KR101139056B1 - 밸브 타이밍 조정 장치 - Google Patents

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KR101139056B1
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다까시 야마구찌
아끼히꼬 다께나까
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가부시키가이샤 덴소
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Abstract

베인 로터(14)는 지각 챔버(26)로부터 진각 챔버(22)를 구획하는 베인(141)을 포함한다. 밸브 요소(70)는 로크 포트(663)와 배기 포트(666, 667)를 연통시켜 제1 방향(X)으로 가동 범위의 단부를 포함하는 제1 영역(Rl)에서 이동될 때 로크 포트(663)로부터 유체를 배출한다. 유체가 로크 챔버(31)로부터 배출될 때 제1 영역(Rl)에서 회전 위상을 규제 위상으로 로크하기 위해 탄성 부재(33, 35)로부터 바이어스됨으로써, 규제 부재(32)는 베인 로터(14)에서 하우징(11)의 내부면에 오목하게 형성된 리세스(151, 152)로 스러스트 방향(X)으로 이동한다. 밸브 요소(70)는 제1 영역(Rl)에서 스로틀 영역에 있을 때 유체를 진각 챔버(22)로 공급하기 위해 공급 포트(664)와 작동 포트(661, 662)를 연통시키도록 구성되어, 진각 챔버(22)에 공급된 유체의 유동은 밸브 요소(70)가 제1 방향(X)에서 가동 범위의 단부에 있을 때 유체의 유동보다 더 적도록 교축된다.

Description

밸브 타이밍 조정 장치{VALVE TIMING CONTROL APPARATUS}
본 발명은 내연 기관의 구동 운전에 따라 공급원으로부터 공급된 작동액을 이용하여 내연 기관의 크랭크축으로부터 전달된 토크에 따라 캠축에 의해 개폐되는 밸브의 밸브 타이밍을 조정하기 위한 밸브 타이밍 조정 장치에 관한 것이다.
종래, 알려진 밸브 타이밍 조정 장치는 크랭크축과 연동하여 회전가능한 하우징과, 캠축과 연동하여 회전가능하고 하우징 내의 작동 챔버를 회전 방향으로 구획하는 베인을 구비한 베인 로터를 구비한다. 그러한 밸브 타이밍 조정 장치는 작동실에 작동액을 공급함으로써 하우징에 대한 베인 로터의 회전 위상을 변경하도록 구성된다. 미국 특허 2002/0139332 A1(JP-A-2002-357105)에 따르면, 밸브 타이밍 조정 장치는 작동 챔버로 공급된 작동액의 유동을 제어하기 위한 제어 밸브를 포함한다. 조정 밸브는 베인 로터에 대해 하우징을 로크 또는 해제하는 작동액의 유동을 제어하도록 구성된다.
미국 특허 2002/0139332 A1의 밸브 타이밍 조정 장치는 오목부의 내부 챔버(로크 챔버)로부터 작동액을 배출함으로써 베인 로터에 대해 하우징을 로크하는 로크 핀을 포함한다. 또한, 로크 핀은 로크 챔버로 작동액을 공급함으로써 로크를 해제하도록 구성된다. 미국 특허 2002/0139332 A1의 밸브 타이밍 조정 장치는 진각 챔버 및 지각 챔버(작동 챔버)에 대해 작동액의 유동 방향을 제어하는 전자기 제어 밸브를 더 포함한다. 전자기 제어 밸브는 진각 챔버 및 지각 챔버 중 하나에 공급되고 진각 챔버 및 지각 챔버 중 다른 하나에 배출되는 작동액의 양을 제어하도록 더 구성된다. 미국 특허 2002/0139332 A1의 밸브 타이밍 조정 장치는 로크 챔버와 연통하는 포트를 오일통과 연통하는 포트 또는 공급원의 출구 포트로 선택적으로 절환하도록 구성된 또 다른 전자기 제어 밸브를 더 포함한다. 즉, 미국 특허 2002/0139332 A1의 밸브 타이밍 조정 장치는 위상 제어용과 로크 핀 제어용의 2개의 제어 밸브를 포함한다.
그러한 밸브 타이밍 조정 장치는 위상 제어용 제어 밸브가 특정 영역에 있을 때, 작동 챔버의 연통 포트 및 로크 챔버의 연통 포트가 공급원의 연통 포트 및 배출 포트와 연통되어 있다. 그 영역에서, 작동액은 위상 제어용 제어 밸브에 의해 제어된 스풀 밸브의 위치에 따라 공급 챔버로부터 작동 챔버로 공급된다. 또한, 작동액은 로크 핀 제어용 제어 밸브의 절환 조작에 따라 로크 챔버로부터 로크 통로로 배출된다. 따라서, 스프링에 의해 바이어스된 로크 핀은 회전 위상을 로크한다. 또한, 위상 제어를 위한 제어 밸브는 작동 챔버의 연통 포트와 로크 챔버의 연통 포트를 공급원의 연통 포트와 접속하는 영역에 있을 수 있다. 그러한 영역에서, 작동액은 2개의 제어 밸브를 제어함으로써 공급원으로부터 작동 챔버 및 로크 챔버 양쪽으로 공급된다. 따라서, 회전 위상은 로크가 해제될 때 변경될 수 있다.
그러나, 미국 특허 2002/0139332 A1의 밸브 타이밍 조정 장치는 위상 제어 및 로크 핀 제어를 별개로 실행하는 2개의 제어 밸브를 포함한다. 따라서, 2개의 제어 밸브를 수용하기 위한 큰 공간이 요구된다. 또한, 2개의 제어 밸브를 구동하기 위해 다량의 전기가 소비될 수 있다. 따라서, 단일 요소의 제어 밸브를 사용하여 위상 제어 및 로크 핀 제어를 실행하는 것이 바람직하다. 그러나, 로크 핀이 그러한 밸브 타이밍 조정 장치에서 회전 위상을 로크하도록 조작될 때, 로크 핀은 위상이 진각측 또는 지각측으로 변경하면서 최진각 위상 및 최지각 위상 사이의 중간 위상에서 로크될 필요가 있다. 그러한 상태에서, 회전 속도가 고 진각 속도 또는 고 지각 속도로 변경될 때, 로크 핀은 로크 구멍에 확실하게 끼워맞춤될 수 없다. 그러한 경우에, 로크 핀은 로크 구멍에 빠질 수 있다. 따라서, 위상 로크가 적절하게 실행될 수 없다.
상기 및 다른 문제점에 비추어, 본 발명의 목적은 단일 요소의 단일 제어 밸브를 사용하여 회전 위상 제어 및 위상 로크 제어를 실행하고 규제 위상에서 위상 로크 성능을 향상시킬 수 있는 밸브 타이밍 조정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 내연 기관의 크랭크축으로부터 전달된 토크에 따라 캠축에 의해 개폐되도록 구성된 밸브의 밸브 타이밍을 조정하고, 내연 기관의 구동 작동에 의해 공급원으로부터 공급된 작동액을 이용하여 밸브 타이밍을 조정하도록 구성된 밸브 타이밍 조정 장치이며, 밸브 타이밍 조정 장치는, 크랭크축과 함께 회전 가능하고 하우징의 내부면으로부터 오목하게 형성된 리세스를 구비하는 하우징을 포함한다. 밸브 타이밍 조정 장치는, 캠축과 함께 회전 가능하고 하우징의 내부를 회전 방향으로 진각 챔버 및 지각 챔버로 구획하는 베인을 구비하고, 작동액이 진각 챔버 또는 지각 챔버로 공급될 때 이에 따라 진각측 또는 지각측으로 하우징에 대해 회전 위상을 변화시키도록 구성된 베인 로터를 더 포함한다. 밸브 타이밍 조정 장치는, 로크 챔버를 구비하고 작동액이 로크 챔버로부터 배출될 때 하우징에 대해 베인 로터를 로크하도록 구성되고 작동액이 로크 챔버로 공급될 때 로크를 해제하도록 구성된 로크 유닛을 더 포함한다. 밸브 타이밍 조정 장치는, 진각 챔버 및 지각 챔버와 연통가능한 작동 포트와, 로크 챔버와 연통가능한 로크 포트와, 공급원으로부터 작동액이 공급되도록 구성된 공급 포트와, 작동액을 배출하도록 구성된 배기 포트를 구비한 밸브 본체를 더 포함한다. 밸브 타이밍 조정 장치는, 제1 방향 및 제2 방향을 포함하는 대향 방향으로 직선 이동가능하고, 제1 방향으로 밸브 요소의 가동 범위의 단부를 포함하는 스트로크 범위인 제1 영역에 이동될 때 작동 포트 및 로크 포트를 각각 공급 포트 및 배기 포트와 연통하도록 구성되고, 제2 방향으로 제1 영역으로부터 변이된 스트로크 범위인 제2 영역에 이동될 때 작동 포트 및 로크 포트 양쪽을 공급 포트와 연통하도록 구성된 밸브 요소를 더 포함한다. 밸브 타이밍 조정 장치는, 탄성 변형될 때 밸브 요소를 제1 방향으로 바이어스시키는 바이어스력을 발생시키도록 구성된 바이어스 유닛을 더 포함한다. 밸브 타이밍 조정 장치는, 밸브 요소를 제2 방향으로 이동시키는 구동력을 발생시키도록 구성된 구동원을 더 포함한다. 로크 유닛은, 베인 로터 내에 수용되고 전후로 이동가능하며, 리세스로 삽입되는 스러스트 방향으로 이동될 때 최진각 위상 및 최지각 위상 사이의 규제 위상에서 회전 위상을 로크하도록 구성되고, 리세스로부터 후퇴되는 후퇴 방향으로 이동될 때 회전 위상의 로크를 해제하도록 구성된 규제 부재를 포함한다. 로크 유닛은, 규제 위상에 있을 때 규제 부재를 리세스로 삽입하는 스러스트 방향으로 규제 부재를 바이어스하고, 규제 위상 외의 회전 위상에 있을 때 하우징의 내부면과 접촉하도록 규제 부재를 바이어스하도록 구성된 탄성 부재를 더 포함한다. 제1 영역은 규제 부재가 규제 위상에서 회전 위상을 로크하는 로크 영역이다. 제1 영역은, 진각 챔버와 연통되는 작동 포트가 공급 포트와 더 연통되어 진각 챔버에 공급된 진각 공급 유동이 밸브 요소가 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 있을 때의 진각 공급 유동보다 더 작도록 교축되는 교축 영역을 포함한다.
본 발명에 따른 밸브 타이밍 조정 장치에 의하면, 단일 요소의 단일 제어 밸브를 사용하여 회전 위상 제어 및 위상 로크 제어를 실행하고 규제 위상에서 위상 로크 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 선 II-II를 따라 구동부를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 선 III-III을 따라 구동부를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 구동부에 적용된 변동 토크를 도시한 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 제어부의 포트들 사이에서 스풀 영역과 통로 단면 구역 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 제어부의 주요부를 도시한 확대 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 1에 도시된 로크 유닛을 각각 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6과는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 9는 도 6 및 도 8과는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 10은 도 6, 도 8 및 도 9와는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 11은 도 6, 도 8 내지 도 10과는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 12는 제2 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치의 제어부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 도 12에 도시된 로크 유닛을 각각 도시하는 단면도이다.
도 14는 제3 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치의 제어부의 포트들 사이에서 스풀 영역과 통로 단면 구역 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 15는 도 14에 도시된 제어부의 주요부를 도시하는 단면도이다.
도 16은 도 15와는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 17은 도 15 및 도 16과는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 18은 도 15 내지 도 17과는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
도 19는 도 15 내지 도 18과는 다른 작동 상태에서의 주요부를 도시하는 확대 단면도이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 다음의 상세한 설명에 의해 더 명백해진다.
(실시예)
이하에, 도면을 참조하여 실시예를 설명한다. 실시예에서, 후속하는 실시예에 설명된 요소는 동일한 참조 부호로 표시되고, 그 요소의 설명은 생략될 수 있다. 실시예에서 요소의 구성의 일부만이 설명되는 경우에는, 그 요소의 구성의 다른 부분은 선행한 실시예에서와 동일할 수 있다. 실시예에서 요소들의 조합은 특정된 것으로 제한되지 않는다. 조합에 지장이 없는 한, 어떤 요소 및 실시예의 조합이 이루어질 수 있다.
(제1 실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치(1)가 차량의 내연 기관에 적용된 예를 도시한다. 도 1은 도 2의 선 I-I를 따라 도시한 도면이다. 밸브 타이밍 조정 장치(1)는 캠축(2)에 의해 개폐되는 밸브 트레인으로서 기능하는 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 작동액을 이용하여 조정한다. 밸브 타이밍 조정 장치(1)는 구동부(10)와 제어부(40)를 구비한다. 구동부(10)는 크랭크축(도시안됨)으로부터 캠축(2)으로 엔진 토크를 전달하는 전달 시스템에 제공되고, 작동액에 의해 구동된다. 제어부(40)는 구동부(10)로의 작동액의 공급을 제어한다.
(구동부)
우선, 구동부(10)가 상세하게 설명된다. 도 1 및 도 2에 도시된 구동부(10)에서, 하우징(11)은 슈 하우징(shoe housing)(12), 스프로켓(13), 전방판(15) 등으로 구성된다. 금속제의 슈 하우징(12)은 관형 하우징 본체(120) 및 복수의 슈(121, 122, 123)를 포함한다. 슈(121, 122, 123)는 구획부로서 기능한다. 슈(121, 122, 123)는 하우징 본체(120)의 일부분으로부터 내측 반경 방향으로 돌출한다. 슈(121, 122, 123)의 일부분은 하우징 본체(120)의 회전 방향으로 소정 거리로 이격된다. 슈(121, 122, 123)의 각각은 밀봉 부재를 통해 베인 로터(14)의 회전축(140)의 외주연에 미끄럼가능하게 접촉되는 돌출측 단부를 구비한다. 슈(121, 122, 123)는 회전 방향으로 서로 인접하고 그 사이에 수용 챔버(20)를 형성한다.
스프로켓(13) 및 전방판(15)은 함께 금속제의 환상 형상으로 형성되고, 슈 하우징(12)의 양 단부는 동축상에 고정되어 있다. 스프로켓(13)은 반경 방향 외측으로 돌출된 복수의 치부(19)를 포함한다. 스프로켓(13)은 치부(19)에 걸려진 타이밍 체인(도시안됨)을 통해 크랭크축에 연결된다. 본 구조에 따르면, 내연 기관의 운전 중에, 엔진 토크가 크랭크축으로부터 스프로켓(13)으로 전달된다. 이에 의해, 하우징(11)은 크랭크축의 회전과 함께 도 2에서 시계 방향으로 회전한다.
금속제 베인 로터(14)는 하우징(11) 내에 동축상에 수용된다. 금속제 베인 로터(14)는 축방향의 양측에서 하우징(11)의 스프로켓(13)과 전방판(15)에 미끄럼 가능하게 접촉된다. 베인 로터(14)는 관형 회전축(140)과 베인(141, 142, 143)을 포함한다.
회전축(140)은 캠축(2)에 대해 동축상에 고정된다. 본 구조에서, 베인 로터(14)는 캠축(2)의 회전과 연동하여 도 2의 시계 방향으로 회전된다. 또한, 베인 로터(14)는 하우징(11)에 대해 회전된다. 본 실시예에서, 회전 축(140)은 축 본체(140a), 보스(140b) 및 부시(140c)를 포함한다. 축 본체(140a)는 보스(140b) 및 부시(140c)와 고정된 양 단부를 구비한다. 보스(140b)는 스프로켓(13)을 통해 축방향으로 연장된다. 보스(140b)는 하우징(11) 외부의 캠축(2)에 고정된다. 부시(140c)는 축방향으로 전방판(15)을 통해 연장된다. 부시(140c)는 하우징(11)의 외부로 개방된다. 캠축(2)은 베어링(5)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 베인(141, 142, 143)은 회전축(140)의 축 본체(140a)의 일부분으로부터 외측 반경방향으로 돌출된다. 축 본체(140a)의 일부분은 회전 방향으로 소정 거리로 이격된다. 베인(141, 142, 143)은 대응하는 수용 챔버(20)에 각각 수용된다. 각각의 베인(141, 142, 143)은 밀봉 부재를 통해 하우징 본체(120)의 내주면과 미끄럼 가능하게 접촉하는 돌출측 단부를 구비한다.
베인(141, 142, 143)은 각각 대응하는 수용 챔버(20)를 구획해서 하우징(11) 내에 진각 챔버(22, 23, 24) 및 지각 챔버(26, 27, 28)를 형성한다. 진각 챔버(22)는 슈(121) 및 베인(141) 사이에 형성된다. 진각 챔버(23)는 슈(122) 및 베인(142) 사이에 형성된다. 진각 챔버(24)는 슈(123) 및 베인(143) 사이에 형성된다. 진각 챔버(22, 23, 24)는 작동액이 공급될 때 체적이 증가된다. 이로써, 슈(121, 122, 123)는 진각 방향으로 베인(141, 142, 143)을 가압한다. 지각 챔버(26)는 슈(122) 및 베인(141) 사이에 형성된다. 지각 챔버(27)는 슈(123) 및 베인(142) 사이에 형성된다. 지각 챔버(28)는 슈(121) 및 베인(143) 사이에 형성된다. 지각 챔버(26, 27, 28)는 작동액이 공급될 때 체적이 증가된다. 이로써, 슈(121, 122, 123)는 진각 방향으로 베인(141, 142, 143)을 가압한다.
(제어부)
다음으로, 제어부(40)가 상세하게 설명된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(40)에서, 회전축(140)의 부시(140c)의 내주면을 따라 진각 주 통로(41)가 형성된다. 진각 분기 통로(42, 43, 44)는 회전축(140)의 축 본체(140a) 및 부시(140c)를 통해 연장된다. 진각 분기 통로(42, 43, 44)는 대응하는 진각 챔버(22, 23, 24)와 공통의 진각 주 통로(41)와 각각 연통해 있다. 지각 주 통로(45)는 회전축(140)의 축 본체(140a)의 내주면에 개방된 환상 형상의 홈으로 형성되어 있다. 지각 분기 통로(46, 47, 48)는 축 본체(140a)를 통해 연장되고, 대응하는 지각 챔버(26, 27, 28) 및 공통의 지각 주 통로(45)와 각각 연통되어 있다. 로크 통로(200)는 회전축(140)의 축 본체(140a) 및 보스(140b)를 통해 연장되고 로크 챔버(31)와 연통되어 있다.
주 공급 통로(50)는 회전 축(140)의 축 본체(140a) 및 보스(140b)를 통해 연장되어 있다. 주 공급 통로(50)는 펌프(4)와 연통되고, 펌프(4)는 캠축(2)의 반송 통로(3)를 통해 공급원으로서 기능한다. 주 공급 통로(50)는 주 공급 포트(664)에 도 연결된다. 주 공급 통로(50)는 주 공급 통로(50)를 통해 제공된 분기부(51)에서 부 공급 통로(52)로 분기된다. 부 공급 통로(52)는 부 공급 포트(665)에 접속된다. 펌프(4)는 내연 기관의 운전에 따라 크랭크축에 의해 구동된 기계적 펌프이다. 운전 중에, 펌프(4)는 오일통(6)으로부터 흡입된 작동액을 정기적으로 배출한다.
리드 형상(lead shape)의 밸브 요소를 구비한 주 체크 밸브(500)는 분기부(51)에서 펌프(4) 측 상의 주 공급 통로(50)의 일부분에 제공된다. 주 체크 밸브(500)는 작동액이 주 공급 포트(664)로부터 펌프(4)로 유입되는 것을 제한한다. 리드 형상의 밸브 요소를 구비한 부 체크 밸브(520)는 부 공급 통로(52)에 제공된다. 부 체크 밸브(520)는 작동액이 부 공급 포트(665)로부터 분기부(51)로 유동하는 것을 제한한다. 반송 통로(3)는 캠축(2)의 회전과는 상관없이 펌프(4)의 배출구와 정기적으로 연통한다. 따라서, 운전 중에, 반송 통로(3)는 펌프(4)로부터 주 공급 통로(50)로 배출된 작동액을 정기적으로 반송한다.
배출 통로(53)는 배출 개구부(666), 배출 개구부(667) 및 오일통(6)과 접속된다. 배출 개구부(666) 및 배출 개구부(667)는 제어부(40)의 양단부에 배출 포트로서 제공된다. 배출 개구부(666)는 제1 방향(X)[슬리브(70)의 직선 이동 방향의 일방향]으로 슬리브부(66)의 단부에 위치한다. 배출 개구부(667)는 제2 방향(Y)[슬리브(70)의 직선 이동 방향의 타방향]으로 슬리브부(66)의 단부에 위치한다. 양 배출 개구부(666, 667)는 제1 드레인 포트(704a) 및 제2 드레인 포트(704b)와 연통되어 있다. 이에 의해, 배출 통로(53)는 작동액을 스풀(70)의 내측으로부터 오일통(6)으로 배출하는 기능을 한다.
제어 밸브(60)는 금속제의 밸브 본체(61)에서 밸브 요소로서 기능하는 스풀(70)을 수용하는 스풀 밸브이다. 제어 밸브(60)는 베인 로터(14)의 회전축(140)에 동축상에 수용되고, 회전축(140)과 일체로 회전가능하다. 밸브 본체(61)는 축방향으로 직렬 배치된 고정부(62)와 슬리브부(66)를 포함한다. 고정부(62)는 수 나사 형상이다. 슬리브부(66)는 폐쇄된 단부를 구비한 원통형 형상이다. 고정부(62)는 캠축(2)에 나사 결합된다. 이로써, 고정부(62)는 칼라부(660) 및 캠축(2) 사이의 회전축(140)의 구성요소(140a, 140b, 140c)를 고정한다. 칼라부(660)는 슬리브부(66)의 외주벽에 형성된다. 슬리브부(66)는 축방향으로 회전축(140)의 구성요소(140a, 140b, 140c)에 걸쳐 배치된다. 슬리브부(66)는 부시(140c)의 내측에서 배출 개구부(666)로 개방되어 있다. 배출 개구부(666)는 축방향으로 고정부(62)와 반대측에 위치한다.
슬리브부(66)는 반경방향으로 슬리브부(66)의 외주벽을 통해 각각 연장된 복수의 포트(661, 662, 663, 664, 665)를 구비한다. 복수의 포트(661, 662, 663, 664, 665)는 축방향으로 소정 간격으로 배치된다. 작동 포트로서 기능하는 진각 포트(661)는 고정부(62)에서 가장 멀리 있고, 진각 주 통로(41)와 연통되어 있다. 작동 포트로서 기능하는 지각 포트(662)는 진각 포트(661)로부터 고정부(62) 측에 위치하고, 지각 주 통로(45)와 연통되어 있다. 로크 포트(663)는 지각 포트(662)로부터 고정부(62) 측에 위치하고, 로크 통로(200)와 연통되어 있다. 공급 포트로서 기능하는 주 공급 포트(664)는 진각 포트(661) 및 지각 포트(662) 사이에 위치한다. 부 공급 포트(665)는 로크 포트(663)로부터 고정부(62) 측에 위치한다. 주 공급 포트(664) 및 부 공급 포트(665) 양자는 주 공급 통로(50)와 연통되어 있다. 배출 개구부(666)는 제1 방향(X)으로 슬리브부(66)의 단부에 위치한다. 배출 개구부(667)는 제2 방향(Y)으로 슬리브부(66)의 단부에 위치한다. 배출 개구부(666) 및 배출 개구부(667)는 배출 통로(53)와 연통되어 있는 배출 포트를 형성한다. 금속제의 스풀(70)은 폐쇄된 단부를 구비한 원통형 형상으로 형성된다. 금속제의 스풀(70)은 고정부(62)를 향해 개구부를 구비한다. 금속제의 스풀(70)은 슬리브부(66)의 내부에 동축상으로 배치되고, 양 축 방향으로 직선상으로 이동가능하다.
(변동 토크의 작용 구조)
구동부(10)는 캠축(2)을 베인 로터(14)의 회전축(140)에 고정하여 구성된다. 내연 기관의 운전중에, 캠축(2)에 의해 개폐되는 흡기 밸브로부터의 스프링 반력 등에 의해 구동부(10)에 변동 토크가 유발되며, 그러한 변동 토크는 베인 로터(14)에 작용한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 하우징(11)에 대해 진각측으로 베인 로터(14)에 작용하는 음 토크(negative torque)와, 하우징(11)에 대해 지각측으로 베인 로터(14)에 작용하는 양 토크(positive torque) 사이에서 변동 토크가 교번한다. 본 실시예에서, 특히, 캠축(2) 및 베어링 사이의 마찰 등에 기인하여, 양 토크의 변동 토크의 피크 토크(T+)가 음 토크의 변동 토크의 피크 토크(T-)보다 더 크다. 따라서, 피크 토크(T+) 및 피크 토크(T-)의 평균 토크(Tave)는 양(+)의 측으로 바이어스된다. 그러므로, 내연 기관의 운전중에, 베인 로터(14)는 캠축(2)으로부터 전달된 변동 토크가 적용됨으로써 평균적으로 하우징(11)에 대해 지각측으로 바이어스된다.
(바이어스 구조)
도 1 및 도 3에 도시된 구동부(10)에서, 전방판(15)에 고정되고 슈 하우징(12)의 반대측으로 돌출된 제1 금속제 스톱퍼(18)가 하우징(11)에 구비된다. 제1 스톱퍼(18)는, 소정의 거리(Ls)로 회전축(140)의 회전 중심(O)으로부터 떨어진 위치로부터 회전축(140)의 축방향을 따라 돌출된 칼럼 형상 핀이다. 도 3에서, 제어 밸브(60)는 도면의 이해를 돕기 위해 도시가 생략된다.
베인 로터(14)에서, 회전축(140)의 부시(140c)는 전방판(15)으로부터 슈 하우징(12)과는 반대측으로 돌출된다. 부시(140c)는 회전 방향을 따라 굴곡선을 각각 형성하는 8개의 코너(1402)를 포함하는 정팔각형상의 외주면(1401)을 구비한다. 베인 로터(14)는 부시(140c)로부터 반경방향에서의 반대 방향으로 돌출된 각각의 판형 부재인 한 쌍의 아암(1403, 1404)을 포함한다. 아암(1403)은 전방판(15)을 향해 돌출된 제2 금속제 스톱퍼(1405)가 일체로 형성되어 있다. 제2 스톱퍼(1405)는 제1 스톱퍼(18)와 실질적으로 동일한 거리(Ls)로 회전축(140)의 회전 중심(O)으로부터 떨어진 위치로부터 회전축(140)의 축방향을 따라 돌출된 칼럼 형상의 핀이다. 제2 스톱퍼(1405)는 회전축(140)의 회전 방향으로 제1 스톱퍼(18)와 중첩되지 않는다. 다른 아암(1404)은 전방판(15)을 향해 돌출된 금속제 가이드(1406)로 고정된다. 가이드(1406)는 거리(Lg)에 의해 회전축(140)의 회전 중심(O)으로부터 떨어진 위치로부터 회전축(140)의 축방향을 따라 돌출된 칼럼 형상의 핀이다. 거리(Lg)는 스톱퍼(18, 1405)의 경우에 거리(Ls)보다 짧다.
회전축(140)에서, 금속제 코일 스프링(100)은 보조 스프링으로서 기능하도록 부시(140c)의 외주측에 제공된다. 코일 스프링(100)은 평면 내에서 실질적으로 와류 형상으로 형성된 비접촉식 밸런스 스프링을 포함한다. 코일 스프링(100)의 밸런스 스프링은 인접한 2개의 와이어가 반경 방향으로 서로 이격된 권취 와이어를 포함한다. 코일 스프링(100)은, 회전축(140)의 회전 중심(O)에 정렬되고 전방판(15) 및 아암(1403, 1404) 사이에 위치한 와류 중심(P)을 구비한다.
코일 스프링(100)은 회전축(140)의 회전 방향을 따라 적어도 180도의 각도 범위의 굴곡부를 포함하는 최내주부(101)를 구비한다. 코일 스프링(100)의 굴곡부는 부시(140c)의 외주면(1401)을 따르는 형상으로 굴곡되고 4개의 굴곡부(102)를 포함한다. 각 굴곡부(102)는 부시(140c)의 외주면(1401)의 대응 코너(1402)에 끼워맞춤된다. 본 구조에서, 코일 스프링(100)의 최내주부(101)는 적어도 180도의 각도 범위로 형성된 4개의 코너(1402)에 걸쳐 회전 방향을 따라 부시(140c)의 주위로 감긴다. 따라서, 최내주부(101)는 회전축(140)에 의해 회전 방향으로 양측에 보유지지된다. 또한, 코일 스프링(100)의 최내주부(101)는 선단부로부터 2번째인 제2 굴곡부(102)와 선단부로부터 3번째인 제3 굴곡부(102) 사이의 선형 부분(103)을 포함한다. 선형 부분(103)은 가이드(1406)와 부시(140c)의 외주부(1401) 사이에 끼워진다. 본 구조에서, 회전축(140)에 대한 코일 스프링(100)의 최내주부(101)의 보유 부의 변위가 규제된다. 따라서, 본 실시예에서, 코일 스프링(100)은 용접, 접착 등에 의해 회전축(140)에 고착될 필요가 없다. 또 다르게는, 코일 스프링(100)은 회전축(140)에 고착될 수도 있다.
코일 스프링(100)은 최내주부(101)의 반경방향 외측상에 위치한 최외주부(104)를 구비한다. 최외주부(104)는 U 형상으로 만곡 또는 굴곡되어 보유지지부(104a, 104b)를 형성한다. 보유지지부(104a, 104b)는 스톱퍼(18, 1405)의 경우와 실질적으로 동일한 거리(Ls)에 의해 회전축(140)의 회전 중심(O)으로부터 떨어져 위치되어 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 최외주부(104)의 제1 보유지지부(104b)는 회전축(140)의 축방향에서 전방판(15) 측에 위치한다. 제1 보유지지부(104b)는 회전축(140)의 회전 방향으로 하우징(11)에 대해 지각측으로 개방된 U 형상이다. 회전 위상이 시동 위상(규제 위상)에 대해 지각측일 때, 제1 스톱퍼(18)는 회전축(140)의 반경 방향으로 제1 보유지지부(104b)를 집고, 제1 보유지지부(104b)는 제1 스톱퍼(18)에 의해 보유지지된다. 이로써, 제1 보유지지부(104b)의 위치는 제1 보유지지부(104b)가 반경 방향 내측으로 변위되지 않도록 규제된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제2 보유지지부(104a)는 최외주부(104)에 제공된다. 제2 보유지지부(104a)는 회전축(140)의 축 방향으로 제1 보유지지부(104b)로부터 아암(1403) 쪽으로 변위된다. 제2 보유지지부(104a)는 회전축(140)의 회전 방향으로 하우징(11)에 대해 지각측으로 U형상으로 개방되어 있다. 회전 위상은 시동 위상(규제 위상)에 대해 경우에, 제2 스톱퍼(1405)는 회전축(140)의 반경 방향으로 제2 보유지지부(104a)에 의해 끼워지고, 제2 보유지지부(104a)는 제2 스톱퍼(1405)에 의해 보유지지된다. 이로써, 제2 보유지지부(104a)의 위치는 제2 보유 부(104a)가 반경방향 내측으로 변위되지 않도록 규제된다.
본 바이어스 구조에서, 회전 위상이 시동 위상(규제 위상)보다도 지각측으로 변경되는 경우에는, 최내주부(101)에서 베인 로터(14)의 회전축(140)에 의해 보유 지지가 되는 코일 스프링(100)은 최외주부(104)의 제1 보유지지부(104b)에서 하우징(11)의 제1 스톱퍼(18)에 의해 더욱 보유지지된다. 본 상태에서, 베인 로터(14)의 제2 스톱퍼(1405)는 코일 스프링(100)의 최외주부(104)의 제2 보유지지부(104a)로부터 지각측으로 멀어진다. 이로써, 회전축(140), 즉 베인 로터(14a)는 코일 스프링(100)으로부터 진각측으로 바이어스된다.
한편, 회전 위상이 시동 위상(규제 위상)보다도 진각측으로 변경되는 경우에는, 최내주부(101)에서 회전축(140)에 의해 보유지지가 되는 코일 스프링(100)은 최외주부(104)의 제2 보유지지부(104a)에서 제2 스톱퍼(1405)에 의해 더욱 보유지지된다. 본 상태에서, 코일 스프링(100)의 최외주부(104)의 제1 보유지지부(104b)는 제1 스토퍼(18)로부터 진각측으로 더 이동된다. 이로써, 코일 스프링(100)이 베인 로터(14)를 바이어스시키는 것이 방지된다.
본 구조에서, 시동 위상(규제 위상)보다도 지각측에서는, 하우징(11)의 제1 스톱퍼(18)와 베인 로터(14)의 회전축(140)에 의해 보유 지지가 되는 코일 스프링(100)은 평균적으로 지각측으로 작용하는 변동 토크에 대항하여 베인 로터(14)를 진각측으로 바이어스시킨다. 한편, 시동 위상(규제 위상)보다도 진각측에서는, 코일 스프링(100)은 베인 로터(14)의 회전축(140) 및 제2 스톱퍼(1405)에 의해 보유지지된다. 이로써, 베인 로터(14)는 평균적으로 지각측으로 작용하는 변동 토크에 의해 지각측으로 바이어스된다. 본 구조에서, 회전 위상은 내연 기관의 정지시에 진각측 및 지각측의 양쪽으로부터 규제 위상으로 변경될 수 있다. 따라서, 규제 위상에서 로크 성능이 향상된다. 이로써, 회전 위상은 내연 기관의 시동시에 규제 위상으로 유지할 수 있고, 엔진 시동 성능이 확보될 수 있다.
더욱이, 코일 스프링(100)은 평균적으로 지각측으로 바이어스되어 작용하는 평균 변동 토크보다 더 큰 바이어스력을 가함으로써 변동 토크에 대항하여 진각측으로 베인 로터를 바이어스시킨다. 따라서, 규제 위상보다도 지각측에서, 내연 기관의 정지시에 코일 스프링(100)의 바이어스력을 인가함으로써 회전 위상이 규제 위상으로 변화될 수 있다. 반면에, 규제 위상보다도 진각측에서, 지각측에 편심적으로 작용하는 변동 토크를 이용함으로써 내연 기관의 정지시에 회전 위상이 규제 위상으로 변화될 수 있다. 본 구조에서, 규제 위상에서의 로크 성능이 향상될 수 있다. 따라서, 내연 기관의 시동시에 회전 위상은 규제 위상에서 유지할 수 있다. 이로써, 엔진 시동 성능이 확보될 수 있다.
또한, 코일 스프링(100)의 최내주부(101)는 부시(140c) 둘레에 회전 방향으로 감김으로써 베인 로터(14)의 회전축(140)의 부시(140c)에 의해 보유 지지된다. 따라서, 최내주부(101)는 하우징(11)에 대해 베인 로터(14)의 상대 회전에 수반하여 변형이 어렵다. 특히, 최내주부(101)는 회전 방향을 따라 적어도 180도의 각도 범위로 4개의 코너(1402)에 걸쳐 부시(140c)의 외주부(1401) 둘레에 감긴다. 따라서, 최내주부(101)의 형상은 안정되고, 정지 위치에서 어긋남이 규제된다. 더욱이, 최내주부(101)는 4개의 코너(1402)를 둘러싸도록 감기고 부시(140c) 및 가이드(1406) 사이에 배치된다. 이로써, 보유 위치의 어긋남의 규제 작용이 더 향상된다. 본 구조에서, 최내주부(101) 및 부시(140c) 사이에 미끄럼 이동함으로써 유발되는 마찰은 베인 로터(14)가 하우징(11)에 대해 지각측으로 회전될 때와 베인 로터(14)가 하우징(11)에 대해 진각측으로 회전될 때에 제한될 수 있다. 즉, 회전 위상이 지각측 및 진각측으로 변화시에 마찰이 억제될 수 있다.
또한, 밸런스 스프링을 포함하는 코일 스프링(100)은 인접한 선들이 베인 로터(14) 및 하우징(11) 사이의 상대 회전으로 인해 꼬일 때에도 서로로부터 반경방향으로 떨어져 이격되는 형상을 유지할 수 있다. 또한, 코일 스프링(100)의 최외주부(104)는 보유지지부(104a, 104b)에서 각각 스토퍼(18, 1405)에 의해 보유지지된다. 이로써, 반경방향 내측으로의 최외주부(104)의 변위가 회전 위상과 무관하게 규제될 수 있다. 따라서, 코일 스프링(100)의 인접한 와이어들 사이의 공간은 회전 위상과 무관하게 유지될 수 있다. 본 구조에서, 코일 스프링(100)의 인접한 와이어들 사이의 마찰은 회전 위상이 지각측 및 진각측으로 변화되는 경우에 억제될 수 있다.
(제1 규제 및 로크 구조)
다음으로, 본 실시예의 위상 로크부(30)가 설명된다. 도1, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 제1 규제 리세스부(151) 및 로크 리세스부(152)는 전방판(15)에 형성된다. 제1 규제 리세스부(151)는 전방판(15)의 내부면으로 개방되고 하우징(11)의 회전 방향으로 연장된다. 제1 규제 리세스부(151)는 한 쌍의 규제 스톱퍼(151a, 151b)를 형성하는 양 폐쇄 단부들을 구비한다. 로크 리세스부(152)는 캠축(2)에 축 평행한 저면 원통형 구멍이다.
제1 수용 구멍(310)은 베인(141)에 형성된다. 제1 수용 구멍(310)은 캠축(2)에 축 평행한 저면 원통형 구멍이다. 제1 수용 구멍(310)은 전방판(15)의 내부면에 대향하는 베인 로터(14)의 미끄럼 접촉 단부면에 개방되어 있다. 제1 주 규제 부재(32), 제1 주 탄성 부재(33), 부 규제 부재(34) 및 부 탄성 부재(35)는 제1 수용 구멍(310)에 위치한다. 제1 주 규제 부재(32)는 금속 내부 핀을 포함한다. 제1 주 탄성 부재(33)는 제1 주 규제 부재(32)를 전방판(15)으로 바이어스하도록 탄성적으로 변형될 때에 탄성력을 가지는 금속 압축 코일 스프링을 포함한다. 제1 부 규제 부재(34)는 제1 금속 규제 부재(32)가 미끄럼 이동가능한 금속 외부 핀을 포함한다. 제1 부 탄성 부재(35)는 제1 부 규제 부재(34)를 전방판(15)으로 바이어스하도록 탄성적으로 변형될 때에 탄성력을 가지는 금속 압축 코일 스프링을 포함한다.
소직경 지지부(311)는 리세스부(151, 152)가 형성된 전방판(15)의 개방측 상에 제1 수용 구멍(310)을 부분적으로 형성한다. 소직경 지지부(311)는 제1 규제 리세스부(151)와 로크 리세스부(152)에 대향하여 각각 소정의 회전 위상에 있도록 된다. 본 실시예에서, 소직경 지지부(311)는 전방판(15)의 측면 상에 베인(141)에 형성된 소직경 내주부로 형성된다. 제1 수용 구멍(310)은 소직경 지지부(311)보다 직경이 더 큰 대직경 지지부(312)를 포함한다. 대직경 지지부(312)는 리세스부(151, 152)를 구비한 전방판(15)의 대향측 상의 바닥면에 형성된다.
대직경 지지부(312)는 전방판(15)의 측면 상에 단부를 구비하고, 단부는 베인 로터(14)를 통해 연장된 로크 통로(200)와 상시 연통함으로써 로크 챔버(31)를 형성한다. 로크 챔버(31)는 작동액이 공급되고 배출될 수 있다. 로크 챔버(31)는 전방판(15)의 대향측 상의 소직경 지지부(311)의 단부면(311a)과 전방판(15) 측 상의 제1 부 규제 부재(34)의 외부면 사이에 형성된 환형 공간이다. 전방판(15)의 대향측 상의 대직경 지지부(312)에 진각 연통로(201)와 지각 연통로(202)가 형성되어 있다. 진각 연통로(201) 및 지각 연통로(202)는 베인 로터(14)를 통해 연장되어 있다. 진각 연통로(201)는 진각 챔버(22)와 연결된다. 지각 연통로(202)는 지각 챔버(26)와 연결된다.
전방판(15)에서 반대측 상의 대직경 지지부(312)의 단부와, 대직경 지지부(312)에 미끄럼 가능하게 끼워맞춤되는 제1 부 규제 부재(34)의 내부면은 연통 챔버(313)를 형성한다. 대직경 지지부(312)에서 미끄럼 이동 가능한 제1 부 규제 부재(34)가 소정의 미끄럼 위치 범위에 있을 때 연통 챔버(313)는 진각 연통로(201)와 지각 연통로(202)와 연통 가능하다. 베인(141)은, 대직경 지지부(312)의 내부면에 개방되어 대직경 지지부(312)의 외부와 연통하고 외부 공기를 흡입 및 배출하도록 구성된 공기 구멍(203)을 구비한다. 공기 구멍(203)은 진각 연통로(201)와 지각 연통로(202)의 통로 단면적보다 더 큰 통로 단면적을 가질 수 있다.
제1 연통 구멍(310)은 금속 관형 규제 부재(32, 34)를 동심상으로 수용하고 있다. 제1 주 규제 부재(32)는 외주면에서 소직경 지지부(311)에 의해 지지되어 축방향으로 이동가능하다. 축방향으로 제1 주 규제 부재(32)의 실질적인 중심 부재는 반경방향 외측으로 돌출된 환형 돌출부(끼워맞춤부)(320)를 구비한다. 제1 주 규제 부재(32)는 전방판(15) 측과 전방판(15)의 반대측을 상시 연통하는 관통 구멍(321)을 형성하는 내주부를 구비한다.
도 7b에 도시된 바와 같이 제1 주 규제 부재(32)는 로크 위상을 포함하는 규제 위상의 영역에 있을 때 스러스트 방향(X)으로 이동되어, 하우징(11)의 제1 규제 리세스부(151)로 삽입된다. 이 방식으로, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 규제 리세스부(151)로 삽입된 제1 주 규제 부재(32)는 지각측의 제1 규제 리세스부(151)의 단부로 형성된 규제 스톱퍼(151a)에 의해 보유지지된다. 이로써, 지각측으로 회전 위상의 변화는 지각측의 규제 위상 영역의 한계인 제1 규제 위상에서 규제된다. 한편, 제1 규제 리세스부(151)로 삽입되는 제1 주 규제 부재(32)는 진각측 상의 제1 규제 리세스부(151)의 단부로 형성된 규제 스톱퍼(151b)에 의해 보유지지된다. 이로써, 진각측 상의 회전 위상의 변화가 로크 위상에서 규제된다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 위상에 있을 때 스러스트 방향(X)으로 이동하여 하우징(11)이 로크 리세스부(152)로 삽입된다. 이 방식으로 로크 리세스부(152)로 삽입되는 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152)와 끼워맞춤된다. 이로써, 제1 주 규제 부재(32)는 진각측 및 지각측의 양측에의 회전 위상의 변화를 규제하여 회전 위상을 로크 위상으로 로크한다.
또한, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 위상을 포함하는 규제 위상 영역에 있을 때 후퇴 방향(Y)으로 이동된다. 이로써, 제1 주 규제 부재(32)는 하우징(11)의 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)의 양측으로부터 후퇴된다. 이 방식으로, 제1 주 규제 부재(32)는 리세스부(152, 151)로부터 후퇴되고, 회전 위상의 임의의 변화를 허용하도록 회전 위상의 규제를 해제한다.
제1 주 규제 부재(32)에 대해서, 제1 부 규제 부재(34)는, 제1 수용 구멍(310)의 소직경 지지부(311)가 아니라, 대직경 지지부(312) 측 상의 제1 주 규제 부재(32)의 외주부에 끼워맞춤된다. 또한, 제1 부 규제 부재(34)는 외주부에서 대직경 지지부(312)에 의해 지지된다. 그러한 끼워 맞춤 및 지지 구조에서, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 주 규제 부재(32)의 경우에서의 이동 방향과 동일하게 축방향으로 이동가능하다. 또한, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 주 규제 부재(32)에 대해 상대 이동가능하다.
제1 부 규제 부재(34)는 로크 챔버(31)로 노출되어 있다. 제1 부 규제 부재(34)는 전방판(15) 측 상에 환형 단부면을 구비하고, 환형 단부면은 소직경 지지부(311)의 단부면(311a)에 대향되는 압력 수용부(340)(도 7a 내지 도 7c)로서 기능한다. 단부면(311a)은 전방판(15)에서 반대측 상에 있다. 압력 수용 부(340)는 후퇴 방향(Y)으로 로크 챔버(31) 내의 작동액의 압력을 수용하여 제1 부 규제 부재(34)를 후퇴 방향(Y)으로 구동하는 구동력을 생성한다.
제1 부 규제 부재(34)는 전방판(15)에서 반대측에 환형면을 구비한다. 제1 부 규제 부재(34)의 환형면은 연통 챔버(313)에 노출되어 대직경 지지부(312)의 바닥면에 대향하는 끼워 맞춤부(341)로 기능한다. 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 끼워 맞춤부(341)가 후퇴 방향(Y)으로 돌출부(320)에 (접촉하여) 끼워 맞춤 된 상태에서, 끼워 맞춤부(341)는 제1 부 규제 부재(34)에 의해 유발된 구동력을 제1 주 규제 부재(32)로 전달한다. 이로써, 끼워 맞춤부(341)는 후퇴 방향(Y)으로 규제 부재(32, 34)를 일체로 구동할 수 있다.
또한, 제1 부 규제 부재(34)의 후퇴 방향(Y)으로의 단부는 진각 연통로(201), 지각 연통로(202) 및 연통 챔버(313)가 서로 차단되는 차단 위치보다도 스러스트 방향(X)으로 이동된다. 이 경우, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 진각 연통로(201), 지각 연통로(202) 및 연통 챔버(313)는 서로 연통된다. 게다가, 진각 연통로(201) 및 지각 연통로(202)는 연통 챔버(313)를 통해 공기 구멍(203)와 연통된다.
탄성 부재(33, 35)는 적어도 연통 챔버(313)를 포함하는 제1 연통 구멍(310)의 부분에 동축상으로 수용된다. 제1 주 탄성 부재(33)는 제1 수용 구멍(310)을 형성하고 전방판(15)에서 반대측에 위치한 바닥면과 제1 주 규제 부재(32) 사이에 개재된다. 제1 주 탄성 부재(33)는 제1 수용 구멍(310)의 표면과 제1 주 규제 부재(32) 사이에 압축될 때 제1 주 복원력을 발생시킴으로써 제1 주 규제 부재(32)를 스러스트 방향(X)으로 바이어스시킨다. 본 구조에서, 제1 주 탄성 부재(33)의 제1 주 복원력은 최지각 위상을 포함하는 규제 위상 영역 외에 있는 경우에는 제1 주 규제 부재(32)를 스러스트 방향(X)으로 삽입하도록 인가된다. 이로써, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 주 규제 부재(32)는 전방판(15)의 내부면과 접촉될 수 있다. 또한, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 끼워맞춤부(341)가 돌출부(320)에 끼워맞춤된 상태에서, 제1 주 규제 부재(32) 및 제1 부 규제 부재(34)는 제1 주 탄성 부재(33)의 제1 주 복원력이 인가될 때 스러스트 방향(X)으로 삽입되도록 일체로 구동될 수 있다.
제1 주 탄성 부재(33)에 대비해서, 제1 부 탄성 부재(35)는 제1 수용 구멍(310)을 형성하고 전방판(15)에서 반대측 상에 위치한 바닥면과 제1 부 규제 부재(34) 사이에 개재된다. 제1 부 탄성 부재(35)는 제1 수용 구멍(310)의 표면 및 제1 부 규제 부재(34) 사이에 가압될 때 제1 부 복원력을 유발함으로써 제1 부 규제 부재(34)를 스러스트 방향(X)으로 바이어스시킨다. 본 구조에서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 주 규제 부재(32)는 규제 위상 영역 외에 있을 때 전방판(15)의 내부면과 접촉되는 상태에서, 제1 부 탄성 부재(35)의 제1 부 복원력을 단지 제1 부 규제 부재(34)에만 적용함으로써 끼워맞춤부(341)는 스러스트 방향(X)으로 돌출부(320)로부터 이격될 수 있다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 끼워맞춤부(341)는 제1 부 탄성 부재(35)로부터 제1 부 복원력을 인가함으로써 돌출부(320)로부터 이격된다. 본 상태에서, 전방판(15) 측 상의 제1 부 규제 부재(34)의 단부는 소직경 지지부(311)의 단부면(311a)과 접촉될 수 있다.
본 구조에서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 하우징(11)에 대한 베인 로터(14)의 회전 위상은 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)에 끼워맞춤되어 로크되는 경우 구동부(10)에 보유지지된다. 이에 반해, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)로부터 로크를 해제하도록 후퇴될 때, 작동 유체는 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급되고 작동액은 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배출된다. 이로써, 회전 위상은 진각측으로 변경되고, 밸브 타이밍은 진각된다. 로크가 해제될 때, 작동 유체는 지각 챔버(26, 27, 28)로 공급되고 작동액은 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 배출된다. 이로써, 회전 위상은 지각측으로 변경되고, 밸브 타이밍은 지각된다.
본 실시예에서, 요소(30, 31, 32, 33, 151, 152)는 로크 유닛으로 기능한다.
(제2 규제 구조)
베인 로터(14)의 베인(142)과 대응 위치의 전방판(15)은 전술한 제1 규제 구조와 유사한 제2 규제 구조(110)를 구비한다. 규제 위상 영역에서, 제2 규제 구조(110)는 규제 위상(제2 규제 위상, 제3 규제 위상)에서 제1 규제 위상보다도 진각측인 경우에 규제 위상이 지각측으로 변화되는 것을 규제한다. 이어서, 제2 규제 구조의 제1 규제 구조와의 차이가 설명된다.
베인(142)은 제2 주 규제 부재, 제2 주 탄성 부재, 제2 부 규제 부재 및 제2 부 탄성 부재가 제공되는 제1 수용 구멍을 구비한다. 제2 주 규제 부재, 제2 주 탄성 부재, 제2 부 규제 부재 및 제2 부 탄성 부재는 제1 규제 구조에 있어서 대응 요소와 유사하다. 제2 규제 리세스부는 전방판(15)에 형성된다. 제2 규제 리세스부는 전방판(15)의 내부면에 개방되고 하우징(11)의 회전 방향으로 연장된다. 제2 규제 리세스부는 좁은 바닥부와 깊은 바닥부를 구비하여 지각측으로부터 진각측으로 한단계 더 오목하게 되어 있다. 규제 스톱퍼들은 지각측 상의 제2 규제 리세스부의 좁은 바닥부 및 깊은 바닥부의 폐쇄 단부에 제공된다.
제2 주 규제 부재는 로크 위상을 포함하는 규제 위상 영역에 있을 때 스러스트 방향(X)으로 이동되어, 지각측 상의 좁은 바닥부 또는 제2 규제 리세스부의 진각측 상의 깊은 바닥부로 삽입된다. 본 구조에서, 제2 주 규제 부재는 좁은 바닥부의 지각측 단부 상의 규제 스톱퍼에 의해 보유지지되는 좁은 바닥부로 삽입된다. 이로써, 제2 주 규제 부재는 규제 위상 영역에서 제1 규제 위상에 비해 진각측으로 제2 규제 위상에 있을 때 회전 위상이 지각측으로 변경되는 것을 규제한다. 또 한편으로는, 제2 주 규제 부재는 깊은 바닥부로 삽입되어 깊은 바닥부의 지각측 상에 규제 스톱퍼에 의해 보유지지된다. 이로써, 제2 주 규제 부재는 규제 위상 영역에서 제2 규제 위상에 비해 진각측으로 그리고 로크 규제 위상에 비해 지각측으로 제3 규제 위상에 있을 때 회전 위상이 지각측으로 변화되는 것을 규제한다. 또한, 제2 주 규제 부재는 로크 위상을 포함하는 규제 위상 영역에 있을 때 후퇴 방향(Y)으로 이동되고, 이로써 제2 주 규제 부재는 제2 규제 리세스부로부터 후퇴된다. 이 방식으로, 제2 주 규제 부재는 제2 리세스부로부터 후퇴됨으로써, 회전 위상의 규제가 해제되어 회전 위상에서의 임의의 변화를 허용한다.
다음으로, 스풀(70)의 구조가 상세하게 설명된다. 스풀(70)은 슬리브부(66)의 내주부에 대해서 미끄럼가능하게 형성된 복수의 환형 랜드(700, 701, 702, 703)를 구비한다. 랜드(700, 701, 702, 703)는 축방향으로 배치되고 소정의 거리로 이격된다. 진각 랜드(700)는 고정부(62)로부터 가장 떨어져 이격되어 있다. 진각 랜드(700)는 슬리브부(66)에 의해 지지된다. 진각 랜드(700)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 진각 포트(661) 및 배출 개구(666) 사이의 공간과 진각 포트(661)와 주 공급 포트(664) 사이의 공간 중 적어도 하나에 위치한다. 지각 랜드(701)는 진각 랜드(700)로부터 고정부(62) 측에 위치한다. 지각 랜드(701)는 또한 슬리브부(66)에 의해 지지된다. 지각 랜드(701)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 지각 포트(662) 및 주 공급 포트(664) 사이의 공간과 지각 포트(662)와 로크 포트(663) 사이의 공간 중 적어도 하나에 위치한다.
제1 로크 랜드(702)는 지각 랜드(701)로부터 고정부(62) 측에 위치한다. 제1 로크 랜드(702)는 슬리브부(66)에 의해 지지된다. 제1 로크 랜드(702)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 로크 포트(663) 및 지각 포트(662) 사이의 공간 주위로 이동가능하다. 제1 로크 랜드(702)는, 슬리브부(66)의 내주부로부터 개방된 환형 홈(668)의 존재로 인해 스풀(70)의 가동 위치에 따라 제1 로크 랜드(702)가 슬리브부(66)에 의해 지지가 되지 않는 상태일 수 있다. 제2 로크 랜드(703)는 제1 로크 랜드(702)로부터 고정부(62) 측에 위치한다. 제2 로크 랜드(703)는 슬리브부(66)에 의해 지지된다. 제2 로크 랜드(703)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 부 공급 포트(665) 및 로크 포트(663) 사이에서 이동가능하다. 제2 로크 랜드(703)는 슬리브부(66)에 의해 지지된다. 제2 로크 랜드(703)는 스풀(70)의 가동 위치와 무관하게 부 공급 포트(665) 및 고정부(62) 사이에 위치한다.
스풀(70)은 내부에 연통 통로(704)를 구비한다. 연통 통로(704)는 진각 랜드(700)에 위치한 제1 드레인 포트(704a)를 구비한다. 제1 드레인 포트(704a)는 스풀(70)의 외주면에 개방된다. 배출 통로(53)는 스풀(70)의 가동 위치와 무관하게 제1 드레인 포트(704a)와 연통된다. 연통 통로(704)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 제1 드레인 포트(704a)를 통해 진각 포트(661)와 연통가능하다. 제1 드레인 포트(704a)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 통로(53)로 작동액을 배출하도록 진각 드레인 포트로 기능한다.
연통 통로(704)는 제1 로크 랜드(702)에 위치한 제2 드레인 포트(704b)를 더 구비한다. 제2 드레인 포트(704b)는 스풀(70)의 외주면에 개방된다. 연통 통로(704)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 제2 드레인 포트(704b)를 통해 지각 포트(662) 및 로크 포트(663) 중 하나와 연통된다. 제2 드레인 포트(704b)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 통로(53)로 작동액을 배출하도록 배출 지각 드레인 포트로 기능한다. 제2 드레인 포트(704b)는 로크 통로(200) 및 로크 포트(663)를 통해 로크 챔버(31)로부터 배출 통로(53)로 작동액을 배출하도록 배출 핀 드레인 포트로 기능한다.
환형 제1 스로틀부(710)는 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701) 사이에 제공된다. 제1 스로틀부(710)는 스풀(70)의 외주로부터 반경 방향으로 돌출된다. 제1 스로틀부(710)는 슬리브부(66)의 대응 내주면과 사이에 스로틀 통로를 형성한다. 제1 작동액이 스풀(70)의 축방향으로 스로틀 통로를 통해 순환할 때 유동 저항을 인가함으로써 순환 작동액의 유동을 제어하는 기능을 한다. 제1 스로틀부(710)는 작동액이 주 공급 포트(664)로부터 진각 포트(661)로 순환하는 진각 공급 스로틀 통로를 형성하도록 구성된다. 제1 스로틀부(710)는, 스풀(70)의 가동 위치에 따라 진각 공급 스로틀 통로를 통해 순환하는 작동액의 유동을 제어하고 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된 작동액의 유동을 제어하도록 구성된 진각 공급 스로틀부로 기능한다.
환형 제2 스로틀부(711)는 지각 랜드(701) 및 제1 로크 랜드(702) 사이에 제공된다. 제2 스로틀부(711)는 스풀(70)의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된다. 제2 스로틀부(711)는 슬리브부(66)의 대응 내주면과 함께 스로틀 통로를 형성한다. 제2 스로틀부(711)는 작동액이 스풀(70)의 축방향으로 스로틀 통로를 통해 순환할 때 유동 저항을 인가함으로써 순환 작동액의 유동을 제어하는 기능을 한다. 제2 스로틀부(711)는 작동액이 지각 포트(662)로부터 제2 드레인 포트(704b)로 순환하는 지각 드레인 스로틀 통로를 형성하도록 구성된다. 제2 스로틀부(711)는, 스풀(70)의 가동 위치에 따라 지각 드레인 스로틀 통로를 통해 순환하는 작동액의 유동을 제어하고 지각 챔버(26, 27, 28)로 배출된 작동액의 유동을 제어하도록 구성된 지각 드레인 스로틀부로 기능한다.
제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)는 스로틀 통로를 형성하도록 기능한다. 제1 슬리브측 돌출부(669) 및 제2 슬리브측 돌출부(670)는 반경 방향으로 제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)에 대향된 슬리브부(66)의 일부분에 각각 제공된다. 슬리브측 돌출부(669, 670)는 슬리브부(66)의 주위보다도 슬리브부(66)의 내주면으로부터 내측 반경 방향으로 돌출된 환형 돌출부이다. 제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)는 슬리브측 돌출부(669, 670)와 함께 각각 통로를 형성한다. 제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)가 축방향으로 슬리브측 돌출부(669, 670)로부터 각각 이격 위치될 때, 통로의 유동 저항이 작아진다. 제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)는 슬리브측 돌출부(669, 670)에 대향하는 표면적이 증가되도록 축방향으로 슬리브측 돌출부(669, 670)를 각각 중첩함에 따라, 통로의 유동 저항이 커진다.
환형 핀 드레인 개폐부(712)는 제1 로크 랜드(702) 및 제2 로크 랜드(703) 사이에 제공된다. 핀 드레인 개폐부(712)는 스풀(70)의 최외주부로부터 반경 방향으로 돌출된다. 핀 드레인 개폐부(712)는 스풀(70) 내에 제공되고 슬리브부(66)의 내주면에 대해 소정의 위치에 위치된다. 스풀(70)의 가동부에 의하면, 핀 드레인 개폐부(712)는 핀 드레인 개폐부(712)가 슬리브부(66)의 내주면에 대해 미끄럼 이동하는 미끄럼 영역에 위치하거나, 또는 핀 드레인 개폐부(712)가 슬리브부(66)의 내주면과 함께 통로를 형성하는 통로 형성 영역에 위치한다. 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 핀 드레인 개폐부(712)는 미끄럼 영역에 있을 때 제2 드레인 포트(704b)로부터 로크 포트(663)를 차단한다. 또 다르게는, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 핀 드레인 개폐부(712)는 통로 형성 영역에 있을 때 로크 포트(663) 및 제2 드레인 포트(704b) 사이의 연통을 허용한다.
본 구조에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 영역(Rl)[로크 영역(Rl)]은 스풀 기점 위치 및 스로틀 영역을 포함하는 스트로크 범위이다. 스풀 기점 위치는 제1 방향(X)으로 스풀(70)의 가동 범위의 단부 부분이다. 스로틀 영역에서, 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동은 교축된다. 진각 공급 유동은 진각 챔버(22, 23, 24)에 공급된 작동액의 유동이다. 지각 드레인 유동은 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배수된 작동액의 유동이다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 위상 로크부(30)의 제1 주 규제 부재(32)는 로크 영역(Rl)에서 로크 리세스부(152)에 끼워맞춤됨으로써, 하우징(11)에 대한 베인 로터(14)의 회전 위상이 유지된다. 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 스풀(70)은 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701)를 가로질러 진각 포트(661)를 주 공급 포트(664)와 연통되게 하는 로크 영역(Rl)이다. 로크 영역(Rl) 내의 스풀(70)은 지각 랜드(701) 및 제2 로크 랜드(703)를 통해 배출 개구(666, 667)와, 환형 홈(668)을 통해 로크 포트(663)와 연통되는 지각 포트(662)를 또한 연통되게 한다. 로크 영역(Rl) 내의 스풀(70)은 부 공급 포트(665)를 다른 포트와 차단한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 스풀(70)이 스로틀 영역에 있을 때, 포트(661, 664) 사이의 작동액의 순환 유동의 결정 요인인 통로 면적은 스풀(70)이 도 8에 도시된 바와 같이 스풀 기점 위치에 있을 때 대응 통로의 통로 면적보다 더 작도록 제어된다. 즉, 스풀(70)이 스로틀 영역에 있을 때 도 6에 제1 스로틀부(710)에 의해 형성된 스로틀 통로의 개구 면적은 스풀(70)이 스풀 기점 위치에 있을 때 도 8에 제1 스로틀부(710)에 의해 형성된 스로틀 통로의 개구 면적보다 더 작도록 제어된다. 따라서, 스로틀 영역에서 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동은 위상 진각이 낮은 회전속도가 가능하도록 스풀 기점 위치에서보다 더 작다. 그러므로, 회전 위상 변화는 점진적으로 수행될 수 있다.
스풀 위치가 제1 영역(Rl)에서 스풀 기점 위치로부터 제2 방향(Y)으로 스로틀 영역으로 이동될 때, 제1 스로틀부(710) 및 슬리브부(66)의 내주면[제1 슬리브측 돌출부(669)] 사이의 거리는 작아진다. 따라서, 포트 사이의 통로 면적이 작아지고, 진각 공급 유동이 감소된다. 또한, 제2 스로틀부(711) 및 슬리브부(66)의 내주면[제2 슬리브측 돌출부(670)] 사이의 거리가 작아진다. 따라서, 포트 사이의 통로 면적이 작아지고, 지각 드레인 유동이 감소된다. 또한, 핀 드레인 개폐부(712)는, 스풀(70)이 스풀 기점 위치로부터 제1 영역(Rl)의 스로틀 영역으로 이동될 때 로크 포트(663) 및 제2 드레인 포트(704b) 사이의 통로 면적을 유지한다. 따라서, 로크 챔버(31)로부터 배출된 작동액의 유동인 핀 드레인 유동이 실질적으로 일정하다. 또한, 스풀(70)이 스로틀 영역의 중간 위치로부터 제1 영역(Rl)의 단부로 이동될 때, 핀 드레인 개폐부(712)는 통로를 차단하도록 이동된다. 그러므로, 포트 사이의 통로 면적은 계속적으로 감소되고, 핀 드레인 유동도 또한 계속적으로 감소된다. 마지막으로, 핀 드레인 개폐부(712)는 제2 방향(Y)에 있을 때 통로를 차단하고, 핀 드레인 유동은 0이 된다.
한편, 스풀 위치가 제2 방향(Y)에서의 스로틀 영역의 단부로부터 제 2 방향(Y)에서의 제2 영역(Rf)으로 이동될 때, 제1 스로틀부(710) 및 슬리브부(66)의 내주면[제1 슬리브측 돌출부(669)] 사이의 거리는 커진다. 따라서, 포트 사이의 통로가 증가되고, 진각 공급 유동이 증가된다. 또한, 제2 스로틀부(711) 및 슬리브부(66)의 내주면[제2 슬리브측 돌출부(670)] 사이의 거리가 커진다. 따라서, 포트 사이의 통로 면적이 증가되고, 지각 드레인 유동이 증가된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 방향(Y)으로 로크 영역(Rl)으로부터 변이되는 제2 영역(Rf)은 진각 영역(Ra), 보유지지 영역(Rh) 및 지각 영역(Rr)을 포함한다. 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 위상 로크부(30)에서, 제2 영역(Rf)의 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)로부터 이격되어 이동된다. 이로써, 하우징(11)에 대한 베인 로터(14)의 회전 위상의 로크가 해제된다. 또한, 제어 밸브(60)는 회전 위상을 진각 영역(Ra), 보유지지 영역(Rh) 및 지각 영역(Rr)으로 설정하도록 스풀(70)의 위치 제어를 수행한다. 진각 영역(Ra)에서, 회전 위상은 진각 측으로 변화된다. 보유지지 영역(Rh)에서, 회전 위상은 유지된다. 지각 영역(Rr)에서, 회전 위상은 지각 측으로 변화된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 로크 영역(Rl)과 유사하게, 스풀(70)은 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701)를 가로질러 진각 포트(661)를 주 공급 포트(664)와 연통되게 하도록 진각 영역(Ra)으로 이동된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 스로틀부(710)에 의해 형성되고 포트(661, 664) 사이의 작동액의 순환 유동의 결정 요인인 통로 면적은 스풀(70)이 도 6에 도시된 바와 같이 로크 영역(Rl)에 있을 때 대응 통로의 통로 면적보다 더 크도록 제어된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 진각 영역(Ra)에서의 진각 공급 유동은 스로틀 영역에서 진각 공급 유동보다 더 크다.
도 9에 도시된 바와 같이, 스풀(70)이 진각 영역(Ra)에 있을 때, 지각 랜드(701) 및 제1 로크 랜드(702) 사이의 면적에서, 지각 포트(662)는 제2 드레인 포트(704b)를 통해 연통 통로(704)와 연통되고, 지각 포트(662)는 통로(704)를 통해 배출 개구(666, 667)와 연통된다. 진각 영역(Ra)의 스풀(70)은 제1 및 제2 로크 랜드(702, 703) 사이의 면적에서 부 공급 포트(665)에 의해 로크 포트(663)와 연통된다. 또한, 스풀(70)은 슬리브부(66)의 내주면 상에서 미끄럼가능한 핀 드레인 개폐부(712)에 의해 제2 드레인 포트(704b)로부터 로크 포트(663)를 차단한다. 따라서, 로크 포트(663)는 포트(665)와 연통된 부 공급 통로(52)를 통해 주 공급 포트(664)와 연통될 수 있다.
진각 영역(Ra)에서, 스풀 위치가 제2 방향(Y)으로 이동될 때, 진각 랜드(700)와 슬리브부(66)의 제1 슬리브측 돌출부(669)의 내주부 사이의 거리는 작아진다. 따라서, 포트 사이의 통로 면적이 작아지고, 진각 공급 유동이 감소된다. 또한, 지각 랜드(701)와 슬리브부(66)의 제2 슬리브측 돌출부(670)의 내주면 사이의 거리가 또한 작아지고, 포트 사이의 통로 면적이 감소된다. 따라서, 지각 드레인 유동이 감소된다. 또한, 제2 영역(Rf)에서, 스풀 위치가 제2 방향(Y)으로 이동될 때, 포트 사이의 통로 면적은 진각 영역(Ra)의 중간 위치에 대한 제2 로크 랜드(703)의 이동에 의해 증가된다. 따라서, 포트 사이의 통로 면적은 제2 방향(Y)으로 제2 영역(Rf)의 단부에 실질적으로 일정하다. 따라서, 로크 챔버(31)로 공급되는 작동액의 유동인 핀 공급 유동이 증가 후에 일정해 진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스풀(70)은 제2 방향(Y)으로 진각 영역(Ra)으로부터 변이된 보유지지 영역(Rh)으로 이동된다. 본 상태에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 스풀(70)은 다른 포트로부터 진각 포트(661)를 차단한다. 보유지지 영역(Rh)에서의 스풀(70)은 다른 포트로부터 지각 포트(662)를 차단한다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 스풀(70)이 지각 영역(Rr)으로 이동될 때, 진각 포트(661)는 진각 랜드(700)를 통해 지각 랜드(701)의 반대측에서 제1 드레인 포트(704a)를 통해 배기 통로(53)와 연통된다. 스풀(70)이 지각 영역(Rr)에 있을 때, 지각 포트(662)는 진각 랜드(700)와 지각 랜드(701) 사이의 면적에서 주 공급 포트(664)와 연통된다. 진각 영역(Ra)의 경우와 유사하게, 지각 영역(Rr)의 스풀(70)은 제1 및 제2 로크 랜드(702, 703) 사이의 면적에서 부 공급 포트(665)에 의해 로크 포트(663)와 연통한다. 또한, 스풀(70)은, 슬리브부(66)의 내주면 상에서 미끄럼가능한 핀 드레인 개폐부(712)에 의해 제2 드레인 포트(704b)로부터 로크 포트(663)를 차단한다. 따라서, 로크 포트(663)는 포트(665)와 연통되는 부 공급 통로(52)를 통해 주 공급 포트(664)와 연통될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제어 밸브(60)를 구동하는 제어부(40)는 스프링(80), 구동원(90) 및 제어 회로(92)를 구비한다. 스프링(80)은 슬리브부(66)의 바닥벽과 스풀(70)의 제2 로크 랜드(703) 사이에 동축상으로 개재된 금속제 압축 코일 스프링을 포함한다. 스프링(80)은 제1 방향(X)으로 스풀(70)을 바이어스하도록 스풀(70)의 슬리브부(66) 사이에 유발된 탄성 압축에 수반하여 복원력을 발생하도록 구성된 바이어스 유닛이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동원(90)은 금속제 구동축(91)을 포함하는 전자기 솔레노이드이다. 예를 들어, 구동원(90)은 내연 기관의 엔진 헤드에 고정된 체인 커버에 장착된다. 구동축(91)은 로드(rod) 형상으로 형성되고 스풀(70)의 고정부(62)의 반대측 상에 동축상으로 배치된다. 구동축(91)은 제1 및 제2 방향(X, Y)을 포함하는 축방향으로 선형 이동가능하다. 스풀(70)의 가동 위치에 무관하게, 구동축(91)은 제1 방향(X)으로 바이어스력이 가해짐으로써 고정부(62)의 반대측 상에 스풀(70)의 단부와 접촉된다. 구동원(90)은 솔레노이드 코일(도시하지 않음)을 자화하도록 여기될 때 구동력을 발생시키고 자력을 야기한다. 구동원(90)은 제2 방향(Y)으로 구동축(91)을 통해 스풀(70)을 구동하도록 구동축(91)에 구동력을 인가한다. 본 상태에서, 스풀(70)은 제2 방향(Y)으로 구동원(90)에 의해 야기된 구동력이 제1 방향(X)으로 바이어스력과 균형을 이루는 위치로 이동된다. 본 구조에서, 스풀(70)은 구동원(90)에 의해 유발되고 구동축(91)을 통해 제2 방향(Y)으로 스풀(70)에 인가되는 구동력을 제어함으로써 임의로 이동될 수 있다. 따라서, 스풀(70)은, 구동력이 제1 방향(X)으로 스프링(80)에 의해 유발된 바이어스력과 균형을 이루는 상태에서 제1 영역(Rl) 또는 제2 영역(Rf)의 위치에서 임의로 제어될 수 있다.
제어 회로(92)는 예를 들어 마이크로컴퓨터 등을 포함하는 전자 제어 장치이다. 제어 회로(92)는 구동원(90)의 솔레노이드 코일과 전기 접속된다. 제어 회로(92)는 제어 밸브(60)의 구동력을 제어하도록 구동원(90)의 솔레노이드의 통전을 제어한다. 또한, 제어 회로(92)는 내연 기관의 구동 운전을 제어한다.
(장치의 작동)
다음으로, 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 작동이 상세하게 설명된다.
(I-1) 로크 작동, 스로틀 영역 작동[제1 영역(Rl)]
내연 기관이 시동 작동 또는 아이들 운전시에 있을 때 또는 정지 작동시에 있을 때, 작동액의 압력은 낮다. 그러한 상태에서, 제어 회로(92)는 제어 밸브(60)를 제어하는 구동원(90)을 통전하여 스풀(70)을 로크 영역(Rl)[제1 영역(Rl)]으로 이동시킨다. 본 상태에서, 작동 상태가 통상 작동 상태로부터 변경될 때, 여기서 위상 로크부(30)의 제1 주 규제 부재(32)의 로크가 로크 상태로 해제되고, 제어 회로(92)는 스풀(70)을 구동축(91)을 통해 구동하고 일단 회전 위상을 로크 위상으로부터 지각측으로 변경한다. 제어 회로(92)는 또한 제1 영역(Rl)에서 스로틀 영역(도 6)에 대응하는 지령을 부여한다.
따라서, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각과 연통하는 진각 포트(661)와 통로(50, 3)를 통해 펌프(4)와 연통하는 주 공급 포트(664)가 서로 연통한다. 이로써, 작동액이 펌프(4)로부터 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각으로 공급된다. 또한, 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 지각 챔버(26, 27, 28)의 각각과 연통하는 지각 포트(662)와 배기 통로(53)를 통해 연통하는 배출 개구(666, 667)가 연통 통로(704)를 통해 서로 연통한다. 이로써, 작동액이 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배출된다. 스로틀 영역에서 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동은 스로틀 영역 외의 제1 영역(Rl)의 다른 영역에서의 것보다 현저히 더 작아지도록 제어된다. 본 상태에서, 작아지도록 제어된 유동과 수반하는 진각측으로의 베인 로터(14)의 회전 속도는 스로틀 영역 외의 제1 영역(Rl)의 다른 영역에서의 회전 속도에 비해 상당히 점진적이고 저속이다.
또한, 로크 통로(200)를 통해 로크 챔버(31)와 연통하는 로크 포트(663)는 연통 통로(704)를 통해 배출 개구(666, 667)와 또한 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로부터 배출된다. 베인(141)은 베인 로터(14)의 저속 회전에 따라 도 7a, 도 7b, 도 7c에 도시된 순서로 점진적으로 진각된다. 또한, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 챔버(31)로부터 작동액의 유출에 수반하여 스러스트 방향(X)으로 이동된다. 제어 밸브(60)에 의해 야기된 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 점진적인 진각 운동에 있어서, 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)에 대응하는 회전 위상에 있을 때, 제1 주 규제 부재(32)는 제1 주 탄성 부재(33)의 복원력이 인가됨으로써 로크 리세스부(152)로 끼워맞춤된다. 따라서, 회전 위상 로크가 완료된다.
이 방식으로, 위상 로크부(30)의 제1 주 규제 부재(32)는 제1 영역(Rl)의 스로틀 영역에서 스풀(70)의 위치에 대응하여 회전 위상을 로크한다. 또한, 밸브 타이밍 조정 장치(1)는 교축된 유동이 제공된다. 이로써, 진각 작동이 저속의 회전 속도로 실시된다. 따라서, 회전 위상이 확실하게 로크될 수 있다.
또한, 코일 스프링(100)의 복원력은 최지각 위상 및 로크 위상 사이에서 유효하다. 또한, 코일 스프링(100)은 베인 로터(14)에 캠축(2)의 평균 토크보다 더 큰 토크를 인가한다. 따라서, 베인 로터(14)는 로크 위상으로 코일 스프링(100)에 의해 진각될 수 있다. 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)에 대응하는 회전 위상으로 진각될 때, 제1 주 규제 부재(32)는 제1 주 탄성 부재(33)의 복원력이 적용됨으로써 로크 리세스부(152)에 끼워맞춤된다. 따라서, 회전 위상 로크가 완료된다.
또한, 스풀(70)이 스로틀 영역에 있을 때, 작동액을 배출하도록 제1 부 탄성 부재(35)의 복원력이 인가됨으로써 제1 부 규제 부재(34)는 배출 방향[스러스트 방향(X)]으로 위상 로크부(30)에 대해 이동한다. 이로써, 제1 주 규제 부재(32)는 복원력이 인가됨으로써 회전 위상을 로크한다. 또한, 진각 연통 통로(201)는 연통 챔버(313)를 통해 지각 연통 통로(202)와 연통된다. 이 방식으로, 진각 챔버(22, 23, 24)는 지각 챔버(26, 27, 28)와 연통된다. 진각 챔버(22, 23, 24) 및 지각 챔버(26, 27, 28)는 통상적으로 개방되는 공기 구멍(203)과 연통된다. 여기서, 진각 챔버(22, 23, 24) 및 지각 챔버(26, 27, 28) 사이의 압력차는 연통에 의해 제거된다. 베인 로터(14)에 가해진 유압 회전 토크가 제거된다.
또한, 로크 리세스부(152)와 제1 규제 리세스부(151)를 포함하는 로크 구멍은 저속 회전에 의해 제1 주 규제 부재(32)의 돌출 동작을 허용하는 복수의 단차를 구비한다. 그러한 돌출 동작은 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)에 대응하는 끼워맞춤 위치를 지나 진각되는 것을 억제한다.
가령, 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)로 끼워맞춤되지 않고 로크 리세스부(152)를 지나 진각될 때, 베인(141, 142)에 의해 야기된 유압 진각 토크가 소실되고, 코일 스프링(100)에 의해 야기된 진각 토크가 또한 로크 위상에 대한 진각 측에서 소실된다. 본 상태에서, 베인 로터(14)는 도 4에 도시된 캠축(2)의 평균 토크가 인가됨으로써 지각된다. 또한, 베인 로터(14)는 캠 토크 변동의 양의 성분이 인가됨으로써 로크 위상으로부터 지각측으로 이동된다. 따라서, 본 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 메커니즘에서, 회전 위상의 로크 동작은 제1 주 규제 부재(32)에 의해 또 다시 자동적으로 실행될 수 있다. 이로써, 회전 위상 로크 제어가 더욱 확실하게 실시될 수 있다.
(I-2) 내연 기관의 시동[제1 영역(Rl)]
내연 기관의 시동 전에, 작동액은 아직 공급되지 않는다. 그러한 상태에서, 공기가 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 본체, 공급원으로서의 펌프(4)의 공급 통로 등에 함유된다. 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 내연 기관이 시동될 때, 제어 밸브(60)의 스풀(70)은 스풀 기점 위치에 있다. 본 상태에서, 진각 포트(661)는 주 공급 포트(664)와 연통되고, 작동액은 펌프(4)로부터 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각으로 공급된다. 또한, 위상 로크부(30)에서, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 부 탄성 부재(35)의 복원력이 인가됨으로써 로크 챔버(31)로부터 작동액을 배출하고, 제1 주 규제 부재(32)는 복원력이 인가됨으로써 회전 위상을 로크한다. 또한, 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)는 연통 챔버(313)와 연통된다.
따라서, 내연 기관이 운전을 시동하고, 펌프(4)가 작동액의 공급을 개시한다. 본 상태에서, 작동액은 주 공급 통로(50)를 통해 주 공급 포트(664)로 유동된다. 작동액은 또한 스풀(70)의 외주면 주위를 통과한다. 따라서, 작동액은 진각 포트(661)로부터 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된다. 진각 챔버(22)로 공급된 작동액은 진각 연통 통로(201), 연통 챔버(313), 지각 연통 통로(202), 지각 챔버(26), 지각 포트(662), 제2 드레인 포트(704b), 연통 통로(704), 배기 통로(53) 및 오일통(6)을 통해서 이 순서대로 유동된다. 이 방식으로, 펌프(4)에 의해 공급된 작동액이 신속하게 순환된다. 이로써, 순환로 내에 함유된 공기가 작동액으로 대체되고 배출된다.
전술한 바와 같이, 내연 기관의 시동시에, 작동액 순환 작동이 밸브 타이밍 조정 장치(1)를 통해 신속하게 작동액을 순화시키도록 수행된다. 이로써, 밸브 타이밍 조정 장치(1)를 시동하는 대기 시간이 단축될 수 있다. 또한, 내연 기관이 필요로 하는 위상 작동이 신속하게 실행될 수 있다. 더욱이, 내연 기관의 시동시에, 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)에 끼워맞춤되지 않는 상태에서 내연 기관이 정지될 수 있다. 그러한 상태에서도, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 주 규제 부재(32)의 상태와 무관하게 제1 부 탄성 부재(35)의 복원력이 가해짐으로써 지각 연통 통로(202)와 진각 연통 통로(201)를 연통하는 위치에 있다. 따라서, 제1 부 규제 부재(34)는 작동액을 순환로로 신속하게 순환시키도록 순환로를 확보할 수 있다.
또한, 작동액의 순환 작동의 개시 후에, 제어 회로(92)는 스풀(70)을 스로틀 영역(I-1)으로 이동시키도록 제어한다. 스풀(70)의 이동에 수반하여, 제1 스로틀부(710) 및 제1 슬리브측 돌출부(669) 사이의 거리는 작아진다. 이로써, 포트 사이의 통로 면적이 감소되고, 작동액의 순환 유동이 규제된다. 이 방식으로, 작동액의 순환 유동이 내연 기관의 시동 개시 전에 순환 유동보다 더 적도록 규제된다. 이로써, 작동액 순환 작동은 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 신속한 개시를 확보하도록 소량의 순환 유동에 의해 유지될 수 있다. 따라서, 펌프(4)의 작동 부하가 감소될 수 있다.
(II) 진각 작동[진각 영역(Ra)]
예를 들어, 내연 기관은 저속 또는 중속으로 작동되고 고부하가 인가될 때 비교적 큰 엔진 토크를 요구한다. 그러한 상태에서, 제어 회로(92)는 제어 밸브(60)의 구동원 제어를 실행하도록 구동원(90)을 통전한다. 이로써, 제어 회로(92)는 도 9에 도시된 진각 영역(Ra)으로 이동되도록 스풀(70)을 제어한다.
따라서, 로크 작동(I-1)에 수반하여, 진각 포트(661)가 주 공급 포트(664)와 연통되고, 작동액은 펌프(4)로부터 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각으로 공급된다. 또한, 지각 포트(662)는 제2 드레인 포트(704b)와 연통되고, 작동액은 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배기 통로(53)로 배출된다. 또한, 로크 통로(200)를 통해 로크 챔버(31)와 연통되는 로크 포트(663)와 부 공급 통로(52)를 통해 펌프(4)와 연통되는 부 공급 포트(665)가 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다.
작동액이 로크 챔버(31)로 공급됨에 따라, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 부 탄성 부재(35)의 복원력에 대항하여 후퇴 방향(Y)으로 이동된다. 이로써, 대직경 지지부(312)의 바닥면은 끼워맞춤부(341)를 후퇴 방향(Y)으로 압박한다. 따라서, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)로부터 후퇴되어, 로크가 해제된다. 이 방식으로, 진각 챔버(22, 23, 24)가 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 차단된다. 또한, 진각 챔버(22, 23, 24) 및 지각 챔버(26, 27, 28)는 상시 개방된 공기 구멍(203)으로부터 차단된다.
전술한 바와 같이, 스풀(70)이 진각 영역(Ra)에 있을 때, 작동액이 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 공급되고, 작동액을 로크 챔버(31)로 공급함으로써 제1 주 규제 부재(32)가 해제된 상태에서 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배출된다. 예를 들어, 스풀(70)은 도 5에서 로크 영역(Rl)의 측면에서 진각 영역(Ra)의 한계 위치로 이동된다. 이로써, 작동액의 순환 유동은 진각 영역(Ra)에서 최대 통로 면적을 통해 포트(661, 664) 사이에서 최대값이 된다. 그러므로, 밸브 타이밍이 신속하게 진각이 될 수 있다.
스풀(70)이 제2 영역(Rf)에서 제어될 때, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 해제 상태에서 유지될 필요가 있다. 특히, 회전 위상이 진각측으로 변화되는 진각 영역(Ra)에서, 회전 위상이 지각측으로 변화되는 지각 영역(Rr)에서 또는 회전 위상이 진각 영역(Ra) 및 지각 영역(Rr) 사이에서 유지되는 보유지지 영역(Rh)에서, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 해제 상태에서 유지될 필요가 있다.
그러나, 예를 들어, 진각 영역(Ra)에서 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 진각 작동은 내연 기관이 운전 상태일 때 실행될 수 있다. 그러한 상태에서, 베인(141)에 음의 토크를 수용하도록 캠축(2)의 토크 변동 성분이 가해질 때, 베인(141)은 진각 챔버(22)의 체적을 증가시키도록 진각 방향으로 이동된다. 따라서, 진각 챔버(22)에서 압력이 감소된다. 이로써, 작동액은 펌프(4)로부터 압력이 낮아진 진각 챔버(22)로 유동된다. 또한, 작동액은 부 공급 포트(665)로부터 부 공급 통로(52)를 통해 분기부(51)를 향해 이동되어진다. 작동액의 이동에 따라, 위상 로크 부(30)의 제1 부 규제 부재(34)는 스러스트 방향(X)으로 이동된다. 결과적으로, 제1 주 규제 부재(32)의 로크 해제 상태가 유지되지 않을 수 있다. 본 상태에서, 베인(141)의 회전 위상이 변화될 때, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152) 또는 제1 규제 리세스부(151)로 돌출될 수 있다. 결과적으로, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152) 또는 제1 규제 리세스부(151)에 걸려서 베인(141)의 회전 위상의 원활한 변화를 방해할 수 있다.
예컨대, 미국 특허 2002/0139332 A1에 개시된 장치에서, 위상 제어를 위한 스풀 밸브가 위상 로크를 위한 로크 유닛 근처에 배치되는 것이 고안되어 있다. 특히, 위상 제어를 위한 스풀 밸브가 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 베인 로터와 같이 주 본체 내에 수용될 때, 스풀 밸브는 로크 유닛 근처에 위치한다. 따라서, 작동액의 맥동은 로크 챔버와 스풀 밸브를 연통하는 로크 통로를 통해 로크 챔버로 용이하게 전달된다. 그 경우에, 작동액의 맥동은 로크 유닛의 작동에 악영향을 미쳐서 밸브 타이밍 조정 장치의 적절한 조정 동작을 방해한다.
그러한 문제점에 비추어, 본 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치(1)에서, 작동액 공급원의 하류측의 분기부(51)에서 주 공급 통로(50)로부터 분기된 부 공급 통로(52)에 부 체크 밸브(520)가 공급된다. 부 체크 밸브(520)는 리드(lead) 형상의 밸브 요소를 포함한다. 부 체크 밸브(520)는 작동액이 부 공급 포트(665)로부터 분기부(51)로 유동하는 것을 저지한다. 이로써, 부 체크 밸브(520)의 역류 방지 기능은 제1 주 규제 부재(32)의 로크 해제 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 밸브 타이밍이 제2 영역(Rf)에서 신속하게 조정될 수 있다.
또는, 예를 들어, 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 진각 작동은 내연 기관이 운전 상태에 있을 때 수행될 수 있다. 그 상태에서, 밸브(141)가 양의 토크를 수용하도록 캠축(2)의 토크 변동 성분이 가해질 때, 베인(141)은 진각 챔버(22)의 체적을 감소시키도록 지각 방향으로 이동된다. 결과적으로, 진각 챔버(22) 내의 압력이 증가된다. 작동액은 압력이 증가된 진각 챔버(22)로부터 펌프(4)로 유동되어진다. 그러나, 그러한 작동액의 유동은 주 공급 통로(50)에서 주 공급 포트(664) 및 펌프(4) 사이에 제공된 주 체크 밸브(500)에 의해 저지된다. 또한, 작동액의 역류를 방지하는 주 체크 밸브(500)의 작동은 분기부(51), 부 공급 통로(52) 및 로크 통로(200)를 통해 유압이 전달되게 하고 로크 챔버(31) 내의 제1 부 규제 부재(34)를 후퇴 방향(Y)으로 이동시킨다. 그러나, 주 체크 밸브(500)의 작동에 의해 야기된 유압은 제1 주 규제 부재(32)의 해제 상태를 유지하도록 작용된다. 그러므로, 그러한 주 체크 밸브(500)의 작동은 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 작동에 악영향을 주지 않는다.
(III) 보유지지 작동[보유지지 영역(Rh)]
예를 들어, 내연 기관은 차량의 가속 페달이 일정 위치에 있을 때 안정 운전시이다. 그 상태에서, 제어 회로(92)는 구동원(90)을 통전하여 제어 밸브(60)의 구동 제어를 수행한다. 이로써, 제어 회로(92)는 스풀(70)을 도 10에 도시된 보유지지 영역(Rh)로 이동하도록 제어한다.
그 결과로써, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각과 연통되는 진각 포트(661)는 다른 포트들과 차단된다. 따라서, 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각으로의 작동액의 공급이 중지되고, 작동액은 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각에 축적된다. 또한, 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 지각 챔버(26, 27, 28)의 각각과 연통되는 지각 포트(662)는 다른 포트들과 차단된다. 따라서, 지각 챔버(26, 27, 28) 각각으로의 작동액의 공급이 중지되고, 작동액은 지각 챔버(26, 27, 28)의 각각에 축적된다. 또한, 진각 작동(II)에 따라, 로크 포트(663), 주 공급 포트(664) 및 부 공급 포트(665)가 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다.
전술한 바와 같이, 스풀(70)이 보유지지 영역(Rh)에 있을 때, 진각 작동(II)과 유사하게 작동액을 로크 챔버(31)로 공급함으로써 제1 주 규제 부재(32)가 해제된 상태에서 작동액은 각각의 진각 챔버(22, 23, 24) 및 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로 공급된다. 이 방식으로, 밸브 타이밍이 유지될 수 있다.
(IV) 지각 작동[지각 영역(Rr)]
예를 들어, 내연 기관은 저부하가 인가될 때 비교적 작은 엔진 토크를 요구한다. 그 상태에서, 제어 회로(92)는 구동원(90)을 통전하여 제어 밸브(60)의 구동 제어를 수행한다. 이로써, 제어 회로(92)는 스풀(70)을 도 11에 도시된 지각 영역(Rr)으로 이동하도록 제어한다.
그 결과, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각과 연통하는 진각 포트(661)와, 배기 통로(53)와 연통하는 배출 개구(666)는 제1 드레인 포트(704a) 및 연통 통로(704)를 통해 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 배출된다. 또한, 통로(45, 46, 47, 48) 및 주 공급 포트(664)를 통해 지각 챔버(26, 27, 28)의 각각과 연통하는 지각 포트(662)와, 펌프(4)와 연통하는 주 공급 포트(664)는 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 펌프(4)로부터 지각 챔버(26, 27, 28) 각각으로 공급된다. 또한, 진각 작동(II)에 수반하여, 로크 포트(663) 및 부 공급 포트(665)가 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다.
전술한 바와 같이, 스풀(70)이 지각 영역(Rr)에 있을 때, 제1 주 규제 부재(32)의 로크를 해제하도록 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다. 따라서, 제1 주 규제 부재(32)의 로크가 진각 작동(II) 및 보유지지 작동(III)과 유사하게 해제되는 상태에서, 작동액이 지각 챔버(26, 27, 28)의 각각으로 공급되고, 작동액이 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 배출된다. 예를 들어, 스풀(70)은 도 5에서 제2 방향(Y)으로 가동 범위의 단부(가동 단부)인 지각 영역(Rr)의 한계 위치로 이동된다. 이로써, 작동액의 순환 유동이 지각 영역(Rr)에서 최대 통로 면적을 통해 포트(662, 664) 사이에서 최대가 된다. 따라서, 밸브 타이밍이 신속하게 지각으로 될 수 있다.
내연 기관이 정지될 때, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 리세스부(152)로 통상적으로 끼워맞춤되고 다음 시동을 위한 준비를 위해 로크 리세스부(152)에 보유지지된다. 그러나, 이상이 발생한 때에는 로크 리세스부(152)가 제1 주 규제 부재(32)에 의해 로크되지 않은 상태에서 제1 주 규제 부재(32)가 보유 지지될 수 있다. 그 경우에, 특히, 베인 로터(14)의 최대 지각 위치 시에 내연 기관이 정지될 때, 흡기 밸브의 폐쇄 위상이 지각되고, 압축비가 감소된다. 그 결과, 온도가 감소함에 따라, 내연 기관의 시동 성능이 손상될 수 있다. 따라서, 내연 기관의 시동시에 가능한 빨리 회전 위상을 시동 위상으로 복귀시키는 것이 바람직하다. 내연 기관의 시동시에 크랭크 작동에서 캠 토크가 변동된다. 본 실시예에서, 회전 위상은 크랭크 작동에서 음의 토크를 사용함으로써 시동 위상으로 자체 복귀될 수 있다.
특히, 제어 밸브(60)의 스풀(70)이 기점 위치에 있을 때 그리고 제1 주 규제 부재(32)가 도 7a에 도시된 바와 같이 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)에 끼워맞춤되지 않을 때, 내연 기관의 시동시에 크랭크 작동에서 캠 토크 변동의 음의 토크 성분이 가해짐으로써 베인 로터(14)가 진각 방향으로 변동된다. 작동 유체의 온도가 낮은 경우는, 작동액의 점성이 높다. 그 상태에서, 진각 챔버(22)의 체적을 증가시키기 위해 베인 로터(14)가 진각 방향으로 변동될 때에도, 펌프(4)로부터 작동액의 공급이 불충분해질 수 있다. 그 결과, 진각 챔버(22)의 내부 압력이 대기압 이하로 될 수 있다. 그 경우, 음의 토크가 가해지는 주기에서 진각측으로의 베인 로터(14)의 변동이 작아질 수 있다. 따라서, 베인 로터(14)는 캠 토크 변동 사이클에서 양의 토크가 인가되는 주기에서 최지각으로 다시 복귀될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 주 규제 부재(32)가 끼워맞춤되지 않는 경우에도, 제1 부 규제 부재(34)는 복원력이 인가됨으로써 작동액을 로크 챔버(31)로부터 배출한다. 또한, 제1 부 규제 부재(34)는 진각 챔버(22)와 지각 챔버(26)를 공기 구멍(203)과 연통되도록 작동된다. 이 경우, 진각 챔버(22)의 내부 압력이 크랭크 작동에서 음의 토크로 인해 대기압 이하로 될 때, 대기가 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)를 통해 공기 구멍(203)으로부터 진각 챔버(202)로 공급될 수 있다. 따라서, 음의 토크가 가해지는 주기에서 진각측에서 베인 로터(14)의 변동이 커지게 된다.
제1 규제 리세스부(151)는 로크 위상으로 진각 방향으로 연장되도록 전방판(15)의 측면에서 위상 로크부(30)에 제공된다. 로크 리세스부(152)는 전방판(15)의 측면에서 위상 로크부(30)에 제공된다. 로크 리세스부(152)는 제1 규제 리세스부(151)에 대해 진각측 상에 형성된 깊은 바닥부이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 베인 로터(14)가 진각측으로 변동될 때, 제1 주 규제 부재(32)는 낮은 바닥부인 제1 규제 리세스부(151)로 먼저 돌출된다. 이로써, 캠 토크 변동의 양의 토크가 가해지는 경우에도, 제1 주 규제 부재(32)는 베인 로터(14)가 최지각 측으로 복귀되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 음의 토크가 가해지는 다음의 주기에서, 베인 로터(14)는 도7b에 도시된 기점 위상으로부터 진각측으로 더욱 변동된다. 본 작동이 반복되고, 베인 로터(14)는 엔진 시동에 적합한 크랭크 작동에서 도 7c에 도시된 로크 위상으로 진각 작동된다.
본 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치는 제1 부 규제 부재(34)와 제1 부 탄성 부재(35)를 포함한다. 제1 부 규제 부재(34)는 로크 유닛으로 기능하고, 압력 수용부(340) 및 끼워 맞춤부(320)을 포함한다. 압력 수용부(340)는 제1 주 규제 부재(32)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동될 수 있도록 베인 로터(14) 내에 수용된다. 압력 수용부(340)는 로크 챔버(31)로 공급된 작동액으로부터 후퇴 방향으로 압력이 인가된다. 끼워맞춤부(320)는 후퇴 방향으로 제1 주 규제 부재(32)와 끼워맞춤되고 스러스트 방향으로 제1 주 규제 부재(32)로부터 이격된다. 제1 부 탄성 부재(35)는 제1 부 규제 부재(34)를 스러스트 방향으로 바이어스시킨다.
본 구조에서, 작동액은 내연 기관의 운전과 함께 펌프(4)로부터 공급되고, 공급된 작동액은 로크 챔버(31)로 공급된다. 최진각 위상 및 최지각 위상 사이의 규제 위상 내에서 회전 위상이 규제되도록 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)로 삽입되기 전에, 내연 기관은 로크가 정지되도록 할 수 있다. 그 상태에서, 로크 챔버(31)로 공급된 작동액의 압력이 감소된다. 그 결과, 압력 수용부(340)에 위치한 제1 부 규제 부재(34)에는 로크 챔버(31) 내에서 작동액으로부터 후퇴 방향으로 압력이 가해진다. 따라서, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 부 탄성 부재(35)로부터 바이어스됨으로써 스러스트 방향으로 이동된다. 본 상태에서, 제1 부 규제 부재(34)가 후퇴 방향으로 끼워맞춤부(320)를 통해 끼워맞춤되는 제1 주 규제 부재(32)는 제1 부 규제 부재(34)와 함께 이동되도록 제1 주 탄성 부재(33)로부터 바이어스된다. 따라서, 제1 주 규제 부재(32)는 특히 규제 위상과 다른 회전 위상으로 하우징(11)의 내부면과 접촉된다. 이로써, 제1 주 규제 부재(32)는 하우징(11)에 대해 이동될 수 없도록 하우징(11)의 내부면과 접촉된다. 그러한 상태에서도, 제1 부 탄성 부재(35)로부터 바이어스된 제1 부 규제 부재(34)는 압력 수용부(340)를 통해 로크 챔버(31) 내의 잔존 작동액을 밀어내도록 이동된다. 동시에, 제1 부 규제 부재(34)는 끼워맞춤부(320)로부터 이격되도록 제1 주 규제 부재(32)에 대해 스러스트 방향으로 이동가능하다. 이 방식으로, 내연 기관이 시동되는 크랭크 작동에서, 제1 주 규제 부재(32)를 로크 리세스부(152)로 삽입하도록 크랭크 작동에 의해 야기된 변동 토크를 인가함으로써 회전 위상이 규제 위상으로 변화된다. 따라서, 제1 주 규제 부재(32)의 끼워맞춤부(320)는 로크 챔버(31) 내의 잔존 작동액에 상관없이 고속으로 스러스트 방향으로 이동될 수 있다. 그러므로, 회전 위상은 위상 로크 성능을 향상시키도록 더 확실하게 로크될 수 있다. 저온 환경에서도, 제1 주 규제 부재(32)를 로크 리세스부(152)로 신속하고 안정되게 삽입함으로써 회전 위상이 규제 위상으로 규제될 수 있다. 따라서, 엔진 시동 성능이 확보될 수 있다.
또한, 제1 부 규제 부재(34)는 제1 주 규제 부재(32)의 외주면에 끼워맞춤되도록 구성된다. 베인 로터(14)는 제1 주 규제 부재(32)의 외주면을 지지하도록 소직경 지지부(311)를 구비한다. 제1 부 규제 부재(34)는 제1 부 규제 부재(34) 내에서 소직경 지지부(311)와 대향된 압력 수용부(340)와 로크 챔버(31)를 형성한다.
본 구조에서, 로크 챔버(31)로 공급된 작동액의 압력은 제1 주 규제 부재(32)에 인가되기 어렵다. 따라서, 로크 챔버(31) 내에 잔존하는 작동액은 스러스트 방향(X)으로 제1 주 규제 부재(32)의 이동을 저해하지 않을 수 있다. 따라서, 회전 위상 로크의 성능이 확보될 수 있다. 크랭크 작동의 수행에 의한 내연 기관의 시동시에, 작동액이 로크 챔버(31) 내에 잔존하는 경우에도, 그러한 잔존 작동액은 스러스트 방향(X)으로 이동하는 제1 주 규제 부재(32)의 속도를 낮추는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 제1 주 규제 부재(32)를 로크 리세스부(152)로 삽입하도록 회전 위상이 규제 위상으로 변화되는 경우, 저온 환경하에서도 제1 주 규제 부재(32)의 신속한 이동이 확실하게 확보될 수 있다. 이로써, 엔진 시동 성능이 저온 환경하에서 확실하게 확보될 수 있다.
베인(141)은, 대직경 지지부(312)의 외부면과 연통하는 대직경 지지부(312)의 내부면에 개방되고 외부 공기를 수용 및 배출하도록 구성된 공기 구멍(203)을 구비한다. 후퇴 방향(Y)으로의 제1 부 규제 부재(34)의 단부는, 제1 부 규제 부재(34)의 단부가 연통 챔버(313)로부터 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)를 차단하는 차단 위치에서보다 스러스트 방향(X)으로 이동한다. 이로써, 공기 구멍(203)은 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)의 양쪽에 연통된다.
이 방식으로, 스러스트 방향(X)으로 이동되는 제1 주 규제 부재(32)에 의해 회전 위상이 로크되기 전에 내연 기관이 정지되는 경우, 제1 부 규제 부재(34)는 공기 구멍(203)이 연통 통로와 연통되도록 차단 위치보다도 스러스트 방향(X)으로 이동한다. 그러한 연통 상태하에서, 내연 기관이 시동되는 크랭크 작동에서 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26) 중 하나에 작동액이 잔존하는 경우, 그 하나의 챔버에 잔존하는 작동액은 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26)의 양쪽과 연통되는 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)를 통해 다른 하나의 챔버로 이동될 수 있다. 또한, 시동시에, 작동액의 열화, 저온 상태 등으로 인해 작동액의 점성이 높고 그러한 작동액이 이동되기 어려운 경우에도, 공기는 공기 구멍(203)을 통해 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26)로 공급될 수 있다. 그러므로, 회전 위상이 규제 위상으로 변경되는 경우 및 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)로 삽입되는 경우에, 다음의 조건들이 제한될 수 있다: 진각 챔버(22) 또는 지각 챔버(26) 내의 잔존 작동액으로 인한 회전 위상 변화의 속도 저하, 및 크랭크 작동하에서 변동 토크에 의해 야기된 체적 증가로 인한 진각 챔버(22) 또는 지각 챔버(26)에 야기된 음압으로 인한 회전 위상 변화의 속도 저하. 따라서, 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 시동 성능이 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)로 삽입되기에 필요한 회전 위상을 신속하게 변화시키도록 향상될 수 있다.
제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)로부터 후퇴될 때, 제1 부 규제 부재(34)는 후퇴 방향(Y)으로 연통 통로들 사이의 연통 위치보다도 차단 위치로 이동된다. 이로써, 진각 연통 통로(201)는 지각 연통 통로(202)로부터 차단될 수 있다. 따라서, 그러한 차단 상태에서 작동액을 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26) 중 하나로 공급함으로써 밸브 타이밍이 제어될 때, 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)를 통한 서로로부터의 작동액의 누출이 억제될 수 있다. 따라서, 밸브 타이밍 조정의 응답성이 향상될 수 있다.
또한, 공기 구멍(203)의 개방 면적은 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)의 개방 면적보다 더 클 수 있다. 이 경우에, 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)와 공기 구멍(203)이 연통되도록 스러스트 방향(X)으로 이동되는 제1 부 규제 부재(34)에 의해 형성된 연통 경로에 있어서, 공기의 유동 저항이 작동액의 유동 저항보다 더 작아진다. 따라서, 공기 구멍(203)이 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)와 연통되는 상태하에서 내연 기관이 시동될 때의 크랭크 작동에서, 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)와 각각 연통하는 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26)로부터 작동액이 누출되는 것이 방지된다. 이로써, 공기가 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26)로 용이하게 공급될 수 있다. 그러므로, 회전 위상이 규제 위상으로 변화될 때 그리고 제1 주 규제 부재(32)가 로크 리세스부(152)로 삽입될 때, 회전 위상의 속도 변화가 향상되고 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 시동 성능이 향상될 수 있다.
본 실시예의 밸브 타이밍 조정 장치(1)에 따르면, 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동의 양자는 제1 영역(Rl) 내의 스로틀 영역에서 교축된다. 회전 위상은 도 4에 도시된 캠 토크 변동이 커지는 상태에서 로크될 수 있다. 그 상태에서, 베인 로터(14)의 변동에 의해 작동액이 지각 챔버(26)로부터 배출되고 공기가 지각 챔버(26)로 유동되는 경우에도, 로크가 후속되는 상태에서 스로틀 영역에서 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동의 양자를 교축함으로써 회전 위상의 변화가 억제될 수 있다. 또한, 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)는 진각 챔버(22)와 지각 챔버(26)가 연통되도록 제공된다. 본 구조에서, 스로틀 영역에서 진각 공급 유동에 추가하여 지각 드레인 유동을 교축함으로써 진각측으로의 베인 로터(14)의 느린 위상 변화가 더욱 조장될 수 있다.
밸브 타이밍 조정 장치(1)는, 캠축(2)으로부터 전달되고 평균적으로 지각측으로 편심적으로 가해지는 평균 변동 토크보다 더 큰 바이어스력을 인가하는 보조 스프링으로서 코일 스프링(100)을 더 포함한다. 코일 스프링(100)은 변동 토크에 대항하여 진각측으로 베인 로터(14)를 바이어스시킨다. 본 구조에서, 중간 위상에 대해 지각측에 있는 경우에, 코일 스프링(100)은 내연 기관의 정지시에 코일 스프링(100)의 바이어스력에 의해 회전 위상을 중간 위상으로 변화시킬 수 있다. 반면에, 중간 위상에 대해 진각측에 있는 경우에, 평균적으로 지각측으로 편심 작용되는 변동 토크를 이용함으로써 내연 기관의 정지시에 회전 위상이 중간 위상으로 변화될 수 있다. 본 구조에서, 내연 기관은 시동시에 있어서 양측으로부터 회전 위상을 제어함으로써 확실하게 시동될 수 있다.
또한, 밸브 타이밍 조정 장치(1)에 있어서, 스풀(70)은 스풀(70)의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된 환형 제1 스로틀부(710)를 구비한다. 진각 공급 통로는 진각 챔버(22)와 연통하는 진각 포트(661)와 주 공급 포트(664)를 연통시키도록 제1 스로틀부(710)와 슬리브부(66) 사이에 형성된다. 진각 공급 통로의 단면적은 제1 방향(X)으로 스풀(70)의 가동 단부에 있는 경우에 비해서 스로틀 영역에 있는 경우에 더 작도록 제어된다. 본 구조에서, 스로틀 영역은 환형 제1 스로틀부(710)를 공급함으로써 제1 영역(Rl)에 형성된다. 제1 스로틀부(710)는, 제1 스로틀부(710) 및 스풀(70) 사이에 진각 공급 통로의 단면적을 형성함으로써 진각 공급 유동이 바람직한 스로틀 유동으로 얻어지도록 스풀(70) 내에 형성될 수 있다. 따라서, 높은 생산성의 밸브 타이밍 조정 장치(1)가 제공될 수 있다.
또한, 스풀(70)은 스풀(70)의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된 환형 제2 스로틀부(711)를 구비한다. 지각 드레인 통로는 지각 챔버(26)와 연통하는 지각 포트(662)가 배출 개구(666, 667)와 연통하도록 제2 스로틀부(711) 및 스풀(70) 사이에 형성된다. 지각 드레인 통로의 단면적은 스풀(70)이 제1 방향(X)의 가동 단부에 있는 경우에 비해 스로틀 영역에 있는 경우에 더 작아지도록 제어된다.
본 구조에서, 스로틀 영역은 환형 제2 스로틀부(711)를 제공함으로써 제1 영역(Rl)에 형성된다. 제2 스로틀부(711)는, 제2 스로틀부(711) 및 스풀(70) 사이에 지각 드레인 통로의 단면적을 형성함으로써 지각 드레인 유동이 바람직한 스로틀 유동으로 얻어지도록 스풀(70) 내에 형성될 수 있다. 따라서, 스로틀 영역에서 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동을 교축하도록 구성된 높은 생산성의 밸브 타이밍 조정 장치(1)가 제공될 수 있다.
(제2 실시예)
제1 실시예의 변형예로서 제2 실시예가 도 12 및 도 13을 참조하여 설명된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 실시예는 다음의 2가지 구조에서 제1 실시예와 다르다. 먼저, 제1 실시예의 위상 로크부(30)에 대해서, 제2 실시예의 위상 로크부(30A)는 단일 핀인 제1 규제 부재(32A)이다. 다음으로, 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)는 제공되지 않는다.
(제1 규제 및 로크 구조)
제2 실시예의 제1 수용 구멍(310)은 제1 금속 규제 부재(32A) 및 제1 탄성 부재(33A)를 수용한다. 제1 탄성 부재(33A)는 제1 규제 부재(32A)를 전방판(15)으로 바이어스시키도록 탄성 변형될 때 복원력을 생성하는 금속 압축 코일 스프링을 포함한다. 로크 챔버(31)는 전방판(15)의 내부면과 전방판(15)의 측면 상의 환형 돌출부(320A)의 외부면 사이에 형성된 환형 공간이다. 환형 돌출부(320A)는 축방향으로 제1 규제 부재(32A)의 중간부에 형성된다. 베인(141)은, 대직경 지지부(312)의 외부와 연통하는 대직경 지지부(312)의 내부면에 개방되고 외부 공기를 수용 및 배출하도록 구성된 공기 구멍(203A)을 구비한다. 공기 구멍(203A)은 제1 수용 구멍(310)의 내부면과 전방판(15)에서 반대 방향 측 상의 돌출부(320A)의 외부면 사이에 형성된 환형 공간과 외부를 연통시킨다.
제1 규제 부재(32A)의 외주면은 소직경 지지부(311)에 의해 미끄럼 가능하게 지지된다. 돌출부(320A)의 외주면은 대직경 지지부(312)의 내부면에 의해 미끄럼 가능하게 지지된다. 따라서, 제1 규제 부재(32A)는 축방향으로 전후로 이동가능하다. 제1 규제 부재(32A)는 전방판(15)의 측면과 전방판(15)의 반대 측면을 상시 연통시키는 관통 구멍(321)을 형성하는 내부 원주면을 구비한다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 제1 규제 부재(32A)는 로크 위상을 포함하는 규제 위상 영역에 있을 때 스러스트 방향(X)으로 이동되고 하우징(11)의 제1 규제 리세스부(151)로 삽입된다. 이 방식으로, 도 13b에 도시된 바와 같이, 제1 규제 리세스부(151)로 삽입되는 제1 규제 부재(32A)는 지각측 상의 제1 규제 리세스부(151)의 단부에 의해 형성된 규제 스톱퍼(151a)에 의해 보유지지된다. 이로써, 지각측으로의 회전 위상의 변화는 지각측 상의 규제 위상의 한계인 제1 규제 위상에서 규제된다. 반면에, 제1 규제 리세스부(151)로 삽입되는 제1 규제 부재(32A)는 진각측 상의 제1 규제 리세스부(151)의 단부에 의해 형성된 규제 스톱퍼(151b)에 의해 보유지지된다. 이로써, 진각측 상의 회전 위상의 변화가 로크 위상에서 규제된다.
도 13c에 도시된 바와 같이, 제1 규제 부재(32A)는 로크 위상에 있을 때 스러스트 방향(X)으로 이동되고 하우징(11)의 로크 리세스부(152)로 삽입된다. 이 방식으로 로크 리세스부(152)로 삽입된 제1 규제 부재(32A)는 로크 리세스부(152)로 끼워맞춤된다. 이로써, 제1 주 규제 부재(32)는 로크 위상에서 회전 위상을 로크하도록 진각측 및 지각측 양측상에서 회전 위상의 변화를 규제한다.
또한, 제1 규제 부재(32A)는 로크 위상을 포함하는 규제 위상 영역에 있을 때 후퇴 방향(Y)으로 이동한다. 이로써, 제1 주 규제 부재(32)는 하우징(11)의 제1 규제 리세스부(151) 및 로크 리세스부(152)의 양자로부터 후퇴된다. 이 방식으로, 제1 규제 부재(32A)는 리세스부(152, 151)로부터 후퇴되고 회전 위상의 임의의 변화를 허용하도록 회전 위상의 규제를 해제한다.
제1 규제 부재(32A)는 로크 챔버(31)로 노출된다. 전방판(15)의 측면 상의 제1 규제 부재(32A)의 돌출부(320A)의 외부면은 로크 챔버(31)의 작동액으로부터 후퇴 방향(Y)으로 압력이 인가된다. 이로써, 제1 규제 부재(32A)를 후퇴 방향(Y)으로 이동시키는 구동력이 발생된다.
제1 탄성 부재(33A)는 제1 수용 구멍(310)을 형성하고 전방판(15)과 반대측에 위치한 바닥면과 제1 규제 부재(32A) 사이에 개재된다. 제1 탄성 부재(33A)는 제1 수용 구멍(310)의 표면과 제1 규제 부재(32A) 사이에 가압될 때 제1 복원력을 발생시킴으로써, 제1 규제 부재(32A)를 스러스트 방향(X)으로 바이어스시킨다. 본 구조에서, 제1 탄성 부재(33A)의 제1 복원력은 최지각 위상을 포함하는 규제 위상 영역 외에 있을 때 제1 규제 부재(32A)를 스러스트 방향(X)으로 삽입시키도록 가해진다. 이로써, 도 13a에 도시된 바와 같이, 제1 규제 부재(32A)는 전방판(15)의 내부면과 접촉될 수 있다.
본 구조에서, 도 13c에 도시된 바와 같이, 하우징(11)에 대한 베인 로터(14)의 회전 위상은 제1 규제 부재(32A)가 로크 리세스부(152)로 끼워맞춤됨으로써 로크될 때 구동부(10A)에서 유지된다. 반면에, 도 13a에 도시된 바와 같이, 제1 규제 부재(32A)가 로크를 해제하도록 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)로부터 후퇴될 때, 작동액은 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급되고, 작동액은 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배출된다. 이로써, 회전 위상이 진각측으로 변화되고, 밸브 타이밍이 진각으로 된다. 로크가 해제될 때, 작동액은 지각 챔버(26, 27, 28)로 공급되고, 작동액은 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 배출된다. 이로써, 회전 위상이 지각측으로 변화되고, 밸브 타이밍이 지각으로 된다.
제2 실시예의 밸브 타이밍 조정 장치(1A)는 제1 실시예의 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)를 포함하지 않는다. 따라서, 제1 실시예에 설명된 내연 기관의 시동 작동에 있어서 작동액의 순환은 수행되지 않는다. 또한, 밸브 타이밍 조정 장치(1A)에서, 부 체크 밸브(520)는 부 공급 통로(52)에 제공되지 않는다. 따라서, 제2 실시예에서, 로크 해제 상태는 역류 방지 기능에 의해 제2 영역(Rf)에서 제어될 때 유지될 수 없다. 밸브 타이밍 조정 장치(1A)의 다른 구조는 제1 실시예의 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 대응 구조와 유사하고 유사한 작용 효과를 발휘하도록 구성된다.
(제3 실시예)
제2 실시예의 변형예로서의 제3 실시예가 도 14 내지 도 19를 참조하여 설명된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제3 실시예의 밸브 타이밍 조정 장치(1B)는 로크 영역(제1 영역)(Rl)의 스로틀 영역에서 진각 공급 유동을 교축하고 지각 드레인 유동을 교축하지 않는 제어에 있어서 제1 및 제2 실시예의 밸브 타이밍 조정 장치와 다르다. 제3 실시예에서, 도 5를 참조하여 설명된 제어는 도 14의 스로틀 영역 이외의 영역에서 수행된다. 제3 실시예의 밸브 타이밍 조정 장치(1B)는 이 방식으로 스로틀 영역에서 유동 제어를 수행한다. 따라서, 제3 실시예의 제어 밸브(60A)에서 스풀(70A) 및 슬리브부(66A)는 제1 및 제2 실시예의 대응 성분과는 다른 구조를 가진다. 제3 실시예의 위상 로크부(30A)는 제2 실시예와 유사한 구조를 가진다.
(제어부)
이하에, 제1 및 제2 실시예에서와 제어부(40A)에 제어되는 제어 밸브(60A)의 차이점이 설명된다. 도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)은 슬리브부(66A)의 내주면에 대해 미끄럼 가능하도록 형성된 복수의 환형 랜드(701, 701A, 703)를 구비한다. 랜드(701, 701A, 703)는 축방향으로 배치되고 소정의 거리로 이격되어 있다. 진각 랜드(700)는 고정부(62)로부터 가장 이격되어 있다. 진각 랜드(700)는 슬리브부(66A)에 의해 지지된다. 진각 랜드(700)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 진각 포트(661) 및 배출 개구(666) 사이의 공간 및 진각 포트(661) 및 주 공급 포트(664) 사이의 공간 중 적어도 하나에 배치된다. 지각 랜드(701A)는 진각 랜드(700)로부터 고정부(62)의 측면 상에 위치한다. 지각 랜드(701A)는 슬리브부(66)에 의해 또한 지지된다. 지각 랜드(701A)는 스풀(70)의 가동 위치에 따라 지각 포트(662) 및 주 공급 포트(664) 사이의 공간 및 지각 포트(662) 및 로크 포트(663) 사이의 공간 중 적어도 하나에 배치된다. 지각 랜드(701A)는 지각 랜드(701)가 제1 로크 랜드(702)와 일체로 되도록 제1 실시예에서 제1 로크 랜드(702)로 연장시킴으로서 형성된 구조를 가진다.
로크 랜드(703)는 지각 랜드(701A)로부터 고정부(62) 측 상에 위치한다. 로크 랜드(703)는 슬리브부(66A)에 의해 지지된다. 로크 랜드(703)는 스풀(70A)의 가동 위치에 따라 부 공급 포트(665) 및 로크 포트(663) 사이에서 이동가능하다. 제2 로크 랜드(703)는 슬리브부(66A)에 의해 지지된다. 제2 로크 랜드(703)는 스풀(70A)의 가동 위치에 무관하게 부 공급 포트(665) 및 고정부(62) 사이에 위치한다.
연통 통로(704)는 스풀(70A) 내에 형성된다. 연통 통로(704)는 또한 지각 랜드(701A) 내에 위치한 제2 드레인 포트(704b)를 구비한다. 제2 드레인 포트(704b)는 스풀(70A)의 외주면에 개방되어 있다. 연통 통로(704)는 스풀(70A)의 가동 위치에 따라 제2 드레인 포트(704b)를 통해 지각 포트(662) 및 로크 포트(663) 중 하나와 연통가능하다. 제2 드레인 포트(704b)는 또한 스풀(70A)의 가동 위치에 따라 작동액을 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배기 통로(53)로 배출하는 배출 지각 드레인 포트로서 기능한다. 제2 드레인 포트(704b)는 또한 작동액을 로크 챔버(31)로부터 로크 통로(200) 및 로크 포트(663)을 통해 통로(53)로 배출하는 배출 핀 드레인 포트로서 기능한다. 환형 제1 스로틀부(710)는 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701A) 사이에 제공된다. 제1 스로틀부(710)는 스풀(70A)의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된다. 제1 스로틀부(710)는 슬리브부(66A)의 대응 내주면과 스로틀 통로를 형성한다. 제1 스로틀부(710)는 작동액이 스풀(70A)의 축방향으로 스로틀 통로를 통해 순환할 때 유동 저항을 인가함으로써 순환 작동액의 유동을 제어하는 기능을 가진다. 제1 스로틀부(710)는 스풀(70A)의 가동 위치에 따라 주 공급 포트(664)로부터 진각 포트(661)로 순환하는 작동액의 유동을 제어하고, 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된 작동액의 유동을 제어하도록 구성된 진각 공급 스로틀부로서 기능한다.
제3 실시예의 제어 밸브(60A)는 제1 실시예에 설명된 제어 밸브(60)의 제2 스로틀부(711)를 포함하지 않는다. 본 구조에서, 제어 밸브(60A)는 제2 스로틀부(711)를 포함하지 않는다. 이로써, 도 14에 도시된 로크 영역(제1 영역)(Rl)의 스로틀 영역에서, 제어 밸브(60A)는 지각 드레인 유동을 교축함없이 실질적으로 일정한 양으로 지각 드레인 유동을 유지한다.
제1 스로틀부(710)는 스로틀 통로를 형성한다. 제1 슬리브측 돌출부(669)는 반경 방향으로 제1 스로틀부(710)에 대향하는 슬리브부(66)의 일부분에 제공된다. 본 실시예에서, 제어 밸브(60A)는 제1 실시예에 설명된 제2 스로틀부(711)를 포함하지 않는다. 대응되게, 제어 밸브(60A)는 제1 실시예에 설명된 제어 밸브(60)의 제2 슬리브측 돌출부(670)를 포함하지 않는다.
환형 핀 드레인 개폐부(712)는 제2 로크 랜드(703) 및 지각 랜드(701A) 사이에 제공된다. 핀 드레인 개폐부(712)는 스풀(70A)의 최외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된다. 핀 드레인 개폐부(712)는 스풀(70A) 내에 제공되고 슬리브부(66)의 내주면에 대해 소정의 위치에 배치된다. 스풀(70A)의 가동 위치에 따라, 핀 드레인 개폐부(712)는, 핀 드레인 개폐부(712)가 슬리브부(66A)의 내주면에 대해 미끄럼 이동하는 미끄럼 영역에 위치하거나 또는 핀 드레인 개폐부(712)가 슬리브부(66A)의 내주면과 통로를 형성하는 통로 형성 영역에 위치한다. 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 핀 드레인 개폐부(712)는 미끄럼 영역에 있을 때 제2 드레인 포트(704b)로부터 로크 포트(663)를 차단한다. 또 다르게는, 도 15 및 도 16에서와 같이, 핀 드레인 개폐부(712)는 통로 형성 영역에 있을 때 로크 포트(663) 및 제2 드레인 포트(704b) 사이의 연통을 허용한다.
본 구조에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 영역(Rl)[로크 영역(Rl)]은 스풀 기점 위치 및 스로틀 영역을 포함하는 스트로크 범위이다. 스풀 기점 위치는 제1 방향(X)으로 스풀(70)의 가동 범위의 단부이다. 스로틀 영역에서, 진각 공급 유동이 교축된다. 진각 공급 유동은 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된 작동액의 유동이다.
위상 로크부(30A)의 제1 규제 부재(32A)는 로크 영역(Rl)에서 로크 리세스부(152)에 끼워맞춤되어 하우징(11)에 대한 베인 로터(14)의 회전 위상이 유지된다. 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)은 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701A)를 가로질러 진각 포트(661)와 주 공급 포트(664)를 연통시키도록 로크 영역(Rl) 내에 있다. 로크 영역(Rl) 내의 스풀(70A)은 다른 포트들로부터 부 공급 포트(665)를 차단한다.
또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)이 스로틀 영역에 있을 때, 포트(661, 664)들 사이의 작동액의 순환 유동의 주요 인자인 통로 면적은, 스풀(70A)이 도 16에 도시된 스풀 기점 위치에 있을 때 대응 통로의 통로 면적보다 더 작도록 제어된다. 즉, 스풀(70A)이 스로틀 영역에 있을 때에 도 15에서 제1 스로틀부(710)에 의해 형성된 스로틀 통로의 개방 면적은 스풀(70A)이 스풀 기점 위치에 있을 때에 도 16에서 제1 스로틀부(710)에 의해 형성된 스로틀 통로의 개방 면적보다 더 작도록 제어된다. 따라서, 스로틀 영역에서 진각 공급 유동은 스풀 기점 위치에서 진각 공급 유동보다 더 작아서 저속 회전 속도로 위상 진각이 가능해진다. 따라서, 위상 변화가 점진적으로 수행될 수 있다.
스풀(70)의 스풀 위치가 제1 영역(Rl)에서 스풀 기점 위치로부터 스로틀 영역으로 제2 방향(Y)으로 이동됨에 따라, 제1 스로틀부(710)와 슬리브부(66A)의 제1 슬리브측 돌출부(669)의 내주면 사이의 거리가 작아진다. 따라서, 포트들 사이의 통로 면적이 감소되고, 진각 공급 유동이 또한 감소된다.
또한, 스풀(70A)이 제1 영역(Rl)에서 스풀 기점 위치로부터 스로틀 영역으로 이동될 때, 핀 드레인 개폐부(712)는 로크 포트(663) 및 제2 드레인 포트(704b) 사이의 통로 면적을 유지한다. 따라서, 핀 드레인 유동이 실질적으로 일정하다. 또한, 스풀(70A)이 스로틀 영역에서 중간 지점으로부터 제1 영역(Rl)의 단부로 제2 방향(Y)으로 이동될 때, 핀 드레인 개폐부(712)는 통로를 차단하도록 이동된다. 이로써, 포트들 사이의 통로 면적이 연속적으로 감소되고, 핀 드레인 유동이 또한 연속적으로 감소된다. 마지막으로, 핀 드레인 개폐부(712)는 제2 방향(Y)에서 단부에 있을 때 통로를 차단하고 핀 드레인 유동은 0이 된다.
스풀(70)의 스풀 위치가 제2 방향(Y)의 스로틀 영역의 단부로부터 제2 영역(Rf)으로 제2 방향(Y)으로 이동함에 따라, 제1 스로틀부(710) 및 슬리브부(66A)의 제1 슬리브측 돌출부(669)의 내주면 사이의 거리가 커진다. 따라서, 포트 사이의 통로 면적이 증가되고, 진각 공급 유동이 또한 증가된다. 제1 영역(Rl)에서, 지각 포트(662) 및 제2 드레인 포트(704b) 사이의 통로 면적은 크게 변화되지 않는다. 따라서, 지각 드레인 유동이 실질적으로 일정하다.
도 14에 도시된 바와 같이, 로크 영역(Rl)으로부터 제2 방향(Y)으로 변이되는 제2 영역(Rf)은 진각 영역(Ra), 보유지지 영역(Rh) 및 지각 영역(Rr)을 포함한다. 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 위상 로크부(30A)에서, 제2 영역(Rf)의 제1 규제 부재(32A)는 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)로부터 이격되어 이동된다. 이로써, 하우징(11)에 대한 베인 로터(14)의 회전 위상의 로크가 해제된다. 또한, 제어 밸브(60)는 회전 위상을 진각 영역(Ra), 보유지지 영역(Rh) 또는 지각 영역(Rr)으로 설정하도록 스풀(70)의 위치 제어를 수행한다. 진각 영역(Ra)에서, 회전 위상은 진각측으로 변화된다. 보유지지 영역(Rh)에서, 회전 위상은 유지된다. 지각 영역(Rr)에서, 회전 위상은 지각측으로 변화된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 로크 영역(Rl)과 유사하게, 스풀(70A)은 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701A)를 가로질러 주 공급 포트(664)와 진각 포트(661)가 연통하도록 진각 영역(Ra)으로 이동한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 스로틀부(710)에 의해 형성되고 포트(661, 664)들 사이의 작동액의 순환 유동의 주요 인자인 통로 면적은 스풀(70A)이 도 15에 도시된 바와 같이 로크 영역(Rl)에 있을 때 대응 통로의 통로 면적보다 더 크도록 제어된다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 진각 영역(Ra)에서 진각 공급 유동은 스로틀 영역에서 진각 공급 유동보다 더 커진다.
도 17에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)이 진각 영역(Ra)에 있을 때, 지각 랜드(701A) 및 제2 로크 랜드(703) 사이의 면적에서, 지각 포트(662)는 제2 드레인 포트(704b)를 통해 연통 통로(704)와 연통하고, 지각 포트(662)는 통로(704)를 통해 배출 개구(666, 667)와 연통한다. 진각 영역(Ra)에서의 스풀(70A)은 지각 랜드(701A) 및 제2 로크 랜드(703) 사이의 면적에서 부 공급 포트(665)와 로크 포트(663)를 연통되게 한다. 또한, 스풀(70)은 슬리브부(66A)에 의해 내주면 상에서 미끄럼 가능한 핀 드레인 개폐부(712)에 의해 제2 드레인 포트(704b)로부터 로크 포트(663)를 차단한다. 따라서, 로크 포트(663)는 포트(665)와 연통되는 부 공급 통로(52)를 통해 주 공급 포트(664)와 연통될 수 있다.
진각 영역(Ra)에서, 스풀 위치가 제2 방향(Y)으로 이동함에 따라, 진각 랜드(70)와 슬리브부(66A)의 제1 슬리브측 돌출부(669)의 내주면 사이의 거리가 작아진다. 따라서, 포트들 사이의 통로 면적이 감소되고, 진각 공급 유동이 감소된다. 또한, 지각 랜드(701A) 및 슬리브부(66A)의 내주면 사이의 거리가 또한 작아지고, 포트들 사이의 통로 면적이 감소된다. 따라서, 지각 드레인 유동이 감소된다. 또한, 제2 영역(Rf)에서, 스풀 위치가 제2 방향(Y)으로 이동함에 따라, 포트들 사이의 통로 면적은 진각 영역(Ra)의 중간 위치로의 제2 로크 랜드(703)의 이동에 의해 증가된다. 이어서, 포트들 사이의 통로 면적은 제2 방향(Y)으로 제2 영역(Rf)의 단부에 실질적으로 일정하게 된다. 따라서, 로크 챔버(31)로 공급된 작동액의 유동인 핀 공급 유동이 증가후에 일정하게 된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)은 제2 방향(Y)으로 진각 영역(Ra)으로부터 변이되는 보유지지 영역(Rh)으로 이동된다. 본 상태에서, 도 18에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)은 다른 포트들로부터 진각 포트(661)를 차단한다. 보유지지 영역(Rh) 내의 스풀(70A)은 다른 포트들로부터 지각 포트(662)를 차단한다.
또한, 도 19에 도시된 바와 같이, 스풀(70A)이 지각 영역(Rr)으로 이동할 때, 진각 포트(661)는 진각 랜드(700)를 통해 지각 랜드(701A)의 반대측 상의 제1 드레인 포트(704a)를 통해 배기 통로(53)와 연통한다. 스풀(70A)이 지각 영역(Rr)에 있을 때, 지각 포트(662)는 진각 랜드(700) 및 지각 랜드(701A) 사이의 면적에서 주 공급 포트(664)와 연통된다. 진각 영역(Ra)의 경우와 유사하게, 지각 영역(Rr)에서의 스풀(70A)은 지각 랜드(701A) 및 제2 로크 랜드(703) 사이의 면적에서 부 공급 포트(665)와 로크 포트(663)를 연통되게 한다. 또한, 스풀(70A)은 슬리브부(66A)의 내주면 상에서 미끄럼 가능한 핀 드레인 개폐부(712)에 의해 제2 드레인 포트(704b)로부터 로크 포트(663)를 차단한다. 따라서, 로크 포트(663)는 포트(665)와 연통되는 부 공급 통로(52)를 통해 주 공급 포트(664)와 연통될 수 있다.
(장치의 작동)
이어서, 밸브 타이밍 조정 장치(1B)의 제1 실시예와의 작동의 차이점이 설명된다.
(I-1) 로크 작동, 스로틀 영역 작동[제1 영역(Rl)]
내연 기관이 시동 작동시 또는 아이들링 작동시에 있을 때 또는 내연 기관이 정지시일 때, 작동액의 압력은 낮아진다. 그 상태에서, 제어 회로(92)는 구동원(90)을 통전하여 제어 밸브(60)를 제어하고 그에 따라 스풀(70A)을 로크 영역(Rl)[제1 영역(Rl)]으로 이동시킨다. 본 상태에서, 작동 상태가 위상 로크부(30A)의 제1 규제 부재(32A)의 로크가 해제되는 통상의 작동 상태로부터 로크 상태로 변화될 때, 제어 회로(92)는 일단 회전 위상을 로크 위상으로부터 지각측으로 변화시키도록 구동축(91)을 통해 관통 스풀(70A)을 구동한다. 제어 회로(92)는 또한 제1 영역(Rl)에서 스로틀 영역(도 15)에 대응하는 지령을 제공한다.
그 결과, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)와 연통하는 진각 포트(661)와, 펌프(4)와 연통하는 주 공급 포트(664)가 서로 연통된다. 따라서, 작동액은 펌프(4)로부터 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된다. 또한, 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)와 연통하는 지각 포트(662)와, 배기 통로(53)와 연통하는 배출 개구(666, 667)가 연통 통로(704)를 통해 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배출된다. 스로틀 영역에서 진각 공급 유동은 스로틀 영역 이외의 제1 영역(Rl)의 다른 영역에서보다 상당히 작아지도록 제어된다. 본 상태에서, 작아지도록 제어된 유동에 수반하는 진각측으로의 베인 로터(14)의 회전 속도가, 스로틀 영역 이외의 제1 영역(Rl)의 다른 영역에서의 회전 속도에 비해 상당히 점진적이고 낮아진다.
또한, 로크 통로(200)를 통해 로크 챔버(31)와 연통하는 로크 포트(663)는 연통 통로(704)를 통해 배출 개구(666, 667)와 또한 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로부터 배출된다. 베인(141)은 베인 로터(14)의 저속 회전에 따라 도 13a, 도 13b, 도 13c의 순서로 점진적으로 진각으로 된다. 또한, 제1 규제 부재(32A)는 로크 챔버(31)로부터 작동액의 유출에 따라 스러스트 방향(X)으로 이동된다. 제어 밸브(60A)에 의한 밸브 타이밍 조정 장치(1)의 점진적인 진각 이동에 있어서, 제1 규제 부재(32A)가 로크 리세스부(152)에 대응하는 회전 위상에 있을 때, 제1 규제 부재(32A)는 제1 탄성 부재(33)의 복원력이 인가됨으로써 로크 리세스부(152)로 끼워맞춤된다. 따라서, 회전 위상 로크가 완료된다.
이 방식으로, 위상 로크부(30A)의 제1 규제 부재(32A)는 제1 영역(Rl)에서 스로틀 영역의 스풀(70)의 위치에 대응하여 회전 위상을 로크한다. 또한, 밸브 타이밍 조정 장치(1B)는 교축된 유동이 공급된다. 이로써, 진각 작동은 저속 회전 속도로 수행될 수 있다. 따라서, 회전 위상은 확실하게 로크될 수 있다.
또한, 코일 스프링(100)의 복원력은 최지각 위상 및 로크 위상 사이에서 유효하다. 또한, 코일 스프링(100)은 베인 로터(14)에 캠축(2)의 평균 토크보다 더 큰 토크를 인가한다. 따라서, 베인 로터(14)는 코일 스프링(100)에 의해 로크 위상으로 진각될 수 있다. 제1 규제 부재(32A)가 로크 리세스부(152)에 대응하는 회전 위상으로 진각될 때, 제1 규제 부재(32A)는 제1 탄성 부재(33A)의 복원력이 인가됨으로써 로크 리세스부(152)에 끼워맞춤된다. 따라서, 회전 위상 로크가 완료된다.
(I-2) 내연 기관의 시동[제1 영역(Rl)]
내연 기관의 시동 전에, 작동액은 아직 공급되지 않는다. 그 상태에서, 공기는 밸브 타이밍 조정 장치(1B)의 본체 내와 공급원으로서 펌프(4)의 공급 통로 등에 포함된다. 도 14 및 도 16에 도시된 바와 같이, 내연 기관이 시동시에 있을 때, 제어 밸브(60A)의 스풀(70A)은 스풀 기점 위치에 있다. 본 상태에서, 진각 포트(661)는 주 공급 포트(664)와 연통되고, 작동액은 펌프(4)로부터 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된다. 또한, 위상 로크부(30A)에서, 제1 탄성 부재(33A)의 복원력이 인가됨으로써 제1 규제 부재(32A)가 로크 챔버(31)로부터 작동액을 배출하는 상태에서, 제1 탄성 부재(33A)의 복원력이 인가됨으로써 제1 규제 부재(32A)는 회전 위상을 로크한다.
(II) 진각 작동[진각 영역(Ra)]
예를 들어, 내연 기관은 저속 또는 중속으로 작동되고 고부하가 인가될 때 비교적 큰 엔진 토크를 요구한다. 그 상태에서, 제어 회로(92)는 구동원(90)을 통전하여 제어 밸브(60A)의 구동원 제어를 수행한다. 이로써, 제어 회로(92)는 도 17에 도시된 진각 영역(Ra)으로 이동하도록 스풀(70A)을 제어한다.
그 결과, 로크 작동(I-1)에 수반하여, 진각 포트(661)는 진각 공급 포트(664)와 연통하고, 작동액은 펌프(4)로부터 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급된다. 또한, 지각 포트(662)는 제2 드레인 포트(704b)와 연통되고, 작동액은 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로부터 배기 통로(53)로 배출된다. 또한, 로크 통로(200)를 통해 로크 챔버(31)와 연통하는 로크 포트(663)와, 부 공급 통로(52)를 통해 펌프(4)와 연통하는 부 공급 포트(665)가 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다. 로크 챔버(31)로의 작동액의 공급에 따라, 제1 규제 부재(32A)는 제1 탄성 부재(33A)의 복원력에 대항하여 후퇴 방향(Y)으로 이동된다. 따라서, 제1 규제 부재(32A)는 로크 리세스부(152) 및 제1 규제 리세스부(151)로부터 후퇴되고, 로크가 해제된다.
전술한 바와 같이, 스풀(70A)이 진각 영역(Ra)에 있을 때, 작동액을 로크 챔버(31)로 공급함으로써 제1 규제 부재(32A)의 로크가 해제되는 상태에서 작동액은 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로 공급되고 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로 배출된다. 예를 들어, 스풀(70A)은 도 14에서 로크 영역(Rl) 측 상에서 진각 영역(Ra)의 한계 위치로 이동된다. 이로써, 작동액의 순환 유동은 진각 영역(Ra)에서 최대 통로 면적을 통해 포트(661, 664)들 사이에서 최대가 된다. 따라서, 밸브 타이밍이 신속하게 진각으로 될 수 있다.
(III) 보유지지 작동[보유 영역(Rh)]
예를 들어, 내연 기관은 차량의 가속 페달이 일정한 위치에 유지될 때 통상의 작동에 있다. 그 상태에서, 제어 회로(92)는 구동원(90)을 통전하여 제어 밸브(60)의 구동 제어를 수행한다. 이로써, 제어 회로(92)는 도 18에 도시된 보유지지 영역(Rh)으로 이동시키도록 스풀(70A)을 제어한다.
그 결과, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각과 연통하는 진각 포트(661)는 다른 포트들과 차단된다. 따라서, 작동액이 진각 챔버(22, 23, 24) 각각으로 공급되는 것이 중지되고, 작동액은 진각 챔버(22, 23, 24)의 각각에 누적된다. 또한, 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 지각 챔버(26, 27, 28)의 각각과 연통하는 지각 포트(662)는 다른 포트들과 차단된다. 따라서, 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로의 작동액의 공급이 중지되고, 작동액은 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)에 누적된다. 또한, 진각 작동(II)에 따라, 로크 포트(663), 주 공급 포트(664) 및 부 공급 포트(665)는 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다.
전술한 바와 같이, 스풀(70A)이 보유지지 영역(Rh)에 있을 때, 진각 작동(II)과 유사하게 작동액을 로크 챔버(31)로 공급함으로써 제1 규제 부재(32A)의 로크가 해제되는 상태에서 작동액은 각각의 진각 챔버(22, 23, 24) 및 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로 공급된다. 이 방식으로, 밸브 타이밍이 유지될 수 있다.
(IV) 지각 작동[지각 영역(Rr)]
예를 들어, 내연 기관은 저부하가 인가될 때 비교적 작은 엔진 토크를 요구한다. 그 상태에서, 제어 회로(92)는 구동원(90)을 통전하여 제어 밸브(60A)의 구동 제어를 수행한다. 이로써, 제어 회로(92)는 도 19에 도시된 지각 영역(Rr)으로 이동하도록 스풀(70A)을 제어한다.
그 결과, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)와 연통하는 진각 포트(661)와, 배기 통로(53)와 연통하는 배출 개구(666)가 제1 드레인 포트(704a)와 연통 통로(704)를 통해 서로 연통된다. 따라서, 작동액은 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 배출된다. 또한, 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)와 연통하는 지각 포트(662)와, 펌프(4)와 연통하는 주 공급 포트(664)는 통로(45, 46, 47, 48)를 통해 서로 연통된다. 따라서, 작동액은 펌프(4)로부터 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로 공급된다. 또한, 진각 작동(II)에 수반하여, 로크 포트(663) 및 부 공급 포트(665)가 서로 연통된다. 따라서, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다.
전술한 바와 같이, 스풀(70A)이 지각 영역(Rr)에 있을 때, 진각 작동(II) 및 보유지지 작동(III)과 유사하게 제1 주 규제 부재(32)의 로크를 해제하도록 작동액이 로크 챔버(31)로 공급된다. 따라서, 제1 주 규제 부재(32)의 로크가 진각 작동(II) 및 보유지지 작동(III)과 유사하게 해제되는 상태에서, 작동액이 각각의 지각 챔버(26, 27, 28)로 공급되고, 작동액이 각각의 진각 챔버(22, 23, 24)로부터 배출된다. 예를 들어, 스풀(70A)은 도 14에서 제2 방향(Y)에서의 가동 단부인 지각 영역(Rr)의 한계 위치로 이동된다. 이로써, 작동 유체의 순환 유동은 지각 영역(Rr)에서 최대 통로 면적을 통해 포트(662, 664) 사이에서 최대로 된다. 따라서, 밸브 타이밍은 신속하게 지각으로 될 수 있다.
(다른 실시예)
전술한 바와 같이, 본 발명은 전술한 실시예들로 제한되지 않고, 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않는 한은 다양한 실시예들로 적용될 수 있다.
예를 들어, 지각 챔버(26, 27, 28)는 분기 통로(42, 43, 44)와 연통될 수 있고, 진각 챔버(22, 23, 24)는 분기 통로(46, 47, 48)와 연통될 수 있다. 이로써, 통로(41, 42, 43, 44)를 통해 지각 챔버(26, 27, 28)와 연통하는 포트(661)는 영역(Rl, Ra)에서 주 공급 포트(664)와 연통될 수 있다. 제어 밸브(60)는 베인 로터(14)에 수용될 수 있다. 또 다르게는, 제어 밸브(60)는 캠축(2) 내에 수용될 수 있다. 또 다르게는, 제어 밸브(60)는 펌프(4)로부터 캠축(2)을 통해 구동부(10)로 연장된 작동 유로 내에 제공될 수 있다. 이 경우, 제어 밸브(60)는 캠축(2)의 상류측 상에 제공될 수 있다.
제1 실시예에서, 제2 규제 구조체(110)에서 회전 위상이 지각측으로 변화되는 것을 규제하기 위한 핀은 단일 요소로 형성된 단일 핀일 수 있다. 제1 실시예에서, 규제 장치의 제2 성분은 밸브 타이밍 조정 장치로부터 제거될 수 있다.
전술한 실시예에서, 전술한 구조는 흡기 밸브용 밸브 타이밍 조정 장치에 적용된다. 또는, 전술한 구조는 배기 밸브(밸브 트레인)용 밸브 타이밍을 조정하는 장치에 적용될 수 있다. 또는, 전술한 구조는 흡기 밸브 및 배기 밸브 각각의 밸브 타이밍을 조정하는 장치에 적용될 수 있다.
제2 실시예 또는 제3 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치에는 부 공급 통로(52)에서 부 체크 밸브(520)가 제공될 수 있다. 제2 실시예 또는 제3 실시예에 따른 밸브 타이밍 조정 장치에 부 체크 밸브(520)가 제공될 때, 제1 실시예와 동일한 작용 효과가 얻어질 수 있고, 제1 규제 부재(32A)의 로크 해제 상태가 역류 방지 기능에 의해 유지될 수 있다. 따라서, 밸브 타이밍은 제2 영역(Rf)에서 신속하게 제어될 수 있다.
전술한 실시예를 요약하면, 내연 기관의 구동 작동에 의해 공급원으로부터 공급된 작동액을 이용하여 내연 기관의 크랭크축으로부터 전달된 토크에 따라 캠축에 의해 개폐되는 밸브의 밸브 타이밍을 조정하는 밸브 타이밍 조정 장치이며,
상기 밸브 타이밍 조정 장치는,
크랭크축과 연동되고 크랭크축과 함께 회전가능하며, 내부면으로부터 오목하게 형성된 리세스를 구비하는 하우징과,
캠축과 연동되고 캠축과 함께 회전가능하며, 하우징의 내부를 회전 방향으로 진각 챔버 및 지각 챔버로 구획하는 베인을 구비하고, 작동액이 진각 챔버 또는 지각 챔버로 공급될 때 이에 따라 진각측 또는 지각측으로 하우징에 대해 회전 위상을 변화시키도록 구성된 베인 로터와,
로크 챔버를 구비하고, 작동액이 로크 챔버로부터 배출될 때 하우징에 대해 베인 로터를 로크하도록 구성되고, 작동액이 로크 챔버로 공급될 때 로크를 해제하도록 구성된 로크 유닛과,
진각 챔버 및 지각 챔버의 각각과 연통가능한 작동 포트와, 로크 챔버와 연통가능한 로크 포트와, 공급원으로부터 작동액이 공급되도록 구성된 공급 포트와, 작동액을 배출하도록 구성된 배기 포트를 구비한 밸브 본체와,
제1 방향 및 제2 방향을 포함하는 서로에 대해 대향 방향으로 직선 이동가능하고, 제1 방향으로 밸브 요소의 가동 범위의 단부를 포함하는 스트로크 범위인 제1 영역으로 이동될 때 작동 포트 및 로크 포트를 각각 공급 포트 및 배기 포트와 연통하도록 구성되고, 제2 방향으로 제1 영역으로부터 변이된 스트로크 범위인 제2 영역으로 이동될 때 작동 포트 및 로크 포트 양쪽을 공급 포트와 연통하도록 구성된 밸브 요소와,
탄성 변형될 때 밸브 요소를 제1 방향으로 바이어스시키는 바이어스력을 발생시키도록 구성된 바이어스 유닛과,
밸브 요소를 제2 방향으로 이동시키는 구동력을 발생시키도록 구성된 구동원을 포함한다.
상기 로크 유닛은,
베인 로터 내에 수용되고 전후로 이동가능하며, 리세스로 삽입되는 스러스트 방향으로 이동될 때 최진각 위상 및 최지각 위상 사이의 규제 위상에서 회전 위상을 로크하도록 구성되고, 리세스로부터 후퇴되는 후퇴 방향으로 이동될 때 회전 위상의 로크를 해제하도록 구성된 규제 부재와,
규제 위상에 있을 때 규제 부재를 리세스로 삽입하는 스러스트 방향으로 규제 부재를 바이어스하고, 규제 위상 외의 회전 위상에 있을 때 하우징의 내부면과 접촉하도록 규제 부재를 바이어스하도록 구성된 탄성 부재를 포함한다.
상기 제1 영역은 회전 위상이 규제 부재에 의해 규제 위상으로 로크되는 로크 영역이다.
상기 제1 영역은 진각 챔버와 연통되는 작동 포트가 공급 포트와 연통되어 진각 챔버에 공급된 진각 공급 유동이 밸브 요소가 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 있을 때의 유동보다 더 작도록 교축되는 교축 영역을 포함한다.
본 구조에서, 밸브 요소가 작동 포트 및 로크 포트를 각각 공급 포트 및 배기 포트와 연통하도록 제1 영역으로 이동될 때, 작동액은 공급원으로부터 진각 챔버로 공급되고, 작동액은 로크 챔버로부터 배출되어, 이로써 로크가 제공된다. 또 다르게는, 밸브 요소가 작동 포트 및 로크 포트 양쪽을 공급 포트와 연통하도록 제2 영역으로 이동될 때, 작동액은 공급원으로부터 로크 챔버 및 진각 챔버 또는 지각 챔버로 공급된다. 따라서, 회전 위상은 로크가 해제된 상태에서 변화될 수 있다. 또한, 회전 위상이 규제 위상으로 로크되는 제1 영역에 포함되는 스로틀 영역 내의 진각 공급 유동은 밸브 요소가 제1 영역에서 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 있을 때의 진각 공급 유동보다 더 작도록 교축된다. 본 구조에서, 진각 챔버로 유동되는 작동액의 양이 적어지는 스로틀 영역에서, 진각측으로의 베인 로터의 회전 속도는 작아지도록 조정된 유동에 따라 작아진다. 또한, 로크 포트는 진각측으로의 베인 로터의 저속 위상 변화와 동시에 로크 챔버로부터 작동액을 배출하도록 배기 포트와 연통된다. 로크 챔버로부터 작동액의 유출은 회전 위상을 로크하도록 규제 부재를 삽입 방향으로 삽입되게 한다. 본 구조에서, 진각측으로의 베인 로터의 위상 변화는 저속으로 수행된다. 따라서, 규제 부재는 하우징의 리세스로 용이하고 안정되게 삽입될 수 있다. 밸브 요소 및 밸브 본체를 포함하는 단일이 제어 밸브가 구동되는 밸브 타이밍 조정 장치의 본 구조에서, 규제 부재를 사용하는 베인 로터 및 위상 로크 제어의 회전 위상 제어가 수행될 수 있다. 또한, 규제 위상에서 위상 로크 성능이 향상될 수 있다.
규제 부재는 주 규제 부재일 수 있다.
상기 로크 유닛은,
베인 로터에 수용되고 주 규제 부재의 이동 방향과 동일한 방향으로 전후로 이동가능하며 로크 챔버로 공급된 작동액으로부터 후퇴 방향으로 압력이 인가되도록 구성된 압력 수용부와,
후퇴 방향으로 주 규제 부재에 끼워맞춤되고 스러스트 방향으로 주 규제 부재로부터 이격되도록 구성된 끼워맞춤부를 구비한 부 규제 부재와,
부 규제 부재를 스러스트 방향으로 바이어스하도록 구성된 부 탄성 부재를 포함한다.
본 구조에서, 작동액은 내연 기관의 작동에 의해 공급원으로부터 공급되고, 작동액은 로크 챔버로 공급된다. 내연 기관은 주 규제 부재가 최진각 위상 및 최지각 위상 사이에서 규제 위상 내에 회전 위상을 규제하도록 리세스로 삽입되기 전에 로크가 정지되게 할 수 있다. 그 상태에서, 로크 챔버로 공급된 작동액의 압력이 감소된다. 그 결과, 압력 수용부에 위치한 부 규제 부재는 로크 챔버 내의 작동액으로부터 후퇴 방향으로 압력이 인가된다. 따라서, 부 규제 부재는 부 탄성 부재로부터 편향됨으로써 스러스트 방향으로 이동한다. 본 상태에서, 부 규제 부재가 끼워맞춤부를 통해 후퇴 방향으로 끼워맞춤되는 주 규제 부재는 부 규제 부재와 함께 이동하도록 주 탄성 부재로부터 편향된다. 따라서, 주 규제 부재는 특히 규제 위상 이외의 회전 위상에서 하우징의 내부면과 접촉된다. 이로써, 주 규제 부재는 하우징에 대해 이동가능하지 않도록 하우징의 내부면과 접촉된다. 그 상태후에도, 부 탄성 부재로부터 바이어스된 부 규제 부재는 압력 수용부를 통해 로크 챔버 내의 잔류 작동액을 배출하도록 이동된다. 동시에, 부 규제 부재는 끼워맞춤부로부터 이격되도록 주 규제 부재에 대해 스러스트 방향으로 이동가능하다. 이 방식으로, 내연 기관이 시동되는 크랭크 작동에서, 주 규제 부재를 로크 리세스부로 삽입하도록 크랭크 작동에 의해 유발된 변동 토크를 인가함으로써 회전 위상이 규제 위상으로 변화된다. 따라서, 주 규제 부재의 끼워맞춤부는 로크 챔버 내의 잔류 작동액에 상관없이 고속으로 스러스트 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 회전 위상은 주 규제 부재의 이동에 의해 스러스트 방향으로 보다 확실하게 로크될 수 있다. 이로써, 위상 로크 성능이 향상될 수 있다.
부 규제 부재는 주 규제 부재의 외주면에 끼워맞춤된다. 베인 로터는 주 규제 부재의 외주면을 지지하도록 구성된 지지부를 구비한다. 로크 챔버는 베인 로터 내에 형성되고, 지지부에 대향하는 부 규제 부재의 압력 수용부에 의해 형성된다.
본 구조에서, 부 규제 부재와 끼워맞춤되도록 구성된 주 규제 부재의 외주면은 베인 로터의 지지부에 의해 지지된다. 또한, 로크 챔버는 지지부에 대향하는 부 규제 부재의 압력 수용부에 의해 형성된다. 이로써, 로크 챔버로 공급된 작동액의 압력은 주 규제 부재로 인가되기 어렵다. 따라서, 로크 챔버 내에 잔류하는 작동액은 주 규제 부재의 스러스트 방향으로의 이동을 방해하지 않을 수 있다. 따라서, 회전 위상 로크의 성능이 로크 유닛의 구조에 의해 확보될 수 있다.
베인 로터는 진각 챔버와 연통하는 진각 연통 통로와, 지각 챔버와 연통하는 지각 연통 통로를 구비한다. 부 규제 부재는 부 규제 부재가 진각 연통 통로와 지각 연통 통로를 차단하는 차단 위치보다 스러스트 방향으로 이동될 때 진각 연통 통로와 지각 연통 통로를 연통시키도록 구성된다.
본 구조에서, 작동액을 배출하여 주 규제 부재가 탄성 위상을 로크하는 것을 허용하는 방향으로 부 탄성 부재의 복원력이 인가됨으로써 부 규제 부재가 차단 위치보다도 이동된다. 또한, 부 규제 부재는 진각 연통 통로와 지각 연통 통로를 연통시키도록 이동된다. 따라서, 진각 챔버는 또한 지각 챔버와 연통된다. 내연 기관이 시동될 때, 밸브 요소는 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 위치하고 제1 영역에 위치한다. 본 상태에서, 진각 챔버와 연통하는 작동 포트는 공급 포트와 연통된다. 따라서, 공급원으로부터 공급된 작동액은 진각 챔버로 공급된다. 내연 기관이 시동될 때, 작동액은 공급원으로부터 공급된다. 이로써, 작동액은 진각 챔버, 진각 연통 통로, 지각 연통 통로, 지각 챔버, 지각 챔버와 연통된 작동 포트, 및 배기 포트로 이와 같은 순서로 유동한다. 따라서, 배기 포트로부터 배출된 작동액은 공급원에 의해 진각 챔버로 공급된다. 이 방식으로, 공급원으로부터 공급된 작동액은 순환 유로를 통해 순환된다. 따라서, 순환 유로에 포함된 공기는 작동액으로 대체되고, 대체된 공기가 배출된다. 이로써, 내연 기관이 시동될 때, 작동액은 밸브 타이밍 조정 장치 내에 신속하게 퍼진다. 따라서, 밸브 타이밍 조정 장치를 시동하는 대기 시간이 단축되고, 내연 기관의 작동에 요구되는 위상 제어가 신속하게 수행될 수 있다.
하우징은 대기로 개방된 공기 구멍을 구비한다. 공기 구멍은 부 규제 부재가 차단 위치보다 스러스트 방향으로 이동될 때 진각 연통 통로 및 지각 연통 통로 사이에 연통된다.
본 구조에서, 스러스트 방향으로 이동된 주 규제 부재에 의해 회전 위상이 로크되기 전에 내연 기관이 정지되면, 공기 구멍이 연통 통로들과 연통되도록 부 탄성 부재는 차단 위치보다도 스러스트 방향으로 이동된다. 그러한 연통 상태에서, 내연 기관의 시동시에 크랭크 작동에서 진각 챔버 및 지각 챔버 중 하나에 작동액이 남아 있는 경우에도, 하나의 챔버에 잔류하는 작동액은 진각 챔버 및 지각 챔버의 양쪽과 연통하는 진각 연통 통로 및 지각 연통 통로를 통해 다른 챔버로 이동될 수 있다. 또한, 시동시에, 작동액의 점성이 높고 그러한 작동액이 예를 들어 불량, 냉각 등에 의해 이동이 어려운 경우에도, 공기는 공기 구멍을 통해 진각 챔버 및 지각 챔버로 공급될 수 있다. 따라서, 회전 위상이 규제 위상으로 변화되고 그리고 주 규제 부재가 로크 리세스부로 삽입될 때, 다음의 조건들이 제한될 수 있다: 진각 챔버 또는 지각 챔버에 잔류하는 작동액으로 인한 회전 위상 변화의 속도의 감소; 크랭크 작동하에서 변동 토크에 의해 유발된 체적의 증가로 인해 진각 챔버 또는 지각 챔버에 발생한 음의 압력으로 인한 회전 위상 변화의 속도의 감소. 따라서, 밸브 타이밍 조정 장치의 시동 성능은 주 규제 부재를 로크 리세스부로 삽입하는데 요구되는 회전 위상을 신속하게 변화시키기 위해 향상될 수 있다.
공기 구멍의 개방 면적은 진각 연통 통로 및 지각 연통 통로의 통로 단면적보다 더 크다. 이 경우에, 공기 구멍을 진각 연통 통로 및 지각 연통 통로와 연통시키도록 스러스트 방향으로 이동된 부 규제 부재에 의해 형성된 연통 유로에 있어서, 공기의 유동 저항이 작동액의 유동 저항보다 작아진다. 따라서, 공기 구멍이 진각 연통 통로 및 지각 연통 통로와 연통된 상태에서 내연 기관이 시동되는 크랭크 작동에서, 진각 연통 통로 및 지각 연통 통로와 각각 연통하는 진각 챔버 및 지각 챔버로부터 작동액이 누출되는 것이 방지된다. 이로써, 공기가 진각 챔버 및 지각 챔버로 용이하게 공급될 수 있다. 따라서, 회전 위상이 규제 위상으로 변화될 때 및 주 규제 부재가 로크 리세스부로 삽입될 때, 회전 위상의 속도 변화가 향상되고, 밸브 타이밍 조정 장치의 시동 성능이 향상될 수 있다.
베인 로터는 진각 챔버와 연통하는 진각 연통 통로와, 지각 챔버와 연통하는 지각 연통 통로를 구비한다. 규제 부재는 규제 부재가 진각 연통 통로와 지각 연통 통로를 차단하는 차단 위치보다 스러스트 방향으로 이동될 때 진각 연통 통로와 지각 연통 통로를 연통시키도록 구성된다.
본 구조에서, 작동액을 배출하여 규제 부재가 탄성 위상을 로크하는 것을 허용하는 방향으로 탄성 부재의 복원력이 인가됨으로써 규제 부재는 차단 위치보다도 이동된다. 또한, 규제 부재는 진각 연통 통로가 지각 연통 통로와 연통하도록 이동된다. 따라서, 진각 챔버는 또한 지각 챔버와 연통된다. 내연 기관의 시동시에, 밸브 요소는 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 위치하고 제1 영역에 위치한다. 본 상태에서, 진각 챔버와 연통하는 작동 포트는 공급 포트와 연통한다. 따라서, 공급원으로부터 공급된 작동액은 진각 챔버로 공급된다. 내연 기관의 시동시에, 작동액은 공급원으로부터 공급된다. 이로써, 작동액은 진각 챔버, 진각 연통 통로, 지각 연통 통로, 지각 챔버, 지각 챔버와 연통된 작동 포트, 및 배기 포트로 이와 같은 순서로 유동한다. 따라서, 배기 포트로부터 배출된 작동액은 공급원에 의해 진각 챔버로 공급된다. 이 방식으로, 공급원으로부터 공급된 작동액은 순환 유로를 통해 순환된다. 따라서, 순환 유로에 포함된 공기는 작동액으로 대체되고, 대체된 공기가 배출된다. 이로써, 내연 기관이 시동될 때, 작동액은 밸브 타이밍 조정 장치 내에 신속하게 퍼진다. 따라서, 밸브 타이밍 조정 장치를 시동하는 대기 시간이 단축되고, 내연 기관의 작동에 요구되는 위상 제어가 신속하게 수행될 수 있다.
밸브 타이밍 조정 장치는, 캠축으로부터 전달되고 평균적으로 지각측으로 편심적으로 인가되는 변동 토크의 평균값보다 더 큰 바이어스력을 인가하고 변동 토크에 대항하여 베인 로터를 진각측으로 바이어스시키는 보조 스프링을 더 포함한다. 보조 스프링의 바이어스력은 규제 위상에 대해 진각측 상에서 없어진다.
본 구조에서, 규제 위상에 대해 지각측에 있을 때, 내연 기관의 시동시에 보조 스프링의 바이어스력을 인가함으로써 보조 스프링은 회전 위상을 규제 위상으로 변화시킬 수 있다. 반면에, 규제 위상에 대해 진각측에 있을 때, 평균적으로 지각측으로 편심 작용하는 변동 토크를 이용함으로써 내연 기관의 정지시에 회전 위상은 규제 위상으로 변화될 수 있다. 본 구조에서, 내연 기관은 시동시에 양측으로부터 회전 위상을 조정함으로써 확실하게 시동될 수 있다. 따라서, 규제 위상에서의 위상 로크 성능이 향상될 수 있다.
또한, 스로틀 영역에서, 지각 챔버와 연통하는 작동 포트는 배기 포트와 연통한다. 이로써, 지각 챔버로부터 배출된 지각 드레인 유동이 밸브 요소가 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 있을 때의 유동보다 더 작도록 교축된다.
본 구조에서, 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동의 양쪽은 제1 영역의 스로틀 영역에서 교축된다. 회전 위상은 캠 토크 변동이 큰 상태에서 로크될 수 있다. 그 상태에서, 작동액이 지각 챔버로부터 배출되고 공기가 베인 로터의 변동으로 인해 지각 챔버로 유동되는 경우에도, 로크가 일련의 상태하에서 해제되는 상태에서 진각 공급 유동 및 지각 드레인 유동의 양쪽을 스로틀 영역에서 교축함으로써 회전 위상에서의 변화가 억제될 수 있다.
밸브 요소는 밸브 본체 내부에서 선형으로 이동가능하다. 밸브 요소는 밸브 요소의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된 환형 제1 스로틀부를 구비한다. 제1 스로틀부 및 밸브 본체 사이에는 진각 챔버와 연통하는 작동 포트를 공급 포트와 연통하도록 진각 공급 통로를 형성된다. 밸브 요소가 스로틀 영역에 있을 때 진각 공급 통로의 단면적은 밸브 요소가 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 있을 때 진각 공급 통로의 단면적에 비해 더 작도록 조정된다.
본 구조에서, 제1 영역에 포함된 스로틀 영역은 밸브 요소의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출되도록 환형 제1 스로틀부를 제공함으로써 형성된다. 본 구조에서, 진각 공급 유동이 소정의 스로틀 유동으로서 얻어지도록 제1 스로틀부 및 밸브 본체 사이에 형성된 진각 공급 통로의 단면적을 가지도록 밸브 요소를 형성하기에 충분하다. 따라서, 스로틀 영역을 구비한 밸브 타이밍 조정 장치가 높은 생산성으로 제조될 수 있다.
밸브 요소는 밸브 요소의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된 환형 제2 스로틀부를 구비한다. 제2 스로틀부 및 밸브 본체 사이에는 지각 챔버와 연통하는 작동 포트를 배기 포트와 연통하도록 지각 드레인 통로가 형성된다. 밸브 요소가 스로틀 영역에 있을 때 지각 드레인 통로의 단면적은 밸브 요소가 제1 방향으로 가동 범위의 단부에 있을 때 지각 드레인 통로의 단면적에 비해 더 작도록 조정된다.
본 구조에서, 제1 영역에 포함된 스로틀 영역은 밸브 요소의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출되도록 환형 제2 스로틀부를 제공함으로써 형성된다. 본 구조에서, 지각 공급 유동이 소정의 스로틀 유동으로서 얻어지도록 제2 스로틀부 및 밸브 본체 사이에 형성된 지각 드레인 통로의 단면적을 가지도록 밸브 요소를 형성하기에 충분하다. 따라서, 스로틀 영역을 구비한 밸브 타이밍 조정 장치가 높은 생산성으로 제조될 수 있다. 또한, 진각 챔버와 지각 챔버가 연통하도록 연통 통로가 제공될 때, 진각 공급 유동에 추가하여 지각 드레인 유동이 스로틀 영역에서 교축된다. 따라서, 진각측으로의 베인 로터의 느린 위상 변화가 더욱 촉진될 수 있다.
밸브 요소(70)는 밸브 본체(61)의 슬리브부(66)의 내주면에 대해 미끄럼 가능한 복수의 환형 랜드(700 내지 703)를 구비한다. 제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)의 각각은 복수의 환형 랜드(700 내지 703)의 직경보다 작은 직경을 가진다.
전술한 계산 및 측정과 같은 처리는 제어부(40, 40A)에 의해 수행되고 실시되는 것으로 제한되지는 않는다. 제어 유닛은 예로서 도시된 제어부(40, 40A)를 포함하는 다양한 구조를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 처리가 특정한 스텝의 시퀀스를 포함하는 것으로서 본 명세서에서 설명되었지만, 본 명세서에 개시되지 않은 상기한 스텝 및/또는 추가의 스텝의 다양한 다른 시퀀스들을 포함하는 또 다른 대안 실시예들은 본 발명의 스텝 내에 있는 것으로 간주된다는 것이 이해되어져야 한다.
본 발명의 정신으로부터 벗어남 없이도 전술한 실시예들에 대해 다양한 수정예 및 변경예가 다양하게 만들어질 수 있다.
1A, 1B: 밸브 타이밍 조정 장치
2: 캠축
4: 펌프(공급원)
6: 오일통
10, 10A: 구동부
11: 하우징
14: 베인 로터
18: 제1 스톱퍼
22, 23, 24: 진각 챔버
26, 27, 28: 지각 챔버
30, 30A: 위상 로크부(로크 수단)
31: 로크 챔버(로크 수단)
32: 제1 주 규제 부재(로크 수단, 규제 부재)
32A: 제1 규제 부재(로크 수단, 규제 부재)
33: 제1 주 탄성 부재(로크 수단, 탄성 부재)
33A: 제1 탄성 부재(로크 수단, 탄성 부재)
34: 제2 주 규제 부재
35: 제2 주 탄성 부재
40: 제어부
41: 진각 주 통로
42, 43, 44: 진각 분기 통로
45: 지각 주 통로
46, 47, 48: 지각 분기 통로
50: 주 공급 통로
52: 부 공급 통로
53: 비상 통로
60, 60A: 제어 밸브

Claims (12)

  1. 내연 기관의 크랭크축으로부터 전달된 토크에 따라 캠축에 의해 개폐되도록 구성된 밸브의 밸브 타이밍을 조정하고, 내연 기관의 구동 작동에 의해 공급원(4)으로부터 공급된 작동액을 이용하여 밸브 타이밍을 조정하도록 구성된 밸브 타이밍 조정 장치이며,
    크랭크축과 함께 회전 가능하고, 하우징(11)의 내부면으로부터 오목하게 형성된 리세스(151, 152)를 구비하는 하우징(11)과,
    캠축과 함께 회전 가능하고, 하우징(11)의 내부를 회전 방향으로 진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26)로 구획하는 베인(141)을 구비하고, 작동액이 진각 챔버(22) 또는 지각 챔버(26)로 공급될 때 이에 따라 진각측 또는 지각측으로 하우징(11)에 대해 회전 위상을 변화시키도록 구성된 베인 로터(14)와,
    로크 챔버(31)를 구비하고, 작동액이 로크 챔버(31)로부터 배출될 때 하우징(11)에 대해 베인 로터(14)를 로크하도록 구성되고, 작동액이 로크 챔버(31)로 공급될 때 로크를 해제하도록 구성된 로크 유닛과,
    진각 챔버(22) 및 지각 챔버(26)와 연통가능한 작동 포트(661, 662)와, 로크 챔버(31)와 연통가능한 로크 포트(663)와, 공급원(4)으로부터 작동액이 공급되도록 구성된 공급 포트(664)와, 작동액을 배출하도록 구성된 배기 포트(666, 667)를 구비한 밸브 본체(61)와,
    제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 포함하는 대향 방향으로 직선 이동가능하고, 제1 방향(X)으로 밸브 요소(70)의 가동 범위의 단부를 포함하는 스트로크 범위인 제1 영역(Rl)에 이동될 때 작동 포트(661, 662) 및 로크 포트(663)를 각각 공급 포트(664) 및 배기 포트(666, 667)와 연통하도록 구성되고, 제2 방향(Y)으로 제1 영역(Rl)으로부터 변이된 스트로크 범위인 제2 영역(Rf)에 이동될 때 작동 포트(661, 662) 및 로크 포트(663) 양쪽을 공급 포트(664)와 연통하도록 구성된 밸브 요소(70)와,
    탄성 변형될 때 밸브 요소(70)를 제1 방향(X)으로 바이어스시키는 바이어스력을 발생시키도록 구성된 바이어스 유닛(80)과,
    밸브 요소(70)를 제2 방향(Y)으로 이동시키는 구동력을 발생시키도록 구성된 구동원(90)을 포함하고,
    상기 로크 유닛은,
    베인 로터(14) 내에 수용되고 전후로 이동가능하며, 리세스(151, 152)로 삽입되는 스러스트 방향(X)으로 이동될 때 최진각 위상 및 최지각 위상 사이의 규제 위상에서 회전 위상을 로크하도록 구성되고, 리세스(151, 152)로부터 후퇴되는 후퇴 방향(Y)으로 이동될 때 회전 위상의 로크를 해제하도록 구성된 규제 부재(32)와,
    규제 위상에 있을 때 규제 부재(32)를 리세스(151, 152)로 삽입하는 스러스트 방향(X)으로 규제 부재(32)를 바이어스하고, 규제 위상 외의 회전 위상에 있을 때 하우징(11)의 내부면과 접촉하도록 규제 부재(32)를 바이어스하도록 구성된 탄성 부재(33, 35)를 포함하고,
    제1 영역(Rl)은 규제 부재(32)가 규제 위상에서 회전 위상을 로크하는 로크 영역이고,
    제1 영역(Rl)은 진각 챔버(22)와 연통되는 작동 포트(661, 662)가 공급 포트(664)와 더 연통되어 진각 챔버(22)에 공급된 진각 공급 유동이 밸브 요소(70)가 제1 방향(X)으로 가동 범위의 단부에 있을 때의 진각 공급 유동보다 더 작도록 교축되는 교축 영역을 포함하는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 규제 부재(32)는 주 규제 부재(32)이고,
    로크 유닛은,
    베인 로터(14)에 수용되고 주 규제 부재(32)의 이동 방향과 동일한 방향으로 전후로 이동가능하며 로크 챔버(31)로 공급된 작동액으로부터 후퇴 방향(Y)으로 압력이 인가되도록 구성된 압력 수용부(340)를 구비하고, 후퇴 방향(Y)으로 이동될 때 주 규제 부재(32)에 끼워맞춤되고 스러스트 방향(X)으로 이동될 때 주 규제 부재(32)로부터 이격되도록 구성된 끼워맞춤부(341)를 더 구비한 부 규제 부재(34)와,
    부 규제 부재(34)를 스러스트 방향(X)으로 바이어스하도록 구성된 부 탄성 부재(35)를 포함하는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 부 규제 부재(34)는 주 규제 부재(32)의 외주면에 끼워맞춤되고,
    베인 로터(14)는 주 규제 부재(32)의 외주면을 지지하도록 구성된 지지부(311)를 구비하고,
    로크 챔버(31)는 베인 로터(14) 내에 형성되고 부 규제 부재(34)의 압력 수용부(340)에 의해 형성되고, 압력 수용부(340)는 지지부(311)와 대향되는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 베인 로터(14)는 진각 챔버(22)와 연통하는 진각 연통 통로(201)와, 지각 챔버(26)와 연통하는 지각 연통 통로(202)를 구비하고,
    부 규제 부재(34)는 부 규제 부재(34)가 진각 연통 통로(201)와 지각 연통 통로(202)를 차단하는 차단 위치보다 스러스트 방향(X)으로 이동될 때 진각 연통 통로(201)와 지각 연통 통로(202)를 연통시키도록 구성되는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 하우징(11)은 대기에 개방된 공기 구멍(203)을 구비하고,
    부 규제 부재(34)가 차단 위치보다 스러스트 방향(X)으로 이동될 때 공기 구멍(203)이 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202) 사이의 공간과 연통되는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 공기 구멍(203)의 개방 면적은 진각 연통 통로(201) 및 지각 연통 통로(202)의 통로 단면적보다 더 큰, 밸브 타이밍 조정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 베인 로터(14)는 진각 챔버(22)와 연통하는 진각 연통 통로(201)와, 지각 챔버(26)와 연통하는 지각 연통 통로(202)를 구비하고,
    규제 부재(32)는 규제 부재(32)가 진각 연통 통로(201)와 지각 연통 통로(202)를 차단하는 차단 위치보다 스러스트 방향(X)으로 이동될 때 진각 연통 통로(201)와 지각 연통 통로(202)를 연통시키도록 구성되는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 캠축으로부터 전달되고 평균적으로 지각측으로 편심적으로 인가되는 변동 토크에 대항하여 베인 로터(14)를 진각측으로 바이어스시키는 바이어스력을 인가하도록 구성되는 보조 스프링(100)을 더 포함하고,
    상기 바이어스력은 변동 토크의 평균치보다 더 크고,
    상기 보조 스프링(100)은 규제 위상에 대해 진각측으로 바이어스력을 인가하지 않도록 구성된, 밸브 타이밍 조정 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 지각 챔버(26)와 연통하는 작동 포트(662)는 밸브 요소(70)가 스로틀 영역에 있을 때 배기 포트(666, 667)와 더 연통됨으로써, 밸브 요소(70)가 스로틀 영역에 있을 때 지각 챔버(26)로부터 배출된 지각 드레인 유동이 밸브 요소(70)가 제1 방향(X)으로 가동 범위의 단부에 있을 때 지각 챔버(26)로부터 배출된 지각 드레인 유동보다 더 작도록 교축하는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 요소(70)는 밸브 본체(61) 내부에서 선형으로 이동가능하고,
    밸브 요소(70)는 밸브 요소(70)의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된 환형 제1 스로틀부(710)를 구비하고,
    제1 스로틀부(710) 및 밸브 본체(61)는 진각 챔버(22)와 연통하는 작동 포트(661)를 공급 포트(664)와 연통하도록 그 사이에 진각 공급 통로를 형성하고,
    밸브 요소(70)가 스로틀 영역에 있을 때 진각 공급 통로의 단면적은 밸브 요소(70)가 제1 방향(X)으로 가동 범위의 단부에 있을 때 진각 공급 통로의 단면적보다 더 작아지도록 조정되는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 밸브 요소(70)는 밸브 요소(70)의 외주면으로부터 반경 방향으로 돌출된 환형 제2 스로틀부(711)를 구비하고,
    제2 스로틀부(711) 및 밸브 본체(61)는 지각 챔버(26)와 연통하는 작동 포트(662)를 배기 포트(666, 667)와 연통하도록 그 사이에 지각 드레인 통로를 형성하고,
    밸브 요소(70)가 스로틀 영역에 있을 때 지각 드레인 통로의 단면적은 밸브 요소(70)가 제1 방향(X)으로 가동 범위의 단부에 있을 때 지각 드레인 통로의 단면적보다 더 작아지도록 조정되는, 밸브 타이밍 조정 장치.
  12. 제11항에 있어서, 밸브 요소(70)는 밸브 본체(61)의 슬리브부(66)의 내주면에 대해 미끄럼 가능한 복수의 환형 랜드(700 내지 703)를 구비하고,
    제1 스로틀부(710) 및 제2 스로틀부(711)의 각각은 복수의 환형 랜드(700 내지 703)의 직경보다 작은 직경을 가지는, 밸브 타이밍 조정 장치.
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