KR20030065312A - 엔진의 가스 교환 밸브의 스템 단부와 태핏의 슬리브형제어 피스톤 사이의 연결부 - Google Patents

엔진의 가스 교환 밸브의 스템 단부와 태핏의 슬리브형제어 피스톤 사이의 연결부 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스템 단부(22)를 둘러싸는 2개의 셸형 콜레트(44, 46)를 포함하며, 상기 콜레트의 반경 방향 외측 주연면에는 엔진의 연소실 반대 방향으로 원추형 테이퍼 부분(50)이 마련되며, 상기 테이퍼 부분(50)은 콜레트(44, 46)를 둘러싸는 원추형 클램핑 슬리브의 반경 방향 내측 원추형 부분(60)의 테이퍼 각에 대해 보충적으로 연장되며, 원추형 클램핑 슬리브와 콜레트(44, 46)는 서로에 대해 축방향으로 인장될 수 있으며, 콜레트(44, 46)의 반경 방향 내측 주연면과 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)의 반경 방향 외측 주연면에서 서로 결합되는 돌기(70)와 리세스(72)가 마련되는, 엔진의 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)와 태핏(4)의 슬리브형 제어 피스톤(2) 사이의 연결부(42)에 관한 것이다.
본 발명은, 원추형 클램핑 슬리브는 제어 피스톤(2)으로 구성되며, 상기 제어 피스톤(2) 및 콜레트(44, 46)는 서로에 대해 나사 결합 가능한 나사산 부분(52, 62)을 포함하는 연결부를 제공한다.

Description

엔진의 가스 교환 밸브의 스템 단부와 태핏의 슬리브형 제어 피스톤 사이의 연결부 {CONNECTION BETWEEN A STEM END OF A GAS EXCHANGE VALVE IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND A SLEEVE-SHAPED CONTROL PISTON ON A TAPPET}
상기 유형의 연결부는 독일 특허 제198 26 046호에 공지되어 있다. 상기 연결부는, 스템 단부를 둘러싸며 제어 피스톤에서 축방향으로 지지되는 2개의 셸 형상 콜레트를 구비하며, 콜레트의 반경 방향 외측 주연면은 원추형으로 연장되며, 상기 콜레트는 원추형 클램핑 슬리브에 의해 둘러 싸이며, 상기 콜레트의 반경 방향 내측 주연면은 콜레트의 원추각에 대해 보충적으로 연장되며, 상기 콜레트는 스템 단부에 나사 결합된 너트를 통해 축방향으로 인장된다. 스템 단부의 반경 방향 외측 주연면의 스냅링 홈 내로 결합되는 링형 돌기가 콜레트의 반경 방향 내측 주연면에 마련된다. 제어 피스톤은, 서로에 대해 멀리 향한 단부측 피스톤 면에 압력이 가해짐에 따라 밸브 태핏의 실린더 하우징의 내에서 상하 활주될 수 있는 스텝 피스톤으로 구성된다. 비교적 많은 수의 조립 부품에 의해, 상기 유형의 연결부는 높은 제조 비용이 요구되고 연결부도 비교적 크게 구성된다.
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른, 엔진의 가스 교환 밸브의 스템 단부와 태핏의 슬리브형 제어 피스톤 사이의 연결부에 관한 것이다.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되며 이하에서 상세히 설명된다.
도1은 본 발명에 따른, 엔진의 가스 교환 밸브의 스템 단부와 밸브 태핏의 제어 피스톤의 스템 단부 사이의 연결부의 양호한 실시예의 횡단면도이다.
도2는 도1의 선 II-II을 따른 횡단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 다른 일 실시예의 측방향 횡단면도이다.
원추형 클램핑 슬리브가 본 발명에 따라 제어 피스톤으로 구성되기 때문에, 한편으로는 제어 피스톤에 유압 제어력이 가해지고, 다른 한편으로는 제어 피스톤이 원추형 연결부의 축방향 인장에 작용하기 때문에, 제어 피스톤은 이중 기능을 수행하며, 별도의 원추형 클램핑 슬리브가 제거될 수 있다. 또한, 원추형 연결부를 위해 사용되는 나사산 부분이 본 발명에 따라 제어 피스톤 및 콜레트에 구성되기 때문에, 인장 너트가 제거될 수 있다. 그에 따라 감소된 연결 부품의 수는 조립을 간단화하고 조립 시간을 단축시키며, 또한 연결을 위해 필요한 구성 공간을 축소시키며 연결부의 무게를 감소시킨다.
종속 청구항에서 설명된 수단을 통해 본 발명의 청구항 제1항의 바람직한 개선 및 구성은 가능하다.
특히 양호한 실시예에 따르면, 나사 공구용 접속면에 배속된 나사 공구가 동시에 접근할 수 있도록, 제어 피스톤 및 콜레트로 구성된 환형 콜레트 슬리브에는 나사 공구용 접속면이 각각 제공된다. 이로써, 콜레트와 제어 피스톤이 단일 작업으로 서로 나사 결합될 수 있다. 또한, 연소실로부터 먼쪽의 외측의 밸브 태핏 하우징의 개구를 통해 연결부는 용이하게 접근 가능하다. 밸브 샤프트가 연결부의 조립을 위해 개구로부터 돌출되지 않아도 되기 때문에, 특히 짧은 샤프트를 구비한 가스 교환 밸브와 그로 인한 적은 질량 관성이 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 연결부는 제어 피스톤에 의해 반경 방향으로 둘러싸이며, 압력이 가해지는 유압 영역이 제어 피스톤의 반경 방향 외측 영역에 배치된다. 따라서, 연결부가 압력 영역 내에 배치됨으로써, 예를 들어 수리를 위해 연결부가 분해되어야 할때도 압력 영역의 유압 회로는 개방될 필요가 없다.
또한, 주연 방향으로 보았을 때 콜레트가 서로에 대한 간극 없이 일체로 연결되며, 그 내경이 가스 교환 밸브의 스템 단부의 외경보다 약간 작은 콜레트 슬리브까지 보충되기 때문이며, 돌기와 리세스도 마찬가지로 간극에 의해 서로 결합된다.
이를 통해, 간극을 갖는 형태 결합식 연결부가 제공됨으로써, 밸브 샤프트의 안내부와 밸브 태핏의 밸브 시트 사이의 동심 오류가 보상될 수 있다. 또한, 제어 피스톤에 대한 스템 단부의 상대적 회전 운동이 허용된다. 따라서, 가스 교환 밸브가 그 종축 둘레를 규칙적으로 회전함으로써 제공되는, 밸브 마모의 보상 또는 밸브 시트의 위치에 대한 자유성의 장점을 가능케 하기 위해, 제어 피스톤이 가스 교환 밸브와 함께 회전하지 않아도 됨으로써, 제어 피스톤의 밀폐 기능은 악영향을 받지 않는다.
바람직하게는 제어 피스톤이 두 부분으로 구성되며 연소실측의 폐쇄 피스톤 및 폐쇄 피스톤에 축 방향으로 연결되어 대항 작동하며 연소실과 먼쪽의 개방 피스톤을 포함하며, 원추형 부분과 나사산 부분이 개방 피스톤에 배치된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 피스톤은 단일편 스텝 피스톤으로 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 구성 부품의 수는 더 감소되며 가스 교환 밸브 샤프트의 길이는 더 작게 구성되는 제어 피스톤에 의해 더 짧아질 수 있다.
도1에는 척도의 이유로, 밸브 태핏(4)의 제어 피스톤(2)을 통해, 밸브 태핏이 상하 운동식으로 개방 및 폐쇄 운동하도록 작동되는, 엔진의 밸브 트레인의 가스 교환 밸브(1) 중 하나만이 도시된다.
상기 제어 피스톤(2)은 대체로 밸브 태핏(4)의 태핏 하우징(8)의 연소실측 바닥부 개구(6)로부터 태핏 하우징(8) 상에 안착된 덮개(12) 내에 구성된 보어(14)까지 연장되며, 양호한 실시예에 따르면, 대항 작동되는 2개의 피스톤과, 연소실측의 슬리브 형태의 폐쇄 피스톤(16)과, 이에 축방향으로 연결되며 연소실과 먼쪽에 형성되며 마찬가지로 슬리브 형태인 개방 피스톤(18)을 포함한다. 폐쇄 피스톤(16) 및 개방 피스톤(18)은 동축으로 반경 방향 간격을 갖는 가스 교환 밸브(1)의 샤프트(20)를 둘러싼다. 가스 교환 밸브(1)의 샤프트(20)는 도시되지 않은 엔진의 실린더 헤드로부터 바닥부 개구(6)를 관통하여 태핏 하우징(8)의 내부까지 연장되며, 스템 단부(22)는 보어(14)로부터의 축방향 간격을 갖는다.
폐쇄 피스톤(16)은 제1 반경 방향 외측 견부(26)의 연소실측 링형면(24)으로 하부 작동 챔버(28)를 한정하며, 개방 피스톤(18) 상으로 활주된 슬리브(29)는 제2반경 방향 외측 견부(32)의 상부 링형면(30)으로 상부 작동 챔버(34)를 한정하며, 작동 챔버(28, 34)는 도1에 도시되지 않은 채널을 통해 압력제로 충전되거나 해제될 수 있다. 또한, 두 피스톤(16, 18)은 태핏 하우징(8) 내로 억지 끼워 맞춤된 부시(36)에 의해 축방향으로 안내된다. 덮개(12)의 보어(14) 영역 내의 패킹(38) 및 태핏 하우징(8)의 바닥부 개구(6) 영역 내의 패킹(40)은 두 작동 챔버(28, 34)의 축방향 밀폐에 사용된다.
가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)와 개방 피스톤(18) 사이의 연결부(42)는, 콜레트 슬리브(48)에 추가되어 스템 단부(22)를 둘러싸며 슬리브 형태인 2개의 콜레트(44, 46)를 포함하며, 연소실측 부분(50)의 반경 방향 외측 주연면은 상기 콜레트 슬리브로부터 연소실의 반대쪽 방향으로 원추형으로 점차 좁아진다. 콜레트 슬리브(48)의 원추형 부분(50)에는 외측 나사산(54)을 갖는 원통형 부분(52)이 연결되며, 원통형 부분의 일측은 바람직하게는 4각부(58)로 구성된 나사 공구를 위한 접속부가 마련된 부분(56)에 다시 합류된다.
개방 피스톤(18)의 연소실측 부분(60)의 반경 방향 내측 주연면은 콜레트 슬리브(48)의 원추각을 향해 보충적으로 연장되며, 상기 부분(60)에 축방향으로 연결된 나사산 부분(62)에는 콜레트 슬리브(48)의 외측 나사산(54)에 의해 나사 결합될 수 있는 내측 나사산(64)이 마련된다. 개방 피스톤(18)의 나사산 부분(62)에는 콜레트 슬리브(48)의 4각부(58)로부터 반경 방향 간격을 갖는 원통형 부분(66)이 연결되며, 이 원통형 부분의 반경 방향 내부 주연면에는 바람직하게는 내부 6각부(68)로 구성된 나사 공구를 위한 접촉부가 마련된다. 내측 6각부(68)에 대한4각부(58)의 반경 방향 간격은 4각부(58)에 나사용 공구가 결합될 수 있을 정도로 충분히 크다.
콜레트 슬리브(48)의 반경 방향 내측 주연면과 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)의 반경 방향 외측 주연면에는 형태 결합을 제공하도록 서로 결합되는 돌기(70) 및 리세스(72)가 마련된다. 연결부(42)는 개방 피스톤(18)에 의해 반경 방향으로 둘러싸이며, 하부 및 상부 작동 챔버(28, 34)를 포함하는 반경 방향 외측 유압 영역에 대해 개방 피스톤에 의해 차폐된다.
양호한 실시예에 따르면, 콜레트 슬리브(48)는 축방향으로 나란히 배치되어 각각 주연 방향으로 연장되는 3개의 환형 링(70)을 원추형 부분의 반경 방향 내측 주연면에 포함하며, 스템 단부(22) 내에 구성되며 부속된 환형 스냅링 홈(72) 내로 상기 환형 링에 의해 결합된다. 환형 링(70)과 스냅링 홈(72)은 대략 반원형인 횡단면을 가지며, 스냅링 홈(72)의 내부 반경은 바람직하게는 환형 링(70)의 외부 반경보다 1/100밀리미터 정도 크다.
연결부(42)의 조립 시에, 먼저, 덮개(12) 없이 제공된 태핏 하우징(8)이 예비 조립된 부시(36), 예비 조립된 폐쇄 피스톤(16) 및 예비 조립된 패킹(40)과 함께 엔진의 실린더 헤드 상으로 안착되며, 가스 교환 밸브(1)의 샤프트(20)는 폐쇄 피스톤(16)을 통해 하부로부터 관통 안내된다. 이어서, 두 콜레트(44, 46)가 태핏 하우징(8)의 상부 개구(10)를 관통하여 스템 단부(22) 상으로 안착되며, 도2에서 도시된 바와 같이, 개방 피스톤(18)은, 회전 고정부로서의 4각 랜치가 콜레트 슬리브(48)의 4각부(58) 상에 안착되고 동시에 6각 랜치가 내측 6각부(68) 내로 삽입되도록 구성된 콜레트 슬리브(48) 상부로부터 나사 조립된다. 공구의 동시적인 사용을 가능케 하도록, 6각 랜치는 4각 랜치의 샤프트를 위한 중간 관통 개구를 포함한다. 나사 결합 운동을 통해, 콜레트(44, 46)는 테이퍼 작용에 의해 반경 방향으로 서로에 대해 인장되며, 형태 결합으로 서로 결합되는 돌기(70)와 리세스(72)에 의해, 스템 단부(22)는 개방 피스톤(18)의 원추형 부분(60) 내로 삽입된다. 콜레트 슬리브(48)의 단부면에서 스템 단부(22)의 반경 방향으로 돌출된 링형면(74)은 폐쇄 피스톤(16)을 위한 축방향 정지면을 형성하며, 폐쇄 피스톤과 개방 피스톤(18) 사이에는 폭이 좁은 축방향 간극(76)이 유지되어, 두 피스톤(16, 18)은 서로 연결되지 않는다. 이는 도2에 도시된 바와 같이, 콜레트(44, 46)가 주연 방향으로 보았을 때 서로에 대한 간극 없이 일체로 연결되며, 그 내경이 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)의 외경보다 약간 작은 콜레트 슬리브(48)까지 보충되기 때문이며, 또한, 돌기(70)와 리세스(72)도 마찬가지로 유극에 의해 서로 결합될 수 있기 때문에, 가스 교환 밸브(1)의 주연면과 콜레트 슬리브(48)의 반경 방향 내부 주연면 사이에는 개방 피스톤(18)과 나사 결합된 콜레트 슬리브(48)에 대한 스템 단부(22)의 회전 운동을 방지할 수 있기 위해 충분한 마찰 결합적인 접촉이 구성된다. 이를 통해, 가스 교환 밸브(1)가 밸브 태핏(4)에 대해 자유 회전될 수 있다. 콜레트 슬리브(48)의 내경과 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)의 외경 사이의 직경 차이는 바람직하게는 1/100 밀리미터 정도이다. 마지막으로, 덮개(12)가 예비 조립된 패킹(38)과 함께 액추에이터(8) 상에 안착된다.
상술된 바를 전제로 밸브 태핏(4)의 기능이 설명된다. 도1에 도시된 개방위치로부터, 하부 작동 챔버(28)가 폐쇄되도록 폐쇄 압력에 의해 가압되며, 동시에 상부 작동 챔버(34)는 압력 해제되어, 폐쇄 피스톤(16)이 상부로 이동하며 콜레트 슬리브(48)의 링형면(74)과 연결부(42)를 통해 개방 피스톤(18)이 함께 이동됨으로써, 폐쇄 피스톤이 덮개(12)의 구멍(14)으로부터 이동될 수 있다. 반대로, 가스 교환 밸브(1)가 개방되도록 상부 작동 챔버(34)가 가압되며, 동시에 하부 작동 챔버(28)가 압력 해제됨으로써 하향 이동된 개방 피스톤(18)은 연결부(42)와 콜레트(48)의 링형면(74)를 통해 폐쇄 피스톤(16)이 함께 이동된다.
개방 피스톤(18)으로부터 스템 단부(22)로의 힘의 흐름은 특히 서로 결합된 돌기(70)와 리세스(72)를 통해 형태 결합식으로 전달되나, 축방향으로 오프셋되어 배치되고 나사 결합된 나사산 부분(52, 56)에 대항하여 콜레트(44, 46)의 반경 방향 보유에 사용됨으로써, 실제로 다이내믹적인 부하가 가해지지 않는다.
도3에 따른 본 발명의 제2 실시예에서, 상술된 실시에에서 동일하게 유지되며 동일하게 작용하는 부분들에 대해서는 동일한 도면 부호로 표시된다. 상술된 실시예와는 달리, 제어 피스톤(2)은 스텝 피스톤(78)과 일체로 구성되며, 가스 교환 밸브의 개방 위치에서 태핏 하우징(8)의 연소실측 바닥부 개구(6)로부터 덮개(12)의 보어(14)까지 연장된다.

Claims (11)

  1. 스템 단부(22)를 둘러싸는 2개의 셸형 콜레트(44, 46)를 포함하며, 상기 콜레트의 반경 방향 외측 주연면에는 엔진의 연소실 반대 방향으로 원추형 테이퍼 부분(50)이 마련되며, 상기 테이퍼 부분(50)은 콜레트(44, 46)를 둘러싸는 원추형 클램핑 슬리브의 반경 방향 내측 원추형 부분(60)의 테이퍼 각에 대해 보충적으로 연장되며, 원추형 클램핑 슬리브와 콜레트(44, 46)는 서로에 대해 축방향으로 인장될 수 있으며, 콜레트(44, 46)의 반경 방향 내측 주연면과 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)의 반경 방향 외측 주연면에서 서로 결합되는 돌기(70)와 리세스(72)가 마련되는, 엔진의 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)와 태핏(4)의 슬리브형 제어 피스톤(2) 사이의 연결부에 있어서,
    원추형 클램핑 슬리브는 제어 피스톤(2)으로 구성되며, 상기 제어 피스톤(2) 및 콜레트(44, 46)는 서로에 대해 나사 결합 가능한 나사산 부분(52, 62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결부.
  2. 제1항에 있어서, 콜레트(44, 46)로 구성되는 환형 콜레트 슬리브(48) 및 제어 피스톤(2)에는 접촉면(58, 68)에 부속된 나사 공구의 동시적인 접근이 가능하도록 구성된, 나사 공구를 위한 접촉면(58, 68)이 마련되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  3. 제2항에 있어서, 연소실로부터 먼쪽을 향한 방향에서 보았을 때, 콜레트 슬리브(48)에는 원추형 부분(50), 나사산 부분(52) 및 나사 공구를 위한 접촉면(58)이 축방향으로 연속해서 배치되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  4. 제3항에 있어서, 접촉면은 외측 4각부(58)로 구성되며 내측 6각부(68)로 구성된, 제어 피스톤(2)의 접촉면에 대한 반경 방향 간격을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  5. 제4항에 있어서, 제어 피스톤(2)에 의해 반경 방향으로 둘러싸이며 압력에 의해 가압되는 유압 영역(28, 34)이 제어 피스톤(2)의 반경 방향 외측 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  6. 제5항에 있어서, 제어 피스톤(2)의 제1 반경 방향 외측 견부(26)의 연소실측 링형면(24)이 하부 작동 챔버(28)를 한정하며, 제어 피스톤의 제2 반경 방향 외측 견부(32)의 링형면(30)이 상부 작동 챔버(34)를 한정하며, 작동 챔버(28, 34)에는 압력이 충전 또는 방출될 수 있는 것을 특징으로 하는 연결부.
  7. 제6항에 있어서, 제어 피스톤(2)은 태핏 하우징(8) 내의 부시(36) 내에서 축방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  8. 제7항에 있어서, 제어 피스톤(2)은 두 부분으로 구성되며, 연소실측 폐쇄 피스톤(16)과, 폐쇄 피스톤에 축방향으로 연결되며 대항 작동되며 연소실로부터 먼쪽의 개방 피스톤(18)을 포함하며, 폐쇄 피스톤(16)은 하부 작동 챔버(28)에, 개방 피스톤(18)은 상부 작동 챔버(34)에 배치되며, 원추형 부분(60) 및 나사산 부분(62)은 개방 피스톤(18)에 배치되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  9. 제8항에 있어서, 연소실측 링형면(74)은 콜레트 슬리브(48)의 단부면에서 스템 단부(22)의 반경 방향으로 돌출되어, 폐쇄 피스톤(16)을 위한 축방향 정지면을 형성하며, 개방 피스톤(18)은 실제로 상기 링형면(74)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 피스톤(2)은 일체형 스텝 피스톤(78)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연결부.
  11. 콜레트(44, 46)는 주연 방향으로 보았을 때 서로에 대해 간극 없이 연결되며, 환형 콜레트 슬리브(48)에 대해 보충되며, 콜레트의 내경은 가스 교환 밸브(1)의 스템 단부(22)의 외경보다 약간 더 크며, 돌기(70)와 리세스(72)는 작은 간격으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 연결부.
KR1020027016219A 2001-03-30 2002-03-27 엔진의 가스 교환 밸브의 스템 단부와 태핏의 슬리브형제어 피스톤 사이의 연결부 KR20030065312A (ko)

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