JP2000515605A - 液圧制御装置のための上下動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １．液圧制御装置。２．１．本発明は、上下動弁が、互いに逆方向に作用する２つのばね手段によって可動の弁棒を含み、その際、弁棒が、その最終位置の範囲において液圧的に制御可能である、上下動弁のための液圧制御装置に関する。２．２．本発明によれば、液圧制御装置は、液圧制御可能なばね手段を含み、このばね手段に、液圧作用する補助制御部材が付属しており、この補助制御部材によって、液圧制御可能なばね手段の動作液が圧力負荷逃し可能である。２．３．内燃機関における利用。

Description

【発明の詳細な説明】 少なくとも１つの上下動弁のための液圧制御装置 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の少なくとも１つの上下動 弁のための液圧制御装置に関する。 ドイツ連邦共和国特許第１９５０１４９５号明細書によれば、直線的に可動の 上下動弁を操作する弁制御装置が公知である。これは、弁棒を含み、この弁棒に 、弁閉じ方向にコイル圧縮ばねが、かつ弁開き方向に一時的に油圧ばねが作用す る。さらにこれは、弁棒に固定的に結合されかつ動作空間内に配置されかつ動作 液体が作用可能な制御ピストンを有し、この制御ピストンは、その最終位置の範 囲において、動作空間に所属しかつ液圧的にこれから切離し可能なそれぞれ１つ の浸漬空間を部分的に制限している。制御ピストンが、その浸漬空間内に浸漬し ていると、すなわちこれが、その最終位置の範囲にあると、浸漬空間は圧力負荷 逃しされ、それにより動作空間内の圧力は、この弁位置の安定化を引起こす。し かし制御ピストンが、したがって弁棒が、誤動作のために定義されない中間位置 にあると、この誤動作の復帰及び遮断は、多くの手間をかけてしか行なうことが できない。 本発明の課題は、簡単な手段により誤動作を補償することができる、初めに述 べたような制御装置を提供することにある。 本発明によれば、課題は、請求の範囲第１項の特徴部分に述べた特徴によって 解決される。それにより液圧制御可能な第２のばね手段の圧力は、第１のばね手 段の圧力が液圧制御可能な第２のばね手段のものより優勢になるまで、分離しか つ急速に低下することができることが達成される。したがって上下動弁の任意の 位置において、その戻り運動は、供給圧力の除去を行なう必要なく、補助制御部 材の制御によってトリガすることができる。補助制御部材の制御は、操作部材の 制御によって直接、又は操作部材の制御及びその結果生じる操作過程によって間 接的に行な うことができる。要求に応じてこれは、機械的、電子的、電気的、電磁的又は気 圧的にではあるが、なるべく液圧的に行なうことができる。最後に挙げた場合に 、この時に制御は、なるべく同じ操作部材を介して行なわれ、この操作部材は、 制御ピストンの制御を可能にする。 請求の範囲第２項に記載の本発明の有利な変形は、補助制御部材が、２／２方 向制御弁機能を有することを考慮している。この機能は、既存の液圧システムの 枠内においてとくに簡単な手段によって実現することができる。 請求の範囲第３項に記載の本発明の有利な変形は、補助制御部材が、制御導管 を介して圧力供給導管及び圧力負荷逃し導管に接続されており、これらの導管が 、操作部材よって作用を受けることができることを考慮している。それにより既 存の液圧システムへの補助制御部材の結合は、とくに簡単に行なうことができる 。 本発明のその他の利点及び特徴は、図面により有利な実施例を詳細に説明する 次の説明から明らかである。 図１は、上下動弁の閉じ位置において弁閉じ方向に作用するコイル圧縮ばね及 び弁開き方向に作用するコイル及び油圧ばねの組合せを有する内燃機関の直線的 に可動の上下動弁のための本発明による液圧制御装置の１つの構成を示し、 図２は、上下動弁の中間位置において図１による制御装置を示し、 図３は、その中間位置にあるが上下動弁の戻り運動をトリガした際の図１によ る制御装置を示し、 図４は、上下動弁が完全に開いた際の（下側最終位置）表示で図１による制御 装置を示している。 とくに自動車を駆動するための内燃機関は、それ自体周知のように、複数のシ リンダを有し、これらのシリンダの燃焼室は、燃料／空気混合気を供給し又は排 気ガスを放出するために、それぞれ少なくとも１つの上下動弁を備えている。上 下動弁の制御は、中央制御ユニットとして使 われる機関電子装置によって行なわれる。それぞれの上下動弁１を制御するため に図１ないし４によれば、次に詳細に説明する液圧制御装置が設けられている。 それぞれの上下動弁１は、弁棒２及びこれに固定的に結合されたばね受け３を 有する。弁棒２は、ばね受け３を介して第１のばね手段として使われる初応力を 受けた圧縮ばね４によって閉じ方向に力を受け、この力は、上下動弁１を図１に 示したその不動作位置に保持する。 弁棒２は、ピストン範囲によってシリンダガイド５内に直線的に可動に支持さ れており、このシリンダガイドは、ハウジング６の構成部分である。シリンダガ イド５は、１つの位置において動作空間３３に向かって広げられており、この動 作空間は、弁棒２のピストン範囲によって通過され、その際、動作空間３３内に おけるピストン範囲は、図示した実施例において弁棒２に一体に結合された制御 ピストン７を有する。制御ピストン７は、下側及び上側の浸漬ピストン８及び９ を有し、これらの浸漬ピストンは、それぞれ圧力空間３４及び３５内の弁棒２の 最終位置の範囲に浸漬している。圧力空間３４及び３５は、弁棒２の最終位置に おいてそれぞれ浸漬ピストン８及び９により動作空間３３のその他の容積から液 圧的に切離されるように構成されている。 動作空間は、次に詳細に説明する液圧システムの一部であり、この液圧システ ムの圧力は、図示しない少なくとも１つの液圧ポンプを介して、圧力構成のため に使われる相応する供給導管３８及び圧力負荷逃しのために使われる戻し導管３ ９によって制御される。加えて液圧システムの圧力構成及び圧力負荷逃しの制御 は、操作部材として使われる電磁切換え弁４６を介して行なわれ、この切換え弁 は、暗示しただけの様式で機関電子装置の相応する切換え信号によって制御され る。 弁棒２のピストン範囲に液圧を加えるために、ピストン範囲の長さにわたって 分散してシリンダガイド内に、全体で５つのリング通路２２、２４、２７、２９ 、３１が設けられており、その際、４つのリング通路 ２２、２４、２７、２９は、制御ピストン７の上に、したがって動作空間３３の 上に、かつ別の１つのリング通路３１は、動作空間３３の下に配置されている。 リング通路２２は、供給導管３８に直接結合されているが、一方リング通路２９ 及び３１は、結合導管３０、３２及び電磁切換え弁４６の転てつ器状の分岐位置 を介して、別の供給導管３８又は戻し導管３９に接続可能である。リング通路２ ７は、２／２方向制御弁の形の補助制御部材を制御するための制御導管２８を介 して、制御摺動体４０に結合されている。リング通路２４は、一方において結合 導管を介して戻し導管３９に、かつ他方において制御導管２６を介して２／２方 向制御弁３７の制御摺動体４０の動作空間に接続されている。動作空間３３は、 結合導管３６を介して供給導管３８に結合されている。 弁棒２のピストン範囲の上側端面２’の範囲において、シリンダガイド５に圧 力空間２０が接続されており、この圧力空間は、導管２１を介して別の液圧容積 ４３に結合されている。圧力空間２０及び液圧容積４３は、一緒になって油圧ば ねを形成しており、この油圧ばねは、シリンダ４４を介して液圧容積４３に圧力 を加えるコイル圧縮ばね４５に直列に接続されている。この液圧ユニットの構成 及び機能は、前もって公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第１９６２１ ９５１．５号明細書に記載されたような液圧制御装置に相当するので、詳細な説 明のためにこの特許出願における開示内容を参照されたい。このように構想され たばね手段は、弁棒２に弁開き方向に負荷をかけ、その際、圧力空間２０は、同 時に弁棒２のための行程空間を形成している。 圧力空間２０は、弁棒２のピストン範囲において同軸的に延びた通路１１及び １４を介して動作空間に、かつここから圧力導管として形成された結合導管３６ を介して供給導管３８に、通路１１の拡張部１９内に支持された球１７が油圧ば ねの圧力と現在の供給圧力との間の十分な勾配により、初応力を受けた圧縮ばね １８の力及び球の下側に負荷をかける供給圧力に抗して、図面に示したその不動 作位置から外れることによ って、液圧的に結合可能である。弁が完全には運び出されていない際に供給圧力 が大幅に低下するときに、この場合が存在する。その際、油圧ばねは、前記のよ うに供給圧力にまで圧力を逃され、それから弁は、コイル圧縮ばね４の力によっ て閉じられる。 すでに述べたように、弁棒２のピストン範囲及び制御ピストン７は、動作サイ クルの間に、２つの最終位置の間において往復運動する。浸漬ピストン８又は９ によって動作空間３３から切離される圧力空間３４又は３５は、それぞれ弁棒２ のピストン範囲において制御ピストン７の上及び下に設けられた溝１５、１６に よって、リング通路２９、３１に交互に結合可能であり、これらのリング通路は 、結合導管３０又は３２に接続されている。そのために図１は、上側最終位置に おける弁棒２及びそのピストン範囲の位置を示しており、この最終位置において 圧力空間３５は、溝１６及び結合導管３０を介して作用を受け、図示した状態に おいて圧力負荷逃しされている。図４は、その反対の下側最終位置における弁棒 ２及びそのピストン範囲を示しており、この最終位置において圧力空間３４は、 溝１５及び圧力導管３２を介して作用を受け、図示した状態において圧力負荷逃 しされている。 前記の最終位置においてそれぞれ圧力負荷逃しされた圧力空間３４又は３５は 、切換え弁４６の切換えによって供給圧力を加えられるので、力の比の相応する 寸法決めの際に、上下動弁は、端面２’における油圧ばねの圧力によりその上側 最終位置から、かつばね受け３における圧縮ばね４の圧力によりその下側最終位 置から動かされる。 制御ピストン７が、所属の圧力空間３４又は３５からそれぞれの浸漬ピストン ８又は９が出る程度に、最終位置から動かされていると、所属のリング通路３１ 又は２９は、弁棒２のピストン範囲によって遮断され、かつ結合導管３０及び３ ２は、図１、２及び４に示されたその不動作位置への切換え弁４６の戻りによっ て、したがって戻し導管３９との前記の結合導管の連結によって、圧力負荷逃し することができる。 一般に弁棒２は、それぞれさらに強力な応力をかけられたばね手段によって運 動をトリガした後に、対向する最終位置にまで動かされる。動作様式は、ドイツ 連邦共和国特許第１９５０１４９５号明細書又はドイツ連邦共和国特許第１９６ ２１９５１．５号明細書に記載されたような制御装置の動作に相当する。その際 、圧力印加は、シリンダガイド５におけるリング通路２２及び制御溝として使わ れるリング溝１３及び弁棒２のピストン範囲における制御通路１１、１２を介し て行なわれる。 図４に示した上下動ピストン１の位置において、液圧容積４３とともに圧力空 間２０内における圧力は、制御通路１１及び１２、制御溝１３、リング通路２４ を介し、かつ結合導管２５及び戻し導管３９を介して再び除去することができる 。それにより図１に示した位置への上下動ピストン１の戻り可能性が容易になり 、かつ図１による不動作位置における新たな任意の圧力印加を可能にする。 しかしながら弁棒２のピストン範囲を図１から出発してコイル圧縮ばね４の力 に抗して図４に示した位置にまで動かすために、油圧ばねの圧力が十分に高くな ることができない誤動作に基づいて、ピストン範囲が図２に示した位置に留まる 可能性が存在する。それにより弁棒２のピストン範囲の定義されない制御可能性 が生じ、それにより上下動弁１の確実な弁動作が問題になる。 そのために圧力空間２０に補助制御部材が付属しており、この補助制御部材は 、動作空間３７及び制御摺動体４０、制御導管２８、戻しばね４１及び結合導管 ２６を有する２／２方向制御弁によって形成されている。圧力空間２０、及び制 御摺動体４０のための動作空間３７は、互いに液圧的に結合されているが、結合 は、制御摺動体４０の不動作位置においてこれにより中断されている。両側から 負荷を受けることができる制御摺動体４０の不動作位置において、戻しばね４１ は、かなりの程度まで応力を逃されており、制御導管２８は、圧力負荷を逃され ている。結合導管２６は、リング通路２４を介して結合導管２５に固定的に結合 されているので、いずれの状況においても圧力負荷を逃されている。 弁棒２が、図２による定義されない中間位置にあるとき、制御導管２８は、リ ング通路２７、弁棒２のピストン範囲における制御溝１０及びリング通路２９を 介して結合導管３０に結合されており、その際、これは、切換え弁４６の操作に よって供給圧力を加えることができる。制御摺動体４０の端面４０’に作用する 圧力は、戻しばね４１の力に抗して図３に示した位置への制御摺動体４０の運動 を引起こす。 図３に示すように、活性化された補助制御部材は、圧力空間２０と結合導管２ ６との間の結合を可能化し、それにより油圧ばねは圧力負荷逃しされ、かつ弁棒 ２のピストン範囲は、その中間位置から圧縮ばね４によって図１による最終位置 に押し戻される。上下動弁１がその上側最終位置に到達すると、制御溝１０を介 したリング通路２７と２９との間の液圧結合はもはや存在せず、それどころかこ の時、リング通路２７と２４との結合によって、制御導管２８の圧力負荷逃しが 、したがって圧縮ばね４１の力によるその不動作位置への制御摺動体４０のリセ ットが保証される。 このことは、特別な制御を行なうことなく、とくに供給圧力の解消なく、かつ 上下動弁１の正確な位置を検出する測定技術的な処置なく、行なうことができる 。さらに復帰は、ピストン４のそれぞれの中間位置において両方のリング通路２ ７と２９が制御溝１０を介して互いに液圧結合されていることを目的としなけれ ばならないリング溝１０とリング通路２７及び２９の相応する幾何学的な構成の 際に、上下動ピストンのあらゆる位置から、かつ上下動ピストンのあらゆる速度 の際にも、すなわち通常の動作の際にも、行なうことができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月１２日（１９９９．３．１２） 【補正内容】 明細書 液圧制御装置のための上下動弁 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の液圧制御装置を有すると くに内燃機関における上下動弁に関する。 ドイツ連邦共和国特許第１９５０１４９５号明細書によれば、直線的に可動の 上下動弁を操作する弁制御装置が公知である。これは、弁棒を含み、この弁棒に 、弁閉じ方向にコイル圧縮ばねが、かつ弁開き方向に一時的に油圧ばねが作用す る。さらにこれは、弁棒に固定的に結合されかつ動作空間内に配置されかつ動作 液体が作用可能な制御ピストンを有し、この制御ピストンは、その最終位置の範 囲において、動作空間に所属しかつ液圧的にこれから切離し可能なそれぞれ１つ の浸漬空間を部分的に制限している。制御ピストンが、その浸漬空間内に浸漬し ていると、すなわちこれが、その最終位置の範囲にあると、浸漬空間は圧力負荷 逃しされ、それにより動作空間内の圧力は、この弁位置の安定化を引起こす。し かし制御ピストンが、したがって弁棒が、誤動作のために定義されない中間位置 にあると、この誤動作の復帰及び遮断は、多くの手間をかけてしか行なうことが できない。 本発明の課題は、簡単な手段により誤動作を補償することができる、初めに述 べたような上下動ピストンを提供することにある。 訂正請求の範囲 １．上下動弁が、弁棒（２）を有し、この弁棒に、弁閉鎖方向に作用する第１ のばね手段（４）、及び弁開き方向に作用する液圧制御される第２のばね手段（ ４３）が付属しており、かつこの弁棒（２）が、両側に液圧作用する制御ピスト ン（７）に結合されており、その際、上下動弁（１）の閉じ又は開き過程が、中 央制御ユニットの操作部材（４６）によってトリガ可能である、液圧制御装置を 有するとくに内燃機関における上下動弁において、 液圧制御される第２の油圧ばね手段（４３）に、液圧作用する補助制御部材（ ３７，４０，４１）が付属しており、この補助制御部材が、上下動弁（１）の閉 じ方向における操作部材（４６）の操作過程の際に、上下動弁（１）の任意の位 置において、第１のばね手段（４）の操作力を受けて液圧制御される第２の油圧 ばね手段（４３）をその圧力について負荷逃しすることを特徴とする、液圧制御 装置を有するとくに内燃機関における上下動弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上下動弁が、弁棒（２）を有し、この弁棒に、弁閉鎖方向に作用するため に第１のばね手段（４）、及び弁開き方向に作用するために液圧制御可能な第２ のばね手段（４３）が付属しており、かつこの弁棒（２）が、両側に液圧作用可 能な制御ピストン（７）に結合されており、その際、上下動弁（１）の閉じ又は 開き過程が、中央制御ユニットの操作部材（４６）によってトリガ可能である、 とくに内燃機関における少なくとも１つの上下動弁（１）のための液圧制御装置 において、 液圧制御可能な第２のばね手段（４３）に、液圧作用する補助制御部材（３７ ，４０，４１）が付属しており、この補助制御部材が、上下動弁（１）の閉じ方 向における操作部材（４６）の操作過程の際に、第１のばね手段（４）の操作力 を受けて液圧制御可能な第２のばね手段（４３）を圧力負荷逃しすることを特徴 とする、とくに内燃機関における少なくとも１つの上下動弁（１）のための液圧 制御装置。 ２．補助制御部材（３７，４０，４１）が、２／２方向制御弁機能を有するこ とを特徴とする、請求項１に記載の液圧制御装置。 ３．補助制御部材（３７，４０，４１）が、制御導管を介して圧力供給導管（ ３０）及び圧力負荷逃し導管（２５）に接続されており、これらの導管が、操作 部材（４６）よって作用を受けることができることを特徴とする、請求項１又は ２に記載の液圧制御装置。 ４．補助制御部材（３７，４０，４１）が、機械的な戻しばね（４１）によっ てその不動作位置に保持されていることを特徴とする、前記請求項の１つに記載 の液圧制御装置。