(57)【要約】クランクシャフトと、クランクシャフトによって回転するカムシャフト１と、カムシャフト１によって所定のバルブタイミングで作動する少なくとも１つの弁とを有する内燃機関の可変バルブタイミング装置を提供する。バルブタイミング装置は少なくとも１つの弁のバルブタイミングを変更させるためにクランクシャフトに対するカムシャフト１の回転位相を変更させる。バルブタイミング装置にはクランクシャフトに同期して回転する第１の回転体２と、カムシャフト１に同期して回転する第２の回転体３と、第１の回転体２および第２の回転体３を互いに係止するロックボルト１４とが含まれる。ロックボルト１４は別の導管を介した液体圧力で解除されることを特徴とする。これによりロックボルト１４は問題なく係止および解除できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと、クランクシャフトによって回転するカムシャフトと、カムシャフトによって所定のバルブタイミングで作動する少なくとも１つの弁を有する内燃機関の可変バルブタイミング装置であって、少なくとも１つの弁のバルブタイミングを変更させるため前記バルブタイミング装置はクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更させ、前記バルブタイミング装置には
クランクシャフトに同期して回転する第１の回転体と、
第１の回転体と第２の回転体との間に複数の液体圧力室が形成されて、ノンリターン弁を備えた液体システムの少なくとも１つの導管を介して液体が供給され、その結果第２の回転体に対する第１の回転体の回転ねじれによってクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変更される、カムシャフトに同期して回転する第２の回転体と、
第１の回転体と第２の回転体とを互いに係止するロックボルトと
が含まれ、
前記ロックボルト（１４）が、液体システム（７）の前記ノンリターン弁（１０）の上流で分岐した別の導管（１５）を介して、液圧で解除可能であることを特徴とするバルブタイミング装置。
【請求項２】
第１の回転体（２）および第２の回転体（３）はカムシャフト（１）に同軸の取付部材（１３）によってカムシャフト（１）の一端に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング装置。
【請求項３】
別の導管（１５）は液体システム（７）からカムシャフト（１）の軸受部（１９）に、さらに前記カムシャフト（１）の外周溝（２０）を介してカムシャフト（１）の中心を通る導管（２１）に、さらにそこからカムシャフト（１）に同軸の取付部材（１３）の中空通路（２２）に沿い、第２の回転体（３）を通ってロックボルト（１４）の圧力空間（１８）に導かれることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング装置。
【請求項４】
カムシャフト（１）に同軸の取付部材（１３）は環状のシール部材を備え、これによって、カムシャフト（１）に同軸の前記取付部材（１３）と第２の回転体（３）との間の環状隙間（１２）を介して液体圧力室（４）に接続される第１の導管（８）が、第２の回転体（３）の導管を介してロックボルト（１４）の圧力空間（１８）に接続される別の導管（１５）に対してシールされることを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング装置。
【請求項５】
ロックボルト（１４）は段付きボルトとして形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のバルブタイミング装置。
【請求項６】
ロックボルト（１４）の圧力空間（１８）の空気は外部に抜くことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載のバルブタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はクランクシャフトと、クランクシャフトによって回転するカムシャフトと、カムシャフトによって所定のバルブタイミングで作動する少なくとも１つの弁を有する内燃機関の可変バルブタイミング装置に関する。このバルブタイミング装置にはクランクシャフトに同期して回転する第１の回転体とカムシャフトに同期して回転する第２の回転体とが含まれ、少なくとも１つの弁のバルブタイミングを変更させるためクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更させる。また第１の回転体と第２の回転体との間に複数の液体圧力室が形成され、ノンリターン弁を備えた液体システムの少なくとも１つの導管を介して液体が供給され、その結果第２の回転体に対する第１の回転体の回転ねじれによってクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相が変更される。また第１の回転体と第２の回転体とを互いに係止するロックボルトが含まれる。
【０００２】
このような可変バルブタイミング装置において、内燃機関の始動の際に、液体圧力室が完全に液体で満たされて所定の液体圧力あるいは油圧力に上昇するまでバルブタイミングを確実に長く設定するために、カムシャフトへ回転モーメントを伝達し、またバルブタイミングを調整するロックボルトが必要となる。さらにバルブタイミング装置が空作動するときロックボルトによって好ましくない騒音の発生が回避される。さらに着火がカムシャフト上の装置によって引き起こされるいわゆる急速始動機能を確実に働かさせるのにロックボルトが役に立つ。その際に、液体圧力室が空になっているとき係止装置によって重なりの少ない吸気および排気位置に調整保持できることが、広い調整範囲を有する内燃機関を始動させるために特に重要となる。
【０００３】
この種のバルブタイミング装置は公報ＤＥ１９９０３５９４Ａ１で公知である。この公報に示されるバルブタイミング装置の場合、ロックボルトは、液体圧力室を有するベーンロータとして形成された第２の回転体の両側から液体圧力で解除され、ロックボルトは液体圧力室に作用する圧力に無関係に、係止穴から横力の作用しない状態で押し出されて係止が解除される。しかしこのバルブタイミング装置にはロックボルトが係止穴に繰り返し挿入・係止されることが確実ではないという欠点がある。なぜならば、内燃機関を停止するときは残留回転モーメントがカムシャフトに作用し、液体圧力はベーンロータを支持する側で低下しないからである。漏洩によってベーンロータはその係止位置からねじれるので、ロックボルトは係止穴に挿入・係止されない。
【０００４】
さらに、ベーンロータとして形成された第１の回転体の一方側からだけの液体圧力あるいは油圧力でロックボルトが押し出されるものが公知であり、ロックボルトの係止条件が常に確実に与えられる。この場合は、しかし、ベーンロータの該当する側で既に十分に液体圧力が上昇しているときに、初めてロックボルトは係止穴から押し出されて係止が解除される。しかし、ロックボルトは横力の作用しない状態で係止穴から押し出されて解除されるが、このことは解除が遅れた場合、係止装置の挟持姿勢が傾斜し激しい磨耗が生じる結果になる。
【０００５】
この技術の現状を考慮して、本発明の課題は、適切なタイミングでロックボルトが係止されまたは解除される、すなわち、内燃機関の始動の場合は特にロックボルトは完全に挿入され係止され、シリンダーヘッドの油圧が完全に上昇した後で係止が解除され、しかも液体圧力室の圧力状態には依存しない、改善された可変バルブタイミング装置を提供することである。
【０００６】
この課題は請求項１に記載された特徴を有する可変バルブタイミング装置によって解決される。ロックボルトが、液体システムのノンリターン弁の上流で分岐した別の導管を介して液体圧力で解除される。これによって、内燃機関を停止する場合、カムシャフトの位置に応じてあるいは漏洩に応じて、ロックボルトの係止および解除の際に妨害となるロックボルトへの供給導管の残留圧力がさらに長く保持される状態が回避される。発明によるとロックボルトはもはやベーンロータの液体圧力室の圧力ではなく、液体システムの別の導管の圧力に依存する。
【０００７】
目的に応じてバルブタイミング装置の第１の回転体および第２の回転体はカムシャフトに同軸の取付部材によってカムシャフトの一端に取り付けられる。取付部材は一般にネジ山部分がカムシャフトに同軸のネジ開口と螺合するネジで構成される。取付部材は単に第１の回転体および第２の回転体の軸受部として構成される。
【０００８】
発明の特別の実施形態によれば、ロックボルト用の別の導管は、液体システムからカムシャフトの軸受部に、さらにその軸受部の外周溝を介してカムシャフトの中心を通る導管に、さらにそこからカムシャフトに同軸の取付部材の中空通路に沿い、第２の回転体を通ってロックボルトの圧力空間に達するように導かれる。この方法により、別の導管は特に有利にそして場所をセーブして取り付けられ、このため少なくとも１つの液体システム用導管を備えるような費用のかかる回転伝達案内装置は必要なくなる。
【０００９】
さらに特別の実施形態によれば、カムシャフトに同軸の取付部材は環状のシール部材を備える。このシール部材によって、カムシャフトに同軸の取付部材と第２の回転体との間の環状隙間を介して液体圧力室に接続される第１の導管が、第２の回転体の導管を介してロックボルトの圧力空間に接続される別の導管に対してシールされる。シールおよび液体接続のために、第２の回転体のカムシャフトに同軸の取付部材の中空通路から場所を確保するため、場合によっては環状隙間を軸方向で多少配置換えおよび／または短縮する必要も生じる。
【００１０】
ロックボルトは段付きボルトとして形成するのが有利である。これによって、ロックボルトを解除する液体は第１の回転体を介して導く必要はもはやない。しかし勿論ロックボルトは簡単なボルトとして実施される。
【００１１】
ロックボルトの圧力空間の空気は直接外部に抜くのが特に有利である。
本発明を付帯する図面を参照して詳細に説明する。
発明によるバルブタイミング装置は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更させることによって、例えば内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを調整するものである。
【００１２】
そのためにバルブタイミング装置は第１の回転体２と第２の回転体とを備え、内燃機関のカムシャフトの一端に配置される。
第１の回転体２は内燃機関のカムシャフトに回転可能に枢支されてベーンロータとして構成され、ベルトプーリまたはチェンスプロケットを備える。そしてベルトまたはチェンを介して図示しない内燃機関のクランクシャフトに連結されているので、第１の回転体２はクランクシャフトに同期して回転する。
【００１３】
第２の回転体３は一種のセルロータとして構成され、カムシャフトに固定して取り付けられ、したがってカムシャフトに同期して回転する。
第１の回転体２と第２の回転体３との間に、すなわちベーンロータとセルロータとの間にいくつかの液体圧力室４が形成される。第１の回転体２は、そのベーン５がそれぞれ第２の回転体３のセルロータの左壁６に接する第１の位置から、そのベーン５がそれぞれセルロータの右壁６に接する第２の位置まで回動することができる。この場合、第１の位置では「早い」バルブタイミングに調整され、これに対して第２の位置では「遅い」バルブタイミングに調整される。この範囲内でバルブタイミング装置は連続的に調整される。
【００１４】
液体圧力室４には液体システム７を介して準備された液体あるいは油が第１の回転体２のベーン５の両側から供給される。液体システム７はとりわけノンリターン弁１０が付設された第１の導管８と第２の導管９とを備える。
【００１５】
液体圧力室４にはその一方の側から第１の導管８を介して液体が供給される。この導管８はシリンダヘッド１１の端壁およびカムシャフト１に同軸の取付部材１３の間の環状隙間１２を介して、第２の回転体３を通って導かれる。また他方の側からは液体圧力室４に第２の導管９を介して液体が供給される。この導管９は同様にシリンダヘッド１１の端壁を介してカムシャフト１に導かれ、さらにカムシャフト１の端壁から第２の回転体３を介して導かれる。
【００１６】
第１の回転体２と第２の回転体３とを互いに係止するために、第２の回転体３に収容されたロックボルト１４を設ける。このロックボルト１４は別の第３の導管１５の圧力とバネ１６力とに依存して第１の回転体２の係止穴１７に出入りし、係止または解除される。ロックボルト１４を段付きボルトとする場合は、解除するための液体は第１の回転体２を通さずに導く必要がある。またロックボルト１４の圧力空間１８の空気は簡単にするため直接外部に抜く。
【００１７】
第３の導管１５はノンリターン弁１０の上流で液体システム７から分岐し、そこから最も近いカムシャフト１用の軸受部１９に導かれ、軸受部１９からカムシャフト１の外周溝２０を介してカムシャフト１の中心を通る導管２１に導かれ、そこから中空通路２２に沿ってカムシャフト１に同軸の取付部材１３まで達し、さらに第２の回転体３を通ってロックボルトの圧力空間１８に達する。
【００１８】
したがって内燃機関を停止したときにロックボルト１４がまだ係止穴の基本の位置に収まっていないときでも、内燃機関を始動する際には、ロックボルト１４は液体システム７にほとんど圧力のない状態の間に問題なく係止穴に入って、係止されている。液体システム７の圧力が上昇している状態の間は、ロックボルト１４は横力の作用しない状態でバネ１６の力に抗して係止穴１７から押し出されて係止を解除することができる。そして内燃機関の停止の際はノンリターン弁がないので多量に漏洩し、第３の導管１５の圧力は液体システム７の第１および第２の導管８，９よりも速く低下するので、内燃機関の停止と新たな始動の際はロックボルト１４は問題なく再び対応する係止穴１７に自ずと入り係止される。さらに、液体システム７全部に、すなわちシリンダヘッドの液体圧力室と油導管に油が充満したとき初めて呼称値圧力に上昇し、初めてロックボルト１４が解除されるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルブタイミング装置の簡単な断面図を示す。
【図２】バルブタイミングが「早く」調整された場合の図１のバルブタイミング装置の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図を示す。
【図３】バルブタイミング装置の簡単な断面図を示す。
【図４】バルブタイミングが「遅く」調整された場合の図３のバルブタイミング装置の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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