JP5184372B2 - ガス交換弁作動装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１の前段によるガス交換弁作動装置に関する。

ガス交換弁へ駆動運動を伝達するためのレバーを有する一般のガス交換弁作動装置は特許文献１から知られている。ガス交換弁作動装置は内燃機関制動ユニットをさらに含む。内燃機関制動ユニットは、バルブブリッジ内を可動に案内されるバルブピンを介してガス交換弁の１つに結合される。

欧州特許第０ ８１８ ６１２Ｂ１号明細書

特に、本発明の目的は、特に小型な構成を可能とする一般的なガス交換弁作動装置を提供することにある。この目的は、請求項１の特徴によって達成され、本発明の別の形態について従属項からも明らかとなる。

本発明は、少なくとも１つのガス交換弁に駆動運動を伝達するためのレバーと、内燃機関制動ユニットとを有するガス交換弁作動装置を基にする。内燃機関制動ユニットを、少なくとも制動モードにおいてレバーに駆動連結することが提案される。本願明細書において、「駆動連結する」は、特に、内燃機関制動ユニットの少なくとも１つの制動モードにおいてレバーを力伝達手段として使用して、少なくとも１つのガス交換弁を作動させることを意味すると理解されたい。既存の構成要素を有利に使用でき、追加の構成要素、設置スペース、複雑な組み立てを省き、重量を削減することができる。これは正確には、特に少なくとも２つのガス交換弁を作動するためにレバーが設けられる場合である。さらに、少なくとも２つのガス交換弁を作動させるためにレバーが設けられると、対応するガス交換弁のリフト量を同等にし、制御タイミングを同時化することが有利に達成できる。レバーは、空間的に固定された軸受軸、特に、ロッカーアームや従動アームなどと共に又はそれら無しで旋回されかつ当業者が適切であると考える種々のレバーによって構成される。本明細書では、「設けられる」は、特に、特別に装備された及び／又は設計されたことを意味すると理解されたい。

別の形態では、内燃機関制動ユニットは、ガス交換弁に駆動運動を伝達するための液圧装置を含み、それにより、特に柔軟性があり小型で、構造的に単純な方法で大きな力を伝達できることが提案される。しかしながら、原理上、特に、純粋に機械的な、電気機械的な及び／又は電磁的な力伝達ユニットなど、当業者が適切であると考える他の力伝達ユニットでも可能である。

さらに、内燃機関制動ユニットが、液圧装置のスレーブピストン用に少なくとも１つの軸受部及びマスタピストン用に少なくとも１つの軸受部を有する一体形ハウジングユニットを含み、かつ特に、ハウジングユニットが、少なくともさらに、バルブ手段用に少なくとも１つの軸受部を有すると、追加の構成要素及び複雑な組み立てを省き、費用を削減できる。その代わりに、内燃機関制動ユニットの液圧装置は部分的に又は全体的にもカムシャフトハウジング及び／又はシリンダーヘッドに組み込まれる。

内燃機関制動ユニットが液圧リフト制限ユニットを含むと、制動モードのためのガス交換弁の所望のリフトが、特に柔軟性があり正確に調整可能な方法で有利に実行され得る。

本発明の別の形態では、内燃機関制動ユニットが、ロール体を含むカムフォロアを有し、それにより、特に制動モード中、特に摩擦を少なくすることができることを提案する。しかしながら、その代わりに、カムへの結合用の摺動要素を有するカムフォロアを設けることも可能である。

さらに、少なくとも１つの動作モードにおいて内燃機関制動ユニットをレバーから分離している及び／又は少なくとも１つの動作モードにおいて内燃機関制動ユニットを駆動手段、特に、カムなどから分離していると、摩擦損失及び関連する損失を低減できる。本願明細書では、「分離」は、特に、レバーを駆動するための、少なくとも１つの制動モードにおいて動かされる内燃機関ユニットの一部、又は制動モードとは異なる少なくとも１つの動作モードにおいて駆動手段によって動かされる内燃機関ユニットの一部が、レバーの動きから又は駆動手段の動きから分離されていることを意味すると理解されたい。

内燃機関制動ユニットが、少なくとも２つの隆起を備えるブレーキカムを有すると、制動モードを構成するための自由度を増大でき、特に、制動操作を最適化できる。

本発明の別の形態では、内燃機関制動ユニットが少なくとも１つの制御及び／又は調整手段を有し、その制御及び／又は調整手段は、少なくとも２つの異なる内燃機関のシリンダーに関連するガス交換弁を作動させるために設けられ、それにより、追加の構成要素、設置スペース、複雑な組み立てを省き、費用を削減することがさらにできることを提案する。

さらなる利点は、以下の図面の説明から明らかになる。図面では、本発明の例示された実施形態を示す。明細書及び特許請求の範囲は、多数の特徴を組み合わせて含む。当業者は、適宜特徴を個別に考慮し、それらをまとめて別の適切な組み合わせを形成することができる。

図１は、本発明のガス交換弁作動装置を有する内燃機関の一部を斜め上方から示す。ガス交換弁作動装置は、排気カムシャフト２８に配置された排気カム２５からの駆動運動を、排気バルブを形成する２つのガス交換弁１１、１２へ伝達するためのフォーク状のロッカーアーム１０を含む。ロッカーアーム１０は、空間的に固定された軸受ピン２６に旋回可能に取り付けられ、かつロール体２７によって形成されたカムフォロアを介して排気カム２５に結合されている。

ガス交換弁作動装置は、液圧装置を含む内燃機関制動ユニット１３をさらに含み、内燃機関制動ユニット１３は、制動モードにおいてロッカーアーム１０に駆動連結されている（図２〜６）。内燃機関制動ユニット１３は、スレーブピストン１７用の軸受部１６、マスタピストン１９用の軸受部１８及びコントロールバルブによって形成されたバルブ手段２１用の軸受部２０を有する一体形ハウジングユニット１５を有する。

スレーブピストン１７は移動軸３０に沿って、マスタピストン１９は移動軸３１に沿って及びバルブ手段２１は移動軸３２に沿って可動に案内され、移動軸３０、３１、３２はそれぞれ、ハウジングユニット１５の軸２９に対して垂直にかつ互いに対して斜めに整列されている。ピストン１７、１９及びバルブ手段２１は、ハウジングユニット１５の液圧経路３３を介して互いに接続されている。さらに、ハウジングユニット１５は供給経路３４を有し、供給経路３４及び電磁弁によって形成された中央制御手段２４を介してバルブ手段２１及びピストン１７、１９は内燃機関のオイル回路３５に結合でき、内燃機関のオイルによる圧力を受ける場合がある（図３及び４）。制御手段２４を設けて、異なる内燃機関のシリンダーに関連する複数のガス交換弁１１、１２を作動させる。

制動モードが起動停止された状態で、又は内燃機関の駆動モードでは、スレーブピストン１７が、カムシャフトに配置され内燃機関制動ユニット１３の駆動手段を形成するブレーキカム２３から離間し、かつマスタピストン１９が、ロッカーアーム１０から離間して配置されているか、又は内燃機関制動ユニット１３が、ブレーキカム２３の動き及びロッカーアーム１０の動きから分離されている（図４〜６）。

制動モードが作動されると、制御手段２４が、バネ要素４４のバネ力に抗して電磁石４３によって図４に示すその遮断位置からその流れ位置へ切り替えられる。バルブ手段２１は圧力を受ける結果、バネ要素４５のバネ力に抗して図４に示すその遮断位置からその流れ位置へ切り替わるので、ハウジングユニット１５の圧力室３７、３８には、バルブ手段２１に組み込まれた逆止弁３６を介して内燃機関のオイルが満たされ、かつスレーブピストン１７はブレーキカム２３の方向に及びマスタピストン１９はロッカーアーム１０の方向に負荷がかけられる。その結果、スレーブピストン１７の摺動面３９が、複数の隆起を有するブレーキカム２３に当接する。摺動面３９の代わりに、内燃機関制動ユニット１３は、図５に示すようにロール体を含むカムフォロア２２を用いて構成されてもよい。

マスタピストン１９の一部は、内燃機関制動ユニット１３の液圧リフト制限ユニット１４と一体的に形成される（図４及び６）。リフト制限ユニット１４は、戻しバネ４０を含み、戻しバネ４０は、マスタピストン１９に対してロッカーアーム１０から離れる方向に負荷をかけ、かつロッカーアーム１０から離れる方向に向いたマスタピストン１９の端面を、ロッカーアーム１０から離れる方向に向いた側に配置されかつロッカーアーム１０の方向へバネにより荷重のかけられた閉鎖手段４１に対して押圧する。閉鎖手段４１は、マスタピストン１９の経路４２を閉鎖する。

制動モードにおいてスレーブピストン１７がブレーキカム２３の基円を摺動する限り、マスタピストン１９は、戻しバネ４０によってロッカーアーム１０から離れる方向に向いたその位置に保持される。

スレーブピストン１７が、ブレーキカム２３の隆起の１つによってブレーキカム２３から離れた方向に片寄ると、マスタピストン１９はロッカーアーム１０の方向に配置され、ロッカーアーム１０に取り付けられた調整ネジ４７のジョイント頭部４６に当接する（図６）。内燃機関ユニット１３又は制動間隙を、調整ネジ４７によって調整できる。次にロッカーアーム１０をマスタピストン１９によって動かし、ガス交換弁１１、１２を開放する。制動モードにおいて基準開弁リフト量に到達する直前に、この時点までマスタピストン１９の動きに続いていた閉鎖手段４１がストッパに反してロッカーアーム１０の方向に動き、マスタピストン１９がロッカーアーム１０の方向へ閉鎖手段４１から離れてわずかに上昇するので、内燃機関のオイルは、閉鎖手段４１とマスタピストン１９との間に形成される環状間隙及び経路４２を介して圧力室３８から流出できる。基準開弁リフトを調整するために、閉鎖手段４１のストッパの位置及び閉鎖手段４１をマスタピストン１９に対して押圧するバネ力の双方を調整することが可能である。漏油及び経路４２を経由して流れる内燃機関のオイルは逆止弁３６を経由して流入できるので、所定の時間にわたって実質的に一定の開弁リフトを確立できる。

制動モードが起動停止されると、電磁石４３が起動停止され、かつバネ要素４４のバネ力によって動かされた制御手段２４がその遮断位置に配置される。バルブ手段２１における圧力降下によって、バルブ手段２１もバネ要素４５のバネ力によってその遮断位置に配置される。バルブ手段２１の遮断位置では、内燃機関のオイル回路３５と圧力室３７、３８との間の接続が妨げられる。さらに、圧力室３７、３８はバルブ手段２１を介してタンク４８に接続されるので、内燃機関のオイルは圧力室３７、３８から流出する。スレーブピストン１７はブレーキカム２３によって、ブレーキカム２３から離れる方向に向いたその端位置に配置され、マスタピストン１９は、戻しバネ４０のバネ力によって、ロッカーアーム１０から離れる方向に向いたその端位置に配置される。

本発明のガス交換弁作動装置を備える内燃機関の一部を斜め上方から示す図である。 別のユニットが取り付けられた、図１からのガス交換弁作動装置の内燃機関制動ユニットのハウジングユニットを、上方から斜めに示す図である。 図２からのハウジングユニットの正面図である。 図１からのガス交換弁作動装置の液圧経路の概略的な図である。 内燃機関制動ユニットのスレーブピストンの領域における、ガス交換弁作動装置の断面図である。 内燃機関制動ユニットのマスタピストンの領域における、ガス交換弁作動装置の断面図である。

符号の説明

１０ レバー
１１ ガス交換弁
１２ ガス交換弁
１３ 内燃機関制動ユニット
１４ リフト制限ユニット
１５ ハウジングユニット
１６ 軸受部
１７ スレーブピストン
１８ 軸受部
１９ マスタピストン
２０ 軸受部
２１ バルブ手段
２２ カムフォロア
２３ ブレーキカム
２４ 制御及び／又は調整手段
２５ 排気カム
２６ 軸受ピン
２７ ロール体
２８ 排気カムシャフト
２９ 軸
３０ 移動軸
３１ 移動軸
３２ 移動軸
３３ 液圧経路
３４ 供給経路
３５ 内燃機関のオイル回路
３６ 逆止弁
３７ 圧力室
３８ 圧力室
３９ 摺動面
４０ 戻しバネ
４１ 閉鎖手段
４２ 経路
４３ 電磁石
４４ バネ要素
４５ バネ要素
４６ ジョイント頭部
４７ 調整ネジ
４８ タンク

Claims (11)

1. 少なくとも１つのガス交換弁（１１、１２）に駆動運動を伝達するためのレバー（１０）と、内燃機関制動ユニット（１３）と、を有するガス交換弁作動装置において、
   前記内燃機関制動ユニット（１３）が、少なくとも制動モードにおいて前記レバー（１０）に駆動連結され、
   内燃機関制動ユニット（１３）は、レバー（１０）に作動力を伝達する液圧装置、及び駆動手段と連結可能なスレーブピストン（１７）と、レバー（１０）に連結可能なマスタピストン（１９）と、液圧装置の液圧経路を介してスレーブピストン（１７）及びマスタピストン（１９）に接続されるバルブ手段（２１）とを収納するためのハウジングユニット（１５）を含んでおり、
   マスタピストン（１９）のレバー（１０）との連結位置はレバー（１０）の軸受ピン（２６）に対して駆動手段側に位置しており、
   スレーブピストン（１７）の移動軸（３０）、マスタピストン（１９）の移動軸（３１）及びバルブ手段（２１）の移動軸（３２）は、ハウジングユニット（１５）の軸（２９）に対して垂直にかつ互いに対して斜めに整列されていることを特徴とするガス交換弁作動装置。
2. 前記レバー（１０）が、少なくとも２つのガス交換弁（１１、１２）を作動させるために設けられることを特徴とする請求項１に記載のガス交換弁作動装置。
3. 前記ハウジングユニット（１５）が、前記液圧装置のスレーブピストン（１７）用の少なくとも１つの軸受部（１６）と、マスタピストン（１９）用の少なくとも１つの軸受部（１８）と、を有する一体形ハウジングユニット（１５）であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のガス交換弁作動装置。
4. 前記ハウジングユニット（１５）が、バルブ手段（２１）用に少なくとも１つの軸受部（２０）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置。
5. 前記内燃機関制動ユニット（１３）が、液圧リフト制限ユニット（１４）を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置。
6. 前記内燃機関制動ユニット（１３）が、ロール体を含むカムフォロア（２２）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置。
7. 前記内燃機関制動ユニット（１３）が、少なくとも１つの動作モードにおいて前記レバー（１０）から分離されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置。
8. 前記内燃機関制動ユニット（１３）が、少なくとも１つの動作モードにおいて駆動手段から分離されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置。
9. 前記内燃機関制動ユニット（１３）が、少なくとも２つの隆起を有するブレーキカム（２３）を有す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ガス交換弁作動装置。
10. 前記内燃機関制動ユニット（１３）が、少なくとも１つの制御及び／又は調整手段（２４）を有し、その制御及び／又は調整手段（２４）は、少なくとも２つの異なる内燃機関のシリンダーに関連するガス交換弁（１１、１２）を作動させるために設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス交換弁作動装置を有することを特徴とする内燃機関。

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