KR970000750B1

KR970000750B1 - 자동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치

Info

Publication number: KR970000750B1
Application number: KR1019920009816A
Authority: KR
Inventors: 최성호
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 전성원
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1997-01-18
Also published as: KR940000726A

Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치

제1도는 본 발명에 의한 흡,배기밸브 개폐 가변장치의 측단면도.

제2도는 본 발명에 관련하는 경사구명의 평면도.

제3도는 본 발명에 의한 흡,배기밸브 개폐 가변장치의 작용상태를 나타내는 도면으로서,

a)는 좌측으로 이동한 상태이고,

b)는 우측으로 이동한 상태이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 캠축 4 : 가변기어

5 : 연결로드 6 : 플런저

7 : 몸체 10 : 스프로켓

11 : 헬리컬 기어 12 : 경사구멍

13 : 스프링 14 : 제1유압실

16,20 : 수직통로 17 : 제2유압실

18 : 수평통로 21 : 고압통로

22 : 볼 26 : 피스톤

28,29 : 솔레노이드 30 : 방향전환밸브

33,34 : 포트

본 발명은 자동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 전(全) 회전수영역에서 연속적으로 밸브의 개폐시기를 조절하여 고출력 및 저연비를 실현할 수 있는 흡,배기밸브 개폐 가변장치에 관한 것이다.

자동차용 흡,배기밸브는 크랭크 축과 체인 또는 타이밍 벨트로 연결되어 함께 회전하는 캠축에 의해 개폐작용이 이루어지도록 되어 있다.

기관의출력을 향상시키기 위해서는 밸브의 개폐속도 또는 가속도는 크게 설정하여 밸브가 열리는 면적을 크게 함으로서 다량의 공기가 실린더 안으로 흡입되도록 하는 것이 바람직하지만, 밸브속도나 가속도가 너무 빠르면 밸브가 밸브 시이트에 충돌하거나 밸브의 운동이 캠의 궤적에 관계하지 않게 되므로 소음이 커지고 밸브가 파손되는 원인이 된다.

흡기밸브와 배기밸브를 개폐하는 캠이 각각 다른 축에 설치되는 DOHC형의 엔진에서는 크랭크 축의 동력을 배기캠축이 전달받아 회전하도록 하고 있으며, 이 배기캠축과 흡기캠축이 기어로 치차결합되어 상호 상반된 작동을 하면서 회전하도록 되어 있다.

그런데 이러한 엔진에서 흡기밸브나 배기밸브를 실질적으로 개폐하는 캠이 캠축에 일체로 형성된 구조를 갖고 있기 때문에 밸브의 개폐시기가 항시 일정하게 되어 저속,중속,고속으로 엔진의 회전수가 변화되어도 이에 상응하는 밸브 개폐시기의 제어가 불가능한 결점이 있다.

따라서 어느 특정한 회전수 영역에서는 큰 출력과 저연비를 실현 할 수 있지만, 다른 영역에서는 그러하지 못하기 때문에 연료의 소모량과 비례하여 볼 때 만족할만한 출력을 얻지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진의 전 회전수 영역에서 밸브의 개폐시기를 가변시켜 엔진의 출력을 높이고 저연비를 실현할 수 있는 자동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치를 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 실린더 헤드상에 일측이 지지되어 회전하는 캠축의 외주에 내외치차를 보유하는 가변기어를 축방향의 이동이 가능하게 설치하고, 캠축의 내측 중공부에 스프링을 개재하여 몸체와 플런저를 결합하여 유압실을 형성함과 아울러 상기한 가변기어와 플런저를 상호 연결하여 일체로 이동가능하게 하며, 이 유압실로 통하여 수평통로의 일측에 고압의 유압을 받는 피스톤을 스프림이 탄지시켜 방향 전환밸브를 통하여 유입되는 유압의 차에 따라 피스톤이 볼을 밀도록 하여 플런저와 가변기어가 이동하면서 캠축의 위상차를 발생시키도록 하는 자동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 흡,배기밸브 개폐 가변장치의 측단면도로서, 실린더 헤드(1)상에 일측이 베어링(2)을 개재하여 회전가능하게 설치되고 있는 캠축(3)과, 이 캠축(3)의 외주에 축방향으로 이동이 가능하게 결합되는 원통상의 가변기어(4)와, 이가변기어(4)와 연결로드(5)를 통하여 결합되는 플런저(6),그리고 이플런저(6)가 이동가능하게 결합되는 몸체(7)를 포함하여 이루어지고 있다.

상기한 캠축(3)의 종단부에는 컵(8)가 결합되어 있는데, 이 커버(8)와 캠축(3)의 플랜지(9) 사이에 스프로켓(10)이 위치하여 구동축의 회전력을 전달받도록 되어 있다.

상기한 스프로켓(10)의 내측에 가변기어(4)의 외치차가 결합되고 이 가변기어(4)의 내치차는 캠축(3)의 외주에 형성된 헬리컬 기어(11)와 치차결합되는 구성으로 되어 있는데, 가변기어(4)의 내치차와 외치차의 치차방향이 반대로 됨에 의해 캠축(3)과 스프로켓(10)의 위상차가 발생하게 된다.

상기한 연결로드(5)가 관통하는 캠축(3)에는 제2도에 도시한 바와같이 경사구멍(12)이 뚫려져 플런저(6)가 축방향으로 이동할 때 연결로드(5)가 경사구멍(12)을 따라 이동토록 함으로서 가변기어(4)가 회전하면서 이동할 수 있도록 하고 있다.

상기한 가변기어(4)는 커버(8)와의 사이에 설치되는 스프링(13)에 의해 항시 좌측으로 이동력을 받도록 되어 있으며, 플랜지(9)와의 사이에 제1유압실(14)이 형성되어 플런저(6)의 좌측단으로 통하도록 되어 있는데, 이를 위하여 플런저(6)와 캠축(3)의 사이에 통로(15)를 형성하거나 간극을 형성할 수 있다.

상기한 통로(15)는 캠축(3)에 뚫려진 수직통로(16)와 연통하도록 되어 있으며, 플런저(6)와 몸체(7)와의 사이에는 제2유압실(17)이 형성되어 몸체(7)에 뚫려진 수평통로(18) 및 수직통로(19)와 연통하도록 되어있다.

상기한 수직통로(19)는 캠축(3)에서 형성된 수직통로(20)와 연통하도록 되어있다.

상기한 수평통로(18)의 일측단부에는 볼(22)이 위치하여 스프링(23)으로 탄지되어 있는데, 이 스프링(23)은 탄성계수가 큰 스프링(24)으로 탄지되고 있는 시이트(25)에 지지되어 위치되고 있다.

또한 수평통로(18)의 타측단에는 피스톤(26)이 위치하여 스프링(27)으로 탄지됨으로서 고압통로(21)를 통하여 들어오는 고압이 좌측에 작용하도록 되어 있다.

한편ECU에 의해 제어되는 솔레노이드(28)(29)는 방향전환밸브(30)의 밸브스풀(31)(32)과 각각 연결되어 포트변환을 행하도록 되어 있는데, 이 방향전환밸브(30)는 수직통로(16)(20)와 각각 연결되는 포트(33)(34)를 구비하고 있으며, 각각 2개의 고압측 및 저압측 포트(35)(36)(37)(38)를 보유하고 있다.

상기한 고압측 포트(35)(36)로 연결되는 유압라인(L)은 고압통로(21)와 연통하는 구성으로 되어 있다.

도면중 미설명 부호39는 캠축(3)과 몸체(7)를 연결하는 고정핀이다.

이와같이 이루어지는 본 발명의 자동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치는, 제1도에 도시한 바와 같이 방향전환밸브(30)의 포트(33)(34)를 통하여 저압이 작용하게 되면 수직통로(16) 및 통로(15)를 통하여 제1유압실(14)로 유압이 전달됨으로서 가변기어(4)에 저압이 작용하고, 이와 동시에 수직통로(20)를 통하여 고압이 전달됨에 의해 피스톤(26)의 우측면에 고압이 작용하게 되는데, 라인(L)을 통하여 피스톤(26)의 좌측면에도 동일한 압력이 작용하게 되므로 시스톤(26)은 이동하지 않게 된다.

따라서 피스톤(26)이 볼(22)를 밀지 못하는 상태로 있기 때문에 제2유압실(17)이 밀폐되므로 플런저(6)가 이동하지 않게 되어 연결로드(5)로 연결되고 있는 가변기어(4)는 축방향의 이동을 하지 않게 된다.

이러한 상태에세 제3도 a)에 도시한 바와 같이 솔레노이드(28)를 작동시켜 포트(33)(34)를 통하여 저압이 공급되도록 하면 제1유압실(14)내에는 저압이 작용하게 되고, 이와동시에 피스톤(26)의 우측면에도 저압이 작용하게 되는데, 피스톤(26)의 좌측면에는 고압이 작용하는 상태이므로 피스톤 (26)은 우측으로 이동을 하면서 볼(22)을 밀게 된다.

이러한 작용으로 스프링(24)이 압축되면서 볼(22)이 밀려남에 따라 제2유압실(17)내의 압력이 저하되므로 스프링(13)의 힘에 의해 가변기어(4)는 좌측으로 이동을 하게 된다.

이때 헬리컬 치차로 형성되어 있는 가변기어(4)와 치차결합되어 있는 헬리컬 기어(11)와 스프로켓(10)사이에는 치차가 비틀려진 만큼 위상차가 발생하게 된다.

이러한 작용으로 가변기어(4)는 회전운동과 직선운동을 하게 되는데, 플런저(6)와를 연결하고 연결로드(24)는 경사구멍(12)내에 위치하여 있으므로 회전운동과 직선이동을 흡수할 수 있게 된다.

따라서 가변기어(4)의 외치차에 결합되어 있는 스프로켓(10)는 반대방향으로 상대회전운동을 하게 되므로 이와 연결되는 따른 캠축간에는 위상차가 발생하게 된다.

결국 흡기캠축과 배기캠축 사이에 위상차가 발생하게 되는데, 이러한 작용으로 흡,배기밸브의 개폐시기가 변화하게 된다.

제3도 b)는 상기한 경우와는 반대의 경우로서, 포트(33)(34)를 통하여 모두 고압이 공급되고 있는데, 이상태에서는 피스톤(26)의 좌우측면에 고압이 작용하게 되므로 피스톤(26)은 이동하지 않게 되지만, 제1유압실(14)내로 고압의 유체가 공급되어 가변기어(4)를 우측으로 미는 힘이 강하게 발생됨과 동시에 플런저(6)의 좌측선단면에도 고압이 작용하게 되므로 가변기어(4)와 플런저(6)는 스프링(13)의 탄성력을 이기고 우측으로 이동하게 된다.

이때에도 가변기어(4)와 결합된 헬리컬 기어(11)와 스프로켓(10)사이에 헬리컬 기어의 비틀려진 경사각 만큼 위상차가 발생하게 된다.

제3도 a)의 상태가 밸브의 개폐시기를 빠르게 하는 경우라면, 제3도 b)의 경우는 밸브의 개폐시기를 느리게 하는 경우가 된다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의한 자동차용 흡,배기밸브 개폐가변장치는, 캠축과 스프로켓과의 사이에 유압에 의해 이동하는 가변기어를 설치하여 흡,배기 캠축의 위상차를 발생시키므로서 엔진의 전 회전수 영역에서 밸브의 개폐시기를 가변시킬 수 있기 때문에 전 회전수 영역에서 고출력 및 저연비를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

캠축의 회전작용으로 밸브의 개폐작용이 이루어지는 자동차용 흡,배기밸브 개폐장치에 있어서, 캠축의 일측선다부에 형성된 헬리컬 기어(11)와 치차결합되는 내치차를 가고 있으며 구동축의 동력을 전달받는 스프러켓(10)의 내측으로 결합되는 위치차를 구비하고 있으며 캠축(3)에 형성된 플랜지(9)와의 사이에 형성되는 제1유압실(14)의 압력을 받아 이동하며 그 반대측에 스프링(13)이 설치되는 가변기어(4)와, 이 가변기어(4)와 연결로드(5)를 통하여 결합되어 캠축(3)의 내축 중공부에 위치하는 플런저(6)와, 이 플헌저(6)와 결합되어 제2유압실(17)을 형성하며 일측이 고압통로(21)를 통하여 유입되는 유체의 압력을 받고 타측이 스프링(27)으로 탄지된 피스톤(26)을 보유하는 몸체(7)를 포함하여 구성되며, 상기한 몸체(7)에 형성되는 수평통로(18)의 일단에 스프링(23)으로 탄지되는 볼(22)이 위치하여 피스톤(26)의 이동에 의해 개폐되어 솔레노이드(28)(29)의 선택작용으로 포트변환이 이루어져 상기한 제1,2유압실(14)(17)로의 유압전달이 이루어져 플런저(6)와 가변기어(4)가 축방향으로 이동이 가능하게 됨을 특징으로 하는 장동차용 흡,배기밸브 개폐 가변장치.