JP2010508463A - エンジンブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

エンジンバルブの油圧バルブ作動のための装置と方法が開示される。本発明の例示的な実施例は、第１と第２のロッカーアームの間の動作を、選択的に補助エンジンバルブ作動動作を提供するために、エンジンバルブに伝達する空転ピストン組立体を含んでおり、これにより、エンジンブレーキや排気ガス再循環のようなエンジン作動がもたらされる。空転ピストン組立体は、空転装置が補助バルブ作動のためにオンされたりオフとされたりする間にエンジンバルブトレイン要素に別の方法で伝達される一時的な負荷を減じたりなくしたりすることができる。

Description

本発明は、内燃機関のエンジンバルブを作動する方法及び装置に関する。

（関連技術の相互参照）
本出願は、「バルブトレイン用エンジンブレーキ内蔵一時除去及びその方法」という名称の、２００６年１０月２７日付で出願された米国予備出願一連番号６０／８５４，７１６に関連し、その優先権を主張する。

内燃機関のバルブ操作は、エンジンが正の動力を生み出すために必要である。正の動力作動の間に、１つ以上の吸気弁が、燃焼のために燃料及び／又は空気を収容するために開放される。１つ以上の排気弁が、燃焼ガスがシリンダから逃げるために開放される。吸気、排気及び／又は補助弁は、改良された排気のためにガスを再循環するために正の動力の間に何度も開放される。

バルブ作動は、例えば、エンジンブレーキのような補助エンジンバルブ作動を生み出すために要求される。圧縮空気漏れ型のエンジンブレーキの間に、排気弁は、少なくとも一時的に、動力発生内燃機関を動力吸収空気圧縮機に変換するために選択的に開放される。ピストンがその圧縮行程で上に動くので、シリンダに閉じ込められるガスは圧縮される。圧縮されたガスは、ピストンの上への動きに対抗する。ピストンが上死点に接近すると、少なくとも１つの排気弁が、シリンダの圧縮ガスを排気マニホールドに開放するために開けられ、これにより、圧縮ガスに蓄えられたエネルギが続く膨張下降行程でエンジンに戻されることが防止される。こうすることによって、エンジンは減速動力を作り、車両が減速するのを助ける。従来技術による圧縮開放エンジンブレーキの一例が、カミンズ（Ｃｕｍｍｉｎｓ）の米国特許第３，２２０，３９２号（１９６５年１１月）の開示によって提供されており、これは参照としてここに取り込まれる。

主排気弁事象に加えて及び／又はそれに代えて、ピストンの排気行程の間に起きる抽気エンジンブレーキの間に、排気弁は、残りの３つのエンジンサイクルの間（完全サイクル抽気ブレーキ）あるいは、残りの３つのエンジンサイクルの一部の間（部分サイクル抽気ブレーキ）僅かに開放して保持されている。シリンダへの及びシリンダからのガスの流出は、エンジンを減速するように作用する。通常は、抽気ブレーキ作動におけるブレーキバルブの最初の開放は、圧縮上死点（すなわち、早期バルブ作動）に先立って起こり、リフトは所定期間一定に保持される。そういう次第で、抽気型エンジンブレーキは、早期バルブ作動によりバルブを作動するために小さな力を必要とし、圧縮開放型ブレーキの急速吹き出しの代わりに連続抽気による少ないノイズを生み出すのである。

もう一つの補助エンジンバルブ作動は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）であり、その間、排気ガスの一部は、正の動力作動の間、エンジンシリンダに戻る。ＥＧＲは、正の動力作動の間にエンジンによって生み出されるＮＯ_ｘの量を減じるために使われる。ＥＧＲ装置は、エンジンブレーキサイクルの間に排気マニホールドとエンジンシリンダにおける圧力と温度を制御するために使われる。一般に、内部ＥＧＲと外部ＥＧＲの２種類のＥＧＲ装置がある。外部ＥＧＲ装置は、排気マニホールドから吸気マニホールドへの直接通路によってエンジンシリンダに排気ガスを再循環し、吸気弁によってシリンダに戻すようになっている。内部ＥＧＲ装置は、排気マニホールドから排気弁を通ってエンジンシリンダに排気ガスを再循環して戻し、エンジンシリンダから吸気弁を通って吸気マニホールドへ戻すかもしれない。本発明の実施例は、主として内部ＥＧＲ装置に関している。

また別の補助エンジンバルブ作動は、ブレーキガス再循環（ＢＧＲ）であり、その間、排気ガスの一部は、エンジンブレーキ作用中にエンジンシリンダに戻るようになっている。吸気行程中のエンジンシリンダへの排気ガスの再循環戻りは、例えば、圧縮開放ブレーキに利用可能なシリンダにおけるガスの質量を増やすことができる。その結果、ＢＧＲは、ブレーキ現象から得られるブレーキ効果を増やすことができる。

多くの内燃機関においては、吸気弁と排気弁は、固定輪郭のカムによって開放され閉鎖され、より詳細には、各カムの一体部分である１つ以上の固定ローブによって開放され閉鎖される。吸気弁と排気弁のタイミング及び／又はリフトが可変であれば、性能改善、燃料経済改善、排気ガス低下及び／又は運転性とブレーキ性の向上のような利点が、得られる。しかし、固定輪郭カムの使用が、異なるエンジン速度のような様々なエンジン作動条件のためにタイミング及び／又はエンジンバルブリフトの量を改善するために、それらを調整することを困難にしている。

固定カム輪郭を与えるバルブタイミングとリフトを調整する方法の一つは、バルブとカムの間のバルブトレインリンケージにおける「空転」装置を提供することであった。空転は、バルブトレインにおける可変長機械的、流体的等のリンケージ装置を備えたカム輪郭によって禁止されたバルブ動作を修正するための技術的な解決策に適用される用語である。空転装置においては、カムローブは、完全なエンジン作動条件にわたって必要とされる「最大」リフト動作を提供する。可変長装置は、カムによって与えられる持続時間を過ぎて最大リフトの持続時間を選択的に延長するため及び／又はカムによって与えられるリフトの一部又は全てを減じたりなくしたりするために、開放すべき弁と最大動作を与えるカムの間で、バルブトレインリンケージに含まれるようになっている。

この可変長装置は（あるいは、空転装置）は、完全に伸ばされた時に、カム動作の全てを弁に伝達し、カムによって普通与えられるバルブ現象を越えたバルブ現象の持続時間を延長する。そして、完全に縮められた時に、カム動作を何も伝達しないか最小限の量をバルブに伝達する。空転装置及びその方法の例が、ヒュー（Ｈｕ）の米国特許第５，５３７，９７６号及び米国特許第５，６８０，８４１号に提供されており、これら特許は、本出願の譲受人に与えられており、参照としてここに取り込まれる。

空転バルブ作動装置の第２の例が、２００５年５月６日に出願され、２００６年１月１２日に米国特許公報第２００６／０００５７９６号として発行された、米国特許出願一連番号１１／１２３，０６３（以下、０６３出願という）に開示されており、これは、参照として本願に取り込まれる。０６３出願は、ロッカーアームシャフト上に相互に隣接して配置された、主ロッカーアームと補助ロッカーとを用いたバルブ作動装置を開示している。主ロッカーアームは、カムローブのような第１バルブトレイン要素からの入力に応答して、主排気現象のような主バルブ作動動作のためのエンジンバルブを作動することができる。補助ロッカーアームは、第２カムローブのような第２バルブトレイン要素から、エンジンブレーキや、排気ガス再循環及び／又はブレーキガス再循環現象のための１つ以上の補助バルブ作動動作を受け取ることができる。調整可能な油圧アクチュエータピストンが、補助ロッカーアームと主ロッカーアームの間に配置される。アクチュエータピストンは、補助ロッカーアームから主ロッカーアームへそしてその後のエンジンバルブへの１つ以上の補助バルブ作動動作を選択的に伝達するように主ロッカーアームと補助ロッカーアームの間の延長位置に選択的にロックされるようになっている。油圧アクチュエータピストンは、好ましくは、主ロッカーアームあるいは補助ロッカーアームのいずれかに設けられる。

米国特許第５，５３７，９７６号 米国特許第５，６８０，８４１号 米国特許第３，２２０，３９２号 米国特許公報第２００６／０００５７９６号

本発明の様々な実施例が、特に０６３出願に開示されているような主ロッカーアームと補助ロッカーアーム装置と関連して使われるが、いずれの実施例もそのような装置だけを使うことに限定されてはいない。従って、本出願に開示されている、油圧装置及びその作動方法は、圧縮開放エンジンブレーキ、抽気型エンジンブレーキ、排気ガス再循環、ブレーキガス再循環、及び／又は、０６３出願に開示されたような装置によって行なわれる何らの補助バルブ現象のための改良されたバルブ作動を提供することができる。より詳細には、本発明の様々な実施例が、補助ロッカーアームが最初に、エンジンブレーキ等のような補助エンジンバルブ現象のために主ロッカーアームを連結し連結解除するときに、エンジンバルブ、ロッカーアーム、ロッカーシャフト、プッシュチューブ及び／又はカムのようなバルブトレイン要素によって経験される過渡荷重を減じたりなくしたりすることができる。

本発明の追加の利点は、一部は、以下の記載にあり、また、一部は、以下の記載及び／又は本発明の実施から当業者には自明である。

出願人は、第１と第２バルブトレイン要素間のエンジンバルブ作動動作を伝達する革新的な装置を開発した、当該装置は、第２バルブトレイン要素に形成されるアクチュエータピストンボアと、該アクチュエータピストンボアに摺動自在に配置されるアクチュエータピストンと、ソレノイド制御弁と、該ソレノイド制御弁に連結される第１油圧流体供給通路と、前記アクチュエータピストンボアと前記ソレノイド制御弁の間を延びる油圧回路と、前記ソレノイドバルブと前記アクチュエータピストンボアの間の前記油圧回路に配置されるソレノイド作動バルブと、前記ソレノイド制御弁が油圧流体を前記第１油圧流体供給通路から前記ソレノイド作動バルブへ提供するために開放する時に、油圧回路の容量を拡張する手段とを備える。

出願人は、また、第１と第２バルブトレイン要素間のエンジンバルブ作動動作を伝達する革新的な装置を開発した、当該装置は、第２バルブトレイン要素に形成されるアクチュエータピストンボアと、該アクチュエータピストンボアに摺動自在に配置されるアクチュエータピストンと、ソレノイド制御弁と、該ソレノイド制御弁に連結される第１油圧流体供給通路と、前記ソレノイド制御弁と流体連結するソレノイド作動バルブボアと、前記ソレノイド作動バルブボアに摺動自在に配置されるソレノイド作動バルブピストンであって、該ソレノイド作動バルブピストンは第１、第２及び第３環状凹部を有する、ソレノイド作動バルブピストンと、前記ソレノイド作動バルブピストンを前記ソレノイド制御弁に向けて偏奇する手段と、前記ソレノイド作動バルブボアに連結される第２油圧流体供給通路と、前記ソレノイド作動バルブボアに連結される第１油圧流体排出通路と、前記ソレノイド作動バルブボアに連結される第２油圧流体排出通路と、前記アクチュエータボアの上部と前記ソレノイド作動バルブボアの間に延びる第１アクチュエータ油圧通路と、前記アクチュエータボアの下部と前記ソレノイド作動バルブボアの間を延びる第２アクチュエータ油圧通路とを備え、前記ソレノイド作動バルブピストンの位置が、前記ソレノイド制御弁によって選択的に制御され、（１）前記第２油圧流体供給通路と前記第１アクチュエータ油圧通路の間、及び前記第２油圧流体排出通路と前記第２アクチュエータ油圧通路の間の流体連絡を提供し、また、（２）前記第２油圧流体供給通路と前記第２アクチュエータ油圧通路の間、及び前記第１油圧流体排出通路と前記第１アクチュエータ油圧通路の間の流体連絡を提供することを特徴とする、装置。

以下の概略的な記載と以下の詳細な記載は共に例示と説明のためのものであって、本発明を限定するものではないことは理解されるべきである。参照として取り込まれ、この明細書の一部をなす添付の図は、本発明の特定の実施例を示し、詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。

本発明の理解を助けるために、添付の図面を参照する。該図面において、同様の参照番号は、同様の要素を示している。図面は、例示としてのみ示され、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。

本発明の実施例によるバルブ作動装置のブロック図である。 本発明の第１実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オフ」位置の概略図である。 本発明の第１実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オン」位置の概略図である。 本発明の第２実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オフ」位置の概略図である。 本発明の第２実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オン」位置の概略図である。 本発明の第３実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オフ」位置の概略図である。 本発明の第３実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オン」位置の概略図である。 本発明の第４実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オフ」位置の概略図である。 本発明の第４実施例によるバルブ作動装置の補助バルブ作動「オン」位置の概略図である。

ここで例示されるように、本発明は、限定されるわけではないが、エンジンブレーキのような補助エンジンバルブ作動現象のためのエンジンバルブの作動を制御する装置及び方法を含んでいる。添付の図面に示した、本発明の第１実施例を詳細に参照する。

本発明の第１実施例が、バルブ作動装置１０として、図１に示される。バルブ作動装置１０は、油圧バルブ作動装置３００に作動的に連結される動作連絡手段１００を含み、これは、順に、１つ以上のエンジンバルブ２００に作動的に連結されている。エンジンバルブ２００は、排気弁、吸気弁あるいは補助弁からなる。動作連絡手段１００は、カム、プッシュチューブ、ロッカーアーム又は入力動作を油圧バルブ作動装置３００に提供するその他のバルブトレイン要素の何らの組み合わせを含むことができる。説明の簡単化のために、動作連絡手段は、以下、ロッカーアーム１００と称する。本発明と関連して用いられるロッカーアームを含む、動作連絡手段の例が、本出願の譲受人に属し参照としてここに取り込まれる、米国特許公報第２００６−０００５７９６号に記載されている。

油圧バルブ作動装置３００は、選択的に、ロッカーアーム１００によって入力される動作を減らし、ロッカーアーム１００から入力される動作をエンジンバルブ２００に伝達し、実施例によっては、制御手段４００からの信号あるいは入力に応答してロッカーアームからエンジンバルブに入力される動作の持続時間を延長する。エンジンバルブ２００に伝達される動作及びそのような動作の減少は、限定されるわけではないが、主吸気、主排気、圧縮解放エンジンブレーキ、抽気ブレーキ、外部及び／又は排気ガス再循環、早期排気弁開放、早期吸気弁閉鎖、集中リフト、給排気弁閉鎖遅延等の様々なエンジンバルブ現象を生み出すために使われることができる。

油圧バルブ作動装置３００は、少なくとも部分的にエンジンバルブ２００を油圧作動する何らの構成を含んでいる。油圧バルブ作動装置３００は、例えば、機械的リンケージ、油圧回路、油圧機械的リンケージ、電気機械的リンケージ及び／又は１つ以上の作動長さを有しエンジンバルブを作動するようにされたその他のリンケージを有している。

制御手段４００は、油圧バルブ作動装置３００と連絡するための何らの電子的あるいは機械的装置を有している。制御手段４００は、空転装置３００の適切なモードを決定し選択するために、適切な車両要素に連結されるマイクロプロセッサを含んでいる。車両要素は、限定されるわけではないが、エンジン速度感知手段、クラッチ位置感知手段、燃料位置感知手段、及び／又は車両速度感知手段を含んでいる。規定された条件下で、制御手段４００は、信号を生み出し、その信号を油圧バルブ作動装置３００に伝達し、そして当該装置は次に、作用の適切なモードに切り替わる。例えば、制御手段４００がエンジンブレーキのような補助的なバルブ作動が必要であると、残りの燃料、係合したクラッチ及び／又は所定速度よりも速いエンジン回転数に基づいて判断した時には、制御手段４００は、信号を生み出し、油圧バルブ作動装置３００に送って、エンジンブレーキモードに切り替える。バルブ作動装置１０は、バルブ作動が１つ以上のエンジン速度及びエンジン作動条件で最適化されるように設計されることが予期される。

補助バルブ作動「オフ」位置を示す油圧バルブ作動装置３００の部分の例示的な実施例が、図２に示される。対応する補助バルブ作動「オン」位置が、図３に示される。これらを参照して、バルブ作動装置３００は、アクチュエータピストン３１０、ハウジング３１３（省略断面に示されている）内に形成された油圧回路３１５、アキュムレータ３２０、ソレノイド制御弁３４５、油圧流体供給源３２５、及びソレノイド作動バルブ３３０を含んでいる。バルブ作動装置３００は、第１と第２の逆止弁３３５，３３６を含んでいる。

アクチュエータピストン３１０は、選択的にロッカーアーム１００に接触し、これは次に、ロッカーアーム１００へ入力される又はロッカーアーム１００から入力される動作をバルブ作動装置３００へ又はバルブ作動装置３００からエンジンバルブ（図示せず）へ伝達する。ロッカーアーム１００は、ロッカーアーム１００とアクチュエータピストン３１０間のがたｘを調節するために使われるがた調整装置１１０を含んでいる。アクチュエータピストン３１０は、ピストンハウジング３１２に形成されるボア３１１に摺動自在に配置され、ハウジング３１２との流体シールを維持しつつ、ボア３１１内を前後に摺道できるようになっている。好適実施例では、ハウジング３１２は、第１ロッカーアーム１００に伝達すべきカム（図示せず）からの動作を受けるかあるいは、エンジンバルブに伝達されるべき第１ロッカーアーム１００からの動作を受ける第２ロッカーアームに装着されている。アクチュエータピストン３１０の本質的特徴は、好ましくはロッカーアームである、アクチュエータピストン３１０を介して互いに接触しカム又は他の動作連絡手段からの動作を１つ以上のエンジンバルブに伝達する、第１と第２のバルブトレイン要素間に配置されることである。従って、アクチュエータピストン３１０の一端は、カム（図示せず）から入力される動作を１つのロッカーアームから他へと伝達するためにロッカーアーム１００に選択的に接触することができる。

油圧回路３１５は、装置１０の目的を達成するようにされた油圧通路のいかなる組み合わせも含むことができる。１つの実施例においては、図２に示すように、油圧回路３１５は、アクチュエータピストン３１０を油圧流体供給源３２５に接続するための一定供給通路３１６を含んでいる。一定供給通路３１６は、また、ソレノイド制御弁３４５に接続されている。油圧回路３１５は、油圧回路をアキュムレータ３２０に接続する第１部分３３７と、ソレノイド作動バルブ３３０によって二分される第２部分３３８と、第２逆止弁３３６を収容しソレノイド作動バルブ３３０をバイパスする第３部分３３９とを有している。

ソレノイド作動バルブ３３０は、図２に示すように、弁開放位置へばね偏奇される２直径ピストンを組み込んでいる。ソレノイド制御弁３４５に最も近い２直径ピストンの部分は、ソレノイド制御弁からの末端であるピストンの部分の直径よりも十分に大きいので、油圧回路３１５が低圧であるときには、２直径ピストンのソレノイド制御弁側からの油圧は、２直径ピストンの油圧回路３１５の圧力よりも大きくなる。更に、２直径ピストンを偏奇するばねが存在するボアは、ボア内の油圧がソレノイド作動バルブ３３０と対抗して図３に示す位置を前提とし下方に動くことを防止するように、大気（図示せず）へ排出されるようになっている。本発明の代替的な実施例によれば、ソレノイド作動バルブ３３０は、例えば、スプールバルブ又はスラグバルブであってもよい。

アキュムレータ３２０は、アキュムレータボア３２２に摺動自在に配置され、アキュムレータばね３２３によってアキュムレータボアに偏奇されるアキュムレータピストン３２１を含んでいる。アキュムレータばね３２２のばね負荷は、好ましくは、典型的には２０から５０ｐｓｉの低圧である一定供給通路３１６に生み出される最大圧力よりも大きい。

続いて、図１から図３を参照すると、バルブ作動装置３００は、以下のように作動する。装置３００は、エンジンが始動された後、第１逆止弁３３５を通って、油やその他の油圧流体がまず充填される。ソレノイド作動バルブ３３０は、この時、図２に示すように開放されており、油圧回路３１５の通路に油を充填し、ピストンボア３１１を満たすようになっている。装置３００は、エンジンが正の動力作動モードである一方、この状態に維持されている。油圧流体供給口３２５からの低圧油圧流体は、アクチュエータピストン３１０が、第１ロッカーアーム１００に接触するまで上方に移動するようにする。

エンジンの正の動力作動の間、アクチュエータピストン３１０は、固定されておらず、（好ましくは、第２ロッカーアームに配置される）ハウジング３１２又は第１ロッカーアーム１００に入力される何らの動作が、アクチュエータピストン３１０がピストンボア３１１へ引っ込み、アクチュエータピストン３１０下の油圧流体が油圧回路３１５に戻るようにする。ピストンボア３１１から押される油圧流体と同等の量がアキュムレータ３２０によって吸収される。ロッカーアームの１つに動作を伝えるカムが基礎円に戻るように回転するに従って、カム第１ロッカーアーム１００とハウジング３１２が再び離れると、アキュムレータばね３２２は、アキュムレータピストン３２１をアキュムレータボアに押し戻し、アキュムレータ３２０によって吸収された流体と同等の体積がピストンボア３１１に押し戻されるようになる。このようにして、油圧流体は、エンジンの正の動力作動の間にアキュムレータ３２０とピストンボア３１１の間を自由に流れるようになる。

エンジンブレーキ動作を始めるために、制御装置４００は、一定供給通路３１６からの油圧流体がソレノイド作動バルブ３３０に流入するように、ソレノイド制御弁３４５を開放する。その結果、ソレノイド作動バルブ３３０は、図３に示すように、閉じる。一旦、ソレノイド作動バルブ３３０が閉鎖されると、アクチュエータピストン３１０は、ハウジング３１２に対して相対的に固定された位置にロックされる。

アキュムレータ３２０がないと、アクチュエータピストン３１０がピストンボア３１１内を下方に遷移する間にソレノイド作動バルブ３３０を閉鎖することは、ソレノイド作動バルブを、図２に示す「オフ」位置に戻し、その結果、第１ロッカーアーム１００、第２ロッカーアーム、及び／又はその他のバルブトレイン要素への望ましくない一時的な負荷の伝達を引き起こす。アキュムレータ３２０の油圧回路３１５への接続は、アクチュエータピストン３１０の下方への動きによって変位される油圧流体の貯蔵場所を提供することによって、そのような一時的な負荷を減じたりなくしたりすることができる。言い換えれば、エンジンブレーキに使われるエンジンバルブは、ソレノイド作動バルブ３３０が完全に補助バルブ作動「オン」位置になるまで、開くことはない。このようにして、アキュムレータ３２０は、システムが「オン」される間にピストンボア３１１と連絡する油圧回路の体積を効果的に増やし、同じ期間の過剰なバルブトレイン負荷を減じるか無くすことができるのである。

本発明の代替的実施例においては、制御装置４００は、所望レベルのバルブ作動を達成するために、所望レベルのエンジンバルブ作動を選択し、アクチュエータピストン３１０の必要な位置を決定することができる。このようにする時に、制御装置４００は、ロッカーアーム１００がアクチュエータピストン３１０をボア３１１に力を加えるに従って油圧流体がボア３１１から逃げることができるように、選択的にソレノイド作動バルブ３３０を開放することができる。ロッカーアーム１００が、アクチュエータピストン３１０を下方に押す位置になければ、ソレノイド作動バルブ３３０を開放することは、油圧流体をボア３１１に加えることになる。一旦、ソレノイド作動バルブ３３０が再び閉じられると、アクチュエータピストン３１０は、第１ロッカーアーム１００とハウジング３１２間の動作を伝達する位置にロックされる。

本発明の第２実施例が、バルブ作動装置３００として図４及び図５に示されている。同様の参照番号は、図１から図５の同様の要素を示すのに使われている。第２実施例では、バルブ作動装置３００は、ハウジング３１２に設けられたボア３１１に摺動自在に配置されているアクチュエータピストン３１０を含んでいる。アクチュエータピストン３１０は、規定のばね荷重Ｌ１を有するばね３４１によってボア３１１内に偏奇されている。アクチュエータピストン３１０は、油圧流体圧力が作用する規定の表面積Ａ１の底面を有している。がた空間ｘが、アクチュエータピストン３１０の外端と第１ロッカーアーム１００の間に設けられ得る。

油圧回路３１５は、ボア３１１を、ハウジング３１３に配置される油圧バルブ作動装置３００の残りの部分に接続することができる。油圧回路は、一定油圧流体供給通路３１６、任意圧力除去通路３２７、任意圧力除去バルブ３２６、撹拌（ｐｏｋｅｒ）ピストン３５０、及び逆止弁３５２に接続されるソレノイド制御弁３４５を更に含むことができる。撹拌ピストン３５０は、選択的に逆止弁３５２を開放するようにされたピン形状の延長部を含んでいる。撹拌ピストン３５０は、ピン形状の延長部が延長する規定の表面積Ａ２の表面３５３を有している。ばね負荷Ｌ２を有する撹拌（ｐｏｋｅｒ）ばね３５１は、撹拌ピストン３５０を逆止弁３５２に向けて偏奇する。好ましくは、アクチュエータピストン３１０の底面３５４の面積Ａ１は、撹拌ピストン表面３５３の面積Ａ２よりも大きい。また、一定油圧流体供給通路３１６によってもたらされる油圧流体の圧力は、撹拌ばね３５１のばね荷重Ｌ２よりも大きく、これはまた、ピストンばね３４１のばね荷重Ｌ１よりも大きいのが好ましい。図３に示すように、圧力除去バルブ３２６を閉鎖位置に偏奇するばねの力は、一定油圧流体供給通路３１６によってもたらされる油圧流体の圧力よりも大きくあるべきである。

引き続き図４及び図５を参照すると、エンジンの正の動力作動中には、制御装置４００は、かなりの量の油圧流体が油圧回路３１５にもたらされることのないように、閉鎖された状態に維持される。その結果、撹拌ばね３５１は、逆止弁が開放されたままとなるように、撹拌ピストン３５０を逆止弁３５２へと偏奇する。次に、アクチュエータピストン３１０は、アクチュエータピストン３１０下方にはピストンばね３４１の偏奇力に対抗するのに十分な油圧流体があるわけではないので、ボア３１１内の最下位置に維持されている。

エンジンブレーキあるいはその他の補助バルブ作動のためには、バルブ作動装置３００は、制御装置４００の制御の元にソレノイドバルブ３４５を開放することによって作動される。このことは、油圧流体が、供給通路３１６から油圧回路３１５へ供給されることを可能にする。油圧回路３１５が満ちると、アクチュエータピストン３１０は、最も軽い相対ばね荷重でばね３４１によって下方に偏奇されているので、まず、ボア３１１内の油圧の増加によって上方に動き、第１ロッカーアーム１００に接触する。油圧回路３１５の圧力がさらに増えると、撹拌ピストン３５０は、図４に示す「オフ」位置から、図５に示すように、撹拌ピストン３５０が逆止弁３５２にボア３１１と連通する油圧回路３１５の部分をロックするようにさせる位置へと動き始める。

逆止弁３５２が閉じることを許される前に、アクチュエータピストン３１０が、ハウジング３１２の上方への動き又は第１ロッカーアーム１００の下方への動きによって下方へ動くと、バルブ作動装置あるいはバルブトレインのその他の部分に別の方法で伝達される一時的な負荷は、開放ソレノイド制御弁３４５を通って一定供給通路３１６へ吸収され、及び／又は任意の圧力除去通路３２７を通って、及び／又は任意の圧力除去バルブ３２６の作動を通して吸収される。このようにして、規定のばね荷重値のばね３５１を備えた撹拌ピストン３５０と、規定のばね荷重値のばね３４１を備えたアクチュエータピストン３１０は、装置が「オン」である間、ピストンボア３１１と連絡する油圧回路の体積を効果的に増加することができる。

撹拌ピストン３５０が、逆止弁３５２と完全に非接触で押された後で、アクチュエータピストン３１０下方のピストンボア３１１の油圧流体は、逆止弁３５２の作用によって、アクチュエータピストン３１０を固定位置へとロックすることができる。一旦、アクチュエータピストン３１０がこの位置にロックされると、バルブ作動動作は、アクチュエータピストン３１０と第１ロッカーアーム１００間で伝達される。

本発明の第３実施例が、バルブ作動装置３００として、図６及び図７に示されている。この第３実施例では、バルブ作動装置３００は、ハウジング３１２内に設けられたボア３１１に摺動自在に配置されるアクチュエータピストン３１０を有している。アクチュエータピストン３１０は、アクチュエータピストンの底面からアクチュエータピストンの側壁に設けられる環状の凹部３６１に延びる１つ以上の排出通路３６０を有している。ピストンばね３４１が、アクチュエータピストン３１０をボア３１１内へ偏奇している。

第１油圧通路３１８が、ボア３１１の側壁からソレノイド作動バルブ３６５へと延びている。第１油圧通路３１８は、図６に示すように、アクチュエータピストン３１０がピストンばね３４１によってボア内へ完全に押し込まれるときに環状の凹部３６１に位置合わせするように、ボア３１１の側壁に沿って設けられている。第２油圧通路３１９は、ボア３１１の下部からソレノイド作動バルブ３６５へと延びている。逆止弁３２９は、第２油圧通路３１９に設けられている。

ソレノイド作動バルブ３６５は、スラグ３６３とスラグばね３６４を有している。ソレノイド制御弁３４５は、第３油圧通路によってソレノイド作動バルブ３６５に接続されている。一定油圧供給通路３１６は、ソレノイド制御弁３４５に接続されている。制御装置４００は、ソレノイド作動バルブ３６５へ選択的に油圧流体を提供するためにソレノイド制御弁の開放と閉鎖を制御している。

正の動力作動中において、ソレノイド制御弁３４５は、かなりの量の油圧流体がソレノイド作動バルブ３６５にもたらされることのないように閉鎖されたままである。その結果、スラグ３６３は、スラグばね３６４によって、図６に示すように、第２油圧通路３１９をソレノイド制御弁３４５から隔離する位置へと偏奇されている。第１と第２の油圧通路３１８と３１９でのかなりの量の油圧流体圧力の不足は、ピストンばね３４１が、図６の位置のアクチュエータピストン３１０をピストン３４１と第１ロッカーアーム１００の間にがた空間ｘで維持することを可能としている。

エンジンブレーキ又はその他の補助バルブ作動を実施するために、ソレノイド制御弁３４５は、一定油圧流体供給通路３１６からの油圧流体がソレノイド作動バルブ３６５に提供されるように、制御装置４００によって開放される。一定供給通路３１６からの低圧流体は、油圧流体圧力が第１及び第２通路３１８と３１９を通ってアクチュエータピストン３１０に適用されるように、図７に示す位置へとスラグ３６３を押すことができる。その結果、アクチュエータピストン３１０は、ボア３１１の上限に到達するかあるいは、第１ロッカーアーム１００に接触するまで、ピストンばね３４１の偏奇に逆らって上方へ押される。アクチュエータピストン３１０と環状の凹部３６１の大きさは、図７に示すように、アクチュエータピストン３１０がその上限位置にある時に、環状の凹部が第１通路３１８に僅かに位置合わせされないように選ばれる。アクチュエータピストン３１０は、油圧流体の第２通路３１９を通る逆流を防止する逆止弁３２９によって、上限位置にロックされるようになる。一旦、アクチュエータピストン３１０がこの位置にロックされると、バルブ作動動作は、アクチュエータピストン３１０と第１ロッカーアーム１００の間に伝達される。

アクチュエータピストンがその上限位置にロックされる前に、第１ロッカーアーム１００がアクチュエータピストン３１０上へ押し下げられると、別の方法でバルブトレインに伝達される一時的な負荷は、油圧流体の逆流を吸収するスラグ３６３によって減じられるかあるいは無くされる。このようにして、スラグ３６３は、ピストンボア３１１に連絡する油圧回路の体積を効果的に増やすのである。

エンジンブレーキやその他の補助的なエンジンバルブ作動がもはや必要なくなると、ソレノイド制御弁３４５は、閉じられる。任意の小さな油圧流体流出口３４６は、ソレノイド制御弁３４５とソレノイド作動バルブ３６５の間の第３油圧通路に設けられる。任意の流出口３４６及び／又はその他の装置の漏れは、環状の凹部３６１が第１の通路３１８に位置合わせするのにちょうど十分なだけ僅かにアクチュエータピストン３１０が下方に摺動するならば、第２通路３１９の油圧が平常の位置に戻る。逆止弁３２９を通るかアクチュエータピストン３１０の側壁を通るかしたボア３１１からの油圧流体の漏れの少量によって、アクチュエータピストン３１０は、環状の凹部３６１が第１通路３１８に位置合わせするのに十分なだけ下方に摺動することができるようになる。一旦、環状の凹部３６１と第１通路３１８の間で位置合わせが起こると、アクチュエータピストン３１０下方の残りの油圧流体は、１つ以上の流出通路３６０と第１通路３１８を通って、任意の油圧流出口３４６へ又は一定油圧流体供給通路３１６へ流出する。

図６及び図７に示したバルブ作動装置の性能は、アクチュエータピストン３１０の外径、アクチュエータピストン流出通路３６０及び第１通路３１８の位置及び形状によって影響されることは注目すべきである。更に、油圧流体は回路を離れることはないので、一時的な負荷を取り除くために変位される油圧流体の体積は、同一の回路の他のバルブ作動装置の要素が通常の作動におけるよりも早くオンになるのを助ける。

図６及び図７を引き続き参照すると、一時的な負荷の伝達を減じるために装置の能力は、エンジンブレーキ又は補助バルブ作動装置３００がオフにされ及び／又はオンにされる間にアキュムレータとして効果的に作用するスラグ３６３によって助けられる。例えば、装置３００がオンの間には、アクチュエータピストン３１０の不完全な行程は、一時的な負荷の装置への伝達の代わりにスラグ３６３を変位する油圧流体に帰することになる。装置３００がオフで、油圧流体が流出口３４６を通って逃げ、同一のソレノイド制御弁３４５に接続されるアクチュエータピストン３１０が全てそれらのボア３１１に押し戻される間には、アキュムレータのように油圧流体を吸収するためのスラグ３６３の能力は、アクチュエータピストン３１０が図６で示す位置に急速に戻ることを可能にする。

本発明の第４実施例が、図８及び図９に示されており、同様の参照番号は、他の図面で示された同様の要素を示している。本発明の第４実施例においては、バルブ作動装置３００は、第１と第２のハウジング３１２と３１３を備えている。第１ハウジング３１２は、アクチュエータピストン３１０が摺動自在に配置されているピストンボア３１１を有している。アクチュエータピストン３１０は、第１ハウジング３１２と少なくとも部分的な油圧シール３１４を形成する中央上部延長部を有している。

引き続き図８と図９を参照すると、ピストンの軸に沿って長手方向に間隔を空けられた第１、第２及び第３環状凹部を有するソレノイド作動ピストン３９０が、第２ハウジング３１３に設けられたボア３９１に摺動自在に配置されている。ソレノイド作動ピストン３９０は、図８に示すばね３９２によって第１位置に偏奇されている。油圧流体は、一定供給通路３１６を通って油圧流体供給口３２５からソレノイド制御弁３４５と逆止弁３３５にもたらされる。ソレノイド制御弁３４５は、制御装置４００の制御下で、油圧流体を一定供給通路３１６からボア３９１へと選択的に供給する。油圧流体は、逆止弁３３５とボア３９１の間を延びるハウジング供給通路３９３を通ってボア３９１へ耐えず供給される。それぞれ選択的に間隔をおかれた第１と第２のアクチュエータ通路３９７と３９８は、ボア３９１からアクチュエータピストンボア３１１へ延びている。選択的に間隔を空けられた第１と第２の流出通路３９５と３９６は、直接か又は油圧流体が最終的に油圧流体供給口３２５へ戻る位置へ流出することによって、ボア３９１から油圧流体供給口３２５へと延びている。

エンジンの正の動力作動の間に、ソレノイド制御弁３４５は、ソレノイド作動ピストン３９０がばね３９２によって図８に示す位置に偏奇されるように閉鎖された状態に維持される。その結果、ピストン３９０に設けられる第２環状凹部は、第１アクチュエータ通路３９７をハウジング供給通路３９３と流体連絡するようにし、ピストン３９０上の第３環状凹部は、第２アクチュエータ通路３９８を第２流出通路３９６と流体連絡するようにする。ピストン３９０の先の位置は、油圧流体がアクチュエータピストン３１０上部のアクチュエータピストンボア３１１にもたらされるようにすると共に、アクチュエータピストン３１０下方のボア３１１の油圧流体を排出する。がた空間ｘの形成は、正の動力作動中に第１ロッカーアームとアクチュエータピストン間に動作が伝達されないように、アクチュエータピストン３１０と第１ロッカーアーム１００の間に生じる。

補助的なバルブ作動動作を提供するために、ソレノイド作動バルブ３４５は、開放され、ピストン３９０がばね３９２の偏奇力に逆らって図９に示す位置に動かされる。その結果、ピストン３９０に設けられた第２環状凹部は、第２アクチュエータ通路３９８をハウジング供給通路３９３と油圧連絡し、ピストン３９０上の第１環状凹部は、第１アクチュエータ通路３９７を第１流出通路３９５と油圧連絡する。ピストン３９０の先の位置は、アクチュエータピストン３１０下方のアクチュエータピストンボア３１１に油圧流体がもたらされるようにし、一方、アクチュエータピストン３１０上方のボア３１１の油圧流体を流出するようにする。これにより、アクチュエータピストン３１０は、上方に動き、第１ロッカーアーム１００に接触する。装置が「オン」である間にアクチュエータピストン３１０が下方に動かされるならば、他の方法でバルブトレインに伝達される一時的な負荷は、先の装置によって減じられるか又は無くされる。必ずしも必要ではないが、この実施例の１つの潜在的な利点は、作動中ピストン動作を防止し、アクチュエータピストンの慣性が補助バルブ作動時間を最適化することのできるアクチュエータピストンを偏奇するためにばねよりも油圧流体を用いることによってもたらされる。

本発明の変更と改良が、本発明の範囲又は精神から逸脱することなくなしうることは、当業者には自明のことである。例えば、油圧バルブ作動装置及び共に使われる油圧制御バルブの要素と配置は、例として示しただけである。更に、装置は、第１と第２のハウジング３１２と３１３に設けられたものとして記載されたが、装置要素は、単一のハウジングに設けられてもかまわないし、また２つより多いハウジングに設けられてもかまわないものである。バルブ作動装置と制御バルブの改良と変更が、特許請求の範囲から逸脱することなく本発明の代替的実施例において用いられることは理解されるべきである。このようにして、本発明の特許請求の範囲は、本発明のそのような改良と変更を含むものである。

Claims (19)

1. 第１と第２バルブトレイン要素間のエンジンバルブ作動動作を伝達する装置であって、当該装置は、
   第２バルブトレイン要素に形成されるアクチュエータピストンボアと、
   該アクチュエータピストンボアに摺動自在に配置されるアクチュエータピストンと、
   ソレノイド制御弁と、
   該ソレノイド制御弁に連結される第１油圧流体供給通路と、
   前記アクチュエータピストンボアと前記ソレノイド制御弁の間を延びる油圧回路と、
   前記ソレノイドバルブと前記アクチュエータピストンボアの間の前記油圧回路に配置されるソレノイド作動バルブと、
   前記ソレノイド制御弁が油圧流体を前記第１油圧流体供給通路から前記ソレノイド作動バルブへ提供するために開放する時に、油圧回路の容量を拡張する手段とを備えることを特徴とする装置。
2. 前記油圧回路の容量を拡張する手段が、油圧流体アキュムレータであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記装置が更に、前記油圧回路に含まれるバイパス回路であって、該バイパス回路が前記油圧流体アキュムレータと前記アキュムレータピストンボアとの間を延び、前記バイパス回路が前記ソレノイド作動バルブの回りを延びるようになった、バイパス回路と、
   前記バイパス回路に配置される第１逆止弁とを有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記装置が更に、前記油圧回路に直接接続される第２油圧流体供給通路を有することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記装置が更に、前記第２油圧流体供給通路に配置される第２逆止弁を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記油圧流体アキュムレータが、前記第１油圧流体供給通路の油圧よりも大きなばね荷重の少なくとも１つのアキュムレータばねを有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
7. 前記装置が更に、前記ソレノイド作動バルブと前記アクチュエータピストンボアとの間の前記油圧回路に配置される逆止弁を備え、
   前記ソレノイド作動バルブが選択的に前記逆止弁を開放するようにされたピン形状の延長部を有する撹拌ピストンを有し、
   前記油圧回路からの油圧に露出される前記撹拌ピストンの面積が、前記油圧回路からの油圧に露出される前記アクチュエータピストンの面積よりも小さく、
   前記油圧回路の容量を拡張する手段が、
   前記アクチュエータピストンを前記アクチュエータピストンボアに偏奇する手段であって、該アクチュエータピストンを偏奇する手段が第１ばね荷重値を有する、手段と、
   前記撹拌ピストンを前記逆止弁に偏奇する手段であって、該撹拌手段を偏奇する手段が第２ばね荷重値を有し、前記第１ばね荷重値が前記第２ばね荷重値よりも小さく、前記第２ばね荷重値が前記油圧流体供給通路の油圧よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記油圧回路の容量を拡張する手段が、圧力除去通路であることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記油圧回路の容量を拡張する手段が更に、前記油圧流体圧力除去通路に接続される油圧流体圧力除去弁であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記装置が更に、前記ソレノイド作動バルブと前記アクチュエータピストンボアの中間部の間に延びる前記油圧回路の第１油圧通路と、
    前記ソレノイド作動バルブと前記アクチュエータピストンボアの端部壁部の間に延びる前記油圧回路の第２油圧通路と、
    前記油圧回路に配置される逆止弁と、
    前記アクチュエータピストンを前記アクチュエータピストンボアに偏奇する手段とを備え、
    前記ソレノイド作動バルブが、前記油圧通路を前記ソレノイド制御弁との油圧流体連絡から選択的に隔離するスラグを有し、
    前記油圧回路の容量を拡張する手段が、
    前記アクチュエータピストンが上限位置にあるときに前記油圧回路と位置合わせしないように前記アクチュエータピストンに設けられた環状凹部と、
    前記環状凹部から前記アクチュエータピストンの底面に延びる流出通路とを有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 前記油圧回路の容量を拡張する手段が、前記スラグがアキュムレータピストンとして作用するように前記スラグを偏奇する手段からなることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記油圧回路の容量を拡張する手段が、前記油圧回路に設けられる流出口を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 前記第１バルブトレイン要素が、ロッカーアームであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記第２バルブトレイン要素が、ロッカーアームであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
15. 第１と第２バルブトレイン要素間のエンジンバルブ作動動作を伝達する装置であって、当該装置は、
    第２バルブトレイン要素に形成されるアクチュエータピストンボアと、
    前記アクチュエータピストンボアに摺動自在に配置されるアクチュエータピストンと、
    ソレノイド制御弁と、
    前記ソレノイド制御弁に連結される第１油圧流体供給通路と、
    前記ソレノイド制御弁と流体連結するソレノイド作動バルブボアと、
    前記ソレノイド作動バルブボアに摺動自在に配置されるソレノイド作動バルブピストンであって、該ソレノイド作動バルブピストンは第１、第２及び第３環状凹部を有する、ソレノイド作動バルブピストンと、
    前記ソレノイド作動バルブピストンを前記ソレノイド制御弁に向けて偏奇する手段と、
    前記ソレノイド作動バルブボアに連結される第２油圧流体供給通路と、
    前記ソレノイド作動バルブボアに連結される第１油圧流体排出通路と、
    前記ソレノイド作動バルブボアに連結される第２油圧流体排出通路と、
    前記アクチュエータボアの上部と前記ソレノイド作動バルブボアの間に延びる第１アクチュエータ油圧通路と、
    前記アクチュエータボアの下部と前記ソレノイド作動バルブボアの間を延びる第２アクチュエータ油圧通路とを備え、
    前記ソレノイド作動バルブピストンの位置が、前記ソレノイド制御弁によって選択的に制御され、（１）前記第２油圧流体供給通路と前記第１アクチュエータ油圧通路の間、及び前記第２油圧流体排出通路と前記第２アクチュエータ油圧通路の間の流体連絡を提供し、また、（２）前記第２油圧流体供給通路と前記第２アクチュエータ油圧通路の間、及び前記第１油圧流体排出通路と前記第１アクチュエータ油圧通路の間の流体連絡を提供することを特徴とする、装置。
16. 前記装置が更に、前記第２油圧流体供給通路の逆止弁を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記第１バルブトレイン要素がロッカーアームであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. 前記第２バルブトレイン要素がロッカーアームであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記装置が更に、前記アクチュエータピストンから前記第１バルブトレイン要素へ延びる中央上部延長部と、
    少なくとも前記中央上部延長部と前記アクチュエータピストンボアの上部を定義する第２バルブトレイン要素の部分との間の部分的な油圧シールとを有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。

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