JPH04501750A

JPH04501750A - 内燃機関のためのモジュールタイプの自蔵形油圧式弁タイミング機構

Info

Publication number: JPH04501750A
Application number: JP1509752A
Authority: JP
Inventors: ウェイクマン，ラッセル　ジェイ．
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1992-03-26
Also published as: EP0436581A1; US4887562A; ES2017281A6; WO1990003499A1; KR900702177A

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】

内燃機関のためのモジュールタイプの自蔵形油圧式弁タイミング機構［発明の分野］本発明は一般に油圧式弁リフタを採用した形式の内燃機関の分野に関する。具体的な形では本発明はモジュールタイプの、自蔵形油圧弐弁す７タ機構に具現されており、これは特に弁開放のタイミングと時期を変えるために適合せしめられている（すなわちいわゆる“ロストモーシロン“弁タイミング機構）。［発明の背景と要約］油圧代弁リフタは種々の操作条件においてより最適なエンジン性能を提供するために弁開放のタイミングと時期を変えるために利用されてきた。このような油圧式弁リフタを採用した機構が米国特許（Ｕ、Ｓ、Ｐ）第４６１５３０６号明細書に開示されている［″エンジン・バルブ・タイミング−コントロール・システム（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｖａｌｖｅ　Ｔｉｍｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）　”　ｓ　１９８８年１０月７日、ラッセル・Ｊ・ウェイクマン（ＲｕｓｓｊｌｌＪ　Ｗａｋｅｍａｎ）　］　、このウエイクマンのＵ　、Ｓ　、Ｐ　、　Ｎｏ、４６１５３０６では弁動作のタイミングおよび弁開放時期がリフタ操作の結果としてエンジンオイル供給の間に発達せしめられる圧力パルスを介して制御される。弁す７タ自体はソレノイドによって制御される押出可能な（ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ）油圧式のリンクを備えている。Ａ体的Ａ’実ＭＥＮ（Ｕ、Ｓ　、Ｐ　、　Ｎｏ、４６１５３０６　（７）第６図参照）では一対のピストンがこれら相互間に室を形成しており、この室はソレノイドと連通している。下方のピストンがカムの輪郭によって移動せしめられている間オイルがリフタからブリード通路内へ押出され、これは電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって命令されて下方のピストンの移動が油圧式に上方のピストンに伝達されることになる時まで続き、このときにはソレノイドは電圧を印加され、これにより下方のピストンの運動を上方のピストンへ連結する剛性的な油圧式リンクを形成し、次いで上方のピストンが弁開放を行う。本発明の手段によりＵ、Ｓ、Ｐ、　Ｎｏ、４６１５３０６の有利な機能を具体化したモジュールタイプの、自蔵形油圧式弁タイミング機能が提供される。具体的には本発明による鋳造弁カバーはソレノイド弁と油圧式弁リフタと内部の油圧通路（この流体がソレノイド弁と弁リフタとを結合する）とを備えている。したがって本発明によれば弁タイミング機構のための油圧回路は一体の包囲体（すなわち弁カバー）内に自蔵されているので、エンジン製造に際して弁カバーを゛単にエンジンブロックへエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）からの電気的なリード線でもって連結すればよく、次いでソレノイド弁へ結合される。本発明のモジュールタイプの、油圧式弁タイミング機構はもとの装置製造者（ＯＥＭ）によってオリジナル製作のエンジンに使用することができ、または既存のエンジンに可変の弁タイミング操作能力を与えるためにこれらを改良するために使用してもよいことは認められよう。本発明の上記の、および他の利点と特徴は、以下の本発明の優れた実施例の詳細な説明での考察により一層明白となろう。４、

【図面の簡単な説明】

以下添付図面を参照するが図面において種々の図面を通して類似の符号は類似の構造部材を示す。第１図は内燃機関の吸気弁と排気弁に操作上配属された本発明による自蔵形油圧式弁タイミング機構の部分斜視図である。第２図は第１図のｆｆ−１線に沿って矢印によって示された方向で見た図である。第３図は本発明による自蔵形油圧式弁タイミング機構の別の実施例の部分斜視図である。第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿って矢印で示された方向に見た図である。第５図は本発明による自蔵形油圧式弁タイミング機構の別の実施例の部分斜視図である。第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿っで矢印によって示される方向に見ｔ；図である。第７図は特に頭上カム型エンジンに対して有用な本発明による自蔵形油圧式弁タイミング機構の暗示斜視図である。［優れた実施例の詳細な説明１本発明による自蔵形油圧式弁タイミゾグ機構１ｏの１９１施例が第１図、第２図に示されている。第１図、第２図に示された機構ｌＯは、エンジン設計者が吸気弁または排気弁のいずれかに可変の弁動作タイミングをめ、他の弁は固定的な弁動作のタイミングで持上げる（常用のロッカアーム等で）場合のエンジンで特に有用である。第１図、第２図から判るように機構１０は弁ブロック１４に結合された弁カバー１２を備えている。弁ブロツク内で吸気弁１６、排気弁１８が往復運動可能である。弁１６．１８はそれぞれ圧縮ばね１６ａ、１８ａとスプリングキャップ１６ｋ１．１８ｂとを備えている。圧縮ばねｌｅａ、１８ａはそれぞれ弁１６．１８を予負荷して第１図、第２図に示されているように閉鎖位置または着座位置へもたらしている。明瞭に示すために第１図、第２図には吸気弁１６と排気弁１８とはそれぞれ１つだけしか示されていないが、これらの弁の組１６／１８がエンジンの各シリンダに対して数組存在することは理解されよう。図示の実施例においてロッカアーム２０は操作的に吸気弁１８に配属され、油圧式リフタアセンブリ２２は操作的に吸気弁１６に配属されている。しかし所望により油圧式り７タアセンブリ２２を排気弁１８だけに配置してもよく（この場合にはロッカアームが吸気弁１６に操作的に配属される）、また吸気弁１６と排気弁１８のいずれにも配置することができる。ロッカアームは軸２６回りに旋回運動するために支承部２４を介して取付けられている。ロッカアーム２０の１端部２８はカム３０の輪郭に従動し、他方の端部３２は弁１８のステム１８ｃと協働している。周知のように排気弁１８はロッカアーム２０によって提供される運動伝達機能によりカム３０の回転に応答して開閉せしめられる。したがってロッカアーム２０はカム３０の輪郭に厳密に従った固定の（すなわち可変ではない）、排気弁１８の動作のタイミング時期を与える。しかし開放の可変のタイミングと時期は例えば油圧式り７タアセンブリ２２を用いて吸気弁１６に対して配慮してもよい。リフタアセンブリ２２は、弁カバー、１２内に一体に形成された油圧ケース３８の円筒孔３６内にこの内部を往復摺動し得るように収容されたカム７オロワピストン３４を備えている。ケース３８はまた孔４０を形成しており、孔４０は弁作動ピストン４２を受容している。実際には弁作動ピストン４２は有利には着座の量弁すさまと弁１６の減衰運動を調節し得るピストン対から成っている［これについては米国特許出願整理番号第０７／１０３８７９号（１９８７年ｌθ月２日）、名称“ヒドロ−リック・エンジン・バルブ・す７り・アセンブリ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ＥｎｇｉｎｅＶａｌｖｅ　Ｌｉｆｔｅｒ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）　”、ウェイクマン（Ｒｕ５ｓｅｔ　ＩＪ、Ｗａｋｅｍａｎ）　、シェア（Ｓｔｅｐｈｅｎ　Ｆ、　５ｈｅａ）　、参照］。ケース３８内に形成された通路４４は孔３６と４０とを流体が流れるように結合し、このようにしてピストン３６と４２との間に油圧リンクを形成している。同様にして通路４６（第２１！ｌ参照）は通路４０をソレノイド弁４８の入口へ流体が流れるように接続している。したがって回転するカム５０の輪郭がカム７オロワピストン３４をして孔３６内を往復移動せしめる。具体的には弁１６の開放周期の間のカム５０の輪郭がカムフォロワピストン３４を孔３６内へ押込み、したがってこの中のオイルを連絡通路４４．４６を介して電圧を印加されていないソレノイド弁４８の出口（図示せず）を通って押出す。換言すればソレノイド弁４８が電圧を印加されていない状態ではカム７オロワピストン３４の移動は油圧によってピストン４２へ伝達されない。ＥＣＵ　（第２図参照）が、弁１６が開放されるべきことを決定すると、信号がソレノイド弁４８へ送られ、これによりソレノイド弁に電圧が印加される。この時にソレノイド弁４８の出口から流れるオイル流は止められ、こうしてピストン３４と４２との間に連絡通路４４と孔４０を介して剛性の油圧リンクが形成される。したがってカム７オロワピストンの孔３６内へのこの後の移動はこの形成された剛性の油圧リンクを介してピストン４２へ伝達され、ピストンはこれに応答して弁１６を開く（すなわちピストン４２が孔４０から弁１６のステム１６ｃへ向かって突出することにより）。適切な（すなわち十分に応答性の）、任意のソレノイド弁４８を採用することができるが、米国特許出願明細書［１９８８年９月２２日、タクソン（Ｍｏｒｓｅ　Ｎ。丁ａｘｏｎ）　、発明の名称“ハイ・プレッシャ、ファースト・レスポンス、プレッシャ・バランスド争ソレノイド拳コントロール・バルブ（Ｈｉｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ、Ｆａｓｔ　Ｒｅ−５ｐｏｎｓｅ、Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｂａ１ａｎｃｅｄ　５ｏｌｅｎｏｉｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｖａｌｖｅ）］に挙げられたタイプのものが目下の所優れている。第３図、第４図に示された機構６０は第１図、第２図に関して記載された機構ｌＯと類似している、しかしこの機構６０は形成された剛性の油圧リンクを介して単一のカム７オロワピストン３４を用いて１対の吸気弁１６．１６’を作動させるのに好適である。このように機構６０はシリンダにつき弁３個まｔ；は４個を有するエンジンで使用するのに特に好適である。機構６０で採用された構成は連絡通路６２を除けば上記の機構ｌＯで採用されたものと実質的に同一である。一方ノカム７オロワピストン３４と他方の各弁作動ピストン４２．４２’との間に形成される剛性の油圧リンクが通路６２によって形成された油圧の連絡により６弁１６．１６’を開放させることは認められよう。ここで第３図によれば通路４４が孔４０の所で終わっており、次いで通路６２でもって孔４０から孔４０′へ“ひな菊の花輪”のように連なっているが、実際には通路４４が対称的に通路６２と交差して（したがって通路６２と連通して）ピストン４２と４２′との間と同様に油圧の平衡を保証していると有利であることに注意しなければならない。したがって第３図、第４図の通路４４の物理的配置は説明し易いように示したものである。第５図、第６図に本発明による別の機構７０が示されており、該機構は第３図、第４図に示された上記の機構と同様シリンダ当り３または４つの弁を備えたエンジンに使用されるように適合されている。第５図、第６図に示された油圧式り７タ７２は第１図、第２図に示された上記のり７タ２２と実質的に同一であるが、カム７オロワピストンはケーシング７５内に形成された室７４（第６図参照）内にこの中で往復運動するために（すなわちカム７６の回転に依存して）摺動可能に受容されている。通路７８は室７４を室８０と流体が流れるように接続しており、室８０内には弁作動ピストン８２が室内で運動するように受容されている。制御通路が室８０をＥＣＵ−作動ソレノイド（図示せず）の入口と流体が流れるように接続しており、そのために弁１６．１６’が開かれるべきときには剛性的な油圧リンクがピストン７６と８２との間と同様に形成される。弁作動ピストン８２がフォーク形ロッカアーム８６のエンドパー８４と協働する。ロッカアーム８６の各アーム８６ａ、８６ｂはロッカアーム軸８８回りに旋回運動するようにそれぞれ支承部８７ａ、８７ｂを介して取付けられている。したがって操作中（すなわちピストン７６と８２との間に剛性的な油圧リンクが形成されるとともに）ピストン８２は室８０から走出し、かつ相応して旋回端８４を（第５図、第６図でみて）下方へもたらし、こうして同時に両方の弁１６，１６ ′を開ける。機構１０．６０．７０はそれぞれ特にＶ形エンジン、すなわちカム軸に対して対称的に左右から傾斜して配置されており、かつエンジンの端部から見て互いにＶ形に配列したシリンダを備えたエンジンで使用するように特に適合せしめられている。しかし第７図に示された自蔵タイプの油圧式弁タイミング機構１００は特にオーバーヘッドカム、インライン形エンジンに使用するように適合せしめられている。第７図の機構１００はたまたま４シリンダ形オーバーへラドカムエンジンとの関係で示されているが、図示の具体的なエンジンタイプに限定されるものでないことは理解されよう。機構ｌＯＯの油圧回路は弁ブロック１０６に連結された弁カバー１０２（これにはまた内部に回転運動のためのカム軸１０４が取付けられている）内に自蔵されている。弁ブロック１０６はエンジンの第１のシリンダにそれぞれ配属された吸気弁と排気弁１１０．１１２を示すために第７図に一部破断して示されている。更に弁カバー１０２は油圧制御通路を示すために一部破断して示されている。油圧制御通路は第１のシリンダに配属された吸気弁１０および第４のシリンダに配属されｔ；同様の吸気弁（図示せず）の開放を制御する働きをする。同様の、ただし鏡像の油圧制御通路が機構１００内に設けられていて第２と第３のシリンダに配属された吸気弁を開放することは理解されよう。したがって以下の説明はこのような第２と第３のシリンダのための同様の油圧制御通路に対して等しく該当する。図に示されているように、機構１００はソレノイド弁１１４を備えており、ソレノイド弁は第１と第４のシリンダの吸気弁（第１のシリンダの吸気弁１１０Ｌか見えない）を配属された油圧式り７タ１１６．ｌｉ８内に剛性的な油圧リンクを形成する。同様にしてソレノイド弁１１４’は第２と第３のシリンダのための吸気弁（図示せず）を制御しよう。有利にはり７り１１６．１１８（排気弁り７タ１１６’、１１８’に加えて）はそれぞれ米国特許出願整理番号第０７／１０３８７９　（１９８７年１０月２日）に開示されたタイプのものである。ソレノイド１１４への入口は通路を介して油圧制御通路１２０，１２２と流体が流れるように接続されている。ソレノイド弁１１４の出口は戻り油圧通路１２４．１２６へ流体が流れるように接続されており、第７図に示されていない通路を介してエンジンオイル系と連絡している。各通路１２０，１２２．１２４．１２６の末端はプラグ部材１２９によって閉鎖されている。逆止弁１３０．１３２，１３４，１３６は油圧制御通路１２０，１２２，１２４，１２６内で作用するように設けられている。Ｕ、Ｓ、Ｐ、Ｎｏ、４６１５３０６に詳述されているように、す７タ１１６．１１８が押出すと（すなわちり７タ１１６．１１８に配属されたカム７オロワピストンに当付いたそれぞれのカム１４０．１４２の開弁斜面のために）、オイルは各り７り１１６．１１８から各制御通路１２０．１２２内へ流入せしめられてそれぞれ各逆止弁１３０，１３２を通る。次いでオイルは通路１２４を介して開いたソレノイド弁１１４へ入り、ソレノイド弁１１４の出口から排出されてエンジンオイル系へ至る。ソレノイド弁１１４に電圧を印加すると、剛性的な油圧リンクかり７り１１６．１１８内に形成される。しかしり７タ１１６、１１８の１つが各カム１４０．１４２の開弁斜面上にあり、他はそのベース周期にあるので、吸気弁の１つだけが開かれる。次いで他方の（作動していない）リフタは“ポンプによって補充されて”、戻し通路１２４または１２６内に発達した油圧パルスに基因してすき間零に戻す。本発明は目下の所きわめて実用的で優れた実施例と考えられるものに関して説明されてきたが、本発明は実施例に限定されるものではなく、請求の範囲の思想と範囲内で種々の修正と等価の構成を包含するものであることは理解されよう。国際調査報告　０１”Ｔ／ｌ：ＯＱＯ／ｎ＋ｎｃフこ国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．エンジンブロックを備えたタイプの内燃機関と一緒に使用するための自蔵形油圧式可変弁タイミング機構であって、回転可能なカム軸と、エンジンのシリンダにそれぞれ作用的に配属された吸気弁と排気弁の組とを備えた形式のものにおいて、吸気弁および排気弁を覆うようにエンジンブロックに結合されるように適合せしめられた弁カバーが設けられており、弁カバーが一体のケースを有しており、ケースが、カム軸のカムとは反対側に端部の開いた第１の孔と、吸気弁および排気弁の１つの弁ステムとは反対側に端部の開いた第２の孔と、これら第１と第２の孔間に油圧式の伝達路を形成するために第１と第２の孔同士を流体が流れるように接続する手段とを有しており、カムの輪郭に従動するためのカムフォロワピストン手段が第１の孔内に受容されていてこの孔を閉鎖しており、かつカムに応答してこの第１の孔内を往復移動せしめられるようになっており、弁作動ピストン手段が第２の孔内に受容されていて、この孔を閉鎖しており、かつ１つの弁に配属されたステムとは反対側に位置しており、ソレノイド弁が弁カバーに取付けられており、かつ制御通路が油圧式の伝達路およびソレノイド弁と流体が流れるように接続されており、ソレノイド弁の操作によってカムフォロワピストン手段の運動が伝達路を介して油圧式に弁作動ピストン手段へ伝達されるようになっていて、このようにして１つの弁のタイミングが得られるように構成されていることを特徴とする、内燃機関のためのモジュールタイプの自蔵形油圧式弁タイミング機構。
２．ケースが吸気弁および排気弁の他の１つの弁ステムとは反対側に端部で開いた第３の孔を有しており、第２の弁作動ピストンが別の弁のステムとは反対側に位置するように第３の孔内に受容されていてこの孔を閉鎖しており、油圧路を形成する手段が第１、第２、第３の孔を互いに流体が流れるように接続している、請求項１記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
３．油圧路を形成する手段が第２と第３の孔を流体が流れるように互いに接続した分岐路と、１端で第１の孔と流体が流れるように接続され、かつ他端で分岐路と流体が流れるように接続された主要通路とを有している、請求項２記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
４．主要通路の他端が分岐路へこの分岐路に対称的な１対の副路を形成する位置で流体が流れるように接続されている、請求項３記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
５．更にロッカアーム軸を備えており、かつロッカアーム軸にロッカアームが旋回可能に結合されており、ロッカアームがロッカアーム軸とは反対側の端部において少なくとも１対の吸気弁または排気弁に配属された弁ステムと協働しており、かつロッカアームが弁対と弁作動ピストンとの間に配置されており、弁作動ピストンがロッカアームの１端と協働してロッカアームが応答して弁対をほぼ同時に開かせるように構成されている、請求項１記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
６．内燃機関で複数の弁の開弁を制御するための自蔵形油圧式弁タイミング機構において、弁カバーが一体的にケースを有しており、カムフォロワピストン手段が回転可能なカムの輪郭に従動するためにケース内に摺動可能に受容されていて、これと一緒に作業室を形成しており、複数の弁作動ピストンがそれぞれ弁を開弁するためにそれぞれケース内に摺動可能に受容されていて、これと一緒にそれぞれ作動室を形成しており、作業室と各作動室とを流体が流れるように接続する流体通路をケース内に形成する手段が設けられており、ソレノイド弁が、カムフォロワピストンの運動を同時に各弁作動ピストンへ伝達するためにカムフォロワピストンと弁作動ピストンとの間に剛性的な油圧リンクを形成するように操作可能であり、かつ通路を形成する手段を、したがって作業室および作動室をソレノイド弁へ流体が流れるように接続する制御通路が設けられていることを特徴とする、自蔵形油圧式弁タイミング機構。
７．通路を形成する手段が分岐路と主要通路とを有し、分岐略が隣合った１対の作動室を流体が流れるように接続しており、かつ主要通路が、この主要通路に対して分岐路の第１と第２の分岐が対称的に配置されるように作業室を分岐路へ接続している、請求項６記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
８．内燃機関で複数の弁の開升を制御するための自蔵形油圧式弁タイミング機構において、弁カバーが一体的にケースを有しており、カムフォロワピストン手段が回転可能なカムの輪郭に従動するためにケース内に摺動可能に受容されていて、これと一緒に作業室を形成しており、複数の弁を開弁するために弁作動ピストン手段がケース内に摺動可能に受容されていて、これと一緒に作動室を形成しており、ケース内に流体通路を形成する手段が設けられており、この通路が作業室と各作動室とを流体が流れるように接続していてカムフォロワピストン手段の押出運動が弁作動ピストン手段へ油圧式に伝達されてこの弁作動ピストン手段を弁作動室から走出せしめるようになっており、かつロッカアーム手段が一端で複数の弁と弁作動ピストン手段との間に配置されており、ロッカアーム手段が弁作動ピストン手段の走出に応答して旋回して複数の弁を同時に開弁させるようになっていることを特徴とする、自蔵形油圧式弁タイミング機構。
９．ロッカアーム手段がロッカアーム軸を備えており、ロッカアームがロッカアーム軸にこの軸を中心にして旋回運動するように取付けられており、ロッカアームが１対のアーム部材を有し、かつ端部部材がアーム部材間に横方向に延びてこれらを連結していて、しかも複数の弁のステムと作用的に係合可能であり、弁作動ピストン手段の走出がこの弁作動ピストン部材と端部部材との間に作用的な係合を形成せしめて、これにより応等してロッカアームを旋回せしめ、かつ複数の弁を同時に開弁せしめるようになっている、請求項８記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
１０．更にソレノイド弁を備えており、カムフォロワピストン手段の作業室内における押出運動を弁作動ピストン手段の弁作動室からの走出へ伝達するためにソレノイド弁がカムフォロワピストン手段と弁作動ピストン手段との間に剛性的な油圧リンクを形成するように操作可能であり、通路を形成する手段を、したがって作業室および作動室をソレノイド弁へ流体が流れるように接続する制御通路が設けられている、請求項９記載の自蔵形油圧式弁タイミング機構。
１１．それぞれ少なくとも１つの吸気弁と１つの排気弁とを有する複数のシリンダを備えたエンジンで使用するための自蔵形油圧式弁タイミング機構であって、エンジンシリンダの吸気弁および排気弁を覆って、しかもエンジンと操作上結合されるように適合された弁カバーを備えている形式のものにおいて、弁カバーにおいてエンジンの吸気弁および排気弁に配属されたカムを有するカム軸が設けられており、カム軸がカム軸のなす軸を中心にして回転するのを許すように吸気弁および排気弁１カム軸をインライン配置で間隔を置いて取付けるための手段が設けられており、操作上のカムの各１つと吸気弁および排気弁との間に配置された複数の油圧式リフタ手段が設けられており、リフタ手段がそれぞれカムフォロワピストンと弁作動ピストンとを備えており、少なくとも１対の油圧式リフタ手段を流体が流れるように接続する流体通路を弁カバー内に形成する手段が設けられており、かつ所定の１つの油圧式リフタ手段の内部に剛性的な油圧リンクを形成するために、流体通路と流体が流れるように接続しているソレノイド弁手段が設けられていて、それにより応答して各吸気弁または排気弁を開弁するようになっていることを特徴とする、自蔵形油圧式弁タイミング機構。