JP5438679B2 - 油圧タペットを備えた内燃エンジンにてデコンプレッションエンジンブレーキを作用させる装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンにおいてエンジンブレーキを作用させるための装置に関するものであり、特に、油圧タペットを備えた内燃エンジンにてデコンプレッションエンジンブレーキを作用させる装置に関する。

従来、付加的な（すなわち追加の）排気バルブまたは排気フラップを設けることで圧力を増加させ、エンジンを加圧してブレーキ力を増加させるようにしたシステムが知られている。

しかしながら、そのようなシステムは、高出力の用途には適切ではない。

高慣性力負荷を含む用途たとえば重量物搬送車の場合においては、圧縮開放（圧縮リリース）エンジンブレーキシステムが使用されている。ここでは、ピストン動作に対し先行して排気バルブが開放される。これは、特定のアクチュエーターにより排気バルブを付加的に（すなわち追加的に）開放させることで実現される。

排気バルブの付加的な開放は、たとえば、カム進角約７０度で圧縮行程の最後において付加的にカムをリフトさせることで実現される。

従って、圧縮行程の間での燃焼室内の減圧に基づきエンジン慣性力をブレーキングするという原理は、公知である。

そのようなシステムでは、圧縮サイクルの間に圧力の形態で蓄積されたエネルギーによりクランクシャフトに結合した慣性力または質量に制動をかける（ブレーキをかける）。

公知の幾つかの減圧（デコンプレッション）エンジンブレーキのシステムは、機械式タペットを備えたエンジンにおいて使用されている。

これらは、油圧タペットに比べて丈夫であり、水平方向成分をもつ負荷をも受ける。これにより、減圧作用に必要な作動機構が簡単化される。

一方、油圧タペットを備えたエンジンには、そのようなタペットが機械式タペットに比べて壊れ易いという問題がある。

作動させるためには、油圧タペットに常時最小垂直負荷をかけることが必要であり、これは一定の（少なくとも最小限の）圧力を必要とする。さもなければ、過度に膨張し、損傷する危険性がある。

更に、油圧タペットは、垂直成分をもつ負荷に耐えることができるが、水平成分をもつ負荷については適度のもののみを受けることができる。水平成分は永久的破損を生ずることがある。

従って、機構の複雑さを増加させるような装置及び／またはアクチュエーターが必要である。そこで、過度に複雑であったり嵩張ったり高価であったりすることのないような解決法が必要であるという問題がある。

以上のことに鑑みて、本発明の目的は、上記従来技術の欠点及び不利を解消し、極めて簡単で高信頼性の、油圧タペットを備えた内燃エンジンのためのデコンプレッションブレーキ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、丈夫で、小型で、メンテナンスの必要性がわずかで、低コストの、油圧タペットを備えた内燃エンジンのためのデコンプレッションブレーキ装置を提供することにある。

本発明は、
内燃エンジンにおいて圧縮開放エンジンブレーキを作用させる装置であって、
前記内燃エンジンは、それぞれ１以上の排気バルブを備えたインラインの１以上のシリンダー；前記排気バルブに結合されたロッカーアーム及び油圧タペット；及び、前記インラインの１以上のシリンダーのためのカム軸；を含み、ここで、前記ロッカーアームは各シリンダーのための共通軸を備えており、
前記装置は、前記カム軸に配置された対応する付加的カムと係合するように構成され前記共通軸の周りで回動可能な、各シリンダーのための少なくとも１つの付加的ロッカーアーム；及び、各シリンダーのための前記付加的ロッカーアームのための少なくとも１つのアクチュエーターシステム；を含んでなることを特徴とする装置、
に関する。

本発明による装置は、好ましくは、１以上の付加的カムを備えた付加的軸を有しており、前記付加的カムは、各シリンダーのための前記アクチュエーターシステムの動作を設定することで、前記付加的軸の第１位置において前記付加的ロッカーアームが前記１以上の付加的カムと接触せず、前記付加的軸の第２位置において前記付加的ロッカーアームが前記１以上の付加的カムと接触することで前記エンジンブレーキ作用を設定するように構成してなる。

別法として、本発明による圧縮開放エンジンブレーキを作用させる装置は、前記１以上の付加的カムを備えた付加的軸に代えて、エンジンオイル回路の油圧を利用する、前記付加的ロッカーアーム（９）のための油圧アクチュエーターシステムを含んでなるものであってもよい。

特に、本発明は、油圧タペットを備えた内燃エンジンにてデコンプレッションエンジンブレーキを作用させる装置、及び該装置を備えたエンジンに関するものであり、これについては特許請求の範囲に記載されている。この特許請求の範囲の記載は、本明細書の一部を構成する。

本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態であって、軸及びロッカーアームを用いることで付加的ロッカーアームのアクチュエーターシステムを構成してなるもの、を含んでなるシリンダーヘッド部の斜視図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態であって、軸及びロッカーアームを用いることで付加的ロッカーアームのアクチュエーターシステムを構成してなるもの、を含んでなるシリンダーヘッド部の斜視図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態であって、軸及びロッカーアームを用いることで付加的ロッカーアームのアクチュエーターシステムを構成してなるもの、を含んでなるシリンダーヘッド部の斜視図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態であって、軸及びロッカーアームを用いることで付加的ロッカーアームのアクチュエーターシステムを構成してなるもの、を含んでなるシリンダーヘッド部の斜視図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態であって、図１〜図４に示されるもの、の前側斜視図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態であって、図１〜図４に示されるもの、の後側斜視図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態を含んでなるシリンダーヘッド部の、エンジンブレーキ作動時の状態を示す側面図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第１の実施形態を含んでなるシリンダーヘッド部の、エンジンブレーキ作動時の状態を示す側面図である。 本発明によるエンジンブレーキを作用させる装置の他の実施形態を含んでなるシリンダーヘッド部の後側斜視図である。 本発明によるエンジンブレーキを作用させる装置の他の実施形態を含んでなるシリンダーヘッド部の側断面図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第３の実施形態を含んでなるシリンダーヘッド部の、アクチュエーターシステムがエンジンブレーキを作用させている状態を示す側面図である。 本発明の目的たるエンジンブレーキを作用させる装置の第３の実施形態を含んでなるシリンダーヘッド部の、アクチュエーターシステムがエンジンブレーキを作用させていない状態を示す側面図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明による油圧タペットを備えた内燃エンジンでのデコンプレッションブレーキ装置の好ましい実施形態につき、詳細に説明する。この実施形態は、単なる例示のためのものである。

図面において、同一の符号及び記号は、同一の部材及び部分を示す。

図面には、エンジンブロック１の部分が示されており、該エンジンブロックは１組の排気バルブ２．１及び２．２を備えた公知のシリンダーを含んでなる。排気バルブ２．１及び２．２は、それぞれロッカーアーム３．１及び３．２の一端に結合されている。

ロッカーアーム３．１及び３．２の他端には、１組の油圧タペット５．１及び５．２が結合されている。

ロッカーアームは共通軸４の周りで回転でき、共通軸４はローラー６．１及び６．２を含んでなる。

公知の様式で、ローラー６．１及び６．２の上方にカム軸７が配置されている。該カム軸７は、排気バルブ２．１及び２．２の通常の開閉のための特定の偏心カム８．１及び８．２を含んでなる。

図示はされていないが、エンジンにおいては、一般に、ある数のシリンダーがインラインで（１列状に）配列されており、これらのシリンダーは共通のカム軸７を有する。

本発明によれば、エンジンブレーキ機能は、以下のようにして作用せしめられる。

ロッカーアームの機能をもつ付加的エレメント（以下、付加的ロッカーアームと称する）９は、他の２つのロッカーアーム３．１及び３．２の間にてそれらと共通の共通軸４を中心として回動する。上記の共通のカム軸７は、第３の偏心カム１０を含んでいる。

付加的ロッカーアーム９の一端部（排気バルブに向かう方の端部）にはローラー１１が設けられており、付加的ロッカーアーム９の他端部（油圧タペットに向かう方の端部）１７はアクチュエーターシステムに結合されている。

本発明による装置の第１の好ましい実施形態によれば、上記アクチュエーターシステムは、カム１３を備えた付加的軸１２を含んでなる。

従って、上記第１の好ましい実施形態によれば、上記アクチュエーターシステムにおいて、連接棒１４の一端にカム１３が挿入されており、該連接棒１４の他端はピストン（またはピン）１５の一端に対して回動する。ピストン１５は、エンジンブロック内の適宜の保持ハウジング（孔または凹部）１６の内部でスライドする。

付加的ロッカーアーム９の端部１７はピストン１５に対して回動する。

動作に際しては、付加的軸１２は、回転し、図中で符号Ａ及びＢで示される互いに異なる２つの角度位置をとる。偏心カム１３に基づき、そこに結合された連接棒１４の端部は、対応する互いに異なる２つの位置をとり、かくして、ピストン１５を上昇位置または下降位置へと移動させる。

ピストン１５の上昇位置（図８における付加的軸１２の角度位置Ａ）では、付加的ロッカーアーム９が共通軸４の周りで回転することで、ローラー１１を偏心カム１０から遠ざけるように移動させる。この状態では、偏心カム１０は、ローラー１１とは接触しない。かくして、エンジンブレーキ機能は、常に作用しない（すなわち不作用である）。

ピストン１５の下降位置（図７における付加的軸１２の角度位置Ｂ）では、付加的ロッカーアーム９が共通軸４の周りで回転することで、ローラー１１を偏心カム１０と接触するように移動させる。かくして、エンジンブレーキ機能が作用する。すなわち、排気バルブ２．１及び２．２の開口（開度）は、偏心カム８．１及び８．２により及びロッカーアーム３．１及び３．２により決定されるが、それに加えて、偏心カム１０が付加的ロッカーアーム９を作動させて下降させ、これにより排気バルブ２．１及び２．２の付加的な（すなわち追加の）開口（開度）が決定される。

偏心カム１０が適宜の角度位置におかれると、エンジンサイクルの或る行程（フェーズ［相］）において、排気バルブ２．１及び２．２の付加的開口（付加的開度）が実現する。上記の或る行程とは、圧縮行程の最終段階に向かって、通常の排気行程に対し約７０度のカム進角となるところである。

ここに記載の実施形態の例では、２つの角度位置Ａ及びＢの間の間隔は約８０度である。

エンジンにおけるインライン配列の複数シリンダーの場合には、付加的軸１２は、好ましくはインライン配列の複数シリンダーの全てに共通であり、たとえば空気圧アクチュエーターにより駆動され、角度位置Ａから角度位置Ｂへと移行することでエンジンブレーキ機能を作用させる。
本発明による装置の付加的ロッカーアーム９のアクチュエーターシステムの第２の好ましい実施形態によれば、図９及び図１０に示されているように、連接棒１４及びピストン１５に代えて、シリンダーアーム及びスプリングのシステムが用いられる。このシステムは、
付加的軸１２の偏心カム１３に対して配置された支持プレート２０；
上端に前記支持プレート２０が付され且つ他端にはスプリング２３が挿入される空隙２２が設けられている、形状化された第１部材２１；
シリンダーヘッド内に位置し、外方端部が上記空隙２２内に入り込んでおり且つ前記偏心カム１３に対し支持プレート２０を保持する反発スプリング２３と係合している、円筒形状の第２部材２４、
を含んでなる。

付加的ロッカーアーム９の端部１７は、形状化された第１部材２１に対して回動する。

偏心カム１３の２つの角度位置Ａ及びＢは、支持プレート２０の上昇及び下降並びにスプリング２３により反発された第１部材２１の上昇及び下降を決定し、これに対応する付加的ロッカーアーム９の２つの位置を決定し、これによりエンジンブレーキ機能を作用させ又は不作用にさせる。第１部材２１の形状は、円筒形状の第２部材２４の軸と付加的軸１２との相対的位置に適合し、更に第１部材２１及び第２部材２４の完全なスライドを保証するようなものとされる。

本発明によるエンジンブレーキ装置のアクチュエーターシステムの第３の好ましい実施形態によれば、付加的ロッカーアーム９は、エンジンオイル回路における昇圧されたオイルを利用することにより、油圧的に制御される。

この場合、図１１及び図１２に示されるように、付加的軸１２も偏心カム１３も存在しない。ピストン１５が油圧回路により直接的に作動せしめられる。図１２に示されるエンジンブレーキ不作用位置Ａと図１１に示されるエンジンブレーキ作用位置Ｂとの間でのピストンの移動は、上記の実施形態における、ローラー１１が偏心カムと接触しない位置（図１２のエンジンブレーキ不作用位置に対応）とローラー１１が第３の偏心カム１０と接触する位置（図１１のエンジンブレーキ作用位置に対応）との間の付加的ロッカーアーム９の移動に対応する。

この場合には、上記のように、位置Ａと位置Ｂとの間でのピストン１５の移動は油圧アクチュエーターシステムにより直接的に制御されるので、付加的軸１２及び偏心カム１３等の付加的なコンポーネントが不要であるという利点がある。

従って、本発明による油圧ブレーキ装置のこの最後の実施形態は、とくに構造が簡単で組立が容易であり、小型化が可能でシリンダーヘッドカバー内に極めて容易に収納することができる。

シリンダーが単一の排気バルブをもつエンジンの場合には、本発明はその範囲内で幾分かの変形を行った上で適用することができる。たとえば、排気バルブの開放または開口（開度）を制御する偏心カムの軸７、及び、ダブルロッカーアームに挿入される排気バルブロッカーアーム軸４を用いて、既に通常存在するものに加えて、上記付加的ロッカーアーム９と全く同様な方法で作用させて付加的な開放の相（フェーズ）を制御することができる。

シリンダー列を１列より多く（たとえば２列）有するエンジンの場合には、上記のタイプの装置を各シリンダー列に適用することができる。

本発明によるデコンプレッションブレーキ装置には、幾つかの利点ある。

第１に、本発明のデコンプレッションブレーキ装置は製造が非常に容易で信頼性が高い。全ての水平負荷を吸収し、それを油圧タペットから除去する。既設のタペットと同一の軸を使用する。

シリンダーヘッドに容易に設置される制御軸を１つのみ導入することで、現行のエンジンの製造にわずかな変更を加えるだけでよく、シリンダーヘッドカバー上にあるスペースを用いることができる。単一の制御により作用せしめられるので、少しのスペースしかとらない。頑丈で、メンテナンスを殆ど要せず、低コストである。

更に、アクチュエーターは如何なるタイプであってもよく、本発明の利点の１つは、エンジンの外部、とくにタペットカバーに設置できることである。これにより、アクチュエーターと設置環境たとえば温度、振動及びオイルの存在などとの両立性の問題はなくなる。

本発明による油圧タペット付きのエンジンブレーキ装置を使用することで、エンジンの作動中のバルブクリアランスの調製は必要がない（すなわちメンテナンスフリーである）。

１ エンジンブロック
２．１，２．２ 排気バルブ
３．１，３．２ ロッカーアーム
４ 共通軸
５．１，５．２ 油圧タペット
６．１，６．２ ローラー
７ カム軸
８．１，８．２ 偏心カム
９ 付加的エレメント（ロッカーアーム）
１０ 第３の偏心カム
１１ ローラー
１２ 付加的軸
１３ カム
１４ 連接棒
１５ ピストン
１６ 保持ハウジング（孔または凹部）
１７ ロッカーアームの端部
Ａ，Ｂ 位置
２０ 支持プレート
２１ 第１部材
２２ 空隙
２３ スプリング
２４ 第２部材

Claims (10)

1. 内燃エンジンにおいてデコンプレッションエンジンブレーキを作用させる装置であって、
   前記内燃エンジンは、それぞれ１以上の排気バルブ（２．１，２．２）を備えた１又はインラインの２以上のシリンダーと、前記排気バルブに結合された一方端を有するロッカーアーム（３．１，３．２）と、該ロッカーアーム（３．１，３．２）の他方端に結合された油圧タペット（５．１，５．２）と、前記１又はインラインの２以上のシリンダーのためのカム軸（７）とを含み、ここで、前記カム軸（７）には前記ロッカーアーム（３．１，３．２）に対応するカム（８．１，８．２）が配置されており、前記ロッカーアーム（３．１，３．２）は前記一方端と前記他方端との間に位置する各シリンダーのための共通軸（４）の周りで回動可能とされており、前記カム（８．１，８．２）が前記共通軸（４）に作用することで前記排気バルブ（２．１，２．２）の開閉が行われ、
   前記装置は、前記カム軸（７）に配置された付加的カム（１０）と、各シリンダーのための少なくとも１つの付加的ロッカーアーム（９）と、前記付加的ロッカーアーム（９）のための少なくとも１つのアクチュエーターシステムとを含み、
   前記付加的ロッカーアーム（９）は、前記アクチュエーターシステムの作用を受ける第１端（１７）とその反対側の第２端とを有し、前記第１端と前記第２端との間に位置する前記共通軸（４）の周りで回動可能とされており、
   ここで、前記アクチュエーターシステムは、前記第１端に作用して、前記付加的ロッカーアーム（９）を、前記第２端が前記付加的カム（１０）と係合することで前記共通軸（４）を移動させるようにしてエンジンブレーキ作用状態を設定する第１位置と、前記第２端が前記付加的カム（１０）と係合しないことで前記共通軸（４）を移動させないようにしてエンジンブレーキ不作用状態を設定する第２位置との間で、移動させるように構成されている、
   ことを特徴とするデコンプレッションブレーキ装置。
2. 各シリンダーに２つの排気バルブ（２．１，２．２）が設けられており、少なくとも１つの前記付加的ロッカーアーム（９）は、前記ロッカーアーム（３．１，３．２）の間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
3. 前記付加的ロッカーアーム（９）は前記第２端に配置されたローラー（１１）を介して前記付加的カム（１０）と係合しており、前記付加的ロッカーアーム（９）の前記第１端（１７）は前記アクチュエーターシステムに対して回動することを特徴とする、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
4. 前記アクチュエーターシステムは１以上の偏心カム（１３）を備えた回転可能な付加的軸（１２）を有しており、前記偏心カム（１３）は、前記付加的軸（１２）の第１の角度位置（Ｂ）において、前記付加的ロッカーアーム（９）の第２端が前記付加的カム（１０）と接触するようにして前記エンジンブレーキ作用状態が設定され、前記付加的軸（１２）の第２の角度位置（Ａ）において、前記付加的ロッカーアーム（９）の第２端が前記付加的カム（１０）と接触しないようにして前記エンジンブレーキ不作用状態が設定されるように構成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
5. 前記インラインの２以上のシリンダーを備えており、前記付加的軸（１２）は前記インラインの２以上のシリンダーの全てに共通に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
6. 前記アクチュエーターシステムは、各シリンダーのために、一方の端部に前記偏心カム（１３）が挿入された連接棒（１４）と、前記連接棒の前記一方の端部の反対側の端部に対して回動するピストン（１５）とを含み、ここで、前記ピストンは前記エンジン内に形成された保持ハウジング（１６）の内部でスライドすることができ、前記付加的ロッカーアーム（９）の前記第１端（１７）は前記ピストン（１５）に対して回動することを特徴とする、請求項４乃至５のいずれか一項に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
7. 前記アクチュエーターシステムは、各シリンダーのために、前記偏心カム（１３）に対して配置された支持プレート（２０）と、上端に前記支持プレート（２０）が付され且つ他端にはスプリング（２３）が挿入される空隙（２２）が設けられている、形状化された第１部材（２１）と、前記エンジンのヘッド内に配置された円筒形状の第２部材（２４）とを含み、ここで、前記円筒形状の第２部材（２４）の外方端部が前記空隙（２２）内に入り込んで前記スプリング（２３）と係合しており、前記付加的ロッカーアーム（９）の前記第１端（１７）は前記第１部材（２１）に対して回動することを特徴とする、請求項４乃至５のいずれか一項に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
8. 前記第１部材（２１）の形状は前記第２部材（２４）の軸及び前記付加的軸（１２）の相対的位置に適合していることを特徴とする、請求項７に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
9. 前記アクチュエーターシステムは、各シリンダーのために、エンジンオイル回路により油圧的に作動せしめられるピストン（１５）を含み、ここで、前記付加的ロッカーアーム（９）の前記第１端（１７）は前記ピストン（１５）に対して回動するように構成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃エンジン（１）におけるデコンプレッションブレーキ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデコンプレッションブレーキ装置を含んでなる内燃エンジン。

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