(57)【要約】      （修正有）【課題】複雑で高価な油圧式又は機械式のコンポーネント（部品）を用いず、且つクランクシャフトの調節無しで成し遂げられるところの、バルブの開き時間を変更するための簡素なシステムを提供する。【解決手段】カム２を保持するカムシャフト２２と、吸気又は排気バルブを作動させるべく、カム２のプロファイルを直進運動に変換するための少なくとも二つのプッシュロッド３とを備えた、内燃エンジンの少なくとも二つのシリンダバンクの吸気又は排気バルブを調節するための可変バルブギア１において、回転可能な調節部材８が、カム２の外側輪郭とプッシュロッド３との間に設けられている。少なくとも二つのシリンダバンクにおける吸気又は排気バルブの作動時間が、調節部材８の回転によって同期的に変更可能である。【選択図】図２
2016098832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム（２）を保持するカムシャフト（２２）と、
吸気又は排気バルブ（６）を作動させるべく前記カム（２）のプロファイルを直進運動に変換するための少なくとも二つのプッシュロッド（３）と、
を備えた、内燃エンジン（１００）の少なくとも二つのシリンダバンク（１００，１００’）の吸気又は排気バルブ（６）を調節するための可変バルブギア（１）において、
回転可能な調節部材（８）が、前記カム（２）の外側輪郭と前記プッシュロッド（３）との間に設けられており、
前記少なくとも二つのシリンダバンクにおける吸気又は排気バルブ（６）の作動時間が、前記調節部材（８）の回転によって同期的に変更可能である、
ことを特徴とする可変バルブギア。
【請求項２】
前記少なくとも二つのプッシュロッド（３）は、前記調節部材（８）の外側輪郭に定置的に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブギア。
【請求項３】
前記少なくとも二つのプッシュロッド（３）は、前記調節部材（８）の外側輪郭に対し、
スライド可能又は回動可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブギア。
【請求項４】
前記調節部材（８）は両腕レバーの形態をなし、その両腕レバーの二つのアーム（８１，８２）は、それぞれのプッシュロッド（３，３’）を介して前記カム（２）の動きを前記吸気又は排気バルブ（６）に伝達する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の可変バルブギア。
【請求項５】
前記調節部材（８）の回転は、カムの動きが前記プッシュロッド（３，３’）に時間変更された関係で伝達されることをもたらす、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の可変バルブギア。
【請求項６】
前記調節部材（８）は、前記プッシュロッド（３，３’）と係合する表面でのバルブクリアランスを補償するためのプロファイル（１０）を有する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の可変バルブギア。
【請求項７】
前記内燃エンジン（１００）のシリンダバンク（１００，１００’）は、Ｖ型に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の可変バルブギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の分類わけ部分（おいて書き部分）の特徴を有する可変バルブギア（又は可変バルブギア機構）に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変バルブギア（つまり、制御時間及び／又はバルブリフト（量）を作動条件に適応させることを可能にすること）は、内燃エンジンにおける効率及び排出に関する目的を達成するための本質的な技術である。その目的のために、機械的な、又は油圧的な、又はその両方を組み合わせた商業的に利用可能な多くのシステムが存在する。
【０００３】
可変バルブギアの基本的な狙いは、スロットルロスの低減によってガス交換操作を減らすことにある。内燃エンジン用の完全にメカニカルな可変バルブギアは、例えばＤＥ１０００６０１８によって知られている。そこでは、駆動手段（例えばカム、カムシャフト）と、作動されるべきガス交換バルブとの間には、伝達手段が配置されており、その伝達手段は、調節可能な制御要素を介し、作動条件に応じて、カム輪郭により予め定められたリフト（量）を最小リフト（量）とフルリフト（量）との間で変更することを可能にするものである。
【０００４】
内燃エンジンを高い効率性でもって作動する一般的な方法の一つは、いわゆる「ミラーサイクル」である。吸気バルブの早期閉鎖は、ミラーサイクルとして言及されている。それは、吸入工程においてピストンが下死点に達する前に吸気バルブが閉じられることを意味する。結果的に、内燃エンジンは圧縮操作を緩和（又は休止）され、シリンダの充填物が相対的に冷たいままとなり、エンジンはより高い出力を生み出すことができる。その点における目的は、効率の度合いを高めることにある。ミラーサイクルは、内部チャージ冷却によって、ノック挙動（ノッキング）及び窒素酸化物エミッションを改善する。
【０００５】
大変遅い吸気閉鎖を伴う方法は、「アトキンソンサイクル」として言及される。そこでも、エンジンはチャージ交換操作をより少なくする必要がある。
【０００６】
とりわけ、コールドスタート特性（冷起動特性）は吸気閉鎖の位置について制限要因となるので、ミラー及びアトキンソンの制御時間の潜在能力を利用するための可変バルブギアが既に提案されている。ただし、完全に可変なバルブギア（つまり、制御時間、リフトカーブ及びバルブリフト（量）が変更可能であるところのバルブギア）は、大変複雑かつ高価である点については、気付くであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ公開ＤＥ１０００６０１８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、複雑で高価な油圧式又は機械式のコンポーネント（部品）を用いず、且つクランクシャフトの調節無しで成し遂げられるところの、バルブの開き時間を変更するための簡素なシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、請求項１に記載の特徴を有する可変バルブギア（又は可変バルブギア機構）によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項に述べられている。
【００１０】
「回転可能な調節部材が、カムの外側輪郭とプッシュロッドとの間に設けられており、少なくとも二つのシリンダバンクにおける吸気又は排気バルブの作動時間が、調節部材の回転によって同期的に変更可能である」ということにより、吸気又は排気バルブの機械的で、同期的な、即ち同時的な調節が実行される。
【００１１】
作動時間の変動は、調節部材のカムへの接触点の角度位置における、調節部材の回転により生じる変化によって影響される。調節部材は、少なくとも２つのシリンダバンク上で対向関係にあるガス交換バルブがそれらの作動時間に関して同期的に変更されるようなやり方で、カムの動きを、プッシュロッドを介して吸気又は排気バルブに伝達する。
【００１２】
少なくとも２つのプッシュロッドが、調節部材の外側輪郭に定置的に連結されている。「定置的に」(stationally)とは、プッシュロッドが調節部材の外側輪郭と係合し、そのため、調節部材の回転時、接触点もまた後者（調整部材の外側輪郭）と共に移動することを意味する。
【００１３】
あるいは、少なくとも２つのプッシュロッドが、調節部材の外側輪郭に対し、スライド可能に又は回転可能に備え付けられてもよい。この場合、プッシュロッドは調節部材からは分離されており（非結合状態にあり）、即ち、それ対して定置的に連結されていない。プッシュロッドは、ローラ又は滑り接触(sliding contact)のいずれかを介して、調節部材の外側輪郭に対して転動(roll)又はスライドしてもよい。接触点は、調節部材の回転時に調節部材と共に移動する必要はない。
【００１４】
好適には、調節部材は両腕レバーの形態をなし、この２つのアーム（腕）はそれぞれのプッシュロッドを介して、カムの動きを吸気又は排気バルブに伝達する。
【００１５】
好適には、調節部材の回転は、時間変更された関係(time-altered relationship)で、カムの動きをプッシュロッドに伝達される。それ故、調節部材の回転によって、より早期のバルブ開きの方向に、又はより遅いバルブ開きの方向に、バルブ作動の変更を発生させることが可能である。
【００１６】
好適には、調節部材は、プッシュロッドと係合する表面でバルブクリアランスを補償する（相殺する、平衡させる）ためのプロファイルを有する。バルブクリアランスを補償するためのプロファイルは、調節部材の回転時、プッシュロッドの接触点が、各プッシュロッドによって作動される吸気又は排気バルブのバルブクリアランスが不変であるような曲線（curve）に沿って移動することをもたらす。
【００１７】
とりわけ好適には、内燃エンジンのシリンダバンクはＶ型で配置される。バルブ開き時間の調節に際し、互いに逆相関の対等な関係(opposite equal relationship)で変化するバルブクリアランスの問題は、特にＶ型配置のシリンダバンクを持った内燃エンジンにおいて、より顕著である。プッシュロッドとロッカーアームの間の角度は、多くの場合９０°に近く、プッシュロッドの接触点の軸位置の変更は、バルブクリアランスに直接的且つ明確に作用する。
【００１８】
調節部材は、調節機構によって、好ましくは偏心軸を用いて回動可能に設けられ、回転時、調節部材は、場合により備えられるロッカーアームによって、シリンダバンク上で逆相関の関係でガス交換バルブを作動するところのプッシュロッドの動きのパターンを変更する。これにより、２つのガス交換バルブのそれぞれは、たった１つの調節部材により制御時間を可変にすることが可能になる。本発明はとりわけ、Ｖ型配置のシリンダを持った内燃エンジンに適している。とりわけ好適には、内燃エンジンは定置式の内燃エンジンであり、特にオットーエンジンサイクルで作動されるガスエンジンである。
【００１９】
特に好適には、内燃エンジンは、ミラーサイクル又はアトキンソンサイクルに基づき作動するよう設計される。
【００２０】
本発明は、以下の図によって、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は従来技術に従ったバルブギアを示す。
【図２】図２は可変バルブギアの概略図を示す。
【図３ａ】図３ａは図２のバルブギアの運動学的詳細図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは図２のバルブギアの運動学的詳細図を示す。
【図４】図４は第２の実施形態の可変バルブギアの概略図を示す。
【図５】図５は可変バルブギアの概略図を示す。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は調節部材８の作動時における図５の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、従来技術に従ったＶ型エンジンのバルブギアを示している。この図は、Ｖ型配置の２つのシリンダバンク（シリンダ列）１１０及び１１０’を有する内燃エンジン１００を概略的な線図で示している。
【００２３】
この場合、プッシュロッド（押し棒）３は、軸受４を介してカムシャフト２２のカム２に接触する。カムシャフト２２の回転時、カム２のプロファイルは、直進運動をプッシュロッド３に伝達し、該プッシュロッド３は次いでロッカーアーム５を介してガス交換バルブ６を作動する。内燃エンジン１００が対称構造であることから、２つのシリンダバンク１１０及び１１０’に関する言及が、部分的に、片方（のシリンダバンク）についてのみ含まれる。
【００２４】
図２は、第１の実施形態に従う可変バルブギア１を、運動学的に簡素化した図で示している。カムシャフト２２の回転方向は矢印で識別され、時計回りの方向である。プッシュロッド側の軸受４（例えば支持ローラの形態をなす）、プッシュロッド３及びカム２の間に、両腕レバーの形態をした調節部材８が配置されている。調節部材８のアーム（両腕）は参照番号８１及び８２で示されている。調節部材８は、偏心して取り付けられた作動シャフト１１を介して旋回可能である。本実施形態では、プッシュロッド３は、アーム（両腕）８１，８２に対して定置的に連結されている。「定置的に」とは、プッシュロッド３がアーム８１及び８２に対し、それらの接触点において連結されていることを意味する。例えば、アーム８１及び８２のそれぞれに対して、ソケット又は類似の手段により実施されてもよい。
【００２５】
カムシャフト２２は、カム２によって（カム２を用いて）、支持ローラ９を介して調節部材８にリフト（量）を伝達する。プッシュロッドに関連する軸受４は、支持ローラ９とは反対の側で調節部材８に接触する。
【００２６】
個別のポイントの移動路は、破線の曲線で強調されている。このように、反時計回り方向の作動シャフト１１の回転時、調節部材に関連する支持ローラ９はカム２上を時計回り方向に移動することが見て取れるであろう。プッシュロッド側の軸受４は、例えば、支持ローラ又は滑り接触(sliding contact)の形態であってもよい。
【００２７】
Ｖ型配置のエンジンでは、９０°に等しくないところのプッシュロッドとロッカーアームの間の角度がしばしば使用されなければならない。それ故、第１の実施形態に従った調節機構を採用する場合、開き時間の調節は、一方のシリンダバンクでは夾角の減少、及び、他方のシリンダバンクでは角度の開き（拡大）をもたらす。大きな調節角度により、特に定置式プッシュロッドの場合、そのことは運動学的に、シリンダバンク間でバルブクリアランスの相対的な変化をもたらす、つまり、一方の側でバルブクリアランスがより大きくなる一方で、反対側のシリンダバンクではバルブクリアランスが減少される。結果として、一方のバンクで許容できないほどの大きなクリアランスが発生し、所定の回転角度以降に、他方のバンクで不具合（故障）が発生する。
【００２８】
調節部材８の回動動作のために、右手側、即ちレバーアーム８２側の軸受４の移動路と、軸受４に向かう、調節部材８の輪郭の移動路は、互いに逸れて移動することが、図２から明らかとなるであろう（「詳細２」の四角枠部分を参照）。反対に、移動路の間隔は、左手側、即ち、レバーアーム８１の側で減少される（「詳細１」の四角枠部分を参照）。
【００２９】
移動路におけるそれらの変化がバルブクリアランス１２に対し影響を及ぼす、ということは即座に明らかである。バルブクリアランス１２が右手側（レバーアーム８２側）で増加する一方、反対のシリンダバンクではクリアランスは減少する。結果として、一方のバンクにおいて許容できないほどの大きなクリアランスが発生し、他方のバンクで不具合（故障）が発生する。
【００３０】
図３ａ及び図３ｂは、図２中の詳細１及び詳細２を表している。図３ａから例示として、調節部材８の回動動作時に、初期の開きの後、どのようにバルブクリアランスが減少するのかを見ることができる。図３ｂは例示として、どのようにバルブクリアランスが不均衡な形で増加するのかを示している。よって、ここに含まれる各構成要素の運動学は、Ｖ型エンジンの２つのシリンダバンクにおけるバルブクリアランスの不均等性という結果となる。
【００３１】
図４は、第２の実施形態に従った可変バルブギア１を示している。調節部材８の作動は図２について説明されたように実行される。調節部材８は、調節部材８と関連する支持ローラ９を経由して、カムシャフト２２のカム２に接触する。カムシャフト２２の回転方向は矢印で識別されており、時計回り方向である。プッシュロッドと関連する軸受４は、支持ローラ９とは反対側で調節部材８と接触し、そこでの運動表面は、バルブクリアランス補償型のプロファイル１０の形をなしている。ここで、プッシュロッド３はクランク室内でガイド７によって案内（ガイド）される。プッシュロッド３は、軸受４によって、アーム８１及び８２の外側輪郭に対して転動又はスライドする。このことは、本実施形態においてプッシュロッドが調節部材に定置的に連結されていないことを意味する。ガイド７は、プッシュロッド３のその長手方向軸に沿った動きを実質的に許容する。ただし、ガイド７は、それらに対して直交するような動きをも許容する許容するようなクリアランスとして設計されてもよい。この付加的に許容される回動動作を図示するために、図４では、ガイド７が球体又はクラウン状（王冠状）の構成として示されている。
調節部材８のカム２への接触点の角度位置は、調節部材８の回転によって可変である。「角度位置」という用語は、カムシャフト角度を意味すべく使われている。カムシャフト角の角度（クランク角度、°ＣＡ）で制御時間を特定することはよくある。例えば、調節部材８が、調節部材８の接触点の角度位置に対して、遅れ閉鎖(late closure)の方向にバルブリフト（量）曲線の変位をもたらす角度αだけ右方向に回動される場合、支持ローラ９を経由する本実施形態では、調節部材８は時計回り方向で移動（変位）される。このように、接触点は相応に遅れてカムと係合される。ここで、図２、３ａ及び３ｂを参照して説明された、調節部材の作動時のバルブクリアランスの非対称的な変化という負の効果は、バルブクリアランス補償型のプロファイル１０によって回避される。そのプロファイル１０は、幾何学的には、包含される運動学によって引き起こされるバルブクリアランスの変化を補償するような構成となっている。結果として、両シリンダバンクのバルブクリアランスは、調節部材８の調節角度にわたり一定を保つ。プロファイルの正確な構成は、当然、各バルブギアの幾何学的条件次第であり、当業者によってそこから算出され得るものである。定置的なプッシュロッドを有する図２の実施形態と比べて、分離された（非結合的な）プッシュロッドを含む図４の実施形態では、到達可能な調節角度に関して、より大きな自由度が存在することがわかるであろう。
【００３２】
図５は、運動学的に簡素化された表示による、可変バルブギア１の概略線図を示している。プッシュロッド３は、図４に関して説明されクリアランスを許容するガイド７でガイド（案内）される。内側の破線円は、アーム（両腕）８１及び８２の外側輪郭の円周である。そこから離隔した第２の破線円は、調節部材８の回転にわたって一定であるバルブクリアランス１２を示している。
【００３３】
図６の（ａ）及び（ｂ）は、図５による調節部材８の作動時の詳細図を示す。
【００３４】
以上のように、分離された（非結合的な）プッシュロッドを含むここに提案された解決法により、バルブクリアランス補償型のプロファイルを提供することで、広範な角度範囲内（例えば１２°のクランクシャフト角度まで）で制御時間を調節し、同時にバルブクリアランスを一定に保つことが可能とある。
【００３５】
プッシュロッドの端部は、システム全体を簡素化するような、（例えばセラミック製の）ローラの形態及びスライド部品の形態の両方であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  可変バルブギア
２  カム
２２  カムシャフト
３  プッシュロッド（押し棒）
４  軸受（プッシュロッド側）
５  ロッカーアーム
６  ガス交換バルブ
７  ガイド
８  調節部材(adjusting member)
８１、８２  調節部材のアーム（両腕）
９  支持ローラ（カム側）
１０  プロファイル
１１  作動シャフト
１２  バルブクリアランス
１００  内燃エンジン
１１０、１１０’  シリンダバンク（シリンダ列）
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
2016098832.tif 000008
【図６】
2016098832.tif 000009
【外国語明細書】
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