JP4422899B2 - 駆動プーリに対して軸を液圧的に回転角調節する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、駆動プーリに対して軸、特に内燃機関のカム軸を液圧的に回転角調節する装置に関する。
【０００２】
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、この容積車は液圧負荷される複数の容積室を有しており、これらの容積室はベーンによって、該ベーンに対して互いに逆向きに作用する２つの圧力室にそれぞれ分割される。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、容積車において規定された角度位置に設けられた２つの半径方向孔には、液圧負荷可能なピストンが案内されており、これらのピストンは装置の配属された終端位置において内側部分の半径方向孔に差し込まれることができる。これらのピストンは圧縮ばね部材により内側部分に向かって負荷され、内側リングにおける孔の液圧負荷により反対方向に摺動可能である。圧力室の負荷のための圧力が規定されたレベルに達しない間は、装置はこれらのばね負荷されたピストンにより、この装置の２つの終端位置の内の１つにおいてロックされるようになっている。規定の圧力レベルに達すると初めて、ピストンは圧縮ばねの作用に抗して押し戻され、容積車に対する内側部分の回動を可能にする。内燃機関の始動時及び運転時において変化するモーメント負荷により発生する、内燃機関の始動時の、とりわけガラガラというノイズが、このような形式の装置によって回避される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２２９６２号明細書では、さらに駆動プーリに対して軸を液圧的に回転角調節する装置が公知であり、この装置では内側部分に、半径方向に延びる不動のウェブが設けられている。内側部分のウェブと、これに対向して位置する容積車のウェブもしくは壁との間には圧縮ばねが緊縮させられており、これらの圧縮ばねは、圧力負荷の減少時に、内側部分を容積車に対して相対的に２つの終端位置の内の１つに移動させる。
【０００３】
駆動プーリに対して軸を液圧的に回転角調節するこのような形式の公知の装置は、このような装置の運転中において、２つの終端位置の内の１つへの到達時に、内側部分のウェブの、隣接する容積車の壁もしくはウェブへの衝突によって、強い負荷及び増大されたノイズ発生が現れうるという欠点がある。この増大されたノイズ発生はこのような形式の装置の運転において不都合に作用する。さらに圧力作用の結果として及び駆動による容積車へ作用するモーメントの結果として、終端位置への到達時に発生するウェブの衝突負荷は、著しい負荷を引き起こし、このような負荷は状況によってはこのような装置の耐久性にもマイナスの影響を与える。
【０００４】
それに対し本発明の課題は、このような形式の、駆動プーリに対して軸を液圧的に回転角調節する装置を改良して、２つの終端位置の内の１つへの到達時に生じる、増加された衝突負荷が回避され、この終端位置への到達によって引き起こされたノイズ発生及び構成部材負荷が減じられるような装置を提供することである。
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、請求項１の特徴部に記載のようにした。
【０００６】
回動位置変化が、一方の終端位置への到達前に、組み込まれた緩衝手段によって液圧的に緩衝されると、機械的な衝突負荷が明らかに軽減される。このそれぞれの終端位置への到達前の液圧による緩衝によって、とりわけ２つの構成部材の相対速度を確実に減じることができる。これによって、さもないと緩衝されずに終端位置に接近した場合に当接時に変換されるエネルギーは、大部分が液圧による緩衝によって減じられる。この場合、液圧による緩衝を、終端位置への接近時にのみ有効であり、調節過程には影響を与えない終端位置緩衝の形式で設計すると、特に有利である。
【０００７】
組み込まれた液圧による緩衝は、特に有利な構成では、液圧による有効な緩衝絞りとして形成することができる。
【０００８】
それぞれの終端位置への接近時に有効になる組み込まれた緩衝は、内側部分のウェブと容積車のウェブとの間に絞り室が形成され、圧力媒体がこの絞り室内に終端位置への到達前に閉じ込められるようになっていると、特に有利な形式で達成される。このような形式の、相対的に互いに移動させられる構成部材の間に形成される絞り室により、適切な寸法設定により、緩衝開始の角度正確な対応もしくは規定された位置への到達時生じる緩衝が調節される。よって特に有利な形式で、調節過程を最大限の角度範囲にわたって緩衝せずに行うことが可能である。
【０００９】
構成部材の機械的な負荷に関して特に有利な終端位置緩衝は、絞り室が規定された絞り間隙を介して放圧され得るときにもたらされる。圧力室において閉じ込められた圧力媒体は、この絞り間隙を介して、終端位置への接近時にかなり強く絞られ流出し、よって強すぎる緩衝は回避される。この場合、シール間隙を相応に構成することによって、機械的に制限された終端位置をいずれにせよ得ることができる。これによって不利なばね効果は有効に回避されうる。
【００１０】
このような形式の絞り室は、それぞれ隣り合ったウェブの１つにおいて凹部が形成され、一方のウェブにおいて対応する突起が形成されると、特に有利な構成で形成される。２つの隣り合ったウェブの接近時に、この突起は凹部に進入し、これによって互いに向かい合って位置する壁領域は、その重なりにより絞り室を閉鎖しもしくは絞り間隙を形成する。
【００１１】
次に図面につき本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図面には符号１で内燃機関のカム軸が示されており、このカム軸１の自由端部には調節装置３の内側部分２が相対回動不能に配置されている。この内側部分２は図示の実施例では、半径方向に配置された４つのベーンもしくはウェブ４ａ〜４ｄを備えている。内側部分２は容積車（Zellenrad）５によって取り囲まれており、この容積車５は図示されていない形式で内燃機関のクランク軸と結合されており、したがって駆動プーリとして作用する。容積車５は、内方に向かって半径方向に延びる４つのベーンもしくはウェブ６ａ〜６ｄを備えており、これらのウェブ６ａ〜６ｄの間には４つの容積室（Zellen）が形成されており、これらの容積室は内側部分のウェブによって、それぞれ２つの圧力室７ａ〜７ｄ；８ａ〜８ｄに分割されている。これらの圧力室は、液圧的に有効な面の総計が両調節方向において等しくなるように、形成されている。圧力室７ａ〜７ｄはそれぞれ内側部分２における半径方向孔９ａ〜９ｄを介して、カム軸１のリング溝１０と接続されている。同じ方法で圧力室８ａ〜８ｄは内側部分２における半径方向孔１１ａ〜１１ｄを介して、カム軸１における第２のリング溝１２と接続されている。半径方向孔９ａ〜９ｄ及び１１ａ〜１１ｄはそれぞれ、ウェブ４ａ〜４ｄの基部領域において対応する圧力室に開口するように配置されている。両リング溝１０，１２はそれぞれ、カム軸１内を延びる圧力通路１３；１４と接続されている。これらの圧力通路１３，１４は自体公知の形式でカム軸軸受１５を介して、各１つの制御導管１６；１７と接続されている。両制御導管１６，１７は例えば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１８と接続されている。この制御弁１８はさらに圧力媒体ポンプ１９及びオイルタンク２０と接続されている。
【００１３】
図１に示されている制御弁１８の切換え位置ＩＩ（中立位置）において、両制御導管１６，１７への接続部、圧力媒体ポンプ１９への接続部及びオイルタンク２０への接続部は、それぞれ片側において閉鎖されている。この切換え位置において調節装置は液圧的に緊張させられており、内側車と容積車とのその都度の相対的な位置関係を維持している。制御弁１８の切換え位置Ｉでは、圧力室７ａ〜７ｄは半径方向孔９ａ〜９ｄ、リング溝１０、圧力通路１４及び圧力導管１７を介して、圧力媒体ポンプ１９と接続されており、相応に圧力を負荷されている。同時に圧力室８ａ〜８ｄは半径方向孔１１ａ〜１１ｄ、リング溝１２、圧力通路１３及び圧力導管１６を介してオイルタンク２０と接続されており、したがって放圧されている。内側部分２は、圧力室７ａ〜７ｄの圧力負荷によって、図１において選択された視線方向では逆時計回り方向で、容積車５に対して回動させられる。この回動によって同時に、圧力室８ａ〜８ｄ内における圧力媒体は付加的にオイルタンク２０に向かって押し退けられる。これに対して制御弁１８の切換え位置ＩＩＩでは、圧力室８ａ〜８ｄは圧力媒体ポンプ１９と、かつ圧力室７ａ〜７ｄはオイルタンク２０と、上述の導管接続系を介して接続されている。この圧力負荷によって、内側部分２は容積車５に対して時計回り方向で回動させられる。
【００１４】
容積車５及び内側部分２はそれぞれ左右対称に形成されている。簡略化するため図３ａ〜３ｃにおいて内側部分２及び容積車５のより詳しく示された形態は、各１つのウェブもしくはウェブによって区切られた圧力室の例として示されており、これは他のウェブもしくは圧力室にも適用される。さらに図３ａ〜３ｃ及び以下においては、切換え位置Ｉに相当する終端位置への接近だけが図示及び記載されている。反対の終端位置（切換え位置ＩＩＩ）への接近も同様に行われる。容積車のウェブ６ａ〜６ｄには凹部２１；２２が、内側部分に向いているウェブ端部の領域においてその両側面に形成されている。これらの凹部２１，２２はそれぞれのウェブの全幅にわたって（軸方向に）延びている。これらの凹部２１，２２は半径方向においてはそれぞれのウェブの内側のほぼ３分の１にわたって延びていて、端面２３もしくは隣接する内側部分２の外周面２４まで達している。
【００１５】
内側部分２のウェブ４ａ〜４ｄには互いに反対側に位置する面において各１つの突起２５；２６が形成されている。これらの突起２５；２６はその位置において、突起２５；２６がそれぞれ隣り合う凹部２１；２２に対応するように調整されている。突起２５はこの場合それぞれ隣接するウェブの凹部２２と協働し及び突起２６は凹部２１と協働する。突起２５及び２６は同様にウェブの全幅にわたって（軸方向に）延びている。しかしながら、凹部とは反対に突起２５，２６は、この実施例において内側部分の外周面までには達しておらず、よって突起の下面２７は内側部分２の外周面２４から隔てられている。突起２５，２６の上面２８は凹部２１；２２の肩部２９に対してわずかな半径方向の間隔を有しており、よって突起は終端位置への接近時に、図３ｂにおいて明らかなように絞り間隙３２を形成しながら凹部に進入することができる。
【００１６】
終端位置への接近時に、突起２５は凹部２２に進入する。その際圧力室８ａ〜８ｄはそれぞれ２つの部分圧力室３０；３１に分割される。内側部分２のウェブ４ａ〜４ｄの基部に位置する部分圧力室３０は、その際引き続きそれぞれ圧力室に開口する孔１１ａ〜１１ｄに接続されている。半径方向外側の、絞り室として作用する部分圧力室３１は、上面２８と肩部２９とが重なることにより部分圧力室３０からほぼ隔てられており、生じる絞り間隙３２を介してしか部分圧力室３０と接続していない。部分圧力室３１に存在する圧力媒体は、終端位置（ウェブ相互の直接的な接触、図３ｃ）までのさらなる回動の際に、この絞り間隙３２を介してさらに強く絞られて部分圧力室３１内に押し退けられ、そしてこの部分圧力室から孔１１ａ内に押し退けられる。この際に生じる絞り作用は、粘性作用に並んでとりわけ絞り間隙の高さ及び長さに依存する。絞り間隙の長さは、重なりの増大につれて増大する。絞り間隙の高さは上面２８と肩部２９との間の間隔に依存する。絞り間隙の高さの調整により、それぞれの使用条件への絞り作用が調整され得る。この実施例において上面と肩部とはほぼ平行に延びている。よってウェブの接近が進む際絞り作用は、重なりの増大あるいは絞り間隙の長さ増大に、つまり終端位置へ接近に、少なくともほぼ比例する。しかしながらまた絞り間隙の高さを変更することも容易に可能であり、その変更によって絞り間隙の長さ変化の影響が強められ又は弱められる。これは、例えば肩部に対する上面のくさび形配置により行うことができる。
尚、容積車５が焼結部材として形成されており、突起２５；２６もしくは凹部２１；２２が焼結過程において一緒に設置されていてもよい。また、内側部分２が焼結部材として形成されており、突起２５；２６もしくは凹部２１；２２が焼結過程において一緒に設置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 カム軸とは反対の側から調節装置を見た図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３ａ】 第１の回動位置にある図１の拡大部分図である。
【図３ｂ】 終端位置に接近している状態の図１の拡大部分図である。
【図３ｃ】 終端位置に達した時点の図１の拡大部分図である。
【符号の説明】
１ カム軸、 ２ 内側部分、 ３ 調節装置、 ４ａ〜４ｄ ウェブ、 ５ 容積車、 ６ａ〜６ｄ ウェブ、 ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄ 圧力室、 ９ａ〜９ｄ 半径方向孔、 １０ リング溝、 １１ａ〜１１ｄ 半径方向孔、 １２ リング溝、 １３，１４ 圧力通路、 １５ カム軸軸受、 １６，１７ 制御導管、 １８ 制御弁、 １９ 圧力媒体ポンプ、 ２０ オイルタンク、 ２１、２２ 凹部、 ２３ 端面、 ２４ 外周面、 ２５，２６ 突起、 ２７ 下面、 ２８ 上面、 ２９ 肩部、 ３０、３１ 部分圧力室、 ３２ 絞り間隙

Claims (6)

1. 駆動プーリに対して内燃機関のカム軸を相対的に回転角変化させる装置であって、カム軸（１）と回動不能に結合された内側部分（２）が設けられていて、該内側部分（２）が、少なくともほぼ半径方向に延びるウェブ（４ａ〜４ｄ）又はベーンを有しており、さらに駆動される容積車（５）が設けられていて、該容積車（５）が、全周にわたって分配配置されていてウェブ（６ａ〜６ｄ）によって制限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内側部分のウェブ又はベーンによって、それぞれ２つの圧力室（７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄ）に分割されており、該圧力室（７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄ）の液圧的な圧力負荷時もしくは放圧時に、カム軸（１）がウェブ又はベーンを介して２つの終端位置の間で容積車（５）に対して相対回動可能である形式のものにおいて、内側部分のウェブ（４ａ〜４ｄ）及び容積車のウェブ（６ａ〜６ｄ）は、前記終端位置において互いに接触する接触面を両側面に有しており、回動位置変化が、一方の終端位置への到達前に、組み込まれた緩衝手段（２１，２２；２５，２６；３２）によって液圧的に緩衝され、緩衝手段（２１，２２；２５，２６：３２）が緩衝絞り（３２）として形成されており、緩衝絞り（３２）はウェブ（４ａ〜４ｄ）の回動により絞り間隙として形成され、内側部分のウェブ（４ａ〜４ｄ）と容積車のウェブ（６ａ〜６ｄ）との間で、前記接触面より半径方向外側において、終端位置への到達前に絞り室（３１）が形成され、該絞り室（３１）に圧力媒体が閉じ込められ、前記絞り間隙（３２）が、内側部分又は容積車の１つのウェブにおける前記接触面より半径方向内側の凹部（２１，２２）と、容積車又は内側部分のそれぞれ隣り合うウェブにおける前記接触面より半径方向内側の隣接する突起（２５，２６）とによって形成され、絞り室（３１）が絞り間隙（３２）を介して液圧的に放圧されることを特徴とする、駆動プーリに対して軸を液圧的に回転角調節する装置。
2. 圧力室（７ａ〜７ｄ、８ａ〜８ｄ）が、それぞれの終端位置への接近時に、２つの部分圧力室（３０，３１）に分割され、該両部分圧力室（３０，３１）の間に絞り間隙（３２）が形成される、請求項１記載の装置。
3. 絞り間隙（３２）が、凹部の外周面（２９）と突起の外周面（２８）とにより形成される、請求項１又は２記載の装置。
4. 緩衝動作が圧力室の液圧供給の排出側において行われる、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 容積車が焼結部材として形成されており、突起もしくは凹部が焼結過程において一緒に設置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 内側部分が焼結部材として形成されており、突起もしくは凹部が焼結過程において一緒に設置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。

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