KR20010032014A - 전자기 작동기를 가지는 가스 교환밸브 작동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연엔진을 위한 가스교환밸브를 작용시키는 장치에 관한 것으로 작동보상요소상에서 지지되는 실린더헤드에서 부유방법으로 설치된 전자기 작동기를 가지며, 전기자가 밸브축에 대해 축상으로 배치될 수 있도록 배치되는 전극면사이에서 오프닝 자석과 클로징 자석을 가지고, 상기 전기자는 밸브 스템상에서 전기자 태핏을 통하여 또는 직접 작용하고 닫힘 방향에서 가스교환밸브상에서 작용하는 한 미리 압축된 밸브스프링을 가지고, 상기 밸브 스프링은 스프링 플레이트를 통하여 밸브 스템 또는 전기자 태핏에서 한 단부에의해 지지되고 작동기와 가스교환밸브 사이에 배치되고, 그 자유단부에 의해 작동기상에서 지지되는 열린 방향에서 작용하는 밸브스프링을 가진다.

닫힌 위치에서 작용하는 밸브스프링(17)이 그 자유단부에 의해 직접 또는 간접적으로 작동기에서 지지되는 것이 제안된다.

Description

전자기 작동기를 가지는 가스 교환밸브 작동장치{DEVICE FOR ACTUATING A GAS EXCHANGE VALVE WITH AN ELECTROMAGNETIC ACTUATOR}

가스 교환밸브를 위한 전자기 작동기는 밸브측에 대해 축상에 배치될 수 있도록 전기자가 배치된 자극 면사이에 특히 오프닝 자석과 클로징 자석인 통상 두 스위칭 자석을 가진다.

상기 전기자는 직접 또는 전기자 태핏을 통해 가스교환 밸브의 밸브 스템에서 작용한다. 질량-오실레이터 원리에 따른 작동기의 경우에는 대개 정밀한 상부 및 바닥 밸브 스프링인 두 미리가압된 압축스프링이 스프링 장치로 사용된다.

상부 밸브 스프링은 오프닝 방향에서 로딩 작용을 하고 하부 밸브 스프링은 가스 교환밸브의 클로징 방향에서 로딩작용을 한다. 여자되지 않은 자석의 경우에는 전기자는 상기 자석들사이의 평형위치에서 밸브스프링에 의해 보유된다.

상기 작동기가 시작에서 작용하면, 클로징 또는 오프닝 자석중 하나는 간단하게 과여자 되거나 전기자가 평형위치박으로 유도하기 위해 진동 여자 과정에 의해 공명주파수로 여자된다.

가스교환밸브의 클로징 위치에서 전기자는 여자된 클로징 자석의 자극면에 대해 지지하고 이에 의해 보유된다. 상기 클로징 자석은 오프닝 방향에서 작용하는 밸브 스프링을 더 미리 가압한다. 가스교환밸브를 열기 위하여 클로징 자석은 단락되고 오프닝 자석은 켜진다. 오프닝 방향에서 작용하는 밸브 스프링은 상기 전기자가 오프닝 자석에 의해 유도됨에 따라 평형상태 이상으로 전기자를 가속한다.

상기 전기자는 오프닝 자석의 전극면과 충돌하고 이에따라 보호된다. 가스 교환밸브를 다시 닫기 위해, 오프닝 자석이 거지고 클로징 자석이 켜진다. 클로징 방향에서 작용하는 밸브스프링은 클로징 자석에서 평형위치 이상으로 전기자를 가속한다. 상기 전기자는 클로징 자석에 의해 유도되고 클로징 자석의 전극면과 충돌하며 이에 의해 보호된다.

개별요소의 생산 허용오차, 다른 물질의 열 팽창율, 상부 및 하부 스프링사이의 스프링 강성수준의 차이 및 밸브 스프링이 노후됨에 따른 고정표시와 같은 시간에 따라 달라지거나 처음부터 계산되지 않는 변수는 밸브 스프링에 의해 결정된 평형위치가 전극면들사이의 활성 중심위치에 일치하지 않거나 특정위치를 가지지 않게되는 상황으로 귀착될 수 있다.

또한, 상기 변수들은 전기자가 더 이상 자석의 전극면을 완전히 견디지 않고 전기자 스템과 밸브 스템 또는 가스 교환밸브 사이에서 더 이상 완전히 닫히지 않도록 작용하는 상황을 일으킬 수 있다.

이전의 출원 DE 19 647 305.5는 실린더 헤드에서 부유(floating)방법으로 작동기가 장착된 작동 보상 요소를 도시한다.

상기 작동기는 전기자와 전기자의 운동방향에서 한 측면에 배치된 두 전자석을 통하여 가스교환밸브를 열고 닫는다. 상기 스프링 장치는 작동기와 가스교한밸브의 밸브 디스크 사이에 배치되고 상부 오프닝 스프링은 작동기상에서 지지되고 하부 클로징 스프링은 실린더 헤드상에서 지지된다.

가스교환 밸브로부터 떨어진 방향의 측면에서는 커버 플레이트와 작동기 사이에 두 양성 및 음성 밸브 동작을 보상하는 작동 보상 요소가 위치한다.

작동보상요소는 실린더 내에 작동 보상 피스톤을 가지는 제 1 유압요소를 가진다. 상기 작동 보상 피스톤은 가스교환밸브로부터 이격되고 내연엔진의 기능으로 제어되는 제 1 압력 공간과 가스교환밸브를 향한 제 2 압력 공간사이에 위치한다.

스프링을 보유함으로서 닫힌 위치에서 보유되는 비귀환밸브는 피스톤 내에 위치한다. 상기 비귀환밸브는 제 1 압력공간에 과압이 있을 때 제 2 압력공간 방향으로 열린다. 보유스프링은 작용하지 않을 때는 비귀환밸브가 열리지 않고 따라서 두 압력 공간사이의 연결을 방해하는 특징을 가진다.

작용보상 피스톤과 실린더 사이에는 압력 매체가 제 2 압력 공간으로부터 외부로 탈출할 수 있음에 따라 작용양을 드로틀 연결로 정의한다.

작동 보상 요소는 실린더 헤드에 고정하여 연결된 상부 커버 플레이트에서 지지된다. 작동 보상 요소는 닫는 작용동안 압축 힘 또는 다른 실시예에서는 압축 및 인장힘중 하나를 전송할 수 있다.

작동기가 가스교환밸브방향에서 너무 멀리 배치되어 있기 때문에 가스 교환밸브가 완전히 닫히지 않으면, 바람직하지 않는 작동이 일어나는데, 닫힘 방향에서 작용하는 가스 교환밸브 스프링으로 인하여 제 2 압력 공간에서 압력이 증가하게 된다.

상기와 같이 압력이 증가하게 되면, 압력 매체가 가스교환밸브가 다시 완전히 닫힐 때까지 정밀하게 되는 드로틀 연결을 통하여 제 2 압력 공간으로부터 탈출할 수 있게된다.

가스교환 밸브가 적절히 닫히나 전기자 태핏 과 가스 교환밸브사의 작용이 있으면 상기 가스교한밸브의 밸브 스프링은 더 이상 제 2 공간에서 작용하지 않는다. 따라서 제 2 압력공간에서의 압력은 비귀환밸브가 보유스프링과 반대로 열림에 따라 제 1 압력 공간수준으로 떨어지게 된다. 상기 작용은 다수의 밸브 작업사이클을 유지할 수 있다. 작동보상 공정동안 작동기는 밸브스프링의 평형위치를 역시 활성 중심위치와 더 이상일치하지 않게 됨에 따라 바꾼다.

이것은 가스교환밸브의 열림 및 닫힘 작용, 자석을 위한 에너지 요구 및 스프링장치의 진동작용을 바꾼다.

본 발명의 목적은 스프링 장치의 평형위차가 작동기의 배치와 무관한 작동 보상 요소를 가지는 가스교환밸브를 작동하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제 1항의 특징에 따른 본 발명에 의해 달성된다. 한편 본 발명의 바람직한 특성과 전개는 종속항에 나누어져 있다.

본 발명은 청구범위 제 1항의 전단에 따라 전자기 작동기를 가지는 가스 교환밸브 작동을 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 작동기의 두 변형예와 두 가스교환 밸브를 가지는 실린더헤드의 부분단면도이다.

도 2는 동작 보상요소로서 스프링을 가지는 작동기의 제 3 변형예의 단면도이다.

* 부호설명

1: 가스교환밸브 2,3,26: 작동기

4: 커버 5: 실린더 헤드

7, 8: 자석 9: 전기자

11: 밸브 스템 14: 가스 교환채널

15: 밸브 가이드 16,17: 밸브스프링

18: 스프링 플레이트 19: 스프링 챔버

20: 시트 금속 하우징 21: 경계부분

32: 스페이서 슬리브 33: 스크류 연결

34: 넥 35: 견부

24; 스크류 스레드 25: 너트

27: 칼라 28: 스프링

30: 그루브 31: 지지디스크

본 발명에 따르면, 닫힘 작용에서 작용하는 밸브 스프링은 밸브 스프링이 적용되고 밸브 스템 또는 전기자 태핏이 연장됨에 따라 오프닝 자석과 가스교환밸브사이에서 작동기가 스프링 챔버를 형성한다는 점에서 편리하게 정밀성을 가지고 자유단부에서 작동기사에 직간접으로 지지된다.

상기 스프링 장치는 따라서 구조적 유닛을 형성하기 위해 작동기에 연결되며, 밸브 스프링의 평형위치는 실린더 헤드에 대한 상기 구조적 유닛의 위치와 무관하게 된다. 상기 작동기는 실린더 헤드의 외부에서 조립, 조절 및 체크된다.

스프링 챔버는 작동기를 둘러싸는 시트 금속 하우징에 의해 쉽게 형성될 수 있고 스프링챔버로 떨어진 작동기의 단부측면에서 지지된다. 이 경우, 시트 금속 하우징의 지지표면은 구부러진 위 경계 부분에의해 형성되는 것이 바람직하다.

다른 변형예가 작동기에 나사결합된 컵에 의해 형성된다. 이 경우 스크류 스레드는 각용기의 돌출부상의 가스교환밸브를 향한 작동기의 단부측면에 배치되는 것이 바람직하다.

스프링 장치의 평형위치는 예를들어 고정너트에의해 풀림을 고정하는 스크류 연결을 통해 조절된다.

닫힘방향에서 작용하는 밸브 스프링은 그 자유단부에 의해 스프링 챔버와 일치하는 단부측에서 지지된다. 이 단부벽은 예를들어 환상의 그루브의 측면에서 스프링 챔버의 내부 견부에서 지지된다.

바른 조립과 부분의 수를 감소하기 위하여, 밸브 스프링이 밸브 스탬상의 넥과 스크류 연결에 의한 스페이서 사이에 받쳐진 공통 스프링 플레이트를 가지는 것이 바람직하다. 한번 작동기가 실린더 헤드로 삽입되면 가스교환밸브는 연소챔버측으로부터 가용기로 도입되고 스프링 플레이트에 연결되며 전기자는 이미 스페이서 슬리브상의 미리 조립된 작동기에 고정된다.

본 발명의 특징에 따른 동작 보상 요소는 실린더헤드 상에서 지지되는 스프링에 의해 형성되고 나머지 닫는 힘에 의해 닫힘 위치방향에서 작동기를 적재한다.

이것은 가스교환밸브가 고정신호 또는마모가 보상됨에따라 동작 없는 방법 및 가능한 변화에서 닫히는 것을 보장한다. 도한, 밸브 스프링을 미리 압축할 필요가 없다. 상기 스프링은 유압밸브 보상이 제거될 수 있게 하고 움직이는 질량은 결과적으로 감소된다. 또한 오일공급이 필요하지 않다.

다른 잇점은 도면의 설명에서 후술도니다. 본 발명의 바람직한 실시예가 도면에서 도시된다. 상세한 설명 및 처구범위는 결합된 형태로 다양한 특징을 포함한다. 당업자는 역시 개별적 특징을 쉽게 고려할 수 있으며 이들을 다른 결합형태로 하는 것도 쉽게 가능하다.

도 1은 두 가스교환밸브(1)를 도시하는데 이는 실린더 헤드(5)내의 두 가스교환채널(14)을 제어한다. 연소헤드 측면에서 상기 가스교환채널(14)은 밸브 디스크(12)에 의해 닫힌 상태로 가스교환밸브(1)를 지지하는데 대하여 밸브 시트 링(13)을 가진다.

전자기 작동기(2,3)는 밸브 가이드(15)에 의해 실린더 헤드(5)냉 안내되는 밸브 스템(11)을 가지는 가스교환 밸브(1)를 작동한다. 상기 작동기(2,3)는 상부 클로징 자석(8)과 하부 오프닝 자석(7)을 저밀하게 하는 스위칭 자석을 가진다.

전기자 태핏(10)을 통해 가스교환밸브(1)의 밸브스템(11)상에서 작용하는 전기자(9)는 자석의 전극면사이에서 움직인다.

전기자 태핏(10)은 생산에 있어서 바람직하다. 이들은 전기자(9)가 밸브 스템(11)에 직접연결되는 경우 배제될 수 있다.

오프닝 자석(7)과 가스 교환밸브(1)사이에서 상기 작동기(2,3)는 두 밸브 스프링(16,17)을 포함하는 스프링 장치가 적용되는 스프링 챔버(19)를 가진다.

상기 밸브 스프링(16,17)은 전기자 태핏(10)에서 고정되는 공통의 스프링 플레이트(18)에서 한 단부에의해 지지된다.

이 경우, 상부 미리 압축된 밸브 스프링(16)은 열림방향에서 작용하고 그 자유단부에 의해 오프닝 자석(7)에서 지지되며 한편 하부 미리 압축된 밸브 스프링(17)은 닫힌 위치에서 작용하고 가스교환밸브(1)를 향한 스프링 챔버(19)의 단부벽에서 지지된다.

전기자(9)의 위치는 자석이 비활성화되면 밸브 스프링(16,17)의 평형위치에의해 결정된다. 상기 위치는 활성 중심위치에 일치시키는 것이 바람직하다.

작동기(2,3)는 실린더 헤드(5)의 커버(4)에서 지지되고 가스교환밸브(1)의 닫힌 상태에서 양음 작동이 존재하자마자 실린더 헤드(5)내에서 부유 방법으로 설치되는 작동기를 축상으로 재조정하는 작동 보상 요소(6)를 제공한다.

밸브 스프링(16,17)이 작동기(2,3)의 스프링 챔버(19)에 위치하고 따라서 구조적 유닛을 형성하며 평형위치 및 중심 위치는 작동 보상 요소(6)를 유압적으로 작동시킴으로써 작동기(2,3)의 조절에 의해 영향을 받지 않는다.

상기 작동기(2)는 스프링 챔버(19)의 설계로 인하여 작동기(3)와 약간 다르다. 작동기(3)의 경우에는 상기 스프링 챔버가 자석(7)의 영역에서 작동기(3)을 둘러싸는 시트 금속 하우징(20)에 의해 형성되고 스프링 챔버(19) 반대쪽에 위치하는 측면상에서는 안으로 플랜지되고 시트 금속 하우징(20)이 클로징 자석(8)에서 지지됨에 따라 경계부분(21)을 가진다. 오프닝 자석(7)에서 지지되는 시트 금속 하우징(20)의 견부(35)는 반대 표면을 형성한다.

작동기(2)의 경우에는, 스프링 챔버(19)가 스크류 스레드(24)를 통해 오프닝 자석(7)의 돌출부(23)에서 고정된 컵(22)에 의해 형성된다. 고정너트(25)에의해 고정될 수 있는 스크류 스레드(24)는 동시에 활성 중심위치를 조절하기위해 기능한다.

도 2에 따른 설계는 스프잉(17)이 지지되는 스프링 챔버(19)의 단부벽이 스프링 챔버(19)의 내부 견부에서 부분적을 지지되는지지 디스크(31)에 의해 형성되는 경우 작동기(26)를 가진다.

상기 견부는 지지디스크(31)가 삽입되는 환상의 그루브(30)의 외부측면에의해 형성된다. 이 목적으로 상기 지지디스크(31)는 나누어지거나 방사상 탄력설계가 된다.

도 2에 따른 설계의 경우에는 작동 보상 요소가 한편으로는 실린더 헤드(5)에서 다른 한편으로는 작동기(26)에서 바람직하게는 칼라(27)에서 지지되는 스프링(28)에 의해 형성되고 나머지 닫는 힘에 의해 가스교환밸브(1)의 닫힘 위치방향으로 작동기(26)를 적재한다.

이것은 가스교환밸브(1)가 상기 목적으로 필요한 유압요소와 공급라인이 없이 작동에 구애받지 않는 방법으로 항상 닫히는 것을 보장한다. 또한, 가스교환밸브(1)의 움직일 수 있는 질량을 증가시키는 부가적인 질량은 피해진다. 만약 가스교환밸브(1)가 열리면 작동기는 짧은 스프링 변위에 따라 커버(4)에서 지지된다.

도 2에 따른 설계의 경우 스프링 플레이트(18)가 가스 교환밸브(1)의 밸브 스템에 직접 고정되어 두 밸브 스프링(16,17)에 공통인 스프링 플레이트(18)가 한편으로는 밸브 스템(11)을 통하여 고정되고 다른 한편으로는 스크류 연결(33)에 의해 스페이서 슬리브(32)를 통하여 고정되는 것을 정밀하게 한다.

이것은 가스교환밸브가 밸브 가이드(15)를 통하여 실린더 헤드(5)의 연소챔버 측면으로부터 스프링 플레이트(18)로 도입될 수 있고 외부로부터 접근가능한 스크류 연결에 의해 스페이서 슬리브(32)를 통하여 고정될 수 있다.

Claims (10)

1. 작동보상요소상에서 지지되는 실린더헤드에서 부유방법으로 설치된 전자기 작동기를 가지며, 전기자가 밸브축에 대해 축상으로 배치될 수 있도록 배치되는 전극면사이에서 오프닝 자석과 클로징 자석을 가지고, 상기 전기자는 밸브 스템상에서 전기자 태핏을 통하여 또는 직접 작용하고 닫힘 방향에서 가스교환밸브상에서 작용하는 한 미리 압축된 밸브스프링을 가지고, 상기 밸브 스프링은 스프링 플레이트를 통하여 밸브 스템 또는 전기자 태핏에서 한 단부에의해 지지되고 작동기와 가스교환밸브 사이에 배치되고, 그 자유단부에 의해 작동기상에서 지지되는 열린 방향에서 작용하는 밸브스프링을 가지는 내연엔진을 위한 가스교환밸브 작동장치에 있어서,

   닫힌 위치에서 작용하는 밸브스프링(17)이 그 자유단부에 의해 직접 또는 간접적으로 작동기에서 지지되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
2. 제 1항에 있어서, 오프닝 자석(7)과 가스교환밸브(1)사이에서 상기 작동기(2,3,26)가 밸브스프링(16,17)이 적용되고 밸브스템 또는 전기자 태핏(10)이 연장되는 스프링 챔버(19)를 형성하는 것을 특징으로 하는 작동장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 스프링 챔버(19)가 상기 작동기(2)를 둘러싸고 스프링 챔버로부터 이격된 작동기(3)의 단부측면에서 지지되는 시트 금속 하우징(20)에의해 형성되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
4. 제 3항에 있어서, 지지표면이 상기 시트 금속 하우징(20)의 구부러진 위 경계부분(21)에의해 형성되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
5. 제 1항 및 제 2항에 있어서, 상기 스프링 챔버(19)가 작동기(2)에 나사결합된 컵(22)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
6. 제 5항에 있어서, 가스교환밸브(1)를 향한 그 단부측면에서 상기 작동기(2)가 스크류 스레드(24)가 있는 돌출부(23)를 가지는 것을 특징으로 하는 작동장치.
7. 제 2항에 있어서, 가스교환밸브(1)를 향한 스프링 챔버(19)의 단부측면이 스프링 챔버(19)의 내부견부에서 지지되는 나누어진 또는 탄성 지지디스크(31)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
8. 제 7항에 있어서, 환상의 그루브(30)가 내부견부를 형성하는 것을 특징으로 하는 작동장치.
9. 전항중 어느 한 항에 있어서, 밸브 스프링(16,17)이 밸브 스템(11)과 스페이서 슬리브사이에서 스크류연결(33)에 의해 고정되는 공통의 스프링 플레이트(18)를 가지는 것을 특징으로 하는 작동장치.
10. 전항중 어느 한 항에 있어서, 실린더 헤드(5)에서 지지되는 스프링(28)이 나머지 닫는 힘에 의해 닫힘 위치방향에서 작동기(26)를 적재하는 것을 특징으로 하는 작동장치.