KR101190523B1 - 스풀 밸브로 제어되는 ｖｃｔ 로킹 핀 해제 기구 - Google Patents

스풀 밸브로 제어되는 ｖｃｔ 로킹 핀 해제 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하우징, 로터 및 스풀 밸브(spool valve)를 구비하는 엔진용 VCT 페이저(phaser)를 제공한다. 보어를 갖는 상기 로터는 개방된 외부 단부, 내면, 및 배출구 포트(vent port)를 갖는 내부 단부를 포함하며, 상기 보어를 따라서 배열된 어드밴스(advance) 포트, 공통 포트, 리타드(retard) 포트, 및 로크(lock) 포트를 포함한다. 상기 스풀 밸브는 제 1 랜드(land), 제 1 홈(groove), 제 2 랜드, 제 2 홈, 및 제 3 랜드를 구비하고, 제 1 챔버를 형성하는 상기 보어의 내면과 상기 제 1 홈 사이의 구역과, 제 2 챔버를 형성하는 상기 보어와 상기 제 2 홈 사이의 구역, 및 제 3 챔버를 형성하는 상기 보어와 스풀의 내부 단부 사이의 구역을 갖는 스풀을 포함한다. 유체 통로를 위한 상기 제 1 홈과 제 2 홈 사이의 통로는 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 및 로크 핀 사이의 유체 소통을 제공한다.
Figure 112005052534008-pat00001
VCT 페이저, 보어, 스풀, 하우징, 로터

Description

스풀 밸브로 제어되는 ＶＣＴ 로킹 핀 해제 기구{Spool Valve Controlled ＶＣＴ Locking Pin Release Mechanism}
도 1a, 도 1b, 도 1c, 및 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 개략적인 도면.
도 2는 내부 통로 및 외부 통로가 연결된 로크 핀을 구비하는 제 1 실시예의 VCT 페이저(phaser)의 횡단면도.
도 3은 도 2의 라인 A-A를 따라 취한 횡단면도.
도 4는 도 2의 라인 B-B를 따라 취한 횡단면도.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 캠 토크 작동 페이저의 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 개략적인 도면.
도 6은 도 5a의 스풀(spool)의 축방향 실린더형 보어 하우징의 클로즈업(close-up)을 도시하는 도면.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 오일 압력 작동 페이저의 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 8은 도 7a의 스풀의 축방향 실린더형 보어 하우징의 클로즈업을 도시하는 도면.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 단일 체크 밸브 토션 이용 페이저의 본 발명의 제 4 실시예를 도시하는 도면.
도 10은 도 9a의 스풀의 축방향 실린더형 보어 하우징의 클로즈업을 도시하는 도면.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저의 본 발명의 제 5 실시예를 도시하는 도면.
도 12는 도 11a의 스풀의 축방향 실린더형 보어 하우징의 클로즈업을 도시하는 도면.
본 출원은 2002년 9월 19일자로 제출한 가출원 제 60/411,821호, 제목 " 스풀 밸브로 제어되는 VCT 로킹 핀 해제 기구(SPOOL VALVE CONTROLLED VCT LOCKING PIN RELEASE MECHANISM)"에 개시되었으며, 2003년 6월 25일자로 제출한 계류중인 특허 출원 10/603,637호, 제목 " 스풀 밸브로 제어되는 VCT 로킹 핀 해제 기구"의 우선권을 주장한다. 상술된 출원(들)은 본원에 참조로서 통합되어 있다.
본 발명은 가변 캠샤프트 타이밍(variable camshaft timing)(VCT) 시스템의 작동을 제어하기 위한 유압 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 VCT 페이저에서 로크 핀을 로킹 및 언로킹하는데 이용되는 제어 시스템에 관한 것이다.
내연 기관들은 엔진 성능을 향상시키거나 배출물(emission)을 감소시키기 위해 캠샤프트와 크랭크샤프트 사이의 각도를 변경시키기 위한 다양한 기구들을 사용하여 왔다. 대부분의 이러한 가변 캠샤프트 타이밍(VCT) 기구들은 엔진 캠샤프트(또는 다중-캠샤프트 엔진에서 캠샤프트들)상에 하나 이상의 "베인 페이저들(vane phasers)"을 사용한다. 대부분의 경우에, 상기 페이저들은 하나 이상의 베인을 갖는 로터(rotor)를 구비하며, 로터는 상기 베인들이 내부에 고정되는 베인 챔버들을 갖는 하우징에 의해서 둘러싸여지는 캠샤프트의 단부에 장착된다. 양호하게는, 베인들이 상기 하우징에 장착되고, 로터내에 챔버들을 구비하는 것이 가능하다. 하우징의 외주는 일반적으로 캠샤프트로부터, 또는 가능하게는 다중-캠 엔진에서 다른 캠샤프트로부터 체인, 벨트 또는 기어들을 통해서 구동력을 받아들이는 스프라켓(sprocket), 풀리 또는 기어를 형성한다.
페이저들이 완전히 밀봉될 수 없기 때문에, 페이저들은 누출을 통해 오일이 손실된다. 일반적인 엔진 작동시에, 엔진 오일 펌프에 의해서 발생되는 오일 압력 및 유동은 페이저를 충분한 오일과 전체적인 기능을 유지하기에 일반적으로 충분하다. 그러나, 엔진이 정지(shutdown)하게 될때에, 오일은 상기 VCT 기구로부터 누출될 수 있다. 엔진 오일 펌프가 오일 압력을 발생시키기 전의 엔진 시동 조건 동안에, 챔버들내의 오일 압력을 제어하지 못하면(lack) 페이저가 오일 부족으로 인해 연속적으로 진동될 수 있으며, 소음을 발생시키고 기구를 손상시킬 수 있다. 부가적으로, 엔진이 시동을 시도하면서 페이저가 특정 위치에 로킹되는 것이 바람직하다.
종래 기술에서 사용되는 한가지 해결법은, 부족한 오일이 챔버들내에 존재할 때에, 크랭크샤프트에 대하여 특정 위상각 위치에 페이저를 로킹할 수 있는 로크 핀을 도입하는 것이다. 이러한 로크 핀들은 결합하기 위하여 통상적으로 스프링 부하되며, 엔진 오일 압력을 사용하여 해제된다. 그러므로, 엔진이 정지하게 될때에, 엔진 오일 압력은 스프링-부하(spring-loaded) 핀이 페이저에 결합하여 로킹하도록 어떤 사전결정된 낮은 값에 도달한다. 엔진 시동시에, 상기 핀은 엔진 오일 펌프가 핀을 해제하기에 충분한 압력을 발생시킬때까지 결합된 채로 남아 있는다. 예를 들면, 미국 특허 제 6,247,434호는 엔진 오일에 의해서 작동되는 다중-위치 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 보여준다. 상기 시스템내에서, 허브(hub)는 캠샤프트와의 동시 회전을 위해서 캠샤프트에 고정되며, 하우징은 상기 허브를 둘러싸고 상기 허브 및 캠샤프트와 회전가능하며, 추가로 사전결정된 회전각도내에서 상기 허브 및 캠샤프트에 대해서 진동가능하다. 구동 베인들은 상기 하우징내에 반경방향으로 배치되며, 상기 허브상의 외면과 협력하지만, 종동 베인들은 상기 허브내에 반경방향으로 배치되며 상기 하우징의 내면과 협력한다. 오일 압력에 민감한 로킹 장치는 상기 하우징과 허브 사이의 상대적인 이동을 방지한다. 제어 장치는 상기 허브에 대한 상기 하우징의 진동을 제어한다.
미국 특허 제 6,311,655호는 베인-장착 로킹-피스톤 장치를 구비하는 다중-위치 가변 캠 타이밍 시스템을 보여준다. 캠샤프트와 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 구비하는 내연 기관에서, 로터는 캠샤프트에 고정되며, 캠샤프트에 대하여 회전가능하지만 진동하지 않는 것이 기재되어 있다. 하우징은 상기 로터를 둘러싸고, 상기 로터 및 캠샤프트 모두와 회전가능하며, 추가로 완전히 리타드된(retarded) 위치와 완전히 어드밴스된(advanced) 위치 사이에서 상기 로터 및 캠샤프트 모두에 대해서 진동가능하다. 로킹 구조(locking configuration)는 상기 로터와 하우징 사이의 상대적인 이동을 방지하며, 상기 로터나 하우징내에 장착되고, 완전히 리타드된 위치, 완전히 어드밴스된 위치, 및 그들 사이의 위치에서 상기 로터 및 하우징 중 다른 하나와 각각 해제가능하게 결합가능하다. 상기 로킹 장치는 그것의 일 단부에서 종결하는 키들을 갖는 로킹 피스톤과, 상기 로터를 하우징에 상호 로킹하기 위하여 상기 로킹 피스톤상의 키들에 대향하여 장착된 톱니부(serrations)를 포함한다. 제어 구조는 상기 하우징에 대한 상기 로터의 진동을 제어한다.
미국 특허 제 6,374,787호는 엔진 오일 압력에 의해서 작동되는 다중-위치 가변 캠샤프트 타이밍 시스템을 보여준다. 허브는 캠샤프트와의 동시 회전을 위해서 캠샤프트에 고정되며, 하우징은 상기 허브를 둘러싸고 상기 허브 및 캠샤프트와 회전가능하며, 추가로 사전결정된 회전 각도내에서 상기 허브 및 캠샤프트에 대하여 진동가능하다. 구동 베인들은 상기 하우징내에 반경방향으로 배치되고, 상기 허브상의 외면과 협력하지만, 종동 베인들은 상기 허브내에 반경방향으로 배치되고 상기 하우징의 외면과 협력한다. 오일 압력에 민감한 로킹 장치는 상기 하우징과 허브 사이의 상대적인 이동을 방지한다. 제어 장치는 상기 허브에 대한 상기 하우징의 진동을 제어한다.
미국 특허 제 6,477,999호는 비-진동 회전을 위해서 일 단부에 고정된 베인을 갖는 캠샤프트를 보여준다. 또한, 상기 캠샤프트는 상기 캠샤프트와 회전할 수 있지만 상기 캠샤프트에 대하여 진동가능한 스프라켓(sprocket)을 갖는다. 상기 베인은 상기 스프라켓의 대향된 리세스들(recesses)내에 각각 수용되는 대향된 로브들(lobes)을 구비한다. 상기 리세스들은 상기 베인과 스프라켓이 서로에 대해서 진동하는 것을 허용하기 위해서 상기 로브들보다 큰 원주 크기를 갖는다. 상기 캠샤프트 위상은 그것의 일반적인 작동시에 경험하는 펄스들(pulses)에 반응하여 변화하는 경향이 있으며, 제어 밸브의 밸브 바디내에서 스풀의 위치를 제어함으로써 상기 리세스들로부터 가압된 유압 유체, 바람직하게는 엔진 오일의 유동을 선택적으로 차단하거나 허용함으로써 주어진 방향, 즉 어드밴스나 리타드로만 변경하는 것이 허용된다. 상기 스프라켓은 그곳을 통해서 연장하는 통로를 구비하며, 상기 통로는 상기 캠샤프트의 길이방향 회전축으로부터 이격 배치되고 그것에 평행하게 연장한다. 핀은 상기 통로내에서 활주가능하며, 핀의 자유 단부가 상기 통로 위로 돌출하는 위치로 스프링에 의해서 탄성적으로 압박된다. 상기 베인은 사전결정된 스프라켓 대 캠샤프트 배향으로 상기 통로와 정렬되는 포켓을 갖는 플레이트(plate)를 갖는다. 상기 포켓은 유압 유체를 수용하며, 상기 유체 압력이 그것의 일반적인 작동 레벨에 존재할 때에, 그곳은 상기 핀의 자유 단부가 상기 포켓으로 진입하는 것을 유지하도록 상기 포켓내에서 충분한 압력이 될 것이다. 그러나, 유압의 낮은 레벨에서, 상기 핀의 자유 단부는 상기 포켓으로 진입할 것이며 사전결정된 배향으로 상기 캠샤프트와 스프라켓을 함께 고정시킬 것이다.
종래 기술에 사용되는 다른 해결법은 로크 핀을 작동시키기 위해서 분리된 유압 경로들, 라인들 또는 유압 제어 시스템들을 구비하며, 이러한 분리된 유압 경로들, 라인들 및 시스템들은 분리된 스풀 밸브들이나 전자 또는 전자기 로킹 기구에 의해서 제어될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,901,674호는 분리된 스풀 밸브에 의해서 제어되는 로크 핀을 작동시키기 위한 분리된 유압 경로를 개시한다.
미국 특허 제 5,941,202호는 로크 핀을 해제시키기 위한 분리된 유압 라인을 개시하며, 여기에서 상기 라인은 전자 밸브에 의해서 제어된다.
미국 특허 제 6,386,164호는 밸브 타이밍 제어 기구에 대한 로크 핀을 개시하며, 여기에서 로크 핀을 작동시키기 위한 것과 로크 핀을 해제시키기 위한 것인 분리된 유압 오일 통로들은 유압 증가(advancement)와 유압 감소(retardation)를 위한 통로들에 독립적이다. 로크 핀을 제어하는 유압 오일 통로들은 주 오일 제어 밸즈(OCV)상의 단부 통로들 보다는, 오히려 분리된 오일 스위칭(switching) 밸브(OSV)에 의해서 제어된다.
본 발명은 하우징, 로터 및 스풀 밸브를 구비하는 엔진용 VCT 페이저를 제공한다. 보어를 갖는 로터는 개방된 외부 단부, 내면, 배출구 포트(vent port)를 갖는 내부 단부와, 상기 보어를 따라 배열되는 어드밴스 포트, 공통 포트, 리타드 포트, 및 로크 포트를 포함한다. 스풀 밸브는 제 1랜드, 제 1 홈, 제 2 랜드, 제 2 홈, 및 제 3 랜드를 구비하는 스풀을 포함하고, 보어의 내면과 제 1 홈 사이의 구역은 제 1 챔버를 형성하고, 상기 보어와 제 2 홈 사이의 구역은 제 2 챔버를 형성하고, 그리고 상기 보어와 스풀의 내부 단부 사이의 구역은 제 3 챔버를 형성한다. 유체 통로를 위한 제 1 홈과 제 2 홈 사이의 통로는 제 1 챔버와 제 2 챔버 및 로크 핀 사이의 유체 소통을 제공한다.
상기 스풀이 보어의 외부 단부에 가장 인접한 최외측 위치(outermost position)에 있을 때에, 리타드 포트나 어드밴스 포트 중 하나는 제 2 랜드에 의해서 차단된다. 상기 제 1 챔버는 어드밴스 포트나 리타드 포트 중 나머지 및 공통 포트와 소통하며, 로크 포트는 로크 핀이 로킹 위치에 있도록 제 3 챔버 및 배출구 포트와 유체 소통한다.
스풀이 널(null) 위치에 있을 때에, 어드밴스 포트와 리타드 포트는 제 1 랜드와 제 2 랜드에 의해서 차단되며, 로크 포트는 로크 핀이 언로킹 위치에 있도록 제 2 챔버와 유체 소통한다.
스풀이 보어의 내부 단부에 가장 인접한 최내측 위치에 있을 때에, 리타드 포트나 어드밴스 포트 중 하나는 제 1 랜드에 의해서 차단된다. 제 1 챔버는 어드밴스 포트나 리타드 포트 중 나머지 및 공통 포트와 소통하며, 로크 포트는 로크 핀이 언로킹 위치에 있도록 제 2 챔버와 유체 소통한다.
내연 기관들은 엔진 성능을 향상시키거나 배출물 감소를 위해서 크랭크샤프트에 대하여 캠샤프트의 각도를 페이즈(phase)하기 위한 다양한 기구들을 사용하여 왔다. 이러한 기구들 중 하나는 가변 캠샤프트 타이밍(variable camshaft timing)(VCT)이다. 대다수의 이러한 가변 캠샤프트 타이밍 기구(variable camshaft timing mechanism)들은 유압 작동 유체로서 엔진 오일을 사용하여 작동된다. 대부분의 가변 캠샤프트 타이밍 기구들이 100% 밀봉되지 않기 때문에, 이들은 누출(leakage)을 통해 오일이 손실된다. 일반적인 엔진 작동시에, 엔진 오일 펌프에 의해서 발생되는 상기 오일 압력 및 유동은 상기 가변 캠샤프트 타이밍 기구를 충분한 오일로 유지하며, 그로 인해 전체적으로 양호하게 작용한다. 그러나, 엔진이 정지(shutdown)하게 될때에, 상기 오일은 상기 가변 캠샤프트 타이밍 기구로부터 누출되는 경향이 있을 수 있다. 그러므로, 이후의 엔진 시동 조건 동안에, 상기 가변 캠샤프트 타이밍 기구는 상기 가변 캠샤프트 타이밍 시스템내의 오일 압력의 부족(lack)으로 인해서 연속적으로 진동할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제어 시스템이 다음의 위치들: 널(null)(도 1a), 어드밴스(advance)(도 1b), 로크 핀이 해제된 리타드(retard) 및 로크 핀이 결합된 리타드(도 1d) 위치들에 있는 것을 도시한다. 상기 각각의 도면들에서, 3개의 랜드들(18, 19, 20)을 갖는 실린더형 스풀(cylindrical spool)(22)은 보어 또는 슬리브(sleeve)(17)내에서 주행하게 된다. 상기 엔진 오일 공급부(13)는 내부에 체크 밸브를 구비하는 통로(14)와, 엔진 오일 공급부(13)와 같은 오일 소스와 직접 유체 소통하는 제 1 통로(15)를 통해서 상기 보어(17)로 루트가 정해진다. 상기 오일 소스는 일반적인 가변 캠샤프트 타이밍 기구를 위한 수단을 제공하는 것에 주목하게 된다. 달리 말해서, 상기 제 1 통로(15)가 없이, 엔진 오일 공급부(13)는 상기 가변 캠샤프트 타이밍 기구를 위한 오일 공급을 여전히 유지한다. 제 1 통로(15)는 본 발명을 수행하기 위해서 엔진 오일 공급부(13)를 분기(branch off)한다. 통로(16)는 엔진 오일 통(sump)(도시 생략)으로 연장되며, 오일이 상기 로크 핀(11)에서 상기 오일 통이나 오일 공급 통까지 다시 유동하게 한다. 제 2 통로 또는 로크 통로(23)는, 리세스(recess)(12)내로 고정되며, 그로인해 적소에 페이저(phaser)를 로킹하도록 배치되는, 로크 핀(11)으로 리드한다. 상기 제 2 통로(23)는 오일을 상기 로크 핀(11) 에서 출입하게 하는데 사용된다.
분기 라인(8)은 어드밴스 챔버(2)로 리드하며, 분기 라인(10)은 리타드 챔버(3)로 유사하게 리드한다. 상기 2개의 챔버들(2, 3)은 로터(rotor)의 일부인 베인(1)에 의해서 분리된다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 종류의 "캠 토크 작동"(CTA) 페이저에서, 체크 밸브들(6, 7)을 구비하는 통로(9)는 작동 유체를 상기 어드밴스 챔버(2)에서 리타드 챔버(3)까지 및 그 반대로 통과하는 것을 허용하는 재순환 라인을 제공한다. 상기 작동 유체의 방향은 본원에 참조로서 통합되어 있는 미국 특허 제 5,107,804호에 기술된 바와 유사한 방법으로, 상기 스풀 밸브의 위치에 의존한다. 그러나, 본 발명의 시스템이 오일 압력, 하이브리드 배열(hybrid arrangements), 또는 페이저를 제어하기 위하여 단일 스풀 밸브를 사용하는 임의의 다른 배열에 의해서 직접 여기되거나 이동되는 페이저들에 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해서 이해될 것이다.
도 1a를 다시 참조하면, 상기 스풀(22)은 널 위치에 있다. 상기 제 1 랜드(18)는 소스 오일이 상기 로크 핀(11)으로부터 빠져나오는 것(draining)을 방지하는 배출구 통로나 제 3 통로(16)를 차단한다. 상기 제 2 랜드(19)는 상기 어드밴스 분기 라인(8)으로부터 소스 오일을 차단하며, 상기 제 3 랜드(20)는 상기 리타드 분기 라인(10)으로부터 소스 오일을 차단한다. 상기 스풀(22)에 공급되고 이어서 상기 분기 라인(8, 10)에 공급되는 보충(makeup) 소스 오일은 토크 역전(torque reversals)으로 인한 압력 펄스(pulses) 동안에 상기 스풀(22)에서 상기 소스내로의 오일의 복귀를 방지하기 위해서 체크 밸브(14)를 포함하는 공급 라인을 통해서 공급된다.
어드밴스 및 리타드 분기 라인들(8, 10)이 모두 차단된 상태에서, 소스 오일은 누출로 인한 오일 손실을 보충하기 위해서 상기 소스 분기 라인(9)을 통해서 단지 어드밴스 및 리타드 챔버들(2, 3)을 향해 이동할 수 있다. 상기 소스 분기 라인(9)은 체크 밸브들(6, 7)에 의해서 표시된 횡단면에서 종결한다. 다시, 상기 어드밴스 및 리타드 분기 라인들(8, 10) 모두가 차단된 상태에서, 어떠한 체크 밸브(6, 7)도 폐쇄되지 않으며, 그로인해 소스 오일이 어드밴스 및 리타드 라인들(4, 5) 모두를 통해서 진행하는 것을 허용한다. 이러한 방법으로, 상기 어드밴스 및 리타드 챔버(2, 3) 모두는 오일로 충전되는 것이 유지된다. 그러나, 오일은 어드밴스 챔버(2)에서 리타드 챔버(3)까지, 또는 그 반대로 유동할 수 없다. 그로 인해, 베인(1)은 효과적으로 로킹위치에 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 스풀(22)이 널 위치에 있는 상태에서, 상기 소스 오일은 공급 라인이나 제 1 통로(15)를 통해서 상기 로크 핀(11)에 여전히 자유롭게 공급되며, 그로인해 상기 로크 핀(11)을 상기 리세스(12)로부터 해제된 상태를 유지하도록 압박한다.
도 1b는 어드밴스 위치의 스풀(22)을 도시한다. 상기 제 2 랜드(19)는 상기 어드밴스 분기 라인(8)이 상기 어드밴스 챔버(2)로부터 오일을 배출하는 것을 차단한다. 상기 제 3 랜드(20)는 더 이상 상기 리타드 분기 라인(10)을 차단하지 않으며, 그로인해 소스 오일과 상기 리타드 챔버(3)에서 나오는 오일을 상기 소스 분기 라인(9)과 체크 밸브(6)를 통해서 상기 어드밴스 라인(4)으로 유동시켜서, 상기 어드밴스 챔버(2)를 채우게하고, 그러므로 캠 토크의 역전(reversal)이 동시에 상기 베인(1)을 이동시킨다. 도 1a와 유사하게, 소스 오일은 상기 로크 핀(11)에 여전히 공급되며, 그로 인해 리세스(12)로부터 분리된 상기 로크 핀(11)을 유지한다.
도 1c는 로크 핀이 분리되거나 로킹되지 않은 리타드 위치의 상기 스풀을 도시한다. 상기 로크 핀(11)에 공급된 오일의 양은 상기 로크 핀(11)이 리세스(12)와 결합하는 것을 유지하는 양으로 여전히 충분하다. 상기 제 3 랜드(20)는 상기 리타드 분기 라인(10)을 완전히 차단한다. 상기 소스 오일과 상기 어드밴스 챔버(2)로부터 나오는 오일은 상기 어드밴스 라인(4)을 통하고, 상기 어드밴스 분기라인(8)을 통해서 상기 소스 분기 라인(9)으로 이동하며, 상기 체크 밸브(7)를 통해서 상기 리타드 챔버(3)로 리드하는 상기 리타드 분기 라인(10)으로 이동하여, 상기 리타드 챔버(3)를 채우고, 그로인해 캠 토크의 역전이 상기 베인을 리타드 위치로 이동시키는 것을 허용한다. 도 1a 및 도 1b와 유사하게, 소스 오일은 상기 로크 핀(11)에 여전히 적용되어 있으며, 그로인해 리세스(12)로부터 분리된 상기 로크 핀(11)을 유지한다.
도 1d는 상기 로크 핀이 결합된 리타드 위치의 상기 스풀(22)을 도시한다. 상기 제 1 랜드는 더 이상 상기 배출구 통로(16)를 차단하지 않는다. 이제, 상기 제 2 랜드(19)는 상기 로크 핀(11)을 결합된 위치에 유지하고 있던 소스 오일의 공급 라인(15)을 차단하며, 더 이상 소스 오일로부터 상기 어드밴스 분기 라인(8)을 차단하지 않는다. 이제, 상기 제 3 랜드(20)는 상기 소스 오일로부터 상기 리타드 분기 라인(10)을 차단한다. 상기 랜드들(18, 19, 20)이 이러한 특정 위치에 있는 상태에서, 소스 오일은 상기 체크 밸브(14)를 통해서 상기 스풀(22)을 포함하는 상기 보어(17)내로 유동한다. 상기 어드밴스 챔버(2)로부터 나오는 오일과 협력하는 소스 오일은 상기 리타드 분기 라인(10)으로 상기 체크 밸브(7)를 통해서 이동하여 상기 리타드 챔버(3)를 채우며, 따라서 상기 베인(1)을 이동시킨다. 오일이 더 이상 공급되지 않으며 잔여 오일이 상기 배출구 통로나 제 3 통로(16)를 통해서 빠져나오기 때문에, 상기 로크 핀(11)은 리세스(12)와 결합한다.
상기 가변 캠샤프트 타이밍 기구가 리타드 및 널 상태에 있을 때에, 상기 로크 핀이 상기 로터에서 분리할 수 있으며, 본 발명의 기술내에서와 같이, 상기 스풀의 다른 단부상의 통로들(15, 16, 및 23)과 랜드(18)의 위치들을 역전(reversing)시킴으로써 상기 가변 캠샤프트 타이밍 기구가 어드밴스 상태에 있을 때에, 상기 로크 핀이 상기 로터와 결합할 수 있다는것이 이해된다. 도 1a 내지 도 1d를 참조로 하여 볼 수 있는 바와 같이, 핀(11)은 상기 제 2 통로(23)내에서 오일과 유체 접촉하는 단부에 대한 대향 단부와 결합하거나 그에 따라 편향(bias)되는 탄성 요소(elastic element)(25)에 의해서 반대로 균형을 이루게 된다. 상기 탄성 요소(25)에 의해서 가해진 힘은 실질적으로 일정하다. 또한, 탄성 요소(25)는 스프링, 보다 상세하게는 금속 스프링이 될 수 있다.
도 2는 페이저의 횡단면도를 도시한다. 도 3 및 도 4는 도 2의 라인들 A-A 및 B-B를 따라 취한 횡단면도를 도시한다. 일반적으로, 상기 도면들은 본 발명의 제어 시스템이 상기 로터의 중심에 스풀 밸브를 구비하는 형태의 캠 페이저내로 고정될 수 있는 방법을 도시한다. 상기 스풀은 로크 핀(11)의 부근으로 접근 및 후퇴하며 유동하는 여기된 유체를 제어하기 위하여 통로(23)와 통로(16)를 포함하는 여분의 랜드(18)를 구비한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 페이저 부분의 평면도(face view)가 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 2는 평면도에서 로크 핀(11) 및 상기 로크 핀(11)으로 접근/후퇴하는 통로(23)를 도시한다. 3개의 베인(1)이 원주방향으로 연장되고 그 위에 형성되어 있는, 하우징(도시 생략)내에서 진동하는 로터가 도시되어 있다. 로터의 중심에는, 스풀(22)을 내부에서 이동시키는 것을 허용하는 실질적으로 실린더 형태의 원주방향 개구들이 존재한다. 각각 동일하게 구성되어 있는 2 세트의 홀들이 제공되어 있다. 또한, 상기 제 2 통로(23)가 상기 소스(도시 생략)와 상기 핀(11) 사이의 유체 소통을 촉진하는 것에 주목하기 바란다. 부가적으로, 통로들(4, 5)은 도 1a 내지 도 1d에 대하여 기술된 바와 같이 기능한다.
도 3을 참조하면, 도 2의 라인 A-A를 따라 취한 횡단면이 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 3은 상기 로크 핀 통로(23)와 상기 배출구 통로(16)를 도시하는 횡단면이다. 소스(13)는 오일을 공급하며, 스풀 밸브(22)는 상기 로터의 중심에 활주식으로 배치된다. 배출구 통로(16)는 초과 오일을 배출한다.
도 4를 참조하면, 도 2의 라인 B-B를 따라 취한 횡단면도가 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 4는 로크 핀 통로(23), 소스 통로(13) 및 통로(15)를 도시하는 횡단면도이다. 스풀(22)은 로터의 중심에서의 보어에서 제어가능하게 이동하거나 활주하며, 상기 보어(17)의 길이에 의해서 이동이 제한된다.
다음은 상기 스풀 밸브(22)가 밖으로 이동할 때 2개의 기능을 동시에 달성하기보다는, 단지 하나 또는 오히려 단일 스풀 밸브{상기 베인(1)을 제어하고 상기 로크 핀(11)을 각각 제어하기 위한 분리된 스풀 밸브들과는 대조적으로}를 사용하는 본 발명의 기능을 도시하는 예시이다. 먼저, "스풀 아웃(spool out)"은 상기 VCT나 페이저를 정지부(stop)로 이동하도록 명령한다. 이러한 정지부는 유압 통로들의 배치(layout)에 따라 최대 어드밴스나 최대 리타드가 될 수 있다. 이어서, 상기 로크 핀(11)을 상기 최대 어드밴스나 최대 리타드 정지부에 배치함으로써, 상기 VCT 시스템은 상기 로킹 위치를 자동적으로 발견한다. 제 2 명령은 상기 소스 오일을 차단하며 배출구 통로(16)를 통해 상기 로크 핀(11)으로 내보내며, 그로인해 상기 로크 핀(11)이 리세스(12)내로 연장하여 결합시키는 것이다.
유압 통로들을 제어하기 위하여 분리된 스풀 밸브들을 사용하는 공지된 VCT 로크 시스템들과, 본 발명에 도시된 바와 같은 중심 위치 스풀(22)과 같은 단일 스풀의 접근을 통해서 상기 소스 오일의 루트 설정없이 페이저를 로킹 및 언로킹하기 위하여 소스 오일 압력을 사용하는 공지된 VCT 로크 시스템과 비교하여 인식될 수 있는 바와 같이, 모든 기능은 보다 효과적으로 실행될 수 있다. 달리 말해서, 본 발명은 도 1a 내지 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같은 상기의 2개의 기능들(즉, 상기 VCT를 일 위치로 조정하고 상기 로크와 결합하는 상태)을 실행하기 위하여 단지 하나의 스풀 밸브(22)를 제공한다.
본 발명은 상기 2개의 기능들을 조합하는 유일한 특성을 추가로 제공한다. 이러한 특성은 예를 들면, 도 1a 내지 도 1d를 다시 참조함으로써 표현될 수 있다. 예를 들어, 상기 스풀 밸브(22)가 밖으로 이동하여 널 위치를 횡단할 때에, 스풀 위치에 기초한 제 1 명령은 상기 VCT를 로킹 위치로 이동시키는 것이다. 제 2 명령은 상기 스풀 밸브가 추가로 이동한 이후에 발생한다. 따라서, 상기 스풀 밸브(22)가 이동할 때의 이벤트들의 순서는 먼저 상기 VCT를 재배치하는 것이고, 이어서 두번째로 로크 핀(11)을 재배치하는 것이다. 상기 스풀 밸브가 "들어오게" 될때에, 상기 이벤트들의 순서는 역전된다. 먼저, 상기 스풀 밸브의 제 1의 적은 이동은 심지어 상기 스풀 밸브가 널에 도달하기 전에 상기 VCT를 언로킹한다. 널 위치를 지나서 들어온 이후에, 상기 VCT는 다음에 로킹 위치로부터 떨어진다. 만일 당신이 상기 로크 핀이 분리되기전에 상기 VCT를 이동시키도록 명령한다면, 이것은 상기 로크 핀을 적소에 고정(wedge)시키는 경향이 있고 상기 핀에 대한 작동력을 통해서 상기 VCT를 언로킹할 수 없기 때문에 바람직하다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 상기 로킹 위치로부터 멀어지도록 명령하기 전에 상기 VCT를 해제시키기 위한 충분한 시간을 상기 VCT에 제공하는 것을 요구하는 제어 전략을 앞선다.
본 발명의 다른 소정의 결과는, 상기 스풀 밸브가 이동될 때에 다음에 발생될 제 1 작동은 상기 로크 핀(11)을 분리하는 것이다. 이것은 심지어 상기 스풀 밸브(22)가 상기 VCT를 이동시키도록 명령하기 위해서 충분히 멀리 이동하기 전에 발생한다.
도 5a 내지 도 6은 캠 토크 작동 페이저의 본 발명의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 5a는 널 위치의 제 2 실시예의 캠 토크 작동 페이저를 도시한다. 도 5b는 리타드 위치의 제 2 실시예의 캠 토크 작동 페이저를 도시한다. 도 5c는 어드밴스 위치의 제 2 실시예의 캠 토크 작동 페이저를 도시한다. 도 6은 도 5a에서 상기 스풀의 클로즈업(close-up)을 도시한다.
도 5a 및 도 6을 참조하면, 유압 유체는 공급 라인(118)에서 공통 라인(116)까지 상기 페이저로 진입한다. 상기 공통 라인(116)으로부터, 상기 유체는 어드밴스 및 리타드 챔버들(102, 103)과 상기 스풀 밸브(109)의 공통 포트(126)로 진행한다. 상기 어드밴스 및 리타드 챔버들(102, 103)로 진행하는 상기 유체는, 상기 어드밴스 및 리타드 챔버들(102, 103)로 리드하는 일 단부와, 상기 어드밴스 및 리타드 포트들(114, 115)로 리드하는 다른 단부를 구비하는 각각의 라인들(104, 105)로 체크 밸브들(106, 107)을 통해서 이동한다. 상기 스풀(109)은 스풀 랜드들(109a, 109b 및 109c), 홈들(134, 136), 및 편향 스프링(biasing spring)(125)을 수용하는 축방향 실린더형 슬리브나 보어(124)내에서 내부로 장착된다. 상기 스풀(109)은 상기 축방향 보어(124)에 관련하여 형성된 단부들인, 외부 단부로부터 내부 단부까지 제 1 랜드(109a), 제 1 홈(134), 제 2 랜드(109b), 제 2 홈(136), 및 제 3 랜드(109c)를 포함한다. 상기 보어(124)의 내면과 제 1 홈(134)은 제 1 챔버(128)를 형성한다. 상기 보어(124)의 내면의 다른 부분과 제 2 홈(136)은 제 2 챔버(130)를 형성한다. 상기 스풀(109)의 내부 단부와 상기 보어(124)는 제 3 챔버(132)를 형성한다. 통로(119a)는 상기 제 1 홈(134)에 존재하며, 상기 제 2 랜드(109b)와 홈(136)에서 다른 통로(119b)로 리드하여, 상기 제 1 챔버(128)와 제 2 챔버(130) 사이의 유체 통로를 허용한다.
보어(124)는 개방된 외부 단부, 내면, 및 배출구 포트(122)를 갖는 내부 단부를 구비한다. 상기 어드밴스 라인(104), 상기 공통 라인(116), 상기 리타드 라인(105), 및 그 자신의 보어(112)내에서 상기 로크 핀(111)에 대한 라인(110)으로 향한 포트들(114, 126, 115, 138)은 모두 보어(124)를 따라서 배열된다. 도 5a 내지 도 5c, 및 구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 포트들은 상기 개방된 외부 단부에서 배출구 포트(122)를 갖는 상기 내부 단부까지 다음의 순서들, 상기 어드밴스 라인(104)을 통해서 어드밴스 챔버(102)와 유체 소통하는 어드밴스 포트(114), 상기 공통 라인(116)과 유체 소통하는 공통 포트(126), 상기 리타드 라인(105)을 통해서 상기 리타드 챔버(103)와 유체 소통하는 상기 리타드 포트(115), 및 라인(110)을 통해서 로크 핀(111)과 유체 소통하는 상기 로크 포트(138)로 배열된다.
엔진 제어 유닛(ECU)(도시 생략)에 의해서 제어되는 가변력 솔레노이드(variable force solenoid)(VFS)(120)는 상기 보어(124)내에서 상기 스풀(109)을 이동시킨다. 널 위치에서, 유체는 라인들(104, 105)을 통해 상기 어드밴스 및 리타드 챔버들(102, 103)에서 나오는 것이 스풀 랜드들(109a, 109b)에 의해서 방지된다. 공통 포트(126)를 통해서 상기 스풀(109)로 진행하는 유체는 상기 스풀 랜드들(109a, 109b) 사이의 제 1 홈(134)에서 상기 제 1 챔버(128)와 스풀 통로(119a)로 진입한다. 상기 제 1 스풀 통로(119a)로부터, 유체는 스풀 통로(119b)로 이동하고, 전체적으로 스풀 랜드(109b)를 통해서 상기 제 2 챔버(130)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(130)로부터, 유체는 상기 로크 핀(111)을 둘러싸는 보어(112)로 리드하는 라인(110)으로 향하는 포트(138)로 진입한다. 유체는 상기 편향 스프링에 대항해서 상기 로크 핀(111)을 밀기 위한 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(111)을 언로킹 위치로 배치한다. 유체는 스풀 랜드(109c)의 위치로 인해서 상기 보어(124)로부터 배출되지 않는다. 스풀 랜드(109c)는 플러그(121)를 포함한다. 라인(110)은 환대(annulus)(123)에 의해서 상기 보어(124)의 포트(138)에 연결된다.
도 5b는 리타드 위치에서의 제 2 실시예의 캠 토크 작동 페이저를 도시한다. 상기 리타드 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(125)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(variable force solenoid)(VFS)(120)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 크며, 상기 스풀(109)은 도면에서 좌측으로 이동되어, 스풀 랜드(109b)의 배치가 리타드 포트(115)와 리타드 라인(105)을 차단하게 한다. 스풀랜드(109c)는 상기 제 2 챔버(130)에서 로크 포트(138) 및 상기 로크 핀(111)에 연결된 라인(110)까지 유체를 차단한다. 스풀 통로(119b)로부터의 유체가 라인(110)이나 로크 핀(111)에 도달할 수 없기 때문에, 상기 편향 스프링의 힘이 상기 로크 핀(111)을 로킹하며, 상기 로크 핀(111)으로부터의 유체는 로크 포트(138)와 라인(110)을 통해서 상기 제 3 챔버(132)로 나와서, 배출구 포트(122)를 통해 배출된다.
유압 유체는 공급 라인(118)에서 공통 라인(116)까지 상기 페이저로 진입한다. 공통 라인(116)으로부터, 상기 유체는 체크 밸브(107)와 리타드 라인(105)을 통해서 상기 리타드 챔버(103)로 진행한다. 상기 어드밴스 챔버(102)내의 유체는 어드밴스 라인(104)과 어드밴스 포트(114)를 통해서 상기 제 1 챔버(128)로 나온다. 상기 제 1 챔버(128)로부터, 유체는 포트(126)와 공통 라인(116)으로 진입한다. 상기 공통 라인(116)으로부터의 유체는 상술된 바와 같이 상기 리타드 챔버(103)로 진행한다. 상기 제 1 챔버(128)로부터의 적은 양의 유체는 랜드들(109a, 109b) 사이의 상기 제 1 홈(134)내에서 스풀 통로들(119a)내로 진행할 것이다. 스풀 통로(119a)로부터, 유체는 스풀 통로(119b)로 이동하고, 전체적으로 스풀 랜드(109b)를 통해서 상기 제 2 챔버(130)로 통과한다. 그러나, 상술된 바와 같이, 상기 유체는 로크 포트(138)와 라인(110)으로 진입하는 것이 방지된다.
도 5c는 어드밴스 위치에서의 제 2 실시예의 캠 토크 작동 페이저를 도시한다. 상기 어드밴스 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(125)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(120)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 작으며 도면에서 우측으로 이동되어, 상기 스풀 랜드(109a)의 배치가 어드밴스 포트(114)와 어드밴스 라인(104)을 차단하게 한다.
유압 유체는 공급 라인(118)에서 공통 라인(116)까지 상기 페이저로 진입한다. 상기 공통 라인(116)으로부터, 유체는 체크 밸브(106)와 어드밴스 라인(104)을 통해서 상기 어드밴스 챔버(102)로 진행한다. 상기 리타드 챔버(103)내의 유체는, 리타드 라인(105)과 리타드 포트(115)를 통해서 상기 제 1 챔버(128)로 나온다. 상기 제 1 챔버로부터, 유체는 포트(126)와 공통 라인(116) 또는 랜드들(109a, 109b) 사이의 상기 제 1 홈내에서 스풀 통로(119a)로 진입한다. 상기 공통 라인(116)으로 진입하는 유체는 상술된 바와 같이 상기 어드밴스 챔버(102)로 진행한다. 상기 스풀 통로들(119a)로 진입하는 유체는 스풀 통로(119b)로 이동하고, 전체적으로 스풀 랜드(109b)를 통해서 상기 제 2 챔버(130)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(130)로부터, 유체는 상기 로크 핀(111)을 둘러싸는 보어(112)로 리드하는 라인(110)으로 향하는 로크 포트(138)로 진입한다. 상기 유체는 상기 편향 스프링에 대향해서 상기 로크 핀(111)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(111)을 상기 언로킹 위치로 배치한다. 유체는 스풀 랜드(109c)의 위치로 인해서 상기 보어(124)로부터 나오지 않는다. 스풀 랜드(109c)는 플러그(plug)(121)를 포함한다.
도 7a 내지 도 8은 오일 압력 작동 페이저의 본 발명의 제 3 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 7a는 널 위치에서의 제 3 실시예의 오일 압력 작동 페이저를 도시한다. 도 7b는 리타드 위치에서의 제 3 실시예의 오일 압력 작동 페이저를 도시한다. 도 7c는 어드밴스 위치에서의 제 3 실시예의 오일 압력 작동 페이저를 도시한다. 도 8은 도 7a의 스풀의 클로즈업을 도시한다.
도 7a 및 도 8을 참조하면, 유압 유체는 공급 라인(218)에서 보어(224)의 라인(216)과 포트(226)까지 상기 페이저로 진입한다. 상기 보어(224)는 개방된 외부 단부, 내면, 배출구 포트(222)를 갖는 내부 단부를 구비한다. 각각의 상기 어드밴스 라인(204), 라인(216), 상기 리타드 라인(215), 그 자신의 보어(212)내에서 상기 로크 핀(211)에 대한 라인(210), 및 제 2 어드밴스 라인(240)으로 향한 포트들(214, 226, 215, 238, 244)은 모두 상기 보어(224)를 따라서 배열된다. 도 7a 내지 도 7c, 및 구체적으로는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 포트들은 상기 개방된 외부 단부에서 배출구 포트(222)를 갖는 상기 내부 단부까지 다음의 순서들, 상기 어드밴스 라인(204)을 통해서 상기 어드밴스 챔버(202)와 유체 소통하는 어드밴스 포트(214), 라인(216)과 유체 소통하는 포트(226), 상기 리타드 라인(205)을 통해서 상기 리타드 챔버(203)와 유체 소통하는 리타드 포트(215), 라인(210)을 통해서 로크 핀(211)과 유체 소통하는 로크 포트(238), 및 제 2 어드밴스 라인(240)과 유체 소통하는 제 2 어드밴스 포트(240)로 배열된다.
또한, 상기 보어(224)는 스풀 랜드들(209a, 209b, 및 209c), 홈들(234, 236), 및 편향 스프링(225)을 수용하는 내부적으로 장착된 스풀(209)을 둘러싼다. 상기 스풀(209)은 상기 보어(225)와 관련하여 형성된 단부들인 외부 단부에서 내부 단부까지 제 1 랜드(209a), 제 1 홈(234), 제 2 랜드(209b), 제 2 홈(236), 및 제 3 랜드(209c)를 포함한다. 상기 보어(224)의 내면과 상기 제 1 홈(234)은 제 1 챔버(228)를 형성한다. 상기 보어(224)의 내면의 다른 부분과 상기 제 2 홈(236)은 제 2 챔버(230)를 형성한다. 상기 스풀(209)의 내부 단부와 상기 보어(224)는 제 3 챔버(232)를 형성한다. 통로(219a)는 상기 제 1 홈(234)에 존재하고 상기 제 2 랜드(209b)와 홈(236)내의 다른 통로(219b)로 리드하며, 상기 제 1 챔버(228)와 제 2 챔버(230) 사이의 유체 통로를 허용한다.
포트(226)로부터의 유체는, 상기 페이저가 널 위치에 있을 때 그리고, 랜드들(209a, 209b)이 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 리타드 및 어드밴스 챔버로 각각 리드하는 포트들(205, 204)과 라인들(215, 214)을 차단할 때에, 상기 제 1 챔버(228)와 스풀 통로(219a)로 진입한다. 스풀랜드들(209a, 209b) 사이의 제1홈(234)에 있는 스풀통로(219a)로부터 유체가 스풀 통로(219b)로 진입하고, 전체적으로 스풀 랜드(209b)를 통해서 상기 제 2 챔버(230)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(230)로부터, 유체는 상기 로크 핀(211)을 둘러싸는 보어(212)로 리드하는 로크 포트(238)로 진입한다. 상기 유체는 상기 편향 스프링에 대항하여 상기 로크 핀(211)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(211)을 언로킹 위치로 배치한다. 유체는 스풀 랜드(209c)의 위치로 인해서 상기 보어(224)로부터 배출되지 않는다. 스풀 랜드(209c)는 플러그(221)를 포함한다. 라인(210)은 환대(223)에 의해서 상기 보어(224)의 로크 포트(238)에 연결된다.
상기 제 2 챔버(230)로부터의 일부 유체는 어드밴스 라인(204)에 연결된 상기 제 2 어드밴스 라인(240)으로 진입할 것이며, 상기 어드밴스 챔버(202)로부터의 일부 유체는 상기 제 2 어드밴스 라인(240)을 통해서 상기 제 2 챔버로 진입할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 랜드(209c)는 상기 제 2 어드밴스 라인(240)에 대한 상기 제 2 어드밴스 포트(244)를 부분적으로 차단한다. 상기 유체의 교환은 무시할 수 있다.
도 7b는 상기 리타드 위치에서의 제 3 실시예의 오일 압력 작동 페이저를 도시한다. 상기 리타드 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(225)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(220)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 크며, 상기 스풀(209)은 도면에서 좌측으로 이동되어, 상기 스풀 랜드(209b)의 배치가 어드밴스 포트(214)와 상기 어드밴스 라인(204)을 차단하게 한다. 스풀 랜드(209c)는 상기 제 2 챔버(230)에서부터 제 2 어드밴스 라인(240)으로 이어지는 제 2 어드밴스 포트(244)와, 라인(210) 및 로크 핀(211)으로 이어지는 로크 포트(238)로 향하는 유체를 차단한다. 스풀 통로(219b)로부터의 유체가 라인(210)에 도달할 수 없기 때문에, 상기 편향 스프링의 힘은 상기 로크 핀(211)을 로킹한다. 상기 로크 핀 보어(212)로부터의 유체는 로크 포트(238)와 라인(210)을 통해서 상기 제 3 챔버(232)로 나온다. 상기 제 3 챔버(232) 내의 유체는 배출구(222)를 통해서 배출된다.
유압 유체는 공급 라인(218)에서 라인(216)과 포트(226)까지 상기 페이저로 진입한다. 포트(226)로부터, 유체는 상기 제 1 챔버(228)로 진입한다. 스풀 랜드(209b)가 어드밴스 포트(214)를 차단하기 때문에, 상기 제 1 챔버(228)내의 유체는 상술한 바와 같이 스풀 통로(219a)로 진입하거나 상기 리타드 라인(205)에 대한 리 타드 포트(215)로 진입할 수 있다. 상기 리타드 라인(205)내의 유체는 상기 리타드 챔버(203)로 진입하여 상기 베인(201)을 화살표로 나타낸 방향으로 이동시킨다. 상기 어드밴스 챔버(202)내의 유체는 어드밴스 라인(204)을 통해서 나온다. 유체는 어드밴스 포트(214)를 통해서 통과하는 것이 랜드(209b)에 의해서 차단되며, 대신에 유체는 연결된 제 2 어드밴스 라인(240)과 제 2 어드밴스 포트(244)를 통해서 상기 제 3 챔버(232)로 이동한다. 상기 제 3 챔버(232)로부터의 유체는 배출구(222)를 통해서 배출된다.
도 7c는 상기 어드밴스 위치에서의 제 3 실시예의 오일 압력 작동 페이저를 도시한다. 상기 어드밴스 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(225)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(220)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 작으며, 상기 스풀(209)은 도면에서 우측으로 이동되어, 상기 리타드 라인(205)과 리타드 포트(215)를 배출구로 개방시킨다.
유압 유체는 공급 라인(318)에서 라인(216)과 포트(226)까지 상기 페이저로 진입한다. 포트(226)로부터, 유체는 상기 제 1 챔버(228)로 진입한다. 상기 스풀(209)의 위치는 제 1 챔버(228)를 스풀 통로(219a) 및 라인(216), 그리고 어드밴스 라인(204)과 유체 소통하도록 배치한다. 상기 제 1 챔버(228)로부터의 유체는 스풀 통로(219a)로 이동하거나 어드밴스 포트(214)와 어드밴스 라인(204)을 통해서 상기 어드밴스 챔버(202)로 이동한다. 상기 어드밴스 챔버(202)내의 유체는 화살표로 나타낸 방향으로 상기 베인(201)을 이동시킨다. 상기 리타드 챔버내의 유체는 리타드 라인(205)과 리타드 포트(215)를 통해서 대기나 배출구로 나온다. 스풀 랜드들(209a, 209b) 사이의 상기 제 1 홈(234)내의 상기 스풀 통로(219a)로 이동된 유체는 스풀 통로(219b)로 진입하고, 전체적으로 스풀 랜드(209b)를 통해서 상기 제 2 챔버(230)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(230)로부터, 유체는 상기 로크 핀(211)을 둘러싸는 보어(212)로 리드하는 라인(210)에 대한 로크 포트(211)로 진입한다. 상기 유체는 상기 편향 스프링에 대항해서 상기 로크 핀(211)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(211)을 상기 언로킹 위치로 배치한다. 유체는 스풀 랜드(209c)의 위치로 인해서 상기 보어(224)로부터 나오지 않는다. 스풀 랜드(209c)는 플러그(221)를 포함한다. 라인(210)은 환대에 의해서 상기 보어(224)의 로크 포트(238)에 연결된다.
어드밴스 라인(204)내의 일부 유체는 상기 제 2 챔버(230)에 대한 상기 제 2 어드밴스 라인(240)과 제 2 어드밴스 포트(244)로 진입할 수 있다. 상기 유체는 상기 제 2 챔버(230)로부터 상기 로크 핀(211)에 대한 로크 포트(238)와 라인(210)으로 진입할 것이다.
도 9a 내지 도 10은 단일 체크 밸브 토션 이용(torsion assist) 페이저의 본 발명의 제 4 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 9a는 널 위치에서의 제 4 실시예의 단일 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 도 9b는 리타드 위치에서의 제 4 실시예의 단일 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 도 9c는 어드밴스 위치에서의 제 4 실시예의 단일 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 도 10은 도 7a에서의 상기 스풀의 클로즈업을 도시한다.
도 9a 및 도 10을 참조하면, 유압 유체는 라인(316)에 대한 체크 밸브(342)와 보어(324)의 포트(326)를 포함하는 공급 라인(318)을 통해서 상기 페이저로 진입한다. 상기 보어(324)는 개방된 외부 단부, 내면, 및 배출구 포트(322)를 갖는 내부 단부를 구비한다. 각각의 상기 어드밴스 라인(304), 라인(316), 상기 리타드 라인(305), 그 자신의 보어(312)내에서 상기 로크 핀(311)에 대한 라인(310) 및 제 2 어드밴스 라인(340)에 대한 포트들(314, 326, 315, 338, 344)은 모두 상기 보어(324)를 따라서 배열된다. 도 9a 내지 도 9c, 및 구체적으로는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 포트들은 상기 개방된 외부 단부에서 배출구 포트(322)를 갖는 내부 단부까지 다음의 순서들, 상기 어드밴스 라인(304)을 통해서 상기 어드밴스 챔버(302)와 유체 소통하는 어드밴스 포트(314), 라인(316)과 유체 소통하는 포트(326), 상기 리타드 라인(305)을 통해서 상기 리타드 챔버(303)와 유체 소통하는 리타드 포트(315), 라인(310)을 통해서 로크 핀(311)과 유체 소통하는 로크 포트(338), 및 상기 제 2 어드밴스 라인(340)과 유체 소통하는 제 2 어드밴스 포트(340)로 배열된다.
또한, 상기 보어(324)는 스풀 랜드들(309a, 309b 및 309c), 홈들(334, 336), 및 편향 스프링(325)을 수용하는 내부적으로 장착된 스풀(309)을 둘러싼다. 상기 스풀(309)은 상기 보어(325)에 관련하여 형성된 단부들인 외부 단부에서 내부 단부까지 제 1 랜드(309a), 제 1 홈(334), 제 2 랜드(309b), 제 2 홈(336), 및 제 3 랜드(309c)를 포함한다. 상기 보어(324)의 내면과 상기 제 1 홈(334)은 제 1 챔버(328)를 형성한다. 상기 보어(324)의 내면의 다른 부분과 상기 제 2 홈(336)은 제 2 챔버(330)를 형성한다. 상기 스풀(309)의 내부 단부와 상기 보어(324)는 제 3 챔버(332)를 형성한다. 통로(319a)는 상기 제 1 홈(334)에 존재하고 상기 제 2 랜드(309b)와 홈(336)내의 다른 통로(319b)로 리드하며, 상기 제 1 챔버(328)와 제 2 챔버(330) 사이의 유체 통로를 허용한다.
포트(326)로부터의 유체는 상기 페이저가 널 위치에 있을 때 그리고 상기 랜드들(309a, 309b)이 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 리타드 및 어드밴스 챔버로 각각 리드하는 포트들(305, 304)과 라인들(315, 314)을 차단할 때에, 상기 제 1 챔버(328)와 스풀 통로(319a)로 진입한다. 스풀 랜드들(309a, 309b) 사이의 상기 제 1 홈(334)내의 스풀 통로(319a)로부터, 유체는 스풀 통로(319b)로 진입하고, 전체적으로 스풀 랜드(309b)를 통해서 상기 제 2 챔버(330)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(330)로부터, 유체는 상기 로크 핀(311)을 둘러싸는 보어(312)로 리드하는 라인(310)에 대한 로크 포트(338)로 진입한다. 상기 유체는 상기 편향 스프링에 대항해서 상기 로크 핀(311)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(311)을 상기 언로킹 위치로 배치한다. 유체는 스풀 랜드(309c)의 위치로 인해서 상기 보어(324)로부터 나오지 않는다. 스풀 랜드(309c)는 플러그(321)를 포함한다. 라인(310)은 환대(323)에 의해서 상기 보어(324)의 로크 포트(338)에 연결된다.
상기 제 2 챔버(330)로부터의 일부 유체는 어드밴스 라인(304)에 연결된 상기 제 2 어드밴스 라인(340)으로 진입할 것이며, 상기 어드밴스 챔버(302)로부터의 일부 유체는 상기 제 2 어드밴스 라인(340)을 통해서 상기 제 2 챔버로 진입할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 랜드(309c)는 상기 제 2 어드밴스 라인(340)에 대한 제 2 어드밴스 포트(344)를 부분적으로 차단한다. 유체의 교환은 무시할 수 있다.
도 9b는 리타드 위치에서의 제 4 실시예의 단일 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 상기 리타드 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(325)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(320)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 크며, 상기 스풀(309)은 도면에서 좌측으로 이동되어, 상기 스풀 랜드(309b)의 배치가 어드밴스 포트(314)와 상기 어드밴스 라인(304)을 차단하게 한다. 스풀 랜드(309c)는 상기 제 2 챔버(330)에서부터 제 2 어드밴스 라인(340)으로 리드하는 제 2 어드밴스 포트(344)와, 라인(310) 및 로크 핀(311)으로 리드하는 로크 포트(338)로 향한 유체를 차단한다. 스풀 통로(319b)로부터의 유체가 라인(310)에 도달할 수 없기 때문에, 상기 편향 스프링의 힘은 상기 로크 핀(311)을 로킹한다. 상기 로크 핀 보어(312)로부터의 유체는 로크 포트(338)와 라인(310)을 통해서 상기 제 3 챔버(332)로 나온다. 상기 제 3 챔버(332)내의 유체는 배출구(322)를 통해서 배출된다.
유압 유체는 체크 밸브(342)를 포함하는 공급 라인(318)에서 라인(316)과 포트(326)까지 상기 페이저로 진입한다. 포트(326)로부터, 유체는 상기 제 1 챔버(328)로 진입한다. 스풀 랜드(309b)가 포트(314)를 차단하기 때문에, 상기 제 1 챔버(328)내의 유체는 상술된 바와 같이 스풀 통로(319a)로 진입하거나 상기 리타드 라인(305)에 대한 리타드 포트(315)로 진입할 수 있다. 상기 리타드 라인(305)내의 유체는 상기 리타드 챔버(303)로 진입하여 화살표로 나타낸 방향으로 상기 베인(301)을 이동시킨다. 상기 어드밴스 챔버(302)내의 유체는 어드밴스 라인(304)을 통해서 나온다. 유체는 어드밴스 포트(314)를 통해서 통과하는 것이 랜드(309b)에 의해서 차단되며, 대신에 유체는 연결된 제 3 어드밴스 라인(340)과 제 2 어드밴스 포트(344)를 통해서 상기 제 3 챔버(332)로 이동한다. 상기 제 3 챔버(332)로부터의 유체는 배출구(322)를 통해서 배출된다.
도 9c는 어드밴스 위치에서의 제 4 실시예의 단일 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 상기 어드밴스 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(325)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(320)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 작으며, 상기 스풀(309)은 도면에서 우측으로 이동되어, 상기 리타드 라인(305)과 리타드 포트(315)를 배출구로 개방시킨다.
유압 유체는 공급 라인(318)에서 라인(316)과 포트(326)까지 상기 페이저로 진입한다. 포트(326)로부터, 유체는 상기 제 1 챔버(328)로 진입한다. 상기 스풀(309)의 위치는 상기 제 1 챔버(328)를 스풀 통로(319a)와 라인(316), 및 어드밴스 라인(304)과 유체 소통하도록 배치한다. 상기 제 1 챔버(328)로부터의 유체는 스풀 통로(319a)로 이동하거나 상기 어드밴스 챔버(302)에 대한 어드밴스 포트(314)와 어드밴스 라인(304)을 통해서 이동한다. 상기 어드밴스 챔버(302)내의 유체는 화살표로 나타낸 방향으로 상기 베인(301)을 이동시킨다. 상기 리타드 챔버(303)내의 유체는 리타드 라인(305)과 리타드 포트(315)를 통해서 대기나 배출구로 나온다. 스풀 랜드들(309a, 309b) 사이의 상기 제 1 홈(334)내의 상기 스풀 통로(319a)로 이동되는 유체는 스풀 통로(319b)로 진입하고, 전체적으로 스풀 랜드(309b)를 통해서 상기 제 2 챔버(330)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(330)로부터, 유체는 상기 로크 핀(311)을 둘러싸는 보어(312)로 리드하는 라인(310)에 대한 로크 포트(338)로 진입한다. 유체는 상기 편향 스프링에 대항해서 상기 로크 핀(311)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(311)을 상기 언로킹 위치로 배치한다. 유체는 스풀 랜드(309c)의 위치로 인해서 상기 보어(324)로부터 나오지 않는다. 스풀 랜드(309c)는 플러그(321)를 포함한다. 라인(310)은 환대(423)에 의해서 상기 보어(324)의 로크 포트(338)에 연결된다.
상기 어드밴스 라인(304)내의 일부 유체는 상기 제 2 챔버(330)에 대한 상기 제 2 어드밴스 라인(340)과 제 2 어드밴스 포트(344)로 진입할 수 있다. 상기 제 2 챔버(330)로부터, 상기 유체는 상기 로크 핀(311)에 대한 로크 포트(338)와 라인(310)으로 진입할 것이다.
도 11a 내지 도 12는 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저의 본 발명의 제 5 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 11a는 널 위치에서의 제 5 실시예의 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 도 11b는 리타드 위치에서의 제 5 실시예의 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 도 11c는 어드밴스 위치에서의 제 5 실시예의 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 도 12는 도 11a에서의 상기 스풀의 클로즈업을 도시한다.
도 11a 및 도 12를 참조하면, 유압 유체는 공급 라인(418)에서 보어(424)의 라인(416)과 포트(426)까지 상기 페이저로 진입한다. 상기 보어(424)는 개방된 외부 단부, 내면, 및 배출구 포트(422)를 갖는 내부 단부를 구비한다. 각각의 체크 밸브(448) 위의 리타드 라인에 연결된 제 2 리타드 라인(405), 체크 밸브(448) 아래의 리타드 라인(405), 라인(416), 체크 밸브(446) 아래의 어드밴스 라인(404), 및 체크 밸브(446) 위의 어드밴스 라인(404)에 연결된 제 2 어드밴스 라인(440)에 대한 포트들(452, 415, 426, 414, 444)은 모두 상기 보어(424)를 따라서 배열된다. 도 11a 내지 도 11c, 구체적으로는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 포트들은 상기 개방된 외부 단부에서 배출구 포트(422)를 갖는 내부 단부까지 다음의 순서들, 리타드 라인(405)과 유체 소통하는 제 2 리타드 포트(452), 상기 리타드 라인(405)를 통해서 상기 리타드 챔버(403)와 유체 소통하는 리타드 포트(415), 라인(416)과 유체 소통하는 포트(426), 상기 어드밴스 라인(404)을 통해서 상기 어드밴스 챔버(402)와 유체 소통하는 어드밴스 포트(414), 및 어드밴스 라인(440)과 유체 소통하는 제 2 어드밴스 포트(444)로 배열된다.
또한, 상기 보어(424)는 스풀 랜드들(409a, 409b, 및 409c), 홈들(434, 436), 및 편향 스프링(425)을 수용하는 내부적으로 장착된 스풀(409)을 둘러싼다. 상기 스풀(409)은 상기 보어(425)에 관련하여 형성된 단부들인 외부 단부에서 내부 단부까지 제 1 랜드(409a), 제 1 홈(434), 제 2 랜드(409b), 제 2 홈(436), 및 제 3 랜드(409c)를 포함한다. 상기 보어(424)의 내면과 상기 제 1 홈(434)은 제 1 챔버(428)를 형성한다. 상기 보어(424)의 내면의 다른 부분과 상기 제 2 홈(436)은 제 2 챔버(430)를 형성한다. 상기 스풀(409)의 내부 단부와 상기 보어(424)는 제 3 챔버(432)를 형성한다. 통로(419a)는 상기 제 1 홈(434)에 존재하고 상기 제 2 랜드(409b)와 홈(436)내의 다른 통로(419b)로 리드하며, 상기 제 1 챔버(428)와 제 2 챔버(430) 사이의 유체 통로를 허용한다.
포트(426)로부터의 유체는, 상기 페이저가 상기 널 위치에 있을 때 그리고 랜드들(409a, 409b, 및 409c)이 도 9a에 도시된 바와 같이 폐쇄된 상기 어드밴스 및 리타드 챔버(402, 403)로 리드하는 포트들(452, 415, 414, 및 444)을 차단할 때에, 상기 제 1 챔버(428)와 스풀 통로(419a)로 진입한다. 스풀 랜드들(409a, 409b) 사이의 상기 제 1 홈(434)내의 스풀 통로(419a)로부터, 유체는 스풀 통로(419b)로 진입하고, 전체적으로 스풀 랜드(409b)를 통해서 상기 제 2 챔버(430)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(430)로부터, 유체는 상기 로크 핀(411)을 둘러싸는 보어(412)로 리드하는 라인(410)에 대한 로크 포트(438)로 진입한다. 상기 유체는 상기 편향 스프링에 대항해서 상기 로크 핀(411)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(411)을 상기 언로킹 위치에 배치한다. 유체는 스풀 랜드(409a, 409c)의 위치로 인해서 보어(424)로부터 나오지 않는다. 스풀 랜드(409c)는 플러그(421)를 포함한다. 라인(410)은 환대(423)에 의해서 상기 보어(424)의 로크 포트(438)에 연결된다.
도 11b는 상기 리타드 위치에서의 제 5 실시예의 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 상기 리타드 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(425)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(420)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 크며, 상기 스풀(409)은 도면에서 좌측으로 이동되어, 스풀 랜드(409a)의 배치가 상기 제 2 리타드 포트(452)와 제 2 리타드 라인(450)을 차단하게 하고, 스풀 랜드(409b)의 배치가 어드밴스 포트(414)와 어드밴스 라인(404)을 차단하게 한다. 스풀 랜드(409c)는 상기 제 2 챔버(430)에서부터 상기 제 2 어드밴스 라인(440)으로 리드하는 제 2 어드밴스 포트(444)와, 라인(410) 및 로크 핀(411)으로 리드하는 로크 포트(438)로 향한 유체를 차단한다. 스풀 통로(419b)로부터의 유체가 라인(410)에 도달할 수 없기 때문에, 상기 편향 스프링의 힘은 상기 로크 핀(411)을 로킹한다. 로크 핀 보어(412)로부터의 유체는 로크 포트(438)와 라인(410)을 통해서 상기 제 3 챔버(432)로 나온다. 상기 제 3 챔버내의 유체는 배출구(422)를 통해서 배출된다.
유압 유체는 공급 라인(419)에서 라인(416)과 포트(426)까지 상기 페이저로 진입한다. 포트(426)로부터, 유체는 상기 제 1 챔버(428)로 진입한다. 스풀 랜드(409b)가 어드밴스 포트(414)를 차단하기 때문에, 상기 제 1 챔버(428)내의 유체는 상술된 바와 같이 스풀 통로(419a)로 진입하거나 상기 리타드 라인(405)내의 체크 밸브(448)를 통해서 리타드 포트(415)로 진입할 수 있다. 상기 리타드 라인(405)내의 유체는 상기 리타드 챔버(403)로 진입하며, 화살표로 나타낸 방향으로 상기 베인(401)을 이동시키거나, 상기 제 2 리타드 라인(450)으로 진입할 수 있다. 그러나, 상기 제 2 리타드 라인(450)과 제 2 리타드 포트(452)는 스풀 랜드(409a)에 의해서 차단된다. 상기 어드밴스 챔버(402)내의 유체는 어드밴스 라인(404)으 통해서 나온다. 유체는 어드밴스 포트(414)를 통해서 통과하는 것이 체크 밸브(446)와 랜드(409b)에 의해서 차단되며, 대신에 유체는 연결된 제 2 어드밴스 라인(440)과 제 2 어드밴스 포트(444)를 통해서 상기 제 3 챔버(432)로 이동한다. 상기 제 3 챔버(432)로부터의 유체는 배출구(422)를 통해서 배출된다.
도 11c는 상기 어드밴스 위치에서의 제 5 실시예의 이중 체크 밸브 토션 이용 페이저를 도시한다. 상기 어드밴스 위치를 위해서, 상기 편향 스프링(425)의 힘은 상기 가변력 솔레노이드(420)(개략적으로 도시됨)의 힘보다 크며, 상기 스풀(409)은 도면에서 우측으로 이동되어, 스풀 랜드(409a)의 배치가 리타드 포트(415)와 리타드 라인(405)을 차단하게 한다. 스풀 랜드(409c)는 상기 제 2 어드밴스 포트(444)와 제 2 어드밴스 라인(440)을 부분적으로 차단한다. 상기 제 2 리타드 라인과 제 2 리타드 포트(452)는 배출구로 개방된다.
유압 유체는 공급 라인(418)에서 라인(416)과 포트(426)까지 상기 페이저로 진입한다. 포트(426)로부터, 유체는 상기 제 1 챔버(428)로 진입한다. 상기 스풀(409)의 위치는 상기 제 1 챔버(428)를 스풀 통로(419a), 라인(416), 및 어드밴스 라인(404)과 유체 소통하도록 놓는다. 상기 제 1 챔버(428)로부터의 유체는 스풀 통로(419a)로 이동하거나 상기 어드밴스 챔버(402)에 대한 상기 어드밴스 라인(404)내의 상기 체크 밸브(446)를 통해서 상기 어드밴스 포트(414)를 통해서 이동한다. 상기 어드밴스 챔버(402)내의 상기 유체는 활살표로 나타낸 방향으로 상기 베인(401)을 이동시킨다. 상기 리타드 챔버(403)내의 유체는 리타드 라인(405)을 통해서 나온다. 유체는 리타드 포트(415)를 통해서 통과하는 것이 체크 밸브(448)와 랜드(409a)에 의해서 차단되며, 대신에 유체는 연결된 제 2 리타드 라인(450)과 제 2 리타드 포트(452)를 통해서 이동하며 보어(424)로부터 배출된다. 스풀 랜드들(409a, 409b) 사이의 제 1 홈(434)내의 상기 스풀 통로(419a)로 이동하게 되는 유체는 스풀 통로(419b)로 진입하고, 전체적으로 스풀 랜드(409b)를 통해서 상기 제 2 챔버(403)로 통과한다. 상기 제 2 챔버(430)로부터, 유체는 상기 로크 핀(411)을 둘러싸는 보어(412)로 리드하는 라인(410)에 대한 로크 포트(438)로 진입한다. 유체는 상기 편향 스프링에 대항해서 상기 로크 핀(411)을 밀기 위해서 충분한 압력과 힘을 가지며, 상기 로크 핀(411)을 상기 언로킹 위치에 배치한다. 유체는 스풀 랜드(409c)의 위치로 인해서 상기 보어(424)로부터 나오지 않는다. 스풀 랜드(409c)는 플러그(421)를 포함한다. 라인(410)은 환대(423)에 의해서 상기 보어(424)의 로크 포트(438)에 연결된다.
상기 어드밴스 라인(404)내의 일부 유체는 상기 제 2 챔버(430)에 대한 상기 제 2 어드밴스 라인(440)과 제 2 어드밴스 포트(444)로 진입한다. 상기 제 2 챔버(430)로부터, 상기 유체는 상기 로크 핀(411)에 대한 상기 로크 포트(438)와 라인(410)으로 진입할 것이다.
따라서, 본원에 기술된 본 발명의 실시예가 본 발명의 원리 적용에 대해서 단지 설명적인 것이 이해될 것이다. 본원에 설명된 실시예들의 상세한 참조들은 청구항의 범위를 제한하려고 의도하지 않으며, 그것들 자체는 본 발명에 대한 본질적인 것으로 그 특징들을 재인용한다.
본 발명은 가변 캠샤프트 타이밍(VCT) 시스템의 작동을 제어하기 위한 유압 제어 시스템을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 VCT 페이저에서 로크 핀을 로킹 및 언로킹하는데 이용되는 제어 시스템을 제공한다.

Claims (17)

  1. 하나 이상의 캠샤프트(camshaft)를 갖는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저(variable cam timing phaser)로서,
    구동력을 받아들이기 위한 외주를 갖는 하우징과;
    상기 하우징내에 동축으로 배치되고, 캠샤프트와의 연결을 위한 로터(rotor)와;
    상기 로터의 보어내에 활주가능하게 배치된 스풀을 포함하는 스풀 밸브(spool valve)를 포함하며;
    상기 하우징과 상기 로터는 상기 하우징내의 챔버를 어드밴스(advance) 챔버와 리타드(retard) 챔버로 분리하는 하나 이상의 베인을 형성하며, 상기 베인은 상기 하우징과 로터의 상대적인 각도 위치를 변위시키도록 회전할 수 있으며, 상기 로터는 개방된 외부 단부, 내면, 및 배출구 포트를 갖는 내부 단부를 포함하는 축방향 실린더형 보어를 추가로 구비하며, 상기 어드밴스 챔버와 유체 소통하는 어드밴스 포트, 공통 포트, 상기 리타드 챔버와 유체 소통하는 리타드 포트, 및 로크 핀 보어와 유체 소통하는 로크 포트가 상기 보어를 따라 배열되며,
    상기 스풀은 제 1 랜드, 제 1 홈(groove), 제 2 랜드, 제 2 홈, 및 제 3 랜드를 외부 단부에서 내부 단부까지 순서대로 포함하며; 상기 보어의 내면과 제 1 홈 사이의 상기 보어내의 구역이 제 1 챔버를 형성하고, 상기 보어의 내면과 제 2 홈 사이의 구역이 제 2 챔버를 형성하고, 상기 보어의 내면과 상기 스풀의 내부 단부 사이의 구역이 제 3 챔버를 형성하며;, 또한 상기 스풀은 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이의 유체 통로를 위하여 상기 제 1 홈에서 제 2 홈까지 통로를 구비하며,
    상기 스풀이 상기 보어의 외부 단부에 가장 인접한 최외측 위치에 존재할 때에, 상기 리타드 포트나 어드밴스 포트 중 하나는 상기 제 2 랜드에 의해서 차단되며, 상기 제 1 챔버는 상기 어드밴스 포트나 상기 리타드 포트 중 나머지 하나 및 공통 포트와 소통하며, 상기 로크 포트는 상기 로크 핀이 로킹 위치에 존재하도록 상기 제 3 챔버 및 배출구 포트와 유체 소통하며,
    상기 스풀이 널(null) 위치에 존재할 때에, 상기 어드밴스 포트와 리타드 포트는 상기 제 1 랜드 및 제 2 랜드에 의해서 차단되며, 상기 로크 포트는 상기 로크핀이 언로킹 위치에 존재하도록 상기 제 2 챔버와 유체 소통하며,
    상기 스풀이 상기 보어의 내부 단부에 가장 인접한 최내측 위치에 존재할 때에, 상기 리타드 포트나 어드밴스 포트 중 하나는 상기 제 1 랜드에 의해서 차단되며, 상기 제 1 챔버는 상기 어드밴스 포트나 상기 리타드 포트 중 나머지 하나 및 공통 포트와 소통하며, 상기 로크 포트는 상기 로크 핀이 언로킹 위치에 존재하도록 상기 제 2 챔버와 유체 소통하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  2. 제 1항에 있어서, 소스(source), 상기 공통 포트, 어드밴스 라인 및 리타드 라인과 유체 소통하는 공통 라인을 추가로 포함하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 공통 라인은 상기 어드밴스 라인과 상기 리타드 라인을 상기 공통 라인과 연결하는 라인을 추가로 포함하며, 이 라인은 체크 밸브들을 추가로 포함하고,
    상기 체크 밸브들 중 하나는 상기 공통 라인과 상기 어드밴스 라인을 연결하는 라인에 존재하며, 다른 체크 밸브는 상기 공통 라인과 상기 리타드 라인을 연결하는 라인에 존재하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 소스로부터의 유체는 상기 공통 라인과 상기 체크 밸브를 통해서 상기 어드밴스 라인으로 이동하거나, 상기 공통 라인과 상기 체크 밸브를 통해서 상기 리타드 라인으로 이동하며, 상기 베인을 이동시키고 상기 어드밴스 챔버나 리타드 챔버 사이의 유체를 다른 어드밴스 챔버나 리타드 챔버로 전달하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  5. 제 1항에 있어서, 소스 라인과 상기 공통 포트에 연결된 공통 라인을 추가로 포함하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 소스 라인으로부터의 유체는 상기 공통 라인을 통해서 상기 공통 포트로 이동하며, 상기 공통 포트로부터의 유체는 상기 어드밴스 챔버나 상기 리타드 챔버로 이동하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 소스 라인내에 체크 밸브를 추가로 포함하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 어드밴스 포트와 배출구(vent)를 갖는 축방향 실린더형 보어의 내부 단부 사이에 제 2 어드밴스 포트를 갖는 어드밴스 라인과 유체 소통하는 제 2 어드밴스 라인을 추가로 포함하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 스풀이 상기 보어의 외부 단부에 가장 인접한 최외측 위치에 존재할 때에, 상기 제 2 어드밴스 포트는 상기 제 3 챔버 및 상기 배출구 포트와 유체 소통하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 스풀이 널 위치에 존재할 때에, 상기 제 2 어드밴스 포트는 상기 제 2 챔버와 유체 소통하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 스풀이 상기 보어의 내부 단부에 가장 인접한 최내측 위치에 존재할 때에, 상기 제 2 어드밴스 포트는 상기 제 2 챔버와 유체 소통하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 로크 핀 보어는 환대(annulus)에 의해서 상기 로크 포트에 연결되는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 어드밴스 포트와 배출구를 갖는 축방향 실린더형 보어의 내부 단부 사이에 제 2 어드밴스 포트를 갖는 어드밴스 라인과 유체 소통하는 제 2 어드밴스 라인과, 상기 개방된 외부 단부와 상기 리타드 포트 사이에 제 2 리타드 포트를 갖는 리타드 라인과 유체 소통하는 제 2 리타드 라인을 추가로 포함하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 어드밴스 라인내의 체크 밸브와 상기 리타드 라인내의 다른 체크 밸브를 추가로 포함하는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 스풀이 상기 보어의 외부 단부에 가장 인접한 최외측 위치에 존재할 때에, 상기 제 2 어드밴스 포트는 상기 제 3 챔버 및 상기 배출구 포트와 유체 소통하며, 상기 제 2 리타드 포트는 상기 스풀의 상기 제 1 랜드에 의해서 차단되는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 스풀이 상기 널 위치에 존재할 때에, 상기 제 2 어드밴스 포트는 상기 스풀의 상기 제 3 랜드에 의해서 차단되며, 상기 제 2 리타드 포트는 상기 스풀의 상기 제 1 랜드에 의해서 차단되는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 스풀이 상기 보어의 내부 단부에 가장 인접한 최내측 위치에 존재할 때에, 상기 제 2 어드밴스 포트는 상기 제 2 챔버와 유체 소통하며, 상기 제 2 리타드 포트는 대기로 배출하고 있는 내연 기관용 가변 캠 타이밍 페이저.
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