KR100521510B1 - 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조 - Google Patents

실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조에 관한 것으로서, 특히 메인 캠 샤프트의 중심부에 독립 회전 가능하게 보조 캠 샤프트를 형성하고, 상기 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트의 경계 부위에 유압 작동하는 결합수단을 형성하여 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트가 서로 결합되거나 분리되는 것에 의해 특정 실린더의 디액티베이션을 구현할 수 있도록 하므로서, 디액티베이션을 위한 구성부품의 구조를 단순화 함은 물론 질량 및 마찰을 감소시켜 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조에 관한 것이다.

Description

실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조{Separation type cam shaft structure}
본 발명은 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조에 관한 것으로서, 특히 디액티베이션을 위한 구성부품의 구조를 단순화 함은 물론 질량 및 마찰을 감소시켜 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조에 관한 것이다.
현재 내연기관에 있어서 연비향상과 배기가스 저감을 위해 타행 운전 등과같은 조건하에서 특정 실린더의 연소동작이 이루어지지 않도록 하는 실린더 디액티베이션(Deactivation) 기술이 적용되고 있다.
이와같이 실린더 디액티베이션을 위한 기술로는 ① 단순히 연료를 차단하는 방법. ② 밸브 디액티베이션 기술을 이용하는 방법이 제공되고 있는데, 상기 연료를 차단하는 방법은 연료가 차단되더라도 밸브의 개폐동작이 지속적으로 이루어짐에 따라 밸브를 통한 펌핑 손실이 발생하는 문제점이 있고,
상기 밸브 디액티베이션 기술은 밸브를 구동하는 태핏(Tappet)을 특수하게 개조하거나 로커암을 단속하는 기구등을 이용하여 밸브를 정지시키는 것으로서, 이러한 종래기술은 밸브 및 밸브를 구동시키는 운동부의 질량이 높아져 제품의 동작에 대한 신뢰성을 확보하기 힘들뿐만 아니라 밸브가 동작하지 않을때에도 캠에 의해 운동하는 부분은 여전히 남아있게되어 스프링의 탄성력에 의한 마찰손실을 피할 수 없는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 메인 캠 샤프트의 중심부에 독립 회전 가능하게 보조 캠 샤프트를 형성하고, 상기 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트의 경계 부위에 유압 작동하는 결합수단을 형성하여 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트가 서로 결합되거나 분리되는 것에 의해 특정 실린더의 디액티베이션을 구현할 수 있도록 하므로서, 디액티베이션을 위한 구성부품의 구조를 단순화 함은 물론 질량 및 마찰을 감소시켜 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
양측 끝단에 제 1 및 제 4 캠이 형성된 메인 캠 샤프트의 중심부에 직경이 작은 잘록부를 형성하고, 상기 잘록부 상에 제 2 캠과 제 3 캠을 구비한 보조 캠 샤프트를 회전 가능하게 형성하되,
상기 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트의 경계 부위에 유압에 의해 작동하여 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트를 선택적으로 결합시켜 보조 캠 샤프트의 디액티베이션이 구현되도록 하는 결합수단을 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 메인 캠 샤프트의 내부에는 실린더 헤드 내의 오일홀로 부터 공급된 유압을 상기 결합수단으로 공급하는 유압공급통로가 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 결합수단은 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트의 경계부위에 서로 마주하도록 제 1 및 제 2 결합홀을 요입 형성하고, 상기 메인 캠 샤프트에 형성된 제 1 결합홀이 유압공급통로와 연통되도록 하면서 그 내부에 작동핀을 출몰가능하게 설치하며,
상기 제 2 결합홀 내부에는 스프링에 의해 탄지된 상태의 구동핀을 장착하여 상기 작동핀의 출몰동작에 따라 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트가 선택적으로 결합되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일홀의 도중에는 ECU의 제어에 따라 개폐되어 유압공급통로로 공급되는 유압을 단속하는 솔레노이드밸브를 형성한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도면부호 1 은 메인 캠 샤프트를 나타내며, 이 메인 캠 샤프트(1)의 양측 끝단 외주연에는 1번 실린더와 4번 실린더의 밸브를 구동하기위한 제 1 및 제 4 캠(2,3)이 형성되어 있고, 상기 메인 캠 샤프트(1)의 중간부분에는 보조 캠 샤프트(5)의 결합을 위한 잘록부(4)가 형성된다.
상기 잘록부(4)의 외주연상에는 보조 캠 샤프트(5)가 독립적인 회전이 가능하도록 결합되며, 상기 보조 캠 샤프트(5)의 외주연에는 2번 실린더와 3 번 실린더의 밸브를 구동하기 위한 제 2 및 제 3 캠(6,7)이 형성된다.
상기 메인 캠 샤프트(1)와 보조 캠 샤프트(5)의 경계부위, 더욱 상세하게는 잘록부(4)의 외주연과 보조 캠 샤프트(5)의 내주연에 메인 캠 샤프트(1)와 보조 캠 샤프트(5)를 선택적으로 결합시켜 메인 및 보조 캠 샤프트(1,5)가 동시에 회전하도록 하거나 메인 캠 샤프트(1) 만이 회전하도록 하는 결합수단(10)을 형성한다.
그리고, 상기 메인 캠 샤프트(1)의 내부에는 실린더 헤드 내부에 형성되어 있는 오일홀(20)과 연통되어 상기 오일홀(20)로부터 공급되는 유압을 결합수단(10)에 공급하기 위한 유압공급통로(8)가 형성되며, 상기한 오일홀(20)의 도중에는 ECU(22)의 제어신호에 따라 개폐되어 유압공급통로(8)로 공급되는 유압을 단속하는 솔레노이드밸브(21)가 형성된다.
한편, 상기 결합수단(10)은 도 2 에 도시된 바와같이 메인 캠 샤프트(1)와 보조 캠 샤프트(5)의 경계 부위에 서로 마주하도록 제 1 결합홀(11)과 제 2 결합홀(12)을 각각 형성하고, 상기 메인 캠 샤프트(1)의 잘록부(4) 상에 요입 형성된 제 1 결합홀(11)은 유압공급통로(8)와 연통되도록 하면서 그 제 1 결합홀(11)의 내부에 유압공급통로(8)를 통해 공급되는 유압에 따라 출몰하는 작동핀(13)을 형성한다.
상기 작동핀(13)은 제 1 결합홀(11)과 동일한 크기로서 형성하여 상기 작동핀(13)이 제 1 결합홀(11) 내부로 완전히 몰입된 상태일때에는 메인 캠 샤프트(1)와 보조 캠 샤프트(5)가 서로 분리되어 보조 캠 샤프트(5)가 회전하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 2 결합홀(12) 내부에는 스프링(15)에 탄지된 상태의 구동핀(14)을 장착하여 상기 작동핀(13)이 유압에 의해 돌출될때 구동핀(14)을 밀고 제 2 결합홀(12) 내부로 진입할 수 있도록 하였다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
엔진이 정상 운전될때에는 ECU(22)가 솔레노이드밸브(21)를 개방시켜 유압공급통로(8)로 유압이 공급되도록 하여 작동핀(13)이 도 3 에 도시된 바와같이 유압에 의해 작동하여 구동핀(14)을 밀고 제 2 결합홀(12) 내부로 진입하도록 한다.
상기 구동핀(14)이 제 2 결합홀(12) 내부로 진입하게되면 메인 캠 샤프트(1)와 보조 캠 샤프트(5)가 서로 결합된 상태를 유지하게되므로 메인 캠 샤프트(1)와 보조 캠 샤프트(5)가 동시에 회전하면서 각 실린더의 흡배기밸브를 개폐시키게 되는 것이다.
한편 차량의 타행 주행시와 같은 실린더 디액티베이션 조건이 되면, ECU(22)는 솔레노이드밸브(21)를 차단시켜 유압공급통로(8)로 유압이 공급되지 않도록 하고, 이에의해 상기 작동핀(13)은 스프링(15)의 탄력에 의해 밀려서 제 1 결합홀(11) 내부에 완전히 몰입되게 된다.(도 2 참조)
상기 작동핀(13)이 제 1 결합홀(11) 내부로 완전히 몰입되면 보조 캠 샤프트(5)가 메인 캠 샤프트(1)로부터 분리되면서 메인 캠 샤프트(1) 만이 정상적으로 회전하고 보조 캠 샤프트(5)는 회전하지 않게된다.
이에따라 제 1 및 제 4 실린더의 흡배기밸브 만이 정상적으로 개폐동작하여 상기 2개의 실린더만 동작하게되고, 보조 캠 샤프트(5)에 의해 제어되는 제 2 및 제 3 실린더의 흡배기밸브는 닫힌 상태를 유지하게되므로 상기 제 2 및 제 3 실린더는 디액티베이션 상태를 유지하게되는 것이다.
상기 설명과같이 디액티베이션 조건에서 보조 캠 샤프트(5)가 회전하지 않게됨에 따라 보조 캠 샤프트(5)에 의한 마찰손실 뿐만 아니라 밸브 스프링에 의한 마찰손실도 줄여줄 수 있게되어 실린더 디액티베이션 효과를 극대화 할 수 있게된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 메인 캠 샤프트의 중심부에 독립 회전 가능하게 보조 캠 샤프트를 형성하고, 상기 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트의 경계 부위에 유압 작동하는 결합수단을 형성하여 메인 캠 샤프트와 보조 캠 샤프트가 서로 결합되거나 분리되는 것에 의해 특정 실린더의 디액티베이션을 구현할 수 있도록 하므로서, 디액티베이션을 위한 구성부품의 구조를 단순화 함은 물론 질량 및 마찰을 감소시켜 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 분리형 캠 샤프트 구조를 보인 도면.
도 2 는 본 발명에 적용된 결합수단을 보인 단면도.
도 3 은 본 발명에 적용된 결합수단의 작동상태를 보인 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 메인 캠 샤프트 2 : 제 1 캠
3 : 제 4 캠 4 : 잘록부
5 : 보조 캠 샤프트 6 : 제 2 캠
7 : 제 3 캠 8 : 유압공급통로
10 : 결합수단 11 : 제 1 결합홀
12 : 제 2 결합홀 13 : 작동핀
14 : 구동핀 15 : 스프링
20 : 오일홀 21 : 솔레노이드밸브
22 : ECU

Claims (4)

1번 내지 4번 실린더가 구비되고 상기 각 실린더의 상부측에 마련된 흡배기 밸브의 구동을 위한 캠 샤프트가 형성된 엔진에서, 엔진의 운전영역에 따라 2번 실린더와 3번 실린더의 동작이 선택적으로 이루어지도록 구성된 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조에 있어서,
상기한 캠 샤프트는 제 1 캠(2)과 제 4 캠(3)이 구비된 메인 캠 샤프트(1)와 제 2 캠(6)과 제 3 캠(7)이 구비된 보조 캠 샤프트(5)로 구분형성되어지되, 상기한 메인 캠 샤프트(1)의 중앙부 도중에는 보조 캠 샤프트(5)의 장착을 위한 잘록부(4)가 주변보다 상대적으로 작은 직경으로 형성되고, 상기 보조 캠 샤프트(5)는 잘록부(4)에 조립될 수 있도록 길이방향의 내부가 중공형으로 형성되고, 상기 잘록부(4)의 외주연과 보조 캠 샤프트(5)의 내주연 사이에는 메인 캠 샤프트(1)의 회전력이 보조 캠 샤프트(5)에 선택적으로 전달되도록 제어하기 위한 결합수단(10)이 형성되어지되,
상기한 결합수단(10)은 메인 캠 샤프트(1)의 길이방향으로 형성된 유압공급통로(8)와, 상기 유압공급통로(8)에서 전달된 유압에 의해 전후진동작되는 작동핀(13)과, 상기 작동핀(13)이 수용되기 위해 상기 메인 캠 샤프트(1) 및 보조 캠 샤프트(5)에 각각 형성되는 제 1 결합홀(11) 및 제 2 결합홀(12)과, 상기한 유압공급통로(8)에서 전달되는 유압에 대항하는 힘으로 상기 작동핀(13)을 탄력지지하기 위한 스프링(15) 및 구동핀(14)과, 상기한 유압공급통로(8)로 유압을 제공하기 위한 유압홀(20)의 도중에 전자제어장치(22)의 제어에 의해 단속되는 솔레노이드 밸브(21)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 디액티베이션 구동을 위한 분리형 캠 샤프트 구조.
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