JP2016507701A - 機関の弁を作動させるための統合型マスタースレーブピストン - Google Patents

Abstract

第１及び第２の機関弁を作動させるための装置が、主弁及び補助弁駆動動作源から動作を動作受容端で受容するロッカーアームを含む。ロッカーアームのマスターピストン・ボア内に存在するマスターピストンが、補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成される。ロッカーアームのスレーブピストン・ボア内に存在するスレーブピストンが、補助弁駆動動作を第１の機関弁に提供するように構成される。ロッカーアームには油圧回路が設けられ、マスターピストン・ボア及びスレーブピストン・ボアを接続しており、またロッカーアーム内には逆止弁が配置され、油圧回路に油圧流体を供給するように構成されている。装置は、ロッカーアームシャフトと、内燃機関などの主弁及び補助弁駆動動作源とを含むシステムに組み込むことができる。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１３年２月２５日に出願された米国特許仮出願第６１／７６９，１７１号の利益を主張するものであり、その教示は、参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般的に内燃機関に関し、特に、機関の弁を作動させる（又は駆動する）ための装置及びシステムに関する。

内燃機関は、一般的に機関弁を駆動するために機械式、電気式、又は油圧機械式の弁駆動システムを採用している。これらのシステムは、機関のクランクシャフトの回転によって駆動されるカムシャフト、ロッカーアーム、及びプッシュロッドの組合せを含むことができる。機関弁を駆動するためにカムシャフトが使用される場合、弁駆動タイミングは、カムシャフト上のローブ（ｌｏｂｅｓ）の寸法及び位置によって定めることができる。

カムシャフトの３６０度回転の度に、機関は、４つの行程（例えば、膨張、排気、吸気、及び圧縮）から構成される１つの完全なサイクルを完了する。吸気弁及び排気弁の双方は、ピストンがシリンダ・ヘッドから遠ざかるように移動する（即ち、シリンダ・ヘッドとピストン・ヘッドの間の容積が増加する）膨張行程の大部分の間、閉じること、及び閉じたままにすることができる。正出力（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ）の動作の間、燃料が膨張行程中に燃焼され、機関より正出力が配送される。燃焼行程は、下死点で終了し、そのとき、ピストンは、方向を反転させ、排気弁は、主要排気事象（ｍａｉｎ ｅｘｈａｕｓｔ ｅｖｅｎｔ）のために開くことになる。カムシャフト上のローブは、ピストンが上方に移動してシリンダから燃焼ガスを外に押し出すような主要排気事象のために同期して排気弁を開くことができる。

付加的な補助弁事象（ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｖａｌｖｅ ｅｖｅｎｔ）は、必須ではないが望ましい場合があり、車両の機関制動を行う目的で内燃機関を通過する排気ガスの流れ制御を行うことで知られている。例えば、圧縮解放（ＣＲ）機関制動、抽気（ｂｌｅｅｄｅｒ）機関制動、排気ガス再循環（ＥＧＲ）、制動ガス再循環（ＢＧＲ）、又は他の補助弁事象のために、排気弁を駆動することが望ましい場合がある。更に、それらに限定されないが、吸気弁早開き（ＥＩＶＣ）、吸気弁遅閉じ（ＬＩＶＣ）、排気弁早開き（ＥＥＶＯ）などの可変弁駆動事象（ＶＶＡ事象）として一般的に分類される他の正出力弁動作が望ましい場合もある。

圧縮解放型の機関制動の間において、排気弁は、少なくとも一時的に、動力を発生している内燃機関を、動力を吸収する空気圧縮機に切り換えるために、選択的に開かれる場合がある。ピストンはその圧縮行程中に上方に移動するので、シリンダ内に捕捉されているガスは、ピストンの上昇に対抗する結果として圧縮される場合がある。ピストンが上死点（ＴＤＣ）の位置に近づくと、少なくとも１つの排気弁が、圧縮ガスをシリンダから排気マニホールドに放出するように開かれ、これにより、圧縮ガス中に蓄えられたエネルギが次の膨張降下行程で機関に戻るのを回避できる。そのような動きにおいて、機関は、遅延させる力を発展させて車両の減速に役立たせることができる。

ピストンの排気行程中に起きる主要排気弁事象に加えて、又はそれに代えて、抽気型機関制動の間、排気弁は、残りの３つの機関サイクルの期間（全サイクル抽気制動）中、又は残りの３つの機関サイクルの一部の期間（部分サイクル抽気制動）中、僅かに開いた状態を保持することができる。シリンダ・ガスのシリンダ内外への抽気は、機関を抑制するように作用させることができる。通例、抽気制動動作における制動弁（即ち、制動動作を行うために使用されるそれらの弁）の初期開きは、圧縮ＴＤＣよりも前（即ち、早めの弁駆動）であり、次いで、所定の期間、リフト量が一定に保持される。従って、抽気型機関制動は、早めの弁駆動のために弁駆動に要する力を低下させることができ、圧縮解放型制動の急速なブローダウンの代わりに連続抽気によりノイズの発生をより低下させることができる。

ＥＧＲシステムは、正出力動作中に排気ガスの一部が機関シリンダ内に還流するのを可能にし、その典型的な結果として、正出力の動作中に機関により生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を減少させることができる。また、ＥＧＲシステムは、機関制動サイクルの期間中に排気マニホールド及び機関シリンダ内の圧力及び温度を制御するために使用することもできる。内部ＥＧＲシステムは、排気弁及び／又は吸気弁を介して排気ガスを再循環させて機関シリンダ内に戻す。

ＢＧＲシステムは、機関制動の動作中に排気ガスの一部が機関のシリンダ内に還流するのを可能にする場合がある。例えば、吸気行程中に機関のシリンダ内に排気ガスを再循環させて戻すことにより、圧縮解放制動に利用できるシリンダ内のガス質量を増加させる場合がある。その結果、ＢＧＲは、制動事象により実現される制動効果を増大させる場合がある。

従来の機関制動は、一般的に、専用の制動カムから制動弁に動作を伝達するロッカーアームやハウジングなどの専用部品を有する。例えば、Ｃｕｍｍｉｎｓ Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏ．のＩＳＸ１５Ｌの機関制動は、専用のカム・ロッカー制動であり、その唯一の目的は、制動カムから制動弁に制動動作を伝達することである。残念なことに、そのような公知の従来システムは、専用部品と、設置用の特別なスペースを必要とする。

本開示は、所定の機関シリンダに関連する第１及び第２の機関弁を作動させるための装置を記載する。特に、本装置は、ロッカーアーム（これは、排気又は吸気ロッカーアームを含むことができる）を有し、このロッカーアームは、ロッカーアームの動作受容端で主弁駆動動作源からの動作を受容することができる。動作受容端でロッカーアームに形成されたマスターピストン・ボア内に存在するマスターピストンが、補助弁駆動動作源から動作を受容するように構成されている。ロッカーアームの弁駆動端でロッカーアームに形成されたスレーブピストン・ボア内に存在するスレーブピストンが、第１の機関弁に補助弁駆動動作を提供するように構成されている。ロッカーアームには、マスターピストン・ボア及びスレーブピストン・ボアと接続された油圧回路が設けられ、またロッカーアーム内には、油圧流体を油圧回路に供給するように構成された逆止弁が配置される。様々な実施例において、カム・ローラ／タペット、又はボール／ソケットが、主弁及び補助弁駆動動作源からの動作を受容するために採用することができ、それらの実施例では、それぞれカム又はプッシュロッドを含むことができる。マスターピストン・ボアは、ロッカーアームから側方に延びるマスターピストン・ボスに形成することができる。主弁アクチュエータをロッカーアームの弁駆動端に設けることができ、これは第１及び第２の機関弁を備えることができる。一実施例では、主弁アクチュエータは、ロッカーアームの動作受容端に対して、弁駆動端に沿って、スレーブピストンよりも遠位に配置される。ロッカーアームは、ロッカーアームシャフト・ボアと、ロッカーアームシャフト・ボアの面上に位置付けられた油圧流体供給ポートとを更に含むことができる。油圧流体供給通路は、油圧流体供給ポートと逆止弁との間の流体連通を行うことができる。

更に、本装置の様々な実施例は、ロッカーアームシャフト、主弁駆動作動源、及び補助弁駆動作動源を含む内燃機関などのシステムに組み込むことができる。またこのシステムは、油圧流体を逆止弁に供給するように構成される少なくとも１つの流体供給デバイスも含むことができ、その流体供給デバイスは、適切なコントローラの指令の下で作動することができる。

この開示に記載された特徴は、添付された特許請求の範囲において格別に述べられている。これらの特徴は、添付図面と共に以下の詳細な説明を考察することにより明らかとなろう。以下、同じ参照数字が同じ要素を示す添付図面を参照して、単なる実例によって、１つ又は複数の実施例が記載される。

本開示に従った装置の底部右側斜視図である。 本開示に従った装置の右側面図であって、装置が有用に活用され得るシステムの様々な部品も示す右側面図である。 本開示に従った装置の上面図であって、装置が有用に活用され得るシステムの様々な部品も示す上面図である。 本開示に従った装置の上面部分断面図であって、装置が有用に活用され得るシステムの様々な部品も示す上面部分断面図である。 図４に示す装置の逆止弁及び制御弁の構成を特に示す上面部分断面拡大図である。 本開示に従った装置のスレーブピストン組立体の構成を特に示す右部分断面図である。 本開示に従った装置のマスターピストン組立体の構成を特に示す右部分断面図である。 本開示の様々な実施例に従った例示的な弁事象の動作のためのカムの設計及び弁の動作を示す図である。 本開示の様々な実施例に従った例示的な弁事象の動作のためのカムの設計及び弁の動作を示す図である。

図１〜３を参照すると、本開示に従った装置１００の例示的な実施例が示されている。特に、装置１００は、動作受容端１０４及び弁駆動端１０６を有するロッカーアーム１０２を備える。設計的事項として、ロッカーアーム１０２は、排気ロッカーアーム又は吸気ロッカーアームとして構成することができる。ロッカーアーム１０２は、内部に形成されるロッカーアームシャフト・ボア１０８を有し、そのボアは、面１１０によって画定され、ロッカーアームシャフト３０２を受容するように構成される（図３）。ロッカーアームシャフト・ボア１０８の寸法は、ロッカーアームがロッカーアームシャフトの周りを回動できるように選択される。油圧流体供給ポート１１２が面１１０に形成され、ロッカーアームシャフト３０２に形成された制御流体チャネル３０４によって提供される機関油などの流体を受容するように位置付けられる。

ロッカーアーム１０２の動作受容端１０４は、主弁駆動動作源４１４及び補助弁駆動動作源４１６の双方からの弁駆動動作を受容するように構成される（図４）。図示した実施例では、主弁駆動動作源及び補助弁駆動動作源４１４、４１６がオーバーヘッドカムシャフト上に存在するカムを含んでいる場合であろうが、弁駆動動作は、主カム・ローラ１１４及び補助カム・ローラ１１６を介して受容される。図示のように、カム・ローラ１１４、１１６は、カム・ローラ軸１１８を介してロッカーアーム１０２に取り付けることができる。しかしながら、当業者が理解し得るように、カム・ローラ１１４、１１６は、例えば、オーバーヘッドカムに接触するように構成されるタペットと交換することができる。別の代案では、主弁駆動動作源及び補助弁駆動動作源４１４、４１６がプッシュロッドを含む場合等、ローラは、ボール又はソケットの具体例と交換することができる。更には、下記のマスターピストン１２０がタペットを介在させずに適切なプッシュロッドから動作を直接受容することが望ましい場合がある。

本開示の１つの特徴は、補助弁駆動動作が、ロッカーアーム１０２から側方に延出するマスターピストン・ボス１２２の中に存在するマスターピストン１２０によって直接受容される、ということである。一実施例では、マスターピストン・ボス１２２は、マスターピストン１２０が補助弁駆動動作源４１６と整合して、補助弁駆動動作の直接伝達が促進されるように構成される。図示のように、マスターピストン１２０は、図示実例で補助カム・ローラ１１６を支持するように構成されたマスターピストン・ボア４０２（図４及び７）から延出する一端１２４を含む。繰り返すと、マスターピストン１２０の一端１２４は、補助弁駆動動作源４１６の特定の具体例に基づいて補助弁駆動動作を受容するように構成することができる。図２に良好に示されているように、マスターピストン１２０は、マスターピストン移動制限ねじ２０４を受容するための開口を有するフランジ２０２を含むことができる。言い換えると、マスターピストン移動制限ねじ２０４は、図示実施例でマスターピストン・ボス１２２の下側に延在する制限ねじボス２０６の中に実装することができる。マスターピストン付勢ばね２０８は、油圧回路（更なる詳細は後述）が充填されておらず、それによって、マスターピストン１２０が補助弁駆動動作源４１６からいかなる動作も受容しないように抑制されるときに、マスターピストンをマスターピストン・ボア４０２の中に付勢するように設けられる。当業者が理解し得るように、付勢ばね２０８が一般性を失わずにマスターピストン１２０をマスターピストン・ボア４０２の中に付勢できるようにするために、様々な構成を採用することができる。更に、マスターピストン移動制限ねじ２０４は、図示実例で補助カム・ローラ１１６をカムシャフトと整合させるのに役立つ。しかしながら、補助カムシャフトが、マスターピストン１２０の過剰延出を阻止するという主要事象を追求するように設計される場合、マスターピストン・移動制限ねじ２０４の移動制限機能は、任意選択肢とすることができるということが理解される。

図１〜６に更に示されているように、ロッカーアーム１０２は、ロッカーアーム１０２の弁駆動端１０６に配置されたスレーブピストン・ハウジング１２６を含むことができる。スレーブピストン・ハウジング１２６は、内部に画定されたスレーブピストン・ボア６０６を有し、スレーブピストン・ボアは、スレーブピストン６０４を受容する（図６）。図２に良好に示されているように、スレーブピストン・ハウジング１２６は、スレーブピストン６０４が弁ブリッジ２２０の中に存在するブリッジ・ピン２２２と直接接触することができるように構成されており、これにより、スレーブピストン６０４が、第１の機関弁２３０を、第２の機関弁２３２と関係なく駆動することができる。図２に更に示されているように、スレーブピストン６０４とブリッジ・ピン２２２との間には、僅かな量（例えば、１ｍｍ未満）の隙間（又は「がた」；ｌａｓｈ）を設けることができる。

主弁アクチュエータ１２８は、ロッカーアーム１０２の弁駆動端１０６に設けることもできる。図示実施例では、主弁アクチュエータ１２８は、隙間調整ナット１３０を含むいわゆる「ゾウの足（ｅｌｅｐｈａｎｔ’ｓ ｆｏｏｔ」ねじ組立体を含む。当業者は、主弁アクチュエータ１２８が、弁駆動動作を１つ又は複数の機関弁に連結するための周知の他の機構を用いて実行させることができることを理解するであろう。更に図示されているように、主弁アクチュエータ１２８は、ロッカーアーム１０２の動作受容端１０４に対して、スレーブピストン・ハウジング１２６よりも、また必然的にスレーブピストン６０４よりも遠位に、ロッカーアームの弁駆動端１０６に沿って配置することができる。しかしながら、このことは要件ではなく、主弁アクチュエータ１２８は、スレーブピストン６０４のように動作受容端１０４から等距離であってもよく、即ち、動作受容端１０４からスレーブピストン６０４よりも遠くでなくてもよい。

更にまた、ロッカーアームには、制御弁ハウジング１３２が設けられる。図１及び３に良好に示されるように、制御弁ハウジング１３２は、ロッカーアーム１０２の長手軸線に対して横断方向に整合することができるが、このことは要件とはならない。以下により詳細に記載するように、制御弁ハウジング１３２は、図示実施例では、マスターピストン・ボア及びスレーブピストン・ボアと流体連通する油圧回路の中への油圧流体の流れを調整するために使用される逆止弁を囲い込んでいる。

図２は、図示する装置１００に加えて、装置１００と組み合わせて、機関弁２３０、２３２の駆動を制御するためのシステムを形成することができる他の機関部品も示している。特に、図２は、カムシャフト２１４上に実装されたカム２１０として具体化される補助弁駆動動作源４１６を示す。図２には示されていないが、この実施例では、主弁駆動動作源４１４は、カムシャフト上に実装されたカムも含むであろう。図示のように、そのようなカム２１０は、カム２１０の基礎円から延びる１つ又は複数のローブ２１２（説明を容易にするため１つだけ示す）を含むことができる。当該技術分野で公知であるように、ローブ２１２は、所望の機能、例えば、主要排気事象、圧縮解放制動、抽気制動、ＥＧＲ、ＢＧＲ、又は上記ＶＶＡ動作などの他の弁事象を実現するように設計された多数の弁のあらゆる動きを後押しするように寸法、形状、及び位置を決めることができる。更に、図示実施例では、マスターピストン１２０は、後退位置に示され、即ち、付勢ばね２０８が、マスターピストン１２０をマスターピストン・ボア４０２の中に付勢し、これによりカム２１０及びマスターピストン１２０の間のあらゆる動きの伝達が阻止されていることを意味する。しかしながら、当業者は、動きの伝達を阻止するためにマスターピストン１２０を内方に付勢するというよりはむしろ、マスターピストン１２０を外方に付勢して２１０に連続接触させることもできることを理解するであろう。この場合に、カム２１０によってマスターピストン１２０に分与される動きは、詳細に後述するように油圧回路４０６が完全に充填される場合を除いて常に失われるであろう。

図２に更に示されるように、主弁アクチュエータ１２８は、弁ブリッジ２２０と係合しているように示されている。当該技術分野で公知であるように、弁ブリッジ２２０により、ロッカーアーム１０２によって提供される弁駆動動作（特に、主弁駆動動作源４１４を介して受容されるそれらの弁駆動動作）を第１及び第２の機関弁２３０、２３２の双方に伝達することができる。上述したように、弁ブリッジ２２０は、弁ブリッジ２２０（そのときブリッジ・ピン２２２の肩部２２４に係合する）に付与され又はブリッジ・ピン２２２に直接付与される駆動動作によって第１の機関弁２３０の駆動を可能にし、それによって、第１の機関弁２３０の独立した制御を可能にするブリッジ・ピン２２を含むことができる。当業者が理解し得るように、機関弁２３０、２３２は、吸気弁又は排気弁を含むことができ、また、スレーブピストン６０４によって独立して駆動される機関弁は、内側寄りの弁（図示のような第１の機関弁２３０など）又は外側寄りの弁（第２の機関弁２３２など）を含むことができると理解される。

さて、図３を参照すると、装置１００と組み合わせて機関弁２３０、２３２の駆動を制御するためのシステムを形成できる追加の機関部品が示されている。より具体的には、ロッカーアームシャフト３０２に実装されている装置１００が示されている。ロッカーアームシャフトは、潤滑流体チャネル３０６に加えて、内部に形成された制御流体チャネル３０４を含むことができる。当該技術分野で公知であるように、潤滑流体チャネル３０６は、ロッカーアームシャフト３０２の多様な出口ポートと連結されており、機関油などの適切な潤滑剤をロッカーアーム１０２及び関連部品に分配することができる。同様に、制御流体チャネル３０４は、以下により詳細に記載されるように、ロッカーアーム１０２の中の油圧回路４０６に（油圧流体供給ポート１１２を介して）機関油などの油圧流体を提供する。図示のように、制御流体チャネル３０４内の流体は、１つ又は複数の流体供給デバイス３０８によって調節することができ、流体供給デバイスは、コントローラ３１０によって制御される。

例えば、流体供給デバイス３０８は、当該技術分野で公知であるように、制御流体チャネル３０４への加圧流体（典型的には、約５０ｐｓｉｇ）の流れを選択的に可能にする適切なソレノイドを含むことができる。コントローラ３１０は、制御演算装置、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル・シグナル・プロセッサ、コプロセッサ等若しくは保存された指令を実行できるそれらの組合せ、又は、例えば、機関制御ユニット（ＥＣＵ）に具体化されているようなプログラマブル・ロジック・アレイ等を含むことができる。当該技術分野で公知であるように、コントローラ３１０は、制御流体チャネル３０４への流体の流れの許可又は制限を選択的に行うために、適切な電気的信号を流体供給デバイス３０８に提供することができる。例えば、一実施例では、コントローラ３１０は、ユーザがそれを介して所望の補助弁動作運転モードを始動できるユーザ入力デバイス（例えば、図示しないスイッチ）に接続することができる。コントローラ３１０によってユーザ入力デバイスの選択を検出することにより、コントローラ３１０は、必要な信号を流体供給デバイス３０８に提供することとなり、制御流体チャネル３０４内の流体の流れを可能にすることができる。代替的に又は追加的に、コントローラ３１０は、流体供給デバイス３０８の制御方法を決定するためにコントローラ３１０が使用するデータを提供する１つ又は複数のセンサ（図示せず）に接続することができる。

更に、制御流体チャネル３０４内の流体は、全体的又は局所的なレベルで調整できるものと理解される。即ち、全体的な制御の場合、単一の流体供給デバイス３０８を設置して、単一の制御流体チャネル３０４への流体の供給を制御することができ、制御流体チャネルは、多数の機関シリンダに関係する多数のロッカーアームに油圧流体を供給することができる。或いは、局所的な制御の場合、各々が別のシリンダに関係する多数の流体供給デバイス３０８のうちの１つが、制御流体チャネル３０４への流体の流れを制御することができ、制御流体チャネルは、関係するシリンダに対応するそのロッカーアームだけに油圧流体を供給できる。全体的なアプローチは、実行できないほど複雑ではないが、局所的なアプローチにより選択度が広がり、個別の機関シリンダの動作を越えて制御することができる。更に、中間のアプローチを採用することもでき、それによって、複数の流体供給デバイス３０８を配備することができ、しかし各々は、個別のシリンダではなくシリンダの集合のための流体の流れに関連付けられて制御を行う。

さて、図４〜７を参照すると、装置１００の内部の油圧の特徴が更に図示されている。明確にするために、図４及び５は、それぞれ図２に示す切断面ＩＶ−ＩＶに沿った部分断面上面図と、制御ハウジング１３２及び関連部品の部分断面拡大上面図であると記載される。図６及び７は、図３に示す切断面ＶＩ−ＶＩ及び切断面ＶＩＩ−ＶＩＩのそれぞれに沿った部分断面右側面図である。図６に良好に示されているように、油圧流体供給通路６０２が、油圧流体供給ポート１１２と制御弁ハウジング１３２との間でロッカーアーム１０２に設けられる。図示していないが、油圧流体供給ポート１１２は、ロッカーアームシャフトの流体出口と整合しており、流体出口は、制御流体チャネル３０４と流体連通している。詳細に後述するように、制御弁ハウジング１３２の中の逆止弁は、油圧流体供給通路６０２から受けた油圧流体（存在する場合）を油圧回路４０６に供給するのを制御する。図示実施例では、油圧回路４０６は、制御弁ハウジング１３２とマスターピストン・ボア４０２との間の流体連通を提供する第１の区間４０６ａと、制御弁ハウジング１３２とスレーブピストン・ボア６０６との間の流体連通を提供する第２の区間４０６ｂとを含む。

図６は、スレーブピストン・ボア６０６の中に存在するスレーブピストン６０４を更に示している。スレーブピストン６０４をスレーブピストン・ボア６０６の中に付勢しているスレーブピストンばね６０８も示されている。スレーブピストンばね６０８をスレーブピストン・ボア６０６の中に保持するため、及び、より詳細に後述するように、油圧回路４０６が充填されたときにスレーブピストン６０４がボア６０６から延出できるようにするため、ワッシャ６１０及び保持リング６１２も設けられている。一実施例では、スレーブピストン６０４とブリッジ・ピン２２２との間には、僅かな量（例えば、１ｍｍ未満）の隙間を設けることができる（図２参照）。一実施例では、スレーブピストンばね６０８は、油圧回路４０６を比較的低い圧力の（例えば、共通の油供給装置から供給されるような）油圧流体で充填すること自体では、スレーブピストン６０４がスレーブピストン・ボア６０６から延出することとならず、従って、用意した隙間を埋めることとならないように選択される。ひとたび油圧回路４０６が油圧流体で完全に充填されると、油圧回路４０６を介してマスターピストン１２０によってスレーブピストン６０４に提供される比較的高い圧力のみで、スレーブピストンばね６０８が提供する付勢力を克服し、従って、あらゆる用意した隙間を埋めるのに十分であろう。

先に記載したように、油圧流体を油圧回路４０６に供給するために逆止弁が設けられる。この特定の実施例は、図５に示され、逆止弁ボール５０２及び逆止弁ばね５０４によって示される逆止弁が図示されている。逆止弁ボール５０２は、逆止弁ばね５０４によって付勢されて逆止弁シート５０６に接触しており、逆止弁シートは、保持リング５０８によって固定されている。更に図示されているように、逆止弁は、油圧流体供給通路６０２と流体連通している。図示実施例では、逆止弁は、制御弁ピストン５１０の中に存在し、制御弁ピストンは、制御弁ハウジング１３２に形成した制御弁ボア５１２の中に配置されている。更に図示されているように、制御弁ボア５１２の中には、制御弁ばね５２０も配置されており、制御弁ピストン５１０を停止位置に（即ち、図５で左側の方へ）付勢している。ワッシャ５２２及び保持リング４２４を、制御弁ばね５２０を制御弁ボア５１２の中に保持するため、及び、後述するように、油圧流体が制御弁ハウジング１３２を離脱するための通路を提供するために設けることができる。

存在する場合、油圧流体は、逆止弁ばね５０４の付勢力に打ち勝つように十分に加圧され、このため逆止弁ボール５０２がシート５０６から移動させられ、これにより、油圧流体が、制御弁ピストン５１０の中に形成した横ボア５１４の中に、次いで、制御弁ピストン５１０の中に同様に形成した第１の円周環状チャネル５１６の中に流入することが可能となる。同時に、油圧流体供給通路６０２の中に油圧流体が存在することで、制御弁ピストン５１０が、制御弁ばね５２０によって付加される付勢力に打ち勝つようにさせられ、これにより、第１の環状チャネル５１６が、制御弁ボア５１２を画定する内壁に形成した第２の円周環状チャネル５１８と実質上整列するまで、制御弁ピストン５１０が（図５で右側の方へ）移動することが可能となる。ひとたび第１及び第２の環状チャネル５１６、５１８が整列すると、油圧流体は、開放されて油圧回路４０６の中に流入してこれを充填し、図示のように油圧回路が第２の環状チャネル５１８と流体連通する。図６及び７に良好に示されるように、油圧回路４０６を油圧流体で充填することで、油圧流体がスレーブピストン・ボア６０６及びマスターピストン・ボア４０２の中に流入させられ、これにより、マスターピストン１２０がそのボアから延出させられる。ひとたび油圧回路が充填されると、逆止弁５０２の圧力勾配が平等化され、これにより、逆止弁ボール５０２が再度着座し、油圧回路４０６からの油圧流体の排出が実質上阻止される。油圧流体の相対的な非圧縮性を仮定すれば、充填された油圧回路４０６は、現在注入されたスレーブピストン・ボア及びマスターピストン・ボア６０６、４０２と組み合わせて、マスターピストン１２０とスレーブピストン６０４との間の剛性のある接続を本質的に形成し、これにより、マスターピストン１２０に付与される（例えば、補助弁駆動動作源４１６によって提供されるような）動作が、スレーブピストン６０４に移転される。

加圧された油圧流体の供給が油圧流体供給通路６０２から取り除かれたとき、制御弁ピストン５１０に付与される圧力の低下のおかげで、制御弁ばね５２０は、制御弁ピストン５１０を再度付勢してその停止位置に戻すことができる。次いで、そのおかげで、制御弁ピストン５１０の減少直径部分５２６は、第２の環状チャネル５１８と整列することができ、それによって、油圧回路４０６内の油圧流体を解放することができる。特に、各々のスレーブピストン付勢ばね６０８、マスターピストン付勢ばね２０８によってスレーブピストン６０４、マスターピストン１２０に提供される付勢力は、現在減圧された油圧流体の少なくとも一部が各々のボア６０６、４０２から、従って油圧回路４０６から排出されるようにするのに十分であろう。次いで、マスターピストン１２０及びスレーブピストン６０４は、各々のボア４０２、６０６の中に引っ込められるので、動作を補助弁駆動動作源４１６から受けること、又は、それを第１の機関弁２３０に移すことはないであろう。

逆止弁は、充填されたときに油圧回路４０６を十分に加圧して保持するように使用されるが、図５に示す制御弁の特定の具体例は、油圧流体の排出を可能にするための要件ではないことに留意すべきである。即ち、油圧流体の解放を可能にするための制御弁の動作に依存するというよりも、油圧回路４０６及び／又はピストン・ボア４０２、６０６の中のどこかでの十分な漏洩を許容して、油圧流体のより緩やかな漏洩を許容し、それにより複雑さを減らすことも可能である。しかしながら、そのような緩やかな漏洩は、補助弁事象の停止と正出力モードの再開との間の移行期間を延ばす。更に別の選択肢として、複雑さと移行時間の間のバランスは、主要事象動作の間の油圧流体の漏れを許容して、これにより制御弁の複雑さを追加せずに前述の移行時間を短縮することにより達成することができる。加えて、単一の制御弁ばね５２０が図５に示されているが、当業者は、制御弁ピストン５１０が第２の環状チャネル５１８を過ぎて過剰に並進するのを阻止するために、１つ又は複数のばねを設けることができることを理解するであろう。この目的のために、制御弁ボア５１２内には、硬質ストッパ（ｈａｒｄ ｓｔｏｐ）を設けることができるが、第２の制御弁ばねの存在により、生じ得る圧力スパイク（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｐｉｋｅｓ）を減衰させるという付加的な利益を提供することができる。

図８は、ＣＲ機関制動での使用のための例示的な弁動作及びカム設計のグラフ図であり、主弁駆動動作源４１４を介して主要事象排気動作を依然として可能にしながらも、補助弁駆動動作源４１６を介してＣＲ事象及びＢＧＲ事象をどのように達成することができるかを示している。即ち、図８に示されるように、主要排気事象（大きい中央の曲線）は、主カム・ローラ１１４を介して伝達されるような主カムのリフト・プロファイルを反映し、これに対して、ＣＲ事象及びＢＧＲ事象（大きい中央の曲線の両側の小さめの曲線）は、補助カム・ローラ１１６を介して伝達されるような補助カムのリフト・プロファイルを反映している。

一実施例では、標準的な排気及び吸気ロッカーアームは、本明細書に開示された装置１００で置き換えることができる。そのような実施例は、追加の制動出力が要求される、いわゆる高出力密度（ＨＰＤ）の具体化において有益な場合がある。この場合、マスター／スレーブ／油圧回路は、上述したように、排気ロッカーアームに統合されるだけでなく、吸気ロッカーアームにも統合される。この場合、上述したように、両排気及び吸気ロッカーアームの各々は、それ自体の主弁及び補助弁駆動動作源を有するものと思われる。従って、動作源がカムとして具体化される場合と同様に、２つの制動カムローブが各ロッカーアームの動作受容端上に設けられる。この場合、吸気及び排気ロッカーアームは、共通のロッカー・シャフト上に関節状に実装される。そのような具体化を仮定すると、図９は、例示的なＨＰＤシステムの動作中の、図８と同様の弁動作及びカム動作の図解図である。図９に示されるように、この具体化により、主要排気事象（大きな中央の曲線）及び第１のＣＲ／ＢＧＲ事象（例示した図の両端の小さめの曲線）だけでなく、第２のＣＲ／ＢＧＲ事象（主要事象の曲線と重なっている小さめの曲線）も提供される。

上述したように、改善した機関制動装置及びシステムが本明細書中に記載され、従って、現在利用できる装置の不利益及び課題を克服することができる。このことは、必要な弁動作を提供するためのロッカーなどの専用部品の必要性を排除する、単一のロッカーアームの油圧回路だけでなく統合型のマスターピストン及びスレーブピストンも提供することを介して実現される。そのような構造の特有の利点は、部品点数の減少、及び、専用部品のためのスペースが用意されていない機関構造における容易なパッケージ化である。少なくともそれらの理由から、上記の技術は、先行技術の教示に対する進歩を表している。

特に好適な実施例について図示及び記載がなされたが、当業者は、本教示から逸脱せずに変形や変更を行うことができると理解するであろう。従って、上記教示についての任意のまたすべての変更物、変形物又は均等物が、上記で開示され及び特許請求の範囲において請求された潜在的な基本原理の範囲内に入ると考えられる。

Claims (23)

1. 機関シリンダに関連する第１及び第２の機関弁を作動させるための装置であって、
   ロッカーアームシャフトに配置されるように、また前記第１及び第２の機関弁を作動させるように構成されたロッカーアームであって、該ロッカーアームの動作受容端で主弁駆動動作源からの動作を受容するように更に構成されたロッカーアームと、
   前記ロッカーアームの前記動作受容端でマスターピストン・ボア内に配置されるマスターピストンであって、前記マスターピストン・ボアから延出する前記マスターピストンの端部で補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成されたマスターピストンと、
   前記ロッカーアームの前記動作受容端の反対側にある前記ロッカーアームの弁駆動端でスレーブピストン・ボア内に配置されるスレーブピストンであって、前記第１及び第２の機関弁のうちの前記第１の機関弁にだけ補助弁駆動動作を提供するように構成されたスレーブピストンと、
   前記ロッカーアーム内の油圧回路と、
   前記ロッカーアーム内に配置され、油圧流体を油圧回路に供給するように構成された逆止弁と
   を有する装置において、
   前記油圧回路が、前記マスターピストン・ボア及び前記スレーブピストン・ボアを接続している、装置。
2. 前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームの前記動作受容端に、前記主弁駆動動作源からの動作を受容するように構成されたカム・ローラを更に有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームの前記動作受容端に、前記主弁駆動動作源からの動作を受容するように構成された平坦なタペットを更に有する、請求項１に記載の装置。
4. 前記マスターピストンは、前記マスターピストン・ボアから延出する前記マスターピストンの前記端部に、前記補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成されたカム・ローラを有する、請求項１に記載の装置。
5. 前記マスターピストンは、前記マスターピストン・ボアから延出する前記マスターピストンの前記端部に、前記補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成された平坦なタペットを有する、請求項１に記載の装置。
6. 前記マスターピストン・ボアは、前記ロッカーアームから側方に延びるマスターピストン・ボスに形成される、請求項１に記載の装置。
7. 前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームの前記弁駆動端に、主弁アクチュエータを更に有する、請求項１に記載の装置。
8. 前記主弁アクチュエータは、前記ロッカーアームの前記動作受容端に対して前記スレーブピストンよりも遠位に配置される、請求項７に記載の装置。
9. 前記逆止弁は制御弁内に配置され、前記制御弁は前記ロッカーアームの制御弁ボア内に配置され、前記油圧回路は、前記マスターピストン・ボア、前記スレーブピストン・ボア、及び前記制御弁ボアを接続している、請求項１に記載の装置。
10. 前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームシャフトを受容するように構成されたロッカーアームシャフト・ボアを有し、前記ロッカーアームは、前記逆止弁と、前記ロッカーアームシャフト・ボアの面上に位置付けられた油圧流体供給ポートとの間の流体連通を行う油圧流体供給通路を更に有する、請求項１に記載の装置。
11. 前記ロッカーアームは排気ロッカーアームである、請求項１に記載の装置。
12. 前記ロッカーアームは吸気ロッカーアームである、請求項１に記載の装置。
13. 機関シリンダに関連する第１及び第２の機関弁を作動させるためのシステムであって、
    ロッカーアームシャフトと、
    主弁駆動動作源と、
    補助弁駆動動作源と、
    前記ロッカーアームシャフトに配置され、前記第１及び第２の機関弁を作動させるように構成されたロッカーアームであって、前記ロッカーアームの動作受容端で前記主弁駆動動作源からの動作を受容するように更に構成されたロッカーアームと、
    前記ロッカーアームの前記動作受容端でマスターピストン・ボア内に配置されるマスターピストンであって、前記マスターピストン・ボアから延出する前記マスターピストンの端部で前記補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成されたマスターピストンと、
    前記ロッカーアームの前記動作受容端の反対側にある前記ロッカーアームの弁駆動端でスレーブピストン・ボア内に配置されるスレーブピストンであって、前記第１及び第２の機関弁のうちの前記第１の機関弁にだけ補助弁駆動動作を提供するように構成されたスレーブピストンと、
    前記ロッカーアーム内の油圧回路と、
    前記ロッカーアーム内に配置され、油圧流体を前記油圧回路に供給するように構成された逆止弁と
    を有するシステムにおいて、
    前記油圧回路は、前記マスターピストン・ボア及び前記スレーブピストン・ボアを接続している、システム。
14. 前記主弁駆動動作源及び前記補助弁駆動動作源はカムを有し、前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームの前記動作受容端に、前記主弁駆動動作源からの動作を受容するように構成された主カム・ローラを更に有し、前記マスターピストンは、前記マスターピストン・ボアから延出する前記マスターピストンの前記端部に、前記補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成された補助カム・ローラを有する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記主弁駆動動作源及び前記補助弁駆動動作源はプッシュロッドを有し、前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームの前記動作受容端に、前記主弁駆動動作源からの動作を受容するように構成された主ボール又はソケットを更に有し、前記マスターピストンは、前記マスターピストン・ボアから延出する前記マスターピストンの前記端部に、前記補助弁駆動動作源からの動作を受容するように構成された補助ボール又はソケットを有する、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記逆止弁への前記油圧流体の供給を制御するように構成された少なくとも１つの流体供給デバイスを更に有する、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記マスターピストン・ボアは、前記ロッカーアームから側方に延びるマスターピストン・ボスに形成される、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームの前記弁駆動端に、主弁アクチュエータを更に有する、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記主弁アクチュエータは、前記ロッカーアームの前記動作受容端に対して前記スレーブピストンよりも遠位に配置される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記逆止弁は制御弁内に配置され、前記制御弁は前記ロッカーアームの制御弁ボア内に配置され、前記油圧回路は、前記マスターピストン・ボア、前記スレーブピストン・ボア、及び前記制御弁ボアを接続している、請求項１３に記載のシステム。
21. 前記ロッカーアームは、前記ロッカーアームシャフトを受容するように構成されたロッカーアームシャフト・ボアを有し、前記ロッカーアームは、前記逆止弁と、前記ロッカーアームシャフト・ボアの面上に位置付けされた油圧流体供給ポートとの間の流体連通を行う油圧流体供給通路を更に有する、請求項１３に記載のシステム。
22. 前記ロッカーアームは排気ロッカーアームである、請求項１３に記載のシステム。
23. 前記ロッカーアームは吸気ロッカーアームである、請求項１３に記載のシステム。