JPS61187505A - 内燃機関用弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、制御機構と弁との間の液圧伝動による内燃
機関すなわち４サイクルオツトーエンジン又はデ、イー
ゼルエンジンのための弁駆動装置に関する。

［従来の技術］ かかるエンジンは気筒ごとに少なくとも二つの弁を備え
、この弁は現在の優れた技術によればばね力によりその
閉鎖位置に押圧され、かつ弁棒上にばね力に反対向きに
作用しかつこれを上回る力が加えられることにより開放
位置にもたらされる。これは、クランク軸により半分の
回転数で駆動される補助軸上にカムが取り付けられ、こ
のカムがロッカーアームを介して必要な力を弁棒上にも
たらすというようにして行われる。カムとロッカーアー
ムとは相対層りにより著しい摩耗にさらされ、カムとロ
ッカーアームとの協働の際に生じる力が許容量を上回ら
ないようにしようとするときには、カムの案内面傾斜を
任意に大きく選ぶことができないことによって、達成で
きる弁行程が制限される。最近の研究によれば、気筒内
のより完全な燃焼と従ってより有利な燃料利用と排気ガ
ス中に放出される有害物質の低減とが、弁行程の増大に
よりまた弁の敏速な開閉により、及び／又は弁の位置と
ピストンの位置との強固な結合が全ての運動状態におい
て緩められることにより達成できると推察される。運転
状態に基づく可変なかかる結合は既にオツトーエンジン
における点火操作の際に行われている。ドイツ連邦共和
国特許第４８７４４０号明細書から液圧式弁駆動装置が
知られている。これによりクランク軸と弁の閉鎖機構と
の間の結合に比較的大きい自由度が得られる。作動液の
損失を補償しシステム内での気泡の発生を防止するため
に、−次の能動側液圧ピストンの行程空間を二次の受動
側ピストンの行程空間より幾分大きく寸法を決め、搬送
された余剰分を流出させることがこの明細書では提案さ
れている。

電磁式弁駆動装置もまた既にドイツ連邦共和国特許出願
公告第３３１１２５０号明細書及び同第３０２４１０９
号明細書により知られている。ここでは電磁石の接極子
として構成された弁の閉ｔｔＪａ構を、選ばれた移動距
離（この距離は例えば１００ＫＷの自動車エンジンの場
合には２．３ｍｍになることがある）にわたって第１の
電磁石の励磁により動かすことが試みられている。これ
には比較的大きい’ｔ’を磁石が必要であり、かかる電
磁石は高価であるばかりでなくエンジンブロックのすぐ
そばに設けることがしばしば困難である。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記エンジンの従来の構造を基本的に維持し
ながら、より大きい弁行程を可能にし同時に摩耗し易い
部品を減らすことを目的とする。これにより弁のより右
利な制御特性を達成しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、液圧伝動が増速比を有す
ることにより達成される。

特許請求の範囲第２項に基づき第２のピストンが第１の
ピストンより著しく小さい断面積を有することによって
、液圧式力伝達が第１のピストンの運動を増速して伝え
ることができる。全システムが閉鎖されているときには
、第２のピストンは断面積の比率によって増大された行
程でもって第１のピストンにより強制された運動に従う
。

シリンダ内のピストンの運動は滑り面に加わる横力が無
いためにほとんど摩耗無しに行われる。

材料厚さの減少と適切な材質の選択とによりその内外輪
が巨視的な範囲において弾性的に変形可能な転がり軸受
が、特許請求の範囲第３項に提案されているように円で
ない軸上にはめられるときには、その内輪が軸の輪郭に
順応し、また実際上変形不能な転動体により強制されて
外輪もまた軸の輪郭に順応する。固定と見なされる外輪
に対して軸が回転するときは、外輪はその周囲のあらゆ
る点において半径方向の往復運動を強制される。そして
この運動は液圧により伝達され、その際軸受外輪と一次
ピストンとの間には相対連動が稙ぜず従って摩耗が発生
しない。

特許請求の範囲第４項に記載の実施態様はこれに対する
代案である。そこに提案された第１の電磁石の接極子は
工ないし１．５ｍｍの大きさの非常に小さい移動距離を
伝えるだけでよく、そのために比較的小さい電磁力で十
分である。そしてこの小さい運動が液圧式増速により望
ましい弁行程に増大される。゛電磁石の励磁を解いた場
合の接極子の初期位置への復帰は従来のように復帰ばね
の力によって行われる。

特許請求の範囲第５項に記載のこの発明の実施態様にお
いては、この復帰ばねを無しで済ますことができるか、
又は機械的な遊びを補償するのに十分な量にその強さを
減少することができる。

−次ピストンの各運動方向に対して固有の電磁石が設け
られており、これらの電磁石は交互に励磁される。差動
ピストン構造は一方のピストンの移動がどの方向であろ
うと常に他方のピストンの対応する移動を生じるという
結果をもたらす。特許請求の範囲第６項に提案されてい
るようにソレノイドは前記構造に採用するのに特に適し
ている。

特許請求の範囲第７項に提案されたこの発明の実施態様
に基づき第２のピストンと付加成形された弁頭を有する
弁棒とは一体に製作でき、その際伝動の遊びの可能性が
更に減少される。

［実施例］ 次にこの発明に基づく弁駆動装置の二つの実施例を示す
図面によりこの発明の詳細な説明する。

第１図は一実施例として内燃機関の一つの気筒の燃焼室
ｌを部分的に示し、この燃焼室へは給気口２を経て燃料
混合気が供給される。排気弁は原理的に同様な方法で構
成できる。給気口２は弁棒５と一つのユニットを形成す
る弁頭４により燃焼室１に対し閉鎖されている。受座７
に支えられたつる巻ばね６により弁４は閉鎖位置の方向
に負荷されている。図示されていないエンジンのクラン
ク軸により減速比２：１で駆動されて１円でない断面を
有する（ここでは明瞭にするために誇張して図示されて
いる〕補助軸８が設けられており、この断面上に転がり
軸受が固定されている。転がり軸受は周知のように内輪
９、転動体１０（玉又はころ）及び外輪１１から成る。

内外輪９，１１は寸法と材質とに基づき、これらの部分
がその弾性限界を超えて応力を与えられることがないよ
うに、成る限度までそれらに強制される変形に従う状態
にある。外輪１１は空間に固定されているので、外輪は
補助軸８及びその上に固定された内輪９の回転運動に周
方向に追従できず、それと引き換えに補助軸８の角度位
置に応じて振動する半径方向運動を行う。補助軸の形状
は必ずしも図示のように卵形である必要はなく、所望の
弁制御時間に応じて専門家により選択でき、その際弁制
御のために用いられる従来のカムの形状に似た形状も採
用できる。外輪１１の運動は第１のピストン１２に伝達
され、このピストンは第１の液圧シリンダ１３の中で滑
りかつ別のつる巻ばね１４により常に外輪１１に向かっ
て押されている。第１の液圧シリンダ１３は長さと形状
とがほとんど任意に構成できる配管１５により第２の液
圧シリンダ１６に結合されており、このシリンダの中で
第２のピストン１７が滑り、このピストン自身は弁棒５
Ｅに作用する。両ピストン１２．１７の昇降行程は同じ
でなければならず、第１のシリンダ１３の直径りが第２
のε／リンダ１６の直径ｄより大きく寸法が決められて
いるので、第１のピストン１２の比較的小さい往復運動
りが第２のピストン１７の対応するより大きい運動Ｈに
変換される。

従って対応する弁４の行程の大きさは従来のカム軸を用
いて得られる寸法を超えて増大できる。

図に示すように外輪１１は周上に配設された複数の第１
のピストン１２を同時に動かし、これらのピストンは前
記と同様の液圧伝動を介して図示されていない同数の弁
４、図示の実施例では４気筒エンジンの四つの給気弁を
制御する。

別の実施例を示す第２図においては第１のピストン１２
は接極子１９と一体に構成されている。

接極子１９は交互に行われる励磁に応じて第１の電磁石
２０又は第２の電磁石２１に接触する。その隔離れた電
磁石との空隙Ｓは１ないし１．５ｍｍの大きさに過ぎな
いので、比較的弱い従って小さい電磁石を用いることが
できる。このことは特に、図示のように力強い戻りばね
に逆らって作動する必要が無く、弁頭４をその閉鎖位置
に押すばね６が遊び補償のためにだけ用いられ、これに
相応して弱く設計できるときに達成される。電磁石２０
．２１の励磁が制御ユニット２６により交互に行われ、
この制御ユニットには例えばクランク軸２７で検出され
たエンジンの回転数のようなそのつどの運転値ばかりで
なく、ここでは詳細に説明されていないセンサ２８によ
り検出されたその他め運転値も入力される。それにより
そのつどの運転状態に最適な弁閉鎖時間が制御できる。

ここでは第１のシリンダ１３は、各配管が第１のピスト
ン１２又は第２のピストン１７の各一つの側にそれぞれ
開口するように、二つの配管１５’、　１８を介して第
２のシリンダ１６に結合されている。そのときには戻り
ばね無しに第２のピストンは第１のピストンのどの運動
にも追従することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明に基づく弁駆動装置の二つ
の実施例の長手方向断面図である。 ４・・・弁、　５・・・弁棒、　８・・・補助軸、　　
９，１０，１１−・会転がり軸受、　　１２・・・第１
のピストン、　　１３・−−：ＪＳｌのシリンダ、　　
１４・９・接極子、　　１５，１８・・・配管、　　１
６・・Φ第２のシリンダ、　　１７・・・第２のピスト
ン、　　２０・・φ第１の電磁石、２１−・・第２の電
磁石、　Ｄ・・・第１のシリンダの直径、　　ｄ・・・
第２のシリンダの直径。 （６１１８）代理人プｒ−肛工冨村　潔、Ｍ、ｚ−１、
ｃｊ’；１／Ｉ（ ＩＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）制御機構（８、２０、２１）と弁（４）との間の液
   圧伝動による内燃機関用弁駆動装置において、液圧伝動
   が増速比を有することを特徴とする内燃機関用弁駆動装
   置。 ２）弁（４）ごとに第１のシリンダ（１３）と一つ又は
   複数の配管（１５、１８）を介して液密に第１のシリン
   ダに結合された第２のシリンダ（１６）とを備え、第１
   のシリンダの中では制御機構（８、２０、２１）により
   駆動可能な第１のピストン（１２）が滑動し、第２のシ
   リンダの中では弁を移動可能な第２のピストン（１７）
   が滑動し、第１のシリ ンダの直径（Ｄ）は第２のシリンダの直 径（ｄ）より大きく、両シリンダ（１３、 １６）と配管（１５、１８）とが一つの閉鎖システムを
   形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   弁駆動装置。 ３）クランク軸により駆動される補助軸（８）を備え、
   この補助軸がその長さの一部分に円でない断面を有し、
   転がり軸受（９、１０、１１）が補助軸（８）のこの部
   分上に固定され、その外輪（１１）が空間に固定される
   と共に補助軸の回転の際に強制される変形に よって弾性範囲を超えない応力を受け、その際第１のピ
   ストン（１２）が外輪（１１）に向かって押し付けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の弁
   駆動装置。 ４）運転パラメータに関係して特にエンジン回転数と同
   期して励磁可能な第１の電磁石 （２０）と、第１の電磁石（２０）により吸引可能な接
   極子（１９）とを備え、この接極子が第１のピストン（
   １２）に結合されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の弁駆動装置。 ５）第１の電磁石（２０）に対して時間的にずらしかつ
   空間的に反対向きに励磁可能な 第２の電磁石（２１）と、第１のシリンダ （１３）を第２のシリンダ（１６）に結合する第２の配
   管（１８）とを備え、この配管が第１の配管（１５）に
   関してそれぞれピストン（１２、１７）の反対の側で各
   シリンダの中に開口していることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の弁駆動装置。 ６）第１又は第２の電磁石（２０、２１）がレノイドで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項
   記載の弁駆動装置。 ７）弁棒（５）が第２のピストン（１７）に一体化され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の弁
   駆動装置。