원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개실용신안공보(U)
(51) Int. Cl.
6
F01L 1/34
(11) 공개번호 실1998-033287
(43) 공개일자 1998년09월05일
(21) 출원번호 실1996-046194
(22) 출원일자 1996년12월06일
(71) 출원인 현대자동차 주식회사 박병재
서울특별시 종로구 계동 140-2
(72) 고안자 최수길
경기도 용인시 구성면 마북리 248
(74) 대리인 송한천
심사청구 : 없음
(54) 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치
요약
본 고안은 유량계를 사용하여 연료잔량을 나타내는 지시장치에 있어서 하나의 유량계를 사용하여 수소연
료의 잔량을 지시할수 있도록 하여 비용을 절감하고 구조를 간단하게 하는 수소연료자동차의 연료잔량지
시장치에 관한 것이다.
본 고안은 배기측 캠축(1)의 선단부내부에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 조절축(10),
고속시 상기 조절축(10)의 끝단에 미는 힘을 가하는 것으로서 힌지(11)에 의하여 회동가능하게 캠축에
설치된 ㄱ 자형 레바(12),
상기 레바(12)의 끝단에 설치된 것으로서 원심력을 유발하여 상기 레바(12)를 작동시키는 추(13),
저,중속시 상기 레바(12)에 복원력을 가하는 것으로서 레바(12)의 힌지 주위에 설치된 비틀림스프링,
저,중속시 상기 조절축(10)에 복원력을 가하는 것으로서 캠축(1)내부에 설치되어 있는 압축스프링(14),
상기 조절축(10)의 선단에 형성되어 있는 외접헤리컬기어(15),
상기 외접헤리컬기어(15)와 맞물리는 내접헤리컬기어(16)가 내부에 형성되어 있고 외부에 배기측 스프로
켓(17)이 형성되어 있는 가변밸브타이밍하우징(18)
을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
대표도
도2
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 종래 밸브타이밍장치의 개략구성도,
도 2는 본고안에 따른 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치를 나타내는 개략 구성도이다,
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 배기측 캠축 2. 배기측 스프로켓
3. 흡기측 캠축 4. 흡기측 스프로켓
5. 캠축 스프로켓 10. 조절축
11. 힌지 12. 레바
13. 추 14. 압축스프링
15. 외접헤리컬기어 16. 내접헤리컬기어
17. 배기측 스프로켓 18. 가변밸브타이밍하우징
고안의 상세한 설명
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공개실용신안실1998-033287
고안의 목적
고안이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 고안은 엔진의 밸브타이밍장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캠축이 회전할 때 발생하는 원심력
을 이용하여 밸브타이밍을 조절함으로써 중,저속과 고속시 밸브타이밍을 최적화하여 엔진출력의 향상을
꾀하고 연비를 향상시키는 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치에 관한 것이다.
엔진의 실린더에는 흡입밸브와 배기밸브가 구성되어 있는데, 흡입밸브는 연료와 공기의 혼합기가 실린더
내로 흡입될 때 개방되도록 된 것이고, 배기밸브는 실린더내의 연소가스가 배기될 때 개방되도록 된 것
이다.
상기 밸브들은 크랭크축의 회전력에 의해서 회전하는 캠축에 의해서 개폐되도록 되어 있는데 캠축에는
상기 밸브들의 상단과 접촉하는 캠이 구성되어 있다. 캠은 회전운동을 직선운동으로 변환하는 것으로서
캠의 높은 부분이 밸브와 접촉할 때 밸브가 개방되고 캠의 낮은 부분이 밸브와 접촉할 때 밸브가 닫힌다
는 것은 주지의 사실이다.
캠축은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 배기측 캠축(1)과 흡기측 캠축(3)이 각각 스프로켓(2)(4)에 의
해서 크랭크축의 회전력을 동시에 전달받아 회전하도록 되어 있다.
캠축스프로켓(5)에 의하여 전달받아 회전하고, 배기측 캠측상기와 같은 밸브의 개폐타이밍은 단지 크랭
크축의 회전속도가 빠르면 밸브의 개폐를 빠르게 하고 크랭크축의 회전속도가 느리면 밸브의 개폐를 느
리게 하는 방식으로 밸브개폐의 타이밍을 조절한다. 즉 크랭크축의 회전속도에 따라서만 흡입밸브와 배
기밸브의 개폐시기가 변경되도록 하고 있다.
그러나 엔진회전속도가 빠를 때에는 흡입밸브의 개폐시기를 빠르게 하여 공기와 연료의 혼합기를 실린더
내로 빨리 흡입되도록 하는 것이 연소작용을 원활하게 하여 엔진출력의 출력을 향상시키고 연비를 향상
시킨다.
그러나 종래에는 크랭크축의 회전속도에 따라서만 밸브의 개폐타이밍을 조절할 뿐 엔진회전속도에 따라
서 흡입밸브의 개폐시기를 빠르게 하거나 느리게 하는 수단은 구비되어 있지 않았다.
따라서 종래에는 고속시 엔진출력이 저하되고 연비가 저하하는 문제점이 있었다.
고안이 이루고자하는 기술적 과제
본 고안은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 저,중속시와 고속시를
구분하여 엔진의 회전속도가 빠를 때에는 흡입밸브의 개폐시기를 빠르게 하고 엔진의 회전속도가 느릴
때에는 흡입밸브의 개폐시기를 느리게 하여 고속시 연소작용을 완전하게 행하도록 하여 엔진의 출력을
향상하고 연비를 개선하는 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있
다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치는 배기측 캠축의 선단부내부
에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 조절축, 고속시 상기 조절축의 끝단에 미는 힘을 가하는 것으로서
힌지에 의하여 회동가능하게 캠축에 설치된 ㄱ 자형 레바, 상기 레바의 끝단에 설치된 것으로서 원심력
을 유발하여 상기 레바를 작동시키는 추, 저,중속시 상기 레바에 복원력을 가하는 것으로서 레바의 힌지
주위에 설치된 비틀림스프링, 저,중속시 상기 조절축에 복원력을 가하는 것으로서 캠축내부에 설치되어
있는 압축스프링, 상기 조절축의 선단에 형성되어 있는 외접헤리컬기어, 상기 내접헤리컬기어와 맞물리
는 외접헤리컬기어가 내부에 형성되어 있고 외부에 스프로켓이 형성되어 있는 가변밸브타이밍하우징으로
구성된 것을 특징으로 한다.
고안의 구성 및 작용
이하 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 고안의 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치는 배기측 캠축(1)의 선단부내부에 축
방향으로 이동가능하게 설치되는 조절축(10), 고속시 상기 조절축(10)의 끝단에 미는 힘을 가하는 것으
로서 힌지(11)에 의하여 회동가능하게 캠축에 설치된 ㄱ 자형 레바(12), 상기 레바(12)의 끝단에 설치된
것으로서 원심력을 유발하여 상기 레바(12)를 작동시키는 추(13), 저,중속시 상기 레바(12)에 복원력을
가하는 것으로서 레바(12)의 힌지 주위에 설치된 비틀림스프링(미도시), 저,중속시 상기 조절축(10)에
복원력을 가하는 것으로서 캠축(1)내부에 설치되어 있는 압축스프링(14), 상기 조절축(10)의 선단에 형
성되어 있는 외접헤리컬기어(15), 상기 외접헤리컬기어(15)와 맞물리는 내접헤리컬기어(16)가 내부에 형
성되어 있고 외부에 스프로켓(17)이 형성되어 있는 가변밸브타이밍하우징(18)를 포함하고 있다.
상기 조절축(10)이 축방향으로 이동가능하기 위하여 조절축(10)과 캠축(1)의 접촉부분이 스플라인 또는
길이방향의 홈이 형성되어 있으며 이와 같은 스플라인 또는 홈에 의해서 캠축(1)의 회전력이 조절축(10)
으로 전달되면서 조절축(10)이 길이방향으로 이동할수 있게 되는 것이다.
상기 추(13)는 캠축(1)의 회전속도가 빠르면 그 원심력에 의해서 외부로 이동하고 캠축(1)의 회전속도가
느리면 레바(12)의 힌지(11)부분에 설치된 비틀림(미도시)에 의해서 캠축(1)으로 복귀하도록 되어 있는
것이다.
그리고 가변밸브타이밍하우징(18)의 스프로켓(17)과 흡기측 캠축(3)의 스프로켓(4)사이에는 체인이 걸리
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게 된다.
상기와 같이 구성된 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치는 다음과 같이 작용한다.
엔진회전속도가 저, 중속일 때는 원심력이 크지 않고 또한 레바(12)의 힌지(11)주위에 설치된 비틀림스
프링의 탄성력에 의해서 레바(12) 및 추(13)는 캠축(1)에 밀착하게 된다.
이 상태에서는 레바(12)의 캠축(1)내부단이 조절축(10)에 아무런 힘을 가하지 않는다. 크랭크축에서 캠
축스프로켓(5)을 통하여 전달된 회전력은 배기측 캠축(1), 조절축(10), 외접헤리컬기어(15), 내접헤리컬
기어(16), 가변밸브타이밍하우징(18), 배기측 스프로켓(17), 체인, 흡기측 스프로켓(4), 흡기측 캠축(3)
의 순서로 전달된다.
캠축(1)(3)이 회전하면 그 캠축에 구성된 캠에 의해서 흡입밸브 또는 배기밸브들이 개폐작용을 하게 된
다.
엔진회전속도가 빨라지면 배기측 캠축(1)의 회전도 빨라지고 그에 따라 추(13)에 일정이상의 원심력이
작용한다. 추(13)에 원심력이 작용하면 추(13)가 외부로 이동하고 그에 따라 레바(12)는 힌지(11)를 중
심으로 회전하게 된다.
레바(12)가 회전하면 캠축(1)내부로 뻗어 있는 끝단부가 조절축(10)을 앞으로 밀게 된다. 조절축(10)은
스플라인에 의해서 캠축(1)으로 부터 회전력을 전달받고 있기 때문에 앞으로 이동하게 된다. 조절축(10)
의 이동량은 회전속도에 비례한다.
조절축(10)이 앞으로 이동하면 그 선단에 외접헤리컬기어(15)가 형성되어 있기 때문에
내접헤리컬기어(16)의 각도를 어드밴스(advance)시킨다. 따라서 가변밸브타이밍하우징(18)은 어드밴스방
향으로 회전하고 그에 따라 배기측 스프로켓(17)도 어드밴스방향으로 회전하여 흡기측 캠축(3)을 어드밴
스한 상태로 회전시킨다. 따라서 흡입밸브의 개폐시기가 빨라지게 된다.
엔진회전속도가 저, 중속이 되면 추(13)의 원심력은 작아지게 되고 레바(12)의 힌지(11)주위의 비틀림스
프링의 탄성에 의해서 레바(12)는 원래의 위치로 복귀한다.
그러면 조절축(10) 및 외접헤리컬기어(15)도 압축스프링(14)의 탄성력에 의하여 원래의 위치로 복귀하
고, 헤리컬기어의 작용에 의해서 어드밴스되었던 가변밸브타이밍하우징(18)과 배기측 스프로켓(17)이 원
래의 위치로 위치로 리타드(retard)된다.
따라서 저,중속일때는 흡입밸브의 개폐시기가 빨라지지 않는다.
본 고안은 상기와 같이 원심력에 바례해서 흡입밸브의 개폐시기를 조절하고 있으므로 엔진회전속도에 따
라서 공기와 연료의 혼합기를 최적의 상태로 실린더로 공급하여,연소작용을 항상 완전하게 행하게 하여
엔진의 출력을 향상하고 연비를 향상시키게 된다.
고안의 효과
이와 같이 본 고안의 가변밸브타이밍장치는 원심력을 이용하여 밸브타이밍을 조절하고 있으므로 구조가
간단하면서 실린더 내에서의 연료연소를 완전하게 행하고 그에 따라 엔진의 출력을 향상하고 또한 연비
를 향상하는 효과를 발휘하게 된다.
본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어 나지 않고 다양하게
수정 및 변형을 할수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서 그러한 변
형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
배기측 캠축(1)의 선단부내부에 축방향으로 이동가능하게 설치되는 조절축(10),
고속시 상기 조절축(10)의 끝단에 미는 힘을 가하는 것으로서 힌지(11)에 의하여 회동가능하게 캠축에
설치된 ㄱ 자형 레바(12),
상기 레바(12)의 끝단에 설치된 것으로서 원심력을 유발하여 상기 레바(12)를 작동시키는 추(13),
저,중속시 상기 레바(12)에 복원력을 가하는 것으로서 레바(12)의 힌지 주위에 설치된 비틀림스프링,
저,중속시 상기 조절축(10)에 복원력을 가하는 것으로서 캠축(1)내부에 설치되어 있는 압축스프링(14),
상기 조절축(10)의 선단에 형성되어 있는 외접헤리컬기어(15),
상기 외접헤리컬기어(15)와 맞물리는 내접헤리컬기어(16)가 내부에 형성되어 있고 외부에 배기측 스프로
켓(17)이 형성되어 있는 가변밸브타이밍하우징(18)
을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 조절축(10)은 배기측 캠축(1)의 선단부내부에 스플라인에 축방향으로 이동가능하
게 설치된 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 가변밸브타이밍장치.
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도면
도면1
도면2
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