WO2022075654A1 - 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관에서 사용되는 밸브의 여는 시간을 연속적인 값으로 변경시킬 수 있는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 캠 축의 내부에서 회전하는 유성 기어 축으로 캠 축을 회전시키되, 유성 기어 축을 캠 축의 중심에서 원주 방향으로 이동시킴을 통하여, 캠 축을 구간에 따라 다른 속도로 회전시켜 밸브의 듀레이션을 조종하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 자동차의 성능, 연료 절감, 환경 오염 물질 배출 절감 등에 기여할 것이다.

Description

연속 가변 밸브 듀레이션 장치

내연 기관의 밸브를 캠으로 열고 닫을 때 밸브를 여는 시기, 닫는 시기, 및 여는 시간을 포함한 듀레이션을 제어하는 기술.

내연 기관의 성능 개선과 연료 소모량 감소 및 배출 가스의 공해 성분 감소 등을 위해 내연 기관 밸브의 동작을 잘 제어할 필요가 있는 것이 확인되었다.

내연 기관의 운전 상태에 따라 내연 기관 제어 장치가 밸브를 여는 시기, 닫는 시기, 및 여는 시간을 조정하려고 할 때 그것을 잘 뒷받침할 수 있는 좋은 기계 장치가 필요하다.

VVT(Variable Valve Timing), VVD(Variable Valve Duration), 및 VVL(Variable Valve Lift)은 그러한 문제들을 해결하는 기계 장치와 관련된 기술들이었다. VVT는 밸브를 열고 닫는 시각을 조정할 수 있는 것이고, VVD는 밸브를 여는 시각과 닫는 시각을 따로 조정할 수 있어서 결국 밸브가 열려 있는 시간까지 변경할 수 있는 것이며, VVL은 밸브를 열 때 밸브의 열림 정도를 조정할 수 있는 기술이며, 이러한 변경의 정도를 연속적인 값으로 할 수 있는 것에는 연속적이라는 의미의 Continuous를 앞에 붙여 각각 CVVT, CVVD, CVVL이라고 하였다.

이러한 기술들의 구현 방법은 차동차 제조업체들에 따라 조금씩 달랐는데 혼다는 VTEC(Valve Timing Electronic Control)이라는 이름으로 VVT를 만들었고, 저속 캠과 고속 캠이 내연 기관의 회전속도에 따라 구분되어 사용되었고 각기 다른 타이밍과 리프트를 만들었다. 아우디는 Valvelift라는 이름으로 VVT와 VVL을 동시에 구현하였다. 고속, 저속, 초저속에서 리프트가 각기 다르게 움직였다. BMW는 Valvetronic이라는 이름으로 CVVL(Continuous Variable Valve Lift)을 만들었는데 밸브 리프트 정도를 연속적으로 변경시킬 수 있는 것이 특징이다. 이 밖에도 닛산이 만든 VVEL(Variable Valve Event and Lift), 토요타 밸브매틱(Valvematic), 피아트가 만든 멀티에어 등이 있었다.

내연 기관의 제어 장치가 내연 기관의 운전 상태에 따라 흡기 밸브와 배기 밸브의 여는 시기, 닫는 시기, 및 여는 시간을 포함한 밸브 듀레이션을 조정하려고 할 때 그것을 잘 뒷받침할 수 있는 좋은 기계 장치를 필요로 하게 되는데 좋은 기계 장치에 대한 방법을 제공하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.

좋은 기계 장치는 비용이 적게 들고, 구조가 간단하고 튼튼하여 제작이나 유지보수가 쉽고, 부피가 크지 않고, 가능하면 여러 요소를 독립적으로 운용할 수 있고, 기존의 장치에 수정을 덜 요구한다는 등의 특징을 가진 것이다.

일정하게 회전하는 직선의 회전 중심이 원의 중심과 같을 때에는 직선이 원주와 만나는 교점은 원주 상에서 일정한 속도로 움직인다. 여기서 직선의 회전 중심이 원의 중심에서 원주 방향으로 옮겨지면 직선이 원주와 만나는 교점은 원주 상에서 일정한 속도로 움직이지 않는다. 직선의 회전 중심에 가까워진 원주 상에서는 속도가 느려지고, 멀어진 원주 상에서는 속도가 빨라진다.

캠 축 원주 상의 한 점을 붙잡고 캠 축이 돌아가도록 회전하는 막대가 있을 때 그 막대의 회전 중심을 캠 축의 중심과 캠 축의 원주 사이에서 옮겨다닐 수 있게 하면 막대가 일정한 속도로 돌아도 캠 축은 한 바퀴를 도는 동안 일정한 속도로 움직이게 될 수도 있고, 빨랐다 느렸다 하는 식으로 움직이게 될 수도 있다.

캠 축이 빨리 움직이는 동안에 캠의 노우즈가 밸브를 열도록 하면 밸브 듀레이션이 짧아지고, 느리게 움직이는 동안에 캠의 노우즈가 밸브를 열도록 하면 밸브 듀레이션이 길어진다.

캠 축이 돌아가도록 움직이는 상기 막대를 돌리는 방법은 막대를 유성 기어 축에 설치하고 유성 기어 축을 회전시키면서 유성 기어 축이 선 기어 축의 주위를 움직이게 하는 것으로 유성 기어 축의 자전과 공전을 이용하는 것이다.

내연 기관을 새로 개발하거나 기존의 내연 기관의 성능을 개선하려고 할 때, 특히 밸브의 듀레이션을 잘 제어하려고 할 때 기계 장치 부분에 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 적용할 수 있을 것이다. 사용하기 쉽고 필요에 알맞게 밸브를 잘 제어할 수 있기 때문에 높은 성과를 거둘 수 있게 해줄 것이다.

본 발명에 의한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 사용하는 내연 기관을 장착한 자동차는 성능이 개선되고 연료 소모량은 줄고 배출 가스의 공해 성분은 감소하며, 간단한 구조로 인하여 제조와 유지보수가 간단하고 비용 부담도 높지 않아 제조 업체와 사용자의 요구 사항을 둘 다 만족시켜 줄 것이다.

도 1에는 선 기어(5)가 선 기어 축(1)에 설치되고, 유성 기어(6)가 유성 기어 축(2)에 설치되고, 제어 기어(7)가 제어 기어 축(3)에 설치되고, 캐리어 기어(8)가 캐리어(4)에 설치되고, 캠(9)이 캠 축(10)에 설치되고, 캠 축 핀(11)이 캠 축(10)에 있는 캠 축 핀 소켓 구멍(14)과 유성 기어 축(2)에 있는 캠 축 핀 구멍(13)을 통해 설치된 것을 보이고 있다.

또 선 기어(5)는 유성 기어(6)와 맞물려 있고, 캐리어 기어(8)는 제어 기어(7)와 맞물려 있다. 선 기어 축(1), 제어 기어 축(3), 및 캠 축(10)은 제자리에서 회전할 수 있게 미도시된 고정 기구들에 의해 각각 고정된다. 캐리어(4)는 선 기어 축(1)에 설치되어 선 기어 축(1)을 중심으로 회전할 수 있으며 캐리어 기어(8)와 제어 기어(7)에 의해 조종된다.

캠 축 핀(11)은 여러 형태로 될 수 있는데, 예를 들면 단면으로 그려진 캠 축 핀(15)과 같이 핀의 막대 부분이 유성 기어 축(2)의 캠 축 핀 구멍(13)에서 미끄러지지 않고 고정되고, 양쪽이 열려 있는 캠 축 핀 소켓(16)에서 미끄러지는 구조로 될 수도 있다.

선 기어 축(1), 제어 기어 축(3), 및 캠 축(10)을 고정하는 장치, 로커 암, 스윙 암, 캠, 밸브, 및 제어 기어 축(3)을 움직이는 장치 등은 도면에서 생략되었다.

도 2에는 세로로 4개의 줄이 나타나 있는데, 왼쪽의 2개 줄에는 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심보다 아래쪽에 있는 경우에 유성 기어 축(2)의 회전에 대해 캠 축(10)의 회전을 나타낸 것이고, 오른쪽의 2개 줄에는 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심보다 위쪽에 있는 경우에 유성 기어 축(2)의 회전에 대해 캠 축(10)의 회전을 나타낸 것이다.

유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심보다 아래쪽에 있는 경우에는 캠 축 핀 소켓 구멍(14)이 아래쪽을 지나는 동안 캠 축(10)의 회전은 느리고, 위쪽을 지나는 동안은 빠르며, 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심보다 위쪽에 있는 경우에는 캠 축 핀 소켓 구멍(14)이 위쪽을 지나는 동안 캠 축(10)의 회전은 느리고, 아래쪽을 지나는 동안은 빠른 것을 볼 수 있다.

도 3에는 선 기어(5)에서 유성 기어(6)로 회전력을 전달할 수 있는 여러 방법들을 보이고 있다. 도 1에 보인 방법을 대체하여 사용될 수 있다. 도 3에는 선 기어(5)를 선 체인 기어(21)로, 유성 기어(6)를 유성 체인 기어(22)로 각각 변경하고 체인(23)을 걸어 사용하는 방법, 선 기어(5)와 유성 기어(6)의 사이에 보조 기어 축(25)을 캐리어(4)에 설치하고 보조 기어(24)를 보조 기어 축(25)에 설치하여 사용하는 방법, 선 기어(5)를 선 베벨 기어(31)로, 유성 기어(6)를 유성 베벨 기어(32)로 각각 변경하고, 선 베벨 기어(31)와 유성 베벨 기어(32)의 사이에 보조 베벨 기어 축 고정 장치(36)를 캐리어(4)에 설치하고, 보조 베벨 기어(33, 34)가 양단에 각각 설치된 보조 베벨 기어 축(35)을 보조 베벨 기어 축 고정 장치(36)에 설치하여 사용하는 방법 등을 볼 수 있다. 캐리어(4)에 대하여 제어 기어 축(3), 제어 기어(7), 및 캐리어 기어(8)의 위치는 도 1과 같이 제한되지 않는 것도 볼 수 있다.

도 4에는 밸브 타이밍 조종을 위해 회전하는 축을 회전 중에 임의의 각도까지 앞으로 돌려 놓거나 뒤로 돌려 놓을 수 있도록 하는 장치를 보이고 있다. 중심 축(41)의 돌기 축(45)에 돌기 축 베벨 기어(44)가 설치되고, 중심 축(41) 위에 설치된 제1 중공 축(42)과 제2 중공 축(43)이 돌기 축 베벨 기어(44)와 맞물려 있는 장치의 단면을 볼 수 있다. 그리고 그 아래에는 장치를 분해하였을 때의 모습으로 일부는 단면도 형태로 일부는 사시도 형태로 보이고 있다. 중심 축(41)의 둘레에는 복수의 돌기 축(45)을 볼 수 있는데 그 숫자에 제한이 있는 것은 아니다. 각 돌기 축(45)에는 돌기 축 베벨 기어(44)가 설치된다. 제1 중공 축(42)과 제2 중공 축(43)의 일단에는 베벨 기어(46, 47)가 형성되어 있다. 각 돌기 축 베벨 기어(44)는 제1 중공 축(42)과 제2 중공 축(43)에 기어 접속을 하고 있다.

도 5와 도 6에는 본 발명의 실시 예로서 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 연속 가변 밸브 타이밍 장치 및 연속 가변 밸브 리프트 장치와 함께 실시한 것을 보이고 있다. 위쪽의 그림은 앞에서 본 모습으로 상호 위치의 이해를 돕기 위해 일부 구성 부분을 개념적으로 포개 그린 것이고, 아래의 그림은 위에서 본 모습을 상호 위치의 이해를 돕기 위해 일부 구성 부분을 단순하게 그린 것이다. 연속 가변 밸브 타이밍 장치는 도 4에 보인 것과 같다. 좌우의 로커 암(54)에는 각각 다른 방식의 유성 기어(53, 73)가 사용되고 있다. 여러 가지 방식과 함께 사용될 수 있음을 보이기 위해 서로 다른 것으로 표시한 것이다.

첨부한 도면에 나타난 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명의 구체적인 내용을 상세히 설명하도록 한다. 그러나 도면에 나타난 내용으로 본 발명의 내용이 한정되지는 않는다.

4행정 기관에서 캠 축(10)은 미도시된 크랭크 축의 2회전에 대해 1회전되도록 연결되고, 2행정 기관에서 캠 축(10)은 크랭크 축의 1회전에 대해 1회전되도록 연결된다. 도 1에서 캠 축(10)은 유성 기어 축(2)에 연결된 캠 축 핀(11, 15)에 의해 구동되고, 유성 기어 축(2)은 기어로 접속된 선 기어 축(1)에 의해 구동된다. 크랭크 축으로부터 선 기어 축(1)의 구동에는 기어, 체인, 치형 벨트 등을 사용한 여러 구동방식이 사용될 수 있고 특별한 제한이 있는 것은 아니다.

캠 축(10)이 한 바퀴를 일정한 속도로 돌면 미도시된 밸브의 듀레이션은 캠(9)의 모양에 따라 결정될 것이지만, 캠 축(10)이 한 바퀴를 도는 동안 구간에 따라 다른 속도로 회전할 수 있다면 밸브의 듀레이션은 캠(9)의 모양과 함께 캠 축(10)의 특정 구간의 속도에 따라 결정될 것이다.

본 발명은 캠 축(10)이 한 바퀴를 도는 동안 구간별로 회전 속도를 변경할 수 있도록 하는 장치로서 본 발명에 의하면 캠 축(10)이 한 바퀴를 도는 동안 구간에 따라서 캠 축(10)의 회전 속도를 다르게 변경할 수 있는 기능을 통하여 밸브의 듀레이션을 조종할 수 있게 된다. 구조가 간단하여 듀레이션의 변경을 신속하고 민첩하게 할 수 있다.

도 1에서 선 기어 축(1), 제어 기어 축(3), 및 캠 축(10)은 도시되지 않은 고정 장치들에 의해 각각 고정되어 제자리에서 회전이 가능하다. 선 기어 축(1)은 종래의 캠 축과 같이 크랭크 축으로부터 회전력을 전달받아 회전하게 된다. 회전 방향은 시계 방향이나 반시계 방향이나 큰 차이가 없지만 캠(9)과 미도시된 밸브, 로커 암, 또는 스윙 암 등과의 상대적인 위치와 제어 기어 축(3)을 움직이는 방법 등을 고려하여 설정될 수 있다. 선 기어(5)와 유성 기어(6)가 축의 양쪽 두 군데에서 맞물려 있기 때문에 선 기어 축(1)과 유성 기어 축(2)은 서로 꽈배기처럼 꼬이지 않고 쉽게 평행을 유지할 수 있다. 그러나 그렇게 제한되는 것은 아니며 선 기어(5)와 유성 기어(6)는 한 군데만 맞물려 있을 수도 있다. 선 기어(5)와 유성 기어(6)의 맞물림은 양쪽의 캐리어(4)에 의해 계속 유지된다.

유성 기어 축(2)은 두 캐리어(4) 상에 설치되어 있기 때문에 캐리어(4)와 함께 선 기어 축(1)의 주위를 회전할 수 있으며, 캐리어(4)의 자세에 따라 유성 기어 축(2)의 위치가 결정되고, 유성 기어(6)는 선 기어(5)와 맞물려 있기 때문에 선 기어(5)가 회전할 경우 유성 기어(6)는 선 기어(5)의 반대 방향으로 회전한다.

선 기어 축(1)을 중심으로 회전하는 캐리어(4)의 일단에는 캐리어 기어(8)가 있고, 캐리어 기어(8)는 제어 기어(7)에 맞물려 있고, 제어 기어(7)는 제어 기어 축(3)에 설치되어 있어서 제어 기어 축(3)의 회전에 따라 캐리어(4)의 자세가 결정된다.

캠(9)은 캠 축(10)에 설치되고, 캠 축 핀(11)은 유성 기어 축(2)에 있는 캠 축 핀 구멍(13)에 꽂혀서 구멍을 따라서 잘 움직일 수 있게 설치되고, 캠 축 핀 소켓(12)은 캠 축(10)의 캠 축 핀 소켓 구멍(14)에 이 설치된다. 따라서 유성 기어 축(2)이 회전하면 캠 축 핀(11)이 회전하게 되고, 캠 축 핀(11)이 회전하면 캠 축(10)이 회전하여 캠(9)이 회전하게 된다.

캠 축 핀(11)은 막대의 끝에 볼 스터드가 형성되어 있으며 볼 스터드의 겉에 소켓이 있는 구조로 구성될 수 있으며 막대가 소켓을 중심으로 자유로운 각도를 취할 수 있으면 된다. 캠 축 핀(11)은 그림과 같이 둥근 막대 형태를 취할 수도 있으나 납작한 판의 형태로 될 수도 있는 등 그렇게 제한되는 것은 아니다. 캠 축 핀(11)의 모양이 달라지면 거기에 맞추어 캠 축 핀 소켓(12)의 형태도 변경이 필요하며 캠 축 핀 구멍(13)과 캠 축 핀 소켓 구멍(14)의 모양도 변경되어야 할 것이다.

캠 축 핀(11)은 단면으로 그려진 막대형 캠 축 핀(15)과 같이 막대의 끝에 볼 스터드가 형성되어 있지 않고 구멍이 관통하여 뚫린 볼이 양쪽이 열려 있는 캠 축 핀 소켓(16) 안에 설치되고 볼의 구멍으로 핀의 막대가 관통하여 미끄러지며 움직이는 구조로 될 수도 있다. 막대형 캠 축 핀(15)이 사용될 경우 핀의 막대 부분은 유성 기어 축(2)의 캠 축 핀 구멍(13)에서 미끄러지지 않고 고정되는 것이 좋다. 경우에 따라서 캠 축 핀 소켓(16)의 모양도 옆으로 길게 바꾸고 구멍이 관통하여 뚫린 볼을 대신하여 구멍이 관통하여 뚫린 원기둥 막대가 사용될 수도 있다. 핀의 막대가 납작한 판의 형태로 될 수 있는 것은 마찬가지이다.

유성 기어 축(2)이 회전할 때 그 회전 중심이 캠 축(10)의 중심에 있다면 캠 축(10)은 유성 기어 축(2)과 같은 속도로 회전할 것이다. 그러나 유성 기어 축(2)이 회전할 때 그 회전 중심이 캠 축(10)의 중심에서 벗어나게 된다면 캠 축(10)은 유성 기어 축(2)과 같은 속도로 회전하지 않게 된다.

도 2에는 유성 기어 축(2)과 캠 축(10)의 여러 단면도가 나타나 있다. 도 2를 통해 유성 기어 축(2)의 중심과 캠 축(10)의 중심의 위치가 다른 경우, 유성 기어 축(2)이 45도씩 회전할 때 캠 축(10)은 몇 도씩 회전하는지 살펴봄으로써 유성 기어 축(2) 중심의 위치와 캠 축(10)의 구간별 회전 속도의 관계를 설명하고자 한다.

도 2의 왼쪽 세로 2줄은 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심에서 아래쪽으로 이동했을 때를 그린 것이고, 오른쪽 세로 2줄은 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축의 중심에서 위쪽으로 이동했을 때를 그린 것이다. 왼쪽 세로 2줄에서 보면 유성 기어 축(2)이 처음 45도를 돌았을 때 캠 축(10)은 45도를 돌지 못하고 있으며, 유성 기어 축(2)이 90도를 돌았을 때 캠 축(10)은 90도를 돌지 못하고 있는 것을 볼 수 있는데, 이것은 캠 축(10)이 느리게 회전한다는 것이다. 유성 기어 축(2)이 135도를 돌았을 때 캠 축(10)은 135도까지 돌지 못하고 있으나 차이를 줄이고 근접하고 있으며, 유성 기어 축(2)이 180도를 돌았을 때 캠 축(10)도 180도를 돌아 차이를 극복하고 있다. 이것은 캠 축(10)이 빠르게 회전한다는 것이다. 계속해서 유성 기어 축(2)이 45도를 더 돌았을 때 캠 축(10)은 45도보다 더 많이 돌았고, 유성 기어 축(2)이 90도를 돌았을 때 캠 축(10)은 90도보다 더 돌았는데 이것은 캠 축(10)이 빠르게 회전한 결과이다. 그리고 나서 유성 기어 축(2)이 135도를 돌았을 때 캠 축(10)은 135도보다 더 돌기는 했지만 그 차이가 상당히 줄어들었고, 유성 기어 축(2)이 180도를 돌았을 때 캠 축(10)도 180도를 돌아 차이가 없게 되어 버렸다. 이것은 유성 기어 축(2)이 90도를 지나서 돌아가는 동안에는 캠 축(10)은 느리게 회전하였다는 것을 말한다. 이것으로 볼 때 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심에서 아래쪽으로 이동했을 때에는 캠 축 핀 소켓 구멍(14)이 아래쪽에 있을 때에 캠 축(10)이 느리게 회전하고, 캠 축 핀 소켓 구멍(14)이 위쪽에 있을 때에는 빠르게 회전한다는 것을 알 수 있다.

같은 식으로 오른쪽 세로 2줄을 살펴보면 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심에서 위쪽으로 이동해 있는데 이런 경우에는 캠 축 핀 소켓 구멍(14)이 아래쪽에 있을 때에 캠 축(10)이 빠르게 회전하고, 캠 축 핀 소켓 구멍(14)이 위쪽에 있을 때에는 느리게 회전한다는 것을 알 수 있다.

또한 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심에 있으면 구간에 따라 캠 축(10)이 빠르게 회전하였다 느리게 회전하였다 하지 않으며, 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심에서 위쪽으로 또는 아래쪽으로 많이 이동해 있을수록 캠 축(10)이 특정 구간에서 빠르게 또는 느리게 회전하는 경향이 더욱 심해질 것이 명백하다.

이상으로 캠 축(10)이 한 바퀴를 도는 동안 구간에 따라 다른 속도로 회전시킬 수 있는 것과, 그것은 유성 기어 축(2) 중심의 위치로 결정된다는 것을 확인할 수 있었다. 유성 기어 축(2) 중심의 위치는 제어 기어 축(3)의 회전에 따라 결정된다는 것은 이미 확인되었으므로, 미도시된 제어 기어 축을 움직이는 장치를 통해 제어 기어 축(3)을 회전시켜 유성 기어 축(2) 중심의 위치를 조종하여 캠 축(10)이 한 바퀴를 도는 동안 구간에 따라 다른 속도로 회전시킬 수 있는 것이 확인되었다. 캠(9)의 모양이 변하지 않는다면 밸브의 듀레이션은 캠 축(10)의 특정 구간의 속도에 따라 결정되므로 제어 기어 축(3)을 회전시켜 밸브의 듀레이션을 조종할 수 있는 것이 확인된 것이다.

예를 들어 도 1과 도 2에 보인 장치에서 캠(9)의 아래에 밸브, 스윙 암, 또는 로커 암 등이 설치되어 캠(9)의 노즈가 아래를 향할 때 밸브가 열리도록 되어 있다면, 제어 기어 축(3)이 왼쪽으로 회전되어 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심보다 아래쪽에 있게 되면 캠(9)의 노즈가 아래를 향해 있을 때 캠 축(10)이 느리게 돌아 밸브를 여는 시간은 길어지게 되고, 제어 기어 축(3)이 오른쪽으로 회전되어 유성 기어 축(2)의 중심이 캠 축(10)의 중심보다 위쪽에 있게 되면 캠(9)의 노즈가 아래를 향해 있을 때 캠 축(10)이 빠르게 돌아 밸브를 여는 시간은 짧아지게 된다.

밸브의 위치는 캠(9)의 아래로 한정되지 않는다. 또 로커 암, 스윙 암 등이 사용될 수도 있다.

도 1에 보인 기어들은 평기어로 제한되지 않는다. 예를 들면 더블 헬리컬 기어를 사용하면 축이 축 방향으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 도 3에 보인 것과 같이 선 기어(5)와 유성 기어(6)를 선 체인 기어(21)와 유성 체인 기어(22)로 각각 바꾸고 체인(23)을 걸어 사용할 수도 있다. 선 기어(5)와 유성 기어(6)의 사이에 보조 기어 축(25)을 캐리어(4)에 설치하고, 보조 기어(24)를 보조 기어 축(25)에 설치하여 사용할 수도 있다. 선 기어(5)와 유성 기어(6)를 각각 선 베벨 기어(31)와 유성 베벨 기어(32)로 바꾸고, 선 베벨 기어(31)와 유성 베벨 기어(32)의 사이에 보조 베벨 기어 축 고정 장치(36)를 캐리어(4)에 설치하고, 보조 베벨 기어(33, 34)가 양단에 각각 설치된 보조 베벨 기어 축(35)을 보조 베벨 기어 축 고정 장치(36)에 설치하여 사용할 수도 있다. 선 기어(5)와 유성 기어(6)의 지름을 작게 하면서 선 기어 축(1)과 유성 기어 축(2) 사이의 거리를 더 띄우는 데 도움이 될 수 있다.

도 1에 보인 장치에서 제어 기어 축(3)을 회전시켜 유성 기어 축(2)을 선 기어 축(1)에 대해 공전시키면 유성 기어 축(2)은 선 기어 축(1)의 주위에서 위치를 옮기는 것과 동시에 자전이 발생한다. 유성 기어 축(2)에 발생하는 자전은 밸브 타이밍을 변경시키는 결과를 가져온다. 예를 들어 선 기어(5)와 유성 기어(6)의 지름이 같을 때 유성 기어 축(2)이 선 기어 축(1)을 중심으로 45도 공전을 하게되면 유성 기어 축(2)에는 90도의 자전이 일어나게 된다. 자전으로 인해 밸브 타이밍의 변화가 의도하지 않게 발생하는 것을 방지하는 것이 필요할 수도 있다.

도 3에 보인 것에 대한 상기 설명과 같이 선 기어(5)와 유성 기어(6)를 체인 기어(21, 22)로 바꾸고 체인(23)을 걸어 사용하면 유성 기어 축(2)의 공전으로 인한 유성 기어 축(2)의 자전은 일어나지 않는다. 선 기어(5)와 유성 기어(6)의 사이에 보조 기어(24)를 삽입하여 사용하면 같은 효과를 얻을 수 있다. 모두 같은 지름의 기어를 사용하는 것이 좋다. 선 기어(5)를 선 베벨 기어(31)로, 유성 기어(6)를 유성 베벨 기어(32)로 바꾸고 두 기어의 사이에 보조 베벨 기어(33, 34)가 양단에 각각 설치된 보조 베벨 기어 축(35)을 설치하여 사용하면 같은 효과를 얻을 수 있다. 이때 선 베벨 기어(31)와 유성 베벨 기어(32)는 보조 베벨 기어 축(35)을 두고 서로 반대편에 있어야 한다.

유성 기어 축(2)의 자전으로 인해 밸브 타이밍의 변화가 의도하지 않게 발생하는 것을 방지하는 방법이 상기 예로 제한되는 것은 아니다. 별도의 밸브 타이밍 장치가 동시에 사용되고 있는 경우에는 밸브 듀레이션 조종 중에 의도하지 않게 발생하는 밸브 타이밍의 변화는 밸브 타이밍 장치를 조종하여 상쇄시킬 수도 있다. 캐리어(4)에 대하여 제어 기어 축(3), 제어 기어(7), 및 캐리어 기어(8)의 위치는 도 1과 같이 제한되지 않고 캐리어(4) 상에 필요한 위치에 설치될 수 있다. 제어 기어(7)와 캐리어 기어(8)는 각각 웜과 웜 기어로 대치될 수도 있다.

도 4에는 밸브 타이밍 조종을 위해 선 기어 축(1)의 일단에 설치하여 회전 중인 선 기어 축(1)을 임의의 각도까지 앞으로 돌려 놓거나 뒤로 돌려 놓을 수 있도록 하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 예를 보이고 있다. 중심 축(41)의 돌기 축(45)에 돌기 축 베벨 기어(44)가 설치되고, 중심 축(41) 위에 설치된 제1 중공 축(42)과 제2 중공 축(43)이 돌기 축 베벨 기어(44)와 맞물려 있는 것을 볼 수 있다. 그리고 그 아래에는 밸브 타이밍 장치를 분해하였을 때의 모습으로 일부는 단면도 형태로 일부는 사시도 형태로 보이고 있다. 중심 축(41)의 둘레에는 복수의 돌기 축(45)을 볼 수 있는데 그 숫자에 제한이 있는 것은 아니다. 각 돌기 축(45)에는 돌기 축 베벨 기어(44)가 설치된다. 제1 중공 축(42)과 제2 중공 축(43)의 일단에는 베벨 기어(46, 47)가 형성되어 있다. 각 돌기 축 베벨 기어(44)는 제1 중공 축(42)과 제2 중공 축(43)에 기어 접속을 하고 있다. 이러한 연속 가변 밸브 타이밍 장치를 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치에 연결하는 방법은 여러 가지이다.

중심 축(41)이 선 기어 축(1)에 연결되고 제1 중공 축(42)이 크랭크 축에 연결되고 제2 중공 축(43)이 밸브 타이밍을 조종하는 제어 장치에 연결될 수 있고, 제1 중공 축(42)이 선 기어 축(1)에 연결되고 제2 중공 축(43)이 크랭크 축에 연결되고 중심 축(41)이 밸브 타이밍을 조종하는 제어 장치에 연결될 수도 있다. 그리고 두 경우 모두 크랭크 축에 연결되는 부분과 밸브 타이밍을 조종하는 제어 장치에 연결되는 부분을 서로 맞바꿀 수도 있다. 또 제1 중공 축 외부 둘레(48)에 기어를 형성하고 이 기어가 선 기어(5)를 대신하여 유성 기어(6)와 직접 맞물리고 선 기어 축(1)과 중심 축(41)을 바로 연결하고 중심 축(41) 또는 제2 중공 축(42) 중 어느 하나를 크랭크 축과 연결하고 다른 하나를 밸브 타이밍을 조종하는 제어 장치에 연결할 수도 있다. 다양한 연결 방법이 사용될 수 있기 때문에 연결 방법이 이렇게 제한되는 것은 아니다.

선 기어(5)와 유성 기어(6)의 잇수의 비가 1:1로 제한되지 않는다. 예를 들어 2:3이 될 수도 있다. 그런 경우 미도시된 크랭크 축에서 선 기어 축(1)으로 회전력이 전달될 때 3:4의 비율을 쓰면 크랭크 축 2회전에 대해 유성 기어 축(2) 1회전을 얻을 수 있다.

선 기어(5), 유성 기어(6), 캐리어(4), 캐리어 기어(8), 제어 기어(7), 캠(9), 및 캠 축(10)은 필요에 따라 더 많이 설치될 수 있다.

제어 기어 축(3)은 선 기어 축(1)에서 볼 때 유성 기어 축(2) 다음에 있어야 하는 것으로 제한되지 않는다. 유성 기어 축(2)의 반대편에 있을 수도 있다. 예를 들면 선 기어 축(1)의 왼쪽에는 제어 기어 축(3)이 있고 오른쪽에는 유성 기어 축(2)이 있을 수도 있다. 그럴 경우 제어 기어(7)와 캐리어 기어(8)도 제어 기어 축(3)과 함께 선 기어 축(1)의 왼쪽에 있어야 할 것이다.

유성 기어 축(2)이 선 기어 축(1) 오른쪽에 있는 것으로 제한되지 않는다. 왼쪽은 물론이고 위쪽이나 아래쪽에 위치할 수도 있다. 공간에 따른 제약과 진동에 따른 제약 등을 고려해야 할 것이다.

캐리어(4)를 회전시키는 것은 도 1에 보인 것과 같은 캐리어 기어(8), 제어 기어 축(3), 및 제어 기어(7)를 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 캐리어(4)는 어느 방향으로도 연장될 수 있고, 캐리어(4)의 둘레에서 어느 한 곳에 웜 휠의 일부를 설치하고 웜을 맞물린 후 웜을 회전시키는 것을 통해 캐리어(4)를 회전시킬 수도 있다.

도 5와 도 6에는 본 발명의 실시 예로서 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 연속 가변 밸브 타이밍 장치 및 연속 가변 밸브 리프트 장치와 함께 실시한 것을 보이고 있다. 위쪽의 그림은 앞에서 본 모습으로 상호 위치의 이해를 돕기 위해 일부 구성 부분을 개념적으로 포개 그린 것이고, 아래의 그림은 위에서 본 모습을 상호 위치의 이해를 돕기 위해 일부 구성 부분을 단순하게 그린 것이다. 연속 가변 밸브 타이밍 장치는 도 4에 보인 것과 같다. 좌우의 로커 암(54)에는 각각 다른 방식의 유성 기어(53, 73)가 사용되고 있다. 여러 가지 방식과 함께 사용될 수 있음을 보이기 위해 서로 다른 것으로 표시한 것이다.

없음

자동차의 중요한 품질의 하나로서 성능을 꼽을 수 있다. 본 발명에 의한 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 자동차에 사용되는 내연 기관에 적용하여 사용될 수 있다. 적은 비용과 간단한 구조로 자동차의 성능 향상을 위해 쉽게 이용 가능할 것이다.

없음

Claims (4)

1. 선 기어가 설치된 선 기어 축;

   속이 비고 외부에 캠이 설치된 캠 축;

   상기 선 기어에 연결되면서 상기 선 기어의 주위를 도는 유성 기어가 설치되고, 상기 캠 축의 내부를 관통하는 유성 기어 축;

   상기 선 기어 축에 설치되고 상기 유성 기어 축이 설치된 캐리어; 및

   상기 유성 기어 축에 있는 캠 축 핀 구멍과 상기 캠 축에 있는 캠 축 핀 소켓 구멍에 설치되는 캠 축 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 캐리어의 일단에 캐리어 기어가 설치되고,

   상기 캐리어 기어와 맞물리는 제어 기어가 설치된 제어 기어 축;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 선 기어와 상기 유성 기어의 연결은

   상기 선 기어는 선 체인 기어이고, 상기 유성 기어는 유성 체인 기어이며, 체인을 사용하여 연결되는 구성;

   상기 선 기어는 선 베벨 기어이고, 상기 유성 기어는 유성 베벨 기어이며, 보조 베벨 기어를 사용하여 연결되는 구성; 또는

   상기 선 기어와 상기 유성 기어의 사이에 보조 기어를 사용하여 연결되는 구성; 중 어느 하나의 구성으로 된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 캐리어 기어는 웜 기어이고,

   상기 제어 기어는 웜이고,

   상기 웜 기어에 맞물리는 상기 웜이 설치된 제어 기어 축;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 듀레이션 장치.

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