JPH08502332A - ２重バケット形液圧アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２重バケット形タペットを有する直接作動式フィルタ（ＤＡＨＶＬ）１８が、内側バケット形タペット３８を減速する手段を備えている。この手段がエンジン弁２６に結合されている。こうすることにより、エンジン弁２６が、閉弁時に減速されることで、騒音や摩耗が低減される。この減速は、各タペットの内室３６，４０を接続する側壁連通口により達成される。この連通口は、カム２４がエンジン弁を閉じるにつれて、タペット３８の移動により閉じられ、薄いオリフィス部材６４が第２バケット又は内側バケット３８から第１バケット３４への流体の流れを制御する。液圧は、タペットピストンの各面積Ａ１，Ａ２により増倍される結果、直接作動式カム・弁装置内のＤＡＨＶＬの全高が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】 ２重バケット形液圧アクチュエータ 本発明は、広くは電子式弁調時アクチュエータに関し、より限定的には、減速 作用を有する２重バケット式液圧アクチュエータに関するものである。 発明の背景 米国特許第５，１１９，７７４号、すなわちクリークほかによる１９９２年６ 月９日付けの“直接作動式液圧タペット”に記載された直接作動式液圧タペット （ＤＡＨＶＬ）は種々の特徴を有している。これらの特徴を個別に、及び又は組 合せて利用することで、作動時に油圧油損失の少ない縮少された往復質量体を得 ることができ、また排出後のリフタ充填が迅速に行なわれ、タペットからの排気 が一層確実になる。液圧部材組立体と、これを支持する従節シリンダとの間のオ イルチャンバからの脱気口がＤＡＨＶＬ内の空気通路用に設けられている。 米国特許第５，１２９，３７４号、すなわちフラヴィオによる１９９２年７月 １４日付けの“液圧タペット”に記載のタペット内構造体の場合、油圧油が３６ ０°の円形通路を横切り、入口からタペット内部のリザーバへ流れるさいに２つ の垂直的なレベルを通過する。このようにすることにより、気泡はいずれもタペ ッ ト組立体内に留まり、高圧チャンバ内の油圧油リザーバ内へは侵入しない。 また、米国特許第４，６１５，３０６号、すなわちウェイクマンにより１９８ ６年１０月７日付けで発行され、共同譲渡人に譲渡された“エンジン弁開閉時期 制御装置”に記載の装置の場合には、ＥＣＵに操作接続された電気液圧式タペッ トが用いられ、エンジン弁開閉時期がリアルタイムで変化せしめられる。この装 置内の圧力パルスにより、タペットが調時カムの基礎円に“帰巣する”よう操作 される。ＥＣＵにより制御されるソレノイドが、タペットへの、またタペットか らの流路を制御する。 米国特許第４，６７１，２２１号、すなわちゲリンガーほかによる１９８７年 ６月９日付けの“弁制御装置”に記載されたＤＡＨＶＬの場合には、ＤＡＨＶＬ のインライン高さから、弁の全開高さがカムのローブ高さとなるように要求され る。加えて、前記特許の場合、弁が、閉弁行程の終りに、いわゆる“弁ブレーキ ”により減速される。このブレーキでは、リング状チャンバ５４が、ハウジング ブロックの突出部と傾斜路状の環状チャンバとの間のギャップにより次第に閉じ られるようにされている。前記チャンバが、傾斜路と環状突出部面との重なりが 増すと共に狭くなるにつれて、流体が圧縮されて、狭くなったギャップから流出 する。 米国特許第４，６７４，４５１号、すなわちレンボルトほかによる１９８７年 ６月２６日付けの“往復動ピストンを有する内燃機関の弁制御装置”には、弁の 全開高さがカムのローブ高さであるＤＡＨＶＬが記載されている。このＤＡＨＶ Ｌは、電磁式に制御される方向制御弁によって制御されるチャンバにより分離さ れている２つのピストンを有している。ピストンの減速は考えられていない。 米国特許第４，６９６，２６５号、すなわちノヒラによる１９８７年９月２９ 日付けの“内燃機関の弁開閉時期と弁揚程とを変化させる装置”には、電子式弁 調時装置に用いられるＤＡＨＶＬが記載されている。ピストンと、したがってエ ンジン弁との減速は考えられていない。 米国特許第４，７９６，５７３号、すなわち“液圧エンジン・タペット組立体 ”にはバケット形タペットは用いられていない。この組立体には、列形ピストン 、この場には３個が用いられ、減速チャンバがカム従節ピストンと弁減速ピスト ンとの間に設けられている。別個の衝撃調節ピストンが前の２個のピストンと同 心的に配置されている。減速は、ピストンがホーム位置に近づくにつれてチャン バ間の流路寸法が減少することで行なわれる。 米国特許第５，００５，５４０号、すなわちワタナベによる１９９１年４月９ 日付けの“内燃機関の弁調時 制御システム”に示されているＤＡＨＶＬの場合、２つのピストンと、ピストン の各面積の比とを利用して、調時カムの揚程を増しエンジン弁を目標量だけに開 弁する。両ピストンのいずれについても、その減速は考えられていない。 米国特許第５，１５８，０４８号、すなわちロブネットほかによる特許で、共 同譲渡人に譲渡された“ロストモーション・アクチュエータ”には、第１と第２ の２ピストン液圧アクチュエータであって、薄いエッジのオリフィスを有するオ リフィスディスクを有し、第２ピストンの減速制御がなされる形式のものが示さ れている。 発明の要約 内燃機関シリンダヘッドの穴内に使用される液圧アクチュエータが、調時カム とエンジン弁との間の位置で操作される。このエンジン弁は、弁棒に結合された 弁ばねを有し、この弁ばねにより予圧を与えられ、常時閉の弁にされている。ア クチュエータは管状ハウジングを有しており、このハウジング内には第１予圧ば ねと、内室を形成するバケット形の第１ピストンとが配置されている。この第１ ピストンは、調時カムの制御を受けてハウジング内で往復動するように組付けら れている。第１予圧ばねは前記内室に配置され、第１ピストンを調時カムの方向 へ押付けている。第１ピストン内室内には、別の内室を形成するバケット形の第 ２ピストンが配置されている。この第２ピストンは弁棒に操作接続され、弁を開 閉する往復動を行なうように取付けられている。ハウジングには少なくとも１つ の入口が設けられ、アクチュエータ内へ液圧流体を受入れている。 一端が閉じた管状のピストン案内部材がハウジング内に取付けられている。こ の案内部材は、第２ピストンを往復案内するよう操作し、また、その囲まれた端 部に、２つのピストン内室間に流体をを通すための開口を有している。案内部材 壁部内には、第１、第２ピストンの内室を接続する連通口が設けられている。こ の連通口は、案内部材の端部と端部との間に設けられ、第２ピストンの往復動に より開閉せしめられる。 第２ピストンのバケットの内室には、第２の予圧ばねが配置されている。オリ フィス部材は、ピストン案内部材内に配置され、第２予圧ばねにより開口を覆う ように押圧されている。オリフィス部材は、調時カムが第１ピストンを往復動方 向で常時予圧位置方向へ移動させた場合に、第２ピストン内室から第１ピストン 内室への流体の流れを事実上阻止するようにされている。エンジン弁の閉弁につ れて第１ピストンが往復動方向で常時予圧位置方向へ移動する間に、第２ピスト ンが連通口を閉じることで減速されるさいに、第２ピストン内室から第１ピスト ン内室への液圧流体流を制御する薄手のオリフィスが、オリフィス部材中心に設 けられている。 液圧アクチュエータの別の特徴は、第１ピストンが符号Ａ１と等しい横断面積 を有し、第２ピストンが、第１ピストンの横断面積より小さい、符号Ａ２に等し い横断面積を有している点である。こうすることにより、両横断面積の比により 要求される第１ピストンの運動を制限し、エンジン弁全開に必要な十分な第２ピ ストンの運動が生ぜしめられる。その結果、液圧アクチュエータの全高が低減さ れる。 図面の簡単な説明 図面は、 図１が先行技術によるバケット形タペット液圧アクチュエータの断面図、 図２が本発明による液圧アクチュエータの有利な実施例を非作動位置で示した 断面図、 図３が、図２の実施例を作動位置で示した断面図、 図４がピストン案内部材端部のディスク部材と薄手のオリフィスとを示した拡 大断面図である。 詳細な説明 図１には、従来技術の直接作動式液圧タペット（ＤＡＨＶＬ）１０）たとえば 、発明の背景のところで説明した米国特許第５，１１９，７７４号が示されてい る。エンジン弁の開弁高さＨは、１：１の比で調時カム１２のローブ高さに伝え られる。過剰の高さは自動車の空気力学面の特性の障害となるので、ＤＡＨＶＬ の 全高は低減するのが望ましい。図１のＤＡＨＶＬの場合、２つのピストンカム従 節ピストン１４と液圧衝撃調節ピストン１６とである。 図２には、内燃機関のシリンダヘッド２２の段状の孔２０内に配置されるＤＡ ＨＶＬの有利な実施例の断面図が示されている。アクチュエータ１８は、調時カ ム２４と、エンジン弁ブロック又はシリンダヘッド内のエンジン弁２６との間に 位置している。弁ばね２８は、弁２６に操作接続され、弁２６を閉じる予圧を与 えている。 ＤＡＨＶＬアクチュエータ１８は管状ハウジング３０と、第１予圧ばね３２と 、第１ピストン３４とを有している。第１ピストンは、第１内室３６を形成する バケット形状を有している。第１ピストンは、また、調時カム２４の制御下でハ ウジング３０内を往復動するように取付けられ、第１予圧ばね３２により調時カ ムの方向へ予圧を与えられている。 加えて、第２内室４０を形成するバケット形状の第２ピストン３８が備えられ ている。第２ピストンは細長い弁棒４２を介してエンジン弁２６に操作接続され ている。この実施例の場合、第２ピストンが弁棒４２の頂部に配置されており、 第２内室４０に加えられる液圧によりその位置に保持されている。第２ピストン ３８は、エンジン弁開閉の往復運動を行なうように取付けられている。弁ばね２ ８は、孔２０の底部とばね 保持ブラケット４４との間に取付けられ、ブラケット４４は弁棒両端の中間に取 付けられている。弁棒４２はシリンダヘッド２２内の案内部材４６内を滑動可能 である。図示の実施例では、シリンダヘッド２２は特別な弁カバーの一部である か、又はエンジンに固定された他の部材である。 少なくとも１つの入口４８がハウジングを貫通して延び、第２流路５０からの 液圧流体が入口４８から流入する。第１流路５０は１方向弁５２を介してポンプ ５４に接続されている。ポンプ５４は、従来式に操作され、液圧流体を流体源７ ８からＤＡＨＶＬ１８へ送る。 ハウジング３０内に第１ピストン３４と同心的に取付けられた管状のピストン 案内部材５６が備えられている。この部材５６の一端は囲まれており、この端部 に開口５８を有し、２つのピストン３４，３８の第１と第２の内室３６，４０間 で流体が流通せしめられる。案内部材５６の機能は、部材５６の内面に沿って第 ２ピストンを往復案内することにある。 ピストン案内部材５６の両端の中間には、案内部材壁に連通口６０が設けられ ている。この連通口６０の機能は、第１と第２のピストン３４，３８の第１と第 ２の内室３６，４０を接続し、液圧流体の流れを助成することである。後述する ように、この連通口６０は第２ピストン３８の往復動により開閉される。第２ピ ストンがエンジン弁２６の開方向に移動すると、連通口６０が開き、付加的液圧 流体が、案内部材端部の開口５８からの流体に加えて、第２内室４０内へ流入す る。逆に、第２ピストンにより連通口が閉じられると、それにより開口５８の方 向へすべての流体が流れるように制御される。 案内部材５６と第２内室４０の底部との間には、第２の予圧ばね６２が配置さ れている。このばね６２の機能の１つは、案内部材５６の端部と第２内室４０の 底部との間隔を維持することである。ばね６２は弁ばね２８の力を克服するほど の強さはもたない。 図４に示したように、オリフィス部材６４は、案内部材５６の端部に配置され ている。このオリフィス部材６４は、第２予圧ばね６２により案内部材端部に押 付けられている。これが、第２予圧ばねの別の機能である。流体が第１内室３６ から第２内室４０へ流入すると、第２予圧ばね６２は、案内部材５６の端部に対 しオリフィス部材６４を維持するほど十分に強くはないので、流体が部材６４の 周囲から第２内室４０へ流入する。 オリフィス部材６４の中央には薄手のオリフィス６６が設けられ、第２内室４ ０から第１内室３６への液圧流体の流れを制御する。オリフィス部材６４は、調 時カム２４がエンジン弁２６を閉じるように操作すると、第２内室４０から第１ 内室３６への流体の流れが 事実上阻止される。その場合、第１ピストン３８は、弁ばね２８により予圧を与 えられ、そのノーマル位置へ向って往復方向で移動する。第２ピストン３８が連 通口６０を閉じると、オリフィス６６を通る流体流が制限され、第２ピストン３ ８の運動を減速し、エンジン弁２６が閉じられる。 第１ピストン３４はＡ１に等しい横断面積を有し、第２ピストン３８はＡ２に 等しい横断面積を有している。Ａ２は第１ピストン３４の横断面積より小さい。 したがって、調時カム２４による第１ピストン３４の運動によって発生する流体 圧力は、小さい面積Ａ２に作用し、調時カム２８にローブ高さを増大するように 作用し、エンジン弁２６が目標間隔“Ｈ”だけ開弁される。 案内部材５６の端部と連通口６０との間隔は、減速開始時のエンジン弁位置を 決定する。薄いオリフィス６６の寸法により、液圧流体粘度とは無関係に、また 減速の全時間とは無関係に、減速の大きさ又は度合が決定される。薄いオリフィ ス６６を得るためには、オリフィス部材６４の厚さが薄いエッジの目標厚より厚 い場合には、オリフィスのエッジを面取りする。これにより、オリフィス６６の 厚さが低減される。この減速機構は、弁の座着速度を低減するためのものであり 、したがって騒音や摩耗も低減される。 特に弁が座着した場合に、弁２６の位置を検知する ため、スイッチ手段６８、たとえばリードスイッチ、接触スイッチ、近接スイッ チのいずれかを第２ピストン３８の底部とばね保持ブラケット４４との間に配置 しておく。スイッチ手段６８は、特に電子制御ユニット（ＥＣＵ）７０に電気接 続されている。その作動の結果としてＥＣＵ７０はエンジン弁２６の座着を示す 信号を受取る。 管状ハウジング３０は出口部材７２を有している。出口部材壁部を貫通する出 口を介してハウジング３０から液圧流体が放出される。図２及び図３に示されて いるように、ポンプ５４から出ている第１流路５０は、出口部材７２からの第２ 流路の下方に間隔をおいて位置する個所からハウジング３０に入る。こうするこ とにより、空気を代用する場合の気泡その他流体の特徴が生じても、通過が可能 である。ハウジングを通過する気泡流が増した場合、第１流路５０は傾斜させて 、気泡流が第１流路５０の上方内面に沿って流れるようにする。 電磁弁装置７６は、ハウジング３０から液圧流体源７８への流体の放出を制御 する。電磁弁装置７６は電磁式に操作される弁であり、検知される種々のエンジ ンパラメータに応動するＥＣＵ７０により制御される。これらのパラメータは、 エンジンの最適作動のために、エンジン弁２６の開閉時期を決定する。弁２６の 開閉の双方が制御されると、最善のエンジン作動が可 能になる。 以上、内燃機関のエンジン弁の作動の調時を電子式に制御する電子式弁調時装 置と液圧アクチュエータを図示し、説明した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関のシリンダヘッドの孔内で用いられ、調時カムとエンジン弁との間 に連結された液圧アクチュエータであって、エンジン弁に操作接続されエンジン 弁を閉じる方向に予圧を与える弁ばねと、管状のハウジングと、第１予圧ばねと 、第１内室を形成するバケット形を有し、調時カムの制御下でハウジング内を往 復動するように組付けられ、第１予圧ばねにより調時カム方向へ常時予圧を加え られる第１ピストンと、第２内室を形成するバケット形を有し、エンジン弁と操 作連結され、エンジン弁を開閉する往復運動を行なうように組付けられた第２ピ ストンと、ハウジングを貫通する少なくとも１つの液圧流体入口とが備えられて いる形式のものにおいて、 管状ピストン案内部材が、ハウジングに組付けられ、第２ピストンを往復案内 するように端部が囲まれており、かつまた、囲まれた端部に開口を有し、この開 口を介して第１、第２内室間を流体が流れるようにし、更に、 前記管状ピストン案内部材の壁部に連通口が設けられ、これにより第１と第２ のピストンの内室が連通せしめられ、またこの連通口が案内部材両端の中間に位 置し、第２ピストンの往復運動により開閉されるようにされており、 第２の予圧ばねが第２ピストンのバケット内に配置され、 オリフィス部材が前記管状案内部材内に配置され、前記第２予圧ばねにより前 記開口に押圧され、更に、調時カムが第１ピストンをその常時予圧位置へ向って 第２の往復動方向で移動させると、第２ピストンの第２内室から第１ピストンの 第１内室への流体流が、前記オリフィス部材により事実上阻止され、 前記オリフィス部材の中央に細いオリフィスが設けられており、第１ピストン が、その常時予圧位置へ向って第２往復動方向で移動する間に、第２ピストンが 前記連通口を閉じることによって減速されると、第２ピストンの第２内室から第 １ピストンの第１内室への液圧流体の流れが前記細いオリフィスにより制御され ることを特徴とする、液圧アクチュエータ。 ２．第１ピストンがＡ１に等しい横断面積を有し、第２ピストンがＡ２に等しい 横断面積を有し、値Ａ２は第１ピストンの横断面より小さくされ、それによりエ ンジン弁の目標開弁間隔に等しくなるように、調時カムのローブ高さを増すこと を特徴とする、請求項１記載の液圧アクチュエータ。 ３．前記第２ピストンが、エンジン弁の弁棒に連結され、かつピストン案内部材 の前記一端へ向って予圧 を与えられていることを特徴とする、請求項１記載の液圧アクチュエータ。 ４．弁棒が弁ばねの一端を制限するばね保持ブラケットを有し、かつまた付加的 に、前記ブラケットにより起動されるように配置されたスイッチ手段を有するよ うにし、それにより弁棒位置及びエンジン弁の位置が指示されることを特徴とす る、請求項３記載の液圧アクチュエータ。 ５．弁棒が弁ばねの一端を制限するばね保持ブラケットを有し、かつまた付加的 に、前記第２ピストンにより起動されるように配置されたスイッチ手段を有し、 これによりエンジン弁位置が指示されることを特徴とする、請求項３記載の液圧 アクチュエータ。 ６．前記管状ピストン案内部材の端部と前記連通口との間隔が、減速開始時にエ ンジン弁の位置を決定し、前記オリフィスの寸法が液圧流体の粘度に無関係に減 速の大きさを決定することを特徴とする、請求項１記載の液圧アクチュエータ。 ７．前記オリフィス部材が所定の厚さを有し、オリフィスの周囲の面が前記オリ フィスの長さを減少させるように面取りされて、それにより前記オリフィス周囲 に薄い鋭いエッジが形成されるようにすることを特徴とする、請求項１記載の液 圧アクチュエータ。