KR20090114217A - 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

Abstract

캠 축에 구비되어 회전하는 캠; 상기 캠 축과의 상대적인 각도가 가변 되도록 상기 캠 축에 구비된 로커 암; 상기 로커 암에 회동 가능하게 연결되며 상기 캠과 접촉하여 상기 캠의 회전을 전달 받는 캠 팔로워; 및 상기 캠 팔로워와 접촉하여 밸브를 구동하는 스윙 암;을 포함하는 가변 밸브 리프트 장치를 제공한다.

가변 밸브 리프트, 가변 타이밍,

Description

가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}

본 발명은 자동차의 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 엔진의 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

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, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수개로 설계하거나, 밸브가 엔진회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치가 연구되고 있다.

이러한 가변 밸브 리프트 장치는, 캠축의 회전력을 이용하여 밸브를 구동하는 과정에서 동력 손실이 최소화되는 것이 바람직하다. 그리고 V형 엔진의 경우 양쪽 뱅크(bank) 모두에 적용할 수 있도록 대칭적으로 장착될 수 있는 구조인 것이 바람직하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간단한 구성으로 밸브 리프트와 리프트 타이밍을 가변 시킬 수 있는 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 형태에 따른 가변 밸브 리프트 장치는, 캠 축에 구비되어 회전하는 캠; 상기 캠 축과의 상대적인 각도가 가변 되도록 상기 캠 축에 구비된 로커 암; 상기 로커 암에 회동 가능하게 연결되며 상기 캠과 접촉하여 상기 캠의 회전을 전달 받는 캠 팔로워; 및 상기 캠 팔로워와 접촉하여 밸브를 구동하는 스윙 암;을 포함할 수 있다.

상기 캠 팔로워는 상기 캠 축과 접촉하는 부분에 제1 롤러가 구비될 수 있다.

상기 캠 팔로워는 상기 스윙 암과 접촉하는 부분에 제2 롤러가 구비될 수 있다.

상기 로커 암은 연결 축을 구비하며 상기 캠 팔로워가 상기 연결 축에 회동 가능하게 연결될 수 있다.

상기 로커 암은 상기 캠 축과의 상대적인 각도를 제어하는 제어 유닛에 연결될 수 있다.

상기 제어 유닛은 직류 모터를 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은 웜과 웜 휠을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치에 의하면, 간단한 구성으로 밸브 리프트와 리프트 타이밍을 가변 시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이다.

도2 내지 도6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 주요 구성을 나타내는 도면이다.

도1 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는 캠 축(100)에 구비되어 회전하는 캠(110); 상기 캠 축(100)과의 상대적인 각도가 가변 되도록 상기 캠 축(100)에 구비된 로커 암(200); 상기 로커 암(200)에 회동 가능하게 연결되며 상기 캠(110)과 접촉하여 상기 캠(110)의 회전을 전달 받는 캠 팔로워(300); 및 상기 캠 팔로워(300)와 접촉하여 밸브(410)를 구동하는 스윙 암(400);을 포함한다.

상기 스윙 암(400)은 일단이 유압식 래시 어드저스터(hydraulic lash adjuster; HLA)(420)에 의해 지지되며, 그 반대편에는 상기 밸브(410)가 구비된다.

상기 캠 팔로워(300)는 상기 캠 축(100)과 접촉하는 부분에 제1 롤러(310)가 구비되고, 상기 스윙 암(400)과 접촉하는 부분에 제2 롤러(320)가 구비된다.

상기 제1 롤러(310)와 상기 제2 롤러(320)에 의하여 상기 캠(110)과 상기 캠 팔로워(300) 그리고, 상기 캠 팔로워(300)와 상기 스윙 암(400)사이의 마찰을 최소화 할 수 있다.

상기 로커 암(200)은 연결 축(210)을 구비하며 상기 캠 팔로워(300)가 상기 연결 축(210)에 회동 가능하게 연결된다.

상기 로커 암(200)은 상기 캠 축(100)과의 상대적인 각도를 제어하는 제어 유닛(500)에 연결된다.

상기 제어 유닛(500)은 직류 모터를 포함할 수도 있고, 다른 구동장치를 포함하여 상기 로커 암(200)과 상기 캠 축(100)의 상대적인 각도를 제어할 수 있다.

상기 제어 유닛은 웜(520)과 웜 휠(530)을 포함하여 상기 로커 암(200)과 상기 캠 축(100)의 상대적인 각도를 정밀하게 제어할 수 있다.

도 7과 도8은 각각 본 발명의 실시예에 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트와 하이 리프트의 작동을 설명하는 도면이다.

이하, 도 7과 도8을 참조하여 본 발명의 실시예에 가변 밸브 리프트 장치의 작동을 설명한다.

로우 리프트에서는 상기 로커 암(200)이 상기 캠 축(100)을 중심으로 상대적으로 시계 방향으로 회전된 위치에 위치한다.

그러면, 상기 제2 롤러(320)와 상기 스윙 암(400)이 접촉하는 위치가 상대적으로 왼쪽으로 이동하게 되며, 즉, 상기 유압식 래시 어드저스터(420)로부터 먼 쪽으로 이동한다.

상기 캠(110)이 회전하여 상기 캠 팔로워(300)를 누르고, 상기 캠 팔로워(300)가 상기 연결 축(210)을 중심으로 회전하며 상기 스윙 암(400)을 눌러 상기 스윙 암(400)이 상기 유압식 래시 어드저스터(hydraulic lash adjuster; HLA)(420)을 중심으로 회전하여 상기 밸브(410)가 열린다.

이후, 밸브 스프링(430)의 복원력에 의하여 상기 밸브(410)가 닫힌다.

로우 리프트에서는 상기 제2 롤러(320)와 상기 스윙 암(400)이 접촉하는 위치가 상기 스윙 암(400)의 회전 중심으로부터 먼 곳에 위치하여 밸브 리프트(L)가 작아진다.

하이 리프트에서는 상기 로커 암(200)이 상기 캠 축(100)을 중심으로 상대적으로 반시계 방향으로 회전된 위치에 위치한다.

그러면, 상기 제2 롤러(320)와 상기 스윙 암(400)이 접촉하는 위치가 상대적으로 오른쪽으로 이동하게 되며, 즉, 상기 유압식 래시 어드저스터(420)으로부터 가까운 쪽으로 이동한다.

따라서, 하이 리프트에서는 리프트에서는 상기 제2 롤러(320)와 상기 스윙 암(400)이 접촉하는 위치가 상기 스윙 암(400)의 회전 중심으로부터 가까운 곳에 위치하여 밸브 리프트(H)가 커지게 된다.

도 9와 도10은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동과 밸 브 리프트 프로파일을 설명하는 도면이다.

도9는 상기 캠 축(100)이 시계 방향으로 회전하는 경우 리프트의 변화를 나타내며, 리프트를 로우 리프트로 변환하는 방향이 상기 캠 축(100)의 회전 방향과 동일한 경우가 도시되어 있다.

도9의 실시예에서는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 로우 리프트로 변환할 때 리프트 타이밍이 지각되는 특성을 갖는다.

반대로, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 하이 리프트로 변환할 때에는 리프트 타이밍이 진각된다.

도10은 상기 캠 축(100)이 반시계 방향으로 회전하는 경우 리프트의 변화를 나타내며, 리프트를 로우 리프트로 변환하는 방향이 상기 캠 축(100)의 회전 방향과 반대인 경우가 도시되어 있다.

도10의 실시예에서는, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 로우 리프트로 변환할 때 리프트 타이밍이 진각되는 특성을 갖는다.

반대로, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 하이 리프트로 변환할 때에는 리프트 타이밍이 지각된다.

밸브 리프트가 로우 리프트로 변화할 때 진각되거나 지각되는 특성을 이용하면 엔진이 요구하는 성능에 따라 캠 축의 회전 방향을 선택할 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 범 위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 캠과 캠 축을 도시한 도면이다

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 로커 암을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 캠 팔로워를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 스윙 암을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 가변 밸브 리프트 장치의 제어 유닛을 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트에서의 작동을 설명하는 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트에서의 작동을 설명하는 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동과 밸브 리프트 프로파일을 설명하는 도면이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동과 밸브 리프트 프로파일을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 캠 축 110: 캠

200: 로커 암 210: 연결 축

300: 캠 팔로워 310: 제1 롤러

320: 제2 롤러 400: 스윙 암

410: 밸브 420: HLA

430: 밸브 스프링 500: 제어 유닛

510: 직류 모터 520: 웜

530: 웜 휠

Claims (7)

1. 캠 축에 구비되어 회전하는 캠;

   상기 캠 축과의 상대적인 각도가 가변 되도록 상기 캠 축에 구비된 로커 암;

   상기 로커 암에 회동 가능하게 연결되며 상기 캠과 접촉하여 상기 캠의 회전을 전달 받는 캠 팔로워; 및

   상기 캠 팔로워와 접촉하여 밸브를 구동하는 스윙 암;

   을 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
2. 제1항에서,

   상기 캠 팔로워는 상기 캠 축과 접촉하는 부분에 제1 롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
3. 제1항에서,

   상기 캠 팔로워는 상기 스윙 암과 접촉하는 부분에 제2 롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
4. 제1항에서,

   상기 로커 암은 연결 축을 구비하며 상기 캠 팔로워가 상기 연결 축에 회동 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
5. 제1항에서,

   상기 로커 암은 상기 캠 축과의 상대적인 각도를 제어하는 제어 유닛에 연결된 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
6. 제5항에서,

   상기 제어 유닛은 직류 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
7. 제5항에서,

   상기 제어 유닛은 웜과 웜 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.

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