JP2007532828A - バルブ着座制御を有するバルブ作動システム - Google Patents

Abstract

内燃機関エンジン・バルブを作動させ、その着座速度を制御するための可変バルブ作動システムが開示される。このシステムは、ハウジング、ハウジング内に配設されるロスト・モーション・システム、第１の接触表面、第２の接触表面、及び第３の接触表面を有するロッカー・アームであって、第１の接触表面は動作的にエンジン・バルブと接触し、第２の接触表面はロスト・モーション・システムと動作的に接触するロッカー・アームと、ハウジング内に配設され、動作的に第３の接触表面と接触するバルブ着座装置とを備える。

Description

本発明は一般に内燃機関のエンジン燃焼チャンバ・バルブを制御するためのシステム及び方法に関する。より詳しくは、本発明はバルブ着座制御を有する１つ又は複数のエンジン・バルブを作動させるシステム及び方法に関する。

吸気及び排気バルブなどのエンジン燃焼チャンバ・バルブは通常、バルブ閉位置に向かってばねで付勢されている。多くの内燃機関では、エンジン・バルブはエンジンの固定形状カムによって開き且つ閉じることができる。より具体的には、バルブはおのおののカムの一体部分であり得る１つ又は複数の固定ローブによって開き且つ閉じることができる。いくつかの場合には、固定形状カムの使用はエンジン・バルブ揚程のタイミング及び／又は量を調整することを困難にする可能性がある。しかしながら、異なるエンジン回転数などの、様々なエンジン動作状態に対してバルブ開時間及び揚程を調整することは望ましい場合がある。

固定カム形状が与えられている場合、バルブ・タイミング及び揚程を調整する方法は、バルブとカムの間の動弁機構リンク装置に「ロスト・モーション（ｌｏｓｔ ｍｏｔｉｏｎ）」装置を組み入れることであった。ロスト・モーションは、可変長の機械的、油圧的、又は他のリンク機構を有するカム形状によって指図されるバルブの動きを修正するためのある種類の技術的解決策に適用される術語である。このロスト・モーション・システムは、カムとエンジン・バルブの間の動弁機構リンク装置に含まれる可変長装置を備える。カム上のローブは、エンジン動作状態の範囲に必要とされる「最大」（最長のドウェル（ｄｗｅｌｌ）及び最大の揚程）の動きを提供することができる。完全に伸張するとき、この可変長装置（又はロスト・モーション・システム）は、カムの動きの全てをバルブに伝達でき、完全に後退するとき、カムの動きを全く、又は低減した量しかバルブに伝達しない。ロスト・モーション・システムの長さを選択的に減少させることによって、カムによってバルブに加えられる動きの一部分又は全てが、効果的に取り去られ又は失われる。

油圧ベースのロスト・モーション・システムは、油圧的に伸張可能及び後退可能なピストン・アセンブリの使用によって可変長装置を提供することができる。この装置の長さはピストンがその油圧チャンバ内に後退するとき短くなり、この装置の長さはピストンが油圧チャンバから外へ伸張するとき増加する。１つ又は複数の油圧流体制御バルブを油圧流体チャンバに出入りする油圧流体の流れを制御するために使用することができる。

可変バルブ作動（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ）（ＶＶＡ）システムとして知られる一型式のロスト・モーション・システムは、多数のレベルのロスト・モーションを提供することができる。油圧ＶＶＡシステムは、油圧ロスト・モーション・ピストンのチャンバ・ハウジング内の油圧流体の量を迅速に変更するために高速制御バルブを使用することができる。この制御バルブは、チャンバ内に２つより多いレベルの油圧流体を供給することもでき、それによってロスト・モーション・システムは多数長を実現し、様々なレベルのバルブ作動を提供することができる。

通常は、エンジン・バルブは非常に速く開閉することが要求され、したがって、バルブ戻しばねは一般に比較的硬い。バルブ開事象の後抑制されないままである場合、このバルブ戻しばねは、バルブ及び／又はその座に損傷を引き起こすのに十分な力でバルブをその座に衝突させる。カム形状に従うバルブ・リフターを使用するバルブ作動システムでは、カム形状に内蔵のバルブ閉速度制御が設けられている。このカム形状は、エンジン・バルブがその座に近付くとき減速させるように作用するカム・べース・サークルと作動ローブがなだらかに合流できるように形成することができる。

油圧ロスト・モーション・システムでは、且つ特にＶＶＡ油圧ロスト・モーション・システムでは、油圧回路からの迅速な流体の排出が、バルブがカム形状によって設けられるバルブ着座を行うことを妨げる可能性がある。例えばＶＶＡシステムでは、エンジン・バルブがロスト・モーション・システムからの油圧流体の迅速な放出によって、カム形状によってもたらされるより早い時間に閉じる可能性がある。流体がロスト・モーション・システムから放出されるとき、バルブ戻しばねはエンジン・バルブを「自由落下（ｆｒｅｅ ｆａｌｌ）」させ、容認できない高速で弁座に衝突させる場合がある。バルブは、それが究極的にバルブ又は弁座を侵食し、或いは、バルブをひび割れさせ又は破損させるような力で弁座に衝突する可能性がある。そのような場合、バルブの閉速度は、固定カム形状による替わりにロスト・モーション・システムからの油圧流体の放出によって支配されるので、エンジン・バルブ着座制御が望ましい場合がある。したがって、ロスト・モーション・システムを含むエンジンに、特にＶＶＡロスト・モーション・システムにバルブ着座装置が求められている。

エンジン・バルブとその座の間の損傷的な衝突を避けるために、このバルブ着座装置は他の動弁機構要素の位置に関係なく閉の動きに対抗すべきである。この目的を達成するために、エンジン・バルブがバルブ着座制御を受ける点は相対的に一定であるべきである。換言すれば、エンジン・バルブの移動中、バルブ着座装置がバルブの閉の動きに積極的に対抗する点は、全てのエンジン動作状態に対して相対的に一定であるべきである。したがって、中間に存在するロッカー・アーム、プッシュ・チューブ等などの動弁機構要素の位置に関係なくエンジン・バルブの閉の動きに対抗できるように、バルブ着座装置を配置することが有利であり得る。

このバルブ着座装置は油圧要素を含むことができ、したがって、ハウジング内に支持される必要があり、油圧流体の供給を必要とし、さらに同時に特定のエンジンの実装ユニット内に嵌合される必要があり得る。バルブ着座装置を他の油圧ロスト・モーション構成部品の近くに配置することも有利であり得る。バルブ着座装置を他のロスト・モーション構成部品の近くに配置することによって、ハウジング、油圧供給、及び／又はアキュムレータを共用することができ、それによって必要とされる構成部品の体積及び数を減少させることができる。

このバルブ着座装置は、閉じつつあるエンジン・バルブに加える対抗力のかなりの部分がバルブの移動の最後のミリメートル中に起き得るように構成することができる。結果として、バルブ着座装置とエンジン・バルブ又は他の中間に存在する要素との間の遊び間隔の量の制御がバルブ着座装置の適切な動作に対して重要である可能性がある。構成部品の熱膨張、バルブの摩耗、バルブ座の摩耗、許容誤差の積み重ねなどの要因が遊びの量に影響する。いくつかの知られたバルブ着座装置は、手動の遊び調整又は遊び調整ハードウエアの別のセットを必要としてきた。したがって、エンジン・バルブとバルブ着座装置の間の遊びの相違に対して自己調整するバルブ着座装置を有することは有利であり得る。

本発明の様々な実施例は、１つ又は複数の前述のニーズに合致し、且つ別の利益もなおもたらすことができる。

出願人は、バルブ着座制御を有する革新的なバルブ作動システムを開発した。一実施例ではこのシステムは、ハウジング、ハウジング内に配設されるロスト・モーション・システム、第１の接触表面、第２の接触表面、及び第３の接触表面を有するロッカー・アームであって、第１の接触表面は動作的にエンジン・バルブと接触し、第２の接触表面はロスト・モーション・システムと動作的に接触するロッカー・アームと、ハウジング内に配設され、動作的に第３の接触表面と接触するバルブ着座装置とを備える。

出願人はさらに、内燃機関のエンジン・バルブの着座速度を制御する革新的システムを開発した。一実施例ではこのシステムは、ハウジングと、ハウジング内に形成される穴内に摺動可能に配設され、その中に形成される空洞を有する遊びピストンと、その空洞内に摺動可能に配設される着座ピストンとを備える。

前述の一般的説明及び以下の詳細な説明は、例示且つ説明のためであり、特許請求される本発明を限定するものではないことを理解されるべきである。本明細書で参考として援用され、且つ明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明のいくつかの実施例を示し、詳細な説明と共に本発明の原理を明らかにするのに役立つ。

本発明の理解を助けるために、同じ参照記号は同じ要素を示す添付の図面を次いで参照する。これらの図面は例示のためのみであり、本発明を限定するものと解釈すべきではない。

次いで、その一例を図１に示す本発明のバルブ着座制御システム１０の第１の実施例を詳細に参照する。このシステム１０は、ロスト・モーション・システム１００に動作的に連結される１つ又は複数の動弁機構要素３００、バルブ着座装置２００、及び少なくとも１つのエンジン・バルブ４００を含む。このロスト・モーション・システム１００は、動き付与手段５００から入力を受け取ることができる。動弁機構要素３００は、バルブ作動の動きをエンジン・バルブ４００に伝達することができる。エンジン・バルブ４００は、限定ではなく、主吸気、主排気、圧縮開放ブレーキ、ブリーダー・ブレーキ、排気ガス再循環、早期排ガスバルブ開放及び／又は閉鎖、早期吸気開放及び／又は閉鎖、センター・リフト（ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｌｉｆｔ）等などの様々なエンジン・バルブ事象を生じさせるように作動させることができる。エンジン・バルブ４００は、排気バルブ、吸気バルブ、又は補助バルブを備えることができる。

動き付与手段５００は、直線作動の動きを付与するために、１つ又は複数のカム、プッシュ・チューブ、ロッカー・アーム又は他の機械的、電気機械的、油圧的、又は空気圧的装置の任意の組合せを備えることができる。動き付与手段５００は、エンジン構成部品から動きを受け取りその動きを入力としてロスト・モーション・システム１００に転送することができる。

ロスト・モーション・システム１００は、動き付与手段５００を動弁機構要素３００に連結し、動き付与手段５００によってそれに付与される動きの一部分又は全てを選択的に失わせることができる任意の構造体を備えることができる。ロスト・モーション・システム１００は、動き付与手段５００と動弁機構要素３００の間に設けられ、複数の動作長を実現するようになされた、例えば、可変長機械的リンク装置、油圧回路、油圧機械的リンク装置、電子機械的リンク装置、及び／又は任意の他のリンク装置を備えることができる。ロスト・モーション・システム１００に油圧回路を組み込む場合は、油圧回路から油圧流体を放出し、又は油圧回路に油圧流体を加えるために使用する、例えば１つ又は複数のトリガー・バルブ、チェック・バルブ、アキュムレータ、及び／又は他の装置などの、油圧回路内の圧力又は流体の量を調節するための手段を含むことができる。

エンジン・バルブ４００は、シリンダ・ヘッド４１０内に設けられるスリーブ４２０内に配設することができる。エンジン・バルブ４００は、スリーブ４２０に対して相対的に上下に摺動するようになされ、バルブばね４５０によって閉位置内に付勢され得る。このバルブばね４５０は、シリンダ・ヘッド４１０とバルブ・ステムの端部に取り付けることができるバルブばね保持器４４０の間で圧縮され、これによってエンジン・バルブ４００をエンジン・バルブ座４３０内に付勢することができる。エンジン・バルブ４００がエンジン・バルブ座４３０と接触するとき、エンジン・バルブ４００は有効に閉位置にある。

１つ又は複数の動弁機構要素３００がロスト・モーション・システム１００から力を受け取り、この力をエンジン・バルブ４００に転送することができる。この１つ又は複数の動弁機構要素３００は、エンジン・バルブ４００を閉位置に付勢するバルブばね４５０の力をロスト・モーション・システム１００及び／又はバルブ着座装置２００に戻し伝えることもできる。

バルブ着座装置２００は、動弁機構要素３００に動作的に連結される。バルブ着座装置２００が起動するとき、それは動弁機構要素３００を介してエンジン・バルブばね４５０の付勢に対する抵抗力をもたらすことができる。好ましい実施例では、バルブ着座装置２００は常に起動している。しかしながら使用者が望むとき、バルブ着座装置２００がエンジン・バルブ４００を着座させるように動作しないように、停止させることもできることが企図されている。バルブ着座装置２００が停止しているとき、エンジン・バルブ４００は、エンジン・バルブばね４５０の付勢力及び／又はロスト・モーション装置１００の下で着座することができる。

正動力エンジン・モードの下で、又はロスト・モーション・システム１００が動きをなくすように起動されていないときのいずれかで、動きは動弁機構要素３００を介して動き付与手段５００からエンジン・バルブ４００に転送することができる。同様に、エンジン・バルブばね４５０の力もエンジン・バルブばね４５０から動弁機構要素３００を介してロスト・モーション・システム１００及び／又はバルブ着座装置２００に転送することができる。しかしながら、ロスト・モーション・システム１００が動き付与手段５００の動きをなくすように作用するとき、エンジン・バルブ４００は通常、「自由落下」、エンジン・バルブ４００がエンジン・バルブ座４３０に望ましくない高速度で接触する可能性のある状態で閉じる。ロスト・モーション・システム１００が動きを失わせているときエンジン・バルブ４００が閉じる速度を遅くするために、バルブ着座装置２００を使用することができる。

バルブ着座装置２００は、エンジン・バルブ４００がエンジン・バルブ座４３０に接触する速度を、動弁機構要素３００を介してエンジン・バルブ４００の動きに対抗することによって遅くすることができる。バルブ着座装置２００は、好ましくは徐々に、且つ特に移動の最後のミリメートルでエンジン・バルブ４００の着座速度を遅くさせ、それによってエンジン・バルブ４００及びエンジン・バルブ座４３０両方の摩耗及び損傷を減少させることができる。

本発明の第２の実施例を図２に示す。同じ参照記号は同じ要素を示す。これを参照すると、動弁機構要素３００は、ロッカー・アーム３１０を備えることができる。このロッカー・アーム３１０は、軸３１５に枢動的に配設することができ、エンジン・バルブ４００に動作的に接触するための第１の接触表面３０１、ロスト・モーション・システム１００に動作的に接触するための第２の接触表面３０２、及びバルブ着座装置２００に動作的に接触するための第３の接触表面３０３を含むことができる。ロッカー・アーム３１０は、枢動点の１つの側からもう１つの側に動きを伝達することができるように、軸３１５の周りを枢動することができる。このように、ロッカー・アーム３１０は、入力の動きをロスト・モーション・システム１００及び／又はバルブ着座装置２００から受け取ることができ、この動きをエンジン・バルブ４００に伝達することができる。ロッカー・アーム３１０は、動きをエンジン・バルブ４００からロスト・モーション・システム１００及び／又はバルブ着座装置２００に同様な方法で伝達することもできる。

第３の接触表面３０３は、エンジン・バルブの移動中バルブ着座装置がバルブの閉の動きに積極的に対抗する点が全てのエンジン動作状態に対して相対的に一定であるように置くことができる。図２に示すように、第２の接触表面３０２は、第１の接触表面３０１と第３の接触表面３０３の間に配置することができる。しかしながら、第３の接触表面３０３は、エンジン・バルブ４００が閉位置にあるとき独自の位置を有する、ロッカー・アーム３１０上の任意の点に配置することができる。

図２に示すように、本発明の一実施例では、システム１０はさらに制御回路６００を備えることができる。この制御回路６００は、ロスト・モーション・システム１００及びバルブ着座装置２００を起動させる、且つ／又は停止させるための制御入力をロスト・モーション・システム１００及びバルブ着座装置２００に供給することができる。この制御入力は、システムの動作を制御するための油圧流体、電気信号、機械的作動、空気圧的作動、電子機械的作動、油圧機械的作動、及び／又は任意の他の適切な入力であることができる。

本発明の一実施例では、制御回路６００は、油圧流体供給回路を備えることができる。制御回路６００はバルブ着座装置２００に、それが起動されエンジン・バルブ４００の着座速度を遅くするように作動することができるように、バルブ着座装置２００に一定の流体圧力を供給することができる。エンジン動作モードに応じて、この制御回路６００は、ロスト・モーション・システム１００を選択的に起動させることができる。ロスト・モーション・システム１００が起動するとき、動き付与手段５００から受け取る動きの全て又は一部分をなくすことができ、その結果、ロッカー・アーム３１０に、したがってエンジン・バルブ４００に動きを供給しないことができる。

本発明の第３の実施例を、同じ参照記号が同じ要素を示す図３に示す。ロスト・モーション・システム１００及びバルブ着座装置２００は、ハウジング７００内に配設することができる。一実施例では、ロスト・モーション・システム１００は、主ピストン１１０及び従属ピストン１２０を有する折込式のタペット・アセンブリを備えることができる。主ピストン１１０は、ハウジング７００との油圧シールを維持しつつ穴７１０内を前後に摺動可能なように、ハウジング７００内に形成される穴７１０内に摺動可能に配設することができる。従属ピストン１２０は、主ピストン１１０との油圧シールを維持しつつ穴７１０に対して相対的に摺動できるように、主ピストン１１０内に摺動可能に配設することができる。通路６１０を介して油圧流体を、主ピストン１１０と従属ピストン１２０の間でロスト・モーション・システム１００に選択的に供給することができる。

図３に示すように本発明の一実施例では、従属ピストン１２０は、従属ピストン１２０に接触する第１の端部及びロッカー・アーム３１０の第２の接触表面３０２に接触する第２の端部を有する延長部１２５をさらに含むことができる。別法として、従属ピストン１２０がロッカー・アーム３１０に直接接触できることも企図されている。ロスト・モーション・システム１００を介してロッカー・アーム３１０に動きを供給するための他の適切な手段は、十分に本発明の範囲及び趣旨内であると考えられる。

図３に示す本発明の実施例では、動き付与手段５００はプッシュ・チューブ・アセンブリ５１０を含む。このプッシュ・チューブ・アセンブリ５１０は、主ピストン１１０の一端と接触し、それに動きを付与することができる。プッシュ・チューブ５１０は、エンジン・バルブ作動の動きを１つ又は複数のカム（図示せず）から受け取ることができる。代替の実施例では、このカムはプッシュ・チューブ５１０なしで主ピストン１１０に直接作用することができる。

例えばトリガー・バルブ（図示せず）などの制御回路６００要素を通路６１０内に配設することができる。動きの転送が必要なときこのトリガー・バルブは、流体が主ピストン１１０と従属ピストン１２０の間で閉じ込められ油圧ロックを作り出すように閉じることができる。プッシュ・チューブ５１０からの動きは主ピストン１１０及び従属ピストン１２０を介してロッカー・アーム３１０に伝達され、それがエンジン・バルブ４００を開かせる。動きの転送が必要でないとき、トリガー・バルブは開かれ、流体は主ピストン１１０と従属ピストン１２０の間の空間に入り、且つ出ることが可能になる。その結果、主ピストン１１０に加えられる動きの全て、又は一部分が「失われる」。

図４は、本発明の一実施例によるバルブ着座装置２００の断面である。バルブ着座装置２００は、ハウジング７００内に形成される第２の穴７２０内に摺動可能に配設される遊びピストン（ｌａｓｈ ｐｉｓｔｏｎ）２１０、及びこの遊びピストン２１０内に形成される空洞２０６内に摺動可能に配設される着座ピストン２２０を備えることができる。この遊びピストン２１０は、同時に穴７２０とのシールを維持しながら穴７２０に対して相対的に摺動するようになされることができる。着座ピストン２２０は、遊びピストン２１０とのシールを維持しながら空洞２０６内を摺動するようになされることができる。

ハウジング７００と接触する第１の端部及び着座ピストン２２０と接触する第２の端部を有するばね２５０が、着座ピストン２２０を穴７２０に対して上側方向に付勢する。着座ピストン２２０の空洞２０６内での下側への移動は、遊びピストン２１０内に形成される保持リング２６０によって制限することができる。

本発明の一実施例では、遊びピストン２１０と着座ピストン２２０から延びるピストン・ヘッド２２５の間にチェック・ディスク２３０を配設することができる。流体スロット２０５及び流体開口部２０８を遊びピストン２１０内にチェック・ディスク２３０の上方に形成することができる。着座ピストン２２０と接触する第１の端部及びチェック・ディスク２３０と接触する第２の端部を有するばね２４０が、チェック・ディスク２３０をピストン・ヘッド２２５から離して遊びピストン２１０内に形成されるショルダ２１２に付勢して押し付ける。この位置で、チェック・ディスクは実質的に流体開口部２０８を覆うことができる。

油圧流体供給は、ハウジング７００内に形成される油圧通路６２０を介して着座装置２００と連通することができる。この油圧通路６２０は穴７２０のところで終端し、遊びピストン２１０に形成される環２１５を介して流体スロット２０５と流体連通することができる。動作中、流体は、チェック・ディスク２３０内に形成されるブリード・オリフィス２３５、及び流体開口部２０８及び流体スロット２０５を介して空洞２０６と油圧通路６２０の間を連通することができる。

通路６２０を通り供給されるいくらかの流体が遊びピストン２１０とハウジング７００の間に形成されるシールを通り遊びピストン２１０の下方の遊びチャンバ２０７内に漏れこむことができることは分かるであろう。遊びチャンバ２０７内の流体によって作り出される圧力は、遊びピストン２１０を穴７２０内で上昇させることができる。これが遊びピストン２１０の上側表面２１１をロッカー・アーム３１０の第３の接触表面３０３と接触させ、バルブ着座装置２００とロッカー・アーム３１０の間に存在する可能性のあるどんな遊びも取り除くことができる。

次いでシステム１０の動作を図３及び４を参照して説明する。動きの転送が必要なとき、油圧流体が通路６１０を介してロスト・モーション・システム１００に供給される。この流体は主ピストン１１０と従属ピストン１２０の間の空間を満たすことができる。制御回路６００が、通路６１０に配設されるトリガー・バルブ（図示せず）を閉じ、流体がロスト・モーション・システム１００から流れ出すのを防止し、油圧ロックを作り出すことができる。結果として、主ピストン１１０に付与される動きが従属ピストン１２０に転送される。この従属ピストン１２０が、ロッカー・アーム３１０を介してエンジン・バルブ４００にこの動きを転送する。

油圧流体は通路６２０を通りバルブ着座装置２００にも供給される。流体は環２１５を通り流体スロット２０５内に流れ込む。上記で論じたように、流体のうちのいくらかは遊びチャンバ２０７内に漏れて入り遊びピストン２１０の上側表面２１１をロッカー・アーム３１０の第３の接触表面３０３と接触させ、どんなシステムの遊びも取り除く。

動きがロスト・モーション・システム１００からロッカー・アーム３１０に転送されるとき、ロッカー・アーム３１０は時計方向に回転し、エンジン・バルブ４００を第１の接触表面３０１のところで作動させる。ロッカー・アーム３１０がエンジン・バルブ４００を開くように時計周りに回転するとき、ロッカー・アーム３１０上の第３の接触表面３０３は遊びピストン２１０から離れて移動することができる。

ここで、環２１５を通り流体スロット２０５に入る流体はチェック・ディスク２３０を押し下げ、遊びピストン２１０を押し上げることができる。油圧圧力が遊びピストン２１０を上方に移動させ、着座ピストン２２０を下方に移動させ、チェック・ディスク２３０をショルダ２１２に押し付けられたその座から離し、流体が空洞２０６に入ることができるようにする。着座ピストン２２０は、保持リング２６０に衝突するまで下側に移動し続ける。ここで、チェック・ディスク２３０の下の油圧圧力及びばね２４０の付勢力がチェック・ディスク２３０をその座に向かって戻しショルダ２１２に押し付け、流体開口部２０８を覆い流体を空洞２０６内に閉じ込める。バルブ着座装置２００が充填され、その着座機能を果たす準備が整う。

エンジン・バルブ４００が閉じるとき、ロッカー・アーム３１０は、該ロッカー・アーム３１０上の接触表面３０３が遊びピストン２１０の上側表面２１１に接触するまで反時計回りに回転することができ、遊びピストン２１０は次いで、強制的に下方に移動させられ、それより下の油圧流体に圧力を掛ける。遊びピストン２１０の下向きの力は空洞２０７の領域を圧迫し、空洞２０７内の圧力を増加させ、着座ピストン２２０を強制的に上へ移動させる。着座ピストン２２０の上向きの動きは、空洞２０６の領域を圧迫し流体をブリード・オリフィス２３５を通り流れさせる。同時に、ばね２５０の付勢力が着座ピストン２２０を空洞２０６内で上方に移動させる。ブリード・オリフィス２３５の寸法が相対的に小さいので、空洞２０６からの流体のブリード・オリフィス２３５を通る流れは、遊びピストン２１０の下向きの動き、及びロッカー・アーム３１０の動き、そして究極的にエンジン・バルブ４００の着座速度を遅くする抑制力を作り出す。空洞２０６内を出る流体は、環２１５及び通路６２０を通り制御回路６００に流れる。

ブリード・オリフィス２３５を通る流体流の速度、そしてそれに相応して、作り出される抑制力の大きさは、オリフィスを貫通する流れ面積によって決まる。オリフィスを通る流れ面積はピストン・ヘッド２２５とブリード・オリフィス２３５の接近によって調節される。ロッカー・アーム３１０が最初にバルブ着座装置１００に接触し、遊びピストン２１０が下方に移動を開始するとき、ピストン・ヘッド２２５とブリード・オリフィス２３５の間の距離、したがって、流れ面積の寸法は最も大きい。閉じつつあるエンジン・バルブの高速が、ブリード・オリフィス２３５を通る高流速及びかなりの抑制力を作り出す。バルブが遅くなりその座に接近すると、ピストン・ヘッド２２５とブリード・オリフィス２３５の間の距離、したがって、オリフィスを通る流れ面積はだんだんとより小さくなる。より低い着座速度及びより小さな流れ面積の結果として、より大きな一定の抑制圧力が生じる。

バルブ着座装置２００の別の実施例を、同じ参照記号が同じ要素を示す図５を参照して示す。このバルブ着座装置２００は、穴７２０内に配設される固定されたブッシング部材２１３、及びブッシング部材２１３内に摺動可能に配設される接触ピン２１４をさらに備えることができる。図５に示す位置で、接触ピン２１４はロッカー・アーム３１０の第３の接触表面３０３と接触する第１の端部及び遊びピストン２１０と接触する第２の端部を有することができる。ばね２７０は、遊びピストン２１０及び着座ピストン２２０を付勢し、接触ピン２１４に押し付けることができる。

本発明の一実施例では、ピン２１４より下の油圧流体圧力は、ロッカー・アームの全行程中ピン２１４がロッカー・アーム３１０と接触したままであるようにピン２１４に作用することができる。この実施例では、ピン２１４とロッカー・アーム３１０の間に衝突は全くない可能性がある。それに対応して、バルブ着座装置２００に伴う騒音が低減され得る。代替の実施例では、ロッカー・アーム３１０の回転中ピン２１４及びロッカー・アーム３１０が分離できるように、ピン２１４が限定される行程を有することができる。ピン２１４の寸法及び／又は材料成分は、ピン２１４及びロッカー・アーム３１０が再結合するとき起きる衝突力が低減されるように設計することができる。

次に図５に示すバルブ着座装置２００の動作を説明する。油圧流体が通路６２０を介しバルブ着座装置２００に供給される。流体はピン２１４の真下の流体スロット２０５に流れ込む。ここで、流体スロット２０５に入る流体がピン２１４を押し上げることができる。ピン２１４が穴７２０の直径と比較して相対的に小さな直径しか有しないので、ピン２１４の上向きの動きに起因するロッカー・アーム３１０に作用する力、及びそれに続くロッカー・アームの回転を低減させることができる。結果として、閉じたエンジン・バルブ４００にバルブ開方向に作用する好ましくない力も低減される。

ばね２７０の付勢力は、遊びピストン２１０を上方に移動させ、ピン２１４と接触させ、システムから遊びを取り除く。ピン２１４に作用する流体圧力はピン２１４に、ロッカー・アームの全行程中それがロッカー・アーム３１０と接触したままであるように付勢することができる。上記で論じたようにこの実施例では、ロッカーのピンへの衝突を低減すること又はなくすことができ、それが結果としてバルブ着座動作中の騒音を低下させることができる。

ロッカー・アーム３１０がバルブ開方向に回転し、第３の接触表面３０３が上方に移動するとき、ピン２１４も上方に移動する。これによって遊びピストン２１０が上方に移動することが可能になる。遊びピストン２１０のこの上方への動きは、空洞２０７の容積を増加させ、それに対応して、空洞２０７内の油圧流体の圧力を低下させる。空洞２０７内のこの低減された圧力及び着座ピストン２２０の上方の圧力は、着座ピストン２２０を下方に移動させる。着座ピストン２２０は、図５に示すように保持リング２６０又はばね２５０用のベースとぶつかるまで下に移動し続ける。ここで、チェック・ディスク２３０より下の油圧圧力及びばね２４０の付勢力がチェック・ディスク２３０をその座に戻しショルダ２１２に押し付け、流体開口部２０８を覆い、且つ流体を空洞２０６内に閉じ込める。バルブ着座装置２００が充填され、その着座機能を果たす準備が整う。

エンジン・バルブ４００が閉じるとき、ロッカー・アーム３１０はバルブ閉方向に回転することができる。ロッカー・アーム３１０のこの回転は、ピン２１４を下方に強制的に移動させ、遊びピストン２１０と接触させる。遊びピストン２１０とピン２１４の間の衝突は穴７２０内のスロット２０５の上方の油で満たされた領域で起きるので、発生する騒音のいくらか又は全てが減衰される可能性がある。次いで遊びピストン２１０は、下方に強制的に移動させられ、それより下の油圧流体に圧力を掛ける。遊びピストン２１０の下向きの力は空洞２０７の領域を圧迫し、空洞２０７内の油圧圧力を増加させ着座ピストン２２０を上方に強制的に移動させる。着座ピストン２２０の上方への動きは、空洞２０６の領域を圧迫し、空洞２０６内の流体がブリード・オリフィス２３５を強制的に通るようにさせる。同時に、ばね２５０の付勢力が着座ピストン２２０を空洞２０６内で上方に強制的に移動させる。ブリード・オリフィス２３５が相対的に小さな寸法であるため、ブリード・オリフィス２３５を通る空洞２０６からの流体の流れは、遊びピストン２１０の下向きの動き、及びロッカー・アーム３１０の動き、そして究極的にエンジン・バルブ４００の着座速度を遅くする抑制力を作り出す。空洞２０６を出る流体は、環２１５及び通路６２０を通り制御回路６００へ流れることができる。

図６に示すように、本発明の別の実施例では、バルブ着座装置２００は、チェック・ディスク２３５なしで動作することができる。流体開口部２０８の寸法は、ピストン・ヘッド２２５が実質的に開口部２０８を覆うように減少させることができる。このようにすると、流体開口部２０８はブリード・オリフィス２３５のように動作し、必要なバルブ着座抑制力をもたらすことができる。

本発明の一実施例では、バルブ着座装置２００及びロスト・モーション・システム１００は、制御回路６００を共有できるように配置することができる。１つのアキュムレータをバルブ着座装置２００とロスト・モーション・システム１００の間に配置することができる。このアキュムレータは、過剰の油圧流体を吸収し、そのような流体をバルブ着座装置２００及びロスト・モーション・システム１００に、おのおののシステムが必要とするであろうときに再供給することができる。しかしながら、ロスト・モーション・システム１００をバルブ着座装置２００の近くに又は隣接して配置することによって多くの他の利点が得られることを理解されたい。例えば、バルブ着座装置２００及びロスト・モーション・システム１００は、流体供給構成部品及び／又はハウジングを共有できるように配置することができる。さらに、バルブ着座制御システム１０全体の重量を低減することができる。

本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構造、構成及び／又は動作に様々な改変及び変形を加えることができることは当業者に明らかであろう。例えば、ロスト・モーション機能が必要でない場合、バルブ着座装置２００の実施例をロスト・モーション・システム１００なしのシステムに設け得ることが企図されている。

本発明の第１の実施例によるバルブ着座制御システムの概略線図である。 本発明の第２の実施例によるバルブ着座制御システムの概略線図である。 本発明の第３の実施例によるバルブ着座制御システムの断面図である。 本発明の一実施例によるバルブ着座装置の断面詳細図である。 本発明の一実施例によるバルブ着座装置の断面詳細図である。 本発明の一実施例によるバルブ着座装置の断面詳細図である。

Claims (20)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に配設されるロスト・モーション・システムと、
   第１の接触表面、第２の接触表面、及び第３の接触表面を有するロッカー・アームであって、前記第１の接触表面は動作的にエンジン・バルブと接触し、前記第２の接触表面は前記ロスト・モーション・システムと動作的に接触するロッカー・アームと、
   前記ハウジング内に配設され、動作的に前記第３の接触表面と接触するバルブ着座装置とを備える、バルブ着座制御を有する内燃機関の少なくとも１つのエンジン・バルブを作動させるためのシステム。
2. 前記バルブ着座装置が、
   前記ハウジング内に形成される穴内に摺動可能に配設され、その中に形成される空洞を有する遊びピストンと、
   前記空洞内に摺動可能に配設される着座ピストンとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記遊びピストンと前記着座ピストンの間に配設されるチェック・ディスクをさらに備え、前記チェック・ディスクがその中に形成されるブリード・オリフィスを有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記着座ピストンから延びるピストン・ヘッドをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
5. 前記ピストン・ヘッドと前記チェック・ディスクの間の距離が前記ブリード・オリフィスを通る油圧流体の流れを調節する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記バルブ着座装置が、
   前記ハウジング内で前記遊びピストンの上方に配設されるブッシング部材と、
   前記遊びピストンと接触する第１の端部及び前記ロッカー・アームと接触する第２の端部を有する、前記ブッシング部材内に摺動可能に配設されるピンとをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
7. 前記遊びピストンと前記着座ピストンの間に配設されるチェック・ディスクをさらに備え、前記チェック・ディスクがその中に形成されるブリード・オリフィスを有する、請求項６に記載のシステム。
8. 前記遊びピストン内に形成される流体開口部と、
   前記開口部を実質的に覆うようになされた、前記着座ピストンから延びるピストン・ヘッドとをさらに備える、請求項６に記載のシステム。
9. 前記ロスト・モーション・システムが、
   前記ハウジング内に形成される穴内に摺動可能に配設される主ピストンと、
   前記主ピストン内に摺動可能に配設される従属ピストンとを備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記第２の接触表面が前記第１及び第３の接触表面間にある、請求項１に記載のシステム。
11. 前記ロスト・モーション・システム及び前記バルブ着座装置が、共通の流体供給源から油圧流体を受けるようになされている、請求項１に記載のシステム。
12. 前記バルブ着座装置が、前記エンジン・バルブが閉じているとき独自の位置を有する、請求項１に記載のシステム。
13. ハウジングと、
    前記ハウジング内に形成される穴内に摺動可能に配設され、その中に形成される空洞を有する遊びピストンと、
    前記空洞内に摺動可能に配設される着座ピストンとを備える、内燃機関のエンジン・バルブの着座速度を制御するためのシステム。
14. 前記遊びピストンと前記着座ピストンの間に配設されるチェック・ディスクをさらに備え、前記チェック・ディスクがその中に形成されるブリード・オリフィスを有する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記着座ピストンから延びるピストン・ヘッドをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記ピストン・ヘッドと前記チェック・ディスクの間の距離が前記ブリード・オリフィスを通る油圧流体の流れを調節する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ハウジング内で前記遊びピストンの上方に配設されるブッシング部材と、
    前記遊びピストンと接触する第１の端部及び前記ロッカー・アームと接触する第２の端部を有する、前記ブッシング部材内に摺動可能に配設されるピンとをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記遊びピストンと前記着座ピストンの間に配設されるチェック・ディスクをさらに備え、前記チェック・ディスクがその中に形成されるブリード・オリフィスを有する、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記遊びピストン内に形成される流体開口部と、
    前記開口部を実質的に覆うようになされた、前記着座ピストンから延びるピストン・ヘッドとをさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記バルブ着座装置が、前記エンジン・バルブが閉じているとき独自の位置を有する、請求項１に記載のシステム。
    

Images