KR20090016667A

KR20090016667A - 캠축 조정 장치용 제어 밸브

Info

Publication number: KR20090016667A
Application number: KR1020087027700A
Authority: KR
Inventors: 옌스 홉페; 슈테판 코니아스
Original assignee: 섀플러 카게
Priority date: 2006-05-13
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2009-02-17
Also published as: DE102006022402A1; US20090159829A1; DE502007005277D1; EP2021588B1; US8316889B2; JP2009537728A; EP2021588A1; WO2007131866A1

Abstract

본 발명은 내연기관(100)의 가스 교환 밸브(110, 111)의 제어 시간을 변경하기 위한 장치(1)용 제어 밸브(14)에 관한 것이다. 본원에 따라, 상기 제어 밸브(14)의 구성품들 중 어느 하나의 구성품에 형성되어 압력 매체에 의해 관류되는 환상 그루브(44) 내부에 체크 밸브(54)가 배치된다. 본원의 목적은 특히 조립 비용을 절감하는 것에 있다.

내연 기관, 가스 교환 밸브, 제어 시간, 제어 밸브, 환상 그루브, 체크 밸브

Description

캠축 조정 장치용 제어 밸브{CONTROL VALVE FOR A CAMSHAFT ADJUSTER}

본 발명은, 특히 청구항 제1항의 전제부에 따라, 내연기관의 가스 교환 밸브의 제어 시간을 가변 조정하기 위한 장치용 제어 밸브에 관한 것이다.

내연기관에서 가스 교환 밸브들을 작동시키기 위해 캠축이 이용된다. 캠축은, 캠축 자체에 장착되는 캠들이 캠 종동자에, 예컨대 버킷 타입 태핏, 핑거 타입 로커, 또는 핑거 로커 암에 인접하는 방식으로 내연기관에 장착된다. 만일 캠축이 회전하게 되면, 캠들은 캠 종동자들 상에서 롤링하며, 캠 종동자들은 다시 가스 교환 밸브들을 작동시킨다. 그러므로 캠의 위치 및 형태에 의해, 가스 교환 밸브들의 개방 기간뿐 아니라 개도, 그리고 개방 및 폐쇄 시점이 결정된다. 가스 교환 밸브의 작동 중에 밸브 스프링은 캠축의 캠에 힘을 가하고, 이에 의해 캠축 상에는 교번 토크가 작용하게 된다.

현대의 엔진 개념은, 밸브 타이밍 기어를 가변의 방식으로 설계하는 것에 있다. 일측에서는 개별 실린더들이 완전하게 작동 중지할 때까지, 밸브 양정 및 밸브 개방 기간은 가변적으로 구현되어야 한다. 이를 위해 개폐식 캠 종동자(switched cam follower)나, 전기 유압식 밸브 작동 장치나, 전기식 밸브 작동 장치와 같은 개념들이 제공된다. 또한 바람직하게, 내연기관이 작동하는 동안, 가 스 교환 밸브들의 개방 및 폐쇄 시간에 영향을 줄 수 있다. 이와 관련하여, 예컨대 정의된 밸브 오버랩을 의도한 바대로 조정하기 위해 흡기 밸브들 또는 배기 밸브들의 개방 및 폐쇄 시점에 각각 개별적으로 영향을 미칠 수 있도록 하는 것이 특히 바람직하다. 엔진의 실제 성능 특성 영역에 따라, 예컨대 실제 회전 속도 또는 실제 부하에 따라 가스 교환 밸브들의 개방 또는 폐쇄 시점들을 조정함으로써 고유의 연료 소모량을 감소시키고, 배기가스 거동에 긍정적인 영향을 미치고, 엔진 효율, 최대 토크 및 최대 출력을 상승시킬 수 있다.

가스 교환 밸브의 밸브 타이밍에 대해 기술한 가변성은 크랭크축에 상대적으로 캠축의 위상 위치를 변경함으로써 달성된다. 이와 관련하여 캠축은 대개 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 톱니 기어 구동 장치, 또는 동일한 작용을 하는 구동 개념들을 통해 크랭크축과 구동 연결된다. 크랭크축에 의해 구동되는 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 또는 톱니 기어 구동 장치와, 캠축 사이에는, 내연기관의 가스 교환 밸브들의 제어 시간을 가변 조정하기 위한 장치가 장착되는데, 상기 장치는 이하에서 캠축 조정 장치로서 지칭된다. 이런 캠축 조정 장치는 대개 크랭크축의 토크를 캠축에 전달한다. 이와 관련하여, 내연기관이 작동되는 동안 크랭크축과 캠축 사이의 위상 위치는 고정되어 유지되고, 필요에 따라서는 캠축이 소정의 각도 영역에서 크랭크축에 대향하여 회전될 수 있는 방식으로, 상기 가변 조정용 장치가 형성된다.

흡기 밸브들 및 배기 밸브들을 위한 각각의 캠축을 구비한 내연기관에서, 상기 캠축들에는 각각의 캠축 조정 장치가 장착될 수 있다. 이에 의해 흡기 및 배기 가스 교환 밸브들의 개방 및 폐쇄 시점들이 일시적으로 상호 간에 상대적으로 변위될 수 있으며, 밸브 오버랩도 목표한 바대로 조정될 수 있다.

현대의 캠축 조정 장치의 안착부(seat)는 대개 캠축의 구동측 단부에 위치한다. 그러나 캠축 조정 장치는 중간축, 비회전형 구성 부재, 또는 크랭크축에 배치될 수도 있다. 캠축 조정 장치는, 크랭크축에 의해 구동되면서 크랭크축에 대한 고정된 위상 관계를 유지하는 구동 휠과, 캠축과 연동되는 종동 부재와, 구동 휠의 토크를 종동 부재에 전달하는 조정 기구로 구성된다. 구동 휠은, 캠축 조정 장치가 크랭크축에 배치되지 않는 경우, 스프로킷, 벨트 풀리, 또는 톱니 기어로서 형성될 수 있고, 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 또는 톱니 기어 구동 장치를 통해 크랭크축에 의해 구동된다. 조정 기구는 전기식, 유압식, 혹은 공압식으로 작동될 수 있다.

유압식으로 조정 가능한 캠축 조정 장치의 바람직한 2가지 실시예는 이른바 액시얼 피스톤 조정 장치와 회전식 피스톤 조정 장치이다.

액시얼 피스톤 조정 장치의 경우, 구동 휠은 헬리컬 기어를 통해 피스톤과 연결되며, 상기 피스톤도 헬리컬 기어를 통해 종동 부재와 연결된다. 피스톤은, 종동 부재 및 구동 휠에 의해 형성된 중공 공간부를, 상호 간에 축방향으로 배치되는 2개의 압력 챔버로 분리한다. 이에 따라 일측의 압력 챔버가 압력 매체를 공급받고, 이에 반해 타측의 압력 챔버는 탱크와 연결된다면, 피스톤은 축방향으로 변위된다. 피스톤의 축방향 변위는 헬리컬 기어들을 통해 종동 부재에 상대적으로 구동 휠을 회전시키고, 이에 따라 크랭크축에 상대적으로 캠축 역시 회전시킨다.

유압식 캠축 조정 장치의 제2 실시예는 이른바 회전식 피스톤 조정 장치이다. 이 경우, 구동 휠은 스테이터와 회전 불가능하게 체결된다. 스테이터와 구동 부재(로터)는 상호 간에 동심으로 배치되고, 로터는 예컨대 압입 끼워 맞춤, 나사 또는 용접 체결을 이용하여, 마찰 고정 방식, 형상 고정 방식, 또는 자체 물질 결합 방식으로, 캠축, 캠축의 연장부, 또는 중간축과 연결된다. 스테이터 내에는 원주 방향으로 이격되어 배치되는 다수의 리세스부가 형성된다. 이 리세스부들은 로터로부터 출발하여 반경 방향에서 외부 방향을 향해 연장된다. 리세스부들은 축방향에서 측면 덮개부에 의해 고압 밀봉 방식으로 범위 한정된다. 상기 리세스부들 각각의 내부로는, 로터와 연결된 날개부가 연장되고, 이에 의해 각각의 리세스부는 2개의 압력 챔버로 분리된다. 이로 인해 압력 챔버의 2개의 그룹이 형성된다. 따라서 목표한 바에 따라 유압 펌프와 일측 그룹의 압력 챔버를 연결시키고, 탱크와 타측 그룹의 압력 챔버를 연결시킴으로써, 크랭크축에 상대적인 캠축의 위상이 조정되거나, 고정될 수 있다. 날개부는 예컨대 로터와 일체형으로 형성되거나, 별도의 구성 부재로서 형성될 수 있다. 날개부가 별도의 구성 부재로서 형성되면, 날개부는 축방향으로 연장되는 날개 그루브 내에서 로터의 외부면에 배치되고, 스프링 부재에 의해 반경 방향에서 외부 방향을 향해 밀착된다.

캠축 조정 장치를 제어하기 위해, 센서들은 예컨대, 크랭크축에 상대적인 캠축의 실제 위상 위치와, 부하 상태와, 회전 속도와 같은 엔진의 특성 데이터를 검출한다. 상기 데이터는 전자 제어 유닛에 공급되며, 이 전자 제어 유닛은 내연기관의 특성 맵과 상기 데이터를 비교한 후에 다양한 압력 챔버들에 대한 압력 매체 의 공급 및 배출을 제어한다.

크랭크축에 대향하여 캠축의 위상 위치를 조정하기 위해, 유압식 캠축 조정 장치 내에서는, 상호 작용하는 두 압력 챔버들 중 일측의 압력 챔버가 유압 펌프와 연결되며, 타측의 압력 챔버는 탱크와 연결된다. 타측의 챔버로부터 이루어지는 압력 매체의 배출과 결부하여 일측의 챔버로 이루어지는 압력 매체의 공급은 압력 챔버들을 분리하는 피스톤/날개부를 변위시키며, 이에 의해 액시얼 피스톤 조정 장치에서는 피스톤의 축방향 변위에 의해, 헬리컬 기어들을 통해서 캠축이 크랭크축에 상대적으로 회전된다. 회전식 피스톤 조정 장치의 경우에는, 일측 그룹의 압력 챔버에 압력을 인가하고, 타측 그룹의 압력 챔버에서는 압력을 감압함으로써, 날개부의 원주 방향 변위가 야기되고, 이에 따라 직접적으로 크랭크축에 대한 캠축의 회전이 야기된다. 위상 위치를 고정하기 위해, 두 압력 챔버는 유압 펌프와 연결되거나, 유압 펌프뿐 아니라 탱크로부터도 분리된다.

압력 챔버들에 대한 압력 매체 흐름의 제어는 제어 밸브를 이용하여, 대개 4/3비례 방향 제어 밸브를 이용하여 이루어진다. 이런 제어 밸브는 본질적으로 중공 원통형으로 형성되는 밸브 하우징과, 제어 피스톤과, 작동 유닛으로 구성된다. 밸브 하우징은 동일하게 작동하는 압력 챔버들의 각각의 그룹을 위한 각각의 포트(작업 포트)와, 유압 펌프로 향하는 포트와, 탱크로 향하는 적어도 하나의 포트를 구비하고 있다. 이런 포트들은 대개 밸브 하우징의 외부면에 환상 그루브로서 형성되고, 이 환상 그루브들은 반경 방향 개구부들을 통해 제어 피스톤의 내부와 통한다. 밸브 하우징의 내부에는 제어 피스톤이 축방향으로 변위 가능하게 배치된 다. 제어 피스톤은, 대개 전자기식 또는 유압식으로 작동되는 작동 유닛에 의해 스프링 부재의 탄성력에 대항하여, 축방향에서 두 곳의 정의된 최종 위치 사이의 각각의 위치로 위치 결정될 수 있다. 제어 피스톤의 외부면은 본질적으로 밸브 하우징의 내경에 적합하게 형성되고 환상 그루브 및 제어 에지부를 구비한다. 작동 유닛의 제어에 의해, 개별 포트들은 서로 유압으로 연결될 수 있으며, 이로써 개별 압력 챔버들은 교호적으로 유압 펌프 또는 탱크와 연결될 수 있게 된다. 마찬가지로 압력 매체 챔버들이 유압 펌프뿐 아니라 탱크로부터도 분리되는 제어 피스톤의 위치도 제공될 수 있다.

상기와 같은 제어 밸브는 JP 07-229408A호로부터 공지되었다. 이 일본 공보에 따르면, 밸브 하우징의 외부면에 축방향으로 서로 이격되어 분포되는 5개의 환상 그루브가 형성되고, 이 환상 그루브들 각각은 밸브의 포트로서 이용된다. 환상 그루브들의 각각의 그루브 바닥부에는, 밸브 하우징의 내부로 개방되는 반경 방향 개구부가 형성된다. 이와 관련하여 이웃한 그루브 바닥부들의 개구부들은 원주 방향으로 서로에 대해 180°만큼 오프셋 되어 있다. 밸브 하우징의 내부에는, 고형체(solid)로 형성되는 제어 피스톤이 배치된다. 이 제어 피스톤은 전자기식 작동 유닛에 의해 밸브 하우징 내부에서 스프링의 탄성력에 대항하여 축방향에서 두 최종 정지부 사이에서 위치 결정될 수 있다. 제어 피스톤의 외경은 밸브 하우징의 내경에 적합하게 형성된다. 또한, 제어 피스톤의 표면에는 3개의 환상 그루브가 형성된다. 이 환상 그루브들을 통해서는, 밸브 하우징에 상대적인 제어 피스톤의 위치에 따라, 이웃한 포트들이 서로 연결될 수 있다.

DE 198 53 670 A1호로부터는, 상기 제어 밸브의 추가적인 실시예가 공지되었다. 이 제어 밸브는, 제어 피스톤이 중공체로서 형성되는 점에서, JP 07-229408A호에 도시된 실시예와 차이가 있다. 또한, 밸브 하우징의 외부면에는 단지 3개의 포트만이 형성되고, 제4 포트는 밸브 하우징의 축방향으로 형성된다. 이에 따라 압력 매체는, 밸브 하우징에 상대적인 제어 피스톤의 각각의 위치에 따라, 축방향 공급 포트를 통해 두 작업 포트 중 일측의 작업 포트로 안내될 수 있다. 동시에 각각의 타측의 작업 포트는 제어 피스톤의 외부면에 형성되는 환상 그루브를 통해 탱크 포트와 연결된다. 이와 같은 제어 밸브의 실시예에서, 공급 포트 및 탱크 포트의 위치들은 서로 교체될 수 있다.

밸브 구동 장치의 캠 종동자에서 이루어지는, 캠축의 캠들의 롤링에 의해, 주기적인 교번 토크가 캠축에 작용한다. 이런 교번 토크는 캠축 조정 장치의 로터에 전달되고, 이에 의해 압력 챔버들 내에 압력 피크가 발생한다. 이런 압력 피크가 압력 매체 라인들과 제어 밸브를 통해 내연기관의 압력 매체 회로 내로 전달되는 것을 방지하기 위해, 제어 밸브와 유압 펌프 사이에는 체크 밸브가 제공된다. 이와 관련하여 체크 밸브는 독립적으로 제공되거나, 제어 밸브 내에 통합되어 제공될 수 있다.

제어 밸브 내에 통합되는 체크 밸브는 예컨대 EP 1 291 563 A2호에 개시된다. 이 유럽 공보에 따르면, 밸브 하우징 표면에 형성되는 환상 그루브 내부에 링 모양으로 만곡된 스트립으로 이루어진 폐쇄 부재가 배치된다. 환상 그루브는 반경 방향에서 슬리브에 의해 범위 한정된다. 슬리브뿐 아니라, 환상 그루브의 그루브 바닥부에는 개구부들이 형성되고, 이 개구부들을 통해서 압력 매체가 밸브 하우징의 내부에 도달할 수 있다. 또한, 스트립은 스프링 강으로 구성되고, 반경 방향에서 외부 방향을 향해 예압되어 있다. 밸브 하우징 내부의 압력이 슬리브의 개구부에 존재하는 압력 매체의 압력을 초과하면, 스트립은 슬리브의 내부면에 인접하게 되고, 이에 따라 밸브 하우징의 내부로부터 슬리브의 개구부로 압력 매체가 흐르지 못하도록 방지한다. 이와 반대로 스트립이 슬리브의 개구부에 존재하는 압력 매체에 의해 내부 방향으로 변형되고, 이에 의해 압력 매체는 슬리브의 개구부로부터 밸브 하우징의 내부로 안내될 수 있다.

본 발명의 목적은 캠축 조정 장치용 제어 밸브에 있어서 통합된 체크 밸브를 구비하는 상기 제어 밸브의 대체되는 구성을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따라, 상기 목적은 독립 청구항 제1항의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 추가적인 구현예들은 종속항 제2항 내지 제8항의 특징부들에 상응하게 제시된다.

본 발명에 따라, 체크 밸브 내에는, 적어도 하나의 가이드 부재 및 차단 몸체를 포함하는 폐쇄 몸체가 제공된다. 이와 관련하여 가이드 부재는 폐쇄 몸체의 개방 및 폐쇄 위치 간 이동 중에 폐쇄 몸체를 안내하는 역할을 한다. 가이드 부재, 예컨대 가이드 표면은 상기와 같은 폐쇄 이동 중에 제어 피스톤 또는 밸브 하우징과 같은 인접한 구조 부재들과 미끄럼 접촉하거나, 유격을 극복한 후에 가이드 방향에 대해 횡방향으로 작용하게 된다. 가이드 부재 자체는 임의의 형태로, 특히 미끄럼 접촉부로서, 또는 구름 접촉부(rolling contact)로서 형성될 수 있다.

본 발명에 따라, 가이드 부재와 차단 몸체는, 함께 이동할 수 있는 방식으로 서로 연결된다. 다시 말해, 가이드 부재의 영역에서 생성되는 접촉력은 차단 몸체로 전달될 수 있으며, 이에 의해 종국에는 차단 몸체가 충분히 안내되게 된다. 특히 가이드 부재 및 차단 몸체는 강성체로서 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하며, 폐쇄 몸체의 추가적인 구조 부재는 완전하게 탄성 변형될 수 있다. 마찬가지로 가이드 부재 및 차단 몸체가 서로 견고하게 결합되어 개방 방향 및 폐쇄 방향으로 이동하고, 이에 반해 탄성 변형은 폐쇄 방향에 대해 횡방향으로 이루어질 수 있다.

위의 사항과 다르게 EP 1 291 563 A2호에 따라서는, 링 모양으로 만곡된 스트립으로서 형성되는 폐쇄 몸체는 탄성 연속체이다. 이 경우 활주 또는 구름 안내 이동 없이, 폐쇄 몸체는 자체적인 탄성 변형을 수반하여 개방 방향 및 폐쇄 방향으로 이동한다. 이런 실시예의 경우, 작용하는 압력과 목표 되는 개방 특성에 의해 링 모양 스트립의 탄성 특성 값이 이미 사전 설정된다는 문제가 발생한다. 그럼에도, 추가로 스트립은 폐쇄 위치에서 개구부를 갖는 밀봉면을 형성하며, 이에 대해 강성과 같은 스트립의 기계적 특성 값에 대한 상황에 따른 또 다른 요건이 적용된다. 예컨대 유효한 압력비에서 개구부의 전체 원주면 둘레에 스트립이 인접해야만 한다. 탄성 변형의 결과로 개구부 내로 스트립이 유입되는 것은, 개구부의 부분 원주에 걸쳐 개구부가 바람직하지 못하게 부분적으로 개방되는 것과 마찬가지로 방지되어야 한다. 또한, 탄성 스트립으로 인해, 예컨대 스트립과 개구부 사이의 환상 간극이 점차 폐쇄되면서 간헐적인 압력 변화, 즉 동역학적인 흐름 조건이 있을 시에 문제가 발생할 수 있다. EP 1 291 563 A2호에 따른 링 모양 스트립의 강성의 설계에 대해 전술한 상황에 따른 다양한 요건으로부터 경우에 따라서는 목표 대립이 발생하게 된다.

이러한 인식을 고려하여 본 발명에 따라, 한편으로 가이드 부재 및 차단 몸체가 폐쇄 몸체의 이동 중에 함께 이동하는 방식으로 가이드 부재와 차단 몸체 사이에 결합이 이루어진다. 이에 의해 우선 가이드 부재와 차단 몸체에 대해 정의된 이동 거동이 제공된다. 가이드 부재 및 차단 몸체 이외에, 독립적으로 형성될 수 있고 특히 체크 밸브의 목표하는 개방 및 폐쇄 특성에 적합하게 적응될 수 있는 스프링 부재가 제공된다. 이와 관련하여 스프링 부재는 반경 방향에서 폐쇄 위치의 방향으로 폐쇄 몸체에 탄성력을 인가하며, 이로써 폐쇄 몸체의 양 측면에서 압력 차이가 감소함과 더불어 "디폴트" 위치로서 폐쇄 위치가 설정된다.

이와 관련하여 본 발명의 범주에 따르면, 폐쇄 이동은 스프링 부재에 의해서만 이루어지는 것이 아니라, 폐쇄 위치를 달성하기 위한 힘이 폐쇄 몸체의 작용면에서 발생하는 정적 또는 동적 유압 조건에 의해서도 보조된다.

또한, 주지되는 바에 따르면, 본 발명의 구성을 위해, 반드시 가이드 부재와 차단 몸체가 서로 견고하게 결합되어야 하는 것만은 아니다. 마찬가지로 가이드 부재 및 차단 몸체의 탄성 결합도 생각해 볼 수 있다. 이런 경우 가이드 부재의 이동은 차단 몸체의 이동과 연동되고, 또한 경우에 따라서는 가이드 부재 및 차단 몸체가 다양한 치수를 가질 수도 있다.

본 발명에 따른 스프링 부재는 임의의 스프링 부재일 수 있으며, 특히 스프링 강 소재의 스프링 부재, 압축 및/또는 인장 스프링, 나선형 스프링, 복합 재료 소재의 스프링, 탄성 중합체 스프링 부재, 댐핑 부재가 통합된 스프링 부재, 선형 또는 비선형 스프링, 강 또는 낮은 내부 마찰 계수를 갖는 기타 재료로 형성되는 스프링, 코일 스프링, 비틀림 스프링, 판 스프링, 다이아프램 스프링, 링 스프링, 헬리컬 웜 스프링, 롤러 스프링, 케이싱 스프링, 슬롯 스프링, 원통형 또는 원추형 권선 또는 평면 권선을 갖는 권취형 스프링, 토션 바 또는 회전 튜브를 구비한 비틀림 스프링, 판 스프링, 다이아프램 스프링, 딥드로잉으로 제조된 디스크 스프링, 링 스프링, 가스 또는 액체 충진제를 포함하거나, 그렇지 않은 플라스틱 또는 고무 소재의 스프링, 고무-금속 소재의 복합 재료 스프링, 섬유 강화 플라스틱 소재의 스프링, 중공부 또는 개구부를 구비한 스프링, 연장부, 정지부, 리브, 적어도 하나의 표면에 형성되는 치부(tooth), 강성의 외부 슬리브와 강성의 내부 슬리브 또는 강성의 내부 볼트 사이에 제공되는 탄성 소재를 구비한 스프링, 서로 동일하거나 또는 상이한 재료 및/또는 형식을 갖는 다수의 개별 스프링 부재로 이루어진 스프링 유닛, 유압 스프링일 수 있다. 마찬가지로 전술한 형식 중 동일하거나 또는 서로 다른 다수의 스프링을 기계적으로 직렬 또는 병렬로 배치하여 하나의 스프링 부재로 조립할 수도 있다.

본 발명의 특히 간단한 구성에 따르면, 스프링 부재는 폐쇄 몸체의 통합된 구성 부분이다. 이런 스프링 부재는 폐쇄 몸체와 함께 특히 간단하게 제조하며, 이로써 구성 부품의 개수를 줄일 수 있고, 경우에 따라서 중량 역시도 감소시킬 수 있다. 예컨대 스프링 부재가 통합되어 형성되는 폐쇄 몸체라고 하면, 탄성 플라스틱으로 제조되는 성형품 또는 사출 성형품이다. 예컨대 플라스틱으로 코팅된 스프링 강을 포함하는 복합체도 이용할 수 있다.

본 발명의 추가적인 구현예에 따르면, 폐쇄 몸체는 우선적인 접근 방법에서 U자 모양으로 형성되고, 기본 다리부와 2개의 평행한 측면 다리부를 포함한다. 이와 관련하여 기본 다리부는 만곡되어 형성되고, 외부 표면을 포함한다. 이 외부 표면은 제어 피스톤을 수용하기 위한 하우징 리세스부의 윤곽의 표면에 부합하게 형성되거나, 적어도 개구부의 범위 한정 윤곽에 부합하게 형성된다. 이로 인해 기본 다리부는 간단하게 차단 몸체를 형성할 수 있다. 동시에 적어도 하나의 측면 다리부는, 제어 피스톤의 가이드 면에서 안내하는 방식으로 인접하는 가이드 부재로서 이용된다. 이에 따라 예컨대 측면 다리부는 개방 및 폐쇄 방향으로 연장되며, 이로써 측면 다리부로 인해 가이드 방향이 간단하게 사전 설정될 수 있게 된다.

기본적으로 차단 몸체에 대해, 경우에 따라서는 가이드 부재에 대해서도 비교적 강성인 재료가 선택될 때, 바람직한 폐쇄 작용이 이루어지려면, 차단 몸체는 개구부의 전체 범위 제한부에 걸쳐 균일하게 개구부에 인접해야 한다. 왜냐하면, 그렇지 않았을 경우, 바람직하지 못한 누출이 발생할 수도 있기 때문이다. 이는 극한의 경우 추가로, 폐쇄 몸체의 안내가 개구부의 범위 제한부에 대해 정확하게 수직으로 이루어져야 하는 것을 의미한다. 그러나 바람직한 폐쇄 작용은, 차단 몸체 또는 기본 다리부의 영역에 탄성 밀봉 부재가 폐쇄 몸체에 의해 형성됨으로써 신뢰할 수 있으면서도 간단한 방식으로 보장되거나, 보강될 수 있다. 상기 밀봉 부재는 밀봉 몸체와 같이 기본 다리부에 고정되는 추가적인 구조 부재일 수 있으며, 밀봉 몸체는 예컨대 자체 물질 결합 방식으로 기본 다리부에 결합된다. 마찬가지로 기본 다리부를 탄성 재료로 코팅할 수도 있다. 이처럼 구성할 때에 신뢰할 수 있는 폐쇄 위치는 예컨대, 허용오차 또는 마모를 바탕으로 폐쇄 이동이 앞서 설명한 바와 같이 정확하게 안내되지 않더라도 보장될 수 있다. 탄성 밀봉 부재는 점차 가압 되면서 폐쇄 위치에 도달하며, 이때 탄성 밀봉 부재의 가압력 중 적어도 일부분은 탄성 부재에 의해 생성된다.

스프링 부재를 제공하는 경우, 특히 콤팩트한 구성은, 폐쇄 몸체의 기본 다리부로부터 내부에서 예각을 이룬 상태로 스프링 바(spring bar)가 돌출된 때에 달성된다. 이런 스프링 바는 전술한 예각이 감소하면 탄성 하중을 받는다. 스프링 바의 단부 영역은 제어 피스톤에 대향하여 탄력적으로 지지될 수 있다. 상기 콤팩트한 구성 이외에도 위의 구성은, 스프링 바로서 형성되는 스프링 부재의 횡단면이 제어 피스톤과, 측면 다리부들과, 기본 다리부에 의해 둘러싸일 수 있으며, 이로써 스프링 부재에 대한 소정의 보호 작용이 제공된다는 장점이 있다.

폐쇄 몸체는 측면 다리부의 영역 중 기본 다리부의 맞은편에 위치하는 단부 영역에 추가적인 기능을 보장하기 위해 노즈부를 포함할 수 있다. 이런 노즈부는 바람직하게는 마찬가지로 폐쇄 몸체의 추가적인 구성 부분과 통합되어 형성된다. 상기 노즈부는 제어 피스톤과 함께 고정부 또는 정지부를 형성할 수 있으며, 이로써 예컨대 폐쇄 몸체의 단부 위치가 사전 지정되거나, 그리고/또는 제어 피스톤으로부터 폐쇄 몸체가 의도하지 않는 방식으로 풀리는 것을 방지하는 조립 보조부가 제공될 수 있다.

측면 다리부들이 적어도 하나의 관류 개구부를 포함할 때 측면 다리부들에 의해 추가의 기능이 제공된다. 이와 관련하여 폐쇄 몸체가 개방 위치에 있을 때 압력 매체가 상기 관류 개구부를 통과할 수 있다.

본 발명의 바람직한 개선 실시예는 특허 청구 범위, 실시예 설명 및 도면으로부터 제공된다. 특징들과 다수 특징의 조합과 관련하여 실시예 설명에서 제시되는 장점들은 단지 실시예일 뿐이며, 상기 특징들이 반드시 본 발명에 따른 실시예의 목적일 필요는 없다. 추가의 특징들은 도면으로부터, 특히 다수의 구조 부재들의 도시된 상호 간 기하 구조 및 상대적인 치수와 구조 부재들의 상대적인 배치 및 상호 작용으로부터 확인할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들의 특징들, 또는 여러 특허 청구항의 특징들의 조합도 마찬가지로 특허 청구항들의 선택된 인용 관계와는 다르게 적용할 수 있고, 이에 따라 제안된다. 이는 별도로 첨부되는 도면에 도시되거나, 도면의 설명에서 언급되는 그런 특징들에도 관계한다. 이런 특징들은 또한 여러 특허 청구항의 특징들과도 조합될 수 있다. 마찬가지로 특허 청구항들에 상술한 특징들은 본 발명의 추가적인 실시예를 위해 생략될 수도 있다.

본 발명의 추가적인 특징들은 이하의 실시예 설명과 본 발명의 실시예들이 개략적으로 도시된 해당 도면으로부터 제시된다.

도1a는 내연기관을 매우 개략적으로 도시한 도면이다.

도1은 압력 매체 회로를 포함하여, 내연기관의 제어 시간을 변경하기 위한 장치를 절개하여 도시한 종단면도이다.

도2는 절개선 II-II에 따라 도1에 도시한 장치를 절개하여 도시한 횡단면도이다.

도3은 제어 밸브를 절개하여 도시한 종단면도이다.

도4는 제어 밸브의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.

도5는 도4의 폐쇄 몸체를 도시한 사시도이다.

도6a는 주변 구조물에 배치되는 도4의 제어 밸브를 공급 포트 영역에서 절개하여 도시한 횡단면도이다.

도6b는 도6a와 유사한 횡단면도이다.

도7a는 도6a와 유사하지만 변경된 폐쇄 몸체를 포함하는 제어 밸브를 절개하여 도시한 횡단면도이다.

도7b는 도6b와 유사하지만 추가로 변경된 폐쇄 몸체를 포함하는 제어 밸브를 절개하여 도시한 횡단면도이다.

도8은 제어 밸브의 제2 실시예를 도시한 사시도이다.

도9는 도8에 따라 체크 밸브를 부분적으로 절개하여 도시한 사시도이다.

도10은 폐쇄 몸체와 이 폐쇄 몸체에 의해 통합되어 형성되는 스프링 부재를 포함하고 폐쇄 위치에 있는 본 발명에 따른 제어 밸브를 도시한 사시도이다.

도11은 도10에 따르지만, 폐쇄 몸체가 개방 위치에 있는 제어 밸브를 도시한 사시도이다.

도12는 스프링 부재가 나선형 압축 스프링으로서 형성되어 있는 제어 밸브의 추가적인 본 발명에 따른 구현예를 도시한 사시도이다.

도13은 체크 밸브와, 단부 측에서는 폐쇄 몸체의 측면 다리부 영역에 배치되는 스프링 부재를 포함하는 본 발명에 따른 제어 밸브의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시한 횡단면도이다.

도14는 본질적으로 도7b에 상응하지만, 제어 피스톤과 폐쇄 몸체의 차단 몸체 사이에 배치되는 탄성 중합체 스프링 부재를 포함하는 본 발명에 따른 제어 밸브의 구현예를 도시한 개략도이다.

도1a에는 내연기관(100)이 개략적으로 도시되고 있으며, 크랭크축(101) 상에 장착되는 피스톤(102)은 실린더(103) 내에 도시되어 있다. 크랭크축(101)은 도시한 실시예에 따르면 각각의 견인식 구동 장치(104 또는 105)를 통해 흡기 캠축(106) 또는 배기 캠축(107)과 각각 연결되며, 가스 교환 밸브들(110, 111)의 제어 시간을 가변 조정하기 위한 제1 및 제2 장치(1)는 크랭크축(101)과 캠축들(106, 107) 사이의 상대적 회전을 일으킬 수 있다. 캠축들(106, 107)의 캠들(108, 109)은 흡기 가스 교환 밸브(110) 및 배기 가스 교환 밸브(111)를 각각 작동시킨다. 마찬가지로 캠축들(106, 107) 중 일측의 캠축에만 장치(1)를 장착하거나, 장치(1)를 구비한 하나의 캠축(106 또는 107)만을 제공할 수도 있다.

도1 및 도2에는 내연기관(100)의 가스 교환 밸브들(110, 111)의 제어 시간을 가변 조정하기 위한 장치(1)의 유압 조정 장치(1a)가 도시된다. 조정 장치(1a)는 본질적으로 스테이터(2)와, 이 스테이터에 동심으로 배치되는 로터(3)로 구성된다. 구동 휠(4)은 스테이터(2)와 회전 불가능하게 체결되고 도시한 실시예에서는 스프로킷으로서 형성된다. 마찬가지로 벨트 풀리 또는 톱니 기어로서 형성되는 구동 휠(4)의 실시예도 생각해볼 수 있다. 스테이터(2)는 로터(3) 상에 회전 가능하게 장착되고, 스테이터(2)의 내부면에는 도시한 실시예에 따르면 원주방향으로 이격되어 분포되는 5개의 리세스부(5)가 제공된다. 리세스부들(5)은 반경 방향에서 스테이터(2) 및 로터(3)에 의해, 원주 방향에서 스테이터(2)의 2개의 측면 벽부(6)에 의해, 그리고 축방향에서는 제1 및 제2 측면 덮개부(7, 8)에 의해 범위 한정된다. 리세스부들(5) 각각은 상기와 같이 고압 밀봉 방식으로 밀폐된다. 제1 및 제2 측면 덮개부(7, 8)는 연결 부재들(9), 예컨대 나사들에 의해 스테이터(2)와 연결된다.

로터(3)의 외부면에는 축방향으로 연장되는 날개 그루브(10)가 형성되고, 각각의 날개 그루브(10) 내에는 반경 방향으로 연장되는 날개부(11)가 배치된다. 각각의 리세스부(5) 내로는 날개부(11)가 연장되고, 이 날개부(11)는 반경 방향에서 스테이터(2)에 인접하고, 축방향에서는 측면 덮개부들(7, 8)에 인접한다. 각각의 날개부(11)는 리세스부(5)를 서로 반작용하는 2개의 압력 챔버(12, 13)로 분리한다. 스테이터(2)에 대한 날개부(11)의 고압 밀봉식 인접을 보장하기 위해, 날개 그루브들(10) 내에는 판 스프링 부재(15)가 배치되고, 이 판 스프링 부재는 반경 방향으로 날개부(11)에 힘을 공급한다.

제1 및 제2 압력 매체 라인(16, 17)에 의해서는 제1 및 제2 압력 챔버(12, 13)가 제어 밸브(14)를 통해 유압 펌프(19) 또는 탱크(18)와 연결될 수 있다. 이에 의해 로터(3)에 대한 스테이터(2)의 상대 회전을 가능케 하는 액추에이터가 형성된다. 제어 밸브(14)는 2개의 작업 포트(A, B)를 구비하고, 이 작업 포트들은 압력 매체 채널들을 통해 유압 매체 라인들(16, 17)과 통한다. 또한, 탱크 포트(T)와 공급 포트(P)가 제공된다. 탱크 포트(T)를 통해서는 제어 밸브(14)가 탱크(18)와 연결된다. 압력 매체 라인(66)에 의해서는 공급 포트(P)가 유압 펌프(19)와 연결된다. 작동 유닛(22)에 의해서 제어 밸브(14)는 다수의 제어 위치로 이동될 수 있고, 상기 제어 위치들에 따라 여러 포트들(A, B, P, T)이 서로 통한다. 이에 따라, 모든 제1 압력 챔버(12)가 유압 펌프(19)와 연결되고 모든 제2 압력 챔버(13)가 탱크(18)와 연결되거나, 이에 정확하게 반대되는 구성도 제공될 수 있다. 만일 제1 압력 챔버들(12)이 유압 펌프(19)와 연결되고, 제2 압력 챔버들(13)은 탱크(18)와 연결된다면, 제1 압력 챔버들(12)은 제2 압력 챔버들(13)의 용적을 감소시키면서 팽창한다. 이로부터 날개부(11)는 원주 방향에서 제1 화살표(21)로 도시된 방향으로 변위된다. 이런 날개부(11)의 변위에 의해, 로터(3)는 스테이터(2)에 상대적으로 회전한다. 그 결과 캠축들(106, 107)과 크랭크축(101) 사이에 위상 변위가 발생한다. 그러므로 압력 챔버들(12, 13)에 대한 유압 매체의 목표 되는 유입 및 유출을 통해 내연기관(100)의 가스 교환 밸브들(110, 111)의 제어 시간은 목표한 바대로 변경된다.

또한, 두 작업 포트(A, B)가 오직 공급 포트(P)와 연결되거나, 공급 포트(P) 및 탱크 포트(T) 모두와도 연결되지 않는 제어 위치도 제공된다. 이와 같은 제어 밸브(14)의 제어 위치에서, 스테이터에 대한 로터(3)의 상대적인 위상 위치는 고정된다. 장치(1)에서 발생하는 압력 피크가 유압 펌프(19)에 도달하는 것을 방지하기 위해, 제어 밸브(14)의 내부와 유압 펌프 사이에는 계속 설명되는 바와 같이 체크 밸브가 제공된다.

도3에는 제어 밸브(14)를 절개한 종단면도가 개략적으로 도시된다. 제어 밸브(14)는, 밸브 하우징(41)과 제어 피스톤(42)으로 구성된다. 밸브 하우징(41)은 리세스부(203)를 구비하여 본질적으로 중공 원통형으로 형성되고, 상기 밸브 하우징의 외부면에는 축방향으로 이격되어 분포되는 3개의 환상 그루브(43, 44, 45)가 형성된다. 각각의 환상 그루브들(43 내지 45)은 제어 밸브(14)의 포트를 나타내고, 축방향에서 외부에 위치하는 (제1 및 제3) 환상 그루브들(43, 45)은 작업 포트(A, B)를 각각 형성하고, 중앙의 (제2) 환상 그루브(44)는 공급 포트(P)를 형성한다. 탱크 포트(T)는 밸브 하우징(41)의 선단면에 제공되는 개구부에 의해 형성된다. 각각의 환상 그루브들(43 내지 45)은 제1 반경 방향 개구부들(46)을 통해 밸브 하우징(41)의 내부와 연결된다. 밸브 하우징(41)의 내부에서, 본질적으로 중공 원통형으로 형성되는 제어 피스톤(42)은 축방향으로 변위 가능하게 배치된다. 제어 피스톤(42)은 선단면에서는 스프링 부재(47)에 의해 힘을 공급받고, 맞은편 선단면에서는 작동 유닛(22)의 푸시 로드(48)에 의해 힘을 공급받는다. 따라서 작동 유닛(22)에 전류가 공급됨으로써, 제어 피스톤(42)은 스프링 부재(47)의 힘에 대항하여 제1 및 제2 단부 정지부(49, 50) 사이의 임의의 위치로 변위될 수 있다.

제어 피스톤(42)은 제1 및 제2 랜드부(51, 52)를 포함한다. 랜드부들(51, 52)의 외경은 밸브 하우징(41)의 내경에 부합하게 형성된다. 랜드부들(51, 52) 사이에서는 제어 피스톤(42) 표면에 제4 환상 그루브(57)가 형성된다. 또한, 제어 피스톤(42) 내부에서, 푸시 로드(48)가 작용하는 상기 제어 피스톤의 선단면 단부와, 제2 랜드부(52) 사이에는 제2 반경 방향 개구부(46a)가 형성되며, 이로 인해 제어 피스톤(42)의 내부는 밸브 하우징(41)의 내부와 연결된다. 제1 및 제2 랜드부(51, 52)는, 제어 에지부(53)가 밸브 하우징(41)에 상대적인 제어 피스톤(42)의 위치에 따라 공급 포트(P)와 작업 포트들(A, B) 간의 연결을 제4 환상 그루브(57)를 통해 개방하거나 차단할 수 있는 방식으로 형성되어 제어 피스톤(42)의 외부면에 배치된다. 이와 동시에 작업 포트들(A, B)과 탱크 포트(T) 간의 연결도 개방되거나, 차단된다. 밸브 하우징(41) 내부의 제어 피스톤(42)의 위치에 영향을 줌으로써, 제1 또는 제2 압력 챔버들(12, 13)에 목표한 바대로 압력 매체가 공급되고, 각각의 타측의 압력 챔버들(12, 13)로부터는 압력 매체가 배출될 수 있으며, 이로 인해 크랭크축(101)에 상대적인 캠축(106, 107)의 위상 위치가 목표한 바대로 변경될 수 있다.

도4에는 본 발명에 따른 제어 밸브(14)가 사시도로 도시된다. 도4에는 밸브 하우징(41)과, 작동 유닛(22)과, 체크 밸브(54)의 폐쇄 몸체(58)가 도시되어 있다. 폐쇄 몸체(58)는 제2 환상 그루브(44) 내에 배치되고, 단지 극미하게만 유연성을 갖는 강성의 재료, 예컨대 플라스틱으로 구성되어 있다. 작동 유닛(22)과 밸브 하우징(41) 사이에는, 보어부를 구비한 조립 플랜지(70)가 제공되고, 상기 보어부에 의해 제어 밸브(14)가 (도4에는 도시되지 않은) 주변 구조물에 고정될 수 있다.

도5에는 폐쇄 몸체(58)의 사시도가 도시된다. 이 폐쇄 몸체는, 밀봉면(60)을 구비한 차단 몸체(59)와, 도시한 실시예에 따르면 가이드 웨브로서 형성되는 가이드 부재들(61)로 구성된다. 또한, 차단 몸체(59) 표면에는 가이드 부재들(61)보다 더욱 돌출되어 있는 흐름면(62)이 형성된다. 가이드 부재들(61) 표면에는 노즈부(63)로서 형성되는 고정 부재들과 관류 개구부들(64)이 형성된다.

도6a 및 도6b에는 도4에 도시한 것과 유사한 본 발명에 따른 제어 밸브(14)가 횡단면도로 도시되며, 절개면은 공급 포트(P)의 영역에 위치한다. 제어 밸브(14)는 도6a 및 도6b의 경우 주변 구조물(65) 내에 조립된다. 주변 구조물(65) 내에는 제2 환상 그루브(44)를 (도시되지 않은) 유압 펌프와 연결시키는 압력 매체 라인(66)이 형성된다. 압력 매체 라인(66)은 주변 구조물(65)의 벽부 내에 형성되는 개구부(67)를 통해 제2 환상 그루브(44)와 연결된다. 폐쇄 몸체(58)는, 차단 몸체(59)의 밀봉면(60)이 개구부(67) 방향으로 배향되는 방식으로 제2 환상 그루브(44) 내에 배치된다.

제2 환상 그루브(44)의 그루브 바닥부(68)는 2개의 평활부(69)를 포함하고, 이 평활부들은, 가이드 웨브로서 형성되는 가이드 부재들(61)이 폐쇄 몸체(58)의 조립된 상태에서 이 폐쇄 몸체에 인접하는 방식으로 형성된다. 이에 따라 평활부들(69)은 폐쇄 몸체(58)를 위한 가이드 표면으로서 이용된다. 평활부들(69)은 조립 플랜지(70)의 보어부로 배향 고정되어 형성된다. 이로써 평활부들은 한편으로, 폐쇄 몸체(58)가 개구부(67)로 정확하게 배향되어 밸브 하우징(41)에 조립되도록 하는 기능을 충족한다. 조립 플랜지(70)는 주변 구조물(65) 내부에서 밸브 하우 징(41)의 배향을 사전 설정하고, 평활부들(69)은 제2 환상 그루브(44) 내에서 차단 몸체(59)의 배향을 사전 설정한다. 또한, 가이드 부재들(61)은 내연기관(100)의 작동 중에 안내 기능을 수행하며, 이로 인해 폐쇄 몸체(58)는 밸브 하우징(41)의 반경 방향으로만 이동할 수 있게 된다.

도6a에는 체크 밸브(54)가 개방된 상태로 도시된다. 개구부(67)를 통해 제2 환상 그루브(44) 내로 유입되는 압력 매체는 차단 몸체(59)와 그에 따라 폐쇄 몸체(58)를 제2 환상 그루브(44)의 그루브 바닥부(68) 쪽에 밀착시킨다. 그런 다음 압력 매체는 제2 환상 그루브(44)와, 관류 개구부들(64)과 제1 반경 방향 개구부들(46)을 통해 밸브 하우징(41)의 내부에 도달할 수 있게 된다.

밸브 하우징(41)의 내부로부터 개구부(67) 방향으로 이루어지는 반대되는 압력 매체 흐름의 경우, 압력 매체는 차단 몸체(59)의 배면과, 흐름면(62)에 존재한다. 이에 의해 폐쇄 몸체(58)는 가이드 부재들(61)에 의해 안내되면서, 폐쇄 몸체(58)가 주변 구조물(65)의 벽부에 인접하게 될 때까지, 개구부(67)의 방향으로 이동한다. 이처럼 체크 밸브(54)에 의해 차단된 상태는 도6b에 도시되어 있다. 이런 상태에서 개구부(67)는 차단 몸체(59)에 의해 차단되고, 장치(1) 내에 존재하는 압력 피크는 압력 매체 라인(66)을 통해 유압 펌프로 전파될 수 없게 된다.

위와 같은 체크 밸브(54)의 상태에서, 노즈부들(63)은 제2 환상 그루브(44)의 그루브 바닥부(68)에 인접한다. 이에 따라 제어 밸브(14)의 이송 중에, 상기 노즈부들(63)은 손실 방지부로서 이용된다. 또한, 조립 중에 상기 노즈부들(63)에 의해서, 차단 몸체(59)가 제2 환상 그루브(44)의 가장자리보다 더 돌출되지 않게 된다. 이로 인해, 차단 몸체(59)는 주변 구조물(65) 내 제어 밸브(14)의 압입 과정 중에 손상되지 않거나, 전혀 전단되지 않으며, 제어 밸브(14)는 주변 구조물(65) 내에 고정되는 것이 보장된다.

도7a에는 도6a와 유사하지만 변경된 폐쇄 몸체(58)를 구비한 본 발명에 따른 제어 밸브(14)가 도시되고 있다. 전술한 실시예와는 다르게, 도7a의 경우 가이드 웨브로서 형성되는 가이드 부재들(61)과, 대응하는 평활부들(69)은 서로 소정의 각도를 이루면서 형성된다. 이에 따라 바람직하게는 폐쇄 몸체(58)는 제2 환상 그루브(44) 내에 매우 정확하게 배향되어 조립될 수 있다. 이로 인해 폐쇄 몸체(58)의 배향 오류는 배제된다.

도7b에는 도6b와 유사하지만 추가의 변경된 폐쇄 몸체(58)를 포함하는 본 발명에 따른 제어 밸브(14)의 추가적인 도면이 도시되고 있다. 도7b의 경우 가이드 부재(61)는 저널부(71)로서 형성되고, 상기 저널부는 차단 몸체(59)의 배면에서 중심부에 배치된다. 저널부(71)는 제2 환상 그루브(44)의 제1 반경 방향 개구부들(46) 내에 삽입된다. 이에 따라 반경 방향 개구부(46)의 링 모양 벽부(69a)는 폐쇄 몸체(58)를 위한 가이드 표면으로서 이용된다. 조립 중에 폐쇄 몸체(58)의 정확한 배향을 보장하기 위해, 바람직하게는 폐쇄 몸체(58)를 안내할 수 있도록 지정된 반경 방향 개구부(46)는 나머지 반경 방향 개구부들(46)보다 더욱 크게 형성되고, 저널부(71)는 상기 반경 방향 개구부들(46) 중 상대적으로 큰 반경 방향 개구부의 치수에 적합하게 형성된다. 체크 밸브(54)의 확실한 폐쇄를 보장하기 위해, 저널부의 외부면은 바람직하게는 프로파일된 형태로 형성된다. 이에 의해 압 력 매체는 저널부(71)를 수용하는 반경 방향 개구부(46)를 통해 관류할 수 있고, 차단 몸체(59) 쪽으로 흐를 수 있게 된다.

저널부(71)의 단부 중 차단 몸체(59)의 반대 방향으로 향해 있는 단부에는, 링 모양으로 연장되는 비드부(72)(bead)가 상기 저널부(71)에 장착되어, 홀딩 부재로서 이용된다.

밸브 하우징(41)과 주변 구조물(65) 사이의 제2 환상 그루브(44) 내에 폐쇄 몸체(58)를 배치하는 것 이외에도, 제어 피스톤(42)과 밸브 하우징(41) 사이의 제4 환상 그루브(57) 내부에 폐쇄 몸체(58)를 배치하는 것도 물론 생각해 볼 수 있다. 이는 예컨대 제어 밸브(14)와 관련하여 JP 07-229408호에 도시된 실시예에서 실현될 수 있다.

도8에는 또 다른 형태의 체크 밸브(54)를 구비한 제어 밸브(14)의 본 발명에 따른 추가적인 실시예가 도시되고 있다. 도9는 체크 밸브(54)를 부분적으로 절개하여 사시도로 도시하고 있다. 체크 밸브(54)는 강성의 프레임(73)과 2개의 유연성 폐쇄 몸체(58)로 구성된다.

프레임(73)은 2개의 링형 섹션(74)을 포함한다. 이 구간들은 다수의 브레이스부(75)(brace)를 통해 서로 연결된다. 브레이스부(75)는 원주 방향으로 이격되어 분포된 다수의 공동부(76)에 의해 서로 분리된다. 프레임(73)의 축방향 연장부는 제2 환상 그루브(44)의 연장부에 상응한다. 이에 의해 프레임(73)은 제2 환상 그루브(44)를 범위 한정하는 링 표면에 고압 밀봉 방식으로 인접하고, 이에 따라 압력 매체 흐름은 공동부들(76)을 통해서만 실행될 수 있게 된다. 또한, 프레 임(73)은 원주 방향에서 제2 환상 그루브(44) 전체에 따라 연장된다. 브레이스부들(75)의 내부에서 반경 방향으로는 2개의 유연성 폐쇄 몸체(58)가 배치된다. 각각의 폐쇄 몸체(58)는 링 모양으로 만곡된 스트립으로서 형성되고, 상기 스트립은 프레임(73)의 내부 원주면 전체에 따라 연장된다. 폐쇄 몸체(58)의 각각의 축방향 측면은 프레임(73) 내에 수용되고, 상기 프레임과 견고하게 연결된다. 이런 연결은 도시된 바와 같이 형상 고정 수단에 의해 실현되거나, 예컨대 프레임(73)의 제조 중에 폐쇄 몸체(58)의 부분적인 주입 성형에 의해 실현될 수 있다.

이하에서 체크 밸브(54)의 작동 방식에 대해 설명된다. 제어 밸브(14)의 내부로 압력 매체 흐름이 이루어질 시에, 유연성 폐쇄 몸체(58)는 반경 방향에서 내부 방향을 향해 밀착되고, 이로써 공동부들(76)이 개방된다.

상기와 반대로 압력 매체 흐름이 이루어질 시에는, 폐쇄 몸체(58)는 브레이스부들(75) 쪽에 밀착되고, 이로써 폐쇄 몸체(58)는 서로 인접하면서 공동부들(76)을 차단한다.

추가로 폐쇄 몸체들(58)에는 보강 브레이스부들(77)이 제공될 수 있으며, 폐쇄 몸체(58)가 공동부들(76)에 의해 압착되는 것이 상기 보강 브레이스부들에 의해서 방지된다. 이런 보강 브레이스부들(77)은 바람직하게는 원주방향으로 배향됨으로써 폐쇄 몸체(58)의 개방을 방해하지 않게 된다. 이와 같은 체크 밸브(54)의 실시예에 따르면, 공동부들(76)은 필터 메시(78)(filter mesh)를 구비할 수 있다. 이 필터 메시는 예컨대 프레임(73)의 제조 중에 프레임 내에 매립될 수 있다. 이에 의해 링 필터와 체크 밸브(54)의 기능이 하나의 구조 부재 내부에서 통합될 수 있다. 필터 메시(78)는 도8에서 명료성을 이유로 공동부들(76) 중 단 하나의 공동부에만 도시되어 있다. 물론 필터 기능을 충족하기 위해, 필터 메시는 모든 공동부(76)에 제공된다.

전술한 실시예들 중 어느 한 실시예에 따르는 체크 밸브(54)의 구성은, 체크 밸브가 제어 밸브(14)의 환상 그루브(44) 내부에 배치되고, 따라서 추가적인 설계 공간을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 상기 체크 밸브(54)는 간단하게 조립될 수 있으며, 제어 밸브(14)의 조립 중 체크 밸브(54)의 기능이 손상되지 않도록 보장된다. 또한, 모든 실시예를 필터 기능이 통합된 플라스틱 사출 성형품으로서 제조하는 것도 생각해볼 수 있다.

폐쇄 몸체(58)를 구비한 제어 밸브(14)에 대해 도10 내지 도12에 도시한 실시예들은 본질적으로 도6a 및 도6b에 도시한 실시예에 상응한다. 폐쇄 몸체(58)는 본질적으로 기본 다리부(200)와, 서로 거의 평행한 2개의 측면 다리부(201, 202)를 구비하여 U자 모양으로 형성된다. 기본 다리부(200)는 밸브 하우징(41)의 리세스부(203)에 상응하게 만곡되어 있다. 측면 다리부들(201, 202)은 제어 피스톤(42)의 평활부들(69)에 인접하는 가이드 부재들(61)을 형성하고, 기본 다리부(200)의 맞은편에 위치하는 단부 영역에서는 노즈부들(63)을 포함한다. 기본 다리부(201)로부터는 스프링 부재(206)로서 예각(204)을 이룬 상태로 스프링 바(205)가 연장되며, 상기 스프링 바(205)의 단부 영역은 제어 피스톤(42) 표면에서 지지된다. 스프링 바(205)는 도시한 실시예의 경우 기본 다리부(200)에 투영했을 시에 기본 다리부(200)의 약 1/3 내지 2/3의 길이에 걸쳐 연장된다. 스프링 바(205)는 폐쇄 몸 체(58)의 통합된 구성 부분으로서 형성된다. 이를 위해 상기 폐쇄 몸체(58) 내에는 탄성 구성 부재, 고정 부재 등이 통합될 수 있다. 보완적으로 스프링 바(205)는 관류 개구부를 포함할 수 있다.

도10에는 폐쇄 위치에서 소정의 각도(204)를 이루고 있는 스프링 바(205)가 도시되고 있다. 상기 폐쇄 위치에서 차단 몸체(59)는 리세스부(206)에 기밀하게 인접하고, 이에 따라 개구부(67)의 범위 한정 영역에서 개구부(67)를 밀폐한다.

위의 도10에 따른 실시예와 다르게, 도11에서는 폐쇄 몸체가 개방 위치에 위치하며, 상기 개방 위치의 경우 기본 다리부(200)는 제어 피스톤(42)의 종축에 대한 반경 방향에서 내부 방향을 향해 변위된다. 이와 같은 변위로 인해, 스프링 바(205)의 탄성 변형이 개시되는데, 이는 각도(204)를 각도(204')로 감소시킨다.

도12에 따르는 대체되는 구현예에 따르면, 스프링 부재(206)는 스프링 바(205) 대신에 나선형 압축 스프링(206)으로서 형성된다.

도13에서 알 수 있듯이, 스프링 부재(206)는 또한, 측면 다리부들(201, 202)의 영역 중 기본 다리부(200)의 맞은편에 위치하는 단부 영역과, 밸브 하우징(41)의 리세스부(203) 사이에서 지지될 수 있다.

도14에는 본질적으로 도7b에 상응하는 구현예가 도시되고 있지만, 차단 몸체(59)와 제어 피스톤(42)의 외부면(207) 사이에 스프링 부재(206)가 개재되어 있다. 상기 스프링 부재는 예컨대 탄성 중합체 또는 나선형 압축 스프링으로서 형성될 수 있고, 가이드 부재(61) 또는 저널부(71)를 둘러싼다.

도10 내지 도12에 도시된 실시예에 따르면, 폐쇄 몸체(58)는 제어 피스 톤(42) 상에 고정된다.

<도면 부호 리스트>

1: 장치

1a: 조정 장치

2: 스테이터

3: 로터

4: 구동 휠

5: 리세스부

6: 측면 벽부

7: 제1 측면 덮개부

8: 제2 측면 덮개부

9: 연결 부재

10: 날개 그루브

11: 날개부

12: 제1 압력 챔버

13: 제2 압력 챔버

14: 제어 밸브

15: 판 스프링 부재

16: 제1 압력 매체 라인

17: 제2 압력 매체 라인

18: 탱크

19: 유압 펌프

21: 화살표

22: 작동 유닛

41: 밸브 하우징

42: 제어 피스톤

43: 제1 환상 그루브

44: 제2 환상 그루브

45: 제3 환상 그루브

46: 제1 반경 방향 개구부

46a: 제2 반경 방향 개구부

47: 스프링 부재

48: 푸시 로드

49: 제1 단부 정지부

50: 제2 단부 정지부

51: 제1 랜드부

52: 제2 랜드부

53: 제어 에지부

54: 체크 밸브

57: 제4 환상 그루브

58: 폐쇄 몸체

59: 차단 몸체

60: 밀봉면

61: 가이드 부재

62: 흐름면

63: 노즈부

64: 관류 개구부

65: 주변 구조물

66: 압력 매체 라인

67: 개구부

68: 그루브 바닥부

69: 평활부

69a: 벽부

70: 조립 플랜지

71: 저널부

72: 비드부

73: 프레임

74: 링형 섹션

75: 브레이스부

76: 공동부

77: 보강 브레이스부

78: 필터 메시

100: 내연기관

101: 크랭크축

102: 피스톤

103: 실린더

104: 견인식 구동 장치

105: 견인식 구동 장치

106: 흡기 캠축

107: 배기 캠축

108: 캠

109: 캠

110: 흡기 가스 교환 밸브

111: 배기 가스 교환 밸브

P: 공급 포트

T: 탱크 포트

A: 제1 작업 포트

B: 제2 작업 포트

200: 기본 다리부

201: 측면 다리부

202: 측면 다리부

203: 리세스부

204: 각도

205: 스프링 바

206: 스프링 부재

207: 외부면

Claims

내연기관의 가스 교환 밸브들(110, 111)의 제어 시간을 가변 조정하기 위한 장치(1)용 제어 밸브이며,

a) 종축 방향으로 배향되는 리세스부(203)를 포함하는 밸브 하우징(41)과,

b) 상기 밸브 하우징(41)의 리세스부(203) 내에서 다양한 작동 위치로 변위 가능하게 배치되는 제어 피스톤(42)과,

c) 선택된 작동 위치에서 상기 밸브 하우징(41)의 부분 중 상기 리세스부(203) 내로 개방되는 개구부(44)와 함께 압력 매체 연결부를 형성하면서, 상기 밸브 하우징(41) 및/또는 상기 제어 피스톤(42) 표면에 제공되는 적어도 하나의 반경 방향 리세스부(그루브 44)와,

d) 상기 개구부(44)와 함께 체크 밸브(54)를 형성하고, 이 체크 밸브(54)의 폐쇄 위치에서 상기 개구부(44)를 폐쇄하며, 상기 체크 밸브(54)의 개방 위치에서는 상기 개구부(44)를 개방하는 방식으로 형성되는 폐쇄 몸체(58)를 포함하는 상기 제어 밸브에 있어서,

e) 상기 폐쇄 몸체(58)는 적어도 하나의 가이드 부재(61)와 차단 몸체(59)를 포함하고, 상기 폐쇄 몸체(58)가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동할 시에는 상기 가이드 부재(61)와 상기 차단 몸체(59)도 함께 이동하며,

f) 반경 방향 및 폐쇄 위치 방향으로 상기 폐쇄 몸체(58)를 가압하는 스프링 부재(206)가 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 스프링 부재(206)는 나선형 스프링인 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 스프링 부재(206)는 상기 폐쇄 몸체(58)의 통합된 구성 부분인 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄 몸체(58)는 우선 U자 모양에 가깝게 형성되고, 기본 다리부(200)와 2개의 평행한 측면 다리부(201, 202)를 포함하며,

a) 상기 기본 다리부(200)는 상기 차단 몸체(59)를 형성하고,

b) 적어도 하나의 측면 다리부(201, 202)는, 상기 제어 피스톤(42)의 가이드 표면(69, 69a)에 안내하는 방식으로 인접하는 상기 가이드 부재(61)를 형성하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제4항에 있어서, 상기 기본 다리부(200)의 영역에는 탄성 밀봉 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 기본 다리부(200)로부터 내부에서 예각(204)을 이루면서 스프링 바(205)가 돌출되고, 이 스프링 바에 의해서는 상기 폐 쇄 몸체(58)가 상기 제어 피스톤(42)에 대향하여 탄력적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 측면 다리부(201, 202)는 상기 기본 다리부(200)의 맞은편에 위치하는 단부 영역에 노즈부(63)를 포함하고, 이 노즈부(63)는 상기 제어 피스톤(42)과 함께 고정부 또는 정지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 측면 다리부(201, 202)는 관류 개구부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.