JPH09317421A - エンジンブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量及びコストの低減化、汎用性の向上を図
り、動弁機構の弁すきま調整の繁雑さを解消する。 【解決手段】 弁ブリッジ５によって連結された一対の
排気弁１，２をエンジンブレーキ時に開弁させるための
解放ピストン６を有したエンジンブレーキ装置である。
排気弁１，２の頭部にそれぞれ設けられたフローティン
グピストン７，８と、弁ブリッジ５の内部に設けられフ
ローティングピストン７，８間を適宜結ぶ油圧室９と、
解放ピストン６の作動により動作して油圧室９を介して
フローティングピストン７，８を開弁方向に駆動させる
パワーピストン１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気筒内の圧縮圧を
解放することによりエンジンブレーキ力を増大させるエ
ンジンブレーキ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来にあっては、エンジンブレーキ使用
時において排気行程以外に排気弁をリフトさせて、気筒
内の圧縮圧を解放させることによりエンジンブレーキ力
を増大させるエンジンブレーキ装置が提案されている。
その排気弁をリフトさせる機構としては、油圧回路を有
したハウジングを動弁機構の上部に設けて、その高油圧
により排気弁リフト用のピストン（解放ピストン）を押
動させるものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のエン
ジンブレーキ装置を排気二弁のエンジン（４バルブエン
ジン）に適用するために、一対の排気弁を連結している
弁ブリッジの上部にフォーク状の部品を設けて、このフ
ォーク状部品を介して解放ピストンにより開弁させる構
成や、ロッカーアームの弁側を解放ピストンで揺動させ
ることで開弁させる構成が提案されている。

【０００４】しかしながらこのような構成では、排気弁
のリフトに必要な所定の倍力比を得るために解放ピスト
ン径を大きくしなければならず、重量増加、部品コスト
高につながるという問題があった。またフォーク状部品
を設けるとエンジン全高が高くなったり、燃料噴射ノズ
ルなどの配置との関係でフォーク状部品を設置できず、
車両によってはエンジンブレーキ装置を搭載できないと
いう問題があった。また動弁機構の弁すきま調整などの
際には、エンジンブレーキ装置を取り外さねばならず、
整備の手間及びコストがかかるという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく本
発明は、弁ブリッジによって連結された一対の排気弁を
エンジンブレーキ時に適宜開弁させるための解放ピスト
ンを有したエンジンブレーキ装置において、排気弁の頭
部にそれぞれ設けられたフローティングピストンと、弁
ブリッジの内部に設けられフローティングピストン間を
適宜結ぶ油圧室と、解放ピストンの作動により動作して
油圧室を介してフローティングピストンを開弁方向に駆
動させるパワーピストンとを備えたものである。各ピス
トンは、所定の倍力比となるような径で形成されること
が好ましい。

【０００６】上記構成によって、エンジンブレーキ作動
時に、解放ピストンが所定のタイミングでパワーピスト
ンを動作させると、パワーピストンは油圧室内の作動油
を加圧し、各フローティングピストンを同時に駆動させ
る。フローティングピストンは、両方の排気弁を同時に
リフトさせて、気筒内の圧縮圧を解放し、大きなエンジ
ンブレーキ力を得る。解放ピストンの作動ＯＦＦ時に
は、フローティングピストン及び油圧室が、弁すきま調
整の不要な油圧ラッシュアジャスタとして作用する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。

【０００８】図１乃至図３は、一対の排気弁１，２及び
吸気弁３，４を各気筒Ｃに備えた四バルブエンジンに、
本発明のエンジンブレーキ装置を適用した場合を示した
ものである。このエンジンブレーキ装置は、弁ブリッジ
５によって連結された一対の排気弁１，２を適宜開弁さ
せるための解放ピストン６を有したものであって、排気
弁１，２にそれぞれ設けられたフローティングピストン
７，８と、弁ブリッジ５の内部に設けられた油圧室９
と、解放ピストン６の作動により動作してフローティン
グピストン７，８を駆動させるパワーピストン１０とが
備えられて構成されている。

【０００９】弁ブリッジ５は、側面視で略Ｔ字状を呈
し、その水平部５ａの両端が排気弁１，２の上方にそれ
ぞれ位置されていると共に、水平部５ａ中央の上面がロ
ッカーアーム１１の一端に押動されるべく係合してい
る。ロッカーアーム１１は、ロッカーシャフト１２に中
央部が軸支され、他端がローラ１３を介して動弁用カム
１４に係合している。すなわちロッカーアーム１１が動
弁用カム１４により揺動駆動されることで、燃焼サイク
ルに従って弁ブリッジ５を介して排気弁１，２をリフト
させるようになっている。また弁ブリッジ５の垂直部５
ｂには下端が開放されたガイド穴１５が形成されてい
る。ガイド穴１５には下端がシリンダヘッド（図示せ
ず）に固定されて起立されたガイドシャフト１６が摺動
自在に挿入され、弁駆動に伴う弁ブリッジ５の上下移動
を案内するようになっている。

【００１０】排気弁１，２は、エンジン気筒Ｃ内に臨む
排気ポート１７の開口端（バルブシート１８）に着座す
る弁体１９と、弁体１９の軸心位置から上方に延びた弁
軸２０とで形成されている。弁軸２０にはリテーナ２１
により保持されたリターンスプリング２２が備えられ、
排気弁１，２を閉弁方向（上方）に付勢している。排気
弁１，２の頭部である弁軸頂端部２３は、リテーナ２１
よりも上方に延出されており、その軸端面に短円柱状の
フローティングピストン７，８が載置されている。フロ
ーティングピストン７，８は、互いのピストン径が等し
い同じサイズで形成され、弁ブリッジ５の両端において
下方に開放されて成る摺動穴２４，２５に上下移動自在
に収容されている。摺動穴２４は、その上端部同士が弁
ブリッジ水平部５ａの長手方向に沿って延びた連通路２
６によって連絡されている。そして一方の摺動穴２５の
上部には、摺動穴２５よりも大きな径の拡径穴２７が形
成され、この拡径穴２７に、パワーピストン１０が上下
移動自在に収容されている。すなわちフローティングピ
ストン７，８によって区画された摺動穴２４，２５の上
側と、パワーピストン１０によって区画された拡径穴２
７の下側と、これらを結ぶ連通路２６とによって、パワ
ーピストン１０の動作によって両方のフローティングピ
ストン７，８を同時に駆動させるための油圧室９が形成
されていることになる。パワーピストン１０のピストン
径は、フローティングピストン７，８のピストン径に対
して所定の比率となるように、例えばおよそ3 ： 2の比
率となるように形成されている。

【００１１】拡径穴２７の上方には、弁ブリッジ５の一
端上面において開口した軸孔２８が形成され、パワーピ
ストン１０の軸ロッド２９がこの軸孔２８を通って上方
に延出されている。そしてこの軸ロッド２９と同径で同
軸上に、解放ピストン６の軸ロッド３０が対向してい
る。すなわち解放ピストン６の下降動作によって軸ロッ
ド２９，３０同士が当接してパワーピストン１０が押し
下げられ、このパワーピストン１０の下降によって油圧
室９内が加圧されて、フローティングピストン７，８が
下方に押され、ロッカーアーム１１の動作とは無関係に
排気弁１，２が微小リフトされるようになっている。

【００１２】また図４及び図５にも示すように、連通路
２６には油圧室９内に作動油（エンジンオイル）を適宜
補給するためのオイル補給手段３１が備えられている。
オイル補給手段３１は、油源（オイルポンプ等）３２か
ら弁ブリッジ５の水平部５ａ中央まで延びた補給油管３
３と、補給油管３３と連通路２６とを結ぶ油路３４を有
した油導入部３５と、油導入部３５に設けられた逆止弁
３６とで構成されている。補給油管３３は、図３に示し
たように、ロッカーシャフトブラケット３７に連結部材
３８を介して保持されている。油導入部３５は、弁ブリ
ッジ５の水平部５ａの側部からブロック状に突出されて
成り、その上面に補給油管３３の先端を挿通させるため
の開口３９が形成されている。油路３４は、開口３９か
ら縦横に延び、水平部５ａ内に形成された油路４０に連
続している。そしてこの油路４０の途中が適宜二段に拡
径されて、逆止弁３６を収容する収容穴として区画され
ている。逆止弁３６は、油路４０の一部を区画する連通
口４１を有した弁座部材４２と、連通口４１を塞ぐよう
な直径のチェックボール４３と、チェックボール４３を
案内保持するボールリテーナ４４と、ボールリテーナ４
４に設けられてチェックボール４３を弁座部材４２に着
座させる方向に押し付けるスプリング４５とで構成され
ている。すなわち逆止弁３６は、油導入部３５から連通
路２６へ向かう方向にのみ、作動油を通すようになって
いる。弁座部材４２は、油導入部３５内に設けられて補
給油管３３の先端に適宜接続する管案内部材４６によっ
て位置決めされている。この管案内部材４６は、実質的
に油路３４の一部を区画しているものであって、油導入
部３５の側面から捩じ込まれた封止栓４７により固定さ
れている。

【００１３】次に解放ピストン６を適宜動作させるブレ
ーキユニット４８の機構を説明する。図１乃至図３に示
したように、このブレーキユニット４８は、内部に油圧
回路４９を有してロッカーアーム１１の上方に設けられ
たハウジング５０と、ハウジング５０の一端側に設けら
れて専用カム５１により駆動される油圧発生ピストン５
２と、ハウジング５０の他端側に設けられた解放ピスト
ン６と、解放ピストン６の近傍に設けられたオイル取入
部５３とにより主として構成されている。

【００１４】ハウジング５０は、平面視でカムシャフト
５４或いはロッカーシャフト５５に対して若干傾斜した
方向に延び、その長手方向に沿って油圧回路４９の直線
部分４９ａが形成されている。ハウジング５０の両端下
側には両ピストン５２，６をそれぞれ保持する円柱部５
６，５７が形成され、オイル取入部５３には油圧回路４
９に作動油を適宜取り入れるための逆止弁５８が設けら
れている。この逆止弁５８は、弁ブリッジ５に設けられ
た逆止弁３６と同様に、弁座部材５９と、チェックボー
ル６０と、ボールリテーナ６１と、スプリング６２とで
構成され、弁座部材５９は、スペーサ６３及び封止栓６
４により位置決めされて固定されている。オイル取入部
５３の下側には、スペーサ６３の外周から斜め下方に延
びたメネジ穴６５が形成され、このメネジ穴６５に接続
部材６６のオネジ部６７が螺合されて取り付けられてい
る。接続部材６６の内部にはオネジ部６７から部材側面
に達する油路が形成され、この側面開口６８に、油源３
２に接続されるオイルパイプ（図示せず）が取り付けら
れている。すなわち作動ＯＮ用又は作動ＯＦＦ用の油圧
を、接続部材６６からスペーサ６３及び逆止弁５８を経
由して油圧回路４９内に供給するようになっている。オ
イルパイプには作動切替弁が介設され、マイコン及び運
転席の操作スイッチにより作動ＯＮ／ＯＦＦ制御が行わ
れるようになっている。なお作動切替弁によってブレー
キＯＮからブレーキＯＦＦに切り替えられる際に、油圧
回路４９から高圧オイルを逃がすための開閉弁を備える
ようにしてもよい。

【００１５】解放ピストン６は、略円柱状を呈したピス
トン頭部６９と、ピストン頭部６９の下方に同軸に延出
した軸ロッド３０とで成る。ピストン頭部６９は、円柱
部５７に内設された縦方向のシリンダ室７０を摺動する
ようになっており、この実施の形態では、ピストン頭部
６９の径がパワーピストン１０のピストン径と同じサイ
ズに形成されている。シリンダ室７０の上部には油圧回
路直線部４９ａが接続され、その反対側には逆止弁５８
の先端が臨まされている。シリンダ室７０の下方には、
軸ロッド３０を挿通させる軸穴を有したスプリング支持
板７１が取り付けられており、このスプリング支持板７
１とピストン頭部６９の下面との間にリターンスプリン
グ７２が設けられて、解放ピストン６を上方に付勢して
いる。軸ロッド３０は、スプリング支持板７１の下方ま
で延出されて、その下端がパワーピストン１０の軸ロッ
ド２９の上端に当接するようになっている。また円柱部
５７の上部壁には、解放ピストン６の上限を位置決めす
るための上限ボルト７３が設けられている。上限ボルト
７３には、スプリング７４で下方に付勢された小ピスト
ン７５が設けられ、この小ピストン７５の下端がシリン
ダ室７０まで突出して、解放ピストン６の頭部６９上面
に当接するようになっている。この上限位置は、解放ピ
ストン６がロッカーアーム１１の揺動に従って昇降する
パワーピストン１０に当接しないような位置である。す
なわち図２に示したように、この原位置において、軸ロ
ッド３０の下端は、排気弁１，２の着座時にあってもパ
ワーピストン１０の軸ロッド２９の上端から所定の間隔
Ｓを以て離間されるようになっている。また解放ピスト
ン６の頭部上面から軸ロッド３０の周側面に掛けてオイ
ル逃し穴７６が形成され、小ピストン７５はピストン頭
部６９の上面に当接した状態でオイル逃し穴７６の開口
を塞ぐように位置されている。

【００１６】油圧発生ピストン５２は、ハウジング５の
一端側の円柱部５６に内設された縦方向のシリンダ穴７
７に摺動自在な円柱体で成り、その下端がシリンダ穴７
７から延出されて、カムフォロアとなる摺動板７８が取
り付けられている。摺動板７８の上方にはフランジ７９
が形成され、板バネ８０の一端を支持している。板バネ
８０は略直角に屈曲され、その他端が円柱部５６から径
方向に突出した突出部８１に取り付けられて、油圧発生
ピストン５２を上方に付勢している。油圧発生ピストン
５２の上面は、シリンダ穴７７の天端に当接することで
ピストンストロークの上限を規定する。そしてシリンダ
穴７７は、油圧回路直線部４９ａの端から垂下された延
長部４９ｂに接続されている。従って、油圧回路４９に
エンジンオイルが満たされた状態で、摺動板７８が専用
カム５１のカムハイト部５１ａに係合して油圧発生ピス
トン５２に上向きの駆動力が与えられると、油圧発生ピ
ストン５２はシリンダ穴７７に沿って上昇し、油圧回路
４９内の作動油を昇圧させ、解放ピストン６を作動させ
るようになっている。

【００１７】専用カム５１は、動弁用カム１４に隣接し
てそのカムシャフト５４に取り付けられている。専用カ
ム５１のカムハイト部５１ａは、動弁用カム１４のカム
ハイト部と適宜隔てられた位相を以て形成されている。
すなわち燃焼運転中の排気弁１，２の排気行程における
リフトよりも先行したピストン上死点以降の時期（圧縮
・膨張行程中）において、油圧発生ピストン５２を駆動
させるようになっている。

【００１８】以上のように構成されたエンジンブレーキ
装置により車両の走行制動を行うに際しては、エンジン
ブレーキ中においてそのブレーキ力を増大化させようと
いう運転者の意思で、操作スイッチが「ＯＮ」にされる
と、作動切替弁が動作し、エンジンオイルがオイル取入
部５３に入って、逆止弁５８を経由して油圧回路４９内
に供給される。最初に流入してくるオイルにはエアが含
まれているので、このオイルをオイル逃し穴７６により
排出する。エアが除去されて油圧回路４９内の油圧が次
第に上昇して所定の値に達すると、油圧発生ピストン５
２が板バネ８０の付勢力に抗して下降し、摺動板７８が
専用カム５１に係合して、その駆動力により駆動され、
逆止弁５８により閉塞されている油圧回路４９内に高油
圧が形成される。この高油圧は、解放ピストン頭部６９
に作用し、解放ピストン６が押し下げられる。解放ピス
トン６が押し下げられると、その軸ロッド３０がパワー
ピストン１０の軸ロッド２９に当接し、パワーピストン
１０を押し下げる。このパワーピストン１０の下降によ
り油圧室９の各部は均等に加圧され、左右同径のフロー
ティングピストン７，８に均等に作用し、同時に下降さ
せる。このフローティングピストン７，８の下降によ
り、排気弁１，２はリフトされて所定の微小量Ｌだけ開
弁され（図１の状態）、ピストン上死点付近において、
気筒Ｃ内から圧縮圧を解放する。これで膨張圧は圧縮圧
よりも低くなり、惰性で動いているエンジンのピストン
はその分だけ負の仕事が増えることで減速がなされる。
すなわち吸入空気がそのまま圧縮された圧縮圧を急激に
排気系に放出することで、大きなエンジンブレーキが得
られる。

【００１９】なおフローティングピストン７，８が駆動
される時は、弁ブリッジ５は動弁用カム１４のベースサ
ークルに係合したロッカーアーム１１で支えられている
状態にあり、ガイドシャフト１６上を移動することなく
静止している。すなわちパワーピストン１０が油圧室９
内に高油圧を発生させる時は、排気弁１，２の開弁によ
る反力はロッカーアーム１１のローラ１３側にのみ作用
し、この反力が動弁用カム１４とローラ１３との接触応
力の許容範囲内であれば、実用上何等支障ない。またパ
ワーピストン１０は、弁ブリッジ５に対して昇降自在に
保持されているので、解放ピストン６の押動力が弁ブリ
ッジ５に作用することはない。

【００２０】運転状況が変化するなどして、エンジンブ
レーキの増加の必要がなくなって操作スイッチを「ＯＦ
Ｆ」にすると、作動切替弁の動作により作動ＯＮ用油圧
の供給が停止され、油圧回路４９は減圧の状態となる。
すなわち油圧発生ピストン５２は板バネ８０によって専
用カム５１に係合しない位置まで上昇すると共に、解放
ピストン６はリターンスプリング７２によって上限位置
まで上昇してパワーピストン１０と離間し、排気弁１，
２の通常の燃焼サイクルにおける開閉動作に支障ない位
置に戻される。

【００２１】このように、弁ブリッジ５に、一対の排気
弁１，２の弁軸頂端部２３にそれぞれ当接するフローテ
ィングピストン７，８と、これらフローティングピスト
ン７，８を油圧で駆動するパワーピストン１０とを設け
て、解放ピストン６によりパワーピストン１０を押し下
げるようにしたので、エンジンブレーキ使用時において
一対の排気弁１，２を同時にリフトさせることができ、
所望する大きなエンジンブレーキ力が得られる。そして
ブレーキユニット４８のハウジング５０には付加される
部品はなく、エンジン全高が高くなることがないと共
に、シリンダヘッド上部における設計自由度が小さくな
ることがなく、汎用性の向上が達成される。またパワー
ピストン１０及びフローティングピストン７，８の径を
適宜選択することで、排気弁１，２をリフトさせるため
の最適な最終倍力比が得られ、解放ピストン６を大きな
径にする必要がない。すなわちブレーキユニット４８の
小型化及びコスト低減に貢献できると共に、搭載するエ
ンジンの部品強度に応じて適切に荷重配分することがで
きるので、エンジン全体の軽量化、小型化が達成され
る。

【００２２】そしてエンジンブレーキＯＦＦ時において
は、弁ブリッジ５及び排気弁１，２は、従来の動弁機構
と同様にロッカーアーム１１の揺動によって燃焼サイク
ルに使用されるが、このときパワーピストン１０は上限
位置で固定されて油圧室９を密閉した状態に維持する。
従ってフローティングピストン７，８は、油圧室９の高
油圧により排気弁１，２の弁軸頂端部２３に常時当接し
て、弁すきま調整の不要な油圧ラッシュアジャスタとし
て作用する。すなわち従来は、機械的なアジャスタスク
リュで二弁間の高さ位置を合わせて、その後弁ブリッジ
とロッカーアームとの間の弁すきまをロッカーアームに
設けられたアジャストスクリュで調整していたが、この
油圧ラッシュアジャスタ（油圧室９及びフローティング
ピストン７，８）は、両排気弁１，２間でバランスがと
れたゼロラッシュアジャスタとして機能するので、弁駆
動に伴う機械的衝撃音が一掃されると共に、動弁機構の
メンテナンスフリーが達成される。

【００２３】なおこの実施の形態では、フローティング
ピストン７，８を弁軸頂端部２３に当接させるべく別体
で設けるものとしたが、弁軸２０に一体成形するように
してもよい。また各ピストン７，８，１０，６９の形状
及びピストン径（受圧面の面積）は、図示例に限るもの
ではなく、搭載するエンジンに応じて所定の最終倍力比
となるように適宜選択すべきものである。

【００２４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、解放ピス
トンのブレーキユニットに部品を付加することなく排気
二弁を適宜リフトさせることができるので、エンジン全
高が高くなるのを防ぐことができ、設計自由度が増し、
汎用性の向上が達成されるという優れた効果を発揮す
る。またパワーピストン及びフローティングピストンの
径を適宜選択することで所望する倍力比が得られ、ブレ
ーキユニットの小型化に貢献できると共に、搭載するエ
ンジンの部品強度に応じて適切に荷重配分することがで
き、エンジン全体の軽量化、小型化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示したエンジンブレーキ
装置の側断面図である。

【図２】図１の動作を説明するための側断面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】図１の要部を示した平面断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１，２ 排気弁 ５ 弁ブリッジ ６ 解放ピストン ７，８ フローティングピストン ９ 油圧室 １０ パワーピストン ３１ オイル補給手段 ４８ ブレーキユニット ５０ ハウジング ５１ 専用カム ５２ 油圧発生ピストン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁ブリッジによって連結された一対の排
   気弁をエンジンブレーキ時に適宜開弁させるための解放
   ピストンを有したエンジンブレーキ装置において、上記
   排気弁の頭部にそれぞれ設けられたフローティングピス
   トンと、上記弁ブリッジの内部に設けられ上記フローテ
   ィングピストン間を適宜結ぶ油圧室と、上記解放ピスト
   ンの作動により動作して上記油圧室を介して上記フロー
   ティングピストンを開弁方向に駆動させるパワーピスト
   ンとを備えたことを特徴とするエンジンブレーキ装置。
2. 【請求項２】 上記各ピストンが、所定の倍力比となる
   ような径で形成された請求項１記載のエンジンブレーキ
   装置。