KR20090103180A - 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

가변 밸브 리프트 장치

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KR20090103180A
KR20090103180A KR1020080028602A KR20080028602A KR20090103180A KR 20090103180 A KR20090103180 A KR 20090103180A KR 1020080028602 A KR1020080028602 A KR 1020080028602A KR 20080028602 A KR20080028602 A KR 20080028602A KR 20090103180 A KR20090103180 A KR 20090103180A
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Abstract

본 발명은 밸브 리프트 시간과 크기를 엔진의 작동상태에 따라 가변하여 최적의 효율을 얻도록 하는 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로 입력축에 구비된 입력 캠, 밸브 개폐부, 상기 입력축에 평행하게 구비된 편심축 및 상기 입력 캠의 회전을 전달받아 상기 밸브 개폐부를 개폐하며 상기 편심축에 의하여 회전 중심이 가변 되는 연결부를 포함한다.

Description

가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}
본 발명은 가변 밸브 리프트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 밸브의 리프트 량을 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에는 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 구비되고, 이 연소실에는 연소될 연료가 포함된 혼합가스를 제공하는 흡기밸브와 연소된 가스를 방출하는 배기밸브가 형성되어 있다. 이들 흡기밸브 및 배기밸브는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐기구에 의해 연소실을 개폐한다.
통상적인 밸브 개폐기구는 일반적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 양을 가지게 되며, 따라서 흡입 또는 배출되는 가스의 양을 조절할 수 없다. 이에 따라 엔진은 그 운전영역 전반에 걸쳐서 필요로 하는 최적의 상태를 발휘하지 못하게 된다.
즉, 저속의 운전상태에 맞추어 밸브 개폐기구가 설계되면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추어 설계되면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다.
본 발명은 작동 영역을 다양하게 구성할 수 있는 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 미러 설계가 가능하고, 캠 캐리어를 포함하여 양산성을 높일 수 있는 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 캠 캐리어의 벽부와 연결 핀을 이용하여 조립성을 높일 수 있고, 밸브간 편차 조절이 용이한 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는 입력축에 구비된 입력 캠, 밸브 개폐부, 상기 입력축에 평행하게 구비된 편심축 및 상기 입력 캠의 회전을 전달받아 상기 밸브 개폐부를 개폐하며 상기 편심축에 의하여 회전 중심이 가변 되는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 입력 캠과 접촉하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 입력 링크, 상기 입력 링크와 연결되며 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 콘트롤 샤프트, 상기 콘트롤 샤프트와 연결된 연결 링크 및 상기 연결 링크와 연결되어 상기 밸브 개폐부를 개폐하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 리프트 암을 포함할 수 있다.
상기 입력 링크에 복원력을 제공하도록 상기 입력 링크와 접촉하는 로스트 모션 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 입력 링크, 상기 콘트롤 샤프트 및 상기 연결 링크는 제1 연결 핀으로 연결될 수 있다.
상기 연결 링크와 상기 리프트 암은 제2 연결 핀으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는 입력축, 상기 입력축에 구비된 입력 캠, 밸브 개폐부, 상기 입력축에 평행하게 상기 캠 캐리어에 구비된 편심축, 상기 편심축의 회전각을 조절하도록 구비된 제어부 및 상기 입력 캠의 회전을 전달받아 상기 밸브 개폐부를 개폐하며 상기 편심축에 의하여 회전 중심이 가변 되는 연결부를 포함하되, 상기 입력축과 상기 편심축이 캠 캐리어에 의하여 지지될 수 있다.
상기 연결부는 상기 입력 캠과 접촉하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 입력 링크, 상기 입력 링크와 연결되며 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 콘트롤 샤프트, 상기 콘트롤 샤프트와 연결된 연결 링크 및 상기 연결 링크와 연결되어 상기 밸브 개폐부를 개폐하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 리프트 암을 포함할 수 있다.
상기 입력 링크에 복원력을 제공하도록 상기 입력 링크와 접촉하는 로스트 모션 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 콘트롤 모터와 웜기어를 포함할 수 있다.
상기 캠 캐리어에는 제1 벽부가 구비되고, 상기 입력 링크, 상기 콘트롤 샤프트 및 상기 연결 링크는 제1 연결 핀으로 연결되며, 상기 제1 벽부에 의하여 상기 제1 연결 핀이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기 캠 캐리어에는 제2 벽부가 구비되고, 상기 연결 링크와 상기 리프트 암은 제2 연결 핀으로 연결되며, 상기 제2 벽부에 의하여 상기 제2 연결 핀이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치에 의하면, 미러 설계가 가능하고, 캠 캐리어를 포함하여 양산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치에 의하면 캠 캐리어의 벽부와 연결 핀을 이용하여 조립성을 높일 수 있고, 밸브간 편차 조절이 용이하다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 분해도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드에서 밸브가 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드에서 밸브가 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도7은 제어부와 캠 캐리어를 포함하는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도8은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치에서 연결 핀을 이용한 결합을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도9은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치에서 연결 핀의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도10은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 프로파일 특성을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 입력축 110: 입력 캠
200: 밸브 개폐부 300: 편심축
400: 연결부 410: 입력 링크
420: 콘트롤 샤프트 430: 연결 링크
440: 리프트 암 450: 제1 연결 핀
460: 제2 연결 핀 500: 로스트 모션 스프링
600: 캠 캐리어 610: 제1 벽부
620: 제2 벽부 700: 제어부
710: 콘트롤 모터 720: 웜기어
800: 실린더 헤드
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 분해도이다.
본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치는 입력축(100)에 구비된 입력 캠(110), 밸브 개폐부(200), 상기 입력축(100)에 평행하게 구비된 편심축(300) 및 상기 입력 캠(110)의 회전을 전달받아 상기 밸브 개폐부(200)를 개폐하며 상기 편심축(300)에 의하여 회전 중심이 가변 되는 연결부(400)를 포함한다.
상기 연결부(400)는 상기 입력 캠(110)과 접촉하도록 상기 편심축(300)에 회전 가능하게 구비된 입력 링크(410), 상기 입력 링크(410)와 연결되며 상기 편심축(300)에 회전 가능하게 구비된 콘트롤 샤프트(420), 상기 콘트롤 샤프트(420)와 연결된 연결 링크(430) 및 상기 연결 링크(430)와 연결되어 상기 밸브 개폐부(200)를 개폐하도록 상기 편심축(300)에 회전 가능하게 구비된 리프트 암(440)을 포함한다.
상기 입력 링크(410)에 복원력을 제공하도록 로스트 모션 스프링(500)이 상기 입력 링크(410)과 접촉하여 구비된다.
상기 입력 링크(410), 상기 콘트롤 샤프트(420) 및 상기 연결 링크(430)는 제1 연결 핀(450)으로 연결된다.
상기 연결 링크(430)와 상기 리프트 암(440)은 제2 연결 핀(460)으로 연결된다.
이하, 도3 내지 도6를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 작동 원리를 설명한다.
도3과 도4는 각각 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태와 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도5와 도6은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태와 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도3 내지 도6에서, A는 입력캠의 회전 중심을 나타내고, B는 하이 리프트 모드에서의 상기 연결부(400)의 회전 중심을 나타내며, C는 로우 리프트 모드에서의 상기 연결부(400)의 회전 중심을 나타낸다
도3과 도4를 참조하면, 하이 리프트 모드에서는 상기 편심축(300)의 회전에 따라 상대적으로 상기 입력캠(110)의 회전 중심(A)과 상기 연결부(400)의 회전 중심(B)의 상대적인 거리가 짧아 진다.
도5와 도6를 참조하면, 로우 리프트 모드에서는 상기 편심축(300)의 회전에 따라 상대적으로 상기 입력캠(110)의 회전 중심(A)과 상기 연결부(400)의 회전 중심(C)의 상대적인 거리가 길어진다.
하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드를 비교하면, 상기 편심축(300)의 회전에 따라 니들 베어링(220)과 리프트 암 접촉부(441)의 접촉 위치가 변하게 되며, 상기 리프트 암 접촉부(441)의 단면 형상에 따라 하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드에서 밸브 리프트 양과 밸브 리프트 시간이 변하게 된다.
도3 내지 도6에서 하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드만을 도시하였으나, 편심축의 각도 변화에 따라 연속적인 밸브 리프트 변화가 가능하다.
상기 리프트 암 접촉부(441)의 단면 형상은 상기 입력캠의 회전 중심(A)과 상기 연결부(400)의 회전 중심(B 또는 C)의 상대적인 거리, 요구되는 밸브 리프트 변화량, 최소 또는 최대 밸브 리프트 등에 따라 달라질 수 있고, 이러한 리프트 암 접촉부(441)의 단면 형상의 결정은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 상세한 설명을 통해 실현 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.
도7은 제어부와 캠 캐리어를 포함하는 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치는 상기 입력축(100)과 상기 편심축(300)이 캠 캐리어(600)에 의하여 지지된다.
상기 캠 캐리어(600)가 실린더 헤드(800)와 결합하여 가변 밸브 리프트장치의 모듈화가 가능해지며, 설계 변경이 용이해진다.
상기 편심축(300)은 제어부(700)에 의하여 회전하게 되고, 상기 제어부(700)는 콘트롤 모터(710)와 웜기어(720)를 포함할 수 있다.
엔진의 운전 상태에 따른 제어부의 편심축의 회전각 제어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 상세한 설명을 통해 실현 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.
도8은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치에서 연결 핀을 이용한 결합을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도9은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치에서 연결 핀의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
상기 캠 캐리어(600)에는 제1 벽부(610)가 구비되고, 상기 입력 링크(410), 상기 콘트롤 샤프트(420) 및 상기 연결 링크(430)는 제1 연결 핀(450)으로 연결되며, 상기 제1 벽부(610)에 의하여 가변 밸브 리프트 장치가 작동 중에 상기 제1 연결 핀(450)이 분리되는 것이 방지된다.
또한, 상기 캠 캐리어(600)에는 제2 벽부(620)가 구비되고, 상기 연결 링크(430)와 상기 리프트 암(440)은 제2 연결 핀(460)으로 연결되며, 상기 제2 벽부(620)에 의하여 가변 밸브 리프트 장치가 작동 중에 상기 제2 연결 핀(460)이 분리되는 것이 방지된다.
상기 제1 연결 핀(450) 및 상기 제2 연결 핀(460)을 사용하여 각 구성의 분해 결합이 용이하게 되나, 상기 제1 벽부(610) 및 상기 제2 벽부(620)에 의하여 작동 중 분리가 방지되어 상기 제1 연결 핀(450) 및 상기 제2 연결 핀(460)을 결합하기 위한 별도의 부품이 필요 없게 된다.
따라서, 전체 부품수를 줄일 수 있고, 조립성이 향상되어 생산 비용과 정비 비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, 상기 연결 링크(430)를 쉽게 분리하여 생산과정에서 발생할 수 있는 밸브간 편차를 방지할 수 있다.
도10은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 프로파일 특성을 나타낸 그래프이다.
도10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치는 상대적으로 리프트 크기가 작은 구간에서 밸브 프로파일 특성이 급경사 형상을 갖게 되어 엔진 성능과 연비에서 유리하게 된다.
상기의 밸브 프로파일 특성은 또한, V형 엔진에서 미러(mirror) 설계가 가능하여 캠샤프트의 회전 방향이 달라도 구동이 가능하다.
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.

Claims (11)

  1. 입력축에 구비된 입력 캠;
    밸브 개폐부;
    상기 입력축에 평행하게 구비된 편심축; 및
    상기 입력 캠의 회전을 전달받아 상기 밸브 개폐부를 개폐하며 상기 편심축에 의하여 회전 중심이 가변 되는 연결부;
    를 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 연결부는,
    상기 입력 캠과 접촉하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 입력 링크;
    상기 입력 링크와 연결되며 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 콘트롤 샤프트;
    상기 콘트롤 샤프트와 연결된 연결 링크; 및
    상기 연결 링크와 연결되어 상기 밸브 개폐부를 개폐하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 리프트 암;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 입력 링크에 복원력을 제공하도록 상기 입력 링크와 접촉하는 로스트 모션 스프링을 더 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 입력 링크, 상기 콘트롤 샤프트 및 상기 연결 링크는 제1 연결 핀으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 연결 링크와 상기 리프트 암은 제2 연결 핀으로 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
  6. 입력축;
    상기 입력축에 구비된 입력 캠;
    밸브 개폐부;
    상기 입력축에 평행하게 상기 캠 캐리어에 구비된 편심축;
    상기 편심축의 회전각을 조절하도록 구비된 제어부; 및
    상기 입력 캠의 회전을 전달받아 상기 밸브 개폐부를 개폐하며 상기 편심축에 의하여 회전 중심이 가변 되는 연결부;
    를 포함하되,
    상기 입력축과 상기 편심축이 캠 캐리어에 의하여 지지되는 가변 밸브 리프트 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 연결부는,
    상기 입력 캠과 접촉하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 입력 링크;
    상기 입력 링크와 연결되며 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 콘트롤 샤프트;
    상기 콘트롤 샤프트와 연결된 연결 링크; 및
    상기 연결 링크와 연결되어 상기 밸브 개폐부를 개폐하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 리프트 암;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 입력 링크에 복원력을 제공하도록 상기 입력 링크와 접촉하는 로스트 모션 스프링을 더 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 제어부는,
    콘트롤 모터와 웜기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 캠 캐리어에는 제1 벽부가 구비되고,
    상기 입력 링크, 상기 콘트롤 샤프트 및 상기 연결 링크는 제1 연결 핀으로 연결되며,
    상기 제1 벽부에 의하여 상기 제1 연결 핀이 분리되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
  11. 제7항에서,
    상기 캠 캐리어에는 제2 벽부가 구비되고,
    상기 연결 링크와 상기 리프트 암은 제2 연결 핀으로 연결되며,
    상기 제2 벽부에 의하여 상기 제2 연결 핀이 분리되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
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