(57)【要約】本発明は、可変な弁開放横断面を備えた弁機構であって、当該弁機構が、内燃機関の通流開口に配置されていて、ガス交換弁を有しており、該ガス交換弁が、弁ばねのばね力によって負荷されていて、ガイドの内部で弁制御ユニットを介して軸方向に往復摺動可能であり、シールスライダの位置が、ガス交換弁に対して相対的に軸方向で調節ユニットによって無段調整可能である形式のものに関する。ガス交換弁（１２）に対して同軸的にシールスライダ（１０）が配置されており、該シールスライダ（１０）が、連結ばね（２４）のばね力によって負荷されていて、弁制御ユニットによって軸方向に往復摺動可能であることが提案されている。
2005500462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変な弁開放横断面を備えた弁機構であって、当該弁機構が、内燃機関の通流開口に配置されていて、ガス交換弁を有しており、該ガス交換弁が、弁ばねのばね力によって負荷されていて、弁制御ユニットによってガイドの内部で軸方向に往復摺動可能である形式のものにおいて、ガス交換弁（１２）に対して同軸的にシールスライダ（１０）が配置されており、該シールスライダ（１０）が、連結ばね（２４）のばね力によって負荷されていて、弁制御ユニットによって軸方向に往復摺動可能であることを特徴とする、可変な弁開放横断面を備えた弁機構。
【請求項２】
シールスライダ（１０）の位置が無段調整可能である、請求項１記載の弁機構。
【請求項３】
弁制御ユニットが、有利にはカムシャフトとして形成されている、請求項１または２記載の弁機構。
【請求項４】
ガス交換弁（１２）が、回転対称的な基本構造を有していて、弁ステム（１４）を備えており、該弁ステム（１４）の下側の端部に弁プレート（２０）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項５】
弁プレート（２０）が、円錐形の周面を有しており、該周面が、ガス交換弁（１２）のシール座（２８）を形成している、請求項４記載の弁機構。
【請求項６】
当該弁機構の閉鎖位置でガス交換弁（１２）のシール座（２８）が、それぞれシールスライダ（１０）のシール座（３０）とシリンダヘッド（１８）の弁座リング（２２）とに直接接触している、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項７】
シールスライダ（１０）が、ブシュ状の支承体（４０）を有しており、該支承体（４０）が、シリンダヘッド（１８）のガイドの内部に軸方向で往復摺動可能に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項８】
シールスライダ（１０）のブシュ状の支承体（４０）が、ガス交換弁（１２）のガイドを形成しており、該ガイドの内部でガス交換弁（１２）が軸方向に往復摺動可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項９】
シールスライダ（１０）が、その下側の端部に円筒状のシール体（３８）を有しており、該シール体（３８）の外面が、シール座（３０）を形成している、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項１０】
シール体（３８）が、結合ロッド（４２）を介して支承体（４０）に結合されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項１１】
シールスライダ（１０）の支承体（４０）にその上側の端部の近くで当接板（２６）が固定されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項１２】
当接板（２６）が、２つの部分から成っている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁機構。
【請求項１３】
当接板（２６）の２つの部分が、締付けリング（３６）によって取り囲まれている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の弁機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した特徴を備えた、可変な弁開放横断面を備えた弁機構に関する。
【０００２】
背景技術
自動車の原動機として内燃機関を使用することが知られている。この場合、空気・燃料混合物（混合気）が作業室内で圧縮されて点火される。この場合に形成されたエネルギは機械的な作業に変換される。空気もしくは空気・燃料混合物を作業室に弁（吸気弁）を介して供給するかもしくは燃焼生成物を弁（排気弁）を介して作業室から導出することが知られている。弁の制御は内燃機関の効率を規定するために極めて重要である。特に弁の制御を介して作業室内でのガス交換が制御される。
【０００３】
カムシャフト制御のほかに、エレクトロハイドロリック式の弁制御を使用することも知られている。エレクトロハイドロリック式の弁制御は可変なまたはフル可変な弁制御の可能性を提供しているので、ガス交換の最適化ひいては内燃機関の機関効率の向上が可能となる。
【０００４】
エレクトロハイドロリック式の弁制御装置は、ハイドロリック式に操作可能な制御弁を有している。この制御弁の制御弁ピストンは、吸気弁のもしくは排気弁の弁ボディを操作しかつ弁座（弁座リング）に向かってガイドする（弁の閉鎖）かまたは弁座から離れる方向にガイドする（弁の開放）。ハイドロリック媒体の圧力制御を介して制御弁を操作することができる。この場合、圧力制御は、ハイドロリック回路に組み込まれた電磁弁を介して行われる。可能な限り最適なガス交換を達成することができるようにするためには、制御弁の可能な限り高い切換速度が所望されている。この高い切換速度によって、吸気弁のもしくは排気弁の弁ボディが高い速度で弁座リングに衝突する。これによって、一方では騒音発生が生ぜしめられ、弁パートナが比較的高い摩耗にさらされる。
【０００５】
たとえばヨーロッパ特許第０４５５７６１号明細書には、内燃機関に用いられるハイドロリック式の弁制御装置が記載されている。この解決手段の技術的な基本原理は、機関弁を、ハイドロリック液体の、制御された圧力によって移動させる点にある。この解決手段では、電子的な制御装置が電磁弁を制御し、さらに、この電磁弁がアキュムレータピストンの運動を制御し、このアキュムレータピストンを介して機関弁の行程が変化させられることが提案されている。
【０００６】
ヨーロッパ特許出願公開第０５１２６９８号明細書には、内燃機関に用いられる調整可能な弁システムが記載されている。この解決手段は、回転するカムシャフトのカムを介した機械的な弁制御の一例を成している。
【０００７】
アメリカ合衆国特許第４７７７９１５号明細書には、内燃機関に用いられる電磁式の弁制御システムが記載されている。電磁式の弁制御の類似の解決手段は、ヨーロッパ特許出願公開第０４７１６１４号明細書に基づき公知である。この解決手段では、弁が電磁的な力によって種々異なる位置に往復運動させられる。この場合、電磁石はシリンダヘッドのハウジング部分の内部で互いに異なる２つの領域に配置されてる。電磁石の交互の作動によって、弁が択一的に２つの終端位置に運動させられる。両終端位置はそれぞれ弁の開放位置および閉鎖位置に相当している。この場合、弁の終端位置では、空気・燃料混合物の燃焼室への通流開口が十分に開放されているかまたは完全に閉鎖されている。
【０００８】
別の解決手段が、ヨーロッパ特許第０５５１２７１号明細書に基づき公知である。この解決手段は、ポペット弁を備えた弁機構である。この弁機構は内燃機関の貫通孔内に配置されている。この解決手段の基本原理は弁プレートの二分割にある。この場合、弁プレートの一方の半部が弁プレートの他方の半部の部分行程しか実施しない。
【０００９】
弁制御のための公知の解決手段には、特に弁機構の製造および組付け時にその複雑な構造に基づき高い手間がかかるという欠点がある。このことは、製造および組付けの費用に不利な影響を与える。さらに、前記解決手段では、極端に高い速度および大きな力が弁制御のために必要となり、この結果、弁機構の部材の激しい摩耗に基づく弁制御の故障し易さの高まりが不可避となる。
【００１０】
発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明の弁機構は従来のものに比べて、単純な手段によって可変な弁開放横断面が提供されるという利点を有している。ガス交換弁に対して同軸的にシールスライダが配置されており、該シールスライダが、連結ばねのばね力によって負荷されていて、弁制御ユニットによって軸方向に往復摺動可能であり、有利には、シールスライダの位置が、ガス交換弁に対して相対的に軸方向で調節ユニットによって無段調整可能であることによって、単純な構造を有していて、確実にかつ永続的に機能する弁機構が提供される。本発明による弁機構の利点は、特に可変な弁開放横断面を形成することができる点にある。この場合、個々の各弁は別個に調整することができる。可変な弁開放横断面は本発明による弁機構によって、有利には、高い速度および大きな力なしに形成することができるので、弁機構の故障し易さは極めて少なくなる。本発明による弁機構はその単純な構造に基づき廉価に製作することができると共に組み付けることができる。本発明は、有利には、可変な弁制御を提供している。この弁制御によって、ガス交換弁の最適化ひいては内燃機関の機関効率の向上が可能となる。
【００１１】
本発明の有利な構成では、弁制御ユニットが、カムシャフトとして形成されている。
【００１２】
本発明の別の有利な構成では、ガス交換弁が、回転対称的な基本構造を有していて、弁ステムを備えており、該弁ステムの下側の端部に弁プレートが配置されている。
【００１３】
本発明の別の有利な構成によれば、弁プレートが、円錐形の周面を有しており、該周面が、ガス交換弁のシール座を形成している。
【００１４】
さらに、本発明の有利な構成では、弁機構の閉鎖位置でガス交換弁のシール座が、それぞれシールスライダのシール座とシリンダヘッドの弁座リングとに直接接触している。
【００１５】
さらに、本発明の有利な構成では、シールスライダが、ブシュ状の支承体を有しており、該支承体が、シリンダヘッドのガイドの内部に軸方向で往復摺動可能に配置されている。
【００１６】
本発明の有利な構成によって、空気・燃料混合物の供給を大きな精度で調整することができ、これによって、内燃機関の高い効率を達成することができる。
【００１７】
本発明の別の有利な構成は、従属請求項に記載した特徴から得られる。
【００１８】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１９】
両図面には、本発明による弁機構の個々の部分が概略的に示してあり、本発明にとって重要となる構成部材しか示されていない。本発明による弁機構の同じ部材は両図面において同じ符号で示してあり、原則的にそれぞれ１回しか説明しないことにする。
【００２０】
図１には、本発明による弁機構が、内燃機関のシリンダヘッド１８に配置された状態で示してある。弁機構はガス交換弁１２を有している。このガス交換弁１２は弁ばね１６のばね力によって負荷されている。ガス交換弁１２はガイドの内部で軸方向に往復摺動可能である。この場合、摺動運動は弁制御ユニットによって発生させられる。本発明の有利な構成では、弁制御ユニットとしてカムシャフト（図示せず）が設けられている。
【００２１】
ガス交換弁１２は回転対称的な基本構造を有していて、弁ステム１４を備えている。この弁ステム１４の下側の端部には弁プレート２０が配置されている。図１には、弁機構がガス交換弁１２の閉鎖位置で示してある。この場合、ガス交換弁１２のシール座２８は、それぞれシールスライダ１０のシール座３０とシリンダヘッド１８の弁座リング２２とに直接接触している。
【００２２】
ガス交換弁１２の構造および作用形式自体は一般的に知られているので、本発明の枠内では、これに関して詳しく説明しないことにする。
【００２３】
本発明によれば、ガス交換弁１２に対して同軸的にシールスライダ１０が配置されている。このシールスライダ１０は連結ばね２４のばね力によって負荷されていて、軸方向に往復摺動可能である。シールスライダ１０の摺動運動も同じく、ガス交換弁１２の摺動運動を制御するカムシャフト（図示せず）によって発生させられる。
【００２４】
図２には、シールスライダ１０が概略的に斜視図で示してある。このシールスライダ１０は、主として、支承体４０とシール体３８とから成っている。シールスライダ１０の支承体４０はブシュ状に形成されていて、シリンダヘッド１８のガイドの内部に軸方向で往復摺動可能に配置されている。シールスライダ１０は下側の端部に円筒状のシール体３８を有している。このシール体３８の外面はシール座３０を形成している。シール体３８は支承体４０に結合ロッド４２を介して結合されている。
【００２５】
支承体４０には、その上側の端部の近くに当接板２６が固定されている。組付けを容易にするためには、この当接板２６が２つの部分から成っている。当接板２６の両部分は締付けリング３６によって取り囲まれている。この締付けリング３６によって両部分が結合される。
【００２６】
シール体３８と支承体４０との間の結合部は、通流する空気もしくは空気・燃料混合物に対して十分にスペースが残されるように設計されている。これによって、空気もしくは空気・燃料混合物の流入だけでなく流出のためにも、有利には、媒体の、妨害されない通流のための十分に大きな通流開口がシールスライダ１０の内部に設けられている。
【００２７】
図１および図２に示した弁機構は以下の機能を示している：
本発明の有利な構成ではカムシャフト（図示せず）である弁制御ユニットによって、ガス交換弁１２を開閉することができる。このガス交換弁１２は、従来の弁駆動と同様にカムシャフトを介して弁ステム１４で下方に押圧され、この場合、ガス交換弁１２の運動経過が制御される。このためには、バケット型タペット、ロッカアーム、スイングアームおよびこれに類するものの技術的な原理に基づく既知の全ての方法が使用可能である。
【００２８】
カムシャフトは弁ばね１６の戻し力に抗して作業する。この弁ばね１６は、シリンダヘッド１８と、ガス交換弁１２と一緒に運動する弁プレート２０とに支持されている。カムシャフトの回転によってガス交換弁１２が下方に押圧され、このガス交換弁１２のシール座２８が弁座リング２２から離れる。
【００２９】
規定された予荷重もしくはプレロードがかけられた連結ばね２４を介して、シールスライダ１０が一緒に運動させられる。連結ばね２４は、弁プレート２０と、シールスライダ１０に結合された当接板２６とに支持されている。これによって、シールスライダ１０のシール座３０がガス交換弁１２のシール座２８に対して押圧される。シール体３８と弁座リング２２との間には環状ギャップシール部材が設けられているので、極めて少ない空気量（漏れ）しか燃焼室内に到達し得ない。
【００３０】
ガス交換弁１２ひいてはシールスライダ１０も、当接板２６が調整スライダ３４に衝突するまでカム経過に追従する。
【００３１】
調整スライダ３４の出発位置は弁ステム１４の軸方向でガス交換弁１２に対して相対的に調節可能である。この調節は電気的、液圧的または空気圧的にも行うことができる。調整スライダ３４は適宜な調節ユニット（図示せず）を介してしか調節することができない。さもないと、外部から力が調整スライダ３４に作用する場合にも、調整スライダ３４の位置が弁機構の内部で不変のままとなる。調節ユニットはそれぞれ電気的、液圧的または空気圧的にも操作可能であってよい。
【００３２】
当接板２６が調整スライダ３４に衝突するやいなや、シールスライダ１０はガス交換弁１２の開放方向での運動をもはや実施することができない。ガス交換弁１２はカムシャフトによって引き続き運動させられるので、ガス交換弁１２のシール座２８がシールスライダ１０のシール座３０から離れる。この場合、空気を燃焼室内に装入することができる。この場合、連結ばね２４は圧縮される。
【００３３】
ガス交換弁１２がカムシャフトの閉鎖フランクに追従すると、ガス交換弁１２が弁ばね１６によって閉鎖方向に押圧される。ガス交換弁１２のシール座２８がシールスライダ１０のシール座３０に当て付けられる。シールスライダ１０は、ガス交換弁１２のシール座２８が弁座リング２２に接触しかつガス交換弁１２が閉鎖されるまで連行される。
【００３４】
ガス交換弁１２ひいてはシールスライダ１０もカムシャフトのカム経過に追従する。規定された時点では、シールスライダ１０に結合された当接板２６が調整スライダ３４に衝突している。その後、シールスライダ１０はカムシャフトのカム経過にもはや追従することはできない。ガス交換弁１２がシールスライダ１０から離れ、空気が燃焼室内に到達することができる。
【００３５】
調整スライダ３４の位置を調整ユニット（図示せず）を介して軸方向に移動させることによって、いつガス交換弁１２のシール座２８がシールスライダ１０のシール座３０から離されるのかを調整することができる。この有利な形式でガス交換弁１２の開放横断面ひいては燃焼室内に到達する空気の量も調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による弁機構を備えたシリンダヘッドの断面図である。
【図２】
本発明による弁機構のシールスライダの斜視図である。
【符号の説明】
１０  シールスライダ、  １２  ガス交換弁、  １４  弁ステム、  １６  弁ばね、  １８  シリンダヘッド、  ２０  弁プレート、  ２２  弁座リング、  ２４  連結ばね、  ２６  当接板、  ２８  シール座、  ３０  シール座、  ３４  調整スライダ、  ３６  締付けリング、  ３８  シール体、  ４０  支承体、  ４２  結合ロッド
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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