(57)【要約】【課題】  カム輪郭を有する輪郭体の提供。【解決手段】  この輪郭体６は、とくに内部排気再循環用に使用されるものであり、ピストン内燃機関の弁制御用の補助カム輪郭１１を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのカム軸（３）を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、カム（７）が制御輪郭として基礎円輪郭（８）とこの基礎円輪郭（８）から半径方向に張り出すカム輪郭（１０）とを有するピストン内燃機関において、
補助カム輪郭（１１）を備えた輪郭体（６）が静止位置を有し、この静止位置が同時にその動作位置であり、輪郭体がその静止位置において持続的に変位可能に基礎円輪郭から張り出し、かつ通過時に力伝達部材で半径方向において基礎円輪郭（８）内に押し込まれ、その動作位置において持続的可変位性が阻まれていることを特徴とするピストン内燃機関（１）。
【請求項２】
輪郭体がその動作位置において内部排気再循環を可能とすることを特徴とする、請求項１記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項３】
調整機構（５）によって動作位置に移行可能な輪郭体（６）が補助カム輪郭（１１）を備えてカム輪郭（１０）の一側面（９）に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項４】
カム（７）のカム輪郭（１０）から基礎円輪郭（８）への移行部の前で少なくとも直接的近傍に補助カム輪郭（１１）が配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項５】
少なくとも一つのカム軸（３）を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、カム（７）が制御輪郭として基礎円輪郭（８）とこの基礎円輪郭（８）から半径方向に張り出すカム輪郭（１０）とを有し、調整機構（５）によって動作位置に移行可能な輪郭体（６）が補助カム輪郭（１１）を備えてカム軸（３）に配置されているものにおいて、
調整機構（５）が輪郭体の動作位置の方向に力を加え、この力が設定可能に変更可能であることを特徴とするピストン内燃機関（１）。
【請求項６】
力を発生するために調整機構（５）が液圧機構を有することを特徴とする、請求項５記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項７】
調整機構（５）が付加的にバネを有することを特徴とする、請求項６記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項８】
補助カム輪郭（１１）が動作位置においてのみカム輪郭（１０）の側面（９）から張り出すことを特徴とする、請求項５、６または７記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項９】
補助カム輪郭（１１）が静止位置においてカム輪郭（１０）の側面（９）から張り出すことを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一の項記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項１０】
少なくとも一つのカム軸（３）を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、カム（７）が制御輪郭として基礎円輪郭（８）とこの基礎円輪郭（８）から半径方向に張り出すカム輪郭（１０）とを有し、調整機構（５）によって動作位置に移行可能な輪郭体（６）が補助カム輪郭（１１）を備えてカム軸（３）に配置されているものにおいて、
輪郭体ガイドがカム軸中心（３３）に対しておよび／または弁伝達装置に対して偏心して配置されていることを特徴とするピストン内燃機関（１）。
【請求項１１】
少なくとも一つのカム軸（３）を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、カム（７）が制御輪郭として基礎円輪郭（８）とこの基礎円輪郭（８）から半径方向に張り出すカム輪郭（１０）とを有し、調整機構（５）によって動作位置に移行可能な輪郭体（６）が補助カム輪郭（１１）を備えてカム軸（３）に配置されているものにおいて、
調整機構（５）が、輪郭体（６）を作動させかつその際同時に固定するための、半径方向の直線に沿って移動可能な輪郭体（６）に結合された機械的連結部材を有することを特徴とするピストン内燃機関（１）。
【請求項１２】
輪郭体がその静止位置においてその動作位置を占めることを特徴とする、請求項１１記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項１３】
連結部材が連結ピン（３６）を有することを特徴とする、請求項１１または１２記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項１４】
カム軸（３）が、複数の連結部材を介して固定可能な輪郭体（６）を備えた複数の補助カム輪郭（１１）を有し、これらの連結要素が輪郭体（６）の共同作動および固定状態を伝達するために相互に連結して結合されていることを特徴とする、請求項１１、１２または１３記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項１５】
輪郭体の操作が内部排気再循環のための制御機構の一部であることを特徴とする、先行請求項１〜１４のいずれか一の項記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項１６】
エンジン制動時、排気弁を操作するために輪郭体（６）が作動可能であることを特徴とする、先行請求項１〜１４のいずれか一の項記載のピストン内燃機関（１）。
【請求項１７】
少なくとも一つのカム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、個々のカムが制御輪郭として基礎円輪郭とこの基礎円輪郭から張り出すカム輪郭とを有し、弁、主にガス排気弁の少なくとも一部のために、少なくとも一つの補助的カム輪郭を有する各輪郭体が付属するカムに配置されており、この輪郭体がカムの基礎円輪郭から張り出す動作位置に移行可能であるものにおいて、
付加的輪郭体が、縦長揚程カムと主に円筒状の案内体とを有する茸の態様であり、縦長揚程カムが少なくとも片側ではカム軸の基礎円プロフィールおよび／またはカムプロフィール内でカム軸−軸線を横切って回動防止部の態様の溝内に案内されており、半径方向内側にある案内体がカム軸のガイド内、主に案内穴内に案内されており、付加的輪郭体が半径方向移動可能であることを特徴とするピストン内燃機関。
【請求項１８】
輪郭体が調整機構によって動作位置に移行可能および／または動作位置に係止可能であることを特徴とする、請求項１７記載のピストン内燃機関。
【請求項１９】
円筒状案内体の直径が縦長揚程カムの幅よりも大きいことを特徴とする、請求項１７または１８記載のピストン内燃機関。
【請求項２０】
付加的輪郭体がカム軸−縦軸線内に偏心して配置されていることを特徴とする、請求項１７、１８または１９記載のピストン内燃機関。
【請求項２１】
付加的輪郭体が各カムに対して偏心して配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２２】
各カムおよび／または付加的輪郭体が各カムフォロアに対して偏心して配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２３】
カムフォロアが球状に形成されている場合各カムおよび／または付加的輪郭体がエッジ支持体を避けるために特別な形状、主に斜め、円錐状、球状または立体的に形成して実施されていることを特徴とする、請求項２２記載のピストン内燃機関。
【請求項２４】
縦長揚程カムおよび／または円筒状案内体がカム軸−縦軸線に対して偏心して配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２５】
付加的輪郭体の半径方向進出運動が調整機構内または系内の機械的ストッパによって制限されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２６】
付加的輪郭体とカム軸との間で力、主にバネ力が作用し、非作動状態のときこの力が付加的輪郭体を常に進出位置でストッパと接触保持しまたはカムフォロアと接触保持することを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２７】
調整機構が、操作手段を介して操作される機械的支持装置によって形成されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２８】
調整機構が押進棒または回転棒であり、切換えられるべき各輪郭体用にこの棒に調整部材が配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項２９】
蓄積要素、主にバネを介して調整部材が調整機構に間接的に配置されており、作動時または遮断時に調整機構を介して各調整部材がさまざまな時点に自動的に切換可能であることを特徴とする、請求項２８記載のピストン内燃機関。
【請求項３０】
調整部材と、案内体内の調整部材との接触領域が、斜めにまたは階段状に形成されていることを特徴とする、請求項２８または２９記載のピストン内燃機関。
【請求項３１】
付加的輪郭体の固定用に大きなカバー領域を調整機構の僅かな運動で確保するために、調整部材と、案内体内の調整部材との接触領域が、二つの逆方向櫛の態様に構成されていることを特徴とする、請求項２８または２９記載のピストン内燃機関。
【請求項３２】
カム軸に固定結合された案内スリーブが円筒状案内体とカム軸との間に配置されていることを特徴とする、請求項２７〜３１記載のピストン内燃機関。
【請求項３３】
案内スリーブが各調整部材のための支承機能を含むことを特徴とする、請求項３２記載のピストン内燃機関。
【請求項３４】
調整機構が機械的調整部材と液圧駆動部とを有することを特徴とする、請求項１８〜３３記載のピストン内燃機関。
【請求項３５】
機械的調整部材がカム軸−縦軸線内に配置され、かつその中を液圧およびバネ力で移動可能であることを特徴とする、請求項３４記載のピストン内燃機関。
【請求項３６】
機械的調整部材が、付加的輪郭体の運動方向に垂直な、カム軸−縦軸線から外れる一方向に配置されており、かつ液圧およびバネ力で移動可能であることを特徴とする、請求項３４記載のピストン内燃機関。
【請求項３７】
カム軸に配置されるカムの斜め横に機械的調整部材のための穴が設けられていることを特徴とする、請求項３６記載のピストン内燃機関。
【請求項３８】
カム軸の各カムの基礎円内に調整部材のための穴が半径方向に設けられていることを特徴とする、請求項３６記載のピストン内燃機関。
【請求項３９】
調整部材がトグル装置の態様に構成されており、それと共に自動係止が可能であることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項４０】
調整機構または調整部材がボールペン仕掛の機能付きに形成されており、すなわち１回操作されると補助輪郭の進出位置での自動固定が起き、次に操作されると補助輪郭の自動遮断が起きることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項４１】
調整機構が、操作手段を介して操作可能な液圧支持装置を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項４２】
制御要素、主に管がカム軸内に配置されており、液圧調整要素が付加的輪郭体の円筒状案内体とカム軸との間に配置されており、液圧調整要素が液圧隙間補償部の態様で機能しかつ付加的に制御要素を介してオン可能またはオフ可能に造形されていることを特徴とする、請求項４１記載のピストン内燃機関。
【請求項４３】
制御要素に穴が設けられており、これらの穴が移動または回転によって調整要素の圧力室を開放または閉鎖することを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項４４】
油圧が欠落しまたは僅かなとき補償が可能でなく、油圧が存在しまたは特定切換圧力以上のとき補償が起き、それと共に付加的輪郭体が動作位置に移動して固定されるように、パイロット式逆止弁を備えた隙間補償部の諸機能が付加的輪郭体の円筒状案内体とカム軸との間に配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項４５】
円筒状案内体とピストンとの間に隙間補償部のために付加的支持要素が配置され、動作状態のとき隙間補償部を介して支持要素が付加的輪郭体でストッパへと進出され、それゆえに支持要素が隙間なく案内体に当接でき、非作動状態のときには付加的輪郭体と支持要素との間に配置される主にバネの力が支持要素をブロックへと、すなわち隙間補償部の半径方向内側にある末端位置へと移行させ、付加的輪郭体に作用する力がカムフォロアまたはストッパとの接触を確保し、隙間補償部が周期的に容積を変えることがないことを特徴とする、請求項４４記載のピストン内燃機関。
【請求項４６】
付加的カム輪郭の円筒状案内体が支持要素と外側にある案内スリーブとを介してカム軸内で案内されていることを特徴とする、請求項４４または４５記載のピストン内燃機関。
【請求項４７】
外側にある案内スリーブが組立ユニットとして支持要素と付加的輪郭体の案内要素との他に逆止弁、パイロット操作バネを備えたパイロット操作ピストン、および／または付加的カム輪郭の運動用ストッパ等の液圧構成要素を含むことを特徴とする、請求項４６記載のピストン内燃機関。
【請求項４８】
組立ユニットが諸位置でカム軸に押し込まれ、付加的設定活動が必須でないことを特徴とする、請求項４７記載のピストン内燃機関。
【請求項４９】
動作状態に切換えられた輪郭体の付加的揚程機能がベースカムの基礎円領域内で少なくとも一つの弁運動を引き起こすことを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５０】
動作状態に切換えられた輪郭体の付加的揚程機能が、側面と基礎円またはベース運動の基礎円と側面との領域で、変化した閉鎖運動または開放運動、すなわち変化した揚程機能を引き起こすことを特徴とする、請求項１７〜４８のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５１】
切換えられた輪郭体の揚程プロフィールが有効領域の初端または終端のいずれかにベースカムの基礎円とは異なるプロフィールを有し、こうして側面と補助プロフィールとの間の移行部が改善されることを特徴とする、請求項５０記載のピストン内燃機関。
【請求項５２】
動作状態に切換えられた輪郭体の付加的揚程機能がベース弁揚程の部分的に変更された弁運動を引き起こすことを特徴とする、請求項１７〜４８のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５３】
揚程機能切換が付加的輪郭体によって捩れ切換および／または転動切換のため使用されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５４】
揚程機能切換が付加的輪郭体によってエンジンブレーキとして使用されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５５】
揚程機能切換が付加的輪郭体によって内部排気再循環に使用されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５６】
揚程機能切換が付加的輪郭体によってガス動力学による過給向上に使用されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５７】
カム軸−カムフォロアの接触向上のためにカムフォロアが、少なくともカム軸縦軸線内で運動可能な接触体付きで構成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項５８】
運動可能な接触体がカムフォロアに象足として構成されていることを特徴とする、請求項５７記載のピストン内燃機関。
【請求項５９】
付加的輪郭体が吸気側、または排気側、または給気側および排気側で使用されることを特徴とする、先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関。
【請求項６０】
少なくとも一つのカム軸（３）を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有し、カム（７）が制御輪郭として基礎円輪郭（８）とこの基礎円輪郭（８）から半径方向に張り出すカム輪郭（１０）とを有し、付加的にカム軸（３）が内部排気再循環に使用される補助カム輪郭（１１）を有してなるピストン内燃機関（１）の使用。
【請求項６１】
先行請求項１〜５９のいずれか一の項記載のピストン内燃機関（１）の、内部排気再循環において排気中の有害物質排出量を減らすことへの使用。
【請求項６２】
先行請求項のいずれか一の項記載のピストン内燃機関（１）の、トラックにおいてエンジンブレーキによってトラックを制動することへの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つのカム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１により、カム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関を設けることは公知である。主カムの他に少なくとも一つの他の副カムがカム軸に配置されている。この副カムはカム輪郭を有する輪郭体によって形成される。輪郭体はカム軸内で運動可能に配置されており、作動位置と非作動位置との間を移動可能である。輪郭体は例えば作動位置のときカム軸と鎖錠され、または作動可能な位置で揺動される。輪郭体の操作時に適合した弁制御を介して制動作用を可能にする切換が輪郭体によって可能とされる。
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１００３８９１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、この技術の現状から出発して、少なくとも一つの輪郭体を有するカム軸の改良を予定し、このカム軸によって特にピストン内燃機関の一層確実な運転も多面的な利用可能性も可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１、５、１０、１１および１７の特徴を有するピストン内燃機関で解決される。その他の有利な諸構成および諸展開は各従属請求項に明示されている。
【０００５】
ガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関が少なくとも一つのカム軸を有し、このカム軸を介して弁は操作可能である。カム軸は少なくとも一つのカムを制御輪郭として有する。カムは基礎円輪郭とこの基礎円輪郭を半径方向に張り出すカム輪郭とを有する。補助カム構造を有する輪郭体が静止位置を有し、この静止位置が同時にその動作位置であり、輪郭体はその静止位置において持続的に変位可能に支承されて基礎円輪郭から張り出し、通過時に力伝達部材で半径方向においてその基礎円輪郭に押し込まれ、その動作位置において持続的可変位性は阻まれている。主に輪郭体は半径方向に完全に押し込まれる。力伝達部材は例えば、動弁機構に吊り掛けられたロールである。
【０００６】
一形態では、輪郭体がその動作位置において内部排気再循環を可能とする。排気再循環は主にエンジン制御装置を介して制御され、エンジン制御装置は適正な作動のために内燃機関からだけでなく排気装置からも測定データおよび運転データを受け取って評価する。
【０００７】
さらに調整機構が設けられており、この調整機構によって、動作位置に移行可能な輪郭体は補助カム輪郭を備えてカム輪郭の一側面に配置されて移動可能である。そのことから、特にガス吸気弁およびガス排気弁の開弁時間および閉弁時間のオーバラップが可能になる。このようなオーバラップは補助カム輪郭によって設定可能である。さらに補助カム輪郭により、それが例えばエンジン制御を予定している場合にのみ、適合した作動が行われるようにすることが可能となる。これは例えば内部排気再循環のために、および／または例えばエンジンブレーキと協力して引き起こされる制動作用のために、利用することができる。
【０００８】
補助カム輪郭は主に動作位置においてのみカム輪郭の側面から張り出す。補助カム輪郭がその動作位置にないとき、補助カム輪郭は主に残りのカム軸輪郭に対してほぼ同一平面での成端を可能にする。一形態によれば、補助カム輪郭、従って輪郭体は限定的に調節可能に動作位置に移行させることができる。対応する弁の所要の操作に応じて輪郭体は動作位置のその末端位置にも中間位置にも移動してそこに留まることができる。そのことから、被制御弁の異なる開口が可能になる。例えばこうして弁は僅かな開度だけ開口または閉鎖することができる。そのことから特に、ガス吸気弁とガス排気弁を別々に駆動できることが可能になる。これは例えばガス吸気弁用にもガス排気弁用にもそれぞれ異なるカム軸によって可能である。しかしガス吸気弁およびガス排気弁用に単一のカム軸によって別々に操作可能な輪郭体に対してガス交換の変更を行うこともできる。
【０００９】
他の一構成によれば、補助カム輪郭が静止位置においてカム輪郭の側面から張り出す。そのことから弁の持続的駆動が可能になる。これは例えば、ピストン内燃機関が主として特定負荷範囲内で運転されるとき予定することができる。これは主に定置エンジンの場合に実施される。
【００１０】
他の一構成によればカム軸は、カムのカム輪郭から基礎円輪郭への移行部の前で少なくとも直接的近傍に補助カム輪郭が配置されている配置を有する。こうして例えばガス吸気弁およびガス排気弁の開口のオーバラップが可能になり、これにより例えば排気がシリンダ内に逆流することを可能とすることができ、または排気が吸気装置内に吐き出され、引き続きシリンダ内に吸入することができる。
【００１１】
本発明の他の考えによれば、少なくとも一つのカム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関が予定されている。カムは制御輪郭として基礎円輪郭とこの基礎円輪郭から半径方向に張り出すカム輪郭とを有する。調整機構によって、カム軸内に配置される輪郭体は補助カム輪郭を備えて動作位置に移行可能であり、調整機構が輪郭体の動作位置の方向に力を加え、この力が設定可能に変更可能である。そのことから、特にピストン内燃機関のその都度の運転状況に合わせて、また特にまさに優勢な負荷条件を考慮して、異なる諸力を輪郭体に加え得ることが可能になる。これは特にその動作位置での輪郭体の鎖錠を確保する。これにより例えば調整機構は輪郭体の異なる動作位置を可能にする。また、輪郭体の動作位置の方向での力の行使は運転時に輪郭体の十分な確保を可能にする。加えられるこの力は特に輪郭体の或る動作位置から次の動作位置への調節も支援し、特に引き起こすことができる。
【００１２】
主に、力を発生するために調整機構は液圧機構を有する。例えば自動車内に配置されるオイルポンプを介して運転される液圧機構によってこのような力が加えられ、さらに例えば輪郭体の位置保全が行われる。例えば限界力を上まわらない反力が輪郭体に作用する限り、補助体はその動作位置に留まる。限界力を上まわると、補助体は作用する液圧力に抗して再びカム軸内に押し込むことができる。これにより、例えばピストン内燃機関の動弁機構では補助体によって発生することのある破損が防止される。
【００１３】
主に、調整機構は付加的にバネを有する。このバネによって輪郭体に基本力を加えることができる。この基本力は特に、カム軸の回転時に例えばタペットおよび／または把持ロール等のふさわしい動弁手段によって輪郭体が再三静止位置に押し込まれ得ることを可能にする。液圧機構がこのような圧力を輪郭体に加えて輪郭体が動作位置に留まってはじめて、輪郭体は動弁手段に作用する。
【００１４】
一形態によれば、調整機構によって輪郭体に加えられる力が液圧パッドを介して支持される。主に液圧パッドは回動可能な内管によってカム軸内の油圧から解放され維持される。さらに回動することによって油圧への連結は再び行うことができる。例えば一体化された逆止弁によって漏れ損失の補充は可能になる。こうして油供給部への液圧パッドの連結・連結解除を行うことができる。
【００１５】
他の一構成では、液圧パッドを油圧に連結した状態のとき液圧装置によって力が輪郭体に加えられて輪郭体を支持する。液圧要素の遮断状態のとき圧力が低下し、輪郭体はなお「空動きバネ（Lost - Motion - Feder）」によって支持されるだけである。往復給排される油による付加的支持は行われない。主に１００〜１２０バール程度の油圧が利用される。というのも、こうして発生する反力に対して十分な位置確保が存在しているからである。例えばこの圧力はピストン直径２０ｍｍのピストンポンプを介して発生可能である。
【００１６】
本発明の他の考えによれば、少なくとも一つのカム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、カムが制御輪郭として基礎円輪郭とこの基礎円輪郭から半径方向に張り出すカム輪郭とを有し、調整機構によって動作位置に移行可能な輪郭体が補助カム輪郭を備えてカム軸に配置されているものが予定される。輪郭体ガイドがカム軸中心に対しておよび／または弁伝達装置に対して偏心して配置されている。こうして、作用する諸力が、伝達可能なトルクを生じることになることに成功する。これは特に輪郭体に関して、改良されたパワーフロー方向が輪郭体内で可能となる。パワーフロー方向は特に、例えば障害となる横力を避けながら弁伝達装置の一部として弁タペットの操作が行われるように設計される。
【００１７】
本発明の別の考えによれば、少なくとも一つのカム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、カムが制御輪郭として基礎円輪郭とこの基礎円輪郭から半径方向に張り出すカム輪郭とを有し、調整機構によって動作位置に移行可能な輪郭体が補助カム輪郭を備えてカム軸内に配置されているものが予定される。調整機構は、輪郭体を作動させかつ固定するための、半径方向の直線に沿って移動可能な輪郭体に結合された機械的連結部材を有する。そのことから特に、カム軸内で輪郭体を確保し、従って補助カム輪郭を調節するのに機械的連結部材を利用できることが可能になる。例えば輪郭体はその静止位置において同時にその動作位置も占める。
【００１８】
主に、例えば連結ピンを有する連結部材が利用される。この連結ピンによって輪郭体に機械的力を伝達することができる。特に連結ピンは輪郭体用支持部として利用できる。一構成によれば機械的連結部材、例えば連結ピンは斜面を有する。この斜面を介して輪郭体をカム軸内で動かすことができ、同時に支持することもできる。他の一構成によれば機械的連結部材、例えば連結ピンは多段セグメントを有する。そのことから、特に複数の段を互いに隣り合わせて配置し、これらの段がそれ自体その総体において輪郭体の調節をすることが可能になる。輪郭体はこれらの段で直接支持することもできる。他の一構成では、機械的連結部材、例えば連結ピンがトグル装置として構成されている。そのことから、一方で輪郭体をその都度の位置で確保することが可能になる。他方で、トグル装置の一部の運動を引き起こす他の部材の移動は、補助カム輪郭が基礎円輪郭から張り出す位置へのトグル装置の作動、従って輪郭体の作動を可能にする。別の一形態では、連結ピンが移動可能なプランジャとして構成されている。これは特に、本来なら切換過程中に不可欠となることがあろうような単数または複数のエッジ支持体を避けることができるという利点を有する。その際、単語「エッジ支持体」は輪郭体と連結部材との間の被さりが不十分で、許容外の面圧を帰結することを表す。
【００１９】
本発明の他の考えによれば、特に単数または複数のエッジ支持体を避けるためにカム軸と弁伝達装置のタペットまたはタペットの把持ロールとの間に少なくとも一つの球状幾何学形状が設けられている。例えばタペットは片側が球状の円板を備えておくことができる。別の一構成によれば、タペット面が球状の場合カムと補助カム輪郭は逆方向で斜めに形成され、特に研磨されている。こうして、タペットが補助カムのエッジに接触して許容の面圧を上まわることを防止する案内が可能になる。
【００２０】
本発明の他の考えによれば、カム軸が輪郭体に複数の補助カム輪郭を有し、これらの補助カム輪郭が複数の連結部材を介して調節可能である。連結部材は輪郭体の共同作動および主に固定を伝達するために相互に連結結合されている。特に連結結合はカム軸内での連結ピンの機械的連結を介して構成されている。このような結合は例えばバネを介して実現される。これらのバネは回転バネまたは軸線方向に作用するバネとすることができる。これらのバネは連結ピンを介して互いに結合されている。第１連結ピンの操作時、機械的連結のゆえに他のすべてが、例えば同時にまたは順次、やはり操作される。例えば、軸線方向にも半径方向にも限定された特定位置を連結ピンが占めるように操作は予定することができる。主に連結ピンは特定の嵌合い形状となり、これにより輪郭体は特に力の加わらない状態で連結できる。連結状態のとき連結ピンはやはり輪郭体の位置確保を形成する。同様に、複数の輪郭体は同時に連結解除することもできる。他の一構成では、すべての連結ピンが互いに連結されているのではない。むしろ、特殊な連結ピンのみが互いに連結されている。これにより、互いに独自に作動可能な第１、第２若干数の互いに連結された［連結］ピンを予定する可能性が得られる。
【００２１】
一形態によれば、輪郭体がガイド内を走行し、このガイドが主に同時にバネまたは類似物等の連結要素用のガイドとして役立つ。そのことから例えばカム軸の単一の穴で、すべての可動部品を延設する十分なスペースを提供することが可能になる。
【００２２】
別の一構成では、例えばバネ等の連結要素の軸線がカム軸−軸線に対して或る角度に配置されている。そのことから、専ら半径方向に配置される装置に対して一層大きな調節路程の利用を介して力伝達が可能になる。
【００２３】
上記考えおよび諸展開の少なくとも一つに係るピストン内燃機関は主に内部排気再循環の制御コンセプトに一体化される。例えば予定しておくことのできるピストン内燃機関内の内部排気再循環法では、吸気通路からシリンダに新気を吸引する間、付加的に排気通路から排気を吸引するために排気弁が開いており、および／またはシリンダから排気通路に排気を押し出す間、排気の一部を吸気通路内に押し出すために吸気弁が開いている。例えば、内部排気再循環から給気切換サイクルを遮断することを予定しておくことができる。そのことから、給気切換サイクルと内部排気再循環の両方を互いに独自に各要求条件に適合できることが可能になる。
【００２４】
特に、吸気弁または排気弁の開放もしくは閉鎖は可変に保つことができる。このため動弁機構は、例えばカム軸と協力して機能する相応する設定可能性を有する。主に輪郭体の操作はマップ制御を介して一緒に開始される。そのことから例えば、カム軸から遮断された制御において運転状態に依存した弁案内が可能となる。この弁案内はマップに記憶されたパラメータ点検によって各運転状態で点検し適合させることができる。
【００２５】
他の一構成によれば、ピストン内燃機関がエンジン制動時に利用される。主にエンジン制動用に輪郭体は排気弁を操作するために作動可能である。例えば調整機構の相応する駆動によって輪郭体は動作位置に移行される。これにより排気弁は閉じることができ、これによりエンジン制動機能が引き起こされる。例えば、シリンダを制御下に減圧し、これにより内燃機関を制動するために、圧縮中に排気弁は短時間開放される。所要の制動作用は例えば排気弁の開放時間、閉鎖時間および揚程を調整することによって設定可能であり、これらは主にそれぞれ独自に給気切換弁の１操作によって設定可能である。特に輪郭体の機械的連結および固定を利用することによって、例えば制動作用のために排気弁を介して不可欠であるような高い力伝達が保証されている。排気弁は圧縮時に高いシリンダ内部圧力に抗して開放されねばならない。輪郭体に至るまでの弁の機械的連結によって、相応に高い圧力が確実に伝達される。
【００２６】
本発明の他の考えにより提供されるのは、少なくとも一つのカム軸を介して操作可能なガス吸気弁およびガス排気弁を有するピストン内燃機関であって、個々のカムが制御輪郭として基礎円輪郭とこの基礎円輪郭から張り出すカム輪郭とを有し、弁、主にガス排気弁の少なくとも一部のために、少なくとも一つの付加的カム輪郭を有する各輪郭体が付属するカムに配置されており、この輪郭体はカムの基礎円輪郭から張り出す動作位置に移行可能である。付加的輪郭体は、縦長揚程カムと主に円筒状に形成される案内体とを有する茸の態様であり、縦長揚程カムが少なくとも片側ではカム軸の基礎円プロフィールおよび／またはカムプロフィール内でカム軸−軸線を横切って回動防止部の態様の溝内で案内されており、半径方向内側にある円筒状案内体はカム軸のガイド内、主に案内穴内で案内されており、付加的輪郭体が半径方向移動可能である。主に輪郭体は調整機構によって動作位置に移行可能または動作位置で係止可能である。
【００２７】
茸の態様の輪郭体は特に少なくとも屋根に類して構成される揚程カムと案内体とを有し、この案内体で揚程カムは支持することができかつ特に運動が伝達可能である。例えば揚程カムまたは案内体は、相互に相対運動を可能とする複数の部材で構成することができる。揚程カムまたは案内体は固定長を有することができ、その長さを変更可能とすることもできる。主に揚程カムは案内体から少なくとも部分的に張り出し、または案内体を覆う。
【００２８】
ピストン内燃機関の一形態によれば、円筒状案内体の直径が縦長揚程カムの幅よりも大きい。
【００２９】
主に、付加的輪郭体はカム軸−縦軸線内に偏心して配置されている。特に、付加的輪郭体は各カムに対して偏心して配置しておくことができる。一形態では、各カムおよび／または付加的輪郭体が各カムフォロアに対して偏心して配置されている。
【００３０】
カムフォロアが球状に形成されている場合、主に各カムおよび／または付加的輪郭体はエッジ支持体を避けるために特別な形状、主に斜め、円錐状、球状または立体的に形成して実施される。
【００３１】
他の一構成では、縦長揚程カムおよび／または案内体がカム軸−縦軸線に対して偏心して配置されている。
【００３２】
主に、付加的輪郭体の半径方向進出運動は調整機構内または系内の機械的ストッパによって制限される。
【００３３】
一形態によれば、付加的輪郭体とカム軸との間で力、主にバネ力が作用し、非作動状態のときこの力が付加的輪郭体を常に進出位置でストッパと接触保持しまたはカムフォロアと接触保持する。
【００３４】
例えば、調整機構は操作手段を介して操作される機械的支持装置によって形成される。調整機構は押進棒または回転棒を有することができ、切換えられるべき各輪郭体のためにこの棒に調整部材が配置されている。調整機構の調整部材は蓄積要素、主にバネを介して間接的に配置しておくことができ、作動時または遮断時に調整機構を介して各調整部材はさまざまな時点に自動的に切換可能である。調整部材と、案内体内の接触領域は、主に調整部材付きで斜めにまたは階段状に形成されている。一形態によれば、調整部材と、案内体内の調整部材との接触領域は、付加的輪郭体の固定用に大きなカバー領域を調整機構の僅かな運動で確保するために、二つの逆方向櫛の態様に構成されている。
【００３５】
さらに、カム軸に固定結合された案内スリーブを円筒状案内体とカム軸との間に配置しておくことができる。案内スリーブは例えば各調整部材のための支承機能を含む。
【００３６】
他の一構成では、調整機構が機械的調整部材と液圧駆動部とからなる。機械的調整部材は例えばカム軸−縦軸線内に配置されており、かつその中を液圧およびバネ力で移動可能である。
【００３７】
機械的調整部材は、付加的輪郭体の運動方向に垂直な、カム軸−縦軸線から外れる一方向に配置しておくこともでき、かつ液圧およびバネ力で移動可能である。
【００３８】
主に、カム軸に配置されるカムの斜め横に機械的調整部材のための穴が設けられている。例えば、調整部材のため穴はカム軸の各カムの基礎円内に半径方向に設けられている。
【００３９】
さらに、調整部材はトグル装置の態様に構成しておくことができ、それと共に自動係止が可能である。
【００４０】
また、調整機構または調整部材はボールペン仕掛の機能付きに形成しておくことができ、すなわち１回操作されると補助輪郭の進出位置での自動固定が起き、次に操作されると補助輪郭の自動遮断が起きる。
【００４１】
さらに、調整機構は操作手段を介して操作可能な液圧支持装置によって形成される。また、制御要素、主に管をカム軸内に配置しておくことができ、液圧調整要素が付加的輪郭体の円筒状案内体とカム軸との間に配置されており、液圧調整要素は液圧隙間補償部の態様で機能しかつ付加的に制御要素を介してオン可能またはオフ可能に造形されている。他の一構成では、制御要素に穴が設けられており、これらの穴が移動または回転によって調整要素の圧力室を開放または閉鎖する。
【００４２】
一形態では、油圧が欠落しまたは僅かなとき補償が可能でなく、油圧が存在しまたは特定切換圧力以上のとき補償が起き、それと共に付加的輪郭体が動作位置に移動して固定されるように、パイロット式逆止弁を備えた隙間補償部の諸機能が付加的輪郭体の円筒状案内体とカム軸との間に配置されている。
【００４３】
主に、円筒状案内体とピストンとの間に隙間補償部のために付加的支持要素が配置され、動作状態のとき隙間補償部を介して支持要素が付加的輪郭体でストッパへと進出され、それゆえに支持要素が隙間なく案内体に当接でき、非作動状態のときには付加的輪郭体と支持要素との間に配置される主にバネの力が支持要素をブロックへと、すなわち隙間補償部の半径方向内側にある末端位置へと移行させ、付加的輪郭体に作用する力がカムフォロアまたはストッパとの接触を確保し、隙間補償部が周期的に容積を変えることはない。
【００４４】
付加的カム輪郭の円筒状案内体は例えば支持要素と外側にある案内スリーブとを介してカム軸内で案内される。
【００４５】
他の一構成によれば、外側にある案内スリーブは組立ユニットとして支持要素と付加的輪郭体の案内要素との他に逆止弁、パイロット操作バネを備えたパイロット操作ピストン、および／または付加的カム輪郭の運動用ストッパ等の液圧構成要素も含む。例えばこの組立ユニットは諸位置でカム軸に押し込まれ、これにより、付加的設定活動が必須でない。
【００４６】
また、動作状態に切換えられた輪郭体の付加的揚程機能がベースカムの基礎円領域内で少なくとも一つの弁運動を引き起こすようにすることができる。動作状態に切換えられた輪郭体の付加的揚程機能は例えば、側面と基礎円またはベース運動の基礎円と側面との領域で、変化した閉鎖運動または開放運動、すなわち変化した揚程機能を引き起こす。切換えられた輪郭体の揚程プロフィールは有効領域の初端または終端のいずれかにベースカムの基礎円とは異なるプロフィールを有し、こうして側面と補助プロフィールとの間の移行部を改善することができる。主に、動作状態に切換えられた輪郭体の付加的揚程機能はベース弁揚程の部分的に変更された弁運動を引き起こす。
【００４７】
例えば、揚程機能切換は付加的輪郭体によって捩れ切換および／または転動切換のために使用される。また、揚程機能切換は付加的輪郭体によってエンジンブレーキとして使用することができる。さらに、揚程機能切換を付加的輪郭体によって内部排気再循環に使用する可能性がある。一形態では、揚程機能切換が付加的輪郭体によってガス動力学による過給向上に使用される。
【００４８】
他の一構成では、カム軸−カムフォロアの接触向上のためにカムフォロアが、少なくともカム軸縦軸線内で運動可能な接触体付きで構成されている。例えば、運動可能な接触体はカムフォロアに象足として形成される。
【００４９】
また、付加的輪郭体は吸気側、または排気側、または給気側および排気側で使用することができる。その他の有利な諸構成および諸展開は以下の図面において詳しく説明される。しかしそこに述べられる諸構成および諸特徴は個々の諸展開に限定されてはいない。むしろそれらは、例えば以上の明細書から明らかとなりまたは図の別の諸構成に関して述べられる別の諸特徴および諸構成でもって他の解決をもたらすことがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１はピストン内燃機関１を有する自動車の一部を略図で示す。ピストン内燃機関１は四つのシリンダ２で示唆されており、シリンダは一方でカム軸と詳しくは図示しない付属するガス給気弁およびガス排気弁とに結合され、他方で対応する給排気ガイドに結合されている。付加的にエンジン制御装置４が設けられて調整機構５と結合されている。調整機構５は、カム軸３内で輪郭体６を調節することができる。カム軸３はカム７の横に輪郭体６を有する。カム７も輪郭体６も基礎円輪郭８から張り出す。輪郭体６は主にカム輪郭の一側面９に配置されているが、しかしそれとは分離して設けておくこともできる。カム輪郭１０は輪郭体６が動作位置にあるとき補助カム輪郭１１に移行する。
【００５１】
カム軸３によって弁機構が運転され、ガス給気弁とガス排気弁はカム輪郭１０または補助カム輪郭１１に応じて開放もしくは閉鎖される。輪郭体６の調節、従ってカム軸３の幾何学形状の変化によって、運転条件に応じて単数または複数の弁、特にガス給気弁および／またはガス排気弁の開放挙動もしくは閉鎖挙動の変更に影響を及ぼすことができる。例えば、そのため、エンジン制御装置４内には相応する駆動機能が設けられており、この駆動機能は調整機構５を介して実行される。エンジン制御装置４は、少なくともピストン内燃機関１の運転を特徴付けるパラメータ用に主に複数の入力端を有する。付加的に他のパラメータも検出可能であり、適正に評価した後、調整機構５に制御信号を送ることができる。例えば操作者１３によって作動可能な例えば操作機構１２を介してエンジン制御装置４に信号が転送される。この信号は例えば制動信号、アクセル信号、または操作者１３の要求を特徴付けるその他のパラメータとすることができる。操作者１３が例えば自動車を加速させたい場合、主制御装置４は操作機構１２によって相応する調整信号を受け取る。調整信号は評価され、必要なら、調整機構５を介してカム軸３の幾何学形状に対応する調整が実行される。エンジンブレーキ実行時のように例えば負の加速を行う場合には、例えば輪郭体６の対応する調節によってガス排気弁が切換えられる。他方で、エンジン制御装置４による評価は、例えば通常は調整機構５によって行われている内部排気再循環を、ガス給気弁およびガス排気弁を適切に操作させることによって可能とする。
【００５２】
図１に示したような排気再循環は例えばエンジン外およびエンジン内で行うことができる。特に、図１に示すように両方を互いに組合せておくことができる。エンジン外の排気再循環の場合、例えば排気ターボチャージャ１５の圧縮機１４を介してピストン内燃機関１への空気が吸引され圧縮される。排気ターボチャージャ１５のタービン１６は、所要の圧縮エネルギーを圧縮機１４用に提供するために、ピストン内燃機関１から流れ去る排気を利用する。タービン１６は有利なことに吸込み幾何学形状および／またはブレードの調節機能を有する。また圧縮機１４は相応する幾何学形状調節機能を有することができる。そのことから、ピストン内燃機関１の異なる運転点において、給気流もしくは排気流またはそれらからのエネルギー収率を対応する既存の流れ条件に適合させることが可能になる。エンジン外の排気再循環の場合、タービン１６の前で排気の一部を導き出し、圧縮機１４によって圧縮された空気に供給することができる。導き出された排気は主に熱交換器１７に通され、相応に冷やされて空気に添加される。排気ターボチャージャ１５の特性は特に迂回される排気流に依存させることができ、それゆえに主にエンジン制御装置４を介して流れ条件に相応して、特に幾何学形状調節に関して適合させて運転される。詳しくは図示しない流れガイドを介して、排気流の一部の迂回は特にエンジン制御装置４によってピストン内燃機関１の各運転条件に適合させることができる。内部排気再循環は主にエンジン制御装置４によって開始される。これは主に外部排気再循環と相関して行われる。内部排気再循環の場合、調整機構５によって輪郭体６のふさわしい調節が実行される。例えばこれは、ガス給気弁を介してガスがシリンダ２に供給される時点にガス排気弁を通して排気流の一部の流入を可能にする。さらに、補助熱交換器１８が設けられていることによって、内部排気再循環を支援することができる。補助熱交換器は主にガス排気弁に対して直接的近傍に配置されている。補助熱交換器１８は、特にピストン内燃機関１の幅広い運転範囲にわたって内部排気再循環が実行される場合、シリンダ２内に逆流する排気流の冷却を可能にする。
【００５３】
図２は例示的弁リフト、従ってカム軸のカム推移に関する線図を概略示す。Ｙ軸には弁リフトの高さがプロットされており、これからカム軸の基礎円輪郭にわたってカムの伸長を導き出すことができる。Ｘ軸にはカム軸の回転角度が記されている。図示構成によれば、カム軸はカム輪郭１０の他にカム輪郭１０の側面９に補助カム輪郭１１を有する。主に補助カム輪郭１１の最高リフトは５０°〜９５°、特に７０°〜９０°、主に７５°〜８０°のカム回転角度内に配置されている。特に補助カム輪郭１１は、補助カム輪郭１１の最高リフトがカム輪郭１０の最高弁リフトに対して約１：９〜１：４、主に１：８．５および６、特に１：８、１：７．５の比となるように推移している。その際、最高弁リフトは輪郭体の最大動作位置を介して確認可能である。しかし輪郭体は、補助カム輪郭１１が僅かな割合だけ基礎円輪郭から張り出すことになる別の動作位置も有することができる。補助カム輪郭１１がカム輪郭１０の側面９に配置される他、特に内部排気再循環の場合補助カム輪郭１１をカム輪郭１０の側面９の外側に配置する可能性がある。
【００５４】
図３が示す第１カム軸１９は輪郭体６を備えており、この輪郭体は基礎円輪郭８を越えて移動（摺動）可能に配置されている。輪郭体６が補助カム輪郭１１を有し、補助カム輪郭の隆起部は基礎円輪郭８から張り出している。輪郭体６は半径方向に運動可能に第１カム軸１９内に配置されている。このため輪郭体は第１カム軸１９内に設けられたガイドに沿って半径方向に進出退入することができる。輪郭体６が基礎円輪郭８からどの程度強く揚起するのかに応じて、ピストン内燃機関の動弁機構に対応した影響が及ぼされる。図示輪郭体６の他に、単数または複数の付加的輪郭体を第１カム軸１９内に配置しておくこともできる。
【００５５】
図４は図３の第１カム軸１９を平面図で示す。輪郭体６は、そのカム輪郭１０から基礎円輪郭８への移行部を有するような幾何学形状を有する。補助カム輪郭１１は特に、輪郭体６の過度に強い点状負荷を避けるために、負荷が持続する場合でも十分な伝達面を動弁機構に用意することを可能にする。
【００５６】
図５は第２カム軸２０を側面図で示す。第２カム軸２０は、湾曲した特に円形にされた態様の輪郭体６を有する。輪郭体６は例えば茸に類した造形を有する。ここに詳しくは図示しない茎は第２カム軸２０内に少なくとも大部分埋設して配置されている。茎上には頭部があり、これが補助カム輪郭１１となる。茎と補助カム輪郭１１が輪郭体６を形成する。輪郭体６は２階層式にも多階層式にも造形しておくことができる。例えば茎は頭部とは分離して製造することができ、両方の部材が引き続き組み立てられる。主に輪郭体６の頭部は、基礎円輪郭８の所定幅２１から張り出すように形成される。頭部はこうして、第２カム軸２０内に配置される茎に対して特別な保護機能を有することができる。所定幅２１全体を覆うことによって、茎が所定幅２１の末端領域のごく近傍で突き出ることが可能になる。輪郭体６の頭部は、例えば小さな粒子が第２カム軸２０内に侵入するのを防止し、これにより運転障害を回避する。
【００５７】
図６は図５の第２カム軸２０を平面図で示す。輪郭体６はこの平面図においてその頭部２２付きで示してあり、頭部２２は主に円形である。しかし頭部は別の幾何学形状、例えば長円形、または円形幾何学形状と直線的幾何学形状との間の混合形を有することができる。円形幾何学形状は例えば製造が一層容易になりうるという利点を有する。
【００５８】
図７は第３カム軸２３の縦断面を示す。第３カム軸２３内に輪郭体６が配置されている。輪郭体６は例えば、図５と図６から明らかとなるような幾何学形状を有することができる。図７に示す輪郭体６が頭部２４を有し、また、基部領域２５に延びている。頭部２４と基部領域２５との間は中央部２６である。中央部２６を介して第３カム軸２３内で半径方向案内が保証される。基部領域２５を介して第３カム軸２３からまたはその中への輪郭体６の移動が制御される。主に頭部２４に力が負荷されており、この力が頭部２４を半径方向外方に押圧する。例えば、主に半径方向にのみ働くこの力はバネ２７によって加えられる。バネ２７は例えば頭部２４と第３カム軸２３との間に配置しておくことができ、バネ２７は両側で支持される。第３カム軸２３はこのため主に切欠き部を有する。この切欠き部は主にバネ２７だけでなく、頭部２４も少なくとも部分的に受容する。切欠き部と頭部２４は、特に粒子の侵入が防止されるように特に正確に互いに調整されている。特に、例えば液体、特に油が第３カム軸２３に浸入しまたはそこから流出するのが防止されるように、嵌合いを選択することができる。頭部２４は主に中央部２６とでＴ字状の横断面形状を呈する。空洞、特に中央部２６の周面の周りに延設される空洞を形成すると、その中にバネ２７を配置することが可能になる。中央部２６はさらにスリーブ２８によって取り囲まれている。スリーブ２８はその中での中央部２６の移動を可能とする。他方でスリーブ２８は輪郭体６を心出しして、横力の発生、従って輪郭体６の傾動が避けられるようにする。スリーブ２８はこのため主に切欠き部２９内に係合する。特にスリーブ２８は切欠き部２９内で案内下に移動することもできる。これにより一方で輪郭体６はスリーブ２８によって心出しされ、スリーブはそれ自体第３カム軸２３内での相応する支持を介してその心出しを受ける。輪郭体６が第３カム軸２３内に退入しまたはそこから進出する運動は例えば操作手段３０を介して実行される。操作手段３０は機械式、液圧式、空圧式、電磁式、電気機械式および／もしくは組合せ式またはその他の調整可能性を有することができる。図７に示す構成は調節棒３１を有する。この調節棒３１は第３カム軸２３の中空領域３２内に延設されている。調節棒３１は主にカム軸中心３３に沿って延設されている。調節棒３１は輪郭体６との機械的結合を可能にする。輪郭体６は調節棒３１の操作を介してその位置を変更される。特に調節棒３１の調節は輪郭体６の動作位置または静止位置への移動を許容する。
【００５９】
図８は図７の第３カム軸２３および輪郭体６の横断面を示す。輪郭体６はちなみに円形にも角形にも形成しておくことができ、補助カム輪郭１１が基礎円輪郭８に適合されている。補助カム輪郭１１は主に、輪郭体６の静止位置において同一平面で基礎円輪郭８に移行するように構成されている。図８ではそこに示された輪郭体６が静止位置にある。この静止位置において輪郭体は基礎円輪郭８から張り出す。輪郭体６の基部領域２５に通路３３が形成されている。この通路３３内に調節棒３１が延設されている。調節棒３１はこの領域にプロフィールを有し、このプロフィールは調整面３４の回動を可能として輪郭体６が静止位置から動作位置に移動可能となるようにする。このために不可欠な調節力は主に、特にバネ２７の半径方向に働く力によって加えられる。調整面３４は一方で輪郭体６をその静止位置でしっかり保持するために係止手段として働く。他方で調整面３４は動作位置における輪郭体６のための係止手段および力伝達面として役立つ。機械的諸力が補助カム輪郭１１に作用すると、諸力は頭部２４および中央部２６を介して基部領域２５に伝達される。発生した諸力はそこで調整面３４によって調節棒３１に伝達することができる。調節棒３１は、補助カム輪郭１１に加えられる特に半径方向に働く諸力を捕捉して補償できるのに十分なだけ支持されている。こうして輪郭体６はその動作位置で強固に係止可能である。スリーブ２８と協力して輪郭体６とカム軸２３との間に十分な心出しを保証するために、調節棒３１はやはりスリーブ２８内のふさわしい孔内に延設されている。主に調節棒３１はやはり正確にこの孔内で支持することができる。これにより、調節棒３１の回動時に、半径方向に働く運動は輪郭体６にだけでなく、付加的にスリーブ２８にも伝達される。他の一構成によれば、調節棒３１の回動時にスリーブ２８はその位置に留まる。図８からさらに明らかとなるように、補助カム輪郭１１の横にカム輪郭１０が配置されている。カム輪郭１０は補助カム輪郭１１とは分離して設けられている。補助カム輪郭１１とカム輪郭１０との間のこのズレは、例えば、ピストン内燃機関の最も頻繁な運転点、補助カム輪郭１１の利用目的等の観点に従って動弁機構およびその他のパラメータを併せ考慮して設計される。これはピストン内燃機関ごとに異なることがある。
【００６０】
図９は第４カム軸３５の縦断面を示す。第４カム軸３５内にここでも輪郭体６が配置されている。例えば輪郭体６は図３または図４のものと少なくとも類似形成して配置しておくことができる。第４カム軸３５内にやはり調節棒３１が延設され、この調節棒に連結ピン３６が配置されている。連結ピン３６が斜面３７を有し、この斜面は輪郭体６の基部領域２５の通路３３の幾何学形状内に対応する相手部材を有する。調節棒３１は例えばカム軸中心３３に沿って移動する。斜面３７が作用することによって、一方で輪郭体６の動作位置または静止位置を設定することができる。他方で、斜面３７は半径方向に輪郭体６の無段調節を許容する。さらに、輪郭体６に半径方向に働く力が輪郭体６の基部領域２５に加えられる。このため例えば切欠き部２９内にバネ２７が配置される。
【００６１】
図１０は第４カム軸３５の横断面を示す。カム７が窪み３８を有し、この窪み内に輪郭体６の頭部２４が配置されている。その際、カム輪郭１０が補助カム輪郭１１に移行し、補助カム輪郭１１はカム輪郭１０の側面９に配置されている。
【００６２】
図１１は第５カム軸３９の縦断面を示す。第５カム軸３９内にやはり運動可能に輪郭体６が配置されている。輪郭体６の調節は連結ピン３６によって行われる。連結ピンは、主にバネ２７によって輪郭体６の基部領域２５に作用する半径方向力に基づく輪郭体６の半径方向運動を許容する。調節棒３１とこれに配設された連結ピン３６が回される。この回動は、後に図１２から明らかとなるように輪郭体６の半径方向調節を可能にする。
【００６３】
図１２は図１１の第５カム軸３９を横断面で示す。基部領域２５に挿通して連結ピン３６が延設され、これにより機械的連結を許容する。連結ピン３６が回動されると、バネ２７が基部領域２５の方に加圧する。カム軸中心３３に対して連結ピン３６を偏心して支承することによって、輪郭体６は静止位置と動作位置との間で係止可能に設定される。連結ピン３６は特に、補助カム輪郭１１を介して連結ピン３６への機械的力伝達がなされることを可能にする。これにより、機械的に働く半径方向力は補償することができる。図１２に示す輪郭体６の位置は静止位置であり、補助カム輪郭１１に半径方向に力が働くと輪郭体６は、半径方向力がバネ２７の作用する力よりも大きい限り、運動を半径方向に向ける。こうして例えば静止位置は基礎円輪郭８からの補助カム輪郭１１の揚起を持続的に許容することができる。こうして他方で過負荷防止部を設けておくことができ、この過負荷防止部は特に弁調整路程伝達装置の破損を防止する。輪郭体６の半径方向運動時、頭部２４には限界面４０が形成されている。この限界面４０は、バネ２７の力に抗して頭部が移動するとき、例えばカム軸３９に当接しうる。こうして輪郭体６は、輪郭体６から第５カム軸３９への力伝達が確保される位置、従って例えば調節棒３１または連結ピンの過負荷が排除されている位置に移行される。
【００６４】
図１３は第６カム軸４１を縦断面で示す。第６カム軸４１が例えば外管４２を有し、この外管内に内管４３が嵌入した状態で配置されている。外管４２に基礎円輪郭８が嵌着されている。基礎円輪郭８に埋設しかつこれと同一平面で輪郭体６が配置されている。内管４３内にある流体は加圧下に置くことができる。内管４３と外管４２とが入口４４を有し、この入口を通して流体は輪郭体６に達することができる。流体が加圧下にあると、輪郭体６の下方に相応する圧力が構成される。輪郭体の下にあるこの液圧パッドは例えば外管４２に対して内管４３を回動および／または移動させることによって残りの流体から遮断することができる。その場合輪郭体６に働く半径方向圧力は、内管４３内の流体の状態にかかわりなく維持されたままである。閉鎖された入口４４は前記とは逆の運動によって再び開放することができ、こうして流体は輪郭体６から流れ去ることができる。さらに、弁４５、特に逆止弁を内管４３に配置する可能性がある。弁４５は例えば、入口４４が閉じられるにもかかわらず流体が輪郭体６に到達できることを可能にする。これが可能であるのは、特に、内管４３内の流体が輪郭体６に直接存在する流体よりも高い圧力下にあるときである。さらに弁４５は、例えば輪郭体６に沿って流出する流体漏れ損失の補償を可能にする。
【００６５】
図１４は第７カム軸４６の縦断面を示す。第７カム軸４６はやはり内管４３と外管４２とを有する。輪郭体６は、輪郭体６と内管４３との間に関節式結合が実現されることによってその位置を機械的に変更される。関節レバー４７が揺動可能に配置されており、輪郭体６は揺動運動によって進出し、再び退入することができる。このため例えば内管４３は軸線方向に移動され、これにより関節レバー４７の一部はガイド４８上をそれに沿って滑動する。これにより、押動要素４９によって伝達される加圧力が輪郭体６に働く。押動要素４９は関節レバー４７によって案内される。押動要素４９がガイド４８に沿って滑動することによって、同時に関節レバー４７が位置を変えながら輪郭体６に加圧力が加えられる。これにより、この点が移動する。輪郭体６の復帰は例えば外側で加えられる戻し力に基づいて行われ、この戻し力は内管４３の滑動復帰後、従って関節レバー４７および押動要素４９がガイド４８に沿って揺動復帰後、係止部の摺着、従って輪郭体の復帰を可能にする。さらに、関節レバー４７または押動要素４９を輪郭体と６関節式に連結する可能性がある。輪郭体６の設定可能性の図１４から明らかとなる構成は輪郭体６および相応する調整手段の機械的連結の原理を示している。図１５は、輪郭体を調節するための機械的連結を実施する他の可能性を示す。
【００６６】
図１５は第８カム軸５０の縦断面を示す。この図から、輪郭体６のため調整手段としてのトグル装置の原理が明らかとなる。このため例えば第８カム軸５０は押動棒系５１を有することができる。押動棒５２が軸線方向に第８カム軸５０に沿って軸線方向ガイド５３内に運動可能に案内されている。押動棒系５１は主に固有応力下にある。この固有応力は特にバネ系５４によって発生される。このため例えば押動棒５２と軸線方向ガイド５３との間に単数または複数のバネ、主に渦巻バネ５５が配置されている。渦巻バネ５５は軸線方向諸力を発生することができ、この軸線方向諸力は押動棒５２の調節時に輪郭体６が半径方向に第８カム軸５０へと動くのを引き起こす。このため押動棒５２に滑りブロック５６が配置されており、この滑りブロックは一方で輪郭体６との関節式結合、他方で第８カム軸５０との関節式結合を有する。この関節式結合は主にそれらの協力でトグル装置系を生成するように構成されている。このトグル装置系は、輪郭体６の動作位置において押動棒系５１の自動係止が起きるという利点を有する。この自動係止が再び解消されるのは、押動棒５２が復帰し、渦巻バネ５５の戻し力が押動棒系５１の係止力を克服してはじめて可能になる。
【００６７】
図１６は輪郭体６のための他の機械的調節系を示す。このため例えば階段状幾何学形状部５７が設けられ、これが輪郭体６と例えば連結ピン３６との連結をもたらす。階段状幾何学形状部５７は一方で輪郭体６の半径方向の段階的な調節を許容する。他方で階段状幾何学形状部５７は、半径方向に働く諸力を受け入れて伝達するために幅広い面にわたって働く輪郭体６の支持を許容する。そのことから特に、材料破損をもたらし得る点状負荷が避けられる。さらに階段状幾何学形状部５７は、輪郭体６の半径方向運動がメカニカルアドバンテージによって行われるという利点を有する。例えば調整運動が第９カム軸５８の軸線方向に行われる場合、この軸線方向運動はメカニカルアドバンテージの割合によって輪郭体６の半径方向運動に転換される。例えば軸線方向路程と半径方向路程とのメカニカルアドバンテージの割合は１：１〜１：５、特に１：２〜１：４、主に１：２〜１：３の範囲内とすることができる。こうして例えば輪郭体６のための切換時間は最少にすることができる。主に輪郭体６はその動作位置において静止位置から０．７５ミリ秒以下で切換可能である。路程の連結によって、これに比例して確定される切換時間はメカニカルアドバンテージの割合によって短縮することができる。階段状幾何学形状部５７の一構成と並んで、メカニカルアドバンテージの割合、従って切換時間の低減を可能にする別のあらゆる構成もこのため使用することができる。これは例えば螺旋状、渦巻状またはその他の伝動装置に類似したメカニカルアドバンテージによって行うことができる。さらに輪郭体６のこの種の機械的連結は、輪郭体に作用する半径方向諸力を確実に捕捉して導き出すことができるという利点を有する。付加的に、輪郭体６の厳密な案内が保証される。
【００６８】
図１６から明らかとなる構成の一形態では、第９カム軸５８の内部に流体が存在している。流体は加圧下に置くことができる。階段状幾何学形状部５７の造形に基づいて、連結ピン３６と輪郭体６との間に圧力上有効な隙間を設けておく可能性がある。流体の圧力が高められると、これにより、高い半径方向力が輪郭体６に作用する。これにより、輪郭体６は半径方向外方に滑動できる。連結ピン３６の相応する再調整運動によって輪郭体６は引き続き階段状幾何学形状部５７を介して固定されかつ支持される。従って、外部から輪郭体６に加えられる加圧力は流体によってではなく連結ピン３６によって受け入れられる。
【００６９】
図１７は図１６のものに依拠した他の一構成を示す。図１７は単段幾何学形状に基づいて連結ピン３６の運動方向に依存した輪郭体６の移動可能性を示す。輪郭体６の運動は例えば作用する流体加圧力により、しかし別の力によっても、引き起こすことができる。これは例えばバネ力またはそれと類似の力とすることができる。
【００７０】
図１８は第１０カム軸５９の横断面を示す。第１０カム軸５９はカム７と、少なくとも部分的にカム７の側面９に配置される輪郭体６とを有する。第１０カム軸５９はカム軸中心３３に沿って配置される中空領域３２を有する。この中空領域３２内に配置される流体は設定可能な可変圧力を有する。この流体圧力は圧力伝達装置６０に加えられる。圧力伝達装置６０は、少なくとも圧力流体に依存して輪郭体支持部、従って輪郭体６の半径方向進出退入を可能にする。図１８に示す構成の圧力伝達装置６０では中空円筒６１が設けられており、中空円筒の内室６２には流体通路６３を通して流体圧力が負荷される。中空円筒６１の内室６２に調節系６４が配置されている。この調節系６４は加圧下の室６５を有する。この室６５内に例えば加圧下の媒体および／またはバネが配置されており、このバネ等は、室６５を制限するプランジャ６６に対して内室６２内の流体圧力に対抗して働く。各圧力差に基づいてプランジャ６６は半径方向に一方向または別方向に動かされる。ブシュ空洞６８を備えて中空円筒６１内に固定配置されるブシュ６７がプランジャ６６に付設されている。プランジャ６６の運動はブシュ６７内へのまたはそこからの運動を生じる。中空領域３２内で低い圧力が優勢であると、プランジャ６６はボールの揚起をもたらす。中空領域３２内の圧力が上昇するとボールが解放され、ブシュ空洞６８が満たされるが、しかしブシュ６７内の開口部がボールによって塞がれることによって空にはならない。従ってボールは圧力点検のための逆止弁の可能な一構成である。このためボールは例えばガイドに沿ってのみ動かすことができる。また、ボールはそれ自体、例えばバネによって圧力付加しておくことができる。輪郭体６を支持する底板６９の接触によって、ブシュ空洞６８内に加圧力が優勢である。それとともに底板６９と輪郭体６との間に加圧力が加えられる。例えばブシュ空洞６８内に高圧が優勢であると、輪郭体は一つの位置に保持される。輪郭体６の転動後、漏れは逆止弁によって補償することができる。
【００７１】
加圧力は例えばバネによっても発生され、このバネを介して底板６９から輪郭体６に対して半径方向に働く力が作用する。ところで中空円筒６１の内室６２に加圧力が優勢であると、これは一方でプランジャ６６に伝達される。他方で、ブシュ６７にはやはりこの圧力が負荷される。ブシュ６７が圧力弁７０を有し、この圧力弁を介してブシュ空洞６８は内室６２から分離することができる。内室６２からブシュ空洞６８内に伝達される圧力は底板６９に働き、他方で、底板６９と輪郭体６との間に働く力を受ける。底板６９で圧力差が優勢である場合、相応する半径方向運動が行われ、この半径方向運動は次に輪郭体６の調節を生じる。内室６２内の流体圧力が十分に高い場合、これにより、逆に作用する半径方向諸力が補償され、調整力が働き、これにより輪郭体６は基礎円輪郭８から張り出して移動される。内室６２の流体圧力低下によって諸力の条件が変化し、底板６９が再び降下する。しかし輪郭体６は底板６９と輪郭体６との間に配置されるバネによって、限定可能な位置で保持される。このような圧力伝達装置６０によって、輪郭体６の動作位置において力伝達を液圧で支持することに成功する。それに対して輪郭体６が静止位置にあると、油圧は持続的に働く力を介して輪郭体６がすべて緩衝される程度にまで低下される。この構成では、例えば輪郭体が動作位置でも静止位置でも同じ位置を占めることが可能になる。
【００７２】
図１９は第１１カム軸７１の縦断面を示す。第１１カム軸７１は三つの並置された輪郭体６を有し、輪郭体は機械的調節系を介して互いに結合されている。調節系は例えば調節棒３１を有することができ、この調節棒は輪郭体６の連結ピン３６を互いに結合する。連結ピン３６のこの機械的結合によって、単一の輪郭体６の操作時に相応する運動が残りの輪郭体６に伝達される。例えば連結ピン３６相互の機械的連結はバネ系を介して行われ、例えば回転バネまたは軸線方向に働くバネが連結ピン３６の間に配置されている。第１連結ピン３６が操作されると、この運動はバネ系を介して次の隣接する連結ピン３６に伝達される。こうして輪郭体６用の半径方向運動の開始時に残りの輪郭体６の相応する運動が順次引き起こされる。これは特に、図１９に示す構成により連結ピン３６が軸線方向に移動され、これにより、力のない状態で輪郭体６を機械的に保護することを許容する。引き続き輪郭体６に力が加えられると、この力はその場合連結されている連結ピン３６を介して転送される。
【００７３】
図２０と図２１は、第１２カム軸７２内に配置される輪郭体６の連結の他の構成を示す。図２０では連結要素７３の一部を認めることができる一方、図２１には輪郭体６に関して連結要素７３の位置が明確に示してある。連結要素７３はカム軸−軸線７５に対して或る角度に配置される軸線７４を有する。軸線７４の有角配置によって一方で第１２カム軸７２の一層簡単な加工が可能である。相応する袋穴を設けることは大きな精度で行うことができる。さらに、連結要素７３を輪郭体６と連結した場合半径方向に働きかつ軸線方向に働く力成分によって力伝達が行われる有角配置を許容する。そのことから、力伝達の安全性が改善され、特に力伝達要素の点状負荷または線状負荷が避けられる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は特に、定常運転または非定常運転で運転されるディーゼルエンジンで応用するのに適している。本発明は主に内部排気再循環用に利用される。これは主にエンジンブレーキの可能性と組合せられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】ピストン内燃機関の略図である。
【図２】クランク軸の例示的カム推移に関する線図である。
【図３】移動可能な輪郭体を有する第１カム軸を示す。
【図４】図３のカム軸の平面図である。
【図５】球状ガイドを有する第２カム軸を示す。
【図６】第２カム軸の平面図である。
【図７】第３カム軸の縦断面図である。
【図８】図７の第３カム軸の横断面図である。
【図９】第４カム軸の縦断面図である。
【図１０】図９の第４カム軸の横断面図である。
【図１１】第５カム軸の縦断面図である。
【図１２】図１１の第５カム軸の横断面図である。
【図１３】第６カム軸の縦断面図である。
【図１４】第７カム軸の縦断面図である。
【図１５】第８カム軸の縦断面図である。
【図１６】第９カム軸の縦断面図である。
【図１７】カム軸内の機械的調節可能性の略図である。
【図１８】第１０カム軸の横断面図である。
【図１９】第１１カム軸の縦断面図である。
【図２０】第１２カム軸の縦断面図である。
【図２１】第１３カム軸の縦断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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