KR890000918B1 - 내연기관의 캠축 구동을 위한 캠 구동기구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 캠축 구동을 위한 캠 구동기구

제1도는 본 발명이 적용되는 내연기관의 일예의 개략 정면도.

제2도는 제1도에 도시된 내연기관의 부분 단면도.

제3도는 제1 및 제2도의 내연기관의 운동학(kinematics)을 나타내는 개략도.

제4 및 제5도는 제1-3도의 내연기관의 흡입밸브및 배기밸브의 작동을 나타내는 그래프.

제6-10도는 제1-5도의 내연기관과 다른 내연기관들에서의 흡입 및 배기밸브들의 작동을 나타내는 그래프.

제11도는 다른 예의 내연기관의 부분 단면도.

제12도는 제11도의 선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도.

제13도는 제11도의 선 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도.

제14도는 또 다른 예의 내연기관의 개략도.

제15도는 더 또 다른 예의 내연기관의 개략도.

제16도는 제15도의 선 Ⅹ-Ⅹ에 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 크랭크축 3 : 캠축

5 : 유성기어 열 6 : 태양기어

7 : 구동휘일 8 : 구동 스프로켓트

9 : 타이밍 벨트 12 : 유성기어

15 : 링크 16 : 크랭크휘일

17 : 슬라이딩 커플링 18 : 피봇트

19 : 조절레버 20 : 트랙

본 발명은 일반적으로는 내연기관을 위한 캠 구동기구에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 내연기관의 캠축(camshaft)을 구동시키기 위한 캠 구동기구에 관한 것이다.

통상의 내연기관은 일열로 배치된 실린더들과, 각 실린더내에 왕복동 가능하고 크랭크축에 연결되어 있으며 다른 피스톤과 동위상(in phase)에 있거나, 위상각 A°만큼 또는 그의 정수 배수 만큼의 이위상(異位相)(out of phase)에 있는 피스톤과, 각 실린더의 흡입 및 배기밸브들을 작동시키기 위한 다수의 회전가능한 캠, 및 크랭크축의 소망의 회전각을 통해 각 밸브를 순서적으로 개방시키도록 크랭크축과 소정의 위상관계로 캠들을 회전시키기 위한 캠 구동기구를 포함한다. 통상의 4행정 내연기관에서, 캠 구동기구는 크랭트축의 매 2회전에 1번씩 캠들을 회전시킨다

그러한 캠 구동기구는, 내연기관의 매 사이클중 밸브들이 개방되는 기간(즉, 크랭크축의 회전각)이 일정한 다는 단점을 가진다. 실제, 최적의 밸브 개방기간은 내연기관의 작동 조건들에 따라 변한다. 예를 들여, 내연 기관이 고속으로 작동할때, 최대 출력은 각 사이클내 비교적 긴 기간동안 흡입 및 배기밸브들을 개방시킴에 의해 얻어지고, 반면 내연기관이 저속으로 작동하고 부하가 낮은 경우에는 작동기간이 짧을때 내연기관의 연료효율이 증진된다. 또한, 저속에서의 연료효율의 증진은 흡입 및 배기밸브들이 서로 함께 개방되는 기간을 감소시키도록 그 양 밸브들의 작동을 변경기킴에 의해 얻어질 수도 있다.

영국특허 제 1,522,405호는 다양한 내연기관 작동조건들에 적합하도록 밸브 개방을 위한 캠축의 회전각을 변경시키기 위한 수단을 포함하는 캠 구동기구를 기술하고 있다. 이것은, 크랭크축과 미리 정해진 위상관계를 갖는 캠들 자신의 회전축선을 중심으로 한 그 캠들의 요동(oscillation)과 회전운동을 조합하고, 밸브들이 개방되는 기간의 변동을 내연기관의 조건들과 조합시키도록 상기 요동의 진폭을 변화시킴에 의해 달성된다.

상기 영국특허에 기술된 구동기구는, 크랭크축의 속도의 절반으로 구동되고 편심 커플링에 의해 캠축에 연결된 중간 구동축을 포함한다. 캠축의 축선에 대해 반경방향으로 중간 구동축의 회전축선을 이동시킴에 의해, 캠축의 회전운동 및 요동운동의 조합된 운동이 발생된다. 그 요동운동의 빈도수(frequency)는 캠축의 회전수와 동일하다. 그러나, 상기 특허에 기술된 구조에서는, 요구되는 요동위상들이 캠마다 다르고, 따라서, 각 캠축을 구동시키는 편심 커플링이 매 실린더마다 요구된다. 따라서, 그 구동기구는 비교적 복잡하여, 다기통 내연기관을 제조하는데 있어서, 비용이 많이 들게된다.

본 발명은, 1조의 실린더들내 각 피스톤이 다른 피스톤들과 동위상에 있거나, 위상각 A°(또는, A°의 정수배)만큼의 이위상으로 배치된 n개의 실린더를 가진 내연기관에 있어서, 크랭크축의 것의 n/2 빈도수의 각 운동(변위)과 캠들의 회전운동의 조합에 의해 모든 실린더들의 밸브들에서 캠축의 회전에 대한 밸브들의 동일한 변동 타이밍이 제공된다는 인식을 기초로 한 것이다. 그리하여, 내연기관 작동조건들에 적합하도록 타이밍의 변동을 허용하면서 모든 밸브들이 동일 캠축으로부터 구동되게 된다.

본 발명에 따라, 1조 이상의 n개(n은 정(正)의 정수)의 실린더와, 크랭크축에 연결되고 각 실린더내에서 왕복동 가능하며 1조의 실린더내 다른 피스톤에 대하여 동위상에 있거나, 위상각 A° 또는 그의 정수 배수만큼 위상이 어긋나 있는 피스톤, 및 각 실린더의 흡입밸브 및 배기밸브를 작동시키기 위한 다수의 회전가능한 캠들이 설치된 캠축을 포함하는 4행정 내연기관의 캠축을 구동시키기 위한 캠 구동기구로서, 그 캠 구동기구가, 크랭크축에 대하여 소정의 위상관계를 가지는 자신의 축선을 중심으로 한 일정한 원운동과 역시 크랭크축에 대하여 소정의 위상관계를 가지는 자신의 축선을 중심으로 한 요동운동이 조합된 회전운동으로 캠축을 회전시키기 위한 수단과, 밸브들의 타이밍이 변경될 수 있도록 요동운동의 진폭을 변화시키기 위한 수단을 가지며, 상기 원운동의 속도가 크랭크축의 회전속도의 절반이고, 상기 요동운동이 크랭크축의 회전 빈도수의 f배의 빈도수를 가지는 것을 특징으로 하는 캠 구동기구가 제공된다.

여기서, f는, 실린더의 수(n)이 1일때, 2n이고, n=2일때, n 또는 n/2이며, n=3이상일때는 n/2이다.

상기한 내연기관에 있어서, 각 1조의 실린더에서 캠들이 공통의 캠축에 설치되고 각 캠축이 본 발명에 따른 캠 구동기구에 의해 구동된다.

그리하여, 실린더가 하나 이상인 경우, 그 내연기관은 오직 1조의 피스톤만이 제공된 타입의 것일 수 있고 그 기관내 모든 실린더들의 밸브들이 동일한 공통의 캠축에 의해 구동된다. 예를들어, 그 내연기관은 일열로 배치된 다수의 실린더, 또는 V자 형상으로 배치되고 밸브들이 모두 단일의 중앙에 배치된 캠축으로부터 구동되는 2열의 실린더들을 포함할 수도 있다. 또 다르게는, 그 내연기관은 실린더들이 2조로 배채되고 각 조의 실린더의 모든 밸드들이 그들의 각개 공통 캠축에 의해 작동되는 평평한 형이나 V자형의 것일 수도 있다. 후자의 경우, 캠 구동기구는 각 캠축마다 필요하다.

또 다른 경우, 그 내연기관은 흡입밸브들이 모두 하나의 공통 캠축으로부터 구동되고 배기밸브들이 다른 캠 축으로부터 구동되는 쌍캠축 타입일 수도 있다. 그 경우, 2개의 캠 구동기구들이 요구된다.

본 발명은 실린더의 수(n)이 3이상인 내연기관, 그리고 특히 n=4인 내연기관들에 적당하다. 이 캠 구동기구는 어떤 적당한 구조를 가져도 좋다. 하나의 일반적인 타입의 캠 구동기구는 크랭크축에 의해 회전구동 가능한 구동부재와, 캠축과 그 구동부재 사이의 상대적인 각 운동을 허용하도록 캠축에 구동부재의 회전운동을 전달하기 위한 연결부, 및 구동부재와 캠축의 상대적인 각도 위치에서 요동운동을 일으키는 수단을 포함한다.

예를들어, 이런 타입의 캠 구동기구에 대한 본 발명의 일실시예에서, 그 캠 구동기구는, 태양기어(sun gear)부재, 유성기어(planet gear)부재, 유성기어 캐리어부재, 링 기어부재를 가지고 있고, 그 부재들중 하나의 부재가 크랭크축에 의해 구동가능하고 다른 부재는 캠축에의 연결에 적합하게 되어 있는 유성기어 열(epicyclic gear train)과, 다른 2개의 부재들 사이의 상대적인 각도 위치를 변경시키도록 제3의 부재를 요동시키기 위한 수단을 포함한다. 예를들어, 태양기어가 크랭크축에 의해 구동되도록 배치되고 유성기어 캐리어가 캠축을 구동시키도록 배치되는 경우, 링 기어의 요동이 태양기어와 유성기어 캐리어 사이의 상대적인 각도 위치를 변경시킨다.

이러한 배치에서, 그 요동수단은, 한끝이 상기 제3의 부재에 연결되고 다른 끝이 크랭크축에 의해 구동되는 회전부재에 연결된 링크를 포함하는 것이 바람직하다.

그 회전부재는 단순한 크랭크를 포함하여도 좋고, 그 경우, 요동운동의 진폭을 변경시키기 위한 수단은 링크를 따라 미끄럼운동 가능한 피봇트(pivot)와, 그 링크를 따라 피봇트의 위치를 조정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.

전술한 일반적인 타입의 캠 구동기구에 대한 본 발명의 다른 실시예에서는, 구동부재와 캠축사이의 연결부는 축방향으로 왕복동 가능하고 나선형의 스플라인(spline)을 가진 부재와, 캠축과 구동부재의 상대적인 각도 위치의 변경을 달성하도록 상기 부재를 축방향으로 왕복동시키기 위한 수단을 포함한다. 그 나선형 스플라인을 가진 부재는 예를들어, 구동부재 및 캠축과 결합하는 내측 스플라인 및 외측 스플라인을 가지며, 그 스플라인들 중 하나가 나선형으로 된 튜브일 수 있다.

그 스플라인 부재의 왕복동을 달성하도록 캠 기구가 사용될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 그 캠 기구는, 레이스의 한 트랙이 스플라인 부재의 반경방향면에 의해 형성되고 다른 트랙이 고정된 반경방향면에 의해 형성되며 그 크랙들중 하나가 원주방향의 파형부들을 가지고 있는 볼 베어링 레이스와, 2개의 트랙들사이에 배치되는 볼 베어링, 및 스플라인 부재를 상기 반경방향면 쪽으로 밀어붙이기 위한 바이어싱(biasing)수단을 포함한다. 이러한 구조에서, 파형부들의 축방향 깊이는 반경방향으로 변하고, 요동운동의 진폭을 변경시키기 위한 수단이 하나의 반경방향면에 대한 볼 베어링의 반경방향 위치를 변경시킨다.

전술한 일반적인 타입의 캠 구동기구에 대한 본 발명의 또 다른 실시예에서, 그 캠 구동기구는 크랭크축에 의해 구동되는데 적합하게 된 제1구동휘일과 캠축을 구동시키는데 적합하게된 제2구동휘일, 그 2개의 구동 휘일들을 상호 연결하는 구동벨트, 및 회전운동과 요동운동의 조합된 운동을 달성하도록 상기 2개의 구동휘일들 사이의 구동벨트의 주행부들의 상대적인 길이를 주기적으로 변경시키기 위한 수단을 포함한다.

구동벨트 또는 체인의 주행부들의 상대적인 길이를 주기적으로 변경시키기 위한 상기 수단은 2개의 아이들러(idler)휘일을 포함하고, 그 아이들러휘일들 각각의 위에서 그 구동벨트 또는 체인의 주행부들중 하나가 각각 통과하며, 그 아이들러휘일들은 서로 반대의 반경방으로 구동벨트 또는 체인을 이동시키도록 동기하여 운동하도록 설치된다.

본 발명에 따른 캠 구동기구의 두번째 일반적인 타입은 이 구동부재에 의해 발생된 회전운동에 요동운동을 조합시키는 편심 커플링에 의해 크랭크축과 캠축 사이에 연결되는데 적합하게된 회전가능한 구동부재를 포함하고, 요동운동의 진폭을 변경시키기 위한 수단이 편심 커플링의 편심율을 변경시키기 위한 수단을 포함한다.

이러한 두번째 일반적인 타입의 캠 구동기구에 대한 본 발명의 일실시예에서, 상기 회전가능한 구동부재는 크랭크축의 속도의 f배(f는 앞에 정의된 바와같음)만큼 크랭크축으로부터 구동되는데 접합하게 되어 있고, 편심 커플링은 상기 구동부재에 의해 구동되는 회전가능한 중간부재를 포함하며, 그 중간부재 및 구동부재가 서로에 대해 편심으로 되어 있고, 그 중간부재가 크랭크축의 속도의 절반으로 캠축을 구동시키도록 적절한 변속기어를 통해 캠축에 구동적으로 연결되어 있다. 그 변속기어는 2f : 1의 비를 갖는 감속기어이다.

상기 구동부재 또는 중간부재중 어느 것이라도 이동가능할 수 있으나, 캠 구동기구의 조정이 크랭크축과 구동부재 사이의 구동벨트 또는 체인의 운동을 포함하지 않도록 중간부재가 구동부재에 대하여 이동가능한 것이 바람직하다.

구도우재와 중간부재 사이에 어떤 편리한 링크장치가 사용될 수도 있다. 그 구동부재는 핀에 의해 중간부재에 연결되는 것이 바람직하며, 그 핀은 그들 부재중 하나의 부재의 회전축선에 대해 편심으로 그 하나의 부재에 설치되고 다른 부재의 반경방향 슬로트내에 결합한다. 이러한 연결부는 예를들어 피봇트된 링크들을 포함하는 다른 연결부들에서 보다 적게 마모를 받는다. 중간부재는, 감속기어의 회전운동을 전달하지만 중간부재의 운동을 수용할 수 있는 어떤 적당한 연결부를 통해 감속기어에 연결되어도 좋다. 예를들어, 그 중간부재는 유니버설 조인트, 또는 오울덤(Oldhams)커플링과 같은 미끄럼 회전 연결부를 통해 감속기어에 연결될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 예에서, 중간부재는 핀에 의해 감속기어의 회전가능한 부재에 연결되고, 그 핀은 그 부재들중 하나의 부재에 그 부재의 회전축선에 대해 편심으로 설치되고 다른 부재의 반경방향 슬로트에 결합한다.

본 발명의 다른 특징 및 잇점들은 그의 바람직한 예들을 나타내는 도면을 참조하여 기술된 하기 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.

따라서, 먼저 제1-3도를 참조하여, 본 발명을, 일렬로 배치된 4개의 실린더들을 가지며 각 실린더가 통상의 방식으로 크랭크축(crank shaft)(2)에 연결된 피스톤을 가지는 4행정 내연기관(1)과 관련하여 설명한다. 각 실린더는 흡입밸브와 배기밸브를 가지고 있고, 모두 8개의 밸브들이 캠과 록커(rocker)(요동기)에 의해 순서적으로 개방되도록 배치되어 있으며, 그 캠들 모두는 단일의 회전가능한 캠축(cam shaft)(3)에 설치되어 있다.

크랭크축, 피스톤, 밸브 및 캠들의 구조 및 배치는 모두 통상적인 것이기 때문에 그들 구성요소들은 도면에 오직 개략적으로만 예시되어 있다.

캠축(3)은, 제1 및 2도에서 전체적으로 번호(5)로 나타낸 유성기어 열(epicyclic gear train)을 포함하는 캠 구동기구에 의해 크랭크축(2)으로부터 구동된다. 그 유성기어 열(5)은 구동휘일(7)에 고정된 태양기어(6)를 포함하고, 그 구동휘일 (7)은 타이밍 벨트 또는 체인(9)에 의해 크랭크축(2)상의 구동 스프로켓트 (8)에 연결되어 있다. 태양기어(6)는 축(3)에 고정된 캐리어(13)상에 설치된 다수의 (3개로 도시됨) 유성기어(12)와 맞물려 있다. 또한 그 유성기어들은 링 기어(14)와도 맞물려 있다. 유성기어 열(5)의 기어비는 크랭크축의 속도의 절반으로 캠축을 구동시키도록 정해진다.

제1 및 제3도에 도시된 바와같이, 링 기어(14)는 링크(15)의 일단에 연결되어 있고, 그 링크의 타단은 슬라이딩 커플링(17)에 의해 회전 크랭크휘일(16)에 연결되어 있다. 그 크랭크휘일(16)은 크랭크축(2)의 회전속도의 2배의 속도로 크랭크축으로부터 구동되도록 타이밍 벨트 또는 체인(9)과 결합하여 있다. 링크(15)는 그 링크의 길이를 따라 미끄럼 이동하는 피봇트(18)를 가지고 있다. 그 피봇트는 조절레버(19)상에도 미끄럼 이동가능하게 설치되어 있고, 그 조절레버(19)는 제3도에 일점쇄선과 실선으로 나타낸 위치들 사이에서 각도 X만큼 운동하도록 내연기관에 고정된 피봇트를 한쪽 끝에 가지고 있다. 피봇트(18)는 링 기어(14)의 중심과 크랭크휘일(16)의 중심 사이선을 따라 배치된 트랙(20)(점선으로 나타냄)을 따라 미끄럼 이동가능하다.

조절레버(19)가 제3도에서 일점쇄선으로 나타낸 위치에 있을때, 피봇트(18)는 링 기어(14)에 인접히 링크(15)의 끝에 위치된다. 따라서, 크랭크휘일(16)의 회전운동이 링 기어(14)를 전혀 또는 거의 움직이지 않게하는데, 이는 링크(15)가 고정된 의 끝을 중심으로 단지 선회만 하기 때문이다. 따라서, 유성기어 열(5)은,크랭크축에 대해 일정한 위상을 가지며 크랭크축 속도의 절반 속도를 갖는 원운동으로 캠축을 회전시킨다.

조절레버(19)가 각도 X를 통해 뒤로 이동됨에 따라, 크랭크휘일(16)의 회전시, 크랭크축(2)의 회전수의 2배와 같은 빈도수, 즉, 크랭크휘일(16)의 회전수와 같은 빈도수로 링 기어(14)가 전후로 요동된다., 그 요동의 진폭은 조절레버(19)가 제3도에 실선으로 나타낸 위치로 이동함에 따라 점진적으로 증가한다. 또한, 링기어(14)의 요동에 의해 유성기어(12)들이 태양기어(6) 주위에서 전후로 구르게 되고, 그리하여 그 유성기어들의 상대적인 각도 위치가 변경되고 링 기어의 요동운동이 유성 캐리어를 통해 캠축(3)에 전달된다.

캠축의 원운동과 요동운동의 조합된 운동이 제4도에 그래프로 도시되어 있다. 제4도의(a)는 크랭크축(2)의 1회전중의 크랭크축과 흡입 및 배기밸브들의 개폐운동들 사이의 위상관계를 나다내며, 그 크랭크축의 회전각이 그래프의 가로좌표상에 각도로 표시되어 있고 흡입 및 배기밸브들의 운동이 세로좌표상에 mm로 표시되어 있다.

실선(A) 및 (B)는 링 기어(14)가 요동하지 않을 때의 배기 밸브 및 흡입밸브의 운동을 각각 나타낸다. 밸기밸브는 실선(A)로 나타낸 바와같이, 피스톤이 하사점 (BDC)위치에 도달하기 50°전에서 개방되기 시작하고 피스톤이 상사점(TDC)의치에 도달한 후 약 35°뒤에서 폐쇄된다. 따라서, 그 배기밸브는 크랭크축(2)의 256°회전 범위에서 개방된다. 흡입밸브는 실선(B)로 나타낸 바와같이, 피스톤이 상사점에 도달하기 약 35°에서 개방되기 시작하고 피스톤이 하사점에 도달한 후 약 50°뒤에서 폐쇄된다. 따라서, 그 흡입밸브도 크랭크축의 256°회전범위에서 개방된다.

제3도의 조절레버(19)가 링 기어(14)를 요동시키도록 조정되는 경우, 전술한 바와같이, 유사한 요동이 캠축(3)에 발생된다. 크랭크축에 대한 그 요동운동의 위상관계가 제4도의(b)에 도시되어 있다.그 요동의 빈도수는 크랭크축의 것의 2배이고, 따라서 크랭크축의 매 회전마다 2싸이클의 요동이 일어난다. 제4도의 (a)의 일점쇄선곡선 (C) 및 (D)는 크랭크축에 의해 발생된 캠축의 회전운동이 요동운동과 조합된 때의 배기밸브 및 흡입밸브의 운동을 각각 나타낸다. 도시된 바와같이, 그 요동운동은, 배기밸브가 하사점 앞 약 30°위치에서 개방되고 상사점 뒤 약 20°위치에서 폐쇄되며 (쇄선곡선(C)참조), 흡입밸브가 상사점 앞 약 20°위치에서 개방되고 하사점 뒤 약 30°위치에서 폐쇄되도록 (쇄선곡선(D)참조) 캠축의 원둔동을 변경시킨다. 따라서, 그 배기 및 흡입밸브들 각각은 크랭크축의 230°회전중에 개방된다. 요동의 진폭을 변경시킴에 의해 흡입밸브 및 배기밸브가 개방되는 기간이 변경될 수 있다.

제5도는 전술한 하나의 실린더외에 다른 3개의 실린더들을 위한 흡입밸브 및 배기밸브에 대한 캠의 요동의 영향을 나타낸다. 제1,제2, 제3, 제4 실린더들의 흡입 및 배기밸브들의 개방위치들 사이의 위상관계가 (a)내지 (d)에 각각 도시되어 있다. 빗금지역은 배기밸브들의 개방을 나타내고, 빗금치지 않은 부분은 흡입밸브의 개방을 나타낸다. 제5도의 (e)는 제4도의 (b)와 같이, 캠축의 요동과 크랭크축의 회전사이의 위상관계를 나타낸다.

제5도의 (a)는 제4도의 (a)와 유사하지만, 캠축의 완전 360°회전을 나타낸다. 캠축의 크랭크축의 속도의 절반속도로 구동되기 때문에, 이것은 크랭크축의 720°회전과 같다. 이 기간동안, 4회 완전 싸이클의 요동이 발생된다. 그 요동에 의해. 제5도의 (a)에 화살표로 나다낸 바와같이 흡입밸브 또는 배기밸브가 개방되는 크랭크축의 회전각도가 감소된다. 즉, 약 밸브들이 동시에 개방되는 기간이 감소되어 연료효율을 증진시킨다.

제5도의 (b)에서, 내연기관의 제2실린더내 피스톤은 그 내연기관의 일 연소 싸이클을 완료하는데 요구되는 크랠크축의 2완전 회전을 기초로하여 180°만큼 제1실린더에 대해 위상이 어긋나게 된다. 따라서 그 배기 및 흡입밸브들은 제1실린더의 배기 및 흡입밸브들 보다 180°뒤의 위치에서 개방된다. 캠축에 부여된 요동운동이 크랭크축의 회전수의 2배의 빈도수를 가지기 때문에, 제1실린더의 배기 및 흡입밸브들에 대한 제2실린더의 그러한 밸브들의 위상차이는 1완전 요동 싸이클과 같다. 따라서, 그 요동운동이 제1실린더의 배기 및 흡입밸브들과 정확히 같은 값만큼, 제2실린더의 그러한 밸브들이 개방되는 크랭크축의 회전각을 변경시킨다. 제5도의 (c)에서 제3실린더는 제1실린더에 대해 540°만큼 위상이 어긋나고 제2실린더에 대해서는 360°만큼 위상이 어긋나게 된다. 따라서, 이 제3실린더의 배기 및 흡입밸브들은 제1 및 제2실린더들의 밸브들보다 540°및 360°뒤 위치에서 개방된다. 그러한 위상차이들은 3완전 요동 싸이클 및 2완전 요동 싸이클에 해당한다. 따라서, 제3실린더의 밸브들의 개방되는 크랭크축의 회전각은 요도에 의해 제1 및 제2실린더들과 정확히 같은 값만큼 변경된다.

유사하게, 제5도의 (d)에 도시된 바와같이, 제4실린더가 제1, 제2, 및 제3실린더에 대해 각각 360°, 180°및 180°만큼 (정수의 요동 싸이클들에 각각 해당함)위상이 어긋나 있기 때문에, 제4실린더의 배기 및 흡입밸브들의 개방기간 변동이 다른 3개의 실린더들의 그러한 밸브들에서와 동일하게 된다.

상기 조건들은, 만약 피스톤들이 서로 동위상이거나 또는 서로에 대해 180°또는 그의 정수 배수만큼의 이위상(위상 어긋남)으로 된다면 어떤 수의 실린더들을 가진 내연기관들에도 적용된다. 따라서, 그러한 내연기관에서 모든 밸브들은 공통의 크랭크축으로부터 구동될 수 있다.

제6 내지 10도는 여러가지 갯수의 실린더들을 가진 내연기관에 적용된 본 발명의 다른 실시예들의 작동을 나타낸다. 일반적으로,서로에 대해 동일값만큼 이위상으로 된 n개의 피스톤을 가진 4행정 내연기관에서, 4행정 내연기관 싸이클을 작동시키는데 요구되는 크랭크축의 2완전 회전에 대한 어떤 2개의 피스톤들 사이의 위상각의 차이 (A)는 크랭크축 회전의 720/n도 또는 그의 정수 배수이다. 또한, 각 실린더의 밸브들의 작동은 이 값만큼 서로에 대해 이위상으로 된다. 모든 밸브들이 요동에 의해 유사하게 영향을 받게 하기 위해, 위상사이(A)는 정수 횟수의 완전 요동싸이클과 같아야 한다. 대부분의 경우, 위상차이(A)는 정수 횟수의 완전 요동 싸이클과 같은 것이 편리하다. 그러한 경우, 크랭크축의 매 360°싸이클에서

의 요동운동이 발생되어야 한다. 따라서, 그 요동운동의 빈도수는 크랭크축의 회전수의

배이어야 한다.

캠축이 2개의 실린더의 밸브들을 작동시키는 내연기관, 즉 n = 2인 내연기관의 경우, 그 내연기관은 2개의 실린더들 사이의 위상차이(A)가 2완전 요동 싸이클과 같을때 만족하게 작동한다. 이 경우, 요동 빈도수는 크랭크축 회전수의 n배이다. 크랭크축이 단일 실린더(n =1)를 작동시키는 경우, 만족한 결과는 요동 빈도수가 크랭크축의 것이 2n배인때 캠 구동기구가 4완전 요동 싸이클을 발생시키는 경우에 얻어질 수 있다. 그리하여, n개의 실린더들의 밸브들을 작동시키는 캠축을 구동시키도록 배치된 캠축 구동기구에서, 요동 빈도수는 크랭크축의 회전수의 f배이어야 한다. 여기서, n = 1일때 f = 2n이고, n =2일때 f =n/2 또는 f=n이고, n=3이상일때

이다.

제6도에, 6기통 직렬 내연기관의 작동이 도시되어 있다. 이 내연기관에서는 각 피스톤이 위상각 A°또는 120°만큼 다른 피스톤에 대해 이위상으로 되어 있다. 캠축의 원운동과 조합된 요동운도에 의해 각 실린더의 밸브들의 개방기간에 동일한 변동이 제공되게 하기 위해, 요동 빈도수(앞에 설명된 바와같이, n/2)는 크랭크축의 회전수의

배, 즉, 3배까지 증가된다.

그 요동운동들의 효과가 제6도에 도시되어 있고, 여기서, 제1실린더의 배기밸브가 빗금으로 나타내어져 있다. 그 배기밸브의 개방 및 폐쇄는 그 싸이클에서 약 20°만큼 앞서고 흡입밸브의 개폐는 약 20°만큼 지연됨을 볼 수 있다. 그리하여, 각 밸브가 개방되는 각 싸이클내 기간이 사실상 변경되지 않을지라도, 흡입 및 배기밸브들이 동시에 개방되는 기간이 감소된다. 그러한 감소는 낮은 내연기관 속도와 낮은 부하에서 연료효율을 증진시켰다.

제6도의 (b)는 제1실린더에 대해 120°만큼 위상이 어긋나 배치된 제2실린더의 작동을 나타낸다. 그 양 실린더들 사이의 위상각 차이는 정수 횟수의 요동 싸이클들과 일치하기 때문에, 제2실린더의 흡입 및 배기밸브들의 작동은 제1실린더의 밸브들과 정확히 동일한 방식으로 수행된다. 나머지 모든 실린더들이 다른것들에 대해 120°또는 그의 정수 배수만큼 위상이 어긋나기 때문에, 동일한 효과가 각 실린더에 얻어진다.

제7도는 제6도와 유사한 도표로서, 캠축이 2개의 실린더들의 밸브를 작동시키고 그 실린더들의 위치가 360°의 위상각(A°)만큼 위상이 어긋나 배치된 내연기관에 적용된때의 본 발명의 또 다른 예의 작동을 나타낸다. 이 경우, 요동운동은 크랭크축의 회전수의 n/2 또는

= 1배의 빈도수를 갖는다. 제7도의 (a)는 제1실린더의 밸브들의 작동을 나타낸다. 6기통기관에서의 것과 유사한 효과, 즉, 배기 및 흡입밸브들이 개방되는 절대 기간은 변경되지 않으나, 약 밸브들이 서로 함께 개방되는 기간은 감소되어 낮은 기관속도 및 낮은 부하에서 연료효율을 증진시키는 효과가 발생됨을 볼 수 있다.

또한, 이런 타입의 기관들은 요동운동이 크랭크축의 회전수의 2배의 빈도수를 갖는 캠 구동기구에 의해 본 발명에 따른 작동을 행할 수 있다. 그러한 경우, 배기 및 흡입밸브들의 작동의 변동은 제4도에 도시된 것과 정확히 동일하다.

2개의 실린더를 구동하는 캠축을 가진 기관의 작동에 대한 상기 설명은 2기통 기관이나, 또는 실린더들이 2열로, 예를들어 수평으로 대향된 쌍으로 배치되고 각 쌍의 실린더의 밸브들이 그의 각 캠축에 의해 구동되는 4기통 기관중 어느 것에도 적용 가능하다.

제8도는 제6도와 유사한 것으로, 3기통 기관에 적용된 때의 본 발명의 또 다른 실시예의 작동을 나타낸다. 직렬 3기통 기관은 일반적인 것이 아니지만, 실린더들이 각 열에 3개씩 2열로 배치된 6기통 기관들은 별도의 캠축으로부터 구동되는 것이 보통이다. 따라서, 제8도는 그러한 일열의 실린더들의 작동을 나타낸다. 어느 경우에도 3개의 실린더들은 240°의 위상각 만큼 서로에 대해 위상이 어긋나 있고 요동운동들은 크랭크축의 회전수의

또는

=1.5배의 빈도수를 가진다.

제8도의 (a)에 나타낸 바와같이 제1실린더에 대한 요동운동의 효과는, 흡입 및 배기밸브들이 각각 개방되는 각 기간들을 감소시킴 없이 그 흡입 및 배기밸브들이 동시에 개방되는 기간을 감소시키는 것이다. 또한, 제8도의 (a)에 나타낸 바와같이, 제2실린더가 제1실린더에 대해 이위상으로 되는 위상 어긋남 각도 240°는 정수 횟수의 요동 싸이클들과 일치한다. 따라서, 제2실린더의 밸브들은 그들의 개폐시간이 동일하게 변동된다. 그것은 제3실린더에서도 마찬가지이다.

제9도는 제8도에 도시된 3개 실린더의 열의 캠축의 다른 작동 모우드를 나타낸다. 이 경우, 크랭크축에 대한 요동운동의 위상관계가 변경된다. 그리하여 제8도에서, 요동운동이 다른 실린더중 하나의 상사점 위치와 일치하는 지점(B)에 밸브들의 타이밍을 앞당기도록 시작한다. 요동운동들의 위상들이 변경되어 지점(B)가 흡입밸브의 개방시점 또는 그 즈음에 있도록 한 경우, 배기밸브들의 개폐의 타이밍이 동일 값만큼 앞당겨지고, 반면에, 흡입밸브들의 개폐 타이밍들은 사실상 동일하게 유지된다. 따라서, 양 밸브들이 개방되는 기간은 흡입밸브의 타이밍의 상당한 변동없이 감소된다.

제10도는 제8도에 도시된 3개의 실린더의 열의 캠축의 또 다른 작동 모우드를 나타낸다. 이 경우, 크랭크축에 대한 요동운동의 위상관계는 지점(B)가 배기밸브의 폐쇄시점 또는 그에 가까이 위치하도록 변경된다. 그 결과, 흡입밸브의 개폐 타이밍들이 동일 값만큼 지연되고, 반면에, 배기밸브의 개폐 타이밍은 사실상 변경되지 않고 유지되어, 양 밸브들이 개방되는 기간이 감소된다.

또한, 본 발명은 예를들어 1기통 기관, 또는 실린더들이 수평으로 대향 배치된 2기통 기관과 같은 단일 피스톤을 위한 밸브들을 구동시키는 캠축을 가진 기관들에도 적용 가능하다. 그 캠축의 작동은, 요동운동들이 이 크랭크축의 회전수의 2배의 빈도수를 가지는 것을 제외하고는 전술한 실시예들에 대하여 기술된 것과 같다. 흡입 및 배기밸브들의 작동들의 변동은 제4도에 도시된 것과 정확히 동일하다.

전술한 본 발명의 모든 실시예에서, 캠축의 원운동과 요동운동의 조합은 흡입 및 배기밸브들이 동시에 개방되는 기간을 감소시키는 효과를 갖는다. 이러한 기간은 필요한 경우 1싸이클의 절반만큼 요동운동의 위상을 변경시킴에 의해 증가될 수 있음이 인식될 것이다. 그러한 배치의 바람직함은, 요동운동없이 캠축의 원운동만이 흡입 및 배기밸브들을 서로 함께 긴 기간동안 개방시키는가, 짧은 시간동안 개방시키는가에 좌우된다.

제11-13도는 또 다른 실시예의 캠 구동기구를 나타낸다. 이 구조에서, 타이밍 벨트 또는 체인(9)에 의해 캠축(3)상의 구동 스프로켓트(제1도)에 연결된 구동휘일 (25)은 축방향 스플라인(27)에 의해 튜브(26)에 미끄럼운동 가능하게 설치되어 있다. 그 튜브(26)는 그의 내측 표면상에 캠축(3)의 일단부에 형성된 유사한 스플라인들과 결합하는 나선형 스플라인들을 가지고 있다. 따라서 구동휘일(25)에 대한 튜브(26)의 축방향운동은 구동휘일(25)에 대한 캠축(3)의 회전을 야기한다.

튜브(28)의 축방향운동은 볼 베어링 레이스(30)를 포함하는 캠 기구에 의해 수행된다. 그 볼 베어링 레이스에서 볼 베어링(31)들이 그 레이스의 일 트랙을 형성하는 튜브(26)의 반경방향 단부면(33)과 고정된 수직면(32)사이에 보유된다.

튜브(26)의 단부면(33)는 4개의 돌출부(34)와 4개의 홈부분(35)형태의 원주방향 파형부들을 가지고 있고, 그 돌출부와 홈부분들의 깊이 및 높이는 반경방향 외측방향으로 증가하여 있다. 볼 베어링들은, 그 베어링의 반경방향 위치를 조절할 수 있게 하는 케이지(cage)와, 튜브(26)를 수직면(32)쪽으로 탄력적으로 밀어 붙이는 스프링 (37)에 의해 2개의 레이스 트랙들 사이에 보유된다. 제13도에 도시된 바와같이, 그 케이지는 슬로트를 가진 2개의 판(38, 29)으로 이루어져 있고, 하나의 판의 슬로트는 반경방향으로 배치되고, 입구에 있는 슬로트들은 상기 슬로트에 대해 45°로 배치되어 있다. 다른 판 위에서의 하나의 판의 회전에 의해 볼 베어링들이 반경방향 슬로트들을 따라 반경방향으로 이동된다.

사용에 있어서, 구동휘일(25)은 크랭크축의 속도의 절반속도로 구동되고, 튜브(26)는 구동휘일(25)의 회전을 캠축(3)에 전달하도록 구동휘일(25)과 함께 회전한다. 또한, 튜브(26)의 단부면(33)상의 파형부들 위에서의 볼 베어링들의 운동에 의해 튜브(26)가 크랭크축의 회전수의 2배의 빈도수로 축방향으로 요동된다. 그 축방향 요동은 튜브(26)에 의해 크랭크축의 축선을 중심으로 한 요동운동으로 변환되고, 그 요동의 진폭은 볼 베어링(31)의 반경방향 위치에 의해 조절된다. 따라서, 회전운동과 요동운동의 조합된 운동은 제4 및 5도를 참조하여 기술된 것과 동일하다. 제6 내지 10도를 참조하여 기술된 본 발명의 다른 실시예들에 요구되는 것과 같이, 각기 다른 빈도수의 요동운동들이 파형부들을 크거나 또는 작게 하도록 튜브(26)의 단부면(33)의 형태를 개조함에 의해 얻어질 수 있다.

제14도는, 캠축(3)이 제1구동휘일(40)에 직접 연결되고 그 제1구동휘일이 크랭크축(2)에 연결된 제2구동휘일(42)위에서 주행하는 타이밍 밸트 또는 체인(41)에 의해 구동되는 4기통 기관을 위한 또 다른 실시예의 캠 구동기구를 나타낸다. 타이밍 밸트 또는 체인(41)의 2개의 주행부(44, 45)는 각가 아이들러휘일(47, 48)위를 통과한다. 그 아이들러휘일(47, 48)은 링크(50)의 양 단부들에 설치되어 있고, 그 링크(50)는, 크랭크축의 속도의 2배로 크랭크축에 의해 구동되고 핀-슬로트 연결부(53)에 의해 링크(50)에 연결된 회전가능한 구동부재(51)를 포함하는 편심 구동부에 의해 왕복동 가능하다.

작동에 있어서, 상기 구동부재(51)는 크랭크축의 회전수의 2배의 빈도수로 링크(50)를 요동시킨다. 각 요동운동은 아이들러휘일(47, 48)의 동기운동을 야기하여 제1 및 제2구동휘일(40, 42)의 중심들을 연결하는 선으로부터 양 방향으로 구동벨트의 주행부들을 반경방향으로 이동시키게 하며, 그리하여 그 주행부(44, 45)의 길이들이 타임밍 벨트 또는 체인(41)의 길이의 실제적인 변경없이 교대로 증가 및 감소한다. 이것에 의해, 제1구동휘일(40)에 요동운동이 발생되고, 그 요동운동은 캠축(3)에 전달되고 그 요동의 진폭은 링크(50)의 왕복운동 폭에 따라 변한다. 또한 캠축(3)의 운동은 제4 및 제5도를 참조하여 기술된 것과 동일하다. 왕복운동 폭의 변경은 구동부재(51)의 구동핀의 편심율을 변경시키에 의해 달성될 수 있다. 요동운동의 빈도수는, 크랭크축의 회전속도와 관련하여 구동부재의 회전속도를 변경시킴에 의해, 실린더들을 많이 또는 적게 가지는 기관들의 요구사항들에 부합하도록 변경될 수 있다.

제15 및 16도는 기관속도의 2배의 속도로 타이밍 벨트 또는 체인(9)에 의해 기관의 크랭크축으로 부터 구동되는 회전가능한 구동부재(60)가 편심 커플링(62)에 의해 캠축(3)에 연결되는, 4기통기관을 위한 또 다른 캠 구동기구을 나타낸다. 그 편심 커플링(62)은 축방향으로 관통하는 반경방향 슬로트(64)를 가진 디스크 형태의 중간부재(6 3)를 포함한다. 그 중간부재(63)는 그의 회전축선이 구동부재(60)의 회전축선에 대해 값 만큼 편심으로 배치될 수 있도록 조절링크(66)에 의해 반경방향으로 왕복동 될 수 있는 베어링(65)내에 회전가능하게 장착되어 있다.

중간부(63)는 제1구동핀(67)에 의해 구동부재(60)에 연결되어 있고, 그 제1구동핀(67)은 구동부재(60)의 회전축선에 대해 편심으로 설치되어 있다. 그 제1구동핀 (67)은 중간부재(63)의 슬로프(64)에 결합하는 로울러 또는 슬라이딩 블록을 지탱하고 있다.

그 중간수(63)는 기어비 4 : 1 감속기어(68)에 의해 캠축(3)에 구동적으로 연결된다. 또한, 이 캠 구동기구는 캠축(3)의 일단부의 피니온(74)에 맞물리는 피니온 (73)을 일단부에 가지고 있는 회전가능한 부재(70)를 포함한다. 그 회전가능한 부재(70)의 타단에는 그 회전가능한 부재의 회전축선에 대해 편심으로 배치된 제2구동핀(72)이 부착되어 있다. 그 제2구동핀(72)은 제1구동핀(67)의 로울러 또는 슬라이딩 블록과 반대쪽에서 중간부재의 슬로트(64)의 단부에 결합하는 로울러 또는 슬라이딩 블록을 지탱하고 있다.

작동에 있어서, 중간부재(63)의 회전축선이 구동부재(60) 및 회전가능한 부재(70)의 회전축선과 정렬된때, 크랭크축의 속도의 2배인 구동부재(60)의 회전이 중간부재(63)와 회전가능한 부재(70)를 통해 캠축에 직접 전달된다. 감속기어(68)가 4 : 1의 비만큼 감속시키기 때문에, 캠축은 기관속도의 절반으로 구동된다.

중간부재(63)가 구동부재(60)와 회전가능한 부재(70)에 대해 반경방향으로 이동된 경우, 각도

₁만큼의 구동부재(60)의 회전이 각도

₂만큼의 중간부재(63)의 회전을 야기한다. 그 각도

₂는 구동부재(60)의 회전각과 관련하여 대략 사인곡선형으로 변하며, 그 각도

₂는 구동부재의 처음 180°회전중에는 각도

₁보다 크고, 두변째 180°회전중에는 각도

₁보다 작다. 중간부재가 회전할 때 그 중간부재는 구동력을 제2구동핀(72)를 통해 상기 회전가능한 부재(70)에 전달한다. 중간부재(63)의 회전축선이 회전가능한 부재(70)의 회전축선에 편심이기 때문에, 각도

₂만큼의 중간부재의 회전은 각도

₃만큼의 회전가능한 부재(70)의 회전을 야기한다. 그 각도는

₃도 중간부재의 회전각과 관련하여 대략 사인곡선형으로 변한다. 따라서 구동부재(60)에 대한 회전가능한 부재(70)의 회전각은

₃에서

₁은 뺀 값(

₃-

₁)이고, 그 값은 구동부재 (60)의 회전수와 동일한 빈도수에서 각도,

₁에 따라 대략 사인곡선형으로 변한다.

따라서, 그 결과에 따른 회전가능한(70)의 운동은, 크랭크축의 회전속도의 2배인 구동부재(60)의 회전운동과, 크랭크축 회전수의 2배와 같은 빈도수를 갖는 요동운동과의 조합된 운동이다. 이 조합된 운동이 감속기어(68)를 통해 캠축(3)에 전달될 때, 캠축(3)은 크랭크축의 속도의 절반으로 회전되고 크랭크축 회전수의 2배 빈도수로 요동된다. 따라서, 그 운동은 제4 및 5도에 도시된 것과 같다.

본 발명이 그의 바람직한 실시예들로 도시 및 설명되었으나, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 많은 변경 및 개조가 행해질 수 있음이 당업자에 명백할 것이다. 예를 들어, 실린더들을 많이 또는 적게 가진 내연기관들의 크랭크축을 구동시키기 위해 유사한 기구가 사용될 수도 있다. 그러나, 구동부재(60)의 크기 및 감속기어(68)의 기어비는, 요구되는 빈도수의 요동운동이 소망의 캠축 속도에서 얻어지도록 변경을 요할 수 있다. 일반적으로, 그 구동부재(60)는 요동운동의 빈도수가 크랭크축의 회전수의 f배가 되도록 크랭크축의 속도의 f배로 구동되고, 감속기어(68)는 캠축의 회전수가 크랭크축의 회전수의 절반이 되도록 2f : 1의 비유를 갖는 감속 기어이다.

본 발명은 자동차에 공업적으로 적용가능하며, 본 발명의 캠 구동기구와 함께 단일 캠축의 사용에 의해 가변적인 밸브 타이밍을 갖는 내연기관 구조가 제공된다.

Claims (7)

1조이상의 n개(n은 정의 정수임)의 실린더와, 크랭크축(2)에 연결되고 각 실린더내에서 왕복동 가능하며 해당조의 실린더내 다른 피스톤네 대하여 동위상에 있거나 위상각 A도 또는 그의 정수 배수의 각도 만큼 위상이 어긋나 있는 피스톤과, 해당 조의 각 실린더를 위한 흡입밸브 및 배기밸브를 작동시키기 위한 다수의 회전가능한 캠들이 설치된 캠축(3)을 구비한 4행정 내연기관(1)의캠축(3)을 구동시키기 위한 캠 구동기구에 있어서, 그 캠 구동기구가, 관련 밸브들에 대힌 캠들의 각도 위치를 전진 및 지연시키도록 크랭크축(2)의 원운동에 대하여 소정의 위상관계를 가지는 캠축 자신의 축선을 중심으로 한 원운동과 크랭크축(2)에 대하여 소정의 위상관계를 가지는 캠축 자신의 축선을 중심으로 한 요동운동이 조합된 회전운동으로 캠축(3)을 회전시키기 위한 구동휘일(7)과, 밸브들의 개폐 타이밍이 변경될 수 있도록 상기 요동운동의 진폭을 변화시키기 위한 조절레버(19)를 포함하고, 캠축(3)의 원운동의 속도가 크랭크축(2)의 회전속도의 절반이고, 캠축의 상기요동운동의 빈도수가 크랭크축의 회전반도수의 f배(여기서, f는 실린더의 수 n=1일때 f=2n이고, n 2일때 f=n 또는 n/2이고, n=3이상일때는 f=n/2이다)이며, 상기 구동휘일(7)은 구동휘일이 크랭크축(2)에 의해 회전 가능하도록 타이밍 벨트 또는 체인(9)를 통하여 크랭크축(2)상의 구동 스프로켓트(8)에연결되고, 또한 그 구동휘일의 회전운동을 캠축의 동시회전과 그 회전에 겹치는 구동휘일에 대한 캠축의 연속적인 요동으로 변환시키는 유성기어 열(5)을 포함 다수의 연결부재들을 통하여 캠축(3)에 연결되고, 상기 유성기어 열(5)은 링기어(14), 태양기어(6), 및 유성 캐리어(13)에 회전가능하게 설치된 유성기어(12)를 포함하는 다수의 기어들로 이루어지고, 싱기 태양기어(6)는 구동휘일(7)에 동시 회전하도록 연결되고, 유성 캐리어(13)는 캠축(3)에 연결되고 그 캠축을 회전시키도록 태양 기어(6)에 의해 구동되며, 링 기어(14)는 링크(15)르 통하여 크랭크휘일(16)에 연결되어,

※타이밍 벨트 또는 체인(9)에 의한 크랭크휘일(16)의 회전시 조절레버(19)의 이동과 관련하여 링 기어(14)가 자동적으로 연속적으로 요동되게 하고 그리하여 링 기어(14), 유성기어(12) 및 태양기어(6) 시이의 상대적인 각도위치를 변화시켜 구동휘일 (7)에 대하여 캠축(3)을 요동시키도록 하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 캠축 구동을 위한 캠 구동기구.

제1항에 있어서, 링 기어(14)의 중심과 크랭크휘일(16)의 중심 사이를 연결하는 선을 따라 위치하는 트랙(20)과 상기 링크(15)를 따라 미끄럼이동 가능한 피봇트(18)가 링 기어(14)의 요동운동을 변화시키도록 조절레버(19)상에 미끄럼이동 가능하게 설치되어 있는 캠 구동기구.

제2항에 있어서, 상기 링크(15)가 슬라이딩 커플링(17)에 의해 크랭크휘일 (16)에 연결되어 있는 캠 구동기구.

제1항에 있어서, 상기 조절레버(19)가 각도(X)를 통해 이동할 수 있도록 그 조절레버를 기관(1)에 회동가능하게 부착하는 고정 피봇트를 조절레버(19)가 그의 일단부에 가지고 있는 캠 구동기구.

1조이상의 n개(n은 정의 정수임)의 실린더와, 크랭크축(2)에 연결과고 각 실린더내에서 왕복동 가능하며 해당조의 실린더내 다른 피스톤에 대하여 동의상에 있거나 위상각 A도 또는 그의 정수 배수의 각도 만큼 위상이 어긋나 있는 피스톤과, 해당 조의 각 실린더를 위한 흡입밸브 및 밸브를 작동시키기 위한 다수의 회전가능한 캠들이 설치된 캠축(3)을 수비한 4행정 내연기관(1)의 캠축(3)을 구동시키기 위한 캠 구동기구에 있어서, 그 캠 구동기구가, 관련 밸브들에 대한 캠들의 각도 위치를 전진 및 지연시키도록 크랭크축(2)의 원운동에 대하여 소정의 위상관계를 가지는 캠축 자신의 축선을 중심으로 한 원운동과 크랭크축(2)에 대하여 소정의 위상관계를 가지는 캠축 자신의 축선을 중심으로 한 요동운동이 조합된 회전운동으로 캠축(3)을 회전시키기 위한 구동휘일 (25)과, 밸브들의 개폐 타이밍이 변경될 수 있도록 상기 요동운동의 진폭을 변화시키기 위한 조절레버(19)를 포함하고, 캠축(3)의 원운동의 속도가 크랭크축(2)의 회전속도의 절반이고, 캠축의 요동운동의 빈도수는 크랭크축의 회전 빈도수의 f배(여기서, f는 실린더의 수 n =1일때 f =2n이고, n =2일때 f =n 또는 n/2이고, n =3이상일때는 f =n/2이다)이며, 상기 구동휘일(25)은 그 구동휘일이 크랭크축(2)에 의해 회전가능하도록 타이밍 벨트 또는 체인(9)을 통하여 크랭크축(2)상의 구동 스프로켓트(8)에 연결되고, 또한 상기 구동 스프로켓트(8)에 의해 회전가능한 튜브(26)상의 축방향 스플라인(27)에 축방향으로 미끄럼이동 가능하게 설치되고, 상기 튜브(26)는 그 튜브의 축방향 운동시 캠축(3)이 구동휘일(25)에 대하여 회전하도록 캠축의 일단부에 형성된 나선 스플라인에 맞물리는 나선 스플라인을 내측면에 가지고 있고, 또한 구동휘일(25) 및 크랭크축(2)에 대한 캠축(3)의 연속적인 요동운동을 제공하도록 상기 튜브를 먼저 일 축방향으로 그리고 그 다음 반대쪽 방향으로 연속 왕복운동시키는 캠 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 캠축 구동을 위한 캠 구동기구.

제5항에 있어서, 상기 캠 기구는, 튜브(26)의 반경방향 단부면(33)에 의해 형성된 하나의 트랙과 고정된 수직면(32)에 의해 형성된 다른 하나의 트랙을 가지며 그 트랙들 중 하나가 원주방향 파형부들을 가지는 볼 베어링 레이스(30)와, 상기 2개의 트랙들 사이에 배치되는 볼 베어링(31)과, 튜브(26)를 상기 고정된 수직면(32)쪽으로 밀어붙이기 위한 스프링(37)으로 이루어진 캠 구동기구.

제6항에 있어서, 상기 파형부들이 그의 축방향 깊이가 반경방향으로 다르게 되어 있는 캠 구동기구.

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