KR20060038358A

KR20060038358A - 엔진 밸브 액튜에이터 조립체

Info

Publication number: KR20060038358A
Application number: KR1020057017528A
Authority: KR
Inventors: 매드허수단 라그하반; 지에 통
Original assignee: 제너럴 모터즈 코오포레이션
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2006-05-03
Also published as: WO2004083607A3; WO2004083607A2

Abstract

엔진용 밸브 액튜에이터 조립체는 이동식 엔진 밸브를 포함한다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체는 또한 상기 엔진 밸브에 작동가능하게 결합되는 이동식 롤러 핑거 종동체와, 이동식 캠 및 상기 롤러 핑거 종동체와 캠에 작동가능하게 결합된 중간 핑거 종동체를 포함한다. 그리고 상기 밸브 액튜에이터 조립체는 상기 중간 핑거 종동체와 상호 작용하는 적어도 하나의 액튜에이터를 포함하여 상기 캠에 대하여 상기 중간 핑거 종동체를 2방향으로 위치시키고, 상기 롤러 핑거 종동체를 이동시켜서 상기 엔진 밸브를 원하는 상승 및 위상 동조에 위치시키는 것이다.

밸브 액튜에이터 조립체, 이동식 엔진 밸브, 롤러 핑거 종동체, 이동식 캠, 위상 동조(phasing)

Description

엔진 밸브 액튜에이터 조립체{Engine Valve Actuator Assembly}

본 발명은 엔진용 흡기 또는 배기 밸브 액튜에이터에 관한 것으로, 보다 상세히는 내연기관을 위하여 연속적인 가변 상승, 위상 동조(Phasing) 및 실린더 정지(deactivation)를 하기 위한 밸브 액튜에이터 조립체에 관한 것이다.

자동차등의 차량 내연 엔진과 같은 엔진에는 밸브 열 또는 밸브 조립체 등이 사용된다는 것이 알려져 있다. 전형적으로, 밸브 열(valve train)은 하나 또는 그 이상의 밸브들과, 하나 이상의 캠 들을 갖는 캠 샤프트 및, 각각의 캠과 밸브를 이어주는 활주 봉(tappet)들을 포함한다. 전형적으로, 엔진 밸브의 작동은 엔진 구동식 캠 샤프트를 통하여 이루어진다.

또한, 조정가능한 행정 또는 가변 상승(variable lift)의 밸브를 갖는 밸브 트레인이 내연 엔진에 제공된다는 점도 알려져 있다. 본 특허에서는, 밸브의 행정 또는 상승 조정이 편심 샤프트에 의해서 이루어지고, 이는 각각의 캠과 각각의 흡기/배기 밸브 사이에 배치된 전달 요소의 지지점을 변위시키는 것이며, 그러한 경우, 하나의 실린더에 할당된 2개의 편심 체들은 다른 크기들을 갖는다. 상기 전달 요소는 밸브 레버로 이루어지며, 이는 상기 편심체 상에 지지되고, 캠에 의해서 동작되며, 그 밸브 레버는 차례로 록커 레버(rocker lever)에 작용한다.

이러한 몇 가지 밸브 열들에서의 하나의 문제점은 원하는 위상 동조가 캠 샤프트 위상조절기에 의해서 이루어진다는 점이며, 이는 고 압축 연소 시스템에서는 부적합한 것이고, 여기서는 각각의 밸브들이 그 고유의 특정한 상승 및 위상 세팅 값을 가질 수 있어야만 한다는 점이다. 몇몇의 이러한 밸브 열의 다른 문제점은 그것들이 연속적인 가변 밸브 상승, 위상 동조 및 실린더 정지를 제공하지 못한다는 점이다. 몇몇의 이러한 밸브 열들의 또 다른 문제점은 상기 엔진 밸브의 상승 및 위상 동조를 결합시키는 단지 하나의 제어 자유도를 갖는다는 점이고, 그에 따라서 캠 샤프트를 위한 부가적인 위상 조절기를 필요로 한다는 점이다.

그 결과, 밸브 상승, 위상 동조 및 실린더 정지등을 개선하는 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체를 제공하는 것이 요구되고 있다. 또한, 하나의 엔진 밸브에 대해 상승 및 위상 동조의 분리를 허용하도록 하나 이상의 자유도를 갖는 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체를 제공하는 것이 요구되고 있다. 또한, 엔진의 원하는 위상 동조를 위하여 위상 동조기의 사용을 불필요하게 하는 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체를 제공하는 것이 요구되고 있다. 따라서, 당 업계에서는 이러한 요구 조건들을 충족하는 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체를 제공하는 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 엔진용 새로운 밸브 액튜에이터 조립체를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 연속적인 가변 밸브 상승, 위상 동조 및 실린더 정지 성능을 갖는 엔진용 밸브 엑튜에이터 조립체를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체인 것이다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체는 이동식 엔진 밸브를 포함한다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체는 또한 상기 엔진 밸브에 작동가능하게 결합되는 이동식 롤러 핑거 종동체(follower), 회전식 캠, 및 상기 롤러 핑거 종동체와 캠들에 동작가능하게 연결되는 중간 핑거 종동체를 포함한다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체는 또한 상기 중간 핑거 종동체와 작동가능하게 상호작용하는 적어도 하나의 액튜에이터를 포함하여 상기 중간 핑거 종동체를 상기 캠에 대하여 2방향으로 위치시켜 상기 롤러 핑거 종동체를 이동시키고, 상기 엔진 밸브를 원하는 상승 및 위상 동조에 위치시킨다.

상기 중간 핑거 종동체는 직접적인 물리적 접촉에 의해서 또는 제1및 제2롤러들을 통하여 상기 캠과 롤러 핑거 종동체에 작동가능하게 결합될 수 있다. 만일 롤러들이 사용되면, 고정식 만곡 램프(curved ramp)가 제공되어 제2롤러가 상기 중간 핑거 종동체와 롤러 핑거 종동체들에 결합되는 경우 그 이동을 안내하게 된다. 상기 캠, 중간 핑거 종동체 및 롤러 핑거 종동체들 사이의 연속적인 작동 연결은 제2롤러의 롤러 핑거 종동체를 편향지지하는(biasing) 스프링에 의해서 이루어진다.

본 발명의 한가지 잇점은 엔진에 대해 연속적인 가변식 밸브 상승, 위상 동조 및 실린더 정지등을 제공한다는 점이다. 본 발명의 다른 잇점은 밸브 액튜에이터 조립체가 향상된 기능성, 즉 각각의 개별적인 엔진 밸브에 대한 밸브 상승 및 위상 동조의 독립적인 제어를 갖는다는 점이다. 본 발명의 또 다른 잇점은 상기 밸브 액튜에이터 조립체가 정확성 및 반복성을 갖고, 유압 시스템의 온도 관련 유체 특성에 영향을 받지 않는다는 점이다. 본 발명의 또 다른 잇점은 밸브 액튜에이터 조립체가 엔진 밸브에 대해 상승 및 위상 동조의 분리를 허용하는 중간 레버 피봇의 2가지의 제어 자유도를 갖는다는 점이다. 본 발명의 또 다른 잇점은 밸브 액튜에이터 조립체가 고 압축 엔진에 대해 개별적인 밸브 제어를 허용한다는 점이다. 본 발명의 또 다른 잇점은 밸브 액튜에이터 조립체가 정확한 동작을 가능케 하는 캠 베이스 작동을 갖는다는 점이다.

그리고, 본 발명의 다른 잇점은 연속적인 접촉이 이동 부분들 사이에서 유지되고, 소음이 감소 된다는 점이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 이하에서 도면을 참조로 설명되는 상세한 설명을 참고하면, 보다 쉽게 이해될 것이다.

이하에서는 본 발명을 구현하는 최적의 모드들의 상세한 설명을 통하여 본 발명의 특징 및 작용효과들에 대하여 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 액튜에이터 조립체가 엔진과 작동하는 관계를 나타낸 구성도.

도 2는 도 1과 유사한 도면으로서, 다른 밸브 상승 및 위상 동조에 대응하는 다양한 위치에서의 밸브 액튜에이터 조립체를 도시한 구성도.

도 3은 도 1의 밸브 액튜에이터 조립체를 도시한 것으로서 중간 핑거 종동체의 위치 계산과 관련된 내용을 도시한 설명도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밸브 액튜에이터 조립체의 구성도.

도 5는 도 4와 유사한 도면으로서 다른 밸브 상승 및 위상 동조에 대응하는 다른 위치에서의 변형된 밸브 액튜에이터 조립체를 도시한 구성도.

도 6은 도 4및 도 5의 실시 예에 대응하는 엔진의 밸브 액튜에이터를 도시한 부분 사시도.

도1을 참조하면, 본 발명에 따른 밸브 액튜에이터 조립체 10의 일 실시 예가 차량(미 도시)의 엔진 12에 적용되어 도시되어 있다. 엔진 12은 내부 연소 방식이다. 상기 엔진 12은 엔진 블록 14을 갖추고, 그 내부에는 적어도 하나의 개구 16를 갖추어 적어도 하나의 내부 연소실(미 도시)에 연통하고 있다. 그리고, 상기 엔진 12은 각각의 개구 16에 이동식 엔진 밸브 18를 포함한다. 상기 엔진 밸브 18는 밸브 스템 20과 상기 밸브 스템 20의 일단에 밸브 헤드 22를 갖는다. 상기 엔진 밸브 18는 개방 위치와 폐쇄 위치사이에서 그 각각의 개구 16를 개방하고 닫아주도록 이동 가능하다. 상기 엔진 밸브 18는 흡기 또는 배기 밸브일 수 있음을 알아야 한다. 또한, 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 엔진 12 용 밸브 열임을 알아야 한다. 그리고 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10를 제외하고, 상기 엔진 12은 당 업계의 종래에 알려진 것임을 알아야 한다.

상기 밸브 조립체 10는 엔진 블록 14에 인접 위치된 하우징 24을 포함한다. 상기 하우징 24은 그 내부에 챔버 26를 갖는다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 상기 엔진 스템 20주위에서 챔버 26내에 배치되고, 엔진 블록 14에 접촉하여 상기 엔진 밸브 18를 폐쇄 위치로 편향 지지하여 주는 엔진 밸브 스프링 28를 포함한다. 상기 밸브 헤드 22는 엔진 밸브 18가 닫음 위치에 있을 때, 상기 개구 16를 닫아 주는 것임을 알아야 한다.

또한, 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 롤러 핑거 종동체 30를 포함하여 엔진 밸브 18의 위치를 조정한다. 도시된 실시 예에서, 상기 롤러 핑거 종동체 30는 상기 밸브 헤드 22의 반대측 밸브 스템 20의 일단 부에 접촉 점 32에서 접촉하는 일 단부를 갖는다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 또한 상기 롤러 핑거 종동체 30의 타 단부에 인접하는 유압 래쉬(lash) 조절기 34를 포함한다. 상기 래쉬 조절기 34는 상기 롤러 핑거 조립체 30의 타 단부에 연결 점 36에서 피봇으로 연결된다. 상기 연결 점 36은 롤러 핑거 종동체 30를 위한 피봇 점임을 알아야 한다.

또한, 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 중간 핑거 종동체 38를 포함하여 상기 롤러 핑거 종동체 30의 위치를 제어한다. 도시된 실시 예에서, 상기 중간 핑거 종동체 38는 상기 롤러 핑거 종동체 30에 접촉하는 일 단부를 갖는다. 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 연결 점 42에서 상기 중간 핑거 종동체 38의 일 단부에 연결된 제 1액튜에이터 40를 포함하여 상기 중간 핑거 종동체 38를 위치시킨다. 또한 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 상기 제 1액튜에이터 40에 연결된 제 2액튜에이터 44를 포함하여 상기 제 1액튜에이터 40를 위치시킨다. 상기 액튜에이터 40및 44들은 콘트롤러 45과 같이 전원에 전기적으로 연결된 솔레노이드와 같은 선형 방식의 것들이다. 상기 제2 액튜에이터 44는 상기 피봇 점 42에서 중간 핑거 종동체 38의 일 단부에 연결되어 상기 중간 핑거 종동체 38와, 제2 액튜에이터 44에 연결된 제1 액튜에이터 40를 위치시켜 제2 액튜에이터 44를 위치시킴을 알아야 한다. 또한, 적절한 2가지 자유도의 장치, 예를 들면 선형 활주식 및 로터리식 피봇 또는 2개의 로터리식 피봇들이 직렬로 배치된 것과 같은 장치들이 상기 피봇 점 42들을 위치시키도록 사용되어 엔진 밸브 18의 원하는 상승과 위상 동조를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 밸브 액튜에이터 조립체 10는 캠 샤프트(미 도시)에 연결된 적어도 하나의 회전식 캠 46을 포함하여 상기 중간 핑거 종동체 38와 상호 작용한다. 상기 캠 46은 고정된 상태이지만 회전식인 캠 센터 48를 갖는다. 상기 중간 핑거 종동체 38의 경사는 엔진 밸브 18의 위상 동조를 제공하고, 상기 캠 센터 48로부터 중간 핑거 종동체 38의 거리는 엔진 밸브 18의 상승을 제공한다. 그리고, 상기 액튜에이터 40및 44들은 직선 운동을 발생시키는 임의의 적절한 장치로 이루어질 수 있음을 알아야 한다. 상기 콘트롤러 45는 액튜에이터 40및 44를 구동하고 그리고 정지시켜 중간 핑거 종동체 38를 이동시키는 것임을 알아야 한다.

밸브 액튜에이터 조립체 10의 작동에서, 상기 엔진 밸브 18는 도 1에서 폐쇄 위치에 도시되어 있다. 상기 캠 46은 상기 중간 핑거 종동체 38를 밀어서 차례로 상기 롤러 핑거 종동체 30를 밀고, 그에 따라 엔진 밸브 18를 개방시킨다. 상기 중간 핑거 종동체 38의 피봇은 수평방향(X) 및 수직방향(Y)에서 상기 액튜에이터 40및 44에 의해서 실행된다. 상기 액튜에이터 40및 44들은 상기 중간 핑거 종동체 38의 피봇 점 42위치를 도 1의 평면 내 어느 점에라도 위치될 수 있도록 하여 준다. 이는 엔진 밸브 18의 상승 및 위상 동조를 독립적으로 제어할 수 있도록 하여 준다. 상승은 영(zero)으로부터 사전에 설정된 최대 상승까지 연속적으로 변화될 수 있음을 알아야 한다. 위상 동조는 임의의 캠 샤프트 각도에 대하여 바람직하게는, 캠 샤프트 각도의 -15°로부터 +15°까지 임의의 상승 설정에서 연속적으로 변화될 수 있음을 알아야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 점선은 엔진 밸브 18의 상승 및 위상 동조에서 다른 레벨에 대응하는 중간 핑거 종동체 38의 다른 위치들을 나타낸다. 상기 중간 핑거 종동체 38는 공칭 위상 동조(nominal phasing)에 대해 실선으로 도시되어 있다.

상기 중간 핑거 종동체 38가 캠 센터 48또는 회전축으로부터 제1 액튜에이터 40에 의해서 멀어지면, 상기 엔진 밸브 18의 상승 레벨은 감소한다. 상기 중간 핑거 종동체 38가 상승 영(zero)의 상태로 실선으로 도시되어 있다. 그리고, 상기 중간 핑거 종동체 38의 경사는 밸브 위상 동조과 상호 관련되어 있다. 수평에 대한 상기 중간 핑거 종동체 38의 가파른 경사는 도 2에서 점선으로 도시된 바와 같이, 그리고 "A"로 부여된 바와 같은 위상 전진(phase advance)을 나타내고, 수평에 대한 상기 중간 핑거 종동체 38의 낮은 경사는 도 2에서 점선으로 도시된 바와 같이, 그리고 "B"로 부여된 바와 같은 위상 지연(phase retard)을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 원하는 상승(lift_REF) 및 위상 동조(ㅁ)에 대하여 상기 중간 핑거 종동체 38를 위한 피봇 위치 또는 피봇 점 42의 계산 내용이 도시되어 있다. 상기 중간 핑거 종동체 38의 길이는 l_IFF 이다. 상승 및 위상의 각각의 원하는 값에 대하여, 상기 중간 핑거 종동체 38의 독특한 위치는 4단계로 계산된다. 단계 1에서, 원하는 위상 동조 및 상승 영(zero)에 대한 공칭 접촉점을 아래와 같이 구한다:

공칭 접촉점

단계 2에서, 이러한 접촉점에 대응하는 공칭 피봇 점을 아래와 같이 계산한다:

공칭 피봇 점

단계 3에서, 아래의 수식을 이용하여 ㅁx 를 계산한다:

단계 4에서, 상기 중간 핑거 종동체 38의 피봇 위치를 아래와 같이 계산한다:

본 발명에 따른 밸브 액튜에이터 조립체 10는 기능성, 즉 각각의 개별적인 밸브에 대한 밸브 상승 및 위상 동조의 독립적인 제어를 증대시키고; 이는 임의의 주어진 시간에서, 엔진 각각의 밸브가 상승 및 위상 동조의 다른 레벨에 위치될 수 있음을 의미한다. 본 발명의 밸브 액튜에이터 조립체 10는 정확성과 반복성을 향상시킨다. 본 발명의 밸브 액튜에이터 조립체 10는 중간 핑거 종동체 38를 갖추어 엔진 밸브 18의 가변적 상승 및 위상 동조를 할 수 있도록 한다. 본 발명의 밸브 액튜에이터 조립체 10는 상기 중간 핑거 종동체 38의 피봇 점 42의 2가지 제어 자유도를 갖추며, 이는 엔진 밸브 18의 상승 및 위상 동조를 분리할 수 있도록 하여 준다.

본 발명의 대체적인 실시 예가 도 4-6에 도시되어 있다. 본 실시 예에서는, 밸브 액튜에이터 조립체 110가 엔진 112상에 제공되어 있으며, 이는 그 내부에 적어도 하나의 개구 116를 갖는 엔진 블록 114을 포함하여 적어도 하나의 내부 연소실(미 도시)에 연통하도록 되어 있다. 그리고, 상기 엔진 112은 각각의 개구 116에 대한 이동식 엔진 밸브 118를 포함한다. 상기 엔진 밸브 118는 벨브 스템 120을 갖고, 상기 밸브 스템 120의 일단 부에 밸브 헤드 122를 갖는다. 이와 같은 구조는 도 1및 도 2에 관련하여 도시되고 설명된 것과 유사하다.

상기 밸브 액튜에이터 조립체 110는 밸브 스템 120 주변에 배치되고 폐쇄위치를 향해 엔진 밸브 118를 편향지지하도록 엔진 블록 114에 접촉하는 엔진 밸브 스프링 128를 포함한다.

또한 밸브 액튜에이터 조립체 110는 엔진 밸브 118의 위치를 조정하기 위한 롤러 핑거 종동체 130를 포함한다. 롤러 핑거 종동체 130는 접촉 지점 132에서 밸브 헤드 122 맞은편의 밸브 스템 120의 일단 부에 접촉되는 일단 부를 구비한다. 또한 밸브 액튜에이터 조립체 110는 롤러 핑거 종동체 130의 타단에 인접하는 유압 래쉬 조절기 134를 포함한다. 상기 래쉬 조절기 134는 결합 지점 136에서 롤러 핑거 종동체 130의 타단에 피봇으로 연결된다. 결합 지점 136은 롤러 핑거 종동체 130를 위한 회전 지점임을 알 수 있다.

밸브 액튜에이터 조립체 110는 롤러 핑거 종동체 130의 위치를 조절하도록 작동하는 중간 핑거 종동체 138를 추가 포함한다. 제1롤러 137는 중간 핑거 종동체 138에 꼽혀진다. 중간 핑거 종동체 138는 제1롤러 137를 통해 캠 146에 작용하도록 맞물린다.

밸브 액튜에이터 조립체 110는, 중간 핑거 종동체 138를 수평으로 위치시키기 위하여, 피봇 점 142에서 중간 핑거 종동체 138의 일단에 작용하도록 결합되는 제1 액튜에이터 140를 포함한다. 또한 상기 밸브 액튜에이터 조립체 110는 제1 액튜에이터 140를 수직으로 위치시키기 위하여, 상기 제1 액튜에이터 140에 결합되는 제2 액튜에이터 144를 포함한다. 상기 액튜에이터 140 및 144들은 콘트롤러 145와 같이 전원에 전기적으로 연결된 솔레노이드와 같은 선형 타입으로 이루어진다. 상기 액튜에이터 140, 144들은 도 1및 도 2를 참조하여 설명된 액튜에이터 40,44와 같이 동작한다. 또한, 직선의 슬라이드와 회전 피봇 또는 연속하는 두 개의 회전 피봇들과 같이 적절한 2가지 자유도를 갖는 장치가 엔진 밸브 118의 바람직한 상승과 위상 동조(phasing)를 이루기 위하여 피봇 점 142을 위치시키도록 사용될 수 있음을 알 수 있다.

캠 146은, 고정되지만 회전 가능한 캠 센터 148를 구비한다. 피봇 점 142의 수직 및 수평 위치는 엔진 밸브 118의 위상 동조 편차와 상승 편차에 영향을 주는 것임을 알아야 한다.

그리고, 상기 밸브 액튜에이터 조립체 110는 제2롤러 139를 포함하고, 이는 중간 핑거 종동체 138, 롤러 핑거 종동체 130 및 고정식 만곡 형 램프 141들에 연속적으로 접촉한다. 상기 제2 롤러 139는 스프링 143에 의해 중간 핑거 종동체 138로 향하도록 기울어진다. 만곡 램프 141는 엔진 블록(또는 다른 고정 구성요소)에 고정되고 롤러 141의 움직임을 가이드 하도록 동작하는데, 그에 따라서 롤러 핑거 종동체 130의 움직임에 영향을 주고 그 결과 밸브 118의 움직임에 영향을 주게 된다.

엔진 밸브 118는 도 4에서 폐쇄위치로 도시되어 있다. 동작 시, 캠 146은 중간 핑거 종동체 138가 스윙하도록 제1롤러 137를 밀고, 램프 141를 따라 구르도록 중간 핑거 종동체는 제2롤러 139를 밀어 준다. 제2롤러 139가 고정식 램프 141의 만곡부 147에 이르렀을 때, 롤러 핑거 종동체 130에 하향으로 힘을 인가하여 밸브 118를 개방시키게 된다. 램프 141의 만곡부 147의 곡률 반경은 제2롤러 139의 반지름보다 커야한다.

액튜에이터 140, 144들은 중간 핑거 종동체 138의 피봇 점 142의 위치가 도 4의 도면에서 어떠한 지점에서라도 위치될 수 있게 한다. 이는 엔진 밸브 118의 상승 및 위상 동조(phasing)의 독립적인 조정이 가능하도록 한다. 상승은 제로에서부터 사전에 설정된 최대 높이까지 연속적으로 변경될 수 있다. 또한 상기 위상 동조는 임의의 상승 설정에서 캠 샤프트 각도의 -15°부터 +15°까지 연속적으로 변경될 수 있다. 이러한 기능성은 동일 부하식 압축 점화(homogeneous charge compression iginition)와 같은 진보된 연소 시스템을 위해 필수적으로 고려되는 사항이다.

스프링 128, 143들은 롤러 137를 캠 146에 지속적으로 접촉하도록 유지하고, 또한 롤러 139를 중간 핑거 종동체 138와 롤러 핑거 종동체 130및 고정식 만곡형 램프 141에 지속적으로 접촉 유지한다.

따라서, 캠 142의 둥근 돌출부(lobe)는 회전하는 동안 보다 빠르거나 늦게 제1롤러 137에 접촉되므로, 피봇 점 142의 수직 변위는 위상 전진 또는 위상 지연이 되고, 이에 따라 밸브 개방 위상(phase)을 변경한다. 중간 핑거 종동체의 진동 범위에 따른 밸브 상승은 이러한 피봇 점 142의 수직 이동에 의해서 크게 영향을 받지 아니한다.

상기 피봇 점(pivot point) 142의 수평 변위는 위상(phasing)의 변화없이 상기 밸브 상승을 증대시키거나 감소시키는 것을 초래한다. 만일, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 피봇 점 142이 왼쪽으로 이동되면 중간 핑거 종동체 138의 주어진 감쇠진동(oscillation)에 대하여, 상기 제 2 롤러 139가 상기 고정식 만곡형 램프 141의 평탄한 부분(도 4 및 도 5에서 수평 부분인 제로 상승 또는 소실 동작 부(lost motion portion)) 상에서 만곡 부분 147(상기 램프의 개-폐 부분) 보다 많은 시간을 소비한다. 따라서 밸브 상승은 감소된다, 상기 피봇 점 142이 오른쪽으로 이동하면, 상기 중간 핑거 종동체 138의 임의의 감쇠진동(oscillation)에 대하여, 상기 롤러 139가 상기 고정식 램프 141의 만곡 부분 147에서 그 시간을 보다 많이 소비하고, 상기 고정식 램프 141의 만곡 부분 147을 따라 더 나아가서, 그 결과 보다 큰 밸브의 개방을 가능하게 한다. 상기 캠의 돌출된 지점이 상기 롤러 137와 만나는 지점에서 상기 구동 캠 사이클 내의 지점에 의해 결정되는 위상 동조는 이와 같은 상기 피봇 점 142의 수평 변위에 의하여 영향을 받지 않는다.

도 6을 참조하면, 부분 사시도는 도 4-5의 실시 예에서와 같이 엔진 112에 장착된 액튜에이터 조립체 110를 도시한다. 도 6에서 사용된 참조부호들은 도 4 및 도 5에서 동일한 구성요소에 대하여 표시한 것이다, 특히 도 6는 중간 핑거 종동체 138, 제 1 롤러 137, 제 2 롤러 139, 고정식 만곡형 램프 141 및 상기 롤러 핑거 종동체 130 사이의 연결 관계를 도시한다. 또한 도 6은 상기 제 2 롤러 139가 상기 롤러 핑거 종동체 130과 고정식 만곡형 램프 141 사이에서 단속되도록 상기 롤러 핑거 종동체 130를 상부로 치우치게 하는 스프링 128을 도시한다. 도 4 및 도 5의 상기 스프링 143은 도 6에서는 도시되지 않았지만 이동하는 구성요소들 사이에서 연속적인 접촉을 유지하는 것이 가능하게 하도록 상기 중간 핑거 종동체 138에 대하여 상기 제 2 롤러 139를 편향 지지하는 것이다. 또한 스프링 143은 상기 중간 핑거 종동체 138과 상기 캠 146 사이에서 연속 접촉을 유지하게 한다. 또한 도 6은 상기 중간 핑거 종동체 138의 피봇 점 142에 대한 액튜에이터 140,144 사이의 연결 관계를 도시한다.

본 발명은 상기에서 특정 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였다. 본 발명은 여기에서 사용된 용어들이 단지 설명을 위하여 사용된 것이지 본 발명을 제한하기 위하여 사용된 것이 아님을 알아야 한다.

본 발명의 다양한 개조 및 변화가 위에서 설명한 이상으로 이루어질 수 있다. 따라서 본 발명의 특허청구범위의 기술 사상과 권리범위를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명은 상기에서 설명된 것과는 다르게 실시될 수 있다.

상기에서는 본 발명을 구현하기 위한 최적의 모드가 상세히 설명되었지만, 본 발명에 관계된 당업자들은 첨부된 특허청구범위 내에서 본 발명을 구현하기 위한 다양한 다른 구조와 실시 예들을 잘 알 수 있을 것이다.

Claims

이동식 엔진 밸브;

상기 엔진 밸브에 작동가능하게 결합된 이동식 롤러 핑거 종동체;

회전식 캠;

상기 롤러 핑거 종동체 와 상기 캠에 작동가능하게 연결된 중간 핑거 종동체; 및

상기 중간 핑거 종동체에 작동가능하게 상호작용하여 상기 캠에 대하여 상기 중간 핑거 종동체를 2방향으로 위치시키고, 상기 롤러 핑거 종동체를 이동시켜서 상기 엔진 밸브를 원하는 상승 및 위상 동조에 위치시키는 적어도 하나의 액튜에이터;를 포함하는 차량 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 롤러 핑거 종동체는 상기 엔진 밸브의 일단 부에 접촉하는 일단 부를 갖는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제2항에 있어서, 상기 롤러 핑거 조립체의 타측 단부에 피봇 가능하게 연결된 유압 래쉬 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액튜에이터는 상기 중간 핑거 종동체의 일단 부에 피봇 가능하게 연결된 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액튜에이터는 수평 방향 또는 수직 방향 중의 적어도 하나의 방향으로 상기 중간 핑거 종동체를 이동시키는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액튜에이터는 상기 중간 핑거 종동체에 피봇가능하게 연결되어 상기 중간 핑거 종동체를 수평 방향으로 이동시키는 제1 액튜에이터 및, 상기 제1 액튜에이터와 상호 작동가능하여 상기 제1 액튜에이터와 상기 중간 핑거 종동체를 수직 방향으로 이동시키는 제2 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액튜에이터는 상기 중간 핑거 종동체에 피봇 가능하게 연결된 제1 액튜에이터와 제2 액튜에이터를 포함하여 상기 중간 핑거 종동체를 수평 방향으로 이동시키고 그리고, 상기 제1 액튜에이터는 상기 제2 액튜에이터에 작동가능하게 상호작용하여 상기 제2 액튜에이터와 상기 중간 핑거 종동체 를 수직 방향으로 이동시키는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 중간 핑거 종동체는 제1롤러를 통하여 상기 회전식 캠에 작동가능하게 결합되고, 상기 중간 핑거 종동체는 제2롤러를 통하여 상기 이동식 롤러 핑거 종동체에 작동가능하게 결합하여 상기 엔진 밸브의 이동을 이루는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제8항에 있어서, 상기 제2롤러의 이동을 안내하는 고정식 램프를 추가 포함하고, 상기 램프는 만곡부를 갖추어 상기 제2롤러의 수직 변위를 제어하며, 그에 따라 밸브 안착(seating)을 제어하는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제9항에 있어서, 상기 제2롤러는 상기 고정식 램프, 상기 중간 핑거 종동체 및 상기 이동식 롤러 핑거 종동체에 연속적인 회전접촉을 하는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제9항에 있어서, 상기 제2롤러는 상기 중간 핑거 종동체로 향하여 스프링 편향지지 되는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제1항에 있어서, 상기 중간 핑거 종동체는 상기 적어도 하나의 액튜에이터에 연결된 제1피봇 점을 중심으로 피봇 회전하고, 상기 롤러 핑거 종동체는 제2피봇 점을 중심으로 피봇하는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액튜에이터에 전기적으로 연결되어 상기 적어도 하나의 액튜에이터를 구동하고 정지시키는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
이동식 엔진 밸브;

상기 엔진 밸브에 작동가능하게 결합된 이동식 롤러 핑거 종동체;

회전식 캠;

상기 롤러 핑거 종동체에 작동가능하게 연결된 중간 핑거 종동체; 및

상기 중간 핑거 종동체에 작동가능하게 연결되어 상기 중간 핑거 종동체를 수평 방향 및 수직 방향 중의 어느 한 방향으로 이동시키는 제1 액튜에이터와, 상기 제1 액튜에이터에 작동가능하게 상호작용하여 상기 제1 액튜에이터와 상기 중간 롤러 종동체를 수평 방향 및 수직 방향 중의 나머지 한 방향으로 이동시켜서 상기 캠에 대하여 중간 핑거 종동체를 위치시키고, 상기 롤러 핑거 종동체를 이동시켜서 상기 엔진 밸브를 원하는 상승 및 위상 동조에 위치시키는 제2 액튜에이터를 포함하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 롤러 핑거 종동체는 상기 엔진 밸브의 일단 부에 접촉하는 일단 부를 갖는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제15항에 있어서, 상기 롤러 핑거 조립체의 타측 단부에 피봇 가능하게 연결된 래쉬 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제1 액튜에이터와 제2 액튜에이터 각각은 상기 중간 핑거 종동체의 일단 부에 피봇 가능하게 연결된 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 제1 액튜에이터 및 제2 액튜에이터들은 직선 이동을 일으키 는 선형 방식인 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제17항에 있어서, 상기 제1 액튜에이터 및 제2 액튜에이터에 전기적으로 연결되어 상기 제1 액튜에이터 및 제2 액튜에이터를 구동하고 정지시키는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제14항에 있어서, 챔버를 갖는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제18항에 있어서, 상기 챔버 내에 위치되어 상기 엔진 밸브를 폐쇄 위치로 향하여 편향 지지하는 엔진 밸브 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제14항에 있어서, 상기 중간 핑거 종동체는 제1롤러를 통하여 상기 회전식 캠에 작동가능하게 결합되고, 상기 중간 핑거 종동체는 제2롤러를 통하여 상기 이동식 롤러 핑거 종동체에 작동가능하게 결합하여 상기 엔진 밸브의 이동을 이루는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제22항에 있어서, 상기 제2롤러의 이동을 안내하는 고정식 램프를 추가 포함하고, 상기 램프는 만곡부를 갖추어 상기 제2롤러의 수직 변위를 제어하며, 그에 따라 밸브 안착(seating)을 제어하는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제23항에 있어서, 상기 제2롤러는 상기 고정식 램프, 상기 중간 핑거 종동체 및 상기 이동식 롤러 핑거 종동체에 연속적인 회전접촉을 하는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제24항에 있어서, 상기 제2롤러는 상기 중간 핑거 종동체를 향하여 스프링 편향 지지되는 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
제23항에 있어서, 상기 고정식 램프는 엔진 블럭에 장착된 것임을 특징으로 하는 밸브 액튜에이터 조립체.
이동식 엔진 밸브를 제공하는 단계;

상기 엔진 밸브에 작동가능하게 결합된 이동식 롤러 핑거 종동체를 제공하는 단계;

캠을 제공하고 회전시키는 단계;

상기 롤러 핑거 종동체에 작동가능하게 연결된 중간 핑거 종동체를 제공하는 단계; 및

상기 중간 핑거 종동체에 수평 및 수직 방향에서 작동가능하게 상호작용하고, 상기 캠에 대하여 상기 중간 핑거 종동체를 위치시키며, 그리고 상기 엔진 밸브를 원하는 상승 및 위상 동조에 위치시키는 적어도 하나의 액튜에이터를 구동시키는 단계;를 포함하는 차량용 밸브 액튜에이터 조립체 작동 방법.
이동식 엔진 밸브;

상기 엔진 밸브에 작동가능하게 결합된 이동식 롤러 핑거 종동체;

회전식 캠;

상기 캠에 대해 제1롤러를 통하여 작동가능하게 연결되고, 상기 롤러 핑거 종동체 에는 제2롤러를 통하여 작동가능하게 연결되며, 상기 제2롤러는 고정식 만곡형 램프에 의해서 안내되는 중간 핑거 종동체; 및

상기 중간 핑거 종동체에 작동가능하게 상호작용하여 상기 캠에 대하여 상기 중간 핑거 종동체를 2방향으로 위치시키고, 상기 롤러 핑거 종동체를 이동시켜서 상기 엔진 밸브를 원하는 상승 및 위상 동조에 위치시키는 적어도 하나의 액튜에이터;를 포함하는 차량 엔진용 밸브 액튜에이터 조립체.