KR101316138B1 - 벨트 구동형 가변 흡기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트 구동형 가변 흡기 시스템에 관한 것으로, 특히 벨트를 이용하여 러너의 단면적과 길이를 연속적으로 동시에 변경하여, 전 운전영역에 맞는 러너조건을 구현한 벨트 구동형 가변 흡기 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 상기 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은, 일정폭의 벨트(30)와, 상기 벨트(30)가 감겨져 있는 모터(10)와, 상기 모터(10)에서 풀려나온 벨트(30)의 일측단이 결착되고, 러너(100)의 출구부(101)측에 인접하여 설치된 풀리(70)와, 저부는 스프링지지대(51)에 의해 고정되고, 상측단은 상기 벨트(30)의 의 저부면에 접촉하여 상기 모터(10)의 회전에 따라 신축하여 러너의 내부 단면적을 변화시키는 스프링(50)을 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

벨트 구동형 가변 흡기 시스템{VARIABLE AIR INTAKE SYSTEM ACTUATING BY BELT}

본 발명은 벨트 구동형 가변 흡기 시스템에 관한 것으로, 특히 벨트를 이용하여 러너의 단면적과 길이를 동시에 변경함에 의해 제한된 공간조건에서 보다 최적의 성능향상을 기대할 수 있는 벨트 구동형 가변 흡기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 V-형 엔진의 흡기매니폴드는 최적의 성능을 얻기 위해 대부분 길이변환식인 가변 인테이크 매니폴드(VIS : Variable Intake Manifold )로 개발되고 있다.

엔진의 성능 개발시 대부분의 운전자의 실 운전영역인 저중속 영역의 토크 향상을 위하여 롱러너의 튜닝효과가 중요하다. 그런데 가변흡기 시스템 중 밸브를 이용한 길이변환식의 경우, V형 엔진의 중앙부에 위치하여 원형의 러너 길이를 늘리거나 줄이는 형태로 최적의 길이를 튜닝하나, 레이아웃에서 오는 제약에 의해 러너의 길이를 늘리는데 한계가 있다.

종래의 가변 흡기매니폴드는 밸브를 이용하여 경로를 바꾸어 롱러너와 숏러너의 길이를 조절하는 방식이 주류를 이루었다. 아우디 V-8 엔진의 경우가 대표적 인 예이다.

도 1 에 종래의 가변 흡기 시스템의 일예인 상기 아우디 V-8엔진의 경우를 도시하였다.

상기 도시된 예에서는, 3단계로 러너길이가 조절되는 흡기시스템을 적용하였다. 즉, 저속에서는 가장 긴 러너를 구동하고(도 1의 (a)), 최대토크 지점에서는 중간 길이의 러너를 구동하며(도 1의 (b)), 최고출력을 위한 경우에는 숏 러너를 사용하게 된다(도 1의 (c)).

따라서 상기의 경우는 러너의 길이를 변경시키는 타입이므로, 러너 변경용 2개의 밸브와 각각의 밸브를 작동시키기 위한 2개의 엑츄에이터가 필요하다. 이때, 상기 롱러너의 길이는 레이아웃의 제한을 받게 된다.

도 2 는 종래의 가변 흡기 시스템의 다른 예인 BMW에 적용된 C VRLIS(Continuously Variable Runner Length Intake System) 이다.

상기 예에서는, 원형의 구조물이 연속적으로 회전하면서 러너의 길이를 변경하는 시스템이다. 즉, A 위치에 있을 때 가장 긴 러너가 되고, B 의 위치는 가장 짧은 러너가 된다. 따라서 러너의 길이를 연속적으로 변경시킴으로 앞서 설명한 3 단계의 VI 등에 비해 각각의 운전조건에서 보다 효율적인 흡기튜닝 효과를 기대할 수 있다.

그러나 상기한 종래의 기술은 작동기구가 복잡하고 러너의 길이만 변경시키는 원리이므로 레이아웃에서 오는 제약조건을 피하기 어려운 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 벨트를 이용하여 러너의 단면적과 길이를 동시에 변경함으로써, 제한된 공간조건에서 보다 최적의 성능향상을 기대할 수 있는 벨트 구동형 가변 흡기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 일정폭의 벨트(30)와, 상기 벨트(30)가 감겨져 있는 모터(10)와, 상기 모터(10)에서 풀려나온 벨트(30)의 일측단이 결착되고, 러너(100)의 출구부(101)측에 인접하여 설치된 풀리(70)와, 저부는 스프링지지대(51)에 의해 고정되고, 상측단은 상기 벨트(30)의 저부면에 접촉하여 상기 모터(10)의 회전에 따라 신축하여 러너(100)의 내부 단면적을 변화시키는 스프링(50)을 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 러너(100) 내에서의 벨트(30)의 위치 이동은 모터(10)의 회전에 의해 모터(10)에 감겨져 있는 벨트(30)의 풀림 또는 감겨짐의 운동과 벨트 저부에 위치한 스프링(50)의 탄성력에 의해 구현되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 스프링(50)의 중간 부분에 스토퍼가 장착되어 주어진 엔진의 회전수에 맞는 최대 튜닝 스피드가 조절되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 스프링(50)의 상측단과 상기 벨트(30) 저부면의 접촉부상에 벨트 지지 용 미끄럼판(31)이 설치되어, 미끄럼판(31)의 라운드 값에 의해 러너 입구부의 벨마우스 형상이 구현되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 벨트를 이용하여 러너의 단면적과 길이를 동시에 변경할 수 있어 제한된 공간조건에서 보다 최적의 성능향상을 기대할 수 있는 효과를 얻으며, 나아가 본 기술의 적용으로, 길이변환식 VIS보다 더 컴팩트하고, 연속식 길이와 단면적 변경식이므로 단계별 길이 변환식에 비해 전 운전영역에 맞는 러너조건을 구현할 수 있는 효과를 발휘한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

참고로, 흡기관 튜닝을 위한 헬름홀츠 방정식에 의하면, 레저넌트 튜닝 스피드(Resonant turning speed)를 나타내는 N 은 아래와 같은 식으로 표현된다.

N = 955/K*a*(A/(VL))^1/2 --- (식 1)

상기 (식 1)에 의하면, 길이(L)을 늘릴 수 없다면 단면적(A)를 줄여서 저속에서 튜닝효과를 볼 수 있음을 알 수 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 벨트 구동형 가변 흡기 시스템을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 모터(10)의 회전에 의해 모터(10)에 감겨져 있는 벨트(30)를 풀거나 감음으로써, 러너(100) 내에서의 벨트(10)의 위치를 이동시킴에 의해 러너(100)의 단면적과 길이를 연속적으 로 동시에 변경하는 시스템이다.

이를 위해, 본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 일정폭의 벨트(30)와, 상기 벨트(30)가 감겨져 있는 모터(10)와, 상기 모터(10)에서 풀려나온 벨트(30)의 일측단이 결착되고, 러너(100)의 출구부(101)측에 인접하여 설치된 풀리(70)와, 저부는 스프링지지대(51)에 의해 고정되고, 상측단은 상기 벨트(30)의 의 저부면에 접촉하여 상기 모터(10)의 회전에 따라 신축하여 러너의 내부 단면적을 변화시키는 스프링(50)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

즉, 본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 모터(10)를 구동하여 벨트(30)를 당기고 풀어주어 러너(100)의 단면적과 길이를 동시에 변경시킨다. 예컨데 모터(10)에 감긴 벨트(30)를 최대한 풀면 스프링(50)의 미는 힘에 의하여 벨트(30)가 B 의 위치에 놓이는데, 이 때가 러너(100)의 단면적과 길이가 최대가 된다.(저속구간 L 에 해당함)

모터(10)가 벨트(30)를 감아 당기면 스프링(50)이 수축되고, 벨트(10)는 A의 위치에 오게 되는데, 이 때가 러너(100)의 단면적이 최소가 되고 길이도 최소가 된다. (고속구간 H 에 해당함)

따라서, 벨트(30)의 길이와 단면적을 동시에 변경시킬 수 있어서 기존의 2~3 단계의 VIS 와는 달리 연속적으로 러너의 길이와 단면적을 변경시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 상기한 구조에서, 저속구간(L)에서는 흡기관 러너(100)의 단면적이 좁아지고, 스프링(50)의 길이도 최대로 늘어난 상태라 러너(100)의 길이가 최대가 된다. 다시 말해 상기 (식 1)에서, 단면적 A는 최소, 길이 L이 최대가 되므로 튜닝스피드가 최소가 된다.

또한, 고속에서는 흡기관 러너(100)의 단면적은 최대, 길이는 최소가 되므로, 상기 (식 1)에 의해 튜닝스피드 N 은 최대가 된다.

한편, 상기 스프링(50)의 중간에 스토퍼(미도시)를 장착하여 주어진 엔진의 회전속도(rated rpm)에 맞는 최대 튜닝스피드 N 을 조절할 수도 있다.

또한, 스프링(50)과 상기 벨트(30) 저부면이 접촉되는 지점에 벨트지지용 미끄럼판(31)의 라운드 값에 의해 러너 입구부의 벨 마우스 형상이 구현되어 더욱 흡기 효율을 높일 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 벨트 구동형 가변 흡기 시스템은 흡기 튜닝에 필요한 인자 중 러너의 길이와 단면적을 동시에 연속적으로 변경함으로써, 기존의 길이만 변경시키는 VIS 에 비하여 전영역에 최적의 튜닝효과를 기대할 수 있고, 저속을 위한 과다한 러너길이 증대가 없어 콤팩트(compact)한 외형을 유지할 수 있어서 차량 탑재가 용이하다.

또한 작동기구가 간단하여 내구성이 보장되고, 원가면에서도 유리한 장점이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 대한 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 본 발명에 따른 벨트 구동형 가변 흡기 시스템에 있어서, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있으며, 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

도 1 와 도 2 는 종래의 가변 흡기 시스템의 일예를 도시한 도면이다.

도 3 은 본 발명에 따른 벨트 구동형 가변 흡기 시스템을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 모터 30 : 벨트

31 : 벨트지지용 미끄럼판 50 : 스프링

51 : 스프링 지지대 70 : 풀리

100 : 러너 101 : 러너 출구부

Claims (4)

1. 일정폭의 벨트(30)와,

   상기 벨트(30)가 감겨져 있는 모터(10)와,

   상기 모터(10)에서 풀려나온 벨트(30)의 일측단이 결착되고, 러너(100)의 출구부(101)측에 인접하여 설치된 풀리(70)와,

   저부는 스프링지지대(51)에 의해 고정되고, 상측단은 상기 벨트(30)의 저부면에 접촉하여 상기 모터(10)의 회전에 따라 신축하여 러너(100)의 내부 단면적을 변화시키는 스프링(50)을 포함하며,

   상기 스프링(50)의 상측단과 상기 벨트(30) 저부면의 접촉부상에 벨트 지지용 미끄럼판(31)이 설치되고, 상기 미끄럼판(31)의 라운드 값에 의해 러너 입구부의 벨마우스 형상이 구현되도록 한 것을 특징으로 하는 벨트 구동형 가변 흡기 시스템.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 러너(100) 내에서의 벨트(30)의 위치 이동은 모터(10)의 회전에 의해 모터(10)에 감겨져 있는 벨트(30)의 풀림 또는 감겨짐의 운동과 벨트 저부에 위치한 스프링(50)의 탄성력에 의해 구현되도록 한 것을 특징으로 하는 벨트 구동형 가변 흡기 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 스프링(50)의 중간 부분에 스토퍼가 장착되어 주어진 엔진의 회전수에 맞는 최대 튜닝 스피드가 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 벨트 구동형 가변 흡 기 시스템.
4. 삭제

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