KR100456766B1 - 엔진의실린더헤드구조 - Google Patents

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독터. 인제니어.하.체.에프.포르쉐악티엔게젤샤프트
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Abstract

내연기관의 실린더 헤드는 공동의 플랜지면에 차례로 놓인 적어도 두 개의 하우징 구조부로 이루어진다. 상기 플랜지면 내에 리세스가 예를 들어 주조될 수 있는 각 플랜지면으로 연장된다. 두 개의 플랜지 표면은 플랜지면 내에 삽입된 개스킷으로 서로 분리되어 실린더 헤드의 오일 공급을 위해 필요한 적어도 두 개의분리된 통로의 단면을 형성한다.

Description

엔진의 실린더 헤드 구조
본 발명은 특허 청구의 범위 제1항의 전제부에 따르는 실린더 헤드 구조에 관한 것이다.
독일 특허 제44 21 057호에는 일반적 유형의 실린더 헤드 구조가 공지되어 있으며, 주하우징은 실린더 블록 상에 장착되어 나사 결합된다. 주하우징은 캠축베어링을 위한 상부의 반쪽 베어링을 수용하는 돔형 커버가 설치되어 상승된 외벽을 가진다. 주하우징의 외측 벽에는, 버킷 태핏 하우징(bucket tappet housing)이 주하우징 내에 장착되어 가스 교환 밸브의 버킷 태핏을 가이드하고 수용하는데 이용된다. 버킷 태핏 하우징과 주하우징의 공통 플랜지 면 내에는, 오일을 가이드하여 버킷 태핏에 공급하는데 이용되는 오일 가이드 통로가 형성된다. 또한, 윤활과, 경우에 따라서 제공된 유압 밸브 간격 보상 부재의 작동을 위해 버킷 태핏이 공급될 수 있다.
향상된 성능의 요구, 적은 연료 소비 그리고 엔진의 개선된 가스 배기 작동을 고려할 때, 실린더 헤드 설계와 기하학에 대한 요구는 더욱 복잡해진다. 그러나 중량과 크기 및 생산 경비, 생산 비용과 관련하여 품질 저하가 있어서는 안 된다. 특히 성능 개선과 가스 배기 작동 개선을 위해 실린더 헤드에는 실린더마다 4개 또는 5개의 밸브가 구비된다. 따라서 윤활 매체를 공급할 마찰 면의 수가 증가한다. 동시에 성능과 가스 배기 작동의 개선을 위해 가변 밸브 제어 시스템이 장착되어, 밸브 타이밍의 상태 위치 및/또는 밸브 행정이 변화되거나 스위칭될 수 있다. 이러한 경우 주로 유압식으로 제어 가능하고 그에 상응하게 엔진 또는 실린더 헤드의 오일 순환 시스템에 병합되어야 하는 별도의 시스템이 이용된다.
본 발명의 목적은 다수의 소비 장치에 오일을 공급할 수 있고 동시에 간단하게 생산할 수 있으며, 실린더 헤드 내부에서 개선된 오일 가이드가 보장되도록 상술된 종류의 실린더 헤드를 개선하는 것이다. 또한 노동 집약적이고 비용 집약적인 보어는 제거되어야 한다.
본 발명에 따른 상기 목적은 특허 청구의 범위 제1항의 특징으로 해결된다.
이런 종류의 실린더 헤드 구조에서 두 개의 하우징 구조부의 공통 플랜지면에 삽입된 밀봉부에 의해 서로 분리된 두 개의 별도의 통로가 형성되면, 추가적 보어가 요구되지 않고 실린더 헤드 구조 내의 상이한 소비 장치에 압력 매체 또는 윤활 매체가 공급될 수 있다. 또한 오일 가이드를 이와 같이 분리함으로써 소비 장치에는 상이한 압력 및/또는 체적 필요조건이 공급될 수 있다. 하우징 구조부를 주조 생산하는 중에 상응하는 리세스가 플랜지면 내로 주조됨으로써, 실린더 헤드의 상기 오일 공급 통로는 특히 유리하게 추가 비용을 들이지 않고 주조 기술에 의해 제작될 수 있다.
특히 유리하게는, 각 통로들을 서로 연결시키는 관통 구멍들이 밀봉부에 형성되면 교차점이 없는 고 비용의 통로 진행이 플랜지면 내부에서 가능해지고, 그래서 오일 흐름이 부분적으로 다른 하우징 구조부에서 진행된다.
하우징 구조부 중의 하나가 가스 교환 밸브와 밸브 가이드를 포함하고 엔진의 실린더 블록 위에 설치되는 주하우징이라면, 이런 종류의 오일 가이드는 특히 간단하게 생산되고 모든 엔진의 윤활유 공급과 연결될 수 있다. 엔진의 오일 공급은 공지된 방법으로 엔진의 오일 펌프와 연결된 실린더 블록 내부의 상승 보어를 통해 행해진다. 주하우징에 플랜지면을 제공함으로써 실린더 블록으로부터 상기 플랜지면과 그 속에 형성된 통로 구역으로 더 짧고 비교적 직접적인 전달이 가능하다.
본 발명의 다른 장점과 유리한 구조는 이하의 항과 기술에서 나타난다.
본 발명의 실시예는 다음 기술과 도면에 상세히 설명된다.
엔진은 실린더 블록(1)상에 설치된 실린더 헤드 구조를 포함하고, 상기 구조의 하우징은 주하우징(2)과, 버킷 태핏 하우징(3)과 실린더 헤드 커버(4)의 세 개의 하우징 구조부로 이루어진다. 엔진은 이 실시예에서 실린더마다 네 개의 밸브와 상부에 놓인 두 개의 캠축을 가진, 6개의 실린더를 갖는 대향 실린더 엔진의 실린더 뱅크 형태로 도시된다. 그래서 상기 엔진은 실린더 뱅크마다 세 개의 실린더보어(5)를 형성한다. 각 실린더 보어(5)는 밸브 가이드(6)에서 안내되는 상세히 도시되지 않은 네 개의 가스 교환 밸브(두 개의 입구 밸브, 두 개의 출구 밸브)와, 상응하는 가스 교환 통로(7)를 통해 조절된다. 가스 교환 통로(7)와 밸브가이드(6)는 타이밍 케이스(9)가 정면에서 연결되는 주하우징(2)의 주블록(8)에 일체된다. 이 타이밍 케이스는 상세히 도시되지 않은 캠축의 구동 수단을 수용하는데 쓰인다. 공통 분할면(13)까지 높게 세워진 외벽(10,11,12)은 하우징(2)의 주블록(8)에서 시작된다. 타이밍 케이스(9)는 마찬가지로 상기 분할면(13)까지 도달하는 외벽(14)으로 둘러싸인다.
주하우징(2)의 주블록(8)에는 각각 플랜지 표면(16)에서 시작되어 각각 세개의 실린더 보어(5) 중 하나에 이르는 세 개의 샤프트(15)가 형성된다. 세 개의 상기 샤프트(15)는 스파크 플러그, 분사 밸브 또는 히터 플러그를 수용하는데 쓰인다. 주하우징(2)에는 캠축(상세히 도시되지 않음) 또는 밸브 열마다 쌍으로 마주보고 있는 네 개의 하부 베어링 블록 절반(17)이 형성된다.
외벽(10 내지 12)과 타이밍 케이스(9)에 의해 경계되는 주하우징(2)의 내부 공간에는 주하우징(2)의 플랜지 표면(16) 상에 놓이는 플랜지 표면(18)을 구비하는 버킷 태핏 하우징(3)이 삽입된다. 두 개의 플랜지 표면(16, 18)은 공통 플랜지 표면(19)을 형성하고 삽입된 밀봉부(20)에 의해 서로 분리된다. 버킷 태핏 하우징(3)은 일개체로 형성되고 플랜지 표면(19)을 포함하는 중간 웨브(21)를 가지며, 베어링 보어(5)마다, 쌍으로 모아지는 네 개의 태핏 가이드(22a 내지 22d)가 상기 중간 웨브와 연결된다. 중간 웨브(21)에는 주하우징(2)의 샤프트(15)와 정렬된 세 개의 보어(23)가 형성된다.
실린더 헤드 구조는 외벽(10 내지 12) 상에 설치된 실린더 헤드 커버(4)에 의해 차단된다. 상기 실린더 헤드 커버(4)에는 상부 베어링 블록 절반(24)이 형성되며, 이 상부 베어링 블록 절반(24)은 주하우징(2)에 형성된 하부 베어링 블록 절반(17)과 함께 상세히 도시되지 않은 캠축을 지지한다.
점선으로 도시된 압력 통로(25)는 주하우징의 플랜지 표면(16) 안으로 안내되며, 상기 압력 통로는 자세히 도시되지 않은 방식으로 실린더 블록(1)에서 오일 공급의 상승 라인과 연결된다. 플랜지 표면(16) 안으로 주조된 짧은 리세스(26)가 상기 압력 통로(25)로부터 시작하고, 상기 리세스는 밀봉부(20) 내 개구(27)를 통해 버킷 태핏 하우징(3)의 중간 웨브(21)에서 포켓 보어(28)와 연결된다. 상기 포켓 보어(28)는 링 통로(29)를 통해, 중간 웨브(21)에 삽입된 제어 밸브(30)의 입구측과 연결된다 (도5). 도6에 개략 도시된 상기 제어 밸브(30)의 제1 출구는 복귀밸브(31)를 통해 실린더 헤드 구조의 내부 공간과 연결된다. 정면에서 제어밸브(30)의 제2 출구는 보어(32)를 통해 버킷 태핏 하우징(3)의 플랜지 표면(16)안으로 주조된 리세스(33)와 연결된다. 상기 리세스(33)는 밀봉부(20) 내 개구(34)를 통해 주하우징의 플랜지 표면(16)의 다른 리세스(35)와 연결된다. 다른 개구(36)를 통해, 리세스(35)의 다른 단부는 플랜지 표면(19)의 리세스(37)와 연결되며, 상기 리세스(37)는 차례로 밀봉부(20)의 관통 구멍(38)을 통해 플랜지표면(16)의 리세스(39)와 연결된다. 리세스(33)는 보어(32)와 밀봉부(20)의 개구(40)를 통해 플랜지 표면(16)의 리세스(41)와 연결된다. 플랜지 표면(19)의 리세스(33, 37) 및 플랜지 표면(16)의 리세스(35, 39, 41)는 양 플랜지 표면 사이에 놓인 밀봉부(20)에 의해 서로 분리된다. 압력 매체 전달은 개구(27, 34, 36,38, 40) 영역에서만 가능하다.
한편의 리세스(33, 37)와 다른 한편의 리세스(35, 39, 41)는 밀봉부(20) 및 개구(27, 34, 36, 38. 40)와 공동으로 통로(42)를 형성하며, 상기 통로는 제어 밸브(30)의 제어 연결부와 연결된다. 각 실린더의 태핏 가이드(22b) 영역에서, 상기통로(42)는 중간 웨브(21)의 통로(43b) 및 그곳에서 시작되는 경사 보어(44b)를 통해 각 태핏 가이드(22b)와 연결되고 도6에 도시된 버킷 태핏(45b)의 압력 매체 공급과 윤활 매체 공급에 사용된다. 상기 버킷 태핏은 종래의 버킷 태핏 또는 스위치 연결해제 가능하거나 스위치 전환 가능한 버킷 태핏으로 형성될 수 있다. 또한 스위치 연결해제 가능한 버킷 태핏은 배속된 가스 교환 밸브의 밸브 행정이 적어도2단계로 변경될 수 있는 그런 것으로 이해될 수 있다.
실린더 블록(1)에서 오일 공급과 연결된 제2 압력 통로는 주하우징(2)의 플랜지 표면(16)에 이르며, 상기 압력 통로는 짧은 리세스(47), 밀봉부(20) 내의 개구(48)와 포켓 보어(49)를 통해 중간 웨브(21)에 삽입된 제2 제어 밸브(50)의 압력연결부와 연결된다. 도6에 도시된 제2 제어 밸브(50)는 제1 제어 밸브(30)와 유사하게 밸브(51)를 통해 실린더 헤드 구조의 내부 공간과 연결된다. 이 제어 연결은 제1 제어 밸브(30)와 유사하게 보어(52)를 통해 플랜지 표면(19)의 리세스(53)와 연결된다. 상기 리세스(53)는 대략플랜지 표면의 총 길이에 걸쳐 연장된다. 세개의 통로(43a, 43c, 43d)는 세 개의 실린더 보어(5) 또는 보어(23)의 각 영역에서 각각 상기 리세스(53)에 이른다. 경사 보어(44a, 44c, 44d)는 각각 중간 웨브(21)내의 상기 통로로부터 시작되고, 배속된 태핏 가이드(22a, 22c, 22d) 또는 버킷 태걸(45a, 45c, 45d)에 공급하는데 사용된다. 또한 스위치 전환 가능하고 스위치 연결해제 가능하거나 스위칭될 수 없는 형태의 공지 태핏 부재가 상기 태핏 가이드내로 삽입될 수 있다. 이러한 경우, 배속된 출구 밸브는 스위칭될 수 없는 태핏부재로 구동되는 동안, 각각의 배속된 입구 밸브에는 스위치 연결해제 가능하거나 스위칭 전환 가능한 태핏 부재가 구비되는 것이 중요하다.
리세스(53)는 밀봉부와 공동으로 통로(54)를 형성하며, 상기 통로는 제2 조절 밸브(50)의 제어 연결부와 연결된다. 상기 통로(54)는 통로(43a, 43c, 43d) 및 경사 보어(44a, 44c, 44d)와 공동으로 태핏 가이드(22a, 22c, 22d) 또는 버킷태핏(45a, 45c, 45d)에 압력 매체와 윤활 매체를 공급하는데 사용된다.
제1 제어 밸브(30)의 링 통로(29)는 보어(55)를 통해 플랜지 표면(19)의 짧은 리세스(56)와 연결된다. 상기 리세스(56)는 다시 밀봉부(20)의 개구(57)를 통해, 타이밍 케이스(9)의 영역에까지 안내되는 플랜지 표면의 리세스(58)와 연결된다. 밀봉부(20)와 공동으로 상기 리세스(58)를 통해 형성된 제3 통로(59)에 의해, 상기 실시예에서 타이밍 케이스 영역에 배치된 정면 구조 부재로의 오일 공급이 가능해진다. 이것들은 예를 들어 제어 구동의 유압 작동 체인 텐셔너(chain tensioner)일 수 있다. 또한, 상기 통로 구역을 통해, 캠축 상태 위치를 변화시키도록 장치를 작동하는 것이 가능하다.
실린더 헤드 구조의 오일 공급이 두 개 실린더의 네 개 버킷 태핏(45a 내지45d)(행정 전달 부재) 각각에 대해 도 6에 도시된다. 또한, 버킷 태핏(45a, 45b)은 스위칭 가능한 부재로 형성된다 (행정 스위치 전환 또는 행정 스위치연결해제). 출구 밸브에 배속된 버킷 태핏(45c, 45d)은 상기 실시예에서 스위칭 가능하지 않다. 엔진의 오일 펌프(60)는 엔진의 오일 탱크(61)에서 실린더 블록(1) 내의 상승 라인(62)을 통해 실린더 헤드 구조로 이송한다. 그곳에서, 두 개의 제어 밸브(30, 50)의 입구측은 상술한 방법으로 가압된다. 스위칭되지 않은 상태에서 두 개의 제어 밸브의 입구측은 복귀 밸브(31 또는 51)와 연결된다. 복귀 밸브는 소정의 압력 초과 시 비로소 열리도록 설계된다. 이 개방 압력은 버킷 태핏 또는 순환하도록 병합된 제어 부재의 제어 압력보다 작다. 상승 라인(62)과 통로(42 또는 54) 사이의 각각의 스로틀 라인(63, 64)과 공동으로, 상기 장치는 실린더 헤드 구조의 내부의 윤활을 위해 필요한 압력에 미달되지 않도록 보장한다. 스위칭된 상태에서 두 개의 제어 밸브(30, 50)의 입구부는 제어 연결부 또는 보어(32, 52)와 연결된다. 그래서, 스위칭된 상태에서, 배속된 각 통로(42, 54)는 오일 펌프(60)의 이송 압력으로 가압된다. 이로써 배속된 스위칭 가능한 버킷 태핏(행정 전달 부재)의 스위칭 전환이 가능하다.
여기서 도시된 실시예와는 반대로, 플랜지 표면(19)에 형성된 독립된 통로 구역 또는 통로는, 그들의 각 실시예에서, 버킷 태핏 부재 뿐만 아니라 실린더 헤드 내부 구조의 다른 소비 장치에도 압력 매체 및 윤활 매체를 공급할 수 있다. 이는 예를 들어 밸브 구동부 영역 내의 모든 윤활 위치일 수 있다. 더욱이 개개의 통로 또는 통로 구역을 분리함으로써 각각의 소비 장치에 압력 매체 또는 윤활 매체를 공급할 수 있다. 이는 드레그 레버(drag lever), 록커 레버(rocker lever)등과 같은 스위칭 가능한 밸브 전달 부재일 수 있다. 대안적으로 또는 보충적으로, 또한 상기 통로 또는 통로 구역 중의 하나를 통해 밸브 상태 조절 부재에 압력을 공급하는 것도 가능하다. 대체로, 플랜지면 내부에 또는 밀봉부를 통해 서로분리된 플랜지 표면 내부에 다른 통로 및 통로 구역을 배열하는 것은 서로 독립적으로 다른 소비 장치에 윤활 매체 또는 압력 매체를 공급할 수 있는 가능성을 제시한다. 또한 여기에 도시된 실시예와는 반대로, 분리된 통로 또는 라인을 통해 분리 작동함으로써 서로 독립적으로 윤활 매체를 공급하고, 스위칭 가능한 소비장치(스위칭 가능한 밸브 행정 전달 부재)의 압력을 제어하는 것은 가능하다. 또한 상기 소비 장치는 제1 라인을 통해 윤활유가 공급된다. 그 때 상기 제1 라인을통해 예를 들어 유압 밸브 유극 보상 부재가 작동될 수 있다. 제2 라인을 통해 스위칭 부재의 압력 제어도 일어난다. 이 라인은 예를 들어 통로 중 하나와 각각 연결되어, 압력 및 체적 흐름이 서로 독립적으로 다른 필요 조건으로 조절될 수 있다.
도1은 실린더 헤드 구조의 개방된 주하우징의 평면도.
도2는 버킷 태핏 하우징의, 주하우징을 향한 플랜지 표면의 평면도.
도3은 도1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 실린더 헤드 구조의 단면도
도4는 밀봉부의 평면도.
도5는 도1의 선 V-V를 따른 실린더 헤드 구조의 다른 단면도.
도6은 실린더 헤드의 오일 공급에 대한 개략적인 선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
2, 3, 4:하우징 구조부
19:플랜지 표면
20:밀봉부
42, 54, 59:통로

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 오일 공급 통로(42, 54, 59)가 형성되어 있는 공통 플랜지면(19)을 포함하는, 적어도 두 개의 하우징 구조부(2, 3, 4)를 포함하는 엔진의 실린더 헤드 구조에 있어서,
    삽입된 밀봉부(20)에 의해 서로 분리된 적어도 두 개의 분리된 통로(42, 54, 59)가 공통 플랜지면에 형성되며, 제1 통로(42)는 밀봉부(20)와 제1 하우징 구조부(3) 사이에 형성되고, 제2 통로(54, 59)는 밀봉부와 제2 하우징 구조부(2)사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 구조.
  2. 제1항에 있어서, 밀봉부(20) 내에는 적어도 하나의 관통 구멍(27, 34, 36, 38, 40)이 형성되며, 상기 구멍들을 통해 통로(42) 중 적어도 하나의 각각의 구역(33, 35, 37, 39, 41)은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징 구조부 중 하나는 가스 교환 통로(7)와 밸브 가이드(6)를 포함하고 실린더 블록(1) 상에 설치된 주하우징(2)인 것을 특징으로 하는 실리더 헤드 구조.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 통로(42, 54, 59)는 적어도 부분적으로 각 하우징 구조부의 플랜지 표면에 주조된 리세스(26, 33, 35, 37, 39, 41, 47, 56)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 구조.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실린더 헤드 구조에서 적어도 두 개의 소비 장치(45a 내지 45d)는 통로(42, 54, 59)를 통해 서로 독립적으로 오일이 공급되는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 구조.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 통로(42, 54) 중 적어도 하나는 제어 밸브(30,50)와 연결되고, 상기 제어 밸브를 통해 적어도 하나의 제어 가능한 소비장치(45a, 45b)가 실린더 헤드 구조의 내부에 공급되는 것을 특징으로 하는 실린더헤드 구조.
  7. 제6항에 있어서, 제어 가능한 소비 장치가 밸브 행정을 변화시키기 위한 유압식 제어 가능 부재인 것을 특징으로 하는 실린더 헤드 구조.
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