KR101803220B1

KR101803220B1 - 로터리 밸브용 조정 장치

Info

Publication number: KR101803220B1
Application number: KR1020167016646A
Authority: KR
Inventors: 랄프 뤼더스; 홀거 프리즈
Original assignee: 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2017-12-28
Also published as: WO2015106845A1; US10024456B2; CN105723064B; DE102014200844A1; CN105723064A; EP3094840B1; KR20160088935A; EP3094840A1; US20160341331A1

Abstract

본 발명은 로터리 밸브를 위한 조정 장치에 관한 것이며, 상기 조정 장치는, 제1 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 제2 회전축을 중심으로 회전될 수 있으면서 피동 기어 치형부를 구비한 피동 기어를 구동하기 위한 제1 회전축을 중심으로 회전될 수 있으면서 구동 기어 치형부를 구비한 구동 기어를 포함하며, 치형부들은 원주방향으로 각각 단지 부분 각도 영역에만 걸쳐서 연장된다. 피동 기어는, 구동 기어의 회전을 통해, 치형부들이 서로 맞물리는 제1 회전 위치로부터, 피동 기어가 구동 기어의 추가 회전 동안 파지되는 로킹 위치로 조정될 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 조정 장치를 포함하는 로터리 밸브에도 관한 것이다.

Description

로터리 밸브용 조정 장치{ADJUSTMENT SYSTEM FOR A ROTARY VALVE}

본 발명은 로터리 밸브를 위한 조정 장치에 관한 것이며, 상기 조정 장치는, 제2 회전축을 중심으로 회전될 수 있으면서 피동 기어 치형부(driven gear teeth)를 구비한 피동 기어를 구동하기 위한 제1 회전축을 중심으로 회전될 수 있으면서 구동 기어 치형부(drive gear teeth)를 구비한 구동 기어를 포함한다. 두 회전축은 실질적으로 서로 평행하게 연장된다. 이 경우, 구동 기어 치형부와 피동 기어 치형부는 원주방향으로 각각 단지 부분 각도 영역에만 걸쳐서 연장된다.

로터리 밸브들은 관류 개구부를 통해 유체 체적 유량을 설정하기 위해 이용될 수 있다. 이를 위해, 로터리 밸브들은, 각각 자신들의 회전 위치에 따라서 유체를 유입/유출하기 위한 관류 개구부를 개방하거나 폐쇄하는 횡단면 조정 부재들을 포함한다. 이를 목적으로, 횡단면 조정 부재들 자체는, 개방 위치에서 관류 개구부와 일치하고 그에 따라 관류 개구부를 개방하며 폐쇄 위치에서는 관류 개구부에 상대적으로 회전되고 그에 따라 관류 개구부를 폐쇄하는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 로터리 밸브들은 특히 내연기관의 냉각제 회로들에서 이용되며, 여기서 로터리 밸브들은 복수의 분기를 서로 독립적이거나 서로 의존하는 방식으로 개방하고 폐쇄한다. 로터리 밸브는 경우에 따라서 예컨대 서보모터(servomotor)와 같은 구동 유닛의 기어 장치를 통해 구동될 수 있다.

특성 맵 제어식 냉각제 컨트롤러는 보통 상이한 이동 경로를 가지면서 단지 하나의 구동 유닛에 의해서만 구동되는 2개 이상의 로터리 밸브를 요구한다. 이런 경우에, 제1 로터리 밸브는 구동 기어를 포함할 수 있고 제2 로터리 밸브는 피동 기어를 포함할 수 있으며, 그럼으로써 제1 로터리 밸브의 회전은 제2 로터리 밸브의 회전을 야기한다. 구동 기어 및 피동 기어는 기어 장치를 통해 서로 연결될 수 있다. 최초에 언급한 "조정 장치"는 구동 기어(구동하는 기어)와 이 구동 기어에 의해 기어 장치를 통해 구동될 수 있는 피동 기어(구동되는 기어)를 포함하며, 구동 기어 상에, 및/또는 피동 기어 상에 로터리 밸브가 연결되어 있거나, 또는 연결될 수 있다.

도 5에는, 구동 기어(50)와 이 구동 기어에 의해 구동될 수 있는 피동 기어(51)를 포함하는 종래의 조정 장치가 도시되어 있으며, 기어들은 각각 로터리 밸브의 부분들이다. 구동 기어(50) 및 피동 기어(51)는 원주방향으로 부분 각도 영역에 걸쳐서 연장되는 치형부(55, 56)를 각각 포함한다. 전동(傳動) 기어(52)는 구동 기어(50)와 피동 기어(51) 사이에 배치되어 두 치형부 섹션(55, 56)(teeth section) 내로 맞물린다. 구동 기어(50)는, 도 5a에 도시된 제1 회전 위치로부터 출발하여, 중간 단(段)으로서의 전동 기어(52)와 함께 화살표 방향으로 피동 기어(51)를 구동하기 위해 화살표 방향으로 회전될 수 있다. 도 5b에 도시된 로킹 위치(locking position)에 도달하면, 화살표 방향으로 구동 기어(50)의 추가 회전은 더 이상 화살표 방향으로 피동 기어(51)의 조정을 야기하지 않는다. 오히려, 피동 기어(51)는, 구동 기어(50)와 전동 기어(52) 사이에서 작용하는 회전 방지부(rotation prevention)로 인해, 도 5b에 도시된 로킹 위치에서 잔존한다. 따라서 구동 기어(50)와 연결되는 제1 로터리 밸브는, 피동 기어(51)와 연결된 제2 로터리 밸브로부터 독립적으로 조정될 수 있다.

유사한 작동 원리를 갖는 조정 장치는 독일 공보 DE 10 2009 020 187 A1에 기재되어 있다.

독일 공보 DE 10 2009 010 947 B3에는, 구동 기어의 회전축이 피동 기어의 회전축에 대해 소정의 각도하에 연장되는 조정 장치가 기재되어 있다. 상기 조정 장치는 특별한 공간 기하구조를 위해 적합한데, 그 이유는 로터리 밸브들이 여기서는 상호 간에 매우 조밀하고 장착 공간을 절약하는 방식으로 배치될 수 있기는 하지만, 그러나 로터리 밸브들은 다른 한편으로 특히 유지보수 집약적이고 쉽게 오작동을 야기할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 조정 장치는 서로 평행하게 연장되는 회전축들을 포함하는 통상의 기하구조들을 위해서는 적합하지 않다.

독일 공보 DE 10 2007 019 064 B3에는, 구동 기어의 회전축이 피동 기어의 회전축과 일치하는 조정 장치가 지시되어 있다. 전동 기어는, 피동 기어를 구동하기 위해, 반경 방향에서 바깥쪽에서부터, 구동 기어 및 피동 기어의 서로 대향하는 동기화 부재들 내로 맞물린다.

그러나 기재한 조정 장치들의 경우 조립 및 유지보수 요건은 상당하다. 또한, 특히 독일 공보들 DE 10 2007 019 064 B3 및 DE 10 2009 020 187 A1에 기재된 조정 장치들은 큰 장착 공간을 필요로 한다.

본 발명의 과제는, 기재한 문제들을 고려하여, 로터리 밸브들을 동시에 특히 조밀하게 배치할 수 있으면서 유지보수 및 조립 요건이 낮은 로터리 밸브용 조정 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제는, 본 발명에 따라, 실질적으로 피동 기어가, 구동 기어의 회전을 통해, 구동 기어 치형부 및 피동 기어 치형부가 서로 맞물리는 제1 회전 위치로부터 피동 기어가 구동 기어의 추가 회전 동안 고정 파지되는 로킹 위치로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 최초에 기재한 조정 장치의 개선예를 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 구현예들은 추가 청구항들에 기재되어 있다.

달리 말하면, 구동 기어 치형부는 제1 회전 위치에서 피동 기어 치형부 내로 직접 맞물리며, 그럼으로써 힘 전달을 위한 전동 기어의 중간 개재는 본 발명에 따라서 필요하지 않게 된다. 그에 따라, 제1 회전 위치로부터 출발하여 조정 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)으로 구동 기어의 회전은, 원주방향으로 치형부 섹션들의 단부("전이 위치")에 도달할 때까지, 피동 기어의 회전을 직접 야기한다. 구동 기어의 추가 회전은, 피동 기어가 구동 기어의 추가 회전 동안에도 실질적으로 정지 상태로 잔존하는 로킹 위치로 피동 기어를 안내하는데, 그 이유는 치형부 섹션들이 이를 목적으로 더 이상 서로 맞물리지 않기 때문이다. 구동 기어가 로킹 위치로부터 출발하여 조정 방향의 반대 방향으로 역회전되어 치형부 섹션들이 다시 서로 맞물릴 때 비로소, 피동 기어는 다시 제1 회전 위치로 조정된다.

피동 기어가 로킹 위치에 위치된다면, 구동 기어는 소정의 각도 영역만큼 시계 방향으로, 그리고 반시계 방향으로 회전될 수 있지만, 이는 피동 기어의 조정을 야기하지는 않는다. 그러므로 피동 기어의 로킹 위치는 구동 기어의 제어 영역에 상응한다.

본 발명은, 종래의 조정 장치가 전동 기어로 인해 2단형 기어 장치를 나타낸다는 지식에 기초한다. 2단형 기어 장치들은 조립 중에 복잡하며, 그리고 구동 기어가 피동 기어의 조정을 위해 피동 기어 내에 직접 맞물리는 본 발명에 따른 "1단형 기어 장치들"보다 더 유지보수 집약적이다. 1단형 유형을 기반으로, 전동 기어는 자신의 회전축과 함께 생략될 뿐만 아니라, 하우징 내에서 축의 베어링 어셈블리 역시도 생략된다. 그에 따라, 조립 요건과 더불어 부품 요건 역시도 감소된다. 전동 기어의 부재(不在)를 기반으로, 종래의 해결책들에 비해 기어 장치의 장착 크기도 더 감소된다. 달리 말하면, 추가 구조부재들 없이 단지 하나의 기어 단만의 기재한 순차적인 맞물림(처음의 회전과 후속되는 피동 기어의 로킹)이 실현된다.

구동 기어 또는 피동 기어는 본 발명에 따라 반드시 통상의 기어 등을 의미하지 않는다. 오히려 구동 기어는, 로터리 밸브의 부분일 수 있거나, 또는 원주방향으로 부분 섹션에 걸쳐서 상대 치형부(피동 기어 치형부)와 치합하기 위한 치형부(구동 기어 치형부)를 포함하여 로터리 밸브와의 연결을 위해 축을 중심으로 회전될 수 있는 몸체의 부분일 수 있다. 구동 기어 및 피동 기어가 로터리 밸브들의 부분들인 로터리 밸브 어셈블리에 대한 예시는 도 5에 도시되어 있다. 치형부는 반드시 통상의 기어 치형부의 형태로 형성되는 것은 아니다. 오히려 치형부는, 임의로 형성되고 반경 방향 또는 축 방향으로 돌출되어 상대 치형부의 상보적인 함몰부들 내로 맞물리도록 형성되는 돌출부들의 형태로 형성될 수 있으며, 그럼으로써 치형부는 회전 동안 상대 치형부의 돌출부들을 종동시킬 수 있다.

그러나 기어들의 치합 동안 마모, 가열 및 소음 발생을 줄이기 위해, 바람직하게는 치부들(tooth)의 표면들이 상호 간에 미끄러지게 하는 점은 방지되어야 한다. 동일한 방식으로 균일한 운동 전달이 보장된 상태로 유지됨으로써 기어들의 손상이 발생하지 않게 해야 한다. 이런 조건들은, 예컨대 도 1에 도시된 것과 같은 인벌루트 치형을 최대한 충족하는데, 그 이유는 이런 치형을 통해 표면들이 서로 구름 접촉하기 때문이다.

이 경우, 치형부들의 개별 치부들은 바람직하게는 반경 방향으로 외주면으로부터 출발하여 스퍼 기어 장치(1단형 스퍼 기어 장치)의 유형에 따라서 돌출된다.

본 발명에 따라서, 구동 기어의 회전축은 피동 기어의 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되며, 약 10°의 상호 간 각도도 여전히 실질적으로 평행한 것으로서 간주된다.

바람직하게는, 구동 기어 치형부의 치부들의 개수는 실질적으로 피동 기어 치형부의 치부들의 개수에 상응한다. 이 경우, 치부들의 개수는 각각의 필요에 따라서 각각 3개, 4개, 5개 또는 그 이상일 수 있다.

이 경우, 적합한 것으로서 판명된 점에 따르면, 구동 기어 치형부 및/또는 피동 기어 치형부는 10°와 180° 사이, 바람직하게는 30°와 90° 사이, 특히 바람직하게는 50°와 70° 사이, 특히 약 60°의 원주방향 각도 영역에 걸쳐서 연장된다. 피동 기어의 상기 최대 회전 각도가 바람직한 것으로서 증명되었으며, 이와 동시에 원주방향으로 여전히 충분히 제어 영역을 위한 공간도 존재한다.

구동 기어의 추가 회전 동안 로킹 위치로부터 출발하는 피동 기어의 조정을 방지하기 위해, 피동 기어는 원주방향으로 피동 기어 치형부에 이어지는 로킹 돌출부를 포함할 수 있으며, 이 로킹 돌출부는 바람직하게는 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 돌출된 로킹 러그(locking lug)의 형태로 형성된다. 로킹 위치에서 로킹 러그는 구동 기어의 외주면에 인접할 수 있으며, 그럼으로써 피동 기어의 추가 회전은 차단된다.

바람직하게 로킹 돌출부는 오목하게 만곡된 외부 표면을 포함하고, 이 외부 표면의 곡률 반경은 바람직하게는 실질적으로 구동 기어의 볼록한 외주면의 곡률 반경에 상응한다. 그에 따라, 구동 기어는, 피동 기어가 로킹 위치에 위치될 때에도, 조정 방향으로 추가 회전될 수 있으며, 그에 반해 구동 기어의 볼록한 외주면은 로킹 러그의 오목한 표면을 따라서 미끄러진다.

로킹 위치에서 피동 기어의 신뢰성 있는 파지와 관련하여, 구동 기어는, 오목하고 바람직하게는 실질적으로 원형으로 만곡된 외주면을 구비하여 원주방향으로 구동 기어 치형부에 이어지는 환형 단차부를 포함할 수 있으며, 이 환형 단차부의 지름은 바람직하게는 구동 기어 치형부의 이뿌리원(root circle) 지름보다 더 크다. 로킹 돌출부는 로킹 위치에서 환형 단차부에 인접할 수 있다. 환형 단차부는 원주방향으로 구동 기어 치형부가 존재하지 않는 구동 기어의 잔여 영역에 걸쳐서 연장될 수 있다. 이런 경우, 구동 기어는, 환형 단차부가 피동 기어로 향해 있을 때, 제어 영역 내에 위치된다.

환형 단차부는, 로킹 위치에서 피동 기어로 향해 있으면서 바람직하게는 볼록하게 만곡된 외주면을 구비하여 축 방향 또는 반경 방향으로 돌출되고 회전축의 외주를 따라서 적어도 일부 영역에서 환형으로 연장되는 돌출부를 의미한다.

이 경우, 환형 단차부의 외경은 실질적으로 구동 기어 치형부의 이끝원(tip circle) 지름에 상응할 수 있다. 이는, 전이 위치로부터 로킹 위치로, 그리고 그 반대로 전이 위치로부터 다시 치형부 맞물림부로 피동 기어의 유연한 전이를 달성하는데, 그 이유는 구동 기어 치형부의 마지막 치부가 연속해서 단차 없이 환형 단차부로 전이될 수 있음으로써 대향하는 피동 기어 치형부를 갖는 경사부(cant)가 발생하지 못하게 되기 때문이다.

원주 방향에서 제어 영역의 치수와 치형부 섹션의 치수 간의 바람직한 비율과 관련하여, 적합한 것으로서 증명된 점에 따르면, 환형 단차부는 60°와 270° 사이, 바람직하게는 120°와 220° 사이의 원주방향 각도에 걸쳐서 연장된다. 그 대안으로, 환형 단차부는 원주방향으로 구동 기어 치형부가 배치되지 않는 잔여 외주 전체에 걸쳐서 연장되며, 잔여 외주는 대략 300°일 수 있다.

이 경우, 환형 단차부의 외주면은 로킹 위치에서 피동 기어 치형부의 치부들 중 하나의 치부에 인접하도록 구성될 수 있으며, 그럼으로써 제1 회전 위치로 향하는 방향으로 피동 기어의 역회전은 방지된다. 피동 기어가 로킹 위치에 위치된다면, 구동 기어의 회전 동안 환형 단차부의 외주면은 상기 치부, 바람직하게는 피동 기어 치형부의 끝에서 두 번째 또는 마지막 치부의 이뿌리 치면(tooth flank)을 따라서 미끄러진다. 한편에서 끝에서 두 번째(또는 마지막) 치부의 이뿌리 치면과 다른 한편에서는 마지막 치부에 이어지는 로킹 돌출부의 오목한 표면이 함께 실질적으로 오목한 함몰부를 형성할 수 있으며, 이 함몰부 내로는 로킹 위치에서 구동 기어의 환형 단차부가 맞물린다. 상기 함몰부는, 환형 단차부가 함몰부 내로 맞물릴 때, 로킹 위치로부터 출발하는 피동 기어의 회전을 방지하기 위한 고정부를 형성한다.

그 대안으로, 또는 그에 추가로, 피동 기어 치형부의 치부들 중 적어도 하나의 치부, 바람직하게는 원주방향으로 마지막 치부는, 로킹 위치에서 상기 치부의 뒤쪽에 환형 단차부의 수용을 위한 자유 공간을 제공하기 위해, 원주방향으로 끝에서 두 번째 치부보다 축 방향으로 더 협폭으로 형성된다. 그 결과로, 앞에서 기재한 함몰부는 오목하게 돌출된 마지막 치부를 통해 단절되지 않게 된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 로킹 위치에서, 환형 단차부의 외주면은 한편으로 피동 기어의 로킹 돌출부에 인접하고 그에 따라 피동 기어의 추가 회전을 방지하며, 그리고 다른 한편으로 상기 외주면은 피동 기어 치형부의 끝에서 두 번째 치부의 이뿌리 치면에 인접하고 그에 따라 피동 기어의 역회전을 방지하며, 마지막 치부는 바람직하게는 끝에서 두 번째 치부보다 더 협폭으로 형성된다.

구동 기어가 제어 영역으로부터 복귀 방향(조정 방향의 반대 방향)으로 회전되고 다시 환형 단차부가 종결되고 구동 기어 치형부가 개시되는 전이 위치에 도달하면, 구동 기어 치형부와 피동 기어 치형부 사이의 맞물림은 피동 기어 치형부의 마지막 치부에 의해 다시 형성되고 피동 기어는 제1 회전 위치로 역회전될 수 있다.

본 발명의 대안의 실시형태에서, 구동 기어는, 피동 기어 치형부에 원주방향으로 이어지는 로킹 돌출부에서의 인접을 위해 원형으로 만곡된 외주면을 구비한 제2 환형 단차부를 포함한다. 이에 추가로, 피동 기어 치형부의 바람직하게는 마지막 또는 끝에서 두 번째 치부의 이뿌리 치면은 (제1) 환형 단차부의 외주면에 인접하도록 구성될 수 있다.

이런 경우에, 적합한 것으로서 증명된 점에 따르면, 제2 환형 단차부의 지름은 제1 환형 단차부의 지름보다 더 작으며, 바람직하게는 로킹 돌출부는, 피동 기어로부터 피동 기어 치형부보다 반경 방향으로 더 멀리 돌출된다. 제2 환형 단차부의 외주면은 축 방향 및 반경 방향으로 오프셋되어 제1 환형 단차부의 외주면에 이어질 수 있다. 바람직하게는, 안쪽 환형 단차부의 지름은 실질적으로 구동 기어 치형부의 이뿌리원 지름에 상응하고 바깥쪽 환형 단차부의 지름은 실질적으로 구동 기어 치형부의 이끝원 지름에 상응한다. 그 결과, 구동 기어의 제조는 간소화된다.

본 발명의 대안의 실시형태에서, 치형부 영역과 제어 영역의 순서는 원주방향으로 바뀔 수 있고, 및/또는 제1 회전 위치로부터 로킹 위치로 피동 기어를 조정하기 위한 조정 방향은 뒤집힐 수 있다.

바람직하게 구동 기어는 회전 방향이 전환될 수 있는 서보모터를 통해 구동될 수 있으며, 구동 기어의 회전방향의 전환을 통해 피동 기어는 로킹 위치로부터 전이 위치를 경유하여 다시 제1 회전 위치로 조정될 수 있다. 각각의 필요에 따라서, 구동 기어 및 피동 기어의 지름은 서로 상이한 크기일 수 있다.

추가 관점에 따라서, 본 발명은, 본 발명에 따른 조정 장치를 포함하는, 특히 복수의 분기를 포함한 내연기관의 냉각제 회로를 위한 로터리 밸브 어셈블리에 관한 것이며, 구동 기어는 로터리 밸브의 제1 횡단면 조정 부재와 연결되고, 및/또는 피동 기어는 로터리 밸브의 제2 횡단면 조정 부재와 연결된다.

본 발명은 하기에서 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 피동 기어가 각각 제1 회전 위치(도 1a), 전이 위치(도 1b) 및 로킹 위치(도 1c)에 위치해 있는 본 발명에 따른 조정 장치의 제1 실시형태를 도시한 개략도이다.
도 2는 피동 기어가 각각 제1 회전 위치에 위치해 있는 본 발명에 따른 조정 장치의 제2 실시형태를 각각 전방에서 비스듬하게(도 2a), 그리고 후방에서 비스듬하게(도 2b) 바라보고 도시한 개략도이다.
도 3은 피동 기어가 각각 전이 위치에 위치해 있는 본 발명에 따른 조정 장치의 제2 실시형태를 전방에서 비스듬하게(도 3a), 그리고 후방에서 비스듬하게(도 3b) 바라보고 도시한 개략도이다.
도 4는 피동 기어가 각각 로킹 위치에 위치해 있는 본 발명에 따른 조정 장치의 제2 실시형태를 전방에서 비스듬하게(도 4a), 그리고 후방에서 비스듬하게(도 4b) 바라보고 도시한 개략도이다.
도 5는 종래 기술의 조정 장치를 도시한 개략도이다.

도 1에는, 구동 기어(10)와 이 구동 기어(10)에 의해 구동되는 피동 기어(20)를 포함하는 본 발명에 따르는 조정 장치(100)의 제1 실시형태가 도시되어 있다. 구동 기어(10)는 제1 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 피동 기어(20)는 제1 회전축(A)에 대해 평행하게 연장되는 제2 회전축(B)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 구동 기어(10)는, 인벌루트 치형으로서 구현되어 약 60°의 원주방향 각도 영역(α)에 걸쳐서 연장되는 구동 기어 치형부(12)를 포함하며, 피동 기어(20)는, 마찬가지로 인벌루트 치형으로서 구현되어 약 60°의 원주방향 각도 영역(β)에 걸쳐서 연장되는 피동 기어 치형부(22)를 포함한다. 구동 기어(10)는 예컨대 서보모터와 같은 구동 유닛과 연결될 수 있으며, 서보모터는 사전 결정된 각도 치수만큼 시계 방향으로, 그리고 반시계 방향으로 구동 기어를 회전시킬 수 있다.

바람직하게 제1 로터리 밸브(미도시)는 구동 기어(10)와 연결되어 있거나, 또는 이 구동 기어와 단일 부재형으로 구현되며, 그리고 바람직하게 제2 로터리 밸브(미도시)는 피동 기어(20)와 연결되어 있거나, 또는 이 피동 기어와 단일 부재형으로 구현된다.

또 다른 유형의 치형부들 및 또 다른 원주방향 각도 영역들도 같은 정도로 가능하다.

도 1a에 도시된 피동 기어(20)의 제1 회전 위치(출발 위치)에서, 구동 기어 치형부(12)는 직접적으로, 그리고 제2 기어 단의 중간 개재 없이 피동 기어 치형부(22) 내로 맞물린다. 시계 방향으로 구동 기어(10)의 회전 동안, 피동 기어는 치부 맞물림으로 인해 종동되며, 그럼으로써 피동 기어는 반시계 방향으로 도 1b에 도시된 전이 위치로까지 회전된다.

구동 기어(10)는 자신의 외주를 따라서 치형 영역의 연장부에 환형으로 만곡된 외주면(32)을 구비한 환형 단차부(30)를 포함하며, 이 환형 단차부는 180°를 상회하는 원주방향 각도 영역에 걸쳐서 연장된다. 환형 단차부(30)가 피동 기어(20)에 대향하여 위치한다면, 구동 기어(10)는, 제2 로터리 밸브가 고정 파지된 조건에서 구동 기어(10)와 연결된 로터리 밸브가 조정되거나 조절될 수 있는 제어 영역에 위치된다.

구동 기어 치형부(12)의 마지막 치부(16)는 원주방향(U)으로 중간 챔버 없이 환형 단차부(30)로 전이되고, 구동 기어 치형부(12)의 이끝원 지름은 환형 단차부(30)의 외경에 상응하며, 그럼으로써 반경 방향으로 환형 단차부(30)와 치단부(tooth tip) 사이에 단차부가 존재하지 않게 된다. 환형 단차부(30)의 축 방향 폭은 치부들의 폭보다 더 작으며, 그럼으로써 환형 단차부(30)는 피동 기어 치형부(22)의 치부들 중 하나의 치부에서의 인접을 통해 피동 기어(20)의 역회전을 방지하고 그에 따라 하기에 훨씬 더 상세하게 설명되는 것처럼 파지 메커니즘(holding mechanism)으로서 작용한다.

치형부 섹션들의 외주 영역 및 환형 단차부(30)의 외주 영역은 구체적인 적용 사례로부터 제시될 수 있다.

피동 기어(20)는 자신의 외주를 따라서 치형 영역의 연장부에 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 돌출된 로킹 러그의 형태인 로킹 돌출부(40)를 포함한다. 로킹 돌출부(40)는 오목하게 만곡된 표면(42)을 포함하며, 이 표면은, 피동 기어(20)가 앞에서 기재한 전이 위치로 회전되면, 구동 기어(10)로 향한다. 전이 위치(도 1b)에서, 피동 기어(20)의 로킹 러그는 환형 단차부(30)의 외주면(32)에 인접하며, 로킹 돌출부(40)의 오목한 접촉면(42)의 곡률 반경은 크기와 관련하여 환형 단차부(30)의 볼록한 외주면의 곡률 반경에 상응한다. 이제 구동 기어(10)가 추가로 시계 방향으로 회전하면, 구동 기어(10)의 마지막 치부(16)는 피동 기어 치형부(22)의 외부로 미끄러지며, 그리고 도 1c에 도시된 로킹 위치에 도달한다.

로킹 위치에서, 구동 기어(10)의 환형 단차부(30)는 로킹 돌출부(40)의 오목한 표면(42)을 따라서, 그리고 원주방향(U)으로 피동 기어 치형부(22)의 마지막 치홈부 내로 미끄러진다. 그 결과, 구동 기어(10)는 제어 기능을 위한 교호적인 회전을 수행할 수 있으며, 그에 반해 피동 기어(20)는 로킹 위치에서 로킹된다.

환형 단차부(30)가 피동 기어 치형부(22)의 끝에서 두 번째 치부(24)의 이뿌리 치면(25)에 인접하면, 로킹 위치로부터 출발 위치로 피동 기어(20)의 역회전은 방지된다. 이와 반대로, 피동 기어 치형부(22)의 마지막 치부(26)는, 끝에서 두 번째 치부(24)보다 축 방향으로 더 협폭으로 형성되며, 그럼으로써 환형 단차부(30)는 로킹 위치에서 마지막 치부(26)의 뒤쪽의 자유 공간 내에 수용될 수 있게 된다. 그에 따라, 마지막 치부(26)의 뒤쪽에는 오목한 함몰부의 바닥부가 위치되며, 상기 함몰부 내로는 로킹 위치에서 환형 단차부(30)가 맞물린다. 이 경우, 피동 기어 치형부(22)의 마지막 치부(26)는 축 방향에서 로킹 러그의 출발 섹션 옆에 위치한다.

구동 기어(10)가 제어 영역으로부터 반시계 방향으로 회전되어 다시 도 1b에 도시된 전이 위치에 도달한다면, 치합이 다시 이루어지고, 피동 기어(20)는 도 1a의 출발 위치로 역회전될 수 있다.

그에 따라, 추가 구조부재들 없이 단지 하나의 기어 단만의 회전축들이 평행한 조건에서 기재한 순차적 맞물림이 실현될 수 있다.

도 2~도 4에는, 실질적으로 앞에서 설명한 조정 장치(100)에 상응하는 본 발명의 대안의 실시형태가 도시되어 있으며, 그에 따라 동일한 도면부호들이 이용된다. 도 2에는, 피동 기어(20)의 앞에서 설명한 제1 회전 위치가 도시되어 있고, 도 3에는 그 전이 위치가 도시되어 있으며, 도 4에는 로킹 위치가 도시되어 있다.

제2 실시형태에 따르는 조정 장치(200)는 (제1 실시형태와 동일한 방식으로) 제1 환형 단차부(30)와 함께 이 제1 환형 단차부(30)보다 더 작은 외경을 갖는 제2 환형 단차부(35)도 포함한다. 제2 환형 단차부(35)의 외주면(36)는 축 방향 및 반경 방향으로 오프셋되어 제1 환형 단차부(30)의 외주면(32)의 옆에 배치되고, 제2 환형 단차부의 지름은 실질적으로 구동 기어 치형부(12)의 이뿌리원 지름에 상응한다.

원주방향(U)으로 피동 기어 치형부(22)에 이어지는 로킹 돌출부(40)는 조정 장치(100)에서와 다르게 조정 장치(200)에서는 피동 기어 치형부(22)보다 반경 방향으로 더 멀리 돌출되며, 그럼으로써 로킹 돌출부는 전이 위치(도 3)에서 제2 환형 단차부(35)의 외주면(36)에 인접하게 된다. 도 4에 도시된 로킹 위치에서, 로킹 돌출부(40)의 오목하게 만곡된 외부 표면(42)은 제2 환형 단차부(35)의 볼록하게 만곡된 외주면(36)에 긴밀하게 인접하며, 그럼으로써 제2 환형 단차부(35)의 외주면(36)이 시계 방향으로 구동 기어(10)의 추가 회전 동안 로킹 돌출부(40)의 오목한 표면(42)을 따라서 미끄러진다면, 반시계 방향으로 피동 기어(20)의 추가 회전은 방지된다. 이 경우, 로킹 돌출부(40)의 오목한 표면(42)의 곡률 반경은 실질적으로 제2 환형 단차부(30)의 외주면(36)의 곡률 반경에 상응한다.

이와 동시에, 로킹 위치에서, 피동 기어 치형부(22)의 마지막 치부(26)의 이뿌리 치면은 제1 환형 단차부(30)에 인접한다. 한편으로 두 환형 단차부(30, 35)와 다른 한편으로는 함께 실질적으로 오목한 함몰부를 형성하는 마지막 치부(26) 및 로킹 돌출부(40)의 상호작용을 통해, 구동 기어(10)가 제어 영역에서 회전한다면, 피동 기어(20)는 로킹 위치에서 파지된다. 출발 위치(도 2)로 피동 기어(20)의 역회전은, 구동 기어(10)가 맨 먼저, 도 3에 도시된 전이 위치에 도달하고 치형부들(12, 22)이 다시 서로 맞물릴 때까지, 반시계 방향으로 회전됨으로써 수행된다. 이런 시점부터, 피동 기어(20)는 파지 위치에서 벗어나서 구동 기어(10)에 의해 출발 위치로 종동된다.

10: 구동 기어 12: 구동 기어 치형부
16: 구동 기어 치형부의 마지막 치부
20: 피동 기어 22: 피동 기어 치형부
24: 피동 기어 치형부의 끝에서 두 번째 치부
25: 이뿌리 치면
26: 피동 기어 치형부의 마지막 치부
30: (제1) 환형 단차부 32: (제1) 환형 단차부의 외주면
35: 제2 환형 단차부 36: 제2 환형 단차부의 외주면
40: 로킹 돌출부 42: 로킹 돌출부의 표면
50: 구동 기어 51: 피동 기어
52: 중간 기어 55, 56: 치형부
100: 조정 장치 200: 조정 장치
A: 구동 기어의 회전축 B: 피동 기어의 회전축
U: 원주방향
α: 구동 기어 치형부의 원주방향 각도 영역
β: 피동 기어 치형부의 원주방향 각도 영역

Claims

제1 회전축(A)에 대해 평행하게 또는 10°보다 작거나 같은 각도로 연장되는 제2 회전축(B)을 중심으로 회전될 수 있으면서 피동 기어 치형부(22)를 구비하며 제2 로터리 밸브와 단일 부재형으로 연결된 피동 기어(20)를 구동하기 위한 제1 회전축(A)을 중심으로 회전될 수 있으면서 구동 기어 치형부(12)를 구비하며 제1 로터리 밸브와 단일 부재형으로 구현된 구동 기어(10)를 포함하는 로터리 밸브용 조정 장치(100, 200)로서, 상기 치형부들(12, 22)은 원주방향(U)으로 각각 단지 부분 각도 영역에만 걸쳐서 연장되는 것인 조정 장치에 있어서, 상기 구동 기어(10)의 회전을 통해 상기 피동 기어(20)는 상기 치형부들(12, 22)이 직접적으로, 그리고 힘 전달을 위한 제2 기어 단의 중간 개재 없이 서로 맞물리는 제1 회전 위치로부터 상기 피동 기어(20)가 상기 구동 기어(10)의 추가 회전 동안 파지되는 로킹 위치로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동 기어 치형부(12)와 상기 피동기어 치형부(22) 중 어느 하나 또는 양자 모두는 10°와 180° 사이의 원주방향 각도 영역(α, β)에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피동 기어(20)는, 반경 방향에서 바깥쪽을 향해 돌출되는 로킹 러그의 형태로 원주방향(U)으로 상기 피동 기어 치형부(22)에 이어지는 로킹 돌출부(40)를 포함하며, 이 로킹 돌출부는 로킹 위치에서 구동 기어(10)에서의 인접을 통해 상기 피동 기어의 추가 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제3항에 있어서, 상기 로킹 돌출부(40)는 오목하게 만곡된 표면(42)을 포함하며, 이 표면의 곡률 반경은 구동 기어(10)의 외주면(32)의 곡률 반경에 상응하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제3항에 있어서, 상기 구동 기어(10)는 볼록하게 만곡된 외주면(32)을 구비하여 원주방향(U)으로 상기 구동 기어 치형부(12)에 이어지는 환형 단차부(30)를 포함하며, 이 환형 단차부의 지름은 상기 구동 기어 치형부(12)의 이뿌리원 지름보다 더 큰 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제5항에 있어서, 상기 환형 단차부(30)의 외경은 상기 구동 기어 치형부(12)의 이끝원 지름에 상응하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제5항에 있어서, 상기 환형 단차부(30)는 60°와 270° 사이의 원주방향 각도에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제5항에 있어서, 상기 환형 단차부(30)의 외주면(32)은 로킹 위치에서 제1 회전 위치로 향하는 방향으로 상기 피동 기어(20)의 역회전을 방지하기 위해 상기 피동 기어 치형부(22)의 치부들 중 하나의 치부에 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제8항에 있어서, 상기 환형 단차부(30)의 외주면(32)은 로킹 위치에서 원주방향(U)으로 상기 피동 기어(20)의 끝에서 두 번째 치부(24) 또는 마지막 치부(26)의 이뿌리 치면(25)에 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제5항에 있어서, 상기 피동 기어 치형부(20)의 치부들 중 적어도 하나의 치부는, 로킹 위치에서 상기 환형 단차부(30)의 수용을 위한 자유 공간을 제공하기 위해, 상기 치부(26)에 이웃한 치부(24)보다 축 방향으로 더 협폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제5항에 있어서, 로킹 위치에서, 상기 환형 단차부(30)의 외주면(32)은 한편으로 상기 피동 기어의 로킹 돌출부에 인접하고 그에 따라 상기 피동 기어의 추가 회전을 방지하며, 그리고 다른 한편으로는 상기 피동 기어 치형부의 치부의 이뿌리 치면에 인접하고 그에 따라 상기 피동 기어의 역회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제5항에 있어서, 상기 구동 기어(10)는 상기 피동 기어 치형부(22)에 원주방향(U)으로 이어지는 상기 로킹 돌출부(40)에서의 인접을 위해 원형으로 만곡된 외주면(36)을 구비한 제2 환형 단차부(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제12항에 있어서, 상기 환형 단차부(30)는 제1 환형 단차부(30)이고, 상기 제2 환형 단차부(35)의 지름은 상기 제1 환형 단차부(30)의 지름보다 더 작으며, 그리고 상기 로킹 돌출부(40)는 상기 피동 기어(20)로부터 상기 피동 기어 치형부(22)보다 반경 방향으로 더 멀리 돌출되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브용 조정 장치.
제1항 또는 제2항에 따르는 조정 장치(100, 200)를 포함하는 로터리 밸브 어셈블리에 있어서, 구동 기어(10)는 제1 횡단면 조정 부재와 연결되고 피동 기어(20)는 제2 횡단면 조정 부재와 연결되는, 조정 장치를 포함한 로터리 밸브 어셈블리.