KR101601556B1 - 중간위상 cvvt의 오일 역류 방지 장치 - Google Patents

Abstract

중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 캠샤프트에 연결되고, 그 외주면에 복수 개의 베인이 형성된 로터; 진각실에 충진된 오일이 지각실로 유입될 수 있도록 상기 진각실과 상기 지각실을 연통하는 제1연결통로; 지각실에 충진된 오일일 진각실로 유입될 수 있도록 상기 진각실과 상기 지각실을 연통하는 제2연결통로를 포함하되, 락핀의 셀프 락 작동시 오일의 역류가 방지되어 중간 위상이 구현되도록 상기 제1연결통로와 상기 제2연결통로 끝단에는 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING OIL BACKDRAFT IN INTERMEDIATE PHASE CVVT}

본 발명은 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 락핀이 중간위상을 확보하는 이른바 셀프 락 작동시 진각 챔버와 지각 챔버 사이에 오일이 역류되어 중간위상이 확보되지 않는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 중간위상 CVVT와 셀프 락에 대해 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 CVVT는 배기가스 저감과 연비 향상 및 출력 향상을 목적으로 차량에 적용된다.

한편, 본 발명의 이해를 돕기 위해 일반적인 CVVT의 구조를 도 1을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, CVVT는 캠축의 회전각을 검출하기 위한 캠포지션 센서(11)와, 크랭크축의 회전각을 검출하기 위한 크랭크 포지션 센서(12)를 포함한다. 더불어, 크랭크축에 의해 구동되는 타이밍 벨트(14)는 가변 밸브 타이밍 유니트(15)를 구동시키게 되는데, 상기 가변 밸브 타이밍 유니트(15)는 일반적으로 베인형을 사용한다.

한편, ECU(13)(Electronic Control Unit)는 상기 캠포지션 센서(11) 및 크랭크 포지션 센서(12)에 의해 검출되는 신호를 인가 받아 크랭크 위치에 따라 캠의 밸브 타이밍을 조정하고, 이러한 ECU(13)의 제어신호는 엔진 오일펌프(16)로부터 엔진 오일을 공급받는 오일 제어밸브(Oil Flow Control Valve)(16)로 전달되어 캠의 회전을 유발하게 된다.

이 ECU(13)의 제어신호에 따라 오일 제어밸브(16)가 캠의 회전을 유발하게 되면, 캠포지션 센서(11)가 캠축의 위치를 검출하여 ECU(13)로 피드백하게 되고, ECU(13)는 피드백 되어 오는 캠축 위치 정보를 이용하여 캠 회전량을 산정하고, 상기 산정된 캠 회전량에 근거하여 다시 캠축의 위치를 제어하기 위한 신호를 상기 오일 제어밸브(16)로 전달한다.

이러한 제어 로직에 의해 밸브 타이밍에 대한 무단 가변 제어가 수행된다.

한편, 상기 피드백 제어 기능을 원활히 수행하기 위하여 상기 크랭크 위치와 캠 위치에 따른 상기 오일 제어밸브(16)의 제어 로직이 상기 ECU(13)에 맵핑된다.

그래서 상기 맵핑되어 있는 캠 위치(목표값)와 캠포지션 센서(11)에 의해 검출되는 캠 위치가 서로 상이한 경우에는 ECU(13)가 오일 제어밸브(16)를 제어하여 캠축의 회전을 가감하게 되는 것이다.

한편, 도 2에는 크랭크각에 따른 밸브 개방 시기를 나타내는 그래프가 도시되어 있으며, ECU(13)는 크랭크각에 따라 배기 행정과 흡기 행정에서의 밸브 개방 시기를 조정하게 되는데, 통상적으로는 흡기 행정의 밸브 타이밍을 진각 시키거나 지각시키게 된다.

한편, CVVT 시스템은 흡기와 배기 밸브의 밸브오버랩을 증대시켜 펌핑 로스를 저감시킴으로써 연비 향상을 도모하고, 이러한 밸브오버랩의 최적화로 인해 내부 배기가스재순환(EGR)에 의한 미연소가스의 재연소 효과로 배출가스가 저감되는 효과가 구현된다.

도 3에 도시된 바와 같이 최근에는 종래의 CVVT 시스템의 응답성 및 작동 영역 제한에 대한 한계점을 인식하여 이를 개선한 중간 위상 CVVT 시스템에 대한 개발이 진행되고 있으며, 이 중간위상 CVVT의 경우 캠의 위치를 최지각(흡기), 최진각(배기) 위치가 아닌 중간 위치에서 제어를 하기 때문에 응답성이 빠르고 캠의 사용 영역을 넓힐 수 있어 연비 향상 및 배출가스 저감의 효과가 구현된다.

한편, 중간위상 CVVT의 락핀은 엔진의 RPM이 감소되는 과정에서 로터 측에 설치된 락핀이 진각 챔버와 지각 챔버 중간에 위치한 락핀홀에 락이 되어 추후 엔진 시동에 대비하게 된다.

이때, 엔진의 RPM이 감소되는 과정에서 락핀홀에 락핀이 자동적으로 잠기는 상태를 이른바 '셀프 락' 상태라 한다.

셀프 락은 CVVT의 작동 영역 이외의 영역 즉, 차량의 아이들 구동 상태나, 시동시에 엔진의 운전 안전성을 유지할 수 있도록 별도의 조정없이 기계적으로 정확한 위치로 CVVT가 복귀할 수 있도록 하는 기능이다.

한편, ECU 고장 또는 ECU에 조정 없이도 중간위상 CVVT의 경우 캠샤프트에서 공급되는 캠 토크에 의한 이른바 'osicillation'을 활용하여 진각챔버와 지각챔버 내의 오일의 유압 균형을 맞추어 진각실과 지각실을 구분하는 베인이 챔버의 중간 위치에 오게 할 수 있다.

이때, 베인이 챔버의 중간 위치에 오는 경우 락핀홀로 락핀이 인입될 수 있도록 솔레노이드 밸브를 이용하여 중간 위상을 확보할 수 있게 된다.

그러나, ECU 고장 또는 ECU에 조정 없이도 중간위상 CVVT의 경우 캠샤프트에서 공급되는 캠 토크에 의한 이른바 'osicillation'을 활용하여 진각챔버와 지각챔버 내의 오일의 유압 균형을 맞추어 중간위상을 확보하는 경우 진각챔버에서 지각챔버로 또는 지각챔버에서 진각챔버로 오일이 역류하여 중간위상을 확보하지 못하는 문제가 발생한다.

이에, 본 발명은 ECU가 고장 또는 ECU의 조정 없이도 캠 토크에 의한 이른바 'osicillation'을 통해 중간 위상을 확보하려고 하는 경우 오일이 진각챔버와 지각챔버 사이로 역류하여 중간 위상을 확보하지 못하는 문제를 해결함에 그 목적이 있다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

한국공개특허공보 제10-2004-0100448호(2004.12.02)

본 발명은 상기와 같이 캠토크에 의한 'osicillation'을 통해 진각챔버와 지각챔버 내의 오일의 유압 균형을 맞추어 중간위상을 확보하려고 하는 경우 오일이 역류하여 중간위상의 확보가 이루어지지 않는 점을 해결하기 위한 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치가 소개된다.

이를 위해 본 발명은 캠샤프트에 연결되고, 그 외주면에 복수 개의 베인이 형성된 로터; 진각실에 충진된 오일이 지각실로 유입될 수 있도록 상기 진각실과 상기 지각실을 연통하는 제1연결통로; 지각실에 충진된 오일일 진각실로 유입될 수 있도록 상기 진각실과 상기 지각실을 연통하는 제2연결통로를 포함하되, 락핀의 셀프 락 작동시 오일의 역류가 방지되어 중간 위상이 구현되도록 상기 제1연결통로와 상기 제2연결통로 끝단에는 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 제1연결통로 및 상기 제2연결통로 끝단에는 상기 로터의 중심 방향으로 각각 소정 길이의 제1슬롯과 제2슬롯이 형성되어 있고,

상기 제1슬롯 및 상기 제2슬롯을 따라 상기 체크밸브가 설치되어 오일의 역류가 방지되는 것을 특징으로 한다.

상기 체크밸브는, 일단에 체크볼이 결합되고, 그 타단은 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯의 끝단에 결합된 탄성유닛으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성유닛은 소정 길이의 스프링으로 구성되되, 상기 진각실에 충진된 오일은 상기 제1슬롯에 위치한 체크볼을 밀어내고 상기 지각실로 유입되고, 상기 지각실에 충진된 오일은 상기 제2슬롯에 위치한 체크볼에 의해 상기 진각실로의 역류가 방지되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치에 의한다면, 캠토크에 의한 'osicillation'을 통해서도 오일이 역류하지 않고, 진각챔버와 지각챔버 내의 오일의 유압 균형을 맞출 수 있음은 물론, 이를 통해 중간위상이 원활하게 확보되어 이른바 셀프 락 작동이 자동적으로 구현됨으로써 시동 꺼짐과 브레이크의 미작동의 문제가 해소되는 효과가 구현된다.

도 1은 CVVT의 일반적인 구성도.
도 2는 CVVT의 크랭크 샤프트의 회전간에 따른 밸브 개방 시기를 나타내는 그래프.
도 3은 중간위상 CVVT의 크랭크 샤프트의 회전각에 따른 밸브 개방 시기를 나타내는 그래프.
도 4 및 도 5는 본 발명인 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치의 평면도.
도 6은 본 발명인 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치의 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명인 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치의 평면도이고, 도 6은 본 발명인 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치의 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 캠샤프트에 연결되고, 그 외주면에 복수 개의 베인(10)이 형성된 로터(20), 진각실(30)에 충진된 오일이 지각실(40)로 유입될 수 있도록 진각실과 지각실을 연통하는 제1연결통로(100), 지각실(40)에 충진된 오일일 진각실(30)로 유입될 수 있도록 진각실과 지각실을 연통하는 제2연결통로(200)를 포함하되, 락핀(60)의 셀프 락 작동시 오일의 역류가 방지되어 중간 위상이 구현되도록 제1연결통로와 제2연결통로 끝단에는 체크밸브(300)가 설치된 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 캠토크의 이른바 ''osicillation'을 통해 진각 챔버 또는 지각 챔버에 충진된 오일이 제1연결통로(100) 또는 제2연결통로(200)를 따라 이동하면서 진각 챔버와 지각 챔버 내의 오일 유압이 균형을 이루면서 중간위상이 되도록 유도될 때, 상기 제1연결통로(100)와 제2연결통로(200) 끝단에 형성된 체크밸브(300)에 의해 오일의 역류가 방지되도록 하는데 그 기술적 특징이 있다.

그 작동 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

캠샤프트의 회전에 의한 'osicillation'에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 베인(10)이 시계 방향으로 움직이면서 이 진각챔버에 충진된 오일이 지각챔버로 이동하게 되는데, 그 이동하는 압력이 체크밸브에 의한 가압력보다 크게 되어 제1연결통로(100)를 따라 흐르면서 지각챔버로 유입된다.

이때, 종래에는 이 지각챔버로 유입된 오일이 캠샤프트의 회전에 의한 'osicillation'에 의한 진동으로 다시 진각챔버로 역류하여 중간위상을 확보하지 못하게 되고, 이로 인해 '셀프 락'이 구현되지 않는 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 지각챔버에서 진각챔버로 이동할 수 있는 제2연결통로(200) 끝단에 체크밸브(300)를 설치함으로써 역류하는 오일의 압력이 이 체크밸브(300)에 의해 가압되는 압력보다 크지 않아 그 역류 현상이 미연에 방지됨은 물론, 도 5에 도시된 바와 같이, 스테이터(50)에 형성된 일측면(S1)이 체크밸브(300)를 가압하게 되어 진각챔버로의 오일 역류 현상이 방지된다.

물론, 지각챔버에 충진된 오일이 진각챔버로 유입되는 중간위상을 확보하는 작동 과정에서는 제1연결통로(100) 끝단에 형성된 체크 밸브(300)에 의해 지각챔버로의 오일의 역류 현상이 방지됨은 물론, 스테이터에 형성된 일측면(S2)이 체크밸브(300)를 가압하게 되어 진각챔버로의 오일 역류 현상이 방지된다.

상기와 같이 캠샤프트의 회전에 의한 'osicillation'에 의해 진각챔버와 지각챔버 내의 오일 유압이 평형을 이루어 베인이 중간 위상에 위치하는 경우 솔레노이드 밸브에 전류가 인가되어 락핀(60)이 락핀홀에 잠기게 되어 '셀프 락' 작동이 구현될 수 있다.

한편, 이러한 체크 밸브(300)의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

제1연결통로(100) 및 상기 제2연결통로(200) 끝단에는 로터(20)의 중심 방향으로 각각 소정 길이의 제1슬롯(400)과 제2슬롯(500)이 형성되어 있고, 제1슬롯(400) 및 상기 제2슬롯(500)을 따라 체크밸브(300)가 설치되어 오일의 역류가 방지되는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1연결통로 및 상기 제2연결통로 끝단에는 로터의 중심 방향으로 각각 소정 길이의 제1슬롯과 제2슬롯이 형성되어 있다.

진각실(30)에 오일이 충진된 상태를 나타내는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1슬롯의 끝단이 진각실(30)에 연통되어 있고, 진각실(30)과 지각실(40) 사이의 오일의 압력이 평형을 이루는 도 5에는 제1슬롯(400)과 제2슬롯(500)의 끝단이 각각 스테이터(50)에 형성된 일측면(S1,S2)에 위치하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 4 내지 도 6을 다시 참조하면, 본 발명의 일 구성요소인 체크밸브(300)가 개시되어 있으며, 도시된 바와 같이, 체크밸브(300)는 일단에 체크볼(600)이 결합되고, 그 타단은 상기 제1슬롯(400) 또는 제2슬롯(500)의 끝단에 결합된 탄성유닛(700)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

즉, 캠샤프트의 회전에 의한 'osicillation'에 의해 진각실(30)에 충진된 오일이 지각실(40)로 이동시 그 압력이 체크볼(600)을 밀고 있는 스프링의 탄성력보다 크게 되어 체크볼(600)을 밀면서 제1연결통로(100)를 따라 지각실(40)로 유입된다.

이때, 지각실(40)로 오일이 이동하여 도 5에 도시된 바와 같이 중간위상을 확보하는 경우에는, 지각실(40)에 충진된 오일의 압력이 체크볼(600)을 밀고 있는 스프링의 탄성력보다 작음은 물론, 이미 설명한 바와 같이 스테이터(50)에 형성된 일측면(S1,S2) 방향으로 상기 체크볼(600)을 가압하고 있어 오일의 역류 현상이 방지된다.

탄성유닛(700)은 소정 길이의 스프링으로 구성되되, 그 탄성력은 중간위상을 확보할 수 있을 정도로의 길이로 구성됨이 바람직하다.

결국, 진각실(30)에 충진된 오일은 제1슬롯(400)에 위치한 체크볼(600)을 밀어내고 지각실(40)로 유입되고, 지각실(40)에 충진된 오일은 제2슬롯(500)에 위치한 체크볼(600)에 의해 진각실로의 역류가 방지됨은 물론, 중간위상 확보시 스테이터(50)에 형성된 일측면(S1,S2) 방향으로 상기 체크볼(600)을 가압하고 있어 오일의 역류 현상이 방지된다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 베인 20 : 로터
30 : 진각실 40 : 지각실
50 : 스테이터 60 : 락핀
100 : 제1연결통로 200 : 제2연결통로
300 : 체크밸브 400 : 제1슬롯
500 : 제2슬롯 600 : 체크볼
700 : 탄성유닛

Claims (4)

1. 캠샤프트에 연결되고, 그 외주면에 복수 개의 베인이 형성된 로터;
   진각실에 충진된 오일이 지각실로 유입될 수 있도록 상기 진각실과 상기 지각실을 연통하는 제1연결통로;
   지각실에 충진된 오일일 진각실로 유입될 수 있도록 상기 진각실과 상기 지각실을 연통하는 제2연결통로를 포함하되,
   락핀의 셀프 락 작동시 오일의 역류가 방지되어 중간 위상이 구현되도록 상기 제1연결통로와 상기 제2연결통로 끝단에는 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는, 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1연결통로 및 상기 제2연결통로 끝단에는 상기 로터의 중심 방향으로 각각 소정 길이의 제1슬롯과 제2슬롯이 형성되어 있고,
   상기 제1슬롯 및 상기 제2슬롯을 따라 상기 체크밸브가 설치되어 오일의 역류가 방지되는 것을 특징으로 하는, 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 체크밸브는,
   일단에 체크볼이 결합되고, 그 타단은 상기 제1슬롯 또는 제2슬롯의 끝단에 결합된 탄성유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는, 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄성유닛은 소정 길이의 스프링으로 구성되되,
   상기 진각실에 충진된 오일은 상기 제1슬롯에 위치한 체크볼을 밀어내고 상기 지각실로 유입되고,
   상기 지각실에 충진된 오일은 상기 제2슬롯에 위치한 체크볼에 의해 상기 진각실로의 역류가 방지되는 것을 특징으로 하는, 중간위상 CVVT의 오일 역류 방지 장치.
   
   

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