KR100521171B1

KR100521171B1 - variable valve actuation apparatus for engine

Info

Publication number: KR100521171B1
Application number: KR10-2003-0025346A
Authority: KR
Inventors: 박종범
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2005-10-13
Also published as: KR20040091789A

Abstract

본 발명은 엔진의 밸브용 가변작동기구에 관한 것으로, 제어축의 축중심과 로커아암의 중심 사이의 상대 위치의 변화로부터 기인되는 밸브 리프트의 변화와, 이 밸브 리프트의 변화에 종속되는 밸브의 열림 기간의 변화를 각각 연동되지 않도록 함으로써, 엔진의 저속 중/고부하시 밸브 리프트는 증가되게 하고 밸브의 열림 기간은 단축되도록 하여 흡기의 역류 현상을 억제시킴과 더불어, 밸브의 관성력 증대에 따른 내구 문제의 발생을 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable actuating mechanism for a valve of an engine, wherein the change in valve lift resulting from the change in relative position between the center of the control shaft and the center of the rocker arm and the opening period of the valve dependent on the change in the valve lift By not interlocking with each other, the valve lift is increased at low and medium loads and the engine is shortened, and the opening period of the valve is shortened, thereby suppressing the inflow of intake backflow and causing durability problems due to increased inertia of the valve. The purpose is to be able to rule out

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 크랭크 축과 동기하여 회전하는 구동축(16)과, 이 구동축(16)상에 편심되게 설치된 입력캠(10), 이 입력캠(10)으로부터 이격되어 밸브 리프터(12)를 가압하도록 상기 구동축(16)에 설치된 출력캠(14), 상기 입력캠(10)과 편심된 위치에 있는 상기 구동축(16)을 일측 선단에 고정하고 있는 제1링크부재(18), 이 제1링크부재(18)의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지되는 로커아암(20), 이 로커아암(20)의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지됨과 더불어 타측 선단이 상기 출력캠(14)에 피벗지지되는 제2링크부재(22), 상기 로커아암(20)의 중앙부위에 위치한 제어캠(24), 이 제어캠(24)과 편심되어 설치된 제어축(26), 이 제어축(26)을 회동시켜 밸브 리프트를 변화시키는 조절기구(28) 및, 상기 제어축(26)의 회동에 따라 상기 로커아암(20)의 중심(A) 위치를 변화시켜 밸브 리프트(L)와는 별도로 밸브의 열림 기간을 변화시키는 열림 기간 가변 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, the drive shaft 16 is rotated in synchronism with the crank shaft, the input cam 10 is installed eccentrically on the drive shaft 16, the valve is spaced apart from the input cam 10 A first link member 18 fixing an output cam 14 provided on the drive shaft 16 and the drive shaft 16 at an eccentric position with the input cam 10 to pressurize the lifter 12. ), A rocker arm 20 in which one end is pivotally supported at the other end of the first link member 18, and one end is pivotally supported at the other end of the rocker arm 20, and the other end is the output cam ( A second link member 22 pivotally supported at 14, a control cam 24 located at the center of the rocker arm 20, a control shaft 26 provided eccentrically with the control cam 24, and a control shaft The adjusting mechanism 28 which rotates 26 to change the valve lift, and the rocker arm 20 in accordance with the rotation of the control shaft 26. By varying the core (A) comprises a location opening term varying means for changing the open period of the valve independently of the lift (L) characterized in that the valve is configured.

Description

Variable valve actuation apparatus for engine

본 발명은 엔진의 밸브용 가변작동기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저속의 중,고부하시 밸브 리프트는 증대시킴과 더불어 밸브의 열림 기간은 단축시키도록 하는 열림 기간의 제어를 통해, 흡입공기량은 증대시킴과 더불어, 흡/배기밸브의 오버랩 구간을 감소시켜 흡기의 역류는 방지할 수 있도록 하는 엔진의 밸브용 가변작동기구에 관한 것이다.The present invention relates to a variable actuating mechanism for a valve of an engine, and more particularly, through the control of the opening period to increase the valve lift at low and medium loads and to shorten the opening period of the valve. In addition to increasing, the present invention relates to a variable actuating mechanism for a valve of an engine that reduces an overlap section of an intake / exhaust valve to prevent backflow of intake air.

최근 들어 가솔린 엔진에서 열효율과 출력을 높이기 위해 밸브 타이밍과 밸브 리프트를 변경시키는 시도가 활발히 이루어지고 있는 바, 이는 밸브 타이밍과 밸브 리프트 등의 밸브 운동을 엔진의 운전 조건에 맞춰 조정하면, 출력이 요구되는 고속/고부하에서 흡기 유량을 최대화시킬 수 있으며, 연비의 향상이나 배기가스의 저감이 중요한 저속/저부하에서는 내부 EGR 효과나 스로틀 손실을 최소화시킬 수 있기 때문이다.In recent years, attempts have been actively made to change valve timing and valve lift to increase thermal efficiency and power in gasoline engines. When the valve movements such as valve timing and valve lift are adjusted to the engine operating conditions, the output is required. This is because the intake flow rate can be maximized at high speeds and high loads, and the internal EGR effect and throttle loss can be minimized at low speeds and low loads where fuel efficiency improvement or exhaust gas reduction is important.

이와 같은 노력의 일환으로 가변 밸브 타이밍 기구(variable valve timing system)가 적용중인데, 이의 종류는 2단계 가변형과 연속 가변형(연속 가변 밸브 타이밍 기구(CVVT;continuosly variable valve timing system)임)으로 구분된다.As part of this effort, a variable valve timing system is being applied, which is classified into a two-stage variable type and a continuously variable type (continuously variable valve timing system (CVVT)).

먼저, 상기 2단계 가변형은 2개의 캠 로브사일을 스위칭하는 형태이고, 상기 연속 가변형은 별도의 작동기구를 사용하여 밸브 리프트를 작은 범위(~1mm)에서 큰 범위(~10mm)에 이르기까지 연속적인 가변제어가 가능한 것이다. 특히, 상기 연속 가변형의 경우에는 스로틀 기구를 삭제하는 대신 흡기밸브의 개폐를 조절하게 되는 데, 즉 엔진의 운전 조건에 맞춰 밸브 리프트를 조절하여 필요한 만큼의 공기를 흡입한 다음 밸브를 닫음으로써, 흡기 손실을 최소화할 수 있는 방식인 것이다.First, the two-stage variable type is to switch the two cam lobe sills, the continuous variable type is a continuous operation from the small range (~ 1 mm) to the large range (~ 10 mm) by using a separate actuator mechanism Variable control is possible. In particular, in the case of the continuously variable type, the opening and closing of the intake valve is controlled instead of removing the throttle mechanism, that is, by adjusting the valve lift in accordance with the engine operating conditions, inhaling as much air as necessary and then closing the valve. This is the way to minimize losses.

그런데, 종래 연속 가변 밸브 타이밍 기구는 밸브 리프트만을 연속적으로 가변제어하는 것으로, 즉 원하는 밸브 리프트가 결정되면 자동적으로 밸브의 열림 기간(duration)이 정해지는 것이기 때문에, 통상적인 엔진에서는 밸브의 열림 기간은 엔진의 부하나 속도에 따라 밸브 리프트와는 별도로 제어하는 것이 필요하다.However, the conventional continuous variable valve timing mechanism continuously controls only the valve lift, that is, when the desired valve lift is determined, the valve opening period is automatically determined. It is necessary to control it separately from the valve lift according to the load or speed of the engine.

즉, 고부하의 경우, 고속에서는 충분한 흡기 유량을 확보하기 위해 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간이 최대화되어야 하는 데, 특히 밸브 리프트의 증가보다는 밸브의 열림 기간에 대한 증가가 필요하므로, 흡기밸브의 닫힘 시기(IVC)가 상당히 지각(retard)되어야 한다.That is, at high loads, the valve lift and the valve opening period should be maximized at high speeds to ensure sufficient intake flow rate, especially since the valve opening period needs to be increased rather than an increase in the valve lift. (IVC) must be significantly retarded.

이와 같이 흡기밸브의 닫힘 시기를 지각시키게 되면, 이를 통해 흡기 유동의 충분한 관성 효과를 이용할 수 있게 되므로, 엔진의 최고 출력을 증대시키는 데 효과가 있게 된다.As such, when the closing time of the intake valve is delayed, sufficient inertia effects of the intake flow can be used, thereby increasing the maximum power of the engine.

이에 반해, 저속에서는 충분한 공기량 확보를 위하여 밸브 리프트를 크게 하는 것이 필요한 데, 이 경우 흡기의 역류를 막기 위해서는 밸브의 열림 기간을 감소시켜 흡기밸브의 닫힘 시기(IVC)를 실린더의 하사점(BDC) 근처에 있게 하는 것이 필요하다. 즉 닫힘 시기를 진각(advance)시켜야 한다.On the other hand, at low speeds, it is necessary to increase the valve lift to secure sufficient air volume.In this case, in order to prevent backflow of the intake air, the opening period of the intake valve is reduced to reduce the intake valve closing time (IVC) to the bottom dead center (BDC) of the cylinder. It is necessary to stay nearby. That is, the timing of closing should be advanced.

그러나, 밸브의 열림 기간에 비해 지나치게 밸브 리프트가 클 경우에는 밸브의 관성력이 과다해 지므로, 밸브의 운동에 무리가 갈 수도 있다.However, when the valve lift is too large compared with the opening period of the valve, the inertial force of the valve becomes excessive, and thus the movement of the valve may be excessive.

한편, 저부하에서는 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간을 동시에 줄이는 것이 필요한 데, 이 경우 가능한 범위내에서 밸브 리프트는 크게 하고, 밸브의 열림 기간은 정확하게 제어하는 것이 유리하다. 이는, 밸브 리프트가 작을 경우에 발생되는 유동 손실을 회피하기 위함인 것이다.On the other hand, at low loads, it is necessary to reduce the valve lift and the valve opening period at the same time. In this case, it is advantageous to increase the valve lift and to control the valve opening period accurately within the range possible. This is to avoid the flow loss generated when the valve lift is small.

따라서, 스로틀 기구를 삭제하고, 엔진의 각 운전 조건에 따라 밸브의 운동을 최적으로 제어하여 엔진을 운전하고자 하는 경우에, 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간 및 밸브 타이밍을 동시에 제어하는 것이 이상적이다.Therefore, when the throttle mechanism is removed and the engine is to be operated by optimally controlling the movement of the valve in accordance with the respective operating conditions of the engine, it is ideal to simultaneously control the valve lift and the valve opening period and the valve timing.

그러나, 현재까지 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간을 동시에 독립적으로 제어하는 밸브 작동기구는 없었다.However, to date, there has been no valve actuator for independently controlling the valve lift and the valve open time simultaneously.

한편, 종래 엔진의 밸브용 가변작동기구는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크 축과 동기하여 회전함과 더불어, 외주에 입력캠(10)과, 밸브 리프터(12)를 매개로 밸브를 개폐작동시키는 출력캠(14)이 각각 이격되게 설치된 구동축(16)과; 상기 입력캠(10)을 일측 선단에 편심되게 고정하고 있는 제1링크부재(18); 이 제1링크부재(18)의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지되는 로커아암(20); 이 로커아암(20)의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지됨과 더불어 타측 선단이 상기 출력캠(14)에 피벗지지되는 제2링크부재(22); 상기 로커아암(20)의 중앙부위에 위치한 제어캠(24); 이 제어캠(24)과 편심되어 설치된 제어축(26) 및; 이 제어축(26)을 회동시켜 밸브 리프트를 변화시키는 조절기구(28)로 이루어진다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the variable operating mechanism for a valve of a conventional engine rotates in synchronism with the crank shaft of the engine, and operates the valve via the input cam 10 and the valve lifter 12 on the outer circumference. An output cam 14 for opening and closing the drive shafts 16 spaced apart from each other; A first link member (18) for fixing the input cam (10) eccentrically to one end; A rocker arm 20 having one end pivoted at the other end of the first link member 18; A second link member 22 having one end pivoted at the other end of the rocker arm 20 and the other end pivoted at the output cam 14; A control cam 24 located at the center of the rocker arm 20; A control shaft 26 eccentrically provided with the control cam 24; This control shaft 26 is rotated so that the adjustment mechanism 28 which changes a valve lift is comprised.

여기서, 상기 조절기구(28)는 제어축(26)과 결합되어 이를 회전시키는 요동부재(28a)와, 이 요동부재(28a)와 나사결합되는 볼 스크류(28b) 및, 이 볼 스크류(28b)에 회전력을 가하는 구동모터(28c)를 갖추고 있는 바, 상기 구동모터(28c)는 엔진의 부하와 같은 운전 조건에 따라 엔진제어유니트(ECU;도시안됨)로부터 제어를 받도록 되어 있다.Here, the adjustment mechanism 28 is coupled to the control shaft 26 and the swing member 28a for rotating it, a ball screw 28b screwed with the swing member 28a, and the ball screw 28b A drive motor 28c is provided to apply rotational force to the drive motor 28c, and the drive motor 28c is controlled by an engine control unit (ECU) (not shown) according to an operating condition such as an engine load.

따라서, 상기와 같이 구성된 종래 밸브용 가변작동기구에서는 상기 구동축(16)의 회전에 따라 상기 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및 제2링크부재(22)가 각각 순차적으로 연동하게 되는 데, 특히 상기 로커아암(20)은 제어축(26)과의 편심된 상태로 피벗지지되어 있기 때문에, 상기 로커아암(20)의 중심(A)과 상기 제어축(26)의 축중심(X) 사이의 편심 위치에 따라, 상기 출력캠(14)을 매개로 한 밸브 리프터(12)의 상하 운동량, 즉 밸브 리프트가 변화될 수 있게 된다.Accordingly, in the conventional variable valve mechanism configured as described above, the first link member 18, the rocker arm 20, and the second link member 22 sequentially interlock with each other according to the rotation of the drive shaft 16. In particular, since the rocker arm 20 is pivotally supported in an eccentric state with the control shaft 26, the center A of the rocker arm 20 and the axis center of the control shaft 26 ( According to the eccentric position between X), the vertical movement amount, ie, the valve lift, of the valve lifter 12 via the output cam 14 can be changed.

이에 대한 상세한 설명에 앞서, 상기 구동축(16)의 축중심은 "O"로 표기하며, 아울러 상기 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및, 제2링크부재(22), 그리고 출력캠(14)과의 피벗지점을 각각 제1 내지 제3피벗지점으로 선정하고, 이는 각각 "P1","P2","P3"으로 표기한다.Prior to this description, the shaft center of the drive shaft 16 is denoted by " O ", and the first link member 18, the rocker arm 20, the second link member 22, and the output The pivot points with the cam 14 are selected as the first to third pivot points, respectively, which are denoted as "P1", "P2", and "P3", respectively.

그리고, 도면중 미설명 부호 30은 상기 밸브 리프터(12)에 의해 가압되어 상하방향으로 이동이 이루어지는 흡기밸브이다.In the drawing, reference numeral 30 denotes an intake valve pressurized by the valve lifter 12 to move upward and downward.

또한, 상기 밸브용 가변작동기구에서는 상기 로커아암(20)의 중심(A)과 상기 제어축(26)의 축중심(X) 사이의 편심 위치에 따라 밸브 리프트의 정도가 가변되는 바, 이는 상기 로커아암(20)의 중심(A)에 대해 상기 제어축(26)의 축중심(X)이 위치하는 방향에 따라 상이하고, 이에 대한 상세한 과정은 후술되는 도면을 통해 4가지의 경우로서 예시하고 각각 이를 비교하여 밸브 리프트의 변화를 알아보기로 한다.Further, in the variable actuating mechanism for the valve, the degree of valve lift is varied according to the eccentric position between the center A of the rocker arm 20 and the axis center X of the control shaft 26. It is different depending on the direction in which the axis center X of the control shaft 26 is located with respect to the center A of the rocker arm 20, and detailed processes thereof are illustrated as four cases through the drawings described below. Each of these will be compared to determine the change in the valve lift.

먼저, 상기 구동축(16)의 회전에 따라, 상기 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및 제2링크부재(22)를 거쳐 출력캠(14)을 통해 상하 방향으로 상기 밸브 리프터(12)가 이동되는 4단계의 과정을 살펴 보기로 한다.First, in response to the rotation of the drive shaft 16, the valve lifter in the vertical direction through the output cam 14 via the first link member 18, the rocker arm 20, and the second link member 22. Let's take a look at the process of four steps that 12) is moved.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(16)이 엔진의 크랭크 축과 연동되어 회전하게 되면, 상기 구동축(16)의 축중심(O)과 편심된 입력캠(10)을 갖춘 제1링크부재(18)가 상방향으로 밀리게 되고, 상기 제1링크부재(18)의 이동에 따라 제1피벗지점(P1)을 매개로 결합된 상기 로커아암(20)이 대략 중앙부위에 위치한 제어축(26)을 중심으로 하여 반시계방향으로 회동하게 되며, 상기 로커아암(20)의 회동에 따라 제2피벗지점(P2)을 매개로 결합된 상기 제2링크부재(22)가 하방향으로 밀리게 되는 한편, 이 제2링크부재(22)의 이동에 따라 제3피벗지점(P3)을 매개로 결합된 상기 출력캠(14)이 밸브 리프터(12)를 가압하여 흡기밸브(30)의 개폐가 이루어지게 된다.That is, as shown in FIG. 2, when the driving shaft 16 rotates in association with the crank shaft of the engine, the first shaft having the input cam 10 eccentric with the shaft center O of the driving shaft 16 is rotated. The link member 18 is pushed upward, and the rocker arm 20 coupled via the first pivot point P1 as the first link member 18 moves is positioned approximately at the center portion. It rotates in a counterclockwise direction about the axis 26, and the second link member 22 coupled via the second pivot point P2 as the rocker arm 20 rotates downward. On the other hand, as the second link member 22 moves, the output cam 14 coupled via the third pivot point P3 pressurizes the valve lifter 12 so that the intake valve 30 Opening and closing is made.

이와 같은 일련의 과정에 있어, 도 2의 (a)에서는 상기 흡기밸브(30)가 완전히 닫힌 상태이고, 도 2의 (d)에서는 상기 흡기밸브(30)가 완전히 개방된 상태이며, 도 2의 (b)와 (c)에서는 중간 과정에서의 동작 상태를 나타낸 것이다.In this series of processes, the intake valve 30 is completely closed in FIG. 2A, and the intake valve 30 is completely open in FIG. 2D. (b) and (c) show the operating states in the intermediate process.

그리고, 도 2에서 4가지의 단계로서 도시된 각 과정에 있어, 상기 흡기밸브(30)가 완전히 닫힌 상태와 완전히 개방된 (a),(d)의 상태에서, 각 피벗지점(P1,P2,P3)과, 상기 구동축(16)의 축중심(O), 상기 제어축(26)의 축중심(X) 및, 상기 로커아암(20)의 중심(A;제어캠(24)의 축중심과 일치함)을 도식적으로 나타내면 도 3에 도시된 바와 같다.And, in each process shown as four steps in Figure 2, in the state of the intake valve 30 is completely closed and fully open (a), (d), each pivot point (P1, P2, P3), the shaft center O of the drive shaft 16, the shaft center X of the control shaft 26, and the center A of the rocker arm 20 (A; shaft center of the control cam 24 and Coincided), as shown in FIG. 3.

즉, 상기 흡기밸브(30)가 출력캠(14)을 매개로 하여 완전히 닫힌 상태를 실선으로 도시하였고, 완전히 개방된 상태를 점선으로 도시하였는 데, 이때 상기 흡기밸브(30)의 밸브 리프트(L)는 도시된 바와 같은 데, 이는 도 4 내지 도 6의 경우에 비해 가장 큰 상태가 되고, 이에 대한 상세한 설명을 후술된다.That is, a state in which the intake valve 30 is completely closed through the output cam 14 is illustrated by a solid line, and a state in which the intake valve 30 is completely opened is shown by a dotted line, wherein the valve lift L of the intake valve 30 is shown. ) Is shown, which is the largest state as compared with the case of FIGS. 4 to 6, and a detailed description thereof will be described later.

한편, 도 2와 도 3은 각각 상기 제어축(26)의 축중심(X)이 상기 로커아암(20)의 중심(A) 보다 높은 위치에 있는 경우를 도시하고 있는 바, 즉, 상기 제어축(26)의 축중심(X)과 상기 로커아암(20)의 중심(A) 사이의 상대 위치가 상기 조절기구(28)의 작동에 따른 상기 제어축(26)의 회전에 의해 상기 제어캠(24)이 회전하여 변화되면, 상기와 같이 구성된 밸브용 가변작동기구를 매개로 상기 흡기밸브(30)의 개폐과정에서 발생되는 밸브 리프트(L)는 도 4에서 도 5를 지나 도 6으로 갈수록 점차 작아지게 된다.2 and 3 show the case where the axis center X of the control shaft 26 is higher than the center A of the rocker arm 20, that is, the control shaft. The relative position between the axis center X of the 26 and the center A of the rocker arm 20 is controlled by the rotation of the control shaft 26 according to the operation of the adjustment mechanism 28. When 24) rotates and changes, the valve lift L generated in the opening and closing process of the intake valve 30 through the variable operation mechanism for the valve configured as described above gradually increases from FIG. 4 to FIG. It becomes small.

이와 같이, 도 3 내지 도 6에서 각각 수반되는 밸브 리프트(L)의 크기 변화는 상기 제어축(26)의 축중심(X)과 상기 로커아암(20)의 중심(A) 사이의 상대 위치의 변화로부터 기인되는 바, 이는 각 경우에 있어 상기 구동축(16)의 회전에 따라 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및 제2링크부재(22)를 순차적으로 거쳐 전달되는 작동력을 매개로 상기 출력캠(14)에서 이루어지는 회동의 궤적을 추적함으로써 확실히 알 수 있으며, 아울러 상기와 같은 일련의 변화는 도 3 내지 도 6에서 각각 실선과 점선으로 도시된 바와 같다.As described above, the size change of the valve lift L accompanying each of FIGS. 3 to 6 is determined by the relative position between the axis center X of the control shaft 26 and the center A of the rocker arm 20. This is due to the change, which in each case mediates the actuation force transmitted sequentially through the first link member 18, the rocker arm 20 and the second link member 22 as the drive shaft 16 rotates. This can be ascertained by tracing the trajectory of the rotation made by the output cam 14, and the above-described series of changes are as shown by the solid and dashed lines in FIGS. 3 to 6, respectively.

또한, 도 3 내지 도 6의 경우에 있어 상기 구동축(16)의 회전각 대비 In addition, in the case of Figures 3 to 6 compared with the rotation angle of the drive shaft 16

상기 흡기밸브(30)에서 수반되는 밸브 리프트(L)의 변화는 도 8에서 4개의 곡선으로 도시된 바와 같다.The change in the valve lift L involved in the intake valve 30 is as shown by four curves in FIG. 8.

한편, 도 3 내지 도 6에 각각 도시된 흡기밸브(30)에 대한 밸브 리프트(L)의 변화에 있어, 상기 흡기밸브(30)가 완전히 닫히게 되는 시점은 각각의 경우에 있어 출력캠(14)이 실선으로 도시된 위치("O"와 "P3" 사이를 연결하는 일점쇄선)에 도달하기 이전의 상태(굵은 점선으로 표시됨)로 상기 출력캠(14)이 회동하는 위치에서 발생되는 바, 이는 상기 출력캠(14)의 프로파일에 따른 특성으로 기인되는 것이다.Meanwhile, in the change of the valve lift L with respect to the intake valve 30 shown in FIGS. 3 to 6, respectively, the time point at which the intake valve 30 is completely closed is the output cam 14 in each case. This occurs at the position where the output cam 14 rotates to a state before the position shown by the solid line (a dashed line connecting the "O" and "P3") (indicated by a thick dotted line). This is due to the characteristics of the profile of the output cam 14.

즉, 상기 출력캠(14)의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 구간(가)과, 램프 구간(나), 가속 구간(다), 정속 구간(라) 및, 감속 구간(마)에 각각 해당되는 접촉면(외형)을 갖추고 있는 바, 상기 베이스 구간(가)은 출력캠(14)이 밸브 리프터(12)의 이동에 아무런 영향을 미치지 않는 구간이고, 상기 램프 구간(나)은 출력캠(14)이 밸브 리프터(12)의 이동에 영향을 미치기 시작하는 구간이며, 상기 가/감속 구간(다,마)은 각각 출력캠(14)이 밸브 리프터(12)를 가/감속의 속도로서 이동시키는 구간인 한편, 상기 정속 구간(라)은 출력캠(14)이 밸브 리프터(12)를 위치를 그대로 지속시켜 주는 구간이다.That is, in the case of the output cam 14, as shown in Figure 7, the base section (a), ramp section (b), acceleration section (c), constant speed section (d) and deceleration section (e) The base section (a) is a section in which the output cam 14 has no influence on the movement of the valve lifter 12, and the ramp section (b) is the output section. The cam 14 is a section in which the movement of the valve lifter 12 starts to be affected, and the acceleration / deceleration section (d) is the speed at which the output cam 14 accelerates / decelerates the valve lifter 12, respectively. Meanwhile, the constant speed section D is a section in which the output cam 14 maintains the valve lifter 12 as it is.

따라서, 상기 출력캠(14)이 도 3 내지 도 6에서 각각 굵은 점선에 해당되는 위치로 회동하게 되면, 상기 밸브 리프터(12)의 상부면에 접촉하는 출력캠(14)의 부위가 베이스 구간(가)의 개시점에 해당하게 되므로, 상기 흡기밸브(30)에서 실질적인 닫힘이 이루어지는 시점이 되는 것이다.Therefore, when the output cam 14 is rotated to the position corresponding to the thick dotted line in Figs. 3 to 6, the portion of the output cam 14 in contact with the upper surface of the valve lifter 12 is the base section ( Since it corresponds to the start point of a), it is a time point at which a substantial closure is made in the intake valve 30.

그런데, 상기와 같은 구조의 종래 밸브용 가변작동기구에서는 도 3 내지 도 6은 물론, 도 8에 각각 도시된 바와 같이, 상기 제어축(26)의 축중심(X)과 상기 로커아암(20)의 중심(A) 사이의 상대 위치의 변화로부터 밸브 리프트(L)의 정도 변화가 결정될 뿐, 밸브의 열림 기간은 밸브 리프트(L)의 변화에 따라 종속으로 결정된다.By the way, in the conventional variable control mechanism for the valve as described above, as shown in Figures 3 to 6, as well as each of Figure 8, the axis of the center (X) of the control shaft 26 and the rocker arm 20 The change in the degree of the valve lift L is determined only from the change in the relative position between the centers A of, and the opening period of the valve is determined dependently in accordance with the change in the valve lift L.

즉, 고속의 정속 주행시나 급가속의 초기에 해당되는 엔진의 저속 중/고부하 조건에서는 밸브 리프트의 증대와 밸브의 열림 기간의 단축이 각각 요구되는 데, 이와 같은 조건을 종래 밸브용 가변작동기구에서는 만족시킬 수 없었다.In other words, the increase in the valve lift and the shortening of the valve opening period are required in the low speed medium / high load condition of the engine corresponding to the high speed constant speed driving or the rapid acceleration, respectively. Could not be satisfied.

따라서, 엔진의 저속 중/고부하시 상기 밸브 리프트(L)가 증가됨에 따라 종속적으로 밸브의 열림 기간이 길어지게 되면, 흡기의 역류가 발생되고, 아울러 밸브 리프트(L)의 증대에 따라 밸브의 관성력 증대가 초래되므로, 밸브 운동에 무리가 생기는 문제가 있었다. Therefore, when the valve lift L is increased at a low speed during heavy / high load of the engine, if the opening period of the valve is extended, the back flow of the intake air is generated, and the inertial force of the valve is increased with the increase of the valve lift L. Since the increase is caused, there is a problem that the valve movement is excessive.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 제어축의 축중심과 로커아암의 중심 사이의 상대 위치의 변화로부터 기인되는 밸브 리프트의 변화와, 이 밸브 리프트의 변화에 종속되는 밸브의 열림 기간의 변화를 각각 연동되지 않도록 함으로써, 엔진의 저속 중/고부하시 밸브 리프트는 증가되게 하고 밸브의 열림 기간은 단축되도록 하여 흡기의 역류 현상을 억제시킴과 더불어, 밸브의 관성력 증대에 따른 내구 문제의 발생을 배제할 수 있도록 하는 엔진의 밸브용 가변작동기구를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and the valve lift due to the change in the relative position between the axis of the control shaft and the center of the rocker arm and the opening of the valve depending on the change of the valve lift By not interlocking the change of period, the valve lift is increased at low and mid-high loads of the engine, and the opening period of the valve is shortened, thereby suppressing the inflow backflow phenomenon and preventing durability due to the increased inertia of the valve. It is an object of the present invention to provide a variable actuating mechanism for a valve of an engine that can eliminate occurrence.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 크랭크 축과 동기하여 회전하는 구동축과, 이 구동축상에 편심되게 설치된 입력캠, 이 입력캠으로부터 이격되어 밸브 리프터를 가압하도록 상기 구동축에 설치된 출력캠, 상기 입력캠과 편심된 위치에 있는 상기 구동축을 일측 선단에 고정하고 있는 제1링크부재, 이 제1링크부재의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지되는 로커아암, 이 로커아암의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지됨과 더불어 타측 선단이 상기 출력캠에 피벗지지되는 제2링크부재, 상기 로커아암의 중앙부위에 위치한 제어캠, 이 제어캠과 편심되어 설치된 제어축, 이 제어축을 회동시켜 밸브 리프트를 변화시키는 조절기구 및, 상기 제어축의 회동에 따라 상기 로커아암의 중심 위치를 변화시켜 밸브 리프트와는 별도로 밸브의 열림 기간을 변화시키는 열림 기간 가변 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object, the drive shaft rotating in synchronization with the crank shaft, an input cam eccentrically installed on the drive shaft, an output cam installed on the drive shaft to press the valve lifter spaced from the input cam, A first link member for fixing the drive shaft at an eccentric position to the input cam, a rocker arm having one end pivoted at the other end of the first link member, and one end at the other end of the rocker arm A second link member whose other end is pivotally supported by the output cam, a control cam located at the center of the rocker arm, a control shaft eccentrically installed with the control cam, and a control shaft rotated to change the valve lift. And an opening period of the valve separately from the valve lift by changing the center position of the rocker arm according to the rotation of the control shaft and the control shaft. It characterized in that it is configured to include an opening period variable means for changing the.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크 축과 동기하여 회전함과 더불어, 외주에 입력캠(10)과, 밸브 리프터(12)를 매개로 밸브를 개폐작동시키는 출력캠(14)이 각각 이격되게 설치된 구동축(16)과; 상기 입력캠(10)을 일측 선단에 편심되게 고정하고 있는 제1링크부재(18); 이 제1링크부재(18)의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지되는 로커아암(20); 이 로커아암(20)의 타측 선단에 일측 선단이 피벗지지됨과 더불어 타측 선단이 상기 출력캠(14)에 피벗지지되는 제2링크부재(22); 상기 로커아암(20)의 중앙부위에 위치한 제어캠(24); 이 제어캠(24)과 편심되어 설치된 제어축(26) 및; 이 제어축(26)을 회동시켜 밸브 리프트를 변화시키는 조절기구(28)로 이루어진다.As shown in FIG. 9, the output cam 14 rotates in synchronism with the crank shaft of the engine and opens and closes the valve via the input cam 10 and the valve lifter 12 on the outer circumference. Drive shafts 16 spaced apart from each other; A first link member (18) for fixing the input cam (10) eccentrically to one end; A rocker arm 20 having one end pivoted at the other end of the first link member 18; A second link member 22 having one end pivoted at the other end of the rocker arm 20 and the other end pivoted at the output cam 14; A control cam 24 located at the center of the rocker arm 20; A control shaft 26 eccentrically provided with the control cam 24; This control shaft 26 is rotated so that the adjustment mechanism 28 which changes a valve lift is comprised.

또한, 본 발명의 밸브용 가변작동기구는 상기 제어축(26)의 회동에 따라 상기 로커아암(20)의 중심(A) 위치를 변화시켜 밸브 리프트(L)와는 별도로 밸브의 열림 기간을 변화시키도록 하는 열림 기간 가변 수단을 부가하여 구비하고 있다.In addition, the variable actuating mechanism for the valve of the present invention changes the center A position of the rocker arm 20 according to the rotation of the control shaft 26 to change the opening period of the valve separately from the valve lift L. And an opening period variable means to be provided.

여기서, 상기 밸브의 열림 기간 가변 수단은 도 10과 도 11에 각각 도시된 바와 같이, 상기 제어축(26)과 동축상으로 결합되면서 반경방향으로 제1가이드 슬롯(40a)을 형성하고 있는 회전부재(40)와, 상기 제어축(26)을 지지함과 더불어, 상기 회전부재(40)에 형성된 제1가이드 슬롯(40a)과 대응되는 위치에 대략 "L"자로 절곡된 형태로 절개된 제2가이드 슬롯(42a)을 형성하고 있는 지지부재(42) 및, 상기 회전부재(40)에 형성된 제1가이드 슬롯(40a)과 상기 지지부재(42)에 형성된 제2가이드 슬롯(42a)을 순차적으로 지나는 체결부재(44)를 매개로 하여 대략 중앙부위가 피벗지지됨과 더불어 양측 선단이 상기 로커아암(20)의 양측 선단과 각각 체결핀(48)을 매개로 하여 피벗결합되는 회동부재(46)를 갖추고 있다.Here, the opening means for varying the opening period of the valve, as shown in Fig. 10 and 11, respectively, the rotating member which is coaxially coupled with the control shaft 26 to form a first guide slot 40a in the radial direction And a second cut in a bent shape of approximately "L" at a position corresponding to the first guide slot 40a formed in the rotating member 40 while supporting the control shaft 26. The support member 42 forming the guide slot 42a, the first guide slot 40a formed on the rotating member 40 and the second guide slot 42a formed on the support member 42 are sequentially The pivoting member 46 is pivotally supported by the fastening member 44 that passes, and both ends of the pivot member 46 are pivotally coupled to both ends of the rocker arm 20 via the fastening pins 48, respectively. Equipped.

이에 따라, 상기 회전부재(40)와 회동부재(46) 사이를 연결해 주는 상기 체결부재(44)는 상기 제어축(26)의 회전시 상기 로커아암(20)의 중심부위가 상기 지지부재(42)에 형성된 제2가이드 슬롯(42a)을 따라 이동할 수 있도록 해 준다.Accordingly, the fastening member 44 connecting the rotating member 40 and the rotating member 46 has the support member 42 at the center of the rocker arm 20 when the control shaft 26 is rotated. It allows to move along the second guide slot (42a) formed in the).

또한, 상기 조절기구(28)는 제어축(26)과 결합되어 이를 회전시키는 요동부재(28a)와, 이 요동부재(28a)와 나사결합되는 볼 스크류(28b) 및, 이 볼 스크류(28b)에 회전력을 가하는 구동모터(28c)를 갖추고 있는 바, 상기 구동모터(28c)는 엔진의 부하와 같은 운전 조건에 따라 엔진제어유니트(ECU;도시안됨)로부터 제어를 받도록 되어 있다.In addition, the adjustment mechanism 28 is coupled to the control shaft 26 and the swing member 28a for rotating it, a ball screw 28b screwed with the swing member 28a, and the ball screw 28b A drive motor 28c is provided to apply rotational force to the drive motor 28c, and the drive motor 28c is controlled by an engine control unit (ECU) (not shown) according to an operating condition such as an engine load.

이에 따라, 본 발명의 밸브용 가변작동기구에서는 상기 구동축(16)의 회전에 따라 상기 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및 제2링크부재(22)가 각각 순차적으로 연동하게 되는 데, 특히 상기 로커아암(20)이 제어축(26)과 편심된 상태로 피벗지지되어 있기 때문에, 상기 로커아암(20)의 중심(A)과 상기 제어축(26)의 축중심(X) 사이의 편심 위치에 따라, 상기 출력캠(14)을 매개로 한 밸브 리프터(12)의 상하 운동량, 즉 밸브 리프트가 변화될 수 있게 된다. Accordingly, in the variable actuating mechanism for the valve of the present invention, the first link member 18, the rocker arm 20, and the second link member 22 are sequentially interlocked with each other as the drive shaft 16 rotates. In particular, since the rocker arm 20 is pivotally supported eccentrically with the control shaft 26, the center A of the rocker arm 20 and the axis center X of the control shaft 26 are According to the eccentric position therebetween, the vertical movement amount, ie, the valve lift, of the valve lifter 12 via the output cam 14 can be changed.

그리고, 상기 출력캠(14)은 상기 조절기구(28)를 매개로 한 제어축(26)의 회전에 따라, 상기 로커아암(20)의 중심(A)과 상기 제어축(26)의 축중심(X) 사이의 편심 위치가 변화되면서 상기 밸브 리프터(12)를 상하로 가압하여 밸브를 개폐함에 있어 밸브 리프트(L)에 변화를 주게 된다.In addition, the output cam 14 has a center A of the rocker arm 20 and an axis center of the control shaft 26 according to the rotation of the control shaft 26 via the adjusting mechanism 28. As the eccentric position between (X) is changed to change the valve lift (L) in opening and closing the valve by pressing the valve lifter 12 up and down.

이 경우, 상기 열림 기간 가변 수단은 상기 제어축(26)의 회전에 따른 상기 로커아암(20)의 위치, 보다 정확하게는 로커아암(20)의 중심(A) 위치를 상기 지지부재(42)에 형성된 제2가이드 슬롯(42a)을 따라 안내하게 됨으로써, 상기 출력캠(14)을 통해 상기 밸브 리프터(12)를 거쳐 흡기밸브(도1을 참조)에서 수반되는 밸브 리프트(L)의 변화와 함께 밸브의 열림 기간까지도 가변적으로 조절할 수 있게 해 준다.In this case, the means for varying the opening period is such that the position of the rocker arm 20 according to the rotation of the control shaft 26, more precisely, the position of the center A of the rocker arm 20 on the support member 42. By guiding along the formed second guide slot 42a, through the valve lifter 12 via the output cam 14, with the change of the valve lift L involved in the intake valve (see FIG. 1). It allows for variable adjustment even for the opening period of the valve.

이하에서, 상기 언급한 바대로 상기 조절기구(28)를 매개로 하는 제어축(26)의 회전에 따라 밸브 리프트(L)의 변화와 밸브의 열림 기간에 대한 변화가 수반되는 구체적인 원리를 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, as mentioned above, the specific principle of changing the valve lift L and the opening period of the valve according to the rotation of the control shaft 26 through the regulating mechanism 28 will be described. Same as

먼저, 원리에 대한 구체적인 설명에 앞서, 상기 구동축(16)의 축중심은 "O"로 표기하며, 아울러 상기 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및, 제2링크부재(22), 그리고 출력캠(14)과의 피벗지점을 각각 제1 내지 제3피벗지점으로 선정하고, 이를 각각 "P1","P2","P3"으로 표기한다.First, prior to the detailed description of the principle, the shaft center of the drive shaft 16 is denoted by "O", and also the first link member 18 and the rocker arm 20 and the second link member 22 And, the pivot point with the output cam 14 is selected as the first to third pivot point, respectively, and denoted as "P1", "P2", "P3", respectively.

본 발명에 따른 연속가변 밸브 리프트 및 열림 기간 동시 제어기구의 작동 원리는 종래 도 3 내지 도 6에서와 같이, 각 피벗지점들에 대한 위치와 이에 따른 상기 제1링크부재(18)와 로커아암(20) 및 제2링크부재(22)에 대한 위치를 본 발명에 적용하여 나타내면, 도 12에 도시된 바와 같다.The operating principle of the simultaneous variable valve lift and opening period simultaneous control mechanism according to the present invention is the position of each pivot point, and thus the first link member 18 and the rocker arm (as shown in Figs. 3 to 6). 20) and the position with respect to the second link member 22 is applied to the present invention, as shown in FIG.

즉, 종래 보다 구동축(16)과 제어축(26) 사이의 거리를 가깝게 설정한 다음, 도 3에서와 같이, 상기 제어축(26)의 축중심(X)이 상기 로커아암(20)의 중심(A) 보다 상향되어 최대의 밸브 리프트(L)를 얻도록 상기 제어축(26)의 축중심(X)이 내려온 상태를 A점으로 한다. That is, the distance between the drive shaft 16 and the control shaft 26 is set closer than before, and as shown in FIG. 3, the axis center X of the control shaft 26 is the center of the rocker arm 20. A point is taken as a state in which the axis center X of the control shaft 26 is lowered so as to be higher than (A) to obtain the maximum valve lift L. FIG.

그리고, 상기 제어축(26)의 축중심(X)이 A점에 위치한 경우의 각 피벗지점들의 위치와 이에 따른 출력캠(14)의 스윙각을 도면에서 굵은 실선으로 표시하였다. In addition, the position of each pivot point and the swing angle of the output cam 14 when the axis center X of the control shaft 26 is located at the point A are indicated by a thick solid line in the drawing.

이때, 상기 출력캠(14)상의 제3피벗지점(P3)은 A1점(최상점)과 A2점(최하점) 사이의 원호를 따라 왕복 이동을 하게 되는 데, A2점에 있을 때에는 최대 밸브 리프트를 얻게 되며, 이후 V지점까지는 밸브 리프트가 점진적으로 작아지게 되고, V지점부터 A1점까지는 출력캠(14)의 베이스 구간에 해당되어 밸브 리프트는 0이 된다.At this time, the third pivot point P3 on the output cam 14 is reciprocated along the arc between A1 (the highest point) and A2 (the lowest point). After that, the valve lift gradually decreases to the point V, and the valve lift becomes 0 since the point V corresponds to the base section of the output cam 14.

또한, 상기와 마찬가지로 최소의 밸브 리프트가 얻어지도록 하는 점을 B로 표시하였고, 각 링크부재들과 피벗지점들의 위치들은 각각 일반 실선으로 표시하였다.In addition, as shown above, the point that the minimum valve lift is obtained is denoted by B, and the positions of the respective link members and the pivot points are indicated by the normal solid lines, respectively.

이때, 상기 구동축(16)의 축중심(O)을 중심으로 상기 입력캠(10)이 1회 회전하는 동안에는, 상기와 마찬가지로 제3피벗지점(P3)의 위치는 B1점과 B2점 사이를 왕복 이동하게 된다. 이때 제3피벗지점(P3)이 B2점에 있을 경우 밸브 프로파일내 최대점이 되고, 이때의 밸브 리프트값은 최소값이 된다. 또한, 제3피벗지점(P3)이 B1점에 있을 경우는 밸브가 열리지 않은 상태가 된다.At this time, while the input cam 10 is rotated once about the axis center O of the drive shaft 16, the position of the third pivot point P3 is reciprocated between the B1 and B2 points as described above. Will move. At this time, when the third pivot point P3 is at the point B2, the maximum point in the valve profile becomes, and the valve lift value at this time becomes the minimum value. In addition, when the third pivot point P3 is at the B1 point, the valve is not opened.

그리고, 도면에서 A점과 B점사이의 임의의 점(B')에 로커아암(20)의 중심(A)이 있을 때에 각 링크부재들과 피벗지점들의 위치와 그 때의 제3피벗지점(P3)의 위치는 가는 점선으로 도시하였다.In addition, when there is a center A of the rocker arm 20 at an arbitrary point B 'between the points A and B in the drawing, the positions of the respective link members and the pivot points and the third pivot point at that time ( The position of P3) is shown by a thin dotted line.

한편, 도면에서 C점은 제3피벗지점(P3)의 최하점이 A2점으로 동일하면서 최상점이 각각 다르도록 선택한 제어캠(24)의 중심점(로커아암(20)의 중심(A))이다.In the drawing, point C is the center point of the control cam 24 (center A of the rocker arm 20) selected such that the lowest point of the third pivot point P3 is the same as the A2 point and the highest point is different.

또한, 이 점은 다음과 같은 방식으로 찾을 수 있다.This can also be found in the following way.

먼저, A2점으로부터 제2링크부재(22)의 길이와 같은 반경을 갖는 원호를 그리고, 이 원호상의 점 P1(제1피벗지점(P1))과 O점(구동축(16)의 축중심(O))까지의 거리가 각각 로커아암(20)의 길이(제1피벗지점(P1)과 제2피벗지점(P2) 사이의 거리)와 제1링크부재(18)의 길이 + 입력캠(10)의 편심량이 되도록 하는 점 P2를 찾는다.First, a circular arc having the same radius as the length of the second link member 22 is drawn from the point A2, and the point P1 (first pivot point P1) on the arc and the point O (axis center O of the driving shaft 16) are drawn. )) Is the length of the rocker arm 20 (distance between the first pivot point P1 and the second pivot point P2) and the length of the first link member 18 + the input cam 10, respectively. Find the point P2 that yields the eccentricity of.

이 경우, 제2피벗지점(P2)의 위치가 P2점에 있으면, 제3피벗지점(P3)의 위치는 A2점과 같아지고, P1점과 P2점의 중간 지점이 곧 로커아암(20)의 중심(A)이 된다. In this case, if the position of the second pivot point P2 is at the point P2, the position of the third pivot point P3 is the same as the point A2, and the intermediate point between the point P1 and the point P2 is the rocker arm 20. It becomes center (A).

그리고, 이 점을 중심으로 로커아암(20)의 회동 궤적인 원위의 점들중에서 O점까지의 거리가 제1링크부재(18)의 길이 - 입력캠(10)의 편심량이 되는 점이 P3이 된다. 이 경우, 제1피벗지점(P1)의 위치가 P3이 될 때 제3피벗지점(P3)은 최상점이 된다. P3 is a point where the distance from the distal point of the rotational track of the rocker arm 20 to the point O becomes the length of the first link member 18 minus the eccentricity of the input cam 10. In this case, when the position of the first pivot point P1 becomes P3, the third pivot point P3 becomes the highest point.

이러한 방식으로 동일한 제3피벗지점(P3)의 최하점 A2를 가지면서 제3피벗지점(P3)의 최상점이 다른 로커아암(20)의 중심(A)을 찾아 C'점과 C점으로 하였다.In this manner, the center A of the rocker arm 20 having the lowest point A2 of the same third pivot point P3 while the uppermost point of the third pivot point P3 is found to be C 'point and C point.

도 13에는 로커아암(20)의 중심(A) 지점에 따른 제3피벗지점(P3)의 위치와 그 때의 밸브 프로파일 형태를 나타내고 있다. FIG. 13 shows the position of the third pivot point P3 along the center A point of the rocker arm 20 and the valve profile shape at that time.

도면상의 점선 OV는 출력캠(14)의 램프 구간(도 7을 참조)이 밸브 리프터(12)에 접촉하는 지점을 나타낸다. The dotted line OV in the figure indicates the point where the ramp section (see FIG. 7) of the output cam 14 contacts the valve lifter 12.

즉, 제3피벗지점(P3)의 위치가 점선보다 아래에 있을 때, 밸브가 열린 것을 의미한다. 도면에서 선분 OV에 대하여 제3피벗지점(P3)의 최상점과 최하점이 이루는 각을 각각 α, β로 하고, 선분 OV가 수평선과 이루는 각을 γ, 출력캠(14)의 길이를 Lout이라고 하면, That is, when the position of the third pivot point P3 is below the dotted line, it means that the valve is opened. In the drawing, the angle between the highest point and the lowest point of the third pivot point P3 is α and β with respect to the line segment OV, and the angle between the line segment OV and the horizontal line is γ and the length of the output cam 14 is Lout. ,

최대 밸브 리프트= Lout × sin(β+ γ)Valve lift = Lout × sin (β + γ)

밸브 열림기간 = β / (α+β) × 720°Valve open period = β / (α + β) × 720 °

로 정의될 수 있게 된다.It can be defined as.

도 12에서 로커아암(20)의 중심(A) 지점이 A에서 B로 이동함에 따라, β가 감소하여 최대 밸브 리프트가 감소하게 되고, 밸브의 열림 기간도 감소하게 된다. As the center A point of the rocker arm 20 moves from A to B in FIG. 12, β decreases to decrease the maximum valve lift, and the opening period of the valve also decreases.

또한, 로커아암(20)의 중심(A) 지점이 A에서 C로 이동하는 경우에는 β는 일정하나, α가 증가하여 최대 밸브 리프트는 동일하게 되나, 밸브의 열림 기간은 오히려 감소하는 것을 알 수 있게 된다. In addition, when the center A of the rocker arm 20 moves from A to C, β is constant, but α is increased so that the maximum valve lift is the same, but the opening period of the valve is rather decreased. Will be.

상기 로커아암(20)의 중심(A) 지점의 위치에 따른 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간의 형태는 도 14 내지 도 16에 각각 도시된 바와 같이, A일 때 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간은 최대가 되고, B일 때 밸브 리프트는 최대이고, 밸브의 열림기간은 감소하게 되며, C일 때 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간은 감소하게 되는 것을 알 수 있다. As shown in FIGS. 14 to 16, the shape of the valve lift and the opening period of the valve according to the position of the center A point of the rocker arm 20 is the maximum opening period of the valve lift and the valve when A is the maximum. It can be seen that the valve lift is the maximum when B, the opening period of the valve is reduced, and the opening period of the valve lift and the valve is decreased when C.

이는 엔진의 전체 운전 조건에서 필요로 하는 밸브 리프트 및 밸브의 열림 기간을 제어할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 각 링크부재의 길이와 각 캠들과 축 사이의 편심량의 변경을 통하여 밸브 리프트 및 밸브의 열림 기간의 변경에 대한 정도를 조정할 수 있음을 의미한다.This means that it is possible to control the valve lift and the opening period of the valve which are required in the overall operating conditions of the engine. In addition, it means that the degree of change in the valve lift and the opening period of the valve can be adjusted by changing the length of each link member and the amount of eccentricity between the cams and the shaft.

따라서, 상기와 같이, 로커아암(20)의 중심(A) 지점을 A와 B 및 C지점으로 각각 변화시킴으로써, 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간을 각각 변화시킬 수 있도록 하기 위해 실제적인 구현 방안은 앞서 설명한 도 9 내지 도 11에 도시된 밸브의 열림 기간 가변 수단을 매개로 가능하게 되는 것이다.Therefore, as described above, by changing the center (A) point of the rocker arm 20 to the A, B and C points, respectively, the actual implementation plan to change the opening period of the valve lift and the valve respectively, The opening period variable means of the valve shown in FIGS.

즉, 본 발명에서 밸브의 열림 기간 가변 수단에서는 상기 로커아암(20)의 중심(A) 지점의 위치를 B~A~C 지점 사이에서 이동시킬 수 있는 것인 바, 먼저 A~B 사이의 지점에서는 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간이 동시에 변경되고, A~C 사이의 지점에서는 밸브 리프트는 변화가 없는 상태에서 밸브의 열림 기간만을 변경시키는 것이 가능하게 된다.That is, in the present invention, in the variable opening period of the valve, the position of the center A point of the rocker arm 20 can be moved between the B to A to C points, first between A and B points. In this case, the valve lift and the valve opening period are simultaneously changed, and at a point between A and C, it is possible to change only the valve opening period without changing the valve lift.

상기 로커아암(20)의 중심(A) 지점의 위치를 2개의 채널을 사용하여 x,y위치를 제어한다면 원하는 위치로 이동시키는 것이 가능하나, 실린더 헤드내 공간이 협소하고, 별도의 제어축이나 이송기구가 필요하게 된다. If the position of the center (A) of the rocker arm 20 to control the x, y position using two channels, it is possible to move to the desired position, but the space in the cylinder head is narrow, separate control shaft or A transfer mechanism is necessary.

그러나, B~A~C 사이를 한 개의 각도제어로서 제어할 수 있는 데, 이것이 바로 본 발명의 도 9 내지 도 11에 도시된 밸브의 열림 기간 가변 수단인 것이다.However, it is possible to control between B and A to C as one angle control, which is the opening period variable means of the valve shown in Figs. 9 to 11 of the present invention.

도 9 내지 도 11에서, 상기 지지부재(42)에 동일한 위치에 형성된 L자형상의 제2가이드 슬롯(42a)은 도 12의 B~A~C점을 연결한 곡선과 동일한 형상으로 이루어진다.9 to 11, the L-shaped second guide slot 42a formed at the same position on the support member 42 has the same shape as the curve connecting points B to A of FIG. 12.

그리고, 상기 회전부재(40)에 반경방향으로 제1가이드 슬롯(40a)이 형성되어 있다.In addition, a first guide slot 40a is formed in the rotation member 40 in the radial direction.

이후, 본 발명의 열림 기간 가변 수단이 도 11에 도시된 단면 구조와 같이 조립된 다음에 상기 회전부재(40)의 제1가이드 슬롯(40a)과 상기 지지부재(42)의 제2가이드 슬롯(42a) 사이로 상기 체결부재(44)가 양쪽에서 삽입되어 고정되면, 상기 제어축(26)의 회전에 의해 상기 체결부재(44)의 위치는 상기 지지부재(42)의 제2가이드 슬롯(42a)을 따라 이동하게 되고, 이 이동의 궤적을 추종하면, 도 12에 도시된 B~A~C점 사이의 경로와 동일한 것이 된다.Then, the opening period variable means of the present invention is assembled as shown in the cross-sectional structure shown in Figure 11 and then the first guide slot (40a) of the rotating member 40 and the second guide slot of the support member 42 ( When the fastening member 44 is inserted and fixed between both sides between 42a), the position of the fastening member 44 is rotated by the control shaft 26 so that the second guide slot 42a of the support member 42 is rotated. It follows the movement of this movement, and following the trajectory of this movement becomes the same as the path | route between B-A-C points shown in FIG.

이때, 상기 지지부재(42)는 아래에 위치한 상기 구동축(16)에 끼워져 고정되므로, 상기 제어축(26)의 회전과 상관없이 일정한 위치를 유지할 수 있게 된다.At this time, since the support member 42 is fitted and fixed to the drive shaft 16 located below, the support member 42 can maintain a constant position regardless of the rotation of the control shaft 26.

또한, 상기 회동부재(46)는 일측은 상기 제어축(26)과의 간섭을 회피할 수 있도록 상측으로 구부러진 형태로 이루어지는 데, 이는 다기통 엔진에 설치할 경우, 제어축(26)을 회피하여 제1링크부재(18)에 연결될 수 있도록 하기 위함인 것이다.In addition, the rotating member 46 is formed to be bent upward to one side to avoid interference with the control shaft 26, which, when installed in a multi-cylinder engine, avoids the control shaft 26 One is to be connected to the link member 18.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(42) 사이에서 상기 회전부재(40)가 양측에서 체결부재(44)를 매개로 하여 고정됨과 더불어, 이 체결부재(44)에 회동부재(46)를 고정시키게 되면, 상기 회전부재(40)는 지지부재(42)로부터 균일한 반력을 받게 되므로, 회전부재(40)와 지지부재(42) 사이의 마찰력을 증대시킬 수 있게 된다.On the other hand, as shown in Figure 11, between the support member 42, the rotating member 40 is fixed via the fastening member 44 on both sides, and the rotating member (44) to the fastening member 44 When the 46 is fixed, the rotating member 40 receives a uniform reaction force from the supporting member 42, thereby increasing the friction force between the rotating member 40 and the supporting member 42.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 밸브용 가변작동기구에 의하면, 로커아암(20)의 중심(A) 위치를 열림 기간 가변 수단을 매개로 변화시킬 수 있음에 따라, 밸브 리프트에 의해 결정되는 밸브의 열림 기간을 독립적으로 조절할 수 있게 되므로, 즉 차량이 고속으로 정속 주행을 하거나 급가속의 초기에 해당되는 엔진의 저속시 중/고부하 조건에서 각각 밸브 리프트는 증대시키면서 밸브의 열림 기간은 단축시킬 수 있게 되므로, 흡기의 역류에 따른 성능의 저하와 함께 작은 밸브 리프트에 의한 펌핑 손실을 줄일 수 있게 된다.As described above, according to the variable actuating mechanism for the valve of the engine according to the present invention, the position of the center A of the rocker arm 20 can be changed by means of the variable opening period, which is determined by the valve lift. Since the opening period of the valve can be adjusted independently, that is, the vehicle lifts at a constant speed at high speed or increases the valve lift while reducing the valve opening period, respectively, at low and medium / high load conditions of the engine corresponding to the initial stage of rapid acceleration. As a result, the pumping loss due to the small valve lift can be reduced together with the deterioration of the performance due to the backflow of the intake air.

또한, 본 발명은 엔진의 전체 작동 영역에서 스로틀 기구의 필요없이 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간을 각각 제어, 특히 밸브의 열림 기간을 가변적으로 제어할 수 있음에 따라, 밸브의 오버랩 구간의 감소와 이에 따른 성능의 향상 및, 연비의 개선 효과를 기대할 수 있게 된다. In addition, the present invention can variably control the valve lift and the valve opening period, in particular the valve opening period, without the need for a throttle mechanism in the entire operating region of the engine, thereby reducing the overlap period of the valve and thus The improvement of the performance and the fuel efficiency can be expected.

도 1은 종래 엔진의 밸브용 가변작동기구를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a variable operating mechanism for a valve of a conventional engine.

도 2는 도 1에 도시된 가변작동기구의 작동 상태를 도시한 도면.2 is a view showing an operating state of the variable actuating mechanism shown in FIG.

도 3 내지 도 6은 각각 종래 가변작동기구에서 제어축의 축중심과 로커아암의 중심 사이의 상대 위치의 변화에 따른 밸브 리프트의 변화를 도시한 개략도.3 to 6 are schematic views showing the change of the valve lift according to the change of the relative position between the axis center of the control shaft and the center of the rocker arm in the conventional variable actuating mechanism, respectively.

도 7은 도 1 내지 도 6에 도시된 출력캠의 프로파일을 도시한 도면.7 is a view showing a profile of the output cam shown in FIGS.

도 8은 종래 가변작동기구에서 구동축의 회전각 대비 밸브 리프트의 변화를 도시한 그래프.8 is a graph showing a change in the valve lift relative to the rotation angle of the drive shaft in the conventional variable operation mechanism.

도 9는 본 발명에 따른 엔진의 밸브용 가변작동기구를 도시한 분해사시도.9 is an exploded perspective view showing a variable operating mechanism for the valve of the engine according to the present invention.

도 10은 도 9에 도시된 열림 기간 가변 수단의 구성을 도시한 분해사시도.10 is an exploded perspective view showing the configuration of the opening period variable means shown in FIG. 9;

도 11은 도 10에 도시된 열림 기간 가변 수단의 결합상태를 도시한 단면도.FIG. 11 is a sectional view showing a coupled state of the opening period variable means shown in FIG. 10; FIG.

도 12는 본 발명의 핵심 구성인 제2가이드 슬롯의 형상을 결정하기 위한 개략도.Figure 12 is a schematic diagram for determining the shape of the second guide slot which is the core configuration of the present invention.

도 13 내지 도 16은 각각 제2가이드 슬롯을 따라 로커아암의 중심이 이동할 때, 변화되는 밸브 리프트와 밸브의 열림 기간을 나타내는 개략도.13 to 16 are schematic diagrams showing the valve lift and the opening period of the valve changed as the center of the rocker arm moves along the second guide slot, respectively.

도 17은 본 발명에 따른 가변작동기구에서 구동축의 회전각 대비 밸브 리프트의 변화를 도시한 그래프.17 is a graph showing a change in the valve lift relative to the rotation angle of the drive shaft in the variable operating mechanism according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10-입력캠 12-밸브 리프터10-input cam 12-valve lifter

14-출력캠 16-구동축14-output cam 16-drive shaft

18-제1링크부재 20-로커아암18-first link member 20- rocker arm

22-제2링크부재 24-제어캠22-second link member 24-control cam

26-제어축 28-조절기구26-control shaft 28-adjustment mechanism

30-흡기밸브 40-회전부재30-intake valve 40-rotating member

42-지지부재 44-체결부재42-supporting member 44-fastening member

46-회동부재46-rotating member

Claims

A drive shaft 16 rotating in synchronization with the crank shaft;

An input cam 10 eccentrically installed on the drive shaft 16;

An output cam 14 installed on the drive shaft 16 to pressurize the valve lifter 12 away from the input cam 10;

A first link member 18 fixing the drive shaft 16 at one end of the drive cam 16 in an eccentric position with the input cam 10;

A rocker arm 20 having one end pivoted at the other end of the first link member 18;

A second link member 22 having one end pivoted at the other end of the rocker arm 20 and the other end pivoted at the output cam 14;

A control cam 24 located at the center of the rocker arm 20;

A control shaft 26 installed eccentrically with the control cam 24;

An adjusting mechanism 28 for rotating the control shaft 26 to change the valve lift;

Coaxial with the control shaft 26 to change the center A position of the rocker arm 20 in accordance with the rotation of the control shaft 26 to change the opening period of the valve separately from the valve lift L. Rotating member 40 coupled to form a first guide slot (40a) in the radial direction, and the first guide slot (40a) formed in the rotating member 40 while supporting the control shaft 26 and A support member 42 having a second guide slot 42a cut in an L shape at a corresponding position, and a first guide slot 40a and the support member 42 formed in the rotating member 40. The pivot member 46 is pivotally supported by the central portion via the fastening member 44 inserted between the second guide slots 42a formed at the both ends, and the pivot member 46 is pivotally coupled to both ends of the rocker arm 20, respectively. Opening period variable means having a valve for the engine, characterized in that configured including Variable mechanism

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