(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１）のガス交換弁（９ａ，９ｂ）の制御時間を可変に調整するための装置（１０）であって、駆動エレメント（２２）と、被駆動エレメント（２３）と、少なくとも１つの圧力チャンバ（３５，３６）と、圧力媒体システム（３７）と、圧力アキュムレータ（４３）とが設けられており、圧力チャンバ（３５，３６）と圧力アキュムレータ（４３）とが、圧力媒体システム（３７）に連通しており、被駆動エレメント（２３）と駆動エレメント（２２）との間の位相位置が、圧力媒体システム（３７）を介した圧力チャンバ（３５，３６）への圧力媒体供給もしくは圧力チャンバ（３５，３６）からの圧力媒体導出によって可変である形式のものに関する。
2010537120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）のガス交換弁（９ａ，９ｂ）の制御時間を可変に調整するための装置（１０）であって、
駆動エレメント（２２）と、被駆動エレメント（２３）と、少なくとも１つの圧力チャンバ（３５，３６）と、圧力媒体システム（３７）と、圧力アキュムレータ（４３）とが設けられており、
圧力チャンバ（３５，３６）と圧力アキュムレータ（４３）とが、圧力媒体システム（３７）に連通しており、
被駆動エレメント（２３）と駆動エレメント（２２）との間の位相位置が、圧力媒体システム（３７）を介した圧力チャンバ（３５，３６）への圧力媒体供給もしくは圧力チャンバ（３５，３６）からの圧力媒体導出によって可変である形式のものにおいて、
圧力アキュムレータ（４３）の最小の充填圧が、内燃機関（１）のアイドリング運転回転数における圧力媒体システム（３７）の内部の圧力よりも小さいように、圧力アキュムレータ（４３）が設計されていることを特徴とする、内燃機関のガス交換弁の制御時間を可変に調整するための装置。
【請求項２】
前記装置（１０）が、回動角制限装置（５２，５３）を有しており、該回動角制限装置（５２，５３）が、収容部（５５）と、該収容部（５５）の方向に力負荷される少なくとも１つの係合エレメント（５４）とを有しており、該係合エレメント（５４）が収容部（５５）内に係合したロック状態で回動角制限装置（５２，５３）が、駆動エレメント（２２）に対して相対的な被駆動エレメント（２３）の位相位置を少なくとも所定の角度範囲に制限しており、回動角制限装置（５２，５３）が、収容部（５５）の圧力媒体負荷によってロック解除状態に移行させられるようになっており、圧力アキュムレータ（４３）の最小の応答圧が、回動角制限装置（５２，５３）の最小の応答圧よりも大きく設定されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
圧力媒体システム（３７）が、制御弁（４０）と、圧力媒体ポンプ（３８）と、複数の圧力媒体管路（４１ａ，４１ｂ，４１ｐ）とを有しており、制御弁（４０）が、少なくとも１つの流入接続部（Ｐ）と、少なくとも１つの作業接続部（Ａ，Ｂ）とを有しており、１つの第１の圧力媒体管路（４１ａ，４１ｂ）が、作業接続部（Ａ，Ｂ）を圧力チャンバ（３５，３６）に接続しており、１つの別の圧力媒体管路（４１ｐ）が、圧力媒体ポンプ（３８）を流入接続部（Ｐ）に接続しており、圧力アキュムレータ（４３）が、制御弁（４０）の上流側で別の圧力媒体管路（４１ｐ）に開口している、請求項１記載の装置。
【請求項４】
圧力媒体システム（３７）において、圧力アキュムレータ（４３）が圧力媒体システム（３７）に開口した位置の上流側に逆止弁（４２）が配置されており、該逆止弁（４２）が、この箇所で圧力アキュムレータ（４３）の開口位置の方向への圧力媒体流れしか許容していない、請求項１記載の装置。
【請求項５】
圧力アキュムレータ（４３）が、カムシャフト（６，７）の内部に配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項６】
圧力アキュムレータ（４３）の容積が、少なくとも所定の回転数における許容可能な最大の位相差に相当する調節を可能にするために前記装置（１０）に供給されなければならない体積に相当している、請求項１記載の装置。
【請求項７】
圧力アキュムレータ（４３）の最小の充填圧が、１ｂａｒよりも小さく設定されている、請求項１記載の装置。
【請求項８】
圧力アキュムレータ（４３）の最小の応答圧が、０．３ｂａｒよりも大きく設定されている、請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を可変に調整するための装置であって、駆動エレメントと、被駆動エレメントと、少なくとも１つの圧力チャンバと、圧力媒体システムと、圧力アキュムレータとが設けられており、圧力チャンバと圧力アキュムレータとが、圧力媒体システムに連通しており、被駆動エレメントと駆動エレメントとの間の位相位置が、圧力媒体システムを介した圧力チャンバへの圧力媒体供給もしくは圧力チャンバからの圧力媒体導出によって可変である形式のものに関する。
【０００２】
発明の背景
現代の内燃機関には、ガス交換弁の制御時間を可変に調整するための装置が使用され、これによって、クランクシャフトとカムシャフトとの間の位相関係を、規定された角度範囲内で、つまり、最大の早め位置と最大の遅め位置との間で可変に形成することができる。この目的のためには、可変調整装置が、トルクをクランクシャフトからカムシャフトに伝達する駆動系統に組み込まれている。この駆動系統は、たとえばベルト伝動装置、チェーン伝動装置または歯車伝動装置として実現されていてよい。
【０００３】
このような形式の装置は、たとえば欧州特許第１０２５３４３号明細書に基づき公知である。この公知の装置は、相対的に回動可能な２つのロータを有している。この場合、アウタロータがクランクシャフトに駆動結合されており、インナロータがカムシャフトに相対回動不能に結合されている。公知の装置は複数の圧力室を有している。この場合、各圧力室は羽根によって、相対的に作用する２つの圧力チャンバに分割される。両圧力チャンバへの圧力媒体供給もしくは両圧力チャンバからの圧力媒体導出によって、羽根が圧力室の内部で移動させられる。これによって、ロータ相互の意図的な回動ひいてはクランクシャフトに対するカムシャフトの意図的な回動が生ぜしめられる。
【０００４】
圧力チャンバへの圧力媒体流入もしくは圧力チャンバからの圧力媒体流出は圧力媒体システムによって制御される。この圧力媒体システムは、圧力媒体ポンプと、タンクと、制御弁と、複数の圧力媒体管路とを有している。この場合、１つの圧力媒体管路が圧力媒体ポンプを制御弁に接続している。それぞれ１つの圧力媒体管路は制御弁の作業接続部の１つを圧力チャンバに接続している。
【０００５】
公知の装置の機能を保証するためには、圧力媒体システム内の圧力が内燃機関のあらゆる運転段階において特定の値を上回っていなければならない。このことは、特に内燃機関のアイドリング運転段階では臨界的となる。なぜならば、圧力媒体ポンプがクランクシャフトによって駆動され、したがって、システム圧が内燃機関の回転数に伴って増加するからである。さらに、圧力媒体ポンプによって提供されるシステム圧が圧力媒体温度に依存している。この場合、システム圧が温度の低下時には減少する。したがって、アウタロータに対するインナロータの位相位置の調節を保証するためには、圧力媒体ポンプが、不利な条件下で十分にシステム圧を提供するように設計されなければならない。
【０００６】
内燃機関のアイドリング運転段階の間、公知の装置に調節要求が課せられると、調節過程の開始に伴い、より高い圧力媒体要求に基づき、システム圧が一層減少する。これは、調節過程を過度に僅かな調節速度でしか実施することができないことに繋がり得る。したがって、内燃機関の性能が低下させられる。この場合、たとえば提供されるトルクおよび高められる未処理エミッションにおける損失が生ぜしめられ得る。
【０００７】
さらに、米国特許第５７７５２７９号明細書には、このような形式の別の装置が開示されている。この別の装置内には、圧力アキュムレータが設けられている。この圧力アキュムレータは圧力媒体管路に連通している。この圧力媒体管路は圧力媒体ポンプを制御弁に接続している。圧力アキュムレータは、内燃機関の停止の間にインナロータをアウタロータに対して相対的にカムシャフトの変換・引きずりモーメント、つまり、カムトルクに抗して基本位置に調節するために働く。圧力アキュムレータ内に蓄えられた圧力媒体によってのみ行いたいこの調節は、高い圧力を圧力アキュムレータ内に要求する。したがって、圧力アキュムレータは、この圧力アキュムレータを完全に充填する圧力が、内燃機関のアイドリング運転中に圧力媒体システム内に形成される圧力を著しく上回るように設計されている。内燃機関の回転数が減少すると、圧力アキュムレータが空にされ、その後、アイドリング運転回転数が達成される。したがって、アイドリング運転段階での調節を保証するためには、この段階で導出することができる提供される圧力媒体体積が過度に僅かとなる。
【０００８】
発明の課題
本発明の課題は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を可変に調整するための装置を改良して、内燃機関の圧力媒体ポンプをより大きく寸法設定する必要なしに、制御時間の機能確実なスムーズな調整が内燃機関のあらゆる運転段階において確保されるようにすることである。
【０００９】
この課題を解決するために本発明の装置では、圧力アキュムレータの最小の充填圧が、内燃機関のアイドリング運転回転数における圧力媒体システムの内部の圧力よりも小さいように、圧力アキュムレータが設計されているようにした。
【００１０】
本発明の装置の有利な態様によれば、前記装置が、回動角制限装置を有しており、該回動角制限装置が、収容部と、該収容部の方向に力負荷される少なくとも１つの係合エレメントとを有しており、該係合エレメントが収容部内に係合したロック状態で回動角制限装置が、駆動エレメントに対して相対的な被駆動エレメントの位相位置を少なくとも所定の角度範囲に制限しており、回動角制限装置が、収容部の圧力媒体負荷によってロック解除状態に移行させられるようになっており、圧力アキュムレータの最小の応答圧が、回動角制限装置の最小の応答圧よりも大きく設定されている。
【００１１】
本発明の装置の有利な態様によれば、圧力媒体システムが、制御弁と、圧力媒体ポンプと、複数の圧力媒体管路とを有しており、制御弁が、少なくとも１つの流入接続部と、少なくとも１つの作業接続部とを有しており、１つの第１の圧力媒体管路が、作業接続部を圧力チャンバに接続しており、１つの別の圧力媒体管路が、圧力媒体ポンプを流入接続部に接続しており、圧力アキュムレータが、制御弁の上流側で別の圧力媒体管路に開口している。
【００１２】
本発明の装置の有利な態様によれば、圧力媒体システムにおいて、圧力アキュムレータが圧力媒体システムに開口した位置の上流側に逆止弁が配置されており、該逆止弁が、この箇所で圧力アキュムレータの開口位置の方向への圧力媒体流れしか許容していない。
【００１３】
本発明の装置の有利な態様によれば、圧力アキュムレータが、カムシャフトの内部に配置されている。
【００１４】
本発明の装置の有利な態様によれば、圧力アキュムレータの容積が、少なくとも所定の回転数における許容可能な最大の位相差に相当する調節を可能にするために前記装置に供給されなければならない体積に相当している。
【００１５】
本発明の装置の有利な態様によれば、圧力アキュムレータの最小の充填圧が、１ｂａｒよりも小さく設定されている。
【００１６】
本発明の装置の有利な態様によれば、圧力アキュムレータの最小の応答圧が、０．３ｂａｒよりも大きく設定されている。
【００１７】
この場合、「最小の充填圧」とは、圧力アキュムレータの内部の圧力媒体容積がその最大値に到達する場合のシステム圧を意味している。「内燃機関のアイドリング運転回転数における圧力媒体システムの内部の圧力」では、内燃機関が運転温度に到達した場合に形成される圧力が考えられている。
【００１８】
本発明による装置は、たとえば公知先行技術のように羽根車調節器の形で形成されていて、駆動エレメント（アウタロータ）を有している。この駆動エレメントは、たとえば引張り手段伝動装置または歯車伝動装置を介して内燃機関のクランクシャフトによって駆動される。さらに、被駆動エレメント（インナロータ）が設けられている。この被駆動エレメントはカムシャフトに対するコンスタントな位相位置を有していて、たとえば摩擦接続的な結合、力伝達式の結合または材料接続的な結合またはねじ締結によってカムシャフトに相対回動不能に結合されている。装置の内部には、複数の圧力室が形成されている。これらの圧力室は、それぞれ１つの羽根によって、相対的に作用する２つの圧力チャンバに分割される。羽根は被駆動エレメントまたは駆動エレメントに結合されている。圧力チャンバは制御弁によって圧力媒体ポンプまたはタンクに接続することができる。圧力チャンバへの圧力媒体供給もしくは圧力チャンバからの圧力媒体導出によって、羽根が圧力室の内部で移動させられる。これによって、駆動エレメントに対する被駆動エレメントの相対的な位相位置ひいてはクランクシャフトに対するカムシャフトの相対的な位相を可変に調整することができる。
【００１９】
択一的には、装置の別の態様、たとえば軸方向調節器構造の形の装置が提案されていてもよい。この態様では、圧力媒体によって軸方向に移動可能なピストンが斜歯歯列によって被駆動エレメントおよび駆動エレメントと協働する。また、相対的に作用する圧力チャンバの一方しか圧力媒体で負荷されないのに対して、他方向への位相位置の調節は１つまたはそれ以上のばねエレメントによって生ぜしめられる態様も可能である。
【００２０】
装置はロック機構を有している。このロック機構によって、駆動エレメントに対する被駆動エレメントの機械的なカップリング、たとえば形状接続的なカップリングが可能となる。この場合、ロック機構は１つまたはそれ以上の回動角制限装置から成っている。これらの回動角制限装置はロック状態をとることができる。このロック状態では、駆動エレメントに対する被駆動エレメントの可能な位相位置が、装置によって最大限に許容される角度間隔よりも小さい角度間隔に制限される。この場合、回動角制限装置は、許容された位相範囲を、規定された角度間隔または（遊びを伴う）規定された角度に制限することができる。回動角制限装置の圧力媒体負荷によって、この回動角制限装置をロック解除状態に移行させることができる。このロック解除状態では、装置にその全角度間隔が提供される。
【００２１】
回動角制限装置の可能な態様は、係合エレメント、たとえばピンまたはプレートと、この係合エレメントに対する収容部とから成っている。この収容部は、係合エレメントに適合された、たとえば１つの円線の一区分に沿った長溝または切欠きとして形成することができる。また、段付きスライダガイドの形の構成も可能である。この構成では、長溝の内部に付加的に、係合エレメントに適合された切欠きが形成されている。
【００２２】
回動角制限装置の収容部は制御管路を介して、たとえば一方の圧力チャンバによって圧力媒体で負荷することができるかまたは制御弁と付加的な圧力媒体管路とを介して圧力媒体で負荷することができる。
【００２３】
付加的には、圧力アキュムレータが設けられている。この圧力アキュムレータはハイドロリック媒体システム、特に１つの圧力媒体管路に連通している。この場合、圧力アキュムレータは、圧力媒体ポンプを制御弁に接続するかまたは制御弁を圧力チャンバに接続する圧力媒体管路に開口していてよい。
【００２４】
圧力アキュムレータは、たとえばばねアキュムレータ、ピストンアキュムレータ、ダイヤフラムアキュムレータ、ブラダアキュムレータまたは皿ばねアキュムレータとして形成されていてよい。
【００２５】
圧力アキュムレータの応答圧（圧力アキュムレータの充填が始まる場合の圧力）が、内燃機関のアイドリング運転回転数における圧力媒体システムの内部の圧力よりも小さく選択されると、内燃機関の運転の間、圧力アキュムレータの充填が行われる。圧力アキュムレータの最小の充填圧が、同じくアイドリング運転回転数におけるシステム圧よりも小さく選択されている場合には、圧力アキュムレータ自体がアイドリング運転回転数において圧力媒体で完全に充填されている。いま、装置に調節要求が課せられると、圧力媒体システムのシステム圧が最小の充填圧未満に減少し、圧力アキュムレータが空にされ始める。したがって、装置の圧力媒体システム内の圧力レベルが、より高い圧力レベルに保持され、付加的な圧力媒体量が提供される。したがって、運転温度が与えられている場合、角度位置を保持するためには、内燃機関のアイドリング運転回転数における圧力媒体ポンプの圧送量と圧送圧とでまさに十分となるように、圧力媒体ポンプが設計され得る。調節要求時には、圧力アキュムレータが調節をアシストする。したがって、圧力媒体ポンプをより大きく設計する必要なく、装置の機能を確保することができる。
【００２６】
本発明の改良態様では、装置が、回動角制限装置を有しており、この回動角制限装置が、収容部と、この収容部の方向に力負荷される少なくとも１つの係合エレメントとを有しており、この係合エレメントが収容部内に係合したロック状態で回動角制限装置が、駆動エレメントに対して相対的な被駆動エレメントの位相位置を少なくとも所定の角度範囲に制限しており、回動角制限装置が、収容部の圧力媒体負荷によってロック解除状態に移行させられるようになっており、圧力アキュムレータの最小の応答圧が、回動角制限装置の最小の応答圧よりも大きく設定されていることが提案されている。
【００２７】
圧力媒体システムのシステム圧が回動角制限装置の最小の応答圧を下回る運転段階、たとえば内燃機関の始動段階の間、回動角制限装置はロック状態に位置している。したがって、被駆動エレメントと駆動エレメントとの間に形状接続的な相対回動不能な結合部が存在しており、構成部材相互の位相位置の変化は生ぜしめられていない。したがって、この段階では、圧力アキュムレータによる圧力媒体システムのアシストが不要となる。回動角制限装置をロック解除状態に移行させるために、システム圧で十分となる場合に初めて、位相位置の調節を行うことができる。圧力アキュムレータの最小の応答圧が、回動角制限装置の最小の応答圧よりも高く位置するように選択される場合には、圧力アキュムレータの全充填体積が、内燃機関のアイドリング運転時に形成される圧力を下回る狭幅の圧力帯域の範囲内でシステムに提供される。したがって、装置に向けられたアイドリング運転回転数における調節要求時に圧力アキュムレータの急激なかつ完全な排出が行われる。このことは、調節要求に対する装置の即時のかつ完全な反応を保証している。
【００２８】
本発明の改良態様では、圧力媒体システムが、制御弁と、圧力媒体ポンプと、複数の圧力媒体管路とを有しており、制御弁が、少なくとも１つの流入接続部と、少なくとも１つの作業接続部とを有しており、１つの第１の圧力媒体管路が、作業接続部を圧力チャンバに接続しており、１つの別の圧力媒体管路が、圧力媒体ポンプを流入接続部に接続しており、圧力アキュムレータが、制御弁の上流側で別の圧力媒体管路に開口していることが提案されていてよい。したがって、圧力アキュムレータが内燃機関のあらゆる運転段階で圧力媒体ポンプに直接連通している。さらに、早めの制御時間の方向だけでなく、遅めの制御時間の方向への調節要求も実現することができる。このためには、制御弁の適切な制御位置が調整されさえすればよい。
【００２９】
さらに、圧力媒体システムにおいて、圧力アキュムレータが圧力媒体システムに開口した位置の上流側に逆止弁が配置されており、この逆止弁が、この箇所で圧力アキュムレータの開口位置の方向への圧力媒体流れしか許容していないことが提案されていてよい。これによって、圧力アキュムレータから供給された圧力媒体が圧力媒体ポンプに逆流することが阻止される。したがって、圧力アキュムレータの全圧力媒体体積が位相調節のために提供される。
【００３０】
本発明の具体化態様では、圧力アキュムレータが、カムシャフトの内部に配置されていることが提案されている。このことは、カムシャフトが中空に形成されている使用事例において特に有利である。したがって、内燃機関の構成スペース要求を高めることなく、圧力アキュムレータを使用することができる。さらに、これによって、圧力アキュムレータと装置との間の最小の間隔が実現され、したがって、応答特性が改善される。
【００３１】
有利には、圧力アキュムレータの容積が、少なくとも所定のコンスタントな回転数における許容可能な最大の位相差に相当する調節を可能にするために装置に供給されなければならない体積に相当している。したがって、アイドリング運転回転数における調節の間に十分に圧力媒体が調節のために提供されることが確保されている。
【００３２】
本発明の具体化態様では、圧力アキュムレータの最小の充填圧を１ｂａｒよりも小さく選択することが提案される。さらに、圧力アキュムレータの最小の応答圧を０．３ｂａｒよりも大きく選択することが提案されていてよい。
【００３３】
本発明の更なる特徴は、以下の説明と、本発明の実施例を簡単に図示した図面とから明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】内燃機関を極めて概略的に示す図である。
【図２ａ】接続されたハイドロリック回路を含めた、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させるための装置の本発明による第１の実施形態の平面図である。
【図２ｂ】図２ａに示した装置のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿った縦断面図である。
【図３】圧力アキュムレータの縦断面図である。
【図４】接続されたハイドロリック回路を含めた、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させるための装置の本発明による別の実施形態の平面図である。
【００３５】
図面の詳細な説明
図１には、内燃機関１が概略的に示してある。この場合、クランクシャフト２に装着されたピストン３がシリンダ４内に図示してある。クランクシャフト２は、図示の実施形態では、それぞれ１つの引張り手段伝動装置５を介して吸気側カムシャフト６もしくは排気側カムシャフト７に結合されている。この場合、第１および第２の装置１０によって、クランクシャフト２とカムシャフト６，７との間の相対回動を生ぜしめることができる。カムシャフト６，７のカム８が、１つまたはそれ以上の吸気側ガス交換弁９ａもしくは１つまたはそれ以上の排気側ガス交換弁９ｂを操作する。また、カムシャフト６，７の一方しか１つの装置１０を備えていないかまたは１つの装置１０を備えたただ１つのカムシャフト６，７しか設けないことが提案されていてもよい。
【００３６】
図２ａおよび図２ｂには、本発明による装置１０の第１の実施形態が縦断面図でもしくは側方の平面図で示してある。この装置１０は、アウタロータ２２として形成された駆動エレメントと、インナロータ２３として形成された被駆動エレメントとを有している。アウタロータ２２はハウジング２２ａと２つのサイドカバー２４，２５とを有している。両サイドカバー２４，２５はハウジング２２ａの軸方向の側面に配置されている。インナロータ２３は羽根車の形に形成されていて、ほぼ円筒状に形成されたハブエレメント２６を有している。このハブエレメント２６の円筒状の外側の周面から、図示の実施形態では５つの羽根２７が半径方向外向きに延びている。これらの羽根２７はインナロータ２３と別個に形成されていて、ハブエレメント２６に形成された羽根溝２８に配置されている。羽根２７は、羽根溝２８の溝底と羽根２７との間に配置された羽根ばね２７ａによって半径方向外向きに所定の力で負荷される。
【００３７】
ハウジング２２ａの外側の周壁２９から出発して、複数の突出部３０が半径方向内向きに延びている。図示の実施形態では、これらの突出部３０が周壁２９と一体に形成されている。アウタロータ２２は、突出部３０の半径方向内側に位置する周壁によってインナロータ２３に対して相対的に回動可能にこのインナロータ２３に支承されている。
【００３８】
周壁２９の外側の周面には、スプロケット２１が配置されている。このスプロケット２１によって、チェーン伝動装置（図示せず）を介してトルクをクランクシャフト２からアウタロータ２２に伝達することができる。
【００３９】
それぞれ１つのサイドカバー２４，２５はハウジング２２ａの軸方向の一方の側面に配置されていて、相対回動不能にハウジング２２ａに位置固定されている。この目的のためには、各突出部３０に軸方向開口が設けられている。この軸方向開口は固定エレメント３２、たとえばねじによって貫通される。この固定エレメント３２は、サイドカバー２４，２５をハウジング２２ａに相対回動不能に位置固定するために働く。
【００４０】
装置１０の内部では、周方向で隣接したそれぞれ２つの突出部３０の間に１つの圧力室３３が形成されている。各圧力室３３は、周方向では、互いに隣接した突出部３０の、ほぼ半径方向に延びる向かい合った仕切り壁３４によって仕切られ、軸方向では、サイドカバー２４，２５によって仕切られ、半径方向内側では、ハブエレメント２６によって仕切られ、半径方向外側では、周壁２９によって仕切られる。各圧力室３３内には、１つの羽根２７が突入している。この場合、羽根２７は、サイドカバー２４，２５だけでなく、周壁２９にも接触するように形成されている。したがって、各羽根２７は各圧力室３３を、相対的に作用する２つの圧力チャンバ３５，３６に分割している。
【００４１】
インナロータ２３は、規定された角度範囲内でアウタロータ２２に対して相対回動可能である。角度範囲は、インナロータ２３の一方の回動方向では、羽根２７が、圧力室３３の、それぞれ１つの対応する一方の仕切り壁３４（早めストッパ３４ａ）に接触することによって制限される。類似して、角度範囲は、他方の回動方向では、羽根２７が、圧力室３３の、遅めストッパ３４ｂとして働く他方の仕切り壁３４に接触することによって制限される。また、その都度ただ１つの羽根２７または幾つかの羽根２７が終端ストッパ３４ａ，３４ｂに接触する実施形態も可能である。択一的には、回動角が、たとえば溝内に係合したピンによって制限されてよい。
【００４２】
一方のグループの圧力チャンバ３５，３６の圧力負荷と、他方のグループの放圧とによって、インナロータ２３に対するアウタロータ２２の位相位置を変化させることができる。両グループの圧力チャンバ３５，３６の圧力負荷によって、両ロータ２２，２３相互の位相位置をコンスタントに保つことができる。択一的には、圧力チャンバ３５，３６のいずれもコンスタントな位相位置の位相の間に圧力媒体で負荷しないことが提案されていてよい。ハイドロリック的な圧力媒体として、通常、内燃機関１の潤滑油が使用される。
【００４３】
圧力チャンバ３５，３６への圧力媒体供給もしくは圧力チャンバ３５，３６からの圧力媒体導出のためには、圧力媒体システム３７が設けられている。この圧力媒体システム３７は、１つの圧力媒体ポンプ３８と、１つのタンク３９と、１つの制御弁４０と、複数の圧力媒体管路４１ａ，４１ｂ，４１ｐとを有している。制御弁４０は、１つの流入接続部Ｐと、１つのタンク接続部Ｔと、２つの作業接続部Ａ，Ｂとを有している。第１の圧力媒体管路４１ａは第１の作業接続部Ａを第１の圧力チャンバ３５に接続している。第２の圧力媒体管路４１ｂは第２の作業接続部Ｂを第２の圧力チャンバ３６に接続している。第３の圧力媒体管路４１ｐは圧力媒体ポンプ３８を流入接続部Ｐに接続している。装置１０の軸方向開口３１内に配置された制御弁４０の事例では、圧力媒体管路４１ａ，４１ｂがインナロータ２３内に延びている。圧力媒体管路４１ａ，４１ｂは、たとえば孔または軸方向の側面に設けられた半径方向に延びる溝として形成されていてよい。装置１０以外の収容部、たとえばシリンダヘッドに収容された制御弁４０の事例では、圧力媒体管路４１ａ，４１ｂが付加的なハイドロリック媒体路を有している。このハイドロリック媒体路は制御弁４０を、インナロータ２３に形成された孔または溝に接続している。
【００４４】
圧力媒体ポンプ３８によって圧送された圧力媒体は、内部に逆止弁４２が配置された第３の圧力媒体管路４１ｐを介して制御弁４０に供給される。この制御弁４０の制御状態に応じて、第３の圧力媒体管路４１ｐが第１の圧力媒体管路４１ａに接続されるかまたは第２の圧力媒体管路４１ｂに接続されるかまたは両圧力媒体管路４１ａ，４１ｂに接続されるかもしくは圧力媒体管路４１ａ，４１ｂのいずれにも接続されない。
【００４５】
ガス交換弁９ａ，９ｂの制御時間（開閉時点）を早めの方向にシフトするためには、制御弁４０に第３の圧力媒体管路４１ｐを介して供給された圧力媒体が、第１の圧力媒体管路４１ａを介して第１の圧力チャンバ３５に案内される。同時に圧力媒体が第２の圧力チャンバ３６から第２の圧力媒体管路４１ｂを介して制御弁４０に到達し、タンク３９内に排出される。これによって、羽根２７が早めストッパ３４ａの方向に移動させられる。これによって、装置１０の回動方向へのアウタロータ２２に対するインナロータ２３の回転運動が達成される。
【００４６】
ガス交換弁９ａ，９ｂの制御時間を遅めの方向にシフトするためには、制御弁４０に第３の圧力媒体管路４１ｐを介して供給された圧力媒体が、第２の圧力媒体管路４１ｂを介して第２の圧力チャンバ３６に案内される。同時に圧力媒体が第１の圧力チャンバ３５から第１の圧力媒体管路４１ａを介して制御弁４０に到達し、タンク３９内に排出される。これによって、羽根２７が遅めストッパ３４ｂの方向に移動させられる。これによって、装置１０の回動方向と逆方向へのアウタロータ２２に対するインナロータ２３の回転運動が達成される。
【００４７】
制御時間をコンスタントに保つためには、全ての圧力チャンバ３５，３６への圧力媒体供給が遮断されるかまたは許容される。これによって、羽根２７が各圧力室３３の内部でハイドロリック的に挟み込まれ、ひいては、アウタロータ２２に対するインナロータ２３の回転運動を阻止する。
【００４８】
圧力媒体ポンプ３８の設計時には、圧力媒体システム３７の内部に提供される圧力が内燃機関１のあらゆる運転状態において、位相調節を保証するために十分であることが考慮されなければならない。圧力媒体ポンプ３８はクランクシャフト２によって駆動されるので、提供される圧力もしくは提供される圧力媒体体積流は内燃機関１の回転数に依存している。したがって、回転数が低い場合の圧力状況、特に内燃機関のアイドリング運転中の圧力状況が考慮されなければならない。
【００４９】
内燃機関１のアイドリング運転段階の間、この内燃機関１の制御装置によって位相の調節が要求される場合、この調節要求を所望の調節速度で実施するためには、圧力媒体ポンプ３８によって提供される圧力媒体体積流では不十分となり得る。インナロータ２３とアウタロータ２２との間の位相位置の初期の調節は、アイドリング運転回転数において通常形成される圧力未満への圧力媒体システム３７内の減圧に繋がる。したがって、所望の位相位置を全く調整することができないかもしくは迅速に十分に調整することができず、内燃機関の出力パラメータ、たとえば提供されるトルクまたは未処理エミッションが悪化させられる。
【００５０】
このことを阻止するためには、圧力媒体ポンプ３８がより大きく寸法設定されなければならない。これによって、内燃機関１の構成スペース要求、コストおよび燃料消費率が高められる。この燃料消費率を低下させるためには、調整式の圧力媒体ポンプ３８を使用することができる。しかし、これによって、コストと調整手間とがさらに高められる。
【００５１】
この欠点を回避するためには、圧力アキュムレータ４３が設けられている。図示の実施形態では、この圧力アキュムレータ４３が逆止弁４２と制御弁４０との間で第３の圧力媒体管路４１ｐに開口している。図３には、ばねアキュムレータの形の圧力アキュムレータ４３の可能な実施形態が示してある。また、別の圧力アキュムレータ４３、たとえばピストンアキュムレータ、ブラダアキュムレータまたはダイヤフラムアキュムレータの使用も可能である。
【００５２】
圧力アキュムレータ４３は圧力容器４４を有している。この圧力容器４４は開口４５を介して第３の圧力媒体管路４１ｐに連通している。圧力容器４４の内部には、圧力ピストン４６が配置されている。この圧力ピストン４６には、１つには、圧力媒体を第３の圧力媒体管路４１ｐから圧力ピストン４６に加える力が作用する。この力が圧力ピストン４６を圧力容器４４の内部で開口４５から離れる方向に押し退ける。付加的には、圧力ピストン４６の、開口４５と反対の側にばね４７が設けられている。このばね４７は圧力ピストン４６を開口４５の方向に押し退ける。この場合、ばね力が、開口４５に対する圧力ピストン４６の間隔に伴って増加する。圧力ピストン４６は、この圧力ピストン４６に作用する力に関連して、２つのストッパ４８ａ，４８ｂの間のあらゆる位置をとることができる。
【００５３】
図示の実施形態では、圧力ピストン４６がポット状に形成されている。この場合、円筒状の外周面にシールエレメント４９が配置されている。このシールエレメント４９は圧力ピストン４６の表側と裏側との間の圧力媒体流れを十分に阻止する。にもかかわらず、ばね４７の室内に侵入させられた圧力媒体は空気抜き開口５０を介してタンク３９内に導出させることができる。
【００５４】
ばね４７は、プリロードがかけられた状態で圧力アキュムレータ４３内に組み込まれている。したがって、圧力ピストン４６は第３の圧力媒体管路４１ｐの無圧状態で開口側の（第１の）ストッパ４８ａに接触している（図３、上側の区分参照）。ばね４７のプリロードに基づき、この状態は、圧力の増加時に、第３の圧力媒体管路４１ｐ内の圧力が第１の圧力値（最小の応答圧）を上回るまで維持される。この第１の圧力値では、圧力ピストン４６が辛うじて第１のストッパ４８ａから持ち上がらない。第３の圧力媒体管路４１ｐ内の圧力が圧力アキュムレータ４３の最小の応答圧を上回ると、圧力ピストン４６がばね４７の力に抗して空気抜き側の（第２の）ストッパ４８ｂの方向に移動させられる。この場合、圧力ピストン４６がある程度の第２の圧力値（最小の充填圧）で第２のストッパ４８ｂに接触する（図３、下側の区分参照）。第１のストッパ４８ａから第２のストッパ４８ｂへの圧力ピストン４６の移動の間、圧力アキュムレータ４３が圧力媒体で充填される。この場合、圧力アキュムレータ４３の最大の充填容積は、第１のストッパ４８ａからの圧力ピストン４６の最大の距離と最小の距離との間の、圧力アキュムレータ４３内に存在する圧力媒体の体積差である。圧力ピストン４６に作用するばね力は、ばね４７の変位に基づき、第２の終端ストッパ４８ｂの方向への圧力ピストン４６の移動量の増加につれて増加する。
【００５５】
ばね４７と、圧力媒体が作用してよい圧力ピストン４６の面とは、圧力アキュムレータ４３の最小の充填圧が、内燃機関１のアイドリング運転時に第３の圧力媒体管路４１ｐ内に形成される圧力を下回っているように設計されている。この場合、内燃機関１の通常の運転温度において提供される圧力が考えられる。したがって、圧力アキュムレータ４３が内燃機関のアイドリング運転段階の間に完全に圧力媒体で充填されている。
【００５６】
機関制御装置によって、装置１０に調節要求が課せられると、圧力アキュムレータ４３の最小の充填圧が達成されるまで、圧力媒体システム３７内の圧力が、アイドリング運転段階の間に通常形成される圧力未満に減少する。この圧力値が達成されると、圧力アキュムレータ４３が、蓄えられる圧力媒体容積を提供する。システム圧がコンスタントに保たれるかもしくはより緩速に減少する。同時に圧力媒体システム３７に付加的な圧力媒体体積、つまり、圧力アキュムレータ４３の充填体積が提供される。この場合、この体積が圧力媒体ポンプ３８に逆流し得ることを逆止弁４２が阻止している。
【００５７】
アウタロータ２２に対するインナロータ２３の最適な位相位置は、１つには、内燃機関１の目下の回転数に関連していて、もう１つには、加えられた負荷に関連している。内燃機関の各回転数において、最適な位相位置は、現在の回転数に関連した角度範囲内に位置している。この範囲内の最適な位相位置は、加えられた負荷によって規定される。この場合、回転数がコンスタントな場合に最適な位相位置が位置する位相位置範囲は、回転数がそれぞれ異なる場合には、それぞれ異なる大きさであり、互いにシフトされている。さらに、この範囲は装置１０の最大の調節範囲よりも小さく設定されている。あらゆる時点での装置１０の調節を機能確実に保証するためには、圧力アキュムレータ４３の充填体積が、コンスタントな回転数の場合に最大の範囲内で可能な限り大きな位相急激変化を実施するために装置１０に供給されなければならない体積に相当していることが提案されている。少なくとも圧力アキュムレータ４３の充填体積は、アイドリング運転回転数に当てはまる範囲内で可能な限り大きな位相急激変化を実施するために装置１０に供給されなければならない体積に相当していなければならない。
【００５８】
内燃機関１の始動の間、システム圧はクランクシャフト２の回転数に伴って増加する。したがって、初期には、圧力室３３の内部での羽根２７のハイドロリック的な挟込みを保証するために、十分にシステム圧が提供されない。アウタロータ２２に対するインナロータ２３のコントロールされない振動を阻止するためには、両ロータ２２，２３の間に機械的な結合部を形成するロック機構５１が設けられている。
【００５９】
図２ａおよび図２ｂに示した装置１０の実施形態では、ロック位置は、羽根２７が装置１０のロック状態で早めストッパ３４ａと遅めストッパ３４ｂとの間の位置に位置しているように選択されている。
【００６０】
ロック機構５１は、この実施形態では、第１の回動角制限装置５２と第２の回動角制限装置５３とから成っている。図示の実施形態では、両角回動角制限装置５２，５３が、軸方向に移動可能な係合エレメントを有している。この係合エレメントは、具体的な実施形態では、ピン５４として形成されている。各ピン５４はインナロータ２３の孔内に収容されている。ピン５４のほかに、別の係合エレメント、たとえばプレートが使用されてもよい。
【００６１】
さらに、第１のサイドカバー２４には、周方向に延びる溝の形の２つの収容部５５が形成されている。両収容部５５は、図２ａに破線の形で示してある。各ピン５４はばねエレメント５６によって所定の力で第１のサイドカバー２４の方向に負荷される。インナロータ２３がアウタロータ２２に対して、ピン５４が軸方向で所属の収容部５５に向かい合って位置している位置をとる場合には、ピン５４が収容部５５内に侵入させられ、各回動角制限装置５２，５３をロック解除状態からロック状態に移行させる。この場合、第１の回動角制限装置５２の収容部５５は、アウタロータ２２に対するインナロータ２３の位相位置が第１の回動角制限装置５２のロック時に最大の早め位置とロック位置との間の範囲に制限されているように形成されている。インナロータ２３がアウタロータ２２に対して相対的にロック位置に位置している場合には、第１の回動角制限装置５２のピン５４が、周方向で収容部５５によって形成されたストッパに接触している。これによって、遅めの制御時間の方向への更なる調節が阻止される。
【００６２】
類似して、第２の回動角制限装置５３の収容部５５は、第２の回動角制限装置５３のロック時にアウタロータ２２に対するインナロータ２３の位相位置が、最大の遅め位置とロック位置との間の範囲に制限されているように設計されている。両回動角制限装置５２，５３がロック状態に位置している場合には、インナロータ２３とアウタロータ２２との間に相対回動不能な機械的なカップリングが形成されている。
【００６３】
回動角制限装置５２，５３をロック状態からロック解除状態に移行させるためには、各収容部５５が圧力媒体で負荷されることが提案されている。これによって、各ピン５４がばねエレメント５６の力に抗して孔内に押し戻され、したがって、回動角制限が無効になる。図示の実施形態では、収容部５５が制御管路５７を介して、それぞれ１つの圧力チャンバ３５，３６に接続されている。
【００６４】
圧力媒体システム３７内の圧力が、ピン５４を孔内に押し戻すために必要となる圧力を下回ると、インナロータ２３とアウタロータ２２との間に形状接続的な結合部が提供される。この運転段階では、インナロータ２３とアウタロータ２２との間の調節が行われておらず、これによって、付加的な圧力媒体体積が不要になる。したがって、圧力アキュムレータ４３の最小の応答圧を、回動角制限装置５２，５３をロック解除状態に移行させるために必要となる圧力よりも大きく規定することができる。
【００６５】
本発明は、圧力チャンバ３５，３６に連通しておらず、付加的に制御弁４０に形成された制御接続部に直接接続された別個の制御管路によって回動角制限装置５２，５３が圧力媒体で負荷される実施形態に使用されてもよい。
【００６６】
図４には、装置１０の別の実施形態が示してある。第１の両実施形態と異なり、ここでは、ただ１つの回動角制限装置５２しか設けられていない。この回動角制限装置５２はインナロータ２３を、規定された位相位置（有利には、アウタロータ２２に対するインナロータ２３の最大の早め位置または最大の遅め位置、しかし、中間の位置も同じく可能である）においてアウタロータ２２に連結することができる。この目的のためには、収容部５５が、ここでは、周方向への溝として形成されておらず、ピン５４に適合された切欠きとして形成されている。
【符号の説明】
【００６７】
１  内燃機関
２  クランクシャフト
３  ピストン
４  シリンダ
５  引張り手段伝動装置
６  吸気側カムシャフト
７  排気側カムシャフト
８  カム
９ａ  吸気側ガス交換弁
９ｂ  排気側ガス交換弁
１０  装置
２１  スプロケット
２２  アウタロータ
２２ａ  ハウジング
２３  インナロータ
２４  サイドカバー
２５  サイドカバー
２６  ハブエレメント
２７  羽根
２７ａ  羽根ばね
２８  羽根溝
２９  周壁
３０  突出部
３１  軸方向開口
３２  固定エレメント
３３  圧力室
３４  仕切り壁
３４ａ  早めストッパ
３４ｂ  遅めストッパ
３５  圧力チャンバ
３６  圧力チャンバ
３７  圧力媒体システム
３８  圧力媒体ポンプ
３９  タンク
４０  制御弁
４１ａ  第１の圧力媒体管路
４１ｂ  第２の圧力媒体管路
４１ｐ  第３の圧力媒体管路
４２  逆止弁
４３  圧力アキュムレータ
４４  圧力容器
４５  開口
４６  圧力ピストン
４７  ばね
４８ａ  ストッパ
４８ｂ  ストッパ
４９  シールエレメント
５０  空気抜き開口
５１  ロック機構
５２  第１の回動角制限装置
５３  第２の回動角制限装置
５４  ピン
５５  収容部
５６  ばねエレメント
５７  制御管路
Ａ  作業接続部
Ｂ  作業接続部
Ｐ  流入接続部
Ｔ  タンク接続部
【図１】
2010537120.tif 000003
【図２ａ】
2010537120.tif 000004
【図２ｂ】
2010537120.tif 000005
【図３ａ】
2010537120.tif 000006
【図３ｂ】
2010537120.tif 000007
【図４】
2010537120.tif 000008
【国際調査報告】
2010537120.tif 000009
2010537120.tif 000010
2010537120.tif 000011
2010537120.tif 000012
2010537120.tif 000013
2010537120.tif 000014