JP2011502225A - バルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの操作装置（１０）を備えた、内燃機関のバルブ駆動装置に基づいており、この操作装置は、軸方向に移動可能なカムエレメント（１２）を、少なくとも１つのガイドトラック（１３、１４）によって動かすために設けられている。
このバルブ駆動装置は、少なくとも１つの作動モードにおいて、カムエレメント（１２）を決められた安全基本位置に動かすために設けられた安全装置（１５）を有することが提案される。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づく、特に内燃機関のバルブ駆動装置に関する。

少なくとも１つの操作装置を備えた、特に内燃機関のバルブ駆動装置がすでに知られており、この操作装置は、軸方向に移動可能なカムエレメントを、少なくとも１つのガイドトラックによって動かすために設けられている。

本発明は、特に、カムエレメントが好ましくない位置にあることによって生じる損傷の危険を少なくするバルブ駆動装置を提供するという課題に基づいている。この課題は、独立請求項の特徴によって解決され、その際、本発明のその他の実施形態は、従属請求項から読み取ることができる。

本発明は、少なくとも１つの操作装置を備えた、特に内燃機関のバルブ駆動装置に基づいており、この操作装置は、軸方向に移動可能なカムエレメントを、少なくとも１つのガイドトラックによって動かすために設けられている。

このバルブ駆動装置は、少なくとも１つの作動モードにおいて、決められた安全基本位置にカムエレメントを動かすために設けられた安全装置を有することが提案される。「決められた安全基本位置」とは、この場合、特に、危険のないタイミングで吸排気バルブを開くバルブ駆動装置の基本機能が達成される、カムエレメントの位置、を意味している。本発明に基づく実施形態により、特に操作装置に機能不良が生じた後で、このカムエレメントがこの決められた位置に収まるようなバルブ駆動装置が簡単に実現可能である。これにより、異なるカムエレメントが異なる位置を取るという作動状態を回避することができるため、バルブ駆動装置が損傷する危険性を少なくすることができる。有利であるのは、この安全装置が、電子コントロールユニットとは無関係であることである。

さらに、この安全装置が、カムエレメント上に配置されているガイドトラックを有することが提案され、このガイドトラックは、カムエレメントを決められた安全基本位置に動かすために設けられている。このことにより、わずかな構成部品によって、簡単に安全装置を実現することができる。

さらに、この安全装置が少なくとも１つの操作タペットを有し、この操作タペットは、ガイドトラックに嵌入するために設けられることが提案される。これにより、決められた安全基本位置にカムエレメントを動かすカムエレメントの操作を、簡単な方法で行うことができる。

好ましくは、この操作装置が、少なくとも部分的に安全装置と一体に形成されていることである。これによって、構成部品の数を削減することができ、特に安全装置を低コストで実現することが可能となる。

好ましくは、この安全装置が、少なくとも１つの作動パラメータに応じて作動することである。これにより、特に機能不良が予想される作動状態に対して、この安全装置を適切に適合させることができる。

この場合、この安全装置は、１つの作動温度に応じて作動することが提案される。このことによって、特にコールドスタート時に、カムエレメントが決められた安全基本位置に確実に収まるようにすることができる。というのも、特に故障によって内燃機関が停止した場合は、カムエレメントの機能不良および特に位置異常が生じる可能性があるからである。

好ましくは、この場合、この安全装置が自動的に切り替わるように実施されていることである。「自動的に切り替わる」とは、この場合、特に、例えば温度センサーなどの作動温度を特定するセンサーと、例えばサーボモータなど、センサーとは別に実行される駆動要素とを備えることをやめることを意味する。これによって、とりわけ影響を受けにくい堅牢な安全装置を実現することができる。好ましいのは、センサー（この場合、特に熱によって作動するエレメントを意味する）と、駆動要素（この場合、安全装置を作動するエレメントを意味する）とが、一体に形成されていることである。

安全装置がスプリング手段を含んでいるのが好ましい。これによって、特に、電気アクチュエーター及び／又はコントロールユニットとは無関係な、自動的に切り替わる安全装置を簡単に実現することができる。好ましいのは、このスプリング手段が、例えばバイメタルスプリングなどの、熱により作動するスプリング手段として実施されていることである。

さらに、この安全装置は、安全装置を作動解除するためのスイッチオフ装置を有していることが提案される。これによって、例えば、機能不良が排除されている作動状態であり、操作装置がカムエレメントを動かさなければならない場合に、安全装置を適切に作動解除することができる。

このスイッチオフ装置が電磁ユニットを含んでいる場合、とりわけ簡単に効率的なスイッチオフ装置を実現することができる。

その他の利点は、以下の図の説明から明らかになる。図には、本発明の実施形態が示されている。これらの図、説明及び請求項には、組合せの形で多数の特徴が含まれている。当業者は、これらの特徴を個々においても有利なものとみなし、有効な更なる組合せにまとめるであろう。

バルブ駆動装置である。 バルブ駆動装置の安全装置である。

図１は、本発明に基づく内燃機関のバルブ駆動装置の実施形態を示す。このバルブ駆動装置は、軸方向に移動可能なカムエレメント１２を有し、このカムエレメント１２は、カムシャフト２１に配置されており、バルブ駆動を切り替え可能にすることができる。

本発明に基づき、バルブ駆動装置には安全装置１５が含まれており、この安全装置１５が、機能不良のある作動モードにおいて、カムエレメント１２を決められた安全基本位置に動かす（図２）。

さらに、このバルブ駆動装置は、操作装置１０を有しており、この操作装置１０によって、バルブ駆動を切り替えることができる。この操作装置１０は、２つのアクチュエーター２２、２３を有している。第１のアクチュエーター２２は、第１のガイドトラック１３によってカムエレメント１２をある切り替え位置に移動させるために設けられ、第２のアクチュエーター２３は、第２のガイドトラック１４によって、決められた安全基本位置を形成する基本位置にカムエレメント１２を移動させるために設けられている。安全装置１５はその大部分が、操作装置１０の第２のアクチュエーター２３と第２のガイドトラック１４と一体に形成されている。

アクチュエーター２３は、ガイドトラック１４に嵌入することのできる操作タペット１７を含んでいる。このガイドトラック１４によって、このバルブ駆動が切り替えられる。ガイドトラック１３にかみ合うアクチュエーター２２は、これと同様に形成されている。

アクチュエーター２３の操作タペット１７は、２つの安定した位置を有しており、操作タペット１７に力が作用していない場合は、それらの位置に留まっていることができる。第１の位置では、操作タペット１７は引込んでおり、ガイドトラック１４への嵌入の範囲外にある。バルブ駆動が切り替えられる場合、操作タペット１７が第２の位置に繰り出し、ガイドトラック１４に嵌入し、これによってバルブ駆動が切り替えられる。

操作タペット１７は、電磁ユニット２５を有する操作ユニット１６によって繰り出される。電磁ユニット２５には、詳しく図に示されていないコントロールユニット及び／又は調整ユニットによって電流が流される。電流の流れる方向に応じて、第１の位置又は第２の位置の方向に向けられている力が操作タペット１７に作用する。バルブ駆動装置を切り替えなければならない作動モードでは、操作タペット１７に作用する力が第２の位置の方向に、即ち、ガイドトラック１４の方向に向けられるように、電磁ユニット２５に電流が流される。操作タペット１７が繰り出されると、この操作タペット１７は、ガイドトラック１４の中に嵌入する。続いて、カムシャフトエレメント１２の回転運動及びガイドトラック１４の溝底部の上昇により、操作タペット１７は、第１の位置に戻る。

操作装置１０とほぼ一体に形成されている安全装置１５を提供するために、アクチュエーター２３は、温度に応じて作用するスプリング力を有するスプリング手段１８を備えている。このスプリング手段１８は、バイメタルスプリングとして形成されており、膨張率の異なる金属が用いられているために、そのスプリング力は作動温度と共に変化し、それによって安全装置１５が自動的に切り替わる。

特にコールド時の作動温度にある作動状態においては、スプリング手段１８が操作タペット１７に力を加え、その力によって操作タペット１７が繰り出される。これによって、安全装置の操作タペットと一体形成で実施されている、操作装置の操作タペット１７が、ガイドトラック１４の中に嵌入する。ガイドトラック１３は、安全装置１５のガイドトラック１１と一体に形成されている。これによって、あらかじめカムエレメント１２が切り替え位置にあった場合、カムエレメント１２は決められた安全基本位置に動かされるため、特に内燃機関のコールドスタート時には、カムエレメント１２が確実にこの決められた安全基本位置に存在している。

また、コールド時の作動温度又はコールド時の内燃機関で、バルブギヤの切り替えを第１のアクチュエーターで行うようにするため、安全装置１５にはスイッチオフ装置１９が含まれている。このスイッチオフ装置１９は、操作装置の電磁ユニット２０と一体に形成されている電磁ユニットを有している。安全装置を作動解除するため、操作タペット１７に作用するスプリング手段１８の力に対し、電磁ユニット２０の力が反対方向に作用するように、電磁ユニット２０に電流が流され、それによって、操作タペット１７は、第１の位置に安定して留まることができる。

作動温度が高い場合、スプリング手段１８は操作タペット１７に力を加えるが、バイメタルスプリングとして形成されていることにより、その力は無視できる程度に小さい。特に、スプリング力が小さいことにより、操作タペット１７は、電磁ユニット２０の通電がなくても安定して第１の位置に留まっている。

操作タペット１７が安定して両方の位置に留まるようにするため、操作タペット１７は、永久磁石２４を有し、これは操作タペットの端部に取り付けられている。この永久磁石２４は、操作タペット１７を両方の位置に保つ力が両方の終端位置で操作タペット１７に作用するように、アクチュエーター２３と相互に作用する。

図に示されている実施形態の代替として、さらにその他の実施形態も考えられる。

例えば、安全装置のスプリング手段を、作動温度とは無関係のスプリング力を有するスプリング手段として実施することができる。これによって、操作タペットには基本的に、切替ガイドトラックの方向に操作タペットを動かす力が作用する。バルブ駆動装置を切り替え位置にしなければならない場合は、電磁ユニットに一定して通電することにより、安全装置が作動解除されるであろう。このような安全装置により、作動装置が機能不良の場合には、作動温度とは関係なく、カムエレメントが決められた安全基本位置に動かされると考えられる。

さらに、スプリング手段の代わりにハイドロリックエレメントを使用する操作装置も考えられ、このハイドロリックエレメントは、内燃機関のオイル供給を介して管理される。内燃機関の油圧は、コールド時の作動状態での方が、暖機時の作動状態においてよりも明らかに大きいことから、作動温度に応じて切り替わる安全装置を簡単に実現することができる。また、このような安全装置の場合も、電磁ユニットにより安全装置を作動解除することが考えられる。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの操作装置（１０）を備えた、特に内燃機関のバルブ駆動装置であり、前記操作装置（１０）は、軸方向に移動可能なカムエレメント（１２）を、少なくとも１つのガイドトラック（１３、１４）によって動かすために設けられており、
   少なくとも１つの作動モードにおいて、前記カムエレメント（１２）を決められた安全基本位置に動かすために、安全装置（１５）が設けられていることを特徴とするバルブ駆動装置。
2. 前記安全装置（１５）が、前記カムエレメント（１２）上に配置されているガイドトラック（１１）を有し、該ガイドトラックは、前記カムエレメント（１２）を決められた安全基本位置に動かすために設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ駆動装置。
3. 前記安全装置（１５）が、少なくとも１つの操作タペット（１７）を有し、該操作タペットは、前記ガイドトラック（１１）に嵌入するために設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ駆動装置。
4. 前記操作装置（１０）が、少なくとも部分的に前記安全装置（１５）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
5. 前記安全装置（１５）が、少なくとも１つの作動パラメータに応じて作動することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
6. 前記安全装置（１５）が、作動温度に応じて作動することを特徴とする、請求項５に記載のバルブ駆動装置。
7. 前記安全装置（１５）が、自動的に切り替わるように実施されていることを特徴とする、請求項６に記載のバルブ駆動装置。
8. 前記安全装置（１５）が、スプリング手段（１８）を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
9. 前記安全装置（１５）が、スイッチオフ装置（１９）を有し、該スイッチオフ装置は、前記安全装置（１５）を作動解除するために設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
10. 前記スイッチオフ装置（１９）が、電磁ユニット（２０）を含んでいることを特徴とする、少なくとも請求項９に記載のバルブ駆動装置。
11. 少なくとも１つの操作装置（１０）を備えた、内燃機関のバルブ駆動装置の方法であり、前記操作装置（１０）は、軸方向に移動可能なカムエレメント（１２）を、少なくとも１つのガイドトラック（１３、１４）によって動かすために設けられており、
    少なくとも１つの作動モードにおいて、前記カムエレメント（１２）が、安全装置（１５）により、決められた安全基本位置に動かされることを特徴とする方法。

Images