KR100386039B1 - 체인으로 형성된 감김형 구동장치의 인장 및 조정 장치 - Google Patents

체인으로 형성된 감김형 구동장치의 인장 및 조정 장치 Download PDF

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Abstract

체인 동력 전단의 스팬 조정장치
상기 장치는 체인의 이완부와 인장부 사이에 배열되며, 이는 원동기의 평행으로 된 2개의 캠 축 스프로켓 사이에 작용한다.
장치는 체인의 스괜과 캠 축(다양한 밸브 조정기)의 상대적인 회전 위치를 위해 제1 유압 피스톤과 제2유압 피스톤을 둘러 싼다. 제1 유압 피스톤은 압력으로 왕복 작동하고 동시에 2개의 단부 위치를 수용한다. 제3 유압 피스톤을 통해 제1 유압 피스톤을 중간 위치에 고정할 수 있다.

Description

체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치
본 발명은 특허 청구 범위 제1항의 주 개념에 따른 장치에 관한 것이다.
미국 특허 제4,862,845호는 엔진의 2개의 캠축 사이에서 작용하는 체인의 인장 및 조정 장치에 관한 것이며, 체인의 조정으로 양 캠축의 서로에 대한 상대 회전 위치가 변경된다. 이런 실시예는, 캠축의 상대 회전 위치에 대해 지연 없는 변경을 더 어렵게 하는 고가의 기어에 의해 조정 작동이 부분적으로 이루어진다는 단점이 있다. 또한 제시된 실시예의 달성을 위해 상당한 비용이 소비되는 포괄적이며 구조상의 경험적 연구를 필요로 한다.
유럽 특허 공개 제0 445 356호 (독일 특허 제40 910호의 대응 특허)에는 특히 유압 피스톤을 포함하며, 기능적으로 좋은 결과를 갖는 캠축-체인 자동부의 인장 및 조정을 위한 장치가 개시되어 있다. 독일 ATZ (자동차 기술 잡지) 제93호(1991년), 10권과 MTZ (엔진 기술 잡지) 제52호(1991년), 12권은 전술된 유럽 특허 공개 제0 445 356호의 특징에 의한 캠축 조정을 서술했다. 이로써, 배기 캠축이 일정한 방식으로 배치되면서, 흡기 캠축의 두 위치가 달성된다.
출력 위치(= 기본 위치); 말기 흡기 장치 EM= 120°KW 작은 밸브 오버랩.
회전 모멘트 위치; 초기 흡기 장치 EM= 105°KW 큰 밸브 오버랩.
출력, 회전 모멘트, 배기 가스 배출과 연료 사용에 대해 완성된 캠축 조정 장치는 중요한 구조임이 강조된다.
본 발명의 목적은 기본 개념을 유지하며 상기 장치를 더욱 개선시키는 것이다. 본 발명에 따라상기 목적은 특허 청구 범위 제1항의 특징으로 해결된다. 본 발명의 또 다른 특징은 종속항에 포함된다.
본 발명에 따라 달성된 장점은 조절 수단에 의해 말기 위치(기본 제어 시간) 및 초기 위치(회전 모멘트 조정)에 추가로 중심 중간 위치가 선택적으로 사용된다는 점이다.
상기 세 위치에 의해, 연속 또는 비례 조정과 유사한 종래의 엔진 오일압에 의해 비교적 큰 폭의 변경 가능한 밸브 제어 시간이 이를 위한 구조상의 비용을 필요로 하지 않고 실현된다. 상기 비용은 캠축의 실제값 파악을 위한 센서, 솔레노이드 연속 밸브 및 결정된 위치 내에 조정기 피스톤의 유지에서 나타난다. 종래의 시스템(축 조정기)에서는 추가적으로 고가의 고 출력(20바 초과) 오일 펌프가 필요하다.
조절 수단은 대체 가능한 수단에 의해, 2개의 유압 피스톤을 포함하는 유압시스템에 병합되는 또 다른 유압 피스톤을 포함한다. 제3 유압 피스톤을 위한 각 정지 단부는 간단하게 기존의 유압 시스템에 병합된다. 따라서, 유압 피스톤 조정은, 밸브를 작동시키는 리프팅 마그넷과 함께 유압 피스톤의 하우징 내로 간단하게 병합될 수 있고 양호하고 확실한 기능을 보장하는 5/3방 밸브를 이용하여 달성된다.
이하, 상세하게 설명된 본 발명의 실시예가 도시되어 있다.
상세히 도시되지 않은 엔진은 크랭크 축으로 배기 캠축(1)을 작동시키며, 이를 위해 제1 동력 전달 수단(체인, 벨트)이 구비된다. 유럽 특허 제0 445 356호에 이러한 기술 사항이 기본적으로 개시되어 있다.
체인(3)을 이용하여 배기 캠축(1)에 의해 작동되는 흡기 캠축(2)은 배기 캠축(1)에 평행하게 연장된다. 배기 캠축(1) 및 흡기 캠축(2)은 각 실린더에서 도시되지 않은 2개의 배기 밸브 또는 2개의 흡기 밸브를 작동시킨다. 양 캠축은 실린더 헤드의 상부에 배열되며 체인(3)으로 둘러싸인 체인 훨(4)을 구비한다.
흡기 밸브의 제어 시간은 출력 및 회전 모멘트 최적화를 위해 변경 가능하고, 이를 위해 조정 장치(5')를 구비한 장치(5)가 제공된다. 장치(5)는 체인(3)의 인장 그리고 배기 캠축(1)에 대한 흡기 캠축(2)의 조정을 위해 사용되고, 크랭크축에 대한 흡기 캠축(2)의 위치는 동력 전달 수단에 의해 마찰 고정된다. 또한 장치(5)는 체인(3)의 인장부(6)와 이완부(7)사이에 배치되고, 플라스틱으로 구성되며 인장부(6)와 이완부(7)로 향하는 측면상에 방사상 연장부를 갖는 슬라이드 소켓(10, 11)이 인장부(6) 및 이완부(7)의 내측면(8, 9)상으로 접촉되도록 구성된다. 슬라이드 소켓(10, 11)은 원형 단면의 기본 형태를 갖고, 인접한 평평한 형태의 지지부(12, 13)와 예를 들면 마찰 결합, 즉, 슬라이드 소켓(10, 11)이 끼움 방식에 의해 지지부(12, 13)와 결합되도록 지지부(12, 13)는 슬라이드 소켓(10, 11)에 의해 둘러 쌓인다.
지지부(12)는 중공의 제1 외부 유압 피스톤(14)과 고정 연결된다. 지지부(13)는 제1 유압 피스톤(14) 내에서 안내되는 중공인 제2 내부 유압 피스톤(15)과 고정 연결된다. 제1 유압 피스톤(14)과 제2 유압 피스톤(15) 사이의 중공 챔버(16) 내에는 내부 응력이 가해진 나선형 압축 스프링(17)이 제공된다.
제1 유압 피스톤(14) 및 제2 유압 피스톤(15)은 하우징(18)내에 설치되고,또한, 이 하우징(18) 내에는 정확히 중간 위치가 아닐 수 있는 중간 위치(MS)에 제 1 유압 피스톤(14)을 고정시킬 수 있는 조절 수단(19)(도2)이 배치된다. 조절 수단(19)은 기준 위치(A)(도3)로부터 작동 위치(B)(도1, 도2)로 이동 가능한 제3 유압 피스톤(20)으로 형성되며, 제1 유압 피스톤(14)의 안내 축(22)을 보어(21)로 둘러싼다.
제1 유압 피스톤(14)은 원통형 피스톤 견부(23)를 갖고, 위치 C, D, E 내에서 조정 가능하다.
위치 C = 말기 위치(기본 위치); 흡기 밸브 말기 개방(도1)
위치 E = 회전 모멘트 위치; 흡기 밸브 초기 개방(도3)
위치 D = 중간 위치; 말기 위치와 초기 위치 사이의 최적의 회전 모멘트 위치(도2)
위치 C에서 제1 유압 피스톤(14)의 피스톤 견부(23)는 이완부(7)에 인접한 하우징(18)의 벽(24)에 안착된다. 이와는 반대로, 피스톤 견부(23)는 위치 D에서 제 3 유압 피스톤(20)의 피스톤 바닥부(24)에 지지된다(작동 위치(B)), 동일한 지지 관계는 위치 E에서도 생기지만 제3 유압 피스톤(20)은 기본 위치(A)에 고정된다.
제3 유압 피스톤(20)은 기본 위치(A)에서 제1 보스(25)에 의해 제한된다. 즉, 상기 유압 피스톤의 칼라(26)가 제1 보스(25)와 상호 작용한다. 그에 반해 작동 위치(B)에서 칼라(26)는 제2 보스(27)에 인접한다. 제1 보스(25)는 제3 유압 피스톤(20) 또는 칼라(26)의 안내를 위해 사용되는 하우징(18)의 제1 보어(29)의 폐쇄부(28)에 마련되고, 제2 보스(27)는 제1 보어(29)의 돌출부(30)이다. 제1 보어(29)에 대해 동축인 제2 보어(31)는 돌출부(30) 이후에서 연장되고, 그 직경(DI)은 제1 보어(29)의 직경(DII)보다 작다. 제1 유압 피스톤(14)의 피스톤 견부(23)는 제2 보어(31)내에 구성된다.
제1 유압 피스톤(14)은 압력 챔버(32, 33)로부터 교호적으로 유압에 의해 가압될 수 있고, 제3 유압 피스톤(20)은 압력 챔버(33, 34)로부터 유압에 의해 가압될 수 있다.
압력 챔버(32, 33, 34)는 장치(5) 또는 유압 피스톤(14, 15, 20)의 중간 종단면(F-F)에 대해 하우징 내에서 직각으로 연장되는 드릴링된 작동 라인(AL; 36, 37, 38)에 연결된다(제2도). 또 다른 작동 라인(39)은 폐쇄부(28)내의 연결 라인(40)을 통해 압력 챔버(41)에 연결되는데, 이 압력 챔버(41)로부터, 볼 밸브(42)를 극복한 상태로, 유압 피스톤(14, 15)사이의 중공 챔버(16)는 엔진 작동 중에 항상 유압으로 가압된다. 상기 유압 및 압력 스프링(17)은 인장부(6) 및 이완부(7) 방향으로 체인의 한정된 인장을 보장한다.
제1 유압 피스톤(14) 및 제3 유압 피스톤(20)을 조정하기 위해, 엔진 오일압을 사용하고(추가의 오일 펌프 불필요), 일정한 간격을 둔 복수의 퍼느톤(45, 46, 47, 48, 49, 50)을 구비한 피스톤 로드(44)를 포함하는 5/3방 밸브(43, 연결(5), 개폐 위치(3))가 사용되며, 피스톤(45, 48, 50)은 안내 기능을, 피스톤(46, 47, 49)은 제어 기능을 가진다. 피스톤(47, 48, 49)은 피스톤 로드(43)의 축방향 위치에 따라 작동 라인(36, 37, 38)과 상호 작용한다. 또한, 5/3방 밸브(43)는 작동 라인(AL; 36, 37, 38)에 대해 평행인 시스템 라인(SL; 51, 52, 53, 54, 55)을 가진다. 시스템 라인(SL; 51, 53, 55)을 통해 유압은 공급되며, 시스템 라인(SL; 52, 54)은 유압 복귀에 사용된다.
5/3방 밸브(43)는 하우징(18) 내로 일체되고, 전기 작동되는 리프팅 마그넷(56, lifting magnet)을 구비한다. 리프팅 마그넷(56)은 피스톤 로드(44)와 동축으로 배열되며, 핀(58) 및 피스톤(50)을 구비한 피스톤 로드(44)의 자유 단부(57)에는 댐퍼 스프링(59)이 정렬된다(도3).
댐퍼 스프링(59)은 상이한 직경을 가지며 구간별로 서로 삽입된 제1 압력 스프링(60)과 제2 압력 스프링(61)을 포함한다. 피스톤 로드(44)를 대향한 측면상에서 핀(61)을 둘러싸는 제1 압력 스프링(60)이 피스톤(50)에서 항상 지지된다. 제2 압력 스프링(61)은, 보어(64) 내에서 돌출부(63)에 대해 인장되며 리프팅 마그넷(56)이 여기되지 않을 때(도1), 피스톤(50)의 보스면(65)에 대한 축 간격(F)을 갖는 와셔(62)에 인접한다(조정 위치 SO) 리프팅 마그넷(56)이 부분적으로 여기되면(1 암페어), 보스 면(65)은 와셔(62)에 위치되고, 피스톤 로드(44)는 조정 위치(SI)를 가진다(도2). 리프팅 마그넷(56)이 완전히 여기되면(2 암페어), 피스톤(50)은 와셔(62)를 가압하고, 피스톤 로드(44)는 조정 위치(SII)를 가진다. 리프팅 마그넷의 최대 양정은 약 2.1mm로 조정된다.
위치(C, D, E)에서 다음과 같은 오일 통로가 생긴다.
- 위치 C; 시스템 유도로(53, 55)는 작동 안내로(37, 39) 방향으로, 그리고 작동 안내로(36)는 시스템 유도로(52) 방향으로(제1도).
- 위치 D; 시스템 유도로(51)는 작동 안내로(36) 방향으로, 그리고 시스템 작동 안내로(37, 38)는 유도로(52, 54) 방향으로(제3도).
- 위치 E; 시스템 유도로(51, 55)는 작동 안내로(36과 38) 방향으로, 그리고 작동 안내로(37)는 시스템 유도로(52) 방향으로(제2도).
제4도에서, 제2 보스(66)는 피스톤 샤프트(68)의 자유 단부(67)이나, 이에반해 제1 보스(69)는 제3 유압 피스톤(72)의 보어(71)의 경계면(70)이다. 피스톤 샤프트(68)는 제3 유압 피스톤(72)의 보어(74)내에 고정된 폐쇄부인 컵형 피스톤(73)에 구비된다. 피스톤 샤프트(68)의 내측(75)은 제1 유압 피스톤(76)의 안내 보어로써 구성된다.
제5도에서 제3 유압 피스톤(77)은 피스톤 샤프트(78)와 피스톤 바닥(79)으로 이루어진다, 피스톤 샤프트(78)의 자유 단부(80)는 유압 피스톤(77)의 위치에 따라 제2 보스(81)와, 피스톤 바닥(79)의 외측(82)에서는 제1 보스(83)와 상호 작용한다. 피스톤 샤프트(78)의 내측(84)은 제1 유압 피스톤(85)을 위한 안내 보어로써 작용한다.
(작동 설명)
엔진의 냉간 상태(40도 이하)에서, 장치(5)는 오직 인장기로서 작동한다. 상기 온도 이상이 되면, 작동 변수에 따라 장치(5)의 위치는 다음과 같이 형성된다.
1. 공회전과 1,500rpm 사이 위치 C= 말기 위치; 리프팅 마그넷(52)은 위치 SO를 나타낸다(제1도).
2. 1,500rpm 내지 4,500rpm 까지 위치 D- 초기 위치; 리프텅 마그넷(52)은위치 SII를 나타낸다(제3도).
3 4,500rpm 내지 6,000rpm 까지 중간 위치, 리프팅 마그넷(52)은 작동위치 SI를 나타낸다(제2도).
4. 6,000rpm이상 말기 위치; 리프팅 마그넷은 작동 위치 SO를 나타낸다(제1도) .
전술된 회전수 표시는 특별한 관계에 있는 엔진의 종류에 따라 나타난 형태를 다소간에 변화시킬 수 있는 예시적인 값이며, 부하(가스 페달 위치) 및 오일 온도 등과 같은 추가적인 변수를 고려할 수 있다. 모든 변수는 상응되는 조정 변수를 리프팅 마그넷(52)에 전송하는 엔진 제어 장치(컴퓨터)에 제공된다.
조정 과정에서, 체인의 이완부(7)는 연장되고 인장부(6)는 단축되거나, 또는 인장부(6)가 단축되고 이완부(7)가 연장되도록 유압 피스톤(14, 15, 20)은 내측면(8, 9)과 체인(3)에 대해 횡으로 활주된다. 이 때, 배기 캠축(1)은 크랭크 축에 대해 구동 연결되어 있기 때문에 위치 변경 없이 유지되지만, 흡기 캠축(2)은 회전된다. 밸브 조정 시간은 변경된다.
제1도는 말기 위치에서의 본 발명에 따른 장치를 구비한 실린더 헤드의 부분 단면도.
제2도는 제1도에 상응하는 중간 위치에서의 장치의 정면도.
제3도는 제1도에 상응하는 초기 위치에서의 장치의 정면도.
제3도는 제1도에 상응하는 초기 위치에서의 장치의 정면도.
제4도는 제1도에 상응하는 또 다른 실시 예의 정면도.
제5도는 제1도에 상응하는 또 다른 실시 예의 정면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
14, 20, 72 : 유압 피스톤 18 : 하우징
19 : 조정 장치 25, 27: 보스
29, 71: 보어 30 : 돌출부
43, 44: 피스톤 로드 56 : 리프팅 마그넷
60, 61 : 압력 스프링 67 : 자유 단부
68: 피스톤 샤프트 73: 컵형 피스톤

Claims (13)

  1. 엔진 캠축이 제2 캠축을 작동시키도록 하며, 체인에 횡방향 작동하는 조정 장치에 의해 체인을 조정함으로써 캠축의 서로에 대한 상대적 위치는 변화되며, 상기 조정 체인의 이완부를 늘리고 인장부를 줄이거나, 또는 이완부를 줄이고 인장부를 늘리는 방식으로 체인을 조정시키도록 체인의 횡방향으로 변위되며, 또한 상기 조정 장치는 유압으로 작동되며, 상기 조정 장치는 제1 외부 중공 유압 피스톤과 그 안에서 주행하는 제2 내부 중공 피스톤 그리고 양 유압 피스톤 사이 유압부에서 인장된 압력 스프링으로 이루어지며, 압력 스프링의 힘외에 유압 피스톤은 양 유압 피스톤 사이의 압력 연결을 통해 유압에 의해 지속적으로 작동되며, 상기 제1 유압 피스톤은 압력 채널을 통해 교호적으로 유압에 의해 작동될 수 있으며, 유압 피스톤은 하우징내에 장착되는, 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치에 있어서,
    상기 제1 유압 피스톤(14)은, 기준 위치(A)와 상기 제1 유압 피스톤(14)을 중간 위치(MS)에 고정시키는 작업 위치(B) 사이에서 이동 가능하도록 유압에 의해 교호적으로 작동될 수 있고 제 1 유압 피스톤(14)을 둘러싸는 제3 유압 피스톤(20)을 포함하는 조절 수단(19)에 의해 중간 위치(MS, D)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제3 유압 피스톤(20)은 기준 위치(A)에서 제1 보스(25)에의해 그리고 작동 위치(B)에서 제2 보스(27)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 제1 보스(25)는 제3 유압 피스톤(20)을 위해 하우징(18)의 제1 보어(29)의 폐쇄부(28)에 구비되며, 제2 보스(27)는 보어내의 돌출부(30)인 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 보어(29)와 동축으로 제1 피스톤(14)을 위한 제2 보어(31)가 구비되며, 제2 보어의 직경(DI)이 제1/보어(29)의 직경(DII)보다 약간 작은 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 제2 보스(66)는 피스톤 샤프트(68)의 자유 단부(67)를 통해 이루어지며, 제1 보스(69)는 제3 유압 피스톤(72)을 위한 보어(71)의 경계면(70)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 피스톤 샤프트(68)의 컵형 피스톤(73)은 제3 유압 피스톤(72)의 보어(74)의 고정 폐쇄부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 피스톤 샤프트(68)의 내면(75)은 제1 유압 피스톤(76)의 안내 보어로서 형성된 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 유압 피스튼(77)은 피스톤 샤프트(78)와 피스톤 바닥(79)을 포함하며, 피스톤 샤프트(78)의 자유 단부(80)는 제2 보스(81)와, 그리고 피스톤 바닥(79)의 외측면(82)은 제1 보스(83)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  9. 제8항에 있어서, 피스톤 샤프트(78)의 내면(84)은 제1 유압 피스톤(85)의 안내 보어로서 형성된 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유압 피스톤(14, 15, 20)의 조정은 5/3방 밸브(43)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 5/3방 밸브(43)는 하우징(18)에 병합되는 것을 특징으로하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  12. 제11항에 있어서, 5/3방 밸브(43)가 리프팅 마그넷(56)과 구조적으로 조합되며, 5/3방 밸브(43)의 피스톤 로드(44)는 리프팅 마그넷(56)과 동축으로 연장되는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 피스톤 로드(44)는 리프팅 마그넷(56)의 비 여기 상태에서는 제1 압력 스프링(60)상에 지지되며, 리프팅 마그넷(56)의 부분 여기 상태에서 피스톤(50)은 제1 유압 피스톤(14)의 중간 위치(MS)에서 제2 압력 스프링(61)에 지지되는 것을 특징으로 하는 체인으로 형성된 감김형 구동 장치의 인장 및 조정 장치.
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