KR100953463B1 - 왕복 엔진 내의 가스 교환 밸브를 가변적으로 작동시키기위한 장치 - Google Patents

왕복 엔진 내의 가스 교환 밸브를 가변적으로 작동시키기위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 종래 기술보다 우수한 방법으로 밸브 리프팅 커브의 형상화와 정확성과 관련하여, 밸브 드라이브와 연관된 조절 메카니즘의 구조적 설계의 단순성과 관련하여, 그리고 마찰로 인한 기계적 손실과 관련하여 가변 밸브 제어에 대한 엔진에 의해 제기되는 요구를 달성하는 것이다. 이러한 요구들은 어떠한 구조적 복잡성없이, 보다 구체적으로 어떠한 전고의 변화없이 충족된다. 이러한 기술은 하우징(G), 샤프트(W), 중간 요소(Z) 및 출력 요소(A)로 이루어지는 회전형 드라이브를 제공함으로써 달성된다.

Description

왕복 엔진 내의 가스 교환 밸브를 가변적으로 작동시키기 위한 장치 {DEVICE FOR VARIABLY ACTUATING THE GAS EXCHANGE VALVES IN RECIPROCATING ENGINES}
본 발명은 왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브(charge-cycle valve)의 가변 작동(variable actuation)용 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 제1항에 기재된 바와 같이, 종래 기술보다 우수한 방법으로 가변 밸브 제어를 위해 엔진의 조건에 부합하는 기술적 과제에 관한 것이다.
왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 리프트 특성은 엔진의 작동 매개변수에 대해 그리고 작동 특성에 대해 결정적인 영향을 가진다는 것은 알려져 있다. 엔진이 작동하는 동안, 챠지-사이클 밸브는 실린더 챠지-제어식 엔진 내의 챠지 사이클을 감소시키도록 연속 가변 리프트 특성을 가지는 것이 특히 바람직하다. 흡기 및 배기 밸브의 리프트 특성에 변화를 주도록 구성하는 것이 유리하다. 흡기 밸브에서만 변화를 주도록 구성하는 것도 유리할 수 있다. 다른 방법들 가운데, 이러한 가변 밸브 제어는 4요소 밸브 드라이브에 의해 실시된다(예컨대, DE 26 29 554 A1, DE 38 33 540 C2, DE 43 22 449 A1, DE 42 23 172 C1, BMW 밸브트로닉). 이들 밸브 드라이브는 엔진이 작동 중에 있을 때 챠지-사이클 밸브의 연속 변화 리프트 특성을 달성할 수 있게 한다.
첨부된 특허청구범위 제1항에 기재된 바와 같이, 본 발명은 종래 기술보다 우수한 방법으로 가변 밸브 제어를 위해 엔진의 조건에 부합하는 기술적 과제를 가진다. 이들 조건은 개별의 밸브 리프트 특성의 구성, 생산가능한 시스템의 밸브 리프트 특성(커브), 밸브의 드라이브에서의 마찰에 의해 야기되는 기계적 손실의 크기, 그리고 밸브 드라이브 및 연관된 조절 메카니즘의 구조적 구성의 단순성을 특징으로 한다.
가능한 범위에서, 개별의 밸브 리프트 특성 및 생산가능한 시스템의 밸브 리프트 특성은 개방각(opening angle), 폐쇄각(closing angle), 밸브 리프트, 밸브 가속 특성 및 크랭크각에 대한 위상(phase) 위치에 관해서 자유로이 조절가능해야 한다. 특히 작은 밸브 리프트의 경우에, 개별의 실린더의 밸브 리프트 특성의 높은 동일성에 대한 조건이 상당히 높다.
조절 장치 및 밸브 드라이브의 구조적 설계는 제조하기에 가능한 한 단순해야 한다. 밸브 리프트 특성의 조절 후에, 드라이브 요소 사이에 활동범위(play)가 없음에 특별한 주의를 기울여야 한다. 또한, 제조상의 기술적 이유로 그리고 부품들의 상이한 열팽창으로 인해, 활동범위-보상 요소에 의해 실린더 헤드 내에 출력 요소를 장착할 가능성이 존재해야 한다.
마찰에 의해 발생되는 기계적 손실은 가능한 작아야 한다. 이들 조건은 임의의 추가의 구조적 복잡성없이 특히 전고(overall height)와 관련한 것에 부합되어야 한다.
이러한 과제는 왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클의 가변 작동용 드라이브의 특징(제1항에 기재됨)에 의해 해결된다.
드라이브는 하우징(G), 캠(N), 중간 요소(Z) 및 출력 요소(A)로 이루어진다. 캠(N)은 하우징(G) 내에, 예컨대 터닝 조인트(zn)에서 실린더 헤드 내에 장착되며, 캠 조인트(zn)를 통해 중간 요소(Z)를 작동시키는데, 이러한 중간 요소(Z)는 터닝 조인트(zg)에서 하우징(G) 내에 장착된다.
또한, 중간 요소(Z)는 캠 조인트(za)에 의해 출력 요소(A)와 효과적으로 연결되어 있다. 이러한 캠 조인트(za)는 중간 요소(Z)에, 제어 섹션(Kzs)과 스탑 노치(stop notch)를 형성하는 섹션(Kzar)을 포함한다. 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)은 원호로 형성되며, 그 중심은 중간 요소(Z)와 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 동일하다. 출력 요소(A)는 터닝 조인트(ag)에서 하우징(G) 내에 장착되며, 하나 이상의 밸브(V)에 동작을 전달한다. 밸브 리프트 특성을 변화시키기 위해, 본 발명은 캠 조인트(zg)의 위치의 시프트(Vzg)에 의해 또는 캠 조인트(ag)의 위치의 시프트(Vzg)에 의해 캠 조인트(za)의 위치를 변화시키는 것을 제안한다. 캠 조인트(za)의 위치의 변화는 스탑 노치를 형성하는 중간 요소(Z)의 외형의 섹션(Kzar)을 따라 캠 조인트(za)의 시프트(Vza)에 의해 밸브 스탑 노치의 영역에 반영된다. 따라서, 터닝 조인트(ag) 또는 터닝 조인트(zg)의 시프트(Vag, Vzg)의 방향은 밸브가 정지한 동안 캠 조인트(za)의 접선(vt)의 방향이다. 캠 조인트(za)에서 스탑 노치 접촉점의 접선 방향(vt)을 변화시키는 것이 고려되어야 한다(도 1 참조).
본 발명의 장점은 모든 이동하는 드라이브 요소 - 캠(N), 중간 요소(Z), 및 출력 요소(A) - 가 터닝 조인트(ng, zg, ag)에서 하나의 하우징(G) 내에 장착되며, 하우징(G)과 중간 요소(Z) 사이의 터닝 조인트(zg)의 위치를 변화시킴으로써, 또는 하우징(G)과 출력 요소(A) 사이의 터닝 조인트(ag)의 위치를 변화시킴으로써 밸브 리프트 특성의 조절이 달성된다는 사실에서 얻어진다.
이것은, 각각의 경우에, 왕복 운동을 실행하는 드라이브 요소(Z, A)의 하우징(G)에서 터닝 조인트(zg, ag)의 위치의 변화가 존재한다는 것을 의미한다. 이것은 특히 설계와 제조가 용이하다. 드라이브 요소처럼 크랭크샤프트와 직접 또는 간접적으로 연결되어 있고 그 위치의 변화가 다른 부품들에게 작용하고 영향을 주기 때문에, 하우징(G)에서 캠(N)의 터닝 조인트(ng)의 위치의 변화는 상당한 비용 증가를 가져온다. 본 발명에 의해 구성되는 바와 같이, 출력 요소(A)의 터닝 조인트(ag)의 위치, 또는 중간 요소(Z)의 터닝 조인트(zg)의 위치의 변화는 다른 어떠한 부품들에게 영향을 주지 않는다.
알려진 3-요소 캠-레버-드라이브(캠 종동부 드라이브 및 토글 드라이브(toggle drive))의 경우에서와 같이, 출력 요소(A)의 구성 및 배열은 드라이브 요소의 상이한 열적 변형 및/또는 제조상의 오차에 의해 발생되는 드라이브 요소들 사이의 활동범위(play)를 보상하는 널리 시험된 공지의 보상 요소를 동일하게 사용할 수 있게 한다. 본 발명에 의해 구성되는 바와 같은 드라이브는 캠(N)으로부터 밸브(V)로 직접적인 힘이 전달할 수 있게 한다. 이러한 드라이브 요소(Z, A)는 왕복 운동에 의해 관성력과 질량 모멘트를 형성시키는데, - 본 발명에 따라 - 작고 가벼우며 차원적으로 안정되게 구성될 수 있다. 이들 드라이브 요소(Z, A)를 하우징(G) 내에 터닝 조인트(zg, ag)에서 장착하는 것은 활동범위가 거의 또는 전혀 없이 실행될 수 있으며 견고히 고정될 수 있다.
이것은 높은 회전 속도로 엔진이 작동하는 동안 그리고 밸브 리프트 높이가 낮은 상황에서도 모든 실린더 내의 개별의 밸브의 리프트 특성의 높은 균일성을 보장한다. 본 발명에 의하면, 드라이브 구성은 모든 미끄럼 접촉에서 회전 롤러 베어링 또는 평면 베어링을 사용할 수 있게 하며, 밸브의 드라이브에서의 마찰 손실을 최소화시킨다.
본 발명의 상술한 모든 장점은 본 발명의 상술한 과제를 해결하는데 시너지 효과로 작용한다. 또한, 본 발명에 의해 구성된 바와 같은 드라이브는 종래 기술과 비교하여 임의의 추가의 공간을 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.
특허청구범위 제2항은 중간 요소(Z)와 출력 요소(A) 사이의 캠 조인트(za)의 유리한 배열을 청구한다. 이러한 구성에 있어서, 곡선을 결정하는 외형(Kzar1, Kzas1)은 중간 요소(Z) 상에 배타적으로 장착된다. 출력 요소(A) 상의 캠 조인트(za)는 회전체(RA)에 의해 형성된다(도 2 및 도 3 참조). 이것은 접촉 부품들이 롤링 운동에 들어갈 수 있게 하며, 접선 운동이 회전 롤러(RA)의 장착으로 변동된다. 이러한 캠 조인트에서의 마찰을 감소시키기 위해, 평면 베어링 내에 알려진 물질 및 윤활 시스템을 사용하며, 작은 마찰 반경도 이러한 캠 조인트에서의 마찰을 감소시킨다. 본 발명의 구성은 또한 이러한 접촉점에 롤러 베어링을 사용할 가능성을 제공한다. 이러한 방법으로, 접선 운동은 롤링 운동에 의해 완전하게 실행된다. 따라서, 캠 조인트(za)에 있어서, 미끄럼과 마찰이 더 이상 감소되지 않는다.
특허청구범위 제3항 및 제4항은 밸브 리프트 곡선의 목적으로서 기능하는 본 발명의 실시예의 드라이브의 구성의 장점을 청구한다.
특허청구범위 제3항은 중간 요소(Z)와 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(zg)의 장착을 청구하는데, 여기서는 밸브 리프트 곡선의 변화를 허용하며, 터닝 조인트(zg)는 하우징(G) 내의 편심 요소(eccentric element)에 변화가능한 방식으로 위치된다. 밸브가 정지한 동안, 편심 포인트는 출력 요소(A) 상에 장착된 회전체(RA)의 중심 포인트와 동일하다. 따라서, 편심 요소의 회전은 원호(KbVZ)를 따라 터닝 조인트(zg)의 위치에서의 시프트(Vzgl)를 야기한다(도 2 및 도 3).
특허청구범위 제4항은 출력 요소(A)와 하우징(G) 사이의 터닝 포인트(ag)의 장착을 청구하는데, 여기서는 밸브 리프트 곡선의 변화를 허용하며, 터닝 조인트(ag)는 하우징(G) 내의 편심 요소(eccentric element)에 변화가능한 방식으로 위치될 수 있다. 편심 포인트는 중간 요소(Z)와 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(zg)의 중심 포인트와 동일하다. 편심 요소의 회전은 원호(KbVA1)를 따라 터닝 조인트(ag)의 위치에서의 시프트(Vagl)를 야기한다(도 2 및 도 3).
특허청구범위 제3항 및 제4항에 기재된 바와 같이, 드라이브의 구성은 드라이브 요소들 사이에 어떠한 활동범위의 생성없이 밸브 리프트 곡선에서의 변화의 달성을 허용한다. 이러한 특징은 다른 이유들 가운데 엔진이 고속으로 조용하게 주행할 수 있도록 하는데 필요하다.
특허청구범위 제5항은 토글 레버(toggle lever)와 같은 중간 요소(Z)의 유리한 구성을 청구하는데, 여기서, 중간 요소(Z)와 출력 요소(A) 사이의 캠 조인트(za) 내의 힘의 방향은 중간 요소(Z)와 캠(N) 사이의 캠 조인트(zn)의 힘의 방향과 본질적으로 대항하여 배향된다(도 2 참조). 이러한 실시예는 드라이브에 대해 낮은 높이를 사용한다는 장점, 따라서 실린더에 대해 낮은 높이를 사용한다는 장점을 제공한다.
특허청구범위 제6항은 캠 종동부와 같은 중간 요소(Z)의 유리한 구성을 청구하는데, 여기서, 중간 요소(Z)와 출력 요소(A) 사이의 캠 조인트(za)에서의 힘의 방향은 중간 요소(Z)와 캠(N) 사이의 캠 조인트(zn)의 힘의 방향으로서 본질적으로 배향된다(도 3 참조). 이러한 실시예는 캠(N)으로부터 밸브(V) 방향으로 힘의 유도를 허용한다는 장점을 제공한다. 본 실시예는 드라이브 내에 작용하는 힘을 감소시키며, 따라서, 드라이브 내에서의 보다 큰 견고성을 달성하는 동시에 마찰을 감소시킨다.
특허청구범위 제7항은 왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동을 허용하는 드라이브의 다른 유리한 구성을 청구한다. 상기 드라이브는 하우징(G), 캠(N), 중간 요소(Z) 및 출력 요소(A)로 이루어진다. 캠(N)은 하우징(G) 내에 장착되는데, 예컨대, 회전을 허용하는 방식으로 그리고 - 캠 조인트(zn)를 통해 - 중간 요소(Z)를 작동시키는 방식으로 터닝 조인트(ng) 내의 실린더 헤드에 장착되며, 중간 요소(Z)는 하우징(G) 내의 터닝 조인트(zg) 내에 장착된다. 또한, 중간 요소(Z)는 캠 조인트(za)에 의해 출력 요소(A)와 효과적으로 연결된다.
이러한 캠 조인트(za)는, 출력 요소(A)에서, 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kazr1)과 제어 섹션(Kazs1)을 포함한다. 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kazr1)은 원호로 형성되며, 그 중심은 중간 요소(Z)와 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(zg)의 회전의 중심과 동일하다. 출력 요소(A)는 터닝 조인트(ag)에서 하우징(G) 내에 장착되며, 하나 이상의 밸브(V)로 동작을 전달한다. 밸브 리프트 특성을 변화시키기 위해, 본 발명은 터닝 조인트(ag)의 위치의 시프트(Vag2)에 의해 캠 조인트(za)의 위치를 변화시키는 것을 제안한다. 캠 조인트(Za)의 위치의 변화는 스탑 노치를 형성하는 출력 요소(A)의 외형의 섹션(Kzar1)을 따라 캠 조인트(za)의 시프트(Vaz)에 의해 밸브 스탑 노치의 영역에 반영된다. 따라서, 터닝 조인트(ag)의 시프트(Vag2)의 방향은 밸브가 정지한 동안 캠 조인트(za) 내의 접선(vt)의 방향이다. 따라서, 터닝 조인트(ag)의 시프트(Vag2)는 터닝 조인트(zg) 둘레로 원호를 따라 발생한다(도 4 참조).
이러한 방법으로, 밸브 리프트 곡선의 변화는 드라이브 요소들 사이에 어떠한 활동범위도 생성시키지 않고 달성된다. 이러한 특징은 다른 이유들 가운데 엔진이 고속으로 조용하게 주행할 수 있게 하기 위해 요구된다.
특허청구범위 제8항은 중간 요소(Z)와 출력 요소(A) 사이의 캠 조인트(za)의 유리한 구성을 청구하는데, 여기서, 곡선을 결정하는 외형(Kazr1, Kazs1)은 출력 요소(A)에 대해 배타적으로 장착된다. 중간 요소(Z) 상의 캠 조인트(za)는 회전체(RZ)에 의해 형성된다(도 4 참조). 이러한 구성의 특징은 접촉 부품들이 롤링 운동을 하게 하며, 접선 운동은 회전 롤러(RZ)의 장착으로 변위된다. 이러한 캠 조인트에서의 마찰을 감소시키기 위해, 평면 베어링에서 알려진 물질 및 윤활 시스템을 사용한다. 작은 마찰 반경도 이러한 캠 조인트에서의 마찰의 감소에 기여한다. 본 발명의 구성은 또한 이러한 접촉점에서 롤러 베어링을 사용할 가능성을 제공한다. 이러한 방법으로, 접선 운동은 롤링 운동에 의해 완전히 실행된다. 따라서, 이러한 캠 조인트(za)에 있어서, 미끄럼이 발생되지 않으며 마찰이 더 감소된다.
특허청구범위 제6항 및 제8항에서 제안된 바와 같이, 출력 요소(A)와 하우징(G) 사이에서 터닝 조인트(ag)의 위치가 변화하는 경우에, 출력 요소(A)와 밸브(V) 사이의 캠 조인트(av)에서, 출력 요소(A)로부터 밸브(V)로 운동이 전달된다. 이것은 밸브를 개방시키거나, 또는 허용 불가능한 정도의 밸브의 활동범위를 생성시키므로, 주어진 정도의 밸브의 활동범위에서 그리고 밸브의 활동 범위의 영역의 속도 특성의 구성에서 이러한 운동의 전달은 밸브의 시작 속도 및 밸브 폐쇄 속도가 허용가능한 범위 내에 유지되는 것이 고려되어야 하며, 또는 이러한 운동의 전달은 밸브 활동범위-보상 요소에 의해 보상되어야 한다. 이들 2가지 경우 모두에서, 이러한 운동 전달이 가능한 작은 것이 유리하다. 특허청구범위 제11항은 출력 요소(A)와 밸브(V) 사이의 캠 조인트(av)가 출력 요소의 측면에서 본질적으로 원호(KbV)와 같이 구성되는 방식으로 출력 요소(A)와, 밸브(V)와 관련한 이러한 출력 요소(A)의 위치와 그리고 회전 중심의 유리한 구성을 청구하는데, 이러한 원호의 중심은 직선(gV) 상에 놓이며, 이러한 직선(gV) 상에는 중간 요소(Z)와 하우징(G) 사이에 위치하는 터닝 조인트(zg)의 회전 중심이 또한 위치하고 밸브 운동에 본질적으로 평행하게 뻗어 있다(도 4 참조).
특허청구범위 제12항은 드라이브 요소의 유리한 구성을 청구하는데, 여기서, 실린더의 흡기 밸브(VE1) 및 배기 밸브(VA1)는 하나의 캠 샤프트(WEA1)에 의해서만 구동된다. 실린더의 흡기 밸브(VE1)는 캠(NE1), 중간 요소(ZE1) 및 출력 요소(AE1)를 통해 작동되며, 이러한 실린더의 배기 밸브(VA1)는 캠(NA1), 중간 요소(ZA1) 및 출력 요소(AA1)를 통해 작동된다. 2개의 캠(NE1, NA1)은 캠 샤프트(WEA1) 상에 장착된다(도 5 참조).
특허청구범위 제13항은 상술한 드라이브의 다른 유리한 구성을 청구한다. 캠과 관련한 캠 조인트(zne, zna)를 갖춘 중간 요소(ZE2, ZA2)의 특정 배열은 실린더의 모든 밸브(VE2, VA2)가 하나의 캠(NEA)에 의해 구동될 수 있게 하는데, 하나의 캠은 캠 샤프트(WEA2) 상에 장착되어 있다. 배기 밸브(VA2)의 리프트 곡선과 흡기 밸브(VE2)의 리프트 곡선 사이의 위상각은 밸브가 정지한 동안 2개의 중간 요소(ZE2, ZA2)와 캠(NEA) 사이의 캠 조인트(zne, zna) 내의 수직선 사이의 각도와 동일하다(도 6 참조). 특허청구범위 제12항 및 제13항에 청구되는 바와 같이, 드라이브의 구성은 엔진당 드라이브 요소의 개수를 감소시키고, 이러한 방법으로 총 비용이 감소된다.
추가의 유리한 장점은 구성 공간에 관하여 보다 작은 조건의 형태로 달성된다.
특허청구범위 제14항은 본 발명에 의해 구성된 드라이브의 유리한 실시예를 청구하는데, 여기서, 중간 요소(Z)와 출력 요소(A) 사이의 캠 조인트(za)는 동일한 평면에 놓이며, 이러한 평면에서 캠 샤프트(W)가 수직으로 직립하고 중간 요소(Z)와 캠(N) 사이에 캠 조인트(zn)가 또한 놓인다(도 1 내지 도 3 참조). 이러한 구성은 힘의 직접 전달에 의해 드라이브의 견고함의 정도를 가능한 크게 달성한다.
특허청구범위 제15항은, 중간 요소(Z1)와 출력 요소(A1) 사이의 캠 조인트(za)가 동일한 평면에 놓이지 않고, 이러한 평면에서 캠 샤프트(W1)가 수직으로 직립하며, 중간 요소(Z1)와 캠(N1) 사이의 캠 조인트(zn)가 놓이는, 드라이브의 유리한 실시예를 청구한다(도 7 참조). 이러한 구성은 이용가능한 구성 공간의 최적의 사용을 허용한다.
특허청구범위 제16항은 실린더의 둘 또는 그보다 많은 밸브(Vi)가 하나의 중간 요소(Z2)와 하나 또는 그보다 많은 출력 요소(Ai)를 통해 하나의 캠(N2)에 의해 작동되는 드라이브의 유리한 구성을 청구한다(도 8 참조). 이러한 방법으로, 엔진당 드라이브 요소의 개수가 감소되며, 이것은 총 비용을 감소시킨다. 또한, 조절 장치의 구성 비용이 감소되며 구성에 필요한 공간이 보다 작다.
본 발명에 의해 구성되는 바와 같은 이러한 드라이브의 구성에서, 밸브가 정지한 동안 즉, 밸브가 폐쇄되고 이동하지 않을 때, 중간 요소(Z)의 위치는 동역학적으로 특정하게 결정되지 않는다. 중간 요소(Z)에 대해 작용하며 예컨대 하우징(G) 상에 장착되는 스프링을 사용함으로써, 캠 조인트(zn) 내의 캠(N)과 중간 요소(Z) 사이의 접촉을 보장하는 모멘트(MF)를 발생시킨다(도 1 내지 도 3, 및 이하의 설명 참조).
특허청구범위 제17항은 드라이브의 유리한 구성의 변경예를 청구하는데, 여기서, 중간 요소(Z)는 캠 샤프트(W)의 캠(N)을 향해 스프링에 의해 가압된다. 스프링이 이러한 방법으로 중간 요소(Z) 상에 장착된다면, 이들 작용과 관련하여, 2개의 스프링이 동일한 방향으로 배향되기 때문에, 중간 요소(Z)의 회전 질량을 본질적으로 제어한 후 밸브 스프링이 밸브(V)와 출력 요소(A)의 이동 질량을 제어하는 데에만 필요하도록 스프링이 구성될 수 있다. 이러한 방법으로, 드라이브의 조인트에서의 힘들이 작게 유지되고 조인트에서의 응력이 가능한 작게 된다. 또한, 이러한 방법으로, 마찰이 유리하게 감소한다.
특허청구범위 제18항은 본 발명에 의해 구성된 바와 같은 드라이브를 청구하는데, 여기서, 캠 샤프트(W3)의 캠(N3)으로부터 중간 요소(Z3)로 운동을 전달하기 위해 장치 안으로 적어도 하나보다 많은 드라이브 요소(GG)가 도입된다(도 9 참조). 이러한 구성의 형태에서, 드라이브는 낮은 위치 또는 높은 위치 어느 한 위치에 설치된 캠 샤프트를 위해 사용될 수 있다. 이러한 캠 샤프트의 배열은 작은 구성 공간을 요구하는 특히 단순한 엔진 구성의 장점을 제공한다.

Claims (18)

  1. 하우징(G), 상기 하우징(G) 내에 터닝 조인트(ng)에서 장착되며 회전 동작이 크랭크샤프트로부터 유도되는 캠(N), 상기 하우징(G) 내에 터닝 조인트(ag)에서 장착되며 챠지-사이클 밸브(V)로 상기 회전 동작을 전달하는 출력 요소(A), 및 상기 하우징(G) 내에 터닝 조인트(zg)에서 장착되며 캠 조인트(zn, za)와 출력 요소(A)를 통해 상기 캠(N)과 연결되어 있는 중간 요소(Z)를 포함하며,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)가, 상기 중간 요소(Z)에서, 제어 섹션(Kzs)과 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)을 포함하고, 상기 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)이 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 상기 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 중심이 동일한 원호에 의해 형성되는, 왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치에 있어서,
    상기 캠 조인트(za)의 위치는 상기 터닝 조인트(ag)에 관한 상기 캠 조인트(zg)의 위치에서 시프트(Vzg, Vag)에 의해 변화될 수 있으며, 상기 밸브 스탑 노치의 영역에서의 상기 캠 조인트(za)의 위치의 변화는 상기 스탑 노치를 형성하는 상기 중간 요소(Z)의 외형의 섹션(Kzar)을 따라 상기 캠 조인트(za)의 시프트(Vza)를 반영하는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)는 상기 출력 요소(A) 상에 장착된 회전체(RA)에 의해 그리고 상기 중간 요소(Z) 상의 곡선(Kzar1, Kzas1)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브 리프트 곡선을 변화시키기 위해, 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(zg)의 위치는 원호(KbVZ)를 따라 변화될 수 있고, 상기 원호의 원 중점은 밸브가 정지해 있는 동안 상기 출력 요소(A) 상에 장착된 회전체(RA)의 회전 중심과 동일한 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브 리프트 곡선을 변화시키기 위해, 상기 출력 요소(A)와 상기 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(ag)의 위치는 원호(KbVA1)를 따라 변화될 수 있고, 상기 원호의 원 중점은 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 상기 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 동일한 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간 요소(Z)는 본질적으로 토글 레버로서 구성되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간 요소(Z)는 본질적으로 캠 종동부로서 구성되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  7. 하우징(G), 상기 하우징(G) 내에 터닝 조인트(ng)에서 장착되며 회전 동작이 크랭크샤프트로부터 유도되는 캠(N), 상기 하우징(G) 내에 터닝 조인트(ag)에서 장착되며 챠지-사이클 밸브(V)로 상기 회전 동작을 전달하는 출력 요소(A), 및 상기 하우징(G) 내에 터닝 조인트(zg)에서 장착되며 캠 조인트(zn, za)를 통해 상기 출력 요소(A) 및 상기 캠(N)과 연결되어 있는 중간 요소(Z)를 포함하며,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)가 제어 섹션과 스탑 노치를 형성하는 섹션을 포함하는, 왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치에 있어서,
    상기 스탑 노치를 형성하는 상기 캠 조인트(za)의 섹션은, 원호이며 상기 원호의 중심이 상기 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 동일한 상기 출력 요소(A) 상의 곡선(Kazr1)에 의해 형성되며, 상기 캠 조인트(za)의 위치는 변화될 수 있으며, 상기 밸브 스탑 노치의 영역에서의 상기 캠 조인트(za)의 위치의 변화는 상기 출력 요소(A)의 외형의 섹션(Kazr1)을 따라 시프트(Vaz)를 반영하는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)는 회전체(RZ)에 의해 상기 중간 요소(Z) 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 캠 조인트(za)가 중간 요소(Z)에서 제어 섹션(Kzs)과 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)을 포함하고, 상기 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)이 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 상기 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 중심이 동일한 원호에 의해 형성되며,
    상기 캠 조인트(za)의 위치는 상기 터닝 조인트(ag)에 관한 상기 캠 조인트(zg)의 위치에서 시프트(Vzg, Vag)에 의해 변화될 수 있으며, 상기 밸브 스탑 노치의 영역에서의 상기 캠 조인트(za)의 위치의 변화는 상기 스탑 노치를 형성하는 상기 중간 요소(Z)의 외형의 섹션(Kzar)을 따라 상기 캠 조인트(za)의 시프트(Vza)를 반영하고,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)는 상기 출력 요소(A) 상에 장착된 회전체(RA)에 의해 그리고 상기 중간 요소(Z) 상의 곡선(Kzar1, Kzas1)에 의해 형성되며,
    상기 밸브 리프트 곡선을 변화시키기 위해, 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(zg)의 위치는 원호(kbVZ)를 따라 변화될 수 있고, 상기 원호의 원 중점은 밸브가 정지해 있는 동안 상기 출력 요소(A) 상에 장착된 회전체(RA)의 회전 중심과 동일하며,
    상기 중간 요소(Z)는 본질적으로 캠 종동부로서 구성되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 캠 조인트(za)가 중간 요소(Z)에서 제어 섹션(Kzs)과 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)을 포함하고, 상기 스탑 노치를 형성하는 섹션(Kzar)이 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 상기 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 중심이 동일한 원호에 의해 형성되며,
    상기 캠 조인트(za)의 위치는 상기 터닝 조인트(ag)에 관한 상기 캠 조인트(zg)의 위치에서 시프트(Vzg, Vag)에 의해 변화될 수 있으며, 상기 밸브 스탑 노치의 영역에서의 상기 캠 조인트(za)의 위치의 변화는 상기 스탑 노치를 형성하는 상기 중간 요소(Z)의 외형의 섹션(Kzar)을 따라 상기 캠 조인트(za)의 시프트(Vza)를 반영하고,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)는 상기 출력 요소(A) 상에 장착된 회전체(RA)에 의해 그리고 상기 중간 요소(Z) 상의 곡선(Kzar1, Kzas1)에 의해 형성되며,
    상기 밸브 리프트 곡선을 변화시키기 위해, 상기 출력 요소(A)와 상기 하우징(G) 사이의 터닝 조인트(ag)의 위치는 원호(KbVA1)를 따라 변화될 수 있고, 상기 원호의 원 중점은 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 상기 터닝 조인트(zg)의 회전 중심과 동일하며,
    상기 중간 요소(Z)는 본질적으로 캠 종동부로서 구성되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 출력 요소(A)와 상기 출력 요소(A)의 측면 상의 상기 밸브(V) 사이의 상기 캠 조인트(av)는 직선상에 원중심이 위치하는 원호(KbV)에 의해 본질적으로 형성되며, 상기 직선상에는 상기 중간 요소(Z)와 상기 하우징(G) 사이의 상기 터닝 조인트(zg)의 상기 회전 중심이 위치하고 상기 직선은 상기 밸브의 동작과 본질적으로 평행하게 뻗어 있는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    실린더의 흡기 밸브(VE)는 캠(NE), 중간 요소(ZE) 및 출력 요소(AE)를 통해 작동되며, 배기 밸브(VA)는 캠(NA), 중간 요소(ZA), 및 출력 요소(AA)를 통해 작동되고, 상기 캠(NE, NA)은 캠 샤프트(WEA1) 상에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 중간 요소(ZE, ZA)는 상기 캠 샤프트(WEA1)의 하나의 캠(NEA)에 의해 실린더의 상기 흡기 및 배기 밸브(VE, VA)를 작동시키는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 중간 요소(Z)와 상기 출력 요소(A) 사이의 상기 캠 조인트(za)는 상기 캠 샤프트(W)가 수직으로 직립하는 동일한 평면에 위치하고, 상기 중간 요소(Z)와 상기 캠(N) 사이에 상기 캠 조인트(zn)가 위치하는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 캠 조인트(za)는 상기 캠 샤프트(W1)가 수직으로 직립하는 평면과 동일한 평면에 위치하지 않으며, 상기 캠 조인트(zn)는 상기 중간 요소(Z1)와 상기 캠(N1) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 캠(N2)은 하나 또는 그보다 많은 출력 요소(A)(Ai)를 통해 실린더의 둘 또는 그보다 많은 밸브(Vi)를 작동시키는 하나의 중간 요소(Z2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 중간 요소(Z)는 스프링에 의해 상기 캠 샤프트(W)의 상기 캠(N)에 대항해서 압축되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 캠 샤프트(W3)의 상기 캠(N3)의 동작을 상기 중간 요소(Z3)로 전달하기 위해 상기 장치 안으로 적어도 하나보다 많은 드라이브 요소(GG)가 도입되는 것을 특징으로 하는,
    왕복 피스톤 엔진 내의 챠지-사이클 밸브의 가변 작동용 장치.
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