KR100969372B1 - 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치 - Google Patents

가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치는, 밸브의 리프트 특성을 조절하는 가변 밸브 기구, 내부로 유압이 공급되고, 내부에서 외부로 슬롯이 개방되어 형성된 유압 제어 파이프 및 상기 유압 제어 파이프를 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 유압 제어 파이프의 회전위치에 따라서 상기 슬롯을 통하여 상기 가변 밸브 기구에 유압이 전달된다.
Figure R1020070131675
가변, 밸브, 유압, 제어, 장치

Description

가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치{HYDRAULIC PRESSURE CONTROL DEVICE OF VARIABLE VALVE SYSTEM}
본 발명은 밸브 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 운전 조건에 따라 밸브의 개폐량을 조절하는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 산업의 다양한 분야에서 기술 개발이 지속되어 있다. 그 중에서 엔진의 연비를 향상시키는 분야는 에너지 절감 및 환경 측면에서 아주 중요하다.
실린더 휴지(CDA: cylinder de activation) 기능을 갖는 엔진은 아이들 시나 저부하 운전조건에서 일부 연소실의 작동을 멈춰 연료의 소모를 줄임으로써 연비를 향상시킨다.
도 1은 일반적인 가변 밸브 시스템의 일부 사시도이고, 도 2는 일반적인 가변 밸브 시스템의 유압 제어 회로를 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 밸브 시스템은 가변 태핏(swithable tappet)을 구비한다. 상기 가변 태핏은 밸브의 스템(1a) 상단부에 설치된다.
상기 가변 태핏은 이너 태핏(3), 아우터 태핏(5) 및 로킹 핀(7)을 포함한다. 그리고, 캠 샤프트(9)에는 제1 캠(13) 및 제2 캠(11)이 형성된다.
상기 제1 캠(13)은 상기 아우터 태핏(5)과 대응되고, 상기 제2 캠(11)은 상기 이너 태핏(3)과 대응된다.
유압에 의해서 움직이는 상기 로킹 핀(7)의 위치에 따라서 상기 이너 태핏(3)과 상기 아우터 태핏(5)이 체결되면 밸브는 하이 리프트를 수행하고, 상기 이너 태핏(3)과 상기 아우터 태핏(5)이 분리되면 밸브는 로우 리프트를 수행한다.
도 2를 참조하면, 제1 실린더(cyl. 1)의 흡기측과 배기측에 각각 가변 태핏(105a, 105b)이 설치되고, 제4 실린더(cyl. 4)의 흡기측과 배기측에 각각 가변 태핏(110a, 110b)이 설치된다.
흡기측과 배기측을 따라서 유압 라인(120a, 120b)이 배치되고, 상기 유압 라인(120a, 120b) 각각에는 오일 콘트롤 밸브(100a, 100b, OCV: oil control valve)가 배치된다. 상기 오일 콘트롤 밸브(100a, 100b)는 유압을 모든 실린더(cy, 1, 4)에 동시에 공급하기 때문에 최적의 타이밍에 유압을 공급하지 못한다.
또한 상기 오일 콘트롤 밸브(100a, 100b)는 전기적인 시스템에 의해서 작동되므로 오작동의 가능성이 높다. 뿐만 아니라 상기 오일 콘트롤 밸브(100a, 100b)로 인하여 생산비가 증가한다.
본 발명은, 각 실린더에 최적의 타이밍에 유압을 공급하고 오작동과 비용이 절감된 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치는, 밸브의 리프트 특성을 조절하는 가변 밸브 기구, 내부로 유압이 공급되고, 내부에서 외부로 슬롯이 개방되어 형성된 유압 제어 파이프 및 상기 유압 제어 파이프를 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 유압 제어 파이프의 회전위치에 따라서 상기 슬롯을 통하여 상기 가변 밸브 기구에 유압이 전달된다.
또한 상기 슬롯은 상기 유압 제어 파이프의 회전방향으로 90° 범위 안에서 형성되고, 상기 유압 제어 파이프는, 흡기포트를 따라서 형성되는 제1 유압 제어 파이프 및 배기포트를 따라서 형성되는 제2 유압 제어 파이프를 포함할 수 있다.
또한 상기 구동부는 전자 제어 유닛과 연결된 모터를 포함하고, 상기 유압 제어 파이프의 한쪽 단부에는 마개가 형성되고, 다른 쪽 단부로 유압이 공급될 수 있다.
또한 상기 마개의 단부면에는 암 슬롯이 형성되고, 상기 모터의 단부에는 상기 암 슬롯에 대응되는 수 슬롯이 돌출되어 형성되고, 제1 실린더가 휴지된 후 제4 실린더가 휴지될 때 상기 유압 제어 파이프는 180° 회전할 수 있다.
또한 상기 유압 제어 파이프는 실린더 헤드에 형성된 파이프 홀에 삽입되어 장착되고, 상기 파이프 홀과 상기 가변 밸브 기구 사이에 유로가 형성되고, 상기 밸브의 리프트 특성은, 리프트 양, 리프트 타이밍 및 리프트 지속시간을 포함할 수 있다.
또한 상기 가변 밸브 기구는 캠과 밸브 사이에 배치되는 가변 태핏을 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치에 의하면, 유압 제어 파이프의 회전에 따라서 슬롯을 통하여 적절한 시기에 유압을 가변 밸브 기구에 공급한다.
또한 유압 제어 파이프의 회전에 따라서 가변 밸브 기구에 안정적으로 유압을 공급할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스 템의 유압 제어 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 가변 밸브 시스템은 모터(300a, 300b), 제1 회전 부재(305a, 305b), 제2 회전 부재(310a, 210b), 유압 제어 파이프(315a, 315b) 및 가변 밸브 기구(320a, 320b, 325a, 325b)를 포함한다.
상기 유압 제어 파이프(315a, 315b)는 흡기측과 배기측에 각각 배치된다. 상기 가변 밸브 기구(320a, 320b)는 제1 실린더(cyl. 1)의 배기구와 흡기구에 배치된다. 또한 상기 가변 밸브 기구(325a, 325b)는 제4 실린더(cyl. 4)의 배기구와 흡기구에 배치된다.
상기 유압 제어 파이프(315a)에는 상기 가변 밸브 기구와 대응하여 슬롯(330a, 335a)이 형성된다. 상기 유압 제어 파이프(315a)의 한쪽 단부에는 상기 모터(300a)가 연결되고 다른쪽 단부로는 유압이 공급된다.
상기 모터(300a)는 전자 제어 유닛(340)과 전기적으로 연결되고 상기 전자 제어 유닛(340)에 의해서 컨트롤된다. 상기 유압 제어 파이프(315a)의 회전위치에 따라서 상기 유압 제어 파이프(315a)를 지나는 유압은 상기 슬롯(330a, 335a)을 통하여 상기 가변 밸브 기구(320a, 325a)에 전달된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 일부 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 유압 제어 파이프(315a)에는 내부에서 외부로 개방된 상기 슬롯(330a)이 형성되고, 상기 슬롯(330a)은 상기 유압 제어 파이프(315a)의 회전방향으로 길게 형성된다.
상기 슬롯(330a)은 회전방향으로 90° 범위 내에서 형성된다. 하지만 엔진의 사양이나 설계변경에 의해서 상기 슬롯(330a) 형상이나 각도 범위는 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 일부 단면도이다.
도 5를 참조하면, 실린더 헤드(head)를 통과하는 홀이 형성되고, 상기 홀을 통하여 상기 유압 제어 파이프(315a)가 삽입된다. 상기 홀의 내측면과 상기 유압 제어 파이프(315a)의 외주면 사이에는 갭이 없다.
상기 홀의 내측면에는 홈(500)이 형성되고, 상기 홈(500)으로 유로(505)가 형성된다. 상기 유압 제어 파이프(315a)에 형성된 상기 슬롯(330a)을 통하여 유압이 전달된다. 또한 상기 홈(500)과 상기 유로(505)를 통하여 상기 가변 밸브 기구(320a, 도 3)로 유압이 전달된다.
도 5에서 상기 유압 제어 파이프(315a)가 시계 방향으로 90° 회전하면 상기 홈(500)으로 유압이 전달되지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 일부 분해 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 모터(300a)의 단부에는 제1 회전 부재(305a)가 부착되고, 상기 유압 제어 파이프(315a)의 단부에는 제2 회전 부재(310a)가 장착된다. 상기 제1 회전 부재(305a)와 상기 제2 회전 부재(310a)가 체결됨으로써 상기 모터(300a)의 회전력이 상기 유압 제어 파이프(315a)로 전달된다.
상기 제2 회전 부재(310a)는 상기 유압 제어 파이프(315a)의 단부에 장착되는 마개 또는 캡의 기능을 수행할 수 있다.
상기 제1 회전 부재(305a)와 마주하는 상기 제2 회전 부재(310a)의 단부면에는 암 슬롯(605)이 형성된다. 상기 제1 회전 부재(305a)에는 상기 암 슬롯(605)에 삽입되는 수 슬롯(600)이 돌출되어 형성된다.
상기와 같은 구조로 인하여 제1 회전 부재(305a)와 상기 제2 회전 부재(310a)의 결합과 분해가 쉬워서 조립이나 정비가 쉬워진다.
상기 전자 제어 유닛(340, 도 3)에 의해서 컨트롤되는 상기 모터(300a)는 상기 유압 제어 파이프(315a)를 적절한 타이밍에 회전시킨다. 따라서 각 실린더(cyl. 1, 4)에 구비된 상기 가변 밸브 기구(320a, 325a)에 유압을 정확한 시기에 공급한다.
상기 유압 제어 파이프(315a)는 실린더 헤드에 형성된 홀에 삽입되어 장착되고, 상기 모터(300a)는 체인 커버측에 장착될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 가변 밸브 기구(320a, 320b, 도 3)는 가변 태핏 기구를 포함할 수 있다. 물론 상기 가변 밸브 기구(320a, 320b)는 로커암(미도시)의 움직임 특성을 조절하여 밸브의 리프트 특성을 조절하는 가변 밸브 리프트 기구(VVL: variable valve lift system)를 포함할 수 잇다.
뿐만 아니라 상기 가변 밸브 기구(320a, 320b)는 스윙암(미도시)의 움직임 특성을 조절하여 밸브의 리프트 특성을 조절하는 가변 밸브 리프트 기구(VVL: variable valve lift system)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 가변 밸브 기구(320a, 320b)는 밸브의 리프트 타이밍을 조절하는 가변 밸브 타이밍 기구(VVT: variable valve timing system)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 가변 밸브 기구(320a, 320b)에 인가되는 유압을 기계적으로 제어함으로써 오작동이 미연에 방지되고 정밀도가 향상된다. 또한 고가의 콘트롤 밸브(control valve)를 사용하지 않음으로써 생산 비용이 절감된다.
도 3을 참조하면, 4기통 엔진의 폭발 순서는 제1 실린더(cyl. 1), 제3 실린더(cyl. 3), 제4 실린더(cyl. 4) 및 제2 실린더(cyl. 2)이고, 상기 제1 실린더(cyl. 1)가 휴지된 후 상기 제4 실린더(cyl. 4)가 휴지된다. 즉, 상기 제1 실린더(cyl. 1)가 휴지되는 기간과 상기 제4 실린더(cyl. 4)가 휴지되는 기간은 서로 시간차이를 가진다.
상기 제1 실린더(cyl. 1)와 상기 제4 실린더(cyl. 4)를 적절한 시간에 휴지시키기 위해서는 상기 유압 제어 파이프(315a, 315b)를 적절한 타이밍에 회전시켜야 한다.
본 실시예에서 상기 제1 실린더(cyl. 1)가 휴지된 후 상기 제4 실린더(cyl. 4)를 휴지시키기 위해서 상기 유압 제어 파이프(315a, 315b)를 180° 회전시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 유압 제어 파이프(315a)는 연속적으로 회전할 수 있다. 또한 상기 유압 제어 파이프(315a)는 엔진의 회전 속도에 대응하여 회전 속도가 증가 수 있다. 또한 상기 유압 제어 파이프(315a)는 회전과 정지를 반복할 수 있다.
이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히 려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 가변 밸브 시스템의 일부 사시도이다.
도 2는 일반적인 가변 밸브 시스템의 유압 제어 회로를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 일부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 시스템의 일부 분해 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
300: 모터
305, 310: 회전부재
315: 유압 제어 파이프
320, 325: 가변 밸브 기구
330, 335: 슬롯
340: 전자 제어 유닛
500: 홈
505: 유로
600: 수 슬롯
605: 암 슬롯

Claims (10)

  1. 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치에 있어서,
    밸브의 리프트 특성을 조절하는 가변 밸브 기구;
    내부로 유압이 공급되고, 내부에서 외부로 슬롯이 개방되어 형성된 유압 제어 파이프; 및
    상기 유압 제어 파이프를 회전시키는 구동부;
    를 포함하고,
    상기 유압 제어 파이프의 회전위치에 따라서 상기 슬롯을 통하여 상기 가변 밸브 기구에 유압이 전달되는
    가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 유압 제어 파이프의 회전방향으로 90
    Figure 112007090283553-pat00001
    범위 안에서 형성되는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유압 제어 파이프는,
    흡기포트를 따라서 형성되는 제1 유압 제어 파이프; 및
    배기포트를 따라서 형성되는 제2 유압 제어 파이프;
    를 포함하는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 전자 제어 유닛과 연결된 모터를 포함하는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 유압 제어 파이프의 한쪽 단부에는 마개가 형성되고, 다른 쪽 단부로 유압이 공급되는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 마개의 단부면에는 암 슬롯이 형성되고, 상기 모터의 단부에는 상기 암 슬롯에 대응되는 수 슬롯이 돌출되어 형성되는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    제1 실린더가 휴지된 후 제4 실린더가 휴지될 때 상기 유압 제어 파이프는 180° 회전하는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 유압 제어 파이프는 실린더 헤드에 형성된 파이프 홀에 삽입되어 장착되고, 상기 파이프 홀과 상기 가변 밸브 기구 사이에 유로가 형성된 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 밸브의 리프트 특성은, 리프트 양, 리프트 타이밍 및 리프트 지속시간을 포함하는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 가변 밸브 기구는 캠과 밸브 사이에 배치되는 가변 태핏을 포함하는 가변 밸브 시스템의 유압 제어 장치.
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