KR100405440B1

KR100405440B1 - 전자식 밸브 트레인

Info

Publication number: KR100405440B1
Application number: KR10-2001-0047678A
Authority: KR
Inventors: 김형준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-11-14
Also published as: KR20030013595A

Abstract

본 발명은 전자석으로 작동되는 엔진의 밸브 트레인에서 밸브가 밸브 시트에 착지되는 과정에서 발생되는 착지소음을 저감하기 위하여 아마추어 플레이트의 일측에 이동속도 저감을 위한 슬라이더가 형성되는 전자식 밸브 트레인에 관한 것으로,

하우징의 내측에 형성되는 간격유지구를 기준으로 닫힘코일과 열림코일이 상하로 형성되며, 상기 닫힘코일의 상측에는 상부마그네트가 열림코일의 하측에는 하부마그네트가 형성되며, 상기 상부마그네트와 하부마그네트의 중심부를 연결하는 중심축이 형성되고, 상기 중심축의 중앙부에 아마추어 플레이트가 형성되어, 상기 닫힘코일 혹은 열림코일에 전류가 교대로 인가되어 발생되는 자력에 의해서 상기 아마추어 플레이트가 상하이동되도록 형성되는 전자식 밸브 트레인에 있어서,

상기한 아마추어 플레이트의 전후측으로 일정 길이만큼 가이드 봉이 돌출형성되고, 상기 닫힘코일과 열림코일 사이에 개재되는 아마추어 플레이트의 전후측으로 형성되는 슬라이더의 내측면에 유선형의 가이드 홈이 형성되어지되, 상기한 가이드 홈에는 상기 가이드 봉의 각 끝단이 끼워지므로서 상기한 아마추어 플레이트가 상하이동될 때 상기 슬라이더는 좌우로 이동되면서 밸브의 밸브면이 밸브시트에 착지되는 시기에 상기 아마추어 플레이트의 작동속도가 완화될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자식 밸브트레인{Electro mechanical valvetrain}

본 발명은 전자식 밸브 트레인에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자석으로 작동되는 엔진의 밸브 트레인에서 밸브가 밸브 시트에 착지되는 과정에서 발생되는 착지소음을 저감하기 위하여 아마추어 플레이트의 일측에 이동속도 저감을 위한 슬라이더가 형성되는 전자식 밸브 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 실린더 헤드, 실린더 블록, 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크 샤프트, 플라이 휠, 캠 샤프트, 밸브 및 밸브 개폐기구 등으로 구성된다.

그 중에서 상기 실린더 헤드의 상부에 형성되는 밸브 및 밸브 개폐기구는 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정에 의해서 엔진이 작동되도록 조절하여 주는 것으로서, 캠 샤프트가 크랭크 축의 동력에 의해 회전되므로서 상기 캠 샤프트의 캠에 의해 밸브가 상하운동되도록 구성되는 것이다. 이와 같이 캠에 의해 작동되는 밸브 트레인 기구는 기계식과 유압식에 의해 작동되는 것이 일반적이었다.

일반적인 기계식 밸브 트레인은 캠 샤프트가 체인이나 벨트에 의해서 크랭크 축의 동력을 전달받아 회전함과 동시에 캠의 회전운동이 로터아암 및 밸브리프터에 의해서 직선운동으로 변환되어 밸브의 상단에 전달되도록 구성되었다. 그런데 이와 같은 기계식 밸브 트레인의 경우에는 작동을 위한 구성부품의 수가 많을 뿐만 아니라, 이들이 차지하는 부피 및 중량이 크고 작동소음이 과다하게 생성되는 문제점들이 있었다.

그래서 최근에는 상기와 같은 기계식의 밸브 트레인을 대신하여 전자석으로 작동되는 전자식 밸브 트레인(Electro mechanical valvetrain)이 자동차에 적용되고 있는 실정이다.

이와 같은 전자식 밸브 트레인(10)은 도 7에 도시되는 바와 같이 하우징(11)의 내측 중앙으로 닫힘코일(12)과 열림코일(13)의 간격을 유지하기 위한 간격유지구(14)가 형성된다. 또한, 상기 닫힘코일(12)의 상측에는 상부마그네트(15)가 형성되고, 열림코일(13)의 하측에는 하부마그네트(16)가 형성된다. 그리고 상기 상부마그네트(15)와 하부마그네트(16)의 중심부를 수직선상으로 연결하는 중심축(17)이 형성되고, 상기 간격유지구(14)의 내측으로 수용되는 아마추어 플레이트(18)가 상기 중심축(17)의 중앙부에 축지된다. 특히, 상기한 닫힘코일(12)과 열림코일(13)에는 전자제어장치(ECU)의 제어에 따라 밸브타이밍에 맞추어 전류가 인가되도록 형성된다. 그리고 상기한 상부마그네트(15)의 상측에는 상기한 중심축(17)의 상단에 형성된 지지판에 일단이 탄력지지되는 스프링(19)이 형성된다.

상기와 같이 구성되는 전자식 밸브 트레인의 작동은 다음과 같다.

밸브의 작동타이밍에 맞춰 전자제어장치(ECU)는 상기한 닫힘코일(12)와 열림코일(13)에 교대로 전류를 인가하게 된다. 그러면 상기 상부마그네트(15)와 하부마그네트(16)에는 교대로 자력이 발생된다.

따라서 상기 상부마그네트(15)와 하부마그네트(16)에 발생된 자력에 의해서 상기한 아마추어 플레이트(18)가 상하측으로 이동된다. 이 과정에서 상기한 스프링(19)과 밸브(20) 상단에 형성된 밸브스프링(23)에 압축력 및 탄발력이 가해지므로서 밸브(20)가 상하로 이동되는 것이다.

그러나 상기한 종래의 전자식 밸브 트레인의 경우에는 흡배기 밸브의 열림위치와 닫힘위치에서 상기한 아마추어 플레이트가 닫힘코일 및 하부코일에 부딪치게 되고, 중심축의 상하이동에 따라 작동되는 밸브의 밸브면이 밸브시트에 강하게 부딪치게 되므로서 커다란 착지소음이 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 밸브는 밸브시트에 착지되는 힘에 의해서 내구력이 감소되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 전자석으로 작동되는 엔진의 밸브 트레인에서 밸브가 밸브 시트에 착지되는 과정에서 발생되는 착지소음을 저감하기 위하여 아마추어 플레이트의 일측에 이동속도 저감을 위한 슬라이더가 형성되는 전자식 밸브 트레인을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

도 1은 본 발명에 의해 형성된 밸브 트레인의 정단면도.

도 2는 본 발명에 의해 형성된 밸브 트레인의 측단면도.

도 3은 본 발명에 의해 형성된 슬라이드의 사시도.

도 4는 본 발명에 의해 형성된 슬라이더의 정면도.

도 5는 밸브가 닫혔을 때의 작동상태도.

도 6은 밸브가 열렸을 때의 작동상태도.

도 7은 종래기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 밸브 22 : 밸브시트

30 : 밸브 트레인 31 : 하우징

32 : 닫힘코일 33 : 열림코일

34 : 간격유지구 35 : 상부마그네트

36 : 하부마그네트 37 : 중심축

38 : 아마추어 플레이트 39 : 스프링

40 : 가이드 봉 41 : 슬라이더

42 : 가이드 홈

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 밸브 트레인의 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 밸브 트레인의 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 의해 형성된 슬라이드의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의해 형성된 슬라이더의 정면도이며, 도 5는 밸브가 닫혔을 때의 작동상태도이며, 도 6은 밸브가 열렸을 때의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 밸브 트레인을 지시하는 것이고, 도면부호 41은 본 발명에 의해 형성되는 슬라이더를 지시하는 것이다.

상기한 밸브 트레인(30)은 종래와 같이 하우징(31)의 내측 중앙으로 닫힘코일(33)과 열림코일(34)의 간격을 유지하기 위한 간격유지구(35)가 형성되고, 상기 닫힘코일(33)의 상측에는 상부마그네트(35)가 형성되고 열림코일(34)의 하측에는하부마그네트(36)가 형성된다. 그리고 상부마그네트(35)와 하부마그네트(36)의 중심부를 수직선상으로 연결하는 중심축(37)이 형성되고, 상기 간격유지구(34)의 내측으로 수용되는 아마추어 플레이트(38)가 상기 중심축(37)의 중앙부에 축지된다. 특히, 상기한 닫힘코일(33)과 열림코일(34)에는 전자제어장치(ECU)의 제어에 따라 밸브타이밍에 맞추어 전류가 인가될 수 있도록 형성된다. 그리고 상기한 상부마그네트(35)의 상측에는 상기한 중심축(37)의 상단에 형성된 지지판에 일단이 탄력지지되는 스프링(39)이 형성된다.

그리고 상기한 아마추어 플레이트(38)의 전후측으로는 종래의 밸브 트레인과는 다르게 가이드 봉(40)이 일정 길이만큼 돌출되고, 상기 가이드 봉(40)과 조립되는 슬라이더(41)가 상기한 간격유지구(34)의 내측에 형성된다. 상기한 슬라이더(41)의 내측면에는 상기 가이드 봉(40)의 끝단이 끼워지기 위한 가이드 홈(42)이 형성된다.

특히, 상기한 가이드 홈(42)은 아마추어 플레이트(38)의 상하 왕복운동에 지장이 없고 연속해서 좌우이동되어야 한다. 따라서 상기한 가이드 홈(42)은 도 4에 도시되는 바와 같이 좌우측은 수직으로 형성되고 상하측은 일정각도 경사진 상태로 좌우측이 연결되어지되, 각 코너는 가이드 봉(40)이 유연하게 안내되도록 라운딩되는 것이 바람직하다.

즉, 슬라이더(41)는 가이드 홈(42)에 상기 가이드 봉(40)이 끼워진 상태로 상기한 아마추어 플레이트(38)가 상하로 직선운동될 때, 상기 가이드 봉(40)의 위치가 변하게 됨에 따라 상기 슬라이더(41)가 좌우로 이동되므로서 상기 아마추어플레이트(38)의 이동속도가 저감되도록 하기 위한 것이다.

상기와 같이 형성된 밸브 트레인(30)은 흡기 및 배기 밸브(20)의 상단에 형성되는데 그 작동을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 가동되면 크랭크 축의 회전에 의해 피스톤은 상하운동하게 되고, 전자제어장치(ECU)의 제어에 의해 상기한 밸브 트레인(30)의 닫힘코일(32)과 열림코일(33)에 교대로 전류가 인가된다.

우선, 상기한 닫힘코일(32)에 전류가 인가되면 상기 상부마그네트(35)에 자력이 발생되어 상기 아마추어 플레이트(38)가 상승되면서 하우징(31)의 상측에 형성된 스프링(39)을 압축하게 된다. 그러면 밸브(20) 상단에 형성된 밸브스프링(23)이 탄발되면서 상기 밸브(20)가 상승되므로서 흡기 및 배기 밸브가 닫히게 되는 것이다.

상기와 같이 닫힘코일(32)로 전류가 인가된 후 일정시간이 지나면 전자제어장치(ECU)의 제어에 의해 상기 닫힘코일(32)에는 전류의 공급이 끊기게 되고, 반대로 열림코일(33)에 전류가 인가된다.

이와 같이 상기 열림코일(33)에 전류가 인가되면 하부마그네트(36)에 자력이 발생되므로서 상기한 아마추어 플레이트(38)가 하강하게 된다. 이때 압축되어 있던 상기한 스프링(39)이 탄발되면서 상기 중심축(37)이 하강되므로서 중심축(37)의 하측단이 밸브(20)의 상부 끝단을 가압하게 된다. 따라서 밸브(20) 상단에 형성된 밸브스프링(23)이 가압되면서 밸브(20)가 하강되어, 흡기밸브의 경우에는 혼합기가 연소실로 유입될 수 있도록 개방되고, 배기밸브인 경우에는 배기가스가 배기매니폴드 측으로 배출될 수 있도록 개방된다.

그리고 일정시간이 경과되면 전자제어장치(ECU)에서는 열림코일(33)의 전류인가를 차단시키고 닫힘코일(32)에 전류를 인가시킨다. 이때 밸브(20) 상단에 형성된 밸브스프링(23)이 탄발되면서 상기한 밸브(20)가 상승되므로서 흡기매니폴드 및 배기매니폴드가 닫히게 된다.

그런데 상기와 같이 아마추어 플레이트(38)와 밸브(20)가 상하로 이동되는 과정에서 본 발명에 의해 형성된 밸브 트레인은 다음과 같이 상기 아마추어 플레이트(38)와 밸브(20)의 이동속도를 저감시키는 작용을 하게 된다.

상기한 아마추어 플레이트(38)의 전후방에 형성된 가이드 봉(40)이 슬라이더(41)의 가이드 홈(42)에 끼워져 있는 상태에서 상기 아마추어 플레이트(38)가 상하로 이동되면, 상기 슬라이더(41)에 형성된 가이드 홈(42)이 상기 가이드 봉(40)의 위치에 따라서 이동되므로서 상기 슬라이더(41)가 좌우로 이동된다. 즉, 좌우로 이동되려고 하는 슬라이더(41)에 분력이 가해지므로서 상기 아마추어 플레이트(38)의 이동속도가 저감되는 것이다. 따라서 상기한 밸브(20)의 밸브면(21)이 밸브시트(22)에 착지될 때 발생되는 소음이 저감되는 것이다.

즉, 본 발명에 의한 밸브 트레인은 밸브(20)의 밸브면(21)이 밸브시트(22)에 착지되는 시기 및 밸브(20)가 완전히 개방되는 시기에 분력이 작용되어 아마추어 플레이트(38)의 속도가 저감되는 램프구간을 가지게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 아마추어 플레이트가 상하로 이동될 때 좌우로 이동되도록 형성된 슬라이더에 의해서 아마추어 플레이트 및 밸브의 이동속도가 저감되므로서, 밸브의 밸브면이 밸브시트에 착지될 때 발생되는 소음이 감소되는 커다란 장점이 있는 것이다. 뿐만 아니라, 아마추어 플레이트와 밸브의 착지속도가 저감되므로서 아마추어 플레이트 및 밸브의 내구성이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

하우징의 내측에 형성되는 간격유지구를 기준으로 닫힘코일과 열림코일이 상하로 형성되며, 상기 닫힘코일의 상측에는 상부마그네트가 열림코일의 하측에는 하부마그네트가 형성되며, 상기 상부마그네트와 하부마그네트의 중심부를 연결하는 중심축이 형성되고, 상기 중심축의 중앙부에 아마추어 플레이트가 형성되어, 상기 닫힘코일 혹은 열림코일에 전류가 교대로 인가되어 발생되는 자력에 의해서 상기 아마추어 플레이트가 상하이동되도록 형성되는 전자식 밸브 트레인에 있어서,

상기한 아마추어 플레이트(38)의 전후측으로 일정 길이만큼 가이드 봉(40)이 돌출형성되고,

상기 닫힘코일(32)과 열림코일(33) 사이에 개재되는 아마추어 플레이트(38)의 전후측으로 판형상의 슬라이더(41)가 형성되어지되, 상기 슬라이더(41)의 내측면에 좌우측은 수직선상으로 형성되고, 상하측은 일정각도 경사진 상태로 좌우측에 연결되는 유선형의 가이드 홈(42)이 형성되어,

상기한 가이드 홈(42)에 상기 가이드 봉(40)의 각 끝단이 끼워지므로서, 상기한 아마추어 플레이트(38)가 상하이동될 때 상기 슬라이더(41)의 가이드 홈(42)이 가이드 봉(40)의 작동에 순응하여 좌우로 이동되면서 밸브(20)의 밸브면(21)이 밸브시트(22)에 착지되는 시기에 상기 아마추어 플레이트(38)의 작동속도가 완화될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 밸브 트레인.
제 1 항에 있어서,

상기한 가이드 홈(42)의 각 코너부는 가이드 봉(40)의 방향전환이 유연하게 이루어지도록 라운딩되어진 것을 특징으로 하는 전자식 밸브 트레인.