JP2584563B2 - 弁作動部のための液圧すき間補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、相互に封止された２個
の中空円筒を具備し、互いに反対側の円筒端部がカバー
で閉鎖され、圧縮ばねにより上記中空円筒が互いに軸方
向弾性支承されて成る、内燃機関の弁作動部のための液
圧すき間補償装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決すべき課題】上記のすき間補償装
置は、例えばドイツ特許3617858 号により知られてい
る。内燃機関のカム軸と弁の間に使用され、弁すき間の
自動補償を行う。従って保守作業に関連する弁すき間調
整を廃止することができる。

【０００３】先公知のすき間補償装置は弁の操作方向と
平行にシリンダ内で移動し得るピストンを有する。ピス
トンは圧縮ばねによってシリンダ底部に支えられる。こ
のためすき間補償装置の無負荷状態でシリンダ内のピス
トンの軸方向離脱運動が起こり、その際油が貯油室から
絞り穴を介して吸い込まれ、ピストン型シリンダ装置の
圧力室の内部に貯えられる。絞り穴の横断面は極めて狭
隘に設計されている。それ故ピストン型シリンダ装置の
中に貯えられる油量は、カム軸のカムによる通常の弁操
作時に利用可能な短い時間の間に目立った減少がない。
弁操作のために必要な力をむしろ問題なく伝達すること
ができる。

【０００４】ところが内燃機関の一時停止時にカム軸の
カムがすき間補償装置と持続的に係合し、その結果すき
間補償装置が中に収容された圧縮ばねの力に抗して軸方
向に圧縮され、当初圧力室に納められた油が貯油室へ次
第に逆行するという事態が起こることがある。低温の場
合はカム軸のカムの運動を再開しても、内燃機関の正常
な運転のために必要な、ピストン型シリンダ装置の即時
補充が必ずしも確実に保証されるとは限らないことが観
察された。

【０００５】内燃機関を正常に運転するには、低温の場
合でも圧縮ばねがピストン型シリンダ装置を短時間で確
実に押し離し、弁すき間の補償を行わせることが必要で
ある。ところがそのために貯油室に収容された潤滑油
を、圧縮ばねが十分に大きな速度でピストン型シリンダ
装置へ返送しなければならない。低温では潤滑油の粘度
が大きくなるので、そのために大きな力が必要である。
従って先行技術により使用される圧縮ばねは強力に設計
されている。常温、特に高い温度の場合にピストン型シ
リンダ装置の不必要に強い相互離脱運動がその必然的帰
結であり、すき間補償装置の望ましくない磨耗を招く恐
れがある。

【０００６】接触と研究259 巻、テーマ別篇「形状記憶
合金」エクスペルト・フェアラーク（エーニンゲン）
〔Themenband“Legierung mit Formgedaechtnis ”， k
ontaktund Studium ，Band 259，ExpertVerlag ，Ehnin
gen〕により形状記憶合金による金属ばね部材が知られ
ている。このばね部材は圧縮ばねとして形成され、合金
組成によっては低温でほとんど支持力がなく、それより
高いＡｓ温度で再三繰返し大きな支持力が新たに現れ
る。弁すき間補償装置に同様のばねを使用することには
触れていない。

【０００７】本発明の目的は、冒頭に挙げた種類の液圧
すき間補償装置を改良し、低温でも貯油室からピストン
型シリンダ装置を即時補充することが保証され、通常の
運転温度に到達すると２個の中空シリンダが相互に柔軟
に弾性支承される液圧すき間補償装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、冒頭に挙げ
た種類の液圧すき間補償装置において、中空円筒が圧縮
ばねのほかに作用方向が圧縮ばねと逆向きの支持ばねに
よって相互に支承され、支持ばねは、形状記憶合金から
成り、Ａｓ温度に達すると圧縮ばねの支持力より小さな
圧縮強さを有し、Ａｓ温度に達したときに支持ばねの支
持力が圧縮ばねの支持力の３０ないし７０％であること
を特徴とするすき間補償装置によって達成される。従属
請求項は有利な実施態様に関するものである。

【０００９】本発明に基づくすき間補償装置において
は、中空円筒が圧縮ばねのほかに作用方向が圧縮ばねと
逆向きの支持ばねによって相互に支承され、支持ばねが
形状記憶合金から成り、Ａｓ温度に達すると圧縮ばねの
支持力より小さな支持力を有するようになっている。低
温になると支持ばねはばね力を失う。従ってこの温度範
囲では圧縮ばねの力だけが働く。圧縮ばねは、弁すき間
補償装置に収容された潤滑油の大きな粘性にかかわらず
カム軸のカムの相対回転と平行してピストン型シリンダ
装置に潤滑油を即座に補充するように設計されている。
こうして内燃機関の所属の弁の正常な操作が最初の瞬間
から保証されている。弁すき間補償装置及びその中に収
容された潤滑油を含む弁作動部が冷機起動の後に十分に
高い運転温度に達すると、支持ばねがばね力を回復す
る。支持ばねは圧縮ばねと逆の作用方向を有する。全体
として利用可能なばね力がこうして一方では高い信頼
性、他方では極小の磨耗を得ることを保証する値に低減
される。

【００１０】圧縮ばねと支持ばねをコイルばねとして形
成することが好ましい。これによってこれらのばねは特
に安価に製造され、組立てられる。

【００１１】支持ばねはＡｓ温度が−15ないし＋５℃で
あり、好ましくは水の氷点の領域にある合金から成るな
らば好適であるということが判明した。特に上述の範囲
で慣用の潤滑油の粘度がかなり急激に変化する。しかし
個々の場合に使用される潤滑油の種類に応じて、場合に
よってはＡｓ温度が異なる合金で製造した支持ばねを使
用するのが適当であることは言うまでもない。

【００１２】Ａｓ温度に到達した時に支持ばねの支持力
が圧縮ばねの支持力の30ないし70％であることが好まし
い。このような構造は、全寿命期間の間故障を防止する
という近代的エンジン製造業の要求を特に考慮に置いて
いる。

【００１３】本発明に基づくすき間補償装置は個々の場
合に支配する温度に関係なくピストン型シリンダ装置に
収容される油の急速な補充を常に保証するから、内燃機
関の正常な運転が常に保証される。この場合公知の構造
の外型と主要な機能要素を継承できることが決定的に有
利である。それによって本発明に基づくすき間補償装置
の製造も、内燃機関の連続生産での使用も、問題なく可
能である。また本発明は外側が密閉され、持続的に油が
充填されるすき間補償装置にも、取囲まれた空胴が当該
の内燃機関の油循環路に接続されたすき間補償装置にも
適用される。

【００１４】

【実施例】次に添付の図面に基づいて本発明の主題を詳
述する。図面は図の右部分に図の左部分と異なる構造を
示す。詳しく言えば、図の左部分に縦断面図で示した弁
すき間補償装置は常時油補給を備えた閉じた系として構
成されている。

【００１５】図の右側部分に縦断面図で示した弁すき間
補償装置は、内燃機関の強制潤滑の油循環路に接続され
た開いた系として形成されている。

【００１６】図示の弁すき間補償装置は構造に関係なく
２個の相互に移動し得るように封止された中空円筒１、
２を具備する。中空円筒１、２は互いに反対側の端部区
域がカバー３、４で閉鎖され、圧縮ばね５によって互い
に軸方向弾性支承されている。中空円筒２はピストン１
１の上で案内される。ピストン１１は中空円筒１に対し
て同軸に伸張し、そのカバー３に支えられる。ピストン
１１と中空円筒２の底部４の間に圧縮ばね５が配設さ
れ、中空円筒２に対してピストン１１の軸方向離脱運動
を行わせる。こうして両者が取囲む空胴は油で完全に満
たされる。その後空胴は予備油を貯えた空胴７と専ら絞
りギャップを経て連通する。空胴７は連絡孔により内燃
機関の強制潤滑の油循環路と連通することができる（図
の右部分）。また空胴７の外側を転動形ベロー１２で密
閉することができる（図の左部分）。その結果内燃機関
の油循環路の夫々の圧力に関係なく、弁すき間補償装置
に良好な確実性が与えられる。

【００１７】中空円筒２は案内片１４の中に軸方向移動
可能に支承される。案内片１４と中空円筒２に固着した
カラー１５の間に形状記憶合金製の支持ばね８が配設さ
れている。支持ばね８は所定の温度範囲に達しないとば
ね力を失い、その後Ａｓ温度まで熱せられると当初のば
ね力を取り戻す性質がある。支持ばねも圧縮ばねとして
形成されている。作用方向が圧縮ばね５と逆向きである
から、支持ばね８が働かない低温の場合に全体として利
用可能なばね力は専ら圧縮ばね５のばね力で決まる。こ
れに対して高温の場合は圧縮ばね５のばね力は活性化し
た支持ばね８のばね力によって低減される。このように
して全体として２つのばねの支持力の差が専ら利用可能
である。

【００１８】本発明に基づくすべての空胴は通常の運転
条件のもとで油で完全に満たされている。カバー３の上
側にカム軸が在する。図示の状態で当該のカム１０はす
き間補償装置の上側と係合しない。

【００１９】機能について次に説明する。

【００２０】内燃機関の始動の後にカム軸の相対回転が
起こり、それによってカム軸のカムはすき間補償装置の
上側と短時間の間係合し、すき間補償装置を図示の中心
線に沿って垂直下方へ移動させる。この短時間の間、中
空円筒２とピストン１１が取囲む油量は両者の間の絞り
ギャップを通過することができない。その結果中空円筒
２がピストン１１及び中空円筒１のカバー３にほとんど
不動に支えられる。従ってカム１０の相対運動がほとん
ど減少せずに、図示しない弁軸に伝達されるから、当該
の弁の開放をもたらす。

【００２１】回転運動が更に進行するとカム軸のカム１
０は中空円筒１のカバー３に対して係合を解くから、す
き間補償装置全体が上へ移動し、当該の弁の弁軸が初期
位置に戻る。ピストン１１と中空円筒２の間の圧力室の
区域に万一起こる油損失は、圧縮ばね５の力により空胴
７から吸入することによって充足される。

【００２２】内燃機関が停止されるがカム１０と中空円
筒１の上側とが係合しているときは、必ず圧縮ばね５よ
りこわい当該の弁の図示しない閉鎖ばねの力が、中空円
筒１に対して中空円筒２を徐々に上昇運動させると共
に、当初高圧室１３に収容された油分を空胴７へ適当に
相対移動させる。

【００２３】常温及び高温で支持ばね８は圧縮ばね５に
対抗して働き、こうして中空円筒２とピストン１１を押
し離す総合力を減少すると共に、回転するカム１０と中
空円筒１のカバー３との間の摩擦も減少する。上記の温
度範囲では油が流動性に富むので、僅かなばね力しか必
要でない。

【００２４】これに対して低温及び特に内燃機関の冷機
起動の場合は潤滑油が強粘性である。このため中空円筒
２とピストン１１を軸方向に互いに押し離し、玉逆止め
弁を介して両者が取囲む空胴に潤滑油を吸入するため
に、大きなばね力が必要である。一方、支持ばね８は同
様に低い温度でばね力を持たない。それ故支持ばね８は
もはや圧縮ばね５の負荷を緩和する働きをしない。従っ
て圧縮ばね５の全支持力が、ピストン１１に対する中空
円筒２の軸方向離脱運動のために利用される。比較的不
利な条件のもとでもこうしてピストン型シリンダ装置の
十分に急速な離脱運動が保証される。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上述べたように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２６】内燃機関の作動中（高温時）は、本支持ば
ねが圧縮ばねのばね力を低減させるように働くから、回
転カムと液圧すき間補償装置との間の磨耗を大幅に減ら
すことができる。

【００２７】また、内燃機関の冷機起動時（低温時）
は、本支持ばねは圧縮ばねに対抗してばね力を及ぼさな
いから、相対的に増大した圧縮ばねのばね力によりシリ
ンダ室（圧力室１３）内に早急に油を補充することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に基づく弁すき間補償装置の断面
図であって、図の左部分では閉じた系として、右部分で
は開いた系として構成されている。

【符号の説明】

１ 中空円筒 ２ 中空円筒 ５ 圧縮ばね ８ 支持ばね

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に封止された２個の中空円筒
   （１）、（２）を具備し、上記中空円筒の互いに反対側
   の端部がカバー（３）、（４）で閉鎖され、 圧縮ばね（５）により上記中空円筒が軸方向に互いに弾
   性支承されて成る内燃機関の弁作動部のための液圧すき
   間補償装置において、 上記中空円筒（１）、（２）が圧縮ばね（５）のほかに
   作用方向が圧縮ばね（５）と逆向きの支持ばね（８）に
   よって相互に支承され、 支持ばね（８）は、形状記憶合金から成り、Ａｓ温度に
   達すると圧縮ばねの支持力より小さな圧縮強さを有し、 Ａｓ温度に達したときに支持ばね（８）の支持力が圧縮
   ばね（５）の支持力の３０ないし７０％であることを特
   徴とするすき間補償装置。
2. 【請求項２】 圧縮ばね（５）と支持ばね（８）をコイ
   ルばねとして形成したことを特徴とする請求項１に記載
   のすき間補償装置。
3. 【請求項３】 支持ばね（８）が、Ａｓ温度が−15℃な
   いし＋５℃である合金から成ることを特徴とする請求項
   １又は２に記載のすき間補償装置。
4. 【請求項４】 支持ばね（８）が、Ａｓ温度がほぼ水の
   氷点領域にある合金から成ることを特徴とする請求項１
   又は２に記載のすき間補償装置。