(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転固定にカム軸（２）と結合された内部部分（４）を備える調整ユニット（６）を有し、調整ユニット（６）が、内部部分（４）を取り囲むセルホイール（１２）を備え、このセルホイールが、周方向にわたって分配された、ウエブ（１４ａ〜１４ｃ）によって制限された複数のセルを備え、これらのセルが、その内部で角度運動可能に案内された内部部分（４）のウエブ又は羽根（８ａ〜８ｃ）によってそれぞれ２つの加圧空間（２２ａ〜２２ｃもしくは２４ａ〜２４ｃ）へと分割されており、これらの加圧空間の液圧による圧力作用もしくは圧力除去が行なわれる際に、カム軸が、ウエブ又は羽根（８ａ〜８ｃ）を介して、２つの終了位置の間でセルホイール（１２）に対して相対的に捩じれ可能であるように構成されており、また、可動のロック要素（６６）が、セルホイール（１２）又は内部部分（４）の両方の構造部分のそれぞれ他方における少なくとも１つの相手要素と協働し、このロック要素（６６）が、加圧空間（２２ａ）へと通じる液圧導管（８０，８２）内に配設されており、かつロック解除される位置において初めて加圧空間（２２ａ）への液圧導管（８０，８２）を解放し、そして、内部部分（４）内に加圧空間（２２ａ〜２２ｃ）へと通じる孔（４２ａ〜４２ｃ）が配設されており、孔（４２ａ〜４２ｃ）の開口部が、調整ユニット（６）のロックされる最終状態位置においてセルホイール（１２）のウエブ（１４ａ〜１４ｃ）によって閉鎖されるように構成されている、駆動ホイールに対して内燃機関のカム軸を相対的に回転角度調整するための装置において、
ロック要素（６６）が、第１のロック解除位置へと移行可能であり、この第１のロック解除位置では、ロック要素（６６）によってコントロールされるウエブ（８ａ）内の孔（８２）も、加圧空間（２２ａ〜２２ｃ）へと通じる内部部分（４）内の孔（４２ａ〜４２ｃ）も未だ閉鎖されていること、ロック要素（６６）が、第２のロック解除位置へと移行可能であり、この第２のロック解除位置では、先ず、加圧空間（２２ａ）へと通じる孔（８２）が、ロック要素（６６）によって解放され、内部部分（４）の初期調整ストローク（α）の後、加圧空間（２２ａ〜２２ｃ）へ通じる孔（４２ａ〜４２ｃ）も解放されることを特徴とする装置。
【請求項２】
ロック要素（６６）が、ウエブ（８ａ）の孔（６４）内に収容されていること、また、孔（６４）が、ウエブ（８ａ）内に配設された孔（８２）を介して加圧空間（２２ａ）と結合していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、主請求項に記載された種類の、駆動ホイールに対して内燃機関のカム軸を相対的に回転角度調整するための装置に関する。
【０００２】
独国特許出願公開明細書第１９６  ２３  ８１８号から、この種の装置が公知であり、この装置の場合は、カム軸調整機構のロータ内に配設されたロック要素により、カム軸調整機構を最終状態にロックさせることができる。ロック要素へと通じる液圧導管を介して、ロック要素は、そのロック位置からロック解除される位置へと移行することができる。カム軸調整機構がロック解除されている場合は、カム軸の駆動ホイールに対して相対的なロータの液圧による調整により、吸気弁もしくは排気弁の制御時間を所望の方法で変更することができる。独国特許出願公開明細書第１９６  ２３  ８１８号に図示された装置は、液圧チャンバへの圧力作用を介して、ロータの調整がカム軸調整機構のステータに対して行なわれ、ロックピンをロック解除させるための液圧による圧力作用が平行に行なわれるように構成されている。しかしながらこれにより、ロータが調整ユニット内に形成された加圧チャンバもしくは液圧チャンバを介して調整位置へと移行される前に、先ず調整ユニットのロックが解除されていることが、常に保証されているのではない。従って、調整ユニットが確実に機能しない運転状態に入ることができてしまう。
【０００３】
独国特許出願公開明細書第１９８  ２５  ２８７号には、カム軸調整機構が図示されており、このカム軸調整機構の場合は、作動チャンバへの圧縮オイル供給が、カム軸調整機構内に設けられたロック要素を介して制御される。ロック解除される位置へとロック要素を移行させることで、ロック要素が加圧通路を解放し、カム軸調整機構内に形成された作動チャンバが、同時に、これらのチャンバへと通じる通路を介して圧縮オイルにより作用を受ける。
【０００４】
本発明の課題は、カム軸調整機構を起動する際のスタートノイズを回避し、ロックユニットの寿命もしくは機能性を高めるように、この種の装置を改善することにある。
【０００５】
この課題は、本発明によれば、主請求項の特徴によって解決される。
【０００６】
独国特許出願公開明細書第１９８  ２５  ２８７号に図示されたカム軸調整機構のロックユニットとは違い、有利な方法で、第１の調整ストロークによって、ロック要素は先ずロック解除位置へと移行させられるが、しかしながらこのロック解除位置では、ロック要素によって、コントロールされる液圧通路も、他の加圧空間へと通じるオイル供給孔も未だ閉鎖されている。しかしながらロック要素が、そのロック解除された位置を超えて持ち上げられた場合は、調整ユニットのロータの短い初期調整ストロークの後、残りの加圧空間へと通じるオイル供給孔も解放され、これによりロータが、調整ユニットのステータに対して所望の方法で更に調整される前に、調整ユニットの加圧空間へと通じる液圧通路が解放される。圧力作用のこの様式によって、カム軸調整機構の強いバタツキが回避もしくは低減され、更にロック孔内でのロック要素の支持応力を軽減することができる。従って、ロック装置の寿命及び機能性は著しく改善される。
【０００７】
本発明の更なる利点及び有利な発展構成は、従属請求項及び説明から明らかである。
【０００８】
ロック要素は、ロータのウエブもしくは羽根内に配設されている孔に収容されている。孔は、調整ユニット内に配設された加圧空間へと通じる作動油供給導管内に配設されている。ロック要素が、ロックされた位置に存在する場合は、液圧導管がロック要素によって閉鎖され、ロック解除された位置では、ロック要素が加圧空間への液圧導管を解放する。
【０００９】
本発明の実施例を、以下の説明及び図面により詳細に説明する。
【００１０】
図には、２で内燃機関のカム軸が概略的に図示されており、このカム軸の自由端には、以下では内部部分４と呼ぶ調整ユニット６のロータが配設されている。内部部分４は、本実施例では、半径方向に配設された３つのウエブ８ａ〜８ｃを備えており、これらのウエブは、内部部分４のハブ１０から出発する。内部部分４は、そのウエブ８ａ〜８ｃの領域をセルホイール１２によって取り囲まれ、このセルホイールは、内に向かって突出する３つのウエブ１４ａ〜１４ｃを備えている。調整ユニット６のステータであるセルホイール１２は、そのカム軸２に向けられた端面をチェーンホイール１６によって閉鎖され、このチェーンホイールは、回転運動可能にかつシールするように内部部分４のハブ１０上に案内されている。チェーンホイール１６は、カム軸の駆動をするために使用され、この駆動は、例えば、クランク軸と結合された制御チェーンもしくは駆動チェーンを介して行なわれる。対置するセルホイール１２の端面は、ディスク１８によって閉鎖され、チェーンホイール１６、ディスク１８及びセルホイール１２は、図示されてないボルト手段を介して強固に互いに結合されている。セルホイール１２のウエブ１４ａ〜１４ｃによって、チェーンホイール１６及びディスク１８によって軸方向に制限された３つのセルが形成され、これらのセルは、内部部分４のウエブ８ａ〜８ｃによってそれぞれ２つの加圧空間２２ａ〜２２ｃもしくは２４ａ〜２４ｃへと分割されている。内部部分４、及びこの内部部分に回転可能に案内されたセルホイール１２は、ボルト２６によってカム軸２に固定されている。このためハブ１０は中心の孔２８を備え、この孔は、カム軸２内で更に進められて比較的小さい直径を備えるネジ孔３０に接続し、このネジ孔内でボルト２６が固定されている。加圧空間２４ａ〜２４ｃは、内部部分４のハブ１０内に配設された半径方向に延在する３つの孔３２ａ〜３２ｃを介して環状空間３４と結合されており、この環状空間は、調整ユニット６のための固定ボルト２６と、ハブ１０及びカム軸２内に設けられた中心の孔２８の壁部部分との間に形成され、環状空間３４は、ボルト２６の頭部３６によって端部側を閉鎖されている。
【００１１】
環状空間３４は、カム軸２内で半径方向に延在する複数の孔３８を介して、カム軸２の外周に配設された環状溝４０と結合されている。ハブ１０の外周に配設された半径方向に延在する別の３つの孔４２ａ〜４２ｃは、一方では、セルホイール１２に対する内部部分４の回転姿勢に依存して（後に、更に詳細に説明する）、３つの加圧空間２２ａ〜２２ｃのそれぞれ１つと結合されており、他方では、カム軸２の外周に配設された環状溝４４と結合されており、この環状溝は、カム軸２内で軸方向に延在する５つの孔４６ａ〜４６ｅを介して、同様にカム軸２の外周に形成された別の環状溝４８へと通じる。
【００１２】
両方の環状溝４０及び４４は、それぞれ、回転実施部として作用するカム軸支承部５０を介して２つの制御導管５２及び５４に接続し、これらの制御導管は、４／２比例調整弁として形成された制御弁５６へと通じる。制御導管５２は、制御弁５６の出口Ａに接続されており、一方制御導管５４は、制御弁５６の出口Ｂへと通じる。入口側に、制御弁５６は圧力接続部Ｐを有し、この圧力接続部は、チェック弁５８及び加圧手段ポンプ６０を介してオイルタンク６２と結合されており、また、接続部Ｔを介して、同様にオイルタンク６２へと通じる。
【００１３】
図１〜３により図示された調整ユニット６の最終状態位置においてセルホイール１２に対して内部部分４をロックさせるため、ウエブ８ａ内に孔６４が設けられており、この孔内に、以下ではロックピン６６と呼ぶロック要素が配設されている。孔６４は段付き孔として形成されており、大きい方の孔部分６４ａ内には、環状肩部６６ａを備えるロックピン６６の頭部部分が案内されており、一方、段付き孔６４の小さい方の孔部分６４ｂ内には、本来のロックピン６６が案内されている。ロックピン６６は開口部６８を備え、この開口部内には圧縮バネ７０が配設されており、この圧縮バネは、開口部６８の底部と、ディスク１８に支持された、孔部分６４ａ内に配設された合成物質ディスク７２との間で緊張されている。合成物質ディスク７２は、センタ穴７４を備え、このセンタ穴は、図示されてない通路を介してオイルタンク６２と結合されている。従って、圧縮バネ７０のバネ力に対向してロックピン６６が移動する際には、開口部６８内に存在するリークオイルが漏出することになる。
【００１４】
チェーンホイール１６内に段付き孔７６が収容されており、第１の孔部分７６ａに、チェーンホイール１６もしくはセルホイール１２に対して内部部分４をロックさせるためのロックピン６６が係合する。第１の孔部分に、チェーンホイール１６内で、第２の孔部分７６ｂが接続し、この第２の孔部分は、その直径が、ロックピン６６の直径よりも小さく形成されている。ロックピン６６を収容するために使用される小さい方の孔部分６４ｂの外周には、半月形の溝７８が配設されており、この溝は、段付き孔７６内へとまで延在し、これにより、第２の孔部分７６ｂと結合している。
【００１５】
ウエブ８ａ内には、半径方向の貫通孔８０が配設されており、この貫通孔は、一方で軸方向の孔４６ａ及び環状溝４４と結合しており、他方で溝７８へと通じる。ウエブ８ａ内には、更に、連絡通路として形成された孔８２が設けられており、この孔は、大きいほうの孔部分６４ａから半径方向に加圧空間２２ａへと通じる。
【００１６】
本実施例では、調整ユニット６が、図１〜３に図示された、吸気カム軸の調整のためのその最終状態位置で設けられており、セルホイール１２は、時計回り方向に駆動されており、内部部分４は、時計回り方向に、吸気弁を「早く」開放させる方向に調整することができる。
【００１７】
以下に、調整工程の図を基にして詳細に説明する。
【００１８】
図１に図示された位置では、内燃機関が運転外に、即ち静止状態にある。ロックピン６６は、ロックされたその位置に存在する。即ち、ロックピンは、圧縮バネ７０によってチェーンホイール１６の孔部分７６ａ内でロックされている。従って内部部分４は、セルホイール１２に対して最終状態位置に存在し、この最終状態位置は、カム及びカム従動体を介して操作される内燃機関の吸気弁の「遅い」開放時間もしくは閉鎖時間に対応する。制御弁５６は通電されておらず、従って、制御弁５６の出口Ａ、制御導管５２、環状溝４０、半径方向の孔３８、環状空間３４及び半径方向の孔３２ａ〜３２ｃを介して、内燃機関のスタート工程のための加圧空間２４ａ〜２４ｃへの圧縮オイル供給装置が解放されている。
【００１９】
内燃機関が、スタート工程の後一定のアイドリング回転数に達した場合は、制御弁５６は通電され、これにより圧縮オイル供給装置が出口Ｂに切り替えられる（図２を参照のこと）。圧縮オイル供給装置は、今や、制御導管５４、環状溝４８、軸方向の孔４６ａ〜４６ｅを介して環状溝４４へと通じる。環状溝４４から、一方で半径方向の３つの孔４２ａ〜４２ｃが、また他方でロックピン６６へと通じる孔８０が、圧縮オイルを供給される。半径方向の孔４２ａ〜４２ｃを介する３つの加圧空間２２ａ〜２２ｃへの圧縮オイル供給は未だ遮断されている。何故なら、カム軸調整機構の最終状態位置では、半径方向の孔４２ａ〜４２ｃが、セルホイール１２の半径方向のウエブ１４ａ〜１４ｃによってカバーされているか、もしくはシールされているからである（図２ｃを参照のこと）。ロックピン６６へと通じるオイル通路（孔８０）は、これとは逆に開放しており、従ってロックピンは、その環状肩部６６ａの下で、その端面６６ｂにおいて形成されるオイル圧力によってチェーンホイール１６内に配設された孔部分７６ａから持ち上げられ、従って調整ユニット６はロック解除される。この場合、ロックピン６６の端面６６ｂに対する圧縮オイル供給は、孔部分７６ｂへと通じる溝７８を介して行なわれる。
【００２０】
しかしながら、図２に図示されたロックピン６６のロック解除ストロークａでは、ウエブ８ａ内に配設された、加圧空間２２ａへと通じる孔８２が、未だ肩部６６ａによって閉鎖されており、ロックピン６６が、当接するオイル圧力によってロック解除ストロークａを超えて持ち上げられた場合に初めて、肩部６６ａの制御縁部を介して孔８２の開口部が解放される。図３に図示されているように、ロックピン６６の頭部部分が、ディスク７２に当接した場合（ロック解除ストロークｂ）は、孔８２は完全に解放される。
【００２１】
従って、作動油が孔８０を介して加圧空間２２ａ内へと到達する。内燃機関の調整回転数で加圧空間２２ａに供給される作動油が、内部部分４を、角度αだけ時計回り方向に調整する（図４ｂ参照のこと）ように、システムは定められている。この初期調整ストロークによって、内部部分４内に配設された半径方向の孔４２ａ〜４２ｃは、セルホイール１２の半径方向のウエブ１４ａ〜１４ｃによるその完全なカバー状態外へと案内され、従って作動油は、半径方向の孔４２ａ〜４２ｃを介して加圧空間２２ａ〜２２ｃ内へと到達する。
【００２２】
従って、図５に図示されているように、調整ユニット６の内部部分４は、セルホイール１２に対して、最大調整角度α’にまで吸気弁を「早く」開放させる方向に調整することができる。
【００２３】
エンジン回転数が低下させられた場合は、制御弁５６はもはや通電されない。従って再び出口Ａに切り替えられ、加圧チャンバ２４ａ〜２４ｃは圧縮オイルを供給される。従って内部部分４は、時計回り方向とは逆に再びその元のロックされる最終状態位置の方向に戻される。加圧チャンバ２２ａ〜２２ｃ内に存在する圧縮オイルは、制御弁５６の出口Ｂを介してオイルタンク６２へと戻される。内部部分４がその元の最終状態位置に達した場合は、ロックピン６６が、チェーンホイール１６内に配設された孔部分７６ａによるカバー状態にある場合、孔部分へと落ち込み、これによりカム軸調整機構を再びロックさせる。この場合、孔部分７６ａ内に存在する作動油は、第２の孔部分７６ｂ及び溝７８を介して漏出させることができる。
【００２４】
前記の制御装置は、但し、この制御装置の場合は、カム軸調整機構のロックピン自身が、作動油の加圧空間への供給のための弁機能を行なうが、説明した実施例に制限されるものではない。この制御装置は、カム軸調整機構においても使用することができ、これらのカム軸調整機構は、一般的にロック機構を備え、このロック機構には、ロック解除及び調整をすることに関する明確な時間的な順序が付属すべきである。これには、例えば、いわゆる軸方向−カム軸調整機構も含まれ、この軸方向−カム軸調整機構の場合は、カム軸調整機構のケース部分（ステータ）内に配設された液圧ピストンが、長手方向に移動可能に案内されており、ヘリカルギヤ部を介して回転固定にカム軸と結合されたカム軸調整機構の部分（ロータ）と協働する。ヘリカルギヤ部によって、ピストンの軸方向の調整ストロークはカム軸の回転角度調整へと置き換えられる。ここでも、ピストンをロックさせるロックユニットは、同時に、カム軸調整機構の加圧空間への作動油の供給のための予め説明した弁機能を担うことができる。ロック解除及び調整をするための制御装置は、当然、内燃機関の排気カム軸上に配設されているカム軸調整機構に対しても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】  調整ユニットを経る縦断面図を示す。
【図１ｂ】  図１ａにおける線ＩＢ−ＩＢに沿った断面図を示す。
【図１ｃ】  図１ａにおける線ＩＣ−ＩＣに沿った断面図を示す。
【図１ｄ】  図１ａにおける線ＩＤ−ＩＤに沿った断面図を示す。
【図２ａ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ａに対応する図を示す。
【図２ｂ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｂに対応する図を示す。
【図２ｃ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｃに対応する図を示す。
【図２ｄ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｄに対応する図を示す。
【図３ａ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ａに対応する図を示す。
【図３ｂ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｂに対応する図を示す。
【図３ｃ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｃに対応する図を示す。
【図３ｄ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｄに対応する図を示す。
【図４ａ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ａに対応する図を示す。
【図４ｂ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｂに対応する図を示す。
【図４ｃ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｃに対応する図を示す。
【図５ａ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ａに対応する図を示す。
【図５ｂ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｂに対応する図を示す。
【図５ｃ】  調整方向が異なる運転状態にある調整ユニットの図１ｃに対応する図を示す。
【符号の説明】
２                カム軸
４                内部部分
６                調整ユニット
８ａ〜８ｃ        ウエブ
１０              ハブ
１２              セルホイール
１４ａ〜１４ｃ    ウエブ
１６              チェーンホイール
１８              ディスク
２２ａ〜２２ｃ    加圧空間
２４ａ〜２４ｃ    加圧空間
２６              固定ボルト
２８              中心の孔
３０              ネジ孔
３２ａ〜３２ｃ    半径方向の孔
３４              環状空間
３６              ボルトの頭部
３８              半径方向の孔
４０              環状溝
４２ａ〜４２ｃ    半径方向の孔
４４              環状溝
４６ａ〜４６ｅ    軸方向の孔
４８              環状溝
５０              カム軸支承部
５２，５４        制御導管
５６              制御弁
５８              チェック弁
６０              加圧手段ポンプ
６２              オイルタンク
６４              段付き孔
６４ａ            大きい方の孔部分
６４ｂ            小さい方の孔部分
６６              ロックピン
６６ａ            環状肩部
６８              開口部
７０              圧縮バネ
７２              合成物質ディスク
７４              センタ穴
７６              段付き孔
７６ａ            第１の孔部分
７６ｂ            第２の孔部分
７８              半月形の溝
８０              貫通孔
８２              孔
ａ                ロック解除ストローク
ｂ                ロック解除ストローク
Ａ                出口
Ｂ                出口
Ｐ                圧力接続部
Ｔ                接続部
α                角度
α’              最大調整角度
【図１ａ】
0004113430.tif 000002
【図１ｂ】
0004113430.tif 000003
【図１ｃ】
0004113430.tif 000004
【図１ｄ】
0004113430.tif 000005
【図２ａ】
0004113430.tif 000006
【図２ｂ】
0004113430.tif 000007
【図２ｃ】
0004113430.tif 000008
【図２ｄ】
0004113430.tif 000009
【図３ａ】
0004113430.tif 000010
【図３ｂ】
0004113430.tif 000011
【図３ｃ】
0004113430.tif 000012
【図３ｄ】
0004113430.tif 000013
【図４ａ】
0004113430.tif 000014
【図４ｂ】
0004113430.tif 000015
【図４ｃ】
0004113430.tif 000016
【図５ａ】
0004113430.tif 000017
【図５ｂ】
0004113430.tif 000018
【図５ｃ】
0004113430.tif 000019