KR20130008013A - 특히 캠 샤프트 조정기용 비례 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 피스톤 가이드 슬리브(4)와, 피스톤 가이드 슬리브(4) 내에서 이동 가능한 밸브 피스톤(3)뿐 아니라, 비례 제어 밸브(1)로 향하는 압력 매체 유입구(10) 내에 배치된 체크 밸브(13)를 구비한 비례 제어 밸브(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따라서는 종래 기술에 비해서 비례 제어 밸브(1)에 대한 체크 밸브(13)의 적응이 향상되는 비례 제어 밸브(1)가 제공된다. 이는 체크 밸브(13)가 압력 매체 유입구(10)의 영역에서 피스톤 가이드 슬리브(4)를 둘러싸는 환형 갭(14) 내에 배치되는 것을 통해 달성된다.

Description

특히 캠 샤프트 조정기용 비례 제어 밸브{PROPORTIONAL VALVE, IN PARTICULAR FOR A CAMSHAFT ADJUSTER}
본 발명은 피스톤 가이드 슬리브와, 이 피스톤 가이드 슬리브 내에서 이동 가능한 밸브 피스톤과, 비례 제어 밸브로 향하는 압력 매체 유입구 내에 배치된 체크 밸브를 구비한 비례 제어 밸브에 관한 것일 뿐 아니라, 상기 유형의 비례 제어 밸브를 위한 조립 방법에 관한 것이다.
상기 유형의 비례 제어 밸브는 DE 10 2005 060 111 A1로부터 공지되었다. 상기 비례 제어 밸브는 내연기관용 캠 샤프트 조정기의 용도로 설계되고, 캠 샤프트에 캠 샤프트 조정기를 고정하기 위한 중앙 볼트 내에 통합된다. 이 경우 비례 제어 밸브는 체크 밸브를 포함하고, 이 체크 밸브는 스프링 와셔 형태로 형성되어 중앙 볼트의 외주면에서 비례 제어 밸브 옆의 측면에서 환형 압력 매체 유입구 내에 배치된다. 조립 시에는, 비례 제어 밸브에 대해 분리되어 배치되는 상기 체크 밸브가 끼워져 있으며, 그 외에도 적어도 캠 샤프트 내로 비례 제어 밸브를 수용하는 중앙 볼트를 나사 체결할 시에 손상의 위험이 존재한다는 점에 유의해야 한다.
추가의 체크 밸브는 EP 1 291 563 A2로부터 공지되었다. 상기 체크 밸브는 특히 카트리지 밸브로서 형성된 비례 제어 밸브의 용도로 설계되어 상기 비례 제어 밸브 내에 통합된다. 이 경우 상기 체크 밸브는 압력 매체 유입구의 영역에서 밸브 피스톤의 조립 전에 피스톤 가이드 슬리브의 내주면에 제공되는 리세스부 내로 삽입된다. 피스톤 가이드 슬리브 내로 삽입되는 상기 체크 밸브의 조립 작업은 상당히 복잡하다. 그 외에도 스프링 링으로서 형성되는 상기 체크 밸브의 이동 거리가 안쪽 방향으로 제한되지 않으며 결과적으로 스프링 링이 밸브 피스톤과 충돌할 수 있다. 이런 충돌은 비례 제어 밸브의 고장을 야기할 수 있다.
본 발명의 목적은, 특히 내연기관의 캠 샤프트 조정기를 위한 비례 제어 밸브에 있어서, 종래 기술에 비해서 비례 제어 밸브에 대한 체크 밸브의 적응이 향상되는, 상기 비례 제어 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은, 체크 밸브가 압력 매체 유입구의 영역에서 피스톤 가이드 슬리브를 둘러싸는 환형 갭 내에 배치됨으로써 달성된다. 상기 구현예에 의해서는 체크 밸브는 한편으로 고유의 비례 제어 밸브 내에 통합되며, 그럼으로써 비례 제어 밸브의 조립 시에 체크 밸브는 분리된 구조 부재로서 끼워질 필요가 없게 된다. 다른 한편으로, 체크 밸브가 피스톤 가이드 슬리브의 외부에 배치됨으로써, 체크 밸브가 반경 방향으로 밸브 피스톤 쪽으로 이동할 수 없게 되는 점이 보장된다. 그 밖에도 이처럼 형성된 비례 제어 밸브는 바람직하게는 내연기관의 캠 샤프트 조정을 위해 이용된다.
본 발명의 개선 실시예에 따라, 환형 갭은 피스톤 가이드 슬리브를 적어도 부분적으로 둘러싸는 인서트 몰딩부와, 적어도 이 인서트 몰딩부의 부분 영역을 에워싸는 수용 슬리브에 의해 범위 한정된다. 이런 구현예로는 다수의 장점이 달성된다. 캠 샤프트 조정기의 조립 시에 추가로 복잡한 조립은 필요하지 않으며, 그럼으로써 잘못 장착되거나 전혀 장착되지 않은 추가의 체크 밸브에 의한 조립 오류의 위험도 최소화된다. 또한, 분리된 체크 밸브를 위해 내연기관의 실린더 헤드에서 추가의 가공되는 장착 공간도 필요하지 않으며, 고유의 캠 샤프트 조정기에 대해 짧은 유압 거리와 그에 따라 더욱 튼튼한 유압 지지가 달성된다.
본 발명의 개선 실시예에 따라, 수용 슬리브의 축 방향 단부는 환형 갭의 부분 영역을 형성하는 수용 갭을 포함하며, 이 수용 갭 내로 체크 밸브가 삽입된다. 이런 구현예는, 보조 수단의 적용 없이 체크 밸브가 단부 측의 수용 갭 내로 삽입되고 이어서 피스톤 가이드 슬리브가 수용 슬리브 내로 삽입됨으로써 체크 밸브의 특히 간단하면서도 확실한 조립을 가능하게 한다. 또한, 이와 같은 구현예에 의해서는, 구조 부재, 특히 피스톤 가이드 슬리브에 대한 가공 비용도 절감된다. 종래 기술에 비해서 피스톤 가이드 슬리브는 본 발명에 따른 구현예의 경우 환형 갭의 형성을 위해 가공되지 않는다.
본 발명의 추가의 구현예에 따라, 인서트 몰딩부가 제공된 피스톤 가이드 슬리브는 재료 결합식으로 수용 슬리브와 연결된다. 이 경우 본 발명에 따른 조립 방법에 따라 체크 밸브는 환형 갭의 부분 영역을 형성하는 수용 슬리브의 수용 갭 내로 삽입된 다음, 인서트 몰딩부가 제공된 피스톤 가이드 슬리브는 수용 슬리브 내로 삽입되어 상기 수용 슬리브와 예컨대 재료 결합식으로 연결된다. 이에 대체되는 실시예에 따라 강제 결합식 또는 형태 결합식의 연결도 제공될 수 있다. 재료 결합식의 연결은 예컨대 초음파 용접 또는 접착에 의해 구현될 수 있다. 마찰 결합식의 연결은 예컨대 인서트 몰딩부가 제공된 피스톤 가이드 슬리브를 수용 슬리브 내로 압입하는 것에 의해 달성되며, 그에 반해 형태 결합식의 연결은 스냅 연결부에 의해 구현될 수 있다. 상기 구현예 모두는 캠 샤프트 조정기를 위한 특히 기능적인 비례 제어 밸브가 제공된다는 장점을 제공한다.
본 발명의 개선 실시예에 따라 체크 밸브는 축 방향으로 슬롯이 있는 스프링 슬리브로서 형성되며, 그럼으로써 체크 밸브는 재차 바람직하게는 예컨대 금속판 또는 특수강과 같은 금속 재료로 제조될 수 있다.
추가의 구현예에 따라, 인서트 몰딩부의 외측면은 반경 방향으로 체크 밸브의 개방 위치로 작용하는 정지부를 형성하고, 수용 슬리브의 내측면은 반경 방향으로 체크 밸브의 폐쇄 방향으로 작용하는 정지부를 형성한다. 작동되지 않는 상태에서 체크 밸브는 무력한 상태로, 또는 약하게 예압된 상태로 수용 슬리브의 내측면에 안착된다. 압력 매체 유체, 특히 유압 유체가 외부로부터 반경 방향으로 비례 제어 밸브의 조정 챔버 내로 유입되면, 체크 밸브는 압력 매체 유체의 압력에 의해 인서트 몰딩부의 외측면 쪽으로 밀착되면서 유입구를 개방한다. 흐름에 대해 반대 방향으로 압력 진동이 발생하면, 체크 밸브는 수용 슬리브의 반경 방향 압력 매체 유입구 쪽으로 폐쇄된다. 상기 구현예는, 확실한 기능이 보장된다는 장점을 제공한다. 따라서 어느 경우에서든지 밸브 피스톤과 체크 밸브의 충돌이 배제된다는 점이 보장된다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예들은 도들에 도시된 본 발명의 실시예가 더욱 상세하게 설명되어 있는 도면에 대한 설명에서 확인된다.
도 1은 캠 샤프트 조정기를 위한 비례 제어 밸브 전체를 도시한 사시도이다.
도 2는 폐쇄 위치에 위치해 있는 체크 밸브를 구비한 비례 제어 밸브를 절단 도시한 종단면도이다.
도 3은 개방 위치에 위치해 있는 체크 밸브를 구비한 비례 제어 밸브를 절단 도시한 종단면도이다.
도 4는 폐쇄 위치에 위치해 있는 체크 밸브를 구비한 비례 제어 밸브를 절단 도시한 횡단면도이다.
본 발명에 따른 비례 제어 밸브(1)는 내연기관의 캠 샤프트 조정기를 위해 제공된다. 이 경우 캠 샤프트 조정기를 통해 구동되는 캠 샤프트는 내연기관에서, 각각의 가스 교환 밸브에 끼워진 밸브 스프링들의 힘에 대항하여, 연소된 가스를 배출하고 신선 가스를 흡입하는 역할을 하는 가스 교환 밸브들을 개방하는 역할을 한다. 가스 교환 밸브들에 대해 고정된 제어 시간은, 달성 가능한 평균 압력 최댓값 내지 토크 최댓값과, 유용한 엔진 속도 대역에서 가스 교환 밸브들의 위치뿐 아니라, 정격 속도에서 달성 가능한 출력과 관련하는 구성에 대한 절충 사항을 나타낸다. 캠 샤프트 조정기에 의해서는 각각의 작동 상태에 상응하게 가스 교환 밸브들의 제어 시간의 최적의 매칭이 달성될 수 있다.
비례 제어 밸브(1)는 도 1에 따라 전자기 구동 부재(2)를 포함하며, 이 구동 부재의 작동 피스톤(6)은 비례 제어 밸브(1) 내에서 밸브 피스톤(3)(도 2, 도 3, 도 4)과 상호 작용한다. 이 경우 구동 부재(2)의 작동 피스톤(6)은 비례 제어 밸브(1)의 피스톤 가이드 슬리브(4) 내에서 2개의 단부 위치 사이에서 밸브 피스톤(3)을 변위시키며, 그럼으로써 캠 샤프트 조정기에서 제어 시간의 제어식 조정을 달성한다. 비례 제어 밸브(1)는 구동 부재(2) 외에도 피스톤 가이드 슬리브(4)로 구성되며 (상세도는 도 2 내지 도 4 참조), 상기 피스톤 가이드 슬리브에는 압력 매체 유입구(10) 및 작업 포트(11b)의 영역에, 특히 플라스틱 재료로 이루어진 인서트 몰딩부(5)가 제공된다. 피스톤 가이드 슬리브(4) 내에서는 밸브 피스톤(3)이 구동 부재(2)에 의해 작동 피스톤(6)(도 2 및 도 3)을 통해 밸브 스프링(7)의 힘에 대항하여 변위될 수 있다.
인서트 몰딩부(5)가 제공된 피스톤 가이드 슬리브(4)는 수용 슬리브(8) 내로 삽입되고, 구동 부재(2)의 반대 방향으로 향해 있는 단부에서 스냅 연결부(9)(도 2, 도 3)를 통해 상기 수용 슬리브와 정확하게 위치 설정된다. 비례 제어 밸브(1)는 4개의 유압 유체 포트, 다시 말하면 펌프와 연결되는 압력 매체 유입구(10)와, 2개의 작업 포트(11a, 11b)와, 중공 원통형 밸브 피스톤(3)의 내부를 통과하면서 탱크와 연결되는 리턴 포트(11c)를 포함한다.
압력 매체 유입구(10)를 통해서는 특히 내연기관의 엔진 오일인 유압 유체가 비례 제어 밸브(1)로 공급되며, 그리고 수용 슬리브(8)와 인서트 몰딩부(5) 내 대응하는 관통구들을 통해서, 그리고 밸브 피스톤(3)의 각각의 위치에 따라서, 밸브 피스톤(3)의 부분으로서 제어 피스톤들(12a 및 12b)에 의해 범위 한정되는 환형 챔버(12)를 경유하여 작업 포트들(11a, 11b)로 공급된다.
작업 포트(11a)로부터는 밸브 피스톤(3) 내 연결 개구부(16)를 통해 리턴 포트(11c)로 향하는 연결부가 형성될 수 있다. 압력 매체 유입구(10)뿐 아니라 작업 포트들(11a, 11b)에는 링 필터들(17)이 제공된다. 링 필터들은 비례 제어 밸브(1) 내로의 오염물 침투를 방지해야 한다.
본 발명에 따라 형성된 상기 비례 제어 밸브(1)에 의해서는 예컨대 치형 벨트로 작동되거나 체인으로 작동되는 구동 스프로켓에 대해 캠 샤프트의 정의된 조정이 달성된다. 이는 예컨대 캠 샤프트와 연결되는, 캠 샤프트 조정기(1)의 하나 또는 복수의 조정 피스톤에 의해 달성되며, 상기 조정 피스톤(들)은 작업 포트들(11a, 11b)과 연결되어 있는 맞은편의 조정 피스톤 챔버들 내로 유입되는 유압 유체에 의해 구동 스프로켓에 상대적으로 회전된다.
캠 샤프트에서, 그에 따라 캠 샤프트 조정기의 조정 피스톤에서 작용하는 교번 토크에 의해 발생할 수 있는 점으로서, 환형 챔버(12) 내에 위치하는 엔진 오일이 유압 유체 유입구(10) 내로 역류하는 점을 방지하기 위해, 유압 유체 유입구(10) 내로는 체크 밸브(13)가 삽입되며, 상기 체크 밸브는 폐쇄 위치에서 수용 슬리브(8)(도 2)에 안착되고 개방 위치에서는 인서트 몰딩부(5)(도 3)에 안착된다. 이 경우 피스톤 가이드 슬리브(4), 인서트 몰딩부(5) 및 수용 슬리브(8)는 환형 갭(14)(도 4)을 형성하며, 이 환형 갭 내에는 체크 밸브(13)가 배치된다. 환형 갭(14) 내에서 축 방향으로 슬롯이 있는 스프링 슬리브로서 형성된 체크 밸브(13)(리드 밸브)를 확실하게 포지셔닝하기 위해, 수용 슬리브(8)는 인서트 몰딩부(5)와 상호 작용하는 노즈부(15)를 포함한다. 상기 노즈부(15)에 의해서는 체크 밸브(13)가 환형 갭(14)의 내부에서 회전하지 못하게 되는 점이 달성된다. 그럼으로써 기능 불량이 배제된다. 또한, 본 발명에 따른 구현예에 의해서는, 체크 밸브(13)가 개방 위치에서 밸브 피스톤(3)과 접촉하지 못하게 되는 점이 보장된다.
1: 비례 제어 밸브
2: 구동 부재
3: 밸브 피스톤
4: 피스톤 가이드 슬리브
5: 인서트 몰딩부
6: 작동 피스톤
7: 밸브 스프링
8: 수용 슬리브
9: 스냅 연결부
10: 압력 매체 유입구
11a, 11b: 작업 포트
11c: 리턴 포트
12: 환형 챔버
12a, 12b: 제어 피스톤
13: 체크 밸브
14: 환형 갭
15: 노즈부
16: 연결 개구부
17: 링 필터

Claims (10)

  1. 피스톤 가이드 슬리브(4)와, 피스톤 가이드 슬리브(4) 내에서 이동 가능한 밸브 피스톤(3)뿐 아니라, 비례 제어 밸브(1)로 향하는 압력 매체 유입구(10) 내에 배치된 체크 밸브(13)를 구비한 비례 제어 밸브(1)에 있어서,
    상기 체크 밸브(13)는 압력 매체 유입구(10)의 영역에서 상기 피스톤 가이드 슬리브(4)를 둘러싸는 환형 갭(14) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 환형 갭(14)은, 피스톤 가이드 슬리브(4)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 인서트 몰딩부(5)와, 적어도 상기 인서트 몰딩부(5)의 부분 영역을 에워싸는 수용 슬리브(8)에 의해 범위 한정되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 수용 슬리브(8)의 축 방향 단부는 환형 갭(14)의 부분 영역을 형성하는 수용 갭을 포함하고, 상기 수용 갭 내로 체크 밸브(13)가 삽입되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 인서트 몰딩부(5)가 제공된 피스톤 가이드 슬리브(4)는 재료 결합식으로 상기 수용 슬리브(8)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 인서트 몰딩부(5)가 제공된 피스톤 가이드 슬리브(4)는 강제 결합식 또는 형태 결합식으로 상기 수용 슬리브(8)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 체크 밸브(13)는 축 방향으로 슬롯이 있는 스프링 슬리브로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 체크 밸브(13)는 금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 몰딩부(5)의 외측면은 반경 방향으로 체크 밸브(13)의 개방 방향으로 작용하는 정지부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 슬리브(8)의 내측면은 반경 방향으로 체크 밸브(13)의 폐쇄 방향으로 작용하는 정지부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브(1).
  10. 피스톤 가이드 슬리브(4)와, 상기 피스톤 가이드 슬리브(4) 내에서 이동 가능한 밸브 피스톤(3)뿐 아니라, 비례 제어 밸브(1)로 향하는 압력 매체 유입구(10) 내에 배치된 체크 밸브(13)를 구비한 비례 제어 밸브(1)를 위한 조립 방법에 있어서,
    상기 체크 밸브(13)는 환형 갭(14)의 부분 영역을 형성하는 수용 슬리브(8)의 수용 갭 내로 삽입된 다음, 인서트 몰딩부(5)가 제공된 피스톤 가이드 슬리브(4)는 상기 수용 슬리브(8) 내로 삽입되어 상기 수용 슬리브와 연결되는 것을 특징으로 하는, 비례 제어 밸브의 조립 방법.
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