KR100965705B1

KR100965705B1 - 밸브 타이밍 조정기

Info

Publication number: KR100965705B1
Application number: KR1020080069789A
Authority: KR
Inventors: 이사오 핫또리
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-06-24
Also published as: EP2017438A2; US20090020086A1; KR20090009141A; US7946265B2; EP2017438B1; JP2009024601A; EP2017438A3; JP4434245B2

Abstract

본 발명에 따르면, 공급 제어 장치(30)는 진각 챔버(51 내지 53)에 작동유를 공급하는 진각 공급과 지각 챔버(55 내지 57)에 작동유를 공급하는 지각 공급을 제어한다. 공급 제어 장치(30)는, 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트(2)의 위상을 목표 위상 범위 내로 제한할 때, 캠샤프트(2)를 구동하는 회전 토크가 시간에 따라 변하고 캠샤프트(2)에 인가되는 가변 토크의 사이클 주기와 반대되는 사이클 주기에서 변하는 방식으로 진각 공급과 지각 공급을 교번식으로 반복 수행한다.

진각 챔버, 지각 챔버, 밸브 타이밍 조정기, 가변 토크, 내연 기관

Description

밸브 타이밍 조정기{Valve Timing Adjuster}

본 발명은 내연 기관의 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나의 개폐 타이밍(이하, 간략하게 밸브 타이밍이라 함)을 조정하는 밸브 타이밍 조정기에 관한 것이다.

예컨대, 이전에 공지된 밸브 타이밍 조정기는 하우징과 베인 로터를 포함한다. 하우징은 제1 회전체로 작용하여 구동 샤프트와 함께 회전하고, 베인 로터는 제2 회전체로 작용하여 피구동 샤프트와 함께 회전한다. 밸브 타이밍 조정기에서, 진각 챔버 및 지각 챔버는 회전 방향으로 차례로 배열된다. 진각 챔버와 지각 챔버 각각은 하우징의 슈 중 대응하는 것과 베인 로터의 베인들 중 대응하는 것 사이에 형성된다. 작동유는 진각 챔버 또는 지각 챔버에 공급되어 구동 샤프트에 대해 피구동 샤프트를 진각 방향 또는 지각 방향으로 구동시켜서 밸브 타이밍을 조정한다.

예컨대, 일본 미심사 특허 공개 제2006-63835호에 인용된 것과 같은 이런 밸브 타이밍 조정기에서, 내연 기관의 회전에 응답하여 가변 토크가 피구동 샤프트에 인가된다. 가변 토크는 주기적으로 변하는, 즉 내연 기관의 회전에 응답하여 피구 동 샤프트를 진각시키는 진각 방향으로 또는 피구동 샤프트를 지각시키는 지각 방향으로 변하는 토크이다. 여기서, 가변 토크는 예컨대, 피구동 샤프트에 의해 개폐되는 각각의 대응 밸브의 스프링 반력에 의해 야기된다. 밸브 타이밍 조정기에서, 가변 토크는 피구동 샤프트를 통해 전달되고, 구동 샤프트에 대한 피구동 샤프트의 위상(이하, 엔진 위상이라 함)은 피구동 샤프트에 인가된 토크가 균형 잡혀 있을 때 설정된다. 전술한 가변 토크 외에, 이런 토크들은 또한 진각 챔버 및 지각 챔버로의 유체 공급에 의해 발생되는 회전 토크를 포함한다.

진각 챔버 및 지각 챔버로의 유체 공급을 제어하는데 사용되는 솔레노이드 스풀 밸브가 일본 미심사 특허 공개 제2006-63835호에 개시된 방식으로 제어되면, 엔진 위상은 사실상 밸브 타이밍을 홀딩하는 목표 위상 범위 내에 제한될 수 있다. 그러나, 이 경우, 가변 토크가 예컨대 그 최대 토크에 도달하여 커지면, 진각 챔버 또는 지각 챔버는 가압되어 진각 챔버 또는 지각 챔버로부터 작동유의 유출을 야기할 수 있다. 이는 하우징에 대한 베인 로터의 요동 운동(반복 전후방 회전)을 야기할 수 있다. 이런 종류의 요동 운동은 엔진 위상을 목표 위상 범위 내에 유지시켜 내연 기관에 적절한 밸브 타이밍을 적절하게 조정하는 것을 어렵게 만든다. 또한, 이는 하우징에 대한 베인 로터의 타격 운동에 의해 발생되는 망치질 소음의 발생을 야기할 수 있다. 따라서, 이런 요동 운동은 바람직하지 않다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것이다. 따라서, 내연 기관에 대해 적절하게 밸브 타이밍의 조정이 가능하고, 망치질 소음의 발생을 제한하는 밸브 타이밍 조정기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 내연 기관의 구동 샤프트로부터 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 하나 이상을 구동시켜 개폐시키는 피구동 샤프트로 구동력을 전달하는 구동력 전달 시스템 내에 배치되며, 내연 기관의 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 하나 이상의 개폐 타이밍을 조정하는 밸브 타이밍 조정기가 제공된다. 밸브 타이 밍 조정기는 제1 회전체, 제2 회전체 및 공급 제어 수단을 포함한다. 제1 회전체는 구동 샤프트와 함께 회전한다. 제2 회전체는 피구동 샤프트와 함께 회전한다. 제2 회전체는 제1 회전체와 협동하여 제1 회전체 및 제2 회전체 사이에서 회전 방향으로 잇따라 배열되는 진각 챔버 및 지각 챔버를 형성한다. 제2 회전체는 진각 챔버 또는 지각 챔버로의 작동유 공급시 구동 샤프트에 대해 진각 방향 또는 지각 방향으로 피구동 샤프트를 구동하는 회전 토크를 발생시킨다. 공급 제어 수단은 진각 챔버로 작동유를 공급하는 진각 공급과, 지각 챔버로 작동유를 공급하는 지각 공급을 제어한다. 공급 제어 수단은 구동 샤프트에 대한 피구동 샤프트의 위상을 목표 위상 범위로 제한할 때에, 시간에 따라 변하고 피구동 샤프트에 인가되는 가변 토크의 사이클 위상과 반대되는 위상의 사이클로 회전 토크가 변하는 방식으로 진각 공급 및 지각 공급을 교번식으로 반복 수행한다.

본 발명에 따르면, 엔진 위상을 목표 위상 범위 내에 유지시켜 내연 기관에 적절한 밸브 타이밍을 적절하게 조정하는 것이 가능하고, 또한 하우징에 대한 베인 로터의 타격 운동에 의해 발생되는 망치질 소음의 발생을 방지할 수 있다.

추가적인 목적, 특징 및 잇점과 함께 본 발명은 이하의 상세한 설명, 첨부된 특허청구범위 및 첨부된 도면으로부터 가장 잘 이해된다.

본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 이어지는 각각의 실시예에서, 유사한 구성 성분은 동일한 참조 부호로 나타낸다.

(제1 실시예)

도1 내지 도2는 차량의 내연 기관 내에 실시된 본 발명의 제1 실시예의 밸브 타이밍 조정기(1)를 도시하고 있다. 밸브 타이밍 조정기(1)는 작동유로서 유압 오일을 사용하고 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 조정하는 유압 제어식이다. 밸브 타이밍 조정기(1)는 구동 장치(10) 및 제어 장치(30)를 포함한다. 구동 장치(10)는 내연 기관의 (구동 샤프트로 작용하는) 도시되지 않은 크랭크샤프트의 구동력을 내연 기관의 (피구동 샤프트로 작용하는) 캠샤프트(2)로 전달하는 구동력 전달계 내에서 유압식으로 구동된다. 제어 장치(30)는 공급 제어 수단으로 작용하여 구동 장치(10)로의 오일의 공급을 제어한다.

우선, 구동 장치(10)가 설명된다. 구동 장치(10)의 (제1 회전체로 작용하는) 하우징(18)은 스프라킷(11) 및 슈 하우징(12)을 포함한다.

슈 하우징(12)은 일축 단부에 개구를 갖고 타축 단부에 바닥벽을 갖는 컵 형상 원통형 본체로 형성되며, 회전 방향으로 거의 동일한 간격으로 배치된 복수의 슈(12a 내지 12c)를 포함한다. 각각의 슈(12a 내지 12c)는 방사상 내향으로 돌출하며, 격벽으로 작용한다. 각 슈(12a 내지 12c)의 돌출 단부면은 도2의 평면에 수직 방향에서 관측할 때 원호면을 형성한다. 각 슈(12a 내지 12c)의 돌출 단부면은 베인 로터(14)의 보스(14a)의 외부 주연 벽면과 활주식으로 결합한다. 슈(12a 내지 12c) 중 회전 방향으로 서로 인접하는 각각의 인접한 2개의 슈 사이에 수용 챔버(50)가 형성된다. 각 수용 챔버(50)는 대응하는 슈(12a 내지 12c)의 측면과 슈 하우징(12)의 내부 주연 벽면에 의해 한정되고, 도2의 평면에 수직 방향에서 관측 했을 때 팬 형상을 갖는다.

스프라킷(11)은 원통형 본체로 형성되고, 볼트로 슈 하우징(12)의 개구측에 동축 방향으로 고정된다. 스프라킷(11)은 (도시되지 않은) 타이밍 체인을 통해 크랭크샤프트에 연결된다. 이렇게 하여, 구동력이 내연 기관의 작동시 크랭크샤프트에서 스프라킷(11)으로 전달될 때 하우징(18)은 크랭크샤프트와 함께 회전된다. 이때, 하우징(18)은 도2에서 시계 방향으로 회전한다.

제2 회전체로 작용하는 베인 로터(14)는 하우징(18) 내에 수용된다. 베인 로터(14)의 2개의 대향하는 축방향 단부면은 각각 스프라킷(11)의 내부면 및 슈 하우징(12)의 내부 바닥면과 활주식으로 결합된다. 베인 로터(14)는 원통형 보스(14a) 및 복수의 베인(14b 내지 14d)을 포함한다. 시일 부재(15)는 슈(12a 내지 12c)가 각각 활주식으로 결합하는 보스(14a)의 외부 주연 벽면의 각 결합부의 리세스에 끼워 맞춤된다. 원통 관형 부시(20)는 슈 하우징(12)의 바닥부의 방사상 내향 위치에 상대적으로 회전 가능하게 수용되며, 보스(14a)의 일단부에 동축 방향으로 결합된다. 보스(14a)는 보스(14a)와 동축 방향인 캠샤프트(2)에 대해 부시(20)와 함께 볼트로 고정된다. 따라서, 베인 로터(14)는 캠샤프트(2) 및 부시(20)와 함께 도2에서 시계 방향으로 회전한다. 또한, 베인 로터(14) 및 캠샤프트(2)는 하우징(18)에 대해 회전 가능하다. 도2에서, 화살표(X) 방향은 하우징(18)에 대한 베인 로터(14)의 진각 방향(진각측을 향한 방향)을 나타내고, 화살표(Y) 방향은 하우징(18)에 대한 베인 로터(14)의 지각 방향(지각측을 향한 방향)을 나타낸다.

보스(14a)에서 회전 방향으로 거의 동일한 간격으로 차례로 배치된 베인(14b 내지 14d)은 보스(14a)로부터 방사상 외향으로 돌출되고, 각각 수용 챔버(50) 내에 수용된다. 각 베인(14b 내지 14d)의 돌출 단부면은 도2의 평면에 수직 방향에서 관측할 때 원호면을 형성하고, 슈 하우징(12)의 내부 주연 벽면과 활주식으로 결합된다. 시일 부재(16)는 각 베인(14b 내지 14d)의 돌출 단부면 내에 제공된 리세스 내에 끼워 맞춤된다.

각 베인(14b 내지 14d)은 하우징(18)에 대한 진각 챔버 및 지각 챔버를 형성하도록 대응하는 수용 챔버(50)를 분할한다. 구체적으로, 진각 챔버(51)는 슈(12a)와 베인(14b) 사이에 형성되고, 진각 챔버(52)는 슈(12b)와 베인(14c) 사이에 형성된다. 또한, 진각 챔버(53)는 슈(12c)와 베인(14d) 사이에 형성된다. 또한, 지각 챔버(55)는 슈(12c)와 베인(14b) 사이에 형성되고, 지각 챔버(56)는 슈(12a)와 베인(14c) 사이에 형성된다. 또한, 지각 챔버(57)는 슈(12b)와 베인(14d) 사이에 형성된다.

따라서, 베인 로터(14)가 하우징(18)에 대해 진각 방향(X)으로 최진각 위치에 배치되면, 각 지각 챔버(55 내지 57)의 체적이 최소화 될 때 각 진각 챔버(51 내지 53)의 체적은 최대화된다. 반대로, 베인 로터(14)가 하우징(18)에 대해 지각 방향(Y)으로 최지각 위치에 배치되면, 각 진각 챔버(51 내지 53)의 체적이 최소화 될 때 각 지각 챔버(55 내지 57)의 체적은 최대화된다.

진각 챔버(51 내지 53)는, 스프라킷(11) 내에 형성되고 캠샤프트(2) 내에 형성된 진각 통로(71)와 연통하는, 진각 통로(61 내지 64)와 연통한다. 지각 챔버(55 내지 57)는, 베인 로터(14) 내에 형성되는 지각 통로(65 내지 68)와 연통하 며, 지각 통로(65 내지 68)는 캠샤프트(2) 내에 형성된 지각 통로(72)와 연통한다.

정지 핀(26)은 베인(14b) 내에 수용된다. 정지 핀(26)이 압축 코일 스프링(28)의 복원력에 의해 가압됨으로써 슈 하우징(12)의 바닥부에서 결합 링(27)에 끼워 맞춤되면, 베인 로터(14)는 하우징(18)에 대한 지각 방향(Y)으로 가장 지각된 최지각 위치에 구속된다. 정지 핀(26)이 베인(14b) 내에 형성된 통로(29)를 통해 지각 챔버(55)로부터 공급된 오일의 압력을 수용하면, 정지 핀(26)은 결합 링(27)으로부터 축방향으로 변위된다. 따라서, 하우징(18)에 대한 베인 로터(14)의 회전이 가능, 즉 허용된다.

다음으로, 제어 장치(30)가 설명된다. 제어 장치(30)에서, 진각 통로(73) 및 지각 통로(74)는 각각 캠샤프트(2)의 진각 통로(71) 및 지각 통로(72)와 연통한다.

절환 제어 밸브(31)는 진각 통로(73), 지각 통로(74), 펌프 통로(75) 및 배출 통로(76, 77)와 연통한다. (유체 공급원으로 작용하는) 오일 펌프(4)가 펌프 통로(75) 내에 제공된다. 오일 펌프(4)는 펌프 통로(75)의 상류측 부분을 통해 오일 탱크(5)로부터 오일을 인입하고, 펌프 통로(75)의 하류측 부분을 통해 절환 제어 밸브(31) 쪽으로 오일을 배출한다. 본 실시예의 오일 펌프(4)는 크랭크샤프트에 의해 구동되는 기계식 펌프이다. 배출 통로(76, 77)는 절환 제어 밸브(31)로부터 오일 탱크(5) 쪽으로 오일의 배출을 가능하게 하도록 제공된다.

절환 제어 밸브(31)는 통전시 솔레노이드 구동 장치(32)에 의해 발생되는 구동력과, 구동력의 방향으로부터 반대되는 방향으로 복원 스프링(33)에 의해 발생되 는 복원력 사이의 균형에 응답하여 스풀(34)을 축방향으로 구동하는 솔레노이드 스풀 밸브이다. 통로(73 내지 77)와 연결된 절환 제어 밸브(31)는 진각 통로(73) 및 지각 통로(74)에 대한 펌프 통로(75) 및 배출 통로(76, 77)의 연통을 절환한다.

구체적으로, 솔레노이드 구동 장치(32)에 공급된 구동 전류가 기준값(Ib)보다 작으면, 진각 통로(73)는 펌프 통로(75)와 연통되어서, 오일 펌프(4)로부터 배출된 오일은 도3에 도시된 바와 같이 펌프 통로(75)를 통해 진각 통로(73)에 공급된다. 이때, 도3에 도시된 바와 같이, 지각 통로(74)는 배출 통로(76)와 연통되고, 지각 통로(74)의 오일은 배출 통로(76)를 통해 오일 탱크(5)로 배출된다.

솔레노이드 구동 장치(32)에 공급된 구동 전류가 기준값(Ib)보다 크면, 지각 통로(74)는 펌프 통로(75)와 연통되어서, 오일 펌프(4)로부터 배출된 오일은 도4에 도시된 바와 같이 펌프 통로(75)를 통해 지각 통로(74)로 공급된다. 이때, 도4에 도시된 바와 같이, 진각 통로(73)는 배출 통로(77)와 연통되고, 진각 통로(73)의 오일은 배출 통로(77)를 통해 오일 탱크(5)로 배출된다.

솔레노이드 구동 장치(32)에 공급된 구동 전류가 기준값(Ib)과 같으면, 펌프 통로(75) 및 배출 통로(76, 77)에 대한 진각 통로(73) 및 지각 통로(74) 각각의 연통이 도5에 도시된 바와 같이 차단된다. 따라서, 오일 펌프(4)로부터 배출되는 오일은 진각 통로(73) 및 지각 통로(74)에 공급되지 않으며, 진각 통로(73) 내의 오일과 지각 통로(74) 내의 오일은 그 내부에 잔류한다.

도1에 도시된 제어 장치(30)의 제어 회로(36)는 메모리(36a)를 갖는 마이크로컴퓨터를 포함한다. 제어 회로(36)는 절환 제어 밸브(31)에 대한 전력 공급을 제어하고, 또한 내연 기관의 작동을 제어한다. 구체적으로, 절환 제어 밸브(31) 외에, 캠각 센서(7) 및 크랭크각 센서(8)를 포함하는 복수의 센서가 제어 회로(36)에 전기적으로 연결된다. 제어 회로(36)는 각각의 대응 센서의 출력에 기초하여 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트(2)의 실제 위상과 목표 위상을 계산한다. 계산된 결과를 기초로, 제어 회로(36)는 절환 제어 밸브(31)에 대한 전력 공급을 제어, 즉 절환 제어 밸브(31)에 공급되는 구동 전류를 제어한다. 캠각 센서(7)는 예컨대 캠샤프트(2)에 인접 배치되어 캠샤프트(2)의 회전각을 검출한다. 크랭크각 센서(8)는 예컨대 크랭크샤프트에 인접 배치되어 크랭크샤프트의 회전각을 검출한다.

밸브 타이밍 조정기의 제어 장치(30) 및 구동 장치(10)가 설명되었다. 이제, 구동 장치(10)에 인가되는 가변 토크가 설명된다.

내연 기관의 작동 동안, 캠샤프트(2)에 의해 개폐하도록 구동되는 각각의 대응 흡기 밸브로부터의 스프링 복원력에 응답하여, 가변 토크(즉, 시간에 따라 변하는 토크)가 캠샤프트(2) 및 베인 로터(14)에 인가된다. 여기서, 도6에 도시된 바와 같이, 가변 토크는 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트(2)의 엔진 위상을 지각시키는 방향으로 작용하는 포지티브 토크와, 엔진 위상을 진각시키는 방향으로 작용하는 네거티브 토크 사이에서 주기적으로 변한다. 본 발명의 가변 토크는 포지티브 토크의 최대 토크(Tc+)가 캠샤프트(2)와 캠샤프트(2)를 지지하기 위한 (도시되지 않은) 저널 사이의 마찰로 인한 네거티브 토크의 최대 토크(Tc-)보다 더 크다. 따라서, 가변 토크의 평균 토크[Tca, (이하, 평균 가변 토크라 함)]는 포지티브 토크측 상으로, 즉 지각측(Y) 상으로 바이어스된다. 또한, 도7에 도시된 바와 같이, 내연 기관의 회전 속도(즉, 단위 시간당 회전수)가 증가하면, 평균 토크(Tca)가 증가된다.

이제, 구동 장치(10)에 인가되는 가변 토크가 설명된다. 이하에, 밸브 타이밍 조정기(1)의 특징적인 작동이 설명된다.

내연 기관의 정지 상태에서, 정지 핀(26)은 압축 코일 스프링(28)의 복원력에 의해 결합 링(27) 내에 끼워 맞춤된다. 내연 기관이 정지 상태로부터 시동되면, 오일 펌프(4)가 구동되고, 지각 통로(74)가 제어 회로(36)에서 절환 제어 밸브(31)로 인가되는 구동 전류를 기준값(Ib)보다 더 큰 값으로 제어함으로써 펌프 통로(75)와 연통된다. 그후, 오일 펌프(4)로부터 배출된 오일이 펌프 통로(75)와 지각 통로(74, 72, 65 내지 67)를 통해 각각의 지각 챔버(55 내지 57)에 공급된다. 따라서, 정지 핀(26)은 통로(29)를 통해 지각 챔버(55)로부터 오일압을 수용하여, 정지 핀(26)이 제거, 즉 지각 챔버(55)로부터 수용된 오일압을 소정값까지 증가시킬 때 압축 코일 스프링(28)의 복원력에 대항하여 결합 링(27)으로부터 퇴출된다. 따라서, 베인 로터(14)는 베인 로터(14)가 하우징(18)에 대해 회전 가능한 회전 가능 상태로 배치된다.

그후, 제어 회로(36)는 절환 제어 밸브(31)에 대한 전력 공급을 제어하여, 진각 통로(73) 및 지각 통로(74) 중 대응하는 것과 연통되는 펌프 통로(75) 및 배출 통로(76, 77) 중 각각 연통되는 것을 변경시킴으로써 밸브 타이밍을 조정한다. 이제, 밸브 타이밍 제어 작동이 상세히 설명된다.

우선, 밸브 타이밍을 진각시키기 위한 밸브 타이밍 진각 작동이 설명된다. 내연 기관의 가속기가 오프 상태에 있는 경우 또는 출력 토크를 요구하는 내연 기관의 저속/중속 고부하 작동 상태를 나타내는 소정의 작동 상태가 만족되는 경우에, 제어 회로(36)는 절환 제어 밸브(31)에 공급된 구동 전류를 기준값(Ib)보다 더 작은 값으로 제어한다. 이렇게 하여, 진각 통로(73)는 펌프 통로(75)와 연통되고, 지각 통로(74)는 배출 통로(76)와 연통된다. 따라서, 오일 펌프(4)로부터 배출된 오일은 펌프 통로(75)와 진각 통로(73, 71, 61 내지 63)를 통해 각각의 진각 챔버(51 내지 53)에 공급된다. 또한, 이때, 각 지각 챔버(55 내지 57) 내의 오일은 지각 통로(65 내지 68, 72, 74) 및 배출 통로(76)를 통해 오일 탱크(5)로 배출된다. 이렇게 하여, 오일압이 각각 진각 챔버(51 내지 53)와 대면하는 베인(14b 내지 14d)에 인가되고, 그로 인해 베인 로터(14)를 구동하여 하우징(18)에 대해 진각 방향(X)으로 회전시키는 회전 토크(Tv)를 발생시킨다. 결과적으로, 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트(2)의 엔진 위상과 그로 인한 밸브 타이밍은 진각된다.

다음으로, 밸브 타이밍을 지각시키기 위한 밸브 타이밍 지각 작동이 설명된다. 내연 기관이 저부하로 구동되는 정상 작동 상태를 나타내는 소정의 작동 상태가 만족되는 경우에, 제어 회로(36)는 절환 제어 밸브(31)에 공급된 구동 전류를 기준값(Ib)보다 더 큰 값으로 제어한다. 그로 인해, 지각 통로(74)는 펌프 통로(75)와 연통되고, 진각 통로(73)는 배출 통로(77)와 연통된다. 따라서, 오일 펌프(4)로부터 배출되는 오일은 펌프 통로(75) 및 지각 통로(74, 72, 65 내지 67)를 통해 각각의 지각 챔버(55 내지 57)로 공급된다. 또한, 이때, 각 진각 챔버(51 내지 53) 내의 오일은 진각 통로(61 내지 64, 71, 73) 및 배출 통로(77)를 통해 오일 탱크(5)로 배출된다. 이렇게 하여, 오일압이 각각 지각 챔버(55 내지 57)와 대면하는 베인(14b 내지 14d)에 인가되고, 그로 인해 베인 로터(14)를 구동하여 하우징(18)에 대해 지각 방향(Y)으로 회전시키는 회전 토크(Tv)를 발생시킨다. 결과적으로, 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트(2)의 엔진 위상과 그로 인한 밸브 타이밍은 지각된다.

다음으로, 사실상 밸브 타이밍을 홀딩하기 위한 밸브 타이밍 홀딩 작동이 설명된다. 내연 기관의 안정된 작동 상태를 나타내는 소정의 작동 상태가 제한 조건으로 만족되는 경우에, 제어 회로(36)는 교번식 반복 공급 작동을 수행한다.

구체적으로, 교번식 반복 공급 작동에서, 도8의 (b)에 도시된 바와 같이, 진각(ADV) 공급 및 지각(RTD) 공급이 교번식으로 반복된다. 진각 공급은 전술한 진각 작동과 유사한 방식으로 절환 제어 밸브(31)에 공급된 구동 전류를 제어함으로써 각각의 진각 챔버(51 내지 53)에 대해 오일을 공급하는 것이다. 지각 공급은 전술한 지각 작동과 유사한 방식으로 절환 제어 밸브(31)에 공급된 구동 전류를 제어함으로써 각각의 지각 챔버(55 내지 57)에 대해 오일을 공급하는 것이다. 이때, 실제 위상(Pr)은 크랭크샤프트에 대한 캠샤프트(2)의 엔진 위상과 관련하여 크랭크각 센서(8)의 출력과 캠각 센서(7)의 출력을 기초로 계산된다. 그후, 절환 제어 밸브(31)에 공급되는 구동 전류는 소정의 목표 위상 범위(ΔPt) 내에서 실제 위상(Pr)을 제한하는 방식으로 조정된다.

여기서, 교번식 반복 공급 작동에서, 내연 기관의 현재 실제 회전 속도(Nr)에 대응하는 가변 토크의 변화 사이클 주기(ω)는 내연 기관의 회전 속도와 가변 토크의 변화 사이클 주기(ω) 사이의 관계를 나타내는 상호 관련 정보를 기초로 계산된다(도6 참조). 그후, 진각 공급 및 지각 공급은, 도8의 (a) 및 도8의 (c)에 도시된 바와 같이, 가변 토크에서의 계산된 변화의 사이클 주기(ω)와 동일한 사이클 주기에서, 또는 회전 토크(Tv)가 최대 토크(Tc+) 및 최대 토크(Tc-)보다 작게 유지되면서 가변 토크의 위상과 반대이거나 역전된 반대 위상(진각되거나 지각된)에서 주기적으로 변하는 회전 토크(Tv)의 발생을 야기하는 방식으로 교번식으로 반복된다. 가변 토크 내에서의 변화의 사이클 주기(ω)와 내연 기관의 회전 속도 사이의 관계를 나타내는 상호 관련 정보는 밸브 타이밍 조정기(1)와 함께 차량에 설치된 내연 기관의 설명서에 따른 수학 방정식, 표 또는 맵의 형태로 미리 설정된다. 상호 관련 정보는 (저장 장치로 작용하는) 메모리(36a) 내에 저장되고, (계산 장치로 작용하는) 제어 회로(36)에서 가변 토크 내의 변화의 사이클 주기(ω)를 계산하는데 사용된다. 다르게는, 가변 토크 내에서의 변화의 사이클 주기(ω)는 크랭크각 센서(8)의 출력과 캠각 센서(7)의 출력으로부터 습득될 수 있고, 메모리(36a) 내에 저장된 상호 관련 정보는 습득의 결과를 기초로 규칙적으로 업데이트될 수 있다.

사이클의 동일한 주기에서 그러나 가변 토크에 대한 반대인 위상의 사이클로 주기적으로 변하는 회전 토크가 진각 공급 및 지각 공급을 교번식으로 반복함으로써 발생하면, 가변 토크에 대해 효과적으로 중화시키는 반대 위상의 토크가 베인 로터(14) 및 캠샤프트(2)에 인가된다. 따라서, 상대적으로 큰 가변 토크의 영향 하에서도, 이런 가변 토크는 각 챔버(51 내지 53, 55 내지 57)의 체적 변화를 감소 시키기 위해 회전 토크에 의해 감소 또는 상쇄될 수 있다. 따라서, 도8의 (d)에 도시된 바와 같이, 엔진 위상에 있어서의 변화를 야기할 수 있는 하우징(18)에 대한 베인 로터(14)의 요동 운동(진동 회전 운동)을 제한하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 제1 실시예에 따르면, 실제 위상(Pr)은 목표 위상 범위(ΔPt) 내에서 적절하게 제한되고, 밸브 타이밍은 내연 기관에 대해 적절한 적정 타이밍으로 조정된다. 또한, 하우징(18)과 베인 로터(14) 사이의 충돌에 의해 야기되는 망치질 소음은 유리하게 제한될 수 있다.

(제2 실시예)

제1 실시예의 수정예인 본 발명의 제2 실시예가 도9를 참조로 설명된다.

도9에 도시된 바와 같이, 내연 기관에 의해 구동되는 오일 펌프(4)에서의 오일의 배출 압력, 즉 진각 챔버(51 내지 53) 및 지각 챔버(55 내지 57)로 공급되는 오일의 압력은 내연 기관의 회전 속도의 증가에 응답하여 증가된다. 또한, 오일압은 주변 온도에 따라 변한다.

따라서, 제2 실시예에 따르면, 제1 실시예와 유사한 교번식 반복 공급 작동은 (제한 조건으로 작용하는) 안정 조건이 만족되고 오일압이 미리 설정된 값(S) 이하로 되는 경우에 수행된다. 그로 인해, 오일압이 미리 설정된 값(S) 이하인 낮은 오일압 상태에서, 낮은 오일 압력 상태에서 발생할 수 있는 베인 로터(14)의 요동 운동을 신뢰성 있게 제한하는 것이 가능하다.

따라서, 오일압이 미리 설정된 값(S)보다 크면(예컨대, 약 250kPa), 베인 로터(14)의 요동 운동의 발생은 오일압이 미리 설정된 값(S) 이하인 경우에 비해 적 어진다. 따라서, 이런 경우, 본 실시예에 따르면, 교번식 반복 공급 작동을 수행하지 않고 정상 작동이 수행된다. 정상 작동에서, 절환 제어 밸브(31)로의 구동 전류는 각각의 진각 챔버(51 내지 53)에 대해 오일을 공급하기 위한 전술한 지각 작동과 유사한 방식으로 제어되어, 진각 방향(X)으로의 회전 토크가 평균 가변 토크(Tca)에 대해 발생한다. 이때, 절환 제어 밸브(31)로 공급되는 구동 전류는 목표 위상 범위(ΔPt) 내에서 실제 위상(Pr)을 제한하도록 기준값(Ib)보다 작은 범위 내에서 조정되어, 현재 밸브 타이밍이 유지된다.

본 발명은 전술한 실시예들과 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 전술한 실시예들은 본 발명의 사상과 범주 내에서 수정될 수 있다.

예컨대, 제1 및 제2 실시예에서, 평균 가변 토크(Tca)와 반대 방향으로 캠샤프트(2)를 가압하는 탄성 부재(예컨대, 보조 스프링)를 제공하는 것이 가능하다. 탄성 부재가 제공되는 경우라도, 베인 로터(14)의 요동 운동은 진각 공급 및 지각 공급을 교번식으로 반복함으로써 제한될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 실시예에서, 하우징(18)은 크랭크샤프트와 함께 회전하고, 베인 로터(14)는 캠샤프트(2)와 함께 회전한다. 그러나, 본 발명은 또한 베인 로터(14)가 크랭크샤프트와 함께 회전하고, 하우징(18)이 캠샤프트(2)와 함께 회전하는 밸브 타이밍 조정기에도 적용될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 실시예에서, 본 발명은 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 제어하는 밸브 타이밍 조정기에 적용된다. 다르게는, 본 발명은 흡기 밸브의 밸브 타이 밍을 제어하는 시스템, 또는 흡기 밸브 및 배기 밸브 모두의 밸브 타이밍을 제어하는 시스템에 적용될 수 있다.

추가적인 잇점 및 수정은 당업자에 의해 쉽게 이루어질 수 있다. 더 넓은 관점에서 본 발명은 도시 및 설명된 예시적인 실시예, 대표적인 장치 및 특정 세부 사항에 한정되지 않는다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 도2의 선 I-I를 따라 관측된 구동 장치 를 갖는 밸브 타이밍 조정기의 구조를 도시한 개략도.

도2는 도1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 단면도.

도3은 도1에 도시된 밸브 타이밍 조정기의 제어 장치의 작동을 설명하기 위한 개략적인 설명도.

도4는 도1에 도시된 밸브 타이밍 조정기의 제어 장치의 작동을 설명하기 위한 개략적인 설명도.

도5는 도1에 도시된 밸브 타이밍 조정기의 제어 장치의 작동을 설명하기 위한 개략적인 설명도.

도6은 도1에 도시된 구동 장치에 작용하는 가변 토크를 설명하기 위한 개략적인 설명도.

도7은 도1에 도시된 구동 장치에 인가되는 가변 토크를 설명하기 위한 개략적인 설명도.

도8의 (a) 내지 도8의 (d)는 도1의 밸브 타이밍 조정기의 특성을 설명하기 위한 개략도.

도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정기의 특성을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밸브 타이밍 조정기

2 : 캠샤프트

4 : 오일 펌프

5 : 오일 탱크

10 : 구동 장치

18 : 하우징

30 : 제어 장치

36 : 제어 회로

51 내지 53 : 진각 챔버

55 내지 57 : 지각 챔버

Claims

내연 기관의 구동 샤프트로부터 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 하나 이상을 구동시켜 개폐시키는 피구동 샤프트(2)로 구동력을 전달하는 구동력 전달 시스템 내에 배치되며, 내연 기관의 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 하나 이상의 개폐 타이밍을 조정하는 밸브 타이밍 조정기이며,

상기 구동 샤프트와 함께 회전하는 제1 회전체(18)와, 상기 피구동 샤프트(2)와 함께 회전하는 제2 회전체(14)와, 진각 챔버(51 내지 53)에 작동유를 공급하는 진각 공급과 지각 챔버(55 내지 57)로 작동유를 공급하는 지각 공급을 제어하는 공급 제어 수단(30)을 포함하며,

상기 제2 회전체(14)는 제1 회전체(18)와 협동하여 제1 회전체(18) 및 제2 회전체(14) 사이에서 회전 방향으로 차례로 배열되는 진각 챔버(51 내지 53) 및 지각 챔버(55 내지 57)를 형성하고, 제2 회전체(14)는 진각 챔버(51 내지 53) 또는 지각 챔버(55 내지 57)로의 작동유 공급시 구동 샤프트에 대해 진각 방향 또는 지각 방향으로 피구동 샤프트(2)를 구동하는 회전 토크를 발생시키고,

공급 제어 수단(30)은 구동 샤프트에 대한 피구동 샤프트(2)의 위상을 목표 위상 범위 내에 제한할 때에, 시간에 따라 변하며 피구동 샤프트(2)에 인가되는 가변 토크의 사이클의 위상과 반대인 위상의 사이클로 회전 토크가 변하는 방식으로 진각 공급 및 지각 공급을 교번식으로 반복 수행하는 밸브 타이밍 조정기.
제1항에 있어서, 상기 공급 제어 수단(30)은 가변 토크의 사이클 주기와 동일한 동일 주기의 사이클을 유지하면서, 가변 토크의 사이클의 위상과 반대되는 반대 위상의 사이클로 변하는 회전 토크를 발생시키는 방식으로 진각 공급 및 지각 공급을 교번식으로 반복 수행하는 밸브 타이밍 조정기.
제2항에 있어서, 상기 공급 제어 수단(30)은,

내연 기관의 회전 속도와 가변 토크에서의 변화의 사이클 주기 사이의 관계를 나타내는 상호 관련 정보를 저장하는 저장 장치(36a)와,

저장 장치(36a)에 저장된 상호 관련 정보를 기초로 내연 기관의 실제 회전 속도에 대응하는 가변 토크의 사이클 주기를 계산하는 계산 장치(30)를 포함하는 밸브 타이밍 조정기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 제어 수단(30)은,

구동 샤프트에 대한 피구동 샤프트(2)의 위상을 목표 위상 범위 내에 제한하기 위한 제한 조건이 만족되고, 진각 챔버(51 내지 53) 및 지각 챔버(55 내지 57)에 공급되는 작동유의 압력이 미리 설정된 값 이하라는 조건을 만족할 때,

진각 공급과 지각 공급을 교번식으로 반복 수행하는 밸브 타이밍 조정기.