KR20200042755A - 유압식 가변 압축 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압으로 편심캠의 회전각도를 조절하여 커넥팅 로드와 피스톤을 연결시키는 피스톤핀의 중심이 가변되도록 하여 압축비를 가변시키는 유압식 가변 압축 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치는, 대단부가 크랭크 샤프트(11)에 링크연결되고 소단부가 피스톤핀(14)으로 피스톤(13)에 링크연결되는 커넥팅로드(12)와, 상기 커넥팅로드(12)의 소단부에 회전가능하게 설치되고, 회전중심으로부터 편심되게 상기 피스톤핀(14)이 관통하는 편심캠(21)과, 상기 편심캠(21)의 양측면에 각각 체결되고, 일부가 외측으로 돌출되게 형성되며, 압축비에 따라 상기 커넥팅로드(12)에 택일적으로 체결되는 저압 외곽 플레이트(23) 및 고압 외곽 플레이트(24)를 포함하고, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 제어부에 의해 유압의 공급방향에 따라 상기 커넥팅로드(12)에 택일적으로 체결되는 것을 특징으로 한다.

Description

유압식 가변 압축 장치{VARIABLE COMPRESSION RATIO DEVICE}
본 발명은 유압으로 편심캠의 회전각도를 조절하여 커넥팅 로드와 피스톤을 연결시키는 피스톤핀의 중심이 가변되도록 하여 압축비를 가변시키는 유압식 가변 압축 장치에 관한 것이다.
엔진의 각 실린더에 설치되는 피스톤은 정해진 상사점과 하사점 사이를 왕복하면서, 상기 실린더의 내부로 유입된 공기 또는 혼합기를 압축한다.
통상적으로 엔진에서 크랭크 축, 커넥팅 로드, 피스톤은 각각 정해진 형상으로 형성되어, 고정된 위치에서 서로 연결되므로, 고정된 압축비를 갖는다. 이렇게 압축비가 고정되어 있어, 상기 엔진의 출력은 공기, 연료에 의해서 제어될 수 밖에 없었다.
이러한 제한을 해소하기 위하여, 실린더 내에서 상기 피스톤의 상한과 하한의 위치가 가변되도록 하여, 압축비가 가변되도록 하는 가변 압축 장치가 제공되고 있다.
가변 압축 장치의 일례로서, 유압을 이용하여 상기 커넥팅 로드와 상기 피스톤이 연결되는 부위에 설치되는 편심캠의 각도를 가변시켜 피스톤의 위치를 가변시켜 압축비가 가변되도록 하였다.
하지만, 상기와 같은 종래기술에 따른 가변 압축 장치는 피스톤에 가해지는 힘에 의해 오일이 압축됨에 따라 오일이 저장된 오일챔버의 체적이 변하고, 이로 인하여 피스톤의 위치가 변하여 설정된 압축비를 유지하지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '왕복형 피스톤 엔진의 피스톤 연결 구조'에 관한 기술이 개시되어 있다.
JP 1990-099729 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 피스톤에 가해지는 힘에 의해 오일이 압축되는 것을 방지할 수 있고, 유압으로 압축비를 용이하게 가변되도록 한 유압식 가변 압축 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치는, 대단부가 크랭크 샤프트에 링크연결되고 소단부가 피스톤핀으로 피스톤에 링크연결되는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 소단부에 회전가능하게 설치되고, 회전중심으로부터 편심되게 상기 피스톤핀이 관통하는 편심캠과, 상기 편심캠의 양측면에 각각 체결되고, 일부가 외측으로 돌출되게 형성되며, 압축비에 따라 상기 커넥팅로드에 택일적으로 체결되는 저압 외곽 플레이트 및 고압 외곽 플레이트를 포함하고, 상기 저압 외곽 플레이트와 상기 고압 외곽 플레이트는 제어부에 의해 유압의 공급방향에 따라 상기 커넥팅로드에 택일적으로 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 저압 외곽 플레이트와 상기 고압 외곽 플레이트는 동일한 위상으로 일부가 외측으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
저압시에는 상기 돌출된 부위가 하향되게 상기 저압 외곽 플레이트가 상기 커넥팅로드에 체결되고, 고압시에는 상기 돌출된 부위가 상향되게 상기 고압 외곽 플레이트가 상기 커넥팅로드에 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅로드에, 상기 저압 외곽 플레이트와 커넥팅로드의 체결시 오일이 공급되는 제1오일라인과, 상기 고압 외곽 플레이트와 커넥팅로드의 체결시 오일이 공급되는 제2오일라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅로드에 상기 커넥팅로드와 수직한 방향으로 슬라이딩가능하게 래칭핀이 설치되고, 상기 래칭핀은, 실린더를 고압축비로부터 저압축비로 변경하기 위해, 상기 제1오일라인으로 오일이 공급되면, 상기 편심캠과 상기 고압 외곽 플레이트를 체결시키고, 상기 실린더를 저압축비로부터 고압축비로 변경하기 위해, 상기 제2오일라인으로 오일이 공급되면, 상기 편심캠과 상기 저압 외곽 플레이트를 체결시키는 것을 특징으로 한다.
상기 저압 외곽 플레이트에는 상기 래칭핀이 수용되는 래칭홈이 형성되고, 상기 래칭홈에 상기 제1오일라인으로부터 공급된 오일이 채워지면, 상기 래칭홈으로부터 상기 래칭핀이 상기 커넥팅로드로 이동하여 저압축비 상태가 해제되는 것을 특징으로 한다.
상기 래칭홈에는 상기 제1오일라인으로부터 공급된 오일이 상기 래칭홈으로 유입되는 유입홀과, 상기 래칭홈으로부터 오일을 배출시키는 배출홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 고압 외곽 플레이트에는 상기 래칭핀이 수용되는 래칭홈이 형성되고, 상기 래칭홈에 상기 제2오일라인으로부터 공급된 오일이 채워지면, 상기 래칭홈으로부터 상기 래칭핀이 상기 커넥팅로드로 이동하여 고압축비 상태가 해제되는 것을 특징으로 한다.
상기 래칭홈에는 상기 제2오일라인으로부터 공급된 오일이 상기 래칭홈으로 유입되는 유입홀과, 상기 래칭홈으로부터 오일을 배출시키는 배출홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 편심캠의 둘레에는 상기 제1오일라인으로부터 공급된 오일이 수용되는 오일챔버가 형성되고, 상기 제1오일라인으로부터 상기 오일챔버로 오일이 공급되면, 상기 편심캠은 저압축비 상태에서 고압축비 상태가 되도록 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅로드에는 상기 오일챔버를 2개의 공간으로 분할하는 분리벽이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1오일라인으로부터 오일이 공급되면 상기 편심캠의 회전을 개시하기 위해서, 상기 오일챔버의 전단에는 상기 오일챔버와 연통되는 보조챔버가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅로드에서 상기 오일챔버에서 상기 분리벽을 기준으로 상기 보조챔버가 형성되는 않은 쪽과 외부를 연통시키는 드레인라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인 중 어느 하나로 가압된 오일의 공급하는 오일제어밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅로드는 고압축비 상태에서 저압축비 상태로 변경시 상기 오일챔버에 채워진 오일을 외부로 배출시키는 스풀밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스풀밸브는, 일측이 폐쇄된 통형으로 형성되고 상기 커넥팅로드에 고정되는 밸브바디와, 상기 밸브바디의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되고, 고압축비 상태로부터 저압축비 상태로 변환시 슬라이딩하면서 상기 제1오일라인을 외부와 연통시키는 플런저를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인은 상기 스풀밸브의 둘레를 통과하도록 형성되고, 상기 밸브바디의 둘레에는 상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인이 통과하는 위치에 각각 정해진 깊이로 제1그루브와 제2그루브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2그루브에는 상기 제2오일라인으로 공급되는 오일을 상기 밸브바디의 내부로 유입시키는 압력해제공이 형성되고, 오일을 상기 밸브바디이 폐쇄된 단부로 공급하여 상기 플런저를 슬라이딩시키기 위해 상기 플런저의 외측에는 상기 압력해제공과 연통되고 상기 밸브바디의 폐쇄된 단부쪽을 향하여 정해진 깊이를 갖는 압력해제홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1그루브에는 상기 제1오일라인에 채워진 오일을 상기 밸브바디의 내부로 유입시키는 오일배출공이 형성되고, 상기 플런저에는 상기 플런저의 길이방향을 따라 형성되고, 일단은 상기 플런저가 슬라이딩하면 상기 오일배출공에 연통되고, 타단으로 상기 오일배출공으로 유입된 오일이 배출되는 오일배출통로가 형성되며, 상기 밸브바디의 타단에 인접한 부위에는 상기 오일배출공으로 유입된 오일을 상기 스풀밸브의 외부로 배출시키는 토출공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브바디에서 개방된 단부측에는 상기 밸브바디의 단부를 폐쇄하는 캡이 체결되고, 상기 캡과 상기 플런저 사이에는 상기 플런저를 상기 밸브바디의 내측으로 탄성지지하는 틴성부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 캡에는 상기 플런저 내부의 오일을 외부로 배출시키도록 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 밸브바디의 내측면과 상기 플런저의 외측면 사이에는 상기 플런저의 회전을 방지하기 위해 회전방지핀이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 유압식 가변 압축 장치에 따르면, 유압을 이용하여 커넥팅 로드의 소단부에서 피스톤의 위치를 가변시켜 용이하게 압축비를 가변시킬 수 있다.
또한, 압축비가 변경된 상태에서는 외곽 플레이트가 래칭핀에 의해 회전이 구속됨으로써, 오일이 압축되어 압축비가 변하는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 커넥팅로드의 소단부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 커넥팅로드의 소단부를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 고압축비와 저압축비의 상태를 대비하여 도시한 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 편심캠의 오일챔버를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 편심캠을 도시한 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 외곽 플레이트를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 외곽 플레이트를 도시한 정면도.
도 9는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 외곽 플레이트를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에서 스풀밸브를 도시한 분해사시도.
도 11 내지 도 15는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치가 저압축비에서 고압축비로 작동되는 상태를 도시한 도면.
도 16 내지 도 22는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치가 고압축비에서 저압축비로 작동되는 상태를 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치는, 대단부가 크랭크 샤프트(11)에 링크연결되고 소단부가 피스톤핀(14)으로 피스톤(13)에 링크연결되는 커넥팅로드(12)와, 상기 커넥팅로드(12)의 소단부에 회전가능하게 설치되고, 회전중심으로부터 편심되게 상기 피스톤핀(14)이 관통하는 편심캠(21)과, 상기 편심캠(21)의 양측면에 각각 체결되고, 일부가 외측으로 돌출되게 형성되며, 압축비에 따라 상기 커넥팅로드(12)에 택일적으로 체결되는 저압 외곽 플레이트(23) 및 고압 외곽 플레이트(24)를 포함하고, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 제어부에 의해 유압의 공급방향에 따라 상기 커넥팅로드(12)에 택일적으로 체결된다.
커넥팅로드(12)는 대단부가 크랭크 샤프트(11)에 연결되고, 소단부는 피스톤(13)에 연결된다. 상기 커넥팅로드(12)에는 상기 커넥팅로드(12)의 길이방향을 따라 제1오일라인(12a)과 제2오일라인(12b)이 형성된다. 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b)은 각각 하단이 오일제어밸브(31)에 각각 연결되고 상단은 상기 커넥팅로드(12)의 소단부에 연결된다. 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b)은 상기 오일제어밸브(31)로부터 가압된 오일을 공급받는다, 상기 오일제어밸브(31)는 가압된 오일을 압축비를 가변시킬 때, 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b) 중 어느 하나로 택일적(擇一的)으로 공급한다. 예컨대, 상기 오일제어밸브(31)는 압축비를 높일 때(저압축비에서 고압축비로 변경할 때) 상기 제1오일라인으로 오일을 공급하고, 압축비를 낮출 때(고압축비에서 저압축비로 변경할 때) 상기 제2오일라인으로 오일을 공급한다. 상기 커넥팅로드(12)의 소단부의 일측에는 상기 소단부로부터 오일을 드레인시키는 드레인라인(12c)이 형성된다.
피스톤(13)은 상기 커넥팅로드(12)의 소단부에 피스톤핀(14)으로 연결된다.
이때, 상기 피스톤(13)은 상기 커넥팅로드(12)의 소단부와 직접 연결되지 않고, 편심캠(21)을 통하여 연결된다. 즉, 상기 피스톤핀(14)이 상기 피스톤(13)과 상기 커넥팅로드(12)의 소단부를 관통하는데, 상기 커넥팅로드(12)의 소단부에 편심캠(21)이 끼워진 상태에서, 상기 피스톤핀(14)이 상기 편심캠(21)을 관통한다. 이에 따라, 상기 커넥팅로드(12) 소단부의 중심(c1)과 피스톤 핀(14)의 중심(c2)이 서로 편심되어 있어, 압축비를 가변시킬 수 있다.
편심캠(21)은 둘레가 원형으로 형성되어 상기 커넥팅로드(12)의 소단부에 회전가능하게 설치된다. 상기 편심캠(21)은 내부에 상기 피스톤핀(14)이 관통할 수 있도록 관통공이 형성된다. 상기 관통공의 중심이 상기 편심캠(21)의 중심과 편심되어 있어서, 상기 편심캠(21)의 위치에 따라 압축비를 가변시킬 수 있다. 상기 편심캠(21)의 둘레에는 오일을 수용하는 오일챔버(21a)가 형성된다.
상기 오일챔버(21a)는 상기 편심캠(21)의 외측둘레에 정해진 깊이로 형성된다. 또한, 상기 오일챔버(21a)는 상기 편심캠(21)의 둘레방향을 따라 정해진 길이로 형성된다. 상기 오일챔버(21a)의 일측, 상기 편심캠(21)이 압축비를 높이는 방향으로 회전시 선단에는 상기 편심캠(21)을 초기에 회전시키기 위한 보조챔버(21b)가 형성된다. 상기 보조챔버(21b)와 상기 오일챔버(21a)는 서로 연통된다. 상기 보조챔버(21b)는 저압축비에서 고압축비로 변경할 때, 초기에 가압된 오일이 공급되는 공간으로 사용된다.
한편, 상기 오일챔버(21a)의 내부에서는 상기 오일챔버(21a)를 2개의 공간으로 분할하는 분리벽(22)이 위치한다. 상기 분리벽(22)은 커넥팅로드(11)의 소단부에 고정되게 설치되어, 상기 오일챔버(21a)를 2개의 공간으로 분리하여, 한 쪽 공간(보조챔버와 연결된 공간)으로 가압된 오일을 공급하고, 나머지 공간을 통하여 오일이 배출되도록 함으로써, 상기 편심캠(21)이 회전하도록 한다.
외곽 플레이트(23)(24)는 상기 편심캠(21)의 양측에 각각 체결된다. 상기 외곽 플레이트(23)(24)는 각각 상기 편심캠(21)과 함께 회전하되, 상기 커넥팅로드(12)와 선택적으로 고정되면서, 압축비가 가변되도록 한다.
상기 외곽 플레이트(23)(24) 중에서, 저압 외곽 플레이트(23)는 저압축비 상태에서 상기 커넥팅로드(12)에 고정되고, 고압 외곽 플레이트(24)는 고압축비 상태에서 상기 커넥팅로드(12)에 고정된다.
상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 전체적인 형상은 서로 대칭되는 형태로 형성된다. 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 체결수단, 예컨대 체결볼트, 체결너트 등에 의해 상기 편심캠(21)에 체결된다. 상기 편심캠(21), 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에는 서로 동일한 위치에 관통공이 형성되어 있어서, 체결볼트와 체결너트를 이용하여 상기 편심캠(21), 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)가 서로 일체가 되도록 체결되도록 한다. 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 고압축비 상태에서 상기 피스톤(13)의 높이가 높아지도록 일측이 나머지 부분보다 반경이 크게 형성되도록 한다 .즉, 상기 저압 외곽 플레이트(23)는 도 9에서 우측하단부분의 반경이 크게 형성되고, 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 도 7 및 도 8의 우측하단부분의 반경이 크게 형성된다. 상기 편심캠(21)의 회전에 의해, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에서 일부가 외측으로 돌출되게 형성되어 반경이 크게 형성된 부위가 상방을 향하도록 하면, 상기 커넥팅로드(12)에 대하여 상기 피스톤(13)의 높이가 높아지므로, 압축시 압축비가 높아지게 된다.
상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에는 각각 상기 커넥팅로드(12)와 상대적인 위치를 고정하기 위한 래칭홈(23a)(24a)이 형성된다. 다만, 상기 래칭홈(23a)(24a)은 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에서 서로 다른 위치에 형성된다. 즉, 상기 고압 외곽 플레이트(24)에 형성되는 래칭홈(24a)은 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에 반경이 크게 형성된 부위가 상기 편심캠(21) 보다 높아지는 위치에서 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)가 상기 커넥팅로드(12)에 고정되는 위치에 형성되고, 상기 저압 외곽 플레이트(23)에서는 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에서 반경이 크게 형성된 부위가 상기 편심캠(21) 보다 높아지지 않는 위치에 형성된다.
래칭핀(25)은 상기 커넥팅로드(12)에 상기 크랭크 샤프트(11)의 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 래칭핀(25)은 그 길이가 상기 커넥팅로드(12)의 두께에 상응하도록 형성된다. 상기 래칭핀(25)이 상기 커넥팅로드(12)에 삽입된 상태에서, 유입에 따라 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23) 쪽 또는 상기 고압 외곽 플레이트(24) 쪽으로 이동하여, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24) 중 어느 하나가 상기 커넥팅로드(12)에 대하여 상대 위치가 고정됨으로써, 변경된 압축비를 유지시킨다. 즉, 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 커넥팅로드(12)에 결쳐 있다면 상기 커넥팅로드(12)에 대하여 상기 저압 외곽 플레이트(23)가 회전하지 못하므로 저압축비 상태를 유지하고, 상기 래칭핀(25)이 상기 고압 외곽 플레이트(24)와 상기 커넥팅로드(12)에 걸쳐 있다면 고압축비 상태를 유지한다.
상기 래칭홈(23a)(24a)에는 상기 래칭핀(25)을 상기 커넥팅로드(12)의 내부에 위치하도록 하기 위해 상기 래칭핀(25)을 상기 저압 외곽 플레이트(23), 상기 고압 외곽 플레이트(24)로부터 상기 커넥팅로드(12) 쪽으로 이동시키는 유입홀(24aa), 상기 래칭홈(23a)(24a)의 내부에 채워진 오일을 외부로 배출시키는 배출홀(24ab)이 형성된다. 상기 유입홀(24aa)과 상기 배출홀(24ab)은 상기 래칭홈(23a)(24a)에 연결됨으로써, 상기 래칭홈(23a)(24a)으로 가압된 오일을 공급하거나 상기 래칭홈(23a)(24a)으로부터 오일이 배출되도록 한다.
스풀밸브(26)는 고압축비에서 저압축비로 전환시, 상기 편심캠(21)의 내부에 채원진 오일을 배출시키는 역할을 한다. 상기 스풀밸브(26)는 상기 커넥팅로드(12)에 체결되는 밸브바디(26a)와, 상기 밸브바디(26a)의 내부에 슬라이딩 가능하게 설치되고 외부로 오일을 배출되도록 하는 플런저(26b)와, 상기 밸브바디(26a)와 상기 플런저(26b)의 상대회전을 방지하는 회전방지핀(26c)과, 상기 플런저(26b)를 상기 밸브바디(26a)의 내부로 탄성지지하는 스프링(26d) 및 상기 밸브바디(26a)의 단부에 체결되는 캡(26e)을 포함한다.
밸브바디(26a)는 일단이 폐쇄된 통형(筒形)으로 형성된다. 상기 밸브바디(26a)의 타단은 플런저(26b)의 체결을 위하여 개방된 상태로 형성된다. 상기 밸브바디(26a)는 상기 커넥팅로드(12)에서 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b) 상에 위치하도록 상기 커넥팅로드(12)에 체결된다. 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b)은 상기 스풀밸브(26)의 둘레를 통과하도록 형성되고, 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b)이 통과하는 위치에 상기 밸브바디(26a)의 외측에는 상기 밸브바디(26a)의 둘레방향을 따라 정해진 깊이로 제1그루브(26aa)와 제2그루브(26ab)가 형성된다. 상기 제1그루브(26aa)와 상기 제2그루브(26ab)는 각각 상기 제1오일라인(12a)과 상기 제2오일라인(12b)에 연결된다. 따라서, 상기 제1오일라인(12a)으로 공급된 오일은 상기 밸브바디(26a)에서 상기 제1그루브(26aa)를 통하여 다시 상기 제1오일라인(12a)으로 공급된다. 이는 제2그루브(26ab)도 마찬가지이다.
상기 제1그루브(26aa)와 상기 제2그루브(26ab)에는 각각 상기 밸브바디(26a)를 관통하도록 오일배출공(26ac)과 압력해제공(26ad)이 형성된다. 상기 오일배출공(26ac)은 상기 편심캠(21)의 오일을 플런저(26b)로 배출시키는 역할을 하고, 상기 압력해제공(26ad)은 상기 제2오일라인(12b)의 오일에 의해 상기 플런저(26b)가 이동시키는 역할을 한다.
상기 밸브바디(26a)에서 타단에 인접한 부위에는 상기 밸브바디(26a)의 내부의 오일을 배출시키는 토출공(26ae)이 형성된다.
플런저(26b)는 상기 밸브바디(26a)의 내부에 슬라이딩 가능한 상태로 삽입된다. 상기 플런저(26b)는 상기 오일챔버(21a)로부터 외부로 오일이 배출되도록 하는 오일배출통로(26ba)가 형성된다. 상기 오일배출통로(26ba)는 상기 플런저(26b)의 측면을 관통하여, 상기 플런저(26b)의 길이방향을 따라 형성된다. 상기 오일배출통로(26ba)의 입구는 상기 플런저(26b)의 측면에 형성되고, 상기 플런저(26b)가 슬라이딩하면, 상기 오일배출공(26ac)와 연통된다. 상기 오일배출통로(26ba)의 출구는 상기 플런저(26b)의 타단에 형성된다.
회전방지핀(26c)은 상기 밸브바디(26a)의 내측면과 상기 플런저(26b)의 외측면 사이에 삽입되어, 상기 밸브바디(26a)와 상기 플런저(26b)가 상대 회전하는 것을 방지한다. 상기 회전방지핀(26c)은 상기 플런저(26b)가 상기 밸브바디(26a)에 삽입된 상태에서, 상기 밸브바디(26a)의 내측면에 형성된 회전방지홈(26af)와 상기 플런저(26b)에 형성된 회전방지홈(26bc)에 상기 회전방지핀(26c)이 삽입됨으로써, 상기 밸브바디(26a)와 상기 플런저(26b)의 상대회전을 방지한다.
캡(26e)은 상기 밸브바디(26a)의 개방된 단부에 끼워져 상기 밸브바디(26a)의 이탈을 방지한다. 상기 캡(26e)에는 관통공이 형성되어 있어서, 상기 플런저(26b) 내부의 오일을 외부로 배출시킨다.
스프링(26d)은 상기 밸브바디(26a)의 내부에서 상기 플런저(26b)와 상기 캡(26e)의 사이에 위치하여, 상기 플런저(26b)를 상기 밸브바디(26a)의 안쪽으로 탄성지지한다.
오일제어밸브(31)는 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 작동하면서, 압축비의 변경시 상기 제1오일라인(12a) 또는 상기 제2오일라인(12b) 중 어느 하나로 오일이 공급되도록 작동한다. 저압축비에서 고압축비로 변경시에는 상기 오일제어밸브(31)는 상기 제1오일라인(12a)로 가압된 오일이 공급되도록 하고, 그 반대의 경우에는 상기 제2오일라인(12b)로 가압된 오일이 공급되도록 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 유압식 가변 압축 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 11 내지 도 17에는 저압축비 상태에서 고압축비 상태로 작동하는 과정이 도시되어 있다.
엔진이 저압축비로 운전되고 있는 상태에서는 상기 래칭핀(25)이 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)에 삽입되어 있어, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 돌출된 부위는 하향된 상태이다. 상기 커넥팅로드(12) 소단부의 중심(c1)보다 상기 피스톤핀(14)의 중심(c2)이 낮게 위치하고 있는 상태로(도 4의 우측, 도 11 참조)로서, 상기 피스톤(13)이 낮게 위치하고 있어, 각 실린더는 압축비는 낮아져 엔진이 저압축비로 운전된다.
제어부, 예컨대 차량의 ECU로부터 엔진의 압축비를 높여 운전하고자 하면, 상기 ECU는 상기 오일제어밸브(31)를 작동시켜 상기 제1오일라인(12a)으로 가압된 오일이 공급되도록 한다.
상기 제1오일라인(12a)으로 오일이 공급되면, 상기 오일은 상기 스풀밸브(26)의 제1그루브(26aa)를 통하여 상기 스풀밸브(26)를 통과한다.
상기 스풀밸브(26)를 통과한 오일은 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)과 상기 오일챔버(21a)로 공급된다. 초기에는 상기 오일챔버(21a)로 오일이 공급되더라도, 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)에 상기 래칭핀(25)이 삽입되어 있기 때문에, 상기 편심캠(21)은 회전하지 않는다. 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)에 오일이 공급되면, 상기 오일이 상기 래칭홈(23a)을 채우면서 상기 래칭핀(25)은 이탈되기 시작한다(도 12 참조). 상기 래칭홈(23a)에 오일이 다 채워지면, 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)으로부터 이탈된다.
이후, 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)으로부터 모두 이탈하면, 상기 저압 외곽 플레이트(23)은 상기 래칭핀(25)에 의한 잠금이 해제된 상태가 되어, 상기 저압 외곽 플레이트(23), 상기 편심캠(21) 및 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 조립체는 회전가능해진다. 상기 제1오일라인(12a)을 통하여 오일이 공급되면, 상기 오일은 상기 보조챔버(21b)로 유입되기 시작한다(도 13 참조). 상기 보조챔버(21b)로 오일이 유입되기 시작하면, 상기 보조챔버(21b)의 유압으로 인하여, 상기 편심캠(21)은 회전하기 시작한다. 이후 상기 보조챔버(21b)와 연결된 오일챔버(21a)로도 오일이 채워지면서, 상기 편심캠(21)은 회전한다(도 14, 도 15 참조). 상기 편심캠(21)이 회전하는 동안, 상기 오일챔버(21a)는 분리벽(22)에의해 분할되는데, 상기 분리벽(22)의 후방(도 15에서 우측)의 오일챔버(21a)에 채워진 오일, 공기 등은 드레인라인(12c)을 통하여 배출됨으로써, 상기 편심캠(21)은 원활하게 회전할 수 있다.
상기 편심캠(21)이 최대로 회전한 상태가 되고(도 16 참조), 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)으로 오일이 계속 공급되면, 상기 래칭핀(25)은 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 래칭홈(24a)의 내부로 삽입된다.
상기 래칭핀(25)이 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 래칭홈(24a)의 내부로 삽입이 완료되면(도 17 참조), 상기 저압 외곽 플레이트(23), 상기 편심캠(21) 및 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 조립체는 회전이 불가한 상태가 되고, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 돌출된 부위가 상향된 상태가 된다.
이와 같이, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 돌출된 부위가 상향된 상태가 되면, 상기 커넥팅로드(12) 소단부의 중심(c1)보다 상기 피스톤핀(14)의 중심(c2)이 높게 위치하게 되어(도 4의 좌측 참조), 상기 엔진은 고압축비로 운전될 수 있다.
도 18 내지 도 22에는 고압축비 상태에서 저압축비 상태로 작동하는 과정이 도시되어 있다.
상기 엔진을 고압축비 상태에서 저압축비 상태로 변경하기 위해, 상기 ECU는 상기 오일제어밸브(31)를 통하여, 상기 제2오일라인(12b)으로 가압된 오일이 공급되도록 한다.
상기 제2오일라인(12b)으로 오일이 공급되면, 상기 오일은 상기 래칭핀(25)을 상기 고압 외곽 플레이트(24)로부터 이탈시켜 상기 저압 외곽 플레이트(23), 상기 편심캠(21) 및 상기 고압 외곽 플레이트(24)가 회전가능한 상태가 되도록 한다. 상기 제2오일라인(12b)으로 공급된 오일 중 일부는 상기 스풀밸브(26)를 통과하여 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 래칭홈(24a)으로 유입됨으로써, 상기 래칭핀(25)은 상기 고압 외곽 플레이트(24)로부터 상기 편심캠(21)의 내부로 이동한다. 상기 제2오일라인(12b)으로 공급된 오일은 상기 유입홀(24aa)을 통하여 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 래칭홈(24a)으로 유입되고, 이로 인하여 상기 래칭핀(25)은 상기 래칭홈(24a)으로부터 이탈되어, 상기 편심캠(21)의 내부로 이동한다. 상기 래칭핀(25)이 상기 고압 외곽 플레이트(24)로부터 이탈되어, 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24) 중 어느 것과도 연결되어 있지 않으므로, 상기 편심캠(21)은 자유롭게 회전가능한 상태가 된다.
이와 동시에, 상기 제2오일라인(12b)으로 오일 중 나머지 일부 오일은 상기 스풀밸브(26)에서 상기 플런저(26b)를 이동시킨다. 상기 제2오일라인(12b)으로 공급된 오일은 상기 압력해제공(26ad)을 통하여 상기 밸브바디(26a)의 내측면과 상기 플런저(26b)의 외측면 사이로 공급되고, 이후 상기 압력해제홈(26bb)을 통하여 상기 밸브바디(26a)와 상기 플런저(26b) 사이의 공간으로 유동한다(도 19 참조). 다시 말해, 상기 제2오일라인(12b)으로 공급된 오일은 압력해제홈(26bb)을 따라 이동하고, 상기 밸브바디(26a)와 상기 플런저(26b) 사이의 공간을 오일이 채우면, 상기 오일의 압력으로 인하여, 상기 플런저(26b)는 상기 밸브바디(26a)의 내부에서 이동한다. 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 플런저(26b)가 이동하여, 상기 오일배출통로(26ba)의 입구가 상기 밸브바디(26a)의 오일배출공(26ac)과 연통되는 상태가 되면, 상기 편심캠(21)의 오일챔버(21a)에 채워진 오일이 상기 스풀밸브(26)를 통하여 배출된다. 상기 오일배출공(26ac)과 상기 오일배출통로(26ba)가 연통되면, 상기 오일은 상기 오일챔버(21a)로부터 상기 제1오일라인(12a)을 통하여 상기 스풀밸브(26)로 이동한다. 상기 오일배출공(26ac)과 상기 오일배출통로(26ba)가 연통되어 있으므로, 상기 스풀밸브(26)에서는 상기 오일이 상기 오일배출공(26ac)을 통하여 상기 밸브바디(26a)를 통과한 후, 상기 오일배출통로(26ba)를 통하여 상기 플런저(26b)의 내부로 유입된다. 상기 플런저(26b)의 내부로 유입된 오일은 상기 토출공(26ae) 또는 상기 캡(26e)을 통하여 외부로 드레인된다.
한편, 상기 제2오일라인(12b)으로 공급되는 오일은 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 유입홀(24aa)을 통하여 상기 래칭홈(24a)으로 유입된다. 상기 래칭홈(24a)으로 오일이 공급된다. 상기 래칭홈(24a)에 오일이 채워지면, 상기 래칭핀(25)을 상기 래칭홈(24a)으로부터 이탈되어 상기 커넥팅로드(12)로 이동하여, 상기 편심캠(21)은 회전가능한 상태가 된다.
이 상태에서는 상기 드레인라인(12c)을 통하여, 상기 오일챔버(21a)로 공기가 유입되어, 상기 편심캠(21)이 고압축비로 변환될 때와 반대방향(도 22에서 반시계방향)으로 회전한다. 즉, 오일챔버(21a)에서 분리벽(22)의 우측의 공간으로 외부의 공기가 유입됨으로써, 상기 편심캠(21)은 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에서 각각 반경이 크게 형성된 부위가 하향되는 쪽으로 회전한다. 상기 피스톤(13)에 압력이 가해지면, 상기 편심캠(21)은 반시계방향(도 22 기준)으로 회전하게 되므로, 상기 편심캠(21)을 가압된 오일을 상기 오일챔버(21a)로 공급하지 않아도 된다. 고압축비 상태로부터 저압축비 상태로 변환시에는 가압된 오일을 가하지 않아도, 상기 피스톤(13)에 가해지는 압력에 의해 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에서 각각 반경이 크게 형성된 부위가 하향되는 쪽으로 회전함으로써, 상기 편심캠(21)이 반시계방향으로 회전하게 된다. 이렇게 상기 편심캠(21)이 회전하여, 상기 피스톤핀(14)의 중심보다 상기 커넥팅로드(12) 소단부의 중심이 높게 위치하게 된다.
이때, 상기 오일챔버(21a)의 좌측 공간의 오일은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1오일라인(12a) 및 상기 스풀밸브(26)를 통하여 드레인된다.
한편, 상기 편심캠(21)이 정해진 각도만큼 회전하면, 상기 래칭핀(25)은 다시 상기 저압 외곽 플레이트(23)에 삽입된다. 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 래칭홈(24a)으로 오일이 계속 공급되면, 상기 래칭핀(25)은 상기 고압 외곽 플레이트(24)로부터 상기 저압 외곽 플레이트(23)로 이동하려고 하다. 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)과 일치하기 전까지는 상기 래칭핀(25)은 상기 저압 외곽 플레이트(23)에 치합되지 않아, 상기 편심캠(21), 상기 저압 외곽 플레이트(23) 및 상기 고압 외곽 플레이트(24)는 반시계방향(도 22 기준)으로 회전한다. 상기 편심캠(21), 상기 저압 외곽 플레이트(23) 및 상기 고압 외곽 플레이트(24)가 계속회전하여, 상기 래칭핀(25)이 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)과 일치하면, 상기 래칭핀(25)은 상기 저압 외곽 플레이트(23)의 래칭홈(23a)으로 일부가 삽입되면서, 상기 편심캠(21), 상기 저압 외곽 플레이트(23) 및 상기 고압 외곽 플레이트(24)의 회전이 중지된다.
이때, 상기 저압 외곽 플레이트(23)와 상기 고압 외곽 플레이트(24)에서 반경이 크게 형성된 부위가 최대로 하강한 상태여서, 저압축비 상태가 된다. 즉, 상기 피스톤핀(14)의 중심보다 상기 커넥팅로드(12) 소단부의 중심이 높게 위치하게 되어(도 4의 우측 참조), 상기 엔진은 저압축비로 운전될 수 있다.
상기 ECU는 엔진의 부하 상태에 따라 상기 오일제어밸브(31)를 통하여 제1오일라인(12a) 또는 제2오일라인(12b) 중 어느 하나로 오일을 공급함으로써, 각 실린더의 압축비를 저압축비 또는 고압축비가 되도록 하여 엔진의 운전을 제어할 수 있다.
11 : 크랭크 샤프트 12 : 커넥팅로드
12a : 제1 오일라인 12b : 제2 오일라인
12c : 드레인라인 13 : 피스톤
14 : 피스톤 핀 21 : 편심캠
21a : 오일챔버 21b : 보조챔버
22 : 분리벽 23 : 저압 외곽 플레이트
23a : 래칭홈 24 : 고압 외곽 플레이트
24a : 래칭홈 24aa : 유입홀
24ab : 배출홀 25 : 래칭핀
26 : 스플밸브 26a : 밸브바디
26aa : 제1그루브 26ab : 제2그루브
26ac : 오일배출공 26ad : 압력해제공
26ae : 토출공 26af : 회전방지홈
26b : 플런저 26ba : 오일배출통로
26bb : 압력해제홈 26bc : 회전방지홈
26c : 회전방지핀 26d : 스프링
26e : 캡 31 : 오일제어밸브

Claims (22)

  1. 대단부가 크랭크 샤프트에 링크연결되고 소단부가 피스톤핀으로 피스톤에 링크연결되는 커넥팅로드와,
    상기 커넥팅로드의 소단부에 회전가능하게 설치되고, 회전중심으로부터 편심되게 상기 피스톤핀이 관통하는 편심캠과,
    상기 편심캠의 양측면에 각각 체결되고, 일부가 외측으로 돌출되게 형성되며, 압축비에 따라 상기 커넥팅로드에 택일적으로 체결되는 저압 외곽 플레이트 및 고압 외곽 플레이트를 포함하고,
    상기 저압 외곽 플레이트와 상기 고압 외곽 플레이트는 제어부에 의해 유압의 공급방향에 따라 상기 커넥팅로드에 택일적으로 체결되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저압 외곽 플레이트와 상기 고압 외곽 플레이트는 동일한 위상으로 일부가 외측으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    저압시에는 상기 돌출된 부위가 하향되게 상기 저압 외곽 플레이트가 상기 커넥팅로드에 체결되고,
    고압시에는 상기 돌출된 부위가 상향되게 상기 고압 외곽 플레이트가 상기 커넥팅로드에 체결되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커넥팅로드에, 상기 저압 외곽 플레이트와 커넥팅로드의 체결시 오일이 공급되는 제1오일라인과, 상기 고압 외곽 플레이트와 커넥팅로드의 체결시 오일이 공급되는 제2오일라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커넥팅로드에 상기 커넥팅로드와 수직한 방향으로 슬라이딩가능하게 래칭핀이 설치되고,
    상기 래칭핀은,
    실린더를 고압축비로부터 저압축비로 변경하기 위해, 상기 제1오일라인으로 오일이 공급되면, 상기 편심캠과 상기 고압 외곽 플레이트를 체결시키고,
    상기 실린더를 저압축비로부터 고압축비로 변경하기 위해, 상기 제2오일라인으로 오일이 공급되면, 상기 편심캠과 상기 저압 외곽 플레이트를 체결시키는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저압 외곽 플레이트에는 상기 래칭핀이 수용되는 래칭홈이 형성되고,
    상기 래칭홈에 상기 제1오일라인으로부터 공급된 오일이 채워지면, 상기 래칭홈으로부터 상기 래칭핀이 상기 커넥팅로드로 이동하여 저압축비 상태가 해제되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 래칭홈에는 상기 제1오일라인으로부터 공급된 오일이 상기 래칭홈으로 유입되는 유입홀과, 상기 래칭홈으로부터 오일을 배출시키는 배출홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고압 외곽 플레이트에는 상기 래칭핀이 수용되는 래칭홈이 형성되고,
    상기 래칭홈에 상기 제2오일라인으로부터 공급된 오일이 채워지면, 상기 래칭홈으로부터 상기 래칭핀이 상기 커넥팅로드로 이동하여 고압축비 상태가 해제되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 래칭홈에는 상기 제2오일라인으로부터 공급된 오일이 상기 래칭홈으로 유입되는 유입홀과, 상기 래칭홈으로부터 오일을 배출시키는 배출홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 편심캠의 둘레에는 상기 제1오일라인으로부터 공급된 오일이 수용되는 오일챔버가 형성되고,
    상기 제1오일라인으로부터 상기 오일챔버로 오일이 공급되면, 상기 편심캠은 저압축비 상태에서 고압축비 상태가 되도록 회전되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커넥팅로드에는 상기 오일챔버를 2개의 공간으로 분할하는 분리벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1오일라인으로부터 오일이 공급되면 상기 편심캠의 회전을 개시하기 위해서, 상기 오일챔버의 전단에는 상기 오일챔버와 연통되는 보조챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 커넥팅로드에서 상기 오일챔버에서 상기 분리벽을 기준으로 상기 보조챔버가 형성되는 않은 쪽과 외부를 연통시키는 드레인라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인 중 어느 하나로 가압된 오일의 공급하는 오일제어밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 커넥팅로드는 고압축비 상태에서 저압축비 상태로 변경시 상기 오일챔버에 채워진 오일을 외부로 배출시키는 스풀밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스풀밸브는,
    일측이 폐쇄된 통형으로 형성되고 상기 커넥팅로드에 고정되는 밸브바디와,
    상기 밸브바디의 내부에 슬라이딩가능하게 설치되고, 고압축비 상태로부터 저압축비 상태로 변환시 슬라이딩하면서 상기 제1오일라인을 외부와 연통시키는 플런저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인은 상기 스풀밸브의 둘레를 통과하도록 형성되고,
    상기 밸브바디의 둘레에는 상기 제1오일라인과 상기 제2오일라인이 통과하는 위치에 각각 정해진 깊이로 제1그루브와 제2그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2그루브에는 상기 제2오일라인으로 공급되는 오일을 상기 밸브바디의 내부로 유입시키는 압력해제공이 형성되고,
    오일을 상기 밸브바디이 폐쇄된 단부로 공급하여 상기 플런저를 슬라이딩시키기 위해 상기 플런저의 외측에는 상기 압력해제공과 연통되고 상기 밸브바디의 폐쇄된 단부쪽을 향하여 정해진 깊이를 갖는 압력해제홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1그루브에는 상기 제1오일라인에 채워진 오일을 상기 밸브바디의 내부로 유입시키는 오일배출공이 형성되고,
    상기 플런저에는 상기 플런저의 길이방향을 따라 형성되고, 일단은 상기 플런저가 슬라이딩하면 상기 오일배출공에 연통되고, 타단으로 상기 오일배출공으로 유입된 오일이 배출되는 오일배출통로가 형성되며,
    상기 밸브바디의 타단에 인접한 부위에는 상기 오일배출공으로 유입된 오일을 상기 스풀밸브의 외부로 배출시키는 토출공이 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 밸브바디에서 개방된 단부측에는 상기 밸브바디의 단부를 폐쇄하는 캡이 체결되고,
    상기 캡과 상기 플런저 사이에는 상기 플런저를 상기 밸브바디의 내측으로 탄성지지하는 틴성부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 캡에는 상기 플런저 내부의 오일을 외부로 배출시키도록 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 밸브바디의 내측면과 상기 플런저의 외측면 사이에는 상기 플런저의 회전을 방지하기 위해 회전방지핀이 삽입되는 것을 특징으로 하는 유압식 가변 압축 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020002457A1 (de) * 2020-04-23 2020-06-10 FEV Group GmbH Pleuel einer Verbrennungskraftmaschine zum Ändern eines Verdichtungsverhältnisses

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0299729A (ja) 1988-10-04 1990-04-11 Mazda Motor Corp 往復型ピストンエンジンのピストン連結構造

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082441Y2 (ja) * 1987-06-01 1996-01-29 トヨタ自動車株式会社 圧縮比切換装置
JP3879385B2 (ja) * 2000-10-31 2007-02-14 日産自動車株式会社 内燃機関の可変圧縮比機構
US7533638B1 (en) * 2007-10-31 2009-05-19 Ford Global Technologies, Llc Variable compression ratio engine with dedicated bumper
US7546820B2 (en) * 2007-10-31 2009-06-16 Ford Global Technologies, Llc Variable compression ratio engine with lost motion coupling
US7469663B1 (en) * 2007-10-31 2008-12-30 Ford Global Technologies, Llc Tapered latch pin
KR101126234B1 (ko) * 2009-11-10 2012-03-19 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치
US9051875B2 (en) * 2012-10-30 2015-06-09 Scott BLACKSTOCK Variable compression ratio engine
KR20170069601A (ko) * 2015-12-11 2017-06-21 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치
KR20190126504A (ko) * 2018-05-02 2019-11-12 현대자동차주식회사 가변압축비 엔진

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0299729A (ja) 1988-10-04 1990-04-11 Mazda Motor Corp 往復型ピストンエンジンのピストン連結構造

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