KR100387505B1 - 연속 가변 밸브 타이밍 장치 - Google Patents

Abstract

연속 가변 밸브 타이밍(CVVT; Continuously Variable Valve Timing) 장치가 개시된다. 개시된 연속 가변 밸브 타이밍 장치는, 크랭크샤프트 풀리와 벨트에 의해 연결된 캠샤프트 풀리가 지지된 캠 샤프트의 단부에 설치된 하우징과; 상기 하우징에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캠 샤프트에 연결된 베인과; 상기 베인의 측부의 좌우로 상기 하우징 내에 각각 마련된 실린더와; 상기 실린더의 일측으로 상기 하우징 내에 형성된 오일 공급홀로 유동되는 오일에 의해 작동되도록 상기 실린더에 설치된 피스톤과; 상기 피스톤에 일단이 연결되고, 상기 베인의 측부에 타단이 연결되어 상기 베인을 회동되게 하는 샤프트;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 구조가 간단하고, 적은 유압으로도 연속적인 캠의 위상 변화를 유도할 수 있는 이점이 있다.

Description

연속 가변 밸브 타이밍 장치{CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE TIMING APPARATUS }

본 발명은 연속 가변 밸브 타이밍(CVVT; Continuously Variable Valve Timing) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조로 이루어져 실질적인 캠의 위상각이 변화하여 밸브 타이밍을 연속적으로 가변할 수 있도록 된 개선된 연속 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.

현재 가장 많이 사용되고 있는 엔진의 연속 가변 밸브 타이밍 장치는 헬리컬 스플라인 타입(helical spline type)과 베인 타입(vane type)이다.

상기한 헬리컬 스플라인 타입은, 헬리컬 기어를 사용하기 때문에 원가가 비싸다는 점과 스플라인 구동에 요구 토크가 높아 마찰 손실이 증가한다는 문제점이 있다. 이에 따라 상기한 베인 타입이 증가하고 있는 추세이다.

이 베인 타입은 도 1에 도시된 바와 같이, 베인(11)을 엔진의 캠 샤프트(미도시)에 고정시켜 하우징(12)과 베인(11) 사이에 진각 유압실과 지각 유압실이 마련되어 있다. 이는 상기한 진각 유압실과 지각 유압실로의 오일 유량을 조절함에 따라 베인(11)의 위상을 변화시켜 베인(11)과 연결된 캠 샤프트의 위상이 변화되는 구조이다.

한편, 도 1에서 참조부호 13은 구동기어를 나타내 보인 것이다.

그런데, 상기와 같은 구조로 된 베인 타입에서, 상기 베인(11)은 통상 3매 또는 4매를 사용하므로 3매의 경우, 유압실이 작아 지각과 진각 각각 6실 4매의 경우에는 8개의 유압실로 이루어져 있으며, 각 유압실마다 기밀 유지용 실(seal)(14)이 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 베인에서 실이 필요 없도록 개선한 연속 가변 밸브 타이밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 베인 타입 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 도 2의 A에서 본 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 정면도.

도 4는 도 3의 하우징의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30. 하우징 31. 진각실 오일 공급홀

32. 지각실 오일 공급홀 33. 지지점

40. 베인 60. 실린더

71. 피스톤 72. 샤프트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속 가변 밸브 타이밍 장치는, 크랭크샤프트 풀리와 벨트에 의해 연결된 캠샤프트 풀리가 지지된 캠 샤프트의 단부에 설치된 하우징과; 상기 하우징에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캠 샤프트에 연결된 베인과; 상기 베인의 측부의 좌우로 상기 하우징 내에 각각 마련된 실린더와; 상기 실린더의 일측으로 상기 하우징 내에 형성된 오일 공급홀로 유동되는 오일에 의해 작동되도록 상기 실린더에 설치된 피스톤과; 상기 피스톤에 일단이 연결되고, 상기 베인의 측부에 타단이 연결되어 상기 베인을 회동되게 하는 샤프트;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치를 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 A에서 본 정면도가 도시되어 있다.

여기에서는 일반적인 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 구성 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치는, 엔진(100)의 크랭크샤프트 풀리(21)와 벨트(22)에 의해 연결된 캠샤프트 풀리(23)가 지지된 캠 샤프트(24) 단부에 설치된 하우징(30)과, 상기 하우징(30)에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캠 샤프트(24)에 연결된 베인(40)과, 상기 베인(40)의 측부의 하우징 (30) 내에 각각 마련된 실린더(60)와, 상기 실린더(60)의 일측으로 하우징(30) 내에 형성된 오일 공급홀로 유동되는 오일에 의해 작동되도록 실린더(60)에 설치되어 왕복운동하는 피스톤(71)과, 상기 피스톤(71)에 일단이 설치되고, 타단이 베인(40)의 측부에 연결되어 베인(40)을 회동되게 하는 샤프트(72)를 포함하여 구성된다.

상기 샤프트(72)의 타단은 베인(40)의 길이 방향으로 측부에 형성된 홈(41)에 끼워져 이 홈(41)에서 슬라이딩한다.

그리고 상기 피스톤(71)과 샤프트(72)는 일체형으로 베인(40)을 중심으로 하우징(30)의 좌우에 각각 연결 설치된다. 즉, 상기 피스톤(71)과 샤프트(72)는 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(30)에 마련된 지지점(33)에 지지된다.

또한 상기 오일 공급홀은 진각 및 지각시에 따라 오일이 공급될 수 있도록 실린더(60)의 좌우에 각각 형성된다. 즉, 오일 공급홀은 도 4에 도시된 바와 같이, 진각시 오일 공급홀(31)과 지각시 오일 공급홀(32)이 각각 실린더(60) 좌우로 하우징(30)에 형성된다.

상기 하우징(30)은 이 하우징(30)의 외주에 설치된 스프라켓(25)과, 이 스프라켓(25)에 걸린 체인(26)의 의해 구동된다. 상기 캠 샤프트(24), 즉 레프트 뱅크 캠 샤프트(left bank cam shaft)(24)의 일단에 하우징(30)이 설치되고, 이하우징(30)의 외주에 스프라켓(25)이 설치되며, 라이트 뱅크 캠 샤프트(right bank cam shaft)(27)의 외주에 다른 스프라켓(28)이 설치되어 이들 스프라켓(25,28)에 체인(26)이 걸려 구동되도록 한 것이다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

여기에서는 일반적인 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치는, 유압에 의해 작동되는 피스톤(71)은 샤프트(72)에 연결되어 왕복 직선방향으로 이동함에 따라 상기 샤프트(72)를 좌우 방향으로 움직이게 한다. 이때, 상기 샤프트(72)는 하우징(30)의 지지점(33)으로 지지되어 지렛대의 원리로 베인(40)을 움직이게 된다. 이렇게 하여 상기 베인(40)이 움직인 만큼 엔진(100)의 밸브 타이밍을 가변시켜 주게 된다.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 개략적으로 나타낸 도면으로, 이를 참조하여 본 발명의 작동을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 도 5a는 진각시를 나타내 보인 것이고, 도 5b는 지각시를 나타내 보인 것이다.

도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 하우징(30)에 마련된 실린더(60) 내의 진각시 오일 공급홀(31)과 지각시 오일 공급홀(32)로부터 공급된 오일에 의해 진각실(Advanced Chamber) 및 지각실(Retard Chamber)에 압력이 형성되면서 이 실린더(60)를 화살표 방향으로 밀게 된다. 이에 따라 상기 실린더(60)와 연결된 샤프트의 운동에 의해 베인(40)의 회동을 유도하게 된다.

즉, 상기 피스톤(71)의 직선 왕복운동을 하우징(30)에 설치되어 있는 지지점(33)을 중심으로 샤프트(72)의 지렛대의 원리를 이용하여 캠 샤프트(24)에 연결되어 있는 베인(40)을 원주 방향의 변화를 주어 캠 샤프트(24)의 위상을 변화하게 한다.

한편, 상기 실린더(60)로 유입되는 오일은 오일 컨트롤 밸브(OCV; Oil Control Valve)(미도시)에서 제어되어 진각실과 지각실로 유입되는데, 진각실 및 지각실의 오일압에 의해 상기 피스톤(71)은 슬라이딩하여 샤프트(72)에 운동을 전달시키게 된다.

따라서 샤프트(72)는 상기와 같은 피스톤(71)과 베인(40)을 연결하되, 하우징(30)에 설치된 지지점(33)에 의해 지지되어 지렛대의 원리가 응용되어 적은 힘으로도 상기 베인(40)의 위치 변화에 따른 캠의 위상 변화를 일으키게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

종래의 베인 타입에 비해 구성 요소의 형상이 간단하고, 마찰요소가 적다. 그리고 지렛대의 원리를 이용하여 적은 유압으로도 연속적으로 캠의 위상 변화를 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 베인 타입에서의 실이 필요 없게 된다. 따라서 구조가 간단해지고, 원가절감이 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 크랭크샤프트 풀리와 벨트에 의해 연결된 캠샤프트 풀리가 지지된 캠 샤프트의 단부에 설치된 하우징과;

   상기 하우징에 회동 가능하게 설치되고, 상기 캠 샤프트에 연결된 베인과;

   상기 베인의 측부의 좌우로 상기 하우징 내에 각각 마련된 실린더와;

   상기 실린더의 일측으로 상기 하우징 내에 형성된 오일 공급홀로 유동되는 오일에 의해 작동되도록 상기 실린더에 설치된 피스톤과;

   상기 피스톤에 일단이 연결되고, 상기 베인의 측부에 타단이 연결되어 상기 베인을 회동되게 하는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 샤프트의 타단은 상기 베인의 측부에 형성된 홈에 끼워져 상기 홈에 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 피스톤과 상기 샤프트는 상기 베인을 중심으로 상기 하우징의 좌우에 각각 연결 설치된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 오일 공급홀은, 진각 및 지각시에 따라 오일이 공급될 수 있도록 상기 실린더의 좌우에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 하우징은 상기 하우징의 외주에 설치된 스프라켓과, 이 스프라켓에 걸린 체인의 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치.