JP6038182B2 - 機械的に制御可能な弁駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械的に制御可能な弁駆動装置用の中間アーム（レバー）装置であって、少なくとも１つの中間アームを備え、該中間アームは、旋回アーム装置との作用結合のための作業カムフェースを有しており、支承シャフトを介して所定の回転軸線周りに回転可能に支承された作用機構が設けられている形式の中間アーム装置に関する。さらに本発明は、このような形式の中間アーム装置を備えた伝達装置ならびに機械的に制御可能な弁駆動装置に関する。

このような形式の装置は、内燃機関の分野において十分に知られている。すなわち、ＤＥ１０２００６０３３５５９Ａ１（独国特許出願公開第１０２００６０３３５５９号明細書）およびＤＥ１０２００７０２２２６６Ａ１（独国特許出願公開第１０２００７０２２２６６号明細書）には、該当するガス交換弁の調節可能なバルブリフト量を有する弁駆動装置が記載されている。このためには、両弁駆動装置に、中間アーム装置が設けられており、この中間アーム装置は、一方ではガス交換弁を周期的に動かすためにカムシャフトに結合されており、他方では、作用機構を有していて、この作用機構を介して最大もしくは最小に達成され得るバルブリフト量が調節可能となる。しかし、このような弁駆動装置はすべて、製造およびその後の組付けの後に、製造誤差に基づいて、弁駆動装置が、正確に所望された通りのバルブリフト量を有していないという不都合を有している。すべての弁およびシリンダにわたって同一のバルブリフト量が要求される場合、このことは特に、小さいバルブリフト量においては、エンジンの不満足な運転特性を招く恐れがある。

したがって本発明の根底を成す課題は、上で説明した不都合が回避され得るように、機械的に制御可能な弁駆動装置用の中間アーム装置を構成することである。

この課題は、少なくとも１つの作用機構の周面上の１点が、角度αだけ回動する際に円弧とは異なる弧形状を描くようにする手段が設けられており、この場合、前記作用機構を所定の位置に固定する位置固定手段が設けられていることにより解決される。このような中間アーム装置の本発明における構成によって、弁駆動装置を、前組立てされた状態でも、自動車内に取り付けられた状態でも、バルブリフト量に関して簡単に調節することが可能である。こうして製造誤差もしくは製造欠陥、およびそれどころか摩耗現象は、所望のバルブリフト量に関して補償され得る。

この場合、前記手段は、作用機構がカムを有するように形成されていてよい。特に有利な実施態様では、前記手段は、作用機構の偏心的な支承部が設けられているように形成されており、この場合、作用機構は円形に形成されている。この実施態様は特に、作用機構が大量生産で簡単に製造可能であるという利点を提供する。

前記位置固定手段は、支承シャフトの第１の端部に対応するばねエレメントから成り、このばねエレメントによって、支承シャフトが所定の回転位置に位置固定可能であると有利である。段階的で正確な調節のためには、支承シャフトが、第２の端部に第１の歯列を有し、この第１の歯列が、支承シャフトの支承範囲に設けられた第２の歯列と対応すると有利である。

中間アーム装置の特に有利な実施態様は、複数の中間アームが、結合シャフトを介して、作業カムフェースとは反対の側の端部において互いに結合されており、中間アームへのカムシャフトの力伝達のための第１のローラが設けられており、第２のローラが、ゲートガイド内での案内のために前記中間アームの間に設けられていることにより与えられる。

さらに、本発明の課題は、このような中間アーム装置を備えた伝達装置によって解決され、この場合、中間アーム装置と作用結合している旋回アーム装置が設けられており、各中間アームが１つの旋回アームに対応している。

さらに本発明の課題は、列状に配置された複数のガス交換弁を備えた、機械的に制御可能な弁駆動装置によって解決され、ガス交換弁には、相応するシリンダが対応している。この場合、２つのガス交換弁に１つの伝達装置が対応しており、この場合、各伝達装置はシリンダヘッド内に支承手段によって可動に支承されており、各伝達装置は、それぞれ１つのバルブリフト量調節装置および１つのカムシャフトと作用結合されており、各バルブリフト量調節装置は、偏心機構を備えた回転可能な調節機構を有しており、この偏心機構は、ばね機構のプリロード力に抗して、伝達手段の作用機構に作用する。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明による弁駆動装置の斜視図である。 本発明による中間アーム装置の１実施形態を示す斜視図である。 図２に示した中間アームの断面図である。

図１には、本発明による弁駆動装置１０の実施形態が示されている。この弁駆動装置１０は、列状に配置された複数のガス交換弁１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６を備えている。この場合、それぞれ２つの吸気用のガス交換弁が、内燃機関内の１つのシリンダに割り当てられている。機械的に制御可能な弁駆動装置１０は、この場合には、４つの伝達装置２９，３１，３３，３５を有しており、これらの伝達装置にはそれぞれ２つのガス交換弁１２，１４；１６，１８；２０，２２；２４，２６が割り当てられている。この場合、伝達装置２９，３１，３３，３５は、公知の形式で、支承手段によりシリンダヘッド内に支承されている。図１において支承手段３６，３８は、伝達装置３５の旋回アーム５６の支承のために、例示的に図示されているにすぎない。さらに、伝達装置２９，３１，３３，３５は、公知の形式で、カムシャフト４０に作用結合されている。さらに、各伝達装置２９，３１，３３，３５は、バルブリフト量調節装置４１の調節機構４２，４３；４４，４５；４６，４７；４８，４９によって制御可能であり、この場合、吸気側のガス交換弁１２，１４；１６，１８；２０，２２；２４，２６の、より小さなまたはより大きなバルブリフト量が調節可能である。本実施形態では、調節機構４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９はそれぞれ、吸気弁１２，１４；１６，１８；２０，２２；２４，２６に割り当てられていて、偏心機構として構成されている。この偏心機構は偏心シャフト５０に設けられていて、作用機構７５に作用する。偏心シャフト５０は、本実施形態では、駆動機構５２によって、公知の形式で駆動可能である。もちろん、それぞれ個々のガス交換弁に１つの伝達装置を割り当てることも可能である。駆動機構５２としては、両方向に回転する回転駆動装置が使用され得る。これによって偏心シャフト５０は、目下の位置に関連して、次の運転状態に対応するバルブリフト量が、相応する偏心機構の使用によって、迅速にかつ精密に設定され得るように駆動され得る。それによって、＞３６０°の回転角度も実現可能である。

本実施形態では、ガス交換弁２４、２６のために１つの伝達装置３５が設けられている。この場合、伝達装置３５は、１つの中間アーム装置５８と、２つの旋回アーム装置５４，５６とから成っている。中間アーム装置５８は、作業カムフェースを介して旋回アーム装置５４，５６に作用結合されており、また、旋回アーム装置５６の端面はガス交換弁２６に作用し、中間アーム装置５８は、バルブリフト量調節装置４１と、カムシャフト４０とに作用結合されている。この場合、バルブリフト量調節装置４１の調節機構４９は、ばね５５のプリロード力に抗して、中間アーム装置５８に設けられた、図示されていない作用機構（たとえばローラ、図２参照）に作用する。中間アーム装置５８は、図１には図示されていない作業カムフェース６０，６１によって、旋回アーム装置５４，５６に作用する。

本発明による中間アーム装置５８が、図２に詳細に図示されている。作業カムフェース６０，６１とは反対の側には、第１のローラ６２，６３が配置されており、これら第１のローラによって、中間アーム装置５８は、公知の形式でカムシャフト４０に作用結合されている。これら第１のローラ６２，６３は、結合シャフト６４に支承されており、この結合シャフト６４は、隣接した２つの中間アーム６６，６７を互いに結合している。この場合、第１のローラ６２，６３の間ではさらに、第２のローラ６８が結合シャフト６４に配置されており、この第２のローラ６８はガイドローラとして用いられ、ゲートガイド７０（図１参照）内に支承されている。このような形式の伝達装置の機能および作動形式に関しては、ＤＥ１０１４０６３５Ａ１（独国特許出願公開第１０１４０６３５号明細書）を参照するものとする。念のために付言しておくと、１つの中間アーム装置５８は１つの中間アームしか有していなくてもよい。その場合、作業カムフェースとは反対の側に設置された１つのローラが、カムシャフト４０に作用結合されていると同時に、ゲートガイド７０内でのガイドをも保証する。

本実施形態では、中間アーム装置５８が２つの中間アーム６６，６７を有しており、それに相応して、作業カムフェース６０，６１を介して、図示されていない２つの旋回アームと作用結合されている。特に、バルブリフト量が小さい場合は、個々のガス交換弁のバルブリフト量の一致を確保することが望ましい。このためには、本実施形態では、ローラ７５として設けられた作用機構は、支承シャフト７１によって偏心的に支承されており、この場合、角度αだけ回動すると、ローラ６２，６３の周面上の１点が「円弧」とは異なる弧形状を描く。本実施形態では、位置固定手段が、支承シャフト７１の第１の端部に対応するばねエレメント７２から成り、このばねエレメント７２によって、支承シャフト７１を所定の回転位置に位置固定可能となる。さらに、支承シャフト７１の第２の端部が、第１の歯列７４を有しており、この第１の歯列７４は、支承シャフト７１の支承範囲に設けられた第２の歯列７６と対応する。運転状態または前組付の間であっても、支承シャフト７１を単に回動させることによって、所属のガス交換弁のバルブリフト量を調節することができ、こうして製造時の不正確性または摩耗の影響を除去することができる。

図３には、図２に示した中間アーム６６の断面図が示されている。ローラとして構成された作用機構７５は、図３の実施形態では、ニードル軸受け７８によって、支承シャフト７１に回転可能に支承されている。支承シャフト７１は、中間アーム６６の回転軸線に関して、偏心距離ｅを有している。それによって、角度αだけ回動した場合に、円弧とは異なる弧形状が生ぜしめられる。組み付けた状態で回動させるためには、支承シャフト７１内に、スリット８０が設けられている。このスリット８０内には工具を係合させることができ、これにより、ばねエレメント７２のばね力に抗して歯列７４、７６の形状接続式の結合が解離され、こうして支承シャフト７１の回動が可能となる。

図示した実施形態によって、バルブリフト量の調節時における最大限の自在性が与えられている。しかし、中間アーム装置のこのような実施形態において、単に１つだけの中間アームを形成して、この中間アームを作用機構の周面上の１点が、角度αだけ回動する際に円弧とは異なる弧形状を描くような、手段が設けられるように構成することも可能であることが判っている。また、作用機構が同心的に支承されており、ただし作用機構自体は円環状に形成されているのではなく、たとえば１つのまたは複数のカムを有していることも、もちろん考えられる。

Claims (8)

1. 機械的に制御可能な弁駆動装置用の中間アーム装置であって、少なくとも１つの中間アーム（６６，６７）を備え、該中間アーム（６６，６７）は、旋回アーム装置（５６，５７）との作用結合のための作業カムフェース（６０，６１）を有し、支承シャフト（７１）を介して所定の回転軸線周りに回転可能に支承された作用機構（７５）が設けられていて、該作用機構（７５）にバルブリフト量調節装置（４１）の調節機構（４９）が作用する、中間アーム装置において、
   少なくとも１つの前記作用機構（７５）が、前記支承シャフト（７１）によって偏心的に支承されていて、該支承シャフト（７１）の回動により、偏心的に移動するようになっており、前記作用機構（７５）の偏心位置を、規定された位置に固定する位置固定手段（７２，７４，７６）が設けられており、前記バルブリフト量調節装置（４１）によるバルブリフト量の設定に加えて、前記支承シャフト（７１）の回動によりバルブリフト量を調節することができるようになっていることを特徴とする、機械的に制御可能な弁駆動装置用の中間アーム装置。
2. 前記作用機構（７５）がカムを有するように形成されている、請求項１記載の中間アーム装置。
3. 前記作用機構（７５）は円形に形成されている、請求項１記載の中間アーム装置。
4. 前記位置固定手段は、前記支承シャフト（７１）の第１の端部に対応するばねエレメント（７２）から成り、該ばねエレメント（７２）によって、前記支承シャフト（７１）が、所定の回転位置に位置固定可能である、請求項１または２記載の中間アーム装置。
5. 前記支承シャフト（７１）は、第２の端部に第１の歯列（７４）を有し、該第１の歯列（７４）が、支承シャフト（７１）の支承範囲に設けられた第２の歯列（７６）と対応している、請求項４記載の中間アーム装置。
6. 前記中間アーム（６６，６７）は、結合シャフトを介して前記作業カムフェース（６０，６１）とは反対の側の端部で互いに結合されており、前記中間アーム（６６，６７）へのカムシャフト（４０）の力伝達のために第１のローラ（６２，６３）が設けられており、第２のローラ（６８）が、ゲートガイド（７０）内での案内のために前記中間アーム（６６，６７）の間に設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の中間アーム装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の中間アーム装置を備えた伝達装置において、旋回アーム装置（５６）が設けられており、該旋回アーム装置（５６）は、前記中間アーム装置（５８）と作用結合されており、各中間アーム（６６，６７）は、それぞれ１つの旋回アームと対応していることを特徴とする、中間アーム装置を備えた伝達装置。
8. 機械的に制御可能な弁駆動装置（１０）であって、列状に配置された複数のガス交換弁（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４）を備え、該ガス交換弁（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４）には、相応するシリンダが対応していて、２つのガス交換弁（１２，１４；１６，１８；２０，２２；２４，２６）に、請求項７記載の１つの伝達装置（２９，３１，３３，３５）が対応している、機械的に制御可能な弁駆動装置（１０）において、
   各伝達装置（２９，３１，３３，３５）はシリンダヘッド内に支承手段（３６，３８）によって可動に支承されており、各伝達装置（２９，３１，３３，３５）は、それぞれ１つのバルブリフト量調節装置（４１）および１つのカムシャフト（４０）と作用結合されており、各バルブリフト量調節装置（４１）は、偏心機構を備えた回転可能な調節機構（４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９）を有しており、前記偏心機構は、前記伝達装置（２９，３１，３３，３５）の前記作用機構に作用することを特徴とする、機械的に制御可能な弁駆動装置（１０）。

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