KR100225994B1 - 유압식 셋팅 장치 - Google Patents

Abstract

유압식 셋팅 장치는 펌프(16)에 의해 계속적으로 압력이 가해지는 차동 실린더(11)의 환형 공간(14)을 가진다. 큰 피스톤 표면에서 압력 공간(18)은 연결 도관(41)을 통하여 펌프에 연결되어 있다.

제어 밸브(21)로 안내하는 도관 분기는 상기 연결 도관(41)에서 시작한다. 다른쪽 단부에서 상기 제어 밸브는 복귀 도관(26)과 연결된다. 도관 분기(19)내 즉, 차동 실린더의 압력 공간(14,18)내 압력은 제어 밸브의 적당한 작동에 의해 변화될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

유압식 셋팅 장치

[발명의 상세한 설명]

[종래기술]

본 발명은 특허청구범위 1항의 서부에 기재된 형태의 유압식 셋팅 장치에 기초를 두고 있다. 차동 실린더의 압력 공간내의 부분 압력이 전자기 작동 제어 밸브에 의해 변화되는 상기 유압식 셋팅 장치는 독일 공개공보 제40 37 834호에서 공지된 것이다.

압력 공간내의 부분 압력은 압력 매개체의 부분적인 방류(spilling)에 의해 설정되고 상기 부분 압력은 제어 밸브의 적합한 작동에 의해 대략 일정하게 유지된다. 차동 피스톤이 비과도 위치(non-transient position)에 있을 때, 제어 밸브는 조절 작동에 필요한 조절 압력보다 유지 압력이 훨씬 작아지도록 작동된다. 이와 같은 목적으로 차동 실린더의 환형 표면은 연속적으로 펌프에 의해 압력 매개체를 받는 반면에 큰 피스톤 표면상의 압력 공간내의 압력은 전자기 작동 제어 밸브에 의해 변할 수 있다. 이와 같은 목적으로, 제어 밸브는 3/2-방향 밸브로 구성되고 큰 피스톤 표면상의 압력 공간과 펌프사이의 도관 연결부내에 삽입된다.

상기 유압식 셋팅 장치는 예를 들면 내연기관내 크랭크 샤프트(독일 공개공보 제36 16 234호)에 관하여 캠샤프트 조절용 장치를 작동하기 위해 사용된다. 각각의 압력 전달 연결부를 제어 밸브의 단부 위치의 복귀 연결부에 대하여 단단히 밀폐하기 위하여-때로 좁고 긴-밸브 소자 가이드 캡이 상기 제어 밸브에서 필요하다. 그 결과 상기 제어 밸브는 어떤 상황에서는 먼지에 민감하며 이에 따라, 더러운 압력 매개체(내연 기관의 엔진오일)의 경우에 밸브의 기능이 손상될 수 있다.

[발명의 잇점]

제1항의 특징을 가지는 본 발명을 따르는 유압식 셋팅 장치는 차동 피스톤의 조절 작동이 일어나지 않을 때 낮은 손실로 작동된다는 것과 간단한 구조로 이루어졌으며 먼지에 대한 제어 밸브의 민감도가 작다는 잇점을 가진다.

또한 본 발명의 부가의 잇점과 발전은 종속항 및 상세한 설명에 나타나 있다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 2개의 실시예가 다음의 설명과 도면에 보다 자세하게 설명되어 있다.

본 발명의 유압 셋팅 장치가 제1도 및 제2도에 단순화 되어 도시되어 있다.

[제1 및 제2실시예의 상세한 설명]

차동 피스톤(12,13)을 포함하는 차동 실린더(11)가 구비된 유압 셋팅 장치(10)가 제1도에 도시되어 있다. 차동 실린더의 환형 표면에서 압력 공간(14)은 예를 들면 내연기관의 캠샤프트의 구동 샤프트에 의해 구동되는 펌프(16)에 의해 압력 도관(15)을 통하여 계속해서 압력을 받는다.

차동 실린더의 보다 큰 효과적인 피스톤 표면상의 압력 공간(18)은 도관(19)을 통해 압력 제한 밸브(21)의 입구(20)와 연결되어 있다. 압력 제한 밸브는 하나만 도시되었는데 밸브 하우징(22)내에 구성된 압력 공간(23)을 가진다. 입구(20)의 밸브 시이트(25)와 상호 작동되는 밸브 소자(24)는 압력 공간(23)내에 장치된다. 압력 제한 밸브(21)의 압력 공간(23)은 복귀 도관(26)을 통하여 용기(27)에 연결되어 있다.

압력 공간(23)은 밸브 시이트(25)의 반대편에 위치된 단부에서 종방향 홀(29)을 가지고, 이 종방향 홀(29)은 비례자석(31)의 하우징(30)에 의해 폐쇄되어 있다. 두 개의 환형 제어 홈(32,33)은 종방향 홀(29) 주위에서 서로 떨어져 연장된다.

제어 스풀(control spool; 34)은 종방향 홀(29)내에 장치되고, 그 중심부에서 앞으로 설명하게 될 방식으로 제어 홈(32,33)과 사로 작용하는 포위 환형 홈(35)을 가진다. 비례 자석(31)의 작동 푸쉬-로드(37)는 제어 스풀(34)의 하단부 표면(36)과 접촉한다. 압축 스프링(39)의 한쪽 단부는 상단부 표면(38)과 접촉하며 그 대향 단부는 밸브 소자(24)상에 지지되어 있다.

중간 드로틀(42)을 통하여 압력 도관(15)에 연결된 연결 도관(41)은 압력 도관(19)으로부터 분기된다. 제1바이패스 도관(43)은 압력 도관(19)으로부터 밸브 하우징(22)내의 하부제어 홈(33)으로 연결되어 있다. 제2바이패스 도관(44)은 상부 제어 밸브(32)에서 시작하여 드로틀(42)과 압력 도관(15) 사이의 연결 도관(41)내로 개방되어 있다.

유압식 셋팅 장치(10)는 예를 들면 내연기관의 크랭크 샤프트에 관하여 캠샤프트의 연속 조절용 장치에서 사용되어 이 수단에 의해 상기 두 샤프트 사이의 위상 이동이 발생된다.

비례 자석(31)에 의해 작동되는 압력 제한 밸브(21)는 유압 셋팅 장치의 능동적인 제어 소자로서 작동한다. 도시된 위치의 비례 자석(31)은 여기되지 않은 상태이며, 다시 말해서 작동 푸쉬-로드(37)와 제어 스풀(34)은 하부 중립 위치에 위치된 것이다. 따라서 오직 압축 스프링(39)상의 프리로드(preload)로 인한 힘이 밸브 소자(24)에 가해지고, 상기 힘으로 밸브 소자(24)가 밸브 시이트(25)에 눌려지는 것이다. 프리로드(잔류 부하)는 비교적 작고 즉, 압축 스프링(39)은 거의 완전히 연장되어 있다.

이와 같은 하부 중립 위치에서 제어 스풀(34)의 환형 홈(35)은 밸브 하우징(22)의 종방향 홀(29)내의 하부 제어 홈(33) 지역에 위치된다. 상부 제어 홈(32)은 제어 스풀(34)에 의해 하부 제어 홈(33)으로부터 떨어져 있게 된다.

차동 실린더(11)의 압력 공간(14)은 압력 도관(15)을 통하여 펌프(16)로부터 직접적으로 압력을 받는다. 전달 흐름을 제한하기 위하여 펌프(16)의 유도에는 드로틀링이 제공된다.

차동 피스톤(12)의 큰 피스톤 표면에서의 압력 공간(18)은 압력 도관(19)을 통하여 압력 제한 밸브(21)의 입구(20)에 동시적으로 연결되어 있다. 또한 압력 도관(19)은 중간 드로틀(42)을 가진 연결 도관(41)을 통해 압력 도관(15)에 연결되어 있다. 제어 스풀이 상기한 위치에 있는 동안 두개의 바이패스 도관(43,44)은 제어 스풀(34)에 의해 각각의 하나의 단부에서 폐쇄되어 있다.

도관(41)의 드로틀(42) 앞에서 배압(back pressure)에 상응하는 압력은 압력 도관(15)을 통하여 압력 공간(14)내에서 증강된다. 동시에 압력 제한 밸브(21)와의 연결과 압축 스프링(39)상의 작은 프리로드 때문에 단지 작은 대향압력이 압력 공간(18)내에서 증가할 수 있다. 특정의 대향 압력이 초과됐을 때 압력 제한 밸브(21)는 열리고, 즉, 밸브 소자(24)가 밸브 시이트(25)에서 상승되고 이로 인하여 압력 공간(23)과 복귀 도관(26)을 통하여 용기(27)에 연결된다. 차동 피스톤은 압력 공간(14)내에서 작용하는 압력에 의해 왼쪽으로 이동된다.

크랭크 샤프트에 관하여 캠샤프트 조절용 장치에서 차동 피스톤의 상기 작동은 캠샤프트의 조절을 말기로, 다시 말해서 말리 순환 위치 또는 말기 밸브 작동을 나타낸다.

초기 즉 초기 순환 위치로 조절하기 위해 차동 피스톤(12,13)은 오른쪽으로 이동되어야 한다. 이와 같은 목적으로 비례 자석(31)이 여기되어 작동 푸쉬-로드(37) 및 그것과 함께 제어 스풀(34)을 상향 이동시킨다. 이것은 압축 스프링(39)상에 프리로드의 증가와 그로 인한 압력 제한 밸브(21)의 개구 압력의 증가를 초래하여 보다 높은 압력이 압력 공간(18)내에 증가될 수 있게 한다. 제어 스풀(34)의 변위 때문에 제어 홈(32,33)과 종방향 홀(29)은 동시에 제어 스풀의 환형홈(35)을 통하여 연결된다.

이와 같은 수단에 의해 드로틀(42)은 바이패스 도관(43,44)에 의해 바이패스되어지고 따라서 차동 실린더의 보다 큰 피스톤 표면에서의 압력 공간(18)은 드로틀(42)을 바이패스하는 동안 도관(43,44)과 연결 도관(41)을 통하여 압력 도관(15)에 연결된다. 보다 큰 효과적인 피스톤 표면 때문에 차동 피스톤(12,13)은 오른쪽으로 이동된다. 에너지 손실은 드로틀(42)이 바이패스 도관(42,43)의 수단에 의해 바이패스되기 때문에 피할 수 있다. 동 실린더의 비과도 중간 위치를 유지하기 위하여 압력 제한 밸브(21)에서의 압력은 두개의 압력 공간의 압력으로 인한 차동 피스톤상의 결합력이 캠샤프트 조절용 장치로부터의 복원력과 바로 상응하는 방식으로 비례 자석(31)의 적당한 여기(전류보다 작음) 수단에 의해 정해진다. 마찬가지로 비례 자석의 작동에 상응하는 것은 캠샤프트의 회전 속도가 변화하는 경우에도 보장되며 이와 같은 유지 압력은 캠샤프트 조절용 장치로부터의 복원력을 받아들이기에 충분한 수준에서 유지된다.

비례 자석의 실패 또는 유압 공급의 실패의 경우에서도 엔진 비상 작동은 본 발명의 유압 셋팅 장치와 압력 제한 밸브에 의해 보장된다. 비례 자석(31)의 실패시에 제어 스풀(34)은 중립 위치로 복귀된다. 압축 스프링(39)은 거의 동시에 연장되어-상술한 바와 같이-차동 피스톤이 왼쪽(말기)으로 조절된다.

유압 공급 실패의 경우에 차동 피스톤(12,13)은 캠샤프트 조절용 장치로부터의 기계적인 복원력 때문에 왼쪽으로 이동된다. 두 경우 모두 엔진 비상 작동은 상기와 같은 캠사프트의 말기회전 위치로의 복원 때문에 보장된다.

긴 밀폐 갭과 고압 밀폐용 좁은 끼워맞춤은 능동적인 제어 소자로서 압력 제한 밸브(21)의 사용에 의해 피할 수 있다.

따라서 먼지에 대한 민감도는 작아지며 이로인해 유체 셋팅 장치는 작동으로 인해 더러워진 엔진 오일을 사용하는 내연기관에서 특히 좋은 효과를 발휘한다.

제2도의 도면에는 변형 실시예가 도시되어 있고 두 압력 도관사이의 드로틀은 수동적인 압력 제한 밸브로 대체되었다.

본 실시예에서 두개의 압력 도관(15,19)은 두개의 연결 도관 부분(41a,41b)에 의해 연결되어 있다. 도관 부분(41a)은 압력 도관(15)으로부터 수동적 압력 제한 밸브(47)의 입구(46)에로 안내된다. 연결 도관(41b)은 압력 제한 밸브(47)의 출구(48)로부터 압력 도관(19)으로 안내된다.

수동적 압력 제한 밸브(47)는 원추형 압력 공간(51)을 향하여 개방된 원통형 밸브 공간(50)을 가진다. 원통형 밸브 소자(52)는 밸브 공간(50)으로 안내되고 그것의 상단부 표면(53)은 압력 공간의 원추형 표면(54)과 상호 작동한다.

압축 스프링(56)은 대향 단부 표면(55)과 접촉되어 있고 상기 압축 스프링(56)의 대향 단부는 밸브 공간의 바닥(57)과 접촉되어 있다. 압축 스프링을 수용하는 밸브 공간의 부분은 누출 오일 도관(58)을 통하여 용기(59)와 연결되어 있다.

압력 제한 밸브의 입구(46)는 밸브 소자의 단부 표면과 상호 작용하는 방식으로 압력 공간에 장치되어 있고 출구는 밸브 소자의 외측표면 지역에서 밸브 아래에 장치되어 있다. 본 실시예에서 압력 제한 밸브(21a)는 압축 스프링(39a)을 통하여 비례 자석(31)에 의해 직접적으로 제어되고-제1도에 도시된 바와 같은-제어 스풀이 그들 사이에 연결되어 있지 않다.

전류가 비례 자석에 공급되지 않을 때 차동 실린더를 조절하는데 필요한 약 30bar의 왼쪽(말기)을 향하는 압력이 차동 실린더의 환형 표면과 연관된 압력 챔버(14)내에서 증가된다. 수동적 압력 제한 밸브(47)상의 프리로드는 압력 공간(18)이 실질적으로 가압되지 않도록 상응하여 정해진다.

차동 피스톤을 오른쪽(초기)을 향하여 조절하기 위하여 압축 스프링(39a)상의 프리로드는 비례 자석의 적당한 작동에 의해 증가되고 이로인해 압력 도관(15)과 연결 도관(41a,41b)의 압력은 증가한다. 그후 수동적 압력 제한 밸브(47)는 완전히 개방된다. 자유단면은 영향을 미치는 드로틀링 손실이 없도록 치수가 결정된다.

수동적 압력 제한 밸브(47)의 상술한 실시예에서 비교적 좁은 끼워맞춤이 누출 오일 도관(48)에 대한 압력 공간(51)내의 압력을 밀폐하기 위하여 밸브 공간(50)의 밸브 소자(52)를 안내하는데 필요하다.

상기 단점을 없애기 위하여 본 압력 제한 밸브는 자유 안내 밸브 소자를 가진 시이트 밸브(seat valve)로서 실시예를 구성할 수도 있다. 제어 밸브(21a)에서 정해진 압력은 그후 밸브 소자의 후미(출구 단부)에 작용한다. 그러나 제2실시예의 단점은 차동 피스톤을 오른쪽(말기)으로 조절하기 위하여 수동적 압력 제한 밸브의 개방 압력을 극복하는 것이 계속적으로 필요하다는 것이다.

제2도에 대해 상술된 유체 셋팅 장치의 실시형태에서 2/2-방향 밸브는 압력 제한 밸브(21a) 대신 능동적 제어 소자로서 삽입될 수도 있고 상기 2/2-방향 밸브는 전자석에 의해 펄스식으로 작동된다. 그후 압력 제어는 체적 흐름의 개방 루프 제어 또는 폐쇄 루프 제어 수단에 의해 생긴다.

Claims (9)

1. 환형 표면이 펌프(16)에 의해 계속적으로 압력 매개체를 받는 차동 피스톤(12,13)과, 펌프(16)와 큰 피스톤 표면의 공간(18) 사이의 도관 연결부(15,41,19,43,44)에서 드로틀 장치(42,37)를 구비하고, 상기 압력 공간(18)의 압력은 드로틀 장치와 압력 공간(18) 사이의 도관 연결부로부터 나오는 도관 분기(19)에 장치된 전자기 작동 제어 밸브(21)에 의해 변화될 수 있고, 제어 밸브를 통하여 압력 매개체를 방류함에 의해 도관 분기(19)내의 압력을 변화할 수 있으며, 이로인해 특정 기준의 함수로서 상응하는 제어 밸브의 연속 또는 불연속 작동에 의해 일정하게 유지되는 부분 압력이 압력 매개체의 부분적 방류에 의해 압력 공간(14,18)내에서 각각 발생하고, 또한 조절 압력보다 훨씬 작은 유지 압력이 차동 피스톤의 비-과도 위치의 경우에 설정되는 유압식 셋팅 장치(10)에 있어서, 드로틀 장치(42,43)의 드로틀 단면이 제어 밸브(21,21a)의 설정 압력의 함수로서 변화하는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
2. 차동 피스톤(12,13)의 환형 표면은 펌프에 의해 계속적으로 압력 매개체를 받는 반면 큰 피스톤 표면에서의 압력 공간(18)내 압력은 드로틀 장치와 상기 압력 공간(18) 사이의 도관 연결부로부터 도관 분기(19)에 장치된 전자기 작동 제어 밸브(21a)에 의해 변화될 수 있는 차동 피스톤(12,13)을 구비하고, 제어 밸브를 통하여 압력 매개체를 방류함에 의해 도관 분기(19)내 압력 변화가 가능하게 되어 이로 인해 압력 매개체의 부분적인 방류에 의해 부분 압력 공간(14,18)내에 각각 발생되고, 상기 부분 압력이 특정 기준의 함수로서 상응하는 제어 밸브의 연속 또는 불연속 작동에 의해 일정하게 유지되며 또한 조절 압력보다 훨씬 작은 유지 압력이 차동 피스톤이 비-과도 위치에 있는 경우에 설정되는 유압식 셋팅 장치에 있어서, 압력 제한 밸브(47)가 큰 피스톤 표면에서의 압력 공간(18)과 펌프(16) 사이의 도관 연결부(15,41a,41b,19)내에 장치되고, 상기 압력 제한 밸브(47)가 펌프(16)에 의해 압력을 받으며 출구 단부에서 큰 피스톤 표면에의 압력 공간(18)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
3. 제1항에 있어서, 제어 밸브(21,21a)는 비례 자석(31)에 의해 작동되는 압력 제한 밸브인 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
4. 제3항에 있어서, 드로틀 장치는 고정 드로틀 단면과 그것에 평행하게 연결된 가변 바이패스 장치(32,33,34,35)를 갖는 드로틀(42)을 가지는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
5. 제4항에 있어서, 바이패스 장치(32,33,34,35)는 비례 자석(31)에 의해 작동되고 두개의 제어 홈(32,33)과 상호 작동하는 제어 스풀(34)을 가지고, 상기 두개의 제어 홈중 하나의 제어 홈(32)은 드로틀(32) 상류의 도관 연결부(15,41,19)에 연결되고, 다른 제어 홈(33)은 드로틀(32) 하류의 도관 연결부(15,41,19)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
6. 제1항에 있어서, 제어 밸브는 전자기 작동 2/2-방향 밸브인 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
7. 제2항에 있어서, 압력 제한 밸브(47)의 밸브 소자(52)의 후미에 주위 압력(ambient pressure)을 받는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
8. 제2항에 있어서, 압력 제한 밸브(47)의 밸브 소자는 자유롭게 안내되고, 제어 밸브(21a)에서 정해진 압력이 밸브 소자의 후미에 작용하는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 셋팅 장치는 내연기관의 크랭크 샤프트에 관하여 캠샤프트 조절용 장치를 작동하는 것을 특징으로 하는 유압식 셋팅 장치.