KR101111279B1

KR101111279B1 - 내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치

Info

Publication number: KR101111279B1
Application number: KR1020107026281A
Authority: KR
Inventors: 플리에를 제를린드 보슬; 루돌프 플리를; 빌헬름 한니발; 미하엘 쥬벨트; 앤드레아스 크네힛; 앤드레아스 빌트
Original assignee: 콜벤슈미트 피어부륵 이노바치온스 게엠베하
Priority date: 2003-03-29
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2012-02-22
Also published as: US20070266971A1; CN102359403A; EP1947301A2; JP4669471B2; CN102359403B; DE602004016743D1; EP1961927A3; CN102322308B; WO2004088094A3; KR101004655B1; CN102364065A; KR20110000588A; ATE409274T1; EP1947301A3; EP1618293A2; EP1618293B1; JP2006521495A; WO2004088094A2; CN102359402B; KR20100004122A

Abstract

본 발명의 목적은, 유지력과 조절력이 기계적으로, 유압식으로 혹은 전기적으로 적용되는가에 상관없이 상기 유지력과 조절력이 가능한 한 낮으며, 밸브 리프트의 조절이 가능한 한 비용 효과적이고, 그리고 다기통 내연 기관의 각각의 실린더들 사이에 취해질 밸브 리프트의 조절 혹은 제어의 정확성이 최대이면서, 더욱이 가장 작은 허용 오차 내에서 다기통 내연 엔진의 밸브들의 밸브 리프트의 조절 가능성을 획득하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 데 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해 복수 개의 편심기(4, 5)로 이루어지는 동시에 그것에 의해 편심기(4, 5)의 모든 가능한 외형이 편심 샤프트(3)의 베어링(6, 7)의 외경에 의해 형성된 원 내에 위치하게 되는 회전 가능한 편심 샤프트(3)를 포함하는 밸브 리프트 장치(1)가 제공된다.

Description

내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT DEVICE FOR THE LIFT ADJUSTMENT OF GAS-EXCHANGE VALVES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구의 범위의 전제부에 따른 내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치는 DE 195 48 389 A1 및 DE 101 23 186 A1에 공지되어 있으며, DE 195 48 389 A1에 개시된 조절 장치는, 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 세팅 혹은 조절을 위해, 전기 엔진(electric engine)과 함께 실린더 헤드 내에서 회전 가능하게 설치된 편심 샤프트와 제어 유닛을 포함하며, 상기 전기 엔진은 기어를 매개로 편심기에 확실하게 연결되어 있는 엔진 샤프트와 함께 웜 기어에 의해 구동되며, 상기 제어 유닛은 전기 엔진을 제어한다. 편심기에 의한 조절 가능한 리프트의 세팅은 또한 종래 기술에 공지되어 있다. 조절된 밸브 리프트 위치에서 편심기의 회전 및 편심기의 지지를 위해 필요로 하는 힘은 가변 밸브 리프트에 대하여 에너지 입력과 그와 함께 내연 엔진의 소모와 직접적인 관련이 있다. 더욱이, 전기-유압 구동에 의해 편심 샤프트를 조절하는 것이 알려져 있으나, 이는 복잡하며 내연 엔진의 모든 작동 조건에서 편심 샤프트를 충분하고 신속하게 조절할 수 없다. 평행사변형을 지닌 완전 가변 밸브 작동 기구의 밸브 리프트의 정렬을 따로따로 세팅하는 것이 DE 101 40 635.5에 개시되어 있다. 그러나 평행사변형 구조는 많은 개별적인 부품 즉, 조절 바아(adjustment bar), 복수 개의 가이드, 그리고 복수 개의 조인트를 지닌 트랙션 바아로 구성되어 있다. 이와 함께 상기 부품의 허용 오차 및 요구되는 조인트의 허용 오차로 인해, 고비용이 발생한다.

일반적으로, 완전 가변 밸브 작동 기구에 있어서, 부하 세팅을 위한 밸브 리프트는 제어된다. 다기통 내연 기관에 있어서, 아이들링 속도 제어를 위한 밸브 리프트는 수 십 분의 1 밀리미터의 범위 내에서 조절된다. 따라서 이러한 부하의 관점에서, 실린더 사이의 밸브 리프트는 실린더의 상이한 부하의 결과로 인해 단지 약 10%의 값으로 변할 수 있고, 전체 엔진은 부적절한 진동을 유발하게 되고, 이는 자동차의 경우 감당할 수 없을 정도의 안락감 손실을 초래한다.

본 발명의 목적은 유지력과 조절력이 기계적으로, 유압식으로 혹은 전기적으로 적용되는가에 상관없이 상기 유지력과 조절력이 가능한 한 낮으며, 밸브 리프트의 조절이 가능한 한 비용 효과적이고, 그리고 다기통 내연 기관의 각각의 실린더 사이에 취해질 밸브 리프트의 조절의 개별적인 세팅의 정확성이 최대이면서, 더욱이 가장 작은 허용 오차 내에서 다기통 내연 엔진의 밸브들의 밸브 리프트의 제어 가능성을 얻을 수 있는, 내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적은 청구의 범위의 특징부에 기재된 본 발명의 특징에 의해 달성된다. 따라서 내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 리프트 장치는 복수 개의 편심기로 이루어지는 동시에, 그것에 의해 편심기의 모든 가능한 외형이 편심 샤프트의 베어링의 직경에 의해 형성된 원 내에 위치하게 되는 회전 가능한 편심 샤프트를 포함한다.

양호하게는, 편심 샤프트는 실린더 헤드의 관통구를 통해 플러그식으로 끼워질 수 있고 실린더 헤드 내의 관통구 속에 직접 설치되며, 실린더 헤드의 전방 벽들 중 하나로부터 플러그식으로 끼워질 수 있는 편심 샤프트로서 장착될 수 있다.

변형례로서, 편심 샤프트는 실린더 헤드와 결합되어 있는 별도의 하우징 내에 설치될 수 있으며, 하우징에는 또한 캠샤프트가 설치되거나, 하우징에는 편심 샤프트, 로커 레버, 캠샤프트 및 슬롯형 링크(slotted link)가 미리 장착된 유닛으로서 설치될 수 있다.

양호하게는, 편심 샤프트는 구름 베어링에 의해 실린더 헤드 내에 설치될 수 있다.

밸브 리프트 장치의 양호한 실시예에 따르면, 편심기의 외형은 임의의 외형, 특히 편심 샤프트의 베어링의 외경을 벗어나지 않는 원으로서 형성될 수 있고, 편심 샤프트의 최대 직경은 특히, 실린더 헤드 내에 편심 샤프트의 베어링과 같은 크기로 제공되고, 로커 레버에 대하여 가장 짧은 간격을 두고 설치되며, 편심 샤프트는 캠샤프트와 평행하게 배열된다.

더욱이, 상기 밸브의 밸브 리프트를 기계적으로 조절하는 것 이외에, 변형례로서 편심 샤프트는 유압으로 조절 가능하거나 또는 편심 샤프트는 캠샤프트 혹은 편심 샤프트와 함께 정렬된 상태로 마련되어 있는 전기 엔진에 의해 조절 가능하며, 전기 엔진의 축은 캠샤프트의 축에 평행하게 또는 편심 샤프트의 축에 평행하게 마련되어 있다.

양호한 실시예에 따르면, 2개 이상의 입구 밸브 혹은 출구 밸브들을 갖는 구조의 경우 편심기는 편심 샤프트의 회전 위치에서 상이한 밸브 리프트가 밸브에 생기게 되도록 소정의 각도(α)로 서로를 향해 비틀리게 배열된다.

특히 양호한 실시예에 있어서, 하나의 실린더 헤드에는 복수 개의 편심 샤프트가 입구 밸브와 출구 밸브의 작동을 위해 마련되며, 복수 개의 입구 밸브 혹은 출구 밸브의 편심 샤프트는 편심기의 외형에 따라 상이하게 된다.

더욱이, 상이한 편심 외형을 지닌 인접한 실린더의 밸브들을 로커 레버에 의해 작동되도록 하고, 하나의 실린더에 속하는 밸브들에 대한 캠샤프트들의 외형을 서로 상이하게 형성하는 것이 바람직하다.

양호한 실시예에 따르면, 편심 샤프트와 접촉 상태로 있는 로커 레버의 작동 외형은 평탄면으로 형성하거나 편심 샤프트와 접촉 상태로 있는 로커 레버의 작동 외형은 볼록면 혹은 오목면으로 형성해도 좋다.

양호한 실시예에 따른 편심기는 로커 레버에 설치된 롤러와 접촉 상태로 있을 수 있다.

추가적으로, 로커 레버의 작동 외형은 다른 로커 레버의 작동 외형과 상이하게 형성되며, 이들 로커 레버들은 하나의 축에 의해 서로 직접 연결되어 있어도 좋다.

편심 샤프트의 신규한 기술적 구성에 따른 본질적인 특징은, 유지력과 조절력이 기계적으로, 유압식으로 혹은 전기적으로 적용되는가에 상관없이 낮은 유지력과 조절력을 사용하고, 다기통 내연 기관의 각각의 실린더 사이에 취해질 밸브 리프트의 조절의 개별적인 세팅의 정확성이 최대이면서, 가장 작은 허용 오차 내에서 하나 또는 복수 개의 입구 밸브 혹은 출구 밸브를 구비한 내연 기관의 밸브의 밸브 리프트의 제어 가능성을 획득하는 데 있다.

더욱이, 가스 교환 밸브의 밸브 리프트를 조절하기 위해 실린더 헤드 내에 배치되는 회전 가능한 편심 샤프트를 구비하는 동시에, 내연 기관의 가스 교환 밸브의 리프트 조절용 가변 밸브 제어 시스템을 구비하는 연소 기관용 액추에이터에 관한 것으로, 하우징에 배열되어 있는 교환 가능하면서 상이하게 형성된 액추에이터가 편심 샤프트의 회전을 위해 실린더 헤드 내에 배치된 편심 샤프트에서 바닥과 측면이 대면하도록 배열되고, 하우징에 마련되어 있는 장착 요소에 의해 실린더 헤드에 장착되어 있으며, 편심 샤프트 상에 마련되어 있는 커넥팅 요소에 의해 편심기의 회전 운동으로의 액추에이터 운동의 전환이 발생하며, 편심 샤프트를 위한 커넥팅 요소를 구비한 상이한 액추에이터의 교환에 의해 실린더 헤드에서의 교환 없이 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환이 행해진다. 커넥팅 요소는 독립적인 부품으로서 혹은 편심 샤프트의 구성 부품으로서 제공되며, 독립적인 커넥팅 요소는 액추에이터와 함께 교환 가능하다. 상이한 액추에이터의 교환에 의해 달성되는 내연 기관의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 변화를 간단하게 전환하는 것은 실린더 헤드에 대해 비용 측면에서 효과적이고 단일 모듈 개념을 적용할 수 있다는 점에서 유리한데, 그 이유는 액추에이터와 실린더 헤드 내에 설치된 편심 샤프트 사이에서 액추에이터와 클러치의 연결만을 단지 교환하면 되기 때문이며, 이와 함께 실린더 헤드의 제조를 위한 투자비가 상이한 밸브 리프트 조절을 위해 낮다는 것이다. 그 대안으로, 2개 혹은 4개의 밸브 리프트 위치들로부터 또한 실현될 수 있기 때문에, 밸브 리프트를 위해 정해진 작동 기간을 갖는 엔진에 비해 성능 및 토크에 있어서 엔진의 개선이 가능하다.

교환 가능한 액추에이터는 유압식 조절 요소를 포함하거나 또는 그 대안으로 편심 샤프트 상에 직접 작용하거나 혹은 리프트 자석으로 형성되어 있는 전기 엔진으로 형성되는 것이 유리하다.

양호한 실시예에 따르면, 전기 엔진 혹은 리프트 자석은 서로를 향해 대향하도록 배치되어 있고 실린더 헤드에 장착시키기 위한 하우징 장착 요소가 그 전방 벽에 마련되어 있는 블랙박스(black box) 내에 설치되어도 좋다.

더욱이, 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 밸브 리프트의 계단식 변화로 전환하는 경우 편심 샤프트가 동일할 수 있고, 특별한 응용예에서 편심 샤프트가 모듈로 되어 있어서 액추에이터의 디자인과는 무관하게 교환 가능하다.

양호한 변형례에 따르면, 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환을 위해 클러치로서 형성되어 있는 대응하는 커넥팅 요소를 교환할 수 있다.

양호하게는, 액추에이터는 실린더 헤드의 전방 벽상에 혹은 배면 상에서 편심 샤프트와 연결된다.

변형례로서, 상이한 실시예에 따라 액추에이터는 편심 샤프트에 직접 정렬되어 있지 않고 액추에이터와 편심 샤프트 사이에 중간 기어 박스가 마련되어도 좋다.

양호한 실시예에 따르면, 단이 없는 완전 가변 밸브 리프트 조절 동안 밸브 리프트는 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 위치 피드백을 위해 실린더 헤드에 마련된 센서에 의해 검출된다.

양호한 실시예에 따르면, 액추에이터의 교환에 의해 이루어지는 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 입구 밸브와 출구 밸브를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화로의 가스 교환 밸브의 교환은, 양자 밸브의 측면에서 가스 교환 밸브를 위한 밸브 리프트의 완전 가변 혹은 계단식 또는 하나의 밸브 측면에서는 계단식으로 다른 밸브 측면에서는 완전 가변 변화가 일어나도록 제공된다.

또 다른 양호한 실시예에 따르면, 유압식 조절 요소와 함께 입구 밸브 측과 출구 밸브 측에서 교환 밸브를 위해 제공되는 액추에이터는 상이한 스위칭 위치를 지닌 로터를 구비한다.

양호하게는, 유압식 조절 요소를 구비하는 액추에이터는 플라스틱으로 형성되며, 그것의 로터는 하나 이상의 로터 날개를 구비한다.

제조 기술과 관련하여 유리할 수 있는 일실시예에 따르면, 유압식 조절 요소를 구비하는 액추에이터에는 엔진 순환계로부터 나온 유압 오일 압력이 공급된다.

또한, 유압식 조절 요소를 구비하는 동시에 특히, 리프트 자석으로 형성된 액추에이터의 작동을 위한 자석 밸브가 실린더 헤드에 고정되어 있는 것이 바람직할 수 있다. 끝으로, 유압식 조절 요소를 구비하는 액추에이터의 작동을 위한 자석 밸브가 액추에이터 내에서, 양호하게는 액추에이터 중심선에 동일 축상으로 위치 설정되는 것이 또한 바람직할 수 있다.

새로운 액추에이터의 특징은, 상이한 액추에이터의 교환으로 인해 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 실린더 헤드에서 변화 없이 밸브 리프트의 계단식 변화로의 내연 기관의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 변화의 전환이 상이한 엔진에 대해 이루어진다는 데 있다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 가변 밸브 제어 혹은 밸브 조절, 특히 내연 기관의 가스 교환 밸브의 가변 밸브 제어 혹은 밸브 조절용 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 캠샤프트 조절 장치와, 적어도 하나의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 제어 혹은 조절을 위해 가스 배출 밸브 당 하나의 캠 외형을 지닌 회전 가능한, 양호하게는 실린더 헤드 내에 설치된 편심 샤프트와, 편심 샤프트의 바닥부에서 편심 샤프트를 회전시키기 위해 마련된 하나의 액추에이터를 포함한다. 편심 샤프트는 적어도 하나의 로커 레버에 작용하며, 그 레버의 운동 순서는 편심 샤프트의 회전에 의해 영향을 받을 수 있고, 상기 로커 레버는 캠샤프트와, 가스 교환 밸브에 작용하는 캠 종동부와 맞물린다.

원칙적으로, 해당 분야에의 종사자들에게 공지된 모든 조절 장치는 캠샤프트 조절 장치로서 적용될 수 있다. 캠샤프트 조절 장치를 예컨대, DE 199 43 833 A1에 공지된 방식에 따라 작동시키거나 혹은 예컨대, 미국 특허 제5,031, 583호에 개시된 바와 같이 작동시키는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따르면, 캠샤프트 조절은 캠샤프트 조절 장치에 의해 계단식으로 혹은 단이 없이 행해질 수 있다.

따라서 상기 액추에이터는 교환 가능하게 제공되고 상이하게 형성되며, 그리고 편심 샤프트의 회전을 위해 실린더 헤드 내에 설치된 편심 샤프트에서 바닥과 측면이 대면하도록 배열되고, 하우징에 마련되어 있는 2개의 장착 요소에 의해 실린더 헤드에 장착된다.

편심 샤프트에 마련되어 있는 클러치에 의해 편심 샤프트의 회전 운동으로의 액추에이터 운동의 전환이 일어나며, 편심 샤프트에 해당하는 클러치를 구비하는 상이한 액추에이터의 교환으로 인해 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 실린더 헤드에서 변화 없이 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환이 행해질 수 있다. 상이한 액추에이터의 교환에 의해 달성되는 내연 기관의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 변화를 간단하게 전환하는 것은 실린더 헤드에 대해 비용 측면에서 효과적이고 단일 모듈 개념을 적용할 수 있다는 점에서 유리한데, 그 이유는 액추에이터와 실린더 헤드 내에 위치한 편심 샤프트 사이에서 액추에이터와 클러치의 연결만을 단지 교환하면 되기 때문이며, 이와 함께 실린더 헤드의 제조를 위한 투자비가 상이한 밸브 리프트 조절을 위해 낮다는 것이다. 그 대안으로, 2개 혹은 4개의 밸브 리프트 위치들로부터 또한 실현될 수 있기 때문에, 밸브 리프트를 위해 정해진 작동 기간을 갖는 엔진에 비해 성능 및 토크에 있어서 엔진의 개선이 가능하다. 더욱이, 각각의 가스 교환 밸브에 대해, 밸브 리프트 조절을 위해 편심 샤프트 상에 단지 하나의 캠만을 설치하는 것이 필요하며, 이는 공지의 다중 캠 시스템에 있어 제작비 절감에 도움이 된다.

본 발명에 따른 장치는 단이 없는 조절 가능한 밸브 리프트 조절을 위한 액추에이터를 이용하거나 또는 단이 없는 조절 가능한 밸브 리프트 조절 및 밸브 리프트의 계단식 변화를 위한 액추에이터를 이용하여 작동될 수 있다. 따라서 밸브 리프트는 개개의 요구 조건에 따라 밸브 하나당 캠에 의해 단이 없는 방식 및/또는 계단식 방식으로 변할 수 있다. 부하 제어가 밸브 리프트, 밸브 리프트 외형 각각의 완전 가변 변화에 의해 행해지지 않고, 그리고 이와 함께 시스템 제작비 측면에서 현저한 장점이 있는 밸브 조절성이 비교적 낮게 요구되는 내연 기관의 경우 밸브 리프트 즉, 중간 위치에서의 밸브 리프트 외형은 밸브 리프트의 계단식 변화에 의해 달성될 수 있는 것과 마찬가지로 충분하다.

교환 가능한 액추에이터는 유압식 조절 요소를 구비하거나 또는 그 대안으로 편심 샤프트 상에 직접 작용하는 전기 엔진으로 혹은 리프트 자석으로 형성되는 것이 바람직하다.

양호한 실시예에 따르면, 전기 엔진 혹은 리프트 자석은 서로를 향해 대향하도록 배치되어 있고 실린더 헤드에 장착시키기 위한 하우징 장착 요소가 마련되어 있는 그 전방 벽에 위치하는 블랙박스 내에 설치되어도 좋다.

더욱이, 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환의 경우 편심 샤프트가 동일한 것이 바람직하다.

양호한 변형례에 따르면, 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환에서 대응하는 클러치를 교환할 수 있다.

변형례에 따르면, 상이한 실시예에서 액추에이터는 편심 샤프트와 직접 정렬되지 않고, 액추에이터와 편심 샤프트 사이에는 중간 기어 박스가 설치된다.

양호한 실시예에 있어서, 단이 없는 완전 가변 밸브 리프트 조절에서 밸브 리프트는 가스 교환 밸브의 밸브 리프트의 위치 피드백 신호를 이용하여 실린더 헤드에 마련된 센서에 의해 검출된다.

양호한 실시예에 따르면, 액추에이터의 교환으로 인해 발생하는 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 입구 밸브 및 출구 밸브를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화로의 가스 교환 밸브의 전환은 양자 밸브의 측면에서 완전 가변, 부분적인 완전 가변, 계단식으로 혹은 양자 밸브 측면에서 가스 교환 밸브를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화가 일어나도록 제공된다.

또 다른 양호한 실시예에 따르면, 입구 밸브 측과 출구 밸브 측에서 교환 밸브를 위해 제공되는 동시에 유압식 조절 요소를 구비한 액추에이터는 상이한 스위칭 위치를 지닌 로터를 구비한다.

마찬가지로, 유압식 조절 요소를 구비하는 동시에 특히, 리프트 자석으로 형성된 액추에이터의 작동을 위한 자석 밸브가 실린더 헤드에 고정되어 있는 것이 바람직할 수 있다.

끝으로, 유압식 조절 요소를 구비하는 액추에이터의 작동을 위한 자석 밸브가 액추에이터 내에서, 양호하게는 액추에이터 중심선에 동일 축상으로 위치 설정되는 것이 또한 바람직할 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 하나 이상의 장치를 구비하는 내연 기관에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 2개 혹은 그 이상의 캠샤프트를 포함하며, 하나의 캠샤프트에는 적어도 본 발명에 따른 장치가 구비되어 있고, 또 다른 캠샤프트에는 단지 하나의 계단식 혹은 단이 없는 캠 조절 장치가 구비되어 있는, 또는 각각의 캠샤프트가 본 발명에 따른 장치를 구비하는 내연 기관에 관한 것이다.

원칙적으로, 2개 혹은 그 이상의 캠샤프트를 포함하는 내연 기관에 있어서, 본 발명에 따른 개개의 혹은 복수 개의 캠샤프트를 지닌 본 발명에 따른 장치의 임의의 조합이 가능하다. 따라서 입구 밸브를 제어하는 캠샤프트에 본 발명에 따른 장치를 제공하는 것이 바람직하며, 출구 밸브를 위한 캠샤프트는 단지 하나의 캠샤프트 조절 장치를 제공하거나 제공하지 않아도 좋다.

본 발명에 따른 장치에 있어서, 상이한 액추에이터의 교환에 의해 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 실린더 헤드에서 변화 없이 밸브 리프트의 계단식 변화로의 내연 기관의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트 변화의 전환이 상이한 엔진에 대해 달성되며, 이로 인해 더 양호한 간섭과 이와 함께 동시적인 연료 감소로 내연 기관의 성능의 최적화를 초래하는 캠샤프트의 동시 조절을 얻게 된다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 밸브 리프트 특히, 내연 기관의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트 조절용 장치에 관한 것으로, 이 장치는, 캠샤프트에 의해 작동되며 슬롯형 링크 내부에서 동작하는 하나 이상의 로커 레버와, 로커 레버와 맞물리는 밸브를 작동시키는 수단과, 로커 레버를 캠샤프트의 캠에 대하여 압박하는 스프링과, 하나 혹은 복수 개의 편심기를 구비하는 밸브 리프트의 조절을 위한 다중 편심 샤프트로 이루어진 구성 요소들 중 하나 또는 복수 개를 포함한다.

특히, 아래쪽 캠샤프트(underneath camshaft)를 구비하는 내연 기관의 경우, 본 발명에 따른 장치는 캠샤프트와 로커 레버 사이에 푸시로드, 중간 레버 및 조절 요소를 더 포함한다. 내연 기관의 제조 방법에 있어서 각각의 캠샤프트의 위치에 따라, 캠샤프트와 로커 레버 사이에 다수의 요소 혹은 다른 요소들이 마련되어도 좋다.

본 발명에 따른 장치의 편심 샤프트는 가스 교환 밸브 당 하나의 편심기를 지닌 동축상의 구조를 포함한다. 본 발명에 따르면, 가스 교환 밸브로서 내연 기관의 실린더의 입구 밸브, 각각의 출구 밸브가 양호하다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 다른 편심 샤프트 부분으로부터 개별적이고 독립적으로 조절될 수 있는 각각의 편심 샤프트 부분은 편심기를 구비하며, 개개의 편심기의 형상은 동일하거나 서로 다를 수 있다.

편심 샤프트의 부분들은 적어도 하나의 액추에이터에 의해 조절되도록 하는 것이 바람직하다. 양호하게는 상기 액추에이터는 또한 동일 축상의 구조를 갖는 조절 장치를 포함한다. 전기 엔진 혹은 유압식 각도 조절 장치에 의한 조절이 액추에이터에 적용되도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 사용 시 제어, 추가적으로 양호하게는 센서 및 적절한 제어 기술이 적용된다. 따라서 제어의 신속한 반응 거동이 중요하기 때문에 예컨대, 제로-리프트(zero-lift)에서 최대 리프트 인(lift in)으로의 밸브 리프트의 조절은 양호하게는 300ms 미만에서 일어날 수 있다. 따라서 편심 샤프트의 부분들은 양호하게는 약 120°의 각도로 비틀리게 되는 것이 바람직하다.

개개의 편심 샤프트 부분들의 단이 없고 및/또는 계단식의 조절을 위한 적절한 액추에이터의 상이한 실시예들이 DE 103 52 677.1에 개시되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 상세하게 합체되어 있다. 적절한 액추에이터에 의해, 예컨대 실린더 하나 당 2개의 입구 밸브의 경우, 하나의 밸브의 밸브 리프트와 다른 밸브의 밸브 리프트가 계단식으로 조절될 수 있도록 다중 편심 샤프트를 지닌 상기 밸브의 밸브 리프트를 조절하는 것이 가능하다. 이러한 해결책은 또한 실린더 하나 당 각각의 배출 밸브를 지닌 2개 이상의 입구 밸브에 대해서도 고려할 수 있는데, 여기서 각각의 밸브의 밸브 리프트는 개별적으로 그리고 다른 밸브 특히, 실린더의 유사한 밸브들로부터 독립적으로 조절될 수 있다.

양호하게는, 입구 밸브와 출구 밸브를 작동시키기 위한 실린더 헤드 내에 본 발명에 따른 장치를 사용할 때, 복수 개의 편심 샤프트들이 마련될 수 있다. 각각의 입구 밸브 혹은 출구 밸브에 그 자체의 편심 샤프트를 할당하는 것도 또한 고려해볼 수 있다.

본 발명에 따른 장치에서 인접하는 실린더의 밸브들을 위해 상이한 편심기 형상을 제공하는 것도 또한 가능하다. 여기서, 편심기의 형상에 있어서, 양호하게는 밸브 리프트의 조절을 위해 로커 레버와 접촉하는 편심기의 외형을 일컫는다.

더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 장치를 이용하여 밸브 리프트 특히, 내연 기관의 가스 교환 밸브의 가변 밸브 리프트 조절을 위한 방법이 제공되며, 이 방법에서 각각의 개별적인 편심기는 편심 샤프트의 다른 편심기로부터 개별적이고 독립적으로 조절될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 편심 샤프트의 개개의 편심 샤프트 부분은 하나 혹은 복수 개의 액추에이터(들)에 의해 해당하는 편심기를 이용하여 조절되는 것이 바람직하다.

끝으로, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 적어도 하나의 장치를 구비하는 내연 기관에 관한 것이다.

양호하게는, 회전 가능한 편심 샤프트의 편심기의 모든 가능한 외형은 편심 샤프트의 베어링의 직경에 의해 형성된 원 내에 위치한다. 다중 편심 샤프트는 실린더 헤드의 관통구를 통해 플러그식으로 끼워질 수 있고 실린더 헤드 내의 관통구 내에 직접 설치되며, 편심 샤프트는 실린더 헤드의 전방 벽들 중 하나로부터 플러그식으로 끼워질 수 있는 편심 샤프트로서 장착될 수 있다.

변형례로서, 편심 샤프트는 실린더 헤드와 결합되어 있는 별도의 하우징 내에 설치될 수 있으며, 하우징에는 또한 캠샤프트가 설치되거나, 하우징에는 편심 샤프트, 로커 레버, 캠샤프트 및 슬롯형 링크가 미리 장착된 유닛으로서 설치될 수 있다.

편심 샤프트는 구름 베어링에 의해 실린더 헤드 내에 설치되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 해당 분야에 종자들에게 공지되어 있는 이러한 설치를 위해 다른 베어링을 적용할 수도 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 양호한 실시예에 따르면, 편심기의 외형은 임의의 외형, 특히 편심 샤프트의 베어링의 외경에 의해 한정되어 있는 원으로서 형성될 수 있기 때문에 편심 샤프트의 최대 직경은 특히, 실린더 헤드 내에 편심 샤프트의 베어링과 같은 크기로 제공되고, 로커 레버로부터 가장 짧은 간격을 두고 설치되며, 편심 샤프트는 캠샤프트와 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 밸브의 밸브 리프트를 기계적으로 조절하는 것 이외에, 변형례로서 편심 샤프트는 예컨대, 조절 장치에 의해 유압으로 조절 가능하거나 또는 캠샤프트 혹은 편심 샤프트와 함께 정렬된 상태로 마련되어 있는 전기 엔진에 의해 조절 가능하며, 전기 엔진의 축은 캠샤프트의 축에 평행하게 또는 편심 샤프트의 축에 평행하게 마련되는 것이 바람직하다. 또한, 편심 샤프트와 각각의 조절 장치의 액추에이터 사이에 적절한 클러치를 설치할 수 있다.

본 발명에 따라 특히 양호한 실시예에 있어서, 하나의 실린더 헤드 내에 복수 개의 편심 샤프트가 입구 밸브와 출구 밸브의 작동을 위해 마련되어 있으며, 복수 개의 입구 밸브 혹은 출구 밸브의 편심 샤프트는 편심기의 외형에 따라 상이할 수 있다.

더욱이, 상이한 편심 외형을 지닌 인접한 실린더의 밸브들을 로커 레버에 의해 작동되게 하고, 하나의 실린더에 속하는 밸브에 대한 캠샤프트 외형을 상이하게 형성하는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에 따르면, 편심 샤프트와 접촉 상태로 있는 로커 레버의 작동 외형은 예컨대, 평탄면, 볼록면 혹은 오목면을 형성한다. 양호한 실시예에 따른 편심기는 로커 레버 내에 위치하는 롤러와 접촉 상태로 있을 수도 있다.

추가적으로, 로커 레버의 작동 외형은 하나의 축에 의해 서로 직접 연결되는 것이 바람직한 또 다른 로커 레버의 작동 외형과 상이하게 형성되어도 좋다.

특히, 본 발명에 따른 장치의 본질적인 장점으로는 하나 혹은 복수 개의 입구 밸브(들) 혹은 출구 밸브를 구비한 내연 기관의 밸브의 밸브 리프트의 제어 가능성이, 유지력과 조절력이 기계적으로, 유압식으로 혹은 전기적으로 적용되는가에 상관없이 상기 유지력과 조절력이 동시에 낮으며, 다기통 내연 기관의 각각의 실린더 사이에 취해질 밸브 리프트의 제어 혹은 조절의 정확성이 최대이면서 가장 작은 허용 오차 내에서 얻어지는 데 있다.

본 발명에 따른 장치의 일실시예는 이음 가능한 축에 의해 서로 연결되어 있는 2개의 로커 레버에 의해 예컨대, 실린더의 2개의 입구 밸브의 가변 밸브 리프트 조절을 제공한다. 슬롯형 링크 내에서 구르는 2개의 로커 레버 사이에서 상기 축 상에 롤러를 마련하는 것이 바람직하다. 슬롯형 링크는 하우징을 각각 구비하는 실린더 헤드와, 하우징의 일부인 실린더 헤드의 부분과 고정 상태로 연결되는 것이 바람직하다. 따라서 슬롯 링크의 외형은 예컨대, 롤러 캠 종동부(밸브를 작동시키기 위한 수단)의 롤러의 축 상에 중심을 두고 예컨대, 로커 레버의 롤러의 하나 혹은 복수 개의 직경과 종속적으로 형성되어 있는 반경을 지니는 원호에 의해 결정될 수 있다.

캠샤프트에 의해 구동되어 상기 2개의 로커 레버는 편심 샤프트의 편심기 둘레로 로커 운동에 의해 이동한다. 따라서 본 발명에 따른 장치에 있어서, 로커 지점 즉, 각각의 개개의 로커 레버의 회전 중심은, 편심 샤프트의 회전에 의해 하나의 인접한 로커 레버로부터 혹은 인접한 로커 레버(들)로부터 개별적이고 독립적으로 로커 레버와 연결되어 있는 편심 샤프트의 편심기에 의해 조절될 수 있다. 따라서 편심 샤프트의 조절 가능한 리프트는 약 3.5mm 인 것이 바람직하며, 양호하게는 밸브 리프트를 0 내지 10mm로 조절하는 것이 적절하다.

편심 샤프트 둘레의 로커 레버의 회전 운동에 있어서, 로커 레버의 질량을 극히 양호하게 분배시키는 것과, 편심 샤프트에 작용하는 접촉력이 낮게 되고 내연 기관의 회전 속도의 증가에 따라 증가하지 않도록 균형을 잡는 것이 중요하다.

예컨대, 이는 로커 레버의 적절한 구조에 의해 지지될 수 있고, 이에 따라 로커 레버는 완전한 물질로 구성되지 않지만 질량을 줄이거나 또는 크기를 줄인 리세스를 구비한다. 더욱이, 로커 레버의 회전 중심은 로커 레버의 질량 중심에 근접해야 하고 또는 그 질량 중심 내에 있어야 한다.

상기 완전 가변과 밸브 리프트 특히, 실린더의 2개의 입구 밸브의 밸브 리프트 조절의 독립적인 가능성은 특히, 실린더 하나 당 4개의 밸브를 지닌 양호하게는 2개의 입구 밸브와 2개의 출구 밸브를 지닌 내연 기관에서 중요성을 확보하게 되는데, 그 이유는 밸브 리프트와 각 쌍의 밸브(입구 밸브 쌍, 각각의 출구 밸브 쌍)에 대한 개개의 밸브 개방 시간이 개별적으로 조절 될 수 있기 때문이다. 극단적인 경우, 각각의 밸브는 제로-리프트에서 개별적으로 작동될 수 있으며, 이는 예컨대 관련된 실린더가 단지 하나의 입구 밸브 혹은 하나의 출구 밸브로 작동하는 데서 초래될 수 있다. 밸브 리프트와 밸브 개방 시간은 캠샤프트의 캠 외형 형상에 의해 그리고 로커 레버의 작업 곡선(work curve)의 형상에 의해 결정되는 것이 바람직하다. 그 결과, 이는 예컨대, 단지 0.25mm의 밸브 리프트에 대해 약 90°의 크랭크샤프트 각도의 아이들링 운전에서의 밸브 개방 시간을 따를 수 있고, 완전 밸브 리프트에 대해 약 320°의 크랭크샤프트 각도가 가능하며, 추가적으로 양호한 아이들링 운전의 질을 얻게 된다.

또 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 장치를 구비하는 내연 기관은 예컨대, 분당 8,5000 회전 이내의 회전 속도로 운전하기에 적합할 수 있다. 이 실시예에서, 밸브 개방 시간과 밸브 리프트는 각각의 밸브에 대해 완전 가변적이고 독립적이고 제어 혹은 조절될 수 있다. 만약 예컨대, 내연 기관이 아이들링 운전될 경우, 밸브 리프트는 약 0.3mm 이고, 이에 따라 밸브 개방 시간은 약 90°의 크랭크샤프트 각도와 일치하게 된다. 완전 부하에서, 밸브 리프트는 예컨대, 9mm로 일치하게 되고 밸브는 320°의 크랭크샤프트 각도로 개방된다.

또한 양호한 실시예에 있어서, 밸브의 최대 리프트로의 제로-리프트의 조절은 약 120°의 편심 샤프트의 회전에서 발생한다. 따라서 편심 샤프트의 최대 밸브 유지 모멘트(holding moment)와 밸브 조절 모멘트는 2개의 밸브에 대해 측정했을 때, 약 4Nm 이다.

또 다른 양호한 실시예에 있어서, 밸브 개방 시간은 완전 가변적인 조절 가능한 길이를 갖는 하나 또는 복수 개의 공기 입구 시스템(들)과 연결 상태로 있는 밸브 리프트와 함께 변할 수 있으며, 이에 따라 확실한 토크 개선이 초래된다. 본 발명에 따른 장치는 또한 내연 기관 실린더의 압축을 위한 시스템과 조합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 내연 기관의 각각의 실린더의 스위치-오프(switch-off)를 위해 그리고 밸브 리프트의 조절과 적어도 하나의 입구 밸브 및/또는 출구 밸브의 개방 시간을 부하에 종속하고 회전 속도에 종속하도록 조절하기 위해 아래쪽 캠샤프트를 구비하는 내연 기관용 가변 밸브 리프트 제어 시스템에 관한 것으로, 캠샤프트의 캠에 의해 구동되는 로커 레버 및 스윙 아암이 추가의 로커 레버 혹은 스윙 아암으로의 맞물림에 의해 입구 밸브와 출구 밸브를 작동시키도록 되어 있고, 아래쪽 캠샤프트는 유압 밸브 간극 조절 요소를 통해 푸시로드에 의해 로커 레버를 구동시키며, 상기 로커 레버는 곡선 외형을 구비하여 실린더 헤드와 고정식으로 연결되어 있는 슬롯형 링크 내에서 하나의 축 상에 배열되어 있는 2개의 롤러에 의해 이동 가능한 중간 레버의 롤러 상에서 동작하며, 상기 중간 레버는 하우징 내에서 거동하는 조절 바아에서 소정의 외형에 의해 지지되며, 또한 캠 종동부의 롤러 상에서 작업 곡선을 따라 구르며, 상기 캠 종동부는 바닥측에 제동된 맞물림 영역에 의해 유압 조절 요소와 내연 기관의 밸브에 작용한다.

캠샤프트의 일회전에서 캠 종동부의 롤러와 함께 사용되는 중간 레버의 작업 곡선의 영역은 상기 조절 바아의 이동에 의해 조절되는 것이 바람직하다. 이와 함께, 밸브 리프트와 이에 종속하는 입구 밸브 및 출구 밸브의 개방 시간이 조절된다.

따라서 특히, 로커 레버의 작업 곡선은 밸브의 개방 특성을 결정하며, 작업 곡선은 특히, 제1의 영역이 중간 레버의 롤러의 센터 둘레의 원호에 의해 한정되어 있는 제로-리프트를 결정하고, 이 영역에 후속하여 개방 만곡부를 한정하는 제2의 영역이 있고, 그것에 후속하여 부분 리프트 영역과 완전 리프트 영역이 존재하도록 이루어져 있는 복수 개의 개개의 영역들로 구성되며, 상기 개개의 영역들은 천이 반경부(transition radii)에 의해 서로 연결되어 있고, 굴곡 영역들을 충격 없이 서로 연결시키기 위해 전체 영역이 스플라인(spline)의 형태를 이루게 된다.

더욱이, 캠샤프트의 융기부에 의해, 로커 레버의 곡선 외형에 의해, 그리고 중간 레버의 작업 곡선에 의해 상기 밸브의 개방 특징이 결정되는 것이 바람직하다.

양호한 실시예에 따르면, 공지의 방법으로 중간 레버 상에 여전히 배열되어 있었던 작업 곡선은 이제 캠 종동부 상에 배열되고, 캠 종동부의 이전의 롤러는 중간 레버의 구성 부품이다.

또 다른 실시예에 따르면, 로커 레버는 슬롯형 링크에서 구르는 중간 레버의 롤러와 함께 직접 연결되어 있는 추가의 롤러를 구비한다.

유사하게 양호한 실시예에 있어서, 중간 레버는 레그 스프링을 통해 혹은 측방향 라인을 지닌 슬롯형 링크를 통해 축방향으로 거동한다.

또 다른 양호한 실시예에 따르면, 상기 중간 레버는 조절 바아에서 원형의 외형으로 지지되며, 상기 외형은 또한 평 베어링(friction bearing) 혹은 구름 베어링(anti-friction bearing) 내에 설치된 롤러 상에서 지지될 수 있다.

또 다른 유사하게 양호한 실시예에 따르면, 조절 바아는 접촉 외형 예컨대, 원호형상, 오목형상, 상승형상 및 경사형상을 지니며, 또한 조절 바아의 접촉 외형의 형상으로 인해 특히 내연 기관의 밸브의 가속 거동에 영향을 주게 된다.

복수 개의 입구 밸브와 출구 밸브를 구비하는 내연 기관의 일실시예에 따르면, 상이한 밸브 리프트와, 이와 협력하는 상이한 개방 시간을 갖는 밸브는 개개의 액추에이터에 의해 제어되는 복수 개의 조절 바아에 의해 조절되며, 해당하는 설정 값은 프로세스 제어식 엔진 특징 혹은 프로그램 제어식 모델에 의해 계산된다.

디젤 엔진의 상기 가변 밸브 리프트 제어 시스템의 주요 장점은 예컨대, 2개의 입구 밸브들의 밸브 리프트의 개별적인 제어에 의해 실린더 내 유동(in-cylinder flow)의 스월(swirl)이 제어될 수 있다는 데 있고, 오토(Otto) 엔진의 주요 장점은 예컨대, 2개의 입구 밸브의 경우 실린더 내 유동은 연료를 직접 연소실로 분사하는 연로 분사 밸브와의 조합이 광범위한 작동 범위에서 용이하게 되도록 조절될 수 있다는 데 있다. 직접 분사하는 연로 입구 밸브와 아래쪽 캠샤프트를 구비하는 밸브 조작 기구의 조합은 연소실 내에 연료 분사 밸브의 구조를 쉽게 새롭게 할 수 있도록 해주는데, 그 이유는 오버헤드 캠샤프트에 의한 제한이 존재하지 않기 때문이다.

양호한 변형례에 따르면, 조절 요소를 생략하거나 단지 하나의 밸브 간극 조절 요소(valve clearance adjustment element)가 적용된다.

더욱이, 중간 레버는 알루미늄 혹은 티타늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.

또 다른 양호한 실시예에 따르면, 모든 롤러들은 구름 베어링 내에 설치되거나 혹은 상기 롤러들은 구름 베어링과 평 베어링 내에 설치되며, 로커 레버는 구름 베어링 혹은 평 베어링 내에 설치된다.

아래쪽 캠샤프트를 구비하는 내연 기관을 위한 신규한 가변 밸브 리프트 제어 시스템에 있어서, 하나 또는 그 이상의 입구 밸브 및/또는 출구 밸브의 밸브 리프트는 부하에 종속하고 회전 속도에 종속하도록 조절될 수 있으며, 밸브 리프트와 협력하는 동시에 밸브의 개방 시간은 조절되며, 추가적으로 밸브의 제로-리프트의 조절에 의해 내연 기관의 개개의 실린더는 폐쇄될 수 있다. 이러한 방법으로 연료 소모를 줄일 수 있게 된다.

본 발명은 또한 정해진 외형, 작업 곡선 및 적어도 하나의 롤러를 구비하는 동시에 양호하게 두 갈래진 로커 레버에 관한 것이다. 상기 로커 레버는 정해진 외형의 위치에 롤러를 구비하는 로커 레버와 교대로 혹은 조합하여 적용되는 것이 바람직할 수 있다. 롤러를 없애고 그 위치에 정해진 외형을 제공함으로써 여러 장점을 얻게 된다. 롤러 위치에 있는 정해진 외형은 로커 레버의 중량을 감소시키고 그것의 강성을 증가시킨다. 롤러와 관련이 있는 축, 베어링 및 제작비를 포함한 롤러의 경제성으로 인해 로커 레버 전체의 비용을 절감하는 결과를 초래한다. 그러나 더욱 두드러진 장점은 가변 밸브 리프트 조절 혹은 밸브 리프트 제어 시스템을 위한 본 발명에 따른 장치의 기능의 정확성을 향상시킨다는 데 있다. 정해진 외형이 롤러의 위치에 마련될 경우, 롤러의 적절한 지지를 위한 허용 오차뿐만 아니라 롤러 축을 위해 요구되는 드릴링의 허용 오차가 없어진다. 더욱이, 예컨대 외형은 클램핑 가공으로 처리 혹은 만들어질 수 있으며, 이에 따라 제조 비용뿐만 아니라 제조 시간을 절약할 수 있다. 끝으로, 정해진 외형을 지닌 로커 레버를 이용하여, 로커 레버-조절 요소-접촉에서 높은 부하 압력을 낮출 수 있고 예컨대, 조절 요소로서 편심 샤프트 혹은 조절 바아를 이용할 수 있다. 원칙적으로, 외형의 형상 및 형태는 자유롭게 선택될 수 있고, 평탄한 슬라이드뿐만 아니라 오목하거나 볼록한 슬라이드 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 따라서 선접촉의 접촉 형태와 어김없이 가변적인 접촉 형태를 형성하기 위해 볼 형상의 굴절된 평면(ball-shaped bended plane)을 채택해도 좋다.

밸브 리프트의 가변 조절을 위한 본 발명에 따른 장치는 아래쪽 캠샤프트를 구비하는 내연 기관에서 뿐만 아니라 오버헤드 캠샤프트를 구비하는 내연 기관에 이용될 수 있으며, 로커 레버의 조절은 예컨대, 하나 또는 그 이상의 조절 바아 혹은 예컨대, 본 발명에 따른 액추에이터와 같은 적절한 액추에이터에 의해 구동되는 하나 또는 그 이상의 단일 혹은 다중 편심 샤프트에 의해 행해지며, 캠샤프트의 추가적인 조절은 입구 밸브 측 및/또는 출구 밸브 측에 있는 캠샤프트 조절 장치에 의해 행해질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 리프트 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 편심 샤프트의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 편심기가 비틀려 배열되어 있는 편심 샤프트의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 사시도이다.
도 5 내지 도 11은 유압식 조절 요소가 상이한 스위칭 위치에 있는 액추에이터의 실시예 및 회로도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도이다.
도 13 내지 도 19는 유압식 조절 요소가 상이한 스위칭 위치에 있는 액추에이터의 또 다른 실시예 및 회로도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸브 리프트 장치를 도시한 사시도이다.
도 21은 또 다른 편심 샤프트의 단면을 도시한 단면도이다.
도 22는 편심기가 비틀려 배열되어 있는 또 다른 편심 샤프트의 단면을 도시한 단면도이다.
도 23은 밸브의 개방 특징을 나타낸 도면이다.
도 24는 밸브 제어 시스템의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 25는 도 24의 제1 실시예를 도시한 측면도이다.
도 26은 밸브 제어 시스템의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 27은 밸브 제어 시스템의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 28은 본 발명에 따른 로커 레버의 일시시예를 도시한 사시도이다.

본 발명은 이하에서 양호한 실시예들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1에는 밸브 리프트 장치(1)의 가스 교환 밸브(2)의 가변 리프트 조절용 밸브 리프트 시스템이 도시되어 있으며, 상기 시스템은 복수 개의 편심기(4, 5)로 이루어지는 동시에, 이 편심기(4, 5)의 모든 가능한 외형이 편심 샤프트(3)의 베어링(6, 7) 외경에 의해 형성된 원 내에 위치하게 되는 회전 가능한 편심 샤프트(3)를 포함한다(도 2 참조). 상기 편심 샤프트(3)는 상세한 도시가 생략되어 있는 실린더 헤드의 관통구를 통해 플러그식으로 끼워질 수 있고 실린더 헤드 내의 관통구 속에 직접 설치되게 된다. 따라서 편심 샤프트(3)는 실린더 헤드의 전방 벽들 중 하나로부터 플러그식으로 끼워질 수 있는 편심 샤프트(3)로서 장착될 수 있다. 편심 샤프트(3)는 실린더 헤드와 결합되어 있는 별도의 하우징 내에 설치된다. 상기 하우징에는 편심 샤프트(3), 로커 레버(9, 10), 캠샤프트(8) 및 슬롯형 링크(11)가 미리 장착된 유닛으로서 설치되어 있다. 편심 샤프트(3)를 구름 베어링을 이용하여 실린더 헤드 내에서 설치시키는 것도 또한 가능하다.

편심기(4, 5)의 외형은 임의의 외형, 특히 편심 샤프트(3)의 베어링(6, 7)의 외경을 벗어날 수 없는 원으로서 형성될 수 있다. 따라서 편심 샤프트(3)의 최대 직경은 특히, 실린더 헤드 내에 편심 샤프트(3)를 설치할 수 있도록 마련되고 로커 레버(9, 10)에 대하여 가장 짧은 간격을 두고 설치된다. 편심 샤프트(3)는 캠샤프트(8)와 평행하게 배열되어 있다. 편심 샤프트(3)는 유압으로 조절 가능하거나 또는 캠샤프트(7) 혹은 편심 샤프트(3)와 함께 정렬된 상태로 마련되어 있는 전기 엔진에 의해 조절될 수 있다. 더욱이 전기 엔진의 축은 캠샤프트의 축에 평행하게 또는 편심 샤프트의 축에 평행하게 마련된다. 따라서 2개 이상의 입구 밸브 혹은 출구 밸브들을 갖는 배열에서 상기 편심기(4, 5)는 편심 샤프트(3)의 회전 위치에서 상이한 밸브 리프트가 밸브(2)에 생기게 되도록 소정의 각도(α)(도 3 참조)로 서로를 향해 비틀리게 배열될 것이다. 이 경우, 하나의 실린더 헤드에 복수 개의 편심 샤프트(3)가 입구 밸브와 출구 밸브의 작동을 위해 제공되며, 이에 따라 복수 개의 입구 밸브 혹은 출구 밸브의 편심 샤프트(3)는 편심기(4, 5)의 외형에 따라 다를 수 있다. 인접한 실린더의 밸브(2)들은 로커 레버(9, 10)에 의해 상이한 편심 외형을 지닌 상태로 작동될 수 있다. 하나의 실린더에 속하는 밸브(2)들에 대한 캠샤프트 외형들을 서로 상이하게 형성해도 좋다.

편심 샤프트(3)와 접촉 상태로 있는 로커 레버(9, 10)의 작동 외형은 평탄면 혹은 볼록면 혹은 오목면으로 형성될 수 있다. 그러나 편심기(4, 5)가 마찰 및 마모를 줄이기 위해 평 베어링 혹은 구름 베어링 내에 설치되어 있는 롤러와 접촉 상태로 있을 수도 있다. 그러나 양자의 베어링에 있어서 베어링의 간극은 가장 작은 것으로 가정한다. 로커 레버(9)의 작동 외형(12)은 다른 로커 레버(10)의 작동 외형(13)과 상이하게 형성되어 있고, 이들 로커 레버들은 축(14)에 의해 직접 연결되어 있다.

도 4에는 하우징(102) 내에 배열되어 있는 가스 교환 밸브(111, 112)의 리프트 조절을 위한 액추에이터(101)가 도시되어 있다. 상기 실시예에서는 상세한 도시가 생략되어 있는 전기 엔진인 동시에 블랙박스 즉, 하우징(102)에 배열되어 있는 상기 액추에이터(101)는 편심 샤프트(108)의 회전을 위해 교환 가능하면서 상세한 도시가 생략되어 있는 공지의 실린더 헤드 내에 위치한 회전 가능한 편심 샤프트(108)에서 바닥과 측면이 대면하도록 배열되어 있다. 상기 액추에이터(101)는 또한 리프트 자석으로 혹은 유압식 조절 요소를 지닌 액추에이터로서 형성될 수 있다. 도 4에 따르면, 액추에이터(101)는 특히, 장착 요소에 의해 상세한 도시가 생략되어 있는 실린더 헤드에서 서로를 향해 반대로 하우징(102)의 전방 벽에 배치되어 있는 2개의 장착 클립(103, 104)에 의해 고정되어 있으며, 상기 장착 요소는 장착 클립(103, 104)의 리세스(105, 106) 내에 지지되어 있다. 더욱이, 상기 액추에이터(101)는 액추에이터 운동을 편심 샤프트(108)의 회전 운동으로 전환하기 위해 클러치(107)에 의해 편심 샤프트(108)에 연결되어 있다. 이 경우, 액추에이터(101)는 리프트 자석으로서 형성되며, 이에 따라 상기 액추에이터는 또한 블랙박스 내에 배치된다. 복수 개의 편심기(109, 110)를 편심 샤프트(108) 상에 제공하는 것도 바람직하다. 편심 샤프트(108)는 상세한 도시가 생략된 별도의 하우징에 설치되거나 또는 실린더 헤드 내에 직접 설치되며, 이에 따라 상기 하우징은 실린더 헤드에 결합된다. 더욱이, 하우징 내에는 로커 레버(113, 114)가 편심 샤프트(108) 옆에 설치되어 있다. 상이한 액추에이터(101)의 교환으로 인해, 밸브 리프트 조절의 전환은, 양자 밸브의 측면에서 완전 가변, 부분적인 완전 가변, 계단식으로 혹은 양자 밸브 측면에서 가스 교환 밸브(111, 112)를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화가 일어나도록, 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 가스 교환 밸브(111, 112)를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화로 발생한다. 상기 전환에 있어서, 클러치(107)에 의해 편심 샤프트(108)에 연결되어 있는 액추에이터(101) 만이 변경되어야 한다. 상이한 실시예들에 따라, 액추에이터(101)는 편심 샤프트(108)와 직접 정렬 상태로 설치되지 않을 수 있지만, 액추에이터(101)와 편심 샤프트(108) 사이에는 상세한 도시가 생략되어 있는 중간 기어 박스가 설치되며, 이에 따라 대응하는 액추에이터(101)가 전방벽 상에 혹은 배면 상에 실린더 헤드의 상부 영역에 배치된다. 이 경우, 상기 액추에이터(101)는 전기 엔진으로 제공되고, 전기 엔진은 편심 샤프트(108) 상에 직접 작용한다. 가스 교환 밸브(111, 112)의 단이 없는 완전 가변 밸브 리프트 조절에 있어서, 밸브 리프트는 실린더 헤드에 마련되고 상세한 도시가 생략되어 있는 센서를 이용하여 추가적으로 측정되며, 이에 따라 가스 교환 밸브(111, 112)의 밸브 리프트의 위치 피드백이 요구된다. 이 경우, 가스 교환 밸브(111, 112)의 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환이 일어나면, 적어도 2개 내지 4개의 밸브 위치가 제공된다. 가스 교환 밸브(111, 112)의 밸브 리프트가 밸브 리프트의 계단식 완전 가변 변화로의 전환이 일어나면, 편심 샤프트(108)에는 교환 가능한 클러치(107)가 제공된다.

도 5 내지 도 11에는 상이한 스위칭 위치에서 2위치, 3위치 및 4위치를 지닌 액추에이터로 형성된 유압식 액추에이터(101)의 실시예들과 이에 해당하는 회로도가 도시되어 있다.

도 5a 및 도 5b에는 로터(115) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 2위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(101)가 도시되어 있다. 따라서 로터는 2개의 로터 날개(116, 117)를 포함하며, 도 5a 및 도 5b에 도시된 2개의 스위칭 위치에 있는 회전 축(118) 둘레로 고정자 하우징(119) 내에서 정지 위치(120, 121)까지 회전 할 수 있다.

도 6a 및 도 6b에는 로터(115) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 2위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(101)가 도시되어 있다. 따라서 로터(115)는 로터 날개(116)를 포함하며, 도 6a 및 도 6b에 도시된 2개의 스위칭 위치에서 정지 위치(120, 121)까지 약 300°에 걸쳐 회전 축(118) 둘레로 고정자 하우징(119) 내에서 회전 할 수 있다.

도 7에는 하나의 날개를 지닌 액추에이터와 연결부(A, B)를 위한 4/2 방향 제어 밸브(122)에 해당하는 예의 회로도가 도시되어 있으며, 따라서 액추에이터(101)의 작동을 위한 방향 제어 밸브(122)는 액추에이터(101) 내에서, 양호하게는 액추에이터 중심선에 동일 축상으로 위치 설정될 수 있다. 액추에이터(101)는 플라스틱으로 형성되는 것일 바람직하다. 액추에이터(101)에는 엔진 순환계로부터 나온 유압 오일 압력이 공급되며, 이로 인해 액추에이터(101)의 작동을 위한 방향 제어 밸브(122)는 실린더 헤드, 특히 액추에이터(101) 내에서, 양호하게는 액추에이터 중심선(118)에 동일 축상으로 위치 설정된다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c에는 로터 날개(116, 117)를 구비하는 내측 로터(115)와 외측 로터(123) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 3위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(101)가 도시되어 있으며, 상기 로터들은 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 3개의 스위칭 위치에 있는 회전 축(118) 둘레로 고정자 하우징(119) 내에서 내측 로터(115)의 정지 위치(120, 121)까지와 외측 로터(123)의 정지 위치(124, 125)까지 회전 할 수 있다.

도 9에는 3위치와 연결부(A, B)를 위한 2개의 4/2 방향 제어 밸브(126, 127)에 해당하는 예의 회로도가 도시되어 있다.

도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d에는 내측 로터(115)와 외측 로터(123) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 4위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(101)가 도시되어 있으며, 상기 로터들은 도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d에 도시된 4개의 스위칭 위치에 있는 회전 축(118) 둘레로 고정자 하우징(119) 내에서 회전 할 수 있다.

도 11에는 4위치와 연결부(A, B)를 위한 2개의 4/2 방향 제어 밸브(126, 127)에 해당하는 예의 회로도가 도시되어 있다.

도 12에는 양호하게는 그것의 축방향 확장부에서 캠샤프트(232)의 일단에 마련되어 있는 캠샤프트 조절 유닛(230), 편심 샤프트(208), 그리고 하우징(202) 내에 배치되어 있는 가스 교환 밸브(211 혹은 212)의 리프트 조절을 위한 액추에이터(201)를 구비하는 본 발명에 따른 장치가 도시되어 있다. 상기 실시예에서는 상세한 도시가 생략되어 있는 전기 엔진인 동시에 블랙박스 즉, 하우징(202)에 배열되어 있는 상기 액추에이터(201)는 편심 샤프트(208)의 회전을 위해 교환 가능하면서 상세한 도시가 생략되어 있는 공지의 실린더 헤드 내에 설치된 회전 가능한 편심 샤프트(208)에서 바닥과 측면이 대면하도록 배열되어 있다. 상기 액추에이터(201)는 또한 리프트 자석으로 혹은 유압식 조절 요소를 지닌 액추에이터로서 형성될 수 있다. 도 12에 따르면, 액추에이터(201)는 장착 요소에 의해, 특히 2개의 장착 클립(203, 204)에 의해 상세한 도시가 생략되어 있는 실린더 헤드에서 장착되어 있으며, 상기 장착 요소는 서로를 향해 반대로 하우징(202)의 전방벽에 배치되어 있고 2개의 장착 클립(203, 204)의 리세스(205, 206) 내에 지지되어 있다. 더욱이, 상기 액추에이터는 액추에이터 운동을 편심 샤프트(208)의 회전 운동으로 변환하기 위해 클러치(207)에 의해 편심 샤프트(208)에 연결되어 있다. 이 경우, 액추에이터(201)는 리프트 자석으로서 형성되며, 이에 따라 상기 리프트 자석은 또한 블랙박스 내에 배치된다. 예컨대, 실린더 하나당 2개 이상의 입구 밸브를 구비하는 내연 기관에 있어서, 복수 개의 편심기(209, 210)를 편심 샤프트(208) 상에 제공하는 것도 바람직하다. 편심 샤프트(208)는 상세한 도시가 생략되고 실린더 헤드에 결합되어 있는 별도의 하우징 내에 설치된다. 편심 샤프트(208) 이외에도 가스 교환 밸브(211, 212)에 작용하는 롤러 캠 종동부(213, 214)가 하우징 내에 설치되어 있다. 캠(234)과 캠샤프트(232)에 의해 각각 구동되는 로커 레버(236, 238)의 운동은 편심 샤프트(208)에 의해 영향을 받게 된다. 상이한 액추에이터(201)의 교환으로 인해, 단이 없는 가변 밸브 리프트 조절로부터 가스 교환 밸브(111, 112)를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화로의 밸브 리프트 조절의 전환은, 양자 밸브의 측면에서 완전 가변, 부분적인 완전 가변, 계단식으로 혹은 양자 밸브 측면에서 가스 교환 밸브(211, 212)를 위한 밸브 리프트의 계단식 변화가 일어날 수 있도록 발생한다. 이러한 전환에 있어서, 클러치(207)에 의해 편심 샤프트(208)에 연결되어 있는 액추에이터(201) 만이 변경되어야 한다. 상이한 실시예들에 따라, 액추에이터(201)는 편심 샤프트(208)와 직접 정렬 상태로 설치되지 않을 수 있지만, 액추에이터(201)와 편심 샤프트(208) 사이에는 상세한 도시가 생략되어 있는 중간 기어 박스가 설치되며, 이에 따라 대응하는 액추에이터(201)가 전방벽 상에 혹은 배면 상에서 실린더 헤드의 상부 영역에 배치된다. 이 경우, 상기 액추에이터(201)는 전기 엔진으로 제공되고, 전기 엔진은 편심 샤프트(208) 상에 직접 작용한다. 가스 교환 밸브(211, 212)의 단이 없는 완전 가변 밸브 리프트 조절에 있어서, 밸브 리프트는 실린더 헤드에 마련되고 상세한 도시가 생략되어 있는 센서를 이용하여 추가적으로 측정되며, 이에 따라 가스 교환 밸브(211, 212)의 밸브 리프트의 위치 피드백이 요구된다.

이 경우, 가스 교환 밸브(211, 212)의 밸브 리프트의 계단식 변화로의 전환이 일어나면, 적어도 2개 내지 4개의 밸브 위치가 제공된다. 가스 교환 밸브(211, 212)의 밸브 리프트가 밸브 리프트의 계단식 완전 가변 변화로의 전환이 일어나면, 편심 샤프트(208)에는 교환 가능한 클러치(207)가 제공된다.

도 13 내지 도 19에는 상이한 스위칭 위치에서 2위치, 3위치 및 4위치를 지닌 액추에이터로 형성된 유압 액추에이터(201)의 실시예들과 이에 해당하는 회로도가 도시되어 있다.

도 13a 및 도 13b에는 로터(215) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 2위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(201)가 도시되어 있다. 따라서 로터(215)는 2개의 로터 날개(216, 217)를 포함하며, 2개의 스위칭 위치에서 도 13a 및 도 13b에 도시된 정지 위치(220, 221)까지 약 180°에 걸쳐 회전 축(218) 둘레로 고정자 하우징(219) 내에서 회전 할 수 있다.

도 14a 및 도 14b에는 로터(215) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 2위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(201)가 도시되어 있다. 따라서 로터(215)는 로터 날개(216)를 포함하며, 도 14a 및 도 14b에 도시된 2개의 스위칭 위치에서 정지 위치(220, 221)까지 약 270°에 걸쳐 회전 축(218) 둘레로 고정자 하우징(219) 내에서 회전 할 수 있다.

도 15에는 하나의 날개를 지닌 액추에이터와 연결부(A, B)를 위한 4/2 방향 제어 밸브(222)에 해당하는 예의 회로도가 도시되어 있으며, 따라서 액추에이터(201)의 작동을 위한 방향 제어 밸브(222)는 액추에이터(201) 내에서, 양호하게는 액추에이터 중심선에 동일 축상으로 위치 설정될 수 있다. 액추에이터(201)는 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직하다. 액추에이터(201)에는 엔진 순환계로부터 나온 유압 오일 압력이 공급되며, 이로 인해 액추에이터(201)의 작동을 위한 방향 제어 밸브(222)는 실린더 헤드에, 양호하게는 액추에이터(201) 내에서, 양호하게는 액추에이터 중심선(218)에 동일 축상으로 위치 설정된다.

도 16a, 도 16b 및 도 16c에는 로터 날개(216, 217)를 구비하는 내측 로터(215)와 외측 로터(223) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 3위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(201)가 도시되어 있으며, 상기 로터들은 도 16a, 도 16b 및 도 16c에 도시된 3개의 스위칭 위치에서 회전 축(218) 둘레로 내측 로터(215)의 정지 위치(220, 221)까지와 외측 로터(223)의 정지 위치(224, 225)까지 180°에 걸쳐 회전 할 수 있다.

도 17에는 3위치와 연결부(A, B)를 위한 2개의 4/2 방향 제어 밸브(226, 227)에 해당하는 예의 회로도가 도시되어 있다.

도 18a, 도 18b, 도 18c 및 도 18d에는 내측 로터(215)와 외측 로터(223) 형태의 유압식 조절 요소를 구비하는 4위치를 지닌 액추에이터로 형성된 액추에이터(201)가 도시되어 있으며, 상기 로터들은 도 18a, 도 18b, 도 18c 및 도 18d에 도시된 4개의 스위칭 위치에 있는 회전 축(218) 둘레로 고정자 하우징(219) 내에서 회전 할 수 있다.

도 19에는 4위치와 연결부(A, B)를 위한 2개의 4/2 방향 제어 밸브(226, 227)에 해당하는 예의 회로도가 도시되어 있다.

도 20에는 예컨대, 본 실시예에서 서로를 향해 동일 축상에 배열되고 하나의 편심기(322)는 양호하게는 편심 샤프트 부분(318)과 일체로 된 부분이고 다른 하나의 편심기(324)는 양호하게는 편심 샤프트 부분(320)과 일체로 된 부분인 2개의 편심 샤프트 부분(318, 320)으로 이루어진 회전 가능한 편심 샤프트(316)를 포함하는 실린더의 2개의 입구 밸브인 2개의 가스 교환 밸브(312, 314)의 가변 밸브 리프트의 조절을 위한 본 발명에 따른 장치(310)가 도시되어 있다. 동일 축상으로 포개져 있고 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 편심 샤프트 부분(318, 320)이 외측에서 관찰할 수 있는 하나의 연결 위치(330)에서 서로 접촉 상태로 있다. 원칙적으로, 상기 위치는 2개의 편심기(322, 324) 사이에 있는 임의의 위치에 제공될 수 있다. 안정성의 이유로, 연결 위치(330)는 하나의 지지 위치에 존재하도록 제공되지만 기본적인 의무 사항은 아니다. 양호하게는, 편심기(322, 324)의 모든 가능한 외형이 편심 샤프트(316)의 베어링(326, 328) 외경에 의해 형성된 원 내에 위치하게 된다(도 21 참조). 상기 편심 샤프트(316)는 상세한 도시가 생략되어 있는 실린더 헤드의 관통구를 통해 플러그식으로 끼워질 수 있고 실린더 헤드 내의 관통구 속으로 직접 위치하게 된다. 따라서 편심 샤프트(316)는 실린더 헤드의 전방벽들 중 하나로부터 플러그식으로 끼워질 수 있는 편심 샤프트(316)로서 장착될 수 있다. 양호하게는, 편심 샤프트(316)는 실린더 헤드와 결합되어 있는 별도의 하우징(도시 생략) 내에 설치된다. 상기 하우징에는 편심 샤프트(316), 로커 레버(332, 334), 캠샤프트(336) 및 슬롯형 링크(338)가 미리 장착된 유닛으로서 설치되어 있다. 편심 샤프트(316)를 구름 베어링을 이용하여 실린더 헤드 내에 설치하는 것도 또한 가능하다.

편심기(322, 324)의 외형은 임의의 외형, 특히 편심 샤프트(316)의 베어링(326, 328)의 외경에 의해 한정되어 있는 원으로서 형성될 수 있다. 따라서 편심 샤프트(316)의 최대 직경은 특히, 실린더 헤드 내에 편심 샤프트(316)의 베어링을 위해 제공되고, 로커 레버(332, 334)로부터 가장 짧은 간격을 두고 설치된다. 양호하게는, 편심 샤프트(316)는 캠샤프트(336)와 평행하게 배열되어 있다.

개개의 편심 샤프트 부분(318, 320)의 회전에 있어서, 액추에이터(340)는 클러치 요소(342)에 의해 편심 샤프트(316)에 연결되는 것이 바람직하다. 따라서 바람직하게는, 상기 액추에이터(340)는 편심 샤프트(316)의 회전 축(344)과 정렬된 방식으로 배열되어 있다. 액추에이터(340)는 실린더 헤드에 각각 연결될 수 있는 하우징(346)에 의해 보호되며, 상기 하우징에는 적절한 장착 장치(348)에 의해 편심 샤프트(316)가 위치하게 된다. 예컨대, 상기 액추에이터(340)는 편심 샤프트(316)의 회전 혹은 각도 조절을 위한 유압, 전기 혹은 자석 장치를 포함할 수 있다. 전술한 장치 이외에, 전술한 장치들의 조합뿐만 아니라 다른 장치들도 고려할 수 있다. 액추에이터(340)의 축 조절은 캠샤프트 축 또는 편심 샤프트 축에 평행하게 추가적으로 제공될 수 있다.

편심기(322, 324)는 예컨대, 편심 샤프트의 부분(318, 320)의 회전 위치에서 소정의 각도(α)(도 22 참조)로 서로를 향해 비틀린 2개 혹은 그 이상의 입구 밸브 혹은 출구 밸브와 정렬 상태로 배열될 가능성으로 인해, 밸브(312, 314)에 있어서 상이한 밸브 리프트가 생길 수 있다.

입구 밸브와 출구 밸브의 작동을 위해 하나의 실린더 헤드에 복수 개의 편심 샤프트(316)가 마련되어 있는 경우, 복수 개의 입구 밸브 혹은 출구 밸브의 편심 샤프트(316)는 편심기(322, 324)의 외형이 상이할 수 있다. 2개의 인접한 실린더의 밸브들은 로커 레버(332, 334)에 의해 상이한 편심기의 외형을 가진 상태로 작동할 수 있다. 캠샤프트(336)의 캠샤프트 외형은 또한 하나의 실린더에 속하는 밸브(312, 314)에 대해 상이하게 형성될 수 있다.

편심 샤프트(316)의 편심기(322, 324)와 접촉 상태로 있는 로커 레버(332, 334)의 작동 외형은 평탄면 혹은 볼록면 혹은 오목면으로 형성될 수 있다. 그러나 편심기(322, 324)가 마찰 및 마모를 줄이기 위해 예컨대, 평 베어링 혹은 구름 베어링에 의해 대응하는 로커 레버(332, 334) 내에 설치되어 있는 롤러와 접촉 상태로 있을 수도 있다. 그러나 양자의 베어링에 있어서 베어링의 간극은 가장 작은 것으로 가정한다.

각각의 로커 레버(332, 334)는 밸브를 작동시키는 수단(350, 352)과 맞물리는 작동 외형을 지닌다. 밸브를 작동시키는 수단(350, 352)의 예로는 도 20에 도시된 바와 같은 롤러 캡 종동부가 적용될 수 있다. 밸브를 작동시키는 수단(350, 352) 각각은 해당하는 로커 레버(332 혹은 334)의 운동을 밸브(312 혹은 314)들 중 하나로 전환시킨다. 더욱이, 밸브 간극 조절 요소(354, 356)를 제공하는 것도 바람직하다.

도시 생략되어 있는 또 다른 실시예에 따르면, 로커 레버는 작동 외형 대신 롤러를 포함할 수 있고 밸브를 작동시키는 수단은 작동 외형을 포함할 수 있다. 설명된 양자 실시예에 있어서, 축(358)에 의해 직접 서로 연결되는 것이 바람직한 상이한 로커 레버의 작동 외형 혹은 밸브를 작동시키는 상이한 수단의 작동 외형은 상이하게 형성될 수 있다.

로커 레버(332, 334)는 스프링(360)에 의해 캠샤프트(336)에 압박된다.

밸브 리프트와 함께 개방 시간을 변화시키기 위한 밸브 작동 기구에 있어서, 도 23에 따라 또한 오버컷팅(overcutting) 및 입구 폐쇄 시간은 부하에 따라 그리고 회전 속도에 따라 조절될 수 있다. 특히, 아이들링의 질을 향상시키기 위해 아이들링, 나아가 오버컷팅을 최소화시키는 것과, 밸브 리프트에 의해 부품의 부하 작동 범위, 오버컷팅 및 그와 함께 잔류 가스 부분을 제어하는 것과, 그리고 토크와 성능을 차단하는 유입 밸브의 제어에 의해 완전 부하를 향상시키는 것이 가능하다. 이는 도 23에 도시된 상이한 특징 a, b, c 및 d를 지닌 도 24에 도시된 밸브 리프트 제어 시스템의 제1 실시예에 의해 생긴다. 본 발명에 따른 새로운 밸브 작동 기구에 있어서 아이들링의 질과 최대 성능 사이의 절충점을 더 이상 고려할 필요가 없기 때문에, 제어 시간이 각각 정해져 있는 고정된 오버컷팅의 경우와 마찬가지로 높은 회전 속도에 대해서도 또한 밸브 리프트가 개방 동안 작동 할 수 있고, 이는 스포츠카의 엔진에 있어서 여전히 일반적인 것이며, 또 어떠한 아이들링 질을 무시할 수 있다.

본 발명에 따른 기술적 해결책의 효과는 캠샤프트 상의 추가적인 면 슬라이더에 의해 연료 소모에 관해서는 향상된다는 것이며, 이 슬라이더에 의해 부분 부하 작동 범위에서의 연료 소모는 이른 흡입구 폐쇄에 의한 폐색 없이 부하 작동 범위에서 추가적으로 향상된다. 캠샤프트 상의 면 슬라이더(phase slide)를 이용함으로써 찬 엔진 및 찬 촉매에 있어서, 출구 확장 혹은 출구 밸브의 개방 시간이 변경되어 에너지 농후 배기 가스가 촉매로 향해 흘러들어가고 또 촉매를 더 빨리 가열시키게 된다.

가변 밸브 리프트와 이 밸브 리프트에 따라 조절되는 개방 주기를 이용하는 밸브 리프트 조작 기구의 제1 실시예가 도 24에 도시되어 있다. 아래쪽 캠샤프트(401)는 푸시로드(403)에 의해 그리고 유압 밸브 간극 조절 요소(402), 즉 로커 레버(404)에 의해 구동된다. 로커 레버(404)는 중간 레버(409)의 롤러(413) 상에서 구르는 곡선 외형(414)을 지닌다. 따라서 중간 레버(409)는 축(418) 상에 설치되게 된다. 축(418)의 단부에서(도 25 참조), 2개의 롤러(415)들이 배치되어 있다. 따라서 상기 롤러(415)들은 고정식으로 실린더 헤드와 결합되어 있는 슬롯형 링크(410) 내에서 구르게 된다. 중간 레버(409)는 하우징 내에서 거동하는 조절 바아(411)에서 지지되고, 하우징에 놓인 캠 종동부(407)의 롤러(408) 상에 작업 곡선(416)이 위치한 상태로 중간 레버(409)가 구르게 된다. 상기 캠 종동부(407)는 유압식 조절 요소(406)와 내연 엔진의 밸브(405) 상에 지지된다. 조절 바아(411)를 이동시킴으로써, 중간 레버(409)의 작업 곡선(416)의 영역은 캠샤프트(401)의 회전에 적용되는 캠 종동부(407)의 롤러(408)와 함께 조절된다. 이와 함께, 그것에 종속 관계로 있는 밸브 리프트 및 밸브(405)의 개방 시간이 조절된다. 중간 레버(409)의 작업 곡선(416)은 복수 개의 개개의 영역들로 이루어져 있다. 예컨대, 하나의 영역은 롤러(413)의 센터 둘레의 원호에 의해 한정되어 있는 소위 제로-리프트(zero-lift)를 말한다. 이 영역에 후속하여 개방 만곡부(opening ramp)를 한정하는 영역이 있고, 그것에 후속하여 부분 리프트 영역과 완전 리프트 영역이 존재한다. 모든 개개의 영역들은 천이 반경부에 의해 서로 연결되어 있다. 그 다음, 전체 영역이 스플라인의 형태를 이루게 되며, 이는 모든 굴곡 영역들을 충격 없이 서로 연결시키게 된다. 유사한 방식으로, 로커 레버(404)의 곡선 외형(414)이 형성된다. 캠샤프트(401)의 융기부에 의해, 로커 레버(404)의 곡선 외형(414)에 의해, 그리고 중간 레버(409)의 작업 곡선(416)에 의해 도 23에 도시된 캠 기구의 개방 특징이 결정된다.

도 26에 도시된 제2의 실시예에 있어서, 작업 곡선(416)은 캠 종동부(407)에 배치되고, 롤러(408)는 중간 레버(409)의 구성 부품이다. 더욱이 중간 레버(409)는 원형의 외형(419)과 함께 조절 바아(411)에서 도 26에 도시된 바와 같이 지지된다. 또 다른 비제한적인 실시예에 따르면, 상기 외형은 또한 평 베어링 혹은 구름 베어링 내에 위치하는 롤러 상에 설치될 수 있다.

도 27에 도시된 제3의 실시예에 있어서, 로커 레버(404)는 중간 레버(409)의 롤러(413)와 함께 직접 구르는 롤러(412)를 구비한다. 상기 중간 레버(409)는 레그 스프링(417)을 통해 혹은 측방향 라인(421)을 지닌 슬롯형 링크(410)를 통해 축방향으로 거동할 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시예에 따르면, 조절 바아(411)에는 또한 다른 외형 예컨대, 원호형상, 오목형상, 상승형상 및 경사형상을 지닐 수 있으며, 이로 인해 중간 레버(409)의 외형(419)의 형상과 그 중에서도 특히 조절 바아(411)의 접촉 외형(420)에 의해 내연 엔진의 밸브(405)의 가속 거동에 또한 영향을 주게 된다.

또 다른 비제한적인 실시예에 따르면, 복수 개의 입구 밸브와 출구 밸브를 구비하는 내연 기관에 있어서, 밸브는 상이한 밸브 리프트와, 이와 협력하는 상이한 개방 시간으로 제어될 수 있다. 그 다음, 이것은 개개의 액추에이터에 의해 제어되는 복수 개의 조절 바아(411)에 의해 행해질 수도 있다. 따라서 해당하는 설정 값은 프로세스 제어식 특징 다이아그램에 의해 혹은 프로그램 제어식 모델에 의해 계산된다. 밸브 리프트의 제어는 또한 복수 개의 비제한적인 편심 샤프트에 의해 발생될 수 있다. 디젤 엔진에 있어서, 예컨대 2개의 입구 밸브들의 밸브 리프트의 개별적인 제어에 의해 실린더 내 유동(in-cylinder flow)의 스월(swirl)이 제어될 수 있다.

오토(Otto) 엔진의 경우, 예컨대 2개의 입구 밸브 각각의 제어를 통해 실린더 내 유동은 또한 연료를 직접 연소실로 분사하는 연로 분사 밸브와의 조합이 광범위한 작동 범위에서 용이하게 이루어지도록 조절될 수 있다. 직접 분사하는 연료 입구 밸브와 아래쪽 캠샤프트를 구비하는 밸브 조작 기구의 조합은 연소실 내에 연료 분사 밸브의 구조를 쉽게 새롭게 할 수 있도록 해주는데, 그 이유는 오버헤드 캠샤프트에 의한 제한이 존재하지 않기 때문이다.

상기 실시예의 양호한 변형례로는 조절 요소를 생략하거나 밸브 간극 조절 요소를 적용하지 않는 것이 있을 수 있고 또 중간 레버를 알루미늄 혹은 티타늄 합금으로 형성하는 것이 있다.

또 다른 양호한 실시예로는 모든 롤러를 구름 베어링에 의해 설치하거나 또는 그 롤러들을 구름 베어링 및 평 베어링 내에 설치할 수 있고, 또 로커 레버를 구름 베어링 혹은 평 베어링에 의해 설치할 수 있다.

상황에 따라, 또 다른 양호한 실시예로는 조절 요소를 적용하지 않고 그에 따라 밸브 간극을 로커 레버에서 기계적으로 조절할 수 있는 것이 있다.

도 28에는 예컨대, 롤러 캠 종동부로서 밸브를 작동시키는 수단(도시 생략)에 작용하는 작업 곡선(510)을 지닌 발명에 따른 로커 레버(500)의 양호한 실시예가 도시되어 있다. 이러한 로커 레버(500)의 장점은 평탄한 외형(520)에 있고, 이것에 의해 로커 레버는 예컨대, 조절 바아 혹은 편심 샤프트(도시 생략)와 같이 그 작동상의 회전 중심을 변화시키는 조절 요소 상에서 지지된다. 기본적으로, 외형의 형상은 그것이 특히, 작동 모드 동안 조절 요소와의 접촉을 보장하는 한 자유롭게 선택될 수 있다. 로커 레버(500)의 일단부에는 양호하게는 롤러가 배치되는 축을 지지하기에 적합한 리세스가 마련되어 있다. 예컨대, 상기 롤러는 캠샤프트의 캠과 접촉한다. 도 28에 도시되어 있는 로커 레버(500)는 도면에 도시되고 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 장치 내에서 로커 레버로 적용되는 것이 바람직하다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 밸브 리프트 장치
2 : 밸브
3 : 편심 샤프트
4, 5 : 편심기
6, 7 : 편심 샤프트 베어링의 외경
8 : 캠샤프트
9, 10 : 로커 레버
11 : 슬롯형 링크
12, 13 : 로커 레버의 작동 외형
14 : 로커 레버의 축
101 : 액추에이터
102 : 하우징
103, 104 : 장착 요소
105, 106 : 장착 요소의 리세스
107 : 클러치
108 : 편심 샤프트
109, 110 : 편심기
111, 112 : 가스 교환 밸브
113, 114 : 로커 레버
115 : 로터
116, 117 : 로터 날개
118 : 회전 축
119 : 고정자 하우징
120, 121 : 고정자 하우징 내의 정지 위치
122 : 방향 제어 밸브
123 : 외측 로터
124, 125 : 외측 로터 내의 정지 위치
126, 127 : 방향 제어 밸브
201 : 액추에이터
202 : 하우징
203, 204 : 장착 요소
205, 206 : 장착 요소의 리세스
207 : 클러치
208 : 편심 샤프트
209, 210 : 편심기
211, 212 : 가스 교환 밸브
213, 214 : 롤러 캠 종동부
215 : 로터
216, 217 : 로터 날개
218 : 회전 축
219 : 고정자 하우징
220, 221 : 고정자 하우징 내의 정지 위치
222 : 방향 제어 밸브
223 : 외측 로터
224, 225 : 외측 로터 내의 정지 위치
226, 227 : 방향 제어 밸브
230 : 캠샤프트 조절 유닛
232 : 캠샤프트
234 : 캠
236, 238 : 로커 레버
310 : 가변 밸브 리프트 조절 장치
312, 314 : 가스 배출 밸브
316 : 편심 샤프트
318, 320 : 편심 샤프트 부분
322, 324 : 편심기
326, 328 : 편심 샤프트의 베어링의 외경
330 : 연결 위치
332, 334 : 로커 레버
336 : 캠샤프트
338 : 슬롯형 링크
340 : 액추에이터
342 : 클러치 요소
344 : 회전 축
346 : 하우징
348 : 장착 장치
350, 352 : 밸브를 작동시키는 수단
354, 356 : 밸브 간극 조절 요소
358 : 로커 레버의 축
360 : 스프링
401 : 캠샤프트
402 : 밸트 간극 조절 요소
403 : 푸시로드
404 : 로커 레버
405 : 밸브
406 : 조절 요소
407 : 캠 종동부
408 : 캠 종동부(407)의 롤러
409 : 중간 레버
410 : 슬롯형 링크
411 : 조절 바아
412 : 로커 레버(404)의 롤러
413 : 중간 레버(409)의 롤러
414 : 로커 레버(404)의 곡선 외형
415 : 롤러
416 : 중간 레버(409)의 작업 곡선
417 : 레그 스프링
418 : 축
419 : 중간 레버(409)의 외형
420 : 조절 바아(411)의 접촉 외형
421 : 슬롯형 링크의 측방향 라인
500 : 로커 레버
510 : 작업 곡선
520 : 외형
530 : 리세스

Claims

내연 기관의 각각의 실린더의 스위치-오프를 위해 그리고 밸브 리프트의 조절과 적어도 하나의 입구 밸브 및/또는 출구 밸브의 개방 시간을 부하에 종속하고 회전 속도에 종속하도록 조절하기 위해 아래쪽 캠샤프트를 구비하는 내연 기관용 가변 밸브 리프트 제어 시스템으로서, 캠샤프트의 캠에 의해 구동되는 로커 레버 혹은 스윙 아암이 추가의 로커 레버 혹은 스윙 아암으로의 맞물림에 의해 입구 밸브와 출구 밸브를 작동시키도록 되어 있는 가변 밸브 리프트 제어 시스템에 있어서,
아래쪽 캠샤프트(401)는 유압 밸브 간극 조절 요소(402)를 통해 푸시로드(403)에 의해 로커 레버(404)를 구동시키며, 상기 로커 레버는 곡선 외형(414)을 구비하여 실린더 헤드와 고정식으로 연결되어 있는 슬롯형 링크(410) 내에서 하나의 축 상에 배열되어 있는 2개의 롤러(415)에 의해 이동 가능한 중간 레버(409)의 롤러(413) 상에서 동작하며, 상기 중간 레버(409)는 하우징 내에서 거동하는 조절 바아(411)에서 소정의 외형에 의해 지지되며, 또한 캠 종동부(407)의 롤러(408) 상에 작업 곡선(416)이 위치한 상태로 상기 중간 레버(409)가 구르며, 상기 캠 종동부(407)는 바닥측에 제공된 맞물림 영역에 의해 유압 조절 요소(406)와 내연 기관의 밸브(405)에 작용하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 조절 바아(411)의 이동에 의해 중간 레버(409)의 작업 곡선(416)의 영역이 조절되고, 이는 캠샤프트(401)의 회전시 캠 종동부(407)의 롤러(408)에 적용되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 중간 레버(409)의 작업 곡선(416)은 천이 반경부에 의해 서로 연결되어 있는 복수 개의 개개의 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제3항에 있어서, 개개의 영역은 제1의 영역이 제로-리프트를 결정하도록 이루어져 있으며 이는 롤러(413)의 센터 둘레의 원호로서 형성되고, 이 영역에 후속하여 제2의 영역이 있으며 이는 개방 램프를 형성하고, 그것에 후속하여 부분 리프트 영역과 완전 리프트 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제4항에 있어서, 곡선 영역들을 충격 없이 서로 연결시키기 위해 전체 곡선 영역(416)이 스플라인의 형태를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 캠샤프트(401)의 융기부에 의해, 로커 레버(404)의 곡선 외형(414)에 의해, 그리고 중간 레버(409)의 작업 곡선(416)에 의해 밸브의 개방 특성이 결정되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 작업 곡선(416)은 캠 종동부(407) 상에 배치되고, 롤러(408)는 중간 레버(409)의 구성 부품인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 로커 레버(404)는 이 로커 레버(404)의 슬롯형 링크(410)에서 동작하는 중간 레버(409)의 롤러(413)에 직접 연결되어 있는 추가의 롤러(412)를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중간 레버(409)는 레그 스프링(417)을 통해 혹은 측방향 라인(421)을 지닌 슬롯형 링크(410)를 통해 축방향으로 거동하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중간 레버(409)는 조절 바아(411)에서 원형의 외형(419)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중간 레버(409)는 평 베어링 혹은 구름 베어링 내에 위치한 롤러 상의 원형의 외형(419)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 제어 시스템.