KR20060059339A

KR20060059339A - 한편으로는 편심기 샤프트와 그리고 다른 한편으로는 캠샤프트의 캠 상에서 움직이는 롤러와 상호 작용하는 조절가능한 진동 레버를 구비한 내연기관의 가스 교환 밸브용밸브 기어

Info

Publication number: KR20060059339A
Application number: KR1020050112876A
Authority: KR
Inventors: 페터 에일츠; 아르민 그라브마이어; 마트씨아스 쇤겐
Original assignee: 맨 비앤드더블유 디젤 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2004-11-27
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2006-06-01
Also published as: JP2006153009A; CN1782332A; FI20051196A0; FI20051196A; DE102004057438A1

Abstract

본 발명은 한편으로는 편심기 샤프트와 그리고 다른 한편으로는 캠 샤프트의 캠 상에서 움직이는 롤러와 상호 작용하는 조절 가능한 진동 레버를 가진 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어에 관한 것이다.

밸브 기어는 적어도 하나의 로커를 포함하며, 상기 또는 각각의 로커의 제1 단부는 적어도 하나의 가스 교환 밸브에 작용하고, 제2 단부는 푸시 로드에 피벗식으로 연결되며, 상기 또는 각각의 푸시 로드는 밸브 제어 시간의 위상 편이를 위한 조절 장치와 작용적으로 연결되고, 상기 조절 장치는 상기 푸시 로드마다 조절 가능한 진동 레버를 포함하며, 상기 진동 레버는 한편으로는 편심기 샤프트와 그리고 다른 한편으로는 캠 샤프트의 캠 상에서 움직이는 롤러와 상호 작용한다.

본 발명에 따라 상기 조절 가능한 진동 레버는, 비교적 큰 편심기 크기(e1)를 가진, 편심기 각도(β) 만큼 조절 가능한 편심기에 의해, 최대 위상 조절 각(α)을 가진, 구성 파라미터로서 미리 주어질 수 있는 소정 위상 편이(α) 및 미리 주어진 최대 밸브 리프트가 설정되도록, 상기 편심기 샤프트에 연결됨으로써, 상기 경계 조건으로 상기 조절 가능한 진동 레버에 대한 상기 푸시 로드의 지지점이 위상 편이 동안 상기 로커에 대한 피벗점에 있는 상부 회전점을 중심으로 하는 상기 푸시 로드의 선회 반경 R을 대략 따른다.

Description

한편으로는 편심기 샤프트와 그리고 다른 한편으로는 캠 샤프트의 캠 상에서 움직이는 롤러와 상호 작용하는 조절 가능한 진동 레버를 구비한 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어 {VALVE GEAR FOR GAS EXCHANGE VALVE OF A INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A ADJUSTABLE OSCILLATING LEVER WHICH INTERACTS ON THE ONE HAND WITH AN ECCENTRIC SHAFT AND ON THE OTHER HAND WITH A ROLLER RUNNING ON A CAM OF A CAM SHAFT}

도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어의 사시도.

도 2는 도 1에 따른 장치의 조절장치의 측면도.

도 3은 밸브 제어 시간의 이른 내지 늦은 위치에서 본 발명에 따른 밸브 기어 진동 레버의 운동을 나타낸 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 밸브 기어 11: 실린더 헤드

12: 로커 13: 푸시 로드

14: 캠 15: 편심기

16: 편심기 샤프트 17: 조절 가능한 진동 레버

18: 롤러 19: 캠의 기초원

20, 21: 단부 31: 지지점

α: 위상 편이 β: 편심기 각도

e1: 편심기 크기 R: 반경

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어에 관한 것이다.

DE 43 30 913 A1 호에는 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어가 공지되어 있다. DE 43 30 913 A1호에 따른 밸브 기어는 로커를 포함하며, 상기 로커의 한 아암은 밸브에 작용하고, 다른 아암은 푸시 로드에 피벗식으로 연결된다. 상기 푸시 로드는 조절 장치와 작용적으로 연결된다. DE 43 30 913 A1호에 따른 조절 장치는 밸브마다 편심기 상에서 진동하는 진동 레버를 포함한다. 상기 진동 레버는 캠 샤프트의 캠 상에서 움직이는 롤러와 편심기 샤프트 사이의 연결을 형성함으로써, 편심기 샤프트의 회전에 의해 캠 기초원 상에서 롤러의 가변 위치가 얻어질 수 있고, 이는 가변 제어 시간을 야기함으로써, 가스 교환 과정의 최적화를 위해 유해 물질이 적은 그리고 연비가 적은 작동으로 상이한 부하 상태에 따른 예컨대 디젤 엔진의 조정이 가능해진다.

그러나, DE 43 30 913 A1호에 따른 밸브 기어는 밸브 제어 시간의 변동시 거기에 개시된 조절 장치에 의해 밸브 클리어런스 변동이 충분히 보상될 수 없기 때문에, DE 43 30 913 A1호에 따른 밸브 기어는 편심기 샤프트의 2개의 극단의 설정 에서만 작동한다. DE 43 30 913 A1호에 따른 밸브 기어에서는 편심기의 2개의 극단 위치 사이에서 밸브의 잔류 개방 또는 확대된 밸브 클리어런스가 주어지므로, 피스톤의 손상 없이 엔진 작동 동안 하나의 극단 설정으로부터 다른 극단 설정으로의 편심기의 조절이 불가능하다.

본 발명의 과제는 허용 가능한 밸브 클리어런스 변동으로 엔진 작동 동안 하나의 극단 설정으로부터 다른 극단 설정까지의 조정이 가능한 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 1의 특징들을 포함하는 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어에 의해 해결된다.

본 발명에 따라 조절 가능한 진동 레버는, 비교적 큰 편심기 크기(e1)를 가진, 편심기 각도(β) 만큼 조절 가능한 편심기에 의해, 최대 위상 조절 각(α)을 가진, 구성 파라미터로서 미리 주어질 수 있는 소정 위상 편이 및 미리 주어진 최대 밸브 리프트가 설정되도록, 편심기 샤프트에 연결됨으로써, 상기 경계 조건으로 조절 가능한 진동 레버에 대한 푸시 로드의 지지점이 위상 편이(α) 동안 로커에 대한 피벗점에 있는 상부 회전점을 중심으로 하는 푸시 로드의 선회 반경(R)을 대략 따른다. 즉, 로커와 캠에 있는 조절 가능한 진동 레버의 롤러 사이의 간격은 위상 편이(α)의 조절 범위에서 일정하게 유지된다.

이로 인해, 허용 가능한 밸브 클리어런스 변동으로 엔진 작동 동안 하나의 극단 설정으로부터 다른 극단 설정까지의 무단 조정을 가능하게 하는 편심기 샤프트 위치 및 캠 샤프트 위치의 기하학적 형상 또는 구성 배치, 편심기 크기, 편심기 각도 및 진동 레버 디자인이 발견되었다. 즉, 파라미터 최대 밸브 리프트, 최대 위상 편이 및 미리 주어진 허용 가능한 밸브 클리어런스 편차에 의해 새로운 밸브 기어의 기하학적 형상을 발견하기 위한 다른 모든 파라미터가 미리 주어진다.

본 발명의 의미에서, 상기 선행 기술에 비해 감소된, 따라서 대체 가능한 밸브 클리어런스 변동으로 엔진 작동 동안 밸브 제어 시간의 조정이 무단으로, 회전수와 무관하게 그리고 부하와 무관하게 이루어질 수 있는 밸브 기어가 제공된다. 본 발명의 밸브 기어는 또한 구조적으로 간단하기 때문에 저렴하게 구현될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항과 하기 설명에 제시된다.

특히 로커, 푸시 로드, 캠 샤프트, 조절 가능한 진동 레버, 편심기 샤프트 및 편심기의 배치는 운동학적으로, 미리 주어진 최대 밸브 리프트에서 그리고 밸브 제어 시간의 미리 주어진 위상 편이에서 편심기 크기, 편심기 각도 및 조절 가능한 진동 레버의 기하학적 형상, 즉 위치 및 길이가 청구항 1의 특징에 의미로 규정되는 방식으로 설계된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다. 물론, 본 발명이 이 실시예에 국한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 기어(10)를 내연기관, 바람직하게는 디젤 엔진의 실린더 헤드(11)와 함께 도시한다.

도 1에 따른 밸브 기어(10)는 로커(12)를 갖는다. 상기 로커(12)의 제1 단부는 가스 교환 밸브에 작용하고, 제2 단부는 푸시 로드(13)와 피벗식으로 연결된다. 상기 푸시 로드(13)는 밸브 제어 시간의 위상 편이를 위한 조절 장치와 작용적으로 연결된다. 밸브 제어 시간의 위상 편이를 위한 조절 장치는 캠(14)이 배치된 캠 샤프트, 편심기(15)가 배치된 편심기 샤프트(16) 및 조절 가능한 진동 레버(17)를 포함한다. 상기 조절 가능한 진동 레버(17)는 캠(14) 상에서 움직이는, 조절 가능한 진동 레버(17)의 제1 단부(22)에 있는 롤러(18)와 편심기 샤프트(16) 사이의 연결을 형성하므로, 편심기 샤프트(16)의 회전에 의해 롤러(18)가 캠(14)의 기초원(19) 상에서 가변 위치(특히 도 3 참고)를 가지므로, 위상 편이 α(도 3 참고)의 범위에 걸쳐 가변 제어 시간이 얻어질 수 있다.

본 발명의 의미에서 조절 가능한 진동 레버(17)는, 비교적 큰 편심기 크기(e1)(도 3)를 가진, 최대 약 60°의 편심기 각도(β)(도 3 참고) 만큼 조절 가능한 편심기(15)에 의해, 약 15°의 최대 위상 조절 각도(α)(도 3 참고)를 가진, 구성 경계 조건으로서 미리 주어질 수 있는 소정 위상 편이 및 약 28 mm의 미리 주어진 최대 밸브 리프트가 설정되도록, 편심기 샤프트(16)에 연결됨으로써, 조절 가능한 진동 레버(17)에 대한 푸시 로드(13)의 지지점(31)이 로커(12)에 대한 피벗점에 있는 상부 회전점을 중심으로 하는 푸시 로드(13)의 선회 반경(R)(도 3 참고)을 대략 따른다. 즉, 로커(12)와 캠(14)에 있는 롤러(18) 사이의 간격은 위상 편이(α)의 조절 범위에서 일정하게 유지된다.

도 2 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 조절 가능한 진동 레버(17)의 제2 단부 (23)는 편심기 샤프트(16)의 편심기(15)에 연결된다.

도 2와 관련해서 도 3에 재차 나타나는 바와 같이, 로커(12), 푸시 로드(13), 캠(14)을 가진 캠 샤프트, 진동 레버(17), 편심기 샤프트(16) 및 편심기(15)의 배치는 미리 주어진 최대 밸브 리프트에서 그리고 밸브 제어 시간의 미리 주어진 위상 편이(α)에서 편심기 크기(e1), 편심기 각도(β) 및 조절 가능한 진동 레버(17)의 기하학적 형상, 특히 위치 및 길이가 규정되는 방식으로 운동학적으로 설계된다.

약 28 mm의 최대 밸브 리프트 및 α= 약 15°의 최대 위상 편이가 미리 주어지면, 상기 배치의 운동학적 설계는 편심기 크기 e1 = 약 21 mm, 편심기 각도 β=약 60°, 캠 리프트 약 19 mm, 진동 레버(17)의 기하학적 형상, 즉 위치 및 길이, 약 24 mm의 최소 밸브 리프트 및 미리 주어진 최대 밸브 리프트 = 28mm 사이의 밸브 리프트 차이 약 4 mm, 푸시 로드 오프셋 약 19 mm 그리고 여기서 허용 가능한 밸브 클리어런스 차이 최대 약 0.03 mm를 규정한다.

따라서, 밸브 제어 시간의 극단 변위 위치 사이에서 결합 위치의 분리는 무단으로 가능하다.

따라서, 본 발명의 핵심은 편심기 샤프트(16) 및 캠 샤프트의 기하학적 형상, 특히 위치에 대한 파라미터, 편심기 크기, 편심기 각도의 설계에 대한 파라미터, 및 진동 레버의 구성 배치에 대한 파라미터를 운동학적 설계와 함께 전체적으로 상기 파라미터의 최적화가 가능하도록 제공하는 것인데, 상기 최적화의 경우 이른 내지 늦은 밸브 제어 시간의 위상 편이(α) 동안 진동 레버(17)에 대한 푸시 로 드(13)의 지지점(31)이 거의 하나의 궤도상에서 로커(12)에 대한 피벗점에서의 상부 회전점을 중심으로 하는 푸시 로드(13)의 반경(R)만큼 이동됨으로써, 로커(12)와 캠(14)에 있는 롤러(18) 사이의 간격이 실질적으로 동일하게 유지되기 때문에 밸브 클리어런스는 변하지 않거나 또는 최소로만 변한다.

위상 편이 시에 보통 설정되는 밸브 클리어런스 변동은 제시된 구성에 의해 대부분 보상되므로, 허용 가능한 밸브 클리어런스 변동으로 엔진 작동 동안 소정 조절 범위에 걸쳐 밸브 제어 시간의 조정 또는 위상 편이가 무단으로, 회전수와 무관하게 그리고 부하와 무관하게 가능하다.

본 발명에 따르면, 허용 가능한 밸브 클리어런스 변동으로 엔진 작동 동안 하나의 극단 설정으로부터 다른 극단 설정까지의 조정이 가능한 내연기관의 가스 교환 밸브용 밸브 기어를 제공된다.

Claims

적어도 하나의 로커(12)를 포함하며, 상기 로커 또는 각각의 로커(12)의 제1 단부는 적어도 하나의 가스 교환 밸브에 작용하고, 제2 단부는 푸시 로드(13)에 피벗식으로 연결되며, 상기 또는 각각의 푸시 로드(13)는 밸브 제어 시간의 위상 편이를 위한 조절 장치와 작용적으로 연결되고, 상기 조절 장치는 상기 푸시 로드(13)마다 조절 가능한 진동 레버(17)를 포함하며, 상기 진동 레버는 한편으로는 편심기 샤프트(16)와 그리고 다른 한편으로는 캠 샤프트의 캠(14) 상에서 움직이는 롤러(18)와 상호 작용하는, 내연기관의 적어도 하나의 가스 교환 밸브용 밸브 기어에 있어서,

상기 조절 가능한 진동 레버(17)는, 비교적 큰 편심기 크기(e1)를 가진, 편심기 각도(β) 만큼 조절 가능한 편심기(15)에 의해, 최대 위상 조절 각(α)을 가진, 구성 파라미터로서 미리 주어질 수 있는 소정 위상 편이 및 미리 주어진 최대 밸브 리프트가 설정되도록, 상기 편심기 샤프트(16)에 연결됨으로써, 상기 경계 조건으로 상기 조절 가능한 진동 레버(17)에 대한 상기 푸시 로드(13)의 지지점(31)이 로커(12)에 대한 피벗점에 있는 상부 회전점을 중심으로 하는 상기 푸시 로드(13)의 선회 반경(R)을 대략 따르는, 즉 상기 로커(12)와 상기 캠(14)에 있는 상기 롤러(18) 사이의 간격은 상기 위상 편이(α)의 조절 범위에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 적어도 하나의 가스 교환 밸브용 밸브 기어.
제1항에 있어서, 상기 로커(12), 상기 푸시 로드(13), 상기 캠 샤프트, 상기 진동 레버(17), 편심기 샤프트(16) 및 편심기(15)의 배치는 운동학적으로, 미리 주어진 최대 밸브 리프트 및 밸브 제어 시간의 미리 주어진 위상 편이(α)에서 편심기 크기 (e1), 편심기 각도(β), 특정 캠 리프트 및 상기 조절 가능한 진동 레버(17)의 기하학적 형상, 즉 위치 및 길이가 규정되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 적어도 하나의 가스 교환 밸브용 밸브 기어.