KR101081277B1 - 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 외주면에 편심캠이 설치된 편심캠 샤프트와; 상기 편심캠에 회동 가능하게 설치되어 출력캠과 연동하는 로커암과; 상기 로커암에 마련되어 상기 출력캠의 공차 조정 후 풀림이 방지되는 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 조정수단을 회전시켜 출력캠의 길이를 조정한 후 조정수단의 위치가 고정되기 때문에 링크기구의 공차가 누적되는 일이 방지될 수 있다.

Description

엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치{CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE LIFT DEVICE OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 출력캠의 공차를 조절할 수 있는 조정수단이 구비됨으로써 출력캠의 공차를 용이하게 조절할 수 있는 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

최근에는 열효율과 출력의 향상을 위해 흡/배기 밸브의 밸브 리프트와 개폐 시기 및 개폐 시간을 각각 가변화시키고자 하는 시도가 활발히 이루어지고 있는 바, 이와 같은 노력의 일환으로 개발된 장치 중 하나가 연속 가변 밸브 리프트 장치(CVVL, Continuously Variable Valve Lift)이다.

즉, 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치는 흡/배기 밸브의 개폐 시기와 밸브 리프트 등의 밸브 운동을 엔진의 운전 조건에 맞춰 최적으로 조정할 수 있어, 출력이 요구되는 고속/고부하에서 흡기 유량을 최대화시킬 수 있고, 연비의 향상이나 배기가스의 저감이 중요한 저속/저부하에서는 내부 EGR 효과나 스로틀 손실을 최소화시킬 수 있게 된다.

이러한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 다양한 구조로 개발되고 있는데, 그 중 하나가 구동캠의 회전력이 링크기구를 통해 전달되어 밸브가 리프팅되는 링크구조의 연속 가변 밸브 리프트 장치가 있다.

이러한 링크구조의 연속 가변 밸브 리프트 장치에서는 각종 링크와 각 링크를 연결하는 핀을 조립할 때 조립 공차가 발생하게 되는데, 이에 의해 최초에 설계된 밸브 프로파일과 실제 측정된 밸브 프로파일 간의 차이가 발생하기 때문에 공차를 보정할 필요가 있다.

이에, 종래에는 링크기구의 공차를 조정하기 위한 조정수단이 구비되곤 하는데, 종래의 조정수단은 공차 조정 후 풀리는 현상이 발생하여 링크기구의 공차가 누적되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 조정수단의 풀림이 방지되어 출력캠의 공차가 누적되는 것이 최대한 방지되는 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 있어서, 외주면에 편심캠이 설치된 편심캠 샤프트와; 상기 편심캠에 회동 가능하게 설치되어 출력캠과 연동하는 로커암과; 상기 로커암에 마련되어 상기 출력캠의 공차 조정 후 풀림이 방지되는 조정수단에 의해 달성된다.

이 때, 상기 출력캠과 상기 로커암 사이에는 링크기구가 마련되며, 상기 조정수단은 상기 로커암과 상기 링크기구를 서로 연결하는 것이 좋다.

여기서, 상기 조정수단은 상기 로커암과 상기 링크기구를 연결하여 공차를 조정하기 위한 조정부와; 상기 로커암에 형성된 장착부에 설치되어 상기 조정부의 역회전을 방지하는 역회전 방지부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조정부는 연결핀과, 상기 연결핀에 편심되게 마련되며 외주면에 웜휠이 형성된 핀캠으로 구성되고, 상기 역회전 방지부재에는 상기 웜휠과 맞물리는 웜기어가 형성된 것이 좋다.

상기 연결핀의 중앙부에는 상기 핀캠이 마련되고, 상기 연결핀의 양단에는 상기 링크기구가 결합되며, 상기 웜휠과 상기 웜기어가 맞물리는 부분은 상기 핀캠 의 중앙에 위치하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 조정수단을 회전시켜 출력캠의 길이를 조정한 후 조정수단의 위치가 고정되기 때문에 공차가 누적되는 일이 방지될 수 있는 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치가 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도로서, 본 발명에 따른 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치(CVVL, Continuously Variable Valve Lift, 1)는 외주면에 편심캠(미도시)이 설치된 편심캠 샤프트(10)와, 편심캠에 회동 가능하게 설치되어 출력캠(13)과 연동하는 로커암(20)과, 구동캠(5)의 회전력을 전달받아 편심캠의 회전량에 따라 밸브(4)의 리프트양을 조절하는 링크기구(30)와, 로커암(20)과 링크기구(30)를 연결하며 공차 조정 후 풀림이 방지되는 조정수단(80, 도 2의 (b) 참조)을 포함하여 이루어진다.

편심캠 샤프트(10)는 스텝모터와 같이 회전각을 연속적으로 가변 제어할 수 있는 CVVL 모터에 연결되어 회동각이 가변적으로 조절되고, 중간 부분에 편심캠이 일체로 장착되어 있다.

편심캠은 로커암(20)의 중앙에 형성된 편심캠 설치부(23, 도 2의 (a) 참조)에 설치되는데, 이 때 편심캠 설치부(23)는 편심캠의 회동을 위한 여유 간극이 존재할 정도의 모양으로 이루어진다.

구동캠(5)은 크랭크 샤프트와 타이밍 벨트 또는 타이밍 체인으로 연결되어 크랭크 샤트트의 회전력을 전달받아 회전된다. 이 때, 편심캠이 CVVL 모터에 의해 엔진의 운전 영역에 따라 가변적으로 회동하는 것과 함께 구동캠(5)이 크랭크 샤프트와 연동하여 링크기구(30)를 작동시킴으로써 밸브가 하이 또는 로우 리프팅될 수 있다.

한편, 링크기구(30)의 일측에는 구동캠(5) 및 밸브(4)와 접촉 가능하게 마련되어 링크기구(30)에 구동캠(5)의 회전력을 전달하는 별도의 링크기구(50)가 마련되어 있다. 여기서, 밸브(4)의 일단은 스윙암 롤러(2)가 결합된 스윙암(3)에 결합되어 있어, 구동캠(5)의 회전에 따라 별도의 링크기구(50)에 의해 스윙암 롤러(2)가 눌려 스윙암(3)이 가압됨으로써 밸브(4)가 리프팅되는 것이다. 이에 대한 작동 원리는 한국특허출원 제2008-0047713에 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 하겠다.

링크기구(30)는 로커암(20)의 양측에 마련되어 후술할 조정수단(80)의 조정부(90)로 연결되는데, 이 때 조정부(90)의 양단은 한 쌍의 링크기구(30)가 각각 결합되고, 중앙부에는 로커암(20)이 결합되어 있다.

조정수단(80)은 로커암(20)과 링크기구(30)를 연결하고 회전됨으로써 출력캠(13)의 공차를 조정하는 조정부(90)와, 로커암(20)의 장착부(25, 도 2의 (a) 참조)에 장착되어 조정부(90)의 역회전을 방지하는 역회전 방지부재(60)로 구성된다.

조정부(90)는 로커암(20)과 링크기구(30)를 연결하는 연결핀(40)과, 연결핀(40)에 편심되게 마련되며 외주면에 웜휠(47)이 형성된 핀캠(45)으로 구성된다.

연결핀(40)의 중앙부에는 연결핀(40)의 중심으로부터 편심되게 마련된 핀캠(45)이 마련되어 있는데, 이와 같이 핀캠(45)이 마련된 연결핀(40)이 회전됨으로써 연결핀(40)의 양측에 연결된 링크기구(30)의 공차를 조정할 수 있는 것이다.

즉, 링크기구(30)에 공차가 발생하는 경우에는 밸브(4)의 프로파일이 달라지기 때문에 링크기구(30)의 공차를 정확히 조정할 필요가 있는데, 이를 위해 링크기구(30)를 교체하기에는 별도의 링크기구(50) 뿐만 아니라 다른 부품들도 분리해서 재조립해야 하는 번거로움이 있으나, 본 발명과 같이 역회전 방지부재(60)를 이용하여 조정부(90)를 회전시키면 링크기구(30)의 길이가 변화되어 공차가 조정될 수 있게 된다.

핀캠(45)은 크게 A, B, C 부분으로 나눌 수 있는데, 연결핀(40)에 작용하는 링크기구(30)의 전달힘은 핀캠(45)의 A 및 B 부분에서 거의 집중되고 중앙에 있는 C 부분에는 링크기구(30)의 힘이 거의 집중되지 않기 때문에 C 부분에 작은 조임력만 부여하더라고 충분히 조정부(90)의 역회전을 방지될 수 있다.

즉, 핀캠(45)의 C 구간에는 링크기구(30)로 전달된 힘이 거의 미치지 않기 때문에 역회전 방지부재(60)의 조임력이 크게 필요하지 않게 되는 것이다.

또한, 조정부(90)의 웜휠(47)과 역회전 방지부재(60)의 웜기어(63)가 맞물리는 부분이 링크기구(30)의 전달힘이 강하게 미치지 않기 때문에 웜휠(47)과 웜기어(63)의 고정력이 강하여 링크기구(30)의 공차가 누적되는 것이 최대한 방지될 수 있는 이점이 있다.

역회전 방지부재(60)는 조정부(90)의 축방향과 직교하도록 배치되며, 이 때 역회전 방지부재(60)의 외주면에는 웜휠(47)과 맞물려 조정부(90)의 회전을 방지하는 웜기어(63)가 형성되어 있다.

웜기어(63)는 구조적 특성상 웜휠(47)과 맞물려 웜휠(47)이 역회전되는 것을 방지하기 때문에, 조정부(90)를 고정하기 위한 별도의 작업이 필요없으므로 작업성이 편리한 이점이 있다. 이 때, 웜휠(47)과 웜기어(63)의 고정력을 높이기 위해 역회전 방지부재(60)의 외주면에 고정용 너트를 체결할 수도 있음은 물론이다.

이 때, 역회전 방지부재(60)의 중앙에는 조절공(70)이 형성되어 있는데, 이 조절공(70)에 공구를 삽입하여 역회전 방지부재(60)를 회전시키면, 이와 맞물려 있던 조정부(90)가 회전하면서 링크기구(30)의 공차가 조정될 수 있다.

즉, 작업자는 조정부(90)를 회전시키는 것이 아니라, 조정부(90)와 치합되어 있는 역회전 방지부재(60)를 회전시킴으로써 조정부(90)가 회전되게 된다. 이렇게 링크기구(30)의 공차를 조정한 후에는 조정부(90)의 위치가 고정되어야 링크기구(30)의 공차가 다시 생기는 것을 방지할 수 있는데, 역회전 방지부재(60)의 웜기어(63)에 의해 조정부(90)의 웜휠(47)이 그 반대방향으로 회전되지 못하므로 조정부(90)를 고정하기 위한 별도의 부품이 필요없게 된다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 조정수단(80)을 회전시켜 로커암(20)에 연결된 출력캠(13)의 길이를 조정한 후 조정수단(80)의 위치가 고정되기 때문에 로커암(20)과 연결된 출력캠(13)의 공차가 누적되는 일이 방지될 수 있다.

전술한 실시예에서는 하나의 조정수단으로 한 쌍의 출력캠의 공차를 조절하도록 구성되어 있는데, 로커암과 링크기구의 연결 구조에 따라 조정수단의 개수는 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예는 본 발명의 청구범위에 속한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도.

도 2의 (a)는 도 1의 로커암의 단면을 나타낸 단면도, (b)는 연결핀과 역회전 방지부재를 도시한 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 스윙암 롤러 3 : 스윙암

4 : 밸브 5 : 구동캠

10 : 편심캠 샤프트 13 : 출력캠

20 : 로커암 25 : 장착부

30 : 링크 기구 40 : 연결핀

45 : 핀캠 47 : 웜휠

60 : 역회전 방지부재 63 : 웜기어

70 : 조절공 80 : 조정수단

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 외주면에 편심캠이 설치된 편심캠 샤프트(10)와;

   상기 편심캠에 회동 가능하게 설치되어 출력캠(13)과 연동하는 로커암(20)과;

   상기 출력캠과 상기 로커암 사이에 마련된 링크기구(30)와;

   상기 로커암과 상기 링크기구를 서로 연결하며, 상기 출력캠의 공차 조정 후 풀림이 방지되는 조정수단(80)을 포함하며,

   상기 조정수단은

   상기 로커암과 상기 링크기구를 연결하여 공차를 조정하기 위한 조정부(90)와;

   상기 로커암에 형성된 장착부(25)에 설치되어 상기 조정부의 역회전을 방지하는 역회전 방지부재(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 조정부는 연결핀(40)과, 상기 연결핀에 편심되게 마련되며 외주면에 웜휠(47)이 형성된 핀캠(45)으로 구성되고,

   상기 역회전 방지부재에는 상기 웜휠과 맞물리는 웜기어(63)가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 연결핀의 중앙부에는 상기 핀캠이 마련되고, 상기 연결핀의 양단에는 상기 링크기구가 결합되며,

   상기 웜휠과 상기 웜기어가 맞물리는 부분은 상기 핀캠의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치.

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