KR102076039B1 - 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진 사이클 동안 엔진 블록에서 횡방향으로 이동할 가능성이 있는 변속 디바이스(1); 변속 디바이스(1) 상에 유지력을 가하는 가압 디바이스(10)를 포함하는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 유지력은 엔진 블록(100)에서 변속 디바이스(1)의 횡방향 이동의 순간 속력으로 조절된다.

Description

엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스{DEVICE FOR COMPENSATING FOR THE OPERATING CLEARANCES OF AN ENGINE}
본 발명은 엔진, 특히 가변 압축비 엔진의 작동 간극을 보상하기 위한 디바이스에 관한 것이다.
엔진 변속 디바이스는 크랭크 샤프트의 회전에 대해 실린더 내에서 연소 피스톤의 병진 운동의 전달을 보장하거나 그에 수반되는 한 세트의 이동 컴포넌트들을 포함한다.
엔진들은 엔진 블록에서 횡방향으로, 즉, 연소 피스톤의 병진 운동 축에 수직인 방향으로 이동할 가능성이 있는 변속 디바이스를 포함하는 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 이동은 변속 디바이스의 이동 컴포넌트들 사이에 존재하는 동작 공간들에서 시작된다. 이러한 동작 간극들은 이동 컴포넌트들의 제조 및 조립 공차들, 컴포넌트들의 하중에 의한 마모 및 변형, 상이한 온도를 겪는 또는 상이한 팽창 계수들을 갖는 재료들로 제조된 엔진 부품들의 차동 팽창에 의해 특히 영향을 받는다.
동작 간극들은 완벽하게 제어되어야 한다. 동작 간극들이 너무 크면, 동작시 엔진의 과도한 음향 방출, 엔진의 컴포넌트들의 가속화된 악화 또는 심지어 예를 들어 이동 컴포넌트들의 분리에 의해 초래되는 엔진의 파손을 초래한다. 동작 간극들이 너무 작아서, 널(null) 또는 네거티브인 경우, 이동 컴포넌트들 사이에서 과도한 마찰을 초래하고, 따라서 악화된 엔진 성능, 엔진의 차단 또는 파손을 초래한다.
문서들 US 2010/206270호, EP 1740810호 및 EP 1979591호는, 엔진 블록과 일체형인 스프링 또는 유압 잭(hydraulic jack)을 포함하는 디바이스로, 이러한 변속 디바이스의 이동 컴포넌트들 사이에 존재하는 동작 간극을 조절하고, 변속 디바이스를 엔진 블록의 대향 벽과 접촉하여 유지되게 홀딩하는 횡방향 힘을 가하기 위한 디바이스들을 개시한다.
이러한 문서들은 변송 디바이스에 정적 하중의 인가를 제공한다. 정적 하중은 엔진 사이클 동안 일정한 힘을 의미한다. 정적 하중은 또한 변속 디바이스에 인가되는 최대 힘, 특히 최대 힘을 발생시키는 엔진 작동 조건들(속력, 하중)에 대해 반대되도록 교정된다. 정적 하중은 디바이스의 이동 컴포넌트들 사이에 영구적인 접촉을 보장한다. 따라서, 이것은 비교적 중요하다.
이러한 문헌들은 엔진 작동 조건들에 따라 예를 들어 유압 잭에 의해 가해지는 힘을 제어하는 것을 가능하게 하는 실시예를 제공한다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 이러한 실시예에서, 엔진이 로딩되고 일정한 속력으로 동작하는 경우, 유압 잭에 의해 가해진 힘은 영향을 받지 않는다.
이러한 비교적 중요하고 영구적인 힘은 변속 디바이스 내에서, 엔진 성능에 영향을 미치고, 변속기 부품들, 케이싱 및 유압 동력원의 적절한 치수화를 부과하는 마찰을 유도한다.
따라서, 때때로 정적 유지력을, 변속 디바이스에 인가되는 최대 힘 미만의 레벨로, 그러나 그럼에도 불구하고 엔진 동작 범위의 일부를 커버하기에 충분한 레벨로 교정하도록 선택된다. 그러나, 이러한 솔루션은, 이동이 과도해지자 마자 동작 간극들을 제한하기 위해 기계적 정지를 사용하는 것을 요구하기 때문에 만족스럽지 않다.
조립시에, 이러한 정지는 엔진 실린더와 연관된 각각의 서브세트에 특정되는 미세 조절을 요구한다. 이러한 동작은 특히 비용때문에 산업적 규모에서는 바람직하지 않다.
게다가, 정지의 조절된 위치는 또한 정적이고 케이싱과 변속기 엘리먼트들 사이의 차동 팽창들에 관한 현상을 보상하지 않고, 예를 들어, 부품들에 연결된 오프셋들이 마모되는 단점을 갖는다.
동작시에 후자가 편향되는 경우, 충격들이 모터 케이싱에 직접 전달되어 충격받은 부품들의 방대하고 가속화된 마모 및 증가된 소음 레벨을 유도한다.
유지력을 교정하기 위한 필요성은 종래 기술의 인용 문헌들에서 설명된 바와 같이 가변 압축비 엔진에 대해 특히 현저하며, 이에 따라 정적 유지력은 제어 랙의 일 측면에 인가되고, 이의 종방향 변위가 압축비의 제어를 보장한다. 실제로, 이러한 경우, 특히 엔진 블록의 벽에 대해 슬라이딩함으로써 제어 랙의 이동 용량을 차단하거나 제한하지 않도록, 유지력의 정적 값을 제한하는 것이 특히 중요하다.
본 발명의 하나의 목적은 전술한 단점들을 제거하는 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 요지는 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스를 제공하며, 디바이스는,
- 엔진 사이클 동안 엔진 블록에서 횡방향으로 이동할 가능성이 있는 변속 디바이스;
- 변속 디바이스 상에 유지력(holding force)을 가하는 가압 디바이스;를 포함한다.
보상 디바이스는 엔진 블록에서 변속 디바이스의 횡방향 변위의 순간 속력으로 유지력이 조절되는 것을 특징으로 한다.
따라서 보상 디바이스는 이러한 모션들 동안 적당한 유지력을 인가함으로써 변속 디바이스의 저속 모션들을 가능하게 한다. 이는, 이러한 이동들 동안 높은 유지력을 인가함으로써 실린더 내의 혼합물의 연소와 연관된 힘의 피크에 주로 대응하는 변속 디바이스의 고속 이동에 반대한다.
따라서, 본 발명에 따른 보상 디바이스는 기계적 정지를 사용함이 없이 엔진 사이클에 걸쳐 적당한 평균 유지력을 인가함으로써 변속 디바이스의 이동 부재들 사이에 존재하는 동작 간극들을 제어하는 것을 가능하게 한다.
단독으로 또는 조합하여 취해진, 본 발명을 제한하지 않는 다른 유리한 특성들에 따르면,
변속 디바이스는,
- 엔진 블록의 벽에 의해 지지되는 베어링 안내 디바이스;
- 한편으로는 베어링 안내 디바이스와 협력하고 다른 한편으로는 톱니 바퀴의 제 1 측면과 협력하는 연소 피스톤과 일체형인 전달 부재;
- 톱니 바퀴의 제 2 측면과 협력하고 엔진 블록의 대향 벽 상에서 종방향으로 이동하도록 형성된 제어 랙;
- 톱니 바퀴와 협력하고 엔진의 크랭크 샤프트에 연결된 커넥팅 로드(rod);를 포함한다.
가압 디바이스는 엔진 블록과 일체형이다.
가압 디바이스는 제어 랙 상에 유지력을 가한다.
유지력은 임계 값을 갖는다.
가압 디바이스는 스프링을 포함한다.
가압 디바이스는,
- 유체로 채워지고 적어도 하나의 교정된 드레인 포트를 갖는 챔버에서 동작하는 피스톤;
- 챔버에 연결된 압력 소스;
- 및 소스와 챔버 사이의 체크 밸브;를 포함한다.
교정된 드레인 포트들은 압력 소스과 유체 연통한다.
챔버, 실린더 및 체크 밸브는 독립적인 기밀 다이어프램(diaphragm)에서 통합된다.
교정된 드레인 포트는 피스톤의 노출된 표면 상으로 나온다.
가압 디바이스는 유압 유닛과 유체 연통한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 제한하지 않는 특정 실시예들의 다음 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 보상 디바이스의 특정 구성의 개략적인 전체 단면을 도시한다.
도 2는 가압 디바이스의 특정 구성의 단면도를 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따른 가변 압축비 엔진의 엔진 사이클 동안의 특정 파라미터들의 전개를 나타내는 그래픽 표현이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변 압축비 엔진의 엔진 사이클 동안의 특정 파라미터들의 전개를 나타내는 그래픽 표현이다.
도 1은 본 발명에 따라 그리고 가변 압축비 엔진의 경우에 구현되는 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스의 전체 단면 개략도를 도시한다.
도 1에서, 엔진 블록(100)은 적어도 하나의 실린더(110)를 포함하고, 여기에서 변속 디바이스(1)를 통한 크랭크 샤프트(9)의 회전을 초래하는 연소 피스톤(2)은 병진 운동한다.
변속 디바이스(1)는, 연소 피스톤(2)과 일체형이고, 한편으로는 엔진 블록(100)의 벽에 의해 지지되는 베어링 안내 디바이스(4)와 협력하고 다른 한편으로는 톱니 바퀴(5)의 제 1 측면과 협력하는 전달 부재(3)를 포함한다.
전달 부재(3)에는, 부재의 면 중 하나 상에, 제 1 대형 랙이 제공되고, 랙의 톱니는 톱니 바퀴(5)의 톱니와 협력한다. 또한, 전달 부재(3)에는, 제 1 랙과 대향하는 다른 랙이 제공되고, 작은 치수인 다른 랙의 톱니는 엔진 블록(100)과 일체형인 베어링 안내 디바이스(4)의 롤러(40)의 톱니와 협력한다.
톱니 바퀴(5)는 이동의 전달을 보장하기 위해 크랭크 샤프트(9)에 연결된 로드(6)와 협력한다.
톱니 바퀴(5)는 전달 부재(3)에 대향하는 제 2 측면 상에서, 엔진 블록(100)의 대향 벽을 따라 종방향으로 이동하도록 형성되고 작동 실린더를 갖는 제어 디바이스(12)에 의해 구동되는 제어 랙(7)과 협력하고, 작동 실린더의 실린더 피스톤은 엔진 블록(100)의 실린더 케이싱(112) 내에서 안내된다.
제어 랙(7)은, 톱니 바퀴(5)의 톱니와 협력하는 톱니를 갖고, 톱니 바퀴(5)의 롤링 트랙과 협력하는 롤링 트랙을 가질 수 있다. 제어 랙(7)은 또한 그 대향 측면 상에, 도 1에 도시된 특정 구성에서 엔진 블록(100)과 일체형인 가압 디바이스(10)의 유지력이 가해지는 지지면(76)을 포함한다.
이하에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 가압 디바이스(10)는 유지력을 엔진 블록(100)에서 변속 디바이스(1)의 횡방향 변위의 순간 속력으로 조절하도록 구성된다.
제어 랙(7) 및 제어 디바이스(12)는 가압 디바이스(10)와 협력하여 적어도 제어 랙의 수직 방향으로의 병진 운동을 허용한다.
도 1에 도시된 본 발명의 특정 실시예에서, 가압 디바이스(10)는 엔진 블록(100)과 일체형이며, 변속 디바이스(1) 상에 유지 압력을 가하며, 이의 주요 컴포넌트들은 방금 언급되었다.
대안적인 실시예에서, 가압 디바이스(10)는 예를 들어 제어 랙(7) 또는 베어링 안내 디바이스(4)와 같은 변속 디바이스(1)에 통합될 수 있고, 엔진 블록(100)의 벽들 중 하나에 힘을 가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유지력은 엔진 블록(100)에서 변속 디바이스(1)의 횡방향 변위의 순간 속력으로 조절가능하다.
엔진 사이클 동안 다양한 현상이 2개의 모드들에 따라 변속 디바이스(1)의 횡방향 변위들을 유도한다.
- 부품들의 기하구조들 또는 실제 위치들과 이들의 완벽한 기하구조 사이에 존재하는 차이들과 연결된 제 1 저속 모션 모드로서, 이러한 차이들은 하중 하의 변형들, 제조 공차들, 차동 팽창 현상 및 마모와 연결될 수 있다. 이러한 이동들은 크랭크 샤프트(9)의 1 회전과 동일한 주기를 갖는다.
- 주로 실린더 내의 혼합물의 연소에 대응하는 피크 힘에 기인하고 또한 모션 중인 변속 디바이스(1)의 이동 부재들의 관성에 기인한 제 2 고속 모션 모드.
따라서, 본 발명은 유지력을 변속 디바이스 모션의 속력으로 조절함으로써, 정확한 엔진 동작에 요구되는 제 1 모드의 저속 모션들을 허용하는 것, 및 정확한 엔진 동작에 반대하거나 엔진의 성능들을 악화시킬 수 있는 제 2 모드의 고속 모션들에 효율적으로 대항하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 유지력은 종래 기술의 공지된 솔루션들의 경우에서와 같이 정적이 아니다. 이는 특히 엔진 블록(100) 내의 변속 디바이스(1)의 위치에 의존하지 않는다.
모터의 사이클 동안, 저속 모션 모드가 주요 모드이어서, 엔진 사이클 동안 변속 디바이스에 인가되는 평균 힘이 비교적 작고, 종래 기술의 솔루션들에서 인가되는 힘보다 훨씬 덜 중요하다. 따라서, 이동가능한 컴포넌트들 사이의 평균 마찰력들이 감소되고, 모터 성능이 개선되고, 변속 디바이스(1), 모터 유닛(100) 및 유압 동력원의 컴포넌트들의 치수가 감소될 수 있다.
한편, 엔진 사이클 동안 주요 모드가 아닌 고속 모드 동작 시간들 외에는, 가압 디바이스(10)에 의해 제어 랙(7) 상으로 가해진 유지력으로 인한 마찰이 낮다. 제어 랙의 이동들은 제한되지 않는다.
조절된 유지력은, 가해진 힘이 변속 디바이스(1)의 순간 속력의 크기 및/또는 방향에 따라 가변적이라는 것을 의미한다.
변속 디바이스(1)가 가압 디바이스(10)를 향해 지향되는 순간적인 횡방향 속력을 갖는 경우, 이는 예를 들어 실린더 내의 혼합물의 연소에 추가로 변속 디바이스(1)에 인가되는 힘들에 기인할 수 있으며, 유지력은 제 1 값을 갖는다.
변위가 없거나 변위가 낮은 순간 속력의 경우, 유지력은 제 1 값보다 낮은 제 2 값을 가질 것이다.
제 2 값은 바람직하게는, 임의의 환경 하에서 가압 디바이스가 변속 디바이스(1) 상에 가하는 널이 아닌 임계 힘 값보다 크다. 유지력의 임계 값은 변속 디바이스(1)의 이동 컴포넌트들의 응집 및 협력을 보장하고, 이는 변속 디바이스(1) 상에 가해지는 피크 힘의 부존재 시에 엔진 블록(100)의 대향 벽에 의해 지지된다.
"응집 및 협력"은 전달 수단(10)의 이동 컴포넌트들이 엔진 동작에 영향을 미치지 않는 제어된 간극을 갖거나 그에 접촉함을 의미한다.
유지력은 변속 디바이스(1)의 횡방향 순간 속력에 따라 증가하고 연속적으로 전개될 수 있다. 이는 또한 예를 들어, 동일한 속력으로 단계적으로 증가하거나 불연속적으로 전개될 수도 있다.
유지력의 제 1 값은 피크 힘이 가해진 경우 변속 디바이스(1)의 이동 컴포넌트들의 응집 및 협력을 보장하도록 결정된다. 이러한 제 1 값은 모션 속력에 따라 변할 수 있다. 이는 또한 엔진 하중 또는 동작 속력에 따라 조절될 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 유지력을 가하기 위한 가압 디바이스(10)의 특정 실시예를 도시한다.
가압 디바이스(10)는 엔진 블록(100)에 제공된 구멍에서 맞물리는, 예를 들어 원통형 챔버(21)로 이루어질 수 있다. 가압 디바이스(10)는 예를 들어 디바이스와 일체형인 플랜지 및 엔진 블록(100)에 나사결합된 볼트들을 포함하는 체결 수단(22)에 의해 엔진 블록 내에서 조립된다.
챔버(21)에는 챔버(21) 내의 유체를 한정하고 이러한 챔버에서 병진 운동으로 전개될 수 있는 피스톤(23)이 제공된다. 유지력은 피스톤 헤드(23)를 통해 변속 디바이스(1) 상에 가해진다. 밀봉을 보장하는 수단(27)이 실린더와 피스톤(23) 사이에 위치된다.
피스톤(23)은 피스톤 슬리브(sleeve)(23)의 내측 표면을 갖는 환형 공간을 클리어시키는 중앙 돌출부(24)를 포함하고, 이에 따라 이하에서 더 상세히 설명될 바와 같이 스프링(25)을 수용하는 것을 가능하게 한다.
피스톤 헤드(23)는 제어 랙(7)을 지지하는 표면(76)과 협력하도록 형성되는 노출된 표면(20)을 갖는다.
챔버(21)는 오일, 물 또는 가스와 같은 유체로 채워진다. 유체는 예를 들어 엔진 윤활유일 수 있다. 바람직하게는, 유체는 유압 유체이다.
챔버(21)에는 또한 적어도 하나의 교정된 드레인 포트(28)가 제공된다. 교정된 드레인 포트는 특히 피스톤을 통해 유체에 압력이 인가되는 경우 챔버 외부로의 유체의 유동을 가능하게 한다.
챔버(21)는 예를 들어 도관 및/또는 챔버(21)에 배열된 채널(30) 및 챔버(21)의 공급 구역(31)으로의 개구와 같은 공급 수단을 통해 챔버(21)와 유체 연통하는 축압기(도 2a에는 미도시)와 같은 압력 소스를 이용하여 유체를 공급받는다.
챔버와 압력 소스 사이에 위치된 체크 밸브(32)는 챔버 내의 유체의 지속적 최소 압력을 유지하고, 이는 소스 내의 압력과 동일하며, 피스톤(23) 상에 가해지는 힘의 결과로서, 챔버 내의 유체 압력이 소스의 유체 압력을 초과하는 경우 공급을 중지시킨다.
자체로 널리 공지된 바와 같이, 체크 밸브(32)는 볼(33)을 포함할 수 있고, 볼(33)은 챔버(21)의 보어에 위치되고 챔버 내의 유체 압력이 볼(33)을 채널과 접촉하도록 푸시하는 경우 공급 구역(31)으로부터 공급 채널을 폐쇄한다.
유체로 채워지고 적어도 하나의 교정된 드레인 포트(28)를 갖는 챔버(21) 내에서 동작하는 피스톤(23)과, 챔버(21)에 연결된 압력 소스 및 소스와 챔버(21) 사이의 체크 밸브(32)의 결합된 배열은 디바이스가 피스톤 모션 속력(23)으로 조절된 힘을 공급할 수 있게 한다. 저속에서, 챔버(21)에 포함된 유체는 챔버에 어떠한 실질적인 과압을 발생시키지 않고 교정된 드레인 포트를 통해 흐르고, 피스톤(23)은 자신의 사전 하중 임계 값과 실질적으로 동등한 낮은 저항력을 가한다. 고속에서, 챔버 내에 포함된 유체는 충분히 유동할 수 없고 압력이 상승할 수 없고, 그에 따라, 피스톤(23)은 사전 충전 임계치보다 훨씬 높은 고 저항 힘을 가한다.
힘 대 속력 비는 예를 들어 챔버(21)의 교정된 드레인 포트(28)의 크기를 조절함으로써 교정될 수 있다.
또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 챔버(21)에는 예를 들어, 나선형 스프링(25)이 제공되는 것이 유리하다. 이것은 또한 "Belleville" 유형의 스프링일 수 있다. 스프링(25)은 도 2a에 도시된 바와 같이 피스톤 슬리브(23)의 내측 표면과 중앙부(24) 사이에 형성된 환형 공간 내에 위치될 수 있지만, 또한 챔버 외부에 배열될 수도 있다.
그 선택된 위치가 어떻든간에, 가압 디바이스(10)의 유압 부품에 의해 가해지는 압력은 스프링(25)에 의해 가해지는 압력을 보완한다. 그 다음, 유압 부품은 더 작은 치수를 가질 수 있고, 특히 감소된 유체 정압을 가질 수 있다. 예를 들어, 스프링(25)은 가압 디바이스(10)에 의해 가해지는 임계 힘에 20 % 내지 40 %를 기여하도록 선택될 수 있다. 바람직하게는 33 % 기여가 선택될 것이다. 스프링(25)의 존재는 또한 오일 보급 단계들 동안 가압 디바이스(10)로부터 더 양호한 응답을 제공하고, 그럼에도 불구하고 오일 보급 단계들 동안 피스톤(23)은 제어 랙(7) 상에 신속하게 압력을 가해야 한다. 결국, 스프링(25)의 존재는 제한된 엔진 동작 범위 상에서 가압 디바이스(10)의 기능을 보장하면서 가압 디바이스(10)의 유압 부품의 고장의 경우 엔진이 악화된 모드에서 동작할 수 있게 한다.
가압 디바이스(10)는 압력 소스과 유체 연통하는 교정된 드레인 포트(28)를 포함할 수 있다. 이러한 연결은 압력 소스가 멀리있는 경우 도관에 의해 제공될 수 있거나, 교정된 드레인 포트(28)가 압력 소스의 탱크에 직접 공급할 수 있다.
챔버(21), 피스톤(23) 및 체크 밸브(31)는 유리하게는 독립적인 기밀 다이어프램 내에서 통합되어 독립적인 가압 디바이스(10)를 형성할 수 있다.
압력 소스가 멀리있는 경우, 압력 소스는 유압 유닛의 중앙 제어를 위해 엔진의 가압 디바이스(10)의 조립체와 유체 연통할 수 있다.
챔버(21) 유체가 엔진 윤활유로 이루어진 경우, 교정된 드레인 포트(28)는 피스톤(23) 자체 내에 위치될 수 있고, 특히 제어 랙(7) 및 가압 디바이스(10)의 접촉 표면들을 윤활하기 위해, 노출된 표면(23) 상에서 개방될 수 있다.
유압 유닛의 펌프는 압력 소스의 유체 정압, 및 결과적으로 가압 디바이스(10) 내의 유체의 정압을 조절하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 조절은 엔진 하중 또는 동작 속력에 따라 결정될 수 있다. 이러한 목적으로, 유압 유닛은 다른 것들 중에서도 하중 레벨 및 속력을 측정하기 위해 형성된 센서들에 연결된 컴퓨터를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 목표 정압을 결정하고 축압기의 정압이 목표 정압에 도달하도록 펌프를 제어한다.
도 2a에 도시된 가압 디바이스의 특정 구성(10)은 단일 교정된 드레인 포트(28)를 갖지만; 추가적인 보정된 드레인 포트가 제공될 수 있다.
도 2b는 본 발명에 따른 유지력을 가하기 위한 가압 디바이스(10)의 다른 실시예를 도시한다.
이 도면은 또한 이전 실시예의 피스톤(23), 챔버(21) 및 스프링(25)을 도시한다. 이 새로운 실시예에서, 가압 디바이스(10)는 소스 탱크(34) 내의 유체를 한정하는 밀봉 다이어프램을 갖는 탱크(34)로 이루어진 압력 소스(33)과 연관된다. 소스 개구(36)는 탱크(34)에 포함된 유체를 가압하기 위한 가스를 도입할 수 있게 한다. 따라서, 소스를 또한 통합한 콤팩트한 기밀 다이어프램에 통합된 가압 디바이스(10)가 형성된다.
이 실시예에서, 교정된 드레인 포트는 체크 밸브(37)에 통합된다. 이는 압력 소스(33)와 연통하는 챔버의 보어에 위치된 볼(38)을 포함한다. 스프링(39)은 볼(38)과 압력 소스의 벽 사이의 보어에 위치된다.
소스 내의 유체 압력이 챔버(21) 내의 유체 압력을 초과하는 경우, 볼은 실린더를 향해 후방으로 밀려서 유체에 대한 경로를 제공하고 압력 균형을 보장한다.
챔버(21) 내의 유체 압력이 유체 소스의 압력을 약간 초과하는 경우, 스프링은 볼의 이동을 방해하고 유체가 소스로 유동하게 하여, 교정된 드레인 포트(29)를 형성한다.
챔버(21) 내의 유체 압력이 소스의 유체 압력을 크게 초과하는 경우, 스프링이 압축되어 볼이 교정된 드레인 포트(29)를 완전히 폐쇄한다.
따라서, 피스톤 속력과 유지력 사이의 관계에 불연속을 생성하는 것이 가능하다. 피스톤이 드레인 포트를 폐쇄하게 되는 속력으로 동작하는 경우, 유지 디바이스(10)의 피스톤에 의해 가해지는 압력은 이의 공칭 값에 도달한다.
가압 디바이스(10)의 선택된 실시예가 무엇이든지 간에, 이는 또한 변속 디바이스(1)에 대한 기계적 정지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 피스톤 슬리브(23)의 단부 또는 이의 중앙부(24)가 챔버(21)의 바닥과 접촉하게 되는 경우, 접촉이 제공된다. 그러나, 이러한 기계적 정지는 엔진의 정상 동작 동안 편향되도록 의도된 것이 아니지만, 엔진 유압 시스템의 고장과 같은 비정상적인 경우에 변속 디바이스(1)로부터 이동 컴포넌트들의 분리를 방지하기 위한 안전 수단일 수 있고, 고장이 존재하는 경우 스프링을 보완할 수 있다.
본 발명의 이점들은 도 3 및 도 4를 참조하여 예시된다. 도 3은 엔진 사이클 동안, 즉 크랭크 샤프트의 720° 회전 동안 4 행정 가변 압축비 엔진의 특정 파라미터들의 전개의 그래픽 표현이다. 엔진에는 이 엔진의 변속 디바이스에 정적 하중을 가하는 유압 실린더가 제공된다.
그림 3a는 실린더 내 압력의 전개를 도시한다. 실린더 내의 연소 혼합물의 폭발에 대응하는 급격한 압력 피크가 주목될 수 있다.
도 3b는 엔진 사이클 동안 변속 디바이스의 변위를 도시하고; 도 3c는 엔진 사이클 동안 변속 디바이스의 속력을 도시한다. 이러한 도면들에서, 엔진 사이클의 대부분 동안 작은 진폭(0.1mm 정도) 및 저속 변위들을 갖는 저속 모션 모드가 명백하게 도시된다. 실질적으로 크랭크 샤프트의 360° 각 위치와 420° 각 위치 사이에서 더 큰 진폭(최대 0.4 mm) 및 속력(+/-100 mm/s 초과)의 변위들을 갖고 실린더 내의 압력 피크에 대응하는 고속 모션 모드를 또한 명확하게 볼 수 있다. 또한, 도 3c에서 볼 수 있는 급격한 속력 변화뿐만 아니라, 그림 3b의 + 0.4 mm에서의 변위의 평준화에 의해 입증되는 바와 같이, 이러한 피크 동안 변속 디바이스는 기계적으로 엔진 벽에 접촉한다는 점을 주목해야 한다.
도 3d는 유압 잭에 의해 변속 디바이스 상에 인가되는 압력을 도시한다. 압력의 정적 레벨은 약 6 kN임을 주목해야 한다.
도 4는 본 발명에 따른 가압 디바이스(10)를 포함하는 가변 압축비 엔진의 파라미터들의 전개의 그래픽 표현이고, 그에 따라 변속 디바이스의 횡방향 변위의 순간 속력으로 조절되는 유지력을 가한다.
도 4의 특정 경우에서, 가압 디바이스(10)는, 유체로 채워진 챔버에서 이동하는 피스톤 및 적어도 하나의 교정된 드레인 포트를 포함하는 독립적인 기밀 다이어프램으로 이루어지고, 30-bar 압력의 외부 소스가 챔버에 연결되고, 소스와 챔버 사이에 체크 밸브가 위치된다.
도 4a는 종래 기술의 솔루션에서 도 3a에 도시된 것과 유사하게 실린더 내의 압력의 전개를 도시한다.
도 4b 및 도 4c는 엔진 사이클 동안 변속 디바이스(10)의 변위 및 속력을 각각 도시한다. 저속 모션 모드는 도 3b에 도시된 것과 유사한 변위 진폭들을 가지며, 0.1 mm 정도이다. 그러나, 고속 운동 모드에서, 변속 디바이스(1)의 변위 진폭은 엔진 블록(100)에 대한 접촉을 방지하는 0.4 mm 미만으로 유지됨을 주목해야 한다.
이 결과는, 가압 디바이스(10)에 의해 도 4d에 도시된 변속 디바이스 상에 가해지는 힘이 급격한 압력 피크에 대응하는 주기 외부에서 도 3c의 종래 기술에 따른 솔루션과 동일한 레벨에 있기 때문에 더욱 현저하다. 따라서, 저속 모션 모드에서, 이러한 힘은 6 kN 정도이고, 고속 모션 모드에서, 이러한 힘은 간단하게 16 kN의 최대값에 도달한다. 따라서, 본 발명은 동일한 힘에 대해 그리고 엔진 사이클 대부분 동안 변속 디바이스(1)가 엔진 블록(100)의 벽에 접촉하는 것을 방지할 수 있게 한다.
물론, 본 발명은 설명된 실시예들로 제한되지 않으며, 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 대안적인 실시예들이 적용될 수 있다.
특히, 제어 랙(7)의 가압 디바이스(10)에 의한 유지력의 인가가 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 변속 디바이스(1)의 다른 엘리먼트들에 이러한 힘이 인가되는 것이 또한 가능하다. 엔진 블록의 벽과 베어링 안내 디바이스(4) 사이에 가압 디바이스를 위치시키는 것이 또한 제공될 수 있다.
또한, 도 2a를 참조하여 특수한 가압 디바이스(10)가 개시되었지만, 본 발명의 완전한 설명을 목적으로, 일부 경우들에서는 본 발명의 범위 내에서, 설명된 것과 동일한 기능들을 제공하는 가압 디바이스의 다른 형태들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 이는 예를 들어 문헌 US 5495923호에 개시된 것과 같은 점성 또는 고점성 중합체-기반 충격 흡수 수단을 포함하는; 또는 문서 US 7537097호에 개시된 것과 같은 충격 흡수 전자기 수단을 포함하는 디바이스일 수 있다.

Claims (15)

  1. 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스로서,
    - 엔진 사이클 동안 엔진 블록(100)에서 횡방향으로 이동할 가능성이 있는 변속 디바이스(1);
    - 상기 변속 디바이스(1) 상에 유지력(holding force)을 가하는 가압 디바이스(10);를 포함하고,
    상기 보상하기 위한 디바이스는 상기 엔진 블록(100)에서 상기 변속 디바이스(1)의 횡방향 이동의 순간 속력으로 상기 유지력이 조절되며,
    상기 가압 디바이스(10)는,
    - 유체로 채워지고 적어도 하나의 교정된 드레인 포트(28, 29)를 갖는 챔버(21)에서 동작하는 피스톤(23);
    - 상기 챔버(21)에 연결된 압력 소스; 및
    - 상기 압력 소스와 상기 챔버(21) 사이의 체크 밸브(32, 37);를 포함하는 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속 디바이스(1)는,
    - 상기 엔진 블록(100)의 벽에 의해 지지되는 베어링 안내 디바이스(4);
    - 한편으로는 상기 베어링 안내 디바이스(4)와 협력하고 다른 한편으로는 톱니 바퀴(5)의 제 1 측면과 협력하는 연소 피스톤과 일체형인 전달 부재(3);
    - 상기 톱니 바퀴(5)의 제 2 측면과 협력하고 상기 엔진 블록(100)의 대향 벽 상에서 종방향으로 이동하도록 형성된 제어 랙(7);
    - 상기 톱니 바퀴(5)와 협력하고 상기 엔진의 크랭크 샤프트(9)에 연결된 커넥팅 로드(rod)(6)를 포함하는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가압 디바이스(10)는 상기 엔진 블록과 일체형인, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가압 디바이스(10)는 상기 제어 랙(7) 상에 상기 유지력을 가하는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지력은 임계 값을 갖는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 디바이스(10)는 스프링(25)을 포함하는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스프링(25)은 상기 챔버(21)에 수용되는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 교정된 드레인 포트(29)는 상기 체크 밸브(37)와 통합되는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 교정된 드레인 포트(28, 29)는 상기 압력 소스와 유체 연통하는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 교정된 드레인 포트(28)는 상기 피스톤(23)의 노출된 표면(20)으로 나오는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버(21), 상기 피스톤(23) 및 상기 체크 밸브(32)는 독립적인 기밀 다이어프램(diaphragm)에서 통합되는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압력 소스는 또한 상기 독립적인 기밀 다이어프램에 통합되는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 디바이스(10)는 유압 유닛과 유체 연통하는, 엔진의 동작 간극들을 보상하기 위한 디바이스.
  15. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 보상하기 위한 디바이스를 포함하는 가변 압축비 엔진.

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