KR20040030160A - 가변 밸브 개구 횡단면을 갖는 밸브 장치 - Google Patents

가변 밸브 개구 횡단면을 갖는 밸브 장치 Download PDF

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KR20040030160A
KR20040030160A KR10-2004-7002509A KR20047002509A KR20040030160A KR 20040030160 A KR20040030160 A KR 20040030160A KR 20047002509 A KR20047002509 A KR 20047002509A KR 20040030160 A KR20040030160 A KR 20040030160A
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Abstract

본 발명은 가변 밸브 개구 횡단면을 갖는 밸브 장치에 관한 것이며, 상기 밸브 장치는 내연 기관의 통과구에 설치되고 가스 교환 밸브를 포함하며, 상기 가스 교환 밸브는 밸브 스프링의 힘을 받으며 가이드 내에서 밸브 제어 유닛에 의해 축방향으로 왕복 이동할 수 있다.
가스 교환 밸브(12)에 대해서 동축으로 밀봉 슬라이드(10)가 설치되며, 상기 밀봉 슬라이드는 커플링 스프링(24)의 힘을 받고 밸브 제어 유닛에 의해 축방향으로 상하로 이동할 수 있다. 가스 교환 밸브에 대한 밀봉 슬라이드(10)의 상대적 위치는 조절 유닛에 의해 축방향으로 변할 수 있다.

Description

가변 밸브 개구 횡단면을 갖는 밸브 장치{Valve mechanism with a variable valve opening diameter}
차량의 구동장치로 사용되는 내연기관이 공지되어 있다. 이때 공기 연료 혼합물이 하나의 작업 공간에서 압축되고 점화된다. 이때 발생하는 에너지는 기계적 작동으로 전환된다. 공기 및 공기 연료 혼합물은 밸브에 의해 작동 공간으로 안내되고(유입밸브) 또는 연소물이 밸브에 의해 작동 공간으로부터 배출되는(유출밸브)것이 공지되어 있다. 상기 밸브 제어장치는 내연기관의 효율을 위해 가장 중요하다. 특히 밸브의 제어장치에 의해 작업 공간 내부의 가스 교환이 제어된다.
캠샤프트 제어 이외에 전기 유압 밸브 제어장치를 이용하는 것이 공지되어 있다. 전기 유압 밸브 제어장치는 가변될 수 있거나 완전한 가변 밸브 제어 방법을 제공하므로, 가스 교환의 최적화 및 그에 따른 내연기관의 모터 효율의 상승을 가능하게 한다.
전기 유압 밸브 제어장치는 유압으로 작동 가능한 제어밸브를 포함하고, 상기 밸브의 제어밸브 피스톤은 유입 및 유출 밸브의 밸브 바디를 작동시키기고, 밸브 시이트(밸브 시이트 링)에 반대로 안내하고(밸브의 폐쇄) 또는 상기 밸브로부터 분리된다(밸브의 개방). 유압매체의 압력 제어에 의해 밸브가 작동된다. 따라서 압력 제어는 유압 시스템 내에 연결된 자기밸브에 의해 이루어진다. 가능한 최적의 가스 교환을 달성하기 위해 제어 밸브의 높은 전환 속도가 요구된다. 상기 높은 전환 속도에 의해 유출 및 유입 밸브의 밸브 바디는 빠른 속도로 밸브 시이트 링에 도달한다. 따라서 한편으로는 소음이 발생하고 밸브 대응부가 상대적으로 쉽게 마모될 수 있다.
예컨대 EP 0 455 761 B1 호에 내연기관을 위한 유압 밸브 제어장치가 공지되어 있다. 상기 방법의 기술적 기본 원리는 모터 밸브가 유압액의 제어된 압력에 의해 이동하는데 있다. 상기 방법에서 전기 제어장치는 자기 밸브를 제어하고, 상기 자기 밸브는 재차 메모리 피스톤의 운동을 제어하고, 상기 메모리 피스톤에 의해 모터 밸브의 행정이 변경된다.
EP 0 512 698 A1 호에 내연기관을 위한 조절 가능한 밸브 시스템이 공지되어 있다. 상기 방법은 회전하는 캠샤프트의 캠에 의한 기계적인 밸브 제어의 예를 설명한다.
US 4 777 915 에는 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템이 공지되어 있다. 전자기 밸브 제어의 유사한 방법이 EP 471 614 A1 호에 공지되어 있다. 상기 방법에서 밸브는 전자기력에 의해 다른 위치에서 왕복 운동한다. 따라서 전자석은 실린더 헤드의 하우징 부품의 내부에서 서로 다른 두 개의 영역에 배치된다. 전자석이 교차하며 활성화함으로써 밸브는 대안적으로 각각 밸브의 개방 및 폐쇄 위치에 해당하는 두 개의 단부 위치로 이동된다. 밸브의 상기 단부 위치에서 공기 연료 혼합물의 연소실을 향한 관통 개구는 가장 넓게 개방되거나 완전히 폐쇄된다.
EP 0 551 271 B1 호에 다른 방법이 공지되어 있다. 상기 방법에서는 디스크 밸브를 포함하는 밸브 장치가 다루어지고, 상기 디스크 밸브는 내연기관의 통로에 배치된다. 상기 방법의 기본 원리는 밸브 디스크의 두 부분에 있으며, 밸브 디스크의 반은 밸브 디스크의 나머지 반의 부분 행정을 실행한다.
밸브 제어를 위한 상기 공지된 방법에서는 밸브 장치의 제조와 조립시 복잡한 구조 때문에 특히 고가의 공정 비용이 단점이다. 이것은 제조와 조립 비용에 부정적으로 작용한다. 또한 상기 방법에서 밸브 제어를 위한 높은 전환 속도 및 많은 힘을 요하므로, 밸브 장치 부품의 심각한 마모 때문에 밸브 제어장치의 개선된 장애 감지가 불가피하다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 제시된 특징을 포함하는 가변 밸브 개구 횡단면을 갖는 밸브장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 장치를 갖는 실린더 헤드의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 장치의 밀봉 슬라이드의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 밸브 장치의 조절 슬라이드의 유압식 조절 유닛의 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 밸브 장치의 조절 슬라이드의 유압식 밸브 유닛의 조절 밸브의 단면도.
독립항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 밸브 장치는 이에 반해, 단순한 수단에 의해 가변 밸브 개구 횡단면을 제공하는 장점을 갖는다. 커플링 스프링의 힘을 받는 밀봉 슬라이드가 가스 교환 밸브에 동축으로 배열됨으로써, 또한 밸브 제어 유닛이 축방향으로 왕복으로 이동할 수 있음으로써, 즉 가스 교환 밸브에 대한 밀봉 슬라이드의 상대적 위치가 실제로, 작동 매체를 통해서 이동 가능한 조절 피스톤이 설치되어 있는 작동 실린더 및 조절 밸브로 구성된 조절 유닛을 통해서 변할 수 있음으로써, 단순한 구조를 가지며 확실하고 영구적으로 기능할 수 있는 밸브 장치가 생긴다. 본 발명의 장점은 특히 가변 밸브 개구 횡단면이 발생될 수있는 것이며 각각의 개별 밸브는 확실하게 별도로 조절될 수 있다. 또한 모든 유출 및 유입 밸브들을 공통으로 또는 실린더에 따라 조절하는 것도 가능하다. 본 발명에 따른 밸브 장치에 따라 바람직하게 높은 속도와 큰 힘 없이도 가변 밸브 개구 횡단면이 발생될 수 있으므로, 상기 밸브 장치의 고장이 쉬운 특성은 적어진다. 본 발명에 따른 밸브 장치는 그 단순한 구조로써 저렴하게 제조되고 조립될 수 있다. 본 발명은 바람직한 방법으로, 가변 밸브 제어부를 형성하며, 상기 밸브 제어부를 통해 가스 교환은 최적이 되고 이로써 내연 기관의 전동식 효율도 높아질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 밸브 제어 유닛이 캠 샤프트인 것이 제시된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 가스 교환 밸브는 회전 대칭 기본 구조를 가지며 밸브 스템으로 구성되고 상기 밸브 스템의 하부 단부에는 밸브 플레이트가 배열된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 밸브 플레이트는 가스 교환 밸브의 밀봉 시트를 형성하는 원추형 둘레면을 갖는다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 밸브 장치의 폐쇄 위치에서 가스 교환 밸브의 밀봉 시트가 밀봉 슬라이드의 밀봉 시트 및 실린더 헤드의 밀봉 시이트 링에 각각에 직접 접한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 밀봉 슬라이드는 부시형 베어링 바디로 구성되며, 상기 베어링 바디는 실린더 헤드의 가이드 내에 축방향으로 왕복으로 이동할 수 있게 설치된다.
본 발명의 바람직한 상기 실시예를 통해, 공기 연료 혼합물의 공급은 높은 정확도로 조절될 수 있으며 이로써 내연 기관의 효율도 높아질 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 종속항에 언급된 특징들로부터 제시된다.
본 발명은 하기에서 해당 실시예에 의해 하나의 실시예로 더 자세히 설명된다.
4 개의 도면에서 본 발명에 따른 밸브 장치의 개별 부품들은 개략적으로 도시되며 본 발명을 위해서 중요한 부품들만이 도시된다. 본 발명에 따른 밸브 장치의 동일한 부품들은 도면에서 동일한 도면 부호를 가지며 일반적으로 각각 한번만 설명된다.
도 1에는 본 발명에 따른 밸브 장치가 내연 기관의 실린더 헤드(18) 내에 설치되는 것이 도시된다. 밸브 장치는 밸브 스프링(16)의 힘을 받는 가스 교환 밸브(12)를 포함한다. 가스 교환 밸브(12)는 가이드 내에서 축방향으로 왕복으로 이동할 수 있으며, 상기의 이동 운동은 밸브 제어 유닛을 통해서 일어난다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 밸브 제어 유닛으로서 캠 샤프트(도시되지 않음)가ㄴ 제공된다.
가스 교환 밸브(12)는 회전 대칭인 기본 구조를 가지며, 그 하부 단부에 밸브 플레이트(20)가 설치된 밸브 스템으로 구성된다. 도 1은 가스 교환 밸브(12)가 폐쇄 위치에 있는 밸브 장치를 도시한다. 이 경우 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30) 및 실린더 헤드(18)의 밸브 시이트 링(22) 각각에 직접 접한다.
상기 가스 교환 밸브(12)의 구조와 작용 방식은 일반적으로 공지되어 있으므로, 본 발명의 상세한 설명의 범주 내에서 이에 대해서 더 자세히 설명하지 않아도 된다.
본 발명은 가스 교환 밸브(12)에 대해서 동축으로 밀봉 슬라이드(10)가 배열되는 것을 제시한다. 밀봉 슬라이드(10)는 커플링 스프링(24)의 힘을 받으며 축방향으로 왕복으로 이동할 수 있다. 밀봉 슬라이드의 이동 운동은 마찬가지로, 가스 교환 밸브(12)의 이동 운동을 제어하는 캠 샤프트에 의해서 일어난다.
도 2에는 밀봉 슬라이드(10)가 개략적으로 사시도로 도시된다. 상기 밀봉 슬라이드(10)는 실제로 베어링 바디(40) 및 밀봉 바디(38)로 구성된다. 밀봉 슬라이드(10)의 베어링 바디(40)는 부시형으로 형성되며, 실린더 헤드(18)의 가이드 내에 축방향으로 왕복으로 이동할 수 있게 설치된다. 밀봉 슬라이드(10)의 하부 단부에 실린더형 밀봉 바디(38)가 있으며 그 외부면은 밀봉 시트(30)를 형성한다. 밀봉 바디(38)는 연결 로드(42)에 의해 베어링 바디(40)와 연결된다.
베어링 바디(40)의 상부 단부 근처에는 정지 디스크(26)가 고정된다. 조립을 쉽게 하기 위해 상기 정지 디스크(26)는 2 개의 부분으로 구성된다. 정지 디스크(26)의 양 부분은 인장링(36)으로 둘러싸이며 상기 링에 의해 결합된다.
밀봉 바디(38)와 베어링 바디(40) 사이의 연결은, 관류하는 공기 또는 공기 연료 혼합물을 위해서 충분한 공간이 남아 있도록 설계된다. 공기 또는 공기 연료 혼합물의 유입 및 유출을 위해서, 바람직한 방법으로 밀봉 슬라이드(10) 내에는 상기 매체가 방해 받지 않고 관류될 수 있도록 충분히 큰 관통구가 있다.
도 3은 조절 밸브(44)를 구비한 유압식 조절 유닛에 대한 회로도를 도시하며, 작동 실린더(52) 내에 이동 가능하게 설치된 조절 피스톤(46)을 통해 가스 교환 밸브(12)에 대한 상대적인 밀봉 슬라이드(10)의 위치는 상기 조절 밸브에 의해 조절될 수 있다. 공지된 3 방향 밸브의 형태로 구성된 조절 밸브(44)는 독립된 3 개의 작동 챔버를 포함하며, 상기 작동 챔버는 작동 실린더(52)로 유압 오일을 공급하고 작동 실린더(52)로부터 유압 오일을 리턴하며 또는 유압 오일의 유량을 완전히 차단한다. 이를 위해 조절 밸브(44)의 작동 챔버는 조절 밸브(44)가 이동함으로써 세 개의 서로 다른 스위치 위치(A, B, C)로 올 수 있다.
도 4는 유압식 조절 유닛의 조절 밸브(44)의 구조의 단면도를 도시한다.
상기 조절 밸브(44)는 3 개의 연결부를 갖는 하우징(56)으로 구성된다. 상기 연결부들은 각각 압력 연결부(60), 귀환 라인(54), 실린더 연결부(58)이다. 압력 연결부(60)를 거쳐, 유압 오일은 오일 펌프(50)에 의해 발생되는 압력에 의해 조절 밸브(44)에 공급된다. 귀환 라인(54)에 의해, 유압 오일은 조절 밸브(44)로부터 오일 저장기(48)(여기서는 도시되지 않음)로 유출된다. 실린더 연결부(58)는 조절 유닛의 작동 실린더(52)와 연결되며 작동 실린더(52)로 유압 오일을 유출하고 상기 작동 실린더(52)로부터 유압 오일을 유출하기 위해 사용된다. 실린더 연결부(58)는 조절 밸브(44)의 하나의 면의 대략 중앙에 설치된다. 압력 연결부(60)와 귀환 라인(56)은 각각 조절 밸브(44)의 전방 및 후방 단부에 거의 가까운 대향하는 면에 설치된다.
상기 조절 밸브(44)의 하우징(88) 내부에는 조절 볼트(90)가 축방향으로 이동 가능하게 설치된다. 조절 볼트(90)의 하나의 단부는 행정 구동기(84)와 연결되며 상기 행정 구동기를 통해 조절 볼트(90)의 축방향 이동 운동이 일어난다. 조절 볼트(90)는 스프링(78)의 힘을 영구적으로 받으므로, 조절 볼트(90)와 연결된 스토퍼는 조절 밸브(44)의 하우징(88)의 베어링(86)에 눌러진다. 조절 볼트(90)의 반대 단부에서 상기 조절 볼트는 조절 밸브(44)의 하우징(88)의 밀봉 시트 캐리어(72)의 보어 내에 이동 가능하게 지지된다.
상기 조절 볼트(90)에는 서로 이격되게 각각 하나의 제 1 캐리어 디스크(64)와 제 2 캐리어 디스크(66)가 고정된다. 제 1 캐리어 디스크(64)는 제 1 밀봉 슬라이드(68)를 지지하기 위해, 제 2 캐리어 디스크(66)는 제 2 밀봉 슬라이드(70)를 지지하기 위해 사용되며, 양 밀봉 슬라이드(68, 70)는 조절 볼트(90) 상에서 축방향으로 이동 가능하고 양 밀봉 슬라이드(68, 70) 사이에는 압력 스프링(80)이 설치되며 상기 스프링의 힘을 통해 밀봉 슬라이드(68, 70) 각각은 해당 캐리어 디스크(64, 66)에 지지된다. 제 1 밀봉 슬라이드(68)는 조절 밸브(44)의 하우징(88)의 밀봉 시트(74)에 상응하는 원추형으로 형성된 외부면을 갖는다. 제 2 밀봉 슬라이드(70)는 마찬가지로, 조절 밸브(44)의 밀봉 시트 캐리어(72)의 밀봉 시트(76)에 상응하는 외부면을 갖는다.
도 1, 2에 도시된 밸브 장치는 하기의 기능을 도시한다:
본 발명의 바람직한 실시예에서 캠 샤프트(도시되지 않음)인 밸브 제어 유닛을 통해 가스 교환 밸브(12)는 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 가스 교환 밸브(12)는 종래의 밸브 구동기에서와 마찬가지로 밸브 스템(14)에 있는 캠 샤프트에 의해 아래로 눌러지며 가스 교환 밸브(12)의 운동 경로는 제어된다. 이 경우 버킷 태핏(bucket tappet), 로커암, 캠 종동자 및 이와 같은 부품들의 기술적 원리에 기본을 두는 모든 공지된 방법이 적용될 수 있다.
실린더 헤드(18)와 밸브 플레이트(20)에 지지되는 밸브 스프링(16)의 복원력에 대하여 캠 샤프트(44)가 작동하며, 상기 밸브 플레이트는 가스 교환 밸브(12)와 함께 종동된다. 캠 샤프트(44)가 회전됨으로써 가스 교환 밸브(12)는 하부쪽으로 눌러지며, 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밸브 시이트 링(22)으로부터 상승된다.
지정된 초기 응력 하에 있는 커플링 스프링(24)에 의해 밀봉 슬라이드(10)는 종동된다. 커플링 스프링(24)은 밸브 플레이트(20) 및, 밀봉 슬라이드(10)와 연결된 정지 디스크(26)에 지지된다. 이로써 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(28)는 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28) 상에 눌러진다. 밀봉 바디(38)와 밸브 시이트 링(22) 사이에 링 갭 밀봉부가 구성되기 때문에, 매우 적은 공기량(누설)만이 연소실(32) 내에 이를 수 있다.
상기 가스 교환 밸브(12)와 이로써 밀봉 슬라이드(10)도 정지 디스크(26)가 조절 슬라이드(34) 상에 부딪힐 때까지 캠 경로에 따른다.
상기 조절 슬라이드(34)는 밸브 스템(14)의 축방향으로 그 출력 위치에서 가스 교환 밸브(12)에 대해서 상대적으로 조절될 수 있다. 이 경우 조절 슬라이드(34)는 상응하는 조절 유닛에 의해서만 조절될 수 있으며, 이에 대해 유압식 조절 유닛의 바람직한 실시예는 도 3, 4에서 상세하게 도시된다. 이와 다른 경우, 외부의 힘이 상기 슬라이드 상에 작용할 지라도 조절 슬라이드(34)의 위치는 밸브 장치의 내부에 고정된다. 조절 유닛을 전기적 또는 압축 공기식으로 실시하는 가능성도 있다.
상기 정지 디스크(26)가 조절 슬라이드(34) 상에 부딪히자마자, 밀봉 슬라이드(10)는 더 이상 가스 교환 밸브(12)의 개방 방향으로 운동할 수 없다. 가스 교환 밸브(12)가 캠 샤프트를 통해서 계속해서 운동하기 때문에, 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)로부터 상승되며, 공기는 연소실(32)로 투과될 수 있다. 이 경우 커플링 스프링(24)은 압축된다.
상기 가스 교환 밸브(12)가 캠 샤프트의 폐쇄 측면을 따르면, 밸브 스프링(16)을 통해 상기 밸브는 폐쇄 방향으로 눌러진다. 가스 교환 밸브(12)의밀봉 시트(28)는 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)에 놓인다. 밀봉 슬라이드(10)는, 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)가 밸브 시이트 링(22)에 접하고 가스 교환 밸브(12)가 폐쇄될 때까지 종동된다.
가스 교환 밸브(12)와 밀봉 슬라이드(10)는 캠 샤프트(44)의 캠 경로에 따른다. 밀봉 슬라이드(10)와 연결된 정지 디스크(26)는 지정된 시점에서, 조절 슬라이드(34) 상에 부딪힌다(도 1에 도시된 상태). 그 후 밀봉 슬라이드(10)는 캠 샤프트(44)의 캠 경로를 더 이상 따를 수 없다. 가스 교환 밸브(12)는 밀봉 슬라이드(10)로부터 상승되며 공기는 연소실에 이를 수 있다.
조절 슬라이드(34)의 위치가 조절 유닛을 통해 축방향으로 이동됨으로써, 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)가 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30)로부터 언제 상승되는지가 조절될 수 있다. 상기의 바람직한 방식으로 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면 및, 연소실 챔버(32) 내에 이른 공기의 양이 조절될 수 있다.
도 3에서 회로도 형태로 도시된 밀봉 슬라이드(10)의 유압식 조절 유닛은 하기의 기능을 갖는다:
조절 피스톤(46)은 조절 슬라이드(34)와 연결되며, 상기 슬라이드와 마찬가지로 가스 교환 밸브(12)의 밸브 스템(14)의 축방향으로 이동할 수 있다. 상기의 이동은, 지정 압력 하에 밸브 조절 유닛의 작동 실린더(52)에 이르는 유압 오일에의해 이뤄지며, 조절 피스톤(46)은 상기 작동 실린더 내에 이동 가능하게 설치된다.
상기 조절 밸브(44)가 제 3 스위칭 위치(C)에 있으면, 유압 오일은 조절 유닛의 작동 실린더(52)에 이른다. 이 경우 유압 오일은 오일 펌프(50)를 통해 공급 라인(54)을 거쳐서 작동 실린더(52)로 눌러진다. 조절 피스톤(46)은 밸브 스템(14)의 축방향으로 상부를 향해 운동한다. 이는 정지 디스크(26)(도 1)가 일찍 조절 디스크(34) 상에 부딪히도록 한다. 이로써 밀봉 슬라이드(10)는 더 짧은 운동을 실행하므로, 밸브 개방 횡단면이 확장된다.
도 3은 제 1 스위칭 위치(A)에 있는 조절 유닛의 조절 밸브(44)를 도시한다. 조절 밸브(44)의 상기 제 1 스위칭 위치에서 유압 오일은 작동 실린더(52)로부터 귀환 라인(56)을 거쳐 오일 저장기(48)에 이른다. 정지 디스크(26)가 조절 슬라이드(34) 상에 놓이면, 커플링 스프링(24)의 초기 응력은 조절 슬라이드(34) 상에 작용해서 상기 슬라이드를 아래쪽으로 즉, 조절 밸브(44)가 제 1 스위칭 위치(A)에 위치할 때까지 길게 누른다. 또한 밸브 플레이트(20)와 조절 슬라이드(34) 사이에 부가의 스프링을 제공하는 것도 가능한데, 상기 스프링은 영구적인 초기 응력을 조절 슬라이드(34) 상에 가한다. 조절 슬라이드(34)가 그 위치 내에서 이제 더 깊게 놓이기 때문에, 정지 디스크(26)는 캠 샤프트에 의한 다음 번 작동시 늦게 조절 슬라이드(34) 상에 부딪힌다. 따라서 밀봉 슬라이드(10)는 더 긴 운동을 실행하므로, 밸브 개구 횡단면은 축소된다.
상기 조절 밸브(44)가 제 2 스위칭 위치(B)에 있으면, 작동 챔버를 통하는 유압 오일의 유량은 양 방향으로 차단된다. 그 결과 유압 오일은 작동 실린더(52)로 흐를 수 없으며, 또한 작동 실린더(52)로부터도 유압 오일이 유출될 수 없다. 따라서 조절 피스톤(46)의 위치는 일정하게 유지된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 조절 밸브(44)는 전기적으로 제어될 수 있다. 이 경우 조절 밸브(44)는, 전류 공급 없이도 상기 밸브가 항상 제 1 스위칭 위치(A)에 있도록 실행된다. 이는 조절 밸브(44)의 무전류 상태시 조절 피스톤(46)이 아래쪽으로 눌러지도록 하며, 이로써 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면은 최소로 가능한 값으로 조정된다.
도 4에 도시된 밀봉 슬라이드(10)의 조절 유닛의 조절 밸브(44)는 하기의 기능을 갖는다:
유압 오일은 압력 연결부(60)를 통해 조절 밸브(44)의 하우징(88)에 이른다. 스프링(78)의 초기 인장력을 통해, 조절 볼트(90)와 연결된 스토퍼(82)는 하우징(88)의 베어링(86)에 눌러진다. 제 1 캐리어 디스크(64)에 의해, 조절 피스톤(90) 상에 이동 가능하게 배열된 제 1 밀봉 슬라이드(68)는 하우징(88)의 밀봉 시트(74)로부터 상승된다. 상기 스프링(78)은 조절 밸브(44)의 밀봉 시트 캐리어(72)의 밀봉 시트(76)에 있는 제 2 밀봉 슬라이드(70)를 동시에 누른다.
실린더 연결부(62)에 의해, 오일은 조절 유닛의 작동 실린더(52)로부터 귀환 라인(56)에 이를 수 있다. 동시에, 압력 연결부(60)와 실린더 연결부(62) 사이의 연결이 폐쇄된다. 이는 도 3에 따른 제 1 스위칭 위치(A)에 상응한다.
그 실시예가 당업자에게 공지되어 있기 때문에 상세하게 도시되어 있지 않은 행정 구동기(84)에 의해, 힘이 조절 볼트(90) 상에 축방향으로 가해질 수 있다.
행정 구동기(84)의 지정된 힘이 조절 볼트(90) 상에 제공됨으로써, 조절 볼트(90)는 축방향으로 움직인다. 이 경우 제공하고자 하는 행정 구동기(84)의 힘은스프링(78) 및, 행정 구동기(84)가 대항해서 작동해야 하는 압력 스프링(80)의 초기 응력에 각각 따른다. 조절 밸브(44)의 스위칭 위치(B)는(도 3), 제 1 밀봉 슬라이드(68)가 압력 스프링(80)으로부터 제 1 밀봉 시트(74)로 눌러질 때까지 조절 볼트(90)가 움직이도록, 행정 구동기(84)의 구동력이 선택됨으로써 도달된다. 이 경우 제 2 캐리어 디스크(66)는 제 2 밀봉 슬라이드(70)를 밀봉 시트 캐리어(72)의 밀봉 시트(76)로부터 아직 상승시키지 않는다. 조절 밸브(44)의 상기 스위칭 위치(B)에서 양 연결부는 폐쇄되므로, 유압 오일은 흐를 수 없다.
도 3에 따른 조절 밸브(44)의 스위칭 위치(C)에 도달하기 위해서는, 행정 구동기(84)가 조절 볼트(90) 상에 가하는 힘이 커져야 한다. 제 2 캐리어 디스크(66)에 의해, 제 2 밀봉 슬라이드(70)는 밀봉 시트 캐리어(72)의 밀봉 시트로부터 상승된다. 조절 밸브(44)의 상기 스위칭 위치(C)에서, 유압 오일은 압력 연결부(60)로부터 실린더 연결부(62)에 이를 수 있다.
상기 조절 밸브(44)의 도 3에 따른 3 개의 스위칭 위치(A, B, C)를 구현하기 위해서는 스프링(78)과 압력 스프링(80)의 스프링력 및 행정 구동기(84)의 제공될 힘이 정확하게 서로 매칭되어야 한다.
본 발명을 통해 바람직하게, 내연 기관의 가스 교환 밸브(12)의 개방 횡단면을 각각 개별적으로 또는 공통으로 조절 유닛에 의해 조절하는 것이 가능하다. 이로써 본 발명에 따른 해결책은 특히 저렴해진다.

Claims (24)

  1. 가변 밸브 개구 횡단면을 갖는 밸브 장치으로서, 상기 밸브 장치는 내연 기관의 통과구에 설치되고 가스 교환 밸브를 포함하며, 상기 가스 교환 밸브는 밸브 스프링의 힘을 받으며 가이드 내에서 밸브 제어 유닛에 의해 축방향으로 왕복 이동할 수 있는 밸브 장치에 있어서,
    가스 교환 밸브(12)에 대해서 동축으로 밀봉 슬라이드(10)가 설치되며, 상기 밀봉 슬라이드는 커플링 스프링(24)의 힘을 받고 밸브 제어 유닛에 의해 축방향으로 왕복 이동할 수 있으며, 가스 교환 밸브(12)에 대한 밀봉 슬라이드(10)의 상대적 위치는 조절 유닛에 의해 축방향으로 변할 수 있고 상기 조절 유닛은 실질적으로, 작동 매체에 의해 이동 가능한 조절 피스톤(46)이 설치된 작동 실린더(52)와 조절 밸브(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 제어 유닛은 캠 샤프트인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  3. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서, 상기 가스 교환 밸브(12)는 회전 대칭 기본 구조를 가지며, 밸브 스템(14)으로 구성되고 상기 밸브 스템의 하부 단부에는 밸브 플레이트(20)가 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브 플레이트(20)는 원추형 둘레면을 가지며, 상기 둘레면은 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 밸브 장치의 폐쇄 위치에서 상기 가스 교환 밸브(12)의 밀봉 시트(28)는 밀봉 슬라이드(10)의 밀봉 시트(30) 및 실린더 헤드(18)의 밸브 시이트 링(22) 각각에 직접 접하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)는 부시형 베어링 바디(40)로 구성되며, 상기 베어링 바디는 실린더 헤드(18)의 가이드 내에 축방향으로 왕복 이동할 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)의 부시형 베어링 바디(40)는 가스 교환 밸브(12)의 가이드를 형성하며, 상기 가이드 내에서 가스 교환 밸브(12)는 축방향으로 왕복 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드(10)의 하단부는 실린더형 밀봉 바디(38)를 포함하며, 상기 밀봉 바디의 외부면은 밀봉 시트(30)를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항에 있어서, 상기 밀봉 바디(38)는 연결 로드(42)에 의해서 베어링 바디(40)와 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항에 있어서, 상기 밀봉 슬라이드의 베어링 바디(40)의 상단부 가까이에, 정지 디스크(26)가 고정되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항에 있어서, 상기 정지 디스크(26)는 2 개의 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항에 있어서, 상기 정지 디스크(26)의 2 개의 부분은 인장링(36)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 조절 유닛의 작동 매체는 바람직하게는 유압 오일인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 조절 밸브(44)는 전기적으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  15. 제 1 항, 제 13 항 및 제 14 항에 있어서, 상기 조절 밸브(44)에 의해 3 개의 스위칭 위치(A, B, C)가 구현될 수 있으며, 상기 위치들 중 제 1 스위칭 위치(A)는 유압 오일의 환류를, 제 3 스위칭 위치(C)는 유압 오일의 유입을 릴리스하며, 제 2 스위칭 위치(B)는 유압 오일의 통과를 차단하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  16. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 15 항에 있어서, 상기 조절 밸브(44)를 통해 작동 실린더(52)가 제어될 수 있으며, 상기 실린더 내에 조절 피스톤(46)이 이동 가능하게 설치되고, 상기 조절 피스톤(46)은 밸브 장치의 조절 슬라이드(34)와 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  17. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 16 항에 있어서, 상기 조절 밸브(44)는 실질적으로, 3 개의 연결부를 구비한 중앙의 작동 챔버(92)를 포함하는 하우징(88)으로 구성되며, 상기 작동 챔버(92) 내에는 조절 볼트(90)가 축방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  18. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 17 항에 있어서, 상기 중앙 작동 챔버의 3 개의 연결부는 각각 압력 연결부(60), 귀환 라인(56) 및 실린더 연결부(62)인 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  19. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 18 항에 있어서, 상기 압력 연결부(60)는 오일 펌프(50)와, 상기 귀환 라인(56)은 오일 저장기(48)와, 상기 실린더 연결부(62)는 조절 유닛의 작동 실린더(52)와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  20. 제 1 항, 제 13 항 내지 제 19 항에 있어서, 상기 조절 볼트(90)는 스프링(78)의 힘을 받으며 행정 구동기(84)와 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  21. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 20 항에 있어서, 상기 조절 볼트(90)에는, 각각 제 1 캐리어 디스크(64)와 제 2 캐리어 디스크(66)가 서로 떨어져 고정되며, 상기 디스크들은 제 1 밀봉 슬라이드(68)와 제 2 밀봉 슬라이드(70)를 지지하기 위해 사용되고, 양 밀봉 슬라이드(68, 70)는 조절 볼트(90) 상에서 축방향으로 이동할 수 있으며 양 밀봉 슬라이드(68, 70) 사이에는 압력 스프링(80)이 설치되고, 상기 밀봉 슬라이드(68, 70)는 상기 압력 스프링의 힘에 의해서 각각의 해당 캐리어 디스크(64, 66)에 지지될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  22. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 밀봉 슬라이드(68)는, 상기 하우징(88)의 밀봉 시트(74)에 대응하며 원추형으로 형성된 외부면을 가지며, 제 2 밀봉 슬라이드(70)는 조절 밸브(44)의 밀봉 시트 캐리어(72)의 밀봉 시트(76)에 대응하며 원추형으로 형성된 외부면을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  23. 제 1 항 및 제 13 항 내지 제 21 항에 있어서, 상기 조절 볼트(90)의 축방향 위치에 따라, 귀환 라인(56) 및/또는 압력 연결부(60) 쪽 작동 챔버(92)의 통과구가 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절 유닛의 유압 오일로서 바람직하게는 기존 엔진 오일이 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
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