KR20150116684A - 엔진의 가변밸브타이밍 장치 - Google Patents

엔진의 가변밸브타이밍 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진의 스윙암에 공급되는 오일을 가변밸브타이밍 장치로 연동시켜 공급되게 함으로 배관을 통한 별도의 외부 오일공급이 필요하지 않게 되어 작업의 편의성을 향상시킬 수 있도록 하는 엔진의 가변밸브타이밍 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 푸시로드(300)와 스윙암(400) 사이에 연결되고 내부에 일정 공간을 제공하는 엑츄에이터 하우징(110)과, 상기 엑츄에이터 하우징(110) 상부에 승강 가능하게 내설되는 상부플런저(130)와, 상기 상부플런저(130)를 승강시킬 수 있도록 상기 엑츄에이터 하우징(110) 하부에 내설되는 하부플런저(120)를 포함하여 구성된 엔진의 가변밸브타이밍 장치에 있어서, 상기 푸시로드(300) 내부에 엔진블록 내부의 스윙암(400)으로 투입되는 오일이 유입될 수 있도록 오일주입구(310)가 형성되며, 상기 하부플런저(120) 하부에 푸시로드(300)의 승하강에 따라 하부플런저(120)를 승하강시킬 수 있도록 하는 하부가이드(140)가 구비되어지되 상기 하부가이드(140) 내부에 오일주입구(310)와 연통되면서 오일주입구(310)를 통해 오일이 공급될 수 있도록 제1유로(141)가 형성되고, 상기 하부플런저(120) 내부에 하부가이드(140)의 제1유로(141)와 연통되면서 오일이 공급될 수 있도록 제2유로(121)가 형성되며, 상기 상부플런저(130) 내부에 하부플런저(120)의 제2유로(121)와 연통되어 오일이 공급될 수 있도록 제3유로(131)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 가변밸브타이밍 장치{Variable valve timing apparatus for engine}
본 발명은 엔진의 가변밸브타이밍 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 스윙암에 공급되는 오일을 가변밸브타이밍 장치로 연동시켜 공급되게 함으로 별도의 외부 오일공급이 필요하지 않게 되어 작업의 편의성을 향상시킬 수 있도록 하는 엔진의 가변밸브타이밍 장치에 관한 것이다.
근래에 들어 친환경 고효율 엔진에 대한 요구가 증대하면서 다양한 엔진의 성능 개선이 진행되고 있을 뿐 아니라, 엔진의 고효율 확보를 위한 최적 부품의 제작은 물론 제어 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 엔진의 출력을 발생시키기 위해서는 연소실에 공기를 흡입하고 연소 후 연소 가스를 배출시켜야 한다.
이를 위하여 엔진의 연소실의 실린더 헤드에 장착된 흡기밸브와 배기밸브를 개폐시키는 밸브 트레인이 제공된다.
이러한 밸브 트레인에는 여러 가지 방식이 있으며, 그 중 오버 헤드 밸브 트레인(Over Head Valve Train)은 도 1에 도시된 바와 같이 캠축에 장착된 캠(1)의 회전력으로 스윙암(2)이 작동되면서 푸시로드(3)를 상하 방향으로 승강시켜 상기 푸시로드(3)의 상단에 제공되는 로커아암(4)을 작동시켜 흡,배기밸브(5)를 개폐시키도록 구성되어 있다.
또한, 상기 푸시로드(3)와 스윙암(2) 사이에는 흡,배기밸브(5)의 개폐 시점을 조정할 수 있도록 가변밸브타이밍 장치(6)가 배치되어진다.
특히 엔진 성능의 향상에 있어서는 최적의 흡기 또는 배기 조건이 큰 영향을 미치고 있기 때문에 엔진의 속도에 따른 상이한 밸브 타이밍 조절을 통해 엔진 내의 흡,배기밸브(5)의 개폐시점을 최적화하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있다.
이와 같이 엔진의 운전 속도와 부하 등의 조건에 따라 흡,배기 밸브의 개폐 타이밍을 변화시켜 연효율과 출력을 최적화하고 연비를 향상시키는 기술이 상기와 같은 엔진의 가변밸브타이밍 장치이다.
상기 가변밸브타이밍 장치에 관련한 일반적인 기술로서는, 캠의 위상을 변화시켜 밸브의 개방 시기를 진각(Advanced) 또는 지각(Retarded)시키는 장치가 있으며, 기존의 엔진에서 이 시점에 대한 제어는 기계적 밸브타이밍으로 정해진 캠 프로파일에 의해 연소 구동 시스템을 이용해 밸브의 열고 닫음을 제어하게 된다.
이러한 종래의 가변밸브타이밍 장치는 국내특허등록공보 제10-1371827호에 출원된 바 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 일정 공간을 제공하는 엑츄에이터 하우징(10)과, 상기 엑츄에이터 하우징(10) 상부에 승강 가능하게 내설되는 상부플런저(20)와, 상기 상부플런저(20)를 승강시킬 수 있도록 상기 엑츄에이터 하우징(10)의 하부에 내설되는 하부플런저(30)와, 상기 상부플런저(20)의 승강 작동에 대응하여 오일이 순환 또는 차단될 수 있도록 설치되는 오일챔버(40), 및 상기 하부플런저(30)의 승강 작동에 대응하여 상기 오일챔버(40)의 상단부와 하단부를 연통시키되 상기 상부플런저(20)의 승강 속도를 제어할 수 있도록 상기 오일의 연통 유량을 조절하는 연통유로부(50)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 오일챔버(40)는 상기 상부플런저(20) 상측부에 형성되는 상부챔버(41)와, 상기 상부플런저(20)의 외주부에 형성되며 상기 상부플런저(20)의 하측부와 연통 또는 차단되도록 설치되는 완충챔버(42), 및 상기 상부챔버(41)와 완충챔버(42)를 연통시키되 오일 이동을 단속할 수 있는 개폐밸브가 구비된 순환유로(43)로 구성된다.
또한, 상기 엑츄에이터 하우징(10)의 상부와 하부에는 상부플런저(20)와 하부플런저(30) 내부로 오일을 공급하기 위한 오일공급구(11)가 형성되며, 상기 오일공급구(11)에 오일을 공급하는 배관(60)이 연결되어진다.
상기와 같은 종래의 가변밸브타이밍 장치는 캠(1)의 회전으로 스윙암(2)이 작동되면서 푸시로드(3)가 승하강되어 로커아암(4)의 작동에 따라 흡,배기밸브(5)가 개폐되어질 때 가변밸브타이밍 장치(6)에 의해 상부플런저(20)와 하부플런저(30)의 승강 속도를 조절하게 된다.
그리고, 상기 푸시로드(3)의 승하강에 따라 엑츄에이터 하우징(10) 내부의 하부플런저(30)와 상부플런저(20)가 승하강되는 데, 이때 상기 상부플런저(20)와 하부플런저(30)가 액츄에이터 하우징(10) 내부에서 원활하게 승하강될 수 있도록 배관(60)으로 오일을 주입하여 오일공급구(11)를 통해 엑츄에이터 하우징(10) 내부로 오일을 공급하게 된다.
그러나, 이와 같이 종래에는 상기 엑츄에이터 하우징(10) 내부의 상,하부플런저(20,30)로 오일을 공급하기 위해 엑츄에이터 하우징(10)의 상,하부에 오일공급구(11)를 별도로 형성하고 상기 오일공급구(11)에 오일을 공급하기 위한 배관(60)을 설치하게 됨으로써 배관작업이 복잡하여 작업성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 가변밸브타이밍 장치의 외부에 별도로 오일을 공급하기 위한 배관을 설치할 필요없이 엔진블록으로 공급되는 오일을 가변밸브타이밍 장치로 공급하게 됨으로써 배관작업이 간편하여 작업의 편리성을 높일 수 있게 된다.
본 발명의 다른 목적은 상,하부플런저 내부로 오일이 공급되는 유로를 형성하게 되어 엔진블록으로 공급되는 오일이 유로를 통해 유입되어지게 됨으로써 오일 공급이 원활하게 이루어짐은 물론 누수가 발생되지 않아 제품성을 최대화할 수 있도록 한 엔진의 가변밸브타이밍 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 푸시로드와 스윙암 사이에 연결되고 내부에 일정 공간을 제공하는 엑츄에이터 하우징과, 상기 엑츄에이터 하우징 상부에 승강 가능하게 내설되는 상부플런저와, 상기 상부플런저를 승강시킬 수 있도록 상기 엑츄에이터 하부에 내설되는 하부플런저를 포함하여 구성된 엔진의 가변밸브타이밍 장치에 있어서, 상기 푸시로드 내부에 엔진블록 내부의 스윙암으로 투입되는 오일이 유입될 수 있도록 오일주입구가 형성되며, 상기 하부플런저 하부에 푸시로드의 승하강에 따라 하부플런저를 승하강시킬 수 있도록 하는 하부가이드가 구비되어지되 상기 하부가이드 내부에 오일주입구와 연통되면서 오일주입구를 통해 오일이 공급될 수 있도록 제1유로가 형성되고, 상기 하부플런저 내부에 하부가이드의 제1유로와 연통되면서 오일이 공급될 수 있도록 제2유로가 형성되며, 상기 상부플런저 내부에 하부플런저의 제2유로와 연통되어 오일이 공급될 수 있도록 제3유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 하부가이드에는 푸시로드의 오일주입구를 통해 제1유로로 투입되는 오일이 액츄에이터 하우징 내부로 공급될 수 있도록 제1분사구가 형성되며, 상기 푸시로드리프터에는 제3유로로 투입되는 오일이 액츄에이터 하우징 내부로 공급되면서 가변밸브타이밍 장치를 작동시킬 수 있도록 제2분사구가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변밸브타이밍 장치를 제공함에 있다.
이와 같이 본 발명은 오일의 순환을 통해 흡,배기밸브의 개폐 시점을 간편하게 조정할 수 있는 가변밸브타이밍 장치에 있어 엑츄에이터 하우징 내부의 상,하부플런저 내부로 유로를 형성하고 상,하부플런저 내부의 유로와 연통되게 푸시로드 내부로 유로를 형성하여 엔진의 스윙암으로 투입되는 오일을 유로를 통해 가변밸브타이밍 장치 내부로 공급하게 됨으로써 종래에서처럼 가변밸브타이밍 장치에 별도의 오일을 공급하기 위한 배관을 설치할 필요가 없어 작업이 간편하고 가변밸브타이밍 장치의 작동이 원활하게 이루어질 수 있어 작업의 편리성 및 제품의 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 가변밸브타이밍 장치가 구비된 일반적인 엔진의 밸브 트레인을 도시한 사시도.
도 2는 종래의 가변밸브타이밍 장치의 내부구성을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치와 엔진블록의 연결상태를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치의 내부구성을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치 내부에서의 오일흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치와 엔진블록의 연결상태를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치의 내부구성을 도시한 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치 내부에서의 오일흐름도를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진의 연소실의 실린더 헤드에 장착된 흡,배기밸브(500)를 개폐시키는 푸시로드(300)와 스윙암(400) 사이에 설치되어 흡,배기밸브(500)의 개폐 시점을 조정할 수 있게 되는 가변밸브타이밍 장치(100)로서, 상기 가변밸브타이밍 장치(100)는 내부에 일정 공간이 형성되는 엑츄에이터 하우징(110)과, 상기 엑츄에이터 하우징(110) 내의 하부에 설치되어 스윙암(400)의 작동에 따라 승하강되는 하부플런저(120)와, 상기 엑츄에이터 하우징(110) 내의 상부 즉 하부플런저(120) 상부에 설치되어 하부플런저(120)의 승하강에 따라 작동되는 상부플런저(130)를 포함하여 구성된다.
상기 하부플런저(120)의 하부에는 스윙암(400)의 작동으로 하부플런저(120)를 승하강시키는 하부가이드(140)가 구성되어진다.
또한, 상기 하부플런저(120)의 외부 즉 엑츄에이터 하우징(110) 내부에는 스윙암(400)의 작동으로 푸시로드(300)가 승하강되면서 하부플런저(120)가 승하강되어질 때 하부플런저(120)를 탄성적으로 지지할 수 있도록 리턴스프링(160)이 구비되어진다.
상기 상부플런저(130)의 상부에는 하부플런저(120)의 승하강에 따라 상부플런저(130)가 승강되면서 푸시로드(300)를 상,하 방향으로 승강시켜 푸시로드(300)를 가압하여 로커아암(600)을 통해 흡,배기밸브(500)를 작동시킬 수 있도록 푸시로드리프터(150)가 구성되어진다.
또한, 상기 상부플런저(130)의 외부 즉 엑츄에이터 하우징(110) 내부에는 하부플런저(120)의 승하강으로 상부플런저(130)가 승하강되어질 때 상부플런저(130)를 탄성적으로 지지할 수 있도록 리턴스프링(160)이 구비되어진다.
상기 엑츄에이터 하우징(110)은 내부에 하부플런저(120)와 상부플런저(130)가 스윙암(400)의 작동에 따라 상,하 방향으로 승강할 수 있도록 소정의 공간이 형성되어지게 된다.
상기 스윙암(400)의 상부에는 캠(200)의 회전으로 스윙암(400)이 작동되면서 하부플런저(120)를 승하강시킬 수 있도록 하부가이드(140)를 승하강시키는 푸시로드(300)가 구비되어진다.
이때, 상기 푸시로드(300) 내부에는 스윙암(400)으로 투입되는 오일이 가변밸브타이밍 장치(100)로 공급될 수 있도록 오일주입구(310)가 형성되어진다.
여기서 상기 오일주입구(310)는 스윙암(400)에 형성되어 오일이 투입되는 유로(도시하지 않음)와 연통되어지게 된다.
상기 하부가이드(140)의 내부에는 오일주입구(310)와 연통되면서 오일주입구(310)로 공급되는 오일이 유입될 수 있도록 제1유로(141)가 형성되어진다.
또한, 상기 하부가이드(140)에는 오일주입구(310)를 통해 제1유로(141)로 투입되는 오일이 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 분사되면서 가변밸브타이밍 장치(100)를 원활하게 작동시킬 수 있도록 제1분사구(142)가 형성되어진다.
상기 하부플런저(120)의 내부에는 제1유로(141)와 연통되면서 제1유로(141)로 유입되는 오일이 하부플런저(120) 내부로 공급될 수 있도록 제2유로(121)가 형성되어진다.
상기 상부플런저(130) 내부에는 하부플런저(120)의 제2유로(121)와 연통되면서 제2유로(121)로 공급되는 오일이 상부플런저(130) 내부로 공급될 수 있도록 제3유로(131)가 형성되어진다.
상기 푸시로드리프터(150)에는 제3유로(131)로 투입되는 오일이 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 분사되면서 가변밸브타이밍 장치(100)를 원활하게 작동시킬 수 있도록 제2분사구(151)가 형성되어진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.
상기 캠(200)의 회전으로 스윙암(400)이 작동되고 스윙암(400)이 작동되면서 푸시로드(300)가 승하강되며 상기 푸시로드(300)의 승하강에 따라 로커아암(600)이 작동되어 흡,배기밸브(500)를 작동시키게 된다.
이때, 상기 스윙암(400)의 작동으로 푸시로드(300)가 승하강되어질 때 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치(100)에 의해 흡,배기밸브(500)의 개폐 타이밍을 조절하여 엔진의 열효율과 출력을 최적화시키게 된다.
이와 같이, 상기 스윙암(400)의 작동으로 푸시로드(300)가 승하강함에 따라 하부가이드(140)와 하부플런저(120)가 상,하 방향으로 승하강하고 상기 하부플런저(120) 상부에 구비되는 상부플런저(130)가 하부플런저(120)의 승하강과 함께 승하강하며 상기 상부플런저(130)의 상부에 구비되는 푸시로드리프터(150)도 상부플런저(130)와 함께 승하강하면서 푸시로드(300)를 승하강시키게 된다.
그리고, 상기 푸시로드(300)의 작동으로 하부플런저(120)와 상부플런저(130)가 승하강되어질 때 상기 리턴스프링(160)에 의해 하부플런저(120)와 상부플런저(130)가 탄성 지지되면서 원활하게 승하강되어지게 된다.
한편, 본 발명의 가변밸브타이밍 장치(100)를 작동시키기 위해서는 종래에서처럼 별도의 오일을 공급하는 배관을 가변밸브타이밍 장치에 연결하여 배관을 통해 가변밸브타이밍 장치 내부로 오일을 공급할 필요없이 엔진에 공급되는 오일을 사용하여 가변밸브타이밍 장치(100) 내부로 직접 오일을 공급하게 됨에 따라 복잡한 배관작업을 하지 않고 푸시로드(300)와 하부플런저(120)와 상부플런저(130)의 내부로 오일이 공급되어지게 된다.
즉, 상기 스윙암(400)의 유로를 통해 오일이 투입되며 상기 스윙암(400)의 유로와 연통되는 푸시로드(300)의 오일주입구(310)로 오일이 주입되어지게 된다.
그리고, 상기 오일주입구(310)로 주입되는 오일은 상기 하부가이드(140)의 제1유로(141)로 공급되며, 상기 제1유로(141)로 공급되는 오일은 하부플런저(120)의 제2유로(121)와 함께 제1분사구(142)로 공급되어진다.
이에, 상기 제1유로(141)로 공급되는 오일은 제1유로(141)와 연통되는 제2유로(121)로 계속해서 공급되면서 제1분사구(142)를 통해 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 분사되어지게 된다.
따라서, 상기 제1분사구(142)를 통해 오일이 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 투입되어지게 됨으로써 하부가이드(140)와 하부플런저(120)가 원활하게 작동될 수 있게 된다.
또한, 상기 제1유로(141)를 통해 제2유로(121)로 공급되는 오일은 제2유로(121)와 연통되어지는 상부플런저(130)의 제3유로(131)로 공급되며, 상기 제3유로(131)로 공급되는 오일은 제2분사구(151)를 통해 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 분사되어지게 된다.
따라서, 상기 제2분사구(151)를 통해 오일이 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 투입되어지게 됨으로써 상부플런저(130) 및 푸시로드리프터(150)가 원활하게 작동되어지게 된다.
그리하여, 본 발명에 따른 가변밸브타이밍 장치(100)는 상기 푸시로드(300)의 오일주입구(310)와 제1유로(141)와 제2유로(121) 및 제3유로(131)를 통해 공급되면서 상기 제1분사구(142)와 제2분사구(151)로 분사되어 엑츄에이터 하우징(110) 내부로 주입되어 가변밸브타이밍 장치(100)를 원활하게 작동시켜 엔진 성능을 높일 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 가변밸브타이밍 장치 110 : 엑츄에이터 하우징
120 : 하부플런저 121 : 제2유로
130 : 상부플런저 131 : 제3유로
140 : 하부가이드 141 : 제1유로
142 : 제1분사구 150 : 푸시로드리프터
151 : 제2분사구 200 : 캠
300 : 푸시로드 310 : 오일주입구
400 : 스윙암 500 : 흡,배기밸브
600 : 로커아암

Claims (3)

  1. 엔진의 연소실의 실린더 헤드에 장착된 흡기밸브와 배기밸브를 개폐시키는 푸시로드와 스윙암 사이에 설치되어 흡,배기밸브의 개폐 시점을 조정할 수 있게 되는 가변밸브타이밍 장치에 있어서,
    상기 스윙암의 상부에 구비되면서 스윙암의 유로로 투입되는 오일이 주입될 수 있도록 내부로 오일주입구가 형성된 푸시로드와;
    상기 푸시로드의 상부에 구비되면서 내부에 일정 공간이 형성되는 엑츄에이터 하우징과;
    상기 엑츄에이터 하우징의 내의 하부에 설치되며 상기 오일주입구와 연통되게 형성되면서 오일주입구로 주입되는 오일이 공급될 수 있도록 제1유로가 형성된 하부가이드와;
    상기 하부가이드의 상부에 구비되며 상기 제1유로와 연통되어 제1유로를 통해 오일이 공급될 수 있도록 제2유로가 형성된 하부플런저와;
    상기 하부플런저의 상부에 구비되며 상기 제1유로와 연통되면서 제2유로를 통해 오일이 공급될 수 있도록 제3유로가 형성된 상부플런저;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변밸브타이밍 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부가이드에는 제1유로와 연통되면서 제1유로로 공급되는 오일이 엑츄에이터 하우징 내부로 분사되어 하부가이드와 하부플런저가 원활하게 작동될 수 있도록 제1분사구가 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변밸브타이밍 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부플런저의 상부에는 상부플런저의 승하강에 따라 푸시로드를 상,하 방향으로 승하강시키는 푸시로드리프터가 구비되어지되 상기 푸시로드리프터에 제1유로와 연통되면서 제3유로로 공급되는 오일이 엑츄에이터 하우징 내부로 분사되어 상부플런저와 푸시로드리프터가 원활하게 작동될 수 있도록 제2분사구가 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변밸브타이밍 장치.
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