KR20230102612A - 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 관한 것으로, 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되며, 상기 캠 축에 대한 상대적인 위상이 가변될 수 있는 전방 캠 유닛 및 후방 캠 유닛, 상기 캠 축의 회전을 상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에 각각 전달하는 전방 이너 휠 및 후방 이너 휠, 전방 가이드 브라켓 및 후방 가이드 브라켓, 상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠이 각각 회전 가능하게 삽입되며, 전방 가이드 나사산과 후방 가이드 나사산이 각각 형성되고, 상기 전방 가이드 브라켓 및 후방 가이드 브라켓에 각각 이동 가능하게 삽입되는 전방 휠 하우징 및 후방 휠 하우징, 상기 전방 가이드 나사산을 회전시키는 전방 제어 웜이 형성된 전방 제어 샤프트, 상기 후방 가이드 나사산을 회전시키는 후방 제어 웜이 형성된 후방 제어 샤프트, 선택적으로 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트의 상대적인 위상을 가변시키도록 구비된 위상 제어기, 상기 후방 제어 샤프트를 구동하는 메인 구동부, 상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에 대응하는 각각의 기통의 진동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 진동 센서 및 상기 각 진동 센서의 출력 신호에 따라 상기 메인 구동부 및 상기 위상 제어기의 작동을 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법{CONTINUOUS VARIABLE VAVLE DURATION APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제작 공차에 의한 기통간 작동 편차를 조절할 수 있는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법에 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 열려 있는 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, 밸브의 열림 시간을 조절하는 것으로 CVVT(Continuous Variable Valve Timing)기술이 개발되어왔는데, 이는 밸브 듀레이션이 고정된 상태로 밸브 열림/닫힘 시점이 동시에 변경되는 기술이다.
또한, 밸브의 듀레이션을 가변하는 연속 가변 밸브 듀레이션(continuous variable valve duration; CVVD) 장치가 연구되고 있다.
그런데, 연속 가변 밸브 듀레이션 (CVVD) 기구는 두 쌍의 리프터-ASSY를 한 세트로 구성된다. 부품별 제조 편차가 존재하므로 앞, 뒤 휠 하우징의 정렬이 틀어져 앞, 뒤 CVVD 편심 휠의 회전축 편차가 발생할 수 있다.
앞, 뒤 CVVD 편심 휠의 편차는 앞, 뒤 CVVD 기구의 작동을 다르게 하여 1, 2번 기통과 3, 4번 기통의 밸브 듀레이션이 달라질 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 CVVD 기구의 제조 편차를 보정하여 엔진 작동성을 향상시키는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는, 캠 축, 캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되며, 상기 캠 축에 대한 상대적인 위상이 가변될 수 있는 전방 캠 유닛 및 후방 캠 유닛, 상기 캠 축의 회전을 상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에 각각 전달하는 전방 이너 휠 및 후방 이너 휠, 전방 가이드 브라켓 및 후방 가이드 브라켓, 상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠이 각각 회전 가능하게 삽입되며, 전방 가이드 나사산과 후방 가이드 나사산이 각각 형성되고, 상기 전방 가이드 브라켓 및 후방 가이드 브라켓에 각각 이동 가능하게 삽입되는 전방 휠 하우징 및 후방 휠 하우징, 상기 전방 가이드 나사산을 회전시키는 전방 제어 웜이 형성된 전방 제어 샤프트, 상기 후방 가이드 나사산을 회전시키는 후방 제어 웜이 형성된 후방 제어 샤프트, 선택적으로 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트의 상대적인 위상을 가변시키도록 구비된 위상 제어기, 상기 후방 제어 샤프트를 구동하는 메인 구동부, 상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에 대응하는 각각의 기통의 진동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 진동 센서 및 상기 각 진동 센서의 출력 신호에 따라 상기 메인 구동부 및 상기 위상 제어기의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트 중 어느 하나의 일단에는 이너 샤프트가 형성되고, 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트 중 다른 어느 하나의 일단에는 상기 이너 샤프트가 회전 가능하게 삽입되는 아우터 샤프트가 형성되며, 상기 위상 제어기는 상기 이너 샤프트에 장착되는 스테이터, 상기 아우터 샤프트에 장착되는 로터, 상기 이너 샤프트와 상기 아우터 샤프트의 상대적 위상각을 측정하는 위상각 센서, 상기 로터에 전원 및 제어 신호를 인가하도록 상기 아우터 샤프트에 회전 가능하게 장착되는 복수 개의 슬립 링 및 상기 복수 개의 슬립 링과 각각 접촉하는 브러쉬를 포함할 수 있다.
상기 스테이터는 영구 자석을 포함하고, 상기 로터는 전자석을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 이너 샤프트와 상기 아우터 샤프트를 고정하는 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 후방 가이드 나사산과 치합하는 이너 나사산이 형성되고, 상기 후방 제어 웜과 치합하는 아우터 나사산이 형성되어 상기 후방 가이드 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 후방 웜 휠 및 상기 전방 가이드 나사산과 치합하는 이너 나사산이 형성되고, 상기 전방 제어 웜과 치합하는 아우터 나사산이 형성되어 상기 전방 가이드 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 전방 웜 휠을 더 포함할 수 있다.
상기 전방 가이드 브라켓과 상기 후방 가이드 브라켓에는 전방 제어 샤프트 및 상기 후방 제어 샤프트가 각각 삽입되는 제어 샤프트 홀이 형성될 수 있다.
상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠에는 각각 제1, 2 슬라이딩 홀이 형성되고, 상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에는 각각 캠 슬롯이 형성되며, 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 캠 축에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀에 각각 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠 및 상기 캠 슬롯에 각각 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 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛은 하나의 기통과 그와 이웃한 기통에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부를 포함하고, 상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠은 상기 캠 축의 회전을 상기 제1, 2 캠 부에 각각 전달하는 제1, 2 이너 휠을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제어기가 상기 위상 제어기의 작동을 제어하여 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트의 상대적인 위상을 고정하는 단계, 상기 제어기가 상기 진동 센서의 출력 신호를 포함한 차량 작동 상태 측정부의 출력 신호에 따라 각 기통의 러프니스를 측정하는 단계, 상기 제어기가 측정된 각 기통의 러프니스를 미리 설정된 허용 러프니스와 비교하는 단계 및 상기 각 기통의 러프니스가 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하면 제어를 중단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법은 상기 각 기통의 러프니스가 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하지 않으면, 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛에 대응 기통인지 판단하는 단계 및 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛에 대응 기통인 경우, 상기 제어기가 상기 메인 구동부를 구동하여 상기 후방 제어 샤프트의 위상을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법은 상기 제어기가 상기 위상 제어기를 구동하여 상기 전방 제어 샤프트의 위상을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법은 상기 제어기가 상기 메인 구동부와 상기 위상 제어기의 제어 수행을 기록하는 단계 및 상기 기록된 제어 수행의 수가 설정된 제어 수행 기록에 해당하면 제어를 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법에 의하면, CVVD 기구의 제조 편차를 보정하여 엔진 작동성을 향상시킬 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 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 측면도이다.
도4는 도1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 일부 단면도이다.
도5 및 도6은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 분해사시도이다.
도7은 도1의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 단면도이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 적용되는 이너 휠의 일부 사시도이다.
도9는 도8의 분해 사시도이다.
도10 내지 도12는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도13은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 슬롯을 도시한 도면이다.
도14는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 밸브 프로파일을 나타난 그래프이다.
도15는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 ...부, ...수단 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
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 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 측면도이고, 도4는 도1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 일부 단면도이다.
도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진(1)은 실린더 헤드(3)와 엔진 블록(5)을 포함하고, 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치가 상기 실린더 헤드(3)에 장착된다.
상기 엔진에 4개의 기통(201, 202, 203, 204)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 차량의 작동 상태를 측정하여 해당 신호를 출력하는 차량 작동 상태 측정부(20) 및 상기 차량 작동 상태 측정부(20)의 출력 신호에 따라 후술하는 메인 구동부(106)와 위상 제어기(300)를 제어하는 제어기(100)를 포함할 수 있다.
상기 제어기(100)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 각각 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 냉각 시스템은 메모리(101)를 더 포함할 수 있고, 상기 메모리(101)에 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령이 저장될 수 있다.
상기 차량 작동 상태 측정부(20)는 가속 페달의 작동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 가속 페달 센서(21), 브레이크 페달의 작동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 브레이크 페달 센서(22), 외기온을 측정하여 해당 신호를 출력하는 외기온 센서(23) 및 냉각수의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 냉각수온 센서(24)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 작동 상태 측정부(20)는 상기 메인 구동부(106)의 작동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 각 센서(107)를 포함할 수 있고, 예를 들어 상기 각 센서(107)는 리졸버 일 수 있다.
또한, 상기 차량 작동 상태 측정부(20)는 상기 위상 제어기(300)의 작동에 의한 위상 변화를 측정하여 해당 신호를 출력하는 위상각 센서(306)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 차량 작동 상태 측정부(20)는 해당 기통, 예를 들어 제1, 2, 3, 4 기통(201, 202, 203, 204)에 각각 장착되어 진동을 측정하고 해당 신호를 출력하는 제1, 2, 3, 4 진동 센서(321, 322, 323, 324)를 포함할 수 있다.
도5 및 도6은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 일부 분해사시도이다.
도1 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 캠 축(30), 캠(71, 72)이 형성되고, 상기 캠 축(30)이 삽입되며, 상기 캠 축(30)에 대한 상대적인 위상이 가변될 수 있는 전방 캠 유닛(70a) 및 후방 캠 유닛(70), 상기 캠 축(30)의 회전을 상기 전방 캠 유닛(70a) 및 상기 후방 캠 유닛(70)에 각각 전달하는 전방 이너 휠(80a) 및 후방 이너 휠(80), 전방 가이드 브라켓(130a) 및 후방 가이드 브라켓(130), 상기 전방 이너 휠(80a) 및 상기 후방 이너 휠(80)이 각각 회전 가능하게 삽입되며, 전방 가이드 나사산(92a)과 후방 가이드 나사산(92)이 각각 형성되고, 상기 전방 가이드 브라켓(130a) 및 후방 가이드 브라켓(130)에 각각 이동 가능하게 삽입되는 전방 휠 하우징(90a) 및 후방 휠 하우징(90), 상기 전방 가이드 나사산(92a)을 회전시키는 전방 제어 웜(104a)이 형성된 전방 제어 샤프트(102a), 상기 후방 가이드 나사산(92)을 회전시키는 후방 제어 웜(104)이 형성된 후방 제어 샤프트(102), 선택적으로 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102)의 상대적인 위상을 가변시키도록 구비된 상기 위상 제어기(300), 상기 후방 제어 샤프트(102)를 구동하는 상기 메인 구동부(106), 상기 전방 캠 유닛(70a) 및 상기 후방 캠 유닛(70)에 대응하는 각각의 기통의 진동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 상기 진동 센서(321, 322, 323, 324) 및 상기 각 진동 센서(321, 322, 323, 324)의 출력 신호에 따라 상기 메인 구동부(106) 및 상기 위상 제어기(300)의 작동을 제어하는 상기 제어기(100)를 포함할 수 있다.
상기 캠 축(30)은 흡기 챔 축일 수 있고, 흡기 축과 배기 캠 축일 수도 있다.
상세한 설명 및 청구항에서 전방 및 후방의 의미는 상기 메인 구동부(106)의 위치를 기준으로 정의한 것이다.
도3 및 도4를 참조하면, 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102) 중 어느 하나의 일단에는 이너 샤프트(103a)가 형성되고, 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102) 중 다른 어느 하나의 일단에는 상기 이너 샤프트(103a)가 회전 가능하게 삽입되는 아우터 샤프트(103)가 형성될 수 있다.
즉, 도면에는 상기 전방 제어 샤프트(102a)에 상기 아우터 샤프트(103)가 형성되고, 상기 후방 제어 샤프트(102)에 상기 이너 샤프트(103a)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 반대의 구성도 가능하다.
상기 위상 제어기(300)는 상기 이너 샤프트(103a)에 장착되는 스테이터(302), 상기 아우터 샤프트(103)에 장착되는 로터(304), 상기 이너 샤프트(103a)와 상기 아우터 샤프트(103)의 상대적 위상각을 측정하는 위상각 센서(306), 상기 로터(304)에 전원 및 제어 신호를 인가하도록 상기 아우터 샤프트(103)에 회전 가능하게 장착되는 복수 개의 슬립 링(307, 308, 309) 및 상기 복수 개의 슬립 링(307, 308, 309) 과 각각 접촉하는 브러쉬(310, 311, 312)를 포함할 수 있다.
상기 브러쉬(310, 311, 312)는 위상 제어기 브라켓(340)에 장착될 수 있다.
상기 스테이터(302)는 영구 자석을 포함하고, 상기 로터(304)는 전자석을 포함할 수 있다. 상기 제어기(100)의 제어에 따라 상기 브러쉬(310, 311, 312)와 상기 슬립 링(307, 308, 309)을 통해 전원 및 제어 신호가 전달되어 상기 스테이터(302)와 상기 로터(304)는 상대적인 위상이 변하거나 고정될 수 있어 상기 후방 제어 샤프트(102)와 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 상대적인 위상이 변하거나 고정될 수 있다. 상기 후방 제어 샤프트(102)와 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 상대적인 위상은 상기 위상각 센서(306)에 의해 측정되어 해당 신호가 상기 제어기(100)에 전달될 수 있다.
상기 제어기(100)의 제어에 의한 상기 위상 제어기(300)의 작동은 후술하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 이너 샤프트(103a)와 상기 아우터 샤프트(103)를 고정하는 고정부(330)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정부(330)는 상기 아우터 샤프트(103)에 형성된 볼트 홀(331)과 상기 볼트 홀(331)에 삽입되어 상기 이너 샤프트(103a)와 상기 아우터 샤프트(103)를 고정하는 볼트(332), 예를 들어 무두 볼트를 포함할 수 있다.
최초 엔진(1)의 테스트를 통해 상기 제어기(100)의 제어에 의해 상기 위상 제어기(300)가 작동하여 상기 후방 제어 샤프트(102)와 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 상대적인 위상이 제어되고, 이후 상기 제어기(100)는 상기 위상 제어기(300)의 작동을 고정하여 상기 후방 제어 샤프트(102)와 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 상대적인 위상 변화 없이 상기 엔진(1)이 구동될 수 있다.
그리고, 상기 엔진(1)의 장기적인 사용 후 마모 등에 의한 변형시 상기 제어기(100)는 상기 위상 제어기(300)를 다시 작동시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 고정부(330)를 통해 상기 후방 제어 샤프트(102)와 상기 전방 제어 샤프트(102a)를 고정하여 상대적인 위상 제어 없이 상기 엔진(1)을 구동할 수 있다. 이 경우, 상기 위상 제어기(300)에 전원 및 제어 신호를 인가할 필요가 없어 연비 향상이 가능하다.
도7은 도1의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 단면도이고, 도8은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 적용되는 이너 휠의 일부 사시도이고, 도9는 도8의 분해 사시도이다.
도1 내지 도9를 참조하면, 상기 전방 가이드 브라켓(130a) 및 상기 후방 가이드 브라켓(130)에는 상부 가이드 보스(131)가 형성되고, 상기 전방 휠 하우징(90a) 및 상기 후방 휠 하우징(90)에는 상기 전방 가이드 나사산(92a) 및 상기 후방 가이드 나사산(92)이 각각 형성된 가이드 샤프트(91)가 상기 상부 가이드 보스(131)에 이동 가능하게 삽입된다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 후방 가이드 나사산(92)과 치합하는 이너 나사산(52)이 형성되고, 상기 후방 제어 웜(104)과 치합하는 아우터 나사산(54)이 형성되어 상기 후방 가이드 브라켓(130)에 회전 가능하게 장착되는 후방 웜 휠(50) 및 상기 전방 가이드 나사산(92a)과 치합하는 이너 나사산(52)이 형성되고, 상기 전방 제어 웜(104a)과 치합하는 아우터 나사산(54)이 형성되어 상기 전방 가이드 브라켓(130a)에 회전 가능하게 장착되는 전방 웜 휠(50a)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 상부 가이드 보스(131)의 하부에 장착되어 상기 가이드 샤프트(91)를 지지하는 상부 부싱(170)을 포함할 수 있다. 상기 상부 부싱(170)은 상기 상부 가이드 보스(131)의 회전을 지지하고 마모 발생을 억제할 수 있다.
상기 전방 가이드 브라켓(130a) 및 상기 후방 가이드 브라켓(130))에는 각각 상기 전방 제어 샤프트(102a) 및 상기 후방 제어 샤프트(102)를 지지하는 제어 샤프트 홀(132)이 형성되며, 제어 샤프트 베어링(160)이 상기 전방 제어 샤프트(102a) 및 상기 후방 제어 샤프트(102)를 회전 지지하도록 상기 제어 샤프트 홀(132)에 장착된다.
상기 가이드 보스(131)에는 상기 각 웜 휠(50, 50a)을 지지하도록 스러스트 베어링(150)이 장착되며, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 스러스트 베어링(150)는 상기 각 웜 휠(50, 50a)의 상하에 각각 장착될 수 있다.
상기 스러스트 베어링(150)을 지지하도록 웜 캡(152)이 상기 각 가이드 브라켓(130, 130a)에 결합될 수 있고, 예를 들어 상기 웜 캡(152)은 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a)에 코킹으로 결합될 수 있다.
도7을 참조하면, 상기 각 웜 휠(50, 50a)의 이너 나사산(52)과 상기 각각의 가이드 나사산(92, 92a)은 사다리꼴 나사(trapezoidal thread)일 수 있다. 따라서, 상기 각각의 제어 샤프트(102, 102a)의 회전이 상기 웜 휠(50, 50a)에 전달되어 상기 휠 하우징(90, 90a)의 상하 움직임이 부드럽게 제어될 수 있다.
상기 스러스트 베어링(150)은 상기 웜 휠(50, 50a)이 원활하게 회전토록 하며, 상기 웜 캡(152)은 상기 웜 휠(50, 50a)의 위치를 고정한다.
따라서, 상기 웜 휠(50, 50a)은 상기 가이드 브라켓(130)의 고정 위치에 장착되며, 상기 웜 휠(50, 50a)의 회전에 따라 상기 휠 하우징(90, 90a)이 도면의 상하 방향으로 원활하게 이동할 수 있다.
상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a)에는 하부 가이드 보스(133)가 형성되며, 상기 휠 하우징(90, 90a)에는 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 이동을 안내하도록 상기 하부 가이드 보스(133)에 삽입되는 가이드 로드(94)가 형성된다. 상기 가이드 로드(94)는 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 이동을 안내하며, 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 흔들림을 방지할 수 있다.
상기 하부 가이드 보스(133)의 하부에는 상기 가이드 로드(94)를 지지하는 하부 부싱(172)이 장착될 수 있다.
상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)과 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a) 사이에 상기 부싱들(170, 172)이 적용되어 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 흔들림을 방지할 수 있고, 마모 방지 및 강성 보강이 가능하다. 예를 들어, 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)과 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a)은 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 상부 부싱(170) 및 상기 하부 부싱(172)은 스틸 재질로 형성되어 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 움직임을 안정적으로 지지할 수 있고, 상기 상부 가이드 보스(131)와 상기 하부 가이드 보스(133)의 살두께(thickness)를 축소할 수 있다.
상기 각각의 이너 휠(80, 80a)의 중심(B)은 상기 상부 가이드 보스(131)와 상기 하부 가이드 보스(133)를 연결한 가상의 선(A)으로부터 벗어난 것일 수 있다.
상기 캠 축(30)과 상기 각각의 제어 샤프트(102, 102a)는 가상의 수직선(S) 상에 장착될 수 있다. 따라서, 캠 캡 등의 볼트 체결시 공구의 간섭을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 가상의 수직선(S) 상이란, 완전히 수직한 선상에 있는 것을 의미하는 것은 아니고, 실질적인 수직선(substantially vertical) 상으로, 공구를 통한 작업시 간섭을 최소화할 수 있는 배치를 의미한다.
상기 각각의 이너 휠(80, 80a)의 중심이 상기 상부 가이드 보스(131)와 상기 하부 가이드 보스(133)를 연결한 가상의 선(A)과 오프셋(off-set; △) 되어 밸브 듀레이션 장치에 약간의 기울기만 부여하여도 상기 캠 축(30)과 상기 각각의 제어 샤프트(102, 102a)는 가상의 수직선상(S)에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)과 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a) 사이에 개재되는 인서트(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 인서트(180)는 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)과 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a) 중 어느 하나에 고정될 수 있다.
예를 들어, 상기 인서트(180)에 인서트 돌출부(182)가 형성되며, 상기 인서트 돌출부(182)를 통해 결합될 수 있다.
상기 인서트(180)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 즉, 금속 재질로 형성된 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)과 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a)이 접촉시 소음 및 진동이 발생할 수 있다. 그러나, 플라스틱 재질로 형성된 상기 인서트(180)가 상기 휠 하우징(90, 90a)과 상기 각각의 가이드 브라켓(130, 130a) 사이에 개재되어 소음 및 진동을 억제하는 댐핑 기능을 할 수 있다.
상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)에는 상기 각각의 가이드 브라켓(130)과 접촉하는 상부 스타퍼(95)와 하부 스타퍼(96)가 형성되어 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 이동을 제한할 수 있다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 적용되는 이너 휠의 일부 사시도이고, 도9는 도8의 분해 사시도이다.
도1 내지 도9를 참조하면, 상기 각각의 이너 휠(80, 80a)에는 제1, 2 슬라이딩 홀(86, 88)이 형성되고, 상기 각각의 캠 유닛(70, 70a)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 형성된다.
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; 도10 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 각각의 이너 휠(80, 80a)으로 원활하게 전달될 수 있다.
도2 및 도5를 참조하면, 상기 각각의 캠 유닛(70, 70a)은 하나의 기통, 예를 들어 상기 제1 기통(201)과 그와 이웃한 기통, 예를 들어 상기 제2 기통(202) 에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부(73a, 73b), 그리고, 제3 기통(203)과 그와 이웃한 기통, 예를 들어 상기 제4 기통(204)에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부(73a, 73b)를 포함할 수 있다. 상기 이너 휠(80, 80a)은 상기 캠 축(30)의 회전을 상기 제1, 2 캠 부(73a, 73b)에 각각 전달하는 제1, 2 이너 휠(81a, 81b)을 포함할 수 있다.
상기 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 각각의 상기 휠 하우징(90, 90a) 내에 구비되며, 상기 제1, 2 이너 휠(81a, 81b)과 결합하는 제1, 2 베어링(140, 141)을 더 포함한다.
상기 제1, 2 베어링(140, 141)은 니들 베어링 일 수 있고, 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a) 내에 상기 제1, 2 이너 휠(81a, 81b)이 구비되고, 상기 제1, 2 베어링(140, 141)에 의해 상기 제1, 2 이너 휠(81a, 81b)이 원활하게 회전 가능하다.
또한, 각각의 휠 하우징(90, 90a) 내에 상기 제1, 2 이너 휠(81a, 81b)이 구비되어 부품 수가 줄어들어 생산성 및 경제성이 향상될 수 있고, 전체 기구가 차지하는 공간이 줄어들 수 있다.
상기 캠(71, 72)과 접촉하여 밸브(200)가 개폐된다.
도10 내지 도12는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 작동을 설명하는 도면이다.
도10에 도시된 바와 같이, 중립 상태, 즉, 상기 캠 축(30)과 상기 캠 유닛(70, 70a)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 메인 구동부(106)가 상기 후방 제어 샤프트(102)를 회전시키고, 상기 위상 제어기(300)가 고정된 경우, 상기 전방 제어 샤프트(102a)도 상기 후방 제어 샤프트(102)와 함께 회전한다.
도7, 도11 및 도12을 참조하면, 상기 각각의 제어 웜(104, 104a)이 상기 각각의 웜 휠(50, 50a)의 외측에 형성된 아우터 나사산(54)을 회전시켜 상기 각각의 웜 휠(50, 50a)이 회전하면, 상기 이너 나사산(52)과 치합된 상기 각각의 가이드 나사산(92, 92a)이 상대 이동하게 된다.
즉, 상기 각각의 제어 샤프트(102, 102a)의 회전에 의해 상기 각각의 웜 휠(50, 50a)이 회전하며 캠 축(30)에 대한 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 상대 위치를 변경시킨다.
상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)의 위치가 상기 캠 축(30)의 회전 중심에 대해 상대적으로 상부 또는 하부로 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.
도13은 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 캠 슬롯을 도시한 도면이고, 도14는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 밸브 프로파일을 나타난 그래프이다.
도13에 도시된 바와 같이, 상기 캠 슬롯(74)이 상기 캠(71 또는 72) 보다 진각(도13의 74a) 또는 지각(도13의 74b)된 위치에 형성될 수 있고, 또는 캠 로브(lobe) 와 동일한 위상에 형성되어 다양한 형상의 밸브 프로파일을 형성할 수도 있다.
상기 밸브(200)의 최대 리프트 값은 일정하고, 상기 각각의 휠 하우징(90, 90a)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 도14의 (a)에 도시된 바와 같이, 밸브를 여는 시간과 닫는 시간이 동시에 변경될 수 있다.
또한, 도14의 (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, 도14의 (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.
도15는 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 도15를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 제어기(100)는 상기 위상 제어기(300)의 작동을 제어하여 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102)의 상대적인 위상을 고정한다(S10), 즉, 제어하여 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102)가 동일한 위상각을 유지하며 일체로 회전하도록 한다.
상기 제어기(100)는 상기 진동 센서(321, 322, 323, 324)의 출력 신호를 포함한 차량 작동 상태 측정부(20)의 출력 신호에 따라 각 기통(211. 212, 213, 214)의 러프니스(Rn)를 측정한다(S20). 여기서, 상기 러프니스(Roughness; Rn)는 각 기통(211. 212, 213, 214)의 연소에 따른 진동에 의한 연소 안정성을 나타낸다.
상기 제어기(100)는 측정된 각 기통의 러프니스(Rn)를 미리 설정된 허용 러프니스(Rs)와 비교한다(S30). 상기 설정된 허용 러프니스(Rs)는 일정 범위로 설정될 수 있으며, 이는 실험에 의해 미리 설정될 수 있다.
상기 제어기(100)는 상기 각 기통의 러프니스(Rn)가 상기 설정된 허용 러프니스(Rs)의 범위에 해당하는 것으로 판단하며, 제어를 중단한다. 여기서의 제어 중단은 현재 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 공차가 허용 범위 내로 추가적인 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 정렬이 불필요한 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법은 상기 각 기통의 러프니스(Rn)가 상기 설정된 허용 러프니스(Rs)의 범위에 해당하지 않으면, 상기 설정된 허용 러프니스(Rs)의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛(70)에 대응 기통인지 판단한다(S40). 예를 들어 상기 설정된 허용 러프니스(Rs)의 범위에 해당하지 않는 기통이 제1 기통(211) 또는 제2 기통(212)인지를 판단한다.
상기 설정된 허용 러프니스(Rs)의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛(70)에 대응하는 제1 기통(211) 또는 제2 기통(212)인 경우, 상기 제어기(100)는 상기 메인 구동부(106)를 구동하여 상기 후방 제어 샤프트(102)의 위상을 제어한다(S50).
즉, 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102)가 동일한 위상각을 유지하며 일체로 회전하는 상태에서 상기 제어기(100)는 상기 후방 제어 샤프트(102)의 위상을 제어하여 상기 제1 기통(211)과 상기 제2 기통(212)에 해당하는 러프니스(Rn)를 상기 허용 러프니스(Rs)의 범위에 들어가도록 제어한다.
즉, 상기 제어기(100)는 상기 제1 기통(211)과 상기 제2 기통(212)에 해당하는 러프니스(Rn)를 상기 허용 러프니스(Rs)의 범위에 들어가도록 상기 후방 제어 샤프트(102)의 위상을 제어하는 과정을 반복 수행한다.
상기 설정된 허용 러프니스(Rs)의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛(70)에 대응하는 제1 기통(211) 또는 제2 기통(212)이 아닌 경우, 상기 제어기(100)는 상기 위상 제어기(300)를 구동하여 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 위상을 제어한다(S70).
즉, 상기 제어기(100)는 상기 제1 기통(211)과 상기 제2 기통(212)에 해당하는 러프니스(Rn)가 상기 허용 러프니스(Rs)의 범위에 들어간 상태에서 상기 후방 제어 샤프트(102)에 대한 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 위상을 제어하여 상기 제3 기통(211) 또는 제4 기통(214)의 러프니스(Rn)를 상기 허용 러프니스(Rs)의 범위에 들어가도록 상기 전방 제어 샤프트(102a)의 위상을 제어한다(S70).
상기 과정을 통해 전 기통의 연소 안정성이 허용 범위에 있는 것으로 판단되며, 상기 고정부(330)를 통해 상기 전방 제어 샤프트(102a)와 상기 후방 제어 샤프트(102)의 위상을 고정할 수동 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법은 상기 제어기(100)가 상기 메인 구동부(106)와 상기 위상 제어기(300)의 제어 수행을 기록하는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다. 즉 상기 제어기(100)는 상기 메인 구동부(106)와 상기 위상 제어기(300)의 제어 횟수(C)를 카운트하여 이를 상기 메모리(101)에 저장할 수 있다.
상기 제어기(100)는 상기 기록된 제어 수행의 수(C)가 설정된 제어 수행 기록(Cs)에 해당하면 제어를 중단할 수 있다(S80).
예를 들어, 상기 제어기(100)가 상기 메인 구동부(106)와 상기 위상 제어기(300)의 제어 수행을 무한정 반복할 수 있으나, 실험을 통해 미리 설정된 제어 수행 기록(Cs)에 해당하면 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 정렬이 허용 범위를 벗어난 것으로 판단하고 제어를 종료할 수 있다. 이 경우, 상기 제어기(100)는 해당 경고 신호를 출력하여 제작 공정에서 차량을 리페어 공정으로 진입시키도록 하거나, 운행중인 경우, 운전자에게 경고할 수 있다(S90).
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 그 제어 방법에 의하면 CVVD 기구의 제조 편차를 보정하여 엔진 작동성을 향상시킬 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 3: 실린더 헤드
5: 엔진 블록 20: 차량 작동 상태 측정부
21: 가속 페달 센서 22: 브레이크 페달 센서
23: 외기온 센서 24: 냉각수온 센서
30: 캠 축 32: 캠 축 오일 홀
34: 캠 축 홀
50, 50a: 후방,전방 웜 휠 52: 이너 나사산
54: 아우터 나사산 60: 롤러 휠
62: 휠 바디 64: 휠 헤드
66: 바디 오일 홀 68: 오일 그루부
69: 연통 홀 70, 70a: 후방, 전방 캠 유닛
71, 72: 캠 73a, 73b: 제1, 2 캠 부
74: 캠 슬롯
80, 80a: 후방 이너 휠, 전방 이너 휠
81, 81a 제1, 2 이너 휠 82: 롤러 캠
82a: 롤러 캠 바디 82b: 롤러 캠 헤드
82c: 돌출부 83: 캠 슬롯
86: 제1 슬라이딩 홀 88: 제2 슬라이딩 홀
90, 90a: 후방, 전방 휠 하우징
91: 가이드 샤프트
92, 92a: 후방, 전방 가이드 나사산
94: 가이드 로드 95: 상부 스타퍼
96: 하부 스타퍼 100: 제어기
101: 메모리
102, 102a: 후방 제어 샤프트, 전방 제어 샤프트
103: 아우터 샤프트 103a: 이너 샤프트
104, 104a: 후방 제어 웜, 전방 제어 웜
106: 메인 구동부
130, 130a: 후방 가이드 브라켓, 전방 가이드 브라켓
131: 상부 가이드 보스 132: 제어 샤프트 홀
133: 하부 가이드 보스 140, 141: 제1, 2 베어링
150: 스러스트 베어링 152: 웜 캡
160: 제어 샤프트 베어링 170: 상부 부싱
172: 하부 부싱 180: 인서트
182: 인서트 돌출부 200: 밸브
211~214: 제1~4 기통 300: 위상 제어기
302: 스테이터 304: 로터
306: 위상각 센서 307-309: 슬립 링
310-312: 브러쉬 321-324: 진동 센서
330: 고정부 331: 볼트 홀
332: 볼트 340: 위상 제어기 브라켓

Claims (14)

  1. 캠 축;
    캠이 형성되고, 상기 캠 축이 삽입되며, 상기 캠 축에 대한 상대적인 위상이 가변될 수 있는 전방 캠 유닛 및 후방 캠 유닛;
    상기 캠 축의 회전을 상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에 각각 전달하는 전방 이너 휠 및 후방 이너 휠;
    전방 가이드 브라켓 및 후방 가이드 브라켓;
    상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠이 각각 회전 가능하게 삽입되며, 전방 가이드 나사산과 후방 가이드 나사산이 각각 형성되고, 상기 전방 가이드 브라켓 및 후방 가이드 브라켓에 각각 이동 가능하게 삽입되는 전방 휠 하우징 및 후방 휠 하우징;
    상기 전방 가이드 나사산을 회전시키는 전방 제어 웜이 형성된 전방 제어 샤프트;
    상기 후방 가이드 나사산을 회전시키는 후방 제어 웜이 형성된 후방 제어 샤프트;
    선택적으로 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트의 상대적인 위상을 가변시키도록 구비된 위상 제어기;
    상기 후방 제어 샤프트를 구동하는 메인 구동부;
    상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에 대응하는 각각의 기통의 진동을 측정하여 해당 신호를 출력하는 진동 센서; 및
    상기 각 진동 센서의 출력 신호에 따라 상기 메인 구동부 및 상기 위상 제어기의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트 중 어느 하나의 일단에는 이너 샤프트가 형성되고, 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트 중 다른 어느 하나의 일단에는 상기 이너 샤프트가 회전 가능하게 삽입되는 아우터 샤프트가 형성되며,
    상기 위상 제어기는
    상기 이너 샤프트에 장착되는 스테이터;
    상기 아우터 샤프트에 장착되는 로터;
    상기 이너 샤프트와 상기 아우터 샤프트의 상대적 위상각을 측정하는 위상각 센서;
    상기 로터에 전원 및 제어 신호를 인가하도록 상기 아우터 샤프트에 회전 가능하게 장착되는 복수 개의 슬립 링; 및
    상기 복수 개의 슬립 링과 각각 접촉하는 브러쉬;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 스테이터는 영구 자석을 포함하고,
    상기 로터는 전자석을 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 이너 샤프트와 상기 아우터 샤프트를 고정하는 고정부;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 후방 가이드 나사산과 치합하는 이너 나사산이 형성되고, 상기 후방 제어 웜과 치합하는 아우터 나사산이 형성되어 상기 후방 가이드 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 후방 웜 휠; 및
    상기 전방 가이드 나사산과 치합하는 이너 나사산이 형성되고, 상기 전방 제어 웜과 치합하는 아우터 나사산이 형성되어 상기 전방 가이드 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 전방 웜 휠;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 전방 가이드 브라켓과 상기 후방 가이드 브라켓에는 전방 제어 샤프트 및 상기 후방 제어 샤프트가 각각 삽입되는 제어 샤프트 홀이 형성된 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠에는 각각 제1, 2 슬라이딩 홀이 형성되고,
    상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛에는 각각 캠 슬롯이 형성되며,
    상기 캠 축에 결합되며 상기 제1 슬라이딩 홀에 각각 회전 가능하게 삽입되는 롤러 휠; 및
    상기 캠 슬롯에 각각 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 제2 슬라이딩 홀에 회전 가능하게 삽입되는 롤러 캠;
    을 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  8. 제7항에서,
    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.
  9. 제8항에서,
    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.
  10. 제7항에서,
    상기 전방 캠 유닛 및 상기 후방 캠 유닛은 하나의 기통과 그와 이웃한 기통에 대응하여 각각 구비되는 제1, 2 캠 부를 포함하고,
    상기 전방 이너 휠 및 상기 후방 이너 휠은 상기 캠 축의 회전을 상기 제1, 2 캠 부에 각각 전달하는 제1, 2 이너 휠을 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
  11. 제1항에 따른 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어기가 상기 위상 제어기의 작동을 제어하여 상기 전방 제어 샤프트와 상기 후방 제어 샤프트의 상대적인 위상을 고정하는 단계;
    상기 제어기가 상기 진동 센서의 출력 신호를 포함한 차량 작동 상태 측정부의 출력 신호에 따라 각 기통의 러프니스를 측정하는 단계;
    상기 제어기가 측정된 각 기통의 러프니스를 미리 설정된 허용 러프니스와 비교하는 단계; 및
    상기 각 기통의 러프니스가 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하면 제어를 중단하는 단계;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법,
  12. 제11항에서,
    상기 각 기통의 러프니스가 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하지 않으면, 상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛에 대응 기통인지 판단하는 단계; 및
    상기 설정된 허용 러프니스의 범위에 해당하지 않는 기통이 상기 후방 캠 유닛에 대응 기통인 경우, 상기 제어기가 상기 메인 구동부를 구동하여 상기 후방 제어 샤프트의 위상을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법,
  13. 제12항에서,
    상기 제어기가 상기 위상 제어기를 구동하여 상기 전방 제어 샤프트의 위상을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법,
  14. 제13항에서,
    상기 제어기가 상기 메인 구동부와 상기 위상 제어기의 제어 수행을 기록하는 단계; 및
    상기 기록된 제어 수행의 수가 설정된 제어 수행 기록에 해당하면 제어를 중단하는 단계;
    를 더 포함하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 제어 방법.
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