KR20120032510A - 내연 기관의 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브 - Google Patents

내연 기관의 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브 Download PDF

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KR20120032510A
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KR20127000087A
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옌스 호페
알리 바이락다르
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 밸브 하우징(31), 제어 피스톤(32) 및 고정 플랜지(42)를 구비한 내연 기관(1)의 캠 샤프트 조정기(11)의 중앙 밸브(30)에 관한 것이며, 밸브 하우징(31)은 캠 샤프트 조정기(11) 내부의 수용부(29) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 하나 이상의 공급 포트(P), 배출 포트(T) 및 작업 포트(A, B)를 포함하며, 제어 피스톤(32)은 축방향으로 변위될 수 있도록 밸브 하우징(31) 내에 배치되고, 이때 캠 샤프트 조정기(11)로의 압력 수단 흐름과 캠 샤프트 조정기로부터의 압력 수단 흐름은 밸브 하우징(31) 내에 제어 피스톤(32)이 적합하게 위치 설정됨으로써 제어될 수 있으며, 이 경우 고정 플랜지(42)는 수용부(29)의 벽에 고정 연결되고 캠 샤프트 조정기(11)에 대한 밸브 하우징(31)의 축방향 위치를 정한다.

Description

내연 기관의 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브{CENTRAL VALVE OF A CAMSHAFT ADJUSTER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 밸브 하우징, 제어 피스톤 및 고정 플랜지를 구비한 내연 기관의 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브에 관한 것이며, 밸브 하우징은 캠 샤프트 조정기 내부의 수용부 내에 적어도 부분적으로 배치되고 하나 이상의 공급 포트, 배출 포트 및 작업 포트를 포함하며, 제어 피스톤은 축방향으로 변위될 수 있도록 밸브 하우징 내에 배치되고, 이때 캠 샤프트 조정기로의 압력 수단 흐름과 캠 샤프트 조정기로부터의 압력 수단 흐름은 밸브 하우징 내에 제어 피스톤이 적합하게 위치 설정됨으로써 제어될 수 있으며, 이 경우 고정 플랜지는 수용부의 벽에 고정 연결되고 캠 샤프트 조정기에 대한 밸브 하우징의 축방향 위치를 정한다.
최신 내연 기관에서는 크랭크 프트와 캠 샤프트 사이의 위상 관계를 규정된 각 범위(즉, 최대 진각 위치와 최대 지각 위치 사이의 각 범위)에서 가변적으로 구성할 수 있도록 캠 샤프트 조정기가 사용된다. 이러한 목적으로 캠 샤프트 조정기는, 크랭크 샤프트로부터 캠 샤프트로 토크를 전달하는 파워 트레인 내에 통합된다. 상기 파워 트레인은 예컨대 벨트 구동 장치, 체인 구동 장치 또는 기어 구동 장치로서 구현될 수 있다. 통상, 이러한 캠 샤프트 조정기들은 상호 작용하는 2개 이상의 압력 챔버들을 구비한 (예컨대, 베인 셀 구조의) 유압식 선회 모터로서 형성된다. 이 경우 압력 챔버로의 압력 수단 공급 또는 압력 챔버로부터의 압력 수단 배출은 유압식 방향 제어 밸브(예컨대, 비례 밸브)에 의해 제어된다. 유압식 방향 제어 밸브가 캠 샤프트 조정기의 중앙 관통구 내에 배치되어 상기 캠 샤프트 조정기와 함께 회전하는 실시예는 공지되어 있다. 이와 같은 방향 제어 밸브들은 일반적으로 중앙 밸브로서 지칭된다.
이러한 중앙 밸브는 예컨대 DE 10 2004 038 160 A1호에 공지되어 있다. 상기 실시예에서, 중공의 캠 샤프트는 캠 샤프트 조정기의 중앙 관통구를 관통한다. 중앙 밸브는 캠 샤프트 조정기 영역에서 캠 샤프트 내에 배치된다. 중앙 밸브는 밸브 하우징, 제어 피스톤, 스프링 요소 및 스냅 링으로 구성된다. 실질적으로 중공 원통형으로 형성된 밸브 하우징은 외측 자켓면에 하나의 공급 포트, 하나의 배출 포트 및 2개의 작업 포트들을 포함한다. 또한, 축방향 작업 포트가 제공된다. 공급 포트는 내연 기관의 압력 수단 펌프에 연결되며, 배출 포트는 압력 수단 저장기에 연결되고, 작업 포트들은 캠 샤프트 조정기의 하나의 그룹의 압력 챔버들에 각각 연결된다. 제어 피스톤은 축방향으로 변위될 수 있도록 밸브 하우징 내에 배치된다. 이 경우, 제어 피스톤은 제어 피스톤 및 밸브 하우징에 지지된 스프링 요소의 힘에 대항해서 전자기식 액추에이팅 유닛에 의해 두 단부 정지부들 사이의 각각의 임의의 위치로 변위되어 그 지점에 유지될 수 있다. 제1 단부 정지부는 밸브 하우징의 개방된 단부에 배치된 스냅 링에 의해 구현된다. 제2 단부 정지부는 스프링 수용부에 의해 구현된다. 밸브 하우징에 대한 제어 피스톤의 위치에 따라, 압력 수단 펌프로부터 공급 포트로 이송된 압력 수단 체적 흐름은 제1 또는 제2 작업 포트뿐만 아니라 제1 또는 제2 압력 챔버로도 안내된다. 이와 동시에, 압력 수단은 다른 압력 챔버로부터 다른 작업 포트 및 배출 포트에 의해 압력 수단 저장기로 배출된다. 밸브 하우징은 유압 포트들 외에, 고정 섹션(도시된 실시예에서, 나사 섹션)을 포함하며, 상기 고정 섹션에 의해 캠 샤프트 내에 중앙 밸브가 고정된다. 더욱이, 캠 샤프트로부터 돌출하는 밸브 하우징의 섹션에는 반경 방향으로 연장되는 칼라가 형성되며, 상기 칼라는 반경 방향으로 캠 샤프트를 돌출하며 축방향으로는 내연 기관의 실린더 헤드에 접한다. 이로써, 상기 칼라는 실린더 헤드에 대한 캠 샤프트의 축방향 지지의 일부를 의미한다. 축방향 베어링 지점과 고정 섹션에 의해 밸브 하우징에 대한 힘 도입이 높아질 수 있으므로, 이에 상응하게 밸브 하우징은 안정적으로 구현되어야 한다. 일반적으로, 밸브 하우징 전체는 절삭 제조 방법에 의해 금속 강편으로부터 제조된다. 이러한 제조 방법에서는 시간이 매우 많이 소요되고 재료를 많이 사용하게 된다.
본 발명의 과제는 내연 기관의 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브를 제공하는 것이며, 이때 상기 중앙 밸브의 제조 경비는 낮춰져야 한다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 고정 플랜지와 밸브 하우징이 2개의 별도의 부품으로서 형성됨으로써 해결된다.
본 발명에 따른 중앙 밸브는 하나 이상의 밸브 하우징, 제어 피스톤 및 고정 플랜지를 포함한다. 밸브 하우징은 캠 샤프트 조정기 내부의 수용부(예를 들어, 캠 샤프트 조정기의 중앙 관통구) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 예컨대 실질적으로 중공 원통형으로 형성될 수 있는 밸브 하우징은 하나 이상의 공급 포트, 배출 포트 및 작업 포트를 포함하며, 밸브 하우징은 밸브 하우징 외부에서 포트들이 유압식으로 서로 분리되도록 수용부의 벽과 상호 작용한다. 이는 밸브 하우징이 벽에 직접 접하거나 추가의 슬리브의 삽입 하에 구현될 수 있으며, 상기 슬리브의 외측 자켓면은 수용부의 벽에 접하고 내측 자켓면은 밸브 하우징의 외측 자켓면에 접한다. 수용부는 캠 샤프트 조정기에 의해 중첩되는 영역에 위치하며, 캠 샤프트 조정기에 또는, 캠 샤프트 조정기와 밸브 하우징 사이에 배치된 중간 부품에 직접 형성될 수 있다. 예컨대, 캠 샤프트는 캠 샤프트 조정기를 관통할 수 있으며, 밸브 하우징이 배치되어 있는 수용부를 캠 샤프트 조정기 영역에 포함한다. 제어 피스톤은 축방향으로 변위될 수 있도록 밸브 하우징 내에 수용된다. 제어 피스톤은 예컨대 전자기식 액추에이팅 유닛에 의해 두 단부 정지부들 사이에 위치 설정될 수 있다. 중앙 밸브에 제공된 압력 수단은 밸브 하우징에 대한 제어 피스톤의 위치에 따라, 캠 샤프트 조정기의 제1 또는 제2 압력 챔버로 안내되며, 이와 동시에 압력 수단은 다른 압력 챔버들로부터 압력 수단 저장기로 안내된다. 회전 및 축방향 변위가 불가능하도록 수용부의 벽에 연결된 고정 플랜지에 의해 수용부 내에서 밸브 하우징의 축방향 위치가 정해진다. 고정 플랜지는 예를 들어, 압입 끼워맞춤 또는 코킹을 이용한 용접 연결, 납땜 연결, 접착 연결 또는 나사 연결에 의해 형태 결합식, 재료 결합식 또는 강제 결합식으로 수용부의 벽에 고정 연결될 수 있다. 내연 기관의 작동 중 부하를 받는 중앙 밸브의 영역은 고정 플랜지가 별도로 형성됨으로써, 캠 샤프트 조정기로의 압력 수단 흐름과 캠 샤프트 조정기로부터의 압력 수단 흐름을 제어하는 데에만 사용되는, 부하를 받지 않는 그 외의 밸브 하우징으로부터 분리된다. 이로써, 부하를 받는 고정 플랜지만이 강고하게 형성되면 되고, 반면에 밸브 하우징은 비용면에서 유리하고 신속한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 판금 부품으로서 형성되고 예컨대 무절삭 성형 방법(예를 들어, 딥 드로잉 방법)에 의해 제조되는 밸브 하우징이 고려될 수 있다. 밸브 하우징으로부터 고정 플랜지가 분리됨으로써, 강고한 고정 플랜지의 복잡도가 감소하므로 고정 플랜지는 종래 기술에 공지된 밸브 하우징보다 더 간단한 제조 방법에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 충격 압출 방법 등이 고려될 수 있다. 이로써, 중앙 밸브의 제조, 특히 밸브 하우징과 고정 부품의 제조가 상당히 단순해지며 이들의 제조 비용이 감소한다. 더욱이 재료가 적게 사용된다.
본 발명의 구체적 실시예에서, 밸브 하우징은 형태 결합식, 재료 결합식 또는 강제 결합식으로 고정 플랜지에 연결된다. 밸브 하우징은 예를 들어, 압입 끼워맞춤 또는 코킹을 이용한 용접 연결, 납땜 연결, 접착 연결 또는 나사 연결에 의해 고정 플랜지에 연결될 수 있다. 이로써, 전체로서 구성될 수 있는 하나의 어셈블리가 사전 제조될 수 있다. 대안적으로, 밸브 하우징은 한편으로 수용부의 정지부에 접하고 다른 한편으로 고정 플랜지에 접할 수 있다. 상기 실시예에서, 우선 밸브 하우징이 수용부 내에 삽입된 다음 고정 플랜지가 수용부의 벽에 고정 연결된다. 이 경우, 고정 플랜지에 의해 밸브 하우징이 수용부에 대해 가압되므로, 수용부 내에서 밸브 하우징의 축방향 위치가 고정된다.
본 발명의 개선예에서 고정 플랜지는, 캠 샤프트 조정기의 외부에 배치되고 내연 기관의 실린더 헤드에 고정된 부품에 하나 이상의 축방향으로 접하는 칼라를 포함한다. 실린더 헤드에 고정된 부품은 예컨대 실린더 헤드, 실린더 헤드 커버 또는 상기 실린더 헤드에 고정 연결된 부품일 수 있다. 이로써, 캠 샤프트 또는 캠 샤프트 조정기의 축방향 지지 기능이 본 발명에 따른 중앙 밸브에 통합될 수 있다.
바람직하게, 밸브 하우징은 실질적으로 튜브형 판금 부품으로서 형성될 수 있다. 상기 판금 부품이 수용부의 벽에 직접 접할 수 있으므로, 밸브 하우징의 유압식 포트들은 밸브 하우징의 외부에서 유압식으로 서로 분리된다. 대안적으로, 튜브형 판금 부품은 어댑터 슬리브(예를 들어, 플라스틱 슬리브)에 의해 둘러싸일 수 있으며, 슬리브의 외측 자켓면은 수용부의 벽에 접한다. 이로써 밸브 하우징은 튜브형 부품과 어댑터 슬리브에 의해 형성된다. 어댑터 슬리브는 고정 플랜지 또는 튜브형 판금 부품에 고정 연결되거나, 상기 두 부품들 모두에 고정 연결될 수 있다. 이는 예컨대 접착 연결, 클립 연결 또는 플랜징 연결에 의해 구현될 수 있다. 플라스틱 슬리브의 경우, 상기 슬리브는 튜브형 부품에 직접 부착 사출 성형될 수 있다. 이 경우 튜브형 판금 부품은 제어 피스톤을 위한 베어링면 및 슬라이딩면으로서 사용된다. 튜브형 부품의 벽 두께는 얇게 구현되며 수용부의 벽에 대한 거리는 경량의 플라스틱 슬리브에 의해 브릿지될 수 있다. 따라서, 캠 샤프트 조정기와 함께 회전하는 밸브 하우징의 중량이 감소한다. 더욱이, 튜브형 부품의 벽 두께가 얇아짐으로써 상기 부품의 제조도 쉬워진다. 어댑터 슬리브는 고정 플랜지 또는 튜브형 판금 부품에 고정 연결되거나, 상기 두 부품들 모두에 고정 연결될 수 있다. 추가로, 튜브형 판금 부품과 어댑터 슬리브 사이에서 포트들 중 하나 이상의 포트의 영역에 여과포가 배치될 수 있다. 이로써, 중앙 밸브 내부로의 오염 입자의 유입이 방지되므로 제어 피스톤의 끼임이 방지되며 마모가 줄어든다. 더욱이 여과포는 분실 방지 및 위치 고정 방식으로 중앙 밸브의 밸브 하우징 내에 수용된다. 본 발명의 개선예에서, 제어 피스톤을 위한 단부 정지부가 고정 플랜지 및/또는 밸브 하우징에 형성되는 것이 제안된다. 단부 정지부는 고정 플랜지와 밸브 하우징의 낮은 복잡도에 기초하여, 추가의 경비를 들이지 않고도 제조 과정 동안 형성될 수 있다. 이로써, 상기 기능을 충족하는 추가의 부품들은 필요하지 않게 된다.
본 발명의 개선예에서, 밸브 하우징에는 스프링 요소를 위해 스프링 수용부가 형성되며, 스프링 요소는 제어 피스톤과 스프링 수용부에 지지된다. 스프링 수용부는 밸브 하우징(예를 들어, 튜브형 판금 부품 또는 어댑터 슬리브)에 형성된다. 이로써 상기 기능성을 위해서도 추가의 부품은 필요하지 않게 된다.
본 발명의 추가의 특징들은 이하의 상세한 설명 및, 본 발명의 실시예가 단순하게 도시되어 있는 도면들에 제시되어 있다.
도 1은 내연 기관을 매우 개략적으로만 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 중앙 밸브의 종단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 중앙 밸브를 구비하며 캠 샤프트에 고정된 캠 샤프트 조정기의 종단면도이다.
도 4는 선 IV-IV에 따른, 도 3의 장치의 횡단면도이다.
도 1에는 내연 기관(1)이 도시되며, 실린더(4) 내에서 크랭크 샤프트(2)에 안착된 피스톤(3)이 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 크랭크 샤프트(2)는 각각 하나의 트랙션 메카니즘 구동 장치(5)에 의해 흡기 캠 샤프트(6) 또는 배기 캠 샤프트(7)에 연결되며, 이때 제1 및 제2 캠 샤프트 조정기(11)는 크랭크 샤프트(2)와 캠 샤프트들(6, 7) 사이의 상대 회전을 보장할 수 있다. 캠 샤프트(6, 7)의 캠(8)은 하나 이상의 흡기 가스 교환 밸브(9) 또는 하나 이상의 배기 가스 교환 밸브(10)를 작동시킨다. 마찬가지로 캠 샤프트들(6, 7) 중 단 하나에만 캠 샤프트 조정기(11)가 장착될 수 있거나, 하나의 캠 샤프트 조정기(11)가 제공된 단 하나의 캠 샤프트(6, 7)가 제공될 수 있다.
도 3에는 DE 10 2004 038 160 A1호에 공지된 바와 같이, 캠 샤프트(6, 7)에 고정된 캠 샤프트 조정기(11)의 종단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 3의 선 IV-IV에 따른 캠 샤프트 조정기(11)의 횡단면도가 도시되어 있다. 캠 샤프트 조정기(11)는 구동 요소(12)와 출력 요소(13)를 포함한다. 구동 요소(12)의 축방향 측면에는 각각 하나의 측면 커버(14)가 배치된다. 상기 측면 커버(14)는 구동 요소(12)에 회전 불가능하게 연결된다. 구동 요소(12)의 원주벽(19)으로부터 시작해서 5개의 돌출부들(20)이 반경 방향 안쪽으로 연장된다. 도시된 실시예에서 돌출부들(20)은 원주벽(19)과 일부재로 형성된다. 구동 요소(12)는 반경 방향으로 내측에 놓인 돌출부(20)의 원주벽에 의해 출력 요소(13)에 대해 회전 가능하도록 출력 요소에 배치된다. 출력 요소(13)는 임펠러의 형태로 형성되며, 실질적으로 원통형으로 구현된 허브 요소(17)를 포함하고, 도시된 실시예에서 허브 요소의 원통형 외측 자켓면으로부터 반경 방향 외부로 5개의 베인들(18)이 연장된다. 베인들(18)은 출력 요소(13)와 별도로 형성되어 허브 요소(17)의 외측 자켓면의 베인 그루브 내에 배치된다.
구동 요소(12)에 회전 불가능하게 연결된 체인 휠(21)에 의해, 체인 구동 장치(미도시)를 이용하여 크랭크 샤프트(2)로부터 구동 요소(12)로 토크가 전달될 수 있다. 캠 샤프트(6, 7)는 출력 요소(13)의 중앙 관통구(22)를 관통하며, 이때 캠 샤프트는 강제 결합식으로 출력 요소(13)에 연결된다. 도시된 실시예에서 캠 샤프트(6, 7)는 중공 샤프트로서 형성되며 실린더 헤드(16)의 캠 샤프트 반경 방향 베어링(15) 내에 회전 가능하게 지지된다.
캠 샤프트 조정기(11) 내에서, 원주 방향으로 인접한 각각 2개의 돌출부들(20) 사이에 압력 챔버(23)가 형성된다. 압력 챔버들(23) 각각은 원주 방향으로, 대향 배치되며 실질적으로 반경 방향으로 연장되는, 인접한 돌출부들(20)의 제한벽들(24)에 의해, 축방향으로는 측면 커버(14)에 의해, 반경 방향 내부로는 허브 요소(17)에 의해 그리고, 반경 방향 외부로는 원주벽(19)에 의해 제한된다. 압력 챔버들(23) 각각의 내부로 베인(18)이 돌출하며, 이 경우 베인(18)은 측면 커버(14) 뿐만 아니라 원주벽(19)에도 상기 베인이 접하도록 형성된다. 이로써, 각각의 베인(18)은 해당 압력 챔버(23)를 상호 작용하는 2개의 압력 챔버들(25, 26)로 분할한다.
출력 요소(13)는 구동 요소(12)에 대해 회전 가능하도록 규정된 각 범위 내에 배치된다. 이러한 각 범위는, 압력 챔버들(23)의 대응되는 각각 하나의 제한벽(24)[진각 정지부(27)]에 베인(18)이 접함으로써 출력 요소(13)의 하나의 회전 방향으로 제한된다. 이와 유사하게, 상기 각 범위는, 압력 챔버들(23)의 다른 제한벽(24)[지각 정지부(28)로서 사용된다]에 베인(18)이 접함으로써 다른 회전 방향으로 제한된다. 하나의 그룹의 압력 챔버들(25, 26)이 가압되고 다른 그룹은 감압됨으로써, 출력 요소(13)에 대한 구동 요소(12)의 위상 관계[뿐만 아니라, 크랭크 샤프트(2)에 대한 캠 샤프트(6, 7)의 위상 관계]가 변동할 수 있다. 위상 관계는 두 그룹의 압력 챔버들(25, 26)이 가압됨으로써 일정하게 유지될 수 있다.
캠 샤프트(6, 7)의 수용부(29) 내에 중앙 밸브(30)가 배치된다. 중앙 밸브(30)는 밸브 하우징(31)과 제어 피스톤(32)을 포함한다. 밸브 하우징(31)은 실질적으로 중공 원통형으로 형성되며, 밸브 하우징의 원통형 자켓면에는 반경 방향 개구(48)에 의해 밸브 하우징(31)의 내부에 연결되는 환형 그루브(47)의 형태로 하나의 공급 포트(P), 하나의 배출 포트(T) 및 2개의 작업 포트들(A, B)이 형성된다. 더욱이, 축방향 개구의 형태로 축방향 배출 포트(T)가 제공된다. 공급 포트(P)는 실린더 헤드(16)에 형성된 압력 수단 채널(33)에 의해 압력 수단 펌프(미도시)에 연결된다. 배출 포트(T)는 압력 수단 저장기(마찬가지로 미도시)에 연결된다. 제1 작업 포트(A)는 제1 압력 챔버(25)에, 제2 작업 포트(B)는 제2 압력 챔버(26)에 연결된다. 내연 기관(1)의 작동 중, 압력 수단은 공급 포트(P)에 의해 밸브 하우징(31)의 내부에 도달하며 피스톤 개구(34)에 의해 제어 피스톤(32)의 내부에 이른다. 압력 수단은, 밸브 하우징(31)에 대한 제어 피스톤(32)의 위치에 따라 제1 또는 제2 작업 포트(A, B) 뿐만 아니라 해당 압력 챔버들(25, 26)에도 도달한다. 이와 동시에, 압력 수단은 다른 압력 챔버들(25, 26)로부터 다른 작업 포트(A, B) 및 해당 배출 포트(T)를 거쳐 압력 수단 저장기로 유도된다. 제어 피스톤(32)의 축방향 위치는 전자기식 액추에이팅 유닛(35)에 의해 두 단부 정지부들(36, 37) 사이에 임의로 세팅될 수 있다. 제1 단부 정지부(36)는 밸브 하우징(31)의 개방된 측면에 배치된 스냅 링에 의해 구현된다. 이 경우, 제어 피스톤(32) 상에는 한편으로 액추에이팅 유닛(35)의 푸시 로드(미도시)와, 다른 한편으로 밸브 하우징(31)의 스프링 수용부(39)에 지지된 스프링 요소(38)가 작용하며, 스프링 수용부는 제2 단부 정지부(37)를 동시에 형성한다.
밸브 하우징(31)은 회전 및 변위가 불가능하도록 캠 샤프트(6, 7) 내에 고정된다. 이러한 목적으로, 밸브 하우징(31)에는 나사 섹션(41)이 형성되며, 밸브 하우징은 상기 나사 섹션에 의해 캠 샤프트(6, 7)에 나사 조임된다. 밸브 하우징(31)은 캠 샤프트(6, 7)로부터 돌출하는 단부에 반경 방향으로 연장되는 칼라(40)를 포함한다. 칼라(40)는 축방향으로 실린더 헤드(16)에 접하므로, 도 3에서 캠 샤프트(6, 7)의 우측 축방향 이동은 방지된다. 더욱이, 출력 요소(13)가 마찬가지로 실린더 헤드(16)에 접하므로, 도 3에서 캠 샤프트(6, 7)의 좌측 축방향 이동은 방지된다. 이로써, 칼라(40)는 실린더 헤드(16)에서 캠 샤프트(6, 7)의 축방향 지지의 일부를 형성한다.
종래 기술에 공지되어 있는 상기 실시예에서, 밸브 하우징(31)은 압력 챔버들(25, 26)에 대한 압력 수단 분배 기능 및 캠 샤프트(6, 7)의 축방향 지지 기능을 맡는다. 더욱이, 수용부(29) 내에 중앙 밸브(30)가 고정되는 것도 마찬가지로 밸브 하우징(31)에 의해 구현될 수 있다. 밸브 하우징(31)은 축방향 지지 기능과 고정 기능의 이유로, 더 높은 강도를 갖고 형성된다. 일반적으로, 밸브 하우징은 강고한 금속 강편(metallic billet)으로부터 예컨대 선반 가공에 의해 절삭 제조된다. 밸브 하우징(31)이 제조되는 동안, 칼라(40)와 나사 섹션(41)으로 인해 강편으로부터 많은 재료가 제거되어야 하므로, 높은 재료 비용이 뒤따르고 클록 시간은 짧아진다.
도 2에는 이러한 단점들을 포함하지 않는 본 발명에 따른 중앙 밸브(30)의 실시예가 예시적으로 도시되어 있다. 종래 기술에 공지된 중앙 밸브(30)와 달리, 축방향 지지 기능성과 고정 기능성이 밸브 하우징(31)으로부터 분리되어 고정 플랜지(42) 내에 통합된다. 따라서, 고정 플랜지(42)만 높은 강도를 갖고 예컨대 선반 부품으로서 형성되면 된다. 예컨대 절삭 방식으로 후처리된 금속 사출 성형 부품, 소결 부품, 딥 드로잉 부품 또는 충격 압출 부품이 마찬가지로 고려될 수 있다. 고정 플랜지(42)는 캠 샤프트(6, 7)의 축방향 지지에 필요한 칼라(40)와 고정 섹션(43)을 포함한다. 고정 섹션(43)에 의해, 캠 샤프트(6, 7)와 중앙 밸브(30) 사이가 고정 연결된다. 도시된 실시예에서, 고정 섹션(43)에는 나사 섹션(41)이 형성된다. 캠 샤프트(6, 7)와의 압입 끼워맞춤을 구현할 수 있는 면 또는 형태 결합 요소가 마찬가지로 고려될 수 있다. 상기 실시예에서는 밸브 하우징(31)에 높은 부하가 작용하지 않기 때문에, 밸브 하우징은 비용면에서 유리한 판금 부품(예를 들어, 딥 드로잉 부품)으로서 형성될 수 있다. 이로써 중앙 밸브(30)의 제조 시 재료가 적게 사용되고 제조 시간이 줄어든다. 도시된 실시예에서, 밸브 하우징(31)은 튜브형 판금 부품으로서 형성되며, 상기 밸브 하우징의 원통형 자켓면은 튜브형 판금 부품의 내부와 외측 공간 사이에서 압력 수단의 교환에 사용되는 4개의 그룹의 하우징 개구들(46)을 포함한다. 하나의 그룹의 하우징 개구들(46)은 원주 방향으로 서로 이격되도록 튜브형 부품에 형성된다. 상기 그룹들은 축방향으로 서로 오프셋 배치된다. 각각의 그룹의 하우징 개구들(46)은 반경 방향 압력 수단 포트들(A, B, P, T) 중 하나를 형성한다.
도시된 실시예에서, 밸브 하우징(31)은 고정 플랜지(42) 내에 삽입되며, 압입 끼워맞춤을 이용하여 강제 결합식으로 고정 플랜지에 연결된다. 대안적으로 또는 추가로, 형태 결합식 또는 재료 결합식 연결 방법(예를 들어, 나사 연결, 코킹 연결, 용접 연결, 납땜 연결 또는 접착 연결)이 마찬가지로 고려될 수 있다. 밸브 하우징(31)은 중앙 밸브(30)의 조립 상태에서 수용부(29)의 벽에 압력 수단 밀봉 방식으로 접하는 어댑터 슬리브(44)를 튜브형 판금 부품의 외측 자켓면에 포함한다. 도시된 실시예에서, 어댑터 슬리브(44)는 플라스틱 슬리브로서 형성되며, 밸브 하우징(31) 뿐만 아니라 고정 플랜지(42)에도 고정 연결된다. 어댑터 슬리브(44)는 예컨대 밸브 하우징(31) 상에 직접 부착 사출 성형되거나 별도로 제조되어, 접착 연결에 의해 밸브 하우징(31)에 고정될 수 있다. 고정 플랜지(42)에 대한 연결은 고정 플랜지(42)의 나사 섹션(41)의 영역에서 플랜징에 의해 구현된다. 스냅 연결 또는 클립 연결도 마찬가지로 고려될 수 있다. 어댑터 슬리브(44)의 외측 자켓면에는 축방향으로 서로 오프셋된 4개의 환형 그루브들(47)이 형성되며, 환형 그루브의 그루브 바닥에는 개구들(48)이 제공된다. 개구들(48)은 하우징 개구들(46)과 일직선이 되므로, 밸브 하우징(31)의 내측과 외측 사이에서 압력 수단이 교환될 수 있다. 어댑터 슬리브(44)와 밸브 하우징(31) 사이에 여과포 형태의 필터 요소(45)가 제공되며, 필터 요소는 반경 방향 작업 포트들(A, B, P, T)을 따라 축방향으로 연장되며 오염 입자가 밸브 하우징(31) 내로 유입되는 것을 방지한다.
밸브 하우징(31) 내에 제어 피스톤(32)과 스프링 요소(38)가 배치된다. 제어 피스톤(32)은 고정 플랜지(42)에 형성된 제1 단부 정지부(36)와 스프링 수용부(39)에 의해 형성된 제2 단부 정지부(37) 사이에 축방향으로 변위될 수 있도록 배치된다. 스프링 요소(38)는 한편으로 스프링 지지부(39)에, 다른 한편으로 제어 피스톤(32)에 지지된다.
중앙 밸브(30)가 제조되는 동안, 먼저 튜브형 부품이 고정 플랜지(42)에 고정 연결되고 제어 피스톤(32)과 스프링 요소(38)는 밸브 하우징(31) 내에 위치 설정된다. 후속해서, 어댑터 슬리브(44)가 튜브형 부품 상에 부착 사출 성형되거나, 별도로 제조된 어댑터 슬리브(44)가 튜브형 부품 및/또는 고정 플랜지(42)에 고정됨으로써, 밸브 하우징(31)이 완성된다. 수용부(29) 내에 중앙 밸브(30)를 조립하기 위해, 중앙 밸브는 나사 섹션(41)을 이용하여 캠 샤프트(6, 7) 내에 나사 조임된다. 이때, 밸브 하우징(31)은 캠 샤프트(6, 7) 내에 형성된 정지부(49)(도 3)에 접한다. 어댑터 슬리브(44)가 생략되고 튜브형 부품이 수용부(29)의 벽에 직접 접하는 실시예가 마찬가지로 고려될 수 있다. 더욱이, 중앙 밸브(30)가 고정 섹션(43)에 의해 출력 요소(13)의 중앙 관통구(22)에 직접 연결되는 실시예도 고려될 수 있다. 이러한 경우, 캠 샤프트(6, 7)가 중앙 관통구(22)를 적어도 완전히 관통하지는 않으며 고정 섹션(43)은 이 경우에 수용부(29)로서 사용되는 중앙 관통구(22)의 벽에 직접 접한다.
1 : 내연 기관
2 : 크랭크 샤프트
3 : 피스톤
4 : 실린더
5 : 트랙션 메카니즘 구동 장치
6 : 흡기 캠 샤프트
7 : 배기 캠 샤프트
8 : 캠
9 : 흡기 가스 교환 밸브
10 : 배기 가스 교환 밸브
11 : 캠 샤프트 조정기
12 : 구동 요소
13 : 출력 요소
14 : 측면 커버
15 : 캠 샤프트 반경 방향 베어링
16 : 실린더 헤드
17 : 허브 요소
18 : 베인
19 : 원주벽
20 : 돌출부
21 : 체인 휠
22 : 중앙 관통구
23 : 압력 챔버
24 : 제한벽
25 : 제1 압력 챔버
26 : 제2 압력 챔버
27 : 진각 정지부
28 : 지각 정지부
29 : 수용부
30 : 중앙 밸브
31 : 밸브 하우징
32 : 제어 피스톤
33 : 압력 수단 채널
34 : 피스톤 개구
35 : 액추에이팅 유닛
36 , 37 : 단부 정지부
38 : 스프링 요소
39 : 스프링 수용부
40 : 칼라
41 : 나사 섹션
42 : 고정 플랜지
43 : 고정 섹션
44 : 어댑터 슬리브
45 : 필터 요소
46 : 하우징 개구
47 : 환형 그루브
48 : 개구
49 : 정지부
A : 제1 작업 포트
B : 제2 작업 포트
P : 공급 포트
T : 배출 포트

Claims (11)

  1. 밸브 하우징(31), 제어 피스톤(32) 및 고정 플랜지(42)를 구비한 내연 기관(1)의 캠 샤프트 조정기(11)의 중앙 밸브(30)이며,
    밸브 하우징(31)은 캠 샤프트 조정기(11) 내부의 수용부(29) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 하나 이상의 공급 포트(P), 배출 포트(T) 및 작업 포트(A, B)를 포함하며,
    제어 피스톤(32)은 축방향으로 변위될 수 있도록 밸브 하우징(31) 내에 배치되고[이때 캠 샤프트 조정기(11)로의 압력 수단 흐름과 캠 샤프트 조정기로부터의 압력 수단 흐름은 밸브 하우징(31) 내에 제어 피스톤(32)이 적합하게 위치 설정됨으로써 제어될 수 있다],
    고정 플랜지(42)는 수용부(29)의 벽에 고정 연결되고 캠 샤프트 조정기(11)에 대한 밸브 하우징(31)의 축방향 위치를 정하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브에 있어서,
    고정 플랜지(42)와 밸브 하우징(31)이 2개의 별도의 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  2. 제1항에 있어서, 밸브 하우징(31)은 형태 결합식, 재료 결합식 또는 강제 결합식으로 고정 플랜지(42)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  3. 제1항에 있어서, 밸브 하우징(31)은 한편으로 수용부(29)의 정지부(49)에 접하고 다른 한편으로 고정 플랜지(42)에 접하는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  4. 제1항에 있어서, 고정 플랜지(42)는, 캠 샤프트 조정기(11)의 외부에 배치되고 내연 기관(1)의 실린더 헤드에 고정된 부품(16)에 하나 이상의 축방향으로 접하는 칼라(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  5. 제1항에 있어서, 밸브 하우징(31)은 실질적으로 튜브형 판금 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  6. 제5항에 있어서, 튜브형 판금 부품에는 상기 튜브형 부품을 둘러싸는 어댑터 슬리브(44)가 제공되며, 상기 어댑터 슬리브의 외측 자켓면은 수용부(29)의 벽에 접하는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  7. 제6항에 있어서, 어댑터 슬리브(44)는 고정 플랜지(42) 또는 튜브형 판금 부품에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  8. 제5항에 있어서, 튜브형 판금 부품과 어댑터 슬리브(44) 사이에서 포트들(A, B, P, T) 중 하나 이상의 포트의 영역에 여과포(45)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  9. 제1항에 있어서, 제어 피스톤(32)을 위한 단부 정지부(36)가 고정 플랜지(42)에 형성되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  10. 제1항에 있어서, 제어 피스톤(32)을 위한 단부 정지부(37)가 밸브 하우징(31)에 형성되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
  11. 제1항에 있어서, 밸브 하우징(31)에는 스프링 요소(38)를 위해 스프링 수용부(39)가 형성되며, 상기 스프링 요소는 제어 피스톤(32)과 스프링 수용부(39)에 지지되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기의 중앙 밸브(30).
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