KR101257112B1

KR101257112B1 - 내연기관의 밸브 트레인의 스위치 가능한 캠팔로워

Info

Publication number: KR101257112B1
Application number: KR1020060073345A
Authority: KR
Inventors: 보도 뢰리히; 슈테판 게마인; 니콜라 모렐리
Original assignee: 섀플러 홀딩 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2013-04-22
Also published as: US7240652B2; US20070000460A1; DE102005037052A1; KR20070017036A; DE102005037052B4

Abstract

본 발명은, 외부 레버(3) 및 상기 외부 레버 사이에 배치된 내부 레버(4)를 갖는 내연기관의 밸브 트레인의 스위치 가능한 캠팔로워(1)에 관한 것이다. 이 캠팔로워(1)는 하면(5)에 일단(6)에는 가스 교환 밸브를 위한 로케이팅 요소(7)를 구비하며 타단(8)에는 지지요소를 위한 피봇 베어링(9)를 구비한다. 상기 레버들(3)(4)은 한 단부(6)에서 공통의 축(10)상에 연장된다. 상기 축(10)에 대향하는 다른 단부(8)에는 종축으로 연장되며 커플링 수단을 위해 캠 기본원에서 서로 일직선으로 정렬되는 수용부들(10a)(10b)이 마련된다. 상기 외부 레버(3)의 측벽(2)은 그 상면(11)에 편심캠을 위한 접촉면(12)을 갖는다. 상기 각 상면(11)으로부터 세그먼트형의 칼라(13)가 안쪽으로 돌출하고, 이 칼라는 각 접촉면(12)과 유닛을 이루며, 상기 칼라(13)의 해당 하면(14)은 커플링된 경우 상기 내부 레버(4)의 인접 아암(2a)의 상면(16)의 상보적인 스톱면(15) 상에 인접한다. 따라서, 간단한 방식으로, 커플링된 경우를 위한 상기 수용부들(10a)(10b)의 일직선 정렬이 구현된다.

Description

내연기관의 밸브 트레인의 스위치 가능한 캠팔로워{SWITCHABLE CAM FOLLOWER OF A VALVE TRAIN OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

도 1은 본 발명에 따른 캠팔로워의 입체적인 평면도,

도 2는 도 1에 따른 캠팔로워의 입체적인 저면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 캠팔로워 2: 측벽

2a: 아암 3: 외부 레버

4: 내부 레버 5, 14: 하면

6, 8, 16a: 단부 7: 로케이팅 요소

9: 피봇 베어링 10: 축

10a, 10b: 수용부 11, 16: 상면

12: 접촉면 13: 칼라

15: 스톱면 17: 지지체

18: 대응 작동면

19: 로스트모션 스프링

본 발명은 내연기관의 밸브 트레인의 스위치 가능한 캠팔로워에 관한 것이다. 이 캠팔로워는 외부 레버 및 상기 외부 레버의 측벽들 사이에 아암들을 갖추고 배치된 내부 레버를 구비하며, 상기 캠팔로워의 하면에 일단에는 가스 교환 밸브를 위한 로케이팅 요소가 내재하고 타단에는 피봇 베어링이 내재하며, 상기 레버들은 한 단부에서 공통의 축상에 연장되고, 상기 축에 대향하는 다른 단부에는 종축으로 연장되며 적어도 하나의 커플링 수단을 위해 캠 기본원에서 서로 일직선으로 정렬되는 수용부들을 갖는다. 상기 커플링 수단은 레버들의 커플링을 위해 섹션별로 마주하고 있는 수용부의 안이나 또는 아래로 옮겨질 수 있으며, 상기 외부 레버의 측벽의 상면에는 편심캠을 위한 접촉면이 마련된다.

선행기술에 의해 공지된 레버들에서는 캠 기본원에서 커플링 수단을 위한 수용부들의 일직선 정렬을 구현하기 위해, 각 외부 레버는 해당 내부 레버의 하부를 거의 종축 중심면의 영역에서 클레비스(clevis) 모양으로 잡는 스톱을 구비한다.

외부 레버의 아암들에서 횡방향으로 보아 상기 클레비스형 스톱의 필요 전이반경(transition radius)으로 인해, 상기 유형의 캠팔로워는 상대적으로 넓게 제조되어야 한다. 왜냐하면 내부 레버가 반경 영역에서 횡방향 클레비스의 상면을 칠 수 없기 때문이다. 그럼에도 불구하고 반경 영역에서 타격이 있을 경우, 불필요하게 높은 재료하중을 예상해야만 한다. 또한, 마주하고 있는 수용부에 대해 커플링 수단의 충분한 일직선 정렬이 제공되지 않고, 따라서 커플링이 실현될 수 없는 상황들이 발생할 수 있다.

다른 한편으론, 내부 레버의 하면을 잡는 횡방향 클레비스로 인해 캠팔로워가 불필요하게 깊게 제조되는 것이 명백하다. 이 경우 실린더 헤드 영역에서 작동의 윤활성에 관한 문제가 생길 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 단점들을 제거하도록 상기 유형의 캠팔로워를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라 외부 레버의 각 측벽의 상면으로부터 세그먼트 형의 칼라가 안쪽으로 돌출하고, 상기 칼라의 하면이 커플링된 경우 내부 레버의 인접 아암의 상면의 상보적인 스톱면(stop surface) 상에 인접함으로써 달성된다.

따라서, 상기 상술한 단점들이 제거된다. 또한, 본 발명의 보호범위는 이른바 '횡방향 록킹'이 배치된 스위치 가능한 캠팔로워에서의 해결책들에 관한 것이다. 칼라의 하면에 내장된 스톱 조치로 인해(이때, 칼라는 바람직하게는 낮은 양정 캠을 위한 접촉면과 일체로 형성된다), 내부 레버의 하부를 잡는 상기 클레비스형 스톱은 필요 없어도 된다.

본 발명의 또다른 실시에 따르면, 접촉면을 가진 칼라는 외부 레버의 측벽과 일체로 구현되어야 한다. 또한, 목적에 부합하게는, 미끄럼면을 가진 칼라는 상기 측벽의 상면에 대해 일직선 정렬로 연장될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 따르면, 캠 기본원에서 커플링 수단을 위한 수용부들의 간단한 일직선 정렬이 마련된다. 동시에, 스톱 조치를 통해 캠과 관련하여 캠 기본원에서 내부 레버의 대응 작동면(counter running surface)의 작동의 원활함이 실현된다. 대안적으로, 외부 레버의 대응 작동면들의 작동의 원활함도 실현될 수 있다. 상기 방법들에 의해, 구조상의 과대결정(overdetermination)이 저지되고, 동시에 기본원 마찰이 감소된다.

본 발명에 따른 방법에 따르면, 상대적으로 가늘게 제조되는 캠팔로워가 마련된다. 왜냐하면 상기 캠팔로워의 접촉면들이 계속해서 상기 캠팔로우의 종축 중심면의 방향으로 옮겨지기 때문이다. 동일한 레버 넓이가 적용되면, 접촉면들의 더욱 큰 넓이가 마련된다. 이는, 헤르츠압에 긍정적으로 작용한다.

본 발명의 목적에 부합하는 또다른 실시에 따르면, 커플링된 경우 칼라의 하면은 그 전체 길이에 걸쳐 내부 레버의 아암의 상면의 스톱면과 접촉한다. 그러므로, 안정되고 마모에 강한 스톱이 마련된다.

측벽보다 밖으로 돌출하는 접촉면들을 지지하는 간단한 방법들은 또다른 종속항의 대상이다. 이에 따르면, 상기 접촉면의 정면측 단부들로부터 핑거(finger)형의 지지체들이 하면의 방향으로 연장되고, 상기 지지체들은 해당 측벽과 바람직하게는 일체로 연결된다.

질량과 관성모멘트의 측면에서 최적인 캠팔로워는, 상기 캠팔로워가 적어도 부분적으로 박판금과 같은 경량소재로 제조될 때 마련된다. 플라스틱, 복합재료 등과 같은 그 밖의 경량소재도 적당하다.

목적에 부합하게는, 가스 교환 밸브를 위한 로케이팅 요소 및 피봇 베어링은 외부 레버에 배치되어야 하고, 축은 상기 로케이팅 요소쪽에서 연장된다. 피봇 베 어링의 위쪽에는 적어도 하나의 커플링 수단을 위해 종축으로 연장되는 수용부들이 배치될 수 있다.

레버부품들 사이에서 본 발명에 따른 적어도 하나의 회전 레그 스프링(leg spring)은 로스트모션 스프링으로서 유리하게는 단지 작은 설치공간을 요구한다.

도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.

도면에는 내연기관의 밸브 트레인을 위해 스위치 가능한 캠팔로워(1)가 도시되어 있다. 이 캠팔로워는 외부 레버(3)를 갖는다. 이 외부 레버(3)의 측벽(2)들 사이에 내부 레버(4)가 설치된다. 이 내부 레버는 간격을 두고 있는 2 개의 아암(2a)들을 가지며, 이 아암들 사이에는 롤러가 큰 양정 캠을 위한 대응 작동면(18)으로서 연장된다. 상기 외부 레버(3)는 단부(8)에서 하면(5)에 구형 캡으로서 형성된 피봇 베어링(9)를 갖는다. 이 피봇 베어링을 통해 상기 외부 레버는 예를 들어 유압 지지요소의 헤드 상에 선회 이동 가능하게 설치될 수 있다. 다른 단부(6)에서 상기 외부 레버(3)는 하면(5)에 바람직하게는 가스 교환 밸브를 위한 로케이팅 요소(locating element)(7)를 갖는다.

또한, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 캠팔로워(1)는 피봇 베어링(9) 위쪽에 종축으로 연장되는 수용부(10a)(외부 레버(3)) 및 수용부(10b)(내부 레버(4))를 갖는다. 상기 수용부들은 도면에는 도시되지 않은 예를 들어 피스톤형의 커플링 수단을 위한 것이다. 다른 단부(6)에는 축(10)이 배치되고, 이 축상에서 레버들(3)(4)은 서로 상대적으로 선회 이동 가능하게 연장된다.

특히 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 내부 레버(4)의 아암(2a)들 내부에는 축(10)상에 회전 레그 스프링이 로스트모션 스프링(lost-motion spring)(19)으로서 배치된다. 상기 회전 레그 스프링은, 내부 레버(4)가 상기 내부 레버에 속하는 큰 양정 캠으로의 디커플링 모드로 복귀하는 것을 보장한다.

또한 도시된 바와 같이, 외부 레버(3)의 각 측벽(2)의 상면(11)에는 세그먼트형의 또는 날개형의 칼라(13)가 안쪽으로 돌출한다. 각 칼라(13)는 하면(14)을 갖는다. 이 하면은 커플링된 경우 내부 레버(4)의 인접 아암(2a)의 상면(16)의 상보적인 스톱면(15)과 접촉한다. 바람직하게는, 상기 접촉부는 상기 하면(14)의 완전한 길이가 상기 상면(16) 상에 놓이도록 설치된다.

상기 세그먼트형의 칼라(13)는 낮은 양정 캠을 위한 대응 작동면으로서의 접촉면(12)과 일체로 형성된다. 바람직하게는, 이러한 유닛(12)(13)은 외부 레버(3)의 측벽(2)과 일체로 연장되어야 한다.

도 2에서 더욱 상세히 알 수 있는 바와 같이, 상기 접촉면(12)들은 외부 레버(3)의 측벽(2)들보다 밖으로 돌출하도록 형성된다. 상기 접촉면의 정면쪽 단부(16a)들로부터 박벽의(thin-walled) 지지체(17)가 하면(5)을 향한 방향으로 연장된다. 상기 지지체는 상기 측벽(2)과 단단히 연결된다. 따라서, 외부 레버(3)의 측벽(2)에 대해 상기 접촉면(12)은 아주 잘 지지된다.

상기 형태로 인해, 적어도 하나의 커플링 수단을 위한 수용부(10a)(10b)들의 일직선 정렬을 구현하기 위해, 외부 레버(3)에 대해 내부 레버(4)의 간단히 형성된 내장 스톱이 마련된다. 이 이외에도, 내부 레버(4)에 바람직하게는 회전가능한 롤러로서 형성된 대응 작동면(18)은 캠 기본원에서, 배정된 큰 양정 캠에 대해 접촉 이 없이 유지될 수 있다.

경우에 따라서는, 대응 작동면(18)으로서의 상기 롤러 대신 미끄럼면도 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어 측면에 충분한 설치공간이 존재한다면 접촉면(12)으로서 미끄럼면 대신 여기에도 롤러를 마련하는 것이 가능하다. 경우에 따라서는, 접촉면(12)으로서 단지 하나의 미끄럼면이 배치될 수도 있다. 이 경우, 마주하고 있는 대응물은 접촉이 없다.

본 발명으로 상기 상술한 단점들을 제거할 수 있는 캠팔로워를 제공할 수 있다.

Claims

외부 레버(3) 및 상기 외부 레버의 측벽(2)들 사이에 아암(2a)들을 갖추고 배치된 내부 레버(4)를 구비하며, 캠팔로워(1)의 하면(5)에 일단(6)에는 가스 교환 밸브를 위한 로케이팅 요소(7)가 내재하고 타단(8)에는 피봇 베어링(9)이 내재하며, 상기 레버들(3)(4)은 상기 단부들(6)(8)의 하나에서 공통의 축(10) 상에 연장되고, 상기 축(10)에 대향하는 단부(8)(6)에는 종축으로 연장되며 적어도 하나의 커플링 수단을 위해 캠 기본원에서 서로 일직선으로 정렬되는 수용부들(10a)(10b)를 가지며, 상기 커플링 수단은 상기 레버들(3)(4)의 커플링을 위해 섹션별로 마주하고 있는 수용부(10b)(10a)의 안이나 또는 아래로 옮겨질 수 있고, 상기 외부 레버(3)의 측벽(2)은 그 상면(11)에 편심캠을 위한 접촉면(12)이 마련되는, 내연기관의 밸브 트레인의 스위치 가능한 캠팔로워(1)에 있어서,

상기 외부 레버(3)의 각 측벽(2)의 상면(11)으로부터 세그먼트형의 칼라(13)가 안쪽으로 돌출하고, 이 칼라의 하면(14)은 커플링된 경우 상기 내부 레버(4)의 인접 아암(2a)의 상면(16)의 상보적인 스톱면(15) 상에 인접하는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 1 항에 있어서,

상기 편심캠을 위한 접촉면(12)으로서, 상기 측벽(2)의 상면(11)에는 미끄럼면이 제공되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 2 항에 있어서,

상기 접촉면(12)은 외부 레버(3)의 측벽(2)보다 밖으로 돌출되고, 이 돌출영역에서 상기 접촉면의 정면측 단부(16a)들로부터 각 하나의 핑거형 지지체(17)가 일체로 하면(5)의 방향으로 연장되고, 상기 지지체는 해당 측벽(2)과 연결되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 2 항에 있어서,

상기 접촉면(12)은 세그먼트형의 칼라(13)와 유닛으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 4 항에 있어서,

상기 유닛은 측벽(2)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 4 항에 있어서,

상기 유닛은 해당 측벽(2)의 상면(11)과 같은 평면에(in a flush manner) 연장되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 1 항에 있어서,

커플링된 경우 상기 외부 레버(3)의 칼라(13)의 하면(14)은 그 길이의 대부분에 걸쳐 또는 완전하게 상기 내부 레버(4)의 아암(2a)의 상면(16)의 각각의 스톱면(15)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 1 항에 있어서,

상기 내부 레버(4)의 아암(2a)들 사이에는 편심캠을 위한 대응 작동면(18)으로서 롤러가 수용되고, 상기 대응 작동면(18)은 큰 양정의 픽업을 위해 설치되고 상기 외부 레버(3)의 접촉면(12)들은 그에 비해 작은 양정 또는 0 양정의 픽업을 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 8 항에 있어서,

캠 기본원 접촉시 상기 내부 레버(4)의 대응 작동면(18)이든 상기 외부 레버(3)의 접촉면(12)들이든 어느 하나는 접촉이 없는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 1 항에 있어서,

상기 레버들(3)(4)의 적어도 하나가 경량소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 1 항에 있어서,

가스 교환 밸브를 위한 상기 로케이팅 요소(7) 및 상기 피봇 베어링(9)은 상 기 외부 레버(3)에 배치되고, 상기 축(10)은 상기 로케이팅 요소(7)쪽에서 연장되는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.
제 5 항에 있어서,

상기 내부 레버(4)의 아암(2a)들 사이의 축(10)은, 레버들(3)(4) 사이에 로스트모션 스프링(19)으로서 작용하는 적어도 하나의 회전 레그 스프링에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 캠팔로워.