KR100501461B1 - 밸브타이밍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 흡입 및 배기 밸브의 개폐 주기를 변경시키는데 사용되는 가변형 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 캠 플로어(4)와, 밸브를 개폐 위치 사이에서 이동시키기 위해 캠축(3)을 중심으로 회전하는 캠(1)을 포함하고 있다. 밸브의 개폐 주기를 변화시키기 위해, 회전 수단(11,12)이 캠 플로어(4)에 연결되어서 캠 플로어(4)를 회전시키는데, 캠 플로어(4)와 캠(1)이 정렬되기 전에 캠 플로어(4)와 캠(1)은 캠 로브가 높은 지점에서 접촉면(2)과 결합하도록 정렬을 이탈한다. 그러므로, 밸브는 보다 먼저 개방되고 보다 늦게 폐쇄되는데, 이에 의해 예컨대 엔진 회전수가 증가할 때 밸브의 개방에 대한 주기의 정도가 증가하게 된다.

Description

밸브 타이밍 장치 {VALVE TIMING SYSTEM}

본 발명은 내연기관용 출력 장치에 관한 것으로서, 특히 연소실 마다 다중 흡입 및 배기 밸브를 갖는 엔진에 적용되는 내연기관용 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.

많은 장치가 내연기관의 출력을 증가시키기 위해 개발되어 왔다. 이러한 장치 중 일부는 다중 밸브와 가변형 밸브 타이밍 장치를 이용한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 캠 및 캠 종동체의 개략적인 사시도이며,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캠 및 캠 종동체의 개략적인 측면도이며,

도 3은 도 2에 도시된 캠 종동체의 개략적인 평면도이며,

도 4는 도 3에 도시된 4개의 캠 종동체를 조절하는 조절 로드 조립체를 개략적으로 도시한 도면이며,

도 5는 도 4에 도시된 캠 종동체 및 회전 수단의 개략적인 확대도이며,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캠 종동체의 평면도이며,

도 7은 푸시 로드식 엔진에 적용되는 본 발명에 따른 실시예의 사시도이며,

도 8은 도 7에 도시된 오버헤드 캠 엔진(overhead cam engine)에서 캠 종동체 조립체의 단면도이며,

도 9는 도 8에서 화살표 IX의 방향을 따라 도시한 개략적인 단면도이다.

본 발명은,

폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 밸브를 이동시키고 V형 프로파일을 구비하는 결합면을 가지는 캠 종동체,

캠 샤프트 상에 위치되어 상기 캠 샤프트에 의해 구동되며, 상기 캠 종동체의 결합면과 결합하고 상기 밸브를 작동시키기 위해 상기 캠 종동체를 이동시키는 접촉면을 구비하고 있으며, 상기 접촉면이 상기 캠 종동체의 결합면의 V형 프로파일에 대체로 상보적인 V형 프로파일을 가지는 캠, 및

상기 캠 종동체가 비회전 위치에 있을 때 보다, 상기 캠의 회전 이동 동안, 상기 캠의 형상 맞춤형 접촉면과 상기 캠 종동체의 형상 맞춤형 결합면이 서로 더 빨리 결합하고 더 늦게 분리되도록 상기 캠의 이동 평면에 대해 상기 캠 종동체를 회전 위치로 회전시키는 회전 수단을 포함하며,

두 개의 로커 삽입체가 상기 캠 종동체의 결합면을 형성하고, 상기 로커 삽입체는 각각 상기 캠의 이동 평면에 대해 상기 캠 종동체의 회전시 상기 로커 삽입체의 종방향 축선을 중심으로 요동하는 가변형 밸브 타이밍 장치를 제공하는 것이다.

이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 캠(1)은 형상 맞춤형(contoured) 외부면 또는 접촉면(2)을 구비하고 있다. 이러한 형상맞춤형(the contour)은 소정의 원하는 형상일 수도 있지만 바람직하게는 V 형상이다. 캠(1)은 내연기관에 수직하게 캠 샤프트(3) 상에 지지되어 있다.

캠 종동체(4)는 밸브(도시되지 않음)를 작동시키며, 소정의 원하는 형태의 형상 맞춤형 상부 결합면(5)을 구비하고 있다. 그러나, 캠 종동체(4)의 상부 형상 맞춤형 결합면(5)과 캠(1)의 형상 맞춤형 접촉면(2)은 상보적인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 캠 종동체(4)의 형상 맞춤형 상부 결합면(5)은 소정의 원하는 각도로 형성된 벽을 갖는 V형 리세스(6)이다.

본 발명의 타이밍 장치의 일반적인 작동은, 캠 샤프트가 엔진 속도의 1/2과 같이 엔진 속도에 의해 결정되는 속도로 회전될 때 캠이 캠 샤프트 축선 둘레를 회전하여 로브(lobe)의 캠 결합면이 캠 종동체와 결합하여 밸브를 개폐시킨다는 점에서, 다른 표준 타이밍 장치와 동일하다.

그러나, 본 발명에서 캠 종동체(4)는 엔진 속도에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 필요한 각도 만큼 캠 종동체의 축선(7)을 중심으로 회전한다. 따라서, V형 리세스(6) 및 캠의 상보적인 V형 접촉면(2)이 정렬시 약간 벗어나므로, 이에 따라 V형 리세스(6) 및 캠(1)의 상보적인 V형 접촉면(2)이 정렬되어 있을 때 보다, 캠 로브의 접촉면이 더 높은 지점에서 V형 리세스(6)의 기울어진 면과 결합되는데, 이는 싸이클 상으로 보면 더 빨리 결합하고 더 늦게 분리되는 것이다. 따라서, 밸브는 더 빨리 개방되고 더 늦게 폐쇄되어, 엔진 회전수가 증가됨에 따라 밸브를 개방시키는 싸이클의 주기(degree of the cycle)를 증가시킨다.

도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 캠(1)의 접촉면(2)과 캠 종동체(4)의 기하학적으로 정교한 정렬을 유지시키고 캠(1)의 마모를 줄이기 위해 두 개의 로커 삽입체(8)가 V형 리세스(6) 내에 위치되어 있다. 캠(1)의 형상 맞춤형 접촉면(2)에 의해, 캠(1)과 캠 종동체(4)가 결합할 때 로커 삽입체(8)는 캠 종동체(4) 내에 끼워맞춤되어서, 캠(1)이 회전하고 캠 종동체(4)가 왕복 회전하는 동안 로커 삽입체(8)는 로커 삽입체 각각의 축선(9,10)을 중심으로 회전(즉, 요동)한다.

캠 종동체(4)를 회전시키는 하나의 방법이 도 4 및 도 5에 도시되어 있는데, 여기서 조절 요크(11)는 일단부가 두 개의 볼트(13)에 의해 캠 종동체(4)에 피봇식으로 연결되어 있고 다른 단부가 조절 로드(12)에 피봇식으로 연결되어 있다. 이러한 요크(11)는 샤프트(14)에 의해 조절 로드(12) 내의 부유형 볼 조립체(15)에 연결되어 있다. 캠 종동체(4)의 각도 위치는 좌측 나사형 로드(17) 및, 조절 로드(12)에 결합되는 우측 나사형 로드(18)를 갖는 조절 너트(16)에 의해 조정된다. 조절 로드(12)의 이동은 엔진 회전수 또는 구동 모드에 의해 자동 조절되거나, 또는 원심력에 의해 조절될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 로커 삽입체(8)는 각각의 그루브(20)내로 미끄러져 들어가는 단부(19)를 갖추고 있는데, 이에 의해 삽입체(8)가 리세스(21) 밖으로 빠지는 것이 방지된다.

도시되지 않은 다른 실시예에서, 특별한 캠 종동체의 두 개의 로커 삽입체의 각각의 결합면과 캠의 각각의 상보적인 결합면의 각도가 상이하여 밸브의 폐쇄가 덜 지연되거나 지연되지 않으면서 밸브가 전진할 수 있고, 또는 그 반대도 될 수 있다. 또한, 로커 삽입체의 결합면은 캠 종동체의 둘레로부터 캠 종동체(4)의 중심선(26)쪽으로 기울어질 수도 있다(도 3).

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 푸시 로드식 엔진에 적용될 수 있다. 캠 종동체(4)와 캠(1)의 작동을 조절하는 방법은 다른 실시예와 동일하다. 그러나, 가변형 밸브 타이밍과 관련된 조정을 설정하기 위해서는 접근할 수 있어야 하기 때문에, 캠 샤프트(3), 캠 종동체(4) 및 조절부는 전체로서 엔진으로부터 제거될 수 있는 단일 조립체 내에 위치되는 것이 바람직하다. 도 7은 쌍을 이룬 흡입 및 배기 밸브 장치를 도시하고 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 캠 종동체 중심선(7)은 밸브 스템 중심(23)으로부터 오프셋되어 있다. 반원형 그루브(24)는 캠 종동체(4)의 하부(25)에서 밀링 가공되어서 밸브 스템(22)에 대한 캠 종동체(4)의 회전을 지지한다. 반원형 그루브(24)는 깊이가 변하도록 밀링 가공되어서, 캠 종동체가 회전될 때 태핏 간극이 유지되도록 한다.

상기 구성에서 유압식 밸브 리프터는 태핏 간극의 약간의 변경을 거의 보상한다. 이는 푸시 로드식 엔진에 주로 적용된다.

본 발명의 범위 또는 개념을 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 상기한 실시예는 변경 및 개조될 수 있음은 명백하다.

Claims (5)

1. 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 밸브를 이동시키고 V형 프로파일을 구비하는 결합면을 가지는 캠 종동체,

   캠 샤프트 상에 위치되어 상기 캠 샤프트에 의해 구동되며, 상기 캠 종동체의 결합면과 결합하고 상기 밸브를 작동시키기 위해 상기 캠 종동체를 이동시키는 접촉면을 구비하고 있으며, 상기 접촉면이 상기 캠 종동체의 결합면의 V형 프로파일에 대체로 상보적인 V형 프로파일을 가지는 캠, 및

   상기 캠 종동체가 비회전 위치에 있을 때 보다, 상기 캠의 회전 이동 동안, 상기 캠의 형상 맞춤형 접촉면과 상기 캠 종동체의 형상 맞춤형 결합면이 서로 더 빨리 결합하고 더 늦게 분리되도록 상기 캠의 이동 평면에 대해 상기 캠 종동체를 회전 위치로 회전시키는 회전 수단을 포함하며,

   두 개의 로커 삽입체가 상기 캠 종동체의 결합면을 형성하고, 상기 로커 삽입체는 각각 상기 캠의 이동 평면에 대해 상기 캠 종동체의 회전시 상기 로커 삽입체의 종방향 축선을 중심으로 요동하는,

   가변형 밸브 타이밍 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 로커 삽입체가 상기 캠 종동체의 리세스내에 위치되며, 상기 캠 종동체의 리세스는 상기 각각의 리세스에 상기 로커 삽입체가 유지되도록 상기 로커 삽입체의 단부가 미끄러져 들어가는 그루브를 구비하고 있는,

   가변형 밸브 타이밍 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전 수단은 조절 로드를 포함하며, 상기 각각의 캠 종동체는 대체로 U형 요크의 아암들 사이에 유지되며, 각각의 상기 요크는 상기 조절 로드에 피봇식으로 연결되어 있는,

   가변형 밸브 타이밍 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 상기 요크는 부유형 볼 조립체에 의해 상기 조절 로드에 피봇가능하게 연결되는,

   가변형 밸브 타이밍 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 조절 로드는 필요할 때 상기 캠과 상기 캠 종동체가 정렬하도록 상기 각각의 부유형 볼 조립체 사이에 상기 조절 로드의 길이를 변화시키는 수단을 구비하고 있는,

   가변형 밸브 타이밍 장치.