(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動される軸の相対的な角度調節のための調節装置であって、次の特徴、即ち、
（イ）調節装置が、回転角度可動に軸と結合されている駆動輪から成っていること、
（ロ）調節装置が、駆動輪の軸に対する回転角度調節のための調節エレメント（１）と、交互に液力液体を供給するための室（２，３）とを有していること、
（ハ）調節装置が更に、圧力媒体通路（４，５）を介して調節エレメント（１）の室（２，３）に接続されている制御弁（６）を、調節エレメント（１）の操作のために、有していること、
（ニ）制御弁（６）が、圧力媒体通路（４，５）のための作業接続部Ａ及びＢと、液力液体の供給のための圧力接続部Ｐと、液力液体の排出のための排出接続部Ｔとを備えた弁体（７）を有していること、
（ホ）制御弁（６）が更に、しゅう動可能な弁制御ピストン（８）を、種々異なる液力抵抗Ｗを個々の接続部の間に調整するために、有していること、
（へ）弁制御ピストン（８）の第１の切り替え位置において、接続部ＰとＡとの接続箇所並びに接続部ＢとＴとの接続箇所がわずかな抵抗Ｗを有し、かつ接続部ＰとＢとの接続箇所並びに接続部ＡとＴとの接続箇所が大きな抵抗Ｗを有していること、
（ト）弁制御ピストン（８）の第２の切り替え位置において、接続部ＰとＢとの接続箇所並びに接続部ＡとＴとの接続箇所がわずかな抵抗Ｗを有し、かつ接続部ＰとＡとの接続箇所並びに接続部ＢとＴとの接続箇所が大きな抵抗Ｗを有していること、
（チ）弁制御ピストン（８）の第３の切り替え位置において、接続部ＡとＴとの接続箇所並びに接続部ＢとＴとの接続箇所及び接続部ＰとＡとの接続箇所並びに接続部ＰとＢとの接続箇所が大きな抵抗Ｗを有していること、
を有している形式のものにおいて、
（リ）第３の切り替え位置において、接続部ＰとＡとの接続箇所が、接続部Ａにおける圧力媒体通路（４）の損失流Ｖを補償するために、接続部ＰとＢとの接続箇所よりもわずかな抵抗Ｗを有している、又は、第３の切り替え位置において、接続部ＰとＢとの接続箇所が、接続部Ｂにおける圧力媒体通路（５）の損失流Ｖを補償するために、接続部ＰとＡとの接続箇所よりもわずかな抵抗Ｗを有していること、
（ヌ）その際圧力接続部Ｐが、損失流Ｖの補償のために、接続導管（１４）を介して接続部Ａの圧力媒体通路（４）又は接続部Ｂの圧力媒体通路（５）と接続されていること
を特徴とする、駆動される軸の相対的な角度調節のための調節装置。
【請求項２】
接続導管（１４）が絞り（１１）を有していることを特徴とする、請求項１記載の調節装置。
【請求項３】
接続導管（１４）が逆止め弁（１５）を、圧力接続部Ｐへの逆流を回避するために、有していることを特徴とする、請求項１記載の調節装置。
【請求項４】
弁制御ピストン（８）の溝（１６）及び制御範囲（１７，１７′）が、損失流Ｖを補償するための第３の切り替え位置において、接続部ＰとＡとの接続箇所並びに接続部ＰとＢとの接続箇所の互いに異なる抵抗Ｗが生じるように、配置されていることを特徴とする、請求項１記載の調節装置。
【請求項５】
弁体（７）の制御縁（１８，１８′）あるいは弁制御ピストン（８）の制御範囲（１７，１７′）が、損失流Ｖの補償のための第３の切り替え位置において、接続部ＰとＡとの接続箇所並びに接続部ＰとＢとの接続箇所の互いに異なる抵抗Ｗが生じるように、構成されていることを特徴とする、請求項１記載の調節装置。
【請求項６】
制御縁（１８，１８′）又は制御範囲（１７，１７′）が互いに異なる半径Ｒを有していることを特徴とする、請求項５記載の調節装置。
【請求項７】
構造に基づいて損失流Ｖが接続部Ａからの圧力媒体通路（４）若しくは接続部Ｂからの圧力媒体通路（５）に生じたときに、接続部ＰとＡとの接続箇所若しくは接続部ＰとＢとの接続箇所における抵抗Ｗがわずかであることを特徴とする、請求項１記載の調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、請求項１の上位概念を形成する特徴による、駆動される軸、特に内燃機関のカム軸、の相対的な角度調節のための調節装置に関する。更に本発明は、請求項９の上位概念を形成する特徴による、駆動される軸の相対的な角度調節のための調節装置の調節エレメントの操作のための制御弁に関する。
【０００２】
発明の背景
US 5,483,930 から、前述の形式による調節装置が公知であり、この調節装置においては、制御回路を介して制御弁の弁制御ピストンを停止位置において適当に位置決めすることによって、調節装置の調節エレメントの室の一方が、損失流の補償のため及び調節エレメントの調節ピストンの位置安定化のために、付加的に液力液体を供給されることが保証される。
【０００３】
発明の課題
本発明の根底をなす課題は、駆動される軸、特に内燃機関のカム軸、の相対的な角度調節のための調節装置において、弁制御ピストンの停止位置における損失流の補償が、弁制御ピストンの制御される位置決めなしに、達成されるようにすることである。
【０００４】
発明のまとめ
この課題及びなかんず以下の記載から生じる別の課題は、次のことによって、すなわち本発明による調節装置の制御弁の場合に、弁制御ピストンの第３の切り替え位置（停止位置）において、接続部ＰとＡとの接続箇所若しくは接続部ＰとＢとの接続箇所が、接続部Ａにおける圧力媒体通路の損失流若しくは接続部Ｂにおける圧力媒体通路の損失流を補償するために、接続部ＰとＢとの接続箇所若しくは接続部ＰとＡとの接続箇所よおりもわずかな抵抗を有していることによって、解決される。
【０００５】
前述の形式の調節装置により、内燃機関のカム軸の位相角度は、角度調節を介して２つのストッパの間、すなわち位相角度「早い」を有する第１の切り替え位置と位相角度「遅い」を有する第２の切り替え位置との間で、中間の第３の切り替え位置（停止位置）においても調整することができ、この第３の切り替え位置においては、位相角度は両方の限界値の間にある値を有している。
【０００６】
調節装置の制御弁の弁制御ピストンの第３の切り替え位置で中間の位相角度を調整する場合、カム軸ひいては調節装置の調節エレメントの室には、内燃機関の中間の駆動モーメントが作用し、この駆動モーメントは動的な部分と静的な部分とを有している。動的なモーメント部分はこの場合ほぼ一様に、液力液体を交互に供給するためのその都度の室に分配されるのに対し、静的なモーメント部分は両方の室の一方を負荷し、ひいてはこの室に取り付けられている圧力媒体通路及び制御弁の弁体の所属の作業接続部を負荷する。
【０００７】
力及びモーメントの観察及び調節装置及び内燃機関の構造の考慮によって、どの室が、ひいてはまたどの圧力通路及び弁体のどの作業接続部が負荷されるかを予想することができる。負荷される圧力媒体通路及び所属の作業接続部においては、調節装置の運転の際に増大した損失流（漏えい）が予想される。
【０００８】
本発明によれば、制御弁内の構造的な手段によって、中間の切り替え位置（停止位置）において、弁制御ピストンの安定化のために中間の位相角度を調整するために、静的なモーメント部分によって予想可能に負荷される圧力媒体通路及び制御弁の所属の作業接続部が、静的なモーメント部分によって負荷されない他方の圧力媒体通路及び所属の作業接続部よりもわずかな、圧力接続部Ｐに対する液力抵抗を有している。
【０００９】
負荷されない接続部において調整されるより低い液力抵抗によって、負荷される圧力媒体通路の液力液体のより大きな体積流が、損失流の補償のために、供給される。これによって調節エレメントのピストンの位置も安定化される。
【００１０】
本発明によれば弁制御ピストンにおける及び又は制御弁の弁体における構造的な手段によって、静的なモーメント部分によって負荷される圧力媒体通路及び制御弁の所属の作業接続部に、そこに生じる損失流の補償のために、液力液体の増大した体積流が供給される。背景技術と異なって、制御回路による弁制御ピストンの高価な故障を生じやすい位置決めは行われない。むしろ本発明による調節装置においては、構造的に変化せしめられた弁制御ピストン及び又は弁体及び規定された切り替え位置（第１の切り替え位置「早い」，第２の切り替え位置「遅い」並びに第３の切り替え位置「停止位置」）を有する自体公知の４ポート３位置弁が使用される。背景技術に対して、本発明による調節装置においては、制御弁の圧力の剛性及び調節装置の液力システム全体の回転モーメントの剛性が改善される。
【００１１】
本発明の有利な構成では、圧力接続部Ｐは、損失流の補償のために、接続導管を介して、制御弁のその都度の作業接続部の、構造に基づいて圧力で負荷される圧力媒体通路と接続されており、したがってこの圧力媒体通路には、他方の圧力媒体通路に比して増大した液力液体体積流が供給される。このようなバイパス機能を有する接続導管は、後から、弁制御ピストン及び又は制御弁の構造的な変化なしに、制御弁に取り付けることができる。接続導管内の絞りによって、負荷される圧力媒体通路に、なかんずく圧力接続部における作業圧力が増大せしめられる場合に、漏えい補償よりも多量の液力液体が供給され、かつ更に圧力媒体通路から圧力接続部の方向での液力液体の逆流が充分に阻止されることが、達成される。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、接続導管は逆止め弁を有しており、これにより負荷される圧力媒体通路から圧力接続部への液力液体の逆流が確実に阻止される。絞りと逆止め弁とを接続導管内で直列に接続することによって、これらの部分の有利な作用を一緒に利用することができる。代替的に、調整可能なプレストレス力を有する逆止め弁を使用することもできる。圧力接続部と負荷される圧力媒体通路との間の外部の接続導管に対して代替的にあるいは補足的に、そこにおける損失流の補償を、本発明による調節装置においては、制御弁における弁体及び又は弁制御ピストンの適当な構造的な手段によって行うこともできる。
【００１３】
調節装置の有利な１実施形では、この場合、しゅう動ピストンとして構成された弁制御ピストンの溝及び制御範囲を次のように、すなわちカム軸の中間の位相角度を実現するための第３の切り替え位置（停止位置）において、制御弁の圧力接続部と負荷される圧力媒体通路の作業接続部との間にわずかな液力抵抗が支配し、これによって圧力接続部と負荷されない圧力媒体通路の作業接続部との間の接続箇所に比してより大きな体積流によって、負荷される圧力媒体通路における損失流の補償が行われるように、配置することができる。両方の作業接続部の間の中央に配置された圧力接続部を有する制御弁においては、弁制御ピストンの溝は圧力接続部を通って延びる中心軸線に対して非対称的に配置することができ、したがって停止位置において弁制御ピストンを位置決めする場合に、この溝配置に基づいて、圧力接続部と負荷される作業接続部との間に負荷されない作業接続部との間よりもわずかな液力抵抗が生ぜしめられる。負荷される圧力接続部及びこれに所属する作業接続部における損失流の補償は、弁体の制御縁及び又は弁制御ピストンの制御範囲が構造的に互いに異なった幾何形状（例えば面取り部、刻み目、丸み部などによる幾何形状）を備えることによっても行うことができる。弁体の制御縁及び又は弁制御ピストンの制御範囲は例えば互いに異なった丸み半径を有することができる。
【００１４】
本発明による制御弁は特に駆動される軸、特に内燃機関のカム軸、の相対的な角度調節のための調節装置の調節エレメントの操作のために役立ち、かつ制御弁の作業接続部の、構造に基づいて負荷される圧力媒体通路における損失流の補償のために、本発明による調節装置との関連で説明した特徴を有することができる。本発明による調節装置も、また本発明による制御弁も、特定の機能原理に従って働く調節エレメント上に固定されていない。説明した調節装置及び制御弁はアキシャルピストン構造及びラジアルピストン構造のカム軸調節機構のために使用することができる。
【００１５】
図面の詳細な説明
本発明を更に説明するために、以下においては好ましい実施例を説明する。
【００１６】
駆動される軸の相対的な角度調節のための調節装置の図１に示した制御弁の機能回路図においては、図示されていない制御弁６は弁体７に取り付けられた作業接続部Ａ及びＢを有しており、これらの作業接続部は図示していない圧力媒体通路４及び５に通じており、更に制御弁６は液力液体の供給のための圧力接続部Ｐ及び液力液体の排出のための２つの排出接続部Ｔを有している。個々の接続部の間には、例えば弁制御ピストン８の調節によって調整可能な液力抵抗Ｗがある。
【００１７】
内燃機関のカム軸の中間の位相角度を調整するための切り替え位置、つまり停止位置、において、調節エレメントの弁ピストンが大きな抵抗ＷＡＴ及びＷＢＴによって安定化されるようにする。同時に液力液体の圧力接続部からの供給が大きな抵抗ＷＰＡ及びＷＰＢによって阻止されるようにする。
【００１８】
構造に基づいて作業接続部Ａ及び所属の圧力媒体通路４に生じる損失流の場合に、本発明によれば抵抗ＷＰＡは抵抗ＷＰＢよりもわずかである。これによってＰからＡに液力液体のより多くの体積流が流れ、これによってＡにおける漏えいが補償され、調節ピストンが安定化される。
【００１９】
図２は、室２及び３を備えた調節エレメント１を有する調節装置の原理的な全体図を示す。室２は圧力媒体通路４を介して作業接続部Ａに接続されており、かつ室３は圧力媒体通路５を介して作業接続部Ｂに接続されている。更に、４ポート３位置方向制御弁として構成された制御弁６はポンプ９への圧力接続部Ｐと排出部１０への排出接続部Ｔとを有している。室２と３との間の損失流ＶＡＢ（内部の漏えい）並びに接続部Ａ，Ｂ及びＰにおける損失流ＶＡ，ＶＢ及びＶＰが生じる。構造に基づいて、他の損失流よりも著しく大きな漏えいＶＡが作業接続部及び所属の圧力媒体通路４に生じる。
【００２０】
ところで、調節エレメント１が中間の調節位置を介して中間の位相角度を実現し、要するに室２及び３がほぼ同じ大きさであり、かつこの中間の位相角度を制御弁６の中間の切り替え位置（停止位置）の調整によって安定化しようとする場合、作業接続部Ａにおける増大した損失流ＶＡの補償が、液力液体を接続導管１４を介して供給することによって、行われる。制御弁６はこの場合規定された切り替え位置を有する市販の４ポート３位置弁として構成されており、かつ漏えい補償の有利な作用は外部の接続導管１４によって達成される。作業接続部Ａから圧力接続部Ｐへの逆流を回避しかつ又は減少させるために、接続導管１４は絞り１１と逆止め弁１５とを有している。
【００２１】
図３に示した断面図では、制御弁６の弁制御ピストン８は、弁体７内で、カム軸において調整されている中間の位相角度を安定化するための停止位置にある。半径方向遊び１２は別として、これにより大きな抵抗Ｗが接続部ＡとＴとの間並びに接続部ＢとＴとの間に存在し、したがって液力液体は、接続部Ａ及びＢに所属する圧力媒体通路４及び５ひいては調節エレメント１の室２及び３（それぞれ図示せず）からの排出を阻止され、これにより調節エレメント１の調節ピストンは中間の調節位置に保持される。構造に基づいて接続部Ａ及び所属の圧力媒体通路４において生じる損失流を補償するために、圧力接続部Ｐと接続部Ａとの間の液力抵抗ＷはＰとＢとの間よりもわずかある。このことは次のことによって達成される。すなわち弁制御ピストン８の制御範囲１７′が停止位置において制御範囲１７に対して、圧力接続部Ｐを通る中心軸線１９に関して非対称的に（右に向かってずらされて）配置されており、これによって負の供給重なりＺＰＡが正の供給重なりＺＰＢに対して生じている。負の供給重なりＺＰＡによって、接続部Ａには付加的に液力液体が、そこの損失流の補償のために、供給される。供給重なりとは、弁体７の制御縁１８及び１８′と弁制御ピストン８の相応する制御範囲１７及び１７′との幾何学的な正又は負の重なりを意味する。図３に示した弁制御ピストン８においては閉鎖範囲ＺＡＴ及びＺＢＴにおける供給重なりはほぼ同一である。弁制御ピストン８は弁体７内で軸方向に調節距離Ｓだけしゅう動可能であり、その際右側のストッパ位置においては弁制御ピストン８の内部通路１３を介してＢとＴとの接続が生ぜしめられ、かつ左側のストッパ位置ではＡとＴとを介して液力液体の排出のための接続が生ぜしめられる。弁制御ピストン８の溝１６及び制御範囲１７，１７′の配置に対して代替的にあるいは補足的に、弁体７の制御縁１８あるいは弁制御ピストン８の制御範囲１７を幾何学的に変化させることもできる（図４及び５参照）。
【００２２】
構造に基づいて接続部Ａに高められた損失流が存在する場合、圧力接続部Ｐと作業接続部Ａとの間にわずかな液力抵抗を達成するために、例えば制御縁１８′の半径ＲＰ-Ａを弁体７のほかの制御縁の半径Ｒよりも大きく構成しておくことができる。同じ効果を達成するために、弁制御ピストン８における半径Ｒを相応して異なって構成し、かつ又は制御縁１８を付加的な幾何学的な手段（例えば平面部、刻み目など）によって異なって形成し、弁制御ピストン８の停止位置において損失流を補償するために、希求されるわずかな液力抵抗を圧力接続部Ｐと負荷される作業接続部との間に生ぜしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  調節可能な液力抵抗を有する制御弁の機能図を示す。
【図２】  圧力接続部Ｐと作業接続部Ａとの間の接続導管を有する調節装置の原理回路図を示す。
【図３】  非対称的な弁制御ピストンを有する制御弁の断面図を示す。
【図４】  丸みを付けられた制御縁を有する制御弁の弁体の断面図を示す。
【図５】  丸みを付けられた制御縁を有する制御弁の弁制御ピストンを示す。
【符号の説明】
１  調節エレメント、２  室、３  室、４  圧力媒体通路、５  圧力媒体通路、６  制御弁、７  弁体、８  弁制御ピストン、９  ポンプ、１０  排出部、１１  絞り、１２  半径方向遊び、１３  内部通路、１４  接続導管、１５  逆止め弁、１６  溝、１７  制御範囲、１７′  制御範囲、１８  制御縁、１８′  制御縁、１９  中心軸線、Ａ  作業接続部、Ｂ  作業接続部、Ｐ  圧力接続部、Ｒ  半径、Ｓ  調節距離、Ｔ  排出接続部、Ｖ  損失流、Ｗ  液力抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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