(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリ（１８）に対して軸（１）特に内燃機関のカム軸（１）をハイドロリック式に回転角調節する装置であって、軸と回動不能に結合された内側部分（１４）が設けられていて、該内側部分（１４）が、少なくともほぼ半径方向に延びるウェブ（１６ａ〜１６ｄ）又はベーンを有しており、さらに駆動される容積車（１８）が設けられていて、該容積車（１８）が全周にわたって分配配置された複数の容積室を有しており、該容積室が、その中で角度運動可能に案内されたウェブ又はベーンによって、それぞれ２つの圧力室（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）に分割されており、該圧力室（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）の圧力負荷時に、内側部分が容積車に対して相対的に回動させられるようになっており、さらに、容積車に対する内側部分の回転位置を固定する手段が設けられている形式のものにおいて、回転位置を固定する手段が、リングピストン（２８）を有しており、該リングピストン（２８）が、ウェブ又はベーン又は容積車の少なくとも１つの端面（２７）と共働し、リングピストン（２８）が、ウェブ又はベーンと容積車との共通の端面（２７）と共働することを特徴とする、駆動プーリに対して軸をハイドロリック式に回転角調節する装置。
【請求項２】
リングピストン（２８）が圧力室（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）を、軸方向の端面（２７）の領域においてシールする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
リングピストン（２８）が圧力室（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）とは反対の側において、容積車（１８）と結合されたカバーエレメント（３１，３１ａ）と接触する、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
リングピストン（２８）がばねエレメント（３４）の作用によって、容積車及びウェブ又はベーンとクランプ作用をもって接触する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
ばねエレメントが皿ばね（３４）として形成されていて、リングピストン（２８）とシールエレメント（３１）との間に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
リングピストン（２８）のクランプ作用が、ばねエレメント（３４）の作用に抗して、圧力室（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）の一部を圧力負荷することによってハイドロリック式に消滅可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
リングピストン（２８）が、圧力室（２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄ）とは反対の側におけるハイドロリック式の圧力負荷によって、クランプ作用をもった接触状態にもたらされる、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動プーリに対して軸特に内燃機関のカム軸をハイドロリック式に回転角調節する装置であって、軸と回動不能に結合された内側部分が設けられていて、該内側部分が、少なくともほぼ半径方向に延びるウェブ又はベーンを有しており、さらに駆動される容積車が設けられていて、該容積車が全周にわたって分配配置された複数の容積室を有しており、該容積室が、その中で角度運動可能に案内されたウェブ又はベーンによって、それぞれ２つの圧力室に分割されており、該圧力室の圧力負荷時に、内側部分が容積車に対して相対的に回動させられるようになっており、さらに、容積車に対する内側部分の回転位置を固定する手段が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の装置は例えば米国特許第４８５８５７２号明細書に基づいて公知である。このような形式の装置では、内側部分がカム軸の端部と回動不能に結合されており、この内側部分はその外側に、全周にわたって分配配置された複数の半径方向スロットを有しており、これらのスロット内においてベーンエレメントが半径方向シフト可能に案内されている。この内側部分は容積車によって取り囲まれ、この容積車はハイドロリック式に負荷可能な複数の容積室を有しており、これらの容積室はそれぞれベーンによって、該ベーンに対して互いに逆向きに作用する２つの圧力室に分割される。これらの圧力室の圧力負荷によって、圧力差に関連して容積車は、内側部分に対してひいてはカム軸に対して回動させられることができる。さらに容積車には所定の角度位置に２つの半径方向孔が設けられており、両半径方向孔においてはそれぞれ、ハイドロリック式に負荷可能なピストンが案内されており、このピストンは装置の所属の終端位置において、内側部分の半径方向の凹設部に挿入されることができる。これらのピストンは圧縮ばねエレメントによって内側部分に向かって負荷され、逆方向においては、内側部分における孔のハイドロリック式の負荷によってシフト可能である。これらのばね負荷されたピストンによって装置はその２つの終端位置において、圧力室を負荷するための圧力が規定レベルに達するまで、ロックされるようになっている。規定レベルに達した場合に初めて、ピストンは圧縮ばねの作用に抗して押し戻され、そして容積車に対する内側部分の回動を可能にする。このような装置によって特に、内燃機関の始動時におけるバタツキによるノイズが防止されるようになっており、このようなノイズは内燃機関の始動時及び運転時における交番するモーメント負荷によって生じる。
【０００３】
さらに装置は、圧力レベルがある一定の値つまり確実な保持及び調節作用を得るのに十分な値に達するまで、規定の回転位置において保持されることが望まれている。この場合しかしながら次のような欠点がある。すなわちこのような装置によっては、装置の各調節範囲の終端位置においてしかロックが可能でない。さらにこの公知の装置は、半径方向孔に基づいて製作費が高く、孔及びピストンを収容するために容積車において比較的大きなウェブ幅を必要とし、ひいてはこのようなウェブ幅によって、容積室の幅が減じられ、かつ装置の調節範囲が著しく制限される。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９３７６４４号明細書に基づいて公知の、駆動プーリに対してカム軸をハイドロリック式に回転角調節する装置では、カム軸と回動不能に結合可能な内側部分に、半径方向に延びる複数のウェブが堅く取り付けられており、これらのウェブは、該ウェブを取り囲む容積車の容積室内に回動可能に配置されていて、これらの容積室を各２つの圧力室に分割している。しかしながらこの公知の構成では、容積車に対する軸の回転位置を固定する手段は設けられていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、駆動プーリに対して軸をハイドロリック式に回転角調節する装置を改良して、各回転位置において容積車に対する内側車もしくは軸の確実な固定を可能にし、ひいては運転時における不都合な位置変位を確実に阻止することができる装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、回転位置を固定する手段が、リングピストンを有しており、該リングピストンが、ウェブ又はベーン又は容積車の少なくとも１つの端面と共働するようにした。
【０００７】
【発明の効果】
回転位置を固定する手段が、容積車及び内側部分のウェブ又はベーンの共通の軸方向の端面に接触しているハイドロリック式に負荷可能なリングピストンを有していることによって、両エレメントつまり容積車及び内側部分の相互のいかなる角度位置においても、ロックもしくはクランプが可能になる。これによって、両構成エレメントを任意の角度位置において相互に固定することが可能になるのみならず、内燃機関の弁駆動装置における使用時には、内燃機関の始動時におけるバタツキによるノイズ、つまり装置の両終端位置の一方においてモーメント負荷の変動に起因して生じるノイズを回避することができる。したがって、すべての回転位置において、ハイドロリック式の緊締を代用又は助成するクランプ作用を得ることができ、このクランプ作用は高い調整精度をもった運転を可能にする。
【０００８】
本発明による装置にはさらに、特に簡単に構成することができ、ひいては安価に製造可能であるという利点がある。取付けもしくは組立ては、組付けが面倒な小さなピストンとばねエレメントとを省くことによって、著しく簡単かつ迅速にひいては安価になる。さらにまた、容積車のウェブに付加的な孔を設ける必要がないので、ウェブを比較的細く構成することができ、これによって容積室の数が同じ場合にはより大きな容積室幅もしくはより大きな容積室角度が可能になり、ひいては装置のより大きな調節範囲が可能になる。
【０００９】
装置のリングピストンは、リング円板として安価に構成することができる。
【００１０】
本発明による装置を特に簡単かつ安価に構成するためには、内側部分に対して容積車を固定もしくはクランプするために働くリングピストンが、同時に圧力室の端面側のシール装置として働くように配置されていると、有利である。
【００１１】
リングピストンは、圧力室とは反対の側において、容積車と結合されたカバーエレメントによって案内されかつ保持されるようになっていると、製造技術的に有利である。
【００１２】
相対的に可動な２つの構成エレメントの確実なロックもしくはクランプであって、特に、圧力室内において十分な圧力レベルが得られるまで回転位置変化を阻止するロックもしくはクランプは、リングピストンがばねエレメントの作用によって、容積車及び内側部分のウェブ又はベーンとクランプ作用をもって接触するようになっていると、生ぜしめられる。
【００１３】
リングピストン及び対応するピストン面はこの場合有利には次のように、すなわち両構成部材の相対的なシフトのために十分な圧力レベルが圧力室に存在している場合に、ピストンリングのクランプ作用が消滅するように、設計されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１及び図２には符号１で、図示されていない自体公知の内燃機関のカム軸が示されている。このカム軸１はその一方の端部に、環状の肩部２から延びる円錐形区分３を有しており、この円錐形区分３はねじ山付ピン４に移行している。このねじ山付ピン４の自由端部を起点として、カム軸内には、互いに間隔をおいて軸方向に延びていて端部側において閉鎖されている２つの孔５，６が配置されており、これらの孔５，６はカム軸軸受７の領域にまで達している。このカム軸軸受７の領域においてカム軸１はその外周部に、互いに間隔をおいて位置する２つのリング溝８，９を備えており、両リング溝８，９はそれぞれ半径方向孔１０；１１を介して、軸方向孔５，６と接続されている。カム軸１の円錐形区分３の領域にはその外周部に、同様に２つの環状のリング溝１２；１３が形成されており、これらのリング溝１２；１３は、同様に略示された半径方向孔を介して、軸方向孔５；６のうちのいずれか一方とそれぞれ接続されている。リング溝１２はこの場合軸方向孔５を介して、カム軸軸受の領域におけるリング溝８と接続されており、これに対してリング溝１３は軸方向孔６を介して、カム軸軸受の領域におけるリング溝９と接続されている。
【００１６】
円錐形区分３にはカム軸の自由端部を基点として、内側部分１４が設けられており、この内側部分１４は、ねじ山付ピン４に螺合したナット１５によって固定されている。このナット１５によって同時に、内側部分とカム軸の円錐形区分３との間における力伝達結合部が生ぜしめられ、その結果、相対回動不能な結合部が得られる。内側部分１４の外周部からは、この実施例では、それぞれ９０°だけずらされて配置された半径方向の４つのベーンもしくはウェブ１６ａ〜１６ｄが延びている。これらのウェブ１６ａ〜１６ｄはその外周部で、駆動プーリとして働くポット形の容積車（Zellenrad）１８の内側面１７に密に接触している。この容積車１８は底部１９を有しており、この底部１９からは、ウェブ１６ａ〜１６ｄを取り囲む環状の縁部２０が延びている。この環状の縁部２０はその外側面に歯列２１を備えており、この歯列２１は、軸駆動のために働く図示されていない歯付きベルトと共働する。しかしながらこの実施例とは異なり、容積車の駆動を例えばチェーン伝動装置又は歯車伝動装置を介して行うことも可能である。
【００１７】
容積車１８もしくは環状の縁部２０の内側面を起点として、全周にわたって分配されていてそれぞれ９０°だけずらされて配置された４つのベーンもしくはウェブ２２ａ〜２２ｄが延びており、これらのウェブ２２ａ〜２２ｄは、内側部分の外周部２３に密に接触しており、そしてこれらのウェブ２２ａ〜２２ｄによって、容積車の４つの容積室（Zellen）が形成される。内側部分のウェブ１６ａ〜１６ｄとウェブ２２ａ〜２２ｄとによって、各容積室においてはそれぞれ２つの圧力室２４ａ〜２４ｄ，２５ａ〜２５ｄが形成され、かつ周方向において制限される。容積車１８もしくは環状の縁部２０には、軸端部とは反対の側にリング状の延長部２６が形成されている。ウェブ１６ａ〜１６ｄ，２２ａ〜２２ｄの、軸端部とは反対側の端面と、縁部２０の、リング状の延長部２６の内周面にまで達する領域は、平らに加工されており、かつ共通の端面２７を形成している。この端面２７には、リングピストンとして機能する円板２８が接触しており、この円板２８は、環状の縁部２６の内周面２９にまで達している。リングピストンとして機能するこの円板２８は、その内側面で、カム軸の円錐形区分３にまで達しており、そこで環状のシール部材３０によってカム軸及び内側部分に対してシールされている。円板２８は軸端部とは反対の側において、容積車と結合された環状のカバーエレメント３１によって、軸方向において固定される。このリング状のカバーエレメントは、図示の実施例では全周にわたって分配配置された複数のねじによって、リング状の延長部２６の領域において、容積車とねじ結合されている。そして円板２８はその外周部における環状のシール部材３２によって、リング状の延長部２６及びカバーエレメント３１に対してシールされている。カバーエレメントにおいて内周部には環状の肩部３３が形成されており、この肩部３３には、図示の実施例では皿ばねとして形成されたばねエレメント３４が接触している。このばねエレメント３４はその内周部の領域において、端面側で円板２８に支持されている。皿ばね３４によって円板２８は、共通の端面２７に向かって押圧される。
【００１８】
圧力室２４ａ〜２４ｄは、内側部分１４内を延びる各１つの半径方向孔３５ａ〜３５ｄを介してリング溝１２と接続されている。圧力室２５ａ〜２５ｄは同様に、各１つの半径方向孔３６ａ〜３６ｄを介してリング溝１３と接続されている。
【００１９】
カム軸軸受７におけるリング溝８；９は、略示された各１つの圧力媒体導管３７；３８を介して、図示の実施例では４ポート３位置方向切換え制御弁として形成された制御弁３９と接続されている。この制御弁３９は一方では圧力媒体源４０と接続されており、この圧力媒体源４０は例えば、内燃機関のカム軸駆動装置内部における使用時には、潤滑剤ポンプである。制御弁３９は他方では、例えば圧力媒体タンクである圧力媒体戻り部４１に接続されている。制御弁３９の中立的な切換え位置ＩＩでは、圧力媒体源４０もしくは圧力媒体戻り部４１と各圧力室２４ａ〜２４ｄ；２５ａ〜２５ｄとの間における圧力媒体接続は中断されている。
【００２０】
制御弁３９の切換え位置Ｉにおいて圧力媒体源４０は、リング溝９と軸方向孔６とリング溝１３とを介して圧力室２５ａ〜２５ｄに接続されており、これに対して圧力室２４ａ〜２４ｂは、リング溝１２と軸方向孔５とリング溝８とを介して圧力媒体戻り部４１に接続されている。圧力室２５ａ〜２５ｄにおける圧力が、圧力媒体源との接続に基づいて所定の圧力レベルを上回ると、リングピストン２８は皿ばね３４の作用に抗して端面２７から持ち上げられ、その結果内側部分は容積車に対して、図１に示された配置形式及び視線方向では、圧力室における圧力差に基づいて時計回り方向に回動する。
【００２１】
制御弁の切換え位置ＩＩＩにおいて圧力負荷が逆転すると、所定の圧力レベルが得られた時に内側部分は、容積車に対して逆方向に回動する。
【００２２】
皿ばね３４のプレロード（Vorspannung）は、装置全体の寸法比に関連してかつリングピストン２８の負荷される端面に関連して次のように、すなわち、圧力媒体供給が規定された運転圧に達した場合に、円板もしくはリングピストンの持ち上がりが可能になるように、ひいては内側部分と容積車との相対的な回動が解放されるように、設定される。
【００２３】
上に述べた実施例とは異なり、図３に示された実施例では、リングピストンとして働く円板２８の負荷は両方の端面において、ハイドロリック的に行われる。そのために円板の、共通の端面２７とは反対の側には、圧縮ばねは配置されておらず、その代わりに、円板と、カム軸もしくは円錐形区分３にまで達するカバーエレメント３１ａとの間における中間室４２が、ハイドロリック的に負荷されることができ、したがってこの中間室４２は圧力室４３として働く。この圧力室４３は、図示の実施例では２ポート２位置方向切換え制御弁として形成された第２の制御弁４４を介して、圧力媒体源４０と接続されている。
【００２４】
この第２の制御弁４４は次のように、すなわちそのばね負荷された中立位置Ａにおいては圧力室３４と圧力媒体源４０との間における接続が開放され、かつ遮断位置Ｂにおいてはこの接続が遮断されるように、構成されている。この圧力室に関連して、リングピストンとして働く円板２８の、相応に大きく形成された有効なハイドロリック的な面によって、極めて小さな系圧において確実なクランプを達成することが保証される。第１の制御弁３９の操作による、容積車１８に対する内側部分１４の回動は、圧力室３４に向けられた側における明らかに大きなハイドロリック的な作用面に基づいて、第２の制御弁４４が遮断位置Ｂにもたらされた場合に初めて可能である。これによって適当な圧力監視時には、回動の解放もしくはクランプの中断が、規定された低い圧力レベルの存在時に初めて可能になる、ということを保証することができる。
【００２５】
図３に示された実施例によるハイドロリック式の制御とは異なり、図４に示されたハイドロリック式の制御は、第２の制御弁の機能が一体に組み込まれている制御弁４５によって行われる。この場合制御弁４５は例えば６ポート３位置方向切換え制御弁として形成されており、円板における圧力室４３は制御弁の中立位置ＩＩにおいて常に圧力を負荷されている。切換え弁である制御弁４５の切換え位置Ｉ，ＩＩＩにおいては、これに対して圧力媒体源とリングピストンにおける圧力室との間の圧力媒体接続は中断されており、その結果クランプは解除され、容積車に対する内側部分の回動が可能になる。
【００２６】
上に述べた実施例とは異なり、リングピストンもしくは円板は、内側部分のウェブ又はベーンと又は容積車と回動不能に結合されていて、クランプ作用を得るためにそれぞれ他方の部材（容積車又は内側部分）の端面とだけ共働するように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸端部から見た本発明による装置の第１実施例を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す、図２に相当する断面図である。
【図４】ハイドロリック式の制御形式の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  カム軸、  ２  肩部、  ３  円錐形区分、  ４  ねじ山付ピン、  ５，６孔、  ７  カム軸軸受、  ８，９  リング溝、  １０，１１  半径方向孔、  １２，１３  リング溝、  １４  内側部分、  １５  ナット、  １６ａ〜１６ｄウェブ、  １７  内側面、  １８  容積車、  １９  底部、  ２０  縁部、  ２１  歯列、  ２２ａ〜２２ｄ  ウェブ、  ２３  外周部、  ２４ａ〜２４ｃ，２５ａ〜２５ｃ  圧力室、  ２６  延長部、  ２７  端面、  ２８  円板（リングピストン）、２９  内周面、  ３０  シール部材、  ３１，３１ａ  カバーエレメント、  ３２  シール部材、  ３３  肩部、  ３４  ばねエレメント（皿ばね）、  ３５ａ〜３５ｄ，３６ａ〜３６ｄ  半径方向孔、  ３７，３８  圧力媒体導管、  ３９  制御弁、  ４０  圧力媒体源、  ４１  圧力媒体戻り部（圧力媒体タンク）、  ４２  中間室、  ４３  圧力室、  ４４  制御弁、  ４５  制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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