JP2004506828A - 内燃機関のガス交換弁のシャフト端部と弁調節器の調節部材との間の結合部 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）と弁調節器（４）の調節部材（２）との間の結合部（１８）であって、シャフト端部（１４）を取り囲む、調節部材（２）に支えられている、シェル形の、少なくとも２つのくさび片（２２，２４）を備え、これらのくさび片の半径方向外側の周面はくさび状に延びており、且つこれらのくさび片は少なくとも１つの円錐締め付けスリーブ（２６）によりつかまれており、この円錐締め付けスリーブの半径方向内側の周面はくさび片（２２，２４）の円錐角に対して相補的に延びており、その際、くさび片（２２，２４）の半径方向内側の周面（３８）及びガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）の半径方向外側の周面（４０）に、互いに係合する突起（４２）及び切り欠き（４４）が設けられている形式のものに関する。
本発明は、シャフト端部（１４）をくさび片（２２，２４）に対して相対的に回動運動可能にするために、くさび片が、円周方向で見て、ギャップなしに互いに接続していて、環状のくさびスリーブ（２２，２４）を形成しており、このくさびスリーブの内径はガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）の外径よりもわずかに大きく、且つ、突起（４２）及び切り欠き（４４）がわずかな遊びをもって互いに係合しているようにする。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の、内燃機関のガス交換弁のシャフト端部と弁調節器の調節部材との間の結合部から出発する。
【０００２】
シャフト端部を取り囲む、調節部材に軸方向で支持された少なくとも２つのシェル形のくさび片を備え、これらのくさび片の半径方向外側の周面が円錐状に延びており、これらのくさび片は、少なくとも１つの円錐締め付けスリーブによって取り囲まれており、この円錐締め付けスリーブの半径方向内側の周面は、くさび片の円錐角に対して相補的に延びており、この円錐締め付けスリーブはシャフト端部に、このシャフト端部にねじはめられたナットによって軸方向で支持されている形式の、このような結合部はＷＯ ９９／６６１７７から公知である。くさび片の半径方向内側の周面には環状突起が存在しており、この環状突起は、シャフト端部の半径方向外側の周面における環状溝内に係合している。調節部材はディフェレンシャルピストンによって形成されており、このディフェレンシャルピストンは、互いに逆向きの、端面側のピストン面のその都度の圧力負荷に応じて、弁調節器のシリンダケーシングの内部で上下に滑動することができる。
【０００３】
くさび作用及び軸方向で前緊縮されている円錐締め付けスリーブによって、くさび片の、それぞれ半径方向内側の周面がガス交換弁のシャフト端部に同一平面で接触し、これによりシャフト端部とディフェレンシャルピストンに支持されているくさび片との間に付着摩擦が生ぜしめられる。この場合、例えば弁座の一様な磨滅に有利に作用する、ガス交換弁の縦軸線を中心とする回動は、ディフェレンシャルピストンと一緒にしか可能でない。ディフェレンシャルピストンによって制限されている、加圧下の液力液体により負荷されている圧力室は高圧シールによって互いに且つ大気に対してシールされているので、ディフェレンシャルピストンの回動運動のために比較的高い摩擦力を克服しなければならない。
【０００４】
発明の利点
これに対し、内燃機関のガス交換弁のシャフト端部と弁調節器の調節部材との間の本発明による結合部は、次のような利点を有している。すなわち、結合が摩擦接続式ではなく、形状接続式で遊びをもって係合している突起と切り欠きとによって行われ、且つこれによってシャフト端部の、調節部材に対する相対的な回動運動を許容することである。くさび片によって形成されているくさびスリーブの、シャフト端部に対してわずかに大きい直径は、調節部材とガス交換弁との間の相対回動不能な摩擦接続を阻止する。この場合、例えば周方向に関しての弁磨滅の一様化あるいは弁座に堆積物がたまらないようにするような、ガス交換弁の縦軸線を中心とする規則的な回動によって公知の利点を達成するために、調節部材はガス交換弁と一緒に回動させる必要はない。更に、この場合、燃焼プロセスのジェット炎は常に弁皿の同じ箇所に当たらず、これによって火穴の形成が効果的に防止される。調節部材はガス交換弁と一緒に回動しないので、ガス交換弁は低い摩擦力に基づいて、更に容易に回動することができる。
【０００５】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した発明の有利な展開及び改善が可能である。
【０００６】
特に好ましい手段によれば、くさびスリーブの内径とガス交換弁のシャフト端部の外径との間の直径差は殊に１００分の数ｍｍである。調節部材からガス交換弁に作用する引張力及び押圧力を主として形状接続式で伝達し得るようにするためには、くさび片が、周方向で延び且つ半径方向内側の円筒状の周面に構成されている少なくとも１つの環状隆起部を有しており、この環状隆起部のそれぞれが、シャフト端部に形成された、対応する環状溝内に係合している。環状隆起部及び環状溝はほぼ半円形の横断面を有している。環状隆起部と環状溝との間の摩擦力接続による締め付け作用を回避するために、環状溝の内半径は環状隆起部の外半径よりもわずかに大きい。
【０００７】
別の有利な構成では、ガス交換弁のシャフトが、内燃機関のシリンダヘッドから弁調節器の調節器ケーシングを貫通して、ほぼ調節器ケーシングの上方の囲壁に構成されている開口の範囲にまで延びている。これによって、弁皿を完全に予備組み付けされたユニットとして、まず、シリンダヘッド上に載着し、且つ次いでガス交換弁と調節部材との結合を、開口を通して、あるいは弁調節器ケーシングの外方で行うことができ、このことは組み付けを、開口の上方からの自由な接近性に基づき著しく容易にする。
【０００８】
弁調節器の調節部材は有利には調節スリーブによって形成されており、この調節スリーブはガス交換弁のシャフト端部を半径方向の間隔をあけて取り囲んでおり、この調節スリーブの自由端部は１区分だけ、調節器ケーシングの囲壁内の開口から突出している。円錐締め付けスリーブの半径方向外側の周面が、調節スリーブの半径方向内側の円筒状の周面と同一平面であり、調節スリーブの内径は、調節スリーブの自由端部の範囲においてシリンダヘッドに向かって、段によって階段状に減少されている。この場合、半径方向で見て円錐締め付けスリーブが、くさび片と調節スリーブの半径方向内側の周面との間に配置されており、その際、調節スリーブの自由端部に向かって、くさび片の外径が円錐状に先細になっており、且つ円錐締め付けスリーブの内径が円錐状に拡大されている。円錐締め付けスリーブを調節器スリーブで支持するために、円錐締め付けスリーブをくさび片上に締め付ける締付け体が設けられており、この締付け体は調節スリーブの自由端部にねじ山によって、あるいは調節スリーブの半径方向内側の環状溝内に係合する止めリングによって支持されており、これによって、くさび片が軸方向で段に緊定されている。
【０００９】
ねじ山あるいは止めリングのための環状溝はもちろんノッチを形成し、ガス交換弁において高い負荷交番数を受ける結合部の耐久強度を減少させることがある。ねじ山あるいは止めリングが、本発明の別の好ましい手段により、調節スリーブの、互いにキー止めされているくさび片及び円錐締め付けスリーブから殊に軸方向で間隔をおいた範囲内に配置されていることによって、ねじ山及び止めリングのための環状溝は力流の外方に位置し、交番する力導入負荷にさらされることはない。むしろ、ねじ山あるいは止めリングのための環状溝は主としてくさび作用を介してくさび片をまとめる静的な前緊縮力を受けるに過ぎない。ガス交換弁内への力導入はしたがってねじ山あるいは止めリングによって行われるのではなしに、互いに係合する突起及び切り欠きに基づいて生ぜしめられる形状接続式の結合によって行われる。
【００１０】
有利には、締付け体と、該締付け体に面した円錐締め付けスリーブの端面との間に締め付けディスクが配置されている。これによって構造部分に生ずる固着現象が補償され、結合部内の必要な軸方向の前緊縮を維持することができる。
【００１１】
実施例の説明
本発明の実施例は図面に示されており、以下において詳細に説明する。
【００１２】
内燃機関の弁駆動装置のうち、図１においては尺度の理由からガス交換弁１だけが示されており、これは弁調節器４の調節部材２によって操作され、上下運動で開放及び閉鎖運動を行う。
【００１３】
調節部材は調節スリーブ２として構成されており、これはガス交換弁１のシャフト６を半径方向間隔をあけて同軸的に取り囲んでいる。ガス交換弁１のシャフト６は図示していない内燃機関のシリンダヘッドから弁調節器４の調節器ケーシング８を貫通して、ほぼ調節器ケーシング８の上方の囲壁１０に形成された開口１２の範囲にまで達しており、開口１２からそのシャフト端部１４をもって有利には１区分だけ突出している。同様に調節スリーブの自由端部１６も開口１２から突出しており、シャフト端部１４から１区分だけ突出している。調節スリーブ２には、尺度の理由から図示していない、液力で操作可能なディフェレンシャルピストンが連結されており、これは調節スリーブ２に作用して往復運動を行わせる。
【００１４】
ガス交換弁１のシャフト端部１４と弁調節器４の調節スリーブ２の自由端部１６との間の結合部１８は、ガス交換弁１のシャフト端部１４を取り囲んでおり、調節スリーブ２の段２０に軸方向で支持された２つのシェル形のくさび片２２，２４を有しており、これらのくさび片の半径方向外側の周面は円錐状に延びている。くさび片２２，２４は少なくとも１つの円錐締め付けスリーブ２６により取り囲まれており、円錐締め付けスリーブの半径方向内側の周面はくさび片２２，２４の円錐角に対して相補的に延びており、その際、半径方向で見て円錐締め付けスリーブ２６は、くさび片２２，２４と調節スリーブ２の自由端部の半径方向内側の周面２８との間に配置されている。加えて、円錐締め付けスリーブ２６をくさび片２２，２４上に締め付ける締付け体３０が設けられており、この締付け体は調節スリーブ２の自由端部１６に支持されていて、有利には内部六角部を備えたねじ山片によって形成されており、調節スリーブ２の雌ねじ山３２内にねじ込まれている。締付け体３０に向かって、くさび片２２，２４の外径は円錐状に先細になっているのに対し、円錐締め付けスリーブ２６の内径はこの方向で円錐状に拡大している。締付け体３０とこれに面した円錐締め付けスリーブ２６の端面との間には締め付けディスク３４が配置されている。軸方向の前緊縮力の万一の損失は、調節スリーブ２を弾性的に構成することによっても補償することができる。円錐締め付けスリーブ２６の半径方向外側の円筒状の周面３６は、調節スリーブ２の自由端部１６の半径方向内側の周面２８と同一平面であり、調節スリーブの内径は、くさび片２２，２４の、締付け体３０から離れる方の側で段２０によって階段状に減少されている。即ち、円錐締め付けスリーブ２６及びくさび片２，２４は調節スリーブ２の段２０と締付け体３０との間に軸方向で配置されている。
【００１５】
締付け体３０を調節スリーブ２内にねじ込む際に、軸方向力が円錐締め付けスリーブ２６上に及ぼされ、円錐締め付けスリーブは、くさび片２２，２４のくさび作用に基づいて軸方向で段２０に緊定され、これにより、くさび片は軸方向で調節スリーブ２と形状接続式で結合される。他面において、締付け体３０によって円錐締め付けスリーブ２６に及ぼされる軸方向の力は大きく、一方では円錐締め付けスリーブ２６の半径方向外側の周面３６と調節スリーブ２の半径方向内側の周面２８との間、及び他方では円錐締め付けスリーブ２６及びくさび片２２，２４の互いに対応するくさび面の間に付着摩擦が存在し、これにより、くさび片２２，２４は付加的に摩擦接続式でも調節スリーブ２と連結されている。
【００１６】
最後に両方のくさび片２２，２４は、円錐締め付けスリーブ２６の作用によって半径方向で互いに緊定されている。しかし、図２に示すように、くさび片２２，２４は周方向で見て、互いにギャップなしで同一平面で接続し、その内径がガス交換弁のシャフト端部１４の外径よりもわずかに大きい環状のくさびスリーブを形成しているので、ガス交換弁１のシャフト端部１４の周面と、くさびスリーブ２２，２４の半径方向内側の周面３８との間には摩擦接続式の接触は形成されず、この摩擦接続式の接触は、調節スリーブ２によって摩擦接続式で回動不能に緊定されたくさびスリーブ２２，２４に対するシャフト端部１４の回動運動を阻止するのに充分である。くさびスリーブ２２，２４の内径と、ガス交換弁１のシャフト端部１４の外径との間の直径差は有利には１００分の数ｍｍである。
【００１７】
しかしながら、調節スリーブ２の軸方向の運動をガス交換弁１に伝達し得るようにするために、くさび片２２，２４の半径方向内側の周面３８と、ガス交換弁１のシャフト端部１４の半径方向外側の周面４０とには、互いに係合する突起４２及び切り欠き４４が設けられており、これにより形状接続式の結合が生ぜしめられる。シャフト端部１４の、くさびスリーブ２２，２４に対して相対的な回動運動を可能にするために、突起４２及び切り欠き４４は、有利にはわずかな軸方向及び半径方向の遊びをもって互いに係合している。
【００１８】
有利な実施形態では、くさび片２２，２４は半径方向内側の円筒状の周面３８に、等間隔で軸方向で相前後して配置された、それぞれ円周方向に延びている３つの環状隆起部４２を有しており、これらの環状隆起部のそれぞれは、シャフト端部１４内に形成された対応する周方向の環状溝４４に係合している。環状隆起部４２及び環状溝４４はほぼ半円形の横断面を有しており、その際、図３から明らかなように、環状溝４４の内半径は、有利には１００分の数ｍｍだけ、環状隆起部４２の外半径よりも大きい。これによって、半径方向遊び並びに軸方向遊びが生じ、これによってやはり、シャフト端部１４とくさび片２２，２４との間に付着摩擦が構成されることが阻止される。したがってガス交換弁１は調節スリーブ２に対して自由に回動することができるのに対し、調節スリーブの上下運動は、遊びのある形状接続式の結合部１８によって伝達される。
【００１９】
図４に示した別の実施形態によれば、締付け体３０はねじ山を介してではなく、調節スリーブ２の半径方向内側の環状溝４６に係合する止めリング４８によって支持されており、この止めリングは締付け体３０の上方のリング形の端面に係合している。この場合、円錐締め付けスリーブ２６は組付け工具によって上方から調節スリーブ２内に押し込まれ、且つ止めリング４８によって固定される。この場合、締め付けディスク３４は省略することができる。
【００２０】
調節スリーブ２の軸方向の運動はくさび片２２，２４によってガス交換弁１のシャフト６に伝達され、くさび片はねじ山３２あるいは止めリング４８から軸方向で隔てられて配置されている。この場合、ねじ山３２あるいは止めリング４８は、ガス交換弁１のシャフト端部１４からくさび片２２，２４を経て調節スリーブ２内に延びる力流の外方の範囲内に位置している。これにより、ねじ山３２あるいは環状溝４６を形成するノッチは、ガス交換弁１において高い負荷交番数の作用を受ける結合部１８の耐久強度を減少させない。
【００２１】
ガス交換弁１のシャフト端部１４と調節スリーブ２との間の結合部１８は、シリンダヘッドに載着された調節器ケーシング８の上方の囲壁１０の開口１２の範囲に位置しているので、結合部は、弁調節器４をシリンダヘッドに組み付けた後、上方から容易にアプローチ可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のガス交換弁と弁調節器の調節部材との間の本発明による結合部の好ましい１実施形の側方横断面図を示す。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った横断面図を示す。
【図３】図１の細部Ａを拡大して示す。
【図４】本発明による結合部の別の実施形を示す。
【符号の説明】
１　ガス交換弁、　２　調節部材、　４　弁調節器、　６　シャフト、　８　調節器ケーシング、　１０　囲壁、　１２　開口、　１４　シャフト端部、　１６　自由端部、　１８　結合部、　２０　段、　２２　くさび片、　２４　くさび片、　２６　円錐締め付けスリーブ、　２８　周面、　３０　締付け体、　３２　雌ねじ山、　３４　締め付けディスク、　３６　周面、　３８　周面、　４２　突起、　４４　切り欠き、　４６　環状溝、　４８　止めリング

Claims (11)

1. 内燃機関のガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）と弁調節器（４）の調節部材（２）との間の結合部（１８）であって、シャフト端部（１４）を取り囲む、調節部材（２）に支持された、シェル形の少なくとも２つのくさび片（２２，２４）が設けられており、これらのくさび片の半径方向外側の周面が円錐状に延びており、且つこれらのくさび片は少なくとも１つの円錐締め付けスリーブ（２６）によって取り囲まれており、この円錐締め付けスリーブの半径方向内側の周面はくさび片（２２，２４）の円錐角に対して相補的に延びており、その際、くさび片（２２，２４）の半径方向内側の周面（３８）及びガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）の半径方向外側の周面（４０）に、互いに係合する突起（４２）及び切り欠き（４４）が設けられている形式のものにおいて、
   シャフト端部（１４）をくさび片（２２，２４）に対して相対的に回動運動可能にするために、くさび片が周方向で見て互いにギャップなしで接続しており且つ環状のくさびスリーブ（２２，２４）を形成しており、このくさびスリーブの内径はガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）の外径よりもわずかに大きく、且つ、突起（４２）及び切り欠き（４４）がわずかな遊びをもって互いに係合していることを特徴とする、内燃機関のガス交換弁のシャフト端部と弁調節器の調節部材との間の結合部。
2. くさびスリーブ（２２，２４）の内径とガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）の外径との間の直径差が殊に１００分の数ｍｍであることを特徴とする、請求項１記載の結合部。
3. くさび片（２２，２４）が、周方向で延び且つ半径方向内側の円筒状の周面（３８）に形成された少なくとも１つの環状隆起部（４２）を有しており、この環状隆起部のそれぞれが、シャフト端部（１４）に形成された、対応する環状溝（４４）に係合しており、これにより、調節部材（２）からガス交換弁（１）に作用する引張力及び押圧力が主として形状接続式で伝達されるようにしたことを特徴とする、請求項２記載の結合部。
4. 環状隆起部（４２）及び環状溝（４４）がほぼ半円形の横断面を有しており、環状溝（４４）の内半径が環状隆起部（４２）の外半径よりもわずかに大きいことを特徴とする、請求項３記載の結合部。
5. ガス交換弁（１）のシャフト（６）が、内燃機関のシリンダヘッドから弁調節器（４）の調節器ケーシング（８）を貫通して、ほぼ調節器ケーシング（８）の上方の囲壁（１０）に構成されている開口（１２）の範囲にまで延びており、この開口を通して、結合部（１８）が、弁調節器（４）をシリンダヘッドに組み付けた後に、上方からアプローチ可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の結合部。
6. 弁調節器（４）の調節部材が調節スリーブ（２）によって形成されており、この調節スリーブは、ガス交換弁（１）のシャフト端部（１４）を、半径方向間隔をあけて取り囲んでおり、この調節スリーブの自由端部（１６）は１区分だけ、調節器ケーシング（８）の囲壁（１０）内の開口（１２）から突出していることを特徴とする、請求項５記載の結合部。
7. 円錐締め付けスリーブ（２６）の半径方向外側の周面（３６）が、調節スリーブ（２）の半径方向内側の円筒状の周面（２８）と同一平面であり、調節スリーブの内径が、該調節スリーブ（２）の自由端部（１６）の範囲において、シリンダヘッドに向かって段（２０）によって階段状に減少されていることを特徴とする、請求項６記載の結合部。
8. 半径方向で見て、円錐締め付けスリーブ（２６）が、くさび片（２２，２４）と調節スリーブ（２）の半径方向内側の周面（２８）との間に配置されており、その際、調節スリーブ（２）の自由端部（１６）に向かって、くさび片（２２，２４）の外径が円錐状に先細になっており、且つ円錐締め付けスリーブ（２６）の内径が円錐状に拡大されていることを特徴とする、請求項７記載の結合部。
9. 円錐締め付けスリーブ（２６）をくさび片（２２，２４）上に締め付ける締付け体（３０）が設けられており、この締付け体は調節スリーブの自由端部（１６）に、ねじ山（３２）によって、あるいは、調節スリーブ（２）の半径方向内側の環状溝（４６）内に係合する止めリング（４８）によって支持されており、これによって、くさび片（２２，２４）が軸方向で段（２０）に緊定されていることを特徴とする、請求項８記載の結合部。
10. ねじ山（３２）あるいは止めリング（４８）が、調節スリーブ（２）の、互いにキー止めされているくさび片（２２，２４）及び円錐締め付けスリーブ（２６）から殊に軸方向で間隔をおいた範囲内に配置されていることを特徴とする、請求項８又は９記載の結合部。
11. 締付け体（３０）と、該締付け体に面した円錐締め付けスリーブ（２６）の端面との間に、締め付けディスク（３４）が配置されていることを特徴とする、請求項１０記載の結合部。