KR101911102B1 - Variable valve timing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진의 흡,배기밸브의 닫히는 시점을 조정할 수 있는 밸브 타이밍 장치에 관한 것으로서, 상부챔버와 하부챔버 및 연결챔버가 구비된 엑츄에이터 하우징과, 상기 상부챔버와 하부챔버의 측면을 서로 연통시키는 제1연통로, 및 상기 제1연통로와 상기 하부챔버를 연통시키는 개폐밸브가 구비된 제2연통로를 구비하고, 상기 상부챔버에서 승강 작동에 따라 상기 제1연통로를 개폐시킴과 아울러 오일이 상기 하부챔버로 이동하는 것을 차단하는 푸시로드 리프팅부와, 상기 하부챔버에 설치되는 리턴스프링, 및 승강 작동에 따라 상기 제2연통로의 하단을 개폐시키는 피스톤을 구비함으로써, 오일 순환경로를 선택적으로 변경할 수 있게 하여 흡,배기밸브가 닫히는 시점을 조정할 수 있는 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a valve timing device capable of adjusting the closing timing of an intake and exhaust valve of an engine. The valve timing device includes an actuator housing having an upper chamber and a lower chamber and a connecting chamber, And a second communication path including a first communication path and an on-off valve for communicating the first communication path and the lower chamber. The first communication path is opened / closed according to an elevating operation in the upper chamber, And a piston that opens and closes the lower end of the second communication passage in accordance with the lifting operation, whereby the oil circulation path can be selectively So that it is possible to adjust the timing at which the intake and exhaust valves are closed.
Description
본 발명은 엔진의 흡,배기 밸브의 닫히는 시점을 조정할 수 있는 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오일 순환경로를 선택적으로 변경하여 엔진 운전 조건에 따라 흡,배기밸브의 닫히는 시점을 조정할 수 있게 함으로써, 엔진의 출력과 효율 향상은 물론 NOx와 같은 배기가스 내의 유해물질을 저감시킬 수 있는 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a variable valve timing device capable of adjusting a closing timing of an intake and exhaust valve of an engine. More specifically, The present invention relates to a variable valve timing device capable of reducing the amount of harmful substances in the exhaust gas such as NOx as well as improving the output and efficiency of the engine.
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. 2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for environmentally friendly high efficiency engines. Various engine performance improvements have been progressing, and control techniques have been actively developed as well as producing optimum parts for securing high efficiency of engines.
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 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐시점을 최적화하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있다.Especially, in order to improve the engine performance, since the optimum intake or exhaust conditions have a great influence, various techniques for optimizing the opening and closing timing of the intake valve or the exhaust valve in the engine through the adjustment of the valve timing, .
이와 같이 엔진의 운전 속도와 부하 등의 조건에 따라 흡,배기 밸브의 개폐 타이밍을 변화시켜 열효율과 출력을 최적화하고 연비를 향상시키는 기술이 엔진의 가변 밸브 타이밍이다.As described above, the technique of varying the opening and closing timings of the intake and exhaust valves to optimize the thermal efficiency and the output and improve the fuel economy is the variable valve timing of the engine in accordance with the conditions such as the operation speed and the load of the engine.
가변 밸브 타이밍 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 밸브 타이밍으로 정해진 캠 프로파일에 의해 연소 구동 시스템을 이용해 밸브의 열고 닫음을 제어하게 된다.As a general technique related to the variable valve timing device, there is a device for changing the phase of the cam to advance the opening timing of the valve to advanced or retarded. In the conventional engine, The cam profile controls the opening and closing of the valve using the combustion drive system.
그러나 이러한 가변 밸브 타이밍 장치는, 캠을 바꾸지 않는 이상 그 시점을 엔진 운전중에 변경이 불가능할 뿐 아니라, 캠 샤프트의 전방 단부 부분에 헬리컬 기어식, 비틀림 스플라인 식, 베인(vane)식, 또는 전자 유압식 등으로 이루어지는 캠 위상 가변기구를 설치해야 하는 등, 구성이 매우 복잡해지고 실린더 헤드 부분의 사이즈가 비대해 진다는 문제점이 있었다.However, such a variable valve timing device can not change its timing during engine operation unless the cam is changed, and it is also possible to use a helical gear type, a torsional spline type, a vane type, or an electrohydraulic type at the front end portion of the camshaft And the cam phase changing mechanism is required to be provided, which has a problem in that the structure becomes very complicated and the size of the cylinder head portion becomes uneven.
가변 밸브 타이밍 장치의 또 다른 예로서는, 밸브 리프트 기구의 구조를 변형하여 밸브의 개방 지속 시간이나 개폐 타이밍을 변화시키는 장치가 알려져 있으나, 그러나 이러한 장치 또한 구조적으로 복잡하고 실린더 헤드 부분의 부피를 증가시키는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
As another example of the variable valve timing device, there is known a device which modifies the structure of the valve lift mechanism to change the open duration and the opening / closing timing of the valve. However, such a device is also structurally complicated and increases the volume of the cylinder head portion There were various problems.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 엑츄에이터 하우징 내에 푸시로드 리프터가 내설된 상부챔버와 피스톤이 내설된 하부챔버를 오일이 순환할 수 있도록 서로 연통시키되, 오일이 서로 다른 두 개의 제1,2연통로를 따라 선택적으로 순환되도록 함으로써, 엔진 운전 조건에 따라 흡,배기밸브의 닫히는 시점을 조정할 수 있게 하여 NOx와 같은 배기가스 내의 유해물질을 저감시킬 수 있는 가변 밸브 타이밍 장치를 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an actuator in which an upper chamber in which a push rod lifter is installed and a lower chamber in which a piston is installed are communicated with each other so that oil can be circulated, By selectively circulating the exhaust gas through the first and second communication paths, it is possible to adjust the closing timing of the intake and exhaust valves according to engine operating conditions, thereby providing a variable valve timing device capable of reducing harmful substances in exhaust gas such as NOx I would like to.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부챔버와 하부챔버 및 상기 상부챔버와 하부챔버를 연결하는 연결챔버가 구비된 엑츄에이터 하우징과, 상기 상부챔버와 하부챔버의 측면을 서로 연통시키는 제1연통로와, 상기 제1연통로와 상기 하부챔버의 하측부 측면을 연결시키되, 개폐밸브가 구비되는 제2연통로와, 상기 상부챔버에 승강 가능하게 설치되며 승강 작동에 따라 상기 제1연통로를 개폐시킴과 아울러 오일이 상기 연결챔버를 통해 하부챔버로 이동하는 것을 차단하는 푸시로드 리프팅부와, 상기 하부챔버에 설치되는 리턴스프링, 및 상기 리턴스프링의 하측에 승강 가능하게 설치되며 승강 작동에 따라 상기 제2연통로의 하단을 개폐시킴과 아울러 상기 제2연통로의 오일을 배출하는 피스톤을 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an actuator comprising: an actuator housing having an upper chamber, a lower chamber, and a connecting chamber connecting the upper chamber and the lower chamber; a first communication path communicating the side surfaces of the upper chamber and the lower chamber with each other; A second communication path connecting the first communication path and the lower side surface of the lower chamber with an on-off valve, and a second communication path provided in the upper chamber so as to be able to move up and down, And a return spring installed on the lower chamber to be able to move up and down on the lower side of the return spring, And a piston that opens and closes the lower end of the two communication paths and discharges the oil in the second communication path.
여기서 푸시로드 리프팅부는 상기 상부챔버에 승강 가능하게 설치되어 상기 제1연통로를 개폐시키는 푸시로드 리프터 및 상기 푸시로드 리프터의 하측에 구비된 스프링에 의해 탄성 지지되며 상기 연결챔버의 상부에 결합되어 오일이 상기 하부챔버로 이동하는 것을 차단하는 체크밸브로 구성된다.Wherein the push rod lifting portion is resiliently supported by a push rod lifter that is vertically installed in the upper chamber and opens and closes the first communication path and a spring provided below the push rod lifter, And a check valve for blocking movement to the lower chamber.
또한 상기 피스톤은 하측에 연결되는 피스톤로드에 오일을 공급할 수 있도록 상기 하부챔버 내의 오일을 하향 배출하는 메인배출로가 관통 형성되고, 외주면에는 상기 제2연통로의 오일을 하향 배출하는 보조배출로가 구비된다.The piston further includes a main exhaust passage through which the oil in the lower chamber is discharged downward so as to supply oil to a piston rod connected to the lower side of the piston, and an auxiliary exhaust passage for discharging the oil of the second communication passage downwardly, Respectively.
또 상기 보조배출로는 상기 피스톤의 외주면을 따라 환형으로 형성되는 일정 깊이의 순환유로 및 상기 순환유로에 유입된 오일을 하향 배출하는 드레인홀로 구성될 수 있다.The auxiliary discharge passage may include a circulation flow path having a predetermined depth formed in an annular shape along an outer circumferential surface of the piston, and a drain hole for discharging the oil introduced into the circulation flow path downward.
한편 상기 드레인홀은 상기 순환유로를 따라 등 간격으로 다수개가 설치되도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that a plurality of the drain holes are provided at equal intervals along the circulating flow path.
또한 상기 제2연통로는 상부유로와 하부유로 및 상기 상부유로와 하부유로를 연결하는 연결유로로 구성되고, 상기 개폐밸브는 상기 연결유로에 슬라이딩 삽입되어 오일의 이동을 차단하도록 한다.
The second communication path includes an upper flow path, a lower flow path, and a connection flow path connecting the upper flow path and the lower flow path, and the opening / closing valve is slidably inserted into the connection flow path to block oil movement.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 오일의 순환경로를 선택적으로 변경하여 엔진 운전 조건에 따라 흡,배기밸브의 닫히는 시점을 간편하게 조정할 수 있게 됨으로써, 엔진 효율과 출력 향상은 물론 배기가스 내에 포함되는 NOx와 같은 유해물질을 저감시켜 환경 오염을 줄일 수 있는 효과가 있고, 또한 흡,배기밸브의 개폐 타이밍 조정으로 인해 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to selectively change the circulation path of the oil to adjust the closing timing of the intake and exhaust valves according to the engine operation conditions, thereby improving the engine efficiency and the output, It is possible to reduce the environmental pollution by reducing the harmful substances such as the exhaust gas, and the degree of freedom in designing can be improved by adjusting the opening and closing timings of the intake and exhaust valves.
도 1은 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치가 구비된 일반적인 흡,배기 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에 구비된 피스톤의 사시도,
도 4는 흡,배기밸브의 개방시 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태도,
도 5는 흡,배기밸브의 정상적인 폐쇄시 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태도,
도 6은 흡,배기밸브의 폐쇄 시점을 앞당기기 위한 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태도,
도 7은 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에 의한 밸브 프로파일 해석 그래프이다.1 is a schematic diagram of a general intake and exhaust system equipped with a variable valve timing device of the present invention,
2 is a sectional view of the variable valve timing device of the present invention,
3 is a perspective view of a piston provided in the variable valve timing device of the present invention,
4 is an operational state of the variable valve timing device of the present invention when the intake and exhaust valves are opened;
5 is an operational state of the variable valve timing device of the present invention when the intake and exhaust valves are normally closed;
6 is an operational state diagram of the variable valve timing device of the present invention for advancing the closing timing of the intake and exhaust valves,
7 is a graph showing the valve profile analysis by the variable valve timing device of the present invention.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치가 구비된 일반적인 흡,배기 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.Fig. 1 is a schematic diagram of a general intake and exhaust system equipped with a variable valve timing device of the present invention.
도시된 바와 같이, 가변 밸브 타이밍 장치(100)는 소정의 길이를 가지도록 구비되며, 푸시로드(250)와 스윙암(220) 사이에 배치된다.As shown, the variable
여기서 스윙암(220)은 캠샤프트(200)와 연동하여 상,하 방향으로 승강하면서 피스톤로드(230)를 승강시켜 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치(100)를 작동시키게 되는 것이다.The
따라서 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치(100)는 스윙암(220)의 작동을 푸시로드(250)에 전달함에 있어서, 푸시로드(250)가 상승 후 하강하게 되는 시점을 가변시켜 흡,배기밸브의 폐쇄시점을 변경시킬 수 있도록 하는 것이다.Therefore, the variable
이하 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, the variable valve timing device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
여기서 도 2는 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치의 단면도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에 구비된 피스톤의 사시도를 나타낸 것이다.Here, FIG. 2 is a sectional view of the variable valve timing device of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a piston of the variable valve timing device of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치(100)는 엑츄에이터 하우징(10), 제1연통로(20), 제2연통로(30), 푸시로드 리프팅부(40), 리턴스프링(50), 및 피스톤(60)으로 구성된다.The variable
여기서 엑츄에이터 하우징(10)은 일정 길이의 외형을 가지고 있으며, 내부에는 상부챔버(12)와 하부챔버(13) 및 연결챔버(15)가 구비된다.Here, the
이때 연결챔버(15)는 상부챔버(12)와 하부챔버(13)보다 내경이 상대적으로 작게 형성되어 상부챔버(12)의 하단과 하부챔버(13)의 상단을 연결함으로써, 오일이 이동할 수 있도록 하는 것이다.At this time, the
한편 엑츄에이터 하우징(10)의 일측부에는 엔진 오일을 주입하는 오일주입구(16)가 설치된다.On the other hand, an
여기서 오일주입구(16)는 하기에서 설명하는 제1연통로(20)를 통해 상부챔버(12)와 하부챔버(13)에 연결되는 것으로서, 상부챔버(12)와 하부챔버(13)에 오일을 보충해주는 역할을 하게 되며, 주입만 가능하도록 체크밸브(17)가 설치된다The
따라서 상부챔버(12)와 하부챔버(13) 및 연결챔버(15)에는 오일이 충전된 상태를 유지하게 된다.Therefore, the
또한 엑츄에이터 하우징(10)의 상부에는 푸시로드(250)(도1에 도시함)가 삽입되어 상,하 방향으로 슬라이딩 가능하도록 설치된다.Also, a push rod 250 (shown in FIG. 1) is inserted into the upper portion of the
한편 제1연통로(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부챔버(12)와 하부챔버(13)의 측면을 서로 연통시킬 수 있도록 구비되는 것으로서, 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있으며, 상부는 상부챔버(12)의 하부 측면과 오일주입구(16)에 연결되고, 하부는 하부챔버(13)의 상단부 측면에 연결되는 것이다.As shown in FIG. 2, the
따라서 제1연통로(20)는 연결챔버(15) 외에 또 다른 방향에서 오일 유로를 형성함으로써, 상부챔버(12)와 하부챔버(13)를 다른 방향에서 서로 연통시키게 된다.Therefore, the
한편 제2연통로(30)는 제1연통로(20)와 하부챔버(13)의 하측부 측면을 연통시키는 역할을 하는 것으로 필요에 따라 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 개폐밸브(37)가 설치된다.On the other hand, the
여기서 제2연통로(30)는 제1연통로(20) 하부에 연결되는 상부유로(31)와 하부챔버(13)에 연결되는 하부유로(33) 및 연결유로(35)가 구비된다.The
상부유로(31)와 하부유로(33)는 수직 방향으로 설치되며, 연결유로(35)는 수평 방향으로 설치되어 상부유로(31)와 하부유로(33)를 서로 연결시키게 된다.The
이때 개폐밸브(37)는 연결유로(35)를 개폐시킬 수 있도록 구비되는 것이다.At this time, the on-off
개폐밸브(37)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수평으로 슬라이딩 가능하도록 설치되며, 선단부가 연결유로(35)에 길이 방향으로 삽입됨으로써, 연결유로(35)를 개폐시킬 수 있도록 구비된다.As shown in FIG. 2, the on-off
이때 개폐밸브(37)는 압축공기를 이용하여 슬라이딩 작동이 가능하도록 할 수 있을 것이다.At this time, the opening /
한편 상부챔버(12)에는 푸시로드 리프팅부(40)가 승강 가능하게 설치된다.On the other hand, a push
푸시로드 리프팅부(40)는 푸시로드(250)를 상방으로 가압하여 흡,배기밸브(280)가 개방되도록 하는 것으로서, 푸시로드 리프터(41)와 스프링(43) 및 체크밸브(45)로 구성된다.The push
여기서 푸시로드 리프터(41)는 상부챔버(12)에 승강 가능하게 설치되며, 승강 작동에 따라 상부챔버(12)의 하부 측면에 연결된 제1연통로(20)의 상단을 개폐시키는 역할을 하게 된다.The
이때 푸시로드 리프터(41)는 도시된 바와 같이, 상부에는 반구형의 푸시로드 지지구(42)가 형성되고, 하측면에는 환형으로 일정 깊이의 홈(47)이 형성된다.At this time, as shown in the figure, the
이 홈(47)에는 스프링(43)이 설치된다.The groove (47) is provided with a spring (43).
스프링(43)은 체크밸브(45)를 상방에서 탄성 지지하여 하측 방향으로 가압하게 되며, 체크밸브(45)는 연결챔버(15)의 상단부를 개폐시키는 역할을 하는 것이다.The
이때 체크밸브(45)는 오일이 하부챔버(13)에서 상부챔버(12) 방향으로만 이동할 수 있도록 하는 것으로서, 연결챔버(15)의 상단부를 가압하여 밀폐시킬 수 있도록 외주면을 따라 경사지게 형성된 원형의 가압면(46)이 구비된다.The
따라서 오일은 체크밸브(45)를 상방으로 가압하여 하부챔버(13)에서 상부챔버(12)로 이동하는 것은 가능하나, 상부챔버(12)에서 하부챔버(13)로의 이동은 불가능하게 되는 것이다.Thus, the oil can push the
한편 하부챔버(13)에는 리턴스프링(50)과 피스톤(60)이 설치된다.On the other hand, a
리턴스프링(50)은 피스톤(60)을 하향 가압하여 복귀시키는 역할을 하는 것으로서, 하부챔버(13) 상부에 내설되어 피스톤(60)을 상부에서 탄성 지지하게 된다.The
한편 피스톤(60)은 스윙암(220)에 연결되는 피스톤로드(230) 상부에 하측면이 밀착되도록 설치됨으로써, 스윙암(220)의 작동에 연동하여 승강 작동을 하게 된다.Meanwhile, the
이때 피스톤(60)은 중앙부에 메인배출로(62)가 수직으로 관통 형성되고, 하측면에는 피스톤로드(230) 상단면에 밀착되는 피스톤로드 지지면(63)이 반구형으로 형성된다.At this time, the
여기서 메인배출로(62)는 하부챔버(13)에 충전된 오일이 피스톤로드 지지면(63)에도 공급되어 윤활 작용을 할 수 있도록 하는 것이다.Here, the
한편 피스톤(60)의 외주면에는 보조배출로(68)가 설치된다.On the other hand, an auxiliary discharge path (68) is provided on the outer peripheral surface of the piston (60).
이때 보조배출로(68)는 순환유로(65)와 드레인홀(66)로 구성된다.At this time, the auxiliary discharge path (68) is constituted by the circulation flow path (65) and the drain hole (66).
순환유로(65)는 피스톤(60)의 외주면을 따라 수평 방향으로 형성되며, 일정 깊이의 환형의 홈 형상으로 구비되는 것으로서, 피스톤(60)의 승강 작동에 따라 제2연통로(30)의 하단과 연결되거나 또는 차단된다.The
따라서 피스톤(60)은 승강 작동에 따라 제2연통로(30)의 하단을 개폐시키게 되는 것이다.Accordingly, the
한편 드레인홀(66)은 순완유로(65)에 유입된 오일을 하향 배출하는 역할을 하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 순환유로(65)에 수직 방향으로 관통 설치하되, 순환유로(65)를 따라 다수개가 등 간격으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다.3, the
따라서 피스톤(60)은 스윙암(220)에 의해 승강하는 피스톤로드(230)의 운동을 이용하여 하부챔버(13)에 충전된 오일을 상향 이동시켜 푸시로드 리프터(41)를 승강시킴으로써, 흡,배기밸브(280)가 개폐되도록 하는 것이다.The
이하 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the variable valve timing device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
여기서 도 4는 흡,배기밸브의 개방시 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태도를 나타낸 것이고, 도 5는 흡,배기밸브의 정상적인 폐쇄시 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태도를, 도 6은 흡,배기밸브의 폐쇄 시점을 앞당기기 위한 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태도를 각각 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에 의한 밸브 프로파일 해석 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 4 is a diagram showing an operational state of the variable valve timing device of the present invention when the intake and exhaust valves are opened, FIG. 5 is a diagram showing an operational state of the variable valve timing device during normal closing of the intake and exhaust valves, FIG. 7 is a graph showing an analysis of a valve profile by the variable valve timing device of the present invention. FIG. 7 is a graph showing an operating state of the variable valve timing device for advancing the closing timing of the exhaust valve.
먼저 도 4는 흡,배기밸브를 개방시키기 위한 작동 과정으로서, 이 경우에 개폐밸브(37)는 제2연통로(30)의 유로를 폐쇄시킨 상태를 유지하도록 한다.First, Fig. 4 shows an operation process for opening the intake and exhaust valves. In this case, the on-off
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 스윙암(220)의 작동에 의해 피스톤로드(230)(도1에 도시함)가 상방으로 이동하여 화살표와 같이 피스톤(60)을 상승시키면, 피스톤(60)은 상승하면서 하부챔버(13)에 충전된 오일을 밀어 올려 상방으로 이동시키게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 4, when the piston rod 230 (shown in FIG. 1) is moved upward by the operation of the
이때 하부챔버(13) 내의 오일은 체크밸브(45)를 상방으로 가압하여 상부챔버(12)로 이동한 후, 푸시로드 리프터(41)를 상방으로 상승시킴으로써, 푸시로드(250)가 흡,배기밸브를 개방시키게 되는 것이다.At this time, the oil in the
한편 피스톤(60)이 상사점에 이른 후 다시 하강하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부챔버(12)의 오일은 연결챔버(15)로는 이동하지 못하므로, 화살표(300)와 같이 제1연통로(20)를 따라 하부챔버(13)로 이동하게 되고, 이에 대응하여 푸시로드 리프터(41)도 하향 이동하여 흡,배기밸브는 정상적으로 다시 닫히게 되는 것이다. 5, since the oil in the
한편 도 6은 엔진 운전 조건에 따라 흡배기밸브의 닫히는 시점 조정에 따른 작동 과정을 나타낸 것이다.Meanwhile, FIG. 6 shows an operation process according to the closing timing adjustment of the intake and exhaust valves according to engine operating conditions.
도 6의 작동 상태에서는 개페밸브(37)가 제2연통로(30)를 개방된 상태로 유지하도록 함으로써, 오일이 제2연통로(30)를 통해서도 하향 이동 가능하도록 하는 것이다.In the operating state shown in Fig. 6, the open /
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 피스톤(60)이 상승하면서 하부챔버(13)에 충전된 오일을 상방으로 밀어 올리며, 오일은 푸시로드 리프터(41)를 상승시켜 흡,배기밸브(280)를 개방시키게 된다.4, the
한편 피스톤(60)은 상승하면서 푸시로드 리프터(41)를 상승시키게 되는 데, 이때 피스톤(60)이 상사점에 도달하기 전에 제2연통로(30)는 피스톤(60)에 형성된 보조배출로(68)의 순환유로(65)에 연통되고, 따라서 상부챔버(12)의 오일은 화살표(350)와 같이 제1연통로(20)와 제2연통로(30)를 순차적으로 이동하여 드레인홀(66)을 따라 하향 배출되는 것이다.The
즉 피스톤(60)이 상사점에 도달하기 전에 상승하는 중에서도, 상부챔버(12)의 오일이 먼저 제2연통로(30)를 통해 배출되기 시작하므로, 푸시로드 리프터(41)는 피스톤(60)이 상사점에 도달하기 전에 미리 하향 이동하게 됨으로써, 흡,배기밸브(280)가 정상보다 빨리 닫히게 되는 것이다.The
따라서 도 4와 도 5에서와 같은 정상 작동에 있어서는 피스톤(60)과 푸시로드 리프터(41)는 동시에 상승하기 시작한 후, 상사점에서 동시에 하강하는 구조이고, 도 6에서와 같은 가변 밸브 타이밍 작동에 있어서는 푸시로드 리프터(41)가 피스톤(60)보다 빨리 하강하게 됨으로써, 흡,배기밸브(280)의 닫히는 시점이 정상보다 앞당겨지게 되는 것이다.Therefore, in the normal operation as shown in FIGS. 4 and 5, the
이로 인해 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치(100)는 흡,배기밸브(280)의 닫히는 시점을 조정할 수 있게 되고, 엔진 운전 조건에 따른 최적의 흡기량이나 배기시점의 조정을 통해 엔진의 효율 향상과 매연 저감 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the variable
여기서 흡,배기밸브(280)가 닫히게 되는 시점은 피스톤(60)에 형성된 보조배출로(68)의 순환유로(65)와 제2연통로(30)의 상대적인 위치에 의해 결정될 것이다.The time when the suction and
일반적으로 엔진은 운전 속도와 부하 등의 조건에 따라 열효율과 출력을 최적화하는 것은 물론 연비 등을 향상시키기 위하여 흡기 또는 배기 조건을 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.Generally, it is desirable that the engine optimize the intake or exhaust conditions to improve the fuel efficiency, as well as optimize the thermal efficiency and the output according to the conditions such as the operation speed and the load.
따라서 종래에는 일반적으로 엔진의 고부하 조건에 맞춰 캠 프로파일을 설계하여 제작한 후, 엔진의 저부하 조건에서는 캠의 위상을 변화시켜 밸브의 개방 시기를 조정하는 가변 밸브 타이밍 장치를 사용하는 것이다.Therefore, conventionally, a variable valve timing device is used in which a cam profile is designed and manufactured in accordance with a high load condition of an engine, and then the valve opening timing is adjusted by changing the phase of the cam under a low load condition of the engine.
한편 본 발명은 엔진의 저부하 조건에 맞춰 캠 프로파일을 설계하여 제작한 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 엔진 저부하 조건에서는 가변 밸브 타이밍(VVT:Variable Valve Timing)을 작동시키지 않음으로써(VVT off), 'a' 그래프와 같은 정상적인 밸브 프로파일이 형성되도록 한다.Meanwhile, according to the present invention, the cam profile is designed and manufactured in accordance with the low load condition of the engine, and then the variable valve timing (VVT) is not operated under the engine low load condition as shown in FIG. 7 off, so that a normal valve profile such as the 'a' graph is formed.
그러나 엔진의 고부하 조건에서는 가변 밸브 타이밍을 작동시켜(VVT on) 밸브의 닫히는 시점을 조정하는 것이다.However, under the high load condition of the engine, the variable valve timing is activated (VVT on) to adjust the closing timing of the valve.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2연통로(30)를 개방시켜 오일이 제2연통(30)를 통해서도 배출되도록 하면, 피스톤(60)이 상사점에 도달하기 전에 상부챔버(12)의 오일이 제2연통로(30)를 통해 배출되기 시작하므로, 푸시로드 리프터(41)는 피스톤(60)이 상사점에 도달하기 전에 미리 하향 이동하게 됨으로써, 흡,배기밸브(280)를 정상 시점보다 빨리 닫히게 하는 것이다.6, when the
예를 들어 흡기밸브(280)의 닫히는 시점이 앞당겨 지게 되면 도 7에 도시된 바와 같이, 정상 작동에서의 'a'그래프의 후반부는 화살표(360)와 같이 이동하여 'b' 그래프와 같은 밸브 프로파일을 형성하게 되어 밀러 타이밍(Miller Timing)이 구현되고, 이로 인해 엔진의 운전 조건에 다른 최적의 밸브 타이밍을 제공할 수 있게 되는 것이다.For example, when the closing timing of the
한편 본 발명은 제2연통로(30)를 개폐시키는 개폐밸브(37)를 엔진의 메인콘트롤러(Main Controler)에 연결되도록 함으로써, 엔진의 속도나 부하조건 등에 따라 신속하게 조정할 수 있을 것이다.In the meantime, according to the present invention, the opening / closing
따라서 본 발명은 오일이 서로 다른 두 개의 제1,2연통로(20,30)를 따라 선택적으로 순환되도록 함으로써, 피스톤(60)의 승강 작동에 대응하여 푸시로드 리프터(41)의 하향 이동 시점을 조정함으로써, 엔진의 속도나 부하 조건 등에 따라 흡,배기밸브(280)의 닫히는 시점을 조정할 수 있게 되고, 이로 인해 엔진의 효율과 출력 향상은 물론 NOx와 같은 배기가스 내의 유해물질을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, the oil is selectively circulated along two different first and second communication paths (20, 30), whereby the downward movement time of the push-rod lifter (41) It is possible to adjust the closing timing of the intake and
이상 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 엑츄에이터 하우징 12 : 상부챔버
13 : 하부챔버 15 : 연결챔버
16 : 오일주입구 17,45 : 체크밸브
20 : 제1연통로 30 : 제2연통로
31 : 상부유로 33 : 하부유로
35 : 연결유로 37 : 개폐밸브
40 : 푸시로드 리프팅부 41 : 푸시로드 리프터
42 : 푸시로드 지지구 43 : 스프링
45 : 체크밸브 46 : 가압면
47 : 홈 50 : 리턴스프링
60 : 피스톤 62 : 메인배출로
63 : 피스톤로드 지지면 65 : 순환유로
66 : 드레인홀 68: 보조배출로
100 : 가변 밸브 타이밍 장치
200 : 캠샤프트 220 : 스윙암
230 : 피스톤로드 250 : 푸시로드
260 : 로커아암 280 : 흡,배기밸브Description of the Related Art [0002]
10: actuator housing 12: upper chamber
13: lower chamber 15: connecting chamber
16:
20: first communication passage 30: second communication passage
31: upper flow path 33: lower flow path
35: connecting flow path 37: opening / closing valve
40: push rod lifting part 41: push rod lifter
42: push rod region 43: spring
45: Check valve 46: Pressure face
47: groove 50: return spring
60: piston 62: main exhaust passage
63: piston rod supporting surface 65: circulation flow path
66: Drain hole 68: Second exhaust path
100: variable valve timing device
200: camshaft 220: swing arm
230: Piston rod 250: Push rod
260: rocker arm 280: suction / exhaust valve
Claims (6)
상기 상부챔버와 하부챔버의 측면을 서로 연통시키는 제1연통로;
상기 제1연통로와 상기 하부챔버의 하측부 측면을 연결시키되, 개폐밸브가 구비되는 제2연통로;
상기 상부챔버에 승강 가능하게 설치되며, 승강 작동에 따라 상기 제1연통로를 개폐시킴과 아울러 오일이 상기 연결챔버를 통해 하부챔버로 이동하는 것을 차단하는 푸시로드 리프팅부;
상기 하부챔버에 설치되는 리턴스프링; 및
상기 리턴스프링의 하측에 승강 가능하게 설치되며, 승강 작동에 따라 상기 제2연통로의 하단을 개폐시킴과 아울러 상기 제2연통로의 오일을 배출하는 피스톤;
을 포함하여 구성되는 가변 밸브 타이밍장치.An actuator housing having an upper chamber and a lower chamber and a connecting chamber connecting the upper chamber and the lower chamber;
A first communication path communicating the side surfaces of the upper chamber and the lower chamber with each other;
A second communication path connecting the first communication path and the lower side surface of the lower chamber with an opening / closing valve;
A push rod lifting unit installed in the upper chamber so as to be able to move up and down and to open and close the first communication path according to the lifting operation and to prevent the oil from moving to the lower chamber through the connection chamber;
A return spring installed in the lower chamber; And
A piston which is installed on the lower side of the return spring and opens and closes the lower end of the second communication path according to the lifting operation and discharges the oil of the second communication path;
And the variable valve timing device.
푸시로드 리프팅부는,
상기 상부챔버에 승강 가능하게 설치되어 상기 제1연통로를 개폐시키는 푸시로드 리프터; 및
상기 푸시로드 리프터의 하측에 구비된 스프링에 의해 탄성 지지되며, 상기 연결챔버의 상부에 결합되어 오일이 상기 하부챔버로 이동하는 것을 차단하는 체크밸브;
로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치.The method according to claim 1,
The push rod lifting portion,
A push rod lifter installed in the upper chamber so as to be able to lift and lower the first communication path; And
A check valve elastically supported by a spring provided below the push rod lifter and coupled to an upper portion of the connecting chamber to block oil from moving to the lower chamber;
And the variable valve timing device.
상기 피스톤은 하측에 연결되는 피스톤로드에 오일을 공급할 수 있도록 상기 하부챔버 내의 오일을 하향 배출하는 메인배출로가 관통 형성되고, 외주면에는 상기 제2연통로의 오일을 하향 배출하는 보조배출로가 구비되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치.3. The method of claim 2,
The piston has a main exhaust passage for downwardly discharging oil in the lower chamber so as to supply oil to the piston rod connected to the lower side, and an auxiliary exhaust passage for exhausting the oil of the second communication passage downwardly And the variable valve timing device.
상기 보조배출로는,
상기 피스톤의 외주면을 따라 환형으로 형성되는 일정 깊이의 순환유로; 및
상기 순환유로에 유입된 오일을 하향 배출하는 드레인홀;
로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치. The method of claim 3,
Wherein the auxiliary discharge passage
A circulation channel having a predetermined depth formed in an annular shape along an outer circumferential surface of the piston; And
A drain hole for discharging the oil flowing into the circulation channel downward;
And the variable valve timing device.
상기 드레인홀은 상기 순환유로를 따라 등 간격으로 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치.5. The method of claim 4,
And a plurality of drain holes are provided at regular intervals along the circulation flow passage.
상기 제2연통로는 상부유로와 하부유로 및 상기 상부유로와 하부유로를 연결하는 연결유로로 구성되고, 상기 개폐밸브는 상기 연결유로에 슬라이딩 삽입되어 오일의 이동을 차단하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the second communication path includes an upper flow path and a lower flow path, and a connection flow path connecting the upper flow path and the lower flow path, wherein the opening / closing valve is slidably inserted into the connection flow path to block the movement of the oil. Timing device.
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