KR100504638B1 - 내연기관의유압장치에압력매체및/또는윤활유공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 내연 기관의 유압 장치에 압력 매체 및/또는 윤활유를 공급하기 위한 장치에는 오일로부터 공기를 제거하기 위해 압력 라인에 설치된 수단을 포함한다. 공급 탱크로의 밸브 제어 연결부를 갖는 압력 라인에 형성된 팽창 챔버를 사용하여 공기가 제거된다.

Description

내연 기관의 유압 장치에 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치 {DEVICE FOR SUPPLYING PRESSURE MEDIUM AND/OR LUBRICANT TO A HYDRAULIC CONSUMER IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 특허 청구 범위 제1항의 범주에 따른 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 장치는 예를 들어 독일 특허 제36 23 238호에 개시되어 있다. 상기 독일 특허는, 윤활유 회로로부터 실질적으로 공기가 없는 오일이 공급되어야 하는 내연 기관의 유압 밸브 유격 보상 요소에 대한 압력 매체 공급을 개시하고 있다. 유압 장치와 오일 펌프 사이의 압력측 상에 위치된 사이클론 공기 분리기를 사용하여 오일로부터 공기가 제거된다. 오일로부터 공기를 효과적으로 제거하기 위해, 사이클론 공기 분리기는 작동 원리로 인해 상대적으로 높은 유동율 또는 용적 유동으로 유동되어야 한다. 이를 위해, 상기 특허에서는, 유압 밸브 유격 보상 요소에 대한 연결부에 추가하여, 다른 윤활유 장치에 대한 적어도 하나의 연결부가 제공된다. 이들 장치는 캠의 미끄럼 면에 윤활유를 공급하기 위한 스프레이 노즐로 설계된다. 상대적으로 높은 윤활유 유량을 갖는 이들 장치를 통해 사이클론 공기 분리기 내의 충분한 유동율 및/또는 충분한 윤활유 유량을 보장하여, 오일로부터의 공기 제거를 가능케 한다.
본 발명의 목적은 낮은 용적 유동의 경우에도 압력 측 상의 효과적인 공기 제거가 가능함으로써 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활제 공급 장치를 개선하는 것이다. 특히, 이러한 장치는 압력 제어 또는 압력 조절 장치에서도 사용될 수 있다.
상기 목적은 특허 청구 범위 제1항의 특징에 따라 달성된다. 유압 장치로의 압력 라인에 공급 탱크로의 밸브 제어 연결부를 갖는 팽창 챔버를 제공함으로써, 낮은 유동율 또는 낮은 유동 용적의 경우에도 오일로부터 공기의 제거가 보장된다. 압력 라인에 이러한 팽창 챔버를 설치함으로써, 유동율의 국지적인 감소가 달성되며, 이는 공기-오일 혼합물로부터 공기의 제거를 개선시킨다. 이러한 구조는 그 구성이 특히 간단하여 경제적으로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이러한 장치는 추가적인 작은 조립 공간만을 요구한다.
유압 장치로 공급되는 오일로부터 공기의 제거는, 팽창 챔버와 공급 탱크 사이의 밸브 제어 연결부가 적어도 대체로 설치 또는 작동 위치에서 측지적으로 팽창 챔버 근처에서 최정상의 위치에 설치되는 경우 특히 효과적이다. 이러한 공간 구조 때문에, 오일에 용해된 공기의 탈 가스에 의한 오일로부터 공기의 배출이 크게 개선된다.
팽창 챔버와 공급 탱크 사이의 밸브 제어 연결부는 원추형 밸브 시트를 갖는 볼 밸브의 형태로 특히 간단하며 경제적이며 효과적인 방식으로 설계될 수 있다. 이러한 종류의 밸브는 제조가 특히 단순하고 경제적이며, 내연 기관에서 일상적인 작동 상태에서도 장기간 동안 기능할 수 있다.
특히, 공급 탱크로의 연결 라인의 대응 설계 부분에 유격이 있도록 밸브 볼이 설계된 경우 오일로부터 효과적으로 공기가 제거된다. 연결 라인의 수납부 및 밸브 볼의 치수는, 밸브 볼이 밸브 시트에 접하지 않는 경우, 밸브 볼과 연결 라인부 사이에 소정 간격이 설정되도록 유리한 방식으로 서로 조절된다. 연결 라인의 수납부 및 밸브 부재의 치수는, 오일의 통과가 대부분 방지되면서 환형 간격을 통해 공기가 유동될 수 있도록 밸브 부재가 유격을 가지고 안내되는 방식으로 서로 조절될 수 있다.
이하, 상세한 설명 및 종속항에서 본 발명의 다른 장점 및 유리한 개선점이 나타난다.
본 발명의 실시예는 이하의 상세한 설명 및 도면에서 상세히 설명된다.
도면에서, 도면 부호 1은 내연 기관의 캠샤프트를 도시하고, 상기 캠샤프트의 단부면에는 예를 들어 독일 특허 공개 제39 37 644호에 공지된, 구동 휠 또는 크랭크샤프트에 대해 캠샤프트의 상대적 유압 회전 각도 조절을 위한 장치가 배치된다. 이러한 조절 장치(2)는, 방사상 리브(4)가 제공되며 캠샤프트와 회전 불가능하게 연결된 내부 부분(3)을 갖는다. 이들 리브는 구획 휠(5)의 방사상 리브(6)에 의해 한정된 격실을, 각각 반대 방향으로 작용되는 두 개의 압력 챔버로 분할한다. 구획 휠(5)은 동시에 구동 횔이며 예를 들어 체인 구동 또는 벨트 구동에 의해 내연 기관의 크랭크샤프트와 연결된다. 압력 챔버의 적절한 가압에 의해, 캠샤프트(1)와 연결된 내부 부분(3)은 구획 휠(5)에 대해 상대적으로 회전될 수 있으므로, 가스 교환 밸브를 작동시키는 캠의 위상 위치(phase position)가 변화된다.
압력 챔버에 대한 유압 제어는 캠샤프트에서 서로로부터 이격되어 제공된 두 개의 압력 채널(7, 8)에 의해 수행되며, 상기 채널은 캠샤프트 베어링(9)에 형성된 두 개의 환형 홈(9, 10)에 의해 제어 라인(11, 12)과 각각 연결된다. 두 개의 제어 라인(11, 12)은 본 실시예에서는 4/3방 밸브로서 설계된 제어 밸브(13)와 연결된다. 제어 밸브(13)는 압력 연결부(14) 및 복귀 연결부(15)를 갖는다. 압력 연결부(14)는 압력 라인(16)에 의해 압력 매체원으로서 작용하는 내연 기관의 윤활유 펌프(17)와 연결된다. 그 후, 펌프는 흡입 라인에 의해 내연 기관의 오일 팬 또는 오일 공급 탱크(18)와 연결된다. 제어 밸브의 복귀 연결부(15)는 마찬가지 방식으로 이러한 오일 공급 탱크(18)와 연결된다.
제어 밸브의 중립 위치에서, 압력 라인(16), 복귀 연결부(15) 및 두 개의 제어 라인(11, 12)은 모두 밸브 측에서 밀폐된다. 제어 밸브(13)의 하나의 절환 위치에서, 압력 라인(16)은 제어 라인(11)과 연결된다. 그 후, 제어 라인(12)은 복귀 연결부(15)에 의해 오일 공급 탱크(18)와 연결된다. 제어 밸브(13)의 제2 절환 위치에서, 제어 라인(11)이 오일 공급 탱크(18)로 개방되면 압력 라인(16)은 제어 라인(12)과 연결된다. 제어 밸브(13)의 두 개의 절환 위치(I, III)에서, 이렇게 연결된 압력 챔버에 존재하는 차압 때문에, 구획 휠에 대해 내부 부분이 회전된다. 예를 들어 절환 위치(I)에서 내부 부분은 구획 휠에 대해 상대적으로 시계방향으로 회전되며, 절환 위치(III)에서 반시계방향으로 상대적인 회전이 발생된다. 중립 위치(II)에서, 조절 장치의 두 개의 회전 가능 부분의 상대적인 위치는 유압 클램핑에 의해 유지되거나 또는 고정된다.
압력 라인(16)에서, 팽창 챔버(19)로서 기능하는 큰 단면적을 갖는 부분이 형성된다. 이러한 팽창 챔버(19)는 확대된 부분이 실질적으로 측지적으로 상승하는 형태의 상부 구역에 위치되도록 설계된다. 라인 부분(20)은 이러한 팽창 챔버(19)의 상부에 형성되며, 밸브 요소(21)에 의해 오일 공급 탱크(18)로 연장된 복귀부(22)와 연결된다. 밸브 요소(21)는 실질적으로 큰 직경을 갖는 라인 부분(20)의 부분(23)으로 구성된다. 팽창 챔버(19)에 대향한 라인 부분(20)의 단부는 원추형 밸브 시트(24)로서 설계된다. 이러한 확대된 부분(23)에서, 밸브 볼로 설계된 밸브 부재(25)는 확대된 부분(23)으로의 전이부에 의해 형성된 견부(26)와 밸브 시트(24) 사이에 이동 가능하도록 유격을 가지고 안내된다.
밸브 볼은 작은 유격을 갖는 부분(23) 내에서 안내된다. 부분(23)의 내벽과 밸브 볼의 원주 사이의 이러한 유격은, 형성된 환형 간극이 공기는 통과시킬 정도로 충분히 크지만 오일을 통과시키는 것은 대부분 방지될 정도의 치수로 결정된다. 이러한 실시예에서, 밸브 볼은 폴리아미드(PA 6.6)로 제조된다. 밸브 볼의 직경은 20의 주위 온도에서 10 mm이다. 밸브 볼을 안내하는 부분(23)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 부분(23)의 직경은 20의 주위 온도에서 10.13 mm이다. 상이한 재질 및 상이한 열 팽창 계수를 갖기 때문에, 오일 온도 또는 주위 온도가 상승되면 밸브 볼과 라인 요소 사이의 간극이 감소된다는 것이 보장된다. 따라서, 온도에 따른 오일 점도의 변화는 보상된다. 본 실시예의 치수는 160의 오일 온도에서 밸브 볼과 라인 부분 사이의 간극이 0으로 되도록 소정 재질 특성치에 기초하여 선택되었다. 이에 의해 매우 높은 오일 온도에서도 유압 장치로 오일을 공급하기 위한 충분한 압력을 얻을 수 있는 것이 보장된다.
내연 기관의 작동 중, 압력 라인(16)은 오일 펌프(17)의 공급 압력에 의해 계속 가입된다. 밸브(13)가 폐쇄된 중립 위치(II)에 있는 동안, 밸브 볼(25)은 밸브 시트(24)에 대해 팽창 챔버(19) 내지 압력 라인(16)의 압력에 의해 가압된다. 따라서, 복귀부(22)로의 팽창 챔버(19)의 연결이 폐쇄된다. 제어 밸브(13)가 두 개의 절환 위치(I 또는 II) 중 하나로 절환되면, 압력 라인(16)에서의 압력은 가압과 조절 장치의 압력 챔버에서의 부피 증가 때문에 약간 하강된다. 그 결과, 유효 면적 및 크기가 적절히 설계된 밸브 볼은 중력의 영향을 받아 밸브 시트와 해제되며 견부(26)를 위치될 때까지 하강될 수 있다. 확대된 부분으로 인해 팽창 챔버(19)의 근처에서 공급된 오일의 유동율이 감소된다. 감소된 유동율을 통해 오일에 용해된 공기는 팽창 챔버 근처에서 탈출되어 팽창 챔버의 상부 구역에서 수집될 수 있다. 부분(23)의 내벽과 밸브 볼 사이의 상술된 유격을 통해, 오일로부터 탈출된 공기는 이러한 환형 간극을 통해 복귀부(22)에 도달될 수 있다. 밸브 볼(25)에 대해 공기 쿠션이 남아 있지 않는 지점으로 내연 기관의 작동 중 팽창 챔버(19) 내의 오일 레벨이 상승되면, 밸브 볼은 팽창 챔버에서의 오일 압력 상승 또는 상승된 오일에 의해 밸브 시트(24)에 대해 일단 다시 가압되어, 팽창 챔버는 오일 공급 탱크로의 팽창 챔버를 밀폐시킨다.
도시된 실시예와는 달리, 팽창 챔버를 향해 스프링 요소에 의해 밸브 부재에 가압하는 것도 가능하다. 이 때 스프링력은 약 2 바아의 반대 압력에 대해 설정된다.
본 발명에 따르면, 낮은 용적 유동의 경우에도 압력 측 상의 효과적인 공기 제거가 가능한 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활제 공급 장치가 제공된다.
도1은 가변 위상 캠샤프트 구동부에 대한 공기 제거 장치를 갖는 압력 매체 공급부의 개략적인 선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 캠샤프트
2 : 조절 장치
3 : 내부 부분
4 : 리브
5 : 휠
7, 8 : 압력 채널
13 : 제어 밸브

Claims (8)

  1. 유압 장치로의 압력 라인(16)에 설치되며 압력 매체 및/또는 윤활유로부터 공기를 제거하기 위한 수단과, 공급 탱크(18)에 의해 공급되는 압력 매체원(17)을 갖는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치(2)로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치에 있어서,
    공기를 제거하기 위한 수단은 공급 탱크(18)로의 밸브 제어식 연결부(21, 22)를 갖는 팽창 챔버(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 공급 탱크(18)로의 연결부(21, 22)는 적어도 대체로 설치 또는 작동 위치에서 측지적으로 팽창 챔버(19)의 최정상 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공급 탱크(18)로의 밸브 제어식 연결부(21, 22)는 원추형 시트로 설계된 밸브 시트(24)와 밸브 볼로 설계된 밸브 부재(25)를 갖는 공기 제거 밸브로 설계되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브 부재(25)는 연결 라인(20)의 부분(23)에서 유격을 가지고 안내되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 연결 라인의 부분(23)과 밸브 부재(25) 사이의 유격은 압력 매체 및/또는 윤활유의 온도가 증가되면 감소되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 라인의 수납 요소(23)에 대한 밸브 부재(25)의 유격은, 밸브 요소가 밸브 시트(24)에 지지되지 않으면 공기가 밸브 부재를 통과할 수 있으며, 밸브 부재가 밸브 시트에 아직 안착되지 않은 경우 연결 라인의 안내하는 부분(23)과 밸브 부재(25) 사이의 압력 매체 또는 윤활유의 통과가 적어도 대부분 방지되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유압 장치는 내연 기관의 밸브 행정 및/또는 밸브 제어 시간을 변화시키기 위한 장치(2)인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유압 장치는 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트의 상대적인 회전 위치를 변경하기 위한 장치(2)인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 적어도 하나의 유압 장치로의 압력 매체 및/또는 윤활유 공급 장치.
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