JP3532946B2 - 液力式調節装置 - Google Patents

液力式調節装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，内燃機関のカム軸をそ
の駆動車に対して相対的に回動させるための液力式調節
装置であって，調節部材を有し，この調節部材は，制御
弁によって変化可能なポンプの圧力によって負荷されて
いて，長手方向に移動可能な連結部材と結合されてお
り，この連結部材は一方の歯列を介して駆動車と協働
し，かつ他方の歯列を介してカム軸と協働しており，前
記両方の歯列のうちの少なくとも１つの歯列がはす歯列
として構成されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第 41 28
656 号によれば，このような形式の液力式調節装置に
おいて，差動シリンダ装置として構成されている調節部
材の圧力室内の部分圧力を，電磁的に操作可能な制御弁
を介して変化させ得るようにすることが提案されてい
る。圧力室内の部分圧力は圧力媒体を部分的に流出させ
ることによって調整され，この部分圧力は制御弁を相応
して制御することによってほぼ一定不変に保たれる。調
節部材の調節状態が定常的である場合には，保持圧力が
調節運動に必要な調節圧力よりも著しく低くなるよう
に，制御弁が制御される。このために，差動シリンダ装
置のリング面は常にポンプの圧力媒体で負荷されるのに
対し，圧力室はオーバーフロー弁を介して大きなピスト
ン面のところに構成され，電磁的に操作可能な制御弁に
よって制御可能である。このような液力式調節装置は例
えば，内燃機関においてクランク軸若しくは駆動車に対
して相対的にカム軸を調節する装置を操作するのに使用
される。カム軸を調節するために調節部材及びカム軸は
連結部材を介して互いに結合されている。この連結部材
は長手方向に移動可能であって，１つの歯列を有してお
り，この歯列は，長手方向で不動のカム軸の歯列と協働
する。連結部材の別の歯列は駆動車の歯列と協働する。
これら両方の歯列対の一方はすぐ歯列対として構成され
ているのに対し，他方の歯列対ははす歯列対として構成
されている。これらの歯列の協働によって，調節部材の
並進運動がカム軸の回転運動に変えられる。しかしなが
らこのような液力式調節装置はその構造に基づいて著し
く大きな取り付けスペースを必要とし，なかんずく軸方
向（カム軸の縦軸線の方向）の長さが大きい。更に，こ
のような液力式調節装置においては，少なくとも１つの
能動的に制御可能な弁部分と，少なくとも１つの受動的
な任意に制御できない弁部分とが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，液力
式調節装置の構造を極めて簡単にし，その取り付けスペ
ースをわずかにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に，本発明の構成では，最初に述べた形式の液力式調節
装置において，調節部材が単動シリンダ装置として構成
されており，この単動シリンダ装置は１つの圧力室だけ
を備えており，この圧力室は常にポンプと接続されてお
り，前記単動シリンダ装置の前記圧力室がポンプの不動
の制御ピン内に形成されており，この制御ピンは前記圧
力室の領域でポンプのロータを支承しており，かつ前記
制御ピン内の前記圧力室が前記ロータ内の，ピストンを
収容するポンプ孔から延びる吐出孔に接続されるように
なっており，前記両方の歯列の全進み率が２００mm／回
転よりも小さいようにした。
【０００５】
【発明の効果】この構成によって，液力式調節装置の構
造が極めて簡単になり，その取り付けスペースがわずか
になる。
【０００６】更に，液力式調節装置の構造が簡単である
ので，制御技術的費用が減少せしめられる。
【０００７】液力式調節装置を本発明のように構成する
ことによって，運転中常に生ずる戻し力を一方の方向へ
の調節のために利用することが可能である。逆方向（つ
まり戻し力とは逆の方向）への調節のためにだけ，液体
圧力が使用される。
【０００８】簡単に，ひいては短く構成される調節部材
によって，制御弁からのかつ制御弁への圧力媒体通路が
省略され，若しくは短くされる。制御弁は，調節装置の
軸方向の長さが短いので，大きな費用をかけたり，所要
スペースを大きくしたりすることなしに，カム軸に対し
て同軸的に配置することができる。
【０００９】
【実施例】以下においては，図１に示した実施例に基づ
いて，本発明の構成を具体的に説明する。
【００１０】図１において，符号１０は内燃機関のカム
軸を示し，このカム軸は駆動車１１（鎖車）を介して内
燃機関によって駆動される。カム軸１０はフランジ状の
端部分１２を有しており，この端部分の端面１３に円柱
形の凹所１４が形成されている。この凹所１４から縦孔
１５がカム軸１０を貫通している。円柱形の凹所１４内
には駆動車１１の円筒形のボス体１６が突入しており，
このボス体の外周に鎖車１７が取り付けられている。鎖
車１７の，端部分１２とは逆の側には，ボス体１６を取
り囲んでいるリング円板１９が接触している。リング円
板１９の，鎖車１７とは逆の側の端面には，図示されて
いない複数の連行体が取り付けられており，これらの連
行体の機能については後で詳細に説明する。リング円板
１９と，鎖車１７若しくは駆動車１１と，カム軸の端部
分１２とはねじ２０及びスペーサスリーブ２１を介して
互いに結合されている。スペーサスリーブ２１は端部分
１２とリング円板１９とに支えられていて，鎖車１７を
貫通している。このために鎖車は円弧形の複数の透かし
穴１８を有している。これらの透かし穴１８は，駆動車
１１が軸方向で固定されているけれども，定められた角
度範囲だけ回動可能であるように，形成されている。
【００１１】ボス体１６の内部で連結部材２３が案内さ
れており，この連結部材の大きな直径の円筒区分２４は
ボス体１６の内部に位置している。この円筒区分２４に
は小さな直径の別の円筒区分２５が続いており，この円
筒区分２４はカム軸１０の縦孔１５内に突入している。
連結部材２３はカム軸１０内で，長手方向に移動可能
に，しかし回動不能に案内されている。このために円筒
区分２５及び縦孔１５はそれぞれ１つの互いに協働する
（かみ合っている）すぐ歯列２６を有している。これに
対し駆動車１１及び連結部材２３は，ボス体１６の内周
面に設けられているはす歯列２７と，円筒区分２４の外
周面に設けられているはす歯列２７とを介して互いに協
働する。
【００１２】連結部材２３の円筒区分２４は円柱形の凹
所２８を有しており，この凹所の底に，円筒区分２５の
内部の縦孔２９が開口しており，この縦孔２９はカム軸
１０内の縦孔１５と接続されている。凹所２８の底には
軸受けリング３１が当てつけられており，この軸受けリ
ング上で第１の転がり軸受けリング３２が転動する。第
１の転がり軸受けリング３２には案内円板３３が続いて
おり，この案内円板３３には第２の転がり軸受けリング
３４が当てつけられている。軸受けリング３１・第１の
転がり軸受けリング３２・案内円板３３及び第２の転が
り軸受けリング３４はリングナット３５によって凹所２
８の内部に固定されて，スラスト軸受けを構成してい
る。案内円板３３は中央に貫通孔３７を有しており，こ
の貫通孔を，調節部材３９の案内心棒３８が貫通してい
る。この調節部材３９は案内円板３３に当てつけられて
いて，貫通孔３７を貫通している案内心棒３８は案内円
板３３の逆の側でスナップリング４０によって軸方向に
移動不能に固定されている。調節部材３９は，第２の転
がり軸受けリング３４・リングナット３５・ボス体１６
の内部を貫通して，不動の制御ピン４３を貫通している
段付きの縦孔４２内にまで達している。この制御ピン４
３は調節装置のケーシング壁４５の貫通孔４４内に不動
に挿入されている。このケーシング壁４５にはほぼ円筒
形のポンプケーシング４６が形成されており，このポン
プケーシングは制御ピン４３を取り囲んでいて，ロータ
４７・ピストン４８及び支持リング４９を収容してい
る。
【００１３】ロータ４７は制御ピン４３上で回転可能に
支承されていて，その一方の端面を軸受けリング５１に
支えられており，この軸受けリング自体はポンプケーシ
ング４６の内部でケーシング壁４５に当てつけられてい
る。ロータ４７は逆の側で，制御ピン４３にねじはめら
れた固定ナット５２によって軸方向の移動を防止されて
いる。ロータ４７はケーシング壁４５とは逆の側の端面
に複数の連行体５０を有しており，これらの連行体は仲
介ディスク５３に係合している。この仲介ディスク５３
には逆の側からリング円板１９の図示されていない連行
体が係合しており，したがってロータ４７は仲介ディス
ク５３・リング円板１９及びねじ２０を介してカム軸１
０によって駆動される。
【００１４】ロータ４７はその外周面から半径方向に形
成されている複数のポンプ孔５４を有しており，これら
のポンプ孔の底からそれぞれ吐出孔５５が制御ピン４３
にまで達している。制御ピンはその外周面に，円周の一
部分にわたって延びる吐出溝（スリットともいう）５７
を有しており，この吐出溝は吐出孔５８を介して縦孔４
２の大きな直径の孔区分５９に接続されている。
【００１５】ポンプ孔５４と軸受けリング５１との間
で，その都度ポンプ孔と並んで，吸い込み孔６０がロー
タ４７を貫通しており，この吸い込み孔内には吸い込み
絞り６１が挿入されている。吸い込み孔６０はロータ４
７の外周のところでプラグ６２によって外方端部を閉じ
られている。吸い込み絞り６１とプラグ６２との間で吸
い込み孔６０からその都度１つの吸い込み通路６３がポ
ンプ孔５４に通じている。吸い込み孔６０は，制御ピン
４３の外周面の一部分にわたって形成されている吸い込
み溝６５と協働する。この吸い込み溝は，制御ピン４３
のカム軸１０とは逆の側の端面に開口している袋孔６６
に接続されている。
【００１６】各ポンプ孔５４内ではほぼコップ形のピス
トン４８が案内されており，このピストンの内部に押し
ばね６７が支えられており，この押しばねの他方の端部
はポンプ孔５４の底に支えられている。ピストン４８は
クラウン付きのピストンとして構成されていて，そのク
ラウン６８は偏心的に支承されている支持リング４９の
内輪６９に押し付けられている。この内輪自体は玉７０
を介して外輪７１に支えられており，この外輪はポンプ
ケーシング４６の内部に支承されている。外輪７１は，
ポンプケーシング４６の開いている端面の側から，ばね
リング７２及び固定リング７３を介して，軸方向の移動
を防止されている。
【００１７】調節部材３９は，既に述べたように，縦孔
４２内に突入しており，その小さい直径の孔区分６４内
で，リング溝７４内に挿入されたシールリング７６並び
に第２のリング溝７５内に挿入された案内リング７７に
よって，シールされかつ案内されている。縦孔４２の開
いている端部はフランジ板７８によって覆われており，
このフランジ板はケーシング壁４５の外面及び図示して
いない形式で制御ピン４３の端面にねじ止めされてい
る。フランジ板７８は貫通孔７９を有しており，これは
縦孔４２と同一の軸線を有している。フランジ板７８の
ケーシング壁４５に接触している内面には供給スリット
８１と戻しスリット８２とが形成されている。この供給
スリットと戻しスリットとはフランジ板７８に取り付け
られたシールリング８３を介して縦孔４２若しくは貫通
孔７９に対してシールされている。供給スリット８１は
制御ピン４３内の袋孔６６を供給孔８４に接続してお
り，この供給孔はポンプケーシング４６の外側でケーシ
ング壁４５を貫通している。戻しスリット８２は，フラ
ンジ板７８を貫通している戻し孔８５をケーシング壁４
５の孔８６に接続している。この孔８６は溝８７を介し
てポンプケーシング４６の内部に接続されている。
【００１８】フランジ板７８の外面には，制御弁９０の
ケーシング８９が固定されている。制御弁９０はフラン
ジ板７８に接触する端面に円板形の凹所９１を有してお
り，この凹所は貫通孔７９を取り囲んでいる。この凹所
９１を取り囲んで制御弁９０にリング溝９２が形成され
ており，このリング溝は戻し孔８５に接続されている。
凹所９１並びにリング溝９２はシールリング９３若しく
は９４によって外部に対してシールされている。凹所９
１に続いて制御弁９０内に弁挿入体９６があり，この弁
挿入体は弁座９７を有している。この弁座９７は，制御
弁９０の可動子室９９内で案内されている円すい弁体９
８と協働する。制御弁９０の可動子室９９から孔１０３
がリング溝９２に通じている。円すい弁体９８には押し
ばね１００が支えられており，この押しばねの他方の端
部は制御弁９０の可動子１０１に支えられている。この
可動子１０１は比例電磁石の巻線１０２の内部で案内さ
れている。比例電磁石の巻線１０２に電流が流れると，
可動子１０１が押しばね１００の作用に抗して弁座９７
に向かって動き，押しばね１００の初ばね力が増大せし
められる。
【００１９】図示の液力式調節装置は，内燃機関の駆動
車１１若しくは図示されていないクランク軸に対して相
対的にカム軸１０を回動させるの役立つ。これによっ
て，内燃機関の弁の開き時期を例えば回転数又は負荷の
ような種々の因子に関連して，クランク軸の回転位置に
関して早い弁操作又は遅い弁操作が行われるように調節
するのである。このことは連結部材２３を移動させるこ
とによって達成される。連結部材２３にすぐ歯列２６及
びはす歯列２７が設けられていることによって，連結部
材を軸方向に移動させると，駆動車１１がカム軸１０に
対して相対的に回動せしめられる。連結部材２３が図示
の右側の終端位置にある場合，カム軸１０は最大限に早
期の弁開き操作が行われるように調節されている。連結
部材のこの終端位置は縦孔４２若しくは孔区分５９内に
生ぜしめられて調節部材３９に作用する圧力によって達
成され若しくは維持される。この圧力は，ロータ４７が
回転している場合若しくはカム軸１０が回転している場
合，ピストン４８によって生ぜしめられる。それは，ポ
ンプ孔５４が吐出孔５５・吐出溝５７及び吐出孔５８を
介して縦孔４２に接続されているからである。ポンプ孔
５４への圧力媒体の供給は吸い込み通路６３・吸い込み
絞り６１を有する吸い込み孔６０及び吸い込み溝６５を
介して行われる。吸い込み溝は袋孔６６及び供給スリッ
ト８１を介して供給孔８４に接続されている。この供給
孔８４自体は内燃機関のエンジンオイル回路に接続され
ており，このことは破線で示した接続導管１０５・やは
り破線で示したポンプ１０６（潤滑ポンプ若しくはエン
ジンオイルポンプ）及びタンク１０７によって示されて
いる。要するに，調節装置の図示のポンプは，外側を支
えられ，吸い込み側に絞りを有しスリット制御されるラ
ジアルピストンポンプである。
【００２０】縦孔４２内の圧力は制御弁９０を介して制
御可能である。この制御弁は比例圧力制御弁として構成
されており，縦孔４２内の圧力は貫通孔７９を介して弁
座９７に作用している。円すい弁体９８に作用する初ば
ね力を有する押しばね１００によって，この圧力が制御
される。換言すれば所定の圧力値を越えると，円すい弁
体９８が弁座９７から押し離され，圧力媒体が開かれて
いる弁座９７を通って可動子室９９内に達する。可動子
室は孔１０３・リング溝９２・戻し孔８５及び孔８６を
介してポンプケーシング４６の内部若しくはエンジンオ
イル回路に接続されている。電磁石の巻線１０２に適当
に電流を流すことによって，押しばね１００の初ばね力
を変化させることができ，これによって制御弁９０の開
き圧力を任意に調整することができる。連結部材２３
（調節部材３９）を図示の終端位置に維持する場合若し
くは右に向かって図示の終端位置に移動させる場合，縦
孔４２内の圧力に基づいて連結部材２３に作用する力は
カム軸による弁操作に基づく戻し力よりも大きくなけれ
ばならない。カム軸は弁の操作の際に弁の操作を遅くす
るような反作用モーメントを受ける。連結部材２３を図
示の位置あるいは任意の中間位置から左に向かって動か
す場合には，戻しモーメントに基づく力が縦孔４２内の
圧力に基づく力よりも大きくなければならない。このた
めには，電磁石の巻線１０２に供給する電流が減少せし
められ，これによって押しばね１００の初ばね力が減少
せしめられて，円すい弁体９８の開き圧力が減少せしめ
られる。連結部材２３の中間位置ひいてはカム軸の回動
位置を維持するためには，縦孔４２内の圧力の作用に基
づく力とカム軸１０の戻しモーメントに基づく逆向きの
力とが等しくなるように，制御弁９０を制御する。
【００２１】カム軸１０内の縦孔１５及び縦孔２９並び
に凹所２８を介してボス体１６の内部はエンジンオイル
回路と接続されており，したがって運転中歯列（２６・
２７）及びスラスト軸受け（３１〜３４）も充分に潤滑
される。
【００２２】液力式調節装置の調節部材３９は従来の技
術水準の調節装置の場合と異なって単動シリンダ装置
（単動シリンダ装置のピストン）として構成されてお
り，縦孔４２内に相応する圧力を生ぜしめることによっ
てシリンダから押し出すことができる。調節部材３９の
シリンダ内への押し入れ若しくは押し戻しは，カム軸の
回転の際にカム軸が受ける戻しモーメントだけに基づい
て行われる。したがって連結部材２３内のスラスト軸受
け（３２〜３４）は大体において一方の側からだけ負荷
されるので，その構造が簡単になり，案内円板３３への
調節部材３９の固定も簡単に行うことができる。戻しモ
ーメントにもとづいて調節部材に充分な戻し力を作用さ
せ得るようにするために，連結部材２３のはす歯列は，
従来公知の調節装置の場合よりも著しく急傾斜にされて
いる。はす歯列の進み率は本発明によれば２００mm／回
転よりも小さく，有利には１１０mm／回転と１９０mm／
回転との間の範囲にある。このような形式の公知の調節
装置においては，はす歯列の進み率はほぼ２３０mm／回
転と６２０mm／回転との間の範囲にある。
【００２３】連結部材２３とカム軸及び駆動車１１とに
すぐ歯列及びはす歯列を設ける代わりに，２つのはす歯
列対を設けることもできる。両方のはす歯列対の全進み
率は既に述べた値と同じで，２００mm／回転よりも小さ
い。
【００２４】以上説明した連結部材の構成及び連結部材
とカム軸及び駆動車との協働形式とは異なった実施例も
可能である。例えばカム軸の歯列を，カム軸に取り付け
られていて連結部材の相応する孔（袋孔）内に係合する
ピンに設けることができる。この場合重要なことは，所
定の進み率を有する２つの歯列対を設けて，連結部材の
軸方向の移動によって，駆動車に対して相対的にカム軸
を回動させることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液力式調節装置の縦断面図であ
る。
【符号の説明】
１０ カム軸， １１ 駆動軸， １２ 端部分， １
３ 端面， １４ 凹所， １５ 縦孔， １６ ボス
体， １７ 鎖車， １８ 透かし穴， １９リング円
板， ２０ ねじ， ２１ スペーサスリーブ， ２３
連結部材，２４及び２５ 円筒区分， ２６ すぐ歯
列， ２７ はす歯列， ２８ 凹所， ２９ 縦孔，
３１ 軸受けリング， ３２ 転がり軸受けリング，
３３ 案内円板， ３４ 転がり軸受けリング， ３
５ リングナット， ３７貫通孔， ３８ 案内心棒，
３９ 調節部材， ４０ スナップリング， ４２
縦孔， ４３ 制御ピン， ４４ 貫通孔， ４５ ケ
ーシング壁， ４６ポンプケーシング， ４７ ロー
タ， ４８ ピストン， ４９ 支持リング， ５０
連行体， ５１ 軸受けリング， ５２ 固定ナット，
５３ 仲介ディスク， ５４ ポンプ孔， ５５ 吐
出孔， ５７ 吐出溝， ５８ 吐出孔， ５９ 孔区
分， ６０ 吸い込み孔， ６１ 吸い込み絞り， ６
２ プラグ， ６３ 吸い込み通路， ６４ 孔区分，
６５ 吸い込み溝， ６６袋孔， ６７ 押しばね，
６８ クラウン， ６９ 内輪， ７０ 玉， ７１
外輪， ７２ ばねリング， ７３ 固定リング，
７４及び７５ リング溝， ７６ シールリング， ７
７ 案内リング， ７８ フランジ板， ７９貫通孔，
８１ 供給スリット， ８２ 戻しスリット， ８３
シールリング， ８４ 供給孔， ８５ 戻し孔，
８６ 孔， ８７ 溝， ８９ ケーシング， ９０
制御弁， ９１ 凹所， ９２ リング溝， ９３及び
９４シールリング， ９６ 弁挿入体， ９７ 弁座，
９８ 円すい弁体， ９９可動子室， １００ 押し
ばね， １０１ 可動子， １０２ 巻線， １０３
孔， １０５ 接続導管， １０６ ポンプ， １０７
タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−245406（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 (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関のカム軸（１０）をその駆動車
    （１１）に対して相対的に回動させるための液力式調節
    装置であって、調節部材（３９）を有し、この調節部材
    は、制御弁（９０）によって変化可能なポンプ（４３・
    ４７・４８・４９）の圧力によって負荷されていて、長
    手方向に移動可能な連結部材（２３）と結合されてお
    り、この連結部材は一方の歯列（２７）を介して駆動車
    （１１）と協働し、かつ他方の歯列（２６）を介してカ
    ム軸（１０）と協働しており、前記両方の歯列（２６・
    ２７）のうちの少なくとも１つの歯列がはす歯列として
    構成されている形式のものにおいて、調節部材（３９）
    が単動シリンダ装置として構成されており、この単動シ
    リンダ装置は１つの圧力室（４２・５９）だけを備えて
    おり、この圧力室（４２・５９）は常にポンプと接続さ
    れており、前記単動シリンダ装置の前記圧力室（４２・
    ５９）がポンプ（４３・４７・４８・４９）の不動の制
    御ピン（４３）内に形成されており、この制御ピンは前
    記圧力室（４２・５９）の領域でポンプのロータ（４
    ７）を支承しており、かつ前記制御ピン内の前記圧力室
    が前記ロータ（４７）内の、ピストン（４８）を収容す
    るポンプ孔（５４）から延びる吐出孔（５５）に接続さ
    れるようになっており、前記両方の歯列（２６・２７）
    の全進み率が２００mm／回転よりも小さいことを特徴と
    する液力式調節装置。
  2. 【請求項２】 両方の歯列（２６・２７）の全進み率が
    １１０mm／回転以下である請求項１記載の液力式調節装
    置。
  3. 【請求項３】 制御弁（９０）がカム軸（１０）に対し
    て同軸的に配置されている請求項１又は２記載の液力式
    調節装置。
  4. 【請求項４】 １つの歯列（２６・２７）がすぐ歯列と
    して構成されている請求項１から請求項３までのいずれ
    か１項に記載の液力式調節装置。
  5. 【請求項５】 両方の歯列（２６・２７）がはす歯列と
    して構成されている請求項１から請求項３までのいずれ
    か１項に記載の液力式調節装置。
  6. 【請求項６】 ポンプ（４３・４７・４８・４９）が外
    側を支えられている請求項１から請求項５までのいずれ
    か１項に記載の液力式調節装置。
  7. 【請求項７】 ポンプ(４３・４７・４８・４９)がスリ
    ットによって制御されるに構成されている請求項１から
    請求項６までのいずれか１項に記載の液力式調節装置。
  8. 【請求項８】 ポンプ（４３・４７・４８・４９）が吸
    い込み側に絞りを有している請求項１から請求項７まで
    のいずれか１項に記載の液力式調節装置。
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