JP2022510685A

JP2022510685A - ２つのロッカアームおよび折り畳み機構を備えるバルブ作動システム

Info

Publication number: JP2022510685A
Application number: JP2021532000A
Authority: JP
Inventors: アレクサンドル、マテイ; バルトラッキ、ジャスティン、ディー．; エス．ロバーツ、ゲイブリエル; マンデル、ジョン
Original assignee: ジェイコブスビークルシステムズ、インコーポレイテッド
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2019-12-07
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2039-12-07
Also published as: KR102546519B1; WO2020118283A1; US20200182097A1; KR20210097167A; BR112021010567A2; EP3891366A1; CN113167146B; US11181012B2; EP3891366A4; JP7265010B2; CN113167146A; JP2023085549A

Abstract

少なくとも１つのエンジンバルブを作動させるためのバルブ作動システムは、主バルブ作動運動源から主バルブ作動運動を受容するように構成された第１のハーフロッカアームと、少なくとも１つのエンジンバルブを作動させるように構成された第２のロッカアームと、を備える。第１の折り畳み機構状態において、第１のハーフロッカアームから第２のロッカアームに主バルブ作動運動を伝達するため、かつ第２の折り畳み機構状態において、第１のハーフロッカアームから第２のロッカアームへの主バルブ作動運動の伝達を防止するために、第１のハーフロッカアームおよび第２のロッカアームに対して、折り畳み機構も提供および構成される。折り畳み機構は、第１のハーフロッカアームまたは第２のロッカアームに配置され得、折り畳み機構を含まないロッカアームは、折り畳み機構接触面を備える。【選択図】図８

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１２月７日に出願された「ＶＡＬＶＥＡＣＴＵＡＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧＴＷＯＲＯＣＫＥＲＡＲＭＳＡＮＤＡＣＯＬＬＡＰＳＩＮＧＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」と題された同時係属仮特許出願番号第６２／７７６，９３５号の利益を主張し、その同時係属仮特許出願の教示は参照により本明細書に組み込まれる。本出願はまた、同日付で出願された、バルブ護士整理番号ＪＶＳＰＰ０９０ＵＳを有する「ＶＡＬＶＥＡＣＴＵＡＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧＡＴＬＥＡＳＴＴＷＯＲＯＣＫＥＲＡＲＭＳＡＮＤＡＯＮＥ－ＷＡＹＣＯＵＰＬＩＮＧＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」と題された同時係属出願に関連している。

本開示は、概して、内燃エンジンにおけるバルブ作動システムに関し、詳細には、２本のロッカアームおよび折り畳み機構に基づくバルブ作動システムに関する。

内燃エンジンにおいて使用されるバルブ作動システムは、当技術分野で周知である。いくつかのバルブ作動システムは、いわゆる補助バルブ作動運動、すなわち、燃料の燃焼を通じて正の動力生成モードでエンジンを動作させるために使用されるバルブ作動運動（主バルブ作動運動とたびたび言及される）以外の、またはそれに加えて、バルブ作動運動を提供するように構成される。このような補助バルブ作動運動には、制限するものではないが、エンジンの気筒が、本質的に空気圧縮機として機能するように燃料なしの状態で動作され、それによって車両のドライブトレインを介して車両減速力を提供する圧縮解放エンジンブレーキが含まれる。いわゆる高出力密度（ＨＰＤ）圧縮解放エンジンブレーキは、エンジンの各サイクルに２つの圧縮解放動作を提供し、これは、エンジンの各サイクルに単一の圧縮解放動作のみが提供される先行技術の圧縮解放システムと比較して、増加された抑制動力を提供する。このようなＨＰＤシステムでは、ＨＰＤエンジンブレーキを実施する補助バルブ作動運動を優先して、主バルブ作動運動が「失われる」（エンジンバルブに伝達されない）ようにする必要がある。

主動作運動が失われるのを促進するために、ＨＰＤバルブ作動システムは、例えば、米国特許番号８，９３６，００６号および／または米国特許出願公開番号第２０１４／０２４５９９２号に記載されているように、バルブブリッジに折り畳み機構を組み込むことが知られている。これらの先行技術のシステムでは、折り畳み機構は、機械的に係止された状態において、バルブの作動運動がバルブブリッジを介して伝達されることを可能にし、機械的に係止解除された状態において、折り畳み機構に、いかなる適用されたバルブ作動運動も吸収させて、バルブブリッジを介したそれらの伝達を防止する油圧制御の係止機構を備える。

さらに、他の有益点の中でもとりわけ、燃料効率を改善し、テールパイプ排出量を削減するために、いわゆる気筒停止（ＣＤＡ）は、多くの内燃エンジンにおいて望ましい機能である。折り畳みバルブブリッジは、この目的にも使用され得る。

しかしながら、いくつかの場合では、バルブブリッジに展開された折り畳み機構が実装不可能であるか（例えば、十分な空間の不足または折り畳み機構を収容できないガイド付きバルブブリッジの使用のため）、またはバルブブリッジが望ましくない。結果として、ＣＤＡの提供を容易にするバルブ作動システム、および／または従来のまたはＨＰＤエンジンブレーキなどの補助バルブ作動は、当技術分野の歓迎すべき進歩を代表し得る。

先行技術の解決策の上述の欠点は、主バルブ作動運動源からの主バルブ作動運動を受容するように構成されている、第１のハーフロッカアームおよび少なくとも１つのエンジンバルブを作動させるように構成されている、第２のロッカアームを備える、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の提供を通じて対処される。第１の折り畳み機構状態において、第１のハーフロッカアームから第２のロッカアームに主バルブ作動運動を伝達するため、かつ第２の折り畳み機構状態において、第１のハーフロッカアームから第２のロッカアームへの主バルブ作動運動の伝達を防止するために、第１のハーフロッカアームおよび第２のロッカアームに対して、折り畳み機構も提供および構成される。折り畳み機構は、第１のハーフロッカアームまたは第２のロッカアームに配置され得、折り畳み機構を含まないロッカアームには、折り畳み機構接触面が設けられ、さらなる実施形態では、折り畳み機構は、油圧式制御係止機構を備え得る。第１のハーフロッカアームは、第１のハーフロッカアームを主バルブ作動運動源と接触するように付勢するための弾性要素と協働的に係合するように構成された弾性要素接触面を備え得る。第１のハーフロッカアームまたは第２のロッカアームのいずれかは、油圧式ラッシュアジャスタを備え得る。この場合、折り畳み機構によって油圧式ラッシュアジャスタに加えられる付勢力を制限する移動制限器も設けられ得る。

一実施形態では、第２のロッカアームは、第２のハーフロッカアームである。この実施形態では、システムは、第１のハーフロッカアームと第２のロッカアームとの間に配置され、かつ第１のハーフロッカアームを主バルブ作動運動源と接触するように付勢する弾性要素をさらに備え得る。

別の実施形態では、第２のロッカアームは、補助バルブ作動運動源から補助バルブ作動運動を受容するようにさらに構成される。この実施形態では、第２のロッカアームは、第１のアクチュエータ状態において、補助バルブ作動運動を第２のロッカアームから少なくとも１つのエンジンバルブへ伝達するため、第２のアクチュエータ状態において、第２のロッカアームから少なくとも１つのエンジンバルブへの補助バルブ作動運動の伝達を防止するため、第２のロッカアームに対して構成された油圧式制御アクチュエータおよび少なくとも１つのエンジンバルブを備え得る。さらに、この実施形態では、主バルブ作動運動源は、折り畳み機構が第１の折り畳み機構状態で動作し、かつアクチュエータが第１のアクチュエータ状態で動作している場合に、少なくとも１つのエンジンバルブの閉鎖速度を制御するように構成された少なくともサブベースサークル閉鎖ランプを有するカムを備え得る。さらに、主バルブ作動運動源は、第２のロッカアームが主バルブ作動運動と補助バルブ作動運動とを同時に伝達するように、折り畳み機構が第１の折り畳み機構状態にある間に、油圧式制御アクチュエータの延伸を可能にするように構成された少なくともサブベースサークルを有するカムを備え得る。この実施形態によるシステムは、折り畳み機構を第１の折り畳み機構状態から第２の折り畳み機構状態に遷移する前に、油圧式制御アクチュエータを第２のアクチュエータ状態から第１のアクチュエータ状態に遷移するように構成された制御システムをさらに備え得る。

本開示に説明されている特徴は、添付の特許請求の範囲に具体的に記載されている。これらの特徴および付随する有益点は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明を検討することから明らかになるであろう。ここで、１つ以上の実施形態を例としてのみ、添付の図面を参照して説明し、そこでは同様の参照番号は、同様の要素を表す。

本開示の第１の実施形態によるバルブ作動システムの概略図である。図１の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の上等角図である。図１の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の下等角図である。図１の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の側面断面図である。本開示の第２の実施形態によるバルブ作動システムの概略図である。図５の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の右上等角図である。図５の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の上面図である。図５の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の左上等角図である。図５の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の図６の断面線ＩＸ－ＩＸに沿った右側断面側面図である。図５の実施形態に係るバルブ作動システムの一例の図６の断面線Ｘ－Ｘに沿った左側断面側面図である。本開示による主バルブ作動運動源の排気バルブ運動を示す。

図１は、主バルブ作動運動源１０２によって提供されるバルブ作動運動が、第１および第２のロッカ１０４、１０６を介して、１つ以上のエンジンバルブ１０８（内燃エンジン１００の気筒１０９に関連付けられる）に伝達されるように、選択的に結合され得る第１のロッカアーム１０４および第２のロッカアーム１０６を備える、バルブ作動システム１０１を概略的に示す。代替的に、第１および第２のロッカアーム１０４、１０６は、第１のロッカアーム１０４に加えられたバルブ作動運動が第２のロッカアーム１０６に伝達されないように、すなわちバルブ作動運動が失われるように、互いに選択的に結合解除され得る。当技術分野で知られているように、エンジンバルブ１０８は、吸気バルブ、排気バルブ、または補助バルブを備え得、一実施形態では、別個のバルブ作動システム１０１を、単一の気筒、例えば、気筒の吸気バルブ用のバルブ作動システム１０１および同じ気筒の排気用のバルブ作動システム１０１の１つのインスタンスに関連する異なるエンジンバルブタイプについて別個に提供することができる。

本明細書で使用される場合、「結合された」という用語は、構成要素の一方に適用されるバルブ作動運動の少なくとも一部が、必ずしも固定または双方向接続を必要とせずに他方の構成要素に伝達されるように、構成要素間の十分な通信を指し、さらに「結合解除された」という用語は、バルブの作動運動がそれらの構成要素を介して伝達されないような、構成要素間の通信の欠如または不十分を指す。したがって、例えば、単に互いに接触する構成要素は、ある構成要素から別の構成要素へのバルブ作動運動の伝達が達成される程度まで結合され得る。代替的に、互いに接触しているが、ある構成要素から別の構成要素へのバルブ作動運動の伝達をもたらさない構成要素（例えば、本明細書に記載の係止解除された係止機構の場合のように）は結合解除される。さらに別の代替案として、結合解除は、２つの構成要素間に十分な量のクリアランスまたはラッシュ空間を確立することから生じ得、その結果、一方の構成要素に加えられたすべてのバルブ作動運動は、他方の構成要素に伝達される前に失われる。しかしながら、２つの構成要素間にラッシュ空間を確立しても、すべてではないが一部の適用されたバルブ作動運動が伝達されるため、これらの構成要素間の結合と見なされる。

これに関係なく、第１および第２のロッカアーム１０４、１０６の結合／結合解除は、図示のように、第１または第２のロッカアーム１０４、１０６のいずれかに配置された折り畳み機構１１０、１１２を使用することによって達成することができる。図１の折り畳み機構１１０、１１２の代替的な構成を示しているにもかかわらず、システム１０１には単一の折り畳み機構のみが提供されていることに留意されたい。現在好ましい実施形態では、折り畳み機構１１０は、第１のロッカアーム１０４内に配置されている。折り畳み機構１１０、１１２は、米国特許第９，７９０，８２４号に記載されているタイプの油圧式作動係止機構を備え得、その米国特許の教示は、この参照により本明細書に組み込まれる（その例は、図４および１０を参照して以下に示される）。代替的に、機械的係止機構に依存するのではなく、当技術分野で知られているように、制御バルブを使用して折り畳み機構を実装して、ピストンまたは同様の構成要素を延伸された位置で堅固に維持させる閉じ込められた容量の油圧流体を製造することができるが、それ以外の場合は、閉じ込められた量の油圧流体が解放されると後退する。さらに、当業者は、折り畳み機構が油圧作動装置に限定される必要はなく、代わりに空気圧または電磁的に実施され得ることを理解するであろう。

それがどのように実施されるかに関係なく、折り畳み機構１１０、１１２は、第１および第２のロッカアーム１０４、１０６が結合される、第１の折り畳み機構状態、または第１および第２のロッカアーム１０４、１０６が結合解除される、第２の折り畳み機構状態に維持され得る。折り畳み機構１１０、１１２が第２の折り畳み機構状態で動作されると、すべてのバルブ作動運動が失われるので、気筒１０９は、停止状態に維持することができ、すなわち、正の動力を生成することができない。

図１にさらに示されるように、制御システム１１４は、結合機構１１０、１１２の第１の折り畳み機構状態から第２の折り畳み機構状態への、およびその逆の遷移を制御するために提供される。例えば、折り畳み機構１１０、１１２が油圧制御された係止機構を備える場合、制御システム１１４は、当技術分野でも知られている、１つ以上の高速ソレノイドと通信する、当技術分野でも知られている好適なエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を備え得る。この場合、ＥＣＵは、高速ソレノイドを制御して、油圧流体を折り畳み機構１１０、１１２に供給するか、または油圧流体の流れを折り畳み機構１１０、１１２に制限し、それによって、折り畳み機構の動作状態を制御することができる。所与のエンジン１００が複数のバルブ作動システム１０１（単一の気筒内および／またはエンジン内の複数の気筒にわたる別個のバルブタイプに対応する）を備え得る程度で、ＥＣＵは、この目的のために、複数のバルブ作動システム１０１への油圧流体を制御する単一のソレノイド、または個別のバルブ作動システム１０１またはバルブ作動システム１０１のサブグループをそれぞれ制御する複数のソレノイドと通信し得る。

図１に示されるシステム１０１によるバルブ作動システムの例は、図２～４に関してさらに示される。図示されるように、この実施形態では、第１および第２のロッカアーム２０４、２０６はそれぞれ、ロッカシャフト（図示せず）上に回転可能に配置されたハーフロッカを備える。第１のロッカ２０４の場合、ハーフロッカは、当技術分野で知られているような、カムシャフト（図示せず）上にあるカムの形態でバルブ作動運動源からバルブ作動運動を受容するように構成された好適なフォロア３０２（ローラフォロワが図４に示されている）を備える。図３に最もよく示されるように、第２のロッカアーム２０６はＵ字形であり、ロッカシャフトを受容するためのロッカシャフト開口部２１６（１つのみを図示）をそれぞれが有する２つのアーム３０４、３０６を備える。アーム３０４、３０６は、（それぞれのロッカシャフト開口部に対して）それらの遠位端部で、アーム３０４、３０６が一斉に動くように拘束されるように、クロス部材３０８によって一緒に結合される。図示されるように、第２のロッカアーム２０６のアーム３０４、３０６は、第１のロッカアーム２０４がそれらの間に適合するのに十分な空間を提供するために、それぞれから離間されている。第１のロッカアーム２０４の一部２０４ａは、同様のロッカシャフト開口部（図示せず）を画定する。第２のロッカアーム２０６は、図４に最もよく示されるように、折り畳み機構接触面４０４を提供する接触ボス２１８を備えるが、その動作は、以下でさらに詳細に説明される。同様に、一対のエンジンバルブボス２１０、２１２が第２のロッカアーム２０６に提供され、ボス２１０、２１２は、一対のエンジンバルブ（図示せず）と整列するように構成される。スイベル２１１、２１３は、エンジンバルブと接触するために、対応するエンジンバルブボス２１０、２１２から下向きに延伸し得る。一実施形態では、バルブボス２１０、２１２のそれぞれは、当技術分野で知られているように、油圧式ラッシュアジャスタを備え得る。この場合、第２のロッカアーム２０６は、油圧式ラッシュアジャスタに油圧流体の連続供給を提供するための油圧通路を含み得る。

図４に最もよく示されるように、第１のロッカアーム２０４は、第１のロッカアーム２０４に形成されたボア４０１内に配置された折り畳み機構４０２を備え、折り畳み機構４０２は、折り畳み機構接触面４０４との接触を確立する。特に、図４に示される折り畳み機構４０２は、ボア４０１内に配置されたハウジング４１０を備える、油圧式作動係止機構である。ハウジング４１０は、例えば、ハウジング４１０とハウジングボア４０１との間の保持リングとのねじ込み係合、締まりばめまたはスリップばめによって、ハウジングボア４０１内に固定的に保持される。ハウジング４１０は、図示の実施形態で提供されるが、本明細書で説明されるハウジング４１０の特徴は、第３のロッカアーム７００の本体に直接提供され得ることであるということが理解される。これに関係なく、次に、ハウジング４１０は、その中にスライド可能に配置された外側プランジャ４１２を有するボア４１１を備える。ボア４０１の外に延伸する外側プランジャ４１２の端部は、ボール４２２およびスイベル４２４を有するキャップ４２２によって終端され、これらは、図示されるように、折り畳み機構接触面４０４との接触を集合的に確立する。外側プランジャ４１２はまた、内側プランジャ４１４がその中にスライド可能に配置されたボア４１３を有する。図示の実施形態では、係止ばね４２０は、内側プランジャ４１４を外側プランジャボア４１３の中に付勢する。係止ばね４２０によって提供される付勢力が対抗されない限り、内側プランジャ４１４は、外側プランジャボア４１３に付勢され、それによって、係止要素４１６が、外側プランジャ４１２の側壁に形成された開口部を通って延伸する。さらに図示されるように、ハウジング４１０は、その内壁に形成された外側凹部４１８を有する。係止要素４１６が延伸され、外側凹部４１８と位置合わせされる場合、外側プランジャ４１２は、ハウジングボア４１１内でスライドすることが機械的に防止され、すなわち、ハウジング４１０に対して係止されて、外側プランジャ４１２が第１のロッカアーム２０４に適用されるバルブ作動運動に関係なく、延伸された位置に維持される。その結果、第１のロッカアーム２０４に加えられたバルブ作動運動は、折り畳み機構４０２および折り畳み機構接触面４０４を介して第２のロッカアーム２０６に伝達され、すなわち、折り畳み機構は、第１の折り畳み機構状態で動作される。

ハウジング４１０はまた、その外側側壁表面に形成された環状チャネル４３０と、第１のロッカアーム２０４に形成された通路（図示せず）から油圧流体を受容することができるその側壁を通って延伸する半径方向開口部４３２とを備える。このように供給された油圧流体は、油圧流体によって加えられる圧力が係止ばね４２０によって提供される付勢によって提供される付勢を打ち消し、さらに内側プランジャ４１４を、外側プランジャボア４１３からスライドして外れさせるように、外側プランジャボア４１３（図示されていないが、外側プランジャ４１３における開口部を介して）の中にさらに経路が定められ得る。そうすることにより、内側プランジャ４１４の直径が縮小された部分が係止要素４１６と整列し、それにより、係止要素４１６が後退され、外側の凹部４１８から外れることが可能になる。この状態では、外側プランジャ４１２は、ハウジングボア４１１内にさらにスライドすることができ、すなわち、係止解除される。その結果、第１のロッカアーム２０４に適用されるバルブ作動運動は、そのような運動が単に外側プランジャ４１２をハウジングボア４１０内で往復運動させる、すなわち折り畳み機構が第２の折り畳み機構状態において動作される程度に、折り畳み機構４０２を介して第２のロッカアーム２０６に伝達されない。

上述のように、油圧式ラッシュアジャスタは、本明細書に記載のシステムで提供され得る。一実施形態では、移動制限器は、第２の折り畳み機構状態（すなわち、係止解除）にある場合に、折り畳み機構４０２によって油圧式ラッシュアジャスタに加えられる付勢を制限するために提供され得る。油圧式ラッシュアジャスタおよび移動制限器の使用例を、図１０に関連して以下でさらに詳細に説明する。しかしながら、そこに記載されている原理は、そこに記載されている実施形態のいずれにも等しく適用され得ることが理解される。

図２～４にさらに示されるように、弾性要素２１４（図示されるような圧縮ばねなど）は、第１のロッカ２０４、２０６の間に提供され得る。図４に最もよく示されるように、弾性要素２１４は、外側プランジャ４１２、キャップ４２２、ボール４２２、およびスイベル４２４の周りに配置され、さらに、一方の端部で第１のロッカアーム２０４に当接し、他方の端部で第２のロッカアーム２０６に当接する。この実施形態では、弾性要素２１４の端部は、折り畳み機構接触面４０４で第２のロッカアーム２０６に当接するが、当業者は、これが要件ではないことを理解するであろう。このように構成された弾性要素２１４は、第１のロッカアーム２０４を第２のロッカアーム２０６から離れるように付勢し、運動源と接触させる。

再度、折り畳み機構４０２および対応する折り畳み機構接触面４０４の展開は、図２～４に示される構成から逆にすることができ、すなわち、折り畳み機構４０２は、第２のロッカアーム２０６に、さらに第１のロッカアーム２０４に設けられた折り畳み機構接触面４０４に設けられることに留意されたい。

ここで、図５に概略的に示されている第２の実施形態を参照すると、システム５０１は、第１のロッカアーム５０４および第２のロッカアーム５０６を備える。この場合、第１のロッカアーム５０４は、再び、主バルブ作動運動源５０２からバルブ作動運動を受容するように構成されたハーフロッカアームである。本明細書で使用される場合、記述子「主」は、エンジンの正の動力生成状態の間に使用されるバルブ作動運動を指す。他方、第２のロッカアーム５０６は、補助バルブ作動運動源５２０からバルブ作動運動を受容するように構成され、さらに、主および／または補助バルブ作動運動を１つ以上のエンジンバルブ１０８に伝達するように構成される。本明細書で使用される場合、記述子「補助」は、例えば、様々なタイプのエンジンブレーキ、後期吸気バルブ閉鎖（ＬＩＶＣ）、早期排気バルブ開放（ＥＥＶＯ）のような、正の動力生成に加えて、またはその代わりに、エンジン動作の状態中に使用されるバルブ作動運動を指す。図１に示される第１の実施形態の場合のように、上述のタイプの折り畳み機構５１０、５１２が、第１のロッカアーム５０４または第２のロッカアーム５０６のいずれかに提供される（この実施形態では、第２のロッカアーム５０６に折り畳み機構５１２を展開することが好ましい）。さらに、この第２の実施形態では、第２のロッカアーム５０６は、アクチュエータ５２４、例えば、第２のロッカアーム５０６から延伸または後退するように選択的に制御され得る油圧起動アクチュエータが任意選択的に提供される。図１の場合のように、折り畳み機構５１０、５１２は、制御を使用して、主および第２のロッカアーム５０４、５０６を結合／結合解除するように、すなわち、上述のように、制御システム１１４を使用して、第１および第２の折り畳み機構状態で動作するように制御され得る。アクチュエータ５２４は、同様に、制御システム１１４によって制御されて、補助バルブ作動運動源５２０から受容されたバルブ作動運動をバルブ１０８に伝送するか、またはそのような運動の伝達を防止する（すなわち、それらを失う）。

折り畳み機構５１０、５１２およびアクチュエータ５２４の選択的動作を通じて、図５に示されるシステムを使用して、いくつかの異なるエンジン動作モードをサポートすることができる。折り畳み機構５１０、５１２およびアクチュエータ５２４の両方が起動されていない（または「オン」状態にない）第１の状態では、主運動源５０２または補助運動源５２０のどちらからのバルブ作動運動もエンジンバルブ１０８に伝達されず、それにより、対応する気筒１０９を効果的に停止させる。折り畳み機構５１０、５１２が起動されるが、アクチュエータ５２４が起動されない、第２の状態では、典型的な正の動力動作の場合のように、主運動源５０２からのバルブ作動運動のみがバルブ１０８に伝達される。折り畳み機構５１０、５１２が起動されないが、アクチュエータ５２４が起動される、第３の状態では、例えば、ＨＰＤエンジンブレーキ動作中、または主動作を早期または後期に閉鎖するための低リフト主バルブ作動動作中の場合に、補助運動源５２０からのバルブ作動運動のみがバルブ１０８に伝達される。折り畳み機構５１０、５１２が起動され、アクチュエータ５２４が起動される第４の状態では、例えば、従来の（非ＨＰＤ）圧縮開放エンジンブレーキ、ＬＩＶＣまたはＥＥＶＯの場合に、主運動源５０２および補助運動源５２０の両方からのバルブ作動運動がバルブ１０８に伝達される。さらに、この第４の動作状態は、以下でさらに説明するように、エンジン動作状態間、例えば、正出力動作とエンジンブレーキ動作（または他の補助動作）との間、およびその逆に遷移する場合にも望ましい場合がある。

図５のシステム５０１による実施形態の例が、図６～１０をさらに参照して示されている。図示されるように、システムは、その中に形成されたロッカシャフト開口部８０４、６１２を介してロッカシャフト（図示せず）に回転可能に取り付けるように構成された第１のロッカアーム６０４および第２のロッカアーム６０６を備える。第１のロッカアーム６０４は、ハーフロッカアームであり、主動作バルブ作動運動源（図示しないが、例えば、カム）からバルブ作動運動を受容するローラフォロワ８０３（図８および１０）を備える。第１のロッカアーム６０４は、図８および１０に最もよく示されるように、調整可能な接触面６０８および付勢ばねシート６１０をさらに備える。図１０にさらに示されるように、調整可能な接触面６０８（または折り畳み機構接触面）は、ボルト１００２に取り付けられ、係止ナット１００４で固定されたスイベルを備える。ボルト１００２は、当技術分野で知られている手動のラッシュ調整ボルトのように、調整可能な接触面６０８が第１のロッカアーム６０４から離れて延伸する距離を調整するように回転させることができる。付勢ばねシート６１０は、第１のロッカアーム６０４に付勢力を適用し、それによって第１のロッカアーム６０４を主バルブ作動運動源と接触させるように付勢する弾性要素（図示せず）を受容するように構成される。図示の実施形態では、この弾性要素は、固定面（図示せず）にさらに接触する。しかしながら、図２～４に示されているものと同様の、すなわち、第１および第２のロッカ６０４、６０６の間に配置された弾性要素を等しく使用できることが理解される。

第２のロッカアーム６０６は、補助バルブ作動運動源（図示しないが、例えば、カム）からバルブ作動運動を受容するためにその上に取り付けられたローラフォロワ７０４を有する運動受容端部７０２を有する。補助またはブレーキロッカアーム６０６はまた、１つ以上のエンジンバルブに接触するように構成された運動付与端部７０６を有する（多くの場合、当技術分野で知られているバルブブリッジを介して）。

図７、８および１０に最もよく示されるように、第２のロッカアーム６０６はまた、２つの油圧式作動構成要素、すなわち折り畳み機構６１６およびアクチュエータ８０２を含む。図示の実施形態では、折り畳み機構６１６は、第２のロッカアーム６０６から第１のロッカアーム６０４に向かって横方向に延伸する折り畳み機構ボス６１４内に存在する。付加的に、アクチュエータ８０２は、第２のロッカアーム６０６の運動付与端部７０６で形成されたアクチュエータボス８０４内に存在する。折り畳み機構６１６およびアクチュエータ８０２が油圧で作動される実施形態では、油圧流体は、既知の技術によって、第２のロッカアーム６０６およびロッカシャフトに形成された油圧通路（図示せず）を介して折り畳み機構６１６およびアクチュエータ８０２に提供され得る。

図９に最もよく示されるように、アクチュエータ８０２は、アクチュエータボス８０４に形成されたボア９０２内に存在し、アクチュエータボア９０２内にスライド可能に配置されたアクチュエータピストン９０４を備える。図示されるように、手動ラッシュ調整組立体９０８がボア９０２に提供され、アクチュエータピストン９０４は、ラッシュ調整組立体９０８とアクチュエータピストン９０４との間に挿入されたアクチュエータ付勢ばね９０６によってボア９０２に付勢される。さらに、制御バルブ６１８は、第２のロッカアーム６０６に設けられている。当技術分野で知られているように、油圧流体は、制御バルブ６１８および第２のロッカアーム６０６の油圧通路（図示せず）を介してアクチュエータボア９０２に送られ得る。制御バルブ６１８を介してボア９０２に油圧が加えられると、アクチュエータピストン９０６はボア９０２から延伸し、当技術分野で知られているように、制御バルブ６１８によって提供される油圧流体の係止された量により、この延伸位置（すなわち、第１のアクチュエータ状態）に堅固に維持される。他方、制御バルブ６１８（およびその結果としてボア９０２）に加えられる油圧がないことにより、係止された油圧流体が解放され、それによってアクチュエータピストン９０４がボア９０２内で自由にスライドできるようになる（すなわち、第２のアクチュエータ状態）。

図１０に最もよく示されているように、折り畳み機構６１６は、上述のタイプと実質的に同様の油圧式作動係止機構を備え得（図４と比較して）、折り畳み機構６１６は、制御され得る１つ以上の係止要素４１６を備え、折り畳み機構が第１のロッカアーム６０４の調整可能な接触面６０８に堅固に接触するように、内側プランジャ４１４の動作を介して、外側プランジャ４１２を所定の位置に、例えば、ハウジング４１０に対して延伸位置に係止する。他方、前のように、係止要素４１６は、外側プランジャ４１２が、この場合、外側プランジャ付勢ばね１００６によって提供される付勢の効力によって、調整可能な接触面６０８に接触したまま、外側プランジャ４１２がハウジングボア内で自由にスライドできるようにする。

一実施形態では、折り畳み機構６１６は、エンジンの正の動力動作中などに係止状態に維持されると、折り畳み機構６１６と調整可能な接触面６０８との間の接触の効力により、第２のロッカアーム６０６が第１のロッカアーム６０４から運動を受容することを可能にする。対照的に、エンジンの補助またはエンジンブレーキ動作中などの係止解除状態に維持されると、折り畳み機構６１６は、第１のロッカアーム６０４によって提供されるバルブ作動運動を吸収し、それによってそのような運動が第２のロッカアーム６０６およびエンジンバルブに伝達されるのを防止する。

図１０は、折り畳み機構６１６と協働して油圧式ラッシュアジャスタ１００８の適切な動作を確実にするための任意選択的な油圧式ラッシュアジャスタ１００８および移動制限器１０１０の使用をさらに示す。この例では、油圧式ラッシュアジャスタ１００８は、ボルト１００２が配置されている第１のロッカアーム６０４に配置されている。この場合、油圧式ラッシュアジャスタ１００８が存在するので、ボルト１００２は、ラッシュ調整に必要とされない。折り畳み機構の第２の状態（すなわち、係止解除）で動作されると、外側プランジャ付勢ばね１００６によって提供される付勢は、外側プランジャ４１２を油圧式ラッシュアジャスタ１００８に対して継続的に押し付け、最終的に油圧式ラッシュアジャスタ１００８を完全に折り畳ませる。これが発生するのを防止するために、折り畳み機構が折り畳み機構の第２の状態にある場合に外側プランジャ４１２がバルブ作動運動を吸収することを依然として可能にするために、移動制限器１０１０が設けられ、外側プランジャ４１２が油圧式ラッシュアジャスタ１００８に対して継続的に反力を自由に提供しないようにし得る。したがって、図示の例では、外側プランジャ４１２は、図示されるように、例示の移動制限器１０１０を備えている。外側プランジャ４１２が自由に往復運動できる場合、ハウジングボアからのその移動（すなわち、図１０の図では左方向）は、第２のロッカアーム６０６の外側面に当接するように構成されたワッシャ／ナット組立体を含む移動制限器１０１０によって制限される。このようにして、外側プランジャ付勢ばね１００６が、油圧式ラッシュアジャスタ１００８の折り畳みを引き起こし、その目的を損なうことを防止する。さらに、折り畳み機構が折り畳み機構の第１の状態にある（すなわち、係止されている）場合、外側プランジャ４１２の最大移動距離は、係止要素４１６がハウジングの凹部内のその両側にラッシュ空間を有するように配置されるように選択される。このようにして、ハウジングの凹部の側壁を有する係止要素４１６への摩擦負荷は最小化または完全に排除され、それにより、折り畳み機構６１６が折り畳み機構の第２の状態に切り替えられた場合に係止要素４１６の後退を容易にする。

さらに、エンジンの正の出力動作中、アクチュエータ８０２は、第２のロッカアーム６０６のローラフォロワ７０４と補助バルブ作動運動源との間にラッシュ空間が発生することを可能にするように、第２のアクチュエータ状態に維持され、それによって補助バルブ作動運動がエンジンバルブに伝達されるのを防止する。一方、エンジンの補助動作中、アクチュエータ８０２は第１のアクチュエータ状態に維持され、それにより、補助バルブ作動運動が第２のロッカアーム６０６を介してエンジンバルブへ通過するように、ローラフォロワ７０４と補助バルブ作動運動源との間のラッシュを吸収する（一方、主動作運動は、上述のように、折り畳み機構６１６を介して、場合によっては、同時に失われるか、または失われない可能性がある）。

図６～１０に示されるシステムの一態様は、エンジンの正の動力動作とエンジンブレーキ動作（または他の補助動作）との間の遷移中に、およびその逆に、吸気逆流が発生する可能性である。例えば、エンジンブレーキのオン（すなわち、正の動力発生からエンジンブレーキ動作への遷移）中に、折り畳み機構６１６が、アクチュエータ８０２が完全に延伸する前に、係止解除または折り畳み状態に切り替わる可能性があり、エンジンブレーキバルブの作動運動をエンジンバルブに適用する前に、主動作バルブの作動運動が失われ、その結果、この間、排気バルブが開かれなくなる。遷移中に排気バルブを開くことができないため、吸気ロッカアームがより高い気筒圧力に逆らって開く。これらの高圧は、吸気マニホルドに逆流し、ターボチャージャのコンプレッサホイールに戻る可能性があり、これにより、望ましくないターボサージが発生する可能性がある。

正の動力動作とエンジンブレーキ動作との間の遷移に関する上記の問題を回避するための１つのアプローチは、アクチュエータ８０２および折り畳み機構６１６のシーケンス制御である。したがって、一実施形態では、アクチュエータ８０２および折り畳み機構６１６は、折り畳み機構６１６を第１の折り畳み機構状態（すなわち、主バルブ作動運動を伝達する）から第２の折り畳み機構状態（すなわち、主バルブ作動運動を伝達する）に遷移する前に、アクチュエータ８０２が第２のアクチュエータ状態（すなわち、補助バルブ作動運動を伝達しないように）から第１の作動状態（すなわち、補助バルブ作動運動を伝達する）に遷移するように制御される（図５に示されるような制御システム１１４を介して）。このようにして、アクチュエータ８０２が第１のアクチュエータ状態にあり、折り畳み機構６１６が第１の折り畳み機構状態にある間、主バルブおよび補助バルブの両方の作動運動が遷移中にエンジンバルブに伝達される。その後、折り畳み機構６１６は、第２の折り畳み機構状態で動作するように制御され、それにより、主バルブ作動運動が失われる。

正の動力動作中、図１１に示されるタイプの主動作１１０２（下の破線の曲線）は、主バルブ動作１１０２の開始と終了にて、エンジンバルブの速度（特に、シート速度）を制御するカムのベースサークルレベルでのいわゆるランプ１１０２ａ～ｂを含む。他方で、上述のように、正の動力生成からエンジンブレーキに遷移する場合に、アクチュエータ８０２を完全に起動させる（つまり、完全に延伸することができるようにするため）のに十分な時間を提供するために、折り畳み機構６１６の停止を遅らせることが望ましい（つまり、動作を伝達するのではなく、動作を吸収させる）。しかしながら、そのような遷移中に、図８に示される上部破線曲線１１０４のようなバルブリフトプロファイルの少なくとも一部は、折り畳み機構およびアクチュエータの両方が一定期間それらの延伸された状態（すなわち、運動伝達状態）にある可能性があるという事実により、エンジンバルブに提示され得る。制御されていないバルブ速度を防止するために、図示されるように、追加のランプ１１０４ａ～ｂが、開始ランプ１１０２ａの前および終了ランプ１１０２ｂの後にサブベースサークルレベルで提供される。このようにして、エンジンバルブの開放および閉鎖速度は、上述のように折り畳み機構およびアクチュエータの遷移中に制御されている方法で進行することが保証される。さらに、提供されるサブベースサークルは、第１の折り畳み機構状態の折り畳み機構と第１のアクチュエータ状態のアクチュエータ、すなわち両方が完全に延伸された状態での同時動作を可能にするように構成され得る。

特定の好ましい実施形態が示され、説明されてきたが、当業者は、本発明の教示から逸脱することなく変更および修正を行うことができることを理解するであろう。したがって、上記の教示のありとあらゆる修正、変形、または同等物は、上記に開示され、本明細書で主張される基本的な基本原理の範囲内にあると考えられる。例えば、折り畳み機構の特定の実装が上述されているが、他のタイプの折り畳み機構が使用され得ることが理解される。さらに、図５～１０の実施形態はすべて、第２のロッカアーム６０６の運動付与端部７０６内に配置されているアクチュエータ８０２を示している。しかしながら、これは要件ではなく、アクチュエータは、作動されるフォロアの形で実装することができ、例えば、同様の方法で延伸および後退され得るピストン上に配置されたローラフォロワである。さらに、上記の実施形態のそれぞれにおいて、ロッカアームは、固定されたロッカシャフトの周りで旋回可能であるように構成される。しかしながら、２つのロッカは、互いに対して旋回するように構成することができることが理解される。例えば、第２のロッカアームが第１のロッカアームに取り付けられ、さらに第１のロッカアームによって提供される旋回のまわりで旋回可能であるように、さらに折り畳み機構が上述のように依然としてバルブ作動運動を吸収できるように、旋回がロッカアームの第１に提供される。

Claims

内燃エンジンの気筒に付随する少なくとも１つのエンジンバルブを作動させるためのシステムであって、
主バルブ作動運動源から主バルブ作動運動を受容するように構成されている第１のハーフロッカアームと、
前記少なくとも１つのエンジンバルブを作動させるように構成されている第２のロッカアームと、
前記第１のハーフロッカアームおよび前記第２のロッカアームに対して、第１の折り畳み機構状態において、前記第１のハーフロッカアームから前記第２のロッカアームに主バルブ作動運動を伝達し、第２の折り畳み機構状態において、前記第１のハーフロッカアームから前記第２のロッカアームに前記主バルブ作動運動を伝達するのを防止するように構成されている折り畳み機構と、を備える、システム。
前記折り畳み機構を前記第１の折り畳み機構状態から前記第２の折り畳み機構状態に、またはその逆に遷移させるように構成された制御システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記折り畳み機構が、前記第１のハーフロッカアームに配置されている、請求項１に記載のシステム。
前記第２のロッカアームが、折り畳み機構接触面を備える、請求項３に記載のシステム。
前記折り畳み機構が、前記第２のロッカアームに配置されている、請求項１に記載のシステム。
前記折り畳み機構が、油圧制御された係止機構を備える、請求項１に記載のシステム。
前記第１のハーフロッカアームが、前記第１のハーフロッカアームを前記主バルブ作動運動源と接触させるように付勢するための弾性要素と協働的に係合するように構成された弾性要素接触面を備える、請求項１に記載のシステム。
前記第１のハーフロッカアームまたは前記第２のロッカアームのいずれかが、油圧式ラッシュアジャスタを備える、請求項１に記載のシステム。
前記折り畳み機構によって前記油圧式ラッシュアジャスタに加えられる付勢力を制限するように構成されている移動制限器をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
前記第２のロッカアームが、第２のハーフロッカアームである、請求項１に記載のシステム。
前記第１のハーフロッカアームを前記主バルブ作動運動源と接触するように付勢するために、前記第１のハーフロッカアームと前記第２のロッカアームとの間に配置されている弾性要素をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
前記第２のロッカアームが、補助バルブ作動運動源から補助バルブ作動運動を受容するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記第２のロッカアームが、第１のアクチュエータ状態において、前記第２のロッカアームから前記少なくとも１つのエンジンバルブへ前記補助バルブ作動運動を伝達するため、第２のアクチュエータ状態において、前記第２のロッカアームから前記少なくとも１つのエンジンバルブへの前記補助バルブ作動運動の伝達を防止するため、前記第２のロッカアームに対して構成された油圧式制御アクチュエータおよび少なくとも１つのエンジンバルブを備える、請求項１２に記載のシステム。
前記主バルブ作動運動源が、前記折り畳み機構が前記第１の折り畳み機構状態で動作し、かつ前記アクチュエータが前記第１のアクチュエータ状態で動作している場合に、少なくとも１つのエンジンバルブの閉鎖速度を制御するように構成された少なくともサブベースサークル閉鎖ランプを有するカムを備える、請求項１３に記載のシステム。
前記主バルブ作動運動源が、前記折り畳み機構が前記第１の折り畳み機構状態にある間、前記第２のロッカアームが前記主バルブ作動運動と前記補助バルブ作動運動とを同時に伝達するように、前記油圧式制御アクチュエータの延伸を可能にするように構成された少なくともサブベースサークルを有するカムを備える、請求項１３に記載のシステム。
前記折り畳み機構を前記第１の折り畳み機構状態から前記第２の折り畳み機構状態に遷移する前に、前記油圧式制御アクチュエータを前記第２のアクチュエータ状態から前記第１のアクチュエータ状態に遷移するように構成されている制御システムをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。