JP4291952B2

JP4291952B2 - 内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置、特にベーン式調整装置のためのロック装置

Info

Publication number: JP4291952B2
Application number: JP2000533651A
Authority: JP
Inventors: シェーファーイェンス; ディーツヨアヒム; シュトラウスアンドレアス
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: WO1999043929A1; DE19882272D2; DE19882272B4; JP2002505397A; US6283075B1; DE19808618A1

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、周壁及び２つの側壁によって形成された中空室を有する、アウタロータとして形成された、内燃機関のクランクシャフトに引張手段を介して駆動結合された駆動輪と、ハブの周面に、軸方向溝に配置され且つ半径方向で見て前記ハブとは反対の側に延びるベーンを有する、前記中空室に挿入され且つインナロータとして形成された、内燃機関のカムシャフトに相対回動不能に結合された羽根車とから成る内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置、特にベーン式調整装置のためのロック装置であって、駆動輪の中空室に、駆動輪の周壁の内側から出発し且つ装置の長手方向中心軸線に向けられた中間壁によって少なくとも１つの作業室が形成され、該作業室が、各作業室内に延びる各１枚の羽根車のベーンによって、それぞれ２つの液圧式の圧力室に分割され、これらの圧力室が選択的に時間をずらされて、又は同時に液圧式の圧力媒体によって圧力負荷されることにより、駆動輪に対する羽根車の旋回運動及び／又は位置固定を生ぜしめる一方、各圧力室の圧力負荷が足りない場合は、羽根車及び駆動輪が少なくとも１つの有利な位置で互いに機械的に結合可能である形式のものに関する。
【０００２】
発明の背景
このような形式の装置は、米国特許第４８５８５７２号明細書に基づき以前から公知である。有利な構成では、この公知の装置の場合、駆動輪の中空室内で周方向で対向位置するように配置された６つの中間壁の間に、６つの同じ大きさの作業室が形成される。これらの作業室もやはり、カムシャフトに結合された羽根車のハブに不動に固定された６枚のベーンによって、それぞれ互いに液密に形成された第１及び第２圧力室に分割される。この場合、装置の羽根車と駆動輪との間の機械的な結合は、羽根車のベーンが駆動輪の中間壁における１終端位置で止まり、装置の第１圧力室が液圧式の圧力媒体による圧力負荷によって遮断されている場合に、中間壁に設けられた半径方向孔に配置された、ばね負荷されたロックピンが、２枚のベーン間でハブに配置された収容孔に突入して係合するように行われる。この場合、前記圧力室が新たに圧力負荷されて圧力媒体の圧力の規定された値を超過すると、ロックピンはそのばね力に抗して再度、ハブの収容孔から押し出されて完全に中間壁の半径方向孔に押し込まれるので、羽根車と駆動輪との間の機械的な結合は再び解除されている。この場合、ベーンが羽根車と駆動輪との間における相対回動後、駆動輪の中間壁における反対側の終端位置で止まり、装置の第２圧力室が液圧式の圧力媒体による圧力負荷によって遮断されると、羽根車と駆動輪との間の第２の機械的な結合が、別の中間壁に同様に配置されたロックピンによって行われる。このロックピンのロックもやはり、第２圧力室内の規定された圧力媒体圧力の超過時に再び解除される。
【０００３】
しかし、羽根車と駆動輪との間のこのような機械的な結合部は、この結合部が複数の付加的な個別部品から形成されており、これらの個別部品は、製作及び組込みに必要なより多くの手間に関連して、前記のように形成されたベーン式調整装置の製作コストを不都合に増大させるという欠点を有している。同様に、ロックピンを簡単なプッシュピンとして形成することにより、これらのプッシュピンが両回動方向で作用する大きな応力を吸収する際に不都合に変形するので、装置の更なる申し分のないロックは、最早如何なる場合にも補償されていないという恐れも生じる。
【０００４】
発明の課題
従って本発明の課題は、なるべく少数の個別部品、延いては僅かな製作・組込み費において優れており且つ両回動方向で大きな応力を吸収した後も、更に装置を申し分なくロックすることを補償するのに適した、内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置、特にベーン式調整装置のためのロック装置を考案することである。
【０００５】
発明の要約
本発明では、この課題は請求項１の上位概念に記載の形式の装置において、装置の羽根車と駆動輪との間の機械的な結合を、羽根車旋回部材としてと同時にロック部材としても形成された少なくとも１枚の羽根車のベーンによって生ぜしめることができ、該ベーンが、羽根車の旋回に必要な液圧式の圧力媒体の圧力を下回った場合は、補助エネルギによって駆動輪のロック位置で係止可能であり、且つ液圧式の圧力媒体の規定された圧力を超過した場合は、圧力媒体の圧力によって、当該ベーンに対応配置された作業室内部のロック解除／旋回位置で係止可能であることによって解決される。
【０００６】
この場合、本発明の有利な構成では、ロック部材として形成された羽根車の各ベーンが、羽根車のハブに設けられた軸方向溝の内部で半径方向可動に配置されており且つ当該ベーンの自由端面を以て、装置の１つ又は複数のロック位置で、駆動輪の周壁の内側に設けられた軸方向の位置固定溝にそれぞれ形状接続的に係合している。この場合、軸方向の位置固定溝はそれぞれ、有利には駆動輪の周壁の内側の全幅にわたって一体に形成されており且つ各ベーンのスムーズな滑込みを可能にし、又ロック位置でのベーンのばたつきをも防止する幅を有している。
【０００７】
ベーンの数とは無関係に、有利には羽根車の１つのベーンだけをロック部材として形成することが特に廉価であるということが実証された。前記ベーンは、一方の終端位置で１つの軸方向の位置固定溝とだけ係止結合しており、この位置固定溝は、作業室若しくは圧力室を仕切る２つの中間壁の内の一方にすぐ隣接している。但し、本発明の保護範囲に関しては、２つ又は複数のベーンがロック部材として形成されており、これらのベーンが全て一方の終端位置でか、又は別の軸方向の位置固定溝を各作業室内の第２の中間壁に配置することにより、両終端位置でロック可能であるような構成も包括されているのが望ましい。同様に、内燃機関の特定の運転状態に基づき必要とされる場合は、１つ又は複数のベーンをベーンの一方の終端位置及び他方の終端位置で係止可能に形成し且つ／又は別の軸方向の位置固定溝を作業室に配置することにより、羽根車を終端位置間の１つ又は複数の位置で位置固定することも可能である。
【０００８】
本発明によるロック装置の構成では更に、ロック位置でのベーンの係止に必要な補助エネルギを、一方ではハブの軸方向溝の溝底部に、又、他方ではベーンのハブ側の端面に支持されたばね手段を介して生ぜしめることが提案される。このためには、ロック部材として設けられたベーンの軸方向溝に長手方向で挿入されるばね鋼板ばねが特に有利であるということが実証された。この場合、補助エネルギを、軸方向溝の溝底部と、ベーンのハブ側の端面との両方において、案内孔に沈み込んだ圧縮コイルばね又は別の適当なばね手段によって生ぜしめることも可能である。
【０００９】
更に、ロック部材として設けられたベーンの自由端面を、半径方向で僅かに傾斜させ且つベーンのロック解除位置に関して液圧式の圧力媒体の圧力作用面として形成することが提案される。この場合、ベーンの自由端面と軸方向の位置固定溝の溝底部との間の拡張ギャップに別個の圧力媒体供給導管が開口するように配置されており、この圧力媒体供給導管は、軸方向の位置固定溝を有する作業室の圧力室に通じる圧力媒体供給導管と接続している。この場合、ベーンの自由端面に通じる前記の別個の圧力媒体供給導管は、有利な構成では圧力室を仕切る駆動輪の中間壁の、位置固定溝に隣接する両側縁部の内の一方の縁部面取り部として形成されているので、前記圧力室の圧力負荷に際して液圧式の圧力媒体は、まず前記縁部面取り部に沿って、ロックされたベーン並びに駆動輪の側壁の一方によって制限されて、止められたベーンの自由端面に作用し、このベーンを、規定された圧力媒体圧力の超過時に補助エネルギに抗してロック解除位置に押しずらし、その後で初めて圧力室の体積変化延いては駆動輪に対する羽根車の相対回動を生ぜしめることができる。しかし、択一的な構成として、ベーンの自由端面に通じる別個の圧力媒体供給導管を、駆動輪の両側壁の内の一方の内側に一体に形成された圧力媒体案内溝として形成することも可能である。この圧力媒体案内溝は、圧力室を仕切る中間壁の、軸方向の位置固定溝に隣接する側面の高さで、前記中間壁に対して平行に延びるように配置されており且つ前記の縁部面取り部と同様に働く。
【００１０】
即ち、ベーン調整装置タイプの、内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置のための本発明によるロック装置は、従来技術に基づき公知のロック装置に比べて、駆動輪に対する羽根車のロックを１つ又は複数の位置で相互に実現できるようにするために、羽根車のベーンを旋回兼ロック部材として同時に使用することにより、最小限の付加的な個別部品又は作業ステップしか必要ないという利点を有している。これにより、本発明によるロック装置は、有利には著しく好適な材料及び製作コストに基づき公知のロック装置から際だっているので、前記のようなロック装置を備えて形成されたベーン式調整装置における製作コストは、ロック装置無しのベーン式調整装置に比べてほんの少ししか増大されない。更に、本発明によるロック装置は、羽根車の両回動方向での大きな応力の吸収に関して、高い機能の確実性に基づき優れている。それというのも、ロック部材として設けられたベーンの全幅が、やはり駆動輪の周壁の全幅にわたって一体に形成された位置固定溝内に係止され、これにより、永続的な申し分のないロックに必要な力吸収特性を有しているからである。
【００１１】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１２】
図１には明らかにベーン式調整装置として形成された、内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置１が示されており、この制御時間変化装置１は、アウタロータとして形成された、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）に引張手段を介して駆動結合された駆動輪３と、インナロータとして形成された、内燃機関のカムシャフト２に相対回動不能に結合された羽根車９とから成っている。更に図１及び図２からは、駆動輪３が周壁４と２つの側壁６，７とによって形成された中空室８を有しており、この中空室８内には、周壁４の内側５から出発して制御時間変化装置１の長手方向中心軸線に向けられた４つの中間壁１６によって４つの作業室２０が形成されるということが看取可能である。前記中空室８には羽根車９が挿入されており、この羽根車９は、ハブ１１の周面１０においてそれぞれ軸方向溝１２内に配置され且つ半径方向で見てハブ１１とは反対の側に延びる４枚のベーン１３を有している。これらのベーン１３は、それぞれ駆動輪３に設けられた作業室２０内に延びており且つこの作業室２０を各２つの液圧式の圧力室２１，２２に分割している。これらの圧力室２１，２２を選択的に時間をずらして、又は同時に液圧式の圧力媒体によって圧力負荷することにより、駆動輪３に対する羽根車９の旋回運動及び／又は位置固定が実現され得るので、カムシャフト２は内燃機関のクランクシャフトに対して自体公知の形式で相対回動且つ／又は液圧式に緊締される。
【００１３】
制御時間変化装置１がほぼ無圧状態にある内燃機関の始動時に、カムシャフト２の交番モーメントにより駆動輪３の中間壁１６に対する羽根車９のベーン１３の高周波の衝突に基づき生ぜしめられる不都合なノイズ発生を防止するためには、当該制御時間変化装置１の場合、自体公知の機械的な結合装置の目的で、羽根車９と駆動輪３との間に、本発明では羽根車９の少なくとも１枚のベーン１３が、羽根車旋回部材として形成されていると同時にロック部材としても形成されており、当該ベーンは、羽根車９の旋回に必要な液圧式の圧力媒体の圧力を下回った場合は補助エネルギによって駆動輪３のロック位置に係止可能であり且つ液圧式の圧力媒体の規定された圧力を超過した場合は圧力媒体の圧力によって当該ベーンに対応配置された作業室２０内部のロック解除／旋回位置で係止可能である。
【００１４】
この場合、図１では、羽根車９の４枚のベーン１３の内、１枚のベーン１３だけがロック部材として形成されており、これにより、当該ベーンは、羽根車９のハブ１１に設けられた軸方向溝１２の内部で半径方向可動に配置されており且つ自由端面１４を以て駆動輪３の周壁４の内側５に設けられた軸方向の位置固定溝２３と形状接続的に係合しているということが判る。この軸方向の位置固定溝２３は、図示の実施例では作業室２０若しくは圧力室２１を仕切る中間壁１６にすぐ隣接して配置されているので、ベーン１３は、その終端位置の内の一方若しくは具体的ケースでは駆動輪３に設けられたカムシャフト２の内燃機関の始動に適したスタート位置で係止可能である。この場合、ロック位置におけるベーン１３の係止に必要な補助エネルギは、図１に示した、板ばねとして形成されたばね手段２４によって発生させられる。このばね手段２４は、一方ではハブ１１の軸方向溝１２の溝底部に支持されており且つ他方ではベーン１３のハブ側の端面１５に支持されている。
【００１５】
更に、制御時間変化装置１のロック位置を解除するため若しくはベーン１３をロック解除位置へ戻り運動させるためには、図１に示したように、ベーン１３の自由端面１４が半径方向で僅かに傾斜されており且つ液圧式の圧力媒体の圧力作用面として形成されており、しかも、ベーン１３の自由端面１４と軸方向の位置固定溝２３の溝底部との間の拡張ギャップに別個の圧力媒体供給導管２５が開口するように配置されており、この圧力媒体供給導管２５は、軸方向の位置固定溝２３を有する作業室２０の圧力室２１に通じる圧力媒体供給導管２６と接続されている。前記の別個の圧力媒体供給導管２５は、図１及び図３に示した第１実施例では、駆動輪３に設けられた圧力室２１を仕切る中間壁１６の、軸方向の位置固定溝２３に隣接する２つの側縁部１７，１８の内の一方の縁部面取り部として形成されており、且つ当該圧力媒体供給導管２５は、ロックされたベーン１３と駆動輪３の側壁６，７の内の一方によって制限され、これにより、横断面３角形の圧力媒体供給導管２５が生ぜしめられる。この圧力媒体供給導管２５を介して、液圧式の圧力媒体が圧力媒体供給導管２６からベーン１３の自由端面１４にまで導かれる。更に、択一的な実施例として、図４及び図５には、ベーン１３の自由端面１４に通じる別個の圧力媒体供給導管２５が、例えば駆動輪３の側壁６の内側に一体に形成された圧力媒体案内溝として形成されてもよい、ということが示されている。この圧力媒体案内溝は、圧力室２１を仕切る中間壁１６の、軸方向の位置固定溝２３に隣接する側面１９（図３）の高さで中間壁１６に対して平行に延びるように配置されており且つ開いた側を前記中間壁１６自体により閉鎖される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケーシング側壁を取り外した状態の本発明によるロック装置を備えたベーン式調整装置の平面図である。
【図２】図１に示した断面線A-Aに沿ったベーン式調整装置の側面図である。
【図３】本発明によりロック部材として形成された羽根車のベーンの平面図及び該ベーンの自由端面に対する圧力媒体供給部の変化実施例を、図１に示した断面線Ｂ−Ｂに沿って断面して示した図である。
【図４】本発明によりロック部材として形成された羽根車のベーンの自由端面に通じる圧力媒体供給部の別の変化実施例を備えた、図３のＸ方向で見た駆動輪の側壁の内側を示した図である。
【図５】図４に示したＣ−Ｃ線に沿って断面した図である。
【符号の説明】
１制御時間変化装置、２カムシャフト、３駆動輪、４周壁、５内側、６，７側壁、８中空室、９羽根車、１０周面、１１ハブ、１２軸方向溝、１３ベーン、１４自由端面、１５ハブ側の端面、１６中間壁、１７，１８側縁部、１９側面、２０作業室、２１，２２圧力室、２３位置固定溝、４ばね手段、２５，２６圧力媒体供給導管

Claims

周壁（４）及び２つの側壁（６，７）によって形成された中空室（８）を有する、アウタロータとして形成された、内燃機関のクランクシャフトに引張手段を介して駆動結合された駆動輪（３）と、ハブ（１１）の周面（１０）に、軸方向溝（１２）に配置され且つ半径方向で見て前記ハブ（１１）とは反対の側に延びるベーン（１３）を有する、前記中空室（８）に挿入され且つインナロータとして形成された、内燃機関のカムシャフト（２）に相対回動不能に結合された羽根車（９）とから成る内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置のためのロック装置であって、駆動輪（３）の中空室（８）に、駆動輪（３）の周壁（４）の内側（５）から出発し且つ装置（１）の長手方向中心軸線に向けられた中間壁（１６）によって少なくとも１つの作業室（２０）が形成され、該作業室が、各作業室（２０）内に延びる各１枚の羽根車（９）のベーン（１３）によって、それぞれ２つの液圧式の圧力室（２１，２２）に分割され、これらの圧力室が選択的に時間をずらされて、又は同時に液圧式の圧力媒体によって圧力負荷されることにより、駆動輪（３）に対する羽根車（９）の旋回運動及び／又は位置固定を生ぜしめる一方、各圧力室（２１；２２）の圧力負荷が足りない場合は、羽根車（９）及び駆動輪（３）が少なくとも１つの有利な位置で互いに機械的に結合可能である形式のものにおいて、
装置（１）の羽根車（９）と駆動輪（３）との間の機械的な結合を、羽根車旋回部材としてと同時にロック部材としても形成された少なくとも１枚の羽根車（９）のベーン（１３）によって生ぜしめることができ、該ベーンが、羽根車（９）の旋回に必要な液圧式の圧力媒体の圧力を下回った場合は、補助エネルギによって駆動輪（３）のロック位置で係止可能であり、且つ液圧式の圧力媒体の規定された圧力を超過した場合は、圧力媒体の圧力によって、当該ベーンに対応配置された作業室（２０）内部のロック解除位置若しくはロック解除のための旋回位置で係止可能であり、ロック装置として形成された羽根車（９）の各ベーン（１３）が、羽根車（９）のハブ（１１）に設けられた軸方向溝（１２）内部で半径方向可動に配置されており且つ自由端面で以て装置（１）の１つ又は複数のロック位置で、駆動輪（３）の周壁（４）の内側（５）に設けられた軸方向の位置固定溝（２３）にそれぞれ形状接続的に係合することを特徴とする、内燃機関のガス交換弁の制御時間変化装置のためのロック装置。
羽根車（９）の１枚のベーン（１３）だけがロック部材として設けられており、該ベーンが１終端位置でのみ、作業室（２０）を仕切る２つの中間壁（１６）の内の一方にすぐ隣接して配置された軸方向の位置固定溝（２３）と係止結合される、請求項１記載のロック装置。
ベーン（１３）をロック位置で係止するために必要な補助エネルギが、一方ではハブ（１１）に設けられた軸方向溝（１２）の溝底部に、且つ他方ではベーン（１３）のハブ側の端面（１５）に支持されるように配置されたばね手段（２４）によって生ぜしめられる、請求項１又は２記載のロック装置。
ロック部材として設けられたベーン（１３）の自由端面（１４）が、半径方向で僅かに傾斜されており且つベーン（１３）のロック解除位置に関して液圧式の圧力媒体の圧力作用面として形成されており、しかも、ベーン（１３）の自由端面（１４）と軸方向の位置固定溝（２３）の溝底部との間の拡張ギャップに、別個の圧力媒体供給導管（２５）が開口するように配置されており、該圧力媒体供給導管が、軸方向の位置固定溝（２３）を有する作業室（２０）の圧力室（２１）に通じる圧力媒体供給導管（２６）と接続している、請求項１から３までのいずれか１項記載のロック装置。
ロック部材として設けられたベーン（１３）の自由端面（１４）に通じる別個の圧力媒体供給導管（２５）が、駆動輪（３）に設けられた、圧力室（２１）を仕切る中間壁（１６）の、軸方向の位置固定溝（２３）に隣接する２つの側縁部（１７，１８）の内の一方の縁部面取り部として形成されている、請求項４記載のロック装置。
ロック部材として設けられたベーン（１３）の自由端面（１４）に通じる別個の圧力媒体供給導管（２５）が、駆動輪（３）の２つの側壁（６，７）の内の一方の内側に一体に形成された圧力媒体案内溝として形成されており、該圧力媒体案内溝が、圧力室（２１）を仕切る中間壁（１６）の、軸方向の位置固定溝（２３）に隣接する側面（１９）の領域で該側面（１９）に対して平行に延びるように配置されている、請求項４記載のロック装置。