KR20190069978A - 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진 - Google Patents

연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 관한 것으로, 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛, 상기 캠 축의 회전을 상기 캠 유닛에 전달하는 이너 휠, 상기 이너 휠이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축과 평행한 방향으로 하우징 힌지 홀이 형성된 휠 하우징, 상기 캠 축과 평행한 방향으로 슬라이더 힌지 홀과 슬라이더 제어 홀이 형성된 슬라이더, 상기 하우징 힌지 홀과 상기 슬라이더 힌지 홀에 삽입되는 힌지 샤프트, 및 상기 슬라이더 제어 홀에 삽입되는 편심 캠이 형성된 제어 샤프트를 포함하며, 선택적으로 상기 제어 샤프트를 회전시켜 상기 슬라이더를 통해 상기 휠 하우징의 위치를 상기 캠 축의 수직한 방향으로 이동시키는 제어부를 포함한다.

Description

연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진{CONTINUOUS VARIABLE VAVLE DURATION APPARATUS AND ENGINE PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 밸브의 듀레이션을 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 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 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치가 연구되고 있다.
또한, 밸브의 열림 시간을 조절하는 것으로 CVVT(Continuous Variable Valve Timing)기술이 개발되어왔는데, 이는 밸브 듀레이션이 고정된 상태로 밸브 열림/닫힘 시점이 동시에 변경되는 기술이다.
그러나, 종래의 CVVL 또는 CVVT는 구성이 복잡하고 비용이 고가인 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 엔진의 작동 상태에 따라 밸브의 듀레이션을 조절할 수 있는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛, 상기 캠 축의 회전을 상기 캠 유닛에 전달하는 이너 휠, 상기 이너 휠이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축과 평행한 방향으로 하우징 힌지 홀이 형성된 휠 하우징, 상기 캠 축과 평행한 방향으로 슬라이더 힌지 홀과 슬라이더 제어 홀이 형성된 슬라이더, 상기 하우징 힌지 홀과 상기 슬라이더 힌지 홀에 삽입되는 힌지 샤프트, 및 상기 슬라이더 제어 홀에 삽입되는 편심 캠이 형성된 제어 샤프트를 포함하며, 선택적으로 상기 제어 샤프트를 회전시켜 상기 슬라이더를 통해 상기 휠 하우징의 위치를 상기 캠 축의 수직한 방향으로 이동시키는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 휠 하우징에는 상기 캠 축에 수직한 방향으로 가이드 홀이 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 휠 하우징의 이동을 안내하도록 상기 가이드 홀에 삽입되는 가이드 샤프트를 포함하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부는 상기 가이드 샤프트를 지지하는 가이드 브라켓을 더 포함할 수 있다.
상기 이너 휠에는 제1, 2 슬라이딩 홀이 형성되고, 상기 캠 유닛에는 캠 슬롯이 형성되며, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 축에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠 및 상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠을 더 포함할 수 있다.
상기 롤러 캠은 상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 롤러 캠 바디; 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 캠 헤드 및 상기 롤러 캠의 이탈을 방지하도록 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 롤러 휠은 상기 캠 축에 슬라이딩 가능하게 결합되는 휠 바디 및 상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 휠 헤드를 포함할 수 있다.
상기 캠 축의 내부에는 그 길이방향을 따라 캠 축 오일 홀이 형성되고, 상기 롤러 휠의 상기 휠 바디에는 상기 캠 축 오일 홀과 연통하는 바디 오일 홀이 형성되고, 상기 롤러 휠의 상기 휠 헤드에는 상기 바디 오일 홀과 연통하는 오일 그루부가 형성될 수 있다.
상기 캠 유닛은 하나의 실린더와 그와 이웃한 실린더에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부를 포함하고, 상기 이너 휠은 상기 캠 축의 회전을 상기 제1, 2 캠 부에 각각 전달하는 제1, 2 이너 휠을 포함할 수 있다.
상기 제1, 2 이너 휠은 상대 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 휠 하우징 내에 구비되며, 상기 제1, 2 이너 휠을 지지하는 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 이너 휠과 상기 제2 이너 휠이 결합될 수 있다.
상기 제1, 2 캠 부에는 2개의 캠이 형성되고, 상기 각 캠들 사이에는 캠 캡 결합부가 형성되며, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 캡 결합부를 회전 가능하게 지지하는 캠 지지부가 형성된 캠 캡을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 샤프트에 복수 개의 저널이 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 복수 개의 저널을 회전 가능하게 각각 지지하도록 구비되는 복수 개의 저널 브라켓을 더 포함할 수 있다.
상기 저널 브라켓은 상기 캠 캡에 장착될 수 있다.
상기 복수 개의 저널 브라켓 중 적어도 어느 하나에는 저널 브라켓 돌출부가 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 제어 샤프트에 결합하며 선택적으로 상기 저널 브라켓 돌출부에 접촉하여 상기 제어 샤프트의 회전을 제한하는 스타퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 슬라이더에는 슬라이더 결합 홀이 형성되고, 상기 힌지 샤프트에는 힌지 샤프트 그루부가 형성되며, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 결합 홀과 상기 힌지 샤프트 그루부에 삽입되어 상기 힌지 샤프트가 분리되는 것을 방지하는 결합 핀을 더 포함할 수 있다.
상기 휠 하우징에는 상기 제어 샤프트가 삽입되는 제어 샤프트 홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 엔진은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 포함할 수있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 의하면, 간단한 구성으로 엔진의 작동 상태에 따라 밸브의 듀레이션을 조절할 수 있다.
연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 구성이 상대적으로 작아 밸브 트레인의 전체 높이를 상대적으로 낮게 유지할 수 있다.
기존의 일반 엔진의 과도한 설계 변경 없이도 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 적용할 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 생산 비용을 절감할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치가 장착된 엔진의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 측면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 분해 사시도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 분해 사시도이다.
도6 및 도7은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 휠 하우징을 도시한 도면이다.
도8 및 도9는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 이너 휠과 캠 유닛을 도시한 도면이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 스타퍼를 도시한 도면이다.
도11 및 도12는 은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 이너 휠을 도시한 도면이다.
도13 내지 도15는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도16 및 도17은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도18은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 슬롯을 도시한 도면이다.
도19는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 밸브 프로파일을 나타난 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 연속 가변 밸브 듀레이션 장치가 장착된 엔진의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 측면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 분해 사시도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 분해 사시도이고, 도6 및 도7은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 휠 하우징을 도시한 도면이다.
도1 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진(1)은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 포함한다.
상기 엔진에 4개의 실린더(201, 202, 203, 204)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 캠 축(30), 캠(71)이 형성되고, 상기 캠 축(30)이 삽입되는 캠 유닛(70), 상기 캠 축(30)의 회전을 상기 캠 유닛(70)에 전달하는 이너 휠(80), 상기 이너 휠(80)이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축(30)과 평행한 방향으로 하우징 힌지 홀(92)이 형성된 휠 하우징(90), 상기 캠 축(30)과 평행한 방향으로 슬라이더 힌지 홀(152)과 슬라이더 제어 홀(154)이 형성된 슬라이더(150), 상기 하우징 힌지 홀(92)과 상기 슬라이더 힌지 홀(152)에 삽입되는 힌지 샤프트(160), 및 상기 슬라이더 제어 홀(154)에 삽입되는 편심 캠(104)이 형성된 제어 샤프트(102)를 포함하며, 선택적으로 상기 제어 샤프트(102)를 회전시켜 상기 슬라이더(150)를 통해 상기 휠 하우징(90)의 위치를 상기 캠 축(30)의 수직한 방향으로 이동시키는 제어부(100)를 포함한다.
여기서, 밸브 듀레이션은 밸브가 개방된 시간, 즉, 밸브의 열림 시간부터 닫힘 시간을 의미한다.
상기 캠 축(30)은 흡기 챔 축일 수 있고, 흡기 축과 배기 캠 축일 수도 있다.
상기 휠 하우징(90)에는 상기 캠 축(30)에 수직한 방향으로 가이드 홀(94)이 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 휠 하우징(90)의 이동을 안내하도록 상기 가이드 홀(94)에 삽입되는 가이드 샤프트(132)를 포함하는 가이드부(130)를 포함한다.
상기 가이드부(130)는 상기 가이드 샤프트(132)를 지지하는 가이드 브라켓(134)을 더 포함한다.
상기 제어부(100)는 상기 제어 샤프트(102)를 선택적으로 회전시키는 제어 모터(120)를 더 포함한다.
도8 및 도9는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 이너 휠과 캠 유닛을 도시한 도면이고, 도10은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 스타퍼를 도시한 도면이다.
도11 및 도12는 은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 이너 휠을 도시한 도면이다.
도1 내지 도12를 참조하면, 상기 이너 휠(80)에는 제1, 2 슬라이딩 홀(86, 88)이 형성되고, 상기 캠 유닛(70)에는 캠 슬롯(74)이 형성된다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 축(30)에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀(86)에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠(60) 및 상기 캠 슬롯(74)에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀(88)에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠(82)을 더 포함한다.
상기 롤러 캠(82)은 상기 캠 슬롯(74)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 롤러 캠 바디(82a) 및 상기 제2 슬라이딩 홀(88)에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠 헤드(82b)를 포함한다.
상기 롤러 캠(82)에는 상기 롤러 캠(82)의 이탈을 방지하는 돌출부(82c)가 형성 되며, 상기 돌출부(82c)는 상기 캠 슬롯(74)에 슬라이딩 가능하며, 상기 롤러 캠(82)의 상기 캠 축(30) 길이방향 이탈을 방지할 수 있다.
상기 롤러 휠(60)은 상기 캠 축(30)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 휠 바디(62) 및 상기 제1 슬라이딩 홀(86)에 회전 가능하게 삽입되는 휠 헤드(64)를 포함하며, 상기 휠 바디(62)와 상기 휠 헤드(64)는 일체로 형성될 수 있다.
상기 캠 축(30)에는 캠 축 홀(34)이 형성되고, 상기 롤러 휠(60)의 휠 바디(62)가 상기 캠 축 홀(34)에 이동 가능하게 삽입되며, 상기 휠 헤드(64)가 상기 제1 슬라이딩 홀(86) 내에서 회전 가능하게 구비된다.
상기 캠 축(30)의 내부에는 그 길이방향을 따라 캠 축 오일 홀(32)이 형성되고, 상기 롤러 휠(60)의 상기 휠 바디(62)에는 상기 캠 축 오일 홀(32)과 연통하는 바디 오일 홀(66)이 형성되고, 상기 롤러 휠(60)의 상기 휠 헤드(64)에는 상기 바디 오일 홀(66)과 연통 홀(69)을 통해 연통하는 오일 그루부(68; 도13 참조)가 형성된다.
상기 캠 축 오일 홀(32)로 전달되는 윤활유가 상기 바디 오일 홀(66), 상기 연통 홀(69) 및 상기 오일 그루부(68)을 통해 상기 이너 휠(80)으로 원활하게 전달될 수 있다.
상기 캠 유닛(70)은 하나의 실린더, 예를 들어 상기 제1 실린더(201)와 그와 이웃한 실린더, 예를 들어 상기 제2 실린더(202)에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부(70a, 70b)를 포함하고, 상기 이너 휠(80)은 상기 캠 축(30)의 회전을 상기 제1, 2 캠 부(70a, 70b)에 각각 전달하는 제1, 2 이너 휠(80a, 80b)을 포함할 수 있다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 휠 하우징(90) 내에 구비되며, 상기 제1, 2 이너 휠(80a, 80b)과 결합하는 베어링(140)을 더 포함한다.
상기 베어링(140)은 니들 베어링 일 수 있고, 하나의 휠 하우징(90) 내에 상기 제1, 2 이너 휠(80a, 80b)이 구비되고, 상기 베어링(140)에 의해 상기 제1, 2 이너 휠(80a, 80b)이 원활하게 회전 가능하다.
또한, 하나의 휠 하우징(90) 내에 상기 제1, 2 이너 휠(80a, 80b)이 구비되어 부품 수가 줄어들어 생산성 및 경제성이 향상될 수 있고, 전체 기구가 차지하는 공간이 줄어들 수 있다.
상기 휠 하우징(90) 내에 구비되는 상기 제1 이너 휠(80a)과 상기 제2 이너 휠(80b)이 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이너 휠(80a)과 상기 제2 이너 휠(80b)에 각각 제1 이너 휠 결합부(84)와 제2 이너 휠 결합부(85)가 형성되어 상기 제1 이너 휠 결합부(84)과 제2 이너 휠 결합부(85)가 결합될 수 있다.
도면에는 상기 제1 이너 휠 결합부(84)과 제2 이너 휠 결합부(85)가 각각 볼록/오목 형상으로 이를 결합한 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1, 2 이너 휠(80a, 08b)이 상대 회전이 가능하도록 결합하는 다양한 결합 구조일 수 있다.
상기 제1 이너 휠(80a)과 상기 제2 이너 휠(80b)이 결합된 경우, 상기 제1 이너 휠(80a)과 상기 제2 이너 휠(80b)이 분리된 경우보다, 부품, 예를 들어 베어링, 이너 휠, 휠 하우징 등의 제작 공차에 의한 흔들림이 방지되어 보다 안정적인 거동이 가능하다.
상기 제1, 2 캠 부(70a, 70b)에는 2개의 캠(71, 72)이 형성되고, 상기 각 캠들(71, 72) 사이에는 캠 캡 결합부(76)가 형성될 수 있다.
상기 캠(71, 72)과 접촉하여 밸브(200)가 개폐된다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 캡 결합부(76)를 회전 가능하게 지지하는 캠 지지부(46)가 형성된 캠 캡(40)을 더 포함할 수 있다.
상기 캠 캡 결합부(76)가 형성된 캠 유닛(70)을 회전 가능하게 지지하는 캠 캡(40)에 상기 가이드 브라켓(134)이 결합한다.
상기 제어 샤프트(102)에 복수 개의 저널(106)이 형성되고, 상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 복수 개의 저널(106)을 회전 가능하게 각각 지지하도록 구비되는 복수 개의 저널 브라켓(110)을 더 포함한다.
상기 저널 브라켓(110)은 상기 캠 캡(40)에 결합되어 조립 및 정비가 용이할 수 있다.
상기 복수 개의 저널 브라켓(110) 중 적어도 어느 하나에는 저널 브라켓 돌출부(111)가 형성되고, 선택적으로 상기 저널 브라켓 돌출부(111)에 접촉하여 상기 제어 샤프트(102)의 회전을 제한하도록 스타퍼(50)가 상기 제어 샤프트(102)에 결합한다.
상기 슬라이더(150)에는 슬라이더 결합 홀(156)이 형성되고, 상기 힌지 샤프트(160)에는 힌지 샤프트 그루부(162)가 형성되며, 결합 핀(164)이 상기 결합 홀(156)과 상기 힌지 샤프트 그루부(162)에 삽입되어 상기 힌지 샤프트(160)가 분리되는 것을 방지한다.
상기 휠 하우징(90)에는 상기 제어 샤프트(102)가 삽입되는 제어 샤프트 홀(96)이 형성된다.
도13 내지 도15는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면 고, 도16및 도17은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도10의 (b) 및 도13에 도시된 바와 같이, 중립 상태, 즉, 상기 캠 축(30)과 상기 캠 유닛(70)의 회전 중심이 일치한 경우, 상기 캠(71, 72)은 상기 캠 축(30)과 동일한 속도로 회전한다.
엔진의 작동 상태에 따라 미도시한 ECU (engine control unit or electric control unit)가 상기 제어부(100)에 제어 신호를 인가하면, 예를 들어 제어 모터(120)가 상기 제어 샤프트(102)를 회전 시킨다.
그러면, 상기 편심 캠(104)과 상기 슬라이더 제어 홀(154)를 통해 연결된 상기 슬라이더(150)가 상기 횔 하우징(90)을 밀거나 당겨 상기 횔 하우징(90)이 상기 가이드 샤프트(132)를 따라 이동한다.
즉, 도10의 (a), 도10의 (c), 도14 및 도15에 도시된 바와 같이, 상기 제어 샤프트(102)의 회전에 의해 상기 캠 축(30)에 대한 상기 휠 하우징(90)의 상대 위치가 변경된다.
상기 휠 하우징(90)의 위치가 상기 캠 축(30)의 회전 중심에 대해 일 방향으로 이동하면, 상기 캠 축(30)에 대한 상기 캠(71, 72)의 회전 속도가 그 위상에 따라 변경된다.
즉, 상기 롤러 휠(60)의 휠 바디(62)가 상기 캠 축(30)에 형성된 캠 축 홀(34)에 이동 가능하게 삽입되며, 상기 휠 헤드(64) 상기 제1 슬라이딩 홀(86) 내에서 회전 가능하게 삽입되며, 상기 롤러 캠(82)이 상기 제2 슬라이딩 홀(88)에 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 슬롯(74) 내에서 이동 가능하기 때문에, 상기 캠(71, 72)은 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 회전 속도가 변하게 된다.
상기 휠 하우징(90)의 위치가 상기 캠 샤프트(30)의 회전 중심에 대해 일 방향으로 이동하면, 도16의 (a)에서 (b) 및 (b)에서 (c) 사이 에서는 상대적으로 상기 캠(71, 72)의 회전 속도가 빨라졌다가, (c) 에서 (d) 및 (d) 에서 (a) 사이에서는 상대적인 회전 속도가 느려지게 된다.
상기 휠 하우징(90)의 위치가 상기 캠 샤프트(30)의 회전 중심에 대해 반대 방향으로 이동하면 도17의 (a)에서 (b) 및 (b)에서 (c) 사이 에서는 상대적으로 상기 캠(71, 72)의 회전 속도가 느려졌다가, (c) 에서 (d) 및 (d) 에서 (a) 사이에서는 상대적인 회전 속도가 빨라지게 된다.
도18은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 슬롯을 도시한 도면이고, 도19는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 밸브 프로파일을 나타난 그래프이다.
도18에 도시된 바와 같이, 상기 캠 슬롯(74)이 상기 캠(71 또는 72) 보다 진각(도18의 74a) 또는 지각(도18의 74b)된 위치에 형성될 수 있고, 또는 캠 로브(lobe) 와 동일한 위상에 형성되어 다양한 형상의 밸브 프로파일을 형성할 수 있다.
상기 밸브(200)의 최대 리프트 값은 일정하고, 상기 휠 하우징(90)의 위치가 상대적으로 변함에 따라 상기 캠(71, 72)의 상기 캠 축(30)에 대한 상대 회전 속도가 변하며, 상기 밸브(200)를 여닫는 시간이 변하고, 따라서, 상기 밸브(200)의 듀레이션이 변하게 된다.
상기 캠 슬롯(74)의 형성 위치, 상기 밸브(200)의 장착 각도 등에 따라 도19의 (a)에 도시된 바와 같이, 밸브를 여는 시간과 닫는 시간이 동시에 변경될 수 있다.
또한, 도19의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(200)의 열림 시간은 일정하게 하고, 상기 밸브(200)의 닫힘 시간을 진각(advanced) 시키거나, 지각(retarded) 시킬 수도 있다.
반대로, 도19의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(200)의 닫힘 시간은 일정하게 하고, 상기 밸브(200)의 열림 시간을 진각(advanced) 시키거나, 지각(retarded) 시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 의하면, 밸브 리프트의 다양한 듀레이션을 구현 할 수 있다.
또한, 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 구성이 상대적으로 작아 밸브 트레인의 전체 높이를 상대적으로 낮게 유지할 수 있다.
또한, 기존의 일반 엔진의 과도한 설계 변경 없이도 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 적용할 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 생산 비용을 절감할 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 30: 캠 축
32: 캠 축 오일 홀 34: 캠 축 홀
40: 캡 캡 46: 캠 지지부
50: 스타퍼 60: 롤러 휠
62: 휠 바디
64: 휠 헤드 66: 바디 오일 홀
68: 오일 그루부 69: 연통 홀
70: 캠 유닛 70a, 70b: 제1, 2 캠 부
71, 72: 캠 74: 캠 슬롯
76: 캠 캡 결합부 80: 이너 휠
82: 롤러 캠 82a: 롤러 캠 바디
82b: 롤러 캠 헤드 82c: 돌출부
83: 캠 슬롯 84: 제1 이너 휠 결합부
85: 제2 이너 휠 결합부 86: 제1 슬라이딩 홀
88: 제2 슬라이딩 홀 90: 휠 하우징
92: 하우징 힌지 홀 94: 가이드 홀
96: 제어 샤프트 홀 100: 제어부
102: 제어 샤프트 104: 편심 캠
106: 저널 110: 저널 브라켓
111: 저널 브라켓 돌출부 112: 저널 베어링
120: 제어 모터 130: 가이드부
132: 가이드 샤프트 134: 가이드 브라켓
140: 베어링 150: 슬라이더
152: 슬라이더 힌지 홀 154: 슬라이드 제어 홀
156: 슬라이더 결합 홀 160: 힌지 샤프트
162: 힌지 샤프트 그루부 164: 결합 핀
200: 밸브 211~214: 제1~4 실린더

Claims (17)

  1. 캠 축;
    캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되는 캠 유닛;
    상기 캠 축의 회전을 상기 캠 유닛에 전달하는 이너 휠;
    상기 이너 휠이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 캠 축과 평행한 방향으로 하우징 힌지 홀이 형성된 휠 하우징;
    상기 캠 축과 평행한 방향으로 슬라이더 힌지 홀과 슬라이더 제어 홀이 형성된 슬라이더;
    상기 하우징 힌지 홀과 상기 슬라이더 힌지 홀에 삽입되는 힌지 샤프트; 및
    상기 슬라이더 제어 홀에 삽입되는 편심 캠이 형성된 제어 샤프트를 포함하며, 선택적으로 상기 제어 샤프트를 회전시켜 상기 슬라이더를 통해 상기 휠 하우징의 위치를 상기 캠 축의 수직한 방향으로 이동시키는 제어부;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 휠 하우징에는 상기 캠 축에 수직한 방향으로 가이드 홀이 형성되고,
    상기 휠 하우징의 이동을 안내하도록 상기 가이드 홀에 삽입되는 가이드 샤프트를 포함하는 가이드부;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 가이드부는
    상기 가이드 샤프트를 지지하는 가이드 브라켓;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 이너 휠에는 제1, 2 슬라이딩 홀이 형성되고,
    상기 캠 유닛에는 캠 슬롯이 형성되며,
    상기 캠 축에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠; 및
    상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 롤러 캠은
    상기 캠 슬롯에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 롤러 캠 바디;
    상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 캠 헤드; 및
    상기 롤러 캠의 이탈을 방지하도록 형성된 돌출부;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 롤러 휠은
    상기 캠 축에 슬라이딩 가능하게 결합되는 휠 바디; 및
    상기 제1 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 휠 헤드;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 캠 축의 내부에는 그 길이방향을 따라 캠 축 오일 홀이 형성되고,
    상기 롤러 휠의 상기 휠 바디에는 상기 캠 축 오일 홀과 연통하는 바디 오일 홀이 형성되고,
    상기 롤러 휠의 상기 휠 헤드에는 상기 바디 오일 홀과 연통하는 오일 그루부가 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 캠 유닛은 하나의 실린더와 그와 이웃한 실린더에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부를 포함하고,
    상기 이너 휠은 상기 캠 축의 회전을 상기 제1, 2 캠 부에 각각 전달하는 제1, 2 이너 휠을 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1, 2 이너 휠은 상대 회전이 가능하도록 결합된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 휠 하우징 내에 구비되며, 상기 제1, 2 이너 휠을 지지하는 베어링;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 제1, 2 캠 부에는 2개의 캠이 형성되고,
    상기 각 캠들 사이에는 캠 캡 결합부가 형성되며,
    상기 캠 캡 결합부를 회전 가능하게 지지하는 캠 지지부가 형성된 캠 캡;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제어 샤프트에 복수 개의 저널이 형성되고,
    상기 복수 개의 저널을 회전 가능하게 각각 지지하도록 구비되는 복수 개의저널 브라켓;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 저널 브라켓은 상기 캠 캡에 장착되는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 복수 개의 저널 브라켓 중 적어도 어느 하나에는 저널 브라켓 돌출부가 형성되고,
    상기 제어 샤프트에 결합하며 선택적으로 상기 저널 브라켓 돌출부에 접촉하여 상기 제어 샤프트의 회전을 제한하는 스타퍼;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 슬라이더에는 슬라이더 결합 홀이 형성되고,
    상기 힌지 샤프트에는 힌지 샤프트 그루부가 형성되며,
    상기 결합 홀과 상기 힌지 샤프트 그루부에 삽입되어 상기 힌지 샤프트가 분리되는 것을 방지하는 결합 핀;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 휠 하우징에는 상기 제어 샤프트가 삽입되는 제어 샤프트 홀이 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  17. 제1항에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치가 장착된 엔진.
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