JP2001506725A - 内燃機関の弁列のためのタペット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液圧間隙補償素子（７）を備えたタペット（１）において、一方向弁（１５）の確実な開弁が接触カム（５）のベースサークル領域αにおいて行われる。本発明では、これは、一方向弁（１５）の閉じ部材（１６）を調整素子（２１）によって負荷することにより達成される。この調整素子（２１）はタペット（１）の底部（３）を貫通して延び、カム（５）の外周表面（２３）の溝（２２）と共働する。この溝（２２）はベースサークル領域を除いてカム（５）の全周囲にわたって延びる。ベースサークル領域αが底部（３）に対面するように位置したとき、閉じ部材（１６）の確実な開弁が行われる。このようにして、カム（５）から間隙補償素子（７）への望ましくない開弁運動の伝達による、タペット（１）により作動されるガス交換弁の望ましくない解放又はその開弁が、カム（５）のベースサークル領域αにおいて生じないようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 内燃機関の弁列のためのタペット 説明 発明の分野 本発明は請求の範囲第１項の非特徴部分に係る内燃機関の弁列のためのタペッ トに関する。 発明の背景 上述の型式のタペットはＤＥ--ＯＳ４１１１６１０号明細書に開示されている 。調整可能な素子はタペットの底部を貫通して延び、一端において、クリアラン ス即ち間隙補償素子の一方向弁の閉じ部材に作用し、他端においては、接触カム の外周表面上の溝と共働する。この溝はカムの外周表面の小さな領域のみに配置 され、カムのリフトを与えるランオン(run-on)及びランオフ(run-off)フランク 即ち逃げ面の領域においてカムの両側に延びる。カムの溝の領域の外部で閉じ部 材を開くことにより、弁の吸入及び排出の所望のタイミングを達成するようにな っている。一層特殊な試みはエンジン速度の関数として関連するガス交換弁の閉 鎖時点の自動シフトを得ることである。 しかし、この従来技術の文献は、ガス交換弁をカムシャフトの変位、カムシャ フトの捩り振動、及び、最悪の場合はベースサークル（基礎円）相中に関連する ガス交換弁を開いてしまうことがあるカムベースサークルの円形誤差の如き他の 影響因子から保護するために、開示された手段により、カムベースサークル相中 に間隙補償素子の高圧室を如何に解放するかを当業者に教示していない。 発明の目的 それ故、本発明の目的は、上述の欠点を克服した、特に、簡単な手段の使用に よりベースサークル相中のガス交換弁の望ましくない開弁を防止した上述の型式 のタペットを提供することである。 発明の概要 本発明は請求の範囲第１項の特徴部分によりこの目的を達成し、本発明の有利 な実施の形態は従属請求の範囲に記載される。 カムの溝がベースサークル領域を除いてその全外周表面にわたって延びるとい う事実のため、間隙補償素子の一方向弁が定められ、確実に開弁される。この「 開弁」のため、間隙補償素子の高圧室及びリザーバは互いに液圧的に連通する。 当業者にとってそれ自体既知のように、カムシャフトの可能な変位又は捩り振動 、及び、カムベースサークルにおける円形誤差は、高圧室の望ましくない硬直(s tiffening)及び閉じ方向へ負荷されるガス交換弁の結果として生じる解放、又は 、ガス交換弁の開弁をもを生じさせない。しかし、本発明は、カムの溝がそのベ ースサークル領域の部分にも延びるような解決策をも同様にカバーする。 上述の確実な開弁の期間中、ガス交換弁のリフト中に生じた間隙は液圧媒体の 量を規制することにより既知の方法で補償することができる。同時に、ベースサ ークル相中の高圧室内での望ましくない高圧の発生が阻止される。カムシャフト のベースサークル相中の液圧間隙補償時の燃料噴射ポンプのカムの如き付加的な カムの逆作用も同様に阻止される。排出弁の比較的大きな拡張が、特に遷移動作 において、即ち、始動直後の内燃機関（エンジン）の急速加速中に、生じること も知られている。最悪これが生じた場合、間隙補償素子はその漏洩機能によりこ れら長さ変化を補償できなくなることもあり、ガス交換弁はカムのベースサーク ル中に部分的に開いた状態を維持する。この欠点もまた、本発明により提供され る手段により、簡単な方法で克服できる。 請求の範囲第１項の別の特徴によれば、閉じ部材に作用するバネ手段のバネ力 は従来のバネ手段のバネカより実質上大きくなるように設計される。こうするこ とにより、一方向弁のシール作用も明らかに向上し、特に、タペットの急速加速 において向上する。バネ手段の力に抗して閉じ部材を開くためのリザーバからの 最小液圧媒体圧力が必要でなくなることが分かった。従来のカップタペットにお けるこの最小圧力は比較的低いので、例えば、アイドリング運転範囲において、 一方向弁のためのバネ手段の力も、アイドリング運転範囲においてさえ間隙補償 素子の適正な間隙補償機能を保証するために、比較的小さくしなければならない 。バネ手段の提案された一層大きなバネ力は、カムリフトが開始するとき、一方 向弁の一層迅速で一層信頼性のある閉弁を保証する。同時に、ベースサークル相 の開始直後に、素子を調整することにより比較的大きな流れ横断面が確立される ように、従来のストロークに比べて閉じ部材の遥かに一層大なるストロークを実 現することも可能である。同時に、従来必要だった閉じ部材のストロークに関す る比較的小さな公差を緩和することができ、これは製造の観点から特に好ましい 。 閉じ部材のためのバネ手段の提案された比較的大きなバネ力は、カムのベース サークル相において閉じ部材を開くためにΔｐ≧０．４バールの液圧媒体差圧（ ０．４バールに等しいか又はそれより大きなバールの差圧Δｐ）を必要とし、一 方、上述の状況のため、従来実現される最大差圧は≦０．２バール（０．２バー ルに等しいか又はそれより小さなバール）であった。この圧力は閉じ部材のため の通路において測定されるが、質量力、及び、ここでは更なる詳述を必要としな い他の影響因子は考慮しない。従って、タペットの寸法に対して閉じ部材上に作 用するバネ手段の力が大きいほど、閉じ部材の閉じ挙動の信頼性が一層増す。 カムの外周表面のくぼみの無い部分を、ベースサークル領域を越えてプレカム (pre-cam)領域内へ延出させることも考えられる。 同様に、（カムの回転方向に見て）カムのランオフフランクに隣接するカムの 閉じ傾斜部の領域を短くすることが可能である。これは、本発明により提供され る処置（一方向弁の確実な開弁）により可能にされる。その理由は、ここでは、 間隙補償素子の異なる沈み(sinking)値とは無関係に閉じ傾斜部の長さを選択で きるからである。このように、内燃機関の性能即ち回転速度は好都合に影響を受 けることができる。その理由は、所定時間に対する一層大きな弁開口横断面が確 保でき、シリンダの逆のガス交換弁の開き傾斜部との重なりの時間が短縮される からである。従来の閉じ傾斜部は約０．１ないし０．２ｍｍの高さを有するが、 本発明によれば、閉じ傾斜部は＜０．１ｍｍ（０．１ｍｍより小さい）の高さを 有する。開き傾斜部の高さと同様、＜０．１ｍｍのこの高さは依然として間隙補 償素子の圧縮性を排除するために必要であることが分かった。 本発明の別の特徴によれば、バネ手段を簡単なコイルバネとし、一方向弁をそ れ自体既知のボール弁とする。しかし、ディスク弁等の如き他の弁の使用も考え られる。更に、バネ手段を円錐コイルバネ、ディスクバネ又は任意の他の同様の 適当な手段とすることができる。 キャップタペットの底部の領域における開口が同時に空気通気横断面を有する 場合は特に有利である。このようにすると、リザーバ内に存在する空気は簡単な 方法で空気通気横断面を通して排出することができる。この横断面により、カム のランオン相中に底部の頂表面のある潤滑を同時に実現することが可能である。 カムのベースサークルの領域での閉じ部材の確実な開弁のため、高圧室内に存 在するするかもしれない空気も外部へ逃げることができる。従って、逃げた空気 を集めるために軸方向において高圧室の上方にリザーバを配置する必要はない。 これは、圧力ピストンの底部とタペットの底部との間の組立体の長さを最小化す る更なる可能性を与える。 調整素子が閉じ部材から出発する円錐形状を有する場合は、特に好ましい流れ 状態が調整素子上に発生する。閉じ部材に対面する調整素子の端面に傾斜部を設 けて、液圧媒体のための好ましい流れ条件をこの傾斜部上に発生させることも可 能である。 本発明の別の特徴によれば、調整素子はディスクバネの如き固定素子を具備す る。このディスクバネは特にタペットの運搬中にタペットの内部から調整素子が 不当に落下するのを阻止する。このバネは更に調整素子の無限定の軸方向運動を 阻止する。調整素子と一緒に一部品として形成されたものや他の同様の固定素子 の如き多くの異なる型式の固定素子を使用することができる。 本発明は種々の液圧カムホロワに関連し、ここに開示するカップ状のタペット のみに限定されないことを理解すべきである。 図面の簡単な説明 ここで、本発明を図面を参照しながら一層詳細に説明する。図面において、 第１図は本発明に係るタペットを通る部分長手断面図、 第２図は本発明に係る溝を備えたカムの概略図である。 図面の詳細な説明 第１図は本明細書において更なる詳述を必要としない機能を有ずるタペット１ を示す。このタペット１は中空の円筒状スカート部２を有し、このスカート部と 一緒に、タペット１は内燃機関（図示せず）のシリンダヘッドのボア（穴）内で 振動する。スカート部２の一端は底部３により閉じてある。底部３の頂表面４は リフト方向でカム５と接触する（第２図をも参照）。 液圧間隙補償素子７は底部３の下表面６に中央で接する。この間隙補償素子７ は下表面６上に直接延びるブッシュ８を有する。ブッシュ８の周表面９（外周表 面）は圧力ピストン１０により部分的に取り囲まれる。この圧力ピストン１０は 底部３から離れる方向に向いた底部１１を有する。この底部１１を介して、全体 の間隙補償素子７、従ってタペット１がガス交換弁（図示せず）上で支持される 。 ブッシュ８の半径方向内方に向いた環状の肩部１２と底部１１との間で、液圧 媒体のための高圧室１３が軸方向に配置される。液圧媒体のためのリザーバ１４ は環状肩部１３と底部３との間でこの肩部１３の上方に配置される。 ボールの形をした閉じ部材１６とバネ手段１７とを有する一方向弁１５が高圧 室１３内に配置される。バネ手段１７は、一端で、保持キャップ１８に支持され 、他端では、底部３の方向において閉じ部材１６に作用する。第１図においては 、閉じ部材１６は環状の肩部１２の通路１９を閉じている。通路１９は横断面Ａ を有する。 同時に、ピンとして形造られた調整素子２１は底部３の中央開口２０を貫通し て延びる。この調整素子２１は、一端で、閉じ部材１６に作用し、他端では、底 部３の頂表面４を越えてカム５の方へ突出する。カム５は、その外周表面２３に 、調整素子２１と対面する溝２２を具備する。この溝２２はカム５のベースサー クル領域αの外側でその部分を除き全周にわたって延びる。溝２２は調整素子２ １の長さに関連する深さを有し、もって、溝２２が調整素子２１に対向して位置 したときには、調整素子２１が閉じ部材１６を解放し、好ましくはボアとして形 成した通路１９を完全に閉じるようになっている。一方、カム５のべースサーク ル領域αのランオンでは、調整素子２１が圧力ピストン１０の底部１１の方へ確 実に変位し、液圧媒体のための十分に大きな流れ横断面が閉じ部材１６と通路１ ９との間に形成される。従って、一方では、間隙補償を行うためにカム５のリフ ト相期間中に高圧室１３から押し出された液圧媒体の量を、簡単な方法で高圧室 １３内へ再吸入できる。他方では、この確実な開弁のため、カムシャフトの捩り 振動、カムの円形誤差及び他の影響因子（先の説明を参照されたい）は間隙補償 素子７の間隙補償機能に致命的な効果を与えない。 閉じ部材１６が全ベースサークル領域α中通路１９を開いたままに維持するた め、高圧室１３の望ましくない硬直は発生せず、従って、ガス交換弁の解放又は 既知の欠点を伴うガス交換弁の開弁さえ生じない。更に、横断面Ａでリザーバ１ ４から提供される液圧媒体圧力により、閉じ部材１６を介して、バネ手段１７を 圧縮する必要はない。その結果、バネ手段１７の力を従来のバネ手段の力よりも 著しく大きくすることができる。 ベレビル型のバネワッシャ２５がリザーバ１４内で調整素子２１の外周表面２ ４上に配置される。このワッシャ２５は、調整素子２１が開口２０から脱落する のを阻止するが、調整素子２１の軸方向運動は許容する。 符号の一覧表 １ タペット １５ 一方向弁 ２ スカート部 １６ 閉じ部材 ３ 底部 １７ バネ手段 ４ 頂表面 １８ 保持キャップ ５ カム １９ 通路 ６ 下表面 ２０ 開口 ７ 液圧間隙補償素子 ２１ 調整素子 ８ ブッシュ ２２ 溝 ９ 周表面 ２３ 外周表面 １０ 圧力ピストン ２４ 外周表面 １１ 底部 ２５ ディスク １２ 環状肩部 Ａ 通路１９の横断面 １３ 高圧室 α ベースサークル領域 １４ リザーバ β 閉じ傾斜部 γ ランオフフランク

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月２３日（１９９８．１１．２３） 【補正内容】 請求の範囲 １． カムシャフトのカム（５）により負荷されるタペット（１）を備えた内燃 機関の弁列であって、上記タペット（１）がシリンダヘッドのボア内で当該タペ ットのスカート部（２）と一緒に振動し、その底部（３）の頂表面（４）で上記 カム（５）と接触し、液圧間隙補償素子（７）がブッシュ（８）により上記底部 （３）の下表面（６）に対して固定され、上記ブッシュが、その周表面（９）の １つにおいて、当該ブッシュ（８）に関して軸方向に変位できる圧力ピストン（ １０）に接触し、上記圧力ピストン（１０）の底部（１１）が少なくとも１つの ガス交換弁に対面し、高圧室（１３）が上記底部（１１）と咳ブッシュ（８）の 環状肩部（１２）との間で軸方向に配置され、液圧媒体のためのリザーバ（１４ ）が上記環状肩部（１２）と当該底部（３）との間で好ましくは軸方向に配置さ れ、当該環状肩部（１２）が上記高圧室（１３）に向かって開弁する一方向弁（ １５）により当該高圧室（１３）に近い側で閉じられる少なくとも１つの通路（ １９）を有し、上記一方向弁（１５）の閉じ部材（１６）がバネ素子（１７）に より上記リザーバ（１４）の方へ偏倚され、上記閉じ部材（１６）が、該底部（ ３）の開口（２０）を通って延びかつ当該カム（５）の外周表面（２３）の溝（ ２２）と共働する調整素子（２１）により、当該底部（１１）の方へ変位できる ようになっている弁列において、 上記溝（２２）が上記カムのベースサークル領域αを除いて当該カム（５）の 全外周表面（２３）にわたって延び、当該溝（２２）は、該溝（２２）内へ延び る上記調整素子（２１）が上記閉じ部材（１６）を解放して、当該閉じ部材（１ ６）が上記バネ素子（１７）の力により上記通路（１９）を閉じるような深さを 有し、 上記バネ素子（１７）の力が、上記カム（５）のベースサークル領域αの接触 期間中に上記閉じ部材（１６）を開くために、Δｐ≧０．４バールの液圧媒体差 圧が上記通路（１９）の横断面Ａで必要となるような大きさを有する、 ことを特徴とする弁列。 ２． 請求の範囲第１項に記載の弁列において、上記バネ手段（１７）をコイル バネとし、上記一方向弁（１５）をボール弁としたことを特徴とする弁列。 ３． 請求の範囲第１項に記載の弁列において、上記開口（２０）が上記リザー バ（１４）のための空気通気穴として同時に形成されていることを特徴とする弁 列。 ４． 請求の範囲第１項又は第３項に記載の弁列において、弁に近い方の端部か ら出発して、上記調整素子（２１）が円錐形状、部分的な円錐形状又は増大する 直径を有することを特徴とする弁列。 ５． 請求の範囲第１項又は第４項に記載の弁列において、上記調整素子（２１ ）をピン又はピン様素子としたことを特徴とする弁列。 ６． 請求の範囲第１項に記載の弁列において、上記調整素子（２１）が、上記 リザーバ（１４）内のその外周表面（２４）で、固定素子（２５）に連結されて いることを特徴とする弁列。 ７． 請求の範囲第６項に記載の弁列において、上記固定素子（２５）が上記底 部（３）の下表面（６）に支持されたバネであり、このバネの力が上記バネ手段 （１７）の力より遥かに小さいことを特徴とする弁列。 ８． 請求の範囲第６項又は第７項に記載の弁列において、上記固定素子（２５ ）がベレビル型のバネワッシャ又はディスク等として形成されていることを特徴 とする弁列。 ９． 請求の範囲第１項に記載の弁列において、上記カム（５）の回転方向から 見て、当該カム（５）のランオフクランク（γ）に隣接する閉じ傾斜部（β）が ＜０．１ｍｍの高さを有することを特徴とする弁列。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 内燃機関の弁列のためのタペット（１）であって、上記タペットがシリン ダヘッドのボア内で当該タペットのスカート部（２）と一緒に振動し、その底部 （３）の頂表面（４）でカムシャフトのカム（５）と接触し、液圧間隙補償素子 （７）がブッシュ（８）により上記底部（３）の下表面（６）に対して固定され 、上記ブッシュが、その周表面（９）の１つにおいて、当該ブッシュ（８）に関 して軸方向に変位できる圧力ピストン（１０）に接触し、上記圧力ピストン（１ ０）の底部（１１）が少なくとも１つのガス交換弁に対面し、高圧室（１３）が 上記底部（１１）と該ブッシュ（８）の環状肩部（１２）との間で軸方向に配置 され、液圧媒体のためのリザーバ（１４）が上記環状肩部（１２）と当該底部（ ３）との間で好ましくは軸方向に配置され、当該環状肩部（１２）が上記高圧室 （１３）に向かって開弁する一方向弁（１５）により当該高圧室（１３）に近い 側で閉じられる少なくとも１つの通路（１９）を有し、上記一方向弁（１５）の 閉じ部材（１６）がバネ素子（１７）により上記リザーバ（１４）の方へ偏倚さ れ、上記閉じ部材（１６）が、該底部（３）の開口（２０）を通って延びかつ上 記カム（５）の外周表面（２３）の溝（２２）と共働する調整素子（２１）によ り、当該底部（１１）の方へ変位できるようになっているタペットにおいて、 上記溝（２２）が上記カムのベースサークル領域αを除いて当該カム（５）の 全外周表面（２３）にわたって延び、当該溝（２２）は、該溝（２２）内へ延び る上記調整素子（２１）が上記閉じ部材（１６）を解放して、当該閉じ部材（１ ６）が上記バネ素子（１７）の力により上記通路（１９）を閉じるような深さを 有し、 上記バネ素子（１７）の力が、上記カム（５）のベースサークル相において上 記閉じ部材（１６）を開くために、Δｐ≧０．４バールの液圧媒体差圧が上記通 路（１９）の横断面Ａで必要となるような大きさを有する、 ことを特徴とするタペット。 ２． 請求の範囲第１項に記載のタペットにおいて、上記バネ手段（１７）をコ イルバネとし、上記一方向弁（１５）をボール弁としたことを特徴とするタペッ ト。 ３． 請求の範囲第１項に記載のタペットにおいて、上記開口（２０）が上記リ ザーバ（１４）のための空気通気穴として同時に形成されていることを特徴とす るタペット。 ４． 請求の範囲第１項又は第３項に記載のタペットにおいて、弁に近い方の端 部から出発して、上記調整素子（２１）が円錐形状、部分的な円錐形状又は増大 する直径を有することを特徴とするタペット。 ５． 請求の範囲第１項又は第４項に記載のタペットにおいて、上記調整素子（ ２１）をピン又はピン様素子としたことを特徴とするタペット。 ６． 請求の範囲第１項に記載のタペットにおいて、上記調整素子（２１）が、 上記リザーバ（１４）内のその外周表面（２４）で、固定素子（２５）に連結さ れていることを特徴とするタペット。 ７． 請求の範囲第６項に記載のタペットにおいて、上記固定素子（２５）が上 記底部（３）の下表面（６）に支持されたバネであり、このバネの力が上記バネ 手段（１７）の力より遥かに小さいことを特徴とするタペット。 ８． 請求の範囲第６項又は第７項に記載のタペットにおいて、上記固定素子（ ２５）がベレビル型のバネワッシャ又はディスク等として形成されていることを 特徴とするタペット。 ９． 請求の範囲第１項に記載のタペットにおいて、上記カム（５）の回転方向 から見て、当該カム（５）のランオフクランク（γ）に隣接する閉じ傾斜部（β ）が＜０．１ｍｍの高さを有することを特徴とするタペット。