(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気バルブ機構であって、各シリンダー内の少なくとも１つの排気バルブと、ロッカーアームシャフトに取り付けられたロッカーアームであって、当該排気バルブを作動する各シリンダー用のロッカーアームと、当該ロッカーアームの一端の第１のカムフォロアと協働するカムリッジを各ロッカーアームに備えたカムシャフトと、当該ロッカーアームの反対端に取り付けられたシリンダー室内に格納されたピストン要素を含むバルブ遊び吸収器であって、当該ロッカーアームの反対端と当該排気バルブとの間に配置されたバルブ遊び吸収器と、油圧オイルを当該シリンダー室へ供給し、または当該シリンダー室から排出する油圧回路と、を含む排気バルブ機構において、当該油圧回路が、当該ロッカーアーム（１）に内蔵され、当該カムリッジ（４）によって駆動される油圧ポンプ（20、21）を有し、当該油圧ポンプが、第１のカムフォロア（３）から所定のカム角距離（ａ）に配置された第２のカムフォロアを有し、当該油圧ポンプが、流路（24）を介してシリンダー室（６）に連通していることを特徴とする排気バルブ機構。
【請求項２】
油圧ポンプが、ポンプピストン（21）を有するピストンポンプであり、前記ピストンが、ロッカーアーム（１）に設けたポンプシリンダー室（20）内に格納され、かつ第２のカムフォロア（23）を支持していることを特徴とする請求項１に記載の排気バルブ機構。
【請求項３】
ポンプピストン（21）が、バルブ遊び吸収器のピストン要素（７）より小さい直径と長いストロークとを有することを特徴とする請求項２に記載の排気バルブ機構。
【請求項４】
ポンプピストン（21）のピストン面積がバルブ遊び吸収器のピストン要素（７）のピストン面積の30％〜60％であることを特徴とする請求項２に記載の排気バルブ機構。
【請求項５】
カムリッジ（４）に対面しているポンプピストン（21）の端面側に、ローラー形である第２のカムフォロア（23）を回転可能に支持する凹部（22）を形成していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の排気バルブ機構。
【請求項６】
第１のカムフォロア（３）が、カムリッジ（４）のカム曲線の起点（ｂ）に到達する前に、ポンプピストン（21）がその底部位置に到達するように、第２カムフォロア（23）が第１のカムフォロア（３）の前にカム角（α）で配列されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の排気バルブ機構。
【請求項７】
第２のカムフォロア（23）が第１のカムフォロア（３）から60゜〜90゜の角距離に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の排気バルブ機構。
【請求項８】
流路（24）は圧力蓄積器（26、27、28）と通じており、均等容積の油圧オイルがポンプピストンストロークの始めに前記圧力蓄積器へ送られ、その遅れが、ポンプピストンストロークに対するバルブ遊び吸器のピストン要素（７）のストロークに発生することを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の排気バルブ機構。
【請求項９】
バルブ遊び吸収器のピストン要素（７）が突き当て面（15）と整合されており、該突き当て面（15）が前記ピストン要素（７）のストロークを限定し、ピストン要素（７）がその終止点に到達した後に、油圧回路内の圧力が上昇すると、油圧オイルが排出される安全弁構成要素（42、43、44）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の排気バルブ機構。
【請求項１０】
ロッカーアーム（１）が、固定された支持体（50）と協働し、排気バルブ（12）から離れようとするロッカーアーム（１）の揺動運動を限定し、ポンプピストンストロークの間、カムリッジ（４）によりポンプピストン（21）を経てロッカーアーム（１）に加えられた力を吸収するように、前記支持体（50）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の排気バルブ機構。
【請求項１１】
ロッカーアーム（１）がその開いた位置において油圧回路を排出する油圧作動の調整バルブ（30）を含んでいることを特徴とする請求項１ないし10のいずれかに記載の排気バルブ機構。
【発明の詳細な説明】
内燃機関の排気バルブ機構であって、各シリンダー内の少なくとも１つの排気バルブと、ロッカーアームシャフトに取り付けられたロッカーアームであって、当該排気バルブを作動する各シリンダー用のロッカーアームと、当該ロッカーアームの一端の第１のカムフォロアと協働するカムリッジを各ロッカーアームに備えたカムシャフトと、当該ロッカーアームの反対端に取り付けられたシリンダー室内に格納されたピストン要素を含むバルブ遊び吸収器であって、当該ロッカーアームの反対端と当該排気バルブとの間に配置されたバルブ遊び吸収器と、油圧オイルを当該シリンダー室へ供給し、または当該シリンダー室から排出する油圧回路と、を含む排気バルブ機構に関する。
スウェーデン特許公報SA−Ｅ−468132には、特別の小さいカムリッジを有する特殊なタイプのカムシャフトと一体となって、エンジンの制動力を増大するために使用される上記タイプの排気バルブ機構を明らかにしている。この特別なカムリッジは、その揚程がバルブ機構内の標準のバルブ遊びにほぼ相当するように、寸法が設定されている。バルブ遊び吸収機構により、バルブの遊びをゼロへ減少することにより、標準のバルブ遊びに相当する特別な排気バルブの特別な揚程が、適切な時間間隔の間に達成される。例えば、特別なカムリッジは、通常のカムリッジに関連して配置され、従って、特別な排気バルブの揚程は、圧縮ストロークの終わりの部分で得られ、圧縮ストロークの間に、圧縮動作の一部の損失を生じ、これは膨張ストローク中に取り戻されない。この結果、エンジンの制動力が増大する。
しかし、制動力を増大するこの様な構造のエンジンは、相当する通常のエンジンよりいくらか効率が低い。これは、ゼロのバルブ遊びにおける排気バルブの最大揚程がエンジンモードに対してでなく、制動モードに関し利用されることによるもので、これは、エンジンモードがバルブ遊び吸収装置が駆動されない場合、低い揚程により補償されなければならないことを意味し、これはまた、最大揚程がエンジンモードに対し使用されるならば、排気バルブが早く閉じることも意味する。既知の装置におけるほかの不利な点は、特殊なカムシャフトを必要とすることである。
本発明の目的は、本明細書の冒頭において説明したタイプの排気バルブを得ることであり、これは、通常のカムシャフトと一体に使用することが出来、この制動能力のないエンジンと比較して効率の低下もなく、いわゆる圧縮制動が可能であるエンジンの提供を達成する。
これは、本発明により油圧回路がロッカーアームに格納され、かつ、前記カムリッジにより駆動される油圧ポンプを有することにより達成され、前記油圧ポンプは第１カムフォロアから所定の角距離に配置されたもう一つのカムフォロアを有し、流路を経て第１シリンダー室と通じている。
本発明により、特別カムリッジの形の強固な機械的駆動器をカムシャフトに有する既知の構造は、普通のカムリッジにより駆動される油圧駆動器に置き換えられ、排気バルブのエンジンモードにおける一連の閉鎖動作は、制動モードにおける動作と同様であるように製作することが出来る。
本発明によるバルブ機構の好適な実施態様において、ポンプはピストンポンプであって、これはロッカーアーム内の流路を経て、圧力蓄積器と通じており、そこに、均等な容積の油圧オイルが始動ピストンストローク中に導入される。従って、第一シリンダー室へ送られる容積は、ピストンポンプのストローク容積より小さい。また、バルブ遊び吸収器のピストン要素のピストンストロークを限定する突き当てを調整し、かつ、ピストン要素がその終止位置へ到達した後、油圧回路の圧力が上昇すると、油圧オイルが排出される安全弁を配置することにより、急激な移行がカム曲線の適切な位置において達成され、よく定義されたストロークがバルブ遊び吸収器のピストン要素において達成される。
本発明は、添付図に示された実施例を引用してさらに詳細に説明されるであろう。図１は、本発明によるバルブ機構内にあるロッカーアームの一つの実施態様を説明図の形で示しており、図２は、図１のロッカーアームの好適な実施態様の縦断面であり、図３は、従来の既知のエンジンの排気バルブの揚程を示す線図であって、このエンジンは圧縮制動用の特別カムリッジのあるカムシャフトを有しており、図４は、本発明によるバルブ機構のあるエンジン用の図３に相当する線図である。
図１と図２において、符号１はそれ自体が既知のタイプのロッカーアームシャフト（示されていない）にロッカーアームを支持する穴２を有するロッカーアームを示す。ロッカーアーム１は、その一端に、回転可能に支持されたローラー形のカムフォロア３を備えており、該カムフォロア３は、カムシャフト５のカムリッジ４と共に、揺動運動をロッカーアームに既知の方法で加える。
ロッカーアーム１は、反対の端にシリンダー室６を備えており、そこには、ピストン要素７が回転可能に格納されている。ピストン要素７は、ヨーク10に支えられたゲート９の球状凹部に閉じ込められている球体８をその末端に備えており、エンジンシリンダー（示されていない）内の一対の排気バルブ12のバルブスピンドル11（一つが示されている）と相互に接続している。ピストン要素７は、内部の末端位置の間で滑動可能であり、その中で、その上部面は、シリンダー室６の底部13と接触しており、外部の末端位置において、その端縁14はシリンダー室６の環状突き当て面15と接触している。ピストン要素７のストロークの長さ“S"は約2mm程度であるが、実際の実施態様では、1.6mmとして選択されている。油圧オイルをシリンダー室６へ送り、または、そこから排出するので、排気バルブ12の揚程は、距離“S"により変化する。
例えば、圧縮制動のために備えられたエンジンのスウェーデン特許公報SE−Ａ−466320により周知の実施態様において、小さい特別のカムリッジそれ自体が使用されており、これは、圧縮ストロークの終わりの部分において、バルブ遊び吸収要素が駆動されると、排気バルブを開く。このようにして、排気バルブは、図３において実線の曲線で示されたバルブサイクルを備えている。エンジンモードにおいて、バルブ遊び吸収要素が駆動から解除されると、排気バルブは、図３において一点鎖線の曲線で示されたバルブ揚程の一連の動作を有しており、排気バルブは、圧縮制動用に備えられていない対応するエンジンによるよりも早く閉じることを示している。
図４に線図で示され、以降により詳細に説明されているように、本発明により、ロッカーアーム１は、初期位相を除いて、排気バルブ12の一連の閉鎖動作が、エンジンモードと制動動作において、前記曲線を追随する油圧装置を備えている。
油圧装置は、ポンプシリンダー室20内に格納されたポンプピストン21を有し、該ポンプピストン21は、ローラー形状の第２のカムフォロア23が回転可能に取り付けられた凹部22を有する。ポンプシリンダー室20は、流路24を経てバルブ遊び吸収器のピストン要素７のシリンダー室６と接続している。流路24から、流路25は、スプリング27により偏位された圧力蓄積ピストン28を有する圧力蓄積室26へ分岐している。普通調整バルブ30は、その調整バルブ室31とその調整バルブ室31内で滑動可能であり、かつスピンドル33を有する調整ピストン32を有し、その外部の端は、スプリング34の弾圧を受けているバルブ球体35方向へ付勢されている。
調整ピストン32は、スプリング34より強い力を有するスプリング36により偏位されており、通常な状態でバルブ球体35を、その受け座37から押し上げて保持しており、従って、流路24は流路38（図２）を経て室31と通じており、ロッカーアームシャフト（示されていない）の流路は、エンジン潤滑オイル装置と通じている。ピストン要素７は、流路41を経てシリンダー室６と通じている空洞40を形成しており、その一端は、安全弁構成要素の一つである球体43のバルブ受け座42を形成し、この球体43はスプリング44の弾圧力を受けてその受け座42方向付勢されている。バルブ受け座42、球体43およびスプリング44は安全弁構成要素を形成しており、この安全弁構成要素は、シリンダー室６内の所定の圧力において、オイルをピストン要素７の流路45を経て排出するように開く。
ポンプピストン21のカムフォロア23は、カムフォロア３からカム角距離αに位置しており、図１と図２に示されているように、カムフォロア３がカムリッジの起点ｂに到達すると、ポンプピストンがカムリッジの頂点またはその後にあるように、前記角距離は選択される。示された実施例において、角αは75゜であるが、αの間隔は60゜〜90゜である。ポンプピストン21のピストン面積は、機械的利点を有するように、ピストン要素７の面積より小さい。示された実施例において、面積比は1:1.8である。
説明したバルブ機構は次のように機能する。標準動作、即ち、エンジンモードにおいては、ロッカーアームシャフト（示されていない）において、調整バルブ30の調整バルブ室31内は低圧である。この圧力は１バール程度であるので、スプリング36の力は、スプリング34の力に打ち勝ち、従って、バルブの球体35はスプリング34方向へ押動されて、その受け座38から離れて保持され、このときポンプシリンダー室20は、流路24を経て調整バルブ室31と通じる。
ピストン要素７は、シリンダー室６の底部13に突き当たって、その内部の終止位置にあり、また圧力蓄積室26は、スプリング27により内部静止位置にある。カムフォロア23とカムリッジ４との間に遊びがないように、ポンプピストン21は、装置の低圧により外方へ力がかけられており、ポンプシリンダー室20内は、オイルで満たされている。
動作がエンジンモードから制動モードへ移行されようとする場合、ロッカーアームシャフトの圧力は増加し、従って、調整バルブ室31の圧力を増大する。これは既知の方法で、例えば、スウェーデン特許公報SE−Ａ−468132に記述された方法で達成される。調整バルブ30の調整バルブ室31内に働く圧力が、スプリング36の力に打ち勝ち、調整ピストン32を図１に示されたその内部位置へ移動させる力を発生するように圧力は十分に上昇し、従って、バルブ球体35はポンプシリンダー室20と調整バルブ室31との間の流路を遮断する。
ポンプピストン21が、ポンプシリンダー室20内へ押し込まれると、最初に流路24へ排出されたオイルは、最初に、圧力蓄積室26へ排出され、これに対し、圧力蓄積ピストン28はスプリング27の弾圧力に抗して圧力蓄積室26へ移動する。圧力蓄積器のピストン28が圧力蓄積室26の底部に到達すると、爾後シリンダー室６内の圧力は高くなり、ピストン要素７は、その端縁14が突き当て面15に打ち当たって、ピストストロークを停止するまで、移動する。シリンダー室６の圧力がさらに増大することにより、オイルが流路45から排出されるように、安全弁構成要素の球体43はその受け座から押し上げられる。
ポンプピストン21が、カムリッジ４の影響を受けてそのピストンストロークを行っている時間、カムフォロア３は、この間に円弧に沿ってカム曲線の起点ｂまで動くので、ロッカーアーム１は静止したままである。ロッカーアーム１に働くポンプピストン21の力が、カムフォロア３とカムシャフト５との間の過度に高い面圧を発生するのを防止するために、好適な実施形態においては、図１と図２で示されているように、突き当て体50が配置されており、これは、ポンプピストンストロークの間、ロッカーアームから、従って、カムフォロア３から荷重を取り除く。上述のように、ピストン要素７のピストン面積の約30％より60％であるピストン面積を有するポンプピストン21の寸法を決めることにより、十分な面圧が、カムリッジ４とポンプピストン21のカムフォロア23との間に得られるが、大きな開放力が、ロッカーアームのピストン要素７と排気バルブ12との間に得られる。
説明した機械的利点には、ポンプピストン21のストロークに対するピストン要素７のストロークを希望通りに縮小することもある。最大カム揚程9mmの実際の実施態様では、ピストン７の理論的最大ピストンストローク（付き当て面15なしで）は5mmであり、これは、機械的利点がない場合よりもストロークが1.6mmに限定される場合、安全弁構成要素42,43,44が少し過剰量のオイルを処理するのに必要なだけであることを意味する。
圧力蓄積器26,27,28は、過剰量を減少する働きもするが、その主な目的は、ピストン要素７からの押しがガム曲線の適切な点において始まるように、油圧の“不動帯域”を装置に生成することであり、これは排気バルブ12の急速な揚程をピストン要素７の急激な移動により行う。図４において、実線曲線のＩ部は、圧力蓄積器の圧力蓄積ピストン28が底部に達した時の、制動モードにおける排気バルブであるピストン要素７の急速な開きを示す。
曲線のII部は、カムフォロア３がカムリッジ４の点ｂに達した時までの過程を示す（参照図４）。明らかのように、約200゜の角間隔の間、付き当て面15と安全弁構成要素42,43,44との影響を受けた状態で一定の揚程がある。
カムフォロアがカムリッジ４の点ｂを通過すると、ロッカーアーム１は、排気バルブ12を“正常に”開くバルブ方向へ僅かに傾斜する。カムローラー３がIII部において最大揚程へ接近するカムリッジ４の頂点に転がり上がると、ポンプピストン21のカムフォロア23は、その最大を通過し、カムリッジ４の後ろ側へ転がり落ちる。これにより、ポンプピストン21がここで動きを止めるので、ポンプシリンダー室20に膨張容積の空間が形成し、これは、オイルがシリンダー室６からポンプシリンダー室20へ戻されると、排気バルブ12からピストン要素７に働く力の影響を受けて、ピストン要素７が引きこまれた内部位置へ戻されることを意味する。
このようにして、バルブ遊び吸収要素、つまりピストン要素７は、調整バルブ30が制動モードまたはエンジンモードに設定されていても、各サイクル中に独立して、排気バルブ12の閉鎖運動の間、動作しない。これは、制動モードにおけるバルブの閉鎖がエンジンモードと同じ曲線（一点鎖線）を辿ることを意味し、これには、図３に示された既知の過程より高い効率の増加がある。最大排気バルブの揚程が減少されなければならないことは、これまでの問題であったが、圧縮制動装置のないエンジンに比較して、本文脈においては僅かに重要である。
制動モードからエンジンモードへ移行する場合、調整バルブ室31内の圧力は減少し、調整ピストン32は、流路24を低圧側へ接続しているバルブ球体35を開く。圧力蓄積器ピストン28は、スプリング27の復元弾圧力によりその外部終止位置へ戻される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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