JPH08505199A - 内燃機関の弁を可変制御するための装置、特に火花点火機関を非絞り負荷制御するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は２つのカム軸を相対回転させて内燃機関を制御するための可能性、特に往復動機関のガス交換損失を削減するための可能性を述べる。本発明では、特に220°KW以下のきわめて大きな調整角度を短時間で実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の弁を可変制御するための装置、特に火 花点火機関を非絞り負荷制御するための装置 本発明は、シリンダごとに単数又は複数の入口弁の入口揚程機能を介して内燃 機関の弁を可変制御するための装置、特に火花点火機関を非絞り負荷制御するた めの装置であつて、逆方向に回転する２つのカム軸（1,2）からなり、これらの カム軸が伝達要素、特にロツカアーム（3）を介して閉弁方向にばねで不勢され る単数又は複数の弁（4）に作用し、一方のカム軸が開弁機能を決定し、第２カ ム軸が閉弁機能を決定し、両方のカム軸相互の相対回転によつて単数又は複数の 弁の揚程及び／又は開弁時間が広い範囲内で変更可能であるものに関する。 このようなタイミングギヤがドイツ連邦共和国特許出願公開第3531000号明細 書により公知である。この公知の動弁機構では、殊に絞り損失を防止するために クランク軸に対して制御可能な位相角度で回転する２種類の周辺カムによつて開 閉過程が実施されることによつて、タイミングギヤの所要の可変性が実現される 。両方の周辺カムが進出したときにのみ、閉弁方向にばねで不勢された弁が開い ているように、任意に構成される制御レバーは両方のカム軸によつて操作される 。カム軸の適切な位相位置によつて可変弁制御時間を調整することができる。往 復動機関の入口弁用の類似のタイミングギヤがドイツ連邦共和国特許出願公開第 3519319号明細書に述べられている。そこでは回転する揚程カム軸を補足して、 同じ回転数で回転する周辺カム軸が揺動可能な弁レバーの移動可能な支承個所に 作用する。こうして絞りに起因するガス交換損失が火花点火機関において減少す るように弁揚程曲線が変更可能となつた可変タイミング ギヤが基本的に実現可能である。 両方のカム軸の相対回転は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第3531000号明細 書に述べられた解決策では、加速ペダルによつて制御されて当該急峻ねじ上を軸 線方向で移動可能なカム軸の駆動輪を介して行われる。螺旋溝上をピストンが軸 線方向に移動する原理に従つたカム軸用位相調整器がその他の特許明細書及び公 開明細書（例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第2909803号明細書）により公 知であり、今日既に一部では連続生産されているが、これらの位相調整器でも比 較的長い調整時間で小さな回転角が可能であるにすぎない。更に公知の解決策は 、特に機関長手軸線の方向で大きな構造空間を必要とする。 今日の車両用火花点火機関の全動作範囲において非絞り負荷制御を実現するた めに、更に全回転数範囲において全負荷のとき最大充填のために最適な弁制御時 間の潜勢力を利用したいと希望する場合、両方のカム軸の間に150〜220°KW程度 の相対回転角度が必要である。しかもこの調整過程は、数分の１秒というきわめ て短い時間内に動的車両運転の要求条件から行われねばならない。今日のエンジ ンルーム内の窮屈なスペース事情に対応するために、調整器自体はち密に構成さ れるべきであろう。 ドイツ連邦共和国特許第470032号明細書により公知の内燃機関用タイミングギ ヤは、実質的に弁を制御するために２つの非円形板カムが設けられており、それ らの回転軸線が伝達レバーの回転軸線に対する位置を永続的に維持することを特 徴としている。そこでは弁を操作するための伝達レバーは回転軸線を固定された ２部分構成のロツカとして実施されており、従つて両方の板カムが相互に相対回 転するとき狭い限界内で弁の開弁時間又は閉弁時間を変更することができるだけ であり、弁揚程 を変更できるのではない。これは常にその都度最大の有効揚程円を有する方の板 カムが弁揚程を決定するいわゆるオア回路である。両方の板カムが相互に相対回 転するときに動弁機構内でジヤンプ機能を防止し、こうして許容外に高い加速を 防止するために、一方の板カムから他方の板カムへの移行は有効揚程が一定して いる場合にのみ、実質的に最大揚程のときに行うことができる。これによりこの 系の利用可能な調整範囲が著しく低減されており、非絞り負荷制御には適してい ない。この特許明細書に述べられた板カムを駆動するための遊星歯車装置は、同 時に両方の板カムを対向回転させるのに利用される。この遊星歯車装置は４つの 歯車からなり、そのうち２つの歯車は両方の板カムの平行な軸に嵌着され、直列 に設けられる２つの別の中間輪を介して駆動される。これら２つの中間輪は可動 連接棒配質によつて担持され、この配置が中間輪に対して遊星運動を付与する。 連接棒配置は３つの個々の連接棒からなり、そのうち２つの連接棒が板カムの軸 に嵌着される各１つの歯車を各１つの中間輪と結合し、第３連接棒は前記２つの 連接棒を互いに結合する。しかし両方の連接棒の結合は両方の中間輪の回転軸線 で行われるのでなく、それから若干離して行われる。しかし第３連接棒のこの配 置では、中間輪を担持する連接棒と、第３連接棒と、両方の板カムの回転軸線上 にある平面も互いに平行に設けられている場合にのみ、遊星歯車装置の調整が可 能である。遊星歯車装置の連接棒の配置は事実上平行四辺形の形状を有していな ければならない。というのもこの湯合にのみ、連接棒配置がいずれの位置にあつ ても、相対向した２つの連接棒の間隔が一定に留まるからである。このことはこ の種の連接棒配置にとつて互いにかみ合う伝動輪が完壁に機能するための基本的 前 提条件である。これにより当然に係合し合う４つの伝動輪の直径が互いに直接依 存しており、板カムの軸に嵌着される歯車と中間輪との間の変速比は狭い限界内 で設けられている。特に歯車の直径は回される制御軸の回転角度の感度を調節す るために自由には選定することができない。 そこで本発明の課題は、全回転数範囲において非絞り負荷制御及び最大充填の ために必要となる二重カム軸式動弁機構の回転角度が所要の短い時間内での調整 と同様に実現可能となつた。最初に述べられた種類の動弁機構用の調整機構を提 供することである。また細長いスペースを節約する調整器の構造様式が、可動部 品相互のできるだけ僅かな相対運動と同様に達成されなければならない。更にこ の調整機構はその都度の要求条件に合わせて調整感度を適合する可能性を提供し なければならない。 この課題は最初に述べられた種類の装置において、両方のカム軸相互の相対回 転が４輪式リンク装置５によつて行われ、このリンク装置の駆動輪６がクランク 軸によつて駆動される第１カム軸に、またその被動輪７が第２カム軸に形状かみ 合式に結合されており、第２カム軸がリンク装置を介して駆動されて第１カム軸 に対して相対的に回転し、第１結合子10が駆動輪６の軸と第１中間輪８の軸とを 互いに結合し、第２結合子11が第１中間輪８の回転軸線上の軸と第２中間輪９の 回転軸線上の軸とを互いに結合し、第３結合子12が第２中間輪９の軸と被動輪７ の軸とを互いに結合し、カム軸のハウジング固定式回転軸線の周りで行われる調 整が結合子10,11又は12に作用することによつて駆動輪６及び被動輸７上で中間 輪8,9の転動が起きることによつて解決される。選択的解決策は請求項５から明 らかとなる。 本発明による装置でもつて、好ましくは火花点火機関において非絞り負荷制御 が全運転範囲で実現されねばならない。そのための前提条件は、本発明による装 置でもつてまず閉弁制御時間の可変性を充分にして最大揚程時の零揚程から、殊 に入口弁の弁揚程の無段調整の可能性が実現可能であることによつて満たされて いる。このために設けられる装置は、同じ回転数で回転する２つのカム軸が伝達 要素、殊にロツカアームの付属の走査要素を介してそれらの揚程機能で係合して いる場合にのみ閉弁方向にばねで付勢された弁が開かれる加算式伝動装置に応じ て作動する。一方のカム軸が開弁機能にとつて決定的であるのに対して、他方の カム軸は閉弁機能を決定する。該当する２つのカム軸相互の相対回転によつて、 弁の揚程及び／又は開弁時間は広い範囲内で変更することができる。 このために本発明によれば、両方のカム軸が４輪式リンク装置を介して互いに 係合しており、リンク装置の一方の輪はクランク軸によつて駆動される第１カム 軸に強固に結合されて、両方の中間輪を介して被動輪を駆動し、従つて第２カム 軸を駆動する。しかしドイツ連邦共和国特許第470032号明細書とは異なり、伝動 装置の輪は相互にそれぞれその回転軸線で結合子によつて担持され、これにより 伝動装置の幾何学設計のときに付加的自由度が得られる。個々の結合子は単純な 弓体として単一部分又は多部分で実施されており、第１結合子は一端が好ましく は駆動側カム軸で回転可能に支承され、他端に備えた軸に第１中間輪と第２結合 子が設けられる。第２結合子はやはり単純な弓体として実施することができ、第 １、第２中間輪の回転軸線として働く２つの軸を互いに結合して両方の輪は逆方 向に駆動することができる。第３結合子はやはり一端に第２中間輪の 回転軸線を担持し、他端は回転可能に第２カム軸で支承されており、第２中間輪 は、やはりこのカム軸に嵌着されるリンク装置の被動輪を駆動する。ハウジング 固定式カム軸の軸線の周りで結合子が回転調整されると、原理的にクランク機構 の回転角度がリンク装置の伝動輪の転動と重層することによつて駆動側カム軸に 対する被動側カム軸の回転角度が大きくなる。この調整機構を収容するために、 シリンダヘツドは調整自体のために付加的に軸線方向構造空間を必要とすること なく、ほぼ所要の平歯車幅だけ延長する必要があるだけである。機関長手軸線を 横切る調整変位は、結合子の調整変位と伝動輪の転動との重層によつてきわめて 小さい。更にリンク装置の調整変位が小さいので、この調整は適切なアクチユエ ータによつて所要の短い時間内に問題なく実現することができる。 図面に基づいて以下本発明を詳しく説明する。 図１は本発明による調整機構の略示図である。 図２は本出願の前提部分に相当するポペツト揚程弁を可変制御するための２カ ム軸式動弁機構の原理図である。 図３は重なり合う伝動輪を備えた調整機構の略示図である。 図４は調整機構を緊張させるための可能性を示す。 図５は本発明による調整機構と合わせて付加的位相調整器の略示図である。 図６〜図11は３カム軸式機関のカム軸をクランク軸で駆動しかつ本発明による リンク装置を設けるためのさまざまな組合せを示す。 リンク装置５として構成される調整機構が図１に原理的に図示されており、こ れは２つのハウジング固定式枢着点P1,P2を有して互いに回転可能に結合される ３つの結合子10,11,12からなる４節クランク機構と輪式伝動装置とからなる組合 せであ り、この輪式伝動装置は直列に接続されて互いに駆動される４つの伝動輪6,8,9, 7がリンク装置のヒンジ点P1,P3,P4,P2で支承されている。４輪式伝動装置は好ま しくは歯車式伝動装置として実施されている。請求項１によれば、駆動輪６は公 知の可変タイミングギヤのクランク軸によつて駆動される第１カム軸１に強固に 結合されており、第１結合子10によつて担持される中間輪８を駆動する。この中 間輪８はやはり第２結合子11を介して別の中間輸９に結合されて、この中間輪を 駆動する。結合子12を介して中間輪９は前記動弁機構の第２カム軸２に固着され る被動輪７に掛けられており、これを介して結局この第２カム軸は第１カム軸に 対して逆方向に駆動される。両方のカム軸の回転数を同じにする要求から、カム 軸に強固に結合される駆動輪６と被動輪７の２つが少なくとも同じ有効直径を有 することが条件となる。 請求項１によれば、有利にはハウジング固定式点P1は駆動側カム軸の回転軸線 と一致することができ、この点の周りを例えば結合子10が回転すると、被動輪７ とそれに強固に結合される第２カム軸２（図２）は、クランク機構の重層的運動 と輪式伝動装置の伝動輪の転動とのために第１カム軸１（図２）に対して回され る。リンク装置のいかなる個所で調整過程が導入されるかは、調整自体にとつて はさしあたり重要でない。中間輪8,9が３つの結合子のヒンジ点P3,P4で案内され ているので、係合し合つた４つの伝動輪の間隔は図１に示されたようにクランク 機構が平行四辺形として実施されていないとしても、結合子がどの位置にあつて もそのままである。これにより伝動装置を設計するときに、特に輪式伝動装置の 直径、駆動側カム軸と被動側カム軸との間の間隔、それに依存した結合子の長さ 及び相 互位置に関して付加的自由度が得られる。 図２に略示された２カム軸式動弁機構では、本発明による調整機構によつてポ ペツト揚程弁の場合に可変制御時間を実現することができる。この装置は同じ回 転数で回転する２つのカム軸1,2からなり、それらの板カムは好適に成形された 走査体を介してロツカアーム３に作用する。ロツカアーム３はその運動を閉弁方 向にばねで付勢された従来構造の揚程弁４に伝達する。ロツカアーム３の重層的 運動経過に基づいて、このロツカアームはハウジング固定式支点で直接に支承す ることができるのではなく、別の好適な措置を介して案内されねばならない。図 ２においてこの案内は例えば枢着レバー37を介して行われ、この特殊な図示にお いてこの枢着レバーは一端がロツカアーム３でカム軸１を走査するための走査体 の中心点P6で枢着され、他端はカム軸２の中心点で回転可能に支承されている。 この系はいわゆるアンド回路に応じて作動する。弁が開かれるのは両方のカム軸 1,2が揚程機能でロツカアーム３に作用するときだけである。明確にするために 、以下では任意の構成及び弁揚程曲線について運動経過を説明する。 例えば図２においてカム軸１は時計周りに回転方向を有する開軸、カム軸２は 反時計周りに回転方向を有する閉軸である。両方のカム軸は、それぞれ基礎円38 ,39と揚程円44,45と上昇カム側面40,42又は下降カム側面41,43とからなる断面を 有する。カム軸１がまだその基礎円38でロツカアーム３に作用する限り、弁４が 開くことなく、カム軸２が揚程円45でもつてロツカアーム３に作用することでこ の過程は始まる。カム軸１がその揚程側面40でロツカアーム３と接触してはじめ て弁４が開きはじめる。カム軸２がその下降側面43でロツカアーム ３に作用するや、カム軸１との瞬時接触点の周りで、殊にロツカとして働くロツ カアーム３の重層的回転運動が始まり、この回転運動が弁４の閉弁過程を開始さ せる。カム軸２が再びその基礎円39でもつてロツカアーム３に作用すると、弁は 完全に閉じている。引き続きカム軸１が揚程円44から基礎円38に移行しても、弁 の開弁曲線にとつて意昧がない。こうしてカム軸２がカム軸１に対して無段回転 することによつて、零揚程から最大揚程時の極端に長い開弁時間に至るまで弁揚 程曲線の連続的調整が可能である。既にカム軸１がその上昇側面40でもつて弁４ を開きはじめる間に、カム軸２が下降側面43でもつて重層的開弁過程を実行する ように、カム軸２が前記リンク装置５によつてカム軸１に対して相対的にその回 転方向に応じて回されることによつて、開弁時間がきわめて短い場合の最小弁揚 程は調整される。最大揚程時のきわめて長い開弁時間のために、開カム軸１がそ の揚程円44でロツカアーム３に作用し、こうして弁４が完全に開いた後にはじめ て、カム軸２が揚程円45から下降側面43に移行することによつて閉弁過程を開始 するほどに、カム２はその回転方向に抗して調整されねばならない。この動弁機 構で有意義に利用可能な150〜220°KW調整範囲は、本発明によるリンク装置によ つて比較的小さな調整変位において有利な形で実現することができる。第１軸が 第２軸によつて逆方向に駆動されかつそれに対して相対的に回されるような別の 匹敵する課題にも、このリンク装置は当然に適用することができる。 請求項１に述べられたように、リンク装置５はその駆動輸６及び被動輪７を前 記可変動弁機構のカム軸1,2に直接に取付けておくことができ、カム軸の回転方 向と開弁機能及び閉弁機能 に関する配置は任意に確定することができる。これら２つのカム軸は、好ましく は頭上式内燃機関の入口揚程弁か又は出口揚程弁のいずれかを操作するために設 けられているので、前記可変タイミングギヤで操作されない各他方の弁を制御す るために少なくとも１つの付加的制御軸が設けられねばならない。これにより、 この場合少なくとも３つのカム軸をクランク軸によつて駆動するために及びリン ク装置を設けるためにさまざまな組合せの可能性が得られ、これらの可能性が図 ６、図７及び図８に例示されている。請求項２により図６に示された組合せでは 、可変制御可能な弁に関係のない第３軸32、大抵の場合出口カム軸が好適な伝達 要素34、例えば歯付ベルト又はチエーンを介して、クランク軸33によつて駆動さ れる。中間駆動装置35はやはり歯付ベルト駆動装置又はチエーン駆動装置として 、又は歯車式伝動装置としても実施しておくことができ、この中間駆動装置を介 してカム軸32は可変動弁機構の回されないカム軸１を駆動する。カム軸２の駆動 及び調整はこの場合本発明によれば前記リンク装置５によつて行われる。請求項 ３により図７では可変動弁機構のカム軸１が適切な駆動装質34を介してクランク 軸33によつて直接に駆動され、それ自身は伝達要素34、例えばチエーンを介して 第３カム軸32を駆動し、またリンク装置５を介してカム軸２を逆方向に駆動する 。図８（請求項４参照）は付加的中間駆動装置を省いて、回されない２つの制御 軸1、32を共通の駆動手段36によつて駆動する可能性を示す。カム軸をクランク 軸によつて駆動するための前記可能性では、駆動手段及び本発明によるリンク装 置は、境界条件に応じて機関の両端面に、及び／又はエンジンルーム内の好適な 個所に任意に設けておくことができる。 請求項５によりリンク装置５の駆動輪６はやはりカム軸回転数で回転する第３ 軸32に嵌着されて、そこから中間輪8,9及び被動輪７を介して弁可変制御装置の 回されるカム軸２を駆動するのが望ましいことがある。同様に場合によつて設け られる出口カム軸がこのために適していよう。図９、図10及び図11は、このため にもカム軸をクランク軸で駆動しまた３カム軸式機関に調整駆動装置を設けるた めのさまざまな組合せの可能性を示す。可変動弁機構の回されないカム軸１をク ランク軸で駆動することはこの場合、請求項６ないし８によりさまざまな仕方で 行うことができ、例えば好適な駆動手段34、例えばチエーンを介してクランク軸 によつて直接に（図９）、又は適切な中間駆動装置35を介して、リンク装置を駆 動する第３軸32によつて（図10）、又は共通の駆動手段36を介して、リンク装置 ５の駆動輪６を担持する軸32と一緒に（図11）行うことができる。カム軸の駆動 は請求項２ないし８により、好適な駆動手段例えば歯付ベルト又はチエーンを介 してクランク軸によつて直接に、又は中間軸を介して間接的に行うことができる 。中心に設けられる中間軸を介して間接的に駆動することは、例えばＶ機関の場 合に特に興味あるものとなる場合がある。 請求項９によれば、好ましくはリンク装置５を介して駆動されるカム軸２が単 数又は複数の弁の閉弁機能を決定し、こうしてこのカム軸の相対回転が開弁時点 の変化を引き起こすように、調整機構は設けられる。こうして本装置を入口側で 使用した場合、火花点火機関において非絞り負荷制御は所要のガス量がピストン によつて吸引された時点に単数又は複数の入口弁を限定的に閉じることによつて 可能である。これは負荷がきわめて低い場合、入口弁が早期に、なお吸引段階で ピストンの下降運動 の間に、適切に低い最大揚程において閉じることを意味する。単数又は複数の入 口弁の遅延開弁を介して負荷を制御する場合、ピストンによつて既に吸引された 過剰のガス量が引き続く圧縮段階において再び押し出されるが、この負荷制御も この配置では可能である。請求項９に相当する配置を有する装置を出口側で使用 すると、出口閉弁時間の変更を介して、未燃混合気に占める残留ガス割合を適切 に制御することができる。 それと並んで、請求項10により前記装置によつて単数又は複数の弁の開弁時点 を適切に制御することも可能であり、それもしかもリンク装置５によつて駆動さ れるカム軸２が開弁機能を決定するときに可能である。入口側では入口開弁時間 を適切に制御することによつて残留ガス含量はその都度の運転条件に応じて最適 に適合することができ、出口側では動作点に依存して膨張仕事の付加的利用が可 能である。 リンク装置の幾何学設計は、本質的範囲において回されるカム軸２の調整角度 の感度を決定する。駆動輪又は被動輪と中間輪との間の変速比と、それに依存し た結合子の相互位置とによつて、それぞれの適用事例のために伝動装置を最適に 設計するための好適なパラメータを利用することができる。請求項11に記載され たリンク装置の調整変位とは、外部から導入される結合子10,11,12の各位置変化 のことであり、この位置変化は結局適切な変速比によつて、被動側カム軸を駆動 側カム軸に対して調整する。 図１に示されたように、調整変位は、従つて位置変化は、例えば結合子10のハ ウジング固定式支承点P1の周りで回転運動として、支承点P5でこの結合子の延長 部に作用する調整機構によつて導入することができる。同様に別の２つの結合子 で導 入される調整も可能である。さまざまなアクチユエータ、例えば適切に適合され た伝動装置を有する液圧式又は空圧式直線調整シリンダ又は電気式直流電動機が 、調整自体のために適している。導入されたリンク装置の位置変化に対する回転 角度の感度は、結合子10,12の枢着点P5とハウジング固定式支点P1,P2との間の間 隔によつて調節することができる（間隔が大きくなると感度が低下し又はその逆 ）。リンク装置の調整変位の他に、駆動輪６及び被動輪７と中間輪8,9との間の 変速比も結果的に得られる回転角度の大きさにとつて決定的である。中間輪8,9 の有効直径が駆動輪及び被動輪に比べて大きくなると、リンク装置の調整変位が 同じ場合、回されるカム軸２の回転角度が大きくなる。中間輪の直径が小さくな るとカム軸回転の感度が、従つて制御時間変化の感度が低下する。別のパラメー タが結合子の相互位置（角度位置）を提供し、この位置は結局、互いに接触した ４つの伝動輪の直径と、被動側カム軸に対する駆動側カム軸の間隔とによつて決 定されている。請求項12により平行四辺形として実施されるクランク機構によつ て、回されるカム軸２の回転角度は導入される調整変位に線形に依存することに なり、リンク装置がどの位置にあつても回転角度は点P1の周りで導入される回転 角度の定倍数である。請求項13によりクランク機構が平行四辺形の形状から外れ るや、回されるカム軸２の回転角度と導入される位置変化との間に、多かれ少な かれ顕著な非線形依存を達成することができる。これは中間輸8,9と駆動輪６及 び被動輪７との間の直径差によつても、また回転軸線P1,P2の相互間隔によつて も達成することができる。互いに接触した両方の制御軸の回転数が同じであると の前提条件のもとで駆動輸と被動輪はいずれにしても同じ直径でなければな らないのに対して両方の中間輪はさまざまに有効なかみ合い半径で実施しておく ことが充分に可能である。 請求項13によるリンク装置の実施では、特に２つの隣接した結合子の伸長状態 の範囲において、例えば結合子11,12によつて取り囲まれた角度が150〜180°の 場合、例えば結合子10の導入された位置変化がきわめて小さいときにきわめて大 きな回転角度が可能となる。 図３及び請求項14に従つてカム軸に強固に結合される伝動輪13,14を重ねた実 施では、カム軸がスペースを節約して密に並置される利点が、カム軸に付属して 設けられる伝動輪13,14の拡大によつて歯面に作用する力が低減することと結び 付けられている。更に調整伝動装置のこのような構造様式のために、請求項15,1 6により交差する２つの伝動輪の一方13又は14が２部分で実施されて、別の軸輪 に対して対称に設けられると有利であり、こうしてこの一体な軸輪も、またそれ に付属して設けられる中間輪15又は16も、調整過程のときに２部分で実施される 平歯車に沈み込むことができる。これにより交差構造様式の場合に回転軸線に対 して垂直に望ましくないトルクを回避することができる。 動弁機構の励起から帰結する片振りトルクの故に、歯車式伝動装置として実施 される前記構造様式のリンク装置のなかで当り変転が起きることがあり、これら の当り変転は結局歯車対が破損するに至るまで騒音（歯車騒音）を強める。それ 故に請求項17ないし19により、付加的措置によつてこのような当り変転を防止す ることが望ましいことがある。これははすば歯車の場合、歯車の少なくとも１つ が軸方向で分割されて、それにかみ合う歯車の歯面に対して緊張されることによ つて可能である （請求項17）。この緊張は例えばばねによつて機械式に又は液圧式にも行うこと ができる。 調整伝動装置の緊張はしかし請求項18,19により、異なる有効径を有する輪対 を介して駆動側カム軸と回される被動側カム軸とを互いに結合する付加的伝動装 置を介して摩擦かみ合式に行うこともできる。このような僅かな直径差が指向性 トルクを発生し、このトルクは動弁機構から伝達される片振りトルクに重層され 、結果的に得られる脈動トルクとして零通過なしにリンク装置内での当り変転を 防止する。この付加的伝動装置は例えば摩擦輪対（請求項18）か、又は好適な個 所に摩擦かみ合いを有する歯車式伝動装置（請求項19）のいずれかとして実施し ておくことができる。摩擦輪対を介して調整伝動装置を緊張させるための可能性 が図４に図示されている。４輪式リンク装置を介しての第２カム軸の駆動を補足 して、両方の軸17,18はそれらに強固に結合される２つの摩擦輪19,20を介して接 触している。両方の摩擦輪19,20は僅かに異なる直径で実施されており、駆動側 カム軸と被動側カム軸との間に制動トルク又は順回転トルクが生じ、このことか ら結局、調整伝動装置が緊張され、歯面の当り変転が防止される。 図12は付加的歯車対37,38を介して推進トルク又は制動トルクを発生して、リ ンク装置内での当り変転に対抗する可能性を説明したものである。例えば図12で はカム軸１が輪42を介してクランク軸によつて駆動される。カム軸１には付加的 にリンク装置の駆動輪６が固着されており、この駆動輪は中間輪43,44を介して 、カム軸２に形状かみ合式に結合される被動輪７を逆方向に駆動する。更に中間 輪を担持する２つの結合子10,12と、結合する結合子45が図12に図示されている 。付加的 に互いにかみ合う２つの歯車37,38は歯数が僅かに異なり、これにより両方の歯 車の間に回転数差が生じる。歯車37が形状かみ合式にカム軸１に結合されている ので、回転数差はカム軸２上での摩擦かみ合式結合によつて打ち消されねばなら ない。これは図示実施例では、限定された力によつて、例えば皿ばねとして構成 しておくことのできるばね39によつて、歯車38が形状かみ合式にカム軸２に嵌着 されるカラーに対して緊張されることによつて行われる。こうして接触個所40で はカム軸２と歯車38との間で相対運動が可能となる。 前提部分に記載された内燃機関の弁を可変制御するための装置の２つのカム軸 の一方のみが特徴部分に明示されたリンク装置によつてクランク軸に対して相対 的に回転させることができるので、付加的装置によつて第２カム軸も有意義な限 界内でクランク軸に対して調整することも、有意義でありまた望ましいこともあ る。これにより、例えば単数又は復数の弁の閉弁時間の他に、非絞り負荷制御の ために開弁制御時間も変更し、こうして未熱混合気に占める残留ガス割合をその 都度の運転条件に合わせて適合する可能性が得られる。このような付加的調整系 の可能な構成が請求項20に述べられている。図５は付加的位相調整器と組合せて 本発明による調整機構を略示している。結合子10はアクチユエータによつて架枠 27に対して回転調整させることのできるリンク装置の一部であり、第２の被動側 カム軸の回転を引き起こす。軸線方向板カム21は結合子10との形状かみ合式結合 によつて、例えばピン28によつて、回転連行される。軸線方向板カム21が架枠固 定式軸線方向相手円板29を走査し、これにより軸線方向板カム21の軸線方向運動 が得られる。この運動は接触点30を介して内側及び／又は外側で 逆向きのはすば連行被筒22に伝達される。ばね31は点30で摩擦かみ合いを固定し 、連行被筒22の端位置への戻り運動を引き受ける。連行被筒22は、クランク軸に よつて直接に又は間接的に駆動される駆動輪25,26とリンク装置によつて駆動さ れるカム軸23との間の形状かみ合式結合である。連行被筒22と駆動要素24との間 のはすば歯とカム軸23との協働によつて駆動輪25,26に強固に結合される駆動要 素24とカム軸23との間で相対調整が達成される。軸線方向板カム21又は架枠27の 軸線方向カム機能は、必要に応じて特に入口閉弁時点に関連した入口開弁時点に 関係して、順回転相対調整も逆回転相対調整も実現することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１２月２２日 【補正内容】 補正明細書 最後にイギリス特許出願公開第2180597号明細書により内燃機関の弁を可変制 御するための装置が公知であり、この装置は逆方向に回転する２つのカム軸から なり、これらのカム軸はレバーを介して閉弁方向にばねで付勢される入口弁に作 用し、一方のカム軸が開弁機能を、また他方のカム軸が閉弁機能を決定し、両方 のカム軸相互の相対回転によつて入口弁の開弁時間が変更可能である。 両方のカム軸相互の相対回転は４輪式リンク装置によつて行われ、その駆動輪 はクランク軸によつて駆動される第１カム軸に、またその被動輪は第２カム軸に 形状かみ合式に結合されており、第２カム軸はリンク装置を介して駆動されて第 １カム軸に対して相対回転する。 動弁機構の励起から帰結する片振りトルクの故に、型式に起因してイギリス特 許出願公開第2180597号明細書に記載されたリンク装置内ではリンク装置の歯車 の間に当り変転が生じることがあり、これが結局歯車対の破損に至るまで騒音（ 歯車騒音）を強める。 そこで本発明の課題は、内燃機関の弁を可変制御するための装置用の４輪式リ ンク装置において、リンク装置のすべての歯車内に発生する当り変転を僅かな設 計支出と僅かな構造寸法とで防止して、リンク装置の歯車対の歯車騒音や破損が 起きないようにすることである。 この課題は請求項１の前提部分に記載された装置において、リンク装置の駆動 軸と被動軸が異なる有効直径を有する少なくとも１つの輪対と伝動装置内に少な くとも１つの摩擦かみ合いとを有する付加的伝動装置を介して互いに結合されて おり、輪 対の輸の間の僅かな有効直径差に基づいて指向性トルクが発生し、このトルクが 動弁機構から伝達される片振りトルクに重層されることによつて解決される。 リンク装置の輪の伝動上有効な直径に比べて付加的輪対の異なる有効直径が、 本発明上重要な摩擦かみ合いと合わせて指向性トルクを発生し、このトルクが当 り変転及びそれに伴う問題を確実に防止する。 補正請求の範囲 １ シリンダごとに単数又は複数の入口弁の入口揚程機能を介して内燃機関の弁 を可変制御するための装置、特に火花点火機関を非絞り負荷制御するための装置 であつて、逆方向に回転する２つのカム軸（1,2,17,18）からなり、これらのカ ム軸が伝達要素、特にロツカアーム（3）を介して開弁方向にばねで不勢される 単数又は複数の弁（4）に作用し、一方のカム軸が開弁機能を決定し、第２カム 軸が閉弁機能を決定し、両方のカム軸相互の相対回転によつて単数又は複数の弁 の揚程及び／又は開弁時間が広い範囲内で変更可能であり、 −両方のカム軸相互の相対回転が４輪式リンク装置（5）によつて行われ、 −このリンク装置の駆動輪（6）がクランク軸によつて駆動される第１カム軸 に、またその被動輸（7）が第２カム軸に形状かみ合式に結合されており、第２ カム軸がリンク装置を介して駆動されて第１カム軸に対して相対的に回転し、 −第１結合子（10）が駆動輪（6）の軸と第１中間輪（8）の軸とを互いに結合 し、 −第２結合子（11）が第１中間輪（8）の回転軸線上の軸と第２中間輪（9）の 回転軸線上の軸とを互いに結合し、 −第３結合子（12）が第２中間輪（9）の軸と被動輪（7）の軸とを互いに結合 し、 −軸のハウジング固定式回転軸線の周りで行われる調整が結合子（10,11又は1 2）に作用することによつて、駆動輪（6）及び被動輪（7）上で中間輪（8,9）の 転動が起きるものにおいて、リンク装置（5）の駆動軸（17）と被動軸（18）が 異なる有効直径を有する１つの輪対と伝動装置内に少なくとも１つ の摩擦かみ合いとを有する付加的伝動装置を介して互いに結合されており、輪対 の輪の間の僅かな有効直径差に基づいて指向性トルクが発生し、このトルクが動 弁機構から伝達される片振りトルクに重層される ことを特徴とする装置。 ２ リンク装置の駆動軸（1,17）と被動軸（2,18）が付加的摩擦輪対を介して互 いに係合しており、第１軸（17）の摩擦輪（19）と第２軸（18）の摩擦輪（20） との間の厘かな有効直径差に基づいて、重層的指向性トルクが発生することを特 徴とする、請求項１に記載の装置。 ３ リンク装置の駆動軸（1,17）と被動軸（2,18）が付加的歯車対（37,38）を 介して互いに係合しており、第１軸の歯車と第２軸の歯車との間で歯数が僅かに 異なることに基づいて、駆動歯車（37）と被動歯車（38）との間に回転数差が生 じ、この回転数差が一方の歯車と付属した軸との間の限定された摩擦かみ合い（ 40）によつて打ち消されて、重層的指向性トルクが発生することを特徴とする、 請求項１に記載の装置。 ４ 結合子（10,11,12）と,駆動輪（6）及び被動輪（7）のハウジング固定式回 転軸線の結線が、リンク装置のどの位置でも平行四辺形の形状を有することを特 徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の装置。 ５ 特に結合子（10,12）が互いに平行に設けられてはいないことを特徴とする 、請求項１ないし３の１つに記載の装置。 ６ リンク装置の駆動輪と被動輪が軸線方向で互いにずらされて、軸線万向の投 影で交差させて設けられており、このずれが少なくとも１つの中間輪（15,16） の適切な幅によつて打ち消されることを特徴とする、請求項１ないし５の１つに 記載 の装置。 ７ リンク装置の駆動輪（13）又は被動輪（14）が２部分で実施されて、好まし くは他方の輪に対して対称に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載 の装置。 ８ 少なくとも１つの結合子（10又は12）が軸線方向板カム（21）を回転操作し 、これにより内側及び外側で逆方向に歯切りされた連行被筒（22）の軸線方向調 整が起き、中間伝動装置を介して第２カム軸を駆動する駆動輪（25）とクランク 軸によつて又は中間軸を介して駆動される駆動輪（26）とからなる駆動要素（24 ）、特にスプロケツト、歯車又はベルトプーリに対してカム軸（23）の相対回転 が起きることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＨＵ，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダごとに単数又は複数の入口弁の入口揚程機能を介して内燃機関の弁 を可変制御するための装置、特に火花点火機関を非絞り負荷制御するための装置 であつて、逆方向に回転する２つのカム軸（1,2）からなり、これらのカム軸が 伝達要素、特にロツカアーム（3）を介して閉弁方向にばねで不勢される単数又 は複数の弁（4）に作用し、一方のカム軸が開弁機能を決定し、第２カム軸が閉 弁機能を決定し、両方のカム軸相互の相対回転によつて単数又は複数の弁の揚程 及び／又は開弁時間が広い範囲内で変更可能であるものにおいて、 −両方のカム軸相互の相対回転が４輪式リンク装質（5）によつて行われ、 −このリンク装闇の駆動輪（6）がクランク軸によつて駆動される第１カム軸 に、またその被動輪（7）が第２カム軸に形状かみ合式に結合されており、第２ カム軸がリンク装置を介して駆動されて第１カム軸に対して相対的に回転し、 −第１結合子（10）が駆動輪（6）の軸と第１中間輪（8）の軸とを互いに結合 し、 −第２結合子（11）が第１中間輪（8）の回転軸線上の軸と第２中間輪（9）の 回転軸線上の軸とを互いに結合し、 −第３結合子（12）が第２中間輪（9）の軸と被動輪（7）の軸とを互いに結合 し、 −カム軸のハウジング固定式回転軸線の周りで行われる調整が結合子（10,11 又は12）に作用することによつて、駆動輪（6）及び被動輪（7）上で中間輪（8, 9）の転動が起きる ことを特徴とする、装置。 ２ 可変タイミングギヤのうちリンク装置（5）によつて回転さ せることのできない第１カム軸（1）が中間伝動装置（35）を介して別の軸（32 ）によつて駆動され、この別の軸が直接に又は好適な駆動手段を介して間接的に クランク軸（33）によつて駆動されることを特徴とする、請求項１に記載の装置 。 ３ 可変タイミングギヤのうちリンク装置（5）によつて回転させることのでき ない第１カム軸（1）が、好適な駆動手段を介してクランク軸（33）によつて直 接に又は間接的に駆動され、かつ中間伝動装置（35）を介して別の軸（32）を駆 動することを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ４ 可変タイミングギヤのうちリンク装置（5）によつて回転させることのでき ない第１カム軸（1）及び場合によつては別の軸が共通の駆動手段、例えばチエ ーン又は歯付ベルトを介してクランク軸によつて直接に又は間接的に駆動される ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ５ シリンダごとに単数又は復数の入口弁の入口揚程機能を介して内燃機関の弁 を可変制御するための装置、特に火花点火機関を非絞り負荷制御するための装置 であつて、逆方向に回転する２つのカム軸（1,2）からなり、これらのカム軸が 伝達要素、特にロツカアーム（3）を介して閉弁方向にばねで不勢される単数又 は複数の弁（4）に作用し、一方のカム軸が開弁機能を決定し、第２カム軸が閉 弁機能を決定し、両方のカム軸相互の相対回転によつて単数又は複数の弁の揚程 及び／又は開弁時間が広い範囲内で変更可能であるものにおいて、一方のカム軸 の相対回転が４輪式リンク装置（5）によつて行われ、このリンク装置の駆動輪 （6）がカム軸回転数で回転しかつクランク軸によつて直接に又は間接的に駆動 される第３軸（32）、例えば出口カム軸に形状かみ合式に結合されており、 またその被動輪（7）がリンク装置を介して駆動されかつ回転させられるカム軸 （2）に形状かみ合式に結合されており、第１結合子（10）が駆動輪（6）の軸と 中間輪（8）の軸とを互いに結合し、第２結合子（11）が第１中間輪（8）の回転 軸線上の軸と第２中間輪（9）の回転軸線上の軸とを互いに結合し、第３結合子 （12）が第２中間輪（9）の軸と被動輪（7）の軸とを互いに結合し、駆動軸及び 被動軸のハウジング固定式回転軸線の周りで行われる回転調整が結合子（10,11 又は12）に作用することによつて、駆動輪（6）及び被動輪（7）上で中間輪（8, 9）の転動が起きることを特徴とする、装置。 ６ リンク装置（5）の駆動輪（6）に形状かみ合式に結合される第３軸（32）と 、前記可変タイミングギヤのうちリンク装置に結合されない第１カム軸（1）が 、共通の好適な駆動手段を介してクランク軸（33）によつて直接に又は間接的に 駆動されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。 ７ リンク装置（5）の駆動輪（6）に形状かみ合式に結合される第３軸（32）が 、好適な駆動手段を介してクランク軸（33）によつて直接に又は間接的に駆動さ れ、かつ中間伝動装置を介してタイミングギヤの第１カム軸（1）を駆動し、こ のカム軸がリンク装置（5）に結合されていないことを特徴とする、請求項５に 記載の装置。 ８ 可変タイミングギヤの第１カム軸（1）がリンク装置（5）に結合されておら ず、好適な駆動手段を介してクランク軸（33）によつて直接に又は間接的に駆動 され、かつ中間輪を介して第３軸（32）を駆動し、この第３軸がリンク装置（5 ）の駆動輪（6）に形状かみ合式に結合されていることを特徴とする、請求項５ に記載の装置。 ９ リンク装置によつて回転させられる第２カム軸（2）が単数又は複数の弁の 閉弁機能を決定し、このカム軸の相対回転によつて弁揚程及び／又は閉弁時点が 変更されることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載の装置。 10 リンク装置によつて回転させられるカム軸（2）が単数又は複数の弁の開弁 機能を決定し、このカム軸の相対回転によつて弁揚程及び／又は開弁時点が変更 されることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載の装置。 11 リンク装置（5）によつて回転させられるカム軸（2）の相対回転角がリンク 装置の調整変位と、軸線方向の投影面で見た結合子（10,11,12）相互の角度位置 と、駆動輪（6）又は被動輪（7）と中間輪（8,9）との間の変速比とによつて決 定されることを特徴とする、請求項１ないし10の１つに記載の装置。 12 結合子（10,11,12）と、駆動輪（6）及び被動輪（7）のハウジング固定式回 転軸線の結線が、リンク装置のいずれの位置でも平行四辺形の形を有することを 特徴とする、請求項１ないし11の１つに記載の装置。 13 特に結合子（10,12）が相互に平行に設けられてはいないことを特徴とする 、請求項１ないし11の１つに記載の装置。 14 リンク装置の駆動輪と被動輪が軸線方向に相互にずらされて、軸線方向の投 影において交差させて設けられており、このずれが少なくとも１つの中間輪（15 ,16）の適切な幅によつて打ち消されることを特徴とする、請求項１ないし13の １つに記載の装置。 15 リンク装置の駆動輪（13）又は被動輪（14）のいずれかが２部分で実施され て、好ましくは他方の輪に対して対称に設けられていることを特徴とする、請求 項14に記載の装置。 16 ２部分に実施された駆動輪又は被動輪にかみ合わない中間輪と、一方のカム 軸に強固に結合される別の一体な駆動輪又は被動輪が、調整過程のとき２部分で 実施される駆動輪又は被動輪に沈み込むことを特徴とする、請求項15に記載の装 置。 17 歯車として実施されるリンク装置の伝動輪がはすば歯であり、当り変転を避 けるために軸線方向で分割されて、それにかみ合う歯車の歯面に対して緊張され ていることを特徴とする、請求項１ないし16の１つに記載の装置。 18 リンク装置の駆動側カム軸（17）と被動側カム軸（18）が付加的摩擦対を介 して互いに係合しており、第１カム軸（17）の摩擦輪（19）と第２カム軸（18） の摩擦輪（20）との間で有効な僅かな直径差に基づいて、重層的指向性モーメン トが生成され、このモーメントは特にリンク装置内で当り変転を防止するのに利 用されることを特徴とする、請求項１ないし16の１つに記載の装置。 19 リンク装置の駆動側カム軸と被動側カム軸が付加的歯車対（37,38）を介し て互いに係合しており、第１カム軸の歯車と第２カム軸の歯車との間の僅かな歯 数差に基づいて、駆動歯車（37）被動歯車（38）との間に回転数差が生じ、この 回転数差が一方の歯車とそれに付属するカム軸との間の限定された摩擦かみ合い （40）によつて打ち消され、重層的指向性モーメントが生成され、このモーメン トは特にリンク装置内で当り変転を防止するのに利用されることを特徴とする、 請求項１ないし16の１つに記載の装置。 20 少なくとも１つの結合子（10又は12）が軸線方向板カム（21）を回転操作し 、これにより逆方向に歯切りされた内側及び外 側連行被筒（22）の軸線方向調整が起き、中間伝動装置を介して第２カム軸を駆 動する駆動輪（25）とクランク軸又は中間軸を介して駆動される駆動輪（26）と からなる駆動要素（24）、特にスプロケツト、歯車又はベルトプーリに対してカ ム軸（23）の相対回転が起きることを特徴とする、請求項１ないし19のいずれか １つに記載の装置。