KR20060070449A - 로킹 핀 제어부를 갖춘 원격 가변 캠샤프트 타이밍 제어밸브 - Google Patents

로킹 핀 제어부를 갖춘 원격 가변 캠샤프트 타이밍 제어밸브 Download PDF

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KR20060070449A
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프랭클린 알. 스미스
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보그워너 인크.
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Abstract

본 발명은 하우징, 로터, 로킹 핀, 스풀 밸브를 구비한 VCT 시스템에 관한 것이다. 스풀 밸브는 다수의 포트를 가진 보어에 활주식으로 위치된 스풀을 구비한다. 스풀은 포트를 차단하는 다수의 랜드들을 구비한다. 스풀이 전진 위치에 있을 때, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 포트들을 통해 지체 챔버로부터 전진 챔버로 이동된다. 스풀이 지체 위치에 있을 때, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 포트들을 통해 전진 챔버로부터 지체 챔버로 이동된다. 스풀이 영점 위치에 있을 때, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 소스로부터 전진 챔버와 지체 챔버로 이동된다. 스풀이 로킹 위치에 있을 때, 다수의 랜드들에 의해서 전진 챔버 또는 지체 챔버 중 어느 하나에 공급된 유체는 로킹 핀을 로킹 위치로 이동시킨다.
내연기관, 가변 캠샤프트 타이밍, 로킹 핀, 페이져, 스풀

Description

로킹 핀 제어부를 갖춘 원격 가변 캠샤프트 타이밍 제어 밸브{REMOTE VARIABLE CAMSHAFT TIMING CONTROL VALVE WITH LOCK PIN CONTROL}
도 1은 영점 위치에서의 페이져에 대한 개념도.
도 2는 지체 위치에서의 페이져에 대한 개념도.
도 3은 전진 위치에서의 페이져에 대한 개념도.
도 4는 최대 전진 멈춤 위치에서의 페이져에 대한 개념도.
도 5a는, 스풀 밸브 제어식 로크 특징부를 사용하는, 영점 위치에서의 종래의 캠 토크 구동식 페이져에 대한 개념도.
도 5b는 지체 위치와 로킹 위치에서의 종래의 캠 토크 구동식 페이져에 대한 개념도.
도 5c는 전진 위치에서의 종래의 캠 토크 구동식 페이져에 대한 개념도.
본 발명은 가변 캠 타이밍 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 로크 핀 제어부(lock pin control)를 구비한 가변 캠 타이밍 시스템의 원격 제어 밸브에 관한 것이다.
로킹 핀들은 하우징에 대한 로터의 위치를 로킹하기 위해 페이져(phaser)에 공통적으로 부가된다. 로킹 핀을 구비한 페이져의 일정한 예시들로서 미국특허 제 6,477,999호, 제 6,481,402호, 제 6,644,258호, 제 6,668,778호, 제 6,766,777호 그리고 제 6,772,721호가 있다.
미국특허 제 6,477,999호는 캠샤프트의 종방향 회전축으로부터 이격되고 이에 평행하게 연장된, 스프로켓(sprocket) 내의 통로를 공개한다. 핀은 이 통로 내에서 활주가능하고 스프링에 의해서 탄성적으로 압박된다. 페이져의 베인(vane)은 핀의 단부를 수용하기 위한 포켓(pocket)으로 플레이트(plate)를 지지한다. 충분한 유압이 제공된다면, 유압은 핀의 단부가 베인의 포켓과 결합하지 못하도록 유지할 것이고, 유압이 충분하지 않다면, 핀은 베인의 이동을 차단하면서 포켓과 결합하게 된다. 포켓은 가변 캠 타이밍 시스템에 사용되는 오일과 유체소통한다.
미국특허 제 6,481,402호는, 스풀(spool)이 영점(null position)에 있을 때 로터와 하우징이 핀에 의해서 서로에 대해 로킹되는 가변 캠 타이밍 시스템을 공개한다. 소스로부터의 가압된 유체는, 유체 라인으로부터 전진 챔버 또는 지체(retard) 챔버 중 어느 하나로의 로킹 핀 통로에 유체를 제공한다.
미국특허 제 6,644,258호는 로터에 대해 하우징을 로킹하는, 하우징 내의 핀을 공개한다. 로킹 핀을 로킹해제하는데 필요한 유압은 로킹해제 위치에 핀을 유지하는데 필요한 압력보다 더 높게 된다.
미국특허 제 6,668,778호는 가변 캠 타이밍 시스템의 차압 제어 시스템(differential pressure control system, DPCS)의 제어 회로와 유체소통된 로킹 핀 을 공개한다. 제어 압력이 50% 듀티 사이클(duty cycle)보다 작을 때, 제어 신호는 핀이 결합하도록 그리고 VCT가 기계적 정지부를 향해 이동하도록 명령한다. 회로의 제어 압력이 50% 듀티 사이클보다 더 클 때, 로킹 핀은 분리되고 베인은 기계적 정지부로부터 멀어지게 이동한다.
미국특허 제 6,766,777호는, 소스 오일 통로가 오일을 스풀 밸브와 로킹 핀에 제공하는 가변 캠 타이밍 시스템을 공개한다. 로킹 핀은 소스로부터 직접 공급된다. 오일 펌프가 작동될 때, 로킹 핀은 로킹해제된다. 스풀 위치는, 로킹 핀이 로킹되었는가 또는 로킹해제되었는가에는 관련이 없게 된다.
미국특허 제 6,772,721호는, 한 쌍의 숄더(shoulder)들을 가진 베인들을 포함하는 두 세트의 베인들을 가진 로터를 구비한 가변 캠 타이밍 시스템을 공개한다. 숄더들은 로킹 핀으로의 통로를 배치하고 또한 이를 차단한다. 전진, 지체 그리고 영점 위치에서, 로킹 핀은 로킹해제된다. 최대 전진 위치에서 로킹 핀은 로킹된다. 스풀이 그 기본 위치(default position)로부터 멀어지게 이동하도록 명령받을 때 로킹 핀은 가압된다.
미국특허 제 6,814,038호는, 로킹 핀을 능동적으로 제어하기 위해 VCT 메커니즘을 제어하는 동일한 스풀을 활용하는 가변 캠 타이밍 시스템을 공개한다. 스풀의 다중 랜드(land)들의 위치는, 로킹 핀 그리고, 페이져의 지체 챔버 또는 전진 챔버 중 어느 하나의 양자 모두에 소스 오일이 공급되는가에 직접적으로 영향을 미치게 된다.
도 5a 내지 5c는 종래기술의 캠 토크 구동식(cam-torque-actuated, CTA) 페 이져를 도시한다. 캠 토크 구동식 페이져에서, 밸브의 개폐력에 의해 발생된 캠샤프트에서의 토크 역전(torque reversal)으로 베인(6)이 이동된다. CTA 시스템에서 제어 밸브(4)는, 원하는 이동 방향에 따라 전진 챔버(8)로부터 지체 챔버(10)로 또는 그 역으로 유체의 유동을 허용함으로써 페이져에서 베인들(6)이 이동하게 한다. 양성 캠 토셔널(positive cam torsional)은 페이져를 지체시키는데 사용되고 음성 캠 토셔널(negative cam torsional)은 페이져를 전진시키는데 사용된다. 캠 토크 구동식 페이져의 작동 동안에, 스풀 밸브(4)는 전진 챔버(8)와 지체 챔버(10) 모두를 동시에 가압하고, 스풀 밸브(4)로부터 이들 챔버들(8, 10)로 그리고 이 스풀 밸브(4)로 오일을 순환시킨다. 양 챔버들(8, 10)은 캠 토크 구동식 페이져에서 동시에 가압되기 때문에 그리고 압력은 절대 0으로 감소될 수 없기 때문에, 로킹 핀은 챔버로부터 직접적으로 부가될 수는 없다.
특히, 도 5a에 도시된 바와 같이 영점 위치에서, 스풀 랜드들(9a, 9b)은 라인들(12, 13)을 차단하고, 베인(6)은 제 위치로 로킹된다. 부가적인 유체가 누설로 인한 손실을 보상하기 위해 페이져에 제공된다. 이 위치에서, 보어(bore;52) 내의 로킹 핀은 로킹해제 위치에 있게 된다. 유체는 라인(50, 54)에 의해서 소스로부터 로킹 핀에 공급된다. 소스로부터의 유체의 압력은 로킹 핀(24) 상의 편향 스프링(23)에 의해서 가해진 힘보다 더 크게 된다. 로킹 핀(24)은 스풀 랜드(9b)에 의해서 유출되는 것이 방지된다. 게다가, 특정한 엔진들의 경우에, 캠 토크 에너지는 고속으로 발산되고, CTA 유압 회로의 특성에 의해서 베인의 양 측면에 동일한 소스 압력이 가해지기 때문에, CTA VCT는 캠 토크 에너지 없이는 이동할 수 없어서, VCT 는 이동하지 않게 된다.
페이져를 지체시키기 위해, 도 5b에 도시된 바와 같이, 공급원으로부터의 작동 유체(hydraulic fluid)는 라인(18)으로 진입하고 체크 밸브(19)를 통과해서 스풀 밸브(4)로 이동한다. 스풀 밸브(4)는 내부에 설치되고, 랜드들(9a, 9b, 9c)과 편향 스프링(5)으로 스풀(9)을 수용하기 위한 슬리브(sleeve;17)를 포함한다. ECU에 의해서 제어되는, 가변력 솔레노이드(variable force solenoid, VFS) 또는 액추에이터(actuator;3)는 슬리브(17) 내에서 스풀(9)을 이동시킨다. 스풀은 스프링(5)에 의해 좌측으로 이동되고, 스풀 랜드(9b)는 라인(13)을 차단하고 배출 라인(exhaust line;21)을 부분적으로 개방하며, 한편 스풀 랜드(9c)는 라인(54)과 소스 유체를 라인(50)과 로킹 핀(24)에 대해서 차단한다. 소스 유체의 압력 없이, 편향 스프링(23)은 로킹 핀(24)을 로킹 위치로 이동하도록 압박한다. 로킹 핀과 함께 보어(52)에 존재하는 유체의 전부 또는 일부가 라인(21)으로 배출된다. 라인(12, 16)은 개방된다. 스풀(9)로부터, 유체는 개방 체크 밸브(15)를 통해 라인(13)으로 진입하여 지체 챔버(10)에 이르게 된다. 동시에 유체는 라인(12)을 통해 전진 챔버(8)를 빠져나가고, 랜드들(9a, 9b) 사이의 스풀을 통해 이동하며 라인(16)으로 복귀하고, 이 라인(10)은 유체를 지체 챔버(10)로 공급하는 라인(13)으로 공급하게 된다.
페이져를 전진시키기 위해, 도 5c에 도시된 바와 같이, 스풀은 VFS(3)에 의해서 우측으로 이동되어서, 스풀 랜드(9a, 9b)는 라인(13, 16) 또는 배출 라인들을 차단하지 않게 되고, 스풀 랜드(9b)는 라인(12)으로부터의 유체의 출구를 차단하게 된다. 지체 챔버(10)로부터의 유체는 라인(13)을 통해 챔버를 빠져나가고, 이는 유체를 랜드들(9a, 9b) 사이의 스풀을 통해 전송한다. 그후에 유체는 라인(16)으로 진입하여 개방 체크 밸브(14)를 통해 라인(12)과 전진 챔버(8)로 이동한다. 부가적인 유체가 공급부에 의해 라인(18)과 체크 밸브(19)를 통해 스풀 밸브(4)로 공급된다. 이 위치에서, 로킹 핀(24)은 로킹해제된 위치에 있게 된다. 소스 유체와 압력이 라인들(50, 54)에 의해 로킹 핀(24)의 보어(52)에 제공된다. 소스로부터의 유체의 압력은 로킹 핀(24) 상의 편향 스프링에 의해 가해지는 힘보다 더 크게 된다. 로킹 핀(24)은 스풀 랜드(9b)에 의해서 배출되는 것이 방지된다.
VCT 시스템은 하우징, 로터, 로킹 핀 그리고 스풀 밸브를 구비한다. 스풀 밸브는 다수의 포트들과 함께 보어에 활주식으로 위치된 스풀을 구비한다. 스풀은 포트들을 차단하는 다수의 랜드들을 구비한다. 스풀이 전진 위치에 있을 때, 다수의 랜드들은 유체를 포트들을 통해 지체 챔버로부터 전진 챔버에 이르도록 한다. 스풀이 지체 위치에 있을 때, 다수의 랜드들은 유체를 포트들을 통해 전진 챔버로부터 지체 챔버에 이르도록 한다. 스풀이 영점에 있을 때, 다수의 랜드들은 유체를 소스로부터 전진 챔버와 지체 챔버에 이르도록 한다. 스풀이 로킹 위치에 있을 때, 다수의 랜드들은 전진 챔버와 지체 챔버 중 하나에 공급된 유체가 로킹 핀을 로킹 위치로 이동시키도록 한다. 본 발명은, 로킹 핀에 대해서 별도의 유압 제어 라인을 부가할 필요없이 로킹 핀의 능동 스위칭을 가능하게 한다는 점에서 캠 토크 구동식 VCT에 대해서 특히 중요성을 갖는다.
내연기관은 개선된 엔진 성능과 배기가스 감소를 위해 캠샤프트와 크랭크샤프트 사이의 각도를 변화시기기 위한 다양한 메커니즘을 사용해 왔다. 이들 가변 캠샤프트 타이밍(VCT) 메커니즘 중 다수는 엔진 캠샤프트(또는 다중 캠샤프트 엔진에서 캠샤프트들) 상에서 하나 이상의 "베인 페이져"를 사용한다. 대부분의 경우에, 페이져들은 하나 이상의 베인을 갖는 로터를 구비하고, 이는 캠샤프트의 단부에 설치되고, 베인이 설치되는 베인 챔버와 함께 하우징에 의해서 둘러싸이게 된다. 베인들을 하우징에 설치하는 것도 가능하고, 로터 내에 챔버를 두는 것도 가능하다. 하우징의 외주는, 보통 캠샤프트로부터 또는 가능하게는 다중 캠 엔진에서 다른 캠샤프트로부터 체인, 벨트 또는 기어를 통해 구동력을 수용하기 위한 스프로켓, 풀리(pulley) 또는 기어를 형성한다.
도 1은 영점 위치에서 본 발명의 페이져에 대한 개념도를 도시한다. 작동 유체는 라인(136)과 공급 포트(136a)를 통해 슬리브(130)로 진입한다. 슬리브(130)는 페이져로부터 멀리 떨어져 위치되고, 개방 외단부, 내부면 그리고 편향 스프링(132)을 수용하기 위한 내단부를 구비한다. 슬리브(130)는 활주식으로 스풀(109)과 그 랜드들(109a, 109b, 109c, 109d, 109e)을 수용하고, 이들은 서로에 대해서 제 1 홈, 제 2 홈, 제 3 홈 그리고 제 4 홈에 의해서 분리된다. 스풀(109)은 멀리 떨어져 위치된 액추에이터(138)에 의해서 스프링(132)에 대해 편향된다. 포트들(110a, 118a, 112a, 116a, 134a)은 슬리브(130)의 길이방향을 따라 배열되어서, 각각 전진 라인(110), 지체 체크 밸브 라인(118), 전진 체크 밸브 라인(112), 지체 라인(116) 그리고 배출 포트 라인(134)에 이르게 된다. 포트들은 개방 외단부로부터, 스프링(132)을 수용하는 내단부까지 다음과 같은 순서로 배열된다; 전진 챔버(102)에 이르게 되는 전진 라인(110, 108)과 유체소통하는 전진 포트(110a); 라인(114), 지체 챔버(104)에 이르게 되는 지체 체크 밸브 라인(118) 그리고 로킹 핀(120)과 유체소통하는 지체 체크 밸브 포트(118a); 라인(108)과 전진 챔버(102)에 이르게 되는 전진 체크 밸브 라인(112)과 유체소통하는 전진 체크 밸브 포트(112a); 지체 챔버(104)에 이르게 되는 로킹 핀(120)과 라인(114), 그리고 지체 체크 밸브 라인(118)과 유체소통하는 지체 포트(116a); 배출 라인(134)과 유체소통하는 배출 포트(134a). 상기 슬리브(130)의 대향 내부면 상에서, 공급 포트(136a)와 공급 라인(136)이 존재한다.
스풀(109)이 영점 위치에 존재하는 상태에서, 공급 라인(136)과 포트(136a)로부터의 유체는 원격 설치된 슬리브(130)로 진입하고, 전진 챔버(102), 지체 챔버(104) 그리고 로킹 핀(120)을 채우게 된다. 이 위치에서, 챔버들(102, 104)에 공급된 유체는 베인(106)의 위치를 유지시킨다.
유체가 전진 챔버(102)에 이르게 되도록, 유체는 스풀(109)의 공급 포트(136a)로부터, 체크 밸브(128)를 포함하는 전진 체크 밸브(112)의 전진 체크 밸브 포트(112a)를 통과해서 라인(108)으로 이동한다. 체크 밸브(128)에 의해서 유체는 전진 체크 밸브 포트(112a)를 통해서 라인(108)으로만 이동하게 된다.
유체가 지체 챔버(104)에 이르게 되도록, 유체는 스풀(109)의 공급 포트(136a)로부터, 체크 밸브(126)를 포함하는 지체 체크 밸브(128)의 지체 체크 밸브 포트(118a)를 통과해서 지체 라인(116, 114)으로 이동한다. 체크 밸브(126)에 의해서 유체는 지체 체크 밸브 포트(118a)로부터 라인들(114)과 지체 라인(116)으로만 이동하게 된다. 유압이 로킹 핀(120)을 유지시키거나 로킹해제시키기 위해 지체 포트(116a)와 지체 라인(116)에 의해서 하우징의 보어(123)에서 로킹 핀(120)에 가해진다. 공급된 유체의 압력은 로킹 핀(120)의 보어(123)에 있는 편향 스프링(121)에 의해서 가해진 힘보다 더 크게 되어서, 핀(124)은 하우징에 대해서 로터를 로킹해제시키거나 그 반대가 된다. 로킹 핀(120)의 편향 스프링(121)은, 유체가 지체 챔버(104)를 빠져나가는 경우에도 소스 압력이 핀이 로킹되지 않도록 또는 로킹을 유지하도록 설계된다. 스풀 랜드들(109a, 109e)은 전진 라인(110)의 전진 포트(110a)와 배출 라인(134)의 배출 포트(134a) 각각을 차단한다.
스프링(132)의 힘이 액추에이터(138)의 힘보다 더 클 때, 스풀(109)은 도 2에 도시된 바와 같이 좌측으로 지체 위치로 이동된다. 지체 위치에서, 유체는 전진 챔버(102)로부터 유출되어 라인(108)을 통해서 전진 라인(110)과 전진 포트(110a)로 그리고 전진 체크 밸브(112)에 이르게 된다. 유체는 체크 밸브(128)에 의해서 전진 체크 밸브 라인(112)으로부터 유출되어 포트(112a)에 이르게 되는 것이 방지된다. 일부 유체가 전진 체크 밸브 포트(112a)를 통과하게 된다면, 유체는 스풀 랜드들(109c, 109d)에 의해서 페이져의 다른 부위로 순환하는 것이 차단된다. 전진 라인 포트(110a)로부터의 유체는 라인(114)과 다른 라인(116)으로의 체크 밸브(126)를 통해 지체 체크 밸브 라인(118)으로의 지체 체크 밸브 포트(118a)로 유동한다. 라인(114)으로부터 유체는 지체 챔버(104)로 진입하고, 베인(106)을 도시된 바와 같이 좌측으로 이동시킨다. 지체 라인(116)으로 진입한 유체는 핀을 스프링(121)의 힘에 대해서 편향시켜서, 로킹 핀(120)을 로킹해제 위치에 유지시킨다. 유체는 스풀 랜드들(109d, 109e)에 의해서 페이져의 다른 부위로 순환하는 것이 방지된다. 또한 스풀 랜드(109c)는 공급 유체가 전진 체크 밸브 포트(112a)로 진입하는 것을 차단한다. 또한 스풀 랜드(109d)는 공급 유체가 지체 포트(116a)로 진입하는 것을 차단하고, 스풀 랜드(109e)는 페이져 내의 일부 유체가 배출 포트(134a)와 배출 포트 라인(134)으로 배출되는 것을 차단한다.
액추에이터(138)의 힘이 스프링(132)의 힘보다 더 클 때, 스풀(109)은 도 3에 도시된 바와 같이 우측, 전진 위치로 이동된다. 전진 위치에서, 유체는 지체 챔버(104)로부터 유출되어 라인(114)을 통해 지체 라인(116), 지체 포트(116a) 그리고 지체 체크 밸브 라인(118)으로 진행한다. 유체가 지체 챔버로부터 유출되어 지체 라인(116)과 지체 포트(116a)를 통해 전진 체크 밸브 라인(112)으로 진행한다고 할지라도, 로킹 핀(120)은 소스 압력에 의해 로킹해제를 유지하기에 충분한 양으로 여전히 가압된다. 유체는 지체 체크 밸브 라인(118)으로부터 유출되어 체크 밸브(126)에 의해서 포트(118a)로 진행하는 것이 방지된다. 일부 유체가 지체 체크 밸브 포트(118a)를 통과하게 된다면, 유체는 스풀 랜드들(109a, 109b)에 의해서 페이져의 다른 부위로 순환하는 것이 차단된다. 지체 라인 포트(116a)로부터의 유체는 라인(108)과 전진 라인(110)으로의 체크 밸브(128)를 통해 전진 체크 밸브 라인(112)으로의 전진 체크 밸브 포트(112a)로 유동한다. 라인(108)으로부터, 유체는 전진 챔버(102)로 진입하여, 베인(106)을 도시된 바와 같이 우측으로 이동시킨다. 전진 라인(110)으로 진입한 유체는 스풀 랜드(109a)에 의해서 스풀 밸브를 통과해서 페이져의 다른 부위로 순환하는 것이 방지된다. 또한 스풀 랜드(109a)는 공급 유체가 전진 라인(110)으로 진입하는 것을 차단한다. 스풀 랜드들(109a, 109b)은 공급 유체가 지체 체크 밸브 라인(118)과 포트(118a)로 진입하는 것을 차단한다. 스풀 랜드(109e)는 페이져 내의 일부 유체가 배출 포트(134a)와 배출 포트 라인(134)으로 유출되는 것을 차단한다.
도 4는 완전 전진 멈춤 위치(full advance stop position)에서의 페이져를 도시한다. 이러한 위치에서, 스풀(109)은 슬리브에 의해서 허용되는 한도까지 우측으로 이동된다. 스풀 랜드(109a)는 일부 유체가 전진 라인(110)으로부터 유출되어 페이져의 다른 부위로 순환하는 것을 방지하고, 또한 스풀 랜드(109a)는 일부 공급 유체가 전진 라인(110)으로 진입하는 것을 차단한다. 스풀 랜드들(109a, 109b)은 공급 유체가 지체 체크 밸브 라인(118)으로 진입하는 것을 방지한다. 스풀 랜드들(109b, 109c)은 공급 유체 외의 다른 유체가 전진 체크 밸브 라인(112)과 포트(112a)로 진입하는 것을 방지한다.
지체 챔버(104)로부터의 유체는 라인(114), 지체 라인(116) 그리고 지체 체크 밸브 라인(118)으로 유출된다. 체크 밸브(126)는 지체 챔버로부터의 유체가 라인으로부터 스풀 밸브로 유출되는 것을 방지한다. 지체 라인에서의 유체는 지체 포트(116a)를 통해서 유출되고, 배출 포트(134a)로부터 배출 포트 라인으로 이동한다. 지체 챔버로부터의 모든 유체는 배출 포트 라인(134)과 배출 포트(134a)로 배출된다. 모든 유체가 지체 챔버(104)로부터 배출되고 전진 챔버(102)로 재순환되지 않기 때문에, 지체 챔버(104)에서의 압력은 0으로 하강하고, 스프링(121)의 힘은 핀(124)을 편향시켜서 로킹 위치로 이동시키기에 충분히 크게 되어서, 로터를 하우징에 대해서 로킹하게 된다. 전진 챔버(102)는, 챔버들 중의 하나가, 본 경우에는 지체 챔버(104)가 배출되기 때문에 유압 실행(oil pressure actuated; OPA) 또는 토션 보조(torsion asist; TA) 페이져와 유사하게, 공급원(136)으로부터 체크 밸브(128)를 가진 전진 체크 밸브 라인(112)을 통해 라인(108)으로, 도면에 도시된 위치로 베인(106)을 이동시키면서, 유체로 충전되고, 소스 유체는 챔버(104)를 재충전시키지 않도록 그리고 전진 챔버(102)를 가압하지 않도록 방지된다. 따라서, 압력은 VCT를 멈춤부로 밀어내도록 하는데 사용될 수 있고, 로킹 핀(124)을 로킹 위치로 이동시키게 한다.
전진 챔버(102) 또는 지체 챔버(104) 중 어느 하나는 배출될 수 있고 로킹 핀(120)을 제어할 수 있다. 게다가, 보어 하우징(123)과 로킹 핀(120)은 하우징 또는 로터에 존재할 수 있다. 보어 또는 슬리브의 길이에 따른 포트들의 분배와 순서는 도면에 도시된 것에 제한되지 않는다.
액추에이터(138)는 가변력 솔레노이드, 수압 솔레노이드 또는 차압 제어 시스템(DPCS)이 될 수 있다.
또한 슬리브(130)와 스풀 밸브(109)는 로터의 보어에서 중앙에 설치될 수 있다.
따라서, 본원에 기술된 본 발명의 실시예들은 단지 본 발명의 원리에 대한 응용에 대한 예시에 지나지 않는다는 것이 이해될 것이다. 도시된 실시예에들의 세 부 사항에 대한 참조는 청구항들의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니며, 이들 청구항 자체는 본 발명에 본질적인 것으로 간주되는 특징들을 기술할 것이다.
본 발명에 따라, 캠 토크 구동식 VCT에 있어서 로킹 핀에 대해서 별도의 유압 제어 라인을 부가할 필요없이 로킹 핀의 능동 스위칭이 가능하게 된다.

Claims (19)

  1. 내연기관용 가변 캠 타이밍 시스템에 있어서,
    구동력을 수용하기 위한 외부 외주를 갖춘 하우징과;
    하우징 내에 동축적으로 위치되는 캠샤프트에 연결하기 위한 로터와;
    보어 내에서 방수식으로 설치하기에 적합한 직경을 갖는 본체와, 로터 또는 하우징 중 다른 하나에서의 리세스에 설치하기에 접합한 부위를 가진 내단부를 포함하고, 로터 또는 하우징 중 어느 하나에서의 보어에 활주식으로 배치되는 로킹 핀과;
    다수의 포트들과 함께 보어에서 활주식으로 위치되는 스풀을 포함하는 스풀 밸브를 포함하며,
    상기 하우징과 로터는 하우징 내에서 챔버를 전진 챔버와 지체 챔버와 분할하는 최소한 하나의 베인을 한정하며, 이 베인은 하우징과 로터의 상대적 각위치를 변동시키기 위해 회전할 수 있고,
    상기 로킹 핀은 보어 내에서 로킹 위치로부터 로킹해제 위치로 이동할 수 있고, 로킹 핀은 전진 챔버 또는 지체 챔버 중 어느 하나로부터 공급된 압력에 의해서 해제되고,
    상기 스풀은 포트들을 차단하는 다수의 랜드들을 포함하고,
    지체 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 포트들을 통과해서 전진 챔버로부터 지체 챔버로 이동되고,
    전진 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 포트들을 통과해서 지체 챔버로부터 전진 챔버로 이동되고,
    영점 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 소스로부터 전진 챔버와 지체 챔버로 이동되며,
    로킹 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서, 전진 챔버 또는 지체 챔버 중 어느 하나에 공급된 유체는 로킹 핀을 로킹 위치로 이동시키고, 전진 챔버 또는 지체 챔버 중 다른 챔버로부터의 유체는 배출되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 소스로부터 스풀 밸브로 연장되는 공급 라인을 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공급 라인은 체크 밸브를 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보어는 로터에 위치되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보어는 엔진에 위치되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    다수의 포트들은 전진 포트, 전진 체크 밸브 포트, 지체 포트, 지체 체크 밸브 포트 그리고 배출 포트를 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    전진 체크 밸브 포트로부터 전진 챔버로 그리고 지체 체크 밸브 포트로부터 지체 챔버로의 통로를 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 통로는 체크 밸브들을 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  9. 적어도 하나의 캠샤프트를 갖는, 내연기관용 가변 캠 타이밍 시스템에 있어서,
    구동력을 수용하기 위한 외부 외주를 갖춘 하우징과;
    하우징 내에 동축적으로 위치되는 캠샤프트로의 연결을 위한 로터와;
    보어 내에서 방수식으로 설치하기에 적합한 직경을 갖는 본체와, 로터 또는 하우징 중 다른 하나에서의 리세스에 설치하기에 접합한 부위를 가진 내단부를 포함하고, 로터 또는 하우징 중 어느 하나에서의 보어에 활주식으로 배치되는 로킹 핀과;
    개방 외단부와 내부면 그리고 내단부를 포함하는 보어를 따라 활주식으로 위 치되고 보어를 따라 배열되는 스풀과, 전진 챔버와 유체소통하는 전진 포트와, 지체 챔버와 유체소통하는 지체 체크 밸브 포트와, 공급 포트와 전진 챔버와 유체소통하는 전진 체크 밸브 포트와, 지체 챔버 그리고 로킹 핀과 유체소통하는 지체 포트와, 배출 포트를 포함하는 스풀 밸브와;
    외단부로부터 내단부까지 순서대로, 제 1 랜드, 제 1 홈, 제 2 랜드, 제 2 홈, 제 3 랜드, 제 3 홈, 제 4 랜드, 제 4 홈 그리고 제 5 홈을 포함하는 스풀을 포함하고,
    상기 하우징과 로터는 하우징 내에서 챔버를 전진 챔버와 지체 챔버와 분할하는 최소한 하나의 베인을 한정하며, 이 베인은 하우징과 로터의 상대적 각위치를 변동시키기 위해 회전할 수 있고,
    상기 로킹 핀은 보어 내에서 로킹 위치로부터 로킹해제 위치로 이동가능한 최소한 하나의 캠샤프트를 구비하고,
    스풀이 보어의 단부에 가장 근접한 지체 위치에 있을 때, 전진 포트는 전진 챔버와 지체 체크 밸브 포트와 유체소통하고, 지체 체크 밸브 포트는 공급부, 전진 포트, 지체 챔버 그리고 로킹 핀과 유체소통하여서, 로킹 핀은 로킹해제 위치에 있게 되고, 전진 체크 밸브 포트는 제 3과 제 4 스풀 랜드에 의해서 차단되며, 지체 포트는 제 4와 제 5 랜드에 의해서 차단되고, 배출 포트는 제 5 랜드에 의해서 차단되고,
    스풀이 영점 위치에 있을 때, 전진 포트는 제 1 랜드에 의해서 차단되고, 지체 체크 밸브는 공급부, 지체 챔버, 전진 체크 밸브 포트, 지체 포트, 로킹 핀고 유체소통하여서, 로킹 핀은 로킹해제 위치에 있게 되고, 전진 체크 밸브 포트는 공급부, 지체 체크 밸브 포트, 전진 챔버, 지체 포트와 유체소통하게 되며, 지체 포트는 공급부, 지체 체크 밸브 포트, 전진 체크 밸브 포트 그리고 로킹 핀과 유체소통하고, 배출 포트는 제 5 스풀 랜드에 의해서 차단되고,
    스풀이 전진 위치에 있을 때, 전진 포트는 제 1 스풀 랜드에 의해서 차단되고, 지체 체크 밸브 포트는 제 1과 제 2 스풀 랜드에 의해서 차단되며, 전진 체크 밸브 포트는 전진 챔버, 공급부, 지체 포트와 유체소통하고, 지체 포트는 지체 챔버, 전진 체크 밸브 포트 그리고 로킹 핀과 유체소통하여서, 로킹 핀은 로킹해제 위치에 있게 되고, 배출 포트는 제 5 랜드에 의해서 차단되고,
    스풀이 가장 내측의 전진 위치에 있을 때, 전진 포트는 제 1 랜드에 의해서 차단되고, 지체 체크 밸브 포트는 제 1 및 제 2 랜드에 의해서 차단되며, 전진 체크 밸브 포트는 전진 챔버 그리고 공급부와 유체소통하고, 지체 포트는 지체 챔버, 배출부, 로킹 핀과 유체소통하여서, 로킹 핀은 로킹된 위치에 있게 되고, 배출 포트는 지체 포트와 유체소통하게 되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    소스 및 공급 포트와 유체소통하는 공급 라인과;
    전진 포트와 전진 챔버 사이에서 연장된 전진 라인과;
    지체 포트, 지체 챔버 그리고 로킹 핀 사이에서 연장된 지체 라인과;
    전진 체크 밸브 포트와 전진 챔버로의 전진 라인 사이에서 연장된 전진 밸브 와;
    지체 챔버로의 지체 라인에 대한 지체 체크 밸브 포트와 로킹 핀 사이에서 연장된 지체 체크 밸브 라인과;
    배출 포트로부터 기름통(sump)으로 연장된 배출 라인을 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전진 밸브 라인과 지체 체크 밸브 라인은 체크 밸브들을 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  12. 내연기관용 가변 캠 타이밍 시스템에 있어서,
    구동력을 수용하기 위한 외부 외주를 갖춘 하우징과;
    하우징 내에 동축적으로 위치되는 캠샤프트로의 연결을 위한 로터와;
    로터 또는 하우징 중 어느 하나에서의 보어에 활주식으로 설치되고, 보어 내에서 방수식으로 설치하기에 적합한 직경을 갖는 본체와, 로터 또는 하우징 중 다른 하나에서의 리세스에 설치하기에 접합한 부위를 가진 내단부를 포함하는 로킹 핀과;
    다수의 포트들과 함께 보어에서 활주식으로 위치되는 스풀을 포함하는 스풀 밸브를 포함하며,
    상기 하우징과 로터는 하우징 내에서 챔버를 전진 챔버와 지체 챔버와 분할 하는 최소한 하나의 베인을 한정하며, 이 베인은 하우징과 로터의 상대적 각위치를 변동시키기 위해 회전할 수 있고,
    상기 로킹 핀은 보어 내에서 로킹 위치로부터 로킹해제 위치로 이동할 수 있고, 로킹 핀은 전진 챔버로부터 공급된 압력에 의해서 해제되고,
    상기 스풀은 포트들을 차단하는 다수의 랜드들을 포함하고,
    지체 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 포트를 통해서 전진 챔버로부터 지체 챔버로 이동되고,
    전진 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 포트들을 통해 지체 챔버로부터 전진 챔버로 이동되고,
    영점 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서 유체는 소스로부터 전진 챔버와 지체 챔버로 이동되며,
    로킹 위치에서, 다수의 랜드들에 의해서, 전진 챔버로 공급된 유체는 로킹 핀을 로킹 위치로 이동시키고, 지체 챔버로부터의 유체는 배출되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    소스로부터 스풀 밸브로 연장된 공급 라인을 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공급 라인은 체크 밸브를 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 보어는 로터에 위치되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 보어는 엔진에 위치되는 가변 캠 타이밍 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 다수의 포드들은 전진 포트, 전진 체크 밸브 포트, 지체 포트, 지체 체크 밸브 포트 그리고 배출 포트를 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 전진 체크 밸브 포트로부터 전진 챔버와, 지체 챔버로의 지체 체크 밸브 포트에 이르는 통로를 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 통로는 체크 밸브들을 추가로 포함하는 가변 캠 타이밍 시스템.
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