KR20090114947A - 연속 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

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KR20090114947A
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Abstract

본 발명은 밸브 리프트를 차량의 운전 상태에 따라 가변 시킬 수 있는 연속가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로 회전력을 전달받는 입력부, 상기 입력부의 회전력을 전달받으며 길이방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된 캠 샤프트, 상기 캠 샤프트의 상대적인 위치를 조절하도록 구비된 조절부, 상기 캠 샤프트의 길이 방향으로 그 단면이 경사지게 형성되어 상기 캠 샤프트에 구비된 경사 캠, 경사진 형상으로 상기 경사 캠의 회전을 전달받아 왕복 운동하는 매개부 및 상기 매개부의 왕복 운동에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부를 포함한다.
연속 가변 밸브 리프트(CVVL:Continuous Variable Valve Lift), 입력 캠, 캠 축

Description

연속 가변 밸브 리프트 장치{CONTINUOUS VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}
본 발명은 연속 가변 밸브 리프트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 밸브의 리프트량을 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 연소 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에는 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 구비되고, 이 연소실에는 연소될 연료가 포함된 혼합가스를 제공하는 흡기밸브와 연소된 가스를 방출하는 배기밸브가 형성되어 있다. 이들 흡기밸브 및 배기밸브는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐기구에 의해 연소실을 개폐한다.
통상적인 밸브 개폐기구는 일반적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 양을 가지게 되며, 따라서 흡입 또는 배출되는 가스의 양을 조절할 수 없다. 이에 따라 엔진은 그 운전영역 전반에 걸쳐서 필요로 하는 최적의 상태를 발휘하지 못하게 된다.
즉, 저속의 운전상태에 맞추어 밸브 개폐기구가 설계되면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추 어 설계되면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 작동 영역을 다양하게 구성할 수 있는 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 있다.
또한 컴팩트한 구성으로 구성 부품의 수가 적고 부피가 작은 연속 가변 밸브 리프트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 회전력을 전달받는 입력부, 상기 입력부의 회전력을 전달받으며 길이방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된 캠 샤프트, 상기 캠 샤프트의 상대적인 위치를 조절하도록 구비된 조절부, 상기 캠 샤프트의 길이 방향으로 그 단면이 경사지게 형성되어 상기 캠 샤프트에 구비된 경사 캠, 경사진 형상으로 상기 경사 캠의 회전을 전달받아 왕복 운동하는 매개부 및 상기 매개부의 왕복 운동에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부를 포함할 수 있다.
상기 입력부는 프론트 저널을 포함하고, 상기 캠 샤프트와 상기 프론트 저널은 회전력을 전달하며 길이 방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결될 수 있다.
상기 입력부는 캠 샤프트 스프로켓 및 상기 프론트 저널과 상기 캠 샤프트 사이에서 복원력을 제공하도록 구비된 탄성부를 더 포함할 수 있다.
상기 조절부는 상기 캠 샤프트의 상대적인 위치를 조절하도록 상기 캠 샤프트의 길이방향으로 접촉하는 편심 캠을 포함할 수 있다.
상기 매개부는 상기 캠 샤프트와 평행하게 구비된 로커 샤프트 및 상기 로커 샤프트에 왕복운동 가능하게 구비된 로커 레버를 포함할 수 있다.
상기 로커 레버는 상기 경사 캠과 접촉하는 경사부 및 상기 밸브 개폐부와 접촉하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 출력부는 상기 로커 레버가 왕복운동하여 상기 밸브 개폐부의 밸브 리프트가 발생하는 리프트 구간과 상기 밸브 개폐부의 밸브 리프트가 발생하지 않는 제로 리프트 구간을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 구조가 간단하며 부품수가 적어 생산 단가와 정비 비용을 절감할 수 있다.
컴팩트한 구성으로 전체 구성 부피가 작은 가변 밸브 리프트 장치를 제공한다.
출력 캠의 간단한 설계변경이나 조절부의 조절 크기에 따라 밸브 리프트 조절이 용이하고, CDA모드의 운전도 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 각 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도1내지 도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 회전력을 전달받는 입력부(100), 상기 입력부(100)의 회전력을 전달받으며 길이방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된 캠 샤프트(200), 상기 캠 샤프트(200)의 상대적인 위치를 조절하도록 구비된 조절부(300)를 포함한다.
상기 캠 샤프트(200)에는 상기 캠 샤프트(200)의 길이 방향으로 그 단면이 경사지게 형성된 경사 캠(210)이 구비된다.
상기 경사 캠(210)의 회전은, 경사진 형상으로 상기 경사 캠의 회전을 전달받아 왕복 운동하는 매개부(400)에 전달되고, 다시 상기 매개부(400)의 왕복 운동에 의하여 밸브 개폐부(500)로 전달된다.
상기 입력부(100)는 프론트 저널(120)을 포함하고, 상기 캠 샤프트(200)와 상기 프론트 저널(120)은 회전력을 전달하며 길이 방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된다.
즉, 도3의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이 프론트 저널 결합부(125)와 캠 샤 프트 결합부(205)가 각각 형성되어 상기 프론트 저널 결합부(125)와 상기 캠 샤프트 결합부(205)가 결합하며, 상기 프론트 저널 결합부(125)와 상기 캠 샤프트 결합부(205)는 회전력을 전달하며 길이 방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된다.
도면에는 상기 프론트 저널 결합부(125)와 상기 캠 샤프트 결합부(205)가 타원형의 형상으로 표현되어 있으나, 도면의 형상에 한정되는 것은 아니며, 일반적인 스플라인이나 다각형의 형상도 가능하다.
상기 입력부(100)는 캠 샤프트 스프로켓(110) 및 상기 프론트 저널(120)과 상기 캠 샤프트(200) 사이에서 복원력을 제공하는 탄성부(130)를 포함한다.
상기 조절부(300)는 상기 캠 샤프트(200)의 상대적인 위치를 조절하도록 상기 캠 샤프트(200)의 길이방향으로 접촉하는 편심 캠(310)을 포함한다.
상기 편심 캠(310)은 엔진의 작동 상태 등을 판단하는 ECU(electronic control unint;미도시)에 의하여 제어되며, ECU의 작동과 상기 편심 캠(310)의 각도 변화 등은 엔진의 요구성능에 따라 달라질 수 있고, 이러한 편심 캠(310)의 각도 제어는 당해 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 상세한 설명을 통해 실현 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 매개부(400)는 상기 캠 샤프트(200)와 평행하게 구비된 로커 샤프트(410)와 상기 로커 샤프트(410)에 왕복운동 가능하게 구비된 로커 레버(420)를 포함한다.
상기 로커 레버(420)는 상기 경사 캠(210)과 접촉하는 경사부(422)와 상기 밸브 개폐부(500)와 접촉하는 출력부(424)를 포함한다.
상기 출력부(424)는 상기 로커 레버(420)가 왕복운동하여 상기 밸브 개폐부(500)의 밸브 리프트가 발생하는 리프트 구간(426)과 상기 밸브 개폐부(500)의 밸브 리프트가 발생하지 않는 제로 리프트 구간(428)을 포함한다.
즉, 상기 리프트 구간(426)과 상기 밸브 개폐부(500)가 접촉하는 동안에는 의 밸브(510)가 열리게 되고, 제로 리프트 구간(428)과 상기 밸브 개폐부(500)가 접촉하는 동안에는 상기 밸브(510)가 열리지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 작동에 대하여 설명한다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트모드에서의 작동을 나타내는 도면이고, 도5는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트모드에서의 작동을 나타내는 도면이다.
도4에 도시된 바와 같이, 엔진의 요구 부하가 작아 로우 리프트 모드가 되면, 상기 편심 캠(310)이 회전하여 상기 캠 샤프트(200)의 위치가 상대적으로 상기 캠 샤프트 스프로켓(110)으로부터 멀어지게 된다.
그러면 상기 경사 캠(210)과 상기 경사부(422)의 상기 캠 샤프트(200)에 대한 기울기와 상기 편심 캠(310)의 편심 크기에 따라 상기 밸브(510)의 개폐량과 개폐시간이 상대적으로 짧아지게 된다. 즉, 도2에 도시된 상기 제로 리프트 구간(428)과 상기 밸브 개폐부(500)가 접촉하는 구간이 길어지게 된다.
엔진의 요구 부하가 커져 하이 리프트 모드가 되면, 도5에 도시된 바와 같이 상기 편심 캠(310)이 회전하여 상기 캠 샤프트(200)의 위치가 상대적으로 상기 캠 샤프트 스프로켓(110)으로부터 가까워 지게 된다.
그러면 상기 경사 캠(210)과 상기 경사부(422)의 상기 캠 샤프트(200)에 대한 기울기와 상기 편심 캠(310)의 편심 크기에 따라 상기 밸브(510)의 개폐량과 개폐시간이 상대적으로 길어지게 된다. 즉, 도2에 도시된 상기 제로 리프트 구간(428)과 상기 밸브 개폐부(500)가 접촉하는 구간이 짧아지고, 상기 리프트 구간(426)과 상기 밸브 개폐부(500)가 접촉하는 시간이 길어지게 된다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트프로파일 변화를 나타내는 도면이다.
도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치는 같이 간단한 편심 캠의 작동과 경사 캠과 경사부의 기울기에 의하여 엔진에 요구되는 최적의 밸브 리프트 프로파일을 얻을 수 있다.
또한, 상기 출력부(424)의 형상 설계에 따라서는 CDA(cylinder deactivation)모드로 운전하는 것도 가능하다.
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.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 각 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트모드에서의 작동을 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트모드에서의 작동을 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트프로파일 변화를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 입력부 110: 캠 샤프트 스프로켓
120: 프론트 저널 130: 탄성부
200: 캠 샤프트 210: 경사 캠
300: 조절부 310: 편심 캠
400: 매개부 410: 로커 샤프트
420: 로커 레버 422: 경사부
424: 출력부 426: 리프트 구간
428: 제로 리프트 구간 500: 밸브 개폐부

Claims (7)

  1. 회전력을 전달받는 입력부;
    상기 입력부의 회전력을 전달받으며 길이방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된 캠 샤프트;
    상기 캠 샤프트의 상대적인 위치를 조절하도록 구비된 조절부;
    상기 캠 샤프트의 길이 방향으로 그 단면이 경사지게 형성되어 상기 캠 샤프트에 구비된 경사 캠;
    경사진 형상으로 상기 경사 캠의 회전을 전달받아 왕복 운동하는 매개부; 및
    상기 매개부의 왕복 운동에 의하여 개폐되는 밸브 개폐부;
    를 포함하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 입력부는 프론트 저널을 포함하고,
    상기 캠 샤프트와 상기 프론트 저널은 회전력을 전달하며 길이 방향으로 상대적인 위치가 변동 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  3. 제2항에서
    상기 입력부는,
    캠 샤프트 스프로켓; 및
    상기 프론트 저널과 상기 캠 샤프트 사이에서 복원력을 제공하도록 구비된 탄성부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  4. 제1항에서
    상기 조절부는,
    상기 캠 샤프트의 상대적인 위치를 조절하도록 상기 캠 샤프트의 길이방향으로 접촉하는 편심 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  5. 제1항에서
    상기 매개부는,
    상기 캠 샤프트와 평행하게 구비된 로커 샤프트; 및
    상기 로커 샤프트에 왕복운동 가능하게 구비된 로커 레버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  6. 제5항에서
    상기 로커 레버는,
    상기 경사 캠과 접촉하는 경사부; 및
    상기 밸브 개폐부와 접촉하는 출력부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
  7. 제6항에서
    상기 출력부는,
    상기 로커 레버가 왕복운동하여 상기 밸브 개폐부의 밸브 리프트가 발생하는리프트 구간과 상기 밸브 개폐부의 밸브 리프트가 발생하지 않는 제로 리프트 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 리프트 장치.
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