KR101281860B1

KR101281860B1 - 내연기관 내 가스 교환 밸브의 밸브 타이밍을 가변조정하기 위한 장치용 제어 밸브

Info

Publication number: KR101281860B1
Application number: KR1020077029832A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 코니아스; 옌스 호페
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2013-07-03
Also published as: WO2006136258A1; KR20080020633A; EP1896699B1; US8684041B2; DE102005028757A1; US20080271689A1; DE502006008391D1; EP1896699A1

Abstract

본 발명은 내연기관(100) 내 가스 교환 밸브들(110, 111)의 밸브 타이밍을 변경하기 위한 장치(1)용 제어 밸브(14)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 제어 밸브(14)의 컴포넌트들 중 어느 하나의 컴포넌트에 형성되고 압력 매체가 관류되는 환형 그루브(44) 내부에는 체크 밸브(54)가 배치된다. 본 발명의 목적은 특히 조립 비용을 절감하는 것에 있다.

내연기관, 가스 교환 밸브, 제어 밸브, 환형 그루브, 체크 밸브

Description

내연기관 내 가스 교환 밸브의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치용 제어 밸브{CONTROL VALVE FOR A DEVICE FOR VARIABLY ADJUSTING THE VALVE TIMING FOR GAS EXCHANGE VALVES IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 제1항 또는 제6항의 전제부에 따라 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치용 제어 밸브와, 청구항 제13항 또는 제16항의 전제부에 따라 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치의 압력 매체 순환을 위해 환형 그루브 내에 배치되는 체크 밸브의 이용에 관한 것이다.

내연기관에서 가스 교환 밸브들을 작동시키기 위해 캠축들이 이용된다. 내연기관에서 캠축들은, 캠축 자체에 장착되는 캠들이 캠 종동자들에, 예컨대 버킷 타입 태핏(bucket type tappet), 핑거 타입 로커(finger type rocker), 또는 로커 암(rocker arm)에 인접하는 방식으로 장착된다. 캠축들이 회전하며 변위 되면, 캠들은 캠 종동자들에서 구름 운동하며, 그에 따라 캠 종동자들은 가스 교환 밸브들을 작동시킨다. 그러므로 캠들의 위치 및 그 형태에 의해, 가스 교환 밸브들의 개방 기간뿐 아니라 개방 진폭과, 그 개방 및 폐쇄 시점이 결정된다.

가스 교환 밸브들의 작동이 이루어지는 동안, 밸브 스프링들은 캠축의 캠들 에 힘을 인가함으로써 캠축 상에는 교번 모멘트가 작용한다.

현대의 엔진 개념은 밸브 구동 장치를 가변의 방식으로 설계하는 것에 있다. 한편으로는 개별 실린더들이 완전하게 작동 중지할 때까지, 밸브 양정 및 밸브 개방 기간은 가변적으로 구현되어야 한다. 이를 위해 전환 가능한 캠 종동자나, 또는 전기 유압식 밸브 작동 장치나, 또는 전기식 밸브 작동 장치와 같은 개념들이 제공된다. 또한, 내연기관이 작동하는 동안, 가스 교환 밸브들의 개방 및 폐쇄 시간에 영향을 줄 수 있도록 하는 점이 바람직한 것으로서 확인되었다. 이와 관련하여, 예컨대 정의된 밸브 오버랩을 의도한 바대로 조정하기 위해, 흡기 밸브들, 또는 배기 밸브들의 개방 및 폐쇄 시점에 각각 개별적으로 영향을 미칠 수 있도록 하는 것이 특히 바람직하다. 엔진의 실제 특성 영역에 따라, 예컨대 실제 회전 속도 또는 실제 부하에 따라 가스 교환 밸브들의 개방 또는 폐쇄 시점들을 조정함으로써, 고유의 연료 소모량을 감소시키고, 배기가스 거동에 긍정적인 영향을 미치고, 엔진 효율, 최대 토크 및 최대 출력을 상승시킬 수 있다.

가스 교환 밸브의 밸브 타이밍에 대해 기술한 가변성은 크랭크축에 상대적으로 캠축의 위상 위치를 변경함으로써 달성된다. 이와 관련하여 캠축은 대개 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 톱니 기어 구동 장치, 또는 동일한 작용을 하는 구동 개념들을 통해 구동되는 방식으로 크랭크축과 연결된다. 크랭크축에 의해 구동되는 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 또는 톱니 기어 구동 장치와, 캠축 사이에는, 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치가 장착되는데, 그 장치는 이하에서 캠축 조정 장치로서 지칭된다. 이런 캠축 조정 장치는 대개 회전 토크를 크랭크축으로부터 캠축에 전달한다. 이와 관련하여, 내연기관이 작동되는 동안 크랭크축과 캠축 사이의 위상 위치는 고정되어 유지되고, 필요에 따라서는 캠축이 소정의 각도 영역에서 크랭크축에 대향하여 회전될 수 있는 방식으로, 상기 가변 조정용 장치가 구성된다.

흡기 밸브들 및 배기 밸브들을 위해 각각의 캠축을 구비한 내연기관에서, 상기 캠축들은 각각의 캠축 조정 장치를 구비할 수 있다. 그렇게 함으로써 흡기 및 배기 가스 교환 밸브들의 개방 및 폐쇄 시점들이 일시적으로 상호 간에 상대적으로 변경될 수 있으며, 그리고 밸브 오버랩은 목표한 바대로 조정될 수 있다.

현대의 캠축 조정 장치의 안착부(seat)는 대개 캠축의 구동측 단부에 위치한다. 그러나 캠축 조정 장치는 중간축, 비회전형 구조 부재, 또는 크랭크축에 배치될 수도 있다. 캠축 조정 장치는, 크랭크축에 의해 구동되면서 그 크랭크축에 대한 고정된 위상 관계를 유지하는 구동 휠, 구동되는 방식으로 캠축과 연결된 피동 부재와, 그리고 구동 휠의 회전 토크를 피동 부재에 전달하는 조정 기구로 구성된다. 구동 휠은, 캠축 조정 장치가 크랭크축에 배치되지 않는 경우, 체인 휠, 벨트 휠 또는 치형 휠로서 형성될 수 있으며, 그리고 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 또는 톱니 기어 구동 장치를 이용하여 크랭크축에 의해 구동된다. 조정 기구는 전기식, 유압식, 혹은 공압식으로 작동될 수 있다.

유압식으로 조정 가능한 캠축 조정 장치의 바람직한 2가지 실시예는 이른바 액시얼 피스톤 조정 장치와 회전식 피스톤 조정 장치이다.

액시얼 피스톤 조정 장치의 경우, 구동 휠은 헬리컬 기어를 통해 피스톤과 연결되며, 그리고 그 피스톤도 또한 헬리컬 기어를 통해 피동 부재와 연결된다. 피스톤은 피동 부재 및 구동 휠에 의해 형성된 중공 챔버를 상호 간에 축방향으로 배치되는 2개의 압력 챔버로 분리한다. 그에 따라 일측의 압력 챔버가 압력 매체를 공급받고, 그에 반해 타측의 압력 챔버는 탱크와 연통된다면, 피스톤은 축방향으로 변위된다. 피스톤의 축방향 변위는 헬리컬 기어들을 통해 피동 부재에 상대적으로 구동 휠을 회전시키고, 그에 따라 크랭크축에 상대적으로 캠축 역시 회전시킨다.

유압식 캠축 조정 장치의 제2 실시예는 이른바 회전식 피스톤 조정 장치이다. 이 경우, 구동 휠은 스테이터와 회전 불가능하게 체결된다. 스테이터와 구동 부재(로터)는 상호 간에 동심으로 배치되고, 로터는 예컨대 압입 끼워 맞춤, 나사 또는 용접 체결을 이용하여, 강제 결합식, 형태 결합식, 또는 재료 결합식으로 캠축, 캠축의 연장부, 또는 중간축과 체결된다. 스테이터 내에는 원주 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 리세스부가 형성된다. 이들 리세스부들은 로터로부터 출발하여 반경 방향에서 외부 방향을 향해 연장된다. 리세스부들은 축방향에서 측면 덮개부에 의해 고압 밀폐 방식으로 범위 한정된다. 로터와 연결된 날개부가 연장됨으로써 상기 리세스부들 각각의 내부로는 두 개의 압력 챔버가 분배된다. 이에 의해, 2개 그룹의 압력 챔버가 형성된다. 일측 그룹의 압력 챔버는 유압 펌프와, 그리고 타측 그룹의 압력 챔버는 탱크와 목표한 바대로 연통시킴으로써, 크랭크축에 상대적인 캠축의 위상이 조정되거나, 또는 고정될 수 있다. 날개부들은 예컨대 로터와 일체형으로 형성될 수 있거나, 또는 로터의 외부면에서 축방향으로 연장되는 날개 그루브 내에 배치되어 스프링 부재를 이용하여 반경 방향에서 외부 방향을 향해 밀착되는 별도의 구조 부재로서 형성될 수도 있다.

캠축 조정 장치를 제어하기 위해, 센서들은 예컨대 크랭크축에 대한 캠축의 실제 위상 위치, 부하 상태, 그리고 회전 속도와 같은 엔진의 특성 데이터를 검출한다. 상기 데이터는 전자 제어 유닛에 공급되며, 이 전자 제어 유닛은 내연기관의 특성 데이터 필드와 상기 데이터를 비교한 후에 다양한 압력 챔버들에 대한 압력 매체의 공급 및 배출을 제어한다.

크랭크축에 대향하여 캠축의 위상 위치를 조정하기 위해, 유압식 캠축 조정 장치에서는, 상호 작용하는 두 압력 챔버들 중 일측의 압력 챔버가 유압 펌프와 연통되며, 그리고 타측의 압력 챔버는 탱크와 연통된다. 타측의 챔버로부터 이루어지는 압력 매체의 배출과 결부하여 일측의 챔버로 이루어지는 압력 매체의 공급은 압력 챔버들을 분리하는 피스톤/날개부를 변위시키며, 그럼으로써 액시얼 피스톤 조정 장치에서는 피스톤의 축방향 변위를 통해 헬리컬 기어들을 이용하여 캠축이 크랭크축에 상대적으로 회전된다. 회전식 피스톤 조정 장치의 경우에는, 일측 그룹의 압력 챔버에 압력을 인가하고, 타측 그룹의 압력 챔버에는 압력을 감압함으로써, 날개부의 원주방향 변위가 야기되며, 그에 따라 직접적으로 크랭크축에 대한 캠축의 회전이 야기된다. 위상 위치를 고정하기 위해, 두 압력 챔버는 유압 펌프와 연통되거나, 또는 유압 펌프뿐 아니라 탱크로부터도 분리된다.

압력 챔버들에 대한 압력 매체 흐름의 제어는 제어 밸브를 이용하여, 대개 4/3 프로포셔닝 밸브를 이용하여 이루어진다. 이런 제어 밸브는 본질적으로 중공 원통형으로 형성된 밸브 하우징, 제어 피스톤, 그리고 작동 유닛으로 구성된다. 밸브 하우징은 동일한 작용을 하는 압력 챔버들의 각각의 그룹을 위한 각각의 연결부(작업 연결부), 유압 펌프로 향하는 연결부, 그리고 탱크로 향하는 적어도 하나의 연결부를 구비하고 있다. 이런 연결부들은 대개 밸브 하우징의 외부면에 환형 그루브들로서 형성되고, 이들 환형 그루브들은 반경 방향 개구부들을 통해 제어 피스톤의 내부와 연통된다. 밸브 하우징의 내부에는 제어 피스톤이 축방향으로 변위 가능하게 배치된다. 제어 피스톤은, 대개 전자기식 또는 유압식으로 작동되는 작동 유닛을 이용하여, 스프링 부재의 탄성력에 대항하여, 축방향에서 두 곳의 정의된 최종 위치 사이의 각각의 위치에 위치 결정될 수 있다. 제어 피스톤의 외부면은 본질적으로 밸브 하우징의 내경에 부합하고, 환형 그루브들과 제어 에지부들을 구비한다. 작동 유닛을 제어함으로써, 개별 연결부들은 상호 간에 유압식으로 연통될 수 있으며, 그럼으로써 개별 압력 챔버들은 교호적으로 유압 펌프 또는 탱크와 연결될 수 있게 된다. 마찬가지로 압력 매체 챔버들이 유압 펌프뿐 아니라 압력 매체 탱크로부터 분리되는 제어 피스톤의 위치도 제공될 수 있다.

상기 제어 밸브는 JP 07-229408A호로부터 공지되었다. 이런 경우, 밸브 하우징의 외부면에는, 축방향에서 상호 간에 이격되는 5개의 환형 그루브들이 형성되고, 그 각각의 환형 그루브는 밸브의 연결부로서 이용된다. 환형 그루브들의 각각의 그루브 바닥부에는 반경 방향 개구부가 형성된다. 이 반경 방향 개구부는 밸브 하우징의 내부로 합류한다. 이때 인접한 그루브 바닥부들의 개구부들은 원주 방향에서 상호 간에 180°만큼 오프셋 되어 있다.

밸브 하우징의 내부에는, 고형물(solid)로 형성된 제어 피스톤이 배치된다. 이 제어 피스톤은 전자기식 작동 유닛을 이용하여 밸브 하우징 내부의 스프링의 힘에 대항하여 축방향으로 두 말단 정지부 사이에서 위치 결정될 수 있다. 제어 피스톤의 외경은 밸브 하우징의 내경에 부합한다. 또한, 제어 피스톤에는 3개의 환형 그루브가 형성되는데, 밸브 하우징에 상대적인 제어 피스톤의 위치에 따라 상기 환형 그루브들을 통해 인접한 연결부들이 상호 간에 연통될 수 있다.

DE 198 53 670 A1호로부터는 상기 제어 밸브의 추가 실시예가 공지되었다. 이런 제어 밸브는, 제어 피스톤이 중공으로 형성되어 있다는 점에서 JP 07-229408A호에 도시한 실시예와 구분된다. 또한, 밸브 하우징의 외부면에는 단지 3개의 연결부만이 형성되고, 제4 연결부는 밸브 하우징의 축방향으로 형성된다. 압력 매체는 밸브 하우징에 상대적인 제어 피스톤의 각각의 위치에 따라 축방향 공급 연결부를 통해 두 작업 연결부 중 일측의 작업 연결부로 안내될 수 있다. 동시에 각각의 타측 작업 연결부는 제어 피스톤의 외부면에 형성된 환형 그루브를 통해 탱크 연결부와 연통된다. 이런 제어 밸브의 실시예의 경우, 공급 연결부 및 탱크 연결부의 위치가 교체될 수 있다.

밸브 구동 장치의 캠 종동자 상에서 캠축의 캠들을 구름 접촉 상태로 운동하게 함으로써, 주기적인 교번 모멘트가 캠축에 작용한다. 이런 교번 모멘트는 캠축 조정 장치의 로터 상에 전달되며, 그럼으로써 압력 챔버들 내에는 압력 피크가 발생한다. 그런 압력 피크가 압력 매체 라인들 및 제어 밸브를 통해 내연기관의 압력 매체 순환계로 전달되는 것을 억제하기 위해, 제어 밸브와 유압 펌프 사이에는 체크 밸브들이 제공된다. 이와 관련하여 별도의 체크 밸브가 제공되거나, 또는 제어 밸브 내에 통합된 체크 밸브가 제공될 수 있다. 제어 밸브 내에 통합된 체크 밸브는 예컨대 EP 1 291 563 A2호에 도시되어 있다. 이런 실시예의 경우, 밸브 하우징에 형성된 환형 그루브 내부에, 링으로 만곡된 밴드로 이루어진 밀폐 부재가 배치된다. 환형 그루브는 반경 방향에서 슬리브에 의해 범위 한정된다. 슬리브에 뿐 아니라, 환형 그루브의 그루브 바닥부에는 개구부들이 형성되며, 이들 개구부들을 통해 압력 매체는 밸브 하우징의 내부에 도달할 수 있다. 또한, 밴드는 스프링 강으로 이루어지고, 반경 방향에서 외부 방향을 향해 예압된다.

만일 밸브 하우징 내부의 압력이 슬리브의 개구부에 존재하는 압력 매체의 압력을 초과한다면, 밴드는 슬리브의 내부면에 인접하고, 그에 따라 밸브 하우징의 내부로부터 슬리브의 개구부로 압력 매체가 흐르는 것을 억제하게 된다. 그 반대의 경우라면, 밴드는 슬리브의 개구부에 존재하는 압력 매체에 의해 내부 방향으로 밀착되며, 그럼으로써 압력 매체는 슬리브의 개구부로부터 밸브 하우징의 내부로 안내될 수 있다.

이와 같이 구성 공간을 절감하는 체크 밸브의 변형예는, 인접 부품에서의 조립이, 반경 방향에서 외부 방향을 향하는 밴드의 예압을 바탕으로, 매우 복잡하고 쉽게 고장 나게 할 수 있는 단점과 결부된다. 환형 그루브들은 인접 부품에 대향하여 조립된 상태에서 밀폐되어야 하기 때문에, 밸브 하우징의 외경은 인접 부품의 내경에 부합하고, 밸브 하우징은 헐거운 끼워맞춤(clearance fit)을 이용하여 인접 부품 내에 통합된다. 이와 관련하여 반경 방향에서 외부 방향을 향해 예압된 밴드 는 외부 방향을 향해 확장되려고 하며, 그럼으로써 그 밴드는 환형 그루브로부터 돌출된다. 조립 동안 상기 밴드는 손상될 수 있거나, 또는 인접 부품과 밸브 하우징 사이에 끼일 수 있다. 그럼으로써 체크 밸브 또는 전체 제어 밸브의 기능 안전성이 문제가 될 수 있게 된다.

대체되는 실시예에 따라, 밀폐 몸체를 형성하는 밴드는 밸브 하우징의 내부면에 형성되는 환형 그루브 내부에 배치된다. 이와 관련하여 밴드는 반경 방향에서 외부 방향을 향해 예압된다. 유압 매체가 밸브 하우징 내부로 유입될 시에, 상기 밴드는 반경 방향에서 내부 방향을 향해 만곡되며, 그렇지 않으면 상기 밴드는 환형 그루브의 그루브 바닥부에 인접하고, 그에 따라 외부 방향으로 향하는 압력 매체 흐름을 차단한다. 그러나 이런 실시예의 경우 밀폐 몸체의 복잡한 조립이 바람직하지 못하게 작용한다. 또한, 밴드가 밸브 하우징 내부에서 변위 가능하게 배치되는 제어 피스톤의 영역에 걸리고 그로 인해 제어 피스톤의 위치 결정을 억제하는 위험이 존재한다.

그러므로 본 발명의 목적은 종래 기술에서 전술한 단점들을 방지하고, 그에 따라 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치용 제어 밸브에 있어서, 체크 밸브가 캠축 조정 장치의 압력 매체 순환계 내에, 또는 제어 밸브 표면에, 또는 제어 밸브 내에 통합되는 상기 제어 밸브를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 체크 밸브가 조립 동안 손상되지 않거나, 또는 제어 밸브의 기능을 저하시키지 않도록 보장하는 것에 있다. 또한, 본 발명은 추가의 목적으로 제어 밸브의 조립 비용과 그에 따라 그 제조 비용을 절감하는 것에 있다.

내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치용 제어 밸브에 있어서, 인접 부품 내부에 배치되는 밸브 하우징과, 밸브 하우징 내부에 배치되는 제어 피스톤으로서, 두 구조 부재, 즉 밸브 하우징과 제어 피스톤 중 적어도 하나의 구조 부재에, 이 구조 부재의 원주 방향으로 연장되고 압력 매체에 의해 관류되는 그루브가 형성되는 상기 제어 피스톤과, 그루브 내에 배치되는 밀폐 몸체와, 밸브 하우징 및 인접 부품 내에 각각 형성되고 상기 그루브를 압력 매체 라인과 연통시키는 적어도 하나의 개구부로서, 밀폐 몸체와 개구부가 체크 밸브로서 상호 작용하는 상기 개구부를 포함하는 상기 제어 밸브에 대한 제1 실시예의 경우, 본 발명에 따른 목적은 상기 체크 밸브가 밀폐 몸체를 개구부의 방향으로 밀착시키는 스프링 부재를 포함하지 않음으로써 달성된다.

이와 관련하여, 밀폐 몸체는 체크 밸브의 폐쇄 과정 동안 오로지 압력 매체의 흐름에 의해서만 개구부 쪽으로 이동될 수 있다.

밸브 하우징의 외부면에는 상호 간에 축방향으로 이격된 복수의 환형 그루브가 배치된다. 이들 환형 그루브들은 그루브 바닥부에 형성된 개구부들을 통해 밸브 하우징의 내부와 연통된다. 제어 밸브가 조립된 상태에서, 상기 환형 그루브들은 반경 방향에서 외부 방향을 향해 인접 부품에 의해, 예컨대 캠축, 실린더 헤드의 벽부, 또는 슬리브에 의해 범위 한정된다. 인접 부품에 있어 환형 그루브들을 범위 한정하는 그의 벽부 내에는 환형 그루브당 하나의 개구부가 제공되며, 이 개구부는 환형 그루브들을 각각의 압력 매체 라인과 연통시킨다. 또한, 환형 그루브들의 그루브 바닥부들에는 마찬가지로 개구부들이 제공되는데, 이들 개구부들을 통해 환형 그루브들은 밸브 하우징의 내부와 연통된다. 그로 인해 압력 매체는 유압 펌프로부터 공급 연결부의 역할을 하는 환형 그루브를 통해 밸브 하우징의 내부로 안내될 수 있다. 또한, 또 다른 환형 그루브들을 통해서는, 압력 매체가 캠축 조정 장치에 있어 동일한 작용을 하는 그의 압력 챔버들의 다양한 그룹들에 도달할 수 있다.

캠축 조정 장치의 압력 챔버들 내에서 발생하는 압력 피크가 공급 연결부를 통해 내연기관의 압력 매체 순환계에 도달하는 것을 방지하기 위해서, 공급 연결부로서 이용되는 환형 그루브 내부에 체크 밸브가 배치된다. 이 체크 밸브는 밸브 하우징의 반경 방향으로 변위 가능하게 배치되는 강성의 밀폐 몸체와, 밸브 시트로서 이용되는 인접 부품의 벽부 내에 제공되는 개구부로 구성된다. 만일 유압 펌프에 의해 형성된 시스템 압력이 밸브 하우징 내부에 존재하는 압력을 초과하면, 밀폐 몸체는 반경 방향에서 내부 방향을 향해 이동하고, 그에 따라 인접 부품 내의 개구부로부터 밸브 하우징의 내부로 향하는 압력 매체 흐름을 허용한다. 이와 관련하여, 밀폐 몸체는 스프링의 복원력 없이 환형 그루브의 그루브 바닥부에 인접하게 될 때까지 반경 방향으로 이동한다.

만일 상기 압력 매체 흐름이 그 반대 방향으로 설정된다면, 압력 매체는 밀폐 몸체의 배면을 흐르며, 그럼으로써 그 밀폐 몸체는 반경 방향에서 외부 방향을 향해, 즉 밸브 시트 쪽으로 밀착된다. 이와 관련하여, 개구부 및 밀폐 몸체는, 밸브 하우징으로부터 압력 매체 라인으로 향하는 압력 매체 흐름이 차단되는 방식으로 밀폐 몸체가 개구부에 인접할 수 있도록 형성된다.

이에 대체되는 방법에 따라, 제어 피스톤에 형성되어 공급 연결부와 직접적으로 연통되는 환형 그루브 내부에 밀폐 몸체를 배치할 수 있다. 이런 경우에, 공급 연결부로서 이용되는 환형 그루브의 그루브 바닥부에는 단지 하나의 개구부만이 형성된다. 마찬가지로 제한된 표면 간격으로 상호 간에 조밀하게 이격되어 배치되는 방식으로 복수의 개구부를 형성할 수도 있다.

제어 밸브의 환형 그루브 내에 체크 밸브를 배치하게 되면, 특히 바람직하게는 상기 제어 밸브가 압력 피크의 생성 위치에 가능한 가장 근접하는 위치에 배치된다. 그로 인해 더욱 강력한 유압 지지가 제공된다. 또한, 별도의 체크 밸브를 위한 추가의 구성 공간이 소요되지 않게 된다. 스프링 부재에 의해 작동되지 않는 밀폐 부재를 구비하여 체크 밸브를 형성함으로써, 그 체크 밸브의 조립은 대폭 용이해진다. 밀폐 부재는 환형 그루브 내부에 위치 결정되고, 이어서 구조 부재가 결합된다. 밀폐 몸체가 돌출하는 위험은 발생하지 않는다. 또한, 체크 밸브를 유동적으로 작동하게끔 형성함으로써, 간단하면서도 경제적인 구조가 허용되며, 그리고 제어 밸브의 원래 설계도 유지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 밀폐 몸체에는 적어도 하나의 가이드 부재가 형성된다. 이 가이드 부재는 그루브를 포함하는 구조 부재에 형성된 적어도 하나의 가이드 표면과 상호 작용한다. 또한, 밀폐 몸체가 제공될 수 있고, 그루브를 포함하는 구조 부재는 밀폐 몸체가 단지 지정된 배향으로만 조립될 수 있는 방식으로 형성될 수 있다.

밀폐 몸체가 항시 반경 방향에서 개구부 쪽으로 배향되고, 밀폐 몸체의 이동은 단지 그 배향된 방향으로만 이루어질 수 있도록 보장하기 위해, 밀폐 몸체에는 적어도 하나의 가이드 부재가 형성된다. 이 가이드 부재(들)는 밸브 하우징과 상호 작용하면서, 환형 그루브 내부에서 밀폐 몸체가 회전하는 것을 방지한다.

이런 가이드 기능은 예컨대 2개의 가이드 웨브를 형성함으로써 구현될 수 있다. 이때 가이드 웨브들과 밀폐 몸체는 U 모양으로 형성되며, 그리고 가이드 웨브는 그루브 바닥부의 맞은편에 인접한다. 이와 같은 실시예에 따라 바람직하게는 그루브 바닥부는 가이드 웨브들이 인접하는 영역들에 각각의 수평 교정부(flattening)를 구비한다. 이처럼 밀폐 몸체 및 밸브 하우징을 형성함으로써, 한편으로 기능에 안전한 방식으로 밸브 시트에 상대적인 밀폐 몸체의 위치 할당이 달성되며, 그리고 조립 동안 밀폐 몸체의 배향 오류를 야기하는 위험은 최소화된다.

만일 추가로 밸브 하우징의 환형 그루브의 두 수평 교정부가 서로 평행한 것이 아니라 상호 간에 영(0)보다 큰 소정의 각도를 이루면서 형성되고, 동시에 가이드 웨브들이 그런 형태에 부합하게 제공된다면, 밀폐 몸체가 일측의 배향으로만, 즉 정확한 배향으로만 조립될 수 있고, 그에 따라 체크 밸브의 기능 안전성이 보장되는 점이 달성된다.

밀폐 몸체에 가이드 부재를 형성하는 추가의 가능성은, 예컨대 밀폐 부재의 차단 부재의 중심에 저널부를 형성하는 것에 있다. 이 저널부는 환형 그루브의 그루브 바닥부에 제공되는 개구부들 중 일측의 개구부 내로 삽입되어 맞물린다.

바람직하게는 밀폐 몸체에는 이 밀폐 몸체를 그루브 내부에 고정시키는 고정 부재가 형성된다.

밀폐 몸체 또는 이 밀폐 몸체의 가이드 부재들에 고정 부재들을 형성함으로써, 밀폐 몸체는 제어 밸브를 조립하기 전에 손실되는 것으로부터 방지된다. 상기 고정 부재들은 예컨대 가이드 웨브들에 래치 노즈부(latch nose)로서 형성될 수 있다. 그리고 이 래치 노즈부들은 밀폐 몸체의 반대 방향으로 향해 있는 측면에서 밸브 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 저널부가 중앙에 배치되는 경우에, 고정 부재들은 상기 저널부에 있어 차단 부재의 반대 방향으로 향해 있는 그의 단부 둘레에 원형으로 제공되는 비드부(bead)로서 형성될 수 있다.

고정 부재들을 형성함으로써, 밀폐 몸체는 한편으로 밸브를 조립할 때나, 운반 중에 손실되지 않게 된다. 다른 한편으로, 고정 부재들을 그에 부합하게 형성하면, 인접 부품에 밸브를 조립하는 동안 밀폐 몸체가 환형 그루브를 넘어 연장되는 것이 방지된다.

제어 밸브 내에 체크 밸브를 통합하고, 환형 그루브 내부에 밀폐 몸체를 고정함으로써, 최종 조립 동안 추가의 비용은 발생하지 않는다.

내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치용 제어 밸브에 있어서, 인접 부품 내부에 배치되는 밸브 하우징과, 밸브 하우징 내부에 배치되는 제어 피스톤으로서, 밸브 하우징에, 이 밸브 하우징의 원주 방향으로 연장되고 압력 매체에 의해 관류되는 환형 그루브가 형성되는 상기 제어 피스톤과, 유연하게 형성되는 적어도 하나의 밀폐 몸체를 구비하여 상기 환형 그루브 내에 배치되는 체크 밸브를 포함하는 상기 제어 밸브에 대한 추가의 실시예의 경우, 본 발명에 따른 목적은, 상기 체크 밸브가 계속해서 환형 그루브의 형태에 부합하는 프레임을 포함하고, 이 프레임 내부에는 적어도 하나의 밀폐 몸체의 단부가 수납되며, 그리고 또한 밀폐 몸체의 폐쇄 운동을 범위 한정하는 적어도 하나의 정지부가 제공됨으로써 달성된다.

상기 실시예에 따라, 제어 밸브에 있어 공급 연결부로서 이용되는 환형 그루브 내부에는, 단지 극미하게만 만곡될 수 있는 강성 소재로 이루어진 환형 프레임이 배치된다. 이와 관련하여, 프레임의 축방향 연장부는 환형 그루브의 축방향 연장부에 부합한다. 프레임은, 이 프레임의 축방향 단부에 형성된 2개의 환형 구간들 사이에 적어도 하나의 공동부가 제공되는 방식으로 형성된다. 그로 인해 상기 공동부를 통해 압력 매체는 인접 부품 내 개구부로부터 환형 그루브에 도달할 수 있다. 만일 복수의 공동부가 제공된다면, 이들 공동부들은 본질적으로 축방향으로 연장되는 버팀대들(brace)에 의해 상호 간에 분리된다.

프레임 내부에는 적어도 하나의 유연한 밀폐 부재가 배치된다. 이 밀폐 부재의 일측 단부는 프레임에 의해 수용되며, 그 밀폐 부재의 치수는, 리세스부(들)의 전체 면적을 덮을 수 있는 방식으로 선택된다. 프레임은 바람직하게는 플라스틱으로 구성되고, 예컨대 사출 성형 방법으로 제조될 수 있다. 이런 경우에, 밀폐 몸체와 프레임 사이의 결합은 프레임의 제조 공정 동안 밀폐 몸체를 부분적으로 둘레에 사출함으로써 구현될 수 있다. 대체되는 방법에 따라, 형태 결합 부재를 형성함으로써, 두 컴포넌트 사이의 형태 결합을 제공할 수 있다.

만일 유압 펌프로부터 제공되는 시스템 압력이 밸브 하우징 내부의 압력을 초과하면, 유연한 밀폐 몸체는 반경 방향에서 하부 방향을 향해 만곡된다. 그렇게 함으로써 밀폐 몸체는 압력 매체용 경로를 개방하며, 압력 매체는 외부에서부터 환형 그루브 내로 유입되고, 밸브 타이밍용 가변 조정 장치로 공급될 수 있게 된다. 압력 매체가 이와 반대되는 방향으로 흐를 때에는, 유연한 밀폐 몸체는 프레임 및/또는 버팀대들에 인접하게 될 때까지 반경 방향에서 외부 방향을 향해 밀착된다. 이런 폐쇄 이동은 밀폐 몸체가 탄성 소재로 제조됨으로써 추가로 보조 될 수 있다.

상기 실시예의 장점은, 체크 밸브가 환형 그루브 내에 간단하게 조립될 수 있고, 조립 후에 손실됨이 없이 환형 그루브 내에 수용된다는 것에 있다. 체크 밸브는 바람직하게는 링 모양으로 형성되고, 원주 방향에서 서로 대향하여 개방된 2개의 단부를 구비하고 있다. 이들 개방 단부들은 클립 체결부, 또는 유사한 체결 방법을 이용하여 상호 간에 체결될 수 있다. 또 다른 장점은, 프레임이나, 밀폐 몸체 어느 것도 환형 그루브의 가장자리를 넘어서 돌출되지 않는다는 점에 있다. 그렇게 함으로써 밸브 하우징 내 제어 피스톤의 간단하면서도 기능에 안전한 조립, 또는 인접 부품 내 밸브 하우징의 간단하면서도 기능에 안전한 조립이 보장된다.

본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 밀폐 몸체는 링 모양으로 만곡된 밴드로 구성되어, 원주 방향으로 연장되고, 밀폐 몸체의 링 모양의 축방향 단부가 프레임 내에 수용된다. 밴드는 바람직한 실시예에 따라 실리콘 실링 립(silicone sealing lip)으로 구성된다. 이 실링 립은 2-컴포넌트 사출 성형 공정을 이용하여 직접적으로 프레임 내에 사출 성형된다.

체크 밸브를 통과하는 유압 매체의 관류는, 원주 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 공동부가 프레임에 형성됨으로써 상승할 수 있다. 이런 경우 밀폐 몸체는 링 모양으로 만곡된 밴드로서 형성되고, 그 링 모양으로 만곡된 밴드의 축방향 단부는 프레임 내부에 수용된다. 프레임의 인접한 공동부들은 축방향으로 연장되는 버팀대들에 의해 상호 간에 분리되는데, 이들 버팀대들은 동시에 반경 방향에서 외부 방향으로 향해 밀폐 몸체의 경로를 범위 한정하는 역할까지 한다.

또한, 축방향에서 상호 간에 오프셋 되어 배치되는 2개의 밀폐 몸체가 제공될 수 있다. 이와 관련하여 각각의 밀폐 몸체의 각각의 단부는 프레임 내에 수용되며, 그리고 그 수용된 단부는 타측의 밀폐 몸체로부터 반대 방향으로 향해 있는 각각의 단부이다. 이러한 경우, 상기 두 밀폐 몸체는 체크 밸브가 차단된 상태에서 축방향으로 중첩되는 방식으로 배치 및 형성될 수 있다.

폐쇄된 상태에서 적어도 부분적으로 중첩되는 방식으로 배치되는 2개의 밀폐 몸체를 이용함으로써, 유압 매체의 관류 시 난류와, 그에 따라 유압 저항은 감소될 수 있다. 폐쇄된 상태에서 밀폐 몸체들을 중첩시킴으로써, 서로에 대한 밀폐 몸체들의 링 모양 접촉면이 형성되며, 그럼으로써 체크 밸브의 효율성은 증가하게 된다.

유연한 밀폐 몸체들이 폐쇄된 상태에서 제어 밸브의 내부에 존재하는 압력에 의해 공동부들을 통과하여 가압되는 점을 방지하기 위해, 유연한 밀폐 몸체에 보강 부재들을 제공할 수 있다. 이와 같은 보강 부재들은 바람직하게는 축방향으로, 또는 밀폐 몸체의 원주 방향으로 연장되고, 이때 원주 방향으로 연장될 시에 그 밀폐 몸체의 개방 이동은 방해되지 않는다.

바람직하게는 프레임은 원주 방향으로 연장되는 2개의 링 부재를 구비하여 형성된다. 상기 링 부재들은 원주 방향으로 이격되고, 본질적으로 축방향으로 연장되는 복수의 버팀대에 의해 상호 간에 연결되며, 그리고 링 부재들 사이에는 필터 직물이 연장된다. 체크 밸브 내에 필터 기능을 통합함으로써, 유압 매체 내에 존재하여 제어 밸브의 고장을 야기할 수도 있는 오염 입자들을 억제할 수 있다.

또한, 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치의 압력 매체 순환계 용으로 제공되고, 밀폐 몸체 및 밸브 시트를 구비하여 환형 그루브 내에 배치되는 체크 밸브가 이용되는 점이 제안되며, 본 발명에 따른 목적은, 밀폐 몸체가 폐쇄 과정 동안 단지 압력 매체의 흐름에 의해서만 밸브 시트 쪽으로 이동됨으로써 달성된다.

내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치의 압력 매체 순환계 용으로 제공되고, 유연하게 형성된 적어도 하나의 밀폐 몸체를 구비하여 환형 그루브 내에 배치되는 체크 밸브의 또 다른 이용에 있어서, 본 발명에 따른 목적은, 체크 밸브가 또한 프레임을 포함하고, 이 프레임 내에는 적어도 하나의 밀폐 몸체의 일측 단부가 수용되며, 또한 체크 밸브는 밀폐 몸체의 폐쇄 이동을 제한하는 적어도 하나의 정지부를 가짐으로써 달성된다.

이와 관련하여, 체크 밸브는 예컨대 캠축과 캠축의 베어링 브래킷 사이의 압력 매체용 회전식 접합관 내에 배치될 수 있거나, 또는 제어 밸브의 환형 그루브 내에 배치될 수 있다.

전술한 설계 방식들 중 어느 하나의 설계 방식에 따라, 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치의 압력 매체 순환계 용으로 환형 그루브 내에 배치되는 체크 밸브를 이용함으로써, 추가의 설계 공간을 소요하지 않고도, 체크 밸브는 내연기관 내 압력 매체 순환계의 상이한 위치들에 통합될 수 있다. 이와 관련하여, 체크 밸브는 예컨대 제어 밸브의 환형 그루브 내에 배치될 수 있거나, 또는 가변 조정 장치 내부에 중앙 제어 밸브가 배치되는 경우에는 압력 매체용 회전식 접합관 내에 배치될 수 있다. 이때 체크 밸브가 회전식 접합관 내에 배치되면, 이 회전식 접합관을 통해 압력 매체는 제어 밸브의 공급 연결부에 도달한다. 이와 관련하여 상기 회전식 접합관은, 캠축과 캠축의 베어링 브래킷 사이의 압력 매체용 회전식 접합관일 수 있다.

상기와 같이 체크 밸브들을 형성함으로써, 간단하면서도 기능에 안전한 조립이 보장된다.

본 발명의 추가의 특징들은, 다음의 실시예 설명과, 본 발명의 실시예들이 개략적으로 도시되어 있는 도면들로부터 제시된다.

도1a는 내연기관을 매우 개략적으로 도시한 개략도이다.

도1은 압력 매체 순환계를 구비한 내연기관의 밸브 타이밍을 변경하기 위한 장치를 절결하여 도시한 종단면도이다.

도2는 도1에 도시한 밸브 타이밍 변경 장치를 절결선(II-II)에 따라 절결하 여 도시한 횡단면도이다.

도3은 제어 밸브를 절결하여 도시한 종단면도이다.

도4는 본 발명에 따른 제어 밸브의 제1 실시예를 도시한 투시도이다.

도5는 도4에 따른 제어 밸브의 밀폐 몸체를 도시한 투시도이다.

도6a는 인접 부품 내에 배치되는 도4에 따른 본원의 제어 밸브를 공급 연결부 영역에서 절결하여 도시한 횡단면도이다.

도6b는 도6a와 유사하게 제어 밸브를 도시한 횡단면도이다.

도7a는 도6a와 유사하지만, 개량된 밀폐 몸체를 구비한 본원의 제어 밸브를 절결하여 도시한 횡단면도이다.

도7b는 도6b와 유사하지만, 추가의 개량된 밀폐 몸체를 구비한 본원의 제어 밸브를 절결하여 도시한 횡단면도이다.

도8은 본 발명에 따른 제어 밸브의 제2 실시예를 도시한 투시도이다.

도9는 도8에 따른 체크 밸브를 부분적으로 절결하여 도시한 투시도이다.

도1a는 내연기관(100)을 도시하고, 크랭크축(101) 상에 안착되는 피스톤(102)은 실린더(103) 내에 도시되어 있다. 크랭크축(101)은 도시된 실시예에 따라 각각의 전동용 벨트 구동 장치(104 또는 105)를 통해 흡기 캠축(106) 또는 배기 캠축(107)과 연결되며, 그리고 가스 교환 밸브들(110, 111)의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 제1 및 제2 장치(1)는 크랭크축(101)과 캠축들(106, 107) 사이의 상대 회전을 조절할 수 있다. 캠축들(106, 107)의 캠들(108, 109)은 흡기 가스 교환 밸브(110) 또는 배기 가스 교환 밸브(111)를 작동시킨다. 마찬가지로 캠축들(106, 107) 중 단 하나의 캠축만이 장치(1)를 장착할 수 있거나, 장치(1)를 구비한 단 하나의 캠축(106, 107)만이 제공될 수도 있다.

도1 및 도2는 내연기관(100) 내 가스 교환 밸브들(110, 111)의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치(1)의 유압식 조정 장치(1a)를 도시하고 있다. 이 유압식 조정 장치(1a)는, 본질적으로 스테이터(2)와, 이 스테이터에 대해 동심으로 배치된 로터(3)로 구성된다. 구동 휠(4)은 스테이터(2)와 스플라인 방식으로 체결되고, 도시한 실시예에 따라서는 체인 스프로켓으로서 형성된다. 마찬가지로 구동 휠(4)을 벨트 구동 장치나, 또는 톱니 기어 구동 장치로서 설계하는 점도 생각해 볼 수 있다. 스테이터(2)는 로터(3) 상에 회전 가능하게 장착된다. 그리고 스테이터(2)의 내부면은 도시한 실시예에 따라 원주방향으로 이격된 5개의 리세스부(5)를 구비하고 있다. 리세스부들(5)은 반경 방향에서 스테이터(2) 및 로터(3)에 의해, 원주 방향에서 스테이터(2)의 2개의 측면 벽부(6)에 의해, 그리고 축방향에서 제1 및 제2 측면 덮개부(7, 8)에 의해 범위 한정된다. 리세스부들(5) 각각은 상기 방식으로 압력 밀봉되게끔 폐쇄된다. 제1 및 제2 측면 덮개부(7, 8)는 결합 부재들(9)을 이용하여, 예컨대 나사들을 이용하여 스테이터(2)와 체결된다.

로터(3)의 외부면에는 축방향으로 연장되는 날개 그루브들(10)이 형성되며, 그리고 그 각각의 날개 그루브(10) 내에는 반경 방향으로 연장되는 날개부(11)가 배치된다. 또한, 각각의 리세스부(5) 내로도 날개부(11)가 연장되며, 그리고 그 날개부들(11)은 반경 방향에서 스테이터(2)에 인접하고, 축방향에서는 측면 덮개부들(7, 8)에 인접한다. 각각의 날개부(11)는 리세스부(5)를 서로 상반되는 기능을 하는 2개의 압력 챔버(12, 13)로 분리한다. 스테이터(2)에 대한 날개부(11)의 압력 밀봉식 인접을 보장하기 위해, 날개 그루브들(10) 내에는 판스프링 부재(15)가 배치된다. 이 판스프링 부재는 반경 방향으로 날개부(11)에 힘을 인가한다.

제1 및 제2 압력 매체 라인(16, 17)을 이용하여, 제1 및 제2 압력 챔버(12, 13)는 제어 밸브(14)를 통해 유압 펌프(19) 또는 탱크(18)와 연통될 수 있다. 그렇게 함으로써 로터(3)에 대향하는 스테이터(2)의 상대 회전을 가능케 하는 조정 장치가 형성된다. 제어 밸브(14)는 2개의 작업 연결부(A, B)를 구비한다. 이들 작업 연결부들은 압력 매체 채널들을 통해 압력 매체 라인들(16, 17)과 연통된다. 또한, 탱크 연결부(T) 및 공급 연결부(P)가 제공된다. 탱크 연결부(T)를 통해서, 제어 밸브(14)는 탱크(18)와 연통된다. 그리고 압력 매체 라인(66)을 이용하여 공급 연결부(P)는 유압 펌프(19)와 연통된다. 작동 유닛(22)을 이용하여, 제어 밸브(14)는, 다양한 연결부들(A, B, P, T)이 상호 간에 연통되는 다수의 제어 위치로 이동될 수 있다. 이와 관련하여, 모든 제1 압력 챔버들(12)이 유압 펌프(19)와 연통되고, 모든 제2 압력 챔버들(13)이 탱크(18)와 연통되거나, 또는 정확하게 그와 반대되는 구성이 제공된다. 만일 제1 압력 챔버들(12)이 유압 펌프(19)와, 그리고 제2 압력 챔버들(13)은 탱크(18)와 연통된다면, 제1 압력 챔버들(12)은 제2 압력 챔버들(13)을 감소시키면서 팽창한다. 그 결과 날개부(11)는 원주 방향으로, 즉 제1 화살표(21)로 도시된 방향으로 변위된다. 날개부(11)의 변위를 통해, 로터(3)는 스테이터(2)에 상대적으로 회전된다. 그로부터 캠축(106, 107)과 크랭크축(101) 사이에 위상 변위가 발생한다. 그러므로 압력 챔버들(12, 13)에 대해 압력 매체를 목표한 바대로 공급 또는 배출시킴으로써, 내연기관(100) 내 가스 교환 밸브들(110, 111)의 밸브 타이밍이 목표한 바대로 변경될 수 있다.

또한, 두 작업 연결부(A, B)가 단지 공급 연결부(P)와만 연통되거나, 또는 공급 연결부(P) 및 탱크 연결부(T) 중 어느 것하고도 연통되지 않는 제어 위치도 제공된다. 이와 같은 제어 위치에 제어 밸브(14)가 위치하면, 스테이터에 상대적인 로터(3)의 위상 위치는 고정된다. (밸브 타이밍 가변 조정) 장치(1) 내에 발생하는 압력 피크가 유압 펌프(19)에 도달하는 점을 방지하기 위해, 유압 펌프와 제어 밸브(14)의 내부 사이에는, 다음에서 다시 설명하는 바와 같이, 체크 밸브가 제공된다.

도3은 제어 밸브(14)를 절결한 종단면도를 개략적으로 도시하고 있다. 제어 밸브(14)는 밸브 하우징(41)과 제어 피스톤(42)으로 구성된다. 밸브 하우징(41)은 본질적으로 중공 원통형으로 형성되고, 밸브 하우징의 외부면에는 축방향으로 이격된 3개의 환형 그루브(43, 44, 45)가 형성된다. 환형 그루브들(43 내지 45) 각각은 제어 밸브(14)의 연결부를 나타낸다. 그리고 축방향에서 외부에 위치하는 (제1 및 제3) 환형 그루브들(43, 45)은 작업 연결부들(A, B)을 형성하며, 중앙에 위치하는 (제2) 환형 그루브(44)는 공급 연결부(P)를 형성한다. 탱크 연결부(T)는 밸브 하우징(41)의 선단면에 제공되는 개구부에 의해 형성된다. 환형 그루브들(43 내지 45) 각각은 제1 반경 방향 개구부(46)를 통해 밸브 하우징(41)의 내부와 연통된다. 밸브 하우징(41)의 내부에는 본질적으로 중공 원통형으로 형성된 제어 피스톤(42) 이 축방향으로 변위 가능하게 배치된다. 제어 피스톤(42)은 선단면에서 스프링 부재(47)에 의해 힘을 인가받고, 그 맞은편 선단면에서는 작동 유닛(22)의 푸시 로드(48)에 의해 힘을 인가받는다. 작동 유닛(22)에 전류를 공급함으로써, 제어 피스톤(42)은 스프링 부재(47)의 힘에 대항하여 제1 및 제2 말단 정지부(49, 50) 사이의 임의의 위치로 변위 될 수 있다.

제어 피스톤(42)은 제1 및 제2 링 랜드부(51, 52)를 구비하고 있다. 링 랜드부(51, 52)의 외경은 밸브 하우징(41)의 내경에 부합하게 형성된다. 제어 피스톤(42)에서 링 랜드부들(51, 52) 사이에는 제4 환형 그루브(57)가 형성된다. 또한, 제어 피스톤(42)에서, 푸시 로드(48)가 작용하는 제어 피스톤의 선단면 단부와, 제2 링 랜드부(52) 사이에는 제2 반경 방향 개구부(46a)가 형성되며, 그럼으로써 제어 피스톤(42)의 내부는 밸브 하우징(41)의 내부와 연통된다. 제1 및 제2 링 랜드부(51, 52)는, 제어 에지부(53)가 밸브 하우징(41)에 상대적인 제어 피스톤(42)의 위치에 따라 공급 연결부(P)와 작업 연결부들(A, B) 사이의 연통을 제4 환형 그루브(57)를 통해 개방하거나, 또는 차단할 수 있는 방식으로 형성되어, 제어 피스톤(42)의 외부면에 배치된다. 동시에 작업 연결부들(A, B)과 탱크 연결부(T) 사이의 연통도 개방되거나, 또는 차단된다. 밸브 하우징(41) 내부에서의 제어 피스톤(42)의 위치에 영향을 미침으로써, 목표한 바대로 제1 또는 제2 압력 챔버들(12, 13)에 압력 매체가 공급되고, 각각의 타측 압력 챔버들(12, 13)로부터는 배출될 수 있다. 그렇게 함으로써 크랭크축(101)에 상대적인 캠축(106, 107)의 위상 위치가 목표한 바대로 변경될 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 따른 제어 밸브(14)를 투시도로 도시하고 있다. 또한, 밸브 하우징(41), 작동 유닛(22), 그리고 체크 밸브(54)의 밀폐 몸체(58)가 도시되어 있다. 밀폐 몸체(58)는 제2 환형 그루브(44) 내에 배치되고, 단지 극미하게만 유연한 강성 소재, 예컨대 플라스틱으로 이루어진다. 작동 유닛(22)과 밸브 하우징(41) 사이에는, 보어부를 구비한 조립 플랜지(70)가 제공되며, 이 조립 플랜지를 이용하여 제어 밸브(14)가 인접 부품(도4에는 미도시)에 고정될 수 있다.

도5는 밀폐 몸체(58)의 투시도를 도시하고 있다. 이 밀폐 몸체는 밀봉면(60)을 구비한 차단 몸체(59)와, 가이드 부재들(61)로 구성된다. 그리고 가이드 부재들은 도시한 실시예의 경우 가이드 웨브로서 형성되어 있다. 또한, 차단 몸체(59)에는 흐름면들(62)이 형성되는데, 이들 흐름면들은 가이드 부재들(61) 너머로 돌출되어 있다. 가이드 부재들(61)에는 관류 개구부들(64)과, 래치 노즈부(63)로서 형성된 고정 부재들이 형성된다.

도6a 및 도6b는, 도4에 도시한 도와 유사하게 본 발명에 따른 제어 밸브(14)를 횡단면도로 도시하고 있다. 이 경우 절단 평면은 공급 연결부(P)의 영역에 위치한다. 제어 밸브(14)는 상기 도면에서 인접 부품(65)에 장착된다. 인접 부품(65) 내에는 압력 매체 라인(66)이 형성되고, 이 압력 매체 라인(66)은 제2 환형 그루브(44)를 유압 펌프(미도시)와 연통시킨다. 압력 매체 라인(66)은 인접 부품(65)의 벽부에 형성된 개구부(67)를 통해 제2 환형 그루브(44)와 연통된다.

밀폐 몸체(58)는, 차단 몸체(59)의 밀봉면(60)이 개구부(67)의 방향으로 배향되는 방식으로, 제2 환형 그루브(44) 내에 배치된다.

제2 환형 그루브(44)의 그루브 바닥부(68)는 2개의 수평 교정부(69)를 구비하며, 그 수평 교정부들은, 가이드 웨브로서 형성된 가이드 부재들(61)이 밀폐 몸체(58)가 조립된 상태에서 상기 수평 교정부에 인접하는 방식으로 형성된다. 그러므로 수평 교정부들(69)은 밀폐 몸체(58)를 위한 가이드 표면으로서 이용된다.

수평 교정부들(69)은 조립 플랜지(70)의 보어부로 정의한 바대로 배향되어 배치된다. 그렇게 함으로써, 그 수평 교정부들은 한편으로 밀폐 몸체(58)가 개구부(67) 쪽으로 정확하게 배향되어 밸브 하우징(41)에 장착되는 기능을 충족시킨다. 조립 플랜지(70)는 인접 부품(65) 내부에서 밸브 하우징(41)의 배향을 사전 설정하며, 그리고 수평 교정부들(69)은 제2 환형 그루브(44) 내에서 차단 몸체(59)의 배향을 사전 설정한다.

또한, 내연기관(100)이 작동되는 동안, 가이드 부재들(61)은 가이드 기능을 수행하며, 그럼으로써 밀폐 몸체(58)는 단지 밸브 하우징(41)의 반경 방향으로만 이동될 수 있다.

도6a는 체크 밸브(54)를 개방된 상태로 도시하고 있다. 개구부(67)를 통해 제2 환형 그루브(44)로 유입되는 압력 매체는 차단 몸체(59)와, 그에 따라 밀폐 몸체(58)를 제2 환형 그루브(44)의 그루브 바닥부(68) 쪽으로 밀착시킨다. 그런 다음 압력 매체는 제2 환형 그루브(44), 관류 개구부들(64), 그리고 제1 반경 방향 개구부들(46)을 통해 밸브 하우징(41)의 내부에 도달할 수 있게 된다.

상기와 반대로 밸브 하우징(41)의 내부로부터 개구부(67)의 방향으로 흐르는 압력 매체 흐름에서, 압력 매체는 차단 몸체(59)의 배면과 흐름면들(62)로 흐른다. 그렇게 함으로써, 밀폐 몸체(58)는, 가이드 부재들(61)에 의해 안내되면서, 인접 부품(65)의 벽부에 인접하게 될 때까지, 개구부(67)의 방향으로 이동된다. 이와 같이 체크 밸브(54)가 차단된 상태는 도6b에 도시되어 있다. 이런 상태에서, 개구부(67)는 차단 몸체(59)에 의해 차단되고, 그에 따라 (가변 조정) 장치(1)에 존재하는 압력 피크는 압력 매체 라인(66)을 통해 유압 펌프에까지 전달될 수 없게 된다.

이와 같은 체크 밸브(54)의 상태에서, 래치 노즈부들(63)은 제2 환형 그루브(44)의 그루브 바닥부(68)에 인접한다. 그러므로 제어 밸브(14)를 운반하는 도중에, 상기 래치 노즈부들(63)은 손실 방지부로서 이용된다. 그리고 조립할 때에도, 상기 래치 노즈부들(63)은, 차단 몸체(59)가 제2 환형 그루브(44)의 가장자리 너머까지 돌출되지 않도록 하는 역할을 한다. 그러므로 인접 부품(65) 내에 제어 밸브(14)가 조립되는 동안 차단 몸체(59)가 손상되거나, 또는 파손되지 않으며, 그리고 인접 부품(65) 내에 제어 밸브(14)가 고정되는 점이 보장된다.

도7a는 도6a와 유사하지만 개량된 밀폐 몸체(58)를 구비한 본 발명에 따른 제어 밸브(14)를 도시하고 있다. 전술한 실시예들과 상이하게, 본 실시예의 경우 가이드 웨브로서 형성된 가이드 부재들(61)과 대응하는 수평 교정부들(69)은 상호 간에 소정의 각도를 이루면서 배치된다. 그로 인해 바람직하게는 밀폐 몸체(58)는 정확하게 한 방향으로만 배향되어 제2 환형 그루브(44) 내에 장착될 수 있다. 그리고 밀폐 몸체(58)의 배향 오류는 배제된다.

도7b는 도6b와 유사하지만 추가의 개량된 밀폐 몸체(58)를 구비한 본 발명에 따른 제어 밸브(14)를 도시하고 있다. 이 경우 가이드 부재(61)는 저널부(71)로서 형성된다. 이 저널부(71)는 차단 몸체(59)의 배면에서 중심에 배치된다. 저널부(71)는 제2 환형 그루브(44)의 제1 반경 방향 개구부들(46) 중 하나의 개구부(46) 내에 삽입되어 맞물린다. 이때 반경 방향 개구부(46)의 링 모양 벽부(69a)는 밀폐 몸체(58)를 위한 가이드 표면으로서 이용된다. 조립 동안 밀폐 몸체(58)의 정확한 배향을 보장하기 위해, 바람직하게는 밀폐 몸체(58)를 안내하기 위한 것으로 지정된 반경 방향 개구부들(46)은 나머지 반경 방향 개구부들(46)보다 더욱 크게 형성되며, 그리고 저널부(71)는 더욱 큰 반경 방향 개구부들(46)의 치수에 부합하게 형성된다. 체크 밸브(54)의 확실한 폐쇄를 보장하기 위해, 저널부의 외부면은 바람직하게는 프로파일 형태로 형성된다. 그렇게 함으로써 압력 매체는 저널부(71)를 수용하는 반경 방향 개구부(46)를 관류할 수 있고, 차단 몸체(59)로 흐를 수 있다.

저널부(71)에 있어서 차단 몸체(59)의 반대 방향으로 향해 있는 그의 단부에는 링 모양의 원형으로 형성되어 고정 부재로서 이용되는 비드부(72)가 상기 저널부(71)에 제공된다.

물론, 밸브 하우징(41)과 인접 부품(65) 사이의 제2 환형 그루브(44) 내에 밀폐 몸체(58)를 배치하는 것 이외에도, 제어 피스톤(42)과 밸브 하우징(41) 사이의 제4 환형 그루브(57) 내부에 상기 밀폐 몸체(58)를 배치하는 것도 역시 생각해 볼 수 있다. 이는 예컨대 제어 밸브(14)와 관련하여 JP 07-229408호에 기술된 실시예에서 구현될 수 있다.

도8은 체크 밸브(54)의 또 다른 변형예를 구비한 제어 밸브(14)의 추가의 본 발명에 따른 실시예를 도시하고 있다. 도9는 체크 밸브(54)를 부분적으로 절결하여 투시도로 도시하고 있다. 체크 밸브(54)는 강성 프레임(73)과 2개의 유연한 밀폐 몸체(58)로 구성된다.

프레임(73)은 2개의 링 모양 구간(74)을 포함한다. 이들 링 모양 구간들은 복수의 버팀대(75)를 통해 상호 간에 연결된다. 버팀대들(75)은 원주방향으로 이격된 다수의 공동부(76)에 의해 상호 간에 분리된다. 축방향으로 제공되는 프레임(73)의 연장부는 제2 환형 그루브(44)의 연장부에 상응한다. 그렇게 함으로써, 프레임(73)이 제2 환형 그루브(44)를 범위 한정하는 링 표면에 압력 밀봉 방식으로 인접하고, 그에 따라 단지 공동부들(76)을 통해서만 압력 매체 흐름이 이루어질 수 있는 점이 보장된다. 또한, 프레임(73)은 제2 환형 그루브(44) 전체를 따라 원주방향으로 연장된다. 버팀대(75) 내부의 반경 방향에는 2개의 유연한 밀폐 몸체(58)가 배치된다. 각각의 밀폐 몸체(58)는 링 모양으로 만곡된 밴드로서 형성되며, 이 밴드는 프레임(73)의 전체 내부 원주면에 따라 원형으로 연장된다. 밀폐 몸체(58)의 각각의 축방향 측면은 프레임(73) 내에 수용되어, 이 프레임과 견고하게 체결된다. 이는, 도에 도시한 바와 같이, 형태 고정 수단을 이용하거나, 또는 예컨대 프레임(73)을 제조할 때 밀폐 몸체(58)를 부분적으로 주조함으로써 구현될 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 밀폐 몸체(58)는, 2-컴포넌트 사출 성형 방법으로 프레임에 직접적으로 사출 성형되는 실리콘 실링 립으로서 형성된다.

이하 체크 밸브(54)의 작동 방법에 대해 설명된다. 제어 밸브(14) 내부로 압력 매체가 유입될 시에, 유연한 밀폐 몸체들(58)은 반경 방향에서 내부 방향을 향해 밀착되며, 그럼으로써 공동부들(76)이 개방된다.

상기와 반대 방향으로 압력 매체가 흐를 때에는, 밀폐 몸체들(58)은 버팀대들(75) 쪽으로 밀착되고, 그럼으로써 밀폐 몸체들(58)은 상호 간에 인접하면서 공동부들(76)을 차단하게 된다.

추가로 밀폐 몸체들(58) 내에는 보강 바아들(77)이 제공될 수 있다. 이들 보강 바아들은, 밀폐 몸체들(58)이 공동부들(76)을 통과하여 가압되는 것을 억제한다. 상기 보강 바아들(77)은 바람직하게는 원주방향으로 배향되므로, 밀폐 몸체들(58)의 개방을 방해하지 않는다.

체크 밸브(54)에 대한 상기 실시예의 경우, 공동부들(76)은 필터 직물(78)을 구비할 수 있다. 필터 직물은 예컨대 프레임(73)을 제조하는 동안 그 프레임 내에서 주조될 수 있다. 그렇게 함으로써 링 필터의 기능과 체크 밸브(54)의 기능이 하나의 구조 부재 내부에 통합될 수 있다. 필터 직물(78)은 도8에서 명료한 도시를 이유로 단지 공동부들(76) 중 하나의 공동부에만 도시되어 있다. 물론, 필터 기능을 충족하기 위해, 필터 직물은 모든 공동부들(76) 내에 제공된다.

전술한 실시예들 중 어느 하나의 실시예에 따라 체크 밸브(54)를 형성함에 따라, 바람직하게는, 상기 체크 밸브(54)는 제어 밸브(14)의 환형 그루브(44) 내부에 배치되고, 그에 따라 추가의 설계 공간을 필요로 하지 않는다. 체크 밸브(54)는 간단하게 장착될 수 있고, 그에 따라 제어 밸브(14)를 조립하는 동안 체크 밸브(54)의 기능이 저하되지 않는 점이 보장된다. 또한, 모든 실시예를 필터 기능이 통합된 플라스틱 사출 성형 부품으로서 설계하는 점도 생각해 볼 수 있다.

<도면부호 리스트>

1: (밸브 타이밍 가변 조정) 장치

1a: 제어 장치

2: 스테이터

3: 로터

4: 구동 휠

5: 리세스부

6: 측면 벽부

7: 제1 측면 덮개부

8: 제2 측면 덮개부

9: 결합 부재

10: 날개 그루브

11: 날개부

12: 제1 압력 챔버

13: 제2 압력 챔버

14: 제어 밸브

15: 판스프링 부재

16: 제1 압력 매체 라인

17: 제2 압력 매체 라인

18: 탱크

19: 유압 펌프

21: 화살표

22: 작동 유닛

41: 밸브 하우징

42: 제어 피스톤

43: 제1 환형 그루브

44: 제2 환형 그루브

45: 제3 환형 그루브

46: 제1 반경 방향 개구부

46a: 제2 반경 방향 개구부

47: 스프링 부재

48: 푸시 로드

49: 제1 말단 정지부

50: 제2 말단 정지부

51: 제1 링 랜드부

52: 제2 링 랜드부

53: 제어 에지부

54: 체크 밸브

57: 제4 환형 그루브

58: 밀폐 몸체

59: 차단 몸체

60: 밀봉면

61: 가이드 부재

62: 흐름면

63: 래치 노즈부

64: 관류 개구부

65: 인접 부품

66: 압력 매체 라인

67: 개구부

68: 그루브 바닥부

69: 수평 교정부(flattening)

69a: 벽부

70: 조립 플랜지

71: 저널부(journal)

72: 비드부(bead)

73: 프레임

74: 링 모양 구간

75: 버팀대

76: 공동부

77: 보강 바아(stiffening bar)

78: 필터 직물

100: 내연기관

101: 크랭크축

102: 피스톤

103: 실린더

104: 전동용 벨트 구동 장치(power transmission belt drive)

105: 전동용 벨트 구동 장치

106: 흡기 캠축

107: 배기 캠축

108: 캠

109: 캠

110: 흡기 가스 교환 밸브

111: 배기 가스 교환 밸브

P: 공급 연결부

T: 탱크 연결부

A: 제1 작업 연결부

B: 제2 작업 연결부

Claims

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내연기관(100)의 가스 교환 밸브들(110, 111)의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치(1)용 제어 밸브(14)이며,

- 인접 부품(65) 내부에 배치되는 밸브 하우징(41)을 포함하고,

- 상기 밸브 하우징(41) 내부에 배치되는 제어 피스톤(42)을 포함하고,

- 상기 밸브 하우징(41)에는 이 밸브 하우징의 원주 방향으로 연장되고 압력 매체에 의해 관류되는 환형 그루브(44)가 형성되며,

- 유연하게 형성된 적어도 하나의 밀폐 몸체(58)를 구비하여 환형 그루브(44) 내에 배치되는 체크 밸브(54)를 포함하는 제어 밸브(14)에 있어서,

- 체크 밸브(54)는 또한 환형 그루브(44)의 형태에 부합하는 프레임(73)을 포함하고, 이 프레임 내에는 적어도 하나의 밀폐 몸체(58)의 일측 단부가 수용되며, 또한 체크 밸브(54)는 밀폐 몸체(58)의 폐쇄 이동을 제한하는 적어도 하나의 정지부(74, 75)를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제6항에 있어서, 상기 밀폐 몸체(58)는 링 모양으로 만곡된 밴드로 구성되어, 원주 방향으로 연장되며, 밀폐 몸체(58)의 링 모양으로 형성된 축방향 단부가 상기 프레임(73) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브(14).
제6항에 있어서, 축방향으로 상호 간에 오프셋 되어 배치되는 2개의 밀폐 몸체(58)가 제공되고, 각각의 밀폐 몸체(58)의 각각의 단부는 상기 프레임(73) 내에 수용되며, 그리고 상기 프레임(73) 내에 수용되는 단부들은 타측 밀폐 몸체(58)로부터 각각 반대 방향으로 향해 있는 단부인 것을 특징으로 하는 제어 밸브(14).
제6항에 있어서, 두 밀폐 몸체(58)는, 체크 밸브(54)가 차단된 상태에서, 축방향에서 서로 중첩되는 방식으로 배치되고 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브(14).
제6항에 있어서, 프레임(73)은 원주 방향으로 연장된 2개의 링 부재를 구비하여 형성되고, 이들 링 부재들은 원주 방향으로 이격되고 본질적으로 축방향으로 연장된 복수의 버팀대에 의해 상호 간에 연결되며, 링 부재들 사이에는 필터 직물이 연장되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브(14).
제6항에 있어서, 유연한 밀폐 몸체(58)는, 원주 방향으로, 또는 축방향으로 연장되는 보강 부재들(77)을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브(14).
제6항에 있어서, 프레임(73)의 축방향 연장부는 환형 그루브(44)의 축방향 연장부에 부합하게 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브(14).
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내연기관(100)의 가스 교환 밸브들(110, 111)의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치(1)의 압력 매체 순환계 용으로 제공되어 환형 그루브(44) 내에 배치되는 체크 밸브(54)이며,

- 유연하게 형성되는 적어도 하나의 밀폐 몸체(58)를 포함하는 체크 밸브(54)에 있어서,

- 체크 밸브(54)는 또한 프레임(73)을 포함하고, 이 프레임(73) 내에는 상기 적어도 하나의 밀폐 몸체(58)의 일측 단부가 수용되며, 또한 체크 밸브(54)는 밀폐 몸체(58)의 폐쇄 이동을 제한하는 적어도 하나의 정지부(74, 75)를 갖는 것을 특징으로 하는 체크 밸브(54).
제16항에 있어서, 체크 밸브(54)는 캠축(106, 107)과 이 캠축(106, 107)의 베어링 브래킷 사이의 압력 매체를 위해 제공되는 회전식 접합관 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브(54).
제16항에 있어서, 상기 체크 밸브(54)는 제어 밸브(14)의 환형 그루브(44) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브(54).