KR20170005567A - 2단 가변밸브기구 - Google Patents

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KR20170005567A
KR20170005567A KR1020150095743A KR20150095743A KR20170005567A KR 20170005567 A KR20170005567 A KR 20170005567A KR 1020150095743 A KR1020150095743 A KR 1020150095743A KR 20150095743 A KR20150095743 A KR 20150095743A KR 20170005567 A KR20170005567 A KR 20170005567A
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신기욱
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 2단 가변밸브기구는

Description

2단 가변밸브기구{TWO STEP VARIABLE VALVE DEVICE}
본 발명은 연소실과 연결되는 흡입포트 또는 배기포트을 열어주는 밸브를 리프트 시키되, 그 리프트 양을 가변시켜서 엔진의 운전조건에 따라서 효율을 향상시키는 2단 가변밸브기구에 관한 것이다.
가변 밸브 기구는 특별히 내연기관엔진에서 알려진 기술로, 연료의 효율을 높이는 것이 주요 목적인데, 캠의 프로파일을 이용하여 밸브의 리프트를 직접적으로 조절하는 방법과 로스트모션을 이용하여 밸브의 리프트를 조절하는 경우가 있다.
가변밸브 트레인에서 밸브와 스윙암 사이에서 갭을 줄이기 위해서 유압간극조절부(HLA: hydraulic lash adjuster)가 사용되고 있으며, 가변밸브 기구와 유압간극조절부를 컴팩트하고 단순하게 구성하는 것이 어렵다.
도 7은 종래의 가변밸브기구의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 가변밸브기구는 스윙암(150), 로스트핀(155), 로스트바디(140), 롤러(125), 가이드핀(160), 래칭핀(425), 래칭스프링(115), 래칭캡(415), 밸브(135), 및 유압간극조절부(120)를 포함한다.
상기 스윙암(150)에서 상기 로스트핀(155)의 반대측에 형성되는 래칭홈(405) 안으로 상기 래칭핀(425)이 삽입되고, 상기 래칭스프링(115)이 상기 래칭핀(425)을 상기 로스트핀(155)이 배치된 방향으로 탄성지지하는 구조를 갖는다.
한편, 상기 스윙암(150)이 상기 유압간극조절부(120)의 지지점을 기준으로 시계 반대방향으로 회전하여 상기 밸브(135)를 하부로 누르는 동작을 반복하는데, 상기 스윙암(150)의 고속의 회전동작에 의해서 상기 래칭핀(425)의 제어정밀도가 낮아질 수 있다.
아울러, 상기 래칭핀을 움직이기 위한 유압회로가 추가되어야 하고, 유압손실이 발생할 수 있으며, 유압제어의 속도가 저하될 수 있다. 특히, 유압간극조절부가 2단 구조로, 1단은 상기 유압간극조절부의 간격조절기능을 수행하고, 2단은 상기 래칭핀을 움직이기 위한 유압전달기능을 갖는데, 그 구조가 복잡하다.
본 발명의 목적은 래칭핀을 움직이기 위한 유압이 필요하지 않고, 유압전달을 위한 유로도 삭제할 수 있으며, 상기 래칭핀의 움직임을 전자적으로 제어함으로써 제어의 정밀도를 향상시키고 제어의 속도를 높일 수 있는 2단 가변밸브기구를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 2단 가변밸브기구의 일측은 지지부에 의해서 지지되고, 타측은 밸브를 누르도록 배치되며, 상기 밸브의 리프트 양을 가변적으로 제어하도록 배치되며, 일측은 지지부에 의해서 지지되는 아우터바디, 상기 아우터바디의 타측에 배치되는 힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 상기 밸브를 누르도록 배치되는 이너바디, 상기 아우터바디의 래칭핀삽입홈에 삽입되고, 삽입 위치에 따라서 그 선단부가 상기 이너바디에 형성된 래칭홈에 삽입되어, 상기 아우터바디와 상기 이너바디를 선택적으로 래칭시키는 래칭핀, 및 공급되는 전류에 의해서 자기장을 발생시켜 상기 래칭핀의 후단부를 밀거나 당기도록 상기 아우터바디의 배치되는 전자석플런저를 포함할 수 있다.
상기 전자석플런저의 외주면에 코일이 감기고, 상기 코일로 전류가 공급될 수 있다.
상기 전자석플런저는 상기 래칭핀삽입홈 안에서 고정될 수 있다.
상기 래칭핀삽입홈의 입구를 폐쇄하도록 배치되는 캡을 더 포함할 수 있다.
상기 힌지와 상기 래칭핀 사이에서 상기 이너바디에는 롤러가 배치될 수 있다.
상기 래칭핀과 상기 전자석플런저 사이에는 상기 전자석플런저를 기준으로 상기 래칭핀을 탄성적으로 밀도록 배치되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 래칭핀의 후단면에는 홈이 형성되고, 상기 홈 안쪽으로 상기 탄성부재의 선단부가 삽입될 수 있다.
상기 탄성부재는 코일스프링 타입으로, 상기 전자석플런저의 선단부가 상기 코일스프링 안쪽으로 삽입될 수 있다.
상기 전자석플런저의 일측 외주면은 상기 래칭핀삽입홈의 내주면에 밀착되어 고정될 수 있다.
상기 코일로 전원이 인가되면, 상기 탄성부재가 탄성적으로 압축되도록 전자석플런저가 상기 래칭핀을 당기고, 상기 이너바디와 상기 아우터바디의 래칭이 해제될 수 있다.
상기 코일로 전원이 인가되지 않으면, 상기 탄성부재가 탄성력에 의해서 상기 래칭핀을 밀어내서 상기 이너바디와 상기 아우터바디가 래칭될 수 있다.
상기 아우터바디 또는 상기 이너바디는 하나의 밸브를 누르도록 배치되거나, 두 개의 밸브를 누르도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진제어 시스템은, 2단 가변밸브기구, 상기 코일로 전원을 공급하도록 배치되는 전원공급부, 및 운행조건에 따라서 상기 전원공급부를 제어하여 상기 코일로 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 래칭핀을 움직이기 위해서 전자석의 자력을 이용하기 때문에, 상기 래칭핀을 움직이기 위한 유압이 필요하지 않고, 유압전달을 위한 유로도 삭제할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 래칭핀의 움직임을 전자적으로 제어함으로써 제어의 정밀도를 향상시키고 제어의 속도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구의 일부 상세 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구에서 아우터바디와 이너바디의 래칭이 해제된 상태를 보여주는 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 두 개의 밸브를 작동시키는 가변밸브기구의 일부 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 한 개의 밸브를 작동시키는 가변밸브기구의 일부 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 7은 종래의 가변밸브기구의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구의 일부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 가변밸브기구는 제어부(250), 전원공급부(260), 와이어(185), 코일(190), 탄성부재(175), 래칭핀(170), 래칭홈(160), 롤러(130), 롤러샤프트(135), 힌지(120), 이너바디(110), 아우터바디(100), 밸브(150), 래칭핀삽입홈(200), 지지부(140)(HLA: hydraulic lash adjuster), 전자석플런저(195), 및 캡(180)을 포함한다.
상기 이너바디(110)는 상기 힌지(120)를 중심으로 상기 아우터바디(100)에서 회전가능하게 배치되고, 상기 이너바디(110)의 일단부 하부가 상기 밸브(150)를 누르도록 배치되고, 상기 아우터바디(100)의 타단부 하부는 상기 지지부(140)에 의해서 지지된다.
여기서, 상기 지지부(140)는 HLA타입으로, 유압에 의해서 상기 지지부(140)와 상기 아우터바디(100) 사이에 간극을 제거할 수 있다. 상기 HLA의 구조 및 작동원리는 공지기술을 참조한다.
상기 이너바디(110)에는 상기 롤러샤프트(135)를 중심으로 회전하도록 상기 롤러(130)가 배치되고, 상기 롤러(130)는 캠샤프트의 캠(미도시)에 의해서 하부로 눌러지는 구조를 갖는다.
상기 래칭핀(170)은 상기 아우터바디(100)에 형성된 래칭핀삽입홈(200)으로 삽입되고, 그 선단부는 상기 이너바디(110)의 상기 래칭홈(160)에 삽입되어 상기 이너바디(110)와 상기 아우터바디(100)를 서로 래칭시킬 수 있다.
상기 래칭핀삽입홈(200)은 상기 아우터바디(100)의 후방측으로 개방되어 있고, 그 개방부는 상기 캡(180)이 장착되고, 상기 캡(180)과 상기 래칭핀(170) 사이에는 탄성부재(175), 및 전자석플런저(195)가 배치된다.
상기 전자석플런저(195)의 일측 외주면에는 상기 코일(190)이 감겨있고, 타측 외주면은 상기 래칭핀삽입홈(200)의 내주면에 밀착되어 고정된다.
아울러, 상기 탄성부재(175)는 코일스프링 타입으로, 그 선단부는 상기 래칭핀(170)의 후면을 앞쪽으로 탄성적으로 밀고 있고, 그 후단부는 상기 전자석플런저(195)에 의해서 지지된다.
상기 코일(190)은 상기 와이어(185)를 통해서 전원공급부(260)와 연결되고, 상기 전원공급부(260)는 상기 제어부(250)에 의해서 제어되어, 상기 코일(190)로 전원을 공급할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(250)는 엔진(미도시)의 운행조건에 따라서 상기 전원제어부(250)를 제어하여 상기 코일(190)로 전원을 선택적으로 공급할 수 있다.
상기 제어부(250)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구의 일부 상세 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 코일(190)로 전원이 인가되지 않으면, 상기 탄성부재(175)는 상기 전자석플런저(195)를 기준으로 상기 래칭핀(170)을 밀어내고, 상기 아우터바디(100)와 상기 이너바디(110)가 서로 래칭(latching)된다.
따라서, 캠(미도시)에 의해서 상기 롤러(130)가 하부로 눌러지고, 상기 이너바디(110)가 상기 래칭핀(170)을 통해서 상기 아우터바디(100)를 누른다. 따라서, 상기 밸브(150)는 하이리프트로 움직인다.
아울러, 본 발명의 실시예에서, 상기 래칭핀(170)의 후면에는 홈(210)이 형성되고, 상기 홈(210) 안쪽으로 상기 탄성부재(175)의 선단부가 삽입되는 구조를 갖는다. 그리고, 상기 탄성부재(175)는 코일스프링 타입으로 그 후단부로 상기 전자석플런저(195)의 선단부가 삽입되는 구조를 갖는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브 기구에서 아우터바디와 이너바디의 래칭이 해제된 상태를 보여주는 일부 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 코일(190)로 전원이 인가되면, 상기 탄성부재(175)가 탄성적으로 압축되면서 상기 전자석플런저(195)는 상기 래칭핀(170)을 당기고, 상기 아우터바디(100)와 상기 이너바디(110)가 서로 분리된다.
따라서, 캠(미도시)에 의해서 상기 롤러(130)가 하부로 눌러지고, 상기 이너바디(110)가 상기 힌지(120)를 중심으로 회전하고, 상기 밸브(150)는 리프트되지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 두 개의 밸브를 작동시키는 가변밸브기구의 일부 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 아우터바디(100)의 선단부에는 제1밸브누름부(400)와 제2밸브누름부(405)가 배치된다. 그리고, 상기 이너바디(110)와 상기 아우터바디(100)를 가로질러 상기 롤러샤프트(135)가 배치되고, 상기 롤러(130)는 상기 롤러샤프트(135)에서 회전가능하게 배치된다.
상기 아우터바디(100)의 후단부에는 상기 캡(180)이 배치되고, 상기 캡(180)의 안쪽에 배치되는 상기 전자석플런저(195)로 전원을 공급하는 와이어(185)가 상기 아우터바디(100)의 후단부 상부로 연결된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 한 개의 밸브를 작동시키는 가변밸브기구의 일부 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 아우터바디(100)의 선단부에는 하나의 제1밸브누름부(400)가 배치된다. 그리고, 상기 이너바디(110)와 상기 아우터바디(100)를 가로질러 상기 롤러샤프트(135)가 배치되고, 상기 롤러(130)는 상기 롤러샤프트(135)에서 회전가능하게 배치된다.
상기 아우터바디(100)의 후단부에는 상기 캡(180)이 배치되고, 상기 캡(180)의 안쪽에 배치되는 상기 전자석플런저(195)로 전원을 공급하는 와이어(185)가 상기 아우터바디(100)의 후단부 상부로 연결된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변밸브기구의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 6을 참조하면, S600에서 상기 제어부(250)는 엔진(미도시)의 회전수, 연료분사량 등과 같은 운행조건을 감지한다.
그리고, S610에서 상기 밸브(150)가 하이리프트로 작동되어야 하는 것으로 판단되면, S620을 수행하고, S615에서 상기 밸브(150)가 제로리프트로 작동되어야 하는 것으로 판단되면, S625을 수행한다.
S620에서 상기 코일(190)로 인가되는 전원이 오프되고, S625에서는 상기 코일(190)로 전원이 인가된다.
따라서, S630에서는 상기 래칭핀(170)이 상기 아우터바디(100)와 상기 이너바디(110)를 래칭시키고, S635에서는 상기 래칭핀(170)이 상기 이너바디(110)와 상기 아우터바디(100)를 서로 분리한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 래칭핀(170)을 움직이기 위해서 전자석의 자력을 이용하기 때문에, 상기 래칭핀(170)을 움직이기 위한 유압이 필요하지 않고, 유압전달을 위한 유로도 삭제할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 래칭핀(170)의 움직임을 전자적으로 제어함으로써 제어의 정밀도를 향상시키고 제어의 속도를 높일 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.
100: 아우터바디 110: 이너바디
120: 힌지 130: 롤러
135: 롤러샤프트 140: 지지부
150: 밸브 160: 래칭홈
170: 래칭핀 175: 탄성부재
180: 캡 185: 와이어
190: 코일 195: 전자석플런저
200: 래칭핀삽입홈 210: 홈
250: 제어부 260: 전원공급부
400: 제1밸브누름부 405: 제2밸브누름부

Claims (13)

  1. 일측은 지지부에 의해서 지지되고, 타측은 밸브를 누르도록 배치되며, 상기 밸브의 리프트 양을 가변적으로 제어하도록 배치되는 2단 가변밸브기구에 있어서,
    일측은 지지부에 의해서 지지되는 아우터바디;
    상기 아우터바디의 타측에 배치되는 힌지를 중심으로 회전가능하게 배치되고, 상기 밸브를 누르도록 배치되는 이너바디;
    상기 아우터바디의 래칭핀삽입홈에 삽입되고, 삽입 위치에 따라서 그 선단부가 상기 이너바디에 형성된 래칭홈에 삽입되어, 상기 아우터바디와 상기 이너바디를 선택적으로 래칭시키는 래칭핀; 및
    공급되는 전류에 의해서 자기장을 발생시켜 상기 래칭핀의 후단부를 밀거나 당기도록 상기 아우터바디의 배치되는 전자석플런저;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  2. 제1항에서,
    상기 전자석플런저의 외주면에 코일이 감기고, 상기 코일로 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  3. 제1항에서,
    상기 전자석플런저는 상기 래칭핀삽입홈 안에서 고정되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  4. 제1항에서,
    상기 래칭핀삽입홈의 입구를 폐쇄하도록 배치되는 캡;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  5. 제1항에서,
    상기 힌지와 상기 래칭핀 사이에서 상기 이너바디에는 롤러가 배치되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  6. 제1항에서,
    상기 래칭핀과 상기 전자석플런저 사이에는 상기 전자석플런저를 기준으로 상기 래칭핀을 탄성적으로 밀도록 배치되는 탄성부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  7. 제6항에서,
    상기 래칭핀의 후단면에는 홈이 형성되고, 상기 홈 안쪽으로 상기 탄성부재의 선단부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  8. 제6항에서,
    상기 탄성부재는 코일스프링 타입으로, 상기 전자석플런저의 선단부가 상기 코일스프링 안쪽으로 삽입된 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  9. 제6항에서,
    상기 전자석플런저의 일측 외주면은 상기 래칭핀삽입홈의 내주면에 밀착되어 고정된 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  10. 제6항에서,
    상기 코일로 전원이 인가되면, 상기 탄성부재가 탄성적으로 압축되도록 전자석플런저가 상기 래칭핀을 당기고, 상기 이너바디와 상기 아우터바디의 래칭이 해제되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  11. 제6항에서,
    상기 코일로 전원이 인가되지 않으면, 상기 탄성부재가 탄성력에 의해서 상기 래칭핀을 밀어내서 상기 이너바디와 상기 아우터바디가 래칭되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  12. 제6항에서,
    상기 아우터바디 또는 상기 이너바디는 하나의 밸브를 누르도록 배치되거나, 두 개의 밸브를 누르도록 배치되는 것을 특징으로 하는 2단 가변밸브기구.
  13. 제1항에 따른 가변밸브기구;
    상기 코일로 전원을 공급하도록 배치되는 전원공급부; 및
    운행조건에 따라서 상기 전원공급부를 제어하여 상기 코일로 공급되는 전원을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변밸브기구를 갖는 엔진 제어시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109386338A (zh) * 2017-08-10 2019-02-26 摩托尼科株式会社 引擎的可变阀升程装置
US10450903B2 (en) 2017-08-10 2019-10-22 Motonic Corporation Variable valve lift actuator of engine

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