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KR101545399B1 - 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구 - Google Patents

등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구 Download PDF

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KR101545399B1
KR101545399B1 KR1020130139686A KR20130139686A KR101545399B1 KR 101545399 B1 KR101545399 B1 KR 101545399B1 KR 1020130139686 A KR1020130139686 A KR 1020130139686A KR 20130139686 A KR20130139686 A KR 20130139686A KR 101545399 B1 KR101545399 B1 KR 101545399B1
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강기현
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영신정공 주식회사
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Abstract

본 발명은 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구에 관한 것으로, 본체와; 상기 캠의 회전에 따라 상기 캠과 접촉되어 상기 본체에 대하여 회전 운동 가능하게 상기 본체의 일측에 결합된 스윙 아암부와; 상기 스윙 아암부가 상기 본체에 대하여 회전 운동할 수 있는 언록킹 위치와 상기 스윙 아암부와 맞물려 상기 본체에 대하여 회전 운동을 제한하는 록킹 위치 사이를 이동 가능하게 상기 본체의 타측에 결합된 랫칭부와; 상기 랫칭부는 상기 록킹 위치와 상기 언록킹 위치 사이를 이동할 수 있도록 작동 유체를 공급 가능한 피벗부에 결합되며, 상기 랫칭부는 상기 록킹 위치에서 상기 스윙 아암부와 결합 가능하게 랫칭실린더를 출입하는 랫칭피스톤을 구비하고, 상기 스윙 아암부는 상기 랫칭피스톤과 맞물리는 피스톤수용홈을 구비하며, 상기 랫칭피스톤과 상기 피스톤수용홈 사이의 간격을 상기 캠이 최대 회전수로 회전하는 경우에도 상기 랫칭피스톤에는 상기 랫칭피스톤이 상기 피스톤수용홈에 결합 가능한 간격인 목표결합간격으로 조절할 수 있도록 상기 랫칭피스톤의 상기 피스톤수용홈과 맞물리는 영역에 간격조절단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 다양한 크기의 랫칭피스톤을 구비하여 각 부품이 각각 갖는 가공공차 및/또는 조립공차가 누적되어 발생하는 locking 상태에서의 스윙아암부와 랫칭부 사이의 변동폭이 큰 결합공차를 관리할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구 {De-activation Device with Graded Ratching Piston}
본 발명은 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구에 관한 것으로, 특히 랫칭피스톤과 결합되는 간격을 조절할 수 있는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구에 관한 것이다.
자동차의 엔진에 공기를 공급하고 연소된 공기를 배출하기 위하여 흡기 밸브 및 배기 밸브를 포함하는 흡배기 밸브가 마련된다. 이러한 흡배기 밸브는 항상 동일한 스트로크로 개폐되는 것이 아니라 필요에 따라 개폐되는 량을 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 즉, 엔진의 캠축에 결합된 캠축과 연동되어 개폐되는 밸브는 엔진의 실린더 중에서 일을 하지 않는 휴지된 상태에 있는 실린더의 밸브는 개폐되지 않는 것이 바람직하며 이렇게 밸브의 개폐를 조절하기 위한 장치가 개발되어 있다.
이러한 밸브 조절을 할 수 있는 장치의 일예로 실린더 휴지(Cylinder De-Activation) 기구가 개발되어 적용되고 있다.
이러한 종래기술이 공개특허공보 제2001-0078743호, 제2004-0041044호, 미국공개공보 US2002/0046720A1 등에 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래기술은 하나의 실린더 휴지 장치에 하나의 밸브만이 결합된다는 문제점을 갖는다.
또한, 이러한 종래기술은 가공공차를 갖는 각 부품끼리 결합되어 최종적으로 공차가 누적되는 경우 이를 보정할 수 없어 제품의 신뢰성을 저하한다는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은, 다양한 크기의 랫칭피스톤을 구비하여 각 부품이 갖는 가공공차 및/또는 조립공차가 누적되어 발생하는 스윙아암부와 랫칭부 사이의 변동폭이 큰 결합공차를 관리할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면 조립, 제작 등이 비교적 간단하고 편리하다는 장점도 가지고 다양한 크기에 적절하게 대응할 수 있어 제품의 적용범위가 넓으며, 일정하고 최적의 간격을 유지할 수 있어 밸브의 작동시 캠과 실린더 휴지기구 사이에서 발생할 수 있는 소음 등을 예방할 수 있는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 캠과 흡배기를 포함하는 밸브 사이에 마련되어 캠의 회전에 따라 상기 밸브를 조절 가능하게 마련된 가변밸브용 실린더 휴지(CDA : Cylinder De-Activation)기구에 있어서, 본체와; 상기 캠의 회전에 따라 상기 캠과 접촉되어 상기 본체에 대하여 회전 운동 가능하게 상기 본체의 일측에 결합된 스윙 아암부와; 상기 스윙 아암부가 상기 본체에 대하여 회전 운동할 수 있는 언록킹 위치와 상기 스윙 아암부와 맞물려 상기 본체에 대하여 회전 운동을 제한하는 록킹 위치 사이를 이동 가능하게 상기 본체의 타측에 결합된 랫칭부와; 상기 랫칭부는 상기 록킹 위치와 상기 언록킹 위치 사이를 이동할 수 있도록 작동 유체를 공급 가능한 피벗부에 결합되며, 상기 랫칭부는 상기 록킹 위치에서 상기 스윙 아암부와 결합 가능하게 랫칭실린더를 출입하는 랫칭피스톤을 구비하고, 상기 스윙 아암부는 상기 랫칭피스톤과 맞물리는 피스톤수용홈을 구비하며, 상기 랫칭피스톤과 상기 피스톤수용홈 사이의 간격을 상기 캠이 최대 회전수로 회전하는 경우에도 상기 랫칭피스톤에는 상기 랫칭피스톤이 상기 피스톤수용홈에 결합 가능한 간격인 목표결합간격으로 조절할 수 있도록 상기 랫칭피스톤의 상기 피스톤수용홈과 맞물리는 영역에 간격조절단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구에 의하여 달성된다.
또한, 상기 간격조절단차부는 다양한 치수로 구분되어 가공되어 준비되며, 상기 조립단계에서 상기 랫칭피스톤과 상기 피스톤수용홈 사이의 간격인 실제측정간격을 측정한 후 상기 목표결합간격을 유지할 수 있도록 대응한 치수를 갖는 미리 구분되어 가공된 상기 간격조절단차부를 갖는 랫칭피스톤을 상기 랫칭실린더에 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 간격조절단차부는 기준 치수에서 양(+) 또는 음(-)의 범위로 0.05mm씩 공차를 갖도록 등급화된 것이 바람직하다.
또한, 상기 랫칭피스톤은, 상기 랫칭실린더의 내측에 이동가능하게 수용되어 작동유체를 수용하는 공간인 챔버를 형성하는 로드부와, 상기 로드부의 일단측에 마련되어 상기 챔버의 기밀을 유지하는 피스톤부와, 상기 로드부의 타단측에 마련되어 상기 로드부가 상기 챔버의 공간이 최소화되도록 제한하는 걸림턱과, 상기 걸림턱의 단면보다 적은 크기를 가지며 상기 로드부의 걸림턱에서 연장되어 상기 로드부의 슬라이딩을 안내하고 상기 챔버의 기밀을 유지하는 전방실링부;를 포함하며, 상가 간격조절단차부는 상기 전방실링부보다 적은 직경을 가지고 상기 전방실링부에서 상기 스윙 아암부를 향하여 연장된 것이 바람직하다.
또한, 최대 회전 속도에서 랫칭피스톤이 상기 챔버에 가압되는 작동유체의 압력이 제거된 상태에서 상기 랫칭피스톤을 상기 피스톤수용홈으로 탄성 가압하는 랫칭스프링의 가압된 힘에 의해 상기 랫칭피스톤이 상기 피스톤수용홈에 결합 가능하게 상기 목표결합간격을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목표결합간격은, 상기 본체와, 상기 스윙아암부 및 상기 랫칭부가 결합된 상태에서 상기 캠이 상기 본체에 접촉되는 캠패드와 상기 스윙아암부에 회전가능하게 결합되어 상기 캠이 접촉되는 롤러 사이의 간격을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목표결합간격은 0.12±0.05mm 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 다양한 크기의 랫칭피스톤을 구비하여 각 부품이 각각 갖는 가공공차 및/또는 조립공차가 누적되어 발생하는 locking 상태에서의 스윙아암부와 랫칭부 사이의 변동폭이 큰 결합공차를 관리할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 조립, 제작 등이 비교적 간단하고 편리하다는 장점도 가지고 다양한 크기에 적절하게 대응할 수 있어 제품의 적용범위가 넓으며, 일정하고 최적의 간격을 유지할 수 있어 밸브의 작동시 캠과 실린더 휴지기구 사이에서 발생할 수 있는 소음 등을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 실린더 휴지(CDA) 기구를 상측에서 비스듬하게 바라본 사시도,
도 2는 도 1을 하측에서 비스듬하게 바라본 사시도,
도 3은 도 1 및 도 2의 중심선을 따라 절단한 단면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 작동 상태를 설명하기 위한 단면도,
도 7a는 피스톤수용홈 및 랫칭피스톤의 결합관계를 설명하기 위한 단면도,
도 7b는 도 7a에서 목표결합간격을 설명하기 위한 개략도,
도 8은 종래의 랫칭피스톤과 본 발명에 따른 랫칭피스톤을 비교설명하기 위한 단면도,
도 9는 캠의 프로파일을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지(CDA) 기구(이하에서 ‘실린더 휴지 기구’라 함)에 대하여 도 1 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 실린더 휴지(CDA) 기구를 상측에서 비스듬하게 바라본 사시도이고, 도 2는 도 1을 하측에서 비스듬하게 바라본 사시도이며, 도 3은 도 1 및 도 2의 중심선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 작동 상태를 설명하기 위한 단면도이며, 도 7a는 피스톤수용홈 및 랫칭피스톤의 결합관계를 설명하기 위한 단면도이고, 도 7b는 도 7a에서 목표결합간격을 설명하기 위한 개략도이며, 도 8은 종래의 랫칭피스톤과 본 발명에 따른 랫칭피스톤을 비교설명하기 위한 단면도이고, 도 9는 캠의 프로파일을 설명하기 위한 개략도이다.이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 실린더 휴지 기구(100)는 캠(195)과 흡기 밸브 또는 배기 밸브를 포함하는 밸브(190) 사이에 마련되어 캠(195)의 회전에 따라 밸브(190)를 개폐하도록 조절한다. 이하에서 설명의 편의를 위하여 도 1을 기준으로 좌측 후방에서 우측 전방을 따른 비스듬한 방향을 ‘X’축선 방향으로, 우측 후방에서 좌측 전방을 따른 비스듬한 방향을 ‘Y’축선 방향으로, X-Y 평면에 수직 방향을 ‘Z’방향으로 가정한다.
실린더 휴지 기구(100)는, ‘X-Y’평면을 따른 판 형상의 판면과 이 판면에서 연장된 본체(110)와; 상기 캠(195)의 회전에 따라 상기 캠(195)과 접촉되어 상기 본체(110)에 대하여 회전 운동 가능하게 상기 본체(110)의 일측에 결합된 스윙 아암부(130)와; 상기 스윙 아암부(130)가 상기 본체(110)에 대하여 회전 운동 할 수 있는 언록킹 위치(도 6 참조)와 상기 스윙 아암부(130)와 맞물려 상기 본체(110)에 대하여 회전 운동을 제한하는 록킹 위치(도 5 참조) 사이를 이동 가능하게 상기 본체(110)의 타측에 결합된 랫칭부(170)와; 상기 랫칭부(170)가 상기 록킹 위치와 상기 언록킹 위치 사이를 이동할 수 있도록 작동 유체를 공급 가능한 피벗부(180)에 결합되며, 상기 스윙 아암부(130)가 결합된 영역인 상기 본체(110)의 일측에 복수의 상기 밸브(190)가 지지 가능하게 마련된 복수의 스템 접촉부재(113)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스윙 아암부(130)는 상기 본체(110)의 일측 가운데 영역에 위치하며, 상기 스템 접촉부재(113)는 상기 스윙 아암부(130)의 양측에 나란하게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 랫칭부(170)는 상기 본체(110)의 타측 가운데 영역에 위치하며, 상기 피벗 접촉부재(119)는 상기 랫칭부(170)에 근접되게 배치된 것을 특징으로 한다.
본체(110)는 판 형상의 판재를 필요한 형상으로 가공된다. 본체(110)는 Y축 방향 중앙측에 스윙 아암부(130)가 결합될 수 있는 공간인 개방된 영역(미도시)을 구비하고 있고 개방된 영역의 X축선 방향의 전방과 후방에 각각 밸브(190)의 상측으로 돌출된 스템(191)이 접촉되도록 하측에 마련된 스템 접촉부재(113)를 구비한 아우터 바디(111)를 구비하고 있다.
본체(110)는 아우터 바디(111)와 ‘Y’축선 방향의 후방 하측에 마련되어 피벗부(180)의 형상에 대응하여 반 구 형상을 포함하는 형상으로 마련된 피벗 접촉부재(119)를 구비하고 있다.
본체(110)의 ‘X’축선을 따른 'Y'의 축선의 후방측 양 판면측에 로스트 스프링(155)을 지지하는 영역이 되는 스프링 캡(157)이 결합되는 홀(미도시)이 마련되어 있다. 또한, 스프링 캡(157)이 결합되는 본체(110)의 판면과 근접된 영역에 로스트 스프링(155)의 일단이 지지될 수 있는 스프링 걸림부재(117)가 형성되어 로스트 스프링(155)에 탄성력을 제공할 수 있다.
스윙 아암부(130)는 본체(110)의 X 축선의 중앙 영역에 Y 축선 방향의 전방측에 X 축선 방향으로 긴 막대 형상의 아암축(131)과, 아암축(131)에 회전 가능하게 판 형상의 부재가 Z 축선을 따라 ‘ㄷ’자 형상으로 절곡되어 본체(110)에 대하여 회전 중심축(도 1 및 도 2의 ‘A1’참조)회전하도록 아암축(131)에 결합된 아암 바디(133)와, 아암 바디(133)의 Y 축선의 후방측에 아암축(131)과 평행하게 아암 바디(133)에 결합된 긴 막대 형상의 로스트 모션축(153)과, 상측은 캠(195)과 접촉되고 중앙은 로스트 모션축(153)에 대하여 회전 가능하게 로스트 모션축(153)에 결합되는 롤러(135)를 구비한다.
그리고, 스윙 아암부(130)에는 아암 바디(133)의 Y 축선의 후방에 피벗부(180)가 돌출되는 경우인 록킹 위치(도 5 참조)에서 피벗부(180)와 맞물리도록 판면으로부터 함몰 형성된 피스톤수용홈(139)이 구비되어 있다.
로스트 스프링(155)의 일측 단부는 본체(110)의 스프링 걸림부재(117)에 지지되고 타측 단부는 로스트 모션축(153)의 단부에 결합되어 로스트 모션축(153)의 축선(도 1 및 도 2의 ‘A2’ 참조)이 본체(110)의 상측으로 향하도록 A1 축선을 중심으로 A2 축선을 상측으로 탄성 가압하여 스윙 아암부(130)가 캠(195)측에 항상 접촉하도록 한다.
그리고, 스윙 아암부(130)의 로스트 모션축(153)은 회전 운동하는 과정에서 아우터 바디(111)와 간섭이 발생하지 않도록 아우터 바디(111)의 판면을 관통 형성한 회동 그루브(115)를 구비한다.
랫칭부(170)는 본체(110)의 Y 축선의 후방 X 방향의 중앙 영역 본체(110)의 하측에 마련되어 피벗부(180)에서 공급되는 작동 유체인 오일의 가압력에 의해 랫칭실린더(171)에 슬라이딩 결합된 랫칭피스톤(173)이 이동되어 랫칭실린더(171)가 스윙 아암부(130)의 피스톤수용홈(139)과 맞물림 해제되어 스윙 아암부(130)는 본체(110)에 대하여 회전 운동할 수 있어 언록킹 위치(도 6 참조)가 유지된다.
랫칭부(170)에서 랫칭스프링(175)은 랫칭피스톤(173)이 피스톤수용홈(139)과 맞물려 스윙 아암부(130)는 본체(110)에 대하여 회전 운동이 되지 않고 록킹 위치(도 6 참조)가 유지되도록 랫칭피스톤(173)을 탄성 가압한다.
즉, 피벗부(180)에서 공급되는 작동 유체는 가압력을 제공하는 펌프에서 공급되어 피벗부(180) - 피벗 접촉부재(119) - 랫칭실린더(171)를 순차적으로 흘러 랫칭피스톤(173)을 원하는 방향으로 이동시킬 수 있다.
여기서 본 발명의 일실시예는 피벗부(180)가 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서 본 발명의 핵심적인 사항을 정리해 보면, 도 2에 도시된 바와 같이 본체(110)의 하측의 X 축선 방향으로 Y 축선의 전방측에 밸브(190) 스템(191) 접촉되는 두 개의 스템 접촉부재(113)가 접촉되는 두 개의 점(도 2의 “P1”과 “P2” 참조)과, 본체(110)의 하측의 X 축선 방향으로 Y 축선의 후방측에 피벗부(180)가 지지되어 접촉되는 한 개의 피벗 접촉부재(119)가 접촉되는 한 개의 점(도 2의“P3” 참조)를 포함하는 세 개의 점(P1, P2, P3)을 연결하는 삼각형 구조에 의해 본체(110)가 지지되는 구조를 갖는다. 즉, 세 개의 지지점이 전체적으로 판 형상의 본체(110) 두 모서리와 나머지 두 모서리의 중앙에 위치하여 전체적으로 견고하여 충분한 강도를 갖는 본체(110)에 의해 안정적이면서 간단하게 지지될 수 있는 구조이다.
종래와 비교하면 두 개의 밸브를 조절하기 위하여 두 개의 실린더 휴지 기구(100)가 있어야 했으나 본 발명에 따른 경우에는 종래의 본체보다 다소 큰 크기이지만 하나로 구비되어 부품 수를 줄일 수 있고 두 개를 만드는 것에 비하여 제조, 제작, 조립, 교체 등에 보다 비용과 시간이 덜 소요되어 시간적인 면에서 경제적인 면에서 절감이 될 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
설명하지 않은 참조번호 137은 베어링으로 로스트모션 축(153)과 롤러(135) 사이에 결합되어 있어 롤러(135)가 회전을 할 수 있도록 한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 휴지 기구(100)의 작동 과정을 도 1 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 캠(195)이 시계방향으로 회전하는 가운데 캠(195)의 평평한 면과 롤러(135)가 접촉되는 경우에 랫칭부(170)의 피벗 접촉부재(119)에 결합된 피벗부(180)에는 별도의 유압이 작동하지 않으며 캠(195)의 평평한 부분이 롤러(135)와 접촉하고 있기 때문에 스윙 아암부(130)는 본체(110)에 결합된 아암축(131)에 대하여 회전 운동하지 않으므로 밸브(190)의 스템(191)은 가압되지 않아 밸브(190)는 개방되지 않는다. 이 경우에 피벗부(180)의 작동 유체에 가압력이 작동하지 않으므로 랫칭스프링(175)이 랫칭피스톤(173)을 가압하여 랫칭피스톤(173)은 스윙 아암부(130)와 맞물려 있는 상태이다.
다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 캠(195)이 시계방향으로 회전하여 캠(195)의 돌출되어 캠축(미도시)로부터 제일 거리가 먼 부분이 롤러(135)와 접촉하고 피벗부(180)에 유압이 제공되지 않고 랫칭스프링(175)에 의해 랫칭피스톤(173)이 돌출되어 스윙 아암부(130)와 맞물려 있으므로 캠(195)이 롤러(135)를 가압하는 가압력이 그대로 본체(110), 스윙 아암부(130)와 랫칭부(170)에 그대로 전달되고 본체(110)는 우측의 피벗부(180)에 지지되어 피벗부(180)을 축으로 좌측으로 회전하는 구조로 된다. 이에, 본체(110)의 아우터 바디(111)의 하측 스템 접촉부재(113)에 지지된 스템(191)은 하측으로 이동하고 캠(195)의 이동량만큼 밸브(190)가 이동하여(도 5의 ‘X’참조) 실린더 내측으로 공기가 공급 또는 배출될 수 있다.
한편, 엔진(E)이 휴지기에 돌입한 경우에는 제어부(미도시)에서 피벗부(180)로 오일이 공급되도록 하면 가압된 작동 유체가 피벗부(180)와, 피벗 접촉부재(119)를 거쳐 랫칭실린더(171)로 공급되어 랫칭스프링(175)의 탄성 가압력을 극복하여 랫칭피스톤(173)을 우측으로 밀어낸다. 그러면, 피스톤수용홈(139)에 맞물려 있던 랫칭피스톤(173)의 맞물림이 해제되어 스윙 아암부(130)는 아암축(131)을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 따라서, 캠(195)이 회전하여 도 6과 같은 위치에 캠(195)이 위치하더라도 즉, 캠(195)의 이동으로 롤러(135)를 하측으로 가압하여도 본체(110) 또는 밸브(190)는 하측으로 이동하지 않고 스윙 아암부(130)의 롤러(135), 로스트모션 축(153) 및 아암 바디(133)의 우측부분만이 아암축(131)에 대하여 하측으로 회전 운동하여 실린더에/로 공기를 흡입 또는 배출하지 않고 공기가 필요한 곳으로만 공급하여 엔진(E)의 효율과 연비를 향상시킬 수 있다.
랫칭피스톤(173)은 도 7a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 로드부(173a)와, 피스톤부(173d)와, 전방실링부(173b)와, 간격조절단차부(173a)와, 걸림턱(173e)을 구비하고 있다.
로드부(173a)는 랫칭실린더(171)의 내측에 수용되어 오일을 포함하는 작동유체를 수용하는 챔버(179)를 형성한다.
피스톤부(173d)는 랫칭실린더(171)의 내경과 접촉하여 이동하도록 로드부(173a)의 후방으로(Y축선의 음(-)의 방향) 연장되며, 피스톤부(173d)의 직경은 로드부(173a)의 직경보다 더 크게 형성되어 랫칭실린더(171)의 내측과 접촉하여 챔버(179)의 기밀을 유지할 수 있다. 피스톤부(173d)의 후방 외측은 랫칭스프링(175)이 결합되어 랫칭스프링(175)이 결합된 우치치를 유지할 수 있도록 함몰되어 있는 것이 바람직하다.
전방실링부(173b)는 로드부(173a)에서 전방(Y축선의 양(+)의 방향)으로 연장되어 외경이 슬라이딩 가이드(171b)와 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다. 전방실링부(173b)는 로드부(173a)의 직경보다 작다.
걸림턱(173e)은 전방실링부(173b)와 로드부(173a) 사이에 마련되어 랫칭스프링(175)의 탄성가압력에 의해 랫칭피스톤(173)이 피스톤수용홈(139)측으로 돌출되지 못하게 한다.
간격조절단차부(173a)는 랫칭피스톤(173)과 피스톤수용홈(139) 사이의 간격을 캠(195)이 최대 회전수로 회전하는 경우에도 랫칭피스톤(173)이 피스톤수용홈(139)에 결합 가능한 간격인 목표결합간격으로 조절할 수 있도록 랫칭피스톤(173)의 피스톤수용홈(139)과 맞물리는 영역에 형성되어 있다.
간격조절단차부(173a)는 다양한 치수로 구분되어 가공되어 준비되어 있으며, 조립단계에서 랫칭피스톤(173)과 피스톤수용홈(139) 사이의 간격인 실제측정간격을 측정한 후 목표결합간격을 유지할 수 있도록 대응한 치수를 갖는 랫칭피스톤(173)을 랫칭실린더(171)에 결합할 수 있다. 여기서, 간격조절단차부(173a)는 기준 치수에서 양(+) 또는 음(-)의 범위로 0.05mm씩 공차(직경으로는 0.1mm 씩의 공차)를 갖도록 등급화되어 구분되어 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 최대 회전 속도에서 랫칭피스톤(173)이 챔버(179)에 가압되는 작동유체의 압력이 제거된 상태에서 랫칭피스톤(173)을 피스톤수용홈(139)으로 탄성 가압하는 랫칭스프링(175)의 가압된 힘에 의해 랫칭피스톤(173)이 피스톤수용홈(139)에 결합 가능하게 목표결합간격이 조절될 수 있는 것이 바람직하다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같은 프로파일을 갖는 캠(195)이 본 발명에 따른 실린더 휴지 기구(100)와 접촉되어 회전하는 과정에서 캠(195)이 중심에서 정원(正圓)보다 직경이 크지 않고 정원에 일치하거나 근접되는 영역의 원주가 이루는 각도(도 9에서 'B' 참조)는 전체 360도 각도보다 훨씬 적다. 따라서, 이 각도(B) 범위에서는 캠(195)이 스윙아암부(130)를 누르지 않기 때문에 랫칭피스톤(173)이 피스톤수용홈(139)으로 결합될 수 있고, 이러한 각도 범위에 대응하여 적절한 목표결합간격을 설정하여야 한다. 목표결합간격보다 더 범위가 크면 넓은 간격으로 인해 결합시 소음 등이 발생할 수 있으며, 목표결합간격보다 더 범위가 좁으면 좁은 간격으로 인해 랫칭피스톤(173)이 피스톤수용홈(139)과 결합할 수 있는 시간이 너무 짧아 Locking 상태가 적절하게 이루어질 수 없을 수도 있기 때문이다. 이러한 현상은 엔진이 고속으로 회전하면 회전할수록 더욱더 심해질 수 있다.
즉, 도 8의 종래기술에 따른 랫칭피스톤(73)에서 피스톤수용홈(139)과 결합되는 부분(73b)이 전방실링부(73b)와 구별이 되지 않은 동일한 크기로 구비되어 있어 각 부품이 고유의 가공 공차를 가지고 있으며 본 발명에 따른 실린더 휴지 기구(100)는 여러 부품이 조립되므로 최종적으로 피스톤수용홈(139)과 피스톤수용홈(139)이 결합되는 영역 사이의 간격은 더욱 더 큰 공차범위를 가지게 된다는 문제점을 갖는다.
이러한 관점에서 비추어 보면, 목표결합간격은, 본체(110), 스윙아암부(130) 및 랫칭부(170)가 결합된 상태에서 캠(195)이 본체(110)에 접촉되는 캠패드(116)와 스윙아암부(130)에 회전가능하게 결합되어 캠(195)이 접촉되는 롤러 사이의 간격(이하에서 ① 이라 함)과 간격조절단차부(173a)와 피스톤수용홈(139) 사이의 간격(이하에서 ② 라 함)을 더 포함하여 두 간격을 합산하는 것(①+②)이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 목표결합간격의 일예는 0.12±0.05mm 범위를 포함하는 것이 바람직하고, 이러한 간격은 엔진의 회전수가 4000rpm을 기준으로 테스트한 결과이다.
즉, 목표결합간격은 다음과 같은 <식 1>로 표시될 수 있다.
목표결합간격 = ① [캠패드 상단부(도 7b에서 'A' 참조)와 롤러의 상단부(도 7b에서 'B'참조)의 간격] + ② [피스톤수용홈과 간격조절단차부의 간격(도 7b에서 'GAP K' 참조)] ------------- <식 1>
이러한 목표결합간격은 다음과 같은 방법으로 측정된 후 목표결합간격을 유지할 수 있도록 조절된 랫칭피스톤(173)이 랫칭실린더(171)에 최종적으로 결합된다.
먼저, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 본체(110), 스윙아암부(130) 및 랫칭부(170)가 결합된 상태에서 캠패드 상단부(도 7b에서 'A' 참조)와 롤러의 상단부(도 7b에서 'B'참조)의 간격(전술한 <식 1>에서 ① 및 도 10a에서 '①' 참조)을 측정할 수 있다.
그리고, 랫칭피스톤(173)의 측정 기준이 되어 표준치수로 가공된 표준간격 조절단차부(273a)를 갖는 기준랫칭피스톤(273)을 조립시켜 피스톤수용홈(139)을 간격조절단차부(173a)로 가압하여 피스톤수용홈(139)이 이동하는 거리(전술한 <식 2>에서 ② 및 도 10b에서 ② 참조)를 측정한다.
다음, 측정된 간격 '①'과 'D'를 합산하여 목표결합간격과의 차이를 계산하여 최종적으로 적절한 치수로 미리 가공된 간격조절단차부(173a)를 갖는 랫칭피스톤(173)을 랫칭실린더(171)에 조립한다.
본 발명에 따른 일예를 [표 1]에 기초하여 설명하면 다음과 같다.
구분
 측정치 표준간격
조절단차부치수		 목표결합
간격		 죄종조립
간격조절단차부치수
최종
간격
(①+②)
A-B = ① ② ①+②
1 0.07mm 0.01mm 0.08mm
10mm
0.12mm		 9.90mm 0.13mm
2 0.02mm 0.1mm 0.12mm 10mm 0.12mm
3 0.03mm 0.24mm 0.23mm 10.30mm 0.12mm
여기서, 표준간격 조절단차부(273a)는 직경 10mm로 가공된 기준랫칭피스톤(273)이고, 목표결합간격은 0.12mm라고 가정한다. 또한, 미리 가공된 간격조절단차부(173a)는 표준간격조절단차부(273a)를 기준으로 양(+)의 방향과 음(-)의 방향으로 간격기준으로 0.05mm 단위로 미리 가공되어 있다(예를 들면, 9.60mm, 9.70mm, 9.80mm, 9.90mm, 10mm, 10.10mm, 10.20mm, 10.30mm, 10.40mm / 직경 치수임).
<표 1>과 같은 측정치에 기초하여, '1'번 실린더 휴지 기구(100)에서는 목표결합간격보다 측정치 간격(표에서 '①+②' 참조)이 작기 때문에 직경이 보다 적은 9.90mm로 미리 가공된 간격조절단차부(173a)를 갖는 랫칭피스톤(173)이 랫칭실린더(171)에 조립되어 최종 간격은 0.13mm가 될 수 있다.
반면에, '3'번 실린더 휴지 기구(100)에서는 목표결합간격보다 측정치 간격(표에서 '①+②' 참조)이 크기 때문에 직경이 보다 큰 10.30mm로 미리 가공된 간격조절단차부(173a)를 갖는 랫칭피스톤(173)이 랫칭실린더(171)에 조립되어 최종 간격은 0.12mm가 될 수 있다.
그리고, 설명하지 않은 참조번호 '175b'는 랫칭스프링(175)을 지지할 수 있도록 절곡된 판 형상으로 구비되거나 다양한 형태로 구비될 수 있으며, '175a'는 랫칭실린더(171)와 결합되어 '175b'를 지지할 수 있는 사각 또는 오링 형상의 스냅링을 포함하는 지지수단을 포함한다.
이에 본 발명에 따르면, 다양한 크기의 랫칭피스톤을 구비하여 각 부품이 각각 갖는 가공공차 및/또는 조립공차가 누적되어 발생하는 locking 상태에서의 스윙아암부와 랫칭부 사이의 변동폭이 큰 결합공차를 관리할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 조립, 제작 등이 비교적 간단하고 편리하다는 장점도 가지고 다양한 크기에 적절하게 대응할 수 있어 제품의 적용범위가 넓으며, 일정하고 최적의 간격을 유지할 수 있어 밸브의 작동시 캠과 실린더 휴지기구 사이에서 발생할 수 있는 소음 등을 예방할 수 있다.
여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 실린더 휴지 기구 110 : 본체
111 : 아우터 바디 113 : 스템 접촉부재
115 : 회동 그루브 116 : 캠패드
117 : 스프링 걸림부재 119 : 피벗 접촉부재
130 : 스윙 아암부 131 : 아암축
133 : 아암 바디 135 : 롤러
137 : 롤러베어링 139 : 피스톤수용홈
153 : 로스트모션 축 155 : 로스트 스프링
157 : 스프링 캡
170 : 랫칭부 171 : 랫칭실린더
171a : 실린더부재 171b : 슬라이딩가이드
173 : 랫칭피스톤 173a : 간격조절단차부
173b : 전방실링부 173c : 로드부
173d : 피스톤부 173e : 걸림턱
175 : 랫칭스프링
179 : 챔버 180 : 피벗부
190 : 밸브 191 : 스템
195 : 캠

Claims (7)

  1. 캠과 흡배기를 포함하는 밸브 사이에 마련되어 캠의 회전에 따라 상기 밸브를 조절 가능하게 마련된 가변밸브용 실린더 휴지(CDA : Cylinder De-Activation)기구에 있어서,
    본체와;
    상기 캠의 회전에 따라 상기 캠과 접촉되어 상기 본체에 대하여 회전 운동 가능하게 상기 본체의 일측에 결합된 스윙 아암부와;
    상기 스윙 아암부가 상기 본체에 대하여 회전 운동할 수 있는 언록킹 위치와 상기 스윙 아암부와 맞물려 상기 본체에 대하여 회전 운동을 제한하는 록킹 위치 사이를 이동 가능하게 상기 본체의 타측에 결합된 랫칭부와;
    상기 랫칭부는 상기 록킹 위치와 상기 언록킹 위치 사이를 이동할 수 있도록 작동 유체를 공급 가능한 피벗부에 결합되며,
    상기 랫칭부는 상기 록킹 위치에서 상기 스윙 아암부와 결합 가능하게 랫칭실린더를 출입하는 랫칭피스톤을 구비하고, 상기 스윙 아암부는 상기 랫칭피스톤과 맞물리는 피스톤수용홈을 구비하며,
    상기 랫칭피스톤과 상기 피스톤수용홈 사이의 간격을 상기 캠이 최대 회전수로 회전하는 경우에도 상기 랫칭피스톤에는 상기 랫칭피스톤이 상기 피스톤수용홈에 결합 가능한 간격인 목표결합간격으로 조절할 수 있도록 상기 랫칭피스톤의 상기 피스톤수용홈과 맞물리는 영역에 간격조절단차부가 형성되며,
    상기 목표결합간격은, 상기 본체와, 상기 스윙아암부 및 상기 랫칭부가 결합된 상태에서 상기 캠이 상기 본체에 접촉되는 캠패드와 상기 스윙아암부에 회전가능하게 결합되어 상기 캠이 접촉되는 롤러 사이의 간격을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 간격조절단차부는 다양한 치수로 구분되어 가공되어 준비되며,
    조립단계에서 상기 랫칭피스톤과 상기 피스톤수용홈 사이의 간격인 실제측정간격을 측정한 후 상기 목표결합간격을 유지할 수 있도록 대응한 치수를 갖는 미리 구분되어 가공된 상기 간격조절단차부를 갖는 랫칭피스톤을 상기 랫칭실린더에 결합하는 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구..
  3. 제2항에 있어서,
    상기 간격조절단차부는 기준 치수에서 양(+) 또는 음(-)의 범위로 0.05mm씩 공차를 갖도록 등급화된 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 랫칭피스톤은,
    상기 랫칭실린더의 내측에 이동가능하게 수용되어 작동유체를 수용하는 공간인 챔버를 형성하는 로드부와,
    상기 로드부의 일단측에 마련되어 상기 챔버의 기밀을 유지하는 피스톤부와,
    상기 로드부의 타단측에 마련되어 상기 로드부가 상기 챔버의 공간이 최소화되도록 제한하는 걸림턱과,
    상기 걸림턱의 단면보다 적은 크기를 가지며 상기 로드부의 걸림턱에서 연장되어 상기 로드부의 슬라이딩을 안내하고 상기 챔버의 기밀을 유지하는 전방실링부;를 포함하며,
    상가 간격조절단차부는 상기 전방실링부보다 적은 직경을 가지고 상기 전방실링부에서 상기 스윙 아암부를 향하여 연장된 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구..
  5. 제1항에 있어서,
    최대 회전 속도에서 상기 랫칭피스톤이 상기 랫칭실린더의 내측에 이동가능하게 수용되어 작동유체를 수용하는 공간인 챔버에 가압되는 작동유체의 압력이 제거된 상태에서 상기 랫칭피스톤을 상기 피스톤수용홈으로 탄성 가압하는 랫칭스프링의 가압된 힘에 의해 상기 랫칭피스톤이 상기 피스톤수용홈에 결합 가능하게 상기 목표결합간격을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 목표결합간격은 0.12±0.05mm 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 등급화된 랫칭피스톤을 갖는 실린더 휴지기구.
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