JP2010127287A

JP2010127287A - 内燃機関のバルブ機構

Info

Publication number: JP2010127287A
Application number: JP2009269962A
Authority: JP
Inventors: Georg Talan; ターランゲオルク; Dietmar Schwarzenthal; シュヴァルツェンタールディートマー; Manfred Batzill; バツィルマンフレート
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP4824811B2; US20100126448A1; DE102008060170A1; US8201530B2

Abstract

【課題】内燃機関の新種のバルブ機構を提供する。
【解決手段】前記行程プロフィール（１７）の第１の行程曲線（２１）及び第２の行程曲線（２２）が、軸方向でも半径方向でも輪郭形成されており、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の軸方向での輪郭形成を介してそれぞれのカム又はカムピースの所定の軸方向移動が実施され、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の半径方向での輪郭形成を介して前記行程曲線（２１，２２）の衝突が回避されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のバルブ機構であって、ガス交換弁を操作するためのカムを備えるカム軸を有しており、複数のカム軌道を有する少なくとも１つのカムが、カム軸に相対回動不能に、しかし軸方向では移動可能に案内されており、軸方向で移動可能に案内されたそれぞれのカム、又は軸方向で移動可能に案内され、複数のカムを有するカムピースに、カム又はカムピースを軸方向で移動させるために操作ピンと協働する行程プロフィールが配設されており、軸方向で移動可能に案内されたそれぞれのカム又はカムピースの行程プロフィールが複数の行程曲線を有する形式のものに関する。

ＥＰ０７９８４５１Ｂ１は、それぞれ１つのガス交換弁を操作するための複数のカムが配設されているカム軸を有する、内燃機関のバルブ機構を開示している。各々のカムは、カム軸に相対回動不能に、しかし軸方向では移動可能に支承されており、カム軸の軸方向で見て、相前後して配置された複数のカム軌道を有する。カム軸上でのカムの軸方向位置に基づいて、各々のカムのカム軌道のうちの１つがアクティブであり、カム軸の回転運動をガス交換弁の行程運動に変換する。ＥＰ０７９８４５１Ｂ１によれば、各々のカムの両側には、それぞれ１つの行程プロフィールが形成されている。行程プロフィールと操作ピンが協働して、それぞれのカムの軸方向の移動を実現する。カムの左側に形成された行程プロフィールによって、それぞれのカムが軸方向で左向きに、それぞれのカムの右側に形成された行程プロフィールによって、それぞれのカムが軸方向で右向きに移動可能である。それゆえ、ＥＰ０７９８４５１Ｂ１によれば、各々のカムには、カム軸に沿ったカムの軸方向の可動性を実現するために、複数の行程プロフィール及び複数の操作ピンが配設されている。

ＤＥ１０１４８１７８Ａ１において公知の内燃機関のバルブ機構では、それぞれ２つのカムが、共に軸方向で移動可能な１つのカムピースに統合されている。背景技術であるＤＥ１０１４８１７８Ａ１によれば、１つのカムピースに１つの行程プロフィールが配設されており、この行程プロフィールは、交差する行程曲線を有する。交差する２つの行程曲線からなる行程プロフィールと操作ピンが協働して、行程プロフィールの交差する行程曲線のどちらに操作ピンが係合するかに応じて、複数のカムを有するカムピースが軸方向で左向き又は右向きに動かされる。複数のカムを１つのカムピースに統合したことで、行程プロフィールの数は削減可能である。交差する行程曲線を有する行程プロフィールを使用したことで、必要な操作ピンの数は削減可能である。

ＤＥ１０１４８１７８Ａ１に記載のバルブ機構の場合、操作ピンが、行程プロフィールの交差する行程曲線の交差領域を通過する際に、交差領域に噛んだり、交差領域の通過時に誤った行程曲線の領域に進入したりする危険があるので、バルブ機構の誤作動に至る場合がある。このことは不都合である。それゆえ、必要な操作ピンを同時に削減しながら、そのような誤作動を確実に回避することができるバルブ機構が希求されている。

ＥＰ０７９８４５１Ｂ１ＤＥ１０１４８１７８Ａ１

本発明の課題は、内燃機関の新種のバルブ機構を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の構成では、前記行程プロフィールの第１の行程曲線及び第２の行程曲線が、軸方向でも半径方向でも輪郭形成されており、前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の軸方向での輪郭形成を介してそれぞれのカム又はカムピースの所定の軸方向移動が実施され、前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の半径方向での輪郭形成を介して前記行程曲線の衝突が回避されるようにした。

本発明の有利な形態は、従属請求項に係る発明である。

好ましくは、前記操作ピンのための前記行程プロフィールの前記第１及び第２の行程曲線の導入領域、ひいては前記行程プロフィールの前記行程曲線の始端領域が、前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の周方向で略同位置に位置する。

好ましくは、前記行程プロフィールの前記第１及び第２の行程曲線の前記導入領域が、前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の軸方向で間隔を置いており、かつ前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の半径方向で略同位置に位置する。

好ましくは、前記操作ピンのための前記行程プロフィールの前記第１及び第２の行程曲線の導出領域、ひいては前記行程プロフィールの前記行程曲線の終端領域が、前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の周方向で間隔を置いている。

好ましくは、前記行程プロフィールの前記第１及び第２の行程曲線の前記導出領域が、前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の軸方向及び前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の半径方向で略同位置に位置する。

好ましくは、前記第１の行程曲線の前記導入領域から前記行程プロフィールあるいは前記カム軸の周方向で見て前記第２の行程曲線の前記導出領域の手前に位置する、前記第１の行程曲線の前記導出領域が、該導出領域の対応する周方向位置で、半径方向で前記第２の行程曲線の上側に位置する。

本発明に係るバルブ機構によって、必要な操作ピンを同時に削減しながら、誤作動を確実に回避することができる。

本発明の有利な形態は、従属請求項及び以下の説明から看取される。本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳説するが、本実施の形態に限定するものではない。

内燃機関の本発明に係るバルブ機構の部分斜視図である。図１の要部斜視図である。図２の要部の第１側面図である。図２の要部の、図３に対してそれぞれ９０°回転させた側面図（図６ａ乃至図６ｃ）である。図２の要部展開図である。図１のバルブ機構を、図２の要部展開図と共にそれぞれ異なる状態で示す図である。図１のバルブ機構を、図２の要部展開図と共にそれぞれ異なる状態で示す図である。図１のバルブ機構を、図２の要部展開図と共にそれぞれ異なる状態で示す図である。図１のバルブ機構を、図２の要部展開図と共にそれぞれ異なる状態で示す図である。図１のバルブ機構を、図２の要部展開図と共にそれぞれ異なる状態で示す図である。図１のバルブ機構を、図２の要部展開図と共にそれぞれ異なる状態で示す図である。

図１は、内燃機関の本発明に係るバルブ機構の、カム軸１０に相対回動不能に、しかし軸方向では移動可能に案内されるカムピース１１の領域の部分図である。カムピース１１は、２つのカム１２，１３を有する。カム軸１０に軸方向で移動可能に案内されたカムピース１１の各々のカム１２，１３は、図示の実施の形態では、カム軸１０の軸方向で見て相前後してあるいは相並んで位置決めされている２つのカム軌道１４，１５を有する。

各々のカム１２，１３は、ガス交換弁１６を操作するために働く。カム１２，１３は、カム軸１０の回転運動をそれぞれのガス交換弁１６の行程運動に変換する。ガス交換弁１６の行程運動の振幅及び／又は位相は、カムピース１１がカム軸１０上でどの軸方向位置を取り、カム１２，１３のどのカム軌道１４，１５がそれぞれのガス交換弁１６を操作するために機能しているかに依る。

カムピース１１には、図１に示すように、カムピース１１の片側に行程プロフィール１７が配設されている。カムピース１１を軸方向で移動させるために、行程プロフィール１７と操作ピン１８が協働する。操作ピン１８は、アクチュエータ１９によって操作ピン１８の軸方向、ひいてはカム軸１０の半径方向で可動である。操作ピン１８が一方の端部区分２０で以て行程プロフィール１７に係合し、かつカム軸１０が回転すると、カムピース１１は、カム軸１０の軸方向で移動する。

本発明に係るバルブ機構の、カムピース１１に配設された行程プロフィール１７は、２つの行程曲線２１，２２を有する。一方の行程曲線、図示の実施の形態では行程曲線２１は、操作ピン１８と協働して、カムピース１１を左向きに移動させるために働き、他方の行程曲線、図示の実施の形態では行程曲線２２は、カムピース１１を右向きに移動させるために働く。

本発明の思想では、行程プロフィール１７の両行程曲線２１，２２は、カム軸１０あるいは行程プロフィール１７の軸方向２３（図６ａ参照）でも、カム軸１０あるいは行程プロフィール１７の半径方向２４（図６ａ参照）でも輪郭形成されている。

カム軸１０あるいは行程プロフィール１７の軸方向２３での行程曲線２１，２２の輪郭形成を介して、カムピース１１の所定の軸方向移動が実現可能である。カム軸１０あるいは行程プロフィール１７の半径方向２４での行程曲線２１，２２の輪郭形成によって、行程曲線２１，２２の衝突あるいは接触が回避される。

以下に、カム軸１０あるいは行程プロフィール１７の軸方向２３及び半径方向２４での行程曲線２１，２２の本発明における輪郭形成について、図６ａ乃至図６ｆを参照しながら詳説する。図６ａ、図６ｂ及び図６ｃは、操作ピン１８の端部区分２０と行程曲線２１の協働関係を可視化したものであり、図６ｄ、図６ｅ及び図６ｆは、操作ピン１８の端部区分２０と行程曲線２２の協働関係を可視化したものである。

図６ａ及び図６ｄにおいて、端部区分２０、ひいては操作ピン１８は、それぞれ、カム軸１０の半径方向２４で見て半径方向外方に引き戻された非作動位置にある。操作ピン１８の端部区分２０を行程プロフィール１７内に導入するために、操作ピン１８、ひいては操作ピン１８の端部区分２０が、アクチュエータ１９によって半径方向内方に、行程プロフィール１７に向かってシフトされる。

図６ａ及び図６ｄにおいて、行程プロフィール１７は、操作ピン１８の端部区分２０が操作ピン１８のための行程プロフィール１７のそれぞれの行程曲線２１あるいは２２の対応する導入領域２６あるいは２７に導入され得るように、操作ピン１８に対して位置決めされている。操作ピン１８のための行程曲線２１，２２のこれらの導入領域２６，２７は、行程プロフィール１７あるいはカム軸１０の周方向２５で見て行程曲線２０，２１の始端領域に相当する。

行程プロフィール１７の行程曲線２１，２２の導入領域２６，２７は、行程プロフィール１７の周方向２５で見て略同位置に、すなわち、図６ａ〜図６ｆにおいてそれぞれ、行程プロフィール１７の、図面右に示した展開図の上端に位置する。操作ピン１８のための行程プロフィール１７の行程曲線２１，２２の導入領域２６，２７、ひいては行程曲線２１，２２の始端領域は、行程プロフィール１７あるいはカム軸１０の軸方向２３で見て互いに間隔を置いており、かつ行程プロフィール１７あるいはカム軸１０の半径方向２４で見て略同位置に位置する。

図６ｃ及び図６ｆは、行程プロフィール１７及び操作ピン１８の端部区分２０を、それぞれ、端部区分２０が図６ｃでは操作ピン１８のための行程曲線２１の導出領域２８の領域にあり、図６ｆでは操作ピン１８のための行程曲線２２の導出領域２９の領域にある相対位置で示す。両図から、行程曲線２１の導出領域２８あるいは終端領域（図６ｃ参照）と、行程曲線２２の導出領域２９あるいは終端領域（図６ｆ参照）とが、行程プロフィール１７あるいはカム軸１０の周方向２５で見て互いに間隔を置いていることが判る。軸方向２３及び半径方向２４で見て、両行程曲線２１，２２の導出領域２８，２９あるいは終端領域は、略同位置に位置する。

操作ピン１８の端部区分２０が行程曲線２１と協働している図６ｂは、端部区分２０が行程曲線２１の、導入領域２６と導出領域２８との間にある区分に当接している、行程プロフィール１７と操作ピン１８との間の相対位置を示す。操作ピン１８の端部区分２０が行程プロフィール１７の行程曲線２２と協働している図６ｅは、端部区分２０が行程曲線２２の、行程プロフィール１７の周方向２５で見て導入領域２７と導出領域２９との間にある区分に当接している、行程プロフィール１７と操作ピン１８との間の相対位置を示す。

行程曲線２１の導入領域２６から行程プロフィール１７の周方向２５で見て行程曲線２２の導出領域２９の手前に位置する、行程曲線２１の導出領域２８あるいは終端領域は、図６ｅに示すように、対応する周方向位置で、カム軸１０あるいは行程プロフィール１７の半径方向２４で見て行程曲線２２の上側に位置している。このことは、両行程曲線２１，２２の衝突を回避するために役立つ。

行程プロフィール１７がカム軸１０の適当な回転によって行程曲線２１の導出領域２８（図６ｃ）又は行程曲線２２の導出領域２９（図６ｆ）に動かされると、操作ピン１８、ひいては操作ピン１８の端部区分２０は、導入領域２６，２７における対応する半径方向位置に比較して、半径方向外方に変位、厳密に言えば、操作ピン１８が自動的に、図６ａ及び図６ｄに示した初期位置に復帰するように変位されている。

１０カム軸、１１カムピース、１２，１３カム、１４，１５カム軌道、１６ガス交換弁、１７行程プロフィール、１８操作ピン、１９アクチュエータ、２０端部区分、２１，２２行程曲線、２３軸方向、２４半径方向、２５周方向、２６，２７導入領域、２８，２９導出領域

Claims

内燃機関のバルブ機構であって、ガス交換弁を操作するためのカムを備えるカム軸を有しており、複数のカム軌道を有する少なくとも１つのカムが、カム軸に相対回動不能に、しかし軸方向では移動可能に案内されており、軸方向で移動可能に案内されたそれぞれのカム、又は軸方向で移動可能に案内され、複数のカムを有するカムピースに、カム又はカムピースを軸方向で移動させるために操作ピンと協働する行程プロフィールが配設されており、軸方向で移動可能に案内されたそれぞれのカム又はカムピースの行程プロフィールが複数の行程曲線を有する形式のものにおいて、前記行程プロフィール（１７）の第１の行程曲線（２１）及び第２の行程曲線（２２）が、軸方向でも半径方向でも輪郭形成されており、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の軸方向での輪郭形成を介してそれぞれのカム又はカムピースの所定の軸方向移動が実施され、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の半径方向での輪郭形成を介して前記行程曲線（２１，２２）の衝突が回避されることを特徴とする、内燃機関のバルブ機構。
前記操作ピン（１８）のための前記行程プロフィール（１７）の前記第１及び第２の行程曲線（２１，２２）の導入領域（２６，２７）、ひいては前記行程プロフィール（１７）の前記行程曲線（２１，２２）の始端領域が、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の周方向で略同位置に位置する、請求項１記載のバルブ機構。
前記行程プロフィール（１７）の前記第１及び第２の行程曲線（２１，２２）の前記導入領域（２６，２７）が、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の軸方向で間隔を置いており、かつ前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の半径方向で略同位置に位置する、請求項２記載のバルブ機構。
前記操作ピン（１８）のための前記行程プロフィール（１７）の前記第１及び第２の行程曲線（２１，２２）の導出領域（２８，２９）、ひいては前記行程プロフィール（１７）の前記行程曲線（２１，２２）の終端領域が、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の周方向で間隔を置いている、請求項１から３までのいずれか１項記載のバルブ機構。
前記行程プロフィール（１７）の前記第１及び第２の行程曲線（２１，２２）の前記導出領域（２８，２９）が、前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の軸方向及び前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の半径方向で略同位置に位置する、請求項４記載のバルブ機構。
前記第１の行程曲線（２１）の前記導入領域（２６）から前記行程プロフィール（１７）あるいは前記カム軸の周方向で見て前記第２の行程曲線（２２）の前記導出領域（２９）の手前に位置する、前記第１の行程曲線（２１）の前記導出領域（２８）が、該導出領域（２８）の対応する周方向位置で、半径方向で前記第２の行程曲線（２２）の上側に位置する、請求項４又は５記載のバルブ機構。