バルブ駆動装置

专利摘要:
本発明は、カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）と、このカムシャフト（１０ａ；１０ｂ）上を軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）と、このカムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）の軸方向（１４ａ；１４ｂ）への経路を制限するために設けられたストップ装置（１３ａ；１３ｂ）と、を備える、特に内燃機関のバルブ駆動装置に基づいている。 このストップ装置（１３ａ；１３ｂ）は、カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）に接続されている少なくとも１つのストップ手段（１１ａ、１６ａ；１５ｂ、１６ｂ）を有することが提案される。
公开号:JP2011510220A
申请号:JP2010543385
申请日:2008-12-18
公开日:2011-03-31
发明作者:ガイスベルク‐ヘルフェンベルク アレクサンダー・フォン；イェンス・マインチェル；トーマス・シュトルク
申请人:ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトＤａｉｍｌｅｒ ＡＧ；
IPC主号:F01L13-00

专利说明:

[0001] 本発明は、請求項１の前提部分に基づくバルブ駆動装置に関する。]
背景技術

[0002] カムシャフトと、このカムシャフト上を軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメントと、このカムエレメントの軸方向への経路を制限するために設けられたストップ装置とを備える、特に内燃機関のバルブ駆動装置がすでに提案されている。]
発明が解決しようとする課題

[0003] 本発明は、特に、このバルブ駆動装置の内部摩擦力を軽減し、それによって本発明に基づくバルブ駆動装置を備える内燃機関の効率を上げるという課題に基づいている。]
課題を解決するための手段

[0004] この課題は、請求項１の特徴により解決される。その他の実施形態は、従属請求項に示されている。]
[0005] 本発明は、カムシャフトと、このカムシャフト上を軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメントと、このカムエレメントの軸方向への経路を制限するために設けられたストップ装置とを備える、特に内燃機関のバルブ駆動装置に基づいている。]
[0006] このストップ装置は、カムシャフトに接続された少なくとも１つのストップ手段を有することが提案され、それにより、カムシャフトと、カムシャフトと同時に回転するストップ手段との間の相対回転を防止することができる。このことによって、特に、バルブ駆動装置の内部摩擦力を軽減することができ、従って、内燃機関の効率を上げることができる。カムエレメントとベアリングブリッジのストップ面の精密仕上げは省略されるため、製造コストが抑えられる。オイル溝の取付けも省略することができる。この関連において「接続されている」とは、例えばストップ手段とカムシャフトとの間の接着接合などのように、ストップ手段がカムシャフトと軸方向に固定され、好ましくはトルク耐性に配置されていることを意味するものとする。さらに、この場合及び以下における「軸方向」とは、他に明確に言及されない限り、特に、カムシャフトの回転軸に関する軸方向を意味するものとする。同様に、この回転軸によって軸方向が定義される。]
[0007] さらに、ストップ装置が第２のストップ手段を有し、それによってカムエレメントの軸方向への経路を、２つの方向で有利に制限できることが提案される。特に、バルブ駆動装置が、軸方向に移動可能な第２のカムエレメントを有する場合、この２つのストップ手段によって、両方のカムエレメントのためのストップ装置を簡単に実現することができる。]
[0008] 特に、少なくとも１つのカムエレメントの、両軸方向の少なくとも片方への経路が、少なくとも１つの別のエレメントとストップ装置とによって間接的に制限されることが提案される。少なくとも１つの別のエレメントはカムエレメントであるのが有利である。この関連において「間接的」とは、カムエレメントの軸方向の経路を制限するため、このカムエレメントが、ストップ装置のストップ面に直接接触するのではなく、もう１つの別のエレメントが接触することによって行われることを意味するものとし、もう１つの別のエレメントは、その軸方向の経路をストップ装置によって直接的及び／又は間接的に制限される。]
[0009] ストップ手段が、カムシャフトの基本円から突き出している突出部として形成されている場合、ストップ手段を技術的に簡単に製造することができ、製造コストがさらに削減される。この場合「カムシャフトの基本円」とは、断面積、特にストップ手段のある断面積において、最大半径が回転軸に対して垂直にカムシャフトの中に収まることのできる円を意味するものとする。]
[0010] 本発明の実施形態においては、ストップ装置の少なくとも１つのストップ手段をボルトとして形成することが提案され、それによって、とりわけ簡単かつ低コストでの製造が可能となる。第２のストップ手段もボルトとして形成されているのが好ましい。ボルトとして形成されるストップ手段の代替として、例えばカムシャフトに固定されたストップリングなど、当業者には適切と見なされる別のストップ手段も使用することができる。]
[0011] カムシャフトは、少なくとも第１のストップ手段を保持するために設けられている固定具を有しているのが好ましい。これによって、ストップ手段を簡単にカムシャフトに接続することができ、このことにより、相対回転が生じなくなるため、ストップ手段とストップ面との間の摩擦力を防ぐことができる。]
[0012] さらに、このカムエレメントが少なくとも１つのストップ面を有しており、このストップ面は、少なくとも１つのストップ手段が一時的に接触するように設けられることが提案される。これによって、技術的に低コストで製造される、すでに手元にある粗い部品を使用することができる。]
[0013] 特に有利であるのは、ストップ面が、少なくとも部分的にカムエレメントの正面として形成されていることである。これによって、すでにある部品を使用することができるため、軸方向の追加の取付けスペースが節約される。この場合「正面」とは、特に、部品を軸方向に制限し、カムシャフトの回転軸に対してほぼ垂直に配置されている面を意味している。この関連において、「ほぼ」とは、最大２０％までの偏差を意味するものとし、この場合、５％の偏差が有利であり、０％の偏差は特に有利である。好ましくは、両正面の片方だけが、少なくとも部分的にストップ手段のストップ面として形成されており、他方で、第２の正面は、第２のカムエレメントにポジティブ結合で接触し、それによって、特に、第２のカムエレメントのためのストップ面を形成するように設けられている。]
[0014] 本発明の特に有利なその他の実施形態においては、カムエレメントが、凹部を形成する境界面を有しており、この境界面は、少なくとも部分的にストップ面として形成されている。これによって、バルブ駆動装置の軸方向の取付けスペースを縮小することができる。]
[0015] 好ましくは、バルブ駆動装置が、少なくとも１つのシフトポジションにおいて、軸方向の力がカムエレメントに加わるように設けられたロック装置を有している。これによって、カムエレメントの位置を有利に保持し、とりわけ安定させることが可能となる。]
[0016] 好ましいのは、このロック装置が、傾斜溝として形成されている、かみ合い凹部を有していることである。「傾斜溝」とは、特に、かみ合い凹部を意味するものとし、この傾斜溝は、軸方向に少なくとも１つの傾斜面を有している。この傾斜面は、好ましくは、０度及び９０度よりも小さい様々な角度を回転軸と形成し、その際、この角度は、特に、一方の面でストップ装置の方向に集まっている。この傾斜溝によって、半径方向にスプリング力のかかったストップボールに作用する力が、軸方向に向けられるため、カムエレメントが、ストップ装置の方に押されることができる。]
[0017] その他の利点は、以下の図の説明から生じる。本発明の実施例が図に示されている。説明及び請求項には、組合せの形で多数の特徴が含まれている。当業者は、これらの特徴を個々においても有利なものとみなし、その他の有効な組合せにまとめるであろう。]
図面の簡単な説明

[0018] カムシャフトと、このカムシャフト上を軸方向に移動可能な２つのカムエレメントと、ストップ装置とを備えるバルブ駆動装置の斜視図。
図１の線ＩＩ〜ＩＩに沿って切断した場合のバルブ駆動装置の断面図。
図２の線ＩＩＩ〜ＩＩＩに沿って切断した場合のバルブ駆動装置の断面図。
バルブ駆動装置の第２の実施例の斜視図。
図４の線Ｖ〜Ｖに沿って切断した場合のバルブ駆動装置の断面図。] 図１ 図２ 図４
実施例

[0019] 図１、２及び３は、本発明に基づく、内燃機関用バルブ駆動装置の実施形態を示している。このバルブ駆動装置は、カムシャフト１０ａ上に配置された２つのカムエレメント１１ａ、１２ａを有し、それぞれのカムエレメントは、異なるシリンダのために２つのカムペア２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａを備えている。各カムペア２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａは、それぞれ異なって形成されている、同一の基本円半径３４ａをもつ２つのカム３２ａ、３３ａを有し、その際、カム３２ａ、３３ａは、例えば、点火モード及びエンジン制動モード又は低回転数領域及び高回転数領域など、様々な作動モード用に、それぞれ異なって形成されている。] 図１
[0020] ２つのカムエレメント１１ａ、１２ａは、軸方向１４ａへカムシャフト１０ａ上を移動可能に配置されている。マルチポイントヘッド接続３５ａによって、カムシャフト１０ａと２つのカムエレメント１１ａ、１２ａとは、共回転するように互いに接続されている。カムエレメント１１ａ、１２ａの第１のシフトポイント（図１、２を参照）においては、カムペア２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａのそれぞれ第１のカム３２ａが、カム従動子（詳しく図示されていない）に接触しており、これによって、回転軸３６ａを中心にカムエレメント１１ａ、１２ａが回転し、該当する吸排気バルブ（詳しく図示されていない）が作動する。カムエレメント１１ａ、１２ａの第２のシフトポイントにおいては、カムペア２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａのそれぞれ第２のカム３３ａが、カム従動子（詳しく図示されていない）に接触しており、これによって、回転軸３６ａを中心にカムエレメント１１ａ、１２ａが回転し、該当する吸排気バルブ（詳しく図示されていない）が作動する。] 図１
[0021] バルブ駆動装置は操作装置を有しており、この操作装置によって、カムエレメント１１ａ、１２ａが、第１のシフトポジションから第２のシフトポジション又はその逆に移動することができる。カムエレメント１１ａ、１２ａの軸方向１４ａへの移動は、２つのスライディングパス３８ａ、３９ａを有するシフティングゲート３７ａの切換えストローク４０ａによって決められる。この実施例での切換えストローク４０ａは、カムペア２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａの両方のカム３２ａ、３３ａの中間にある間隔に該当する。]
[0022] 操作装置は２つの操作ピン４１ａ、４２ａを有し、これらのピンがシフティングゲート３７ａのスライディングパス３８ａ、３９ａの中にかみ合うことにより、カムシャフト１０ａの回転を用いて、カムエレメント１１ａ、１２ａを軸方向に移動させることができる。]
[0023] このバルブ駆動装置はロック装置２６ａを有し、このロック装置によって、カムエレメント１１ａ、１２ａがシフトポジションでかみ合う。さらに、このロック装置２６ａによって軸方向の力２７ａがカムエレメント１１ａ、１２ａに加えられる。ロック装置２６ａは、２つのストップボール４３ａ、４４ａと、圧力バネ４５ａと、両方のカムエレメントの内側にあるかみ合い凹部４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａとを有し、これらの凹部は傾斜溝として形成されている。圧力バネ４５ａは、この場合ストップボール４３ａに半径方向の力を加える。傾斜面の原理に従って作用する、傾斜溝として形成されているかみ合い凹部４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａによって、軸方向の力２７ａがカムエレメント１１ａ、１２ａに伝達される。それぞれのカムエレメント１１ａ、１２ａに、２つのかみ合い凹部４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａが配置されている。ストップボール４３ａ、４４ａは、カムシャフト１０ａにおいて、カムシャフト１０ａを半径方向に通過する穴として形成されている凹部５０ａの中に配置されている。]
[0024] バルブ駆動装置は、２つのストップ手段１５ａ、１６ａ及びストップ面２０ａ、２１ａを備えるストップ装置１３ａを有しており、これらによって、２つのカムエレメント１１ａ、１２ａの軸方向への移動が制限される。カムシャフト基本円から突き出ている突出部を有するストップ手段１５ａ、１６ａは、ボルトによって実現されている。２つの固定具１８ａ、１９ａは、ボルトとして形成されているストップ手段１５ａ１６ａを保持している。固定具１８ａ、１９ａは、カムシャフトを半径方向に通り抜ける穴として実施されている。ボルトとして形成されているストップ手段１５ａ、１６ａの長さ５１ａは、カムシャフト１０ａの直径５２ａよりも大きく、その際、突出部として形成されている、カムシャフトの基本円１７ａから突き出しているボルト部分は、ほぼ同じ寸法であり、互いに直径上に配置されている（図３を参照）。シフティングゲート３７ａに関して軸方向の外側に位置する、両方のカムエレメントの正面２２ａ、２３ａは、部分的に、全部で４つのストップ面２０ａ、２１ａ、５３ａ、５４ａの２つのストップ面２０ａ、２１ａとして形成されている。シフティングゲート３７ａに関して軸方向の内部に位置するその他のストップ面５３ａ、５４ａは、カムエレメント１１ａと１２ａとの間に配置されており、その際、一方のストップ面５３ａは第１のカムエレメント１１ａに割り当てられ、他方のストップ面５４ａは第２のカムエレメント１２ａに割り当てられている。ストップ面５３ａ、５４ａは、相補的に形成されている。] 図３
[0025] カムエレメント１１ａ、１２ａの移動により、半径方向の力がストップボール４３ａ、４４ａに加えられ、その力によってストップボール４３ａ、４４ａが、まず半径方向の内側に押される。半径方向の外側へ作用する圧力バネ４５ａの復元力によって、ストップボール４３ａ、４４ａは、隣接するかみ合い凹部４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａに移動した後でかみ合う。第１のカムエレメント１１ａは、第１のシフトポジションにおいて、第１のカムエレメント１１ａの第１のかみ合い凹部４６ａを介して、スプリング力のかかった第１のストップボール４３ａによって、第１のストップ手段１５ａとして形成されているボルトの方へ押される。第２のカムエレメント１２ａは、第２のカムエレメント１２ａのかみ合い凹部４９ａを介して、スプリング力のかかった第２のストップボール４４ａにより、第１のカムエレメント１１ａの方へ押される。]
[0026] シフティングゲート３７ａによって実施される、カムエレメント１１ａ、１２ａの移動によって、第１のシフトポジションから第２のシフトポジションに切り換えられる。第１のシフトポジションから開始して、まず第２のカムエレメント１２ａが動かされる。第２のカムエレメント１２ａが移動している間、第２のストップボール４４ａは、第２のかみ合い凹部４９ａから押し出され、移動した後で第１のかみ合い凹部４８ａにかみ合う。]
[0027] 第２のカムエレメント１２ａは、第２のシフトポジションになり、第２のストップ手段１６ａとストップボール４４ａとの間で、ロック装置２６ａが第２のストップ手段１６ａの方向へカムエレメント１２ａに加える軸方向の力２７ａによって締め付けられる。]
[0028] 第２のカムエレメント１２ａの移動後、シフティングゲート３７ａによって、第１のカムエレメント１１ａの移動が行われる。これによって、第１のストップボール４３ａは、第１のカムエレメント１１ａの第１のかみ合い凹部４６ａから押し出され、続いて第２のかみ合い凹部４７ａにかみ合う。第１のカムエレメント１１ａは、次に、第１のストップボール４３ａと第２のカムエレメント１２ａとの間で、ロック装置２６ａが第２のストップ手段１６ａの方向へカムエレメント１１ａに加える軸方向の力２７ａによって締め付けられる。両方のカムエレメント１１ａ、１２ａは、その移動後、第２のシフトポジションにある。]
[0029] 第２のシフトポジションから第１のシフトポジションへ移行する場合は、第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへ移行する場合と同様に、第１のカムエレメント１１ａのストップボール４３ａが、操作装置によって第２のかみ合い凹部４７ａから押し出され、第１のかみ合い凹部４６ａの中にかみ合う。そうすると、第１のカムエレメント１１ａは、第１のシフトポジションになり、第１のストップ手段１５ａと第１のストップボール４３ａとの間で、ロック装置２６ａの軸方向の力２７ａによって締め付けられる。引き続き、第２のカムエレメント１２ａの移動が行われ、これによって、第２のストップボール４４ａが、第２のカムエレメント１２ａのかみ合い凹部４８ａから押し出され、第２のかみ合い凹部４９ａにかみ合う。次に第２のカムエレメント１２ａは、第２のストップボール４４ａと第１のカムエレメント１１ａとの間で、ロック装置２６ａの軸方向の力２７ａによって締め付けられる。両方のカムエレメント１１ａ、１２ａは、この移動後、再び第１のシフトポジションにある。]
[0030] 図４及び５は、ストップ装置１３ｂを備えるバルブ駆動装置の代替の実施形態を示している。この実施例と区別するために、図１、２及び３の実施例の記号中の文字ａは、図４及び５の実施例の記号中の文字ｂになっている。以下の説明は、主に図１、２及び３の実施例との違いに限定されている。その際、同一のままの部品、特徴及び機能は、図１、２及び３の実施例の説明を参照することができる。] 図１ 図４
[0031] 図４は、カムシャフト１０ｂ上を軸方向１４ｂに移動可能に配置されている第１のカムエレメント１１ｂを示している。カムシャフト１０ｂは、ボルトを用いて実施されているストップ手段１５ｂを有している。ストップ手段１５ｂは、カムシャフトの基本円１７ｂから突き出している２つの突出部を有し、軸方向に、正面２２ｂと第１のカムエレメント１１ｂのストップ面５３ｂとの間に配置されている。] 図４
[0032] ストップ手段１５ｂは、カムエレメント１１ｂの凹部２４ｂの中にかみ合う。凹部２４ｂを形成する境界面２５ｂはストップ面２０ｂを有し、このストップ面が、カムエレメント１１ｂの軸方向１４ｂへの経路を制限している。ストップ面２０ｂは、シフティングゲート３７ｂの方向にある、凹部２４ｂの境界面２５ｂの部分面である。基本的に、第１の部分面と軸方向に対向している第２の面も、もう１つのストップ面として形成することができる。]
[0033] 凹部２４ｂの境界面２５ｂのストップ面２０ｂを用いて、カムエレメント１１ｂの軸方向１４ｂへの経路が制限される。この場合、軸方向１４ｂへの凹部２４ｂの寸法はストップ手段１５ｂの寸法よりも大きく、その際、第１のカムエレメント１１ｂは第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへ軸方向に移動することができ、その逆も可能である。第１のシフトポジションでは、カムエレメント１１ｂが、境界面２５ｂのストップ面２０ｂとストップボール４３ｂとの間で締め付けられる。同様に、第２のカムエレメント１２ｂも、第２のシフトポジションにおいて締め付けられる。]
[0034] 第２のカムエレメント１２ｂは同等に形成されている。従って、ここでは第２のカムエレメント１２ｂの説明及び図は省略する。]

权利要求:

請求項1
カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）と、該カムシャフト上（１０ａ；１０ｂ）を軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）と、該カムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）の軸方向（１４ａ；１４ｂ）への経路を制限するために設けられたストップ装置（１３ａ；１３ｂ）と、を備える、特に内燃機関のバルブ駆動装置であって、前記ストップ装置（１３ａ；１３ｂ）が、前記カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）に接続されている少なくとも１つのストップ手段（１５ａ、１６ａ；１５ｂ、１６ｂ）を有しているバルブ駆動装置。
請求項2
前記ストップ装置（１３ａ；１３ｂ）が、第２のストップ手段（１６ａ；１６ｂ）を有していることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ駆動装置。
請求項3
前記カムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）の軸方向への経路の制限が、少なくとも１つの別のエレメント及び前記ストップ装置（１３ａ；１３ｂ）によって間接的に行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバルブ駆動装置。
請求項4
前記少なくとも１つの別のエレメントが、カムエレメント（１１ｂ、１２ｂ；１１ａ、１２ａ）であることを特徴とする、請求項３に記載のバルブ駆動装置。
請求項5
前記ストップ手段（１５ａ、１６ａ；１５ｂ、１６ｂ）が、カムシャフトの基本円（１７ａ；１７ｂ）から突き出している突出部として形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
請求項6
前記ストップ装置（１３ａ、１３ｂ）の少なくとも１つのストップ手段（１５ａ、１６ａ；１５ｂ、１６ｂ）が、ボルトとして形成されてい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バルブ駆動装置。
請求項7
前記カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）が、少なくとも１つの固定具（１８ａ、１９ａ；１８ｂ、１９ｂ）を有し、該固定具は、少なくとも前記第１のストップ手段（１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂ）を保持するように設けら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バルブ駆動装置。
請求項8
前記カムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）が、少なくとも１つのストップ面（２０ａ、２１ａ；２０ｂ）を有し、該ストップ面は、少なくとも１つのストップ手段（１５ａ、１６ａ；１５ｂ）及び／又は別のエレメントが一時的に接触するように設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
請求項9
前記ストップ面（２０ａ、２１ａ）が、少なくとも部分的に前記カムエレメント（１１ａ、１２ａ）の正面（２２ａ、２３ａ）として形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のバルブ駆動装置。
請求項10
前記カムエレメント（１１ｂ）が、凹部（２４ｂ）を形成する境界面（２５ｂ）を有しており、該境界面は、少なくとも部分的にストップ面（２０ｂ）として形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のバルブ駆動装置。
請求項11
前記バルブ駆動装置が、ロック装置（２６ａ；２６ｂ）を有し、該ロック装置は、少なくとも１つのシフトポジションにおいて、軸方向の力が前記カムエレメント（１１ａ；１１ｂ）に加わるように設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
請求項12
カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）と、該カムシャフト上（１０ａ；１０ｂ）を軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）と、ストップ装置（１３ａ；１３ｂ）と、を備える、内燃機関のバルブ駆動装置の方法であって、前記カムエレメント（１１ａ、１２ａ；１１ｂ、１２ｂ）の軸方向（１４ａ；１４ｂ）への経路が、前記カムシャフト（１０ａ；１０ｂ）に接続されている、前記ストップ装置（１３ａ、１３ｂ）の少なくとも１つのストップ手段（１５ａ、１６ａ；１５ｂ、１６ｂ）によって制限されていることを特徴とする方法。