JP2004084630A

JP2004084630A - 動弁装置

Info

Publication number: JP2004084630A
Application number: JP2002249669A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ogawa; 小川　永司
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】ブレーキ力の大きな補助ブレーキを精度良くまたコスト的に有利な動弁装置の提供。
【解決手段】ロッカアームの揺動に伴ってバルブ弾性部材の弾性力の方向に往復運動することができるロッカブリッジと、ロッカブリッジの往復運動に伴って開閉する複数のバルブが接続される動弁装置であって、ロッカブリッジの上面に長手方向に厚み調整部が形成され、この厚み調整部を介して、上記ロッカアームの一端部下端と上記ロッカブリッジ上面とが当接し、ロッカブリッジは、弾性力方向に対して垂直方向に往復移動可能とされており、かつ往復移動の際にバルブのステム上端がロッカブリッジ下面と摺動可能に連結するためのステム摺動部を有し、ロッカブリッジを上記弾性力の方向に対して垂直方向の一端側または他端側へ移動させることにより、厚み調整部によってロッカブリッジが弾性力に抗して押し下げられる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動弁装置に係り、特に、エンジンのエキゾーストバルブの駆動に好適な動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に大型車両では、長い下り坂等を安全に走行するうえで、補助ブレーキの１つであるエキゾーストブレーキが大きな役割をなす。
【０００３】
このエキゾーストブレーキは、排気管内等に設けられた排気絞り弁を絞ることによって、エンジンの排気行程でエキゾーストポートから排出される排気ガスの排気抵抗を高め、これによってブレーキ力を得るものである。
【０００４】
このようにエンジンブレーキ力を高める有効な手段として、エキゾーストブレーキの他、シリンダヘッドのロッカカバー内に油圧式アクチュエータを有し、ブレーキ作動時に当該油圧式アクチュエータを駆動して、エキゾーストバルブまたは第３バルブを開くことによって、エンジンの負仕事を増大させる車両用ディーゼルエンジンのデコンプレションブレーキが知られている。
【０００５】
また、エキゾーストバルブがエンジン圧縮工程にて開く方法として、実開平６−３４１０４号公報には、偏心ロッカシャフトを使用し、ロッカシャフトを回転させて下げ、エキゾーストバルブが開く方法が開示されている。さらに、特開平８−１５８８３６号公報には、ロッカアームに設けた偏心ブッシュと、当該偏心ブッシュを回転させるレバーとアクチュエータで、ロッカアームを下げ、エキゾーストバルブが開く方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、これらの手段においては、アクチュエータの応答性が悪く、かつ構成部品の制度を維持するための加工費等が高くつき、精度面およびコスト面において問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ブレーキ力の大きな補助ブレーキを精度良くまたコスト的に有利に得ることができる動弁装置の提供を主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように、ロッカシャフトを軸にして上記ロッカシャフトの周方向に揺動することができるロッカアームと、バルブ弾性部材の弾性力によって上記ロッカアーム側に付勢され、上記ロッカアームの揺動に伴って上記弾性力の方向に往復運動することができるロッカブリッジとを備え、上記ロッカブリッジに上記ロッカブリッジの上記往復運動に伴って開閉する複数のバルブが接続される動弁装置であって、上記ロッカブリッジの上面には、その長手方向において少なくとも２ヶ所の厚みの異なる部位を有する厚み調整部が形成されており、上記ロッカブリッジはこの厚み調整部を介して、上記ロッカアームの一端部下端と上記ロッカブリッジ上面とが当接し、上記ロッカブリッジは、上記弾性力方向に対して垂直方向に往復移動可能とされており、かつ上記往復移動の際に上記バルブのステム上端が上記ロッカブリッジ下面と摺動可能に連結するためのステム摺動部を有し、上記ロッカブリッジを上記弾性力の方向に対して垂直方向の一端側または他端側へ移動させることにより、上記厚み調整部によって上記ロッカブリッジが上記弾性力に抗して押し下げられることを特徴とする動弁装置を提供する。
【０００９】
エンジンのエキゾーストバルブを開閉させるためのメカニズムの一部として本発明の動弁装置を用いると、ロッカアームの揺動を制御することによってエキゾーストバルブの開閉を制御するカムのプロファイルと無関係に、容易にエキゾーストバルブを強制的に開閉させることが可能になる。例えば、エンジンでの圧縮上死点付近にてエキゾーストバルブを強制的に開けて、ピストンが上死点付近に達したときの燃焼室内の圧力を大気圧に近づけると、燃焼行程においてもブレーキ力を発生させることができる。すなわち、新たな補助ブレーキを得ることができる。この補助ブレーキと従来のエキゾーストブレーキとを併用することによって、ブレーキ力の大きな補助ブレーキを精度良くまたコスト的に有利に得ることができる。
【００１０】
上記請求項１に記載された発明においては、請求項２に記載するように、上記ロッカブリッジは摺動部材を介して、上記ロッカブリッジを上記弾性力の方向に対して垂直方向に往復移動させるロッカブリッジ移動手段に連結されており、上記摺動部材は、その一端面にロッカブリッジの端部が当接し、上記ロッカブリッジの上記往復運動に応じてその一端面において上記ロッカブリッジ端部が摺動し、他端面に上記ロッカブリッジ移動手段が連結していることが好ましい。摺動部材を設けることにより、ロッカブリッジがバルブ弾性部材の弾性力方向に往復運動をする際に摺動させることができる。さらに、ロッカブリッジ移動手段を作動させることにより、バルブ弾性部材の弾性力方向に対して垂直方向にロッカブリッジを往復運動させることができるため、ロッカアームの揺動を制御することによってエキゾーストバルブの開閉を制御するカムのプロファイルと無関係に、ロッカブリッジ上面の厚み調整部の厚みの違いを利用してエキゾーストバルブを強制的に開閉させることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例について、図１から図４を用いて説明する。本実施形態は、エンジンのエキゾーストバルブを開閉させるためのメカニズムの一部として本発明の動弁装置を用いたときの一例である。
【００１２】
まず、本実施形態による動弁装置２０を構成する各部材の配置について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の動弁装置における各部材の側面配置を概略的に示している。ただし、図１においては、エンジンの図示を省略している。図２は、本実施形態におけるロッカブリッジの他の例を示したものである。さらに、図３は、本実施態様における摺動部材の一例を示した概略断面図であり、図４は、図１に示すロッカブリッジとエンジンとの配置を示す概略部分断面側面図である。
【００１４】
まず、図１に示すように、動弁装置２０は、ロッカシャフト１を軸にして当該ロッカシャフト１の周方向に揺動することができるロッカアーム３と、バルブ弾性部材（図示せず）の弾性力によってロッカアーム３に押し当てられ、ロッカアーム３の揺動に伴って上記バルブ弾性部材の弾性力の方向に往復運動することができるロッカブリッジ５とを有し、上記ロッカブリッジ５のアーム５ｂの下面には、ステム摺動部４を介して上記バルブのステム６上端部が摺動自在に配置されており、また上記ロッカブリッジ５の上面には厚み調整部２が形成されている。このロッカブリッジ５は、上記バルブ弾性部材の弾性力方向に対して垂直方向に往復移動可能とされている。
【００１５】
本発明においては、上記ロッカブリッジ５の上面に形成された厚み調整部２を介してロッカアーム３の一端部下端３ｂと、ロッカブリッジ５とが当接している。この厚み調整部２は、その一端側と他端側とで厚みが異なる形状とされており、このような厚み調整部２が形成されたロッカブリッジ５を、バルブ弾性部材の弾性力方向に対して垂直方向で、かつその長手方向に往復移動させることにより、ロッカブリッジ５の昇降を制御することからエキゾーストバルブの開閉を制御するカム１１のプロファイルと無関係に、エキゾーストバルブを強制的に開閉させることが可能になる。
【００１６】
すなわち、ロッカブリッジ５をそのアーム５ｂの一端５ｃ側へ移動させると、厚み調整部２の厚みの違いにより、ロッカブリッジ５がバルブ弾性部材に抗する方向に押し下げられ、これにより、エキゾーストバルブを開くことができるのである。
【００１７】
本実施形態における厚み調整部２の形状としては、その長手方向において少なくとも２ヶ所の厚みの異なる部分を有する形状であれば特に限定はされない。このような形状であれば、ロッカブリッジ５をバルブ弾性部材の弾性力方向に対して垂直方向に往復移動させた際、その厚みの差を利用して、エキゾーストバルブの開閉を制御することができるからである。具体的には、図１に示すように、厚み調整部２の長手方向の中間部分にテーパが形成され、厚みの異なる２ヶ所の平面部が形成されている形状や、図２（ａ）に示すように、２ヶ所にテーパが形成され、厚みの異なる３ヶ所の平面部が形成されている形状、さらに、図２（ｂ）に示すように、一端側から他端側にかけて連続的に厚みが変化する形状等を挙げることができる。このような厚み調整部２における厚みの変化としては、エキゾーストバルブを開閉させ、エキゾーストエンジンの補助ブレーキとして作動することを可能とする厚みの変化であれば特に限定はされない。
【００１８】
さらに、ロッカブリッジ５がバルブ弾性部材の弾性力方向へ往復移動している場合であっても、後述する固定されたロッカブリッジ移動手段７と接続することができるように、上記ロッカブリッジ５の端部５ａを摺動部材８の一端面と摺動自在に当接させている。なお、図１に示す例では、ロッカブリッジの端部５ａを凸部として示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、摺動部材と摺動可能に当接されることができる形状であれば、平面状であっても溝状であってもよい。
【００１９】
このような摺動部材８としては、ロッカブリッジ５の往復運動の方向に摺動させることを可能とする部材であれば特に限定はされない。具体的には、図３に示すように、ロッカブリッジ５の端部５ａと当接する摺動面８ａが形成されており、この摺動面８ａにおいて、端部５ａをロッカブリッジ５の往復運動に応じて摺動させる摺動部材８等を挙げることができる。また、その他、上述したように端部５ａが溝状であれば、それに収納されるように形成された凸部を有するものや、端部５ａが平面状であれば同様に平面状に形成されたもの等であってもよい。
【００２０】
さらに、ロッカブリッジ５をバルブ弾性部材の弾性力方向に対して垂直方向に往復移動させるロッカブリッジ移動手段７が上述した摺動部材８を介して設けられている。このようなロッカブリッジ移動手段７としては、ロッカブリッジ５をバルブ弾性部材の弾性力方向に対して垂直方向にかつロッカブリッジ５の長手方向に往復移動させることを可能とする手段であれば特に限定はされない。具体的には、ロッカブリッジ５をそのアーム５ｂの一端５ｃ側に、あるいは他端５ｄ側に移動させることができるロッカブリッジ移動手段７（エアシリンダ、アクチュエータ等）を挙げることができる。
【００２１】
このような、アクチュエータの動作を制御することによって、カム１１のプロファイルとは無関係に、ロッカブリッジ５をバルブ弾性部材の弾性力に対して垂直方向に往復運動させることができる。
【００２２】
また、ロッカブリッジ５のアーム５ｂの下面には、ステム摺動部４が形成されている。このステム摺動部４は、排気バルブのステム６上端と摺動自在に当接させることができる構造であれば特に限定されるものではない。また、その摺動距離としては、上記厚み調整部２上における、厚み調整部２と当接するロッカアーム３の下端３ｂの移動距離と同等かそれ以上であれば特に限定されない。図１に示す実施形態では、アーム５ｂの下面にステム摺動部４として溝が形成され、この溝に排気バルブのステム６上端が摺動自在に収納される構成となっている。
【００２３】
さらに、ロッカアーム３には、当該ロッカアーム３の長手方向の中央部から偏心した位置に例えば貫通孔が形成されており、この貫通孔にロッカシャフト１が通されている。カム１１でロッカアーム３の長手方向の一端を押すことによって、ロッカアーム３をロッカシャフト１の周方向に揺動させることができる。当該ロッカアーム３の揺動に連動してロッカブリッジ５はバルブ弾性部材の弾性力方向に往復移動し、このロッカブリッジ５の往復移動を介してエキゾーストバルブの開閉が制御されている。
【００２４】
以下、エキゾーストバルブが強制的に開けられる点について、図４を用いて詳述する。
【００２５】
図４に示すように、エンジン３０は、シリンダ３１と、当該シリンダ３１内を摺動するピストン３２と、シリンダ３１の上端に配置されたシリンダヘッド３３と、シリンダ３１からの排気を制御するエキゾーストバルブ３５と、シリンダ３１への吸気を制御するインテークバルブ（図示せず）と、シリンダ３１内に嵌合されたピストン３２の上面に形成された燃焼室４１とを有している。
【００２６】
ピストン３２の外周面にはコンプレッションリング３２ａとオイルリング３２ｂとが装着されている。
【００２７】
シリンダヘッド３３の内面には、２つのエキゾーストポート３３ａが開口しており、これらのエキゾーストポート３３ａはシリンダヘッド３３内で合流して、当該シリンダヘッド３３の側面において排気管（図示せず）に接続されている。また、図３には示されていないが、シリンダヘッド３３内にはインテークポートも形成されている。
【００２８】
個々のエキゾーストポート３３ａには、当該エキゾーストポート３３ａへの入り口を閉塞することができるエキゾーストバルブ３５が配置されており、インテークポートには、当該インテークポートからの出口を閉塞することができるインテークバルブ（図示せず）が配置されている。
【００２９】
各エキゾーストバルブ３５は、エキゾーストポート３３ａへの入り口を閉塞することができるバルブ本体３５ａと、当該バルブ本体３５ａに連なってシリンダヘッド３３をその厚さ方向に貫通するステム３５ｂとを有している。
【００３０】
エキゾーストポート３３ａへの入り口にはバルブシート３６が配置され、当該入り口の閉塞時には、バルブ本体３５ａとバルブシート３６とが密着する。
【００３１】
ステム３５ｂとシリンダヘッド３３との間にはバルブガイド３７が挿入されており、ステム３５ｂそれぞれの一端がシリンダヘッド３３を貫通してロッカブリッジ５に接続されている。
【００３２】
各ステム３５ｂにおけるロッカブリッジ５側の端部にはリテーナ３８が装着されており、個々のリテーナ３８とシリンダヘッド３３の外表面との間にはバルブ弾性部材３９が配置されている。図示の例では、バルブ弾性部材３９としてコイルスプリングが使用されている。ステム３５ｂは、当該ステム３５ｂに対応するバルブ弾性部材３９に通されている。
【００３３】
なお、ここでいう側面視とは、ロッカブリッジ５の往復運動の方向と直交し、かつ、ロッカシャフト１の長手方向とも直交する方向から動弁装置２０を見ることを意味する。
【００３４】
各バルブ弾性部材３９は、その弾性力によってロッカブリッジ５をロッカアーム３側に付勢しているが、その長さはロッカアーム３の揺動に伴って変化する。すなわち、ロッカブリッジ５は、バルブ弾性部材３９の弾性力の方向へ往復運動することができる。
【００３５】
ロッカアーム３の揺動によって、ロッカブリッジ５が各バルブ弾性部材３９の弾性力に抗して当該ロッカブリッジ５の下死点側へ移動すると、これに伴って各エキゾーストバルブ３５も押し下げられて、エキゾーストバルブ３５の各々が開く。
【００３６】
一方、ロッカアーム３の揺動によって当該ロッカアーム３からロッカブリッジ５に加えられる力が弱まるか、または無くなると、各バルブ弾性部材３９の弾性力によってロッカブリッジ５がその上死点側に移動する。これに伴って各エキゾーストバルブ３５も引き上げられて、エキゾーストバルブ３５の各々が閉じる。
【００３７】
上述したように、ロッカブリッジ５は、ロッカブリッジ移動手段７によって、バルブ弾性部材３９の弾性力方向に対して垂直方向に往復移動させることができる。また、このロッカブリッジ５の往復移動は、ロッカアーム３を揺動させるカム１１のプロファイルとは無関係に行うことができる。例えば、上記カム１１のプロファイルに従って各エキゾーストバルブ３５が閉じているときでも、ロッカブリッジ移動手段７によってロッカブリッジ５を往復移動させることが可能である。
【００３８】
このようなタイミングでロッカブリッジ５をそのアーム５ｂの一端５ｃ側へ移動させると、ロッカブリッジ上面に形成された厚み調整部２の厚みの変化により、ロッカブリッジ５は各バルブ弾性部材３９の弾性力に抗して強制的に押し下げられ、エキゾーストバルブ３５が開く。すなわち、上記カム１１のプロファイルとは無関係に、各エキゾーストバルブ３５を強制的に開けることができる。
【００３９】
動弁装置２０を利用して上述のように各エキゾーストバルブ３５の開閉を制御することができるエンジン３０においては、エンジン３０での圧縮上死点付近にて各エキゾーストバルブ３５を強制的に開けて、ピストン３２がその上死点付近に達したときの燃焼室内の圧力を大気圧に近づけることが可能である。
【００４０】
圧縮上死点付近で燃焼室内の圧力が大気圧に近づけば、燃焼行程においてもブレーキ力が発生するので、新たな補助ブレーキを得ることができる。
【００４１】
また、上記カム１１のプロファイルに従って各エキゾーストバルブ３５が開閉するようにロッカブリッジ５を元の位置に戻せば、従来と同様にエキゾーストブレーキを作動させることもできる。
【００４２】
上記の新たな補助ブレーキと従来のエキゾーストブレーキとを併用することによって、ブレーキ力の大きな補助ブレーキを得ることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態は例示であり、本明細書の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様の効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４４】
例えば、本発明の動弁装置は、エンジンのエキゾーストバルブを開閉するためのメカニズムの一部として利用する以外に、吸気工程で排気バルブを開けて排ガスの一部をシリンダに逆流させるＥＧＲシステム等に利用することもできる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、エンジンのエキゾーストバルブを開閉させるためのメカニズムの一部として本発明の動弁装置を用いると、ロッカアームの揺動を制御することによってエキゾーストバルブの開閉を制御するカムのプロファイルと無関係に、容易にエキゾーストバルブを強制的に開閉させることが可能になる。例えば、エンジンでの圧縮上死点付近にてエキゾーストバルブを強制的に開けて、ピストンが上死点付近に達したときの燃焼室内の圧力を大気圧に近づけると、燃焼行程においてもブレーキ力を発生させることができる。すなわち、新たな補助ブレーキを得ることができる。この補助ブレーキと従来のエキゾーストブレーキとを併用することによって、ブレーキ力の大きな補助ブレーキを精度良くまたコスト的に有利に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による動弁装置における各部材の配置を示す概略側面図である。
【図２】本発明におけるロッカブリッジの厚み調整部の他の例を示した概略側面図である。
【図３】本発明における摺動部材の一例を示した概略断面図である。
【図４】図１に示したロッカブリッジとエンジンとの配置を概略的に示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
１　…　ロッカシャフト
２　…　厚み調整部
３　…　ロッカアーム
５　…　ロッカブリッジ

Claims

ロッカシャフトを軸にして前記ロッカシャフトの周方向に揺動することができるロッカアームと、バルブ弾性部材の弾性力によって前記ロッカアーム側に付勢され、前記ロッカアームの揺動に伴って前記弾性力の方向に往復運動することができるロッカブリッジとを備え、前記ロッカブリッジに前記ロッカブリッジの前記往復運動に伴って開閉する複数のバルブが接続される動弁装置であって、
前記ロッカブリッジの上面には、その長手方向において少なくとも２ヶ所の厚みの異なる部位を有する厚み調整部が形成されており、前記ロッカブリッジはこの厚み調整部を介して、前記ロッカアームの一端部下端と前記ロッカブリッジ上面とが当接し、
前記ロッカブリッジは、前記弾性力方向に対して垂直方向に往復移動可能とされており、かつ前記往復移動の際に前記バルブのステム上端が前記ロッカブリッジ下面と摺動可能に連結するためのステム摺動部を有し、
前記ロッカブリッジを前記弾性力の方向に対して垂直方向の一端側または他端側へ移動させることにより、前記厚み調整部によって前記ロッカブリッジが前記弾性力に抗して押し下げられることを特徴とする動弁装置。
前記ロッカブリッジは摺動部材を介して、前記ロッカブリッジを前記弾性力の方向に対して垂直方向に往復移動させるロッカブリッジ移動手段に連結されており、前記摺動部材は、その一端面にロッカブリッジの端部が当接し、前記ロッカブリッジの前記往復運動に応じてその一端面において前記ロッカブリッジ端部が摺動し、他端面に前記ロッカブリッジ移動手段が連結していることを特徴とする請求項１に記載の動弁装置。