JP2002500309A - 内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作動装置は、間にチャージサイクルバルブを作動するための変位可能な電機子が配設された開磁石と閉磁石を含む電磁アクチュエータと、チャージサイクルバルブに作用するバルブスプリングと、アクチュエータとシリンダヘッドとの間の遊び補償装置とを有する。シリンダヘッドとアクチュエータとの間に作用するダンパが、長期の耐用年数にわたって動作信頼性が高いように前記作動装置を具現化するために設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、請求項１の前文による内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ドイツ国特許公開第１９７０２４５８Ａ１号は、内燃機関のシリンダヘッド内
の電磁アクチュエータによってチャージサイクルバルブを開位置に、また閉位置
に切り替える作動装置を開示している。電磁アクチュエータは開磁石と閉磁石を
含み、その磁極面の間に、チャージサイクルバルブのステムに作動するように連
結している電機子が配設されている。磁石の励磁によって、電機子は開磁石また
は閉鎖磁石の方向に変位され、電機子に接続されたチャージサイクルバルブも、
それに応じてその開位置または閉位置に変位される。

【０００３】 熱的条件による体積変化と摩耗により、許容し得る程度を超えるバルブ遊びが
生じる可能性があり、この結果として、チャージサイクルバルブの閉鎖機能をも
はや維持することができなくなる場合がある。不都合を避けるために、軸方向に
アクチュエータを変位させることによって、生じるバルブ遊びを補償する遊び補
償装置が設けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

アクチュエータの運きは、電機子、すなわちチャージサイクルバルブが定めら
れた正確な状態でもはや運動しない状況をもたらし、この結果、遊び補償装置に
もかかわらず、チャージサイクルバルブの開放ストロークは予め定められた設定
値から逸脱する。特に、バルブをもはや完全に開放できず、またバルブストロー
クが短縮される危険がある。

【０００５】 さらなる不都合は、アクチュエータ運動の上にバルブ運動が重ね合わされてい
る結果として生ずる制御しがたいバルブの着座速度から生ずる。これにより、バ
ルブシートへのバルブプレートの着座による望ましくない雑音の発生に加えて、
特に互いにぶつかり合う要素間の大きな運動力の伝達により、要素の変形応力の
増加と予定より早い摩耗も生じる。

【０００６】 本発明は、長期の耐用年数にわたって動作信頼性が高い作動装置を具現化する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的は、本発明の請求項１の特徴によって解決される。

【０００８】 ダンパは、内燃機関の運転中に、アクチュエータの運動を小さく維持し、特に
その速度を低く維持する効果を有し、この結果、シートおよび／または境界が打
たれる時に生じる減速およびその結果生じる応力もまた低減される。力が小さく
なることにより、摩耗も低減され、また耐用年数が延びる。

【０００９】 ダンパの設置により、アクチュエータ運動は、制御可能な小さな距離に制限す
ることが可能である。アクチュエータに対して作用する作用力によるバルブ運動
への影響とバルブの振れと反対に生じる変位は、特にチャージサイクルバルブの
開放段階および閉鎖段階の両方で最小化される。かくして、バルブストロークを
、予め定められた設定値から可能な限り最小の偏差で実行することができる。

【００１０】 ダンパは、チャージサイクルバルブから離れたアクチュエータの側面に、バル
ブに関して共軸に配設される油圧式ダンパ要素として適切に具現化される。閉磁
石内には、アクチュエータ上にダンパを装着することを許容するための開口部が
好適に設けられる。本実施態様では、バルブと電機子の縦軸に関して直角に何の
力成分も生じず、この結果縦軸方向の力のみが伝達され、また実質的に摩擦かつ
摩耗のない運動が可能となる。

【００１１】 ダンパは、シリンダヘッドに固定されると共にアクチュエータを覆うカバープ
レートの上にねじ留めすることが好ましい。ねじ留め接続部は外側から容易にア
クセス可能である。

【００１２】 アクチュエータはシリンダヘッド内に浮動装着されることが好ましく、チャー
ジサイクルバルブは、閉鎖方向および開放方向のそれぞれに作用する２つのバル
ブスプリングによって作用される。かくして、チャージサイクルバルブは、基本
状態に、すなわち電機子による振れなしに、２つの磁石の磁極面の間の電機子の
中心位置に対応する安定平衡に保持される。電機子は、２つの磁石の一方の励磁
に応じて、閉磁石の方向にあるいは開磁石の方向に実質的に大きさの等しい力に
よって前記位置から振れる。

【００１３】 ２つのバルブスプリングを、アクチュエータに設けられるスプリング空間に配
置することが好ましい。バルブスプリングの各々は、一方の端部をスプリング空
間のハウジングで支持され、また他方の端部を、チャージサイクルバルブを電機
子に接続するスプリングプレートで支持される。本実施態様のスプリングプレー
トは、電機子プランジャとバルブステムとの間で力を伝達する接続の機能と、電
機子とバルブとから形成されるユニットにばね力を伝達する機能の両方を前提と
している。

【００１４】 シリンダヘッドと開磁石との間の補償スプリングとして適切に具現化される遊
び補償装置は、浮動装着されたアクチュエータをシリンダヘッドに関して安定し
た位置に位置決めし、また、特に熱膨張の結果として生じる可能性がある遊びの
補償を保証する。さらに、バルブが閉鎖される時、残余の閉鎖力が加えられる。

【００１５】 さらなる利点と適切な実施態様が、他の請求項、図面の説明から確認すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】 図１に示した作動装置１はチャージサイクルバルブ２のストロークを制御し、
このストロークによって、内燃機関のシリンダのインレットダクトおよび／また
はアウトレットダクトがそれぞれ開閉される。作動装置１は、シリンダヘッド３
の中に浮動装着された電磁アクチュエータ４を含み、このアクチュエータは２つ
の電磁石、すなわちチャージサイクルバルブ２に面する開磁石５と、チャージサ
イクルバルブから離れた側の閉磁石６とを含む。さらに、チャージサイクルバル
ブ２に関して共軸に配設された電機子７が設けられ、またこの電機子は、作動装
置１の中でバルブ２の縦軸１４の方向に変位できるように装着される。電機子７
の電機子プレート８は、開磁石５と閉磁石６の間の中間空間の中に位置し、電機
子プレートは、開磁石５および閉磁石６それぞれの互いに向かい合う磁極面１５
、１６に実質的に平行に配置されている。

【００１７】 電機子プレート８は、開磁石５のガイド１７を通して導かれる電機子プランジ
ャ９に接続し、また電機子プレート８から離れて面する前記プランジャの端部は
、電機子７の制御運動をチャージサイクルバルブ２に伝達するためにチャージサ
イクルバルブ２のバルブステム１８に連動している。電機子プランジャ９はスプ
リングプレート１９を介してチャージサイクルバルブ２のバルブステム１８に接
続されている。スプリングプレート１９は、軸方向に、電機子プランジャ９およ
び／またはバルブステム１８の自由端部が遊びなしに受容される２つの凹部を有
する。

【００１８】 電機子７の制御運動は電磁石５、６によって生成される。電磁石５、６は交互
に励起され、この場合開磁石５が励磁される時、電機子プレートはこの電磁石の
磁極面１５に引きつけられ、また閉磁石６が励磁される時、電機子プレートは前
記電磁石の磁極面１６に引きつけられる。スプリングプレート１９によって、電
機子７の運動はチャージサイクルバルブ２に伝達され、このバルブは、電機子プ
レート８が開磁石５の磁極面１５に載っている時に開位置にあり、他方電機子プ
レート８が閉磁石６の磁極面１６に載っている時に閉位置にある。

【００１９】 アクチュエータ４はシリンダヘッド３の中で縦軸１４の方向に浮動装着される
。アクチュエータ４の軸方向の変位を許容するために、アクチュエータ用のガイ
ド２０がシリンダヘッド３の中に形成される。アクチュエータ４の電磁石５、６
の一方が励磁される時、電機子の変位を引き起こし、その結果としてバルブの作
動を引き起こす力が電機子プレート８に及ぼされる。バルブの作動時、バルブの
運動の反対方向の作用力がアクチュエータに作用し、またアクチュエータの軸方
向の変位を引き起こす。例えば、閉位置から開位置へのチャージサイクルバルブ
の移動に反応して、アクチュエータはバルブから離れて反対方向に押圧される。

【００２０】 所望のバルブストロークが正確に達成できるように、アクチュエータの運動は
可能な限り小さく維持されなければならない。しかし、同時に、アクチュエータ
の運動は阻止されてはならず、この結果熱膨張、摩耗等に起因する遊びの補償が
可能になる。アクチュエータの運動を制限するために、補償スプリング２１の形
態の遊び補償装置１２が設けられ、前記スプリングは圧縮され、またシリンダヘ
ッドに対してアクチュエータを支持する。補償スプリング２１は、また油圧式の
スプリングとして具現化することができる。電機子プランジャに関して共軸に配
設された補償スプリング２１の端側が支承される環状肩部２７は、シリンダヘッ
ド３のガイド２０内に形成される。補償スプリング２１の他方の端側は開磁石５
に接続している。補償スプリング２１は、アクチュエータが所望の力（残余の閉
鎖力）によって閉鎖方向に押圧されるのを保証する。ダンパは、チャージサイク
ルバルブ２が振れた時にアクチュエータがその位置からわずかにのみずれるのを
保証する。さらに、この実際の移動性によって、温度によってあるいは摩耗によ
って引き起こされる長さの変化を補償することができ、また温度または摩耗から
生じる遊びを防止することができる。

【００２１】 アクチュエータ４の軸方向の運動は、シリンダヘッド３に関してアクチュエー
タ１４の運動を減衰するダンパ１３によって制限される。油圧式ダンパ要素とし
て適切に具現化されるダンパ１３は、バルブから離れた側に面する閉磁石６の側
面に配設される。ダンパ１３はねじ留め接続部２３によってカバープレート２２
に装着され、このプレートはシリンダヘッド３に接続されるが、取外し自在に固
定され、作動装置１を覆う。また前記ダンパ１３は閉磁石６の中央の開口部２４
にねじ留めされ、この結果シリンダヘッドとアクチュエータとの間の力を伝達す
る接続が生成される。

【００２２】 ダンパ１３は、アクチュエータの軸方向における振動の振動特性の急速な減衰
を保証する。アクチュエータの運動、また軸方向の速度も制限される。アクチュ
エータが反転点で減速される時に、あるいは壁部における摩擦の結果として生じ
る、アクチュエータに対して作用する力もまた、厄介な着座ノイズであるので低
減される。

【００２３】 電機子７とバルブ２は、２つのバルブスプリング１０、１１によってアクチュ
エータ４上に支持される。バルブスプリング１０、１１はアクチュエータ４に恒
久的に接続され、開磁石５とチャージサイクルバルブ２との間にハウジングの形
態で位置しているスプリング空間２５に配置される。圧縮スプリングとして具現
化されるバルブスプリング１０、１１は、一方の端側をスプリング空間２５のカ
バーあるいは床部に支持され、また他方の端側は、スプリングプレート１９のフ
ランジ２８の互いに対向して位置する側面に載っている。

【００２４】 電磁石５、６による励磁なしの基本状態では、電機子７の電機子プレート８は
、バルブスプリング１０、１１によって開磁石５と閉磁石６との間の中心位置に
保持され、この結果電機子を開磁石５の磁極面１５の上に振らすのに必要な力は
、電機子を閉磁石６の磁極面１６の上に振らすのに必要な力に実質的にほぼ等し
くなる。

【００２５】 図２は作動装置１のさらなる実施態様を例示している。ダンパ１３は閉磁石６
とカバープレート２２との間に配設されるが、第１の実施態様とは異なって、縦
軸１４に関して中心から離れて位置する。ダンパ１３は、加圧のない供給を有す
る油圧式ダンパとして具現化される。遊び補償装置１２は油圧式スプリングとし
て具現化され、この油圧式スプリングに、ダンパと油圧式スプリングが１つの共
通のコンポーネントに統合されるように、減衰機能を実行する逆止弁２９を設け
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態例の断面図である。

【図２】 第２の実施の形態例の断面図である。

【符号の説明】

２ チャージサイクルバルブ ３ シリンダヘッド ４ アクチュエータ ５ 開磁石 ６ 閉磁石 ７ 電機子 １０ バルブスプリング １１ バルブスプリング １２ 遊び補償装置 １３ ダンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA18 CA27 DA17 DA18 GA02 GA04 3G018 AB09 BA38 CA12 DA24 DA65 GA04 GA27 3G024 AA06

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダヘッドに浮動装着され、間にチャージサ
   イクルバルブ（２）を作動するための変位可能な電機子（７）が配設される開磁
   石（５）と閉磁石（６）とを含む電磁アクチュエータ（４）を有し、前記チャー
   ジサイクルバルブ（２）に作用するためのバルブスプリング（１０、１１）を有
   し、前記アクチュエータ（４）と前記シリンダヘッド（３）との間に遊び補償装
   置（１２）を有する前記内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作動装置におい
   て、 前記シリンダヘッド（３）と前記アクチュエータ（４）との間に作用するダン
   パ（１３）が設けられる ことを特徴とする内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作動装置。
2. 【請求項２】 前記ダンパ（１３）が油圧式ダンパである ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作
   動装置。
3. 【請求項３】 前記ダンパ（１３）が前記チャージサイクルバルブ（２）に
   関して共軸に配設される ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のチャージサイクルバル
   ブ用の作動装置。
4. 【請求項４】 前記ダンパ（１３）が、前記チャージサイクルバルブ（２）
   と反対側の前記アクチュエータ（４）の側に配設される ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関のチャージ
   サイクルバルブ用の作動装置。
5. 【請求項５】 前記ダンパ（１３）がねじ留めされる開口部（２４）が前記
   閉磁石（６）の中に設けられる ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作
   動装置。
6. 【請求項６】 前記ダンパ（１３）が、前記シリンダヘッド（３）に接続さ
   れたカバープレート（２２）にねじ留めされる ことを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関のチャージサイクルバル
   ブ用の作動装置。
7. 【請求項７】 前記アクチュエータ（４）が前記シリンダヘッド（３）内に
   浮動装着される ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関のチャージ
   サイクルバルブ用の作動装置。
8. 【請求項８】 前記チャージサイクルバルブ（２）の閉鎖方向および／また
   は開放方向に作用する２つのバルブスプリング（１０、１１）が設けられる ことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作
   動装置。
9. 【請求項９】 前記２つのバルブスプリング（１０、１１）が、前記チャー
   ジサイクルバルブ（２）を前記電機子（７）に接続する共通のスプリングプレー
   ト（１９）上に支持される ことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作
   動装置。
10. 【請求項１０】 前記バルブスプリング（１０、１１）が、前記スプリング
    プレート（１９）と反対側の前記バルブスプリングの端部によって、前記アクチ
    ュエータ（４）上に支持される ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の作
    動装置。
11. 【請求項１１】 前記バルブスプリング（１０、１１）が、前記アクチュエ
    ータ（４）に設けられ、前記開磁石（５）と前記チャージサイクルバルブ（２）
    との間に形成されるスプリング空間（２５）の中に配設される ことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の
    作動装置。
12. 【請求項１２】 補償スプリング（２１）が前記遊び補償装置（１２）とし
    て設けられる ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の内燃機関のチャー
    ジサイクルバルブ用の作動装置。
13. 【請求項１３】 前記補償スプリング（２１）が前記チャージサイクルバル
    ブ（２）に関して共軸に配設される ことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の
    作動装置。
14. 【請求項１４】 前記補償スプリング（２１）が前記開磁石（５）上に支持
    される ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の内燃機関のチャージサイクル
    バルブ用の作動装置。
15. 【請求項１５】 前記遊び補償装置（１２）が油圧式スプリングである ことを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の
    作動装置。
16. 【請求項１６】 前記ダンパ（１３）が前記油圧式スプリングに統合される ことを特徴とする請求項１５に記載の内燃機関のチャージサイクルバルブ用の
    作動装置。