JPH07508817A - カムシャフトドライブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カムシャフトドライブ この発明は、ディーゼルモータにおける吸気バルブならびに排気バルブおよび噴 射ポンプの操作のためのカムシャフトを作動させるカム駆動に関し、ここで三つ の機能の操作のために、シリンダごとに一つのカムのみを備える。

特に小型のディーゼルモータにおいて、カムシャフトの短縮は構造的に必要とさ れる課題である。したがって、カムシャフト上で作動する駆動装置のためのカム 数の縮小が望まれる。ここで問題は、一方では両バルブのための、そして他方で は噴射ポンプのための作動行程に対する異なった要件である。バルブ制御におい ては、吸気バルブは上部死点において、排気バルブは下部死点において充分に解 放さね、それによってシリンダの良好な吸気または排気が達成されることが問題 点となる。したがって、構造的に、むしろ伸張された、理想としては長方形の、 上部および下部死点間の曲線軌道が要求される。この様な長方形輪郭に近い曲線 行程によって、バルブ動作の側面に発生する急加速およびヘルツ（Ｈｅｒｔｚ’ ５ｃｈｅｎ）力を抑制することができる。

一方、噴射ポンプの作動のための要件は、実質的な噴射時間を極力短縮するよう 設計することに通じる。ピストン速度の理想的な曲線行程は、カム角度に関して 、上部の死点まで非常に急勾配で上昇する曲線となり、ここで噴射ポンプのピス トンの速度に対し、上昇する速度曲線の範囲内において、時間的に前後して三つ の相が並んでおり、それらは吸気管が遮断されている前行程と、噴射ポンプ内の リリーフ・ボリュームが充填されている中間行程と、さらにポンプ・ピストンの 上部死点到達の直前に終了する噴射行程である。これに対し、速度プロフィール の下降曲線は、むしろ非重要であると表現することができる。

一方では両バルブの、他方では噴射ポンプの制御に対する、これらの異なった要 件を前提とすることにより、既存の構造は、両方の機能を達成するために、分離 したカムシャフト駆動を備える必要があり、例えば一つは吸排気バルブの引っ張 りレバーの操作用と、もう一つは噴射ポンプの操作用の二つのカムを備えたカム シャフトの形式であった。

さらに、一つのカムのみを備えた、三つの機能のためのカム駆動装置が知られて おり（ドイツ特許第ＤＥ−ＡＬ−３３２５５１０）　、ここでこの機能は、噴射 ポンプならびに吸排気バルブの操作を意味する。上述した異なった作動行程に対 する要件は、このカム駆動装置によっては達成されない。

したがって、本発明の目的は、縮小された構造的コストを必要とし、コンパクト な構成を可能にし、それによって、独占の方式で超小型ディーゼルモータにおけ る要件に適合する、シンプルな多機能カムシャフト駆動装置を提供することであ る。

この課題は、本発明の概念にしたがって、カムによる操作をロッカー・アームを 介して間接的に実施し、噴射ポンプのピストン速度を制御するため、アーム・ト ランスミッションを、ロッカー・アーム回転軸と、ロッカー・アームのカムとの 転嫁点と、ロッカー・アームのピストンとの転嫁点との間の接続線から前記回転 軸への距離に相対して、最高１０ｍｍのポンプ行程において、ピストン速度の速 度プロフィールが、カム角度に関して、両方のバルブのものより急勾配に上昇す るように設定する。これによって、噴射ポンプの設置を含めた全カムシャフト駆 動装置の設計容積を非常に小さくできるばかりでなく、噴射ポンプのロッカー・ アームを介して、例えば潤滑油ポンプおよび／または燃料推進ポンプ等の、前述 した三つの機能以外の別のモータ機能を実行することができる。

本発明の概念において、噴射ポンプの操作のためのロッカー・アームの構成は、 特殊な意味を持っている。吸気および排気バルブの操作のためのロッカー・アー ムは、一般的な方式で、引っ張りレバーとして形成し得るが、噴射ポンプのため のロッカー・アームの形成においては、その形状および配置を通じて、前述した ピストン速度の急勾配の速度プロフィールを実現することが重要となる。この目 的のため、本発明にしたがって、前提となる概念として、噴射ポンプのピストン 速度の経移のために、ロッカー・アーム回転軸に関するレバー・トランスミッシ ョンと共に、ロッカー・アーム回転輪の空間的配置を、ピストン速度が、カム角 度に関して、ロッカー・アームの両転嫁点間の接続線からロッカー・アーム回転 軸への距離がより小さく選択されるほど急勾配な経移を示すように設定し、この 距離は負の値となることも可能であり、すなわちロッカー・アーム回転軸は、前 記接続線を越えて、カムシャフトが存在するサイドへ移行する。実験において、 カムとの転嫁点とピストンとの転嫁点との間の接続線からロッカー・アームの中 間点までの距離を、この接続線の長さの４０％より小さく、好適には、５％から １５％の間で選択することが有効であることが明らかとなった。この特に好適な 実施形態において、ロッカｍ−アームはほぼ直線的に伸張された形状を有し、す なわち、ロッカー・アームの回転軸は、ロッカー・アームのカム側およびピスト ン側転嫁点間の接続線に長さに関して、１０％より小さい横方向移動を有する。

この方法によって、回転するカムと設置された転嫁点との間の高い相対速度が確 保される。このことは、幾何学的に、転嫁点の円軌道と、カム・ローテーション によって作られる作用方向とが、比較的大きな角度を成し、言い換えると、転嫁 点における相対速度が増加し、それに応じてポンプ・ピストンの速度が増加する という結果により、転嫁点がカムに対してほぼ対向する。

これに対して、一般的なロッカー・アームについてポンプ操作のためのレバー・ トランスミッションのみを拡大することは不十分である。この方法によっても、 高い駆動速度は実現できるが、同時に、ポンプ側のロッカー・アームの延長は、 それに応じたポンプ行程の拡大を意味する。なぜなら、噴射ポンプは任意にカム シャフトの近くに配置することはできないからである。しかしながら、市場にお いては、約１０ｍｍに限定された、比較的小さいポンプ行程を備えた噴射ポンプ のみが入手可能である。本発明の概念に従った“伸張されたロッカー・アーム” によって初めて唯一のカムをバルブのみならず噴射ポンプの操作にも適用する方 法が実現される。

噴射ポンプを操作するロッカー・アームのためのリターン−スプリングは、噴射 ポンプ内のピストン・スプリングによって、あるいはロッカー・アームのカム側 エンドの延長上に取り付けた特設の圧縮バネによって、あるいは適切に配置され た引っ張りバネによって形成することができ、カムとの永続的な接触が確保され る。両バルブは、一般的な方法で、バルブ・スプリングによって支持される。

ロッカー・アームに作用する外股の圧縮または引っ張りバネによって代替される ことによって、噴射ポンプ内のピストン・スプリングが排除される場合、ビスト ンの足端におけるロッカー・アームの転嫁点を、常設の装置内のドライバによっ てピストン・フットと共に誘導することが必要である。

以下、本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、３機能カムシャフトの断面図、図２は、噴射ポンプの駆動のための伸長 したロッカー・アームの断面図、図３は、噴射ポンプの駆動のための、外方へ角 度を付けたロッカー・アームの断面図、 図４は、噴射ポンプの駆動のための、内方へ角度を付けたロッカー・アームの断 面図、 図５は、図２ないし図４のロッカー・アーム形式の曲線ダイアグラムである。

図１は、一方で吸気および排気バルブのためのバルブ・タペット４を制御する引 っ張りレバー３を操作し、他方では噴射ポンプ６を制御するロッカー・アーム５ を操作するための、唯一のカム２を備えたカムシャフト１の断面を示す。このカ ムシャフトは、そのポンプ・シリンダ７と共に、直接シリンダ・ヘッド８のポー リング内に設置さね、その中に燃料流のための適切な管が形成されており、これ らはすなわち燃料供給用の管９および燃料排出用の管１０である。圧力管の接続 のために、ポンプ・ヘッド１１の上端に、接続ネジ１２を設ける。ポンプ・ピス トン１３は、ロッカー・アーム側のエンドにおいて、ドライバ１５を介して、シ ャフト１６上に支持されたスキャニング・ローラ１７と接続されている。ロッカ ー・アーム内に取り付けられたボルト１９の回りを旋回可能な別のスキャニング ・ローラ１８が、カム２と共に作用する。噴射ポンプ１３の操作のためのロッカ ー・アーム５は、ロッカー・アーム回転軸２０の回りを旋回可能である。スキャ ニング・ローラ１８とカムシャフト１のカム２との接触は、ロッカー・アーム５ の延長されたエンド２１に取り付けた圧縮バネ２２によって保持さね、これはロ ッカー・アームのエンド２１とケーシング固定された台座２３との間に接続され る。カムシャフトの回転に応じて、矢印２４の方向に、同一のカム２を通じて三 つの機能、すなわち噴射ポンプの操作のためのロッカー・アーム５、ならびに吸 気バルブおよび排気バルブのバルブ・タペット４の操作のための両引っ張りレバ ー３に対して前後して作用する。ポンプ１３の内側エンドにおける詳細には表記 されていない制御カーブを介して、その作動において、燃料噴射に関連する一般 的な機能が制御される。

図２ないし４は、ポンプ操作のための異なって形成されたロッカー・アーム５を 、比較して示す。いくらか伸張された図２のロッカー・アームに対し、図３のロ ッカー・アームは外側へ角度が付けられており、すなわちロッカー・アーム回転 軸２０は、図に関して、ロッカー・アーム５における両転嫁点２５．２６の接続 線の下方に存在し、図４のロッカー・アームはむしろ内側に角度を付けられてお り、すなわちロッカー・アーム回転軸２０は、図に関して、前記接続線の上方に 存在する。これらの最適な表現型において方向付けられた関係を、前述したロッ カー・アームの３つの実施形態の幾何学的な中間点に適用すると、中間点は、は ぼ接続線上（図４）、あるいはその下方に位置し、ここで両転嫁点２５．２６間 の接続線からの距離は、その長さに関して、約１０％（図２）、または約３０％ （図３）となる。したがって、付設された転嫁点２６における、カム２の回転に よって発生する相対速度が、図２および図３のものよりも著しく高くなるという 結果から、図４においては、ロッカー・アーム回転軸２０が最も内側（または上 方）に移動する。角度を付けられた形状および伸張された形状の間には多数の中 間位置が調節可能であり、ロッカー・アーム５の好適な形状は、専門家によって 、ピストン速度の所要の経移に適合するように、例えば図５に示される両方の究 極の曲線の間で選択される。図５においては、実線のカーブが、図２のほぼ伸張 されたロッカー・アームによるピストン速度のプロフィールを示し、一点破線の カーブは、図３の外側に角度を付けられたロッカー・アームによるピストン速度 のプロフィールを示す。破線のカーブは図４の内側に軽く角度を付けたロッカー ・アームによるピストン速度のプロフィールを示す。両方の究極のカーブの間で 、噴射時間に対して臨界的な、ピストン速度の経移の上昇曲線の異なった勾配を 有する無数のバリエーションが、カム角度上で調節可能である。これらのカーブ は、ロッカー・アーム形状、あるいは選択されたロッカー・アーム回転軸の、速 度経移への影響を示す。図２ないし４において、ロッカー・アーム５はいずれも カム２における装置ポジションにおいて実線で示されており、一点破線で描かれ たロッカー・アーム・ポジションは、それぞれカム２による最大の偏曲を示し、 この際ポンプ・ピストン１３は、常に最大に引き込まれたポジションに存在する 。

当業者においては、図５の表示は、単に、一方では噴射ポンプ１３の、他方では カムシャフト１の、それ以外では固定空間であるポジションにおけるロッカー・ アーム回転軸の異なったポジションに関連することは当然明白である。ここで、 ロッカー・アーム回転軸２０の中間点に相関する、この軸と両転嫁点２５．２６ との間のレバー長が、等しい長さに選択さね、別のレバー・トランスミッション によって、当然連想可能なように、表記されたカーブ形状に平行なカーブ経移を 達成することができる。

ム １　／′＼ カム角度 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、ＳＮ。

ＴＤ、ＴＧ）、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＢＹ、ＣＡ。

ＣＮ、ＣＺ、ＦＩ、ＧＥ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＧ、ＫＰ、ＫＲ，ＫＺ、ＬＫ、ＬＶ、 ＭＤ、ＭＧ、　ＭＮ、ＭＷ、ＮＯ、ＮＺ、ＰＬ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＩ、ＳＫ 、ＴＪ。

ＴＴ、ＵＡ、ＵＳ、ＵＺ、ＶＮ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ディーゼルモータにおける吸気バルブならびに排気バルブのため、および噴 射ポンプ（６）の操作のためのカムシャフトからなり、ここで三つの機能の操作 に対し、シリンダごとに一つのカム（２）のみを備えるカム駆動装置であり、 カム（２）による操作はいずれもロッカー・アーム（３，５）を介して間接的に 実施し、 噴射ポンプ（６）のピストン速度を制御するため、アーム・トランスミッション を、ロッカー・アーム回転軸（２０）と、ロッカー・アーム（５）のカム（２） との転嫁点（２６）とロッカー・アーム（５）のピストン（１３）との転嫁点（ ２５）との間の接続線から前記回転軸への距離に相対して、最高１０ｍｍ程のポ ンプ行程において、ピストン速度の速度プロフィールが、カム角度に関して、両 方のバルブのものより急勾配に上昇するように設定することを特徴とするカム駆 動装置。
2. ２．前記距離を、接続線の長さの４０％より小さく、好適には、５％から１５％ の間で選択すること特徴とする請求項１記載のカム駆動装置。
3. ３．ロッカー・アーム（５）を、ほぼ直線的に伸張して形成することを特徴とす る請求項２記載のカム駆動装置。