JPH0650046B2 - 弁制御装置 - Google Patents

弁制御装置

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JPH0650046B2
JPH0650046B2 JP61067410A JP6741086A JPH0650046B2 JP H0650046 B2 JPH0650046 B2 JP H0650046B2 JP 61067410 A JP61067410 A JP 61067410A JP 6741086 A JP6741086 A JP 6741086A JP H0650046 B2 JPH0650046 B2 JP H0650046B2
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piston
chamber
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annular
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ベルンハルト・ゲーリンガー
エルンスト・リンダー
ヘルムート・レムボルト
マンフレート・ルオフ
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ロ−ベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング
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Publication date
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34446—Fluid accumulators for the feeding circuit

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の形
式の往復ピストン・内燃機関用の弁制御装置に関する。
従来の技術 ドイツ連邦共和国特許出願公開第3135650号明細書で公
知の上記形式を有する装置においては、カムピストンを
弁制御カムに当接させるための圧着ばねが、カムピスト
ンと弁ピストンとの間の圧力媒体で充填された作業室内
に配置されておりかつこの両方のピストンに支持されて
いる。しかしこの装置においては作業室内の不利な圧縮
容積が比較的に大きいことによつて、制御作用、即ち作
業室からの圧力媒体排出制御が可能である回転数限界が
比較的に低くなつていることが判明している。高めの回
転数においては作業室内に圧力振動が生じ、この圧力振
動はその低めの圧力値において圧力媒体供給圧よりも下
に位置し、それによつて供給圧と作業室内圧力との間に
十分な大きさの圧力落差が形成されないことによつて制
御作用が行なわれなくなつてしまう。
発明の課題 本発明の課題は上記公知例の問題点を解決することであ
る。
課題を解決するための手段 上記課題は本発明によれば、特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載の本発明による弁制御装置によつて解決さ
れた。
発明の効果 本発明による利点は、カムピストンの圧着ばねが作業室
の外側に配設されることによつて、その不利な圧縮容積
が圧着ばねの無視できない大きさの体積分だけ減少され
ることである。これによつて制御作用のための回転数限
界値が大きく上昇せしめられ得る。
更に圧着ばねの移動配設によって必要とされる、カムピ
ストンの構造上の変化が技術的に達成可能である 更に、本発明の構成によれば、排出制御プロセス、即ち
作業室からの圧力媒体の排出とそれによる弁ピストンの
戻り運動時に、ケーシング孔壁の突起部と弁ピストンの
段部との次第に大きくなる重なりに応じて段階的にかつ
連続的に小さくなる環状ギヤツプを介して環状室が次第
に閉じられていき、それによつてここに存在する圧力媒
体が環状ギヤツプを介して絞り出されることによつて圧
力が形成され、この圧力によつて弁ピストンの最終位置
緩衝と延いては内燃機関の自由に戻り落下する弁の最終
位置緩衝とが行なわれる。
特許請求の範囲第２項乃至第４項記載の実施態様によ
る、弁ピストン段部の円筒状の軸線方向面の構造によれ
ば、内燃機関の各タイプに適合される所望の運動量・時
間特性が達成され得る。
特許請求の範囲第５項記載の手段によればカム及び弁ピ
ストンの新たなピストン行程時に、環状室が抵抗なしに
かつ負圧発生なしに、逆止め弁を介して作業室から環状
室へ流れる圧力媒体を供給される。環状室内での緩衝圧
形成時には、この環状室は逆止め弁によつて無圧の作業
室に対してシールされる。
特許請求の範囲第６項及び第７項によれば、内燃機関の
弁の運動が監視されることによつて、弁の時間横断面が
測定されて小さな制御特性曲線のための制御値として使
用される。その運動量測定は誘導的に行なわれる。
特許請求の範囲第８項記載の実施態様における、遮断弁
の開放時の圧縮補助作用によれば極めて短い切換え時間
が達成される。電磁弁を閉鎖機構として形成することの
利点は、電流中断時に電磁弁が開き、それに結びついて
の作業室内での無圧状態形成によつて内燃機関の入口弁
が開かないようにされることである。これによつて燃料
混合体は燃焼室内に入らず、内燃機関は止められる。電
磁弁の電磁力は、作業室からの圧力媒体流出プロセス中
の大きな塞止め圧にも抗して該電磁弁が閉じられ得るよ
うに設計されている。これによつてカム上昇周期の間に
作業室が閉じられ、それによつて内燃機関の入口弁が最
初から運動路の１部分のみを行なうことが可能となる。
特許請求の範囲第９項記載の実施態様によれば、極めて
小さな質量の逆止め弁が形成され、それによつて不利な
圧縮容積が更に減少される。
実施例 第１図に示された往復ピストン内燃機関のための弁制御
装置は、内燃機関の弁ケーシング１０の上に載着された
ケーシング１１を有し、このケーシング１１内にはケー
シング室１２が、２つの同軸的な弁閉じばね１３，６６
を受容するばね室１４とほぼ整合するように配設されて
いる。弁閉じばね１３，６６は片側でばね室１４の底部
に、また他方側で弁棒１５に固定結合された押圧部材１
６に支持されている。内燃機関の入口弁１７内まで突入
する弁棒１５は終端側に弁部材１８を保持し、この弁部
材１８は弁ケーシング１０内に配置された弁座１９と協
働する。
ケーシング室１２内には、軸線方向で貫通した中央のケ
ーシング孔２１を有するケーシングブロツク２０がはめ
入れられている。ケーシング孔２１内では、弁棒１５と
緩く結合された弁ピストン２２と該弁ピストン２２の上
に配置された、カムピストン２４のピストン部材２３と
が軸線方向摺動可能である。この弁ピストン２２とカム
ピストン２４のピストン部材２３とによつて作業室２５
が制限形成されており、この作業室２５はオイル供給路
２６を介して、ストツク室２７から又は超過圧弁２９を
有するばね力貯蔵部２８からのオイルで充填される。２
部分から成るカムピストン２４はピストン部材２３の他
に、該ピストン部材２３に同心的に上から係合する皿形
又はキヤツプ形の案内部材３０を有し、この案内部材３
０は案内室としての機能も付加的に有するケーシング室
１２内で軸線方向摺動可能に案内されている。ピストン
部材２３は作業室２５と反対側の端面を以つて皿形の案
内部材３０の底部に当接しておりかつこの範囲内にリン
グフランジ３１を有しており、このリングフランジ３１
には円筒状のコイルばねとして形成された圧着ばね３２
が作用している。この圧着ばね３２はピストン部材２３
と作業室２５とを同心的に取り囲みかつ、ケーシングブ
ロツク２０の外面に支持されている。この押圧ばね３２
によつてピストン部材２３がカムピストン２４の案内部
材３０に押付けられており、またこのカムピストン２４
はカム軸３４上に回動不能に配設された弁制御カム３３
に押付けられている。この圧着ばね３２は、前記の機構
がカムピストン２４のあらゆる加速状態において確実に
作動するように設計されている。
ピストン部材２３及びカムピストン２４の案内部材３０
内の中央に極めて小さな孔３５，３６又は、ノズル又は
絞りを有する孔が形成されている。この孔を通つて、作
業室２５のオイル内に場合によつて存在し、該作業室２
５内で上方へピストン部材２３のピストン面まで上昇す
る包含ガスが押し出される。更に付加的に、この僅かな
量のオイル流出による副次的作用として弁制御カム３３
とカムピストン２４との間の潤滑が行なわれ、それによ
つてカム伝動装置の摩擦損が減少される。
オイル供給路２６は２つの平行な分岐案内孔３７，３８
を有している。一方の分岐案内孔３７内には、２ポート
２位置方向制御電磁弁３９として形成された遮断弁が配
置されている。他方の分岐案内孔３８内には小型板弁と
して形成された逆止め弁４０が配置されており、該弁４
０は作業室２５から離れる方向で遮断を行なうようにな
つている。オイル供給路２６の、平行な分岐案内孔３
７，３８とばね力貯蔵部２８との間に位置する分岐点４
１には第３の分岐案内孔４２が接続しており、この分岐
案内孔４２はポンプ４３とオイルフイルタ４４と逆止め
弁４５を介してストツク室２７からオイルを供給され
る。オイル供給路２６の特に、作業室２５と電磁弁３９
との間の案内区分の容積は極めて小さく形成されてい
る。これと逆に始端部に配置された逆止め弁４０を有る
分岐案内孔３８は比較的に大きな容積を有し、オイル鎮
静室として働く。ばね力貯蔵室２８は、作動中に比較的
僅かなオイル量のみが超過圧弁２９を介して戻し容器４
６内へ、そしてそこからケーシング１１と弁ケーシング
１０と内の戻し通路４７を介してストツク室２７まで流
れるように設計されている。作業室２５とストツク室２
７との間のこの僅かなオイル交換によつて、制御プロセ
ス時に作業室２５とばね力貯蔵室２８との間で往復移動
されるオイル量がほぼ一定に維持され、それによつて孔
３５，３６を介してガス抜きされたオイル量がより良好
な制御質を有する。
弁ピストン２２には所謂弁制動機構が配置されており、
この機構によつて弁閉鎖運動時に、所定の弁座１９内に
自由に戻り落下する弁部材１８の最終位置緩衝作用が形
成される。そのためには第１図の範囲Ａ（弁ピストン２
２とケーシングブロツク２０）を拡大して示した第２図
から明らかなように、弁ピストン２２の、作業質２５に
接つした端面に、ケーシング孔２１の壁５１に向つて突
出した環状の半径方向シヨルダ４９とシリンダ状の軸線
方向面５０とを有する段部４８が形成されている。ケー
シング孔２１の壁５１からはフランジ状の環状突起部５
２が突出しており、この環状突起部５２は半径方向シヨ
ルダ４９と共に環状室５４を制限形成しておりかつその
半径方向寸法は、環状の段部４８の軸線方向面５０と該
環状突起部５２の円筒場の環状面５３との間に、環状室
５４に軸線方向で接続しかつ軸線方向長さを有する環状
ギヤツプ５５が残留形成されるように設計されている。
段部４８の円筒状の軸線方向面５０は第２図では階段状
に形成されており、この際にこの段階状の軸線方向面５
０と環状突起部５２の環状面５３との距離は弁ピストン
２２の端面に向つて拡大している。また第３図及び第４
図に示されたように軸線方向面５０は斜めに面取りされ
ても又は凸面状に湾曲形成されてもよく、この際にその
面取り部又は湾曲部は段部４８の半径方向シヨルダ４９
からある程度の軸線方向距離を置いて始まる。またこの
両方の場合でも、環状突起部５２の環状面５３と軸線方
向面５０との間隔、即ち環状ギヤツプ５５は、弁ピスト
ン２２の端面への方向で次第に拡大している。
制御プロセス、即ち弁ピストン２２が高速で戻り動く際
には環状室５４が、段部４８の軸線方向面５０と環状突
起部５２の環状面５３とが重なるにつれて狭くなる環状
ギヤツプ５５を介して次第に閉じられ、それによつてこ
こで環状ギヤツプ５５を介して絞られたオイルが次第に
圧力を上げ、弁ピストン２２の最終位置緩衝と延いて
は、該弁ピストン２２に結合された弁棒１５を介して内
燃機関の入口弁１７の最終位置緩衝が行なわれる。また
次の運動周期の開始時、即ち弁ピストン２２が図面上で
見て下方へ動く際に環状室５４に、抵抗作用なしにかつ
負圧の形成なしにオイルを良好に供給するために弁ピス
トン２２内に逆止め弁５６が内蔵されている。弁ピスト
ン２２の端面の近くに配置された弁室５７の片側には、
１つの中央の軸線方向通路５８と複数の、弁ピストン２
２を通つて環状室５４まで延びる斜めの通路５９，６０
とが接続している。作業室２５に接続した軸線方向通路
５８はその、弁室５７への接続個所に弁座６１を有し、
この弁座６１上にボール６２がばね６３によつて押し付
けられている。作業室２５内で圧力が上昇するとボール
６２が弁座６１から持上げ離され、オイルが該作業室２
５から通路５９，６０を介して環状室５４内に流入し、
それによつて該環状室５４にオイルが供給される。また
環状室５４内に圧力が形成された場合はボール６２が弁
座６１に密着され、それによつて環状室５４から軸線方
向通路５８を介して作業室２５内へのオイルの流れが遮
断され、前述のような最終位置緩衝作用が行なわれる。
入口弁１７の運動を常に監視するために弁ピストン２２
に運動量測定装置６４が連結されている。この運動量測
定装置６４は弁閉じばね１３と一緒にばね室１４内に内
蔵されている。この運動量測定装置６４は非磁性材料、
例えばアルミニウム又はチタン製のベル形測定部材６５
から成り、弁閉じばね１３に対して同軸的な弁閉じばね
６６によつて押圧部材１６に当接されている。このベル
形測定部材６５は弁棒１５の運動時に誘導電界に侵入
し、該測定部６５内に生じる渦電流界によつて該誘導電
界に変化を与える。この誘導電界の変化量によつて、弁
棒１５が行なつた運動量が示される。この誘導電界は、
ばね室１４内に保持されたアルミニウム製管部材６８内
に取付けられた誘導コイル６７によつて形成される。入
口弁１７の運動を監視することによつて該弁の時間横断
面が正確に測定されて、小さな制御特性曲線のための制
御値として設定される。
オイル供給路２６内に配置された２ポート２位置方向制
御電磁弁３９は閉鎖機構として形成されており、即ちそ
れは励磁時に閉じ、非励磁時に開く。この有する利点
は、電流中断時には電磁弁３９が開放維持されてオイル
供給路２６の開放横断面が開かれていることである。そ
れによつてカムピストン２４の往復運動時にオイルが作
業室２５から流出可能であり、該カムピストン２４の往
復運動が弁ピストン２２に伝達されない。そしてこの弁
ピストン２２は第１図に示された非作用位置を維持し、
入口弁１７はカム３３の回転にもかかわらず閉じたまま
留まり、従つて燃料混合体が内燃機関の燃焼室内に達さ
ず該内燃機関は停止している。電磁弁３９は作業室２５
からの圧縮補助作用を以つて作動する。このために弁部
材を形成する弁シヤフト６９が段形成されており、それ
によつて作業室２５からの圧力がその段形成された弁シ
ヤフト６９の環状シヨルダに作用し、励磁作用の中断時
にこの弁シヤフト６９を開放方向で動かす。電磁弁３９
の電磁石は、作業室からの流出プロセス中の大きな塞止
め圧力にも抗して電磁弁３９を閉じるように設計されて
いる。これによつてカム上昇周期中にも作業室２５は閉
じられ得るようになる。
上述の弁制御装置の作動様式は公知であり、例えばドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第３１３５６５０号明細書に
詳説されているが以下に簡単に述べる。カム３３が回転
するとカムピストン２４が第１図で見て下方へ動かされ
る。この段階中に方向制御弁３９が励磁され、オイル充
填された作業室２５が密閉される。カムピストン２４の
往復運動が作業室２５内のオイル・クツシヨンを介して
弁ピストン２２に伝達され、該弁ピストン２２がこれに
よつてやはり摺動され、そして弁棒１５を介して入口弁
１７の弁部材１８が弁座１９から持上げられる。こうし
て燃料混合体が入口７０を介して内燃機関の図示されて
いない燃焼室内に流入せしめられる。入口弁１７の所望
の時間断面に応じて、その都度の任意の時点で（第１図
のカムピストン２４の下方への運動中にも）、入口弁１
７の閉じプロセスが電磁弁３９の遮断によつて導入可能
である。励磁電流の遮断によつて電磁弁３９が開かれ、
そして弁閉じばね１３の作用のもとで弁ピストン２２
が、開かれた電磁弁３９を介してこの作業室２５からば
ね力貯蔵部２８へのオイルの押し出しを伴いつつ上方へ
動かされる。弁ピストン２２が環状突起部５２における
その最終位置に達つする直前に、前述の最終位置緩衝作
用が行なわれ、それによつて弁部材１８が緩衝されてそ
の、弁座１９への衝撃的な載着は回避される。そして弁
制御カム３３の相応する回転によつてカムピストン２４
が再び第１図に示された位置に戻し動かされると、今度
はオイルがばね力貯蔵部２８から開かれた電磁弁３９を
介して、又は電磁弁３９が閉じられている時は逆止め弁
４０を介して作業室２５内に流入する。オイル流出損は
ストツク室２７からポンプ４３と逆止め弁４５とを介し
て補償される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであつて、第１図は往
復ピストン内燃機関の入口弁のための弁制御装置の縦断
面図、第２図は第１図の部分Ａの拡大断面図、第３図及
び第４図は第２図の部分Ｂのためのそれぞれ別の変化実
施例を示した図である。 １０……弁ケーシング、１１……ケーシング、１２……
ケーシング室、１３，１６，６６……弁閉じばね、１４
……ばね室、１５……弁棒、１６……押圧部材、１７…
…入口弁、１８……弁部材、１９，６１……弁座、２０
……ケーシングブロツク、２１……ケーシング孔、２２
……弁ピストン、２３……ピストン部材、２４……カム
ピストン、２５……作業室、２６……オイル供給路、２
７……ストツク室、２８……ばね力貯蔵室、２９……超
過圧弁、３０……案内部材、３１……リングフランジ、
３２……圧縮ばね、３３……弁制御カム、３４……カム
軸、３５，３６……孔、３７，３８，４２……分岐案内
孔、３９……２ポート２位置方向制御電磁弁、４０，４
５，５６……逆止め弁、４１……分岐点、４３……ポン
プ、４４……オイルフイルタ、４６……戻し容器、４７
……戻し通路、４８……段部、４９……半径方向シヨル
ダ、５０……軸線方向面、５１……壁、５２……環状突
起部、５３……環状面、５４……環状室、５５……環状
ギヤツプ、５７……弁室、５８……軸線方向通路、５
９，６０……通路、６２……ボール、６３……ばね、６
４……運動量測定装置、６５……ベル形測定部材、６７
……誘導コイル、６８……アルミニウム製管部材、６９
……弁シヤフト、７０……入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート・ルオフ ドイツ連邦共和国メークリンゲン・ホーエ ンシユタウフエンシユトラーセ 19 (56)参考文献 特開 昭59−229013（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】往復ピストン・内燃機関用の弁制御装置で
    あって、弁閉じばね（１３，６６）に抗して弁棒（１
    ５）に作用する、ケーシング孔（２１）内で軸線方向摺
    動可能な弁ピストン（２２）と、同じケーシング孔内で
    軸線方向摺動可能な、圧着ばね（３２）によって弁制御
    カム（３３）に当て付けられるカムピストン（２４）
    と、一方側で弁ピストン（２２）によってかつ他方の側
    でカムピストン（２４）によって制限された作業室（２
    ５）とが設けられていて、この作業室（２５）がカムピ
    ストン（２４）の往復運動を弁ピストン（２２）に伝達
    する圧力媒体によって充填可能であり、カムピストン
    （２４）に作用する圧着ばね（３２）が作業室（２５）
    の外部に配置されかつケーシング側で支持されており、
    カムピストン（２４）がケーシング孔（２１）内で滑動
    可能なピストン部材（２３）と、このピストン部材（２
    ３）に被せられる同心的な皿形又はコップ形の案内部材
    （３０）とを有していて、この案内部材（３０）がケー
    シング孔（２１）に対して同軸的な円筒状のケーシング
    室（１２）内で軸線方向摺動可能に案内されていて、こ
    のケーシング室（１２）内に圧着ばね（３２）が収容さ
    れている形式のものにおいて、作業室（２５）を制限す
    る弁ピストン（２２）の端面に、ケーシング壁孔（５
    １）に向けて突出する環状の半径方向ショルダ（４９）
    と円筒状の軸線方向面（５０）とを備えた段部（４８）
    が設けられており、ケーシング壁孔（５１）からフラン
    ジ形の環状突起部（５２）が突出していて、この環状突
    起部（５２）が一方では半径方向ショルダ（４９）と共
    に環状室（５４）を制限しかつ他方では軸線方向面（５
    ０）と共に環状ギャップ（５５）を形成していて、この
    環状ギャップ（５５）が軸線方向で直線環状室（５４）
    に接続されていることを特徴とする、往復ピストン・内
    燃機関用の弁制御装置。
  2. 【請求項２】弁ピストン（２２）の段部（４８）の軸線
    方向面（５０）がケーシング壁孔（５１）の環状突起部
    （５２）から離反する方向で内向きに段階状に引き込ま
    れて形成されている、請求項１記載の弁制御装置。
  3. 【請求項３】軸線方向面（５０）が弁ピストン（２２）
    の段部（４８）の環状の半径方向ショルダ（４９）から
    軸線方向間隔を置いて、ピストン軸線に対して鋭角を成
    してピストン端面に向けて延びている、請求項１記載の
    弁制御装置。
  4. 【請求項４】軸線方向面（５０）が弁ピストン（２２）
    の段部（４８）の環状の半径方向ショルダ（４９）から
    軸線方向間隔を置いて、ピストン軸面に向けて凸面状に
    彎曲している、請求項１記載の弁制御装置。
  5. 【請求項５】弁ピストン（２２）内に組み込まれた逆止
    め弁（５６）が作業室（２５）に連通する中央の軸線方
    向通路（５８）と環状室（５４）に連通する通路（５
    ９，６０）との間に配置されていて、逆止め弁（５６）
    による遮断が環状室（５４）から作業室（２５）への方
    向で行なわれる、請求項１から４までのいずれか１項記
    載の弁制御装置。
  6. 【請求項６】弁ピストン（２２）に連結された運動量測
    定装置（６４）が、弁閉じばね（１３）を収容するばね
    室（１４）内に配置されている、請求項１から５までの
    いずれか１項記載の弁制御装置。
  7. 【請求項７】運動量測定装置（６４）が、弁棒（１５）
    に結合されたベル形測定部材（６５）と、ベル形測定部
    材（６５）に対して同心的にばね室（１４）内に保持さ
    れた誘導コイル（６７）とを有している、請求項６記載
    の弁制御装置。
  8. 【請求項８】作業室に対する、遮断弁を備えた圧力媒体
    供給路が設けられていて、この遮断弁が圧縮圧力の補助
    を以って作動する２ポート２位置方向制御電磁弁（３
    ９）として形成されていて、この電磁弁（３９）が有利
    にはその非作用位置で圧力媒体供給路（２６）の開放横
    断面を開放する、請求項１から７までのいずれか１項記
    載の弁制御装置。
  9. 【請求項９】遮断弁を架橋するバイパス路と、バイパス
    路内に配置された、作業室（２５）から離反する方向で
    遮断する逆止め弁（４０）とが設けられていて、この逆
    止め弁（４０）が質量の小さな小型板弁として形成され
    ている、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁制
    御装置。
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