KR20130117702A

KR20130117702A - 볼트의 스터드에 걸림 장착된 스프링을 구비한 캠 샤프트 조정기

Info

Publication number: KR20130117702A
Application number: KR1020130042338A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 슐테
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-10-28
Also published as: US9074497B2; HUP1300222A2; US20130276735A1; DE102012206339A1; CN103375213A

Abstract

본 발명은 스테이터(2)와 로터(16)를 포함하는 캠 샤프트 조정기(1)에 관한 것이며, 스테이터(2)에는 볼트 헤드(8)를 구비한 하나 이상의 볼트(5)에 의해 하나 이상의 커버(18)가 장착되고, 스프링(14)은 동력 전달 방식으로 로터(16) 및 볼트(5)와 결합되며, 스프링(14)은, 그 외면이 다각형으로 형성되고 볼트 헤드(8)를 연장시키는, 볼트(5)의 스터드(10)에 안착된다.

Description

볼트의 스터드에 걸림 장착된 스프링을 구비한 캠 샤프트 조정기{CAMSHAFT ADJUSTER HAVING A SPRING HOOKED ON A STUD OF A BOLT}

본 발명은 스테이터와 로터를 포함하는 캠 샤프트 조정기에 관한 것이며, 스테이터에는 볼트 헤드를 포함하는 하나 이상의 볼트에 의해 하나 이상의 커버가 장착되고, 추가로 스프링이 로터 및 볼트와 동력 전달 방식으로 연결된다.

오늘날의 내연기관에서는, 최대 진각 위치와 최대 지각 위치 사이의 정의된 각도 범위 내에서 하나의 크랭크 샤프트와 하나 이상의 캠 샤프트 사이의 위상 관계를 가변적으로 형성할 수 있도록 하기 위해, 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위한 장치들이 사용된다. 상기 장치들은 캠 샤프트 조정기로서도 지칭된다. 상기 캠 샤프트 조정기는 예컨대 통합 구조로, 또는 2개의 부품이 독립된 경우라면 마찰 결합, 재료 결합 및/또는 형태 결합 방식을 통해 기어 휠과 결합되는 스테이터를 포함하며, 기어 휠은 예컨대 벨트 또는 체인으로서 형성된 견인 수단과 같은 구동 수단과 연결된다.

그러한 캠 샤프트 조정기는, 스테이터에 상대적으로 로터를 조정하고 그에 따라 상호 간에 동심으로 배치되는 캠 샤프트들을 통해 가스 교환 밸브들에 영향을 주기 위해 주로 베인들을 사용하는데, 이때 중공 샤프트로서 형성된 일측의 캠 샤프트는 스테이터와 연결되고, 상기 스테이터에 대해 동심으로 배치된 타측의 캠 샤프트는 로터와 연결된다.

종래 기술, 예컨대 DE 10 2008 051 755 A1호로부터는 내연기관의 가스 교환 밸브들의 밸브 타이밍을 가변 조정하기 위해, 구동 부재와, 피동 부재와, 스프링 부재를 구비한 유사한 캠 샤프트 조정기도 공지되었다. 이 경우, 구동 부재는 내연기관의 크랭크 샤프트와 구동 연결될 수 있고, 피동 부재는 내연기관의 캠 샤프트와 구동 연결될 수 있으면서 구동 부재에 대해 회동 가능하게 배치되고, 스프링 부재의 일측은 피동 부재에 지지되고 타측은 구동 부재에 지지되며, 스프링 부재에 의해 구동 부재가 구동 부재에 대해 상대적으로 토크를 인가받을 수 있으며, 이때 스프링 부재는 피동 부재 및 구동 부재에 대해 별도로 형성된 하나 이상의 핀에 안착된다. 상기 핀은 볼트 형태로 형성될 수 있고, 핀은 수나사부를 가진 축부와, 이 수나사부로부터 이격된 스터드를 포함하고, 스터드 내에는 공구를 위한 함몰부가 구성된다. 스프링 부재는 반경 방향으로 바깥쪽을 향해 만곡되며, 측면 커버에 고정된 핀에 안착된다.

JP 2003/120229호로부터도 유사한 캠 샤프트 조정기가 공지되었으며, 여기서는 스프링 부재가 소켓 헤드 볼트에 걸린다. 상기 스프링은 나선형 형태로 하나의 평면 내에 위치하도록 배치된다.

US 2007 021 5085호도 유사한 캠 샤프트 조정기를 개시하고 있으며, 이 경우 스프링은 볼트의 헤드에 걸린다.

또한, US 2007/0000462 A1호로부터 스프링이 축부의 수나사부와 볼트 헤드 사이에도 걸릴 수 있다고 공개되었다.

상기 공지된 캠 샤프트 조정기들은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 같은 내연기관에서 사용되며, 체인 또는 벨트 구동 장치와 작동 목적으로 상호 접촉한다. 예컨대 JP 2003/120229호로부터 공지된, 컵 구조의 캠 샤프트 부스터에서 사용되는 나선형 스프링들은 캠 샤프트 마찰 토크의 보상을 위해 이용된다.

그러나 기본적으로 나선형 스프링을 위한 장착 공간은 제한적이다. 또한, 공지된 해결 방법들은 많은 단점이 있다. 공지된 스프링 걸림부는 상대적으로 긴 축방향 전체 길이를 필요로 하며, 사용되는 볼트들은 상대적으로 무겁다. 또한, 스프링 걸림부는 종종 별도의 부품들에서 구현되어야 하며, 예컨대 추가로 특수 설계된 스터드가 사용되어야 하는데, 이런 점은 조립 비용을 상승시키고 경우에 따라 볼트의 복잡한 가공을 초래한다.

이러한 점에서 본 발명의 과제는, 구제책을 강구하고, 특히 중량을 절감하며, 재료 사용을 줄이고, 부품 비용을 더욱 낮추는 것이다.

상기 과제는, 일반적인 캠 샤프트 조정기에 있어서, 그 외면이 다각형으로 형성되고 볼트 헤드를 연장시키는, 볼트의 스터드에 스프링이 안착됨으로써 해결된다.

바로 유압식 캠 샤프트 조정기를 위해 상기 해결 방법이 제공되는데, 그 이유는 볼트 헤드에서 공구 물림부로서도 지칭되는 스터드가 볼트의 조임을 위해 이용될 뿐 아니라, 스프링 걸림부의 구현을 위해서도 이용될 수 있기 때문이다. 볼트는 어차피 조임 토크를 인가하기 위해 공구 물림부를 구비해야만 한다. 나선형 스프링의 고정을 위해 상기 스터드를 이용한다면, 추가의 부품이나 가공 단계는 불필요하다. 공구 물림부는 볼트의 헤드 표면에 직접 형성되기 때문에, 조정기의 축방향 장착 공간이 최소화된다.

본원에서 커버로 지칭되는 부재는 잠금 커버, 정면 커버, 배면 커버, 보강 커버 또는 밀봉 커버로서 형성될 수 있다. 커버가 상기 기능을 모두 담당할 수 있다.

바람직한 실시예들은 종속항들에서 청구되며, 하기에서 더욱 상세하게 설명된다.

바람직하게는 스프링이 형태 결합 방식으로 스터드에 안착된다. 이런 경우 정밀한 걸림이 구현되고 유격이 방지될 수 있다. 또한, 어셈블리의 내구성도 증가한다.

다중 톱니 공구 물림부가 사용되고 체인 케이스 내에 조정기가 포지셔닝됨으로써, 나선형 스프링으로서 형성될 수 있는 스프링과, 스터드, 다시 말해 본원에서는 공구 물림부 사이에 오일과 같은 윤활제가 모이게 된다. 이런 점은 부품의 마모 거동에 긍정적으로 작용하며, 그런 이유에서 스터드는 다중 톱니 형태를 갖는 것이 유리하다. 예컨대 육각 헤드를 갖는 공구 물림부와는 다르게, 스프링 수용부에 대한 스프링의 양호한 안착도 제공된다.

특히 스터드가 톡스(Torx) 타입 외형 또는 톡스 플러스(Torx Plus) 타입 외형을 가질 때, 스프링이 스터드에 양호하게 안착된다. 이런 경우 걸림부 영역에서 나선형 스프링과 스터드 외면 사이의 평면 접촉이 구현된다. 그에 따라 높은 점 압착은 방지되며, 이런 점은 더 높은 하중 수용력에 유익할 수 있다.

스터드가 그의 최대 반경 방향 연장부의 영역에 원통형 세그먼트를 포함한다면 더욱 바람직하다.

또한, 바람직하게는, 볼트 헤드의 스테이터 쪽 측면이 테이퍼형으로 형성된다. 다시 말해, 바로 접시머리 볼트로서의 구성은, 볼트가 커버의 센터링을 위해 이용될 수 있게 함으로써 커버가 자체적으로 센터링될 수 있게 한다. 그럼으로써 커버는 자체의 안착부에 더욱 정밀하게 안착되며, 그럼으로써 누출이 감소된다.

볼트 헤드의 스테이터 쪽 측면 상에서 테이퍼부가 90° 내지 94°, 바람직하게는 92.5°로 측정되는 것이 특히 바람직한 것으로서 확인되었다.

한 바람직한 실시예는, 스터드가 볼트 헤드의 축방향 길이의 3배보다는 짧고, 볼트 헤드의 축방향 길이의 2배 이상인 축방향 길이를 가진 것을 특징으로 한다.

입증된 스테이터 구성을 이용할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 스테이터가 컵 모양으로 형성되고 스테이터의 커버 반대편 측면에 바닥부를 포함하거나, 다양한 내연기관에 대한 가변성을 높이기 위해, 스테이터가 슬리브형으로 형성되고 커버 반대편 측면에 추가의 커버를 포함한다.

장착 공간은, 스프링이 하나의 평면 내에 위치하는 나선형 스프링으로서 형성될 때 특히 효율적으로 이용될 수 있다.

본 발명은 제1 실시예가 재현되어 있는 도면을 이용해서도 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 캠 샤프트 조정기의 정면도이다.
도 2는 스터드를 포함하는 볼트에 대한 스프링의 걸림부를 더 잘 설명하기 위한 도 1의 부분도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 캠 샤프트 조정기의 볼트들 중, 스프링이 걸리는 볼트를 단독으로 도시한 측면도이다.
도 4는 볼트로부터 축방향으로 돌출된 스터드와 함께, 도 3의 볼트를 위에서 보고 도시한 상면도이다.

도들은 개략적인 상태일 뿐이고 본 발명의 이해를 위해서만 이용된다. 동일한 부재들은 동일한 도면 부호로 표시된다.

도 1에는 캠 샤프트 조정기(1)의 본 발명에 따른 실시예가 도시되어 있다. 캠 샤프트 조정기(1)는 스테이터(2)뿐 아니라 로터(16)를 포함한다.

스테이터(2)는 통합된 구성 부품으로서 외접 치합부(4)를 구비한 기어 휠(3)도 포함할 수 있다. 또는 기어 휠(3)이 독립된 부품으로서 스테이터(2)에 장착될 수 있고, 회전 방지되는 방식으로 스테이터(2)와 결합될 수 있다. 이를 위해 예컨대 볼트들(5)이 제공되며, 도 1에 따르는 실시예에서는 이런 볼트들 중에서 4개가 이용된다.

볼트(5)는 도 3에서 잘 알 수 있는 것처럼 수나사부(7)를 구비한 축부(6)를 포함한다. 또한 도 3에서는, 볼트(5)의 축부(6)의 일측 단부에, 축부(6)로 향해 있는 측면에 테이퍼부(9)를 구비한 볼트 헤드(8)가 제공되어 있음을 잘 알 수 있다. 테이퍼부(9)는 92.5°의 개방각을 가지지만, 93.5°또는 91.5°의 개방각을 가질 수도 있다.

볼트 헤드(8)의 축부(6) 반대편 측면에는 그 외면에 다중 톱니 윤곽부(11)를 구비한 스터드(10)가 형성된다. 다중 톱니 윤곽부(11)의 개별 치형부들은, 톡스 플러스에 대등한 부재를 형성하기 위해, 그 외면이 볼록하게, 특히 원통형으로 형성된다. 다중 톱니 윤곽부(11)는 다중 톱니 형태를 재현한 것이다.

스터드(10)의 다중 톱니 윤곽부(11)의 외부 윤곽은 톡스 윤곽 타입 또는 톡스 플러스 윤곽 타입으로 형성된다.

나선형 스프링(13)으로서 형성되어 배치되는 스프링(14)은 로터(16)에 걸리는 제1 단부(15)를 갖는다. 스프링(14)의 제1 단부(15)는 이를 위해 제공되는 로터(16)의 스터드에 고정될 수 있거나, 대체되는 방식으로 그에 상응하게 형성된 그루브 내로 돌출될 수 있다.

도 2에서 잘 알 수 있듯이, 나선형 스프링(13)의 제2 단부(17)는 스터드(10)의 외부 윤곽에, 즉 치형부들(12)에 안착되어 있다. 그럼으로써 형태 결합이 제공된다.

볼트(5)는 도 3에서도 측면도로, 그리고 도 4에서는 상면도로 도시되어 있다. 바로 볼트 헤드의 테이퍼형 밑면과, 볼트 헤드(8)로부터 축방향으로 돌출되고 톡스 플러스 외부 윤곽을 갖는 스터드(10)의 조합이 특히 바람직한 것으로서 확인되었다.

이 경우, 도 1에 도시된 것처럼, 4개의 볼트(5)가 커버(18)를 관통하며, 커버는 상기 볼트들(5)에 의해 스테이터(2)에 나사 체결된다.

볼트 헤드의 축방향 길이는, 스터드(10)로부터 볼트 헤드(8)로의 전이 영역과 볼트 헤드(8)로부터 축부(6)로의 전이 영역에 의해 결정되며, 그에 반해 스터드(10)의 축방향 길이는 스터드(10)와 볼트 헤드(8) 간 전이 영역과 볼트(5)의 축부(6)의 반대편 단부 사이에서 결정된다.

1: 캠 샤프트 조정기
2: 스테이터
3: 기어 휠
4: 치합부
5: 볼트
6: 축부
7: 수나사부
8: 볼트 헤드
9: 테이퍼부
10: 스터드
11: 다중 톱니 윤곽부
12: 치형부
13: 나선형 스프링
14: 스프링
15: 제1 단부
16: 로터
17: 제2 단부
18: 커버

Claims

스테이터(2)와 로터(16)를 포함하는 캠 샤프트 조정기(1)이며, 스테이터(2)에는 볼트 헤드(8)를 구비한 하나 이상의 볼트(5)에 의해 하나 이상의 커버(18)가 장착되고, 스프링(14)이 동력을 전달하는 방식으로 로터(16) 및 볼트(5)와 결합되는, 캠 샤프트 조정기(1)에 있어서,
상기 스프링(14)은, 그 외면이 다각형으로 형성되고 상기 볼트 헤드(8)를 연장시키는, 볼트(5)의 스터드(10)에 안착되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항에 있어서, 스프링(14)은 형태 결합 방식으로 스터드(10)에 안착되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 스터드(10)는 다중 톱니 형태를 가진 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스터드(10)는 톡스 타입 또는 톡스 플러스 타입의 외형을 가진 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스터드(10)는 그의 최대 반경 방향 연장부의 영역에 원통형 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 볼트 헤드(8)의 스테이터(2) 쪽 측면이 테이퍼형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이터(2)로 향해 있는 볼트 헤드(8)의 측면 상에서 테이퍼부는 90° 내지 94°, 바람직하게는 92.5°로 측정되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스터드(10)는 볼트 헤드(8)의 축방향 길이의 3배보다는 짧고, 볼트 헤드(8)의 축방향 길이의 2배 이상인 축방향 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이터(2)는 컵 모양으로 형성되고, 커버(18) 반대편 측면에 바닥부를 포함하거나 슬리브형으로 형성되며, 커버(18) 반대편 측면에 추가의 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링(14)은 하나의 평면 내에 위치하는 나선형 스프링(13)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 캠 샤프트 조정기(1).