KR100299302B1 - 밸브제어수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브수단(180), 일차부위(181) 그리고 그와 다른 단면의 이차부위(182)를 갖는 회전 캠축의 캠수단으로 이루어진 내연기관에 사용되는 밸브 제어수단에 관한 것이다.

본 밸브 제어수단은 일차부위(181)와 밸브수단(180)에 접동하는 일차 종동수단(100), 일차 종동수단에 제공되는 유압 래시 조정수단(101A,101B,102,103,104,106,107,108,109,110,111,112), 그리고 일, 이차 종동수단을 연결하는 연결수단(160,163,167)으로 구성되어 있다.

유압 래시 조정수단은 폐쇄된 내경을 형성하는 일차부재(101A,101B), 그 일차부재(101A,101B)의 내경내에서 움직이고 일차부재와 함께 유체를 위한 가변체적 챔버를 형성하는 이차부재(107), 챔버네 유체를 흐르게 하는 통로수단(102,103,106), 그리고 그 유체흐름을 제어하는 밸브수단(109,110,111,112)으로 구성된다.

밸브 제어수단의 작동에 있어서, 일,이차 종동수단이 연결되어 있지 않을 때에는 밸브수단(180)의 운동은 일차 종동수단(100)에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 일차부위(181)의 상승이 중지되고, 일,이차 종동수단이 연결되어 있을 때는 밸브수단(180)의 운동은 이차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 이차 부위(182)의 상승이 주어진다.

Description

밸브 제어수단

본 발명은 내연기관을 위한 밸브 제어수단에 관한 것이다.

본 발명의 밸브 제어수단은 자동차용 내연기관에서의 밸브 제어수단 사용에 관해 설명될 것이나 그렇지만 그 용도에만 한정되는 것은 아니다.

WO91/12413에는 내연기관의 흡기, 배기밸브를 제어하는 수단이 설명되어 있다.

그 실시예의 각각에는 일차캠과 그 일차캠과는 다른 윤곽의 이차캠을 갖는 캠축이 나타나 있고, 캠의 운동을 엔진의 흡기 또는 배기밸브에 전달하는 수단들이 제시되어 있다. 왕복운동 전달수단은 흡기 또는 배기밸브에 접동하는 일차 캠종동부재와 그 일차캠부재에 상대운동할 수 있는 이차 캠종동부재, 두 캠종동부재가 함께 움직일 수 있게 연결가능한 로킹수단(locking means)으로 구성된다. 일차 캠종동부재와 이차 캠 종종부재가 연결되지 않았을 때, 일차캠의 운동은 일차캠종동부재에 의해 제어중인 밸브에 전달되고, 일차캠의 윤곽에 따라 밸브가 상승한다. 일차 캠종동부재와 이차 캠 종종부재가 함께 연결되었을 때는, 이차캠의 운동은 일, 이차 캠종동부재 양쪽을 통해 제어중인 밸브에 전달되고 이차캠의 윤곽에 따라 밸브가 상승한다.

WO91/12413에 설명된 로킹수단은 유압 제어하에서 작동가능하며 다음과 같이 제어된다. 제어중인 밸브의 상승이 엔진이 저속일 때는 어느 하나의 캠윤곽에 의해 제어되고, 엔진이 고속일 때는 그 이외 다른 하나의 캠윤곽에 의해 제어될 수 있도록 로킹 수단이 제어된다. 밸브 상승과 크랭크축 위치와의 관계가 최적 엔진효율을 위해 각각의 엔진속도에 따라 변할 수 있기 때문에, 공지의 엔진에 비해 이점을 갖는다.

WO91/12413에 설명된 밸브제어 수단은 유압 래시(lash) 조정수단을 포함하고 있다. 유압 래시 조정수단은 그 기술분야에서 잘 알려져 있고 밸브구동열의 구성요소들의 마모량을 보상해 주는 데 사용되고 있다. 유압 래시 조정수단은 배브제어수단의 각 구성요소가 마모에도 불구하고 서로 계속 접촉 가능하도록 팽창하게 된다.

요즘 엔진의 밸브제어수단은 결합시에 단단히 구속된다. 이는 특별히 실린더마다 네 개의 밸브를 가진 엔진에 대한 경우이다. 이 때문에 이용되는 밸브제어수단은 가능한 한 소형이어야 한다.

WO91/12413의 밸브제어수단의 일차 캠종동부재는 이차 캠종동부재에 제공되는 내경내에서 미끄럼운동할 수 있는 버켓형 태핏이다. 버켓형 태핏은 공지의 엔진기술에서 잘 알려져 있다. WO91/12413에서 유압 래시 조정수단은 이에 직접작으로 인접한 제어되는 밸브의 스템(stem)과 함께 버켓형 요소와 밸브사이에서 움직인다. WO91/12413의 밸브 제어수단에 대한 더 상세한 설명은 본 발명의 도면과 관련하여 이루어질 것이다.

종래 엔진에 사용되는 버켓형 태핏은 보통 19~40 밀리미터 직경의 것이며 엔진의 캠윤곽에 기계적 잇점을 제공할 수 있는 크기이어야 한다. 기계적 이점은 태핏과 캠의 상승 부위 사이에 있는 접촉점을 태핏의 중심축으로부터 멀어지게함으로서 얻을 수 있다. 캠윤곽(cam profile)의 상승 속도와 버켓형 태핏의 면적간의 기하학적 관계는 다음과 같다. 모든 속도영역 또는 고속영역 엔진작동에 적합한 캠윤곽에 의해 요구되는 밸브의 가속을 달성하기 위해서는 최소한의 간격이 허용되어야 하고 이에 따라 최소한의 태핏면적이 제공된다. 그러므로 캠윤곽의 상승속도와 이용되는 태핏의 면적 사이에는 기하학적 관계가 성립한다.

어떤 푸시-로드(push-rod)엔진에서는, 유압 래시 조정수단이 그 구성요소의 하나는 캠에 직접 접하는 유압유 팽창 챔버를 마련해 주고 다른 구성요소는 챔버가 푸시-로드에 연결되도록 하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 출원인이 알기로는 그러한 조정수단은 상부 캠축 엔진(overhead camshaft engine)에는 사용된 적이 없으며, 나아가서 푸시-로드 엔진에 사용된 조정수단은 그 캠윤곽으로 인해 최소 면적을 갖출 것이 요구되었기 때문에 통상 외경이 19밀리미터 또는 그 이상이었다.

본 발명은 밸브 수단, 일차부위 그리고 그와 다른 단면의 이차 부위를 갖는 회전 캡축의 캠수단으로 이루어진 내연기관에 사용되는 밸브제어수단에 있어서, 일차부위와 밸브 수단에 접동하는 일차 종동수단, 상기 일차 종동수단에 마련되고, 폐쇄내경을 형성하고 있는 일차부재를 갖는 유압 래시 조정수단과, 상기 내경 내에서 움직이고 상기 일차부재와 함께 유체를 위한 가변체적 챔버를 형성하는 이차부재와, 상기 챔버에 유체를 흐르게 하는 통로수단, 상기 챔버에 유체흐름을 제어하는 밸브수단, 상기 일차 종동수단에 상대운동을 하고 상기 이차부위에 접동하는 이차 종동수단과 밸브제어수단의 사용에 있어 상기 일 이차 종동수단을 연결하는 연결수단, 상기 일 이차 종동수단이 연결되어 있지 않을 때 밸브수단의 운동은 일차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 일차부위의 상승이 주어지며, 일 이차 종동수단이 연결되어 있을 때는 밸브수단의 운동이 이차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 이차부위의 상승이 주어지는 한편 상기 일차부위와 접동하는 마모면이 상기 유압 래시 조정수단의 일차부재의 외측에 마련되는 것을 특징으로 하는 밸브 제어수단을 제공한다.

출원인은 본 발명의 종동부재 중의 하나가 저속운전을 위해 설계된 낮은 상승 캠 혹은 후에 설명될 상승이 없는 로브에 의해 구동되는 것으로 설계되기 때문에 캠과 접동하는 그 종동부재의 면적이 축소될 수 있다는 것을 발견했으며, 따라서 WO 91/12413의 버켓형 태핏은 더 이상 필요가 없으며 배브 제어수단의 크기도 축소시킬 수 있게 된 것이다.

WO91/12413의 밸브 제어수단이 버켓형 요소와 유압 래시 조정수단을 가진 엔진에 현재 사용되고 있을 수 있으나, 거기서 밸브 제어수단은 다만 버켓형 태핏과 유압 래시 조정수단을 위애 엔진내에 갖춰진 내경 속에 자리만 차지하고 있을 뿐이다. WO 91/21413의 밸브 제어수단은 또한 그 전체적인 크기고 인해 한정된 범위의 엔진에만 설치될 수 있다. 본 발명의 밸브 제어수단은 WO91/12413의 밸브 제어수단에 비해 더욱 작게 만들 수 있으므로 더욱 넓은 범위의 여러 엔진에 설치될 수 있다.

이차 종동부재가 내경을 형성하고 일차 종동부재가 내경 내에서 미끄럼운동이 가능하게 배치되는 한편, 내경의 단면이 (내경 내에서 미끄럼운동 가능한)유압조정수단의 일차 부재단면과 크기와 형태면에서 잘 들어맞는 것이 바람직스럽다.

또한 일 이차 부재가 원통형이고, 일차 종동수단의 직경이 8~18 밀리미터인 것이 좋다. 종래의 버켓형 태핏의 직경은 19~40 밀리미터이다.

일차 종동수단의 직경에 비해 이차 종동수단의 직경은 좀 더 크다. 두 직경들은 (만약 두 개의 캠이 사용된다면) 그 일 이차캠의 상승을 감안하여 적어도 어떤 최소한에 머물러야 한다. 작동중에, 일차 종동수단이 이차 종동수단보다는 더 낮은 상승을 가진 캠과 접동할 것이고 따라서 일차 종동수단의 직경(일차직경)이 이차 종동수단의 직경(이차직경)보다 더 작을 수 있는 것이다.

연결수단으로 하여금 일 이차 종동수단을 서로 연결할 수 있게 하는 접동수단이 유압 래시 조정수단의 일차부재 외측표면에 마련되는 것이 좋다.

그 결과 연결수단이 종래의 버켓형 태핏보다는 오히려 유압 래시 조정수단의 외측표면에 작용한다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 유압 래시 조정수단의 일차부재 마모면이 직접 캠축의 일정부위에 접하는 밸브 제어수단을 가진 내연기관을 제공한다.

WO91/12413의 밸브 제어수단을 사용하는 엔진에서, 캠축의 일정부위에 접하는 버켓형 태핏에 유압 래시 조정수단이 접하게 된다. 본 발명은 그것과는 거리가 있다.

만약 내연기관이 실린더 포트를 개폐하는 포핏밸브를 구비한 상부 캠축 엔진이라면, 그 포핏밸브는 유압 래시 조정수단의 이차부재에 직접 접하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 밸브 구동계에 버킷형 태핏을 포함하고 있지 않으므로 가볍다는 이점이 있다.

만약 내연기관이 푸시-로드엔진 이라면 그 푸시-로드는 유압 래시 조정수단의 이차 부재에 연결되는 것 좋을 것이다.

또 다른 관점에서 본 발명은 밸브 수단, 일차부위 그리고 그와 다른 단면의 이차부위를 갖는 회전 캠축의 캠수단으로 이루어진 내연기관에 사용되는 밸브 제어수단에 있어서, 일차부위와 밸브수단에 접동하는 일차 종동수단, 상기 일차 종동수단에 마련되고 폐쇄내경을 형성하고 있는 일차부재를 갖는 유압 래시 조정수단과, 상기 내경내에서 움직이고 상기 일차부재와 함께 유체를 위한 가변체적 챔버를 형성하는 이차부재와, 상기 챔버에 유체를 흐르게 하는 통로수단, 상기 챔버에 유체 흐름을 제어하는 밸브수단, 상기 일차 종동수단에 상대운동을 하고 상기 이차 부위에 접동하는 이차 종동수단과, 밸브 제어수단의 사용에 있어 상기 일 이차 종동수단을 연결하는 연결수단, 상기 일 이차 종동수단이 연결되어 있지 않을 때 밸브수단의 운동은 일차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 일차부위의 상승이 주어지며, 일 이차 종동수단이 연결되어 있을 때는 밸브 수단의 운동이 이차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 이차부위의 상승이 주어지는 한편, 이차 종동수단이 내경을 형성하고 내경내에서 미끄럼운동 가능한 유압 래시 조정수단의 일차부재의 적어도 한 부위와 같이 일차 종동수단이 그 내경내에 위치해 있고, 내경의 단면이 내경내에서 미끄럼운동 가능한 유압 래시 조정수단의 일차부재의 단면과 크기와 형태에 있어서 들어 맞는 것을 특징으로 하는 밸브 제어수단을 제공한다.

내경은 원형단면이고, 유압 래시 조정수단의 일차부재는 외측이 원형단면으로서 내경의 직경이 유압 래시 조정수단의 일차부재 외측직경과 일치하는 것이 바람직하다.

세 번째 관점에서 본 발명은, 발브수단, 일차부위 그리고 그와 다른 단면의 이차부위를 갖는 회전캠축의 캠수단으로 이루어진 내연기관에 사용되는 밸브 제어수단에 있어서, 일차부위와 밸브수단에 접동하는 일차 종동수단, 상기 일차 종동수단에 마련되고, 폐쇄내경을 형성하고 있는 일차부재를 갖는 유압 래시 조정수단과, 상기 내경내에서 움직이고 상기 일차부재와 함께 유체를 위한 가변체적 챔버를 형성하는 이차부재와, 상기 챔버에 유체를 흐르게 하는 통로수단, 상기 챔버에 유체 흐름을 제어하는 밸브수단, 상기 일차 종동수단에 상대운동을 하고 상기 이차부위에 접동하는 이차 종동수단과 밸브 제어수단의 사용에 있어 상기 일 이차 종동수단을 연결하는 연결수단, 상기 일 이차 종동수단이 연결되어 있지 않을 때 밸브수단의 운동은 일차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 일차부위의 상승이 주어지며, 일 이차 종동수단이 연결되어 있을 때는 밸브 수단의 운동이 이차 종동수단에 의해 제어되고 각각의 엔진 사이클에서 이차부위의 상승이 주어지는 한현, 연결수단으로 하여금 일 이차 종동수단을 서로 연결하게 하는 접동수단을 유압 래시 조정수단의 일차부재 혹은 이차부재의 외측면에 마련하는 것을 특징으로 하는 밸브 제어수단을 제공한다.

접동수단은 유압 래시 조정수단의 일차부재의 외측면에 마련하는 것이 바람직하다.

접동수단은 또한 유압 래시 조정수단의 일차부재 외측면에 홈을 구비하고, 연결수단은 이차 종동수단에 로킹핀을 구비하여 이차 종동수단으로부터 연장하여 홈에 접동할 수 있도록 하는 것이 좋다.

유압 래시 조정수단이 (버켓형 태핏의 개재없이) 직접 캠축의 일정부위에 접할 수 있고, 밸브 제어수단의 직경에 있어서도 종래 기술의 밸브 제어수단 직경보다 상당히 작기 때문에 본 발명은 WO91/12413에 설명된 것과 같은 밸브 제어수단에 비해 훨씬 유용한 것이다.

여기서 캠축의 일차부위는 캠윤곽의 일차캠으로 이차부위는 일차캠 윤곽과는 다른 윤곽의 이차캠으로 하는 것이 좋으며, 일차 종동수단은 일차캠과 접동하는 일차캠 종동수단으로 이차 종동수단은 이차캠과 접동하는 이차캠 종동수단으로 구성하는 것이 바람직스럽다.

네 번째 관점에서 본 발명은, 회전캠축, 밸브수단 그리고 상기 밸브수단과 캠축의 일정부위사이에서 작동하는 유압 래시 조정수단으로 이루어진 상부 캠축엔진에 있어서, 상기 유압 래시 조정수단은 폐쇄내경을 형성하는 일차부재, 상기 폐쇄 내경내에서 움직이고 상기 일차부재와 함께 가변체적 챔버를 형성하는 이차부재, 상기 챔버에 유체를 흐르게 하는 통로수단, 상기 챔버에의 유체출입을 제어하는 밸브수단으로 이루어지고, 캠이 상기 유압 래시 조정수단의 일차부재에 마련된 마모면과 직접 접동하는 것을 특징으로 하는 상부캠축 엔진을 제공한다.(새로운 밸브 제어수단을 설게하면서 출원인은 상부 캠축엔진을 위한 새로운 형태의 유압 래시 조정수단을 고안해 냈다.)

상부 캠축엔진에 있어서, 일차부재가 공동부를 포함하고 통로수단은 상기 공동부와 일차부재의 외측을 연결하는 일차통로 그리고 상기 공동부와 가변체적 챔버를 연결하는 이차통로로 구성되고, 상기 공동부에서 가변체적 챔버로의 유체흐름을 제어하는 밸브수단이 제시된다.

유압 래시 조정수단의 효과적인 작동을 위해서 중력에 의해 유체가 챔버로 흐르도록 가변체적 챔버를 맨 아래에 배치하고, 이를 감안하여 보다 큰 단면의 조정수단 구성요소는 캠에 접동할 수 있도록 맨 위에 배치한다.

일차부재에 마련된 마모면과 공동부를 연결하기 위해 3차통로를 갖추고, 그것에 의해 마모면은 공동부로부터 흘러나오는 유체에 의해 윤활된다.

3차통로는 윤활작용과 아울러 유압 래시 조정수단에서의 공기에 의한 잠김현상도 방지한다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 이제부터 첨부된 도면과 관련하여 설명될 것이다.

도 1는 종래의 밸브 제어수단을 보여준다.

도 2는 발명에 따른 밸브 제어수단의 제 1 실시예 단면도로, 나타난 화살표 방향에서 도 3의 선 BB를 따라 얻어진 단면도를 보여준다.

도 3는 도 2에 보여지는 제 1 실시예의 밸브 제어수단 단면도로, 나타난 화살표의 방향에서 도 2의 선 AA를 따라 얻어진 단면도를 보여준다.

도 4는 제 1 작동조건에서 내연기관에 사용되는 제 1 실시예의 밸스 제어수단 단면도를 보여준다.

도 5는 제 2 작동 조건에서 내연기관에 사용되는 제 1 실시예에 따른 밸브 제어수단 단면도를 보여준다.

도 6는 본 발명에 따른 밸브 제어수단의 제 2 실시예 단면도로, 나타난 화살표 방향에서 도 7의 선 DD를 따라 얻어진 단면도를 보여준다.

도 7는 도 6에 보여진 제 2 실시예의 단면도로, 나타난 화살표 방향에서 도 6의 선 CC를 따라 얻어진 단면도를 보여준다.

도 8는 발명에 따른 밸브 제어수단의 제 3 실시예 단면도로, 나타난 화살표 방향에서 도 9의 선 FF를 따라서 얻어진 단면도를 보여준다.

도 9는 나타난 화살표 방향에서, 도 8에서 보여지는 선 EE를 따라 얻어진, 도 8의 제 3 실시예 단면도를 보여준다.

처음으로 돌아가 WO91/12413에 보여진 종래의 밸브 제어수단을 설명하면, 도 1에서 일차 캠윤곽의 일차캠(11)과 같은 캠윤곽 (그러나 일차캠(11)의 캠윤곽과는 다른)을 가진 2개의 캠부재(12,13)를 구비한 캠축(10)이 보여지고 있다.

도 1는 제 1 작동 조건하에서의 종래 밸브 제어수단을 보여주며, 여기서 흡기밸브(14)는 캠(11)의 윤곽에 의해 제어되고 있다.

도 1에 보여지는 종래의 밸브 제어수단(15)은 실린더 형태의 외측 캠종동부재(16)와 외측 캠종동부재(16)의 내경내에서 미끄럼운동 가능한 내측 캠종동부재(17)를 포함한다.

종래의 실시예에서 내측 캠종동부재(17)는 이미 잘 알려진 버켓형 태핏(18, 내연기관에서 캠의 운동을 밸브에 전달하는 요소)을 포함하고 있으며, 부재(19)와 (20)으로 구성되는 유압 래시 조정수단은 버켓형 태핏(18)내에 위치하고 있다.

부재(20)는 흡기밸브(14)의 최상단에 접하여, 버켓형 태핏(18)의 내부직경에 상응하는 외부 직경부위를 가지고 있고, 부재(19)는 버켓형 태핏(18)에 접하며 부재(20)내에서 미끄럼운동을 할 수 있다. 알려진대로, 부재(19)와 (20)은 그들 사이에 하나의 챔버를 형성하며 챔버에의 유체흐름을 제어하기 위해 체크밸브가 마련되어 있어, 유체는 챔버에 유입할 수는 있으나 챔버로부터의 유출은 채크밸브에 의해방지된다. 부재(19)와 (20)은 그들 사이에 챔버를 확장하기 위해 상대운동을 하여, 밸브 제어기구의 구성요소들의 마모, 예를 들어 캠부재(11,12,13)의 마모를 보상하게 된다.

내측 캠 부재는 그와 같이 버켓형 태핏(18), 그리고 버켓형 태핏(18)과 흡기밸브(14) 사이에 놓여 작동하는 유압 래시 조정수단으로 구성되어 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 밸브 제어수단이 보여지고 있다. 본 발명에 따른 밸브 제어수단은 이차 캠 종동부재(150)에 마련된 내경 내에서 움직이는 이차 캠 종동부재(100)를 포함하고 있다.

일차 캠 종동부재(100)는 유압 래시 조정 수단을 제공하게 되며, 캠에 접동하기 위한 마모면을 갖는 상부부재(101)를 포함한다. 제 2 도에서 상부부재(101)는 서로 붙어있는 두 개의 부품(101A)와 (101B)로 형성되어 있으며, 부품(101A)는 통상 합금주철로 만들어지고 부품(101B)은 강철로 만들어진다.

상부부재(101)는 일반적으로 원통형이며, 통로(103)를 통해 부재(101)의 외측과 통할 수 있는 상부 공동부(102)가 부재(101)에 형성되어 있는데, 상부 공동부(102)는 또한 통로(104)를 통해 부재(101)의 접동표면과 연결되어 있다. 상부 공동부(102)는 원통형이며, 아래쪽 끝에는 하방으로 연결되는 통로(106)가 갖추어져 있다.

부재(101)는 또한 상부 공동부(102)보다 더 큰 직경의 하부 공동부를 가지고 있으며, 하부 공동부내에서 일차 캠 종동부재(100)의 하부부재(107)는 부재(101)에 대해서 미끄럼운동이 가능하다.

하부부재(107)와 상부부재(101)는 그들 사이에 하나의 챔버(108)를 형성하는데, 챔버(108)는 통로(106)를 통해 챔버(102)와 연결된다. 통로(106)를 통한 유체의 흐름을 제어하는 체크 밸브수단은 밸브 리테이너(109), 볼(110), 볼과 리테이너 사이에서 작동하는 스프링(111), 상부부재(101)와 하부부재(107)사이에서 작동하는 스프링(102)을 포함한다.

일차 캠 종동수단(100)의 하부부재(107)는 상부부재(101)의 하부공동부의 직경과 일치하는 외측 직경을 가지고 있다.

이차 캠 종동수단(150)은 캠에 접동할 수 있는 표면을 가지고 일차부재(151)를 포함하며, 부재(151)는 일반적으로 원통형이며 합금주철로 만들어진다. 부재(151)에 붙어있는 스커트(skirt)(152)는 일반적으로 강철로 만들어지며 원통형인데, 그 외측 직경은 부재(151)의 가장 큰 직경에 해당된다.

스커트(152)에는 환형 홈(154)을 형성하는 축소된 직경부위가 있는데, 그 축소 직경부위는 하나의 스프링에 의해 접동할 수 있는 환형시트(155)를 형성하고 있다.

부재(151)와 스커트(152)사이에는 환형의 공동부(156)가 있고, 환형 공동부(156)에는 통로(157)를 통해 환형 홈(154)에 연결된다.

제 3 도에 로킹 핀(160,161,162)이 보여진다. 도킹 핀(160)은 제 2 도에서도 나타난다. 로킹 핀(160)(161)(162)은 서로 같은 윤곽이며 부재(151)에 같은 방식으로 설치되어 있으므로, 여기서는 로킹핀(160)에 대해서만 상세히 설명한다.

로킹 핀(160)은 부재(151)내의 반경방향으로 연장되는 내경 내에서 미끄럼운동을 한다. 로킹 핀(160)의 큰 직경부분과 부재(151)사이에서 작동하고, 스프링(163)은 로킹 핀(160)을 외측 반경 방향으로 편향하도록 공급한다. 로킹핀(163)은 강철스커트(152)에 접하도록 스프링(163)에 의해 편향된다. 스커트(152)의 내측면은 원통형인 반면에 로킹 핀(160)의 뒷부분은 평평하기 때문에, 로킹 핀(160)이 스커트(152)에 접해 있을 때에도 로킹 핀(160)과 스커트(152)사이에는 공동부(167)가 남아 있다. 부재(151)에 마련된 통로(164)는 공동부(167)와 공동부(156)를 연결한다.

로킹 핀(160)은 부재(151)의 내경 내에서 반경방향으로 미끄러질 수 있도록 설계되어, 일차 캡종동수단의 부재(101) 외측표면에 형성된 홈(165)에 접동할 수 있게 설계된다.

로킹 핀(160)을 관통하여 형성된 내경(166)는 로킹 핀(160)과 부재(151)사이에 형성된 공동부를 홈(165)에 연결될 수 있게 하며, 부재(101)의 표면에 마련된 그루브(168)는 홈(165)이 통로(170)를 통해 부재(101)의 바닥표면에 통할 수 있도록 되어 있다.

핀(149)은 캠종동수단아래 축방향으로 뻗어있는 그루브(148)와 연결되는, 캠종동수단(150)으로부터 안쪽으로 연장되어 있고, 캠종동수단(100)과 (150)의 상대회전을 방지하는 역할을 한다.

밸브제어수단의 바람직한 제 1 실시예가 도 4와 도 5에서 내연기관에 사용되어 나타나있다.

도 4에서 내연기관의 저속운전상태를 보여주고 있다. 상기 도면에서 내연기관 실린더의 흡기 밸브(180)와 함께 회전하도록 회전 캠축에 설치된 세 개의 캠 (181) (182) (183)이 나타나 있는데, 캠(181)은 일차 낮 은상승 캠 윤곽을, 캠(182)(183)은 각각 똑같이 높은 상승 캠 윤곽을 가지고 있다. 흡기밸브(180)는 스프링 리테이너(186)를 구비한 포핏밸브이며, 밸브스프링(187)은 리테이너(186)와 대체적으로 (188)에 보여지는 엔진의 실린더헤드사이에서 작동하는데, 그것은 포핏밸브(180)를 밸브시트(189)에 편향시킨다.

본 발명의 밸브제어수단은 실린더헤드(188)의 내경 내에 마련되고 그 내경 내에서 미끄럼운동이 가능하다. 실린더헤드(188)의 오일통로(190)는 밸브제어수단이 내경내에 놓여지게 되면 부재(152)의 환형홈(154)과 연결된다.

밸브제어수단의 스프링시트(155)와 실린더헤드(188)사이에서 작동하는 있는 스프링(192)은 이차캠종동부재(150)를 두 개의 캠 (182)와 (183)에 접하도록 편향시킨다.

도 4에 보여진 운전조건에서는, 오일통로(190)의 유압은 낮은 상태이며, 그 유압은 밸브제어수단의 홈(154)을 통해 오일통로(190)로부터 환형 공동부(156)로 전달되고, 이어서 통로(164)를 통해 로킹핀(로킹핀(160)은 도면에서 보여진다.)뒤에 형성되어 있는 공동부(167)로 전달된다. 낮은 유압은 스프링(163)의 편향효과을 극복하기엔 불충분하기 때문에 로킹핀(160) (다른 로킹핀 162,163도 마찬가지)은 캠종동부재(150)내에서 뒤로 밀려나 있게 되며, 캠종동부재(150)는 어떻게 하여도 캠종동부재(100)에 연결되지 않는다.

캠종동부재(100)와 (150)이 연결되지 않았을 때는 각각 독립적으로 움직이고, 캠(181)에 접동하는 캠종동부재(100)는 흡기밸브(180)에 캠(181)의 운동을 전달하게 되며 이때 흡기밸브(180)에는 도 4에서처럼 상승분량 A만큼의 움직임이 생긴다.

오일통로(190)의 유압을 제어하기 위해 내연기관에 마련된 제어수단은 통상적으로 어떤 특정의 엔진속도에 도달할 경우 오일압력을 저압에서 고압으로 전환시키게 된다. 도 5에서 오일통로(190)의 압력이 고압으로 전환되고 그 고압이 로킹핀 (160) (161)(162)에 전달되어 이들이 내측 캠종동부재(100)에 접동하게 되고, 캠종동부재(100)과 (150)을 연결한다. 그 결과 두 종동부재는 함께 움직인다. 여기서 흡기밸브(180)는 두 개의 캠(182)(183)의 윤곽에 의해 제어되는데, 그 두 캠은 캠 (181)의 윤곽에 비해 더 높은 상승 캠윤곽을 가지고 있다. 그 때의 밸브의 증가된만큼 상승이 제 5 도에 B로 나타나있다. 캠(182)과 (183)은 캠(181)에 비해 더 높은 상승을 가지고 있어서, 캠종동부재(150)가 캠(182)(183)의 높은 상승 부위와 접동하고 있을 동안에는 내측 캠종동부재(100)는 캠(181)과 접동하지 않는다. 이것을 도 5에서 볼 수 있다. 엔진속력이 설정치 이하로 복귀하게 되면, 오일통로(190)의 압력은 저압으로 회복되고 스프링(163)은 로킹핀(160)(161)(162)을 내측 캠종동부재(100)로부터 떼어놓게 되고, 그 결과 캠종동부재(100)와 (150)은 서로 떨어지게 되며 흡기밸브(180)는 다시 캠(181)의 윤곽에 의해 제어된다.

로킹핀과 내측 캠종동부재(100)와의 접동은 캠(181)(182)(183)이 각각 기본원 상태의 동작 중에 있어서, 캠 종동수단(100)과 (150)이 일렬로 정렬될 때만 가능하다. 그리고 이것은 전환을 부드럽게 해주는 이점이 있다.

나아가서 로킹핀(160)(161)(162)과 캠종동부재 사이의 마찰로 인해 로킹핀은 캠(181)(182)(183)의 기본원 상태에서만 캠종동부재로부터 빠져나올 수 있다. 이 것도 역시 전환을 부드럽게 해주는 이점이 있다.

로킹핀(160)(161)(162)이 유압 하에서 반경방향 안쪽으로 진행할 때, 로킹핀과 캠종동부재(150)사이에 잔류한 유체로 인해 유압잠김이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다. 본 발명의 제 1 실시예에서는, 로킹핀(160)이 반경방향 안쪽으로 진행할 때, 로킹핀(160)과 캠종동부재(150)사이에 형성된 챔버로부터 유체가 빠져나갈 수 있도록 통로(166)를 마련함으로서 상기 잠김을 방지할 수 있다. 유체는 통로(166)를 통해 챔버로부터 내측 캠 종동부재(101)의 외부에 형성된 홈(165)으로 흐르고 홈(165)으로부터 그루브(168) 하방으로 흐르게 된다.

캠종동부재(100)와 (150)이 캠(181)(182)(183)의 기본원 상태 하에 있을 때, 본 발명의 유압 래시 조정수단에 오일이 공급되고, 밸브제어수단의 구성요소, 캠, 밸브(180)가 마모됨에 따라 스프링(112)은 부재(107)를 부재(101)로부터 밀어내며, 통로(106)를 통해 상부챔버(102)로부터 하부챔버(108)로 오일을 유도한다. 여기서 스프링(112)은 단순히 볼(110)을 통로(106)에 붙도록 만 하는 스프링(111)에 비해 더 큰 탄성에너지를 갖고 있다. 볼(11)은 유체가 챔버(108)로부터 챔버(102)로 흐르는 것을 막기 때문에 압축력이 부재(101)와 (107)에 작용하게 될 때는 단지 부재(107)는 부재(101)로부터 멀어지는 쪽으로 움직일 뿐이다.

오일통로(190)로부터 유체가 환형공동부(154), 통로(157)를 차례로 거쳐 공동부(156)를 지나 통로(179)와 (103)을 통해 챔버(102)에 공급된다. 통로(104)에 의해 유체는 챔버(102)로부터 캠종동부재(100)와 (150)의 상면에 공급되고, 캠종동부재표면을 윤활시켜 마모를 방지하고 공동부(102)에 공기가 잔류되지 않도록 하고 있다.

본 발명의 유압 래시 조정수단은 버켓형 태핏을 필요로 하지 않고 밸브제어수단도 종래의 그것에 비해 더 작기 때문에 종래의 유압 래시 조정수단에는 없는 여러 가지 유용한 특징들을 가지고 있다. 대신에 유압 래시 조정수단의 가변체적 챔버를 형성하는 부재들 중의 하나는 캠 (혹은 WO91/12413의 실시예에 보여진 캠과 종동부재사이에 있는 로커암)에 직접 접동하는 마모면을 가지고 있는데, 그 부재는 로킹핀이 접동하는 외측표면에 홈이 형성되어 있다. 따라서 캠종동수단(151) 내경의 직경은 그 내경이 버켓형 태핏을 필요로 하지 않기 때문에 종래 밸브제어수단의 내경에 비해 작아질 수 있게 된다.

이제 제 6 도와 제 7 도에서 본 발명의 제 2 실시예가 보여진다. 바람직한 제 2 실시예는 제 1 실시예와 대부분 동일하고 구성요소들은 접두 부호(100) 대신에 (200)을 사용하는 방법으로 비슷한 도면부호가 붙어있다.

여기서는 제 1 실시예와 제 2 실시예의 차이점들만 설명한다.

제 2 실시예에서, 이차 캠종동부재(250)는 형태가 약간 다르지만 일반적으로 원통형이다. 또한 제 2 실시예에 보이는 내측의 강철스커트(230)는 캠종동부재(250)의 몸체(251)에 붙어있고, 외측의 강철스커트(255)의 하부끝에도 역시 맞붙어 있다.

로킹핀(260)(261)(262)은 L형 단면이고, 스프링(263)은 로킹핀의 아랫쪽 부위와 내측의 강철스커트(230)사이에서 작동한다. 내측 강철스커트에 마련된 틈(278)과 같은 구성은 스프링(273)주위의 공동부가 캠종동부재(200) 외측의 축방향 그루브(229)와 통하게 함으로서 유압잠김을 방지한다. 로킹핀(260)은 그 상부에 그루브(228)를 갖추고 있는데, 그루브(228)는 캠종동부재(200) 외측의 홈(265)으로부터 캠존동부재 상부에 유체를 흐르게하는 그루브(229)까지 유체가 흐를 수 있도록 하고 있다.

제 8 도와 제 9 도에서는본 발명의 제 3 실시예가 보여진다. 제 3 실시예는 제 2 실시예와 매우 비슷하여 여기서는 서로간의 차이점들만 설명한다.

제 2 실시예와 제 3 실시예의 첫 번째 중요한 차이점은 제 3 실시예에서는 단지 두 개의 L형 단면의 로핑핀(360)(361)을 사용한다는 점이다.

스프링(363) 주위 공동부의 배출부는 제 3 실시예에서 다른 방식으로 이루어진다.로킹핀(360)(361)은 각각 앞부분에 테이퍼 부위가 형성되고, 로킹핀을 관통하는 통로가 마련되는데 그 통로는 스프링(370) 주위의 공동부와 캠종동부재(300) 외측의 홈(327)을 연결한다. 또한 로킹핀(360)(361)의 테이퍼부위는 캠종동부재(300) 외측에 형성된 그루브(368)와 같은 그루브들을 통해 홈(365)으로부터 유체유출을 허용하며, 그 그루브들은 캠종동부재(300)(350) 상면에 오일을 전달한다.

지금까지 설명한 모든 실시예에서, 밸브제어수단은 실린더헤드의 내경 내에서 자유롭게 회전할 수 있도록 설계되고, 캠이 캠종동부재표면의 서로 다른 부위에 접동할 수 있게 되어 마모를 줄일 수 있다.

본 발명의 3가지 실시예 모두 내측의 캠종동부재가 버켓형 태핏이 필요없는 유압 래시 조정수단을 포함한다는 공통된 특징이 있다. 따라서 밸브제어수단의 전체적인 직경감소는 물론이고 내측 캠종동부재도 종래의 그것에 비해 직경을 감소시킬 수 있게 된다. 이것은 엔진내에서 조립시의 제약을 만족시키는데 중요한다.

다른 윤곽의 두 캠을 대신하여 낮은 상승 캠이 원형단면의 로브(돌출부를 갖는 요소)로 대체 사용될 수 있고, 저속엔진속도에서 원형로브의 상승이 없으므로 밸브는 동작하지 않게 된다.

내측과 외측 캠종동부재가 상호 로킹 되었을 때, 로킹 핀의 배열은 자신의 위치로부터 외측 캠 종동부재가 아래쪽으로 이동할 수 있게 하는데, 이 위치는 내측 캠 종동부재가 아래쪽으로 움직이기 시작하는 위치에 접하는 두 개의 캠의 기초원에 접하는 위치이다. 이것은 내측 부재의 바깥쪽에 적절한 크기의 홈을 마련함으로서 이루어진다. 이런 특징으로 인해, 종동부재간의 정렬이 마모에 의해 흐트러져도 저속이나 고속의 엔진속력에서 밸브의 스프링 힘이 낮은 상승의 캠(또는 상승이 없는 로브)의 기본원 부위에 전달될 수 있다. 이와 같은 유압 래시 조정수단은 어떠한 조건하에서도 가장 마모가 심한 부품(낮은 상승 캠 또는 상승없는 로브)의 마모량을 조정해준다. 이러한 배열이 캠축의 캠들(또는 상승이 없는 로브와 캠축의 캠)사이의 마모량의 차이에도 불구하고 밸브가 저속과 고속엔진속도에서 밸브시트에 확실히 복귀될 수 있도록 하는 것이다.

Claims (6)

1. 포핏밸브(180)와, 일차부위(181) 그리고 일차부위와 다른 단면형상의 이차부위(182)를 갖는 회전캠축(185)을 포함하는 캠수단을 갖는 상부 캠축 내연기관에서, 폐쇄내경을 형성하는 일차부재(101A,101B)와 상기 일차부재(101A,101B)의 내경안에서 이동가능한 이차부재(107)을 가지고, 상기 일차부재(101A,101B)와 함께 유압유를 위한 가변 체적 챔버(108)와 상기 챔버(108)에 유체를 흐르게 하는 통로수단(102,103,106)과 상기 챔버(108)에 대해 유체흐름을 제어하는 밸브수단(109,110,111,112)을 형성하는, 유압 래시 조정수단(101A,101B,102,103,104,106,107,108,109,110,111,112)을 포함하는 상기 포핏밸브(180)와 상기 일차부위(181)에 접동하는 일차 종동수단(100)과, 상기 일차 종동수단(100)이 그 내부에서 미끄럼 운동이 가능한 상기 유압 래시 조정수단의 일차 부재(101A,101B)의 적어도 한 부위와 함께 위치하게 되는 내경을 형성하는, 상기 일차종동수단(100)에 상대운동을 하고 상기 이차부위(182)에 접동하는 이차 종동수단(150)과, 사용시에, 상기 일차 종동수단(100)과 이차 종동수단(150)을 함께 연결되게 하는 연결수단(160,163,167)을 포함하여, 상기 일차 종동수단(100)과 이차 종동수단(150)이 연결되어 있지 않을 때, 상기 포핏밸브(180)의 운동이 일차 종동수단(100)에 의해 제어되고 상기 포핏밸브(180)에 각각의 엔진사이클에서 상기 일차부위(181)의 상승이 주어지며, 상기 일차 종동수단(100)과 이차 종동수단(150)이 연결되어 있을 때, 포핏밸브(180)의 운동이 이차 종동수단(150)에 의해 제어되고 상기 포핏밸브(180)에 각각의 엔진사이클에서 이차부위(182)의 상승이 주어지는 상부 캠축 내연기관의 밸브 제어수단에 있어서, 상기 이차 종동수단(150)에 형성되는 상기 내경의 단면이 형태와 크기에 있어서 상기 보어안에서 미끄럼 운동이 가능한 상기 유압 래시 조정수단의 일차 부재의 일부의 단면과 일치하고, 상기 유압 래시 조정수단의 이차부재(107)가 포핏밸브(180)에 인접하고, 접동부재(165)가 상기 유압 래시 조정수단(101A,101B,102,103,104,106,107,108,109,110,111,112)의 일차부재(101A,101B)의 외부표면에 제공되고, 상기 연결부재(160,163,167)가 상기 일차 종동부재(100)와 이차 종동부재(150)를 함께 연결할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 상부 캠축 내연기관의 밸브 제어수단.
2. 제1항에 있어서, 상기 일차 종동수단(100)과 상기 이차 종동수단(150)이 원통형이고, 상기 일차 종동수단(100)의 직경이 8 mm~18mm인 것을 특징으로 하는 상부 캠축 내연기관의 밸브제어수단.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접동수단이 상기 유압 래시 조정수단의 일차부재(101A,101B) 외부면에 위치한 홈(165)을 포함하고, 상기 연결수단(160,163,167)이 상기 이차 종동수단(150)에서 로킹핀을 포함하며 상기 홈(165)에 접동할 수 있도록 이차 종동수단(150)으로부터 확장 가능함을 특징으로 하는 상부 캠축 내연기관의 밸브 제어수단.
4. 제1항에 있어서, 상기 캠축(185)의 일차부위(181)는 캠윤곽을 갖는 일차 캠이고, 상기 캠축(185)의 이차부위(182)는 상기 일차 캠 윤곽과는 다른 캠윤곽을 갖는 이차 캠이며, 상기 일차 종동수단(100)은 상기 일차캠과 접동할 수 있는 일차 캠 종동수단을 포함하며, 상기 이차 종동수단(150)은 상기 이차캠과 접동할 수 있는 이차 캠 종동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 캠축 내연기관의 밸브제어수단.
5. 제1항에 있어서, 상기 캠축(185)의 일차부위(181)는 상기 밸브수단(180)에 상승을 주지 않는 원형단면 부위이고, 상기 캠축(185)의 이차부위(182)는 캠이며,상기 이차 종동수단(150)은 상기 캠과 접동할 수 있는 이차 캠 종동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 캠축 내연기관의 밸브제어수단.
6. 제1항에 있어서, 마모 면이 상기 유압 래시 조정수단(101A,101B,102,103,104,106,107,108,109,110,111,112)의 일차부재(101A,101B) 외부표면에 제공되고, 직접 상기 캠축(185)의 일차부위(181)에 직접적으로 인접하는 것을 특징으로 하는 밸브제어수단을 구비한 내연기관.