KR100986075B1

KR100986075B1 - 연속 가변 밸브 리프트

Info

Publication number: KR100986075B1
Application number: KR1020080094106A
Authority: KR
Inventors: 이은호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-10-07
Also published as: DE102009038665A1; US20100071645A1; KR20100034890A; US8220428B2

Abstract

본 발명은 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로 입력 축에 구비된 입력 캠; 밸브 개폐 유닛; 상기 입력 축과 평행하게 구비된 제어 축; 상기 입력 캠과 접촉하며, 상기 제어 축과 연결되고, 상기 입력 캠과 접촉하는 위치와 상기 제어 축과의 상대적인 거리가 가변 되는 가변 멤버; 상기 가변 멤버 연결되어 상기 제어 축을 중심으로 피벗 운동하는 드라이빙유닛; 및 상기 드라이빙 유닛과 상기 밸브 개폐 유닛 사이에 구비되어 상기 드라이빙유닛의 피벗 운동에 따라 상기 밸브 개폐유닛을 개폐하는 드라이빙 캠;을 포함하며, 상기 가변 멤버는 상기 제어 축에 구비된 제어 링크; 상기 제어 링크와 피벗 운동 가능하게 연결된 제1 지지 링크; 및 상기 제1 지지 링크 및 상기 드라이빙 유닛과 연결된 제2 지지 링크;를 포함하되, 상기 제어 링크와 상기 제어 축과의 상대적인 각에 따라 상기 입력 캠과 접촉하는 위치와 상기 제어 축과의 상대적인 거리가 가변될 수 있다.

연속 가변 밸브 리프트(CVVL: Continuous Variable Valve Lift), 입력 캠, 캠 축

Description

연속 가변 밸브 리프트{CONTINUOUS VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}

본 발명은 가변 밸브 리프트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 밸브의 리프트를 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 무단 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에는 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 구비되고, 이 연소실에는 연소될 연료가 포함된 혼합가스를 제공하는 흡기밸브와 연소된 가스를 방출하는 배기밸브가 형성되어 있다. 이들 흡기밸브 및 배기밸브는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐기구에 의해 연소실을 개폐한다.

통상적인 밸브 개폐기구는 일반적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 양을 가지게 되며, 따라서 흡입 또는 배출되는 가스의 양을 조절할 수 없다. 이에 따라 엔진은 그 운전영역 전반에 걸쳐서 필요로 하는 최적의 상태를 발휘하지 못하게 된다.

즉, 저속의 운전상태에 맞추어 밸브 개폐기구가 설계되면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추어 설계되면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다.

본 발명은 작동 영역을 다양하게 구성할 수 있는 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 구성이 간단하고, 밸브 프로파일 변경이 자유로운 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력 축에 구비된 입력 캠, 밸브 개폐 유닛, 상기 입력 축과 평행하게 구비된 제어 축, 상기 입력 캠과 접촉하며, 제어 축과 연결되고, 상기 입력 캠과 접촉하는 위치와 상기 제어 축과의 상대적인 거리가 가변 되는 가변 멤버, 상기 가변 멤버에 연결되어 상기 제어 축을 중심으로 피벗 운동하는 드라이빙 유닛 및 상기 드라이빙 유닛과 상기 밸브 개폐 유닛 사이에 구비되어 상기 드라이빙유닛의 피벗 운동에 따라 상기 밸브 개폐유닛을 개폐하는 드라이빙 캠을 포함하며, 상기 가변 멤버는 상기 제어 축에 구비된 제어 링크, 상기 제어 링크와 피벗 운동 가능하게 연결된 제1 지지 링크 및 상기 제1 지지 링크 및 상기 드라이빙 유닛과 연결된 제2 지지 링크를 포함하되, 상기 제어 링크와 상기 제어 축과의 상대적인 각에 따라 상기 입력 캠과 접촉하는 위치와 상기 제어 축과의 상대적인 거리가 가변될 수 있다.

삭제

상기 제1 지지 링크와 상기 제2 지지 링크가 연결된 부분에는 상기 입력 캠과 접촉하는 입력 롤러가 구비될 수 있다.

상기 제어 링크의 상기 제어 축에 대한 상대적인 위치에 따라 상기 입력 롤러의 상기 제어 축에 대한 거리가 가변 될 수 있다.

상기 드라이빙 유닛은 상기 제2 지지 링크와 연결된 제1 바디 및 상기 드라이빙 캠과 접촉하는 드라이빙 롤러가 구비된 제2 바디를 포함할 수 있다.

상기 드라이빙 캠은 상기 제어 축과 평행한 드라이빙 캠 축을 중심으로 회전할 수 있다.

상기 드라이빙 캠은 두께가 일정한 제1 부분과 상기 드라이빙 캠 축으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 제2 부분을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 발명은 간단한 구성으로 작동 영역을 다양하게 구성할 수 있고, 밸브 프로파일을 용이하게 변경할 수 있다.

고속 모드에서 저속 모드로 밸브 리프트가 변화하면 진각되는 특성이 있어 저속에서의 엔진의 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시예 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이다.

도2는 도1의 일부 구성을 제외한 도면이다.

이하, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력 축(10)에 구비된 입력 캠(12), 밸브 개폐 유닛(20), 상기 입력 축(10)과 평행하게 구비된 제어 축(30)을 포함한다.

상기 입력 캠(12)과 접촉하고, 상기 입력 캠(12)의 회전을 전달 받으며, 상기 제어 축(30)과 연결되고, 상기 입력 캠(12)과 접촉하는 위치와 상기 제어 축(30)과의 상대적인 거리가 가변 되는 가변 멤버(40)가 구비된다.

상기 가변 멤버(40)에 연결되어 상기 제어 축(30)을 중심으로 피벗 운동하도록 드라이빙 유닛(50)이 구비되며, 상기 드라이빙 유닛(50)과 상기 밸브 개폐 유닛(20) 사이에는 상기 드라이빙 유닛(50)의 피벗 운동에 따라 밸브 개폐 유닛(20)을 개폐하는 드라이빙 캠(60)이 구비된다.

상기 가변 멤버(40)는 상기 제어 축(30)에 구비된 제어 링크(32), 상기 제어 링크(32)와 피벗 운동 가능하게 연결된 제1 지지 링크(42) 및 상기 제1 지지 링크(42) 및 상기 드라이빙 유닛(50)과 연결된 제2 지지 링크(44)를 포함한다.

상기 제1 지지 링크(42)와 상기 제2 지지 링크(44)가 연결된 부분에는 상기 입력 캠(12)과 접촉하는 입력 롤러(46)가 구비되어 상기 입력 캠(12)의 회전이 상기 입력 롤러(46)를 통해 상기 가변 멤버(40)에 전달된다.

상기 드라이빙 유닛(50)은 상기 제2 지지 링크(44)와 연결된 제1 바디(52) 및 상기 드라이빙 캠(60)과 접촉하는 드라이빙 롤러(56)가 구비된 제2 바디(54)를 포함한다.

상기 제어 링크(32)는 상기 제어 축(30)에 대한 상대적인 위치, 즉, 상기 제어 링크(32)의 상대적인 각의 변화에 따라 상기 입력 롤러(46)의 상기 제어 축(30)에 대한 거리가 가변 된다.

상기 제어 링크(32)의 상대적인 위치는 제어 모터나 제어 액추에이터 등을 이용하여 제어될 수 있으며, 이러한 제어 모터나 제어 액추에이터의 구성이나 작동은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 상세한 설명 등을 통해 실시 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 드라이빙 캠(60)은 상기 제어 축(30)과 평행한 드라이빙 캠 축(66)을 중심으로 회전한다.

상기 드라이빙 캠(60)은 단면의 두께가 일정한 제1 부분(62)과 상기 드라이빙 캠 축(66)으로부터 멀어질수록 단면의 두께가 두꺼워지는 제2 부분(64)을 포함한다.

이하에서는 밸브 리프트의 변화에 대하여 설명한다.

도3 및 도4는 각각 본 발명의 실시예 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드의 작동을 설명하는 도면이다.

도3의 (a)는 하이 리프트 상태에서 밸브가 닫혀있는 상태를 도시한 도면이고, 도3의 (b)는 밸브가 열려 있는 상태를 도시한 도면이다.

상기 제어 링크(32)는 현재 위치에서 고정되며, 상기 입력 캠(12)이 도면에서 시계 방향으로 회전함에 따라 상기 입력 캠(12)과 접촉하고 있는 상기 입력 롤러(46)가 도면의 상방으로 이동한다.

그러면 상기 입력 롤러(46)와 연결된 상기 제2 지지 링크(44)가 당겨지고, 상기 제2지지 링크와 연결된 상기 드라이빙 유닛(50)이 함께 이동하며 상기 드라이빙 롤러(56)가 상기 제어 축(30)을 중심으로 반시계방향으로 회전한다.

상기 드라이빙 롤러(56)와 접촉하고 있는 상기 드라이빙 캠(60)은 상기 드라이빙 캠 축(66)을 중심으로 회전한다.

상기 드라이빙 롤러(56)가 상기 제2 부분(64)을 누르면 상기 밸브 개폐 유닛(20)은, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이, 열리게 된다(ΔH).

상기 입력 캠(12)이 더 회전하면 상기 가변 멤버(40)와 상기 밸브 개폐 유닛(20)은 도3의 (a) 상태로 되고 상기 작동을 반복하게 된다.

엔진의 작동 상태가 저속으로 변하거나 저부하 상태에 이르면 상기 제어 링크(32)의 위치가 변하게 된다.

도4의 (a)는 로우 리프트 상태에서 밸브가 닫혀있는 상태를 도시한 도면이고, 도4의 (b)는 밸브가 열려 있는 상태를 도시한 도면이다.

로우 리프트 상태에서는 상기 제어 링크(32)가 도면에서 반시계 방향으로 이동한다.

그러면 상기 입력 롤러(46)와 상기 제어 링크(32)의 상대적인 거리가 가까워 지고, 상기 드라이빙 롤러(56)는 하이 리프트 모드에 비하여 상대적인 위치가 시계방향으로 이동한다.

그러면, 상기 드라이빙 롤러(56)가 상기 드라이빙 캠(60)의 단면의 두께가 일정한 제1 부분(62)과 접촉하는 시간이 상대적으로 길어지고, 상기 드라이빙 캠(60) 축으로부터 멀어질수록 단면의 두께가 두꺼워지는 제2 부분(64)과 접촉하는 시간은 짧아진다.

따라서, 로우 리프트 모드에서는 밸브가 열리는 시간이 짧아지고, 밸브 리프트가 작아진다(ΔL).

본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치에서는 하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드에 대하여만 설명하였으나, 이러한 구분은 설명을 용이하게 하기 위한 구분이고, 실제 작동에서는 밸브 리프트를 연속적으로 변화 시킬 수 있다.

즉, 도5에 도시된 바와 같이 밸브 리프트 변화는 상기 제어 링크(32)의 위치를 조절하여 연속적으로 변화시킬 수 있다.

또한 상기 제1 부분(62)과 상기 제2 부분(64)의 형상 선택에 따라 밸브 리프트 변화가 없는 CDA(cylinder deactivation)를 구현 할 수도 있다.

즉, 상기 제1 부분(62)의 형상을 길게 하거나, 상기 제어 링크(32)를 도면에서 반시계방향으로 더 회전시키면 CDA(cylinder deactivation)를 구현 할 수도 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 로우 리프트로 변화시 상기 제어 링크(32)의 회전은 상기 입력 캠(12)의 회전 방향과 반대 방향으로 되어 밸브 리프트가 진각(advanced)된다.

따라서, 저부하 운전에서 엔진 성능을 향상 시킬 수 있다.

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.

도2는 도1의 일부 구성을 제외한 도면이다.

도3은 본 발명의 실시예 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드의 작동을 설명하는 도면이다.

도4는 본 발명의 실시예 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드의 작동을 설명하는 도면이다.

도5는 본 발명의 실시예 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트의 변화 시 밸브 리프트 프로파일을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 입력 축 12: 입력 캠

20: 밸브 개폐 유닛 30: 제어 축

32: 제어 링크 40: 가변 멤버

42: 제1 지지 링크 44: 제2 지지 링크

46: 입력 롤러 50: 드라이빙 유닛

52: 제1 바디 54: 제2 바디

56: 드라이빙 롤러 60: 드라이빙 캠

62: 제1 부분 64: 제2 부분

66: 드라이빙 캠 축

Claims

입력 축에 구비된 입력 캠;

밸브 개폐 유닛;

상기 입력 축과 평행하게 구비된 제어 축;

상기 입력 캠과 접촉하며, 상기 제어 축과 연결되고, 상기 입력 캠과 접촉하는 위치와 상기 제어 축과의 상대적인 거리가 가변 되는 가변 멤버;

상기 가변 멤버에 연결되어 상기 제어 축을 중심으로 피벗 운동하는 드라이빙유닛; 및

상기 드라이빙 유닛과 상기 밸브 개폐 유닛 사이에 구비되어 상기 드라이빙유닛의 피벗 운동에 따라 상기 밸브 개폐유닛을 개폐하는 드라이빙 캠;

을 포함하며,

상기 가변 멤버는,

상기 제어 축에 구비된 제어 링크;

상기 제어 링크와 피벗 운동 가능하게 연결된 제1 지지 링크; 및

상기 제1 지지 링크 및 상기 드라이빙 유닛과 연결된 제2 지지 링크;

를 포함하되,

상기 제어 링크와 상기 제어 축과의 상대적인 각에 따라 상기 입력 캠과 접촉하는 위치와 상기 제어 축과의 상대적인 거리가 가변되는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
삭제
제1항에서,

상기 제1 지지 링크와 상기 제2 지지 링크가 연결된 부분에는 상기 입력 캠과 접촉하는 입력 롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
제3항에서,

상기 제어 링크의 상기 제어 축에 대한 상대적인 위치에 따라 상기 입력 롤러의 상기 제어 축에 대한 거리가 가변 되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에서,

상기 드라이빙 유닛은

상기 제2 지지 링크와 연결된 제1 바디; 및

상기 드라이빙 캠과 접촉하는 드라이빙 롤러가 구비된 제2 바디;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
제5항에서,

상기 드라이빙 캠은 상기 제어 축과 평행한 드라이빙 캠 축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
제6항에서,

상기 드라이빙 캠은

두께가 일정한 제1 부분과 상기 드라이빙 캠 축으로부터 멀어질수록 두께가 두꺼워지는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.