KR20180039400A - 가변 밸브 듀레이션 시스템 및 이를 포함하는 엔진 - Google Patents

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KR20180039400A
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Abstract

본 발명은 밸브의 개폐 듀레이션을 가변할 수 있는 가변 밸브 듀레이션 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 가변 밸브 듀레이션 시스템은 캠 축; 제1 캠을 포함하고, 상기 캠 축이 삽입되며, 상기 캠 축에 대한 상기 제1 캠의 상대적인 위상이 가변 될 수 있는 제1 캠 부; 상기 캠 축의 회전을 상기 제1 캠 부에 전달하는 이너 브라켓; 상기 이너 브라켓이 회전 가능하게 삽입되는 슬라이더 하우징; 그 일단이 상기 제1 캠과 접촉하고, 그 타단에 제1 밸브가 결합된 제1 로커 암; 상기 제1 로커 암이 회전 가능하게 결합하는 로커 샤프트; 선택적으로 유압을 공급하도록 구비된 솔레노이드 밸브; 및 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 상기 슬라이더 하우징의 상대적인 위치를 이동시키는 위치 조절부;를 포함하되, 상기 위치 조절부는 마스터 밸브 홀이 형성된 조절부 하우징; 밸브 그루부가 형성되며, 상기 마스터 밸브 홀에 삽입되어 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 그 위치가 이동하여 상기 슬라이더 하우징의 상기 캠 축에 대한 상대적인 위치를 이동시키는 마스터 밸브; 및 상기 밸브 그루부에 삽입되고, 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 상기 밸브 그루부에서 이탈되어 상기 마스터 밸브가 이동하도록 하는 락 부;를 포함한다.

Description

가변 밸브 듀레이션 시스템 및 이를 포함하는 엔진{VARIBLE VAVLE DURATION SYSTEM AND ENGINE PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 가변 밸브 듀레이션 시스템 및 이를 포함하는 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 밸브의 열림 시간(opening duration)을 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 가변 밸브 듀레이션 시스템 및 이를 포함하는 엔진에 관한 것이다.
일반적으로, 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 복수 개로 설계하거나, 밸브가 엔진 회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치가 연구되고 있다.
또한, 밸브의 열림 시간을 조절하는 것으로 VVT(Variable Valve Timing)기술이 개발되어왔는데, 이는 밸브 듀레이션이 고정된 상태로 밸브 열림/닫힘 시점을 조절하는 기술이다.
따라서, 본 엔진의 작동 상태에 따라 밸브 리프트의 듀레이션을 조절할 수 있는 가변 밸브 듀레이션 시스템 및 이를 포함하는 엔진을 제공하는 것이다.
특히, 가변 밸브 듀레이션 시스템이 SOHC 엔진에 적용되어, 엔진의 무게를 줄일 수 있고, 구동 저항을 줄일 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템은 본 발명에 의한 가변 밸브 듀레이션 시스템은 캠 축; 제1 캠을 포함하고, 상기 캠 축이 삽입되며, 상기 캠 축에 대한 상기 제1 캠의 상대적인 위상이 가변 될 수 있는 제1 캠 부; 상기 캠 축의 회전을 상기 제1 캠 부에 전달하는 이너 브라켓; 상기 이너 브라켓이 회전 가능하게 삽입되는 슬라이더 하우징; 그 일단이 상기 제1 캠과 접촉하고, 그 타단에 제1 밸브가 결합된 제1 로커 암; 상기 제1 로커 암이 회전 가능하게 결합하는 로커 샤프트; 선택적으로 유압을 공급하도록 구비된 솔레노이드 밸브; 및 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 상기 슬라이더 하우징의 상대적인 위치를 이동시키는 위치 조절부;를 포함하되, 상기 위치 조절부는 마스터 밸브 홀이 형성된 조절부 하우징; 밸브 그루부가 형성되며, 상기 마스터 밸브 홀에 삽입되어 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 그 위치가 이동하여 상기 슬라이더 하우징의 상기 캠 축에 대한 상대적인 위치를 이동시키는 마스터 밸브; 및 상기 밸브 그루부에 삽입되고, 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 상기 밸브 그루부에서 이탈되어 상기 마스터 밸브가 이동하도록 하는 락 부;를 포함할 수 있다.
상기 락 부는 상기 조절부 하우징에 결합하는 락 핀 하우징; 상기 락 핀 하우징에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 락 핀; 및 상기 락 핀 하우징에 구비되며 상기 락 핀을 탄성 지지하여 상기 락 핀이 상기 밸브 그루부에 결합하도록 하는 락 핀 스프링;을 포함할 수 있다.
상기 조절부 하우징에는 상기 락 핀으로 유압을 전달하는 하우징 제어 유로가 형성되며, 상기 마스터 밸브에는 상기 하우징 제어 유로와 연통하여 상기 하우징 제어 유로로부터의 유압 공급에 따라 상기 락 핀을 상기 밸브 그루부에서 이탈시키는 밸브 유로가 형성될 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 하우징 제어 유로에 구비되는 니들 밸브;를 더 포함할 수 있다.
상기 조절부 하우징에는 상기 마스터 밸브 홀의 유압을 해소하는 리턴 홀이 형성될 수 있다.
상기 조절부 하우징에는 상기 하우징 제어 유로와 연통하는 락 유로가 형성되고, 상기 조절부 하우징에는 상기 락 유로와 연통하며, 상기 리턴 홀과 교차하는 패킹 홀이 형성되며, 상기 패킹 홀에는 상기 락 유로로부터 유압을 전달받아 선택적으로 상기 리턴 홀을 차단하는 패킹이 구비될 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 조절부 하우징에 구비되어 상기 마스터 밸브를 탄성 지지하는 마스터 밸브 스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 마스터 밸브에는 상기 마스터 밸브 스프링과 접촉하고 상기 하우징 제어 유로로부터의 유압을 기밀하는 마스터 밸브 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 로커 샤프트에는 제어 유로가 형성되며, 상기 솔레노이드 밸브와 상기 위치 조절부는 상기 제어 유로와 연통할 수 잇다.
상기 조절부 하우징은 상기 로커 샤프트를 지지하도록 장착될 수 있다.
상기 이너 브라켓에는 제1, 2 슬롯이 형성되며, 상기 제1 캠 부는 휠 키가 형성되어, 상기 제1 캠과 결합하는 휠;을 포함하고, 상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 캠 축과 연결된 연결 핀; 상기 휠 키가 그 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 핀 슬롯이 형성되어, 상기 제1 슬롯에 회전 가능하게 삽입되는 제1 슬라이더 핀; 및 상기 연결 핀이 그 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 핀 홀이 형성되어, 상기 제2 슬롯에 회전 가능하게 삽입되는 제2 슬라이더 핀; 을 더 포함할 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 슬라이더 하우징과 상기 이너 브라켓 사이에 삽입되는 베어링;을 더 포함할 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 제1 로커 암의 일단에 구비되어 상기 제1 캠과 접촉하는 제1 롤러; 및 상기 제1 로커 암의 타단에 연결된 제1 브릿지;를 더 포함하고, 상기 제1 브릿지에 상기 제1 밸브가 2개 연결될 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되어 결합하는 아우터 샤프트;를 더 포함하고, 상기 제1 캠에는 캠 핀이 결합되고, 상기 캠 핀이 상기 가이드 슬롯에 삽입되어 상기 제1 캠의 회전을 안내할 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 캠 축과 동일한 위상으로 회전하는 제2 캠을 포함하는 제2 캠 부; 및 상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 결합하여 그 일단이 상기 제2 캠과 접촉하고, 그 타단에 제2 밸브가 결합된 제2 로커 암;을 더 포함할 수 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 제2 로커 암의 일단에 구비되어 상기 제2 캠과 접촉하는 제2 롤러; 및 상기 제2 로커 암의 타단에 연결된 제2 브릿지;를 더 포함하고, 상기 제2 브릿지에 상기 제2 밸브가 2개 연결될 수 있다.
상기 락 핀 하우징, 상기 락 핀 및 상기 락 핀 스프링은 적어도 2개 이상 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템에 의하면, 간단한 구성으로 엔진의 작동 상태에 따라 밸브 리프트의 듀레이션을 조절할 수 있다.
가변 밸브 듀레이션 시스템의 구성이 상대적으로 작아 밸브 트레인의 전체 높이를 상대적으로 낮게 유지할 수 있다.
기존의 일반 엔진의 과도한 설계 변경 없이도 가변 밸브 듀레이션 시스템을 적용할 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 생산 비용을 절감할 수 있다.
락 핀 등이 2개 이상 구비되어 편하중에 의한 변형 방지와 거동 안정성이 확보될 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템이 장착된 엔진의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 사시도이다.
도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 일부 단면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 로커 샤프트를 도시한 도면이다.
도5는 도2의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 단면도이다.
도6은 도2의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따른 단면도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 일부 분해 사시도이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 밸브 듀레이션 변화를 설명하는 도면이다.
도9 내지 도12는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 밸브 프로파일은 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템이 장착된 엔진의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 사시도이다.
도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 일부 단면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 로커 샤프트를 도시한 도면이다.
도5는 도2의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 단면도이고, 도6은 도2의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따른 단면도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 일부 분해 사시도이다.
도1 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진(1)은 그 상부에 장착되는 실린더 헤드(10) 및 상기 실린더 헤드(10)에 캠 캡(12)을 통해 장착되는 가변 밸브 듀레이션 시스템을 포함한다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 캠 축(30), 제1 캠(42)을 포함하고, 상기 캠 축(30)이 삽입되며, 상기 캠 축(30)에 대한 상기 제1 캠(42)의 상대적인 위상이 가변 될 수 있는 제1 캠 부(40), 상기 캠 축(30)의 회전을 상기 제1 캠 부(40)에 전달하는 이너 브라켓(20), 상기 이너 브라켓(20)이 회전 가능하게 삽입되는 슬라이더 하우징(90), 그 일단이 상기 제1 캠(42)과 접촉하고, 그 타단에 제1 밸브(72)가 결합된 제1 로커 암(70), 상기 제1 로커 암(70)이 회전 가능하게 결합하는 로커 샤프트(110), 선택적으로 유압을 공급하도록 구비된 솔레노이드 밸브(60) 및 상기 솔레노이드 밸브(60)로부터 유압 공급에 따라 상기 슬라이더 하우징(90)의 상대적인 위치를 이동시키는 위치 조절부(100)를 포함한다.
본 상세한 설명 및 청구항에서 상기 실린더 헤드(10)는 캠 캐리어를 포함하는 개념이다.
상기 캠 축(30)은 캠 스프로켓(34)와 연결되어, 상기 캠 스프로켓(34)에 의해 회전한다.
상기 로커 샤프트(110)에는 제어 유로(112)가 형성되며, 상기 솔레노이드 밸브(60)와 상기 위치 조절부(100)는 상기 제어 유로와 연통할 수 있다. 또한, 상기 로커 샤프트(110)에는 윤활유 공급을 위한 윤활 유로(114)가 형성될 수도 있다.
상기 위치 조절부(100)는 마스터 밸브 홀(102)이 형성된 조절부 하우징(101), 밸브 그루부(142)가 형성되며, 상기 마스터 밸브 홀(102)에 삽입되어 상기 솔레노이드 밸브(60)로부터 유압 공급에 따라 그 위치가 이동하여 상기 슬라이더 하우징(90)의 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 위치를 이동시키는 마스터 밸브(140) 및 상기 밸브 그루부(142)에 삽입되고, 상기 솔레노이드 밸브(60)로부터 유압 공급에 따라 상기 밸브 그루부(142)에서 이탈되어 상기 마스터 밸브(140)가 이동하도록 하는 락 부(160)를 포함한다.
상기 락 부(160)는 상기 조절부 하우징(101)에 결합하는 락 핀 하우징(162), 상기 락 핀 하우징(162)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 락 핀(164) 및 상기 락 핀 하우징(162)에 구비되며 상기 락 핀(164)을 탄성 지지하여 상기 락 핀(164)이 상기 밸브 그루부(142)에 결합하도록 하는 락 핀 스프링(166)을 포함한다.
상기 락 핀 하우징(162), 상기 락 핀(164) 및 상기 락 핀 스프링(166)은 적어도 2개 이상 구비되어, 편하중에 의한 변형 방지와 거동 안정성이 확보될 수 있다.
상기 조절부 하우징(101)에는 상기 락 핀(164)으로 유압을 전달하는 하우징 제어 유로(103)가 형성되며, 상기 마스터 밸브(140)에는 상기 하우징 제어 유로(103)와 연통하여 상기 하우징 제어 유로(103)로부터의 유압 공급에 따라 상기 락 핀(164)을 상기 밸브 그루부(142)에서 이탈시키는 밸브 유로(144)가 형성된다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 하우징 제어 유로(103)에 구비되는 니들 밸브(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 니들 밸브(170)의 헤드가 상기 마스터 밸브 홀(102) 내에 구비되어 상기 마스터 밸브 홀(102)로의 오일 전달은 원활하고, 상기 마스터 밸브 홀(102)로부터 상기 하우징 제어 유로(103)를 통한 오일 해소는 차단할 수 있다.
상기 조절부 하우징(101)에는 상기 마스터 밸브 홀(102)의 유압을 해소하는 리턴 홀(104)이 형성된다.
상기 조절부 하우징(101)에는 상기 하우징 제어 유로(103)와 연통하는 락 유로(105)가 형성되고, 상기 조절부 하우징(101)에는 상기 락 유로(105)와 연통하며, 상기 리턴 홀(104)과 교차하는 패킹 홀(106)이 형성되며, 상기 패킹 홀(106)에는 상기 락 유로(105)로부터 유압을 전달받아 선택적으로 상기 리턴 홀(104)을 차단하는 패킹(107)이 구비된다.
상기 조절부 하우징(101)에는 상기 패킹 홀(106)을 형성한 후 이를 차단하는 유로 패킹(180)가 결합하며, 상기 락 유로(105)는 상기 유로 패킹(180)에 형성될 수도 있다.
상기 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 조절부 하우징(101)에 구비되어 상기 마스터 밸브(140)를 탄성 지지하는 마스터 밸브 스프링(146)을 더 포함하고, 스프링 시트(150)가 상기 조절부 하우징(101)에 결합하여 상기 마스터 밸브 스프링(146)을 지지할 수 있다.
상기 마스터 밸브(140)에는 상기 마스터 밸브 스프링(146)과 접촉하고 상기 하우징 제어 유로(103)로부터의 유압을 기밀(sealing)하는 마스터 밸브 돌출부(148)가 형성된다.
상기 마스터 밸브(103)와 상기 슬라이더 하우징(90)은 연결 브라켓(96)을 통해 연결될 수 있다.
상기 로커 샤프트(110)는 상기 조절부 하우징(101)에 삽입되며, 상기 조절부 하우징(101)이 상기 로커 샤프트(110)를 지지하여, 상기 실린더 헤드(10)에 장착시킨다.
본 발명의 실시예에 의한 엔진(1)은 상기 캠 캡(12)과 함께 상기 캠 축(30)을 상기 실린더 헤드(10)에 고정하는 어퍼 브라켓(130)을 더 포함하고, 상기 어퍼 브라켓(130)에는 상기 슬라이더 하우징(90)의 이동을 제한하는 스타퍼(132)가 형성된다.
상기 이너 브라켓(20)에는 제1, 2 슬롯(22, 24)이 형성된다.
상기 제1 캠 부(40)는 휠 키(46)가 형성되어, 상기 제1 캠(42)과 결합하는 휠(44)을 포함한다.
상기 캠 축(30)에 캠 축 홀(32)이 형성되며, 상기 캠 축 홀(32)을 통해 연결 핀(54)이 상기 챔 축(30)에 연결 된다.
상기 휠 키(46)가 그 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 핀 슬롯(26)이 형성된 제1 슬라이더 핀(25)이 상기 제1 슬롯(22)에 회전 가능하게 삽입되고, 상기 연결 핀(54)이 그 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 핀 홀(28)이 형성된 제2 슬라이더 핀(27)이 상기 제2 슬롯(24)에 회전 가능하게 삽입된다.
상기 슬라이더 하우징(90)과 상기 이너 브라켓(20) 사이에 베어링(94)이 삽입되어 상기 이너 브라켓(20)이 원활하게 회전한다.
가이드 슬롯(122)이 그 원주 방향으로 형성된 아우터 샤프트(102)에 상기 캠 축(30)이 삽입되어 결합한다.
상기 제1 캠(42)에는 캠 핀(48)이 결합되고, 상기 캠 핀(48)이 상기 가이드 슬롯(122)에 삽입되어 상기 제1 캠(42)의 회전을 안내할 수 있다. 상기 제1 캠(42)에 캠 홀(43)이 형성되고, 상기 캠 홀(43)에 상기 캠 핀(48)이 결합되며, 상기 가이드 슬롯(122)에 상기 캠 핀(48)이 이동 가능하게 삽입되어, 상기 제1 캠(42)이 상기 아우터 샤프트(102)에서 그 원주 방향으로 상대적인 회전이 가능하다.
본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 캠 축(30)과 동일한 위상으로 회전하는 제2 캠(52)을 포함하는 제2 캠 부(50) 및 상기 로커 샤프트(110)에 회전 가능하게 결합하여 그 일단이 상기 제2 캠(52)과 접촉하고, 그 타단에 제2 밸브(82)가 결합된 제2 로커 암(80)을 더 포함한다.
상기 제1 로커 암(70)의 일단에는 상기 제1 캠(42)과 접촉하는 제1 롤러(76)가 구비되며, 상기 제1 로커 암(70)의 타단에는 제1 브릿지(74)가 결합된다.
상기 제1 브릿지(70)에 상기 제1 밸브(72)가 2개 연결될 수 있다.
상기 제2 로커 암(80)의 일단에는 상기 제2 캠(52)과 접촉하는 제2 롤러(86)가 구비되며, 상기 제2 로커 암(80)의 타단에는 제2 브릿지(84)가 결합된다.
상기 제2 브릿지(80)에 상기 제2 밸브(82)가 2개 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 듀레이션 시스템이 상대적으로 무게가 가볍고, 구동 저항이 적은 SOHC 엔진에 적용되어, 엔진의 작동 상태에 따른 밸브 듀레이션을 가변할 수 있다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 밸브 듀레이션 변화를 설명하는 도면이다.
이하, 도1 내지 도8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 작동을 설명한다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(60)로부터 유압 공급이 없는 경우, 상기 캠 축(30)과 상기 이너 브라켓(20)의 회전 중심이 일치하고, 상기 제1 캠(42)은 상기 캠 축(30)과 동일한 위상으로 회전 한다.
차량의 작동 상태에 따라 미도시한 제어부가 상기 솔레노이드 밸브(60)에 제어 신호를 인가하면, 상기 솔레노이드 밸브(60)로부터 유압이 상기 제어 유로(112)를 거쳐 상기 마스터 밸브(103)로 전달되어 상기 마스터 밸브(103)와 함께 상기 슬라이더 하우징(90)이 움직인다.
즉, 상기 솔레노이드 밸브(60)의 작동에 의해 상기 제어 유로(112), 상기 하우징 제어 유로(103) 및 상기 밸브 유로(144)를 통해 유압이 전달되면, 상기 락 핀(164)이 상기 밸브 그루부(142)에서 이탈하고, 상기 마스터 밸브(140)는 도면의 상부로 이동하게 된다.
또한, 제어 유로(112)로부터 전달되는 유압은 상기 락 유로(105)로 전달되어 상기 패킹(107)을 밀어 상기 패킹(107)이 상기 리턴 홀(104)을 차단할 수 있다. 상기 리턴 홀(104)이 상기 패킹(107)에 의해 차단되어, 일종의 폐회로(closed loop circuit) 가 형성되어, 작은 유압으로 상기 마스터 밸브(140)가 이동한 상태를 유지할 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이더 하우징(90)이 도면의 윗 방향으로 이동하고, 상기 이너 브라켓(20)의 회전 중심이 상기 캠 축(30)의 회전 중심으로부터 벗어나게 된다.
그러면, 상기 제1 캠(42)은 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 회전 속도가 변하게 된다.
상기 연결 핀(54)은 상기 캠 축(30)과 일체로 회전하나, 상기 연결 핀(54)이 상기 핀 홀(28) 내에서 그 길이 방향으로 이동 가능하고, 상기 제2 슬라이더 핀(27)과 상기 제1 슬라이더 핀(25)이 각각 상기 제2 슬롯(24)와 상기 제1 슬롯(22)에서 회전 가능하며, 상기 핀 슬롯(26) 내에서 상기 휠 키(46)가 그 길이 방향으로 이동 가능하기 때문에, 상기 캠 축(30)과 상기 이너 브라켓(20)의 회전 중심이 달라진 경우, 상기 제1 캠(42)은 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 회전 속도가 변하게 된다.
상기 캠 축(30)에 대한 상기 이너 브라켓(20)의 회전 중심이 위로 이동하게 되면, 도8에 도시된 바와 같이, (a)에서 (b) 및 (b)에서 (c) 사이 에서는 상대적으로 상기 제1 캠(42)의 회전 속도가 느려졌다가, (c) 에서 (d) 및 (d) 에서 (a) 에서는 상대적인 회전 속도가 빨라지게 된다.
상기 이너 브라켓(20)의 상대적인 위치에 따라 상기 제1 캠(42)이 상기 제1 롤러(76)를 미는, 즉 상기 제1 밸브(72)가 열리는 시간 및/또는 닫히는 시간이 달라지게 된다.
도9 내지 도12는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템의 밸브 프로파일은 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템은 상기 제1 캠(42)과 상기 제1 롤러(76)의 접촉 위치 또는 장착 각도 등을 조절하여 다양한 밸브 프로파일을 구현할 수 있다.
도9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밸브(72)의 열림 시간을 고정하고, 닫힘 시간을 지각(retarded) 시킬 수 있고, 도10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밸브(72)의 닫힘 시간을 고정하고, 열림 시간을 진각(advanced) 시킬 수 있다.
또는 도11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밸브(72)의 피크(peak) 타임을 고정하고, 밸브 듀레이션을 조절할 수도 있고, 도12에 도시된 바와 같이, 상기 제1 밸브(72)의 열림 시간과 닫힘 시간을 동시에 조절하여 밸브 타이밍 장치를 구현할 수도 있다.
도6의 상태에서, 차량의 작동 상태에 따라 상기 솔레노이드 밸브(60)로부터 유압이 해소되면, 상기 패킹(107)을 밀던 유압이 해소되어, 상기 패킹(107)이 도면의 하부로 이동하고, 상기 마스터 밸브 홀(102) 내의 유압이 해소되면서 상기 마스터 밸브(140)는 도면의 하부로 이동하고, 상기 락 핀(164)이 상기 밸브 그루부(142)에 삽입된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 듀레이션 시스템에 의하면, 간단한 구성으로 엔진의 작동 상태에 따라 밸브 리프트의 듀레이션을 조절할 수 있다.
가변 밸브 듀레이션 시스템의 구성이 상대적으로 작아 밸브 트레인의 전체 높이를 상대적으로 낮게 유지할 수 있다.
기존의 일반 엔진의 과도한 설계 변경 없이도 가변 밸브 듀레이션 시스템을 적용할 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 생산 비용을 절감할 수 있다.
락 핀 등이 2개 이상 구비되어 편하중에 의한 변형 방지와 거동 안정성이 확보될 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 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 엔진 10: 실린더 헤드
12: 캠 캡 20: 이너 브라켓
22: 제1 슬롯 24: 제2 슬롯
25: 제1 슬라이더 핀 26: 핀 슬롯
27: 제2 슬라이더 핀 28: 핀 홀
30: 캠 축 32: 캠 축 홀
40: 제1 캠 부 42: 제1 캠
43: 캠 홀 44: 휠
46: 휠 키 48: 캠 핀
50: 제2 캠 부 52: 제2 캠
54: 연결 핀 60: 솔레노이드 밸브
70: 제1 로커 암 72: 제1 밸브
74: 제1 브릿지 76: 제1 롤러
80: 제2 로커 암 82: 제2 밸브
84: 제2 브릿지 86: 제2 롤러
90: 슬라이더 하우징 94: 베어링
96: 연결 브라켓 100: 위치 조절부
101: 조절부 하우징 102: 마스터 밸브 홀
103: 하우징 제어 유로 104: 리턴 홀
105: 락 유로 106: 패킹 홀
107: 패킹 110: 로커 샤프트
112: 제어 유로 114: 윤활 유로
120: 아우터 샤프트 122: 가이드 슬롯
130: 어퍼 브라켓 132: 스타퍼
140: 마스터 밸브 142: 밸브 그루부
144: 밸브 유로 146: 마스터 밸브 스프링
148: 마스터 밸브 돌출부 150: 스프링 시트
160: 락 부 162: 락 핀 하우징
164: 락 핀 166: 락 핀 스프링
170: 니들 밸브 180: 유로 패킹

Claims (17)

  1. 캠 축;
    제1 캠을 포함하고, 상기 캠 축이 삽입되며, 상기 캠 축에 대한 상기 제1 캠의 상대적인 위상이 가변 될 수 있는 제1 캠 부;
    상기 캠 축의 회전을 상기 제1 캠 부에 전달하는 이너 브라켓;
    상기 이너 브라켓이 회전 가능하게 삽입되는 슬라이더 하우징;
    그 일단이 상기 제1 캠과 접촉하고, 그 타단에 제1 밸브가 결합된 제1 로커 암;
    상기 제1 로커 암이 회전 가능하게 결합하는 로커 샤프트;
    선택적으로 유압을 공급하도록 구비된 솔레노이드 밸브; 및
    상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 상기 슬라이더 하우징의 상대적인 위치를 이동시키는 위치 조절부;
    를 포함하되,
    상기 위치 조절부는
    마스터 밸브 홀이 형성된 조절부 하우징;
    밸브 그루부가 형성되며, 상기 마스터 밸브 홀에 삽입되어 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 그 위치가 이동하여 상기 슬라이더 하우징의 상기 캠 축에 대한 상대적인 위치를 이동시키는 마스터 밸브; 및
    상기 밸브 그루부에 삽입되고, 상기 솔레노이드 밸브로부터 유압 공급에 따라 상기 밸브 그루부에서 이탈되어 상기 마스터 밸브가 이동하도록 하는 락 부;
    를 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 락 부는
    상기 조절부 하우징에 결합하는 락 핀 하우징;
    상기 락 핀 하우징에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 락 핀; 및
    상기 락 핀 하우징에 구비되며 상기 락 핀을 탄성 지지하여 상기 락 핀이 상기 밸브 그루부에 결합하도록 하는 락 핀 스프링;
    을 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 조절부 하우징에는 상기 락 핀으로 유압을 전달하는 하우징 제어 유로가 형성되며,
    상기 마스터 밸브에는 상기 하우징 제어 유로와 연통하여 상기 하우징 제어 유로로부터의 유압 공급에 따라 상기 락 핀을 상기 밸브 그루부에서 이탈시키는 밸브 유로가 형성된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 하우징 제어 유로에 구비되는 니들 밸브;
    를 더 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  5. 제3항에서,
    상기 조절부 하우징에는 상기 마스터 밸브 홀의 유압을 해소하는 리턴 홀이 형성된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 조절부 하우징에는 상기 하우징 제어 유로와 연통하는 락 유로가 형성되고,
    상기 조절부 하우징에는 상기 락 유로와 연통하며, 상기 리턴 홀과 교차하는 패킹 홀이 형성되며,
    상기 패킹 홀에는 상기 락 유로로부터 유압을 전달받아 선택적으로 상기 리턴 홀을 차단하는 패킹이 구비된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 조절부 하우징에 구비되어 상기 마스터 밸브를 탄성 지지하는 마스터 밸브 스프링;
    을 더 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 마스터 밸브에는 상기 마스터 밸브 스프링과 접촉하고 상기 하우징 제어 유로로부터의 유압을 기밀하는 마스터 밸브 돌출부가 형성된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  9. 제1항에서,
    상기 로커 샤프트에는 제어 유로가 형성되며,
    상기 솔레노이드 밸브와 상기 위치 조절부는 상기 제어 유로와 연통하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  10. 제1항에서,
    상기 조절부 하우징은 상기 로커 샤프트를 지지하도록 장착된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  11. 제1항에서,
    상기 이너 브라켓에는 제1, 2 슬롯이 형성되며,
    상기 제1 캠 부는
    휠 키가 형성되어, 상기 제1 캠과 결합하는 휠;
    을 포함하고,
    상기 캠 축과 연결된 연결 핀;
    상기 휠 키가 그 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 핀 슬롯이 형성되어, 상기 제1 슬롯에 회전 가능하게 삽입되는 제1 슬라이더 핀; 및
    상기 연결 핀이 그 길이 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 핀 홀이 형성되어, 상기 제2 슬롯에 회전 가능하게 삽입되는 제2 슬라이더 핀;
    을 더 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 슬라이더 하우징과 상기 이너 브라켓 사이에 삽입되는 베어링;
    을 더 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 로커 암의 일단에 구비되어 상기 제1 캠과 접촉하는 제1 롤러; 및
    상기 제1 로커 암의 타단에 연결된 제1 브릿지;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 브릿지에 상기 제1 밸브가 2개 연결된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  14. 제11항에서,
    가이드 슬롯이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되어 결합하는 아우터 샤프트;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 캠에는 캠 핀이 결합되고, 상기 캠 핀이 상기 가이드 슬롯에 삽입되어 상기 제1 캠의 회전을 안내하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  15. 제11항에서,
    상기 캠 축과 동일한 위상으로 회전하는 제2 캠을 포함하는 제2 캠 부; 및
    상기 로커 샤프트에 회전 가능하게 결합하여 그 일단이 상기 제2 캠과 접촉하고, 그 타단에 제2 밸브가 결합된 제2 로커 암;
    을 더 포함하는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 로커 암의 일단에 구비되어 상기 제2 캠과 접촉하는 제2 롤러; 및
    상기 제2 로커 암의 타단에 연결된 제2 브릿지;
    를 더 포함하고,
    상기 제2 브릿지에 상기 제2 밸브가 2개 연결된 가변 밸브 듀레이션 시스템.
  17. 제2항에서,
    상기 락 핀 하우징, 상기 락 핀 및 상기 락 핀 스프링은 적어도 2개 이상 구비되는 가변 밸브 듀레이션 시스템.
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