KR101593064B1 - 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기 - Google Patents

연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기 Download PDF

Info

Publication number
KR101593064B1
KR101593064B1 KR1020140089731A KR20140089731A KR101593064B1 KR 101593064 B1 KR101593064 B1 KR 101593064B1 KR 1020140089731 A KR1020140089731 A KR 1020140089731A KR 20140089731 A KR20140089731 A KR 20140089731A KR 101593064 B1 KR101593064 B1 KR 101593064B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotational speed
motor
rotational
sensor
sensed
Prior art date
Application number
KR1020140089731A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160009339A (ko
Inventor
백수황
김남규
김래겸
백진욱
Original Assignee
주식회사 현대케피코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020140089731A priority Critical patent/KR101593064B1/ko
Publication of KR20160009339A publication Critical patent/KR20160009339A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101593064B1 publication Critical patent/KR101593064B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed

Abstract

연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기가 제공된다. 이 감속기는 크랭크 샤프트와 체인에 의해 연결되어 회전하는 제1 회전 부재 및 상기 제1 회전 부재와 소정의 기어비로 기어 결합되어, 상대 회전 속도로 회전하고, 상기 캠 샤프트에 결합되는 제2 회전 부재를 포함한다. 여기서, 크랭크 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 상기 크랭크 샤프트의 회전 속도는 상기 모터에 장착된 제1 센서에 의해 감지된 상기 제1 회전 부재의 회전 속도로 대신하고, 캠 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 상기 캠 샤프트의 회전 속도를 상기 모터에 장착된 제2 센서에 의해 감지된 상기 제2 회전 부재의 회전 속도로 대신하여, 상기 제1 센서에 의해 감지된 상기 제1 회전 부재의 회전 속도와 상기 제2 센서에 의해 감지된 상기 제2 회전 부재의 회전 속도를 이용하여 상기 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 실제 위상 각을 검출하고, 검출된 실제 위상 각과 기 설정된 목표 위상 각 간의 위상 편차에 기초해 상기 모터의 출력 토크를 조정한다.

Description

연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기{REDUCER FOR CONTROLLING A CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE TIMING APPARATUS}
본 발명은 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기에 관한 것으로서, 특히, 전동식-연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 포함된 감속기 구조에 관한 것이다.
자동차 공학(Automotive Engineering)에서, 가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing: VVT) 제어 기술은 엔진의 회전 수에 따라 밸브를 여닫는 타이밍에 변화를 주는 기술을 말한다. VVT 제어 기술은 엔진의 저속 회전과 고속 회전에 맞추어 밸브를 열고 닫는 시기를 바꿔주기 때문에 VVT 제어 기술이 적용된 차량은 연비와 출력을 동시에 늘릴 수 있게 된다.
일반적으로 엔진은 특정한 회전 대역(rpm)에서 최대출력을 얻을 수 있도록 밸브 개폐 타이밍이 정해져 있다. 다시 말하면, 저속 회전 대역에서는 혼합기의 팽창과 폭발을 위해 밸브 개폐 타이밍을 늦추어야 하고, 고속 회전 대역에서는 폭발한 혼합기의 배출을 위해 개폐 타이밍을 빨리 해야 한다. 밸브를 열고 닫는 시기를 저속에 맞추면 고속회전 때 혼합기의 배출이 늦어지고, 고속에 맞추면 저속회전 때 혼합기의 압축이 늦어져 결국 엔진의 효율이 크게 떨어지게 된다.
이 문제를 없애기 위하여 제안된 것이 VVT 제어 기술로, 밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 회전 수에 맞게 바꾸어 줌으로써 고속과 저속에서 동시에 높은 연비와 높은 출력을 얻을 수 있도록 한 방식이다.
일반적으로 VVT의 타이밍 전환은 저속회전과 고속회전의 2단계이지만, 최근에는 연속 가변 밸브 타이밍이 가능한 연속 가변 밸브 타이밍(Continuously Variable Valve Timing: CVVT) 시스템이 일반화되고 있다. 이 시스템은 VVT, CVVT, CVTC, VANOS 등 각 업체에서 다른 이름으로 불려지고 있다.
CVVT 시스템은 엔진 회전 수와 액셀러레이터가 열린 정도에 따라 밸브의 개폐 타이밍을 연속적으로 바꿀 수 있는 시스템이다. 기본 구성은 캠 샤프트가 연결되어 있는 내축 챔버와, 타이밍 시스템(체인, 벨트 등)과 연결되어 엔진으로부터 동력을 받는 외장시스템, 현재의 타이밍을 측정할 수 있는 센서류, 그리고 조절 장치로 구성된다.
조절장치는 일반적으로는 유압식을 사용하여 OCV(Oil Control Valve)를 장착한다. 최근에는 빠른 응답 특성을 위해 전기 모터로 제어하는 방식이 대중화되고 있는 추세이다.
CVVT 시스템에서는, 차량 내의 ECU(Electronic Control Unit)가 캠 샤프트의 근방에 설치된 센서로부터의 캠 샤프트의 회전 수와 크랭크 샤프트의 근방에 설치된 센서로부터의 크랭크 회전 수를 입력받아서, 전기 모터를 제어하기 위한 각종 제어값을 연산하고, 그 연산 결과에 따라 전기 모터의 동작을 제어한다.
그런데, 이러한 CVVT 시스템에서, 전기 모터를 제어하기 위한 연산은 ECU에서 수행되는 연산 부하를 가중시키는 요인으로서, ECU의 동작 오류 및 처리 속도를 저하시킨다.
특히, 캠 샤프트와 크랭크 샤프트의 근방에 설치된 센서들은 CAN 통신과 같은 차량 네트워크 통신으로 캠 샤프트의 회전 수와 크랭크 샤프트의 회전 수를 상기 ECU에 전송하고, 상기 ECU에서는 전송받은 캠 샤프트의 회전 수와 크랭크 샤프트의 회전 수를 연산하여, 전기 모터를 제어하기 위한 각종 제어값 연산을 수행한다. 따라서, 이러한 전송과정에서 신호 지연이 발생하고, 신호 지연은 ECU의 처리 속도 저하를 더욱 저하시키는 요인으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 목적은 연속 가변 밸브 타이밍을 제어하는 연산 과정에서 ECU에서 수행되는 연산 부하 및 처리 속도를 감소시킬 수 있는 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기는, 크랭크 샤프트와 체인에 의해 연결되어 회전하는 제1 회전 부재 및 상기 제1 회전 부재와 소정의 기어비로 기어 결합되어, 상대 회전 속도로 회전하고, 상기 캠 샤프트에 결합되는 제2 회전 부재를 포함한다. 여기서, 크랭크 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 상기 크랭크 샤프트의 회전 속도는 상기 모터에 장착된 제1 센서에 의해 감지된 상기 제1 회전 부재의 회전 속도로 대신하고, 캠 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 상기 캠 샤프트의 회전 속도를 상기 모터에 장착된 제2 센서에 의해 감지된 상기 제2 회전 부재의 회전 속도로 대신하여, 상기 제1 센서에 의해 감지된 상기 제1 회전 부재의 회전 속도와 상기 제2 센서에 의해 감지된 상기 제2 회전 부재의 회전 속도를 이용하여 상기 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 실제 위상 각을 검출하고, 검출된 실제 위상 각과 기 설정된 목표 위상 각 간의 위상 편차에 기초해 상기 모터의 출력 토크를 조정한다.
본 발명에 의하면, 연속 가변 밸브 타이밍 장치에서, 모터를 제어하기 위해 기존의 ECU에서 수행되는 연산 과정을 전기 모터에 일체형으로 구현된 지능형 모터 컨트롤러에서 수행함으로써, 기존의 ECU에서 수행되는 연산 부하를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 지능형 모터 컨트롤러의 내부 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3 및 도 1에 도시된 감속기의 외형을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 감속기의 내부 구조를 보여주기 위한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 시스템(100)은 전자 제어 유닛(110)(ECU: Electronic Control Unit, 이하, 제어부라 함), 모터 컨트롤러 모듈(120), 사이클로이드 감속기(Cycloid Reducer)(130: 이하, “감속기”), 크랭크 샤프트(Crank Shaft)(140) 및 캠 샤프트(Cam Shaft)(150)를 포함한다.
제어부(110)는 CAN(Controller Area Network) 통신과 같은 차량 네트워크 통신 방식으로 상기 모터 컨트롤러 모듈(120)과 통신하며, 상기 차량 네트워크 통신 방식으로 기 설정된 목표 위상 각(TPA(θ): Target Phase Angle(θ))을 모터 컨트롤러 모듈(120)로 제공한다.
상기 모터 컨트롤러 모듈(120)은 캠 샤프트(150)(cam shaft)의 회전 속도에 대한 상기 모터(124)의 상대 회전 속도를 조정하기 위한 모터 토크(MT: Motor Torque)를 출력한다. 이를 위해, 모터 컨트롤러 모듈(120)은 지능형 모터 컨트롤러(122), 모터(124) 및 센서부(126: 126-1, 126-2)를 포함한다.
상기 지능형 모터 컨트롤러(122)는 상기 센서부(126: 126-1, 126-2)에 의해 감지된 상기 감속기(130)의 회전 속도로부터 실제 위상 각(APA(θ): Actual Phase Angle(θ))을 검출한다.
상기 지능형 모터 컨트롤러(122)는 검출한 상기 실제 위상 각(APA(θ)과 상기 제어부(110)로부터 전달받은 상기 목표 위상 각(TPA(θ))을 연산하여, 상기 캠 샤프트(150)(cam shaft)의 회전 속도에 대한 모터의 상대 회전 속도를 조정하기 위한 구동 전류를 출력한다. 지능형 모터 컨트롤러(122)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 모터(124)는 상기 지능형 모터 컨트롤러(122)로부터의 구동 전류에 따라 상기 캠 샤프트(150)(cam shaft)의 회전 속도에 대해 모터의 상대 회전 속도를 조정한 모터 토크(Motor Torque: MT)를 출력한다.
상기 모터(124)는 일례로, BrushLess DC 모터(Motor)(BLDCM)일 수 있다.
상기 센서부(126: 126-1, 126-2)는 상기 감속기(130)에 인접한 상기 모터(124)에 장착되어, 상기 감속기(130) 내에서 서로 다른 기어비로 결합된 회전 부재들의 회전 속도를 감지한다.
상기 센서부(126: 126-1, 126-2)는 상기 회전 부재들 중 크랭크 샤프트(140)와 결합된 상기 감속기(130) 내의 제1 회전 부재(130-1)의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치)를 감지하여, 감지한 결과를 펄스 형태의 크랭크 각 신호(CKP: Crank shaft Position signal)로서 출력하는 제1 센서(126-1) 및 캠 샤프트(150)와 결합된 상기 감속기(130) 내의 제2 회전 부재(130-1)의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치)를 감지하여, 펄스 형태의 캠 각 신호(CMP: Cam shaft position signal)로서 출력하는 제2 센서(126-2)를 포함한다.
이러한 모터(124)에 장착된 제1 센서(126-1)는 크랭크 샤프트(140)의 근방에 설치되어, 크랭크 샤프트(140)의 회전 속도를 감지하는 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서(Crank shaft Position Sensor)로서 기능한다.
제2 센서(126-2)는 캠 샤프트(150)의 근방에 설치되어, 캠 샤프트(150)의 회전 속도를 감지하는 기존의 캠 샤프트 위치 센서(Cam shaft Position Sensor)로서 기능한다.
그러나, 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서와 캠 샤프트 위치 센서는 각각 크랭크 샤프트(140)의 회전 속도와 캠 샤프트(150)의 회전 속도를 직접 감지하는 것인 반면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 및 제2 센서(126-1, 126-2)는 각각 크랭크 샤프트(140)의 회전 운동과 연동하는 감속기 내의 회전 부재(이하, 제1 회전 부재)의 회전 속도와 캠 샤프트(150)의 회전 운동과 연동하는 감속기(130) 내의 또 다른 회전 부재(이하, 제2 회전 부재)의 회전을 감지하는 구성이다.
즉, 상기 제1 및 제2 센서(126-1, 126-2)에 의해 감지되는 감지 대상은 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서와 캠 샤프트 위치 센서가 직접 감지하는 크랭크 샤프트(140)와 캠 샤프트(150)를 감지하는 것이 아님을 유의해야 한다.
상기 감속기(130)는 상기 크랭크 샤프트(140)의 체인(chain)을 통해 기계적으로 결합되어 회전하는 제1 회전 부재(130-1)와 상기 캠 샤프트(150)와 기계적으로 결합되어 회전하는 제2 회전 부재(130-2)를 포함한다. 이러한 감속기(130)는 때때로 Gear box, Cam Phase Converter 등으로 불릴 수도 있다. 제1 및 제2 회전 부재(130-1, 130-2)는 사전에 설정된 가감속비(또는 기어비)로 기어 결합된다. 이러한 상기 감속기(130)는 가감속비(또는 기어비)에 따라 모터(124)로부터 전달받은 모터 토크(MT)와 크랭크 샤프트(140)의 체인(chain)을 통해 전달받은 크랭크 토크(Crank Torque: CT)를 가감한 출력 토크를 생성하고, 이를 캠 샤프트(150)로 전달한다.
캠 샤프트(150)는 감속기(130)로부터 상기 전달받은 출력 토크에 따라 조정된 회전 위상으로 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍(valve timing)을 변화시킨다.
도 2는 도 1에 도시된 지능형 모터 컨트롤러의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 모터(124)에 일체형(또는 내장형)으로 구현되어, 기존의 ECU(110)에서 수행하는 모터 듀티비 연산과 같은 모터 제어 연산을 수행한다. 이를 위해, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 CAN 송수신기(122-1), 실제 위상 각(APA: Actual Phase Angle) 검출부(122-2), 감산기(122-3), 듀티값 산출부(122-5) 및 모터 구동부(122-7)를 포함한다.
CAN 송수신기(122-1)는 차량 내의 CAN 통신을 통해 ECU(110)로부터 목표 위상 각(TPA(θ))을 수신하고, 수신된 목표 위상 각(TPA(θ))을 감산기(122-3)로 출력한다.
APA 검출부(122-2)는 모터(124)에 장착된 제1 센서(126-1)로부터의 크랭크 각 신호(CKP)와 제2 센서(126-2)로부터의 캠 각 신호(CMP)를 수신하고, 수신된 크랭크 각 신호(CKP)와 캠 각 신호(CMP)를 연산하여(또는 비교하여) 실제 위상 각(APA(θ))을 검출한다.
감산기(122-3)는 상기 CAN 송수신기(122-1)로부터 제공받은 목표 위상 각(TPA(θ))과 상기 APA 검출부(122-2)로부터 제공받은 실제 위상 각(APA(θ)) 간의 위상 편차(Δθ)를 계산한다.
듀티값 산출부(122-5)는 상기 감산기(122-3)로부터의 위상 편차(Δθ), 제어 단위 시간, 감속비(또는 기어비)를 이용하여 상기 캠 샤프트(150)의 토크에 대한 가감 토크값(MT)을 설정하고, 설정된 가감 토크값(MT)에 대응하는 듀티값(DUTY)을 산출하여 이를 모터 구동부(122-7)로 전달한다.
여기서, 상기 모터(124)의 출력 토크값(MT) 즉, 상기 가감 토크값(MT)에 대한 설정은 아래의 수학식 1을 이용해 설정될 수 있다.
Figure 112014066838516-pat00001
여기서, Δθ는 캠 샤프트의 필요 위상 변화량이고, CT는 크랭크 토크, Z는 감속기의 감속비, MT는 모터 토크, ε는 전달효율(Transmission Efficiency)을 나타낸다.
모터 구동부(122-9)는 듀티값 산출부(122-5)로부터 전달받은 듀티값(MT)으로 부터 상기 위상 편차(Δθ)에 대응하는 듀티비(duty ratio)를 계산하고, 계산된 듀티비에 대응하는 구동 전류를 생성한다.
생성된 구동 전류는 모터(124)로 출력되어 상기 BLDCM(124)의 회전 방향, 회전 속도 및 토크 중 적어도 하나를 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치(100)에서는, 기존의 ECU에서 수행하는 연속 가변 밸브 타이밍 제어와 관련된 연산 부하가 모터(124)와 일체형(내장형)으로 설계된 지능형 모터 컨트롤러(122)쪽으로 분산됨으로써, ECU(110)에서의 연산 부하를 크게 줄일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 모터에 장착된 제1 및 제2 센서(126-1, 126-2)가 각각 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서와 캠 샤프트 위치 센서의 기능을 대신하지만, 그 감지대상이 다르다.
즉, 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서는 크랭크 샤프트(140)의 근방에 설치되어, 크랭크 샤프트(140)의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치)를 직접 감지하고, 기존의 캠 샤프트 위치 센서는 캠 샤프트(130-2)의 근방에 설치되어 캠 샤프트(130-2)의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치)를 직접 감지하였다.
이와는 달리, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 센서(126-1)는 크랭크 샤프트(140)의 회동과 연동하여 회전하는 감속기(130) 내의 제1 회전 부재(130-1)의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치)를 감지함으로써, 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서에 의한 크랭크 샤프트의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치) 감지를 대신한다.
또한 제2 센서(126-2)는 캠 샤프트(150)의 회동과 연동하여 회전하는 감속기(130) 내의 제2 회전 부재(130-2)의 회전 속도(회전 각도 또는 회전 위치)를 감지함으로써, 기존의 캠 샤프트 위치 센서에 의한 캠 샤프트(135)의 회전 속도 감지를 대신한다.
이하의 도 3 및 4를 참조하여, 제1 및 제2 센서에 의해 감지되는 감속기 내의 감지 대상을 상세히 설명하기로 한다.
도 3 및 도 1에 도시된 감속기의 외형을 보여주는 사시도 이고, 도 4는 도 3에 도시된 감속기의 내부 구조를 보여주기 위한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 감속기(130)는 모터에 장착된 제1 및 제2 센서에 의해 그 회전 속도가 감지되는 제1 및 제2 회전 부재(130-1, 130-2)를 포함하며, 추가로 하우징(130-3)과, 편심디스크(130-4)와, 유성디스크(130-5) 등을 더 포함한다.
상기 제1 회전 부재(130-1)는 모터(124)에 장착된 제1 센서(126-1, 도 1에 도시됨)에 의해 감지되는 대상으로서, 중공을 갖는 원통 형상의 몸체와, 상기 몸체의 외주면의 일단부에는 상기 외주면에 수직 방향으로 형성되어, 상기 체인에 연결되는 스프로켓(21a)이 구비되고, 상기 외주면의 타단부에는 상기 제1 센서(126-1)에 의해 감지되는 감지 대상인 다수의 돌기(21b)가 형성된다. 상기 다수의 돌기(21b) 각각은 상기 동일한 길이로 상기 외주면에 수평방향으로 연장되도록 형성된다. 이때, 제1 센서(126-1)는 상기 다수의 돌기(21b)의 회전 운동을 감지할 수 있는 모터(124) 표면의 소정위치에 장착된다.
상기 다수의 돌기(21b)는 상기 체인에 연결되는 스프로켓(21a)의 회전 방향과 동일한 회전 방향 및 동일한 회전 속도로 회전하기 때문에, 상기 제1 센서(126-1)가 상기 다수의 돌기(21b)의 회전 움직임을 감지함으로써, 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서(140)에서의 크랭크 샤프트(140)의 회전 속도 감지 기능을 대신할 수 있게 된다.
상기 제2 회전 부재(130-2)는 상기 제1 회전 부재(130)의 안쪽에 배치되어 상기 스프로켓(21a)에 대하여 일정 회전 각도만큼 상대적 회전을 수행한다. 이러한 상기 제2 회전 부재(130-2)는 도 1에 도시된 상기 캠 샤프트(150)에 고정 결합되도록 중공을 갖는 원형의 몸체(130-2a)를 가지며, 모터(124)에 장착된 제2 센서(126-2)에 의해 감지되는 날개 부재(22)를 더 포함하도록 구성된다. 이러한, 상기 제2 회전 부재(130-2)는 상기 제1 회전 부재(130)에 대하여 일정한 회전 각도까지는 독립적으로 회전할 수 있고, 그 후에는 함께 회전하게 된다.
무엇보다도 상기 제2 회전 부재(130-2)의 날개 부재(22)는 상기 모터(124)에 장착된 제2 센서(126-2)에 의해 감지되는 감지 대상으로서, 상기 날개 부재(22)는 제1 날개 부재(22b)와 제2 날개 부재(22c)를 포함하도록 구성된다.
상기 제1 날개 부재(22b)는 상기 원형의 몸체(130-2a)의 타단부에 형성되고, 상기 원형의 몸체(130-2a)의 외주면에 수직한 방향으로 연장되도록 구성되고, 상기 제2 날개 부재(22b)는 상기 제1 날개 부재(22b)의 연장방향에 수직한 방향으로 상기 제1 날개 부재(22b)의 끝단부로부터 연장되도록 구성된다. 이때, 상기 모터(124)에 장착된 제2 센서(126-2)는 제2 날개 부재(22c)의 끝단부를 감지하도록 모터(124)의 표면의 소정 위치에 장착된다.
상기 캠 샤프트(150)에 고정 결합된 상기 제2 회전 부재(130-2)는 캠 샤프트(150)의 회전에 따라 동일한 방향 및 동일한 회전 속도로 회전하므로, 상기 제2 센서가(126-2)가 제2 날개 부재(22c)의 끝단부의 회전을 감지함으로써, 기존의 캠 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 캠 샤프트(150)의 회전 감지 기능을 대신할 수 있게 된다.
상기 하우징(130-3)은 상기 제1 회전 부재(130-1)와 모터(124) 사이에 배치되고, 상기 제1 회전 부재(130-1)에 결합되어 함께 회전된다.
상기 편심디스크(130-4)는 상기 감속기(130)의 입력축에 해당되는 것으로써, 상기 모터(124)의 회전축에 결합된다.
보다 구체적으로 상기 편심디스크(130-4)는 제1 입력부(130-4a)와 제2 입력부(130-4b)를 포함한다.
상기 제1 입력부(130-4a)는 상기 제2 입력부(130-4b)의 일단에 편심되게 일체로 연결된 중공형상으로 이루어진다. 상기 제2 입력부(130-4b)는 상기 모터(124)의 회전축과 동심을 이루고 상기 모터(124)의 회전축에 결합되는 중공형상으로 이루어진다. 이때, 상기 제2 입력부(24b)는 상기 모터(30)의 회전축과 커플러 등을 통해 결합되도록 할 수도 있다.
따라서, 상기 모터(124)의 회전축이 회전하게 되면, 상기 제2 입력부(130-4b)는 상기 모터(124)의 회전축과 동심으로 회전하게 되지만, 상기 제1 입력부(130-4a)는 편심으로 회전하게 된다.
상기 유성 디스크(130-5)는 일단이 상기 제1 입력부(130-4a)의 외주면과 상기 제2 회전 부재(130-2)의 내주면 사이에 배치되고, 타단이 상기 제2 입력부(130-4b)의 외주면과 상기 하우징(130-3) 사이에 배치되어, 상기 편심디스크(130-4)의 회전에 의해 자전 및 공전을 할 수 있도록 장착된다. 본 실시 예에서 상기 유성 디스크(130-5)는 타단의 직경이 일단의 직경보다 큰 2단구조로 형성되어 있다.
그리고, 상기 하우징(130-3)과 상기 제2 입력부(130-4b)의 사이 및 상기 유성 디스크(130-5)의 일단과 상기 제1 입력부(130-4a) 사이에는 각각 베어링(130-6) 배치된다.
상기 제2 회전 부재(130-2) 또는 하우징(130-3) 중 어느 하나 이상에는 내측 기어부(130-7)가 형성되고, 상기 유성디스크(130-5)의 외주면에는 상기 내측 기어부(130-7)에 맞물리고 상기 내측 기어부(130-7)보다 적은 수의 기어 수를 갖는 외측 기어부(130-5a, 130-5b)가 형성된다.
그리고, 상기 외측 기어부(130-5a, 130-5b)는, 상기 유성디스크(130-5)의 일단 외주면에 형성되어 상기 제1 내측기어부와 맞물리는 제1 외측 기어부(130-5a)와, 상기 유성 디스크(130-5)의 타단 외주면에 형성되어 상기 제1 외측 기어부(130-5a)에 맞물리는 제2 외측 기어부(130-5b)로 이루어진다.
이때, 상기 제2 외측 기어부(130-5b)는 상기 제1 외측 기어부(130-5a)의 크기보다 크도록 한다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 외측 기어부(130-5a)의 기어 수는 상기 제1 내측 기어부의 기어 수보다 적고, 상기 제2 외측 기어부(130-5b)의 기어 수는 상기 제2 내측 기어부(130-7)의 기어 수보다 적어, 상기 유성디스크(130-5)가 상기 제2 회전 부재(130-2) 및 하우징(130-3)의 내부에서 자전 및 공전이 이루어지도록 한다.
이러한 구조를 통해, 상기 모터(124)의 회전속도가 가변 됨으로써 상기 캠 샤프트(150)의 회전 위상을 조절할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 과정 S310에서, 모터(124)에 내장된(일체형으로 형성된) 지능형 모터 컨트롤러(122)가 CAN 통신과 같은 차량 네트워크 통신으로 ECU(110)로부터 목표 위상 각(TPA(θ))를 수신한다.
과정 S320에서, 모터에 부착된 센서부(126)가 크랭크 샤프트(140)의 체인(chain)을 통해 기계적으로 결합되어 회전하는 제1 회전 부재(130-1)의 회전 수와 상기 캠 샤프트(150)와 기계적으로 결합되어 회전하는 제2 회전 부재(130-2)의 회전 수를 감지한다. 감지된 제1 회전 부재(130-1) 및 제2 회전 부재(130-2)의 회전 수는 각각 크랭크 각 신호(CKP) 및 캠 각 신호(CMP)로서 지능형 모터 컨트롤러(122)로 제공된다.
과정 S330에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 제공받은 크랭크 각 신호(CKP) 및 캠 각 신호(CMP)를 이용하여 실제 위상 각(APA(θ))을 검출한다.
과정 S340에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 ECU로부터 제공받은 목표 위상 각(TPA(θ))과 상기 검출한 실제 위상 각(APA(θ)) 간의 위상 편차를 연산한다.
과정 S350에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 연산된 위상 편차에 기초해 모터의 출력 토크를 조정하기 위한 듀티값을 연산하고, 과정 S360에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)가 연산된 듀티값에 대응하는 구동 전류를 생성한다.
과정 S370에서, 생성된 구동 전류는 모터(124)로 출력되어, 상기 모터의 출력 토크가 조정된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. 모터를 구동원으로 하고, 내연 기관의 캠 샤프트(cam shaft)의 회전 속도에 대한 상기 모터의 상대 회전 속도를 변화시킴으로써, 크랭크 샤프트(crank shaft)에 대한 상기 캠 샤프트의 회전 위상을 변화시켜 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍(valve timing)을 변화시키는 내연기관의 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기에 있어서,
    상기 크랭크 샤프트와 체인에 의해 연결되어 회전하는 제1 회전 부재; 및
    상기 제1 회전 부재와 소정의 기어비로 기어 결합되어, 상대 회전 속도로 회전하고, 상기 캠 샤프트에 결합되는 제2 회전 부재를 포함하고,
    크랭크 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 상기 크랭크 샤프트의 회전 속도는 상기 모터에 장착된 제1 센서에 의해 감지된 상기 제1 회전 부재의 회전 속도로 대신하고, 캠 샤프트 위치 센서에 의해 감지되는 상기 캠 샤프트의 회전 속도를 상기 모터에 장착된 제2 센서에 의해 감지된 상기 제2 회전 부재의 회전 속도로 대신하여,
    상기 제1 센서에 의해 감지된 상기 제1 회전 부재의 회전 속도와 상기 제2 센서에 의해 감지된 상기 제2 회전 부재의 회전 속도를 이용하여 상기 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 실제 위상 각을 검출하고, 검출된 실제 위상 각과 기 설정된 목표 위상 각 간의 위상 편차에 기초해 상기 모터의 출력 토크를 조정하고,
    상기 제1 회전 부재는,
    중공을 갖는 원통 형상의 몸체;
    상기 몸체의 외주면의 일단부에는 상기 외주면에 수직 방향으로 형성되어, 상기 체인에 연결되는 스프로켓; 및
    상기 외주면의 타단부에는 상기 외주면에 수평 방향으로 형성된 다수의 돌기를 포함하고,
    상기 제1 센서는,
    상기 스프로켓의 회전 방향에 따라 회전하는 상기 다수의 돌기의 회전 속도를 감지하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 회전 부재는,
    상기 캠 샤프트에 고정 결합되도록 중공을 갖는 원형의 몸체; 및
    상기 몸체의 타단부에 형성되고, 상기 몸체의 외주면에 수직한 방향으로 연장되는 제1 날개 부재 및 상기 제1 날개 부재의 연장방향에 수직한 방향으로 상기 제1 날개 부재의 끝단부로부터 연장되는 제2 날개 부재를 포함하는 날개 부재를 포함하고,
    상기 제2 센서는,
    상기 제2 날개 부재의 회전 속도를 감지하는 것인 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기.
KR1020140089731A 2014-07-16 2014-07-16 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기 KR101593064B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140089731A KR101593064B1 (ko) 2014-07-16 2014-07-16 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140089731A KR101593064B1 (ko) 2014-07-16 2014-07-16 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160009339A KR20160009339A (ko) 2016-01-26
KR101593064B1 true KR101593064B1 (ko) 2016-02-11

Family

ID=55307348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140089731A KR101593064B1 (ko) 2014-07-16 2014-07-16 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101593064B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101634546B1 (ko) * 2015-10-05 2016-06-29 주식회사 현대케피코 전자식 연속 가변 밸브 타이밍 조정 장치 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004038200A1 (ja) * 2002-10-25 2004-05-06 Denso Corporation 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP4475222B2 (ja) * 2005-11-07 2010-06-09 トヨタ自動車株式会社 バルブタイミング制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160009339A (ko) 2016-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3187705A1 (en) Valve opening/closing timing control device
JP4668150B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
JP4678350B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
JP4267635B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
KR101631608B1 (ko) 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치 및 그 제어 방법
US20080083384A1 (en) Valve timing controller
JP4123127B2 (ja) 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
KR101209725B1 (ko) 연속 가변 밸브 타이밍 장치
EP1571301A2 (en) Valve characteristic changing apparatus for internal combustion engine
US9765706B2 (en) Controller for internal combustion engine
US10190449B2 (en) Apparatus and method of controlling electronic continuously variable valve timing
JP4267636B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
KR101593064B1 (ko) 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 감속기
JP5290821B2 (ja) 車両用電動アクチュエータ機構の制御装置
US8789500B2 (en) Spark ignition type internal combustion engine
KR20160009338A (ko) 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치
JP4299327B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
US8989987B2 (en) Engine control device
KR20160063435A (ko) Cvvt의 체결 볼트 이상 감지 방법 및 그 시스템
JP2007255410A (ja) 可変バルブタイミング装置
JP5695128B2 (ja) 車両用電動アクチュエータ機構の制御装置
WO2016152067A1 (ja) 可変バルブシステム
US20180216503A1 (en) Travel stop for planetary gears of an electric phaser
WO2022071023A1 (ja) 弁開閉時期制御装置
JP5201079B2 (ja) 可変圧縮比内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant