JP4709408B2 - 油圧作動式ラッチングピンバルブの無効化 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の改良されたバルブトレーンに関し、特に、このようなバルブトレーンで使用されるバルブ無効化組立体に関し、さらに具体的には、ラッチングピン構成を利用する種類のこのようなバルブ無効化装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブが通常の開閉よりも少ない量だけ開閉するように、本発明のバルブ無効化組立体を利用してバルブトレーンにいくらかの追加のすきまを導入することができるが、本発明は、バルブをもはやまったく開閉しなくするのに十分なすきま（以下では「から動き」とも呼ばれる）をバルブトレーンに導入するのに特に適している。これに関して本発明を説明する。
【０００３】
本発明が関係する一般的な種類のバルブ無効化装置は特に、プッシュロッド型のバルブギアトレーンを有する内燃機関に関して知られている。このようなギヤトレーンには、一方の端部がプッシュロッドに係合し他方の端部がエンジンポペットバルブに係合するロッカアームがある。通常、ロッカアームの中央部は、当業者に良く知られているように支点構造によってシリンダヘッド（または他の適切な構造）に対して固定されており、通常は支点によってロッカアームの中央部の「上下」方向への移動が妨げられる。同時に、支点によって、ロッカアームはプッシュロッドの周期移動に応答して周期的なピボット運動を行い、それによって、プッシュロッドが回転カム軸のローブに係合する。
【０００４】
プッシュロッド型バルブギアトレーン内のロッカアームの支点部に動作可能に組合されたいくつかの公知のバルブ無効化装置組立体がある。このような公知のバルブ無効化装置組立体は、ラッチ状態のときには、ロッカアームの支点部を拘束し、ロッカアームに通常の周期的なピボット運動を行わせる。しかし、ラッチ解除状態のとき、バルブ無効化装置組立体は、プッシュロッドの周期的なピボット運動によって、ロッカアームが、エンジンポペットバルブに係合している端部の周りに周期的なピボット運動を行うように、ロッカアームの支点部が「から動き」を行うことを可能にする。言い換えれば、ロッカアームは単にピボット運動するが、エンジンポペットバルブは動かず、したがって無効化状態になる。
【０００５】
プッシュロッド型ギヤトレーンにおけるバルブ無効化のための異なる手法が、「Ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ Ａｃｔｕａｔｅｄ Ｖａｌｖｅ Ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｎｇ Ｒｏｌｌｅｒ Ｆｏｌｌｏｗｅｒ」に関してＫｙｎａｎ Ｌ．Ｃｈｕｒｃｈの名で１９９９年２月２３日に出願された同時係属米国特許出願第０９／２５５３６６号に例示され記載されている。この同時係属出願では、バルブの無効化が、ローラ従動車と共に移動する外側本体と、プッシュロッドを運動させる内側本体とを有する種類のローラ従動車で行われる。バルブ無効化装置は、から動きが行われるラッチ解除状態、または内側本体と外側本体が互いにラッチされ、カムによってローラ従動車に加えられた運動がプッシュロッドに伝達され、通常のバルブ開閉が行われるラッチ状態を有する。
【０００６】
米国特許第５６５５４８７号には、エンドピボットロッカアームを利用する種類の、オーバヘッドカム（「ＯＨＣ」）エンジンで使用される概ね同様な種類のバルブ無効化装置が例示され記載されている。上述の種類のバルブギヤトレーンでは、ロッカアームの端部用のピボット点が油圧すきま調整装置（「ＨＬＡ」）であり、ロッカアームの反対側の端部はエンジンポペットバルブに係合している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記で引用された特許のバルブ無効化装置では、内側本体と外側本体との間のラッチ止め構造は、適切なラッチ止めおよびラッチ解除が行われるように内側本体を外側本体内で所定の回転方向に維持しなければならないように構成されている。このように内側本体部材の回転方向を外側本体部材に対して維持する必要があるので、全体的な複雑さがかなり増し、バルブ無効化ＨＬＡの製造コストと組立てコストの両方がかなり増大する。本発明の開発に関連して、引用された特許の弁無効化装置の他の欠点が、ラッチ止め機構がラッチされているときに、ラッチ止め機構によって支持されているギヤトレーンの力のすべてが比較的小さな領域に伝達され、したがって、ラッチ機構内の表面応力が望ましい値よりも高くなることであることも判明している。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の上述の欠点を解消する改良されたバルブ無効化装置組立体を提供することである。
【０００９】
本発明のより具体的な目的は、内側本体部材を外側本体部材に対して特定の回転方向に配置しなくてもラッチ止めおよびラッチ解除が適切に行われる改良されたバルブ無効化装置を提供することである。
【００１０】
本発明の関連する目的は、ＨＬＡがかなりコンパクトであり、バルブギヤトレーンを全体的に再構成する必要が最小限に抑えられる、エンドピボットロッカアーム型のＯＨＣバルブギヤトレーンで使用される改良されたバルブ無効化ＨＬＡを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記およびその他の目的は、燃焼室への流れおよび燃焼室からの流れを制御するバルブ手段と、燃焼室内のイベントとタイミングを合わせてバルブ手段を開閉する周期運動を行う駆動手段と、周期運動に応答してバルブ手段の周期的な開閉を行うように動作するバルブギヤ手段とを有する種類の内燃機関用の改良されたバルブ無効化装置組立体を提供することによって達成される。
【００１２】
バルブ無効化装置組立体は、バルブギヤ手段の一部を構成しており、外側本体部材、および外側本体部材内に配設されており外側本体部材に対して往復運動することができる内側本体部材と、内側本体部材を外側本体部材に対して軸線方向に延ばされた位置の方へ偏らせるばねとを備えている。ラッチ組立体は、外側本体部材および内側本体部材がラッチ解除位置にあるときに、全体的に内側本体部材内に配設され、かつラッチ組立体は、半径方向に移動可能なラッチ部材と、ラッチ部材をラッチ状態の方へ偏らせるばね手段とを備えている。加圧流体源は、ラッチ組立体に動作可能に組合わされており、ラッチ部材をラッチ解除状態の方へ偏らせるように動作することができる。
【００１３】
この改良されたバルブ無効化装置組立体は、ラッチ組立体が、環状のラッチ表面を備える概ね環状の内部溝と、環状の内部溝と開放流体連通しかつ加圧流体源と流体連通するように配設された少なくとも１つの流体ポートとを形成する外側本体部材をさらに有することを特徴としている。ラッチ部材は、環状のラッチ表面に概ね平行に向けられ、ラッチ部材がラッチ状態であるときにラッチ表面に面間係合するように配設された概ね平面状の停止表面を形成しており、それによって、内側本体部材は外側本体部材に対して任意の回転方向に位置することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を限定するものではない図面を参照すると、本発明のバルブ無効化装置組立体を利用できる種類のＯＨＣバルブギヤトレーンが一例としてのみ図示されている。図１には、内燃機関のシリンダヘッド１１が部分的に示されている。シリンダヘッド１１は、全体が５で指定されたバルブ無効化装置が内部に配設されている概ね筒状のボア１３を形成している。
【００１５】
バルブ無効化装置組立体１５は、外側本体部材１７と、内側本体部材１９と、ボールプランジャ部２１を備えるプランジャ部（後述）とを備えている。当業者に良く知られているように、シリンダヘッド１１は、ボア１３と交差するエンジンオイル通路２３であって、以下に詳しく説明するようにバルブ無効化装置組立体１５に加圧オイルを送るためのエンジンオイル通路２３も形成している。
【００１６】
依然として主として図１を参照するとわかるように、ボールプランジャ２１はロッカアーム２７の半球ソケット２５内に収容されている。ソケット２５と反対側のロッカアーム２７の端部には、下側がエンジンポペットバルブ３３（ステムの上部のみが示されている）の先端３１に係合しているバルブ接触パッド２９がある。ロッカアーム２７は、バルブ無効化カム３７の表面に係合している回転可能なカム従動車３５を備えている。
【００１７】
通常、しかし一例に過ぎないが、本発明は、バルブギヤトレーンが８対の吸気弁および排気弁ロッカアームを備えており、８つの気筒のうちの４つが本発明のバルブ無効化装置組立体１５を備えている８気筒エンジンと共に使用される。言い換えれば、十分なから動きをその特定のバルブ用のバルブ駆動トレーンに導入し、カム３７の循環運動にもかかわらず、ポペットバルブ３３の対応する周期的な開閉移動（すなわち、その特定の気筒の吸気弁または排気弁の周期的な開閉移動）が起こらないようにすることによって、８つの気筒のうちの４つを選択的に無効化することができる。前述の「無効化」状態の下では、エンジンポペットバルブ３３はバルブ閉じばね（ここには図示されていない）の作用を受けて閉じられたままになる。また、通常、選択的に無効化できない４つの気筒の場合、ロッカアーム２７のソケット２５が「従来の」油圧すきま調整装置、すなわち、バルブ無効化機能を有さないＨＬＡのボールプランジャ部に係合する。
【００１８】
カム３７のローブが（図１に示されているように）カム従動車３５に係合すると、通常の動作条件の下では、ボールプランジャ部２１がロッカアーム２７のピボット点を構成し、それによって、カム従動車３５がカムローブ３７に係合したときにロッカアームがボールプランジャ部２１の周りでピボット運動し、したがって、エンジンポペットバルブ３３が下向きに押される。
【００１９】
次に、当業者は、主として図２を参照し、本発明が、添付の請求項で指摘されないかぎり、特定のバルブ無効化装置またはＨＬＡ構成に限らないことを理解すべきである。したがって、エンドピボットロッカアームと共に使用できるバルブ無効化ＨＬＡに関して本発明を図示し説明しているが、本発明は、たとえばプッシュロッド型ギヤトレーン用のバルブ無効化ローラ従動車で使用することもできる。
【００２０】
図２には、バルブ無効化組立体１５がラッチ解除状態で示されており、内側本体部材１９およびボールプランジャ部２１が完全に「引き込まれ」、すなわち、外側本体部材１７内でできるだけ下向きに移動させられている。外側本体部材１７に形成された内部溝に係合するように、から動き圧縮ばね４１用の下部ばね座として働くストップクリップ３９が配設されている。ばね４１は、その上端において、好ましくは、ワイヤスナップリング４５など任意の適切な手段によって内側本体部材１９の上端と共に移動するように固定されたパイロットリング４３に接触するように取り付けられている。したがって、圧縮ばね４１は、カム３７のローブが図１に示されている位置にあるとき、ロッカアーム２７のソケット２５によってボールプランジャ２１上に加えられる下向きの力がない状態で、内側本体部材１９およびボールプランジャ部２１を図２で「上向きに」、完全に延ばされた状態（図３に示されている状態）に偏らせる。
【００２１】
依然として主として図２を参照するとわかるように、ボールプランジャ部２１は、ワイヤスナップリング４９によって内側本体部材１９内で限られた往復移動ができるように保持された概ね筒状のプランジャ部４７の上端に形成されている。内側本体部分１９は、全体的に５３で指定されており、当業者に公知の種類のものであり、本発明の必須の特徴ではなく、本明細書ではこれ以上説明しない油圧すきま補償部用の高圧チャンバとして働く段状ボア５１を形成している。当業者に良く知られているようにすきま補償部５３によって高圧チャンバ５１と流体連通する流体リザーバ５５が、プランジャ部４７内に配設されている。
【００２２】
外側本体部材１７と内側本体部材１９との間には、圧縮ばね４１が内部に配設されている概ね筒状のチャンバ５７が配設されている。チャンバ５７には通常、いくらかが、外側本体１７の壁に形成されたポート５８に進入する、エンジン潤滑油が充填される。
【００２３】
内側本体部材１９の下部は、一例としてのみ、本明細書では概ね筒状に示されているが、様々な構成のものでよい、径方向に配置された一対のボア６１を形成している。各ボア６１内にラッチ止め部６３が配設されており、本実施形態では、各ラッチ止め部材６３は同一であり、したがって相互交換可能である。ラッチ止め部６３は中空であり単一の圧縮ばね６５を収容することが好ましい。ボア６１が径方向に配置されているので、（図３に示されているように）両方のラッチ止め部６３を半径方向外側にラッチ状態の方へ偏らせるのに単一のばね６５で十分である。
【００２４】
次に、図２と図３を共に参照するとわかるように、外側本体部材１７は、一例に過ぎないが、少なくとも１つがエンジンオイル通路２３（図１参照）と連通する一対のポート６７を形成している。ポート６７は、環状ラッチ表面７１（図４参照）を形成する環状の内部溝６９に開放している。各ラッチ止め部６３は、各々が、概ね半円状であり（図５参照）、下側に概ね平坦な平面状停止表面７５を備えている、ラッチ部７３を備えている。各ラッチ部７３は、本実施形態では、隣接する環状の内部溝６９とほとんど同じ曲率半径を有する、半径方向外側端面７７を備えている。
【００２５】
各ラッチ部６３は、好ましくは平面状の停止表面７５に垂直な平坦面７９を形成している。内側本体部材１９は、各平坦面７９に隣接する位置に垂直ボア８０を形成しており、ラッチ止め部６３がボア６１内の所定の位置に配置された後、図４に示されているように、ピン８１が、各ボア８０内に押し込まれ、平坦面７９からわずかな間隔を置いて配設される。ピン８１は２つの主要な機能を実現し、そのうちの１つは、無効化装置組立体１５全体が組み立てられる間に内側本体部材１９が取り扱われる際にボア６１内にラッチ止め部６３を保持することである。他の機能は、図５に示されているように、各ラッチ止め部６３の、そのボア６１内の回転方向を維持し、それによって、両方の平面状停止表面７５が常に環状のラッチ表面７１にほぼ平行になるようにすることである。
【００２６】
表面７１および７５の上述の平行関係の結果として、内側本体部材１９は外側本体部材１７内であらゆる回転方向を有することができ、依然として適切なラッチ止めが行われる。このことは本明細書の重要な態様である。言い換えれば、図４ではラッチ部７３がポート６７に隣接して配設されるように示されているが、このようなことは不要であり、内側本体部材１９はあらゆる相対的な回転方向で外側本体部材１７内に挿入することができる。表面７１および７５の平行関係の他の結果として、無効化装置組立体上に加えられるあらゆる力が、従来技術で知られているように円形開口部内の筒状部材によって吸収される（線間接触）のではなく、２つの平面状停止表面７５および環状ラッチ表面７１の面間係合によって吸収される。
【００２７】
図３に示されているラッチ状態からエンジンポペットバルブ３３を無効化することが望まれるときは、エンジンオイル圧力システムに適切な信号が伝達され、エンジンオイル通路２３内の油圧が高められる。高められた油圧は１つのポート６７を通して伝達され、環状の内部溝６９に加圧流体が充填される。加圧流体は、ラッチ部７３の端面７７に接触し、ラッチ止め部６３を、図３に示されているラッチ状態から図４に示されているラッチ解除状態に偏らせ、停止表面７５が引き込まれ、環状のラッチ表面７１との係合が解除される。ラッチ止め部６３がラッチ解除状態である場合、（前述のように）外力によって内側本体部材６３を、図３に示されている完全に延ばされた位置から図２に示されている完全に引き込まれた位置に移動させ、したがって、バルブギヤトレーン内にから動きを導入することができる。
【００２８】
バルブ無効化装置分野では通常、ラッチ状態からラッチ解除状態へのモード遷移またはその逆のモード遷移が起こるのは、カム３７が基礎円部上に位置するときだけである。当業者に良く知られているように、バルブ無効化装置組立体１５、より具体的にはラッチ止め機構が荷重を受けていない間にモード変化が起こるように、モード遷移は基礎円上でのみ起こる。たとえば、図３で、無効化装置組立体１５がラッチ状態であるにもかかわらず、カム３７の基礎円部がカム従動車３５に係合しているときは、ラッチ止め部６３を図のラッチ状態からラッチ解除状態に容易にスライドさせることができる。しかし、カム３７が、図１に示されている位置まで回転した後、ボールプランジャ２１、したがって内側本体部材１９に十分な下向きの力が加わり、そのため、環状のラッチ表面７１と停止表面７５との間の摩擦係合力は、おそらく流体圧力がかなり高い場合を除いて、ラッチ止め部６３が半径方向内側にラッチ解除位置の方へ偏らせることをできなくするのに十分なものになる。当業者には、必要とされる種類のこのような流体圧力が一般には得られず、おそらく望ましくないものであることが理解されよう。
【００２９】
図６は、ワイヤ環状リングを使用してラッチ部材６３の向きを定める、特定のバルブトレーンと共に使用できるわずかに異なる形態の本発明を示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明と共に利用できる種類の典型的なバルブギヤトレーンを示す、車両の内燃機関の軸線方向部分断面図である。
【図２】ラッチ解除状態の本発明のバルブ無効化装置組立体を示す大幅に拡大された軸線方向断面図である。
【図３】ラッチ状態の本発明のバルブ無効化装置組立体の、他の拡大された部分軸線方向断面図である。
【図４】本発明の１つの重要な態様を示す、ラッチ止め部が引き込まれた状態の、図３の線４−４での横断面図である。
【図５】図４の線５−５での図である。
【図６】ワイヤ環状リングを使用する他のラッチ止め手段を示す図である。
【符号の説明】
１１ シリンダヘッド
１３ ボア
１５ バルブ無効化装置組立体
１７ 外側本体部材
１９ 内側本体部材
２１ ボールプランジャ部
２３ エンジンオイル通路
２５ 半球ソケット
２７ ロッカアーム
２９ バルブ連結パッド
３１ 先端
３３ ポペットバルブ
３５ カム従動車
３７ バルブ作動カム
３９ ストップクリップ
４１ ばね
４３ パイロットリング
４５ ワイヤスナップリング
４７ プランジャ部
４９ ワイヤスナップリング
５１ 段状ボア
５３ すきま補償部
５５ 流体リザーバ
５７ チャンバ
６１ ボア
６３ ラッチ止め部材
６５ 圧縮ばね
６７ ポート
６９ 内部溝
７１ ラッチ表面
７３ ラッチ部
７５ 停止表面
７７ 半径方向外側端面
７９ 平坦面
８０ 垂直ボア
８１ ピン

Claims (7)

1. 燃焼室への流れおよび燃焼室からの流れを制御するバルブ手段（３３）と、前記燃焼室内のイベントとタイミングを合わせて前記バルブ手段を開閉する周期運動を行う駆動手段（３７）と、前記周期運動に応答して前記バルブ手段（３３）の周期的な開閉を行うように動作するバルブギヤ手段（２７、１５）とを有する種類の内燃機関用のバルブ無効化装置組立体（１５）であって、前記バルブ無効化装置組立体（１５）が、前記バルブギヤ手段（２７、１５）の一部を構成しており、外側本体部材（１７）、および前記外側本体部材（１７）内に配設されており外側本体部材に対して往復運動することができる内側本体部材（１９）と、前記内側本体部材（１９）を前記外側本体部材（１７）に対して軸線方向に延ばされた位置の方へ偏らせるばね（４１）と、前記外側本体部材（１７）および前記内側本体部材（１９）がラッチ解除位置にあるときに、全体的に前記内側本体部材（１９）内に配設され、かつ半径方向に移動可能なラッチ部材（６３）、および前記ラッチ部材（６３）をラッチ状態の方へ偏らせるばね手段（６５）を備えているラッチ組立体と、前記ラッチ組立体に動作可能に組合されており、前記ラッチ部材（６３）をラッチ解除状態の方へ偏らせるように動作することができる加圧流体源（２３）とを備えているバルブ無効化装置組立体（１５）において、
   前記ラッチ組立体は、環状のラッチ表面（７１）を備える概ね環状の内部溝（６９）と、前記環状の内部溝（６９）と開放流体連通しかつ前記加圧流体源（２３）と流体連通するように配設された少なくとも１つの流体ポート（６７）とを形成する前記外側本体部材（１７）をさらに有しており、
   前記ラッチ部材（６３）は、前記環状のラッチ表面（７１）に概ね平行に向けられ、前記ラッチ部材（６３）が前記ラッチ状態であるときに前記ラッチ表面（７１）に面間係合できるように配設された概ね平面状の停止表面（７５）を形成しており、それによって、前記内側本体部材（１９）は前記外側本体部材（１７）に対して任意の回転方向を有することができることを特徴とするバルブ無効化組立体。
2. 前記ラッチ組立体は、径方向に向かい合う半径方向に移動可能な一対のラッチ部材（６３）を備えており、前記ばね手段は、前記ラッチ部材の両方を半径方向外側に前記ラッチ状態の方へ偏らせる単一の圧縮ばね（６５）を有しており、前記各ラッチ部材（６３）は前記概ね平面状の停止表面（７５）を形成する、請求項１に記載のバルブ無効化装置組立体。
3. 前記エンジンは、ボア（１３）を形成するシリンダヘッド（１１）を備えており、前記バルブ無効化装置組立体（１５）の前記外側本体部材（１７）は概ね筒状であり、前記ボア（１３）内に配設されている、請求項１に記載のバルブ無効化装置組立体。
4. 前記外側本体部材（１７）は概ね筒状で中空であり、前記内側本体部材（１９）は概ね筒状で中空であり、前記外側および内側本体部材はその間に概ね環状のチャンバ（５７）を形成する、請求項１に記載のバルブ無効化装置組立体。
5. 前記内側本体部材（１９）を前記軸線方向に延ばされた位置に偏らせる前記ばねは、前記環状のチャンバ（５７）内に配設されたコイル圧縮ばね（４１）を有しており、前記ばね（４１）は、前記内側本体部材（１９）に対して取り付けられた一端と、前記外側本体部材（１７）に対して取り付けられた他端とを有しており、前記ラッチ組立体の前記ラッチ状態は、前記内側本体部材（１９）が前記軸線方向に延ばされた位置にあるときに起こる、請求項４に記載のバルブ無効化装置組立体。
6. 前記ラッチ部材（６３）は、前記平面状の停止表面（７５）に概ね垂直に向けられた平坦な表面（７９）を外周上に形成しており、前記内側本体部材（１９）は、前記平坦な表面（７９）からわずかな間隔をおいて配設されており、前記停止表面（７５）が前記環状のラッチ表面（７１）にほぼ平行になるように前記ラッチ部材（６３）の向きを定めるように動作できる保持部材（８１）を備えている、請求項１に記載のバルブ無効化装置組立体。
7. 前記ラッチ部材（６３）は、前記平面状の停止表面（７５）に概ね垂直に向けられた平坦な表面（７９）を外周上に形成しており、前記内側本体部材（１９）は、前記停止表面（７５）が前記環状のラッチ表面（７１）にほぼ平行になるように前記ラッチ部材（６３）の向きを定めるように前記平面状の停止表面（７５）に作用する、内側本体部材（１９）によって支持されたワイヤ環状リング（８２）を備えている、請求項１に記載のバルブ無効化装置組立体（１５）。

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