(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置。【解決手段】内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置であって、油圧調整装置と制御弁１０３とを有するものに関する。装置は油圧調整装置の中央位置鎖錠部を備えている。装置はさらに、制御弁１０３を調節する調整ユニットの故障時に油圧調整装置が中央位置で鎖錠され、調整ユニットの修理に至るまで鎖錠が保たれることを保証する。装置はさらに、内燃機関の始動時に油圧調整装置の可動要素が圧力空間の側壁に突接することなく、中央位置での鎖錠状態で内燃機関の始動を可能とする。【選択図】図５ａ
2006105154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置（１０１）であって、
相対向して働く２つの圧力室（１０６、１０７）を有する油圧調整装置（１０２）を有し、
圧媒を圧力室（１０６、１０７）に供給しもしくはそこから排出することによってクランク軸に対して相対的なカム軸の位相位置（φ）を保持しもしくは適切に変更することができ、
２つの作業ポート（Ａ、Ｂ）と１つの出口ポート（Ｔ）と１つの入口ポート（Ｐ）とを備えた制御弁（１０３）を有し、第１作業ポート（Ａ）が第１圧力室（１０６）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が第２圧力室（１０７）と連通し、出口ポート（Ｔ）がタンクと連通し、入口ポート（Ｐ）が圧媒を付加され、
制御弁（１０３）が１つの弁本体（１１４）と１つの調整ユニット（１１２）とからなり、調整ユニット（１１２）によって制御弁（１０３）を複数の制御位置（１３０、１３１、１３２、１４０）に移動させることができ、
制御弁（１０３）の制御位置（１３０、１３１、１３２、１４０）に依存して作業ポート（Ａ、Ｂ）がそれぞれ出口ポート（Ｔ）または入口ポート（Ｐ）と連通するかまたはいずれとも連通しないかのいずれかであるものにおいて、
調整ユニット（１１２）非作動時の制御位置に一致する制御弁（１０３）の第１制御位置（１４０）のとき第１作業ポート（Ａ）も第２作業ポート（Ｂ）も入口ポート（Ｐ）と連通していないことを特徴とする装置。
【請求項２】
内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置（１０１）であって、
相対向して働く２つの圧力室（１０６、１０７）を有する油圧調整装置（１０２）を有し、
圧媒を圧力室（１０６、１０７）に供給しもしくはそこから排出することによってクランク軸に対して相対的なカム軸の位相位置（φ）を保持しもしくは適切に変更することができ、
２つの作業ポート（Ａ、Ｂ）と１つの出口ポート（Ｔ）と１つの入口ポート（Ｐ）とを備えた制御弁（１０３）を有し、第１作業ポート（Ａ）が第１圧力室（１０６）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が第２圧力室（１０７）と連通し、出口ポート（Ｔ）がタンクと連通し、入口ポート（Ｐ）が圧媒を付加され、
制御弁（１０３）が１つの弁本体（１１４）と１つの調整ユニット（１１２）とからなり、調整ユニット（１１２）によって制御弁（１０３）を複数の制御位置（１３０、１３１、１３２、１４０）に移動させることができ、
制御弁（１０３）の制御位置（１３０、１３１、１３２、１４０）に依存して作業ポート（Ａ、Ｂ）がそれぞれ出口ポート（Ｔ）または入口ポート（Ｐ）と連通するかまたはいずれとも連通しないかのいずれかであるものにおいて、
制御弁（１０３）が４つの制御位置（１３０、１３１、１３２、１４０）を占めることができ、
制御弁（１０３）の第１制御位置（１４０）のとき入口ポート（Ｐ）から両方の圧力室（１０６、１０７）の一方への体積流量がゼロに等しく、
制御弁（１０３）の第２制御位置（１３０）のとき入口ポート（Ｐ）から両方の圧力室（１０６、１０７）の一方への体積流量がゼロよりも大きく、
制御弁（１０３）の第３制御位置（１３１）のとき入口ポート（Ｐ）から両方の圧力室（１０６、１０７）の一方への体積流量が近似的にゼロであり、
制御弁（１０３）の第４制御位置（１３２）のとき入口ポート（Ｐ）から両方の圧力室（１０６、１０７）の一方への体積流量がゼロよりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項３】
内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置（１０１）であって、
相対向して働く２つの圧力室（１０６、１０７）を有する油圧調整装置を有し、
圧媒を圧力室（１０６、１０７）に供給しもしくはそこから排出することによってクランク軸に対して相対的なカム軸の位相位置（φ）を保持しもしくは適切に変更することができ、
２つの作業ポート（Ａ、Ｂ）と１つの出口ポート（Ｔ）と１つの入口ポート（Ｐ）とを備えた制御弁（１０３）を有し、第１作業ポート（Ａ）が第１圧力室（１０６）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が第２圧力室（１０７）と連通し、出口ポート（Ｔ）がタンクと連通し、入口ポート（Ｐ）が圧媒を付加され、
制御弁（１０３）が実質中空円筒形に実施される１つの弁胴（１４１）とこの弁胴（１４１）内に摺動可能に配置される１つの制御ピストン（１４２）と実質円筒形に形成される１つの外周面と１つの調整ユニット（１１２）とからなり、調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）を弁胴（１４１）内部で２つの端止め（１４９、１５０）の間の任意位置に動かしかつそこで保持することができ、
弁胴（１４１）に対して相対的な制御ピストン（１４２）の位置に依存して作業ポート（Ａ、Ｂ）がそれぞれ出口ポート（Ｔ）または入口ポート（Ｐ）と連通するかまたはいずれとも連通しないかのいずれかであり、
作業ポート（Ａ、Ｂ）および入口ポート（Ｐ）が弁胴（１４１）の外周面に軸線方向で相互に離間した環状溝（１４３、１４４、１４５）として形成されており、環状溝（１４３、１４４、１４５）が第１半径方向穴（１４６）を介して弁胴（１４１）の内部と連通しており、
制御ピストン（１４２）がその外周面に第１環状腹部（１５１）とこれから軸線方向で離間した第２環状腹部（１５２）とを備えており、環状腹部（１５１、１５２）の外径が弁胴（１４１）の内径に適合されており、
弁胴（１４１）に対して相対的な制御ピストン（１４２）の位置に依存して、第１環状腹部（１５１）に形成される制御エッジ（１５３、１５４）が第１作業ポート（Ａ）と出口ポート（Ｔ）および入口ポート（Ｐ）との間の結合を開放または遮断し、
弁胴（１４１）に対して相対的な制御ピストン（１４２）の位置に依存して、第２環状腹部（１５２）に形成される制御エッジ（１５５、１５６）が第１作業ポート（Ａ）と出口ポート（Ｔ）および入口ポート（Ｐ）との間の結合を開放または遮断するものにおいて、
制御ピストン（１４２）が第３環状腹部（１５８）を備えており、この環状腹部の外径が弁胴（１４１）の内径に適合されており、
制御ピストン（１４２）の外径が環状腹部（１５１、１５２、１５８）の間で弁胴（１４１）の内径よりも小さく実施されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
油圧調整装置（１０２）が少なくとも１つの鎖錠ピン（１１０、１１１）と１つのゲート（１０８、１０９）とを有し、油圧調整装置（１０２）の少なくとも１つの位置において鎖錠ピン（１１０、１１１）がこのゲート内に係合し、こうしてクランク軸に対するカム軸の位相位置（φ）を固定することができ、位相位置（φ）を固定すると油圧調整装置（１０２）が中央位置で鎖錠されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の装置（１０１）。
【請求項５】
油圧調整装置が２つの鎖錠ピン（１１０、１１１）と２つのゲート（１０８、１０９）とを有し、油圧調整装置（１０２）の少なくとも１つの位置において各鎖錠ピン（１１０、１１１）がゲート（１０８、１０９）の１つ内に係合することができ、両方の鎖錠ピン（１１０、１１１）が各ゲート（１０８、１０９）内に係合するとクランク軸に対するカム軸の位相位置（φ）が固定されており、位相位置（φ）を固定すると油圧調整装置（１０２）が中央位置で鎖錠されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の装置（１０１）。
【請求項６】
調整ユニット（１１２）非作動時の制御位置に一致する第１制御位置（１４０）のときいずれの作業ポート（Ａ、Ｂ）も出口ポート（Ｔ）と接続されておらず、または一方または両方の作業ポート（Ａ、Ｂ）が出口ポートと接続されていることを特徴とする、請求項１または３記載の装置（１０１）。
【請求項７】
弁本体（１１４）が中空に実施される１つの弁胴（１４１）とそのなかに摺動可能に配置される１つの制御ピストン（１４２）とからなり、調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）を弁胴（１４１）内部で２つの端止め（１４９、１５０）の間の任意位置に動かしかつそこで保持することができることを特徴とする、請求項１または２記載の装置（１０１）。
【請求項８】
制御弁（１０３）を調整ユニット（１１２）によって４つの制御位置（１３０、１３１、１３２、１４０）に移動させることができることを特徴とする、請求項１または３記載の装置（１０１）。
【請求項９】
調整ユニット（１１２）非作動時の制御位置に一致する制御弁（１０３）の第１制御位置（１４０）のとき第１作業ポート（Ａ）が出口ポート（Ｔ）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が出口ポート（Ｔ）とも入口ポート（Ｐ）とも連通しておらず、
制御弁（１０３）の第２制御位置（１３０）のとき第１作業ポート（Ａ）が出口ポート（Ｔ）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が入口ポート（Ｐ）と連通し、
制御弁（１０３）の第３制御位置（１３１）のとき第１、第２作業ポート（Ａ、Ｂ）が出口ポート（Ｔ）とも入口ポート（Ｐ）とも連通しておらず、
制御弁（１０３）の第４制御位置（１３２）のとき第２作業ポート（Ｂ）が出口ポート（Ｔ）と連通し、第１作業ポート（Ａ）が入口ポート（Ｐ）と連通していることを特徴とする、請求項８記載の装置（１０１）。
【請求項１０】
調整ユニット（１１２）非作動時の制御位置に一致する制御弁（１０３）の第１制御位置（１４０）のとき第１作業ポート（Ａ）が出口ポート（Ｔ）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が出口ポート（Ｔ）とも入口ポート（Ｐ）とも連通しておらず、
制御弁（１０３）の第２制御位置（１３０）のとき第１作業ポート（Ａ）が出口ポート（Ｔ）と連通し、第２作業ポート（Ｂ）が入口ポート（Ｐ）と連通し、
制御弁（１０３）の第３制御位置（１３１）のとき第１、第２作業ポート（Ａ、Ｂ）が入口ポート（Ｐ）と連通し、
制御弁（１０３）の第４制御位置（１３２）のとき第２作業ポート（Ｂ）が出口ポート（Ｔ）と連通し、第１作業ポート（Ａ）が入口ポート（Ｐ）と連通していることを特徴とする、請求項８記載の装置（１０１）。
【請求項１１】
最小可能な力Ｆ０とＦ１との間の力が調整ユニット（１１２）から制御ピストン（１４２）に加えられるとき制御弁（１０３）が第１制御位置（１４０）にあり、力Ｆ１とＦ２との間の力が調整ユニット（１１２）から制御ピストン（１４２）に加えられるとき制御弁（１０３）が第２制御位置（１３０）にあり、力Ｆ２とＦ３との間の力が調整ユニット（１１２）から制御ピストン（１４２）に加えられるとき制御弁（１０３）が第３制御位置（１３１）にあり、力Ｆ３とＦ４との間の力が調整ユニット（１１２）から制御ピストン（１４２）に加えられるとき制御弁（１０３）が第４制御位置（１３２）にあり、Ｆ０＜Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４であることを特徴とする、請求項３または７のいずれか記載の装置（１０１）。
【請求項１２】
最小可能な力を調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）に加えるときに制御ピストン（１４２）が占める位置に対して相対的に制御ピストンが０〜ｓ１の間の路程だけ摺動されると制御弁（１０３）は第１制御位置（１４０）にあり、
最小可能な力を調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）に加えるときに制御ピストン（１４２）が占める位置に対して相対的に制御ピストンがｓ１〜ｓ２の間の路程だけ摺動されると制御弁（１０３）は第２制御位置（１３０）にあり、
最小可能な力を調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）に加えるときに制御ピストン（１４２）が占める位置に対して相対的に制御ピストンがｓ２〜ｓ３の間の路程だけ摺動されると制御弁（１０３）は第３制御位置（１３１）にあり、
最小可能な力を調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）に加えるときに制御ピストン（１４２）が占める位置に対して相対的に制御ピストンがｓ３〜ｓ４の間の路程だけ摺動されると制御弁（１０３）は第４制御位置（１３２）にあり、０＜ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４であることを特徴とする、請求項３または７のいずれか記載の装置（１０１）。
【請求項１３】
最小可能な力を調整ユニット（１１２）が制御ピストン（１４２）に加えるときに制御ピストンが占める位置と位置ｓ１との間にある位置を制御ピストン（１４２）が占めるとき第１作業ポート（Ａ）と入口ポート（Ｐ）との間の結合を阻止し、制御ピストン（１４２）の他の各位置のときにはこの結合を阻止しないように、第３環状腹部（１５８）は実施されかつ制御ピストン（１４２）に配置されていることを特徴とする、請求項３記載の装置（１０１）。
【請求項１４】
環状腹部（１５１、１５２、１５８）が制御ピストン（１４２）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項３記載の装置（１０１）。
【請求項１５】
環状腹部（１５１、１５２、１５８）が個別に作製されたスリーブであり、摩擦接合式、形状接合式または素材接合式に制御ピストン（１４２）と結合されていることを特徴とする、請求項３記載の装置（１０１）。
【請求項１６】
制御ピストン（１４２）が実質中空円筒形に実施されていることを特徴とする、請求項３記載の装置（１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１、２、３の前文に記載された内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関ではガス交換弁を操作するのにカム軸が利用される。カム軸は、カム軸に取付けられるカムがカムフォロア、例えばバケットタペット、ロッカアームまたはバルブロッカに当接するように内燃機関内に取付けられている。カム軸が回転させられると、カムがカムフォロア上を転動し、カムフォロアがそれ自体ガス交換弁を操作する。それゆえにカムの位置と形状によって、ガス交換弁の開弁時間、開弁振幅も開弁時期、閉弁時期も確定されている。
【０００３】
最近のエンジンコンセプトは、動弁機溝を可変に設計する傾向にある。一方で、個々のシリンダの完全遮断に至るまで、弁揚程と開弁時間は可変に構成可能でなければならない。このため、切換可能なカムフォロアまたは電気油圧式または電気式弁操作等のコンセプトが設けられている。さらに、内燃機関の作動中にガス交換弁の開弁時間、閉弁時間に影響を及ぼすことができると有利であることが判明した。例えば明確な弁重なり（バルブオーバーラップ）を適切に調整するために吸気弁もしくは排気弁の開弁時期もしくは閉弁時期に別々に影響を及ぼすことができると特別望ましい。エンジンの実際の特性範囲、例えば実際の回転数もしくは実際の負荷に依存してガス交換弁の開弁時期もしくは閉弁時期を調整することによって、燃料消費率を下げ、排気挙動に肯定的に影響を及ぼし、エンジン効率、最大トルクおよび最大出力を高めることができる。
【０００４】
弁開閉時期の前記可変性はクランク軸に対するカム軸の位相位置を相対的に変更することによって達成される。カム軸は大抵の場合チェーン伝動装置、ベルト伝動装置、歯車伝動装置または同じ働きの駆動コンセプトを介してクランク軸と駆動結合されている。クランク軸によって駆動されるチェーン伝動装置、ベルト伝動装置または歯車伝動装置とクランク軸との間に、内燃機関の開閉時期を変更するための以下でカム軸調整器とも称する装置が取付けられており、この装置がクランク軸からカム軸にトルクを伝達する。この装置は、内燃機関の作動中にクランク軸とカム軸との間の位相位置が確実に保持され、それが望ましい場合、一定の角度範囲内でカム軸をクランク軸に対して回すことができるように形成されている。
【０００５】
吸気弁および排気弁用に各１つのカム軸を有する内燃機関においてカム軸は各１つのカム軸調整器を装備することができる。これにより、吸気弁および排気弁の開弁時期および閉弁時期は互いに相対的に時間をずらすことができ、弁重なりは適切に調整することができる。
【０００６】
最近のカム軸調整器の座は大抵の場合カム軸の駆動側末端にある。しかしカム軸調整器は中間軸、回転しない部材またはクランク軸に配置しておくこともできる。カム軸調整器は、クランク軸によって駆動されてこれに対して固定位相関係を保持する駆動輪と、カム軸と駆動結合される被動部材と、駆動輪から被動部材へとトルクを伝達する調整機溝とからなる。カム軸調整器がクランク軸に配置されていない場合、駆動輪はスプロケット、プーリまたは歯車として実施しておくことができ、チェーン伝動装置、ベルト伝動装置または歯車伝動装置を利用してクランク軸によって駆動される。調整機溝は電気式、油圧式または空圧式に駆動することができる。
【０００７】
油圧調整可能なカム軸調整器の好ましい２つの実施形態はいわゆるアキシャルピストン調整器とロータリーピストン調整器である。
【０００８】
アキシャルピストン調整器では駆動輪がピストンと、またピストンが被動部材と、それぞれはすば歯車を介して結合されている。被動部材と駆動輪とによって形成される空洞をピストンは互いに軸線方向に配置される２つの圧力室に分離する。ところで一方の圧力室に圧媒が付加され、他方の圧力室がタンクと結合されると、ピストンは軸線方向に摺動する。ピストンの軸線方向摺動ははすば歯車によって被動部材に対する駆動輪の、従ってクランク軸に対するカム軸の相対回転に変換される。
【０００９】
油圧カム軸調整器の第２実施形態はいわゆるロータリーピストン調整器である。ここでは駆動輪が固定部材と相対回転不能に結合されている。固定部材と回転部材は互いに同軸に配置されており、回転部材は摩擦接合式、形状接合式または素材接合式に例えばプレス嵌め、ねじ継手または溶接継手を利用してカム軸、カム軸延長部または中間軸と結合されている。固定部材には周方向で離間した複数の空洞が形成されており、空洞は回転部材から出発して半径方向外方に延びている。空洞は軸線方向で側蓋によって圧密に限定されている。回転部材に結合されたベーンが各空洞内に延設され、各空洞を２つの圧力室に分割する。個々の圧力室を圧媒ポンプもしくはタンクと適切に結合することによってクランク軸に対して相対的にカム軸の位相は調整もしくは保持することができる。
【００１０】
カム軸調整器を制御するためにセンサがエンジンの例えば負荷状態、回転数等の特性データを検出する。これらのデータが電子制御ユニットに供給され、制御ユニットはデータを内燃機関の特性マップと比較後に異なる圧力室への圧媒の流入および流出を制御する。
クランク軸に対してカム軸の位相位置を調整するために、油圧カム軸調整器内で、空洞の２つの対向して働く圧力室の一方が圧媒ポンプと結合され、他方の圧力室はタンクと結合されている。一方の室に圧媒が流入し、他方の室から圧媒が流出すると、圧力室を分離するピストンが軸線方向で摺動し、これによりアキシャルピストン調整器では、はすば歯車を介してカム軸がクランク軸に対して相対的に回される。ロータリーピストン調整器では、一方の室の圧力付加と他方の室の除圧とによってベーンの摺動が引き起こされ、従ってクランク軸に対するカム軸の回動が直接引き起こされる。位相位置を保持するために両方の圧力室は圧媒ポンプと結合されるかまたは圧媒ポンプからもタンクからも分離されるかのいずれかである。
【００１１】
圧力室へのもしくは圧力室からの圧媒流の制御は制御弁、大抵の場合４／３比例弁を用いて行われる。弁胴は圧力室用に各１つのポート（作業ポート）と、圧媒ポンプに至るポートと、タンクに至る少なくとも１つのポートとを備えている。実質中空円筒形に実施される弁胴の内部に、軸線方向で摺動可能な制御ピストンが配置されている。この制御ピストンは電磁操作要素によってばね要素のばね力に抗して軸線方向で、定義された２つの端位置の間のあらゆる位置に移動させることができる。制御ピストンはさらに環状溝と制御エッジとを備えており、これにより個々の圧力室は選択的に圧媒ポンプまたはタンクと結合することができる。同様に、圧媒室が圧媒ポンプからも圧媒タンクからも分離される制御ピストンの位置を設けておくことができる。
【００１２】
特許文献１にこのような装置が示してある。これはロータリーピストン形式の装置である。カム軸と駆動結合された固定部材が、相対回転不能にカム軸と結合される回転部材で回転可能に支承されている。固定部材は回転部材に向かって開口した凹部付きで形成されている。装置の軸線方向で側蓋が設けられて装置を限定している。凹部は回転部材と固定部材と側蓋とによって圧密に密閉され、こうして圧力空間を形成する。回転部材の外周面に軸線方向溝が設けられており、この溝内に配置されるベーンが凹部内に延びている。ベーンは、圧力空間を各２つの対向して働く圧力室に分割するように構成されている。圧媒を圧力室に流入させもしくは圧力室から流出させることによってクランク軸に対して相対的なカム軸の位相位置は選択的に保持または調整することができる。
【００１３】
側蓋に配置される２つの鎖錠ピンはばね手段によって回転部材の方向に力を付加される。鎖錠ピンに向き合う回転部材の正面に、周方向に延びる溝が設けられている。溝は、いずれの溝にも圧媒が付加されないとき定義された中央位置において両方の鎖錠ピンが各１つの溝内に係合するように配置されかつ形成されている。各ピンは各溝の周面側末端に当接している。従って回転部材が固定部材に対して相対的に鎖錠されており、これにより相対回動が防止される。第１、第２圧媒管路を介して圧媒室は圧媒を充填することができる。第１圧媒室に圧媒が充填されると、同様に１つの鎖錠ピンの正面が圧媒で付加される。これにより、相応するピンは側蓋の受容穴に押し込まれ、固定部材に対して相対的に回転部材の調整が１方向で可能になる。別の鎖錠ピンがなお係合している別の溝は、中央位置から最大値に至るまで回転部材の調整が可能となるように形成されている。固定部材に対して別の方向への回転部材の調整は相応に経過する。装置が補償ばねを装備しており、この補償ばねは一端を回転部材に、他端を固定部材に固着され、カム軸が回転部材に加えるドラグトルクを補償する。
【００１４】
特許文献２に示された制御弁は内燃機関の実際の負荷状態に依存して圧力室への圧媒流を制御するのに役立つ。この制御弁は１つの調整ユニットと実質中空円筒形に実施される１つの弁胴と実質中空円筒形に実施される１つの制御ピストンとからなり、制御ピストンは軸線方向に摺動可能に弁胴内部に受容されている。弁胴に２つの作業ポートと１つの入口ポートと１つの出口ポートが形成されている。調整ユニットは例えば、制御電流の印加によってプッシュロッドを介して制御ピストンをばねの力に抗して摺動させる電磁石とすることができる。弁胴内部での制御ピストンの位置に依存して入口ポートは両方の作業ポートの一方に結合され、タンクポートは各他方の作業ポートと結合され、または作業ポートが入口ポートもしくは出口ポートから分離される。これにより、一方の圧力室に圧媒が送られ、他方の圧力室から圧媒が流出し、そのことでクランク軸に対してカム軸の位相位置が変化することになる。
【００１５】
中央位置鎖錠部を有するカム軸調整器と合せたこの制御弁の重大な欠点は、非通電状態のとき圧媒ポートが両方の作業ポートの一方と結合されている事実にある。つまり調整要素に誤機能が生じると圧媒は両方の圧力室の一方に送られ、また同時に両方のピンの一方に送られる。これによりカム軸調整器は、制御弁の構成に依存して、調整ユニットの故障後に両方の最大位置の一方へと回動し、この位相位置は内燃機関の作動全体にわたって保持される。装置の無圧状態のときカム軸調整器が鎖錠されている中央位置はクランク軸に対して相対的なカム軸のこの位相位置のとき内燃機関が十分な始動および走行特性を有するように選択されているので、中央位置に対して相対的な最大移相から内燃機関の始動および走行特性の劣化が帰結する。
【特許文献１】独国特許出願公開第１００６４２２２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９８５３６７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで本発明の課題は、上記諸欠点を取り除き、それとともに中央位置で鎖錠することのできる内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置を提供し、制御弁調整ユニットの故障後に少なくとも内燃機関再始動後に中央位置鎖錠位置が自動的に達成され、この位置でこの鎖錠が保持されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１の前文に係る第１実施形態においてこの課題は、本発明によれば、調整ユニット非作動時の制御位置に一致する制御弁の第１制御位置のとき第１作業ポートも第２作業ポートも入口ポートと連通していないことによって解決される。
【００１８】
請求項２の前文に係る第２実施形態においてこの課題は、本発明によれば、制御弁が４つの制御位置を占めることができ、制御弁の第１制御位置のとき入口ポートから両方の圧力室の一方への体積流量がゼロに等しく、制御弁の第２制御位置のとき入口ポートから両方の圧力室の一方への体積流量がゼロよりも大きく、制御弁の第３制御位置のとき入口ポートから両方の圧力室の一方への体積流量が近似的にゼロであり、制御弁の第４制御位置のとき入口ポートから両方の圧力室の一方への体積流量がゼロよりも大きいことによって解決される。
【００１９】
請求項３の前文に係る第３実施形態においてこの課題は、本発明によれば、制御ピストンが第３環状腹部を備えており、この環状腹部の外径が弁胴の内径に適合されており、制御ピストンの外径が環状腹部の間で弁胴の内径よりも小さく実施されていることによって解決される。
【００２０】
本発明の有利な１構成において、油圧調整装置は少なくとも１つの鎖錠ピンと１つのゲートとを有し、油圧調整装置の少なくとも１つの位置において鎖錠ピンがこのゲート内に係合し、こうしてクランク軸に対するカム軸の位相位置を固定することができ、位相位置を固定すると油圧調整装置が中央位置で鎖錠されている。
【００２１】
油圧調整装置が２つの鎖錠ピンと２つのゲートとを有し、油圧調整装置の少なくとも１つの位置において各鎖錠ピンがゲートの１つ内に係合することができ、両方の鎖錠ピンが各ゲート内に係合するとクランク軸に対するカム軸の位相位置が固定されており、位相位置を固定すると油圧調整装置が中央位置で鎖錠されることも、同様に考えられる。
【００２２】
本発明の第１、第３実施形態の有利な１構成において、調整ユニット非作動時の制御位置に一致する第１制御位置のときいずれの作業ポートも出口ポートＴと接続されておらず、または一方または両方の作業ポートが出口ポートＴと接続されている。
【００２３】
本発明の第１、第２実施形態の有利な１構成において、弁本体は中空に実施される１つの弁胴とそのなかに摺動可能に配置される１つの制御ピストンとからなり、調整ユニットは制御ピストンを弁胴内部で２つの端止めの間の任意位置に動かしかつそこで保持することができる。
【００２４】
本発明の第１、第３実施形態の有利な１構成において、制御弁は調整ユニットによって４つの制御位置に移動させることができる。
その際、調整ユニット非作動時の制御位置に一致する制御弁の第１制御位置のとき第１作業ポートが出口ポートと連通し、第２作業ポートが出口ポートとも入口ポートとも連通しておらず、制御弁の第２制御位置のとき第１作業ポートが出口ポートと連通し、第２作業ポートが入口ポートと連通し、制御弁の第３制御位置のとき第１、第２作業ポートが出口ポートとも入口ポートとも連通しておらず、制御弁の第４制御位置のとき第２作業ポートが出口ポートと連通し、第１作業ポートが入口ポートと連通している。
選択的に、調整ユニット非作動時の制御位置に一致する制御弁の第１制御位置のとき第１作業ポートが出口ポートと連通し、第２作業ポートが出口ポートとも入口ポートとも連通しておらず、制御弁の第２制御位置のとき第１作業ポートが出口ポートと連通し、第２作業ポートが入口ポートと連通し、制御弁の第３制御位置のとき第１、第２作業ポートが入口ポートと連通し、制御弁の第４制御位置のとき第２作業ポートが出口ポートと連通し、第１作業ポートが入口ポートと連通している。
【００２５】
最小可能な力Ｆ０と小さな力Ｆ１との間の力が調整ユニットから制御ピストンに加えられるとき制御弁が第１制御位置にあり、小さな力Ｆ１と中間的力Ｆ２との間の力が調整ユニットから制御ピストンに加えられるとき制御弁が第２制御位置にあり、中間的力Ｆ２と大きな力Ｆ３との間の力が調整ユニットから制御ピストンに加えられるとき制御弁が第３制御位置にあり、大きな力Ｆ３と最大の力Ｆ４との間の力が調整ユニットから制御ピストンに加えられるとき制御弁が第４制御位置にあり、Ｆ０＜Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４であるように、装置は構成されている。
【００２６】
最小可能な力を調整ユニットが制御ピストンに加えるときに制御ピストンが占める位置に対して相対的に制御ピストンが０〜ｓ１の間の路程だけ摺動されると制御弁が第１制御位置にあり、最小可能な力を調整ユニットが制御ピストンに加えるときに制御ピストンが占める位置に対して相対的に制御ピストンがｓ１〜ｓ２の間の路程だけ摺動されると制御弁が第２制御位置にあり、最小可能な力を調整ユニットが制御ピストンに加えるときに制御ピストンが占める位置に対して相対的に制御ピストンがｓ２〜ｓ３の間の路程だけ摺動されると制御弁が第３制御位置にあり、最小可能な力を調整ユニットが制御ピストンに加えるときに制御ピストンが占める位置に対して相対的に制御ピストンがｓ３〜ｓ４の間の路程だけ摺動されると制御弁が第４制御位置にあり、０＜ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４であるように、装置は構成されている。
【００２７】
装置の第３実施形態において有利には、最小可能な力を調整ユニットが制御ピストンに加えるときに制御ピストンが占める位置と位置ｓ１との間にある位置を制御ピストンが占めるとき第１作業ポートと入口ポートとの間の結合を阻止し、制御ピストンの他の各位置のときにはこの結合を阻止しないように、第３環状腹部は実施されかつ制御ピストンに配置されている。その際、環状腹部は制御ピストンと一体に形成しておくことができ、または個別に作製されたスリーブとし、摩擦接合式、形状接合式または素材接合式に制御ピストンと結合しておくことができ、制御ピストンは実質中空円筒形に実施されている。
【００２８】
本発明に係る装置が備えている制御弁は先行技術で開示された４／３切換弁と比べてさらに第４制御位置だけ拡張されている。第２、第３、第４制御位置は先行技術における制御弁の３つの制御位置に一致する。第２制御位置は先行技術に示された制御弁の非通電状態に一致し、この状態のとき圧媒は入口ポートを介して第１作業ポートへと流れ、圧媒は第２ポートから出口ポートへと流れる。第３制御位置は先行技術による制御弁の第２状態に一致し、この状態のとき両方の作業ポートは入口ポートとも出口ポートとも結合されていない。第４制御位置は先行技術による制御弁の第３状態に一致し、この状態のとき圧媒が入口ポートから第２作業ポートに送られ、圧媒が第１作業ポートから出口ポートへと送られる。先行技術における制御弁とは異なり、内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための本発明に係る装置の制御弁では、先行技術による制御弁の第１状態は弁胴に対して相対的に制御ピストンの定義された摺動後にはじめて達成される。小さな摺動時、もしくは摺動が存在しないとき、制御弁の付加的（第１）制御位置が設けられており、この制御位置のとき第１作業ポートも第２作業ポートも入口ポートと結合されていない。調整ユニットが故障し、例えば電磁石への電力供給が故障すると、制御ピストンはばね手段によって調整ユニット側端止めへと押しやられる。その結果、両方の作業ポートが入口ポートから解除され、それとともに両方の圧力室と両方の鎖錠ピンはもはや圧媒を付加されない。内燃機関の遮断後、圧力室と圧力室および鎖錠ピンに至る供給管路は漏れのゆえに空になる。内燃機関の再始動時、圧媒の欠落とカム軸のドラグトルクもしくは交番トルクとのゆえに回転部材は固定部材に対して相対的に、鎖錠ピンが鎖錠ゲート内に係合できる位置に移動される。鎖錠ピンに引き続き圧媒が供給されないので、この位置において回転部材と固定部材との間の鎖錠は成立したままとなる。これにより、クランク軸に対して相対的なカム軸の位相位置が内燃機関の始動にとって好ましい位置に保持され、内燃機関の作動中良好な走行特性が達成されることが保証されている。
【００２９】
先行技術に示された制御弁とは異なり、内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための本発明に係る装置のこの制御弁では、半径方向作業ポートを軸線方向でその間にある他のポートと結合する環状溝が付加的環状腹部を備えており、この環状腹部は一定限界値以下でばね手段の力に抗して制御ピストンを摺動させると第１作業ポートを入口ポートから分離する。同時に第２環状腹部によって同様に第２作業ポートが圧力ポートから分離される。そのことから、内燃機関の始動時または調整ユニットの故障時に圧媒が鎖錠ピンに送られないことになる。これにより、回転部材と固定部材との間に鎖錠が存続したままとなり、好ましい始動および走行特性にとって必要な、クランク軸に対して相対的なカム軸の位相位置が存続したままとなることが達成される。
さらにこの実施形態では、先行技術による実施形態と比較してシリンダヘッドまたはカム軸調整器の設計変更が必要でないことが有利に作用する。さらに、制御弁の製造時に付加的費用が生じない。つまりこの実施形態は内燃機関に設計変更を必要としない安価な解決である。
【００３０】
本発明のその他の特徴は以下の説明と本発明の実施例を略示した図面とから明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１と図２は、内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置１の油圧調整装置１ａを示す。この調整装置１ａは実質的に固定部材２とこれと同軸に配置される回転部材３とからなる。駆動輪４が相対回転不能に固定部材２と結合され、図示実施形態においてスプロケットとして構成されている。同様に、プーリまたは歯車としての駆動輪４の実施形態も考えられる。固定部材２は回転可能に回転部材３で支承されており、図示実施形態において固定部材２の内周面に、周方向で離間した５つの凹部５が設けられている。凹部５は半径方向では固定部材２と回転部材３とによって、周方向では固定部材２の２つの側壁６によって、そして軸線方向では第１、第２側蓋７、８によって限定される。こうして各凹部５が圧密に閉鎖されている。第１、第２側蓋７、８は結合要素９、例えばねじによって固定部材２と結合されている。
【００３２】
回転部材３の外周面には軸線方向に延びるベーン溝１０が形成されており、各ベーン溝１０内に半径方向に延びるベーン１１が配置されている。各凹部５内にベーン１１が延設され、ベーン１１は半径方向で固定部材２に当接し、軸線方向では側蓋７、８に当接する。各ベーン１１は凹部５を２つの対向して働く圧力室１２、１３に仕切る。ベーン１１が固定部材２に圧密に当接することを保証するために、ベーン溝１０の溝底１４とベーン１１との間に板ばね要素１５が取付けられており、板ばね要素はベーン１１に半径方向で力を付加する。
【００３３】
第１、第２圧媒管路１６、１７によって第１、第２圧力室１２、１３は図示しない制御弁を介してやはり図示しない圧媒ポンプまたはやはり図示しないタンクと結合することができる。これにより、回転部材３に対する固定部材２の相対回転を可能にするアクチュエータが形成される。その際、すべての第１圧力室１２を圧媒ポンプと結合し、すべての第２圧力室１３をタンクと結合するか、またはまさに逆の構成とするかのすがれかとされている。第１圧力室１２が圧媒ポンプと結合され、第２圧力室１３がタンクと結合されると、第１圧力室１２は第２圧力室１３を犠牲にして膨張する。そのことから周方向、第１矢印２１で示した方向でベーン１１の摺動が帰結する。ベーン１１の摺動によって回転部材３が固定部材２に対して相対的に回動する。
【００３４】
固定部材２は図示実施形態においてその駆動輪４に作用する図示しないチェーン伝動装置を利用してクランク軸から駆動される。同様に、ベルト伝動装置または歯車伝動装置を利用した固定部材２の駆動も考えられる。回転部材３は摩擦接合式、形状接合式または素材接合式に例えばプレス嵌めを利用して、または中心ねじを利用したねじ結合によって、図示しないカム軸と結合されている。圧媒が圧力室１２、１３に供給されもしくはそこから排出される結果として回転部材３が固定部材２に対して相対的に相対回動することで、カム軸とクランク軸との間で移相が帰結する。それゆえに圧力室１２、１３への圧媒の適切な供給もしくは排出によって内燃機関ガス交換弁の開閉時期は適切に変更することができる。
【００３５】
圧媒管路１６、１７は図示実施形態において実質半径方向に配置される穴として実施されており、これらの穴は回転部材３の中心穴２２からその外周面へと延設されている。中心穴２２の内部に図示しない中心弁を配置しておくことができ、この中心弁を介して圧力室１２、１３は適切に圧媒ポンプもしくはタンクと結合することができる。他の可能性は、中心穴２２の内部に圧媒分配器を配置し、この圧媒分配器が圧媒通路および環状溝を介して圧媒管路１６、１７を、外部に取付けられる制御弁のポートと結合することにある。
【００３６】
凹部５の実質半径方向に延びる側壁６が膨らみ部２３を備えており、膨らみ部は周方向で凹部５内に達している。膨らみ部２３はベーン１１用止めとして役立ち、回転部材３が固定部材２に対して相対的にその両方の極位置の一方を占めてベーン１１が側壁６の一方に当接する場合でも、圧力室１２、１３に圧媒を供給できることを保証する。
【００３７】
例えば内燃機関始動段階中に装置１の圧媒供給が不十分であると、回転部材３はカム軸が回転部材に加える交番トルクおよびドラグトルクのゆえに固定部材２に対して相対的に非制御下に動かされる。第１段階においてカム軸のドラグトルクは固定部材に対して相対的に回転部材を、固定部材の回転方向とは逆の周方向に押しやり、これらを側壁６に突接させる。次に、カム軸が回転部材３に加える交番トルクは回転部材３の、従って凹部５内のベーン１１の往復揺動を生じ、圧力室１２、１３の少なくとも一方に圧媒が完全に満たされることになる。そのことから装置１内で摩耗が強まり、騒音が発生する。これを防止するために装置１内に２つの鎖錠要素２４が設けられている。各鎖錠要素２４は鉢状ピストン２６からなり、このピストンは回転部材３の軸線方向穴２５内に配置されている。ピストン２６はばね２７によって軸線方向で力を付加される。ばね２７は軸線方向で片側を通気要素２８で支えられ、反対側の軸線方向末端は鉢状に実施されるピストン２６の内部に配置されている。
【００３８】
第１側蓋７には鎖錠要素２４ごとにゲート２９が形成されており、回転部材３は固定部材２に対して相対的に、内燃機関始動中の位置に相当する位置で鎖錠することができる。この位置においてピストン２６は装置１の圧媒供給が不十分なときばね２７によってゲート２９内に押しやられる。さらに、装置１の圧媒供給が十分な場合にピストン２６を軸線方向穴２５内に押し戻して鎖錠を解消するための手段が設けられている。これはふつう圧媒で実現され、この圧媒は図示しない圧媒管路を介して、ピストン２６の蓋側正面端に形成される切欠き部３０内に送られる。内燃機関始動位置に相当する位相位置φが各側壁６の間でベーン１１の中央位置に一致すると、この位置における油圧調整装置１ａの鎖錠は２つの鎖錠要素２４と適合されたゲート２９とを利用することによって実現することができる。
【００３９】
軸線方向穴２５のばね室から漏れ油を排出できるようにするために通気要素２８は軸線方向に延びる溝を備えており、これらの溝に沿って圧媒は第２側蓋８の穴へと送ることができる。
【００４０】
図８は先行技術による内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置１０１を示す。この装置は油圧調整装置１０２と制御弁１０３とからなる。
調整装置１０２は圧力空間１０４からなり、この圧力空間は摺動可能な要素１０５によって２つの対向して働く圧力室１０６、１０７に仕切られる。摺動可能な要素１０５は相対回転不能にカム軸またはクランク軸と結合され、他方の部材は相対回転不能に圧力空間１０４と結合されている。摺動可能な要素１０５は相対運動不能に２つのゲート１０８、１０９と結合されている。さらに符号１１０、１１１はそれぞれ鎖錠ピンであり、鎖錠ピンは圧力空間１０４に対して定置で取付けられている。各ゲート１０８、１０９に各１つの鎖錠ピン１１０、１１１が付設されている。選択的に、鎖錠ピン１１０、１１１は要素１０５と一緒に動くことができ、ゲート１０８、１０９は圧力空間１０４に対して定置の部材に形成しておくことができる。
【００４１】
制御弁１０３は調整ユニット１１２と第１ばね要素１１３と弁本体１１４とからなる。調整ユニット１１２は例えば電気または油圧調整ユニット１１２の態様に形成しておくことができる。以下では一般性を制限することなく電磁石として実施される電気調整ユニット１１２を仮定する。弁本体１１４に第１作業ポートＡ、第２作業ポートＢ、入口ポートＰ、出口ポートＴが形成されている。第１作業ポートＡは第１圧媒管路１１５を介して第１圧力室１０６と結合され、第２作業ポートＢは第２圧媒管路１１６を介して第２圧力室１０７と結合されている。さらに、出口ポートＴが圧媒貯槽１１７と結合されている。圧媒ポンプ１１８、フィルタ１１９および逆止め弁１２０を介して入口ポートＰに圧媒が付加される。第３圧媒管路１２１を介して第１ゲート１０８が第１圧媒管路１１５と結合されている。同様に第２ゲート１０９が第４圧媒管路１２２を介して第２圧媒管路１１６と結合されている。第１、第２ゲート１０８、１０９はそれぞれ溝として形成されており、その寸法は可動要素１０５の運動方向において各鎖錠ピン１１０、１１１の寸法よりも大きい。両方の鎖錠ピン１１０、１１１は摺動可能な要素１０５が図示中央位置のとき各ゲート１０８、１０９内に係合し、可動要素１０５の摺動方向において各溝の末端に配置されている。
【００４２】
調整ユニット１１２によって弁は第１ばね要素１１３のばね力に抗して第２、第３、第４制御位置１３０、１３１、１３２に移動させることができる。調整ユニット１１２の低通電乃至非通電時に該当することであるが、弁が第２制御位置１３０にあると、第２作業ポートＢは専ら入口ポートＰと結合され、第１作業ポートＡは専ら出口ポートＴと結合されている。調整ユニット１１２の低通電乃至中間的通電時に該当することであるが、弁が第３制御位置１３１にあると、両方の作業ポートＡ、Ｂは入口ポートＰとも出口ポートＴとも結合されていない。選択的に、漏れ損失を補償するために両方の作業ポートＡ、Ｂを専ら入口ポートＰと結合しておくこともできる。調整ユニット１１２の中間的通電乃至最大通電時に該当することであるが、弁が第４制御位置１３２にあると、第１作業ポートＡは専ら入口ポートＰと結合され、第２作業ポートＢは専ら出口ポートＴと結合されている。
【００４３】
制御下に内燃機関を作動中、第２矢印１２６で示した「遅角」方向で可動要素１０５の調整を達成するために制御弁１０３は第２制御位置１３０に移動される。圧媒は入口ポートＰから第２作業ポートＢおよび第２圧媒管路１１６を介して第２圧力室１０７に送られる。同時に第４圧媒管路１２２を介して圧媒は第２ゲート１０９に送られる。これにより第２鎖錠ピン１１１は第２ばね１２９の力に抗して第２ゲート１０９から押し出される。同時に第１圧力室１０６は第１圧媒管路１１５および出口ポートＴを介して圧媒貯槽１１７と結合されている。第１圧力室１０６から圧媒を流出させ、第２圧力室１０７に圧媒を流入させることによって可動要素１０５は「遅角」方向に摺動する。同時に第１、第２ゲート１０８、１０９がやはり「遅角」方向に摺動する。第１鎖錠ピン１１０が第１ゲート１０８の内部で動く一方、第２鎖錠ピン１１１は第２ゲート１０９の外側にある。
【００４４】
油圧調整装置１０２の位相位置φを保持するために制御弁１０３は第３制御位置１３１に移動される。両方の作業ポートＡ、Ｂは入口ポートＰとも出口ポートＴとも結合されていない。圧媒が圧力室１０６、１０７に流入しもしくはそこから流出することは起きず、位相位置φは一定に保持される。第３矢印１２８で示す「進角」方向で可動要素１０５の調整を達成するために制御弁１０３は第４制御位置１３２に移動される。圧媒は入口ポートＰから第１作業ポートＡおよび第１圧媒管路１１５を介して第１圧力室１０６に送られる。同時に第３圧媒管路１２１を介して圧媒が第１ゲート１０８に送られる。これにより第１鎖錠ピン１１０は第１ばね１２７の力に抗して第１ゲート１０８から押し出される。同時に第２圧力室１０７は第２圧媒管路１１６および出口ポートＴを介して圧媒貯槽１１７と結合されている。圧媒が第２圧力室１０７から流出し、圧媒が第１圧力室１０６に流入することによって可動要素１０５は「進角」方向に摺動する。同時に第１、第２ゲート１０８、１０９がやはり「進角」方向に摺動する。第２鎖錠ピン１１１が第２ゲート１０９の内部で動く一方、第１鎖錠ピン１１０は第１ゲート１０８の外側にある。図８に示す中央位置とは異なる位置から可動要素１０５が中央位置を介して調整されると、圧媒を付加されない鎖錠ピン１１０、１１１は各ゲート１０８、１０９内に係合する。同時に他方の鎖錠ピン１１０、１１１に圧媒が付加され、この鎖錠ピンはゲート１０８、１０９の外側にある。動きは専ら、係合した鎖錠ピン１１０、１１１によって制限される。例えば内燃機関始動時に該当することであるが、油圧調整装置１０２が図８に示す中央位置にあり、装置１０１が十分な圧媒を供給されないと、両方の鎖錠ピン１１０、１１１は各ゲート１０８、１０９内に係合している。鎖錠ピン１１０、１１１がゲート１０８、１０９の最も遠く離間した末端にあるように、鎖錠ピン１１０、１１１は配置され、ゲート１０８、１０９は実施されている。これにより可動要素１０５は圧力空間１０４に対して相対的に固定されている。選択的に、鎖錠ピン１１０、１１１はゲート１０８、１０９の最も接近した末端に置くことができる。この選択的実施形態において第１ゲート１０８は第２圧媒管路１１６から、また第２ゲート１０９は第１圧媒管路１１５から圧媒を付加されねばならないであろう。各圧力室１０６、１０７を介して例えば虫状溝を利用してゲート１０８、１０９に付加することもやはり考えられる。
【００４５】
内燃機関停止過程のとき、摺動可能な要素１０５が中央位置に対して相対的に「遅角」位置に位置決めされる可能性がある。内燃機関の再始動時、装置１０１はまだ十分には圧媒が充填されていない。カム軸のドラグトルクのゆえに要素１０５は「遅角」止め１３３の方向に駆動されてそこに突接する。そのことから構成要素の摩耗が強まり、不快な騒音が発生することになる。
【００４６】
制御弁１０３の調整ユニット１１２が故障すると、例えば電磁石または給電線の欠陥によって電力供給が中断され、制御弁１０３は第２制御位置１３０にずらされる。そのことから、第２鎖錠ピン１１１が解錠され、カム軸がクランク軸に対して相対的に「遅角」方向に調整されることになる。その結果、図８に示す中央位置において最適化されている内燃機関の始動および走行特性が劣化することになる。
【００４７】
略示した油圧調整装置１０２は例えばアキシャルピストン調整器またはロータリーピストン調整器とすることができる。以下では一般性を制限することなくロータリーピストン調整器の実施形態のみ扱うことにする。圧力空間１０４は図１の凹部５に相当する。可動要素１０５はベーン１１に相当する。鎖錠ピン１１０、１１１は図１の実施形態においてロータリーピストン調整器の側蓋またはロータリーピストン調整器の回転部材のいずれかの穴、主に袋穴の内部に配置しておくことができる。各ゲート１０８、１０９はそれぞれ別の部材に形成されている。
【００４８】
図４には本発明に係る装置１０１が図８と同様に略示されている。この装置は図８に示したものと大部分が同一であり、それゆえに同じ部材には同じ符号が付けられている。本発明に係る装置１０１の違いは制御弁１０３が付加的に第１制御位置１４０を有することにある。第１制御位置１４０が作動されるのは、調整ユニット１１２が低通電乃至非通電に相当する状態を占めるときである。その場合第１ばね要素１１３は、第１制御位置１４０が達成されるようにする。この位置のとき第１作業ポートＡも第２作業ポートＢも入口ポートＰと結合されていない。次に油圧調整装置１０２の構成に応じて第１作業ポートＡまたは第２作業ポートＢのいずれかを出口ポートＴと結合できる一方、それぞれ他方の作業ポートＡ、Ｂは出口ポートＴと連通していない。第１制御位置１４０のとき第１、第２作業ポートＡ、Ｂが入口ポートＰとも出口ポートＴとも連通しておらずまたは両方の作業ポートＡ、Ｂが専ら出口ポートＴと結合された実施形態もやはり考えられる。第１制御位置１４０の他に制御弁１０３はやはり図８に示す第２、第３、第４制御位置１３０、１３１、１３２を有し、第２制御位置１３０は調整ユニット１１２の低乃至中間的通電時に占められ、第３制御位置１３１は中間的乃至高通電時に占められ、第４制御位置１３２は高乃至最大通電時に占められる。調整ユニット１１２に欠陥がありまたはその電力供給に不備があると、制御弁１０３が自動的に第１制御位置１４０に達し、制御弁１０３は調整ユニット１１２もしくはその給電部が修理されるまでこの位置を保持する。内燃機関の再始動後、油圧調整装置１０２の圧媒供給が不十分なため可動要素１０５は内燃機関遮断時のその位置にかかわりなくドラグトルクおよび交番トルクのゆえに中央位置に移動する。そこで両方の鎖錠ピン１１０、１１１は各ゲート１０８、１０９内に係合することができ、これにより圧力空間１０４内で可動要素１０５の位置が固定される。第１制御位置１４０の構成に基づいて、内燃機関の作動中圧力室１０６、１０７、従ってゲート１０８、１０９には圧媒が送られない。その結果、可動要素１０５は圧力空間１０４に対して相対的に定置で保持され、従ってカム軸とクランク軸との間の位相位置φは内燃機関が良好な始動および走行特性を有する非常走行位置で一定に保持される。
【００４９】
図５ａ〜図５ｄは本発明に係る装置１０１の制御弁１０３の弁本体１１４を例示的に示す。弁本体１１４は弁胴１４１と制御ピストン１４２とからなる。弁胴１４１は実質中空円筒形に実施されており、その外周面には軸線方向で離間した３つの環状溝１４３、１４４、１４５が形成されている。各環状溝１４３〜１４５は弁のポートであり、軸線方向で外側の環状溝１４３、１４５が作業ポートＡ、Ｂを形成し、中央環状溝１４４が入口ポートＰを形成する。出口ポートＴは弁胴１４１の正面の穴によって実施されている。各環状溝１４３〜１４５は第１半径方向穴１４６を介して弁胴１４１の内部と結合されている。弁胴１４１の内部に、実質中空円筒形に実施される制御ピストン１４２が軸線方向摺動可能に配置されている。制御ピストン１４２は一方の正面が第２ばね要素１４７によって、また反対側の正面が調整ユニット１１２のプッシュロッド１４８によって力を付加される。調整ユニット１１２の通電によって制御ピストン１４２は第２ばね要素１４７の力に抗して第１端止め１４９と第２端止め１５０との間の任意位置に摺動することができる。制御ピストン１４２は第１、第２環状腹部１５１、１５２を備えている。環状腹部１５１、１５２の外径は弁胴１４１の内径に適合されている。さらに制御ピストン１４２には、プッシュロッド１４８が作用するその正面側末端と第２環状腹部１５２との間で第２半径方向穴１４６ａが形成されており、これにより制御ピストン１４２の内部が弁胴１４１の内部と結合されている。弁胴１４１に対して相対的な制御ピストン１４２の位置に依存して制御エッジ１５３〜１５６が入口ポートＰと作業ポートＡ、Ｂとの間の結合を開放または遮断し、作業ポートＡ、Ｂと出口ポートＴとの間の結合を開放または遮断するように、第１、第２環状腹部１５１、１５２は形成されかつ制御ピストン１４２の外周面に配置されている。制御ピストン１４２の外径はプッシュロッド１４８と第２環状腹部１５２との間、第１環状腹部１５１と第２環状腹部１５２との間の領域では、弁胴１４１の内径よりも小さく実施されている。これにより第１環状腹部１５１と第２環状腹部１５２との間に第４環状溝１５７が形成される。第４環状溝１５７の内部に第３環状腹部１５８が形成されている。第３環状腹部１５８の外径は弁胴１４１の内径に適合されている。さらに第３環状腹部１５８は、制御弁１０３の第１制御位置１４０のとき入口ポートＰと第２作業ポートＢとの間の結合を遮断するように位置決めされている。
【００５０】
図５ａは制御弁１０３の第１制御位置１４０を示しており、この位置のとき制御ピストン１４２は調整ユニット１１２からプッシュロッド１４８を介して最小力Ｆ０と小さな力Ｆ１との間の力を付加され、Ｆ１＞Ｆ０である。制御ピストン１４２のプッシュロッド側正面は第１端止め１４９（摺動行程＝０ｍｍ）と摺動行程ｓ１との間の範囲内にある。入口ポートＰと第２作業ポートＢとの間の結合は第３環状腹部１５８によって遮断され、入口ポートＰと第１作業ポートＡとの間の結合は第１環状腹部１５１によって遮断される。さらに第２作業ポートＢと出口ポートＴとの間の結合が第２環状腹部１５２によって遮断される一方、圧媒は第１作業ポートＡから出口ポートＴへと流れることができる。両方の鎖錠ピン１１０、１１１および両方の圧力室１０６、１０７への圧媒流が阻まれているので、第１制御位置１４０のとき積極的調整は起き得ない。第１圧力室１０６と貯槽１１７との結合によってこの圧力室は空にされる。油圧調整装置１０２の位置に依存して可動要素１０５は直ちに、または漏れに基づいて第２圧力室１０７を空にするのに必要な一定時間後に、カム軸のドラグトルクまたは交番トルクのゆえに中央位置に駆動され、そこで持続的に鎖錠される。この制御位置に対応する制御弁１０３の構成のとき、調整ユニット１１２は非通電であり、従って制御ピストン１４２は第２ばね要素１４７によって第１端止め１４９に摺動しており、つまり摺動行程がゼロである。この位置に弁があるのは、調整ユニット１１２に欠陥がありまたはその電力供給が遮断されているときである。
【００５１】
図５ｂは制御弁１０３の第２制御位置１３０を示しており、この位置のとき制御ピストン１４２は調整ユニット１１２からプッシュロッド１４８を介して小さなＦ１と中間的力Ｆ２との間の力を付加され、Ｆ２＞Ｆ１である。これにより制御ピストン１４２はプッシュロッド側第１端止め１４９から行程ｓ１〜ｓ２だけ摺動され、ｓ２＞ｓ１である。第１環状腹部１５１が引き続き第１作業ポートＡと入口ポートＰとの間の結合を遮断する一方、圧媒は引き続き第１作業ポートから出口ポートＴへと流れることができる。引き続き第２環状腹部１５２が第２作業ポートＢと出口ポートＴとの間の結合を妨げる一方、第２環状腹部１５２も第３環状腹部１５８も入口ポートＰと第２作業ポートＢとの間の結合を開放する。この位置のとき第２作業ポートＢ、第２、第４圧媒管路１１６、１２２、第２圧力室１０７および第２ゲート１０９を介して圧媒が供給され、これにより第２鎖錠ピン１１１が解錠され、油圧調整装置１０２を「遅角」方向に調整する。同時に第１圧力室１０６から圧媒が第１圧媒管路１１５を介して第１作業ポートＡへと流れ、そこから出口ポートＴへと流れる。
【００５２】
図５ｃは制御弁１０３の第３制御位置１３１を示しており、この位置のとき制御ピストン１４２は調整ユニット１１２からプッシュロッド１４８を介して中間的Ｆ２と大きな力Ｆ３との間の力を付加され、Ｆ３＞Ｆ2である。これにより制御ピストン１４２はプッシュロッド側第１端止め１４９から行程ｓ２〜ｓ３だけ摺動され、ｓ３＞ｓ２である。制御弁のこの位置のとき第１、第２環状腹部１５１、１５２は作業ポートＡ、Ｂと入口ポートＰとの間の結合、および作業ポートＡ、Ｂと出口ポートＴとの間の結合を阻む。制御弁１０３のこの位置のとき圧力室１０６、１０７に圧媒が送られることはなく、圧媒が圧力室１０６、１０７から流れ出ることもできない。つまりこの制御位置は、カム軸とクランク軸との間の位相位置φが一定に保持される保持位置に相当する。
【００５３】
図５ｄは制御弁１０３の第４制御位置１３２を示しており、この位置のとき制御ピストン１４２は調整ユニット１１２からプッシュロッド１４８を介して大きなＦ３と最大力Ｆ４との間の力を付加され、Ｆ４＞Ｆ3である。これにより制御ピストン１４２はプッシュロッド側第１端止め１４９から行程ｓ３〜ｓ４だけ摺動され、ｓ４＞ｓ3である。この構成のとき第１環状腹部１５１が第１作業ポートＡと出口ポートＴとの間の結合を阻む一方、入口ポートＰと第１作業ポートＡとの間の結合は第１環状腹部１５１によっても第３環状腹部１５８によっても開放される。引き続き第２環状腹部１５２によって入口ポートＰと第２作業ポートＢとの間の結合が妨げられる一方、圧媒は第２作業ポートＢおよび第２半径方向穴１４６ａを介して制御ピストン１４２の内部に達し、そこから出口ポートＴに達することができる。制御弁１０３のこの位置のとき圧媒は第２圧力室１０７から第２圧媒管路１１６を介して第２作業ポートＢに送られ、そこから出口ポートＴへと送られる。同時に第１作業ポートＡ、第１圧媒管路１１５および第３圧媒管路１２１を介して圧媒が第１圧力室１０６および第１ゲート１０８に送られる。これにより第１鎖錠ピン１１０が解錠され、油圧調整装置１０２は「進角」方向に調整される。
【００５４】
本発明に係る装置１０１の制御弁１０３として上記４／４切換弁を利用することによって、中央位置鎖錠部を有する装置１０１を実現するのに例えば付加的制御弁等の付加的モジュールが必要でなく、装置は鎖錠された中央位置で自動的に始動し、要素１０５（ベーンセル調整器におけるベーン）が止めに突接することは阻まれる。先行技術に述べられた実施形態と比べて構造空間も製造費または組立費も高まることはない。同時に装置１０１は調整ユニット１１２の故障時に中央位置に移動され、調整ユニット１１２の修理に至るまでそこで鎖錠される。
【００５５】
図６は入口ポートＰから圧力室１０６、１０７に至る体積流量と調整ユニット１１２の負荷時間率との関係を示す。調整ユニット１１２は電圧を印加することができ、ゼロボルトまたは最大値のいずれかが印加される。負荷時間率は、電圧最大値が調整ユニット１１２に印加される時間の割合を示す。負荷時間率が高ければ高いほど、調整ユニット１１２からプッシュロッド１４８を介して制御ピストン１４２に加えられる力は一層強まる。従って負荷時間率は弁胴１４１の内部で第１端止め１４９に対して相対的な制御ピストン１４２の摺動に関する尺度である。負荷時間率がゼロと第１値ＴＶ１との間にある第１範囲では、制御弁１０３が第１制御位置１４０を占める。この制御位置１４０のとき入口ポートＰと作業ポートＡ、Ｂとの間の結合は遮断されており、体積流量は漏れ流を別とすれば０である。負荷時間率が第１値ＴＶ１と第２値ＴＶ２との間にあるとき、制御弁１０３は第２制御位置１３０にある。圧媒が入口ポートＰから第２作業ポートＢへと達することができる一方、入口ポートＰと第１作業ポートＡとの間の結合は遮断されている。体積流量は負荷時間率が第１値ＴＶ１から第３値ＴＶ３に高まるとき恒常的に増加し、さらに第２値ＴＶ２にまで高まるとき恒常的に減少し、最後に値ＴＶ２でほぼゼロとなる。有利なことに第２制御位置１３０用にはＴＶ３とＴＶ２との間の範囲のみが利用される。負荷時間率の値ＴＶ２と値ＴＶ４との間の第３範囲では、この範囲内にある負荷時間率を以下で保持負荷時間率と称し、体積流量がほぼゼロである。この範囲は制御弁１０３の第３制御位置１３１に相当し、この位置のとき両方の作業ポートＡ、Ｂは入口ポートＰと結合されていない。負荷時間率の値が値ＴＶ４から出発してさらに１００％まで高められると、入口ポートＰから圧力室１０６、１０７への体積流量はまず恒常的に増加する。体積流量は１００％の負荷時間率に至るまで恒常的に高めることができ、または設計に起因して最大値を通過することができる。この範囲は制御弁１０３の第４制御位置１３２に相当し、この位置のとき圧媒が入口ポートＰから第１作業ポートＡへと送られる一方、入口ポートＰと第２作業ポートＢとの間の結合は阻止されている。
【００５６】
調整ユニット１１２の故障時に内燃機関を再始動するとき油圧調整装置１０２が中央位置で鎖錠されかつこの鎖錠が保持されるという利点の他に、本発明に係る装置１０１は調整ユニット１１２が完全である場合内燃機関遮断時に油圧調整装置１０２を中央位置で鎖錠することを可能とし、もしくは内燃機関再始動時に油圧調整装置１０２が中央位置に移動されてそこで鎖錠されるように油圧調整装置１０２の位置決めを可能とする。そのことの利点として、装置１０１がまだ十分には圧媒を充填されていない始動過程中、油圧調整装置１０２が確実に中央位置で鎖錠されており、これにより、摺動可能な要素１０５が圧力空間１０４の側壁に突接することは防止され、これにより摩耗増と騒音発生が防止される。
【００５７】
内燃機関を作動させるにはさまざまな負荷時間率、特にＴＶ１〜ＴＶ３と保持負荷時間率ＴＶＨａｌｔｅがエンジン制御装置に既知でなければならない。保持負荷時間率は標準的にエンジン制御装置によって突き止められ、記憶ユニットに格納される。ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３を突き止めるには２つの可能性が考えられる。
【００５８】
構造設計とそのことから帰結する弁特性とを介してＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３は保持負荷時間率ＴＶＨａｌｔｅに直接依存させて算定することができる。差角度Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は持続的に記憶ユニットに格納される。エンジン制御装置は内燃機関の早期作動段階のとき保持負荷時間率ＴＶＨａｌｔｅを算定する。その場合ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３には次式がなりたつ：
ＴＶ１＝ＴＶＨａｌｔｅ−Ｙ１、
ＴＶ２＝ＴＶＨａｌｔｅ−Ｙ２、
ＴＶ３＝ＴＶＨａｌｔｅ−Ｙ３。
【００５９】
第２行程、ＴＶ１とＴＶ２は、場合によっては各再始動後に、エンジン制御装置によって算定して特性マップに蓄えることができる。ＴＶ１とＴＶ３を算定するのにカム軸角度信号とクランク軸角度信号を利用することができる。なかんずく両方の軸の相対位相位置と位相位置の時間的変化をこのため利用することができる。例えば以下の方法を応用することができる。負荷時間率の勾配が０％から高められる。値ＴＶ１が達成されるのは、調整過程が開始されるときである（この個所で圧力室１０６、１０７の一方と１つの鎖錠ピン１１０、１１１が圧媒を付加され、油圧調整装置が調整され、そのことはカム軸角度センサとクランク軸角度センサとによって検出することができる）。値ＴＶ３が達成されるのは、最大調整速度を上まわるときである。ＴＶ２が達成されるのは、位相位置が一定に保持されるときである。突き止められた値は引き続き記憶装置に蓄えられる。
【００６０】
図７は内燃機関停止過程中に本発明に係る装置１０１を制御するための方法の流れ図を示しており、この方法によって油圧調整装置１０２が移動させられる位置において油圧調整装置は内燃機関停止後に鎖錠されるか、または内燃機関再始動後にそこから中央位置に直接摺動してそこで鎖錠されることになる位置にあるかのいずれかである。
【００６１】
内燃機関停止過程の開始時、回転数はｎ＞ゼロである。カム軸とクランク軸との間の位相位置φは制御弁１０３によって停止位相位置に移動させられ、この位置は定義された値Ｘだけ鎖錠位相位置φＭｉｔｔｅから相違している。停止位相位置は、補償ばねなしに実施された装置１０１の場合、鎖錠位相位置φＭｉｔｔｅに対して相対的に「進角」方向にずれている。補償ばねを装備した装置１０１にも同様のことがあてはまるが、しかしそのトルクはカム軸のドラグトルクよりも小さい。カム軸のドラグトルクよりも大きなトルクを加える補償ばねを備えた装置１０１の場合、停止段階は鎖錠位相位置φＭｉｔｔｅに対して相対的に「遅角」方向にずれている。所定の停止段階位置が達成されると、点火装置が切られ、負荷時間率の値はこの位相位置φが確実に保持されるように調整される。つまり負荷時間率は、「進角」方向にずらされた停止段階位置が調整された場合ＴＶ２と１００％との間であり、鎖錠位相位置φＭｉｔｔｅに対して相対的に「遅角」方向に調整された停止段階位置の場合にはＴＶ４とＴＶ３との間である。この負荷時間率は回転数センサが回転数ゼロを通知する限り保たれる。その後、調整された負荷時間率は特定時間Ｙの間保たれ、最後には調整ユニット１１２が無電流に保たれる。保持時間Ｙは、回転数センサが既に回転数ｎ＝０を提供する内燃機関最終回転の間に交番トルクによる圧力変動のゆえに鎖錠ピン１１０、１１１が解錠されかつ可動要素１０５が中央位置を越えて間違った位置にずらされるのを防止する。油圧調整装置１０２はいまや、クランク軸の最終回転のゆえに鎖錠状態にあるか、または内燃機関始動時にカム軸のドラグトルクまたは補償ばねのトルクのいずれかによって自動的にかつ直ちに鎖錠位置に駆動されることになる位置にあるかのいずれかである。
【００６２】
図３は本発明に係る装置１０１を備えた内燃機関を始動させるための方法の流れ図を示しており、この方法によって、内燃機関内部の油圧が装置１０１の確実な作動に必要な値に上昇するまで、可動要素１０５の既存の鎖錠もしくはクランク軸の第１回転中に実現される鎖錠が保たれることが保証される。始動過程を開始するために回転数ｎと負荷時間率はゼロに等しい。回転数センサが回転数ｎ＝ゼロを通知する限り、負荷時間率はゼロ％と値ＴＶ１との間に保たれる。回転数センサが回転数＞ゼロを通知すると、油圧センサの値が読み取られる。油圧ｐの値が本発明に係る装置１０１を確実に駆動するのに必要な特定の最小値ｐｍｉｎよりも小さい限り、負荷時間率の値はゼロ％と値ＴＶ１との間に保たれる。油圧ｐが所定圧力を上まわると、装置１０１は制御下の作動に移行し、負荷時間率は機関の負荷状態に応じてＴＶ３と１００％との間で調整される。
【００６３】
以上の実施は単なる例示である。当然に作業ポートＡ、Ｂは取り替えることができる。油圧調整ユニット１０２の中央位置鎖錠部を備えた装置１０１もやはり保護範囲に含まれ、単に１つの鎖錠ピンが１つのゲートまたは１つの段差付きゲート内に係合できる。単数または複数の鎖錠ピンを備えた任意の鎖錠位相位置を有する装置も同様である。制御弁のさまざまなポートの間の体積流量および結合を検討するとき、漏れに基づく圧力損失は無視された。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】油圧調整装置の縦断面図である。
【図２】図１による油圧調整装置の横断面図である。
【図３】ガス交換弁の開閉時期を変更するための本発明に係る装置を備えた内燃機関を始動させるための方法を示す。
【図４】内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための本発明に係る装置の略図である。
【図５ａ】内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための本発明に係る装置の制御弁を第１制御位置で示す縦断面図である。
【図５ｂ】図５ａの制御弁を第２制御位置で示す縦断面図である。
【図５ｃ】図５ａの制御弁を第３制御位置で示す縦断面図である。
【図５ｄ】図５ａの制御弁を第４制御位置で示す縦断面図である。
【図６】入口ポートから圧力室に至る体積流量と弁胴に対する相対的な制御ピストンの位置との関係を示す。
【図７】ガス交換弁の開閉時期を変更するための本発明に係る装置を備えた内燃機関を制御下に遮断するための方法を示す。
【図８】先行技術による内燃機関ガス交換弁の開閉時期を変更するための装置の略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  装置
１ａ  油圧調整装置
２  固定部材
３  回転部材
４  駆動輪
５  凹部
６  側壁
７  第１側蓋
８  第２側蓋
９  結合要素
１０  ベーン溝
１１  ベーン
１２  第１圧力室
１３  第２圧力室
１４  溝底
１５  板ばね要素
１６  第１圧媒管路
１７  第２圧媒管路
２１  第１矢印
２２  中心穴
２３  膨らみ部
２４  鎖錠要素
２５  軸線方向穴
２６  ピストン
２７  ばね
２８  通気要素
２９  ゲート
３０  切欠き部
１０１  装置
１０２  油圧調整装置
１０３  制御弁
１０４  圧力空間
１０５  要素
１０６  第１圧力室
１０７  第２圧力室
１０８  第１ゲート
１０９  第２ゲート
１１０  第１鎖錠ピン
１１１  第２鎖錠ピン
１１２  調整ユニット
１１３  第１ばね要素
１１４  弁本体
１１５  第１圧媒管路
１１６  第２圧媒管路
１１７  圧媒貯槽
１１８  圧媒ポンプ
１１９  フィルタ
１２０  逆止め弁
１２１  第３圧媒管路
１２２  第４圧媒管路
１２６  第２矢印
１２７  第１ばね
１２８  第３矢印
１２９  第２ばね
１３０  第２制御位置
１３１  第３制御位置
１３２  第４制御位置
１３３  緩慢止め
１４０  第１制御位置
１４１  弁胴
１４２  制御ピストン
１４３  環状溝
１４４  環状溝
１４５  環状溝
１４６  第１半径方向穴
１４６ａ  第２半径方向穴
１４７  第２ばね要素
１４８  プッシュロッド
１４９  第１端止め
１５０  第２端止め
１５１  第１環状腹部
１５２  第２環状腹部
１５３  第１制御エッジ
１５４  第２制御エッジ
１５５  第３制御エッジ
１５６  第４制御エッジ
１５７  第４環状溝
１５８  第３環状腹部
Ｐ  入口ポート
Ｔ  出口ポート
Ａ  第１作業ポート
Ｂ  第２作業ポート
φ  位相位置
φｍｉｔｔｅ  鎖錠位相位置
Ｘ  値    
Ｙ１  差角
Ｙ２  差角
Ｙ３  差角
ＴＶＨａｌｔｅ  保持負荷時間率
ｐｍｉｎ  油圧
【図１】
2006105154.tif 000003
【図２】
2006105154.tif 000004
【図３】
2006105154.tif 000005
【図４】
2006105154.tif 000006
【図５ａ】
2006105154.tif 000007
【図５ｂ】
2006105154.tif 000008
【図５ｃ】
2006105154.tif 000009
【図５ｄ】
2006105154.tif 000010
【図６】
2006105154.tif 000011
【図７】
2006105154.tif 000012
【図８】
2006105154.tif 000013