KR101438600B1

KR101438600B1 - Ｃｄａ 기구

Info

Publication number: KR101438600B1
Application number: KR1020090067424A
Authority: KR
Inventors: 방상현
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2014-09-05
Also published as: KR20110009959A

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구는 구동 샤프트, 상기 구동 샤프트에 구비된 입력 캠, 상기 구동 샤프트와 평행하게 구비된 로커 샤프트, 상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 구비되어 상기 입력 캠의 회전을 전달 받는 제1 로커 레버, 상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 구비되는 제2 로커 레버, 상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버를 선택적으로 결합하는 결합부, 상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 구비되며, 상기 제2 로커 레버에 연결되는 출력 캠 및 상기 출력 캠에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부를 포함한다.

CDA (cylinder deactivation) , 입력 캠, 캠 축

Description

ＣＤＡ 기구{CYLINDER DEACTIVATION APPARATUS}

본 발명은 CDA 기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 밸브의 리프트를 엔진의 동작상태에 따라 휴지(deactivation) 가변 시킬 수 있는 CDA 기구에 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 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치, 또한 일부 또는 실린더 전부의 연소를 선택적으로 차단 가능한 CDA (cylinder deactivation) 기구가 연구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 일반적인 밸브 리프트의 밸브 트레인의 과도한 설계변경 없이 구성이 가능하고, 부품수가 적어 생산 단가를 낮출 수 있는 CDA (cylinder deactivation) 기구를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 CDA 기구는 구동 샤프트, 상기 구동 샤프트에 구비된 입력 캠, 상기 구동 샤프트와 평행하게 구비된 로커 샤프트, 상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 구비되어 상기 입력 캠의 회전을 전달 받는 제1 로커 레버, 상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 구비되는 제2 로커 레버, 상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버를 선택적으로 결합하는 결합부, 상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 구비되며, 상기 제2 로커 레버에 연결되는 출력 캠 및 상기 출력 캠에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부를 포함할 수 있다.

상기 결합부는 상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버를 선택적으로 결합하도록 상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버에 구비된 고정 핀, 상기 고정 핀을 탄성 지지하도록 상기 제2 로커 레버 내에 구비되는 탄성부, 상기 고정 핀을 선택적으로 상기 제1 로커 레버에서 분리되도록 상기 제1 로커 레버 내에 구비된 리 턴 핀 및 상기 리턴 핀에 선택적으로 유압을 공급하는 유압 공급부를 포함할 수 있다.

상기 유압 공급부는 상기 로커 샤프트에 형성된 유압 공급 홀을 통해 상기 리턴 핀에 유압을 공급할 수 있다.

상기 CDA 기구는 상기 제1 로커 레버를 탄성 지지하는 로스트 모션 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 로커 레버와 상기 출력 캠은 로커 링크를 개재하여 결합될 수 있다.

상기 제2 로커 레버는 쌍으로 구비되며, 상기 제1 로커 레버가 상기 제2 로커 레버 사이에 위치할 수 있다.

상기 제1 로커 레버는 그 일단에 접촉 롤러를 구비하여 상기 입력 캠과 접촉할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 CDA 기구에 의하면, 일반적인 밸브 리프트의 밸브 트레인의 과도한 설계변경 없이 구성이 가능하고, 부품수가 적어 생산 단가를 낮출 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명 하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 사시도이고, 도2은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 평면도이다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 주요 구성을 나타낸 도면이고, 도4는 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 결합부를 도시한 단면도이다.

도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CDA 기구는 구동 샤프트(10), 상기 구동 샤프트(10)에 구비된 입력 캠(20), 상기 구동 샤프트(10)와 평행하게 구비된 로커 샤프트(30), 상기 로커 샤프트(30)에 회전 가능하게 구비되어 상기 입력 캠(20)의 회전을 전달 받는 제1 로커 레버(40), 상기 로커 샤프트(30)에 회전 가능하게 구비되는 제2 로커 레버(50), 상기 제1 로커 레버(40)와 상기 제2 로커 레버(50)를 선택적으로 결합하는 결합부(80), 상기 구동 샤프트(10)에 회전 가능하게 구비되며, 상기 제2 로커 레버(50)에 연결되는 출력 캠(60) 및 상기 출력 캠(60)에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부(70)를 포함한다.

상기 출력 캠(60)의 하부에는 접촉부(64)가 형성되어 상기 밸브 개폐부(70)의 스윙암 롤러(72)와 접촉하며, 상기 접촉부(64)의 형상은 작동 기구의 크기 또는 용량에 따라 당해 기술분야의 통상의 기술자가 임의적으로 선택할 수 있는 사항으로 자세한 설명은 생략한다.

상기 결합부(80)는 상기 제1 로커 레버(40)와 상기 제2 로커 레버(50)를 선택적으로 결합하도록 상기 제1 로커 레버(40)와 상기 제2 로커 레버(50)에 구비된 고정 핀(82), 상기 고정 핀(82)을 탄성 지지하도록 상기 제2 로커 레버(50) 내에 구비되는 탄성부(84), 상기 고정 핀(82)을 선택적으로 상기 제1 로커 레버(30)에서 분리되도록 상기 제1 로커 레버(30) 내에 구비된 리턴 핀(86) 및 상기 리턴 핀(86)에 선택적으로 유압을 공급하는 유압 공급부를 포함한다.

상기 유압 공급부는 상기 로커 샤프트(30)에 형성된 유압 공급 홀(90)을 통해 상기 리턴 핀(86)에 유압을 공급한다. 여기서, 상기 로커 샤프트(30)는 중공으로 그 내부에 로커 샤프트 유압 라인(32)이 형성되어 유압을 공급할 수 있고, 상기 제2 로커 레버(50)와 결합하는 부분에는 윤활 오일 홀(92)이 형성되어 상기 제2 로커 레버(50)의 작동이 원활해 질 수 있다.

상기 CDA 기구는 상기 제1 로커 레버(40)를 탄성 지지하는 로스트 모션 스프링(100)을 더 포함할 수 있으며, 그 위치는 당해 기술분야의 통상의 기술자가 임임의 적으로 선택할 수 있는 사항으로, 도면에서는 상기 제1 로커 레버(40)의 상부(도2 참조)에 구비될 수 있다.

상기 제2 로커 레버(50)와 상기 출력 캠(60)은 로커 링크(110)를 개재하여 결합될 수 있다. 상기 제2 로커 레버(50)에는 로커 링크 연결 핀(52)이 형성되고, 상기 출력 캠(60)에는 출력 캠 연결 홀(62)이 형성되며, 상기 로커 링크(110)에는 로커 링크 연결 홀(112)이 형성되어 각각 결합할 수 있다. 또한 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 제2 로커 레버(50)와 상기 출력 캠(60)이 직접 결합하는 것도 가능하다.

상기 제2 로커 레버(50)는 쌍으로 구비되며, 상기 제1 로커 레버(40)가 상기 제2 로커 레버(50) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 전체 CDA기구의 크기를 줄일 수 있다.

상기 제1 로커 레버(40)는 그 일단에 접촉 롤러(42)를 구비하여 상기 입력 캠(20)과 접촉할 수 있다.

상기 구동 샤프트(10)와 사익 로커 샤프트(30)는 일반적인 밸브 기구의 밸브 트레인과 동일한 구조로 구성할 수 있으며, 따라서, 종래의 일반적인 밸브 기구의 과도한 설계 변경 없이도 CDA 기구 구성이 가능해진다.

도5는 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 정상 작동 상태를 도시한 도면이고, 도6은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 CDA 작동 상태를 도시한 도면이다.

이하, 도5 및 도6을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 작동을 설명한다.

일반적인 작동에서는 상기 리턴 핀(86)으로 유압이 공급되지 않는다.

따라서, 상기 고정 핀(82)은 상기 제1 로커 레버(40)와 상기 제2 로커 레버(50) 사이에 위치한다.

따라서, 상기 입력 캠(20)의 회전운동이 상기 제1 로커 레버(40)와 상기 제2 로커 레버(50)의 상기 로커 샤프트(30)를 중심으로 한 피벗(pivot)운동으로 전환되어 상기 제2 로커 샤프트(50)와 연결된 상기 출력 캠(60)이 상기 구동 샤프트(10)를 중심으로 피벗(pivot)운동 하게 되고, 상기 접촉부(64)가 상기 스윙암 롤러(72)를 눌러 밸브가 개폐된다.

엔진이 정속 주행 등 저속 부하 상태가 되면, 도시하지 않은 ECU(engine control unit)의 제어에 의하여 일부 또는 밸브 전체가 휴지(deactivated)된다.

즉, 상기 도6에 도시된 바와 같이, 상기 리턴 핀(86)으로 유압이 공급되며, 상기 리턴 핀(86)이 상기 고정 핀(82)을 밀어 상기 고정 핀(82)이 상기 제1 로커 레버(40) 내에 위치하게 된다.

따라서, 상기 입력 캠(20)의 회전운동이 상기 제1 로커 레버(40)에 전달 되더라도, 상기 제2 로커 레버(50)는 상기 제1 로커 레버와 분리되어 피벗 운동하지 않는다.

즉, 로스트 모션(lost motion)이 발생한다.

이후 다시 각 실린더를 작동시키는 작동이 이루어지게 되면, 상기 리턴 핀(86)으로 공급되는 유압이 해소되며, 상기 탄성부(84)의 복원력에 의하여 상기 고정 핀(82)은 상기 제1 로커 레버(40)와 상기 제2 로커 레버(50) 사이에 위치하게 되며, 다시 정상적인 작동을 하게 된다.

상기 ECU의 제어/작동은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자가 차량의 크기 속도 등을 임의적으로 선택하여 실시할 수 있으므로 자세한 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.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 사시도이다.

도2은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 평면도이다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 주요 구성을 나타낸 도면이다.

도4는 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 결합부를 도시한 단면도이다.

도5는 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 정상 작동 상태를 도시한 도면이다.

도6은 본 발명의 실시예에 의한 CDA 기구의 CDA 작동 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 구동 샤프트 20: 입력 캠

30: 로커 샤프트 32: 로커 샤프트 유압 라인

40: 제1 로커 레버 42: 접촉롤러

50: 제2 로커 레버 52: 로커 링크 연결 핀

60: 출력 캠 62: 출력 캠 연결 홀

64: 접촉부 70: 밸브 개폐부

72: 스윙암 롤러 80: 결합부

82: 고정 핀 84: 탄성부

86: 리턴 핀 90: 유압 공급 홀

92: 윤활 오일 홀 100: 로스트 모션 스프링

110: 로커 링크 112: 로커 링크 연결 홀

Claims

구동 샤프트;

상기 구동 샤프트에 구비된 입력 캠;

상기 구동 샤프트와 평행하게 구비된 로커 샤프트;

상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 구비되어 상기 입력 캠의 회전을 전달 받는 제1 로커 레버;

상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 구비되는 제2 로커 레버;

상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버를 선택적으로 결합하는 결합부;

상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 구비되며, 상기 제2 로커 레버에 연결되는 출력 캠; 및

상기 출력 캠에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부;

를 포함하는 CDA 기구.
제1항에서,

상기 결합부는

상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버를 선택적으로 결합하도록 상기 제1 로커 레버와 상기 제2 로커 레버에 구비된 고정 핀;

상기 고정 핀을 탄성 지지하도록 상기 제2 로커 레버 내에 구비되는 탄성부;

상기 고정 핀을 선택적으로 상기 제1 로커 레버에서 분리되도록 상기 제1 로 커 레버 내에 구비된 리턴 핀; 및

상기 리턴 핀에 선택적으로 유압을 공급하는 유압 공급부;

를 포함하는 CDA 기구.
제2항에서,

상기 유압 공급부는

상기 로커 샤프트에 형성된 유압 공급 홀을 통해 상기 리턴 핀에 유압을 공급하는 것을 특징으로 하는 CDA 기구.
제1항에서,

상기 제1 로커 레버를 탄성 지지하는 로스트 모션 스프링을 더 포함하는 CDA 기구.
제1항에서,

상기 제2 로커 레버와 상기 출력 캠은 로커 링크를 개재하여 결합된 것을 특징으로 하는 CDA 기구.
제1항에서,

상기 제2 로커 레버는 쌍으로 구비되며, 상기 제1 로커 레버가 상기 제2 로커 레버 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 CDA 기구.
제1항에서,

상기 제1 로커 레버는 그 일단에 접촉 롤러를 구비하여 상기 입력 캠과 접촉하는 것을 특징으로 하는 CDA 기구.