KR102296625B1 - 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터 - Google Patents

내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터에 관한 것이다. 이 액추에이터는, 내연 기관에 장착될 수 있고 보어 홀(18)(bore hole)을 갖는 액추에이터 하우징(17), 이 보어 홀 내에 왕복 운동할 수 있게 지지되고 가스 교환 밸브(2)를 작동시키기 위한 유압 피스톤(6), 및 액추에이터 하우징이 내연 기관에 장착되지 않은 상태에서는 피스톤 행정을 보어 홀로부터 장착 행정(T)(mounting stroke)까지로 제한하는 축 방향 스토퍼(19)(axial stopper)를 포함한다. 이 장착 행정은 유압 피스톤이 가스 교환 밸브를 작동시키는 최대 작동 행정(L)보다 더 작아야만 하며, 이 경우 피스톤 행정을 장착 행정까지로 제한하는 것은 축 방향 스토퍼에 의해서 단지 일시적으로만 이루어지고 액추에이터(16)의 작동 개시 후에는 해제된다.

Description

내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터{ACTUATOR FOR AN ELECTROHYDRAULIC GAS-EXCHANGE VALVE TRAIN OF A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터에 관한 것이다. 이 액추에이터는, 내연 기관에 장착될 수 있고 보어 홀(bore hole)을 갖는 액추에이터 하우징, 이 보어 홀 내에 왕복 운동할 수 있게 지지되고 가스 교환 밸브를 작동시키기 위한 유압 피스톤, 및 액추에이터 하우징이 내연 기관에 장착되지 않은 상태에서는 피스톤 행정을 보어 홀로부터 장착 행정(mounting stroke)까지로 제한하는 축 방향 스토퍼(axial stopper)를 포함한다.
전기 유압식 밸브 트레인에서는, 가스 교환 밸브에서의 제어 시간 및 최대 행정의 가변성이 공지된 바와 같이, 캠 샤프트의 캠과 가스 교환 밸브 사이에 압력 챔버를 갖춘 소위 유압식 로드(rod)가 배치되고, 압력 챔버의 용적이 전자기식 유압 밸브를 통해 연속해서 압력 하중 경감 챔버 내부로 하향 조절됨으로써 발생된다. 그 다음에, 유압 유체의 하향 조절된 용적에 따라, 캠 샤프트에 의해서 사전에 설정된 캠 행정이 완전히 또는 부분적으로 가스 교환 밸브의 행정으로 변환되거나 심지어 전혀 변환되지 않는다.
본 발명은, 밸브 트레인 액추에이터 시스템의 가스 교환 밸브 측 부분에 관한 것으로서, 이 가스 교환 밸브 측 부분의 운동은 가스 교환 밸브의 행정에 상응하고, 예를 들어 동일 범주에 속하는 DE 10 2010 048 135 A1호에 공지되어 있다. 액추에이터 하우징이 장착되지 않은 상태에서는, 유압 피스톤이 가스 교환 밸브 상에 안착되지 않고, 중력의 영향하에서 액추에이터 하우징의 보어 홀로부터 인출될 수 있다. 이와 같은 인출 행정은, 액추에이터를 내연 기관에 장착하기 전에 또는 장착하는 동안에 유압 피스톤이 보어 홀로부터 빠져나가는 상황을 방지하기 위해, 축 방향 스토퍼에 의해 장착 행정까지로 제한된다.
장착 행정의 치수 설계는, 유압 피스톤의 액추에이터 하우징을 장착하기 전에 그리고 장착할 때에 보어 홀로부터 빠져나가지 않을 정도로 실행되어야 할 뿐만 아니라, 유압 피스톤이 밸브 샤프트 둘레에 측면에서 안착되거나 아래로 미끄러지는 상황을 방지하기 위해, 인출된 유압 피스톤의 전면이 항상 가스 교환 밸브 샤프트의 전면에 충분히 중첩되면서 안착될 정도로도 이루어져야 한다. 가스 교환 밸브가 -통상적인 바와 같이- 액추에이터 하우징의 장착 방향으로 기울어져 있는 경우에는, 장착 행정이 증가함에 따라 그리고 경사각이 증가함에 따라, 부품을 변형시키는 잘못된 장착 위험이 증가하게 된다.
본 발명의 과제는, 전술된 바와 같은 내연 기관에서의 액추에이터 하우징의 잘못된 장착을 방지하는 것이 향상되도록, 서문에 언급된 유형의 액추에이터를 개선하는 데 있다.
상기 과제의 해결책은 청구항 1의 특징으로부터 드러난다. 청구항 1의 특징에 따르면, 장착 행정은 유압 피스톤이 가스 교환 밸브를 작동시키는 최대 작동 행정보다 더 작아야만 하며, 이 경우 피스톤 행정을 장착 행정까지로 제한하는 것은 축 방향 스토퍼에 의해서 단지 일시적으로만 이루어지고 액추에이터의 작동 개시 후에는 해제된다. 행정을 상대적으로 작은 장착 행정까지로 제한하는 것은 액추에이터 장착의 진행 중에 이미 축 방향 스토퍼를 제거하거나 변위시킴으로써 해제될 수 있거나, 늦더라도 액추에이터가 작동 개시될 때, 작동에 의해서 압력을 제공받은 유압 피스톤이 장착 행정을 초과하는 작동 행정에 의해서 인출되는 동시에 축 방향 스토퍼의 위치가 변위됨으로써 해제될 수 있다. 변위는 보어 홀에 대해 또는 유압 피스톤에 대해 상대적으로 이루어질 수 있다.
작동에 의해서 축 방향 스토퍼를 자동으로 변위시키는 것은, 액추에이터를 가스 교환 밸브 상에 안착시킨 후에 유압 피스톤의 영역에서 일반적으로 더 이상 존재하지 않는 액추에이터의 접근 가능성을 고려한 것이다. 그럼에도 이와 같은 접근 가능성이 존재하는 경우를 위해서는, 제거 가능한 안전 수단에 의해, 장착 행정까지의 피스톤 행정의 일시적 제한이 해제될 수 있다. 이 안전 수단은, 액추에이터 장착의 진행 중에 제거되는, 유압 피스톤을 지지하는 스플린트(splint)일 수 있다.
축 방향 스토퍼는 특히 탄력적으로 변형될 수 있는 요소에 의해서 형성되며, 이 요소는 유압 피스톤의 중력에 대항해서 스프링력에 의하여 유압 피스톤을 장착 행정에 유지시킨다.
내연 기관을 관리 또는 보수할 목적으로 액추에이터를 새로이 분해하는 것과 관련하여, 액추에이터가 추가의 축 방향 스토퍼를 포함하는 것이 바람직할 수 있는데, 이 추가의 축 방향 스토퍼는, 액추에이터를 분해할 때 그리고 그 다음에 축 방향 스토퍼가 장착을 위해 더 이상 작용하지 않을 때에도 유압 피스톤 및 경우에 따라서는 장착용 축 방향 스토퍼가 내연 기관 내부에 제어되지 않는 상태로 그대로 유지되는 것을 방지하기 위하여, 액추에이터 하우징이 내연 기관에 장착된 상태에서는 유압 피스톤의 행정을 보어 홀로부터 소위 분해 행정까지로 제한한다. 분해 행정은 가스 교환 밸브의 최대 작동 행정과 크기가 같지만, 음향적인 이유에서는 가스 교환 밸브의 최대 작동 행정보다 더 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 추가의 특징들은 이하의 상세한 설명으로부터, 그리고 본 발명이 기본적으로 도시되어 있고, 이해를 위해서 중요한 액추에이터의 6개 실시예의 단면 또는 세부 사항이 도시되어 있는 도면들로부터 드러난다. 달리 언급되지 않는 한, 동일하거나 기능적으로 동일한 특징부 또는 부품에는 동일한 도면 부호가 제공된다. 3자리 도면 부호들의 처음 숫자들은 개별 실시예의 넘버링과 일치한다.
도 1은 선행 기술에 따라 유압식 가변 밸브 트레인의 개략도를 도시하며,
도 2는 내연 기관의 실린더 헤드 내부에 장착할 때의 본 발명에 따른 액추에이터의 개략도를 도시하고,
도 3은 도 2에 따른 액추에이터를 내연 기관의 작동 개시 전에 장착된 상태에서 도시하며,
도 4는 도 3에 따른 액추에이터를 내연 기관의 작동 개시 후에 도시하고,
도 5는 제1 실시예를 종단면도로 도시하며, 이 경우 유압 피스톤의 인출 경로는 보어 홀 측의 내부 슬리브 및 피스톤 측의 슬리브에 의해서 장착 행정까지로 제한되며,
도 6은 도 5에 따른 액추에이터 하우징을 절단되지 않은 사시도로 도시하고,
도 7은 도 5에 따른 제1 실시예를 단면도로 도시하며, 이 경우 유압 피스톤은 분해 행정만큼 인출되며,
도 8은 제2 실시예를 단면도로 도시하고, 이 경우 유압 피스톤의 인출 경로는 피스톤 측의 다각형 링 및 보어 홀 측의 내부 슬리브에 의해서 장착 행정까지로 제한되고,
도 9는 도 8에 따른 제2 실시예를 단면도로 도시하며, 이 경우 유압 피스톤은 분해 행정만큼 인출되며,
도 10은 제3 실시예를 종단면도로 도시하고, 이 경우 유압 피스톤의 인출 경로는 보어 홀 측의 외부 슬리브 및 피스톤 측의 슬리브에 의해서 장착 행정까지로 제한되고,
도 11은 보어 홀 측의 외부 슬리브를 개별적으로 사시도로 도시하며,
도 12는 도 10에 따른 제3 실시예를 단면도로 도시하고, 이 경우 유압 피스톤은 분해 행정만큼 인출되고,
도 13은 제4 실시예를 종단면도로 도시하며, 이 경우 유압 피스톤의 인출 경로는 보어 홀 측의 스프링 링 및 피스톤 측의 슬리브에 의해서 장착 행정까지로 제한되며,
도 14는 도 13에 따른 제4 실시예를 단면도로 도시하고, 이 경우 유압 피스톤은 분해 행정만큼 인출되고,
도 15는 제5 실시예를 종단면도로 도시하며, 이 경우 유압 피스톤의 인출 경로는 보어 홀 측의 스프링 링 및 피스톤 측의 슬리브에 의해서 장착 행정까지로 제한되며,
도 16은 도 15에 따른 제5 실시예를 단면도로 도시하고, 이 경우 유압 피스톤은 분해 행정만큼 인출되고,
도 17은 제6 실시예를 종단면도로 도시하며, 이 경우 유압 피스톤의 인출 경로는 보어 홀 측의 스프링 링 및 피스톤 측의 슬리브에 의해서 장착 행정까지로 제한되며,
도 18은 도 17에 따른 제6 실시예를 단면도로 도시하고, 이 경우 유압 피스톤은 분해 행정만큼 인출된다.
도 1은, 내연 기관의 실린더 헤드(3) 내에서 밸브 스프링(1)에 의해 폐쇄 방향으로 힘을 받는 가스 교환 밸브(2)를 행정 가변적으로 작동시키기 위한 공지된 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인의 기본적인 구조를 보여준다. 본 도면에는, 다음과 같은 구성 요소들이 도시되어 있다:
- 캠 샤프트의 캠(4)에 의해서 구동되는 마스터 피스톤(5),
- 가스 교환 밸브를 작동시키는 슬레이브 피스톤(6),
- 전자기식의 2-2-경로 유압 밸브(7),
- 마스터 피스톤에 의해서 그리고 슬레이브 피스톤에 의해서 제한된 고압 챔버(8)로서, 유압 밸브가 개방된 경우에는 이 고압 챔버로부터 유압 유체가 중간압 챔버(9) 내부로 유출될 수 있으며,
- 중간압 챔버에 연결된 피스톤 압력 저장 장치(10),
- 중간압 챔버의 방향으로 개방되는 체크 밸브(11)로서, 이 체크 밸브를 통해서는 중간압 챔버가 내연 기관의 윤활유 순환계에 연결되며,
- 유압 유체 저장기로서 이용되는 저압 챔버(12)로서, 이 저압 챔버는 스로틀(13)을 통해서 중간압 챔버와 연결되며, 그 저압 챔버의 내용물은 내연 기관의 시동 과정에서 즉시 사용될 수 있다.
밸브 행정의 가변성은, 고압 챔버(8)가 마스터 피스톤(5)과 슬레이브 피스톤(6) 사이에서 소위 유압 로드로 작용함으로써 발생하며, 이때 누출량이 무시할 수 있는 정도인 경우에는 캠(4)의 행정에 비례해서 마스터 피스톤에 의해 변위된 유압 용적이, 유압 밸브(7)의 개방 시점 및 개방 기간에 따라, 슬레이브 피스톤을 작동시키는 제1 부분 용적과, 피스톤 압력 저장 장치(10)를 포함한 중간압 챔버(9) 내부로 그리고 저압 챔버(12) 내부로 유출되는 제2 부분 용적으로 분할된다. 이와 같이 가스 교환 밸브(2)의 운동이 캠의 운동으로부터 분리됨으로써, 마스터 피스톤으로부터 슬레이브 피스톤으로의 행정 이전 및 그와 더불어 제어 시간뿐만 아니라 가스 교환 밸브의 행정 높이도 캠의 상승 범위 안에서 완전히 가변적으로 설정될 수 있다. 분리로 인해서 생략되는 캡의 폐쇄 램프는 유압식 밸브 브레이크(14)(valve brake)로 대체되며, 이 유압식 밸브 브레이크는 밸브 시트(15)(valve seat)가 음향적으로 그리고 기계적으로 허용되는 폐쇄 속도에 도달하기 직전에 가스 교환 밸브를 제동시킨다.
이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들에서는, 작동 방향으로 캠(4)과 가스 교환 밸브(2) 사이에 배치된 구성 요소들이 액추에이터 하우징 내에서 하나의 구성 유닛으로 통합되어야만 하며, 이 구성 유닛은 내연 기관의 실린더 헤드 내부에 액추에이터로서 장착될 수 있다. 이 경우, 도 2 내지 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 가스 교환 밸브는, 액추에이터(16)가 실린더 헤드(3) 상에 안착될 때에 도 2에 도시된 화살표 방향에 따라 장착 방향에 대해 각(α)을 형성하면서 기울어져야만 한다.
액추에이터(16)는, 본원에서 일반적으로 그리고 이하에서 유압 피스톤으로서 지칭되는 슬레이브 피스톤(6)을 갖춘 액추에이터 하우징(17)을 포함하며, 그 슬레이브 피스톤은 액추에이터 하우징의 보어 홀(18) 내에 왕복 운동할 수 있게 지지 된다. 장착 과정 전에 그리고 장착 과정 동안에는, 중력에 의해 보어 홀로부터 유압 피스톤(6)의 인출 행정이 축 방향 스토퍼(19)에 의해서, 장착 행정으로 지칭되는 치수(T)까지로 제한된다. 가스 교환 밸브(2)가 폐쇄되고 유압 피스톤이 보어 홀 내부에 삽입되는 위치가 상기 치수(T)에 대한 기준이 되며, 이와 관련해서는 도 3을 참조할 수 있다. 장착 행정의 치수는, 이 위치까지 인출된 유압 피스톤의 전면(20)이 심하게 편심되지만 충분히 겹쳐짐으로써 잘못된 장착 없이 가스 교환 밸브 샤프트의 전면(21)에 안착되도록 (그리고 가스 교환 밸브 샤프트의 둘레에는 안착되지 않도록) 설정된다. 액추에이터가 실린더 헤드(3)의 플랜지 면(22)까지 더 하강하는 경우에는, 유압 피스톤이 가스 교환 밸브로부터 빠져나갈 수밖에 없으며, 이 경우 유압 피스톤은 보어 홀 내부로 삽입되는 동시에 가스 교환 밸브에 대해 동심으로 정렬된다. 도 3은, 내연 기관의 작동 개시 전에 액추에이터가 상기와 같이 완전히 장착된 상태를 보여준다.
도 2를 통해서는, 경사각(α)이 증가함에 따라 유압 피스톤(6)과 밸브 샤프트(2)의 전면 겹침 부분 및 그와 더불어 오류 없는 액추에이터 장착을 위해서 허용되는 장착 행정의 치수(T)가 점점 더 작아진다는 것을 쉽게 알 수 있다. 도 4는, (L)로 표기된 가스 교환 밸브의 최대 작동 행정이 장착 행정(T)보다 더 큰 경우를 보여준다. 유압 피스톤이 가스 교환 밸브의 작동을 위해 스토퍼 없이 인출 및 삽입될 수 있도록 하기 위해, 장착으로부터 기인하는 장착 행정까지로의 제한은 단지 일시적으로만 이루어질 수 있고 내연 기관의 작동 중에는 해제되어야만 한다. 이와 같은 과정은 본 발명에 따라 축 방향 스토퍼(19)가 적어도 (L)과 (T) 간의 치수 차이만큼 변위됨으로써 이루어진다. 이와 같은 변위는, 내연 기관/액추에이터(16)의 작동 개시 전에 또는 작동 개시 후에 도 3 및 도 4에 도시된 축 방향 스토퍼의 위치들을 비교 관찰함으로써 명확해지고, 작동에 의해 압력이 제공될 때 본 실시예에서 보어 홀(18) 내에 고정된 축 방향 스토퍼의 부분을 보어 홀에 대해 상대적으로 외부 방향으로 이동시키는 유압 피스톤 자체에 의해서 이루어진다. 도면에 도시되지 않은 운동학적인 역전에서도 유사하게, 축 방향 스토퍼의 변위 가능한 부분을 유압 피스톤 상에 고정시키는 것 그리고 유압 피스톤을 상기 피스톤 측 스토퍼 부분에 대해 상대적으로 외부 방향으로 이동시키는 것이 가능하다.
도 5 내지 도 7은, 본 발명의 제1의 구조적인 실시예를 보여준다. 액추에이터(116)는 통상적인 구성 방식을 따라 중공 실린더 형상의 액추에이터 하우징(117)을 포함하며, 이 액추에이터 하우징은 나사 결합부(23)에 의해서 액추에이터의 수용부 내에 고정되고, 이때 전면에는 수용 바닥에 사용된 밸브 브레이크(14)가 지지된다. 밸브 브레이크 아래에서 액추에이터 하우징의 보어 홀(118) 내에 왕복 운동할 수 있게 지지된 유압 피스톤(6)은, 중공 실린더 형상의 피스톤 샤프트(26) 및 보상 하우징(27)을 갖춘 유압식 밸브 유격 보상 요소(25)와 부피가 큰 압력 피스톤(24)이 직렬 접속된 형태로 구성된다. 보상 하우징은 가스 교환 밸브(2)를 작동시키고, 높이가 변경될 수 있는 압력 챔버(28)를 밸브 유격 보상부로서 형성하면서 피스톤 샤프트의 밸브 측 단부 섹션을 둘러싼다.
일반적으로, 이하에서 설명되는, 피스톤 행정을 (상대적으로 작은) 장착 행정까지로 제한하는 축 방향 스토퍼(19)의 모든 실시예들에 대해서는 다음과 같은 내용이 적용된다: 축 방향 스토퍼는 피스톤 측 부분(29)을 포함하고, 이 피스톤 측 부분은 보상 하우징(27)의 외부 둘레로부터 반경 방향으로 외부로 연장되는 돌출부에 의해서 형성되어 있다. 도 2 내지 도 4에 기본적으로 도시되어 있는 바와 같이, 피스톤 행정을 장착 행정(T)까지로 제한하는 것을 해제하기 위해, 축 방향 스토퍼(19)의 보어 홀 측 부분(30)은 보어 홀(18)에 대해 상대적으로 변위될 수 있고, 보어 홀의 내부 둘레로부터 또는 보어 홀의 내부 둘레로 반경 방향으로 내부로 연장되는 돌출부에 의해서 형성되며, 이 경우 상기 두 돌출부(29 및 30)는 반경 방향으로 중첩된다. 그밖에, 장착 행정까지로 행정을 제한하는 것을 해제하는 과정이 가역적이라는 사실도 항상 제시된다. 이와 같은 사실이 의미하는 바는, 내연 기관을 관리 또는 보수할 목적으로 액추에이터(16)를 분해한 후에 스토퍼의 원래의 위치 설정은 변위된 스토퍼 부분[본 실시예들에서는 보어 홀 측 스토퍼 부분(30)]을 복귀 변위시킴으로써 재현될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 따른 제1 실시예에서는, 피스톤 측 돌출부(129)가 보상 하우징(27) 상에 고정된 슬리브(131)의 반경 방향 외부로 연장되는 칼라(collar)에 의해서 형성된다. 이 슬리브는 코킹(caulking)에 의해서 보상 하우징의 외부 둘레 홈(32) 내에 고정된다. 보어 홀 측 돌출부(130)는 일반적으로 링(33)에 그리고 본 실시예에서는 내부 슬리브(133)의 반경 방향 내부로 연장되는 칼라에 의해서 형성된다. 내부 슬리브는 클램핑(clamping)에 의해 밸브 유격 보상 요소의 영역에서 직경이 단계적으로 형성된 보어 홀(118)의 내부 둘레에 지지되며, 더욱이 처음에는 도 5에 따라 유압 피스톤(6)의 인출 행정을 장착 행정까지로 제한하기 위해 직경 단차부 근처에 지지된다. 내부 슬리브의 클램핑 특성은 이 내부 슬리브의 둘레에서 탄성을 증가시키는 슬롯(34)(slot)에 의해서 개선될 수 있다.
장착 후에 작동에 의해서 압력이 제공될 때에 인출되는 유압 피스톤(6)의 피스톤 측 돌출부(129)가 이 돌출부와 반경 방향으로 중첩되는 보어 홀 측 돌출부(130)와 함께 움직임으로써, 결과적으로 피스톤 행정을 장착 행정까지로 제한하는 것이 해제된다. 이와 같이 보어 홀(118) 내에서 이동된 내부 슬리브(133)의 축 방향 클램핑 위치는 최대 가스 교환 밸브 행정에 따라 최대로 변위되지만 내부 슬리브가 추가의 축 방향 스토퍼에서 활주할 때까지만 변위된다. 일반적으로 도면 부호 "35"로 표기된 상기 추가의 축 방향 스토퍼는, 액추에이터를 내연 기관의 실린더 헤드(3)로부터 분해할 때에도 축 방향 스토퍼(19) 및 유압 피스톤(6)이 액추에이터 하우징(17)으로부터 빠져나가는 상황을 방지하기 위해, 액추에이터(16)가 내연 기관에 장착된 상태에서는 피스톤 행정을 보어 홀(18)로부터 서문에 언급된 분해 행정까지로 제한한다. 분해 행정(R)은 도 8에 예시적으로 도시되어 있으며, 그 크기는 적어도 축 방향 스토퍼 내에서 작동에 의해 발생하는 접촉 잡음을 피할 수 있을 정도이지만, 가스 교환 밸브(2)의 최대 행정보다 더 크다.
추가의 축 방향 스토퍼(135)는, 보어 홀(118) 둘레에서 액추에이터 하우징(117)의 외부 둘레에 고정된 캡(136)에 의해서 형성된다. 이 캡은 칼라(137) 형상의 돌출부를 구비하며, 이 돌출부는 도 7에 따라 반경 방향 내부로 보어 홀의 내부 둘레로 연장되고, 내부 슬리브(133)의 보어 홀 측 돌출부(130)와 반경 방향으로 중첩된다. 그럼으로써, 분해 작업으로 인해 2개의 슬리브(131, 133), 유압식 밸브 유격 보상 요소(25) 및 압력 피스톤(24)이 보어 홀로부터 빠져나가는 상황이 방지된다.
나사를 이용해서 액추에이터 하우징(117)을 자체 수용부 내에 삽입하기 위해 필요한 공구 결합부는 액추에이터 하우징 상에 외부 6각형(38)으로서 형성되고, 도 6에서는 본 도면에서 이미 장착된 상태인 캡(136) 아래에서 확인할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 제2 실시예에서는, 피스톤 측 돌출부(229)가 다각형의 탄력적인 와이어 링(231)에 의해서 형성되며, 이 와이어 링은 보상 하우징(27)의 외부 둘레 홈(32) 내에 지지되고, 다각형 형상으로 인해 외부 둘레 홈에 대하여 섹션 방식으로 반경 방향으로 돌출한다. 제1 실시예에서와 마찬가지로, 보어 홀 측 돌출부(230)는, 보어 홀(218)의 내부 둘레에 클램핑 되고 와이어 링과 아래로부터 결합하는 내부 슬리브 형상의 링(233)에 의해서 형성된다. 작동에 의해서 유압 피스톤(6)에 압력이 제공될 때, 내부 슬리브(233)는, 이 내부 슬리브가 보어 홀을 완전히 벗어나서 추가의 축 방향 스토퍼(235)를 형성하는 캡(236)에 접할 정도까지 와이어 링을 관통해서 이동된다.
도 10 내지 도 12에 따른 제3 실시예의 축 방향 스토퍼(319)는 제1 실시예에서와 마찬가지로 보상 하우징(27) 상에 고정된, 피스톤 측 돌출부(329)로서의 칼라를 갖는 슬리브(331)를 포함한다. 그와 달리, 보어 홀 측 돌출부(330)는 외부 슬리브 형상을 갖는 링(333)의 칼라에 의해서 형성되며, 이 외부 슬리브는 클램핑에 의해서 액추에이터 하우징(317)의 외부 둘레에 지지된다. 칼라(330)는 외부로부터 반경 방향 내부로 보어 홀(318)의 내부 둘레로 연장된다.
도 11에 개별 부분으로서 도시되어 있는 외부 슬리브(333)는 2개의 축 방향 위치에서 액추에이터 하우징(317) 상에 체결되며, 이와 같은 목적을 위해 각각 내부 둘레에 상부 비드(39)(bead) 및 하부 비드(40)를 구비하며, 이들 비드는 유압 피스톤(6)의 행정 위치에 따라 액추에이터 하우징의 외부 둘레 비드(41) 상에서 지지된다. 이때, 도 10에 따라 하부 내부 비드(40)가 외부 비드(41) 상에서 지지되는 경우에는, 피스톤 행정이 보어 홀(318)로부터 장착 행정까지로 제한된다. 도 12에 따른 추가의 축 방향 스토퍼 위치에서 상부 내부 비드(39)가 외부 비드 상에서 지지되는 경우에는, 피스톤 행정이 분해 행정까지로 제한된다. 상부 내부 비드 및 외부 비드는 각각 스프링 링에 의해서 형성되며, 이 경우 스프링 링(39)은 외부 슬리브의 슬롯(42) 내에 지지되고, 스프링 링(41)은 액추에이터 하우징의 외부 둘레 홈(43) 내에 지지된다. 하부 내부 비드는 외부 슬리브 내에서 주변을 둘러싸는 몰딩부에 의해 형성된다.
본 발명의 제4 실시예는 도 13 및 도 14에 도시되어 있다. 제4 실시예는, 제1 및 제3 실시예에서와 마찬가지로 보상 하우징(27) 상에 고정된, 피스톤 측 돌출부(429)로서의 칼라를 갖는 슬리브(431)를 포함한다. 보어 홀 측 돌출부(430)는 개방된 와이어 링 형상의 링(433)에 의해서 형성되고, 이 링은 고유의 스프링력에 의해서 보어 홀(418)의 내부 둘레에 클램핑 방식으로 지지되고, 슬리브의 칼라(429)와 아래로부터 결합한다. 제1 및 제2 실시예와 유사하게, 작동에 의한 압력 제공에 의해서 유압 피스톤(6)이 인출되는 경우에는, 와이어 링(433)이 슬리브를 관통해서 이동된다. 와이어 링은 보어 홀을 완전히 벗어날 수 있고, 분해 행정의 위치에서 추가 축 방향 스토퍼(435)로서의 캡(436)의 칼라(437)에 접한다.
도 15 및 도 16에 도시된 제5 실시예는, 탄력적인 와이어 링(533)이 보어 홀(518)의 내부 둘레 홈(44) 내에 지지 되고, 보어 홀 측 돌출부(530)로서 다각형으로 형성되어 있다는 점에서 제4 실시예와 상이하다. 이로써, 와이어 링은, 작동에 의해 유압 피스톤(6)에 압력이 제공될 때 반경 방향으로 벗어날 수 있고, 피스톤 행정을 장착 행정까지로 제한하는 것을 해제하기 위하여, 슬리브(531)의 칼라(529)까지 반경 방향 중첩을 해제하면서 내부 둘레 홈 내부로 변위될 수 있다.
제5 실시예에서와 달리, 도 17 및 도 18에 따른 제6 실시예에서의 축 방향 스토퍼(619)의 변위는 축 방향으로뿐만 아니라 반경 방향으로도 이루어진다. 보어 홀(618)에는 축 방향으로 간격을 두고 배치된 2개의 내부 둘레 홈(45 및 46)이 제공되어 있으며, 이들 홈 내부에서는 와이어 링(633) 형상의 보어 홀 측 돌출부(630)가 확장될 수 있다. 상부 내부 둘레 홈(45)의 직경은, 유압 피스톤(6)의 장착 행정에서 상기 상부 내부 둘레 홈 내부로 확장된 와이어 링과 슬리브(631)의 칼라(629)가 스토퍼 부분으로서 반경 방향으로 중첩되도록 크기 설정된다. 축 방향으로 변위되는 유압 피스톤에 작동에 의해서 압력이 제공되는 경우에는, 먼저 와이어 링이 상부 내부 둘레 홈으로부터 결합 해제되고, 하부 내부 둘레 홈(46)에 이르기까지 칼라를 따라가며, 그 다음에 이어서 와이어 링이 하부 내부 둘레 홈 내부로 확장된다. 하부 내부 둘레 홈은 상부 내부 둘레 홈보다 더 큰 직경을 가지며, 상기 직경의 크기는, 내부로 확장된 와이어 링과 칼라 사이에서 이루어지는 반경 방향 중첩이 해제될 정도로 설정된다.
1: 밸브 스프링
2: 가스 교환 밸브
3: 실린더 헤드
4: 캠
5: 마스터 피스톤
6: 슬레이브 피스톤/유압 피스톤
7: 유압 밸브
8: 고압 챔버
9: 중간압 챔버
10: 피스톤 압력 저장 장치
11: 체크 밸브
12: 저압 챔버
13: 스로틀
14: 밸브 브레이크
15: 밸브 시트
16: 액추에이터
17: 액추에이터 하우징
18: 보어 홀
19: 축 방향 스토퍼
20: 유압 피스톤의 전면
21: 가스 교환 밸브의 전면
22: 실린더 헤드의 플랜지 면
23: 나사 결합부
24: 압력 피스톤
25: 밸브 유격 보상 요소
26: 피스톤 샤프트
27: 보상 하우징
28: 압력 챔버
29: 피스톤 측 스토퍼 부분/돌출부(칼라)
30: 보어 홀 측 스토퍼 부분/돌출부(칼라)
31: 슬리브/와이어 링
32: 보상 하우징의 외부 둘레 홈
33: 링(내부 슬리브, 와이어 링, 외부 슬리브)
34: 슬롯
35: 추가의 축 방향 스토퍼
36: 캡
37: 칼라
38: 외부 6각형
39: 상부 비드/스프링 링
40: 하부 비드
41: 외부 둘레 비드/스프링 링
42: 슬롯
43: 외부 둘레 홈
44: 내부 둘레 홈
45: 상부 내부 둘레 홈
46: 하부 내부 둘레 홈

Claims (10)

  1. 내연 기관에 장착될 수 있고 보어 홀(18)을 갖는 액추에이터 하우징(17), 상기 보어 홀(18) 내에 왕복 운동할 수 있게 지지되고 가스 교환 밸브(2)를 작동시키기 위한 유압 피스톤(6), 및 액추에이터 하우징(17)이 내연 기관에 장착되지 않은 상태에서는 피스톤 행정을 보어 홀(18)로부터 장착 행정(T)까지로 제한하는 축 방향 스토퍼(19)를 포함하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터에 있어서,
    장착 행정(T)은 유압 피스톤(6)이 가스 교환 밸브(2)를 작동시키는 최대 작동 행정(L)보다 더 작으며, 이때 피스톤 행정을 장착 행정(T)까지로 제한하는 것은 축 방향 스토퍼(19)에 의해서 단지 일시적으로만 이루어지고 액추에이터(16)의 작동 개시 후에는 해제되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 작동에 의해서 압력이 제공될 때 유압 피스톤(6)은, 피스톤 행정을 장착 행정(T)까지로 제한하는 것이 해제되도록, 축 방향 스토퍼(19)의 위치를 보어 홀(18)에 대해 또는 유압 피스톤(6)에 대해 상대적으로 변위시키는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서, 유압 피스톤(6)은 피스톤 샤프트(26) 및 피스톤 샤프트(26)의 가스 교환 밸브 측 단부 섹션을 둘러싸는 보상 하우징(27)을 갖는 유압식 밸브 유격 보상 요소(25)를 포함하고, 상기 보상 하우징은 가스 교환 밸브(2)를 작동시키며, 이때 변위 가능한 축 방향 스토퍼(19)의 피스톤 측 돌출부(29)는 보상 하우징(27)의 외부 둘레로부터 반경 방향으로 외부로 연장되는 돌출부에 의해서 형성되고, 변위 가능한 축 방향 스토퍼(19)의 보어 홀 측 돌출부(30)는 보어 홀(18)의 내부 둘레로부터 또는 내부 둘레로 반경 방향으로 내부로 연장되는 돌출부에 의해서 형성되며, 이때 상기 피스톤 측 돌출부(29) 및 상기 보어 홀 측 돌출부(30)는 반경 방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서, 피스톤 측 돌출부(229)는 보상 하우징(27)의 외부 둘레 홈(32) 내부에 지지된 와이어 링(231)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 피스톤 행정을 장착 행정(T)까지로 제한하는 것은 보어 홀 측 돌출부(30)가 보어 홀(18)에 대해 상대적으로 변위됨으로써 해제되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서, 보어 홀 측 돌출부(430, 630)는 보어 홀(418, 618)의 내부 둘레에서 클램핑에 의해 지지된 링(433, 633)에 의해서 형성되고, 상기 링은 작동에 의해서 압력을 제공받은 유압 피스톤(6)의 피스톤 측 돌출부(429, 629)를 따라 축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 링은 와이어 링(633)으로서 형성되고, 상기 와이어 링은 먼저 작동에 의해서 압력을 제공받은 유압 피스톤(6)의 피스톤 측 돌출부(629)를 따라 축 방향으로 변위되고, 그 다음에는 보어 홀(618)의 내부 둘레 홈(46) 내부에서 피스톤 측 돌출부(629)와의 반경 방향 중첩을 해제하면서 확장되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  8. 제5항에 있어서, 보어 홀 측 돌출부(330)는 액추에이터 하우징(317)의 외부 둘레에서 클램핑에 의해 지지된 링(333)에 의해서 형성되고, 상기 링은 작동에 의해서 압력을 제공받은 유압 피스톤(6)의 피스톤 측 돌출부(329)를 따라 축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 액추에이터(16)는 추가의 축 방향 스토퍼(35)를 포함하며, 상기 추가의 축 방향 스토퍼는 액추에이터 하우징(17)이 내연 기관에 장착된 상태에서는 피스톤 행정을 보어 홀(18)로부터 분해 행정(R)까지로 제한하고, 상기 분해 행정의 크기는 최대 작동 행정(L)과 같거나 그보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
  10. 제8항에 있어서, 액추에이터(16)는 추가의 축 방향 스토퍼(35)를 포함하며, 상기 추가의 축 방향 스토퍼는 액추에이터 하우징(17)이 내연 기관에 장착된 상태에서는 피스톤 행정을 보어 홀(18)로부터 분해 행정(R)까지로 제한하고, 상기 분해 행정의 크기는 최대 작동 행정(L)과 같거나 그보다 더 크며,
    상기 링(333)은 2개의 축 방향 위치에서 액추에이터 하우징의 외부 둘레에 체결되며, 링(333)은 제1 축 방향 위치에서는 피스톤 행정을 보어 홀로부터 장착 행정(T)까지로 제한하고, 제2 축 방향 위치에서는 분해 행정(R)까지로 제한하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 전기 유압식 가스 교환 밸브 트레인용 액추에이터.
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