(57)【要約】  本発明は内燃機関（１００）の給排気弁（１１０、１１１）の制御時間の変更のための装置（１）の制御弁（１４）に関する。その場合、制御弁（１４）の部品の１つに形成され、圧力媒質が貫流する環状スロット（４４）の中に逆止め弁（５４）を配置した構成とする。それとともにとりわけ組立費用の減少に努める。
2009537728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）縦軸の方向に向けられた空洞部（２０３）を有するバルブケーシング（４１）と、
ｂ）バルブケーシング（４１）の空洞部（２０３）の中で様々な使用位置に移動しうるように配置された制御ピストン（４２）と、
ｃ）バルブケーシング（４１）及び／又は制御ピストン（４２）に形成され、選ばれた使用位置で、空洞部（２０３）に接続するバルブケーシング（４１）のオリフィス（４４）との間に圧力媒質連絡路を形成する少なくとも１個の半径方向凹部（スロット４４）と、
ｄ）オリフィス（４４）とともに逆止め弁（５４）を構成し、逆止め弁（５４）の閉鎖位置でオリフィス（４４）を閉鎖し、開放位置でオリフィス（４４）を開放する開閉体（５８）と、
を有する内燃機関の給排気弁（１１０、１１１）の制御時間の可変調整装置（１）のための制御弁において、
ｅ）開閉体（５８）が少なくとも１個の案内部材（６１）及び遮断体（５９）を有し、開閉体（５８）が開放位置と閉鎖位置の間で移動するときに、案内部材（６１）と遮断体（５９）が一緒に移動させられ、
ｆ）開閉体（５８）に半径方向及び閉鎖位置の方向に働くばね部材（２０６）が設けられている
ことを特徴とする制御弁。
【請求項２】
ばね部材（２０６）がコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。  
【請求項３】
ばね部材（２０６）が開閉体（５８）の一体の構成部分であることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項４】
開閉体（５８）が１つの主辺部（２００）及び２つの側辺部（２０１、２０２）により概ねＵ字形に形成され、
ａ）主辺部（２００）が遮断体（５９）をなし、
ｂ）少なくとも一方の側辺部（２０１、２０２）が、案内部材（６１）をなして制御ピストン（４２）の案内面（６９、６９ａ）に接して案内される
ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の制御弁。  
【請求項５】
主辺部（２００）の区域に弾性密封部材が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の制御弁。
【請求項６】
主辺部（２００）の内側からスプリングピン（２０５）が鋭角（２０４）で突出し、このスプリングピンによって開閉体（５８）が制御ピストン（４２）に弾性的に支持されることを特徴とする請求項４または５に記載の制御弁。
【請求項７】
少なくとも１つの側辺部（２０１、２０２）が主辺部（２００）の反対側の末端区域に突端（６３）を有し、突端（６３）が制御ピストン（４２）とのロッキング又はストップ（４２）を形成することを特徴とする請求項４から６のうちのいずれか一項に記載の制御弁。
【請求項８】
少なくとも１つの側辺部（２０１、２０２）が貫流口（６４）を有することを特徴とする請求項４から７のうちのいずれか一項に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の給排気弁の制御時間の可変調整装置のための、特に請求項１の上位概念に基づく制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では給排気弁の操作のためにカムシャフトが使用される。カムシャフトはそれに取り付けられたカムがカムフォロア、例えばバケットタペット、片腕形ロッカアーム又は両腕形ロッカアームに接するように、内燃機関に取り付けられる。カムシャフトが回転させられると、カムがカムフォロアの上で転動し、一方でカムフォロアは給排気弁を操作する。こうしてカムの位置と形状によって給排気弁の開放時間及び開放幅、さらには開放及び閉鎖時期が確定される。給排気弁の操作時に弁ばねによってカムシャフトのカムに力が働き、それによってカムシャフトに交番トルクが作用する。
【０００３】
近代的なエンジン設計では、動弁機構を可変的に設計する。一方では動弁機構と弁開放時間を、個々のシリンダの完全な遮断に至るまで可変的に設計しようとする。そのために切替え可能なカムフォロアもしくは電気油圧式又は電気式弁操作といった設計が考えられた。さらに内燃機関の運転時に給排気弁の開放及び閉鎖時間を調節できれば好都合であることが明かになった。その場合、例えば所定のバルブオーバラップを適切に調整するために、吸気側又は排気側給排気弁の開放又は閉鎖時期を別個に調節することが特に望ましい。エンジンの現在の特性曲線領域、例えば現在の回転数又は現在の負荷に応じて給排気弁の開放又は閉鎖時期を調整することによって、燃費を引き下げ、排気挙動に好ましい影響を与え、エンジン効率、最大トルク及び最大出力を高めることができる。
【０００４】
給排気弁制御時間の上記の可変性はクランクシャフトに対するカムシャフトの位相関係を相対的に変えることによって得られる。その場合カムシャフトはたいていチェーン、ベルト、歯車伝動機構又は同様に作用する駆動方式によりクランクシャフトと伝動結合される。クランクシャフトによって駆動されるチェーン、ベルト又は歯車伝動機構とカムシャフトの間に、内燃機関の給排気弁の制御時間の可変調整のための装置（以下ではカムシャフト・アジャスタともいう）が取り付けられ、クランクシャフトからカムシャフトへトルクを伝達する。なおこの装置は、内燃機関の運転時にクランクシャフトとカムシャフトの位相関係が確実に保持され、望ましければ、カムシャフトをクランクシャフトに対してある角範囲内で回転させることができるように形成されている。
【０００５】
吸気弁と排気弁に各々１個のカムシャフトを有する内燃機関では、カムシャフトに各々１個のカムシャフト・アジャスタを装備することができる。それによって吸気側及び排気側給排気弁の開放及び閉鎖時期を時間的に相互に相対的に変位させ、バルブオーバラップを適切に調整することができる。  
【０００６】
近代的なカムシャフト・アジャスタの取付け位置はたいていカムシャフトの駆動側端部にある。カムシャフト・アジャスタを、中間軸、非回転部材又はクランクシャフトに配置することもできる。カムシャフト・アジャスタは、クランクシャフトによって駆動され、クランクシャフトに対して固定的位相関係を保つ駆動輪、カムシャフトと伝動結合される被駆動部材及び駆動輪から被駆動部材へトルクを伝達する調整機構からなる。カムシャフト・アジャスタがクランクシャフトに配置されない場合は駆動輪が鎖車、ベルト車又は歯車として形成され、クランクシャフトによりチェーン、ベルト又は歯車伝動機構を介して駆動される。調整機構は電気、油圧又は空気圧により操作することができる。
【０００７】
油圧調整式カムシャフト・アジャスタの２つの好ましい実施形態はいわゆるアキシャルピストン形アジャスタ及び回転ピストン形アジャスタである。
【０００８】
アキシャルピストン形アジャスタでは駆動輪とピストン及びピストンと被駆動部材がそれぞれはす歯によって結合される。ピストンは被駆動部材と駆動輪が形成する空洞部を、軸方向に向き合って配置された２つの圧力室に分離する。そこで一方の圧力室に圧力媒質が送入され、他方の圧力室がタンクと連結されると、ピストンは軸方向に移動する。ピストンの軸方向移動ははす歯によって被駆動部材に対する駆動輪の、それとともにクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転に変換される。
【０００９】
油圧式カムシャフト・アジャスタの第２の実施形態はいわゆる回転ピストン形アジャスタである。この場合は駆動輪がステータと回転不能に結合されている。ステータと被駆動部材（ロータ）は互いに同心に配置され、ロータは摩擦結合、かみ合い結合により又は一体材料として、例えば締まりばめ、ねじ継手又は溶接継手によりカムシャフト、カムシャフトの延長部又はカウンタシャフトと結合される。ステータには周方向に間隔を置いて、ロータから半径方向に伸びる複数個の凹部が形成されている。凹部はサイドカバーによって圧力漏れがないように軸方向に画定されている。これらの凹部の各々に、ロータと結合されたベーンが伸びており、それによって各凹部は２つの圧力室に分割される。こうして２つのグループの圧力室が形成される。一方のグループの圧力室と圧力媒質ポンプ、他方のグループの圧力室とタンクを適宜に結合することによって、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を調整又は保持することができる。ベーンは例えばロータと一体に形成し、又は別個の部材として形成することができ、この部材はロータの外周面に軸方向に伸びるベーンスロットに配置され、ばね部材によって半径方向外側へ押しやられる。
【００１０】
カムシャフト・アジャスタの制御のために、センサがエンジンの特性データ、例えばクランクシャフトに対するカムシャフトの現在の位相関係、負荷状態及び回転数を検出する。これらのデータは電子式コントローラに送られ、コントローラはこのデータと内燃機関の特性曲線を比較した上で、種々の圧力室への圧力媒質の給排を制御する。
【００１１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの位相関係を調整するために、油圧式カムシャフト・アジャスタでは互いに逆に作用する２つの圧力室の一方を圧力媒質ポンプに、他方をタンクに接続する。一方の室への圧力媒質の流入と他方の室からの圧力媒質の流出との組合せが圧力室を隔離するピストン／ベーンを移動させるから、アキシャルピストン形アジャスタではピストンの軸方向変位がはす歯を介してカムシャフトをクランクシャフトに対して相対的に回転させる。回転ピストン形アジャスタでは一方のグループの圧力室に圧力を送入し、他方のグループの圧力室から圧力を解放することによってベーンを周方向に変位させるとともに、クランクシャフトに対してカムシャフトを直接回転させる。位相関係を保持するには、両方の圧力室を圧力媒質ポンプに接続するか、又は圧力媒質ポンプからもタンクからも切断する。
【００１２】
圧力室に出入りする圧力媒質流の制御は制御弁、たいてい四／三方比例弁によって行われる。これはおおむね中空円柱形に形成されたバルブケーシング、制御ピストン及びアクチュエータからなる。バルブケーシングは同様に作用する圧力室の各グループのためのそれぞれ１個の接続部（作動接続部）、圧力媒質ポンプへの接続部及びタンクへの少なくとも１つの接続部を備えている。これらの接続部はたいていバルブケーシングの外周面に環状スロットとして形成され、環状スロットは半径方向オリフィスを経て制御ピストンの内部と連通する。バルブケーシングの中に制御ピストンが軸方向移動可能に配置されている。制御ピストンはたいてい電磁的又は油圧的に操作されるアクチュエータによって、ばね部材のばね力に逆らって軸方向に２つの所定の末端位置の間のあらゆる位置に位置決めすることができる。制御ピストンの外周面はおおむねバルブケーシングの内周に整合し、環状スロットと制御エッジを備えている。アクチュエータを制御することによって個々の接続部を互いに油圧的に連結することができ、それによって個々の圧力室を選択に応じて圧力媒質ポンプ又はタンクに接続することができる。圧力室が圧力媒質ポンプからも圧力媒質タンクからも切断された制御ピストン位置も同様に設定することができる。
【００１３】
このような制御弁は日本特許公開ＪＰ０７−２２９４０８Ａ（特開平７−２２９４０８号）により公知である。この場合はバルブケーシングの外周面に軸方向に互いに間隔を置いた５個の環状スロットが形成され、各環状スロットは弁の接続部の役割をする。環状スロットの各溝底に半径方向オリフィスが形成され、バルブケーシングの内部に接続する。なお隣接する溝底のオリフィスは周方向に互いに１８０°食違いになっている。中実に形成された制御ピストンがバルブケーシングの内部に配置され、電磁式アクチュエータによりバルブケーシング内のばねの力に逆らって、２つの末端ストップの間で軸方向に位置決めすることができる。制御ピストンの外径はバルブケーシングの内径に整合する。また制御ピストンに３つの環状スロットが形成され、これによってバルブケーシングに対する制御ピストンの位置に応じて、隣接する接続部を互いに連絡することができる。
【００１４】
このような制御弁の別の実施形態がドイツ特許公開ＤＥ１９８５３６７０Ａ１により公知である。これは、制御ピストンが中空に形成されている点が、特開平７−２２９４０８号に示された実施形態と相違する。またバルブケーシングの外周面に３個の接続部しか形成されず、第４の接続部はバルブケーシングの軸方向に形成されている。そこで圧力媒質は軸方向吸入接続部を経て、バルブケーシングに対する制御ピストンの位置に応じて２つの作動接続部の一方に導くことができる。同時に他方の作動接続部は制御ピストンの外周面に形成された環状スロットを経てタンク接続部に接続される。この制御弁の実施形態では吸入接続部とタンク接続部の位置を交換することができる。
【００１５】
動弁機構のカムフォロア上でカムシャフトのカムが転動することによって、カムシャフトに周期的交番トルクが働く。この交番トルクはカムシャフト・アジャスタのロータに伝達され、このため圧力室に圧力ピークが生じる。この圧力ピークが圧力媒質管及び制御弁を経て内燃機関の圧力媒質回路に伝達されることを防止するために、制御弁と圧力媒質ポンプの間に逆止め弁が設けられている。その場合別個の又は制御弁に一体化した逆止め弁を設けることができる。
【００１６】
制御弁に一体化した逆止め弁は、例えば欧州特許公開ＥＰ１２９１５６３Ａ２に示されている。この実施形態ではバルブケーシングに形成された環状スロットの内部に、環状に折り曲げた帯条からなる開閉部材が配置されている。環状スロットはスリーブによって半径方向に画定される。スリーブにも環状スロットの溝底にもオリフィスが形成され、圧力媒質はこのオリフィスを経てバルブケーシングの内部に到達することができる。また帯条はばね鋼からなり、半径方向外側へ予圧されている。バルブケーシングの内部の圧力がスリーブのオリフィスに働く圧力媒質の圧力を超えると、帯条はスリーブの内周面に接し、こうしてバルブケーシング内部からスリーブのオリフィスへの圧力媒質の流れを阻止する。逆の場合はスリーブのオリフィスに働く圧力媒質によって帯条が内側へ変形させられるから、圧力媒質はスリーブのオリフィスからバルブケーシングの内部へ通ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平７−２２９４０８号公報
【特許文献２】ドイツ国特許公開ＤＥ１９８５３６７０Ａ１
【特許文献３】欧州特許公開ＥＰ１２９１５６３Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の根底にあるのは、逆止め弁を一体化したカムシャフト・アジャスタのための制御弁の代替実施態様を提案するという課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題は本発明に基づき独立請求項１の特徴によって解決される。発明のその他の実施態様は従属請求項２〜８の特徴により明らかである。
【００２０】
本発明によれば、少なくとも１つの案内部材と１つの遮断体を有する開閉体が逆止め弁に設けられる。この場合案内部材は開閉体が開放位置と閉鎖位置の間で運動するときに開閉体を案内するためのものである。案内部材、例えば案内面はこのような閉鎖運動の際に隣接する部材、例えば制御ピストン又はバルブケーシングと絶えずすべり接触し、又は案内方向を横切るすき間を克服した後に初めて作用する。案内部材自体は任意に、特にすべり又はころがり接触として形成することができる。
【００２１】
本発明に基づき案内部材と遮断体が一緒に運動させられるように、案内部材と遮断体は互いに連結されている。即ち案内部材の区域に生じた案内力が遮断体に伝達され、結局遮断体が十分に案内されるようになっている。特に開放位置と閉鎖位置の間の案内部材と遮断体の運動は剛体として行われ、その際開閉体の補助部材は完全に弾性変形可能である。また開放及び閉鎖方向への案内部材及び遮断体の運動を互いに剛結することも可能であり、その一方で閉鎖方向を横切って弾性変形が可能である。
【００２２】
これと異なり欧州特許公開ＥＰ１２９１５６３Ａ２（特許文献３）によれば、この場合環状に折り曲げた帯条として形成された開閉体は、開閉体の運動がすべり又はころがり案内運動なしで開閉方向への弾性変形を伴って行われる弾性連続体である。このような構成で問題なのは、作用する圧力と所望のオリフィス特性によって環状帯条の弾性特性がすでに決まっていることである。さらに帯条は閉鎖位置でオリフィスとの密封面を形成し、この密封面について事情によっては帯条の機械的特性、例えばこわさに対して別の要求が出てくる。例えば実際の圧力条件のもとで帯条がオリフィスの全外周面に密接しなければならない。弾性変形の結果、帯条がオリフィスに入り込むことは、オリフィスの周囲の一部での望ましくない部分的開放と同じく、回避しなければならない。さらに急激な圧力変化、即ち動的流れ条件の場合は、弾性帯条により例えば帯条とオリフィスの間の環状ギャップが次第に閉鎖することで問題が生じる。欧州特許公開ＥＰ１２９１５６３Ａ２（特許文献３）に基づく環状帯条のこわさの設計に対する上記の、事情によって様々な要求から、事情によっては目標の対立が起こる。
【００２３】
本発明によれば一方では開閉体の運動時に案内部材と遮断体が一緒に運動させられるように、これらの部材を連結することによって、上記の認識を考慮する。これによってまず案内部材と遮断体に対して所定の運動挙動が決まる。案内部材及び遮断体に加えてばね部材が設けられている。こうしてばね部材を別個に設計することができ、特に逆止め弁の所望の開閉特性に整合させることができる。この場合ばね部材は半径方向に閉鎖位置の方向に向かって開閉体に作用するから、開閉体の両側の差圧の消滅によってデフォルト・ポジション（既定位置）として閉鎖位置をとる。
【００２４】
この場合、ばね部材だけが閉鎖運動を受け持つのではなく、閉鎖位置へ導くための力を開閉体の作用面の静的及び動的油圧条件によってアシストしても、本発明の範囲を逸脱しない。
【００２５】
さらに本発明に基づく設計は案内部材と遮断体が互いに剛結されていることを必ずしも必要としないことを指摘しなければならない。案内部材と遮断体を弾性的に連結することも考えられ、いずれにしても案内部材の運動と遮断体の運動は事情によって程度の差こそあれ相関するのである。
【００２６】
本発明に基づくばね部材は任意のばね部材、特にばね鋼からなるばね部材、圧縮及び／又は引張ばね、螺旋形ばね、複合材料によるばね、エラストマーばね部材、緩衝部材を一体化したばね部材、直線状又は非直線状ばね、鋼又は内部摩擦の少ないその他の材料で形成されたばね、コイルばね、ねじりばね、板ばね、さらばね、輪ばね、ウオームばね、巻きばね、筒形ばね、スリット入りばね、円筒形又は円錐形巻き輪もしくは平坦な巻き輪で巻いたばね、トーションバー又はとーションパイプによるねじりばね、板ばね、さらばね、深絞り曲面ワッシャ、環状ばね、ガス又は液体入り又は無しのプラスチック又はゴム製ばね、ゴム金属複合ばね、繊維強化プラスチックによるばね、少なくとも一方の表面に空洞、開口、突起、ストップ、リブ、ひだを有するばね、剛性外郭と剛性内郭又は剛性内部ピンの間に弾性材料を有するばね、同じ又は異なる材料及び／又は構造の複数の個別ばね部材からなるばねユニット、液体ばねである。また上記の種類の複数の同じ又は異なるばねを機械的直列又は並列接続に統合して１つのばね部材とすることも可能である。
【００２７】
ばね部材が開閉体の一体の構成部分であるならば、本発明の特に簡単な実施態様が与えられる。このようなばね部材は開閉体と一緒に特に簡単に作製されるから、部品数を減少し、事情によっては重量を減少することもできる。ばね部材を一体に形成した開閉体は例えば弾性プラスチックの注型又は射出成形品である。例えばプラスチックで包んだばね鋼による複合体の使用も可能である。
【００２８】
発明の別の実施形態によれば、開閉体は概ねＵ字形に形成され、１つの主辺部と２つの平行な側辺部を有する。この場合主辺部は湾曲して形成され、制御ピストンを収容するためのケーシングの凹部の輪郭の面に整合するか又は少なくとも開口の境界輪郭に整合する外面を有する。こうして主辺部は簡単に遮断体を構成することができる。同時に少なくとも一方の側辺部を案内部材として利用することができる。この側辺部は制御ピストンの案内面に接して案内する。例えば側辺部は開閉方向に伸びるから、この側辺部で案内方向を簡単に指定することができる。
【００２９】
原則として遮断体のために、場合によっては案内部材にも、比較的剛直な材料が選ばれている場合は、所望の閉鎖作用は、遮断体が開口の全境界にわたって均等にこれに接することを必要とする。さもなければ望ましくない漏れが生じるからである。極端な場合には、これはさらに開口の境界に対して正確に垂直に開閉体の案内を行わなければならないことを意味する。遮断体又は主辺部の区域に開閉体の弾性密封部材を形成することによって、所望の閉鎖効果を確実かつ簡単に保証し又は強化することができる。このような密封部材は主辺部に固定された補助部材、例えば主辺部に例えば一体に結合された密封体である。主辺部を弾性材料で被覆することも可能である。このような構成では、例えば許容差又は摩耗のため閉鎖運動が前述のように正確に行われない場合でも、確実な閉鎖位置を保証することができる。閉鎖位置に到達するとともに弾性密封部材への負荷を増すことができ、その場合弾性密封部材への負荷の一部はばね部材によって生じる。
【００３０】
ばね部材を用意する場合、スプリングピンが開閉体の主辺部の内側から鋭角で張り出し、これが上記の鋭角を減じつつ弾性的に負荷されるならば、特にコンパクトな構造がもたらされる。スプリングピンの末端区域を制御ピストンに弾支することができる。このような設計はコンパクトな構造のほかに、スプリングピンとして形成されたばね部材の横断面が制御ピストン、側辺部及び主辺部によって取り囲まれるため、ばね部材のためにある程度の保護効果が与えられるという利点がある。
【００３１】
開閉体は別の機能を保証するために、主辺部の反対側の側辺部の末端区域に突端を有することができる。この突端もまた開閉体のその他の構成部分と一体に形成することが好ましい。このような突端は制御ピストンのリテーナ又はストップを形成し、それによって例えば開閉体の末端位置を指定することができ及び／又は制御ピストンからの開閉体の意図せぬ離脱を回避する組立補助手段が与えられる。
【００３２】
側辺部が少なくとも１つの貫流口を有し、開閉体の開放位置で圧力媒質がこの貫流口を通過するならば、側辺部はもう一つの機能を受け持つことができる。
【００３３】
本発明の有利な改良が特許請求の範囲、明細書及び図面で明かである。明細書に挙げた特徴及び特徴の組合せの利点は一例にすぎず、本発明に基づく実施形態によって必ずこれらの利点を得なければならないというものではない。その他の特徴は図面−特に幾つかの部材の図示した幾何学的形状及び相互の相対的寸法並びにその相対的配置及び動作関係−で明かである。請求項の所定の本文該当箇所と相違する、本発明の様々な実施形態の特徴又は様々な請求項の特徴の組合せも可能であり、かつここに提案する。このことは、別個の図面に示した、又はその説明に挙げる特徴にも関連する。これらの特徴を種々の請求項の特徴と組み合わせることもできる。請求項で挙げた特徴が発明の別の実施形態に欠落することもあり得る。
【００３４】
発明のその他の特徴は、下記の説明及び発明の実施例を概略図で示した付属の図面で明かである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】内燃機関の概略図である。
【図１】圧力媒質回路を有する、内燃機関の制御時間の変更のための装置の縦断面図である。
【図２】図１に示した装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。
【図３】制御弁の縦断面図である。
【図４】制御弁の第１の実施形態の斜視図である。
【図５】図４の開閉体の斜視図である。
【図６ａ】周辺構造に配置された図４の制御弁の吸入接続部の区域の横断面図である。
【図６ｂ】図６ａと同様な横断面図である。
【図７ａ】改良開閉体を有する図６ａと同様な制御弁の横断面図である。
【図７ｂ】別の改良開閉体を有する図６ｂと同様な制御弁の横断面図である。
【図８】制御弁の第２の実施形態の斜視図である。
【図９】図８による逆止め弁の一部断截した斜視図である。
【図１０】開閉体及び開閉体と一体に形成されたばね部材を有する本発明に基づく制御弁の閉鎖位置での斜視図である。
【図１１】開閉体の開放位置での図１０の制御弁の斜視図である。
【図１２】ばね部材がうず巻形圧縮ばねとして形成された本発明に基づく制御弁の別の実施態様の斜視図である。
【図１３】逆止め弁及び開閉体の側辺部の区域の末端側に配置されたばね部材を有する本発明に基づく制御弁の別の実施形態の横断面概略図である。
【図１４】制御ピストンと開閉体の遮断体との間にエラストマーばね部材を配置した本発明に基づく制御弁のおおむね図７ｂに相当する実施態様である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１ａに内燃機関１００の略図を示す。図ではシリンダ１０３の中にあってクランクシャフト１０１に取り付けられたピストン１０２が略示されている。図示の実施形態でクランクシャフト１０１は各々１個の牽引手段伝動装置１０４又は１０５を介して吸気側カムシャフト１０６又は排気側カムシャフト１０７と連結され、給排気弁１１０、１１１の制御時間の可変調整のための第１及び第２の装置１はクランクシャフト１０１とカムシャフト１０６、１０７の間で相対回転を行わせることができる。カムシャフト１０６、１０７のカム１０８、１０９は吸気側給排気弁１１０又は排気側給排気弁１１１を操作する。またカムシャフト１０６、１０７の一方だけに装置１を装備し、又は装置１を備えたただ１つのカムシャフト１０６、１０７を設けるようにすることもできる。
【００３７】
図１及び２は内燃機関１００の給排気弁１１０、１１１の制御時間の可変調整のための油圧式調整装置１ａを示す。調整装置１ａはおおむねステータ２及びこれと同心に配置されたロータ３からなる。駆動輪４がステータ２に回転不能に結合され、図示の実施形態では鎖車として形成されている。同様にベルト車又は歯車としての駆動輪４の実施形態も考えられる。ステータ２はロータ３に回転可能に支承され、ステータ２の内周面に、図示の実施形態では５個の周方向に間隔を置いた凹部５が設けられる。凹部５は半径方向にはステータ２及びロータ３によって、周方向にはステータ２の２つの側壁６によって、軸方向には第１及び第２のサイドカバー７、８によって画定される。こうして各凹部５は圧力漏れのないように密閉される。第１及び第２のサイドカバー７、８は結合部材９、例えばねじによりステータ２と結合される。
【００３８】
ロータ３の外周面に軸方向に伸びるベーンスロット１０が形成され、半径方向に伸びるベーン１１が各ベーンスロット１０に配置されている。各凹部５の中にベーン１１が伸出し、その際ベーン１１は半径方向にはステータ２に、軸方向にはサイドカバー７、８に接する。各ベーン１１は凹部５を２つの逆向きに動作する圧力室１２、１３に区分する。ベーン１１がステータ２に圧力漏れなく接することを保証するために、ベーンスロット１０に板ばね部材１５が配置され、ベーン１１に半径方向に力を加える。
【００３９】
第１及び第２の圧力媒質管１６、１７によって第１及び第２の圧力室１２、１３を制御弁１４を経て圧力媒質ポンプ１９又はタンク１８と連絡することができる。こうしてロータ３に対してステータ２の相対回転を行わせるアクチュエータが形成される。制御弁１４は２つの作動接続部Ａ、Ｂを備えている。作動接続部Ａ、Ｂは圧力媒質通路を経て圧力媒質管１６、１７と連通する。またタンク接続部Ｔ及び吸入接続部Ｐが設けられている。タンク接続部Ｔによって制御弁１４とタンク１８が連絡する。圧力媒質管６６によって吸入接続部Ｐと圧力媒質ポンプ１９が連絡する。アクチュエータ２２によって制御弁１４を、種々の接続部Ａ、Ｂ、Ｐ、Ｔが互いに連通する複数の制御ポジションに移すことができる。その場合第１の圧力室１２がすべて圧力媒質ポンプ１９と、第２の圧力室１３がすべてタンク１８と連絡するか又は正反対に配列されるようになっている。第１の圧力室１２を圧力ポンプ１９と、第２の圧力室１３をタンク１８と連結すれば、第１の圧力室１２は第２の圧力室１３を犠牲にして拡張される。その結果、ベーン１１は第１の矢印２１で示した方向に周方向へ移動する。ベーン１１の移動によってロータ３がステータ２に対して相対的に回転させられる。その結果、カムシャフト１０６、１０７とクランクシャフト１０１の間に位相変化が起こる。こうして圧力室１２、１３への圧力媒質の適切な給排によって内燃機関１００の給排気弁１１０、１１１の制御時間を適宜に変えることができる。
【００４０】
また２つの作動接続部Ａ、Ｂが吸入接続部Ｐとだけ連結されるか又は吸入接続部Ｐともタンク接続部Ｔとも連結されない制御ポジションが設けられている。制御弁１４のこの制御ポジションでロータ３とステータの相対的位相関係が保持される。装置１に生じる圧力ピークが圧力媒質ポンプ１９に到達することを回避するために、後述のように装置１と制御弁１４の内部との間に逆止め弁が設けられる。
【００４１】
図３は制御弁１４の縦断面概略図を示す。制御弁１４はバルブケーシング４１と制御ピストン４２からなる。バルブケーシング４１は空洞部２０３を設けておおむね中空円柱形になっており、その外周面に３つの軸方向に間隔を置いた環状スロット４３、４４、４５が形成されている。各環状スロット４３ないし４５は制御弁１４の接続部であって、軸方向外側の（第１及び第３の）環状スロット４３、４５は作動接続部Ａ、Ｂ、中間の（第２の）環状スロット４４は吸入接続部Ｐをなす。タンク接続部Ｔはバルブケーシング４１の端面のオリフィスからなる。各環状スロット４３ないし４５は第１の半径方向オリフィス４６を介してバルブケーシング４１の内部と連絡する。バルブケーシング４１の内部にはおおむね中空円柱状に形成された制御ピストン４２が軸方向移動可能に配置されている。制御ピストン４２の一方の端面にはばね部材４７により、反対側の端面にはアクチュエータ２２のプッシュロッド４８により力が加えられる。アクチュエータ２２に通電することによって、制御ピストン４２を第１及び第２の末端ストップ４９、５０の間の任意のポジションに移動させることができる。
【００４２】
制御ピストン４２は第１及び第２の環状ランド５１、５２を備えている。環状ランド５１、５２の外径はバルブケーシング４１の内径に整合する。環状ランド５１、５２の間で制御ピストン４２に第４の環状スロット５７が形成されている。さらに制御ピストン４２には、プッシュロッド４８が作用する端面側端部と第２の環状ランド５２の間に第２の半径方向オリフィス４６ａが形成され、これによって制御ピストン４２の内部とバルブケーシング４１の内部が連絡する。バルブケーシング４１に対する制御ピストン４２の位置に応じて、制御エッジ５３が第４の環状スロット５７による吸入接続部Ｐと作動接続部Ａ、Ｂの間の連絡を開放又は遮断するように、第１及び第２の環状ランド５１、５２は形成され、かつ制御ピストン４２の外周面に配置されている。同時に作動接続部Ａ、Ｂとタンク接続部Ｔの間の連絡が開放又は遮断される。バルブケーシング４１の中の制御ピストン４２の位置を調節することによって第１又は第２の圧力室１２、１３に圧力媒質を適宜に供給し、他方の圧力室１２、１３から排出することができ、それによってクランクシャフト１０１に対するカムシャフト１０６、１０７の位相関係を適宜に変えることができる。
【００４３】
図４は本発明に基づく制御弁１４の斜視図を示す。バルブケーシング４１、アクチュエータ２２及び逆止め弁５４の開閉体５８が示されている。開閉体５８は第２の環状スロット４４に配置され、柔軟性の乏しい剛直な材料、例えばプラスチックからなる。アクチュエータ２２とバルブケーシング４１の間に、穴を備えた取付けフランジ７０が設けられ、これによって制御弁１４を周辺構造（図示せず）に固定することができる。
【００４４】
図５は開閉体５８の斜視図を示す。開閉体５８は密封面６０を有する遮断体及び図示の実施形態でガイドプレートとして形成された案内部材６１からなる。また遮断体５９には案内部材６１から張り出す流れ作用面６２が形成されている。案内部材６１には突端６３をなす保持部材及び貫流口６４が形成されている。
【００４５】
図６ａ及び６ｂは、図４ａに示したものと同様な本発明に基づく制御弁１４の横断面を示す。この場合切断面は吸入接続部Ｐの区域にある。この図の制御弁１４は周辺構造６５に取り付けられている。周辺構造６５には第２の環状スロット４４と圧力媒質ポンプ（図示せず）を連絡する圧力媒質管６６が形成されている。圧力媒質管６６は周辺構造の隔壁に形成されたオリフィス６７を経て第２の環状スロット４４と連通する。開閉体５８は、遮断体５９の密封面６０がオリフィス６７の方向に向けられるようにして、第２の環状スロット４４に配置される。
【００４６】
第２の環状スロット４４の溝底６８は２つの平坦部６９を備えており、これらの平坦部６９はガイドプレートとして形成された案内部材６１が開閉体５８の組立状態でこの平坦部に接するように形成されている。こうして平坦部６９は開閉体５８のための案内面の役割をする。平坦部６９は組立フランジ７０の穴に対して所定の方向に向けて形成されている。それによって平坦部６９は一方では、開閉体５８がバルブケーシング４１のオリフィス６７に対して正しい方向に向けて組み立てられるという機能を遂行する。組立フランジ７０は周辺構造６５の内部のバルブケーシング４１の方向付けを定め、平坦部６９は第２の環状スロット４４の中の遮断体５９の方向付けを定める。また案内部材６１は内燃機関１００の運転時に案内機能を受け持ち、それによって開閉体５８をもっぱらバルブケーシング４１の半径方向に運動させることができる。
【００４７】
図６ａには開放状態の逆止め弁５４が示されている。オリフィス６７を経て第２の環状スロット４４に入る圧力媒質は、遮断体５９とともに開閉体５８を第２の環状スロット４４の溝底６８へ押しやる。そこで圧力媒質は第２の環状スロット４４、貫流口６４及び第１の半径方向オリフィス４６を経てバルブケーシング４１の内部に到達することができる。
【００４８】
バルブケーシング４１の内部からオリフィス６７の方向へと圧力媒質の流れが逆の場合は、圧力媒質は遮断体５９の裏側及び流れ作用面６２に働く。それによって開閉体５８は案内部材６１に案内されて、オリフィス６７の方向へ移動させられ、やがて開閉体５８は周辺構造６５の隔壁に接する。逆止め弁５４のこの遮断状態が図６ｂに示されている。この状態でオリフィス６７は遮断体５９によって閉塞され、装置１に発生する圧力ピークは圧力媒質管６６を経て圧力媒質ポンプへと伝播することができない。
【００４９】
逆止め弁５４のこの状態で突端６３が第２の環状スロット４４の溝底６８に接する。こうしてこの突端６３は制御弁１４の輸送時にはずれ止めの役割をする。組立時には、この突端６３はさらに遮断体５９が第２の環状スロット４４の縁端を越えて突出しないようにする。こうして周辺構造６５への制御弁１４の押し込み操作の際に遮断体５９が傷つけられたり切り取られたりせず、周辺構造６５の中で制御弁１４の締め付けを生じないことが保証される。
【００５０】
図７ａは改良した開閉体５８を有する図６ａと同様な本発明に基づく制御弁１４の図を示す。前述の実施形態と異なり、この場合はガイドプレートとして形成された案内部材６１及び対応する平坦部６９が互いに所定の角をなして形成されている。このことは、開閉体５８を正確にある方向に向けたときだけ第２の環状スロット４４に取り付けることができるという利点がある。こうして開閉体５８を誤った方向に向けることがなくなる。
【００５１】
図７ｂは別の改良開閉体５８を有する図６ｂと同様な本発明に基づく制御弁１４の別の図を示す。この場合は案内部材６１が遮断体５９の背面の中央に配置された軸頚７１として形成されている。軸頚７１は第２の環状スロット４４の第１の半径方向オリフィス４６に係合する。その場合半径方向オリフィス４６の環状隔壁６９ａは開閉体５８のための案内面の役割をする。組立の際に開閉体５８の正しい方向付けを保証するために、開閉体５８の案内ための環状オリフィス４６はその他の半径方向オリフィス４６より大きく形成し、軸頚７１は大きな半径方向オリフィス４６の寸法に整合することが好ましい。逆止め弁５４の確実な閉鎖を保証するために、軸頚の外周面は凹凸を設けて形成することが好ましい。それによって圧力媒質は軸頚７１を収容する半径方向オリフィス４６を通って流れ、遮断体５９に作用することができる。
【００５２】
遮断体５９の反対側の軸頚７１の端部に環状に一巡する膨出部７２が軸頚７１に取り付けられ、保持部材として使用される。
【００５３】
第２の環状スロット４４でバルブケーシング４１と周辺構造６５の間に開閉体５８を配置するとともに、第４の環状スロット５７で制御ピストン４２とバルブケーシング４１の間に開閉体５８を配置することももちろん考えられる。これは例えば特開平７−２２９４０８号公報に示された制御弁１４の実施形態で実現することができる。
【００５４】
図８は逆止め弁５４の別の変形を有する制御弁１４の本発明に基づく別の実施形態を示す。図９は逆止め弁５４の一部断截した斜視図を示す。逆止め弁５４は１つの剛直なフレーム７３と２つの柔軟な開閉体５８からなる。
【００５５】
フレーム７３は複数個のストラット７５で互いに連結された２つの環状片７４を有する。ストラット７５は周方向に間隔を置いた複数個の開口部７６によって互いに隔てられている。フレーム７３の軸方向長さは第２の環状スロット４４の長さに相当する。それによってフレーム７３は第２の環状スロット４４を画定する環状面に圧力漏れなく密接し、こうして圧力媒質の流れが開口部７６だけで行われることが保証される。またフレーム７３は周方向に第２の環状スロット４４の全体に沿って伸びている。ストラット７５の半径方向内側に２つの柔軟な開閉体５８が配置されている。各開閉体５８は、環状に折り曲げられてフレーム７３の全内周面に沿って周回する帯条として形成されている。開閉体５８のそれぞれ一方の軸方向側部がフレーム７３の中に納められ、フレーム７３に固結されている。これは図に示すように、かみ合い結合により又は例えばフレーム７３の製造時に開閉体５８の一部の流し込成形により実現することができる。
【００５６】
次に逆止め弁５４の機能を説明する。圧力媒質が制御弁１４の内部に流れるときは柔軟な開閉体５８が半径方向内側へ押しやられるから、開口部７６が開放される。
【００５７】
圧力媒質の流れが逆の場合は開閉体５８がストラット７５に向かって押しやられ、このため開閉体５８が互いに密接し、開口部７６を遮断する。
【００５８】
さらに開閉体５８に補剛筋交い７７を設けることができる。補剛筋交い７７は開閉体５８が開口部７６に押し通されることを防止する。この補剛筋交い７７は開閉体５８の開放を妨げないように、周方向に向けて配置することが好ましい。逆止め弁５４のこの実施形態では開口部７６にスクリーン７８を備えることができる。スクリーン７８は例えばフレーム７３の製造時にフレーム７３に流込み成形によって設けることができる。こうして環状フィルタの機能と逆止め弁５４の機能を１つの部品の中で一体化することができる。図示の便宜上、図８にはスクリーン７８を１つの開口部７６にだけ示した。濾過機能を遂行するために、もちろんすべての開口部７６にスクリーン７８が設けられている。
【００５９】
上記の実施形態の１つによる逆止め弁５４の構造は、逆止め弁４４が制御弁１４の環状スロット４４の中に配置され、従って余分な取付けスペースを必要としない利点がある。逆止め弁５４は簡単に取り付けることができ、制御弁１４の組立の際に逆止め弁５４の機能が損なわれないことが保証される。さらに濾過機能を統合したプラスチック射出成形品としてのすべての構成が考えられる。
【００６０】
開閉体５８を有する制御弁１４の図１０〜図１２に示した実施例は、図６ａ及び図６ｂに示した実施形態におおむね相当する。開閉体５８は１個の主辺部２００と２個のほぼ平行な側辺部２０１、２０２でおおむねＵ字形に形成されている。主辺部２００はバルブケーシング４１の空洞部２０３に対応して湾曲している。側辺部２０１、２０２は制御ピストン４２の平坦部６９に接する案内部材６１をなし、主辺部２００の反対側の端部区域に突端６３を有する。ばね部材２０６としてスプリングピン２０５が主辺部２０１から鋭角２０４で伸びており、その末端区域は制御ピストン４２に支えられる。図示の実施例でスプリングピン２０は、主辺部２００への投影図で主辺部２００の約１／３〜２／３にわたって伸びている。スプリングピン２０５は開閉体５８の一体の構成部分として形成される。そのために開閉体５８に弾性部材、筋交い等を組み込むことができる。さらにスプリングピン２０５は貫流口を備えることができる。
【００６１】
図１０は、遮断体５９が凹部２０６に密接し、従ってオリフィス６７の境界区域でこれを閉鎖する閉鎖位置にあって角２０４をなすスプリングピン２０５を示す。
【００６２】
これと異なり図１１では開閉体が開放位置にある。そのために主辺部２００は制御ピストン４２の縦軸に対して半径方向内側へ移動させられる。このような移動によってスプリングピン２０５の弾性変形が起こり、その結果角２０４は角２０４’に縮小する。
【００６３】
図１２の代替実施態様ではばね部材２０６がスプリングピン２０５の代わりに螺旋形圧縮ばね２０６として形成されている。  
【００６４】
図１３で明かなように、ばね部材２０６を主辺部２００の反対側の側辺部２０１、２０２の末端区域とバルブケーシング４１の空洞部２０３との間に支えることもできる。
【００６５】
図１４は図７ｂにおおむね相当する実施態様を示す。但しこの場合は遮断体５９と制御ピストン４２の外周面２０７の間にばね部材２０６が間挿される。ばね部材２０６は例えばエラストマー体又は螺旋形圧縮ばねとして形成することができ、案内部材６１又は軸頚７１を取り囲む。
【００６６】
図１０〜図１２に示した実施形態では開閉体５８が制御ピストン４２に留め金で係止されている。
【符号の説明】
【００６７】
１  装置
１ａ  調整装置
２  ステータ
３  ロータ
４  駆動輪
５  凹部
６  側壁
７  第１のサイドカバー
８  第２のサイドカバー
９  結合部材
１０  ベーンスロット
１１  ベーン
１２  第１の圧力室
１３  第２の圧力室
１４  制御弁
１５  板ばね部材
１６  第１の圧力媒質管
１７  第２の圧力媒質管
１８  タンク
１９  圧力媒質ポンプ
２１  矢印
２２  アクチュエータ
４１  バルブケーシング
４２  制御ピストン
４３  第１の環状スロット
４４  第２の環状スロット
４５  第３の環状スロット
４６  第１の半径方向オリフィス
４６ａ  第２の半径方向オリフィス
４７  ばね部材
４８  プッシュロッド
４９  第１の末端ストップ
５０  第２の末端ストップ
５１  第１の環状ランド
５２  第２の環状ランド
５３  制御エッジ
５４  逆止め弁
５７  第４の環状スロット
５８  開閉体
５９  遮断体
６０  密封面
６１  案内部材
６２  流れ作用面
６３  突端
６４  貫流口
６５  周辺構造
６６  圧力媒質管
６７  オリフィス
６８  溝底
６９  平坦部
６９ａ  隔壁
７０  組立フランジ
７１  軸頚
７２  膨出部
７３  フレーム
７４  環状片
７５  ストラット
７６  開口部
７７  補剛控え材
７８  スクリーン
１００  内燃機関
１０１  クランクシャフト
１０２  ピストン
１０３  シリンダ
１０４  牽引手段伝動機構
１０５  牽引手段伝動機構
１０６  吸気側カムシャフト
１０７  排気側カムシャフト
１０８  カム
１０９  カム
１１０  吸気側給排気弁
１１１  排気側給排気弁
Ｐ  吸入接続部
Ｔ  タンク接続部
Ａ  第１の作動接続部
Ｂ  第２の作動接続部
２００  主辺部  
２０１  側辺部
２０２  側辺部  
２０３  空洞部
２０４  角
２０５  スプリングピン
２０６  ばね部材
２０７  組立面
【図１】
2009537728.tif 000003
【図１ａ】
2009537728.tif 000004
【図２】
2009537728.tif 000005
【図３】
2009537728.tif 000006
【図４】
2009537728.tif 000007
【図５】
2009537728.tif 000008
【図６ａ】
2009537728.tif 000009
【図６ｂ】
2009537728.tif 000010
【図７ａ】
2009537728.tif 000011
【図７ｂ】
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【図８】
2009537728.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2009537728.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2009537728.tif 000020
2009537728.tif 000021
2009537728.tif 000022
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