KR101394029B1 - 연속 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

연속 가변 밸브 리프트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력축에 구비된 입력 캠; 밸브 스프링에 탄성 지지되는 밸브; 그 일단이 상기 밸브와 연결되고, 그 타단에는 로커비 변환 가이드가 그 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되며, 상기 입력 캠의 회전에 따라 상기 로커비 변환 가이드를 중심으로 회전하여 상기 밸브를 개폐하는 로커 암; 및 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 선택적으로 이동시키는 제어부;를 포함한다.

Description

연속 가변 밸브 리프트 장치{CONTINUOUS VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}
본 발명은 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로커 암의 길이 비를 조절하여 연속적으로 밸브 리프트를 가변하는 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
내연기관(internal combustion engine)은 연소실(combustion chamber)에 연료와 공기를 받아들여 이를 연소함으로써 동력을 형성한다. 공기를 흡입할 때에는 캠축(camshaft)의 구동에 의해 흡기밸브(intake valves)를 작동시키고, 흡기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에 흡입되게 된다. 또한, 캠축의 구동에 의해 배기밸브(exhaust valve)를 작동시키고 배기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에서 배출되게 된다.
그런데, 최적의 흡기밸브/배기밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 오프닝/클로징 타임이 달라지게 된다. 이와 같이 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수개로 설계하거나, 밸브가 엔진회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치가 연구되고 있다.
그러나 일반적인 CVVL 장치는 밸브 리프트를 가변하기 위해 상대적으로 많은 수의 구성 부품을 필요로 하며, 제작이 복잡하여 생산 단가가 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구성으로 로커 암의 길이 비를 조절하여 연속적으로 밸브 리프트를 가변하는 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력축에 구비된 입력 캠; 밸브 스프링에 탄성 지지되는 밸브; 그 일단이 상기 밸브와 연결되고, 그 타단에는 로커비 변환 가이드가 그 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되며, 상기 입력 캠의 회전에 따라 상기 로커비 변환 가이드를 중심으로 회전하여 상기 밸브를 개폐하는 로커 암; 및 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 선택적으로 이동시키는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 입력축에 평행하게 구비되는 콘트롤 샤프트; 및 상기 콘트롤 샤프트에 구비되어 상기 로커비 변환 가이드와 접촉하며, 상기 콘트롤 샤프트의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 변화시키는 콘트롤 캠;을 포함할 수 있다.
상기 로커 암과 상기 로커비 변환 가이드 사이에는 상기 로커비 변환 가이드에 복원력을 제공하는 제어 탄성부가 구비될 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드에는 로커 암 삽입 홈이 형성되며, 상기 로커 암에는 탄성부 삽입 홈이 형성되고, 그 일단이 상기 로커 암 삽입 홈에 삽입되며, 상기 제어 탄성부는 상기 탄성부 삽입 홈과 상기 로커 암 삽입 홈 내에 구비될 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드는 지지부상에 구비되어 상기 제어부의 작동에 따라 상기 지지부 상에서 상기 로커 암의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.
상기 지지부는 실린더 헤드로 할 수 있다.
상기 지지부와 상기 로커비 변환 가이드 사이에는 간극 조절용 심이 구비될 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드의 상기 지지부와 접촉하는 부분은 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 지지부 상에는 상기 로커 암의 길이방향 이동을 제한하는 이동 제한 핀이 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력축에 구비된 입력 캠; 밸브 스프링에 탄성 지지되는 밸브; 그 일단이 상기 밸브와 연결되고, 상기 입력 캠의 작동에 따라 상기 밸브를 개폐하는 로커 암; 상기 로커 암의 타단에 상기 로커 암의 길이 방향을 따라 지지부 상에서 슬라이딩 가능하게 구비되는 로커비 변환 가이드; 및 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 선택적으로 이동시키는 제어부;를 포함하며, 상기 로커 암은 상기 입력 캠의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드를 중심으로 스윙(swing) 운동 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 입력축에 평행하게 구비되는 콘트롤 샤프트; 및 상기 콘트롤 샤프트에 구비되어 상기 로커비 변환 가이드와 접촉하며, 상기 콘트롤 샤프트의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 변화시키는 콘트롤 캠;을 포함할 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드에는 로커 암 삽입 홈이 형성되며, 상기 로커 암에는 탄성부 삽입 홈이 형성되고, 그 일단이 상기 로커 암 삽입 홈에 삽입되며, 상기 탄성부 삽입 홈과 상기 로커 암 삽입 홈 내에 상기 로커비 변환 가이드에 복원력을 제공하는 제어 탄성부가 구비될 수 있다.
상기 지지부와 상기 로커비 변환 가이드 사이에는 간극 조절용 심이 구비될 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드의 상기 지지부와 접촉하는 부분은 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 지지부 상에는 상기 로커 암의 길이방향 이동을 제한하는 이동 제한 핀이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치에 의하면, 간단한 구성으로 로커 암의 길이 비를 조절하여 연속적으로 밸브 리프트를 가변할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트의 작동을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트의 작동을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트의 작동을 도시한 도면이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트의 작동을 도시한 도면이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력축(12)에 구비된 입력 캠(10), 밸브 스프링(52)에 탄성 지지되는 밸브(50), 그 일단이 상기 밸브(50)와 연결되고, 그 타단에는 로커비 변환 가이드(30)가 그 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 구비되며, 상기 입력 캠(10)의 회전에 따라 상기 로커비 변환 가이드(30)를 중심으로 회전하여 상기 밸브(50)를 개폐하는 로커 암(20) 및 상기 로커비 변환 가이드(30)의 위치를 선택적으로 이동시키는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 입력축(12)에 평행하게 구비되는 콘트롤 샤프트(42) 및 상기 콘트롤 샤프트(42)에 구비되어 상기 로커비 변환 가이드(30)와 접촉하며, 상기 콘트롤 샤프트(42)의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드(30)의 위치를 변화시키는 콘트롤 캠(40)을 포함한다.
상기 로커 암(20)과 상기 로커비 변환 가이드(30) 사이에는 상기 로커비 변환 가이드(30)에 복원력을 제공하는 제어 탄성부(25)가 구비된다.
상기 로커비 변환 가이드(30)에는 로커암 삽입 홈(32)이 형성되며, 상기 로커 암(20)에는 탄성부 삽입 홈(22)이 형성되고, 그 일단이 상기 로커암 삽입 홈(32)에 삽입되며, 상기 제어 탄성부(25)는 상기 탄성부 삽입 홈(22)과 상기 로커암 삽입 홈(32) 내에 구비될 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드(30)는 지지부상에 구비되어 상기 제어부의 작동에 따라 상기 지지부 상에서 상기 로커 암(20)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.
상기 지지부는 실린더 헤드(60)로 할 수 있으며, 상기 지지부와 상기 로커비 변환 가이드(30) 사이에는 간극 조절(lash adjusting)용 심 (shim; 70)이 구비되어, 제작상의 공차나 장기간 사용에 의한 마모 등에 대비할 수 있다.
상기 로커비 변환 가이드(30)의 상기 지지부와 접촉하는 부분은 곡면으로 형성될 수 있으며, 이러한 곡면 형상에 의하여 마모를 억제하고 상기 로커 암(20)의 상기 로커비 변환 가이드(30)를 중심으로 한 스윙(swing) 운동이 원활하게 이루어 질 수 있다.
상기 지지부 상에는 상기 로커 암(20)의 길이방향 이동을 제한하는 이동 제한 핀(80)이 구비될 수 있으며, 상기 이동 제한 핀(80)과 상기 로커 암(20)은 상기 로커 암(20)의 스윙 운동을 허용할 수 있도록 허용 공차를 가질 수 있다.
이하, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치의 작동을 설명한다.
엔진의 작동에 따라, 상기 연속 가변 밸브 리프트 장치가 로우 리프트로 작동하는 경우에는 상기 로커비 변환 가이드(30)의 위치가 상기 콘트롤 캠(40)의 작동에 의하여 상기 밸브(50)로부터 상대적으로 멀게 위치한다.
이 때, 도1에 도시된 "L1"은 상기 밸브(50)와 상기 입력 캠(10)과 상기 로커 암(20)의 접촉 위치 사이의 길이로 정의되고, "L2"는 상기 입력 캠(10)과 상기 로커 암(20)의 접촉 위치와 상기 로커비 변환 가이드(30)와 상기 실린더 헤드(60) 또는 상기 심(70)의 접촉 위치 사이의 길이로 정의된다.
엔진의 작동에 따라, 상기 연속 가변 밸브 리프트 장치가 하이 리프트로 작동하는 경우에는 상기 콘트롤 캠(40)이 회전하여 상기 로커비 변환 가이드(30)의 위치가 상기 밸브(50)로부터 상대적으로 가깝게 위치한다. 즉, 도2에 표시된 화살표 방향으로 상기 로커비 변환 가이드(30)의 위치가 변하게 된다.
그러면, 상기 도1에 도시된 "L2" 가 짧아져 "L2' "으로 변경된다.
상기 도1 및 도2를 비교하면, 상기 연속 가변 밸브 리프트 장치가 하이 리프트로 작동하는 경우에는, 상기 로커 암(20)이 상기 로커비 변환 가이드(30)를 중심으로 스윙운동 하기 때문에 그 리프트(H1->H2)가 커지게 된다.
이를 표현하면,
H1: H2 = L1/L2 : L1/ L2'
로 로커암의 변환된 길이비에 따라 상대적인 리프트가 변하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치의 제어부의 구성을 상기 콘트롤 샤프트(42)와 콘트롤 캠(40)을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 로커비 변환 가이드(30)를 중심으로 회전하는 로커암(20)의 길이 비를 가변할 수 있는 다양한 변형예도 본 발명의 균등 범위에 포함된다.
본 발명의 작동에서 로우 리프트와 하이 리프트 작동을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 콘트롤 캠(40)의 회전 변위에 따라 다양한 밸브 프로파일을 구성할 수 있음은 당연하며, 이에 대한 반복되는 설명은 생략한다.
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.
10: 입력 캠 20: 로커 암
22: 탄성부 삽입 홈 25: 제어 탄성부
30: 로커비 변환 가이드 32: 로커 암 삽입 홈
40: 콘트롤 캠 42: 콘트롤 샤프트
50: 밸브 52: 밸브 스프링
60: 실린더 헤드 70: 심
80: 이동 제한 핀

Claims (15)

  1. 입력축에 구비된 입력 캠;
    밸브 스프링에 탄성 지지되는 밸브;
    그 일단이 상기 밸브와 연결되고, 그 타단에는 로커비 변환 가이드가 그 길이 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 지지부 상에 구비되며, 상기 입력 캠의 회전에 따라 상기 로커비 변환 가이드를 중심으로 회전하여 상기 밸브를 개폐하는 로커 암; 및
    상기 로커비 변환 가이드의 위치를 선택적으로 이동시키는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 입력축에 평행하게 구비되는 콘트롤 샤프트; 및
    상기 콘트롤 샤프트에 구비되어 상기 로커비 변환 가이드와 접촉하며, 상기 콘트롤 샤프트의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 변화시키는 콘트롤 캠;
    을 포함하고,
    상기 로커 암과 상기 로커비 변환 가이드 사이에는 상기 로커비 변환 가이드에 복원력을 제공하는 제어 탄성부가 구비되며,
    상기 로커비 변환 가이드에는 로커 암 삽입 홈이 형성되며,
    상기 로커 암에는 탄성부 삽입 홈이 형성되고, 그 일단이 상기 로커 암 삽입 홈에 삽입되며,
    상기 제어 탄성부는 상기 탄성부 삽입 홈과 상기 로커 암 삽입 홈 내에 구비되며,
    상기 로커비 변환 가이드의 상기 지지부와 접촉하는 부분은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 로커비 변환 가이드는 상기 제어부의 작동에 따라 상기 지지부 상에서 상기 로커 암의 길이 방향을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 지지부는 실린더 헤드인 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 지지부와 상기 로커비 변환 가이드 사이에는 간극 조절용 심이 구비된 것을 특징으로 하는 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  8. 삭제
  9. 제5항에서,
    상기 지지부 상에는 상기 로커 암의 길이방향 이동을 제한하는 이동 제한 핀이 구비된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  10. 입력축에 구비된 입력 캠;
    밸브 스프링에 탄성 지지되는 밸브;
    그 일단이 상기 밸브와 연결되고, 상기 입력 캠의 작동에 따라 상기 밸브를 개폐하는 로커 암;
    상기 로커 암의 타단에 상기 로커 암의 길이 방향을 따라 지지부 상에서 슬라이딩 가능하게 구비되는 로커비 변환 가이드; 및
    상기 로커비 변환 가이드의 위치를 선택적으로 이동시키는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 로커 암은 상기 입력 캠의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드를 중심으로 스윙(swing) 운동 하며,
    상기 제어부는
    상기 입력축에 평행하게 구비되는 콘트롤 샤프트; 및
    상기 콘트롤 샤프트에 구비되어 상기 로커비 변환 가이드와 접촉하며, 상기 콘트롤 샤프트의 작동에 따라 상기 로커비 변환 가이드의 위치를 변화시키는 콘트롤 캠;
    을 포함하고,
    상기 로커비 변환 가이드에는 로커 암 삽입 홈이 형성되며,
    상기 로커 암에는 탄성부 삽입 홈이 형성되고, 그 일단이 상기 로커 암 삽입 홈에 삽입되며,
    상기 탄성부 삽입 홈과 상기 로커 암 삽입 홈 내에 상기 로커비 변환 가이드에 복원력을 제공하는 제어 탄성부가 구비되고,
    상기 로커비 변환 가이드의 상기 지지부와 접촉하는 부분은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에서,
    상기 지지부와 상기 로커비 변환 가이드 사이에는 간극 조절용 심이 구비된 것을 특징으로 하는 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  14. 삭제
  15. 제10항에서,
    상기 지지부 상에는 상기 로커 암의 길이방향 이동을 제한하는 이동 제한 핀이 구비된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
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