KR101945279B1 - Camless type valve actuator of engine - Google Patents

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박찬웅
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Abstract

모터를 이용한 캠리스 타입의 전자식 밸브구동장치를 이용해서 차량의 운전조건에 따라 밸브의 동작을 정밀하게 제어하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치에 관한 것으로, 전원을 인가받아 내부의 로터를 정역 회전시키는 모터 모듈 및 상기 로터 내부에 마련되고 상기 로터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환해서 밸브를 개폐하는 기어 모듈을 포함하는 구성을 마련하여, 모터 모듈 내부에 회전 운동을 직선왕복운동으로 변환하는 기어 모듈을 마련해서 캠 샤프트 구동계 부품을 제거하고, 전자식으로 밸브를 개폐동작시킬 수 있다. The present invention relates to a camless type valve driving apparatus for an engine that precisely controls the operation of a valve in accordance with a driving condition of a vehicle by using a camless type electronic valve driving apparatus using a motor, And a gear module provided inside the rotor and configured to open and close the valve by converting the rotational motion of the rotor into a linear reciprocating motion, and a gear for converting a rotational motion into a linear reciprocating motion inside the motor module, A module is provided to remove the camshaft drive system component, and the valve can be opened and closed electronically.

Description

엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치{CAMLESS TYPE VALVE ACTUATOR OF ENGINE}[0001] The present invention relates to a camless type valve driving apparatus for an engine,

본 발명은 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진에 마련된 밸브를 캠리스 타입으로 구동하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치에 관한 것이다. The present invention relates to a camless type valve driving apparatus for an engine, and more particularly, to a camless type valve driving apparatus for an engine that drives a valve provided in an engine of a vehicle in a camless type.

자동차 엔진에 적용되는 밸브기구는 엔진의 행정에 따라 연소실에 혼합기를 공급하고 연소가스를 배출한다.A valve mechanism applied to an automobile engine supplies a mixer to the combustion chamber and discharges the combustion gas according to the stroke of the engine.

최근에는 엔진의 운전조건, 즉 엔진의 회전속도와 부하에 의해 구분되는 엔진의 운전영역에 따라 밸브의 개도율이나 개폐시기를 변화시켜 혼합기 유입량과 연소가스의 배출효율을 최적화하는 가변밸브 기구들이 개발되어 엔진에 적용되고 있다. In recent years, variable valve mechanisms have been developed to optimize the mixture flow rate and the combustion gas discharge efficiency by varying the valve opening rate and opening / closing timing according to the operating conditions of the engine, i.e., the rotational speed of the engine and the operating range of the engine And is being applied to the engine.

이에 따라, 자동차 엔진용 가변밸브 기구들은 엔진의 연비나 토크, 출력 등과 같은 엔진의 성능을 향상시킬 수 있고 배출가스의 양을 저감한다. Accordingly, variable valve mechanisms for automobile engines can improve engine performance such as fuel economy, torque, output, etc. of the engine and reduce the amount of exhaust gas.

이와 같은 자동차 엔진용 가변밸브 기구는 밸브의 개폐시기를 가변시키는 가변밸브 타이밍 기구, 밸브의 개도량을 가변시키는 가변밸브 리프트 기구, 밸브의 작동각을 변화시키는 가변밸브 작동각 기구 등으로 이루어진다.Such a variable valve mechanism for an automobile engine includes a variable valve timing mechanism for varying the opening and closing timing of the valve, a variable valve lift mechanism for varying the opening amount of the valve, and a variable valve operating angle mechanism for changing the valve operating angle.

종래의 밸브구동장치는 밸브를 휴지하기 위해 유압을 이용하였으나, 이는 밸브 리프트 기구의 구조가 복잡해져 작업성이 저하되고, 유압을 이용하는 경우에 작동유의 점도가 온도에 민감하게 반응하여 작동유압이 변경됨에 따라, 가변밸브 리프트 기구의 오작동이 발생하고, 밸브 리프트량 조절시 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.In the conventional valve driving apparatus, hydraulic pressure is used to stop the valve. However, the structure of the valve lift mechanism is complicated and workability is deteriorated. When the hydraulic pressure is used, the operating oil pressure changes due to the viscosity of the operating oil being sensitive to temperature Accordingly, a malfunction of the variable valve lift mechanism occurs, and the accuracy of valve lift amount adjustment is deteriorated.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등에 엔진의 저속, 저부하 상태에서 일부 실린더를 비활성화시키고, 고속, 고부하 상태에서 전체 실린더를 활성화시키는 휴지 제어 동작 및 고속모드와 저속모드의 2단 가변 제어 동작을 수행하여 엔진의 효율을 향상시키는 엔진의 가변밸브 리프트 기술을 개시하여 등록받은 바 있다. In order to solve such a problem, the present applicant has proposed a method of controlling a cylinder in a low-speed, low-load state of an engine and the like in the following Patent Document 1 and Patent Document 2, And variable speed control of the low speed mode to improve the efficiency of the engine.

한편, 최근에는 엔진의 각 기통에 설치된 액추에이터를 구동하는 캠 샤프트의 구성을 제거하고, 기존 캠 샤프트 구동계 부품을 모터로 대체하여 밸브를 직접 개폐 동작하도록 제어하는 캠리스 엔진이 개발되고 있다.Recently, a camless engine has been developed in which the configuration of a camshaft for driving an actuator provided in each cylinder of an engine is removed, and a conventional camshaft drive system component is replaced with a motor so as to directly open and close the valve.

예를 들어, 하기의 특허문헌 3에는 캠리스 엔진에 적용되는 전자기 액추에이터 기술이 개시되어 있다. For example, Patent Document 3 described below discloses an electromagnetic actuator technology applied to a camless engine.

특허문헌 3에는 서로 다른 자기력을 갖는 전자석을 이용하여 전기자와 연결된 푸시로드의 직선왕복운동을 하는 전자기 액추에이터와 그를 이용한 내연기관 밸브의 제어방법 구성이 기재되어 있다. Patent Document 3 describes an electromagnetic actuator that performs a linear reciprocating motion of a push rod connected to an armature by using electromagnets having different magnetic forces, and a control method of an internal combustion engine valve using the electromagnet.

대한민국 특허 등록번호 제10-1465635호(2014년 11월 27일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1465635 (Announcement on Nov. 27, 2014) 대한민국 특허 등록번호 제10-1465636호(2014년 11월 27일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1465636 (Announcement on Nov. 27, 2014) 대한민국 특허 등록번호 제10-1291416호(2013년 8월 7일 공고)Korea Patent Registration No. 10-1291416 (issued on August 7, 2013)

상기한 바와 같이, 종래기술에 따른 내연기관에서는 크랭크 샤프트 동력을 캠 샤프트로 전달하여 밸브를 개폐 구동하는 방식을 적용함에 따라, 타이밍 체인류, 캠, 캠 샤프트, 롤러 로커 암 등의 캠 샤프트 구동계 부품이 필요하였다. As described above, in the internal combustion engine according to the related art, since the crankshaft power is transmitted to the camshaft and the valve is opened and closed, the camshaft drive system parts such as the timing chain, cam, camshaft, .

이로 인해, 종래기술에 따른 밸브구동장치는 캠 샤프트 구동계 부품으로 인해 차량의 중량이 증가하고, 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다. As a result, the valve driving apparatus according to the related art has a problem that the weight of the vehicle increases due to the components of the camshaft driving system, and the manufacturing cost increases.

그리고 종래기술에 따른 밸브구동장치는 밸브의 양정, 열림 시간, 개폐 시점를 캠 로브 형상을 통해 제어함에 따라, 캠 로브 형상의 설계 과정이 복잡하고, 정밀한 제어가 어려운 문제점이 있었다. In addition, since the valve driving apparatus according to the related art controls the lifting and opening time of the valve through the cam lobe shape, there is a problem that the designing process of the cam lobe shape is complex and precise control is difficult.

또한, 특허문헌 3은 두 개의 전자석 사이에서 자기력의 편차가 발생하는 경우, 전기자가 일 측으로 치우침에 따라, 밸브의 동작, 즉 밸브의 양정, 열림 시간, 개폐 시점을 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다. In addition, in Patent Document 3, there is a problem in that when the magnetic force deviates between the two electromagnets, the operation of the valve, that is, the valve lifting time, opening time and opening /

따라서 캠리스 타입의 전자식 밸브구동장치를 적용해서 밸브의 동작을 정밀하게 제어하는 기술이 개발이 요구되고 있다. Therefore, it is required to develop a technique for precisely controlling the valve operation by applying a camless type electromagnetic valve driving device.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터를 이용한 캠리스 타입의 전자식 밸브구동장치를 이용해서 차량의 운전조건에 따라 밸브의 동작을 정밀하게 제어하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a camless type valve drive apparatus for an engine which precisely controls the operation of a valve in accordance with an operating condition of a vehicle, And to provide a driving apparatus.

본 발명의 다른 목적은 별도의 전달 매체를 적용하지 않고 모터를 이용해서 밸브를 직접 구동하여 각 기통의 밸브를 독립적으로 제어할 수 있는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a camless type valve driving apparatus for an engine which can independently control valves of respective cylinders by directly driving the valves using a motor without applying a separate transmission medium.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치는 전원을 인가받아 내부의 로터를 정역 회전시키는 모터 모듈 및 상기 로터 내부에 마련되고 상기 로터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환해서 밸브를 개폐하는 기어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a camless type valve driving apparatus for an engine according to the present invention comprises a motor module for receiving a power and rotating the internal rotor in normal and reverse directions, and a motor module provided inside the rotor, And a gear module for converting the valve into a reciprocating motion and opening and closing the valve.

상기 모터 모듈은 외형을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 마련되고 전류를 인가받아 전자기력을 발생하는 스테이터 및 상기 스테이터의 내부에 마련되고 상기 스테이터에서 발생하는 전자기력에 의해 회전하는 로터를 포함하고, 상기 로터는 원통 형상으로 형성되는 케이싱과 상기 케이싱의 외주면에 설치되는 복수의 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the motor module includes a housing forming an outer shape, a stator provided inside the housing to generate an electromagnetic force when a current is applied thereto, and a rotor provided inside the stator and rotated by an electromagnetic force generated in the stator, The rotor includes a casing formed in a cylindrical shape and a plurality of permanent magnets provided on an outer peripheral surface of the casing.

상기 스테이터의 상단과 하단에는 각각 한 쌍의 베어링이 설치되고, 상기 한 쌍의 베어링은 상기 기어 모듈의 유성기어 및 링기어의 회전 자유도를 제공해서 상기 기어 모듈의 회전축을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 한다.A pair of bearings are provided respectively at the upper and lower ends of the stator and the pair of bearings provide a degree of freedom of rotation of the planetary gear and the ring gear of the gear module, do.

상기 기어 모듈은 상기 스테이터의 케이싱 내부 공간의 상단과 하단에 각각 설치되는 한 쌍의 링기어, 상기 한 쌍의 링기어에 내접하는 복수의 유성기어 및 상기 복수의 유성기어에 내접하고 상기 링기어와 유성기어의 회전에 의해 회전하면서 승강 동작하는 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the gear module includes a pair of ring gears respectively provided at the upper and lower ends of a space inside the casing of the stator, a plurality of planetary gears in contact with the pair of ring gears, And a shaft that moves up and down while rotating by the rotation of the planetary gear.

상기 샤프트는 흡기 또는 배기밸브의 동축 상단에 직접 접촉되게 설치되어 밸브를 승강 동작시켜 개폐하는 것을 특징으로 한다.And the shaft is installed so as to be in direct contact with the coaxial upper end of the intake or exhaust valve, thereby opening and closing the valve by elevating and lowering the valve.

상기 한 쌍의 링기어의 내주면에는 각각 상하 방향을 따라 복수의 제1 이가 형성되고, 상기 제1 이는 상기 복수의 유성기어 각각의 상단과 하단에 상하 방향을 따라 형성된 복수의 제2 이와 맞물리며, 상기 복수의 유성기어 중앙부에는 각각 나선 형상으로 제1 나사산이 형성되고, 상기 제1 나사산은 상기 샤프트의 중앙부 외주면에 나선 형상으로 형성된 제2 나사산 및 상기 케이싱의 내주면에 나선 형상으로 형성된 제3 나사산과 맞물리는 것을 특징으로 한다.Wherein a plurality of first teeth are formed along the vertical direction on the inner circumferential surface of the pair of ring gears, the first teeth are engaged with a plurality of second teeth formed on the upper and lower ends of the plurality of planetary gears along the vertical direction, A first screw thread is formed on each of the plurality of planetary gears in a spiral shape and the first screw thread is engaged with a third screw thread formed on the inner circumferential surface of the casing in a spiral shape, .

상기 샤프트의 상단부 및 하단부 외주면에는 상기 복수의 유성기어에 형성된 제2 이와 맞물리도록, 상하 방향을 따라 복수의 제3 이가 형성되는 것을 특징으로 한다.And a plurality of third teeth are formed on the outer peripheral surface of the upper end and the lower end of the shaft along a vertical direction so as to engage with the second teeth formed on the plurality of planetary gears.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치에 의하면, 모터 모듈 내부에 회전 운동을 직선왕복운동으로 변환하는 기어 모듈을 마련해서 캠 샤프트 구동계 부품을 제거하고 전자식으로 밸브를 개폐동작시킬 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the camless type valve drive device of the engine of the present invention, the gear module for converting the rotational motion into the linear reciprocating motion is provided inside the motor module to remove the components of the camshaft drive system, It is possible to obtain an effect that it can be operated.

그리고 본 발명에 의하면, 기어 모듈의 감속기능을 적용해서 샤프트의 회전속도를 감속하여 밸브를 개폐 동작시킴에 따라, 밸브의 양정, 열림 정도 및 개방 시점을 정밀하게 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다. According to the present invention, by applying the decelerating function of the gear module to decelerate the rotation speed of the shaft to open and close the valve, it is possible to precisely control the valve lifting, opening degree and opening time.

또, 본 발명에 의하면, 샤프트를 밸브 상단과 직접 접촉시켜 밸브를 개폐 동작시킴에 따라, 동력 전달 및 밸브 구동의 효율성을 향상시킬 수 있다. Further, according to the present invention, the efficiency of power transmission and valve driving can be improved by opening and closing the valve by bringing the shaft into direct contact with the valve top.

또한, 본 발명에 의하면, 차량의 운전조건에 따라 각 기통의 밸브를 구동하는 모터를 독립적으로 제어할 수 있으며, 밸브의 양정, 열림 정보 및 개방 시점을 제어하여 최적의 상태를 구현할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to independently control the motor driving the valves of the cylinders in accordance with the driving conditions of the vehicle, and to achieve an optimum state by controlling the valve lifting and opening information and the opening timing .

결과적으로, 본 발명에 의하면, 종래의 내연기관에서 캠 로브 형상 설계에 대한 복잡성, 최적의 효율을 내는 엔진 속도 및 밸브 구동의 한정성, 가변기구 장착 구조의 제한성을 해결할 수 있다는 효과가 얻어진다.As a result, according to the present invention, it is possible to solve the complexity of the cam lobe shape design in the conventional internal combustion engine, the limitation of the engine speed and the valve drive for achieving the optimum efficiency, and the limitation of the variable mechanism mounting structure.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 밸브구동장치의 분해 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 기어 모듈의 확대도,
도 4는 도 1에 도시된 A-A'선에 대한 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 B-B'선에 대한 단면도. 1 is a perspective view of a camless type valve drive apparatus for an engine according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an exploded perspective view of the valve driving apparatus shown in FIG. 1,
Fig. 3 is an enlarged view of the gear module shown in Fig. 2,
4 is a sectional view taken along the line A-A 'shown in Fig. 1,
5 is a sectional view taken along the line B-B 'shown in Fig.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a camless type valve driving apparatus for an engine according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 밸브구동장치의 분해 사시도이다. FIG. 1 is a perspective view of a camless type valve driving apparatus for an engine according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the valve driving apparatus shown in FIG.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다. Hereinafter, terms indicating directions such as 'left', 'right', 'forward', 'rearward', 'upward' and 'downward' are defined as indicating respective directions based on the states shown in the respective drawings do.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전원을 인가받아 내부의 로터(23)를 정역 회전시키는 모터 모듈(20) 및 로터(23) 내부에 마련되고 로터(23)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환해서 밸브(11)를 개폐하는 기어 모듈(30)을 포함한다. 1 and 2, a camless type valve driving apparatus 10 for an engine according to a preferred embodiment of the present invention includes a motor module 20 that receives power and rotates an internal rotor 23 in normal and reverse directions, And a gear module 30 which is provided inside the rotor 23 and converts the rotational motion of the rotor 23 into a linear reciprocating motion to open and close the valve 11.

여기서, 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치(10)는 흡기 및 배기밸브의 동축 상면에 직접 접촉되게 설치된다. 각 밸브(11)의 외주면에는 상방으로 이동해서 개방 동작한 밸브(11)를 하방으로 복귀시키도록 복원력을 제공하는 스프링(12)이 설치된다. Here, the camless type valve drive device 10 of the engine is installed in direct contact with the coaxial upper surface of the intake and exhaust valves. A spring 12 is provided on the outer circumferential surface of each valve 11 to provide a restoring force for moving the valve 11 upward to return the valve 11 downward.

다음, 도 2 내지 도 5를 참조하여 모터 모듈과 기어 모듈의 구성을 상세하게 설명한다. Next, the configuration of the motor module and the gear module will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

도 3은 도 2에 도시된 기어 모듈의 확대도이고, 도 4는 도 1에 도시된 A-A'선에 대한 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 B-B'선에 대한 단면도이다. 3 is an enlarged view of the gear module shown in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along the line A-A 'shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line B-B' .

모터 모듈(20)은 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외형을 형성하는 하우징(21), 하우징(21)의 내부에 마련되고 전류를 인가받아 전자기력을 발생하는 스테이터(22) 및 스테이터(22)의 내부에 마련되고 스테이터(22)에서 발생하는 전자기력에 의해 회전하는 로터(23)를 포함할 수 있다. 2, 4 and 5, the motor module 20 includes a housing 21 that forms an outer shape, a stator 22 that is provided inside the housing 21 and generates an electromagnetic force when a current is applied thereto, And a rotor 23 provided inside the stator 22 and rotating by an electromagnetic force generated by the stator 22.

하우징(21)은 대략 원통 형상으로 형성되고, 하우징(21)의 내부에는 스테이터(22)와 로터(23) 및 기어 모듈(30)이 설치는 설치공간이 마련될 수 있다. The housing 21 is formed in a substantially cylindrical shape and an installation space for installing the stator 22, the rotor 23, and the gear module 30 may be provided in the housing 21.

스테이터(22)는 대략 원통 형상으로 형성되는 보빈(24) 및 보빈(24)의 내주면에 형성된 복수의 티스에 다수 회 권선되는 코일(25)을 포함하고, 코일(25)에는 인가되는 전류의 방향에 따라 자기장이 유도됨에 따라, 로터(23)를 정역 회전시키기 위한 전자기력이 발생한다. The stator 22 includes a bobbin 24 formed in a substantially cylindrical shape and a coil 25 wound on a plurality of teeth formed on an inner circumferential surface of the bobbin 24 a plurality of times, An electromagnetic force for rotating the rotor 23 in the forward and reverse directions is generated.

로터(23)는 대략 원통 형상으로 형성되는 케이싱(26)과 케이싱(26)의 외주면에 설치되는 복수의 영구자석(27)을 포함할 수 있다. The rotor 23 may include a casing 26 formed in a substantially cylindrical shape and a plurality of permanent magnets 27 provided on the outer circumferential surface of the casing 26.

그래서 로터(23)는 스테이터(22)에서 발생하는 전자기력과 영구자석(27)의 자기장 방향에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전한다. Thus, the rotor 23 rotates in the forward direction or the reverse direction according to the electromagnetic force generated in the stator 22 and the direction of the magnetic field of the permanent magnet 27.

스테이터(22)의 상단과 하단에는 각각 내부의 로터(23)가 원활하게 회전할 수 있도록, 한 쌍의 베어링(28)이 설치되고, 코일(25)은 스테이터(22)의 상단에 마련된 커넥터(29)를 통해 전류를 인가받을 수 있다. A pair of bearings 28 are provided at upper and lower ends of the stator 22 so that the inner rotor 23 can rotate smoothly. 29). ≪ / RTI >

한 쌍의 베어링(28)은 아래에서 설명할 기어 모듈(30)의 유성기어(32) 및 링기어(31)의 회전 자유도만을 제공해서 기어 모듈(30)의 회전축을 동일하게 유지하는 기능을 한다. The pair of bearings 28 functions to maintain the rotation axis of the gear module 30 equally by providing only the degree of freedom of rotation of the planetary gear 32 and the ring gear 31 of the gear module 30 to be described below .

기어 모듈(30)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 케이싱(26) 내부 공간의 상단과 하단에 각각 설치되는 한 쌍의 링기어(31), 한 쌍의 링기어(31)와 내접하는 복수의 유성기어(32) 및 복수의 유성기어(32)와 내접하고 링기어(31)와 유성기어(32)의 회전에 의해 회전하면서 승강 동작하는 샤프트(33)를 포함할 수 있다. 3 to 5, the gear module 30 includes a pair of ring gears 31, a pair of ring gears 31, and a pair of ring gears 31, which are installed at the upper and lower ends of the inner space of the casing 26, And a shaft 33 which is in contact with a plurality of planetary gears 32 and a plurality of planet gears 32 which are in contact with each other and that is moved up and down by rotation of the ring gear 31 and the planetary gear 32.

각 링기어(31)의 내주면에는 상하 방향을 따라 복수의 제1 이(teeth)(34)가 형성되고, 제1 이(34)는 각 유성기어(32)의 상단과 하단에 각각 상하 방향을 따라 형성된 복수의 제2 이(35)와 맞물린다. A plurality of first teeth 34 are formed along the vertical direction on the inner circumferential surface of each ring gear 31. The first teeth 34 are vertically arranged at the upper and lower ends of the respective planetary gears 32 And is engaged with a plurality of second teeth 35 formed in accordance with the present invention.

각 유성기어(32)의 중앙부에는 나선 형상으로 제1 나사산(36)이 형성되고, 제1 나사산(36)은 샤프트(33)의 중앙부 외주면에 나선 형상으로 형성된 제2 나사산(37)과 맞물린다. 그리고 제1 나사산(36)은 케이싱(26)의 내주면에 나선 형상으로 형성된 제3 나사산(261)과도 맞물린다. A first screw thread 36 is formed in a spiral shape at the center of each planet gear 32 and the first screw thread 36 is engaged with a second screw thread 37 formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the central portion of the shaft 33 . The first thread 36 also engages with a third thread 261 formed in a helical shape on the inner circumferential surface of the casing 26.

이러한 유성기어(32)는 제1 나사산(36)이 샤프트(33)의 제2 나사산(37)과 케이싱(26)의 제3 나사산(261)과 각각 맞물린 상태에서 링기어(31)의 회전력에 의해 회전하고, 샤프트(33)는 유성기어(32)의 회전운동에 의해 회전시키면서 상하 방향을 따라 직선왕복운동할 수 있다. The planetary gear 32 is configured so that the first screw thread 36 is engaged with the second screw thread 37 of the shaft 33 and the third screw thread 261 of the casing 26, And the shaft 33 can be linearly reciprocated along the vertical direction while being rotated by the rotational motion of the planetary gear 32. [

즉, 샤프트(33)는 유성기어 어셈블리의 선기어 기능을 하고, 샤프트(33)의 상단부 및 하단부 외주면에는 각 유성기어(32)의 제2 이(35)와 맞물리도록, 상하 방향을 따라 복수의 제3 이(38)가 형성될 수 있다. That is, the shaft 33 functions as a sun gear of the planetary gear assembly, and a plurality of gears 32 are arranged on the outer peripheral surface of the upper end and the lower end of the shaft 33 along the up and down direction so as to engage with the second teeth 35 of the respective planetary gears 32. [ 3 teeth 38 may be formed.

이와 같이 구성되는 기어 모듈(30)에서는 로터(23)의 회전에 의해 링기어(31)와 유성기어(32)가 순차적으로 회전하고, 샤프트(33)는 제2 나사산(37)이 유성기어(32)에 형성된 제1 나사산(36)과 서로 맞물린 상태이므로, 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 상방 또는 하방으로 승강 동작할 수 있다. The ring gear 31 and the planetary gear 32 are sequentially rotated by the rotation of the rotor 23 and the shaft 33 is rotated by the second screw thread 37 in the planetary gears 32 and the first screw threads 36 formed on the first and second screw threads 32, 32, so that they can move upward or downward while rotating in the forward or reverse direction.

이와 같이, 본원발명은 모터 모듈 내부에 회전 운동을 직선왕복운동으로 변환하는 기어 모듈을 마련해서 캠 샤프트 구동계 부품을 제거하고 전자식으로 밸브를 개폐동작시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the gear module for converting the rotational motion into the linear reciprocating motion is provided in the motor module to remove the components of the camshaft drive system and to open and close the valve electronically.

그리고 본원발명은 기어 모듈을 이용해서 로터의 회전속도를 감속하여 밸브를 개폐 동작시킴에 따라, 밸브의 양정, 열림 정도 및 개방시점을 정밀하게 제어할 수 있다. Further, according to the present invention, since the rotation speed of the rotor is reduced by using the gear module to open and close the valve, the head, opening degree and opening time of the valve can be precisely controlled.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치의 결합관계 및 작동방법을 상세하게 설명한다. Next, a coupling relationship and an operation method of a camless type valve driving apparatus for an engine according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 작업자는 샤프트(33)의 외측에 제2 나사산(37)과 제1 나사산(36)이 서로 맞물리도록 복수의 유성기어(32)를 배치하고, 복수의 유성기어(32)의 상단과 하단 외측에 한 쌍의 링기어(31)를 배치한 상태에서 로터(23)의 케이싱(26) 내부에 삽입하여 기어 모듈(30)을 조립한다. First, the operator places a plurality of planetary gears 32 on the outside of the shaft 33 so that the second screw threads 37 and the first screw threads 36 mesh with each other, and the upper and lower ends of the plurality of planetary gears 32 And the gear module 30 is assembled by inserting it into the casing 26 of the rotor 23 in a state where a pair of ring gears 31 are disposed outside.

이때, 유성기어(32)의 제1 나사산(36)은 샤프트(33)의 제2 나사산(37) 및 케이싱(26)의 제3 나사산(261)과 각각 맞물린 상태로 조립된다. At this time, the first thread 36 of the planetary gear 32 is assembled with the second thread 37 of the shaft 33 and the third thread 261 of the casing 26, respectively.

그리고 작업자는 케이싱(26)의 외주면에 복수의 영구자석(27)을 배치하여 로터(23)를 조립하고, 조립된 로터(23)를 복스의 티스에 코일(25)이 권선된 보빈(24) 내부에 배치한 후, 스테이터(22)와 로터(23)를 하우징(21) 내부에 삽입하여 모터 모듈(20)을 조립한다. The worker assembles the rotor 23 by disposing a plurality of permanent magnets 27 on the outer circumferential surface of the casing 26 and assembles the assembled rotor 23 to the bobbin 24, And then the stator 22 and the rotor 23 are inserted into the housing 21 to assemble the motor module 20.

이와 같은 과정을 통해 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치의 조립이 완료된 후, 커넥터(29)를 통해 코일(25)에 전류가 인가되면, 코일(25)에 자기장이 유도되면서 전자기력이 발생한다. When a current is applied to the coil 25 through the connector 29 after the assembling of the camless type valve driving device of the engine is completed through the above process, a magnetic field is induced in the coil 25 and an electromagnetic force is generated.

이때, 코일(25)에 흐르는 전류의 방향에 따라 전자기력의 방향이 결정되고, 스테이터(22)의 전자기력 방향과 로터(23)의 영구자석(27)에 의한 자기장 방향에 따라 로터(23)가 정방향 또는 역방향으로 회전한다. At this time, the direction of the electromagnetic force is determined according to the direction of the current flowing in the coil 25, and the rotor 23 is rotated in the forward direction (the forward direction) in accordance with the direction of the electromagnetic force of the stator 22 and the direction of the magnetic field by the permanent magnet 27 of the rotor 23 Or in the reverse direction.

로터(23) 내부에 마련된 기어 모듈(30)의 링기어(31)는 케이싱(26) 및 영구자석(27)과 함께 동일한 속도로 회전한다. The ring gear 31 of the gear module 30 provided inside the rotor 23 rotates at the same speed together with the casing 26 and the permanent magnet 27.

예를 들어, 링기어(31)가 도 3에 도시된 C 방향을 따라 회전하는 경우, 복수의 유성기어(32)는 링기어(31)의 회전방향과 동일한 방향으로 공전 및 자전한다. For example, when the ring gear 31 rotates along the direction C shown in Fig. 3, the plurality of planet gears 32 revolve and rotate in the same direction as the rotation direction of the ring gear 31. [

그러면 복수의 유성기어(32) 내부에 마련된 샤프트(33)는 각 유성기어(32)의 제2 이(35)와 맞물린 제3 이(38)를 통해 회전력을 전달받아 회전한다. The shaft 33 provided in the plurality of planetary gears 32 rotates by receiving the rotational force through the third teeth 38 engaged with the second teeth 35 of the respective planetary gears 32.

이때, 샤프트(32)는 제2 나사산(37)이 제1 나사산(36)과 맞물린 상태이므로, 링기어(31) 및 유성기어(32)의 회전속도에 비해 감속된 속도로 회전하면서 상승 또는 하강 동작할 수 있다. At this time, since the second screw thread 37 is engaged with the first screw thread 36, the shaft 32 rotates at a reduced speed relative to the rotational speeds of the ring gear 31 and the planetary gear 32, Can operate.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 모터 모듈 내부에 회전 운동을 직선왕복운동으로 변환하는 기어 모듈을 마련해서 캠 샤프트 구동계 부품을 제거하고 전자식으로 밸브를 개폐동작시킬 수 있다. Through the above-described process, the present invention provides a gear module for converting the rotational motion into the linear reciprocating motion in the motor module, thereby removing the components of the camshaft driving system and electronically opening and closing the valve.

그리고 본원발명은 기어 모듈의 감속기능을 적용해서 샤프트의 회전속도를 감속하여 밸브를 개폐 동작시킴에 따라, 밸브의 양정, 열림 정도 및 개방 시점을 정밀하게 제어할 수 있다. Further, according to the present invention, the deceleration function of the gear module is applied to decelerate the rotation speed of the shaft to open and close the valve, thereby precisely controlling the valve lifting, opening degree and opening time.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

본 발명은 모터 모듈 내부에 회전 운동을 직선왕복운동으로 변환하는 기어 모듈을 마련해서 전자식으로 밸브를 개폐동작시키는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치 기술에 적용된다.The present invention is applied to a camless type valve drive device of an engine that opens and closes a valve electronically by providing a gear module for converting a rotational motion into a linear reciprocating motion in a motor module.

10: 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치
11: 밸브 12: 스프링
20: 모터 모듈 21: 하우징
22: 스테이터 23: 로터
24: 보빈 25: 코일
26: 케이싱 27: 영구자석
28: 베어링 29: 커넥터
30: 기어 모듈 31: 링기어
32: 유성기어 33: 샤프트
34,35,38: 제1 내지 제3 이
36,37: 제1,제2 나사산 10: Cameless type valve drive unit of engine
11: valve 12: spring
20: motor module 21: housing
22: stator 23: rotor
24: bobbin 25: coil
26: casing 27: permanent magnet
28: Bearing 29: Connector
30: gear module 31: ring gear
32: planetary gear 33: shaft
34, 35, 38:
36, 37: First and second threads

Claims (7)

엔진의 회전력을 전달하는 캠을 포함한 캠 샤프트 구동계 부품을 제거하고, 엔진의 흡기 및 배기밸브의 동축 상면에 직접 접촉되게 설치되어 모터의 회전력을 이용해서 엔진의 흡기 및 배기 밸브를 개폐하는 캠리스 타입의 전자식 밸브구동장치에서,
전원을 인가받아 내부의 로터를 정역 회전시키는 모터 모듈 및
상기 로터 내부에 마련되고 상기 로터의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환해서 밸브를 개폐하는 기어 모듈을 포함하고,
상기 기어 모듈은 상기 모터 모듈에 마련되는 스테이터의 케이싱 내부 공간의 상단과 하단에 각각 설치되는 한 쌍의 링기어,
상기 한 쌍의 링기어에 내접하는 복수의 유성기어 및
상기 복수의 유성기어에 내접하고 상기 링기어와 유성기어의 회전에 의해 회전하면서 승강 동작하는 샤프트를 포함하며,
상기 샤프트는 상기 한 쌍의 링기어 및 복수의 유성기어에 비해 감속된 속도로 회전하면서 상승 또는 하강 동작하여 밸브를 승강 동작시켜 개폐하는 것을 특징으로 하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치. A camless type that removes a camshaft drive system component including a cam that transmits a rotational force of the engine and is disposed in direct contact with the coaxial upper surface of the intake and exhaust valves of the engine to open and close the intake and exhaust valves of the engine using the rotational force of the motor In the electronic valve drive apparatus of the present invention,
A motor module for receiving and rotating the internal rotor
And a gear module provided in the rotor and converting the rotational motion of the rotor into a linear reciprocating motion to open and close the valve,
The gear module includes a pair of ring gears installed at the upper and lower ends of the casing inner space of the stator provided in the motor module,
A plurality of planetary gears in contact with the pair of ring gears and
And a shaft which is in contact with the plurality of planetary gears and is operated to move up and down by rotation of the ring gear and the planetary gear,
Wherein the shaft is raised or lowered while rotating at a reduced speed as compared with the pair of ring gears and the plurality of planetary gears to open and close the valve by lifting and lowering the valve. 제1항에 있어서,
상기 모터 모듈은 외형을 형성하는 하우징,
상기 하우징의 내부에 마련되고 전류를 인가받아 전자기력을 발생하는 스테이터 및
상기 스테이터의 내부에 마련되고 상기 스테이터에서 발생하는 전자기력에 의해 회전하는 로터를 포함하고,
상기 로터는 원통 형상으로 형성되는 케이싱과
상기 케이싱의 외주면에 설치되는 복수의 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치.The method according to claim 1,
The motor module includes a housing forming an outer shape,
A stator that is provided inside the housing and generates an electromagnetic force upon receiving a current;
And a rotor provided inside the stator and rotated by an electromagnetic force generated by the stator,
The rotor includes a casing formed in a cylindrical shape
And a plurality of permanent magnets provided on an outer circumferential surface of the casing. 제2항에 있어서,
상기 스테이터의 상단과 하단에는 각각 한 쌍의 베어링이 설치되고,
상기 한 쌍의 베어링은 상기 기어 모듈의 유성기어 및 링기어의 회전 자유도를 제공해서 상기 기어 모듈의 회전축을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치.3. The method of claim 2,
A pair of bearings are respectively installed at the upper and lower ends of the stator,
Wherein the pair of bearings provide a degree of freedom of rotation of the planetary gear and the ring gear of the gear module to maintain the rotation axis of the gear module to be the same. 삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 링기어의 내주면에는 각각 상하 방향을 따라 복수의 제1 이가 형성되고,
상기 제1 이는 상기 복수의 유성기어 각각의 상단과 하단에 상하 방향을 따라 형성된 복수의 제2 이와 맞물리며,
상기 복수의 유성기어 중앙부에는 각각 나선 형상으로 제1 나사산이 형성되고, 상기 제1 나사산은 상기 샤프트의 중앙부 외주면에 나선 형상으로 형성된 제2 나사산 및 상기 케이싱의 내주면에 나선 형상으로 형성된 제3 나사산과 맞물리는 것을 특징으로 하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein a plurality of first teeth are formed on the inner peripheral surface of the pair of ring gears along the vertical direction,
The first gear is engaged with a plurality of second gears formed on the upper and lower ends of each of the plurality of planetary gears along the vertical direction,
A first screw thread is formed in a spiral shape on each of the plurality of planetary gears, the first screw thread has a second screw thread formed in a spiral shape on an outer circumferential surface of a central portion of the shaft, a third screw thread formed in a spiral shape on an inner circumferential surface of the casing, And the camshaft is engaged with the camshaft. 제6항에 있어서,
상기 샤프트의 상단부 및 하단부 외주면에는 상기 복수의 유성기어에 형성된 제2 이와 맞물리도록, 상하 방향을 따라 복수의 제3 이가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 캠리스 타입 밸브구동장치. The method according to claim 6,
Wherein a plurality of third teeth are formed on the outer peripheral surface of the upper end and the lower end of the shaft along a vertical direction so as to engage with the second teeth formed on the plurality of planetary gears.
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