JP4875141B2 - ストローク伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載のストローク伝達装置に関する。

特許文献１から、カムシャフトのストロークを内燃機関のガス交換バルブに可変に伝達するためのストローク伝達装置が知られている。このストローク伝達装置は、制御カムと支持部カムとを介して連結され、かつストロークを一定に調節している間に制御カムの及び支持カムの接触領域において１つの自由度で互いに対して移動可能である第１の調節手段及び第２の調節手段を有する調節ユニットを備え、第２の調節手段は、制御カムと支持カムとを備える第１の調節手段においてその周方向に移動可能である。ストロークを調節するために、第１及び第２の調節手段は、制御カムの接触領域において同一の自由度で互いに対して移動可能であり、さらに、この同一の自由度において、調節手段は、ストロークを一定に調節している間に互いに対して移動し、ストロークを調節するために、軸を中心に第１の調節手段を旋回させることができ、この結果、第１の調節手段と第２の調節手段との間の相対移動が第１の調節手段の周方向に発生する。

独国特許出願公開第１００６１６１８Ｂ４号明細書

特に、本発明の目的は、少なくともほとんど反作用のない調節が可能であるストローク伝達装置を提供することである。この目的は、請求項１の特徴によって達成される。本発明の別の実施形態は従属請求項から明らかとなる。

本発明は、ストロークを、被作動部材に可変に伝達するための、特に、カムシャフトのストロークを内燃機関のガス交換バルブに可変に伝達するためのストローク伝達装置であって、少なくとも１つの制御カムを介して連結され、かつストロークを一定に調節している間に制御カムの接触領域において少なくとも１つの第１の自由度で互いに対して移動可能である第１の調節手段及び少なくとも第２の調節手段を有する調節ユニットを備えるストローク伝達装置を提供する。

ストロークを調節するために、制御カムの接触領域において、第１の自由度とは異なる少なくとも１つの第２の自由度で、第１及び第２の調節手段が互いに対して移動可能であることが提案される。この場合、「調節手段」とは、ストロークを可変に伝達するように位置的に調節可能である手段を特に意味すると理解されたい。また、制御カムの接触領域の異なる「自由度」とは、区別され、特に、ある角度を含む制御カム上の移動ラインに沿った相対移動の可能性を特に意味すると理解されたい。

自由度に関連する移動が互いに対して少なくともほぼ垂直に定められるか、又は移動が８０°〜１００°、好ましくは８５°〜９５°の角度を含んだ場合、ずれた自由度によって、相互の反作用を少なくとも低減でき、好ましくは、少なくともほぼ防止できる。望ましくない誤差を回避でき、高精度の調節を実現できる。さらに、柔軟性の高い調節を実現できる。

少なくとも１つの調節手段が並進移動可能であり、さらに特に有利には、少なくとも１つの軸を中心に回転可能であった場合、異なる自由度を構造的に簡単に実現できる。調節手段の少なくとも１つは、好ましくは、軸を中心に回転可能でありかつ軸に沿って並進移動可能であるスラストロッドとして構成され、単に、このスラストロッドを特に推進方向において堅くすることができ、これにより、高い調節精度を簡単に実現可能である。さらに、スラストロッド状の調節手段を作動させるためのアクチュエータは、特に、調節手段の、好ましくは、並進移動可能な調節手段の一方の端面に空間節約的に一体化されることができる。

本発明の別形態において、制御カムが、少なくとも１つの外形領域の少なくとも１つの方向に一定の半径を有し、これにより、ストロークを一定に調節している間に、偏心によって生じる望ましくない微細な動きと、これにより生じる摩耗とを回避できることが提案される。

さらに、調節ユニットの調節手段の少なくとも１つが、少なくとも２つの被作動部材用の少なくとも２つの制御カムを有し、これにより、追加の構成要素、設置空間、重量、アセンブリの複雑さ、及びコストを節約できることが提案される。

被作動部材のモード間の差を調節するための第１及び第２の調節手段が少なくとも１つの自由度で互いに対して移動可能であった場合、特に、柔軟な調節を実現可能である。特に、別の被作動部材の動作モードで望ましくない効果を生じさせることなく、被作動部材の動作モードを調節できる。この場合、「差」とは、例えば、１つの被作動部材のストロークを、他の被作動部材のストロークに対して増大又は減少させることができるようなストロークの差を特に意味すると理解されたい。

このことは、特に、差を調節するための自由度が、ストローク調節移動が関連する自由度からずれた場合、特に、差を調節するための自由度が、一定のストローク調節中の移動が関連する自由度と少なくともほぼ一致した場合、又は差を調節するための移動が、少なくとも部分的に、一定のストローク調節中の移動から２０°未満、好ましくは１０°未満ずれた場合、空間節約的に実現できる。

本発明の別形態では、ストローク伝達ユニットが、空間的に固定されて取付けられた中間レバーを有することが提案される。この場合、「空間的に固定された取付部」とは、空間的に固定された軸を中心に、特に材料軸を中心に旋回可能な取付部を特に意味すると理解されたい。「中間レバー」とは、ストローク運動を伝達するためのユニットとして旋回可能に取付けられる一部分又は多部分のレバーを特に意味すると理解されたい。特に、中間レバーが少なくとも１つの調節手段用の軸受領域を有した場合、適切な形態によって、特に小さな公差を有する有利には構造的に簡単かつ費用効果的な構造を実現できる。軸受領域を介して調節ユニットの調節手段を有利に取付けることが可能であり、及び／又は軸受領域を介して中間レバーを有利に取付けることが可能である。この場合、「を介して」とは、調節手段を中間レバー上に及び／又はそこに取付けることが可能であり、及び／又は中間レバーを調節手段上に及び／又はそこに取付けることが可能であることを特に意味すると理解されたい。適切な形態によって、関連する複数の形状を構成要素に、具体的には中間レバーに関連させることができ、これにより、前記形状を特に正確に形成でき、この結果、特に、製造中、中間レバーを取付けるための１つの軸受領域が１つのプロセスステップで少なくとも加工され、中間レバーの別の軸受領域が後続のプロセスステップで少なくとも加工された場合、望ましくない公差を最小限にすることができる。この場合、「少なくとも加工される」とは、軸受領域を形成でき、特に完成できることを特に意味すると理解されたい。さらに、「後続のプロセスステップ」とは、直接続くプロセスステップ、及びその後のプロセスステップに続くプロセスステップの両方を意味すると理解されたい。その上、本発明による解決策によれば、少数の構成要素によって、特にコンパクトな構造を実現できる。

さらなる利点は図面の以下の説明から明らかになる。図面には、本発明の典型的な実施形態が示されている。発明の詳細な説明及び特許請求の範囲は、多数の特徴及びそれらの組み合わせを含む。さらに、当業者は、特徴を個別に適切に考慮し、その上、それらの特徴を互いに適切に組み合わせるであろう。

図１は、カムシャフト２４に取付けられたカム２５のカムシャフトストロークを内燃機関のガス交換バルブ１０に可変に伝達するための本発明によるストローク伝達装置を有する内燃機関の概略的に示された部分を示している。ストローク伝達装置は、空間的に固定された軸１９を中心に旋回可能に取付けられた中間レバー２１を含む。さらに、ストローク伝達装置は調節ユニットを含む。

中間レバー２１は、円形開口部の範囲を定める縁部によって形成された第１の軸受領域２３を有し、この第１の軸受領域を介して、前記中間レバー２１は、軸１９を中心に回転可能でありかつ並進移動可能であるスラストロッドによって形成された調節手段１１に旋回可能に取付けられる。調節手段１１は中間レバー２１の材料軸受軸として機能する。さらに、中間レバー２１はその自由端２６と第１の軸受領域２３との間に第２の軸受領域２２を有し、この第２の軸受領域を介して、エルボーレバー又は拡張リンクによって形成された調節手段１２が、円弧状でありかつ中間レバー２１に一体形成された案内カム２７に沿って、中間レバー２１の軸１９と同心の円形経路２８に案内される。

中間レバー２１に一体化される調節手段１２又は拡張リンクは、本体部２９と、カム従動によって本体部２９の端部に形成されている回転可能に取付けられた入力従動部材３０とを備える。入力従動部材３０はローラの形態を有する。本体部２９の入力従動部材３０の領域には、入力従動部材３０と同心の円弧状の湾曲部３１が構成され、この湾曲部により、本体部２９、したがって入力従動部材３０が、動作中に、軸１９と同心に構成される中間レバー２１の案内カム２７において円形経路２８に案内される。しかし、その代わりに及び／又はそれに加えて、本体部２９、したがって入力従動部材３０は、図１に示されているように、中間レバー２１の軸１９と同心の円形経路２８からずれた経路３２に移動可能に案内されてもよい。入力従動部材３０がその移動範囲内で回転することを可能にするために、入力従動部材３０の移動範囲の中間レバー２１には、凹部３３が形成される。

さらに、調節手段１２又は拡張リンクは、本体部２９の第２の端部に回転可能に取付けられた従動部材３４を有し、この従動部材３４は、調節手段１１に形成された制御カム１３、１４（図１、図２及び図３）に従うために設けられる。

その上、本体部２９には、中間レバー２１に固定連結された支持手段３７の支持外形３６に連結される案内シュー３５が取付けられる。中間レバー２１は多部分の形態を有し、軸受領域２３は第１の部分によって形成され、案内カム２７は第２の部分によって形成され、これらの部分は互いに固定連結される。案内カム２７は別個の部分によって形成されるので、案内カム２７は、有利には、少なくとも部分的に少なくとも実質的に（すなわち特に所定の公差内で）中間レバー２１の軸受軸と同心である円形経路を単に示すことが可能であり、したがって、中間レバー２１の第１の部分に連結することが可能である。しかし、少なくとも部分的に、案内カム２７を中間レバー２１の第１の部分と一体形成し得る。したがって、調節手段１２又は拡張リンクは、ほぼ三角形を形成する３つの接点を有する。

ストロークカム３８と、いわゆるゼロストロークカム３９は中間レバー２１の自由端２６に一体形成される。動作中にガス交換バルブ１０のストロークを発生させるために、ストロークカム３８が設けられ、一方、動作中にガス交換バルブ１０のストロークを防止するために、ゼロストロークカム３９が設けられる。原則として、別の調節用の別のストロークカムを中間レバー２１の自由端に一体形成することも可能である。中間レバー２１の自由端２６は、空間的に自由に取付けられたローラレバー４０に作用し、前記自由端の第１の端部は隙間補償要素４１に当接し、前記自由端の第２の端部はガス交換バルブ１０のバルブステムに当接する。

製造中、中間レバー２１を支持するための軸受領域２３が１つのプロセスステップで形成され、次に、後続のプロセスステップにおいて、例えば、好ましくは、製造中に中間レバー２１をその軸１９を中心に旋回させることによって、軸受領域２２又は案内カム２７自体が中間レバー２１に形成される。軸受領域２３及び軸受領域２２又は案内カム２７は同心であるので、これらの要素を特に正確に形成できる。

動作中、入力従動部材３０が回転カム２５上を走る。中間レバー２１は、調節モード以外では静止している調節手段１１に取付けられて、旋回運動で駆動される。このことが生じたときに、従動部材３４は、一定の半径を有するプロファイルに従う領域において制御カム１３の周方向に制御カム１３上を走り、この結果、ストロークを一定に調節している間に、制御カム１３の接触領域において、調節手段１１、１２が制御カム１３の周方向に第１の自由度１７で互いに対して移動する。

ストローク調節が行われようとした場合、スラストロッドによって形成された調節手段１１は、その端面に取付けられたアクチュエータ２０によって並進移動され、この結果、制御カム１３の接触領域において、第１及び第２の調節手段１１、１２が調節手段１１の軸方向に、第１の自由度とは異なる第２の自由度１８で互いに対して移動される。自由度１７、１８に関連する移動は互いに対して垂直に定められる。調節手段１１は制御カム１３の領域でフルスト円錐形状を有するので、方向に応じて自由度１８内で調節手段１１を移動させることによって、調節手段１２の従動部材３４が、矢印４２で示されているように、中間レバー２１の軸１９に対して半径方向外側又は半径方向内側に移動する。このことが生じたときに、中間レバー２１の支持外形３６は、調節手段１２の本体部２９の案内シュー３５、又は拡張リンクに従い、矢印４３で示されているように、調節手段１１の並進推進方向に応じて、カムシャフト２４に向かって又はそれから離れるように軸１９を中心に旋回運動を行う。このことが生じたときに、入力従動部材３０は、矢印４４で示されているように案内カム２７に従う。調節手段１１の推進方向に応じて、ストロークカム３８又はゼロストロークカム３９をローラレバー４０に接触させることができ、これによって、ガス交換バルブ１０のストロークを調節できる。ゼロストロークカム３９がローラレバー４０に接触するように中間レバー２１が調節された場合、例えば支持手段３７を介して中間レバー２１に作用する螺旋状の圧縮バネ４５により、入力従動部材３０が遊びなしにカム２５に常に接触し続け、支持外形３６が調節手段１２の本体部２９の案内シュー３５に従うことが保証される。

このことが生じたときに、入力従動部材３０は案内カム２７に沿って、したがって、軸１９と同心の円形経路２８に沿って移動されるので、中間レバー２１の旋回運動は、カムシャフト２４に対する入力従動部材３０の位置を変化させず、より進んだ方向又はより遅れた方向への入力従動部材３０の移動と中間レバー２１の変速比の変化とが回避される。ガス交換バルブ１０の開放時間の変更に関連して入力従動部材３０の特定の移動を望んだ場合、円弧状に構成されかつ軸１９と同心である案内カム２７の代わりに、規定された異なるプロファイルを有する案内カムを選択してもよい。

ガス交換バルブ１０用の制御カム１３、１４に加えて、調節手段１１は、詳細に図示されていない別のガス交換バルブ用の２つの別の制御カム１５、１６を有する。ガス交換バルブ１０に関連する制御カム１３、１４と、詳細に図示されていないガス交換バルブに関連する制御カム１５、１６とが互いに背後に周方向にそれぞれ配置され、一方、制御カム１３、１５と制御カム１４、１６とが調節手段１１の軸方向に互いに背後にそれぞれ配置される。

中間レバー２１に対応し、かつ調節手段１２に対応する調節手段が一体化される中間レバーは、制御カム１５、１６の領域に取付けられる。調節手段１１はアクチュエータ２０によって軸１９を中心に回転駆動可能であり、これにより、作動すべきガス交換バルブ１０のモード間の差を調節するための第１及び第２の調節手段１１、１２は、自由度１７と一致する自由度で、調節手段１１の周方向に互いに対して移動可能である。

制御カム１３、１５が調節手段１２に接触した場合、ガス交換バルブ１０は同一の動作モードを有し、すなわち、ガス交換バルブ１０の各々は同一のストロークで作動される。制御カム１４、１６が調節手段１２に接触した場合、ガス交換バルブ１０は、異なる動作モードを有するが、この理由は、制御カム１３、１４が互いに対応し、これに対して、制御カム１５と１６が区別されるからである。調節手段１１の並進移動によって、ガス交換バルブ１０用の、ゼロストロークからずれたストロークと、制御カム１５、１６に関連するガス交換バルブ用のゼロストロークとを設定できるが、この理由は、調節手段１１が軸方向に移動され、この結果、制御カム１５、１６に関連する調節手段が、その接触領域４６で制御カム１６に接触するからである。制御カム１３、１４、１５、１６の各々は、制御のために設けられた前記制御カムの接触領域で周方向に一定の半径を常に有するので、一定のストローク調節中における、偏心度によって生じるマイクロ移動が回避される。

上記調節に加えて、当業者に有用であると思われる別の調節が可能である。特に、周方向に及び／又は軸方向に別の制御カムを設けることが可能であり、この場合、別のモードを得るために、調節手段１１を軸方向に移動させることが可能である。さらに、調節用の調節手段１１及び／又は調節手段１２の重畳された回転運動及び推進運動を利用することも可能である。

本発明によるストローク伝達装置を有する内燃機関の概略的に示された部分の図面である。 ストローク伝達装置の別個の調節手段の斜視図である。 図２の調節手段の長手方向断面図である。

符号の説明

１０ ガス交換バルブ
１１ 調節手段
１２ 調節手段
１３ 制御カム
１４ 制御カム
１５ 制御カム
１６ 制御カム
１７ 自由度
１８ 自由度
１９ 軸
２０ アクチュエータ
２１ 中間レバー
２２ 軸受領域
２３ 軸受領域
２４ カムシャフト
２５ カム
２６ 端部
２７ 案内カム
２８ 円形経路
２９ 本体部
３０ 入力従動部材
３１ 湾曲部
３２ 経路
３３ 凹部
３４ 従動部材
３５ 案内シュー
３６ 支持外形
３７ 支持手段
３８ ストロークカム
３９ ゼロストロークカム
４０ ローラレバー
４１ 隙間補償要素
４２ 矢印
４３ 矢印
４４ 矢印
４５ 螺旋状の圧縮バネ
４６ 接触領域

Claims (10)

1. カムを持つカムシャフトと、カムシャフトのカムと協働し、カムシャフトの回転を被作動部材のストローク動作に変換する調節ユニットとを備え、前記調節ユニットは前記被作動部材のストローク動作を調節することができ、
   前記調節ユニットは第１の調節手段（１１）及び少なくとも１つの第２の調節手段（１２）を有し、
   前記第１の調節手段（１１）は、少なくとも１つの第１の制御カムを有し、前記少なくとも１つの第１の制御カムを介して前記第２の調節手段（１２）は前記第１の調節手段（１１）と連結されることができ、
   前記第２の調節手段（１２）は、前記第１の調節手段（１１）との第１の相対運動（１７）により前記制御カムの接触領域において変位することにより、前記被作動部材に一定のストロークをさせることができ、
   前記第２の調節手段（１２）は、前記第１の調節手段（１１）との前記第１の相対運動（１７）とは異なる第２の相対運動（１８）により前記制御カムの接触領域において変位することにより、前記被作動部材のストロークを調節することができるストローク伝達装置であって、
   前記第１の調節手段（１１）は、前記第１の制御カム（１５）とは異なる接触領域を有する他の第２の制御カム（１６）を有し、前記第２の調節手段（１２）は、前記第１の調節手段（１１）の第１の相対運動（１７）により、前記第１の制御カム（１５）と前記第２の制御カム（１６）との間を変位することができることを特徴とするストローク伝達装置。
2. 前記第１の相対運動（１７）及び第２の相対運動（１８）が互いに対して少なくともほぼ垂直に定められることを特徴とする請求項１に記載のストローク伝達装置。
3. 少なくとも１つの前記調節手段（１１）が、並進移動することができることを特徴とする請求項１又は２に記載のストローク伝達装置。
4. 並進移動することができる前記調節手段（１１）は、少なくとも１つの軸（１９）を中心に回転可能であることを特徴とする請求項３に記載のストローク伝達装置。
5. 前記制御カムが、少なくとも１つの外形領域で少なくとも１つの方向に一定の半径を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のストローク伝達装置。
6. 前記調節ユニットが、前記調節手段（１１）の一方の端部領域に取付けられた少なくとも１つのアクチュエータ（２０）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のストローク伝達装置。
7. 前記調節ユニットの前記第１の調節手段（１１）が、少なくとも２つの被作動部材用の少なくとも２つの制御カム（１３、１４、１５、１６）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のストローク伝達装置。
8. 前記少なくとも２つの被作動部材のストローク動作間の差を発生させるため、前記第１及び第２の調節手段（１１、１２）が、少なくとも１つの相対運動で互いに対して変位することができることを特徴とする請求項７に記載のストローク伝達装置。
9. 前記調節ユニットが、前記カムシャフトの回転を旋回運動に変換するための中間レバー（２１）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のストローク伝達装置。
10. 前記中間レバー（２１）が、少なくとも１つの調節手段（１１、１２）用の少なくとも１つの軸受領域（２２、２３）を有することを特徴とする請求項９に記載のストローク伝達装置。

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