KR20130064082A

KR20130064082A - 내연기관의 배기 밸브를 제어하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20130064082A
Application number: KR1020127032097A
Authority: KR
Inventors: 핀젠트 크레미나; 미카엘 놀
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2013-06-17
Also published as: WO2011141399A1; CN102884303B; CN102884303A; DE102010020102A1; EP2569528A1

Abstract

내연기관의 배기 밸브(3)를 제어하기 위한 장치에는 탄성 부재(6)가 푸시 로드(4)에 배치되어 있다. 푸시 로드(4)는 2개의 부재(12, 13)로 분리되어 있고 상기 2개의 부재 사이에는 나선형 스프링으로서 구성된 스프링 부재(15)가 배치되어 있다. 이에 따라 푸시 로드(4)를 구동시키기 위한 작동기(1)의 크기는 특히 소형으로 구성된다.

Description

내연기관의 배기 밸브를 제어하기 위한 장치{DEVICE FOR CONTROLLING AN EXHAUST VALVE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관의 배기 밸브를 제어하기 위한 장치로서, 제어 가능한 작동기, 상기 작동기에 의해 구동 가능한 조정 레버, 상기 조정 레버의 동작을 배기 밸브에 전달하는 푸시 로드 및 상기 작동기와 배기 밸브 사이에서 전달되는 힘을 한정하기 위한 탄성 부재가 구비된 장치에 관한 것이다.

이러한 장치는 예를 들면 DE 10 2008 014 609 AI에 공지되어 있다. 이러한 장치는 현재 내연기관에서 예를 들면 배기가스 재순환 밸브를 개폐하거나 터보 과급기의 안내 블레이드를 조정하거나 터보 과급기에서 웨이스트 게이트 밸브(waste gate valve)를 작동시키기 위해 통상적으로 이용되고 있다. 작동기는 예를 들면 구비되어 있는 전기 모터 또는 공압 작동기에 의해 제어된다. 상기 공지 장치의 조정 레버는 변속기를 통해 구동된다. 푸시 로드에 의해 배기 밸브는 작동기로부터 공간적으로 분리되어 배치될 수 있다.

탄성 부재는 레그 스프링으로서 구성되어 있고 변속기에 배치되어 배기 밸브와 작동기 사이에 전달 가능한 최대 힘을 한정한다. 이에 따라 상기 배기 밸브, 변속기와 베어링은 과부하로부터 보호되고 마모가 최소화된다. 이러한 과부하는 배기 밸브가 최종 위치로 이동할 때 예를 들면 작동기와 변속기의 관성에 의해 나타난다.

상기 공지의 장치는 변속기와 탄성 부재가 구비된 작동기를 설치하기 위해 매우 큰 공간과 하우징이 필요하다는 단점이 있다.

상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는 상술한 형태의 장치를 개량하여 특히 소형화하는데 있다.

본 발명에 따르면, 상기 문제점은 탄성 부재를 푸시 로드에 배치시킴으로써 해결된다.

상기 구성에 의하면, 탄성 부재는 작동기와 상기 작동기에 연결된 변속기로부터 분리되어 있다. 이에 따라 상기 작동기는 특히 소형의 하우징을 갖게 된다. 상기 탄성 부재는 통상적으로 역시 길게 형성된 푸시 로드에서 길게 연장 형성되므로 특히 작은 설치 공간을 필요로 한다. 이에 의해 본 발명에 따른 장치는 특히 소형으로 구성된다. 상기 구성은 또한 탄성 부재가 배기 밸브로부터 작동기까지 열전도를 저감시키는데 기여하는 장점이 있다.

상기 푸시 로드는 예를 들면 탄성과 가요성이 있는 변형부를 포함하여 탄성 부재와 일체로 제조될 수도 있다. 하지만 본 발명의 유리한 또 다른 실시형태에 의하면, 상기 푸시 로드는 멀티-파트로 구성되고 푸시 로드의 2개의 파트 사이에 탄성 부재가 배치되어 높은 안정성을 갖게 된다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 푸시 로드에는 내부 부재와 상기 내부 부재에 신축적으로 맞물리는 외부 부재가 구비되고 상기 내부 부재와 외부 부재 사이에는 탄성 부재가 배치되어 있어 푸시 로드는 탄성 부재와 하나의 구성부로 미리 조립된다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 탄성 부재에는 푸시 로드의 부재들을 지지하기 위한 내부 정지부가 구비되어 있고 탄성 부재가 내부 정지부에 위치한 푸시 로드의 부재에 인장력 또는 압축력을 비탄성적으로 전달하며 반대 방향으로 작용하는 소정량 이상의 힘을 탄성 변형적으로 전달함으로써 탄성 부재는 소정의 방향으로 힘을 신속하게 전달할 수 있다. 상기 구성에 의하면, 탄성 부재의 변형성은 가해지는 힘의 방향에 따라 다르다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 탄성 부재가 대향 배치된 2개의 내부 정지부를 갖고 양 방향으로 탄성 변형이 가능하게 함으로써 푸시 로드의 인장력과 압축력의 조절은 특히 구조적으로 단순하게 구성된다.

본 발명에 따른 장치의 조립은 조정 레버 및/또는 배기 밸브에 연결시키기 위한 적어도 하나의 볼 조인트가 상기 푸시 로드에 구비될 때 특히 단순하게 구성된다. 이로 이해 상기 작동기와 배기 밸브 사이의 공차가 조정된다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 탄성 부재는 정상 상태에서 응력을 받게 되면 소정의 힘을 단순하게 전달할 수 있다. 상기 구성에 의하면, 상기 탄성 부재의 소정 응력 미만의 힘은 탄성 부재를 변형시키지 않고 전달된다. 상기 탄성 부재에 작용하는 힘이 소정의 응력을 초과할 때 비로소 탄성 부재는 변형되어 본 발명에 따른 장치의 구성부가 손상되는 것을 방지하게 된다.

길게 연장된 푸시 로드에 대한 본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 탄성 부재에는 나선형 스프링으로서 구성된 적어도 하나의 스프링 부재가 구비되어 탄성 부재가 특히 소형으로 구성된다. 이로 인해 상기 탄성 부재는 특히 긴 수명을 갖게 된다.

본 발명에 대해 다수의 실시형태가 가능하다. 상기 실시형태의 기본 원리를 더욱 상세하게 설명하기 위해 도면을 참고하여 후술하기로 한다. 도면에서,
도 1은 배기 밸브를 제어하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략도이고,
도 2-6은 도 1의 본 발명에 따른 장치의 탄성 부재에 대한 다양한 실시예의 개략도이고,
도 7은 본 발명에 따른 장치의 예시적인 일 실시형태이다.

도 1은 작동기(1)에 의해 구동 가능한 크랭크 조립체(2)와 크랭크 조립체(2)를 통해 구동 가능한 배기 밸브(3)가 구비되어 있는 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 크랭크 조립체(2)는 푸시 로드(4)와 조정 레버(5)를 구비하고 있다. 푸시 로드(4)에는 탄성 부재(6)가 배치되어 있다. 푸시 로드(4)는 배기 밸브(3)의 조인트(7)를 통해 작동 아암(8)에 연결되어 있다. 작동 아암(8)은 배기관(10)의 개구부(9)에 대해 수직으로 피벗 이동할 수 있는 배기 덮개(11)를 동작시킨다. 이에 따라 배기 덮개(11), 밸브 몸체와 배기관(10)의 개구부(9)는 배기 밸브(3)의 밸브 장착부를 구성한다. 배기관(10)에서 배기 덮개(11)에 작용하는 압력의 방향은 도면에 화살표와 문자(P)로 표시되어 있다.

배기 밸브(3)를 제어하기 위해서 조정 레버(5)는 2개의 위치(I, II) 사이에서 작동기(1)를 통해 피벗 이동될 수 있다. 조정 레버(5)의 위치(I)에서는 배기 밸브(3)의 최종 위치는 완전 개방 상태에 있다. 상기 조정 레버가 위치(II)에서는 배기 밸브(3)의 최종 위치는 완전 폐쇄 상태에 있다. 푸시 로드(4)에 배치되어 있는 탄성 부재(6)는 응력을 받는 위치에 있게 되고 위치(I, II)에서 작동기(1)와 배기 밸브(3) 사이의 공차를 조정한다. 또한 탄성 부재(6)는 푸시 로드(4)로부터 전달 가능한 최대 힘을 감쇠시켜 작동기(1)와 배기 밸브(3)가 손상되는 것을 방지한다. 푸시 로드(4)는 내부 부재(12)와 내부 탄성 부재(12)에 맞물리는 외부 부재(13)를 갖고 있다. 부재(12, 13) 사이에는 탄성 부재(6)가 배치되어 있다. 탄성 부재(6)는 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)에 가해지는 응력이 향하는 내부 정지부(14)를 갖고 있다. 푸시 로드(4)의 압축 방향으로 정지부(14)는 감쇠없이 힘을 전달한다.

탄성 부재(6)의 형태와 응력에 따라 푸시 로드(4)로부터 전달 가능한 인장력 및/또는 압축력이 한정될 수 있다. 이와 관련하여 도 2 내지 도 6에는 다양한 실시형태가 도시되어 있다. 도 2 내지 도 6에는 푸시 로드(4)로 도입되는 힘(F)의 방향이 화살표로 표시되어 있다.

도 2는 탄성 부재(6)의 소정 응력을 초과하는 인장력이 도입될 때 도 1의 푸시 로드(4)와 탄성 부재(6)의 일부를 도시하고 있다. 인장력 도입시 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)는 서로 멀어지게 되어 내부 정지부(14)로부터 거리(s)만큼 분리된다. 탄성 부재(6)는 압력 스프링으로서 구성된 스프링 부재(15)를 갖고 있다.

도 3은 인장 스프링으로서 구성된 스프링 부재(16)와 내부 정지부(17)를 구비하고 있는 탄성 부재(6)의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 푸시 로드(4)에 작용하는 인장력은 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)를 탄성 부재(6)의 내부 정지부(17)로부터 거리(s)만큼 분리시킨다.

도 4는 소정의 응력을 초과하는 압축력이 인가될 때 압축 스프링으로서 구성된 스프링 부재(18)와 내부 정지부(19)를 구비하고 있는 탄성 부재(6)의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 푸시 로드(4)에 작용하는 압축력은 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)를 내부 정지부(19)로부터 거리(s)만큼 분리시킨다.

도 5는 소정의 응력을 초과하는 압축력이 인가될 때 인장 스프링으로서 구성된 스프링 부재(20)와 내부 정지부(21)를 구비하고 있는 탄성 부재(6)의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 상기 압축력에 의해 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)는 정지부(21)로부터 분리된다.

도 6은 인장 방향과 압축 방향으로 힘이 인가될 때 탄성 변형되는 탄성 부재(6)의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 이와 관련하여 탄성 부재(6)는 연결 부재(24)를 통해 서로 연결되어 있는 2개의 스프링 부재(22, 23)를 갖고 있다. 탄성 부재(6)의 2개의 내부 정지부(25, 26)는 대향하여 정렬되어 있다. 스프링 부재(22, 23)는 각각 압축 스프링으로서 구성되어 있고 도 2와 도 4에 따른 실시형태와 같이 구성되어 있다. 도 6에는 인장력 또는 압축력이 가해질 때 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)가 내부 정지부(25, 26)로부터 분리될 수 있는 거리(s1, s2)가 예시되어 있다.

도 7은 작동기(1)와 크랭크 조립체(2)를 구비한 도 1 내지 도 3의 장치의 일 실시형태를 도시하고 있다. 도면을 단순화하기 위해서 배기 밸브(3)는 도시하고 있지 않다. 작동기(1)에는 변속기(28)를 통해 크랭크 조립체(2)와 연결되어 있는 전기 모터(27)가 구비되어 있다. 푸시 로드(4)는 조정 레버(5)와 도 1에 도시되어 있는 배기 밸브(3)의 작동 아암(8)에 각각 연결하기 위한 볼 조인트(29, 30)를 갖고 있다. 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)는 신축적으로 서로 끼워질 수 있고 탄성 부재(6)를 지지하기 위한 턱(31, 32)을 갖고 있다. 탄성 부재(6)의 스프링 부재(15)는 나선형 스프링으로서 구성되어 푸시 로드(4)의 부재(12, 13) 사이에 배치되어 있다.

Claims

내연기관의 배기 밸브(3)를 제어하기 위한 장치로서, 제어 가능한 작동기(1), 작동기(1)에 의해 구동 가능한 조정 레버(5), 조정 레버(5)의 동작을 배기 밸브(3)에 전달하는 푸시 로드(4) 및 작동기(1)와 배기 밸브(3) 사이에서 전달되는 힘을 한정하기 위한 탄성 부재(6)가 구비되어 있는, 장치에 있어서, 탄성 부재(6)가 푸시 로드(4)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 밸브를 제어하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 푸시 로드(4)가 멀티-파트로 구성되고 푸시 로드(4)의 2개의 파트 사이에 탄성 부재(6)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 푸시 로드(4)에는 내부 부재(12)와 내부 부재(12)에 신축적으로 맞물리는 외부 부재(13)가 구비되어 있고 내부 부재와 외부 부재(12, 13) 사이에 탄성 부재(6)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 탄성 부재(6)에는 상기 푸시 로드의 부재(12, 13)를 지지하기 위한 내부 정지부(14, 17, 19, 21, 25, 26)가 구비되어 있고, 탄성 부재(6)가 내부 정지부(14, 17, 19, 21, 25, 26)에 위치한 푸시 로드(4)의 부재(12, 13)에 인장력 또는 압축력을 비탄성적으로 전달하며 반대 방향으로 작용하는 소정량 이상의 힘을 탄성 변형적으로 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 탄성 부재(6)가 대향 배치된 2개의 내부 정지부(25, 26)를 갖고 양 방향으로 탄성 변형이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 푸시 로드(4)가 조정 레버(5) 및/또는 배기 밸브(3)에 연결시키기 위한 적어도 하나의 볼 조인트(29, 30)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 부재(6)가 정상 상태에서 응력을 받는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 부재(6)가 나선형 스프링으로서 구성된 적어도 하나의 스프링 부재(15, 16, 18, 20, 22, 23)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.