(57)【要約】  機械的に制御可能な動弁アセンブリであって、列設された複数のガス交換弁を備え、該ガス交換弁には、列設された少なくとも２つのシリンダが対応配置されており、少なくとも１つのガス交換弁に伝達アセンブリが対応配置されており、各伝達アセンブリは、シリンダヘッド内に支承手段を介して可動に支承されており、各伝達アセンブリが、それぞれ弁リフト調節装置とカムシャフトとに作用結合しており、各弁リフト調節装置は、少なくとも１つの偏心機構を備えた制御周面を備える回転可能な偏心シャフトを有し、該偏心シャフトは、駆動装置により駆動可能であり、種々異なる弁リフト位置を形成可能である、動弁アセンブリにおいて、前記偏心シャフトは、少なくとも１つのカムエレメントを有し、該カムエレメントは、前記偏心シャフトの長手方向で見て、前記制御周面外に配置されており、ばね付勢されたタペット機構に作用結合していて、前記少なくとも１つのカムエレメントは、周方向で見て、前記制御周面のゼロリフト調節の高さに配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的に制御可能な動弁アセンブリ（１０）であって、列設された複数のガス交換弁（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６）を備え、該ガス交換弁（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６）には、列設された少なくとも２つのシリンダが対応配置されており、少なくとも１つのガス交換弁（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６）に伝達アセンブリ（２８，２９；３０，３１；３２，３３；３４，３５）が対応配置されており、各伝達アセンブリ（２８，２９；３０，３１；３２，３３；３４，３５）は、シリンダヘッド内に支承手段（３６，３８）を介して可動に支承されており、各伝達アセンブリ（２８，２９；３０，３１；３２，３３；３４，３５）が、それぞれ弁リフト調節装置（４１）とカムシャフト（４０）とに作用結合しており、各弁リフト調節装置（４１）は、少なくとも１つの偏心機構を備えた制御周面（４２，４３；４４，４５；４６，４７；４８，４９）を備える回転可能な偏心シャフト（５０）を有し、該偏心シャフト（５０）は、駆動装置（５２）により駆動可能であり、種々異なる弁リフト位置が形成可能である、動弁アセンブリにおいて、
前記偏心シャフト（５０）は、少なくとも１つのカムエレメント（６２）を有し、該カムエレメント（６２）は、前記偏心シャフト（５０）の長手方向で見て、前記制御周面（４２，４３；４４，４５；４６，４７；４８，４９）外に配置されており、ばね付勢されたタペット機構（６４）に作用結合していて、
前記少なくとも１つのカムエレメント（６２）は、周方向で見て、前記制御周面（４２，４３；４４，４５；４６，４７；４８，４９）のゼロリフト調節の高さに配置されていることを特徴とする、機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項２】
前記タペット機構（６４）は、ローラを介して前記偏心シャフト（５０）の周面に作用する、請求項１記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項３】
前記タペット機構（６４）は、転がり軸受け（７２）を介して前記偏心シャフト（５０）の周面に作用する、請求項１記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項４】
前記カムエレメント（６２）は、カム付設部材に形成されており、該カム付設部材は、前記偏心シャフト（５０）の両端部の一方に形状接続式にかつ／または摩擦力接続式に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項５】
前記タペット機構（６４）は、バケット（６８）を有し、該バケット（６８）内にばね機構（６６）、有利にはコイルばねが支承されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項６】
前記偏心機構のあらゆる可能な輪郭は、偏心シャフト支承部の外径により形成される円の中に位置しており、前記偏心シャフト（５０）は、対応する支承面を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項７】
前記駆動装置（５２）は、前記偏心シャフト（５０）を歯車機構（５３）を介して駆動し、該歯車機構（５３）は、前記偏心シャフト（５０）のための貫通開口を有し、前記支承面に形状接続式かつ／または摩擦力接続式に結合されている、請求項６記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項８】
前記歯車機構（５３）は、付設部材（６３）を有し、該付設部材（６３）に前記カムエレメント（６２）が形成されている、請求項７記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項９】
シリンダヘッド内に当接面が設けられており、該当接面に前記歯車機構（５３）が軸方向両側で当て付けられている、請求項７または８記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項１０】
前記カムエレメント（６２）の輪郭も、前記偏心シャフト支承部の外径により形成される前記円の中に位置している、請求項６記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【請求項１１】
各伝達アセンブリ（２８，２９；３０，３１；３２，３３；３４，３５）は、少なくとも１つの揺動レバー（５６）および少なくとも１つの傾倒レバー（５８）を備え、前記揺動レバー（５６）は、作業湾曲面でもって前記ガス交換弁（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６）に作用し、前記傾倒レバー（５８）は、前記弁リフト調節装置（４１）と前記カムシャフト（４０）とに作用結合し、作業輪郭を介して前記揺動レバー（５６）に作用する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の機械的に制御可能な動弁アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的に制御可能な動弁アセンブリであって、列設された複数のガス交換弁を備え、該ガス交換弁に、列設された少なくとも２つのシリンダが対応配置されており、少なくとも１つのガス交換弁に、伝達アセンブリが対応配置されており、各伝達アセンブリはシリンダヘッド内に支承手段によって可動に支承されており、各伝達アセンブリは、それぞれ弁リフト（揚程）調節装置とカムシャフトとに作用結合しており、各弁リフト調節装置は、少なくとも１つの偏心機構を備えた制御周面を備える回転可能な偏心シャフトを有しており、該偏心シャフトは駆動装置により駆動可能であり、種々の弁リフト位置が調節可能である、動弁アセンブリに関する。
【０００２】
このような機械的に制御可能な動弁アセンブリは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４００３３２７号明細書から公知である。この場合、上掲の特許明細書は、ガス交換弁の、ゼロリフトと最大リフトとの間でのリフト調節量を保証するために、偏心機構を備えた制御周面を有する偏心シャフトを備えたアセンブリを開示している。この態様は、高い可変性で大きな製造利点および組付け利点を有する。しかし、この公知の態様で不都合なのは、伝達アセンブリ、特に伝達アセンブリの中間レバーが、伝達アセンブリの運動時に偏心シャフトに支持され、これにより、偏心的に偏心シャフトに作用する力が生じることにある。これにより、偏心シャフトの全周にわたって一定ではない平均トルクが生じる。このトルクは駆動装置により受け止められなければならない。偏心機構を備える偏心シャフトの回転角度に応じて、このトルクがゼロになる２つの位置がある。すなわち、最大のリフト調節量を有する位置と、最小のリフト調節量を有する位置とである。この場合、最小のリフト調節量を有する位置だけが安定的な均衡を保証することができる。しかしこのことは、駆動装置の故障時に、偏心シャフトが安定的な均衡の位置へと移行され、このことは、最小のリフト調節量がゼロリフトとなる形態において、内燃機関全体の故障をもたらす。
【０００３】
したがって本発明の課題は、上述の欠点を阻止し、駆動装置の故障時に偏心シャフトにフェイル・セーフ機能を設ける可能性を提供する、動弁アセンブリを提供することにある。
【０００４】
この課題を解決した本発明による構成では、偏心シャフトが、少なくとも１つのカムエレメントを有し、該カムエレメントは、偏心シャフトの長手方向で見て、制御周面外に配置され、かつばね付勢されたタペット機構に作用結合しており、少なくとも１つのカムエレメントは、周方向で見て、制御周面のゼロリフト調節の高さに配置されている。このようにして、偏心シャフトは、駆動装置の故障時に、流入弁の所定のリフト調節量を生ぜしめる位置を占める。
【０００５】
この場合、タペット機構は、１つのローラを介して偏心シャフトの周面に作用することが考えられる。しかし特に有利な、かつ摩擦のない態様は、タペット機構が転がり軸受けを介して偏心シャフトの周面に作用することにより与えられる。ここで、この構成が特に有利な態様をなすのみであることにもう一度注意されたい。当然ながら、タペット機構が滑らかな輪郭を介して偏心シャフトの周面に作用することも可能である。タペット機構がバケットを有し、該バケット内にばね機構、有利にはコイルばねが支承されていると特に有利である。この場合、カムエレメントは、カム付設部材に形成されていてよく、このカム付設部材は形状および／または摩擦力接続により、つまり形状または摩擦力に基づく結合に基づいて偏心シャフトの両端部のうちの一方の端部に配置されている。
【０００６】
偏心機構の全ての可能な輪郭が、偏心シャフト支承部の外形により形成される１つの円内に位置していて、偏心シャフトが、対応する支承面を有している態様では、偏心シャフトは、いわゆる貫通可能な偏心シャフトとして形成されていてよく、このことは大きな製造利点および組付け利点を提供する。この場合、駆動装置が歯車機構を介して偏心シャフトを駆動し、この場合、歯車機構が偏心シャフトのための貫通開口を有し、形状および／または摩擦力接続により支承面に結合されていると有利であり得る。この場合、特に簡単な態様では、歯車機構が付設部材を有していてよく、この付設部材に、カムエレメントが形成されている。この場合、シリンダヘッド内に、当接面が設けられていてよく、この当接面には伝動機構が軸方向で両側で当て付けられる。
【０００７】
さらに、各伝達アセンブリが少なくとも１つの揺動レバーと少なくとも１つの傾倒レバーとを有し、この場合、揺動レバーは、作業湾曲部でもってガス交換弁に作用し、傾倒レバーは、弁リフト調節装置およびカムシャフトに作用接続し、作業輪郭を介して揺動レバーに作用すると特に有利であることが判った。
【０００８】
本発明を以下に図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による動弁アセンブリの形態を示す斜視図である。
【図２】シリンダヘッドに支承された図１に示した偏心シャフトをカムエレメントの高さで示す横断面図である。
【図３】作用するトルクに基づく偏心シャフトの種々異なる位置ポテンシャルを示す概略図である。
【００１０】
図１は、列設された複数のガス交換弁１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４および２６を備えた本発明に係る動弁アセンブリ１０の実施の形態を示している。この場合、それぞれ２つの流入ガス交換弁が、内燃機関の１つのシリンダに対応配置されている。この場合、機械的に制御可能な動弁アセンブリ１０は、４つの伝達アセンブリ２８，２９；３０，３１；３２，３３および３４，３５を有しており、これらの伝達アセンブリ２８，２９；３０，３１；３２，３３および３４，３５には、それぞれ２つのガス交換弁１２，１４；１６，１８；２０，２２；２４，２６が対応配置されている。この場合、伝達アセンブリ２８，２９；３０，３１；３２，３３および３４，３５は、公知の形式でシリンダヘッドに支承手段により支承されている。支承手段３６，３８は、提示された図１では単に例示的に伝達アセンブリ３５の揺動レバー５６のために図示されている。さらに、伝達アセンブリ２８，２９；３０，３１；３２，３３および３４，３５は公知の形式でカムシャフト４０に作用結合している。さらに、各伝達アセンブリ２８，２９；３０，３１；３２，３３および３４，３５は、制御周面４２，４３；４４，４５（図示せず）；４６，４７および４８，４９により、弁リフト調節装置４１の相応する調節機構でもって制御可能であり、吸気弁１２，１４；１６，１８；２０，２２；２４，２６のより小さな弁リフトまたはより大きな弁リフトが調節可能である。このことは、偏心シャフト５０に設けられた偏心機構により実行される。この場合、偏心シャフト５０は、歯車５３として形成された伝動機構５３を介して駆動装置５２により駆動される。偏心シャフト５０は、本実施の形態では、貫通可能な偏心シャフトとして形成されている。この偏心シャフト５０では、偏心機構のあらゆる可能な輪郭が、偏心シャフト支承部の外径により形成される円の中に位置している。駆動装置５２として、前進方向にも後進方向にも運動可能な回転駆動装置が使用され得る。したがって、現在の位置に応じて迅速にかつ正確に、次の運転状態に対応する弁リフトが、対応する偏心機構（図示せず）の使用により選択され得るように、偏心シャフト５０が駆動され得る。これにより、＞３６０°の回転角度も実現可能である。
【００１１】
本実施の形態では、機械的に制御可能な動弁装置５４は、伝達アセンブリ３５ならびにガス交換弁２６を有している。この場合、伝達アセンブリ３５は、揺動レバー５６ならびに傾倒レバー５８を有している。この場合、揺動レバー５６は、作業湾曲部でもってガス交換弁２６に作用し、傾倒レバー５８は弁リフト調節装置４１およびカムシャフト４０に作用結合している。この場合、制御周面４８は、弁リフト調節装置４１の調節機構により、ばね５５のプリロード力に抗して、傾倒レバー５８の作用機構（図示せず；たとえばローラ）に作用する。傾倒レバー５８は、作業輪郭（図示せず）で揺動レバー５６に作用する。これとは反対に位置する側で、傾倒レバー５８にはガイドローラが配置されている。このガイドローラで、傾倒レバー５８は、滑子案内部（Kulisse）にガイドされている。ガイドローラは、やはり１つのシャフトに支持されている。このシャフトは隣り合う２つの傾倒レバー５８を互いに結合させている。この場合、２つのガイドローラの間に、さらにもう１つのローラがシャフトに配置されている。このローラは、やはりカムシャフト４０に作用結合している。つまり、カムシャフトのカムは、２つの伝達アセンブリに作用結合している。このような伝達機構の機能および作業形式は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１４０６３５号明細書に明示されている。本実施の形態において、各傾倒レバー５８が、偏心的に作用する力を偏心シャフト５０に及ぼし得ることは明らかだろう。この力は、駆動装置５２の故障時に、偏心シャフト５０を安定的な位置に回転させるトルクを形成する。この安定的な位置は、ガス交換弁のゼロリフトを引き起こし、ひいては内燃機関の故障を生ぜしめる。このことを阻止し、かつ規定されたリフト調整量を確実にするフェイル・セーフ位置を保証するために、本発明によれば、偏心シャフト５０は、少なくとも１つのカムエレメント６２（図２を参照）を有している。このカムエレメント６２は、偏心シャフト５０の長手方向で見て、制御周面（４２，４３；４４，４５；４６，４７；４８，４９）外に配置されていて、ばね付勢されたタペット機構６４に作用結合している。この場合、カムエレメント６２は、周方向で見て、制御周面（４２，４３；４４，４５；４６，４７；４８，４９）のゼロリフト調節の高さに配置されている。タペット機構６４は、本実施の形態では、コイルばね６６によりばね付勢されており、コイルばね６６はバケット６８内に支承されている。この特別な配置によって、傾倒レバー５８のトルクに、１つのトルクが対向させられる。このことは、偏心シャフト５０の安定的な均衡位置をもたらし、この位置ではゼロに等しくない弁リフトが存在する（図３を参照）。しかし、カムエレメント６２が、個別のカム付設部材を介して、偏心シャフト５０に配置されていてもよいことは明らかである。さらに、カムエレメント６２の輪郭が、偏心シャフト支承部の外径により形成される円の中に位置している場合に特に有利である。これにより、カムエレメント６２の取付けの組立てステップを省略することが可能である。
【００１２】
図２は、図１に示したシリンダヘッド内に支承された偏心シャフトの横断面をカムエレメント６２の高さで示している。カムエレメント６２は、本実施の形態では、歯車機構５３の付設部材６３に形成されている。歯車機構５３は、ねじ結合部（図示せず）を介して着脱可能に偏心シャフト５０に結合されている。タペット機構６４は、主にコイルばね６６を有している。このコイルばね６６は、公知の形式で、シリンダヘッド内の付設部材において支持されて、かつバケット６８内に支承されており、コイルばね６６は、バケット６８に結合されたピン７０と、該ピン７０に支承された転がり軸受け７２を介して偏心シャフト５０の周面に作用結合している。タペット機構６４が、滑らかな輪郭またはたとえばローラを介して偏心シャフト５０の周面に作用することも当然ながら可能である。駆動装置５２の故障時に、カムエレメント６２とタペット機構６４との協働の結果、偏心シャフト５０の安定的な均衡位置が生じる。この均衡位置では、あらゆる場合に、ゼロに等しくない流入弁のリフト（揚程）がカムシャフト４０による操作時に行われる。この場合、カムエレメント６２は、付設部材６３に形成されている。カムエレメント６２が、個別のカム付設部材に形成されていてもよいことは明らかだろう。このようにして、偏心シャフト５０の両端部の一方において位置が選択され得る。カムエレメント６２が偏心シャフト５０と一体的に形成されていて、カムエレメント６２の輪郭が、偏心シャフト支承部の外径により形成される円の中に位置していることも当然ながら可能である。
【００１３】
図３は、種々異なる偏心シャフト位置において作用するトルクに基づいた、偏心シャフトの種々異なる位置ポテンシャル（位置エネルギ）を概略的に示している。この場合、位置ポテンシャルは以下のように定義される。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
つまり、位置ポテンシャルは角度φについての微分、すなわち位置ポテンシャルの曲線の傾斜が偏心シャフトに作用するトルクを表しており、位置ポテンシャルは位置エネルギとも云える。曲線７４は、傾倒レバー５８により加えられたトルクに基づく偏心シャフト５０の位置ポテンシャルを示している。安定的な均衡位置（最も低い位置ポテンシャルであり、曲線７４では０に等しいことにより特徴付けられる）は、弁リフトが０の場合に占められる。このことは、上述の問題をもたらす。曲線７８は、カムエレメント６２と協働するタペット機構６４のトルクに基づく位置ポテンシャルを示している。曲線７６は、偏心シャフト５０の合成された位置ポテンシャルを示している。この位置ポテンシャルでは、安定的な２つの均衡位置（ここでは，位置ポテンシャル＝−４）が最大約３ｍｍの弁リフトを可能にする。偏心シャフトの運転中のどの位置でフェイル・セーフ位置が取られるべきかに応じて、両フェイル・セーフ位置のうちの一方が生じる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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