KR20110016590A - 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 크랭크 샤프트와 연동되어 회전하며, 외주면에 구동캠이 형성된 구동 샤프트와; 상기 구동 샤프트와 이격되게 마련되며, 일단이 상기 구동캠에 연동하여 회전 요동하는 로커암을 지지하는 로커암 샤프트와; 상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 설치되어 상기 로커암의 타단과 연동하는 출력캠과; 밸브 리프트를 가변하기 위해 상기 로커암 샤프트를 상기 로커암 샤프트의 수직 방향으로 직선 이동시키는 가변 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 밸브가 하이 리프트에서 로우 리프트로 변환될 때 펌핑 손실이 저감됨으로써 연비가 향상할 수 있다.

뿐만 아니라, 진각 기능이 구비되어 있으므로 배기측 CVVT를 삭제할 수 있으므로 제조 원가가 현저히 감소될 수 있다.

Description

차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치{CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE LIFT DEVICE OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 밸브의 리프트량을 엔진 운전상태에 따라 가변시킬 수 있는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

종래 엔진에 구비된 일반 캠으로는 밸브 리프트(lift)와 듀레이션(duration)을 변화시킬 수 없고, 고정된 밸브 리프트와 듀레이션을 특정 회전수에 고정해야 하기 때문에 연비와 출력의 최적화를 도모할 수 없었다.

이에 따라, 최근에는 연비와 출력의 향상을 위해, 흡/배기 밸브의 밸브 리프트와 개폐 시기를 각각 가변화시키고자 하는 시도가 활발히 이루어지고 있는 바, 이와 같은 노력의 일환으로 개발된 장치 중 하나가 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치(CVVL, Continuously Variable Valve Lift)이다.

즉, 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치는 흡/배기 밸브의 밸브 리프트와 개폐 시기 등의 밸브 운동을 엔진의 운전 조건에 맞춰 최적으로 조정할 수 있어, 출력이 요구되는 고속/고부하에서 흡기 유량을 최대화시킬 수 있고, 연비의 향상이나 배기가스의 저감이 중요한 저속/저부하에서는 내부 EGR 효과나 쓰로틀 손실을 최소화시킬 수 있게 된다.

그런데, 이러한 종래 연속 가변 밸브 리프트 장치에 있어서는, 진각 기능이 구비되어 있지 않아 흡기 밸브와 배기 밸브가 오버랩(overlap)되는 구간이 적어 배기측 CVVT를 적용해야 원하는 연비를 개선할 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 밸브가 리프팅될 때 오픈 듀레이션(open duration)이 클로즈 듀레이션(close duration)보다 크게 되어 가속도 특성 등의 동특성이 저하될 뿐만 아니라, 기구학적으로 밸브 듀레이션이 늘어나 성능 및 연비가 불리한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 진각 기능을 구비하여 펌핑 손실이 저감됨으로써 연비를 향상할 수 있는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 밸브가 리프팅될 때 클로즈 듀레이션(close duration)이 오픈 듀레이션(open duration) 보다 크게 함으로써 가속도 특성 등의 동특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 밸브 듀레이션을 최소화하여 성능 및 연비가 유리한 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 따라, 크랭크 샤프트와 연동되어 회전하며, 외주면에 구동캠이 형성된 구동 샤프트와; 상기 구동 샤프트와 이격되게 마련되며, 일단이 상기 구동캠에 연동하여 회전 요동하는 로커암을 지지하는 로커암 샤프트와; 상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 설치되어 상기 로커암의 타단과 연동하는 출력캠과; 밸브 리프트를 가변하기 위해 상기 로커암 샤프트를 상기 로커암 샤프트의 수직 방향으로 직선 이동시키는 가변 구동부에 의해 달성된다.

상기 구동캠은 상기 구동 샤프트의 중심으로부터 편심되게 형성되며, 상기 구동캠에는 상기 로커암의 일단과 연결축을 매개로 연결되는 진동 외륜이 회전 자유롭게 조립되는 것이 좋다.

상기 로커암의 회전을 상기 출력캠에 전달하기 위한 출력캠 링크를 더 포함 하며, 상기 출력캠 링크의 일단은 상기 로커암의 타단과 제1 링크축으로 연결되고, 타단은 상기 출력캠과 제2 링크축으로 연결된 것이 바람직하다.

밸브가 하이 또는 로우 리프트될 때, 상기 구동 샤프트 및 상기 로커암 샤프트를 잇는 축선(A)과 상기 제1 링크축과 상기 제2 링크축을 잇는 축선(B)은 교차 배치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 가변 구동부는 외주면에 제어 편심캠이 형성되며, 상기 로커암 샤프트와 평행하게 배치되는 제어 샤프트와; 상기 제어 편심캠과 상기 로커암 샤프트에 연결된 제어 링크와; 상기 제어 샤프트를 회전시키기 위한 모터 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 로커암 샤프트가 상기 제어 샤프트의 회전력에 의해 전후 방향으로 슬라이드 이동할 때 상기 로커암 샤프트를 안내하기 위한 안내부를 더 포함하는 것이 좋다.

상기 안내부는 상기 로커암 샤프트가 이동 가능하게 양측면에 전후 방향으로 장공이 형성되고 내부에 안내공이 형성된 하우징과; 상기 로커암 샤프트를 내측 구멍으로 지지하고, 상기 안내공을 따라 전후 방향으로 이동하면서 상기 로커암 샤프트를 안내하는 안내 부재를 포함하는 것이 좋다.

한편, 상기 가변 구동부는 상기 로커암 샤프트가 이동 가능하게 양측면에 전후 방향으로 장공이 형성되고 내부에 유압 챔버가 형성된 하우징과; 상기 로커암 샤프트를 내측 구멍으로 지지하고 유압에 의해 상기 유압 챔버에서 전후 방향으로 이동하는 피스톤과; 상기 하우징 내에 마련되어 상기 피스톤을 전방으로 항상 밀어 주는 탄성 부재로 구성될 수도 있다.

이 때, 상기 가변 구동부는 방향을 전환하는 오일 컨트롤 밸브를 더 포함하여, 밸브가 하이 리프트일 때 오일 펌프에서 제1 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 제2 유압 라인을 통해 상기 유압 챔버로 공급되어 상기 피스톤을 전방으로 이동시킨 후 제3 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 드레인되고, 밸브가 로우 리프트일 때 제1 유압 라인을 통해 오일 펌프에서 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 상기 제3 유압 라인을 통해 상기 유압 챔버로 공급되어 상기 피스톤을 후방으로 이동시킨 후 제2 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 드레인되는 것이 좋다.

또는, 상기 가변 구동부는 방향을 전환하는 오일 컨트롤 밸브와, 1-way의 제1 체크 밸브 및 제2 체크 밸브를 더 포함하여, 밸브가 하이 리프트일 때 오일 펌프에서 제1 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 제1 체크 밸브를 개방시킴으로써 제2 유압 라인을 통해 유압 챔버로 공급되고, 밸브의 구동 토크 변화에 의해 상기 로커암 샤프트가 전방으로 이동되면 오일은 제3 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 상기 제2 유압 라인으로 다시 유입되고, 밸브가 로우 리프트일 때 오일 펌프에서 제1 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 제2 체크 밸브를 개방시킴으로써 제4 유압 라인을 통해 유압 챔버로 공급되고, 밸브의 구동 토크 변화에 의해 상기 로커암 샤프트가 후방으로 이동되면 오일은 제5 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 상기 제4 유압 라인으로 다시 유입되는 것이 좋다.

상기 제1 유압 라인에는 역류 방지 밸브가 설치된 것이 바람직하다.

상기 목적은 본 발명의 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에 따라, 외주면에 형성된 구동캠에 진동 외륜이 요동 가능하게 설치된 구동 샤프트와; 상기 구동 샤프트와 이격되게 마련되어, 상기 진동 외륜과 연동하는 로커암이 회전 가능하게 설치된 로커암 샤프트와; 상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 설치되어 상기 로커암과 연동하는 출력캠과; 일단이 상기 로커암과 제1 링크축으로 연결되고 타단이 상기 출력캠과 제2 링크축으로 연결된 출력캠 링크를 포함하며, 밸브가 하이 또는 로우 리프트될 때, 상기 구동 샤프트 및 상기 로커암 샤프트를 잇는 축선(A)과 상기 제1 링크축 및 상기 제2 링크축을 잇는 축선(B)은 교차 배치되는 것에 의해 달성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 밸브가 하이 리프트에서 로우 리프트로 변환될 때 펌핑 손실이 저감됨으로써 연비가 향상할 수 있는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치가 제공된다.

또한, 밸브가 리프팅될 때 편심캠 샤프트 및 슬라이딩 샤프트를 잇는 축선(A)과 제1 링크축 및 제2 링크축을 잇는 축선(B)이 서로 교차되는 구조로 이루어짐으로써, 클로즈 듀레이션(close duration)이 오픈 듀레이션(open duration) 보다 크게 되어 가속도 특성 등의 동특성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 밸브 듀레이션이 최소화되어 성능 및 연비가 유리한 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치가 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치(1)는 구동 샤프트(10)와, 구동 샤프트(10)의 외주면에 형성된 구동캠(11)에 요동 가능하게 설치된 진동 외륜(20)과, 구동 샤프트(10)와 이격되게 마련된 로커암 샤프트(30)와, 로커암 샤프트(30)에 진동 외륜(20)과 연동하여 회전하는 로커암(40)과, 구동 샤프트(10)에 회전 가능하게 설치된 출력캠(45)과, 로커암 샤프트(30)를 로커암 샤프트(30)의 수직방향으로 직선 이동시켜 밸브 리프트를 가변시키기 위한 가변 구동부(50)로 구성된다.

구동 샤프트(10)는 크랭크 샤프트와 연동하여 회전하는데, 이 때 외주면에는 구동 샤프트(10)의 중심으로부터 편심되게 형성되어 진동 외륜(20)이 설치되는 구동캠(11)이 형성되어 있다. 이에, 진동 외륜(20)은 구동 샤프트(10)가 회전할 때 구동캠(11)의 프로파일을 따라 상하좌우로 요동된다.

또한, 구동 샤프트(10)에는 두 개의 흡기 밸브(3)에 대응하여 두 개의 출력캠(45)이 회전 가능하게 장착되어 있다.

출력캠(45)은 각 흡기 밸브(3)의 상단에 연결된 태핏(5)에 접촉됨으로써, 출력캠(45)의 프로파일에 따라 태핏(5)을 가압함으로써 흡기 밸브(3)를 리프팅시킨다. 한편, 출력캠(45)의 일측에는 후술할 출력캠 링크(60)의 타단(64)과 제2 링크축(62, 도 2a 참조)으로 결합되기 위한 결합편(46)이 상향 돌출 형성되어 있다.

로커암 샤프트(30)는 구동 샤프트(10)의 상측에 구동 샤프트(10)와 평행하게 배치되고, 외주면의 일측에는 로커암(40)이 회전 가능하게 결합되어 있고 타측에는 후술할 안내 부재(75)가 가로 방향으로 일체로 결합되어 있다.

로커암(40)은 진동 외륜(20)과 연결되어 진동 외륜(20)이 요동함에 따라 로커암 샤프트(30)를 중심으로 회전하고, 그 회전력을 후술할 출력캠 링크(60)를 매개로 출력캠(45)에 전달하는 구조로 이루어진다. 이를 위해, 로커암(40)의 일단(41)은 진동 외륜(20)과 연결축(21, 도 2a 참조)으로 연결되고, 타단(42)은 출력캠 링크(60)의 일단(63)과 후술할 제1 링크축(61, 도 2a 참조)으로 연결되어 있다.

출력캠 링크(60)는 로커암(40)의 회전을 출력캠(45)에 전달하기 위한 부품으로서, 일단(63)이 로커암(40)의 타단(42)과 제1 링크축(61)으로 연결되고, 타단(64)이 출력캠(45)의 결합편(46)과 제2 링크축(62)으로 연결되어 있다.

여기서, 흡기 밸브(3)가 하이 리프트 또는 로우 리프트될 때, 제1 링크축(61)과 제2 링크축(62)을 잇는 축선(B)은 구동 샤프트(10)와 로커암 샤프트(30)를 잇는 축선(A)과 교차 배치되는 것이 좋다. 이와 같이, 축선 A와 축선 B가 서로 교차되는 구조로 이루어져 로커암(40)과 출력캠(45)의 회전 방향이 서로 상반됨으로써, 밸브 리프트의 가변 특성이 최적화될 수 있다(도 2b 및 도 3b 참조).

보다 자세히 설명하자면, 밸브 프로파일 구간에서(밸브(3)가 리프팅될 때) 클로즈 듀레이션(close duration)이 오픈 듀레이션(open duration) 보다 길어야 가속도 특성 등의 동특성이 향상될 수 있는데, 이를 위해서는 본 발명에서와 같이 축선 A와 축선 B가 서로 교차됨으로써 상기 효과를 이룰 수 있다.

뿐만 아니라, 축선 A와 축선 B가 서로 교차됨으로써 밸브 듀레이션이 최소화되어 성능(하이 리프트 듀레이션 영향) 및 연비(로우 리프트 듀레이션 영향)가 향상되는 이점이 있다. 또한, 밸브(3)의 리프트를 발생하기 위한 출력캠(45)의 작동각이 최적화될 수 있게 된다.

가변 구동부(50)는 로커암 샤프트(30)를 전후 방향(로커암 샤프트(30)에 대해 수직 방향)으로 슬라이딩 직선 이동시킴으로써, 흡기 밸브(3)가 하이 리프트에서 로우 리프트로 전환되도록 할 뿐만 아니라 출력캠(45)이 진각되도록 하는 기능을 한다.

이를 위해, 가변 구동부(50)는 크게 외주면에 제어 편심캠(52)이 형성된 제어 샤프트(51)와, 제어 편심캠(52)을 로커암 샤프트(30)에 연결하는 제어 링크(53)와, 제어 샤프트(51)를 회전시키기 위한 모터 유닛(54)을 포함한다.

제어 샤프트(51)는 구동 샤프트(10)의 상측에 로커암 샤프트(30)와 평행하게 배치되어 모터 유닛(54)의 회전력에 의해 회전됨으로써 로커암 샤프트(30)를 전후 방향으로 직선 이동시킨다.

제어 링크(53)는 제어 편심캠(52)과 로커암 샤프트(30)를 연결하여 제어 샤프트(51)의 회전력에 의해 로커암 샤프트(30)를 전후 방향으로 이동 가능하게 한 다.

즉, 제어 샤프트(51)가 회전되지 않은 초기 상태는 도 2a 및 도 2b와 같은데, 이 때에는 로커암 샤프트(30)가 최대한 전방에 위치해 있는 반면, 제어 샤프트(51)가 약 180도 회전하게 되면 도 3a 및 도 3b와 같이 제어 링크(53)가 로커암 샤프트(30)를 후방으로 끌어당기게 되는 것이다.

모터 유닛(54)은 도면에는 간단히 도시하였지만, 모터축에 웜기어가 형성된 모터와, 웜기어와 맞물려 제어 샤프트(51)를 회전시키는 웜 휠과, 상기 부품의 외관을 형성하는 모터 하우징으로 구성된다. 이에, 모터가 구동되면 모터축이 웜 휠을 회전시켜 이와 연동하여 제어 샤프트(51)가 회전되는 것이다.

여기서, 로커암 샤프트(30)가 제어 샤프트(51)의 회전력에 의해 전후 방향으로 슬라이드 이동할 때 로커암 샤프트(30)를 안내하기 위한 안내부(70)가 더 구비되는 것이 좋다.

안내부(70)는 실린더 헤드 등에 지지되는 하우징(71)과, 하우징(71)의 내부에 마련되어 로커암 샤프트(30)를 내측 구멍(미도시)으로 지지하는 안내 부재(75)로 구성됨으로써, 로커암 샤프트(30)가 전후 방향으로 슬라이딩될 때 로커암 샤프트(30)가 흔들리는 것을 최대한 방지한다.

하우징(71)의 양측면에는 전후 방향으로 장공(72)이 형성되어 있고, 내부에는 장공(72)과 연통하는 안내공(73)이 형성되어 있다. 이에, 로커암 샤프트(30)는 장공(72)을 따라 전후 방향으로 슬라이드 이동 가능하고, 안내 부재(75)는 안내공(73)을 따라 슬라이드 이동될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치(1)에 의해 밸브(3)가 리프팅되는 원리를 도 2a 내지 도 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 밸브(3)가 리프팅되지 않은 베이스 상태는 도 2a와 같다. 이 때, 로커암 샤프트(30)는 제어 샤프트(51)가 회전되지 않은 상태이므로 장공(72)에서 최전방에 위치하고 있다.

그 후, 구동 샤프트(10)가 약 180도 시계 방향으로 회전하게 되면, 그 회전력이 진동 외륜(20)을 요동시켜 도 2b와 같이 로커암(40) 및 출력캠 링크(60)가 반시계 방향으로 회전되고, 이와 연동하여 출력캠(45)이 시계 방향으로 약 90도 정도 회전됨으로써 밸브(3)가 하이 리프트된다.

한편, 밸브(3)를 로우 리프트하기 위해 모터 유닛(54)을 구동시켜 제어 샤프트(51)를 약 180도 회전시키면, 도 3a와 같이 제어 링크(53)가 후방으로 이동하게 되고 이와 연동하여 로커암 샤프트(30)가 장공(72)을 따라 후방으로 소정 거리 슬라이드 이동된다. 그 결과, 로커암(40)의 힌지점(로커암 샤프트(30))이 움직이므로 이와 연계된 진동 외륜(20) 및 출력캠(45)이 반시계 방향으로 회전되어 출력캠(45)이 도 2a와 대비했을 때 소정 각도(Θ) 가변된다.

다음, 구동 샤프트(10)가 약 180도 시계 방향으로 회전하게 되면, 그 회전력이 진동 외륜(20)을 요동시켜 도 3b와 같이 로커암(40) 및 출력캠 링크(60)가 반시계 방향으로 회전되고, 이와 연동하여 출력캠(45)이 시계 방향으로 약 90도 정도 회전됨으로써 밸브(3)가 로우 리프트된다.

한편, 연속 가변 밸브 리프트 장치는 도 4와 같이 이루어질 수도 있다.

제2 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치(201)는 가변 구동부(250)를 제외한 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하므로 아래에서는 가변 구동부(250)를 위주로 설명하기로 하겠다.

간략하게 비교하면, 제1 실시예에서의 가변 구동부(50)는 제어 샤프트(51), 제어 링크(53), 모터 유닛(54)으로 이루어져 제어 샤프트(51)가 모터 유닛(54)에 의해 회전됨으로써 로커암 샤프트(30)가 직선 이동된 반면, 제2 실시예의 가변 구동부(250)는 상기 제어 샤프트(51), 제어 링크(53), 모터 유닛(54)을 삭제하고 유압을 이용하여 로커암 샤프트(30)를 직선 이동시킨 점에서 차이가 있다. 이에, 제1 실시예에 비해 부품수가 현저히 감소되므로 제조 원가가 절감되는 이점이 있다.

보다 자세하게, 가변 구동부(250)는 내부에 유압 챔버(250a, 도 5a 참조)가 형성된 하우징(251)과, 유압에 의해 유압 챔버(250a)에서 전후 방향으로 이동하는 피스톤(253)과, 하우징(251) 내에 마련되어 피스톤(253)을 전방으로 항상 밀어주는 탄성 부재(254)로 구성된다.

하우징(251)은 피스톤(253) 및 로커암 샤프트(30)가 전후 방향으로 이동할 때 안내하는 역할을 하며, 양측면에는 로커암 샤프트(30)가 이동 가능하게 전후 방향으로 장공(252)이 형성되어 있으며, 내부에는 유압에 의해 피스톤(253)이 이동되기 위한 유압 챔버(250a)가 형성되어 있다.

이 때, 가변 구동부(250)에 유압이 공급되는 원리는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같다.

도 5a는 밸브(3)가 하이 리프트일 때 유압 챔버(250a)에 유압이 공급되는 상태를 나타낸 것이고, 도 5b는 밸브(3)가 로우 리프트일 때 유압 챔버(250a)에 유압이 공급되는 상태를 나타낸 것이다.

밸브(3)가 하이 리프트일 때, 오일 펌프(260)에서 펌핑된 오일은 제1 유압 라인(261)을 통해 오일 컨트롤 밸브(270)로 공급된 후 제2 유압 라인(262)을 통해 유압 챔버(250a)로 공급된다. 이 때, 피스톤(253) 및 로커암 샤프트(30)는 유압에 의해 전방으로 최대한 밀어진 상태가 되며, 탄성 부재(254) 역시 전방으로 이완된 상태가 된다. 이와 같이, 피스톤(253)을 전방으로 가압한 오일은 제3 유압 라인(263)을 통해 오일 컨트롤 밸브(270)로 회수된 후 드레인된다(도 5a 참조).

여기서, 오일 컨트롤 밸브(270)는 일반적인 솔레노이드 방식으로 구동되는 것으로서, 스풀 밸브(271)와, 전류가 인가/차단됨으로써 스풀 밸브(271)를 전후 방향으로 이동시키기 위한 솔레노이드부(272)로 구성된다.

한편, 밸브(3)가 로우 리프트일 때에는 하이 리프트일 때와는 반대의 과정으로 오일이 유압 챔버(250a)로 공급되는데, 자세히 설명하면 다음과 같다.

밸브(3)가 로우 리프트일 때에는 스풀 밸브(271)가 후방으로 이동한 상태가 되고, 오일 펌프(260)에서 펌핑된 오일은 제1 유압 라인(261)을 통해 오일 컨트롤 밸브(270)로 공급된 후 제3 유압 라인(263)을 통해 유압 챔버(250a)로 공급된다. 이 때, 피스톤(253) 및 로커암 샤프트(30)는 유압에 의해 후방으로 최대한 밀어진 상태가 되며, 탄성 부재(254) 역시 피스톤(253)의 가압력으로 인해 압축된 상태가 된다. 이와 같이, 피스톤(253)을 후방으로 가압한 오일은 제2 유압 라인(262)을 통 해 오일 컨트롤 밸브(270)로 회수된 후 드레인된다(도 5b 참조).

여기서, 제1 유압 라인(261)에는 역류 방지 밸브(280)가 구비되는 것이 좋은데, 이 때 역류 방지 밸브(280)는 1-way의 체크 밸브로 구성되어 오일 펌프(260)에서 오일 컨트롤 밸브(270)로 공급된 오일이 반대 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 오일 컨트롤 밸브(270)로 회수된 오일이 드레인되는 구조(개방형 유압 회로)인 경우, 오일 펌프(260)는 제1 유압 라인(261)을 통해 오일 컨트롤 밸브(270)로 지속적으로 오일을 공급해야만 한다.

한편, 유압이 가변 구동부(350)에 도 6a 및 도 6b와 같이 공급될 수도 있다.

제2 실시예에서는 오일 컨트롤 밸브(270)로 회수된 오일이 드레인되는 개방형 유압 회로인 반면, 제3 실시예에서는 오일 컨트롤 밸브(370)로 회수된 오일이 다시 유압 챔버(250a)로 공급되도록 구성된 폐쇄형 유압 회로인 점에서 차이가 있다.

도 6a는 밸브(3)가 하이 리프트일 때 유압 챔버(250a)에 유압이 공급되는 상태를 나타낸 것이고, 도 6b는 밸브(3)가 로우 리프트일 때 유압 챔버(250a)에 유압이 공급되는 상태를 나타낸 것이다.

제3 실시예에서는 유압 챔버(250a)와 오일 컨트롤 밸브(370) 사이에 1-way의 제1 체크 밸브(381) 및 제2 체크 밸브(382)가 더 구비된다.

밸브(3)가 하이 리프트일 때, 오일 펌프(360)에서 펌핑된 오일은 제1 유압 라인(361)을 통해 오일 컨트롤 밸브(370)로 공급된 후 제1 체크 밸브(381)를 개방 시킴으로써 제2 유압 라인(362)을 통해 유압 챔버(250a)로 공급된다. 이 때, 제1 체크 밸브(381)는 유압에 의해 개방되는 반면 제2 체크 밸브(382)는 폐쇄되어 오일이 제4 유압 라인(364)으로 유입되는 것을 방지하고 있다. 또한 로커암 샤프트(30)는 밸브(3)의 구동 토크 변화에 의해 최대한 전방에 위치하게 되고, 탄성 부재(254) 역시 전방으로 이완된 상태가 된다. 이에, 오일은 제3 유압 라인(363)을 통해 오일 컨트롤 밸브(370)로 회수된 후 제2 유압 라인(362)으로 다시 유입된다(도 6a 참조).

오일 컨트롤 밸브(370)는 일반적인 솔레노이드 방식으로 구동되는 것으로서, 스풀 밸브(371)와, 전류가 인가/차단됨으로써 스풀 밸브(271)를 전후 방향으로 이동시키기 위한 솔레노이드부(372)로 구성된다.

한편, 밸브(3)가 로우 리프트일 때에는, 스풀 밸브(371)가 전방으로 이동한 상태가 되고, 오일 펌프(360)에서 펌핑된 오일은 제1 유압 라인(361)을 통해 오일 컨트롤 밸브(370)로 공급된 후 제2 체크 밸브(382)를 개방시킴으로써 제4 유압 라인(364)을 통해 유압 챔버(250a)로 공급된다. 이 때, 제2 체크 밸브(382)는 유압에 의해 개방되는 반면 제1 체크 밸브(381)는 폐쇄되어 오일이 제1 유압 라인(361)으로 유입되는 것을 방지하고 있다. 또한 로커암 샤프트(30)는 밸브(3)의 구동 토크 변화에 의해 최대한 후방에 위치하게 되고, 탄성 부재(254) 역시 피스톤(253)의 가압력으로 인해 압축된 상태가 된다. 이에, 오일은 제5 유압 라인(365)을 통해 오일 컨트롤 밸브(370)로 회수된 후 제4 유압 라인(364)으로 다시 유입된다(도 6b 참조).

여기서, 제1 유압 라인(361)에는 역류 방지 밸브(380)가 구비되는 것이 좋은데, 이 때 역류 방지 밸브(380)는 1-way의 체크 밸브로 구성되어 오일 펌프(360)에서 오일 컨트롤 밸브(370)로 공급된 오일이 반대 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 폐쇄형 유압 회로가 가능한 이유는 구동 샤프트(10)의 회전력에 의해 이와 연동하는 로커암 샤프트(30) 역시 전후 방향으로 움직이게 되는데, 이와 같이 로커암 샤프트(30)가 움직이는 힘에 의해 오일이 순환될 수 있는 것이다.

여기서, 오일 펌프(360)는 리크되는 오일 양을 보충하는 역할을 할 뿐, 로커암 샤프트(30)를 이동시키는 구동력으로서의 역할은 아니다.

이와 같이, 오일 컨트롤 밸브(370)로 회수된 오일이 다시 유압 챔버(250a)로 공급되는 구조(폐쇄형 유압 회로)인 경우, 오일 펌프(360)는 유압 챔버(250a)에 오일 리크(oil leak)가 발생하는 경우에만 제1 유압 라인(361)을 통해 오일을 보충해주면 되므로, 개방형 유압 회로에 비해 오일이 적게 필요한 이점이 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 밸브(3)가 하이 리프트에서 로우 리프트로 변환될 때 출력캠(45)이 소정 각도 진각될 수 있기 때문에 펌핑 손실이 저감됨으로써 연비가 향상할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 진각 기능이 구비되어 있으므로 배기측 CVVT를 삭제할 수 있으므로 제조 원가가 현저히 감소되는 이점이 있다.

또한, 밸브(3)가 리프팅될 때 구동 샤프트(10) 및 로커암 샤프트(30)를 잇는 축선(A)과 제1 링크축(61) 및 제2 링크축(62)을 잇는 축선(B)이 서로 교차되는 구조로 이루어짐으로써, 클로즈 듀레이션(close duration)이 오픈 듀레이션(open duration) 보다 크게 되어 가속도 특성 등의 동특성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 밸브 듀레이션이 최소화되어 성능 및 연비가 유리한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도.

도 2a는 도 1의 연속 가변 밸브 리프트 장치의 초기 상태를 나타낸 측면도.

도 2b는 도 2a의 밸브가 하이 리프트된 상태를 나타낸 측면도.

도 3a는 도 1의 구동 샤프트가 180도 회전되어 로커암 샤프트가 왼쪽 방향으로 직선 이동됨으로써 출력캠이 진각된 상태를 나타낸 측면도.

도 3b는 도 3a의 밸브가 로우 리프트된 상태를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치를 개략적으로 도시한 사시도.

도 5a는 밸브가 하이 리프트 상태일 때 도 4의 가변 구동부에 유압이 공급되는 원리를 설명하기 위한 유압 회로도.

도 5b는 밸브가 로우 리프트 상태일 때 도 4의 가변 구동부에 유압이 공급되는 원리를 설명하기 위한 유압 회로도.

도 6a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에서 밸브가 하이 리프트 상태일 때 가변 구동부에 유압이 공급되는 원리를 설명하기 위한 유압 회로도.

도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치에서 밸브가 로우 리프트 상태일 때 가변 구동부에 유압이 공급되는 원리를 설명하기 위한 유압 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

3 : 밸브 10 : 구동 샤프트

11 : 구동캠 20 : 진동 외륜

21 : 연결축 30 : 로커암 샤프트

40 : 로커암 45 : 출력캠

50 : 가변 구동부 60 : 출력캠 링크

61 : 제1 링크축 62 : 제2 링크축

70 : 안내부 71 : 하우징

75 : 안내부재

Claims (13)

1. 크랭크 샤프트와 연동되어 회전하며, 외주면에 구동캠이 형성된 구동 샤프트와;

   상기 구동 샤프트와 이격되게 마련되며, 일단이 상기 구동캠에 연동하여 회전 요동하는 로커암을 지지하는 로커암 샤프트와;

   상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 설치되어 상기 로커암의 타단과 연동하는 출력캠과;

   밸브 리프트를 가변하기 위해 상기 로커암 샤프트를 상기 로커암 샤프트의 수직 방향으로 직선 이동시키는 가변 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 구동캠은 상기 구동 샤프트의 중심으로부터 편심되게 형성되며,

   상기 구동캠에는 상기 로커암의 일단과 연결축을 매개로 연결되는 진동 외륜이 회전 자유롭게 조립되는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 로커암의 회전을 상기 출력캠에 전달하기 위한 출력캠 링크를 더 포함 하며,

   상기 출력캠 링크의 일단은 상기 로커암의 타단과 제1 링크축으로 연결되고, 타단은 상기 출력캠과 제2 링크축으로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 가변 구동부는

   외주면에 제어 편심캠이 형성되며, 상기 로커암 샤프트와 평행하게 배치되는 제어 샤프트와;

   상기 제어 편심캠과 상기 로커암 샤프트에 연결된 제어 링크와;

   상기 제어 샤프트를 회전시키기 위한 모터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 로커암 샤프트가 상기 제어 샤프트의 회전력에 의해 전후 방향으로 슬라이드 이동할 때 상기 로커암 샤프트를 안내하기 위한 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 안내부는

   상기 로커암 샤프트가 이동 가능하게 양측면에 전후 방향으로 장공이 형성되고 내부에 안내공이 형성된 하우징과;

   상기 로커암 샤프트를 내측 구멍으로 지지하고, 상기 안내공을 따라 전후 방향으로 이동하면서 상기 로커암 샤프트를 안내하는 안내 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
7. 청구항 3에 있어서, 상기 가변 구동부는

   상기 로커암 샤프트가 이동 가능하게 양측면에 전후 방향으로 장공이 형성되고 내부에 유압 챔버가 형성된 하우징과;

   상기 로커암 샤프트를 내측 구멍으로 지지하고 유압에 의해 상기 유압 챔버에서 전후 방향으로 이동하는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 가변 구동부는

   상기 하우징 내에 마련되어 상기 피스톤을 전방으로 항상 밀어주는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 가변 구동부는 방향을 전환하는 오일 컨트롤 밸브를 더 포함하여,

   밸브가 하이 리프트일 때 오일 펌프에서 제1 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 제2 유압 라인을 통해 상기 유압 챔버로 공급되어 상기 피스톤을 전방으로 이동시킨 후 제3 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회 수된 후 드레인되고,

   밸브가 로우 리프트일 때 제1 유압 라인을 통해 오일 펌프에서 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 상기 제3 유압 라인을 통해 상기 유압 챔버로 공급되어 상기 피스톤을 후방으로 이동시킨 후 제2 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 드레인되는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 가변 구동부는 방향을 전환하는 오일 컨트롤 밸브와, 1-way의 제1 체크 밸브 및 제2 체크 밸브를 더 포함하여,

    밸브가 하이 리프트일 때 오일 펌프에서 제1 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 제1 체크 밸브를 개방시킴으로써 제2 유압 라인을 통해 유압 챔버로 공급되고, 밸브의 구동 토크 변화에 의해 상기 로커암 샤프트가 전방으로 이동되면 오일은 제3 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 상기 제2 유압 라인으로 다시 유입되고,

    밸브가 로우 리프트일 때 오일 펌프에서 제1 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 공급된 오일은 제2 체크 밸브를 개방시킴으로써 제4 유압 라인을 통해 유압 챔버로 공급되고, 밸브의 구동 토크 변화에 의해 상기 로커암 샤프트가 후방으로 이동되면 오일은 제5 유압 라인을 통해 상기 오일 컨트롤 밸브로 회수된 후 상기 제4 유압 라인으로 다시 유입되는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,

    상기 제1 유압 라인에는 역류 방지 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
12. 청구항 3에 있어서,

    밸브가 하이 또는 로우 리프트될 때, 상기 구동 샤프트 및 상기 로커암 샤프트를 잇는 축선(A)과 상기 제1 링크축과 상기 제2 링크축을 잇는 축선(B)은 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.
13. 외주면에 형성된 구동캠에 진동 외륜이 요동 가능하게 설치된 구동 샤프트와;

    상기 구동 샤프트와 이격되게 마련되어, 상기 진동 외륜과 연동하는 로커암이 회전 가능하게 설치된 로커암 샤프트와;

    상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 설치되어 상기 로커암과 연동하는 출력캠과;

    일단이 상기 로커암과 제1 링크축으로 연결되고 타단이 상기 출력캠과 제2 링크축으로 연결된 출력캠 링크를 포함하며,

    밸브가 하이 또는 로우 리프트될 때, 상기 구동 샤프트 및 상기 로커암 샤프트를 잇는 축선(A)과 상기 제1 링크축 및 상기 제2 링크축을 잇는 축선(B)은 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 연속 가변 밸브 리프트 장치.

Images