JP2018505993A - バルブリフト制御装置 - Google Patents

Abstract

燃焼機関のバルブストロークを制御するバルブ制御装置であって、該装置は：第１のボディ部分と第２のボディ部分とを有し、これらボディ部分は、同心的に配置されていて、互いに相対的に回転可能に配置されており、第１の軸方向相対位置と第２の軸方向相対位置との間で軸方向に移動可能であって；前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とを互いに離すように付勢するばね手段を有し、前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とは、互いに向き合う、カムを備えた軸方向の面をそれぞれ有し、前記カムは前記軸方向の面の周に沿って均一に分配されており、両軸方向の面に設けられた前記カムのピッチは等しく；前記第１のボディ部分を軸方向で貫通するように配置され、両側に延在しているロックピンを有し、該ロックピンの一方の端部は、カムを貫通して延在している。

Description

本発明は、燃焼機関のバルブストロークを制御するバルブ制御装置であって、該装置は、
第１のボディ部分と第２のボディ部分とを有し、これらボディ部分は、同心的に配置されていて、互いに相対的に回転可能に配置されており、第１の軸方向相対位置と第２の軸方向相対位置との間で軸方向に移動可能であって、
前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とを互いに離すように付勢するばね手段を有し、
前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とは、互いに向き合う、カムを備えた軸方向の面をそれぞれ有し、前記カムは前記軸方向の面の周に沿って均一に分配されており、両軸方向の面に設けられた前記カムのピッチは等しい、バルブ制御装置に関する。

バルブ制御装置は、バルブリフトを制御するために使用される。燃焼機関のバルブが開放する高さを変更できることにより、機関の特性を変化させることができ、状況に適合させることができる。このことは、パフォーマンス、燃費、および／またはエミッションに対してプラスとなる作用を有している。

米国特許第４３８０２１９号明細書には例えば、ロッカーアームの旋回軸に取り付けられたバルブ制御装置が開示されている。バルブ制御装置は２つのボディ部分を有し、これらのボディ部分は互いに相対的に回転することができ、カムがロッカーアームを上方に動かすと、旋回軸を上方に動かすことができる。結果として、ロッカーアームの旋回軸が上方への運動をブロックするとバルブは動かない、または比較的小さい距離を動く。

米国特許第５８９３３４４号明細書にも、ロッカーアームの旋回軸に作用する類似のバルブ制御装置が開示されている。

さらに本出願人は、冒頭で述べた形式のバルブ制御装置を認識している。このバルブ制御装置は通常は、ロッカーアームの端部に取り付けられている。すなわち、ロッカーアームと、カム／プッシュロッドまたはバルブとの間に取り付けられている。このバルブ制御装置の第１のボディ部分と第２のボディ部分とは、互いに向かい合う軸方向の面上に冠状に配置されたカムを有している。第１のボディ部分と第２のボディ部分とは、両ボディ部分のカムが第１の位置で互いに係合するように、または第２の位置で互いに接触するように回転することができる。

第１の位置では、第１のボディ部分および第２のボディ部分は、軸方向で動くことができ、第２の位置では軸方向の動きはロックされている。その結果、第１のボディ部分および第２のボディ部分の軸方向の動きによって動きの一部が吸収されるので、バルブのリフト量は、第１の位置にあるバルブ制御装置によって減じられる。

両ボディ部分のカムを互いに係合させることができるように整列させるため、少なくとも一方のボディ部分のカムには小さな突起が設けられていて、この突起は常に、対向するボディの２つのカムの間に位置するようになっている。これらの突起により、両ボディ部分が互いに相対的に回転する場合、その回転は、カムが互いに係合するように整列する位置で止まることが保証されている。すなわち、カムは、対向するボディのカムの間のスペース内へとスライドできることが保証されている。

カム、特に冠形状のカムを備えた軸方向の面を有し、付加的に、カムの係合を可能にする位置で回転を止めるための突起をカム上に有しているボディ部分を製造するのは困難であり、突起を含むカムの複雑な形状の結果として高価な研削プロセスを伴う。

本発明の課題は、上記欠点を減じるバルブ制御装置を提供することである。

この課題は、冒頭で述べた形式のバルブ制御装置であって、第１のボディ部分を軸方向で貫通するように配置され、両側に延在しているロックピンを有しており、該ロックピンの一方の端部は、カムを貫通して延在していることを特徴とするバルブ制御装置により解決される。

第１のボディ部分を例えばロッカーアームに対してロックして、回転する第２のボディ部分に係合することだけを可能とするために、ロックピンの第２の端部は、ロッカーアームに設けられた穴内へと延在している。これにより、ロッカーアームに対して相対的な第１のボディ部分の回転は阻止される。

第１のボディ部分のカムを貫通して延在するロックピンの一方の端部は、従来の形式のバルブ制御装置と類似の突起を提供している。従来の形式のバルブ制御装置では突起はカムの研削により設けられていた。しかしながら本発明によれば、単純な貫通孔が第１のボディ部分に設けられており、この貫通孔にロックピンが押し込まれている。これは、従来の形式と比較して簡単で安価な製造プロセスである。

本発明によるロックピンは、第１のボディ部分のカムを貫通して延在していて、第１のボディ部分のカムが、第２のボディ部分のカムに係合できることを保証する。ロックピンが第１のボディ部分の２つのカムの間に延在していたとしたら、ロックピンは第２のボディ部分のカムがスライドして入るスペースをふさぐだろう。

本発明によるバルブ制御装置の好適な実施形態では、ロックピンの一方の端部の周面の少なくとも一部が、ロックピンが貫通しているカムの半径方向側面に並んでいる。

この実施形態では、第２のボディ部分は、第１のボディ部分に対して相対的に回転することができ、ロックピンの延在する端部が、第２のボディ部分のカムの側面に接触するようになる。これにより、ロックピンの周面がカムの半径方向側面に並ぶので、第１のボディ部分のカムは、第２のボディ部分のカムに沿ってスライドできることを保証する。

本発明によるバルブ制御装置の別の実施形態では、ロックピンにはフランジが設けられており、フランジの周面の少なくとも一部が、カムの半径方向側面と並んでいる。

カムの半径方向側面に沿って貫通孔を穿孔することが極めて困難であることが判った場合、貫通孔を、この半径方向側面から所定の距離を置いて配置することができる。ロックピンの端部にフランジが設けられていることによりさらに、フランジの周面の一部が、カムの半径方向側面と並んでいることを保証することができる。

本発明によるバルブ制御装置の別の好適な実施形態は、さらに、軸を有していて、該軸に沿って前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とが相対的に移動可能である。

軸は両ボディ部分にガイドを提供し、さらに、例えば軸の適切な位置に配置されたロックリングにより、ボディ部分の相対移動のストロークを制限することもできる。

本発明によるバルブ制御装置のさらに別の実施形態では、第２のボディ部分は、カムを備えた前記軸方向の面とは反対側の軸方向の面に半球状の面を有している。

この半球状の面は、バルブトレインのカムまたはバルブステムとの直接接触面となることができる。

好適にはカムはブロック形状である。これにより、カムが互いに接触することができる比較的大きな上面が得られ、バルブトレインのカムのリフト力を吸収することができる。

本発明はさらに、燃焼機関のバルブトレインのロッカーアームと本発明によるバルブ制御装置との組み合わせであって、バルブ制御装置の第１のボディ部分と第２のボディ部分とは、ロッカーアームの第１の端部に配置されており、ロックピンの他方の端部が、ロッカーアームに対して相対的な第１のボディ部分の回転をロックするために、ロッカーアーム内に延在している、ロッカーアームと本発明によるバルブ制御装置との組み合わせに関する。

好適には、本発明による組み合わせは、第１のボディ部分に対して相対的に第２のボディ部分を回転させるために、ロッカーアームに配置されたアクチュエータをさらに有している。典型的には、このようなアクチュエータは、液圧により作動させられ、ピストンの形状であってもよい。

本発明による組み合わせの好適な実施形態では、ロッカーアームには、円筒状のキャビティが設けられていて、少なくとも第２のボディ部分は、円筒状のキャビティ内での回転を可能にするほぼ円筒状の外面を有している。

本発明の上記特徴およびその他の特徴は、図面につきさらに説明される。

従来の形式によるバルブ制御装置の実施形態を示す図である。 本発明によるバルブ制御装置の１つの実施形態を示す斜視図である。 図２の実施形態を示す側面図である。 本発明によるバルブ制御装置の第２の実施形態を部分的に示す図である。 本発明による組み合わせの１つの実施形態を示す図である。

図１には、従来の形式によるバルブ制御装置１の１つの実施形態が示されている。

バルブ制御装置１は軸２を有しており、この軸の周りには第１のボディ部分３と第２のボディ部分４とが配置されている。第２のボディ部分４は、第１のボディ部分３に対して相対的に軸２を中心として回転することができる。

第１のボディ部分３には、軸方向底面にカム５が設けられている。このカム５は概ね冠形状を成している。第２のボディ部分４にも、軸方向上面にカム６が設けられており、やはり概ね冠形状を成している。

第１のボディ部分３のカム５と第２のボディ部分４のカム６とを整列させるために、カム５には突起７が設けられている。突起７により、第２のボディ部分４が規定された経路に沿って回転することができる。

第２のボディ部分４にはさらに、アクチュエータに係合するための、底部における半球状の軸方向面８と、六角形の周面９が設けられている。

第１のボディ部分３は、軸方向上面から延在するロックピン１０を有していて、このロックピン１０は、例えばロッカーアームに対して相対的な第１のボディ部分３の回転をロックするものである。

バルブ制御装置１の内側には、軸２を中心としてばね１１が設けられていて、このばねは、第１のボディ部分３と第２のボディ部分４とを互いに離すように付勢する。

図２には、本発明によるバルブ制御装置の実施形態２０の斜視図が示されている。

本発明による実施形態２０は、図１に示した従来の形式による実施形態と共通の部分を有しており、対応する部分には対応する符号が付与されている。

バルブ制御装置２０は、概ね冠形状のカム２２を備えた異なる形状の第１のボディ部分２１を有している。第１のボディ部分２１は軸２の周りに配置されていて、同じく軸２の周りに配置された第２のボディ部分４は、第１のボディ部分２１に対して相対的に回転することができる。

例えばロッカーアームに対して相対的な第１のボディ部分２１の回転をロックするために、ロックピン２３が設けられている。ロックピン２３は、カム２２を貫通して延在しており、第１のボディ部分２１の両側から外部に延在している。結果として、ロックピン２３の第１の端部２４は、従来の形式によるバルブ制御装置１の突起７と同じ機能を提供する。

図３には、図２の実施形態２０の側面図が示されている。この図３では、第２のボディ部分４は、第１のボディ部分２１に対して相対的に回転させられていて、カム２２は、カム６の間に設けられたスロットに整列させられていて、逆もまた同様である。これにより、第１のボディ部分２１と第２のボディ部分４とは互いに相対的に上下運動することができる。ロックピンの第１の端部２４はカム２２を貫通して延在している。第１の端部２４の周面は、カム２２の半径方向面２５と並んでいる。これにより、第１の端部２４がカム６に当接する位置へと第２のボディ部分４が回転させられたとき、カム２２が、カム６の間に設けられたスロットに完全に整列させられることが保証される。

図４には、本発明によるバルブ制御装置の第２の実施形態３０が部分的に示されている。この実施形態３０では、第１のボディ部分３１にはやはりカム３２が設けられている。ロックピン３３は、第１のボディ部分３１とカム３２とを貫通して延在する。ロックピン３３の第１の端部にはフランジ３４が設けられており、フランジ３４の周面の少なくとも一部が、カム３２の半径方向面３５と並ぶようになっている。

図５には、ロッカーアーム３０と、このロッカーアーム３０の第１の端部３２における円筒状スペース３１内に配置されたバルブ制御装置２０との、本発明による組み合わせの実施形態が示されている。ロックピン２３はロッカーアーム３０に挿入されているので、制御装置２０の第１のボディ部分２１は、ロッカーアーム３０に対して相対的に回転することはできない。第２のボディ部分４の回転はアクチュエータ３３、好適には液圧式アクチュエータによって制御される。このアクチュエータは、連結プレート３４を介して、第２のボディ部分４の六角形の周面９に連結されている。

連結プレート３４の運動および回転は、ロッカーアーム３０の第１の端部３２に配置されたボルト３５と、連結プレート３４に配置されたスロット３６とによってガイドされる。

アクチュエータ３３は、バルブ制御装置２０を図２に示した位置内へ、または図３に示した位置内へと駆動することができ、同時に、対応するバルブのバルブリフトを制御することができる。

Claims (9)

1. 燃焼機関のバルブストロークを制御するバルブ制御装置であって、
   同心的に配置されていて、互いに相対的に回転可能に配置されており、第１の軸方向相対位置と第２の軸方向相対位置との間で軸方向に移動可能な、第１のボディ部分および第２のボディ部分と、
   前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とを互いに離すように付勢するばね手段と、を備え、
   前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とは、互いに向き合う、カムを備えた軸方向の面をそれぞれ有し、前記カムは前記軸方向の面の周に沿って均一に分配されており、両軸方向の面に設けられた前記カムのピッチは等しい、バルブ制御装置において、
   前記第１のボディ部分を軸方向で貫通するように配置され、両側に延在しているロックピンを有し、該ロックピンの一方の端部は、カムを貫通して延在していることを特徴とする、燃焼機関のバルブストロークを制御するバルブ制御装置。
2. 前記ロックピンの前記一方の端部の周面の少なくとも一部は、前記ロックピンが貫通して延在している前記カムの半径方向側面と並んでいる、請求項１記載のバルブ制御装置。
3. 前記ロックピンにはフランジが設けられており、前記フランジの周面の少なくとも一部が、前記カムの半径方向側面と並んでいる、請求項２記載のバルブ制御装置。
4. 軸をさらに有し、該軸に沿って前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とが相対的に移動可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のバルブ制御装置。
5. 前記第２のボディ部分は、前記カムを備えた前記軸方向の面とは反対側の軸方向の面に半球状の面を有している、請求項４記載のバルブ制御装置。
6. 前記カムはブロック形状である、請求項１から５までのいずれか１項記載のバルブ制御装置。
7. 燃焼機関のバルブトレインのロッカーアームと請求項１から６までのいずれか１項記載のバルブ制御装置との組み合わせであって、前記バルブ制御装置の前記第１のボディ部分と前記第２のボディ部分とは、前記ロッカーアームの第１の端部に配置されており、前記ロックピンの他方の端部が、前記ロッカーアームに対して相対的な前記第１のボディ部分の回転をロックするために、前記ロッカーアーム内に延在している、燃焼機関のバルブトレインのロッカーアームと請求項１から６までのいずれか１項記載のバルブ制御装置との組み合わせ。
8. 前記第１のボディ部分に対して相対的に前記第２のボディ部分を回転させるために、前記ロッカーアームに配置されたアクチュエータをさらに有している、請求項７記載の組み合わせ。
9. 前記ロッカーアームには、円筒状のキャビティが設けられていて、少なくとも前記第２のボディ部分は、前記円筒状のキャビティ内での回転を可能にするほぼ円筒状の外面を有している、請求項７または８記載の組み合わせ。

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