KR20120030880A - 가변 밸브 기구를 구비한 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진은, 스윙암의 한쪽을 지지하는 유압간극조절부(HLA); 상기 스윙암의 다른쪽에 지지되는 밸브; 및 상기 유압간극조절부를 기준으로 상기 밸브를 리프트시키기 위해서 상기 스윙암의 일측을 누르는 구동부를 포함하되, 상기 유압간극조절부는, 하우징, 일단부가 상기 하우징의 내부로 삽입되고 타단부는 외부로 인출된 상태에서 길이방향으로 왕복해서 움직임이 가능하게 배치되는 플런져, 상기 플런져가 상기 하우징에서 움직이지 못하도록 상기 플런져를 상기 하우징에 선택적으로 고정하는 스토퍼핀, 및 상기 스토퍼핀의 일측에 유압을 선택적으로 공급해서 상기 스토퍼핀을 움직이는 유압공급부를 포함한다.
따라서, 유압간극조절부에 가변 밸브 기구를 구현함으로써 전체적인 구조가 작아지고 부품의 중량을 줄일 수 있다.

Description

가변 밸브 기구를 구비한 엔진{ENGINE THAT IS EQUIPPED WITH VARIABLE VALVE DEVICE}
본 발명은 연소실의 흡기포트나 배기포트에 구비되는 밸브의 움직임을 가변적으로 제어하여 연료의 효율을 향상시키는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진에 관한 것이다.
내연기간에서 밸브의 움직임을 가변시키는 방법중 일부는 공지되어 있다. 그와같은 방법은 전형적으로 캠샤프트, 로커암, 또는 핑거팔로우어와 같은 구조를 이용하여 밸브의 움직임을 제어한다.
가변 밸브 기구는 특별히 내연기관엔진에서 알려진 기술로, 연료의 효율을 높이는 것이 주요 목적인데, 캠의 프로파일을 이용하여 밸브의 리프트를 직접적으로 조절하는 방법과 로스트모션을 이용하여 밸브의 리프트를 조절하는 경우가 있다.
한편, 가변밸브 트레인에서 밸브와 스윙암 사이에서 갭을 줄이기 위해서 유압간극조절부(HLA: hydraulic lash adjuster)가 사용되고 있으며, 가변밸브 기구와 유압간극조절부를 컴팩트하고 단순하게 구성하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명은 유압간극조절부와 가변밸브기구를 컴팩트하고 단순하게 구현할 수 있는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진은, 스윙암의 한쪽을 지지하는 유압간극조절부(HLA); 상기 스윙암의 다른쪽에 지지되는 밸브; 및 상기 유압간극조절부를 기준으로 상기 밸브를 리프트시키기 위해서 상기 스윙암의 일측을 누르는 구동부를 포함하되, 상기 유압간극조절부는, 하우징, 일단부가 상기 하우징의 내부로 삽입되고 타단부는 외부로 인출된 상태에서 길이방향으로 왕복해서 움직임이 가능하게 배치되는 플런져, 상기 플런져가 상기 하우징에서 움직이지 못하도록 상기 플런져를 상기 하우징에 선택적으로 고정하는 스토퍼핀, 및 상기 스토퍼핀의 일측에 유압을 선택적으로 공급해서 상기 스토퍼핀을 움직이는 유압공급부를 포함한다.
상기 플런져의 챔버 내부에 배치되고, 상기 유압공급부에서 상기 챔버 내부로 유압이 공급되면, 상기 스토퍼핀은, 그 선단부가 상기 플런져의 플런져홀과 상기 하우징의 하우징홀에 순차적으로 삽입되어 상기 플런져를 상기 하우징에 고정한다.
상기 챔버 내부에 구비되어 상기 스토퍼핀이 상기 챔버 내부로 삽입되도록 상기 스토퍼핀을 탄성적으로 밀고 있는 리턴스프링을 더 포함한다.
상기 챔버가 상기 플런져의 중심부에 형성되고, 상기 스토퍼핀은 상기 챔버의 중심을 기준으로 양측에 배치되어, 각 선단부가 상기 플런져와 상기 하우징에 선택적으로 삽입되도록 배치되며, 상기 유압공급부는 상기 하우징과 상기 플런져를 통해서 상기 스토퍼핀 사이로 유압을 선택적으로 공급한다.
상기 챔버 내부에 구비되어 상기 스토퍼핀이 상기 챔버 내부로 삽입되도록 상기 스토퍼핀을 탄성적으로 밀고 있는 리턴스프링을 더 포함하고, 상기 플런져의 챔버 내부에 배치되고, 상기 유압공급부에서 상기 챔버 내부로 유압이 공급되지 않으면, 상기 스토퍼핀은, 상기 리턴스프링에 의해서 그 선단부가 상기 플런져의 플런져홀과 상기 하우징의 하우징홀에서 인출되어 상기 스윙암에 눌려서 상기 플런져가 상기 하우징 내부로 삽입된다.
상기 하우징 내부에는 상기 플런져를 외부로 탄성 지지하는 로스트모션스프링을 더 포함한다.
상기 플런져의 외부 단부에는 상기 스윙암의 일측에 형성된 홈에 피봇가능하게 장착되는 볼을 더 포함한다.
앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진에서, 유압간극조절부에 가변 밸브 기구를 구현함으로써 전체적인 구조가 작아지고 부품의 중량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진에서 유압간극조절부의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진에서 유압간극조절부가 작동되는 모습을 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 엔진은 캠샤프트(100), 스윙암(120), 롤러(110), 유압간극조절부(130), 밸브(140), 및 밸브스프링(150)을 포함한다.
상기 스윙암(120)의 한쪽 단부의 하부는 상기 유압간극조절부(130)에 의해서 지지되고, 상기 스윙암(120)의 다른쪽 단부의 하부는 상기 밸브(140)의 상단부 팁에 밀착된다.
상기 밸브(140)가 포트를 폐쇄할 수 있도록 상기 밸브스프링(150)은 상기 밸브(140)를 상부로 당기는 탄성력을 제공한다.
상기 스윙암(120)에서, 상기 밸브(140)와 상기 유압간극조절부(130) 사이에 상기 롤러(110)가 배치되고, 상기 롤러(110)는 상기 캠샤프트(100)에 형성된 캠()에 접촉하는 구조를 갖는다.
상기 캠샤프트(100)가 회전하여, 상기 캠()이 상기 롤러(110)를 하부로 밀어내면, 상기 스윙암(120)이 상기 유압간극조절부(130)를 기준으로 시계반대방향으로 움직여서 상기 밸브(140)를 누른다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유압간극조절부(130)(HLA: hydraulic rash adjuster)는 실린더휴지기능(CDA: cylinder deactivation)기능을 갖는다.
상기 유압간극조절부(130)로 유압이 공급되면 그 길이가 설정된 상태로 유지되어, 상기 밸브(140)를 리프트시키고, 상기 유압간극조절부(130)로 유압이 공급되지 않으면, 상기 유압간극조절부(130)는 상기 스윙암(120)에 의해서 눌려서 그 길이가 축소되어, 상기 밸브(140)가 움직이지 않거나 리프트양이 줄어든다.
다음의 도 2를 참조하여, 상기 유압간극조절부(130)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진에서 유압간극조절부의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 유압간극조절부(130)는 하우징(220), 플런져(210), 스토퍼핀(260), 리턴스프링(270), 및 로스트모션스프링(230)을 포함한다.
상기 하우징(220)은 상부로 개방된 구조로, 그 내부로 상기 플런져(210)의 하부가 삽입된다. 상기 하우징(220)의 측면에는 상기 플런져(210)의 중심방향으로 하우징홀(217)이 형성되고, 상기 하우징홀(217)과 대응해서 상기 플런져(210)에는 플러져홀(215)이 형성된다.
상기 플런져(210)의 중심부에는 챔버(275)가 형성되고, 상기 챔버(275)는 상기 플런져홀(215)과 연결되며, 상기 플런져(210)의 상기 챔버(275) 내부에 상기 스토퍼핀(260)이 배치되고, 상기 스토퍼핀(260)의 선단부는 상기 플런져홀(215)과 상기 하우징홀(217)을 통해서 배치된다.
상기 하우징(220)과 상기 플런져(210)에는 상기 챔버(275)로 유압을 공급할 수 있도록 오일공급홀(240)과 오일공급라인(250)이 각각 형성되고, 상기 오일공급홀(240)은 오일컨트롤밸브(280)와 오일펌프(290)에 연결된다.
상기 오일펌프(290)에서 공급된 유압은 상기 오일컨트롤밸브(280), 상기 오일공급홀(240), 및 상기 오일공급라인(250)을 거쳐서 상기 챔버(275)로 공급된다.
상기 챔버(275)로 공급된 유압은 상기 스토퍼핀(260)을 상기 플런져(210)의 중심에서 외측으로 밀어내어, 상기 스토퍼핀(260)이 상기 플런져홀(215)과 상기 하우징홀(217)에 삽입된다. 이와 같은 상태에서, 상기 플런져(210)가 상기 하우징(220)에서 고정된 상태를 유지한다.
상기 챔버(275) 내부에는 상기 리턴스프링(270)이 배치되고, 상기 리턴스프링(270)은 상기 스토퍼핀(260)을 외측에서 중심방향으로 탄성적으로 민다.
따라서, 상기 챔버(275) 내부로 유압이 공급되지 않으면, 상기 리턴스프링(270)에 의해서 상기 스토퍼핀(260)이 상기 하우징홀(217)과 상기 플런져홀(215)에서 인출되어 상기 챔버(275)의 중심부로 움직이고, 상기 플런져(210)는 상기 하우징(220) 내부에서 슬라이딩되어 상하로 움직일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 기구를 구비한 엔진에서 유압간극조절부가 작동되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, CDA ON 상태에서, 상기 오일컨트롤밸브(280)가 닫히고, 상기 챔버(275) 내부로 유압이 공급되지 않는다. 따라서, 상기 리턴스프링(270)에 의해서 상기 스토퍼핀(260)이 상기 플런져(210)의 중심부로 움직인다.
이 상태에서, 상기 캠샤프트(100)의 캠이 상기 스윙암(120)을 누르면, 상기 플런져(210)가 상기 하우징(220) 안으로 삽입되고, 상기 밸브(140)를 움직이지 않는다.
CDA OFF 상태에서, 상기 오일컨트롤밸브(280)가 열리고, 상기 챔버(275) 내부로 유압이 공급된다. 따라서, 상기 스토퍼핀(260)이 상기 리턴스프링(270)의 탄성력을 이기고, 상기 플런져(210)의 외측으로 움직이고, 상기 플런져홀(215)과 상기 하우징홀(217) 안으로 삽입된다.
이 상태에서, 상기 캠샤프트(100)의 캠이 상기 스윙암(120)을 누르면, 상기 플런져(210)가 상기 스윙암(120)의 한쪽 단부를 지지하고, 다른쪽 단부의 상기 밸브(140)를 누른다.
전술한 바와 같이, 상기 유압간극조절부(130)가 상기 스윙암(120)을 지지하는 동시에 CDA 기능을 갖고 있으므로, 별도의 CDA 기구를 위한 공간이 절약되고, 부품의 개수가 줄어든다. 아울러, 엔진의 중량이 감소하고 다른 부품들과의 간섭도 줄어들어 설계가 쉽다.
도 1를 참조하면, 상기 플런져(210)의 상단부에는 상기 스윙암(120)의 하부홈의 형태와 대응하여 곡선형의 볼(200)이 형성되고, 상기 플런져(210)는 상기 볼(200)을 통해서 상기 스윙암(120)에 피봇 가능하게 체결된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 캠샤프트
110: 롤러
120: 스윙암
130: 유압간극조절부
140: 밸브
150: 밸브스프링
200: 볼
210: 플런져
215: 플런져홀
217: 하우징홀
220: 하우징
230: 로스트모션스프링
240: 오일공급홀
250: 공급라인
260: 스토퍼핀
270: 리턴스프링
275: 챔버
280: 오일컨트롤밸브
290: 오일펌프

Claims (7)

  1. 스윙암의 한쪽을 지지하는 유압간극조절부(HLA); 상기 스윙암의 다른쪽에 지지되는 밸브; 및 상기 유압간극조절부를 기준으로 상기 밸브를 리프트시키기 위해서 상기 스윙암의 일측을 누르는 구동부; 를 포함하되,
    상기 유압간극조절부는,
    하우징;
    일단부가 상기 하우징의 내부로 삽입되고 타단부는 외부로 인출된 상태에서 길이방향으로 왕복해서 움직임이 가능하게 배치되는 플런져;
    상기 플런져가 상기 하우징에서 움직이지 못하도록 상기 플런져를 상기 하우징에 선택적으로 고정하는 스토퍼핀; 및
    상기 스토퍼핀의 일측에 유압을 선택적으로 공급해서 상기 스토퍼핀을 움직이는 유압공급부; 를 포함하는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
  2. 제1항에서,
    상기 플런져의 챔버 내부에 배치되고, 상기 유압공급부에서 상기 챔버 내부로 유압이 공급되면,
    상기 스토퍼핀은, 그 선단부가 상기 플런져의 플런져홀과 상기 하우징의 하우징홀에 순차적으로 삽입되어 상기 플런져를 상기 하우징에 고정하는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
  3. 제2항에서,
    상기 챔버 내부에 구비되어 상기 스토퍼핀이 상기 챔버 내부로 삽입되도록 상기 스토퍼핀을 탄성적으로 밀고 있는 리턴스프링; 을 더 포함하는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
  4. 제2항에서,
    상기 챔버가 상기 플런져의 중심부에 형성되고,
    상기 스토퍼핀은 상기 챔버의 중심을 기준으로 양측에 배치되어, 각 선단부가 상기 플런져와 상기 하우징에 선택적으로 삽입되도록 배치되며,
    상기 유압공급부는 상기 하우징과 상기 플런져를 통해서 상기 스토퍼핀 사이로 유압을 선택적으로 공급하는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
  5. 제1항에서,
    상기 챔버 내부에 구비되어 상기 스토퍼핀이 상기 챔버 내부로 삽입되도록 상기 스토퍼핀을 탄성적으로 밀고 있는 리턴스프링; 을 더 포함하고,
    상기 플런져의 챔버 내부에 배치되고, 상기 유압공급부에서 상기 챔버 내부로 유압이 공급되지 않으면,
    상기 스토퍼핀은,
    상기 리턴스프링에 의해서 그 선단부가 상기 플런져의 플런져홀과 상기 하우징의 하우징홀에서 인출되어 상기 스윙암에 눌려서 상기 플런져가 상기 하우징 내부로 삽입되는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
  6. 제1항에서,
    상기 하우징 내부에는 상기 플런져를 외부로 탄성 지지하는 로스트모션스프링; 을 더 포함하는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
  7. 제6항에서,
    상기 플런져의 외부 단부에는 상기 스윙암의 일측에 형성된 홈에 피봇가능하게 장착되는 볼; 을 더 포함하는 가변 밸브 기구를 구비한 엔진.
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