KR100305511B1 - 내연기관의밸브구동기를작동시키는장치및방법 - Google Patents

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KR100305511B1
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로테르 게르하르트
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Abstract

교환가능한 지지요소(30)는, 그 단부(35)에 작용하는 로커 암을 캠으로부터 동력적으로 완전히 분리할 수 있도록 설계되어야 한다. 이러한 과제는 본 발명에 따른, 최대 캠 스트로크의 위상에서 일직선으로 배치되는 하나 또는 그 이상의 다른 반경방향 보어(37)가 하우징(31)내에서 연장하며, 보어의 방향으로 활주이동가능한 연결요소(49)가 보어내에 설치되며, 로커 암으로부터 캠이 연결해제된 경우에, 하우징(31)과 실린더헤드(10) 사이에 형성된 환형의 간극(41)을 메우며, 동시에 하우징(31)과 실린더헤드(10)의 양 보어(37)내로 연장하도록 활주이동가능하게 형성되는 것에 의해 해결된다. 이에따라, 로커 암의 연결해제의 경우에 필요한 케이싱(31)의 공전 스트로크 운동이 회피된다. 중간 회전수로부터 고속 회전수의 경우에도 연결해제가 이루어진다. 그 이유는, 압축 스프링(47)이 연결해제장치에서 하우징(3)을 통하여 로커암의 캠과의 영구 접촉을 이미 행하지 않지 때문이다.

Description

내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치 및 방법
제1도는 컵-형 태핏의 종단면도이다.
제2도는 제1도의 상세도이다.
제3도는 연결요소의 축방향 장전부의 실시예이다.
제4도는 지지요소로서 형성된 교환가능한 캠 종동자의 제1실시예를 도시한 도면이다.
제5도는 제4도의 하우징의 부가적인 스트로크 조절수단을 도시한 도면이다.
제6도는 제4도의 지지요소와 유사한 다른 지지요소를 도시한 도면이다.
제7도는 제6도의 상세도이다.
제8도는 교환가능한 지지요소의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
제9도는 캠 종동자와의 연결수단을 구비한 본 발명에 따른 교환장치의 부분도이다.
제10도는 연결해제된 부재의 재연결의 바람직한 위상의 그래프이다.
제1도는 본 발명에 따른 교환장치(1) 의 한가지 예를 도시한다. 이 교환장치(1)는 컵-형 태핏(2)으로서 형성된 캠 종동자가 통합된 구성요소이다. 태핏(2)은 하우징(3)을 구비하며, 이 하우징은 그 내부에 동심적인 내부요소(4)를 수용하고 있다. 내부요소(4)는 하우징(3)에 대하여 축방향으로 이동가능하게 보지되며, 연결수단으로서 상세히 설명되지 않은 제1의 피스톤(5)을 통하여, 캠(6)의 기초원 위상에서 하우징에 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 이 피스톤(5)은 내부요소(4)의 제1의 보어(7)내로 연장하며, 캠(6)의 기초원 위상에서 연결되는 경우 하우징(3)의 제1의 보어(7) 내로 유압식으로 활주이동되며, 따라서, 하우징(3)과 내부요소(4) 사이에 형성된 환형의 간극(9)을 메운다.
하우징(3)을 둘러싸는 실린더헤드(10) 내에는, 반경방향으로 연장하는 다른 보어(11)가 설치되어 있다. 이 보어(11) 내에, 반경방향 내측으로 활주이동가능한 다른 연결요소(12)가 배치되어 있다. 캠(6)으로부터 컵-형 태핏(2)을 연결해제시키면(청구항 제1항, 제2항 및 다른항에 관한 효과의 기재 참조), 하우징(3)의 하사점에서 연결요소(12)는 압력매체에 의해 보어(11)내에서 반경방향 내측으로 활주이동된다. 따라서, 연결해제의 경우, 연결요소의 반경방향 내측의 단면(13)은 하우징(3)의 외주면(14)을 지나 연장하거나 또는 하우징(3)과 실린더 헤드(10) 사이에 형성된 환형의 간극(15)을 메운다. 다른 연결요소(12)에 의한 하우징(3)의 외주면(14)과의 이러한 중첩은, 캠(6)으로부터 교환장치(1)의 연결해제상태에서 하우징(3)이 후퇴된 상태로 유지되도록 한다. 이에따라, 하우징(3)내에 있는 내부요소(4)를 동심적으로 둘러싸는 압축 스프링(16; 이러한 압축 스프링은 종래에 하우징(3)에 대하여 내부요소(4)를 복귀시키는 작용을 하였다)은 작은 치수로 되거나 또는 태핏(2)은 내연기관의 중간 회전수로부터 고속의 회전수까지 연결해제된 상태로 유지될 수 있다.
본 실시예에서는, 내부요소(4)의 내부에, 상세하게 설명하지 않은 유압식 간극보정수단(17)이 설치되어 있다. 이러한 간극보정수단(17)은 그 압축 피스톤(18)을 통하여 밸브 스템(20)의 단부(19)에 지지되어 있다.
본 발명에 따른 이러한 태핏(2)의 다른 구조 및 작용에 관하여는 당해 기술분야에 잘 알려져 있으므로, 여기에서 상세히 설명하지 않는다.
제2도는 제1도의 a) 부분을 확대한 상세도이다. 다른 연결요소(12)의 반경방향 내측의 단면(13)은 밸브 방향으로 경사진 면으로서 형성되어 있다. 이 경사진 면에 의해, 다른 연결요소(12)는 반경방향 내측에서 그것에 대향하는, 하우징(3)의 외주면(14)의 제어에지(21)와 협동한다. 다른 연결요소(12)의 경사지게 형성된 단면(13)은, 다른 연결요소(12)가 반경방향 내측으로 이동하는, 캠(6)으로부터 캠 종동자(2)의 연결해제를 원할때, 캠으로부터 이격되는 방향으로 하우징(3)의 부가적인 스트로크 조절을 발생시킨다. 따라서, 이러한 간단한 수단에 의해, 본 실시예 및 제5도, 제6도, 제7도에 도시된 실시예의 경우에, 하우징(3)의 캠(6)에 대한 맞물림이 완전히 해제되며, 상기 각각의 청구항에 대한 효과의 기재에서 이미 설명된 효과를 발생시킨다.
압력매체의 압력을 약하게 하여 다른 연결요소(12)를 복귀시킬 때의 도움은 압축 스프링(22)을 통하여 이루어질 수 있다. 이 압축 스프링(22)은 한쪽에서 반경방향 외측에서 다른 연결요소(12)에 지지되며, 반경방향 내측에서 링(23)에 작용하고 있다. 이 링은 다른 연결요소(12)를 둘러싸며, 또한 실린더헤드(10)의 다른 보어(11)내에 설치되어 있다.
본 발명에 따른 실시예에 대한 변형적인, 캠(6)과 하우징(3) 사이의 구동 분리를 위한 다른 실시예가 제3도에 도시되어 있다. 이 경우, 실린더헤드(10) 내에 있어서 하우징(3) 에 대한 환형의 간극(15) 부근에는, 단면(24)에 유압으로 힘을 가할 수 있으며 축방향으로 활주이동가능한 제어요소(25;여기서는 유압 피스톤으로서 도시되어 있다)가 설치되어 있다. 이 제어요소(25)는 교환장치(1)의 축방향으로 홈 형태의 요부(26) 를 구비하고 있다. 동시에, 하우징(3)의 반구형 요부(27)에, 구형의 다른 연결요소(12)가 도시되어 있다. 이 연결요소(12)는 제어요소(25)의 요부(26)와 협동하며, 따라서, 캠(6)으로부터 캠 종동자(2)의 연결해제를 원하는 경우에, 연결요소는 제어요소(25)의 외주면(28)에 의해 반경방향 내측으로 요부(27)내에 밀어넣어지며, 동시에 실린더헤드(10)와 하우징(3)사이에 있는 환형의 간극(15)을 메운다. 캠 종동자(2)가 캠(6)에 연결되기를 원하는 경우에, 제어요소(25)는 유압에 의해 압축 스프링(29)의 힘에 대항하여 부하를 받음으로써, 다른 연결요소(12)가 요부(26)에 직접 대향하며, 이 요부에 수용된다. 그러므로 이 실시예에서 압축 스프링(29)은 연결방향으로 작용한다.
제4도는 지지요소(30)로서 형성된 본 발명에 따른 교환장치의 다른 실시예를 도시한다. 이 지지요소(30)는 중공 원통형의 하우징(31)을 구비하고 있다. 이 하우징의 내부에는, 이 하우징에 대하여 연결가능한 축방향으로 이동가능한 내부요소(32)가 설치되어 있다. 하우징(31)과 내부요소(32)내에는, 도시되지 않은 캠의 기초원 위상에서 일직선으로 정렬된 반경방향의 제1의 보어(33)가 설치되어 있다. 이 보어(33)내에는, 그 축방향으로 활주이동가능한 제1의 피스톤(34) 이 제1의 연결요소로서 설치되어 있다. 하우징(31)의 단부(35)에 지지되는 로커 암(53;제9도 참조)을 도시되지 않은 캠에 연결하는 경우에, 피스톤(34)은 하우징(31)과 내부요소(32)의 사이에 형성된 환형의 간극(36)을 메우도록, 제1의 보어(33)내에서 활주이동된다.
하우징(31)은 다른 보어(37)를 구비하고 있다(바람직하게는 2개의 피스톤이 설치되며, 이 피스톤은 2개의 보어(37)에 맞물리도록 보지되어 있다). 캠으로부터 로커 암(53)을 연결해제하는 경우에, 이 보어내로, 내부요소(32)내에 있는 제1의 피스톤(34)이 최대 캠 스트로크 위상에서 활주이동되며, 이에따라, 제1의 피스톤은 하우징(31)과 내부요소(32)의 사이에 형성된 환형의 간극(36)을 메운다(제4도의 좌측 반쪽 참조). 이 경우, 이러한 연결방향에 있어서의 탄성지지는 각 피스톤(34)에 관한 각각 1개의 압축 스프링(38)의 힘에 의해 반경방향 외향으로 이루어진다. 각각의 피스톤(34)의 복귀는 유압에 의해 이루어진다.
이 경우, 유압매체는 실린더헤드(10)에 정렬된 공급관로(39)를 통하여 공급된다. 이 공급관로(39)는 하우징(31)의 외주면(40)의 적어도 일부를 둘러싸는 길게 뻗어있는 환형의 간극(41)에 이르게 된다. 캠의 기초원에서 하우징(31)과 내부요소(32)를 통과하는 반경방향의 보어(42)가 상기 환형의 간극(41)과 교차한다. 이 보어(42)를 통하여 유압식 간극보정수단(43)에 유압매체가 공급된다. 동시에, 환형의 간극(41)은 다른 보어(44)와 직교하고 있다. 이 보어를 통하여 유압매체가 제1의 연결요소(34)에 작용한다. 그러나, 제1의 피스톤(34)을 상기와 같이 가압하기 위하여, 실린더헤드(10)내에 별개의 공급관로(45)를 설치할 수도 있다.
도면의 오른쪽 절반에 도시된 교환장치(1)의 위치에서는, 교환장치에 지지되는 로커 암(53)이 캠에 접촉 보지되어 있다. 접촉하는 캠으로부터 로커 암(53)의 연결해제를 원할 경우, 공급관로(39)내의 유압매체의 압력이 상승되어, 피스톤(34)이 반경방향 내측으로 변위된다. 이에따라, 하우징(31)은 캠으로부터 이격되는 방향으로 공전 스트로크 운동을 한다. 물리적으로 제한되는 하우징(31)의 스트로크 단부에서, 하우징(31) 내의 다른 보어(37)가 제1의 피스톤(34)에 일치된다. 그 사이에 유압매체의 압력이 제한된 경우에는, 제1의 피스톤(34) 이 압축 스프링(38)을 통하여 상기 다른 보어(37)내로 활주이동된다. 이에따라, 도시되지 않은 로커 암(53)은 캠의 스트로크로부터 강제적으로 분리된다. 이러한 분리를 중단하고 다시 연결하고자 하는 경우에는, 유압매체의 압력이 공급관로(39 또는 45)를 통하여 상승됨으로써, 제1의 피스톤(34)이 반경방향 내측으로 활주이동하며, 하우징(31)이 압축 스프링(47)의 힘에 의해 캠을 향해 이동한다. 내부요소(32)에 관하여 하우징(31)이 축방향 운동의 상사점에 도달하여, 유압매체의 압력이 그 사이에 제한된 경우에는, 각각의 피스톤(34)이 하우징(31)내에서 그것에 대향하는 제1의 보어(33)에 맞물린다. 교환장치(1)는 종래의 지지요소와 마찬가지로 작용한다. 캠 종동자(53)가 각각의 캠의 윤곽을 따르므로, 해당 가스교환밸브가 개방되며, 연소실내의 필요한 가스교환 횡단면이 개방된다. 본 발명에 따른 지지요소(30)의 작동의 기본원리는 제6도 및 제8도에 도시된 지지요소의 원리와 유사하므로, 이 도면들을 설명할때 상세한 기능의 설명은 생략한다.
제5도에는 캠으로부터 이격되는 방향으로 하우징(31)의 부가적인 스트로크 조절에 관한 부분(제4도의 b) 이, 제2도와 마찬가지로 확대 도시되어있다. 캠으로부터 로커 암(53)의 연결해제를 원하는 경우에, 하우징(31)의 다른 보어(37)는 경사부(48)를 구비하고 있다. 제1의 피스톤(34)이 다른 보어(37)내로 반경방향 외측으로 이동하는 경우에는, 환형의 간극(36)을 메우며, 하우징(31) 은 캠으로부터 이격되는 방향으로 부가적인 스트로크 조절을 함으로써, 캠으로부터 로커 암(53)이 완전히 연결해제된다.
제6도에서는, 캠으로부터 로커 암(53) 을 연결해제하기 위하여, 적어도 하나의 다른 피스톤(49) 이 지지요소(30)내에 설치되어 있다. 이 다른 피스톤(49)은 하우징(31)의 다른 보어(37)내에 배치되어 있다. 캠으로부터 로커 암(53)이 연결해제된 경우, 다른 피스톤(49)은 그것을 복귀시키는 방향으로 미는 적어도 하나의 압축 스프링(50)의 힘에 대항하여, 실린더헤드의 다른 보어(37) 에 맞물린다. 이 다른 보어(37)는 지지요소(30)가 잠김해제된 때에 최대 캠 스트로크의 위상에서 상호 일직선으로 배치된다. 따라서, 다른 피스톤(49)은 압축 스프링(50)의 힘에 대항하여, 유압매체의 압력에 의해 보어(42)로부터 실린더헤드(10)의 다른 보어(37)내로 밀림으로써, 하우징(31)과 실린더헤드(10) 사이에 형성된 환형의 간극(41)을 메운다.
이 경우, 유압매체는 실린더헤드(10)내의 공급관로(39)를 통하여 하우징(31)에 다시 공급된다. 내부요소(32)내에서, 지지요소(30)가 잠김해제된 때에 캠의 기초원 위상에서 공급관로(39)에 일직선으로 배치되는 보어(42)가 하우징(31)과 내부요소(32)를 통하여 연장하고 있다. 캠으로부터 로커 암(53)의 연결해제를 원할 경우, 공급관로(39)내의 유압매체의 압력이 상승된다(도면의 오른쪽 반쪽 참조). 이에따라, 제1의 피스톤(34)은 내부요소(32)의 제1의 보어(33)와의 맞물림이 해제된다. 따라서, 하우징(31)은 캠으로부터 이격되는 방향으로 공전 스트로크 운동을 한다. 하우징의 이러한 공전 스트로크 운동이 하사점에 도달하면, 하우징(31)내의 다른 피스톤(49)에, 실린더헤드(10)내의 다른 보어(37)가 반경방향 외측으로 대향한다. 이제, 다른 피스톤(49)이 유압매체의 압력에 의해 압축 스프링(38)의 힘에 대항하여 다른 보어(37) 내로 반경방향 외측으로 활주이동함으로써, 다른 피스톤은 실린더헤드(10)와 하우징(31) 사이의 환형의 간극(41)을 메운다. 따라서, 본 발명에 따른 연결해제가 다시 이루어진다. 이러한 연결해제를 종료하기 위하여, 유압매체의 압력이 저하됨으로써, 다른 피스톤(49)은 압축 스프링(50)에 의해 반경방향 내측으로 활주이동된다.
제7도에는 캠으로부터 이격되는 방향으로 하우징(31)의 부가적인 스트로크 조절수단을 제시하는 제6도의 c)부분의 확대 상세도가 제2도 및 제5도와 마찬가지로 도시되어 있다.
제8도는 제4도와 제6도의 지지요소와 유사한 지지요소(30)를 도시한다. 다른 피스톤(49)은 실린더헤드(10)의 다른 반경방향 보어(37)내에 배치되어 있다. 상기 여러가지 실시예에서 설명한 연결해제의 경우와 마찬가지로, 다른 피스톤(49)은 압축 스프링(50)의 힘에 의해 하우징(31)의 다른 보어(37) 내로 반경방향 내측으로 활주이동한다. 이 경우, 다른 피스톤(49)의 복귀는 하우징(31)내에서 교환장치(1)의 종방향 중심평면에 대하여 약간 경사지게 연장하는 공급관로(51)를 통하여 이루어진다. 이 공급관로(51)는 지지요소(30)의 연결해제 상태에서 적어도 최대 캠 스트로크 위상에 있어서, 실린더헤드(10)의 공급관로(39)내로 개방되어 있다. 따라서, 실린더헤드(10)로부터 하우징(31)의 연결해제를 원하는 경우에는, 공급관로(39)내의 유압매체의 입력이 상승되며, 다른 피스톤(49)이 그 압축 스프링(50)의 힘에 대항하여 반경방향 외측으로 그 요부(37)내로 활주이동된다. 하우징(31)은 그 상사점을 향하여 스트로크 운동을 한다. 이러한 스트로크 운동은 압축 스프링(47)에 의해 도움을 받는다. 이 위치에서는, 하우징(31)과 내부요소(32)내의 제1의 보어(33)가 상호 일직선으로 배치되므로, 제1의 피스톤(34)은 하우징(31)내의 그 제1의 보어(33)로부터 내부요소(32) 의 제1의 보어(33)내로 부분적으로 밀어넣어짐으로써, 내부요소(32)와 하우징(31) 사이의 환형의 간극(36)을 메운다. 이제, 교환장치(1)는 종래의 지지요소(30)와 마찬가지로 작동한다.
제9도로부터, 지지요소(30)가 걸쇠(clasp)와 같은 연결부재(52)를 통하여 그것에 부설된 로커 암(53)에 연결되어 있다는 것을 알 수 있다.
이 연결부재(52)는 연결해제가 이루어진 후에, 로커 암(53)을 그것에 부설된 캠으로부터 구동적으로 분리하는 것을 가능하게 한다.
제10도는 재연결의 유리한 범위를 도시한 그래프이다. 뒤따르는 캠 종동자가 그 캠에 접촉하는 점이 K0내지 K4에 의해 도시되어 있다. 캠 곡선으로부터 알 수 있듯이, 이러한 점촉점에서, 2개의 부재의 속도를 가능한한 동일하게 또는 약간의 차이만 나도록 하는 것이 바람직하다. 소기의 재연결 점의 제어는, 시스템의 지연을 고려하기 위하여, 회전수에 따라 조기에 이루어질 수 있다. 연결해제된 부재가 범위 A에서 캠을에 도달하면, 그 압축 스프링은, 접촉점에서 속도가 동일하게 되도록 하는 강도로 설계되어야 한다. 이에 관한 다른 설명은 청구항 제18항의 기재를 참조하면 된다.
본 발명은, 청구항 제1항 또는 제2항의 전제부에 기재된 형식의 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제18항에 기재된 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
이러한 장치는 DE-A-42 10 567호에 공지되어 있다. 이 장치의 경우에는, 그것의 2개의 요소의 연결해제된 상태에서, 연결해제된 부분이 항상 공전 스트로크 운동을 행하며, 또한 캠과 항상 접촉하고 있다. 이것은 상기의 밸브 구동기의 마찰과 마모를 불필요하게 증가시킨다. 또한, 상기 2개의 요소의 연결장치는 비교적 복잡하게 구성되며, 실린더헤드로부터 연장하는 캠 조작식의 피스톤-슬라이드 장치로 구성되어 있다.
또한, 예를들면, WO-A-91/12415의 제11도에는, 교환가능한 지지요소가 공지되어 있다. 이 지지요소는 로커 암으로서 형성된 캠 종동자(cam follower)와 협동한다. 이 캠 종동자를 캠에 연결하기 위하여, 지지요소는 반경방향으로 연장하며, 유압식으로 조작되는 피스톤을 구비하고 있다. 이 피스톤은 지지요소내의 내부요소의 토출상태에서, 캠 종동자를 큰 캠 스트로크로 작동시킨다. 그러나, 이러한 장치의 경우에는, 그 하우징내에서의 두가지 연결상태에서 내부요소를 적절히 체결하는 수단이 구비되어 있지 않다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 상기의 결점이 제거되며, 특히, 캠으로부터의 캠 종동자의 분리가, 중간회전수로부터 고속의 회전수에 있어서도 적은 마찰로 실현되며, 캠 종동자의 연결이 적은 소음 또는 마찰로 행하여지는, 상기 언급된 종류의 장치 또는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 수단(제1항, 제2항 또는 제18항)에 의하면, 캠 종동자에 전달되는 캠 스트로크 윤곽으로부터 캠 종동자를 분리할 때, 관련된 지지요소가 연결해제된다. 동시에, 상기 언급된 불리한 마찰손실이 제거되도록, 캠 종동자가 캠으로부터의 동력전달관계에서 분리된다. 그 이유는, 연결해제의 경우, 캠 종동자가 캠에 대하여 일시적으로 가압되기 때문이다. 따라서, 상기 다른 연결요소는, 교환가능한 지지요소의 하우징이 완전히 공전 스트로크 운동한 후에, 하우징, 더 나아가서는 하우징에 강제연결된 캠 종동자(청구항 제14항 참조)를 캠의 스트로크 운동에 의해 접촉하지 않도록 보지한다. 종래기술의 경우에 불리하게 발생하는, 내부요소에 대한 하우징의 공전 스트로크 운동이, 본 발명에 따른 해결책의 경우에는 더 이상 발생하지 않는다. 장치의 내부에 설치되는 강한 복원 스프링도 더 이상 필요하지 않다. 따라서, 교환장치의 연결해제 상태에서도, 고속의 회전수로 운전하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 교환장치는 모든 종류의 내연기관용 밸브 구동기에 사용할 수 있다. 예를들면, 종래기술에 공지되어 있는 교환식 태핏과 같은 교환요소의 경우에도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 범위에는, 자석식 수단, 전자석식 수단, 기계식(편심체)수단, 공기압식 수단 등과 같은 다른 수단에 의해 연결 및 연결해제 요소에 힘을 가하는 것도 포함된다. 그 외에, 연결요소의 선택적인 힘을 가하는 모든 방법(스프링력에 의한 연결, 압력매체에 의한 연결해제 및 그것의 역)도 본 발명의 대상에 포함된다.
본 발명에 따른 다른 실시형태가 종속항에 언급되어 있으며, 여기서는 그 효과에 관하여 설명한다. 독립항인 제18항은 밸브 구동기를 작동시키는 유리한 방법에 관한 것이다
연결요소에 유압식으로 힘을 가하기 위해서는, 특히, 연결요소를 피스톤으로서 형성하는 것이 유리하다. 그러나, 구(球)로서 형성된 전동체, 핀, 쐐기 등도 연결을 위하여 사용할 수 있다. 또한, 제3항과 제4항의 해결책 및 다른 모든 실시형태의 경우, 유압 피스톤이 다른 연결요소를 위한 슬라이더(slider)로서 사용된다. 이 유압 피스톤은 하우징과 내부요소를 직접 연결한다. 대부분의 용도에 따라, 연결요소 또는 슬라이더 요소를 위한 요부는 이들 요소를 위한 보완적인 형상을 지니고 있다는 것이 중요하다.
제5항에 따르면, 캠 종동자를 그 자체로 공지된 컵-형상의 태핏으로서 형성하는 것이 가능하다. 이 경우, 태핏의 외주면은 실린더 헤드로부터 돌출하는 쐐기형상의 연결요소와 협동하는 제어 에지를 구비하고 있다. 이 실시예의 경우, 종래기술에 공지되어 있는 교환가능한 컵-형상의 태핏을 사용할 수 있다. 내연기관의 실린더 헤드 내에, 공급관로와 쐐기형 연결요소의 수용부를 형성하는 것이 필요하다.
컵-형 태핏을 캠에 연결하는 경우에, 캠으로부터 하우징의 강제적인 분리를 방지하기 위하여, 연결요소가 압축 스프링에 의해 반경방향 외측으로 변위될 수 있다.
캠으로부터 캠 종동자를 강제적으로 분리하기 위한 간단한 변형예가 제8항에 제시되어 있다. 이 변형예의 경우에는, 연결요소로서의 부가적인 피스톤이 생략된다. 그러나, 이미 존재하는 피스톤을 위한, 캠 부근의 적어도 하나의 부가적인 요부를 하우징에 설치할 수 있다. 또한, 이러한 해결책의 경우 및 상기 본 발명에 따른 다른 실시예의 경우, 캠의 부분적인 스트로크에만 교환이 행하여진다. 이러한 수단에 관하여는 여기서 상세히 설명하지 않는다. 그러나, 그것을 실현하기 위해서는, 지지요소로서 형성된 교환요소내의 축방향으로 분배된 “연결단(連結段; coupling step)”이 필요하다.
제9항에는 연결요소에 힘을 가하는 유리한 방법이 기재되어 있다. 상기 실시예와는 다르게, 유압식 공급관로를 통하여 연결요소에 힘을 가할 수 있다.
제11항에서 알 수 있듯이, 2개의 연결요소를 제어하기 위하여, 실린더헤드내의 하나의 공급관로가 사용된다.
다른 실시예에 따르면, 다른 연결요소가 실린더헤드내에 배치되며, 적어도 한 개의 압축 스프링의 힘에 의해 연결방향으로 가압될 수 있다. 제1의 연결요소와 다른 연결요소의 연결해제는, 실린더헤드로부터의 1개의 제어관로를 통하여 이루어진다. 본 실시예에 있어서는, 압축 스프링으로서 코일 스프링이 사용된다. 그러나, 예를들면, 가스를 충전한 탄성중합체로 이루어지는 것, 디스크 스프링, 원추 스프링 또는 다른 기계요소와 같은, 요부의 공간에 수납할 수 있는 탄력성 있는 어떠한 요소라도 사용할 수 있다.
본 발명의 특히 유리한 실시예로는, 제13항 및 제14항에 기재된 수단과 관련하여, 연결해제의 경우에 부가적으로 캠으로부터 이격되는 방향으로 하우징이 이동된다. 이러한 부가적인 스트로크 조절은 간단히 제작될 수 있는 보어의 경사부에 의해 이루어진다. 연결해제의 경우에는, 이러한 보어내에 다른 연결요소가 밀어넣어진다. 이에따라, 로커 암은 그것을 지지하는 요소를 통하여 캠 윤곽으로부터 강제적으로 완전히 분리되며, 로커 암과 캠 첨단부의 접촉시에 발생하던 종래의 작은 마찰이 간단한 수단에 의해 제거된다.
교환장치와 캠 종동자 사이의 필요한 연결을 실행하기 위한 간단한 수단은, 다른 종속항에 기재되어 있다. 교환장치와 캠 종동자 사이의 다른 연결형상은, 예를들면, 삽입식, 형상보완적인 삽입식 또는 로커 암으로부터 연장하는 언더컷을 지니는 것과 같은 연결형상이 이용될 수 있다.
동시에, 유압식 간극보정수단에 유압매체를 공급하기 위하여, 연결요소용의 유압 제어장치를 사용하면, 유리하다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 교환요소를 동시에 제어하면 유리하다. 그러나, 간극보정요소를 압력매체로 독립적으로 제어하는 수단도 생각할 수 있다. 또한, 모든 변형예의 경우에는, 연결 및 연결해제 방향으로 요소를 유압에 의해 완전히 교환할 수 있다.
제16항에 따르면, 교환장치의 적어도 한 개의 요소를 경량재료 및/또는 중합체 재료로 만들 수 있다. 이러한 수단은 밸브 구동기의 경량구조 및 마찰감소에 기여한다.
마지막으로, 제18항에는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 방법이 기재되어 있다. 여기에 기재된 바와같이, 미리 연결해제된 부재를 캠에 재연결함으로써, 부재의 마모와 소음이 적은 접촉이 보장된다. 예를들면, 최대 캠 스트로크시에 이러한 재연결이 행해진다. 이 경우, 종동 부재는 최소의 변위만 이동하여도 된다. 그러나, 캠의 속도가 빨라지는 최대 캠 스트로크 이후 재연결할 수 있다. 이 경우, 부재를 복귀시키는 압축 스프링은 부재의 속도가 선행하는 캠의 속도보다도 빠르게 되도록 설계되어야 한다. 재연결의 바람직한 범위는, 캠의 기초원에 이르기 전의 범위이다. 이 경우, 캠은 미리 연결해제된 접촉하는 부재를 형상적으로 제동한다.
발명은 청구범위의 특징에 한정되지 않는다. 청구항 각각의 특징의 조합과 청구항 각각의 특징과 효과의 설명에서 기술된 특징 및 실시예에 기재된 특징과의 조합도 본 발명에 포함된다.
본 발명의 실시형태가 도면에 도시되어 있다.

Claims (18)

  1. 밸브 스템(20)의 다른 밸브 스트로크 곡선에 연결하기 위한, 캠 종동자(2)에 정렬된 교환장치(1)를 구비하며, 캠 종동자(2)가 캠 샤프트와 밸브 스템(20) 사이에서 힘을 전달할 수 있도록 설치되는, 중공 원통형의 하우징(3)을 구비하며, 이 하우징의 내부에는 축방향으로 이동가능하며 하우징(3)에 대하여 연결가능한 내부요소(4)가 연장하여, 캠 샤프트의 캠(6)의 기초원의 위상에서 일직선으로 배치되며, 반경방향 또는 접선방향으로 연장하는 하나 또는 그 이상의 제1의 보어(7)가 하우징(3)과 내부요소(4)내에 설치되며, 상기 보어내에서, 보어의 방향으로 활주이동가능한 제1의 연결수단으로서의 하나 또는 그 이상의 피스톤 또는 핀이 연장하며, 연결의 경우에 상기 피스톤 또는 핀이 하우징(3)과 내부요소(4)의 사이에 형성된 환형의 간극(9)을 메우며, 하우징(3)과 하우징(3)을 둘러싸는 주위구조체인 실린더헤드(10) 내에 반경방향 또는 접선방향으로 연장하는 하나 또는 그 이상의 다른 보어(11)가 설치되며, 상기 보어(11)내에서 보어의 방향으로 활주이동가능한 하나 또는 그 이상의 다른 연결요소(12)가 연장하며, 상기 연결요소(12)에 하우징(3)의 보어가 배치되어 있는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치에 있어서, 제1의 연결수단인 피스톤(5)이 유압매체의 압력에 의해 일방의 활주이동방향으로 직접 가압될 수 있고, 또한 스프링의 힘에 의해 다른 방향의 활주이동방향으로 가압될 수 있으며, 다른 요소가 연결요소(12)로서 형성되며, 이 연결요소의 보어(11)는 최대 캠 스트로크의 위상에서만 보어(7)와 일직선으로 배치되며, 하우징(3)과 내부요소(4)로부터 연결해제된 경우, 제1의 연결수단인 피스톤(5)이 내부요소(4) 또는 하우징(3)의 보어(7)내로 연장하며, 다른 연결요소(12)가 하우징(3)과 실린더 헤드(10) 사이에 형성된 환형의 간극(15)을 메우는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  2. 밸브 스템의 다른 밸브 스트로크 곡선에 연결하기 위한 교환장치(1, 30)를 구비하며, 교환장치(1, 30)가 캠 샤프트와 밸브 스템 사이에서 힘을 전달할 수 있도록 설치되어 캠 종동자(53)를 지지하며, 또한 중공 원통형의 하우징(31)을 구비하며, 이 하우징의 내부에서 축방향으로 이동가능하며 하우징(3)에 대하여 연결가능한 내부요소(32)가 연장하며, 캠 샤프트의 캠(6)의 기초원의 위상에서 일직선으로 배치되며, 반경방향 또는 접선방향으로 연장하는 하나 또는 그 이상의 제1의 보어(33)가 하우징(31)과 내부요소(32) 내에 설치되며, 상기 보어내에서, 보어의 방향으로 활주이동가능한 제1의 연결수단으로서의 하나 또는 그 이상의 제1의 피스톤(34) 또는 핀이 연장하며, 연결의 경우에 상기 피스톤 또는 핀이 하우징(31)과 내부요소(32)의 사이에 형성된 환형의 간극(36)을 메우는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치에 있어서, 하우징(31) 또는 내부요소(32)내에, 제1의 보어(33)에 대하여 축방향으로 이격된 하나 또는 그 이상의 다른 보어(37)가 설치되며, 그 보어내에서, 대향하는 부재(내부요소(32) 또는 하우징(31)) 내에 있는 제1의 피스톤(34) 또는 핀이, 캠으로부터 캠 종동자(53)가 연결해제된 경우에 최대 캠 스트로크의 위상에서, 하우징(31)과 내부요소(32)의 사이에 형성된 환형의 간극(36)을 메우도록 활주이동가능한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 실린더헤드(10)내에 또한 하우징(3)과의 사이의 환형의 간극(15)의 부근에, 주로 축방향으로 활주이동가능한 단면(24)을 유압으로 가압할 수 있는 제어요소(25)가 설치되며, 상기 제어요소는 교환장치(1)의 축방향으로 하나 또는 그 이상의 제어에지 또는 홈형의 요부(26)를 구비하며, 상기 제어에지 또는 홈형의 요부에 의해 연결요소(12)가 반경방향 내측으로 활주이동가능하여, 하우징(3)과 실린더헤드(10) 사이의 환형의 간극(15)을 메우도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제어요소(25)가 실린더 헤드(10)의 보어(8) 내로 연장하는 유압 피스톤으로서 형성되며, 상기 제어요소의 다른 단면(46)이 압축 스프링(29)에 의해 부하를 받으며, 상기 압축 스프링의 타단부가 보어(8)의 저부(54)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 캠 종동자(2)가 컵-형의 태핏으로서 형성되며, 그것의 다른 연결요소(12)가 실린더 헤드(10)로서 형성된 주위구조체의 반경방향 보어(11)내에 설치되며, 캠(6)으로부터 태핏(2)이 연결해제된 경우, 적어도 일부가 하우징(3)의 외주면(14)을 지나 연장하도록, 유압매체에 의해 반경방향 내측으로 활주이동가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 다른 연결요소(12)의 반경방향 내측의 단면(13)이 밸브방향으로 경사진 면을 지니며, 그 면이 하우징(3)의 외주면(14)의 대응하는 제어에지(21)와 협동하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 다른 연결요소(12)의 복귀가 하나 또는 그 이상의 압축 스프링(22)의 힘에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  8. 제2항에 있어서, 캠 종동자(53)가 로커 암으로서 형성되며, 피스톤(34) 또는 핀이 교환장치(1)의 내부요소(32)의 제1의 반경방향 보어(33)내로 연장하며, 캠으로부터 캠 종동자(53)가 연결해제된 경우, 하나 또는 그 이상의 압축 스프링(38)의 힘에 의해 반경방향 내측으로 다른 보어(37)내로 활주이동하여, 피스톤(34) 또는 핀의 복귀가 유압매체에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 유압매체가 실린더헤드(10)로서 형성된 주위구조체의 공급관로(39)를 통하여, 하우징(31)의 외주면(40)의 적어도 일부범위를 둘러싸며, 길게 연장하는 환형의 간극(41)으로 안내되며, 상기 유압매체에 의해 피스톤(34) 또는 핀이 하우징(31)과 교차하는 각각 한개의 보어(44, 45)를 통하여 반경방향 내측으로 활주이동가능한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  10. 밸브 스템의 다른 밸브 스트로크 곡선에 연결하기 위한 교환장치(1, 30)를 구비하며, 교환장치(1, 30)가 캠 샤프트와 밸브 스템 사이에서 힘을 전달할 수 있도록 설치되어 캠 종동자(53)를 지지하며, 또한 중공 원통형의 하우징(31)을 구비하며, 이 하우징의 내부에서 축방향으로 이동가능하며 하우징(3)에 대하여 연결가능한 내부요소(32)가 연장하며, 캠 샤프트의 캠(6)의 기초원의 위상에서 일직선으로 배치되며, 반경방향 또는 접선방향으로 연장하는 하나 또는 그 이상의 제1의 보어(33)가 하우징(31)과 내부요소(32) 내에 설치되며, 상기 보어내에서, 보어의 방향으로 활주이동가능한 제1의 연결수단으로서의 하나 또는 그 이상의 제1의 피스톤(34) 또는 핀이 연장하며, 연결의 경우에 상기 피스톤 또는 핀이 하우징(31)과 내부요소(32)의 사이에 형성된 환형의 간극(36)을 메우는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치에 있어서, 제1의 보어(33) 또는 요부에 대하여 축방향으로 이격된 하나 또는 그 이상의 다른 보어(37) 또는 요부가 실린더헤드(10) 또는 하우징(31)내에 설치되며, 상기 보어 또는 요부내에, 대향하는 부재내에 있는 다른 연결요소(49)가, 캠으로부터 캠 종동자(53)를 연결해제한 경우에 최대 캠 스트로크의 위상에서, 환형의 간극(36)을 메우도록 활주이동가능한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 유압매체가, 실린더헤드(10)로서 형성된 주위 구조체의 공급관로(39)를 통하여, 적어도 캠의 기초원의 위상에서 동시에 하우징(31)과 내부요소(32)와 교차하는 보어(42)로 공급되며, 유압매체에 의해 제1의 연결요소인 피스톤(34)과 다른 연결요소(49)가 동시에 반경방향 외측으로 가압될 수 있는것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 유압매체가, 실린더헤드(10)로서 형성된 주위 구조체의 공급관로(39)를 통하여, 적어도 캠의 기초원의 위상에서, 동시에 하우징(31)과 내부요소(32)와 교차하는 보어(42)에 공급되며, 상기 유압매체에 의해 제1의 연결요소인 피스톤(34)이 반경방향 외측으로 가압될 수 있고, 교환장치(1)의 종방향 중심평면에 대하여 경사지게 연장하는, 다른 연결요소(49)를 가압하기 위한 공급관로(51)가, 하우징(31) 내에서 다른 반경방향 보어(37)의 방향으로 연장하며, 상기 공급관로가 적어도 최대 캠 스트로크 위상에서 실린더헤드(10)의 공급관로(39)로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  13. 제2항 또는 제10항에 있어서, 캠으로부터 캠 종동자(53)가 연결해제된 경우, 하우징(31)이 보어(37)의 경사부에 의해 캠으로부터 이격되는 방향으로 부가적인 스트로크 조절을 하여, 연결해제의 경우에 상기 보어내로 다른 연결요소인 피스톤(34, 49)이 밀어넣어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  14. 제2항 또는 제10항에 있어서, 하우징(31)이 걸쇠(clasp)와 같은 연결부재(52)를 통하여 그것에 부설된 캠 종동자(53)에 힘을 전달하도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  15. 제1항, 제2항 또는 제10항중 어느 한 항에 있어서, 캠 종동자(2 또는 53) 또는 그 지지요소(30)가 유압식 간극보정수단(17 또는 43)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  16. 제1항, 제2항 또는 제10항중 어느 한 항에 있어서, 하우징(3, 31)과 내부요소(4, 32) 중 하나 이상의 요소가 경량재료 또는 중합체재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  17. 제1항, 제2항 또는 제10항중 어느 한 항에 있어서, 연결요소(12)가 전동체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 작동시키는 장치.
  18. 밸브 스템(20)의 다른 밸브 스트로크 곡선에 연결하기 위한 교환장치(1)를 포함하며, 이 교환장치가 캠 샤프트의 캠(6)과 밸브 스템(20)의 사이에 힘을 전달하도록 배치된 캠 종동자(2)가 통합된 구성요소로 되거나 또는 캠 종동자의 지지요소(30)로서 작용하여, 제1의 운전상태에서 큰 스트로크를 얻도록 설치된 캠 종동자(2) 또는 그 지지요소(30)의 하우징(3 또는 31)이 최대 스트로크에서 그 하사점 위치에 보지되며, 캠 종동자(2) 또는 그 지지요소(30)의 내부요소(4 또는 32)로부터 연결해제되어 있는 내연기관의 밸브 구동기를 조작하기 위한 방법에 있어서, 제2의 운전상태에서, 캠 종동자(2) 또는 그 지지요소(30)의 연결해제 부분인 하우징(3 또는 31)이 캠의 작용 위상에서 캠에 접촉하며, 이러한 캠의 작용 위상에서, 밸브 스템(20)이 그 최대 스트로크(Hmax)로부터 최소 스트로크(Hmin)까지의 범위에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 구동기를 조작하기 위한 방법.
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