JP3450004B2 - ハイドロリック式の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、内
燃機関のカム軸を回動させるためのハイドロリック式の
制御装置から出発する。このような形式の公知の制御装
置では、特にポンプと電磁弁とが外部に配置されてい
る。このことは、特に所要の圧力媒体接続の点で比較的
面倒であり、またかなり大きなスペースをも必要として
しまう（ドイツ連邦共和国特許出願公開第3247916号明
細書）。

発明の利点 請求項１の特徴部に記載の本発明によるハイドロリッ
ク式の制御装置には、従来のものに比べて次のような利
点がある。すなわち、本発明による制御装置は極めてコ
ンパクトに構成されていて、内燃機関もしくはそのエン
ジンルームに極めて簡単に設備され得る。本発明の別の
利点は請求項２以下に記載の構成から得られる。

図面 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す
る。第１図は、内燃機関のカム軸を回動させるためのハ
イドロリック式の制御装置の縦断面図を示しており、第
２図は、第１図のII−II線に沿った断面図を示してい
る。

実施例の説明 第１図には、符号10Aでカム軸10の一方の端部が示さ
れている。このカム軸はカム軸用の軸受け11に支承され
ている。カム軸は駆動歯車として働くスプロケット12に
よって駆動されるようになっている。このスプロケット
には、ハイドロリックボデー13が続いている。このハイ
ドロリックボデーとスプロケット12とカム軸10とは、ね
じ14とスリーブ15とを介して回転角度可動に互いに結合
されており、しかもこの場合、スリーブ15はスプロケッ
ト12に設けられた長手方向に延びるスリット12A内に、
遊びを持って配置されている。第１図には、ねじとスリ
ーブとがそれぞれ１つしか図示されていない。ねじに関
しては、さらに下で詳しく説明する。

スプロケット12はボス17を有しており、このボスに設
けられた孔には、斜歯18が形成されている。この斜歯に
は、連結部材19に設けられた同様の斜歯が噛み合ってい
る。この連結部材は直径の減径された突起20を有してお
り、この突起は外周面に直歯21を有している。この直歯
はスリーブ22に設けられた同様の直歯と噛み合ってい
る。このスリーブはカム軸10に設けられた真ん中の一貫
して延びる長手方向孔23に不動に配置されている。こう
して、連結部材19のシフト時には、スプロケット12に対
するカム軸10の相対的な回動が生じる。

突起20とは反対の側で連結部材19には、短い突起24が
同心的に形成されている。この突起には、複動式のピス
トン25のピストンロッド26が螺合されている。このピス
トンロッドはハイドロリックボデー13に設けられた真ん
中の段付孔27に突入している。ピストン25は段付孔27の
拡張された部分27A内を滑動するようになっている。こ
のピストンは段付孔27の前記部分27Aを２つの圧力室29,
30に分割している。ピストンロッド26には、さらに挿入
体31がねじ込まれている。この挿入体とピストン25の底
部との間には、圧力制限弁33が配置されている。この圧
力制限弁はダイヤフラム形の弁体34を有している。この
弁体はピストンに形成された真ん中の孔35と協働する。
この孔は横方向孔36に接続されており、この横方向孔は
圧力室30に開口している。孔35に対してずらされて、ピ
ストン25にはさらに長手方向孔37が貫通しており、この
長手方向孔は圧力室29から同じく圧力制限弁33にまで延
びている。ダイヤフラム34が座部に接触していると、こ
のダイヤフラムは両孔35,37を互いに隔離している。

ハイドロリックボデー13には、ピストンロッド26の高
さにおいてラジアルプランジャポンプ38が配置されてい
る。このラジアルプランジャポンプは半径方向に延びる
複数の盲孔として形成されたプランジャ孔39を備えてお
り、このプランジャ孔内をプランジャ40が滑動するよう
になっている。このプランジャは外側に位置する丸みを
帯びた頂部でボールベアリング41の内レース41Aに接触
している。ボールベアリング41の外レース41Bは内燃機
関のシリンダヘッドカバー42に支承されている。ボール
ベアリング41はピストン25の長手方向軸線に対して偏心
的に配置されているので、このボールベアリングはハイ
ドロリックボデー13の回転時に行程運動を実施する。盲
孔39の数はねじ14の数に相当しており、このねじは同じ
平面に位置している。

第２図に示したように、各盲孔39の底部からは、横方
向に延びる短い孔44が延びて、直径のはるかに大きな孔
45に通じている。この孔には、挿入体46が配置されてい
る。この挿入体は出口弁47を収容している。この出口弁
は球状の弁体48を有している。この弁体は圧縮ばね50の
ばね力を受けて、円錐状の弁座49に接触しており、この
弁座に前記孔44が開口している。挿入体では、孔44に並
んだ個所から、平行に延びる孔51が出発しており、この
孔には孔52が開口している。孔52は環状ギャップ53に通
じており、この環状ギャップは圧力室30に接続されてい
る。このことから、弁体48が弁座から持ち上がると、プ
ランジャ孔39もしくは押し退け室から圧力室30に通じた
接続が形成されることが認められる。

プランジャ孔39の底部の上方には、絞り56を収容した
傾斜孔55が開口している。この傾斜孔はねじ14にまで通
じている。このねじ14は一貫して延びる横方向孔56Aを
有しているが、この横方向孔は閉鎖されている。横方向
孔56Aからは、ねじを充分に貫通した長手方向孔57が出
発しており、この長手方向孔は前記ねじを収容した孔58
の底部に開口している。この場所からは、傾斜孔59が、
スリーブ22の外周面に設けられた環状溝60にまで延びて
いる。この環状溝には、スリーブの外周面に延びる長手
方向溝61が開口しており、この長手方向溝はカム軸に延
びる傾斜孔62に接続されている。この傾斜孔は同じく軸
受け11に設けられた横方向孔63に接続されている。横方
向孔63は導管を介して前フィードポンプ64に接続されて
おり、このフィードポンプは圧力媒体リザーバから圧力
媒体を吸い込むようになっている（第３図参照）。この
ことから判かるように、プランジャ40を収容する盲孔状
のプランジャ孔39は前記接続を介して圧力媒体リザーバ
に接続されている。すなわち、傾斜孔55はラジアルプラ
ンジャポンプのための吸込み孔を形成しており、絞り56
は高い回転数における圧力媒体制限のための吸込み絞り
を形成している。

ハイドロリックボデー13は電磁弁70の、２つの部分か
ら成る弁ケーシング66によって閉鎖されている。この弁
ケーシングは外部から延びる横方向孔67を有しており、
この横方向孔は球状の弁体69のための弁座68に開口して
いる。弁体69は真ん中の孔71を制御する。この孔から
は、弁体が持ち上げられた状態において圧力室29から横
方向孔67への接続が形成される。弁体69には、ピン73が
作用するようになっている。このピンは電磁石75の可動
子74に不動に配置されている。ピン73は弁ケーシング66
に設けられた長手方向孔76をスライド式に貫通してい
る。

電磁石の構造を簡単に説明する。この電磁石はコイル
77を有しており、このコイルはカバー78に配置されてい
る。このカバーはシリンダヘッドカバー42に設けられた
孔79を閉鎖しており、この孔には、ハイドロリックボデ
ー13の端部分も突入している。ピン73は非磁性材料から
成っており、磁石コア80は軟磁性材料から成っている。
磁石コア80はその特別な構成によって、比例動作式の圧
力制限弁が得られるように製造されている。

ハイドロリックボデー13の外周面には、さらにセンサ
リング81が配置されており、このセンサリングはボール
ベアリング41のずれをも防止している。センサリング81
はカム軸の回転数を検出して、電子制御装置に信号報知
する。この電子制御装置は電磁弁70を規定の判断基準に
基づき制御する。

比例動作式の圧力制限弁の電磁石75が無電流状態の場
合、可動子74はピン73と共に圧力室29内の圧力によって
左側に移動するので、弁体69は圧力室29から孔71,67を
介して周囲、たとえば圧力媒体リザーバに通じた通流部
を開放する。

スプロケット12がカム軸10およびハイドロリックボデ
ー13と共に回転すると、プランジャ40が行程運動を実施
して、傾斜孔55と上記接続部とを介して圧力媒体リザー
バから圧力媒体を吸い込む。内方行程時に圧力媒体は出
口弁47を介して環状ギャップ53と圧力室30とに押し退け
られる。次いで、ピストン25が、この圧力室内に形成さ
れる圧力によって左側にシフトされ、その後に連結部材
19の歯列がカム軸10にスプロケット12に対して相対的な
回動を与える。カム軸は第１の位置を取る。プランジャ
40による吸込みのために必要な圧力媒体は前フィードポ
ンプ64を介して供給される。

電磁石75が励磁されると、弁体69が可動子74とピン73
とによって弁座68に圧着される。これによって、圧力室
29からの圧力媒体の流出が阻止される。圧力室30には、
引き続き圧送された圧力媒体によって規定の圧力、たと
えば30バールが形成され、その後に、ダイヤフラム34が
弁座から持ち上がることによって圧力制限弁33が開く。
圧力媒体は孔35と長手方向孔37とを介して圧力室29に流
入することができ、この場所では同じく圧力が、圧力室
30内と同じ値に達するまで増大する。しかし自由ピスト
ン面積が環状ピストン面積よりも著しく大きく形成され
ているので、ピストン25は右側に向かって移動する。連
結部材19もしくは歯列によって、カム軸10にはスプロケ
ット12に対する新しい相対角度位置が与えられる。この
ことは、スリーブ15が、スプロケットに設けられた長手
方向スリット内でスプロケットの周方向に関して両側に
向かって運動可能であるという理由で可能になる。吸込
み絞り56はプランジャ孔39への流入を制限する。

比例動作式の圧力制限弁75に部分電流を通電すること
によって、連結部材19の中間位置、ひいてはカム軸10の
中間位置を得ることができる。右側に作用するハイドロ
リック力は、駆動されたスプロケット12から連結部材に
設けられた歯列を介して生ぜしめられる、左側に作用す
る力と平衡状態にある。

電磁石75に関してもう一度簡単に説明する。励磁され
た電磁石におけるカム軸10と可動子74との相対的な回転
時に、可動子には渦電流が誘導され、この渦電流は回転
とは逆のモーメントを可動子に加える。ピン73における
可動子74の懸吊および弁体69への力伝達は可動子と磁石
コアとの回転を可能にする。回転するピン73は軸方向運
動時にほとんど摩擦力を有しない。これによって、比例
動作式の圧力制限弁はヒステリシスが少なくなり、これ
によって圧力室29内の圧力を極めて正確に調節すること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−112604（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−1802（ＪＰ，Ｕ) 特表 平５−500403（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／003628（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 1/34

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のカム軸（10）を回動させるため
   のハイドロリック式の制御装置であって、押圧力によっ
   て長手方向摺動可能な連結部材（19）が設けられてい
   て、該連結部材が外周面に位置する第１の箇所に歯列
   （21）を有しており、該歯列が、カム軸（10）の内周面
   に設けられた同様の歯列と噛み合っており、前記連結部
   材の一方の端部が、内燃機関によって駆動される中空円
   筒状のスプロケット（12）に支承されており、該スプロ
   ケットが真ん中の孔を有しており、該孔が内周面に歯列
   （18）を有しており、該歯列が、前記連結部材の外周面
   の第２の箇所に設けられた同様の歯列と噛み合ってお
   り、前記歯列対のうち、一方の歯列対が斜歯として形成
   されていて、他方の歯列対が直歯として形成されてお
   り、前記連結部材に、圧力媒体によって負荷される複動
   式のピストン（25）が配置されており、該ピストン（2
   5）に、一方では環状の圧力室（30）が、他方では大き
   な圧力室（29）がそれぞれ隣接しており、前記ピストン
   （25）が、常時前記連結部材（19）に接触しており、圧
   力媒体が、ポンプによって圧送されて、電磁石（75）に
   より電磁的に作動される電磁作動式の弁（70）を介し
   て、前記ピストンを負荷するために供給されるようにな
   っており、前記連結部材のシフトによって、スプロケッ
   ト（12）に対するカム軸（10）の相対的な回動が行なわ
   れるようになっており、カム軸（10）の拡張された端部
   分（10A）に、駆動歯車として働くスプロケット（12）
   が装着されており、前記端部分（10A）にさらにハイド
   ロリックボデー（13）がフランジ締結されており、該ハ
   イドロリックボデーに、半径方向の複数のプランジャ孔
   （39）内を滑動するプランジャ（40）を収容するラジア
   ルプランジャポンプ（38）が配置されており、前記プラ
   ンジャ（40）の、外側に位置する丸みを帯びた頂部が、
   カム軸（10）の軸線に対して偏心的に配置されたリング
   の内周面（41A）に沿って滑動するようになっている形
   式のものにおいて、前記プランジャ（40）の、外側に位
   置する丸みを帯びた頂部を案内するリングが、ボールベ
   アリング（41）の内レースであり、前記ラジアルピスト
   ンポンプ（38）の前記プランジャ孔（39）の各圧縮室か
   ら、前記プランジャ孔に接続された出口弁（47）を介し
   て圧力媒体接続部（52,53）が、前記ハイドロリックボ
   デー（13）に設置されたシリンダ室（27A）に通じてお
   り、前記出口弁（47）と前記圧力媒体接続部（52,53）
   とが、回転する前記ハイドロリックボデー（13）内に配
   置されており、前記複動式のピストン（25）が圧力制限
   弁（33）を有しており、該圧力制限弁を介して、前記環
   状の圧力室（30）から、前記大きな圧力室（29）に通じ
   た通路接続部（35,37）が形成可能であることを特徴と
   する、ハイドロリック式の制御装置。
2. 【請求項２】前記複動式のピストン（25）を収容するシ
   リンダ室（27A）が、弁ケーシング（66）によって閉鎖
   されており、該弁ケーシングに、前記圧力室（29）を制
   御する電磁作動式の弁（70）が配置されている、請求項
   １記載の制御装置。
3. 【請求項３】前記電磁作動式の弁（70）が、所属の弁体
   （69）に作用する突き棒（73）を有しており、該突き棒
   が、電磁石（75）の可動子（74）に配置されており、前
   記電磁石の磁束ガイド（80）がプレートとして形成され
   ている、請求項２記載の制御装置。
4. 【請求項４】カム軸（10）とスプロケット（12）と前記
   ハイドロリックボデー（13）とが、ねじ（14）によって
   互いに結合されており、該ねじが圧力媒体通路（56,5
   7）を有しており、該圧力媒体通路が一方では通路（59,
   62,63）を介して圧力媒体リザーバに接続されていて、
   他方では各１つの吸込み絞り（56）を備えた通路（55）
   を介して前記プランジャ孔（39）に接続されている、請
   求項１または２記載の制御装置。
5. 【請求項５】前記プランジャ孔（39）の吐出側に出口弁
   （47）が接続されており、該出口弁から、前記複動式の
   ピストン（25）に設けられた圧力室（30）に対する接続
   が形成可能である、請求項１から４までのいずれか１項
   記載の制御装置。
6. 【請求項６】前記ねじ（14）がスリーブ（15）を貫通し
   ており、該スリーブが、スプロケット（12）に形成され
   た円弧状のスリット（12A）に配置されている、請求項
   ４記載の制御装置。