JP3902685B2 - 弁制御される内燃機関に用いられる自動的な減圧装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁制御される内燃機関に用いられる自動的な減圧装置（Ｄｅｋｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｖｏｒｒｉｃｈｔｕｇｎ）であって、ガス交換弁を操作するための少なくとも１つのカム軸と、少なくとも１つのガス交換弁と協働する減圧レバー（Ｄｅｋｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｈｅｂｅｌ）とが設けられており、該減圧レバーが、少なくとも２つのてこ腕を備えていて、旋回軸線でカム軸に支承されており、さらに前記減圧レバーが、カム軸の回転運動に基づき生じる遠心力によって第１の切換位置から第２の切換位置へ旋回可能であり、カム軸の軸線と前記減圧レバーの旋回軸線とが互いにほぼ直角に交差している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の自動的な減圧装置は、たとえば米国特許第４４５３５０７号明細書に基づき公知である。内燃機関のガス交換弁を操作するためのカム軸には、ほぼＵ字形に形成された減圧レバーが旋回可能に支承されている。この減圧レバーの旋回軸線はカム軸の回転軸線に対して直角に配置されている。減圧レバーの旋回軸線はこの場合、減圧レバーに設けられた、互いに平行な２つの脚部の真ん中の範囲に位置しているので、２つのてこ腕が形成されている。両てこ腕の大きさおよび質量分布は、規定の回転数よりも下では減圧レバーが、ガス交換弁と協働する第１の切換位置へ運動させられるように設定されている。この第１の切換位置では、ガス交換弁の対応する操作によって自動的な減圧が行われる。カム軸の規定の回転数が超えられると、減圧レバーは遠心力の作用に基づき第２の切換位置へ旋回させられ、この場合、減圧レバーとガス交換弁との間にはもはや作用接続が形成されず、ガス交換弁はカム軸のカムの作用によってしか操作されなくなる。第１の切換位置、つまり減圧位置へは、減圧レバーが重力の作用に基づき旋回させられる。このためには減圧レバーの総重心が旋回支点もしくは旋回軸線から比較的大きく遠ざけられて位置している。しかしこれにより、内燃機関の運転時では、正確に規定された切換回転数もしくは規定された切換状態を容易に調節することができなくなってしまう。減圧レバーに与えられる重力の影響は、カム軸の回転位置に関連して行われる。減圧レバーの総重心が旋回軸線よりも上方に位置していると、重力は第２の切換位置、つまり圧縮位置への旋回運動を生ぜしめる。しかし、減圧レバーの総重心が旋回軸線よりも下方に位置していると、重力は逆の方向への旋回運動を生ぜしめる。これにより、減圧レバーは切換回転数の範囲の回転数において揺動運動を実施してしまうので、規定の切換回転数よりもはるかに上もしくは下でしか、規定された切換が行われなくなってしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の自動的な減圧装置を改良して、極めて狭い回転数範囲内で規定されて切換過程が実施され、しかも減圧レバーの揺動運動が減じられ、ひいては規定されていない切換状態を生ぜしめる回転数帯域幅が減じられるような減圧装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、前記減圧レバーの総重心が、少なくともほぼ前記旋回軸線に位置しているようにした。
【０００５】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧レバーの総重心が、少なくともほぼ旋回軸線に配置されていることに基づき、切換運動に対する重力の影響は減じられるか、もしくは排除される。減圧レバーの、回転位置に関連した運動は阻止されるので、不都合な揺動運動は排除される。
【０００６】
遠心力の作用に抗して減圧レバーを移動調節するための力は、ばね部材によって付与されると有利である。このばね部材の重心が少なくともほぼカム軸の軸線に位置するようにばね部材が配置されると、ばね特性やばねのガイド摩擦に対する遠心力および重力の影響は最小限に抑えられるか、もしくは排除される。
【０００７】
減圧レバーはほぼＵ字形に形成されると有利である。この場合、Ｕ字体の両自由端部は一方のてこ腕を形成し、両自由端部を結合するウェブは他方のてこ腕を形成する。これによって、スペース節約型の、カム軸に組込み可能なレバー装置を形成することができる。このようなレバー装置は付加的な過剰手間なしにシリンダヘッドの内部に組み込むことができる。
【０００８】
両てこ腕の個別重心を結ぶ仮想結合線によってトレースされる旋回範囲の角の二等分線と、カム軸の軸線とが、４５゜≧の角度を成していると、カム軸の所定の切換回転数における減圧レバーの規定の切換もしくは規定の移動が得られる。このような配置形式において、旋回運動時に変化する有効てこ腕もしくは有効旋回半径は、同じ回転数において遠心力によって生ぜしめられる旋回モーメントが、減圧レバーの連結解除された状態において、連結された状態におけるよりも大きくなるような相互関係にある。これにより、切換回転数の達成時もしくは超過時には減圧レバーの確実な旋回が確保される。規定されていない揺動は阻止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１０】
内燃機関（図示しない）のシリンダヘッド１には、ガス交換弁２が配置されている。このガス交換弁２はこの実施例では、中間部材３として働くカップ形リフタを介してカム軸５のカム４によって公知の形式で操作される。カム軸５には、減圧レバー６が旋回可能に支承されている。この減圧レバー６はその旋回運動の、図２に示した第１の終端位置において、カップ形リフタ３もしくはガス交換弁２と協働する。
【００１１】
減圧レバー６を取り付けるためにこの実施例では、カム軸５が、相並んで配置された３つの凹部７，８，９と、平らに面取りされた２つの範囲１０，１１とを有している。第１の凹部７はカム４の基円範囲１２に位置している。この第１の凹部７は第２の凹部８に続いており、この第２の凹部８は第３の凹部９から出発している。平らに面取りされた両範囲１０，１１はカム軸５の軸線１３の両側で互いに平行に位置していて、それぞれ第２の凹部８と第３の凹部９との基面を起点として、この基面に対してほぼ直角に延びている。真ん中の第２の凹部８の範囲では、この凹部８の基面に対して間隔を置いてカム軸５を貫くように孔１４が延びている。この孔１４の孔軸線１５はカム軸５の軸線１３に直角に交差している。第３の凹部９の範囲では、カム軸５に別の孔１６が設けられており、この孔１６は第３の凹部９の基面を起点にして延びている。孔１６の孔軸線１７はカム軸５の軸線１３に直角に交差している。
【００１２】
減圧レバー６はＵ字形に形成されており、この場合、Ｕ字体の２つの自由端部１８，１９は互いに間隔を置いて配置された２つの横方向ウェブ２０，２１によって互いに結合されている。端側の横方向ウェブ２１はさらに、カム状の突出部２２を有している。この突出部２２は組み立てられた状態において、カップ形リフタ３と協働する。Ｕ字形の減圧レバー６の両自由端部１８，１９は互いに整合する孔２３，２４を有しており、両孔２３，２４は組み立てられた状態において、カム軸５に設けられた孔１４と整合する。
【００１３】
減圧レバー６は組み立てられた状態において、カム軸５に挿入されており、この場合、前で説明したように両孔２３，２４がカム軸５の孔１４と整合する。両自由端部１８，１９は平らに面取りされた範囲１０，１１に対して平行に位置している。減圧レバー６は、互いに整合した３つの孔２３，１４，２４を通じて押し込まれる支承ピン３２によって旋回可能にカム軸５に保持される。カム軸５に設けられた別の孔１６には、さらにコイルばね３３が挿入されている。このコイルばね３３は孔１６の底面と横方向ウェブ２０とに支持される。
【００１４】
減圧レバー６はその第１の切換位置（図２）において、コイルばね３３の作用に基づき、自由端部１８；１９に形成された２つのストッパ面２５，２６が第１の凹部７の基面に接触するように旋回させられている。カム状の突出部２２はこの切換位置において、カップ形リフタと協働する。横方向ウェブ２１もしくはカム状の突出部２２の寸法は、この突出部２２がカム４の基円範囲１２を越えて突出するように設定されているので、カム軸５の回転時に突出部２２はカップ形リフタ３を介してガス交換弁２を弁座３１から引き離す。
【００１５】
減圧レバー６の第２の切換位置（図３）では、横方向ウェブ２０が第３の凹部９の基面に接触している。横方向ウェブ２１に設けられたカム状の突出部２２はこの場合、カップ形リフタ３が減圧レバー６と接触することなくカム４の基円範囲１２およびその他のカム区分と協働するように旋回させられている。
【００１６】
減圧レバー６は、孔軸線１５と合致するその旋回軸線に関して２腕式のてこを成している。この２腕式のてこは一方において横方向ウェブ２０と両自由端部１８，１９の一部とにより形成されていて、他方において横方向ウェブ２１と、両自由端部１８，１９の対応する区分とによって形成されている。両てこ腕２７，２８の個別重心Ｅ１，Ｅ２は、減圧レバー６の旋回支点もしくは旋回軸線１５を通って延びる仮想結合線２９に位置している。両てこ腕２７，２８の全質量は、減圧レバー６の総重心Ｇが減圧レバーの旋回支点もしくは旋回軸線１５に位置するように設定されている。
【００１７】
内燃機関の運転時では、カム軸５の回転に基づき減圧レバー６に遠心力が作用する。この遠心力は旋回軸線１５を中心として方向付けられた旋回モーメントを減圧レバー６に作用させる。この旋回モーメントには、コイルばね３３の作用に基づくばね力によって形成される旋回モーメントが対向している。コイルばね３３の作用によって生ぜしめられる旋回モーメントは低い回転数においては、遠心力によって生ぜしめられる旋回モーメントよりも大きく形成されているので、減圧レバー６は図２に示した第１の切換位置へ押圧される。この第１の切換位置では、カム状の突出部２２が、既に説明したようにカップ形リフタ３と協働する。カム軸５の回転数が増大するにつれて、遠心力に基づき減圧レバー６に作用する旋回モーメントが徐々に増大し、その結果、この旋回モーメントはコイルばね３３の作用に基づき生ぜしめられる旋回モーメントを上回る。減圧レバー６はコイルばね３３の作用に抗して旋回させられる。この旋回運動時では、一方では有効てこ腕が小さくなり、他方では遠心力を決定する有効半径が増大する。これにより、適当な設計において減圧レバー６は直接に第２の切換位置（図３）へ旋回させられる。個別重心Ｅ１，Ｅ２を結ぶ仮想結合線２９はこの場合、減圧レバー６の両終端位置によって制限される所定の旋回範囲をトレースする、つまりこの旋回範囲に沿って移動する。
【００１８】
仮想結合線２９は図２および図３に示した両終端位置の間で、符号３０で示した角の二等分線を有する規定の旋回角度を有する旋回範囲に沿って移動する。この旋回範囲は両終端位置の適宜な配置に基づき、角の二等分線３０がカム軸５の軸線１３に対して４５゜だけ傾けられるように設定されている。これにより、減圧レバー６の第１の切換位置における切換回転数の到達時に、遠心力の高さを決定する半径は旋回運動の導入後に、有効てこ腕が減小する程度よりも大きく増大するようになる。これによって、この回転数の到達時もしくは超過時では、有効半径および有効てこ腕の変化に基づき助成された、第２の終端位置への確実な旋回が行われるようになる。減圧レバー６が第２の切換位置（図３）に位置していて、切換回転数が達成されるか、もしくは下回られると、有効半径と有効てこ腕との関係は逆に変化するので、第１の切換位置の方向で旋回運動が助成される。
【００１９】
また、角の二等分線３０とカム軸５の軸線１３との間の角度が４５゜よりも小さくなるように角の二等分線３０を設定することも可能である。これにより、第１の切換位置からの旋回運動の導入時に、遠心力を決定する有効半径は確実に有効てこ腕が減小するよりも大きく増大するようになる。これによって、規定の回転数における確実な旋回が確保されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】カム軸と減圧レバーとの分解斜視図である。
【図２】減圧装置を第１の切換位置で部分的に断面して示す概略図である。
【図３】カム軸と減圧レバーとを第２の切換位置で示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド、 ２ ガス交換弁、 ３ 中間部材もしくはカップ形リフタ、 ４ カム、 ５ カム軸、 ６ 減圧レバー、 ７ 第１の凹部、 ８第２の凹部、 ９ 第３の凹部、 １０，１１ 平らに面取りされた範囲、 １２ 基円範囲、 １３ カム軸の軸線、 １４ 孔、 １５ 孔軸線もしくは旋回軸線、 １６ 孔、 １７ 孔軸線、 １８，１９ 自由端部、 ２０，２１ 横方向ウェブ、 ２２ 突出部、 ２３，２４ 孔、 ２５，２６ ストッパ面、 ２７，２８ てこ腕、 ２９ 仮想結合線、 ３０ 角の二等分線、 ３１ 弁座、 ３２ 支承ピン、 ３３ コイルばね、 Ｅ１，Ｅ２ 個別重心、 Ｇ 総重心

Claims (5)

1. 弁制御される内燃機関に用いられる自動的な減圧装置であって、ガス交換弁（２）を操作するための少なくとも１つのカム軸（５）と、少なくとも１つのガス交換弁と協働する減圧レバー（６）とが設けられており、該減圧レバー（６）が、少なくとも２つのてこ腕（２７，２８）を備えていて、旋回軸線（１５）でカム軸（５）に支承されており、さらに前記減圧レバー（６）が、カム軸（５）の回転運動に基づき生じる遠心力によって第１の切換位置から第２の切換位置へ旋回可能であり、カム軸（５）の軸線（１３）と前記減圧レバー（６）の旋回軸線（１５）とが互いにほぼ直角に交差している形式のものにおいて、前記減圧レバー（６）の総重心（Ｇ）が、少なくともほぼ前記旋回軸線に位置していることを特徴とする、弁制御される内燃機関に用いられる自動的な減圧装置。
2. 前記減圧レバー（６）がほぼＵ字形に形成されている、請求項１記載の減圧装置。
3. 前記減圧レバー（６）が、遠心力の作用に抗してばね部材（３３）によって負荷されており、該ばね部材（３３）の重心が、少なくともほぼカム軸（５）の軸線（１３）に位置している、請求項１または２記載の減圧装置。
4. 前記ばね部材（３３）が、半径方向でカム軸（５）に案内されたコイルばねとして形成されている、請求項３記載の減圧装置。
5. 前記両てこ腕（２７，２８）の個別重心（Ｅ１，Ｅ２）を結ぶ仮想結合線（２９）によってトレースされる旋回範囲の角の二等分線（３０）が、カム軸（５）の軸線（１３）に対して４５゜だけ傾けられるように設定されており、前記角の二等分線（３０）とカム軸（５）の軸線（１３）との間の角度が４５゜よりも小さくなるように角の二等分線（３０）が設定されている、請求項１記載の減圧装置。

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