KR101080790B1

KR101080790B1 - 3단 가변 밸브 리프트 시스템

Info

Publication number: KR101080790B1
Application number: KR1020050121907A
Authority: KR
Inventors: 김형익
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2011-11-07
Also published as: KR20070062152A

Abstract

3단 가변 밸브 리프트 시스템이 개시된다. 개시된 3단 가변 밸브 리프트 시스템은, 가변 밸브 리프트 시스템에 있어서, 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트에 각각 설치된 저속캠과, 고속캠과; 상기 저속캠과 고속캠의 일측에 설치된 로커암과; 상기 로커암의 일측에 설치되어 상기 로커암의 내부 유로에 유압이 형성되지 않으면 로스트 모션 상태가 되는 고속용 스위칭 패드와; 상기 고속용 스위칭 패드의 일측에 설치되어 상기 로커암의 내부 유로에 유압 상태에 따라 작동되는 저속 2단 가변용 롤러와; 상기 고속용 스위칭 패드의 일측에 설치되어 유압의 낮고 높음에 따라 작동되는 고속용 스톱퍼 핀과, 저속용 스톱퍼 핀과; 상기 저속용 스톱퍼 핀의 작동으로 상기 저속 2단 가변용 롤러를 작동시키게 하는 위치 전환용 포크;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 밸브 리프트를 3단계로 절환시킬 수 있어 저, 중속에서의 연비, 토크(torque) 및 아이들(idle) 안정성을 높일 수 있고, 고속에서는 출력을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

밸브 리프트, 캠 샤프트, 가변 밸브 리프트 시스템

Description

3단 가변 밸브 리프트 시스템{3 STEP VARIABLE VALVE LIFT SYSTEM}

도 1은 일반적인 2단 가변 밸브 리프트 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2a는 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2b 및 도 2c는 도 2a의 평면도 및 정면도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템이 저속캠 작동 시의 상태를 순차적으로 나타내 보인 작동도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템이 고속캠 작동 시의 상태를 순차적으로 나타내 보인 작동도.

도 5는 본 발명의 적용에 따라 캠 각도 대비 밸브 리프트를 나타내 보인 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21. 캠 샤프트

22. 로커암

23. 고속용 스위칭 패드

24. 저속 2단 가변용 롤러

25. 위치 전환용 포크

27. 고정핀

28. 저속용 스톱퍼 핀

29. 고속용 스톱퍼 핀

31. 고속캠

32. 저속캠

본 발명은 3단 가변 밸브 리프트 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 복잡하고 최적의 캠 설계가 어려운 CVVL(Continuous Variable Valve Lift) 시스템(System) 대비 개발이 용이하며 로우 캠(Low Cam)을 저속과 중속 구간으로 세분화시킬 수 있는 3단 가변 밸브 리프트 시스템에 관한 것이다.

현재 이용되는 가변 밸브 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 2단(Step) 가변 밸브 리프트(Variable Valve Lift; 이하 VVL이라 함) 시스템(13)과, 연속 가변 밸브 리프트(Continuous Variable Valve Lift; 이하 CVVL이라 함) 시스템(미도시)이 주류를 이루고 있으며, 이 밖에 직동식을 이용한 INA社의 2단 VVL 시스템이 상용화되어 있다.

한편, 도 1에서 설명되지 않은 참조부호 11, 12는 흡기 및 배기밸브를 각각 나타내 보인 것이다.

그런데, 예컨대 소정 차량에서 적용하고 있는 CVVL 시스템은, 구조가 복잡하여 시스템 단가가 높고, 시스템 강성 부족에 의한 동특성 악화, 연비 악화의 문제가 우려된다.

그리고 2단 VVL 시스템(13)의 경우, 저속과 고속 2단으로 구성되어 가변 VVL 시스템(13)의 장점을 기대하기에 한계가 있고, 기능 대비 구조가 복잡한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 구조가 간단하고 최적의 캠 설계가 가능하며 로우 캠(Low Cam)을 저속과 중속 구간으로 세분화시킬 수 있도록 한 3단 가변 밸브 리프트 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3단 가변 밸브 리프트 시스템은, 가변 밸브 리프트 시스템에 있어서, 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트에 각각 설치된 저속캠과, 고속캠과; 상기 저속캠과 고속캠의 일측에 설치된 로커암과; 상기 로커암의 일측에 설치되어 상기 로커암의 내부 유로에 유압이 형성되지 않으면 로스트 모션 상태가 되는 고속용 스위칭 패드와; 상기 고속용 스위칭 패드의 일측에 설치되어 상기 로커암의 내부 유로에 유압 상태에 따라 작동되는 저속 2단 가변용 롤러와; 상기 고속용 스위칭 패드의 일측에 설치되어 유압의 낮고 높음에 따라 작동되는 고속용 스톱퍼 핀과, 저속용 스톱퍼 핀과; 상기 저속용 스톱퍼 핀의 작동으로 상기 저속 2단 가변용 롤러를 작동시키게 하는 위치 전환용 포크;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2c에는 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템은, 캠 샤프트(21)와, 이 캠 샤프트(21)에 각각 설치된 저속캠(32)과, 고속캠(31)과, 상기 저속캠(32)과 고속캠(31)의 일측에 설치된 로커암(22)과, 이 로커암(22)의 일측에 설치되어 로커암(22)의 내부 유로(22b)에 유압이 형성되지 않으면 로스트 모션(Lost Motion, 공행정) 상태가 되는 고속용 스위칭 패드(Switching Pad)(23)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템에는, 상기 고속용 스위칭 패드(23)의 일측에 설치되어 로커암(22)의 내부 유로(22b)에 유압 상태에 따라 작동되는 저속 2단 가변용 롤러(Roller)(24)와, 상기 고속용 스위칭 패드(23)의 일측에 설치되어 유압의 낮고 높음에 따라 작동되는 고속용 스톱퍼 핀(Stopper Pin)(29)과, 저속용 스톱퍼 핀(28)과, 상기 저속용 스톱퍼 핀(28)의 작동으로 저속 2단 가변용 롤러(24)를 작동시키게 하는 위치 전환용 포크(Fork)(25)가 구비된다.

또한 상기 로커암(22)의 내부 유로(22b)에 유압은 오일 컨트롤 밸브(Oil Control Valve, 이하 OCV라 함)의 온/오프(ON/OFF)로 형성된다.

그리고 상기 저속용 스톱퍼(28)의 하단에 상승 작동하여, 이 저속용 스톱퍼(28)에 래칭(Latching)되면서 고정 설치되는 고정핀(27)이 구비된다.

한편, 도 2a에서 설명되지 않은 참조부호 22a는 로커암 샤프트를 나타내 보인 것이고, 26은 리턴 스프링을 나타내 보인 것이, 도 2c에서 설명되지 않은 참조부호 33은 밸브를 나타내 보인 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템은, 구조가 복잡하고 최적의 캠 설계가 어려운 CVVL 시스템 대비 개발이 용이하며 로우 캠(Low Cam)을 저속과 중속 구간으로 세분화시킬 수 있다.

도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, OCV가 오프(OFF)된 상태에서는 로커암(22)의 내부 유로(22b)에 유압이 형성되지 않아 고속용 스위칭 패드(23)는 로스트 모션 상태가 된다.

그리고 저속 2단 가변용 롤러(24)는 왼쪽에 위치하여 밸브 리프트가 가장 적게 나타나는(Lift 1∼2mm) 구간이 되고, OCV를 통해 유압이 1bar 이상 형성되면 저속용 스톱퍼 핀(28)이 왼쪽으로 이동하면서 위치 전환용 포크(25)를 우측으로 밀어 상기 저속 2단 가변용 롤러(24)는 우측으로 이동하여 중속 상태(Lift 3∼4mm)에 놓이게 된다.

이 상태에서 유압이 예컨대, 3bar 이상으로 높아지면, 고속용 스위칭 패드(23)의 고속용 스톱퍼 핀(29)이 우측으로 이동하여 래칭 되면서 고속형(Lift 10∼ 12mm) 상태가 된다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 저속캠(31) 작동 시에는 우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 1단계인 베이스(Base) 구간으로 내부 유로(22b)에 압력이 작용되지 않으면, 상기 저속 2단 가변용 롤러(24)는 좌측(Base)에 고정되어 최저속 캠 리프트 상태가 된다.

그리고 2단계인 유압 형성 단계로 도 2b에 도시된 바와 같이, OCV를 통해 압력이 내부 유로(22b)에 형성되면 저속용 스톱퍼 핀(28)이 좌측으로 이동하면서 위치 전환용 포크(25)가 기동한다.

또한 3단계인 2단 저속 상태로 도 3c에 도시된 바와 같이, 저속용 스톱퍼(28)가 좌측으로 이동하면서 위치 전환용 포크(25)는 시계방향으로 기동하고, 동시에 상기 저속 2단 가변용 롤러(24)도 시계방향으로 이동되면서 저속 2단 캠 상태가 된다.

이때, 하단의 고정핀(27)은 상승하여 상부의 저속용 스톱퍼(28)에 래칭되면서 고정된다.

그리고 고속캠(31) 작동 시에는 도 4a에 도시된 바와 같이, 1단계인 베이스(Base) 구간으로 내부 유로(22b)에 압력이 작용되지 않으면 고속용 스위칭 패드(23)는 로스트 모션하여 고속캠(31)은 작동하지 않는다.

그리고 2단계인 고속 구간으로 도 4b에 도시된 바와 같이, 내부 유로(22b)에 예컨대, 3bar 이상의 압력이 작용하여 고속용 스톱퍼 핀(29)이 우측으로 이동하면 고속용 스위칭 패드(23)를 구속하여 고속캠(31)의 작동 상태가 된다.

한편, 도 5에는 상기와 같은 본 발명의 적용에 따라 캠 각도 대비 밸브 리프트를 나타내 보인 그래프로, 밸브 리프트를 3단계로 절환시킴을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 3단 가변 밸브 리프트 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

밸브 리프트를 3단계로 절환시킬 수 있어 저, 중속에서의 연비, 토크(torque) 및 아이들(idle) 안정성을 높일 수 있고, 고속에서는 출력을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

가변 밸브 리프트 시스템에 있어서,

캠 샤프트와;

상기 캠 샤프트에 각각 설치된 저속캠과, 고속캠과;

상기 저속캠과 고속캠의 일측에 설치된 로커암과;

상기 로커암의 일측에 설치되어 상기 로커암의 내부 유로에 유압이 형성되지 않으면 로스트 모션 상태가 되는 고속용 스위칭 패드와;

상기 고속용 스위칭 패드의 일측에 설치되어 상기 로커암의 내부 유로에 유압 상태에 따라 작동되는 저속 2단 가변용 롤러와;

상기 고속용 스위칭 패드의 일측에 설치되어 유압의 낮고 높음에 따라 작동되는 고속용 스톱퍼 핀과, 저속용 스톱퍼 핀과;

상기 저속용 스톱퍼 핀의 작동으로 상기 저속 2단 가변용 롤러를 작동시키게 하는 위치 전환용 포크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3단 가변 밸브 리프트 시스템.
제1항에 있어서,

상기 로커암의 내부 유로에 유압은 오일 컨트롤 밸브의 온/오프(ON/OFF)로 형성되는 것을 특징으로 하는 3단 가변 밸브 리프트 시스템.
제2항에 있어서,

상기 오일 컨트롤 밸브가 오프(OFF)된 상태에 의해 상기 로커암 내부 유로에 유압이 형성되지 않아 상기 고속용 스위칭 패드가 공행정 상태가 되는 것을 특징으로 하는 3단 가변 밸브 리프트 시스템.
제2항에 있어서,

상기 오일 컨트롤 밸브를 통해 유압이 1bar 이상 형성되면 상기 저속 2단 가변용 롤러가 작동하여 중속 상태가 되는 것을 특징으로 하는 3단 가변 밸브 리프트 시스템.
제2항에 있어서,

상기 오일 컨트롤 밸브를 통해 유압이 3bar 이상 형성되면 상기 저속 2단 가변용 롤러가 작동하여 고속 상태가 되는 것을 특징으로 하는 3단 가변 밸브 리프트 시스템.
제1항에 있어서,

상기 저속용 스톱퍼의 하단에 상승 작동하여 상기 저속용 스톱퍼에 래칭되면서 고정 설치된 고정핀을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 3단 가변 밸브 리프트 시스템.