KR20020058692A

KR20020058692A - 가변밸브 제어장치

Info

Publication number: KR20020058692A
Application number: KR1020000086822A
Authority: KR
Inventors: 김재환
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사; 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2002-07-12

Abstract

본 발명의 목적은 구조가 간단하면서도 밸브의 타이밍과 리프팅을 동시에 제어하는 가변 밸브 제어장치를 제공한다.

본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치는, 밸브의 개폐 타이밍 및 리프팅을 가변시킬 수 있도록 형성된 캠, 이 캠을 장착하여 실린더 헤드에 설치되는 캠 샤프트, 이 캠 샤프트의 축 방향 이동을 제어하도록 캠 샤프트의 일측에 개재되는 탄성부재, 이 탄성부재의 대향측 캠 샤프트를 축 방향으로 이동시키도록 상기 캠 샤프트의 다른 일측에 공급되는 유압을 제어하는 유압 제어수단을 포함하여 구성된다.

Description

가변 밸브 제어장치{CONTINUOUS VARIABLE VALVE TIMING AND LIFTING CONTROL SYSTEM}

본 발명은 가변 밸브 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기 및 배기를 제어하는 흡, 배기 밸브의 개폐 타이밍 및 리프팅을 제어하는 가변 밸브 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 캠 샤프트의 회전을 회전시킴에 따라 캠 샤프트에 장착된 캠이 흡기 밸브 및 배기 밸브를 개폐시키도록 구성된다.

최근의 엔진에는 성능 및 연비 향상을 위하여, 밸브 개폐의 타이밍 및 리프팅을 제어하는 가변 밸브 제어장치가 사용된다.

이러한 가변 밸브 제어장치에는 밸브의 타이밍만을 제어하는, 밸브의 리프팅만을 제어하는, 또는 밸브의 타이밍과 리프팅을 동시에 제어하는, 것이 각각 사용되고 있다.

따라서 상기와 같은 가변 밸브 제어장치 중, 밸브 타이밍만을 제어하는 것은 밸브의 리프팅 제어가 곤란하고, 밸브 리프팅만을 제어하는 것은 밸브의 타이밍 제어가 곤란하며, 밸브의 타이밍과 리프팅을 동시에 제어하는 것은 전기에 의하여 제어되므로 구조가 복잡한 단점들이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하면서도 밸브의 타이밍과 리프팅을 동시에 제어하는 가변 밸브 제어장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치에 적용되는 캠 샤프트에 장착된 캠의 사시도이다.

도 3은 도 1의 A부분에 대한 상세한 단면도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치는,

밸브의 개폐 타이밍 및 리프팅을 가변시킬 수 있도록 형성된 캠,

상기 캠을 장착하여 실린더 헤드에 설치되는 캠 샤프트,

상기 캠 샤프트의 축 방향 이동을 제어하도록 상기 캠 샤프트의 일측에 개재되는 탄성부재,

상기 탄성부재의 대향측 상기 캠 샤프트를 축 방향으로 이동시키도록 상기 캠 샤프트의 다른 일측에 공급되는 유압을 제어하는 유압 제어수단을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치의 구성도로서, 캠(1), 캠 샤프트(3), 탄성부재(5), 그리고 유압 제어수단(7)을 포함하여 구성된다.

캠(1)은 운전 상황에 따라 밸브(9)의 개폐 타이밍 및 리프팅을 가변시킬 수 있도록 형성된다. 그리고 이 캠(1)은 엔진의 실린더 수만큼 캠 샤프트(3)에 구비된다.

이러한 캠(1)은 다양한 형상이 가능하겠으나 본 실시예에서는 밸브(9)의 개폐 타이밍 및 리프팅을 제어할 수 있도록 형성된 것을 예시한다.

따라서 캠(1)은 밸브(9)를 개폐시키는 돌출부(11)가 축 방향으로 경사지게 형성되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 원주방향으로는 비틀리게 형성된 것을 예시한다. 즉, 축 방향으로 경사진 것은 밸브(9)의 개폐 리프팅을 제어하고 원주 방향으로 비틀린 것은 밸브(9)의 개폐 타이밍을 제어한다.

캠 샤프트(3)는 상기와 같이 형성되는 캠(1)을 구비하여 밸브(9)를 개폐시킬 수 있도록 실린더 헤드(13)에 평행하게 설치된다.

이러한 캠 샤프트(3)는 밸브(9)의 타이밍과 리프팅 제어를 위한 축 방향 이동이 제어될 수 있도록 탄성부재(5)와 유압 제어수단(7)에 의하여 그 양측이 지지된다.

즉, 탄성부재(5)는 유압 제어수단(7)에 의하여 발생되는 캠 샤프트(3)의 축 방향 이동력에 저항하는 방향으로 그 탄성력을 가하도록 설치된다. 따라서 캠 샤프트(3)의 일측에는 탄성부재(5)가 제공되고 다른 일측에는 유압 제어수단(7)이 제공된다.

이 유압 제어수단(7)은 탄성부재(5)의 대향측에 공급되는 유압을 제어하도록 구성된다. 즉, 유압 제어수단(7)은 도 3에 도시된 바와 같이, 유압 챔버(15), 솔레노이드 밸브(17), 그리고 압력 센서(19)를 포함한다.

유압 챔버(15)는 캠 샤프트(1)의 일단에 작용하는 유압(a)이 공급된다. 솔레노이드 밸브(17)는 이 유압 챔버(15)에 공급되는 유압(a)과 이 유압 챔버(15)에서 배출되는 유압(a)을 제어하도록 전자제어유닛(ECU)에 연결된다. 이 솔레노이드 밸브(17)는 단순히 온/오프 제어용일 수도 있으나 밸브(9)의 타이밍 및 리프팅을 연속적으로 가변시킬 수 있도록 듀티 제어용이 더 바람직하다.

그리고 압력 센서(19)는 유압 챔버(15)로 공급되는 유압(a)의 압력을 감지하여 전자제어유닛(ECU)에 인가시키도록 유압 챔버(15)로 공급되는 유로(21)에 설치되어 전자제어유닛(ECU)에 전기적으로 연결된다. 이 유압(a)의 압력에 따라 전자제어유닛(ECU)은 솔레노이드 밸브(17)의 개폐 정도를 제어할 수 있다.

한편, 상기 탄성부재(5)와 유압 제어수단(7)에 의하여 축 방향으로 이동하는 캠 샤프트(3)를 구동시키도록 캠 샤프트(3)에는 구동기어(23)가 설치된다.

그리고 이 구동기어(23)와 캠 샤프트(3)는 캠 샤프트(3)의 축 방향 이동시에도 회전력을 전달할 수 있도록 스플라인(25)으로 결합된다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 실시예의 가변 밸브 제어장치의 작동을 설명한다.

구동기어(23)의 구동으로 캠 샤프트(3)가 회전 운동한다. 이 캠 샤프트(3)의 회전 운동으로 캠(1)이 회전하면서 밸브(9)를 개폐시킨다.

이렇게 개폐되는 밸브(9)는 탄성부재(5)와 유압 제어수단(7)의 상호 제어 작용에 의하여 변화되는 캠(1)의 위치에 따라 밸브(9)의 개폐 타이밍 및 리프팅이 다르게 된다.

즉, 전자제어유닛(ECU)이 솔레노이드 밸브(17)를 오픈시키면 유로(21)에 대기하던 유압(a)이 유압 챔버(15)로 공급된다. 이때 전자제어유닛(ECU)은 압력 센서(19)의 감지 신호로 유압(a)의 압력을 판단하여 솔레노이드 밸브(17)의 개폐량을 제어하게 된다.

이 유압 챔버(15)로 공급되는 유압(a)은 탄성부재(5)의 탄성력에 저항하는 방향으로 작용하여 캠 샤프트(3)를 축 방향으로 이동시킨다.

이때 탄성부재(5)의 탄성력이 크면 캠 샤프트(3)는 우측(도 1에서)으로 이동하고, 유압(a)의 압력이 크면 좌측(도 1에서)으로 이동하게 된다.

따라서 캠(1)은 캠 샤프트(3)에 고정되어 있으므로 그 돌출부(11)의 경사면에 의하여 밸브(9)의 리프팅, 즉 밸브(9)의 개폐량을 제어하고, 비틀린 면에 의하여 밸브(9)의 타이밍, 즉 밸브(9)의 개폐 시기를 제어하게 된다.

즉, 캠 돌출부(11)의 비틀림 면이 그 좌측{도 2에서 캠 샤프트(3)가 b방향으로 회전한다고 가정}으로 밸브(9)를 작동시키면 밸브(9)의 개폐 타이밍이 빨라지고, 그 우측으로 밸브(9)를 작동시키면 타이밍이 늦어진다.

또, 캠(1) 돌출부(11)의 경사면이 그 좌측(도 1에서)으로 밸브(9)를 작동시키면 밸브(9)의 리프트 량이 작고, 그 우측(도 1에서)으로 밸브(9)를 작동시키면 밸브(9)의 리프트 량이 커진다.

상기와 같이 캠 샤프트(3)가 이동되더라도 구동기어(23)는 스플라인(25)에 의하여 캠 샤프트(3)로 계속 회전력을 전달한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치는 캠의 형상을 변형하고 유압 제어수단으로 캠 샤프트의 축 방향 이동을 제어하므로 밸브의 타이밍과 리프팅을 동시에 제어할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 가변 밸브 제어장치는 캠 형상과 유압 제어수단만을 구비하므로 간단한 구조를 밸브의 타이밍과 리프팅 가변을 실현할 수 있다.

Claims

밸브의 개폐 타이밍 및 리프팅을 가변시킬 수 있도록 형성된 캠,

상기 캠을 장착하여 실린더 헤드에 설치되는 캠 샤프트,

상기 캠 샤프트의 축 방향 이동을 제어하도록 상기 캠 샤프트의 일측에 개재되는 탄성부재,

상기 탄성부재의 대향측 상기 캠 샤프트를 축 방향으로 이동시키도록 상기 캠 샤프트의 다른 일측에 공급되는 유압을 제어하는 유압 제어수단을 포함하는 가변 밸브 제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 캠은 상기 밸브를 개폐시키는 돌출부가 축 방향으로 경사지게 형성되고 원주 방향으로는 비틀리게 형성됨을 특징으로 하는 가변 밸브 제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 유압 제어수단은 상기 캠 샤프트의 일단에 작용하는 유압이 공급되는 유압 챔버,

상기 유압 챔버로 공급 및 상기 유압 챔버에서 배출되는 유압을 제어하도록 전자제어유닛에 의하여 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 가변 밸브 제어장치.
청구항 3에 있어서, 상기 유압 제어수단은 상기 유압 챔버로 공급되는 유압의 압력을 감지하여 전자제어유닛에 인가시키는 압력 센서를 포함하는 가변 밸브 제어장치.