KR950005821B1 - 내연 기관의 밸브 타이밍 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연 기관의 밸브 타이밍 제어 시스템

제1도는 본 발명에 따른 밸브 타이밍 제어 시스템의 작동 모드를 도시한 제1실시예에 대한 수직 단면도.

제2도는 제l므와 유사한 도면으로 밸브 다이밍 제어 시스템의 또다른 작동 모드를 도시한 수직 단면도.

제 3도는 제1도의 선 3-3을 따라 화살표 방향에서 취한 단면도.

제4도는 활주 부재의 작동 모드를 도시한 제3도의 선 4-4를 따라 화살표 방향에서 취한 단면도.

제5도는 제4도와 유사한 도면으로 활주 부재의 또다른 작동 모드를 도시한 단면도.

제6도는 제4도 및 제5도와 유사하지만 본 발명의 밸브 타이밍 제어 시스템의 제2실시예의 요부에 대한 도면으로 활주 부재의 작동 모드를 도시한 단면도.

제7도는 제6도와 유사한 도면으로 활주 부재의 또다른 작동 모드를 도시한 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 밸브 타이밍 제어 시스템의 제3실시예에 대한 도면으로 시스템의 작동 모드를 도시한 수직 단면도.

제9도는 제8도와 유사한 도면으로 밸브 타이밍 제어 시스템의 또다른 작동 모드를 도시한 수직 단면도.

제10도는 제8도의 선 10-10을 따라 화살표 방향에서 취한 단면도.

제11도는 제10도의 선 11-11을 따라 화살표 방향에서 취한 활주 부재의 작동 모드를 도시한 단면도.

제12도는 제11도와 유사한 도면으로 활주 부재의 또다른 작동 모드를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캠축 2 : 피동 스프로켓

6 : 전면 커버 9 : 캠축 베어링

10 : 슬리브 11 : 아암

18 : 피스톤 19, 20, 21, 22 : 활주부

28, 29 : 스프링 30 : 압력챔버

32 : 제어 유닛 34 : 주통로

35 : 오일 통로 36 : 오일 펌프

37 : 해제 통로 39 : 복귀 통로

40 : 전자기식 밸브 42 : 밀봉 부재

54 : 통로형성 부재 56 : 전환 밸브

57 : 전자기식 작동기 58 : 리테이너

61 : 스토퍼 링 62 : 솔레노이드 코일

64 : 작동 로드.

본 발명은 엔진의 작동 상태에 따라 내연 기관의 흡입 및/또는 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍을 가변적으로 제어하는 밸브 타이밍 제어 시스템에 관한 것으로 특히, 캠축을 구동시키는 스프로켓에 대한 캠축의 상대 회전 운동을 일으키는 장치에 관한 것이다.

상술한 형태의 밸브 타이밍 제어 시스템은 다양하게 제안 되었으며 사용되고 있다. 이들 중 하나의 대표적인 것이 하기에 설명하는 미합중국 특허 제4,231,330호에 기재되어 있다. 캠축은 자체의 전면부에 외부 나사를 형성하고 있다. 캠축의 전면부 주위에는 캠축의 전며부 주위에는 캠축의 전면부에 있는 외부 나사와 맛물리는 내부 나사를갖는 슬리브가 배열된다. 외부 원통형 부재는 슬리브와 캠축의 전면부 주위에 배열되어 지지되며, 엔진의크랭크축으로부터 타이밍 체인을 통해 회전력이 전달되는 피동 스프로켓을 자체의 외주연에 구비한다 외부원통형 부재는 내부 나사를 갖춘 내주연에 형성된다. 따라서, 원통형 기어가 외부 원통형 부재의 내부 나사와 캠축 전면부의 외부 나사 사이에 나사식으로 배열된다. 원통형 기어의 내부 및 외부 나사는 적어도 하나이상으로 나선형으로 형성된다. 원통형 기어는 캠축이 피동 스프링에 대한 상대 회전 운동을 일으키도록 유압 회로의 압력 및 스프링의 편향력하에서 엔진의 작동 상태에 따라 캠축의 축방향으로 이동된다.

그러나, 상술한 종래의 밸브 타이밍 제어 시스템에서는 원통형 기어의 내주연 또는 외주연 표면중 적어도 하나에 형성된 나선형 기어를 사용함으로써 피동 스프로켓과 캠축 사이에서 상대 회전 운동이 일어난다. 이러한 나선형 기어는 피동 스프로켓의 내부 나사 또는 캠축의 외부 나사와의 양호한 결합을 보장하기 위해 고도로 정밀 가공되어야 한다. 따라서, 나선형 기어의 제조 또는 가공 작업이 복잡하고 어려워서 제조 공정의 작업 효율이 저하되고 밸브 타이밍 제어 시스템의 제조 비용을 상승시키게 된다.

본 발명의 목적은 기존의 밸브 타이밍 제어 시스템에서의 단점을 극복할 수 있는 내연 기관용 밸브 타이밍 제어 시스템을 마련하는것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조시에 높은 작업 효율을 가지며 제조 비용을 절감시키는 내연 기관용 밸브 타이밍 제어 시스템을 마련하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 피동 스프로켓에 대한 캠축의 상대 회전 위상이 제조하기 어려운 나선형 기어를 사용하지 않고서도 엔진의 작동 상태에 따라 변화할 수 있는 내연 기관용 밸브 타이밍 제어 시스템을 마련하는 것이다.

본 발명에 마른 밸브 타이밍 제어 시스템은 내연 기관에 사용하기 위한 것이며, 대체로 원통형으로 회전가능하고 캠축의 한쪽 단부에 동축으로 이동가능하게 연결된 부재를 포함한다.

회전가능한 부재는 엔진의 크랭크축에 구동식으로 연결된다. 캠축의 한쪽 단부에는 아암이 고정되어 방사상 외향으로 돌출한다. 대체로 환형인 피스톤이 캠축과 동축으로 위치하여 원통형의 회전가능한 부재 내측에 이동가능하게 배열된다. 피스톤은 캠축의 축방향으로 이동가능하다. 적어드 3개의 활주 부재가 상기 피스톤에 지지되어 회전가능한 부재 내측에서 활주식으로 이동가능하다. 각각의 활주 부재는 아암을 캠축의축 주위를 회전하는 방향으로 밀어내도록 캠축의 축과 평행한 평면에 대해서 경사지는 경사면을 갖는다 피스톤은 제어가능하게 구동하는 장치에 의해 엔진의 작동 상태에 따라 캠축의 축방향으로 구동된다.

따라서, 피스톤이 엔진의 작동 상태에 따라 캠축의 축방향으로 이동하면 활주 부재가 피스톤과 함께 이동하여 활주 부재의 경사면이 아암을 밀어내어 캠축의 축 주위로 회전 이동시키게 된다. 따라서, 캠축은 캠축에 의해 구동되는 회전가능한 부재에 대한 자체의 상대회선 운동을 일으켜서 캠축의 회전 위상을 변화시키게 된다. 이는 엔진의 흡입 및/또는 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍을 변화시킨다. 따라서, 3개 또는 그이상의 아암이 사용됨으로써 피스톤이 활주 부재의 아암으로의 활주 운동중에 불안정한 활주 마찰 저항에 기인하여 국부적인 또는 편심적인 하중을 받지 않게 하며 따라서, 피스톤의 매끄러운 축방향 이동이 보장된다.

도면에서, 유사한 부호는 유사한 부재 및 부분을 나타낸다.

제1도 내지 제5도 중 특히 제1도에는 본 발명에 따른 밸브 타이밍 제어 시스템(V)의 제1실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예의 밸브 타이밍 제어 시스템(V)는 자동차에 장착된 4개 또는 그 이상의 엔진 실린더를 갖는(도시하지 않은) 가솔린 연료식 2중 오버헤드 캡축 자동 내연 기관의 흡입 밸브용 캠축(1)의 작동을 제어하도록 배열된다. 캠축(1)은 엔진의(도시되지 않은) 흡입 밸브를 작동시키는 (도시되지 않은) 복수개의 캠로브를 갖는다.

밸브 타이밍 제어 시스템(V)는 캠축(1)의 한쪽(전면) 단부(1a)에 배열되고 엔진의(도시되지 않은) 크랭크축의(도시되지 않은) 구동 스프로켓에 의해(도시되지 않은) 타이밍 체인을 통해서 구동되는 피동 스프로켓(2)를 포함한다. 피동 스프로켓(2)는 캠축(1)과 동축으로 위치한 대체로 원통형인 스프로켓 주본체(3)을 포함한다. 환형 기어 섹션(4)가 후미 단부에서 스프로켓 주본체(3)의 외주연에 일체식으로 형성되며, 구동스프로켓에 의해 타이밍 체인을 통해 회전될 캠축(1)과 동축으로 위치한다.

스프로켓 주본체(3)의 전면 개방 단부를 폐쇄하도록 전면 커버(6)이 배열된다. 특히, 스프로켓 주본체(3)은 스프로켓 주본체(3)의 전면 말단부에 도달하는 동축 환형 절결부를 형성함으로써 자체의 전면 단부에 슬렌더(Slender)를 형성함으로써 작은 두께의 전면 단부(3a)를 형성하게 된다. 전면 단부(3a)는 전면 커버(6)의 외주연 플랜지(6a)의 내주연 표면에 회전가능하게 지지된다. 스프로켓 주본체(3)의 작은 두께를 갖는 부분(3a)의 전면 말단부는 전면 커버(6)에 의해 고정식으로 지탱된 환형 밀봉 부재(5)와 활주식으로 접촉하여 스프로켓 주본체(3)과 전면 커버(6) 사이에 유체 기밀을 유지하게 된다. 스프로켓 주본체(3)은 제3도에 가장 양호하게 도시된 것처럼 스프로켓 주본체(3)의 축에 대해 서로 대향되게 그리고 스프로켓 주본체(3)의 전면측 소정의 위치에 위치한 대체로 방사상 내향으로 돝출하는 돌기(7, 8)을 자체의 내주연 표면에 일체식으로 형성한다.

캠축(1)은 캠축 베어링(9)에 의해 전면 단부(1a)에 회전식으로 지지된다. 슬리브(10)과, 아암(11) 및 전면 커버(6)은 캠축(1)의 전면 말단부를 통해서 전면 단부(1a)로 나사 체결되고 캠축(1)과 동축으로 위치한 볼트(12)에 의해 캠축(1)의 전면 단부에 함께 체결된다. 도시된 것처럼, 볼트(12)는 슬리브(10), 아암(11)및 전면 커버(6) 각각의 중심부를 관통한다 슬리브(10)은 맞춤못(13)이 의해 캠축(1)의 전면 말단부에 대해서 제위치에 고정되며, 스프로켓 주본체(3)의 후미 단부가 슬리브(10)에 대해 회전식으로 지지되는 원통형 외주연 표면을 갖는 방사상 외향으로 연장되는 환형 플랜지부(10a)와 일체식으로 형성된다.

제3도에 도시된 것처럼, 아암(11)은 돌기(7, 8)이 위치한 수직 평면에 대체로 위치한다 아암(11)은 맞춤못(14)에 의해 슬리브(10)의 전면 말단부에 대해서 제위치에 고정되는 대체로 환형인 기부(15)를 포함한다. 한쌍의 대체로 지지팬 형상인 연장부(16, 17)이 환형 기부(15)와 일체로 형성되어 방사상 외향으로 연장된다. 연장부(16, 17)은 볼트(12)의 축에 대해서 서로 대향되게 위치한다, 특히, 연장부(16)은 아암(11)의 외주연 방향으로 서로 대향하게 위치하여 대체로 방사상으로 연장되는 2개의 측면 접촉면(16a, 16b)를 갖는다. 유사하게, 연장부(17)도 아암(11)의 외주연 방향으로 서로 대향하게 위치하여 대체로 방사상으로 연장되는 2개의 측면 접촉면(17a, 17b)를 갖는다.

따라서, 제3도 내지 제5도에 도시된 것처럼, 연장부(16, 17)의 각각의 측면 접촉면(16a, 17b)는 아암(11)이 위치한 평면에 대해 수직한 방사상 연장 평면(P)에 대해서 내향으로 캠축(1) 쪽으로 경사진다. 유사하게, 연장부(16, 17)의 각각의 측면 접촉면(16b, 17b)도 평면(P)에 대해 외향으로 캠축(1) 쪽으로 경사진다. 측면 접촉면(16a, 17a)는 피동 스프로켓(2)의(화살표 R로 도시된) 회전 방향으로 측면 접촉면(l6b, 17b)의 전방에 각각 위치한다. 그 결과, 각각의 연장부(16, 17)의 단면은 제3도의 선 4-4를 따라 취할 때 대체로 사방형이다

환형 피스톤(18)은 스프로켓 주본체(3)과 술리브(10) 사이에 삽입되어 캠축(1)의 축방향으로 활주식으로 이동가능하도록 슬리브(10)의 플랜지부(10a)와 아암(11) 사이에 위치한다. 아암(11)을 회전식으로 이동시키기 위해서 4개의 활주부(19, 20, 21, 22)가 마련되며, 이들은 피스톤(18)의 외주연 방향으로 대체로 균일한 간격으로 위치한다. 제 3도 내지 제5도에 도시된 것처럼, 각각의 활주부(l9, 20, 21, 22)는 제 3도의 선 4-4에서 취할 때 대체로 장방형인 단면을 취하며, 각각의 돌기(7, 8)의 측면 접촉면(7a, 7b, 8a, 8b)와 아암(11)의 각각의 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b) 사이에 위치한다. 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)는 핀 구멍(19a, 20a, 21a, 22a)에 배열된 핀(23, 24, 25, 26)을 통해서 전면 단부면에서 피스튼(18)에 회전식으로 지지되어 피스톤(18)에 고정된다. 각각의 핀 구멍(19a, 20a, 21a, 22a)는 활주부(19, 20, 21, 22)를 관통하며, 작은 직경부 및 콘 직경부를 갖는다.

각각의 활주부(l9, 20, 2l, 22)는 둥글게 형성되어 돌기(7, 8)의 둥근 측면 접촉면(7a, 7b, 8a, 8b)와 활주식으로 접촉하는 제1단면부(19b, 20b, 21b, 22b)를 갖는다.

각각의 활주부(19, 20, 21, 22)의 제2단부면(l9c, 20c, 21c, 22c)는 아암(11)의 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b)에 면하여 이들과 활주식으로 접촉한다. 제2단부면(19c, 20c, 21c, 22c)는 연장부(16, 17)의 대응 및 접촉하는 측면 접촉면(16a, 16b, l7a, 17b)의 경사각과 동일한 각으로 상술한 평면(P)에 대해서 경사진다. 즉, 각각의 제2단부면(19c, 20c, 21c, 22c)는 각각의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b)와 평행하게 되어 있어서 이들 사이에서의 기밀 활주식 표면 접촉을 유지하게 된다. 따라서, 캠축(1) 쪽으로 내향 경사지는 제2단부면(19c, 21c)를 갖는 2개의 활주부(19, 21)각각은 핀 구멍의 큰 직경부의 저부와 핀(23, 25)의 헤드 사이에 고정되도록 핀 구멍(19a, 21a)의 큰 직경부에 위치한 코일 스프링(27A, 27B)를 구비한다. 따라서, 각각의 활주부(19, 21)은 코일 스프링(27A, 27B)의 작용하에서 피스톤(18) 쪽으로 항상 편향되어서 활주부(19, 21)의 제2단부면(19c, 21c)와 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16b, 17b)가 항상 기밀 활주식 접촉 상태를 유지하게 한다.

제1도 및 제2도에 도시된 것처럼, 내측 및 외측 압축 스프링(28, 29)가 피스톤(18)의 후미면과 슬리브(10)의 플랜지부(10a)의 전면 사이에 배열되어 피스톤(18)을 아암(16) 쪽으로 편향시킨다 압축 스프링(28, 29)는 피스톤(18)의 활주 저항을 극복하고 피스톤(18)의 전면에 유압 오일을 배제하는 펀향력을 가지면 충분하여서, 압축 스프링(28, 29)가 과도하게 큰 편향력을 가질 필요가 없다 유압 오일 압력 챔버(30)은 전면 커버(6)과 피스톤(18)의 전면사이에 형성된다 압력 챔버(30)에는 피스톤(18)을 압축 스프링(28, 29)의 평향력에 대해 캠축(1) 쪽으로 밀어내도록 유압 오일 또는 압력이 공급된다. 압력 챔버(30)은 통로(35)를 통해서 유압 오일 압력 공급 시스템(31)에 연결된다. 오일 통로(35)는 방사상으로 연장되어 압력 챔버(30)에 도달하도록 아암(11)의 기부(15)에 형성된(제1도, 제2도 및 제3도에 파선으로 도시된) 제1부분을 포함한다. 오일 통로(35)의 제2부분은 제1부분과 연통하며, 볼트(12)의 축단면과, 슬리브(10) 및 캠축(1)의 볼트 구멍(10b,1b)의 표면사이에 형성된다. 오일 통로(35)의 제3부분은 캠축 베어링(9)에 수직하게 형성되어 상기 제2부분과 연통된다.

피스톤(18)은 피스톤(l8)과 피동 스프로켓(2)의 주본체(3) 사이에 오일 기밀 밀봉을 유지하도복 환형 밀봉 부재(41)이 끼워지는 환형홈을 자체의 외주연 표면에 형성한다. 술리브(10)은 피스톤(18)과 슬리브(10)사이에 오일 기밀 밀봉을 유지하도록 환형 밀봉 부재(42)가 끼워지는(도시되지 않은) 환형홈을 자체의 외주연 표면에 형성한다.

주통로(34)는, 오일팬(33)내의 윤활 또는 유압 오일을 가압하는 오일 펌프(36)에 연결된다. 해제 통로(37)은 주통로(34)에 연결되며, 주통로(34)를 통해 압력 챔버(30)에 공급될 오일 압력을 조정하기 위한 압력 조정기 밸브(38)을 구비한다. 또한, 복귀 통로(39)가 주통로(34)에 연결되며, 주통로(34)를 통해 압력 챔버(30)에 공급될 오일 압력을 조절하기 위한 전자기식 밸브(40)을 구비한다. 전자기식 밸브(40)의 작동은 마이크로컴퓨터를 포함하는 제어 유닛(32)에 의해 제어된다. 제어 유닛(32)는 엔진 속도 및 엔진의(도시되지않은) 흡입 시스템내의 공기 유동량 등을 나타내는 신호를 입력함으로써 현재의 엔진 작동 상태를 감지하여 낮은 엔진 속도 및 낮은 엔진부하 작동상대 또는 높은 엔진 속도 및 높은 엔진부하 작동상태 하에서는 전자기식 밸브(40)을 개방하는 신호를 생성하고 낮은 엔진 속도 및 높은 엔진부하 작동상태하에서는 전자기식밸브(40)을 폐쇄하는 신호를 생성하도록 구성된다. 엔진 속도 및 공기 유동량 등을 나타내는 신호들은 엔진의 엔진 속도를 감지하는 엔진 속도 센서와 엔진 흡입 시스템 내에서의 공기 유동량을 감지하는 공기 유동센서 등으로부터의 각각의 출력이다. 공기 유동량은 엔진 부하를 나타낸다.

제1실시에의 밸브 타이밍 제어 시스템(V)의 작동 방법에 대해서 하기에 설명한다.

낮은 엔진 속도 및 낮은 엔진부하 작동상태하에서는 전자기식 밸브(40)이 개방되어서 오일 펌프(36)으로부터 주통로(34)로 압력하에서 공급된 윤활유가 복귀 통로(39)를 통해 오일팬(33)으로 복귀되어 압력 챔버(30)에 윤활유가 공급되지 않게 한다. 따라서, 피스톤(18)운 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)가 돌기(7, 8)의 측면 접촉면(7a, 8a, 8b, 7b)를 따라 활주식으로 안내되어 전방으로 이동하는 제1도에 도시된 위치를 취하도록 압축 스프링(28, 29)의 편향하에서 전방으로 밀려난다. 따라서, 활주부(20, 22)의 제2단부면(20c, 22c)는 아암 연장부(16, 17)의 대응 또는 접촉하는 측면 접촉면(16a, 17a)를 제4도의 화살표(A) 방향으로 밀어내어 아암(11)이 피동 스프로켓(2)의 회전 방향(R)에 대해 반대 방향으로 회전 이동하게 된다. 그 결과, 캠축(1)은 피동 스프로켓(2)의 회전 방향에 대해 반대 방향으로 즉, 제3도의 화샅표(A) 방향으로 상대 회전하게 된다 이로써, 캠축(1)의 회전 위상이 지연측으로 변화하여 엔진의 흡입 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍을상대적으로 지연시키게 된다. 흡입 밸브의 개방 타이밍을 지연시키도록 제어함으로써 흡입 및 배기 밸브가 개방되는 밸브 겹침을 최소화할 수 있다. 이는 각각의 엔진 실린더에 잔류하는 가스를 감소시켜 실린더 내에서의 연소를 안정되게 하여 엔진의 제동 열 효율을 증가시키고 연료를 경제적으로 소모할 수 있게 한다. 또한, 흡입 밸브의 폐쇄 타이밍을 지연시키도록 제어함으로써 엔진의 펌핑 손실을 낮출수 있다.

높은 엔진 속도 및 높은 엔진부하 작동상태 하에서의 작동은 낮은 엔진 속도 및 낮은 부하 작동상태에서와 유사하게 수행되며, 피스톤(18)이 압축 스프링(28, 29)의 편향하에서 전방으로 이동되어 아암(11)이 피동 스프로켓(2)의 회전 방향(R)에 대해 반대 방향으로 회전 이동하게 된다. 그 결과, 캠축(11)의 회전 위상이 지연측으로 변화하여 흡입 밸브의 폐쇄 타이밍을 지연시키게 된다. 이는 흡입 공기 충전 효울을 개선시키며 따라서, 높은 엔진 속도에서의 엔진 출력을 증가시킨다.

낮은 엔진 속도 및 높은 엔진부하 작동상태 하에서는 전자기식 밸브(40)이 폐쇄되어 윤활유가 압력하에서 오일 펌프(36)으로부터 주통로(34) 및 오일 압력을 생성하는 오일 통로(35)를 통해서 유압 오일 압력챔버(30)으로 공급된다 오일 압력은 피스톤(18)의 전면 단부면에 인가되어 활주부(19, 20, 21, 22)를 갖는 피스톤(18)이 제2도 및 제5도에 도시된 위치를 취하도록 압축 스프링(28, 29)의 편향에 대해서 후방으로 이동된다. 따라서, 활주부(19, 21)의 제2단부면(19c, 21c)가 활주부(19, 21)의 경사진 제2단부면(19c, 21c)를 따른 아암 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16b, 17b)의 활주 이동에 의해 아암 연장부(16, 17)의 대응 또는 접촉하는 측면 접촉면(16b, 17b)를 제5도의 화살표(B) 방향으로 밀어낸다. 제5도에 도시된 것처럼, 피스톤(18)의 최좌측 위치에서 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)는 아암(11)의 전면이 활주부(19, 20, 21, 22)의 전면과 같은높이가 되는 위치에 도달한다. 따라서, 아암(11)은 피동 스프로켓(2)의 회전 방향(R)과 동일한 방향으로 회전식으로 이동하게 된다. 이로써, 캠축(11)이 피동 스프로켓(2)의 회전 방향(R)과 동일한 방향으로 피동스프로켓(2)에 대한 상대 회전을 일으키게 되어 캠축의 회전 위상을 촉진측으로 변화시킨다. 그 결과, 흡입밸브의 폐쇄 타이밍이 촉진되어 흡입 공기 충전 효율을 개선시키고 낮은 엔진 속도에서의 출력 토오크를 개선시키게 된다.

제 1실시예에서, 활주부(19, 21)의 제 2 단부면(19c, 21c)는 코일 스프링(27, 28)의 작용하에서 아암 연장부(16, 17)의 면하는 측면 접촉면(16b, 17b)에 각각 항상 기밀 접촉되어 아암(11)과 활주부(19) 사이에 틈새가 생기지 않게하여 엔진의 토오크 불안정에 의해 일어나는 아암(11)에 대한 활주부(19, 21)의 스트라이킹에 기인한 소음 발생을 방지한다.

상술한 것처럼, 제1실시예에 따르면, 캠축(1)과 피동 스프로켓 사이의 상대 회전 위상은 종래의 원통형 기어를 사용하지 않고도 엔진 작동상태에 따라 높은 반응속도로 확실하게 변화될 수 있어서 제조 작업을 개선시키고 엔진의 밸브 타이밍 제어 시스템의 제조 비용을 감소시키게 된다.

또한, 한쌍의 활주부(19, 21) 및 (20, 22)가 캠축(1)의 축에 대해 대체로 대칭으로 위치한 4개의 활주부(19, 20, 21, 22)가 마련되어서 피스톤(18)이 활주부(19, 20, 21, 22)의 제2단부면(19c, 20c, 21c, 22c)와 아암(11)의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b) 사이에서의 활주 이동중에 불안정한 활주 마찰 저항에 기인한 오프셋 하중을 받지않게 한다. 따라서 대칭으로 위치한 4개의 활주부(19, 20, 21, 22)익 작용하에서 균일한 힘이 전체피스톤(18)에 인가되어 피스톤(18)이 자체의 축에 대해 경사지는 것이 효과적으로 방지되며 이로써, 피스톤(18)의 매끄러운 왕복 운동이 가능해진다 즉, l개 또는 2개의 활주부만 있다고 가정하면, 피스톤(18)이 피스톤(18)의 외주연 방향을 따른 불안정한 활주 마찰 저항에 기인하여 피동 스프로켓(2) 및 슬리브(10)에 대해 경사지게 되어 피스톤(18)의 외주연부가 스프로켓 주본체I(3)의 내주연 표면 및 슬리브(10)의 외주연 표면에 고정될 수 있게 한다.

제6도 및 제7도는 본 발명의 밸브 타이밍 제어 시스템(V)의 제2실시예의 요부를 도시하며, 상기 제2실시예는 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)가 핀(23, 24, 25, 26)을 사용하지 않고 연장부(16, 17)과 피동 스프로켓(2)의 돌기(7, 8) 사이에 적당하게 삽입된 것을 제외하고는 제1실시예와 유사하다. 이 실시예에서, 활주부(19, 21)은 자체의 제2단부면(19c, 21c)가 활주부(19, 21)의 스프링 수납 구멍(19d, 21d)의 저부 표면과 전면커버(6)의 내측단 표면 사이에 배열된 압축 스프링(43)의 작용하에서 아암 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16b, 17b)에 항상 활주식으로 접촉되는 방향으로 항상 편향된다.

물론, 상기 실시예에서도 제 1실시예에서와 유사한 호과를 얻을 수 있다. 또한, 제 1실시예에서의 핀(23, 24, 25, 26)이 생략되기 때문에 이 실시예의 밸브 타이밍 제어 시스템은 구조적으로 간단하며 제조 작업의 효울을 높이고 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

제8도 내지 제12도는 본 발명의 밸브 타이밍 제어 시스템의 제3실시예를 도시하며, 상기 실시예는 피스톤(18)을 왕복 구동시키는 장치를 제외하고는 제1도 내지 제5도의 제1실시예와 유사하다. 이 실시예에서, 슬리브(10)은 제1실시예의 슬리브보다 짧게되어 있다. 전면 커버(6)에는 이의 내주연을 따라 형성되고 캠축(1) 및 볼트(12)와 동축인 비교적 긴 내측 원통형부(6b)가 형성되어 있다. 내측 원통형부(6b)는 아암(11) 및 슬리브(10)과 볼트(12)에 의해 캠축(1)의 전면 단부에 체결되는 방사상 내향 연장되는 환형부(6c)를 갖는다.

피스톤(18)은 제1실시예 및 제2실시예에서와는 대조적으로 전면 커버(6)의 측면에 배열된다. 특히, 피스톤(18)은 전면 커버(6)과 아암(6) 사이에 활주식 이동이 가능하게 삽입된다. 이 실시예에서는 제10도에 도시된 것처럼, 4개의 활주부(19, 20, 21, 22)가 마련되어 아암(11)을 회전식으로 이동시키며, 상기 활주부는 피스톤(18)의 외주연 방향으로 대체로 균일한 간격으로 위치한다. 각각의 활주부(7, 8)은 제10도의 선 11-11을 따라 취할 때 대체로 장방형인 단면을 가지며, 돌기(7, 8)의 측면 접촉면(7a, 7b, 8a, 8b)와 아암(11)의 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b) 사이에 위치한다. 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)는 핀 구멍(19a, 20a, 21a, 22a)에 배열되어 피스톤(18)에 고정된 핀(23, 24, 25, 26)을 통해 후미단 표면에서 피스톤(18)에 회전식으로 지지된다. 각각의 핀 구멍(19a, 20a, 21a, 22a)는 활주부(19, 20, 21, 22)를 통과하며 작은 직경부 및 큰 직경부를 갖는다.

각각의 활주부(19, 20, 21, 22)는 둥글게 형성되어 돌기(7, 8)의 둥근 측면 접촉면(7a, 7b, 8a, 8b)에 활주식으로 접촉하는 제1단부면(19b, 20b, 21b, 22b)를 갖는다. 각 활주부(19, 20, 21, 22)의 제2단부면(19c, 20c, 21c, 22c)는 아암(11)의 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b)에 면하여 활주식으로 접촉한다. 제2단부면(19c, 20c, 21c, 22c)는 연장부(16, 17)의 대응 및 접촉하는 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b)에서와 동일한 경사각으로 상술한 평면(P)에 대해서 경사진다. 즉, 각각의 제2단부면(19c, 20c, 21c, 22c)는 이들 사이의 기밀 활주식 표면 접촉을 유지하도록 각각의 측면 접촉면(16a, 16b, 17a, 17b)에 평행하다. 또한, 전면 커버(6) 쪽으로 내향 경사지는 제2단부면(20c, 22c)를 갖는 2개의 활주부(20, 22) 각각은 핀 구멍의 큰 직경부의 저부와 핀(24, 26)의 헤드 사이에 끼워지도록 핀 구멍(20a, 22a)의 큰 직경부에 위치한 코일 스프링(27A, 27B)를 구비한다. 따라서, 각각의 활주부(20, 22)는 코일 스프링(27A, 27B)의 작용하에서 항상 피스톤(18) 쪽으로 편향되어 활주부(20, 22)의 제2단부면(20c, 22c)와 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16a, 17a)가 항상 기밀 활주식 접촉 상태를 유지하게 된다.

비교적 작은 편향력을 갖는 압축 스프링(50)은 피스톤(18)을 캠축(1) 쪽으로 편향시키기 위해 피스톤(18)의 후미 단부면과 전면 커버(6)의 내측면 사이에 삽입된다. 이 실시예에서, 유압 오일 압력 챔버(30)은 슬리브(10)의 플랜지부(10a)의 전면 측표면과 피스톤(18)의 후미 단부면 사이에 형성된다. 압력 챔버(30)은 피스톤(18)을 전방 또는 전면 커버(6) 쪽으로 이동시키도록 유압 오일 압력 공급 시스템(31)로부터 오일 압력을 공급받도록 구성된다.

이 실시예에서, 오일 통로(35)는 캠축 베어링(9)에 수직하게 형성되고 주통로(34)에 연통되는 상부 스트림부(35a)를 포함한다. 오일 통로(35)의 중간부(35b)는 상부 스트림부(35a)에 연통되며, 볼트(12)의 축단면의 외주연 표면과 술리브(10)의 원통형 구멍(10a) 및 캠축 베어링(9)의 표면들과의 사이에 대체로 원통형으로 형성된다. 오일 통로(35)의 하부 스트림부(35c)는 중간부(35b)에 연통되며, 압력 챔버(30)에 연통되는 슬리브(10)의 원통형부에 반대로 형성된다.

압력 챔버(30)은 압력 챔버(30)내의 오일 압력이 압력 챔버(30) 밖으로 누출될 수 있게 하는 압력 해제통로에도 연통된다. 해제 통로는 전면 커버(6)의 내측 원통형부(6b)에 비스듬하게 형성되고 압력 챔버(30)에 연통하는 복수개의 경사 개구(51)을 포함한다. 경사 개구(51)은 전면 커버 내측 원통형부(6b)의 내주연 표면과 볼트(12) 헤드부의 외주연 표면 사이에 형성된 원통형 통로(52)에 연통된다. 원통형 통로(52)는 후술하는 것처럼 피동 슬리브(2)의 외측과 전면 커버(6)에 연통하는 환형 통로(53)에 연통된다.

이 실시예에서의 전자기식 밸브(40)은 대체로 원통형이고 전단부에서 폐쇄되는 전환 밸브(56)을 포함한다. 전환 밸브(56)은 전면 커버(6)의 내측 원통형부(6b)에 나사식으로 끼워지는 리테이너(58)의 중심 구멍에 이동가능하게 배열된다. 리테이너(58)에는 폐쇄된 후미단을 갖는 원통형 통로형성 부재(54)가 형성되어 있다. 통로형성 부재(54)에는 자체의 원통형부에 형성된 복수개의 관통구멍(55)가 형성되어 있다. 원통형 전환 밸브(56)의 내측은 관통구멍(55)를 통해 환형 통로(53)에 연통된다. 통로형성 부재(54)는 리테이너의 중심 구멍의 직경과 동일한 직경을 갖는다. 전환 밸브(56)은 볼트(12) 및 캠축(1)과 동축으로 위치하며, 서로 접촉하는 리테이너(58)의 중심 구멍과 통로형성 부재(54)의 내측 구멍을 축방향으로 활주식으로 이동가능하여서 방사상 관통 구멍(55)가 전환 밸브(56)의 후미부 벽을 폐쇄가능하게 된다. 전환 밸브(56)의 전면부에는 전환 밸브(56)내의 오일이 배출되는 것을 허용하기 위해 원통형 벽을 통해 형성된 오일 배출 개구(59)가 형성되어 있다. 또한, 코일 스프링(60)은 방사상 관통 구멍(55)가 최대로 개방되는 것을 허용하는 방향 또는 전방으로 전환 밸브(56)을 편향시키기 위해 전환 밸브(56)과 통로 형성 부재(54)의 저부벽 사이에 압축된 상태로 배열된다. 전환 밸브(56)의 전방 이동은 리테이너(58)의 중심 구멍을 형성하는 표면에 고정된 스토퍼 링(61)에 의해 제한되며, 전환 밸브(56) 외측벽의 큰 직경부 전단부는 스토퍼링(61)에 고정된다.

전자기식 밸브(40)은 솔레노이드 코일(62)와 작동 로드(64)를 일체로 구비한 코어(63)을 포함하며 공지되어 있는 전자기식으로 작동되는 작동기(57)을 포함한다. 작동 로드(64)가 전환 밸브(56) 쪽으로 돌출함에 따라 전환 밸브(56)은 코일 스프링(60)의 편향에 대해서 캠축(1)의 방향으로 밀려나게 되어 전환 밸브(56)의 후미벽이 방사상 관통 구멍(55)를 폐쇄하게 된다. 이 실시예에서, 주통로(34)는 해제통로(37)의 하부 스트림에 위치하고 주통로를 통해 유동하는 유압 오일의 양을 조정하기 위한 오리피스(65)를 구비한다.

상기와 같이 배열된 제3실시예의 밸브 타이밍 제어 시스템(V)의 작동은 제1실시예 및 제2실시예에서와 근본적으로 같으며, 이에 대해서 하기에 설명한다.

낮은 엔진 속도 및 낮은 엔진부하 작동상태하에서 또는 높은 엔진 속도 및 높은 엔진부하 작동상태하에서, 제어 유닛(32)는 전자기식 작동기(57)에 오프(off) 신호를 보내어 술레노이드 코일(62)가 비여기 된다. 따라서, 전환 밸브(56)은 전자기식 작동기(57)의 작동 로드(64)에 의해 밀려나지 않으며, 코일 스프링(60)의 편향하에서 제8도에 도시된 것과 같은 전방 위치를 취한다. 그 결과, 방사상 관통 구멍(55)가 개방되어서 압력 챔버(30)내의 오일 압력이 외측으로 또는 경사 개구(51), 원통형 통로(52), 환형 통로(53), 방사상관통구멍(55), 전환 밸브(56)의 내측 및 배출 개구(59)를 통해서(도시되지 않은) 로커 커버에 의해 형성된 공간으로 해제된다. 따라서, 압력 챔버(30)의 압력은 비교적 낮아서 피스톤(18)이 압축 스프링(50)의 편향하에서 후방으로 또는 제8도 및 제9도에서 우측으로 밀려나게 된다. 따라서, 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)는 돌기(7, 8)의 측면 접촉면(7a, 8a, 8b, 7b)를 따라 활주식으로 안내됨에 따라 후방으로 이동하여서 활주부(19, 21)의 제2단부면(19c, 21c)가 아암 연장부(16, 17)의 대응 또는 접촉하는 측면 접촉면(16b, 17b)를 제11도의 화살표(A) 방향으로 각각 밀어내게 된다, 따라서, 아암(11)은 피동 스프로켓(2)의 회전 방향(R)에 대해 반대 방향으로 회전식으로 이동된다. 이는 피동 스프로켓(2)의 회전방향(R)에 대해 반대 방향으로 즉, 제10도의 화살표(A) 방향으로 캠축(1)의 상대 회전 운등을 일으켜서 흡입 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍을 지연측으로 제어하게 된다.

낮은 엔진 속도 및 높은 엔진부하 작동상태하에서는 제어 회로(32)로부터 전자기식 작동기(57)로 온(on)신호가 전달되어 솔레노이드 코일(62)가 여기되며, 작동 로드(64)가 제9도에 도시된 후방 위치를 취하도륵 전환 밸브(56)을 후방으로 또는 우측으로 밀어낸다.

따라서, 방사상 관통 구멍(55)는 제9도에 도시된 것처럼 전환 밸브(56)의 후미벽으로 페쇄된다. 그 다음에, 압력 챔버(30)내의 오일 압력이 스프링(50)의 편향에 대해 피스톤(18)을 전방으로 밀어서 피스톤(18)이 제9도에 도시된 전방 위치를 취하게 된다. 따라서, 활주부(20, 22)의 제2단부면(20c, 22c)는 활주부(20, 22)의 경사진 제2단부면(20c, 22c)를 따른 아암 연장부(16, 17)의 측면 접촉면(16a, 17a)의 활주 이동에 따라 아암 연장부(16, 17)의 대응하는 또는 면하는 측면 접촉면(16a, 17a)를 제12도의 화살표(B) 방향으로 각각 밀어낸다. 제12도에 도시된 것처럼, 피스톤(18)의 최전방 위치에서 각각의 활주부(19, 20, 21, 22)는 아암(11)의 전방 표면이 활주부(19, 20, 21, 22)의 전면과 같은 높이로 되는 위치에 도달한다. 따라서, 아암(11)은 피동 스프로켓(2)의 회전 방향(R)과 동일한 방향으로 회전식으로 이동한다. 이로써, 캠축(1)은 화살표(B) 방향으로 피동 스프로겟(2)에 대한 상대 회전을 일으켜서 흡입 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍을 촉진측으로 제어하게 된다.

이 실시예에서, 전환 밸브(56)과, 전자기식 밸브(40)을 구성하는 전자기식 작동기(57)은 피동 스프로켓(2)의 측면에 배열되므로 전자기식 밸브(40)이 주통로(34)의 측면에 배열된 경우에 비해서 밸브 타이밍 제어 시스템(V)의 배열 자유도가 증가되며, 이로써, 이 실시예의 시스템은 비교적 작은 엔진 격실을 갖는 자동차에 사용할 수 있다 또한, 피동 스프로켓(2)의 전환 밸브(56)을 둘러싸게 되면 밸브 타이밍 제어 시스템(V)를 소형으로 만들수 있어서 시스템의 배열 자유도를 증가시킨다.

상기 실시예들의 밸브 타이밍 제어 시스템이 흡입 밸브를 제어하는데 적용시켜서 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 원리는 배기 밸브 또는 흡입 및 배기 밸브를 제어하는데에도 사용시킬 수 있다.

Claims (17)

1. 내연 기관의 밸브 타이밍 제어 시스템에 있어서, 캠축의 한쪽 단부에 동축으로 그리고 이동가능하게 연결되고 엔진의 크랭크축에 구동식으로 연결된 대체로 원통형인 회전가능한 부재와, 캠축의 한쪽 단부에 고정되고 방사상 외향으로 돌출한 아암과, 캠축과 동축으로 위치하고 원통형의 회전가능한 부재 내측에 이동가능하게 배열되고 캠축의 축방향으로 이동가능한 대체로 환형인 피스톤과, 피스톤에 지지되고 회전가능한 부재의 내측에서 활주식으로 이동가능하고 캠축의 축 주위로 회전하는 방향으로 아암을 밀어내기 위해 캠축의 축과 평행한 평면에 대해 경사진 경사면을 각각 갖는 적어도 3개인 활주 부재와, 엔진 작동상태에 따라 피스톤을 캠축의 축 방향으로 구동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 적어도 3개 활주 부재가 캠축의 캠축에 대해 수직한 동일 평면상에 대체로 지지되고, 피스톤의 외주연 방향으로 대체로 균일한 간격으로 위치하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서, 적어도 3개인 활주 부재가, 캠축의 축 방향으로 연장되며, 활주 부재의 단면적이 피스톤을 향하는 방향으로 증가되게 하는 제1경사면을 갖는 적어도 하나의 제 1 활주 부재와, 활주 부재의 단면적이 피스톤을 향하는 방향으로 감소되게 하는 제2경사면을 갖는 적어도 하나의 제2활주 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서, 구동 수단이, 엔진 작동상태에 따라 실린더에 인가되는 압력을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
5. 제4항에 있어서, 피스톤이, 캠축의 축에 수직하고 압력이 공급되는 압력 챔버를 형성하는 환형면을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 적어도 3개인 활주 부재가, 캠축의 축에 대해서 서로 대향하는 제1 및 제 2 활주 부재와, 캠축의 축에 대해서 서로 대향하는 제3 및 제4활주 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
7. 제1항에 있어서, 밸브 타이밍 제어 시스템이, 캠축의 한쪽 단부에 동축으로 견고하게 고정되고 회전가능한 부재가 이동가능하게 설치되는 방사상 외향 연장 플랜지부를 갖고 상기 아암이 고정되는 대체로 원통형인 지지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 피스톤이, 지지 부재의 외주연 표면과 회전가능한 부재의 내주연 표면 사이에 활주식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
9. 제1항에 있어서, 구동 수단이, 피스톤을 아암 쪽으로 편향시키도록 배열된 압축 스프링을 포함하는것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
10. 제1항에 있어서, 아암이, 활주 부재의 경사면에 접촉 가능하고 상기 평면에 대해서 활주 부재의 경 사면과 동일한 경사를 갖는 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
11. 제6항에 있어서, 아암이 크랭크축의 축에 대해 서로 대향되게 배열되어 방사상 외향 연장되는 제1및 제2연장부를 가지며, 상기 제1연장부가 제1 및 제2활주 부재의 경사면에 각각 접촉가능한 제1및 제2측면을 갖고, 제2연장부가 제3 및 제4활주 부재의 경시면에 각각 접촉가능한 제3 및 제4측면을 가지며, 상기 제1 및 제3측면이 캠축의 축에 대해 서로 대향되게 위치하고, 제2 및 제4측면이 캠축의 축에 대해 서로 대향되게 위치한 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
12. 제5항에 있어서, 압력 제어 수단이, 압력 챔버에 작동식으로 연결되어 엔진 작동상태에 따라 압력챔버내의 압력에 제어하는 압력 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
13. 제12항에 있어서, 압력 제어 수단이, 압력 챔버에 압력이 공급되게 하는 압력 공급 통로를 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
14. 제13항에 있어서, 압력 제어 수단이, 압력 공급 통로에 작동식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
15. 제13항에 있어서, 압력 제어 수단이, 압력 챔버 내외 압력이 해제되게 하는 압력 해제 통로를 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
16. 제15항에 있어서, 압력 제어 밸브가, 압력 해제 통로에 작동식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.
17. 제1항에 있어서, 구동 수단이, 적어도 엔진 속도 및 부하에 따라 피스톤을 구동시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 밸브 타이밍 제어 시스템.