KR101154401B1

KR101154401B1 - 전기-유압 가변 밸브 리프트 장치

Info

Publication number: KR101154401B1
Application number: KR1020090120098A
Authority: KR
Inventors: 조명래; 이홍욱; 박태원; 김우태; 최명식; 최의철; 김원규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2012-06-15
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: US20110132301A1; US8408173B2; DE102010037567B4; DE102010037567A1; KR20110063148A

Abstract

본 발명은 전기-유압 가변 밸브 장치에 관한 것으로, 그 내부에 가이드 돌출부가 형성된 밸브 유닛 하우징; 상기 밸브 유닛 하우징에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징과 밸브 조절 오일 챔버를 형성하는 메인 피스톤; 상기 밸브 조절 오일 챔버 내에 구비되어 상기 메인 피스톤을 탄성 지지하는 메인 스프링; 상기 밸브 유닛 하우징 내에서 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브를 개폐하는 종속 피스톤; 및 상기 밸브 조절 오일 챔버로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부;를 포함한다.

가변 밸브, EHV

Description

전기-유압 가변 밸브 리프트 장치{ELECTRO-HYDRAULIC VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}

본 발명은 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기-유압으로 작동하는 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

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 열려있는 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, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수개로 설계하거나, 밸브가 엔진회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치가 연구되고 있다.

가변 밸브 리프트의 경우 연속제어가 가능한 기구로 상대적으로 최근에 양산화 되었으며, 일부 가변 밸브 리프트 기구의 경우 밸브 타이밍을 동시에 변경시킬 수 있으나 그 사용범위는 극히 제한적이다

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 밸브 타이밍과 밸브 리프트를 동시에 가변 제어할 수 있는 기술로 흡기 다기관 내의 압력을 높게 유지할 수 있어 엔진의 펌핑 손실을 줄일 수 있으며, 엔진의 연비를 향상시킬 수 있는 전기-유압 가변 밸브 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치는 그 내부에 가이드 돌출부가 형성된 밸브 유닛 하우징; 상기 밸브 유닛 하우징에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징과 밸브 조절 오일 챔버를 형성하는 메인 피스톤; 상기 밸브 조절 오일 챔버 내에 구비되어 상기 메인 피스톤을 탄성 지지하는 메인 스프링; 상기 밸브 유닛 하우징 내에서 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브를 개폐하는 종속 피스톤; 및 상기 밸브 조절 오일 챔버로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부;를 포함할 수 있다.

상기 종속 피스톤은 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디; 및 상기 밸브 유닛 하우징을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디;를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치에서, 상기 종속 피스톤은 상기 종속 피스톤에 구비되어 상기 종속 피스톤과 밸브 간극 조절 챔버를 형성하는 밸브 간격 조절 피스톤; 상기 종속 피스톤에 구비되어 상기 밸브 간극 조절 피스톤을 탄성 지지하는밸브 간극 조절 스프링; 및 상기 밸브 간극 조절 챔버로 오일을 공급하는 밸브 간극 조절 오일 공급부;를 포함할 수 있다.

상기 밸브 간극 조절 오일 공급부와 상기 밸브 간극 조절 챔버 사이에는 체크 밸브가 구비될 수 있다.

상기 제1 종속 피스톤 바디에는 상기 종속 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 복수개의 그루부(groove)가 형성될 수 있다.

상기 적어도 하나의 그루브는 다른 그루브 보다 그 길이가 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치는, 상기 돌출부와 상기 제2 종속 피스톤 바디는 보조 챔버를 형성하고 상기 종속 피스톤에는 상기 밸브 조절 오일 챔버와 상기 보조 챔버를 연결하는 제1 충격 저감 유로가 형성될 수 있다.

상기 제1 충격 저감 유로에서 분기하여 상기 돌출부로 향하는 제2 충격 저감 오일 유로를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치는 밸브 유닛 하우징; 상기 밸브 유닛 하우징에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징과 밸브 조절 오일 챔버를 형성하는 메인 피스톤; 상기 밸브 조절 오일 챔버 내에 구비되어 상기 메인 피스톤을 탄성 지지하는 메인 스프링; 상기 밸브 유닛 하우징 내에서 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브를 개폐하는 종속 피스톤; 및 상기 밸브 조절 오일 챔버로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치는, 상기 밸브 유닛 하우징에는 그 내부로 가이드 돌출부가 돌출 형성되고, 상기 종속 피스톤은 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디; 및 상기 밸브 유닛 하우징을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디; 를 포함하되, 상기 제1 종속 피스톤 바디에는 상기 종속 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 복수개의 그루부(groove)가 형성될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치는, 상기 밸브 유닛 하우징에는 그 내부로 가이드 돌출부가 돌출 형성되고, 상기 종속 피스톤은 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디; 및 상기 밸브 유닛 하우징을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디;를 포함하되, 상기 가이드 돌출부와 상기 제2 종속 피스톤 바디는 보조 챔버를 형성하고 상기 종속 피스톤에는 상기 밸브 조절 오일 챔버와 상기 보조 챔버를 연결하는 제1 충격 저감 유로가 형성되며, 상기 제1 충격 저감 유로에서 분기하여 상기 가이드 돌출부로 향하는 제2 충격 저감 오일 유로가 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치에 의하면, 구성 부품을 단순화 하고, 유로를 단순화에 하여 제작비를 절감할 수 있고, 차량의 연비 개선이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 단면도이고, 도3은 본 발명의 제1, 2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 종속 피스톤을 도시한 도면이다.

도1 및 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치는 그 내부에 가이드 돌출부(15)가 형성된 밸브 유닛 하우징(10), 상기 밸브 유닛 하우징(10)에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징(10)과 밸브 조절 오일 챔버(25)를 형성하는 메인 피스톤(20), 상기 밸브 조절 오일 챔버(25) 내에 구비되어 상기 메인 피스톤(20)을 탄성 지지하는 메인 스프링(30), 상기 밸브 유닛 하우징(10) 내에서 상기 가이드 돌출부(15)를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스 톤(20)의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브(90)를 개폐하는 종속 피스톤(40) 및 상기 밸브 조절 오일 챔버(25)로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부(50)를 포함한다.

상기 종속 피스톤(40)은 상기 가이드 돌출부(15)를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디(42) 및 상기 밸브 유닛 하우징(10)을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디(44)를 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치에서, 상기 종속 피스톤(40)은 상기 종속 피스톤(40)에 구비되어 상기 종속 피스톤(40)과 밸브 간극 조절 챔버(55)를 형성하는 밸브 간격 조절 피스톤(60) 상기 종속 피스톤(40)에 구비되어 상기 밸브 간극 조절 피스톤(60)을 탄성 지지하는 밸브 간극 조절 스프링(65) 및 상기 밸브 간극 조절 챔버(55)로 오일을 공급하는 밸브 간극 조절 오일 공급부(70)를 포함한다

상기 밸브 간극 조절 오일 공급부(70)와 상기 밸브 간극 조절 챔버(55) 사이에는 체크 밸브(80)가 구비된다.

상기 제1 종속 피스톤 바디(42)에는 상기 종속 피스톤(40)의 왕복 운동 방향을 따라 복수개의 그루부(groove; 46)가 형성될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 그루브(47)는 다른 그루브(46) 보다 그 길이가 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전기-유압 가변 밸브 장치의 작동을 설명하면, 상기 메인 오일 공급부(50)의 오일 공급에 따라 상기 밸브 조절 오일 챔버(25) 내에 오일이 공급되며, 캠(201)(도4 참조)의 회전에 의해 상기 메인 피스톤(20)이 눌 려지면, 상기 종속 피스톤(40)이 상기 밸브(90)를 개폐한다.

여기서, 상기 제1 종속 피스톤 바디(42)에 형성된 상기 가이드 돌출부(15)와 상기 그루부(46,47)로 일부 오일이 순차적으로 유출되어 상기 밸브가 열리고 닫히는 순간에 충격이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 메인 오일 공급부(50)의 오일 공급양은 미도시한 ECU의 작동에 의하여 제어되며, 이는 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 상세한 설명으로부터 구현 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 밸브 간극 조절 오일 공급부(80)는 밸브 간극 조절 오일 유로(75)를 통해 상기 밸브 간극 조절 챔버(55)로 오일을 공급하여 밸브 간극을 조절할 수 있어 별도의 HLA(hydraulic lash adjuster) 등을 구비할 필요가 없다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 단면도이다.

도2 및 도3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치를 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치는 그 내부에 가이드 돌출부(115)가 형성된 밸브 유닛 하우징(110), 상기 밸브 유닛 하우징(110)에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징(10)과 밸브 조절 오일 챔버(125)를 형성하는 메인 피스톤(120), 상기 밸브 조절 오일 챔버(125) 내에 구비되어 상기 메인 피스톤(120)을 탄성 지지하는 메인 스프링(130), 상기 밸브 유닛 하우징(110) 내에서 상기 가이드 돌출부(115)를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤(120)의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브(190)를 개폐하는 종속 피스톤(140) 및 상 기 밸브 조절 오일 챔버(125)로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부(150)를 포함한다.

상기 종속 피스톤(140)은 상기 가이드 돌출부(115)를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디(142) 및 상기 밸브 유닛 하우징(110)을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디(144)를 포함한다.

상기 제1 종속 피스톤 바디(142)에는 상기 종속 피스톤(140)의 왕복 운동 방향을 따라 복수개의 그루부(416)가 형성될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 그루브(147)는 다른 그루브(146) 보다 그 길이가 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치와 비교하여 밸브 간극조절피스톤 및 밸브 간극 조절 스프링 등이 삭제되어 그 구조가 보다 단순화 된다.

본 발명의 제2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치와 밸브 간극 조절 작동을 제외한 작동이 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 닫힌 상태를 도시한 단면도이다.

도4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치는

그 내부에 가이드 돌출부(215)가 형성된 밸브 유닛 하우징(210), 상기 밸브 유닛 하우징(210)에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징(210)과 밸브 조절 오일 챔버(225)를 형성하는 메인 피스톤(220), 상기 밸브 조절 오일 챔버(225) 내에 구비 되어 상기 메인 피스톤(220)을 탄성 지지하는 메인 스프링(230), 상기 밸브 유닛 하우징(210) 내에서 상기 가이드 돌출부(215)를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤(220)의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브(290)를 개폐하는 종속 피스톤(240) 및 상기 밸브 조절 오일 챔버(225)로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부(250)를 포함한다.

상기 종속 피스톤(240)은 상기 가이드 돌출부(215)를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디(242) 및 상기 밸브 유닛 하우징(210)을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디(244)를 포함한다.

상기 가이드 돌출부(215)와 상기 제2 종속 피스톤 바디(244)는 보조 챔버(270)를 형성하고 상기 종속 피스톤(240)에는 상기 밸브 조절 오일 챔버(225)와 상기 보조 챔버(270)를 연결하는 제1 충격 저감 유로(260)가 형성되며, 상기 제1 충격 저감 유로(260)에서 분기하여 상기 가이드 돌출부(215)로 향하는 제2 충격 저감 오일 유로(270)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 충격 저감 유로(260) 및 제2 충격 저감 오일 유로(270)는 상기 캠(201)이 상기 메인 피스톤(220)을 누를 때, 일부 오일이 순차적으로 유출되어 상기 밸브가 열리고 닫히는 순간에 충격이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 제2 충격 저감 오일 유로(270)는 상기 가이드 돌출부(215)에 의하여 막히거나 열려 밸브(290)의 개폐에 의한 충격 및 진동 발생을 방지할 수 있다.

도5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 열린 상태를 도시한 단면도이고, 도6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 열린 상태에서 유압을 해소하는 상태를 도시한 단면도이고, 도7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 열린 상태에서 유압을 해소하는 상태에서 밸브 리프트의 변화를 도시한 그래프이다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이 상기 메인 오일 공급부(250)의 작동에 의하여 상기 밸브 조절 오일 챔버(225)에 오일이 공급되어 상기 밸브(290)의 리프트량을 조절하게 된다.

밸브가 닫히기 직전 상기 밸브(290)를 닫아 밸브 리프트를 조절하는 것도 가능하며, 도6을 참조하면, 상기 밸브(290)가 열린 상태에서 상기 메인 오일 공급부(250)로 오일이 해소되도록 제어한다.

그러면, 도7에 도시된 바와 같이, 일반적인 밸브 개폐(점선 참조)에서 실선과 같이 밸브가 급격히 닫히게 된다.

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 제1 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 단면도이다.

도3은 본 발명의 제1, 2 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 종속 피스톤을 도시한 도면이다.

도5는 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 열린 상태를 도시한 단면도이다.

도6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 열린 상태에서 유압을 해소하는 상태를 도시한 단면도이다.

도7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기-유압 가변 밸브 장치의 밸브가 열린 상태에서 유압을 해소하는 상태에서 밸브 리프트의 변화를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,110,210: 밸브 유닛 하우징

15,115,215: 가이드 돌출부

20,120.220: 메인 피스톤

25,125,225: 밸브 조절 오일 챔버

30,130,230: 메인 스프링

40,140,240: 종속 피스톤

42,142,242: 제1 종속 피스톤 바디

44,144,244: 제2 종속 피스톤 바디

46,146,147: 그루부

50,150,250: 메인 오일 공급부

55: 밸브 간극 조절 챔버

60: 밸브 간극 조절 피스톤

65: 밸브 간극 조절 스프링

70: 밸브 간극 조절 오일 공급부

75: 밸브 간극 조절 오일 유로

80: 체크 밸브

90,190,290: 밸브

201: 캠

260: 제1 충격 저감 유로

265: 제2 충격 저감 유로

270: 보조 챔버

Claims

그 내부에 가이드 돌출부가 형성된 밸브 유닛 하우징;

상기 밸브 유닛 하우징에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징과 밸브 조절 오일 챔버를 형성하는 메인 피스톤;

상기 밸브 조절 오일 챔버 내에 구비되어 상기 메인 피스톤을 탄성 지지하는 메인 스프링;

상기 밸브 유닛 하우징 내에서 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브를 개폐하는 종속 피스톤; 및

상기 밸브 조절 오일 챔버로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부;

를 포함하고,

상기 종속 피스톤은

상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디; 및

상기 밸브 유닛 하우징을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디;

를 포함하며,

상기 제1 종속 피스톤 바디에는 상기 종속 피스톤의 왕복 운동 방향을 따라 복수개의 그루부(groove)가 형성된 것을 특징으로 하는 전기-유압 가변 밸브 장치.
삭제
제1항에서,

상기 종속 피스톤은

상기 종속 피스톤에 구비되어 상기 종속 피스톤과 밸브 간극 조절 챔버를 형성하는 밸브 간격 조절 피스톤;

상기 종속 피스톤에 구비되어 상기 밸브 간극 조절 피스톤을 탄성 지지하는밸브 간극 조절 스프링; 및

상기 밸브 간극 조절 챔버로 오일을 공급하는 밸브 간극 조절 오일 공급부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-유압 가변 밸브 장치.
제3항에서,

상기 밸브 간극 조절 오일 공급부와 상기 밸브 간극 조절 챔버 사이에는 체크 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 전기-유압 가변 밸브 장치.
삭제
제1항에서,

상기 복수개의 그루부 중 적어도 하나의 그루브는 다른 그루브 보다 그 길이가 길게 형성된 것을 특징으로 하는 전기-유압 가변 밸브 장치.
그 내부에 가이드 돌출부가 형성된 밸브 유닛 하우징;

상기 밸브 유닛 하우징에 구비되어 상기 밸브 유닛 하우징과 밸브 조절 오일 챔버를 형성하는 메인 피스톤;

상기 밸브 조절 오일 챔버 내에 구비되어 상기 메인 피스톤을 탄성 지지하는 메인 스프링;

상기 밸브 유닛 하우징 내에서 상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되며, 상기 메인 메인 피스톤의 왕복 운동에 따라 왕복 운동하여 밸브를 개폐하는 종속 피스톤; 및

상기 밸브 조절 오일 챔버로 유압을 공급하는 메인 오일 공급부;

를 포함하고,

상기 종속 피스톤은

상기 가이드 돌출부를 따라 가이드 되는 제1 종속 피스톤 바디; 및

상기 밸브 유닛 하우징을 따라 가이드 되는 제2 종속 피스톤 바디;

를 포함하며,

상기 가이드 돌출부와 상기 제2 종속 피스톤 바디는 보조 챔버를 형성하고

상기 종속 피스톤에는 상기 밸브 조절 오일 챔버와 상기 보조 챔버를 연결하는 제1 충격 저감 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 전기-유압 가변 밸브 장치.
제7항에서,

상기 제1 충격 저감 유로에서 분기하여 상기 가이드 돌출부로 향하는 제2 충격 저감 오일 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-유압 가변 밸브 장치.
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