KR100921639B1 - 가변 밸브 타이밍 메카니즘의 유압 완충 메카니즘 - Google Patents

가변 밸브 타이밍 메카니즘의 유압 완충 메카니즘 Download PDF

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Abstract

베인(5)/하우징(1) 포맷을 갖는 가변 캠축 타이밍 메카니즘이 제공된다. 작동 유압 챔버(6, 7)는 캠축 스프로켓에 부착된 하우징(1)의 캐비티 내로 캠축(9)에 부착된 회전자(2)의 단일 또는 다수의 베인(5)을 배치함으로써 생성된다. 유체는 회전자(2)가 그의 이동 단부 근방에 이를 때까지 정상 위상 동안 유압 챔버(6, 7)로부터 정상적으로 배출될 수 있다.
가변 밸브 타이밍, 유압 완충 메카니즘, 페이저, 제어 밸브, 캐비티, 베인,회전자

Description

가변 밸브 타이밍 메카니즘의 유압 완충 메카니즘{Hydraulic Cushioning of a Variable Valve Timing Mechanism}
도 1은 베인형 VCT 페이저를 도시하는 도면.
도 2a는 본 발명의 실시예의 한 양태를 도시하는 도면.
도 2b는 본 발명의 실시예의 다른 양태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 대안적인 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 적합한 VCT 시스템을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 적용 가능한 캠 토크 작동식(Cam Torque Actuated; CTA) VCT 시스템을 도시하는 도면.
본 출원은 2002년 4월 19일자로 출원된 발명의 명칭이 "가변 밸브 타이밍 메카니즘의 유압 완충 메카니즘"인 가출원 번호 60/374,241에 기술된 발명을 기초로 한다. 미국 가출원의 35 USC §119(e)하의 장점이 본원에도 적용되며, 상기 출원 은 참조로 본원에 통합되었다.
본 발명은 가변 밸브 타이밍(VCT) 시스템의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유압 완충 장치를 갖는 VCT 메카니즘에 관련한다.
내연기관의 성능은, 하나는 엔진의 다양한 실린더의 흡기 밸브를 동작시키고 나머지 다른 하나는 배기 밸브를 동작시키는 이중 캠축을 사용함으로써 향상될 수 있다. 통상적으로, 이와 같은 캠축 중 하나는 엔진의 캠축에 의해 스프로켓과 체인 구동부 또는 벨트 구동부를 통해 구동되고, 이와 같은 캠축 중 나머지 것은 일차적으로 제 2 스프로켓 및 체인 구동부 또는 제 2 벨트 구동부를 통해 구동된다. 대안적으로, 캠축은 체인 구동부 또는 벨트 구동부에 의해 동력 공급되는 단일 캠축에 의해 구동될 수 있다. 이중 캠축을 가진 엔진의 엔진 성능은 캠축 중 하나, 일반적으로는 엔진의 흡기 밸브를 동작시키는 캠축을 나머지 캠축에 대하여, 그리고, 크랭크축에 대하여 위치 관계를 변경하고, 그에 의해, 크랭크축의 위치에 대한 그 밸브의 동작에 관련한, 또는, 그 배기 밸브에 대한 흡기 밸브의 동작에 관련한 엔진의 타이밍을 변화시킴으로써, 이상 품질, 연료 경제, 저감된 배기물, 또는 증가된 토크에 관련하여 추가로 개선될 수 있다.
본원에 참조로서 관련되어 있는 하기의 미국 특허들에 개시된 정보의 고려는 본 발명의 배경 기술을 검토할 때 유용하다.
미국 특허 제 5,002,023호에는, 시스템 유압부가, 실린더 중 하나로부터 다른 실린더로, 또는 다른 실린더로부터 실린더 중 하나로 유압 유체를 선택적으로 전달함으로써 크랭크축에 대한 캠축의 원주 방향 위치를 전방 위치시키거나 후방 위치시키는 적절한 유압 유동 부재를 갖는 한 쌍의 대향 작동 유압 실린더를 구비하는 본 발명의 분야의 VCT 시스템이 개시되어 있다. 제어 시스템은, 대향 작동 실린더 중 하나 또는 다른 하나로부터 유압 유체의 배기가 중심 위치 또는 공(null) 위치로부터 한 방향 또는 다른 방향으로 밸브 내에서 스풀을 이동시킴으로써 허용되는 제어 밸브를 사용한다. 스풀의 이동은, 스풀의 한 단부 상의 제어 유압(Pc)의 증가 또는 감소, 및 상기 단부 상의 유압력과 상부에 작용하는 압축 스프링으로부터 발생되는 다른 단부 상의 대향의 직접적인 기계적 힘 사이의 관계에 응답하여 발생한다.
미국 특허 제 5,107,804호에는, 시스템 유압부가, 상술한 미국 특허 제 5,002,023호에 개시된 대향 작동 실린더를 대체하는 포위 하우징 내에 로브를 갖는 베인을 구비하는 본 발명의 분야의 대안적인 형태의 VCT 시스템이 개시되어 있다. 베인은 로브의 한 측면으로부터 다른 측면으로 또는 다른 측면으로부터 한 측면으로 하우징 내에서 유압 유체를 전달시킴으로써 한 방향 또는 다른 방향으로 하우징에 대해 베인을 요동시키는 적절한 유압 유동 부재를 갖는 하우징에 대해 요동 가능하며, 이 작용은 크랭크축에 대한 캠축의 위치를 전방 또는 후방 위치시키는데 유효하다. 상기 VCT 시스템의 제어 시스템은, 상부에 작용하는 동일한 형태의 힘에 응답하는 동일한 형태의 스풀 밸브를 사용하는, 개시된 미국 특허 제 5,002,023호의 제어 시스템과 동일하다.
미국 특허 제 5,172,659호 및 제 5,184,578호 모두는 스풀의 한 단부에 작용하는 유압력과 다른 단부에 작용하는 기계적 힘을 평형화하려는 시도에 의해 발생하는 상술한 형태의 VCT 시스템의 문제점에 접근한다. 미국 특허 제 5,172,659호 및 제 5,184,578호 모두에 개시된 개선된 제어 시스템은 스풀의 양 단부 상의 유압력을 사용한다. 한 단부 상의 유압력은 전체 유압(Ps)에서 엔진 오일 통로로부터 직접적으로 인가된 유압 유체로부터 발생한다. 스풀의 다른 단부 상의 유압력은 PWM 솔레노이드로부터 감소된 압력(Pc)에서 시스템 유압 유체에 응답하여 상부에 작용하는 유압 실린더 또는 다른 힘 배율기로부터 발생한다. 스풀의 대향 단부의 각각에서의 힘은 동일한 유압 유체에 기초하는 기본적으로는 유압력이기 때문에, 유압 유체의 압력 또는 점성의 변화는 자체 소멸성이며, 스풀의 중심 위치 또는 공 위치에 영향을 주지 않는다.
미국 특허 제 5,289,805호는, 고도의 강도를 갖는 미리 규정된 설정점 트래킹(set point tracking)을 제공하는 진보적인 제어 알고리즘 및 유압 PWM 스풀 위치 제어를 사용하는 개선된 VCT 방법을 제공한다.
미국 특허 제 5,361,735호에서, 캠축은 비요동 회전을 위해 단부에 고정된 베인을 갖는다. 캠축은 또한 캠축과 함께 회전 가능하지만 캠축에 대해 요동 가능한 타이밍 벨트 구동식 풀리를 구비한다. 베인은 풀리의 각각의 대향 리세스에 수용된 대향 로브를 갖는다. 캠축은 정상 작동 중에 발생하는 토크 펄스에 반응하여 변화되는 경향이 있으며, 엔진 제어 유닛으로부터의 신호에 응답하여 제어 밸브의 밸브 본체 내의 스풀의 위치를 제어함으로써 리세스로부터의 엔진 오일의 유동을 선택적으로 차단하거나 허용함으로써 전방 또는 후방 위치되는 것이 허용된다. 스풀은, 적합하게는 스텝 모터형인 전기 모터에 의해 회전되는 회전형 선형 운동 변환 수단에 의해 소정 방향으로 압박된다.
미국 특허 제 5,497,738호에는 VCT 시스템의 이전 실시예들에 사용된 전체 유압(Ps)에서의 엔진 오일 통로로부터 직접적으로 인가된 유압 유체로부터 발생하는 스풀의 한 단부 상의 유압력을 제거하는 제어 시스템이 개시되어 있다. 배기 스풀의 다른 단부 상의 힘은, 다양한 엔진 파리미터를 모니터링하는 엔진 제어 유닛(ECU)으로부터 발생된 전자 신호에 응답하여 배기 스풀 상에 직접적으로 작용하는, 적합하게는 가변압 솔레노이드 밸브형인 전자 기계적 액추에이터로부터 발생된다. ECU는 캠축 및 크랭크축 위치에 대응하여 센서로부터 신호를 수신하고 상대 위상각을 산출하기 위해 상기 정보를 사용한다. 임의의 위상각 에러를 보정하는 폐쇄 루프 피드백 시스템이 적합하게 사용된다. 가변압 솔레노이드의 사용은 완만한 동적 응답의 문제점을 해결한다. 이러한 장치는 가능한 한 신속한 스풀 밸브의 응답이 이루어지도록 설계될 수 있으며, 실제로 종래(전체 유압식)의 차압 제어 시스템보다 훨씬 빠르다. 보다 신속한 응답은 증가된 폐쇄 루프 이득의 사용을 가능하게 하며, 시스템을 부품 허용 오차 및 작동 환경에 대해 덜 민감하게 한다.
미국 특허 제 5,657,725호에는 작동을 위해 엔진 오일 압력을 사용하는 제어 시스템이 개시되어 있다. 상기 시스템은 비요동 회전을 위해 단부에 고정된 베인을 갖는 캠축을 구비한다. 캠축은 또한 캠축과 함께 회전 가능하지만 캠축과 함께 요동 가능한 하우징을 구비한다. 베인은 하우징의 각각의 대향 리세스에 수용된 대향 로브를 갖는다. 리세스는 베인과 하우징이 서로에 대해 요동하도록 허용함으로써 크랭크축에 대한 캠축의 위상 변화를 허용하도록 로브보다 큰 원주 방향 범위를 갖는다. 캠축은 또한 정상 작동 중에 발생하는 엔진 오일 압력 및/또는 캠축 토크 펄스에 반응하여 방향 변화되는 경향이 있으며, 엔진 제어 유닛으로부터의 엔진 작동 조건을 나타내는 신호에 응답하여 스풀 밸브 본체 내의 스풀의 위치를 제어함으로써 리세스로부터의 리턴 라인을 통하는 엔진 오일의 유동을 선택적으로 차단 또는 허용함으로써 전방 또는 후방 위치되는 것이 허용된다. 스풀은 엔진 제어 유닛으로부터의 신호에 응답하여 대향 단부 상의 유압 하중을 제어함으로써 선택적으로 위치된다. 베인은 회전 중에 캠축에 의해 경험되는 단방향성 작동 마찰 토크에 대한 반작용력을 제공하도록 극단 위치로 편향될 수 있다.
미국 특허 제 6,247,434호에는 엔진 오일에 의해 작동하는 다중 위치 가변 캠축 타이밍 시스템이 개시되어 있다. 시스템 내에서, 허브가 캠축과 동시 회전을 위해 캠축에 고정되며, 하우징은 허브를 둘러싸며 허브 및 캠축과 함께 회전 가능하며 소정의 회전각 내에서 허브 및 캠축에 대해 또한 요동 가능하다. 구동 베인은 하우징 내에 반경 방향으로 배치되며 허브의 외부면과 협동하며, 피동 베인은 허브 내에 반경 방향으로 배치되며 하우징의 내부면과 협동한다. 로킹 장치는 유압에 반응하여 하우징과 허브 사이의 상대 운동을 방지한다. 제어 장치는 허브에 대한 하우징의 요동을 제어한다.
미국 특허 제 6,250,265호에는 내연기관용 액추에이터 로킹을 갖는 가변 밸브 타이밍 시스템이 개시되어 있다. 상기 시스템은, 캠축과 함께 회전을 위해 캠축에 고정되지만 캠축에 대해 요동하지 않는 베인을 갖는 캠축을 포함하는 가변 캠축 타이밍 시스템을 포함한다. 베인은 그로부터 반경 방향 외향으로 돌출된 복수의 원주 방향 연장 로브를 가지며, 각각 로브 중 하나를 수용하는 복수의 대응 리세스를 가지며 하우징이 캠축 및 베인과 함께 회전하는 동안 베인 및 캠축에 대한 하우징의 요동(oscillation)을 허용하도록 내부에 수용된 로브의 원주 방향 범위보다 큰 원주 방향을 갖는 환형 하우징에 의해 둘러싸여 있다. 베인 및 캠축에 대한 하우징의 요동은 내부의 로브의 대향 측면 상의 리세스의 각각 내의 가압 엔진 오일에 의해 작동되며, 이러한 리세스 내의 유압은 작동 중에 회전할 때 캠축의 토크 펄스로부터 부분적으로 적합하게 유도된다. 환형 로킹 플레이트는, 캠축 및 환형 하우징과 동축적으로 배치되며, 로킹 플레이트가 베인에 대한 원주 방향 운동을 방지하도록 환형 하우징에 결합되는 제 1 위치와, 베인에 대한 환형 하우징의 원주 방향 운동이 허용되는 제 2 위치 사이에서, 캠축의 종방향 중심축을 따라 환형 하우징에 대해 이동 가능하다. 로킹 플레이트는, 제 1 위치를 향해 스프링에 의해 편향되며 엔진 오일 압력에 의해 제 1 위치로부터 제 2 위치를 향해 이격되며, 환형 하우징과 베인의 상대 위치의 변화가 요구될 때만 스프링 편향력을 극복하도록 엔진 오일 압력이 충분히 높을 때 캠축을 통해 연장되는 통로에 의해 노출된다. 로킹 플레이트의 운동은 폐쇄 루프 제어 시스템 또는 개방 루프 제어 시스템을 통해 엔진 전자 제어 유닛에 의해 제어된다.
미국 특허 제 6,263,846호에는 베인형 가변 캠축 타이밍 시스템용 제어 밸브 계획안이 개시되어 있다. 상기 계획안은 캠축과, 캠축과 함께 회전을 위해 캠축에 고정된 허브를 구비하는 내연기관을 포함하며, 하우징이 허브를 둘러싸며 허브 및 캠축과 함께 회전 가능하며 허브 및 캠축에 대해 또한 요동 가능하다. 구동 베인은 하우징반경 방향 내향으로 배치되며 허브와 협동하며, 피동 베인은 허브 내에 반경 방향 외향으로 배치되며 하우징과 협동하며 또한 원주 방향으로 교번적인 전방 및 후방 챔버를 규정하도록 구동 베인과 원주 방향으로 교번적으로 배치되어 있다. 허브에 대한 하우징의 요동을 제어하기 위한 구성은 전자식 엔진 제어 유닛과, 상기 전자식 엔진 제어 유닛에 응답하며 전방 챔버로의 엔진 오일 압력을 조절하는 전방 제어 밸브를 포함한다. 전자식 엔진 제어 유닛에 응답하는 후방 제어 밸브는 후방 챔버로의 엔진 오일 압력을 조절한다. 전방 통로는 전방 제어 밸브와 전방 챔버 사이에 엔진 오일 압력을 전달하며, 후방 통로는 후방 제어 밸브와 후방 챔버 사이에 엔진 오일 압력을 전달한다.
미국 특허 제 6,311,655호에는 베인 장착형 로킹 피스톤 장치를 갖는 다중 위치 가변 캠 타이밍 시스템이 개시되어 있다. 회전자가 캠축에 고정되며 회전 가능하지만 캠축에 대해 요동 불가능한, 캠축과 가변 캠축 타이밍 시스템을 갖는 내연기관이 개시되어 있다. 하우징은 회전자를 둘러싸며, 회전자와 캠축 모두와 함께 회전 가능하며, 완전 후방 위치와 완전 전방 위치 사이에서 회전자 및 캠축 모두에 대해 또한 요동 가능하다. 로킹 장치는 회전자와 하우징 사이의 상대 운동을 방지하며, 회전자 또는 하우징 내에 장착되며, 완전 후방 위치, 완전 전방 위치 및 그 사이의 위치에서 회전자와 하우징의 다른 하나와 함께 각각 해제 가능하게 맞물릴 수 있다. 로킹 장치는 한 단부에서 종료되는 키이(key)를 갖는 로킹 피스톤과, 회전자를 하우징에 상호 체결하기 위해 로킹 피스톤 상의 키이에 대향하여 장착되는 톱니부(serration)를 구비한다. 제어 장치는 하우징에 대한 회전자의 요동을 제어한다.
미국 특허 제 6,374,787호에는 엔진 오일 압력에 의해 작동되는 다중 위치 가변 캠축 타이밍 시스템이 개시되어 있다. 허브는 캠축과 함께 동시에 회전하기 위해 캠축에 고정되며, 하우징은 허브를 둘러싸며 허브 및 캠축과 함께 회전 가능하며, 소정의 회전각 내에서 허브 및 캠축에 대해 또한 요동 가능하다. 구동 베인은 하우징 내에 반경 방향으로 배치되며 허브 상의 외부면과 협동하며, 피동 베인은 허브 내에 반경 방향으로 배치되며 하우징의 내부면과 협동한다. 로킹 장치는 오일 압력에 반응하여 로킹 장치는 하우징과 허브 사이의 상대 운동을 방지한다. 제어 장치는 허브에 대한 하우징의 요동을 제어한다.
베인/하우징 포맷으로 가변 캠축 타이밍 기구를 제조하는 것이 더욱 보편화되었다. 작동 유압 챔버는, 캠축 스프로켓에 부착된 하우징의 공동 내로 캠축에 부착된 회전자의 단일 또는 다중 베인을 제공함으로써 형성된다. 하우징 내의 포켓 또는 공동의 원주 방향 길이는 스프로켓/하우징에 대한 캠축의 상대 위상 이동을 결정한다. 제어는 대향 챔버를 동시에 충전하는 동안 하나의 챔버로부터 오일과 같은 유체를 배기함으로써 성취된다. 이는 가변 캠축 타이밍 기구가 위상 위치에서 나타난 크랭크축에 대해 캠축을 이동시키게 한다.
캠축의 변화 속도는 저지 또는 배수 유압 챔버로부터 얼마나 빨리 오일이 배기될 수 있는가에 의해 부분적으로 결정된다. VCT의 회전자가 하우징의 공동에 의해 한정된 이동의 단부에 도달할 때, 회전자는 하우징에 충돌하여 바람직하지 않은 노이즈를 발생시킬 수 있다. 공지된 바와 같이, 이동의 단부에서 노이즈를 감소시키고 캠축의 위상 위치의 적절한 변화 속도를 유지하는 페이저(phaser)가 요구된 다.
베인형 페이저(vane type phaser)는 페이저 하우징을 갖는 회전자의 이동의 단부에서의 노이즈를 감소시키도록 제공된다.
베인형 페이저는 적절한 변화 속도를 유지하는 페이저 하우징을 갖는 회전자의 이동의 단부에서 노이즈를 감소시키도록 제공된다.
베인형 페이저는 유체를 유압 챔버로부터 수직으로 이동하여 VCT 시스템의 작동 속도를 제한하지 않음으로써 페이저 하우징을 갖는 회전자의 이동의 단부에서 노이즈를 감소시키도록 제공된다.
베인형 페이저는 챔버를 구비하는 페이저 하우징을 갖는 회전자의 이동의 단부에서 노이즈를 감소시키도록 제공되며, 베인형 페이저용 유입 유체 및 배기 포트는 분리되어 있다.
따라서, 유압 완충 기구를 갖는 페이저가 제공된다. 상기 페이저는, 가) 적어도 하나의 공동을 갖는 하우징과, 나) 하우징에 대해 이동하도록 배치된 회전자를 구비한다. 상기 회전자는, 회전자의 연장부이며 공동 내에서 요동하도록 배치되며 공동을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분할하는, 각각의 공동으로의 적어도 하나의 베인과; 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이의 유체 연통을 용이하게 하며 제 1 챔버 내외로 유체를 안내하기 위한 제 1 포트와 제 2 챔버 내외로 유체를 안내하기 위한 제 2 포트를 구비하는 적어도 하나의 통로; 및 베인에 근접하여 뿐만 아니라 회전자에 근접하여 위치되는 제 1 종료점과, 단지 회전자에만 근접하고 회전자와는 이격되어 위치되며 제 1 포트에 근접하여 위치되는 제 2 종료점에 의해 규정된 적어도 하나의 거리를 포함한다.
따라서, 유압 완충 기구를 갖는 페이저가 제공된다. 상기 페이저는, 가) 적어도 하나의 공동을 갖는 하우징과, 나) 하우징에 대해 이동하도록 배치된 회전자를 구비한다. 상기 회전자는, 회전자의 연장부이며 공동 내에서 요동하도록 배치되며 공동을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분할하는, 각각의 공동으로의 적어도 하나의 베인과; 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이의 유체 연통을 용이하게 하며 제 1 챔버의 외부로 유체를 안내하는 제 1 포트와 제 2 챔버의 외부로 유체를 안내하는 제 2 포트를 갖는 적어도 하나의 통로와; 베인에 근접하여 뿐만 아니라 회전자에 근접하여 위치되는 제 1 종료점과, 단지 회전자에만 근접하고 회전자와는 이격되어 위치되며 제 1 포트에 근접하여 위치되는 제 2 종료점에 의해 규정된 적어도 하나의 거리; 및 제 1 챔버 및 제 2 챔버로의 유체 유입을 허용하여 제 1 챔버 또는 제 2 챔버 내로의 별개의 유입 유체 유동을 허용함으로써 적어도 하나의 통로가 유출 유동을 위해서만 사용되도록 베인부 내에 부분적으로 배치된 별개의 유입 통로를 포함한다.
따라서, 유압 완충 기구를 갖는 페이저 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은, 가) 적어도 하나의 공동을 갖는 하우징을 제공하는 단계와, 나) 하우징에 대해 이동하도록 배치된 회전자를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 회전자는, 회전자의 연장부이며 공동 내에서 요동하도록 배치되며 공동을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 분 할하는, 각각의 공동으로의 적어도 하나의 베인과; 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이의 유체 연통을 용이하게 하며 제 1 챔버의 외부로 유체를 안내하는 제 1 포트와 제 2 챔버의 외부로 유체를 안내하는 제 2 포트를 갖는 적어도 하나의 통로와; 베인에 근접하여 뿐만 아니라 회전자에 근접하여 위치되는 제 1 종료점과, 단지 회전자에만 근접하고 회전자와는 이격되어 위치되며 제 1 포트에 근접하여 위치되는 제 2 종료점에 의해 규정된 적어도 하나의 거리; 및 제 1 챔버 및 제 2 챔버로 연장되는 베인 내에 부분적으로 배치되어 제 1 챔버 또는 제 2 챔버 내로의 별도의 유입 유체 유동을 허용함으로써 적어도 하나의 통로가 유출 유동을 위해서만 사용되도록 베인부 내에 부분적으로 배치된 별도 유입 통로를 포함한다.
도 1을 참조하면, 베인형 VCT 페이저는 하우징(1)을 포함하며, 상기 하우징의 외측부는 타이밍 체인(9)과 맞물려 타이밍 체인에 의해 구동되는 스프로켓 치형부(8)를 구비한다. 하우징(1)의 내부에는, 유체 챔버(6, 7)를 구비하는 공동이 규정되어 있다. 챔버(6, 7) 사이에 결합되는 베인(5)을 갖는 회전자(2)와, 통로(12, 13)를 경유하여 가압 오일을 챔버(6, 7)로 각각 전달하는 중앙 제어 밸브(4)가 하우징(1) 내에서 동축적으로 하우징에 대해 회전 가능하게 제공된다. 밸브(4)에 의해 통로(12) 내로 도입된 가압 오일은 하우징(1)에 대해 반시계 방향으로 베인(5)을 압박하여, 챔버(6)로부터 통로(13) 및 밸브(4) 내로 오일을 강제 이송한다. 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서가 일반적으로 베인 페이저에 관한 것이며, 도 1 에 도시한 베인, 챔버, 통로 및 밸브의 특정 배치는 본 발명의 사상 내에서 변경될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들면, 베인의 수 및 위치는 변경 가능하며, 몇몇 페이저는 단지 하나의 베인만을 가지며, 다른 베인은 최대 12개의 베인을 가지며, 베인은 하우징 상에 위치되며 회전자 상의 챔버 내에서 왕복할 수 있다. 하우징은 체인 또는 벨트 또는 기어에 의해 구동될 수 있으며, 스프로켓 치형부는 기어 치형부 또는 벨트용 치형 풀리일 수 있다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 페이저에 있어서, 챔버(6, 7)로의 통로(12, 13)의 세부가 도시되어 있다. 베인(5)은 그의 제 1 측면 및 대향하는 제 2 측면에 각각 제 1 벽(15) 및 제 2 벽(14)을 갖는다. 베인(5)이 챔버(6, 7)를 포함하는 공동 내에서 요동할 때, 그 운동은 하우징(1)의 물리적인 제한부에 의해 정지된다. 구체적으로는, 베인(5)의 운동에 대한 물리적인 제한부는 유체 챔버(6) 내의 제 1 챔버 벽(16)과, 유체 챔버(7) 내의 대향 제 2 챔버 벽(18)이다.
본원의 '발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술' 서두에 설명한 바와 같이, 베인(5)이 하우징(1)과 접촉할 때 바람직하지 않는 노이즈가 발생한다. 구체적인 예로서, 베인(5)의 제 2 벽(14)이 제 2 챔버 벽(18)에 의해 정지될 때, 노이즈가 발생한다. 유사하게, 베인(5)의 제 1 벽(15)이 제 1 챔버 벽(16)에 의해 정지될 때, 마찬가지로 바람직하지 않은 노이즈가 발생한다.
본 발명은 하우징(1)의 공동 내에서의 베인(5) 이동의 충돌을 방해하는 구조체를 채용한다. 상기 구조체는 회전자(2) 상의 베인(5)의 양측에 제 1 거리(20) 및 제 2 거리(22)를 도입하는 것을 포함한다. 거리(20)는 각각 제 1 종료점(20a) 및 제 2 종료점(20b)인, 두 개의 종료점에 의해 규정된다. 마찬가지로, 거리(22)는 각각 제 1 종료점(22a) 및 제 2 종료점(22b)인, 두 개의 종료점에 의해 규정된다. 제 1 종료점(20a, 22a)은, 베인(5) 및 회전자(2)의 연장부인 베인(5)을 갖는 회전자(2) 모두 내에 배치되는 것으로 고려될 수 있다. 달리 말하면, 종료점(20a, 22a)의 인접부 또는 근접부 내에는, 베인(5) 상에 규정된 적어도 하나의 지점과, 회전자(2)상에 규정된 적어도 하나의 지점이 존재한다. 제 2 종료점(20b, 22b)은 회전자(2) 부분에만 배치되며 베인(5)에 대해 각각 거리(20, 22) 만큼 이격되어 있다. 또한, 제 2 종료점(20b, 22b)은, 각각 통로(12, 13)가 하우징(1)의 공동에서 종료되거나 종결되는 통로(12, 13)의 개구 또는 포트에서 종료된다.
거리(20, 22)의 길이 또는 치수는 설계 사양에 의해 결정된다. 또한, 거리(20, 22)의 길이 및 형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 거리(20, 22)는 회전자(2)의 부분인 하나의 제한부를 만족시켜야 하며, 각각 공동의 양측의 하우징(1)의 공동부를 지나 순환해야 한다. 예로서, 거리(20, 22)는 회전자(2)의 원주의 원호 또는 선분일 수 있다. 예로서, 종료점(20b)은 벽(16)을 지나 순환해야 한다.
도 2b를 참조하여, 본 발명의 챔버(6)의 유체를 배기하는 프로세스를 설명한다. 방향(24)은 그에 단단히 부착된 베인{하나만 도시됨, 즉 베인(5)}을 갖는 회전자(2)를 구비하는 하우징(1)에 대한 회전자(2)의 회전 운동을 나타낸다. 챔버(6) 내의 유체는 유압 챔버(6)로부터 수직으로, 정상 위상 작동에 따라 챔버(7) 내로 동시에 배출된다. 유동은, 정상 위상 작동 중에 회전자(2)가 이동의 종료점에 인접하거나 이동의 종료점의 근접부에 위치할 때까지 VCT의 작동 속도가 방해받지 않는 방식으로 작동된다. 이 시점에서, 제 2 종료점(20b)의 근접부의 배기 포트에서의 유체(26)의 유동은 회전자(2)와 하우징(1) 사이에 규정된 밀접한 간극에 의해 한정될 수 있다. 따라서, 회전자(2)와 하우징(1) 사이의 상대 운동 또는 회전은 점차 감속된다. 실제로, VCT 회전자(2)는 정지부에 도달하며, 따라서 회전자(2)가 하우징(1)에 충돌하는 충돌 에너지를 제한한다.
본 발명은 캠 토크 작동식(CTA), 또는 오일 압력 작동식 기구를 포함하는 임의의 형태의 VCT 기구에 적용될 수 있다는 사실을 알 수 있다.
또한, 정상 위상 작동은 통로가 하우징(1)의 공동 내에 완전히 위치될 때 캠축의 변화 속도로서 정의된다는 사실을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 한쌍의 별개의 흡기 소스(28, 30)가 각각 체크 밸브(32) 및 별개의 배기 포트(12, 13)와 함께 각각 도입된다. 도시된 바와 같이, VCT 시스템의 페이저는 챔버(6, 7)와 그 각 배기 포트(12, 13)를 충전하기 위한 무한 유체 공급부를 가지고 있으며, 그에 의해, 이동의 단부 부근에서 회전자(2)의 속도를 제한한다. 따라서, 하우징 공동의 물리적 제한으로 인해 베인(5)이 그 기계적 정지부에 접근할 때, 속도를 제한하고, 따라서, 충격 에너지를 제한하며, 모든 방향으로 양호한 VCT 응답이 달성된다.
상술된 바와 같이, 캠축의 변화율은 유체가 저항하는 유압 챔버로부터 얼마나 신속하게 배출될 수 있는지에 의해 부분적으로 결정된다. VCT의 회전자(2)가 하우징(1)에 의해 제한되는 바와 같은 그 운동의 단부에 도달할 때, 회전자(2)는 하우징(1)에 충격을 주고, 부적합한 노이즈를 유발한다. 본 발명은 유체가 유압 챔버로부터 정상적으로 배출될 수 있게 하며, 따라서, 회전자가 그 운동의 단부 부근에 도달할때까지의 정상 페이징 동안 VCT의 작동율을 제한하지 않는다. 이러한 관점에서, 배기 포트는 하우징 캐비티의 각 단부의 거리(20, 22)의 제공에 의해 회전자(2)와 하우징(1) 사이의 폐쇄 간극에 의해 각각 규제된다. 정상 유체 유동을 촉진하기 위해서, 별개의 흡기 통로(28, 30)가 발생할 수 있는, 배기 챔버의 흡기 챔버(도 3 참조)로의 불충분한 유동 배출의 결함을 치유한다. 별개의 흡기 통로가 없는 상태에서, 유체는 운동 시간 세그먼트의 단부 동안 충분히 배기되지 않을 수 있다. 최종 결과는 배기 챔버의 대향 챔버로의 불충분한 유체 유동 배출일 수 있다. 그러나, 베인은 여전히 운동하고 대향 챔버의 체적은 증가한다. 이와 같은 증가는 대향 챔버가 페이저 주변의 분위기 공기 같은 부적합한 물질을 흡인하게 만들 수 있다.
본 발명은 VCT 회전자(2)를 정지부까지 점진적으로 감속하며, 따라서, 회전자(2)가 하우징(1)에 충격을 주는 충격 에너지를 제한한다. 본 발명은 소정 유형의 VCT 메카니즘에 응용될 수 있다.
상술된 구조의 개선형은 도 2b에 도시된 바와 같이 각 유압 챔버 내의 배기 포트와 흡기 유체를 분리시키는 것일 수 있다. 회전자(2)가 그 이동의 단부에 도달하고 나면, 이는 배기 유압 챔버를 벗어나는 유체를 규제할 뿐만 아니라, 흡기 유압 챔버로 들어오는 오일도 마찬가지로 규제할 수 있다. 이는 VCT 메카니즘의 반대 방향으로의 작동에 지연을 유발할 수 있다. 그러나, 별개의 흡기 소스가 체크 밸브와 함께 도입되고, 별개의 배기 포트가 도 3에 도시된 바와 같이 사용되는 경우에, 이때 VCT는 배기 포트와 챔버를 충전하기 위한 유체의 무제한 공급원을 가지며, 이는 이동의 단부 부근의 회전자의 속도를 제한한다. 이는 기계적 정지부에 접근할 때 속도와, 이에 따라, 충격 에너지를 제한하면서, 모든 페이저 방향으로 양호한 응답을 VCT에 제공할 수 있다.
예로서, 도 3에서, 유체가 베인(5)의 이동의 단부에서 통로(13)를 경유하여 챔버(6)로부터 배기될 때, 유체 유량은 본 발명의 구조로 인해 감소될 수 있다. 이 접합부에서, 챔버(7)는 여전히 적절한 비율의 충분한 유체 유동으로 충전될 필요가 있다. 유동이 임계값 미만인 경우에, 분위기 공기의 도입을 포함하는 부적합한 효과가 챔버(7)에 발생할 수 있다. 유입 통로(30)의 도입부는 충분한 유체 유량을 도입시킴으로써 상기 부적합한 효과를 감소 및 해결하여 챔버(7) 내로의 충분한 유체 유동을 초래한다. 유사한 결과가 베인의 이동의 대향 단부에서도 발생한다.
페이저의 단지 일부만이 여기에 도시되어 있다는 것을 주목하라. 페이저는 도 2a, 2b 또는 3에 도시된 바와 같은 하나 이상의 유사한 구조체를 가질 수 있다. 예로서, 페이저는 2, 4 또는 8개의 유사한 구조체를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 VCT 시스템을 부분적으로 도시하는 개략도이다. 공(null) 위치가 도 4에 도시되어 있다. 솔레노이드(120)는 스풀 밸브 상에 제 1 힘을 작용함으로써 제 1 단부(29) 상에 스풀 밸브(114)를 결합시킨다. 제 1 힘은 스풀 밸브(114)의 제 2 단부(17) 상에 스프링(21)에 의해 작용되는 동일 강도의 힘과 만 나며, 그에 의해 공 위치를 유지한다. 스풀 밸브(114)는 제 1 블록(19)과 제 2 블록(23)을 포함하며, 이들 각각은 유체 유동을 차단한다.
페이저(542)는 베인(558)과, 베인(558)을 사용하여 내부에 전방 챔버(A)와 후방 챔버(R)를 형성하는 하우징(57)을 포함한다. 통상적으로, 하우징(57) 및 베인(558)은 크랭크축(미도시)과 캠축(역시 미도시)에 각각 연결된다. 베인(558)은 전방 및 후방 챔버(A 및 R)의 유체량을 조절함으로써 페이저 하우징에 대하여 이동될 수 있다. 베인(558)이 후방측을 향해 이동하는 것이 적합한 경우, 솔레노이드(120)는 스풀 밸브(114)를 원래의 공 위치로부터 추가로 우측으로 밀며, 따라서, 챔버(A) 내의 액체가 덕트(180)를 통해 덕트(40)를 따라 배출된다. 유체는 유체소통이 이루어질 수 있도록 블록(19)을 추가로 우측으로 미끄러지게 함으로써, 외부 싱크(미도시)와 유체소통 또는 추가 유동한다. 동시에, 소스로부터의 유체는 덕트(51)를 통과하고, 일방 밸브(150)에 의해 덕트(70)와 일방 유체 소통하는 상태가 되며, 그에 의해, 덕트(50)를 경유하여 유체를 챔버(R)에 공급한다. 이는 추가로 우측으로 이동된 블록(23)이 상기 일방 유체 소통이 이루어지도록 하기 때문이다. 원하는 베인 위치가 도달되었을 때, 스풀 밸브는 그 공 위치로 다시 좌측으로 이동하도록 명령을 받게 되며, 그에 의해 크랭크와 캠축의 새로운 위상 관계를 유지한다.
도 5에는 본 발명에 응용할 수 있는 캠 토크 작동식(CTA) VCT 시스템이 도시되어 있다. CTA 시스템은 베인(942)을 이동시키도록 엔진 밸브를 개폐하는 힘에 의해 유발되는 캠축의 토크 반전(torque reversal)을 사용한다. CTA 시스템의 제어 밸브는 전방 챔버(92)로부터 후방 챔버(93)로 또는 그 역으로의 유체 유동을 허용하여 베인(942)이 유체 유동을 이동시키거나, 정지시켜 베인(942)을 적소에 로킹할 수 있게 한다. 또한, CTA 페이저는 누출로 인한 손실을 보상하기 위해 오일 입력부(913)를 가지지만, 페이저를 이동시키기 위해 엔진 오일 압력을 사용하지는 않는다.
CTA 페이저 시스템의 세부 동작은 다음과 같다. 도 5는 스풀 밸브(140)가 전방 단부(98) 및 후방 단부(910) 양자 모두에서 유체 순환을 정지시키기 때문에, 이상적으로 어떠한 유체 유동도 발생하지 않는 공 위치를 도시한다. 캠 각도 관계가 변경될 필요가 있을 때, 베인(942)은 이동될 필요가 있다. 스풀 밸브(140)와 결합하는 솔레노이드(920)는 공 위치로부터 멀어지는 방향으로 스풀(140)을 이동시키도록 명령을 받게 되며, 그에 의해 CTA 순환의 유체가 유동하게 한다. CTA 순환은 이상적으로 소스(913)로부터 어떠한 유체도 도입되지 않는 상태로, 단지 국지적 유체만을 사용한다. 그러나, 정상 동작 동안, 일부 유체 누출이 발생하고, 유체 결손은 일방 밸브(914)를 경유하여 소스(913)에 의해 재보급될 필요가 있다. 이 경우의 유체는 엔진 오일일 수 있다. 소스(913)는 오일 팬일 수 있다.
CTA 페이저 시스템을 위한 두 개의 시나리오가 있다. 먼저, 전방 시나리오가 있으며, 여기서는, 전방 챔버(92)가 공 위치에서 보다 많은 유체로 채워질 필요가 있다. 다시 말하면, 챔버(92)의 크기 또는 체적이 증가된다. 전방 시나리오는 하기와 같이 달성된다.
솔레노이드(920)는 스풀 밸브(140)의 좌측부(919)가 전방 단부(98)에서 유체 유동을 정지시킬 때까지 스풀 밸브(140)를 우측을 향해 민다. 그러나, 동시에, 덕트(99)와 유체 소통하는 후방부(910)를 남기면서 우측부(917)가 추가로 우측으로 이동된다. 캠축의 고유 토크 반전으로 인해, 후방 챔버(93)로부터 드레인된 유체는 이를 일방 밸브(96)와 덕트(94)를 경유하여 챔버(92) 내로 이동시킨다.
마찬가지로, 후방 시나리오인 두 번째 시나리오에 대하여, 후방 챔버(93)가 공 위치에서 보다 많은 유체로 충전될 필요가 있다. 다시 말하면, 챔버(93)의 크기 또는 체적이 증가된다. 후방 시나리오는 하기의 방식으로 달성된다.
솔레노이드(920)는 탄성 부재(921)가 스풀(140)을 좌측으로 이동시키도록 스풀 밸브(140)와의 결합력을 감소시킨다. 스풀 밸브(140)의 우측부(917)는 후방 단부(910)에서 유체 유동을 정지시킨다. 그러나, 동시에, 좌측부(919)는 추가로 우측으로 이동하여 덕트(99)와 유체 소통하는 전방부(98)를 남긴다. 캠축의 고유 토크 반전으로 인하여, 전방 챔버(92)로부터 드레인된 유체는 이를 일방 밸브(97) 및 덕트(95)를 경유하여 후방 챔버(93) 내로 공급한다.
CTA 캠 페이저에서, 고유 캠 토크 에너지는 페이저 내의 챔버들(92, 93) 사이에서 오일을 재순환시키기 위한 동기력으로서 사용된다는 것을 인지할 수 있다. 이와 같이 변화하는 캠 토크는 캠축이 회전함에 따라 각 밸브 스프링을 교번적으로 압축시키고 그 후 방임시키는 것으로부터 발생한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 적합한 VCT 시스템의 서로 다른 유형들을 예시하기 위해 사용된 것이라는 것을 인지하여야 한다. 동일 구조는 상세히 설명되지 않는다. 이들 세부 사항에 대해서는 도 2a 내지 도 3을 참조하라.
본 발명에 관련한 용어 및 개념은 다음과 같다.
상술한 유압 유체 또는 유체는 작동 유체이다. 작동 유체는 베인 페이저 내의 베인을 이동시키는 유체이다. 일반적으로, 작동 유체는 엔진 오일을 포함하지만, 별도의 유압 유체일 수 있다. 본 발명의 VCT 시스템은 베인을 이동시키기 위해 엔진 밸브를 개방 및 폐쇄하는 힘에 의해 유발된 캠축의 토크 반전을 사용하는 VCT 시스템인 캠 토크 작동식(CTA) VCT 시스템일 수 있다. CTA 시스템의 제어 밸브는 전방 챔버로부터 후방 챔버로의 유체 유동을 허용하여, 베인이 이동하거나 유동을 정지시키고 적소에 베인을 로킹할 수 있게 한다. 또한, CTA 페이저는 누출로 인한 손실을 보상하기 위해 오일 입력부를 가질 수도 있지만, 페이저를 이동시키기 위해 엔진 오일 압력을 사용하지는 않는다. 베인은 챔버 내에 수납된 유체 동작을 유발하는 방사상 소자이다. 베인 페이저는 챔버 내에서 이동하는 베인에 의해 작동되는 페이저이다.
엔진당 하나 이상의 캠축이 존재할 수 있다. 캠 축은 벨트 또는 체인이나 기어 또는 다른 캠축에 의해 구동될 수 있다. 밸브 상에서의 가압을 위해 캠 상에 로브가 존재할 수 있다. 다중 캠축 엔진에서, 배기 밸브를 위한 하나의 축과, 흡기 밸브를 위한 하나의 축을 갖는 경우가 대부분이다. "V"형 엔진은 일반적으로 두 개의 캠축(각 뱅크에 대하여 하나) 또는 네 개의 캠축(각 뱅크를 위한 흡기 및 배기부)을 갖는다.
챔버 또는 캐비티는 베인이 회전하는 공간으로서 규정된다. 상기 챔버는 전방 챔버(크랭크축에 대하여 밸브를 빨리 개방시키는)와 후방 챔버(크랭크축에 대하여 밸브를 늦게 개방시키는)로 분할된다. 체크 밸브는 단지 하나의 방향으로만 유체 유동을 허용하는 밸브로서 규정된다. 폐쇄 루프는 다른 특성에 대하여 하나의 특성을 변화시키고, 변화가 정확하게 이루어졌는지를 관찰하도록 점검하고, 양호한 결과를 달성하기 위해 작용을 조절하는 제어 시스템으로서 규정된다(예로서, ECU로부터의 명령에 응답하여 페이저 위치를 변화시키도록 밸브를 이동시키고, 그 후, 실제 페이저 위치를 점검하고, 밸브를 다시 정확한 위치로 이동시킴). 제어 밸브는 CTA 시스템에서 페이저 내에 존재할 수 있다. 제어 밸브는 솔레노이드 또는 오일 압력에 의해 작동될 수 있다. 크랭크축은 피스톤으로부터 동력을 취하고, 트랜스미션과 캠축을 구동한다. 스풀 밸브는 스풀형 제어 밸브로서 규정된다. 통상적으로, 스풀이 보어 내에 탑재되고, 하나의 통로를 다른 통로에 연결한다. 대부분의 스풀은 페이저의 회전자의 중심축 상에 위치되는 경우가 많다.
차압 제어 시스템(DPCS)은 스풀의 각 단부 상의 작동 유압을 사용하여 스풀 밸브를 이동시키기 위한 시스템이다. 스풀의 일 단부는 나머지 보다 크고, 그 단부상의 유체가 제어되며{일반적으로 오일 압력에 대한 펄스폭 변조식(PWM) 밸브에 의해}, 전체 공급 압력이 스풀의 나머지 단부에 공급된다(그러므로, 차압이 발생). 밸브 제어 유니트(VCU)는 VCT 시스템을 제어하기 위한 제어 회로이다. 일반적으로, VCU는 ECU로부터의 명령에 응답하여 동작한다.
피동축은 동력을 받아들이는 소정의 축이다(VCT에서, 대부분 캠축). 구동축은 동력을 공급하는 소정의 축이다(VCT에서, 대부분 크랭크축이지만, 다른 캠축으로부터 하나의 캠 축을 구동할 수 있음). ECU는 차량의 컴퓨터인 엔진 제어 유니 트이다. 엔진 오일은 엔진을 윤활하기 위해 사용되는 오일이고, 압력은 제어 밸브를 통해 페이저를 작동시키도록 탭핑된다.
하우징은 챔버를 가진 페이저의 외부로서 규정된다. 하우징의 외측은 풀리(타이밍 벨트용), 스프로켓(타이밍 체인용), 또는 기어(타이밍 기어용)가 존재할 수 있다. 유압 유체는 브레이크 유체 또는 파워 조종 유체 같은 유압 실린더 내에 사용되는 소정의 특정 종류의 오일이다. 유압 유체는 엔진 오일과 동일할 필요는 없다. 일반적으로 본 발명은 "작동 유체"를 사용한다. 로킹 핀은 페이저를 적소에 로킹하기 위해 배치된다. 일반적으로 로킹 핀은 엔진 시동 또는 정지 동안 같은 오일 압력이 너무 낮을 때 페이저를 유지하기 위해 사용된다.
오일 압력 작동식(OPA) VCT 시스템은 종래의 페이저를 사용하며, 여기서, 엔진 오일 압력은 베인을 이동시키기 위해 베인의 일 측면 또는 다른 측면에 인가된다.
개방 루프는 작용을 확인하기 위한 피드백 없이 일 특성을 다른 것으로 변화시키는 제어 시스템에 사용된다(즉, ECU로부터의 명령에 응답하여 밸브를 이동시킴).
위상은 캠축 및 크랭크축(또는 페이저가 다른 캠에 의해 구동되는 경우에는 캠축과 다른 캠축)의 상대 각도 위치로서 규정된다. 페이저는 캠에 장착되는 전체 부품으로서 규정된다. 페이저는 일반적으로 회전자와 하우징으로 구성되며, 스풀 밸브와 체크 밸브를 포함할 수 있다. 피스톤 페이저는 내연기관의 실린더 내의 피스톤에 의해 작동되는 페이저이다. 회전자는 페이저의 내부 부품이며, 캠축에 부 착된다.
펄스폭 변조(PWM)는 전압 또는 유체 압력의 온/오프 펄스의 타이밍을 변화시킴으로써 변화력 또는 압력을 제공한다. 솔레노이드는 기계적 아암을 이동시키도록 코일 내에 흐르는 전류를 사용하는 전기 작동기이다. 가변력 솔레노이드(VFS)는 그 작동력이 일반적으로 전류 제어기를 사용하여 또는 공급 전압의 PWM에 의해 변화될 수 있는 솔레노이드이다. VFS는 온/오프(전부 또는 전무) 솔레노이드에 대한 대안이다.
스프로켓은 엔진 타이밍 체인 같은 체인과 함께 사용되는 부재이다. 타이밍은 피스톤이 규정된 위치{일반적으로는 상사점(TDC)}에 도달하는 시간과, 다른 일이 발생하는 시간 사이의 관계로서 규정된다. 예로서, VCT 또는 VVT 시스템에서, 타이밍은 일반적으로 밸브 개방 또는 폐쇄 시기에 관련한다. 점화 시기는 스파크 플러그 점화에 관련한다.
토션 보조(TA) 또는 토크 보조식 페이저는 OPA 페이저의 변형이며, 이는 오일 공급 라인에 체크 밸브를 추가하거나(즉, 단일 체크 밸브 실시예), 각 챔버에 대한 공급 라인에 체크 밸브를 추가한다(즉, 2 체크 밸브 실시예). 체크 밸브는 토크 반전으로 인한 오일 압력 펄스가 오일 시스템 내로 다시 전파하는 것을 방지하며, 토크 반전으로 인해 베인이 우향 이동하는 것을 정지시킨다. TA 시스템에서, 전향 토크 효과로 인한 베인의 운동이 허용되며, 따라서, 표현 "토션 보조"가 사용된다. 베인 운동의 그래프는 단계 함수이다.
VCT 시스템은 페이저, 제어 밸브(들), 제어 밸브 액추에이터(들) 및 제어 회 로를 포함한다. 가변 캠 타이밍(VCT)은 엔진의 흡기 및/또는 배기 밸브를 구동하는 하나 이상의 캠축 사이의 각도 관계(위상)를 제어 및/또는 변화시키는 것을 지칭하는 물(thing)이 아닌 프로세스이다. 또한, 각도 관계는 캠과 크랭크축 사이의 위상 관계를 포함하며, 여기서, 크랭크축은 피스톤에 연결된다.
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따라서, 본 발명에 따르면 페이저 하우징을 갖는 회전자의 이동의 단부에서 노이즈가 감소된다.

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  6. 적어도 하나의 캠축을 갖는 내연기관용 가변 캠 타이밍 페이저로서,
    작동력을 수용하기 위한 외부 원주와, 전방 벽, 아치형 외벽 및 후방 벽에 의해 한정되는 하나 이상의 챔버를 갖는 하우징과;
    상기 하우징 안에 동축적으로 위치된 캠축에 연결되는 회전자로서, 외부 원주와, 상기 회전자의 외부 원주로부터 돌출하며 상기 하우징의 챔버를 전방 챔버와 후방 챔버로 분리하는 적어도 하나의 베인을 구비하고, 상기 베인은 제 1 벽 , 제 2 벽, 및 상부를 가지며 또한 상기 하우징과 회전자의 상대 각도 위치를 변화시키기 위해 상기 챔버 내에서 이동할 수 있는, 회전자; 및
    상기 전방 또는 후방 챔버의 제 1 포트와의 유체 소통을 용이하게 하는 제 1 통로 및 다른 전방 또는 후방 챔버의 제 2 포트와의 유체 소통을 용이하게 하는 제 2 통로로서, 통로가 상기 하우징에 의해 충분히 차단될 수 있도록 상기 베인이 상기 챔버 내에서 상기 전방 벽 또는 후방 벽을 향해 이동될 때, 상기 제 1 통로 또는 제 2 통로로의 유체 유동이 제한되어, 상기 베인과 상기 전방 벽 또는 후방 벽과의 충돌이 완충되도록, 상기 각각의 포트가 상기 베인의 제 1 벽 또는 제 2 벽으로부터 이격되는, 제 1 통로 및 제 2 통로를 포함하는 가변 캠 타이밍 페이저.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 페이저는 캠 토크에 의해 작동되는 가변 캠 타이밍 페이저.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 페이저는 토션 보조되는 가변 캠 타이밍 페이저.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 페이저는 오일 압력에 의해 작동되는 가변 캠 타이밍 페이저.
  10. 유압 완충 메카니즘을 갖는 페이저로서,
    아치형 외벽, 제 1 측벽(16) 및 제 2 측벽(18)에 의해 한정되는 하나 이상의 캐비티를 갖는 하우징(1); 및
    상기 하우징(1)에 대하여 이동하도록 배치된 회전자(2)를 포함하고,
    상기 회전자(2)는,
    허브와;
    상기 허브의 베이스로부터 상기 캐비티의 외벽으로 연장하며, 상기 캐비티를 제 1 챔버(6)와 제 2 챔버(7)로 분할하는, 각각의 캐비티에 대한 하나 이상의 베인(5)과;
    상기 제 1 챔버(6)의 제 1 포트와의 유체 소통을 용이하게 하는 제 1 통로(13), 및 상기 제 2 챔버(7)의 제 2 포트와의 유체 소통을 용이하게 하는 제 2 통로(12)로서, 각각의 포트는, 상기 베인이 상기 제 1 측벽 또는 제 2 측벽을 향해 캐비티에서 회전할 때, 상기 베인이 상기 제 1 측벽 또는 제 2 측벽과 접촉하기 전에 상기 하우징이 캐비티로부터 상기 제 1 포트 또는 제 2 포트를 통해 흐르는 유체를 차단하도록 상기 베인의 베이스로부터 이격 위치되어, 상기 베인과 상기 제 1 측벽 또는 상기 제 2 측벽과의 충돌이 상기 베인과 상기 제 1 측벽 또는 상기 제 2 측벽 사이로 유입된 유체에 의해 완충되는, 제 1 통로(13) 및 제 2 통로(12); 및
    상기 제 1 챔버(6)와 상기 제 2 챔버(7) 내로의 유체를 허용하도록 상기 베인(5) 내에 부분적으로 배치되어 상기 제 1 챔버(6) 또는 상기 제 2 챔버(7) 내로의 별도의 유입 유체 유동을 허용하고, 그에 의해, 상기 제 1 통로(13) 및 상기 제 2 통로(12)가 단지 유출 유체 유동용으로만 사용되는 별도의 유입 통로(28, 30)를 포함하는 페이저.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 회전자(2)와 상기 하우징은 동일 회전축을 가지며,
    상기 하우징(1)과 상기 회전자(2) 사이의 상대 운동은 상기 회전축에 대응하는 회전인 페이저.
  12. 유압 완충 메카니즘을 갖는 페이저를 제조하는 방법으로서,
    아치형 외벽, 제 1 측벽(16) 및 제 2 측벽(18)에 의해 한정되는 하나 이상의 캐비티를 갖는 하우징(1)을 제공하는 단계; 및
    상기 하우징(1)에 대하여 이동하도록 배치된 회전자(2)를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 회전자(2)는,
    허브와;
    상기 허브의 베이스로부터 상기 캐비티의 외벽으로 연장하며, 상기 캐비티를 제 1 챔버(6)와 제 2 챔버(7)로 분할하는, 각각의 캐비티에 대한 하나 이상의 베인(5)과;
    상기 제 1 챔버(6)의 제 1 포트와의 유체 소통을 용이하게 하는 제 1 통로(13), 및 상기 제 2 챔버(7)의 제 2 포트와의 유체 소통을 용이하게 하는 제 2 통로(12)로서, 상기 통로(12, 13)는 상기 제 1 챔버(6) 밖으로 유체를 안내하기 위한 제 1 포트와 상기 제 2 챔버(7) 밖으로 유체를 안내하기 위한 제 2 포트를 가지며, 각각의 포트는, 상기 베인이 상기 제 1 측벽 또는 제 2 측벽을 향해 캐비티에서 회전할 때, 상기 베인이 상기 제 1 측벽 또는 제 2 측벽과 접촉하기 전에 상기 하우징이 캐비티로부터 상기 제 1 포트 또는 제 2 포트를 통해 흐르는 유체를 차단하도록 상기 베인의 베이스로부터 이격 위치되어, 상기 베인과 상기 제 1 측벽 또는 상기 제 2 측벽과의 충돌이 상기 베인과 상기 제 1 측벽 또는 상기 제 2 측벽 사이로 유입된 유체에 의해 완충되는, 제 1 통로(13) 및 제 2 통로(12); 및
    상기 제 1 챔버(6)와 상기 제 2 챔버(7) 내로의 유체를 허용하도록 상기 베인(5) 내에 부분적으로 배치되어 상기 제 1 챔버(6) 또는 상기 제 2 챔버(7) 내로의 별도의 유입 유체 유동을 허용하고, 그에 의해, 상기 제 1 통로(13) 및 상기 제 2 통로(12)가 단지 유출 유체 유동용으로만 사용되는 별도의 유입 통로(28, 30)를 포함하는 페이저 제조 방법.
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