KR20010072105A - 포트 시스템, 특히 내연 기관용 매니폴드 - Google Patents

포트 시스템, 특히 내연 기관용 매니폴드 Download PDF

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KR20010072105A
KR20010072105A KR1020017001254A KR20017001254A KR20010072105A KR 20010072105 A KR20010072105 A KR 20010072105A KR 1020017001254 A KR1020017001254 A KR 1020017001254A KR 20017001254 A KR20017001254 A KR 20017001254A KR 20010072105 A KR20010072105 A KR 20010072105A
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루돌프 라이펠트
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게르하르트 보트
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Abstract

본 발명은 포트 시스템, 특히 선택적인 포트 개폐를 위한 조정판(13)을 구비한 내연 기관용 흡입 매니폴드를 제안한다. 이것은 특히 유입 연소 공기의 와류 형성을 위하여 무단으로 조정이 가능해야 한다. 이것를 위해서는 조정판 위치에 대한 고도의 정확한 각도를 요한다. 따라서 흡입 매니폴드의 제조 공차는 조정판의 조립과정중에 보정이 가능하도록 해야 한다. 또한, 본 발명은 조정판의 기계적인 결합으로 구동 장치(19) 및 조정판(13)사이에 위치할 수 있는 설정 가능성을 제안한다.

Description

포트 시스템, 특히 내연 기관용 매니폴드{PORT SYSTEM, ESPECIALLY AN INDUCTION MANIFOLD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
흡입 매니폴드의 각각의 흡입 포트에 있어서, 조정판의 배열은 예를 들어 독일 특허 제 38 43 509 호에서 공지된다. 각각의 실린더는 연소 공기를 위한 2개의 분리된 흡입 포트를 갖는다. 상기 조정판에 의하여 실린더에 이르는 각각의 흡입 포트는 폐쇄될 수 있으며, 이로 인하여 엔진의 부분 부하 범위내에서 실린더의 유효 흡입 단면을 줄일 수 있다. 조정판의 제어는 푸시 로드를 통해 가능하고, 이것은 조정판 구동에 의하여 이동된다. 상기 조정판은 기계적인 스톱퍼로 작동된다. 따라서, 조정판은 상기 배열에서만 개폐 구동이 가능하다. 이 경우에 공지된 바와 같이, 상기 조정판의 스톱 위치의 변형에 따른 제작 공차를 완화하기 위하여 푸시 로드의 탄성이 이용된다.
공지된 해결 방안에 있어서, 단점을 들면 상기 조정판은 2가지 개폐 상태만을 수용할 수 있다는 점이다. 그러나, 바람직한 것은 일정한 범위내에서 조정판 위치에 따른 무단 조정 가능성에 있을 것이다. 조정판의 무단 구동을 위해서는 탄성적인 푸시 로드의 공차 보정을 무시해야 한다. 이것는 흡입 매니폴드 또는 개폐 부품이 최소의 공차로 제조되는 경우에 한하여 가능할 것이다. 그러나, 이것은 경제적인 관점에 있어서 가능하지 않다.
본 발명은 포트(port) 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드에 관한 것으로 실린더에 이르는 각각의 흡입 포트는 청구항 1의 전제부에 따른 조정판을 갖는다. 또한, 본 발명은 상기 흡입 매니폴드의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 로드부 4기통 내연 기관의 흡입 매니폴드의 개략적인 평면도,
도 2는 케이블형 제어 로드 조정이 가능하고 중간 실린더 사이에 배치되는 본 발명에 따른 크램핑 판을 갖는 개폐 로드의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 크램핑 판의 조정 기능을 제시하는 도 2의 A-A선으로 절단한 단면도,
도 4는 도2의 B-B선으로 절단한 본 발명에 따른 제어 로드 및 크랭크 판 사이의 커플링의 단면도,
도 5는 판 축과 연결되어 있는 기어휠 및 톱니 벨트에 의해 구성되는 제어 박스내의 제어 장치의 평면 배치도,
도 6은 판 축에서 2중 레버에 의해 구성되고 견인 케이블에 의해 제어 가능한 제어 장치의 평면도,
도 7은 제어 박스 내에 내장되는 유일한 제어 로드에 의한 크랭크 판의 구동을 도시하는 평면도,
도 8은 크랭크 판 및 판 축 사이의 구동 장치와 맞물려지는 사출형 판축부 흡입 매니폴드의 종방향 단면도,
도 9는 판 축과 제어 기어휠 사이의 결합이 점착 결합에 의해 이루어지는 도 8의 단면도이다.
본 발명의 과제는 무단 조정가능한 조정판을 갖는 흡입 매니폴드를 제공하는 데 있으며, 이것은 제작상의 경제적 측면에 있어서 조정판의 공지된 해결 방안과 경쟁이 가능한 것이다. 상기 과제는 청구항 1의 특징부로 해결된다.
본 발명에 따른 흡입 매니폴드는 집적실과 실린더 출구측 사이의 흡입 매니폴드의 흡입 포트에 배치되는 조정판을 갖는다. 이 조정판의 제어는 예를 들어 크랭크 판이나 또는 기어휠에 의해 이루어진다. 구동 장치는 개폐 하중이 예를 들어 개폐판 제어에 의한 로드에 의하여 전달된다. 구동 장치는 조정판의 무단 조정의 가능성을 보장해야 한다. 제어 로드, 조정판 및 구동 장치간의 기계적인 커플링은 유격없이 이루어져야 한다. 이것에 의해서 구동 위치에 따라 정확히 지정된 조정판 위치에 도달할 수 있다. 조정판이 상호간에 항상 상기 위치를 가지기 위해서는 흡입 매니폴드 및 조정판 시스템의 제작 조건상의 공차가 균형을 이루어야 한다. 또한, 특히 기계적인 커플링 중 어느 하나에서 통합되는 한, 조정부가 제공된다. 이 조정부는 각각의 조정판이 그것의 위치에서 변화한 다음 고정되도록 이루어져야 한다.
조정판이 실린더 흡입구 근처에 배치되어 있는 한, 와류 유동을 발생시키기위해 정확히 지정된 조정판 위치를 이용할 수 있다. 이것은 엔진의 부분 부하에서 보다 개선된 혼합기 조성이라는 장점을 가지고 있으며, 따라서 연료 소비 및 유해 물질 배출을 저감할 수 있다. 또한, 상기 무단 조정 가능성으로 인하여 모든 실린더에 이르는 흡입 포트에 조정판을 배치할 수 있다. 물론, 이 경우에 있어서 모든 조정판은 공기 유입이 완전히 차단되도록 완전히 폐쇄될 수는 없다.
본 발명에 따른 적절한 실시예는 구동 장치에서 직접 조정을 행하도록 하는 데 있다. 이것은 예를 들어 클램핑 판에 의하여 할 수 있으며, 여기에서 각각의 제어 로드는 클랭크 판에 고정된다. 이것에 대한 장점을 들면, 조정이 실린더측의 흡입 매니폴드 플렌지 중심에 용이하게 접근이 가능하게 될 수 있다는 점이다. 이것에 의하여 정비시에 조정판의 보정을 용이하게 한다.
본 발명의 특수한 실시예는 제어 로드를 성형 반제품으로 제조하고, 이것에 커플링로서 제어 베어링 저널에 삽입되는 소켓이 부착된다. 상기 제어 로드는 예를 들어 단부에 나선 스프링형으로 감겨 있는 코일로 구성될 수 있고, 상기 소켓은 나선 스프링형 코일내에 삽입된다. 그러나, U자형도 고려 대상이 되며, 이것는 예를 들어 납땜 결합에 의하여 상기 소켓에 직접 부착된다. 상기 제어 로드 반제품의 사용은 제안되는 해결 방안의 경제성 제고에 기여한다.
판 구동 장치의 조정을 감안하고 있는 한, 구동 장치 회전축과 고정부 사이 및 판 축과 판 근접부 사이의 거리는 동일하게 하는 것이 유리하다. 이것에 의하여 개폐 로드는 조정판 조작시에 순수 병진 운동을 한다. 상기 구동 장치에 고정은 개폐 로드와 구동 장치간에 회전 운동이 전혀 일어나지 않기 때문에 견고하게 이루어질 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 조정판의 제어와 동력 전달간의 기계적인 결합의 설정이 통합된다. 이러한 배치에 있어서 장점을 들면, 동력 전달이 1가지의 전용 부품, 예를 들어 푸시 로드에 의해 이루어 질 수 있다는 것이다. 1가지 적당한 해결 방안은 상기 구조에 있어서 동력 전달로서 톱니 벨트(toothed belt)를 사용하는 것이다. 구동 장치로는 기어휠이 사용되며, 조정부는 상기 기어휠의 치열을 몸체상에서 틀어서 고정할 수 있다. 이와 마찬가지로 판 축과 기어휠간의 고정도 가능하다. 톱니 벨트는 표준 부품으로서 구동 장치와 조정판 사이의 동력 전달을 보장할 수 있는 가장 경제적인 방법이다.
본 발명의 특수한 실시예에 있어서, 상기 조정판의 구동은 2중 레버에 의해 보장되고, 이것은 이것의 단부에서 2개의 견인 케이블에 의하여 연결된다. 조정판의 조정은 상기 2중 레버 단부에서 크램핑 관절 연결에 의해 이루어 질 수 있다. 견인 케이블에 의한 동력 전달이 갖는 장점을 들면, 구동 장치가 케이블의 역전에 의하여 엔진실의 임의 위치에 배치 가능하다는 점이다. 이것은 특히 흡입 매니폴드 근처에 구동 장치 설치 공간이 없을 경우에 유리하다.
본 발명의 부가적인 실시예에서 조정판에 전동 장치로 작용하는 크랭크 판 또는 톱니 벨트 사이에서 기계적인 커플링의 조정을 감안한 것이다. 크랭크 판은 예를 들면 판 축의 구멍으로 삽입 가능하다. 특히, 양 부품의 결합은 점착 결합으로 이루어질 수 있다. 이것의 대안으로는 크랭크 판과 판 축 사이에 플러그 결합에 의하여 맞물리게 할 수도 있다. 상기 점착 결합을 사용하는 한, 이것은 탄력적으로 행할 수 있다는 장점이 있다. 스톱퍼 사이의 판 위치에서는 미소한 하중만이 판 사이에 작용한다. 상기 점착 결합의 탄성에도 불구하고 판의 조정 범위내의 일정한 위치가 보장된다. 판의 스톱퍼 위치에서 점착 결합의 탄성은 그럼에도 불구하고 한계내에서 추가적인 공차 보정을 할 수 있다. 따라서, 상기 해결 방안은 본 발명에 따른 해결 방안의 작동 원리와 더불어 공지된 해결 방안의 유리한 작동 원리를 결합시킨 것이다.
특수한 유형에서 사용되는 조정판은 흡입 매니플드에 고정가능한 사출형 판모듈이다. 이러한 조치는 본 발명의 해결 방안의 경제성을 증대시킨다.
본 발명에 따른 흡입 매니폴드를 제조하기 위하여 1가지 방법이 제안되는 데, 이것는 조립시에 조정판의 효과적인 조정을 가능하게 한다. 이것은 조정판을 서로 마주보고 구동을 위하여 소요 위치로 가져오는 게이지의 사용에 의하여 이루어진다. 개폐 로드와 구동 장치의 선조립 후에만 조정부의 고정이 가능하다. 이것에 의하여 조정판은 그것의 위치에서 서로 마주 대하여 변하지 않는다. 경우에 따른 제조 공차는 자동적으로 보정된다. 조립 과정이 끝나면 상기 게이지를 제거한다.
본 발명에 대한 상기 모든 특징은 청구항 외에도 명세서 및 첨부 도면에 기재되며, 본 발명의 실시예에 있어서 개별적인 특징은 각각의 독립항 또는 수개의 종속항의 결합의 형태와 기타 분야에 영향을 미치며, 또한 여기서 보호를 청구하는 보호 가능한 실시예를 유리하게 기술할 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 흡입 매니폴드를 도시하는데, 여기에는 무단 조정판 판 조정 장치가설치된다. 흡입 매니폴드는 흡입구(10)와 실린더측 출구(11)를 가지고, 후자는 실린더 헤드 플렌지(12)에 부착된다. 실린더 각각의 출구(11)에는 조정판(13)이 설치되고, 실린더 헤드 플렌지(12)내에는 사출형 판모듈부(14)가 삽입된다. 각각의 실린더는 이것에 따라서 비제어 및 제어 흡입구를 갖는다. 제어 흡입구로의 공기 공급은 제어 장치에 의하여 무단으로 제어 또는 전적으로 차단된다. 상기 제어 장치에 의하여 스로틀 판(15)도 제어되며, 이것은 흡입 포트(17)의 분기부(16) 및 집적실(18) 사이에 설치된다.
제어 장치는 구동 장치(19), 조정부(20), 전동 장치(21), 방향키(22), 조정판 판(13)으로 구성된다. 제어 장치의 구성 부품은 기계적인 커플링(23)에 의해 서로 연결된다. 조정부(20)는 기계적인 커플링으로 통합 가능하다.
도 2는 도 1에 따른 배치의 고정 방법과 같이 조정판(13)의 제어 로드를 도시한다. 동력 전달은 제어 로드(24)에 의해 이루어지고, 각각의 조정판에 대하여 1개의 제어 로드가 제공된다. 조정판측에는 제어 로드(24)가 커플링(25)에 의하여 크랭크 판(26)와 연결된다. 각각의 제어 로드(24)는 케이블(27)로 구성되고, 클램핑 판(28)에 결합된다. 이 크램핑 판은 세선으로 도시한 구동 장치(19)와 연결된다. 크랭크 판(26)의 길이는 판 축(29)과 커플링(25)의 베어링 저널(30)사이의 거리(a)로 나타난다. 이 거리는 구동 장치의 회전축(31)과 크램핑 홀더(32)사이의 거리(a)로도 나타난다.
제어 로드(24)와 크램핑 판(28) 사이의 기계적 결합은 조정판 시스템의 조정을 위한 조정부(20) 역할을 한다(도 3참조). 또한, 크램핑 판, 나사(34) 및와셔(35)로 구성되는 홀더도 사용된다. 제어 로드는 홀더내에서 무단으로 축방향을 따라 이동 가능하므로, 조립시에 공차 균형이 이루어질 수 있다. 제어 로드-크램핑 판 시스템이 1개의 견고한 단위가 이루어지도록 나사(34)를 조임으로써 제어 로드가 고정된다.
제어 로드(24)와 크랭크 판(26) 사이의 커플링(25) 형상에 대한 실시예 가 도 4에 도시된다. 제어 로드의 케이블(27)은 나선 스프링형 코일(36)로 휘어져 있다. 이 코일내에 소켓(37)이 들어 있다. 이것은 크랭크 판의 베어링 저널(30)과 작용한다. 제어 로드의 미끄럼을 방지하기 위하여 상기 베어링 저널(30)을 스냅 후크(38)로 할 수 있다.
도 5는 톱니 벨트(39)에 의해 이루어지는 조정판 구동을 도시한다. 이 톱니 벨트는 조정판(13)과 연결되는 기어휠(40)과 맞물려진다. 조정판 제어 장치는 박스형 하우징(41)에 내장된다. 이 하우징 내에는 기어휠(40)의 치열에서 톱니 벨트의 미끄럼을 방지하는 크램핑 수단(42)이 설치된다. 조정부(20)는 치열(43)과 기어휠(40)의 몸체(44) 사이에서 축-휠-결합에 의하여 이루어진다. 조립시에 조정판 조정은 몸체와 치열 사이의 각도 변화에 의해 이루어진다. 조립후에 이러한 조정부를 고정해야 한다. 이것는 예를 들어 점착 결합에 의해 이루어진다.
도 6에 도시되는 제어 장치는 동시에 하우징(41)에 내장된다. 조정판은 2중 레버(45)를 가지며, 여기서 크램핑 관절 연결(46)에 의해 견인 케이블(47)에 부착된다. 조정판 시스템의 조정은 크램핑 관절 연결(46)에 의해 이루어진다. 부가적인 클램핑 수단(42)은 상기 케이블에 부착할 수 있다.
도 7에서 크랭크 판(26)는 전적으로 제어 로드(24)에 의해 구동된다. 이러한 유형에서 조정판의 조정은 판 축(29)에 의해서만 가능하다. 또한, 도 8 및 도 9에서도 구조적인 형태의 가능성을 택할 수 있다. 이러한 조정 가능성은 물론 도 1 내지 도 6의 제어 장치와도 결합 가능하다.
도 8은 흡입 매니폴드의 출구(11) 단면을 도시한다. 출구의 개구에는 사출형 조정판(13)이 삽입된다. 판 축(48)은 종 방향 단면의 홀더 구멍(49)을 갖는다. 홀더 구멍은 기계적인 결합으로 방향키(22)와 연결되며, 제어는 기어휠(40)에 의해 이루어진다. 구동에서는 물론, 실린더 헤드 플렌지(12)의 홈에도 패킹(52)이 설치된다. 구동 장치는 맨드릴(50)에 의하여 홀더 구멍(49)으로 삽입 가능하다. 맨드릴과 홀더 구멍 사이에는 구조적으로 유격이 발생하므로 조정판(13)의 조정이 가능하다. 홀더 구멍(49)과 맨드릴(50)사이의 유격은 탄성 물질로 채워진다. 이러한 물질이 건조되면 조정 조정판이 고정된다.
도 9는 도 8에 따른 삽입 사출형 조정판(13) 흡입 매니폴드의 출구를 도시한다. 구동 장치는 한편으로 크랭크 판(26)에 의해 실현된다. 이것은 수개의 치열(51)에 의해 판 축(48)의 홀더 구멍(49)에 끼워진다. 수개의 치열(51)은 홀더 구멍(49)에 대하여 오버 사이즈므로, 크랭크 판(26) 조립시에 형상치가 홀더 구멍내의 벽에 눌린다. 조정판 조정은 미리 행하여야 한다.
이와 마찬가지로 홀더 구멍(49) 내에서 맞물려지는 것도 고려해 볼 수 있다. 수개의 치열(51)과 홀더구멍(49)의 맞물림이 아주 정밀하면 조정판의 조정은 근소한 각도 단계로 행할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명은 경제적으로 유리하게 조정판의 무단 조정이 가능한 포트 시스템, 특히 내연 기관용 매니폴드를 제공하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드에 있어서,
    - 적어도 1개의 흡입구(10)를 가지며,
    - 적어도 출구(11)에는 2개의 흡입 포트를 가지고, 이러한 회전 가능하도록 지지되는 조정판(13)이 삽입되어 있으며,
    - 상기 조정판(13)은 전동 장치(22)에 의한 동력 전달로 기계적으로 서로 결합되어 있으며,
    - 방향키는 적어도 1개의 구동 장치(19)에 의하여 기계적으로 결합되어 있는 바
    - 전동 장치(21)와 구동 장치(19)의 방향키(22)의 기계적인 커플링(23)는 적어도 일반적인 유격이 없으며,
    - 각각의 조정판(13)의 조정부(20)를 위하여 기계적인 커플링(23)이 제공되며,
    - 상기 조정판(13)은 무단으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 동력 전달은 크랭크 판(26)에 의해 제공되고, 이것은 상기 조정판(13)과 고정 결합되며,
    - 상기 전동 장치는 제어 로드(24)로 구성되고,
    - 이것의 한 단부의 관절 연결(25)에는 크랭크 판(26)이 기계적 결합으로 부착되며,
    - 이것의 타단부는 클램핑(33)의 클램핑 판(28)에 고정되며, 이것의 조정은 클램핑에 통합되어 있으며,
    - 상기 클램핑 판은 구동 장치(19)로의 기계적인 커를링을 나타내는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  3. 전 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    - 상기 제어 로드(24)는 1개의 케이블형 굽힘 반제품, 특히 케이블(27)로 구성되고,
    - 상기 제어 로드의 관절 연결은 소켓(37)으로 되어 있으며, 특히 나선 스프링형 코일(36)은 상기 제어 로드 단부에서 압입되어 있으며,
    - 상기 소켓(37)은 크랭크 판(26)의 베어링 저널(30)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  4. 전 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 구동 장치(19)의 기계적 결합은 조정판(13)의 조정판 축에 대한 베어링 저널(30)처럼 구동 장치의 회전축에 대하여 동일한 거리를 가지고, 회전축과 조정판 축은 병렬로 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용흡입 매니폴드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기계적인 결합의 조정부(20)는 방향키(22)와 전동 장치(21) 사이에서 통합되는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    - 전동 장치는 적어도 1개의 톱니 벨트(39)로 구성되고,
    - 전동 장치는 기어휠(40)로 구성되며,
    - 상기 기어휠은 각각의 치열(43) 및 몸체(44)로 구성되고, 그 사이에서 조정부(20)가 이루어 지는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  7. 제 5 항에 있어서,
    - 전동 장치는 2중 레버(45)로 구성되고, 이것은 조정판(13)과 고정 결합되며,
    - 상기 2중 레버는 각각 2개의 기계적인 커플링을 가지며,
    - 방향키는 2개의 견인 케이블(47)로 구성되고,
    - 크램핑 관절 연결에 의한 조정은 2중 레버(45) 및 견인 케이블(47) 사이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    크랭크 축(29) 및 크랭크 판(26)사이의 기계적인 커플링의 조정부(20)는 특히 점착 결합에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 점착 결합은 탄성재, 특히 실리콘에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  10. 전 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 조정판은 상기 포트 시스템에 통합되는 사출형 판모듈(14)인 것을 특징으로 하는 포트 시스템, 특히 내연 기관용 흡입 매니폴드.
  11. 전 항 중 어느 하나의 항에 따른 포트 시스템의 제조 방법에 있어서,
    조립시에 이하 공정을 거치는 즉,
    - 조정판(13)은 소요 위치에서 서로 마주 대하여 게이지로 구동 장치(19) 위치로 가져오고,
    - 기계적인 커플링(23)은 조정판(13), 전동 장치(21), 조정부(22) 및 구동 장치(19) 사이에 이루어지고, 또한 이것은 선조립 상태에서 구비할 수 있으며,
    - 조정부(20)는 고정되고,
    - 상기 게이지는 제거되는 것을 특징으로 하는 포트 시스템의 제조 방법.
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