JP3536077B2 - ハイドロリック式の調節装置 - Google Patents

ハイドロリック式の調節装置

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Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、請求項1の上位概念に記載されたハイドロ
リック式の調節装置から出発する。ドイツ連邦共和国特
許出願公開第4037834号明細書に基づき公知の、このよ
うな形式のハイドロリック式の調節装置の場合には、差
動シリンダに設けられた両圧力室における分圧が、電磁
作動式の制御弁を介して変化可能である。これらの圧力
室における分圧は、圧力媒体が部分的に流出することに
よって調節される。制御弁の対応する制御によって、こ
れらの分圧はほぼ一定に保たれる。差動ピストンが静止
位置に位置すると、該静止位置に差動ピストンを保持す
るための圧力、即ち保持圧が、差動ピストンの調節運動
(作動運動)のために必要な調節圧(作動圧)よりも極
めて小さくなるように、制御弁が制御される。このため
に、差動シリンダの環状面がポンプによって常に圧力媒
体で負荷され、これに対して、大きなピストン面に位置
する圧力室における圧力は、電磁作動式の制御弁によっ
て変化させられるようになっている。このために、制御
弁は3ポート2位置弁として構成されていて、ポンプ
と、大きなピストン面に位置する圧力室との間の導管接
続部に接続されている。このような形式のハイドロリッ
ク式の調節装置は、例えば、内燃機関において、クラン
クシャフトに対して相対的にカムシャフトを調節するた
めの装置(ドイツ連邦共和国特許出願公開第3616234号
明細書)を操作するために使用される。制御弁の両終端
位置において、戻し接続部に対して、圧力案内するその
都度の接続部を確実にシールするために、これらの制御
弁の場合には、弁部材のための部分的に狭くかつ長いガ
イドギャップが必要となる。これにより、これらの制御
弁は場合によっては汚染に対して不安定となる。すなわ
ち、圧力媒体(内燃機関のエンジンオイル)が汚染され
ていると、弁機能が損なわれる恐れがある。
発明の利点 これに対して、請求項1に記載された特徴を有する、
本発明によるハイドロリック式の調節装置は、次のよう
な利点を有する。すなわち、差動ピストンの調節運動が
行われない時には、調節装置は僅かなロスで作業を行
い、さらに、この調節装置は単純な構造を有しており、
しかも制御弁の汚染に対する不安定さは僅かである。
本発明の別の利点および別の有利な構成は請求項2以
下から得られる。
図面 本発明の2つの実施例を図面に付き詳しく説明する。
第1図および第2図は、ハイドロリック式の調節装置の
第1実施例および第2実施例を簡略化してそれぞれ示し
ている。
実施例の説明 第1図には、符号10でハイドロリック式の調節装置が
示されている。この調節装置は差動ピストン12,13を備
えた差動シリンダ11を有している。差動シリンダの環状
面に位置する圧力室14は、圧力導管15を介してポンプ16
によって常に圧力媒体で負荷されている。このポンプは
駆動軸17、例えば内燃機関のカムシャフトによって駆動
される。
ピストン有効面積が大きい方の前記差動シリンダの圧
力室18は、圧力導管19を介して圧力制限弁21の入口20に
接続されている。この圧力制限弁は、弁ケーシング(簡
略にのみ図示した)22に形成された圧力室23を有してい
る。この圧力室には弁部材24が配置されている。この弁
部材は入口20に設けられた弁座25と共働する。圧力制限
弁21に設けられた圧力室23は、戻し導管26を介して容器
27に接続されている。
圧力室23は、弁座25とは反対側で、長手方向孔29に移
行している。この長手方向孔は、比例磁石(Proportion
almagneten)31のケーシング30によって閉鎖されてい
る。長手方向孔29を取り囲むように、互いに間隔をおい
て環状の2つの制御溝32,33が延びている。この長手方
向孔29の内部には、制御スプール34が配置されている。
この制御スプールは、その中央の範囲に延びる環状溝35
を有している。この環状溝35は、さらに説明するような
形式で、制御溝32,33と共働する。制御スプール34の下
端面36には、比例磁石31の操作突き棒37が接触してい
る。上端面38には圧縮ばね39の一端が接触しており、こ
の圧縮ばねの反対側の端部は、弁部材24に支持されてい
る。
圧力導管19からは接続導管41が分岐している。この接
続導管は、絞り42の介在下に圧力導管15に接続されてい
る。第1のバイパス導管43が圧力導管19から、弁ケーシ
ング22に設けられた下側の制御溝33に通じている。上側
の制御溝32からは第2のバイパス導管44が出発してい
る。この第2のバイパス導管44は絞り42と圧力導管15と
の間で接続導管41に開口している。
このハイドロリック式の調節装置10は、例えば、内燃
機関のカムシャフトをクランクシャフトに対して相対的
に常に調節するための装置に使用される。これにより、
これらの両シャフトの間の位相変位が生ぜしめられる。
このハイドロリック式の調節装置の能動的な制御エレ
メントとして、比例磁石31によって操作される圧力制限
弁21が働く。この比例磁石31は、図示の位置では励磁さ
れていない。つまり、操作突き棒37と制御スプール34と
は、下側の中立位置に位置している。これにより、圧縮
ばね39のプレロードによってのみ、弁部材24を弁座25に
圧着する力が弁部材24に対して作用する。このプレロー
ド(残留ロード)は比較的小さい。すなわち圧縮ばね39
はほぼ完全に弛緩されている。
このような下側の中立位置では、制御スプール34に設
けられた環状溝35は、弁ケーシング22の長手方向孔29に
設けられた下側の制御溝33の範囲に位置している。上側
の制御溝32は制御スペール34によって、下側の制御溝33
に対して閉鎖されている。
差動シリンダ11の圧力室14は、圧力導管15を介してポ
ンプ16によって直接圧力で負荷される。このポンプ16
は、吐出流制限のために吸い込み絞りを備えていると有
利である。同時に、差動ピストン12の、大きいピストン
面に位置する圧力室18が圧力導管19を介して、圧力制限
弁21の入口20に接続されている。この圧力導管19は付加
的に、介在する絞り42を備えた接続導管41を介して、圧
力導管15に接続されている。上に述べた切り替え位置で
は、この位置にいる間、両バイパス導管43,44は制御ス
プール34によってそれぞれ一方の側で閉鎖されている。
圧力室14には圧力導管15を介して、接続導管41に設け
られた絞り42の手前の動圧(Staudruck)に相当する圧
力が形成される。同時に圧力室18には、この圧力室18と
圧力制限弁21とが接続され、しかも圧縮ばね39のプレロ
ードが小さいことに基づき、対圧が僅かにしか形成され
得ない。規定された対圧を超えると、圧力制限弁21が開
く。すなわち、弁部材24が弁座25から持ち上がるので、
圧力室23と戻し導管26とを介した容器27への連通が生じ
る。この差動ピストンは、圧力室14内で作用する圧力に
よって左に向かって摺動する。
クランクシャフトに対して相対的にカムシャフトを調
節するための装置においては、差動ピストンのこのよう
な運動は、カムシャフトの「遅め」への調節、すなわ
ち、遅めの回転位置もしくは遅めのバルブ作動のための
調節を意味する。
「早め」への調節つまり早めの回転位置のためには、
差動ピストン12,13は右に向かって運動させられなけれ
ばならない。このためには、比例磁石31が励磁されて、
操作突き棒37、ひいては制御スプール34が上方に向かっ
て運動する。これにより、圧縮ばね39のプレロード、ひ
いては圧力制限弁21の開放圧が高められるので、圧力室
18においてより高い圧力を形成することができる。同時
に、制御スプール34が摺動することにより、長手方向孔
29に設けられた両制御溝32,33が、制御スプールに設け
られた環状溝35を介して互いに連通される。これによ
り、両バイパス導管44,43にわたって、絞り42に対する
1つのバイパスが形成されるので、差動シリンダの大き
い方のピストン面に位置する圧力室18は、バイパス導管
43,44ならびに接続導管41を介して、絞り42を迂回して
圧力導管15に接続される。より大きなピストン有効面積
に基づき、差動ピストン12,13は右に向かって運動す
る。バイパス導管43,44を介して絞り42を迂回すること
によって、エネルギロスが回避される。差動ピストンの
静止した中間位置を維持するため、即ち差動ピストンを
静止した位置に保持するためには、両圧力室内の圧力に
よる差動ピストンにおける合成力が、カムシャフトを調
節するための装置から生じた戻り力に丁度相当するよう
に、圧力制限弁21における圧力が比例磁石31の対応する
励磁(比較的小さな電流)を介して調節される。この比
例磁石の対応する制御を介して、次のことも保証され
る。すなわち、カムシャフトの回転数が変わっても、こ
のような保持圧は、カムシャフトを調節するための装置
から生じた戻り力を受け止めるのに丁度足りるようなレ
ベルに維持される。
ハイドロリック式の調節装置および圧力制限弁の上記
構成により、比例磁石もしくはハイドロリック供給機構
が故障しても、エンジン非常運転が保証される。比例磁
石31が故障すると、制御スプール34は中立位置に戻る。
同時に、圧縮ばね39はほぼ弛緩されるので、前に述べた
ように、差動ピストンが左に向かって調節される(「遅
め」への調節)。ハイドロリック供給機構が故障する
と、カムシャフトを調節するための装置から生じた機構
的な戻し力に基づき、差動ピストン12,13が、左に向か
って運動する。両方の場合において、カムシャフトの
「遅めの」回転位置を生ぜしめるためのこのような戻し
運動に基づき、エンジン緊急運転が確実に行なわれる。
能動的な制御エレメントとして形成された圧力制限弁
21を使用することにより、長いシールギャップと、高い
圧着力でシールするための密な嵌め合いとが回避され
る。これにより、汚染に対する不安定さが小さくなるの
で、このハイドロリック式の調節装置は、運転により汚
染されたエンジンオイルを有する内燃機関における使用
に特に適している。
第2図には、上記実施例の変化形が示されている。こ
の変化形においては、両圧力導管の間に接続された絞り
の代わりに、受動的な圧力制限弁47が使用されている。
両圧力導管15,19は、この実施例では2つの接続導管
区分41a,41bによって接続されている。この接続導管区
分41aは圧力導管15から、受動的な圧力制限弁47の入口4
6に通じている。この受動的な圧力制限弁47の出口48か
らは、接続導管区分41bが圧力導管19に通じている。こ
の受動的な圧力制限弁47は円筒状の弁室50を有してい
る。この弁室は円錐状の圧力室51に開口している。弁室
50においては円筒状の弁部材52が案内されている。この
弁部材の上端面53は圧力室51の円錐面54と共働する。こ
れとは反対側の端面55には、圧縮ばね56が接触してい
る。この圧縮ばねの反対側の端部は、弁室の底部57に接
触している。この弁室の、圧縮ばねを収容する部分は、
漏れオイル導管58を介して容器59に接続されている。
この圧力制限弁の入口46は、圧力室に配置されてい
る。この場合、この圧力室は弁部材の端面と共働する。
出口はこの弁部材の下方で、弁部材の周面の範囲に配置
されている。
この実施例では、圧力制限弁21aは圧縮ばね39aを介し
て直接比例磁石31によって制御される。第1図に示した
実施例のような制御スプールは介在していない。比例磁
石に電流が供給されない場合には、差動シリンダを左に
向かって調節する(「遅め」への調節)ために必要な、
ほぼ30barの圧力が、差動シリンダの環状面に配属され
た圧力室14に形成される。受動的な圧力制限弁47のプレ
ロードが対応して調節されるので、圧力室18は事実上無
圧になる。
差動ピストンを右に向かって調節する(「早め」への
調節)ために、比例磁石が対応して制御されることによ
って、圧縮ばね39aのプレロードが高まるので、圧力導
管15および接続導管区分41a,41bにおける圧力は上昇す
る。この場合、受動的な圧力制限弁47が完全に開く。言
うに値する絞り損失が生じないように、開放された横断
面が設計される。
受動的な圧力制限弁47のこの実施例では、圧力室51に
おける圧力を漏れオイル導管58に対してシールするため
に、弁室50において弁部材52を案内するための比較的密
な嵌め合いが必要となる。このような欠点を回避するた
めに、この圧力制限弁は、自由に案内される弁部材を備
えた座弁として構成されてもよい。
第2図に示したハイドロリック式の調節装置の実施例
では、能動的な制御エレメントとして、圧力制限弁21a
の代わりに、2ポート2位置弁が使用されてもよい。こ
の2ポート2位置弁は、タイミング制御式に電磁石によ
って制御される。この場合、圧力調整は、容積流の制御
もしくは調整を介して行われる。
フロントページの続き (72)発明者 レムボルト,ヘルムート ドイツ連邦共和国 D−7000 シュツッ トガルト 40 エーリンガー シュトラ ーセ 27 (72)発明者 プフール,ベルトホルト ドイツ連邦共和国 D−7145 マルクグ レーニンゲン グラーフ−ハルトマン− シュトラーセ 59 (72)発明者 ロイトナー,フォルクマール ドイツ連邦共和国 D−7251 フリオル ツハイム ビルクブッシュヴェーク 11 (72)発明者 ミュラー,マルティン ドイツ連邦共和国 D−7144 アスペル ク ダンツィガー シュトラーセ 15 (56)参考文献 特開 昭58−109703(JP,A) 実開 昭60−10970(JP,U) 特公 昭36−18893(JP,B1) 米国特許2991758(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 11/10 F01L 1/34

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハイドロリック式の調節装置(10)であっ
    て、差動ピストン(12,13)を備えたており、差動ピス
    トンの一方の端面側に圧力ロッド(13)を取り付けてあ
    り、圧力ロッドが該一方の端面側の環状面と一緒に環状
    の圧力室(14)を形成しており、該圧力室(14)が、常
    にポンプ(16)によって圧力媒体で負荷されており、差
    動ピストンの他方の端面側に形成された圧力室(18)を
    備えており、該圧力室(18)が接続導管(41)を介して
    ポンプ(16)に接続されており、接続導管(41)が絞り
    (42)を有しており、接続導管(41)の絞り(42)と前
    記他方の端面側の圧力室(18)との間で接続導管(41)
    から戻し導管(26)を分岐してあり、戻し導管(26)が
    電磁作動式の制御弁(21)を有しており、制御弁(21)
    によって前記他方の端面側の圧力室(18)内の圧力が変
    化可能であり、両圧力室(14,18)に、圧力媒体の部分
    的な流出によって、それぞれ分圧が生じるようになって
    おり、該分圧が、制御弁(21)の対応する制御によっ
    て、連続的にまたは不連続的に、規定された基準に関連
    してほぼ一定に維持されており、差動ピストンの静止し
    た位置で、差動ピストンを静止した位置に保持するため
    の保持圧が生ぜしめられるようになっており、該保持圧
    が、差動ピストンを調節運動させるための調節圧よりも
    極めて小さくなっている形式のものにおいて、 制御弁(21)が圧力制限弁から成っており、圧力制限弁
    の弁部材(24)が、比例磁石(31)に支持された圧縮ば
    ね(39)によって弁座(25)に接触させられるようにな
    っており、差動ピストンの前記他方の端面側に形成され
    た圧力室(18)内に圧力を生ぜしめるために、圧縮ばね
    (39)のプレロードが比例磁石(31)によって調節可能
    であり、接続導管の絞り(42)がバイパス(43,33,35,3
    2,44)を介して迂回されるようになっていることを特徴
    とする、ハイドロリック式の調節装置。
  2. 【請求項2】バイパス(43,33,35,32,44)が、比例磁石
    (31)を用いて操作される弁部材(34)によって接続可
    能である、請求項1記載のハイドロリック式の調節装
    置。
  3. 【請求項3】バイパスの通路が、電磁式に制御可能な2
    ポート2位置弁によって接続可能である、請求項1記載
    のハイドロリック式の調節装置。
  4. 【請求項4】ハイドロリック式の調節装置が、内燃機関
    のカムシャフトを内燃機関のクランクシャフトに対して
    相対的に調節するための装置を操作するようになってい
    る、請求項1から3までのいずれか1項記載のハイドロ
    リック式の調節装置。
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