JP2010538211A

JP2010538211A - 内燃機関バルブトレイン切り替え装置

Info

Publication number: JP2010538211A
Application number: JP2010523306A
Authority: JP
Inventors: イェンス・マインチェル; トーマス・シュトルク; ガイスベルク‐ヘルフェンベルクアレクサンダー・フォン
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-08
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP5250628B2; CN101796269B; DE102007042932B4; DE102007042932A1; US8307795B2; US20100199945A1; EP2183470A1; WO2009030434A1; CN101796269A

Abstract

少なくとも１つのロックユニット（１０、１２）を備えた内燃機関バルブトレイン切り替え装置が提案されており、このロックユニットは、少なくとも１つのバルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）が予定外に切り替えられるのを防止するために準備されている。
【選択図】図１

Description

特許文献１に基づき、２つの切り替え手段が、原則的に、どの運転時間においても、それぞれ１つのバルブトレイン切り替えユニットを利用することができ、バルブトレイン切り替えユニットがそれぞれ１つの切り替え方向に配置されている、内燃機関バルブトレイン切り替え装置が公知である。

独国特許出願公開第１０２００４０２１３７５Ａ１号明細書

本発明の課題は、簡単で、コストを抑えた設計でありながら、高い動作信頼性を実現するようなバルブトレイン切り替え装置を形成することである。

この課題は、独立請求項の特徴によって解決され、本発明のさらなる実施形態は従属請求項に示されている。

バルブトレイン切り替え装置が少なくとも１つのロックユニットを備えており、少なくとも１つのバルブトレイン切り替えユニットが予定外に切り替えられるのを防止するために、このロックユニットを準備することが提案される。「準備する、準備される」とは、特に、特別に装備され、及び／又は設計され、及び／又はプログラミングされていることを意味するべきである。「ロックユニット」とは、特に、このユニットが、少なくとも１つの作動時間の中で、特に少なくとも１つの切り替え手段及び少なくとも１つのバルブトレイン切り替えユニットとして形成されている少なくとも２つの構成ユニットの間の、機械的、及び／又は電気的な相互作用を防止するものであって、この作動時間の中で、構成ユニットのうちの少なくとも１つが、このユニットによってカバーされ、及び／又は遮蔽され、及び／又は作動解除され、及び／又はそれの作動方式について制限され、その結果、これらの構成ユニットの間の機械的、及び／又は電気的、及び／又は油圧による、及び／又はニューマチックの相互作用が防止されることによってである。ロックユニットが、構成ユニットの１つを「遮蔽する」とは、特に、このロックユニットが、この構成ユニットと、さらなる構成ユニットとの間に配置されている、ということを意味するべきである。「切り換え手段」とは、特に、とりわけ、少なくとも１つの切り替えユニット及び／又は、バルブトレイン切り替えユニット又は、その他のユニットとの相互作用の中でもまた、１つの切り替え動作を生じさせるために準備されている。「切り替え」とは、特に、２つの構成部品及び／又は構成ユニットの間の相対運動、とりわけ軸方向の相対運動を意味するべきである。「予定外の」切り替えとは、準備された、及び／又はプログラミングされた運転の中では、及び／又は作動モードの中では準備されておらず、及び／又はプログラミングされておらず、及び／又は計画されていない切り替えのことを特に意味するべきである。「バルブトレイン切り替えユニット」とは、特に、とりわけ少なくとも１つの切り替え手段又はその他のユニットとの相互作用の中でもまた、１つの切り替え動作を生じさせるために準備されている。「切り替え動作」とは、特に相対運動、及び特に２つの構成部品及び／又は構成ユニットの間の軸方向の相対運動を意味するべきである。本発明に基づく構造を用いて、特に動作信頼性の高さを達成することができる。

さらに、少なくとも１つの切り替え手段とバルブトレイン切り替えユニットとの間の、予定外の相互作用作動を遮断するために、ロックユニットを準備することが提案されている。「相互作用」とは、特に、機械的な、及び／又は電気的な相互作用を意味するべきである。このため、ロックユニットの簡単な設計を達成することができる。

有利なことには、少なくとも１つのバルブトレイン切り替えユニットが予定外に切り替えられるのを純粋に機械的な方式によって防止するために、ロックユニットが準備されている。このため、コストを抑えた、信頼性の高いロックを達成することができる。

本発明の１つの好ましい構造では、切り替え手段のうちの１つと、もう１つのバルブトレイン切り替えユニットとの間の相互作用を防止するために、少なくとも１つの切り替え手段とバルブトレイン切り替えユニットとの間の相互作用に基づいて、ロックユニットが準備されている。これによって、ロックユニットを簡単に、時間的に予定どおりに用意することが可能となる。

好適には、ロックユニットが、バルブトレイン切り替えユニットの少なくとも１つの切り替え状態に応じて、このバルブトレイン切り替えユニットと、少なくとも１つの切り替え手段との間の、少なくとも１つの相互作用を遮断するために準備されている。「切り替え状態」とは、バルブトレイン切り替えユニットの少なくとも１つの、切り替え手段のうちの少なくとも１つ及び／又は少なくとも１つのシリンダに対して相対的な、位置のことを特に意味するべきである。このため、とくに支配的なロック要求に対応した、個別のロックを達成することができる。

本発明の１つの有利な実勢形態では、回転角度に応じたバルブトレイン切り替えユニットの切り替えを防止するために、ロックユニットが準備されている。「回転角度」とは、特に、回転しているときのシャフトの角度を意味するべきであり、特に、回転しているときのカムシャフトの、回転状況及び／又は回転状態を記述する角度を意味するべきである。本発明に基づく構造を用いて、ロックユニットの簡単な制御を達成することができる。

さらに、少なくとも１つの切り替え手段とバルブトレイン切り替えユニットとの間の相互作用に基づいて、切り替え手段のうちの１つと、もう１つのバルブトレイン切り替えユニットとの間の相互作用を可能にするために、ロックユニットを準備することが提案されている。これによって、ロックユニットを設計上の簡単な方式で作動解除することができる。

さらに、ロックユニットを、バルブトレイン切り替えユニットのうちの１つと一体形成することが提案されている。このため、バルブトレイン切り替えユニットの切り替え状態との接続、及び特に、ロックユニットの簡単な制御を達成することができる。

さらなる有利点は、以下の図の説明に起因する。これらの図によって、本発明の実施例が説明されている。説明と請求項との中には、組み合わせられた数多くの特徴が含まれている。これらの特徴を、当業者が有効な仕方で個別に検討し、さらなる有意な組み合わせへと結び付けることもあるだろう。

内燃機関バルブトレイン切り替え装置を示す図。２つのバルブトレイン切り替えユニット及び２つのロックユニットの展開図。前記展開図の上面図。図３の中の線Ａ〜Ａに沿った断面図。

図１は、２つのロックユニット１０、１２を備えた内燃機関バルブトレイン切り替え装置を示し、これらのロックユニットは、少なくとも２つのバルブトレイン切り替えユニット１４、１６が予定外の仕方で切り替えられるのを防止するために準備されている。この内燃機関バルブトレイン切り替えユニットの運転時には、バルブトレイン切り替えユニット１４が切り替えられる際に、カム２４、２６が、作動モードにおいてカムシャフトが回転する際にカム２４、２６を作動させるバルブに対して相対的に、カムシャフト３４に沿って移動させられる。このことによって、バルブのバルブ勾配曲線の変化が生じる。これと同様に、内燃機関バルブトレイン切り替えユニットの運転時には、バルブトレイン切り替えユニット１４が切り替えられる際に、カム２８、３０、３２が、作動モードにおいてカムシャフト３４が回転する際にカム２８、３０、３２を作動させるバルブに対して相対的に、カムシャフト３４に沿って移動させられる。バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、作動モードにおいて、４０、４２のうちのそれぞれ１つの方向へ次々とシフトされることによって、２つの方向４０、４２でカムシャフト３４に沿ってシフトされ、その場合には、カムシャフト３４が回転する際に、切り替え手段３６、３８の働きに基づいて、切り替え手段３６、３８のうちの１つと、２つのバルブトレイン切り替えユニット１４、１６との間で、次々に機械的な相互作用が生じる。バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、切り換え手段３６との機械的な相互作用に基づいて、４０の方向へ移動させられる。バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、切り換え手段３８との機械的な相互作用に基づいて、４２の方向へ移動させられる。バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は共同で、制御ゲート４４、４６を形成しており、これらの制御ゲートは、作動モードにおいて、切り替え手段３６、３８と相互に作用する。カムシャフトの回転角度との関係において、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、それぞれが、制御ゲート４４、４６のうちのそれぞれ１つの、１８０°以上の角度範囲を形成している。

バルブトレイン切り替えユニット１４の方向４０への切り替え動作が行われている間、及びその後では、切り替え手段３８と制御ゲート４６との予定外の相互作用を防ぎ、それによって、切り替え手段３８によるバルブトレイン切り替えユニット１６の予定外の切り替えを防ぐために、ロックユニット１２が制御ゲート４６の１つの部分をカバーしている。これと同様に、バルブトレイン切り替えユニット１６の方向４２への切り替え動作が行われている間、及びその後では、切り替え手段３６と制御ゲート４４との予定外の相互作用を防ぎ、それによって、切り替え手段３６によるバルブトレイン切り替えユニット１４の予定外の切り替えを防ぐために、ロックユニット１０が制御ゲート４４の１つの部分をカバーしている。したがって、ロックユニット１０、１２は、純粋に機械的な方式で、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６の予定外の切り替えを防ぐ。さらに、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、制御ゲート４４、４６の部分的なカバーによって、カバーユニット２２、２３と同一である。

図２および図３は、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６、及びロックユニット１０、１２の、取り付けられた状態ではカムシャフト３４を取り囲んでいるレベルにおける展開図である。この図の中でＬ字型に形成されているロックユニット１０は、バルブトレイン切り替えユニット１４と一体的に形成されており、バルブトレイン切り替えユニット１６の１つの部分をカバーしている。さらに、Ｌ字型に形成されているロックユニット１２は、バルブトレイン切り替えユニット１６と一体形成されており、バルブトレイン切り替えユニット１４の１つの部分をカバーしている。バルブトレイン切り替えユニット１４は、切り込み溝の部分領域４８、５０、５２、６４、７０、７２を有する。さらに、バルブトレイン切り替えユニット１６は、切り込み溝の部分領域５４、５６、５８、６０、６２、６８を有する。そのうえまた、ロックユニット１０は、傾斜のついた部分領域５７を有し、これが部分領域５６に隣接している。さらに、ロックユニット１２は、傾斜のついた部分領域６６を含み、これが部分領域６４に隣接している（図４も参照のこと）。部分領域４８、５０、５２、５４、５６、５７、５８が、制御ゲート４４を形成している。部分領域６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２は、制御ゲート４６を形成している。

以下では、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６の、方向４０への切り替え動作が説明される。切り替え動作の始めには、カムシャフト３４の特定の回転角度におけるバルブトレイン切り替えユニット１４の切り替え状態において、ロックユニット１０が切り替え手段３６とバルブトレイン切り替えユニット１６との予定外の相互作用を防ぎ、それによって、バルブトレイン切り替えユニット１６の想定外の切り替えを防ぐように、ロックユニット１０の部分領域５８の１つの部分がカバーされている。

このように、ロックユニット１０、１２は、回転角度に応じたバルブトレイン切り替えユニット１４、１６の切り替えを防止するために、準備されている。切り替え動作は、部分領域５６の中へと開口する部分領域５７の中へ、切り替え手段３６が収納されることによって開始される。切り替え手段３６は、部分領域５６を越えて部分領域５０の中へ収納される。部分領域５６、５７、５０は、方向４０に直交するように伸びているので、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、切り替え手段３６が部分領域５６、５７、５０を通過する際に、４０、４２の方向に対しては不動のままである。切り替え手段３６は、部分領域５０を経て部分領域５２の中に入る。部分領域５２が湾曲部を有するので、切り替え手段３６と、部分領域５２との間では、それとともに、バルブトレイン切り替えユニット１４との間では機械的な相互作用が生じ、この相互作用の結果として、カムシャフト３４に沿った、４０の方向への、切り替え手段３６、３８に対して相対的な、バルブトレイン切り替えユニット１４の移動が生じる。ロックユニット１０がバルブトレイン切り替えユニット１４と一体的に形成されているという事実に基づき、バルブトレイン切り替えユニット１４がカムシャフト３４に沿って、４０の方向へ、切り替え手段３６、３８に対して相対的に移動させられる場合には、ロックユニット１０の、４０の方向への、バルブトレイン切り替えユニット１６に対して相対的な移動が生じ、これによって部分領域５８の１つの部分のカバーが解除され、カムシャフト３４の回転に基づいて、切り替え手段３６がバルブトレイン切り替え手段１６の部分領域５８の中へ収納されるという結果が生じる。

このように、切り替え手段３６、３８の少なくとも１つと、バルブトレイン切り替えユニット１４との間の相互作用に基づいて、切り替え手段３６、３８のうちの１つと、バルブトレイン切り替えユニット１４、１６の１つとの間の相互作用を可能にするために、ロックユニット１０が準備されている。切り替え手段３６が部分領域５８の中へ入った後では、カムシャフトの回転と部分領域５８の湾曲部とに基づいて、バルブトレイン切り替えユニット１６の、方向４０への、切り替え手段３６、３８に対して相対的な移動が生じる。これと同様に、ロックユニット１２がバルブトレイン切り替えユニット１６と一体形成されているので、バルブトレイン切り替えユニット１６の移動に際しては、ロックユニット１２の、方向４０への移動が生じる。これによって、部分領域７０の、それ以前には切り替え手段３８に対して原則的に利用可能であった部分がカバーされる。

このように、ロックユニット１２は、切り替え手段３６とバルブトレイン切り替えユニット１６との相互作用に基づいて、切り替え手段３８とバルブトレイン切り替えユニット１４との間の相互作用を防止するために準備されている。部分領域５８を通過した後で、切り替え手段は部分領域４８の中へ入りこみ、この中で部分領域４８からの切り込み溝の立ち上がりによって、初期位置の中へと押し戻される。

これと同様にして、２つのバルブトレイン切り替えユニット１４、１６は、４２の方向へ切り替えられる。切り替え手段が部分領域６６の中へ入りこみ、その後は、部分領域６４の中へ入りこみ（図４）み、部分領域６０の中ではバルブトレイン切り替えユニット１６を４２の方向へ移動させ、解除された部分領域７０の中へ入りこみ、バルブトレイン切り替えユニット１４を４２の方向へ移動させる。その後、切り替え手段３８は、部分領域６８の中で初期位置の中へと押し戻される。

Claims

少なくとも１つのロックユニット（１０、１２）を備え、該ロックユニットが、バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）のうちの少なくとも１つが予定外に切り替えられるのを防止することを特徴とする、内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、切り替え手段（３６、３８）のうちの少なくとも１つと前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）との、予定外の相互作用を遮断することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）のうちの少なくとも１つが予定外に切り替えられることを、機械的な方式で防止することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、前記切り替え手段（３６、３８）のうちの少なくとも１つと前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）との相互作用に基づいて、前記切り替え手段（３６、３８）のうちの１つと、もう１つのバルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）との相互作用を防止することを特徴とする、請求項２又は３に記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）の少なくとも１つの切り替え状態に応じて、該バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）と前記切り替え手段（３６、３８）のうちの少なくとも１つとの、少なくとも１つの相互作用を遮断することを特徴とする、
請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）が、回転角度に応じて切り替わるのを防止することを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、前記切り替え手段（３６、３８）のうちの少なくとも１つと前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）との相互作用に基づいて、前記切り替え手段（３６、３８）の１つと、もう１つのバルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）との相互作用を可能にすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、１つのカバーユニット（２２、２３）と同一であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
前記ロックユニット（１０、１２）が、前記バルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）と一体形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関バルブトレイン切り替え装置を用いた、内燃機関バルブトレイン切り替え装置のロック方法であり、少なくとも１つのバルブトレイン切り替えユニット（１４、１６）が予定外に切り替えられるのを防止する、内燃機関バルブトレイン切り替え装置のロック方法。