(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンのためのスリーブバルブアセンブリ（２００，３００）であって、
内燃エンジンの燃焼室を少なくとも部分的に構成する円筒状スリーブバルブ（２０２，３０２）と、
円筒状スリーブバルブ（２０２，３０２）を少なくとも部分的に包囲し、該円筒状スリーブバルブに面する内側表面（２４９）を有する流体流路構成部品（２０６，３０６）とを備え、
流体流路構成部品は、
流入口（２２０，３２０）と、
流出口（２２８Ｂ，３２２）と、
流体流路構成部品の内側表面の周縁部に沿って形成された複数の溝部（２２８，３２８）を含むガイドリング（１８３）と、
流入口と流出口との間に流体が流れるように、ガイドリングの複数の溝部とスリーブバルブとの間に形成された複数の冷却流路とを有し、
スリーブバルブは、フランジ（１１２）とそれ以外の部分とを含み、フランジはその他の部分とは半径方向外側に離間し、その他の部分を包囲し、フランジおよびそれ以外の部分がスリーブバルブの遠位端部にキャビティ（１１４）を形成することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
フランジ、遠位先端部、およびスリーブバルブの端部部分が、遠位先端部に隣接するキャビティ（１１４）を形成し、
流体流路構成部品は、キャビティを介して流体を供給して、遠位先端部を冷却することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項３】
内燃エンジンのためのスリーブバルブアセンブリ（２００，３００）であって、
内燃エンジンの燃焼室を少なくとも部分的に構成する円筒状スリーブバルブ（２０２，３０２）と、
円筒状スリーブバルブ（２０２，３０２）を少なくとも部分的に包囲し、該円筒状スリーブバルブに面する内側表面（２４９）を有する流体流路構成部品（２０６，３０６）とを備え、
流体流路構成部品は、
流入口（２２０，３２０）と、
流出口（２２８Ｂ，３２２）と、
流体流路構成部品の内側表面の周縁部に沿って形成された複数の溝部（２２８，３２８）を含むガイドリング（１８３）と、
流入口と流出口との間に流体が流れるように、ガイドリングの複数の溝部とスリーブバルブとの間に形成された複数の冷却流路とを有し、
ガイドリングは、第１のガイドリング（１８３）を有し、
流体流路構成部品は、第２のガイドリング（１８５）、該第２のガイドリングに隣接して滑動するフランジの部分、および第１のガイドリングに隣接して滑動するフランジにより包囲されたスリーブバルブの部分を有することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項４】
内燃エンジンのためのスリーブバルブアセンブリ（２００，３００）であって、
内燃エンジンの燃焼室を少なくとも部分的に構成する円筒状スリーブバルブ（２０２，３０２）と、
円筒状スリーブバルブ（２０２，３０２）を少なくとも部分的に包囲し、該円筒状スリーブバルブに面する内側表面（２４９）を有する流体流路構成部品（２０６，３０６）とを備え、
流体流路構成部品は、
流入口（２２０，３２０）と、
流出口（２２８Ｂ，３２２）と、
流入口と流出口との間に流体が流れるように、流体流路構成部品の内側表面とスリーブバルブとの間に形成された複数の冷却流路とを有し、
スリーブバルブは、燃焼室の少なくとも一部を構成する内壁（３１０）、および該内壁から半径方向外側に離間した外壁（３０８）を有し、
内壁および外壁は、スリーブバルブのキャビティ（３３６）を構成し、
キャビティは、スリーブバルブの内壁からスリーブバルブの外壁に熱を伝える伝熱材料を含み、
流体流路構成部品は、スリーブバルブの外壁から該流体流路構成部品内の流体に熱を伝えることを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
複数の冷却流路は、流体流路構成部品の内側表面の周縁部に沿って形成された複数の溝部（２２８，３２８）により形成されたことを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項６】
請求項１、３または５に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
スリーブバルブは、流体流路構成部品と滑動可能に接触し、流体流路構成部品内に流れる冷却流体は、流入口から流入して、冷却流路を通り、閉口位置にあるとき接触するように構成されたスリーブバルブのキャビティ内に流れ込み、流出口から流出し、
スリーブバルブは、中心軸に沿って往復移動可能であることを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
スリーブバルブの遠位端部の少なくとも一部を覆う挿入部（２５０，２８０，４００）およびコーティング（２９０）のうちの一方をさらに有することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項８】
請求項４に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
流体流路構成部品は、溝部（２２８，３２８）を含むガイドリング（１８３）を有し、複数の冷却流路は、ガイドリング内およびスリーブバルブ内に形成された流路を含み、
ガイドリングは流入口と流出口との間に設けられたことを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
複数の溝部は、スリーブバルブ移動する軸方向（Ｃ）に沿って配向され、
複数の溝部は、
ａ）スリーブバルブが往復移動する中心軸に平行な軸に沿って配向されるか、
ｂ）スリーブバルブが往復移動する中心軸と傾斜角をなす軸に沿って配向されることを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
流体は、溝部から流出するとき、溝部を介して遠位端部に付勢されることを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項１１】
請求項２または３に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
スリーブバルブは、空気／燃料の燃焼室への吸気口を封止することができる、第１の表面（２１０）により形成された厚みを有する遠位先端部（２０８）と、第１の表面に対向する第２の表面（２０３Ｂ）とを有し、流体流路構成部品は、遠位先端部から熱を取り除くために、流体を第２の表面に供給し、
スリーブバルブアセンブリは中心軸を有し、スリーブバルブの遠位端部は、第１の区分（２１０ｂ）および第２の区分（２１０ａ）を有し、第１の区分は、第２の区分の半径方向内側に配置され、第１の区分はシート（１１６）に対する封止部を形成し、所定の燃焼室ガス圧力において、第１の区分とシートとの間の封止部が、第２の区分とシートとの間の封止部より、スリーブバルブがシートに対して付勢される力を低減することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
フランジ（１１２）は、スリーブバルブの端部部分から半径方向外側に離間し、スリーブバルブの端部部分を包囲し、
フランジは、スリーブバルブの遠位先端部を介して、スリーブバルブの端部部分に接続され、
遠位先端部は、空気／燃料の燃焼室への吸気口を封止することができることを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
スリーブバルブは、空気／燃料の吸気口を封止するための遠位先端部を有し、
遠位先端部は、該遠位先端部の摩耗を抑制する封止部、挿入部（２５０，２８０，４００）、およびコーティング（２９０）の内の一方を有することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
ａ）スリーブバルブ上に接触するように流体流路構成部品に、または
ｂ）流体流路構成部品上に接触するようにスリーブバルブに固定的に取り付けられた流体封止部をさらに有し、流体封止部は、流体流路構成部品からの流体が、該流体流路構成部品とスリーブバルブとの間から漏れ出ることを防止し、
フランジと第２のガイドリングとの間に封止部（１３０）を有し、封止部は、流体流路構成部品からの流体が、該流体流路構成部品とスリーブバルブとの間から漏れ出ることを防止することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１または２に記載のスリーブバルブアセンブリであって、
流体流路構成部品は、スリーブバルブの遠位先端部から熱を取り除くために、流入口と流出口との間に流体流路を有することを特徴とするスリーブバルブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、「スリーブバルブアセンブリ（Sleeve Valve Assembly）」と題する2009年２月２４日付けで提出された米国仮特許出願第61/155010号に基づき、米国特許法第１１９条（ｅ）項に規定された優先権を主張するものであり、その開示内容全体はここに一体のものとして統合される。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは、ピストンと、回転および／またはスライド運動するシリンダのシリンダ壁との間にスリーブバルブを有する。スリーブバルブはピストンとは独立して移動し、バルブに設けた開口部が、燃焼サイクル中の適当な段階（タイミング）でシリンダの吸気口と排気口に位置合わせされる。こうしたスリーブバルブの具体例が、クリーブス・エンジン社（Cleeves Engines Inc.）に譲渡された「内燃エンジン」と題する米国特許第7,559,298号に記載されており、その開示内容全体はここに一体のものとして統合される。
【０００３】
図９は、従来式の環状スリーブバルブアセンブリ２０の一部を示す断面図である。スリーブバルブアセンブリ２０は、スリーブバルブ２２、オイル流路構成部品２４、およびバルブシート３６を有する。スリーブバルブ２２は、遠位端１８には端面１４を有し、内側表面２１および外側表面２３を有する。オイル流路構成部品１６は、オイル流入口２８、冷却流路３０、およびオイル流出口３２を有する。図９は、端面１４がバルブシート３６に当接しており、閉口状態にあるスリーブバルブ２２を示す。
【０００４】
スリーブバルブ２２は、バルブシール（封止部）２６の上を開口位置と閉口位置との間を往復移動する。バルブシール２６の一方の側面には、（ポート３４を介して）ガスの吸気口または排気口にマニホールドが設けられ、バルブシール２６の他方の側面には、オイル流路構成部品１６の冷却潤滑オイル流路２７が設けられている。シリンダ（図示せず）内の燃焼ガスは、スリーブバルブ２２の内側表面２１を加熱し、間接的に、スリーブバルブ２２の外側表面２３上のオイルシールを加熱する。この実施形態において、冷却流路３０内に流れる冷却剤は、スリーブバルブ２２の外側表面２３から少なくとも距離ｔ１だけ離れている。距離ｔ１は、一般的には、スリーブバルブ２２の外側表面２３から数ミリメートルの距離である。
【０００５】
従来式のスリーブバルブは、鋼鉄を用いて製造される場合が多い。スリーブバルブ２２が鋼鉄製の場合、エンジンが作動している際、スリーブバルブ２２の端面１４を効率的に冷却することが極めて困難である。
【０００６】
したがってスリーブバルブを設計するには、より効率的な冷却システムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第2010-212622号（米国特許仮出願第61/155,010号）明細書
【特許文献２】米国特許第7,559,298号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明に係る技術の１つの態様は、冷却性能が改善されたスリーブバルブアセンブリを提供するものである。スリーブバルブの先端部付近で冷却流体を循環させることができるスリーブバルブアセンブリを提供することは、当該アセンブリの冷却効率を最大とするための１つの方法である。１つの実施形態において、スリーブバルブアセンブリは、スリーブバルブ、およびバルブの先端部に設けたリエントラントキャビティ（reentrant cavity）を有する。別の実施形態において、スリーブバルブアセンブリは、伝熱特性が高いスリーブバルブと、その外側表面に形成された複数の冷却溝部とを有する。さらに別の実施形態において、スリーブバルブアセンブリは、伝熱材を部分的に充填した中空スリーブバルブを有する。
【０００９】
リエントラントキャビティを先端部に有するスリーブバルブにおいて、オイル流路構成部品内を循環する冷却流体を、スリーブバルブの中で最も高温となる部分に対して近距離内で供給することができる。作動時、シリンダ内で生じた熱は、スリーブバルブの内側表面を加熱する。スリーブバルブの先端部においてシリンダ内の温度は最高となり、先端部がスリーブバルブにおいて最も高温となる。スリーブバルブの先端部におけるキャビティがあるため、冷却流体をスリーブバルブの先端部に噴射することができる。このように、冷却流体は、最高温度に達するスリーブバルブの表面から、スリーブバルブの厚みの距離だけ離間することになる。
【００１０】
伝熱材が充填された中空スリーブバルブは、高性能エンジンに求められる、さらに高い冷却機能を実現するものである。１つの実施形態では、ナトリウムがスリーブバルブ内のキャビティに部分的に充填される。ナトリウムは、シリンダからスリーブバルブの内壁を介して伝わる熱に曝され、ナトリウムが液化して、キャビティ内を動き回る。液体ナトリウムがスリーブバルブの内壁から熱を取り除く。オイル流路構成部品は、スリーブバルブの外壁に沿って冷却流体を循環させる。スリーブバルブの外壁に沿って流れる冷却流体は、スリーブバルブの外壁から熱を取り除く。熱はオイル流路構成部品にも伝わる。
【００１１】
伝熱性能の高いスリーブバルブは、スリーブバルブの高温端部から熱を取り除くためのより高い熱流速を実現する。１つの実施形態では、スリーブバルブはアルミニウム製スリーブバルブである。アルミニウムは高い伝熱性を有するため、たとえば鋼鉄に比してより速やかに放熱させることができる。アルミニウム製スリーブバルブを軽量化し、冷却面積を大きくするために、軸方向の溝部をスリーブバルブの外側表面に形成する。オイル流路構成部品は、これらの溝部に冷却流体を循環させるものである。
【００１２】
この技術の１つの実施形態によれば、スリーブバルブの寿命を長くすることができる。１つの実施形態において、硬化挿入部がスリーブバルブの上に配置される。択一的には、コーティングがスリーブバルブの上に形成される。挿入部またはコーティングは、スリーブバルブ材料自体より硬いものであることが好ましい。挿入部および／またはコーティングは、スリーブバルブの摩耗を防止または抑制するものである。挿入部は、バルブシートから受ける衝撃力を、より広い表面積に分散させるための衝撃緩衝特性を有する。
【００１３】
上記要約は、詳細な説明において以下詳述する実施態様の簡略したものに関する考え方の一部を提供するためのものである。上記要約は、クレーム発明に係る主題の重要な特徴または必須の特徴を限定する意図はなく、クレーム発明に係る主題の範囲を特定するのに役立つものとして用いられることを意図したものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スリーブバルブアセンブリの断面斜視図であって、スリーブバルブが閉口位置にある様子を示す。
【図２】図１に示すスリーブバルブアセンブリの断面斜視図であって、スリーブバルブが開口位置にある様子を示す。
【図３】オイル流路構成部品の断面斜視図である。
【図４】別の実施形態に係るスリーブバルブアセンブリの断面側面図である。
【図５】図１に示すスリーブバルブアセンブリの断面側面図であって、スリーブバルブの遠位端部の詳細を示す。
【図６】図５に示すスリーブバルブアセンブリの断面側面図であって、スリーブバルブが開口位置にある様子を示す。
【図７】別の実施形態に係るスリーブバルブアセンブリの断面側面図であって、スリーブバルブが閉口位置にある様子を示す。
【図８】別の実施形態に係るスリーブバルブアセンブリの断面側面図であって、スリーブバルブが開口位置にある様子を示す。
【図９】先行技術に係るスリーブバルブアセンブリの断面側面図であって、スリーブバルブが閉口位置にある様子を示す。
【図１０】図７に示すスリーブバルブの断面側面図であって、スリーブバルブの遠位端部に配置された別の実施形態に係る挿入部を示す。
【図１１】図７に示すスリーブバルブの断面側面図であって、スリーブバルブの遠位端部に配置された別の実施形態に係る挿入部を示す。
【図１２】図７に示すスリーブバルブの断面側面図であって、スリーブバルブの遠位端部を覆うコーティングを示す。
【図１３】図７に示すスリーブバルブの断面側面図であって、スリーブバルブの遠位端部に配置された別の実施形態に係る挿入部を示す。
【図１４】図７に示すスリーブバルブの断面側面図であって、スリーブバルブの遠位端部に配置されたさらに別の実施形態に係る挿入部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜図８および図１０〜図１４を参照しながら、本願に係る技術について以下説明する。図１はスリーブバルブアセンブリ１００を示す。スリーブバルブアセンブリ１００は、スリーブバルブ１０２、中央連結部品１０４、およびオイル流路構成部品１０６を有する。図１では、スリーブバルブ１０２の端面１１０がバルブシート１１６に当接しており、閉口状態にあるスリーブバルブ１０２が図示されている。
【００１６】
スリーブバルブ１０２は、スリーブ部品１０３、端面１１０、およびフランジ１１２を有する。スリーブ部品１０３は、内側表面１０３Ａおよび外側表面１０３Ｂを有する。スリーブ部品１０３は円筒形状を有し、外径ＯＤ１、内径ＩＤ１、および中心軸Ｃ−Ｃを有する。すなわちスリーブ部品１０３は、外径ＯＤ１と内径ＩＤ１との差の半分の厚みを有する。
【００１７】
図１の実施形態において、スリーブ部品１０３は、遠位端部１０８（「上端部」または「先端部」と呼ぶことがある。）を有し、この遠位端部１０８が端面１１０およびフランジ１１２を構成する。詳細後述するが、スリーブバルブ１０２が閉口位置にあるとき、端面１１０はバルブシート１１６に対して封止する。フランジ１１２は、端面１１０から距離ｄ１だけ後方に延び、内側表面１１５および外側表面１１７を有する。スリーブ部品１０３とフランジ１１２との間であって、スリーブバルブ先端部にはキャビティ１１４が形成されている。キャビティ１１４は、とりわけスリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂ、スリーブバルブ先端部の内壁１１９（図４および図５参照）、およびフランジ１１２の内側表面１１５の間に形成されている。図１は、スリーブ部品１０３の厚みｔ２は、スリーブバルブ先端部およびフランジ１１２の厚みより少しだけ薄い。スリーブ部品１０３、スリーブバルブ先端部、およびフランジ１１２を均一な厚みとし、あるいはフランジ１１２の厚みをスリーブ部品１０３より厚くすることも、本願に係る技術の範囲に含まれる。
【００１８】
中央連結部品１０４は、外側部分１０５および内側部分１０７からなるリング（環状）形状を有する。中央連結部品１０４はスパークプラグスリーブ（図示せず）を有し、スパークプラグをスパークプラグスリーブ内に挿入することができる。さらに中央連結部品１０４はバルブシート１１６を構成するものである。中央連結部品１０４を一方とし、シリンダブロック（図示せず）を他方として、両者の間に（図４に示す）吸気口または排気口が形成されている。
【００１９】
オイル流路構成部品１０６は、スリーブバルブアセンブリ１００の２つの主たる機能を有する。すなわちオイル流路構成部品は、冷却流体（たとえばオイル）をアセンブリ内で循環させるための冷却流体流路を有し、スリーブ部品１０３およびフランジ１１２に対するガイドとして機能する。オイル流路構成部品１０６の冷却流体流路は、流入口１２０、周縁溝１２６、複数の軸方向溝１２８、収集部１７０、および流出口１２２を有する。流入口１２０は、オイル流路構成部品１０６内へ冷却流体を流入させ、スリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂに供給するものである。冷却流体は、流出口１２２から収集部１７０へ流出する。周縁溝１２６は、スリーブ部品１０３の周りに外側表面１０３Ｂに沿って冷却流体を分配するものである。軸方向溝１２８は、第１のガイドリング１８３内に設けられている。軸方向溝１２８は、周縁溝１２６からキャビティ１１４までの流路を有する。通常、第１のガイドリング１８３は、スリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂが係合する表面であって、その表面に沿って滑動し、スリーブバルブ１０２の半径方向（図示の矢印Ａ−Ａに対して垂直方向）の動きを阻止するものである。図３を参照しながら、第１のガイドリング１８３について、さらに詳細に以下説明する。
【００２０】
オイル流路構成部品１０６は第２のガイドリング１８５を有する。第２のガイドリング１８５は２つの表面１４５，１４７の間に形成された封止溝１３３を有する。第２のガイドリング１８５はフランジ１１２のためのガイド表面を提供することができる。第２のガイドリング１８５がフランジ１１２のためのガイド表面を提供する場合、表面１４５または表面１４７のいずれか一方がフランジ１１２のためのガイド表面を構成する。択一的には、表面１４５および表面１４７の両方がフランジ１１２のためのガイド表面を構成するものであってもよい。封止溝１３３内のシールは、冷却流体が吸気口（排気口）１０から漏れることを防止するものである。図３を参照しながら、第２のガイドリング１８５について、さらに詳細に以下説明する。
【００２１】
スリーブバルブ１０２は、矢印Ａ−Ａで示すように、オイル流路構成部品１０６に対して左右に滑動可能なものである。スリーブバルブ１０２が（図１の斜視図に示す状態から）右方向に移動すると、吸気口（排気口）１０が開口する。スリーブバルブ１０２が左方向に移動すると、スリーブバルブ１０２の端面１１０がバルブシート１１６に対して封止部を形成する。
【００２２】
図１が点火時の閉口状態にあるスリーブバルブを示す場合、スリーブバルブ１０２の内部容器内には加圧された空気と燃料、通常は気化石油が充填されている。燃料に点火されると、スリーブバルブ１０２内の圧力は増大する。このときスリーブ部品１０３内は、サイクル期間中の最大の圧力および温度に曝される。特に、スリーブ先端部または遠位端部１０８は最高温度に曝される。点火後、燃焼による増大した圧力に起因して、シリンダ内の容積は拡張する（図示しないピストンが右方向へ移動する）。スリーブバルブ１０２内の容積が拡張すると、その内部の圧力および温度は低減する。すなわちスリーブ部品１０３の内側表面１０３Ａが曝される温度勾配は遠位端部１０８において最高となり、内側表面１０３Ａの温度は遠位端部１０８から遠ざかるほど低くなる。したがって、スリーブバルブ１０２の最も高温となる部分において、冷却流体を循環させることにより、有効に冷却することができる。
【００２３】
動作に際し、冷却流体が軸方向溝１２８からキャビティ１１４内に効率的に噴霧または噴射される。すなわち冷却流体は、スリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂ、スリーブバルブ１０２の先端部の内側表面１１９（図４および図５）、およびフランジ１１２の内側表面１１５に接触し、カバーした後、キャビティ１１４から収集部１７０（さらには流出口１２２）に排出される。キャビティ１１４内の冷却流体は、スリーブ部品１０３の厚みｔ２だけ、スリーブ部品１０３の内側表面１０３Ａから離間する。単なる具体例として、スリーブ部品１０３の厚みは１〜３ｍｍの間の距離であってもよい。同様に、キャビティ１１４内の冷却流体は、スリーブ先端部の厚みｔ２だけ、スリーブバルブ１０２の端面１１０から離間する。スリーブバルブ先端部のキャビティ１１４は、従来式のスリーブバルブ構造に比して、冷却流体とスリーブバルブ１０２の最も高温となる部分との間の距離を大幅に低減し、アセンブリ１００の熱伝導率を相当に増大させるものである。
【００２４】
図１は、フランジ１１２が端面１１０から距離ｄ１だけ後方に延びる様子を示す。フランジ１１２の距離ｄ１は変えることができる。より詳細に後述するように、フランジ１１２は、いくつかの機能を有する。フランジ１１２の外側表面１１７は、オイル流路構成部品１０６の第２のガイドリング１８５の第２の接触表面１４７に滑動可能に接触している。フランジ１１２の外側表面１１７と第１の接触表面１４５との間には潤滑油が存在しないので、フランジ１１２の外側表面１１７は、好適には、第１の接触表面１４５と滑動可能に接触するものではない。冷却流体がフランジ１１２の外側表面１１７に沿って収集部１７０から吸気口（排気口）１０に漏れ出すことを防止するために、第１および第２の接触表面１４５，１４７の間のチャンネル１３３内に配置された（図５に示す）封止部１３０で封止される。
【００２５】
図２は開口状態にあるスリーブバルブ１０２を示す。図２に示すように、スリーブバルブ１０２は、バルブシート１１６から距離ｄ４だけ後方に移動したものである。スリーブバルブ１０２が後方に移動するとき、封止部１３とフランジ１１２の外側表面１１７との接触が維持される。スリーブバルブ１０２が後方に移動するとき、スリーブバルブ１０２の先端部１０８は封止部１３０に向かって移動する。上述のように、先端部１０８はエンジン作動中において高温となる部分である。すなわち封止部１３０は、開口する際、スリーブバルブ１０２のより高温となる部分の上を移動することになる。単なる具体例として、封止部１３０は、スリーブバルブ１０２が図２に示す開口状態に配置されたとき、端面１１０から１〜３ｍｍの範囲に配置され、スリーブバルブ１０２が図１に示す閉口状態に配置されたとき、１．５ｃｍ離れた位置に配置される。これらの距離は例示に過ぎない。
【００２６】
フランジ１１２は、封止部１３０に常に接触しているような長さｄ１を有する必要がある。第１のガイドリング１８３がガイド表面を構成する（スリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂに対してガイドする）場合、第１および第２の接触表面１４５，１４７は、フランジ１１２の外側表面１１７とは接触しないことが好ましい。むしろ表面１４５は、排気ガスが流入することを防止または最小限に抑えるために、フランジ１１２の外側表面１１７に近接させ、表面１４７は、第２のガイドリング１８５の封止部１３０を支持し、位置決めするために、フランジ１１２の外側表面１１７に近接させる。フランジ１１２をあまりに長く構成して、バルブ１０２が開口状態にあるとき（図２）、リム１１９（図４および図５）が収集部１７０の後方壁部１７１に接触するものであってはならない。図２において、スリーブバルブ１０２のすべての動作段階において冷却流体が流れ、アセンブリに対する機械的損傷が防止されるように、フランジ１１２の内側表面１１５と収集部１７０の底面１７３との間にギャップ（間隙）が形成されている様子が図示されている。図４〜図８を参照しながら、冷却流体流路についてさらに詳細説明する。
【００２７】
図２において、端面１１０は第１の表面１１１と第２の表面１１３とを有する。さらに詳述するように、端面１１０の形状および構造は、バルブシート１１６の形状と鏡のように近似することが好ましい。
【００２８】
図３は、オイル流路構成部品１０６のさらなる詳細を示すものである。図３に示すように、オイル流路構成部品１０６は、本体部１８０、第１のガイドリング１８３、および第２のガイドリング１８５を有する。本体部１８０は、冷却流体を周縁溝１２６に供給するための流入口１２０を有する。また本体部１８０は、収集部１７０および流出口１２２を有する。第１のガイドリング１８３は複数の冷却溝１２８を有し、各冷却溝は入口１２８Ａおよび出口１２８Ｂを有する。周縁溝１２６に入った冷却流体は、冷却溝１２８内に流入する。スリーブバルブ１０２が開口位置と閉口位置のとの間を移動するとき、各冷却溝１２８の間に形成された隆起表面１４１がスリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂに対するガイド表面となる。隆起表面１４１は、冷却流体を周縁溝１２６の周りに分配した後、冷却溝１２８を通過させ、十分な流速で端面１１０の内側表面１１９に噴射させるようにするための流量制限器として機能する。冷却溝１２８は、冷却流体が周縁溝１２６から、スリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂに沿って、スリーブバルブ１０２の遠位端１０８に設けられたキャビティ１１４内に流れるときの流路を構成する。第１のガイドリング１８３はスリーブ部品１０３の外径ＯＤ１と実質的に同一の直径を有する。
【００２９】
図３は、ガイドリング１８３に形成された冷却溝１２８の１つの形態を示す。冷却溝１２８は、図３に示す形態に限定されるものではない。ガイドリング１８３は、図３に示すものより多数のまたは少数の冷却溝１２８を有するものであってもよいし、異なる形状（たとえば正方形断面など）を有するものであってもよい。冷却溝１２８の直径が図３に示すものより大きいか、または小さくてもよい。また冷却溝１２８の長さも変更してもよい。図３に示す冷却溝１２８は、スリーブバルブ１０２の中心線Ｃ−Ｃの軸方向に位置合わせされる。また冷却溝１２８は、スリーブバルブ１０２の中心線Ｃ−Ｃに対して傾斜する方向に配向してもよい。
【００３０】
ガイドリング１８５はフランジ１１２のためのガイドを構成するものである。ガイドリング１８５の内径はフランジ１１２の外径と実質的に同程度のものである。上述のようにガイドリング１８５も同様に、フランジ１１２の外側表面１１７に対する封止を維持して、冷却流体が吸気口（排気口）１０に漏れ出すことを防止するものである。
【００３１】
図４〜図８は、スリーブバルブおよびオイル流路構成部品のさまざまな形態を示す。図４は、スリーブバルブ１０２が閉口状態にあるときの図１および図２のスリーブバルブアセンブリ１００の変形例を示す。図４に示す構成において、フランジ１１２の外側表面１１７は、作動時において、オイル流路構成部品１０６の表面１４６と直接的に接触することはない。さらに封止部１３０は、スリーブバルブ１０２の端面１１０から一定の距離が維持されるように、フランジ１１２とともに移動する。
【００３２】
図４に示すように、２つの突起部１３２がフランジ１１２の外側表面１１７から上方向に延びている。各突起部１３２の遠位端がオイル流路構成部品１０６の表面１４６に近接している。１つの実施形態では、各突起部１３２の遠位端は、表面１４６との間に隙間を有し、２つの突起部１３２の間で封止された封止部を支持する。
【００３３】
図４の構成の利点は、封止部１３０により、スリーブバルブ１０２の端面１１０からの距離が一定に保たれることである。スリーブバルブ１０２が開口するとき（右方向に移動するとき）、封止部１３０はフランジ１１２とともに右方向に移動する。すなわち封止部１３０は、フランジ１１２の最も高温となる部分の上を（端面１１０に向かって）スライド移動することがない。封止部１３０を高温状態に曝すと、封止部１３０の寿命が短くなる。すなわちスリーブバルブ１０２の端面１１０から封止部１３０まで、一定の距離を置くことにより、封止部１３０を長持ちさせることができる。各突起部１３２は高さｈ１を有する。突起部１３２の高さｈ１は、キャビティ１１４の利用可能な高さｈ２を低減し、キャビティ１１４の容量を実質的に低減するものである。
【００３４】
冷却流体が流入口１２０から入り、流出口１２２から出るとき、図４の矢印付き破線で示すように、冷却流体はスリーブバルブアセンブリ１００内では右から左方向に流れる。択一的には、（たとえば流入口１２０と流出口１２２とを置き換えて）冷却流体が逆方向に流れるようにしてもよい。また図４は、スリーブ部品１０３の厚みが、バルブ先端部またはフランジの厚みより厚いことを図示している。上述のように、スリーブ部品１０３は、十分な剛性特性が得られるような厚みより厚く形成することが求められる。冷却流体がキャビティ１１４内を動き回るとき、冷却流体は、スリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂ、フランジ１１２の内側表面１１５、およびスリーブ先端部の内側表面１１９を冷却するものである。
【００３５】
図１および図２に示すスリーブバルブ１０２、連結部品１０４、およびオイル流路構成部品１０６が、図５においてさらに詳細に図示されている。図５に示すように、スリーブバルブ１０２が閉口状態にあるとき、スリーブバルブ１０２の端面１１０はバルブシート１１６に接触している。図５は、スリーブ先端部の内側壁部１１９がスリーブ部品１０３の外側表面１０３Ｂに対して傾斜角θをなすことを示している。この傾斜角θは、３０°〜９０°の間の任意の角度であってもよいが、１つの実施形態では４５°である。図５は、キャビティ１１４の高さｈ３を示す。キャビティ１１４を高くして、フランジ１１２の外側表面１１７がオイル流路構成部品１０６の表面１４５，１４７に対する封止部を構成する。フランジ１１２とオイル流路構成部品１０６との間にあった高さｈ１（図４）のギャップがなくなるため、図５に示す高さｈ３は図４に示す高さｈ２より大きくなる。キャビティ１１４の容積を大きくすると、キャビティ１１４内を循環する冷却流体の容量を増大させることができる。スリーブバルブの先端部内でより多量の冷却流体を循環させることにより、図５に示すアセンブリの冷却性能を改善し（シリンダ内の高温に曝されるスリーブ部品１０３からより多くの熱量を取り除き）、排熱に対する制約を低減することができる。
【００３６】
チャンネル１３３内の封止部１３０は静止したものであって、フランジ１１２に対して移動するものではない。スリーブバルブ１０２が開口位置または開口状態（図６）に移動するとき、フランジ１１２の外側表面１１７が封止部１３０の上方を並進移動する。上述のように、フランジ１１２は遠位端部１０８において最も高温となるので、フランジ１１２の遠位端部１０８を封止部１３０に接近させることで、封止部１３０をより高温状態に曝すことになる。
【００３７】
図６に示すように、スリーブバルブ１０２が閉口位置または閉口状態に配置されたとき、フランジ１１２の内側表面１１５と収集部１７０の底面１７３との間において、ギャップ（間隙）ｇ１が維持されている。ギャップｇ１により、冷却流体はキャビティ１１４から収集部１７０を経て流出口１２２へ流れるようにすることができる。１つの実施形態において、ギャップｇ１は１ｍｍ〜３ｍｍの距離である。ギャップｇ１は変更してもよいし、その他の距離であってもよい。
【００３８】
図７は、別の実施形態に係るスリーブバルブアセンブリを示す。図７に示すスリーブバルブアセンブリ２００は、スリーブバルブ２０２、連結部品１０４、およびオイル流路構成部品２０６を有する。連結部品１０４は、図４〜図６に示す構造と実質的に類似するものであって、バルブシート１１６を有する。
【００３９】
スリーブバルブ２０２は、上端部または遠位端部２０８と第２の端部２０９とを有し、さらに内側表面２０３Ａと外側表面２０３Ｂとを有する。スリーブバルブ２０２の遠位端部２０８は端面２１０を有し、図７に示すように、この端面はバルブシート１１６に対して封止する。端面２１０は、第１の領域２１０ａおよび第２の領域２１０ｂを有する。第１の領域２１０ａは、第２の領域２１０ｂより半径方向内側に（図１の中心軸Ｃにより近接して）配置される。第１の領域２１０ａは、中心軸に対して傾斜しており、同様に形成された傾斜角を有するバルブシート１１６の一部と係合するものであってもよい。第１の部分２１０ａおよびバルブシート１１６のそれぞれの傾斜角は、おおよそ同じであってもよい。択一的には、第１の部分２１０ａがバルブシート１１６の対応する部分と係合するとき、半径方向の最も内側にある先端部が最初にバルブシート１１６に接触するように、第１の部分２１０ａの傾斜角をバルブシート１１６の傾斜角より大きくなるように構成してもよい。
【００４０】
半径方向の内側にある先端部において封止することにより、燃焼ガスの圧力に曝される端面２１０の領域を制限することができる。端面２１０におけるガス圧力により、バルブはシートから離れる方向に持ち上げられる傾向がある。特に、端面２１０とバルブシート１１６との間で半径方向外向きに封止される場合、ガスがバルブをバルブシートから離れる方向に押圧しようとする力が増大する。すなわち、バルブシート１１６と、端面２１０の半径方向の最も内側にある先端部との間において封止部を形成することにより、遠位端部２０８をバルブシート１１６から離れる方向に付勢する力を低減することができる。ばねを用いて、スリーブバルブをバルブシート１１６に対して付勢して、固定してもよい。端面２１０の内径において封止することにより、スリーブバルブをバルブシート１１６に対して固定するために必要なばねの付勢力を小さくことができる。別の実施形態では、端面２１０とバルブシート１１６との間の界面に沿った任意の位置において、これらの間の封止を形成してもよい。遠位端部２０８は、厚みまたは幅ｔ３を有し、スリーブバルブ２０２の第２の端部は、遠位端部２０８の厚みｔ３より薄い厚みまたは幅ｔ４を有する。図７に示すように、遠位端部２０８は、スリーブ先端部にキャビティを有さない。
【００４１】
オイル流路構成部品２０６は、１つまたはそれ以上の流入口２２０および周縁溝２４８を有する。周縁溝２４８は、冷却流体を外側表面２０３Ｂに沿ってスリーブ部品２０３の周りに分配させるものである。オイル流路構成部品２０６はさらに封止溝部２３３を有する。封止部２３０が封止溝部２３３内に配設され、第１の表面２４５と第２の表面２４７との間に配置されている。封止部２３０は、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂと第２の表面２４５との間において、冷却流体が吸気口（排気口）１０から漏れ出すことを防止するものである。
【００４２】
スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂは、スリーブバルブ２０２の周りに軸方向溝部２２８を形成するためにマシン加工してもよい。各溝部は、第１の端部２２８Ａおよび第２の端部２２８Ｂを有する。一例として、第１のガイドリング１８３を用いると、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂは、第１のガイドリング１８３に近似する形状を有する。すなわちスリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂは、複数の溝部２２８を有し、それらの間に隆起表面１４１と同様の隆起表面を有する。スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂは、オイル流路構成部品２０６の表面２４７，２４９と接触しながら滑動することができる。
【００４３】
バルブ先端部に設けたキャビティを有する図４〜図６のスリーブバルブと比較すると、図７に示すスリーブバルブ２０２には、その遠位端部２０８に近接したところまで冷却流体を分配・搬送する手段が設けられていない。中実の先端部を有するバルブは、より質量が大きくなる傾向がある。図７に示すスリーブバルブ２０２は、遠位端部２０８の質量を相殺して、全体的な質量を実質的に同様のものとするためには、図４〜図６のスリーブバルブより軽い材料を用いて構成することが好ましい。１つの実施形態において、スリーブバルブ２０２はアルミニウムを用いて形成される。スリーブバルブ２０２の遠位端部２０８の重量はスリーブバルブ１０２の先端部より大きくなるが、（図７に示す）アルミニウム製のスリーブバルブ２０２は、（図４に示す構成を有する）スリーブバルブ１０２と実質的に同じ質量を有する。
【００４４】
アルミニウムの材料剛性は、鋼鉄の３分の１（１／３）である。すなわちスリーブバルブの遠位端部の厚みｔ３は、鋼鉄製のスリーブバルブよりほぼ３倍以上とする必要がある。しかしアルミニウムの質量は鋼鉄の３分の１（１／３）であるので、結果として得られるスリーブバルブは鋼鉄製のスリーブバルブと同じ重量を有する。アルミニウム製スリーブバルブを用いることは、鋼鉄製のものに比して、いくつかの利点がある。アルミニウムは鋼鉄よりほぼ２倍、熱を効率的に伝導する。すなわち、厚みｔ３の遠位端部を有するアルミニウム製スリーブバルブは、厚みｔ２を有する鋼鉄製スリーブバルブのほぼ６倍の熱を取り除くことができる。さらに、スリーブ部品２１２は、遠位端部２０８から離れた表面領域を拡大するために、フィンを形成するようにマシン加工することができる。ピストンは遠位端部から遠ざかる方向に移動するとき、シリンダ内の圧力はより小さくなるので、スリーブ部品２１２の厚みを薄くすることができる。フィンを用いると、より多くの熱を冷却流体に伝達しやすくなる。
【００４５】
スリーブバルブ２０２の質量を小さくするために、図７に示すように、外側表面２０３Ｂの一部を切除して冷却溝２２８を形成して、スリーブバルブ２０２の一部の厚みｔ４に薄くしてもよい。冷却溝２２８の長さは調整することができる。図７に示すように、スリーブバルブ２０２が閉口状態にあるとき、冷却溝２２８は封止部２３０までは延長しない。換言すると、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂは、遠位端部２０８において、作動中は常に、封止部２３０に接触している。
【００４６】
冷却流体は、オイル流路構成部品２０６の流入口２２０および冷却溝２２８の第１の端部２２８Ａの中へ流れ込む。冷却流体は、冷却溝２２８内に入り、冷却溝２２８の第２の端部２２８Ｂに向かって流れ、第２の端部には冷却流体の流出口が設けられている。スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂ内を通る冷却流路（冷却溝）２２８を形成することにより、シリンダ内で最も高温に曝される表面であるスリーブバルブ２０２の内側表面２０３Ａに、冷却流体をできるだけ接近させることができる。距離ｔ４を許容可能な最小限の距離まで小さくすると、シリンダからの熱が冷却流体に達するまでに伝達する必要のある距離を小さくすることができる。シリンダ内の最高温度に曝されるスリーブバルブ２０２の遠位端部２０８についても同様のことがいえる。
【００４７】
スリーブバルブ２０２の遠位端部２０８は、スリーブバルブ２０２の本体部２０９よりシリンダ内のより高い圧力に曝される。肉厚の遠位端部２０８を有するスリーブバルブ２０２は、遠位端部２０８に求められるより高い剛性特性を実現する。（鋼鉄製でなく）アルミニウム製スリーブバルブ２０２の場合、スリーブバルブ２０２の厚みｔ４は、剛性確保のため、従来式のスリーブバルブのスリーブ部品１０３の厚みｔ２より厚くする必要がある。たとえばアルミニウム製スリーブバルブの厚みｔ４は、図１に示すスリーブ部品１０３の厚みｔ２より約３倍厚くするする必要がある。スリーブバルブ２０２の厚みｔ４は調整してもよい。スリーブバルブ２０２は、これに限定するものではないが、ベリリウム銅、金属マトリックス複合材料、およびさまざまなアルミニウム合金等のその他の熱伝導性の高い材料を用いて構成してもよい。
【００４８】
アルミニウム製スリーブバルブの１つの利点は、アルミニウムが鋼鉄より実質的に高い熱伝導性を有することである。シリンダ内の熱に曝される表面積（内側表面２０３Ａの面積）が図１に示すバルブ１０２の表面積と同じであっても、スリーブバルブ２０２の断面積がより大きいことと相俟って、より多くの熱をスリーブバルブ２０２から放出することができる。アルミニウムの短所は、高温状態で材料硬度が低いことにある。アルミニウムの材料特性に起因して、バルブシート１１６より過剰な摩耗を受け、スリーブバルブ２０２の寿命を短くする場合がある。
【００４９】
スリーブバルブ２０２（またはスリーブバルブ１０２）の端面２１０の過剰な摩耗を防止するために、端面２１０上に、挿入物またはコーティングを形成してもよい。挿入物およびコーティングについては、図１０〜図１４を参照して、さらに後述する。
【００５０】
図８は、スリーブバルブアセンブリ３００を示す。スリーブバルブアセンブリ３００は、スリーブバルブ３０２、連結部品３０４、およびオイル流路構成部品３０６を有する。図８に示すスリーブバルブ３０２は中空である。スリーブバルブ３０２は、外壁３０８、内壁３１０、第１の端壁３１２、および第２の端壁３１４により形成されたキャビティ３３６を有する。第１の端壁３１２は、第１の表面３１１および第２の表面３１３を含む外側表面３１６を有する。連結部品３０４はバルブシート１１６を構成する。
【００５１】
オイル流路構成部品３０６は、流入口３２０、冷却溝３２８、および流出口３２２を有する。またオイル流路構成部品３０６は、表面３４５，３４７の間に周縁溝３３３（周縁溝３３３に配置された封止部１３０を用いて図示）を有する。たとえば図３のガイドリング１８３を用いると、冷却溝３２８を有するオイル流路構成部品３０６の一部は、ガイドリング１８３と同様の形状を有し得る。たとえば冷却溝３２８は、オイル流路構成部品３０６の内側表面にマシン加工することができる。この場合、外壁３０８の外側表面３０８Ａは、オイル流路構成部品３０６の内側表面３１６に滑動可能に接触している。オイル流路構成部品３０６の一部である表面３４５，３４７および周縁溝３３３は、図３に示す表面１４５，１４７および周縁溝１３３と同様の形状を有し得る。この場合、外側表面３０８Ａは表面３４７に滑動可能に接触し、封止部３３０は吸気口（排気口）１０にオイルが漏れ出すことを防止する。
【００５２】
図８において、開口状態にあるスリーブバルブ３０２が図示されている。図８に示すように、スリーブバルブ３０２が開口位置へ移動するとき、封止部３３０はスリーブバルブ３０２の遠位端部３０８の上を並進移動する。上記説明したように、スリーブバルブの封止部は、スリーブバルブの最も高温となる部分であるので、図８の封止部３３０はスリーブバルブ３０２においてより高い温度に曝されることになる。冷却溝３２８に流れる冷却流体は、スリーブバルブ３０２の遠位端部３０８または内壁に接近して搬送されることはない。
【００５３】
しかしながら、スリーブバルブ３０２内のキャビティ３３６は、高い熱伝導特性を有し、作動時温度において液体の材料で部分的に充填される。キャビティ３３６を部分的に充填する材料の１つとしてナトリウムがある。この具体例では、キャビティ３３６内のナトリウムは、内壁３１０の熱に曝されると、液相へ相変化し、スリーブバルブ３０２が開口位置と閉口位置の間を移動するとき、キャビティ３３６内で前後に動き回り始める。溶融したナトリウム、すなわち液体ナトリウムは、スリーブバルブ３０２の内壁３１０および第１の端壁３１２から熱を取り除く。ナトリウムは、例示的な材料であって、この技術の範囲を制限することを意図するものではない。その他の材料をスリーブバルブ３０２内に部分的に充填することができる。
【００５４】
キャビティ３３６内で溶融したナトリウムは、スリーブバルブ３０２のそれぞれの壁部から熱を取り除く。冷却溝３２８内に流れる冷却流体は、スリーブバルブ３０２の外壁３０８と直接的に接触する。こうして冷却流体は、外壁３０８から熱を取り除き、溶融金属ナトリウムから外壁３０８に向かって温度差を形成する。図８に示すスリーブバルブアセンブリ３００が用いられる具体例は、高性能エンジンに用いられる場合である。スリーブバルブアセンブリ３００は他の用途においても利用することができる。
【００５５】
図１０〜図１４は、スリーブバルブの耐性を改善するための、さまざまな実施形態に係る挿入物（インサート）およびコーティングを図示するものである。図１０〜図１４に示すスリーブバルブは、図７に示すスリーブバルブ２０２とほぼ同様のものである。スリーブバルブ２０２は、例示的なものに過ぎず、本願に係る技術の範囲を制限する意図はない。以下説明する挿入物およびコーティングは、任意のスリーブバルブに関して応用することができる。
【００５６】
一般に、スリーブバルブが反復的に開口および閉口すると、端面２１０またはバルブ先端部はバルブシート１１６に反復的に衝突する。バルブシート１１６と反復的に衝突することにより、時間とともに、端面２１０が摩耗し、変形する。やがては、スリーブバルブ２０２が閉口位置にあっても、端面２１０はバルブシート１１６に対する効率的な封止部を形成しなくなる。スリーブバルブを摩耗させる２つの要因は、（ｉ）スリーブバルブがバルブシートに衝突するときの速度と、および（ii）スリーブバルブの構成材料の硬さである。スリーブバルブがバルブシートに対して反復的に衝突すると、２つの表面（たとえば図１０の表面２１３および図４のバルブシート１１６）が擦れ合い、ぶつかり合い、構成材料が徐々に摩滅していく。
【００５７】
図１０は、図７に示すスリーブバルブ２０２の端面２１０の全体および表面２０３Ａ，２０３Ｂの一部の上に配設された挿入物（インサート）２５０を示す。挿入物２５０は、外側構成要素２５１および内側構成要素２５３を含む硬化スリーブ先端部を構成する。挿入物２５０は、これに限定するものではないが、打込成型（cast in place）や加締圧入嵌合（swaged forged shrink fit）等の（硬い構成材料が高温でアルミニウムが非常に低温であるときに成形する）手法を含む、いくつかの異なる手法により固定することができる。１つの実施形態において、表面２１１，２１３，２０３Ａ，２０３Ｂは、挿入物２５０を配置するバルブシートを形成して、挿入物２５０を配設するためにマシン加工される。択一的には、挿入物２５０は、表面２１１，２１３の上に直接的に固定される。図１０に示すように、挿入物２５０の前方部はスリーブバルブ２０２の表面２１１，２１３と同様の形状を有する。すなわち図１０に示す実施形態において、スリーブバルブ２０２が閉口状態にあるとき、挿入物２５０の接触表面２５５は、バルブシート１１６とともに封止部を構成する。
【００５８】
挿入物２５０は、好適には、表面２５５が変形することなく、バルブシート１１６に対する反復的に衝突に十分に耐えられる材料を用いて構成される。単なる具体例に過ぎないが、挿入物２５０は炭素鋼を用いて構成してもよい。その他の材料としては、これに限定するものではないが、工具鋼、従来式のポペットバルブ鋼すなわちチタニウム合金、およびベリリウム銅等が含まれる。
【００５９】
挿入物２５０は、スリーブバルブ２０２の端面２１０の周りを包み囲んで、外側構成要素２５１を構成する。外側構成要素２５１は、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂに沿って距離Ｘ１だけ延びている。単なる例示に過ぎないが、距離Ｘ１は１ｍｍ〜１０ｍｍの間の距離を含んでもよい。外側構成要素２５１の表面２５７は、作動時におけるスリーブバルブの移動の範囲を阻害しないようにするため、外側表面２０３Ｂと同一平面となるようにすることが好ましい。たとえば図１０に示すスリーブバルブ２０２が図６に示すスリーブバルブと置換された場合、スリーブバルブが図６に示す完全に開口した位置に移動できることを妨害しないようにすることが好ましく、たとえば挿入物２５０の表面２５７が隆起して、オイル流路構成部品１０６に衝突しないようにすべきである。挿入物２５０の内側構成要素２５３は、スリーブバルブ２０２の内側表面２０３Ａに沿って距離Ｘ２だけ延びている。距離Ｘ２は、任意の距離であってもよい。単なる例示に過ぎないが、距離Ｘ２は、１ｍｍ〜３ｍｍの間の距離を含んでもよい。図１０に示すように、距離Ｘ２は距離Ｘ１より短いが、挿入物２５０の必要な特徴ではない。
【００６０】
上記説明したように、挿入物２５０の表面２５５は、バルブシート１１６に高速で反復的に衝突する。これにより表面２５５は強い衝撃力を受ける。挿入物２５０を外側表面２０３Ｂおよび内側表面２０３Ａに沿って拡張させると、（単に、挿入物２５０で端面２１０を覆うだけでなく）挿入物２５０の全体的な表面積を増大させることができる。挿入物２５０の表面積を増大させることにより、衝撃エネルギを消失させるためにより広い面積を設け、（バルブシートが衝突したときに）表面２５５が受ける衝撃力をより広い面積に分散させることができる。図１０に示すように、挿入物２５０は均一な厚みを有していてもよい。択一的には、挿入物２５０の１つまたはそれ以上の表面が異なる幅または表面積を有していてもよい。
【００６１】
図１１は、別の実施形態に係る挿入物２８０を図示するものである。挿入物２８０は、第１の構成要素２８２および第２の構成要素２８４を有する。挿入物２８０の第１の構成要素２８２は、図７に示すスリーブバルブ２０２の接触表面２１３に有効に置換される遠位端部表面２８５を有する。第１の構成要素２８２の遠位端部表面２８５は、スリーブバルブ２０２の内側表面２０３Ａと同一平面上に形成されるが、図１４に示すように突出するものであってもよい。スリーブバルブ２０２の表面２１１は、バルブシートに接触するものではないが、挿入部２８０によりカバーされず、挿入部２８０の周りを包み込むことにより挿入部２８０を固定することができる。挿入部２８０の第２の構成要素２８４は、スリーブバルブ２０２の遠位端部２０８から内側に距離Ｘ３だけ延びる。距離Ｘ３は調整できる。
【００６２】
挿入部２８０の第２の構成要素２８４により、挿入部２８０の全体表面積が増大し（単に、挿入物２５０で表面１１３を覆うだけでなく）、挿入部２８０が受ける衝撃力をより大きい面積に分散させることができ、より広い面積で衝撃力を消散させることができる。図１１に示す挿入部２８０の１つの利点は、挿入部２８０はスリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂに沿って延びないという点にある。すなわち挿入部２８０は、スリーブバルブ２０２の移動を阻害せず、たとえば挿入部２８０はオイル流路構成部品１０６に衝突せず、あるいはその表面に対して封止部が滑らかに移動できるような接触を阻害しない。
【００６３】
図１２は、端面２１０上にコーティング２９０を有するスリーブバルブ２０２を図示するものである。１つの実施形態において、コーティング２９０はクロムめっきである。択一的には、端面２１０を陽極酸化処理して、アルミニウム酸化物のコーティングを形成してもよい。その他の利用可能な材料として、これに限定されないが、ニカシル（Nikasil）、ダイヤモンド状炭素（diamond like carbon）、フレーム溶射硬化金属（flame sprayed hard metal）、およびセラミック材料などが挙げられる。
【００６４】
図１２に示すように、コーティング２９０は、スリーブバルブ２０２の端面２１０全体（たとえば第１の表面２１１および第２の表面２１３）をカバーするものである。択一的には、コーティング２９０は、バルブシート１１６に衝突する表面２１３の上だけに形成してもよい。上述の挿入部と同様、コーティング２９０は、スリーブバルブ２０２の寿命を改善するためよりに、スリーブバルブより硬い金属で形成されることが好ましい。コーティング２９０は、動作時において、スリーブバルブ２０２の端面２１０とバルブシートとが継続的に擦れ合い、ぶつかり合うことに起因して、スリーブバルブが摩滅することを防止または抑制するためのものである。コーティングの厚みは、調整可能で、コーティング材料に左右される。単なる例示に過ぎないが、陽極酸化コーティングは１μｍ〜１０μｍであり、めっき材料または溶射材料は１００μｍ〜２００μｍ未満である。
【００６５】
図１３は、図１０に示す挿入部２５０の別の実施形態を示すものである。図１３において、挿入部２５０の上部構成要素２５１は、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂに沿って距離Ｘ４だけ延びている。距離Ｘ４は、図１０に示す距離Ｘ２より長い。１つの実施形態によれば、挿入部２５０の上部構成要素２５１は、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂにおいて、冷却溝２２８に至るまでの実質的に全体に沿って延びている。
【００６６】
図１３に示す挿入部２５０の１つの利点は、挿入部２５０の上部構成要素２５１がスリーブバルブ２０２と（図７に示す）オイル流路構成部品２０６の封止部との間の接触表面の全体（または実質的な全体）をカバーすることにある。動作時において、オイル流路構成部品２０６の封止部に対して接触しながらスライド移動することに起因して、挿入部２５０を有さないスリーブバルブ２０２は外側表面２０３Ｂに沿って摩耗する。図１３に示す挿入部２５０を付加することにより、オイル流路構成部品２０６の封止部に対して接触しながらスライド移動する際に、より硬い表面（上部構成要素２５１）を形成することができる。より硬い表面２５１は、スリーブ材料と同じ速さで摩耗することはなく、仮に相であっても、スリーブバルブ２０２の寿命を実質的に引き延ばすことができる。
【００６７】
図１４は挿入部４００を示す。図１４に示す挿入部４００は、上部構成要素４０２、前方構成要素４０４、および衝撃エネルギ緩衝構造体４１０を有する。上部構成要素４０２は、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂに沿って距離Ｘ５だけ延びている。図１３と同様、上部構成要素４０２は、冷却溝２２８に至るまで、スリーブバルブ２０２の外側表面２０３Ｂの実質的な全体に沿って延びている。前方構成要素４０４は、スリーブバルブ２０２が閉口位置にあるときに、バルブシート１１６との間を封止する接触表面４０８を形成する。
【００６８】
図１４に示すように、前方構成要素４０４は、スリーブバルブ２０２の内側表面２０３Ａよりも突出してシリンダ内部に向かって下方に延びる先端部４０８を有する。前方構成要素４０４がシリンダ内部に向かって延びる距離は調整できる。単なる例示に過ぎないが、この距離は１ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。また図１４は、挿入部４００の前方構成要素４０４とスリーブバルブの内側表面２０３Ａとの間には、角度φが形成されていることを示す。角度φは、１５〜５５度の間の任意の角度であってもよく、１つの実施形態では４５度である。先端部４０８は、内側表面４０９および外側表面４１１を有し、スリーブバルブ２０２の遠位端部２０８においてリップ部を形成する。ピストンが燃焼チャンバ内の空気を圧縮するとき、スリーブバルブ２０２は閉口位置に配置され、リップ部４０８の内側表面４０９と外側表面４１１との間に正の圧力差が生じる。この正の圧力差により、バルブシート１１６に対する先端部４０８の封止が支援される。
【００６９】
衝撃エネルギ緩衝構造体４１０は、挿入部４００の全体の表面積を増大させるものである。上述のように、挿入部４００の全体の表面積を増大させることにより、挿入部が衝突するバルブシート１１６から受ける衝撃力を分散させ、消散させることができる。
【００７０】
本発明に係るシステムに関する上記の詳細な記載は、説明および図解の目的でなされたものである。本発明システムを開示された形態がすべてではなく、これに限定する意図はない。上記教示内容から数多くの変形例および変更例が実現可能である。上述の実施形態は、本発明に係るシステムの原理および実用的な用途を最善に説明し、本発明に係るさまざまな実施形態および特定の用途の実施に適した多様な変形例を当業者が最善に実現できるように選択されたものである。本発明に係るシステムの発明の範囲は、添付されたクレームにより定義されるものである。
【００７１】
発明の主題は、特定の表現を用いて構造的特徴物および／または方法論的動作を説明してきたが、添付されたクレームにより定義される主題は、必ずしも上述の特徴物または動作に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、上記説明した特定の特徴物および動作は、クレーム発明を実現するための例示的な実施形態である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…吸気口（排気口）、１００…スリーブバルブアセンブリ、１０２…スリーブバルブ、１０３…スリーブ部品、１０３Ａ…内側表面（スリーブ部品）、１０３Ｂ…外側表面（スリーブ部品）、１０４…中央連結部品、１０５…外側部分（中央連結部品）、１０６…オイル流路構成部品、１０７…内側部分（中央連結部品）、１０８…遠位端部、１１０…端面、１１２…フランジ、１１４…キャビティ、１１５…内側表面（フランジ）、１１６…バルブシート、１１９…内壁、１２０…流入口、１２２…流出口、１２６…周縁溝、１２８…冷却溝（軸方向溝）、１３０…封止部、１３２…突起部、１３３…封止溝、１４５…第１の接触表面、１４７…第２の接触表面、１７０…収集部、１７１…後方壁部、１７３…底面、１８０…本体部、１８３…第１のガイドリング、１８５…第２のガイドリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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