KR101404661B1 - 복원 스프링을 구비한 누출방지 캠샤프트 조정 장치 - Google Patents

복원 스프링을 구비한 누출방지 캠샤프트 조정 장치 Download PDF

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디에르크 폴
얀 아이마트
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힐리테 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연기관, 특히 가솔린 기관을 위한 벨트 유형의 캠샤프트 조정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 관점에 따르면, 벨트휠의 작동면의 영역에서 벨트휠의 외면에 오일이 도달하지 않는 반면, 회전자의 높이는 최소화되며, 고정자에서 생기는 추가 제조 공간은 예컨대 강제 컨트롤, 오일 공급, 회전자 록킹, 머뭄 위치의 발생 또는 미끄럼 마찰 감소를 위한 수단으로 이용된다.
회전자, 날개, 회전자 코어, 캠샤프트 조정 장치

Description

복원 스프링을 구비한 누출방지 캠샤프트 조정 장치{LEAK-TIGHT CAMSHAFT ADJUSTER WITH RESTORING SPRING}
도 1과 도 2는 종래의 분리된 분리 평면을 구비하고 있지만 계속 발전된 특징을 갖는 벨트휠 캠샤프트 조정 장치의 도면.
도 3은 열리지 않은 본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치의 도면.
도 4는 본 발명에 따른 커버 없는 캠샤프트 조정 장치의 도면.
도 5는 본 발명에 따른 절단된 캠샤프트 조정 장치의 제 1 실시예의 도면.
도 6은 본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치의 제 2 실시예의 도면.
도 7은 본 발명에 따른 회전자의 높이 프로파일의 도면.
도 8은 도 4의 열린 캠샤프트 조정 장치의 단면도.
도 9는 스프링 및 스프링 현수부를 구비한 회전자의 대안적인 형태의 도면.
도 10은 암시된 캠샤프트를 구비한 본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치의 도면.
도 11은 도 10에 의거한 조정 장치의 그 밖의 실시 변형예의 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 캠샤트프 조정 장치 3 : 고정자
5 : 회전자 7 : 날개
9 : 스프링 11 : 벨트휠
13 : 벨트휠의 작동면 15 : 작동면의 톱니
17 : 벨트휠 웨브 19 : 벨트휠 리세스
21 : 고정자 커버 23 : 중간 플레이트
25 : 커버의 폐쇄 마개 27 : 회전자 코어
29 : 회전자 코어 가장자리 31,33,35 : 밀봉부
51 : 회전자 리세스 53 : 스프링 공간
55 : 회전자 채널 57 : 중심 흐름부
59 : 조임 나사 61 : 스프링 건조 공간
63 : 고정자 웨브 65 : 커버 밀봉부
67 : 회전자 중앙부 69 : 회전자 높이 프로파일
71 : 스프링 오일 공간 73 : 회전자 말단부
75 : 회전자 표면 77 : 마개 나사 나사산
79 : 캠샤프트 수용부 81 : 캠샤프트 수용 오목부
83 : 스프링 공간을 향한 쪽 85 : 스프링 공간을 등진 쪽
87 : 캠샤프트 수용부의 숄더 89 : 회전자에서의 현수핀
91 : 캠샤프트 수용부의 현수핀 93 : 회전자 직경
95 : 벨트휠 또는 벨트휠 디스크 97 : 스프링 현수부
98 : 링 99 : 고정핀
101 : 스프링 빈공간 103 : 스프링 공간의 폭
105 : 스프링 공간의 높이 107 : 그루브
109 : 스프링 맞물림 단부
111 : 스프링 맞물림 단부, 특히 제 2 단부
113 : 스프링 맞물림 단부, 특히 제 1 단부
115 : 현수핀, 특히 커버에 형성됨
117 : 캠샤프트 119 : 그루브
121 : 중심 나사 보어 123 : 중심 슬리브
본 발명은 선회 엔진식 캠샤프트 조정 장치에 관한 것이다.
선회 엔진 원칙에 따른 캠샤프트 조정 장치는 전문가들의 세계에서 통례의 카테고리에 따라 2개의 종류, 즉 체인 구동된 조정 장치와 벨트 구동된 캠샤프트 조정 장치로 나뉜다. 내연기관의 연소실 내의 연소과정에 대해 보다 환경 친화적으로 영향을 끼치기 위해, 체인 또는 벨트 드라이브에 의해 구동되어 캠샤프트 조정 장치는 보다 빠른 또는 보다 늦은 시점에 구동축, 예컨태 크랭크 샤프트에 대해 가스교환 밸브의 열림 시간 및 닫힘 시간을 조정한다. 이 경우, 오일 충전에 의해 또는 다른 적합한 유압 매체로 충전에 의해, 회전자와 캠샤프트 조정 장치의 고정자 사이에 형성되는 반대 방향의 챔버는 캠샤프트를 '빠른' 방향 또는 '늦은' 방향으로 조정한다. 예컨대 오일 압력이 없는 경우 고정자에 대해 회전자의 특정한 우선 위치를 안전하게 하기 위해, 또한 그러므로 오일 순환부에서의 손상에도 불구하고 내연기관의 비상 작동 특성을 보장하기 위해, 조정은 복원 스프링에 의해 강제 컨트롤된다.
회전자는 공지의 실시 형태에 따르면 나선형 또는 압축 스프링형 스프링과 함께 프리텐션되며, 따라서, 충분한 대응 토크가 캠샤프트 조정 장치 내에 우세하지 않는 한 회전자는 정지 위치로 스프링의 경감 운동(relieving motion)을 통해 밀려진다.
이 공개의 의미에서 나선형 스프링은, 상승하는 반지름과 함께 평면에서 안쪽으로부터 바깥으로 작동하는 스프링이다.
체인 구동된 캠샤프트 조정 장치의 특정 유형은 독일 특허출원 DE 103 39 668 A1(2003년 8월 28일자 Aisin Seiki K.K.)로부터 또는 대등한 미국특허문헌 US 6782854 B2로부터 알려져 있으며, 상기 문헌은 도 1에 개략적으로 압축 스프링을 갖는 캠샤프트 조정 장치를 도시하고 있고, 상기 캠샤프트 조정 장치의 스프링 공간은 회전자 내뿐만 아니라 회전자 커버 내에도 배치된다. 동일한 하우스로부터, 체인 구동된 캠샤프트 조정 장치의 기재도 유래하며, 상기 캠샤프트 조정 장치는 유럽특허 EP 0 806 550 B1(1996년 3월 26일자 Aisin Seiki K.K.) 또는 대등한 미국특허문헌 US 5775279 A에 따르면 도 8에서 압축 스프링형 강제 조정부를 완전히 커버 내에 배치한다. 양 실시형태에서 고정자의 커버에서 특별한 융기부가 마련되어 야 하며, 상기 융기부는 캠샤프트가 체결되어 있는 조정 장치의 중심 둘레를 에워싸며 중공 공간을 아래에 형성하고, 상기 중공 공간에 스프링이 배치될 수 있다. 공개문헌 DE 198 49 959 A1(1998년 10월 29일자 Aisin Seiki K.K.) 또는 대등한 미국특허문헌 US 6039016 A에 따른 캠샤프트 조정 장치도 유사하게 형성된다.
표면이 세척되어 내벽뿐만 아니라 외벽도 캠샤프트 조정 장치를 항상 오일로 덮기 위해, 체인 구동된 캠샤프트 조정 장치는 일반적으로 누출이 있으며 내연기관의 오일 순환부에 배치된다. 벨트 구동된 캠샤프트 조정 장치에서는 다른 아이디어가 추구된다. 가능한 한 엔진 오일이 환경을 덜 오염시키도록, 캠샤프트 조정 장치는 바깥으로 오일 유입 및 오일 유출을 위한 연결점까지 형성되는 챔버 내로 가능한 한 완전히 밀봉되어 조립된다. 오일을 위한 그 밖의 관통점으로 누출 오일 채널이 마련되며, 오일을 환경에 방출하지 않으면서 상기 누출 오일 채널은 예컨대 유압 챔버로부터 스프링 분리 평면 내로 확산하는 유압유를 오일 순환부 내로 되돌린다. 3개의 오일 관통점, 즉 공급 채널, 배출 채널 및 다른 경우에는 밀봉되는 누출 오일 채널을 구비한 캠샤프트 조정 장치는 이 발명 공개의 의미에서 유압식으로 밀봉된 캠샤프트 조정 장치로 여겨진다.
회전자는 오일 함유 공간에 놓이며, 상기 공간은 다수의 챔버들로 세분되고, 통례의 회전자는 링으로서 형성된 회전자 코어에서 형성된 날개를 구비한다.
엔진 외벽 아래에서 밀봉되어 놓여 항상 오일에 젖어 있는 것이 아니라 완전히 밀봉되어 요구된 작동 시간에 걸쳐 누출 오일이 환경 내로 방출되지 않아야 하는 벨트 구동된 캠샤프트 조정 장치에서는, 널리 보급된 구성에 따르면, 이제까지 는 캠샤프트 조정 장치에는 다수의 분리 평면들이 마련되고, 따라서 오일 작동 평면, 즉 챔버가 위치하는 평면의 밀봉되지 않음은 전방에 놓인 스프링 공간을 통해 저지될 수 있었다(체인 구동된 캠샤프트 조정 장치를 위해서는 US 2002/0050258 A1의 도 16을 참조할 것). 이 경우, 캠샤프트 조정 장치는 톱니휠에 의해 둘러싸인 영역의 내부에서 본질적인 공간을 차지한다.
체인 드라이브에 의해 구동될 수 있으며 압축 스프링식 권선을 갖는 캠샤프트 조정 장치는 JP-A-2002 29 52 09의 도 1로부터 도출될 수 있다. 체인휠 내에서 시작하여 캠샤프트 조정 장치는 여러번 방향 전환된 스프링 공간을 나타내며, 상기 스프링 공간은 스프링을 위한 가이드부를 제공하기 위해 비스듬한 벽들을 갖는 스프링 외부 윤곽을 모방한다. 또한 DE 103 49 176 A1으로부터도 캠샤프트 조정 장치가 알려져 있으며, 상기 캠샤프트 조정 장치의 스프링 공간은 마찬가지로 캠샤프트 조정 장치의 커버 내에 다다른다. 스프링 공간은 사용된 압축 스프링으로 인해 장방형이다. EP 1 164 256 A1과 US 2002/0050258 A1으로부터 다른 스프링 유형의 대안적인 이용이 알려져 있긴 하나, 다양한 스프링 방식들이 양 문헌들 JP-A-2002 29 52 09와 DE 103 49 176 A1의 제공된 해결책과 어떻게 직접 연결될 수 있는지는 구성자에게 단숨에 생각이 떠오르지는 않는다.
전방에 놓인 스프링 공간으로 형성되며 배정된 분리 평면에 의해 바깥으로 단지 나머지 오일량만이 1000 시간당 수 밀리리터 범위에 속하게 된다면, 캠샤프트 조정 장치는 유압식으로 밀봉된 것으로 여겨진다.
선택된 여러번의 분리 평면들은, 서로 밀봉되어야 하는 부품들의 높아진 구 성을 야기한다. 더 많은 부품들이 삽입되면 될수록 캠샤프트 조정 장치는 더욱 더 무거워지며, 따라서 엔진 제조사는 벨트 구동된 내연기관을 저품질의 엔진으로 등급을 매길 뿐만 아니라 자주 상기 내연기관을 조야한 캠샤프트 조정 장치를 갖는 엔진이라 부른다.
발명가는 선입견이 옳지 않다는 것을 보이고자 하며, 작은 부피의 대량 엔진을 위해서도 상기 구성이 이용됨으로 인해 상기 선입견을 없앨 수 있는 구성을 제공하고자 한다.
상기 설정된 목적을 위해 구조적으로 바람직한 다수의 형태들은 청구범위 제1항에 의해 기술된 실시예에 나타나 있다. 바람직한 개선은 청구항에 나타나 있다.
특히 흥미로운 것은 평면 조정 장치를 위한 발명이며, 상기 평면 조정 장치는 벨트 유형 랙 앤드 피니언 드라이브로 형성된 벨트 드라이드의 공간에 의해 생기는 최대 전체 높이에 머물기 위해, 6 cm, 바람직하게는 4 cm 보다 낮은, 최대 전체 높이로 잘 해내는 조정 장치이다. 이 경우, 최대한 고정자의 커버 또는 바닥의 상응하는 높이는 벨트 드라이브 아래에 돌출해 있다.
캠샤프트 조정 장치는, 서로 지나칠 수 있는 거의 직사각형의 공간들을 구비하면, 한쪽으로부터 살펴볼 때 그 단면 평면에서 계단식으로 명칭되며, 하지만 상 기 공간들의 모서리들은 제조 기술로 인해 예컨대 밀링 커터로 인해 일종의 라운딩(rounding)을 구비한다. 상기 라운딩은 예컨대 5 mm 까지의 반지름을 나타낼 수 있다.
스프링이 수용될 수 있기 위해 제공된 회전자 내의 공간은 스프링 공간으로 명칭된다.
자신을 위해 링형의 스프링 공간만을 필요로 하는 특히 나선형 스프링에서, 스프링 빈공간이 형성되며, 상기 스프링 빈공간은 내부에서 스프링들의 와이어 사이에 놓여 있다. 한 형태예에서 스프링 빈공간은 모두 다 비어 있다. 대안적인 형태예에서 스프링 빈공간은 기능적인 부품들 또는 기능들을 배치하는데 이용된다. 이 경우 회전자는 측면에서 살펴볼 때 먼저 감소하는 높이에서, 그런 후 바깥으로 조립되면서 뻗어 있다.
벨트 구동된 캠샤프트 조정 장치에서 환경 요구에 부응하기 위해, 특히 추가의 분리 평면 없이 잘 해내야 하는 캠샤프트 조정 장치의 밀봉성에 대한 연구에 집중된다. 그러므로, 회전자 내로 스프링을 옮기는 구조적인 배치는 재료 선택, 가공 및 배치에 영향을 끼친다.
캠샤프트 조정 장치의 충분한 밀봉성을 이루기 위해, 부품들 자체는 관통 확산하는 오일에 대해 충분한 밀봉성을 나타내야 하며, 그 가장자리 영역과 과도 영역에서 적합한 밀봉 기술을 통해 밀봉되어야 한다.
캠샤프트 조정 장치는 상이한 재료들로 제조될 수 있으며, 금속 또는 플라스틱을 사용하는 것이 제안된다. 재료의 구조적인 구성이 충분한 밀봉성을 구비하지 않으면, 최종적으로 부품의 오일 밀봉성을 이루기 위해 그 밖의 처리 단계가 필요하다.
자주, 특히 소결할 때 야금 가루는 대략 7 kg/dm³의 밀도로 가압된다. 하지만 일반적으로 재료의 실제 마지막 밀도는 7.85 kg/dm³의 영역에 놓여 있다. 그렇기 때문에, 소결된 부품은 자발적으로, 유압 매체의 관통 확산을 허락하는 다공성을 갖는다. 이어지는 과정에서, 최종적으로 밀봉성을 발생시킬 수 있는 상이한 가능성들이 제공된다. 가능한 방법은 부품의 표면에 수증기 적용, 적합한 플라스틱과 함께 함침, 갈바니 전류의 표면 코팅, 갈바니 전류의 나노코팅 및 예컨대 윤내기 또는 쇼트 피닝에 의한 가장자리 밀도 상승이다. 대략 500℃의 대기에서 수증기 적용시, 소결된 부품의 분자 표면 구조는 산화물 형성에 의해 변화되며, 따라서 분자들은 보다 크고, 방유성의 층이 생긴다. 소결하는 대신, 고정자 및 캠샤프트 조정 장치의 그 밖의 부품들을 주조 또는 다이 캐스핑 주조에 의해 제조하는 것도 제공된다. 주조시, 뒤따르는 가공 처리에 의해 침해되지 않는 한, 확산하는 오일에 대해 충분한 밀봉성을 갖는 캐스팅 스킨이 생긴다. 조립이 표면을 파괴하는 경향을 가지면, 캐스팅 스킨은 플라스틱을 갖는 부품의 함침 또는 갈바니 전류의 표면 코팅에 의해 개선될 수 있다. 압출 성형 또는 솔리드 블랭크 성형에 대해서도 유사하다고 할 수 있다. 적합한 플라스틱 선택, 예컨대 돌가루가 혼합된 플라스틱 선택의 조정에 의해, 플라스틱 사출 성형시, 보장되어야 하는 수명에 걸쳐 충분한 밀봉성을 갖는 부품들이 마련될 수 있다.
스프링 빈공간이 없이 회전자에 놓여 있는 공간인 스프링 공간은 폭과 높이 를 갖는다. 폭은 회전자 중앙부로부터 밖으로 나가 날개 말단 내로 연장된다. 스프링 공간의 높이는 일반적으로 가장 가는 연장부를 구비하는 방향으로부터 생긴다. 본 발명의 관점에 따르면, 스프링 공간은 높이보다 큰 폭을 갖는다. 비율은 적어도 2:1로 정해질 수 있다. 이러한 치수에서 나선형 스프링은 충분한 토크와 함께 놓일 수 있다.
한 실시예에 따르면, 스프링 공간은, 오목부와 함께 캠샤프트 수용쪽을 등진 쪽에 놓인다. 회전자의 한쪽에 캠샤프트 수용 오목부는 둘러싸는 숄더(shoulder)와 함께 배치되는 반면, 회전자의 마주하는 쪽에는 스프링 공간이 마련된다. 상기 형성은 내연기관 상으로 빠른 조립을 허락한다.
회전자 코어는 회전자 코어 가장자리를 구비한다. 회전자 코어 가장자리는 스프링 공간을 둘러싼다. 상기 회전자 코어 가장자리는 상기 스프링 공간의 주위를 돌며, 상기 스프링 공간과 날개들 사이에 놓여 있다. 상기 회전자 코어 가장자리는, 유압 챔버 내로의 오일이 고정자 웨브와 날개들 사이에서 안전하게 충분한 정도로 저지되는 폭을 가져야만 한다. 스프링 공간의 폭은 이 경우 회전자 코어 가장자리의 폭의 몇 배이다. 이러한 형성은 무게 절약에 기여한다. 이로 인해, 동시에 고정자에 대해 회전자의 관성이 감소된다. 회전자의 한쪽에 캠샤프트 수용부의 숙련된 배치 및 회전자의 다른 쪽에 스프링 공간의 숙련된 배치에 의해, 회전자 상으로 회전의 모멘트 방향 전환은 더욱 균형이 잡힌다.
제1 실시예에 따르면, 스프링 공간은 유압 매체로 세척된(flushed) 공간을 나타낸다. 제2 실시예에 따르면, 스프링 공간은 건조 스프링 공간이다. 스프링 공 간이 유압 매체로 세척된 공간으로서 형성되면, 회전자 코어 가장자리에 대한 밀봉성의 요구가 감소된다. 스프링 공간이 건조 스프링 공간이면, 캠샤프트 조정 장치는 보다 적은 오일량을 포함한다. 양 형태 변형예들은 엔진 제조사의 희망에 따라 본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치에서 형성될 수 있다.
캠샤프트 조정 장치는 고정자 및 분리된 커버과 함께 선택된 실시예에서 형성되었다. 커버와 고정자가 2개의 분리된 부품이면, 오일 밀봉성을 높이기 위해, 둘러싸며 삽입가능한 환형 밀봉부 또는 둘러싸며 주입된 환형 밀봉부가 특히 두 요소의 재료로서 또는 실리콘 고무로서 마련될 수 있다. 환형 밀봉부는 벨트휠의 방향으로 유압 공간을 밀봉한다. 그러므로 벨트휠은 오일로 칠해지지 않는다.
커버 자체는 마찬가지로 2개의 부분으로 실시될 수 있다. 이 경우 중앙에는 고정가능하며, 예컨대 나사고정에 의해 안전하게 할 수 있는 폐쇄 마개가 놓인다. 이 형상은, 캠샤프트 조정 장치를 캠샤프트에 나사고정할 수 있는 중앙 나사(도시되어 있지 않음)가 누출방지식으로 밀봉됨으로써 추가의 오일 밀봉성을 보증한다.
벨트휠 자체는 안정화(stabilizing) 내벽을 가질 수 있으며, 상기 내벽은 동시에 고정자의 외벽들 중의 하나이다. 이러한 통합 단계는 캠샤프트 조정 장치의 콤팩트함에 기여한다. 그 후, 유압식으로 밀봉된 공간은 커버들, 고정자 및 톱니휠의 내벽으로 형성된다. 그 밖의 분리 평면이 마련되지 않는다. 분리 평면 없이 스프링은 완전히 회전자 내에 놓인다. 스프링 자체는 그 한 단부에서 회전자의 현수핀에 매달리는 반면, 스프링의 다른 단부는 고정자 커버의 현수핀에 고정될 수 있다.
첨부된 실시예를 보다 상세히 살펴봄으로써 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있다.
형태에 있어 미미한 차이가 있을 수 있을지라도, 유사한 부품은 이해를 돕기 위해 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1과 도 2에서는 전형적인 캠샤프트 조정 장치가 얼마나 높이 제조되는지를 알아볼 수 있다. 특히 작은 부피의 대량 엔진에서, 벨트 드라이브(belt drive)를 넘어나가는 제조 공간은 자주 매우 제한된다. 그렇기 때문에, 벨트휠(11)의 작동면(13)으로부터 생기는 벨트휠(11)의 폭에 대해 단지 약간의 높이만이 추가되도록 하는 요구가 있다. 벨트휠(11)에는 작동면(13)의 다수의 톱니(15)들이 마련되며, 상기 톱니들 사이에 벨트 드라이브가 맞물릴 수 있다. 무게를 절약하기 위한 제1 시도는, 벨트휠(11)이 벨트휠 웨브(17)를 통해 그 사이에 놓인 벨트휠 리세스(19)들과 함께 고정자(3)와 연결됨으로써 실현될 수 있다. 빈번하게, 이렇게 재료를 절약하는 것조차 벨트휠 유형의 캠샤프트 조정 장치에서 흔하지 않다. 이미 폐쇄 마개(25)와 2개의 부분으로 실시된 고정자 커버(21)와 본래의 고정자(3) 사이에는 중간 플레이트(23)가 마련되며, 유압 영역을 스프링(9)의 영역으로부터 다수의 밀봉부(31,33,35)를 통해 유압식으로 밀봉하여 분리한다. 본 실시예는 중간 플레이트(23)에 의해 추가의 분리 평면을 갖는 전형적인 벨트 구동된 캠샤프트 조정 장치상에도 2개의 부분으로 된 고정자 커버(21)가 배치될 수 있음을 나타낸다. 밀봉부들 중 하나인 밀봉부(35)는 벨트휠(95)의 벽을 고정자(3)와 함께 유압식으로 밀봉한다. 도시된 실시예에서 오일 공급은 캠샤프트 수용부(79) 내에 이르는 캠샤 프트에 의해(도시되어 있지 않음) 중앙 흐름부(57)를 통해 시작한다. 캠샤프트 자체는 이러한 경우 캠샤프트 수용 오목부(81) 내까지 다다르며, 상기 캠샤프트 수용 오목부는 부분적으로 회전자(5) 내에 놓인다. 회전자 자체는 회전자 중앙부(67)의 영역에 중앙 흐름부(57)를 구비하며, 상기 중앙 흐름부(57)는 회전자 말단부(73)를 측면으로 가리킨다. 중앙 흐름부(57)를 통해, 고정자와 회전자 사이에 형성된 반대 방향의 유압 챔버들(도시되어 있지 않음)쪽으로 공급이 이루어진다.
도 3을 도 1과 비교하여 볼 때, 도 3의 캠샤프트 조정 장치(1)는 그 높이에 있어 현저히 낮게 제조된 것을 알 수 있으며, 작동면(13) 상에 톱니(15)들을 갖는 벨트휠(11)의 높이는 캠샤프트 조정 장치(1)의 전체 높이에 거의 일치한다. 폐쇄 마개(25)와 2개의 부분으로 된 고정자 커버(21)를 통해, 밀봉된 과도 영역들이 유압 매체 밀봉식으로 형성되는 방식으로 캠샤프트 조정 장치의 개별 부품들을 서로 조이는 조임 나사 또는 팽팽하게 하는 나사(59)(여기에서, 4개의 나사)는 차례차례로 뻗어 있다.
나사(59)가 풀리면 도 4와 유사한 캠샤프트 조정 장치(1)의 형상이 생긴다. 고정자(3) 내에 회전자(5)가 회전자 날개(7)와 함께 놓여 있다. 회전자(5)는 스프링 공간(53)을 구비하며, 상기 스프링 공간의 중앙에는 회전자 중앙부(67)와 겹치며 스프링 빈공간(void space, 101)이 존재한다. 스프링 공간(53)은 회전자 말단부(73)의 방향으로 회전자 코어 가장자리(29)에 의해 제한된다. 회전자(5)의 선회 운동을 통해, 유압 공간에 분할된 날개(7)들은 캠샤프트 조정 장치(1)의 선행 챔버와 래깅(lagging) 챔버를 감소시키거나 확대한다. 날개(7)는 웨브(63)로부터 다음 번 웨브(63)까지 움직일 수 있다. 회전자 채널(55)을 통해 유압 챔버는 흐름을 받으며, 채널 가이드부는 상기 채널 가이드부가 스프링(9)의 스프링 공간(53)을 통과하는 방식으로 선택될 수 있다. 회전자(5)는 같은 평면에 또는 톱니(15)를 가진 벨트휠(11)의 가장자리의 대략 아래에 놓이며, 상기 톱니들은 작동면의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 스프링(9)의 단부는 스프링 현수부(57)에 고정되며, 상기 스프링 현수부는 캠샤프트 수용부(79)를 등지며 (눈에 보이지 않음) 스프링(9)을 끼워 조인다. 스프링의 한 단부는, 고정자 커버의 고정핀과 같은, 고정자와 회전고정적으로 고정된 부분에 설치된다. 이는, 다른 단부, 즉 스프링 현수부(57)에 매달리지 않은 단부는 고정자 커버의 핀들 사이에 고정되지 않음을 의미한다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치(1)의 2개의 상이한 실시예를 도시하고 있으며, 무엇보다도 캠샤프트 수용 오목부(81)를 갖는 캠샤프트 수용부(79)와 관련된 쪽에 스프링(9)이 스프링 공간(53)에 배치되는 점에서 구별된다. 도 5에 따른 실시예에서 스프링 공간(53)은 고정자 커버(21)로부터 다른 쪽을 향하는 반면, 도 6에 따른 실시예에서 2개의 부분으로 된 고정자 커버(21)는 나사식으로 고정할 수 있는 폐쇄 마개(25)와 함께 근접 영역에, 그리고 스프링 공간(53) 바로 옆에 놓여 있다. 도 6에 따른 실시예에서, 중앙 흐름부(57)에 의해 공급을 받는 회전자 채널(55)들은 고정자 커버에서 더 멀리 떨어진 쪽에 놓여 있다. 유압식으로 밀봉된 공간은, 벨트휠 웨브(17), 고정자(3) 및 밀봉부(65)를 통해 나사(59)에 의해 벨트휠에 단단히 조여진 고정자 커버(21)로 이루어진다. 캠샤프트 수용부(79)의 숄더(shoulder, 87)는 벨트휠로 형성된다. 캠샤프트 조정 장치(1)는 본질적으로 회전자 중앙부(67)에 대해 대칭으로 조립된다. 주위에 대해 유압식으로 밀봉되어, 유압유는 캠샤프트 수용 오목부(81) 및 중앙 흐름부(57)를 통해 회전자(5) 내의 회전자 채널(55) 내에 도달한다. 벨트휠에서 벨트 드라이브를 통해 구동하는 크랭크 샤프트와 같은 구동축에 대해 캠샤프트와 같은 종동축을 그 위상 위치에서 조정하는 회전자는 기능상 상기 회전자가 회전자 채널(55)들뿐만 아니라 스프링(9)을 갖는 스프링 공간(53)도 구비하는 방식으로 형성된다. 회전자 자체는 커버(21)에서 추가의 제조 공간을 요구하지 않는 스프링(9)을 통해 강제 컨트롤을 위한 공간을 제공한다. 폐쇄 마개(25)에는 마개 나사 나사산(77)이 마련되며, 상기 마개 나사 나사산은 유압식으로 밀봉하여 주위에 대해 스프링 오일 공간(71)을 밀봉한다. 그 밖의 밀봉 과제들은 조임 나사(59)가 떠맡는다. 도 6의 실시예를 도 2에 따른 실시예와 비교하면, 적어도 3개의 밀봉부 대신에 보다 콤팩트한 캠샤프트 조정 장치의 하나의 둘러싸는 밀봉부(65)만이 마련될 수 있는 것을 알 수 있다. 캠샤프트 조정 장치(1)의 가장 큰 양면들을 살펴보면, 도 6에 따른 실시예에서, 커버(21)을 갖는 쪽, 즉 스프링 공간을 향한 쪽(83) 및 스프링 공간을 등진 쪽(85)이 생긴다. 도 6에 따른 실시예에서, 스프링 공간을 등진 쪽(85)에는 캠샤프트 수용 숄더(87)가 위치한다. 단지 커버(21)만이 벨트휠(11) 사이에 돌출해 있다.
도 5에 따른 실시예에서 캠샤프트 수용부(79)의 숄더(87)는 스프링을 향한 쪽(83)에 놓이는 반면, 스프링을 등진 쪽(85)은 마개 나사 나사산(77)을 통해 나사식으로 고정할 수 있는 폐쇄 마개(25)를 갖는 커버(21)를 구비한다. 다수 존재하는 조임 나사(59)는 커버(21)를 벨트휠(11) 또는 그 중간 웨브와 함께 조인다. 회전 자(5)는 그 중앙부(67)로부터 시작하여 개별 날개들을 가지며 길게 연장된 평평한 별(star)로 명칭되며, 상기 별의 중심을 향해, 회전자(5)의 중앙부(67)의 주위를 돌며, 스프링 공간(53)은 평평한 원형의 링으로서 제공되고, 상기 링에는 캠샤프트 수용 오목부(81)가 이어진다. 회전자 표면(75)은 통틀어 균등한 프로파일을 구비하나 회전자 말단부(73)를 향해 올라간다. 평평하며, 원형이고, 표면 가이드된 스프링 공간(53)은 회전자 코어(27)를 덮으며, 상기 회전자 코어는 회전자 코어 가장자리(29)에 의해 제한된다. 회전자 코어 가장자리(29)는 스프링 공간(53)의 폭과 비교하여 볼 때 현저히 가늘며, 상기 회전자 코어 가장자리는 한 부분에서 스프링 공간(53)의 폭에 비해 적다. 캠샤프트의 숄더(87)는 상기 숄더가 캠샤프트를 둘러쌀 수 있는 방식으로 치수화되며, 이때 짧은 나머지 부분만이 벨트휠(11)로부터 생기는 정렬선을 넘어 캠샤프트 방향으로 돌출해 있다. 스프링 공간(53)의 아래에는 회전자 채널(55)들이 스프링 공간(53)에 대해 거의 평행하게 연장하여 뻗어 있으며, 상기 회전자 채널들은 중앙 흐름부(57)와 유압식으로 연결될 수 있다. 공간을 형성하는 개별 부품들은 선택적으로 서로에 대해 밀봉부(65)와 함께 밀봉된다.
도 7은 고정자(3)로부터 뽑힌 회전자(5)를 도시하고 있으며, 상기 회전자에서는 회전자 높이 프로파일(69)이 더욱 명백하다. 선택된 실시예에서, 폭(103) 및 높이(105)를 갖는 스프링(9)을 위한 스프링 공간(53)은 스프링 건조 공간(61)이다. 유압 매체는 캠샤프트 수용 오목부(81) 및 중앙 흐름부(57)를 통해 회전자 채널(55) 내까지만 도달한다. 스프링 공간(53) 사이에서 내부에 놓여 있는 스프링 빈공간(101)은 주로 유압식으로 건조되어 형성되며, 단지 누출물(leak)만이 회전자 코어 가장자리(29)를 통해 중심에서 밖으로 가이드되어야 한다. 스프링 빈공간(101)뿐만 아니라 스프링 공간(53)도 회전자 코어(27)의 영역에 놓여 있다. 회전자 코어의 영역에는 회전자 말단부(73)의 영역이 이어지며, 상기 회전자 말단부는 날개(7)의 형태로 존재한다. 회전자 코어(27)는 회전자 코어 가장자리(29)에 의해 제한되며, 상기 회전자 코어 가장자리는 폭에 있어 회전자 코어의 치수의 일부 위에만 놓여 있다. 회전자 표면(75)을 회전자 날개들로부터 시작하여 중앙 흐름부(57)에 대해 안쪽으로 살펴보면, 계단식 회전자 높이 프로파일(69)을 알아볼 수 있으며, 상기 회전자 높이 프로파일의 가장 높은 높이는 회전자 말단부(73)의 영역에서 찾을 수 있다. 회전자(5)의 중앙의 영역에서 캠샤프트 수용 오목부(81)를 위한 리세스를 근거로, 스프링 현수부를 위한 부품과 함께 중앙 자체에서 통틀어 형성되는 높이 프로파일은 회전자 말단부에서보다 적다. 회전자 채널(55)들과 스프링 공간(53) 사이에는, 양 영역들이 서로 안전하게 유압식으로 언커플링되며 채널로부터 스프링 공간을 통과하여 유압 매체가 확산할 수 없을 정도의 많은 회전자 질량이 남겨져야 한다. 이러한 경우에 적은 누출량만이 회전자 코어 가장자리를 통해 배출되어야 한다. 이 이외에, 이와 같이 모양이 만들어진 회전자는 특히 가벼우며, 전체 캠샤프트 조정 장치(1)는 회전자(5)의 큰 직경(93)에도 불구하고 적은 관성을 갖는다.
이미 도 4에서 암시되었던 스프링(9)의 스프링 현수부는, 도 8에 따라, 회전자(5)에서의 현수핀(89)과 현수핀(91) 사이에 스프링(9)이 어떻게 조여져 삽입될 수 있는 지를 상세히 살펴봄으로써 더욱 잘 설명될 수 있다. 스프링(9)은 캠샤프트 수용부로부터 떨어져 있는 영역에 있다. 캠샤프트 수용부(79) 뒤의 캠 샤프트 수용 오목부(81)도 스프링을 등진 쪽에 놓여 있다. 스프링 빈공간(101)에는, 스프링 공간(53)의 경계를 정하는 링(98)이 추가 부품으로서 삽입되었다. 도 8에는, 벨트휠(11)에 대해 회전자(5)의 체적 비율을 명백히 나타낼 수 있기 위해 벨트휠(11)도 도시되어 있다. 회전자는 강제 컨트롤되고 모든 유압 챔버들은 공급을 받을 수 있을지라도, 회전자 높이는 벨트휠의 전체 높이의 절반보다 낮다. 벨트를 통해 구동되는 본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치를 구비한 내연기관에서, 캠샤프트 조정 장치의 높이는 우선적으로 구동 벨트의 폭으로부터 결정된다. 커버 폭은 벨트휠의 정렬선 밖으로 살짝 나가게 된다. 이 형태에서, 스프링 공간 내의 개별 평면에 놓여 있는 스프링(9)의 회복 기능은 핀(89, 91)의 상이한 현수에 의해 캠샤프트 조정 장치의 서로 회전가능한 2개의 부품들에서 실현된다. 이로 인해, 핀(89, 91)의 상이한 현수에 의해 비틀림 가능성 및 스프링의 토션이 가능해진다. 스프링 공간(53)은 균일하게 회전자(5)를 따라 연장된다. 스프링 공간(53)은, 간단히 연결되며 주로 원형인 공간이며, 상기 공간은 그 중앙에 리세스를 구비한다. 스프링 공간(53)은 오직 회전자(5) 내에 놓여 있다. 스프링 공간(53)은 형태에 따라 오일로 충전될 수 있다. 그 후 스프링(9)에는 오일이 발라진다.
도 9에는 회전자(5)가 그 스프링 공간(53)과 함께 도시되어 있다. 스프링 공간(53)에는 스프링(9)이 위치하며, 상기 스프링과 함께 캠샤프트 조정 장치는 강제 위치 내로 회전될 수 있다. 회전자(5)는 마찬가지로 바깥을 향한 다수의 날개(7)를 구비하며, 상기 날개들은 둘러싸며 분배된다. 날개(7)들 중 하나는 다른 날개들의 대다수보다 약간 달리 형성된다. 날개(7)들 중 하나는 형상 끼워맞춤 요소를 구비한다. 상기 형상 끼워맞춤 요소는 그루브(107)이다. 그루브(107)에는 형상 끼워맞춤으로 스프링 맞물림 단부(109)가 놓여 있다. 스프링 맞물림 단부(109)는 스프링(9)의 단부이며, 상기 단부는 회전자(5)에 안전하게 기계적으로 단단히 체결될 수 있게 한다. 스프링(9)의 단부는 스프링의 방향 설정으로부터 풀려 옆으로 날개(7)의 첨단 또는 그 말단 영역(73) 상으로 가이드된다. 나선형 스프링(9)은 스프링 맞물림 단부(109)를 포함해서 스프링 공간(53) 내에 놓여 있으며, 형성된 그루브를 스프링 맞물림 단부(109)로 채우기 위해, 상기 스프링 맞물림 단부는 날개 표면을 따라 대략 중앙에서 그루브 깊이로 날개를 분할한다. 스프링 맞물림 단부(109)는 가장자리 또는 날개(7)의 넓은 작동면을 가리킨다.
본 발명에 따른 캠샤프트 조정 장치(1)의 그 밖의 실시예는 도 10과 도11로부터 알 수 있다. 스프링 공간(53) 내로 서로 엇갈려 배치되어 커버(21)로부터 돌출하며 스프링 가이드부를 제공하는 핀(115)들은 스프링 단부(113)의 방향 전환에 의해 스프링(9)의 한 단부(113)를 클램핑한다. 스프링(9)은 상기 스프링(9)을 한 위치에 수용할 수 있는 회전자 리세스(51) 내에서 완전히 연장된다. 스프링 현수부(97)는 캠샤프트 조정 장치(1)의 중앙에 놓여 있다. 장방형 구멍이 캠샤프트(117)의 한 단부와 함께 형성될 수 있기 위해, 스프링 현수부(97)는 바람직하게는 중앙에서 돌파된다. 중앙 나사가 회전자(5)를 캠샤프트(117)와 연결할 수 있기 위해, 장방형 구멍은 내부 나사산을 갖는 중앙 나사 보어(121)로서 실시된다. 스프링(9)으로부터, 스프링 맞물림 단부(111, 113)로서 형성된 양 스프링 단부(111, 113)는 구부러져 있다. 핀(115)들의 적어도 2개는, 스프링(9)의 두께가 정확히 그 사이에 맞고, 이와 같이 클램핑 끼어맞춤으로 배치되는 방식으로 간격을 두고 배치된다. 스프링(9)의 한 단부, 즉 맞물림 단부(111)는 그루브(119)에 안착한다. 연결은 도 9에 도시된 바와 유사하게 형성된다. 캠샤프트 조정 장치(1)는 한 단부에서 상기 캠샤프트 조정 장치 뒤에 배치된 캠샤프트(117)를 제한하며, 상기 캠샤프트는 고정핀(99)을 통해 캠샤프트 조정 장치(1)의 회전자(5)를 향해 정렬된다. 그 밖의 정렬 수단으로는 중심 슬리브(23)가 쓰인다. 스프링(9)은 캠샤프트(117)의 축에 대해 수직으로 있다. 상기 스프링은 캠샤프트(117)로부터 떨어져 있는 회전자(5)의 쪽에 배치된다. 회전자(5)는 장방형으로 된 원형의 평평한 리세스에서 스프링 공간(53)을 제공하며, 상기 리세스는 캠샤프트 조정 장치 회전자(5) 높이의 절반보다 낮다. 캠샤프트(117)는 벨트휠(11)의 캠샤프트 수용부(79)에서 멈춘다. 그러므로, 벨트휠(11)은 캠샤프트(117)의 단부에 설치된다. 스프링(9)은, 날개(7)가 회전자(5)로부터 돌출하는 것과 동일한 평면에서 풀린다. 이로 인해, 커버(21), 회전자(5) 및 커버(21) 아래에서 회전자(5)에 삽입된 스프링(9)의 층 모양 구성이 실현될 수 있다. 스프링(9)과 회전자(5)는 마련될 수 있는 중심 나사만을 통해 돌파된다. 캠샤프트(117)는 캠샤프트 조정 장치(1)의 양쪽 중 한쪽에 이어진다. 캠샤프트(117)는 캠샤프트 조정 장치(1)를 완전히 관통하는 것이 아니라, 캠샤프트 조정 장치는 단지 한쪽에 이어진다.
본 발명에 따른 새로운 캠샤프트 조정 장치는 많은 긍정적인 특성에 의해 우수성을 보여주며, 즉 상기 캠샤프트 조정 장치는 많은 종래의 벨트 구동된 캠샤프 트 조정 장치보다 콤팩트하고 가벼우며 작고 빠르다. 이 경우, 회전자(5)는 여러번 기능적으로 이용되며, 유압 유체를 가이드하는 영역들 사이의 회전자의 벽두께는 확산이 성공적으로 저지되는 방식으로 선택된다. 본 발명이 나선형 스프링을 근거로 도시되었을 지라도, 전문가는, 강제 컨트롤된 스프링이 바람직한 회전 방향을 결정하도록 회전자에 완전히 놓여 있는 한, 다른 스프링에 의한 실시형태들도 특허와 관련된 사상의 보호 범위에 포함된다는 것을 이해한다. 커버 자체는 약간 아치형이 될 수 있긴 하나 전체적으로 스프링에 의해 중단되지 않는 평면에 놓여 있다. 스프링과 커버는 서로 평행하고 평평하게 회전자 직경의 본질적인 영역에 걸쳐 연장된다. 단면도에서 커버, 스프링, 스프링 공간, 회전자 채널을 갖는 회전자 및 벨트휠 내벽과 같은 개별 부품들은 서로 평행하게 배치되며, 다른 부품들의 인접 공간들과 맞물리거나 또는 상기 공간들을 중단하지 않으면서 부품들은 각각 상기 부품들에 배정된 공간에 머문다. 그러므로, 부품들은 중단 없이 실시된다.
본 발명의 관점에 따르면, 벨트휠의 작동면의 영역에서 벨트휠의 외면에 오일이 도달하지 않는 반면, 회전자의 높이는 최소화되며, 고정자에서 생기는 추가 제조 공간은 예컨대 강제 컨트롤, 오일 공급, 회전자 록킹, 머뭄 위치의 발생 또는 미끄럼 마찰 감소를 위한 수단에 의해 이용된다.
본 발명의 구성에 의하면, 벨트휠의 작동면 영역에서 벨트휠의 외면에 오일이 도달하지 않는 반면 회전자의 높이는 최소화되고, 고정자에서 생기는 추가 제조 공간은 강제 컨트롤, 오일 공급, 회전자 록킹, 머뭄 위치의 발생 또는 미끄럼 감소를 위한 수단으로 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 벨트 구동식 캠샤프트 조정 장치로서, 누출이 방지되고, 회전자 코어(27)와 다수의 날개(7)를 포함하며 스프링(9)에 의해 프리텐션된 날개 회전자(5) 및 고정자(3)가 마련된, 유압식으로 밀봉된 캠샤프트 조정 장치(1)에 있어서,
    상기 회전자(5)는 그 직경(93)을 따라 편심부에서 시작하는 가장 작은 반지름과 함께 밖으로 나가면서 계단식으로 상승하는 높이 프로파일(69)을 구비하며, 상기 회전자의 가장 큰 높이 프로파일(69)은 날개(7)의 말단부(73)에서 찾을 수 있고, 따라서, 회전자 표면(75)을 따라 뻗어나가는 스프링 공간(53)이 형성되며, 상기 스프링 공간은 편심부에서 회전자 코어(27)의 영역에 완전히 놓여 있는 것을 특징으로 하는, 유압식으로 밀봉된 캠샤프트 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 공간(53)의 폭(103)이 상기 스프링 공간(53)의 높이(105) 보다 큰 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전자(5)의 스프링(9)이 나선형 스프링인 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전자(5)는, 스프링 공간(53)을 등진 쪽에, 회전식으로 숄더에 의해 둘러싸인 캠샤프트 수용 오목부(81)를 구비하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 공간(53)의 주위는 둘러싸는 회전자 코어 가장자리(29)에 의해 날개(7)를 향한 방사상 방향으로 돌려질 수 있으며, 상기 스프링 공간(53)의 폭은 회전자 코어 가장자리(29)의 폭의 몇 배인 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 공간(53)은 오일과 같은 유압 매체로 세척된 공간인 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 공간(53)은 건조 스프링 공간(61)인 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    고정자(3) 상의 커버(21)는 둘러싸는 삽입가능한 환형 밀봉부(65) 또는 둘러싸는 주입가능한 환형 밀봉부(65)에 의해 벨트휠(11)의 방향으로 밀봉되며, 상기 커버(21) 밖으로 체결부(115)들이 튀어나와 있고, 상기 체결부들은 스프링 공간(53) 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커버(21)는 2개의 부분으로 실시되며, 상기 커버의 중앙에는 고정 가능한 폐쇄 마개(25)가 유지되는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 벨트휠(11)에는 안정화 내벽(17)이 마련되며, 상기 내벽은 동시에 고정자(3)의 외벽인 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 커버(21), 고정자(3) 및 벨트휠(11)의 내벽은 유압식으로 밀봉된 공간을 형성하며, 상기 공간은 분리된 평면 없이 회전자(5) 및 스프링(9)을 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스프링(9)의 일단은 회전자(5)의 현수핀(89)에 배치되며, 타단은 고정자 커버(21)의 현수핀(91)에 고정되는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    그루브(107)가 회전자(5)에서, 보다 큰 측벽들 중 하나에 존재하며, 상기 그루브와 스프링(9)의 스프링 맞물림 단부(109)는 형상 끼워맞춤식으로 맞물리고, 그러므로 회전자(5)와 스프링(9)의 단부(109) 사이에는 기계적으로 견고히 연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조정 장치.
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