KR20150026986A - 로커 아암의 윤활을 위한 오일 반사기를 구비한 실린더 헤드 조립체 - Google Patents

로커 아암의 윤활을 위한 오일 반사기를 구비한 실린더 헤드 조립체 Download PDF

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KR20150026986A
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종민 이
신시아 안 타와프
리차드 브랜코 로
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

실린더 헤드 조립체는 공기를 연소 챔버로 선택적으로 전달하고 배기가스를 연소 챔버에서 선택적으로 배출하기 위한 포트를 한정하는 실린더 헤드를 포함한다. 실린더 헤드는 또한 포트와 연소 챔버 사이에 밸브 안착부를 한정한다. 연소 밸브가 실린더 헤드에 장착되고 밸브 안착부에 대해 선택적으로 안착 및 탈착된다. 로브를 구비한 캠 샤프트가 실린더 헤드에 장착된다. 로커 아암은 연소 밸브와 결합되고 로브를 추종하기 위한 종동자를 구비한다. 오일 분사원은 오일 분사물을 공급하고, 한편 오일 반사기는 오일 분사물을 수취하고 종동자로 오일 분사물을 안내하여 종동자와 로브의 계면에 윤활을 제공하도록 구성된다.

Description

로커 아암의 윤활을 위한 오일 반사기를 구비한 실린더 헤드 조립체{CYLINDER HEAD ASSEMBLY WITH OIL REFLECTOR FOR LUBRICATION OF A ROCKER ARM}
본 발명은 캠 샤프트로부터 연소 밸브로 개폐 동작을 전달하기 위한 로커 아암을 구비한 내연 기관에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고양정 모드와 저양정 모드 간에 전환 가능한 로커 아암을 구비한 이런 내연 기관에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 오일 분사물을 수취하고 로커 아암의 종동자로 오일 분사물을 안내하기 위한 오일 반사기를 포함하는 내연 기관에 관한 것이다.
저양정 모드와 고양정 모드 간에 전환 가능함으로써 저양정과 고양정까지 각각 연소 밸브, 예컨대 흡기 밸브를 개방하는 가변 밸브 가동 장치를 마련하는 것이 내연 기관 분야에 공지되어 있다. 이런 가변 밸브 가동 장치의 일례는 그 전체 개시내용이 본 출원에 원용되는 헨드릭스마(Hendriksma)의 미국 특허 출원 공개 제US2009/0078225호(이하 '헨드릭스마'로 칭함)에 개시되어 있다. 헨드릭스마는 로커 아암 본체에 대해 선택적으로 선회하도록 되어있는 중앙 고양정 종동자가 로커 아암 본체 내부에 장착되는 로커 아암을 설시한다. 한 쌍의 저양정 종동자가 로커 아암 본체에 장착되어 고양정 종동자의 측면에 배치된다(flank). 고양정 종동자는 높은 밸브 리프팅 동작을 연소 밸브로 선택적으로 전달하기 위해 캠 샤프트의 고양정 로브를 추종하는데 반해, 저양정 종동자는 낮은 밸브 리프팅 동작을 연소 밸브로 선택적으로 전달하기 위해 캠 샤프트의 저양정 로브를 각각 추종한다.
선택적으로, 고양정 종동자가 로커 아암 본체에 대해 선회하도록 하고 선택적으로 고양정 종동자가 로커 아암 본체에 대해 선회하지 못하도록 하기 위해 래칭 메커니즘이 마련된다. 고양정 종동자가 로커 아암 본체에 대해 선회하는 것을 막고, 이로써 높은 밸브 리프팅 동작이 고양정 로브로부터 연소 밸브로 전달되도록 래칭 메커니즘을 배치하기 위해, 가압 오일이 래칭 메커니즘으로 공급된다. 가압 오일은 잠금 핀을 압박하여 고양정 종동자와 결합되도록 한다. 래칭 메커니즘에 공급되는 가압 오일 중 일부가 고양정 종동자와 고양정 로브 사이의 계면으로 분사되어 고양정 종동자와 고양정 로브 사이의 계면을 윤활하도록 분사홀이 로커 아암 본체에 마련된다.
이에 반해, 고양정 종동자가 로커 아암 본체에 대해 선회하도록 하여 낮은 밸브 리프팅 동작이 저양정 로브로부터 연소 밸브로 전달되도록 래칭 메커니즘을 배치하기 위해 오일이 래칭 메커니즘으로부터 배출되고 래치 스프링이 잠금 핀을 가압하여 고양정 종동자와 분리되도록 한다. 그 결과, 고양정 로브는 고양정 종동자가 로커 아암 본체 내부에서 주기적으로 선회하도록 한다. 가압 오일이 래칭 메커니즘에 공급되고 있지 않기 때문에 오일이 고양정 종동자와 고양정 로브 사이의 계면으로 분사되지 않는데, 이는 고양정 로브와 고양정 종동자 사이의 부하가 비교적 낮기 때문에 저양정 모드에서는 허용 가능하다.
헨드릭스마의 로커 아암은 디폴트 저양정 2단 로커 아암으로 간주되는데, 이는 가압 오일이 래칭 메커니즘에 공급되지 않을 때는 로커 아암이 저양정 모드로 배치되기 때문이다. 가압 유체가 래칭 메커니즘에 공급되지 않을 때 고양정 모드로 로커 아암을 배치함으로써 디폴트 고양정 2단 로커 아암이 되도록 하기 위해 래칭 메커니즘을 변경하는 것 이외에는 헨드릭스마의 로커 아암과 유사한 2단 로커 아암을 마련하는 것이 공지되어 있다. 이런 변경된 래칭 메커니즘은 그 전체 개시내용이 본 출원에 원용되는 워터스(Waters) 등의 미국 특허 제7,761,217호(이하 "워터스"로 칭함)의 도 2에 개시되어 있다. 그러나, 가압 오일이 래칭 메커니즘을 고양정 모드로 배치하는 데 사용되지 않기 때문에, 고양정 로브와 고양정 종동자 사이의 계면을 윤활하기 위해 래칭 메커니즘으로부터 가압 오일을 얻을 수 없다. 그 결과, 오로지 고양정 로브와 고양정 종동자 사이의 계면만을 윤활하기 위한 오일 분사 바(oil spray bar)가 마련될 수 있다. 오로지 고양정 로브와 고양정 종동자 사이의 계면만을 윤활하기 위한 오일 분사 바의 추가 구비는 비용과 복잡성을 증가시키고 용량이 증대된 오일 펌프를 필요로 할 수 있는데, 이는 내연 기관의 연료 효율을 저하시킬 수 있다.
이상에서 제시한 단점 중 하나 이상을 최소화거나 제거하는 내연 기관이 요구된다.
실린더 내부에서 왕복운동 가능한 피스톤, 피스톤에 의해 회전하는 크랭크 샤프트, 그리고 실린더 헤드 조립체와 피스톤 사이에 한정되는 연소 챔버를 구비한 내연 기관을 위해 약술한 실린더 헤드 조립체가 제공된다. 실린더 헤드 조립체는 공기가 연소 챔버 내로 유입되도록 하고 배기가스가 연소 챔버에서 배출되도록 한다. 실린더 헤드 조립체는 공기를 연소 챔버로 선택적으로 전달하거나 배기가스를 연소 챔버로부터 선택적으로 배출하기 위한 포트를 한정하는 실린더 헤드를 포함한다. 실린더 헤드는 또한 포트와 연소 챔버 사이에 밸브 안착부를 한정한다. 연소 밸브가 실린더 헤드에 장착되고 선택적으로 밸브 안착부에 대해 안착 및 탈착된다. 실린더 헤드에 장착되는 캠샤프는 캠 샤프트축을 중심으로 회전 가능하고 고양정 로브와 저양정 로브를 가진다. 로커 아암은 연소 밸브와 결합되고 고양정 종동자와 저양정 종동자를 가진다. 로커 아암은 1) 캠 샤프트의 고양정 로브로부터 고양정 밸브 개폐 동작을 전달받기 위한 고양정 모드와 2) 캠 샤프트의 저양정 로브로부터 저양정 개폐 동작을 전달받기 위한 저양정 모드 간에 전환 가능함으로써 캠 샤프트축을 중심으로 한 상기 캠 샤프트의 회전에 의해 로커 아암이 선회하여 주기적인 패턴으로 밸브 안착부에 대해 연소 밸브를 안착 및 탈착시킨다. 오일 분사원은 오일 분사물을 공급하고, 오일 반사기는 오일 분사물을 수취하고 고양정 종동자와 저양정 종동자 중 하나로 오일 분사물을 안내하여 고양정 종동자와 고양정 로브 사이의 계면이나 저양정 종동자와 저양정 로브 사이의 계면에 윤활을 제공한다.
본 발명의 추가적인 특징과 장점은, 첨부도면을 참조하여 비제한적인 예로서 제시되는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명히 드러날 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 내연 기관의 개략도이다.
도 2는 단면선 2-2를 따라 취한 도 1의 내연 기관의 정단면도이다.
도 2a는 흡기 폐쇄 위치에서 도시된 도 2의 흡기 밸브와 흡기 밸브 안착부의 확대도이다.
도 2b는 흡기 개방 위치에서 도시된 도 2의 흡기 밸브와 흡기 밸브 안착부의 확대도이다.
도 2c는 배기 폐쇄 위치에서 도시된 도 2의 배기 밸브와 배기 밸브 안착부의 확대도이다.
도 2d는 배기 개방 위치에서 도시된 도 2의 배기 밸브와 배기 밸브 안착부의 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내연 기관의 캠 샤프트 베어링의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 내연 기관의 로커 아암의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내연 기관의 오일 분사물 반사기의 등축도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내연 기관의 전부가 함께 도시되지는 않은 것으로, 도 5의 오일 분사물 반사기의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 내연 기관의 대안적인 오일 분사물 반사기의 등축도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그리고 도 1과 도 2를 참조하면, 엔진 블록(12)를 구비한 내연 기관(10)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 내연 기관(10)은 다기통 엔진이지만 실린더(14)가 다른 실린더들과 실질적으로 동일하므로 간결성을 위해 엔진 블록(12)에 의해 한정되는 단 하나의 실린더(14)와 해당 실린더(14)와 관련된 구성요소와 특징만을 설명한다. 피스톤(16)은 실린더(14) 내부에서 왕복 운동이 가능하며, 실린더 헤드 조립체(18)는 연소 챔버(20)가 피스톤(16)과 실린더 헤드 조립체(18) 사이에 한정되도록 엔진 블록(12)에 장착된다. 연료 분사기(22)가 연소 챔버(20) 내부에서 연료의 연소를 위해 연소 챔버(20) 내로 직접 연료를 분사하기 위해 마련되는데, 연료의 연소로 인해 피스톤(16)이 연소 챔버(20) 내부에서 왕복 운동하게 된다. 피스톤(16)의 하단부는 연소 챔버(20) 내부에서 피스톤(16)의 왕복 운동으로 인해 크랭크 샤프트축(26)을 중심으로 회전하는 크랭크 샤프트(24)에 부착된다. 실린더 헤드 조립체(18)는 연료의 연소를 돕기 위해 선택적으로 공기를 연소 챔버(20) 내로 유입시키고, 연료의 연소로 인해 생기는 배기가스를 선택적으로 연소 챔버(20) 밖으로 배출한다. 도시되지는 않았지만 대안으로서, 연료 분사기(22)는 연료가 실린더 헤드 조립체(18)에 의해 공급되는 공기와 함께 연소 챔버(20) 내로 도입되도록 연료 챔버(20)의 상류에서 연료를 분사할 수 있다. 점화 플러그(미도시)가 연료 챔버(20) 내부에서 연료의 연소를 개시하기 위해 마련될 수 있다. 내연 기관(10)은 도시된 바와 같은 직렬형 4기통 엔진일 수 있지만, 물론 이보다 많거나 적은 수의 실린더가 포함될 수 있고 다른 실린더 배열이 사용될 수 있는데, 예로서, 내연 기관은 "V자" 구성이라고 일반적으로 공지되어 있는, 서로에 대해 소정 각도로 배열되는 일련의 실린더를 가질 수 있다.
실린더 헤드 조립체(18)는 일반적으로 엔진 블록(12)에 체결되는 실린더 헤드(28)와; 실린더 헤드(28) 내부에 장착되는 흡기 밸브(30)와; 실린더 헤드(28) 내부에 장착되는 배기 밸브(32)와; 실린더 헤드(28) 내부에 장착되는 흡기 캠 샤프트(34)와; 실린더 헤드(28) 내부에 장착되는 배기 캠 샤프트(36)와; 흡기 캠 샤프트(34) 및 흡기 밸브(30)와 결합되고 흡기 간극 조절기(lash adjuster)(39)를 중심으로 선회가능한 흡기 로커 아암(38)과; 배기 캠 샤프트(36) 및 배기 밸브(32)와 결합되고 배기 간극 조절기(41)를 중심으로 선회가능한 배기 로커 아암(40)과; 흡기 밸브(30), 배기 밸브(32), 흡기 캠 샤프트(34), 배기 캠 샤프트(36), 흡기 로커 아암(38), 흡기 간극 조절기(39), 배기 로커 아암(40) 및 배기 간극 조절기(41)를 내장하고 실린더 헤드(28)를 갖춘 실린더 헤드 조립체 격실(44)을 한정하는 밸브 커버(42)를 포함한다. 다음 단락에서는 실린더 헤드 조립체(18)를 보다 상세히 설명한다. 도시된 바와 같이, 실린더(14)는 각각의 배기 밸브(32) 쌍, 흡기 로커 아암(38), 흡기 간극 조절기(39), 배기 로커 아암(40) 및 배기 간극 조절기(41)를 포함하지만, 물론 각각의 실린더(14)는 내연 기관(10)의 구성에 따라 상이한 개수의 해당 구성요소를 포함할 수 있다.
실린더 헤드(28)는 선택적으로 공기를 연소 챔버(20)로 전달하기 위한 흡기 포트(46), 선택적으로 배기가스를 연소 챔버(20)에서 배출하기 위한 배기 포트(48), 흡기 포트(46)와 연소 챔버(20) 사이의 흡기 밸브 안착부(seat)(50), 그리고 배기 포트(48)와 연소 챔버(20) 사이의 배기 밸브 안착부(52)를 한정한다. 흡기 밸브(30)는 뒤에서 보다 상세히 검토할 흡기 캠 샤프트(34)와 흡기 로커 아암(38)으로부터의 입력을 통해 주기적인 패턴으로 흡기 밸브 안착부(50)에 대해 선택적으로 안착(도 2a) 및 탈착(도 2b)된다. 마찬가지로, 배기 밸브(32)는 뒤에서 보다 상세히 검토할 배기 캠 샤프트(36)와 배기 로커 아암(40)으로부터의 입력을 통해 주기적인 패턴으로 배기 밸브 안착부(52)에 대해 선택적으로 안착(도 2c) 및 탈착(도 2d)된다.
도 1과 도 2를 계속해서 참조하면서 도 3을 추가로 참조하면, 흡기 캠 샤프트(34)와 배기 캠 샤프트(36)는 베어링 캡(60)을 통과하고 실린더 헤드(28)에 베어링 캡(60)을 클램핑하기 위해 실린더 헤드(28)와 나사식으로 결합되는 베어링 캡 볼트(62)로서 도시된 체결구를 사용하여, 실린더 헤드(28) 내부에 한정되는 제1 반원형 리세스(56)와 실린더 헤드(28)에 고정되는 베어링 캡(60)에 형성되는 제2 반원형 리세스(58)에 의해 각각 한정되는 복수의 캠 샤프트 베어링(54)을 통해 실린더 헤드(28) 내부에 장착된다. 이런 식으로, 흡기 캠 샤프트(34)와 배기 캠 샤프트(36)는 흡기 캠 샤프트(34)와 배기 캠 샤프트(36)가 각각의 캠 샤프트 베어링(54)과의 저널 베어링 계면을 한정하도록 각각의 제1 반원형 리세스(56)와 제2 반원형 리세스(58) 사이에 포착된다. 이런 식으로, 예컨대 체인, 벨트 또는 기어 배열체일 수 있는 구동 부재(미도시)를 통한 크랭크 샤프트(24)로부터의 입력을 통해 흡기 캠 샤프트(34)는 흡기 캠 샤프트축(64)을 중심으로 회전하고 배기 캠 샤프트(36)는 배기 캠 샤프트축(66)을 중심으로 회전한다.
다시, 도 1과 도 2를 참조하면, 흡기 캠 샤프트(34)는 한 쌍의 외측 저양정 흡기 로브(70)가 측면에 배치되는 중앙 고양정 흡기 로브(68)를 포함한다. 고양정 흡기 로브(68)는 뒤에서 상세히 검토할 흡기 로커 아암(38)을 통해 고양정 밸브 개폐 동작을 흡기 밸브(30)로 선택적으로 전달하는 데 반해, 저양정 흡기 로브(70)는 역시 뒤에서 상세히 검토할 흡기 로커 아암(38)을 통해 저양정 밸브 개폐 동작을 흡기 밸브(30)로 선택적으로 전달한다. 본 명세서에서 사용하는 용어 고양정 밸브 개폐 동작은 저양정 밸브 개폐 동작보다 큰 규모로 흡기 밸브 안착부(50)로부터 흡기 밸브(30)를 개방하는 동작을 의미한다.
배기 캠 샤프트(36)는 뒤에서 상세히 검토할 배기 로커 아암(40)을 통해 밸브 개폐 동작을 배기 밸브(32)로 전달하는 배기 로브(72)를 포함한다.
도 1과 도 2를 계속 참조하면서 도 4를 추가로 참조하면, 흡기 로커 아암(38)은 선회 샤프트(78)를 중심으로 흡기 로커 아암 본체(74) 내부에서 선택적으로 선회가능한 중앙 고양정 종동자(76)가 그 내부에 장착되는 흡기 로커 아암 본체(74)를 포함한다. 고양정 종동자(76)는 활주 계면에서 흡기 캠 샤프트(34)의 고양정 흡기 로브(68)를 추종한다. 고양정 종동자(76)의 측면에 배치되는 롤러로서 도시된 한 쌍의 저양정 종동자(80)가 롤러 샤프트(82) 상에서 흡기 로커 아암 본체(74)에 장착된다. 각각의 저양정 종동자(80)는 구름(rolling) 계면에서 흡기 캠 샤프트(34)의 각각의 저양정 흡기 로브(70)를 추종한다. 흡기 로커 아암 본체(74)의 제1 단부는 흡기 간극 조절기(39)에 결합되어 이를 중심으로 선회하는데 반해, 제2 단부는 흡기 밸브(30)와 결합되고, 이로써 흡기 로커 아암(38)이 흡기 간극 조절기(39)를 중심으로 선회함에 따라 흡기 밸브(30)가 흡기 밸브 안착부(50)에 대해 안착 및 탈착되도록 한다.
래칭 메커니즘(84)은 흡기 간극 조절기(39)와 결합되는 흡기 로커 아암 본체의 단부에서 흡기 로커 아암 본체(74) 내부에 배치된다. 래칭 메커니즘(84)은 래치 핀(88)이 그 내부에 활주식으로 배치되는 흡기 로커 아암 본체(74)의 래치 보어(86)를 포함한다. 래치 핀(88)은 고양정 종동자(76)와 선택적으로 결합하고, 이로써 고양정 종동자(76)와 흡기 로커 아암 본체(74) 사이의 상대 이동을 방지한다. 래치 핀(88)은 또한 선택적으로 고양정 종동자(76)와 분리되고, 이로써 고양정 종동자(76)가 선회 샤프트(78)를 중심으로 흡기 로커 아암 본체(74)에 대해 선회하도록 한다. 흡기 밸브(30)의 고양정이 바람직할 경우에는 래치 스프링(90)이 래치 핀(88)을 압박하여 고양정 종동자(76)와 결합되도록 한다. 이에 반해, 흡기 밸브(30)의 저양정이 바람직할 경우에는 가압 오일이 오일 통로(89)를 통해 래치 핀(88)에 공급되고, 이로써 래치 스프링(90)을 압축하여 고양정 종동자(76)로부터 래치 핀(88)을 분리시킨다. 래치 핀(88)에 대한 가압 오일의 공급은 예컨대 내연 기관(10)의 오일 공급기(94)로부터 오일을 수취하는 오일 제어 밸브(92)에 의해 제어될 수 있다.
예컨대 압축 코일 스프링으로서 도시된 공전(lost motion) 스프링(96)이 고양정 종동자(76)와 흡기 로커 아암 본체(74) 사이에 동작적으로 배치된다. 래치 핀(88)이 고양정 종동자(76)로부터 분리될 때, 공전 스프링(96)은 고양정 흡기 로브(68)에 의해 주기적인 패턴으로 압축 및 압축해제된다. 이런 식으로, 공전 스프링(96)은 밸브 리프팅 동작이 고양정 흡기 로브(68)로부터 흡기 밸브(30)로 전달되지 않도록 하면서 고양정 종동자(76)와 고양정 흡기 로브(68) 사이의 접촉을 유지한다.
흡기 로커 아암(38)의 추가적인 구성과 특징은 그 전체 개시 내용이 본 출원에 원용되는 헨드릭스마의 미국 특허 출원 공개 제2009/0078225호와 워터스 등의 미국특허 제7,761,217호에 제시되어 있다.
다시, 도 1과 도 2를 참조하면, 배기 로커 아암(40)은 그 내부에서 배기 로커 아암 종동자(100)가 롤러 샤프트(101)에 장착되는 배기 로커 아암 본체(98)를 포함한다. 롤러로서 도시된 배기 로커 아암 종동자(100)는 구름 계면에서 배기 캠 샤프트(36)의 배기 로브(72)를 추종한다. 배기 로커 아암 본체(98)의 제1 단부는 배기 간극 조절기(41)와 결합되어 이를 중심으로 선회하는데 반해, 제2 단부는 배기 밸브(32)와 결합되고, 이로써 배기 로커 아암(40)이 배기 로브(72)로 인해 배기 간극 조절기(41)를 중심으로 선회함에 따라, 배기 밸브(32)가 배기 밸브 안착부(52)에 대해 안착 및 탈착되도록 한다.
계속해서, 도 1과 도 2를 참조하면서 추가로 도 5와 도 6을 참조하면, 실린더 헤드 조립체(18)는 오일 분사원으로부터 오일 분사물을 수취하고, 고양정 흡기 로브(68)와 고양정 종동자(76) 사이의 계면을 윤활하기 위해 오일 분사물을 고양정 종동자(76)로 안내하는 오일 반사기(102)를 포함한다. 오일 반사기(102)는 실린더 헤드 조립체(18)에 오일 반사기(102)를 부착하기 위한 장착부(104)를 포함한다. 장착부(104)는 실질적으로 평면형일 수 있고, 베어링 캡 볼트(62)의 헤드와 베어링 캡(60) 사이에 장착부(104)를 클램핑하는 베어링 캡 볼트(62)를 수납하기 위한 장착 홀(106)을 포함할 수 있다. 오일 반사기(102)는 또한 흡기 캠 샤프트축(64)과 동일한 방향으로 장착부(104)로부터 연장되는 적어도 하나의 안내부(108)를 포함한다. 안내부(108)는 실질적으로 돔 형상이고, 일반적으로 흡기 로커 아암(38) 쪽을 향하는 오목면(110)과 일반적으로 밸브 커버(42) 쪽을 향하는 볼록면(112)을 포함한다. 오일 분사원으로부터 제공되는 오일 분사물의 적어도 일부가 오목면(110)에 의해 수취되고, 고양정 종동자(76)와 고양정 흡기 로브(68)의 활주 계면을 윤활하기 위해 오목면(110)에 의해 안내되어 고양정 종동자(76)에 충돌한다. 도시된 바와 같이, 오일 반사기(102)는 오일 반사기(102)가 실린더(14)의 두 흡기 로커 아암(38)의 고양정 종동자(76)를 윤활하는 역할을 하도록 장착부(104)에 의해 이격되는 두 개의 안내부(108)를 포함한다. 예로서, 오일 반사기(102)는 예컨대 스탬핑, 펀칭 및/또는 벤딩에 의해 소기의 형상으로 형성되는 판금(sheet metal)으로 제조될 수 있다. 안내부(108)가 실질적으로 돔 형상으로 도시되어 있긴 하지만, 안내부(108)는 고양정 종동자(76)와 고양정 흡기 로브(68)의 계면에 소기의 윤활을 제공하도록 적합화된 다른 형상일 수도 있다.
오일 분사원은 캠 샤프트 베어링(54)일 수 있다. 캠 샤프트 베어링(54)과 흡기 캠 샤프트(34)의 계면은 실린더 헤드(28)의 오일 갤러리(114)(도 3)를 통해 오일 공급기(94)로부터 제공되는 오일에 의해 윤활된다. 오일 공급기(94)로부터의 오일은 예컨대 펌프(미도시)에 의해 압력 하에서 오일 갤러리(114)로 공급된다. 이어서 오일은 캠 샤프트 베어링(54)과 흡기 캠 샤프트(34)의 계면으로 강제로 보내진다. 캠 샤프트 베어링(54)과 흡기 캠 샤프트(34)의 계면(저널 베어링 계면)으로부터의 오일은 이로부터 배출되어 오일 분사물을 형성하는데, 해당 오일 분사물은 오목면(110)에 의해 수취되고, 고양정 종동자(76)와 고양정 흡기 로브(68)의 활주 계면을 윤활하기 위해 오목면(110)에 의해 안내되어 고양정 종동자(76)에 충돌한다. 이런 식으로, 캠 샤프트 베어링(54)과 흡기 캠 샤프트(34)의 계면을 윤활하기 위해 사용되는 오일이 고양정 종동자(76)와 고양정 흡기 로브(68)의 계면을 윤활하기 위해서도 사용된다. 그 결과, 오로지 고양정 종동자(76)와 고양정 흡기 로브(68) 사이의 계면을 윤활하기 위해서만 사용되는 추가적인 오일 분사 바를 수용하기 위해, 오일 공급기(94)로부터의 오일 가압에 사용되는 펌프의 크기를 증가시킬 필요가 없어진다. 명확성을 위해, 도 6은 캠 샤프트 베어링(54)에서 나와 오일 반사기(102)에 의해 고양정 종동자(76)로 안내되는 오일 분사물을 나타내는 화살표(116)를 포함한다.
실린더(14)별로 각각의 흡기 로커 아암(38)의 고양정 종동자(76)를 윤활하기 위해, 오일 반사기(102)가 흡기 캠 샤프트(34)의 각각의 캠 샤프트 베어링(54)에 마련될 수 있다. 대안으로서, 이제 도 7을 참조하면, 오일 반사기(102')가 다수의 오일 반사기(102)를 대체할 수 있다. 오일 반사기(102')는 흡기 캠 샤프트(34)의 각각의 캠 샤프트 베어링(54)에 대응하는 장착부(104')를 포함한다. 각각의 장착부(104')는 베어링 캡 볼트(62)를 수납하기 위한 장착홀(106')을 포함한다. 오일 반사기(102')는 또한 각각 저마다의 흡기 로커 아암(38)에 대응하는 안내부(108')를 포함한다. 오일 반사기(102')는 다수의 오일 반사기(102)와 실질적으로 동일한 성능을 발휘할 수 있으면서도, 필요한 개별 부품의 개수가 적기 때문에 오일 반사기(102')의 조립이 간단해질 수 있다.
배기 로커 아암(40)이 단지 하나의 리프트 규모만을 제공하는 종래의 로커 아암으로서 도시되긴 했지만, 배기 로커 아암(40)은 흡기 로커 아암(38)에서 예시한 바와 같이 2단 로커 아암으로 구성될 수 있음은 물론이다. 배기 로커 아암(40)이 2단 로커 아암으로 구성되는 경우에도, 오일 반사기(102) 또는 오일 반사기(102')가 배기 로커 아암(40)을 윤활하기 위해 마찬가지로 사용될 수 있다.
흡기 로커 아암(38)이 고양정 모드, 즉 고양정 종동자(76)가 흡기 로커 아암 본체(74)에 대해 선회하는 것이 방지되는 모드로 디폴트된 것으로 도시되어 있긴 하지만, 흡기 로커 아암(38)은 저양정 모드, 고양정 종동자(76)가 흡기 로커 아암 본체(74)에 대해 선회하는 것이 허용되는 모드로 디폴트되도록 배열될 수 있다. 흡기 로커 아암(38)이 저양정 모드로 디폴트되도록 배열되는 경우에는, 헨드릭스마의 미국특허출원공개 제2009/0078225호에 개시된 바와 같이 분사홀이 고양정 종동자(76)를 윤활하기 위해 흡기 로커 아암 본체(74)에 마련될 수 있다. 그러나 오일 반사기(102)나 오일 반사기(102')는 고양정 종동자(76)에 추가적인 윤활을 제공하기 위해 여전히 사용될 수 있다. 예컨대, 흡기 캠 샤프트(34)의 고양정 흡기 로브(68)가 분사홀에 의해 제공되는 오일 분사물로부터 고양정 종동자(76)의 일부를 가릴 수 있다. 오일 반사기(102)는 고양정 흡기 로브(68)에 의해 가려진 고양정 종동자(76)의 부분을 윤활하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한, 흡기 로커 아암(38)은 상술한 배기 로커 아암(40)과 마찬가지로 단 하나의 리프트 규모만을 제공하는 종래의 로커 아암일 수 있다. 흡기 로커 아암(38)이 단 하나의 종동자만을 갖는 종래의 로커 아암일 경우에는, 오일 반사기(102) 또는 오일 반사기(102')가 종동자를 윤활하기 위해 사용될 수 있다.
오일 반사기(102)와 오일 반사기(102')가 캠 샤프트 베어링(54)에 오일 반사기(102)와 오일 반사기(102')를 고정시킴으로써 실린더 헤드 조립체(18)에 장착되는 것으로 도시되긴 했지만, 다른 장착 배열이 고려될 수 있음은 물론이다. 대안으로서, 예컨대 오일 반사기(102)와 오일 반사기(102')는 밸브 커버(42)에 고정될 수 있다. 그 결과, 밸브 커버(42)와 오일 반사기(102) 또는 오일 반사기(102')가 완전한 조립체로서 마련되어 내연 기관(10)의 조립 공정을 신속하게 할 수 있다.
고양정 종동자(76)가 고양정 흡기 로브(68)와 활주 계면을 형성하는 것으로 도시되긴 했지만, 대안으로서 고양정 종동자(76)는 고양정 흡기 로브(68)와 구름 계면을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 저양정 종동자(80)가 저양정 흡기 로브(70)와 구름 계면을 형성하는 것으로 도시되긴 했지만, 대안으로서 저양정 종동자(80)는 저양정 흡기 로브(70)와 구름 계면을 형성할 수 있다. 그 결과, 오일 반사기(102) 또는 오일 반사기(102')가 저양정 종동자(80)와 저양정 흡기 로브(70) 사이의 계면을 윤활하기 위해 추가로/대안으로서 사용될 수 있다.
캠 샤프트 베어링(54)이 오일 반사기(102) 또는 오일 반사기(102')에 의해 수취되어 안내되는 오일 분사물을 공급하기 위한 오일 분사원으로서 도시되긴 했지만, 다른 오일 분사원이 사용될 수 있음은 물론이다. 예로서, 인접한 배기 로커 아암(40)이 오일 반사기(102) 또는 오일 반사기(102')에 의해 수취되어 안내되는 오일 분사물을 공급할 수 있다.
본 발명을 그 바람직한 실시예와 관련하여 설명하긴 했지만 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 하기 특허청구범위에서 제시되는 범위에만 제한된다.

Claims (17)

  1. 실린더 내부에서 왕복운동 가능한 피스톤과, 상기 피스톤에 의해 회전하는 크랭크 샤프트와, 실린더 헤드 조립체와 상기 피스톤 사이에 한정되는 연소 챔버를 구비하며, 공기가 상기 연소 챔버 내로 유입되도록 하고 배기가스가 상기 연소 챔버에서 배출되도록 하는, 내연 기관을 위한 실린더 헤드 조립체이며,
    상기 공기를 상기 연소 챔버로 선택적으로 전달하거나 상기 배기가스를 상기 연소 챔버에서 선택적으로 배출하기 위한 포트를 한정하고, 또한 상기 포트와 상기 연소 챔버 사이에 밸브 안착부를 한정하는 실린더 헤드와,
    상기 실린더 헤드에 장착되고 상기 밸브 안착부에 대해 선택적으로 안착 및 탈착되는 연소 밸브와,
    상기 실린더 헤드에 장착되고 캠 샤프트축을 중심으로 회전 가능하고 고양정 로브와 저양정 로브를 구비하는 캠 샤프트와,
    상기 연소 밸브와 결합되고 고양정 종동자와 저양정 종동자를 구비하는 로커 아암으로서, 상기 로커 아암은 1) 상기 캠 샤프트의 상기 고양정 로브로부터 고양정 밸브 개폐 동작을 전달받기 위한 고양정 모드와 2) 상기 캠 샤프트의 상기 저양정 로브로부터 저양정 개폐 동작을 전달받기 위한 저양정 모드 간에 전환 가능하고, 이에 의해 상기 캠 샤프트축을 중심으로 한 상기 캠 샤프트의 회전에 의해 로커 아암이 선회하여 주기적인 패턴으로 상기 밸브 안착부에 대해 상기 연소 밸브를 안착 및 탈착시키는, 로커 아암과,
    오일 분사물을 공급하는 오일 분사원과,
    상기 오일 분사물을 수취하고 상기 고양정 종동자와 상기 저양정 종동자 중 하나로 상기 오일 분사물을 안내하여, 상기 고양정 종동자 및 상기 저양정 종동자 중 상기 하나와 상기 고양정 로브 및 상기 저양정 로브 중 하나 사이에 윤활을 제공하도록 구성되는 오일 반사기를 포함하는 실린더 헤드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 헤드의 제1 반원형 리세스와 베어링 캡에 한정되는 제2 반원형 리세스에 의해 한정되는 캠 샤프트 베어링을 추가로 포함하고, 상기 베어링 캡은 상기 실린더 헤드에 체결되고 상기 캠 샤프트를 상기 제1 반원형 리세스와 상기 제2 반원형 리세스 사이에 포착하여 상기 캠 샤프트 베어링과 상기 캠 샤프트 사이의 저널 베어링 계면을 한정하되, 상기 캠 샤프트 베어링은 상기 오일 분사원인 실린더 헤드 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실린더 헤드 내부에 한정되고, 상기 저널 베어링 계면을 윤활하도록 오일을 공급하기 위해 상기 캠 샤프트 베어링과 유체 연통하는 오일 갤러리를 추가로 포함하고, 이에 의해 상기 캠 샤프트 베어링에 공급되는 상기 오일이 상기 저널 베어링 계면으로부터 배출되어 상기 오일 분사물을 형성하는 실린더 헤드 조립체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 오일 반사기는,
    상기 실린더 헤드 조립체에 상기 오일 반사기를 고정시키기 위한 장착부와,
    상기 장착부로부터 연장되어 상기 오일 분사물을 수취하고 안내하는 안내부를 포함하는 실린더 헤드 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 장착부와 상기 베어링 캡은 상기 베어링 캡이 상기 장착부와 상기 실린더 헤드 사이에 포착되도록 체결구에 의해 상기 실린더 헤드에 고정되는 실린더 헤드 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 장착부는 평면형인 실린더 헤드 조립체.
  7. 제4항에 있어서, 상기 안내부는 오목면이 상기 오일 분사물을 수취하고 안내하도록 오목면과 볼록면을 가지는 실린더 헤드 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 안내부는 실질적으로 돔 형상인 실린더 헤드 조립체.
  9. 실린더 내부에서 왕복운동 가능한 피스톤과, 상기 피스톤에 의해 회전하는 크랭크 샤프트와, 실린더 헤드 조립체와 상기 피스톤 사이에 한정되는 연소 챔버를 구비하며, 공기가 상기 연소 챔버 내로 유입되도록 하고 배기가스가 상기 연소 챔버에서 배출되도록 하는, 내연 기관을 위한 실린더 헤드 조립체이며,
    상기 공기를 상기 연소 챔버로 선택적으로 전달하거나 상기 배기가스를 상기 연소 챔버로부터 선택적으로 배출하기 위한 포트를 한정하고, 또한 상기 포트와 상기 연소 챔버 사이에 밸브 안착부를 한정하는 실린더 헤드와,
    상기 실린더 헤드에 장착되고 상기 밸브 안착부에 대해 선택적으로 안착 및 탈착되는 연소 밸브와,
    상기 실린더 헤드에 장착되고 캠 샤프트축을 중심으로 회전 가능하고 로브를 구비하는 캠 샤프트와,
    상기 연소 밸브와 결합되고, 상기 캠 샤프트의 상기 로브를 추종하기 위한 종동자를 구비하는 로커 아암으로서, 이에 의해 상기 캠 샤프트축을 중심으로 한 상기 캠 샤프트의 회전에 의해 로커 아암이 선회하여 주기적인 패턴으로 상기 연소 밸브를 상기 밸브 안착부에 대해 안착 및 탈착시키는, 로커 아암과,
    오일 분사물을 공급하는 오일 분사원과,
    상기 오일 분사물을 수취하고 상기 종동자와 상기 로브 사이의 윤활을 제공하기 위해 상기 종동자로 상기 오일 분사물을 안내하도록 구성되는 오일 반사기를 포함하는 실린더 헤드 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 실린더 헤드의 제1 반원형 리세스와 베어링 캡에 한정되는 제2 반원형 리세스에 의해 한정되는 캠 샤프트 베어링을 추가로 포함하고, 상기 베어링 캡은 상기 실린더 헤드에 체결되고 상기 캠 샤프트를 상기 제1 반원형 리세스와 상기 제2 반원형 리세스 사이에 포착하여 상기 캠 샤프트 베어링과 상기 캠 샤프트 사이의 저널 베어링 계면을 한정하되, 상기 캠 샤프트 베어링은 상기 오일 분사원인 실린더 헤드 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 실린더 헤드 내부에 한정되고 오일을 공급하여 상기 저널 베어링 계면을 윤활하기 위해 상기 캠 샤프트 베어링과 유체 연통하는 오일 갤러리를 추가로 포함하고, 이에 의해 상기 캠 샤프트 베어링에 공급되는 상기 오일이 상기 저널 베어링 계면으로부터 배출되어 상기 오일 분사물을 형성하는 실린더 헤드 조립체.
  12. 제10항에 있어서, 상기 오일 반사기는,
    상기 실린더 헤드 조립체에 상기 오일 반사기를 고정시키기 위한 장착부와,
    상기 장착부로부터 연장되어 상기 오일 분사물을 수취하고 안내하는 안내부를 포함하는 실린더 헤드 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 장착부와 상기 베어링 캡은 상기 베어링 캡이 상기 장착부와 상기 실린더 헤드 사이에 포착되도록 체결구에 의해 상기 실린더 헤드에 고정되는 실린더 헤드 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 장착부는 평면형인 실린더 헤드 조립체.
  15. 제12항에 있어서, 상기 안내부는 오목면이 상기 오일 분사물을 수취하고 안내하도록 오목면과 볼록면을 가지는 실린더 헤드 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 안내부는 실질적으로 돔 형상인 실린더 헤드 조립체.
  17. 실린더 헤드와, 캠 샤프트 베어링 내부에 장착되는 로브를 구비한 캠 샤프트와, 상기 로브를 추종하기 위한 종동자를 구비한 로커 아암을 갖는 실린더 헤드 조립체로서, 상기 캠 샤프트와 상기 캠 샤프트 베어링은 오일이 저널 베어링 계면으로부터 배출되어 오일 분사물을 형성하도록 오일 갤러리로부터 제공되는 가압 오일로 윤활되는 저널 베어링 계면을 한정하는, 실린더 헤드 조립체이며,
    상기 오일 분사물을 수취하고 상기 종동자로 상기 오일 분사물을 안내하여 상기 종동자와 상기 로브 사이의 윤활을 제공하도록 구성되는 오일 반사기를 포함하는 실린더 헤드 조립체.
KR20140115201A 2013-09-03 2014-09-01 로커 아암의 윤활을 위한 오일 반사기를 구비한 실린더 헤드 조립체 KR20150026986A (ko)

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