KR101603437B1

KR101603437B1 - 내연기관의 캠 샤프트 조절 장치

Info

Publication number: KR101603437B1
Application number: KR1020140141733A
Authority: KR
Inventors: 디르크 보도이치; 오스발트 겔; 노르만 바브리크; 데니스 그륄; 토니오 에리크 슐쩨; 카이 하르텔
Original assignee: 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-03-25
Also published as: KR20150045902A; EP2884062A1; DE102013221244A1; CN104564201B; CN104564201A; EP2884062B1

Abstract

본 발명은 회전 불가능하게 배치된 적어도 하나의 캠 부분을 구비한 캠 샤프트, 및 2개의 홈붙이 가이드 트랙을 구비한 축 방향 홈붙이 링크를 포함하는 내연기관의 캠 샤프트 조절 장치에 관한 것이다. 홈붙이 가이드 트랙들은 캠 샤프트의 원주면에 형성된 제어 홈의 형태로 형성된다. 상기 홈붙이 가이드 트랙들은 공통 가이드 트랙 섹션에서 크기 및 형상 면에서 일치하고, 상기 공통 가이드 트랙 섹션은 분기 지점에서 2개의 홈붙이 가이드 트랙 중 각각 하나의 홈붙이 가이드 트랙의 축 방향으로 서로 나란히 연장되는 2개의 인커플링 섹션 내로 이어진다. 또한, 장치는 축 방향으로 캠 부분을 이동시키기 위해, 캠 샤프트에 대해 방사방향으로 축 방향 홈붙이 링크 내로 인커플링 가능한 적어도 하나의 작동 부재를 포함하고, 상기 분기 지점은 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션으로부터 홈붙이 가이드 트랙들 중 하나의 가이드 트랙 내의 분기 지점의 방향으로 안내되는 작동 부재가 공통 가이드 트랙 섹션 내로 삽입되도록 구성된다. 본 발명은 상기 분기 지점이, 상기 공통 가이드 트랙 섹션으로부터 상기 분기 지점의 방향으로 안내되는 상기 작동 부재가 원주 방향으로 상기 분기 지점을 지나 상기 공통 가이드 트랙 섹션의 연장부를 형성하는 이탈 경로 내로 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

내연기관의 캠 샤프트 조절 장치{DEVICE FOR ADJUSTING CAM SHAFT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 회전 불가능하게 배치된 적어도 하나의 캠 부분을 구비한 캠 샤프트, 및 2개의 홈붙이 가이드 트랙을 구비한 축 방향 홈붙이 링크를 포함하는 내연기관의 캠 샤프트 조절 장치에 관한 것이다. 홈붙이 가이드 트랙들은 캠 샤프트의 원주면에 형성된 제어 홈들이며, 상기 제어 홈들은 공통 가이드 트랙 섹션에서 크기 및 형상 면에서 일치한다. 공통 가이드 트랙 섹션은 분기 지점에서 축 방향으로 나란히 연장되는 2개의 인커플링 섹션 내로 이어진다. 또한, 장치는 캠 부분을 축 방향으로 이동시키기 위해, 캠 샤프트에 대해 방사방향으로 축 방향 홈붙이 링크 내로 인커플링 가능한 적어도 하나의 작동 부재를 포함한다. 분기 지점은 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션으로부터 홈붙이 가이드 트랙들 중 하나의 가이드 트랙 내의 분기 지점의 방향으로 안내되는 작동 부재가 공통 가이드 트랙 섹션 내로 삽입되도록 구성된다.

DE 10 2007 010 148 A1에는 내연기관의 밸브 트레인이 개시되어 있고, 상기 밸브 트레인은 내연기관의 유입 밸브 및 배출 밸브의 리프트를 단계적으로 조절할 수 있는 가능성을 제공한다. 캠 조절 장치는 회전 불가능하지만, 축 방향으로 이동 가능하게 캠 샤프트의 캐리어에 배치된 캠 샤프트의 부분으로서 캠 부분을 포함한다. 캠 부분은 상이한 캠 형태를 가지며 축 방향으로 나란히 배치된 각각 2개의 캠을 포함하는 2개의 캠 그룹을 갖는다.

장치는, 캠 부분이 규정된 축 방향 위치로 이동되고 그로 인해 밸브를 작동시키는 캠 팔로워의 접촉 부재가 2개의 캠들 중 하나와 또는 캠 로브 없이 캠 부분의 섹션의 형태로 형성된 "제로 캠"과 접촉됨으로써, 상기 캠 그룹에 할당된 밸브의 리프트 조절을 가능하게 한다. 2개의 캠들 중 하나의 캠과 캠 팔로워의 접촉시, 각각의 밸브가 각각의 캠 로브에 의해 규정되며 추가로 캠 팔로워의 변속비에 의존하는 리프트로 작동된다. 캠 팔로워와 "제로 캠"의 접촉시, 밸브의 리프트는 캠 로브가 없기 때문에 제로이다. 그에 따라 "제로 캠"에 의해 밸브 차단이 실시된다.

캠 샤프트의 축 방향으로 개별 캠 부분의 조절은 캠 부분의 일체형 구성 부분인, 각각 하나의 축 방향 홈붙이 링크에 의해 이루어진다. 원주 방향으로 Y-형태로 연장되는 제어 홈 형태의 2개의 홈붙이 가이드 트랙이 축 방향 홈붙이 링크 내로 통합된다. 홈붙이 가이드 트랙 중 하나는 축 방향으로 캠 부분의 전진 이동을 위해 사용되고, 홈붙이 가이드 트랙 중 다른 하나는 축 방향으로 캠 부분의 후진 이동을 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해 2개의 홈붙이 가이드 트랙은 원주 방향으로 연장되는 공통 가이드 트랙 섹션을 포함하고, 상기 공통 가이드 트랙 섹션은 홈붙이 가이드 트랙의 부분이므로, 2개의 홈붙이 가이드 트랙은 상기 섹션에서 형상 및 형태 면에서 일치한다. 또한, 2개의 제어 홈은 다른 섹션에서 2개의 갈라져 연장되는 부분 홈을 포함하며, 상기 부분 홈들은 작동 부재의 인커플링을 위해 2개의 홈붙이 가이드 트랙의 인커플링 섹션을 형성하고 분기점에서 합해져서 공통 가이드 트랙 섹션을 형성한다. 조절은 조절 장치에 의해 이루어지고, 상기 조절 장치는 조절 핀 형태의 신장 가능한 작동 부재들을 포함하며, 상기 작동 부재들 중 각각 하나의 작동 부재는 캐리어 상의 캠 부분의 각각의 위치에 따라 그리고 소정 조절 방향(순방향 또는 역방향)에 따라 신장되고, 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션 내로 삽입된다. 이는 핀에 대한 축 방향 홈붙이 링크의 상대 회전으로 인해 캐리어 상의 캠 부분의 축 방향 이동을 일으킨다.

분기 지점은 축 방향 홈붙이 링크의 회전시 인커플링 섹션들 중 하나로부터 분기 지점을 향해 홈붙이 가이드 트랙들 중 하나의 홈붙이 가이드 트랙 내에서 안내되는 작동 부재가 공통 가이드 트랙 섹션 내로 삽입되도록 구성된다.

종래의 축 방향 홈붙이 링크(130)는 도 6에 도시된다. 축 방향 홈붙이 링크(130)는 실질적으로 링형의 크랭크 기어이며, 그 원주면에 제어 홈 형태의 2개의 홈붙이 가이드 트랙(132, 134)을 포함한다. 홈붙이 가이드 트랙들(132, 134)은 공통 가이드 트랙 섹션(135) 및 홈붙이 가이드 트랙들 중 각각 하나의 홈붙이 가이드 트랙의 2개의 갈라져 연장되는 맞물림 섹션(137, 138)을 포함한다. 대략 Y-형 분기 지점(136)에서 2개의 맞물림 섹션(137, 138)이 합해져서 공통 섹션을 형성한다. 화살표 방향으로 축방향 홈붙이 링크의 회전시 맞물림 섹션들 중 하나의 맞물림 섹션(137)에서 안내되는 작동 부재는 맞물림 섹션(137)과 분기 지점에 있는 공통 가이드 트랙 섹션 사이의 대략 180°의 둔각으로 인해 공통 가이드 트랙 섹션(135) 내로 부드럽게 삽입됨으로써, 공통 가이드 트랙 섹션(135)과 맞물림 섹션(137) 사이의 축 방향 오프셋으로 인해 축 방향 홈붙이 링크와 연결된 캠 부분의 축 방향 이동이 나타난다.

그러나, 전술한 캠 샤프트 조절 장치의 사용시 작동 부재의 손상이 나타날 수 있는 것으로 밝혀졌다.

대안적 캠 샤프트 조절 장치는 간행물 DE 10 2007 037 232 A1에 개시되어 있다. 상기 장치의 축 방향 홈붙이 링크는 제 1 깊이를 가진 제 1 제어 홈, 및 상기 제 1 방사방향 깊이보다 큰 제 2 깊이를 가진 제 2 제어 홈을 포함한다. 달리 표현하면, 상기 축 방향 홈붙이 링크에는 2개의 홈붙이 가이드 트랙의 공통 가이드 트랙 섹션이 없다. 이 장치는 2개의 작동 부재, 즉 제 2 홈붙이 가이드 트랙 내로 끼워지는 내부 태핏과 이것을 둘러싸며 제 1 홈붙이 가이드 트랙 내로 끼워지는 슬리브형 외부 태핏에 의해, 캠 부분의 축 방향 이동이 실시될 수 있다는 장점을 갖는다. 이로 인해, 축 방향의 조립 공간이 절감될 수 있다. 그러나, 상기 축 방향 홈붙이 링크는 제조가 복잡하고, 손상되기 쉽다.

다른 캠 샤프트 조절 장치는 간행물 DE 10 2009 009 080 A1에 개시되어 있다. 이 경우, 2개의 홈붙이 가이드 트랙은 원주 방향으로 차례로 배치되므로, 단일 작동 부재가 필요하다. 그러나, 2개의 홈붙이 가이드 트랙의 Y-구조가 없기 때문에, 상기 장치는 큰 조립 공간을 필요로 한다.

상기 문제점들을 고려해서, 본 발명의 과제는 확실하게 작동하며 특히 내구성을 갖는 캠 샤프트 조절 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따라 실질적으로, 분기 지점은, 공통 가이드 트랙 섹션으로부터 분기 지점의 방향으로 안내되는 작동 부재가 이탈 경로 내로 삽입되며, 상기 이탈 경로가 원주 방향으로 분기 지점을 지나 공통 가이드 트랙 섹션의 연장부를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이며, 본 발명의 하기 설명에 제시된다.

본 발명은 작동 부재의 전술한 손상이 특히, 특정 주위 조건 하에서 주어진 회전 방향과 반대로 캠 샤프트의 역 회전이 일어날 수 있는 것에 기인한다는 사실을 기초로 한다. 이러한 역 회전의 시점에 작동 부재가 공통 가이드 트랙 섹션 내에 있으면, 홈붙이 가이드 트랙은 역 방향으로 움직이고 분기 지점에서 정면으로 2개의 맞물림 섹션 사이에 배치된 제어 홈의 벽에 부딪힌다. 공통 가이드 트랙 섹션과 2개의 맞물림 섹션 사이의 둔각을 가진 Y-형 분기 지점의 경우, 작동 부재는 정확히 여기서 뾰족해지는 정면 벽에 부딪히고, 이는 작동 부재와 피크 사이의 딱딱한 충돌을 야기하며 예컨대 휘어짐 또는 파손과 같은 작동 부재의 손상을 야기한다.

예를 들면, 절반(half) 엔진 작동에서 1단으로 일정한 주행시, 클러치를 밟지 않은 상태에서 갑작스런 완전 제동에 의해 자동차의 엔진 스톨이 일어나면, 작동 부재의 인커플링시 캠 샤프트의 역회전이 나타날 수 있다. 이 경우, 엔진 제어 장치는 속도 하한치 아래로 떨어진 후에 완전(full) 엔진 작동으로의 전환을 위한 명령을 주고, 작동 부재는 캠 샤프트 조절을 위해 신장된다. 그러나, 이 경우 완전 엔진 작동으로 역 접속을 위해 필요한 캠 샤프트 회전수가 실시되는 것이 보장되지 않는다. 그 때문에, 정지(제어 어셈블리, 크랭크 드라이브 및 듀얼 매스 플라이휠에서 탄성의 이완)까지 엔진의 역 회전시, 작동 부재와 "Y"-피크의 충돌에 의해 손상된, 회전된 또는 휘어진 홈붙이 게이트가 나타날 수 있다. 또한, 충돌시 작동 부재들이 휘어질 수 있거나 또는 특히 작동 부재들이 조절 핀의 형태로 구현되는 경우 파손될 수 있다.

본 발명에 따라 분기 지점에서 예리한 "Y"-피크가 이탈 경로로 대체되고, 공통 가이드 트랙 섹션으로부터 역 방향으로 안내되는 작동 부재가 상기 경로 내로 삽입된다. 이탈 경로는 분기 지점으로부터, 공통 섹션이 분기 지점 내로 삽입되는 방향에 상응하는 방향으로 연장한다.

달리 표현하면, 이탈 경로는 분기 지점을 지나 공통 가이드 트랙 섹션의 연장부를 형성한다. 후속해서, 작동 부재가 부드럽게 그리고 방해 없이 이탈 경로의 방향으로 방향 전환되면, 이탈 경로의 방향이 바뀔 수 있다.

이탈 경로는 이탈 경로 내로 삽입되는 작동 부재가 갑작스럽게 방해물에 부딪히지 않고 부드럽게 방향 전환되도록(축 방향 또는 방사 방향으로) 형성된다. 이를 위해, 이탈 경로는 원주 방향으로 바람직하게는 1 ㎝보다 큰, 더 바람직하게는 2 ㎝보다 크지만 바람직하게는 10 ㎝보다 작은 치수에 걸쳐 연장된다. 통상적으로 사용되는 외경을 가진 축 방향 홈붙이 링크에서, 이탈 경로는 원주 방향으로 바람직하게는 5°보다 큰, 더 바람직하게는 10°보다 큰, 특히 20°이상인 각에 걸쳐 연장된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 2개의 인커플링 섹션 및 공통 가이드 트랙 섹션은 분기 지점에서 Y-형태로 합해지고, 2개의 인커플링 섹션들은 서로 예각, 바람직하게는 20°보다 작은 각, 특히 10°보다 작은 각, 특히 5°이하의 각을 형성한다. 이러한 방식으로 형성된 Y-형 분기 지점에서, 이탈 경로는 특히 긍정적으로 작용하는데, 그 이유는 "Y"-피크와의 딱딱한 충돌이 방지되기 때문이다.

이탈 경로는 2개의 인커플링 섹션들 사이로 연장할 수 있는데, 그 이유는 통상적으로 공통 가이드 트랙 섹션을 향한 연장부가 2개의 인커플링 섹션들 사이로 원주 방향으로 연장하기 때문이다. 따라서, 이탈 경로 중에서 작동 부재의 심한 방향 전환은 필요 없다.

특히 바람직한 실시예에서, 이탈 경로는 분기 지점으로부터 점차적으로 줄어드는 홈 깊이를 가진 램프의 형태로 형성된다. 달리 표현하면, 주어진 방향과는 반대로 분기 지점 내로 삽입되는 작동 부재가 홈 벽과의 충돌 없이 제어 홈으로부터 점차적으로 밖으로 안내된다. 2개의 맞물림 섹션 사이의 전체 영역은 분기 지점으로부터 램프로서 형성될 수 있어서, 충돌이 확실하게 방지된다.

램프의 기울기는 램프 위로 안내되는 작동 부재가 엔진의 작동시 방사 방향으로 축 방향 홈붙이 링크로부터 배출되도록 구성되는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 달리 표현하면, 이탈 경로는 통상적으로 공통 가이드 트랙 섹션의 반대 단부와 유사하게, 작동 부재를 다시 해당 캠 조절기로 미는 배출 램프로서 형성된다. 이로 인해, 축 방향 홈붙이 링크 내에서 "반대 방향"으로 움직이는 작동 부재의 문제가 특히 명쾌하게 해결된다. 분기 지점에서 홈 바닥에 놓인 접선 평면에 대한 램프의 기울기는 바람직하게는 10°보다 크고 30°보다 작다. 특히 약 20°이다. 상기 기울기 값은 매우 확실하게 해당 캠 조절기 내로 작동 부재를 다시 미는 한편, 동시에 작동 부재와 램프 사이의 너무 큰 마찰은 방지된다.

바람직하게, 이탈 경로의 적어도 제 1 섹션의 중심은 공통 가이드 트랙 섹션의 중심과 동일한 방사방향 평면 내에 놓인다. 이로 인해, 이탈 경로 내로 작동 부재의 마찰 없는 삽입이 보장된다. 2개의 홈붙이 가이드 트랙이 거울 평면으로서 방사방향 평면을 중심으로 실질적으로 대칭으로 연장되는 것이 특히 바람직한 것으로 나타났다. 이는 순방향 및 역방향으로 캠 부분의 조절시, 축 방향 홈붙이 링크와 작동 부재의 동일한 부하를 보장하기 때문에, 장치의 내구성이 높아진다.

본 발명의 대안적 실시예에서, 분기 지점은 이탈 경로가 맞물림 섹션들 중 하나 내로 통하도록 형성된다. 홈붙이 가이드 트랙 내에서 "반대" 방향으로 움직이는 작동 부재는 이 실시예에서 뾰족한 "Y"-윤곽에 충돌하지 않고, 부드럽게 맞물림 섹션 내로 재안내된다.

이러한 부드러운 재안내는 예를 들면 스프링 또는 관성 제어식 트랙 스위치에 의해 실시될 수 있고, 상기 트랙 스위치는 작동 부재가 구조에 의해 미리 정해진 홈 내로 다시 들어가게 한다.

대안으로서 또는 추가로, 2개의 맞물림 섹션들 중 하나 내로 작동 부재의 삽입은 이탈 경로 내로 삽입되는 작동 부재가 70°보다 큰, 특히 80°보다 크고 88°보다 작은 도달 각으로 가이드 홈의 벽 섹션에 부딪힘으로써 맞물림 섹션들 중 하나 내로 삽입되도록 이루어진다. 도달 각은 작동 부재의 운동 가이드 트랙과 벽 섹션의 충돌면에 대한 법선 사이의 각이다. 상기 각이 대략 90°이면, 이탈 경로 내에서 안내되는 작동 부재는 부드럽게 맞물림 섹션들 중 하나의 맞물림 섹션의 방향으로 방향 전환된다.

이 경우, 2개의 인커플링 섹션들은 바람직하게 공통 가이드 트랙 섹션의 축 방향 중심을 통해 연장되는 방사방향 평면이 정확히 하나의 인커플링 섹션의 측벽과 교차하도록 비대칭으로 형성된다. 상기 인커플링 섹션 내로 작동 부재가 이탈 경로를 통해 삽입되고, 거기서 측벽에 대한 교차점에 부딪힌다. 작동 부재의 방향 전환은 인커플링 섹션의 추가 연장의 방향을 따른다.

분기 지점의 비대칭 형성은 인커플링 섹션들 중 하나가 분기 지점을 향해 확대되는 한편, 다른 인커플링 섹션의 축 방향 치수는 바람직하게 일정하게 유지됨으로써 구조적으로 간단히 달성된다. 이 경우, 작동 부재는 이탈 경로를 형성하는, 제 1 인커플링 섹션의 확대된 입구 내로 삽입된다.

분기 지점과 반대인 인커플링 섹션의 단부에 램프, 특히 배출 램프가 제공될 수 있다.

캠 부분은 축 방향으로 서로 나란히 배치된 적어도 2개의 캠을 가진 적어도 하나의 캠 그룹을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 캠 샤프트의 "캠"은 본 발명에 따라 "제로 캠"이고, 상기 제로 캠은 캠 로브를 포함하지 않으므로, 상기 제로 캠에 의해 제어되는 내연기관 밸브의 제로 행정이 달성된다. 내연기관의 하나의 실린더의 2개 이상의 밸브를 동시에 조절하기 위해, 본 발명에 따른 캠 샤프트의 (각각의) 캠 부분이 다수의, 바람직하게는 2개의 캠 그룹을 포함할 수 있고, 상기 캠 그룹들은 베어링 링의 양측에 배치될 수 있다.

작동 부재가 방사방향으로 조절 가능한 조절 핀의 형태로 형성될 수 있고, 조절 핀의 직경은 바람직하게 2개의 가이드 홈의 폭에 또는 2개의 홈붙이 가이드 트랙에 따라 조정된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 실질적으로 동일하게 형성된 2개의 작동 부재가 제공되고, 상기 작동 부재들 중 제 1 작동 부재는 하나의 인커플링 섹션 내로 맞물림으로써 순방향으로 캠 부분을 축 방향 이동시키도록 구성되고, 제 2 작동 부재는 다른 인커플링 섹션 내로 맞물림으로써 역방향으로 캠 부분을 축 방향 이동시키도록 구성된다. 캠 부분은 캠 부분에 의해 구조적으로 분리된 캐리어 상에 축 방향으로 이동 가능하게 지지된다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 캠 샤프트 조절 장치를 구비한 내연기관에 관한 것이다. 내연기관은 여러 작동 기계 및 이동 기계에 사용되는 바와 같은 밸브 전환 시스템을 구비한 임의의 엔진 어셈블리일 수 있다. 바람직하게 내연기관은 자동차의 내연기관이다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 캠 샤프트 조절 장치의 축 방향 홈붙이 링크에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 확실하게 작동하며 특히 내구성을 갖는 캠 샤프트 조절 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 크랭크 기어 형태의 본 발명의 제 1 실시예의 축 방향 홈붙이 링크의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 크랭크 기어의 다양한 도면.
도 3은 도 1의 크랭크 기어를 구비한 캠 샤프트의 측면도.
도 4는 크랭크 기어 형태의 본 발명의 제 2 실시예의 축 방향 홈붙이 링크의 사시도(도 4a) 및 측면도(도 4b).
도 5는 캠 부분의 축 방향 이동 과정을 나타낸 캠 샤프트 조절 장치의 2개의 개략적인 측면도.
도 6는 선행 기술에 따른 크랭크 기어 행태의 축 방향 홈붙이 링크의 사시도.

이하, 본 발명이 도면에 도시된 2개의 실시예를 참고로 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치(10)를 형성하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 캠 샤프트(20)를 형성하는 캐리어에 회전 불가능하게 장착된 크랭크 기어 형태의 본 발명에 따른 축 방향 홈붙이 링크(30)를 도시한다. 축 방향 홈붙이 링크(30)는 실질적으로 원통형인 원주면에 형성된 2개의 홈붙이 가이드 트랙(32) 및 (34)을 포함한다. 홈붙이 가이드 트랙(32) 및 (34)은 Y-형태로 크랭크 기어의 원주면 내로 형성된 제어 홈의 형태로 형성된다. 홈붙이 가이드 트랙(32) 및 (34)은 각각 맞물림 섹션(37) 및 (38)을 포함하고, 2개의 맞물림 섹션(37) 및 (38)은 분기 지점(36)에서 2개의 홈붙이 가이드 트랙의 공통 가이드 트랙 섹션(35) 내로 함께 안내된다. 2개의 맞물림 섹션은 축 방향으로 서로 오프셋되어 연장하고, 공통 섹션(35)은 축 방향으로 연장하며 원주 방향으로 2개의 맞물림 섹션과 오프셋된다. 공통 섹션의 중심을 통과하는 방사방향 평면과, 분기 지점으로부터 떨어진 맞물림 영역 내에서 2개의 맞물림 섹션들 중 하나의 맞물림 섹션을 통해 연장되는 방사방향 평면 사이의 간격은 캠 샤프트에 서로 나란히 배치된, 캠 그룹(23)의 2개의 캠 사이의 축 방향 간격에 실질적으로 상응한다.

2개의 제어 홈의 깊이는 홈붙이 가이드 트랙의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 동일하다. 그러나, 공통 가이드 트랙 섹션의 단부에 램프형 배출 섹션이 제공될 수 있고, 상기 섹션 내에서 홈 깊이는 점차적으로 줄어든다. 2개의 홈붙이 가이드 트랙은 형태가, 특히 각각의 제어 홈의 폭 및 깊이가 실질적으로 동일하다. 이는 작동 부재들(50)이 2개의 홈붙이 가이드 트랙 내로 방사방향 맞물림을 위해 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다는 장점을 갖는다.

작동 부재(50)가 제 1 조절 핀(52)의 형태로, 제 1 홈붙이 가이드 트랙(32)에 할당된 맞물림 섹션(37) 내로 맞물리고, 축 방향으로 이동 가능하게 지지된 축방향 홈붙이 링크(30)가 원주 방향으로 동시에 회전되면, 제 1 조절 핀(52)이 분기 지점(36)의 방향으로 안내되고, 공통 가이드 트랙 섹션(35) 내로 삽입된다. 동시에, 축 방향 홈붙이 링크가 맞물림 섹션(37)과 공통 가이드 트랙 섹션(35) 사이의 축 방향 오프셋로 인해 축 방향으로 이동되고, 이는 캠을 지지하는 캠 부분(22)의 축 방향 이동을 일으킨다.

축 방향 홈붙이 링크(30)의 역이동을 위해, 다른 작동 부재(50)가 제 2 조절 핀(54)의 형태로, 제 2 홈붙이 가이드 트랙(34)에 할당된 제 2 맞물림 섹션(38) 내로 결합된다. 축 방향 홈붙이 링크(30)의 회전은, 제 2 조절 핀(54)이 분기 지점(36)의 방향으로 안내되며 공통 가이드 트랙 섹션(35) 내로 삽입되게 한다. 맞물림 섹션(38)과 공통 가이드 트랙 섹션(35) 사이의 축 방향 오프셋으로 인해, 축 방향 홈붙이 링크(30)가 축 방향으로 재이동된다.

캠 조절의 상기 동작 방식은 도 5a 및 도 5b에 개략적으로 도시된다. 도 5a에서 제 1 조절 핀(52)은 제 1 맞물림 섹션(37)의 맞물림 영역 내로 맞물린다. 캠 샤프트의 회전에 의해, 조절 핀(52)은 분기 지점(36)의 방향으로 안내되고, 축 방향 홈붙이 링크가 동시에 축 방향으로 이동된다. 도 5b에서 이동 과정이 종료된다.

공통 가이드 트랙 섹션(35) 내로 결합되는 작동 부재(50)가 신장될 때 캠 샤프트의 역회전의 경우에, 이탈 경로가 제공되고, 상기 이탈 경로는 분기 지점으로부터 공통 가이드 트랙 섹션의 연장을 형성한다. 달리 표현하면, 이탈 경로(40)의 적어도 제 1 부분은 분기 지점(35) 전방에서 공통 가이드 트랙 섹션(35)의 마지막 부분과 실질적으로 동일한 방향으로 연장한다.

도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서, 이탈 경로는 배출 램프(42)의 형태로 형성되고, 상기 배출 램프는 분기 지점으로부터 점차 줄어드는 홈 깊이(T)를 갖는다. 램프의 기울기 각(β)(분기 지점에서 홈 바닥에 놓인 접선 평면과 램프 면 사이의 각)은 약 20° 이고, 이는 해당 캠 조절기 내에서 작동 부재(50)를 확실하게 배출시킨다(이탈 경로를 통해 연장되는 방사방향 단면에서 홈의 바닥을 도시한 도 2c 참고). 도 2b의 측면도에서 램프는 실질적으로 삼각형이고, 램프의 측면 가장자리들 사이의 각은 분기 지점(36)으로부터 맞물림 섹션들(37, 38) 사이의 각(α)에 상응하므로, 램프의 폭은 2개의 맞물림 섹션(37, 38) 사이의 전체 영역을 커버한다.

도 4에는 본 발명의 대안적 실시예가 도시된다. 분기 지점(35)으로부터 제 1 홈붙이 가이드 트랙(32)의 맞물림 섹션(37) 내로 통하는 이탈 경로(40)를 가진 축 방향 홈붙이 링크(30)가 도시된다. 상기 이탈 경로(40)는 원주 방향으로 분기 지점(35)을 지나 공통 가이드 트랙의 연장부를 형성한다. 달리 표현하면, 공통 가이드 트랙 섹션으로부터 분기 지점의 방향으로(즉, "반대" 방향으로) 안내되는 작동 부재(50)를 통과하는 가이드 트랙이 분기 지점에서 벽 등과 같은 방해물에 의해 갑자기 끝나는 것이 아니라, 가이드 트랙이 이탈 경로를 통해 연속되고, 상기 경로는 결국 맞물림 섹션(37) 내로 통한다. 이탈 경로(40)의 제 1 부분과 공통 섹션(35)의 마지막 부분의 방향들은 서로 실질적으로 상응한다. 후속해서, 이탈 경로(40)가 도 4a에 도시된 바와 같이 휘어질 수 있다.

이 경우, 분기 지점(36)의 Y-윤곽은 비대칭으로 형성되고, 상기 맞물림 섹션(37)은 분기 지점(36)의 방향으로 확대되는 한편, 맞물림 섹션(38)의 폭은 일정하게 유지된다. 이로 인해, 작동 부재(50)는 맞물림 섹션(37)의 넓은 입구 내로 삽입된다.

작동 부재(50)가 공통 가이드 트랙 섹션(35)으로부터 비대칭으로 형성된 Y-센터의 측벽(45)에 부딪히는 도달 각(γ)은 여기서 70°보다 크므로, 작동 부재는 부드럽게 맞물림 섹션(37)의 방향으로 방향 전환된다.

본 발명의 대안적 실시예도 가능하다. 작동 부재(50)는 예를 들면 분기 지점 상의 스프링 또는 관성 제어식 트랙 스위치를 통해 맞물림 섹션들 중 하나의 맞물림 섹션 내로 삽입될 수 있다.

도 3에는 캠 샤프트(20)의 캐리어 파이프에 고정된, 축 방향 홈붙이 링크(30)를 구비한 캠 부분(22)이 도시된다. 캠 부분(22)은 상이한 캠 높이를 가진, 축 방향으로 서로 인접한 2개의 캠을 구비한 캠 그룹(23)을 포함한다. 축 방향 홈붙이 링크(30)는 캠 그룹(23)과 일체형으로 형성될 수 있거나 또는 별도의 크랭크 기어의 형태로 캠 샤프트의 캐리어에 고정될 수 있다. 캐리어에 고정은 바람직하게 열 방법을 통해 이루어진다.

10 캠 샤프트 조절 장치
20 캠 샤프트
22 캠 부분
23 캠 그룹
30 축 방향 홈붙이 링크/크랭크 기어
32, 34 홈붙이 가이드 트랙
35 공통 가이드 트랙 섹션
36 분기 지점
37, 38 홈붙이 가이드 트랙의 맞물림 섹션
40 이탈 경로
42 램프
45 가이드 홈의 측벽
50 작동 부재
52 제 1 조절 핀
54 제 2 조절 핀
130 축 방향 홈붙이 링크
132, 134 홈붙이 가이드 트랙
135 공통 섹션
136 분기 지점
137, 138 맞물림 섹션
α 분기 지점에서 맞물림 섹션들 사이의 각
β 램프의 기울기 각
γ 측벽에서 작동 부재의 도달 각

Claims

회전 불가능하게 배치된 적어도 하나의 캠 부분(22)을 구비한 캠 샤프트(20), 상기 캠 샤프트의 원주면에 형성된 제어 홈들의 형태인 2개의 홈붙이 가이드 트랙들(32, 34)을 구비한 축 방향 홈붙이 링크(30), 및 상기 캠 부분을 축 방향(A)으로 이동시키기 위해 상기 캠 샤프트에 대해 방사방향으로 축 방향 홈붙이 링크 내로 인커플링 가능한 적어도 하나의 작동 부재(50)를 포함하는 내연기관의 캠 샤프트 조절 장치(10)로서, 상기 2개의 홈붙이 가이드 트랙들(32, 34)은 공통 가이드 트랙 섹션(35)에서 크기 및 형상 면에서 일치하고, 상기 공통 가이드 트랙 섹션은 분기 지점(36)에서 상기 2개의 홈붙이 가이드 트랙들 중 각각 하나의 홈붙이 가이드 트랙의 축 방향으로 서로 나란히 연장되는 2개의 인커플링 섹션(37, 38) 내로 이어지는, 캠 샤프트 조절 장치에 있어서,
상기 캠 샤프트의 회전시 상기 공통 가이드 트랙 섹션(35)으로부터 상기 분기 지점(36)의 방향으로 안내되는 상기 작동 부재(50)가 상기 분기 지점을 지나 상기 공통 가이드 트랙 섹션의 연장부를 형성하는 이탈 경로(40) 내로 삽입되도록 상기 분기 지점이 구성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 2개의 인커플링 섹션(37, 38) 및 상기 공통 가이드 트랙 섹션(35)은 상기 분기 지점에서 Y-형태로 합해지고, 상기 2개의 인커플링 섹션은 상기 분기 지점(36)에서 서로 예각(α)을 형성하는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이탈 경로(40)는 상기 2개의 홈붙이 가이드 트랙의 상기 인커플링 섹션들(37, 38) 사이로 연장되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이탈 경로(40)는 상기 분기 지점으로부터 점차 줄어드는 홈 깊이(T)를 갖는 램프(42)의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 램프(42) 위로 안내된 상기 작동 부재가 엔진의 작동 중에 상기 축 방향 홈붙이 링크(30)로부터 방사방향으로 배출되도록 상기 램프의 기울기가 구성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 분기 지점(36)에서 홈 바닥에 놓인 접선 평면에 대한 상기 램프(42)의 기울기 각(β)은 10°보다 크고 30°보다 작은 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2개의 홈붙이 가이드 트랙(32, 34)은 거울 평면인 방사방향 평면을 중심으로 대칭으로 연장되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이탈 경로(40)는 상기 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션(37) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 이탈 경로(40)는 상기 작동 부재를 상기 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션 내로 다시 안내하는 스프링 또는 관성 제어식 트랙 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 이탈 경로 내로 들어간 상기 작동 부재가 70°보다 큰 도달 각으로 가이드 홈의 벽 섹션(45)에 부딪힘으로써 상기 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션(37) 내로 삽압되도록 상기 이탈 경로(40)가 구성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 공통 가이드 트랙 섹션(35)의 축 방향 중심(M)을 통해 연장되는 방사방향 평면이 정확히 하나의 인커플링 섹션(37)의 측벽(45)과 교차하도록 상기 분기 지점이 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션이 상기 분기 지점(36)을 향해 확대되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캠 부분(22)은 축 방향으로 서로 나란히 배치된 적어도 2개의 캠을 포함하는 적어도 하나의 캠 그룹(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작동 부재(50)는 방사방향으로 돌출한 조절 핀이고, 상기 조절 핀의 직경은 2개의 가이드 홈(32, 34)의 폭에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 동일하게 형성된 2개의 작동 부재(52, 54)가 제공되고, 상기 작동 부재들 중 제 1 작동 부재(52)는 상기 인커플링 섹션들 중 하나의 인커플링 섹션(37) 내로 맞물림으로써 순방향으로 상기 캠 부분을 축 방향 이동시키도록 구성되고, 제 2 작동 부재(54)는 상기 인커플링 섹션들 중 다른 인커플링 섹션(38) 내로 맞물림으로써 역방향으로 상기 캠 부분을 축 방향 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캠 부분(22)은 상기 캠 부분에 의해 구조적으로 분리된 캐리어 상에 축 방향으로 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 캠 샤프트 조절 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 캠 샤프트 조절 장치를 포함하는 내연기관.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 캠 샤프트 조절 장치의 축 방향 홈붙이 링크.