KR100318247B1 - 이중이벤트밸브제어시스템 - Google Patents

Abstract

내연기관용 이중 이벤트(event) 제어시스템(10), 상기 시스템은 밸브(12) 및 제1 캠(18)과 맞물리는 내부 로커암(22)과, 제2 캠(20)과 맞물리는 외부 로커암 (26)과, 로커암들간에 삽입할 수 있는 래치부재(68)를 포함하고, 로커암들이 래치부재(68)를 맞물리지 않을 때, 로커암들은 서로 독립적으로 퍼벗으로 선회하기에 자유롭고 밸브(12)는 제1 캠(18)의 리프트 프로파일에 따라 제1 로커암(22)에 의해 작동되고, 로커암들이 래치부재(68)에 의해 맞물려질 때, 로커암들은 일치해서 회전하고 밸브(12)는 제2 캠(20)의 리프트 프로파일에 따라 제2 로커암(26)에 의해 작동된다. 내부(22) 및 외부(26) 로커암간의 정지동작(86)은 로커암간의 상대적인 피벗 이동을 제한하고, 제2 캠(20)의 기초원과 외부 로커암(26)간의 틈새(C)를 구성하는 데 효과적이다.

Description

이중 이벤트 밸브제어시스템

본 발명은 내연기관용 밸브동작장치, 더욱 상세하게는 엔진의 각종 운전모드 동안에 그 엔진에서 흡기 또는 배기밸브의 동작 특성을 변화시키는 장치에 관한 것이다.

흡기 및/또는 배기밸브를 선택적으로 작동시킬수 있거나 선택된 리프트 프로파일(lift profile)에서 작동시킬 수 있는 다중밸브 엔진용 가변밸브 제어시스템이 상기 기술에서 공지되어 있다. 미합중국특허 제4,151,817호는 제1 캠 프로파일과 맞물려질 수 있는 제1 로커암 소자와, 제1 로커암 소자상에 피벗으로 실장되어 제2 캠 프로파일과 맞물려질 수 있는 제2 로커암 소자와, 제1 및 제2 로커암 소자를 상호 연결하거나 래치(latch)하는 수단을 포함하는 시스템을 개시한다.

1995년 3월 28일에 출원된 미합중국특허 출원 제412,474호는 고정 래시(lash)조절기의 출력부재상에서 피벗으로 실장된 내부 및 외부 로커암을 포함하는 시스템을 개시하고, 외부 로커암은 엔진밸브와 맞물려지고 내부 로커암은 캠과 맞물려지고, 래치부재는 내부 및 외부 로커암의 접촉표면간에 선택적으로 삽입되어 밸브 개방력을 캠으로부터 외부 로커암으로 보내기 위해 로커암들을 함께 효과적으로 래치한다. 로커암들이 래치안된 상태에 있을 때 외부 로커암은 내부 로커암에 대해 회전하기에 자유롭고 개방력이 외부 로커암에 보내지지 않는다.

본 발명의 목적은 이중 이벤트(event) 밸브제어시스템을 구성하는 것으로, 엔진밸브는 2개의 다른 캠 프로파일중 하나에 의해 선택적으로 작동되고 그것은 래치부재가 로커암들간에 삽입되었을 때 로커암을 제1 캠 프로파일에 따라 밸브를 작동시키기 위해 일치해서 이동시키고 또한 래치부재가 로커암들간에 삽입되지 않았을 때 로커암을 제2 캠 프로파일에 따라 밸브를 작동시키기 위해 서로에 대해 이동하도록 내부 및 외부 로커암상에 형성된 접촉 소자간에 선택적으로 삽입되는 래치부재에 의해 작동된다.

상기 목적에 부합하기 위해, 본 발명은 밸브에 맞물리고 내부 암(arm)을 둘러싸는 관계인 내부 로커암을 포함하고 제2 캠에 접촉하는 그 위에 형성된 표면을 갖는 로커암 어셈블리와, 내부 및 외부 로커암과 맞물리지 않는 제1 위치와 그 암들의 상대적인 회전을 방해하기 위해 내부 및 외부 암들의 접촉표면사이에 삽입되어서 암들을 함께 효과적으로 래치하는 제2 위치사이에서 이동 가능한 래치부재를구성한다. 제2 캠들이 제1 캠보다 더 높은 리프트 프로파일을 갖게 되도록 캠들을 구성한다. 래치부재가 제1 위치에 있을 때는 제2 캠의 힘은 내부 암에 전달되지 않고 내부 암상에 직접적으로 동작하는 저 리프트 캠만이 밸브를 효과적으로 개방시킨다. 래치부재의 제2 위치에서는 제2 캠의 힘이 외부 로커암으로부터 내부 로커암으로 보내져서 밸브로 보내지고, 저 리프트 캠 프로파일은 이러한 모드의 동작에서는 효율적이지 않다. 마모를 감소시키기 위해, 정지수단을 캠 또는 래시가 제2 캠 및 외부 로커 암의 캠 접촉표면간에 유지되도록 내부 및 외부 로커암간의 상대적인 분리 운동을 제한하기 위해 구성한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 연관지어 생각할 때 다음의 설명으로부터 명백해진다.

도 1은 본 발명의 투시도.

도 2는 본 발명의 평면도.

도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 취해진 단면도.

도 4는 본 발명의 투시 단면도.

도면은 오버헤드 캠 형태의 내연기관(도시않됨)에서 사용하기 위해 특별히 채용된 밸브제어시스템(10)을 예시한다. 여기에서 나타낸 바와 같이 시스템(10)은 2개의 별개의 캠 프로파일중 하나에 응답해서 포핏(poppet)밸브(12)(도 4 참조)를 개방하는 동작이 가능하고, 로커암 어셈블리(14) 및 2개의 동작 모드간에 로커암 어셈블리를 시프트시키는 동작이 가능한 래치 어셈블리(16)를 포함한다. 여기에 나타낸 실시예에서 제1 캠(18)(도 3)은 제1 동작 모드를 형성하고, 하나 이상의 제2 캠(20)은 제2동작 모드를 형성한다.

로커암 어셈블리(14)는 캠축(24)상에 형성된 제1 캡(18) 및 밸브(12)(도 4)와 맞물릴 수 있는 내부 로커암(22)과, 제2 캠(20)과 맞물릴 수 있고 스프링쌍(28, 29)에 의해 로커암(26)을 바이어스하여 캠축(20)과 맞물리게 하는 외부 로커암(26)을 포함한다. 로커암 어셈블리는 엔진의 실린더 헤드(31)상에서 피벗으로 실장되고, 도 4에 도시된 바람직한 실시예에서, 그것은 유압 래시(lash)조절기(32)의 출력부재(30)상에 실장된다. 래시조절기의 구조 및 기능이 잘 공지되어 있으며 여기에서 상세하게 설명하지 않는다.

특히 도 2 및 도 3에서, 내부 로커암(22)은 멀리 떨어진 측벽(34, 35)을 갖는 스탬프된 박스형 부재와, 밸브접촉소자(36)를 형성하기 위해 수렴하는 제1단부와, 스파인(spine)(38)형태의 제2 단부를 포함하며, 그것들의 기능을 다음에서 더 상세하게 설명한다. 스파인에 인접한 측벽(34, 35)의 단부는 스프링(28, 29)의 한 단부에 대해 정지부 역할을 하는 탭(tab)(40, 41)을 형성하기 위해 외부방향으로 구부려진다. 정렬된 보어(도시않됨)는 측벽에 형성되어 제1 캠(18)과 맞물릴 수 있는 제1 폴로워(follower)를 형성하는 롤러 어셈블리(44)의 액슬(42)을 수납한다.

내부 암은, 하기에서 더 상세하게 설명되듯이, 내부 및 외부 로커암의 측벽에 형성된 개구를 통해 수납되는 바(46)에 의해 형성된 받침대위에 실장된다.

외부 로커암(26)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 내부 암(22)을 둘러싸는 관계로 수납되는 박스형 구조이다. 외부 암은 서로 간격을 둔 측벽(48, 49)과, 그 위에 형성된 제1 접촉표면(52)을 갖는 제1 단부벽(50)과, 그 위에 형성된 중앙 스파인(56)을 갖는 제2 단부벽(54)을 포함하며, 그것들의 기능은 하기에서 설명한다. 각각의 측벽(48, 49)은 그 위에 형성된 탭(58, 59, 60)을 가져서 그것에, 패드(62)가 브레이즈(braze)되거나 그렇지 않으면 부착되고, 패드(62)는 바람직한실시예에서 캠(18)을 걸치는 제2 캠(20)에 의해 맞물려질 수 있는 제2 폴로워를 형성한다.

도 4를 특히 참조하면, 외부 로커암은 출력부재상에서 형성된 볼(ball)단부와 맞물려질 수 있고 거기에 형성되어 중심에 위치한 소켓(47)을 보유하며 측벽(48, 49)에 형성된 개구를 통해 수납되는 바(46)로써, 래시조절기(32)의 출력부재(30)에 대해 피벗 운동하도록 실장된다. 외부 로커암의 벽(48, 49)에 형성된 개구는 바(46)에 대해 최소 틈새로 형성되어서 암 및 바사이의 상대적인 운동은 거의 없다. 그러나, 내부 암(22)에 형성된 개구는 바(46)보다 어느 정도 커서 내부 암이 바의 아치형 상부표면(64)에 대해 피벗 운동할 수 있다.

래치 어셈블리(16)는 외부 로커암(26)을 본질적으로 둘러싸고 거기에 미끄러지는 관계로 수납하는 미끄럼부재(66)와, 미끄럼부재상에 실장된 래치부재(68)와, 래치 어셈블리를 도면에서 실선으로 도시된 위치로 바이어스하기 위해 미끄럼부재 및 외부 로커암간에 동작하는 한 쌍의 스프링(70)을 포함한다.

미끄럼부재(66)는 U자의 기저부에 형성된 평평한 단부벽(72)과, 외부 로커암의 측벽과 미끄럼 접촉하는 측벽(74, 75)과, 미끄럼부재의 측벽을 연결하는 견고한 바(bar)의 형태인 래치부재(68)를 수납하기 위해 그 개방 단부의 다리의 단부에서 형성된 U자형 개구(정면도에서)를 갖는 평면도에서 길다란 U자 형태로 형성된 박판금속구조이다. 래치부재는 그 단부에 인접하여 슬롯(slot)으로 되고(도시않됨), 미끄럼부재(66)의 측벽(74, 75)은 래치부재를 측면으로 유지하기 위해 슬롯내에 수납된다. 래치부재는 측벽에서 형성된 정지표면(69)에 대해 버트 업(butt up)하고 래치부재에 대해 스냅(snap)되는 측벽에 형성된 숄더(shoulder)(71, 73)에 의해 축 방향으로 유지된다. 스프링(70)은 스파인(56)의 상향으로 구부러진 부분상에 형성된 오목부에 의해, 그리고 미끄럼부재의 측벽상에 형성된 내부 방향및 상향으로 구부려진 탭(78, 79)상에서 형성된 원통형 시트(seat)(76, 77)에 의해 유지된다. 바(46)는 벽(74, 75)에 형성된 개구(80)를 통해 수납되고, 바는 바의 단부에서 형성된 숄더(도시않됨)를 맞물리게 하는 개구(80)의 하부 모서리에 형성된 레지(ledge)(82)에 의해 측면으로 유지된다. 유니트가 조립될 때 바(46)는 내부 및 외부 암에서 수납되고, 박판 금속 미끄럼부재(66)는 바를 맞물리는 레지(82)에서 바의 단부를 뛰어 넘는다. 개구(80)는 로커암에 대해 미끄럼부재의 미끄럼 운동을 허용하기 위해 길어지게 된다. 내부 방향으로 지향된 탭(84, 85)은 외부 로커암의 접촉표면(52)과 맞물리는 래치부재(68)를 유지하기 위해 미끄럼부재의 벽상에 형성된다.

내부 및 외부 로커암 및 래치 어셈블리가 캠(18, 20), 밸브(12) 및 래시 조절기(32)에 관련해서 도 3에 도시했듯이 조립되고 위치될 때, 토션 스프링(28, 29)은 패드(62)를 경유해서 캠(20)과 맞물리게 외부 암을 바이어스시키기 위해서 내부 로커암(22)상에서 랩(40, 41)에 대향하는 하나의 단부와 외부 암상에서 탭(58)에 대향하는 나머지 단부를 보유하고 바(46)의 위에 수납된다.

본 발명에 따라 틈새는 내부 및 외부 로커암간의 상대적인 피벗 운동을 제한하는 정지 어셈블리(86)의 수단으로써 패드(62)와 캠(20)의 기초원간에 유지된다.

여기에 도시된 바람직한 실시예에서 정지 어셈블리는 외부 로커암의스파인(56)을 통해 나삿니로 연결되고 내부 로카암의 스파인(38)에 대향하는 나사(87)를 포함한다. 나사를 조절하여 기초원상에서 캠(20) 및 틈새(C)를 유지하고, 도 3에 도시했듯이, 나사의 위치는 로크(lock) 너트(90)로써 유지한다. 틈새(C)를 일단 세트하면, 래치부재(68) 및 내부 로커암의 접촉표면(88)간의 래시는 요구되는 래시를 형성하는 수직 치수(도 3에 보이듯이)를 갖는 래치부재를 선택함으로써 세트된다. 고정된 정지부가 스파인(38, 56)간의 틈새를 제어하는 것과 같이, 로커암의 상대적인 피벗 운동을 제한하기 위해 어셈블리(86) 대신에 구성될 수 있음을 인식해야 된다.

(동작)

예시된 실시예에서 패드(62)에 의해 맞물려진 캠(20)은 높고 리프트 캠 프로파일을 형성하는 반면에, 롤러(44)에 의해 맞물려진 캠(18)은 저 리프트 캠 프로파일을 형성한다. 시스템이 도면에서 실선으로 예시된 상태에 있을 때, 스프링(70)은 미끄럼 어셈블리(66)를 로커암에 대해 우측으로 바이어스하여 래치부재를 내분 로커암상의 접촉표면(88)에 맞물리지 않게 위치시킨다. 상기 상태에서 패드(62)상에서 동작하는 캠(20)의 힘에 응답해서 외부 로커암(26)의 운동은 내부 로커암에 전달되지 않고 따라서 밸브(12)에도 전달되지 않으며 ; 그러므로 밸브는 롤러(44)상에서 동작하는 캡(18)의 저 리프트 프로파일에 의해 작동된다. 캠(20)의 고 리프트 프로파일에 의해 밸브를 개방하기 위해서는, 래치 어셈블리는 미끄럼부재(66)(도 3)에 힘(F)을 인가함으로써 스프링(70)의 힘에 대항하여 좌측으로 이동되고, 외부 및 내부 로커암 상의 접촉표면(52, 88)간의 래치부재(68)는 도 3의 점선 위치로 이동된다. 그것은 로커암을 효과적으로 함께 래치하여 캠(20)의 힘이 외부 로커암으로부터 래치부재(68)를 통해 내부 로커암으로 보내져서, 캠(20)의 고 리프트 프로파일에 의해 밸브를 작동시킨다. 캠(20)이 캠(18)보다 더 높은 리프트를 구성하기 때문에, 캠(18)은 이러한 동작 모드에서 비효과적이다.

힘(F)은 선형 힘을 미끄럼부재(66)로 인가하는 솔레노이드 또는 다른 종래의 수단에 의해 형성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

1. 실린더 헤드(31)와, 개방 및 폐쇄 상태간에 상기 실린더 헤드내에서 이동할 수 있는 포핏밸브(12)와, 캠축(24)위에 형성된 제1 캠 프로파일을 갖는 제1 캠(18) 및 캠축(24)위에 형성된 제2 캠 프로파일을 갖는 제2 캠(20)을 보유하는 캠축(24)을 포함하는 내연기관용 밸브제어시스템(10)에 있어서, 상기 제어시스템(10)은, 상기 실린더 헤드(31)상에서 회전하게 실장되고, 상기 포핏밸브(12)와 맞물려서 형성된 표면(36)을 가지며, 상기 제1 캠(18)과 맞물리는 제1 캠 폴로워 소자(44)를 갖는 제1 로커암(22)과 ; 상기 실린더 헤드(31)상에서 회전하게 실장되고, 상기 제2 캠(20)과 맞물리게 형성된 제2 캠 폴로워 소자(62)를 갖는 제2 로커암(26)과 ; 상기 제2 로커암(26)을 바이어스하여 상기 제2 캠(20)에 맞물리는 수단(28, 29)과 ; 상기 제1(22) 및 제2(26) 로커암과 맞물려질 수 있고, 상기 제1(18) 및 제2 캠의 각 프로파일에 응답해서 서로 회전하기에 자유로운 상기 로커암(22, 26)과 맞물려지지 않은 제1 위치(도 3) 및 상기 제2 캠 프로파일에 응답해서 일치해서 회전하는 상기 제1 및 제2 로커암과 맞물린 제2 위치(20)간에 이동 가능한 수단(16)을 포함하고, 개량은 상기 제1 및 제2 로커암 상에서 그들간에 상대적인 회전을 제한하는 동작을 할 수 있는 정지수단(86)을 포함하는 내연기관용 밸브제어시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 로커암(22)상에 형성된 제1 접촉표면(88)과 ; 상기 제2 로커암(26)상에 형성된 제2 접촉표면(52)과 ; 상기 수단은 상기 제1 및 제2로커아암과 맞물릴 수 있고 상기 제1(88) 및 제2(52)(도 3) 접촉표면간에 삽입할 수 있는 래치부재(68)를 포함하며, 상기 래치부재(68)를 상기 제1 위치로 바이어싱하는 수단(70)을 포함하는 내연기관용 밸브제어시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 정지수단(86)은 상기 제2 캠(20)의 기초원 부분 및 상기 제2 캠 폴로워 소자(62)간의 틈새(C)를 구성하기에 효과적인 내연기관용 밸브제어시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 정지수단(86)은 상기 제1(22) 및 제2(26) 로커암중 어느 하나를 통해 나삿니로 연결되고 상기 제1 및 제2 로커암중 나머지 것과 맞물릴 수 있는 나사부재(87)를 포함하는 내연기관용 밸브제어시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 외부 로커암(26)은 그 위에 형성된 실질적으로 중앙에 위치하고 수평방향으로된 제1의 스파인(spine)부(56)를 갖고, 상기 내부 로커암(22)은 그 위에 형성되고 상기 제1 스파인부(56)로부터 간격을 둔 실질적으로 중앙에 위치되고 수평방향으로된 제2의 스파인(spine)부(38)를 가지며 ; 상기 나사수단(87)은 상기 제1 스파인부(56)를 통해 나삿니로 연결되고 상기 제2 스파인부(38)와 맞물려지는 내연기관용 밸브제어시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 실린더 헤드(31)에 관련해서 고정 위치로 실장된 유압래시조절기(32)를 포함하며, 상기 래시조절기(32)는 그것으로부터 연장되는 출력부재(30)를 갖고 ; 상기 제1(22) 및 제2(26)로커암은 상기 출력부재에 대해 회전가능하게 되는 내연기관용 밸브제어시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 로커암(26)을 바이어스하여 상기 제2 캠(20)에 맞물리는 상기 수단은 상기 제1 로커암(22)에 대향하는 하나의 단부와 상기 제2 로커암(26)에 대향하는 나머지 단부를 갖는 토션 스프링(28, 29)을 포함하는 내연기관용 밸브제어시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 제1 로커암(22)은 서로 간격을 둔 측벽(34, 35)을 포함하고 ; 상기 제2 로커암(26)은 상기 제1 로커암의 측벽(48, 49)사이에 수납된 서로 간격을 둔 측벽을 포함하며 ; 상기 장치는 거기에 형성된 개구내에서 상기 제1 및 제2 로커암의 측벽(34, 35, 48, 49)을 통해 수납된 길다란 바(46)에 의해 형성된 받침대를 포함하고, 상기 바는 그 하부표면에 형성된 아치형 상부표면 및 소켓(47)을 가지며, 상기 개구는 상기 제2 로커암(26)과 상기 받침대사이의 상대적인 회전은 사실상 허용하지 않고 상기 제1 로커암(22)과 상기 받침대사이의 최소한 제한된 상대적인 회전은 사실상 허용하는 크기로 되며 ; 상기 소켓(47)은 상기 래시 조절기의 출력부재(30)와 맞물리는 내연기관용 밸브제어시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 제2 로커암을 바이어스하여 상기 제2 캠과 맞물리는상기 수단은 상기 제1 및 제2 로커암의 각각의 인접한 측벽(34, 35, 48, 49)사이에서 상기 받침대를 둘러싸는 관계로 수납되는 제1(28) 및 제2(29)토션 스프링을 포함하고, 상기 토션 스프링 각각의 한 단부는 상기 제1 로커암(22)과 맞물리고 상기 토션 스프링 각각의 반대 단부는 상기 제2 로커암(26)과 맞물리는 내연기관용 밸브제어시스템.

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