기 전달부재의 동작의 상태는 적어도 2개의 실린더들에 제공되는 상기 밸브들의 개방 특성이 스위칭되도록 변하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 제1형태에 따르면, 상기 메인변위부재와 상기 부재-링크 샤프트가 서로 그 사이의 상대 회전이 가능한 방식으로 링크되므로, 상기 액추에이터가 상기 메인변위부재의 결합부를 상기 가이드레일과 맞물리도록 작동할 때, 상기 메인변위부재는 상기 메인-링크 샤프트의 회전을 수반하지 않으면서 단독으로 회전한다. 그러므로, 상기 제1형태에 따르면, 상기 액추에이터에 의해 구동되는 상기 부재의 관성을 저감시키고, 상기 부재 상에서 발생하는 마찰력을 저감시키며, 상기 액추에이터에 의해 수행되는 동작과 연관되어 적어도 2개의 실린더들에 제공되는 밸브들의 개방 특성을 바람직하게 스위칭할 수 있게 된다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 메인변위부재, 상기 가이드레일 및 상기 액추에이터는 전부는 아니지만 적어도 하나의 상기 내연기관의 실린더들에 대응하여 제공될 수도 있고, 상기 가변밸브구동장치는, 상기 메인변위부재가 제공되지 않는 적어도 하나의 또다른 실린더에 제공되어, 상기 부재-링크 샤프트를 통해 상기 메인변위부재와 연동하여(in operative connection) 변위되는 부속변위부재(subsidiary displacement member)를 추가로 포함할 수도 있고, 상기 메인변위부재가 제공되는 상기 실린더에 제공되는 상기 전달부재의 동작의 상태는, 상기 결합부와 상기 가이드레일이 맞물릴 때 발생하는 상기 메인변위부재의 변위와 연관되어 변할 수도 있고, 상기 부속변위부재가 제공되는 상기 적어도 하나의 또다른 실린더에 제공되는 상기 전달부재의 동작의 상태는, 상기 메인변위부재의 변위와 연동하는 상기 부속변위부재의 변위와 연관되어 변할 수도 있다.
그러므로, 상기 제1형태에 제공되는 구성으로 인하여, 상기 액추에이터에 의해 구동되는 상기 부재의 관성이 저감될 수 있게 되고, 상기 부재 상에서 발생하는 마찰력이 저감될 수 있게 된다. 또한, 각각의 실린더의 상기 전달부재의 동작의 상태는 상기 메인변위부재의 변위 및 상기 메인변위부재의 변위와 연동되는 상기 부속변위부재의 변위를 이용하여 변경될 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 전달부재는, 적어도 2개의 실린더 각각에 대하여, 상기 캠들과 동기적으로 요동가능한(oscillatable) 제1로커암, 및 상기 밸브들을 푸시할 수 있는 제2로커암을 포함할 수도 있고, 상기 가변밸브구동장치는, 상기 제1로커암에 형성된 핀홀(pin hole)에서 그리고 상기 제2로커암에 형성된 핀홀에서 이동가능하게 배치되는 스위치핀을 추가로 포함할 수도 있으며, 상기 메인변위부재가 제공된 상기 실린더용 스위치핀은 상기 메인변위부재의 변위와 연동되어 변위될 수도 있고, 상기 부속변위부재가 제공되는 상기 적어도 하나의 실린더용 스위치핀은 상기 부속변위부재의 변위와 연동되어 변위될 수도 있으며, 상기 메인변위부재가 제공된 실린더에 대해서, 상기 제1로커암 및 상기 제2로커암은, 상기 메인변위부재의 변위와 연동되어, 상기 제1로커암과 상기 제2로커암이 서로 링크되어 있는 링크 상태와 상기 제1로커암과 상기 제2로커암 간의 연결이 제거되는 링크해제 상태 간에 상기 스위치핀을 통해 스위칭될 수도 있고, 상기 부속변위부재가 제공된 적어도 하나의 실린더에 대해서, 상기 제1로커암 및 상기 제2로커암은, 상기 부속변위부재의 변위와 연동되어, 상기 제1로커암과 상기 제2로커암이 서로 링크되어 있는 링크 상태와 상기 제1로커암과 상기 제2로커암 간의 연결이 제거되는 링크해제 상태 간에 상기 스위치핀을 통해 스위칭될 수도 있다.
상기 구성에 따르면, 상기 스위치핀의 변위를 이용함으로써, 상기 제1로커암과 상기 제2로커암이 서로 링크되는 상태와 그들 간의 연결이 제거되는 링크해제 상태 간에 스위칭되는 타입의 가변밸브구동장치에 있어서는, 상기 액추에이터에 의해 구동되는 상기 부재의 관성을 저감시키고, 상기 부재 상에서 발생하는 마찰력을 저감시키며, 상기 링크된 상태(linked state)와 상기 링크해제된 상태(unlinked state) 간에 스위칭할 수 있게 된다.
상기 구성에 있어서, 상기 부재-링크 샤프트는 상기 제1로커암들과 상기 제2로커암들을 지지하는 로커샤프트 내에 배치될 수도 있다.
이 구성에 따르면, 상기 내연기관의 실린더 헤드에 걸쳐 존재하는 공간을 효과적으로 이용함으로써, 상기 부재-링크 샤프트가 상기 로커샤프트로부터 이격되는 부재에 의해 지지되는 구성에 비해, 상기 내연기관 상에서의 가변밸브구동장치의 탑재성(mountability)을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 제2로커암은, 실린더에 제공되는 상기 복수의 밸브들에 사용될 수도 있다.
상기 구성에 따르면, 상기 메인변위부재 및 상기 부속변위부재에 대한 탑재 공간은, 하나의 밸브가 하나의 제2로커암에 의해 구동되는 구성에 비해, 실린더에 제공되는 2이상의 밸브들에 대한 상기 제2로커암의 이용의 결과로서 얻어지는 비어있는 공간(unoccupied space)을 이용하여 확보될 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 부재-링크 샤프트의 외주면에는 환형이나 아치형의 홈이 제공될 수도 있고, 상기 부재-링크 샤프트는 상기 메인변위부재의 내부를 관통할 수도 있으며, 상기 가변밸브구동장치는, 상기 메인변위부재를 관통하여 상기 홈과 맞물리는 핀을 추가로 포함할 수도 있다.
상기 구성에 따르면, 상기 부재-링크 샤프트에 형성된 홈과 상기 메인변위부재를 관통하는 핀 간의 맞물림으로 인하여, 상기 메인변위부재와 상기 부재-링크 샤프트 간의 상대 회전은 가능하게 하지만, 그들 간의 축방향으로의 상대 운동은 제한하는 방식으로, 상기 메인변위부재와 상기 부재-링크 샤프트 간의 연결을 바람직하게 실현할 수 있게 된다.
본 발명의 특징, 장점, 그리고 기술적 및 산업적 현저성은, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들의 상세한 설명에 후술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관용 가변밸브구동장치를 도시한 사시도;
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 로커샤프트의 축선과 또한 도 1에 도시된 스위치핀의 축선을 포함하는 평면 상에서 취한 캠샤프트를 제외한, 도 1에 도시된 가변밸브구동장치의 부분들의 단면도;
도 3은 도 1에 도시된 가변밸브구동장치의 특징 있는 구성요소들의 분해사시도; 및
도 4는 상기 캠샤프트(및 로커샤프트)의 축방향(보다 구체적으로는, 도 2a의 화살표 4A로 표시된 방향)으로 취한 도 1의 가변밸브구동장치의 도면이다.
제1실시예.
이하, 본 발명의 제1실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
[가변밸브구동장치의 구성]
(가변밸브구동장치의 기본 구성)
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 내연기관(1)용 가변밸브구동장치(10)를 도시한 사시도이다. 첨언하면, 도 1에서는, 후술하는 캠샤프트(18)의 예시가 생략되어 있다. 또한, 도 1은 기타 실린더들의 예시 등은 생략되어 있으면서도 단지 2개의 실린더(실린더 No. 1 및 No. 2)만을 도시하고 있지만, 제1실시예의 내연기관(1)은 예컨대 4개의 실린더(No. 1 내지 No. 4)를 구비한 인-라인 4기통 엔진이다. 또한, 상기 내연기관(1)의 각각의 실린더에는 2개의 흡기밸브 및 2개의 배기밸브들이 제공되어 있다. 상기 가변밸브구동장치(10)는, 각각의 실린더 상에 배치되는 2개의 흡기밸브 또는 2개의 배기밸브들을 구동하는 장치로서의 기능을 하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 내연기관(1)의 각각의 실린더에는 서로 인접하고 있는 제1로커암(12) 및 제2로커암(14)이 제공된다. 각각의 실린더의 로커암(12, 14)들은 하나의 로커 샤프트(16)에 의해 회전가능하게(요동가능하게) 지지된다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 로커샤프트(16)의 축선과 후술하는 스위치핀(38)의 축선을 포함하는 평면 상에서 취한 캠샤프트(18)를 배제하는 가변밸브구동장치(10)의 부분들의 단면도들이다. 도 2a는 후술하는 링크된 상태의 가변밸브구동장치(10)를 보여주고, 도 2b는 후술하는 링크해제된 상태의 가변밸브구동장치(10)를 보여준다. 상기 캠샤프트(18)는 크랭크샤프트의 절반 속도로 회전시키기 위하여 타이밍 체인 또는 타이밍 벨트에 의해 상기 크랭크샤프트(도시되지 않음)에 링크된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 캠샤프트(18)에는 각각의 실린더에 대하여 메인캠(20) 및 부속캠(22)이 제공된다. 또한, 상기 로커샤프트(16)는 상기 캠샤프트(18)에 병렬로 배치된다.
상기 메인캠(20)들은 각각 상기 캠샤프트(18)와 동축(coaxial)인 아치형 베이스 원부(arcuate base circle portion), 및 상기 베이스 원부의 일부분이 반경방향 바깥쪽으로 팽창되도록 형성된 노즈부(nose portion)를 구비한 캠(즉, 리프트캠(lift cam))으로 구성된다. 또한, 제1실시예에 있어서, 상기 부속캠(22)들은 각각 베이스 원부만을 구비한 캠(즉, 제로-리프트캠(zero-lift cam))으로 구성되어 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 실린더에 관해서, 상기 제1로커암(12)은 제1롤러(24)가 상기 메인캠(20)과 접촉할 수 있는 상기 제1로커암(12) 상의 이러한 위치에 회전가능하게 부착되는 제1롤러(24)를 구비한다. 상기 제1로커암(12)은, 상기 로커샤프트(16)에 부착되는 코일스프링(도시되지 않음)에 의하여, 상기 제1롤러(24)가 항상 상기 메인캠(20)과 접촉하도록 추진된다(urged). 상술된 바와 같이 구성된 제1로커암(12)은, 상술된 코일스프링의 힘과 상기 메인캠(20)의 작용력의 협동을 통하여, 지지점(fulcrum)으로서의 역할을 하는 로커샤프트(16)를 중심으로 요동한다.
또한, 각각의 실린더에 관해서, 상기 제2로커암(14)은 제2롤러(26)가 상기 부속캠(22)과 접촉할 수 있는 상기 제2로커암(14) 상의 이러한 위치에 회전가능하게 부착되는 제2롤러(26)를 구비한다. 또한, 상기 제2로커암(14)의 로커샤프트(16)-측의 단부에서는, 상기 로커샤프트(16)가 래시 조정기(lash adjuster)(도시되지 않음)를 통해, 상기 내연기관(1)의 정지 부재(stationary member)인 캠캐리어(27)(또는 실린더 헤드 등)에 의해 지지된다. 상기 제2로커암(14) 상에 제공된 제2롤러(26)는, 상기 제2롤러(26)가 상기 래시 조정기로부터 상향력을 수용함에 따라 상기 부속캠(22)을 향해 추진된다.
또한, 상기 제2로커암(14)의 그 로커샤프트측으로부터 대향하는 단부에는 2개의 밸브(28)들과 접촉하는 접촉부(14a)가 제공된다. 구체적으로는, 상기 제2로커암(14)이 밸브(28)들 양자 모두에 사용된다. 보다 구체적으로는, 각각의 실린더에 제공되는 2개의 밸브(28)들 사이의 중간 위치에 있도록 상기 제2로커암(14)이 배치된다. 또한, 각각의 밸브(28)는 도 1에 도시된 바와 같이 밸브스프링(30)에 의해 폐쇄방향으로 추진된다.
(스위칭 기구의 구성)
상기 가변밸브구동장치(10)는, 상기 제1로커암(12)과 상기 제2로커암(14)이 서로 링크되는 링크된 상태(도 2a 참조)와 상기 제1로커암(12)과 상기 제2로커암(14) 간의 연결이 제거되는 링크해제된 상태 간에 스위칭하는 스위칭 기구(32)를 포함한다. 상기 스위칭 기구(32)의 제공으로 인하여, 상기 밸브(28)들의 개방 특성은 상기 메인캠(20)의 작용력이 상기 제1로커암(12)을 통해 상기 제2로커암(14)으로 전달되는 상태(상기 링크된 상태)와 상기 메인캠(20)의 작용력이 상기 제2로커암(14)으로 전달되지 않는 상태(상기 링크해제된 상태) 간의 전환에 의해 스위칭된다.
이하, 상기 스위칭 기구(32)의 구성을 도 1, 도 2a 및 도 2b 뿐만 아니라 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1롤러(24)와 동심인 제1핀홀(34a)은 상기 제1롤러(24)의 스핀들(34) 내에 형성된다. 이와 마찬가지로, 상기 제2롤러(26)와 동심인 제2핀홀(36a)은 상기 제2롤러(26)의 스핀들(36) 내에 형성된다.
상기 핀홀(34a, 36a)들의 중심들은, 그 중심이 상기 로커암(12, 14)들의 회전 중심인 상기 로커샤프트(16)인 원호 상에 배치된다. 그리고, 상기 제1롤러(24)가 상기 메인캠(20)의 베이스 원부와 접촉되어 있고, 상기 제2롤러(26)가 상기 부속캠(22)의 베이스 원부와 접촉되어 있는 경우, 상기 제1핀홀(34a)의 위치는 축방향으로 볼 때 상기 제2핀홀(36a)의 위치와 일치한다.
나아가, 원통형 스위치핀(38)은 상기 핀홀(34a, 36a)에 슬라이딩가능하게 배치된다. 또한, 상기 제2로커암(14)으로부터 상기 제1핀홀(34a)의 대향하는 단부는 폐쇄되고, 상기 제1핀홀(34a)의 제2로커암(14)-측 단부는 개방된다. 상기 제1핀홀(34a)은, 상기 제2로커암(14) 방향(이하, "스위치핀의 진출 방향"이라고 함)으로 상기 스위치핀(38)을 추진시키는 리턴스프링(40)을 그 내부에 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 리턴스프링(40)은, 실제로 탑재될 때 상기 제2로커암(14) 측으로 상기 스위치핀(38)을 항상 추진시키도록 구성된다.
또한, 상기 제2핀홀(36a)은, 원통형 피스톤(42)이 슬라이딩가능하게 삽입되는 관통 구멍이다. 나아가, 실린더 No. 1에 대해서는, 상기 피스톤(42)과 접촉하는 암부(arm portion; 44a)를 구비한 제1링크암(44)이 그 제1로커암(12)-측 표면에 대향하는 상기 제2로커암(14)의 측면에 배치된다. 상기 제1링크암(44)은 상기 로커샤프트(16)에 부착된다.
다른 한편으로, 실린더 No. 2에 대해서는, 상기 피스톤(42)과 접촉하는 암부(46a)를 구비한 제2링크암(46)이 그 제1로커암(12)-측 표면에 대향하는 상기 제2로커암(14)의 측면에 배치된다. 상기 제2링크암(46)은 상기 로커샤프트(16)에 부착된다.
상기 제1링크암(44)은 하기 국면들에 있어서 상기 제2링크암(46)과 상이하다. 즉, 상기 제1링크암(44)의 암부(44a)의 원단부에는 상기 캠샤프트(18)의 주변 표면을 향해 돌출되는 돌출부(44b)가 제공된다. 또한, 상기 암부(44a)로부터 상기 제1링크암(44)의 대향하는 단부에는 전자기 솔레노이드(54)(후술함)에 의해 가압되는 가압면(44c)이 제공된다. 첨언하면, 상기 실린더(No. 3 및 No. 4)들에 제공된 링크암들은 상기 실린더 No. 2의 제2링크암(46)과 동일하다.
도 3은 도 1에 도시된 가변밸브구동장치(10)의 특징 있는 구성요소들의 분해사시도이다. 첨언하면, 도 3은 제1롤러(24), 제2롤러(26), 상기 제1 및 제2롤러들에 배치된 스위치핀(38) 등을 생략하고 있다. 또한, 도 4는 상기 캠샤프트(18)(및 로커샤프트(16))의 축방향(보다 구체적으로는, 도 2a의 화살표 4A로 표시된 방향)으로부터 취한 도 1의 가변밸브구동장치(10)의 도면을 보여준다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로커샤프트(16)는 중공(hollow) 형상을 가진다. 상기 로커샤프트(16) 내부에는, 링크샤프트(48)가 상기 로커샤프트(16)에 대하여 슬라이딩가능하게 삽입된다. 상기 링크샤프트(48)는 상기 실린더 No. 1에 배치된 제1링크암(44) 및 상기 실린더(No. 2 내지 No. 4)들에 배치된 제2링크암(46)들을 상기 로커샤프트(16)의 축방향으로 동시에 변위되도록 하기 위하여 제공된다.
상기 링크샤프트(48)에는, 도 3에 주로 도시된 바와 같이, 4개의 실린더들의 링크암(44, 46)들의 배치 장소들에 대응하는 4개의 환형 홈(48a)들이 제공된다. 또한, 상기 로커샤프트(16)의 주변 표면에는 상기 링크샤프트(48)의 환형 홈(48a)들에 대응하는 4개의 관통 구멍(16a)들이 제공된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 링크샤프트(48) 및 상기 링크샤프트(48)가 삽입되는 로커샤프트(16)는 각각의 링크암(44, 46)의 내부를 관통한다. 상기 링크암(44, 46)들은 각각 프레스-핏(press-fit) 핀홀(44d, 46b)들을 구비하는데, 그 각각은 도 3에 도시된 바와 같이 그 안에 압입되는 프레스-핏 핀(50)을 수용한다. 그 프레스-핏 핀홀(44d, 46b)을 통해 상기 링크암(44, 46)들 중 대응하는 것의 벽을 각각 관통하는 상기 프레스-핏 핀(50)들은, 도 4에 도시된 바와 같이, 대응하는 환형 홈(48a)들과 맞물린다.
상기 환형 홈(48a)들의 폭은 상기 프레스-핏 핀(50)들의 직경과 실질적으로 같아지도록 설정된다. 또한, 상기 로커샤프트(16)의 각각의 관통 구멍(16a)은 상기 프레스-핏 핀(50)과 상기 전자기 솔레노이드(54) 간에 발생하는 간섭을 피하도록 하기 위한 일반적인 크기를 가지므로, 상기 제1링크암(44)(또는 제2링크암(46))이 상기 전자기 솔레노이드(54)의 동작과 연관되어 회전할 때, 상기 제1링크암(44)(또는 제2링크암(46))의 회전을 방해하는 것을 회피하게 된다. 나아가, 각각의 관통 구멍(16a)은 상기 관통 구멍(16a)과 상기 프레스-핏 핀(50) 간에 발생하는 간섭을 피하도록 하기 위한 연장된 구멍 형상을 가지므로, 상기 링크샤프트(48)가 상기 전자기 솔레노이드(54)의 동작과 연관되어 그 축방향으로 이동할 때, 상기 링크샤프트(48)의 이동을 방해하는 것을 회피하게 된다.
상기 구성이 채택되므로, 상기 제1링크암(44)은 제1링크암(44)이 자유롭게 회전가능하지만 상기 링크샤프트(48)의 축방향으로 이동하는 것이 제한되는 방식으로 상기 링크샤프트(48)에 링크된다. 이와 마찬가지로, 상기 제2링크암(46)들은 또한 상기 제2링크암(46)들이 자유롭게 회전가능하지만 상기 축방향으로 이동하는 것이 제한되는 방식으로 상기 링크샤프트(48)에 링크된다.
또한, 도 2a, 도 2b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 형상을 가지는 원통부(18a)는, 상기 제1링크암(44)의 암부(44a) 상에 제공되는 돌출부(44b)를 향하는 캠샤프트(18)의 외주면 상에 제공된다. 상기 원통부(18a)의 외주면에는 원주방향으로 연장되는 나선형 가이드레일(52)이 제공된다. 이러한 구성에 있어서, 상기 가이드레일(52)은 나선형 홈으로 형성된다.
또한, 상기 스위칭 기구(32)는, 상기 돌출부(44b)가 상기 가이드레일(52)과 맞물리도록(삽입되도록) 하기 위한 구동력을 생성하는 액추에이터로서 전자기 솔레노이드(54)를 포함한다. 상기 전자기 솔레노이드(54)는 ECU(electronic control unit)(56)으로부터의 지령들을 기초로 하여 듀티-제어(duty-control)된다. 상기 ECU(56)는 상기 내연기관(1)의 운전 상태를 제어하는 전자제어유닛이다.
또한, 상기 전자기 솔레노이드(54)는, 상기 솔레노이드(54)의 구동샤프트(54a)가 상기 가이드레일(52)을 향해 상기 제1링크암(44)의 가압면(44c)을 가압할 수 있는 위치에서, 상기 캠캐리어(27) 등과 같은 정지 부재에 고정된다.
또한, 상기 가이드레일(52)의 나선의 방위(orientation)는, 상기 돌출부(44b)가 상기 나선형 홈에 삽입되면서, 상기 캠샤프트(18)가 도 4에 도시된 소정의 회전방향으로 회전할 때, 상기 제1링크암(44), 상기 제1링크암(44)과 연동되어 이동하는 링크샤프트(48), 및 상기 링크샤프트(48)에 의해 구동되는 제2링크암(46)들은 도 2의 좌측방향으로 변위된다. 보다 구체적으로, 도 2의 좌측방향은, 상기 스위치핀(38)을 상기 리턴스프링(40)의 힘에 대항하여 그 후퇴방향(즉 상기 스위치핀의 진출 방향에 대향하는 방향)으로 푸시하면서 상기 제1링크암(44) 및 상기 제2링크암(46)들이 각각 그 인접한 로커암(12, 14)들에 접근하는 방향이다.
도 2a에 있어서 상기 제1링크암(44)의 위치, 즉 상기 스위치핀(38)이 상기 리턴스프링(40)의 힘으로 인하여 상기 제1핀홀(34a)과 상기 제2핀홀(36a) 양자 모두에 삽입되는 상기 제1링크암(44)의 위치를 "변위단(displacement end) Pmax1"이라고 한다. 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax1에 위치하는 경우, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)은 상기 링크된 상태를 나타낸다. 도 2b에 있어서 상기 제1링크암(44)의 위치, 즉 상기 스위치핀(38)이 상기 캠샤프트(18)의 토크에 의해 야기되는 힘을 상기 링크암(44)으로부터 수용함에 따라, 상기 스위치핀(38) 및 상기 피스톤(42)이 각각 상기 제1핀홀(34a)과 상기 제2핀홀(36a)에만 삽입되는 상기 제1링크암(44)의 위치를 "변위단 Pmax2"이라고 한다. 즉, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax2에 위치하는 경우, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)은 상기 링크해제된 상태를 나타낸다.
제1실시예에 있어서, 상기 캠샤프트(18)의 축방향으로의 상기 가이드레일(52)의 시작단(beginning end; 52a)의 위치는, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax1에 위치할 때에 상기 돌출부(44b)가 나타내는 위치와 일치하도록 설정된다. 상기 캠샤프트(18)의 축방향으로의 상기 가이드레일(52)의 종단(terminating end; 52b)의 위치는, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax2에 위치할 때에 상기 돌출부(44b)가 나타내는 위치와 일치하도록 설정된다. 즉, 제1실시예는 상기 돌출부(44b)를 안내하는 상기 가이드레일(52)에 의해 결정되는 범위에 있어서, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax1과 상기 변위단 Pmax2 사이에 배치되도록 구성된다.
나아가, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가이드레일(52)에는, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax2에 도달한 후에 사용되는 종단(52b)측에 있는 상기 가이드레일(52)의 소정의 섹션으로서, 상기 캠샤프트(18)의 회전과 함께 상기 가이드레일(52)이 점진적으로 얕아지게 되는 얕은 저부(52c)가 제공된다. 첨언하면, 상기 얕은 저부(52c)를 제외한 상기 가이드레일(52)의 깊이는 일정하다.
또한, 상기 제1링크암(44)에는, 상기 가압면(44c)의 일부분을 절삭하여 오목형으로 형성되는 컷-아웃부(cut-out portion; 44e)가 제공된다. 상기 가압면(44c)은, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax1에서 상기 변위단 Pmqax2로 변위되는 동안 상기 구동샤프트(54a)와의 그 접촉이 유지되도록 제공된다. 그리고, 상기 컷-아웃부(44e)는, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax2에 위치하는 상태 동안 상기 얕은 저부(52c)의 작용으로 인하여, 상기 돌출부(44b)가 상기 가이드레일(52)로부터 상기 원통부(18a)의 표면으로 꺼내질 때 상기 구동샤프트(54a)와 맞물릴 수 있게 하는 상기 제1링크암(44) 상의 이러한 장소에 제공된다.
상기 컷-아웃부(44e)는, 상기 구동샤프트(54a)와의 상기 컷-아웃부(44e)의 맞물림이 상기 돌출부(44b)가 상기 가이드레일(52) 안으로 삽입되는 방향으로 상기 제1링크암(44)이 회전하는 것을 제한할 수 있는 방식으로, 그리고 상기 맞물림이 상기 스위치핀(38)의 진출 방향으로 상기 제1링크암(44)이 이동하는 것을 제한할 수 있는 방식으로, 상기 구동샤프트(54a)와 맞물리도록 형성된다.
상술된 바와 같이, 상기 스위칭 기구(32)는, 상기 스위치핀(38), 리턴스프링(40), 피스톤(42), 제1링크암(44), 제2링크암(46), 링크샤프트(48), 프레스-핏 핀(50), 가이드레일(52), 및 그 통전(electrification)이 ECU(56)에 의해 제어되는 전자기 솔레노이드(54)로 구성된다.
[가변밸브구동장치의 동작들]
(밸브 가동 상태시)
밸브 가동 상태 동안, 상기 전자기 솔레노이드(54)의 구동이 오프(off)된다. 그러므로, 상기 제1링크암(44)이 상기 캠샤프트(18)로부터 이격되고, 상기 제1링크암(44)이 상기 리턴스프링(40)으로부터 받는 힘으로 인하여 상기 변위단 Pmax1에 위치하게 된다. 이러한 상태에서, 각각의 실린더에 대해서는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)이 서로 상기 스위치핀(38)을 통해 링크된다(상기 링크된 상태). 그 결과, 상기 메인캠(20)의 작용력이 상기 제1로커암(12)으로부터 상기 제2로커암(14)을 거쳐 상기 2개의 밸브(28)들로 전달된다. 그러므로, 상기 메인캠(20)들의 프로파일에 따라, 상기 밸브(28)들의 통상적인 리프트 동작이 수행되게 된다.
(밸브 정지 제어시)
밸브 정지 동작은, 상기 ECU(56)가 예컨대 소정의 밸브 정지 동작을 실행하기 위한 요구, 상기 내연기관(1)의 연료-컷(fuel-cut)을 위한 요구 등을 검출하는 경우에 수행된다. 우선, 상기 전자기 솔레노이드(54)의 통전은 소정의 타이밍으로 개시된다. 그 결과, 상기 제1링크암(44)이 상기 로커샤프트(16)(링크샤프트(48))에 대하여 도 4의 시계방향으로 회전하게 된다. 상술된 바와 같이, 상기 제1링크암(44)은 회전될 수 있도록 하는 방식으로 상기 링크샤프트(48)에 링크된다. 그러므로, 상기 링크샤프트(48)는 상기 제1링크암(44)이 회전하는 동안 회전하지 않게 된다.
상기 제1링크암(44)이 상술된 바와 같이 회전한다면, 상기 돌출부(44b)는 상기 가이드레일(52)과 맞물린다. 그 결과, 상기 돌출부(44b)가 상기 가이드레일(52)에 의해 안내되므로, 상기 캠샤프트(18)의 토크가 이용되어 상기 제1링크암(44)을 상기 변위단 Pmax2를 향하여 이동시키는 힘을 생성하게 된다. 그리고, 상기 가이드레일(52)과 맞물리는 상기 제1링크암(44)의 구동력이 상기 제2링크암(46)들에 그 프레스-핏 핀(50)들과 상기 링크샤프트(48)를 거쳐 전달된다. 그러므로, 상기 제1링크암(44)에 링크된 링크샤프트(48), 상기 링크샤프트(48)에 링크된 제2링크암(46)들이 상기 제1링크암(44)과 연동하여 변위된다.
상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax2에 도달하면, 상기 스위치핀(38)은 상기 제1핀홀(34a) 안으로 리턴되어, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)이 상기 링크해제된 상태를 나타내게 된다. 그 결과, 상기 메인캠(20)의 작용력이 상기 제1로커암(12)으로부터 상기 제2로커암(14)으로 전달되는 것이 불연속하게 된다. 또한, 상기 제2로커암(14)들의 제2롤러(26)들과 접촉하게 되는 부속캠(22)들이 제로-리프트캠들이다. 그러므로, 그것으로의 상기 메인캠(20)의 작용력의 전달이 불연속하게 된 후, 상기 제2로커암(14)들이 상기 밸브(28)들을 구동시키기 위한 힘을 더 이상 받지 않게 된다. 그 결과, 상기 메인캠(20)의 회전에 관계없이, 상기 제2로커암(14)이 정지 상태에 있게 되고, 상기 밸브(28)들의 리프트 동작이 폐쇄된 밸브 위치에서 정지되게 된다.
(밸브 정지 상태를 유지하기 위한 동작)
또한, 상기 제1링크암(44)이 상기 변위단 Pmax2에 도달한 후, 상기 제1링크암(44)은 상기 가이드레일(52)의 얕은 저부(52c)의 작용으로 인하여 상기 캠샤프트(18)(가이드레일(52))로부터 이격되는 방향으로 회전된다. 그리고, 상기 제1링크암(44)이 추가로 회전되어, 상기 제1링크암(44)의 컷-아웃부(44e)가 상기 전자기 솔레노이드(54)에 의해 계속 구동되는 구동샤프트(54a)와 일치되도록 하는 경우, 상기 구동샤프트(54a)와의 상기 제1링크암(44)의 접촉 장소는 상기 가압면(44c)으로부터 상기 컷-아웃부(44e)로 스위칭된다. 그 결과, 상기 구동샤프트(54a)가 상기 컷-아웃부(44e)와 맞물리게 되므로, 상기 돌출부(44b)가 상기 캠샤프트(18)로부터 이격되는 그리고 상기 구동샤프트(54a)가 상기 리턴스프링(40)의 힘을 견디는 상태로 상기 제1링크암(44)이 유지된다. 그러므로, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)이 서로 링크해제되는 상태, 즉 밸브 정지 상태가 유지되게 된다. 또한, 상기 컷-아웃부(44e)를 이용하여 상기 제1링크암(44)을 홀딩하는 상기 구동샤프트(54a)의 동작에 따라, 상기 캠샤프트(18)가 회전할 때 상기 구동샤프트(54a)와 상기 캠샤프트(18) 간의 슬라이딩과 연관된 상기 구동샤프트(54a)의 마찰 및 마모의 발생을 회피하면서 상기 밸브 정지 상태를 유지할 수 있게 된다.
(밸브 복귀 동작시)
상기 밸브 상태를 밸브 정지 상태로부터 밸브 가동 상태로 복귀시키기 위한 밸브 복귀 동작은, 상기 ECU(56)가 소정의 밸브 복귀 동작을 실행하기 위한 요구, 예를 들어 연료-컷으로부터 복귀를 위한 요구(연료-컷의 불연속을 위한 요구) 등을 검출할 때 수행된다. 이러한 밸브 복귀 동작은 소정의 타이밍에서 상기 전자기 솔레노이드(54)의 통전을 턴오프(turning off)시켜 개시된다. 상기 전자기 솔레노이드(54)의 통전이 턴오프되면, 상기 제1링크암(44)의 상기 컷-아웃부(44e)와 상기 전자기 솔레노이드(54)의 구동샤프트(54a) 간의 맞물림이 제거된다. 그 결과, 상기 제1핀홀(34a) 내의 스위치핀(38)을 상기 리턴스프링(40)의 힘에 대하여 유지시키기 위한 힘이 사라지게 된다. 이로 인해, 상기 리턴스프링(40)의 힘이 상기 스위치핀(38)을 진출 방향으로 이동시키고, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)이 상기 스위치핀(38)을 통하여 서로 링크되는 상태, 즉 상기 밸브(28)들의 리프트 동작이 상기 메인캠(20)들의 작용력에 의하여 실시될 수 있는 상태를 다시 만들게 된다. 또한, 상기 스위치핀(38)이 상기 리턴스프링(40)의 힘으로 인하여 진출 방향으로 이동함에 따라, 상기 제1링크암(44)(뿐만 아니라 링크샤프트(48) 및 상기 제1링크암(44)에 작동가능하게 연결되는 제2링크암(46))이 상기 변위단 Pmax2로부터 상기 변위단 Pmax1로 상기 피스톤(42)에 의하여 리턴된다.
상술된 바와 같이 구성된 제1실시예의 가변밸브구동장치(10)에 따르면, 상기 제1링크암(44)의 축방향으로의 위치는 상기 전자기 솔레노이드(54)의 통전의 턴온과 턴오프, 상기 캠샤프트(18)의 토크, 및 상기 리턴스프링(40)의 힘을 이용하여, 상기 변위단 Pmax1로부터 상기 변위단 Pmax2 간에 이동된다. 그러므로, 상기 제1링크암(44)을 구비한 실린더 No. 1에 관해서는, 상기 밸브(28)들의 동작 상태를 밸브 가동 상태와 밸브 정지 상태 간에 스위칭할 수 있게 된다. 나아가, 다른 실린더들(No. 2 내지 No. 4)에 관해서도, 상기 제1링크암(44)에 작동가능하게 연결되는 링크샤프트(48) 및 제2링크암(46)들을 통하여, 상기 밸브(28)들의 동작 상태를 밸브 가동 상태와 밸브 정지 상태 간에 스위칭할 수 있게 된다. 따라서, 상기 가변밸브구동장치(10)에 따르면, 상기 내연기관(1)의 4개의 실린더들에 배치된 밸브(28)들의 동작 상태가 하나의 전자기 솔레노이드(54)를 이용하여 스위칭될 수 있게 된다. 또한, 상기 구성을 갖는 가변밸브구동장치(10)에 따르면, 상기 캠샤프트(18)의 토크를 이용하여, 상기 캠샤프트(18)의 1회전 동안 고응답으로 밸브 정지 상태가 발생될 수 있다.
또한, 상기 가변밸브구동장치(10)에 있어서, 상기 제1링크암(44)은 상기 링크샤프트(48)에 대하여, 상기 제1링크암(44)이 자유롭게 회전가능하게 되지만, 축방향으로 이동하는 것은 제한되도록 하는 방식으로 상기 링크샤프트(48)에 대하여 링크된다. 이러한 링킹 방법에 따르면, 상기 제1링크암(44)은, 상기 전자기 솔레노이드(54)가 상기 제1링크암(44)을 가압할 때, 상기 링크샤프트(48)의 회전을 수반하지 않으면서 단독으로 회전할 것이다. 이러한 구성과는 달리, 상기 제1링크암이 상기 링크샤프트에 고정되는 구성에서는, 상기 제1링크암이 상기 전자기 솔레노이드의 통전으로 인하여 회전되는 경우, 상기 링크샤프트가 그와 함께 회전할 것이다. 그 결과, 상기 돌출부가 상기 가이드레일과 맞물리게 되는 경우에, 상기 전자기 솔레노이드에 의해 구동되는 부재의 관성이 상기 링크샤프트에 대응하는 양만큼 증가하게 되고, 상기 전자기 솔레노이드의 구동 시에 상기 부재들 상에서 발생하는 마찰이 상기 링크샤프트의 회전 동안 발생하는 로커샤프트와 링크샤프트 간의 슬라이딩에 대응하는 양만큼 증가하게 된다. 그러므로, 상기 전자기 솔레노이드의 필요한 추력(thrust force)이 증가하게 되고, 대형의 전자기 솔레노이드가 필요하게 된다.
하지만, 제1실시예에 있어서, 상기 제1링크암(44) 및 상기 링크샤프트(48)는 서로에 대하여 회전가능하게 되도록 구성된다. 그러므로, 상기 돌출부(44b)를 상기 가이드레일(52)과 맞물리게 하기 위하여 상기 전자기 솔레노이드(54)에 의해 구동되는 부재의 관성이 작아질 수 있게 되고, 상기 부재 상에 발생하는 마찰력이 작아질 수 있게 된다. 그러므로, 상기 전자기 솔레노이드(54)의 소요 추력이 바람직하게 저감될 수 있게 되고, 상기 전자기 솔레노이드(54)의 사이즈가 저감될 수 있게 된다.
또한, 상기 가변밸브구동장치(10)에 있어서, 상기 제1링크암(44) 및 상기 제2링크암(46)은 상기 제1로커암(12)들과 상기 제2로커암(14)들에 대한 지지샤프트로서의 기능을 하는 상기 로커샤프트(16) 상에 탑재된다. 또한, 각각의 실린더의 2개의 밸브(28)들은 상기 2개의 밸브(28)들과 접촉하는 접촉부(14a)를 구비한 상기 제2로커암(14)에 의해 동시에 구동된다. 이러한 구성은, 하나의 밸브가 하나의 제2로커암에 의해 구동되는 구성에 비해, 상기 밸브(28)들의 동작 상태를 스위칭하기 위한 제2링크암(46)들과 제1링크암(44)을 탑재하기 위하여 2개의 밸브들에 대한 제2로커암(14)을 이용한 결과로서 얻어지는 빈 공간을 활용할 수 있게 한다. 이로 인해, 상기 내연기관(1)의 실린더 헤드 위에 존재하는 공간을 효과적으로 이용함으로써, 상기 내연기관(1) 상에서의 가변밸브구동장치(10)의 탑재성을 개선할 수 있게 된다.
또한, 상기 가변밸브구동장치(10)에 있어서, 상기 가이드레일(52)과 맞물린 상기 제1링크암(44)의 구동력을 다른 실린더들의 제2링크암(46)들에 전달하는 상기 링크샤프트(48)는 상기 로커샤프트(16) 내에 배치된다. 이러한 구성은, 상기 로커샤프트로부터 이격된 부재에 의해 링크샤프트가 지지되는 구성에 비해, 상기 내연기관(1) 상에서의 상기 가변밸브구동장치(10)의 탑재성을 개선하기 위하여 상기 내연기관(1)의 실린더 헤드 위에 존재하는 공간을 효과적으로 활용할 수 있게 한다. 또한, 상기 구성은 상기 링크샤프트를 지지하기 위한 구성요소 부분들의 필요성을 없앤다. 또한, 로커암이 링크샤프트에 의해 직접 지지되는 구성에서는, 제1실시예의 구성과 달리, 상기 링크샤프트가 그 축방향으로 배치될 때 상기 캠들의 작용력을 받는 로커암과 링크샤프트 간에 마찰력이 발생한다. 다른 한편으로, 제1실시예의 구성에 따르면, 상기 링크샤프트(48)가 상기 로커샤프트(16) 내에 배치되므로, 상기 메인캠(20)들의 작용력이 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)들을 통해 상기 링크샤프트(48) 상에 직접 작용하지 않으므로, 상기 링크샤프트(48)가 축방향으로 변위될 때에 발생하는 마찰력이 저감될 수 있게 된다.
그런데, 상술된 제1실시예에 있어서는, 상기 가이드레일(52)과 상기 제1링크암(44)의 돌출부(44b) 간의 맞물림 시에 발생하는 상기 제2링크암(46)들의 변위 뿐만 아니라, 상기 링크샤프트(48) 및 상기 제1링크암(44)의 변위와 연관되어, 각각의 실린더의 스위치핀(38)이 변위된다. 그리고, 각각의 실린더의 제2로커암(14) 및 제1로커암(12)이 상기 스위치핀(38)의 변위에 의하여 링크된 상태와 링크해제된 상태 간에 스위칭됨에 따라, 각각의 실린더의 밸브(28)들의 개방 특성이 밸브 가동 상태와 밸브 정지 상태 간에 스위칭되게 된다. 하지만, 본 발명의 가변밸브구동장치는, 상기 결합부와 상기 가이드레일이 맞물릴 때에 발생하는 부재-링크 샤프트 및 메인변위부재의 변위와 연관되어 전달 부재의 동작 상태가 스위칭됨에 따라 적어도 2개의 실린더들에 제공되는 밸브들의 개방 특성이 스위칭되는 한, 상기 구성들로 제한되지 아니한다.
구체적으로는, 상기 결합부와 상기 가이드레일이 맞물릴 때에 발생하는 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부재의 변위와 연관되어 상기 전달 부재의 동작의 상태를 스위칭하도록 변위되는 부재가 상기 스위치핀(38)으로 제한되지 아니한다. 즉, 예컨대 상기 전달 부재에 대응하는 로커암이 로커샤프트에 의해 회전가능하게 지지되는 구성에 있어서, 상기 부재는, 상기 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부의 이동과 연관되어, 상기 로커암이 상기 로커샤프트의 축방향으로 상기 로커샤프트 상에서 변위되어, 상기 로커암과 접촉하는 캠이 또다른 캠으로 스위칭되므로, 상기 로커암의 동작의 상태가 스위칭되도록 하는 작업을 야기하는 부재일 수도 있다. 대안적으로는, 예컨대 캠들과 접촉하는 롤러를 구비한 로커암을 포함하는 구성에 있어서, 상기 부재는 또한 상기 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부재의 변위와 연관되어, 상기 롤러가 상기 롤러의 스핀들의 축방향으로 상기 로커암 상에서 변위되어, 상기 롤러와 접촉하는 캠이 또다른 캠으로 스위칭되므로, 상기 로커암(전달 부재)의 동작의 상태가 스위칭되도록 하는 작업을 야기하는 부재일 수도 있다. 또한, 대안적으로는, 예컨대 상기 전달 부재에 대응하는 로커암이 로커샤프트에 의해 회전가능하게 지지되는 구성에 있어서, 상기 부재는 또한 상기 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부재의 변위와 연관되어, 상기 로커샤프트 자체가 그 자체 축방향으로 변위되어, 상기 로커샤프트와 접촉하는 캠이 또다른 캠으로 스위칭되므로, 상기 로커암의 동작의 상태가 스위칭되도록 하는 작업을 야기하는 부재일 수도 있다. 나아가, 예컨대, 2종의 캠들을 구비한 부재가 상기 캠샤프트의 축방향으로 이동가능하도록 캠샤프트 상에 탑재되는 구성에 있어서, 상기 부재는 또한 상기 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부재의 변위와 연관되어, 2종의 캠들을 구비한 부재가 상기 캠샤프트의 축방향으로 변위되어, 상기 전달 부재와 접촉하는 캠이 또다른 캠으로 스위칭되므로, 상기 전달 부재의 동작의 상태가 스위칭되도록 하는 작업을 야기하는 부재일 수도 있다.
또한, 제1실시예는 상기 내연기관(1)의 4개의 실린더들 각각에 배치되는 2개의 밸브들을 구동하는 가변밸브구동장치(10)인 일례를 참조하여 상술되어 있다. 하지만, 본 발명의 가변밸브구동장치가 상기 구성들로 제한되는 것은 아니며, 적어도 2개의 실린더에 제공되는 밸브들의 개방 특성이 스위칭되는 한 여하한의 구성을 가질 수도 있다. 즉, 본 발명의 가변밸브구동장치는, 예컨대 2이상의 실린더들을 구비한 내연기관의 모든 실린더들의 밸브들을 구동하기 위하여 구성된 장치일 수도 있고, 또는 3이상의 실린더들을 구비한 내연기관의 적어도 2개의 실린더들의 밸브들을 구동하기 위하여 구성된 장치일 수도 있다.
또한, 상술된 제1실시예에 있어서, 4개의 실린더들의 실린더 No. 1에만 상기 가이드레일(52)을 구비한 원통부(18a), 및 상기 전자기 솔레노이드(54) 및 상기 제1링크암(44)이 갖춰져 있다. 하지만, 본 발명에 있어서, 상기 구성요소들에 대응하는 요소들을 구비한 실린더가 이것으로 제한되는 것은 아니며, 상기 실린더가 상기 실린더들 각각에 대응하지 않는 한, 여하한의 하나 이상의 엔진의 실린더들일 수도 있다. 대안적으로는, 상기 요소들이 상기 실린더들 중 임의의 것으로부터 별도로 제공되고, 각각의 실린더가 상기 돌출부(44b)를 갖지 않는 제2링크암(46)과 같은 부속변위부재를 구비하는 구성을 채택하는 것도 가능하다.
또한, 상술된 제1실시예에 있어서, 상기 제1링크암(44) 및 상기 제2링크암(46)들은, 상기 제1로커암(12) 및 상기 제2로커암(14)들을 지지하기 위하여 제공되는 로커샤프트(16)를 이용하여 회전가능하게 지지된다. 하지만, 본 발명에 있어서 상기 메인변위부재 또는 상기 부속변위부재를 지지하는 부재가 상기 로커샤프트로 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 있어서 상기 메인변위부재 및 상기 부속변위부재를 지지하는 부재는, 예컨대 상기 로커샤프트로부터 별도로 제공되는 샤프트일 수도 있다. 대안적으로는, 본 발명에 있어서 상기 메인변위부재 및 상기 부속변위부재는 본 발명에서의 부재-링크 샤프트(예컨대, 링샤프트(48))로서의 기능을 하는 부재에 의해서만 지지될 수도 있다.
또한, 상술된 제1실시예에 있어서, 상기 링크샤프트(48)는 상기 로커샤프트(16) 내에 배치된다. 하지만, 본 발명에 있어서 부재-링크 샤프트를 배치하는 기술이 이러한 개시로 제한되는 것은 아니며, 예컨대 상기 부재-링크 샤프트로서의 기능을 하는 샤프트가 상기 로커샤프트의 외주면에 제공되는 구성을 채택하는 것도 가능하다.
또한, 상술된 제1실시예에 있어서, 상기 제1링크암(44)이 상기 링크샤프트(48)에 대하여 회전가능하게 되고, 상기 링크샤프트(48)의 축방향으로 이동하는 것이 제한되는 방식으로, 상기 제1링크암(44)(및 상기 제2링크암(46)들도)을 상기 링크샤프트(48)에 링크하기 위하여, 상기 링크샤프트(48)에는 상기 프레스-핏 핀(50)들과 맞물리는 환형 홈(48a)들이 제공된다. 하지만, 본 발명에 있어서, 상기 메인변위부재가 자유롭게 회전하도록 되어 있고, 축방향으로 이동하는 것이 제한되는 방식으로 상기 메인변위부재를 링킹하는 기능을 실현하기 위하여 제공된 요소가 상기 환형 홈(48a)이어야 하는 것은 아니다. 즉, 예컨대 상기 프레스-핏 핀들이 제1실시예의 구성에서와 같이 제1링크암들 안으로 압입되는 구성이 제공되는 경우와 상기 프레스-핏 핀들과 맞물리는 홈들을 상기 링크샤프트가 구비하는 경우에는, 상기 제1링크암이 상기 전자기 솔레노이드에 의해 회전될 때에 상기 링크샤프트를 회전시키지 않으면서도 상기 프레스-핏 핀들이 이동하게 되도록 상기 홈들이 제공된다면 상기 홈들이 반드시 환형이 될 필요는 없다. 예를 들어, 상기 홈들은 아치형 홈일 수도 있다.
또한, 상술된 제1실시예에서는, 상기 부속캠(22)들이 제로-리프트캠들이지만, 본 발명에서의 부속캠이 제로-리프트캠으로 제한되는 것은 아니다. 즉, 상기 가변밸브구동장치(10)에서와 같은 구성에 있어서, 상기 부속캠들은 상기 메인캠(20)들의 노즈부보다 작은 리프트를 달성하는 노즈부를 구비할 수도 있다.
또한, 상술된 제1실시예는 상기 가이드레일(52)과 상기 돌출부(44b)를 맞물리게 하기 위한 구동력을 생성하는 액추에이터로서 전자기 솔레노이드(54)를 포함한다. 그러므로, 상기 밸브(28)들의 개방 특성이 응답성이 우수한 액추에이터를 이용하여 스위칭될 수 있게 된다. 하지만, 본 발명에 있어서, 상기 액추에이터가 이것으로 제한되는 것은 아니며, 예컨대 유압구동식 액추에이터일 수도 있다.
첨언하면, 상술된 제1실시예에 있어서, 상기 메인캠(20)들은 본 발명의 제1형태에서의 "캠"으로서의 기능을 하고, 상기 제1로커암(12)들과 상기 제2로커암(14)들은 각각 상기 제1형태에 있어서 "전달 부재"로서의 기능을 하며, 상기 돌출부(44b)는 상기 제1형태에 있어서 "결합부"로서의 기능을 하고, 상기 제1링크암(44)은 상기 제1형태에 있어서 "메인변위부재"로서의 기능을 하며, 상기 링크샤프트(48)는 상기 제1형태에 있어서 "부재-링크 샤프트"로서의 기능을 하고, 상기 전자기 솔레노이드(54)는 상기 제1형태에 있어서 "액추에이터"로서의 기능을 한다. 또한, 상술된 제1실시예에 있어서, 상기 제2링크암(46)들은 각각 상기 제1형태에 있어서 "부속변위부재"로서의 기능을 한다. 또한, 상술된 제1실시예에 있어서, 상기 환형 홈(48a)들은 상기 제1형태에 있어서 "홈"으로서의 기능을 하고, 상기 프레스-핏 핀(50)들은 상기 제1형태에 있어서 "핀"으로서의 기능을 한다.

Claims (6)

  1. 내연기관용 가변밸브구동장치로서,
    캠들과 밸브들 사이에 배치되어, 상기 캠들의 작용력을 상기 밸브들에 전달하는 전달부재들;
    상기 캠들이 제공되는 캠샤프트;
    상기 캠샤프트에 제공되는 원통부의 외주면에 제공된 가이드레일;
    상기 가이드레일과 맞물릴 수 있고 상기 가이드레일로부터 해제가능한 결합부를 구비하고, 상기 캠샤프트의 축방향으로 변위가능한 메인변위부재;
    부재-링크 샤프트에 대하여, 상기 메인변위부재가 회전하도록 되어 있고 상기 축방향으로 이동하는 것이 제한되는 방식으로 상기 메인변위부재에 링크되는 상기 부재-링크 샤프트; 및
    상기 메인변위부재의 결합부를 상기 가이드레일과 결합시키기 위한 구동력을 생성하는 액추에이터를 포함하여 이루어지고,
    상기 액추에이터가 작동하는 경우, 상기 메인변위부재는 상기 부재-링크 샤프트를 중심으로 회전하여, 상기 결합부가 상기 가이드레일과 맞물리도록 하고, 상기 결합부와 상기 가이드레일이 맞물릴 때 발생하는 상기 부재-링크 샤프트 및 상기 메인변위부재의 변위와 연관하여, 상기 전달부재의 동작 상태는 2개 이상의 실린더들에 제공되는 상기 밸브들의 개방 특성이 스위칭되도록 변하는 가변밸브구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인변위부재, 상기 가이드레일 및 상기 액추에이터는 전부는 아니지만 하나 이상의, 상기 내연기관의 실린더들에 대응하여 제공되고, 상기 가변밸브구동장치는,
    상기 메인변위부재가 제공되지 않는 하나 이상의 또다른 실린더에 제공되어, 상기 부재-링크 샤프트를 통해 상기 메인변위부재와 연동하여 변위되는 부속변위부재를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 메인변위부재가 제공되는 상기 실린더에 제공되는 상기 전달부재의 동작 상태는, 상기 결합부와 상기 가이드레일이 맞물릴 때 발생하는 상기 메인변위부재의 변위와 연관되어 변하고, 상기 부속변위부재가 제공되는 상기 하나 이상의 또다른 실린더에 제공되는 상기 전달부재의 동작 상태는, 상기 메인변위부재의 변위와 연동하는 상기 부속변위부재의 변위와 연관되어 변하는 가변밸브구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전달부재는, 2개 이상의 실린더 각각에 대하여, 상기 캠들과 동기적으로 요동가능한 제1로커암, 및 상기 밸브들을 푸시할 수 있는 제2로커암을 포함하고, 상기 가변밸브구동장치는,
    상기 제1로커암에 형성된 핀홀에서 그리고 상기 제2로커암에 형성된 핀홀에서 이동가능하게 배치되는 스위치핀을 더 포함하여 이루어지되, 상기 메인변위부재가 제공된 상기 실린더용 스위치핀은 상기 메인변위부재의 변위와 연동되어 변위되고, 상기 부속변위부재가 제공되는 상기 하나 이상의 실린더용 스위치핀은 상기 부속변위부재의 변위와 연동되어 변위되며, 상기 메인변위부재가 제공된 실린더에 대해서, 상기 제1로커암 및 상기 제2로커암은, 상기 메인변위부재의 변위와 연동되어, 상기 제1로커암과 상기 제2로커암이 서로 링크되어 있는 링크 상태와 상기 제1로커암과 상기 제2로커암 간의 연결이 제거되는 링크해제 상태 간에 상기 스위치핀을 통해 스위칭되고, 상기 부속변위부재가 제공된 적어도 하나의 실린더에 대해서, 상기 제1로커암 및 상기 제2로커암은, 상기 부속변위부재의 변위와 연동되어, 상기 제1로커암과 상기 제2로커암이 서로 링크되어 있는 링크 상태와 상기 제1로커암과 상기 제2로커암 간의 연결이 제거되는 링크해제 상태 간에 상기 스위치핀을 통해 스위칭되는 가변밸브구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부재-링크 샤프트는 상기 제1로커암들과 상기 제2로커암들을 지지하는 로커샤프트 내에 배치되는 가변밸브구동장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2로커암은, 실린더에 제공되는 상기 복수의 밸브들에 사용되는 가변밸브구동장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재-링크 샤프트의 외주면에는 환형이나 아치형의 홈이 제공되고, 상기 부재-링크 샤프트는 상기 메인변위부재의 내부를 관통하며, 상기 가변밸브구동장치는,
    상기 메인변위부재를 관통하여 상기 홈과 맞물리는 핀을 더 포함하여 이루어지는 가변밸브구동장치.
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