KR100820701B1 - 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

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KR100820701B1
KR100820701B1 KR1020060128098A KR20060128098A KR100820701B1 KR 100820701 B1 KR100820701 B1 KR 100820701B1 KR 1020060128098 A KR1020060128098 A KR 1020060128098A KR 20060128098 A KR20060128098 A KR 20060128098A KR 100820701 B1 KR100820701 B1 KR 100820701B1
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Abstract

밸브의 이동 변위를 가변적으로 조절하는 가변 밸브 리프트 장치는 밸브, 그 회전에 의하여 상기 밸브를 개폐하도록 형성된 캠, 상기 캠을 회전시키도록 상기 캠에 연결된 캠 축, 상기 캠의 회전에 대응하여 상기 밸브를 개폐하도록 엔드 레버(end lever)에 선택적으로 연결되는 적어도 하나의 캠 팔로어(cam follower), 및 상기 캠의 회전에 대응하여 상기 밸브를 선택적으로 개폐 또는 밸브의 개폐량을 조절하도록 상기 적어도 하나의 캠 팔로어를 상기 엔드 레버에 선택적으로 연결하는 가변 장치를 포함하되, 상기 캠 팔로어는, 상기 엔드 레버에 고정적으로 연결되는 적어도 하나의 외측 캠 팔로어, 및 상기 외측 캠 팔로어의 사이에 게재되며, 상기 솔레노이드 장치의 작동에 대응하여 상기 외측 캠 팔로어에 선택적으로 연결되는 내측 캠 팔로어를 포함한다.
Figure R1020060128098
밸브, 가변 밸브, CDA(cylinder deactivation), VVL (variable valve lift), CVVL (continuous variable valve lift), 캠, 캠 축, 팔로어(follower).

Description

가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}
도1은 본 발명의 실시예에 의한 CDA (Cylinder DeActivation) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 오프(off)된 상태를 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 CDA (Cylinder DeActivation) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 온(on)된 상태를 보여주는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 VVL (Variable Valve lift) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 오프(off)된 상태를 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 VVL (Variable Valve lift) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 온(on)된 상태를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 밸브
103: 캠 축
101: 캠
105, 109: 외측 캠 팔로어(outer cam follower)
107: 내측 캠 팔로어
113: 제1 핀
115: 제2 핀
117: 제3 핀
111: 가변 장치
150: 솔레노이드 장치
본 발명은 가변 밸브 리프트장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 작동 영역이 향상되고 구성이 단순화되고 내구성이 향상된 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 가변 밸브 리프트 장치는 밸브의 개폐량을 가변적으로 조절하는 장치이다.
종래 기술에 의하면, 주로 이용되는 가변 밸브 리프트 장치는 2step VVL(Variable Valve lift) 시스템과 CVVL (Continuous Variable Valve Lift) 시스템이다.
일반적으로, 종래 기술에 의한 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의하여 작동된다.
즉, 유압을 이용하여 가변 밸브가 작동되어 밸브의 개폐량이 조절되거나 밸브가 작동되거나 작동되지 아니한다.
더욱 상세하게는, CDA(Cylinder DeActivation) 시스템에서는 가변 밸브 리프트 장치의 작동에 의하여 밸브가 작동되거나 작동되지 아니하며, VVL (variable valve lift) 시스템에서는 밸브의 개폐량이 조절된다.
그런데, 종래기술에 의한 가변 밸브 리프트 장치에 의하면, 유압에 의하여 작동되므로 작동 영역이 제한되는 문제가 있었다.
또한, 유압이 이동되는 유로가 설정되므로 내부 구조가 복잡하고 엔진이 노후될 경우, 오일 특성의 변화에 의한 작동성능이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 오일을 감지하기 위한 모니터링 센서(유압센서, 유온센서)가 따로 필요하고 오일의 각각의 조건에 대한 맵핑(mapping)이 이루어져야 하므로 개발비용과 개발 기간이 긴 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 작동 영역이 향상되고 구성이 단순화되고 내구성이 향상된 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 밸브의 이동 변위를 가변적으로 조절하는 가변 밸브 리프트 장치는 그 회전에 의하여 상기 밸브를 개폐하도록 형성된 캠, 밸브를 개폐하는 캠을 회전시키도록 상기 캠에 연결된 캠 축, 상기 캠의 회전에 대응하여 상기 밸브를 개폐하도록 엔드 레버(end lever)에 선택적으로 연결되는 적어도 하나의 캠 팔로어(cam follower), 및 상기 캠의 회전에 대응하여 상기 밸브를 선택적으로 개폐 또는 밸브의 개폐량을 조절하도록 상기 적어도 하나의 캠 팔로어를 상기 엔드 레버에 선택적으로 연결하는 가변 장치를 포함하되, 상기 캠 팔로어는, 상기 엔드 레버에 고정적으로 연결되는 적어도 하나의 외측 캠 팔로어, 및 상기 외측 캠 팔로어의 사이에 게재되며, 상기 가변 장치의 작동에 대응하여 상기 외측 캠 팔로어에 선택적으로 연결되는 내측 캠 팔로어를 포함한다.
상기 가변 장치는, 상기 외측 캠 팔로어에 위치하는 제1 핀, 상기 내측 캠 팔로어에 위치하는 제2 핀, 및 상기 다른 하나의 외측 캠 팔로어에 위치하는 제3 핀을 포함하되, 상기 제1, 2, 및 3핀은 서로 일체로 이동하도록 형성된다.
상기 가변 장치는, 상기 제1 핀이 상기 제3 핀 방향으로 이동하도록 배치되는 탄성 부재, 및 상기 제3 핀이 상기 제1 핀 방향으로 이동하도록 작동하는 솔레노이드 장치를 더 포함한다.
상기 솔레노이드 장치는, 전류가 인가되면 자력을 발생시키는 코일, 상기 코일에 전류가 인가될 경우, 상기 제3 핀이 제1 핀 방향으로 이동하도록 상기 제3 핀에 고정되는 전기자, 및 상기 코일을 구동시키는 액추에이터를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 CDA (Cylinder DeActivation) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 오프(off)된 상태를 보여주는 도면이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 CDA (Cylinder DeActivation) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 온(on)된 상태를 보여주는 도면이다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 가변 밸브 리프트 장치가 CDA 장치에 사용될 경우와 가변 밸브 리프트 장치(VVL: variable valve lift apparatus) 자체일 경우로 나누어 설명한다.
더욱 상세하게는 도1의 (b)는 도(a)의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면을 보여주는 도면이며, 도2의 (b)는 도(a)의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면을 보여주는 도면이다.
도1 및 도2를 참조하면 본 발명의 실시예에 의한 밸브의 이동 변위를 가변적으로 조절하는 가변 밸브 리프트 장치는 캠(101), 캠 축(103), 캠 팔로어(cam follower)(105, 107, 109), 및 가변 장치(111)를 포함한다.
또한, 상기 캠 팔로어(105, 107, 109)는 외측 캠 팔로어(105, 109), 및 내측 캠 팔로어(107)를 포함한다.
캠(101)은 그 회전에 의하여 상기 밸브(100)를 개폐하도록 형성되고, 캠 축(103)은 상기 캠(101)을 회전시키도록 상기 캠(101)에 연결된다.
적어도 하나의 캠 팔로어(105, 107, 109)는 상기 캠(101)의 회전에 대응하여 상기 밸브(100)를 개폐하도록 엔드 레버(end lever)(127)에 선택적으로 연결된다.
가변 장치(111)는 상기 캠(101)의 회전에 대응하여 상기 밸브(100)를 선택적으로 개폐 또는 밸브의 개폐량을 조절하도록 상기 적어도 하나의 캠 팔로어(105, 107, 109)를 상기 엔드 레버(127)에 선택적으로 연결한다.
상기 캠 팔로어(105, 107, 109)의 적어도 하나의 외측 캠 팔로어(105, 109)는 상기 엔드 레버(127)에 고정적으로 연결되며, 상기 내측 캠 팔로어(107)는 상기 외측 캠 팔로어(105, 109)의 사이에 게재되며, 상기 가변 장치(111)의 작동에 대응 하여 상기 외측 캠 팔로어(105, 109)에 선택적으로 연결된다.
즉, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 캠(101)이 회전하면 캠(101)에 의하여 캠 팔로어(105, 107, 109)가 하강한다.
그러면, 니들 베어링(131)이 하강하여 밸브(100)가 개방된다.
그 후, 캠(101)이 회전하면, 로스트 모션 스프링(129)에 의하여 캠 팔로어(105, 107, 109)가 원위치로 상승한다.
상기 가변 장치(111)는 제1 핀(113), 제2 핀(115), 및 제3 핀(117)을 포함한다.
상기 제1 핀(113)은 상기 외측 캠 팔로어(109)에 위치하며, 제2 핀(115)은 상기 내측 캠 팔로어(107)에 위치하고, 상기 제3 핀(117)은 상기 다른 하나의 외측 캠 팔로어(105)에 위치한다.
또한, 상기 제1, 2, 및 3핀(113, 115, 117)은 서로 일체로 이동하도록 형성된다.
상기 가변 장치(111)는 탄성 부재(119) 및 솔레노이드 장치(150)를 더 포함한다.
상기 탄성 부재(119)는 상기 제1 핀(113)이 상기 제3 핀(117) 방향으로 이동하도록 배치되고, 상기 솔레노이드 장치(150)는 상기 제3 핀(117)이 상기 제1 핀(113) 방향으로 이동하도록 작동한다.
가변 장치(111)는 ECU(Engine Control Unit)에 의하여 제어되며, 가변 장치(111)의 제어에 관한 내용은 당업자에게 자명하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 솔레노이드 장치(150)는 코일(121), 전기자(armature)(123), 및 액추에이터(125)를 포함한다. 상기 코일(121)은 전류가 인가되면 자력을 발생시키며, 상기 전기자(123)는 상기 코일(121)에 전류가 인가될 경우, 상기 제3 핀(117)이 제1 핀(113) 방향으로 이동하도록 상기 제3 핀(117)에 고정된다.
상기 액추에이터(125)는 상기 코일(121)을 구동시킨다.
즉, 전류가 상기 코일(121)에 인가되면, 상기 전기자(123)는 상기 코일(121)의 결합에 의하여 상기 코일(121)에 결합된다.
따라서, 제3 핀(117)은 제2 핀(115)을 밀고, 제2 핀(115)은 제1 핀(113)을 민다.
결과적으로, 각각의 캠 팔로어(105, 107, 109) 사이의 결합이 해제된다.
즉, 각각의 캠 팔로어(105, 107, 109)는 분리되어 외측 캠 팔로어(105, 109)와 내측 캠 팔로어(107)는 각각 이동될 수 있다.
즉, 도1에 도시된 바와 같이, 가변 장치(111)가 작동하지 아니하면 캠 팔로어(105, 107, 109)는 일체로 이동하나, 가변 장치(111)가 작동하면, 도2에 도시된 바와 같이, 캠 팔로어(105, 107, 109)들은 각각 이동한다.
따라서, 가변 장치(111)가 작동된 경우, 캠(101)이 회전하면, 내측 캠 팔로어(107)만이 하강하고, 외측 캠 팔로어(105, 109)는 이동하지 아니한다.
결과적으로, 가변 장치(111)가 작동하면, 밸브(100)는 개방되지 아니한다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치가 CDA 시스템에 적용된 경우, 밸브를 개방하지 아니할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 가변 밸브 리프트 장치는 구성이 단순하며, 유압을 사용하지 아니하므로 내구성이 향상될 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 VVL (Variable Valve lift) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 오프(off)된 상태를 보여주는 도면이고, 도4는 본 발명의 실시예에 의한 VVL (Variable Valve lift) 장치에 적용된 가변 밸브 리프트 장치가 온(on)된 상태를 보여주는 도면이다.
더욱 상세하게는 도3의 (b)는 도(a)의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면을 보여주는 도면이며, 도4의 (b)는 도(a)의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면을 보여주는 도면이다.
도3 및 도4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치를 설명하면 다음과 같다.
기본적인 작동 및 구성은 도1 및 도2를 참조로 한 CDA 시스템에 적용된 가변 밸브 리프트 장치와 동일하다.
그러나, 도3을 참조하면 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치가 밸브의 개폐량을 조절하기 위하여 이용되는 경우, 외측 캠(303), 및 외측 니들 베어링(301)이 추가된다.
외측 캠(303)은 캠(101)보다 반경이 작으며, 밸브(100)의 상부에, 즉, 외측 캠 팔로어(105, 109)의 위에 배치된다.
또한, 도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치에서는, 가변 장치(111)가 작동하지 아니한 경우, 캠 팔로어(105, 107, 109)가 각각 분 리되어 이동된다.
또한, 도4를 참조하면, 가변 장치(111)가 작동한 경우, 외측 캠 팔로어(105, 109)와 내측 캠 팔로어(107)는 일체로 이동된다.
따라서, 가변 장치(111)가 작동되지 아니한 경우, 캠(101)의 회전은 외측 캠 팔로어(105, 109)의 이동에 영향을 미치지 못하고, 외측 캠(303)에 의하여 외측 캠 팔로어(105, 109)가 상하로 이동된다.
외측 캠(303)은 캠(101) 보다 반경이 작으므로, 결과적으로 밸브(100)의 개폐량이 감소된다.
또한, 가변 장치(111)가 작동된 경우, 도4에 도시된 바와 같이, 캠(101)에 의하여 캠 팔로어(105, 107, 109)가 일체로 이동된다.
따라서, 밸브(100)의 개폐량이 증가한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의하여 작동되지 아니하므로 작동 영역이 증가하며, 내부 구조가 간단하다.
또한, 오일을 이용하지 아니하므로 작동 성능이 저하되지 아니하며, 추가적인 센서도 불필요 하므로, 비용 및 개발 기간이 감소될 수 있다.

Claims (4)

  1. 밸브의 이동 변위를 가변적으로 조절하는 가변 밸브 리프트 장치에 있어서,
    그 회전에 의하여 상기 밸브를 개폐하도록 형성된 캠;
    밸브를 개폐하는 캠을 회전시키도록 상기 캠에 연결된 캠 축;
    상기 캠의 회전에 대응하여 상기 밸브를 개폐하도록 엔드 레버(end lever)에 선택적으로 연결되는 적어도 하나의 캠 팔로어(cam follower); 및
    상기 캠의 회전에 대응하여 상기 밸브를 선택적으로 개폐 또는 밸브의 개폐량을 조절하도록 상기 적어도 하나의 캠 팔로어를 상기 엔드 레버에 선택적으로 연결하는 가변 장치;
    를 포함하되,
    상기 캠 팔로어는,
    상기 엔드 레버에 고정적으로 연결되는 적어도 하나의 외측 캠 팔로어; 및
    상기 외측 캠 팔로어의 사이에 게재되며, 상기 가변 장치의 작동에 대응하여 상기 외측 캠 팔로어에 선택적으로 연결되는 내측 캠 팔로어;
    를 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 가변 장치는,
    상기 외측 캠 팔로어에 위치하는 제1 핀;
    상기 내측 캠 팔로어에 위치하는 제2 핀; 및
    상기 다른 하나의 외측 캠 팔로어에 위치하는 제3 핀;
    을 포함하되,
    상기 제1, 2, 및 3핀은 서로 일체로 이동하도록 형성된 가변 밸브 리프트 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 가변 장치는,
    상기 제1 핀이 상기 제3 핀 방향으로 이동하도록 배치되는 탄성 부재; 및
    상기 제3 핀이 상기 제1 핀 방향으로 이동하도록 작동하는 솔레노이드 장치;
    를 더 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 솔레노이드 장치는,
    전류가 인가되면 자력을 발생시키는 코일;
    상기 코일에 전류가 인가될 경우, 상기 제3 핀이 제1 핀 방향으로 이동하도록 상기 제3 핀에 고정되는 전기자; 및
    상기 코일을 구동시키는 액추에이터;
    를 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
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