KR20130108505A

KR20130108505A - 내연기관의 배기 밸브를 제어하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20130108505A
Application number: KR1020127032115A
Authority: KR
Inventors: 핀젠트 크레미나; 미카엘 놀
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2013-10-04
Also published as: EP2569529A1; DE102010020115A1; KR101902588B1; WO2011141436A1; CN102893013A

Abstract

배기 밸브(3)를 제어하기 위한 장치에는 작동기(1)에 의해 구동될 수 있고 배기 밸브(3)의 최종 폐쇄 위치에서 사점을 거쳐 정지부(12)를 향해 이동할 수 있는 크랭크 조립체(2)가 제공되어 있다. 크랭크 조립체(2)는 에너지를 이용하지 않고도 상기 위치에서 고정 유지되고 작동기(1)의 구동에 의해서만 상기 위치로부터 이동될 수 있다. 배기 밸브(3)의 측면으로부터 도입된 힘은 크랭크 조립체(2)를 움직일 수 없다.

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 레버와 상기 조정 레버의 동작을 배기 밸브에 전달하는 푸시 로드가 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. 상기 변속기에는 최대 응력을 조정하는 탄성 부재가 배치되어 있다. 푸시 로드에 의해 배기 밸브는 작동기로부터 공간적으로 분리되어 배치될 수 있다.

상기 공지 장치는 작동기가 배기 밸브를 소정의 위치에 고정 유지해야 한다는 단점이 있다. 예를 들면 정상 상태의 배기 밸브는 통상적으로 폐쇄되거나 개방된다. 이를 위해 상기 작동기는 배기 밸브가 정상 상태에서 수동적으로 고정 유지되도록 에너지를 필요로 한다.

상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는 상술한 형태의 장치를 개량하여 특히 에너지 소비를 줄이는데 있다.

본 발명에 따르면, 상기 문제는 배기 밸브의 최종 위치에서 조정 레버 또는 푸시 로드를 정지부에 측면 지지함으로써 해결된다.

상기 구성에 의하면, 정지부에서 고정 유지되는 조정 레버와 푸시 로드는 걸림 위치를 갖고 있다. 따라서 상기 배기 밸브는 최종 위치에서 정지부에 의해 수동적으로 고정 유지된다. 상기 작동기는 배기 밸브가 적어도 최종 위치에서 고정 유지되므로 에너지를 필요로 하지 않는다. 이에 따라 본 발명에 따른 장치를 작동시키기 위해 필요한 에너지 소비는 특히 감소한다. 상기 조정 레버는 통상적으로 푸시 로드보다 짧으므로 굴곡 강도가 크고 바람직하게는 정지부에 지지된다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 작동기와 배기 밸브 사이의 공차는 푸시 로드가 탄성 부재를 포함하고 탄성 부재가 배기 밸브의 최종 위치에서 인장되므로 단순하게 조정될 수 있다. 또한 상기 조정 레버 또는 푸시 로드가 정지부에 지지되고 탄성 부재가 인장되는 것을 조합함으로써 배기 밸브는 최종 위치에서 확실하게 고정 유지된다. 또한 상기 푸시 로드에 배치된 탄성 부재는 배기 밸브가 최종 위치로 이동할 때 최대 응력을 조절 가능한 값으로 제한한다. 이에 따라 상기 푸시 로드에 배치된 탄성 부재는 작동기 또는 작동기의 변속기에 배치된 탄성 부재를 대체할 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 푸시 로드가 조정 레버와 함께 크랭크 조립체를 구성하고 크랭크 조립체의 사점에서 배기 밸브가 최종 위치를 가지며 조정 레버 또는 푸시 로드가 크랭크 조립체의 구동시 사점을 거쳐 정지부에 지지되므로 배기 밸브를 제어하기 위한 구조적 비용이 특히 적게 소요될 수 있다. 상기 조정 레버와 푸시 로드가 차단되어 있기 때문에 크랭크 조립체의 사점을 거쳐 회전된 위치에서 배기 밸브로부터 푸시 로드에 도입된 힘에 의해 조정 레버는 피벗 이동될 수 없다. 상기 조정 레버가 사점을 거쳐 작동기에 의해 피벗 이동될 때 비로소 푸시 로드는 그의 종방향으로 이동되어 배기 밸브를 구동시킬 수 있다. 상기 배기 밸브를 최종 위치로 조정할 때 크랭크 조립체는 사점까지 회전된다. 상기 사점을 벗어날 때 크랭크 조립체는 조정 레버 또는 푸시 로드와 함께 작동기에 의한 추가 구동없이 정지부에 잠금된다. 상기 푸시 로드에 배치된 탄성 부재는 사점까지 크랭크 조립체가 이동할 때 인장되고 푸시 로드 또는 조정 레버가 정지부에 도달할 때 응력이 제거된다.

배기 밸브의 최종 위치에서 푸시 로드와 조정 레버는 연장된 위치에서 일렬로 위치할 수 있다. 하지만 본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 배기 밸브는 푸시 로드와 조정 레버가 배기 밸브의 최종 위치에서 평행하게 겹쳐 위치할 때 특히 원활하게 조정될 수 있다.

일반적으로 배기 밸브는 정상 상태에서 견고하게 폐쇄된다. 본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 이러한 배기 밸브에서 최종 위치가 배기 밸브의 폐쇄 위치에 해당할 때 작동기의 지속적인 전원 공급을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 푸시 로드에는 내부 부재와 상기 내부 부재에 신축적으로 맞물리는 외부 부재가 구비되어 있고 상기 내부 부재와 외부 부재 사이에는 탄성 부재가 배치되어 있으며 내부 부재와 외부 부재의 턱에 지지되어 있어 푸시 로드는 탄성 부재와 하나의 구성부로 미리 조립될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 상기 탄성 부재가 나선형 스프링으로서 구성되어 있어 특히 소형으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 조정 레버와 푸시 로드가 볼 조인트를 통해 서로 연결되는 경우에는 작동기와 배기 밸브 사이의 공차를 더욱 단순하게 조정하는데 기여할 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 상기 배기 밸브가 배기관의 개구부에 대해 수직으로 피벗 이동이 가능한 배기 덮개를 가짐으로써 구조적으로 특히 단순하게 구성될 수 있다. 이에 따라 상기 탄성 부재의 힘은 배기관 내 압력에 반대로 작용하게 된다.

본 발명의 또 다른 유리한 추가 실시형태에 의하면, 상기 푸시 로드가 볼 조인트를 통해 배기 밸브의 배기 덮개의 작동 아암과 연결되는 경우에는 작동기와 배기 밸브 사이의 공차를 더욱 단순하게 조정하는데 기여할 수 있다.

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 2는 배기 밸브의 폐쇄시 본 발명에 따른 장치의 개략도이고,
도 3은 최종 위치에 있는 본 발명에 따른 장치의 개략도이고,
도 4는 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 작동기(1)를 통해 2개의 위치(I, II) 사이에서 피벗 이동될 수 있다. 조정 레버(5)의 위치(I)에서는 배기 밸브(3)의 최종 위치는 완전히 개방된 상태이다. 상기 조정 레버가 위치(II)에서는 배기 밸브(3)의 최종 위치는 완전히 폐쇄된 상태이다. 푸시 로드(4)에 배치되어 있는 탄성 부재(6)는 실질적으로 응력이 제거되고 위치(I, II)에서 작동기(1)와 배기 밸브(3) 사이의 공차를 조정한다.

도 2는 조정 레버(5)가 작동기(1)에 의해 시계 반대방향으로 위치(III)으로 구동된 도 1의 장치를 도시하고 있다. 이와 관련하여 탄성 부재(6)는 소정량(a)만큼 인장된다. 배기 밸브(3)의 최종 위치는 폐쇄 상태에 있게 된다. 상기 위치에서 조정 레버(5)와 푸시 로드(4)는 일렬로 서로 평행한 위치에 있게 된다. 위치(III)는 크랭크 조립체(2)의 사점을 나타낸다.

도 3은 조정 레버(5)가 작동기(1)에 의해 시계 반대방향으로 위치(IV)로 구동된 도 1과 도 2의 장치를 도시하고 있다. 조정 레버(5)는 정지부(12)에 측면 접촉해 있다. 탄성 부재(6)는 소정량(b)만큼만 인장된다. 이에 따라 배기 밸브(3)는 정지부(12)와 탄성 부재(6)에 의해 최종 폐쇄 위치에서 고정 유지된다. 배기관(10)에 있는 배기가스로부터 배기 덮개(11)에 작용하는 압력에 의해 조정 레버(5)는 정지부(12)로부터 떨어지게 된다. 조정 레버(5)는 정지부(12)에 접촉하는 위치(IV)로부터 작동기(1)에 의해서만 바깥쪽으로 구동될 수 있다.

도 4는 작동기(1)와 크랭크 조립체(2)를 구비한 도 1 내지 도 3의 장치의 실시형태를 도시하고 있다. 도면을 단순화하기 위해서 배기 밸브(3)는 도시하고 있지 않다. 작동기(1)에는 변속기(14)를 통해 크랭크 조립체(2)와 연결되어 있는 전기 모터(13)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(15, 16)를 갖고 있다. 또한 푸시 로드(4)는 내부 부재(17)와 내부 부재(17)에 맞물리는 외부 부재(18)를 갖고 있다. 푸시 로드(4)의 부재(17, 18)는 신축적으로 서로 끼워질 수 있고 탄성 부재(6)를 지지하기 위한 턱(19, 20)을 갖고 있다. 탄성 부재(6)는 나선형 스프링으로서 구성되어 푸시 로드(4)의 부재(17, 18) 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)와 조정 레버(5)의 동작을 배기 밸브(3)에 전달하는 푸시 로드(4)가 구비되어 있되, 배기 밸브(3)의 최종 위치 중 하나에서 조정 레버(5) 또는 푸시 로드(4)가 정지부(12)에 측면 지지되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 푸시 로드(4)가 탄성 부재(6)를 포함하고 배기 밸브(3)의 최종 위치에서 탄성 부재(6)가 인장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 푸시 로드(4)가 조정 레버(5)와 함께 크랭크 조립체(2)를 구성하고 크랭크 기구(2)의 사점에서 배기 밸브(3)가 최종 위치를 가지며 조정 레버(5) 또는 푸시 로드(4)가 크랭크 조립체(2)의 구동시 사점을 거쳐 정지부(12)에 지지되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 푸시 로드(4)와 조정 레버(5)가 배기 밸브(3)의 최종 위치에서 평행하게 겹쳐 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최종 위치가 배기 밸브(3)의 폐쇄 위치에 해당하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 푸시 로드(4)에는 내부 부재(17)와 내부 부재(17)에 신축적으로 맞물리는 외부 부재(18)가 구비되어 있고 내부 부재와 외부 부재(17, 18) 사이에는 탄성 부재(6)가 배치되어 있으며 내부 부재와 외부 부재(17, 18)의 턱(19, 20)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 부재(6)가 나선형 스프링으로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 조정 레버(5)와 푸시 로드(4)가 볼 조인트(15)를 통해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 배기 밸브(3)가 배기관(10)의 개구부에 대해 수직으로 피벗 이동할 수 있는 배기 덮개(11)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 푸시 로드(4)가 볼 조인트(16)를 통해 배기 밸브(3)의 배기 덮개(11)의 작동 아암(8)과 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.