KR20100128231A

KR20100128231A - 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템

Info

Publication number: KR20100128231A
Application number: KR1020100037857A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 랑; 마리우스 코네아
Original assignee: 히드라우리크-링 게엠베하
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2010-12-07
Also published as: DE102009022869A1; US20100300388A1

Abstract

본 발명의 목적은 상이한 모터의 상이한 요구 조건에 적합하고 비용이 저렴한 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템을 제공하는 것이다.
나아가 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 밸브용 구성 키트 시스템이 제공된다. 밸브는 서로 다른 두 가지 형태가 개시되어 있다. 이 밸브 형태 가운데 하나는 동일한 슬리브가 구비된 중앙 록킹을 장착한 밸브 또는 중앙 록킹을 미장착한 밸브 형태이다. 다른 형태의 밸브는 동일한 슬리브가 구비된 특별한 캠 샤프트 변환 토크를 이용하는 밸브 또는 특별한 캠 샤프트 변환 토크를 이용하지 않는 밸브 형태이다.

Description

베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템 {VANE CELLS CAM SCHAFT ADJUSTER SYSTEM}

본 발명은 청구항 제1항 및 제2항에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템에 관한 것이다.

독일 특허 공보 DE 10 2004 039 800 B4에 구동 모터용 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템이 공지되어 있다. 이 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템은 다섯 개의 베인을 구비한 회전자를 포함하고, 이 베인들은 방사상 내부를 향하는 고정자의 웨브 사이에 배열된다. 상기 베인은 압력 공간을 반대 방향으로 놓이는 두 개의 유압 챔버로 각각 나눈다. 다섯 개의 압력 공간 가운데 하나의 압력 공간은 중심축에 대해 평행하게 배열되는 스프링 부하를 받는 록킹 핀을 구비하고 있다. 상기 록킹 핀이 록킹 위치에 놓이게 되면, 회전자가 고정자에 대하여 제1 단부 위치와 제2 단부 위치 사이의 중간 위치에 놓이게 된다.

제1 단부 위치도 제2 단부 위치도 아닌 상기 록킹을 비록 두 단부 위치 사이에 정확하게 놓여 있지 않더라도 일반적으로 중앙 록킹이라 한다.

독일 특허 공보 DE 10 2004 039 800 B4에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 두 유압 챔버는 액추에이터로서 자석부를 구비한 전기 유압식 4/4-방향 밸브에 의해 조절될 수 있다. 이를 위해 상기 밸브는,

- 제1 유압 챔버를 위한 제1 작업 연결부(A),

- 제2 유압 챔버를 위한 제2 작업 연결부(B),

- 탱크 연결부(T) 및

- 공급 연결부(P)를 구비하고 있다.

구동 모터가 작동할 때 첫 번째 상태의 4/4-방향 밸브에 의해 두 작업 연결부의 동시적 유압식 연결을 통해 두 유압 챔버가 탱크 연결부에 대해 무 압력 상태로 부하가 경감될 수 있다. 상기 무압력 상태에서 록킹 핀이 록킹 위치에 도달할 수 있다. 이때 4/4-방향 밸브는 카트리지 방식으로 형성되어 있다. 상기 밸브는 슬리브를 구비하고, 상기 슬리브 내에는 속이 빈 피스톤이 축 방향으로 이동하도록 가이드된다. 또한, 피스톤의 단부에는, 전자기로 이동하는 자석부의 램에 탄성적 부하를 받아 지지 되어 있는 포트 바닥을 구비하고 있다. 상기 슬리브는 축 방향으로 인접하여 배열된 세 개의 오목부를 구비하고 있다. 피스톤은 조절 환형 그루브를 구비하고 있다. 세 개의 오목부에 대한 조절 환형 그루브의 축 방향 위치 이동을 통해 공급 연결부(P)로부터 공급되는 유압 유체가 두 개의 작업 연결부(A, B) 및 탱크 연결부(T)로 가이드 된다.

독일 특허 공보 DE 103 44 816 B4는 또 다른 구동 모터용 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템에 관한 것이다. 카트리지 방식의 6/4-방향 밸브는 마찬가지로 슬리브를 구비하고, 슬리브 내에 피스톤을 구비하고 있다. 6/4-방향 밸브는 유압 유체를 두 유압 챔버로부터 배출하기 위해 위치가 분리되어 배치되어 있으며, 따라서 스프링 부하를 받는 두 개의 록킹이 제1 단부 위치도 아니고, 제2 단부 위치도 아닌 중간 위치에서 록킹할 수 있다. 상기 두 개의 록킹은 방사상으로 고정자의 웨브에 배열되어 있다. 6/4-방향 밸브의 세 개의 연결부 중 하나는 두 개의 록킹에 배열되어 있다.

독일 특허 공보 DE 10 2006 012 733 B4 및 독일 특허 공보 DE 10 2006 012 775 B4에 4/3-방향 밸브를 장착한 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템이 공지되어 있다. 상기 밸브는 카트리지 방식으로 형성되어 있다. 띠 모양의 링으로 만들어진 체크 밸브는 슬리브 안쪽에 장착되어 있다. 상기 체크 밸브를 통해 캠 샤프트 조정 장치를 빨리 그리고 상대적으로 적은 오일 압력으로 조정하기 위해 캠 샤프트 변환 토크가 이용된다.

DE 44 22 742 C2에 전기 유압식 밸브가 공지되어 있으며, 상기 밸브는,

- 공급 연결부(P),

- 제1 작업 연결부(A),

- 제2 작업 연결부(B) 및

- 탱크 연결부(T)를 구비하고 있다. 상기 밸브는 카트리지 방식으로 형성되고, 슬리브는 세 개의 오목부를 구비하고 있다. 슬리브 내에는 속이 빈 피스톤이 작용면을 따라 축 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 피스톤 단부에는 전자기 액추에이터의 이동 램에 탄성적 부하를 받아 지지 되는 포트 바닥이 제공된다. 피스톤은 조절 환형 그루브를 구비하고 있다. 두 개의 피스톤 단부에는 밸브의 중심축에 대해 횡방향으로 배열된 배출구가 구비되어 있으며, 상기 배출구는 탱크 연결부(T)로 가이드 된다. 피스톤에는 자석부에 인접한 리브가 제공되며, 이 리브를 지나 유압식 흐름이 자석 쪽 작업 연결부로부터 배출구로 가이드 될 수 있다.

본 발명의 목적은 상이한 모터의 상이한 요구 조건에 적합하고 비용이 저렴한 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 청구항 제1항 및 청구항 제2항에 개시되어 있는 특징부에 의해 달성된다.

나아가 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 밸브용 구성 키트 시스템이 제공된다. 밸브는 서로 다른 두 가지 형태가 개시되어 있다. 이 밸브 형태 가운데 하나는 동일한 슬리브가 구비된 중앙 록킹을 장착한 밸브 또는 중앙 록킹을 미장착한 밸브 형태이다. 다른 형태의 밸브는 동일한 슬리브가 구비된 특별한 캠 샤프트 변환 토크를 이용하는 밸브 또는 특별한 캠 샤프트 변환 토크를 이용하지 않는 밸브 형태이다.

특히 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템 밸브의 구성적 형태가 청구항 제1항에 개시되어 있으며, 상기 형태는 록킹을 장착한 비용이 저렴한 밸브를 가능하게 한다. 청구항 제2항에 따른 밸브는 구성적으로 동일하게 형성된 캠 샤프트 변환 토크를 이용하는 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 상세한 내용을 개시하고 있다.

본 발명의 장점은 자석부 쪽 피스톤 단부에 중심축에 대해 횡방향으로 배열되어 탱크 연결부(T)로 통하는 배출구가 제공되는 것이다. 피스톤의 다른 단부에는 탱크 연결부(T) 쪽으로 유압 유체의 흐름을 차단하는 조절 모서리로 형성되어 있다. 따라서, 상기 피스톤이 상대적으로 적은 개구 - 특히, 교차 구멍 - 를 구비하기 때문에 비용면에서 유리하다. 또한 피스톤은 상대적으로 짧게 형성될 수 있으며, 이로 인해 피스톤 재료와 슬리브 재료 역시 절감할 수 있다. 또한, 나선형 압축 스프링이 피스톤 단부에 상대적으로 인접하여 지지 될 수 있기 때문에, 자석부 램에 대해 피스톤의 스프링 부하를 위한 나선형 압축 스프링이 상대적으로 짧게 형성될 수 있다. 또한 4/4-방향 밸브의 짧은 대면 길이로 인해 구성 공간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 있어서 특히 바람직한 것은 슬리브와 피스톤이 청구항 제1항 및 청구항 제2항에 따라 베인 셀 캠 샤프트 조정 장치용 밸브의 구성 조합이 만들어질 수 있도록 구성되며, 상기 구성 조합은 밸브 간의 적은 구성 편차를 가능하게 한다. 상기 밸브는 특히,

- 중앙 록킹용 특정 배출 위치를 가지지만, 캠 샤프트 변환 토크 이용을 위한 체크 밸브를 구비하지 않은 4/4-방향 밸브,

- 중앙 록킹용 특정 배출 위치 및 캠 샤프트 변환 토크 이용을 위한 체크 밸브를 장착한 4/4-방향 밸브,

- 중앙 록킹용 특정 배출 위치를 갖지 않고, 캠 샤프트 변환 토크 이용을 위한 체크 밸브를 장착한 4/3-방향 밸브, 및

- 중앙 록킹용 특정 배출 위치를 갖지 않고, 캠 샤프트 변환 토크 이용을 위한 체크 밸브를 구비하지 않은 4/3-방향 밸브일 수 있다. 이때 특히 자석부는 동일하게 형성될 수 있다. 중앙 록킹을 장착하지 않은 밸브의 피스톤은 중앙 록킹을 장착한 복합적 변형시,

- 한편으로는 중앙 외부 웨브가 제공되고, 상기 웨브는 환형 그루브를 두 개의 환형 그루브로 분할하고,

- 다른 한편으로는 자석 쪽 외부 웨브가 환형 그루브에 의하여 두 개의 외부 웨브로 분할되어 중앙 록킹을 장착한 피스톤과 구별된다.

전술한 두 청구항에 따른 구성의 경우 변형을 위해 피스톤에 배출구에 인접하여 순환 리브가 제공되고, 상기 리브를 지나 자석 쪽 작업 연결부(B)로부터 공급되는 유압 흐름이 배출구로 가이드 될 수 있다. 그 외에, 자석부와 두 번째 작업 연결부(B) 사이의 영역이 작용면에 대해 확대된 내부 지름을 갖도록 형성되고, 따라서 상기 내부 지름과 작용면 사이에 리브에 의해 차단될 수 있는 배수구 모서리가 형성된다. 지속적으로 순환하는 리브가 작업 연결부(B)의 오목부 방향으로 배수구 모서리를 형성함으로써 피스톤은 슬리브에 대한 각을 기준으로 하지 않고 장착될 수 있다. 이러한 이유에서 슬리브와 피스톤 사이의 비틀림 방지 장치는 비용 절감 측면에서 생략될 수 있다. 이와 달리 배출구가 두 번째 작업 연결부(B)의 오목부에 대해 배수구 모서리를 직접적으로 형성한다면, 고가의 각 기준 장치가 필요할 수 있다. 피스톤 방향의 오목부를 차단/해제하기 위해 순환하는 리브를 장착한 본 발명은 피스톤을 직접 작용면에서 이동하도록 하며, 상기 작용면에는 작업 연결부(B)용 오목부가 형성된다. 상기한 조절 모서리는 다른 피스톤 단부의 형태에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 상기 스프링 쪽 피스톤 단부는 제1 작업 연결부(A)의 오목부 영역에 있는 작용면에서 직접적으로 슬라이딩할 수 있고, 따라서 이러한 단부를 갖는 피스톤은 각 기준 장치 및 비틀림 방지 장치를 필요로 하지 않는다. 이로 인해 작용면에는 비용면에서 저렴하게 전체 작동 영역에서 보어가 형성될 수 있다. 작용면의 내부 가공은 양질의 표면 처리를 통해 실행될 수 있다.

특히 바람직한 것은 슬리브의 내부 지름이 자석부과 상기 자석부에 인접한 외부 웨브 사이의 축방향 영역에서 작용면에 대해 확대된 내부 지름을 갖도록 형성될 수 있다. 이로써 작용면이 기능 할 수 없을 정도로 슬리브가 변형되지 않고, 슬리브를 공구 - 예를 들어 세 개의 조를 가지는 척 - 에 단단하게 고정하는 슬리브의 외부 가공이 가능해 진다.

본 발명의 다른 장점은 다른 청구항, 발명의 상세한 설명 및 도면에 개시되어 있다.

이하에서는 본 발명을 여러 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다.

도 1은 베인 셀 캠 샤프트 조정 장치를 도시한 것이고,
도 2는 제1 실시예에 따른 4/4-방향 밸브의 단면도이고(상기 밸브는 커넥터 플러그를 장착한 전기로 작동하는 자석부 및 유압부을 포함하며, 상기 유압부은 중앙 록킹(그러나 캠 샤프트 변환 토크 사용을 위한 체크 밸브가 아님)을 위한 배출 위치를 구비하고 있음),
도 3은 도 2의 II-II 라인에 따른 유압부 단면도이고,
도 4는 도 2 및 도 3의 4/4-방향 밸브의 유압 배선 기호를 도시한 것이고,
도 5는 도 2와 유사하게 제1 위치에 있는 유압부을 도시한 것이고(구동 모터의 셧다운(shut-down), 정지 또는 스타트할 때, 이 위치에서 두 작업 연결부(A, B)의 동시적 유압식 연결을 통해 두 유압 챔버가 탱크 연결부(T)에 대해 무압력 상태로 부하가 경감된다.),
도 6은 제2 위치에 있는 도 5에 따른 유압부를 도시한 것이고,
도 7은 제3 위치에 있는 유압부을 도시한 것이고,
도 8은 제4 위치에 있는 유압부을 도시한 것이고,
도 9는 도 2 내지 도 8의 4/4-방향 밸브의 피스톤의 사시도이고,
도 10은 제2 실시예에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템 밸브용 다른 피스톤의 사시도(이 밸브는 제1 실시예와 달리 중앙 록킹을 갖지 않음),
도 11은 도 10에 따른 피스톤을 장착한 4/3-방향 밸브를 도시한 것이고,
도 12는 도 11의 XII-XII 라인에 따른 4/3-방향 밸브 유압부의 단면도이고,
도 13은 도 11 및 도 12의 4/3-방향 밸브의 유압 배선 기호를 도시한 것이고,
도 14 내지 도 16은, 도 2 내지 도 4와 유사하게, 제3 실시예에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 전기 유압식 4/4-방향 밸브용 유압부을 도시한 것이고,
도 17, 도 18 및 도 19는 제4 실시예에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 전기 유압식 4/3-방향 밸브용 유압부을 도시한 것이다.

내연 기관 구동 모터가 작동하는 동안 크랭크 샤프트(자세히 도시되지 않음)와 캠 샤프트 사이의 각 위치가 베인 셀 캠 샤프트 조정장치에 의해 조정된다. 가스 교환 밸브의 개방 시점 및 폐쇄 시점은 캠 샤프트(127)의 회전에 의해 내연 기관 구동 모터가 각각의 회전수에서 최적의 성능 및/또는 가능한 배기 배출을 이루도록 한다. 이때 베인 셀 캠 샤프트 조정장치는 상대적으로 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트(127)의 연속적인 조정을 가능하게 한다. 상기 베인 셀 캠 샤프트 조정 장치는 원통형 고정자(101)를 구비하며, 이 고정자는 톱니 휠(자세히 도시되지 않음)과 서로에 대해 회전 불가능하게 연결된다. 이 톱니 휠은 예컨대 체인 휠 일 수 있으며, 즉 이 체인 휠을 통해 체인이 가이드 된다. 또한 톱니 휠은 톱니 벨트 휠 일 수 있으며, 이 톱니 벨트 휠을 통해 구동 요소인 구동 벨트가 가이드 된다. 상기 고정자(101)는 구동 요소 및 톱니 휠을 통해 공지된 방식으로 크랭크 샤프트와 구동 연결된다.

상기 고정자(101)는 원통형 고정자 본체(103)를 포함하며, 상기 고정자 본체의 내면에는 방사상 내부로 동일한 간격을 두고 웨브(web)(104)가 배치된다. 인접한 웨브(104) 사이에 압력 공간(105)이 형성되며, 이 압력 공간으로 압력 매체가 제공된다. 압력 매체의 제공은 도면에 도시된 4/4-방향 밸브 또는 4/3-방향 밸브를 통해 조절 및 조정된다. 인접한 웨브(104) 사이에 베인(106)이 돌출되어 있으며, 이 베인은 회전자(108)의 원통형 본체(107)로부터 방사상 외부로 돌출되어 있다. 상기 베인(106)은 웨브(104) 사이의 압력 공간(105)을 각각 두 개의 유압 챔버(109, 110)로 분할한다.

웨브(104)의 전방 단부는 밀봉되어 회전자 본체(107)의 외부면에 밀착된다. 베인(106)의 전방 단부는 밀봉되어 고정자 본체(103)의 원통형 내벽에 밀착된다.

회전자(108)는 캠 샤프트(127)와 서로에 대해 회전 불가능하게 연결되어 있다. 캠 샤프트(127)와 크랭크 샤프트 사이의 각 위치를 변경하기 위해 상대적으로 고정자(101)에 대해 회전자(108)가 회전된다. 이를 위해 원하는 회전 방향에 따라 하나의 유압 챔버(109, 110)의 압력 매체에 압력이 발생하는 반면, 다른 유압 챔버(110, 109)는 탱크 방향으로 부하가 감소한다.

상기 회전자(108)는 고정자(101)에 대해 형상 끼워 맞춤으로 회전 불가능하게 고정될 수 있다. 이를 위해 록킹 핀(121)이 고안되었으며, 이 록킹 핀은 베인 셀 캠 샤프트 조정장치의 중심 축(125)에 대해 평행하게 배열된다. 상기 록킹 핀(121)은 작은 압축 스프링에 의해 이미 부하가 걸려 있고 고정자(101)에 대한 회전자(108)의 록킹 위치에서 고정자(101)의 록킹 구멍(126)에 맞물려 고정될 수 있다. 상기 록킹 구멍(126)은 제1 단부 위치와 제2 단부 위치 사이의 중간 위치에 놓여 있다.

균형을 조절할 수 있는 4/4-방향 밸브(81)의 부품 단면이 도 2에 도시되어 있으며, 이 밸브는 본 실시예에서 베인 셀 캠 샤프트 조정장치를 장착한 내연 기관 구동 모터의 캠 샤프트 조정장치에 사용된다.

또한, 카트리지-밸브인 4/4-방향 밸브(81)가 도시되어 있다. 이 카트리지-밸브는 유압부(83) 및 자석부(5)로 구성된다. 유압부(83)는 피스톤(13)과 슬리브(15)를 구비하고 있다. 피스톤(13)은 슬리브(15) 내부의 작용면(85)을 따라 뻗어 있다. 피스톤(13)은 지지 링(11)에 대해 슬리브(15)에 지지 되어 있는 나선형 압축 스프링(9)를 통해 초기 응력을 받는다. 슬리브(15)는 도시된 예에서 회전 대칭 보어인 개구(86, 87, 88)를 구비하고 있다. 이 개구(86, 87, 88)는 제1 작업 연결부(A), 제2 작업 연결부(B) 및 공급 연결부(P)를 나타낸다. 화살표는 규칙적인 오일 방향을 의미한다. 유압부(83)의 전방부에는 탱크 연결부(T)용 중앙 개구(17)가 도시되어 있다. 상기 탱크 연결부(T)는 4/4-방향 밸브(81)의 다른 세 연결부(A, B 및 P)에 대해 수직으로 위치해 있다. 탱크 연결부(T)용 개구(17)는 지지 링(11) 내부의 중앙에 위치해 있다. 나선형 압력 스프링(9)은 탱크 연결부(T)용 개구(17)를 둘러싸고 있다. 피스톤(13)은 비어 있는 상태이다. 상기 피스톤(13)은 배출구(21)를 구비하며, 이 배출구는 자석 쪽 피스톤 단부(19)에서 피스톤(13)의 빈 공간(89)과 연결된다. 4/4-방향 밸브(81) 내 및 둘레에는 일련의 개스킷(Gasket)이 부착되어 있으며, 이 개스킷은 작동시 유압 유체를 주변 및 유압 유체 공급되지 않는 부품으로부터 분리시킨다. 또한, 자석부의 개스킷(25)은 유압부(83)에 대해 자석부(5)를 밀폐시킨다. 피스톤(13)의 포트 바닥(93)에 위치한 램(41)은 유압 유체에 놓여 초기 응력을 받는다. 외부면 개스킷(63)과 보이지 않는 코일 개스킷은 자석부(5)의 유압 유체가 외부로 - 즉, 하우징(27)의 바깥으로 - 배출되지 않도록 한다. 상기 하우징(27)은 유압부(5)에 인접한 면에서 플랜지(29) 방향으로 이동하며, 이 플랜지는 고정 개구, 고정 보어(31)를 구비한다. 유압부(83)의 뒤에 이어지는 폴 코어(pole core)(39)는 홈(33)을 통해 하우징(27)과 연결된다. 이 홈(33)은 외부면 개스킷(63) 영역에 배열되어 있다. 하우징(27) 내에는 코일, 앵커(Anker), 폴 코어(39) 및 램(41)이 배열되어 있다. 자석부(5)에 대한 더 자세한 설명은 독일 특허 공보 DE 10 2004 039 800 B4에 개시되어 있으며, 이와 관련하여 상기 독일 특허 공보는 본 발명에 통합된 것으로 간주한다.

앵커는 두 앵커 공간 사이에서 이리저리 움직이며, 상기 공간은 피스톤(13)이 단부 멈춤 위치 이외의 위치에 있을 때 4/4-방향 밸브(81)의 유압부(83)와 연통한다.

하우징(27)에는 탱크 연결부(T)용 개구(17) 반대쪽에 전기 플러그(47)가 고정된다.

램 공간(77)은 배출구(21)를 통해 탱크 연결부(T)용 중앙 개구에 연결된다. 4/4-방향 밸브(81)의 유압부(83)와 자석부(5)의 이러한 연결은 테두리(23)을 통해 이루어진다. 상기 테두리(23)는 슬리브(15)의 측면에 부착된다.

자석부(5)에 전기가 공급되지 않는 경우, 피스톤(13)은 앵커 공간으로부터 나오는 자석부(5)의 후방 유압 루트를 탱크 연결부(T)로부터 차단한다. 나선형 압력 스프링(9)은 저항력을 감지하지 않고, 뻗어 있는 상태로 최대한 팽창 및 이완된 위치에 놓이게 된다. 베인 셀 캠 샤프트 조정 장치의 유압 챔버(110, 109)로부터 전체 유압 유체가 탱크 연결부(T)용 개구(17)를 통해 유출된다. 제1 연결부(A) 및 제2 연결부(B)는,

- 대응하는 피스톤(13)의 외부 웨브(50, 51, 52, 53),

- 대응하는 슬리브(15)의 내부 모서리(54, 55),

- 작업 연결부(A, B)의 개구(88, 86)의 내부 순환 모서리(56, 57) 및

- 배출구(21)를 통해,

탱크 연결부(T)용 개구(17)와 유압 연결된다. 슬리브(15)의 개구(86, 87, 88) 앞에는 여과기(42, 43, 44)가 있으며, 이 여과기는 유압 유체가 오염되었을 때 4/4-방향 밸브(81)의 기능을 안전하게 한다.

슬리브(15)의 내부 지름은 자석부(5)와 멈춤부(34) 사이의 축 방향 영역에서 작용면(85)에 대해 확장된 내부 지름으로 형성되어 있다. 상기 멈춤부(34)는 자석부(5)에 인접한 외부 웨브(50)에 근접하여 위치해 있다. 이로 인해 작용면(15)이 기능 할 수 없을 정도로 슬리브(15)가 변형되지 않으며, 슬리브를 세 개의 조를 갖는 척(three-jaw chuck)에 단단하게 고정할 수 있도록 슬리브(15)의 외부 가공이 가능하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 네 개의 개구(86)를 형성하기 위하여 슬리브(15)는 두 개의 수직으로 서로 배열된 보어를 구비한다. 개시되어 있지 않지만 슬리브(15)의 다른 개구(87, 88)에서도 동일하다.

도 4는 4/4-방향 밸브(81)를 개략적으로 도시한 것이다. 자석부(5)의 코일에 확정된 첫 번째 전류가 공급되면, 피스톤(13)이 제1 위치(1)에서 제2 위치(2)로 이동한다. 또한 코일에 더 강한 전류 및 펄스 변조의 듀티 사이클(duty cycle)이 공급되면, 피스톤(13)은 제3 위치(3)에 도달하게 된다. 가장 강한 전류로 격상되는 경우 피스톤(13)은 제4 위치(4)에 도달하게 된다. 본 실시예에서 피스톤(13)의 위치가 제2 위치에서 제3 위치를 지나 제4 위치로 이동하는 것은 단계별로 진행되는 것은 아니다. 전류 강도 및 듀티 사이클에 비례하여 체적 유량이 상승 및 하강한다.

도 5는 도 2 및 도 4와 유사하게 제1 위치(1)에 있는 유압부(83)를 도시하고 있으며, 이 위치에서 두 작업 연결부(A, B)의 동시적 유압 연결을 통해 구동 모터가 셧다운, 정지 또는 스타트할 때 두 유압 챔버(110, 109)가 탱크 연결부(T)에 대해 압력 없는 상태로 부하가 감소되고, 따라서 도 1에 도시되어 있는 록킹 핀(121)이 록킹 위치 및 록킹 구멍(126)에 도달하게 된다. 코일 제어 장치는 나선형 압력 스프링(9)의 힘에 대해 피스톤(13)을 행정의 0 내지 0.2 mm 사이로 이동시키는 듀티 사이클을 갖는다. 공급 연결부(P)는 중앙 외부 웨브(52)와 스프링 쪽 피스톤 단부(90)에 배열된 외부 웨브(53)에 의해 두 작업 연결부(A, B)에 대해 폐쇄된다. 이와 반대로 유압 흐름은 작업 연결부 A로부터 외부 웨브(53)를 따라 탱크 배출구(T) 방향으로 개방된다. 나아가 스프링 쪽 피스톤 단부(90)의 유압 유체는 이동하는 조절 모서리(96)를 통해 탱크 연결부(T)로 흐른다. 마찬가지로 유압 흐름은 작업 연결부 B로부터 자석부(5)에 근접한 두 외부 웨브(50, 51) 사이의 환형 그루브(91)를 따라 탱크 연결부(T) 방향으로 개방된다.

도 6은 제2 위치(2)에 있는 유압부(83)를 도시하고 있다. 코일 제어 장치는 나선형 압력 스프링(9)의 힘에 대해 피스톤(13)을 행정의 0.2 내지 0.8 mm 사이로 이동시키는 듀티 사이클을 갖는다. 이때 공급 연결부(P)는 유압 흐름을 위해 행정의 0.2 mm 위치부터 제2 작업 연결부(B)로 개방되기 시작한다. 이와 반대로 유압 흐름은 유압이 자석부에 인접한 외부 웨브(50)에 의해 폐쇄되기 때문에 제2 작업 연결부(B)로부터 탱크 배출구(T) 쪽으로 폐쇄되어 있다. 유압 흐름은 작업 연결부(A)로부터 외부 웨브(53)를 따라 탱크 배출구(T)로 개방되어 있다.

도 7은 제3 위치(3)에 있는 유압부(83)를 도시하고 있다. 코일 제어 장치는 나선형 압력 스프링(9)의 힘에 대해 피스톤(13)을 행정의 1.8 mm에 놓이는 중간 위치로 이동시키는 듀티 사이클을 갖는다. 이때 공급 연결부(P)는 중앙 외부 웨브(51)와 스프링 쪽 피스톤 단부(90)에 배열된 외부 웨브(53)에 의해 두 작업 연결부(A, B)에 대해 폐쇄된다. 마찬가지로 유압 흐름은 유압이 자석부에 인접한 외부 웨브(50)의 의해 폐쇄되기 때문에 제2 작업 연결부(B)로부터 탱크 배출구(T) 방향으로 폐쇄되어 있다. 스프링 쪽 피스톤 단부(90)의 외부 웨브(53)가 축 방향으로 제1 작업 연결부(A)의 개구(88)보다 길기 때문에, 제1 작업 연결부로부터 그리고 제1 작업 연결부(A) 쪽으로 유압 흐름이 차단되고, 따라서 전체 개구(88)가 덮인다.

도 8은 제4 위치(4)에 있는 유압부(83)를 도시하고 있다. 코일 제어 장치는 나선형 압력 스프링(9)의 힘에 대해 피스톤(13)이 행정의 3 mm에 놓이는 단부 위치로 최대한 이동시키는 듀티 사이클을 갖는다. 이때 공급 연결부(P)는 제1 작업 연결부(A)로 개방된다. 유압 흐름은 제2 작업 연결부(B)로부터 탱크 배출구(T) 방향으로 개방되며, 유압류는 자석 쪽 피스톤 단부(92)에 위치한 외부 웨브(50)를 따라 흐른다.

도 9는, 도 2 내지 도 8에 도시된 4/4-방향 밸브(83)의 피스톤(13)의 사시도이다.

도 10은 제2 실시예에 따른 베인 셀 캠샤프트 조정 시스템용 피스톤(213)을 도시하고 있다. 이 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템은 종래의 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템과 달리 중앙 록킹을 구비하고 있지 않다. 그러나, 전체 공정에서 보면, 두 피스톤(13, 213)의 차이는 극히 적다. 중앙 록킹이 없는 피스톤(213)은 중앙 록킹이 있는 피스톤(13)과 달리 중앙에 배열된 외부 웨브(52)를 구비하고 있지 않다. 또한, 자석 쪽의 두 개의 외부 웨브(50, 51) 대신에 하나의 외부 웨브(151)만 구비한다. 하나의 외부 웨브(151)는 중앙 록킹을 구비한 피스톤(13)의 축 방향 경계(98, 99)와 같이 축 방향 경계(98, 99)를 갖는다. 그러나 중앙 록킹을 장착한 피스톤(13)과 달리 환형 그루브(91)를 갖지 않는다. 그 밖에 두 피스톤(13, 213)은 동일한 방식으로 형성된다.

도 11은 도 10의 피스톤(213)을 포함한 4/3-방향 밸브를 도시하고 있다. 피스톤(213)은 슬리브(15) 내의 작용면(85)을 따라 뻗어 있다. 상기 슬리브(15)는 도 2 내지 도 9에 따른 실시예에서와 동일한 방식으로 형성된다.

도 11 및 도 12의 4/3-방향 밸브는 도 13의 배선 기호에 따른 4/3-방향 밸브로 고안되어 있다. 4/3-방향 밸브는 세 위치(2, 3, 4)를 가지며 균형 있게 조절될 수 있다. 전술한 것에 따르면 공급 연결부(P)로부터 제1 작업 연결부(A) 및 제2 작업 연결부(B)로의 유량을 비례적으로 조절할 수 있다. 위치 3은 - 도 4에 따른 4/4-방향 밸브의 경우처럼 - 도 11에 따른 돌출부 모서리(200, 201)를 통해 최소의 유압이 반대 방향의 두 유압 챔버(109, 110)로 공급되는 위치이다.

중앙 록킹을 장착 또는 미장착한 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템을 구현하기 위해 서로 다른 피스톤을 사용하는 경우 동일한 방식으로 형성된 슬리브 형태가 캠 샤프트 변환 토크를 사용하는 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 경우에도 사용될 수 있으며, 그 예는 독일 특허 공보 DE 10 2006 012 733 B4에 공지되어 있다.

도 14 내지 도 16은 중심축(225)을 갖는 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 전기 유압식 4/4-방향 밸브의 유압부(283)의 제3 실시예를 도시하고 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 달리 두 작업 연결부(A, B)의 개구(286, 288) 전방에는 여과기가 구비되어 있지 않다. 그러나 상기 두 작업 연결부(A, B)의 바닥에 배열된 환형 그루브(260, 261)에 캠 샤프트 변환 토크 사용을 위한 다른 개구(262, 263)가 구비되어 있다. 외부 웨브(250, 251, 253)를 구비하여 내부에서 차단할 수 있는 개구(286, 288)와 달리 다른 개구(262, 263)는 띠 모양의 링으로 만들어진 체크 밸브(270, 271)를 구비하고 있다. 띠 모양의 체크 밸브(270, 271)는 각각 슬리브(215)의 다른 개구(262, 263) 내부에 내부 환형 그루브(274, 275)가 방사상 형태로 삽입되어 있다. 독일 특허 공보 DE 10 2006 012 733 B4에 공지된 방법에 따르면 상기 체크 밸브(270, 271)를 통해, 부하가 감소 될 수 있는 유압 챔버(109, 110)에서 캠 샤프트 변환 토크로 인해 부하가 걸릴 수 있는 유압 챔버(110, 109)의 유압 수준 이상으로 상승한 유압을 공급 연결부(P) 영역에서 사용하는 것이 가능하다. 상기 공급 연결부(P)에 의해, 상기 유압 피크(peak) 및 추가적인 유압 유량은, 도 16에 도시된 오일 펌프(272)에서 공급 연결부(P)로 적용된, 부하가 걸릴 수 있는 유압 챔버(110, 109)의 유압과 함께 사용될 수 있다.

세 번째 띠 모양의 체크 밸브(276)가 내부 환형 그루브(277)에 구비된다. 그러나 세 번째 체크 밸브(276)는 펌프 보호 밸브이며, 상기한 두 개의 체크 밸브(270, 271)와 기본적으로 동일하게 형성되어 있다. 그러나 상기 펌프 보호 밸브는 다른 임계 작동력을 가질 수 있다.

도 14에 따른 실시예에서는 환형 그루브(260, 261)에 여과기가 삽입되어 있다.

도 17, 도 18 및 도 19는 제4 실시예에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템의 전기 유압식 4/3-방향 밸브의 유압부(383)를 도시하고 있다. 이 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템은 도 14 내지 도 16에 따른 제3 실시예와는 달리 중앙 록킹을 구비하고 있지 않다. 또한, 제3 실시예에서 사용된 동일한 슬리브(215)를 사용하고 있다. 피스톤(313)은 제3 실시예의 피스톤(213)과 다르다. 또한 두 외부 웨브(250, 251) 사이에 탱크 배출구(T)용 환형 그루브(291)(도 14 참조)를 구비하고 있지 않다. 외부 웨브(351)는 두 개의 외부 웨브(250, 251)로 분리되어 있지 않고, 일체로 형성되어 있다. 유일한 외부 웨브(351)는, 중앙 록킹을 구비한 피스톤(13)의 축 방향 경계(298, 299)와 같이 축 방향 경계(298, 299)를 가진다. 축 방향으로 대략 중앙에 외부 웨브(252)가 배치된 제3 실시예와 달리 이를 구비하고 있지 않다.

전술한 밸브 구성은 비례 밸브(proportional valve)에 국한되는 것이 아니라, 변환 밸브에도 사용된다.

밸브의 사용 조건에 따라 무엇보다도 모든 개구 전방에 여과기가 있을 수 있으며, 이러한 여과기는 피스톤과 슬리브 사이의 작용면을 보호한다.

전술한 밸브의 유압부는 소위 중앙 밸브의 경우에도 사용할 수 있다. 이때 슬리브는 자석부와 직접적으로 연결되어 있지 않다. 그 대신 유압부는 베인 셀 캠 샤프트 조정장치의 회전자 중앙에 배열되며, 따라서 슬리브는 피스톤과 함께 회전한다. 자석은 실린더 헤드에 대해 회전 불가능하게 배열되며, 따라서 자석부의 램과 피스톤 사이에서 상대적 운동을 한다.

전술한 실시예는 본 발명에 따른 구성의 예들을 기술한 것이며, 다른 실시예의 특징들을 서로 결합하는 것도 가능하다. 또한, 여기에 특별히 개시되지 않은 본 발명에 속하는 장치 부품의 특성들도 도면에 도시된 장치 부품의 기하학적 구조에서 참고 할 수 있다.

Claims

하나 이상의 베인(106)을 갖는 회전자(108)를 구비하고, 상기 베인은 고정자(101)의 방사상 내부로 배치된 두 개의 웨브(104) 사이에 형성된 압력 공간(105)을 두 개의 유압 챔버(109, 110)로 나누며, 중앙축(125)에 대해 평행하게 배치되는 록킹 핀(121)이 상기 유압 공간(105)에 배열되고, 상기 록킹 핀은 록킹 위치에서 상기 회전자(108)를 고정자(101)에 대하여 제1 단부 위치와 제2 단부 위치 사이에 위치시키며, 상기 두 개의 유압 챔버(109, 110)는 전기 유압식 4/4-방향 밸브(81)에 의해 조절될 수 있고,
상기 밸브는,
- 공급 연결부(P),
- 제1 유압 챔버(109)를 위한 제1 작업 연결부(A),
- 제2 유압 챔버(110)를 위한 제2 작업 연결부(B), 및
- 탱크 연결부(T)를 구비하며,
구동 모터가 셧다운, 정지 또는 스타트할 때, 상기 4/4-방향 밸브(81)의 제1 위치(1)에서, 상기 제1 및 제2 작업 연결부(A, B)가 동시적 유압 연결됨으로써, 두 개의 유압 챔버(110, 109)가 탱크 연결부(T)에 대해 무압력 상태로 부하가 경감되고, 따라서 상기 록킹 핀(121)이 록킹 위치에 도달하며, 상기 4/4-방향 밸브(81)는 카트리지 방식으로 형성되고 축방향으로 서로 인접하여 배열된 세 개의 개구(86)를 가진 슬리브(15)를 구비하며, 상기 슬리브 내에는 속이 빈 피스톤(13)이 구비되고, 상기 피스톤(13)은 자석 쪽 단부(92)에 구비된 자석부(5)의 이동 램(41)에 의해 탄성적 부하를 받아 지지 되는 포트 바닥(93)에 의하여 상기 슬리브의 작용면을 따라 축방향 이동할 수 있으며,
상기 피스톤(13)은,
- 두 개의 환형 그루브(94, 95)를 구비하고,
- 자석 쪽 피스톤 단부(92)에 중심축(125)에 대해 횡방향으로 배열되어 탱크 연결부(T)로 통하는 배출구(21)를 구비하며,
- 상기 배출구(21)에 인접하여 외부 웨브(50)를 구비하고, 상기 웨브의 이동에 의해 유압 유체 흐름이 제2 작업 연결부(B)를 지나 배출구(21)로 통할 수 있으며,
- 스프링 쪽 피스톤 단부(90)에는 탱크 연결부(T) 쪽으로 유압 유체의 흐름을 조절할 수 있는 조절 모서리(96)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 모터용 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템.
하나 이상의 베인(106)을 갖는 회전자(108)를 구비하고, 상기 베인은 고정자(101)의 방사상 내부로 배치된 두 개의 웨브(104) 사이에 형성된 압력 공간(105)을 두 개의 유압 챔버(109, 110)로 나누며, 상기 두 개의 유압 챔버(109, 110)는 전기 유압식 4/4-방향 밸브(81)에 의해 조절될 수 있고,
상기 밸브는,
- 제1 유압 챔버(109)를 위한 제1 작업 연결부(A),
- 제2 유압 챔버(110)를 위한 제2 작업 연결부(B),
- 중앙축(225)에 대하여 상기 두 작업 연결부(A, B) 사이에 배치되는 공급 연결부(P), 및
- 탱크 연결부(T)를 구비하며,
상기 4/4-방향 밸브는 카트리지 방식으로 형성되고 축방향으로 서로 인접하여 배열된 네 개의 개구(286, 262, 287, 263)를 가진 슬리브(215)를 구비하며, 상기 개구 중 첫 번째 및 두 번째 개구(286, 262; 287, 263)가 상기 두 작업 연결부(B; A)에 배열되고, 상기 두 작업 연결부 중 공급 연결부(P)에 인접한 첫 번째 개구(262; 263)는 체크 밸브(270; 271)를 구비하며,
만일,
- 두 번째 개구(286; 287)가 피스톤(213)에 의해 폐쇄되고,
- 캠 샤프트 변환 토크에 의해 하나의 유압 챔버(109; 110)의 유압이 슬리브(215) 내의 유압 이상으로 상승되면,
상기 밸브를 통해 유압류가 하나의 작업 연결부(B; A)에 배열된 하나의 유압 챔버(109; 110)로부터 다른 작업 연결부(A; B)를 지나 다른 유압 챔버(110; 109)로 공급되고, 상기 슬리브(215) 내의 속이 빈 피스톤(213)이 자석 쪽 단부(292)에 자석부의 이동 램에 의해 탄성적 부하를 받아 지지 되는 포트 바닥(293)을 구비하여 상기 슬리브의 작용면을 따라 축방향 이동할 수 있으며,
상기 피스톤은,
- 하나 이상의 조절 환형 그루브트(294; 295)를 구비하고,
- 자석 쪽 피스톤 단부(292)에 중심축(225)에 대해 횡방향으로 배열되어 탱크 연결부(T)로 통하는 배출구(221)를 구비하며,
- 상기 배출구(221)에 인접하여 외부 웨브(250)를 구비하고, 상기 웨브의 이동에 의해 유압 흐름이 제2 작업 연결부(B)를 지나 배출구(121)로 통할 수 있으며,
- 스프링 쪽 피스톤 단부(290)에는 탱크 연결부(T) 쪽으로 유압 유체의 흐름을 조절할 수 있는 조절 모서리(296)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 모터용 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬리브(15, 215) 내부의 작용면(85, 285)에는 두 작업 연결부(A, B)에 배열된 개구(86, 87; 286, 288) 영역에 직경 방향으로 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬리브(15, 215)는 자석부와 상기 자석부에 인접한 외부 웨브(50, 250) 사이의 축 방향 영역에서 작용면(85, 285)에 대해 확대된 내부 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 연결부(A, B)에 배열된 개구(86, 88; 286, 288)의 축방향 사이에 공급 연결부(P)에 배열된 오목부(87 및 287)가 구비되는 것을 특징으로 하는 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템.
두 개의 피스톤(13, 213)이 서로 거리를 두고 있고, 자석부(5) 및 슬리브(15, 215)가 유사하게 형성되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 베인 셀 캠 샤프트 조정 시스템용 밸브 세트.