KR102558879B1 - 연속 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

연속 가변 밸브 리프트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관에서 사용되는 밸브의 여는 정도를 연속적인 값으로 변경시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 로커 암에 포함된 링 기어, 링 기어에 맞물린 유성 기어, 및 유성 기어에 맞물린 로커 암 축에 설치된 선 기어를 로커 암 축을 돌려서 밸브의 여는 정도를 제어하는 연속 가변 밸브 리프트 장치를 개시한다.
또 본 발명은 로커 암에 포함된 링 기어, 링 기어에 맞물린 유성 기어, 및 유성 기어 축이 편심 평행으로 연결된 로커 암 축을 로커 암 축을 돌려서 밸브의 여는 정도를 제어하는 연속 가변 밸브 리프트 장치를 개시한다.
본 발명에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 자동차의 성능, 연료 절감, 환경 오염 물질 배출 절감 등에 기여할 것이다.

Description

연속 가변 밸브 리프트 장치 {Continuous variable valve lift apparatus}
내연 기관의 밸브를 캠으로 열고 닫을 때 밸브의 리프트를 제어하는 기술.
내연 기관의 성능 개선과 연료 소모량 감소 및 배출 가스의 공해 성분 감소 등을 위해 내연 기관 밸브의 동작을 잘 제어할 필요가 있는 것이 확인되었다.
내연 기관의 운전 상태에 따라 내연 기관 제어 장치가 밸브를 여는 시각, 닫는 시각, 여는 시간 및 여는 정도를 조정하려고 할 때 그것을 잘 뒷받침할 수 있는 좋은 기계 장치가 필요하다.
VVT(Variable Valve Timing), VVD(Variable Valve Duration), 및 VVL(Variable Valve Lift)은 그러한 문제들을 해결하는 기계 장치와 관련된 기술들이었다. VVT는 밸브를 열고 닫는 시각을 조정할 수 있는 것이고, VVD는 밸브를 여는 시각과 닫는 시각을 따로 조정할 수 있어서 결국 밸브가 열려 있는 시간까지 변경할 수 있는 것이며, VVL은 밸브를 열 때 밸브의 열림 정도를 조정할 수 있는 기술이며, 이러한 변경의 정도를 연속적인 값으로 할 수 있는 것에는 연속적이라는 의미의 Continuous를 앞에 붙여 각각 CVVT, CVVD, CVVL이라고 하였다.
이러한 기술들의 구현 방법은 차동차 제조업체들에 따라 조금씩 달랐는데 혼다는 VTEC(Valve Timing Electronic Control)이라는 이름으로 VVT를 만들었고, 저속 캠과 고속 캠이 내연 기관의 회전속도에 따라 구분되어 사용되었고 각기 다른 타이밍과 리프트를 만들었다. 아우디는 Valvelift라는 이름으로 VVT와 VVL을 동시에 구현하였다. 고속, 저속, 초저속에서 리프트가 각기 다르게 움직였다. BMW는 Valvetronic이라는 이름으로 CVVL(Continuous Variable Valve Lift)을 만들었는데 밸브 리프트 정도를 연속적으로 변경시킬 수 있는 것이 특징이다. 이 밖에도 닛산이 만든 VVEL(Variable Valve Event and Lift), 토요타 밸브매틱(Valvematic), 피아트가 만든 멀티에어 등이 있었다.
대한민국 공개번호 10-2009-0065359 가변 리프트 장치. 대한민국 공개번호 10-2010-0130895 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치. US8701608B2 VARIABLE VALVE LIFT SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE. 부품이 많고 구조가 복잡하여 설치에 필요한 충분한 공간을 확보하는데 어려움이 예상된다. US5365895A VARIABLE VALVE LIFT MECHANISM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE. 로커 암을 밸브 스템에 매달아 놓아 로커 암이 밸브 스템을 꺽는 힘이 작용하게 되어 밸브의 작동이 방해를 받고 마찰, 구부려짐, 파손 등으로 밸브 스템이 손상되기 쉽다. 곡선 형태인 래크와 피니언의 맞물림이 계속 유지되는 것을 보장하기 어려운 구조이다. US5572962A VARIABLE VALVE LIFT MECHANISM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE. 로커 암을 밸브 스템에 매달아 놓아 로커 암이 밸브 스템을 꺽는 힘이 작용하게 되어 밸브의 작동이 방해를 받고 마찰, 구부려짐, 파손 등으로 밸브 스템이 손상되기 쉽다. 직선 형태인 래크와 피니언의 맞물림이 계속 유지되는 것을 보장하기 어려운 구조이다.
없음
내연 기관의 제어 장치가 내연 기관의 운전 상태에 따라 흡기 밸브와 배기 밸브의 리프트를 조정하려고 할 때 그것을 잘 뒷받침할 수 있는 좋은 기계 장치를 필요로 하게 되는데 좋은 기계 장치에 대한 방법을 제공하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.
좋은 기계 장치는 연속적인 값으로 신속하게 조정이 가능하고, 비용이 적게 들고, 구조가 간단하고 튼튼하여 제작이나 유지보수가 쉽고, 부피가 크지 않고, 가능하면 여러 요소를 독립적으로 운용할 수 있고, 기존의 장치에 수정을 덜 요구한다는 등의 특징을 가진 것이다.
지레의 원리를 이용하여 내연 기관의 밸브의 여는 정도를 변경할 수 있다. 캠의 운동을 로커 암을 통해 밸브의 운동으로 전환할 때 밸브는 작용점, 캠은 힘점, 로커 암 축은 받침점 위치에 있고, 로커 암은 지레의 원리로 움직일 수 있다.
지레의 받침점을 힘점 쪽에서 작용점 쪽으로 이동하면 작용점은 전보다 더 큰 힘을 내는 동시에 작용점의 이동 거리는 줄어든다. 작용점의 이동 거리가 줄어든다는 것은 로커 암의 밸브 쪽 끝의 이동 거리가 줄어든다는 것이고 이것은 곧 밸브의 여는 정도가 줄어드는 것이다.
받침점 위치에 있는 로커 암 축을 힘점과 작용점 사이에서 직접 이동하는 대신 유성 기어 장치의 일부와 그 원리를 활용하여 유성 기어를 작용점으로 하고, 유성 기어를 힘점과 작용점 사이에서 이동시키는 방법을 사용하기로 한다. 유성 기어 장치의 선 기어 축을 로커 암 축으로 하고, 링 기어의 일부를 원호 형태로 로커 암에 설치하며, 선 기어와 링 기어 사이에는 하나의 유성 기어를 사용하여 유성 기어가 지레의 받침점이 되도록 하는 것이다.
유성 기어가 선 기어에 맞물려 선 기어의 주위에서 정지되어 있으면 링 기어가 유성 기어에 맞물려 있는 로커 암은 유성 기어를 받침점으로 하여 움직일 수가 있다. 선 기어의 회전으로 유성 기어가 선 기어의 주위에서 이동한다면 그것은 로커 암의 받침점이 이동하는 것과 같아 캠의 용정에 변화가 없어도 로커 암의 밸브 쪽 움직임 폭은 달라지게 된다.
링 기어가 설치된 로커 암의 일단에는 밸브, 타단에는 캠이 있다면, 유성 기어의 위치에 따라 밸브의 움직임 폭은 달라질 것이다. 따라서 로커 암 축을 조정하여 유성 기어의 위치를 조정하면 밸브의 리프트를 조정할 수 있게 된다.
또 유성 기어 장치의 선 기어 축을 로커 암 축으로 하는 대신 유성 기어 장치의 캐리어 축을 로커 암 축으로 하고 하나의 유성 기어를 사용할 수도 있다. 이런 경우에는 선 기어와 선 기어 축은 사용되지 않는다. 로커 암 축의 회전으로 유성 기어 축과 유성 기어의 위치가 변경되면 링 기어가 유성 기어에 맞물려 있는 로커 암은 유성 기어를 받침점으로 하여 움직일 수가 있다.
내연 기관을 새로 개발하거나 기존의 내연 기관의 성능을 개선하려고 할 때, 특히 밸브의 리프트 동작을 잘 제어하려고 할 때 기계 장치 부분에 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 리프트 방법을 적용할 수 있을 것이다. 사용하기 쉽고 필요에 알맞게 밸브를 잘 제어할 수 있기 때문에 높은 성과를 거둘 수 있게 해줄 것이다.
본 발명에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치를 사용하는 내연 기관을 장착한 자동차는 성능이 개선되고 연료 소모량은 줄고 배출 가스의 공해 성분은 감소하며, 간단한 구조로 인하여 제조와 유지보수가 간단하고 비용 부담도 높지 않아 제조 업체와 사용자의 요구 사항을 둘 다 만족시켜 줄 것이다.
도 1에는 로커 암 축(1)에 선 기어(2)가 설치되고, 로커 암(4)에 링 기어(5)의 일부가 원호 형태로 설치되고, 선 기어(2)와 링 기어(5) 사이에 1개의 유성 기어(3)가 설치되고, 로커 암(4)의 양 옆으로 원호 형태의 보조 링 기어(7, 8)가 설치되고, 로커 암(4)에 로커 암 핀 구멍(6)이 있는 것을 보이고 있다. 로커 암 축(1)은 회전할 수 있다. 로커 암 축(1)을 고정하는 장치, 캠, 및 밸브 등은 도면에서 생략되었다. 이해를 돕기 위해 그린 아래쪽에 있는 단면도들에서 선 기어(2)가 유성 기어(3)와 맞물려 있는 모양과 유성 기어(3)의 아래에 로커 암(4)의 링 기어(5)와 보조 링 기어(7, 8)들이 맞물려 있는 모양을 쉽게 확인할 수 있다.
도 2에는 로커 암 축(1)의 회전에 따른 유성 기어(3)의 움직임과 캠의 움직임에 따른 로커 암(4)의 움직임을 보이고 있다. 유성 기어(3)는 선 기어(2)의 회전에 따라 선 기어(2)의 주위를 돌아서 움직인 후 정지된 자리에서 로커 암(4)에 대해 지레의 받침점 역할을 하고 있음을 볼 수 있다.
도 3에는 로커 암 축(1)의 회전에 따른 유성 기어(3)의 움직임과 캠의 움직임에 따른 로커 암(4)의 움직임을 보이고 있다. 유성 기어(3)는 선 기어(2)의 회전에 따라 선 기어(2)의 주위를 돌아서 움직인 후 로커 암(4)에 대해 지레의 받침점 역할을 하면서 로커 암(4)의 좌우 움직임에 의해 선 기어(2)의 주위를 따라 조금 움직인 것을 볼 수 있다.
도 4에는 로커 암(4)이 유성 기어(3)를 사이에 두고 로커 암 축(1)과 떨어지지 않고 일정한 거리를 유지할 수 있도록 하는 로커 암 받침(9)을 보이고 있다. 로커 암 받침(9)에는 로커 암 축(1), 유성 기어 축(13), 및 로커 암 받침 롤러(14)가 설치되는 구멍이 있고, 로커 암 받침 롤러(14)가 로커 암(4)에 닿는 부분에는 탄성 슬리브(18)가 설치되어 있다. 단면도들에는 보조 링 기어(7, 8)가 사용되는 경우와 사용되지 않는 경우를 각각 보이고 있다. 보조 링 기어(7, 8)가 사용되는 경우에는 로커 암 축(1)이 설치되는 구멍이 없는 로커 암 받침(9)이 사용될 수도 있다.
도 5에는 로커 암(4)이 유성 기어(3)를 사이에 두고 로커 암 축(1)과 떨어지지 않고 일정한 거리를 유지할 수 있도록 하는 다른 로커 암 받침(11, 19)과 유성 기어 받침(12)을 보이고 있다. 유성 기어 받침(12)에는 로커 암 축(1)이 설치되는 구멍과 유성 기어 축(13)이 설치되는 구멍이 있고, 로커 암 받침(11, 19)에는 유성 기어 축(13), 로커 암 받침 롤러(14), 및 보조 롤러(17)가 설치되는 구멍이 각각 있다. 로커 암 받침 롤러(14)는 로커 암 받침(19)에 설치된 로커 암 받침 스프링(10)에 의해 지지될 수도 있다. 단면도들에는 보조 링 기어(7, 8)를 사용하지 않는 경우를 보이고 있다. 보조 링 기어(7, 8)가 사용되는 경우에는 유성 기어 받침(12)이 사용되지 않아도 된다.
도 6에는 로커 암(4)에 힌지가 포함된 굴절이 있는 덮개(15)와 스프링(16)으로 링 기어(5), 유성 기어(3), 및 선 기어(2)가 계속 맞물림을 유지하게 하는 장치를 보이고 있다. 로커 암 축(1)의 위쪽으로 덮개(15)가 닿는 부분에 있는 선 기어(2)의 이는 상당 부분이 사용되지 않기 때문에 그 부분의 이가 반드시 있어야 하는 것은 아니다.
도 7에는 로커 암 축(71)에 유성 기어 축(72)이 연결되고, 유성 기어 축(72)에 1개의 유성 기어(73)가 설치되고, 로커 암(4)에 링 기어(5)의 일부가 원호 형태로 설치되고, 로커 암(4)의 양 옆으로 원호 형태의 보조 링 기어(7, 8)가 설치되고, 로커 암(4)에 로커 암 핀 구멍(6)이 있는 것을 보이고 있다. 로커 암 축(71)은 회전할 수 있다. 로커 암 축(71)을 고정하는 장치, 캠, 및 밸브 등은 도면에서 생략되었다. 이해를 돕기 위해 그린 아래쪽에 있는 단면도들에서 로커 암 축(71)과 유성 기어 축(72)이 연결되어 있는 모양과 유성 기어(73)의 아래에 로커 암(4)의 링 기어(5)와 보조 링 기어(7, 8)들이 맞물려 있는 모양을 쉽게 확인할 수 있다.
도 8에는 로커 암 축(71)의 회전에 따른 유성 기어 축(72)과 유성 기어(73)의 움직임과 캠의 움직임에 따른 로커 암(4)의 움직임을 보이고 있다. 유성 기어(73)는 로커 암 축(71)의 회전에 따라 링 기어(5)의 주위를 돌아서 움직인 후 정지된 자리에서 로커 암(4)에 대해 지레의 받침점 역할을 하고 있음을 볼 수 있다.
도 9에는 로커 암(4)의 링 기어(5)가 유성 기어(73)에 맞물려 있도록 하는 로커 암 받침(79)을 보이고 있다. 로커 암 받침(9)에는 로커 암 받침 롤러(14)가 설치되는 구멍이 있고, 로커 암 받침 롤러(14)가 로커 암(4)에 닿는 부분에는 탄성 슬리브(18)가 설치되어 있다. 로커 암 받침(79)은 로커 암 축(71) 또는 유성 기어 축(72)에 설치될 수 있다. 단면도에는 보조 링 기어(7, 8)가 사용되는 경우를 보이고 있다. 로커 암 받침 롤러(14)는 도 5와 같이 로커 암 받침(79)에 로커 암 받침 스프링(10)을 설치하여 지지될 수도 있다. 로커 암 축(71)과 유성 기어 축(72)이 회전하여 유성 기어(73)가 링 기어들(5, 7, 8) 위에서 회전하며 위치를 잡고 나서 정지해 있으면 보조 링 기어(7, 8)들이 유성 기어(73)가 그 자리에서 더 회전하지 않게 잡아주게 되고, 로커 암(4)은 유성 기어(73)를 지레의 받침점으로 하여 움직일 수 있게 된다.
첨부한 도면에 나타난 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명의 구체적인 내용을 상세히 설명하도록 한다. 그러나 도면에 나타난 내용으로 본 발명의 내용이 한정되지는 않는다.
도 1에서 로커 암 축(1)은 종래의 로커 암 축과 같이 내연 기관에 고정되지만 회전이 가능하다. 로커 암 축(1)에는 선 기어(2)가 설치된다. 선 기어(2)에는 1개의 유성 기어(3)와 로커 암(4)의 링 기어(5)가 차례로 맞물린다. 링 기어(5)는 원호 형태이다. 기어는 평기어로 제한되지 않는다. 더블 헬리컬기어를 사용하면 별도의 장치 없이 유성 기어(3)와 링 기어(5)가 로커 암 축(1)의 방향으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
원호 형태의 보조 링 기어(7, 8)가 로커 암(4)의 한쪽이나 양쪽으로 내연 기관에 설치되어 유성 기어(3)와 맞물려 있으면 유성 기어(3)는 항상 선 기어(2)와 맞물리게 되고, 선 기어(2)가 돌지 않는 상태에서는 유성 기어(3)가 선 기어(2)의 주위를 돌 수 없고, 따라서 링 기어(5)도 좌우로 움직일 수 없다. 보조 링 기어(7, 8)를 설치하는 것만으로는 링 기어(5)가 유성 기어(3)에 항상 맞물려 있게 되지 않는다.
보조 링 기어(7, 8)가 없다면 유성 기어(3)가 선 기어(2)에 맞물려 있지 않고 떨어질 수도 있게 되고, 맞물려 있을 때에도 선 기어(2)가 돌지 않는 상태에서 유성 기어(3)가 선 기어(2)의 주위를 돌면서 움직일 수 있고, 그때에는 링 기어(5)도 유성 기어(3)와 함께 좌우로 움직일 수 있다. 그렇기 때문에 보조 링 기어(7, 8)가 있는 경우에는 링 기어(5)가 유성 기어(3)에 맞물려 있도록 하는 것이 필요한데 비해 보조 링 기어(7, 8)가 없는 경우에는 유성 기어(3)가 선 기어(2)에 맞물려 있게 하는 것과 로커 암(4)이 자유롭게 좌우로 움직이지 않도록 하는 것이 더 필요하게 된다.
로커 암(4)이 좌우로 자유롭게 움직이지 않게 하는 방법의 하나로서 로커 암(4)의 밸브 쪽 일단을 밸브와 같이 상하로 움직이게 할 수 있다. 로커 암 핀 구멍(6)에 핀을 꽂아 밸브와 연결하거나 밸브의 양쪽 옆에 홈을 설치하여 핀이 홈을 따라 움직이게 할 수도 있다.
도 4에 보인 로커 암 받침(9)은 로커 암(4)의 양쪽에 설치되어 링 기어(5), 유성 기어(3), 및 선 기어(2)가 항상 맞물려 있도록 하는 데에 사용될 수 있다. 로커 암 받침(9)은 로커 암 받침 롤러(14)를 항상 로커 암 축(1)과 유성 기어(3)의 일직선 상에 두고, 로커 암 받침 롤러(14)와 유성 기어 축(13) 사이의 거리를 일정하게 유지시켜준다. 로커 암(4)의 하부를 받치는 로커 암 받침 롤러(14)는 탄성 슬리브(18)를 사용하거나 도 5와 같이 로커 암 받침 스프링(10)에 의해 지지됨으로써 로커 암(4)이 유성 기어(3)를 받침점으로 하여 밸브를 움직이는 동작이 용이하게 할 수 있다. 탄성 슬리브(18)는 탄성이 있는 소재로 되어 있거나 내부에 스프링 등을 사용하여 외부에서 압력이 작용할 때 늘고 주는 탄력이 있게 만드는 것이 좋다. 탄성 슬리브(18)는 원형으로 제한되는 것은 아니며 탄성을 가지고 로커 암(4)의 하부를 받칠 수 있으면 된다. 보조 링 기어(7, 8)가 사용되는 경우에는 로커 암 받침(9)에서 로커 암 축(1)이 설치되는 구멍을 없앨 수도 있다.
도 5에 보인 로커 암 받침(11, 19)은 로커 암(4)의 양쪽에 설치되어 링 기어(5)와 유성 기어(3)가 떨어지지 않고 항상 맞물려 있도록 하는 데에 사용될 수 있다. 로커 암 받침(11, 19)은 로커 암 받침 롤러(14)와 유성 기어 축(13) 사이의 거리를 일정하게 유지시켜준다. 유성 기어 받침(12)은 보조 기어 링(7, 8)이 사용되지 않는 경우에 로커 암 축(1)과 유성 기어 축(13) 사이의 거리를 일정하게 유지시키는 데에 사용될 수 있다. 롤러(14, 17)의 수에 제한이 있는 것은 아니다.
또 링 기어(5), 유성 기어(3), 및 선 기어(2)가 항상 맞물려 있도록 하는 장치가 로커 암 받침(9)이나 로커 암 받침(11, 19)과 유성 기어 받침(12)으로 제한되는 것은 아니다. 도 6에 보인 스프링(16)과 덮개(15)도 같은 용도로 사용될 수 있다.
도 2에는 유성 기어(3)의 위치에 따라 밸브의 상하 움직임 폭이 달라지는 것을 보인 것이다. 보조 링 기어(7, 8)가 있는 경우로서 보조 링 기어(7, 8)가 있기 때문에 선 기어(1)가 회전하지 않는 한 로커 암(4)이 캠의 회전에 의해 밸브를 움직일 때에도 유성 기어(3)는 회전하지 않고 움직이지도 않는다.
도 2의 맨 위에는 유성 기어(3)가 로커 암(4)의 중앙에 위치하고 있는 모습을 보인 것인데, 로커 암(4)의 링 기어(5)는 도 4에서 보인 로커 암 받침(9), 도 5에서 보인 로커 암 받침(11, 19), 또는 도 6에 보인 스프링(16)과 덮개(15) 등에 의해 유성 기어(3)와 맞물림이 유지되고 있다. 여기서 로커 암 축(1)이 오른쪽으로 회전하면 유성 기어(3)는 왼쪽으로 회전하게 되고 따라서 유성 기어(3)는 로커 암(4)의 왼쪽으로 옮겨가게 되며, 로커 암 축(1)이 왼쪽으로 회전하면 유성 기어(3)는 오른쪽으로 회전하게 되고 따라서 유성 기어(3)는 로커 암(4)의 오른쪽으로 옮겨가게 된다.
도 2의 중앙에는 로커 암 축(1)이 오른쪽으로 회전하여 유성 기어(3)가 로커 암(4)의 왼쪽으로 옮겨가 있는 모습을 보이고 있다. 또 로커 암(4)의 오른쪽 끝 아래에서 캠이 회전하는 모양을 보이고 있다. 로커 암(4)의 왼쪽 끝 아래에 밸브가 있을 때 캠이 회전하면 로커 암(4)은 유성 기어(3)를 받침점으로 하여 밸브를 아래로 밀어 내렸다 놓았다를 반복할 것이다. 여기서는 받침점 역할을 하는 유성 기어(3)가 밸브 쪽에 치우쳐 있기 때문에 밸브의 움직임 폭은 캠의 양정보다 작아진 것을 볼 수 있다.
도 2의 맨 아래에는 로커 암 축(1)이 왼쪽으로 회전하여 유성 기어(3)가 로커 암(4)의 오른쪽으로 옮겨가 있는 모습을 보이고 있다. 로커 암(4)의 오른쪽 끝 아래에서 캠이 회전하는 모양을 보이고 있고, 왼쪽 끝 아래에서 밸브가 움직이는 모양을 보이고 있다. 캠이 회전하면 로커 암(4)은 유성 기어(3)를 받침점으로 하여 밸브를 아래로 밀어 내렸다 놓았다를 반복할 것이다. 여기서는 받침점 역할을 하는 유성 기어(3)가 캠 쪽에 치우쳐 있기 때문에 밸브의 움직임 폭은 캠의 양정보다 커진 것을 볼 수 있다.
도 2의 맨 아래 그림에서는 로커 암(4)의 움직임에 따라 로커 암 핀 구멍(6)이 밸브를 중심으로 일직선 상에 있지 않고 좌우로 움직임이 있음을 쉽게 확인할 수 있다. 이러한 현상이 생기는 원인은 유성 기어(3)가 회전하지 않고 정지해 있으면서 받침점 역할을 할 경우에 로커 암(4)은 그 받침점을 중심으로 회전하기 때문이다.
도 3에는 보조 링 기어(7, 8)가 없는 경우를 보인 것으로서, 이런 경우에는 선 기어(1)가 회전하지 않아도 유성 기어(3)가 회전할 수 있어서, 유성 기어(3)가 회전하면서 선 기어(1)의 주위를 돌며 움직일 수 있다. 그렇기 때문에 로커 암(4)이 캠의 회전에 의해 밸브를 움직일 때 유성 기어(3)와 로커 암(4)이 좌우로 함께 움직일 수도 있게 된다.
도 3의 맨 위에는 유성 기어(3)가 로커 암(4)의 중앙에 위치하고 있는 모습을 보인 것인데, 도 2에서 맨 위에 보인 것에 대한 설명이 같이 적용될 수 있다.
도 3의 중앙에는 로커 암 축(1)이 오른쪽으로 회전하여 유성 기어(3)가 로커 암(4)의 왼쪽으로 옮겨가 있는 모습을 보이고 있다. 도 2에서 중앙에 보인 것에 대한 설명이 같이 적용될 수 있다.
도 3의 맨 아래에는 로커 암 축(1)이 왼쪽으로 회전하여 유성 기어(3)가 로커 암(4)의 오른쪽으로 옮겨가 있는 모습을 보이고 있다. 도 2에서 맨 아래에 보인 것에 대한 설명이 같이 적용될 수 있다.
도 3의 중앙 그림과 맨 아래 그림에서는 로커 암(4)의 움직임에 따라 로커 암 핀 구멍(6)이 밸브를 중심으로 일직선 상에 있고 좌우로 움직임이 없음을 쉽게 확인할 수 있다. 이것은 유성 기어(3)가 회전하면서 좌우로 움직일 수 있기 때문에 유성 기어(3)가 받침점 역할을 하면서 로커 암(4)을 따라 좌우로 움직여주고 있기 때문에 가능한 것이다.
유성 기어(3)의 지름이 작은 것이 공간 절약에 도움이 될 수 있고, 선 기어(1)와 링 기어(5)에서 일부 이는 사용되지 않는데 필요한 이만 두고 사용되지 않는 이는 없앨 수도 있다.
로커 암(4), 유성 기어(3), 선 기어(2) 등은 로커 암 축(1)에 필요한 대로 많이 설치될 수 있다.
보조 링 기어(7, 8)가 사용되는 경우에는 여러 유성 기어(3)들은 하나의 유성 기어 축을 두고 그 축 위에 서로 연결된 유성 기어(3)들이 복수로 설치되거나 하나의 긴 유성 기어(3)가 사용될 수 있기 때문에 하나의 로커 암 축(1)에 다수의 로커 암(4)을 설치하더라도 보조 링 기어(7, 8)를 로커 암(4)의 수에 맞추어 많이 설치해야 하는 것은 아니다. 보조 링 기어(7, 8)를 사용하지 않는 경우에는 각각의 유성 기어들이 좌우로 제각각 따로 움직이기 때문에 복수의 유성 기어를 하나의 유성 기어 축을 사용하여 설치할 수 없고 각각의 유성 기어(3)들은 로커 암(4)마다 분리하여 설치되어야 한다.
도면에 나온 로커 암(4)은 작동 원리를 설명하기 위한 것으로 로커 암(4)의 모양을 한정하기 위한 것은 아니다. 로커 암(4)의 일단에는 롤러를 설치하는 등 필요한 대로 변경될 수 있다.
로커 암 축(1)을 회전시키는 것으로 유성 기어(3)의 위치를 변경하여 밸브의 리프트가 조종될 수 있다.
도 7에는 로커 암 축(71)에 연결된 유성 기어 축(72)과 유성 기어 축(72)에서 헛돌게 설치된 1개의 유성 기어(73), 유성 기어(73)에 맞물리는 로커 암(4)의 링 기어(5)와 보조 링 기어(7, 8) 등을 보이고 있다. 로커 암 축(71)과 유성 기어 축(72)은 중심이 서로 맞지 않으며 평행 상태이다. 링 기어(5) 및 보조 링 기어(7, 8)은 원호 형태이다. 이들을 유성 기어 장치와 비교해 볼 때 로커 암 축(71)은 캐리어의 축, 유성 기어 축(72)은 캐리어에 설치된 유성 기어의 축, 유성 기어(73)는 유성 기어, 로커 암(4)의 링 기어(5)와 보조 링 기어(7, 8)는 링 기어와 각각 같은 역할을 한다. 선 기어와 선 기어 축에 해당하는 것은 없다. 로커 암 축(71)은 종래의 로커 암 축과 같이 내연 기관에 고정되지만 회전이 가능하다. 보조 링 기어(7, 8)는 로커 암(4)의 양쪽으로 내연 기관에 설치된다. 유성 기어(73)는 로커 암(4)의 링 기어(5) 및 보조 링 기어(7, 8)와 맞물린다. 로커 암 축(71)의 회전에 따라 유성 기어 축(72)의 위치가 변경되고, 유성 기어 축(72)이 움직임에 따라 유성 기어(73)가 회전한다. 유성 기어(73)가 링 기어(5, 7, 8)에 맞물려 있기 때문이다. 따라서 로커 암 축(71)이 회전하지 않으면 유성 기어(73)는 움직이지 않고 회전하지도 않고 로커 암(4)은 좌우로 움직일 수 없다.
도 9에 보인 로커 암 받침(79)은 로커 암(4)의 양쪽에 설치되어 링 기어(5)와 유성 기어(73)가 항상 맞물려 있도록 하는 데에 사용될 수 있다. 로커 암 받침 롤러(14)는 탄성 슬리브(18)를 사용하거나 도 5와 같이 로커 암 받침 스프링(10)에 의해 지지되게 함으로써 로커 암(4)이 유성 기어(73)를 받침점으로 하여 밸브를 움직이는 동작이 용이하게 된다. 또 보조 롤러(17)가 추가로 사용될 수도 있다. 링 기어(5), 유성 기어(73)가 항상 맞물려 있도록 하는 장치가 로커 암 받침(79)으로 제한되는 것은 아니다.
도 8에는 유성 기어 축(72)과 유성 기어(73)의 위치에 따라 밸브의 상하 움직임의 폭이 달라지는 것을 보인 것이다. 보조 링 기어(7, 8)가 설치되어 있고 보조 링 기어(7, 8)에 유성 기어(73)가 맞물려 있기 때문에 로커 암 축(71)이 회전하여 유성 기어 축(72)이 움직일 때에는 유성 기어(73)가 회전하지만, 로커 암 축(71)이 회전하지 않으면 유성 기어 축(72)이 움직이지 않고 유성 기어(73)도 회전하지 않는다. 로커 암(4)이 캠의 회전에 의해 밸브를 움직일 때에도 유성 기어(73)는 움직이거나 회전하지 않는다.
도 8의 맨 위에는 유성 기어(73)가 로커 암(4)의 중앙에 위치하고 있는 모습을 보인 것인데, 로커 암(4)의 링 기어(5)는 도 9에서 보인 로커 암 받침(79)에 의해 유성 기어(3)와 맞물려 있을 수 있다. 여기서 로커 암 축(71)이 오른쪽으로 회전하면 유성 기어 축(72)이 링 기어(5)의 위에서 왼쪽으로 움직이면서 유성 기어(73)는 왼쪽으로 회전하게 되고, 로커 암 축(71)이 왼쪽으로 회전하면 유성 기어 축(72)이 링 기어(5)의 위에서 오른쪽으로 움직이면서 유성 기어(73)는 오른쪽으로 회전하게 된다.
도 8의 중앙에는 로커 암 축(71)이 오른쪽으로 회전하여 유성 기어(73)가 로커 암(4)의 왼쪽으로 옮겨가 있는 모습을 보이고 있다. 또 로커 암(4)의 오른쪽 끝 아래에서 캠이 회전하는 모양을 보이고 있다. 로커 암(4)의 왼쪽 끝 아래에 밸브가 있을 때 캠이 회전하면 로커 암(4)은 유성 기어(73)를 받침점으로 하여 밸브를 아래로 밀어 내렸다 놓았다를 반복할 것이다. 여기서는 받침점 역할을 하는 유성 기어(73)가 밸브 쪽에 치우쳐 있기 때문에 밸브의 움직임 폭은 캠의 양정보다 작아진 것을 볼 수 있다.
도 8의 맨 아래에는 로커 암 축(71)이 왼쪽으로 회전하여 유성 기어(73)가 로커 암(4)의 오른쪽으로 옮겨가 있는 모습을 보이고 있다. 로커 암(4)의 오른쪽 끝 아래에서 캠이 회전하는 모양을 보이고 있고, 왼쪽 끝 아래에서 밸브가 움직이는 모양을 보이고 있다. 캠이 회전하면 로커 암(4)은 유성 기어(73)를 받침점으로 하여 밸브를 아래로 밀어 내렸다 놓았다를 반복할 것이다. 여기서는 받침점 역할을 하는 유성 기어(73)가 캠 쪽에 치우쳐 있기 때문에 밸브의 움직임 폭은 캠의 양정보다 커진 것을 볼 수 있다.
도 8의 맨 아래 그림에서는 로커 암(4)의 움직임에 따라 로커 암 핀 구멍(6)이 밸브를 중심으로 일직선 상에 있지 않고 좌우로 움직임이 있음을 쉽게 확인할 수 있다. 이러한 현상이 생기는 원인은 유성 기어(73)가 회전하지 않고 정지해 있으면서 받침점 역할을 할 경우에 로커 암(4)은 그 받침점을 중심으로 회전하기 때문이다.
로커 암 축(71)의 지름과 유성 기어 축(72)의 지름에 제한이 있는 것은 아니다. 유성 기어(73)의 이는 필요한 대로 만들고 사용되지 않는 부분은 없앨 수도 있다. 도 7에 보인 것과 같이 유성 기어 축(72)의 둘레를 벗어난 위치에 로커 암 축(71)이 있을 경우에는 유성 기어(73)의 조립을 위해 로커 암 축(71), 유성 기어 축(72), 또는 유성 기어(73)의 제작과 조립에 특별한 고려가 필요할 수도 있다. 도 8과 도 9에 보인 것과 같이 유성 기어 축(72)의 둘레를 벗어나지 않게 로커 암 축(71)이 있을 경우에는 유성 기어 축(72)의 크기와 유성 기어(73)의 크기에 특별한 고려가 필요할 수도 있다.
보조 링 기어(7, 8)와 로커 암(4)은 필요한 대로 많이 설치될 수 있다.
로커 암 축(71)을 회전시키는 것으로 유성 기어(73)의 위치를 변경하여 밸브의 리프트가 조종될 수 있다.
자동차의 중요한 품질의 하나로서 성능을 꼽을 수 있다. 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 자동차에 사용되는 내연 기관에 적용하여 사용될 수 있다. 적은 비용과 간단한 구조로 자동차의 성능 향상을 위해 쉽게 이용 가능할 것이다.
1: 로커 암 축. 2: 선 기어. 3: 유성 기어. 4: 로커 암. 5: 링 기어. 6: 로커 암 핀 구멍. 7, 8: 보조 링 기어. 9: 로커 암 받침. 10: 로커 암 받침 스프링. 11: 로커 암 받침. 12: 유성 기어 받침. 13: 유성 기어 축. 14: 로커 암 받침 롤러. 15: 덮개. 16: 스프링. 17: 보조 롤러. 18: 탄성 슬리브. 19: 로커 암 받침. 71: 로커 암 축. 72: 유성 기어 축. 73: 유성 기어. 79: 로커 암 받침.

Claims (4)

  1. 선 기어가 설치된 로커 암 축;
    상기 선 기어에 맞물리면서 선 기어의 주위를 도는 유성 기어 1개; 및
    상기 유성 기어와 항상 맞물리고, 원의 중심이 상기 로커 암 축의 중심과 일치하는 원호 형태의 링 기어를 포함하는 로커 암;을 포함하되, 상기 로커 암은 상기 유성 기어와 상기 로커 암에 포함된 링 기어가 맞물리는 지점을 받침점 및 회전 중심으로 하여 움직이고, 상기 로커 암 축이 회전함에 따라 상기 선 기어가 회전하고, 상기 선 기어가 회전함에 따라 상기 유성 기어가 상기 선 기어의 주위를 돌아서 움직이고, 상기 유성 기어가 상기 선 기어의 주위를 돌아서 움직임에 따라 상기 유성 기어와 상기 로커 암에 포함된 링 기어가 맞물리는 지점이 변하고, 상기 로커 암은 상기 유성 기어와 상기 로커 암에 포함된 링 기어가 맞물리는 지점이 변함에 따라 상기 로커 암의 받침점 및 회전 중심이 변하고, 상기 로커 암의 받침점 및 회전 중심이 변함에 따라 상기 로커 암의 움직임이 변하여 밸브 리프트가 변하게 되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 삭제
  3. 로커 암 축;
    상기 로커 암 축과 편심이며 평행인 상태로 연결되어 상기 로커 암 축의 중심을 회전 중심으로 도는 유성 기어 축;
    상기 유성 기어 축의 위에서 상기 유성 기어 축에 대하여 자유롭게 공회전하고, 상기 로커 암 축의 중심을 회전 중심으로 상기 유성 기어 축과 함께 도는 유성 기어 1개; 및
    상기 유성 기어와 항상 맞물리고, 원의 중심이 상기 로커 암 축의 중심과 일치하는 원호 형태의 링 기어를 포함하는 로커 암;을 포함하되, 상기 로커 암은 상기 유성 기어와 상기 로커 암에 포함된 링 기어가 맞물리는 지점을 받침점 및 회전 중심으로 하여 움직이고, 상기 로커 암 축이 회전함에 따라 상기 유성 기어 축이 상기 로커 암 축의 중심을 회전 중심으로 회전하고, 상기 유성 기어 축이 상기 로커 암 축의 중심을 회전 중심으로 회전함에 따라 상기 유성 기어가 상기 로커 암 축의 중심을 회전 중심으로 회전하고, 상기 유성 기어가 상기 로커 암 축의 중심을 회전 중심으로 회전함에 따라 상기 유성 기어와 상기 로커 암에 포함된 링 기어가 맞물리는 지점이 변하고, 상기 로커 암은 상기 유성 기어와 상기 로커 암에 포함된 링 기어가 맞물리는 지점이 변함에 따라 상기 로커 암의 받침점 및 회전 중심이 변하고, 상기 로커 암의 받침점 및 회전 중심이 변함에 따라 상기 로커 암의 움직임이 변하여 밸브 리프트가 변하게 되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    보조 링 기어를 더 포함하되, 상기 보조 링 기어는 상기 유성 기어에 항상 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
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