KR100826465B1 - 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치 - Google Patents

가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치에 관한 것으로, 상기 밸브 장치는 내연기관의 유출개구에 배치되고 밸브 스프링력에 의해 작동되고, 가이드 소자 내부에서 밸브제어 유닛에 의해 축방향으로 왕복 운동할 수 있는 가스 교환 밸브를 구비하며, 가이드 내에서 밸브 조절 유닛에 의해 왕복 운동 가능하다. 밀봉 슬라이드(10)는 가스 교환 밸브(24)에 대해 축방항으로 배치되고, 상기 밀봉 슬라이드는 결합 스프링(24)의 힘에 의해 작동되고 밸브 제어 유닛에 의해 축방향으로 왕복 운동할 수 있다. 가스 교환 밸브(24)에 대한 밀봉 슬라이드(10)의 위치는 축방향으로 조절유닛에 의해 변경 가능하다.
밀봉 슬라이드, 결합 스프링, 가스 교환 밸브, 밸브 조절유닛

Description

가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치{Valve mechanism with a variable valve opening cross-section}
본 발명은 청구범위 제 1항의 전제부에 따른 특징을 포함하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치에 관한 것이다.
차량의 구동장치로 사용되는 내연기관이 공지되어 있다. 이때 공기-연료-혼합물이 하나의 작동실에서 압축되고 점화된다. 이때 발생하는 에너지는 기계적 작동으로 변환된다. 공기 또는 공기-연료-혼합물을 밸브를 통해 작동실으로 안내하고 (유입밸브) 또는 연소 생성물을 밸브를 통해 작동실으로부터 배출하는(유출밸브) 것이 공지되어 있다. 상기 밸브의 제어는 내연기관의 효율을 결정하는데 있어서 중요하다. 특히 밸브의 제어에 의해 작동실 내의 가스 교환이 제어된다.
캠 샤프트 제어장치 이외에도 전기 유압식 밸브 제어장치를 사용하는 것이 공지되어 있다. 전기 유압식 밸브 제어장치는 가변적이거나 또는 완전히 가변적인 밸브 제어의 가능성을 제공하므로, 가스 교환의 최적화 및 그에 따른 내연기관의 모터 효율의 상승이 가능하다.
전기 유압식 밸브 제어장치는 유압식으로 작동 가능한 제어밸브를 포함하고, 상기 밸브의 피스톤은 유입 또는 유출 밸브의 밸브 바디를 작동시키기고 밸브 시트(밸브 시트 링)를 향해 안내하고(밸브의 폐쇄) 또는 상기 밸브로부터 멀리 이동시킨다(밸브의 개방). 유압매체의 압력 제어에 의해 제어밸브가 작동된다. 이 경우, 압력 제어는 유압 회로 내에 연결된 자기밸브에 의해 이루어진다. 가능한 최적의 가스 교환을 달성하기 위해, 제어 밸브의 높은 스위칭 속도가 요구된다. 상기 높은 스위칭 속도에 의해 유입 또는 유출 밸브의 밸브 바디는 빠른 속도로 밸브 시트 링에 부딪힌다. 이로써 한편으로는 소음이 발생하고 밸브 대응부가 상대적으로 많이 마모될 수 있다.
예컨대 EP 0 455 761 B1 호에는 내연기관용 유압식 밸브 제어장치가 공지되어 있다. 상기 해결책의 기술적 기본 원리는, 엔진 밸브가 유압액의 제어된 압력에 의해 이동되는 것에 있다. 상기 해결책에서, 전자 제어장치는 자기 밸브를 제어하고, 상기 자기 밸브는 재차 저장 피스톤의 운동을 제어하고, 상기 저장 피스톤에 의해 엔진 밸브의 행정이 변경된다.
EP 0 512 698 A1 호에는 내연기관용 조절 가능한 밸브 장치가 공지되어 있다. 상기 해결책은 회전하는 캠 샤프트의 캠에 의한 기계적인 밸브 제어의 예이다.
US 4 777 915 에는 내연기관용 전자기적 밸브 제어 장치가 공지되어 있다. 전자기적 밸브 제어의 유사한 해결책이 EP 0 471 614 A1 호에 공지되어 있다. 상기 해결책에서 밸브는 전자기력에 의해 상이한 위치로 왕복 운동한다. 전자석은 실린더 헤드의 하우징부의 내부에서 상이한 2개의 영역에 배치된다. 전자석이 교대로 활성화됨으로써 밸브는 대안적으로 밸브의 개방 및 폐쇄 위치에 해당하는 2개의 최종 위치로 이동된다. 밸브의 상기 최종 위치에서 공기-연료-혼합물의 연소실을 향한 관통 개구는 가장 넓게 개방되거나 또는 완전히 폐쇄된다.
EP 0 551 271 B1 호에 다른 해결책이 공지되어 있다. 상기 해결책에서 디스크 밸브를 포함하는 밸브 장치가 다루어지고, 상기 디스크 밸브는 내연기관의 통로에 배치된다. 상기 해결책의 기본 원리는 밸브 디스크를 2개의 부분으로 분할하는 것에 있으며, 이 경우 밸브 디스크의 반은 밸브 디스크의 나머지 반의 부분 행정만을 실행한다.
밸브 제어를 위한 상기 공지된 해결책에서는 복잡한 구조로 인해 밸브 장치의 제조와 조립시 특히 많은 비용이 드는 것이 단점이다. 이것은 제조와 조립 비용에 부정적으로 작용한다. 또한, 상기 해결책에서는 밸브 제어를 위한 극도의 높은 속도 및 많은 힘이 필요하므로, 밸브 장치 부품의 심각한 마모로 인한 밸브 제어장치의 고장률 증가가 불가피하다.
그와 달리, 독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 밸브 장치는, 간단한 수단에 의해 가변 밸브 개방 횡단면을 형성하는 장점을 제공한다. 가스 교환 밸브에 대해 동축으로 밀봉 슬라이드가 배치되고, 상기 밀봉 슬라이드는 결합 스프링의 힘에 의해 작동되고 밸브 제어장치에 의해 축방향으로 왕복 이동할 수 있고, 이 경우 가스 교환 밸브에 대한 밀봉 슬라이드의 위치는 조절 유닛에 의해 축방향으로 변경될 수 있고, 상기 조절 유닛은 실질적으로 가스 교환 밸브의 축방향으로 조절 가능한 조절 슬라이드로 구성되며, 상기 조절 슬라이드는 각각 가스 교환 밸브 및 밀봉 슬라이드에 대해 동축으로 배치됨으로써, 간단한 구조를 갖고 확실하고 지속적으로 작동하는 밸브 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 밸브 장치는, 특히 가변 밸브 개방 횡단면이 형성될 수 있는 장점을 갖고, 모든 개별 밸브는 별도로 조절된다. 가변 밸브 개방 횡단면은 본 발명에 따른 밸브 장치에 의해 바람직하게 높은 속도와 큰 힘이 없이 형성되므로, 상기 밸브 장치의 고장률은 매우 낮다. 본 발명에 따른 밸브 장치는 간단한 구조에 의해 저렴하게 제조되고 조립될 수 있다. 본 발명은 바람직하게 가변 밸브 제어장치를 제공하고, 상기 가변 밸브 제어장치에 의해 가스 교환이 최적화되고 그에 따른 내연기관의 효율이 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 밸브 제어 유닛은 캠 샤프트이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 가스 교환 밸브는 회전 대칭의 기본 구조를 갖고, 밸브 디스크가 배치된 하단부를 가진 밸브 샤프트로 구성된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 밸브 디스크는 원추형 원주면을 가지며, 상기 원주면은 가스 교환 밸브의 밀봉 시트를 형성한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 밸브 장치의 폐쇄 위치에서 가스 교환 밸브의 밀봉 시트는 각각 밀봉 슬라이드의 밀봉 시트와 실린더 헤드의 밸브 시트 링에 직접 접촉한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 밀봉 슬라이드는 부시 형태의 베어링 바디로 구성되고, 상기 베어링 바디는 실린더 헤드의 가이드 내에서 축방향으로 왕복 이동 가능하게 배치된다.
본 발명의 상기 바람직한 실시예에 의해 공기 또는 공기-연료-혼합물의 공급은 매우 정확하게 조절될 수 있고 따라서 내연기관의 높은 효율이 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 조절 슬라이드는 외부 나사에 의해 상기 조절 슬라이드를 둘러싸는 기어휠의 대응하는 내부 나사에 결합되고, 상기 기어휠은 수직 운동을 실시할 수 있게 하는 래크에 연결된다. 본 발명의 상기 바람직한 실시예의 장점은, 이로써 바람직하게 내연기관의 모든 유입 및/또는 유출 밸브를 하나의 구성 소자를 통해 공통으로 조절하는 것을 가능하게 하는 저렴한 해결책이 제공되는 데 있다. 상기 구성 소자에 의한 다수의 조절 슬라이드의 제어는 내연기관의 조절 장치가 하나의 센서로만 작동할 수 있음을 전제로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 조절 슬라이드에 고정 디스크가 배치되고, 상기 고정 디스크에 의해 조절 슬라이드가 축방향으로 조절 가능하다. 이로써, 기존의 공차가 보상됨으로써 바람직하게 내연기관의 조절 슬라이드의 위치가 정확하게 조절될 수 있다. 내연기관의 개별 작동 실린더들은 이러한 간단하고 바람직한 방식으로 기능면에서 서로 정확하게 매칭되고 따라서 내연기관의 최적의 효율이 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 제시된 특징에 의해 주어진다.
본 발명의 실시예는 하기에서 해당 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 캠 샤프트를 포함하는 본 발명에 따른 밸브 장치의 측면도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 밸브 장치 및 캠 샤프트의 평면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예로서, 본 발명에 따른 밸브 장치 및 캠 샤프트를 포함하는 실린더 헤드의, 도 2의 A-A선을 따른 단면도.
도 4는 도 3의 X 부분의 확대도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서, 본 발명에 따른 밸브 장치를 포함하고, 캠샤프트를 포함하지 않은 실린더 헤드의, 도 1의 B-B선을 따른 단면도.
도 6은 도 5의 C-C선을 따른 단면도.
도 7은 도 5의 D-D선을 따른 단면도.
도 8은 도 5의 Y 부분의 확대도.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 본 발명의 밸브 장치의 조절 슬라이드의 사시도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예로서, 본 발명에 따른 밸브 장치 및 캠 샤프트를 포함하는 실린더 헤드의, 도 2의 A-A선을 따른 단면도.
도 11은 도 10의 X부분의 확대도.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예로서, 본 발명에 따른 밸브 장치를 포함하고 캠샤프트를 포함하지 않는 실린더 헤드의, 도 1의 B-B선을 따른 단면도.
도 13은 도 12의 C-C선을 따른 단면도.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 본 발명의 밸브 장치의 조절 슬라이드의 사시도.
도 15는 본 발명에 따른 밸브 장치의 밀봉 슬라이드의 사시도.
15개의 도면에서 본 발명에 따른 밸브 장치의 개별 부품들이 개략적으로 및 본 발명에 있어서 중요한 구성부품들로만 도시된다. 본 발명에 따른 밸브 장치의 동일한 부품들은 도면에서 동일한 도면 번호를 가지며 일반적으로 각각 한 번만 설명된다.
도 1 및 도 2에서 밸브 제어 유닛으로서 캠 샤프트(44)를 가진 본 발명에 따른 밸브 장치가 내연기관의 실린더 헤드(18) 상에 배치되어 측면도 및 평면도로 도시된다. 도 2에 따라 캠 샤프트(44)에 2개의 캠이 배치되고, 상기 캠에 의해 각각 가스 교환 밸브(12)의 축방향 이동이 제어된다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예로서, 주요 구성부품들을 가진 본 발명에 따른 밸브 장치의 단면도를 도시한다. 밸브 장치는 가스 교환 밸브(12)를 포함하고, 상기 밸브는 밸브 스프링(16)의 힘에 의해 작동된다. 가스 교환 밸브(12)는 가이드 내에서 축방향으로 왕복 이동할 수 있으며, 상기 이동은 밸브 제어 유닛에 의해 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 밸브 제어 유닛으로서 캠 샤프트(44)가 제공된다.
가스 교환 밸브(12)는 회전 대칭의 기본 구조를 갖고 밸브 샤프트(14)로 구성되고, 상기 샤프트의 하단부에 밸브 디스크(20)가 배치된다. 도 3은 가스 교환 밸브(12)의 폐쇄 위치에서 밸브 장치를 도시한다. 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 각각 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)와 실린더 헤드(18)의 밀봉 시트 링(22)에 직접 접촉한다.
가스 교환 밸브(12)의 구조와 작동은 일반적으로 공지되어 있으므로, 본 상세한 설명부에서는 상세히 기재되지 않는다.
본 발명에서, 가스 교환 밸브(12)에 대해 동축으로 밀봉 슬라이드(10)가 배치된다. 밀봉 슬라이드(10)는 결합 스프링(24)의 힘에 의해 작동되고 축방향으로 왕복 이동할 수 있다. 밀봉 슬라이드(10)의 이동은 마찬가지로 가스 교환 밸브(12)의 이동을 제어하는 캠 샤프트(44)에 의해 이루어진다.
도 15에 밀봉 슬라이드(10)가 개략적으로 사시도로 도시된다. 밀봉 슬라이드(10)는 실질적으로 베어링 바디(40) 및 밀봉 바디(38)로 구성된다. 밀봉 슬라이드(10)의 베어링 바디(40)는 부시 형태로 형성되고 실린더 헤드(18)의 가이드 내부에서 축방향으로 왕복 이동 가능하도록 배치된다. 밀봉 슬라이드(10)의 하단부에는 실린더형 밀봉 바디(38)가 제공되고, 상기 밀봉 바디의 외부면은 밀봉 시트(30)를 형성하고 상기 밀봉 바디의 외벽은 밸브 시트 링(22)과 함께 링 갭 밀봉부를 형성한다. 밀봉 바디(38)는 연결 로드(42)에 의해 베어링 바디(40)에 연결된다.
베어링 바디(40)의 상단부에 근접하게 정지 디스크(26)가 고정된다. 조립을 용이하게 하기 위해 상기 정지 디스크(26)는 2개의 부분으로 이루어진다. 정지 디스크(26)의 2개의 부부들은 클램핑 링(36)으로 둘러싸이고, 상기 링에 의해 상기 2개의 부분들이 함께 고정된다.
밀봉 바디(38)와 베어링 바디(40) 사이의 연결부는, 관류하는 공기 또는 공기-연료-혼합물을 위한 충분한 챔버를 유지하도록 설계된다. 이로써, 공기 또는 공기-연료 -혼합물의 유입 및 유출을 위해 바람직하게 밀봉 슬라이드(10)의 내부에 상기 매체가 원활히 흐를 수 있도록 하는 충분히 큰 통과 개구가 제공된다.
도 8은 도 5의 Y부분의 확대도를 도시한다. 상기 도면에서, 가스 교환 밸브(12) 및 밀봉 슬라이드(10)에 대해 동축으로 조절 슬라이드(34)가 배치되는 것을 알 수 있다. 조절 슬라이드(34;도 9)에 외부 나사(46)가 제공되고, 상기 조절 슬라이드는 상기 나사에 의해 상기 조절 슬라이드를 둘러싸는 기어 휠(50)의 대응하는 내부 나사(48)에 연결된다. 기어 휠(50)의 상부에 고정 디스크(58)가 배치되고, 상기 디스크에 의해 조절 슬라이드(34)가 제 위치에서 조정될 수 있다.
도 5는 밸브 장치에 래크(58)가 배치된 것을 도시하고, 상기 래크는 기어 휠(50)에 연결되어 있다. 래크(58)는 그 길이 방향으로 이동할 수 있고 그것의 치형부(56)에 의해 기어 휠(50)의 치형부(54)와 맞물린다.
도 6은 도 5의 C-C선을 따른 단면도에 고정 디스크(58)가 각각 2개의 리브(60)에 의해 조절 슬라이드(34)의 대응 홈(62) 내로 맞물리는 것을 도시한다.
도 7은 도 5의 D-D선을 따른 단면도에 래크(52)의 치형부(56)가 기어 휠(50)의 치형부(54)와 맞물리는 것을 도시한다.
도 4는 도 3의 X부분의 확대도에서, 실린더 헤드(18)의 하우징과 고정 디스크(58)를 상대 회전 불가능하게 연결할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된다. 상대 회전 불가능한 연결은 고정 디스크(58)에 범퍼(64)를 형성함으로써 이루어지고, 상기 범퍼는 실린더 헤드(18)의 하우징에 배치된 보어(66) 내로 돌출한다. 간단하고 바람직하게 고정 디스크(58)는 실린더 헤드(18)의 하우징과 상대 회전 불가능하게 고정 연결된다.
도 9에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 조절 슬라이드(34)가 도시된다. 조절 슬라이드(34)는 실린더형으로 형성되고, 상기 디스크 벽의 외부면 내로 비교적 큰 피치를 갖는 나사(46)가 가공된다. 또한, 상기 나사의 중심 축선에 대해 평행하게, 상기 디스크 벽의 외부면에서 각각 180°오프셋된, 2개의 관통 홈(62)이 제공된다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예로서, 주요 구성부품들을 가진 본 발명에 따른 밸브 장치를 단면도로 도시한다. 밸브 장치의 기본 구조는 밸브 장치의 제 1 실시예에서 기술된 구조와 유사하다. 다른 실시예에서 설명된 특정한 세부 사항에서는 다르다.
도 11은 도 10의 X부분의 확대도를 도시한다. 상기 도면에서, 가스 교환 밸브(12)와 밀봉 슬라이드(10)에 대해 동축으로 조절 슬라이드(34)가 배치되는 것을 알 수 있다. 조절 슬라이드(34;도 14)에 외부 나사(46)가 제공되고, 상기 조절 슬라이드는 상기 나사에 의해 상기 조절 슬라이드를 둘러싸는 기어 휠(50)의 대응하는 내부 나사(48)에 연결된다. 조절 슬라이드(34) 내로 보어(56)가 삽입되고, 상기 보어는 핀(52)을 갖는다. 핀(52)은 실린더 헤드(18)의 하우징 보어(54) 내로 돌출한다. 이러한 간단하고 바람직한 방식으로 조절 슬라이드(34)는 실린더 헤드(18)의 하우징에 상대 회전 불가능하게 고정 연결된다.
도 12는 밸브 장치에 래크(58)가 배치되어 있는 것을 도시하고, 상기 래크는 기어 휠(50)에 연결되어 있다. 래크(58)는 그 길이 방향으로 이동할 수 있고 상기 래크의 치형부(56)에 의해 기어 휠(50)의 치형부(54)와 맞물린다.
도 13은 도 5에 따른 단면도에서 기어 휠(50)의 치형부(60)가 래크(58)의 치형부(62) 내로 맞물리는 것을 도시한다.
도 14에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 조절 슬라이드(34)가 상세히 도시된다. 조절 슬라이드(34)는 실린더형으로 형성되고, 상기 조절 슬라이드의 외부면에 비교적 큰 피치를 갖는 나사(46)가 가공된다. 또한, 상기 나사 벽의 중심 축선에 대해 평행하게 관통 보어(56)가 제공된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 밸브 장치는 하기와 같이 작동한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 캠 샤프트(44)인 밸브 제어 유닛에 의해 가스 교환 밸브(12)가 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 가스 교환 밸브(12)는 일반적인 밸브 작동시와 같이 캠 샤프트(40)에 의해 밸브 샤프트(14)에서 하부로 가압되고, 가스 교환 밸브(12)의 이동 경로가 제어된다. 이를 위해 컵 태핏, 틸팅 레버, 견인 레버 등과 같은 기술적 원리에 기초한 모든 공지된 방법이 이용될 수 있다.
캠 샤프트(44)는 밸브 스프링(16)의 복귀력에 대해 작동하고, 상기 밸브 스프링은 실린더 헤드(18) 및 밸브 디스크(20)에 지지되고, 상기 밸브 디스크는 가스 교환 밸브(12)에 의해 종동된다. 캠 샤프트(44)가 회전함으로써 가스 교환 밸브(12)는 하부로 가압되고 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밸브 시트링(22)으로부터 들어 올려진다.
일정한 응력을 받는 결합 스프링(24)에 의해 밀봉 슬라이드(10)가 종동된다. 결합 스프링(24)은 밸브 디스크(20) 및 정지 디스크(26)에 지지되고, 상기 정지 디스크는 밀봉 슬라이드(10)에 연결된다. 이로써 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)는 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28) 위로 가압된다. 밀봉 바디(38)와 밸브 시트 링(22) 사이에 링 갭 밀봉부가 제공되기 때문에, 연소실(32) 내로 매우 적은 양의 공기(누출)만 도달할 수 있다.
가스 교환 밸브(12) 및 밀봉 슬라이드(10)는, 정지 디스크(26)가 조절 슬라이드(34) 위에 부딪힐 때까지 캠의 경로를 따른다.
조절 슬라이드(34)는 가스 교환 밸브(12)에 대한 상기 슬라이드의 출발 위치에서 밸브 샤프트(14)의 축방향으로 조절될 수 있다. 따라서 조절 슬라이드(34)는 적절한 조절 유닛에 의해서만 조절될 수 있으며, 이에 관해서는 도 4 내지 도 9 및 도 11 내지 도 14의 바람직한 두 개의 실시예에 상세히 도시된다. 또한, 외부로부터 힘이 조절 슬라이드에 작용하더라도 조절 슬라이드(34)의 위치는 밸브 장치 내부에서 고정되어 유지된다. 조절 유닛은 각각 전기, 유압 또는 압축 공기식으로 작동될 수 있다.
정지 디스크(26)가 조절 슬라이드(34) 위에 부딪히자마자 밀봉 슬라이드(10)는 가스 교환 밸브(12)의 개방 방향으로 더 이상 어떠한 운동도 실행할 수 없다. 가스 교환 밸브(12)는 캠 샤프트에 의해 계속 이동될 수 있기 때문에, 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)로부터 들어 올려지고, 이때 연소실(32) 내로 공기가 유입될 수 있다. 따라서 결합 스프링(24)은 압축된다.
가스 교환 밸브(12)가 캠 샤프트의 폐쇄 측면을 따르면, 상기 밸브는 밸브 스프링(16)에 의해 폐쇄방향으로 가압된다. 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)에 대해 가압된다. 밀봉 슬라이드(10)는, 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밸브 시트 링(22)에 접촉하고 가스 교환 밸브(12)가 폐쇄될 때까지 종동된다.
조절 유닛에 의해 조절 슬라이드(34)의 위치가 축방향으로 이동됨으로써, 언제 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)가 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)로부터 들어 올려지는지는 설정된다. 이러한 바람직한 방식으로 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면 및 연소실(32) 내에 도달하는 공기량이 조절된다.
도 9에 도시된 조절 슬라이드(34)는 일정한 피치를 가진 외부 나사(46)를 포함한다. 조절 슬라이드(34)의 외부 나사(46)에 기어 휠(50)의 내부 나사(48)가 맞물린다.
또한, 조절 슬라이드(34) 내로 홈(62)이 가공되고, 상기 홈 내로 고정 디스크(58)의 리브(60)가 맞물린다. 고정 디스크(58)가 상대 회전 불가능하게 실린더 헤드(18)의 하우징에 연결되면, 기어 휠(50)의 회전 운동은 나사(48)에 의해 축방향의, 조절 슬라이드(34)의 운동으로 변환된다. 기어 휠(50)의 회전 운동은 래크(52)의 수직 운동에 의해 이루어진다. 래크(52)의 수직 운동은 예컨대 유압식- 또는 공기압 실린더에 의해, 또는 래크(52)의 치형부(56) 내로 맞물리는 기어 휠(50)을 구동하는 전기 모터에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 의해 바람직하게, 래크(58)를 가진 다수의 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면을 조절하는 것이 가능하다.
시스템 공차, 예컨대 조절 슬라이드의 높이 공차를 보상하기 위해 고정 디스크(58)가 회전될 수 있고, 이 경우 동시에 래크(52)는 이동이 방지된다.
회전 운동의 결과, 내부 나사(48)의 마찰력으로 인해 기어 휠(50)도 마찬가지로 회전 운동을 하는데, 즉 기어 휠(50)의 치형부(54)가 래크(52)의 치형부(56)에 접촉할 때까지 회전 운동한다. 래크(52)의 수직 운동 및 기어 휠(50)의 회전 운동이 방지되기 때문에, 고정 디스크(58)가 계속해서 회전하는 경우 조절 슬라이드(34)는 축방향 행정 운동을 실시한다. 고정 디스크(58)의 회전 운동은, 조절 슬라이드(34)가 세팅될 위치를 취할 때까지 계속된다.
후속하여, 고정 디스크(58)와 실린더 헤드(18)의 하우징 간의 상대 회전 불가능한 연결이 이루어진다. 도시된 예에서(도 4) 상대 회전 불가능한 연결은 고정 디스크(58)에 범퍼(64)를 형성함으로써 이루어지고, 상기 범퍼는 실린더 헤드(18)의 하우징에 장착된 보어(66) 내로 돌출한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 밸브 장치는 하기의 기능을 한다:
밸브 장치의 기본적인 작동은 밸브 장치의 설명된 제 1 실시예의 작동과 유사하다. 다른 실시예에서 설명된 특정한 세부 사항에 있어서는 다르다.
도 14에 도시된 조절 유닛의 조절 슬라이드(34)는 일정한 피치를 갖는 외부 나사(46)를 포함한다. 조절 슬라이드(34)의 외부 나사(46)에 기어 휠(50)의 내부 나사(48)가 맞물린다. 조절 슬라이드(34)의 작동을 달성하기 위해 상기 조절 슬라이드의 회전 운동이 방지되어야 한다. 이는 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드의 하우징 보어(54)와 조절 슬라이드(34)의 보어에 안내된 핀(52)에 의해 이루어질 수 있다. 기어 휠(50)이 회전 운동을 실시하면, 나사(46) 때문에 조절 슬라이드(34)는 필수적으로 축방향으로 이동되는데, 그 이유는 핀(52)에 의해 조절 슬라이드의 회전 운동이 방지되기 때문이다.
기어 휠(50)의 치형부(60) 내로 맞물리는 치형부(62)를 가진 래크(58)의 수직 운동에 의해 기어 휠(50)의 회전 운동 및 조절 슬라이드(34)의 축방향 이동이 이루어질 수 있다.
따라서 바람직하게 래크(58)의 수직 운동에 의해 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면이 조절될 수 있다.
래크(58)의 수직 운동이 바람직하게 유압-또는 공기압 실린더, 또는 래크(58)의 치형부(62) 내로 맞물리는 기어 휠(50)을 구동하는 전기 모터에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 의해 바람직하게 래크(58)를 가진 다수의 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면을 조절하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 해결책은 특히 저렴하다.

Claims (19)

  1. 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치로서, 상기 밸브 장치는 내연기관의 관통 개구에 설치되고 가스 교환 밸브를 포함하고, 상기 가스 교환 밸브는 밸브 스프링의 힘에 의해 작동되고 가이드 내부에서 밸브 제어 유닛에 의해 축방향으로 왕복 이동할 수 있는 밸브 장치에 있어서,
    상기 가스 교환 밸브(12)에 대해 동축으로 밀봉 슬라이드(10)가 배치되고, 상기 밀봉 슬라이드는 결합 스프링(24)의 힘에 의해 작동되고 밸브 조절 유닛에 의해 축방향으로 왕복 이동할 수 있고, 상기 가스 교환 밸브(12)에 대한 상기 밀봉 슬라이드(10)의 위치는 조절 유닛에 의해 축방향으로 변경될 수 있고, 상기 조절 유닛은 실질적으로 상기 가스 교환 밸브(12)의 축방향으로 조절 가능한 조절 슬라이드(34)로 구성되고, 상기 조절 슬라이드는 상기 가스 교환 밸브(12) 및 상기 밀봉 슬라이드(10)에 대해 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 제어 유닛은 캠 샤프트(44)인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가스 교환 밸브(12)는 회전 대칭의 기본 구조를 가지며 밸브 샤프트(14)로 구성되고, 상기 밸브 샤프트의 하단부에 밸브 디스크(20)가 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브 디스크(20)는 원추형 원주면을 갖고, 상기 원주면은 상기 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 장치의 폐쇄 위치에서 상기 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 상기 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30) 및 실린더 헤드(18)의 밸브 시트 링(22)에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)는 부시 형태의 베어링 바디(40)로 구성되고, 상기 베어링 바디는 실린더 헤드(18)의 가이드 내에서 축방향으로 왕복 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)의 상기 부시 형태의 베어링 바디(40)는 상기 가스 교환 밸브(12)의 가이드를 형성하고, 상기 가이드 내에서 상기 가스 교환 밸브(12)는 축방향으로 왕복 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)의 하단부에 실린더형의 밀봉 바디(38)가 제공되고, 상기 밀봉 바디의 외부면은 밀봉 시트(30)를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 밀봉 바디(38)는 연결 로드(42)에 의해 베어링 바디(40)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)의 상기 베어링 바디(40)의 상단부에 근접하게 정지 디스크(26)가 고정되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 정지 디스크(26)는 2개의 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 정지 디스크(26)의 상기 2개의 부분은 클램핑 링(36)으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 조절 슬라이드(34)는 외부 나사(46)에 의해 상기 조절 슬라이드를 둘러싸는 기어 휠(50)의 대응하는 내부 나사(48)에 연결되고, 상기 기어 휠은 수직 운동을 실시할 수 있게 하는 래크(58)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 래크(58)의 수직 운동을 발생시키기 위해 바람직하게 유압- 또는 공기압 실린더가 제공되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 래크(58)의 수직 운동을 발생시키기 위해, 상기 래크(58)의 치형부(62) 내로 맞물리는 상기 기어 휠(50)을 구동하는 전기 모터가 제공되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  16. 제 1 항, 제 13 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 슬라이드(34)에 고정 디스크(58)가 배치되고, 상기 고정 디스크에 의해 상기 조절 슬라이드(34)가 축방향으로 조절 가능한 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 고정 디스크(58)에 적어도 하나의 리브(60)가 배치되고, 상기 리브는 상기 조절 슬라이드(34)의 홈(62)과 맞물리는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 고정 디스크(58)에 적어도 하나의 범퍼(64)가 배치되고, 상기 범퍼에 의해 상기 고정 디스크(58)가 실린더 헤드(18)의 하우징과 상대 회전 불가능하게 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  19. 제 1 항, 제 13 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 슬라이드(34) 내에 보어(56)가 형성되고, 상기 보어는 핀(52)을 수용하고, 상기 핀은 실린더 헤드(18)의 하우징 보어(54) 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 개방 횡단면을 갖는 밸브 장치.
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