JPH07279633A - 少くとも２つのガス交換弁を同時に作動させるための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の少くとも２つのガス交換弁を同時
に作動させるための装置において、２つ又はそれより多
いガス交換弁を同時に作動させるために特に簡単に構成
された装置を提供して、ガス交換弁の全ストローク及び
零ストロークのような、少くとも２つの異なった弁スト
ロークに切り換えうるようにする。 【構成】 そのためカム従動子（３）内のカム乗上げ部
材（３１）がカム従動子（３）に対し変位可能に構成さ
れており、カム従動子（３）が少くとも部分的に制御カ
ム（４）によるストローク運動から遮断されうるように
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の少くとも２
つのガス交換弁を同時に作動させるための装置であっ
て、ブリッジ状に形成されたカム従動子を備え、該カム
従動子は、カム軸とガス交換弁との間に伝動可能に配置
されていて、カム軸の制御カムからガス交換弁へ伝達さ
れるストローク運動を直接伝達するのに役立っており、
カム従動子は、制御カムによって負荷可能なカム乗上げ
部材を有しかつ案内手段を介してシリンダヘッド内で鉛
直に運動可能に案内されている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のカム従動子はドイツ国特許第４
０ ２３ ８８６号明細書によって公知である。このカ
ム従動子は同じ様にブリッジ状のケーシングから成り、
該ケーシングはカムによって負荷可能であり同時に２つ
のガス交換弁に作用を及ぼしている。公知のカム従動子
の場合には、カム従動子が不変に機能している、つまり
回転数及び負荷が小さい場合でもストローク作用を行う
という欠点を有している。例へば内燃機関のこのような
運転状態にあっては、燃料を節約し乃至は排ガス排出物
を減少させるために、全シリンダ乃至シリンダ列（Ｖ型
エンジン）を停止させるのが望ましい。

【０００３】従来の技術から専門家の世界には開放スト
ロークを選択的に変えることの可能な、２つのガス交換
弁を同時に作動させるための装置が公知ではあるが、こ
の場合は別のカム輪郭が必要である。この装置は不利な
形式で３つのカムを有していて高い摩擦損失を惹き起し
ている。それは、夫々の弁におけるカムストロークが滑
りタップを介して受け容れられているからである（米国
特許第４９ ０５ ６３９号明細書）。

【０００４】更に国際特許第９１／１２４１５号明細書
には複式牽引レバー装置が開示されており、この例では
中央のレバーが別のレバーに対し切換可能に設計されて
いる。しかしこの古い構成の場合も、装置内に必ず３つ
のカムと３つのカム対応滑子とを有しているという欠点
を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、冒頭で述べた形式の装置を改良して、上述の欠点を
除去すると共に、２つ又はそれより多いガス交換弁を同
時に作動させるために特に簡単に構成された装置を提供
して、ガス交換弁の全ストローク及び零ストロークのよ
うな、少くとも２つの異なった弁ストロークに切り換え
うるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、カム従動子
内のカム乗上げ部材がカム従動子に対し変位可能に構成
されており、カム従動子が少くとも部分的に制御カムに
よるストローク運動から遮断されうるようになっている
ことによって、上記課題を解決することができた。また
請求項２に基く本発明の構成によって、旋回運動可能な
カム乗上げ部材がカム従動子内に支承されたレバーに形
成されており、レバー内には変位可能な連結手段が設け
られており、該連結手段は、連結の場合にはレバーとカ
ム従動子との間に形成された少くとも１つの分離面を同
時に掴み、カム乗上げ部材が、レバーと、レバーとカム
従動子との間で作用しているばね手段とを介して、制御
カムに当接させられ得るように構成されている。つまり
遮断された状態ではレバーは、カム従動子に対しその支
承装置の周りで空ストローク運動を行っている。この空
ストローク運動の間当該ガス交換弁は閉ぢたままであ
る。レバーの連結は理想的な形式で基円に負荷がかかっ
ている制御カムの基円の間に行われる。この構成の場合
には、夫々のガス交換弁の部分ストロークだけを実現す
ることの可能な種々の「連結段」も考えられかつ設ける
ことも可能である。同じ様に、夫々のレバーがカム従動
子を制御カムから解放する場合その下方死点の位置に保
持されうるような構成も、本発明の保護領域に含まれて
いる。このことは、例へば別個の保持手段によって、又
は冒頭で述べた連結手段を介しても実現可能である。こ
の「保持」によってカム追従器のレバーは、夫々の制御
カムからカム従動子が所望通りに遮断されている間運動
可能に完全に制御カムから分離されうる。このように行
われるレバーの空ストローク運動と制御カムへの接触と
によって惹き起される付加的な摩擦損失は、この構成に
よって簡単な形式で除去される。

【０００７】本発明の別の請求項によれば、レバーが傾
動レバーとして構成されていてばね手段を介してカム従
動子に支持されている。同じ様に、レバーを牽引レバー
として構成することも乃至はフォーク状の輪郭をレバー
に付与することも考えられる。同時に傾動又は牽引レバ
ー用のばね手段の配置とレバーの支承装置とカム始動部
材とを、種々に組み合わせることも考えられる。またば
ね手段が内燃機関のシリンダヘッドに一方の端部で支持
されるようにし、かつ遮断された状態でカムに常時接触
させるため、他方の端部でレバーに作用を及ぼすように
することも可能である。

【０００８】レバーのための支承体をピンから製造する
ということは、カム従動子に対するレバーの支承装置の
簡単な変化態様である。しかしまた転がり軸受装置乃至
球セグメント結合装置も考えられ、又は同じ様に、カム
軸の方向に向いてレバーに１体状に結合されているピン
の場合には、カム追動子の受容部内に案内されうるよう
にするという構成も考えられる。

【０００９】請求項５によれば、傾動手段として液圧媒
体を介して変位可能なピンを使用するようになってい
る。有利にはこのピンは、その定位置においてその連結
位置に延びている、つまりレバーとカム従動子との間の
分離面を掴んでいる。この場合連結手段は圧縮ばねの力
を介して連結方向にスライドさせられる。しかしまた連
結が液圧媒体を介して実現されうるような構成、また遮
断が圧縮ばねの力又は別の適当な媒体を介して実現され
うるような構成も考えられる。この場合は板ばね、皿ば
ね又はそれに類似するような別の機械的なばね部材も考
えられるが、磁気式、電磁式、空気式又はそれに類似す
る手段によって少くとも１つの方向におけるばね装置を
実現することも考えられる。

【００１０】弁の運転摩擦を更に最小化せしめるため、
カム乗上げ部材として有利には転がり支承されたローラ
をレバー内に設けるように構成されている。このローラ
は連結された状態でカム従動子から突き出ていないか又
は僅か突き出ているだけであるため、全装置の構造高さ
を最小にすることができる。しかしまたローラを、レバ
ーの球セグメント状の受容部内に統合しかつ場合によっ
ては球セグメント内に存在する転動部体を介して支承す
ることも考えられる。

【００１１】請求項７には、レバーとカム追従器とを連
結するための、流動媒体からピンへの供給導管の簡単な
手段が述べられている。この場合シリンダヘッド内の供
給導管を介し液圧媒体が、カム従動子内の横方向孔への
カム従動子の案内用の、一方のコラム内の上昇管によっ
てピンに導かれている。液圧媒体を介してピンを戻そう
とする場合には、同じ様に形成された供給導管が別のコ
ラムを介して夫々ピン／連結手段の別の端面へ導かれて
いる。カム従動子を案内するためのコラムの代りに、シ
リンダヘッドから鉛直に延びる案内壁が設けられていて
も宜く、その場合は案内壁を介して連結手段への油供給
導管が形成されている。

【００１２】有利にはカム従動子内のガス交換弁の側部
に液圧式遊び補償手段が設けられている。この遊び補償
手段用の媒体は、別の請求項に基く簡単な形式で、供給
導管を介しシリンダヘッドからカム従動子内の連結手段
へ同時に供給される。しかし別のコラムを介して遊び補
償手段への別個の供給装置を設けることも考えられる。
その場合後者の変化態様にあっては、液圧媒体の圧力が
同じ様に減少した場合液圧媒体による小量供給が、ピン
が遮断された場合にはピンに対して遮断されるであろ
う。

【００１３】カム従動子及びレバー内のピンのための孔
は、作業工程中に工具を用いて穿孔可能でありかつ有利
には端側部でディスク状の栓体によって油密に閉鎖され
ている。しかし転動体又はそれに類似の適当な手段を使
用することも考えられる。

【００１４】カム従動子の方向におけるピンの連結運動
はカム従動子の孔内のストッパによって制限されてい
る。このストッパによって、液圧媒体が確実にピンの夫
々の端面の前方に導かれうるように保証されている。

【００１５】部材の内の少くとも１つの部材が軽量構造
材料及び又はポリマ材料から製造されている場合には、
振動質量の最小化に対する別の利点が得られる。またレ
バー乃至カム追動子の基体を繊維強化プラスチックから
製造することも考えられる。しかしまたアルミニウム合
金又は類似の適当な材料の組合せも考えられる。場合に
よっては強力に負荷を受けるゾーンは、適当な格子状又
は粒子状の分散剤で補強して構成するか、乃至は摩耗保
護層を塗着することも考えられる。

【００１６】本発明は、請求項に記載の特徴にだけ限定
されるものではない。個々の請求項の特徴を組合せるこ
とも、また特徴事項の組合せ及び開示された実施例に対
する個々の請求項の特徴を組合せることも可能である。

【００１７】

【実施例】図１及び図２には、少くとも２つのガス交換
弁を同時に作動させるための装置１が図示されている。
この装置１はブリッジ状に形成されたカム従動子３から
成っている。このカム従動子３は、運動可能にカム軸の
制御カム４とガス交換弁２との間に位置している。カム
従動子３内には旋回運動可能なカム始動部材５が延びて
いる。この構成の場合カム始動部材５は、傾動レバーと
して構成されていて、ピン６を介しカム従動子３に結合
されている。レバー５は一方の端部で、レバー５に向い
合うコイルばね７を介して支持されている。このコイル
ばね７は、その端面８によってこの領域内に切欠き１１
を有する、傾動レバー５の端面１０に作用を及ぼしてお
り、かつ同時に別の端面９によってカム従動子３のスト
ッパ面１２に作用を及ぼしている。その際上述のピン６
は傾動レバー５の孔１３内に位置していて、端面側でカ
ム従動子３の補足的な受容孔１４内に配置されている。

【００１８】連結された運転状態では、カム従動子３が
軸方向にスライド可能なピン１５を介してレバー５に結
合されている。その際このピン１５は、レバー５及びカ
ム従動子３を貫通する共通の孔１６，１７内でカム軸方
向に対してほぼ平行に延びている。液圧媒体のピン１５
への供給導管１７ａは、カム従動子３を案内するための
コラム１８，１９を介して実現されている。この供給導
管１７ａは、詳細には図示されていない供給回廊を介し
内燃機関のシリンダヘッドからの液圧媒体によって負荷
されている。カム従動子３の領域内でコラム１８は、コ
ラム１８に直角に交差している孔２０を有している。こ
の孔２０を介して供給導管１７ａからピン１５の孔１７
への供給導管２１の、液圧媒体の移行部が形成されてい
る。この供給導管２１はカム従動子３の一方の長手方向
側部２２の近くでカム従動子３にほぼ平行に延びてい
る。つまりピン１５の第１端面２３側の孔１７は圧力室
として役立っている。ピンの別の端面２４には圧縮ばね
２５が支持されている。この圧縮ばね２５は、他方でカ
ム始動部材５内の孔１６の底部２６に作用を及ぼしてい
て、その位置でディスク状の栓体２７に配設されてい
る。この栓体２７は、別の端部でカム従動子３内の孔を
半径方向で外方に対して閉鎖している別の栓体２８と同
じ様に、孔１６を外方に対し油密状に制限している。

【００１９】ピン１５の連結運動は、半径方向で外方に
向っては孔１７内のストッパ手段２９によって制限され
ている。このストッパ手段２９は半径方向で内方に向っ
て供給導管２１の後方に位置しているため、孔１７内に
はピン１５に負荷をかけるための充分に大きな圧力室が
残るようになっている。

【００２０】また制御カム４のストローク運動からカム
従動子３を遮断しようとする場合には、供給導管１７ａ
内の液圧媒体の圧力が、孔２０と、ピン１５の端面２３
前方の孔１７への供給導管２１とを介して高められて、
このピン１５がその孔１７から圧縮ばね２５の力に抗し
て完全にレバー５の孔１６内に押し込められるようにな
る。このためピン１５が両部材３，５の間に位置する分
離面３０を掴むようになっていられなくなる。そしてレ
バー５はカム従動子３に対し、制御カム４のストローク
輪郭に追従する空ストローク運動を行うようになる。つ
まりカム従動子３が静止状態になって、夫々のガス交換
弁は閉ざされたままになっている。今度は例へば請求項
で述べた内燃機関の運転状態に対する利点である連結を
行う場合には、供給導管１７ａ内の液圧媒体の圧力が減
少して、ピン１５が制御カム４の基円位相においてその
端面２３によってカム従動子３の孔１７に整合してこの
孔１７内に押し込まれるようになり、その際ピン１５は
同時に、その套面の部分領域が孔１６内に残るようにな
る。つまりカム従動子３は制御カム４に運動可能に結合
される。夫々のガス交換弁２は制御カム４のストローク
運動に沿って開放されるようになる。

【００２１】図１から推測できるように、レバー５内に
はローラ３１として形成された直接的なカム乗上げ部材
が設けられている。このローラ３１は、転がり軸受装置
３２を介して非摩擦的にレバー５に固定されている。

【００２２】カム従動子３内の各ガス交換弁２側には液
圧式の遊び補償部材３３が設けられている。この遊び補
償部材３３には、カム従動子３の長手方向側部２２に対
し平行に延びている孔３４を介して液圧媒体が供給され
ており、その場合この孔３４は入口でカム従動子３内の
孔１７に連通している。つまりピン１５及び遊び補償部
材３３に対して液圧媒体の共通の供給装置が形成されて
いる。孔３４に隣接している第１遊び補償部材３３から
孔３５が、カム従動子３の狭幅側３６，３７の一方に平
行に延びている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の縦断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【符号の説明】

１ 装置 ２ ガス交換弁 ３ カム従動子 ４ 制御カム ５ カム始動部材、レバー ６ ピン ７ コイルばね、ばね手段 ８，９，１０ 端面 １１ 切欠き １２ ストッパ面 １３ 孔 １４ 受容孔 １５ ピン、連結手段 １６，１７ 孔 １８，１９ コラム ２０ 孔 ２１ 供給導管 ２２ 長手方向側部 ２３，２４ 端面 ２５ 圧縮ばね ２６ 底部 ２７，２８ 栓体 ２９ ストッパ手段 ３０ 分離面 ３１ ローラ、カム乗上げ部材 ３２ 転がり軸受装置 ３３ 遊び補償部材 ３４，３５ 孔 ３６，３７ 狭幅側部 ３８，３９ 孔

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の少くとも２つのガス交換弁を
   同時に作動させるための装置であって、ブリッジ状に形
   成されたカム従動子（３）を備え、該カム従動子（３）
   は、カム軸とガス交換弁（２）との間に伝動可能に配置
   されていて、カム軸の制御カム（４）からガス交換弁
   （２）へ伝達されるストローク運動を直接伝達するのに
   役立っており、カム従動子（３）は、制御カム（４）に
   よって負荷可能なカム乗上げ部材（３１）を有しかつ案
   内手段（１８，１９）を介してシリンダヘッド内で鉛直
   に運動可能に案内されている形式のものにおいて、 カム従動子（３）内のカム乗上げ部材（３１）がカム従
   動子（３）に対し変位可能に構成されており、カム従動
   子（３）が少くとも部分的に制御カム（４）によるスト
   ローク運動から遮断されうるようになっていることを特
   徴とする、少くとも２つのガス切換弁を同時に作動させ
   るための装置。
2. 【請求項２】 旋回運動可能なカム乗上げ部材（３１）
   がカム従動子（３）内に支承されたレバー（５）に形成
   されており、レバー（５）内には変位可能な連結手段
   （１５）が設けられており、該連結手段（１５）は、連
   結の場合にはレバー（５）とカム従動子（３）との間に
   形成された少くとも１つの分離面（３０）を同時に掴
   み、カム乗上げ部材（３１）が、レバー（５）と、レバ
   ー（５）とカム従動子（３）との間で作用しているばね
   手段（７）とを介して、制御カム（４）に当接させられ
   得るように構成されていることを特徴とする、請求項１
   記載の装置。
3. 【請求項３】 レバー（５）が横方向中央平面の近くで
   カム従動子（３）内に支承された傾動レバーとして構成
   されており、一方の端部でレバー（５）にはカム乗上げ
   部材（３１）が配置されかつ他方の端部で少くとも１つ
   のコイルばねがばね手段（７）として配置されており、
   更にコイルばねはその端面（８，９）によって、レバー
   （５）の端面（１０）と、該端面（１０）に対応するカ
   ム従動子（３）のストッパ面（１２）とに作用を及ぼし
   ていることを特徴とする、請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 レバー（５）のための支承体がピン
   （６）から成り、該ピン（６）はレバー（５）の孔（１
   ３）内に配置されていて、端面側でカム従動子（３）の
   相補的な受容孔（１４）内に延び込んでいることを特徴
   とする、請求項２又は３記載の装置。
5. 【請求項５】 レバー（５）を連結するための手段が液
   圧媒体を介して変位可能な少くとも１つのピン（１５）
   から成り、該ピン（１５）はカム従動子（３）の孔（１
   ７）内又はレバー（５）の孔（１６）内に選択的に配置
   されており、両孔（１６，１７）はカム軸の方向に対し
   ほぼ平行に延びていて、レバー（５）とカム従動子
   （３）とが連結した場合には制御カム（４）の基円内で
   相互に整合するようになっており、ピン（１５）はその
   長さ方向の１部分によって夫々他方の孔（１６又は１
   ７）内に差込み可能であることを特徴とする、請求項２
   記載の装置。
6. 【請求項６】 カム乗上げ部材（３１）が殊に転がり支
   承されたローラとして製造されており、該ローラはカム
   従動子（３）が連結された状態ではカム従動子（３）か
   ら突き出ていないか又は僅かだけ突き出ていることを特
   徴とする、請求項１又は３に記載の装置。
7. 【請求項７】 カム従動子（３）が、ほぼ方形の外方輪
   郭を有しかつその狭幅側の一方（３６又は３７）におい
   てシリンダヘッドに結合された、案内手段としてのコラ
   ム（１８，１９）を介し案内されており、該コラム（１
   ８，１９）は、カム従動子（３）の相補的な孔（３８，
   ３９）内へ延び込んで、カム従動子（３）においてガス
   交換弁（３３）とは反対側を延びており、かつ選択的に
   シリンダヘッド又はカム従動子（３）に固定されてい
   て、夫々他方の部材（カム従動子３又はシリンダヘッ
   ド）内で滑動可能であることを特徴とする、請求項２記
   載の装置。
8. 【請求項８】 カム従動子（３）には液圧式の遊び補償
   部材（３３）が設けられており、該遊び補償部材（３
   ３）は、ガス交換弁（２）と協働しかつコラム（１８，
   １９）とは反対の側に位置するカム従動子（３）の狭幅
   側（３７）に取り付けられていることを特徴とする、請
   求項２又は７記載の装置。
9. 【請求項９】 少くとも一方のコラム（１８又は１９）
   を介して液圧媒体の供給（１７ａ）が、シリンダヘッド
   からカム従動子（３）を介し連結手段としてのピン（１
   ５）へ行われていることを特徴とする、請求項７記載の
   装置。
10. 【請求項１０】 少くとも一方のコラム（１８，１９）
    を介して、シリンダヘッドから遊び補償部材（３３）へ
    液圧媒体をカム従動子（３）内で供給する供給導管（１
    ７ａ）が実現されていることを特徴とする、請求項８記
    載の装置。
11. 【請求項１１】 カム従動子（３）内には、ピン（１
    ５）及び遊び補償部材（３３）へ圧力媒体を供給するた
    めの共通の供給導管が設けられていることを特徴とす
    る、請求項９又は１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 カム従動子（３）の領域内でコラム
    （１８）の供給導管（１７ａ）と直角に交差する孔（２
    ０）が設けられており、該孔（２０）からカム従動子
    （３）の一方の長手方向側部（２２）の近くでかつこれ
    に対して平行に、供給導管（２１）がカム従動子（３）
    内のピン（１５）の孔（１７）に向って延びており、該
    供給導管（２１）はこの孔（１７）から延びる別の孔
    （３４）に整合しており、該孔（３４）は第１遊び補償
    部材（３３）に通じ、かつこの孔（３４）に対し垂直に
    延びている別の孔（３５）に接続されており、該孔（３
    ５）は他方の遊び補償部材（３３）に向って延びている
    ことを特徴とする、請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 ピン（１５）が圧縮ばね（２５）の力
    を介して連結方向に負荷されており、該圧縮ばね（２
    ５）は、一方の端部でレバー（５）の孔（１６）の底部
    （２６）に支持されかつ別の側でピン（１５）の端面
    （２４）に作用を及ぼしており、遮断作用は液圧媒体圧
    力を介し圧縮ばね（２５）の力に抗して形成されること
    を特徴とする、請求項５記載の装置。
14. 【請求項１４】 カム従動子（３）内のピン（１５）の
    孔（１７）にはピン（１５）の連結運動を制限するため
    のストッパ手段（２９）が設けられており、このストッ
    パ手段（２９）は半径方向で内方に向ってみて、液圧媒
    体のための供給導管（２１）の後方に位置していること
    を特徴とする、請求項１３記載の装置。
15. 【請求項１５】 連結手段としてのピン（１５）の孔
    （１６，１７）がカム従動子（３）及びレバー（５）内
    で端部においてディスク状の栓体（２８，２７）によっ
    て油密に閉鎖されていることを特徴とする、請求項５記
    載の装置。
16. 【請求項１６】 レバー（５）の孔（１６）の底部（２
    ６）における圧縮ばね（２５）の支持装置が、同時に栓
    体（２７）を介して形成されていることを特徴とする、
    請求項１３又は１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 部材（３，５）の少くとも一方が軽量
    構造材料及び又はプラスチック材料から製造されている
    ことを特徴とする、請求項１記載の装置。