(57)【要約】【課題】排気ブレーキ作動時に大きな制動力を得ることができ、省スペースで部品点数の少ない排気ブレーキバルブ制御装置を提供する。【解決手段】排気カム、排気ロッカアーム、補助カム、補助ロッカアームに加え、前記排気ロッカアームと補助ロッカアームとを係止自在に連結する連結手段を設け、排気ブレーキ作動時には、前記連結手段により前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームとを係止することにより、前記補助ロッカアームの揺動を排気ロッカアームに伝達して排気工程以外で排気バルブを開弁するよう排気バルブ制御装置とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ブレーキを備えるエンジンにおける排気バルブの開閉を制御するための排気バルブ制御装置であって、
排気工程で排気バルブを開弁するためのカムプロフィールを有する排気カムと、
前記排気カムによって揺動し、排気工程で排気バルブを開弁する排気ロッカアームと、
排気ブレーキ作動時に排気バルブを開弁するためのカムプロフィールを有する補助カムと、
前記補助カムによって揺動する補助ロッカアームと、
前記排気ロッカアームと補助ロッカアームとを係止自在に連結する連結手段と、を備え、
排気ブレーキ作動時には、前記連結手段により前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームとを係止することにより、前記補助ロッカアームの揺動を排気ロッカアームに伝達して排気工程以外で排気バルブを開弁することを特徴とする排気バルブ制御装置。
【請求項２】
前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームそれぞれの当接面には嵌合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気バルブ制御装置。
【請求項３】
前記連結手段が、
前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームとを軸支するロッカシャフトに回動自在に嵌挿されており、排気ブレーキ作動時に所定方向に回動する回動カラーと、
前記ロッカシャフトに滑動自在に嵌挿されており、前記回転カラーが回転することにより、前記補助ロッカアーム方向へ滑動し、前記補助ロッカアームを前記排気ロッカアームに押し付けてこれらを係止せしめるための滑動カラーと、
からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気バルブ制御装置。
【請求項４】
前記補助カムのプロフィールを、排気バルブを吸気工程以外で開弁するように形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一の請求項に記載の排気バルブ制御装置。
【請求項５】
前記補助カムのプロフィールを、排気バルブを吸気工程で閉弁し、かつ、吸気工程直後及び圧縮工程のピストン上死点付近で開弁するように形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一の請求項に記載の排気バルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ブレーキを備えるエンジンにおける排気バルブの開閉を制御する排気バルブ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックやダンプなどの大型の車両が長い下り坂を下る場合などに、車両を効果的に制動するため排気ブレーキが利用される。従来、この種の排気ブレーキとして、図１０に示すように、シリンダ１１に装着されるピストン１２と、シリンダ１１の燃焼室内に空気を吸気する吸気バルブ１３と、同燃焼室内の燃焼ガスを排気する排気バルブ１４とを備えたエンジンにおいて、該エンジンの排気ポート１５の途中に排気絞りバルブ１６を設け、排気ブレーキ作動時に排気絞りバルブ１６を閉じて制動力を得るようにしたものが知られている。
【０００３】
図１１に、この排気ブレーキを作動したときの指圧線図を示す。先ず、吸気工程では、吸気バルブ１３を開弁した状態でピストン１２を下降させるため、圧力をほぼ大気圧としたまま体積を増加させる。次に、圧縮工程では、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４を閉弁した状態でピストン１２を上昇させるため、圧力は徐々に増加して体積は減少する。次に、膨張工程では、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４を閉弁した状態でピストン１２を下降させるため圧力は徐々に減少して体積は増加する。そして、排気工程では、排気バルブ１４を開弁した状態でピストン１２を上昇させるが、このとき排気ポート１５の途中に設けた排気絞りバルブ１６を閉じているので排気絞りバルブ１６から先に排ガスを逃がすことができず、圧力は一定圧まで上昇して体積は減少する。このように、吸気工程から膨張工程までは排気ブレーキを作動しないときと同様の挙動を示すが、排気工程では排気ブレーキを作動しないときに比べて圧力上昇分（図の斜線部分）だけ余分な仕事をすることとなり、これが制動力として働く。
【０００４】
しかし、この排気ブレーキは、排気工程でしか制動力を得ることができず、より大きな制動力を得ることは困難であるという問題があった。また、排気ポート１５内の圧力が上昇するため、排気バルブ１４が排気カムのプロファイルに関係なく開き、続いて排気バルブに付与されるスプリング力で閉じるので、排気バルブ１４には過大な衝撃力が加わるという問題があった。
【０００５】
このような問題に対して、特開平５−３３６８４号公報には、エンジンの排気バルブ駆動用ロッカアームに自由回転可能に枢支した従動ロッカアームと、この従動ロッカアームを前記排気バルブ駆動用ロッカアームと結合して排気バルブ駆動用ロッカアームと一体運動させるクラッチ機構と、排気バルブ駆動用ロッカアームを作動するカムに排気ブレーキコントロール用のカムローブを備え、エンジンの排気バルブをシリンダ内圧の低い吸気工程末期で開き、シリンダ内圧が排気マニホールド圧より高い時期で閉じるようにしたものが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されている排気ブレーキは、排気ブレーキ作動時に排気バルブ駆動用ロッカアームと従動ロッカアームをクラッチ機構で一体運動させ、従動ロッカアームで排気バルブを開閉する機構である。したがって、エンジン駆動時に排気バルブを開閉するロッカアームと従動ロッカアームの２つのロッカアームを排気バルブに接続する必要があり、シリンダヘッド上部に大きなスペースを確保しなければならないという問題があった。また、部品点数が増えてしまい、メンテナンスやコスト面で不利であるという問題があった。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みなされたものであり、排気ブレーキ作動時に大きな制動力を得ることができ、また、省スペースでしかも部品点数を極端に増やすことなく排気バルブの開閉制御を行なえる排気ブレーキバルブ制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１の観点は、排気ブレーキを備えるエンジンにおける排気バルブの開閉を制御するための排気バルブ制御装置であって、排気工程で排気バルブを開弁するためのカムプロフィールを有する排気カムと、前記排気カムによって揺動し、排気工程で排気バルブを開弁する排気ロッカアームと、排気ブレーキ作動時に排気バルブを開弁するためのカムプロフィールを有する補助カムと、前記補助カムによって揺動する補助ロッカアームと、前記排気ロッカアームと補助ロッカアームとを係止自在に連結する連結手段と、を備え、排気ブレーキ作動時には、前記連結手段により前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームとを係止することにより、前記補助ロッカアームの揺動を排気ロッカアームに伝達して排気工程以外で排気バルブを開弁することを特徴とする排気バルブ制御装置である。
【０００９】
第１の観点によれば、排気ブレーキ作動時に補助ロッカアームの揺動を排気ロッカアームに伝え、排気工程以外で排気バルブを開弁するので、排気工程以外で制動力を得ることができ、大きな制動力を得ることができる。また、連結手段を用いて、排気ロッカアームと補助ロッカアームとを直接係止せしめるので、補助ロッカアームの揺動を確実に排気ロッカアームに伝達することができるとともに、排気ロッカアームを排気弁の操作ができる位置まで延長したり、別部材を配置したりする必要が無い。その結果、省スペースを達成でき、しかも部品点数を極端に増加させることはない。
【００１０】
前記第１の観点においては、前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームそれぞれの当接面には嵌合部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
排気ロッカアームと補助ロッカアームそれぞれの当接面に嵌合部を形成することにより、補助ロッカアームの揺動をより確実に排気ロッカアームに伝達することができる。
【００１２】
前記第１の観点においては、前記連結手段が、前記排気ロッカアームと前記補助ロッカアームとを軸支するロッカシャフトに回動自在に嵌挿されており、排気ブレーキ作動時に所定方向に回動する回動カラーと、前記ロッカシャフトに滑動自在に嵌挿されており、前記回転カラーが回転することにより、前記補助ロッカアーム方向へ滑動し、前記補助ロッカアームを前記排気ロッカアームに押し付けてこれらを係止せしめるための滑動カラーと、からなっていてもよい。
【００１３】
前記第１の観点においては、前記補助カムのプロフィールを、排気バルブを吸気工程以外で開弁するように形成してもよく、また、前記補助カムのプロフィールを、排気バルブを吸気工程で閉弁し、かつ、吸気工程直後及び圧縮工程のピストン上死点付近で開弁するように形成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る排気バルブ制御装置の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る排気バルブ制御装置の一例を示す平面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の排気バルブ制御装置は、排気工程で排気バルブ（図示せず。排気バルブは排気ロッカアームのＢの部分と連結している。）を開弁するためのカムプロフィールを有する排気カム１と、前記排気カム１によって揺動し、排気工程で排気バルブを開弁する排気ロッカアーム２と、排気ブレーキ作動時に排気バルブを開弁するためのカムプロフィールを有する補助カム３と、前記補助カム３によって揺動する補助ロッカアーム４と、前記排気ロッカアームと補助ロッカアームとを係止自在に連結する連結手段５と、を備えている。
【００１７】
そして、前記排気ロッカアーム２と前記補助ロッカアーム４のそれぞれの当接面２１、４１には嵌合部２２、４２が形成されている。
【００１８】
また、連結手段５は、前記排気ロッカアーム２と前記補助ロッカアーム４とを軸支するロッカシャフト６に回動自在に嵌挿されており、排気ブレーキ作動時に所定方向に回動する回動カラー５１と、前記ロッカシャフト６に滑動自在に嵌挿されており、前記回動カラー５１が回動することにより、前記補助ロッカアーム方向へ滑動し、前記補助ロッカアーム４を前記排気ロッカアーム２に押し付けてこれらを係止せしめるための滑動カラー５２と、からなる。なお、前記排気カム１と補助カム３とはカムシャフト７に軸支されている。
【００１９】
まず始めに、このような排気バルブ制御装置の動作について、排気ブレーキが作動していない場合と作動している場合とに分けて説明する。
【００２０】
［排気ブレーキが作動していない場合］
排気ブレーキが作動していない場合には、排気カム１は、これが軸支されているカムシャフト７が回転することにより、排気ロッカアーム２を揺動する。排気ロッカアーム２は排気カム１のカムプロフィールにしたがって揺動され、この排気ロッカアームの揺動により排気バルブが開閉される。
【００２１】
一方、補助カム３についても、これが軸支されているカムシャフト７が回転することにより、補助ロッカアーム４を揺動する。補助ロッカアーム４は補助カム３のカムプロフィールにしたがって揺動されるが、排気ブレーキが作動していない場合には、補助ロッカアーム４と前記排気カム１とは解離した状態にあるため、補助ロッカアーム４の揺動はエンジンの排気バルブの開閉にはなんらの影響も与えない。
【００２２】
つまり、排気ブレーキが作動していない場合には、排気ロッカアーム２と補助ロッカアーム４はそれぞれ排気カム１と補助カム３のカムプロフィールにしたがって揺動しているが、これらは別個独立に揺動しており、排気バルブの開閉は排気ロッカアーム２のみが作用している。
【００２３】
［排気ブレーキが作動している場合］
排気ブレーキが作動すると、まず、ロッカシャフト６に回動自在に嵌挿されている回動カラー５１が所定の方向（図１においては矢印Ａの方向）に回動する。そして、回動カラー５１が所定の方向Ａへ回動すると、当該回動カラー５１と前記補助ロッカアーム４との間に位置し、かつロッカシャフト６に滑動自在に嵌挿されている滑動カラー５２が、補助ロッカアーム４の方向（図１においては矢印Ｂの方向）へ滑動（スライド）する。補助ロッカアーム４は滑動カラー５２に押されて排気ロッカアーム２の方向（図１においては矢印Ｃの方向）へ滑動し、排気ロッカアーム２と連結係止される。
【００２４】
そうすると、補助カム３のカムプロフィールにしたがう補助ロッカアーム４の揺動が排気ロッカアーム２に伝達され、排気ロッカアーム２は、排気カム１のプロフィールに加えて補助カム３のプロフィールにもしたがって揺動することとなり、その結果、排気工程以外で排気バルブを開弁し排気ブレーキをかけることができる。
【００２５】
次に、上記のような動作をする本発明の排気バルブ制御装置を構成する各要素について説明する。
【００２６】
［排気カム］
排気カム１は、排気工程において排気ロッカアーム２を揺動せしめるようなカムプロフィールを有していればよく、従来公知の排気カムを用いることができ、特に限定されることはない。図２は、排気カム１のプロフィールの一例を示す図である。例えば、このようなカムプロフィールが考えられる。
【００２７】
［排気ロッカアーム］
排気ロッカアーム２についても、従来公知のそれを用いることができ、特に限定されることはない。
【００２８】
但し、後述する補助ロッカアーム４と連結する場合において、より強く係止するために、補助ロッカアーム４との当接面２１には嵌合部２２を有していることが好ましい。嵌合部２２については後述する。
【００２９】
［補助カム］
補助カム３は、前述したように、補助ロッカアーム４の揺動を決定するものである。したがって、そのプロフィールは、補助ロッカアーム４が排気工程以外で排気バルブを開弁させるようなプロフィールである必要がある。図３は、補助カム３のプロフィールの一例を示す図である。例えば、このようなカムプロフィールが考えられる。
【００３０】
［補助ロッカアーム］
補助ロッカアーム４は、前記排気ロッカアーム２と連結することにより、排気工程以外で排気ロッカアーム２を揺動せしめ、排気ブレーキを作動させるために存在している。当該補助ロッカアーム４においても、前記排気ロッカアーム２との当接面４１には嵌合部４２が形成されていることが好ましい。
【００３１】
［連結手段］
連結手段５は、前記排気ロッカアーム２と補助ロッカアーム４とを係止自在に連結するために存在しており、この作用を奏することができるものであれば特に限定されない。
【００３２】
例えば、図１に示すように、排気ロッカアーム２と前記補助ロッカアーム４とを軸支するロッカシャフト６に回動自在に嵌挿されており、排気ブレーキ作動時に所定方向に回動する回動カラー５１と、前記ロッカシャフト６に滑動自在に嵌挿されており、前記回転カラー５１が回動することにより、前記補助ロッカアーム４方向へ滑動し、前記補助ロッカアーム４を前記排気ロッカアーム２に押し付けてこれらを係止せしめるための滑動カラー５２と、からなっていてもよい。
【００３３】
図１に示すように、回動カラー５１および滑動カラー５２は共に、ロッカシャフト６方向における厚さが均一ではなく、それぞれのカラーの一端側は薄く、他端側は厚く形成されている（図１に示す回動カラー５１においては、カムシャフト７側が薄く形成されている。）。つまり、互いのカラーの当接面には傾斜が設けられている。そして、これら２つのカラーは、排気ブレーキが作動していない状態では、回動カラー５１の薄い部分と滑動カラー５２の厚い部分とが当接するような状態、つまり、互いの傾斜が揃っている状態でロッカシャフト６に嵌挿されている。
【００３４】
また、回動カラー５１には、レバー５１１が設けられていてもよい。そして、当該レバー５１１の位置に対応して、油圧式ピストンＰを設けておくことにより、当該油圧式ピストンによって回動カラー５１の回動を制御することができる。図１には、油圧式ピストンＰの縦断面図を参考に記してある。油圧式ピストンを作動させるための油はロッカシャフト６中を流れる油や、その他エンジン内に存在する油を用いてもよい。
【００３５】
また、滑動カラー５２には、長穴５２１を設けて、これに合わせてロッカシャフト６側にピン６１を設けておいてもよい。これらを設けることにより当該滑動カラー５２がロッカシャフト６の軸に対して平行に滑動するようになる。なお、滑動カラー５２を平行に滑動させるには、図４に示すように、その内周面５２２に凸部５２３を設け、これに合わせてロッカシャフトに凹部溝（図示せず）を設けておいてもよい。
【００３６】
図１に示すような連結手段５によれば、排気ブレーキが作動すると、油圧式ピストンが作動して回動カラー５１のレバー５１１を持ち上げ、これにより回動カラー５１が回動する（矢印Ａ）。回動カラー５１が回動すると、回動カラー５１と滑動カラー５２の当接面における傾斜がずれ、滑動カラー５２が補助ロッカアーム４方向へ滑動する（矢印Ｂ）。そして滑動カラー５２に押された補助ロッカアーム４は、排気ロッカアーム２の連結係止され（矢印Ｃ）、補助カム３の揺動が排気ロッカアーム２に伝達される。
【００３７】
また、本発明の排気バルブ制御装置においては、排気ロッカアーム２と補助ロッカアーム４との接合面に解離用バネ８を設けてもよい。解離用バネ８を設けることにより、排気ブレーキが解除された場合、上記油圧式ピストン内の油圧が下がれば、補助ロッカアーム４を排気ロッカアーム２へ押し付ける力がなくなり、そうすると、解離用バネ８によって補助ロッカアーム４と排気ロッカアーム２とを解離することができる。
【００３８】
上述してきたような、本発明の排気バルブ制御装置によれば、例えば、図５に示すように、排気カム１のカムプロファイルＰ（点線）と補助カム３のカムプロファイルＱ（一点鎖線）のうち大きい揺動を生じさせる方を選択したカムプロファイルＲ（実線）として排気ロッカアーム２を揺動する。
【００３９】
このときの排気バルブの開閉パターンを図６に示す。図６は、ピストン位置（横軸）に対する排気バルブ１の開度（縦軸）を実線で示した。すなわち、排気バルブ１は排気工程（−１８０°〜−０°）で全開、吸気工程（０°〜１８０°）で全閉、圧縮工程（１８０°〜３６０°）及び膨張工程（−３６０°〜−１８０°）で弱開となる。なお、同図の点線は吸気バルブの開閉パターンを示す。
【００４０】
そして、この場合のエンジン燃焼室内の指圧線図を図７に示す。先ず、吸気工程では、吸気バルブを開弁した状態でピストンを下降させるため、圧力をほぼ大気圧としたまま体積を増加させる。次に、圧縮工程では、排気バルブを弱開してピストンを上昇させるため、排気バルブの隙間から若干の排気が行なわれ圧力は緩やかに上昇して、体積は減少する。次に、膨張工程では、排気バルブを弱開してピストンを下降させるため、排気バルブの隙間から若干の吸気が行なわれ圧力は緩やかに減少して、体積は増加する。そして、排気工程では、排気バルブ１を全開した状態でピストンを上昇させるため、圧力をほぼ大気圧としたまま体積を減少させる。このように、圧縮工程及び膨張工程で排気バルブを弱開にしてピストンを上昇下降させるので、排気バルブの隙間から抵抗を受けながら若干の排気及び吸気を行なうので、その抵抗を受ける分（図の斜線部分）だけ余分な仕事をすることとなり、これが制動力として働く。このように圧縮工程及び膨張工程で制動力を得るため、大きな制動力を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
例えば、上記実施の形態では、結合手段として回動カラー５１と滑動カラー５２を設け、回動カラー５１を回動させる手段として油圧式ポンプＰを用いたが、回動カラー５１が軸支されているロッカシャフト６から回動カラー５１に直接油を通して、この油の圧力により回動カラー５１が回動するようにしてもよい。
さらに、上記説明では、補助カム３のカムプロファイルを、排気バルブが吸気工程以外で開弁するように形成した例について説明したがこれに限定されるものではなく、例えば図８に示すように形成して、排気バルブを吸気工程で閉弁し、かつ、吸気工程直後及び圧縮工程のピストン上死点付近で開弁するようにしてもよい。このときの排気バルブの開閉パターンは図９に示すようになる。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の排気ブレーキバルブ制御装置は、上記のように構成されているので、排気ブレーキ作動時に補助ロッカアームの揺動を排気ロッカアームに伝え、排気工程以外で排気バルブを開弁するので、排気工程以外で制動力を得ることができ、大きな制動力を得ることができる。また、補助ロッカアームと排気ロッカアームとを直接係止せしめ、補助ロッカアームの揺動を排気ロッカアームに伝達して排気バルブを開閉するので伝達ロスが少なく、また排気ロッカアームを排気弁の操作ができる位置まで延長したり、別部材を配置したりする必要が無い。したがって、省スペースを達成でき、しかも部品点数を極端に増加させることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置における排気カムのカムプロフィールの一例を示す図である。
【図３】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置における補助カムのカムプロフィールの一例を示す図である。
【図４】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置における滑動カラーの一例を示す図である。
【図５】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置における排気ブレーキ作動時の排気ロッカアームの揺動を説明するための擬似カムプロファイルを示す図である。
【図６】本発明に係る排気ブレーキバルブ制御装置の排気バルブの開閉パターンの一例を示す図である。
【図７】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置における排気ブレーキ作動時の指圧線図である。
【図８】本発明の補助カムのカムプロファイルの他の一例を示す図である。
【図９】本発明の排気ブレーキバルブ制御装置における排気ブレーキ作動時の排気バルブ開閉パターンの他の一例を示す図である。
【図１０】従来の排気ブレーキを説明する図である。
【図１１】従来の排気ブレーキの指圧線図である。
【符号の説明】
１　排気カム
２　排気ロッカアーム
３　補助カム
４　補助ロッカアーム
５　連結手段
５１　回動カラー
５２　滑動カラー
【図１】
2004084597.tif 000003
【図２】
2004084597.tif 000004
【図３】
2004084597.tif 000005
【図４】
2004084597.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004084597.tif 000008
【図７】
2004084597.tif 000009
【図８】
2004084597.tif 000010
【図９】
2004084597.tif 000011
【図１０】
2004084597.tif 000012
【図１１】
2004084597.tif 000013