JP2019510924A - 往復動ピストンエンジン - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも一つの給排気交換バルブ用の一つのバルブ作動装置（１０）と、給排気交換バルブとカムシャフトとの間に配置されて、給排気交換バルブの閉ポジションに対応する第一のポジションと給排気交換バルブの開ポジションに対応する第二のポジションとの間を変位可能に支持された少なくとも一つの第一のバルブリフト伝達要素（１２）を有するとともに、保持要素（４０）を具備した少なくとも一つの保持装置が配置された、少なくとも一つのバルブリフト伝達装置（１１）と、を備えた往復動ピストンエンジン（１）であって、保持要素（４０）は、エンジンハウジング内、特にシリンダヘッド内、又はハウジング固定部材（３）内において、作動ポジション（６０）と解除ポジション（７０）との間を第一のバルブリフト伝達要素（１２）のガイド面（３４）と平行に変位可能に支持されて、作動ポジション（６０）において、第二のポジションの方向への第一のバルブリフト伝達要素（１２）の変位運動を少なくとも遅延させ、解除ポジション（７０）において遅延を解除し、保持要素（４０）は作用面（４１）を有し、当該作用面は対向面（３５）とともに圧力チャンバ（４２）を境界づけるように構成されている往復動ピストンエンジンに関する。本発明の目的は、給排気交換バルブの保持を容易に可能とする方途を提供することである。当該目的は、対向面（３５）及びガイド面（３４）が、ハウジング固定配置されていることによって達成される。

Description

少なくとも一つの給排気交換バルブ用の一つのバルブ作動装置と、前記給排気交換バルブとカムシャフトとの間に配置されて、前記給排気交換バルブの閉ポジションに対応する第一のポジションと前記給排気交換バルブの開ポジションに対応する第二のポジションとの間を変位可能に支持された少なくとも一つの第一のバルブリフト伝達要素を有するとともに、保持要素を具備した少なくとも一つの保持装置が配置された、少なくとも一つのバルブリフト伝達装置と、を備えた往復動ピストンエンジンは、前記保持要素は、エンジンハウジング内、特にシリンダヘッド内、又はハウジング固定部材内において、作動ポジションと解除ポジションとの間を前記第一のバルブリフト伝達要素のガイド面と平行に変位可能に支持されて、前記作動ポジションにおいて、前記第二のポジションの方向への前記第一のバルブリフト伝達要素の変位運動を少なくとも遅延させ、前記解除ポジションにおいて遅延を解除し、前記保持要素は作用面を有し、当該作用面は対向面とともに圧力チャンバを境界づけるように構成されている。

保持装置は、当該給排気交換バルブの閉時点を変化させるために使用される。この種の、“ロストモーション”機構としても知られている、装置によって、容易な方法で、エンジンブレーキ機能及び／又は減圧機能を実現することができる。

バルブリフト伝達装置用の保持装置は、例えば欧州特許第２３４０３６２号明細書から公知である。この場合、当該保持装置は、当該バルブリフト伝達装置の、当該カムシャフトによって可動される部分内をガイドされる一つのピストンを有する。当該ピストンが当該バルブリフト伝達装置とともに共同運動させられることにより、当該可動質量は高まる。これは摩耗の高まりとエネルギー需要の高まりを結果する。さらに、この公知の解決方法は構造コストの高まりを不可避とする。

欧州特許第２３４０３６２号明細書

本発明の目的は、これらの短所を回避して、当該給排気交換バルブの保持を容易に可能とする方途を開示することである。

上記目的は、当該対向面及び当該ガイド面がハウジング固定され、好ましくは当該エンジンハウジング内に配置されることによって達成される。この対策により、当該保持要素は当該バルブリフト伝達装置の可動部分とともに共同運動させられる必要がないという利点が生ずる。当該可動質量は、従来の装置のそれと比較して、もっと僅かである。

加えてさらに、当該保持要素の変位をいっそう容易に実現することができるという利点が得られ、このことが当該構造を簡素化する助けとなる。

当該保持要素が一つのピストン、好ましくは一つの環状ピストンによって形成されていれば、特に好適である。これによって、当該保持要素に要される当該所要面積を最小化し得るという利点が生ずる。

当該保持要素が、当該第一のバルブリフト伝達要素と同心的に配置されて、当該第一のバルブリフト伝達要素を少なくとも部分的に包囲していれば、特にシンプルかつ省スペースを達成する配置が生ずる。

当該圧力チャンバが、少なくとも一つの、好ましくは三方弁／二方弁として形成された、第一の弁を介して、圧力源と油圧又は空気圧連結可能であり、かつ、当該保持要素が当該圧力チャンバの圧力印加によって、好ましくは、ばねによって形成された、復元力に抗して、変位可能であれば、当該保持要素にとってコンパクトな作動可能性が実現される。

当該保持装置の摩耗特性及び動作特性を最適化するには、当該ガイド面が、ハウジング固定ガイドブッシュの外周面によって形成され、その際、好ましくは当該第一のバルブリフト伝達要素が、当該ガイドブッシュの内周面に変位可能に支持されているのが好適である。

上記、好ましくは多体式タペットとして形成された、第一のバルブリフト伝達要素が、一つの第一の伝達部材と一つの第二の伝達部材とを有し、その際、前記第一の伝達部材は、当該変位軸に沿って、前記第二の伝達部材内を変位可能に支持されている場合に、好適な実施態様が生ずる。これにより、簡易な方途で、当該第一と第二の伝達部材間の相対運動が可能とされる。

当該伝達部材内に、油圧式バルブラッシュアジャスタが配置されているのが好適である。これによって、当該バルブラッシュを自動的に補償することが可能である。

当該第一のバルブリフト伝達要素が、少なくとも一方の端面に、好ましくは、互いに反対側に位置する双方の端面に、一つのさらに別のバルブリフト伝達要素のための少なくとも一つの連結領域を有し、その際、好ましくは当該連結領域はボールソケットとして形成されていれば、特に好適である。この場合、当該利点の基本は、これらの連結領域によって、できるだけ損失のない力の伝達を行うことができる点にある。

少なくとも一つのさらに別のバルブリフト伝達要素は、一つのプッシュロッド又は一つのバルブロッカによって形成されていれば、上記と同一の利点が生ずる。

当該第一のバルブリフト伝達要素が、少なくとも一つのプッシュロッドと少なくとも一つのバルブロッカとの間に配置されていれば、特にシンプルな配置が生ずる。

当該圧力チャンバが、少なくとも一つの、好ましくはスロットルチェックバルブとして形成された、第二のバルブを介して、アキュムレータと油圧又は空気圧連結可能であれば、安全性及び信頼度の理由からして好適である。

続いて、本発明を制限するものではない図面に基づいて、本発明の実施例を詳細に説明する。各図は以下を示している。

本発明による往復動ピストンエンジンのバルブ作動装置を斜視図によって示す図である。 図１のII‐II線に沿ったバルブ作動装置の断面を、作動ポジションに位置する保持要素とともに示す図である。 図２と同様なバルブ作動装置の断面を、解除ポジションに位置する保持装置とともに示す図である。 本発明による往復動ピストンエンジンの、第一のポジションにおける制御システムを示す図である。 第二のポジションにおける制御システムを示す図である。 第三のポジションにおける制御システムを示す図である。

図１は、本発明による往復動ピストンエンジン１のバルブ作動装置１０を示したものである。往復動ピストンエンジン１は、バルブロッカ２を介して、バルブ作動装置１０と機械式に連結された図中不図示の給排気交換バルブを有する。図１には、ハウジング固定部材３及び、図２に示したバルブリフト伝達装置１１を収容するピストン受け４が表されている。

このバルブリフト伝達装置１１は、それ自身が一つの第一の伝達部材１３と一つの第二の伝達部材１４とを具える第一のバルブリフト伝達要素１２を形成する多体式タペットを有している。第一の伝達部材１３は第二の伝達部材１４内に変位可能に支持されており、その際、第一の伝達部材１３のピストン領域５は、第二の伝達部材１４のシリンダ状ガイド領域６によってガイドされている。第一のバルブリフト伝達要素１２の変位は変位軸１５に沿って可能であり、その際、変位軸１５は、同じく、シリンダ状の伝達部材１３、１４の軸を形成している。第一のバルブリフト伝達要素１２は、その両端に、それぞれ一つの連結領域を有している。一方の第一の連結領域は、第一の伝達部材１３と、バルブリフト伝達装置１１の運動をバルブロッカ２に伝達する連結ボルト１６との間に配置されている。当該連結領域は、バルブロッカ２と固定結合された連結ボルト１６のボール１８を収容する、第一の伝達部材１３と結合されたボールソケット１７ａを有している。その際、連結要素１９は、連結ボルト１６に向かって開いたカップとして形成されて、第一の伝達部材１３の連結板２０上に載設されている。

第二の伝達部材１４の連結領域は、バルブロッカ２とは反対側の、プッシュロッド２１の方向に配置されている。第二の伝達部材１４とプッシュロッド２１との間のこの連結領域は、ボールソケット１７ｂによって形成されている。

バルブリフト伝達装置１１は、ハウジング固定部材３に設けられたシリンダ状刳り貫き孔２２内に配置されている。その際、変位軸１５は、シリンダ状刳り貫き孔２２のシリンダ軸２３と同一である。

第二の伝達部材１４は、上記連結領域とは反対側に、シリンダ状刳り貫き孔２２の内側に張り出したショルダ環状面２５を有するショルダ２４を具えている。シリンダ状刳り貫き孔２２は段２６を有し、その際、この段は、プッシュロッド２１の方向を向いた第一の段環状面２７と、バルブロッカ２の方向を向いた第二の段環状面２８とを有する。

ショルダ２４と段２６との間には、第一の段環状面２７とショルダ環状面２５とによって支保された圧縮ばね２９が位置している。当該ばねはプッシュロッド２１のリフト運動に抗して作用する。

段２６の内周３０と第二の伝達部材１４の外周面３１との間にはなんらの接触も存在しない。

第二の段環状面２８上には、ハウジング固定ガイドブッシュ３２が配されている。当該ブッシュは伝達部材１３、１４と同心的に配置されて、内周面３３と、外周面によって形成されたガイド面３４とを有している。第一のバルブリフト伝達要素１２の第二の伝達部材１４は、内周面３３に変位可能に支持されている。ガイド面３４には、保持要素４０が変位可能に支持されている。

図示の実施例において、環状ピストン４０ａが保持要素４０として機能する。これは、圧力チャンバ４２の境界の一部を形成する作用面４１を有している。環状ピストン４０ａの作用面４１に設けられた、環状ピストン４０ａの全周には及ばないストッパ４３が、圧力チャンバ４２に最小容積を保証するために機能する。

環状ピストン４０ａには、ばね４４が、バルブロッカ２の方向に、ピストン受け４に抗して支保されている。ピストン受け４は、不図示のねじによって、ハウジング固定部材３と着脱式に結合されている。

圧力チャンバ４２は、当該実施例において、作用面４１、ガイド面３４、ハウジング固定部材３及びピストン受け４によって境界づけられる。作用面４１に対向して、ハウジング固定部材３の対向面３５が位置している。

ハウジング固定部材３及びピストン受け４内には、圧力チャンバ４２内に当該圧力を供給／除去するための圧力導管４５が見出される。圧力導管４５は、本実施例において、ハウジング固定部材３内において、互いに直角をなすそれぞれ二本の孔によって形成されている。

制動プロセスのため、当該バルブロッカが運動している間に、環状ピストン４０ａは、圧力チャンバ４２内の圧力によって、連結板２０の方向に押圧される。これは、第一の伝達部材１３のリフトを介して、当該連結領域を介して、連結ボルト１６とともにバルブロッカ２に伝達され、こうして、図２が示すように、プッシュロッド２１の方向へのバルブロッカ２のさらなる当該運動の遅れをもたらすことになる。

したがって、上述した実施例において環状ピストン４０ａとして形成された保持要素４０は、プッシュロッド２１の方向へのバルブロッカ２の運動のブロックに至るまでの少なくとも一定の遅れをもたらす。これによって、バルブロッカ２の下降運動が制動されて、当該バルブの閉鎖が遅らされる。

保持要素４０、環状ピストン４０ａのガイドは、ガイドブッシュ３２のガイド面３４を介して行われる。このガイドブッシュ３２の内周面３３は第二の伝達部材１４のガイドとして機能する。

プッシュロッド２１と第二の伝達部材１４間の接触は圧縮ばね２９によって保証される。

圧力チャンバ４２が加圧されていなければ、保持要素４０、環状ピストン４０ａは、ばね４４によって、プッシュロッド２１の方向に押し戻される。これによって、第一の伝達部材１３と保持要素４０間の押圧密着係止が切り離される。かくて、バルブロッカ２の運動は、図３に示されているように、第一の伝達部材１３と第二の伝達部材１４によってプッシュロッド２１に伝達される。

伝達部材１３には、油圧式バルブラッシュアジャスタ８０が設けられている。

さらに別の実施例において、保持要素４０は、ガイドブッシュ３２の一方の側に配置された単一のピンピストンとして形成されている。さらに、例えばガイドブッシュ３２の異なった側に配置された、二つのピンピストンの場合には、ガイドブッシュ３２周りに直径方向に対向して配置された複数のピンピストンが保持要素４０を形成することも可能である。

図４には、圧力チャンバ４２の圧力印加をもたらす、往復動ピストンエンジン１の制御システム５０が表されている。同図には、圧力チャンバ４２、保持要素４０の復帰を実施するばね４４、保持要素４０、スロットルチェックバルブ５１、アキュムレータ５２、三方弁／二方弁５３、圧力源５４、圧力安全弁５５、逆止め弁５６、圧力導管４５及びタンク４６が示されている。

メイン供給導管５７は、タンク４６、圧力源５４、逆止め弁５６及び三方弁／二方弁５３を含んでいる。

アキュムレータ導管５８は、圧力チャンバ４２からスロットルチェックバルブ５１に達し、さらにアキュムレータ５２に通じる。そして、圧力逃がし導管５９は、圧力チャンバ４２から圧力安全弁５５を介してタンク４６に通じる。この圧力逃がし導管５９は、給排気交換バルブが開放したままとなるのを防止する。

当該三方弁／二方弁が制御されると、当該給排気交換バルブが当該開ポジションへ移動する第一開放時に、圧力チャンバ４２はメイン供給導管５７を介して満たされる。保持要素４０の作用面４１への圧力印加によって、当該保持要素はバルブロッカ２の方向へ向かって作動ポジション６０に移動する。保持要素４０が解除ポジション７０に復帰する際に、アキュムレータ５２は、図５に示されているようにして、満たされる。当該給排気交換バルブの爾後の開プロセスに際し、当該圧力は、図４が示しているように、アキュムレータ５２から供給される。漏れはメイン供給導管５７を介して補償される。

図６には、三方弁／二方弁５３が操作されない場合に、当該給排気交換バルブが当該閉ポジションに移動して閉鎖が行われる際の、当該圧力チャンバからメイン供給導管５７を介したリターンフローが表されている。かくてばね４４の力が作用面４１の圧力印加に抗してそれを凌駕し、保持要素４０は解除ポジション７０に移動する。

不図示の一実施態様において、メイン供給導管５７とアキュムレータ導管５８は、圧力チャンバ４２に流入する前に、合流させられる。

保持要素４０の運動は油圧又は空気圧によって行われてよい。

Claims (11)

1. 少なくとも一つの給排気交換バルブ用の一つのバルブ作動装置（１０）と、
   前記給排気交換バルブとカムシャフトとの間に配置されて、前記給排気交換バルブの閉ポジションに対応する第一のポジションと前記給排気交換バルブの開ポジションに対応する第二のポジションとの間を変位可能に支持された少なくとも一つの第一のバルブリフト伝達要素（１２）を有するとともに、保持要素（４０）を具備した少なくとも一つの保持装置が配置された、少なくとも一つのバルブリフト伝達装置（１１）と、を備えた往復動ピストンエンジン（１）であって、
   前記保持要素（４０）は、エンジンハウジング内、特にシリンダヘッド内、又はハウジング固定部材（３）内において、作動ポジション（６０）と解除ポジション（７０）との間を前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）のガイド面（３４）と平行に変位可能に支持されて、前記作動ポジション（６０）において、前記第二のポジションの方向への前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）の変位運動を少なくとも遅延させ、前記解除ポジション（７０）において遅延を解除し、
   前記保持要素（４０）は作用面（４１）を有し、当該作用面は対向面（３５）とともに圧力チャンバ（４２）を境界づけるように構成されている往復動ピストンエンジンにおいて、
   前記対向面（３５）及び前記ガイド面（３４）はハウジング固定されて、好ましくは前記エンジンハウジング内に配置されていることを特徴とする往復動ピストンエンジン。
2. 前記保持要素（４０）はピストンによって、好ましくは環状ピストン（４０ａ）によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
3. 前記圧力チャンバ（４２）は、少なくとも一つの、好ましくは三方弁／二方弁（５３）として形成された、第一の弁を介して、圧力源（５４）と油圧又は空気圧連結可能であり、
   その際、前記保持要素（４０）は、前記圧力チャンバ（４２）の圧力印加によって、好ましくはばね（４４）によって形成された、復元力に抗して、変位可能であることを特徴とする、請求項２に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
4. 前記保持要素（４０）は、前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）と同心的に配置されるとともに、前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）を少なくとも部分的に包囲していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
5. 前記ガイド面（３４）は、ハウジング固定ガイドブッシュ（３２）の外周面によって形成され、
   その際、好ましくは前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）は、前記ガイドブッシュ（３２）の内周面（３３）に変位可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
6. 前記、好ましくは多体式タペットとして形成された、第一のバルブリフト伝達要素（１２）は、一つの第一の伝達部材（１３）と一つの第二の伝達部材（１４）とを有し、
   その際、前記第一の伝達部材（１３）は、変位軸（１５）に沿って、前記第二の伝達部材（１４）内を変位可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
7. 前記伝達部材（１３）内に、油圧式バルブラッシュアジャスタ（８０）が配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
8. 前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）は、少なくとも一方の端面に、好ましくは、互いに反対側に位置する双方の端面に、一つのさらに別のバルブリフト伝達要素のための少なくとも一つの連結領域を有し、
   その際、好ましくは前記連結領域はボールソケット（１９）として形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
9. 少なくとも一つのさらに別のバルブリフト伝達要素は、プッシュロッド（２１）又はバルブロッカ（２）によって形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
10. 前記第一のバルブリフト伝達要素（１２）は、少なくとも一つのプッシュロッド（２１）と少なくとも一つのバルブロッカ（２）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の往復動ピストンエンジン（１）。
11. 前記圧力チャンバ（４２）は、少なくとも一つの、好ましくはスロットルチェックバルブ（５１）として形成された、第二のバルブを介して、アキュムレータ（５２）と油圧又は空気圧連結可能であることを特徴とする、請求項２から１０のいずれか一項に記載の往復動ピストンエンジン（１）。

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