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特許7250144ロストモーションを選択的にリセットするエンジンバルブ機構部品
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-23
(45)【発行日】2023-03-31
(54)【発明の名称】ロストモーションを選択的にリセットするエンジンバルブ機構部品
(51)【国際特許分類】
F01L 1/18 20060101AFI20230324BHJP
F01L 13/00 20060101ALI20230324BHJP
F01L 1/24 20060101ALI20230324BHJP
F01L 1/255 20060101ALI20230324BHJP
【ＦＩ】
F01L1/18 L
F01L13/00 301N
F01L1/24
F01L1/255 F
F01L1/18 A
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2021540798
(86)(22)【出願日】2020-01-15
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-04
(86)【国際出願番号】 US2020013633
(87)【国際公開番号】W WO2020150316
(87)【国際公開日】2020-07-23
【審査請求日】2021-07-14
(31)【優先権主張番号】62/792,507
(32)【優先日】2019-01-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505413266
【氏名又は名称】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
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バルトラッキ、ジャスティン、ディー．
【審査官】竹村 秀康
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５９－０５１１１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９８７９５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２５０１８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０００６２３１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｌ １／００－１／３２
Ｆ０１Ｌ １／３６－１／４６
Ｆ０１Ｌ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
運動源からの運動を内燃エンジン内のバルブ機構内の少なくとも１つのエンジンバルブに伝達するためのバルブ作動システムであって、ハウジングと、
前記運動源から前記ハウジングへ運動を選択的に伝達するために前記ハウジング内に配置されたロストモーション構成要素であって、ロストモーション状態で前記運動源から提供される運動を吸収するように配置および適合されたロストモーション構成要素と、
前記ロストモーション構成要素を前記ロストモーション状態にリセットするように配置および適合されたリセット構成要素と、
前記ロストモーション構成要素のリセットを選択的に防止するように配置および適合されたリセットブロック構成要素と、
を備える、バルブ作動システム。
【請求項2】
前記ロストモーション構成要素への作動流体の流れを制御するために、前記ハウジング内に少なくとも部分的に画定される作動流体回路をさらに備える、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項3】
前記作動流体回路は、作動流体供給源と、前記ロストモーション構成要素から前記作動流体供給源への作動流体の逆流を防止する逆流防止構成要素と、をさらに備える、請求項２に記載のバルブ作動システム。
【請求項4】
前記逆流防止構成要素は、前記作動流体回路に配置された逆止弁である、請求項３に記載のバルブ作動システム。
【請求項5】
前記作動流体回路は、前記リセット構成要素からの作動流体の流量を制御するための流量制御構成要素をさらに備える、請求項２に記載のバルブ作動システム。
【請求項6】
前記運動源は、バルブ閉鎖運動を前記バルブ機構に与えるためのバルブ閉鎖プロファイルを含み、前記バルブ機構のバルブ閉鎖運動の少なくとも一部を吸収するために、前記リセット構成要素は、前記ロストモーション構成要素をリセットするように配置される、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項7】
前記リセット構成要素は、リセット弁を備える、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項8】
前記リセットブロック構成要素は、リセット遮断弁を含む、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項9】
前記ハウジングはロッカーアームであり、前記リセット構成要素およびリセットブロック構成要素は前記ロッカーアームに一体化されている、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項10】
前記ハウジングは、ロッカーシャフトに取り付けられたロッカーアームであり、前記リセット構成要素は、前記ロッカーシャフトに対する前記ロッカーアームの角度位置に基づいて前記ロストモーション構成要素をリセットするように配置される、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項11】
前記リセット構成要素はリセットピストンを含み、前記リセットブロック構成要素は前記リセットピストンと協働するスリーブを含む、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項12】
内燃エンジンをさらに備え、前記内燃エンジンは、接触面をさらに備え、前記ハウジングは、前記接触面に対して移動するように配置され、前記リセット構成要素は、前記ハウジングが前記接触面に対して移動すると前記接触面に係合するように適合されている、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項13】
前記ハウジングはロッカーアームを含み、前記バルブ作動システムは前記ロッカーアームを付勢するためのロッカーアーム付勢構成要素をさらに備える、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項14】
前記ロストモーション構成要素は、アクチュエータピストンと、前記アクチュエータピストンを伸張位置に向かって付勢するためのロストモーション付勢構成要素と、をさらに備える、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項15】
前記ロストモーション構成要素のストロークを設定するためのラッシュ調整構成要素をさらに備える、請求項１４に記載のバルブ作動システム。
【請求項16】
前記リセット構成要素およびリセットブロック構成要素は、前記作動流体回路の一部を形成する、請求項２に記載のバルブ作動システム。
【請求項17】
前記作動流体回路は、エンジン負荷、エンジン速度、エンジン温度、および排気温度を含む少なくとも１つのエンジンパラメータに基づいて前記ロストモーション構成要素を制御するための作動流体回路制御構成要素をさらに備える、請求項２に記載のバルブ作動システム。
【請求項18】
前記リセットブロック構成要素を作動させる少なくとも１つのブロック構成要素アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項19】
前記ロストモーション構成要素は、アクチュエータピストンと、前記アクチュエータピストンの動きを制限するための動き制限部とをさらに備える、請求項１に記載のバルブ作動システム。
【請求項20】
内燃エンジン内のバルブ作動システムにおけるバルブの動きを制御する方法であって、前記バルブ作動システムは、運動源と、ハウジングと、前記ハウジング内に配置されたロストモーション構成要素であって、前記運動源から前記ハウジングへ運動を選択的に伝達するように配置および適合され、且つロストモーション状態で前記運動源から提供される運動を吸収するように配置および適合されたロストモーション構成要素と、前記ロストモーション構成要素を前記ロストモーション状態にリセットするように配置および適合されたリセット構成要素と、前記ロストモーション構成要素のリセットを選択的に防止するように配置および適合されたリセットブロック構成要素と、を備え、前記方法は、
前記リセット構成要素を作動させて、前記ロストモーション構成要素に前記運動源からの運動を少なくとも部分的に吸収させることと、
前記リセットブロック構成要素を作動させて、前記リセット構成要素からの流れをブロックし、それにより前記ロストモーション構成要素のリセットをブロックすることと、
を含む、方法。
【請求項21】
前記リセット構成要素を作動させるステップは、前記運動源によって提供される後期バルブ閉鎖運動を吸収することを含み、前記リセットブロック構成要素を作動させるステップは、後期バルブ閉鎖運動を生じさせる、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照および優先権の主張）
本出願は、２０１９年１月１５日に出願された、「ＬＯＳＴ ＭＯＴＩＯＮ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＲＥＳＥＴＴＩＮＧ ＲＯＣＫＥＲ ＡＲＭ（ロストモーションを選択的にリセットするロッカーアーム）」という名称の米国仮特許出願第６２／７９２，５０７号の優先権を主張するものである。この仮出願の主題は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年１月１５日に出願された、「ＬＯＳＴ ＭＯＴＩＯＮ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＲＥＳＥＴＴＩＮＧ ＲＯＣＫＥＲ ＡＲＭ（ロストモーションを選択的にリセットするロッカーアーム）」という名称の米国仮特許出願第６２／７９２，５０７号の優先権を主張するものである。この仮出願の主題は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、概して、内燃エンジン内の１つ以上のエンジンバルブを作動させるためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、カムなどの運動源と１つ以上のエンジンバルブとの間の動作関係を変化させて、例えば、プッシュロッドエンジンまたはスペースに制約のあるエンジンにおける吸気バルブの可変バルブ作動（ＶＶＡ）を提供し、例えば、第１位置が通常のバルブ閉鎖であってもよく、第２位置が後期バルブ閉鎖であってもよい、２位置吸気バルブリフトを提供するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
内燃エンジンは、輸送機関およびトラック輸送を含む、多数の用途および業界において遍在的に利用されている。内燃エンジンで使用するバルブ作動システムは、当技術分野でよく知られている。そのようなシステムは、典型的には、バルブ作動運動をバルブ作動運動源（例えば、カム）から１つ以上のエンジンバルブに伝達する１つ以上の介在構成要素を含み、介在構成要素は、バルブ機構を構成する。これらのバルブ作動システムは、主に、エンジンシリンダが燃焼プロセスにより動力を発生させる正動力動作モードを容易にし得る。標準的な燃焼サイクルと関連付けられた吸気バルブおよび排気バルブの作動運動は、典型的に、「主事象」運動と称される。既知のエンジンバルブ作動システムは、早期または後期吸気バルブ閉鎖などの、修正された主事象のバルブの動きを提供し得る。
【0004】
内燃エンジンは、ミラーサイクルとして知られる熱力学的サイクルを利用する場合がある。これには、通常、望ましい性能と排出量の目標を達成するために吸気バルブ（ＬＩＶＣ）の後期閉鎖が含まれる。ＬＩＶＣは、特定の動作条件の下で、排出量と燃料消費を改善するために、エンジンの圧縮比を低下させる場合がある。ただし、すべてのエンジン動作条件でＬＩＶＣが望ましいとは限らない。例えば、始動条件などの過渡条件の間、ターボチャージャーからの吸気チャージまたは圧力が不十分となり得る場合、システムは最大圧縮比で動作する必要がある場合がある。一方、定常状態または通常の運転中に、適切なターボチャージャーのブースト圧が利用できる場合、ＬＩＶＣはＮＯｘ排出量を削減し、燃料消費を改善することができる。このように、当技術分野における過去の努力は、広範囲の速度、負荷、およびディーゼルおよびその他のエンジンの典型的な動作環境を特徴付けるその他の動作パラメータにわたって、ＬＩＶＣによって提供される利点を完全に実現するために、必要に応じて、通常の閉鎖サイクルから後期閉鎖サイクルに迅速かつ確実に移行できるバルブ作動システムを提供しようとした。
【0005】
上記の必要性に対処しようとした先行技術のシステムとしては、ロストモーションをリセットするロッカーブレーキシステム、またはブリッジブレーキが挙げられる。例えば、Ｊａｃｏｂｓ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ社によって開発された従来技術のシステムは、米国特許第７，９０５，２０８号に記載されているようなリセットするブリッジブレーキを含み、その主題は参照により本明細書に組み込まれる。これらのシステムは、ブレーキロッカーアームに供給されるオイルの流れおよび／または圧力の制御に基づいて、運動を追加したり、運動を失ったり（リセット）することができる。既知の先行技術のシステムは、多くのエンジン環境に容易に適応できない、より大きな実装コストとパッケージングによって特徴付けられる。例えば、プッシュロッドエンジンでは、カムローブとロッカーアームを追加して、必要な変更された主事象バルブの閉鎖動作を提供することができない場合がある。運動は、単一のカムローブとプッシュロッドから発生する必要がある。オーバーヘッドカムエンジンによっては、バルブ機構に追加のロッカー用の十分なスペースがない場合があり、ロストモーション吸気が２位置ＶＶＡ／ロストモーションを提供するための最良のオプションである場合がある。
【0006】
一部の用途では、通常のバルブ閉鎖と後期バルブ閉鎖などの２つの代替バルブ閉鎖プロファイルを容易にし得る選択的リセットを行うことが望ましい場合がある。このリセットは、例えば、エンジン負荷、エンジン速度、またはエンジン温度等のエンジンパラメータに基づく。このシステムは、通常の開度を提供するために開弁中は常にオイルを保持しているため、いずれかの動作モードでも吸気バルブの開度を変更することは望ましくない場合がある。主事象の開始時にオイルの可用性を利用でき、閉鎖時にオイルを充填するか、閉鎖時にオイルを排出するかのいずれかを選択的にリセットできるシステムを提供することが望ましいであろう。エンジンが始動し、油圧が利用できない場合、そのようなロストモーションシステムは、後期開弁および通常閉鎖の主事象を提供する機械式リフトをデフォルトとする場合がある。後期開弁は空気の流れにわずかな影響を及ぼし、通常の閉弁はエンジンを始動するための通常の圧縮比を提供する。デフォルトのリフトとして早期に閉鎖する他のシステムは、始動時の圧縮比が低い可能性があるため、エンジンの低温始動が困難になる。よって、主事象吸気開弁プロファイルの吸気運動プロファイルはそのままに、２つの異なる主事象の吸気閉鎖プロファイル間の切り替えを可能にするシステムが望まれる。
【0007】
したがって、従来技術における上述した欠点およびその他に対処するシステムおよび方法を提供することが有利である。
【発明の概要】
【0008】
従来技術における前述の課題に対応して、本開示は、ロストモーションシステムをリセットする様々な実施形態を提供し、それは、上記課題に対応し、改善された動作特性および性能を提供する。
【0009】
上述の問題点は、本明細書に開示される様々な実施形態に反映される態様に基づいて克服され得る。開示された進歩は、変更されていない開弁および変更された閉鎖を行う主事象動作を容易にするロッカーアーム構成要素を提供する上で特に有利であり、リセット構成要素とリセットブロック構成要素を一体化したコンパクトなパッケージを提供する。
【0010】
本明細書で使用される「構成要素」という用語は、構成要素に関連する動作結果を達成するための、単一の要素または部分、または要素または部分の組み合わせのいずれかを含む構造を意味する。
【0011】
本開示による実装は、ロッカーアームまたは他のバルブ機構構成要素におけるリセットするロストモーション機能を提供し、バルブ機構構成要素の外部に配置され得る複雑なリセット制御構成要素の必要性を排除する。油圧制御回路をロッカーアームに組み込んでもよい。有利には、ロストモーション構成要素のリセットを実行するリセット構成要素、およびリセット構成要素のブロックまたはブロック解除を実行し得る制御構成要素、およびこれらの構成要素を接続するすべての油圧通路は、コンパクトかつロッカーアーム内部に一体化、パッケージ化されてもよい。
【0012】
本開示による実施形態はまた、ロッカーアームなどのバルブ機構構成要素に、リセットするロストモーション構成要素、および選択的に「オン」および「オフ」にされて、それぞれ通常のバルブ閉鎖または後期バルブ閉鎖を提供し得る関連するリセットシステムを提供する。そのようなシステムは、既存のエンジン作動流体分配システム（ロッカーシャフトおよびジャーナル通路）を通じて提供されるオイルなどの油圧作動流体の一定の供給を利用することができる。さらに、リセットシステムに関連するすべての動的（可動）部品は、ロッカーアームに一体化され、スペースに制約のあるエンジンオーバーヘッド環境に適したコンパクトなパッケージを提供し得る。一体化されたリセット構成要素は、リセットピストンを係合するように配置された単純な接触面または点（一体化されるバルブ機構構成要素（ロッカーアーム）から延在してもよい）など、エンジンのオーバーヘッド環境にある固定された物体／表面によるリセットを容易にし得る。本明細書に記載の実施形態は、複雑な外部リセットトリガー構成要素の必要性を排除する。
【0013】
本開示の一態様によれば、内燃エンジンのバルブ機構内の少なくとも１つのエンジンバルブに運動源から運動を伝達するためのバルブ作動システムが提供され、当該システムは、システムの構成要素を支持するように構成されたハウジングと、運動源からハウジングへ運動を選択的に伝達するためにハウジング内に配置されたロストモーション構成要素であって、ロストモーション状態で運動源から提供される運動を吸収するように構成されたロストモーション構成要素と、ロストモーション構成要素をロストモーション状態にリセットするためのリセット構成要素と、ロストモーション構成要素のリセットを選択的に防止するリセットブロック構成要素と、を備える。
【0014】
さらなる態様によれば、リセット構成要素は、リセットピストンを備えてもよく、ブロック構成要素は、ブロックピストンを備えてもよい。非リセット動作モードでは、ブロックピストンは、リセットピストンの位置に関係なく、リセット通路内の流れをブロックする。リセット動作モードでは、ブロックピストンにより、リセットピストンによるロストモーション構成要素のリセットが可能になる。リセットピストンは、ロッカーアームが所定の回転位置に移動したときに、リセットピストンが固定された反作用または接触面に係合するようにロッカーアームハウジングから延在して、アクチュエータピストンにおけるリセットまたは運動損失を容易にすることができる。
【0015】
さらなる態様によれば、リセット構成要素は、リセットピストンを備えてもよく、リセットブロック構成要素は、リセットピストンに対して同心に配置されたブロックスリーブを備えてもよい。非リセット動作モードでは、ブロックスリーブは、リセットピストンの位置に関係なく、リセット通路内の流れをブロックする。リセット動作モードでは、ブロックスリーブにより、リセットピストンによるロストモーション構成要素のリセットが可能になる。
【0016】
さらなる態様によれば、システムは、逆止弁などの供給および逆流防止構成要素をさらに備え得る作動流体回路を備えてもよく、作動流体回路は、ロストモーション構成要素への流体の流れを制御するためにハウジング内に少なくとも部分的に画定される。
【0017】
さらなる態様によれば、内燃エンジン内のバルブ作動システムにおけるバルブの動きを制御する方法が提供され、当該バルブ作動システムは、運動源と、ハウジングと、運動源からハウジングへ運動を選択的に伝達するためにハウジング内に配置されたロストモーション構成要素であって、ロストモーション状態で運動源から提供される運動を吸収するように構成されたロストモーション構成要素と、ロストモーション構成要素をロストモーション状態にリセットするためのリセット構成要素と、ロストモーション構成要素のリセットを選択的に防止するためのリセットブロック構成要素と、を備え、当該方法は、リセット構成要素を作動させて、ロストモーション構成要素に運動源からの運動を少なくとも部分的に吸収させることと、リセットブロック構成要素を作動させて、ロストモーション構成要素のリセットをブロックすることと、を含む。
【0018】
本開示の他の態様および効果は、以下の詳細な説明から当業者に明らかになり、上記の態様は、包括的または制限的であるとみなされるべきでない。上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本開示の発明的態様の実施例を提供することを意図しており、決して、添付の特許請求の範囲で定義された範囲を制限または拘束するものと解釈されるべきでない。
【0019】
上記および他の本発明の付随する効果および特徴は、全体を通して同じ参照符号が同じ要素を表す添付図面とともに、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。説明および実施形態は、本開示の態様に従う例示的な実施例を意図しており、また、本明細書に添付された特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に限定されることを意図していないことが理解されるであろう。以下の図の説明において、すべての図解は、別途注記のない限り、本開示の態様による実施例である特徴に関係する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】一体化されたロストモーションリセット構成要素を有する第１の例のロッカーアームの分解斜視図である。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【図10】左から右へ、抑制された流体供給、アクチュエータピストン、ブロックピストン、およびリセットピストンを含む、例示的な作動流体回路の一部の概略図である。
【0030】
【図11】異なるエンジン回転速度（ｒｐｍ）でのクランクシャフト回転（度）に応じた例示的なバルブリフト（ｍｍ）を示すグラフである。この図は、動作の例示的なリセットモードを示す。
【0031】
【図12】異なるエンジン回転速度（ｒｐｍ）でのクランクシャフト回転（度）に応じた例示的なバルブリフト（ｍｍ）を示すグラフである。この図は、例示的な後期閉鎖または非リセット動作モードを示す。
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【図16】リセットピストンとブロックピストンが同心円状に単一ボア内に配置されたロッカーアーム構成の代替例を示す斜視図である。
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【図23】代替実施形態による例示的なロッカーアームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0042】
図１～図１０は、本開示の態様による、ロッカーアーム１０の形態の第１の例のバルブ機構構成要素を示す。特に図１および図２を参照すると、ロッカーアーム１０は、通常、中央ジャーナル部分１０２を有するハウジングまたはロッカーアーム本体１００を含むことができる。運動源（すなわち、カム）から運動を受けることができる運動受容部分１０６および運動伝達端１０８は、中央ジャーナル部分１０２から反対方向に延在することができる。運動伝達端は、バルブブリッジと係合するための調整可能なｅフットまたはスイベルフットアセンブリ１８０を含むことができる。運動受容端１０６は、プッシュロッドなどの他のバルブ機構構成要素を介して運動源から運動を受けるために、その中に収容されたアクチュエータピストンアセンブリ２００を含むことができる。本開示の態様によれば、ロッカーアーム本体１００は、アクチュエータピストンアセンブリ２００、リセットピストンアセンブリ３００、およびブロックピストンアセンブリ４００を収容および一体化することができる。アクチュエータピストンボアまたはキャビティ１２０は、アクチュエータピストンアセンブリ２００を収容することができる。リセットピストンボアまたはキャビティ１３０は、リセットピストンアセンブリ３００を収容することができ、ブロックピストンボアまたはキャビティ１４０は、ブロックピストンアセンブリ４００を収容することができる。逆止弁５１０を、逆止弁ボアまたはキャビティ１５０内に配置することができ、これは、ロッカーシャフトジャーナルまで延在することができ、ねじ付き逆止弁ボアプラグ５１２によって塞ぐことができる。ロッカージャーナルブッシングとオイルガイド１０４をロッカージャーナルに配置して、摩耗と摩擦を減らし、エンジンオイルをロッカーシャフト内のオイル通路からチャネル１０５を介して１つまたは複数のポート１０７に、さらにはロッカーアーム本体１００内の対応するポートに導き、後述するように、その中に組み込まれた様々な構成要素に作動流体を提供することができる。
【0043】
より詳細には、図１、図２、および図４を参照すると、アクチュエータピストンアセンブリ２００は、アクチュエータピストンボアまたはキャビティ１２０内を摺動し、実質的に密封係合するサイズのアクチュエータピストン２１０を含むことができる。アクチュエータピストンは、コイルばね２２０などのバイアス要素を収容し得るキャビティ２１２を有する中空要素として形成されてもよい。コイルばね２２０は、プッシュロッドまたは他のバルブ機構構成要素（カム運動源と協働するカムフォロアなど）の慣性を管理するために、アクチュエータピストン２１０を延在方向に（そのボアの外へと）付勢し得る。例えば、システムにオイルが充填されている場合、ばねはアクチュエータピストン、プッシュロッド、カムフォロア、およびカムシャフト間の接触を維持し得る。ばねクリップ保持部２４０は、アクチュエータピストンおよびばね２２０をアクチュエータピストンキャビティ１２０内に固定することができる。図４に最もよく見られるように、アクチュエータピストン２１０は、ピストンアクチュエータボア１２０とともに拡張可能なアクチュエータピストン室を画定することができる。ロッカーアーム本体１００内の供給通路１５２は、ロッカーシャフト供給部から逆止弁５１０を通ってアクチュエータピストン室への作動流体（エンジンオイル）の一定の流れを提供することができる。アクチュエータピストン２１０は、ロッカーアーム１０と運動源（カム）との間のバルブ機構のラッシュ（隙間）を変化させるように機能することができる。さらに説明するように、アクチュエータピストンアセンブリ２００の動きは、一体化されたリセット構成要素３００およびブロック構成要素４００を介して制御され、バルブの動きの変化（ロストモーション）を選択的に提供し、後期吸気バルブ閉鎖などの望ましい動作を容易にする。
【0044】
特に図５および図６に示すように、アクチュエータピストンのリセットは、ロッカーアーム本体１００内に画定されたアクチュエータピストンリセット（または排出）通路１６０を介してオイルを選択的に排出することにより制御することができる。リセット通路１６０は、アクチュエータピストンボア１２０からブロックピストンボア１４０まで延びる第１の部分１６２と、ブロックピストンボア１４０からリセットピストンボア１３０まで延びる第２の部分１６４と、ブロックピストンボア１４０から排出オリフィス６１０まで延びる第３の部分１６６とを含み得る。排出オリフィス６１０は、リセット通路１６０から外部エンジンオーバーヘッド環境（ロッカーアームの外部）への作動流体の流れを制御し得る。リセット通路１６０内のオイルの流れの制御は、ブロック構成要素４００およびリセット構成要素３００と、リセット通路との相互作用によって制御することができる。さらに図７および図８を参照すると、リセット構成要素は、リセット通路１６０内の流れを制御することができ、リセットピストンアセンブリ３００を備えてもよい。リセットピストンアセンブリ３００は、リセットピストン３１０と、リセットピストンばね３２０と、リセットピストンばね保持部３３０と、リセットピストン保持部３４０とを備えてもよい。リセットピストンは、リセットピストンボア１３０内でスライドする寸法であり、リセットピストンボア１３０の表面と密閉部を形成することができる。環状溝またはチャネル３１２は、環状溝３１２がリセット通路１６０と位置合わせされるとき、リセットピストン３１０の周りの流れを提供する。ピストン保持リング３１６は、ピストン３１０をロッカーアーム本体１００に保持する。リセットピストンばね３２０と係合して支持するために、ばね保持肩部３１４がリセットピストン３１０の端部に形成されてもよい。リセットピストンばね３２０の反対側の端は、ロッカーアーム本体１００の溝に係合して拡張するＣクリップタイプのリセットピストン保持部３４０で所定の位置に保持されるばね保持部３３０と係合する。リセットピストン３１０の外端３１８は、ロッカーアーム本体１００から延在し、リセットピストンばね３２０によって延在方向に付勢され得る。本明細書でさらに説明するように、リセットピストン３１０をロッカー本体に対してリセット状態または位置に移動させるために、外端３１８は、ロッカーアームの外部にあり、エンジンヘッドに対して固定された反応面と係合することができる。
【0045】
再び図５および図６を参照すると、リセットブロック構成要素は、ブロックピストン４１０、ブロックピストンばね４２０、ばね保持部４３０、およびブロックピストン保持部４４０を含み得るブロックピストンアセンブリ４００を含むことができる。ブロックピストン４１０は、ブロックピストンボアまたはキャビティ１４０内を摺動し、これとシール係合を形成するような寸法であってもよい。ブロックピストン４１０は、後述するように、環状溝４１２がロッカーアーム内の流路と位置合わせされたときにブロックピストンを通過する流れを可能にする内部に画定された環状溝またはチャネル４１２を有することができる。ブロックピストンばね４２０は、ブロックピストンの内部のばねレセプタクル４１２内に延在することができ、その中でばねレセプタクルショルダー４１４と係合することができる。こうして、ブロックピストンばね４２０は、ロッカーアームジャーナル１０２に向かう方向にブロックピストンを付勢することができる。ロッカーアームブッシング／オイルガイド１０４上のオイルポート１０７は、制御ソレノイドの命令に従って、ブロックピストンボア１４０の底部にオイルを選択的に供給し、ブロックピストン４１０をリセットブロック位置に移動させる。
【0046】
図５において、ブロックピストンは、リセットが可能な「リセット位置」で示されている。ブロックピストン環状通路４１２は、リセット通路１６０と整列しており、アクチュエータピストンボア１２０からの高圧オイルがリセット通路部分１６４を通過してリセットピストンボア１３０に入ることを可能にする。ロッカーがリセット位置に移動すると、リセットピストンは油圧回路からオイルを排出できる。
【0047】
図６では、ブロックピストン４１０が「非リセット」位置で示されている。オイルは、ロッカーシャフト（図示せず）からロッカーアームブッシュ内の通路１０７を介してピストンのボアに供給される。油圧はブロックピストンばね４２０のプリロードを超え、ブロックピストンは、高圧リセット通路部分１６２をアクチュエータピストンボア１４０から隔離する位置に移動する。したがって、高圧オイルが回路から漏れることができず、リセットまたはモーションロスが発生しない。したがって、このリセットの阻止によって、吸気バルブの後期閉鎖吸気動作を提供することができる。有利なことに、この構成により、高圧容積および漏れ経路の数が最小限に抑えられる。ブロックピストン４１０の動作は、エンジン速度、負荷、排気、または油温を含む１つまたは複数のエンジンパラメータに基づいて制御され得る。このような制御は、エンジンコントローラと通信し得、エンジンコントローラによって駆動される制御ソレノイドを使用して実行され、オイルを通路１０７に選択的に供給して、エンジン運転パラメータに基づいて、必要に応じて、ミラーサイクルと通常のバルブ閉鎖であり得る動作モードを切り替える。
【0048】
図７は、カム基礎円に対応する位置または状態にあるリセットピストン３１０を示す。この位置または状態では、リセットピストン３１０は、リセット通路部分１６４からリセット通路部分１６６へのオイルの流れを阻止することによってリセット通路１６０をブロックし、したがって、ブロックピストン４１０の位置に関係なく、オイルがロッカーアーム本体１００から漏れるのを防ぐ。この位置では、リセットピストンの外端３１８は、リセットピストンばね３２０によって、シリンダヘッド上の固定構成要素と接触して保持され得る（例えば、図１３および図１４を参照）。
【0049】
図８は、バルブリセット高さの開始点に対応する位置にあるリセットピストン３１０を示す。示されるように、リセットピストン３１０は、環状通路３１２をリセット通路１６０と整列させ始めることにより、リセット通路１６０を開くために移動している。ブロックピストン４１０が「リセット位置」にある場合、アクチュエータピストン室からのオイルは、ブロックピストン４１０の周りを流れ、リセットピストン環状部３１２を通ってロッカーアームから大気に排出することができる。リセット通路排出オリフィスは、２つの動作状態間の移行を円滑にするためにリセット速度を調整することができる。
【0050】
図９は、ピークバルブリフトに対応する位置にあるリセットピストンを示す。ロッカーがその主事象リフト全体を移動するとき、リセットピストン環状部３１２はさらにリセット通路と位置合わせされ、主事象バルブリフト内のすべてのアクチュエータピストンオイルを排出するのに十分な流れ領域を提供する。排出オリフィスは、主事象中にオイルを排出するのに十分速いが、アクチュエータピストンとアクチュエータピストンボアの底部との間の衝撃によって引き起こされる可能性のあるバルブ機構を介した衝撃負荷を防ぐために十分遅いリセットレートを提供できる。
【0051】
本開示から認識されるように、ブロックピストン４１０の構成は、異なる動作特性を達成するために修正され得る。例えば、上記の例では、ブロックピストンは、環状通路がリセット通路１６０と整列し、作動流体の供給が中断されたときにリセット通路を通るオイルの流れを可能にする「通常リセット」モード用に構成されているが、これに代えて、ブロックピストンは、例えば、作動流体の供給が中断されたときにブロックピストンがリセット通路を通るオイルをブロックする「通常リセットなし」モード用に、環状の溝またはチャネルを適切に再配置して構成することもできる。例えば、「通常リセット」または「通常リセットなし」などの動作モードは、オイルの消費を最小限に抑えるために、これらの２つの動作モードの適切なデューティサイクルに基づいて選択することができる。
【0052】
したがって、上述のように、リセット通路を横切って接続する２つのピストンがある。すなわち、リセットピストンボア１３０内を往復して、ロッカーアームがその主事象リフトを通って動くときにリセット通路を開閉することができるリセットピストン３１０と、オイルがボアに選択的に供給されたときにピストンを動かすことができるブロックピストン供給通路によって制御される２つの位置を有することができるブロックピストン４１０である。ある位置では、リセットピストンは自由に作動流体と連通し、リセット通路を介して作動流体を排出することができる。別の位置では、リセット通路はブロックピストンによってブロックされ、したがって、リセットピストンは、リセット通路を介した作動流体との連通および作動流体の排出を妨げる。
【0053】
図１０は、図１～図１０に示す実施形態による作動流体（すなわち油圧）回路の概略図である。本開示から認識されるように、構成要素の通路および構成要素は、ロッカーアーム内のコンパクトなパッケージに一体化されている。供給通路１５２は、エンジンオイル供給源（例えば、ロッカーシャフト通路）から逆止弁５１０および逆止弁ボア１５０を介してアクチュエータピストンアセンブリ２００にオイルを供給し得る。リセット通路部分１６２は作動流体をブロックピストンアセンブリ４００に運び、リセット通路部分１６４は作動流体をリセットピストンアセンブリ３００に運ぶ。通路部分１６６は、作動流体をリセットピストンアセンブリから周囲エンジン環境に運び、これは排出オリフィス（図１０には不図示）を介して運ばれる可能性がある。
【0054】
この配置は、有利なパッケージング、漏れの可能性の低減、および油圧容積の利点のために好ましい場合がある。しかしながら、本開示から、本開示の発明の範囲から逸脱することなく、構成要素の他の配置が提供され得ることが理解されるであろう。例えば、図１５に概略的に示すように、リセットピストンアセンブリとブロックピストンアセンブリの位置を入れ替えることができる代替の配置も可能である。本開示から認識されるように、構成要素の配置は、油の流れ経路、および特定の構成の油の流れおよび圧力要求によるシステム損失を最小化することを十分考慮して最適化することができる。例えば、ブロックピストンが図１０の概略図に示されているように配置されている場合、システムから高圧オイルが漏れる可能性のある漏れ経路が、ブロックピストンとブロックピストンボアの間の隙間の１つしかない。したがって、この構成では、オイル漏れはブロックピストンでのみ発生する。一方、図１５の構成では、他の利点を提供するが、リセットピストンボアの隙間とブロックピストンボアの隙間の両方を通過する高圧オイルの漏れの影響を受けやすい場合がある。ブロックピストンをアクチュエータピストンに近接して配置することにより、環状通路およびドリル穴の一部をなくすことができる。
【0055】
図１１は、「リセットモード」にある、図１～図１０のロッカーアームの動作を示すグラフ表示である。本開示から認識されるように、動作の「リセットモード」は、通常のバルブ閉鎖プロファイルに対応する。示されている理想的なバルブリフトは、バルブ機構のたわみがない動的バルブリフトである。実際のバルブリフトは、１５００、１９００、２３００ＲＰＭで示されている。実際のバルブリフトには、システムの機械的および油圧的なたわみによるたわみが含まれる。この特定の構成では、８．５ｍｍのバルブリフト高さで、ロッカーアームは、リセットピストンが外部接触面と係合し得る回転位置にある亜場合があり、これにより、リセットピストンの環状チャネルがリセット通路と整合し得、アクチュエータピストンからオイルを放出（「排出」）し始める。その結果、バルブの動きは高リフトから下降し、正のパワーに対する通常の閉鎖角を特徴とする「理想的なリフトリセット」曲線に従うように「リセット」する。したがって、このプロットは、動作のリセットモードにあるときに、圧縮比「ミラーサイクル」を変更せずに正のパワー動作で通常提供される通常の開弁角度および閉鎖角度を提供するシステムの能力を示す。これは、完全な圧縮比に必要なリフトカーブである。
【0056】
図１２は、関連するバルブの「後期閉鎖」サイクルに対応する非リセット動作モードを示す。示されている理想的なバルブリフトは、油圧または機械的な対応なしで動的である。実際のバルブの動きは、１５００、１９００、２３００ｒｐｍでシミュレートされる。この実際の動きには、理想に比べてリフトを減少させる機械的および油圧的コンプライアンスが含まれる。開いた部分は、この対応によるリフトのわずかな減少とタイミングの遅れを示す。この図の「リセット」はブロックピストンによって無効化されており、オイルがアクチュエータピストンから排出されることはない。ピークリフトが上昇し、後期閉鎖リフトと後期タイミングがリフトカーブに追加された。後期閉鎖は、燃料消費を改善し、特定のエンジン動作条件に望ましい排気温度を上昇させるためにより低い圧縮比を提供する。
【0057】
リセット動作モードと非リセット動作モードとの間の移行は、ブロックピストンをリセット状態からブロック状態に移動させるために、オイルフロー制御ソレノイドまたは他の構成要素によって制御されることができる。例えば、制御ソレノイドは、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって動作されて、オイルを選択的に供給して、ミラーサイクルと通常のサイクル動作との間で切り替わるように必要に応じてブロックピストンを動かしてもよい。ＥＣＵは、速度や負荷などのエンジン動作パラメータに応じて異なる様々な制御戦略を実装できる。
【0058】
図１３および図１４は、リセット位置を設定し、リセットの高さを制御するための調整機能７１０を含むことができるリセットピストン接触アセンブリ７００を有するエンジンオーバーヘッド環境に設置されている、上述の図１から図１０のロッカーアーム１０を示す。認識されるように、ロッカーシャフトなどのエンジン環境のいくつかの特徴は、明確にするために図１３および１４から省略されている。さらに、１つの調整機能７１０が示されているが、コンタクトアセンブリ７００は、複数のシリンダ環境におけるそれぞれの関連するロッカーに対して複数の調整機能を含むことができることが認識されるであろう。機能７１０は、適切なゲージ（厚さ）の金属スタンピングから形成され、シリンダヘッド、またはロッカーアームに対して固定されているオーバーヘッド環境にある物体に穴７３０を貫通するねじ付きボルト（不図示）で固定され得るＬ字型ブラケット７２０のねじ付きボアを通って延びる、止めねじまたは他のねじ付き固定具７１２を含むことができる。止めねじ７１２の端は、リセットピストン３１０の外端３１８と係合するための反作用面を提供する。ロッキングナット７１４は、止めねじ７２０を正確なロック位置に維持する。ロッカーが移動する（ロッカーシャフト上で回転する）と、リセットピストンはこの反応面に接触し、ロッカーアームに対して内側に移動して、アクチュエータピストンをリセットし、これにより、アクチュエータピストンによって伝達される可能性のある動きの損失をロッカーアームの正確な回転位置で生じる。
【0059】
接触アセンブリおよび調整機能の向きを変更できることは、本開示によって認識されるであろう。例えば、ブラケット７２０は、水平、垂直、または任意の向きに延在する表面を含むことができる。さらに、ロッカーアームが反作用面から離れるとき、リセットピストンが後退位置に維持され（すなわち、リセットピストンボア内に移動され）、ボアから伸張できるように、反作用面位置を変更することができる。
【0060】
図１６～図２１は、上述の図１～図１６の例の代替としてのロッカーアーム構成の別の例を示す。この変形例は、ロッカーアームの単一のボアまたはキャビティ内にブロック構成要素とリセット構成要素を提供するために同心に配置された要素を備えてもよく、ロッカーアームに関する機械加工のコストと複雑さを軽減する。この構成は、本質的にスプールバルブ内のスプールバルブとみなすことができる。
【0061】
特に分解斜視図である図１７を参照すると、ロッカーアーム１０１０は、図１～図１６の実施形態と同様の特徴を有し得、ロッカーアームジャーナル１１０２と、一端にスイベルフットアセンブリ１１８０とを有するロッカーアーム本体１００を備えることができる。アクチュエータピストンアセンブリ１２００は、ロッカーアーム本体１１００のアクチュエータピストンボア１１２０に配置された、アクチュエータピストン１２１０と、アクチュエータピストンばね１２２０と、保持部１２４０と、を備えることができる。逆止弁１５１０は、逆止弁ボアプラグ１５１２によって塞がれ得る、逆止弁ボア１１５０内に配置されてもよい。リセット構成要素はリセットピストンアセンブリ１３００を備えてもよく、ブロック構成要素はブロックスリーブアセンブリ１４００を備えてもよく、その詳細は後述する。この例の利点によれば、リセットピストンアセンブリ１３００およびブロックスリーブアセンブリ１４００は、ロッカーアーム本体１１００の単一のボア１１３０内に配置することができる。
【0062】
リセットピストンアセンブリ１３００は、１つまたは複数の長手方向に延びるチャネルまたは溝１３１２を有するリセットピストン１３１０と、リセットピストンばね１３２０および一対のリセットピストンばね保持部１３３０および１３３２を含むリセットピストン付勢アセンブリと、を備えることができる。一対のピストン保持クリップ１３４０および１３４２は、後述するように、リセットピストン１３１０の端部の保持スロットに係合して、リセットピストン１３１０およびリセットアセンブリ１３００およびブロックアセンブリ１４００の他の要素を所定の位置に保持することができる。
【0063】
ブロックスリーブアセンブリ１４００は、１つまたは複数の半径方向に延びるブロックスリーブポート１４１２を有するブロックスリーブ１４１０と、ブロックスリーブばね１４２０と、ブロックばね保持部１４３０と、ブロックスリーブ移動制限部１４５０と、を備えることができる。図１７の要素の組立てられたバージョンを示す図１８を特に参照すると、ブロックスリーブ１４１０は、リセットピストン１３１０と同心にボア１１３０内に配置される。ブロックスリーブばね１４２０は、ブロックスリーブ１４１０の一端に当接し、ロッカーアーム本体１１００のチャネル内に固定されたブロックスリーブばね保持部１４３０によって、別の端の位置に保持される。したがって、ブロックスリーブ１４１０は、ブロックスリーブばね１４２０によって、図１８において上向きに付勢される。ブロックスリーブ移動制限部１４５０は、ブロックスリーブ１４１０の上限移動制限を定める。リセットピストン１３１０は、ブロックスリーブ１４１０およびブロックスリーブばね１４２０を通って延在し、リセットピストン保持部１３４２によって一（下）端で保持される。同様に、上部リセットピストン保持部１３４０は、他の要素に対するリセットピストン１３１０の位置を保持する。リセットピストンばね１３２０は、リセットばね保持部１３３０および１３３２の間に支持され、リセットピストン１３１０に対して同心に配置される。リセットピストンばねは、リセットピストン１３１０に上向きの付勢力を提供する。リセットピストン１３１０の外端１３１８は、ロッカーアーム本体から延在し、動作中に外部反応面と係合することができる。
【0064】
図１８は、リセットブロック位置にある機構を示す。リセット通路は、ロッカーアーム本体１１００に形成され、リセットピストン１３１０およびブロックスリーブ１４１０と同心の環状チャネル１１６０を含むことができる。環状チャネル１１６０は、オイルの流れおよびリセットを可能にするために、アクチュエータピストン室と流体連通することができる。図１８において、ブロックスリーブ１４１０は、環状チャネル１１６０をブロックするために下方位置に配置される。ブロックスリーブ１４１０は、選択的にオイルを供給して、環状ブロックスリーブ１４１０、ロッカーアーム室ボア１１３０、リセットピストン１３１０、およびスリーブ移動制限部１４５０によって画定される上部室１１７０を加圧することによって、ブロックスリーブばね１４２０の付勢力に抗して、下方に移動することができる。この室１１７０は、ロッカーシャフト通路に接続されたオイル通路と流体連通するオイル制御ソレノイドによって選択的に加圧され得る。オイル制御ソレノイドは、エンジンＥＣＵによって制御されてもよい。
【0065】
図１９は、リセット作動位置にある機構を示す。ブロックスリーブ１４１０は、上方に移動して、スリーブポート１４１２をリセット通路環状部１１６０とインデックスし、アクチュエータピストンボア１１２０とリセットピストン縦方向チャネル１３１２との間の流体連通を提供する（図２０および図２１を参照）。ただし、図１９および図２０では、リセットピストンは基礎円の位置に示されている。したがって、この位置では、リセットピストン１３１０は、オイルがアクチュエータピストン室から放出されるのを防ぐ。
【0066】
図２１は、ピークバルブリフトにおけるリセットピストン１３１０と、リセットアクティブ位置にあるブロックピストン１４１０とを示す。この位置では、リセットピストン１３１０の縦方向のチャネル１３１２は、ブロックスリーブポート１４１２をボア１１３０の下部に接続するように配置され、アクチュエータピストン室オイルを周囲に排出し、アクチュエータピストンのリセットを可能にする。
【0067】
上述の実施形態では、アクチュエータピストンばねの付勢力を、プッシュロッドやフォロワなどのバルブ機構構成要素に適用すると、ロッカーアームブッシングや、常時負荷がかかっているときに適切に潤滑されない可能性のある他の構成要素に過度の摩耗が生じる可能性がある。図２２は、ストローク制限および正確なストローク制御を提供し得るアクチュエータピストン２２１０の代替構成を使用することにより、そのような問題に対処するための調整システムを示す。このバージョンでは、アクチュエータピストン２２１０の外向きの移動は、保持リング２２４０によって制限され得る。アクチュエータピストン２２１０の内部に配置された付勢ばね２２２０は、外向き（伸張）方向に付勢力を加える。アクチュエータピストン２２１０の上方への移動は、調整ねじ２２３０によって制御され得、ジャムナット２２３２が追加されて、製造ばらつきを考慮してアクチュエータピストンのストロークを正確に設定する。あるいは、本開示から認識されるように、一致適合および非常に高いレベルの精度により、または様々な厚さのシムを追加することにより、ラッシュ設定ねじなしでアクチュエータのピストンストロークを制御することが可能であり得る。カムが基礎円上にあるとき、ピストン２２１０の移動は保持リング２２４０によって停止される。基礎円上で、ロッカーアーム２１００は、アクチュエータピストンストロークによって占有されないバルブ機構内にラッシュスペース２２５０を有することができる。この構成では、約０．４ｍｍのラッシュよりも大きいカムリフト部分の間のみ、アクチュエータピストンがプッシュロッドにばね負荷をかける。アクチュエータピストンからボアの底部までの距離は、ロストモーションに必要なストロークよりも長いことが好ましい。
【0068】
図２２のシステムは、アクチュエータピストンのストロークがロッカーアームの運動受容端に配置された単一の調整ねじによって設定されるという簡単な構成を提供する。ストロークの設定は、ｅフットの下に適切な厚さの隙間ゲージを使用して簡単に行うことができる。例えば、アクチュエータピストンがボアの底部に達するまで調整する。ストロークの設定は、運動受容端のねじ２２３２で行うことができ、移動を測定する固定具を使用して工場で設定し、無期限にロックすることができる。エンジンの公差と経年摩耗に対応するために、運動を与える側のねじでラッシュを設定できる。エンドユーザーによってストロークが変更されないように、改ざん防止方法を使用することができる。
【0069】
図２３は、ロッカーアーム内のリセットピストンおよび別個のブロックピストンの代替パッケージ構成を示す。内部の構成要素は、上述の図１～図１６に図示されたものと同様である。しかしながら、この構成では、リセットピストン端部２３１８が下向きになるようにリセットピストン２３１０の向きが逆である。この構成により、ロッカーアームの動きは、ロッカーアームボアに対してリセットピストンを拡張することができる。これは、スタンピングを取り付けるための十分なオーバーヘッドスペースがない一部のエンジンや、ロッカーアームに隣接する接触面がすでにあるシステムでは、より適している場合がある。リセットピストンの下にあるリセット面（図２３には不図示）は、ピストン２３１０の下面２３１８に作用することができる。基礎円上では、ピストン２３１０は、ロッカーアーム２３２０に対して上方に変位する。主事象リフト中、ロッカーアーム２３２０は、回転して反作用面に対して上向きに移動し、ピストン２３１０は、反作用面に対して下方に留まり、ロッカーアーム２３２０のボアに対して外向きに移動する。しかしながら、リセットピストンは、静止反応面と本質的に接触したままであり得、ロッカーが往復するとロッカーアームに対して移動し得る。
【0070】
本実装は、特定の例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、特許請求の範囲に記載されているようなより幅の広い本発明の趣旨および範囲を逸脱しない範囲で、様々な変更および変形がこれらの実施形態に行われ得ることが明らかになるであろう。したがって、明細書および図面は、限定的ではなく例示的なものであるとみなされるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
