JPH07507119A - 駆動結合された２つの軸の間の連続的な角度調節のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 駆動結合された２つの軸の間の 連続的な角度調節のための装置 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、駆動結合された少なくとも２つ の軸の間、特に内燃機関のクランク軸とカム軸との間の連続的な角度調節のため の装置に関する。

このような形式の装置を内燃機関で使用することは公知である。この装置を用い て弁制御時間を内燃機関の運転に合わせて調節することができ、これにより内燃 機関をできるだけ広い回転数領域で最適に運転することができる。これによって 、トルク、出力、排ガス放出、アイドリング特性および燃料消費を改善すること ができる。

欧州特許出頼公開第０３３５０８３号明細書に基づき、インテークバルブのため の弁制御装置が公知である。この公知の弁制御装置では、吸気カム軸が位相変換 器によって調節可能となる。軸方向摺動可能に配置された作動エレメントはハイ ドロリック式にのみ操作可能なピストンを有している。このピストンは２つの作 業室に接続されていて、負の縁部型なりを有する４ポ一ト２位置弁に設けられた 作動ピストンによって制御可能である。この作動ピストンは電子回路磁石によっ て２つの別個の終端位置の間で操作される。この電子回路磁石はカム軸の軸方向 での延長上に配置されており、したがって長手方向における機関の所要スペース を高めてしまう。このような構成、特に制御弁は、吸気カム軸の２点調節を可能 にするに過ぎない。磁石配置形式に基づき必要となる構成スペースは特に、前輪 駆動式の乗用車において現在汎用の横方向で組み込まれた機関では不都合となる 。

欧州特許出願公開第０１１２４９４号明細書に基づき、別のカム軸調節装置が公 知である。この公知のカム軸調節装置はハイドロリック操作式の差動ピストンを 有していて、円環状に形成されており、しかも内歯と外歯とを備えている。両歯 の内の一方は斜歯として形成されている。圧力を給圧された際のピストンの軸方 向摺動は、歯列を介してピストンに結合された構成部分と、カム軸駆動ビニオン と、カム軸に間接的に結合された構成部分との間の位相シフトを生ぜしめる。

この公知の手段はカム軸の軸受けと、カム軸に軸方向で導入された孔とを介して 行なわれる圧力媒体供給必要とするので不都合である。圧力媒体の流出は端面側 で軸方向において、調節装置と、この調節装置を取り囲むケーシングとから行な われる。これによって、カム軸の適合が必要となるので不都合となる。さらに、 機関の軸方向での構成長さも延長されてしまうので不都合である。

本発明の課題は、カム軸の支承とは分離された、カム軸の強度に不都合な影響を 与えず、しかも調節装置の端面側の構成を損なわないような調節装置を提供する ことである。

この課題は請求項１の特徴部に記載の構成により解決される。本発明による装置 は、端範囲で、調節したい軸、つまりカム軸または中間軸を取り囲む接続プレー トを有している。この場合、この接続プレートは相対回動不能に配置されていて 、導管接続部を有しており、この導管接続部を介して調節機構に圧力媒体が流入 する。これによって、調節機構の軸方向摺動のために必要とされる圧力媒体をカ ム軸支承部を介して案内しないこと、あるいは軸方向でカム軸を通じて調節機構 に案内しないことも可能となり、さらに装置に対する端面側の接続を必要とする 圧力媒体導管を設けないことも可能となるので有利である。

本発明の有利な構成では、接続プレートは、調節機構の半径方向の構成スペース にわたって延びて、ひいては圧力媒体接続部のために保護された、組付けに好都 合な導管案内が得られるように構成されている。

本発明のさらに別の構成では、接続プレートがハウジング、有利にはシリンダヘ ッドハウジングまたはクランク軸ハウジングと調節機構との間に挿入されている 。これに対して択一的に、接続プレートをハウジングの内面に敷設し、これによ り本発明による装置の所要の軸方向構成スペースを一層減少させることができる ようになる。さらに、このような構成により、圧力媒体導管の保護された導管延 びが得られる。このような圧力媒体導管は内燃機関のハウジングに延びるように 接続プレートに接続することができるので極めて有利である。

本発明のさらに別の有利な構成では、シリンダヘッドまたはクランクハウジング の内部に接続プレートが相対回動不能に配置されている。この場合、接続プレー トは軸方向の支持面のための機械的な加工を回避するために、シリンダヘッドハ ウジングに設けられた壁に間隔をおいて配置されている。このために本発明のさ らに別の有利な構成では、接続プレートがシリンダヘッドとのねじ結合を介して 位置固定されており、このためには接続プレートとシリンダヘッドとに設けられ た支持範囲における局部的な機械加工しか必要とならない。

調節機構の構造は軸方向で摺動可能なピストンを備えている。このピストンはケ ーシングと、軸方向の延長部で軸に結合されたブシュとの間に挿入されている。

前記ピストンはスリーブと、圧力室を互いに隔離するピストンプレートとから形 成される。このピストンプレートは端面側で半径方向でスリーブに相対回動不能 に配置されている。スリーブはさらに内歯と外歯とを備えている。この内歯と外 面とはそれぞれ、対応する歯列を備えた構成部分、つまりスリーブに対して内側 に位置してケーシングに結合されたボスと、ピストンを部分的に同軸的に取り囲 む、前記ブシュに一体に結合されたリングと共に、歯列対を形成する。本発明の さらに別の有利な構成では、調節機構が、この調節機構を取り囲むケーシングを 有している。このケーシングはブシュ（カム軸の延長部を成す）に支承されてい て、外周面に駆動ピニオンを備えている。このケーシングはボスを介してブシュ に回転可能に支承されていて、切欠きを備えている。この切欠きには特に圧力室 と、両側で給圧されるピストンとが挿入されている。

ケーシングとカム軸との間のトルク伝達は軸方向摺動可能なピストンを介して行 なわれる。このピストンは２つの斜歯対を介してブシュにも、ケーシングにも結 合されている。ケーシングとカム軸との間の角度調節を生ぜしめるピストンの軸 方向移動調節のための圧力媒体供給は、本発明による接続プレートを介して行な われる。この接続プレートには、圧力媒体の供給および導出のための導管接続部 が設けられている。

本発明のさらに別の有利な構成では、歯列、つまり斜歯の歯列対の傾斜方向が互 いに異なるように形成されており、これによりたとえば各構成部分の直径に調和 させて、既にピストンの小さな軸方向摺動時において、できるだけ大きな移動調 節範囲が得られる。

本発明のさらに別の有利な構成では、ピストン移動距離がストッパによって制限 されている。このストッパはピストンプレートの外周面の範囲でケーシングの内 側に接触して、ピストン移動距離を軸方向で両方向において制限している。

本発明のさらに別の有利な構成では、プレートの方向を向いて配置されたストッ パと、ピストンプレートとの間に圧縮ばねが挿入されている。この圧縮ばねの円 錐状に成形された構成に基づき、ばね長さは延伸可能となるので有利である。こ の場合、圧縮ばねの前記プレートの方向を向いた、拡開された範囲は内側の構成 部分を取り囲んでおり、これによってケーシングのほぼ軸方向全長が有効に利用 されている。本発明によれば択一的に圧縮ばねの逆の組込みも可能である。圧縮 ばねの規定された組込み位置を得るためには、この圧縮ばねが、段付けされて形 成されたストッパまたはカバーによって、ストッパプレートに向いた側で案内さ れて、反対の側の端部でピストンプレートのハブ範囲に接触している。

相対回動不能に配置された接続プレートと、回転するブシュとの重なり範囲には 、オイル移動部が設けられている。このオイル移動部は、たとえばブシュに設け られた環状溝として形成されている。この環状溝は、位置整合して接続プレート に加工成形されてかつ前記環状溝の範囲に開口する貫通孔に対応している。この 貫通孔はオイル移動部の両側で、半径方向でプレロードをかけられた鋼シールリ ングによってシールされている。高い周方向速度を得るためにも設計されたこの ようなシールに基づき、摩耗の少ない安定したシールが得られる。このようなシ ールには、回転するブシュと、相対回動不能に配置された接続プレートとの間の 変位をも補償するという利点がある。

本発明による調節装置は、インテークバルブのために使用されるカム軸において 使用可能であるか、またはエキゾーストバルブを操作するカム軸のために使用可 能であると有利である。別の使用事例では、本発明による調節装置が同じく中間 軸に配置されていてよい。

この中間軸は内燃機関に設けられたクランク軸とカム軸との間に配置されている 。この場合に中間軸はクランク軸による直接の駆動を受ける。本発明による調節 装置を備えた中間軸は、駆動装置に後置されたカム軸のための無段階の調節、連 続的な調節または２点調節をも可能にする。このような構成は、たとえばＶ型装 置形式のシリンダ列を有する内燃機関のために有利である。中間軸と相まった調 節装置の配置は、インテークバルブとエキゾーストバルブとの同時の変位を生ぜ しめ、つまり弁皿なりは不変のままとなる。ばねと、歯列対の歯列配向とに基づ き、休止状態において終端位置「早め」または「遅め」を択一的に前調節するこ とができる。本発明による調節装置の構成スペースに関して最適化された構成は 、半径方向で必要とされる構成スペースが、剛性的なカム軸駆動装置のための駆 動車を有する構成スペースよりも小さい形成されるか、またはこれに等しく形成 されるように構成されている本発明による装置は、回転対称的に構成されている と有利である。これによって、廉価な非切削製造または旋削部分製造が可能とな り、さらに装置の組立て時に特別な角度配向が必要とされない。

本発明の別の構成は図面および対応する図面の説明において記載されている。以 下に、本発明の２つの実施例を図面につき詳しく説明する。

第１図は、本発明による調節機構の軸方向断面図であり、この場合、ケーシング と調節機構との間には、圧力媒体接続部のための接続プレートが設けられており 、 第２図は、第１図に示した調節機構と一致する調節機構を示しており、この場合 、接続プレートがケーシングの内部に挿入されている。

第１図には、調節機構４の断面図が示されている。

この調節機構４は端部側でカム軸５に固定されている。

このカム軸５は滑り軸受け５８を介してハウジング５２、特にシリンダヘッドハ ウジングに支承されている。

調節機構４は同じく中間軸と組合わせ可能である。この中間軸はクランク軸とカ ム軸との間に配置されている。ハウジング５２の端面５９と整合するようにカム 軸５は段部６０を有している。この段部には、段付孔を有するブシュ１３が被せ 嵌められている。このブシュ１３はねじ４５を用いてカム軸５と相対回動不能に 結合されている。ハブ２３を介してブシ：Ｌ１３に配置されたケーシング２９は 外周面に配置されたビニオン４９を備えている。さらにケーシング２９は円環状 の切欠き３０を有しており、この切欠き３０内には、特にピストン１４が導入さ れている。このピストン１４は第１図では内終端位置で図示されている。このピ ストン１４はスリーブ１５と、このスリーブ１５に端面側で相対回動不能に配置 されたピストンプレート１７とから構成されている。スリーブ１５は内面に斜歯 を有しており、この斜歯はケーシング２９のハブ２３に配置された外歯と共に歯 列対１８を形成している。スリーブ１５の前記ピストンプレート１７とは反対の 側に位置する端部は、対応する斜歯を備えた白首と共に歯列対１９を形成してお り、この場合、前記内歯は、スリーブ１５を同軸的に取り囲むようにブシュ１３ と一体に結合されたリング２１に設けられている。スリーブ１５はさらにギャッ プシール部３９を形成している。このギャップシール部３９はブシュ１３と、ス リーブ１５に設けられた、端部側で半径方向内側を向いた段部との間に形成され る。圧力室１１．１２を互いに隔離しているピストンプレート１７を備えた、軸 方向で摺動可能なピストン１４は、ストッパ２５．２６によって移動距離制限を 受ける。このストッパ２５゜２６は終端位置においてそれぞれ側方に円環状にピ ストンプレート１７の半径方向外側の局面に接触する。

ストッパ２５はさらに、圧力室１２を接続プレート８ａに向いた側でシールする 役目を持っている。このためには、ストッパ２５とケーシング２９との間に挿入 されたシールリング６３もしくはシールリング６４が働く。このシールリング６ ４はストッパ２５とリング２１との間に挿入されている。ストッパ２５は位置固 定部材６２によって軸方向での位置固定を受ける。ストッパ２５とピストンプレ ート１７との間に挿入された、円錐状に成形された圧縮ばね２４は、ピストン１ ４を無圧状態でストッパ２６に当接させるために働く第１図の下側半部に示した ピストン位置にピストン１４を移動させるためには、導管接続部７と同様に半径 方向で端面５９に結合された接続プレート８ａに設けられている導管接続部６を 介して調節機４１１１４に圧力媒体を導入することが必要となる。引き続きこの 圧力媒体は接続プレート８ａに加工成形された孔６８と、孔５５．５６と、ブシ ュ１３に加工成形された環状溝６７とを介して横断面５７に案内される。この横 断面５７はねじ４５に対して軸平行にワッシャ６５にまで案内されている。半径 方向の複数の孔６１と、環状溝５０とを介して横断面５７と圧力室１１との間の 接続が形成されている。孔６１の開口範囲から歯列対１８を通って圧力室１１に まで流れる圧力媒体の通流を改善するためには、個々の歯が抜かれている。第１ 図の上側半部の状態に相当するピストン位置を達成するために圧力室１２に給圧 するためには、圧力媒体が導管接続部７を通じて導入される。この導管接続部７ は孔６９．５４と、それぞれケーシング２９に設けられた環状溝５３と、歯列対 １９とを通って圧力室１２に流入する。この場合、歯列対１９からは、同じく通 流を改善する目的で個々の歯が抜かれている。接続プレー）８ａから回転する構 成部分、つまりブシュ１３への圧力媒体の引渡し時には、孔５４の両側でブシュ １３に設けられた環状溝にシールリング９，１０が設けられている。これらのシ ールリング９．１０は半径方向でプレロードをかけられた鋼リングとして形５成 されている。

ケーシング２９内でピストンプレート１７をシールするためには、ピストンリン グ３８が働＜、、このピストンリング３８はピストンプレート１７の外周面に設 けられた半径方向の環状溝に挿入されている。。調節機構４は、駆動がたとえば ビニオン４９に対するチェーン伝動装置を介して行なわれるように構成されてい る。

このビニオン４９はケーシング２９に相対回動不能に結合されている。

圧力室１１に対する給圧により、ピストン１４は（圧縮ばね２４のばね力を克服 して）ストッパ２５の方向に移動し、それと同時に歯列対１８にょる斜歯に基づ き、ピストン１４とハブ２３、ひいてはケーシング２９との間の相対的な回転運 動が生ぜしめられる。これに対して同期的に、ピストン１４をリング２１に結合 する歯列対１９により、リング２１に一体に結合されているブシュ１３とカム軸 ５との間の支持相対回転運動が行なわれ、ひいてはカム軸５に対する駆動装置、 つまりビニオン４９の回転位置変化が行なわれる。

本発明による装置の別の実施例（第２図）では、第１実施例と合致する構成部分 は同じ符号を備えているので、これらの構成部分の説明に関しては前記第１実施 例の説明を参照することができる。

第１図とは異なり、本、５ｉ！明による調節機構４はハウジング５２にほぼ直接 に接触して図示されている。この第２実施例では、調節機構４のために必要とさ れる軸方向の構成スペースが一層減じられる。この構成スペースには、接続プレ ート８ｂがハウジング５２の内部に、有利にはカム軸の組込み室の内部に組み込 まれる。この構造では、調節機構４がら出発したブシュ１３が設けられている。

このブシュ１３はカム軸５の組込みスペース７４にまで突入して、かつカム軸５ に設けられた肩部７３に接触するように組み込まれている。

支承ねじ７１によってハウジング５２に固定されている支承カバー（第２図には 図示していない）から成る支承装置７０を介して、ブシュ１３は支承の他に、さ らに軸方向での位置固定を受ける。端部側でカム軸５に向けられた側において、 ブシュ１３は半径方向の突設部を備えており、この突設部は接続プレート８ｂに 挿入されていて、この接続プレート８ｂによって十分に軸方向でカバーされる。

端部側では、ブシュ１３にカム軸５が導入されている。このカム軸５は半径方向 の突設部を有していて、肩部７３を介してブシュ１３に接触している。接続プレ ート８ｂを回転固定するためには、この接続プレート８ｂがねじ７２を介して、 ハウジング５２に設けられたハウジング外壁から間隔をおいて位置固定されてい る。ねじ７２とは反対の側で接続プレート８ｂは導管接続部６．７を備えている 。

この導管接続部６．７を介して調節機構４に対する圧力媒体供給もしくは圧力媒 体導出が行なわれる。この場合、導管接続部６．７は保護されてハウジング５２ の内部に配置されていると有利である。導管接続部６゜７からは圧力媒体がそれ ぞれ孔と、環状溝と、穿孔と、接続プレー）８ｂ、ブシュ１３等に設けられた横 断面または長手方向孔とを介して圧力室１１．１２に流入する（第１図につき説 明した通り）。

国際調査報告 、　＝、、、　ＰＣＴ／ＥＰ　９３．’０１０９１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．駆動結合された少なくとも２つの軸の間、特に内燃機関に設けられたクラン ク軸とカム軸との間の連続的な角度調節のための装置であって、該装置が調節機 構（４）を有しており、該調節機構が、調節したい軸と結合されていて、該軸に 対して軸方向に配置されており、さらに前記調節機構が、ハイドロリック作動式 のピストン（１４）を備えており、該ピストンが、圧力媒体循環路に接続されて いる形式のものにおいて、調節したい軸、カム軸（５）または中間軸が、端範囲 で位置固定の接続プレート（８ａ，８ｂ）によって取り囲まれており、該接続プ レートが、前記調節機構（４）のための導管接続部（６，７）として形成された 圧力媒体接続部を有していることを特徴とする、駆動結合された２つの軸の間の 連続的な角度調節のための装置。 ２．前記接続プレート（８ａ）が、内燃機関のシリンダヘッド（２）またはハウ ジング（５２）と、前記調節機構（４）との間に挿入されている、請求項１記載 の装置。 ３．シリンダヘッド（２）またはハウジング（５２）の内部に、前記調節機構（ ４）に向いた側で前記接続プレート（８ｂ）が設けられている、請求項１記載の 装置。 ４．前記接続プレート（８ｂ）が、シリンダ（２）の外壁またはハウジング（５ ２）の外壁とから間隔をおいて相対回動不能に配置されている、請求項３記載の 装置。 ５．ピストン（１４）が軸方向でケーシング（２９）とブシユ（１３）との間で 摺動可能であり、しかも前記ピストン（１４）が、スリーブ（１５）と、圧力室 （１１，１２）を互いに隔離するピストンプレート（１７）とから形成されてお り、前記スリーブ（１５）が、内面に設けられた斜歯と、外面に設けられた別の 斜歯とを備えている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。 ６．前記両斜歯の傾斜方向が互いに異なって形成されている、請求項５記載の装 置。 ７．前記ピストン（１４）の移動距離が、ストッパ（２５，２６）によって制限 されるようになっており、該ストッパが、それぞれ終端位置でピストンプレート （１７）の外周面の範囲に接触している、請求項５記載の装置。 ８．コイルばねとして形成された圧縮ばね（２４）が、円錐状に成形されてスト ッパリング（２５）とピストンプレート（１７）との間に案内されて挿入されて おり、しかも前記圧縮ばね（２４）が、前記ストッパリング（２５）の方向を指 すように拡開されて形成されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の 装置。 ９．相対回動不能に配置された接続プレート（８）と、回転するブシユ（１３） との間にオイル移動部が設けられており、該オイル移動部が、両側のシールリン グ（９，１０）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。 １０．前記シールリング（９，１０）が、前記接続プレート（８）と前記ブシユ （１３）との間の変位を補償している、請求項９記載の装置。 １１．前記調節機構（４）の全ての構成部分が、回転対称的に形成されており、 組付け目的で、特別な角度配向が不要になっている、請求項１から１０までのい ずれか１項記載の装置。