KR101614777B1 - 유압 밸브를 구비한 요동형 모터 캠샤프트 조절장치 - Google Patents

유압 밸브를 구비한 요동형 모터 캠샤프트 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 토크가 적절하고 및/또는 유동 소모량을 줄이는 것이 중요한 조건에서만 소프트웨어를 통하여 캠샤프트의 교번 토크를 활용하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치에 관한 것이다. 두 단계의 리프트가 존재하고 캠샤프트의 교번 토크가 로우 리프트에서 충분하지 않은 경우, 소프트웨어는 단계화를 가속하기 위하여 오일을 이용하면서 캠샤프트의 교번 토크 일부를 활용하도록 스풀을 배치할 수 있다.

Description

유압 밸브를 구비한 요동형 모터 캠샤프트 조절장치{OSCILLATING-MOTOR CAMSHAFT ADJUSTER HAVING A HYDRAULIC VALVE}
본 발명은 2개의 작동 포트(port)를 갖는 유압 밸브를 구비하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치에 관한 것이다.
DE 10 2006 012 733 B4 공보 및 DE 10 2006 012 775 B4 공보는 2개의 작동 포트를 갖는 유압 밸브를 구비하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치에 관한 것이다. 2개의 작동 포트 각각은 상호 축방향으로 인접한 표준 개구와, 캠샤프트의 교번 토크로 인한 압력 피크를 이용하기 위한 개구를 구비한다. 이러한 경우에, 캠샤프트를 조절하기 위하여, 유압이 공급 포트로부터 부하가 걸리는 작동 포트까지 도입될 수 있는 반면에, 압력이 해제되는 작동 포트는 탱크 포트로 유도된다. 유압 밸브는 카트리지 구조 내에서 다중 포트 및 다중 위치 밸브로 구성된다. 밴드형 링으로 구성된 역지 밸브(non-return valve)가 캐리지 또는 중앙 볼트의 내부에 삽입된다. 이러한 역지 밸브는 캠샤프트의 교번 토크를 이용하여 캠샤프트를 비교적 낮은 유압으로 더욱 신속하게 조절한다. 상기 목적을 위하여, 역지 밸브는 캠샤프트의 교번 토크로 인한 압력 피크를 활용하기 위하여 개방되고, 릴리프된 포트 내부로 역류하는 것을 방지하기 위하여 개구를 차폐한다.
EP 1 371 818 A2는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치를 공지하고 있다.
본 발명은 전자 제어 수단에 의해 조절될 수 있도록 간단한 방법으로 제어되는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 형태는 토크가 적절하고 및/또는 유동 소모량을 줄이는 것이 중요한 조건에서만 소프트웨어를 통해서 캠샤프트의 교번 토크를 활용하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치를 제공한다. 두 단계의 리프트(lift)가 존재하고 캠샤프트의 교번 토크가 로우 리프트에서 충분하지 않은 경우에, 소프트웨어는 단계화를 가속하기 위하여 오일을 이용하면서, 스풀을 위치설정하여 캠샤프트의 교번 토크 일부를 활용한다.
본 발명의 다른 이점들은 상세한 설명과 도면으로부터 추론될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다. 도면에서 동일 참조부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 5개의 주요 위치에서 작동할 수 있는 비례적으로 제어 가능한 유압 밸브의 회로도의 일 예;
도 2는 유압 밸브의 스풀 부재의 사시도;
도 3은 스풀의 랜드(land) 중 하나의 확대단면도;
도 4 내지 도 10은 다양한 위치에서 도 1에 따른 유압 밸브의 구조의 실시예들을 도시한다.
하기의 상세한 설명은 바람직한 실시예를 제공하는 것으로, 본 발명의 범위, 적용가능성 또는 구성을 한정하고자 하는 것이 아니다. 하기의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명은 당업자에게 본 발명의 실시예를 실시하기 위한 설명을 제공할 수 있다. 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 구성요소의 기능과 배치 내에서 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 밸브(3)를 도시하는 회로도로서, 이 유압 밸브는 스프링(21)의 스프링력에 대항하여 전자석(17)에 의하여 작동될 수 있으며, 비례적으로 제어된다. 요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)는 유압 밸브(3)에 의해 선회될 수 있다. 크랭크샤프트와 캠샤프트 사이의 각상 위치(angular position)는 내연기관이 작동하는 동안 요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)에 의해 변경될 수 있다. 캠샤프트가 회전하는 동안, 내연기관이 복잡한 부하 및 속도에서 최적의 성능을 낼 수 있도록, 가스 교환 밸브의 개폐시점이 변위된다. 요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)는 캠샤프트를 크랭크샤프트에 대하여 연속으로 조절 가능하게 한다.
제1 작동 포트(A)와 제2 작동 포트(B)가 유압 밸브(3)에서 요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)까지 연장한다. 유압 밸브(3)는 4개의 포트와 5개의 주기능 위치를 가지며, 따라서 중심 차단 위치(7)를 갖는 4/5 방향 밸브로서 구성될 수 있다. 상기 밸브는 기술적으로 7 상태를 갖지만, 위치(7, 7a 및 7b)는, 시스템 누설을 보상하기 위해 필요에 따라 위치(7a 및 7b)가 오일을 포트(B) 및 포트(A)로 공급을 허용하는 상태에서, 스테이터(stator)에 대한 로터(rotor)의 상대 위치를 유지한다. 오일 경로지정은 기능적 위치에서 변화하지만, 밸브의 유동 개방은 기능적 상태 내에서의 증분 위치에 의하여 가변적이다.
요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)를 제1 회전 방향으로 선회시키기 위하여, 유압 밸브(3)는 차단 중심 위치(7)의 우측에 2개의 박스로 도시되어 있는 2개의 위치(16 또는 19) 중 하나에서 발견된다. 도면 중의 도 1에서, 유압 밸브(3)는 유압 밸브(3)가 구동기에 의해 완전히 스트로크될 때 위치(19)로 이동된다. 이러한 방법으로, 상기 회전 방향(1)에 지정되는 압력 챔버(6)는 제1 작동 포트(A)로부터 압력(공급 포트(P)에서 생성됨)에 의하여 부하가 걸린다.
반면에, 위치(16 또는 19)에 있어서, 제2 작동 포트(B)에 지정되는 압력 챔버(5)는 압력 해제된다. 위치(19)에 있어서, 제2 작동 포트(B)는 상기 목적을 위해 상기 탱크 포트(T)를 경유하여 탱크(20)로 유도된다. 중심 차단 위치(7)와 위치(19) 사이의 중간 위치(7b 및 16)에 있어서, 압력 챔버(6)는 제1 작동 포트(A)로부터 공급 포트(P)에서 생성된 압력에 의하여 부하가 걸리지만, 제2 작동 포트(B)는 탱크 포트(T)로부터 차단된다.
후진은 비슷하게 적용된다. 즉, 요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)를 제2 회전 방향(2)으로 선회시키기 위하여, 유압 밸브(3)는 중심 차단 위치(7)의 좌측에 두 개로 도시된 2개의 위치(15 또는 18) 중 하나에서 발견된다. 도면 중의 도 1에 있어서, 유압 밸브(3)는 박스의 위치(18)에서 스프링(21)에 의하여 완전히 연장되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 제2 회전 방향에 지정된 압력 챔버(5)는 제2 작동 포트(B)로부터 압력(공급 포트(P)에서 발생한 압력)에 의하여 부하가 걸린다.
반면에, 위치(15 또는 18)에 있어서, 제1 작동 포트(A)에 지정된 압력 챔버(6)는 압력 해제된다. 위치(18)에 있어서, 제1 작동 포트(A)는 상기 목적을 위해 탱크 포트(T)를 경유하여 탱크(20)에 유도된다. 중심 차단 위치(7)와 위치(18) 사이의 중간 위치(15 및 7a)에 있어서, 압력 챔버(5)는 제2 작동 포트(B)로부터 공급 포트(P)에서 생성된 압력에 의하여 부하가 걸리지만, 제1 작동 포트(A)는 탱크 포트(T)로부터 차단된다.
중심 차단 위치(7)에 있어서, 4개의 모든 포트(A, B, P 및 T)는 차단되다. 위치(7a 및 7b)(인접한 위치)뿐만 아니라, 상기 위치는 로터를 스테이터에 대하여 정위치에 고정하기 위해 사용된다.
상기 목적을 위하여, 위치(7a)에 있어서, 공급 포트(P)는 제2 작동 포트(B)에 연결되는 반면, 제1 작동 포트(A)는 탱크 포트(T)로부터 차단된다. 위치(7a)에 있어서, 스풀의 내부 랜드와 카트리지 또는 중앙밸브 볼트의 랜드의 상호작용은 제1 작동 포트(A)가 공급 포트(P)에 노출되는 것을 방지한다. 그러므로, 위치(7a)에 있어서, 제1 작동 포트(A)는 공급 포트(P)뿐만 아니라 탱크 포트(T)에 노출되는 것이 방지된다.
위치(7b)에 있어서, 공급 포트(P)는 제1 작동 포트(A)에 연결되는 반면, 제2 작동 포트(B)는 탱크 포트(T)로부터 차단된다. 위치(7b)에 있어서, 스풀의 내부 랜드와 카트리지 또는 중앙밸브 볼트의 랜드의 상호 작용은 제2 작동 포트(B)가 공급 포트(P)에 노출되는 것을 방지한다. 그러므로, 위치(7b)에 있어서, 제2 작동 포트(B)는 공급 포트(P)뿐만 아니라 탱크 포트(T)에 노출되는 것이 방지된다. 위치(7a 및 7b)에 있어서, 낮은 펌프 압력으로 페이저(phaser)에 오일이 가득 충전된 상태를 유지하는 이점을 제공한다. 공급 포트(P)에 있어서, 하나의 작동 포트를 차단함으로써, 공급 포트(P)는 다른 작동 포트를 보다 잘 충전시킬 수 있다.
유압 밸브(3)의 2개의 최외측 위치(18 및 19)에 있어서, 베인(vane) 일측을 로딩하는 것에 의하여 캠샤프트를 조절하는 것은 공급포트(P)로부터 도입되는 오일과 연동하여 캠샤프트의 교번 토크의 결과로서 이용 가능한 재순환 오일을 활용하는 것에 의하여 달성된다. 오일을 로딩 베인으로 재순환시키는 것과 동시에 연료를 채우는 것에 의하여 베인의 타측으로부터 압력이 해제된다. 상기 목적을 위해, 최외측 위치(18)에 있어서, 제1 작동 포트(A)에 지정된 역지 밸브(RSV-A)에서 발생된 유압유의 유량을 공급 포트(P 및 B)에서 사용할 수 있다. 또한, 위치(18)에 있어서, 역지 밸브를 포함하지 않는 부가적인 A 포트는 상기 목적을 위해 탱크 포트(T)를 경유하여 탱크(20)로 배출되는 것이 허용된다. 그에 반해, 위치(19)에 있어서, 제1 작동 포트(A)에 지정된 역지 밸브(RSV-B)로부터 생성된 유압유의 유량은 공급 포트(P 및 A)에서 사용할 수 있다. 또한, 위치(19)에 있어서, 역지 밸브를 포함하지 않는 부가적인 B 포트는 상기 목적을 위해 탱크 포트(T)를 경유하여 탱크(20)로 배출되는 것이 허용된다.
마찬가지로, 유압 밸브(3)의 위치(15 및 16)에 있어서, 베인의 일측을 로딩하는 것에 의하여 캠샤프트를 조절하는 것은 공급 포트(P)로부터 도입되는 오일과 연동하여 캠샤프트의 교번 토크의 결과로서 이용 가능한 재순환 오일을 활용하는 것에 의하여 달성된다. 위치(18 및 19)와 다른 압력은 단지 오일을 로딩 베인에 재순환하는 것에 의하여 베인의 타측으로부터 해제된다. 상기 목적을 위하여, 위치(15)에 있어서, 제1 작동 포트(A)에 지정되는 역지 밸브(RSV-A)로부터 생성된 유압유의 유량은 공급 포트(P 및 B)에서 사용할 수 있다. 반대로, 위치(16)에 있어서, 제2 작동 포트(B)에 지정되는 역지 밸브(RSV-B)에서 생성된 유압유의 유량은 공급 포트(P 및 A)에서 사용할 수 있다. 위치(15 및 16)는 탱크에 어떠한 포트도 연결하지 않는다.
위치(15, 16, 18 및 19)에 있어서, 압력이 해제되는 작동 포트(A 또는 B)로부터의 추가 유량은 공급 포트(P)에서 오일 펌프(12)에서 생성된 유량에 공급된다. 공급 포트(P)는 펌프 역지 밸브(RSV-P)를 경유하여 오일 펌프(12)에 연결되어, 요동형 모터 캠샤프트 조절장치(4)의 조절을 보조하기 위하여 압력을 도입한다. 이러한 경우에 펌프 역지 밸브(RSV-P)는 유압 밸브(3) 내부의 압력을 차단하여, 압력이 해제되는 작동 포트(A 또는 B)에서 발생되는 피크 압력은 개방 오일 펌프 라인(14a 및 14b) 내에서의 경우보다 큰 비율로 조절 지원에 사용될 수 있다.
도 4 내지 도 10은 도 1에 따른 7개의 위치(18, 15, 7a, 7, 7b, 16 및 19)에 있어서 유압 밸브(3)의 구조의 실시예를 도시한다.
도 4는 도 1에 따른 전자석(17)이 유압 밸브(3)의 스풀(22)을 이동시키지 않는 제1 위치(18)에서의 유압 밸브(3)를 도시한다. 스풀(22)의 행정은 제로인 상태이다. 스풀(22)은 코일형 압축 스프링으로 설계된 스프링(21)의 힘에 대항하여 중앙 볼트(27) 내부로 이동할 수 있다. 전자석(17)을 향하는 스풀(22)의 단부(50)는 전자석(17)의 구동 핀틀(pintle)용 지지면을 형성하기 위하여 폐쇄되어 있는 반면에, 스풀(22)의 타단부(52)는 스프링(21)의 단부를 수용하기 위하여 개방된다. 스풀(22)은 리테이닝 링(retaining ring; 54)을 통해 중앙 볼트(27) 내에 보유된다. 스풀(22)은 두 단부 상에 외부 랜드(23 및 24)를 가지며, 상기 외부 랜드는 중앙 볼트(27)에 대하여 안내된다. 2개의 외부 랜드(23 및 24)는 랜드를 부분적으로 가로지르는 평탄한 유동면(29 및 30)을 가지므로, 상기 유동면(29 및 30)을 따라 중앙 볼트(27)의 단부에서 탱크 포트(T)로의 억세스가 제공된다. 다른 실시예에서는, 스풀(22)이 중공이며, 탱크 포트(T)로의 유동을 위하여 축 방향 포트 보어가 제공될 수도 있다.
수플(22) 둘레에서 연장하는 2개의 협소한 리브 또는 랜드(31 및 32)가 2개의 외부 랜드(23 및 24) 사이에 축방향으로 제공된다. 이러한 원주방향 리브(31 및 32)는 중앙 볼트(27)로부터 내부까지 방사상으로 연장하는 2개의 환형 웹(33 및 34)에 대응한다. 2개의 환형 웹(33 및 34) 이외에, 2개의 축방향 외부 환형 웹(35 및 36)이 또한 제공된다. 5개의 내부 환형 홈(37, 38, 39, 40 및 41)이 중앙 볼트(27)의 외측에 패여 형성되기 때문에, 4개의 환형 웹(33, 34, 35, 36)이 형성된다. 중앙 볼트(27)의 벽을 통해 천공된 5개의 포트 보어(60, 62, 64, 66 및 68)는 5개의 내부 환형 홈(37, 38, 39, 40 및 41)까지 개방된다. 환형 홈 당 하나 이상의 환형 홈이 유동 조건에 따라 가능할 수 있다.
5개의 포트 보어(60, 62, 64, 66 및 68)는 볼트를 따라 전자석(17)으로부터 축방향으로 연장하여 다음을 형성한다: 제2 작동 포트(B)에 속하는 표준 개구(B), 캠샤프트의 교번 토크를 활용하기 위한 제2 작동 포트(B)에 속하는 개구(B1), 공급 포트(P), 캠샤프트의 교번 토크를 활용하기 위한 제1 작동 포트(A)에 속하는 개구(A1), 및 제1 작동 포트(A)에 속하는 개구(A).
따라서, 각각의 경우에, 2개의 개구(A 및 A1) 또는 2개의 개구(B 및 B1)는 2개의 작동 포트(A 및 B) 상에 제공된다. 캠샤프트의 교번 토크를 활용하기 위한 축방향 내부 개구(A1 및 B1)는 2개의 작동 포트(A 및 B)에 의하여 제공된다. 외부 랜드(23 및 24)에 의해 독립적으로 내부로부터 차단될 수 있는 축방향 외부 개구(A 및 B)와 대조적으로, 축방향 내부 개구(A1 및 B1)는 밴드형 역지 밸브(RSV-A 및 RSV-B)를 구비한다. 각각의 밴드형 역지 밸브(RSV-A 또는 RSV-B)는 중앙 볼트(27)의 축방향 내부 개구(A1 또는 B1) 내측에서 방사상으로 내부 환형 홈(40 또는 38)에 삽입된다. DE 10 2006 012 733 B4 공보에 기술된 방법에 따르면, 역지 밸브(RSV-A 및 RSV-B)에 의하여 공급 포트(P)의 영역에 유압을 제공하는 것이 가능하며, 상기 압력은 캠샤프트의 교번 토크의 결과로서 압력이 걸리는 유압 챔버(6 또는 5) 내부의 유압 레벨 이상으로 단시간에 증가한다. 공급 포트(P)로부터의 유압 피크 또는 부가적인 유압유는, 오일 펌프(12)에 의해 공급 포트(P)에 도입되는 유압과 함께, 부하가 걸리는 유압 챔버(6 또는 5)까지 이용 가능하다.
게다가, 밴드형 역지 밸브(RSV-P)는 내부 환형 홈(39) 내부에 제공된다. 펌프 역지 밸브(RSV-P)는 기본적으로 2개의 역지 밸브(RSV-A 및 RSV-B)와 동일한 방식으로 구성된다. 그러나, 펌프 역지 밸브(RSV-P)는 다른 응답력을 가질 수도 있다.
도 4에 따른 위치(18)에 있어서, 2개의 중앙 리브(31 및 32)는 2개의 환형 웹(33 및 34)으로부터 축방향으로 이격되어, 유압유가 중앙 립 사이의 간극을 통과할 수 있다. 마찬가지로, 유압유는 중앙 볼트(27) 상의 최전방 외부 랜드(23)와 대응하는 환형 웹(35) 사이의 간극을 통과할 수 있다. 반면, 타측 외부 랜드(24)는 제1 작동 포트에 속하는 표준 개구(A) 또는 최후방 내부 환형 홈(41)을 차단한다. 상기 목적을 위하여, 외부 랜드(24) 및 최후방 환형 웹(36)은 충분한 밀봉 길이에 걸쳐 중첩된다.
이 때문에, 상기 위치(18)에 있어서, 공급 포트(P)로부터의 유압유는 펌프 역지 밸브(RSV-P)를 경유하여 제2 작동 포트(B)에 속하는 표준 개구(B)에 도달할 수 있다. 다른 2개의 역지 밸브(RSV-A 및 RSV-B)는 제2 작동 포트(B)에 속하는 표준 개구(B)로부터의 그리고 공급 포트(P)로부터의 압력에 대항하여 개구(A1) 및 개구(B1)를 차단한다. 반면, 단기 피크 압력은 캠샤프트의 교번 토크의 결과로서 역지 밸브(RSV-A)에 의하여 제1 작동 포트(A)에 속하는 개구(A1)로부터 전달된다. 작동 포트(A)와 관련된 압력이 캠 토크 때문에 높으면, 이것은 압력(P)보다 더 높다. 체크 밸브(RSV-P)가 폐쇄되는 동안에 개구(A)로부터 오일을 유동시키기 위해 체크 밸브(RSV-A)는 개방된다. 위치(18)에 있어서, 제1 작동 포트(A)로부터의 압력은 표준 개구(A)로부터 (개구(A1)를 경유하여) 표준 개구(B)로 재순환되며, 제1 작동 포트(A)는 또한 (표준 개구(A) 및 유동면(30)을 경유하여) 탱크 포트(T)로 배출한다.
도 5는 행정이 0.4mm인 스풀(22)을 도시한다. 이러한 경우, 유압 밸브(3)의 기능은 위치(15)에서 발견된다. 위치(15)는 위치(18)와 상당히 유사하지만, 제1 작동 포트(A)가 표준 개구(A)를 유동면(30)에 연결하는 것을 허용하지 않는 볼트 표면(98)과 랜드(24)의 접속에 의하여 탱크 포트(T)로부터 차단되는 위치까지 스풀이 전진하는 것을 제외한다.
도 5에 도시된 위치(15) 및 도 4에 도시된 위치(18) 사이에서, 제1 작동 포트(A)는 탱크 포트(T)로 점진적으로 개방된다. 이에 의하여 유얍유가 제1 작동 포트(A)로부터 제2 작동 포트(B)로 재순환함과 동시에, 제1 작동 포트(A)를 채운다 (즉, 표준 개구(A)로부터 탱크 포트(T)로의 유압유의 유동).
도 6은 행정이 1.1mm인 스풀(22)을 도시한다. 이러한 경우, 유압 밸브(3)가 위치(7a)에서 발견된다. 위치(7a)는 제1 작동 포트(A)가 표면(98)과 랜드(24)의 접속에 의하여 탱크 포트(T)로부터 차단되는 점에서 위치(15)와 상당히 유사하다. 그러나, 위치(7a)에 있어서, 제1 작동 포트(A)는 또한 웹(34)과 랜드(32)의 접속에 의하여 제2 작동 포트(B)로부터 차단된다. 공급 포트(P)는 제2 작동 포트에 연결된다.
도 6에 도시된 위치(7a)와 도 5에 도시된 위치(15) 사이에서, 공급 포트(P)는 제2 작동 포트(B)에 대한 억세스를 점진적으로 허용하며, 제1 작동 포트(A)로부터의 유압유 유동은, 제1 작동 포트(A)의 압력을 제2 작동 포트(B) 및 공급 포트(P)의 압력 보다 증가시킬 때, 제2 작동 포트(B)로 점진적으로 재순환된다.
도 7은 행정이 1.7mm인 스풀(22)을 도시한다. 여기서, 유압 밸브(3)는 중앙 차단 위치(7)에서 발견된다. 공급 포트(P)는 2개의 리브(31 및 32)에 의하여 폐쇄된다. 상기 목적을 위해, 리브(31 및 32)는 상대적으로 큰 범위로 대응하는 환영 웹(33 및 34)을 차폐한다. 2개의 작동 포트(A 및 B)는, 표면(99)과 접속하는 랜드(23)의 결과로서 그리고 표면(98)과 접속하는 랜드(24)의 결과로서, 탱크 포트(T)에 대하여 차단된다.
도 7에 도시된 중앙 차단 위치(7)가 효과적인 유지 위치이지만, 스풀은 유압유 누출을 보상하기 위하여 도 8에 도시된 위치(7b) 또는 도 6에 도시된 위치(7a) 중 어느 한쪽과 상기 위치 사이를 이동한다.
도 8은 행정이 2.3mm인 스풀(22)을 도시한다. 이러한 경우, 유압 밸브(3)는 위치(7b)에서 발견되며, 제2 작동 포트(B)는 표면(99)과 랜드(23)의 접속에 의하여 탱크 포트(T)로부터 차단된다. 그러나, 위치(7b)에 있어서, 제2 작동 포트(B)는 또한 웹(33)과 랜드(31)의 접속에 의하여 제1 작동 포트(A)로부터 차단된다. 상기 공급 포트(P)는 제1 작동 포트(A)와 연결된다.
도 9는 행정이 3.0mm인 스풀(22)을 도시한다. 이러한 경우, 유압 밸브(3)의 기능은 위치(16)에서 발견되며, 제2 작동 포트(B)는 표면(99)과 랜드(23)의 접속에 의하여 탱크 포트(T)로부터 차단된다. 게다가, 단기 피크 압력은 캠샤프트의 교번 토크의 결과로서 역지 밸브(RSV-B)에 의해 제2 작동 포트(B)에 속하는 개구(B1)로부터 전달된다. 위치(16)에 있어서, 제1 작동 포트(A)는 공급 포트(P)에 의해 가압되며, 상기 제2 작동 포트(B)로부터의 압력은 표준 개구(B)로부터 표준 개구(A)로 재순환된다(개구(B1)를 경유하여).
도 8에 도시된 위치(7b) 및 도 9에 도시된 위치(16) 사이에서, 공급 포트(P)는 제1 작동 포트(A)에 대한 억세스를 점진적으로 허용하며, 제2 작동 포트(B)로부터의 유압유 유동은, 캠 토크 펄스가 제2 작동 포트(B)의 압력을 공급 포트(P) 및 제1 작동 포트(A)의 압력보다 증가시키면, 제1 작동 포트(A)로 점진적으로 재순환된다.
도 10은 행정이 3.4mm인 스풀(22)을 도시한다. 이러한 경우, 유압 밸브(3)는 위치(19)에서 발견된다. 위치(19)에 있어서, 2개의 중앙 리브(31 및 32)는 2개의 환형 웹(33 및 34)으로부터 축방향으로 이격되어, 유압유가 갭을 통과할 수 있다. 마찬가지로, 유압유는 최후방 외부 웹(24)과 대응하는 환형 웹(36) 사이의 갭을 통과할 수 있다. 반면에, 타측 외부 랜드(23)는 제2 작동 포트(B)의 표준 개구(B) 또는 최전방 내부 환형 홈(37)를 차단한다. 상기 목적을 위하여, 외부 랜드(23) 및 최전방 환형 웹(35)은 긴 밀봉 길이에 걸쳐 중첩된다. 이러한 이유로, 상기 위치(19)에 있어서, 공급 포트(P)로부터의 유압유는 펌프 역지 밸브(RSV-P)를 경유하여 제1 작동 포트(A)의 표준 개구(A)에 도달할 수 있다. 이러한 경우, 타측 2개의 역지 밸브(RSV-A 및 RSV-B)는 공급 포트(P)로부터의 압력에 대항하여 개구(A1 및 B1)를 차단한다. 반면에, 캠샤프트의 교번 토크의 결과로서 단기 피크 압력은 역지 밸브(RSV-B)에 의해 제2 작동 포트(B)의 개구(B1)로부터 전달된다. 그와 같이, 제2 작동 포트(B)로부터의 압력은 제2 작동 포트(B)로부터 제1 작동 포트(A)로 재순환되며(개구(B1)를 경유하여), 제2 작동 포트(B)는 또한 탱크 포트(T)로 배출한다(유동면(29) 및 표준 개구(B)를 경유하여)
도 9에 도시된 위치(16)와 도 10에 도시된 위치(19) 사이에서, 제2 작동 포트(B)는 탱크포트(T)로 점진적으로 개방된다. 이에 의하여 유압유를 제2 작동 포트(B)로부터 제1 작동 포트(A)로 재순환시키며, 제2 작동 포트(B)를 채운다 (즉, 제2 작동 포트(B)로부터 탱크 포트(T)로의 유압유의 유동).
본원에 기술된 시스템의 주요 장점 중 하나는, 소정의 단계화율을 달성하기 위하여 적절한 캠 토크가 존재할 때, 유압 밸브를 소프트웨어로 제어하여, 부하 사이클(또는 전류)이 재순환(위치(15 및 16)) 만을 허용하도록 제한될 수 있다는 것이다. 또한, 엔진 오일 시스템에서 부적절한 유동이 존재하고 추가적인 로딩이 바람직하지 않은 경우에, 위치(15 및 16)로 제한될 수 있다.
2단계 리프트 시스템의 낮은 리프트 모드에서와 같이, 캠 토크가 충분하지 않은 경우에, 소프트웨어는 단계화를 위하여 위치(18 및 19)를 사용할 수 있다. 또한, 높은 rpm은 캠 토크 펄스를 적절히 이용하기에 충분한 시간을 허용하지 않으므로, 필요에 따라, 위치(18 및 19)를 사용하여 높은 rpm에서 단계화를 가속시킬 수 있다. 탱크 포트(T)로 개방되는 유동량과 위치(18 및 19)에서 개시하는 밸브 이동 위치는 용례에 따라 조정될 수 있다.
전술한 실시예에 있어서, 표준 개구(A 또는 B)와 개구(A1 또는 B1)는 캠샤프트의 교번 토크를 우선적으로 활용하기 위하여 작동 포트(A 또는 B)에 대하여 중앙 볼트(27) 외측에서 각각 결합된다. 또 다른 실시예에 있어서, 캠샤프트의 교번 토크를 활용하기 위해 중앙 볼트(27) 내측에서도 개구(A1 또는 B1)와 표준 개구(A 또는 B)를 결합하는 것이 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 볼 타입의 역지 밸브가 밴드형 역지 밸브 대신에 사용될 수 있다. 그러므로, 예를 들면, DE 10 2007 012 967 공보에서 입증된 바와 같이, 유압 밸브 내측에서 볼 타입의 역지 밸브를 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 경우에, 볼 타입의 역지 밸브는 카트리지 밸브의 중앙 밸브 내부에 장착되는 것이 절대적으로 필요하지 않다. 예를 들면, 로터 내부에서 볼 타입의 역지 밸브를 사용하는 것이 가능하며, 로터 허브 내측에 동축으로 그리고 중심으로 이동할 수 있도록 배치되는 중앙 밸브로서 스풀을 설계하는 것이 가능하다.
이러한 경우에 밸브의 적용 조건에 따라서, 한개 또는 그 이상 또는 모든 포트의 전방에 필터가 유동 방향으로 제공될 수도 있으며, 이러한 필터는 중앙 밸브와 스풀 사이의 접촉면을 보호한다.
캠샤프트의 교번 토크의 활용은 양방향 회전에 대해서 제공될 필요는 없다. 또한, 2개의 축방향 최외측 위치(18 또는 19) 중 하나를 생략할 수 있다. 그러므로, 캠샤프트의 교번 토크는 일방향 회전에 대해서만 보다 신속히 조정할 수 있도록 직접 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 캠샤프트의 교번 토크의 활용은 양방향 회전에 대해서도 제공될 수 있으며, 이러한 경우, 우회 역지 밸브(RSV-A 및 RSV-B) 중 하나는 생략될 수 있다.
게다가, 어떠한 위치의 조합이라도 가능하다. 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 위치 또는 상태를 생략할 수 있거나, 다수의 추가 위치 또는 상태 중 하나를 추가할 수 있다.
또 다른 위치가 유압 밸브 상에 마련될 수 있으며, 여기서, 자동 조정 미드-록(self-centering mid-lock)이 정량 오일을 표준개구 (A 및 B)에 공급하며, 일측은 센터링될 때까지 배출된다. 핀(pin)이 배출되어 록 핀 홀(lock pin hole) 내부로 떨어져서, 페이서가 미드 로크 위치에 고정된다. 미드 록킹(mid-locking)은 예를 들면 DE 10 2004 039 800 공보와 DE 10 2009 022 869.1-13 공보에 개시되어 있다.
도 2는 바람직한 스풀(22)을 도시하며, 특히, 전술한 내용으로부터 자명하다. 랜드(31 및 32)는 랜드(32)의 확대도인 도 3에 도시된 바와 같이 상어 지느러미 형상으로 제공되는 것이 바람직하다. 기능적으로, 작동 포트(A 또는 B) 중 어느 한쪽에 공급 포트(P)를 개방하기 위하여 랜드(31 및 32)가 최소로 이동하는 것이 중요하다. 그러나, 매우 얇은 랜드를 열처리하는 것은 곤란하다. 바람직한 스풀은 베이스에서의 두께가 0.3mm이지만, 중앙 볼트(27)의 웹(33 및 34)과 실질적으로 물리적으로 접속하는 표면(92)에서의 두께가 0.1mm 내지 0.3mm의 범위가 되도록 적어도 일측(90) 상에서 경사진 랜드를 제공한다. 전술한 바와 같이, 도 3은 랜드(32)의 확대도이다. 타측 랜드(31)의 확대도가 상당히 유사하게 보일 수 있지만, 경사면(90)이 대향하는 측면 상에 있는 뒤집힌 이미지이다.
하나 이상의 경사진 랜드(상어 지느러미형)가 스풀(22), 볼트(27), 또는 양쪽에 제공될 수 있는 것에 주목하여야 한다. 게다가, 랜드는 랜드의 일측 또는 양측 상에서 경사질 수 있다.
얇은 랜드를 제공하는 다른 장점은 스풀 이동을 보다 짧게 할 수 있다는 것이다. 게다가, 밸브를 비례적으로 제어하기 위한 보다 바람직한 타이밍 특성을 허용한다. 이는 위치(7a 내지 7b)에 사용된 스트로크를 단축시켜, 일방에서 타방으로의 이송을 신속하게 할 수 있기 때문이다.
도 4 내지 도 10과 관련하여, 이하 오버랩(유체의 유동 방지)과 개구(유체의 유동을 허용)의 바람직한 몇몇 크기를 설명한다. 물론, 본 발명의 범위 내에 유지된다면 다른 크기의 오버랩과 개구가 사용될 수 있다.
도 4에 있어서, 바람직하게는 개구(B1)에서 공급 포트(P)의 위치에 1.5mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 1.5mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 3.0mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 1.1mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 1.6mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 0.4mm의 개구가 존재한다.
도 5에 있어서, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(B1)의 위치에 1.1mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 1.1mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 2.6mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 0.7mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 1.5mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 0.0mm의 오버랩이 존재한다.
도 6에 있어서, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(B1)의 위치에 0.4mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 0.4mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 1.9mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 0.0mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 0.8mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 0.7mm의 오버랩이 존재한다.
도 7에 있어서, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(B1)의 위치에 0.2mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 0.2mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 1.3mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 0.2mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 0.2mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 1.3mm의 오버랩이 존재한다.
도 8에 있어서, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(B1)의 위치에 0.0mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 0.8mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 0.7mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 0.4mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 0.4mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 1.9mm의 오버랩이 존재한다.
도 9에 있어서, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(B1)의 위치에 0.7mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 1.5mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 0.0mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 1.1mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 1.1mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 2.6mm의 오버랩이 존재한다.
도 10에 있어서, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(B1)의 위치에 1.1mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 개구(B1)의 위치에 1.6mm의 개구, 바람직하게는 표준 개구(B)에서 탱크 포트(T)의 위치에 0.4mm의 오버랩, 바람직하게는 공급 포트(P)에서 개구(A1)의 위치에 1.5mm의 개구, 바람직하게는 개구(A1)에서 표준 개구(A)의 위치에 1.5mm의 오버랩, 및 바람직하게는 표준 개구(A)에서 탱크 포트(T)의 위치에 3.0mm의 오버랩이 존재한다.
전술한 실시예는 바람직한 실시예만을 포함하고 있다. 전술한 다른 실시예의 특징의 결합도 가능하며. 본 발명에 속하는 장치 부품에 대한 부가적인 특징, 특히 설명되지 않은 부품에 대한 부가적인 특징은 도면에 도시된 장치 부품의 기하학적 구성으로부터 유도될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예를 도시 및 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 여러가지 변경을 고안할 수 있음을 예상할 수 있다. 예를 들면, 역지 밸브는 볼형 또는 판형 역지 밸브로 설계될 수 있다.

Claims (15)

  1. 유압 밸브를 구비하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치에 있어서,
    상기 유압 밸브는 2개의 작동 포트, 공급 포트, 및 탱크 포트를 구비하며,
    상기 유압 밸브는, 작동 포트 중 하나가 탱크 포트로 배출되는 것을 방지하면서, 공급 포트가 작동 포트 중 나머지 하나를 가압하도록 구성되며,
    상기 2개의 작동 포트는 제1 작동 포트와 제2 작동 포트를 포함하고,
    상기 유압 밸브는:
    제2 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 허용하는 동시에 탱크 포트로 배출하는 동안, 상기 공급 포트가 제1 작동 포트를 가압하는, 제1 상태와;
    제2 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 허용하지만 탱크 포트로 배출하지 않는 동안, 상기 공급 포트가 제1 작동 포트를 가압하는, 제2 상태와;
    제2 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 방지하며, 탱크 포트로 배출하는 것을 방지하는 동안, 상기 공급 포트가 제1 작동 포트를 가압하는, 제3 상태;를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 작동 포트는, 표준 개구와, 캠샤프트 교번 토크의 결과로서 압력 피크를 활용하기 위한 부가적인 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 표준 개구는 탱크 포트로 선택적으로 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 하나의 작동 포트가 탱크 포트로 배출되는 것을 방지하면서, 하나의 작동 포트로부터 나머지 하나의 작동 포트로의 재순환을 허용하도록 구성되며, 상기 공급 포트가 나머지 하나의 작동 포트를 가압하는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 하나의 작동 포트가 탱크 포트로 배출되는 것을 방지하면서, 하나의 작동 포트로부터 나머지 하나의 작동 포트로의 재순환을 방지하도록 구성되며, 상기 공급 포트가 나머지 하나의 작동 포트를 가압하는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 스풀과, 적어도 하나의 경사진 랜드를 갖는 볼트 중에서 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 스풀과, 적어도 일측에 상어지느러미 형상을 가지는 적어도 하나의 랜드를 갖는 볼트 중에서 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  8. 제1항에 있어서,
    각각의 작동 포트는, 표준 개구와, 캠샤프트 교번 토크의 결과로서 압력 피크를 활용하는 부가적인 개구를 가지며,
    상기 조절장치는, 각각의 작동 포트의 부가적인 개구 상에 역지 밸브(non-return valves)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공급 포트 상에 역지 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 유압 밸브가 일 부분에서 다른 위치로 이동할 때, 상기 공급 포트로부터 하나의 작동 포트로의 유동을 점진적으로 허용하고, 나머지 하나의 작동 포트로부터 상기 하나의 작동 포트로의 재순환을 점진적으로 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 유압 밸브가 제1 부분에서 제2 위치로 이동할 때, 상기 공급 포트로부터 하나의 작동 포트로의 유동을 점진적으로 허용하고, 캠 토크 펄스가 하나의 작동 포트의 압력을 제2 작동 포트와 공급 포트 이상으로 증가시킬 때, 나머지 하나의 작동 포트로부터 상기 하나의 작동 포트로의 재순환을 점진적으로 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는, 유압 밸브가 일 부분에서 다른 위치로 이동할 때, 하나의 작동 포트로부터 상기 탱크 포트로의 유동을 점진적으로 허용하고, 하나의 작동 포트로부터 나머지 하나의 작동 포트로의 재순환을 점진적으로 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유압 밸브는,
    제2 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 허용하는 동시에 탱크 포트로 배출하는 동안, 상기 공급 포트가 제1 작동 포트를 가압하는, 제1 상태와;
    제2 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 허용하지만 탱크 포트로 배출하지 않는 동안, 상기 공급 포트가 제1 작동 포트를 가압하는, 제2 상태와;
    제2 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 방지하며, 탱크 포트로 배출하는 것을 방지하는 동안, 상기 공급 포트가 제1 작동 포트를 가압하는, 제3 상태와;
    제1 및 제2 작동 포트가 상기 공급 포트에 의해 가압되는 것이 방지되며, 탱크 포트로 배출하는 것이 방지되는, 제4 상태와;
    제1 작동 포트가 제2 작동 포트로의 재순환을 방지하며, 탱크 포트로 배출하는 것을 방지하는 동안, 상기 공급 포트가 제2 작동 포트를 가압하는, 제5 상태와;
    제1 작동 포트가 제2 작동 포트로의 재순환을 허용하며, 탱크 포트로 배출하는 것을 방지하는 동안, 상기 공급 포트가 제2 작동 포트를 가압하는, 제6 상태와;
    제1 작동 포트가 제1 작동 포트로의 재순환을 허용하는 동시에, 탱크 포트로 배출하는 동안, 상기 공급 포트가 제2 작동 포트를 가압하는, 제7 상태;를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 요동형 모터 캠샤프트 조절장치.
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