KR102429027B1 - 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캠 위상 측정 장치에 관한 것으로, 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛, 상기 캠 유닛이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축과 수직한 방향으로 이동 가능하게 구비되는 휠 하우징, 제어 모터 및 상기 제어 모터의 작동에 의해 회전하여 상기 휠 하우징의 위치를 변경하는 제어 샤프트를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 위상 측정 장치에 있어서, 상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 제어 샤프트의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 자석이 장착된 측정 샤프트 및 상기 자석과의 거리에 따라 출력 신호가 변경되는 홀 센서를 포함한다.

Description

캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치{CAM PHASE MEASURING APPARATUS AND CONTINUOUS VARIABLE VAVLE DURATION APPARATUS PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 캠 위상을 오차 없이 측정할 수 있는 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 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, 예를 들어 한국 등록발명 10-1628102-00-00와 같은 연속 가변 밸드 듀레이션 장치가 개발되고 있다.
상기와 같은 연속 가변 밸드 듀레이션 장치는 캠 위상의 정확한 측정이 필요하며, 통상 위치 감지 센서가 CVVD 엑츄에이터 내에 비접촉식 위치센서로 적용되어 회전각을 측정하여 왔다.
그런데, 전원이 꺼진 상태(시동OFF상태, 밧데리 방전등)에서 기구부가 회전되었을 경우, 비접촉식 위치센서가 위치감지를 하지 못하여 엔진 제어가 곤란한 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 간단한 구성으로 캠 위상을 오차 없이 측정할 수 있는 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치는 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛, 상기 캠 유닛이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축과 수직한 방향으로 이동 가능하게 구비되는 휠 하우징, 제어 모터 및 상기 제어 모터의 작동에 의해 회전하여 상기 휠 하우징의 위치를 변경하는 제어 샤프트를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 위상 측정 장치에 있어서, 상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 제어 샤프트의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 자석이 장착된 측정 샤프트 및 상기 자석과의 거리에 따라 출력 신호가 변경되는 홀 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어 샤프트에는 제어 샤프트 나사산이 형성되고, 상기 측정 샤프트에는 상기 제어 샤프트 나사산에 치합하는 측정 샤프트 나사산이 형성될 수 있다.
상기 측정 샤프트에는 가이드 그루부가 형성되고, 상기 캠 위상 측정 장치는 상기 측정 샤프트가 회전 없이 이동하도록 상기 가이드 그루부에 접촉하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛, 상기 캠 축의 회전을 상기 캠 유닛에 전달하는 이너 휠, 상기 이너 휠이 회전 가능하게 삽입되며 상기 캠 축과 수직한 방향으로 이동 가능하게 구비되는 휠 하우징, 제어 모터, 상기 제어 모터의 작동에 의해 회전하는 제어 샤프트, 상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 휠 하우징의 위치를 변경하는 매개부, 상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 제어 샤프트의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 자석이 장착된 측정 샤프트 및 상기 자석과의 거리에 따라 출력 신호가 변경되는 홀 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어 샤프트에는 제어 샤프트 나사산이 형성되고, 상기 측정 샤프트에는 상기 제어 샤프트 나사산에 치합하는 측정 샤프트 나사산이 형성될 수 있다.
상기 측정 샤프트에는 가이드 그루부가 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 측정 샤프트가 회전 없이 이동하도록 상기 가이드 그루부에 접촉하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 모터는 모터 하우징을 포함하고, 상기 가이드부는 상기 모터 하우징 내에 장착될 수 있다.
상기 제어 모터는 상기 모터 하우징 내에 장착되어 그 작동을 제어하는 모터 회로기판을 더 포함할 수 있다.
상기 매개부는 가이드 나사산이 형성되고 상기 캠 축과 수직한 방향으로 구비되는 가이드 샤프트, 그 내측에 이너 나사산이 형성되어 상기 가이드 나사산에 치합되며 상기 휠 하우징 내측에 구비되는 웜 휠 및 상기 제어 샤프트에 장착되어, 상기 웜 휠에 치합하는 제어 웜을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 가이드 샤프트가 장착되는 가이드 브라켓을 더 포함할 수 있다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 제어 샤프트를 지지하도록 상기 가이드 브라켓에 고정되는 웜 샤프트 캡을 더 포함할 수 있다.
상기 이너 휠에는 제1, 2 슬라이딩 홀이 형성되고, 상기 캠 유닛에는 캠 슬롯이 형성되며, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 축에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠; 및 상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠을 더 포함할 수 있다.
상기 롤러 캠은 상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 롤러 캠 바디, 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 캠 헤드 및 상기 롤러 캠의 이탈을 방지하도록 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 롤러 휠은 상기 캠 축에 슬라이딩 가능하게 결합되는 휠 바디 및 상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 휠 헤드를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 의하면 간단한 구성으로 캠 위상을 오차 없이 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 의하면, 엔진의 작동 상태에 따라 밸브의 듀레이션을 조절할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치가 장착된 엔진의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 측면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 분해 사시도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 사시도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 분해사시도이다.
도7은 도5의 Ⅶ-Ⅶ선을 따른 단면도이다.
도8 및 도9는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 이너 휠과 캠 유닛을 도시한 도면이다.
도10은 도6의 Ⅹ-Ⅹ선을 따른 단면도이다.
도11 내지 도13은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도14는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 슬롯을 도시한 도면이다.
도15는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 밸브 프로파일을 나타난 그래프이다.
도16은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 적용될 수 있는 제어 모터의 일부 단면도이다.
도17 및 도18은 도17의 A의 확대도이다.
도19는 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치의 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치가 장착된 엔진의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 측면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 분해 사시도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 사시도이고, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 분해 사시도이고, 도7은 도5의 Ⅶ-Ⅶ선을 따른 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치에 대하여 설명함에 있어, 먼저 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치가 적용될 수 있는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치가 적용되는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 이하에서 설명하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 적용될 수 있다.
도1 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진(1)은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 포함한다.
상기 엔진에 4개의 실린더(201, 202, 203, 204)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 캠 축(30), 캠(71)이 형성되고, 상기 캠 축(30)이 삽입되는 캠 유닛(70), 상기 캠 유닛 (70)이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축(30)과 수직한 방향으로 이동 가능하게 구비되는 휠 하우징(90), 제어 모터(106) 및 상기 제어 모터(106)의 작동에 의해 회전하여 상기 휠 하우징(90)의 위치를 변경하는 제어 샤프트(102)를 포함한다.
상기 캠 축(30)의 회전을 상기 캠 유닛(70)에 전달하는 이너 휠(80)이 상기 휠 하우징(90)에 회전 가능하게 삽입된다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 제어 샤프트(102)의 회전에 따라 상기 휠 하우징(90)의 위치를 변경하는 매개부를 더 포함하며, 상기 매개부는 가이드 나사산(130)이 형성되고 상기 캠 축(30)과 수직한 방향으로 구비되는 가이드 샤프트(132), 그 내측에 이너 나사산(52)이 형성되어 상기 가이드 나사산(130)에 치합되며 상기 휠 하우징(90) 내측에 구비되는 웜 휠(50) 및 상기 제어 샤프트(102)에 장착되어 상기 웜 휠(50)에 치합하는 제어 웜(104)을 포함한다.
상기 제어 웜(104)이 상기 웜 휠(50)의 외측에 형성된 아우터 나사산(54)과 치합한다.
여기서, 밸브 듀레이션은 밸브가 개방된 시간, 즉, 밸브의 열림 시간부터 닫힘 시간을 의미한다.
상기 캠 축(30)은 흡기 챔 축일 수 있고, 흡기 축과 배기 캠 축일 수도 있다.
상기 가이드 브라켓(134)에는 상기 가이드 샤프트(132)가 고정되는 고정 홀(137)과 상기 휠 하우징(90)이 이동 가능하게 이동 공간(138)이 형성된다.
상기 휠 하우징(90)에는 가이드 월(92)이 쌍으로 돌출 형성되고, 상기 각 가이드 월(92)에는 상기 가이드 샤프트(132)가 삽입되는 이동 홀(94)이 형성된다.
상기 웜 휠(50)은 상기 가이드 월(92)들 사이에 배치되어 그 회전에 따라 상기 가이드 월(92)을 밀 수 있다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 홀(135c)을 통해 상기 가이드 브라켓(134)에 고정되며, 상기 휠 하우징(90)의 이동을 안내하는 슬라이딩 샤프트(135)를 더 포함하고, 상기 휠 하우징(90)에는 상기 슬라이딩 샤프트(135)가 삽입되는 슬라이딩 홀(96)이 형성된다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 제어 샤프트(102)를 지지하도록 상기 가이드 브라켓(134)에 고정되는 웜 샤프트 캡(139)을 더 포함하며, 볼트(136)를 통해 상기 가이드 브라켓(134)에 결합할 수 있다.
앞서 설명한 상기 가이드 브라켓(134), 상기 휠 하우징(90), 상기 웜 휠(50)등의 구성 및 연결 구조에 의해 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 단순한 레이아웃으로 컴팩트하게 구성될 수 있다.
상기 가이드 샤프트(132)는 상기 가이드 브라켓(134)에 형성된 홀(132b)에 결합핀(132a)을 삽입하여 결합될 수 있다.
마찬가지로, 상기 슬라이딩 샤프트(135)도 상기 가이드 브라켓(134)에 형성된 홀(135b)에 결합핀(135a)을 삽입하여 결합될 수 있다.
도8 및 도9는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 이너 휠과 캠 유닛을 도시한 도면이고, 도10은 도6의 Ⅹ-Ⅹ선을 따른 단면도이다.
도1 내지 도10를 참조하면, 상기 이너 휠(80)에는 제1, 2 슬라이딩 홀(86, 88)이 형성되고, 상기 캠 유닛(70)에는 캠 슬롯(74)이 형성된다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 축(30)에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀(86)에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠(60) 및 상기 캠 슬롯(74)에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀(88)에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠(82)을 더 포함한다.
상기 롤러 캠(82)은 상기 캠 슬롯(74)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 롤러 캠 바디(82a) 및 상기 제2 슬라이딩 홀(88)에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠 헤드(82b)를 포함한다.
상기 롤러 캠(82)에는 상기 롤러 캠(82)의 이탈을 방지하는 돌출부(82c)가 형성되며, 상기 돌출부(82c)는 상기 캠 슬롯(74)에 슬라이딩 가능하며, 상기 롤러 캠(82)의 상기 캠 축(30) 길이방향 이탈을 방지할 수 있다.
상기 롤러 휠(60)은 상기 캠 축(30)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 휠 바디(62) 및 상기 제1 슬라이딩 홀(86)에 회전 가능하게 삽입되는 휠 헤드(64)를 포함하며, 상기 휠 바디(62)와 상기 휠 헤드(64)는 일체로 형성될 수 있다.
상기 캠 축(30)에는 캠 축 홀(34)이 형성되고, 상기 롤러 휠(60)의 휠 바디(62)가 상기 캠 축 홀(34)에 이동 가능하게 삽입되며, 상기 휠 헤드(64)가 상기 제1 슬라이딩 홀(86) 내에서 회전 가능하게 구비된다.
상기 캠 축(30)의 내부에는 그 길이방향을 따라 캠 축 오일 홀(32)이 형성되고, 상기 롤러 휠(60)의 상기 휠 바디(62)에는 상기 캠 축 오일 홀(32)과 연통하는 바디 오일 홀(66)이 형성되고, 상기 롤러 휠(60)의 상기 휠 헤드(64)에는 상기 바디 오일 홀(66)과 연통 홀(69)을 통해 연통하는 오일 그루부(68; 도11 참조)가 형성된다.
상기 캠 축 오일 홀(32)로 전달되는 윤활유가 상기 바디 오일 홀(66), 상기 연통 홀(69) 및 상기 오일 그루부(68)을 통해 상기 이너 휠(80)으로 원활하게 전달될 수 있다.
상기 캠 유닛(70)은 하나의 실린더, 예를 들어 상기 제1 실린더(201)와 그와 이웃한 실린더, 예를 들어 상기 제2 실린더(202)에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부(70a, 70b)를 포함하고, 상기 이너 휠(80)은 상기 캠 축(30)의 회전을 상기 제1, 2 캠 부(70a, 70b)에 각각 전달하도록 2개가 구비될 수 있다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 휠 하우징(90) 내에 구비되며, 상기 각 이너 휠(80과 결합하는 베어링(140)을 더 포함한다.
상기 베어링(140)은 니들 베어링 일 수 있고, 하나의 휠 하우징(90) 내에 상기 이너 휠(80) 이 구비되고, 상기 베어링(140)에 의해 상기 각 이너 휠(80) 이 원활하게 회전 가능하다.
상기 제1, 2 캠 부(70a, 70b)에는 2개의 캠(71, 72)이 형성되고, 상기 각 캠들(71, 72) 사이에는 캠 캡 결합부(76)가 형성될 수 있다.
상기 캠(71, 72)과 접촉하여 밸브(200)가 개폐된다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 캡 결합부(76)를 회전 가능하게 지지하는 캠 캡(40)을 더 포함할 수 있다.
도11 내지 도13은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도11에 도시된 바와 같이, 중립 상태, 즉, 상기 캠 축(30)과 상기 캠 유닛(70)의 회전 중심이 일치한 경우, 상기 캠(71, 72)은 상기 캠 축(30)과 동일한 속도로 회전한다.
엔진의 작동 상태에 따라 미도시한 ECU (engine control unit or electric control unit)가 상기 제어부(100)에 제어 신호를 인가하면, 예를 들어 제어 모터(106)가 상기 제어 샤프트(102)를 회전 시킨다.
그러면, 상기 제어 웜(104)이 상기 웜 휠(50)의 외측에 형성된 아우터 나사산(54)을 회전시켜 상기 웜 휠(50)이 회전하면, 상기 이너 나사산(52)이 상기 가이드 나사산(130)에 치합되어 상기 웜 휠(50)이 상기 가이드 나사산(130)을 따라 회전하며 이동하게 된다.
즉, 도10, 도12 및 도13에 도시된 바와 같이, 상기 제어 샤프트(102)의 회전에 의해 상기 웜 휠(50)이 상기 가이드 샤프트(132)를 따라 이동하며, 상기 가이드 월(92)을 밀어 상기 캠 축(30)에 대한 상기 휠 하우징(90)의 상대 위치가 변경된다.
상기 휠 하우징(90)의 위치가 상기 캠 축(30)의 회전 중심에 대해 일 방향으로 이동하면, 상기 캠 축(30)에 대한 상기 캠(71, 72)의 회전 속도가 그 위상에 따라 변경된다.
즉, 상기 롤러 휠(60)의 휠 바디(62)가 상기 캠 축(30)에 형성된 캠 축 홀(34)에 이동 가능하게 삽입되며, 상기 휠 헤드(64) 상기 제1 슬라이딩 홀(86) 내에서 회전 가능하게 삽입되며, 상기 롤러 캠(82)이 상기 제2 슬라이딩 홀(88)에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 슬롯(74) 내에서 이동 가능하기 때문에, 상기 캠(71, 72)은 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 회전 속도가 변하게 된다.
도14는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 슬롯을 도시한 도면이고, 도15는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 밸브 프로파일을 나타난 그래프이다.
도14에 도시된 바와 같이, 상기 캠 슬롯(74)이 상기 캠(71 또는 72) 보다 진각(도18의 74a) 또는 지각(도18의 74b)된 위치에 형성될 수 있고, 또는 캠 로브(lobe) 와 동일한 위상에 형성되어 다양한 형상의 밸브 프로파일을 형성할 수 있다.
상기 밸브(200)의 최대 리프트 값은 일정하고, 상기 휠 하우징(90)의 위치가 상대적으로 변함에 따라 상기 캠(71, 72)의 상기 캠 축(30)에 대한 상대 회전 속도가 변하며, 상기 밸브(200)를 여닫는 시간이 변하고, 따라서, 상기 밸브(200)의 듀레이션이 변하게 된다.
상기 캠 슬롯(74)의 형성 위치, 상기 밸브(200)의 장착 각도 등에 따라 도15의 (a)에 도시된 바와 같이, 밸브를 여는 시간과 닫는 시간이 동시에 변경될 수 있다.
또한, 도15의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(200)의 열림 시간은 일정하게 하고, 상기 밸브(200)의 닫힘 시간을 진각(advanced) 시키거나, 지각(retarded) 시킬 수도 있다.
반대로, 도15의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(200)의 닫힘 시간은 일정하게 하고, 상기 밸브(200)의 열림 시간을 진각(advanced) 시키거나, 지각(retarded) 시킬 수도 있다.
도17은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 적용될 수 있는 제어 모터의 일부 단면도이고, 도18 및 도19는 도17의 A의 확대도이다.
도17 내지 도19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치는 상기 제어 샤프트(102)의 회전에 따라 상기 제어 샤프트(102)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 자석(318)이 장착된 측정 샤프트(310) 및 상기 자석(318)과의 거리에 따라 출력 신호가 변경되는 홀 센서(320)를 포함한다.
상기 제어 샤프트(102)에는 제어 샤프트 나사산(312)이 형성되고, 상기 측정 샤프트(310)에는 상기 제어 샤프트 나사산(312)에 치합하는 측정 샤프트 나사산(314)이 형성된다.
상기 측정 샤프트(310)에는 가이드 그루부(316)가 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 측정 샤프트(310)가 회전 없이 이동하도록 상기 가이드 그루부(316)에 접촉하는 가이드부(332)를 더 포함한다.
상기 제어 모터(106)는 모터 하우징(330)을 포함하고, 상기 가이드부(332)는 상기 모터 하우징(330) 내에 장착된다. 상기 가이드부(332)가 상기 모터 하우징(330) 내에 장착되며, 상기 측정 샤프트(310)도 상기 모터 하우징(330)에 장착되어 전체 시스템의 부피 증가를 억제할 수 있다.
상기 제어 모터(106)는 상기 모터 하우징(330) 내에 장착되어 그 작동을 제어하는 모터 회로기판(340)을 더 포함한다.
상기 측정 샤프트(310)가 상기 모터 회로기판(340)을 관통하여 장착된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제어 샤프트(102)의 회전을 지지하는 베어링(350)이 상기 모터 하우징(330) 내에 장착될 수 있다.
도19는 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치의 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
이하 도1 내지 도19는 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치의 작동을 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 엔진의 작동 상태에 따라 미도시한 ECU (engine control unit or electric control unit)가 상기 제어부(100)에 제어 신호를 인가하면, 예를 들어 상기 제어 모터(106)가 상기 제어 샤프트(102)를 회전 시킨다.
그러면, 상기 측정 샤프트(310)의 상기 가이드 그루부(316)가 상기 가이드부(316)에 접촉하여 상기 측정 샤프트(310)는 회전을 하지 않는다.
그런데, 상기 제어 샤프트 나사산(312)과 상기 측정 샤프트 나사산(314)이 치합되어 상기 측정 샤프트(310)는 상기 제어 샤프트(102)의 길이 방향을 따라 이동하게 된다.
그러면, 상기 자석(318)과 상기 홀 센서(320) 간의 거리가 변경되며, 상기 홀 센서(320)는 도19에 도시된 바와 같이 상기 자석(318)과 상기 홀 센서(320) 간의 거리에 해당하는 신호를 출력하게 된다.
그러면, 상기 ECU는 상기 홀 센서(320)의 출력 신호를 통해 제어 샤프트(102)의 회전을 알 수 있고, 이를 통해 상기 캠(71, 72)의 위상, 즉 상기 캠(71, 72)의 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 위상을 알 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 캠 위상 측정 장치 및 이를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 의하면, 상기 자석(318)이 기계적으로 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 직접 연결되며, 상기 홀 센서(320)가 상기 자석(318)의 상대 위치에 대한 신호를 출력하기 때문에 오작동 가능성을 억제할 수 있다.
따라서, 캠의 현재 위상을 알 수 있어 엔진 연료 제어 등에 있어 오차 발생가능성이 차단될 수 있다. 특히, 엔진 시동 초기 현재 캠의 위상을 즉각적으로 측정 가능하여 시동 불량, 엔진 꺼짐 등의 가능성을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 의하면, 밸브 리프트의 다양한 듀레이션을 구현 할 수 있다.
또한, 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 구성이 상대적으로 작아 밸브 트레인의 전체 높이를 상대적으로 낮게 유지할 수 있다.
또한, 기존의 일반 엔진의 과도한 설계 변경 없이도 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 적용할 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 생산 비용을 절감할 수 있다.
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.
1: 엔진 30: 캠 축
32: 캠 축 오일 홀 34: 캠 축 홀
40: 캡 캡 50: 웜 휠
52: 이너 나사산 54: 아우터 나사산
60: 롤러 휠 62: 휠 바디
64: 휠 헤드 66: 바디 오일 홀
68: 오일 그루부 69: 연통 홀
70: 캠 유닛 70a, 70b: 제1, 2 캠 부
71, 72: 캠 74: 캠 슬롯
76: 캠 캡 결합부 80: 이너 휠
82: 롤러 캠 82a: 롤러 캠 바디
82b: 롤러 캠 헤드 82c: 돌출부
83: 캠 슬롯 84: 제1 이너 휠 결합부
85: 제2 이너 휠 결합부 86: 제1 슬라이딩 홀
88: 제2 슬라이딩 홀 90: 휠 하우징
92: 가이드 월 94: 이동 홀
96: 슬라이딩 홀 100: 제어부
102: 제어 샤프트 104: 제어 웜
106: 제어 모터 130: 가이드 나사산
132: 가이드 샤프트 134: 가이드 브라켓
135: 슬라이딩 샤프트 136: 볼트
137: 고정 홀 138: 이동 공간
139: 웜 샤프트 캡 140: 베어링
200: 밸브 211~214: 제1~4 실린더
310: 측정 샤프트 312: 제어 샤프트 나사산
314: 측정 샤프트 나사산 316: 가이드 그루부
318: 자석 320: 홀 센서
330: 모터 하우징 332: 가이드부
340: 모터 회로기판 350: 베어링

Claims (18)

  1. 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛, 상기 캠 유닛이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축과 수직한 방향으로 이동 가능하게 구비되는 휠 하우징, 제어 모터 및 상기 제어 모터의 작동에 의해 회전하여 상기 휠 하우징의 위치를 변경하는 제어 샤프트를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 위상 측정 장치에 있어서,
    상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 제어 샤프트의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 자석이 장착된 측정 샤프트; 및
    상기 자석과의 거리에 따라 출력 신호가 변경되는 홀 센서;
    를 포함하는 캠 위상 측정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제어 샤프트에는 제어 샤프트 나사산이 형성되고,
    상기 측정 샤프트에는 상기 제어 샤프트 나사산에 치합하는 측정 샤프트 나사산이 형성된 캠 위상 측정 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 측정 샤프트에는 가이드 그루부가 형성되고,
    상기 측정 샤프트가 회전 없이 이동하도록 상기 가이드 그루부에 접촉하는 가이드부;
    를 더 포함하는 캠 위상 측정 장치.
  4. 캠 축;
    캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛;
    상기 캠 축의 회전을 상기 캠 유닛에 전달하는 이너 휠;
    상기 이너 휠이 회전 가능하게 삽입되며 상기 캠 축과 수직한 방향으로 이동 가능하게 구비되는 휠 하우징;
    제어 모터;
    상기 제어 모터의 작동에 의해 회전하는 제어 샤프트;
    상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 휠 하우징의 위치를 변경하는 매개부;
    상기 제어 샤프트의 회전에 따라 상기 제어 샤프트의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 자석이 장착된 측정 샤프트; 및
    상기 자석과의 거리에 따라 출력 신호가 변경되는 홀 센서;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제어 샤프트에는 제어 샤프트 나사산이 형성되고,
    상기 측정 샤프트에는 상기 제어 샤프트 나사산에 치합하는 측정 샤프트 나사산이 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 측정 샤프트에는 가이드 그루부가 형성되고,
    상기 측정 샤프트가 회전 없이 이동하도록 상기 가이드 그루부에 접촉하는 가이드부;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제어 모터는 모터 하우징을 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 모터 하우징 내에 장착되는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제어 모터는 상기 모터 하우징 내에 장착되어 그 작동을 제어하는 모터 회로기판을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  9. 제4항에서,
    상기 매개부는
    가이드 나사산이 형성되고 상기 캠 축과 수직한 방향으로 구비되는 가이드 샤프트;
    그 내측에 이너 나사산이 형성되어 상기 가이드 나사산에 치합되며 상기 휠 하우징 내측에 구비되는 웜 휠; 및
    상기 제어 샤프트에 장착되어, 상기 웜 휠에 치합하는 제어 웜;
    을 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 가이드 샤프트가 장착되는 가이드 브라켓;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 가이드 브라켓에는 상기 가이드 샤프트가 고정되는 고정 홀과 상기 휠 하우징이 이동 가능하게 이동 공간이 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 휠 하우징에는 가이드 월이 쌍으로 돌출 형성되고,
    상기 각 가이드 월에는 상기 가이드 샤프트가 삽입되는 이동 홀이 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 웜 휠은 상기 가이드 월들 사이에 배치되어 그 회전에 따라 상기 가이드 월을 밀어 상기 휠 하우징을 이동시키는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  14. 제10항에서,
    상기 가이드 브라켓에 고정되며, 상기 휠 하우징의 이동을 안내하는 슬라이딩 샤프트;
    를 더 포함하고,
    상기 휠 하우징에는 상기 슬라이딩 샤프트가 삽입되는 슬라이딩 홀이 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  15. 제10항에서,
    상기 제어 샤프트를 지지하도록 상기 가이드 브라켓에 고정되는 웜 샤프트 캡;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  16. 제4항에서,
    상기 이너 휠에는 제1 슬라이딩 홀 및 제2 슬라이딩 홀이 형성되고,
    상기 캠 유닛에는 캠 슬롯이 형성되며,
    상기 캠 축에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠; 및
    상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 롤러 캠은
    상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 롤러 캠 바디;
    상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 캠 헤드; 및
    상기 롤러 캠의 이탈을 방지하도록 형성된 돌출부;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 롤러 휠은
    상기 캠 축에 슬라이딩 가능하게 결합되는 휠 바디; 및
    상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 휠 헤드;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
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