KR100757292B1 - 내연 기관용 밸브 트레인 - Google Patents

Abstract

밸브 트레인은 흡입 캠(21)에 의해 일차 진동 중심선(L4) 둘레에서 진동되는 일차 로커 아암(50)과, 밸브 구동력(F1)을 흡입 밸브(14)로 전달하고 이차 진동 중심선(L5) 둘레에서 진동되는 이차 로커 아암(60)과, 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)을 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)이 함께 회전하도록 지지하는 홀더(30)를 포함한다. 최대 리프트량이 최대가 되는 밸브 작동 특성이 얻어지는 진동 위치에 홀더(30)가 접근함에 따라, 캠 로브 부분(21b)이 일차 로커 아암(50)의 롤러(53)와 접촉하는 접촉 위치(P1)는 흡입 캠(21)의 회전 중심선(L2)과 홀더 진동 중심선(L3)을 통과하는 특정한 직선(L10)에 접근한다.

Description

내연 기관용 밸브 트레인{VALVE TRAIN FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관용 밸브 트레인에 관한 것으로, 보다 상세히는 흡입 밸브 및 배출 밸브 중 적어도 하나로 이루어지는 기관(엔진) 밸브의 개폐 타이밍과 최대 리프트량을 비롯한 밸브 작동 특성을 변경시킬 수 있는 밸브 트레인에 관한 것이다.

엔진 밸브의 밸브 작동 특성이 밸브 작동 캠의 밸브 구동력을 엔진 밸브로 전달하는 전동 기구를 지지하는 진동 부재의 진동 위치에 따라 변경되는 내연 기관용 밸브 트레인으로서는, 예컨대 일본 특허 공개 공보 제JP-A-7-91217호에 개시된 밸브 트레인이 있다. 상기 일본 특허 공개 공보 제JP-A-7-91217호에 개시된 밸브 트레인은 내연 기관에 의해 회전 구동되는 구동 샤프트와, 이 구동 샤프트의 외주부에 회전 가능하게 배치되어 실린더 헤드 상에 회전 가능하게 마련되는 캠샤프트와, 이 캠샤프트 상에 형성된 캠과, 지점(支點)으로서 작용하는 피봇 핀을 중심으로 구동 샤프트에 대해 반경 방향으로 진동하도록 되어 있는 디스크 하우징과, 이 디스크 하우징의 내주면 상에 회전 가능하게 지지되는 환형 디스크와, 디스크 하우징을 진동시키는 구동 기구와, 로커 샤프트 상에 피봇 지지되는 로커 아암을 포함하고, 상기 로커 샤프트는 그 일단부가 디스크 하우징 상에 지지되어 캠 및 흡입 밸브와 접촉된다.

여기서, 디스크 하우징이 구동 기구에 의해 진동하게 되면, 환형 디스크의 중심은 구동 샤프트의 축방향 중심에 대해 벗어나게 되기 때문에, 캠과 구동 샤프트의 회전 위상차와 회전 각속도 비율이 변경됨으로써, 흡입 밸브의 작동 각도가 변경된다. 동시에, 로커 아암의 피봇 지점 위치가 디스크 하우징과 함께 진동하는 로커 샤프트의 변위를 통해 변경되고, 로커 아암의 타단부가 그 직경 방향을 따라 밸브 리프터의 상부면 위에서 이동함으로써, 흡입 밸브에 대한 로커 비율이 변경되어 밸브 리프트량이 변경된다.

일본 특허 공개 공보 제JP-A-7-91217호에 개시된 관련 기술에 있어서, 캠과 로커 아암 사이의 캠 접촉 위치는 캠의 회전 중심선과 디스크 하우징의 진동 중심선을 통과하는 직선 상에서 상기 진동 중심선과 직각으로 교차하는 평면에 실질적으로 위치되기 때문에, 로커 아암이 캠의 로브(lobe) 부분과 접촉할 때에 캠 접촉 위치에 작용하는 밸브 구동력을 기초로 하여 디스크 하우징에 작용하는 모멘트가 감소됨으로써, 디스크 하우징을 진동시키는 데에 필요한 구동 기구의 구동력이 감소된다. 그러나, 로커 아암은 캠 및 흡입 밸브 전부와 접촉하기 때문에, 관련 기술은 다음의 단점을 갖고 있다.

즉, 로커 아암을 캠의 기초원과 접촉되게 하면서 흡입 밸브의 폐쇄 상태를 유지하고자 하는 경우에, 캠 접촉 위치는 캠의 기초원 상에서 대폭 이동될 수 없기 때문에, 디스크 하우징의 진동에 의한 로커 아암의 피봇 지지 위치의 진동량은 비교적 작은 값으로 제한되고, 이는 회전 위상차, 회전 각속도 및 로커 비율의 변화 를 크게 할 수 없음으로써, 흡입 밸브의 개폐 타이밍 및 최대 리프트량의 제어 범위의 증대를 어렵게 한다. 또한, 피봇 지점 위치와 피봇 핀 위치가 캠과 흡입 밸브 사이의 위치 관계로부터 무조건적으로 결정되기 때문에, 로커 아암과 피봇 핀의 배치 자유도가 제한되고, 예컨대 비교적 콤팩트한 실린더 헤드를 갖는 내연 기관의 경우에, 밸브 트레인과 이 밸브 트레인 주위에 배치되는 엔진의 주변 부재와의 간섭을 피할 수 없어, 제한된 공간 내에서 관련 기술의 밸브 트레인을 배치하는 데에 어려움이 있고, 그 결과 관련 기술의 밸브 트레인은 전술한 내연 기관에 채택될 수 없다는 우려가 발생할 수 있다. 또한, 흡입 밸브 및 진동 중심선과 로커 아암의 접촉 위치 사이에 특정한 위치 관계를 갖고자 할 때에, 캠 접촉 위치, 회전 중심선 및 진동 중심선 사이의 회전 관계 외에, 자유도가 또한 감소된다.

본 발명은 전술한 관점에서 이루어졌다. 본 발명의 목적은 밸브 작동 캠의 밸브 구동력을 엔진 밸브로 전달하는 전동 기구를 포함하고, 밸브 작동 특성이 전동 기구의 홀더의 진동 위치에 따라 변경되며, 홀더를 진동시키는 구동 기구의 크기가 구동 기구의 구동력을 감소시킴으로써 콤팩트해질 수 있고, 밸브 작동 특성의 제어 범위가 크게 설정될 수 있으며 전동 기구의 배치 자유도가 증대될 수 있는 내연 기관용 밸브 트레인을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 홀더의 진동으로 인한 밸브 접촉부 또는 엔진 밸브의 마모 진행을 억제할 수 있는 밸브 트레인을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 구동 기구의 구동력을 더욱 감소시키는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면,

엔진의 회전과 동시에 회전 중심선 둘레에서 회전하는 밸브 작동 캠과,

흡입 밸브와 배출 밸브 중 하나 이상을 포함하는 엔진 밸브와,

상기 엔진 밸브를 개방 및 폐쇄 상태에서 작동시키도록 밸브 작동 캠의 밸브 구동력을 엔진 밸브로 전달하는 전동 기구로서, 밸브 작동 캠과 접촉하는 접촉부를 갖고 밸브 작동 캠에 의해 일차 진동 중심선 둘레에서 진동되는 일차 진동 부재와, 엔진 밸브와 접촉하는 밸브 접촉부를 갖고, 밸브 구동력을 일차 진동 부재를 통해 엔진 밸브로 전달하며, 이차 진동 중심선 둘레에서 진동되는 이차 진동 부재와, 상기 일차 진동 부재 및 이차 진동 부재를 진동식으로 지지하여, 일차 및 이차 진동 중심선이 함께 회전하고 밸브 작동 캠의 회전 중심선과 상이한 홀더 진동 중심선 둘레에서 회전되는 홀더를 구비하는 것인 전동 기구와,

홀더의 진동 위치에 따라 엔진 밸브의 개폐 타이밍과 최대 리프트량을 비롯한 밸브 특성을 제어하도록 홀더를 구동시키는 구동 기구

를 구비하고, 홀더의 진동 위치가 최대 리프트량이 최대가 되는 밸브 작동 특성이 얻어지는 예정된 위치에 접근함에 따라, 밸브 작동 캠의 캠 로브 부분과 캠 접촉부가 서로 접촉하는 캠 접촉 위치는 홀더 진동 중심선과 회전 중심선을 통과하는 특정한 직선에 접근하는 것인 내연 기관용 밸브 트레인이 제공된다.

이 구성에 따르면, 밸브 구동력의 작용선이 캠 접촉 위치가 특정한 직선 상에 놓일 때에 특정한 직선 상에 위치되기 때문에, 일차 진동 부재를 통해 인가되는 밸브 구동력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하도록 홀더 진동 중심선 둘레에서 발생되는 모멘트가 제로가 된다. 이 점으로부터, 홀더가 엔진 밸브의 최대 리프트량이 최대가 되는 밸브 특성이 얻어지는 진동 위치에 접근함에 따라 최대 리프트량이 증가되기 때문에 밸브 구동력이 증대되며, 홀더에 작용하는 모멘트는 특정한 직선에 대한 캠 로브 부분 상의 캠 접촉 위치의 접근에 의해 감소될 수 있고, 이에 의해 모멘트에 대항하여 홀더를 진동시키는 구동 기구의 구동력이 감소될 수 있다. 또한, 밸브 작동 캠과 엔진 밸브 사이의 접촉 상태가 밸브 작동 캠 및 엔진 밸브와 각각 접촉하는 일차 및 이차 진동 부재로 인해 별개의 진동 부재에 의해 설정될 수 있고, 일차 및 이차 진동 중심선이 홀더와 함께 진동한다. 이에 따라, 일차 및 이차 진동 부재 중 하나의 이동량이 밸브 작동 특성의 제어 범위를 크게 설정하도록 홀더의 진동에 의해 증가되는 경우라도, 일차 및 이차 진동 중심선 중 하나가 이동하고 다른 하나는 이동하지 않는 경우에 비해, 일차 및 이차 진동 부재의 상대 이동량이 작은 수준으로 억제될 수 있다.

본 발명의 제1 양태에 있어서 본 발명의 제2 양태에 따르면, 엔진 밸브와 접촉하는 밸브 접촉면을 갖는 밸브 접촉부가 홀더 진동 중심선과 교차하는 위치에 마련되는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 밸브 접촉면이 홀더 진동 중심선에 가깝게 존재하기 때문에, 엔진 밸브와 밸브 접촉면의 접촉 위치인 밸브 접촉 위치가 홀더의 진동에 의해 트리거되는 이차 진동 중심선의 진동으로 인해 이동되는 경우라도, 결과적인 이동량이 감소됨으로써, 밸브 접촉부의 크기를 감소시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 제1 양태에 있어서 본 발명의 제3 양태에 따르면, 밸브 접촉부는 엔진 밸브의 밸브 샤프트와 접촉하고,

홀더 진동 중심선은 밸브 샤프트의 축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트의 연장부 상에 배치되며,

캠 접촉 위치가 캠 로브 부분의 정점에 위치된 경우에, 캠 접촉 위치는 특정한 직선 상에 위치되는 것이 더욱 바람직하다.

이 구성에 따르면, 밸브 샤프트의 연장부 상에 배치된 홀더 진동 중심선과 엔진 밸브로부터의 반응력의 작용선 사이의 거리가 밸브 샤프트의 범위 내에서 작게 유지되기 때문에, 엔진 밸브의 반응력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 감소될 수 있다. 또한, 최대의 밸브 작동력이 홀더의 특정한 진동 위치에서 작용할 때에, 밸브 구동력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 제로가 되기 때문에, 모멘트에 대항하여 홀더를 진동시키는 구동 기구의 구동력이 감소될 수 있다.

본 발명의 제1 양태에 있어서 본 발명의 제4 양태에 따르면, 밸브 접촉부는 엔진 밸브의 밸브 샤프트와 접촉하고,

홀더 진동 중심선은 밸브 샤프트의 축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트의 연장부 상에 배치되며,

캠 접촉부는 캠 접촉 위치가 홀더 진동 중심선과 회전 중심선을 통과하는 특정한 직선 상에 위치될 수 있도록 배치되는 것이 더욱 바람직하다.

이 구성에 따르면, 밸브 샤프트의 연장부 상에 배치된 홀더 진동 중심선과 엔진 밸브로부터의 반응력의 작용선 사이의 거리가 밸브 샤프트의 범위 내에서 작게 유지되기 때문에, 엔진 밸브의 반응력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 감소될 수 있다. 또한, 캠 로브 부분 상의 캠 접촉 위치가 특정한 직선 상에 또는 그 근처에 존재하는 상태에서, 밸브 구동력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 감소될 수 있어, 모멘트에 대항하여 홀더를 진동시키는 구동 기구의 구동력이 감소될 수 있다.

제1 양태에 설명된 발명에 따르면, 다음의 이점이 제공된다. 즉, 홀더를 진동시키는 구동 기구의 구동력이 감소될 수 있기 때문에, 구동 기구의 크기가 콤팩트해진다. 엔진 밸브와 밸브 작동 캠의 접촉 상태가 별개의 진동 부재에 의해 설정될 수 있기 때문에, 전동 기구의 배치 자유도가 증가되어 본 발명의 적용 범위가 확대될 수 있다. 또한, 일차 및 이차 진동 부재의 상대 이동량이 작은 수준으로 억제될 수 있기 때문에, 밸브 작동 특성의 제어 범위가 크게 설정될 수 있다.

제2 양태에 설명된 발명에 따르면, 여기서 참조한 제1 양태에 제공된 이점 외에, 다음의 이점이 제공된다. 즉, 밸브 접촉 위치가 홀더의 진동으로 인해 이동되게 되는 경우라도 이동량이 작기 때문에, 홀더의 진동에 기여하는 밸브 접촉면의 마모 진행이 억제된다. 또한, 밸브 접촉부의 크기가 작게 이루어질 수 있기 때문에, 이차 진동 부재가 소형화된다.

제3 양태에 설명된 발명에 따르면, 여기서 참조한 제2 양태에 제공된 이점 외에, 다음의 이점이 제공된다. 즉, 엔진 밸브의 반응력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 감소될 수 있기 때문에, 이 점에서 본 발명은 구동 기구의 구동력의 감소에 기여할 수 있다. 또한, 특정한 진동 위치에서 최대 밸브 구동력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 제로가 되기 때문에, 구동 기구의 구동력이 추가로 감소될 수 있어, 구동 기구를 콤팩트하게 한다.

제4 양태에 설명된 발명에 따르면, 여기서 참조한 제3 양태에 제공된 이점 외에, 다음의 이점이 제공된다. 즉, 엔진 밸브의 반응력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 감소될 수 있기 때문에, 이 점에서 본 발명은 구동 기구의 구동력의 감소에 기여할 수 있다. 또한, 밸브 구동력을 기초로 하여 홀더 상에 작용하는 모멘트가 제로가 되기 때문에, 구동 기구의 구동력이 추가로 감소될 수 있어, 구동 기구를 콤팩트하게 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 보여주는, 본 발명의 밸브 트레인을 갖는 내연 기관의 주요부의 단면도.

도 2는 도 1의 주요부의 확대도로서, 실린더 헤드에 관하여 도 3의 화살표 IIa-IIa에 의해 지시된 선을 따라 취하여 동일한 화살표에 의해 지시된 방향에서 본 단면도와, 전동 기구에 관하여 도 3의 화살표 IIb-IIb에 의해 지시된 선을 따라 취하여 동일한 화살표에 의해 지시된 방향에서 본 단면도.

도 3은 내연 기관의 실린더 헤드 덮개가 탈착된 상태에서 도 1의 화살표 III에 의해 지시된 방향에서 본 밸브 트레인의 도면.

도 4는 도 3의 화살표 IV-IV에 의해 지시된 선을 따라 취하여 동일한 화살표에 의해 지시된 방향에서 본 단면도.

도 5는 도 1에 도시된 밸브 트레인의 밸브 작동 특성을 보여주는 그래프.

도 6은 도 1에 도시된 밸브 트레인의 최대 밸브 작동 특성이 달성된 경우에 흡입 작동 기구의 작동을 설명하는 도면.

도 7은 도 1에 도시된 밸브 트레인의 최소 밸브 작동 특성이 달성된 경우에 흡입 작동 기구의 작동을 설명하는 도면.

도 8은 도 1에 도시된 밸브 트레인의 중간 밸브 작동 특성이 달성된 경우에 흡입 작동 기구의 작동을 설명하는 도면.

도 9는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 도 6에 대응하는 도면.

이하, 본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예를 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 밸브 트레인이 마련된 내연 기관(E)은 오버헤드 캠샤프트, 수냉식, 직렬 4 실린더, 4 행정 내연 기관으로서, 그 캠샤프트가 차량의 횡방향으로 연장되도록 차량 내에 횡방향으로 장착된다. 내연 기관(E)은 4 실린더(1)가 일체로 형성되는 실린더 블록(2)과, 이 실린더 블록(2)의 상단부에 연결되는 실린더 헤드(3)와, 이 실린더 헤드(3)의 상단부에 연결되는 실린더 헤드 덮개(4)를 포함하고, 상기 실린더 블록(2), 실린더 헤드(3) 및 실린더 헤드 덮개(4)가 내연 기관(E)의 엔진 본체를 구성한다.

본 명세서에 있어서, 수직 방향은 실린더(1)의 실린더 축선 방향(A1)과 일치하는 방향을 나타내고, 상방은 실린더 헤드(3)가 실린더 축선 방향(A1)으로 실린더(1)에 대해 배치되는 방향을 나타낸다. 또한, 단면 형상은 모두 후술하는 홀더 진동 중심선(L3), 일차 진동 중심선(L4), 이차 진동 중심선(L5) 또는 회전 중심선(L2)과 직각으로 교차하는 평면(이하, 간단하게 직교 평면이라 함)에서의 단면 형상을 의미한다. 여기서, 이 직교 평면은 또한 모두 후술하는 홀더(30), 일차 로커 아암(50) 또는 이차 로커 아암(60)의 진동 방향에 대해 평행한 평면인 진동 평면을 구성한다.

각 실린더(1)에는 연결 로드(6)에 의해 크랭크샤프트에 연결된 피스톤(5)이 내부에서 자유롭게 왕복 운동을 하도록 끼워지는 실린더 보어가 형성되어 있다. 실린더 헤드(3)에는, 개개의 실린더(1)에 각각 대응하도록 실린더 축선 방향(A1)으로 실린더 보어와 대향하는 표면에 연소실(7)이 형성되고, 한쌍의 흡입 개구가 있는 흡입구(8)와 한쌍의 배출 개구가 있는 배출구(9)가 또한 각 연소실(7)로 개방되도록 실린더 헤드(3)에 형성된다. 실린더 헤드(3)에는 스파크 플러그(10)가 장착되어 이 스파크 플러그(10)에 연결된 점화 코일(11)과 함께 그 배출측에서 실린더(3) 내에 형성된 삽입 구멍으로 삽입되도록 되어 있다.

여기서, 내연 기관(E)의 흡입측은 흡입 밸브(14) 또는 흡입구(8)에 대한 입구(8a)가 기준면(H1)에 대해 배치되는 쪽을 의미하며, 상기 기준면은 실린더 축선(L1)을 포함하고 또한 캠샤프트(20)의 회전 중심선(L2)을 구성하는 흡입 캠(21)과 배출 캠(22)의 회전 중심선(L2)에 대해 평행하며, 내연 기관(E)의 배출측은 배출구(9)로부터의 출구(9a) 또는 배출 밸브(15)가 배치되는 쪽을 의미한다. 이 때에, 흡입측은 기준면(H1)에 대한 한 쪽과 다른 쪽 중 하나인 반면에, 배출측은 한 쪽과 다른 쪽 중 다른 하나이다.

실린더 헤드(3)에 있어서, 일차 엔진 밸브로서 기능하는 한쌍의 흡입 밸브(14)와 이차 엔진 밸브로서 기능하는 한쌍의 배출 밸브(15)가 각 실린더(1)에 마련되고, 흡입 밸브(14)와 배출 밸브(15)는 각각 밸브 가이드(12) 내에 지지되어 그 밸브 가이드 내에서 왕복 운동하도록 되어 있고 보통은 폐쇄 방향으로 편향되어 있다. 각 실린더(1)에 속하는 한쌍의 흡입 밸브(14)와 한쌍의 배출 밸브(15)는 밸브 트레인(V)에 의해 개폐되도록 작동되어 한쌍의 흡입 개구와 한쌍의 배출 개구를 각각 개폐시킨다. 후술되는 구동 샤프트(29)를 구동시키는 전동 모터(28)를 제외한 밸브 트레인(V)은 실린더 헤드(3)와 실린더 헤드 덮개(4)에 의해 형성되는 실린더 챔버(16) 내에 배치된다.

내연 기관(E)은 흡입계(17)와 배출계(18)를 더 포함한다. 에어 클리너, 스로틀 밸브 및 흡입구(8) 내로 연소용 공기의 도입을 위한 흡입 매니폴드(17a)를 포함하는 흡입계(17)는 각 흡입구(8)의 개구가 개방하도록 되어 있는 실린더 헤드(3)의 흡입측의 한쪽에 장착되는 반면에, 연소실로부터 배출 매니폴드(18a) 내로 유동하는 배출 가스를 배출구(9)를 통해 외측으로 안내하기 위한 배출 매니폴드(18a)를 포함하는 배출계(18)는 각 배출구(9)의 개구가 개방하도록 되어 있는 실린더 헤드(3)의 배출측의 한쪽에 장착된다. 또한, 흡입 공기에 연료를 공급하는 연료 공급계인 연료 분사 밸브(19)는 실린더 헤드(3)의 흡입측에 마련된 삽입 구멍 내로 삽입되도록 실린더 헤드(3)에 장착되어 각 실린더(1)의 흡입구(8)와 대향한다.

흡입계(17)를 통해 인입된 공기는 피스톤(5)이 하강하는 흡입 행정에서 개방되는 흡입 밸브(14)를 통해 흡입구(8)로부터 연소실(7) 내로 더 인입되어, 공기가 연료와 혼합된 상태로 피스톤(5)이 하강하는 압축 행정에서 압축된다. 공기/연료 혼합기는 연소를 위해 압축 행정의 최종단에서 스파크 플러그(10)에 의해 점화되고, 피스톤이 하강하는 동력 행정에서 연소 가스의 압력에 의해 구동되는 피스톤(5)은 연결 로드(6)를 통해 크랭크샤프트를 구동 및 회전시킨다. 연소 가스는 피스톤(5)이 하강하는 배기 행정에서 개방되는 배출 밸브(15)를 통해 연소실(7)로부터 배출구(9) 내로 배출 가스로서 방출된다.

도 2를 참조하면, 실린더 헤드(3) 상에 마련된 밸브 트레인(V)은 크랭크샤프트의 회전 중심선에 평행한 회전 중심선(L2)을 갖도록 실린더 헤드(3) 상에 회전 가능하게 지지되는 단일의 캠샤프트(20)를 포함하고, 한쌍의 이차 밸브 작동 캠을 구성하는 캠샤프트(20) 및 배출 캠(22)(도 3 참조)과 함께 회전하도록 캠샤프트(20) 상에 마련된 일차 밸브 작동 캠인 흡입 캠(21)과, 흡입 캠(21)의 회전에 응답하여 흡입 밸브(14)를 개폐되도록 작동시키는 흡입 작동 기구와, 배출 캠의 회전에 응답하여 배출 밸브(15)를 개폐되도록 작동시키는 배출 작동 기구를 더 포함한다. 이 실시예에서, 흡입 작동 기구는 내연 기관(E)의 작동 조건에 따라 흡입 밸브(14)의 개폐 타이밍과 최대 리프트를 비롯한 밸브 작동 특성을 제어할 수 있는 가변 특성 기구로 이루어진다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 흡입 밸브(14)와 배출 밸브(15) 사이에서 기준면(H1)에 대해 직교 방향(A2)으로 위치되고, 기준면(H1)과 직각으로 교차하며, 밸브 챔버(16)의 하벽에 더 가깝게 위치되는 캠샤프트(20)는 실린더 헤드(3)에 일체로 마련되는 캠샤프트 홀더 상에 회전 가능하게 지지된다. 캠샤프트 홀더는 회전 중심선 방향(A3)으로 특정 간격을 두고 실린더 헤드(3) 상에 마련되는 복수 개(여기서는 5개)의 베어링부(23)를 갖는다. 각 베어링부(23)는 실린더 헤드(3)에 일체로 형성된 베어링 벽(23a)과, 이 베어링 벽(23a)에 연결된 베어링 캡(23b)으로 구성된다. 캠샤프트(20)는 크랭크샤프트와 맞물린 상태에서 체인을 포함하는 밸브 작동 전동 기구를 통해 전달되는 크랭크샤프트의 동력에 의해 크랭크샤프트의 절반의 회전 속도로 회전 구동되는데, 상기 체인은 크랭크샤프트의 샤프트 단부와 캠샤프트(20)의 샤프트 단부 사이에서 연장되는 무단 전동 벨트이다. 이에 따라, 캠샤프트(20), 흡입 캠(21) 및 배출 캠(22)은 엔진의 회전인 크랭크샤프트의 회전과 동시에 회전한다. 또한, 단일의 흡입 캠(21)이 회전 중심선 방향(A3)으로 한쌍의 배출 캠(22) 사이에 배치된다.

배출 작동 기구는 배출 캠(22)의 밸브 구동력을 각 배출 밸브(15)에 전달하여 배출 밸브(15)를 개폐되도록 작동시키는 전동 기구(Me)를 포함한다. 전동 기구(Me)는 캠샤프트(20)와 평행하고 기준면(H1)과 직각으로 교차하도록 캠샤프트(20) 위에 직접 배치되고 각 베어링 캡(23b)과 한쌍의 삼차 진동 부재로서의 삼차 로커 아암인 배출 로커 아암 상에 고정 지지되는 단일의 지지 샤프트로서의 로커 샤프트(24)를 포함한다. 피봇 지지부로서 기능하는 로커 샤프트(24) 상의 지점부(25c)에 진동식으로 지지되는 각 로커 아암(25)은, 배출 로커 아암(25)의 단부로 구성되는 캠 접촉부(25a)에 구비된 롤러(26)를 통해 배출 캠(22)과 접촉하고, 배출 로커 아암(25)의 타단부로 구성되는 밸브 접촉부(25b)에 구비된 조정 나사(27)를 통해 배출 밸브(15)의 밸브 샤프트로서의 배브 스템(15a)과 접촉한다. 여기서, 배 출 로커 아암(25)에 있어서, 밸브 접촉부(25b)는 배출 밸브(15)에 더 가깝게 위치된 지점이고, 또한 밸브 스프링(13)이 연장 및 수축되는 방향[후술하는 축선(L8)과 평행한 방향)으로 밸브 스프링(13)의 연장부 상에 위치되는 지점이다. 이 때에, 배출 로커 아암(25)에 있어서, 지점부(25c)는 캠 접촉부(25a)와 캠 접촉부(25b) 사이의 지점인 중간 부분에 마련된다. 후술하는 조정 나사(27)와 조정 나사(65)는, 예컨대 밸브 간극을 적절한 값으로 조정하기 위한 것이다.

흡입 작동 기구는 흡입 캠(21)의 밸브 구동력(F1)(도 6 참조)을 각 흡입 밸브(14)에 전달하여 흡입 밸브(14)를 개폐되도록 작동시키는 전동 기구(Mi)와, 이 전동 기구(Mi) 상에 마련된 가동 홀더(30)를 구동시키는 액츄에이터로서의 전동 모터(28)를 갖는 구동 기구(Md)를 포함함으로써, 흡입 밸브(14)의 밸브 작동 특성은 구동 기구(Md)에 의해 이동하도록 구동되는 홀더(30)의 이동 위치에 따라 제어된다.

전동 기구(Mi)는 실린더 헤드(3)에 대한 회전 중심선(L2)에 평행한 홀더 진동 중심선(L3)을 중심으로 진동하여 전동 모터(28)의 작동에 응답하여 진동하도록 지지되는 홀더(30)와, 일차 진동 중심선(L4)을 중심으로 진동하여 흡입 캠(21)의 회전에 응답하여 진동하도록 지지되는 일차 진동 부재로서의 일차 로커 아암(50)과, 이차 진동 중심선(L5)을 중심으로 진동하여 이차 로커 아암(50)의 진동에 응답하여 진동하도록 홀더 상에 지지되는 이차 진동 부재로서의 이차 로커 아암(60)을 포함한다. 이차 로커 아암(60)은 일차 로커 아암(50)에 의해 전달된 밸브 구동력(F1)을 흡입 밸브(14)에 전달한다. 따라서, 이 실시예에 있어서, 흡입 밸브(14) 를 개폐되도록 작동시키는 흡입 로커 아암은 복수 개의 로커 아암으로 구성되고, 여기서 로커 아암의 군은 일차 로커 아암(50)과 이차 로커 아암(60)으로 구성된다.

구동 기구(Md)는 밸브 챔버(16) 외측의 실린더 헤드 덮개(4) 상에 장착되는 전동 모터(28)와, 실린더 헤드(3)에 대해 진동하여 가역 전동 모터(28)에 의해 회전 구동됨으로써 홀더(30)를 진동시키도록 지지되는 구동 샤프트(29)를 포함한다.

여기서, 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)과 구동 샤프트(29)의 회전 중심선(L6)은 흡입 캠(21) 및 배출 캠(22)의 회전 중심선(L2)과 상이한 홀더 진동 중심선(L3)에 평행하다. 또한, 홀더 진동 중심선(L3)과 회전 중심선(L2)은 흡입측에 위치되는 반면에, 회전 중심선(L6)은 배출측에 위치된다.

도 2와 도 3을 참조하면, 각 실린더(1)용 캠샤프트(20) 위에서 회전 중심선 방향(A3)으로 서로 인접한 한쌍의 베어링부(23) 사이에 배치되는 홀더(30)는 실린더 헤드(3)의 흡입측에 위치되어 베어링 캡(23b) 상에 피봇 지지되는 지점부(31)와, 실린더 헤드(3)의 배출측에 위치되는 작용부로서의 기어부(32)를 포함하고, 그 배출측에서 전동 모터(28)의 구동력은 홀더 진동 중심선(L3)과 기어부(32) 사이에 직교 방향으로 배치되고 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)을 각각 지지하는 일차 및 이차 지지부(33, 34)와 구동 샤프트(29)를 통해 작용한다. 또한, 거의 모든 전동 기구(Mi)는 회전 중심선 방향(A3)에서 보았을 때(이하, 측방에서 보았을 때라고 함), 3개의 정점으로서 회전 중심선(L2), 홀더 진동 중심선(L3) 및 회전 중심선(L6)을 갖는 삼각형 내에 배치된다.

측방에서 보았을 때 흡입 캠(21)을 향해 하방으로 만곡되는 L형처럼 보이는 홀더(30)는 홀더 진동 중심선(L3)으로부터 기어부(32)를 향해 선형으로 연장되는 아암형 기부(41)와, 상기 기부(41)로부터 흡입 캠(21)에 접근하는 방향으로 돌출되는 돌출부(42)를 포함한다. 기부(41)는 회전 중심선(L3)에서 서로 대향하는 한쌍의 측벽(43)과, 2개의 측벽(43)을 함께 연결시키고 중심으로서의 홀더 진동 중심선(42)으로부터 방사하는 반경 방향으로 홀더(30)의 최외측 단부로 구성되는 연결벽(44)의 부분(44a)으로 이루어진다. 또한, 돌출부(42)는 각 측벽(43)으로부터 하방으로 연장되는 한쌍의 돌출벽(45)과, 이 한쌍의 돌출벽(45)을 기부(41)에 가깝게 위치된 그 일부에서 연결시키는 연결벽(44)의 잔부(44b)로 이루어진다.

기부(41)는 흡입측에서 배출측으로 거의 직교 방향(A2)으로 연장하도록 캠샤프트(20), 흡입 캠(21) 및 로커 샤프트(24) 위에 배치되고, 지점부(31)는 직교 방향(A2)으로 후술하는 밸브 접촉부와 거의 동일한 위치에 배치되며, 홀더 진동 중심선(L3)은 밸브 스템(14a)의 축선(L7)을 따라 연장되는 흡입 밸브(14)의 밸브 샤프트로서의 밸브 스템(14a)의 연장부(도 2에서, 이점 쇄선으로 도시된 연장부) 상에 배치된다. 이 구성을 채택함으로써, 홀더 진동 중심선(L3)과 흡입 밸브(14)로부터의 반응력(F2; 도 6 참조)의 작용선 사이의 거리는 최대 한계값으로서 밸브 스템(14a)의 범위 내에서 작게 유지된다. 한편, 거의 실린더 축선 방향(A1)으로 연장하도록 배치되는 돌출부(42)는 홀더(30)의 진동 범위 내에서 항상 배출측에 위치된다.

지점부(31)와 이차 지지부(34)는 각 측벽(43) 상에 마련되고, 기어부(32)는 기부(41)로부터 돌출부(42)로 연장하도록 연결벽(43) 상에 마련되며, 일차 지지 부(33)는 각 돌출벽(45) 상에 마련된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 지점부(31)는 베어링 캡(23b)에 형성된 지지부(23c) 상에 피봇 지지된다. 지지부(23c)는 베어링 캡(23b)의 상단부에 볼트에 의해 결합되는 유지 캡(70)과 협동하여 원형 단면을 갖는 구멍(71)을 획정함으로써, 지점부(31) 상에 형성된 지지 샤프트(31a)가 그 구멍(71) 내로 삽입되어 그 내측에서 슬라이드하도록 되어 있다. 이 때에, 인접한 실린더(1)에 속하는 홀더(30)의 지지 샤프트(31a)는 공통의 베어링 캡(23b) 상에 지지된다.

도 2를 참조하면, 기부(41)의 하측부를 구성하는 각 측벽(43)의 하측부에서, 돌출벽(45)이 측벽(43)으로부터 하방으로 돌출되는 쪽의 캠샤프트(20) 부분은 측벽(43)에 가깝게 있는 돌출벽(45) 부분과 협동하여 일차 로커 아암(50)의 주변 상에 배치되는 부재인 로커 샤프트(24)와 홀더(30)를 내부에 수용하기 위한 수용 공간(39a)을 획정하는 수용부(39)를 형성한다. 상기 수용 공간(39a)은 로커 샤프트(24)를 향해 하방으로 개방되어 있다. 여기서, 로커 샤프트(24)가 수용 공간(39a) 내에 수용되는 비율은 홀더(30)가 가장 하방으로 진동할 때(도 2 또는 도 6에 도시된 상태)에 생기는 진동 위치인 예정된 위치로서의 일차 제한 위치를 로커 샤프트(24)가 점유하는 경우에 최대가 된다.

도 3을 또한 참조하면, 기부(41)에 있어서, 지점부(31)를 제외한 부분은 회전 중심선 방향(A3)으로 한쌍의 배출 로커 아암(25) 사이에 배치되고, 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)은 회전 중심선 방향(A3)으로 한쌍의 측벽(43) 사이에 배치된다. 일차 지지부(33)와 일차 진동 중심선(L4)은 배출측에 위치되는 반면에, 이차 지지부(34)와 이차 진동 중심선(L5)은 입력측에 위치된다. 여기서, 홀더 진동 중심선(L3)에 대한 거리는 이차 진동 중심선(L5), 회전 중심선(L2), 일차 진동 중심선(L4) 및 회전 중심선(L6)의 순서로 길게 되어 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 직교 평면과 일차 진동 중심선(L4) 사이의 일차 교차점(C1)과 직교 평면과 이차 진동 중심선(L5) 사이의 이차 교차점(C2)에 있어서, 홀더 진동 중심선(L3)과 일차 교차점(C1) 사이의 거리는 홀더 진동 중심선(L3)과 이차 교차점(C2) 사이의 거리보다 길다.

또한, 홀더(30)의 진동 범위에 있어서, 일차 진동 중심선(L4)은 홀더 진동 중심선(L3)을 포함하고 캠샤프트(20)가 위치되는 캠샤프트측 또는 기준면(H1)과 직각으로 교차하는 특정 평면(H2)에 대한 하부측에 위치되는 반면에, 이차 진동 중심선(L5)은 캠샤프트측의 반대측 또는 상부측에 위치된다. 이 실시예에 있어서, 홀더(30)가 가장 상방으로 진동할 때(도 1에 이점 쇄선으로 도시된 상태 또는 도 7의 상태)에 생기는 진동 위치인 예정 위치로서의 이차 제한 위치를 점유하면, 일차 진동 중심선(L4)은 거의 특정 평면(H2) 상에 위치되어 홀더(30)가 이차 제한 위치와 다른 어떠한 위치를 점유하더라도 특정 평면(H2) 아래에 위치된다.

일차 진동 중심선(L4)을 조절하는 일차 지지부는 흡입 캠(21)에 가까운 위치를 구성하는 돌출부(42)의 하단부 상에 마련되어 각 측벽(43)에 형성된 구멍 내로 압입되는 원통형 지지 샤프트(35)를 구비한다. 지점부(51)에서 다수의 니들(36)을 통해 진동식으로 지지 샤프트(35)에 의해 지지되는 일차 로커 아암(50)은, 일차 로커 아암(50)의 일단부로 구성되는 캠 접촉부(52)에 구비된 롤러(53)에서 흡입 캠(21)과 접촉하고, 일차 로커 아암의 타단부로 구성되는 구동 접촉부(54)에서 이차 로커 아암(60)과 접촉한다. 일차 로커 아암(50)에 있어서, 지점부(51)는 캠 접촉부(52)와 구동 접촉부(54) 사이의 지점인 중간부에 마련된다. 여기서, 일차 로커 아암(50)은 롤러(53)가 흡입 캠(24)에 대해 항상 압박되도록 홀더(30)에 의해 유지되는 스프링 등의 편향 장치(도시 생략)의 편향력에 의해 편향된다. 또한, 일차 로커 아암(50)에는 내부에 롤러(53)를 수용하기 위한 수용 공간(57)이 지점부(51)로부터 캠 접촉부(52)로 연장하도록 마련되고, 이 수용 공간(57)은 회전하는 흡입 캠(21)의 캠 로브 부분(21b)이 통과할 수 있게 하는 탈출 공간을 구성한다. 여기서, 일차 로커 아암(50)과 흡입 캠(21)은 이 일차 로커 아암(50)과 흡입 캠(21)의 간섭을 수용 공간(57)에 의해 방지하면서 서로 가깝게 배치될 수 있다.

이차 진동 중심선(L5)을 조절하는 이차 지지부(34)는 직교 방향(A2)으로 일차 지지부(33)와 홀더 진동 중심선(L3) 사이에 위치되도록 기부(41) 상에 마련되고, 각 측벽(43)에 형성된 구멍 내로 압입되는 지지 샤프트(37)를 구비한다. 지점부(61)에 다수의 니들(38)을 통해 진동식으로 지지 샤프트(37)에 의해 지지되는 이차 로커 아암(60)은 이차 로커 아암(60)의 일단부로 구성되는 종동 접촉부(62)에 구비된 롤러(63)에서 일차 로커 아암(50)의 구동 접촉부(54)와 접촉하고, 이차 로커 아암의 타단부로 구성되는 한쌍의 밸브 접촉부(64)에 구비되는 조정 나사(65)에 각각 한쌍의 흡입 밸브(14)의 접촉부로서의 밸브 스템(14a)과 접촉한다. 여기서, 이차 로커 아암(60)에 있어서, 밸브 접촉부(64)는 흡입 밸브(14)에 가깝게 위치된 지점이고, 또한 밸브 스프링(13)이 연장 및 수축되는 방향[축선(L7)에 평행한 방 향]으로 밸브 스프링(13)의 연장부 상에 위치되는 지점이다. 이 때, 이차 로커 아암(60)에 있어서 종동 접촉부(62)와 밸브 접촉부(64) 사이의 지점인 중간부에 지점부(61)가 마련된다. 또한, 롤러(63)의 단면 형상이 원형이기 때문에, 후술하는 캠 프로파일(55)과 접촉하게 되는 종동 접촉부(62)의 접촉면의 단면 형상이 원호형인 것은 물론이다.

서로 접촉하게 되는 구동 접촉부(54)와 종동 접촉부(62) 중 하나로서 작용하는 구동 접촉부(54)에는 캠 프로파일(55)이 형성되고, 이 캠 프로파일(55)은 흡입 밸브(14)를 폐쇄 상태로 유지하는 로스트 모션 프로파일(55a)과 다른 접촉부로서 작용하는 종동 접촉부(62)의 롤러(63)와의 접촉을 통해 흡입 밸브(14)를 개방 상태로 놓는 구동 프로파일(55b)을 갖는다. 이 때에, 캠 프로파일(55)과 롤러(63)가 서로 접촉하는 접촉 위치인 아암 접촉 위치(P2)는 캠샤프트(20)와 로커 샤프트(24) 위에 존재하고, 실린더 축선 방향(A1)에서 보았을 때(이하, 상단에서 보았을 때라고 함)에 캠샤프트(20)와 로커 샤프트 위에 중첩되는 위치에 위치된다.

로스트 모션 프로파일(55a)은 일차 진동 중심선(L4) 둘레에 형성되는 원호형 단면 형상을 갖도록 형성되어, 간극이 로스트 모션 프로파일(55a)과 롤러(63) 사이에 형성되는 상태뿐만 아니라 롤러(63)가 로스트 모션 프로파일(55a)과 접촉하는 상태에서 일차 로커 아암(50)을 통해 전달되는 흡입 캠(21)의 밸브 구동력(F1)이 이차 로커 아암(60)으로 전달되지 않도록 구성된다. 이것이 발생하면, 일차 로커 아암(50)은 이차 로커 아암(60)이 일차 로커 아암(50)을 통해 흡입 캠(21)에 의해 진동되지 않는 휴지 상태에 있게 된다. 이 때에, 일차 로커 아암(50)의 롤러(53) 가 흡입 캠(21)의 기초원 부분(21a)과 접촉하는 상태에서 일차 로커 아암(50)과 이차 로커 아암(60)이 서로 접촉하게 되면, 롤러(63)는 로스트 모션 프로파일(55a)과 항상 접촉한다. 따라서, 아암 접촉 위치(P2)가 로스트 모션 프로파일(55a) 상에 임의의 위치에 위치되면, 흡입 밸브(14)는 밸브 스프링(13)의 스프링력에 의해 폐쇄 상태로 유지되고, 밸브 접촉부(64)의 밸브 접촉면으로서 작용하는 조정 나사(65)의 밸브 접촉면(65a)과 흡입 밸브(14)의 접촉면으로서 작용하는 밸브 스템(14a)의 말단면(14b) 사이에 밸브 간극이 형성된다.

구동 프로파일(55b)은 일차 로커 아암(50)을 통해 전달되는 흡입 캠(21)의 밸브 구동력(F1)을 이차 로커 아암(60)으로 전달하여 이차 로커 아암(60)을 진동시키고, 조정 나사(65)가 밸브 스템(14a)과 접촉하면, 진동하는 이차 로커 아암(60)은 밸브 구동력(F1)을 흡입 밸브(14)로 전달함으로써, 흡입 밸브(14)를 예정된 리프트량이 제공되는 개방 상태로 놓이게 한다.

이에 따라, 홀더(30)에 대한 이차 로커 아암(60)의 진동 위치가 일차 로커 아암(50)에 의해 조절된다.

또한, 구동 접촉부(54)는 흡입 캠(24) 또는 흡입 밸브(14)를 향해 비스듬하게 하방으로 돌출되는 차양(pent roof)형 박부(薄部; 54a)를 구비하고, 로스트 모션 프로파일(55a)은 이 박부(54a) 상에 형성된다. 이 때, 로커 샤프트(24)가 그 진동 위치에 따라 수용되는 수용부(56)는 중심으로서 일차 진동 중심선(L4)으로부터 방사하는 반경 방향으로 일차 진동 중심선(L4)과 로스트 모션 프로파일(55a) 사이의 일차 로커 아암(50)에 박부(54a)를 이용함으로써 형성된다. 홀더(30)가 일차 한계 위치에 접근하여 일차 로커 아암(50)이 흡입 밸브(14)의 리프트량이 증가되는 방향으로 진동함에 따라, 로커 샤프트(24)가 수용부(56)에 수용되는 비율이 증가된다.

흡입 밸브(14)의 말단면(14b)과 접촉하는 조정 나사(65)의 밸브 접촉면(65a)의 단면 형상은 일차 로커 아암(50)의 캠 프로파일(55)과 이차 로커 아암(60)의 로러(63)가 서로 접촉하는 상태와 이차 로커 아암(60)이 휴지 상태에 있는 상태, 즉 롤러(63)가 로스트 모션 프로파일(55a)과 접촉하는 상태에 있을 때에 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 형성되는 원호형이다. 이 때문에, 밸브 접촉면(65a)은 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 형성된 원통면의 일부인 부분 원통면 또는 휴지 상태에 있는 이차 로커 아암(60)이 로스트 모션 프로파일(55a)과 접촉하는 상태에 있을 때에 홀더 진동 중심선(L3) 상의 점 둘레에 형성된 구면의 일부인 부분 구면으로 구성된다. 여기서, 휴지 상태에 있는 이차 로커 아암(60)은 이차 로커 아암(60)의 롤러(63)가 일차 로커 아암(50)의 로스트 모션 프로파일(55a)과 접촉하지 않는 상태에서 홀더(30)의 진동 위치에 상관없이 홀더(30)에 대해 진동하지 않는다.

기부 상의 한쌍의 지점부(31)는 회전 중심선 방향(A3)으로 연속해서 마련된 한쌍의 밸브 접촉부(64)와 한쌍의 조정 나사(65)가 수용되는 수용 공간을 구성한다.

또한, 일차 로커 아암(60)이 흡입 밸브(14)를 폐쇄 상태로 유지하도록 휴지 상태에 있는 경우에, 지점부(31)는 측방에서 보았을 때에 이 지점부(31)가 밸브 접촉부(64)와 조정 나사(65) 상에 중첩되는 위치에 위치되고, 홀더 진동 중심선(L3) 은 홀더 진동 중심선(L3)이 밸브 접촉부(64)와 직각으로 교차하는 위치에 위치되며, 또한 조정 나사(65), 보다 정확하게는 홀더 진동 중심선(L3)은 조정 나사(65)의 중심 축선과 직각으로 교차하는 위치에 위치된다.

또한, 일차 로커 아암(50)은 실린더 축선 방향(A1)으로 길게 연장되도록 배치되어 홀더의 진동 범위 내에서 구동 접촉부(54)를 제외하고 배출측에 위치되며, 롤러(53)가 흡입 캠(21)과 접촉하는 접촉 위치인 캠 접촉 위치(P1)는 배출측에 위치되고, 아암 접촉 위치(P2)는 흡입측에 위치된다. 롤러(53)는 홀더(30)가 진동할 때에 직교 방향(A2)으로 배출 밸브(15)에 가까운 부분이 흡입 캠(21)과 접촉하고, 캠 접촉 위치(P1)는 주로 직선 축선 방향(A1)으로 이동된다. 한편, 이차 로커 아암(60)은 기부(41)를 따라 직교 방향(A2)으로 길게 연장되도록 배치되어 홀더(30)의 진동 범위 내에서 흡입측에 위치된다.

도 4를 참조하면, 구동 샤프트(29)는 직교 방향(A2)으로 모든 실린더(1)에 공통인 단일의 회전 샤프트로서, 볼트에 의해 베어링 캡(23a)에 결합되는 유지 캡(72)에 의해 그 저널부(29a)가 베어링 캡(23b) 상에 회전 가능하게 지지됨으로써, 실린더 헤드(3) 상에 회전 가능하게 지지된다. 구동 샤프트(29) 상에는 회전 중심선 방향(A3)으로 특정한 간격을 두고 각 실린더(1)용 구동 기어(29b)가 마련되고, 이 구동 기어(29b)는 연결벽(44)에 형성된 기어부(32)와 맞물려 전동 모터(28)의 토크에 의해 홀더(30)를 홀더 진동 중심선(L3)을 중심으로 진동시킨다.

기어부(32)는 기부(41)와 돌출부(42)의 일부를 구성하는 연결벽(44) 상의 표면[이 표면은 구동 샤프트(29)와 대향함]이고, 중심으로서 홀더 진동 중심선(L3)으 로부터 방사하는 반경 방향으로 외주면(44c) 상에서 기부(41)와 돌출부(42) 사이에서 연장하도록 형성된다. 이 외주면(44c)은 홀더 진동 중심선(L3)으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 홀더(30)의 위치를 구성한다. 기어부(32)는 직교 평면에서의 그 형태가 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 형성된 원호형이 되도록 형성되고, 직교 평면 상에서 원호형 형태로 배치되는 다수의 치형부를 갖는다. 여기서, 기어부(32) 상에 작용하도록 구동 샤프트(29)로부터 가해지는 구동력의 작용선은 직교 평면에서 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 형성되는 아크를 향해 접선 방향으로 지향된다.

또한, 구동 샤프트(29)는 밸브 스템(15a)의 축선(L8)을 따라 연장되는 배출 배브(15)의 밸브 스템(15a)의 연장부 상에 위치되고, 전체 구동 샤프트(29)의 대부분은 밸브 스템(15a)의 연장부보다 기준면(H1)에 더 가깝게 위치된다. 또한, 직교 방향(A2)에서, 구동 샤프트(29)는 배출 로커 아암의 접촉부(15b) 및 밸브 스템(15a)의 말단면의 위치와 거의 동일한 위치에 위치된다. 이 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 상단에서 보았을 때에, 구동 샤프트(29)는 밸브 접촉부(25b)와 말단면(15b) 위에 중첩되는 위치에 위치된다. 여기서, 배출 밸브(15)에 있어서, 밸브 스템(15a)은 밸브 접촉부(25)가 접촉되게 하는 접촉부이고, 말단면(15b)은 접촉부의 접촉면이다.

전동 모터(28)는 내연 기관(E)의 작동 조건을 검출하는 작동 조건 검출 유닛으로부터의 검출 신호가 입력되는 전자 제어 유닛(이하, ECU라 함)에 의해 제어된다. 작동 조건 검출 유닛은 내연 기관(E)의 엔진 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 유닛과, 내연 기관 등의 부하를 검출하는 부하 검출 유닛을 포함한다. ECU에 의해 작동 조건에 따른 전동 모터(28)의 회전 방향 및 회전 속도를 제어함으로써, 구동 샤프트(29)의 회전 방향 및 회전량이 제어되고, 이에 따라 홀더(30)는 캠샤프트(20)의 흡입 캠(21)의 회전 위치에 상관없이 전동 모터(28)에 의한 일차 제한 위치와 이차 제한 위치 사이에서 조절되는 진동 범위 내에서 진동하도록 구동된다. 홀더(30)와 함께 진동하는 일차 중심선(L4)을 갖는 일차 로커 아암(50)과 이차 진동 중심선(L5)을 갖는 이차 로커 아암(60)은 각각 진동 조건에 따라 제어되는 홀더의 진동 위치에 따라 이동되고, 이에 의해 개폐 타이밍, 최대 리프트량 및 최대 리프트 타이밍이 연속적으로 변경된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀더(30), 일차 로커 아암(50), 이차 로커 아암(60) 및 구동 기어(29b)는 회전 중심선 방향(A3)으로 일차 로커 아암(50)의 폭을 이등분하고 홀더 진동 중심선(L3)과 직각으로 교차하는 중심선을 포함하는 평면(H3)에 대한 평면에 관하여 거의 대칭이 되도록 형성된다. 따라서, 전동 기구(Mi)에서, 밸브 구동력(F1), 흡입 밸브(14)로부터의 반응력(F2) 및 구동 샤프트(29)의 구동력을 기초로 하여 기준면(H1)과 직각으로 교차하는 직선 둘레에서 작용하는 모멘트가 발생하지 않기 때문에, 모멘트에 의해 슬라이딩 부분에서 국부적으로 발생되는 접촉 압력의 증가가 방지됨으로써, 전동 기구(Mi)의 내구성이 증대된다.

이어서, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 흡입 작동 기구에 의해 얻어질 수 있는 밸브 작동 특성을 이하에 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 밸브 작동 특성은 한계 특성으로서 작용하는 최대 밸브 작 동 특성(Ka)과 최소 밸브 작동 특성(Kb) 사이에서 연속적으로 변경됨으로써, 다수의 중간 밸브 작동 특성(Kc)이 상기 밸브 작동 특성(Ka, Kb) 사이에서 얻어질 수 있다. 예컨대, 흡입 밸브(14)의 개폐 타이밍과 최대 밸브 리프트량은 후술하는 바와 같이 내연 기관(E)이 고회전 속도 영역 또는 고부하 영역에서 작동될 때에 생기는 밸브 작동 특성인 최대 밸브 작동 특성(Ka)으로부터 내연 기관(E)이 저회전 속도 영역 또는 저부하 영역에서 작동될 때에 생기는 밸브 작동 특성인 최소 밸브 작동 특성(Kb)으로 중간 밸브 작동 특성(kc)을 경유하여 변경된다. 밸브 개방 타이밍은 계속 지연되는 반면에, 밸브 폐쇄 타이밍은 밸브 개방 주기가 계속 짧아지고, 또한 최대 리프트량이 얻어질 수 있는 최대 리프트 타이밍이 계속 추진되며, 최대 리프트량이 계속 작아지도록 개방 타이밍과 비교할 때에 큰 변동량으로 계속 추진된다.

또한, 이 실시예에 있어서, 최소 밸브 작동 특성은 최대 리프트량이 제로이고 흡입 밸브(14)의 개폐 작동이 멈추게 되는 밸브 휴지 상태가 얻어질 수 있는 밸브 작동 특성이다.

흡입 작동 기구에 의해 얻어질 수 있는 밸브 작동 특성에 있어서, 최대 밸브 특성(Ka)에서, 밸브 개방 주기와 최대 리프트량이 최대로 되고, 밸브 폐쇄 타이밍은 가장 지연된 타이밍으로 도입된다. 최대 밸브 작동 특성(Ka)은 홀더(30)가 도 2와 도 6에 도시된 일차 한계 위치를 점유할 때에 얻어질 수 있다. 도 6 내지 도 8에 있어서, 전동 기구(Mi)는 흡입 밸브(14)가 폐쇄 상태에 있는 경우에 생기는 실선과 흡입 밸브(14)가 최대 리프트량으로 개방된 경우에 생기는 이점 쇄선으로 도 시되어 있음을 유념해야 한다.

도 6을 참조하면, 일차 한계 위치에 위치된 경우에, 홀더(30)는 진동 범위 내에서 회전 중심선(L2) 또는 흡입 캠(21)에 가장 가까운 진동 위치를 점유하고, 일차 지지부(33)는 실린더 축선 방향(A1)에서 흡입 캠(21)의 캠 로브 부분(21b) 위에 중첩되도록 위치된다. 이차 로커 아암(60)의 롤러(63)는 일차 로커 아암(50)의 롤러(53)가 흡입 캠(21)의 기초원 부분(21a)과 접촉하는 상태에서 캠 프로파일(55)의 로스트 모션 프로파일(55a)과 접촉하는 상태에 있다. 이것이 발생하면, 로커 샤프트(24)는 비교적 작은 비율로 수용 공간(56a) 내에 수용된다. 일차 로커 아암(50)이 캠 로브 부분(21b)과 접촉하게 되어 밸브 구동력(F1)에 의해 시계 회전 방향(R2)[흡입 캠(21)의 회전 방향(R1)과 반대인 방향]으로 진동하게 되면, 구동 프로파일(55b)은 롤러(63)와 접촉하여, 이차 로커 아암(60)이 시계 회전 방향(R2)으로 진동하게 되고, 이에 의해 이차 로커 아암(60)이 흡입 밸브(14)를 밸브 스프링(13)의 스프링력에 대해 개방시킨다. 이 때에, 로커 샤프트(24)는 수용 공간(56a) 내에 최대 비율로 수용된다.

한편, 홀더(30)가 도 7에 도시된 이차 제한 위치를 점유하면 최소 밸브 작동 특성(Kb)이 달성될 수 있다. 최소 밸브 작동 특성(Kb)에 있어서, 일차 로커 아암(50)이 흡입 캠(21)의 밸브 구동력(F1)에 의해 진동하게 되는 것과 상관없이, 롤러(63)는 이 롤러(63)가 로스트 모션 프로파일(55a)과 접촉하는 상태에 있게 되어, 이차 로커 아암(60)이 휴지 상태에 있게 된다. 이차 제한 위치에 위치되는 홀더(30)는 진동 범위 내에서 회전 중심선(L2) 또는 흡입 캠(21)으로부터 가장 먼 진 동 위치를 점유한다.

또한, 홀더(30)가 도 8에 도시된 바와 같이 일차 제한 위치와 이차 제한 위치 사이의 진동 위치로서 실질적으로 진동 범위의 중심인 중심 위치를 점유할 때에, 중간 밸브 작동 특성(Kc1)은 도 5에 도시된 바와 같이 최대 밸브 작동 특성(ka)과 최소 밸브 작동 특성(kb) 사이의 다수의 중간 밸브 작동 특성(Kc) 중 하나로서 얻어질 수 있다. 중간 밸브 작동 특성(Kc)에 있어서, 최대 밸브 작동 특성(Ka)과 비교했을 때에, 밸브 개방 주기와 최대 리프트량이 작아지고, 개방 타이밍은 지연되는 타이밍으로 도입되는 반면에, 폐쇄 타이밍과 최대 리프트 타이밍은 추진되는 타이밍으로 도입된다.

따라서, 밸브 트레인(V)에 있어서, 개방 타이밍이 비교적 작은 변동량으로 지연되면서 최대 리프트량이 작아지기 때문에, 개방 타이밍과 비교했을 때에 폐쇄 타이밍과 최대 리프트 타이밍은 비교적 큰 변동량으로 추진되고, 이에 의해 흡입 밸브(14)가 조기에 폐쇄된다. 이 때문에, 내연 기관(E)이 저회전 속도 영역 또는 저부하 영역에서 작동되면, 흡입 밸브(14)는 최대 리프트량이 작은 작은 리프트량 영역에서 개폐되도록 작동되고, 밸브 작동 특성은 흡입 밸브(14)의 폐쇄 타이밍이 추진되도록 제어되고, 이에 의해 펌핑 손실이 감소됨으로써 흡입 밸브(14)의 조기 폐쇄를 실행하여 연료 소비 성능을 증대시킨다.

다음에, 도 5, 6 및 7을 참조하여, 홀더(30)가 일차 제한 위치로부터 이차 제한 위치로 진동할 때에 생기는 전동 기구(Mi)의 작동을 후술하기로 한다.

전동 모터(28)에 의해 구동되는 구동 샤프트(29)의 구동력이 기어부(32)에 작용하면, 이에 의해 홀더(30)는 이 홀더(30)가 회전 중심선(L2)으로부터 멀리 이동하는 진동 방향[시계 회전 방향(R2)]으로 일차 제한 위치로부터 상방으로 진동하고, 캠 접촉 위치(P1)는 시계 회전 방향(R2)으로 이동하는 동시에, 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)은 홀더(30)와 함께 진동되어, 접촉 위치(P2)는 흡입 밸브(14)의 최대 리프트량이 감소되는 방향 및 회전 중심선(L2)으로부터 멀리 이동하는 방향으로 이동되고, 이에 의해 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)은 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5) 둘레에서 각각 진동한다. 도 7에 있어서, L4a, L5a, P1a 및 P2a는 각각 일차 및 이차 진동 중심선, 홀더가 일차 제한 위치를 점유할 때에 캠 접촉 위치 및 아암 접촉 위치를 나타낸다.

일차 진동 중심선(L4)이 진동할 때에, 캠 접촉 위치(P1)는 시계 회전 방향(R2)으로 이동되고, 롤러(53)가 캠 로브 부분(21b)과 접촉하게 될 때의 타이밍이 추진되며, 구동 접촉부(54)는 롤러(53)가 기초원 부분(21a)과 접촉하는 상태에서 로스트 모션 프로파일(55a)상의 아암 접촉 위치(P2)의 이동 범위[캠샤프트(20)의 회전 각도의 범위 또는 크랭크샤프트의 크랭크 각도의 범위]가 증가된다. 여기서, 아암 접촉 위치(R2)가 캠 로브 부분(21b)과 접촉하도록 로스트 모션 프로파일(55a)상의 아암 접촉 위치(P2)의 이동 범위가 확장되더라도, 일차 로커 아암(50)이 진동을 개시하고, 롤러(63)가 로스트 모션 프로파일(55a) 상에 머무르기 때문에, 이차 로커 아암(60)이 휴지 상태에 있으며, 흡입 캠(21)은 일차 로커 아암(50)이 보다 크게 진동되도록 추가로 회전하면, 롤러(63)가 구동 프로파일(55b)과 접촉하게 되어 이차 로커 아암(60)이 크게 진동함으로써 흡입 밸브(14)가 개방된다. 이로 인 해, 롤러(63)가 캠 로브 부분(21)의 정점(21b)과 접촉하게 되는 경우라도, 구동 프로파일(55b)에 의해 진동하게 되는 이차 로커 아암(60)의 진동량이 일차 제한 위치와 비교했을 때에 감소되고, 이에 의해 흡입 밸브(14)의 최대 리프트량이 감소된다. 이 실시예에 있어서, 흡입 캠(21)의 형태, 캠 프로파일(55)의 형태, 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)의 위치는, 홀더가 일차 제한 위치로부터 이차 제한 위치를 향해 진동할 때에, 흡입 밸브(14)의 개방 타이밍이 도 5에 도시된 바와 같이 비교적 작은 변동량으로 지연되면서, 흡입 밸브(14)의 폐쇄 타이밍과 최대 리프트량은 개방 타이밍의 변동량보다 큰 변동량으로 추진되도록 설정된다.

또한, 밸브 작동 특성은, 홀더(30)가 이차 제한 위치로부터 일차 제한 위치를 향해 회전 중심선(L2)에 접근하도록 진동할 때에, 흡입 밸브(14)의 개방 타이밍은 최소 밸브 작동 특성(Kb)으로부터 최대 밸브 작동 특성(Ka)으로 계속 추진되는 반면에, 폐쇄 타이밍은 계속 지연되어 밸브 개방 주기가 계속 연장되며, 또한 최대 리프트량의 타이밍이 계속 지연되고 최대 리프트량이 계속 증가되도록 제어된다.

또한, 도 6 및 7로부터 명백한 바와 같이, 홀더(30)의 진동 위치가 최대 리프트량이 최대가 되는 최대 밸브 작동 특성(Ka)이 달성될 수 있는 일차 제한 위치에 위치될 때에, 캠 접촉부(52)의 롤러(53)가 흡입 캠(21)의 캠 로브 부분(21b)과 접촉하는 캠 접촉 위치(P1)는, 홀더(30)가 최대 리프트량이 가장 작게 되는 최소 밸브 작동 특성(Kb)이 얻어질 수 있는 이차 제한 위치를 점유하고 있을 때와 비교하여 홀더 진동 중심선(L3)과 직각으로 교차하는 직교 평면 상의 회전 중심선(L2)과 홀더 진동 중심선(L3)을 통과하는 특정한 직선(L10)에 가까운 위치에 위치되기 때문에, 홀더(30)가 밸브 구동력이 증가되는 일차 제한 위치에 접근함에 따라, 롤러(53)가 캠 로브 부분(21b)과 접촉하는 캠 접촉 위치(P1)는 직교 평면 상의 특정한 직선(L10)에 접근한다.

이어서, 도 7을 참조하여, 홀더(30)가 진동 범위 내에 진동할 때에 생기는 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)의 작동을 이하에 설명하기로 한다.

이차 및 이차 로커 아암(50, 60)이 홀더와 함께 진동하는 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)의 진동 위치에 따라 이동하기 때문에, 홀더(30) 상의 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)의 상대 위치는 변하지 않고 유지되며, 또한, 로스트 모션 프로파일(55a)의 단면 형태가 일차 진동 중심선(L4) 둘레에 형성되는 원호형이기 때문에, 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)과 아암 접촉 위치(P2) 등의 3개의 부재 간에 위치 관계는 로스트 모션 프로파일(55a)과 롤러(63)가 이 2개의 부재가 서로 접촉하는 접촉 상태에 있을 때에 홀더(30)의 진동 위치에 상관없이 변하지 않고 유지된다.

또한, 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)은 홀더(30)와 함께 진동하기 때문에, 밸브 작동 특성의 제어 범위는 캠 접촉 위치(P1)의 이동량을 증가시킴으로써 크게 설정될 수 있다. 예컨대, 도 7에 3점 쇄선으로 도시된 일차 및 이차 로커 아암(n1, n2)에 관하여 로스트 모션 프로파일(55a)에 대한 아암 접촉 위치와 동일한 접촉 위치를 달성하기 위하여, 일차 진동 중심선(n3)이 이동하면서 이차 진동 중심선(n4)은 이동하지 않는 경우와 비교했을 때에, 이 전동 기구(Mi)에서 캠 접촉 위치(P1)의 이동량이 증가될 수 있다. 그 결과, 종래예와 비교했을 때에, 흡입 밸 브(14)의 개폐 타이밍이 큰 진동량으로 변경될 수 있다. 이 때에, 밸브 작동 특성이 크게 설정되도록 홀더가 큰 진동량으로 진동하더라도, 캠 프로파일(55a) 상의 롤러와 아암 접촉 위치(P2)의 상대 이동량은 작은 수준으로 억제될 수 있다.

이어서, 전술된 바와 같이 구성된 실시예의 작용과 이점을 이하에 설명하기로 한다.

전동 기구(Mi)는 서로 접촉하는 구동 접촉부(54)와 종동 접촉부(62)를 각각 갖는 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)과, 전동 모터(28)에 의해 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에서 진동하게 되어 있고 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)이 함께 진동하는 진동 방식으로 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)을 지지하는 홀더(30)를 포함한다. 로스트 모션 프로파일(55a)과 구동 프로파일(55b)을 갖는 캠 프로파일(55)은 구동 접촉부(54) 상에 형성되고, 일차 진동 중심선(l4)과 직각으로 교차하는 직교 평면 상의 로스트 모션 프로파일(55a)의 단면 형태는 일차 진동 중심선(L4) 둘레에 형성되는 원호형 형태이기 때문에, 밸브 작동 특성이 홀더(30)와 함께 회전하는 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)의 진동 위치에 따라 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)의 이동을 통해 변경될 때에, 홀더(30)에 있어서 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)의 상대 위치는 변하지 않고 유지된다. 더욱이, 로스트 모션 프로파일(55a)의 단면 형태가 일차 진동 중심선(L4) 둘레에 형성되는 원호형이기 때문에, 로스트 모션 프로파일(55a)과 롤러(63) 사이에 형성된 간극 또는 로스트 모션 프로파일(55a)과 롤러(63) 간의 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있음으로써, 밸브 작동 특성을 변경할 때라도 적절한 밸브 간극을 유지할 수 있다. 이 때문에, 예컨대 밸브 간극의 증대에 의한 밸브 충돌 노이즈 및 로커 아암(50, 60) 양자의 충돌로부터 생길 수 있는 노이즈 증가가 방지될 수 있다. 또한, 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)을 지지하는 홀더(30)가 큰 진동량으로 진동하여 밸브 작동 특성의 제어 범위를 증가시키더라도, 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)이 홀더(30)와 함께 진동하기 때문에, 일차 및 이차 진동 중심선 중 하나가 이동하고 다른 하나는 이동하지 않는 경우와 비교할 때에, 아암 접촉 위치(P2)의 상대 이동량이 작은 수준으로 억제될 수 있고, 이에 따라, 이 경우라도, 캠 프로파일(55a)과 롤러(63) 사이의 간극 또는 그 사이의 접촉 상태를 쉽게 유지할 수 있어, 밸브 작동 특성의 제어 범위를 크게 설정할 수 있게 한다.

이차 로커 아암(60)은 흡입 밸브(14)와 접촉하게 되는 밸브 접촉면(65a)을 갖는 밸브 접촉부(64)를 구비하고, 일차 진동 중심선(L4)과 홀더 진동 중심선(L3) 사이의 거리가 이차 진동 중심선(L5)과 홀더 진동 중심선(L3) 사이의 거리보다 길며, 이에 의해 흡입 캠(21)의 밸브 구동력(F1)이 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)을 통해서만 전달되기 때문에, 전동 기구(Mi)는 크기가 콤팩트해지고, 이에 따라 밸브 트레인(V) 자체의 크기가 콤팩트해진다. 이로 인해, 밸브 트레인(V)이 마련되는 실린더 헤드(3)의 크기가 콤팩트해진다. 또한, 홀더(3)가 진동할 때에, 일차 진동 중심선(L4)의 이동량이 이차 진동 중심선의 이동량보다 크기 때문에, 캠 접촉 위치(P1)의 이동량이 증가될 수 있고, 이에 따라 흡입 밸브(14)의 개폐 타이밍의 제어 범위가 크게 설정될 수 있다. 더욱이, 이차 로커 아암(60)이 흡입 밸브(14)와 접촉하는 접촉 위치인 밸브 접촉 위치의 이동량이 감소될 수 있기 때문에, 밸브 접촉부(64)의 마모가 억제될 수 있어, 적절한 밸브 간극이 유지되는 시간의 기간을 연장할 수 있다.

실질적으로 직교 방향(A2)으로 홀더 진동 중심선(L3)으로부터 기어부(32)를 향해 연장되는 기부(41)와, 실질적으로 실린더 축선 방향(A1)으로 흡입 캠(21)에 접근하는 방향으로 기부(41)로부터 돌출하는 돌출부(42)를 갖는 홀더(30)에 있어서, 일차 지지부(33)는 진동 방식으로 일차 로커 아암(50)을 지지하도록 돌출부(42) 상에 마련되고, 이차 지지부(34)는 진동 방식으로 이차 로커 아암(60)을 지지하도록 기부(41) 상에 마련된다. 일차 및 이차 지지부(33, 34)는 홀더 진동 중심선(L3)과 기어부(32) 사이에 배치되기 때문에, 기어부(32)는 홀더 진동 중심선(L3)에 대해 일차 및 이차 중심선(L3)보다 멀리 위치되고, 이에 따라 전동 모터(28)의 구동력이 감소될 수 있어, 전동 모터(28)의 크기가 콤팩트해진다. 더욱이, 일차 지지부(33) 및 이차 지지부(34)가 돌출부와 기부 상에 별개로 마련되기 때문에, 홀더 진동 중심선(L3)과 기어부(32) 사이의 공간이 감소될 수 있어, 홀더 진동 중심선(L3)과 기어부(32) 사이에서 홀더(30)의 크기가 콤팩트해진다. 이로 인해, 밸브 트레인(V)이 마련되는 실린더 헤드(3)의 크기가 직교 방향(A2)으로 콤팩트해질 수 있다. 또한, 돌출부(41) 상에 마련되는 일차 지지부(33)가 기부(41)보다 흡입 캠(21)에 더 가깝게 위치되기 때문에, 일차 로커 아암(50)에 있어서, 일차 지지부가 기부(41) 상에 마련되는 경우와 비교했을 때에, 일차 진동 중심선(L4)과 캠 접촉부(52) 사이의 거리가 짧아지고, 일차 로커 아암(50)의 중량이 가벼워지지만, 밸브 구동력(F1)에 대해 요구되는 강성이 보장된다.

배출 로커 아암(25)을 지지하는 로커 샤프트(24)를 수용하는 수용 공간(39a)이 홀더(30)에 형성되고, 이에 의해 홀더(30)와 로커 샤프트(24)는 홀더(30)와 로커 샤프트(24)의 간섭을 피하면서 서로 가깝게 배치될 수 있고, 이에 따라 밸브 트레인(V)의 크기가 콤팩트해지며, 더욱이 홀더(30)의 진동 범위가 제한된 공간 내에서 증가될 수 있어, 밸브 작동 특성의 제어 범위가 증가될 수 있다.

일차 로커 아암(50)에 있어서, 배출 로커 아암(25)을 진동 방식으로 지지하는 로커 샤프트(24)를 수용하는 수용 공간(56a)이 일차 진동 중심선(L4)과 로스트 모션 프로파일(55a) 사이에 중심으로서의 일차 진동 중심선(L4)로부터 방사하는 반경 방향으로 형성되고, 이에 의해 흡입 밸브(14)로부터의 밸브 구동력(F1) 또는 반응력(F2)이 로스트 모션 프로파일(55a)로 거의 전달되지 않기 때문에, 로스트 모션 프로파일(55a)이 형성되는 구동 접촉부(54) 부분에 요구되는 강성이 작게 되어, 그 부분이 얇아질 수 있고, 이에 따라 일차 로커 아암(50)의 중량이 가벼워진다. 또한, 이 박부(54a)를 이용하여 수용 공간(56a)이 형성된다. 여기서, 로커 샤프트(24)를 수용 공간(56a) 내에 수용되게 함으로써, 일차 로커 아암(50)과 로커 샤프트(24)는 일차 로커 아암(50)과 로커 샤프트(24)의 간섭을 피하면서 서로 가깝게 배치될 수 있기 때문에, 밸브 트레인(V)의 크기가 콤팩트해진다. 더욱이, 로커 샤프트를 또한 수용 공간(39a) 내에 수용되게 함으로써, 일차 로커 아암(50)과 로커 샤프트(24)는 일차 로커 아암(50)과 로커 샤프트(24)의 간섭을 피하면서 서로 가깝게 배치될 수 있어, 밸브 트레인(V)의 크기가 콤팩트해진다. 또한, 제한된 밸브 챔버(16)의 공간 내에 일차 로커 아암(50)을 지지하는 홀더(30)의 진동 범위가 증 가될 수 있기 때문에, 밸브 작동 특성의 제어 범위가 크게 설정될 수 있다.

흡입 캠(24)과 접촉하는 일차 로커 아암(50)과, 일차 로커 아암(50)과 이차 로커 아암(60)이 접촉부(54, 63)에서 각각 서로 접촉하는 상태에 있는 이차 로커 아암(60) 때문에, 홀더 진동 중심선(L3)과 직각으로 교차하는 직교 평면에서 홀더(30)와 함께 진동하는 이차 진동 중심선(L5)을 갖는 이차 로커 아암(60) 상에 마련된 밸브 접촉부(64)의 밸브 접촉면(65a)의 단면 형태는, 흡입 캠(21)으로부터 일차 로커 아암(50)을 경유하여 이차 로커 아암(60)으로 연장되는 밸브 구동력의 전달 경로에 간극이 존재하지 않는 상태에서 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 형성되는 원호형이고, 이 때에 이차 로커 아암(60)은 이차 로커 아암(60)이 일차 로커 아암(50)을 통해 흡입 캠(21)에 의해 진동되지 않는 휴지 상태에 있기 때문에, 홀더(30)가 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에서 진동하여 밸브 작동 특성을 변경시키더라도, 홀더(30)와 함께 진동하는 이차 진동 중심선(L5)을 갖는 이차 로커 아암(60)이 홀더(30)와 함께 진동하며, 밸브 접촉면(65a)과 흡입 밸브(14)의 말단면(14b) 사이의 간극이 일정하게 유지되고, 이에 의해 흡입 캠(21)으로부터 흡입 밸브(14)에 대한 밸브 간극이 일정하게 유지된다.

흡입 밸브(14)의 말단면(14b)과 접촉하게 되는 밸브 접촉면(65a)을 갖는 밸브 접촉부(64)는 홀더 진동 중심선(L3)과 직각으로 교차하는 위치에서 이차 로커 아암(60) 상에 마련되고, 이에 의해 밸브 접촉면(65a)이 홀더 진동 중심선(L3)에 가까워지게 됨으로써, 홀더(30)의 진동으로 인해 이차 진동 중심선(L5)이 진동하여, 밸브 접촉면(65a)이 말단면(14b)과 접촉하는 밸브 접촉 위치가 이동되게 되더 라도, 이동량이 작게 되고, 이 관점에서 홀더(30)의 진동에 기여하는 밸브 접촉면(35a)의 마모 진행이 억제되어, 적절한 밸브 간극이 유지되는 시간의 기간이 연장된다. 또한, 밸브 접촉면(65a)이 홀더 진동 중심선(L3)에 가깝게 존재함으로써, 밸브 접촉부(64)가 감소될 수 있어, 이차 로커 아암(60)의 크기가 작게 된다.

구동 샤프트(29)의 구동력이 작용하는 기어부(32)는 직교 평면의 홀더 진동 중심선(L3)으로부터 가장 멀리 있는 홀더(30)의 지점인 외주부(44c)에서 홀더(30) 상에 마련되고, 이에 의해 홀더 진동 중심선(L3)으로부터 구동력의 작용 위치까지의 거리가 실질적으로 최대로 될 수 있어, 전동 모터(28)의 구동력이 감소될 수 있고, 이에 의해 전동 모터(28)의 크기가 콤팩트해진다. 또한, 기어부(32)는 기부(41)로부터 돌출부(42)로 연장하도록 마련됨으로써, 기어부(32)의 형성 범위가 증가될 수 있고, 이에 의해 홀더(30)의 진동 범위가 증가될 수 있다.

홀더(30)가 회전 중심선(L2)으로부터 멀리 이동하도록 진동 방향으로 진동하는 경우에, 캠 접촉 위치(P1)가 시계 회전 방향(R2)으로 이동하는 동시에, 아암 접촉 위치(P2)는 흡입 밸브(14)의 최대 리프트량이 감소되는 방향과 회전 중심선(L2)으로 멀리 이동하는 방향으로 이동하여, 폐쇄 타이밍과 최대 리프트 타이밍이 추진되는 동시에, 최대 리프트량이 감소되는 밸브 작동 특성이 얻어질 수 있다. 이것이 발생하면, 이차 로커 아암(60)이 회전 중심선(L2)으로부터 멀리 이동하는 방향으로 홀더와 함께 이동하더라도, 동시에 이차 로커 아암(60)에 의해 개폐되도록 작동되는 흡입 밸브(14)의 최대 리프트량이 감소되기 때문에, 이차 로커 아암(60)의 진동량이 감소되고, 이에 따라 이차 로커 아암(60)에 의해 점유되는 작동 공간이 그 범위 만큼 콤팩트해짐으로써, 밸브 트레인(V)을 비교적 콤팩트한 공간에 배치하는 것이 가능해진다.

흡입 캠(21)이 흡입 밸브(14)와 접촉하는 접촉 상태가 흡입 캠(21) 및 흡입 밸브(14)와 각각 접촉하는 일차 및 이차 로커 아암(50, 60) 때문에 별개의 로커 아암에 의해 설정될 수 있는 경우에, 그리고 일차 및 이차 진동 중심선(L4, L5)이 홀더(30)와 함께 진동하기 때문에, 밸브 작동 특성의 제어 범위를 크게 설정하도록 일차 로커 아암(50)의 이동량이 홀더(30)의 진동에 의해 증가되는 경우라도, 일차 및 이차 진동 중심선 중 하나가 이동하고 다른 하나는 이동하지 않는 경우에 비해, 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)의 상대 이동량이 소량으로 억제될 수 있다. 그 결과, 전동 기구(Mi)의 배치 자유도가 증가되고, 그 적용 범위가 확장되며, 더욱이 일차 및 이차 로커 아암(50, 60)의 상대 이동량이 소량으로 억제될 수 있기 때문에, 밸브 작동 특성의 제어 범위가 크게 설정될 수 있다.

홀더(30)의 진동 위치가 최대 밸브 작동 특성(Ka)이 얻어질 수 있는 일차 제한 위치에 접근함에 따라, 캠 접촉부(52)와 캠 로브 부분(21b) 사이의 캠 접촉 위치(P1)는 홀더 진동 중심선(L3)과 직각으로 교차하는 직교 평면 상의 특정한 직선(L10)에 접근하고, 이에 의해 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 위치될 때에, 밸브 구동력의 작용선이 특정한 직선(L10) 상에 위치되기 때문에, 일차 로커 아암(50)을 통해 작용하는 밸브 구동력을 기초로 하여 홀더(30) 상에 작용하도록 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에서 발생되는 모멘트는 제로가 된다. 이 점으로부터, 홀더(30)가 밸브 작동 특성이 얻어질 수 있고 흡입 밸브(14)의 최대 리프트량이 최 대가 되는 일차 제한 위치에 접근함에 따라 최대 리프트량이 증가되기 때문에, 밸브 구동력이 또한 증가되고, 홀더(30)에 작용하는 모멘트는 캠 로브 부분(21b) 상의 캠 접촉 위치(P1)를 특정한 직선(L10)에 접근하게 함으로써 감소될 수 있으며, 전동 모터(28)의 구동력이 모멘트에 대항하여 홀더(30)를 진동시키고, 이에 의해 전동 모터(28)가 콤팩트해진다.

밸브 접촉부(64)는 흡입 밸브(14)의 밸브 스템(14a)과 접촉하고, 홀더 진동 중심선(L3)은 밸브 스템(14a)의 축선(L7)을 따라 연장되는 밸브 스템(14a)의 연장부 상에 배치되며, 이에 의해 홀더 진동 중심선(L3)과 흡입 밸브(14)로부터의 반응력(F2)의 작용선 사이의 거리가 밸브 스템(14a)의 범위 내에서 작게 유지되어, 홀더(30)에 작용하는 모멘트는 반응력(F2)을 기초로 하여 감소될 수 있으며, 이 관점에서, 본 실시예는 또한 전동 모터(28)의 구동력을 감소시키는 데에 기여한다.

이어서, 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 이하에 설명하기로 한다. 제2 실시예는 주로 일차 로커 아암(50)과 홀더 진동 중심선에 관하여 제1 실시예와 상이하고, 제2 실시예는 기본적으로 다른 특징에 관하여는 제1 실시예와 동일하게 구성되므로, 동일한 특징의 설명은 생략하거나 간략하게 하고, 제2 실시예의 다른 특징에 관해서 설명하기로 한다. 필요에 따라 제1 실시예에서 설명한 것과 동일하거나 대응하는 부재에는 동일한 참조 부호를 부여한다.

제2 실시예에 있어서, 롤러(53)는 일차 로커 아암(50)의 캠 접촉부(52)가 캠 접촉 위치(P1)가 직교 평면에서 홀더 진동 중심선(L3)과 회전 중심선(L2)을 통과하는 특정한 직선(10) 상에 위치되도록 배치된다.

구체적으로는, 도 9에 도시된 바와 같이, 홀더(30)가 일차 제한 위치를 점유할 때에, 캠 로브 부분(21b)의 정점(21b1) 상에 위치된 캠 접촉 위치(P1)는 특정한 직선(L10) 상에 위치된다. 따라서, 롤러(53)는, 홀더(30)의 진동 위치가 흡입 밸브(14)의 최대 리프트량이 최대가 되는 최대 밸브 작동 특성이 달성될 수 있는 예정된 위치에 접근함에 따라, 정점(21b)에 존재하는 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10)에 접근하도록 배치된다.

이 때에, 정점(21b1)에 존재하는 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 위치되는 경우, 밸브 구동력(F1)의 작용선은 특정한 직선(L10) 상에 위치되고, 밸브 구동력(F1)을 기초로 하여 홀더(30)에 작용하도록 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 발생되는 모멘트는 제로가 된다.

제2 실시예에 따르면, 밸브 작동 특성이 상이하다는 점을 제외하고 제1 실시예와 유사한 작용 및 이점이 제공되며, 유사한 기능 및 이점 외에, 이하의 기능 및 이점이 또한 제공된다.

일차 로커 아암에 있어서, 홀더가 일차 제한 위치를 점유할 때에, 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 위치될 수 있도록 캠 접촉 위치(52)가 배치되는 구성을 채택함으로써, 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 위치되기 때문에, 밸브 구동력(F1)의 작용선은 특정한 직선(L10) 상에 위치되고, 일차 로커 아암(50)을 통해 작용하는 밸브 구동력(F1)을 기초로 하여 홀더(30) 상에 작용하도록 홀더 진동 중심선(L3) 둘레에 발생되는 모멘트가 제로가 된다. 이 때문에, 캠 로브 부분(21b) 상의 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 그리고 그 근처에 위치되는 상태에서, 홀더(30)를 모멘트에 대항하여 진동하게 하는 전동 모터(28)의 구동력이 감소될 수 있기 때문에, 전동 모터(28)가 콤팩트해진다.

여기서, 캠 접촉 위치(P1)가 캠 로브 부분(21b)의 정점(21b1)에 존재할 때에 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 위치되는 구성을 채택함으로써, 최대 밸브 구동력(F1)을 기초로 하여 홀더(30) 상에 작용하는 모멘트가 홀더(30)의 특정한 진동 위치에서 제로가 되기 때문에, 전동 모터(28)의 구동력이 더 감소될 수 있다.

전술한 실시예들의 구성 부분이 변경된 실시예에 관하여, 그 변경된 구성을 이하에 설명하기로 한다.

흡입 작동 기구 대신에, 배출 작동 기구가 가변 특성 기구로 구성될 수 있고, 흡입 작동 기구와 배출 작동 기구 모두가 가변 특성 기구로 구성될 수도 있다. 또한, 밸브 트레인은, 예컨대 흡입 캠이 마련되는 흡입 캠샤프트와 배출 캠이 마련되는 배출 캠샤프트를 비롯하여 한쌍의 캠샤프트를 포함하도록 될 수 있다. 전술한 실시예에 있어서, 홀더(30)에 대하여 이차 로커 아암(60)의 진동 위치를 조절하는 일차 부재는 진동 부재인 일차 진동 부재[일차 로커 아암(50)]이고, 일차 부재는 진동 외에 다른 운동을 수행하는 부재일 수도 있다.

일차 로커 아암(50)의 구동 접촉부(54)에 형성되는 대신에, 캠 프로파일은 이차 로커 아암(60)의 종동 접촉부(62)에 형성될 수도 있고, 이것이 발생하면, 예컨대 일차 로커 아암(50)의 구동 접촉부의 롤러가 캠 프로파일과 접촉하게 된다. 캠 접촉부 또는 종동 접촉부(62) 등의 접촉면은 롤러와 달리 단면 형태가 원호와 같은 것인 다른 슬라이딩면으로 구성될 수도 있다. 일차 및 이차 로커 아암은, 예컨대 스윙식(swing type)으로 구성될 수도 있다. 또한, 이차 로커 아암(60)에 있어서, 밸브 접촉면을 갖는 밸브 접촉부에는, 예컨대 조정 나사가 없을 수도 있다.

구동 기구(Md)는, 예컨대 구동 기어(29b) 대신에 구동 샤프트(29)에 의해 진동하게 되는 부재 또는 링크 기구를 포함하도록 될 수도 있다. 또한, 구동 기구(Md)는, 예컨대 모든 실린더에 공통의 구동 샤프트를 갖지 않고, 특정 실린더에 대해 별개의 액츄에이터에 의해 구동되는 구동 샤프트를 가질 수도 있다. 이 구성을 채택함으로써, 실린더 중 일부의 작동이 작동 조건에 따라 중지될 수도 있다.

홀더 진동 중심선(L3)은 중심선(L3)이 밸브 스템(14a)의 축선(L7)과 직각으로 교차하는 위치에 설정될 수도 있다. 또한, 홀더 진동 중심선(L3)의 위치는 흡입 밸브(14)로부터의 반응력(F2)이 밸브 구동력(F1)을 기초로 한 모멘트가 소멸되는 방향으로 작용하는 모멘트를 발생시키도록 설정될 수도 있다.

최소 밸브 작동 특성(Kb)은 최대 리프트량이 제로가 되도록 되어 있지만, 최소 밸브 작동 특성(Kb)은 최대 리프트량이 제로 이외의 값을 갖는 밸브 작동 특성일 수도 있다.

캠샤프트(20)의 위상을 변경시킬 수 있는 가변 위상 기구 또는 크랭크샤프트에 대한 흡입 캠(14)은 캠샤프트(20) 또는 밸브 전달 기구 상에 마련될 수도 있다.

홀더(30)는 서로 분리되도록 각 실린더에 대해 별개의 부재로 구성되지 않고, 별개의 부재가 연결 수단에 의해 함께 연결되도록 되거나 홀더(30)가 모든 실린더를 위해 일체로 형성될 수도 있다.

캠 접촉 위치(P1)가 기초원 부분(21a)에 위치되는 경우에, 캠 접촉 위치(P1)가 특정한 직선(L10) 상에 위치되도록 캠 접촉 위치가 배치되는 구성을 채택함으로써, 제1 실시예에 의해 얻어지는 밸브 작동 특성보다 더 긴 밸브 개방 기간과 더 큰 최대 밸브 특성을 갖는 밸브 작동 특성이 얻어질 수 있다.

또한, 제2 실시예에 있어서, 홀더(30)가 일차 제한 위치에 위치되는 상태에서, 캠 접촉 위치가 캠 로브 부분의 정점에 존재하는 경우에, 캠 접촉 위치는 캠 접촉 위치가 특정한 직선 상에 위치되도록 배치되고, 홀더가 일차 제한 위치 이외에 임의의 다른 진동 위치에 위치된 상태에서, 캠 접촉부는 캠 로브 부분의 정점에 위치된 캠 접촉 위치가 특정한 직선 상에 위치되거나 정점 이외에 캠 로브 부분의 다른 임의의 위치에 위치된 캠 접촉 위치가 특정한 직선 상에 위치되도록 배치될 수도 있다.

내연 기관은 단일의 실린더를 갖는 것일 수도 있고, 차량의 이외의 장비, 예컨대 수직 방향으로 지향되는 크랭크샤프트를 갖는 외부 엔진 등의 해상 추진 장치에 적용될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였지만, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 그 안에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백하며, 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 그러한 모든 변경 및 수정은 첨부된 청구범위 내에 포함되는 것으로 생각한다.

Claims (4)

1. 내연 기관용 밸브 트레인으로서,

   엔진의 회전과 동시에 회전 중심선 둘레에서 회전하는 밸브 작동 캠과,

   흡입 밸브와 배출 밸브 중 하나 이상을 포함하는 엔진 밸브와,

   상기 엔진 밸브를 개방 및 폐쇄 상태에서 작동시키도록 밸브 작동 캠의 밸브 구동력을 엔진 밸브로 전달하는 전동 기구로서, 밸브 작동 캠과 접촉하는 접촉부를 갖고 밸브 작동 캠에 의해 일차 진동 중심선 둘레에서 진동되는 일차 진동 부재와, 엔진 밸브와 접촉하는 밸브 접촉부를 갖고, 밸브 구동력을 일차 진동 부재를 통해 엔진 밸브로 전달하며, 이차 진동 중심선 둘레에서 진동되는 이차 진동 부재와, 상기 일차 진동 부재 및 이차 진동 부재를 진동식으로 지지하여, 일차 및 이차 진동 중심선이 함께 회전하고 밸브 작동 캠의 회전 중심선과 상이한 홀더 진동 중심선 둘레에서 회전되는 홀더를 구비하는 것인 전동 기구와,

   홀더의 진동 위치에 따라 엔진 밸브의 개폐 타이밍과 최대 리프트량을 비롯한 밸브 특성을 제어하도록 홀더를 구동시키는 구동 기구

   를 구비하고, 홀더의 진동 위치가 최대 리프트량이 최대가 되는 밸브 작동 특성이 얻어지는 예정된 위치에 접근함에 따라, 밸브 작동 캠의 캠 로브 부분과 캠 접촉부가 서로 접촉하는 캠 접촉 위치는 홀더 진동 중심선과 회전 중심선을 통과하는 특정한 직선에 접근하는 것인 내연 기관용 밸브 트레인.
2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 밸브와 접촉하는 밸브 접촉면을 갖는 밸브 접촉부가 홀더 진동 중심선과 교차하는 위치에 마련되는 것인 내연 기관용 밸브 트레인.
3. 제1항에 있어서, 상기 밸브 접촉부는 엔진 밸브의 밸브 샤프트와 접촉하고,

   홀더 진동 중심선은 밸브 샤프트의 축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트의 연장부 상에 배치되며,

   캠 접촉 위치가 캠 로브 부분의 정점에 위치된 경우에, 캠 접촉 위치는 특정한 직선 상에 위치되는 것인 내연 기관용 밸브 트레인.
4. 제1항에 있어서, 상기 밸브 접촉부는 엔진 밸브의 밸브 샤프트와 접촉하고,

   홀더 진동 중심선은 밸브 샤프트의 축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트의 연장부 상에 배치되며,

   캠 접촉부는 캠 접촉 위치가 홀더 진동 중심선과 회전 중심선을 통과하는 특정한 직선 상에 위치될 수 있도록 배치되는 것인 내연 기관용 밸브 트레인.

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