KR20060015635A - 엔진의 밸브 작동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브의 리프트량을 연속적으로 변화시키는 것이 가능한 엔진에 있어서, 밸브 리프트 가변 기구를 구비한 엔진의 밸브 작동 장치는, 밸브의 개방각을 변화시키지 않고 높은 밸브의 리프트량을 증감할 수 있고, 또한 밸브의 리프트량의 감소에 따라 태핏 클리어런스를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 낮은 밸브 리프트 시에 리프트량에 대한 태핏 클리어런스의 비율이 증가하는 것을 방지하여 태핏 클리어런스의 격차의 영향을 최소한으로 억제하는 동시에, 낮은 밸브 리프트 시에서의 밸브가 자리 잡는 속도를 저하시켜 소음의 발생을 방지할 수 있다. 태핏 클리어런스의 격차에 의한 높은 밸브 리프트 시의 엔진 성능 저하를 방지할 수 있는 동시에, 낮은 밸브 리프트 시에 밸브가 자리 잡을 때의 소음을 저감한다.

Description

엔진의 밸브 작동 장치{VALVE-MOVING DEVICE FOR ENGINE}

본 발명은 밸브의 리프트량을 연속적으로 변화시키는 밸브 리프트 가변 기구를 구비한 엔진의 밸브 작동 장치에 관한 것이다.

이러한 엔진의 밸브 작동 장치는 일본 특허 공개 2004-036560호 공보로 이미 알려져 있다. 이것은 밸브를 구동하는 로커 아암을 2 개의 링크를 통해 엔진 본체에 피벗 지지하고, 그 중 1 개의 링크를 밸브 작동 캠으로 구동하여 로커 아암을 요동하게 하는 동시에, 상기 1 개의 링크의 엔진 본체측 지점의 위치를 이동시킴으로써, 밸브의 개방각을 바꾸지 않고 리프트량만을 연속적으로 변화시키게 되어 있다.

그런데, 엔진의 밸브 작동 장치에서는 로커 아암에 설치된 조정 볼트와 밸브의 스템 엔드 사이에 소정의 태핏 클리어런스가 설정되어 있기 때문에, 밸브를 개방하기 위해 로커 아암의 작동을 시작해도 밸브는 즉시 리프트되지 않고, 로커 아암이 태핏 클리어런스 만큼 공전하여 조정 볼트가 스템 엔드에 접촉한 후에 밸브는 리프트를 시작한다.

도 10은 상기 종래의 밸브 작동 장치의 밸브 리프트 곡선을 도시하는 것이다. 이 밸브 작동 장치는 밸브 리프트를 변경하는 것이 가능하지만, 높은 밸브 리 프트 시에도 낮은 밸브 리프트 시에도 태핏 클리어런스가 변화하지 않기 때문에, 낮은 밸브 리프트 상태에서의 밸브 리프트량에 대한 태핏 클리어런스의 비율이 너무 커지고, 태핏 클리어런스의 약간의 격차가 흡입 공기량에 크게 영향을 주며, 그 미묘한 조정에 많은 노력 및 시간을 필요로 한다고 하는 문제가 있었다. 특히, 이런 종류의 밸브 리프트를 변경할 수 있는 엔진에서는, 운전 시간의 대부분이 1.5 mm 이하의 낮은 밸브 리프트 상태가 되기 때문에, 상기 태핏 클리어런스의 격차의 영향은 무시할 수 없는 것이 된다.

또한 상기 종래의 것은 도 10의 그래프로부터 명백한 바와 같이, 높은 밸브 리프트 시에 밸브가 자리 잡을 때의 속도(밸브 리프트 곡선의 기울기 H 참조)에 비해, 낮은 밸브 리프트 시에 밸브가 자리 잡을 때의 속도(밸브 리프트 곡선의 기울기 L 참조)가 커지기 때문에, 특히 낮은 밸브 리프트 시에서 밸브의 자리 잡을 때의 소음이 증가하거나 밸브 작동 기구의 내구성에 악영향을 미칠 가능성이 있었다. 이를 방지하기 위해, 캠의 프로파일을 변경하여 낮은 밸브 리프트 시의 밸브의 자리 잡는 속도를 저하시키면, 높은 밸브 리프트 시의 밸브의 개폐 속도가 저하되어 엔진이 원하는 출력 성능을 발휘할 수 없게 되는 문제가 발생한다.

본 발명은 전술의 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 밸브의 리프트량을 연속적으로 변화시키는 것이 가능한 엔진에 있어서, 태핏 클리어런스의 격차에 의한 높은 밸브 리프트 시의 엔진의 성능 저하를 방지하는 동시에, 낮은 밸브 리프트 시 밸브가 자리 잡을 때의 소음을 줄이는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 밸브의 리프트량을 연속적으로 변화시키는 밸브 리프트 가변 기구를 구비한 엔진의 밸브 작동 장치로서, 밸브 리프트 가변 기구는 밸브의 리프트량의 변화에 따라 태핏 클리어런스를 조정할 수 있는 것을 제1 특징으로 한다.

이러한 제1 특징에 의하면, 엔진의 밸브 리프트량을 연속적으로 변화시킬 때에, 밸브의 리프트량의 변화에 따라 태핏 클리어런스를 조정함으로써, 운전 상태에 따라 밸브 리프트량을 정밀하게 제어하여 엔진의 성능 저하를 방지하면서, 밸브의 자리 잡는 속도의 증가를 방지하여 소음 저감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은, 제1 특징의 구성에 추가로, 밸브 리프트 가변 기구는 밸브의 스템 엔드에 접촉하는 밸브 접촉부 및 밸브 작동캠에 접촉하는 캠 접촉부를 구비하는 로커 아암과, 일단부가 제1 지점에서 로커 아암에 피벗 지지되고 타단부가 제2 지점에서 엔진 본체에 피벗 지지된 제1 링크와, 일단부가 제3 지점에서 로커 아암에 피벗 지지되고 타단부가 제4 지점에서 엔진 본체에 피벗 지지된 제2 링크와, 제1, 제2 링크 중 적어도 한쪽 링크의 상기 타단부를 피벗 지지하는 지점을 밸브 작동캠의 회전축선과 평행한 축선 주위에 요동시키는 크랭크 부재를 구비하고, 크랭크 부재가 요동하는 상기 축선을 상기 적어도 한쪽 링크의 상기 일단부를 피벗 지지하는 지점의 축선에 대해서 편심하게 한 것을 제2 특징으로 한다.

이러한 제2 특징에 의하면 제1, 제2 링크 중 적어도 한쪽 링크의 타단부를 피벗 지지하는 지점의 위치를 변화시키는 크랭크 부재의 요동축선을 상기 적어도 한쪽 링크의 일단부를 피벗 지지하는 지점의 축선에 대해서 편심하게만 하는 간단한 구조로, 밸브의 리프트량의 변화에 따라 태핏 클리어런스를 조정할 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 제1 또는 제2 특징의 구성에 추가로, 밸브의 리프트량의 감소에 따라 태핏 클리어런스를 감소시키는 것을 제3 특징으로 하고, 이러한 구성에 의하면 밸브의 리프트량의 감소에 따라 태핏 클리어런스를 감소시키기 때문에, 낮은 밸브 리프트 시에 리프트량에 대한 태핏 클리어런스의 비율이 증가하는 것을 방지하며, 태핏 클리어런스의 격차의 영향을 최소한으로 억제하는 동시에, 낮은 밸브 리프트 시에서의 밸브의 자리 잡는 속도를 저하시켜 소음의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 낮은 밸브 리프트 시에도 흡입 공기량을 넉넉하게 확보할 수 있기 때문에, 낮은 밸브 리프트 시의 엔진의 출력을 확보할 수 있다.

또한, 실시예의 헤드 커버(16) 및 흡기 캠 홀더(46)는 본 발명의 엔진 본체에 대응하고, 실시예의 흡기 밸브(19)는 본 발명의 밸브에 대응하며, 실시예의 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)는 각각 본 발명의 제1, 제2 링크에 대응하고, 실시예의 상부 핀(64), 로커 아암 샤프트(67), 하부 핀(66) 및 요동핀부(68a)는 각각 본 발명의 제1 내지 제4 지점에 대응하며, 실시예의 롤러(65)는 본 발명의 캠 접촉부에 대응하고, 실시예의 캠(69)은 본 발명의 밸브 작동캠에 대응하며, 실시예의 조정 볼트(70)는 본 발명의 밸브 접촉부에 대응한다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

도 1은 엔진의 부분 종단면도(도 2의 선 1-1을 따라 취한 단면도).

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 단면도.

도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 화살표 방향으로부터 본 도면.

도 4는 밸브 리프트 가변 기구의 측면도.

도 5는 밸브 리프트 가변 기구의 사시도.

도 6은 도 3의 화살표(6) 방향으로 본 도면.

도 7a 및 도 7b는 태핏 클리어런스의 변경의 작용 설명도.

도 8a 및 도 8b는 밸브 리프트의 변경의 작용 설명도.

도 9는 밸브의 리프트 곡선과 태핏 클리어런스와의 관계를 도시하는 도면.

도 10은 종래의 밸브 작동 장치의 밸브 리프트 곡선을 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부한 도면에 도시한 본 발명의 일실시예에 기초하여 설명하면, 우선 도 1에 도시한 바와 같이, 직렬 다기통 엔진(E)은 내부에 실린더 보어(11) 설치된 실린더 블록(12)과, 실린더 보어(11)에 미끄럼 이동이 자유롭게 끼워 맞춰지는 피스톤(13)과, 실린더 블록(12)의 상단면에 결합된 실린더 헤드(14)와, 실린더 헤드(14) 및 피스톤(13) 사이에 형성된 연소실(15)과, 실린더 헤드(14)의 상단면에 결합된 헤드 커버(16)를 구비한다. 각각의 연소실(15)에 연통하는 흡기 포트(17) 및 배기 포트(18)가 실린더 헤드(14)에 형성되고, 흡기 포트(17)는 2개의 흡기 밸브(19, 19)로 개폐되고, 배기 포트(18)는 2개의 배기 밸브(20, 20)로 개폐된다. 각각의 흡기 밸브(19)의 스템(19a)은 실린더 헤드(14)에 설치된 밸브 가이드(21)에 미끄럼 이동이 자유롭도록 끼워 맞춰지고, 상하의 스프링 시트(22, 23) 사이에 배치된 밸브 스프링(24)에 의해서 밸브 폐쇄 방향으로 압박된 다. 또한, 각각의 배기 밸브(20)의 스템(20a)은 실린더 헤드(14)에 설치된 밸브 가이드(25)에 미끄럼 이동이 자유롭도록 끼워 맞춰지고, 상하의 스프링 시트(26, 27) 사이에 배치된 밸브 스프링(28)에 의해서 밸브 폐쇄 방향으로 압박된다.

도 2를 함께 참조하면, 실린더 헤드(14)에는 각 기통의 양측에 배치된 지지벽(44a)을 갖는 홀더(44)가 일체로 설치되고, 각 지지벽(44a)에는 흡기 캠 홀더(46) 및 배기 캠 홀더(48)를 협동하여 구성한 캡(45, 47)이 결합한다. 이렇게 흡기 캠 샤프트(31)는 자유롭게 회전하도록 흡기 캠 홀더(46)에 지지되고, 배기 캠 샤프트(32)는 자유롭게 회전하도록 배기 캠 홀더(47)에 지지되며, 흡기 밸브(19, 19)는 밸브 리프트 가변 기구(33)를 통해 흡기 캠 샤프트(31)에 의해 구동되고, 배기 밸브(20, 20)는 밸브 리프트·밸브 타이밍 가변 기구(34)를 통해 배기 캠 샤프트(32)에 의해 구동된다.

배기 밸브(20, 20)를 구동하는 밸브 리프트·밸브 타이밍 가변 기구(34)는 주지되어 있으며, 여기에서는 그 개략에 대해 설명한다. 배기 캠 홀더(48)의 지지벽(44a)으로 지지된 배기 로커 아암 샤프트(35)에는 2 개의 저속용 로커 아암(36, 36)의 일단과, 1 개의 고속용 로커 아암(37)의 일단이 피벗 지지되어 있고, 배기 캠 샤프트(32)에 마련된 2 개의 저속용 캠(39, 39)이 저속용 로커 아암(36, 36)의 중간부에 설치된 롤러(38, 38)에 접촉하며, 배기 캠 샤프트(32)에 설치된 고속용 캠(41)이 고속용 로커 아암(37)의 중간부에 설치된 롤러(40)에 접촉한다. 저속용 로커 아암(36, 36)의 타단에 설치된 조정 볼트(42, 42)가 배기 밸브(20, 20)의 스템 엔드에 접촉한다.

엔진(E)의 저속 운전 시에 유압으로 저속용 로커 아암(36, 36) 및 고속용 로커 아암(37)의 결합을 분리시키면, 저속용 로커 아암(36, 36)은 대응하는 저속용 캠(39, 39)에 의해 구동되고, 배기 밸브(20, 20)는 낮은 밸브 리프트·낮은 개방각으로 개폐된다. 또한, 엔진(E)의 고속 운전 시에 유압으로 저속용 로커 아암(36, 36) 및 고속용 로커 아암(37)을 일체로 결합하면, 고속용 로커 아암(37)은 대응하는 고속용 캠(41)에 의해 구동되고, 배기 밸브(20, 20)는 고속용 로커 아암(37)에 결합된 저속용 로커 아암(36, 36)에 의해 높은 밸브 리프트·높은 개방각으로 개폐된다. 이와 같이, 배기 밸브(20, 20)의 밸브 리프트 및 밸브 타이밍은 밸브 리프트·밸브 타이밍 가변 기구(34)에 의해 2 단계로 제어된다.

다음에 도 3 내지 도 6에 기초하여 밸브 리프트 가변 기구(33)의 구조를 설명하면, 밸브 리프트 가변 기구(33)는 양다리인 상부 링크(61)와, 상부 링크(61)보다 짧게 형성되어 상부 링크(61)의 하부에 배치되는 하부 링크(62)와, 로커 아암(63)을 구비한다.

상부 링크(61)는 로커 아암(63)을 양측에서 끼우는 한 쌍의 제1 연결부(61a, 61a)와, 원통형의 고정 지지부(61b)와, 양 제1 연결부(61a, 61a) 및 고정 지지부(61b) 사이를 잇는 한 쌍의 아암부(61c, 61c)를 구비하며 대략 U 자형으로 형성된다.

로커 아암(63)의 일단부에는 한 쌍의 흡기 밸브(19, 19)의 스템 엔드의 상단에 위쪽으로부터 접촉하는 조정 볼트(70, 70)가 진퇴 위치를 조절할 수 있도록 나사 결합된 한 쌍의 볼트 부착부(63a, 63a)가 마련된다. 또한, 로커 아암(63)의 타 단부는 흡기 밸브(19, 19)와는 반대 측으로 개방되도록 대략 U 자형으로 형성되고, 상부 링크(61)의 일단부를 회전 운동이 가능하도록 연결하기 위한 제1 지지부(63c)와, 하부 링크(61)의 일단부를 회전 운동이 가능하도록 연결하는 제2 지지부(63d)가 제1 지지부(63c)의 하부에 제2 지지부(63d)가 배치되도록 로커 아암(63)의 타단부에 마련된다. 또한, 흡기 캠 샤프트(31)의 캠(69)에 롤링 접촉하는 롤러(65)는 대략 U 자형인 제1 지지부(63c)에 끼워지도록 배치되며, 상부 링크(61)의 일단 연결부와 같은 축으로 하여 상부 핀(64)을 통해 제1 지지부(63c)에 축받이된다.

또한, 로커 아암(63)의 상부에는 이 로커 아암(63)의 일단부와, 로커 아암(63)의 타단부 즉 롤러(65)가 배치되는 부분 사이에 걸치고, 상기 양 볼트 부착부(63a, 63a) 사이에 위치하는 리브(63b)가 돌출 설치된다.

또한, 로커 아암(63)은 상기 캠(69)의 회전 운동축선을 따르는 방향으로의 일단측의 폭 즉 양 볼트 부착부(63a, 63a)의 상기 회전 운동축선에 따르는 외단간의 거리를 다른 부분의 폭보다 크게 하여 형성되며, 제1 및 제2 지지부(63c, 63d)의 폭은 동일하게 형성된다.

상부 링크(61)의 일단부의 제1 연결부(61a, 61a)는 로커 아암(63)의 제1 지지부(63c)에 마련된 제1 연결 구멍(49)에 삽입 관통 및 고정된 상기 상부 핀(64)을 통해 상기 로커 아암(63)의 타단부에 회전 운동이 가능하도록 연결되고, 로커 아암(63)의 타단부 중 상기 흡기 캠 샤프트(31)에 대향하는 부분의 외측면 및 상부 링크(61)의 일단부의 제1 연결부(61a, 61)의 외측면이 측면에서 봤을 때 겹치도록 하여 상기 상부 핀(64)의 축선을 중심으로 원호형으로 형성된다.

상부 링크(61)의 아래쪽에 배치된 하부 링크(62)는, 그 일단부에 제2 연결부(62a)를 갖는 동시에 타단부에 가동 지지부(62b)를 가지며, 상부 링크(61)의 양단부의 회전 운동 축선간을 잇는 직선(L1)에 직교하는 방향에서 봤을 때 상부 링크(61)의 상기 양 아암부(61c, 61c) 사이에 배치되도록 평판형으로 형성된다. 또한, 대략 U 자형으로 형성된 제2 지지부(63d)에 끼워지도록 배치된 제2 연결부(62a)는, 상기 상부 핀(64)보다 아래쪽에서 제2 지지부(63d)에 마련된 제2 연결 구멍(50)에 삽입 관통 및 고정된 하부 핀(66)을 통해 로커 아암(63)의 타단부의 제2 지지부(63d)에 회전 운동이 가능하도록 연결된다.

즉, 캠(69)에 접촉하는 상기 롤러(65)를 타단측 상부에 구비한 로커 아암(63)의 일단부가 한 쌍의 흡기 밸브(19, 19)에 연동 및 연결되고, 위쪽의 상부 링크(61)의 일단부에 구비된 제1 연결부(61a, 61a)와, 상부 링크(61)의 아래쪽으로 배치되는 하부 링크(62)의 일단부에 구비된 제2 연결부(62a)가 로커 아암(63)의 타단부에 상하로 병렬하여 상대 회전 운동이 가능하도록 연결된다.

상부 링크(61)의 타단의 고정 지지부(61b)는 캠 샤프트 홀더(29)에 고정된 로커 아암 샤프트(67)에 회전 운동이 가능하도록 지지되고, 하부 링크(62)의 외단에 구비된 가동 지지부(62b)는 요동핀부(68a)에 회전 운동이 가능하도록 지지된다. 또한, 이 하부 링크(62)는 상부 링크(61)보다 짧게 형성되고, 하부 링크(62)의 타단의 가동 지지부(62b)는 상부 링크(61)의 타단의 고정 지지부(61b)보다 흡기 밸브(19, 19)에 가까운 위치에 배치된다.

상기 요동핀부(68a)는 크랭크 부재(68)에 마련되며, 이 크랭크 부재(68)는 하부 링크(62)의 작동 평면과 평행한 평면에 배치된 연결판부(68b)의 양단에, 상기 요동핀부(68a) 및 지지축부(68c)가 서로 반대 방향으로 돌출되어 직각으로 설치되어 완성되며, 상기 지지축부(68c)는 헤드 커버(16)에 마련된 지지 구멍(16a)에 자유롭게 회전하도록 지지된다.

그리고 요동핀부(68a)가 도 8a의 위치에 있는 높은 밸브 리프트 상태에서, 하부 링크(62)를 로커 아암(63)에 피벗 지지하는 하부 핀(66)의 축선(C1)에 대해, 크랭크 부재(68)의 지지축부(68c)의 축선(C2)은 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 아래쪽으로 약간 편심(δ)된다.

그런데, 적어도 하부 링크(62)의 타단부의 가동 지지부(62b)가 상부 링크(61) 측에 가장 가까워진 상태에서는, 상부 링크(61)의 제1 연결부(61a, 61a) 및 고정 지지부(61b)의 하부 링크(62) 측의 측면 간을 잇는 직선(L2)과, 상기 가동 지지부(62b)의 일부가 측면에서 봤을 때 겹치도록 하고, 가동 지지부(62b)를 수용할 수 있는 수용부(60)가 상부 링크(61)에 형성된다.

상기 수용부(60)는 가동 지지부(62b)의 일부를 수용할 수 있도록 상부 링크(61)의 양 아암부(61c, 61c) 사이에 형성된 개구부(60a)와, 상기 요동핀부(68a) 중 적어도 일부를 수용할 수 있도록 상기 양 아암부(61c, 61c)의 하부에 형성된 오목부(60b)로 이루어지며, 상부 링크(61)는 상기 오목부(60b)를 형성할 수 있도록 측면에서 봤을 때 표주박형으로 형성된다.

또한, 상기 로커 아암(63)에는 대략 U 자형인 제1 및 제2 지지부(63c, 63d) 사이를 잇는 한 쌍의 연결벽(63e)이 일체로 설치된다. 또한, 연결벽(63e)은 상기 양 흡기 밸브(19, 19) 측에서 제1 및 제2 연결 구멍(49, 50)의 외측 가장자리에 접하는 접선(L3)에 대해서 상기 양 흡기 밸브(19, 19)와는 반대 측에 적어도 일부가 배치되도록 하여 제1 및 제2 지지부(63b, 63c) 사이를 연결하도록 형성된다.

또한, 연결벽(63e)에는 하부 링크(62)의 타단부의 가동 지지부(62b)가 로커 아암(63) 측에 가장 가까워진 상태에서 가동축(68a)에 대향하는 위치에 배치되도록 오목부(51)가 형성된다. 또한, 상기 연결벽(63e)에는 예컨대 외측면에서 안쪽으로 패이도록 두께 제거부(52)가 형성된다.

상기 크랭크 부재(68)의 지지축부(68c)는 헤드 커버(16)의 지지 구멍(16a)으로부터 돌출되며, 이 지지축부(68c)의 선단에 컨트롤 아암(71)이 고정되고, 이 컨트롤 아암(71)은 실린더 헤드(14)의 외벽에 설치된 액추에이터 모터(72)에 의해 구동된다. 즉, 액추에이터 모터(72)에 의해 회전하는 나사축(73)에 너트 부재(74)가 서로 맞물려 있고, 너트 부재(74)에 핀(75)으로 일단을 피벗 지지한 연결 링크(76)의 타단이 핀(77, 77)을 통해 컨트롤 아암(71)에 연결된다. 따라서 액추에이터 모터(72)를 작동하게 하면, 회전하는 나사축(73)을 따라서 너트 부재(74)가 이동하고, 너트 부재(74)에 연결 링크(76)를 통해 연결된 컨트롤 아암(71)에 의해 지지축부(68c) 주위에 크랭크 부재(68)가 요동함으로써, 요동핀부(68a)가 도 7a의 위치와 도 7b의 위치 사이를 이동한다.

나사축(73), 너트 부재(74), 핀(75), 연결 링크(76), 핀(77, 77) 및 컨트롤 아암(71)은 실린더 블록(14) 및 헤드 커버(16)의 측면으로부터 돌출하는 벽부(14a, 16b)의 내측에 수납되고, 벽부(14a, 16b)의 단면을 덮는 커버(78)가 볼트(79)로 벽 부(14a, 16b)에 고정된다.

로커 아암(63)의 타단부에 상부 링크(61)의 제1 연결부(61a) 및 하부 링크(62)의 제2 연결부(62a)를 연결하도록 하여 상하로 배열하는 위치에 배치된 상부 핀(64) 및 하부 핀(66) 중 위쪽의 상부 핀(64)을 향해서 오일 제트(58)로부터 오일이 공급되며, 이 오일 제트(58)는 흡기 캠 홀더(46)에서의 캡(45)에 고정 부착된다.

다음에, 상기 구성을 구비한 실시예의 작용에 관해서 설명하면, 액추에이터 모터(72)로 컨트롤 아암(71)이 도 3의 실선 위치에 요동하면, 컨트롤 아암(71)에 접속된 크랭크 부재(68)(도 5 참조)가 반 시계 방향으로 회전하고, 도 8a에 도시한 바와 같이 크랭크 부재(68)의 요동핀부(68a)가 상승함으로써, 로커 아암 샤프트(67), 상부 핀(64), 하부 핀(66) 및 요동핀부(68a)를 잇는 4 절 링크의 형상이 대략 삼각형이 된다. 이 상태에서 흡기 캠 샤프트(31)에 마련된 캠(69)으로 롤러(65)를 압박하면, 4 절 링크가 변형하여 로커 아암(63)이 쇄선 위치로부터 실선 위치로 아래쪽으로 요동하고, 조정 볼트(70, 70)가 흡기 밸브(19, 19)의 스템 엔드를 압박하여 높은 밸브 리프트로 밸브를 개방시킨다.

액추에이터 모터(72)로 컨트롤 아암(71)이 도 3의 쇄선 위치에 요동하면, 컨트롤 아암(71)에 접속된 크랭크 부재(68)가 시계 방향으로 회전하고, 도 8b에 도시한 바와 같이 크랭크 부재(68)의 요동 핀(68a)이 하강함으로써, 로커 아암 샤프트(67), 상부 핀(64), 하부 핀(66) 및 요동핀부(68a)를 잇는 4 절 링크의 형상이 대략 사다리꼴이 된다. 이 상태로 흡기 캠 샤프트(31)에 마련된 캠(69)으로 롤러(65) 를 압박하면, 4 절 링크가 변형하여 로커 아암(63)이 쇄선 위치로부터 실선 위치로 아래쪽으로 요동하고, 조정 볼트(70, 70)가 흡기 밸브(19, 19)의 스템 엔드를 압박하여 낮은 밸브 리프트로 밸브를 개방하게 한다.

그 결과, 도 9에 도시한 흡기 밸브(19, 19)의 밸브 리프트 곡선에서 명백한 바와 같이, 도 8a에 대응하는 높은 밸브 리프트 시의 개방각과, 도 8b에 대응하는 낮은 밸브 리스트 시의 개방각을 동일하게 유지한 채, 밸브 리프트량만을 연속적으로 변화시킬 수 있다.

그런데, 하부 링크(62)를 로커 아암(63)에 피벗 지지하는 하부 핀(66)의 축선(C1)에 대해서, 크랭크 부재(68)의 지지축부(68c)의 축선(C2)이 편심(δ)되어 있기 때문에, 흡기 밸브(19, 19)의 태핏 클리어런스가 밸브 리프트량의 증감에 따라 증감한다.

이것을 도 7a, 도 7b에 기초하여 설명하면, 도 7a는 크랭크 부재(68)가 반 시계 방향으로 요동하여 하부 링크(62)의 요동핀부(68a)측의 단부가 상승한 높은 밸브 리프트 상태를 도시하고, 도 7b는 크랭크 부재(68)가 시계 방향으로 요동하여 하부 링크(62)의 요동핀부(68a) 측의 단부가 하강한 낮은 밸브 리프트 상태를 도시한다. 양자를 비교하면 명백한 바와 같이, 도 7b의 낮은 밸브 리프트 상태에서는 로커 아암(63)의 위치가 쇄선 위치(도 7a의 높은 밸브 리프트 상태의 위치)에 대해서 실선 위치까지 약간 하강되어 있고, 그 만큼 조정 볼트(70, 70)와 흡기 밸브(19, 19)의 스템 엔드 사이의 태핏 클리어런스가 감소하게 된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 높은 밸브 리프트 시의 태핏 클리어런스에 비해 낮은 밸브 리프트 시의 태핏 클리어런스가 작아지기 때문에, 낮은 밸브 리프트 시에 흡기 밸브(19, 19)의 리프트량에 대한 태핏 클리어런스의 비율이 상대적으로 증가하는 것을 억제함으로써, 태핏 클리어런스의 격차의 영향을 최소한으로 억제하여 엔진(E)의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 높은 밸브 리프트 시의 흡기 밸브(19, 19)의 자리 잡는 속도(밸브 리프트 곡선의 기울기 H 참조)에 대해서, 낮은 밸브 리프트 시의 흡기 밸브(19, 19)의 자리 잡는 속도(밸브 리프트 곡선의 기울기 L 참조)가 증가하는 것을 방지하고, 낮은 밸브 리프트 시의 흡기 밸브가 자리 잡을 때의 소음을 저감할 수 있다. 또한, 낮은 밸브 리프트 시에도 흡입 공기량을 넉넉하게 확보할 수 있기 때문에, 낮은 밸브 리프트 시의 엔진(E)의 출력을 확보할 수 있다.

또한, 로커 아암(63)의 일단부에는 한 쌍의 흡기 밸브(19, 19)에 각각 접촉하는 조정 볼트(70, 70)가 그 진퇴 위치를 조절할 수 있도록 나사 결합된 한 쌍의 볼트 부착부(63a, 63a)가 마련되고, 로커 아암(63)의 일단부로부터 상기 롤러(65)가 배치된 부분에 걸쳐 로커 아암(63)에는 양 볼트 부착부(63a, 63a) 사이에 배치된 리브(63b)가 돌출 설치되기 때문에, 로커 아암(63)의 강성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상부 링크(61)는 로커 아암(63)을 양측에서 끼우는 한 쌍의 제1 연결부(61a, 61a)와, 고정 지지부(61b)와, 양 제1 연결부(61a, 61a) 및 고정 지지부(61b) 사이를 잇는 한 쌍의 아암부(61c, 61c)를 구비하며, 하부 링크(62)는 상부 링크(61)의 양단부의 회전 운동 축선 간을 잇는 직선(L1)에 직교하는 방향에서 봤을 때, 상기 양 아암부(61c, 61c) 사이에 배치되도록 평판형으로 형성되기 때문에, 하부 링크(62)에 비해 담당하는 부하가 작은 상부 링크(61)의 경량, 컴팩트화를 가능하게 하고, 상부 링크(61)보다 큰 부하가 작용하는 하부 링크(62)를 평판형으로 함으로써, 하부 링크(62)의 강성을 확보하면서 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 적어도 상기 가동 지지부(62b)가 상부 링크(61) 측에 가장 가까워진 상태에서는, 상부 링크(61)의 제1 연결부(61a, 61a) 및 고정 지지부(61b)의 하부 링크(62) 측의 측면 사이를 잇는 직선(L2)과 가동 지지부(62b)의 일부가 측면에서 봤을 때 겹치도록 하고, 가동 지지부(62b)를 수용할 수 있는 수용부(60)가 상부 링크(61)에 형성되어 있기 때문에, 가동 지지부(62b)의 변위량을 비교적 크게 설정하여 흡기 밸브(19, 19)의 리프트 가변량을 크게 함과 아울러, 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)를 서로 근접시켜 밸브 작동 장치를 컴팩트화할 수 있다. 또한, 상기 수용부(60)의 일부가 상기 양 아암부(61c, 61c) 사이에 형성되기 때문에, 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)를 보다 근접시킴으로써, 한층 더 컴팩트화를 도모할 수 있고, 또한 수용부(60)는 요동핀부(68a)의 적어도 일부를 수용할 수 있도록 형성되기 때문에, 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)를 한층 더 근접시킴으로써, 밸브 작동 장치를 한층 더 컴팩트화할 수 있다.

상부 링크(61) 및 하부 링크(62)의 일단부의 제1 및 제2 연결부(61a, 61b)는 일단부가 흡기 밸브(19, 19)에 연동 및 연결된 로커 아암(63)의 타단부에 상하로 병렬하여 상대 회전 운동이 가능하도록 연결되며, 하부 링크(62)는 상부 링크(61)보다 짧게 형성되고, 하부 링크(62)의 타단의 가동 지지부(62b)는 상부 링크(61)의 타단의 고정 지지부(61b)보다 흡기 밸브(19, 19)에 가까운 위치에 배치되기 때문 에, 하부 링크(62)로부터 크랭크 부재(68)를 통해 컨트롤 아암(71)에 작용하는 반력의 모멘트를 지렛대의 원리에 의해 비교적 작게 억제할 수 있으며, 컨트롤 아암(71) 및 액추에이터 모터(72)에 걸리는 부하를 저감하고, 컨트롤 아암(71) 및 액추에이터 모터(72)의 신뢰성 및 내구성의 향상에 기여할 수 있다.

로커 아암(63)에는, 상부 링크(61)의 일단부의 제1 연결부(61a, 61a)가 상부 핀(64)을 통해 회전 운동이 가능하도록 연결되는 동시에, 롤러(65)가 상부 핀(64)을 통해 축받이되고, 로커 아암(63) 중 흡기 캠 샤프트(31)에 대향하는 부분의 외측면 및 상부 링크(61)의 일단부의 제1 연결부(61a, 61a)의 외측면이 측면에서 봤을 때 겹치도록 하여 상부 핀(64)의 축선을 중심으로 하는 원호형으로 형성되기 때문에, 로커 아암(63) 및 상부 링크(61)의 흡기 캠 샤프트(31)의 간섭이 생기는 것을 방지하면서, 컴팩트한 배치로 상부 링크(61)의 일단부를 로커 아암(63)에 회전 운동이 가능하도록 연결할 수 있다.

또한, 밸브 리프트 가변 기구(33)는 연결판부(68b)의 양단에 요동핀부(68a)와, 이 요동핀부(68a)와 평행한 축선을 구비한 지지축부(68c)가 돌출 설치되어 이루어지는 크랭크 부재(68)를 구비하며, 지지축부(68c)가 헤드 커버(16)에 회전 운동이 가능하도록 지지되기 때문에, 크랭크 부재(68)를 지지축부(68c)의 축선 주위에 회전 운동하게 함으로써, 요동핀부(68a)를 용이하게 변위시킬 수 있고, 액추에이터 모터(72)에 의해 요동핀부(68a)를 변위시키는 기구의 단순화를 도모할 수 있다.

또한, 한 쌍의 흡기 밸브(19)에 각각 접촉하는 태핏 나사(70)가 그 진퇴 위 치를 조절할 수 있도록 나사 결합된 한 쌍의 볼트 부착부(63a, 63a)와, 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)의 일단부를 회전 운동이 가능하도록 연결하는 제1 및 제2 지지부(63c, 63d)를 구비하는 로커 아암(63)이 캠(69)의 회전 운동 축선에 따르는 방향으로 일단측의 폭, 즉 양 볼트 설치 부분(63a, 63a)의 상기 회전 운동 축선에 따르는 외단 간의 거리를 다른 부분의 폭보다 크게 하여 형성되어 있기 때문에, 캠(69)의 회전 운동 축선에 따르는 방향으로 로커 아암(63)의 폭을 극히 작게 할 수 있고, 이에 따라 밸브 작동 장치의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 추가로, 로커 아암(63)은 제1 및 제2 지지부(63c, 63d)의 폭을 동일하게 하여 형성되기 때문에, 로커 아암(63)을 그 형상의 단순화를 도모하면서 컴팩트화할 수 있다.

또한, 로커 아암(63)에 마련된 제1 지지부(63c)는 롤러(65)를 그 양측에서 끼우도록 하여 대략 U 자형으로 형성되고, 롤러(65)가 제1 지지부(63c)에 회전이 가능하도록 지지되기 때문에, 롤러(65)를 포함하는 로커 아암(63) 전체를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또한 상부 링크(61)의 일단부에는 제1 지지부(63c)를 양측에서 끼우는 한 쌍의 제1 연결부(61a)가 마련되어 양 제1 연결부(61a)가 상부 핀(64)을 통해 제1 지지부(63c)에 회전 운동이 가능하도록 연결되고, 롤러(65)가 상부 핀(64)을 통해 제1 지지부(63c)에 축받이되기 때문에, 상부 링크(61)의 일단부의 제1 지지부(63c)로의 회전 운동 가능한 연결, 및 상기 롤러(65)의 제1 지지부(63c)로의 축받이를 공통의 상부 핀(64)으로 달성하도록 하여 부품 개수의 저감화를 도모하는 동시에 밸브 작동 장치를 보다 컴팩트화할 수 있다.

로커 아암(63)의 제1 및 제2 지지부(63c, 63d)에는 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)의 일단부를 각각 회전 운동이 가능하도록 연결하기 위한 상부 핀(64) 및 하부 핀(65)을 삽입 관통하게 하는 제1 및 제2 연결 구멍(49, 50)이 양 흡기 밸브(19, 19)의 개폐 작동 방향으로 배열하도록 마련되고, 양 흡기 밸브(19) 측에서 제1 및 제2 연결 구멍(49, 50)의 외측 가장자리에 접하는 접선(L3)에 대해서 양 흡기 밸브(19)와는 반대 측에 적어도 일부가 배치된 연결벽(63e)으로, 제1 및 제2 지지부(63c, 63d) 사이가 연결되기 때문에, 제1 및 제2 지지부(63c, 63d)의 강성을 높일 수 있다.

또한 하부 링크(62)의 타단부의 제2 연결부(62a)가 로커 아암(63) 측에 가장 가까워진 상태에서 상기 제2 연결부(62a)에 대향하도록 하여 연결벽(63e)에 오목부(51)가 형성되고, 하부 링크(62)의 제2 연결부(62a)를 로커 아암(63) 측에 매우 근접한 위치까지 변위시킬 수 있으며, 이에 따라 밸브 작동 장치의 컴팩트화를 가능하게 하면서 흡기 밸브(19, 19)의 최대 리프트량을 매우 크게 설정하는 것이 가능해진다.

또한, 연결벽(63e)에 두께 제거부(52)가 형성되기 때문에, 연결벽(63e)에 의한 강성 증대를 가능하게 하면서 로커 아암(63)의 중량 증대를 억제할 수 있다.

또한 상부 링크(61) 및 하부 링크(62)의 일단부를 로커 아암(63)에 연결하는 상부 핀(64) 및 하부 핀(65) 중 위쪽의 상부 핀(64)에는 오일 제트(58)로부터 오일이 공급되며, 위쪽의 상부 링크(61) 및 로커 아암(63) 간을 윤활한 오일이 아래쪽으로 흘러 내려가서 아래쪽의 하부 링크(62) 및 로커 아암(63) 간을 윤활하게 된다. 따라서 간단하면서 부품 수를 줄인 윤활 구조로 로커 아암(63)과, 상부 링크 (61) 및 하부 링크(62)의 연결부를 함께 윤활하여 원활한 밸브 작동을 보증할 수 있다.

또한, 롤러(65)를 양측에서 끼우도록 하여 대략 U 자형으로 형성되는 제1 지지부(63d)가 상기 로커 아암(63)에 마련되고, 상부 링크(61)의 일단부의 제1 연결부(61a)가 롤러(65)를 축받이하는 상부 핀(64)을 통해 제1 지지부(63c)에 회전 운동이 가능하도록 연결되고, 상기 오일 제트(58)가 상부 링크(61) 및 제1 지지부(63c)의 이음면을 향해 오일을 공급하도록 배치되기 때문에, 롤러(65)의 축받이부도 윤활할 수 있다.

또한 캠(69)이 마련된 흡기 캠 샤프트(31)를 자유롭게 회전하도록 지지하는 흡기 캠 홀더(46)의 캡(45)에 오일 제트(58)가 배치되기 때문에, 흡기 캠 샤프트(31) 및 흡기 캠 홀더(46) 사이를 윤활하기 위한 유로를 이용하여 충분히 고압이면서 충분한 양의 오일을 오일 제트(58)로부터 공급할 수 있다.

또한, 리프트 가변 기구(33)는 연결판부(68b)의 양단에 요동핀부(68a)와, 이 요동핀부(68a)와 평행한 축선을 구비한 지지축부(68c)가 돌출 설치된 크랭크 부재(68)를 구비하고, 지지축부(68c)가 헤드 커버(16)에 회전 운동이 가능하도록 지지되기 때문에, 크랭크 부재(68)를 지지축부(68c)의 축선 주위에 회전 운동하게 함으로써, 요동핀부(68a)를 용이하게 변위시킬 수 있고, 액추에이터 모터(72)에 의해 요동핀부(68a)를 변위시키는 기구의 단순화를 도모할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 상술하였지만, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 설계 변경을 행하는 것이 가능하다.

예컨대, 실시예에서는 밸브 리프트 가변 기구(33)를 흡기 밸브(19, 19)만으로 적용하고 있지만, 배기 밸브(20, 20)만으로 적용하여도 좋고, 흡기 밸브(19, 19) 및 배기 밸브(20, 20) 양쪽 모두에 적용하여도 좋다.

Claims (3)

1. 밸브(19)의 리프트량을 연속적으로 변화시키는 밸브 리프트 가변 기구(33)를 구비한 엔진의 밸브 작동 장치로서,

   밸브 리프트 가변 기구(33)는 밸브(19)의 리프트량의 변화에 따라 태핏 클리어런스를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 작동 장치.
2. 제1항에 있어서, 밸브 리프트 가변 기구(33)는

   밸브(19)의 스템 엔드에 접촉하는 밸브 접촉부(70) 및 밸브 작동 캠(69)에 접촉하는 캠 접촉부(65)를 구비하는 로커 아암(63)과,

   일단부가 제1 지점(64)에서 로커 아암(63)에 피벗 지지되고 타단부가 제2 지점(67)에서 엔진 본체(29)에 피벗 지지된 제1 링크(61)와,

   일단부가 제3 지점(66)에서 로커 아암(63)에 피벗 지지되고 타단부가 제4 지점(68a)에서 엔진 본체(16)에 피벗 지지된 제2 링크(62)와,

   제1, 제2 링크(61, 62) 중 적어도 한쪽 링크(62)의 상기 타단부를 피벗 지지하는 지점(68a)을 밸브 작동 캠(69)의 회전축선과 평행한 축선(C2) 주위에 요동시키는 크랭크 부재(68)를 구비하고,

   크랭크 부재(68)가 요동하는 상기 축선(C2)을 상기 적어도 한쪽 링크(62)의 상기 일단부를 피벗 지지하는 지점(66)의 축선(C1)에 대해서 편심(δ)하게 한 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 작동 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브(19)의 리프트량의 감소에 따라 태핏 클리어런스를 감소시키는 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 작동 장치.

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