KR20070118180A

KR20070118180A - 캠샤프트 조절 장치

Info

Publication number: KR20070118180A
Application number: KR1020077025530A
Authority: KR
Inventors: 토마스 클라이버; 볼프람 크루회퍼
Original assignee: 쉐플러 카게
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-12-13
Also published as: US7578274B2; JP4982681B2; DE102005020529A1; DE502006008910D1; US20080190388A1; EP1880086B1; KR100940476B1; JP2008540893A; WO2006117049A1; EP1880086A1

Abstract

본 발명은 내연기관을 위한 캠샤프트 조절 장치 (1) 의 록킹 유닛에 관한 것으로서, 상기 록킹 유닛에서 록킹핀 (19) 은 캠샤프트 조절 장치 (1) 의 입력요소와 출력요소 사이의 형상 끼워맞춤식 연결을 만들어낸다. 본 발명에 따르면 입력요소 및/또는 출력요소는 플라스틱 부품을 수단으로 형성된다. 상기 플라스틱 부품 안으로 인서트 (26) 가 삽입되며, 상기 인서트에 록킹핀 (19) 이 기대고, 상기 인서트는 내부윤곽 또는 외부윤곽의 영역에서 상기 플라스틱 부품에 대해 지지된다. 상기 윤곽들의 면적이 넓은 지지에 의해, 나타나는 높은 하중에도 불구하고 플라스틱이 재료로 사용될 수 있으며, 이때 본 발명에 따르면 상기 플라스틱 부품 안으로의 좋은 힘도입이 특히 주목된다.

캠샤프트

Description

캠샤프트 조절 장치{CAMSHAFT ADJUSTER}

본 발명은 내연기관용 캠샤프트 조절 장치에 관한 것이다. 이와 같은 캠샤프트 조절 장치는, 체인 또는 벨트와 같은 트랙션 수단을 통해 내연기관의 크랭크샤프트와 구동연결되어 있는 구동휠과 같은 입력요소 (input element) 와 캠샤프트를 구동하는 출력요소 (output element) 사이의 상대적인 각도 위치를 조절하기 위해 사용된다. 이로 인해, 예컨대 배출값, 연료소모, 성능 프로파일의 개선을 위해 내연기관의 밸브 운동의 제어 시간이 변화될 수 있다. 이와 같은 캠샤프트 조절 장치는 록킹 요소 (locking element) 를 갖는 록킹 유닛 (locking unit) 을 구비하며, 상기 록킹 요소는 록킹하는 작동위치에서 입력요소와 출력요소 사이의 형상 끼워맞춤식 연결을 만들어낸다. 이로 인해, 내연기관의 부분 작동 영역들에서는 예컨대 내연기관의 스타트 동안 또는 유압식 압력강하 또는 일정한 성능 요구 동안 캠샤프트 조절 장치의 조정 각도가 확정될 수 있다.

하지만, 예컨대, 모터 정지 시간으로 인해 캠샤프트 조절 장치가 더 이상 완전히 오일로 채워지지 않을 수 있다. 내연기관의 재스타트 후, 조절 장치가 다시 완전히 오일로 채워질 때까지 경우에 따라서는 몇 초가 걸린다. 이 과도시간에서 록킹 유닛 없이는 크랭크샤프트와 캠샤프트 사이의 위상 관계의 제어 문제가 생길 수 있다. 이는 나빠진 배기가스값 및/또는 성능값을 야기할 수 있으 며, 수명 및 소음 현상에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.

문헌 DE 197 55 497 A1 으로부터 베인 타입 (vane-type) 제조방식의 캠샤프트 조절 장치가 공지되어 있으며, 상기 캠샤프트 조절 장치에서 입력요소는 구동휠과 단단히 연결되는 반면, 출력요소는 캠샤프트와 단단히 연결된다. 출력요소는 피스톤을 지니며, 상기 피스톤은 한쪽에서는 스프링의 작용을 받고, 반대 방향에서는 유압식으로 가압된다. 스프링에 의해 미리 주어진 역치하에서 유압 압력의 강하시 스프링은 피스톤을 입력요소의 방향으로 움직이며, 따라서 피스톤은 돌출부와 함께 원주방향으로 형상 끼워맞춤으로 입력요소의 부합하는 오목부로 들어가고, 이로 인해 록킹 효과가 달성된다. 여기에서 조정 운동은 캠샤프트 조절 장치의 축방향으로 향한다.

문헌 DE 199 83 890 T1 으로부터 억류 메카니즘이 공지되어 있으며, 상기 억류 메카니즘을 수단으로 입력요소에 대해 상대적으로 출력요소의 회전운동이 제한될 수 있다. 상기 억류 메카니즘에서 차단 요소의 방사상 운동이 행해진다.

문헌 DE 197 24 989 A1 으로부터 캠샤프트 조절 장치의 제조방식이 공지되어 있으며, 상기 제조방식에서 입력요소는 비스듬한 외부 톱니를 구비하고 출력요소는 비스듬한 내부 톱니를 구비하며, 유압식 가압에 따라 축방향으로 이동할 수 있는 조정 요소는 조정 운동을 발생시키기 위해 상기 언급된 비스듬한 양 톱니들과 맞물린다. 출력요소는 축방향으로 이동 가능하며 스프링 하중을 받은 유압 피스톤을 지니며, 상기 유압 피스톤은 정면 톱니를 구비하고, 상기 정면 톱니는 록킹하는 작동위치에서 축방향에서 출력요소의 부합하는 톱니 안으로 삽입된다.

문헌 DE 195 41 769 의 대안적인 실시형태에서, 억류는 구동휠과 캠샤프트 사이에서 행해지는 것이 아니라, 오히려 이 경우에는 발명의 의미에서 출력요소를 형성하는 이미 언급된 조정 요소와, 구동휠과 회전고정적으로 연결된 입력요소 사이에서 행해진다. 이 억류에서 조정 요소는 방사상 유압식으로 옮겨질 수 있는 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부는 입력요소의 부합하는 오목부 안으로 들어갈 수 있다.

문헌 DE 196 23 818 A1 으로부터 베인 타입 제조방식의 캠샤프트 조절 장치가 공지되어 있으며, 상기 캠샤프트 조절 장치에서는 입력요소와 함께 형성된 베인 안에서 록킹핀 (locking pin) 은 축방향으로 이동 가능하게, 스프링 하중을 받고, 유압식으로 축방향에서 가압될 수 있다. 록킹하는 작동위치에서, 록킹핀으로서 형성된 록킹 요소는 축방향에서 원뿔과 함께 출력요소의 상응하는 리세스 안으로 들어간다. 입력요소와 록킹 요소 사이에는, 록킹 요소와 입력요소 사이의 가이드 특성 및 미끄럼 특성에 영향을 주어야만 하는 가이드링이 느슨하게 중간 삽입된다.

록킹 유닛과 관련된 그 밖의 선행기술은 예컨대 문헌 DE 196 30 662 A1, DE 197 00 866 A1, DE 197 23 945 A1, DE 197 16 203 A1, DE 197 00 866 A1, DE 100 36 546 A1, DE 199 61 193 A1, DE 100 39 923 A1, DE 100 31 974 A1 및 DE 100 55 334 C2 로부터 공지되어 있다.

문헌 WO 03/076771 A1 으로부터, 높은 하중에 견딜 수 있는 비금속 재료로 만들어진 캠샤프트 조절 장치의 부품들을 높은 하중에 견딜 수 있는 적어도 하나의 플라스틱으로 제조하는 것이 공지되어 있으며, 이로 인해 제조시 비용 장점 및 에너지적인 장점이 실현되어야 한다. 높은 하중에 견딜 수 있는 비금속 재료는 조정 유닛의 부품, 구동휠, 고정자, 커버, 실링링을 위해 하나의 부품으로 또는 통합적으로 제조되어야 한다. 나사, 너트, 부시, 실링 및 이와 유사한 것과 같은 인서트 부품들은 높은 하중에 견딜 수 있는 플라스틱 안으로 주입될 수 있으며, 이때 나사산도 곧바로 플라스틱 안으로 절삭되거나 또는 주입되어야 한다.

본 발명의 목적은, 하기의 관점들에서 개선된 캠샤프트 조절 장치를 제공하는 것이다;

- 제조비용,

- 무게,

- 사용된 재료,

- 관성모멘트,

- (피로)강도

- 전달강성 및/또는

- 조립.

상기 목적은 본 발명에 따르면 독립항 제 1 항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 그 밖의 형태는 종속항 제 2 항 내지 제 8 항에 기재되어 있다.

본 발명은, - 예컨대 문헌 WO 03/076771 A1 에 일치하여 - 입력요소 및/또는 출력요소를 위해 플라스틱 부품의 사용이 바람직하다는 인식에 그 기초를 두고 있다. 그러나, 선행기술에 따르면, 이와 같은 플라스틱 부품은 록킹 유닛 (locking unit) 을 구비하지 않는 캠샤프트 조절 장치를 위해서만 사용된다. 이와 같은 공지의, 록킹 가능하지 않은, 플라스틱 부품을 갖는 캠샤프트 조절 장치는, 록킹 유닛의 영역에 나타나는 힘들이 플라스틱 부품에 의해 수용될 수 없고, 그 이유는 상기 힘들이 예컨대 너무 높아진 표면압력 또는 하중으로 인해 플라스틱 부품에서의 균열 또는 고장을 야기할 수 있다는, 전문가 세계의 선입견에 근거를 두고 있다. 이 경우, 플라스틱 부품은 큰 온도영역에서 필요한 기계적 특성을 구비해야만 한다는 것에 주의를 해야 한다. 록킹 유닛을 위해, 나타나는 하중 및 표면압력의 감소는 가능하지 않거나 또는 록킹 요소와 입력요소 또는 출력요소 사이의 접촉면들이 확대됨으로써 어렵게 가능한데, 왜냐하면 콤팩트하게 제조되는 캠샤프트 조절 장치가 생기도록 하기 위해서는 록킹 유닛과 록킹 요소는 상대적으로 작은 치수를 구비해야만 하기 때문이다.

본 발명에 기초가 되는 해결책은 적어도 하나의 인서트 (insert) 의 사용에 근거를 두고 있으며, 록킹 요소는 록킹하는 작동위치에서 적어도 하나의 조정방향으로 형상 끼워맞춤으로 상기 인서트에 기댄다. 이로써, 록킹 요소와의 접촉면을 형성하는 인서트를 위해 목표되어 (targeted) 예컨대 철, 강철, 알루미늄 또는 높은 강도의 플라스틱과 같은 적합한 재료가 선택될 수 있다. 상기 인서트는 언급된 접촉면들의 영역에서 적합한 가공법으로 필요한 하중에 대해 준비될 수 있다. 이로써, 인서트는 접촉 및 록킹 요소와 인서트 사이의 록킹력의 전달에 대해 최적으로 준비될 수 있다. 이 이외에, 인서트의 외면의 영역에서, 플라스틱 부품으로 록킹력의 전달이 행해질 수 있다. 이 경우, 록킹력의 최적의 전달을 보장하기 위해 인서트의 외면은 임의로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 외면은 거의 임의로 확대될 수 있으며, 따라서 인서트와 플라스틱 부품 사이의 접촉면이 확대된다. 이 이외에, 상기 외면의 윤곽은 록킹력의 전달을 위해 적합하게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 입력요소는 캠샤프트 조절 장치의 구성요소에 관한 것으로서, 상기 입력요소의 운동은 내연기관의 크랭크샤프트의 구동운동과 상관 관계가 있는 반면, 출력요소의 운동은 내연기관의 캠샤프트의 운동과 상관 관계가 있다. 이 경우 입력요소 및/또는 출력요소는 캠샤프트 조절 장치의 구동휠 또는 캠샤프트와 단단히 연결될 수 있으며, 그리고 이로써 구동휠 또는 캠샤프트와 동일한 회전각 운동을 실시할 수 있다. 대안적으로, 입력요소 및/또는 출력요소는 구동휠 또는 캠샤프트와 함께 기어 연결을 통해 적합한 변속비 또는 감속비와 연결될 수 있다. 캠샤프트 조절 장치의 조정 운동의 과정 동안, 입력요소와 출력요소 사이의 상대적인 각도 위치가 변화된다.

본 발명에 따른 록킹 유닛은 록킹하는 그 작동위치에서 입력요소 및 출력요소를 양 조정방향들로 완전히 록킹할 수 있으며, 유극 (play) 을 미리 정해줄 수 있고, 단지 한 조정방향으로의 고정을 실행할 수 있으며, 또는 조정운동의 제한을 위한 스톱 (stop) 을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 캠샤프트 조절 장치의 그 밖의 형태에 따르면, 록킹력의 개선된 체결 및 전달은 인서트가 록킹력의 방향으로 확대된 연장부를 구비하면 나타나며, 이때 상기 인서트는 직선 연장부일 수 있거나 또는 캠샤프트 조절 장치의 원주방향으로의 연장부일 수 있다. 이러한 방식으로, 록킹력의 전달 길이 및 전달면은, 이를 위해 록킹력에 대해 가로질러 특별한 조립공간이 필요치 않으면서 확대될 수 있다. 확대된 연장부란 예컨대 이 의미에서 록킹 요소의 직경 또는 횡방향 연장부 또는 록킹 요소와 인서트 사이의 접촉면의 치수보다 큰 연장부를 의미한다. 상기 확대된 연장부는 특히, 록킹 요소의 횡방향 연장부의 또는 그 직경의 적어도 2 배, 3 배 또는 4 배이다.

본 발명의 그 밖의 제안에 따르면, 인서트는 록킹력을 적어도 부분적으로 마찰 끼워맞춤으로 플라스틱 부품에 전달한다. 이와 같은 마찰 끼워맞춤을 위한 수직력은 예컨대 특히 방사상 압축하에서 인서트를 플라스틱 부품 안으로 압입함에 의해 발생할 수 있거나, 나타나는 록킹력으로 인한 횡단면 확대, 인서트를 플라스틱 부품 안으로 삽입하기 위한 인서트 또는 플라스틱 부품의 탄성적인 변형으로 인한 횡단면 확대를 통해 및/또는 캠샤프트 조절 장치의 운동을 통해 발생할 수 있다. 마찬가지로, 인서트가 예컨대 중앙 나사와 같은 텐셔닝 (tensioning) 또는 고정 요소를 통해 캠샤프트와 캠샤프트 조절 장치의 연결을 이루기 위해 플라스틱 부품에 대해 텐셔닝되며, 이로 인해 마찰 끼워맞춤의 수직력이 미리 주어지는 것도 생각해볼 수 있다. 이와 같은 마찰 끼워맞춤은 예컨대 조립시 장점을 갖는데, 왜냐하면 록킹 위치가 조립 동안 섬세하게 조절될 수 있기 때문이다.

대안적으로 또는 추가적으로, 인서트가 록킹력을 적어도 부분적으로 형상 끼워맞춤으로 플라스틱 부품에 전달하는 것이 가능하다. 이와 같은 형상 끼워맞춤식 연결에 의해 우선 플라스틱 부품에 대한 인서트의 상대적인 위치가 이미 구조적으로 미리 주어질 수 있으며, 이로 인해 섬세한 조절작업이 조립 동안 피해질 수 있다. 게다가, 인서트와 플라스틱 부품 사이의 록킹력의 형상 끼워맞춤식 전달은 록킹력의 특히 강하며 경우에 따라서는 유극 (play) 이 없고 신뢰성 있는 전달을 안전하게 한다.

인서트는 플라스틱 부품과 풀릴 수 있게 입력 또는 출력요소를 형성하도록 연결될 수 있다. 통합적인 입력 또는 출력요소는, 인서트와 플라스틱 부품이 재료 결합식으로 서로 연결됨으로써 형성될 수 있다. 재료 결합은 접착제의 형태로 만들어내질 수 있다. 대안적으로, 플라스틱 부품이 인서트 상에 스프레이될 수 있으며, 이로 인해 인서트와 플라스틱 부품 사이의 동시적인 좋은 체결에서 비용이 적절하고 간단한 제조방법이 제공된다.

바람직하게는, 인서트는 외부 톱니, 돌출부, 리브 (rib) 또는 리세스 (recess) 를 구비하며, 상기 외부 톱니, 돌출부, 리브 또는 리세스는 형상 끼워맞춤으로 플라스틱 부품의 부합하는 대응 톱니, 돌출부, 리브 또는 리세스 안으로 들어간다. 이로 인해 힘전달면이 마련되며, 상기 힘전달면은 바람직하게는 록킹력의 방향에 대해 가로질러 향하고, 또한 낮은 표면압력과 함께 좋은 힘전달을 보장한다. 인서트가 록킹력의 방향으로 또는 원주방향으로 큰 연장부를 구비하는 경우에는, 콤팩트한 제조방식에서, 톱니의 여러 개의 이빨, 돌출부, 리브 또는 리세스가 록킹력의 방향으로 잇달아 접속되어 배치될 수 있다.

게다가, 인서트가 50˚ 내지 300˚의 원주각도 (circumferential angle) 에 걸쳐 연장되는 것이 바람직할 수 있다. 이로 인해, 형상 끼워맞춤식 연결부의 작용면은 보다 넓게 확대될 수 있으며 및/또는 마찰 끼워맞춤식 접촉의 면은 상기 원주각도에 걸쳐 연장될 수 있다. 이와 같이 큰 원주각도 및 부합하는 톱니를 갖는 인서트와 플라스틱 부품의 형성을 위해, 원칙적으로 인서트의 톱니는 우선 유한한 제조 정확성으로 인해 단지 하나의 이빨 또는 약간의 이빨들의 영역에서 플라스틱 부품의 상응하는 대응 톱니에 인접한다. 이와 관련하여 본 발명은, 플라스틱은 상대적으로 낮은 탄성률을 구비하며, 따라서 단지 경미한 록킹력을 갖고도 접촉하는 이빨들의 수가 올라가고, 따라서 힘은 큰 접촉면 및 많은 이빨들에 분배되며, 이로 인해 플라스틱으로 만들어진 톱니의 기대 수명이 현저히 상승할 수 있다는 인식에 기초한다. 인서트와 플라스틱 부품 사이의 마찰 끼워맞춤식 연결을 형성하기 위해, 전달가능한 마찰력은 감싸기 각도 및 인서트의 탄성적인 변형에 따라 현저하게 증대될 수 있다.

본 발명의 특별한 제안에 따르면 인서트는 환상 디스크로서 형성되며, 상기 환상 디스크는 그 자체가 이미 강성적이며 닫힌 환상 구조를 나타낸다. 상기 환상 디스크는 축방향 또는 방사상 돌출부, 톱니, 또는 이와 유사한 것, 또는 오목부를 구비하며, 상기 돌출부 또는 오목부는 적어도 원주방향으로 형상 끼워맞춤으로 플라스틱 부품의 돌출부 또는 상응하는 오목부와 상호 작용한다. 형상 끼워맞춤식 연결을 통해 우선 플라스틱 부품에 대한 인서트의 조립이 미리 주어질 수 있으며, 따라서 조립 이상이 배제된다. 게다가, 돌출부와 오목부 사이의 접촉에 의해 록킹력의 신뢰성 있는 전달이 보장된다. 이 형태로부터, 마찬가지로 환상 디스크 모양의 인서트의 둥글지 않은 외부 기하형상이 포함되며, 상기 외부 기하형상은 플라스틱 부품의 부합하는 내부 기하형상 안으로 삽입될 수 있다.

상기 플라스틱은 예컨대 열경화성 수지일 수 있다. 하지만 다른 플라스틱 종류의 사용도 가능하다.

본 발명의 그 밖의 장점들은 하기의 설명 및 본 발명의 실시예들이 개략적으로 도시되어 있는 첨부된 도면으로부터 알 수 있다.

도 1 은 선행기술에 따른 캠샤프트 조절 장치의 종방향 단면도;

도 2 는 인서트를 구비한 본 발명에 따른 캠샤프트 조절 장치의 횡단면;

도 3 은 도 2 에 따른 캠샤프트 조절 장치의 인서트;

도 4 는 본 발명에 따른 캠샤프트 조절 장치를 위한 인서트의 대안적인 형태;

도 5 는 대략 270˚의 원주각도에 걸쳐 연장되는 인서트의 그 밖의 실시형태를 갖는 캠샤프트 조절 장치;

도 6 은 도 5 에 따른 캠샤프트 조절 장치의 인서트;

도 7 은 환상 디스크 모양의 인서트를 구비한 캠샤프트 조절 장치의 횡단면;

도 8 은 도 7 에 따른 캠샤프트 조절 장치의 절반 단면의 입체도;

도 9 는 도 7 및 도 8 에 따른 환상 디스크 모양의 인서트의 입체도;

도 10 은 절단된 캠샤프트 조절 장치의 입체도;

도 11 은 도 10 에 따른 캠샤프트 조절 장치의 절반 횡단면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 캠샤프트 조절 장치 2 : 구동휠

3 : 하우징 4 : 기초 다리

5 : 측면 다리 6 : 측면 다리

7 : 챔버 8 : 베인

9 : 입력요소 10 : 종축

11 : 출력요소 12 : 보어

13 : 기본몸체 14 : 베인

15 : 압력챔버 16 : 압력챔버

17 : 록킹 유닛 18 : 록킹 요소

19 : 핀 20 : 보어

21 : 전방 영역 22 : 블라인드 보어

23 : 블라인드 보어 24 : 유압식 연결부

25 : 압축 스프링 26 : 인서트

27 : 내부윤곽 28 : 외부윤곽

29 : 정면 30 : 정면

31 : 톱니 32 : 톱니

33 : 출력요소의 리세스 34 : 인서트의 리세스

35 : 절반 횡단면 36 : 피복면

37 : 리세스 38 : 보어

39 : 측면 채널

본 발명은 예컨대 베인 타입 (vane-type) 제조방식, 축방향 피스톤 제조방식과 같은 임의의 제조방식으로, 또는 회전 샤프트 기어를 갖는 또는 편심 기어로서의 캠샤프트 조절 장치에 관한 것으로, 이때 조정 운동은 바람직하게는 유압식 조정유닛 또는 전기 조정유닛을 기초로 야기된다. 도면에는 단지 일례로서 베인 타입 제조방식의 캠샤프트 조절 장치가 도시되어 있다.

캠샤프트 조절 장치 (1) 는 구동휠 (2) 을 구비하며, 상기 구동휠은 트랙션 (traction) 수단을 통해 내연기관의 크랭크샤프트와 구동연결된다. 캠샤프트 조절 장치 (1) 의 하우징 (3) 은 단단히 구동휠 (2) 에 매여있고, 상기 하우징은 방사상 밖으로 닫힌 피복면을 형성하는 기초 다리 (4) 및 상기 기초 다리 (4) 로부터 방사상 안쪽으로 연장되는 2 개의 평행하는 측면 다리 (5, 6) 를 갖는 본질적으로 U 모양의 절반 횡단면을 갖는다. 방사상 안쪽에 놓여, U 모양의 절반 횡단면을 갖는 하우징 (3) 안에는 챔버 (7) 들이 형성되며, 상기 챔버들은 원주방향 (circumferential direction) 으로는 하우징 (3) 의 방사상 안쪽으로 돌출하는 돌출부 또는 베인 (vane, 8) 에 의해 제한되고, 방사상 바깥으로는 기초 다리 (4) 에 의해 제한되며, 또한 축방향 (10-10) 에서는 측면 다리 (5, 6) 에 의해 제한된다. 측면 다리 (5), 또는 강성적으로 연결된 구동휠 (2) 을 갖는 하우징 (3) 은 입력요소 (input element, 9) 를 형성한다.

입력요소 (9) 에 대해 상대적으로, 하우징 (3) 안에는, 종축 (10-10) 을 둘레로 제한되어 비틀려질 수 있도록 출력요소 (output element, 11) 가 설치된다. 출력요소 (11) 는 축방향을 향한 중앙 보어 (bore, 12) 를 통해, 유입 및/또는 방출 밸브들에 할당된 캠샤프트와 연결된다. 출력요소 (11) 는 원통형 기본몸체 (13) 를 구비하며, 상기 기본몸체로부터는 방사상 바깥으로 챔버 (7) 안으로 베인 (vane, 14) 이 연장된다. 원주방향으로 베인 (14) 의 양쪽에는 압력챔버 (15, 16) 가 형성되며, 상기 압력챔버들은 각각 캠샤프트 조절 장치의 상이한 조정방향들에 할당된다. 압력챔버 (15, 16) 는 축방향에서는 측면 다리 (5, 6) 에 의해 닫히며, 도 2 에 도시되어 있는 횡단면에서는 기초 다리 (4) 와 함께 형성된 하우징의 내면, 기본몸체 (13) 의 외부 피복면, 베인 (14) 및 베인 (8) 에 의해 닫힌다. 압력챔버 (15, 16) 의 체적은 캠샤프트 조절 장치 (1) 의 조정 운동의 진행 동안 베인들 (8, 14) 의 간격이 원주방향으로 변함으로써 변할 수 있다.

도 1 은 록킹 유닛 (locking unit, 17) 을 보이고 있으며, 상기 록킹 유닛은 도시되어 있는 록킹하는 작동위치에서 입력요소 (9) 와 출력요소 (11) 사이의 상대적인 회전각 위치를 종축 (10-10) 둘레로 록킹하거나 또는 고정한다. 이를 위해 록킹 유닛 (17) 은 록킹 요소 (18) 를 구비하며, 상기 록킹 요소는 본 예에서 핀 (pin, 19) 으로서 형성된다. 핀 (19) 은 종축 (10-10) 에 대해 평행하게 향한 축을 따라 이동할 수 있도록 출력요소 (11) 의 보어 (20) 안에서 안내된다. 록킹 유닛 (17) 의 록킹되지 않은 작동위치에서는 핀이 완전히 출력요소 안에 배치되는 반면, 도 1 에 도시되어 있는 록킹하는 작동위치에서는 핀 (19) 은 축방향에 서 출력요소 (11) 밖으로 나오며, 따라서 상기 핀은 전방 영역 (21) 과 함께 입력요소 (9), 특히 측면 다리 (5) 의 부합하는 블라인드 보어 (blind bore, 22) 안으로 연장된다. 보어 (20) 는 블라인드 보어 (22) 에 마주하여 놓인 단부영역에서 폐쇄된다. 핀 (19) 은 중앙 보어 (23) 를 구비하며, 상기 중앙 보어는 블라인드 보어 (22) 에 마주하여 놓인 핀 (19) 의 단부로부터 중앙으로 상기 핀 안으로 연장된다.

유압식 연결부 (24) 를 통해 압력챔버 (16) 는 유압식으로 핀 (19) 의 전방 영역 (21) 의 정면과 연결되며, 따라서 압력챔버 (16) 안의 유압식 압력은 핀 (19) 을, 록킹하지 않는 작동위치의 방향으로 가압한다. 핀 (19) 의 블라인드 보어 (23) 안에서 압축 스프링 (25) 이 연장되며, 상기 압축 스프링은 한 단부영역에서 핀 (19) 에 지지되며, 또한 마주하여 놓인 단부영역에서 보어 (20) 의 바닥에 지지된다. 압력챔버 (16) 안에서의, 그리고 이로써 유압식 연결부의, 또한 전방 영역 (21) 의 정면의 영역에서의 압력강하를 위해, 압축 스프링 (25) 은, 핀 (19) 이 블라인드 보어 (22) 안으로 들어가는 록킹하는 작동위치의 방향으로 핀 (19) 을 가압한다.

캠샤프트 조절 장치 (1) 의 원칙적인 기능방식에 대한 그 밖의 상세내용은 출원인의 문헌 WO 01/02703 A1 으로부터 도출된다.

도 2 에 따르면 입력요소 (9) 안에 인서트 (insert, 26) 가 배치되어 상기 입력요소 안으로 들어가거나 또는 끼워 넣어지며, 상기 인서트는 도 3 에 상세히 도시되어 있다.

인서트 (26) 는, 원형 세그먼트형 또는 부분 원통형 내부윤곽 (27), 동심의 부분 원형 또는 부분 원통형 외부윤곽 (28), 및 방사상으로 향한 또는 윤곽들 (27, 28) 에 대해 평행하게 향한 정면 (29, 30) 을 갖는 대략 환상 세그먼트형 기하형상을 갖는다. 외부윤곽 (28) 에는 톱니 (31) 가 마련되며, 상기 톱니에는 그 자체가 공지된 임의의 이빨 기하학, 여기에서는 사다리꼴 이빨들이 마련된다. 인서트 (26) 는 도 2 에 따르면 시선 방향으로 출력요소 (11) 안으로 삽입되며, 종축 (10-10) 둘레로 원주방향으로 연장된다. 이와 같은 삽입을 위해 출력요소 (11) 는 리세스 (recess, 33) 를 구비하며, 상기 리세스의 횡단면은 내부윤곽 (27), 외부윤곽 (28) 및 정면 (30) 에 대해 부합하여 형성된다. 톱니 (31) 는 출력요소 (11) 의 부합하는 톱니와 맞물린다.

원주방향으로 록킹 요소 (18) 는 인서트 (26) 의 정면 (29) 에 지지되며, 이때 핀 (19) 의 전방 영역 (21) 의 피복면은 정면 (30) 에 기댄다.

도 3 에 따른 인서트 (26) 의 실시형태와는 달리, 정면 (29) 은 전방 영역 (21) 과의 접촉면을 확대하기 위해 록킹 요소에 상응하여, 예컨대 만곡되어 형성될 수 있다. 대안적으로, 인서트는 정면의 영역에서 도 3 에 따른 도면 평면에 대해 수직으로 보어 (bore) 를 구비할 수 있으며, 따라서 '아이 (eye)' 가 형성되고, 상기 아이 안으로 핀 (19) 이 들어가며, 따라서 상기 보어는 핀 (19) 을 완전히 에워싸고, 접촉면을 여러 방향으로 제공한다. 인서트 (26) 는 원주방향으로 유압식 연결부 (24) 에 대해 마주하여 놓여 배치된다.

도 4 는 인서트 (26a) 의 대안적인 형태를 보이고 있으며, 상기 형태를 위해 내부윤곽 (27) 에는 마찬가지로 톱니 (32) 가 마련되고, 상기 톱니는 출력요소 (11) 의 적합한 대응 톱니와 맞물릴 수 있다. 도 3 및 도 4 에 도시되어 있는 실시예들을 위해, 인서트 (26, 26a) 는 45˚와 90˚사이, 특히 50˚와 70˚사이의 원주각도에 걸쳐 연장된다.

인서트 (26b) 의 대안적인 형태는 도 5 및 도 6 에 도시되어 있다. 인서트 (26b) 는 이 경우 대략 270˚의 원주각도에 걸쳐 연장된다. 이와 같은 인서트 (26b) 는 내부윤곽 (27b) 및/또는 외부윤곽 (28b) 의 영역에서 마찬가지로 톱니 (31b, 32b) 를 구비할 수 있다. 그러나 도 5 및 도 6 에서 인서트 (26b) 는 이러한 톱니를 구비하지 않고 형성된다. 정면 (29b) 에 마주하여 놓인 단부영역에서, 인서트 (26b) 는 내부윤곽 (27b) 의 영역에서 방사상 리세스 (34) 를 구비하며, 인서트 (26b) 를 원주방향으로의 위치 이동에 대해 안전하게 하기 위해 상기 리세스 안으로 출력요소 (11) 의 부합하는 돌출부가 들어간다. 인서트 (26b) 가 핀 (19) 에 의해 록킹력으로 가압되면, 인서트 (26b) 및/또는 출력요소 (11) 의 탄성적인 형성시 인서트 (26b) 는 외부윤곽 (28b) 의 영역에서 및/또는 내부윤곽 (27b) 의 영역에서 리세스 (33) 의 제한부에 기댈 수 있으며, 이로 인해 인서트 (26) 의 안전은 발생하는 마찰력에 의해 도움을 받는다.

도 7 내지 도 9 는 인서트 (26c) 를 보이고 있으며, 상기 인서트는 대략 직 4 각형의 절반 횡단면 (35) 을 갖는 본질적으로 환상 디스크의 형태로 형성된다. 이 경우 인서트 (26c) 는 유압식 연결부 (24c) 를 구비하며, 상기 유압식 연결부는 압력챔버 (16) 에 이르고, 또한 마주하여 놓인 단부영역에서 핀 (19) 을 가압한 다. 인서트 (26c) 는 록킹하는 작동위치에서 핀 (19) 의 전방 영역 (21) 을 완전히 둘러싼다. 게다가, 인서트 (26c) 는 외부 피복면 (36) 의 영역에서 오목부 또는 리세스 (37) 를 구비하며, 상기 리세스는 인서트 (26c) 를 비틀림에 대해 안전하게 하기 위해 및/또는 인서트 (26c) 의 실수없는 조립을 보장하기 위해 출력요소 (11) 의 부합하는 돌기부와 맞물린다.

도 10 및 도 11 은 캠샤프트 조절 장치 (1) 의 중앙 보어 (38) 를 통해 유압 수단으로 핀 (19) 을 가압함, 및 보어 (38) 를 유압식으로 핀 (19) 의 정면과 연결하며 방사상으로 향한 측면 채널 (39) 을 보이고 있다.

도 1 에 도시되어 있는 실시예에 따르면, 입력요소 (9) 를 형성하는 측면 다리 (5) 는 하우징 (3) 의 그 밖의 부품들과 통합적으로 형성되는 것이 아니라 일종의 실링 커버 (sealing cover) 로서 형성되며, 상기 실링 커버는 본 예에서 플라스틱으로 구성되고, 인서트 (26) 를 수용한다. 출력요소 (11) 는 바람직하게는 금속으로 만들어진 부품이다. 사용된 플라스틱보다 낮은 팽창계수를 갖는 재료의 사용이 유리하다. 이와 같은 재료에 의해, 특히 구동휠, 고정자, 측면 다리 (5) 의 형태의 커버로 구성되는 플라스틱 유닛에서, 고정자와 커버 사이의 과도영역에서의 보다 높은 작동온도에서 유리한 압력 내부응력을 얻는다. 이는 중요한데, 왜냐하면 플라스틱은 특히 열경화성 수지의 사용시 내압력과 비교하여 단지 매우 적은 항장력을 허락하기 때문이다. 이러한 방식으로, 외견상으로는 네가티브한, 상이한 팽창계수들을 이용할 수 있다.

대안적으로 또는 추가로, 압력 내부응력은 조립 동안 부품들의 조임에 의해 생길 수 있다.

인서트는 바람직하게는 강철 부품, 소결 부품, 하드메탈 (hard metal) 부품 또는 세라믹 부품이다. 인서트가 환상 디스크로서 형성되는 경우에는, 상기 인서트가 캠샤프트 조절 장치의 중앙 나사를 통해 또는 나사와는 다른 연결요소를 통해 플라스틱 부품상으로 당겨지는 것이 가능하다. 이러한 적용은 높은 하중에 적합하며, 록킹 요소의 균일한 로드 (load) 도입을 위해 플라스틱과 인서트 사이의 접촉면 및 마찰계수를 이용한다. 이러한 조합의 성능은 폐쇄 나사, 연결요소, 그리고 인서트 사이의 결합에 의해 강화되며, 상기 결합에서 플라스틱은 샌드위치 (sandwich) 로서 양 마찰 파트너들 사이에 놓인다.

Claims

록킹 유닛 (17) 을 구비한 내연기관용 캠샤프트 조절 장치 (1) 로서, 상기 록킹 유닛은 록킹하는 그 작동위치에서, 록킹 요소 (18) 가 적어도 하나의 조정방향으로 내연기관의 크랭크샤프트와 구동연결되어 있는 입력요소 (9) 와 내연기관의 캠샤프트와 구동연결되어 있는 출력요소 (11) 사이의 형상 끼워맞춤식 연결을 만들어냄으로써 캠샤프트 조절 장치 (1) 의 조정 각도를 확정하는, 캠샤프트 조절 장치 (1) 에 있어서, 입력요소 (9) 및/또는 출력요소 (11) 는 플라스틱 부품을 수단으로 형성되며 인서트 (26) 를 구비하고, 록킹 요소 (18) 는 록킹하는 작동위치에서 적어도 하나의 조정방향으로 상기 인서트에 기대며, 상기 인서트의 외면 (외부윤곽 (28), 내부윤곽 (27)) 은 록킹력을 상기 플라스틱 부품에 전달하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항에 있어서, 인서트 (26) 는 록킹력의 방향으로 확대된 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인서트 (26) 는 록킹력을 적어도 부분적으로 마찰 끼워맞춤으로 상기 플라스틱 부품에 전달하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 (26) 는 록킹력을 적어도 부분적으로 형상 끼워맞춤으로 상기 플라스틱 부품에 전달하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인서트 (26) 와 상기 플라스틱 부품은 재료 결합으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 (26) 는 외부 톱니 (31;32), 돌출부, 리브 또는 리세스를 구비하며, 상기 외부 톱니, 돌출부, 리브 또는 리세스는 상기 플라스틱 부품의 부합하는 대응 톱니, 돌출부, 리브 또는 리세스 안으로 형상 끼워맞춤으로 들어가는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 (26) 는 50˚와 300˚ 사이의 원주각도에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 (26) 는 돌출부 또는 리세스 (37) 를 구비한 환상 디스크로서 형성되며, 상기 돌출부 또는 상기 리세스는 적어도 원주방향으로 형상 끼워맞춤으로 상기 플라스틱 부품의 돌출부 또는 오목부와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 조절 장치 (1).