KR101305820B1

KR101305820B1 - 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치

Info

Publication number: KR101305820B1
Application number: KR1020070132787A
Authority: KR
Inventors: 노태훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2013-09-06
Also published as: KR20090065298A

Abstract

본 발명은, 자동차 엔진의 실린더 헤드에 설치되어 크랭크 축과 연동되어 회전되며, 흡/배기 밸브의 개폐를 위한 다수의 캠을 일체로 갖춘 캠 축과; 상기 캠에 접촉된 상태에서 상기 캠 축의 축선에 대해 가로지르는 방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 상기 캠의 하측에 설치되며, 상기 캠에 접촉되는 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체에 관통되게 설치된 슬라이더 축과, 상기 슬라이더 본체에 회전가능하게 설치되어 상기 슬라이더 본체를 슬라이딩시키는 슬라이더 롤러를 포함하는 슬라이더 부재와; 상기 슬라이더 부재의 하측에 위치하고, 상부에 상기 슬라이더 부재의 슬라이딩을 안내하는 슬라이딩 안내부를 가지며, 일단에는 하이드롤릭 래시 어저스터(Hydraulic Lash Adjuster)가 설치되어 있고, 타단에는 상기 흡/배기 밸브가 설치된 캠 팔로어(Cam Follower)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공한다.

이에 의하여, 엔진의 실린더 헤드에 설치되어 흡/배기 밸브의 밸브 리프트와 듀레이션을 각각 변화시켜 주는 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성부품이 간소화될 수 있어, 설계상 컴팩트한 레이-아웃의 확보를 도모할 수 있게 된다.

또한, 연속 가변 밸브 리프트 장치를 구성하는 가동부품의 수량이 적으므로 장비의 경량화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 전 영역에서 최적 연소 조건 구현, 연비최적화 제어, 및 배기가스 저감 최적화가 가능한 연속 가변 밸브 리프트 장치가 제공된다.

연속 가변 밸브 리프트 장치, 캠, 슬라이더, 캠 팔로어

Description

자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치{Continuously Variable Valve Lift Apparatus of Vehicle}

본 발명은, 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 캠 축의 회전에 따른 흡/배기 밸브의 개폐시기와 개폐 시간을 각각 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

종래 엔진에 구비된 일반 캠으로는 밸브 리프트(lift)와 듀레이션(duration)을 변화시킬 수 없고, 고정된 밸브 리프트와 듀레이션을 특정 회전수에 고정해야 하기 때문에 연비와 출력의 최적화를 도모할 수 없었다.

이에 따라, 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 장치중 하나가 자동차의 연속 가변 밸브 리프트장치(CVVL;Continuously Variable Valve Lift system)이다.

즉, 자동차의 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 향상이 나 배기가스의 저감이 중요한 저속/저부하에서는 내부 EGR 효과나 스로틀 손실을 최소화시킬 수 있게 된다.

그런데, 기존에 개발된 연속 가변 밸브 리프트 장치의 경우에는 가동부품(moving part)의 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 엔진의 실린더 헤드 내부에서 캠 축의 설치 위치보다 상측의 공간을 점유하도록 설치되어 있어, 실린더 헤드의 전고(total height)를 확장시킬 수 밖에 없었다.

이 결과, 연속 가변 밸브 리프트 장치가 구비되는 자동차 엔진의 부피는 커질 수 밖에 없고, 이로 인해 엔진룸 내에서 엔진의 실린더 헤드 부위가 점유하는 공간의 확대로 인해 다른 부품을 설치하는 데 있어 공간적 제약이 발생하게 되는 문제가 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은, 캠 축의 회전에 따라 흡/배기 밸브의 밸브 리프트와 밸브 듀레이션을 각각 가변적으로 조절하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 보다 컴팩트하게 구성하여 실린더 헤드내에 점유하는 공간을 줄일 수 있고, 전 영역에서 최적 연소 조건 구현, 연비최적화 제어, 및 배기가스 저감 최적화가 가능한 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 자동차 엔진의 실린더 헤드에 설치되어 크랭크 축과 연동되어 회전되며, 흡/배기 밸브의 개폐를 위한 다수의 캠을 일체로 갖춘 캠 축과; 상기 캠에 접촉된 상태에서 상기 캠 축의 축선에 대해 가로지르는 방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 상기 캠의 하측에 설치되며, 상기 캠에 접촉되는 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체에 관통되게 설치된 슬라이더 축과, 상기 슬라이더 본체에 회전가능하게 설치되어 상기 슬라이더 본체를 슬라이딩시키는 슬라이더 롤러를 포함하는 슬라이더 부재와; 상기 슬라이더 부재의 하측에 위치하고, 상부에 상기 슬라이더 부재의 슬라이딩을 안내하는 슬라이딩 안내부를 가지며, 일단에는 하이드롤릭 래시 어저스터(Hydraulic Lash Adjuster)가 설치되어 있고, 타단에는 상기 흡/배기 밸브가 설치된 캠 팔로어(Cam Follower)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 슬라이더 부재의 상기 슬라이더 본체는 삼각단면형상을 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 슬라이더 롤러는 한 쌍으로 마련되고, 이 경우, 상기 한 쌍의 슬라이더 롤러와 상기 슬라이더 축이 삼각형 구도를 이루도록 상기 슬라이더 본체에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬라이더 부재는, 상기 슬라이더 롤러를 상기 슬라이더 본체에 대해 회전가능하게 결합시키는 결합수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 결합수단은, 상기 슬라이더 본체에 관통되게 설치되며, 상기 슬라이더 롤러가 회전가능하게 결합되는 롤러 회전축과; 상기 롤러 회전축과 상기 슬라이더 롤러 사이에 개재된 베어링을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 베어링은 니들 베어링(Niddle bearing)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 캠 팔로어의 상기 슬라이딩 안내부는, 상기 슬라이더 롤러가 접촉되어 슬라이딩될 수 있도록 만곡된 형태의 안내면을 갖는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자동차 엔진의 실린더 헤드에 설치되어 흡/배기 밸브의 밸브 리프트와 듀레이션을 각각 변화시켜 주는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성부품이 간소화될 수 있어, 설계상 컴팩트한 레이-아웃의 확보를 도모할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치(1)는, 다수의 캠(10)을 일체로 갖춘 캠 축(11)과; 캠(10)에 접촉된 상태에서 캠 축(11)의 축선에 대해 가로지르는 방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 캠(10)의 하측에 설치된 슬라이더 부재(20)와; 슬라이더 부재(20)의 하측에 위치한 캠 팔로어(30)를 포함한다.

다수의 캠(10)을 일체로 갖춘 캠 축(11)은, 흡/배기 밸브(50)의 개폐를 위해 실린더 헤드(미도시)에 설치되어 크랭크 축(미도시)과 연동된다.

캠(10)은, 일정 곡률을 갖는 거의 원형 단면형상으로, 슬라이더 부재(20)와 접촉되게 배치된다.

슬라이더 부재(20)는, 캠(10)에 접촉되는 슬라이더 본체(21)와; 슬라이더 본체(21)에 관통되게 설치된 슬라이더 축(22)과; 슬라이더 본체(21)에 회전가능하게 설치되어 슬라이더 본체(21)를 슬라이딩시키는 한 쌍의 슬라이더 롤러(23)를 포함한다.

슬라이더 본체(21)는 삼각단면형상을 가지며, 한 쌍의 슬라이더 롤러(23)와 슬라이더 축(22)이 삼각형 구도를 이루도록 슬라이더 본체(21)에 설치된다.

여기서, 슬라이더 롤러(23)는 결합수단(24,25)에 의해 슬라이더 본체(21)에 대해 회전가능하게 결합된다.

결합수단(24,25)은, 슬라이더 본체(21)에 관통되게 설치되며, 슬라이더 롤러(23)가 회전가능하게 결합되는 롤러 회전축(24)과; 롤러 회전축(24)과 슬라이더 롤러(23) 사이에 개재된 베어링(25)을 포함한다.

여기서, 베어링(25)은 니들 베어링(Niddle bearing)이다.

캠 팔로어(30)는 상부에 슬라이더 부재(20)의 슬라이딩을 안내하는 슬라이딩 안내부를 가진다.

여기서, 슬라이딩 안내부는, 슬라이더 롤러(23)가 접촉되어 슬라이딩될 수 있도록 만곡된 형태의 안내면(31)을 갖는다.

캠 팔로어(30)의 일단에는 하이드롤릭 래시 어저스터(40)가 설치되어 있고, 캠 팔로어(30)의 타단에는 흡/배기 밸브(50)가 설치되어 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치(1)는, 로우 리프트(Low lift) 상태를 도시한 도 2(a), 미들 리프트(Middle lift) 상태를 도시한 도 2(b), 하이 리프트(High Lift) 상태를 도시한 도 2(c), 및 도 3의 흡/배기 밸브(50) 리프트 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 제어부의 제어에 의해 슬라이더 부재(20)의 슬라이더 축(22)이 이동될 수 있는데, 이때 슬라이더 롤러(23)가 캠 팔로어(30)의 안내면(31)을 따라 슬라이딩됨에 따라, 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치(1)는 로우 리프트 상태(도 2(a)참조), 미들 리프트 상태(도 2(b) 참조), 및 하이 리프트(High Lift) 상태(도 2(c)참조) 간을 전환할 수 있게 되는 것이다. 이에 의해 캠 팔로어(30)의 눌림량이 조절됨에 따라, 흡/배 기 밸브(50) 리프트량이 조절되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 간소화된 구조를 갖는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치(1)를 이용하여 흡/배기 밸브(50)의 리프트량을 조절할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이고,

도 2(a) 내지 도 2(c)는 도 1에 따른 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치

10 : 캠

11 : 캠 축

20 : 슬라이더 부재

21 : 슬라이더 본체

22 : 슬라이더 축

23 : 슬라이더 롤러

24 : 롤러 회전축

25 : 베어링

30 : 캠 팔로어

31 : 안내면

40 : 하이드롤릭 래시 어저스터

50 : 흡/배기 밸브

Claims

자동차의 실린더 헤드에 설치되어 크랭크 축과 연동되어 회전되며, 흡/배기 밸브의 개폐를 위한 다수의 캠을 일체로 갖춘 캠 축과;

상기 캠에 접촉된 상태에서 상기 캠 축의 축선에 대해 가로지르는 방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 상기 캠의 하측에 설치되며, 상기 캠에 접촉되는 슬라이더 본체와, 상기 슬라이더 본체에 관통되게 설치된 슬라이더 축과, 상기 슬라이더 본체에 회전가능하게 설치되어 상기 슬라이더 본체를 슬라이딩시키는 슬라이더 롤러를 포함하는 슬라이더 부재와;

상기 슬라이더 부재의 하측에 위치하고, 상부에 상기 슬라이더 부재의 슬라이딩을 안내하는 슬라이딩 안내부를 가지며, 일단에는 하이드롤릭 래시 어저스터(Hydraulic Lash Adjuster)가 설치되어 있고, 타단에는 상기 흡/배기 밸브가 설치된 캠 팔로어(Cam Follower)를 포함하되;

상기 캠 팔로어의 상기 슬라이딩 안내부는, 상기 슬라이더 롤러가 접촉되어 슬라이딩될 수 있도록 만곡된 형태의 안내면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 슬라이더 부재는, 상기 슬라이더 롤러를 상기 슬라이더 본체에 대해 회전가능하게 결합시키는 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 결합수단은, 상기 슬라이더 본체에 관통되게 설치 되며, 상기 슬라이더 롤러가 회전가능하게 결합되는 롤러 회전축과; 상기 롤러 회전축과 상기 슬라이더 롤러 사이에 개재된 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 베어링은 니들 베어링(Niddle bearing)인 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 슬라이더 본체는 삼각단면형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 슬라이더 롤러는 한 쌍으로 마련되며,

상기 한 쌍의 슬라이더 롤러와 상기 슬라이더 축이 삼각형 구도를 이루도록 상기 슬라이더 본체에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
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