KR101228573B1

KR101228573B1 - 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어 장치

Info

Publication number: KR101228573B1
Application number: KR1020077022716A
Authority: KR
Inventors: 루돌프 플리를; 마르크 안디 모르; 바스티안 폴파트
Original assignee: 콜벤슈미트 피어부륵 이노바치온스 게엠베하
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2013-01-31
Also published as: EP1853797A1; US20080121197A1; US7603973B2; DE502006008907D1; US20080087240A1; US7624711B2; EP1853797B1; KR20070122209A; WO2006092312A1

Abstract

캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어장치의 밸브 스트로크 및 밸브 개폐시간 조절기능을 구현하면서, 동시에 푸시로드와 배기 및 흡기 밸브 사이의 전달기어가 컴팩트형으로 설계되기 위해, 전달기어 부품 수를 줄이고 하부에 캠 샤프트가 있으면서 완전 가변형 밸브 구동장치를 구현하기 위해, 중간레버(7)가 축(8)을 지나 푸시로드(4)에 연결되는데, 축(8)위에 회전식으로 커넥팅 로드(6)에 위치해 있으며, 캠 샤프트(1)에 의해 커넥팅 링크(9)로 연결되며, 중간레버(7)의 첫 접촉면(10)이 스프링(5)에 의해 보강되어 엑센트릭 샤프트(11) 또는 두 번째 접촉면(12)에 지지하고 작동구간(13)에 따라 레버(16)가 작동되며, 이에 따라 가스교환밸브(19)가 개폐되고, 특히 푸시로드94)에 있는 태팻(3)이 가스교환밸브(19)의 밸브리프트의 페이즈 시프팅을 도와주면서 동시에 캠 샤프트 회전 당 별도의 밸브 개폐동작이 조절되는 형식으로 구현된다.

Description

내연기관의 기계적 가변 밸브 제어 장치{VARIABLE MECHANICAL VALVE CONTROL FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 제어 시간, 개방 시간 및/또는 가스교환 밸브의 스트로크(stroke)의 조절, 흡기 및 배기 밸브 그리고 내연기관, 특히 푸시로드 또는 로커암 드라이브가 있는 엔진의 연료밸브 구동을 위한 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관이 알려져 있으며, 여기서 캠 샤프트 또는 캠에 의해 푸시로드가 구동됨에 따라 직접 로커암을 작동시키며, 로커암은 다시 직접 또는 다른 전달 링키지를 통해 밸브를 개폐하게 된다. 그러나, 이 과정에서 통상적으로 제어 시간이나 밸브 스트로크 또는 밸브 개방 기간이 무단으로(stepless) 변형되지 않는다. 이러한 기계적 가변 별브 제어 장치가 하나의 캠 샤프트를 가져, 캠이 밸브의 흡기 및 배기 리프트까지 담당하게 될 경우, 흡기밸브의 개폐 시점이 배기밸브의 개폐시점과 독립적으로 제어될 수가 없다. 흡기 및 배기 밸브 사이의 개방시점을 지연시키기 위해서 일반적으로 페이즈 시프터(phase shifter)가 사용되며, 이때 흡기 및 배기 밸브 스트로크용 각 캠 샤프트 모양에 따라 캠 모양이 변형된다. 페이즈 시프트(phase shift)를 위해 흡기 캠 샤프트가 배기 캠 샤프트쪽으로 상대적으로 이동된다.

일반적으로 캠 샤프트가 상부에 배치된 내연기관도 알려져 있으며, 여기서 컨트롤 샤프트에 의해 구동되는 캠이 직접 로커암을 작동시키며, 로커암은 다시 직접 또는 다른 전달 링키지를 통해 가스교환밸브를 개폐하게 된다. 그러나 여기서 통상적으로 제어 시간이나 밸브 스트로크 또는 밸브 개방 기간이 무단으로(stepless) 변형되지 않는다. 이러한 기계적 가변 별브 제어 장치가 하나의 캠 샤프트를 가져, 캠이 밸브의 흡기 및 배기 리프트까지 담당하게 될 경우, 흡기밸브의 개폐 시점이 배기밸브의 걔폐시점과 독립적으로 제어될 수가 없다. 흡기 및 배기 밸브 사이의 개방시점을 지연시키기 위해서 일반적으로 페이즈 시프터(phase shifter)가 사용되며, 이때 흡기 및 배기 밸브 스트로크용 각 캠 샤프트 모양에 따라 캠 모양이 변형된다. 페이즈 시프트(phase shift)를 위해 흡기 캠 샤프트가 배기 캠 샤프트쪽으로 상대적으로 이동된다.

DE 103 14 683 A1에서는 캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관용 가변 밸브 스트로크 제어장치가 설명되었는데, 한 개 또는 여래 개의 흡기 밸브 및/또는 배기 밸브의 밸브 스트로크가 부하 및 토크에 따라 조절이 가능해 밸브 스트로크와 동시에 밸브의 개방시간도 조절이 가능한 장치가 소개되어 있다. DE 100 41 466 A1 그리고 DE 43 30 913 A1에서는 가스 교환 밸브의 흡기 및 배기 제어 시간을 조절하는 밸브 구동장치와 내연기관의 연료 흡기 제어장치가 소개되고 있다. 그러나 두 시스 템 모두 밸브의 유격을 일정 범위 내에 유지시키기 위해 복잡한 기술이 적용된다. 그 외에도 무단(stepless) 조절식으로 밸브의 개방시간과 밸브의 스트로크를 조절할 수 있는 가변형 밸브 구동 장치가 상당수 알려져 있다. 상기 소개된 모든 가변형 밸브 구동장치는 최소한 한 개의 조절식 전달 링키지를 이용하여, 캠 스트로크를 이 전달 링키지를 통해, 밸브 스트로크를 생성하는 밸브 작동 링키지로 전달하게 된다. 이런 시스템은 모두 밸브 스트로크의 높은 위상 변화를 가능하게 한다. 그러나 대부분의 이런 밸브 구동장치는 캠 샤프트가 상부에 배치된 디자인용으로 설계되었다. DE 101 40 635 A1에는 내연기관의 가스교환 밸브의 독립 가변 스트로크 조절용 밸브 스트로크 장치가 소개되어 있는데, 밸브 스트로크의 특성이 커넥터 트랙(Kulissenbahn)의 디자인, 조절 프레임의 윤곽 그리고 로커암의 작동 구간에 따라 형성되며, 이런 밸브 스트로크 장치로 4V 엔진의 두 흡기 밸브를 다양한 스트로크 곡선으로 작동이 가능하다. DE 1 751 690 그리고 DE 2 256 091에는 캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관용 밸브 컨트롤 유닛이 소개되어 있는데, 이는 밸브의 스트로크를 부하와 토크에 따라 조절할 수가 있다. 그러나 두 설계형태는 슬라이드 접촉방식을 기본으로 하고 있으며, 이에 따라 마찰 문제와 성능 손실 문제가 있다.

일반적으로 알려진 캠 샤프트 또는 로커암이 하부에 배치된 기계적 가변형 밸브 구동장치의 단점은 이런 밸브 구동장치가 별도의 레버를 사용하여 푸시로드의 동작을 밸브 스트로크 곡선 변화를 결정짓는 중간 링키지로 전달하게 된다는 것이다. 이에 따라 기능은 동일하면서 더 많은 부품 및 링키지 또는 접촉면 등이 필요하게 된다. 그 결과 오차 문제와 강성 문제가 더 커지게 된다. 게다가 부품 및 링 키지 또는 접촉면 등의 증가로 시스템 비용을 상승시키는 요인도 되고 있다. 상기 시스템에서 최대 밸브 스트로크의 제어 시간 이동 또는 페이즈 시프팅(phase shifting)은 예정되어 있지 않다. 여기서 소개된 일반적인 시스템들은 기계적 가변 밸브 제어 장치의 요건을 갖추고 있음에도 불구하고 밸브 스트로크, 밸브 개방 시간 그리고 최대 스트로크의 제어 시간 및 페이즈 포지션(phase position)을 변형시키지 못한다. 그러나 개방시간과 스트로크, 그리고 밸브의 스프레드 각이 모두 조절 가능한 시스템은 없다. 게다가 엔진에 캠 샤프트가 한 개인 상기 시스템에서 흡기 및 배기 밸브의 밸브 스트로크 파라미터를 따로 따로 조절할 수 있는 방법이 구현되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 캠 샤프트 또는 로커암이 하부에 배치된 내연기관의 밸브 구동장치로서, 밸브 스트로크와 개폐시간을 조절할 수 있도록 되어 있으며, 컴팩트형 전달 기어를 통해 푸시로드 구동장치 또는 제어 샤프트가 흡기 및 배기 밸브 사이에 구현되어 있고, 전달 기어의 부품 개수를 줄이며 특히 푸시로드 또는 로커암이 있는 엔진용 밸브 구동장치의 조절능력이 확대된 별도의 기계적 완전 가변형 밸브 구동장치를 구현하는 것이다.

이러한 목적은 청구항의 특징부의 구성요소를 갖추면서 해결된다.

발명의 첫 번째 측면을 따르면 중간 레버가 축을 통해 푸시로드와 결합되는데, 축방향으로 회전이 가능한 커넥팅 롤이 캠 샤프트에 의해 구동되면서 커넥팅 트랙에 따라 움직이게 되고, 중간 레버의 첫 접촉면이 엑센트릭 샤프트(eccentric shaft) 또는 두 번째 접촉면에 닫게 되고 작동 구간에 따라 레버가 작동이 되어, 이에 따라 가스교환 밸브가 개방 및 폐쇄된다. 첫 접촉면의 지지는 스프링 등의 탄성 요소로 지지 또는 보강될 수가 있다.

푸시로드에 구현된 태팻(tappet)은 밸브 스트로크의 유격 없는 조절 그리고 가스교환밸브의 밸브 리프팅용 페이즈 포지션 조절 역할을 할 수 있고 및/또는 각 캠 샤프트 회전 시 별도의 독립적으로 제어가 가능한 밸브 스트로크 개방 그리고 폐쇄 역할을 할 수가 있다.

본 발명의 근본적인 장점은 특히 캠 샤프트가 하부에 정렬된 내연기관에서 캠 구동장치와 밸브 작동장치 사이에 있는 전달 기어가 컴팩트 형이라는 것이다. 게다가 중간 레버를 푸시로드와 연결시킴으로써 완전 가변형 밸브 구동장치가 구현됨과 동시에 전달기어의 부품 개수가 적다는 것이 장점이다. 이에 따라 전달 기어의 시스템 오차가 기존 기술수준의 밸브 구동장치보다 현저히 개선될 수가 있었다. 본 발명에 따른 새 가변형 기계적 밸브 제어장치의 또 다른 장점은 밸브 스트로크뿐만 아니라 밸브 개방시간과 최대 스트로크의 페이즈 포지션이 각기 독립적으로 변형이 가능하다는 것이다.

장점이 되는 것은, 가스교환밸브 바로 위에 직접 장착된 레버가 로커암으로 구현될 수 있다는 점이고 커넥팅 링크 작동 트랙이 레버 롤러 중심점에 따른 반경과 커넥팅 롤의 중심점에 따른 반경에 의해 형성된 초기 작동 구간에 따른다는 것이다. 여기서 최소 2개의 흡기 및 배기 밸브를 가진 내연기관에서 가스교환밸브 바로 위에 정렬된 밸브 작동용 중간 레버 및 레버가 각기 다른 형상을 가질 수 있으며 동일한 축에 있지 않을 수도 있다.

여기서 선호되는 것은 가스교환밸브 위에 있는 레버가 밸브 브릿지를 통해 동시에 두 개의 가스교환밸브를 작동시키는 형상이다. 바람직한 실시형태로는 중간레버와 엑센트릭 샤프트의 접촉면이 회전형 롤의 일부인 것으로 구현하는 것이다. 이로써 전달 기어의 마찰력을 줄일 수가 있게 된다.

본 발명에 따라 밸브 스트로크를 최대 스트로크에서 제로(0) 스트로크까지 변형이 가능함에 따라, 한 실린더의 모든 밸브가 정지할 때까지 각 밸브의 정지를 일으킬 수가 있다.

특히 캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관의 기계적 가변형 밸브 제어장치의 또 다른 바람직한 응용형태는 밸브 스트로크 변형과는 개별적으로 밸브의 최대 스트로크 페이즈 포지션이 커플링 포인트와 엑센트릭 샤프트를 포함하고 태팻 또는 로커암과 연동된 또 따른 조절 요소를 통해 엑센트릭 샤프트의 화전에 의해 가스교환밸브의 페이즈 포지션과 밸브리프트가 이루어지는 방식이다. 그밖에도 축방향의 푸시로드를 캠 샤프트 중심축의 반대방향으로 태팻을 이동시킴에 따라 밸브의 개폐 시점을 각기 조절이 가능하여, 가령 서로 다른 밸브 스트로크에서도 밸브의 개방시점이 동일하고 폐쇄시점은 캠 앵글(cam angle)에 따라 변하게 된다. 다른 형상의 내연기관에서는 밸브 스트로크의 폐쇄 시점을 일정하게 유지시키고 밸브리프팅 곡선의 개방시점을 변형시키는 것도 바람직할 수도 있다. 여기서 푸시로드의 축방향 포지션을 조절 요소로 적절하게 변형시켜야 한다.

또 다른 바람직한 응용형태는 배기 및 흡기 밸브리프팅의 조절이 따로 따로 가능하며 캠 샤프트는 최소 한 개의 보조 캠(로브: lobe)을 갖추어, 각 캠 샤프트 회전마다 배기 및 흡기밸브의 이차 개폐 동작이 이루어지도록 한다. 이로써 특히 엔진의 잔여가스 조절이 이차 스트로크의 변형으로 바람직한 형태로 제어가 가능하다. 이러한 장점은, 캠 샤프트 회전마다 별도의 독립 밸브 스트로크 개폐 동작을 위해 보조 스트로크를 위한 별도의 작동 시스템이 제공되어, 내연 기관에 특히 유리한 효과를 제공한다. 이차 작동 시스템에 의해 가스교환밸브의 밸브 개방이 일차 스트로크의 개방과 다르게 독립적으로 이루어질 수 있다.

또 다른 바람직한 응용형태는 중간레버용으로 고정된 축을 구현하는 데, 중간레버가 여러 접점을 갖게 되지 않도록 하는 것이며, 이에 따라 밸브 운동에 긍정적인 효과를 미치게 된다. 이런 형태로 가이딩을 한 축으로 줄임으로써 부품 개수가 줄어들게 되며, 이에 따라 밸브 드라이브에 의해 움직여지거나 움직여지기 않는 질량뿐만 아니라 밸브 드라이브 높이도 줄어들게 된다.

바람직한 것은, 중간레버가 작동 범위에서 중간 링키지를 움직이게 하는데, 이것은 최소한 한 개의 가스교환밸브를 작동시키게 된다. 또한 중간 링키지를 통해 밸브 개방시간과 최대 스트로크의 페이즈 포지션을 특정 상호관계에 있어서 변경이 가능하도록 한다.

선호되는 것은 푸시로드에 정렬된 로커암이 페이즈 포지션, 스트로크 그리고 가스교환밸브의 밸브리프트 개방시간을 조절하도록 설계하는 형태이며, 이 로커암은 동시에 유격업는 조절이 가능하도록 구현하는 것이다. 그리고 다른 선호되는 설계형태는 고정된 축이 실린더 헤트 속 최소 한 개의 중간레버 위치와 일직선이 되어 구현되는 형태이다.

기계적 가변 밸브 조절장치에 대한 몇가지 실시형태 중 바람직한 것은, 이웃해 있는 중간 레버용 고정축이 실린더헤드 속 조절용 위치 포지션을 보이지 않는다는 점이다.

특히 디젤엔진 실린더헤드의 경우, 중간레버와 이웃해 있는 실린더헤드 내 가스교환밸브의 레버가 실린더헤드 속 고정축에 대해 서로 다른 형태로 구현되는 것이 바람직할 수가 있다. 이로써 특히 실린더헤드의 종축 방향 끼임/부하작용(Drallbewirkung)에 대해 대칭적으로 구현되지 않는 흡기 및 배기 채널이 있는 밸브 작동장치에서, 가스교환밸브용 가변 밸브 작동장치의 구동장치가 세팅이 가능한데, 여기서 형상이 다른 레버가 유리하다.

본 발명의 다른 장점은, 형상에 따라 레버에 전달 기어의 체결력을 위한 스프링이 생략되거나 형상에 따라 중간레버 및 태팻에 전달 기어의 체결력을 위한 스프링이 예정된다는 점이다.

기계적 가변 밸브 제어장치의 또 다른 장점은, 특정 상관관계 내에서 유격 없이 밸브 스트로크, 밸브 개방시간 그리고 최대 스트로크의 페이즈 포지션이 변경이 가능하다는 점이다. 캠 샤프트의 중간축 대비 푸시로드 종축의 포지션에 따라 태팻 또는 적절한 형상을 한 로커암의 조절량에 따라 가변 밸브 스트로크의 최대 이동치를 페이즈로 이동시킬 수가 있다.

그 밖에도 유리한 점은 중간레버가 작동범위 안에서 중란 링키지를 움직여 최소 1개의 가스교환밸브가 작동된다는 점이다.

본 발명의 기본적인 장점은 전달기어가 컴팩트형으로 구현될 수 있다는 점이다. 즉, 전달기어는 특히 캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관에서 캠드라이브와 밸브 작동장치 사이에 정렬될 수가 있다는 것이다. 그리고 중간레버와 푸시로드 사이의 커플링 링키지를 통해 완전 가변형 밸브 구동장치가 구현되며, 전달 기어의 부품수를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 부품수 절감에 따라 전달 기어의 시스템 마찰이 최소화될 수가 있다는 장점이 있다. 이에 따라 밸브 구동장치의 역동적인 관계는 접촉면이 생략되면서 최적화된다.

또 다른 바람직한 실시형태는 보조 캠(노브)을 구현할 수 있는 여지가 주어진다는 점이다.

마찰력을 최소화시키는 다른 실시형태로는, 중간레버의 고정축이 롤러로 구동되어, 전달기어의 마찰력을 줄이는 효과를 나타내는 형상이다.

발명의 또 다른 구현형태로는, 중간레버가 축으로 제어 샤프트 롤러로 연결되는 방식이다. 이는 축 중심으로 회전이 가능하도록 배치된 커넥팅 롤 위에 캠 샤프트 롤을 통해, 그리고 캠 샤프트에 의해 축을 통해 커낵팅 링크로 구동이 되는데, 이때 중간레버에 접촉면이 보통 스프링에 의해 보강되어 제어 샤프트에 지지하게 되며 작동구간에 따라 로커암이 움직여, 가스교환밸브가 개폐하게 된다. 최소한 한 개의 캠 샤프트 또는 제어샤프트에 페이즈 조절기가 장착되어, 동일한 토크로 움직이는 캠 샤프트와 제어샤프트 사이의 페이즈 이동이 일어나, 상이한 밸브 스트로크를 위한 가변 밸브 제어로 밸브개방시점 또는 폐쇄시점이 각기 다른 밸브 스트로크에 대해서도 동일하도록 구현된다. 캠 샤프트는 제어샤프트와 같은 방향 또는 반대 방향으로 회전할 수 있다.

본 발명의 근본적인 이점은, 제어샤프트 구동장치와 밸브 작동 사이에, 특히 로커암이 있는 내연기관에서 전달기어의 형상이 컴팩트하다는 점이다. 전달기어의 시스템오차는 현 기술수준에 의해 알려진 밸브 구동장치보다 월등하게 개선될 수가 있다. 본 발명에 따른 가변형 기계적 밸브 제어장치의 또 다른 큰 장점은 밸브 스트로크뿐만 아니라, 밸브 개방시간과 최대 스트로크의 페이즈 포지션이 조절장치로 변형이 가능하다는 것이다.

또 다른 장점이 되는 것은, 바로 가스교환밸브 위에 장착된 레버가 로커암의 형상을 할 수 있다는 점이다. 커넥터 트랙은 레버롤러의 중심점에 따른 반지름과 작동 구간 중 앞쪽 구간에 따라 커넥터 트랙 중심점 주변으로 형성될 수가 있다. 최소 2개의 흡기 및 배기밸브를 가진 내연기관의 경우, 해당 중간레버와 가스교환밸브 바로 위에 정렬된 밸브 작동용 레버가 각기 다른 형상을 가질 수가 있으며 동일한 축 또는 각기 다른 축에 정렬될 수가 있다.

선호되고 있는 것은 가스교환밸브를 통해 예정된 레버가 밸브 브릿지로 두 개의 가스교환밸브를 동시에 작동되는 형태이다.

바람직한 실시형태는 제어샤프트의 중간레버 접촉면이 접촉면이 회전 가능한 롤의 일부로 구현되는 방식이다. 이로써 전달 기어의 마찰력이 적은 가동이 가능해 진다.

본 발명에 따른 밸브 스트로크 변형에 따라 최대 스트로크부터 제로(0) 스트로크가 가능해짐에 따라 각 밸브의 정지부터 한 실린더의 모든 밸브 정지까지 가능해진다.

로커암이 있는 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어 장치의 또 다른 장점은 밸브 스트로크 변화에 따라 최대 밸브 스트로크의 페이즈 포지션이 조절요소와 제어샤프트의 영구 회전에 따라 페이즈 포지션의 변화와 가스교환밸브의 밸브리프트가 구현된다는 점이다. 그 밖에도 두 제어샤프트의 페이즈 포지션을 서로 이동시킴으로써, 즉, 두 제어샤프트의 최대 이동거리에 따라 이동시킴으로써, 밸브개방 및 폐쇄시점을 각기 다르게 조절할 수 있게 되며, 이에 따라 각기 다른 밸브 스트로크에서 밸브개방시점이 동일하고 폐쇄시점도 제어 샤프트 각을 통해 변할 수 있도록 구현이 가능하다. 내연기관의 또 다른 설계형태로, 밸브 스트로크의 폐쇄시점을 일정하게 유지하고 밸브리프트 곡선의 개방시작 시간을 변형하는 것도 유리할 수가 있다. 여기에 조절요소로 두 제어샤프트의 페이즈 포지션을 적절하게 변경을 해야 한다.

또 다른 유리한 실시형태는 흡기 및 배기 밸브스트로크의 조절을 각기 독립적이고 다르게 구현하는 것이다. 캠 샤프트는 최소 1개의 보조 캠(노브)을 가질 수 있는데, 이를 통해 각 제어샤프트 회전에 따라 배기 및 흡기밸브의 이차 개방 및 폐쇄를 가능하게 하는 것이다. 이로써 특히 엔진의 가스잔량 제어를 보조 스트로크 변형에 따라 유리하게 제어가 가능해 진다. 이러한 이점은 특히 각 제어샤프트 회전에 따라 별도의 독립 밸브 스트로크 개방과 폐쇄를 위해 이차 작동 시스템을 염두해 두지 않는 내연기관에 유리하며, 이차 작동 시스템을 통해 가스교환밸브의 밸브 개방이 일차 스트로크의 개방에 따라 변하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 하기 도면에 보다 구체적으로 나타나 있다.

도 1은 제 1 실시예를 나타내는 측면도로, 캠 샤프트가 하부에 배치된 가스교환밸브의 가변 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 2는 제 2 실시예를 나타내는 개략도로, 엔진의 페이즈 포지션과 밸브 스트로크를 조절할 수 있는 가변 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 3은 최대 캠 스트로크에서 제로(0) 스트로크 조절용 전달기어 조절 가변 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 4는 전달기어 위치에서 캠 기본 지름 조절용 제로(0) 스트로크 조절용 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 5는 최대 캠 스트로크에서 부분 스트로크 조절용 전달기어 조절의 가변 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 6은 선형 이동 A가 되는 제로(0) 스트로크 조절용 전달기어 조절의 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 7은 선형 이동 AV가 되는 제로(0) 스트로크 조절용 전달기어 조절의 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 8은 엑센트릭 이동과 보조 캠이 있는 제로(0) 스트로크 조절용 전달기어 조절의 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 9는 최대 엑센트릭 이동과 보조 캠이 있는 제로(0) 스트로크 조절용 전달기어 조절의 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 10은 엑센트릭 이동과 보조 캠이 있는 이차 스트로크 조절용 건달기어 조절의 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 11은 엑센트릭 이동 및 보조 캠이 있는 완전 스트로크 조절용 전달기어 조절을 가변형 밸브 구동장치를 나타내고 있다.

도 12는 V 엔진 배치를 위해 가변 밸브 구동장치의 세 번째 실시형태를 나타내고 있다.

도 13는 측면으로 이동된 밸브로 가변 밸브 구동장치의 다른 실시형태를 나타내고 있다.

도 14 는 가별 밸브 구동장치의, 밸브 스트로크 실시형태를 나타내고 있다.

도 15는 일정 밸브 개방시점을 가진 가변 밸브 구동장치의 밸브 스트로크에 대한 다른 실시형태를 나타내고 있다.

도 16은 일정 밸브 폐쇄시점을 가진 가변 밸브 구동장치의 밸브 스트로크에 대한 다른 실시형태를 나타내고 있다.

도 17은 캠 샤프트가 하부에 배치된 가스교환밸브의 가변형 밸브 구동장치에 관한 측면도를 나타내고 있다.

도 18은 캠 샤프트가 하부에 배치된 가스교환밸브의 가변형 밸브 구동장치에 관한 또 다른 측면도를 나타내고 있다.

도 19는 일정 밸브 개방시점을 가진 가변형 밸브 구동장치 밸브 스트로크에 대한 실시형태를 나타내고 있다.

도 20은 일정 밸브 폐쇄시점을 가진 가변형 밸브 구동장치 밸브 스트로크에 대한 실시형태를 나타내고 있다.

도 21은 로커암이 있는 가스교환밸브의 가변형 밸브 구동장치 측면도를 나타내고 있다.

도 22는 일정한 밸브 개방점을 가진 가변형 밸브 구동장치의 밸브 스트로크 실시형태를 나타내고 있다.

도 23는 일정 밸브 폐쇄시점을 가진 가변형 밸브 구동장치의 밸브 스트로크 또 다른 실시형태를 나타내고 있다.

[주요 도면 부호에 대한 설명]

1: 캠 샤프트 2: 캠팔로우(cam follow)

3: 태팻(tappet) 4: 푸시 로드(push rod)

5: 스프링 6: 커넥팅 롤

7: 중간 레버 8: 축

9: 커넥팅 트랙 10: 첫 접촉면

11: 엑센트릭 샤프트(eccentric shaft)

12: 두 번째 접촉면 13: 작동 구간

14: 레버 롤러 15: 스프링

16: 레버 17: 레버 피벗 포인트

18: 유압 밸브 유격조절장치 19: 가스교환밸브

20: 선형 가이드 21: 커플링 포인트

22: 엑센트릭 샤프트 23: 보조 캠(로브: lobe)

24: 캠 샤프트의 중심축 AV: 이동된 스프레드 각

A: 고정 스프레드각 101: 캠

102: 보조 캠들(로브: lobe) 103: 캠 샤프트의 중심축

104: 캠팔로우 105: 엑센트릭 샤프트

106: 밸브 리프터 또는 태팻 107: 커플링 포인트

108: 링키지 또는 접촉면 109: 푸시로드

110: 링키지 111: 중간레버

112: 고정축 113: 작동 구간

114: 레버 롤러 115: 스프링

116: 레버 117: 레버 피벗 포인트

118: 유압 밸브 유격조절장치 119: 가스교환밸브

120: 중간 링키지 201: 가스교환밸브

202: 캠 샤프트 203: 캠 샤프트의 중심축

204: 커넥팅 롤 205: 축

206: 커넥팅 링크 207: 캠 샤프트 롤러

208: 컨트롤 샤프트 209: 접촉면

210: 중간 레버 211: 작동 구간

212: 레버 롤러 피벗 포인트 213: 레버 롤러

214: 레버 피벗 포인트 215: 로커암

216: 밸브 유격 조절장치 217: 보조 로브(lobe)

도 1은 캠 샤프트(1), 캠팔로워(2)로 구성된 가변형 밸브 구동장치에 대한 실시형태를 보여주고 있는데, 이 가변 구동장치는 캠 샤프트(1)의 캠에서 롤링 및 틸팅하게 된다. 캠팔로워(2)는 회전이 가능하도록 선형(세로방향)으로 가이딩되는 태팻(3)에 장착되어 있다. 태팻(3)의 상부에는 푸시로드(4)가 회전이 가능하도록 설치되어 있다. 푸시로드(4)는 축(8) 중심으로 회전이 가능하도록 중간레버(7)와 연결된다. 중간레버(7)는 커넥팅 로드(6)를 통해 첫 접촉면(10)과 레버 롤러(14)에 지지된다. 엑센트릭 샤프트(11)의 조절장치로 중간레버(7)가 커넥팅 로드(6)의 중심점으로 상대적으로 틸팅된다. 레버(16)가 레버회전점(17)에서 회전이 가능하도록 배치된다. 가스교환밸브(19)는 레버(16)로 작동된다. 캠 스트로크는 도 1에 따라 태팻(3)을 통해 그리고 관절방식으로 태팻(3)과 연결된 푸시로드(4)를 통해 중간레버(7)로 전달되는데, 태팻(3)은 로커암 역할도 한다. 태팻과 로커암(3)은 슬라이딩 또는 롤러 콘텍트를 통해 캠 샤프트(1)의 캠과 접촉할 수가 있다. 푸시로드(4)는 볼 링키지 또는 회전 링키지 등으로 태팻(3)과 연결된다. 중간레버(7)는 커넥팅 로드(6)와 함께 커넥팅 트랙(9)에 따라 롤링된다. 그 밖에도 중간레버(7)는 엑센트릭 샤프트(11)의 첫 접촉면(10)에 지지하게 된다. 첫 접촉면(10)은 회전방식으로 배치된 중간레버(7)의 일부일 수도 있다.

캠 스트로크에 의해 이동됨에 따라 중간레버(7)는 틸팅되어 레버(16)에 회전방식으로 배치된 레버 롤러(14)가 중간레버(7)의 작동구간(13) 범위 내에 진행하게 된다. 엑센트릭 샤프트(11) 또는 슬라이딩 스톤의 조절에 따라 각기 다른 작동구간(13)에서 레버 롤러(14)와 접촉이 이루어진다. 중간레버(7)를 스웨벨(swievel)시킴에도 불구하고 레버 롤러(14)가 작동구간(13)의 제로 스트로크 구간과 접촉하게 되면, 레버(16)가 작동하지 않게 되며 이에 따라 가스교환밸브(19)가 작동되지 않게 된다. 레버 롤러(14)가 작업구간(13)의 스트로크 범위 내에 있을 경우, 레버(16)와 가스교환밸브(19)가 작동된다. 레버 롤러(14)를 중간레버(7)의 조작으로 제로 스트로크 범위에서 벗어나게 하면 할수록, 레버 롤러는 스크로크 구간에서 더 짧게 롤리되며, 밸브 스트로크가 제로 스트로크까지 더 작아지게 되는데, 작동구간(13)의 제로 스트로크 구간이 캠 스트로크 중에 가동될 경우에 그러하다. 그 외에도 개방시점이 최대 캠스트로크 방향으로 대칭적으로 늦추어지는 성향을 보여주고, 폐쇠시점은 앞당겨지는 쪽으로 작동하게 된다.

모든 부품 사이의 높은 체결력을 보장하기 위해, 여러 스프링(5, 15)을 시스템에 도입시킬 수가 있다. 스프링(5, 15)의 종류, 개수 및 위치설정은 시스템의 설정과 디자인에 따라 좌우된다.

도 2에 묘사된 가변형 밸브 구동장치 실시형태는 조절요소를 나타내고 있는데, 이는 엑센트릭 샤프트(22)와 커플링 포인트(21)를 포함하고 있으며, 태팻 또는 로커암(3)으로 커플링되어 있으며 엑센트릭 샤프트(22)를 회전시킴으로써 페이즈 포지션이 변하게 되고 가스교환밸브(19)의 밸브리프트가 예상되는 모습이다. 엑센 트렉 샤프트(11)의 작동 대신 본 실시형태의 경우 두 번째 접촉면(12)만 중간레버(7)에 접촉하게 된다.

도 3 내지 5에서는 가변 밸브 구동장치에 대한 각기 다른 밸브 스트로크 조절방식이 소개된다. 도 3에는 가스교환밸브(19)가 제로 스트로크를 달성할 때 최대 캠스트로크 포지션에서 전달기어가 소개되어 있다. 도 4에서도 가스교환밸브(19)에 제로 스트로크 위치가 소개되어 있는데, 이번에는 캠 샤프트(1) 위치용 캠스트로 조절장치가 기본 위치에서 나타나 있다. 도 5에는 가스교환밸브(19)의 부분 스트로크 위치가 설정되어 있다.

도 6에는 조절이 가능한 선형 가이드(20)가 소개되어 있는데, 이것으로 페이즈 포지션과 밸브 스트로크가 추가로 변경이 가능하다. 스프레드각(A)은 선형 가이드(20)의 위치에 따라 변형이 가능하다.

도 7에서는 선형 가이드(20)를 위해 스프레드각(AV)이 이동되어 나타나 있는데, 푸시로드(4)의 축이 캠 샤프트(1)의 중심축(24) 밖으로 진행된다. 선형 가이드(20)의 이동량은 AV로 표시된다. 가변형 선형가이드(20)에 의해 페이즈 포지션와 밸브 제어장치의 밸브 스트로크가 가변형으로 조절이 가능하다.

도 8에는 가별 밸브 구동장치의 또 다른 실시형태로 캠 샤프트(1)에 노브(23)가 구현되어 있다. 캠 샤프트가 회전할 때마다 노브(23)로 가스교환밸브(19)가 추가로 개폐된다. 이와 같이 가스교환밸브(19)가 추가로 개방되면서 엔진의 잔여가스가 조절될 수가 있다. 마지막 연소 단계에서의 배기가스의 일부가 실린더에 남게 된다. 이로써 내연기관의 유해물질 배출량을 줄일 수가 있다.

내연기관에서 바람직한 것은, 가스교환밸브(19)의 가변 밸브 제어장치의 제어와는 개별적으로 노브(23)를 가변식으로 작동하는 것이다. 가변 밸브 제어장치에 대해 더 상세한 실시형태가 없는 경우, 별도의 독립 밸브 스트로크 개방 및 폐쇄를 위해 각 캠 샤프트 회전당 노브용 이차 작동 시스템이 설정되어 있으며, 이 이차 작동 시스템을 통해 가스교환밸브(19)의 밸브 개방이 변형이되고 일차 스트로크 개방과는 개별적인 움직임이 이루어진다. 메인 스트로크와 이차 스트로크를 두 개의 캠으로 분배할 수도 있다. 두 캠팔로워(2)를 동일한 태팻(3)에 사용함으로써 이차 스트로크를 필요 시 로스트모션(lostmotion) 요소로 완전히 생략할 수도 있다. 이때 이차 스트로크의 캠팔로워(2)는 로스트모션 요소로 태팻(3)에 장착되며 일차 스트로크의 캠팔로워(2)는 지속적으로 태팻(3)에 고정된다.

메인 스트로크와 이차 스트로크를 두 캠으로 분배하면서 두 개의 캠팔로워(2) 또는 두 개의 로커암, 두 개의 푸시로드(4)와 두 개의 중간레버(7)로 구성된 두 작동 시스템이 사용 가능하지만, 공동의 레버(16)로 작동이 된다. 두 작동 시스템의 불리되거나 연결된 구동장치로 페이즈 포지션과 밸브 스트로크의 높이와 개방시간을 서로 자유로이 조절이 가능하다. 메인 스트로크와 이차 스트로크를 위한 각 캠으로 캠 샤프트(1)의 두 캠을 위해 분리된 로커암 2개를 사용할 수가 있으며, 그 중 하나만 푸시로드(4)와 연결되어 있다. 두 중간레버(7)를 연결시킬 때, 두 캠 스트로크가 사용된다. 중간레버(7)를 엑센트릭 샤프트(11)로 이동시켜 레버 롤러(14)가 이미 기본 원 부위에서 작동범위(13)의 스트로크 범위 내로 작동될 때, 가스교환밸브(19)가 지속적으로 약간 열린 상태가 유지되는데, 이는 콘스턴스 스로 틀(constant throttle) 엔진 브레이크 기능에 필수적이다.

또한 도 8에 페이즈 포지션, 가변 밸브 제어장치의 밸브 스트로크 변경을 위한 다른 조절 장치가 엑센트릭 샤프트(22)와 커플링 포인트(21)로 구성된 엑센트릭 샤프트 조절장치로 표현되어 있다.

도 9 내지 11에는 엑센트릭 샤프트(22) 또는 커플링 포인트(21)의 각 조절을 위한 가변 밸브 제어장치의 밸브 스트로크 조절 장치가 소개되어 있다.

도 12에 소개된 다른 실시형태는 V 엔진용 가변형 밸브 구동장치이다. 여기서 바람직한 것은 컴팩트형 설계방식으로 태팻(3)이 하부에 배치된 동일한 캠 샤프트(1)를 구동시켜 가스교환밸브(19)를 작동시키게 된다. 상세히 설명되지 않는 다른 실시형태에서는, 태팻(3)이 각기 다른 캠 샤프트(1)에 의해 구동된다.

도 13에서는 다른 가변형 밸브 구동장시 실시예를 소개하고 있는데, 여기서 중간레버(7)와 레버(16)의 형상이 각기 다르게 나타나며 조절기어는 최소 두 개의 엑센트릭 샤프트(11)를 가진 내연기관의 실린더 헤드에 구현되는 형태가 선호된다. 이로써 가스교환밸브(19)를 각기 다르게 작동시킬 수가 있다. 상세히 설명되지 않는 다른 실시형태에서는, 레버(16)가 밸브 브릿지를 통해 동시에 두 개의 가스교환밸브(19)를 작동시키는 것이다.

도 14 내지 16에는 캠 각도에 따라 가변형 밸브 구동장치의 밸브 스트로크가 가변형 밸브 제어장치와 조절장치의 여러 포지션 형태로 태팻(3)에 나타나 있다. 캠 샤프트(24)의 중심축에 따라 태팻(3)의 축 위치가 변하면서 최대 스트로크 위치 또는 밸브리프트 개방 또는 폐쇄시점이 캠 각도 위에 형성된다. 도 14에서는 대칭 적 밸브 스트로크가 묘사되어 있는데, 이러한 형태는 푸시로드(4)의 축이 캠 샤프트(24) 중앙축에 따라 진행될 때 선호된 형태로 구현된다.

도 17은 캠 샤프트(101), 태팻(106), 푸시로드(109) 그리고 링키지가 있는 전달기어(110)로 구성된 가변형 밸브 구동장치가 묘사되어 있는데, 중간레버(111)로 푸시로드(109)와 연결이 되면서, 고정축(112)에 회전이 가능한 중간레버(111)가 캠 샤프트(101)에 의해 구동되어 작동된다. 작동구간(113)에 따라 레버(116)가 움직이면서 가스교환밸브(119)를 개폐하게 된다.

캠 스트로크는 도 17에 따라 태팻 또는 로커암(106) 그리고 링키지 방식으로 태팻 또는 로커암(106)과 연결된 푸시로드(109)로 링키지(110)를 통해 중간레버(111)로 전달되는데, 태팻 또는 로커암(106)은 단순한 스위벨레버(swievel lever)로 구현될 수가 있다. 태팻과 로커암(106)은 슬라이딩 또는 롤러 접촉으로 캠 샤프트(101)의 캠과 접촉할 수가 있다. 푸시로드(109)를 볼링키지 또는 회전 링키지로 접촉(108) 역할을 하면서 태팻(106)과 연결된다. 캠 샤프트(101) 또는 노브(102)의 캠 스트로크에 의해 이동되면서 중간레버(111)는 고정축(112) 중심으로 틸팅되어, 하나는 레버(116)에 회전이 가능하도록 정렬된 레버 롤러(114)를 통해 중간레버(111)의 작동범위 따라 진행된다.

엑센트릭 샤프트(105)와 커플링 포인트(107)를 조절함으로써 푸시로드(109)가 움직이게 되고 이에 따라 중간레버(111)가 상대적으로 고정축(112) 중심으로 틸팅되고 중간레버(111)의 상태 위치와 레버 롤러(114)의 작동구간(113)이 변경된다. 이런 배치에 따라 작동구간(113)의 여러 부위가 레버 롤러(114)와 접촉하게 된다. 레버 롤러(114)가 중간레버(111)가 회전함에도 불구하고 작동구간(113)의 제로 스트로크 구간과 접촉할 경우, 레버(116)의 동작이 이루어지지 않으며, 따라서 가스교환밸브(119)가 작동되지 않는다. 레버 롤러(114)가 작동 구간(113)의 스트로크 범위에서 접촉하게 될 때, 레버(116)가 가스교환밸브(119)가 작동된다. 레버 롤러(114)가 중간레버(11)의 조작으로 제로 스트로크 구간에 오래 롤링하면 할수록, 스트로크 구간에는 짧게 롤링하고, 작업곡선(113)의 제로 스트로크 구간이 캠 스트로크 중에 이동할 경우에도, 밸브 스트로크가 제로 스트로크까지 간격이 작아진다. 게다가 최대 캠 스트로크에 대칭적으로 밸브의 개방시간이 단축된다. 태팻 또는 로커암(106)의 위치가 캠 샤프트(103)의 중심축으로 이동하면서, 이동방향에 따라 밸브 스트로크 곡선의 최대 스트로크가 이르거나 또는 늦은 제어시간으로 이동하게 된다. 모두 부품 사이의 체결력을 보장하기 위해, 스프링(115) 등을 적용할 수가 있다. 스프링(115)의 종류, 개수 및 배치는 전달기어의 설정과 정렬에 따라 좌우되는데, 전달기어의 체결력을 위해 중간레버(111) 또는 태팻 및 로커암(106)에 형상에 따라 스프링(115)이 예정되어 있다.

고정된 축(112)의 위치와 개수에 따라 서로 각기 다른 형상을 하는 중간레버(111) 및/또는 레버(116)가 사용된다. 특히 디젤엔진의 경우 가스교환 채널을 설계할 수 있는 유연성이 높다.

도 18에 소개된 가변형 밸브 구동장치의 실시형태는 레버(116)를 사용하는 대신 레버 롤러(113) 대신 중간 링키지(120)를 작동시키는데, 최소한 두 개의 가스교환밸브(119)를 작동시킨다. 중간 링키지는 밸브 브릿지 형태로 구현될 수 있다.

도 19 및 20에서는 캠 각도 위에 밸브 스트로크가 포함된 가변 밸브 구동장치의 가스교환 밸브(119)용 밸브 스트로크가 소개되어 있으며, 다양한 가변형 밸브 제어장치 및 조절요소의 위치를 위한 실시형태를 나타내고 있고, 이는 엑센트릭 샤프트(105)와 커플링 포인트(107)에 의해 형성된 태팻 또는 로커암(106)에 의해 묘사된다. 태팻(106) 축이 캠 샤프트(103)의 중심축 대비 위치함에 따라 캠각도 위의 가스교환 밸브리프트의 개폐시점 또는 최대 스트로크의 위치가 나타난다. 도 19에 나타난 스트로크 곡선은 일정 밸브 개방시점을 가진 가스교환밸브 진행곡선을 나타내고 있고 도 20에 묘사된 스트로크 곡선은 일정 밸브 폐쇄시점을 가진 가변 밸브 구동장치의 실시형태를 나타내고 있는데, 이 두 구현결과가 달성된 각 밸브 스트로크 곡선을 보면 한계치로 볼 수가 있으며, 두 가스교환 밸브 스트로크 곡선 사이에서도 구현이 가능하다.

도 21은 캠 샤프트(202)와 캠 샤프트(202) 윤곽에 따라 롤링되고 이동되는 캠 샤프트 롤러(207)로 구성된 가변 밸브 구동장치 실시형태를 나타내고 있다. 캠 샤프트 롤러(207)는 회전이 가능하며 중간레버(210)에 위치해 있다. 중간레버(10)는 커넥팅 로드(204)를 통해 접촉면(209)과 레버 롤러(213)에 지지하게 된다. 제어 샤프트(208)는 캠 샤프트(202)와 같은 토크로 회전하며 중간 레버(210)는 커넥팅 로드(204)의 최전점 방향으로 상대적으로 틸팅된다. 로커암(215)은 레버 피벗 포인트(214)에서 회전이 가능하도록 정렬되어 있다. 가스교환밸브(201)는 레버(215)로 작동이 된다. 중간레버(210)는 커넥팅 링크(206)에서 커넥팅 로드(204)와 함께 롤링이 된다. 그 밖에도 중간레버(210)는 접촉면(209)과 같이 제어 샤프트(208)에 지 지된다. 접촉면(209)은 회전식 중간롤러(110)의 롤러 일부를 형성할 수도 있다.

캠 샤프트(202)의 윤곽에 따라 이동되면서 중간레버(210)가 틸팅되는데, 로커암(215)에 회전식으로 장착된 레버롤러(213)가 중간레버(210)의 작업구간(211)에 따라 진행된다. 회전하는 제어 샤프트(208)의 위치에 따라 다양한 작동구간(211)이 레버 롤러(213)와 접촉하게 된다. 레버 롤러(213)가 작동구간(211)의 제로 스트로크 구간과 접촉하게 될 경우, 중간레버(210)가 틸팅 되더라고 로커암(215)이 작동하지 않게 되며 이에 따라 가스교환밸브(201)도 작동되지 않는다. 레버 롤러(213)가 작업구간(211)의 스트로크 구간과 접촉하게 될 경우, 레버(215)와 가스교환밸브(201)가 작동된다. 레버 롤러(213)가 중간레버(210)의 조작에 따라 제로 스트로크 구가에 오래 롤링되면 될수록, 스트로크 구간에서는 더 짧게 롤링되고, 캠 스트로크 중에 작업구간(211)의 제로 스트로크 구간만 롤링된다고 한다고 하더라도, 밸브 스트로크는 제로 스트로크까지 더 작아진다. 그 외에도 캠 샤프트(202)와 제어 샤프트(208) 사이의 배치관계에 따라 개방시점이 늦어지게 되고 폐쇄시점은 동일하거나 그 반대 현상이 일어날 수가 있다. 이러한 설정은 페이즈 시프터(phase shifter)로 구현되는 것이 선호된다.

모든 부품 사이의 체결력을 보장하기 위해 여러 스프링을 시스템에 도입시킬 수가 있다. 스프링의 종류, 개수 및 위치는 시스템의 설정과 설계에 따라 좌우된다.

밸브와 밸브 구동 부품 사이의 밸브 유격을 조절하기 위해 기계적 밸브 유격 조절장치(216) 또는 유압식 밸브 유격 조절장치를 사용할 수가 있다.

전달기어 부품이 특정 형상을 할 경우, 가스교환밸브(201)의 제로 스트로크가 조절이 가능하며, 이에 따라 각 실린더 당 최소 한 개의 가스교환밸브(201)를 정지(休止)시킬 수가 있다. 캠 샤프트(202)는 최소 한 개의 보조 로브(217)를 캠 샤프트(202)의 캠 윤곽 기본 지름에서 나타낼 수가 있으며, 이것으로 각 캠 샤프트 회전 시 흡기 및 배기 밸브의 이차 개폐가 이루어지게 된다.

그 외에도 각 캠 샤프트 회전 당 별도의 동일 밸브 스트로크 개폐를 위해 이차 스트로크를 위한 또 다른 작동 시스템을 구현할 수가 있는데, 이차 작동 시스템에 의해 가스교환밸브(201)의 밸브 개방이 변경이 가능하며 일차 스트로크의 개방과 독립적으로 작동이 가능하다. 중간레버(210) 또는 로커암(215)의 설정을 위해 축(205) 또는 커넥팅 링크(206)에 있는 레버 롤러 피벗 포인트(212) 또는 레버 피벗 포인트(214)를 미세조정을 위해 사용할 수가 있다. 중간 레버(210)의 밸브 구동 장치, 로커암(215), 캠 샤프트(202)의 캠 윤곽 또는 제어 샤프트(208)의 엑센트릭은 이웃해 있는 밸브의 밸브 스트로크를 각기 다르게 조절할 수 있도록 설계될 수가 있다.

도 22 및 23에는 가변형 밸브 구동장치의 밸브 스트로크가 제어 샤프트의 회전각이 회전하는 캠 샤프트(202)의 가변형 밸브 제어장치와 캠 샤프트(208)의 위치에 따라 소개되고 있다. 캠 샤프트(202)와 제어 샤프트(208)의 페이즈 시프트에 따라 최대 스트로크 또는 밸브리프트의 개폐 시점이 캠각에 의해 형성된다.

Claims

밸브 스트로크와, 배기밸브 또는 흡기밸브인 하나 이상의 가스교환밸브(19)의 개폐시간 조절을 위한 것으로, 전달기어와 하나 이상의 푸시로드(4)로 캠 샤프트(1)를 이용하여 구동되는 레버(16)가 가스교환밸브(19)를 작동시키는, 캠 샤프트가 하부에 배치된 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어장치에 있어서,

중간레버(7)가 축(8)을 통해 푸시로드(4)와 함께 연결되는데, 축(8) 위에 회전이 가능하도록 정렬된 커넥팅 로드(6)가 캠 샤프트(1)에 의해 구동되어 커넥팅 트랙(9)에 따라 움직이게 되며, 중간 레버(7)의 첫 접촉면(10)이 엑센트릭 샤프트(11) 또는 두 번째 접촉면(12)에 지지하고 레버(16)의 작동구간(13)에 따라 이동을 하며, 이에 따라 가스교환밸브(19)가 개방 또는 폐쇄되고, 푸시로드(4)에 있는 태팻(3)으로 가스교환밸브(19)의 밸브리스트 페이즈 포지션이 이동되며 동시에 밸브 스트로크의 유격없는 조절과 각 캠 샤프트 회전마다 별도의 독립적인 제어가능한 밸브 개방 및 폐쇄가 가능한 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 레버(16)는 로커암 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 커넥팅 트랙(9)은 레버 롤러(14) 중심점에 따른 지름에 의해 또는 작동 구간(13)의 첫 구간이 커넥팅 로드(6)의 중심점에 따른 지름에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

두 개 이상의 흡기밸브 또는 배기밸브를 가진 내연기관에서, 밸브 작동을 위한 관련 중간레버(7)와 레버(16)가 서로 다른 형상을 보이며 동일한 축에 있지 않는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 레버(16)는 밸브 브릿지를 통해 동시에 두 개의 가스교환밸브(19)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 중간레버(7)의 첫 접촉면(10)이 회전식 롤러의 구성요소가 되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

전달기어 부품이 특정 위치에 있을 경우, 가스교환밸브(19)의 제로 스트로크가 조절이 가능하고 이에 따라 각 실린더 당 하나 이상의 가스교환밸브(19)를 휴지(休止)시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 푸시로드(4)와 캠 샤프트(1) 사이의 태팻(3)은 로커암으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 가스교환밸브(19)의 밸브 리프트 또는 밸브 스트로크 위한 페이즈 시프팅(phase shifting)을 위해 그리고 태팻 또는 로커암(3)의 밸브 개폐시점을 조절하기 위해 별도의 조절장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제9항에 있어서,

조절장치는 커플링 포인트(21)가 있는 엑센트릭 샤프트(22)를 포함하며 태팻 또는 로커암(3)과 연결되어 있고, 엑센트릭 샤프트(22)가 회전함에 따라 페이즈 시프팅(phase shifting)과 가스교환밸브(19)의 밸브리프트가 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제10항에 있어서,

푸시로드(4)와 태팻(3)의 축방향을 캠 샤프트(1)의 중심축(24) 대비 반대 방향으로 이동함에 따라 밸브 개폐시점을 서로 다르게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제9항에 있어서,

태팻(3)이 조절장치에 의해 선형 선상으로 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

캠 샤프트(1)에 하나 이상의 보조 노브(23)가 제공되어, 각 캠 샤프트 회전마다 흡기밸브 및 배기밸브의 이차 개폐운동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제13항에 있어서,

각 캠 샤프트 회전 당 별도의 독립 밸브 개폐 동작을 위해 보조 노브를 위한 이차 작동 시스템이 형성되며, 이차 작동 시스템에 의해 가스교환밸브(19)의 밸브 개방이 가변형이며 일차 스트로크의 개방과 독립적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제1항에 있어서,

엑센트릭 샤프트(11)의 첫 접촉면(10) 또는 두 번째 접촉면의 지지력을 보강하기 위해 스프링(5)이 제공되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
밸브 스트로크 조절과 흡기밸브 또는 배기밸브인 하나 이상의 가스교환밸브(119)의 개폐 및 제어시간을 조절하기 위한 것으로, 전달기어와 하나 이상의 푸시로드(109)로, 그리고 캠 샤프트(101)를 구동 되는 레버(116)에 의해 가스교환밸브(119)가 작동되는, 하부에 배치된 캠 샤프트를 가진 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어장치에 있어서,

중간레버(111)가 링키지(110)를 통해 푸시로드(109)와 연결되는데, 이때 중간레버(111)가 고정축(112) 중심으로 회전이 가능하며 캠 샤프트(101)에 의해 작동이 가능하고 레버(116)의 작동구간(113)이 조절이 가능하며, 레버로 가스교환밸브(119)가 개폐되고 푸시로드(109)에 있는 태팻 또는 로커암(106)으로 결국 페이즈 시프트(phase shift), 스트로크 그리고 가스교환밸브(119)의 밸브리프트 개방시간에 대해서 유격없는 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항에 있어서,

중간레버(111)가 작업구간(113)에 따라 중간 링키지(120)를 작동시키며, 이로써 하나 이상의 가스교환밸브(119)가 작동되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항에 있어서,

밸브 스트로크, 밸브 개방시간 및 최대 스트로크의 페이즈 포지션이 특정 상관관계에서 서로 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항에 있어서,

고정축(112)이 일적선 위치를 가지면서 하나 이상의 중간레버(111)를 위해 실린더 헤드 내에 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항에 있어서,

이웃해 있는 중간레버(111) 고정축(112)이 실린더 헤드 내 일직선 위치를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항에 있어서,

중간레버(111)와 이웃해 있는 가스교환밸브(119)의 레버(116)가 실린더 헤드 내 다른 형상을 실린더 헤드 내 고정축(112)과 관련하여 보이는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

전달기어의 체결력이 레버(116)에서 스프링(115) 없이 구현되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

전달기어의 체결력을 위해 중간레버(111) 또는 밸브 리프터(106)에 스프링(115)이 제공되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
밸브 스트로크 그리고 개방 및 폐쇄 시간 조절을 위해 로커암이 있고 흡기밸브 또는 배기밸브인 하나 이상의 가스교환밸브(201)를 갖고, 캠 윤곽을 갖고 있는 캠 샤프트(202), 그리고 캠 윤곽에서 그 일부가 가스교환밸브(201)의 개방 및 폐쇄를 위해 있고, 작업구간(211)을 갖는 중간레버(210)를 포함한 전달기어, 중간레버(210)를 가이딩시키기 위한 커넥팅 링크(206)를 갖고, 엑센트릭 형상을 가진 제어샤프트(208)에 지지하는 중간레버의 접촉면(209)을 가지며, 캠 샤프트(202)에 의해 구동되는 로커암(215)이 전달기어를 통해 가스교환밸브(201)를 작동시키는, 내연기관의 기계적 가변 밸브 제어장치에 있어서,

중간레버(210)가 축(205)을 지나 캠 샤프트 롤러(207)와 연결되는데, 축(205) 위에 회전식으로 장착된 커넥팅 로드(204)가 캠 샤프트(202)에 의해 캠 샤프트 롤러(207)와 축(205)에 의해 커넥팅 링크(206)로 구동되면서, 중간레버(210)의 접촉면(209)이 제어샤프트(208)에 지지하고 로커암(215)의 작업구간(211)에 따라 움직이게 되며, 이에 따라 가스교환밸브(201)가 개방 및 폐쇄되며, 같은 토크로 작동하는 캠 샤프트(202)와 제어샤프트(208) 사이의 페이즈 시프팅이 서로 다른 밸브 스트로크를 가진 가변형 밸브 제어 방식에서 밸브 개방시점 또는 밸브 폐쇄시점이 서로 다른 밸브 스트로크에서 동일하도록 구현되며, 캠 샤프트(202) 또는 제어샤프트(208)에 가스교환밸브(201)의 밸브리프트 페이즈 시프팅(phase shifting)을 위한 페이즈 시프터(phase shifter)가 구현되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

캠 샤프트(202)와 제어샤프트(208)가 동일한 회전방향을 보이는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

캠 샤프트(202)와 제어샤프트(208)가 서로 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

커넥팅 트랙(206)이 레버 롤러(13) 중심점 기준의 지름에 따라 또는 커넥팅 로드(204) 중심점에 따라 형성된 작동구간(211)의 첫 구간에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

두 개 이상의 흡기밸브 또는 배기밸브를 가진 내연기관에서 중간레버(210) 또는 밸브 작동을 위한 로커암(215)이 서로 다른 형상을 보이며 동일한 축(205)에 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

두 개 이상의 흡기밸브 또는 배기밸브를 가진 내연기관에서 중간레버(210) 또는 밸브 작동을 위한 로커암(215)이 서로 다른 형상을 보이며 상이한 축(205)에 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

페이즈 시프터(phase shifter)가 직접 캠 샤프트(202) 또는 제어 샤프트(208)에 구현되어 있지 않고, 캠 샤프트(202)와 제어샤프트(208) 사이에 있는 기어에 배치되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

밸브리프트의 변형성을 높이기 위해 별도의 페이즈 시프터(phase shifter)를 캠 샤프트(202) 또는 제어샤프트(208) 내지는 중간기어(210)에 구현하는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

캠 샤프트(202) 또는 제어샤프트(208)의 페이즈 포지션에 따라 밸브 개방 및 폐쇄시점을 서로 다르게 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

캠 샤프트(202)가 제어샤프트(208) 방향으로, 또는 제어샤프트(208)가 캠 샤프트(202) 방향으로, 또는 동시에 페이즈 시프팅이 되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

밸브와 밸브 구동 부품 사이의 밸브 유격을 조절하기 위하여, 기계적 밸브 유격 조절장치(216) 또는 유압식 밸브 유격 조절장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

로커암(215)이 밸브 브릿지 등의 링키지를 통해 동시에 두 개의 가스교환밸브(201)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

중간레버(210)의 접촉면(209)이 회전이 가능한 중간레버(210)에 위치한 롤러의 일부인 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

전달기어 부품이 특정 위치에 있을 때, 가스교환밸브(201)의 제로 스트로크가 조절이 가능하며 이에 따라 각 실린더 당 하나 이상의 가스교환밸브(201)를 정지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

캠 샤프트(202)의 원지름에 하나 이상의 보조 노브(217)가 있어, 캠 샤프트 회전마다 배기 및 흡기밸브의 이차 개폐동작을 야기하는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제38항에 있어서,

캠 샤프트 회전마다 별도의 독립 밸브 스트로크개폐 동작을 위해 보조 스트로크를 위한 별도의 작동시스템이 있으며, 이차 작동시스템에 의해 가스교환밸브(201)의 밸브 개방이 일차 스트로크의 개방과 다르게 그리고 독립적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항에 있어서,

중간레버(210)의 조절 또는 로커암(215)의 조절을 위해, 축(212, 213, 205)과 커넥팅 링크(206)에 미세 조절 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
제24항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

중간레버(210), 로커암(215), 캠 샤프트의 캠윤곽(202) 또는 제어샤프트의 엑센트릭(208)의 형상이 이웃해 있는 밸브의 밸브 스트로크를 상이하게 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 기계적 가변 밸브 제어장치.
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