JP2019510161A - ロッカーアームアセンブリのための電磁結合 - Google Patents

Abstract

内燃機関は、シリンダヘッド及びバルブ機構を含み、このバルブ機構は、ポペットバルブと、カムに取り付けられたカムシャフトと、ロッカーアームアセンブリとを含んでいる。ロッカーアームアセンブリは、ロッカーアームと、カムシャフトが回転するときにカムと係合するように形成されたカムフォロアとを含んでいる。ロッカーアームアセンブリは、バルブを駆動するために、カムからの力を伝達するように動作し、又、ロッカーアームに取り付けられた電子機器を含んでいる。第１の電気回路は、その電子機器と、ロッカーアームに取り付けられた第１のコンダクタとを含み、第２の電気回路は、ロッカーアームの他に取り付けられた第２のコンダクタを含んでいる。第１のコンダクタと第２のコンダクタとは、それらの間で有効な電力伝達や通信が行える程度に誘導結合されている。誘導電力伝達は、引っかかり、挟み込み、又は疲労して、短絡する虞があるワイヤの使用を回避する。

Description

本教示は、バルブ機構に関し、特に、可変バルブリフト（ＶＶＬ）や気筒休止（ＣＤＡ）を提供するバルブ機構に関するものである。

油圧駆動式のラッチは、可変バルブリフト（ＶＶＬ）や気筒休止（ＣＤＡ）を実現するために、一部のロッカーアームアセンブリで使用される。例えば、幾つかのスイッチングローラーフィンガーフォロア（ＳＲＦＦ）は、油圧駆動式のラッチを使用する。それらのシステムでは、オイルポンプからの加圧油を、ラッチの作動のために使用することができる。加圧油の流れは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の管理下で、油圧制御弁（ＯＣＶ）によって調整することができる。同じ供給源からの別れた給油が、油圧のバルブクリアランスの調整（lash adjustment）のために提供される。それらのシステムでは、ロッカーアームアセンブリの各々が２つの油圧供給を有し、それは複雑さや設備コストを必要とする。それらの油圧供給の需要は、既存の供給システムの限界に近づいている。

幾つかのバルブ機構システムにおける複雑さ及びオイルの需要は、油圧ラッチ式のロッカーアームアセンブリを、電気ラッチ式のロッカーアームアセンブリに置き換えることで、低減することができる。電気ラッチ式のロッカーアームアセンブリは、電力を必要とする。電気式ラッチが使用されているか否かに関わらず、診断情報を提供するために、ロッカーアームアセンブリの切り換え及びシリンダ停止時に、センサを提供する必要性が長い間感じられていた。

本教示の幾つかの形態は、シリンダヘッド及びバルブ機構を含む内燃機関に関連する。そのバルブ機構は、シリンダヘッド内に座部を有するポペットバルブと、偏心形状のカムが取り付けられたカムシャフトと、ロッカーアームアセンブリとを含んでいる。ロッカーアームアセンブリは、シリンダヘッドに対して移動可能なロッカーアームと、カムシャフトが回転するときにカムと係合するように構成されたカムフォロアとを含んでいる。ロッカーアームアセンブリは、バルブを作動させるために、カムからの力を伝達するように機能する。又、ロッカーアームアセンブリは、ロッカーアームに取り付けられた電子機器を含んでいる。電子機器が従来通りに配線されている場合、ワイヤが引っかかったり、挟み込まれたり、疲労したりして、短絡する虞がある。

本教示の幾つかの形態に従うと、第１の電気回路は、電子機器と、ロッカーアームに取り付けられた第１のコンダクタとを含み、第２の電気回路は、ロッカーアームに搭載されていない第２のコンダクタを含んでいる。第２のコンダクタは、シリンダヘッドに対して静止した位置に取り付けられる。第１及び第２のコンダクタは、第１及び第２の回路間で有効な電力送信や通信が可能な程度に、電磁結合される。それらの教示において、第１及び第２のコンダクタは、相互誘導的（mutually-inductively）に結合される。それらの教示の幾つかにおいて、相互誘導的に結合されたコンダクタはコイルであり、１つ目のコイルが第１の回路の一部を形成し、２つ目のコイルが第２の回路の一部を形成している。コイルに巻き付けられたコンダクタを有することで、相互インダクタンスを増大させることができる。

それらの教示の幾つかにおいて、コイルは、積層コアの周りに巻き付けられる。積層コアは、ＡＣ電力を伝達することが好ましい。ＡＣ電力の伝達は、同様の大きさ及び近接度のコイルについて、ＤＣ電力の伝達と比較して、より高い電力伝達効率を提供することができる。それらの教示の幾つかにおいて、第２の回路は、５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲のＡＣ電力で、第２のコイルを作動させるように構成される。電磁結合を介したＡＣ電力の伝達は、その範囲で最も効率が良くなる。

実用的になるように本明細書で企図された幾つかの適用のために、電磁結合されたコイル間に高い結合係数が必要になる。それらの教示の幾つかにおいて、コイルは、コイル間の間隔が２ｃｍより小さくなるように取り付けられる。それらの教示の幾つかでは、コイルの直径が類似している。又、それらの教示の幾つかにおいて、コイルは、それらの間の間隔が、一方のコイルの巻き付け直径の５倍より小さくなるように取り付けられる。それらの教示の幾つかでは、コイルが、実質的に一直線に整列した中心軸を有している。それらの特性は、第１及び第２のコイルの間に、高い結合係数を提供することができる。それらの教示の幾つかでは、結合係数が少なくとも０．１である。又、それらの教示の幾つかでは、結合係数が少なくとも０．３である。０．３の結合係数は、本明細書の教示に従って全般的に達成可能である。２つのコイルがロッカーアームアセンブリの作用で相対運動する範囲では、この段落で言及された特性及び結合係数が、その相対運動の範囲の一部においてのみ満たされれば十分である。それらの教示の幾つかでは、第１及び第２のコイル間の誘導電力伝達を容易にするように、１つ以上の磁極片が構成される。磁極片は、第２のコイルによって生成された磁場を第１のコイルの方向に誘導することができ、それによって、第１及び第２のコイルの位置及び大きさの柔軟性を高めることができる。

それらの教示の幾つかでは、第２のコイルが油圧式ラッシュアジャスタに取り付けられている。それらの教示の幾つかでは、第２のコイルがカムキャリアに取り付けられている。又、それらの教示の幾つかでは、第２のコイルがシリンダヘッドに取り付けられている。これらの何れもが、過度の動きを強いられることなく配線することができるような、第２の回路のコイルの実装に適した場所であってもよい。

それらの教示の幾つかでは、ロッカーアームにセンサが取り付けられている。センサは、第１及び第２の回路を介して、エンジンのコントロールユニットと通信するように動作可能であってもよい。それらの教示の幾つかでは、センサが電力を生成するように動作する。それらの教示の幾つかでは、センサが加速度計である。又、それらの教示の幾つかにおいて、第１の回路は、センサに加えて、ロッカーアームアセンブリに取り付けられた発電機を含んでいる。それらの教示の幾つかにおいて、第１の回路は、ＤＣ電源からＡＣ電流を生成するための発振器を含んでいる。

それらの教示の幾つかにおいて、ロッカーアームアセンブリは、ラッチピンと、第１の電気回路を介して給電されるソレノイド（電磁石）とを有する、電磁式ラッチアセンブリを含んでいる。それらの教示の幾つかにおいて、第１の電気回路は、第１のコイルに誘導的に伝達されたＡＣ電力を、ソレノイドへの電力供給のためのＤＣ電力に変換するように配置された整流器を含んでいる。ＤＣ電力で励磁されるソレノイドは、ＡＣ電力で励磁されるソレノイドよりも、コンパクトにすることができる。ラッチピンは、第１及び第２の位置を有している。それらのうちの１つは、伸張位置又は係合位置であり、他方は、縮退位置又は非係合位置である。ラッチピンが第１の位置にあるとき、ロッカーアームアセンブリは、カムシャフトの回転に応答してポペットバルブを作動させ、第１のバルブリフトプロファイル（valve lift profile）を生成するように動作することができる。ラッチピンが第２の位置にあるとき、ロッカーアームアセンブリは、カムシャフトの回転に応答してバルブを作動させ、第１のバルブリフトプロファイルと異なる第２のバルブリフトプロファイルを生成するように動作し、或いは、ポペットバルブを無効にすることができる。

それらの教示の幾つかにおいて、ロッカーアームアセンブリは、電子機器が取り付けられているロッカーアームを、ソレノイドが励磁されている間に、シリンダヘッドに対して実質的に静止状態に保つように構成される。この構成は、ソレノイドが励磁されたままである限り、相互誘導的に結合されたコイルが、互いに対して実質的に静止したままでいられるので、長期間の誘導電力伝達を容易にする。それらの教示の幾つかでは、第１の回路の第１のコイルが、ロッカーアームの旋回軸又は回転軸に近接して取り付けられている。又、それらの教示の幾つかでは、第１のコイルが、ロッカーアームのばね支柱に取り付けられている。この構成において、ロッカーアームの運動は、相互誘導的に結合されたコイル間の間隔に比較的僅かな影響しか及ぼさず、ロッカーアームがその運動範囲内のどこに位置していても、電力伝達の発生を可能にする。

それらの教示の幾つかにおいて、電磁式ラッチアセンブリは、ラッチピンが第１の位置にあるときとラッチピンが第２の位置にあるときとの双方で、ラッチピンの位置をソレノイドから独立して安定して維持するように構成されているという意味で、双安定である。この構成では、ラッチピンの位置を切り替えるために、電磁式ラッチアセンブリに電力を供給する必要はない。又、この構成では、第１のコイルが取り付けられるロッカーアームの運動範囲内の単一の点においてのみ、誘導結合が有効である必要がある。それらの教示の幾つかにおいて、ロッカーアームアセンブリは、カムフォロアがカムによって持ち上げられたときに、第１のコイルを、ある運動範囲を通して、第２のコイルに対して移動させるように動作する。それらの教示の幾つかにおいて、相互誘導的な結合が電力伝達に有効となる運動範囲の部分は、カムが基礎円上にある（is on base circle）ときにロッカーアームが存在する位置を含んでいる。それらの教示の幾つかにおいて、コイルは、カムが基礎円上にあるときに最も接近するように取り付けられる。

本教示の幾つかの形態において、双安定ラッチは、一方向への力の反復適用に応答して、第１の及び第２の位置の間でトグル切替するように動作する。そして、ソレノイドが一方向のみに力を加えるように構成されていても、ソレノイドに短時間給電することによって、電磁式ラッチアセンブリを何れの方向にも作動させることができる。それらの教示の幾つかでは、電磁式ラッチアセンブリが、ラッチピンの並進に応じて回転するように構成されたラッチカムを含んでいる。又、それらの教示の幾つかでは、１つ以上のばねや磁石のセットが、ラッチカムの角度位置に従って、ラッチピンを伸長位置又は縮退位置に維持することができる。

本教示の幾つかの形態によれば、双安定の電磁式ラッチアセンブリは、ラッチピンが第１の位置にあるときとラッチピンが第２の位置にあるときの双方で、ラッチピンの位置安定性に寄与する永久磁石を含んでいる。それらの教示の幾つかの更なる形態によれば、電磁式ラッチアセンブリは、磁束のパスシフティングメカニズム（magnetic flux path-shifting mechanism）を介して動作するように構成されている。電磁式ラッチアセンブリは、２つの別個の磁気回路を提供することができ、そのうちの一方又は他方は、ラッチピンが第１の位置にあるか第２の位置にあるかに応じて、永久磁石からの磁束の主経路になるように動作し、ソレノイドからの或いは磁束がとる経路を変える可能性のある外部ソースからの磁場がない。それらの教示の幾つかにおいて、ラッチピンを作動させることは、ソレノイドを使用して、永久磁石の磁束を一方の回路から他方の回路へ向け直すことを包含している。磁束のパスシフティングメカニズムを介して動作可能に構成された電磁式ラッチアセンブリは、そのように構成されていないものよりも小さくてよい。それらの教示の幾つかでは、永久磁石がロッカーアームに固定して取り付けられている。永久磁石をロッカーアームへ固定することは、永久磁石をラッチピンに固定しないことを意味する。永久磁石の重量をラッチピンから外すと、作動速度を増加させることができ、より小さなソレノイドの使用が可能になる。

本教示の幾つかにおいて、電磁式ラッチアセンブリは、少なくとも１つの永久磁石を含み、内燃機関は、第１の方向又は第１の方向と逆の第２の方向の電流で、ソレノイドを励磁するように動作可能な回路を有している。第１の方向で電流を供給されたソレノイドは、ラッチピンを第１の位置から第２の位置へと駆動するように作動することができる。第２の方向で電流を供給されたソレノイドは、ラッチピンを第２の位置から第１の位置へと駆動するように作動することができる。それらの教示の幾つかでは、２つのソレノイドが、反対方向の巻線を有する２つのコイルとして提供されてもよい。一方又は他方のコイルは、電流の所望の方向に応じて励磁することができる。２つのソレノイドコイルを採用することにより、制御回路を単純化することができる。１つのソレノイドコイルのみを採用することにより、最もコンパクトな設計を提供することができる。

本教示の幾つかの形態は、ロッカーアームに取り付けられた１つ以上のコンダクタに誘起される交流（ＡＣ）から、第１の方向又は第２の方向の直流（ＤＣ）で、ロッカーアーム上のソレノイドに電力を供給する構造に関する。それらの教示の幾つかでは、ＡＣ電力を受けるための２つのコイルがロッカーアームに取り付けられている。２つのコイルの各々は、ロッカーアームから外れて取り付けられた別のコイルと誘導結合されてもよい。それらの教示の幾つかでは、２つのコイルがロッカーアームの反対側に配置されている。ロッカーアーム上の回路は、ロッカーアームに取り付けられた誘導結合されたコイルの一方に、第１の方向でソレノイドを通る直流電流に帰着する交流電流を誘導し、又、ロッカーアームに取り付けられた誘導結合コイルの他方に、第１の方向の反対でソレノイドを通る直流電流に帰着する交流電流を誘導するように、構成されていてもよい。或いは、回路は、ロッカーアームに取り付けられた誘導結合コイルを、反対方向に反対の巻線を有する２つのソレノイドコイルの一方に接続してもよい。回路は、誘導結合コイルの各々に関連する整流器を含むことができる。

それらの教示の幾つかでは、ロッカーアームアセンブリがスイッチを含んでいる。それらの教示の幾つかにおいて、スイッチは、ＡＣ電流が誘導結合コイルに誘導されるとき、ソレノイドを介してＤＣ電流が駆動される方向を制御するように構成される。スイッチは、回路で実装することができる。しかしながら、それらの教示の幾つかにおいて、スイッチは、ラッチピンの動きに紐付けられた機械式スイッチである。機械式スイッチは、内燃機関の動作中に生じる温度範囲にわたって一貫して機能しない、キャパシタやその類に依存するものよりも、信頼性が高い。それらの教示の幾つかでは、スイッチが２つの整流回路のうちの一方を選択する。又、それらの教示の幾つかにおいて、スイッチは、ＤＣ電圧源がソレノイドに結合される極性を選択する。幾つかの代替的な教示において、スイッチは、２つのソレノイドコイルのうちのどれに給電するかを選択する。コイルは反対の巻線を有することができ、それによって、一方のコイルは一方向にラッチピンを作動させ、他方は反対方向にラッチピンを作動させる。

本教示の幾つかの形態は、シリンダヘッド内に座部を有する複数のポペットバルブと、１つ以上のカムシャフトに取り付けられた複数の偏心形状のカムと、カムフォロアを備える複数のロッカーアームアセンブリとを含む、内燃機関に関するものであり、それらのカムフォロアの各々は、回転したカムの１つと係合するように形成されると共に、そのカムから力を伝達してバルブの１つを作動させるように動作する。それら複数のロッカーアームアセンブリは、シリンダヘッドに対して移動可能かつコンダクタが取り付けられた、ロッカーアームを有することができる。それらのコンダクタの各々は、ロッカーアームに搭載されていない別のコンダクタと、相互誘導的に結合されてもよい。それらの教示の幾つかでは、ロッカーアームに取り付けられた及び取り付けられていない、相互誘導的に結合されたコンダクタがコイルである。それらの教示の幾つかでは、ロッカーアームの１つに取り付けられた各誘導結合コイルについて、ロッカーアームに取り付けられていないコイルが別個に存在する。又、それらの教示の幾つかでは、ロッカーアームの１つに取り付けられた２つのコイル毎に、ロッカーアームに取り付けられていない１つのコイルが別個に存在する。それらの教示の幾つかにおいて、相互誘導的に結合されたコイル間の距離は、ロッカーアームアセンブリ間の距離よりも実質的に小さい。ロッカーアームに取り付けられていないコイルは、隣接するロッカーアームアセンブリのロッカーアームに取り付けられた２つのコイルの各々の間に配置され、それらと相互誘導的に結合されてもよい。本教示の幾つかの形態に従うと、内燃機関は、複数の第２のコイルが取り付けられたフレームワークを更に含んでいる。このフレームワークは、複数のコイルの設置及び位置決めを容易にすることができる。

本発明の教示の幾つかの形態は、上述した内燃機関の１つを動作させる方法に関する。この方法は、第２の回路における電圧、電流、抵抗、又はインピーダンスの測定を１つ以上行うこと、及び、その測定結果を使用してロッカーアームアセンブリに関する診断決定を行うことを含んでいる。その診断決定は、第１及び第２のコイルの近接に関連していてもよい。それらの教示の幾つかにおいて、診断決定は、ロッカーアームアセンブリのラッチが係合されているか否かに関連する。又、それらの教示の幾つかにおいて、第２の回路は、１つ以上の測定を行うことに関してパルス印加される。

本発明の教示の幾つかの形態は、バルブ作動モジュール、或いは、前述したようなバルブ作動モジュールを使用する内燃機関の製造方法に関する。バルブ作動モジュールは、相互誘導的に結合された第１及び第２のコイルを含む部品群が取り付けられる、フレームを含んでいる。それらの教示の幾つかでは、ロッカーアーム及び油圧式ラッシュアジャスタを含むロッカーアームアセンブリが、そのフレームに取り付けられている。又、それらの教示の幾つかでは、複数のロッカーアームアセンブリがフレームに取り付けられている。更に、それらの教示の幾つかでは、第２の回路の配線を含むワイヤハーネスがフレームに取り付けられている。この方法は、バルブ作動モジュールをシリンダヘッドに設置することを含んでいる。これにより、複数の部品を同時に設置することができる。それらの教示の幾つかでは、ロッカーアームと油圧式ラッシュアジャスタとが、フレームに取り付けられるのと同時に、一時的な接続により一緒に保持される。この一時的な接続は、分離コネクタであってもよい。又、その一時的な接続は、バルブ作動モジュールの設置後に取り外してもよい。

この概要の主な目的は、より詳細な以下の説明の理解を容易にするために、発明者らの概念の幾つかを簡略化した形で提示することである。この概要は、発明者らの概念の全て、或いは、「発明」と考えられる発明者らの概念のあらゆる組み合わせの、包括的な説明ではない。発明者らの他の概念は、以下の詳細な説明と図面とによって、当業者に伝えられるであろう。本明細書で開示された詳細は、続く特許請求の範囲に発明が留保されるように発明者らが主張する最終的な記述と共に、様々な方法で一般化され、狭められ、そして結合することができる。

図面に示されている空間的関係を説明するために、以下の詳細な説明では、「下に」、「下方に」、「下部に」、「上に」、「上部に」等のような空間的に相対的な用語が使用されている。これらの関係は、実際に使用される際の、図示された如何なる装置の向きとも無関係である。

非係合形態にあるロッカーアームアセンブリと基礎円上にあるカムとを含む、本教示の幾つかの形態に従う内燃機関の部分的な側方断面図である。 ロッカーアームアセンブリが係合形態にある図１相当の図である。 カムが基礎円から外れている図２相当の図である。 カムが基礎円から外れている図１相当の図である。 本教示の幾つかの形態に従う第１及び第２の電気回路の略図である。 本教示の別の幾つかの形態に従う第１及び第２の電気回路の略図である。 本教示の幾つかの形態に従う方法のフローチャートである。 本教示の別の幾つかの形態に従う内燃機関の部分的な側面図である。 図８の内燃機関の後面図である。 図８の内燃機関のロッカーアームアセンブリの、図８の１０−１０線に沿った断面図である。 本教示の別の幾つかの形態に従う内燃機関の部分的な後面図であり、図１３の１１−１１線に沿った図に相当する。 図１１の内燃機関のためのロッカーアームアセンブリの側面図であり、図１３の１２−１２線に沿った図に相当する。 本教示の幾つかの形態に従うバルブ作動モジュールを示している。 本教示の別の幾つかの形態に従う内燃機関の部分的な後面図である。 本教示の幾つかの形態に従う内燃機関の部分的な側方断面図である。 ラッチピンが伸張位置にある態様の、図１５の内燃機関に使用される電磁式ラッチアセンブリの側方断面図である。 ソレノイドが励磁されてラッチピンが移行状態にある態様の、図１５の内燃機関に使用される電磁式ラッチアセンブリの側方断面図である。 ラッチピンが縮退位置にある態様の、図１５の内燃機関に使用される電磁式ラッチアセンブリの側方断面図である。 本教示の別の幾つかの形態に従う第１及び第２の電気回路の略図である。 スイッチの位置が変化した、図１９と同じ電気回路を示している。 本教示の別の幾つかの形態に従う方法のフローチャートである。 本教示の別の幾つかの形態に従う第１及び第２の電気回路の略図である。 スイッチの位置が変化した、図２２と同じ電気回路を示している。 本教示の別の幾つかの形態に従う第１及び第２の電気回路の略図である。 本教示の別の幾つかの形態に従う内燃機関の部分的な後面図である。 本教示の別の幾つかの形態に従う電気回路の略図である。 ラッチピンが縮退位置にある態様の、本教示の幾つかの形態に従うラッチを示している。 ラッチピンが伸張位置にある態様の、図２７のラッチを示している。 第１の移行状態にある図２７のラッチを示している。 第２の移行状態にある図２７のラッチを示している。 第３の移行状態にある図２７のラッチを示している。

図面において、幾つかの参照符号は、文字が続く数字で構成されている。本明細書及び特許請求の範囲では、それに従い、文字無しのその同じ数字で構成された参照符号が、図面で用いられかつ文字が続く同じ数字で構成された、全ての参照符号のリストに相当するものとなる。例えば、「永久磁石２０１」は、「永久磁石２０１Ａ、２０１Ｂ」と同じものである。永久磁石２０１は、具体例の永久磁石２０１Ａ及び永久磁石２０１Ｂを含む、包括的な参照のためのものである。包括的な参照の対象となる１つの実例に選択肢が提供されている場合、それらの選択肢は、その包括的な参照の対象となる全ての実例に関連して考慮されるべきである。

図１〜図４は、幾つかの本教示に従う内燃機関１１７Ａを図示している。図１を参照して、内燃機関１１７Ａは、シリンダヘッド１０３及びバルブ機構１１５Ａを含んでいる。バルブ機構１１５Ａは、シリンダヘッド１０３内に座部１０２を有するポペットバルブ１０６と、偏心形状のカム１２７が取り付けられたカムシャフト１２５と、ロッカーアームアセンブリ１４７Ａとを含んでいる。ロッカーアームアセンブリ１４７Ａは、カムフォロア１１９が取り付けられた内部アーム１１１Ａと、外部アーム１１１Ｂと、油圧式ラッシュアジャスタ１６５とを含むことができる。ロッカーアーム１１１の双方は、シリンダヘッド１０３に対して移動可能である。カムフォロア１１９は、ローラフォロアであってもよく、カムシャフト１２５が回転するとカム１２７と係合するように構成されている。ロッカーアームアセンブリ１４７Ａは、バルブ１０６を作動させるために、カム１２７から力を伝達するように動かされる。

ソレノイド１３９Ａである電子機器１３９と、コンダクタであるコイル１４９とは、外部アーム１１１Ｂに取り付けられている。ソレノイド１３９Ａ、コイル１４９及び補助的な電子部品１４５は、図５及び図６に実施例の略図が提供された第１の電気回路２３１を形成するように、ワイヤ１４３を介して接続することができる。別のコイル１５５が、外部アーム１１１Ｂから離れて取り付けられている。エンジン１１７Ａでのコイル１５５の取り付け方法は図示していない。コイル１５５は、シリンダヘッド１０３や、シリンダヘッド１０３に対して固定されたカムキャリア等の別の部品に取り付けることができる。或いは、コイル１５５は、油圧式ラッシュアジャスタ１６５や、外部アーム１１１Ｂが動いている間にシリンダヘッド１０３に対して実質的に固定維持することが可能な、別の部品に取り付けることもできる。コイル１５５は、図１及び図２のように少なくともカム１２７が基礎円上にあるときに、コイル１４９と相互誘導的に結合されるような位置に取り付けられる。

コイル１４９は、積層コア１５１の周りに巻き付けることができ、コイル１５５は、積層コア１５３の周りに巻き付けることができる。積層コア１５１及び１５３は、渦電流を低減するように、又、コイル１５５及び１４９の一方又は他方が５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲のＡＣ電流で駆動されるとき、コイル１５５及び１４９間の電力伝達の効率を増大させるように、作用することができる。コイル１５５は、そのような駆動電流を提供するように動作する、第２の回路２３５の一部であってもよい。図５は、そのように動作することが可能な、第２の回路２３５Ａの実施例のための略図を提供する。

ソレノイド１３９Ａは、外部アーム１１１Ｂに取り付けられた電磁式ラッチアセンブリ１５０Ａの一部であってもよい。更に、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ａは、ばね１４１及びラッチピン１３３を含むことができる。ラッチピン１３３は、軟鉄等の低保磁力の強磁性材料で形成することができる。或いは、環状リング１３５等の低保磁力の強磁性部品を、ラッチピン１３３に取り付けてもよい。ラッチピン１３３は、伸張位置と縮退位置との間で移動可能である。ばね１４１は、ラッチピン１３３を伸張位置へと付勢することができ、それが図２に示されている。ソレノイド１３９Ａは、励磁時に、低保磁力の強磁性リング１３５へ磁力を及ぼし、ラッチピン１３３を縮退位置へと引き寄せるように作用することができ、それが図１に示されている。低保磁力の強磁性材料のシェル１３７を、ラッチピン１３３へのその作用の力を増大させるように、ソレノイド１３９Ａの周りに形成することができる。

ラッチピン１３３の伸張位置は、係合位置として説明することができ、ロッカーアームアセンブリ１４７Ａへ係合形態を提供する。ラッチピン１３３が係合位置のときにカム１２７が回転された場合、ラッチピン１３３は、内部アーム１１１Ａの縁１３１と係合することができる。このとき、カム１２７のカムフォロア１１９への力は、内部アーム１１１Ａ及び外部アーム１１１Ｂの双方を、共に油圧式ラッシュアジャスタ１６５上で旋回させ、バルブ１０６へ押し付け、図３に示されているように弁ばね１０５を圧縮させることができる。従って、バルブ１０６は、カム１２７の形状によって規定されるバルブリフトプロファイルで、その座部１０２から離れることができる。バルブリフトプロファイルは、カムシャフト１２５の角度位置に応じて、バルブ１０６がその座部１０２から離される高さを示している図の形状である。係合形態では、カム１２７が基礎円から離れた（rises off）ときに、カムシャフト１２５がロッカーアームアセンブリ１４７へ作用することができる。この結果のエネルギーの多くは、弁ばね１０５によって吸収することができ、カム１２７が基礎円に戻ったときに、カムシャフト１２５へ返される。

図４は、ラッチピン１３３が非係合位置のときに、カム１２７が回転された場合の結果を示している。カムフォロア１１９への下向きの力は、バルブ１０６とねじりばね１５９との間に分配することができる。ねじりばね１５９は、ねじりばね１５９が非係合状態においてたわむのに対して、弁ばね１０５はたわまないように、弁ばね１０５に関連して調整することができる。内部アーム１１１Ａは、ねじりばね１５９が巻き上げられたときに傾斜することができ、外部アーム１１１Ｂは、所定位置に残ることができる。その結果、バルブ１０６は、カム１２７が回転しても、その座部１０２にとどまることができる。非係合状態において、カムシャフト１２５は、カム１２７が基礎円に到達した（rises of base circle）ときに、ロッカーアームアセンブリ１０６へ依然として作用する。しかしながらこのケースでは、ほとんどのエネルギーが、ロストモーションスプリングとして機能する、ねじりばね１５９によって吸収される。

電磁式ラッチアセンブリ１５０Ａは、コイル１５５からコイル１４９への誘導電力伝達を介して動かされる。図５及び図６は、その目的のために使用することができる、回路２３１及び２３５の実施例の略図を提供している。これら２つの図によって提供される双方の実施例では、コイル１５５が、発振器２３７及びＤＣ電源２３９を含む回路２３５Ａの一部である。ラッチピン１３３に係合位置が必要なとき、発振器２３７を電源２３９と連結することができる。電源２３９は、例えばバッテリや発電機であってもよい。この連結は、制御回路（図示省略）を介して調整することができる。制御回路は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を含んでいてもよい。

図７は、図５や図６の回路を利用しているエンジン１１７Ａを制御するために使用可能な、方法４００のフローチャートである。方法４００は、ラッチピン１３３に係合位置が必要か否かを判定する処理工程４０１で始まる。この判定は、ＥＣＵによって行うことができ、速度及びトルクといったエンジン１１７Ａ用の制御パラメータに関連付けることができる。その後、回路２３５Ａが現在閉じられている（currently closed）か否かについて、処理工程４０３Ａ又は４０３Ｂにおいて更なる判定が行われる。その答えが「ｙｅｓ」でかつ係合位置が所望される場合、方法４００は、処理工程４０７を進めて回路２３５Ａを開き、コイル１５５をその電源２３９から解放する。上記の答えが「ｎｏ」でかつ係合位置が所望されない場合、方法４００は、処理工程４０５（407）を進めて回路２３５Ａを閉じ、コイル１５５を励磁する。他のケースでは、処理を行う必要がない。

図５に示されているように、コイル１４９は、回路２３１Ａにより図示されたような全波整流器２３３を介して、ソレノイド１３９と接続することができる。或いは、図６に示されているように、コイル１４９は、回路２３１Ｂにより図示されたような半波整流器２４３を介して、ソレノイド１３９と接続することができる。半波整流器２４３は全波整流器２３３と比較して電力を低減することができるが、半波整流器２４３は、１本のワイヤ１４３のみを使用した、ソレノイド１３９に対するコイル１４９の接続を許可する。外部アーム１１１Ｂの本体といった構造要素を介して、グランド接続２４５が設けられる。ソレノイド１３９に対する電力供給を安定させるために、キャパシタ２４１を備えていてもよい。その一方で、ソレノイド１３９は、キャパシタ２４１が必要でない程の十分な電気容量を有していてもよい。

カム１２７が基礎円上にあるとき、コイル１５５及び１４９の間の結合係数は、０．３以上であってもよい。コイル１４９及び１５５の相対的な大きさ及び位置は、この結合係数の達成を容易にする。例えば、図１を参照すると、コイル１５５及び１４９の間の間隔１５２は、２ｃｍ以下にすることができる。この間隔１５２は、コイル１５５における巻線の直径１５４の５倍より小さく、又、コイル１４９における巻線の直径１４８の５倍より小さくすることができる。これらの教示の幾つかでは、間隔１５２が、直径１４８又は１５４の何れか一方より小さい。この状況において、直径１４８及び１５４の中で大きい方が、上記の小さい方の５０％以下だけ大きいならば、直径１４８及び１５４は類似していると考えられる。

カム１２７が基礎円上にあるとき、コイル１５５及び１４９の軸は、実質的に直線状になる。これは、ロッカーアーム１１１がカム１２７によって少なくとも持ち上げられる位置であり、更に、コイル１５５及び１４９又はこれらの中心軸が、最も接近する位置であってもよい。エンジン１１７Ａにおいて、ラッチピン１３３が係合位置にある状態でカム１２７が最大リフト（maximum lift）まで上がると、図３に示すように、コイル１５５及び１４９の軸が僅かにずれて配置される。この状態において、コイル１５５及び１４９は、これらの間の効果的な電力伝達や通信を許容する大きさに、誘導結合がまだ維持されていてもよく、維持されていなくてもよい。電力供給されたソレノイド１３９Ａが、ラッチピン１３３を非係合位置に維持することができるため、これは問題にはならない。ロッカーアームアセンブリ１４７Ａが非係合位置にあるとき、コイル１４９が取り付けられた外部アーム１１１Ｂの、コイル１５５に対する静止状態を維持することができる。外部アーム１１１Ｂは、ＨＬＡ１６５の動作により僅かに上昇又は下降するが、それでも実質的な静止状態が維持される。

本教示は、電力供給されたソレノイド１３９Ａが、コイル１４９が取り付けられたロッカーアーム１１１の動きを制限しない、他の種類のロッカーアームアセンブリに適用できる。図８〜図１０は、コイル１４９が取り付けられた外部アーム１１１ＢがＨＬＡ１６５上で旋回するときでさえも、相対的に小さい動きを受けるようにコイル１４９及び１５５が取り付けられた、内燃機関１１７Ｂを図示している。この実施例において、コイル１４９は、外部アーム１１１Ｂが旋回する軸に直接取り付けられており、その軸はばね支柱１８５を通って延びている。実際に、コイル１４９は、ばね支柱１８５に直接取り付けることができる。ねじりばね１５９は、ばね支柱１８５を覆って装着されるハブ１８３上に取り付けられる。コイル１４９は、外部アーム１１１Ｂの運動により、コイル１５５に対して旋回することができる。コイル１４９及び１５５間の電磁結合におけるその旋回運動の影響は、無視してもよいものである。

エンジン１１７Ｂにおいて、コイル１５５は、ブロット１８９によりシリンダヘッド１０３へ固定された、取付フレーム１８７Ｂによって支持されている。この構成は、コイル１５５を確実に保持するが、シリンダヘッド１０３内へ追加の穴を必要とすることがある。カムキャリア（図示省略）への取り付けは、追加の穴を回避し、バルブ機構１１５Ｂの残部と共にコイル１５５の取り付けを提供できる一つの方法である。

図１１は、コイル１４９が取り付けられた外部アーム１１１Ｂと、コイル１５５を保持する取付フレーム１８７Ｃとを含む、ロッカーアームアセンブリ１４７Ｃを有する内燃機関１１７Ｃを図示している。取付フレーム１８７Ｃは、ロッカーアームアセンブリ１４７Ｃの、シリンダヘッド１０３に対して比較的小さい動きを受ける部分により支えられている。特に、取付フレーム１８７Ｃは、コイル１５５をＨＬＡ１６５へ結合することができる。取付フレーム１８７Ｃを、ＨＬＡ１６５等のロッカーアームアセンブリ１４７Ｃの一部に固定することは、コイル１４９及び１５５間の間隔の調整を容易にする。

ロッカーアームアセンブリ１４７Ｃに対してコイル１５５を固定することの他の利点は、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ａへ電力を提供するシステムと一緒に、ロッカーアームアセンブリ１４７Ｃを設置することを容易にする点である。設置より先にＨＬＡ１６５をロッカーアーム１１１へ固定することによって、更なる有用性を獲得できる。図１２は、この目的のために使用できる仮設のコネクタ１９７を備えた、ロッカーアームアセンブリ１４７Ｃを示している。コネクタ１９７は、取付フレーム１８７Ｃへ結合されてもよく、或いは、独立してＨＬＡ１６５へ取り付けられてもよい。コネクタ１９７は、シリンダヘッド１０３にロッカーアームアセンブリ１４７が設置された後に、容易に引き離されるように作られた、分離コネクタであってもよい。

取付フレーム１８７Ｃは、図１３に示すように、複数のロッカーアームアセンブリ１４７Ｃを取り囲うように延在していてもよい。その全体構造は、バルブ作動モジュール１９９として参照することができる。バルブ作動モジュール１９９の形成は、シングルオペレーションでシリンダヘッド１０３内へ複数のロッカーアームアセンブリ１４７Ｃを設置することを、容易にすることができる。例えば図１１に示されているようなコネクタ１９５を使用して、取付フレーム１８７Ｃにワイヤハーネス１９３を取り付けることもできる。ワイヤハーネス１９３は、複数のコイル１５５へ電力を供給するワイヤを保持することができる。又、ワイヤハーネス１９３は、複数のコイル１５５を内燃機関１１７Ｃの電気システムに接続することが可能な、１つのプラグ１７４を具備することができる。

これまでに提供された実施例では、ロッカーアームに取り付けられたコイル１４９の各々へ、どのロッカーアームにも取り付けられていない１つのコイル１５５が提供されている。図１４は、コイル１５５が２つのコイル１４９へ給電するように配置され、隣接する２つのロッカーアームアセンブリ１４７Ｄの一方で、コイル１４９の各々が外部アーム１１１Ｂへ取り付けられた、エンジン１１７Ｄの実施例を提供する。コイル１５５は、取付フレーム１８７Ｄによって位置が保持されている。取付フレーム１８７Ｄは、隣接する２つのロッカーアームアセンブリ１４７ＤのＨＬＡ１６５へ取り付けることができる。

図１を参照して、油圧式ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）１６５は、内部スリーブ１６１及び外部スリーブ１６３を含んでいる。油圧式ラッシュアジャスタ１６５は、別の種類のラッシュアジャスタや、静的な支柱（static fulcrum）で置き換えられてもよい。バルブクリアランスの調整は、内部スリーブ１６１と外部スリーブ１６３との相対運動を介して、油圧式ラッシュアジャスタ１６５が伸張又は縮退したときに、容量が変わるように形成された、油圧チャンバ１７５を利用して実行することができる。供給口１７０は、シリンダヘッド１０３内のオイルギャラリ１６８から、液溜チャンバ１７２を満たすことができる。その流体は、約２ａｔｍの圧力で供給されるエンジンオイルであってもよい。カム１２７が基礎円上にあるとき、この圧力は、油圧チャンバ１７５内へオイルを通すチェックバルブ１７３を開くのに十分なものである。そのオイルは、油圧チャンバ１７５を満たして、カム１２７とロッカーアームアセンブリ１４７Ａとバルブ１０６との間のクリアランスがなくなるまで、油圧式ラッシュアジャスタ１６５を伸張させることができる。カム１２７が基礎円から外れると、油圧式ラッシュアジャスタ１６５が圧縮され、油圧チャンバ１７５内の圧力が上昇し、結果としてチェックバルブ１７３が閉じられる。

この中で図示されている内燃機関１１７の実施例は、何れも、エンドピボット型（end pivot）頭上カム（ＯＨＣ）式のバルブ機構１１５を有している。しかしながら、本教示の幾つかは、例えば、別のＯＨＣ式のバルブ機構及び頭上弁（ＯＨＶ）式のバルブ機構を含む、他の形式のバルブ機構を有する内燃機関に適用可能であり、それらのバルブ機構が、ラッチされるロッカーアームアセンブリを含んでいてもよい。この中で図示されているロッカーアームアセンブリ１０６は、何れも、気筒休止式のロッカーアームである。しかしながら、本教示の幾つかは、スイッチ式ロッカーアーム及び他の形式のロッカーアームアセンブリに適用可能である。

取付フレーム１８７は、ＨＬＡ１６５の外部スリーブ１６３へ取り付けることができる。取付フレーム１８７が１つのＨＬＡ１６５のみへ取り付けられている場合、取付フレーム１８７の回転を防止する幾つかの特別な処置がある。その１つの選択は、外部スリーブ１６３に回転防止ガイドを供することである。内部スリーブ１６１は、外部アーム１１１Ｂとの境界における偏摩耗が低減されるように、外部スリーブ１６３の内部での回転がなお許容される。他の選択は、図１４の取付フレーム１８７Ｄでそうしたように、２つ以上のＨＬＡ１６５と接触するように、取付フレーム１８７を延ばすことである。

図１５は、ロッカーアームアセンブリ１４７Ｅを含むバルブ機構１１５Ｅを有する、内燃機関１１７Ｅを図示している。ロッカーアームアセンブリ１４７Ｅは、内部に電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅが設置された外部アーム１１１Ｂを含んでいる。電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅは、ソレノイド１３９の内部に配置され、相対する極性を有し、間に低保磁力の強磁性リング２０３を備えた、２つの環状の永久磁石２０１Ａ及び２０１Ｂを含んでいる。永久磁石は、ソレノイド１３９及び外部アーム１１１Ｂに関して、強固に取り付けることができる。

電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅは、ラッチピン１３３がソレノイド１３９から独立して安定する、伸張位置と縮退位置との双方が提供される双安定のものである。結果として、ソレノイド１３９に給電せずに、ラッチ状態又は非ラッチ状態の何れかが確実に維持される。位置の安定性は、特定位置に残す及び戻すために、ラッチピン１３３の傾向を参照する（refers to the tendency）。安定性は、安定位置からのラッチピン１３３の小さな揺動に対して作用する、復元力により提供される。本教示の幾つかに従うと、安定力は永久磁石２０１によって提供される。代替的に或いは付加的に、位置の安定性を提供するために、１つ以上のばねを配置してもよい。ばねは、安定位置の外にラッチピン１３３を付勢するために使用することもでき、これは、作動速度を増大させるために有用になり得る。

図１６〜図１８は、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅの動作を図示している。図１６は、ラッチピン１３３が伸張位置にある電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅを示している。図１８は、ラッチピン１３３が縮退位置にある電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅを示している。図１６及び図１８では、ソレノイド１３９が非励磁状態である。図１７は、ソレノイド１３９が励磁されてラッチピン１３３が駆動された、移行状態にあるラッチピン１３３を図示している。

電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅは、磁極片として動作すると共に、永久磁石２０１からの磁束のために磁気回路を形成するように配置された、様々な低保磁力の強磁性要素を含んでいてもよい。これらは、ソレノイド１３９の周囲にシェルを形成する部品１３７と、環状リング２１１とを含んでいる。環状リング２１１は、ラッチピン１３３へ取り付けられた低保磁力の強磁性リング１３５の段状エッジと係合するように、形成することができる。動作中に、磁束は、それらの段状エッジのうちの１つと、それに対応するリング２１１との間の空隙を横切り、このとき、その段状エッジは、ラッチピン１３３を作動させる磁力を増大させるように作用することができる。

図１６及び図１８に示されているように、永久磁石２０１Ａは、ラッチピン１３３を伸張位置及び縮退位置の双方に安定させる。図１６に示されているように、磁気回路２１６Ａは、ラッチピン１３３が伸張位置にあるときの永久磁石２０１Ａからの磁束のための主経路、ソレノイド１３９に欠けた磁場、或いは、永久磁石２０１Ａからの磁束により供される経路を変え得る任意の外部ソースになるように動作する。伸張位置からのラッチピン１３３の揺動は、磁気回路２１６Ａに空隙をもたらし、その磁気抵抗を増大させる。従って、永久磁石２０１Ａにより生成される磁場は、そのような揺動に抵抗する。

図１８に示されているように、磁気回路２１４Ｂは、ラッチピン１３３が縮退位置にあるときの永久磁石２０１Ａからの磁束のための主経路になるように、ソレノイド１３９に欠けた磁場になるように、或いは、永久磁石２１６Ａからの磁束により供される経路を変え得る任意の外部ソースになるように動作する。縮退位置からのラッチピン１３３の揺動は、磁気回路２１４Ｂに空隙をもたらし、その磁気抵抗を増大させる。従って、永久磁石２０１Ａにより生成される磁場は、そのような揺動に同じように抵抗する。

図１６及び図１８は、更に永久磁石２０１Ｂが、ラッチピン１３３の位置を伸張位置と縮退位置との双方に安定させる様子を示している。伸張位置において、永久磁石２０１Ｂからの磁束は、主に回路２１４Ａに従事する。又、縮退位置において、永久磁石２０１Ｂからの磁束は、主に回路２１６Ｂに従事する。

電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅは、磁束のパスシフティングメカニズムを介して動作するように構成されている。図１７は、ラッチピン１３３を誘導して伸張位置から縮退位置へと動かすように、ソレノイド１３９が制御される場合についての、このメカニズムを図示している。回路２１８に従事する磁束を誘起するように、適切な極性の電圧をソレノイド１３９へ適用することができる。ソレノイド１３９からの磁束は、永久磁石２０１がラッチピン１３３を伸張位置に安定させた磁気回路２１４Ａ及び２１６Ａを形成する、低保磁力の強磁性要素において、磁気極性が反転する。これにより、磁気回路２１４Ａ及び２１６Ａの磁気抵抗が大幅に増大する。従って、永久磁石２０１からの磁束は、磁気回路２１４Ａ及び２１６Ａから磁気回路２１６Ｂ及び２１４Ｂへ向かってシフトするように駆動される。ラッチピン１３３への最終的な磁力（net magnetic forces）は、ラッチピン１３３を図１８に示された縮退位置へと動かすことができる。ソレノイド１３９からの磁束により供される磁気回路２１８における空隙の総計は、ラッチピン１３３が作動しても、大幅には変えないことができる。この特徴は、磁束のパスシフティングメカニズムを介した操作性に関連する。

磁気回路２１６Ａ及び２１６Ｂは、永久磁石２０１Ａ及び２０１Ｂの夫々の磁極間の短い磁気回路である。磁気回路２１６は、ソレノイド１３９のコイルの周囲ではなく、ラッチピン１３３の低保磁力の強磁性部材１３５を通過する。これらの短い磁気回路は、磁束の漏出を低減することができると共に、永久磁石２０１によるラッチピン１３３のための高い保持力の提供を可能にする。その一方で、磁気回路２１４は、ソレノイド１３９のコイルの周囲を通過する。ソレノイド１３９の外側を周るこれらの磁気回路の経路設定は、これらの磁気回路を、短い方の磁気回路との干渉から守ることができる。これらの長い方の、交互の（alternate）磁気回路は、伸張位置及び縮退位置の双方でのラッチピン１３３の安定化に、永久磁石２０１を寄与させることができると共に、ラッチピン１３３が伸張位置或いは縮退位置にあるのかに関わらず、永久磁石２０１の分極（polarization）の維持を助けるように、低い磁気抵抗の磁気回路の存在を確実にすることができる。

ここで利用されているように、永久磁石は、残留磁気を備えた高保磁力の強磁性材料である。高保磁力とは、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅが、ラッチピン１３３を伸張位置と縮退位置との間に切り替えるために動作する、数百の動作の間に、永久磁石２０１の極性が変わらずに存続することを意味している。高保磁力の強磁性材料の例には、ＡｌＮｉＣｏとＮｄＦｅＢとの混合物が含まれる。

永久磁石２０１がラッチピン１３３を第１の位置に保持可能な初めのうちは、ラッチピン１３３が第２の位置へ進行する間の何れかの時点で、永久磁石２０１がラッチピン１３３を第２の位置へと引きつけ始める。従って、ラッチピン１３３が進行する間の何れかの時点では、ソレノイド１３９がその電源から切り離され、ラッチピン１３３が第２の位置への移動をなお完了することになる。この特徴は、ソレノイド１３９へ適用される電圧の極性を変えるスイッチを、ラッチピン１３３の動きに結合するのに適しているかもしれない。

電磁式ラッチアセンブリ１５０Ａは、図２に示された空隙１４０を形成する。縮退位置へのラッチピン１３３の移動は、空隙１４０を縮小する傾向にあり、これによって、ソレノイド１３９からの磁束によりもたらされる経路内の磁気抵抗が低減される。結果として、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ａにおいて、電力供給されたソレノイド１３９Ａは、ソレノイド１３９を通る電流の方向、或いは、結果として生じる磁場の極性に関わらず、ラッチピン１３３を縮退位置へと移動させる。しかしながら、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅでは、ソレノイド１３９によって生じる磁場の極性に応じて、ラッチピン１３３を、一方向或いは他方向へ移動させることができる。

ソレノイド１３９により生成される磁場の極性を変えるように、スイッチを構成することができる。幾つかのそれらの教示において、スイッチは、コイル１４９をソレノイド１３９と接続する回路内の、２つの整流器の何れかを選択するように使用される。図１９及び図２０は、コイル１４９とソレノイド１３９との間に設置された、２つの半波整流器２４３の何れかを選択するように、回路２３１Ｂ内に形成された単極双投接点スイッチ２４７Ａの実施例を提供する。他の幾つかのそれらの教示において、スイッチ２４７は、コイル１３９へ適用されるＤＣ電圧の極性を選択するように形成される。図２２及び図２３は、全波整流器２３３の出力極がソレノイド１３９の極と接続された、極性を選択するように、回路２３１Ｃ内に形成された双極双投接点スイッチ２４７Ｂの実施例を提供する。或いは、スイッチ２４７は、ソレノイド１３９へ電力供給する２つのコイルの何れかを選択してもよい。コイルの一方は第１方向に巻かれ、他方は反対方向に巻かれる。１つ或いは他のセットのコイルは、ラッチピン１３３を配置させたい位置に応じて励磁することができる。

スイッチ２４７は、回路により実現してもよい。しかしながら、幾つかのそれらの教示では、スイッチ２４７が機械式である。機械式のスイッチは、ラッチピン１３３の移動によって駆動してもよい。図１６を参照すると、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅは、そのようなスイッチの実施例であるスイッチ２４７Ｃを含んでいる。スイッチ２４７Ｃはコネクタ２０５を含んでおり、それはばね懸架式のコネクタであってもよい。ラッチピン１３３には、絶縁された裏材（insulated backing）を具備する導体片２０７を取り付けてもよい。導体片２０７は、低保磁力の強磁性リング１３５を介して取り付けることができる。導体片２０７は、ラッチピン１３３の位置に応じて、どの時点においても３本のワイヤ２０２（207）のうちの２本を接続するような長さになっている。接続されたワイヤ２０２のペアの一致性が、スイッチ２４７の位置を決定する。

図２１は、スイッチ２４７Ｃ、或いは、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｅが駆動される度に自動的にトグル切替を行う他の任意のスイッチを使用する、エンジン１１７Ｅ又はその類の動作方法のフローチャートを提供している。方法４１０は、処理工程４０１で始まり、ラッチピン１３３に係合位置が所望されているか否かを判定する。そして、方法４１０は、ラッチピン１３３が現在、係合位置にあるか否かを判定する処理工程４０９へ続く。これは、ラッチピン１３３の位置を探知するソフトウェアにより実行することができる。しかしながら、幾つかのそれらの教示において、ラッチピン１３３の現在位置を判定するための機構を提供してもよい。ラッチピン１３３の現在位置の判定に、任意の適切な機構を使用することができる。

本開示の更なる教示に従うと、回路２４５Ａ又はコイル１５５を含む他の回路における、電圧、電流、抵抗、インピーダンスが測定され、その測定結果が、ラッチピン１３３の位置の判定に利用される。コイル１５５のインピーダンスは、コイル１４９の位置で変化する。コイル１４９の位置は、ラッチピン１３３の位置に依存する方法で、カムシャフト１２５の位相に関連して変化する。所望のデータを集めるために、コイル１５５は、カム周期の間に、ラッチピン１３３を駆動するには大きさ的に又は期間的に短い電流で、１回或いはそれ以上パルス印加される。

ラッチピン１３３の所望の位置が、その現在の位置と一致しなかった場合、方法４１０は、処理工程４０５へと続き、回路２３１へ給電するためにコイル１５５を励磁し、ソレノイド１３９がラッチピン１３３を作動させる。図１７で確認できるように、その作動の過程の何れかの段階で、スイッチ２４７Ｃが開かれる。略この時点において、方法４１０は、処理工程４１１で、パワートランスミッションを非係合状態にする。ラッチピン１３３の作動に必要な時間を推定することで、処理工程４１１を実行してもよい。電子モジュール２０９は、コイル１５５の継続的な電力供給がソレノイド１３９に印加される電圧の極性が反転する結果となる前に、時間窓を延ばすために、スイッチ２４７Ｃの逆極性への係合を遅延させる回路を含むことができる。それにも関わらず、どのワイヤ２０２のペアも接続されない期間が存在してもよい。この期間中は、コイル１４９（従ってコイル１５５）のインピーダンスを変化させることができる。その変量は、回路２３５内の電圧や電流の監視によって検出することができる。幾つかのそれらの教示では、回路２３５がそのように監視され、それに応じて電力が遮断される。

適切なタイミングであっても、ソレノイド１３９への給電は、ラッチピン１３３が一方の位置から他方へのその移行を完了する前に、中断される虞がある。それにも関わらず、所望の方向への移行は、完了が期待される。ラッチピン１３３が中間点に達するまでの時間により、シェル１３７と磁気回路２１４及び２１６の他の要素とにおける極性が反転され、磁石２０１の作用の下で移行が完了する。

ソレノイド１３９に対して、２つの極性のうちの１つで、選択的に電圧を供給する他の方法は、２つの電源を用いることである。図２５は、その実施例を提供する内燃機関１１７Ｆを示している。内燃機関１１７Ｆは、外部アーム１１１Ｂに取り付けられた２つのコイル１４９Ａ及び１４９Ｂを具備する、ロッカーアームアセンブリ１４７Ｆを含んでいる。コイル１４９の各々は、ロッカーアーム１１１に取り付けられたコイル１５５と電磁結合されている。幾つかのそれらの教示では、一方のコイル１４９が、回路２３１においてソレノイド１３９へ給電すると共に、他方のコイル１４９が、ソレノイド１３９により生成される磁場の極性を決定するように構成されたスイッチ２４７を制御する。

他の幾つかのそれらの教示では、一方のコイル１４９がラッチピン１３３を伸張させるように構成され、他方がラッチピン１３３を縮退させるように構成されている。図２６は、この目的のために使用できる回路２３５Ａ及び２３１Ｆの略図を提供する。回路２３１Ｆにおいて、全波整流器２３３Ａは、コイル１４９ＡがＡＣ電流で駆動されたときに、ソレノイド１３９に対して、第１の極性でＤＣ電圧を供給するように構成されている。全波整流器２３３Ｂは、コイル１４９ＢがＡＣ電流で駆動されたときに、ソレノイド１３９に対して、第１の極性と反対の極性でＤＣ電圧を供給するように構成されている。トランジスタ２４９は、一方或いは他方のコイル１４９が駆動されたときに、ソレノイド１３９の周りで短絡を防ぐように構成されている。

ここで言及されているような電磁結合されたコイル１４９及び１５５は、ロッカーアーム１１１に取り付けられた電子機器１３９と、ロッカーアームに搭載されていない制御器との間の、通信のために使用されてもよい。図２４は、センサ１３９Ｂがエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２５５と通信を行う実施例を提供する。幾つかのそれらの教示において、センサ１３９Ｂは、コイル１４９の駆動に使用されるＡＣ電流の出力を行う。又、幾つかのそれらの教示において、センサ１３９Ｂは、発振器２３７の駆動に続いてコイル１４９の駆動に使用されるＤＣ出力を行う。更に、幾つかのそれらの教示では、電源２５１からのコイル１４９の駆動の制御を行うスイッチが、センサ１３９Ｂの出力から制御される。コイル１４９がコイル１５５を駆動してもよい。コイル１５５の出力が加工され、ＥＣＵ２５５へと伝達される。幾つかの代わりの教示では、センサ１３９Ｂの出力に応じてコイル１４９のインピーダンスを変更する回路に、センサ１３９Ｂを配置してもよい。コイル１４９のインピーダンスは、ＥＣＵ２５５によって問い合わせされる。例えば、ＥＣＵ２５５は、コイル１５５にパルス印加し、その応答を回路２３５Ｄで抽出してもよい。

センサ１３９Ｂは、任意の適切な方法で給電される。幾つかのそれらの教示では、センサ１３９Ｂ自体が電力を発生するように動作する。例えば、センサ１３９Ｂは、センサ１３９Ｂが取り付けられたロッカーアーム１１１が加速したときに、電力を発生する加速度計であってもよい。幾つかのそれらの教示において、電源２５１は、ロッカーアームアセンブリ１４７に取り付けられ、センサ１３９Ｂから分離され、ロッカーアームアセンブリ１４７の運動から電力を発生するように形成されている。又、幾つかのそれらの教示では、発電機２５１が圧電式の発電機である。幾つかのそれらの教示では、発電機２５１が電磁式の発電機である。幾つかのそれらの教示において、発電機２５１は、ロッカーアームアセンブリ１４７の振動から電力を発生するように形成されている。更に、幾つかのそれらの教示において、発電機２５１は、ロッカーアームアセンブリ１４７の力伝達経路内に配置されるか、又は、カム１２７によって駆動されるように形成される。或いは、電源２５１は、バッテリやキャパシタのようなエネルギー蓄積装置であってもよい。幾つかのそれらの教示において、電源２５１は、ロッカーアーム１１１から離れたコイル１５５から、ロッカーアーム１１１に取り付けられたコイル１４９へと、電磁的に伝達されるエネルギーによりチャージされる。電磁結合されたコイル１４９及び１５５の付加的なペアは、センサ１３９Ｂを含む回路２３１Ｄへ給電するように提供される。

本教示の幾つかの形態に従うと、電磁式ラッチアセンブリ１５０の磁気的要素は、外部アーム１１１Ｂ内に形成されたチャンバ１５６の内部に取り付けられる。チャンバ１５６に格納された磁気的要素は、ソレノイド１３９、永久磁石２０１、或いはその双方を含んでいてよい。幾つかのそのような教示に従うと、チャンバ１５６は、周辺のロッカーアームアセンブリ１０６の至る所に分散されたオイルに含まれ得る、金属粒子が侵入しないようにシールされる。

本教示の幾つかの形態に従うと、チャンバ１５６は油圧チャンバである。チャンバ１５６は、電磁式ラッチアセンブリ１５０の一部を格納するように作られていてもよい。幾つかのそのような教示に従うと、ロッカーアームアセンブリ１０６は、油圧駆動式ラッチでの使用のために製造されるロッカーアーム１１１を用いて作られる。幾つかのそのような教示に従うと、電気ラッチアセンブリ１５０は、油圧式ラッチの代わりに設置される。チャンバ１５６は油圧チャンバであるが、それは油圧系統へ機能的に接続される必要はない。チャンバ１５６に対して油圧流路１５８を接続できる。油圧流路１５８は、チャンバ１５６のシールを補助するように塞ぐことができる。幾つかのそのような教示において、油圧流路１５８は、油圧式ラッシュアジャスタ１６５に形成された油圧流路１６０と連結する。

本教示の幾つかの形態に従うと、油圧式ラッシュアジャスタ１６５は、油圧ラッチ式のロッカーアームアセンブリで使用されるように本来は設計されている。従って、油圧式ラッシュアジャスタ１６５に第２の供給口１６６を形成し、油圧式ラッシュアジャスタ１６５内の第２の液溜チャンバ１６７と連通させてもよい。シリンダヘッド１０３は、第２の供給口１６６へオイルを供給するための如何なる設備も含んでいなくてよい。第２の液溜チャンバ１６７は、シリンダヘッド１０３における作動液の実在するどの流れからも分離されていてよい。それらで連通している液溜チャンバ１６７及び油圧流路は、エンジン１１７において本質的に非機能的であってもよい。

図２７〜図３１の電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇは、伸張位置及び縮退位置の双方がばねによって固定される実施例を提供する。電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇは、本明細書の他の箇所で言及したように給電されるソレノイド１３９が用いられ、一方向に繰り返し適用される力に応答して、縮退位置と伸張位置との間をトグル切替するように動作する。電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇは、ラッチピン１３３Ｇの移行に応答して回転するように構成された、カム３１５を含んでいてもよい。図示の設計では、ラッチピン１３３Ｇがカムフォロアとして作用する。ラッチピン１３３Ｇは、カム３１５の歯３１９と係合する歯３２１を含んでいる。歯３１９及び３２１は、ラッチピン１３３Ｇ及びカム３１５の夫々の周方向について、放射状に配置されている。歯３１９間にフィットし、ラッチピン１３３の回転を強制する１つ以上のフィン３０３を、ソレノイド１３９や、ラッチピンハウジング３２５に対して固定配置された他の部材から延ばしてもよい。

図２７は、縮退位置にある電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇを示す、上面視での部分的な断面図を提供する。図２８は、伸張位置にある電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇを示す、同様の図を提供する。カム３１５の延長部分であるプランジャ３０５は、ラッチピン１３３Ｇ内に中心的に形成されたチャンバ３０９の内部へ延びており、ばね３０７によってそこに保持されている。縮退位置及び伸張位置の双方において、ラッチピン１３３Ｇ及びカム３１５は、ばね３０７によって接合部に保持されている（held in abutment）。縮退位置において、カム３１５の左方向への動きは、カムの歯３１９とフィン３０３との間の干渉によって防止される。ラッチピン１３３Ｇは、カム３１５に対して左方向への僅かな変位が可能であってもよい。この動きは、ばね３０７によって制限及び対抗される。ラッチピン１３３Ｇの右方向への変位は、カム３１５も変位させることができ、その集合的な動きが、ばね３１７によって抵抗及び対抗される。従って、ラッチピン１３３Ｇは、ばね３１７及び３０７によって縮退位置に固定される。カム３１５のばね３１７に接する部分は、カム３１５の回転を促すために、カム３１５の本体部から分離した部分として形成される。

図２８に示されている伸張位置において、フィン３０３は、開口部３１１を介してカムの歯３１９の間に滑入されている。ラッチピン１３３Ｇのこの位置から左方向への変位は、配向ピン３２３によって防止される。ラッチピン１３３Ｇの右方向への変位は、カム３１５も変位させることができ、その集合的な動きが、ばね３１７によって抵抗及び対抗される。従って、ラッチピン１３３Ｇは、ばね３１７によって伸張位置に固定される。

図２９〜図３１は、ラッチピン１３３Ｇが縮退位置から伸張位置へと移行する動作過程の中間段階にある、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇを示している。ラッチピン１３３Ｇを縮退位置へと戻す動作に、本質的にそれと同じ過程を使用することができる。この過程は、ラッチピン１３３Ｇに作動力３２６を生み出すように、ソレノイド１３９に電力供給することによって始まる。ラッチピン１３３Ｇは、低保磁力の強磁性材料で形成されていてもよく、これによって、ラッチピン１３３Ｇがソレノイド１３９内へ引き込まれ、ソレノイド１３９からの磁束によりもたらされる経路での磁気抵抗が低減される。この動作は、ソレノイド１３９を通る電流の向きに関わらず同じである。

図２９に示されているように、作動力３２６は、ラッチピン１３３Ｇ及びカム１３５を、ラッチピンハウジング３２５内へより深く駆動することができる。ラッチピンの歯３２１の傾斜面３１０は、カム３１５へ回転力３１４を付与するように、カムの歯３１９の傾斜面３１２に対して作用する。カム３１５の回転は、カムの歯３１９がフィン３０３を通過する（clear）まで、フィン３０３により抵抗される。図２９は、カムの歯３１９が正にフィン３０３を通過し、カム３１５の回転が始まる状態の位置にある、電磁式ラッチアセンブリ１５０Ｇを示している。この位置から、カム３１５は、図３０に示されているように、カムの歯３１９の先端３０６が、ラッチピンの歯３２１の傾斜面３２２と接するまで、力３２６の影響の下で回転する。

ソレノイド１３９への給電が遮断されて作動力３２６が解除された後、ばね３１７は、図３１に示すように、カム３１５を左方向へ駆動する。回転力３１４は、カムの歯３２１の傾斜面３１２とフィン３０３との間の相互作用により、カム３１５へ帰着する。これにより、カム３１５が更に回転される。カム３１５が回転すると、カムの歯３１９の先端３０６は、ラッチピンの歯３２１の傾斜面３２２に対して押し付けられる。結果として生じる力は、ばね３０７を圧縮し、ラッチピンの歯３２１を通過して回転するように、カムの歯３１９のためのクリアランスを作り出す。カム３１５の回転は、隣接するカムの歯３１９間のスロット３１１が、フィン３０３と直線状に配置されるまで継続し、これは、図２８の伸張位置に達するまで、ばね３１７の影響下でカム３１５及びラッチピン１３３Ｇが延びることを可能にする。

本開示の構成要素及び特徴を、特定の実施形態及び実施例に関して、図示及び説明してきた。特有の構成要素や特徴、或いは、その構成要素や特徴の広義又は狭義の設定（formulation）について、１つの実施形態や１つの実施例のみに関して説明してきたが、それらの広義又は狭義の設定における全ての構成要素及び特徴は、そのような組み合わせが当業者により論理的に認識される程度に、他の構成要素や特徴と組み合わせることができる。

１０２：座部、１０６：（ポペット）バルブ、１１１：ロッカーアーム、１１５、１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｅ：バルブ機構、１１７、１１７Ａ、１１７Ｂ、１１７Ｃ、１１７Ｄ、１１７Ｅ、１１７Ｆ：内燃機関（エンジン）、１１９：カムフォロア、１２５：カムシャフト、１２７：カム、１３３：ラッチピン、１３９Ａ：ソレノイド、１３９Ｂ：センサ、１４７Ａ、１４７Ｃ、１４７Ｄ、１４７Ｅ、１４７Ｆ：ロッカーアームアセンブリ、１４９、１４９Ａ、１４９Ｂ：コイル、１５０Ａ、１５０Ｅ、１５０Ｇ：電磁式ラッチアセンブリ、１５１、１５３：積層コア、１５５：コイル、１５６：チャンバ、２３１、２３１Ａ、２３１Ｂ：第１の電気回路、２３３、２３３Ａ、２３３Ｂ：全波整流器、２３５、２３５Ａ：第２の回路、２４３：半波整流器、２４７Ａ、２４７Ｂ、２４７Ｃ：スイッチ、２５５：エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、４００、４１０：方法

Claims (15)

1. 燃焼室と、該燃焼室に形成された座部を有する可動式のバルブと、カムシャフトと有する型式の、内燃機関のためのバルブ機構であって、
   ロッカーアームと、前記カムシャフトが回転したときに該カムシャフトに取り付けられたカムと係合するように構成されたカムフォロアと、を含むロッカーアームアセンブリと、
   前記ロッカーアームに取り付けられた第１のコイルと、
   前記ロッカーアームと異なる構成要素に取り付けられた第２のコイルと、を含み、
   前記第１及び第２のコイルは、少なくとも前記カムが基礎円上にある間に、磁気結合された誘導子のシステムを形成し、これによって、前記第２のコイルの交流が前記第１のコイルに電圧を誘起することを特徴とするバルブ機構。
2. 前記ロッカーアームアセンブリは、前記カムの回転に関連して、前記第２のコイルに対する運動範囲を通して、前記第１のコイルを移動させるように動作することを特徴とする請求項１記載のバルブ機構。
3. 前記ロッカーアームアセンブリは、前記カムフォロアが前記カムにより持ち上げられたときに、前記第２のコイルに対する運動範囲を通して、前記第１のコイルを移動させるように動作し、
   前記第１のコイルは、前記カムフォロアが前記カムによって少なくとも持ち上げられているときに、前記第２のコイルに対して最接近するように取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のバルブ機構。
4. 前記カムの回転は、前記ロッカーアームを軸周りに旋回させるように作用し、前記第１のコイルは、前記ロッカーアームが旋回する前記軸上に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のバルブ機構。
5. 更に、前記ロッカーアームへ支柱を提供する旋回軸を含み、
   前記第２のコイルが、前記旋回軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のバルブ機構。
6. 前記ロッカーアームアセンブリは、ラッチピンと、前記第１のコイルを含む第１の電気回路により給電される電磁石と、を有する電磁式ラッチアセンブリを含み、
   第１の位置にある前記ラッチピンは、前記ロッカーアームアセンブリが、前記カムシャフトの回転に応答してポペットバルブを作動させ、第１のバルブリフトプロファイルを生成するように動作する構成を提供し、
   第２の位置にある前記ラッチピンは、前記ロッカーアームアセンブリが、前記カムシャフトの回転に応答して前記バルブを作動させ、前記第１のバルブリフトプロファイルと異なる第２のバルブリフトプロファイルを生成する、或いは、前記ポペットバルブを無効にするように動作する構成を提供することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のバルブ機構。
7. 前記ロッカーアームアセンブリは、前記電磁石が励磁されているときに、前記燃焼室に対する前記ロッカーアームの実質的な静止状態を維持するように構成されていることを特徴とする請求項６記載のバルブ機構。
8. 前記電磁式ラッチアセンブリは、前記ラッチピンが前記第１の位置にあるときと前記ラッチピンが前記第２の位置にあるときとの双方で、前記ラッチピンの位置を、前記電磁石から独立して安定して維持するように構成されていることを特徴とする請求項６記載のバルブ機構。
9. 前記第１の電気回路は、第１位置及び第２位置を有するスイッチを含み、
   該スイッチが前記第１位置にあるとき、前記第１の電気回路は、前記第１のコイルが前記第２のコイル内のＡＣ電流によって励磁されることに応答して、前記電磁石に第１の方向でＤＣ電流を誘導するように構成され、
   前記スイッチが前記第２位置にあるとき、前記第１の電気回路は、前記第１のコイルが前記第２のコイル内のＡＣ電流によって励磁されることに応答して、前記電磁石に前記第１の方向と反対の第２の方向でＤＣ電流を誘導するように構成されていることを特徴とする請求項８記載のバルブ機構。
10. 前記スイッチは、該スイッチの位置が前記ラッチピンの位置に依拠するように、前記ラッチピンと結合されていることを特徴とする請求項９記載のバルブ機構。
11. 前記第１のコイルは、積層コアの周りに巻き付けられると共に、整流器を介して前記電磁石と接続されていることを特徴とする請求項６記載のバルブ機構。
12. 更に、コントロールユニットと、前記ロッカーアームアセンブリへ取り付けられたセンサと、を含み、
    該センサは、前記第１のコイルと前記第２のコイルと間の電気誘導を介して、前記コントロールユニットと通信を行うように動作することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載のバルブ機構。
13. 更に、第２のロッカーアームと、前記カムシャフトが回転したときに該カムシャフトに取り付けられた第２のカムと係合するように構成された第２のカムフォロアと、を含む第２のロッカーアームアセンブリと、
    前記第２のロッカーアームに取り付けられた第３のコイルと、を含み、
    前記第２及び第３のコイルは、少なくとも前記第２のカムが基礎円上にある間に、磁気結合された誘導子のシステムを形成し、これによって、前記第２のコイルの交流が前記第３のコイルに電圧を誘起することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のバルブ機構。
14. 請求項１から１２のいずれか１項記載のバルブ機構を有する内燃機関を動作させる方法であって、
    前記第２のコイルを含む回路である第２の回路において、電圧、電流、抵抗、又はインピーダンスの測定を１つ以上行う工程と、
    前記測定の結果を使用して、前記ロッカーアームアセンブリに関する診断決定を行う工程と、を含むことを特徴とする方法。
15. 前記１つ以上の測定を行う工程に関して、前記第２の回路にパルス印加を行うことを特徴とする請求項１４記載の方法。

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