KR20050020829A - 연소 기관의 밸브용 스트로크 조정 장치 - Google Patents

연소 기관의 밸브용 스트로크 조정 장치 Download PDF

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KR20050020829A KR10-2004-7019965A KR20047019965A KR20050020829A KR 20050020829 A KR20050020829 A KR 20050020829A KR 20047019965 A KR20047019965 A KR 20047019965A KR 20050020829 A KR20050020829 A KR 20050020829A
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Abstract

본 발명에 따른 연소 기관의 밸브의 밸브 리프트(1) 조정 장치는, 캠 샤프트(4)에 의해 구동되고 스프링에 의해 캠 샤프트(4)에 맞닿게 압박되는 레버(3)를 포함하며, 이 레버는 적어도 하나의 밸브 맞물림 수단과 연동하고 위치 설정 수단(6)에 의해 위치 설정되는 것이다.

Description

연소 기관의 밸브용 스트로크 조정 장치{A STROKE ADJUSTING DEVICE FOR VALVES OF A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 연소 기관에 있는 밸브의 밸브 리프트를 조정하는 장치와, 연소 기관에 있는 밸브의 밸브 리프트를 조정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 밸브 리프트 조정 장치를 포함하는 연소 기관에 관한 것이다.
연소 기관에서 밸브 리프트를 조정하는 장치는 대개 밸브 맞물림 수단(대개 롤러 레버임)을 구동하는 캠 샤프트를 포함하는데, 상기 밸브 맞물림 수단은 밸브와 연동하여 이 밸브를 이동시킨다. 더 복잡한 장치는 밸브 맞물림 수단과 캠 샤프트 사이에 배치되는 추가 레버를 포함한다. 이러한 추가 레버는 대개 터닝 레버, 즉 외팔 레버이다. 이러한 장치의 예가 EP-A1-01 225 027에 제공되는데, 이 특허에는 연소 기관의 가스 교환 밸브용 밸브 리프트 조정 장치로서, 터닝 레버가 캠 샤프트에 의해 구동되고 밸브 맞물림 수단(롤러 레버임)과 연동하는 것인 기계적으로 제어가능한 밸브 리프트 조정 장치를 기술되어 있다. 상기 터닝 레버는 위치 설정 수단에 의해 위치 설정되고, 스프링에 의해 캠 샤프트를 향하여 후방으로 압박된다. 또한, 터닝 레버는 기관의 일부분인 베어링 상에서 구름 운동하는 외측 롤러를 포함한다.
도 1은 하나의 흡기 밸브에 대한 본 발명에 따른 밸브 리프트 조정 장치의 제1 실시예를 보여주는 도면.
도 2는 상기 흡기 밸브에 대한 제1 실시예가 제로 밸브 리프트 위치에 있는 것을 보여주는 도면.
도 3은 상기 흡기 밸브에 대한 제1 실시예가 밸브 리프트 위치에 있는 것을 보여주는 도면.
도 4는 2개의 흡기 밸브에 대한 본 발명에 따른 밸브 리프트 조정 장치의 제2 실시예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 밸브 리프트 조정 장치의 제3 실시예를 보여주는 도면.
도 6은 2개의 밸브를 구비하는 실시예의 3차원 도면.
도 7은 편평한 윤곽부와 편평한 베어링면을 구비하는 제4 실시예를 보여주는 도면.
본 발명의 목적은 공지된 밸브 리프트 조정 장치에 비해 관성 모멘트가 낮아서 연소 기관의 효율 향상에 기여하는 연소 기관의 밸브의 밸브 리프트 조정 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 높은 회전수 및/또는 밸브 가속의 실현을 가능하게 하는 밸브 리프트 조정 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 연소 기관의 아이들 스트로크(idle stroke) 기간 동안에 로우 밸브 리프트의 조정을 보다 정밀하게 그리고 보다 쉽게 수행할 수 있게 하는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 다른 공지의 장치에 비해 마모의 징후가 적게 나타나는 연소 기관의 밸브 리프 조정 장치를 제공하는 것이다.
연소 기관의 밸브(1)의 밸브 리프트를 조정하기 위한 장치로서, 캠 샤프트(4)에 의해 구동되는 레버(3)를 포함하고, 상기 레버는 적어도 2개의 아암을 구비하며, 상기 아암 중 적어도 하나는 베어링(5) 상에서 운동하고, 상기 레버(3)는 편향 수단(12)에 의해 캠 샤프트(4)에 맞닿게 압박되며 적어도 하나의 위치 설정 수단(6)에 의해 위치 설정되고, 연소 기관의 적어도 하나의 밸브와 연동하는 밸브 맞물림 수단(2)과 연동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치가 본 발명에 의해 제공된다.
또한, 전술한 바와 같은 밸브 리프트 조정 장치를 포함하는 연소 기관이 본 발명에 의해 제공된다.
또한, 전술한 바와 같은 연소 기관용 밸브 리프트 조정 장치에 적합한 레버로서, 적어도 2개의 아암을 구비하고, 레버를 구동시키는 캠 샤프트와 연동하는 수단을 더 포함하며, 레버를 변위시키는 위치 설정 수단과 연동하는 수단을 더 포함하고, 기관의 적어도 하나의 밸브를 이동시키는 적어도 하나의 밸브 맞물림 수단과 연동하는 수단을 더 포함하며, 상기 아암 중 하나는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링에서 레버를 회전 가능하게 지지하는 수단을 포함하는 것인 레버가 본 발명에 의해 제공된다.
또한, 밸브(1)의 밸브 리프트를 조정하는 방법으로서, 밸브 리프트를 조정하기 위하여, 위치 설정 수단(6)에 의해 위치 설정되고 캠 샤프트(4)에 의해 궤도(13)에서 구동되는 로커 레버(3, 3a, 3b)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 이러한 장치와 방법은 연소 기관의 밸브 리프트를 제어 가능하게 그리고 가변적으로, 바람직하게는 기계적으로 조정한다. 본 발명은 복수 개의 밸브의 밸브 리프트가 독립적으로 그리고 가변적으로 조정될 수 있게 한다. 밸브 리프트는 요구되는 기관 성능(예컨대, 회전수 및/또는 가속 등)에 따라 증대되거나 감소될 수 있다. 적절한 연소 기관은 자동차용 기관, 선박용 기관, 또는 항공기용 기관이다. 기관은 단일 밸브 기관일 수도 있고 다중 밸브 기관일 수도 있다. 또한, 이러한 기관은 단일 실린더 기관일 수도 있고 다중 실린더 기관일 수도 있다. 조정되는 밸브는 대개 가스 교환 밸브, 즉 흡입/흡기 및/또는 배출/배기 밸브이다.
본 발명에 따른 장치는, 특히 0 초과 4000 이하, 바람직하게는 6000 이하, 더 바람직하게는 8000 이하 rpm(분당 회전수)의 회전수에 적합하다.
본 발명에 따른 장치에서, 레버는 캠 샤프트에 의해 구동되고, 밸브 맞물림 수단과 연동하여 이를 구동시킨다. 밸브 맞물림 수단은 밸브와 연동하여 밸브를 이동시킨다. 레버를 변위시키는 것에 의해, 즉 레버의 피벗 위치를 밸브 맞물림 수단에 대해 변경하는 것에 의해 밸브 리프트가 조정된다. 레버의 변위, 즉 레버의 위치 설정은 위치 설정 수단에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 장치는 적어도 2개의 아암을 구비하는 레버를 포함한다. 각 아암은 적어도 하나의 외측 단부를 구비한다. 아암의 외측 단부 사이에 있는 레버의 부분은 본원에서 레버의 본체 영역이라 한다.
레버는 로커 레버인 것이 바람직하다. 본원에서 로커 레버는 피벗을 중심으로 하여 회전하는 레버를 의미하는 것으로 이해되는데, 여기서 피벗은 레버의 외측 단부에 또는 그 부근에 위치하지 않는다. 로커 레버의 피벗은 레버의 질량 중심에 또는 실질적으로 그 부근에 위치하는 것이 바람직하다.
레버는 적어도 2개의 아암을 구비하고, 이들 중 하나의 아암은 베어링에서 레버를 (바람직하게는 회전 가능하게) 지지하는 지지 수단을 (바람직하게는 외측 단부에) 구비한다. 상기 지지 수단은 바람직하게는 롤러이지만, 예컨대 레버가 베어링 상에서 어느 정도 마찰없이 운동하는 것을 허용하는 레버의 적절한 형상부 또는 경질 윤곽부일 수도 있다. 베어링은 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 것이 바람직하다.
레버가 운동하는 궤도는 베어링의 형상에 의해 결정된다. 베어링의 형상은 평면형이거나 곡선형일 수도 있고, 원형 또는 반원형일 수도 있다.
레버는 캠 샤프트, 또는 바람직하게는 상기 베어링에서 레버를 지지하는 지지 수단과 연동함으로써 상기 캠 샤프트의 구동력을 전달하는 전달 수단의 운동에 의해 구동된다. 또한, 레버는 캠 샤프트와 연동하는 연동 수단을 포함한다. 이러한 연동 수단은, 예컨대 어느 정도의 무마찰 연동을 허용하는 레버의 적절한 형상부 또는 경질 윤곽부일 수 있다. 또한, 연동 수단은 롤러일 수 있다. 캠 샤프트와 연동하는 연동 수단은 상기 베어링에서 레버를 지지하는 지지 수단과 동일한 것이 바람직하다.
레버는 편향 수단(바람직하게는 스프링임)에 의해 캠 샤프트에 맞닿게 압박된다.
레버는, 바람직하게는 그 나머지 아암을 매개로 하여, 그리고 바람직하게는 하나 이상의 다른 롤러와 하나 이상의 작동 곡선부 또는 다른 베어링과의 연동에 의하여 밸브 맞물림 수단에 작용한다. 이를 위해, 레버는 밸브 맞물림 수단에 배치된 작동 곡선부 또는 베어링과 연동하는 하나 이상의 다른 롤러를 포함할 수 있다. 또한, 레버는 밸브 맞물림 수단(이 경우에는 롤러 레버인 것이 바람직함) 상에서 롤러와 연동하는 작동 곡선부 또는 다른 베어링을 포함할 수도 있다.
본 발명의 한 가지 실시예에서, 작동 곡선부는 곡선 영역, 예컨대 제로 밸브 리프트 영역과 밸브 리프트 영역으로 분할되는데, 이들 영역은 천이 곡선 또는 반경에 의해 연결될 수 있다.
밸브 맞물림 수단은 적어도 하나의 밸브와 연동하고 이 밸브를 이동시킨다. 통상적인 밸브 맞물림 수단은 롤러 레버 또는 드래그(터닝) 레버이다. 밸브 리프트 조정 장치가 한가지 특정 타입의 밸브 맞물림 수단에 한정되지 않는다는 것이 본 발명의 장점이다. 또한, 밸브 맞물림 수단은, 예컨대 피벗형 로커 레버일 수도 있고 안내부에서 이동되는 비회전식 레버일 수도 있다.
위치 설정 수단은 레버와 연동하고 레버의 위치를 설정하며, 레버는 레버를 변위시키는 위치 설정 수단과 연동하는 연동 수단을 더 포함한다.
2개 이상의 아암이 마련된 레버가 적어도 2개의 롤러를 구비한다면, 이들 롤러는 레버의 축을 따라 정렬되는 것이 바람직하다.
레버는 충분한 강성도를 제공하는 재료로 제조될 수 있다. 레버의 관성 감소에 기여하는 경량 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 적절한 재료로는, 예컨대 알루미늄, 티타늄이나 그 합금, 강철, 강철 혼합물, 적절한 플라스틱 또는 합성 재료 등이 있다. 베어링은 기관 및/또는 레버와 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제조될 수 있다.
레버는 밸브 리프트 조정을 위한 위치 설정 수단에 의해 위치 설정된다. 위치 설정 수단은 레버의 피벗에 작용하고, 레버는 위치 설정 수단 둘레에서 이동한다. 위치 설정 수단은 적절하게 형성되거나 및/또는 레버가 위치 설정 수단 둘레에서 운동하는 것을 돕는 적절한 윤곽을 갖는다. 레버는 위치 설정 수단과 연동하는 연동 수단을 포함한다. 이러한 연동 수단은 레버가 위치 설정 수단의 윤곽을 따라 이동하는 것을 돕도록, 적절한 형상부 또는 경질 윤곽부일 수도 있고 롤러일 수도 있다. 그러나, 상기 롤러, 형상부 또는 윤곽부는 레버를 이동시키기 위한 캠 샤프트 작용이 가해지는 부분과 동일해서는 안된다. 예를 들어, 위치 설정 수단은, 예컨대 전진 혹은 후진 이동함으로써 다양한 위치에 놓일 수 있는 적절한 형상의 피동 레일이다. 위치 설정 수단이 놓이게 되는 위치에 따라, 레버의 피벗은 밸브 맞물림 수단에 대해 변위된다. 위치 설정 수단은 당업계에 공지된 임의의 적절한 방식, 예컨대 기계적으로, 유압식으로, 공압식으로, 전기적으로, 전자기적으로 및/또는 압전식으로 구동 및 위치 설정될 수 있다. 레버는 기관의 성능에 관한 요건에 따라 위치 설정 수단의 작용에 의해 변위된다. 상기 요건은 연소 밸브, 회전수 및/또는 터닝 모멘트일 수 있다. 위치 설정 수단은 요구되는 토크에 따르는 것이 바람직하다.
밸브 리프트 조정 장치의 한 가지 실시예에서, 기관의 실린더는 하나 이상의 밸브, 예컨대 실린더당 하나 이상의 흡기 밸브를 포함하고, 각 밸브는 밸브 맞물림 수단을 매개로 하여 레버와 연동한다. 이 실시예에 따른 레버는 공동 축 상에 배치될 수 있고, 바람직하게는 각 밸브에 대한 밸브 리프트가 개별적으로 제어 및 조정될 수 있도록 레버당 하나씩 마련된 위치 설정 수단에 의해 위치 설정된다. 예컨대, 2개의 가스 교환 밸브(예컨대, 2개의 흡기 혹은 배기 밸브이거나, 하나의 흡기 밸브와 하나의 배기 밸브임)에 대한 밸브 리프트를 개별적으로 조정하는 경우에는, 2개의 로커 레버 상의 2개의 롤러가 공동 축 상에 위치하고 이들 롤러 각각은 별도의 베어링에서 구름 운동하며 상기 레버는 위치 설정 수단의 위치에 따라 서로에 대해 독립적으로 변위되는 구성이 마련된다.
이러한 본 발명에 따른 밸브 리프트 조정 장치와 레버의 구조는, 특히 높은 회전수 달성을 허용한다. 위치 설정 수단의 작동 곡선부와 윤곽부는 밸브 리프트의 감소시에 흡기 또는 배기 밸브의 최대 스트로크 가속이 증대되도록 형성될 수 있다. 또한, 이러한 밸브 리프트 조정 장치는 밸브 래프트의 감소시에 밸브의 개방 시간이 줄어드는 것을 허용한다.
본 발명의 한 가지 실시예는 연소 기관의 가스 교환 밸브의 밸브 리프트를 제어가능하게 가변적으로 조정하기 위한 장치로서, 추가 로커 레버가 분할형 베어링에서 이동하고, 캠 샤프트에 의해 구동되며, 그리고 위치 설정 수단에 의해 위치 설정되는 것이다. 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링 상에서 로커 레버의 롤러가 구름 운동하고, 밸브 맞물림 수단의 일부분인 베어링 상에서 제2 롤러가 구름 운동한다. 밸브 리프트를 조정하기 위하여, 위치 설정 수단은 요구되는 회전 모멘트에 따라 안내부에서 구동된다. 또한, 로커 레버가 이러한 구성 및 구조를 가짐으로써, 높은 회전수 달성이 가능해진다. 2개의 롤러를 구비하는 로커 레버를 사용하는 것에 의해, 관성 모멘트는 하나의 롤러를 구비하는 터닝 레버에 비해 감소될 수 있다. 또한, 로커 레버는 동적 힘의 추가 감소에 도움이 되도록 알루미늄으로 제조될 수 있다. 또한, 이 실시예는 다중 실린더 연소 기관의 아이들 스트로크 동안에 각 실린더를 미세하게 변경하기 위하여 로우 밸브 리프트를 조정하는 데 사용될 수 있는데, 이는 베어링의 한 부분이 밸브 맞물림 수단의 일부분이거나 일체형 부분이기 때문이다.
본 발명의 다른 실시예는 밸브 리프트를 기계적으로 조정하기 위한 장치로서, 로커 레버가 캠 샤프트에 의해 구동되고, 스프링에 의해 편향되며, 제1 롤러를 이용하여 베어링 상에서 이동하고, 제2 롤러를 이용하여 밸브 맞물림 수단(롤러 레버임)과 연동하는 가변 레일(위치 설정 수단)의 윤곽부 상에서 이동하는 것이다. 레버가 그 위에서 이동하는 베어링과 위치 설정 수단의 윤곽부는 평면을 포함할 수 있고, 바람직한 실시예에서 이들 평면은 서로에 대해 수직하게 정렬된다. 이 실시예의 특징은 밸브의 개방 기간이 밸브 리프트의 저감에 의해 감소될 수 있다는 것이다. 베어링은 곡선형이고, 이 베어링의 곡률은 로커 레버와 연동하는 롤러 레버의 롤러의 중심점을 중심으로 하는 원호에 의해 결정되는 것이 바람직하다. 로커 레버는 롤러 레버(밸브 맞물림 수단)의 롤러와 연동하는 작동 곡선부를 포함한다. 작동 곡선부는 제1 영역을 구비하고, 제1 영역은 제1 롤러의 중심점을 중심으로 하는 원호의 곡률을 갖는다.
작동 곡선부와 위치 설정 수단의 윤곽부는 흡기 또는 배기 밸브의 가속이 각각 밸브 리프트의 저감에 의해 증대되도록 배치되는 것이 바람직하다.
실시예를 참조로 하여 본 발명을 후술한다.
도 1 내지 도 3은 도면에 도시되지 않은 연소 기관의 실린더에 있어서의 흡기 밸브(1) 형태의 가스 교환 밸브를 위한 본 발명에 따른 밸브 리프트 조정 장치의 제1 실시예를 보여주는 도면이다. 로커 레버(3)는 3개의 롤러, 즉 외측 롤러(9), 롤러(10), 내측 롤러(11)를 포함하고, 상기 롤러(10)는 레버의 본체 영역에 의해 구성될 수 있다. 로커 레버(3)는 외측 롤러(9)를 매개로 하여 캠 샤프트(4)에 의해 구동되고, 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에 궤도(13)를 따라 이동한다. 궤도(13)는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링(5)의 형상에 의해 결정되고, 이에 의해 로커 레버(3)는 내측 롤러(11)를 매개로 하여 베어링(7) 상에서 이동하며, 상기 베어링은 밸브 맞물림 수단(터닝 레버)(2)의 일부분을 형성한다. 로커 레버(3)는 그 본체 영역(10), 즉 외측 롤러(9)와 내측 롤러(11) 사이에 있는 영역 둘레에서 이동하는데, 이 영역은 위치 설정 수단(6) 둘레에 마련되는 롤러를 포함할 수 있다. 또한, 레버의 본체 영역(10)은 레버의 경질 윤곽부 형태일 수도 있다. 밸브 리프트(16)(도 3 참조)의 조정을 위하여, 위치 설정 수단(6)은 요구되는 회전 모멘트에 대응하게 안내부에서 위치 설정된다. 위치 설정 수단은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 위치(17, 18)를 취할 수 있다. 위치 설정 수단(6)의 위치에 의해 밸브 맞물림 수단에 대한 로커 레버(3)의 피벗의 위치가 결정되고, 그에 따라 롤러(11)가 구름 운동하는 베어링(7)의 영역이 결정된다. 베어링(7)은 복수의 영역, 즉 제로 밸브 리프트 영역(7a)과 밸브 리프트 영역(7b)으로 분할된다(도 1 참조). 상기 두 영역은 천이 반경 혹은 연결 곡선을 매개로 하여 또는 연결 평면에 의해 각각 연결된다. 천이 표면의 곡률 반경은 롤러(11)의 반경보다 커야하며, 가속 경사부의 높이를 결정한다. 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에 롤러(11)가 위치 설정 수단(6)의 위치(17) 때문에 단지 제로 스트로크 영역(7a) 내에서만 구름 운동한다면, 가스 교환 밸브(1)는 밸브 리프트를 수행하지 않는다(도 2 참조). 위치 설정 수단(6)이 위치(18)를 취하도록 위치 설정된다면, 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에 롤러(11)는 베어링(7)의 스트로크 영역(7b) 상에서 구름 운동하고, 가스 교환 밸브(1)는 최대 밸브 리프트(16)를 수행한다. 위치 설정 수단(6)의 위치(17)와 위치(18)(즉, 제로 밸브 리프트와 최대 밸브 리프트) 사이에서, 모든 위치가 조정될 수 있다. 이러한 중간 위치에서, 가스 교환 밸브(1)는 단지 부분적인 밸브 리프트만을 수행한다. 밸브의 밸브 리프트 동작 중에, 로커 레버(3)는 스프링(12)에 의해 캠 샤프트(4)를 향하여 압박된다. 다른 실시시예는, 천이 반경을 통해 서로 연결된 복수 개의 곡선형 영역으로 분할되어 있는 베어링(7)을 포함한다. 로커 레버(3)가 롤러(9)를 매개로 하여 따라 이동하는 궤도(13)는 베어링(5)의 형상에 의해 결정된다. 예컨대, 궤도(13)는 원형, 곡선형, 또는 반원형 표면을 구비할 수도 있고, 편평한 표면을 구비할 수도 있다.
도 4에 따른 제2 실시예에서, 2개의 가스 교환 밸브(1a, 1b)는 축(15) 상에 배치된 2개의 로커 레버(3a, 3b)에 의해 작동된다. 로커 레버(3a, 3b) 사이에 있는 상기 축의 중심에는 외측 롤러(9a, 9b)를 위한 공동 롤러 영역(14)이 마련되는데, 이 공동 롤러 영역은 캠 샤프트(4)에 의해 구동되거나(도 4 참조), 또는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링(5) 상에서 구름 운동한다. 제2 롤러 영역(14)이 베어링(5)에서 구름 운동하면, 제1 롤러 영역(9a, 9b)은 각각 캠 샤프트(4)에 의해 구동된다. 제2 공동 롤러 영역(14)이 캠 샤프트(4)의 캠에 의해 구동되면, 2개의 제1 롤러 영역(9a, 9b)은 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 2개의 베어링(5a, 5b)에서 구름 운동한다. 다른 실시예에서, 3개의 롤러 영역(9a, 9b, 14)은 독립적인 롤러이고, 공동 축(15) 상에 위치한다.
연소 기관(도시 생략)의 가스 교환 밸브(1)의 밸브 리프트 조정 장치가 도 1에 도시되어 있는데, 가스 교환 밸브(1)는 예컨대 여러 흡기 밸브 또는 배기 밸브 중의 하나이다. 상기 밸브 리프트 조정 장치에서, 로커 레버(3)는 캠 샤프트에 의해 구동되고, 위치 설정 수단 둘레에서 이동하며, 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링(5)에 의해 결정되는 궤도를 따라 이동한다. 위치 설정 수단(6)의 위치에 의해 로커 레버의 피벗 위치가 결정되고, 그에 따라 롤러(11)가 구름 운동하는 베어링(7)의 영역이 결정된다. 베어링(7)은 2개의 실체 영역, 즉 제로 밸브 리프트 영역(7a)과 밸브 리프트 영역(7b)으로 분할된다(도 1 참조). 캠 샤프트가 1회 회전하는 동안에 롤러(11)가 위치 설정 수단의 위치 때문에 단지 제로 밸브 리프트 영역(7a) 상에서만 구름 운동한다면, 밸브(1)는 밸브 리프트를 수행하지 않는다(도 2 참조). 위치 설정 수단(6)이 위치 2에 위치 설정된다면, 캠 샤프트가 1회 회전하는 동안에 롤러(11)는 베어링(7)의 밸브 리프트 영역(7b) 내에서 구름 운동하고, 밸브(1)는 최대 밸브 리프트(16)를 수행한다(도 3 참조). 위치 설정 수단의 위치 1과 위치 2 사이에서, 모든 위치가 조정될 수 있다(도 2 및 도 3 참조). 이러한 중간 위치에서 밸브는 부분적인 밸브 리프트를 수행한다. 로커 레버는 편향 수단(12)에 의해 캠 샤프트를 향하여 압박된다.
롤러(9)는 캠 샤프트(4) 상에서 그리고 베어링(5) 상에서 동시에 구름 운동하지 않으므로, 2개의 레버는 대개 축(15) 상에 배치된다(도 4 참조). 축(15)의 중심에는 롤러(14)가 마련되며, 이 롤러는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링(5) 상에서 구름 운동하거나 또는 캠 샤프트(4)에 의해 구동된다(도 4 참조). 롤러(14)가 베어링(5)에서 구름 운동하면, 2개의 외측 롤러(9a, 9b)는 각각 캠에 의해 구동된다. 롤러(14)가 캠에 의해 구동되면, 2개의 외측 롤러(9a, 9b)는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 2개의 베어링(5a, 5b)에서 구름 운동한다(도 4 참조). 실린더당 단 하나의 흡기 또는 배기 밸브를 구비하는 연소 기관의 경우, 로커 레버는 하나의 축과 3개의 롤러를 포함하는데, 여기서 3개의 롤러는 예컨대 캠의 윤곽부 둘레에서 구름 운동하는 2개의 롤러와 베어링(5) 상에서 구름 운동하는 중간 롤러이다. 다른 적절한 구성에서, 2개의 외측 롤러는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링 상에서 구름 운동하고, 내측 롤러는 캠 샤프트의 캠에 의해 구동된다.
도 5는 연소 기관(도시 생략)의 특히 가스 교환 밸브(1)에 있어서 본 발명에 따른 밸브의 밸브 리프트 조정 장치를 보여주는데, 여기서 가스 교환 밸브(1)는 실린더의 여러 유사한 흡기 밸브 중 하나이다. 이 밸브 리프트 조정 장치에서, 로커 레버(3)는 캠 샤프트(4)에 의해 구동되고, 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링(5)에 의해 결정되는 궤도(13)를 따라 롤러(9)를 매개로 하여 이동한다. 로커 레버(3)는 제2 롤러(10)를 매개로 하여 위치 설정 수단(6)의 윤곽부(19) 둘레에서 이동한다. 로커 레버(3)는 작동 곡선부(20)를 더 포함하며, 이 작동 곡선부는 밸브 맞물림 수단(2)(이 경우에는 롤러 레버)의 롤러(21)와 접촉한다. 위치 설정 수단(6)은 밸브 리프트의 조정을 위해 안내부(22) 내에서 위치 설정된다. 예컨대, 위치 설정 수단이 위치(17)에 위치 설정되면 제로 밸브 리프트가 수행되고, 위치 설정 수단(6)이 위치(18)에 위치 설정되면 흡기 밸브(1)의 최대 밸브 리프트가 수행된다. 베어링(5)의 곡률이 롤러(21)의 중심점을 중심으로 한 원호(23)에 의해 결정되고 작동 곡선부(20)의 영역이 롤러(9)의 중심점을 중심으로 한 원호(24)를 형성하는 경우, 바람직한 기하 구조가 제공된다. 이러한 구성에서, 위치 설정 수단(6)이 제로 밸브 리프트 위치(17)에 있다면, 흡기 밸브(1)는 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에 개방되지 않는다. 작동 곡선부(20)의 제1 영역에서 제2 영역으로의 천이부는 롤러(21)의 반경에 의해 한정되고, 밸브의 개폐 중에 밸브 리프트 곡선의 경사 형상을 결정한다. 작동 곡선부(20)의 제2 영역은 밸브 리프트 영역을 형성한다. 작동 곡선부(20)의 형상은 최대 밸브 리프트를 결정하고 부분적인 밸브 리프트의 밸브 가속을 결정한다. 본 발명에 따르면 밸브 리프트의 개방 시간은 밸브 리프트에 따라 변경되는데, 이는 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에 롤러(21)가 구름 운동하는 작동 곡선부(20)의 영역에서 위치 설정 수단(6)의 위치가 결정되기 때문이다.
도 6은 예컨대 2개의 흡기 밸브를 구비하는 연소 기관에 있어서, 로커 레버(3a, 3b)가 공동 축(15) 상에 위치할 수 있고, 캠 샤프트(4)가 축(15) 상에 위치한 롤러에 작용할 수 있다는 것을 보여준다. 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에 흡기 밸브가 서로 다른 밸브 개방 시간을 갖고 서로 다른 밸브 리프트를 수행하도록, 위치 설정 수단은 서로 다른 위치를 취할 수 있다.
도 7에서는 위치 설정 수단(6)의 윤곽부(19)와 베어링(5)이 편평한 표면을 구비하고, 이들 표면이 서로에 대해 수직하게 배치되거나 이들 사이의 각도가 90°를 이루고 있는 본 발명에 따른 다른 실시예를 보여준다. 시스템을 유격없이 유지하고 높은 회전수로 작동하는 중에 레버(3)가 캠 샤프트(4) 또는 위치 설정 수단(6)으로부터 들어 올려지는 것을 방지하기 위하여, 로커 레버(3)는 스프링(12)에 의해 위치 설정 수단(6) 및 캠 샤프트(4)를 향하여 압박된다. 또한, 스프링(12)은 2개 이상의 스프링으로 구성될 수 있다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 가스 교환 밸브
1a : 가스 교환 밸브
1b : 가스 교환 밸브
2 : 드래그 레버(터닝 레버)
3 : 로커 레버
3a : 로커 레버
3b : 로커 레버
4 : 캠 샤프트
5 : 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링
5a : 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링
5b : 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링
6 : 위치 설정 수단
7 : 베어링
7a : 베어링의 제로 밸브 리프트 영역
7b : 베어링의 밸브 리프트 영역
8 : 볼트
9 : 외측 롤러
9a : 외측 롤러
9b : 외측 롤러
10 : 롤러(본체 영역, 경질 윤곽부)
11 : 내측 롤러
12 : 스프링
13 : 궤도
14 : 제2 공동 롤러 영역
15 : 축
16 : 밸브 리프트
17 : 위치 설정 수단의 위치 1
18 : 위치 설정 수단의 위치 2
19 : 윤곽부
20 : 작동 곡선부
22 : 안내부
23 : 원호
24 : 원호

Claims (30)

  1. 연소 기관의 밸브(1)의 밸브 리프트를 조정하기 위한 장치로서,
    캠 샤프트(4)에 의해 구동되는 레버(3)를 포함하고, 상기 레버는 적어도 2개의 아암을 구비하며, 상기 아암 중 적어도 하나는 베어링(5) 상에서 운동하고, 상기 레버(3)는 편향 수단(12)에 의해 캠 샤프트(4)에 맞닿게 압박되며 적어도 하나의 위치 설정 수단(6)에 의해 위치 설정되고, 연소 기관의 적어도 하나의 밸브와 연동하는 밸브 맞물림 수단(2)과 연동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치
  2. 제1항에 있어서, 상기 레버(3)는 로커 레버(rocker lever)인 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레버(3)는 베어링(5) 상에서 구름 운동하는 적어도 하나의 롤러(9)를 포함하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링(5)은 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버(3)는 롤러(9) 상에서의 캠 샤프트(4)의 작동에 의해 이동되는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버(3)는 위치 설정 수단(6) 둘레에서 이동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버(3)는 다른 베어링(7) 상에서 구름 운동하는 다른 롤러(11)를 포함하고, 상기 다른 베어링은 밸브 맞물림 수단(2)의 일부분인 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버(3)는 위치 설정 수단(6)과 연동하는 롤러(10)를 포함하고, 레버(3)는 상기 롤러(10)를 매개로 하여 위치 설정 수단(6) 둘레에서 이동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 설정 수단(6)은 레버(3)의 경질 윤곽부(10)와 연동하고, 레버(3)는 상기 경질 윤곽부(10)를 매개로 하여 위치 설정 수단(6) 둘레에서 이동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 레버(3a, 3b)를 포함하고, 이들 레버 각각은 베어링(5a, 5b)에서 각각 구름 운동하는 제1 롤러(9a, 9b)를 구비하여, 상기 레버(3a, 3b)는 레버(3a, 3b)의 피벗과 연동하는 위치 설정 수단에 의해 위치 설정되고, 상기 레버(3a, 3b) 각각은 작동 곡선부와 제2 롤러의 연동을 매개로 하여 밸브 맞물림 수단에 작용하며, 상기 레버(3a, 3b)의 제1 롤러(9a, 9b)는 축(15) 상에 위치하고 캠 샤프트(4)에 의해 구동되며, 상기 레버(3a, 3b)는 상기 위치 설정 수단에 의해 서로에 대해 독립적으로 위치 설정될 수 있는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 2개의 제1 롤러(9a, 9b)는 레버(3a, 3b)의 일단부에 위치하는 제1 롤러 영역과, 레버(3a, 3b) 사이에서 공동 축(15) 상에 위치하는 제2 공동 롤러 영역(14)을 포함하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 레버(3a, 3b)는 캠 샤프트(4)의 공동 캠에 의해 구동되고, 상기 공동 캠은 상기 제2 공동 롤러 영역(14)과 연동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공동 롤러 영역(14)은 상기 베어링(5a, 5b)에 의해 형성된 궤도(13)와 연동하고, 상기 베어링은 기관에 부착되거나 기관의 일부분이며, 상기 2개의 제1 롤러(9a, 9b)는 캠 샤프트(4)와 연동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버(3)는 위치 설정 수단(6) 둘레에서 이동하는 다른 롤러(10)를 포함하고, 상기 레버(3)는 밸브 맞물림 수단(2)과 연동하는 작동 곡선부(20)를 포함하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 밸브 맞물림 수단(2)은 롤러 레버이고, 상기 레버(3)는 작동 곡선부(20)를 매개로 하여 상기 롤러 레버의 롤러(21)와 연동하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 베어링(15)에 의해 형성된 궤도(13)는 곡선형이고, 그 곡률은 롤러 레버(2)의 롤러(21)의 중심점을 중심으로 한 원호에 의해 결정되는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 위치 설정 수단(6)의 윤곽부(19)와 베어링(5)은 편평한 표면을 포함하는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  18. 제16항에 있어서, 윤곽부(19)와 베어링(5)의 평면은 서로에 대해 수직하게 정렬되는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  19. 적어도 2개의 밸브의 밸브 리프트를 조정하기 위한 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 밸브 리프트 조정 장치로서,
    제14항에 따른 적어도 2개의 레버(3a, 3b)를 포함하고, 이 레버는 공동 축(15) 상에 위치하며, 상기 레버는 상기 밸브가 서로 다른 스트로크를 수행할 수 있도록 위치 설정 수단에 의해 위치 설정될 수 있는 것인 밸브 리프트 조정 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 밸브 리프트 조정 장치를 포함하는 연소 기관.
  21. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 연소 기관용 밸브 리프트 조정 장치에 적합한 레버로서,
    적어도 2개의 아암을 구비하고, 레버를 구동시키는 캠 샤프트와 연동하는 수단을 더 포함하며, 레버를 변위시키는 위치 설정 수단과 연동하는 수단을 더 포함하고, 기관의 적어도 하나의 밸브를 이동시키는 적어도 하나의 밸브 맞물림 수단과 연동하는 수단을 더 포함하며, 상기 아암 중 하나는 기관에 부착되거나 기관의 일부분인 베어링에서 레버를 회전 가능하게 지지하는 수단을 포함하는 것인 레버.
  22. 밸브(1)의 밸브 리프트를 조정하는 방법으로서, 밸브 리프트를 조정하기 위하여, 위치 설정 수단(6)에 의해 위치 설정되고 캠 샤프트(4)에 의해 궤도(13)에서 구동되는 로커 레버(3, 3a, 3b)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 로커 레버(3, 3a, 3b)는 궤도(13) 상에서 롤러(9, 9a, 9b)와 함께 구름 운동하고, 이와 동시에 레버에 피벗된 롤러(10)를 매개로 하여 이동하거나, 롤러(10) 대신에 위치 설정 수단(6)의 윤곽부 둘레에 있는 레버의 경질 윤곽부를 매개로 하여 이동하는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 다른 롤러(11)가 다른 베어링(7) 상에서 구름 운동하는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 밸브(1a, 1b)에 대하여 밸브 리프트를 가변적으로 조정하고, 공동 축(15)을 매개로 하여 연결되어 있고 공동 롤러(14)를 구비하는 2개의 레버(3a, 3b)의 2개의 외측 롤러(9a, 9b)는 2개의 베어링(5a, 5b)에서 구름 운동하며, 공동 롤러(14)는 캠 샤프트(4)의 캠에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 공동 롤러(14)는 베어링(5)에서 구름 운동하고, 외측 롤러(9a, 9b)는 캠 샤프트(4)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 공동 축(15) 상에 2개의 로커 레버(3a, 3b)를 마련하는 구성에 의해, 밸브의 스트로크는 서로 다르게 조정될 수 있는 것인 밸브 리프트 조정 방법.
  28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 리프트를 조정하기 위하여, 위치 설정 수단(6)은 필요한 비틀림 모멘트에 대응하게 안내부에서 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 위치 설정 수단(6)의 위치 설정에 의해, 롤러(11)가 구름 운동하는 베어링(7)의 영역과 로커 레버(3)의 피벗이 결정되는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
  30. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 캠 샤프트(4)가 1회 회전하는 동안에, 로커 레버(3)는 베어링(5)에 의해 결정되는 궤도를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트 조정 방법.
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