JPH1077811A - 液圧的なバルブゼロラッシュ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 カップ式バルブリフタ２内に組込まれた
バルブゼロラッシュ機構１において、本発明によれば、
特にカムへ向かう方向でのガス交換弁１３の不所望なダ
イラテーションが生じた場合でもバルブゼロラッシュ機
構が充分な長さ補償を生じるようにバルブゼロラッシユ
機構の漏れ隙間１５が形成されている。 【効果】 内燃機関のいかなる運転時点でもガス交換弁
１３の閉鎖が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液圧的なバルブゼロ
ラッシュ機構であって、中空円筒状のケーシングを備え
ており、その孔内に、ケーシングに対して相対的に軸方
向で運動可能であってばね部材を介してケーシングの底
部に一方の端面で支持された圧力ピストンが延在してお
り、この圧力ピストンが底部へ向かう方向に開くチェッ
ク弁を備えており、前記端面と前記底部との間に液圧媒
体のようなサーボ媒体のための高圧室が位置しており、
この高圧室がチェック弁を介して、圧力ピストンにより
少なくとも部分的に囲まれた貯蔵室からサーボ媒体の供
給を受けており、前記孔と圧力ピストンの外周との間に
サーボ媒体のための漏れ隙間が形成されており、かつ、
バルブゼロラッシュ機構を選択的に取り囲む別のケーシ
ングの底部がカム軸の少なくとも１つのカムにより行程
方向で負荷されている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブゼロラッシュ機構は当業
者にとってあまねく公知であり、かつ例えば、内燃機関
の燃焼中に熱膨張及び摩耗により生じる不所望なポジテ
ィブ又はネガティブな隙間を補償するために内燃機関の
弁駆動機構内に組込まれる。このバルブゼロラッシュ機
構は液圧媒体のようなサーボ媒体により作動し、このサ
ーボ媒体はその高圧状態で漏れ隙間を介してケーシング
と圧力ピストンとの間で圧縮される。

【０００３】その場合、当業者にとっては旧来の技術か
ら、当該内燃機関の特に極めて低い温度からの暖機運転
過程中に、この運転時点における特にネガティブな隙間
の補償が実現されないことが知られている。それゆえ、
このネガティブな隙間の存在により、冷えた状態からの
内燃機関の再燃焼時に特に排気弁のところで熱負荷が高
くなる。このことは、弁を囲む部分に対して弁の相対的
な伸長を生ぜしめる。従来のバルブゼロラッシュ機構
は、その漏れ隙間特性及び沈下特性にもとづき、複数の
カム回転後にはもはやこのネガティブな隙間変化を充分
に補償することができない。このことは、弁駆動機構の
温度変化時にデジタルで加算される圧力ピストン及びケ
ーシング相互の行程サイクルごとの沈下量の勾配が、バ
ルブゼロラッシュ機構に対応して位置する弁シャフトの
端部とカム基礎円との隙間の減少勾配に比してフラット
に推移する場合に生じる。これに続いて開放された弁
は、シリンダの充填及び燃焼の不具合にもとづき、極端
な場合には燃焼停止を招く。内燃機関はこれらの不都合
な条件下で停止する。このことを度外視しても、燃焼し
ないガス量により、排気側の触媒の機能損失が早まる。
場合により、内燃機関はその先行した不具合の後に弁が
いずれにしろ開き、これにより圧縮が失われることにも
とづき一時的にもはや問題なく始動することができな
い。

【０００４】ネガティブな隙間変化のこの問題点はオイ
ル圧もしくはその脈動が高すぎることなどによってもエ
スカレートする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、上述した諸欠点が排除され、かつ特にバルブゼ
ロラッシュ機構の沈下量が広い温度範囲にわたり従来の
解決手段に比して明らかに高められるような冒頭に記載
した形式のバルブゼロラッシュ機構を製作することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、請求項１の特徴概念に記載したように、ケーシング
への圧力ピストンの力の負荷を１，５００Ｎ、サーボ媒
体の運動力学的な粘性を７０±５ｍｍ^２／ｓ及び温度を
２０℃と規定した標準条件下で、分散したそれぞれのバ
ルブゼロラッシュ機構の漏れ隙間が、平均漏れ隙間直径
（ｄ_ｍ）〔ｍｍ〕を分母とし、ケーシングに対する圧力
ピストンの沈下量（ＡＷ）〔ｓｅｃ／ｍｍ〕を分子とす
る比のために、弁側に関してほぼ、０．０３≦ＡＷ／ｄ
_ｍ≦０．５〔ｓｅｃ／ｍｍ^２〕の式を成立せしめるよう
な幅もしくは流れ抵抗を有していることにより、さらに
請求項２の特徴概念に記載したように、少なくともそれ
ぞれ個々の同じ寸法決めのすべてのバルブゼロラッシュ
機構の沈下量（ＡＷ_ｍａｘ，ＡＷ_ｍｉｎ）のばらつきの
極値の商がほぼ、ＡＷ_ｍａｘ／ＡＷ_ｍｉｎ≦６の範囲内
にあることにより解決される。それ以下の請求項には本
発明の効果的な構成が示されている。

【０００７】請求項１もしくは請求項２に記載の手段に
よれば、広い温度範囲にわたり、当該バルブゼロラッシ
ュ機構が、弁駆動機構内の特にネガティブな長さ変化を
充分迅速に補償することを保証することができる。その
場合、当業者は、提案されたパラメータのバリエーショ
ンにより常に最適な条件を漏れ隙間に設定することがで
きるセオリを手中に収めることができる。少なくとも内
燃機関ごとに、この沈下量の大きなばらつきを回避する
ために、数字的に最大の沈下量を最小の沈下量で割った
商が６より著しく大きくないようにすることが提案され
る。この商がそれぞれの内燃機関ごとの個々のバルブゼ
ロラッシュ機構だけでなく、当該内燃機関型式のすべて
のバルブゼロラッシュ機構において設定されると有利で
ある。

【０００８】それゆえ、最小の値ＡＷ_ｍｉｎ・ｄ_ｍ ^−１
＝０．０３〔ｓｅｃ／ｍｍ^２〕は行程サイクル中の最大
の行程損失を特徴付けており、かつ更なる減少の方向で
カムの閉鎖ランプの最大の揚程により制限されている。
揚程によるこの沈下量は戒められなければならない。速
すぎる沈下は当該ガス交換弁をして著しく早期にかつ著
しく迅速にその座に到達せしめる。このことは、一面に
おいては早期の摩耗及び騒音増大を意味し、かつ他面に
おいてガス交換の悪化を意味する。上方の値ＡＷ_ｍａｘ
・ｄ_ｍ ^−１＝０．５〔ｓｅｃ／ｍｍ^２〕は当該バルブゼ
ロラッシュ機構の可能な限り遅い沈下を特徴付けてお
り、この場合には、すべての温度範囲にわたりガス交換
弁の全閉がそのポジティブな長さ変化時に考慮されなけ
ればならない。漏れ隙間のところに生じる悪条件により
この値を越える値が生じると、内燃機関の燃焼時に冒頭
に記載した欠点が生じる。

【０００９】記載したすべての大きさの比は基本的には
ガス交換弁の上方に位置するカップ式リフタ又は類似物
を介したそれぞれのガス交換弁の直接操作に関してお
り、揺れ腕又は揺動レバーを介した間接的な操作時に
は、これらの要件に伝達比を考慮にいれなければならな
い。

【００１０】上述の条件の実現は、当業者によれば本発
明の構成において、バルブゼロラッシュ機構における漏
れ隙間が、例えば同じ内燃機関型式のための同じ寸法決
めのバルブゼロラッシュ機構の従来技術による漏れ隙間
に対比して明らかに広く形成されることにより得られ
る。このことは同様に当業者によれば、漏れ隙間長さの
短縮により又は孔などのような高圧室内の付加的な漏れ
箇所により得られる。

【００１１】本発明により設定された、比較的大きな行
程損失を伴う迅速な沈下量にもとづき、本発明の別の請
求項では、この比較的大きな行程損失をカムの閉鎖ラン
プの合理的な形状により補償することが提案される。そ
の場合、回転方向でカムの基礎円の前方に位置する閉鎖
ランプは最大に許容される揚程を上回ってはならず、か
つ同時にガス交換弁に可能な限り低い座着速度が保証さ
れなければならない。

【００１２】同様に、本発明の具体例では、閉鎖ランプ
のランプ範囲を基礎円の方向に不必要に延長しないこと
が提案される。このことは、弁のオーバラップに不利な
影響を作用する。従って、閉鎖ランプのうち最も頻繁に
ガス交換弁の閉鎖を生ぜしめる範囲が、それぞれのガス
交換弁に伝達される閉鎖速度に関して直線的に設計され
なければならない。その場合、その両側の縁範囲は回転
方向で減少的であることが提案される。それにもかかわ
らず温度極値時にその減少的な範囲内でガス交換弁がそ
の上死点において衝突する場合には、このことは容認さ
れなければならない。それというのは、統計的にみて衝
突回数がわずかであるため、わずかな摩耗を考慮するだ
けでよいからである。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、良好な理解のために本発明
を図面について詳細に説明する。

【００１４】図面は公知形式通りカップ式バルブリフタ
２内に組込まれた液圧的なバルブゼロラッシュ機構１を
示す。この場合、バルブゼロラッシュ機構１は中空円筒
状のケーシング３を有しており、このケーシングはその
孔４内にケーシングに対して相対的に運動可能に圧力ピ
ストン５を収容している。圧力ピストン５はその一方の
端面６でカップ式バルブリフタ２の底部７に支持されて
いる。圧力ピストン５はその反対側でばね部材９を介し
てケーシング３の底部８に支持されている。さらに圧力
ピストン５は底部８へ向かって開く詳細には図示しない
チェック弁１０を備えている。軸方向で圧力ピストン５
と底部８との間に液圧媒体のための高圧室１１が延在し
ている。カップ式バルブリフタ２はさらにその底部７の
ところでカム１２により行程方向で負荷されている。カ
ム１２の行程は、カム１２を起点としてカップ式バルブ
リフタ２を介して、ケーシング３の底部８の近くに位置
する例えば排気弁などのようなガス交換弁１３へ伝達さ
れる。

【００１５】カップ式バルブリフタ２内に組込まれたバ
ルブゼロラッシュ機構１の機能については、当業界で周
知であるのでここでは説明を省略する。カム１２の各行
程運動中には液圧媒体のわずかな量が、ケーシング３と
圧力ピストン５との間に存在する漏れ隙間１５を介して
押し出される。カム１２の基礎円範囲Ｂ_５ 内では、圧
力ピストン５により閉じられた貯蔵室１６から圧力室１
１に規定量の液圧媒体が吸込補充されることにより、弁
駆動中に生じる遊びが排除される。それと同時に、ばね
部材９の作用により、カップ式バルブリフタ２とカム１
２とガス交換弁１３との間の力の伝達が遊びなく保たれ
る。高圧室１１からの液圧媒体の押し出によるバルブゼ
ロラッシュ機構１の上述の長さ変化は弁の隙間の補償の
ために必要であるばかりでなく、冒頭に詳しく説明した
ように弁座の摩耗又は熱膨張により生じることのある弁
駆動中のダイラテーションの補償のためにも必要であ
る。

【００１６】それゆえ本発明によれば、漏れ隙間１５を
例えばその幅ｂに関して、比較され得るバルブゼロラッ
シュ機構に比して比較的広く、及び又はその長さに関し
て比較的短く形成することが提案される。当業者は実験
により、（標準条件下で）平均漏れ隙間直径ｄ_ｍ〔ｍ
ｍ〕を分母とし、ケーシング３に対する圧力ピストン５
の沈下量ＡＷ〔ｓｅｃ／ｍｍ〕を分子とする比をほぼ
０．０３以上０．５〔ｓｅｃ／ｍｍ^２〕以下の範囲に設
定することによりこのことを確かめることができる。そ
の場合、同じ寸法決めの内燃機関型式のバルブゼロラッ
シュ機構１のためのばらつきをわずかにするために、最
小沈下量ＡＷ_ｍｉｎを分母とし最大沈下量ＡＷ_ｍａｘを
分子とする比が、ＡＷ_ｍａｘ／ＡＷ_ｍｉｎ≦６であると
特別有利である。これにより、すべての温度範囲にわた
り、（特に本明細書導入部参照）特に高い熱負荷による
カム１２へ向かう方向でのガス交換弁１３の迅速な伸長
時の圧力ピストン５に対するケーシング３の充分な沈下
が考慮される。このパラメータを維持すれば、当業者に
より簡単にすべての条件下でガス交換弁１３の閉鎖を調
整することができる。それと同時に、下方の値０．０３
〔ｓｅｃ／ｍｍ^２〕により限界が設定され、この限界を
維持することにより、ガス交換弁１３は漏れ隙間抵抗が
わずかであることにより著しく早く座に達しない。これ
により公知の欠点が回避される。

【００１７】カム１２には閉鎖ランプにランプ範囲Ｂ_２
〜Ｂ_４が記入されており、この場合、Ｂ_１はカム先端１
７に続く走出フランクを、Ｂ_５はカム１２の基礎円を示
している。バルブゼロラッシュ機構における沈下時間に
依存する最大の行程損失の補償のために、閉鎖ランプ範
囲Ｂ_２からＢ_４までの揚程ｈ_Ｒ（図示せず）は≦０．３
５ｍｍに形成されていなければならず、さらに、閉鎖ラ
ンプ範囲Ｂ_２〜Ｂ_４内でのガス交換弁１３の閉鎖速度は
４０〔μｍ／°ＮＷ〕を越えてはならない。同様に、ラ
ンプ範囲Ｂ_３は、その範囲内で統計的にみてガス交換弁
１３がその座に最も頻繁に座着する範囲として形成さ
れ、かつ、みなされなければならない。それゆえ、ガス
交換弁１３へ伝達される速度特性に関して直線的（コン
スタント）となるように、かつその結果、ガス交換弁１
３が充分“柔らかく”その座に座着するように範囲Ｂ_３
を形成することが提案される。残余の閉鎖ランプ範囲Ｂ
_２，Ｂ_４を短縮するために、これらの範囲を速度特性に
関して回転方向で減少的に形成することが提案される。
閉鎖ランプのすべての範囲Ｂ_２〜Ｂ_４をその推移に関し
て連続的に減少的に形成することもできるのはいうまで
もない。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば内燃機関のいかなる運転
時点でもガス交換弁１３の閉鎖が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづくバルブゼロラッシュ機構を備
えたカップ式バルブリフタを示す図である。

【符号の説明】

ｂ 漏れ隙間の幅〔ｍｍ〕、 ｄ_ｍ 平均漏れ隙間直
径、 ＡＷ 沈下量（一般）〔ｓｅｃ／ｍｍ〕、 ＡＷ
_ｍａｘ 最大沈下量（最もゆるやかな沈下）〔ｓｅｃ／
ｍｍ〕、 ＡＷ_ｍｉｎ 最小沈下量（最も迅速な沈下）
〔ｓｅｃ／ｍｍ〕、 ｈ_Ｒ 閉鎖ランプ範囲Ｂ_２〜Ｂ_４
の揚程〔ｍｍ〕、 Ｂ_１ 走出フランク、Ｂ_２〜Ｂ_４
閉鎖ランプ範囲、 Ｂ_５ 基礎円、 ｖ 閉鎖速度〔μ
ｍ／°ＮＷ〕、 ｖ_Ｄ 平均閉鎖速度〔μｍ／°Ｎ
Ｗ〕、 °ＮＷ カム角度、 １ バルブゼロラッシュ
機構、 ２ カップ式バルブリフタ、 ３ ケーシン
グ、 ４孔、 ５ 圧力ピストン、 ６ 端面、 ７，
８ 底部、 ９ ばね部材、１０ チェック弁、 １１
高圧室、 １２ カム、 １３ ガス交換弁（弁
側）、 １４ 端面、 １５ 漏れ隙間、 １６ 貯蔵
室、 １７ カム先端、１８ 外周、 １９ 付加オイ
ル通路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液圧的なバルブゼロラッシュ機構（１）
   であって、中空円筒状のケーシング（３）を備えてお
   り、その孔（４）内に、ケーシング（３）に対して相対
   的に軸方向で運動可能であってばね部材（９）を介して
   ケーシング（３）の底部（８）に一方の端面（１４）で
   支持された圧力ピストン（５）が延在しており、この圧
   力ピストン（５）が底部へ向かう方向に開くチェック弁
   （１０）を備えており、前記端面（１４）と前記底部
   （８）との間にサーボ媒体のための高圧室（１１）が位
   置しており、この高圧室がチェック弁（１０）を介し
   て、圧力ピストン（５）により少なくとも部分的に囲ま
   れた貯蔵室（１６）からサーボ媒体の供給を受けてお
   り、前記孔（４）と圧力ピストン（５）の外周（１８）
   との間にサーボ媒体のための漏れ隙間（１５）が形成さ
   れており、かつ、バルブゼロラッシュ機構（１）を選択
   的に取り囲む別のケーシング（２）の底部（７）がカム
   軸の少なくとも１つのカム（１２）により行程方向で負
   荷されている形式のものにおいて、ケーシング（３）へ
   の圧力ピストン（５）の力の負荷を１，５００Ｎ、サー
   ボ媒体の運動力学的な粘性を７０±５ｍｍ^２／ｓ及び温
   度を２０℃と規定した標準条件下で、分散したそれぞれ
   のバルブゼロラッシュ機構（１）の漏れ隙間（１５）
   が、平均漏れ隙間直径（ｄ_ｍ）〔ｍｍ〕を分母とし、ケ
   ーシング（３）に対する圧力ピストン（５）の沈下量
   （ＡＷ）を分子とする比のために、弁側（１３）に関し
   てほぼ、 ０．０３≦ＡＷ／ｄ_ｍ≦０．５〔ｓｅｃ／ｍｍ^２〕 の式を成立せしめるような幅（ｂ）もしくは流れ抵抗を
   有していることを特徴とする液力的なバルブゼロラッシ
   ュ機構。
2. 【請求項２】 少なくともそれぞれ個々の内燃機関の同
   じ寸法決めのすべてのバルブゼロラッシュ機構（１）の
   沈下量（ＡＷ_ｍａｘ，ＡＷ_ｍｉｎ）のばらつきの極値の
   商がほぼ、 ＡＷ_ｍａｘ／ＡＷ_ｍｉｎ≦６ の範囲内にある請求項１記載のバルブゼロラッシュ機
   構。
3. 【請求項３】 バルブゼロラッシュ機構（１）における
   漏れ隙間（１５）が、同じ内燃機関型式のための同じ寸
   法決めのバルブゼロラッシュ機構の従来の漏れ隙間に対
   比して明確に広く及び又は短く形成されており、及び又
   は高圧室（１１）から付加オイル通路（１９）が導出さ
   れている請求項１の上位概念もしくは請求項１記載のバ
   ルブゼロラッシュ機構。
4. 【請求項４】 弁側（１３）に関して、回転方向でカム
   （１２）の基礎円（Ｂ_５）の直接前方に位置する閉鎖ラ
   ンプ範囲（Ｂ_２〜Ｂ_４）の揚程（ｈ_Ｒ）がほぼ≦０．３
   ５ｍｍであり、かつそれぞれのガス交換弁（１３）に選
   択的に伝達されるほぼ４０〜０μｍ／°ＮＷの閉鎖速度
   （ｖ）を伴っており、その際選択的に、ガス交換弁（１
   ３）の閉鎖ランプ（Ｂ_２〜Ｂ_４）の長さに関した平均閉
   鎖速度（ｖ_Ｄ）のために、ほぼ、 １５μｍ／°ＮＷ≦ｖ_Ｄ ＜４０μｍ／°ＮＷ の式が成り立つ請求項１又は３記載のバルブゼロラッシ
   ュ機構。
5. 【請求項５】 閉鎖ランプ（Ｂ_２〜Ｂ_４）のうち統計的
   にみて最も頻繁にガス交換弁（１３）の閉鎖を生ぜしめ
   るランプ範囲（Ｂ_３）が、その推移に関してほぼ速度一
   定に形成されており、その場合、この速度一定のランプ
   範囲（Ｂ_３）の両側に位置するランプ範囲（Ｂ_２，
   Ｂ_４）がガス交換弁（１３）に伝達されるその速度曲線
   に関して回転方向で見て減少的に形成されている請求項
   １から４までのいずれか１項記載のバルブゼロラッシュ
   機構。