(57)【要約】【課題】エンジンにおいてバルブタイミングとバルブ変位の両方を変更するハイドロリックシステムを提供する。【解決手段】エンジンにおいて可変バルブ作動を行うハイドロリックカムシャフトローブ１０８が開示される。一実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は、バルブ変位を一定に保持しつつバルブタイミングを変更するようになっている。他の実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は、バルブ変位を変化させ、一方、バルブタイミングを一定に保持するようになっている。ハイドロリックカムシャフトローブ１０８のいくつかの実施形態は、バルブタイミングとバルブ変位の両方を同時に変化させてエンジン性能を最適化するようになっている。【選択図】図１Ａ
2006348944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、前記燃焼室内で生じる燃焼シーケンスと適切なタイミング関係を保って回転するハイドロリックカムシャフトとを有し、前記ハイドロリックカムシャフトが、前記ハイドロリックカムシャフトの周方向の回転軸に沿って回転するエンジンで使用されるようになっているハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）装置であって、
（ａ）前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）が前記ハイドロリックカムシャフトの周方向の回転軸と同心に回転する、前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）の第１の部分上に配置された第１の漸次変化キャビティ（１１０）、および前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）の第２の部分上に配置された第２の漸次変化キャビティ（１１２）と、
（ｂ）前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）に動作可能に連結された少なくとも１つのバルブ（１４０）と、
（ｃ）前記エンジン内の前記少なくとも１つのバルブ（１４０）を作動させるようになっている作動回路（１００）であって、
（１）前記ハイドロリックカムシャフト上の第１の吸気口に配置された第１の吸気部（１０２ａ）および前記ハイドロリックカムシャフト上の第２の吸気口に配置された第２の吸気部（１０２ｂ）を介して前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）に動作可能に連結された作動油源（１１４）と、
（２）前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）の第１の制御ポート側に動作可能に連結された第１の制御ポート（１１６）、および前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）の第２の制御ポート側に動作可能に連結された第２の制御ポート（１０４）と、
（３）前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）の第１の排気口側に動作可能に連結された第１の排気口（１１８）、および前記ハイドロリックカムシャフトローブ（１０８）の第２の排気口側に動作可能に連結された第２の排気口（１０６）と
を有する作動回路（１００）と
を有するハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項２】
前記作動油源（１１４）は制御油ポンプを有する、請求項１に記載のハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項３】
前記作動油源（１１４）は油圧流体タンクである、請求項１に記載のハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項４】
さらに、前記バルブの開閉に関連するタイミングを変更するようになっている、請求項１に記載のハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項５】
さらに、前記バルブの開閉に関連する変位を変更するようになっている、請求項１に記載のハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項６】
さらに、前記バルブの開閉に関連する変位を変更するようになっている、請求項４に記載のハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項７】
エンジンで使用されるようになっている作動油カムシャフトローブ装置（３００）であって、
（ａ）作動油カムシャフトローブ（３００）上に配置され、前記作動油カムシャフトローブ（３００）の第１の部分上に第１の幅を有し、前記作動油カムシャフトローブ（３００）の第２の部分上に、前記第１の幅より狭い第２の幅を有する、第１の所定の形状を有する第１のキャビティ（３０４）と、
（ｂ）前記作動油カムシャフトローブ（３００）に動作可能に連結された少なくとも１つのバルブ（１４０）と、
（ｃ）作動回路（１００）であって、
（１）前記作動油カムシャフトローブ（３００）上の第１の吸気口に配置された第１の吸気部（１０２ａ）および前記作動油カムシャフトローブ（３００）上の第２の吸気口に配置された第２の吸気部（１０２ｂ）を介して前記作動油カムシャフトローブ（３００）に動作可能に連結された作動油源（１１４）と、
（２）前記作動油カムシャフトローブ（３００）の第１の制御ポート側に動作可能に連結された第１の制御ポート（１１６）、および前記作動油カムシャフトローブ（３００）の第２の制御ポート側に動作可能に連結された第２の制御ポート（１０４）と、
（３）前記作動油カムシャフトローブ（３００）の第１の排気口側に動作可能に連結された第１の排気口（１１８）、および前記作動油カムシャフトローブ（３００）の第２の排気口側に動作可能に連結された第２の排気口（１０６）と
を有する作動回路（１００）と
を有する作動油カムシャフトローブ装置。
【請求項８】
前記装置は、第２の所定の形状を有する第２のキャビティ（４７２）をさらに有し、前記第２の所定の形状は、それに関連する第１の幅および第２の幅を有する、請求項７に記載の作動油カムシャフトローブ装置。
【請求項９】
前記作動油源（１１４）は油圧流体タンクを有する、請求項８に記載の油圧流体カムシャフトローブ装置。
【請求項１０】
前記作動油源（１１４）は制御油ポンプを有する、請求項８に記載の油圧流体カムシャフトローブ装置。
【請求項１１】
前記作動油カムシャフトローブ装置（３００）はさらに、バルブタイミングとバルブ変位の調整を行うようになっている、請求項８に記載の作動油カムシャフトローブ装置。
【請求項１２】
前記作動油カムシャフトローブ装置（３００）はさらに、カム変位を一定に保持しつつカム位相調整を行うようになっている、請求項８に記載の作動油カムシャフトローブ装置。
【請求項１３】
燃焼室と、前記燃焼室内で生じる燃焼シーケンスと適切なタイミング関係を保って回転するハイドロリックカムシャフトとを有し、前記ハイドロリックカムシャフトが、前記ハイドロリックカムシャフトの周方向の回転軸に沿って回転する内燃機関に使用されるハイドロリックカムシャフトローブ装置（５００）であって、
（ａ）前記ハイドロリックカムシャフトローブ（５００）が、前記ハイドロリックカムシャフトローブ（５００）の周方向の回転軸と同心に回転する、前記ハイドロリックカムシャフトローブ（５００）の第１の部分上に配置され、第１および第２の幅と第１および第２の深さを有する少なくとも第１の主キャビティ（５１４）と、
（ｂ）前記ハイドロリックカムシャフトローブ（５００）の第２の部分上に配置され、可変深さおよび可変幅を有するようになっている、少なくとも１つの追加のキャビティ（５１０）と
を有するハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【請求項１４】
ハイドロリック流体カムで使用されるようになっているハイドロリックカムシャフトローブ装置（５００）であって、
（１）深さおよび幅を有する少なくとも第１の主キャビティ（５１４）と、
（２）可変幅および可変深さを有する少なくとも１つの追加のキャビティ（５１０）と、
（３）前記少なくとも１つの追加のキャビティに関連しており、前記少なくとも１つの追加のキャビティの前記幅を変更するようになっており、さらに前記少なくとも１つの追加のキャビティの前記深さを変更するようになっている少なくとも１つの追加キャビティ作動機構と、
（４）前記少なくとも１つの追加のキャビティ（５１０）に関連しており、先端部および後端部を有し、前記少なくとも１つの追加のキャビティ（５１０）の内部で滑り前記少なくとも１つの追加のキャビティ（５１０）の前記可変幅および前記可変深さをもたらすようになっている滑りブロック（５１３）と
を有するハイドロリックカムシャフトローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してエンジンバルブ制御システムに関し、特に可変バルブタイミングおよび可変変位を使用するバルブ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン内の吸気バルブおよび排気バルブを開閉するのに最適な時間は、特にエンジン速度に応じて変化する。すべてのエンジン動作条件時にバルブを開閉する一定の角度を有するエンジンでは、バルブタイミングは設計上の重要な考慮事項である。多くの場合、バルブタイミングは、限られた範囲を除いてすべての動作条件でエンジン効率を損ねる。このため、様々の動作条件に対処するためにエンジン動作中にバルブタイミングを動的に変更することが提案されている。
【０００３】
エンジン燃焼室内のバルブを調節するのにハイドロリックカムシャフトが使用されている。バルブの調節には、エンジン燃焼室内部のバルブタイミングとバルブ変位の両方が含まれる。バルブタイミングは、バルブの開時間と閉時間の両方を調節する。バルブ変位には、バルブが開く距離（リフト）とバルブが開く持続時間とが含まれる。
【０００４】
従来のカムシャフト作動バルブ歯列は、エンジン効率および性能に関するかぎり妥協的な解決策である。たとえば、速度が比較的遅く負荷が比較的小さいときは、エンジンバルブは通常、必要以上に開き、一方、エンジン速度が比較的大きいときは、バルブは通常、最適なエンジン性能を実現するのに必要な空気−燃焼混合物の流量を許容するのに十分な程度には開かない。速度が比較的小さいとき、ポペットバルブが流量「絞り」として働くことができるように、バルブを開く量を少なくすることができるならば、エンジンのポンプ損失を減らすことができる。ポペットバルブは、ばねおよびカムによって動作させられ、軸方向の動きによって開口部を開閉する吸気バルブまたは排気バルブである。
【０００５】
いくつかのエンジンでは、バルブタイミングの変更が、エンジン出力を調節する手段として提案されている。たとえば、吸気バルブを圧縮行程の一部の間開いたままにしておくことができるならば、エンジンの体積効率を下げることができる。このようなエンジンでは、ハイドロリックカムシャフトの位相にわたって制御範囲を広げる必要がある。さらに、制御は、調整範囲全体にわたって連続的である必要がある。
【０００６】
エンジン速度の関数として、かつエンジン負荷の関数としてバルブの開閉タイミングを変更することによって、エンジン効率を改善できることが分かっている。エンジンバルブの開閉タイミングを変更するのに使用される１つの公知の機構は可変カム位相変更装置である。可変カム位相変更装置は、クランクシャフトの角位置に対するカムシャフトの角度位置を変更するのに使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
クランクシャフトに対するカムシャフト位相角を調整するのに使用される機構に関して様々な提案がなされている。しかし、提案された機構は通常、通常の動作時にカムシャフトが受けるかなりのトルク変動に耐える必要があるため非常に複雑である。カムシャフト位相角調整機構は、圧縮されたバルブばねによって与えられる抵抗に逆らってカムシャフトを回転させるのに十分な力も供給しなければならない。
【０００８】
バルブタイミングまたはバルブ変位を変更する電気機械バルブ作動式システムが提案されている。しかし、油圧バルブ作動式システムではバルブタイミングとバルブ変位の両方を同時に調節することが望ましい。本教示は、エンジンにおいてバルブタイミングとバルブ変位の両方を変更するハイドロリックシステムを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
改良されたハイドロリックカムシャフトローブ装置が開示される。この装置は、燃焼室と、燃焼室内で生じる燃焼シーケンスと適切なタイミング関係（ｉｎ  ｔｉｍｅｄ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）を保って回転するハイドロリックカムシャフト（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｃａｍｓｈａｆｔ）を有し、ハイドロリックカムシャフトが、ハイドロリックカムシャフト自体の周方向の回転軸に沿って回転するエンジンで使用されるようになっている。一実施態様では、改良されたハイドロリックカムシャフトローブは、ハイドロリックカムシャフトローブの第１の部分上に位置する第１の漸次変化キャビティ（ｇｒａｄｕａｔｅｄ  ｃａｖｉｔｙ）と、ハイドロリックカムシャフトローブの第２の部分上に位置する第２の漸次変化キャビティとを有し、ハイドロリックカムシャフトローブは、ハイドロリックカムシャフトの周方向の回転軸と同心に回転する。この改良された装置は、ハイドロリックカムシャフトローブに動作可能に連結された少なくとも１つのバルブと、エンジン内のバルブを作動させるようになっている作動回路（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｃｉｒｃｕｉｔ）とを有する。作動回路は、ハイドロリックカムシャフト上の第１の入力口に配置された第１の入力部とハイドロリックカムシャフト上の第２の入力口に配置された第２の入力部を介してハイドロリックカムシャフトローブに動作可能に接続された作動油源を有する。作動回路は、ハイドロリックカムシャフトローブの第１の制御ポート側に動作可能に連結された第１の制御ポートと、ハイドロリックカムシャフトローブの第２の制御ポート側に動作可能に連結された第２の制御ポートと、ハイドロリックカムシャフトローブの第１の排気口側に動作可能に連結された第１の排気口と、ハイドロリックカムシャフトローブの第２の排気口側に動作可能に連結された第２の排気口とをさらに有する。
【００１０】
エンジンで使用されるようになっている改良された作動油カムシャフトローブ装置も開示される。改良された作動油カムシャフトローブ装置は、ハイドロリックカムシャフトローブ上に配置された第１の所定の形状を有する第１のキャビティを有し、第１の所定の形状は、ハイドロリックカムシャフトローブの第１の部分上に第１の幅を有し、ハイドロリックカムシャフトローブの第２の部分上に、第１の幅より狭い第２の幅を有する。
【００１１】
他の実施態様では、燃焼室を有する内燃機関に使用されるようになっている改良されたハイドロリックカムシャフトローブが開示される。この実施態様では、改良されたハイドロリックカムシャフトローブは、エンジン燃焼室内で生じる燃焼シーケンスと適切なタイミング関係を保って回転するハイドロリックカムシャフトを含み、ハイドロリックカムシャフトは、ハイドロリックカムシャフト自体の周方向の回転軸に沿って回転する。この装置は、ハイドロリックカムシャフトローブの第１の部分上に配置された少なくとも第１のキャビティを有し、ハイドロリックカムシャフトローブは、ハイドロリックカムシャフトの周方向の回転軸と同心に回転し、ハイドロリックカムシャフトローブに動作可能に連結された少なくとも１つのバルブを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態は、各図を参照することによってより容易に理解されよう。各図において、同じ参照番号および符号は同じ部材を示す。
【００１３】
本開示は、ハイドロリック流体カムにおいてバルブタイミングの制御および可変バルブ変位の制御を別々にまたは同時に行う。一実施形態では、バルブを作動させるために少なくとも１つのキャビティがカムローブ上に配置される。他の実施形態では、バルブを作動させるために複数のキャビティがカムローブ上に配置される。一実施形態では、複数の主キャビティがカムローブの第１の部分上に配置され、かつ少なくとも１つの追加のキャビティが設けられる。この実施形態は、追加のキャビティの幅および深さを変更するようになっている滑り装置を含んでいる。
【００１４】
本開示の可変バルブ作動装置は、シリンダヘッドのどのような特定の構成や配置に限定されない。可変バルブ作動装置も、ロッカーアーム組立体のどのような特定の形式や構成に限定されない。さらに、開示される可変バルブ装置は、ロッカーアーム組立体を含むバルブ歯列に限定されない。いくつかの実施形態は内燃機関に関して記載されているが、このような例示的な実施形態は、開示される本バルブ作動装置と一緒に使用してもよいエンジンの種類を限定すべきではない。
【００１５】
次に、図１Ａ〜図２を参照すると、改良されたハイドロリック可変バルブ列装置が開示されている。この改良されたハイドロリック可変バルブ列装置は一般に、ハイドロリック作動システムにおいて可変バルブ変位と可変バルブタイミングの両方を実現するようになっている。
【００１６】
次に、図１Ａを参照すると、閉位置で示されているバルブ１４０を有する改良された可変バルブ列装置の一実施形態が図示されている。この例示的な可変バルブ列のハイドロリックカムシャフトローブ装置１０８の断面図が図１に示されている。図１Ａは、「排気」位置にあるハイドロリックカムシャフトローブ１０８を示している。ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は、エンジンの燃焼室（不図示）内で使用されている。ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は通常、周方向の回転軸１６０の周りを同心に回転する。一実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の第１の部分上に配置された第１の漸次変化キャビティ１１０を含んでいる。同様に、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の第２の部分上に第２の漸次変化キャビティ１１２を含んでいる。以下に詳しく説明するように、キャビティ１１０および１１２は、キャビティ１１０および１１２の外郭が（第１の深さを有する）第１の幅から（第２の深さを有する）第２の幅まで変化する深さを有する連続的な斜面を有し、第１の幅が第２の幅とは異なり、第１の深さも第２の深さとは異なるという点で「漸次変化している」。深さと高さの両方の変化は、図１Ａ〜図１Ｉの紙面に対して垂直な軸に沿って生じている。したがって、図１Ａ〜図１Ｉは、漸次変化キャビティ１１０および１１２の一部の断面図である。この実施形態では、少なくとも１つのバルブ１４０が、バルブ１４０のポペット端部上で燃焼室内に突き出し、バルブ１４０のバルブ棒１４１端部を介してハイドロリックカムシャフトローブ１０８に動作可能に連結されている。
【００１７】
上述したように、図１Ａは、「排気」位置におけるハイドロリックカムシャフトローブ１０８を示している。第１の漸次変化キャビティ１１０と第２の漸次変化キャビティ１１２を相対的に位置させることによって制御ポート１０４と排気口１０６とが動作可能に連結されるため、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は排気位置にあると言われている。同様に、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の排気位置ではまた、制御ポート１１６と排気口１１８が動作可能に流体連通するかまたは連結される。したがって、排気位置では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は、排気ガスを燃焼室からそれぞれ制御ポート１０４および１１６を介し漸次変化キャビティ１１０および１１２を通過して排気口１０６および１１８に排気するのを可能にする流体連結または連通を形成する。
【００１８】
作動回路１００は、バルブ１４０を開位置および閉位置に作動させるようになっている。図１Ａは閉位置におけるバルブ１４０を示している。アクチュエータインタフェース１４４にかかる流体が働かないと、ばね１４２がバルブ棒１４１に力を及ぼし、バルブ棒１４１はピストン１４３をアクチュエータ１２０内でバルブガイド１４５から離れる方向に押し、それによってバルブ１４０を閉位置に移動させる。合せ面１４６は、バルブ座、すなわち合せ面である。一実施形態では、合せ面１４６は、燃焼室への燃料流を封止（防止）するように（図１Ａにおいて）働く吸気口である。他の実施形態では、合せ面１４６は、燃焼室を密封し、それによって気体状の流体が燃焼室から漏れるのを防止するように（図１において）働く排気口である。図１Ａの複数の矢印１０３は、バルブ１４０が閉位置にあるときの制御ポート１０４および１１６に向かう流体流の方向を示している。
【００１９】
次に、図１Ｂを参照すると、開位置にある、バルブ１４０を有する改良された油圧可変バルブ列装置の実施形態が示されている。この実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８は、周方向の回転軸１６０の回転によって示されているように、排気位置（図１Ａに示されている）から「吸気」位置まで動いている。第１および第２の漸次変化キャビティ１１０、１１２は、キャビティ１１０および１１２がハイドロリックカムシャフトローブ１０８と同心に回転する際に回転軸１６０の回転全体にわたってハイドロリックカムシャフトローブ１０８に対して固定されたままである。したがって、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８が（図１Ａの）排気位置から（図１Ｂの）吸気位置まで回転する際に、制御ポート１０４と排気口１０６との前述の流体連通または連結が解除される。同様に、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８が排気位置から吸気位置まで回転すると、制御ポート１１６と排気ポート１１８との上述の流体連結も解除される。
【００２０】
図１Ｂに示されているように、ポペットバルブ１４０は、合せ面１４６に対して開位置にある。一実施形態では、合せ面１４６は、燃料が通過して燃焼室に流れ込む（許容する）ように（図１Ｂにおいて）働く吸気口である。他の実施形態では、合せ面１４６は、燃焼室の開口部を形成し、それによって燃焼室内の気体状の流体が燃焼室から流れ出るのを可能にするように（図１Ｂにおいて）働く排気口である。
【００２１】
図１Ｂに示されているように、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８が吸気位置へと回転させられると、吸気部１０２は制御ポート１０４および１１６と流体連通する。すなわち、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８が吸気位置へと回転させられると、吸気部１０２ａは漸次変化キャビティ１１２を介して制御ポート１１６と流体連結する。同様に、吸気位置では、吸気部１０２ｂは漸次変化キャビティ１１０を介して制御ポート１０４と流体連結する。
【００２２】
吸気部１０２ａおよび１０２ｂがそれぞれ制御ポート１１６および１０４と流体連結すると、作動油源１１４によって与えられた作動油は、アクチュエータインタフェース１４４の方向に流体力（図１Ｂでは矢印１０３で示されている）を発生させる。流体力は、油圧流体が作動油源１１４から吸気部１０２ａを通り漸次変化キャビティ１１２を介して制御ポート１１６まで流れるのが可能になったときにアクチュエータインタフェース１４４にかけられる。同様に、流体力は、作動油が作動油源１１４から吸気部１０２ｂを通り漸次変化キャビティ１１０を介して制御ポート１０４まで流れるのが可能になったときにアクチュエータインタフェース１４４にかけられる。
【００２３】
開示された可変バルブ列装置の一実施形態では、作動油源１１４は制御油ポンプを有している。他の実施形態では、作動油源１１４は油圧流体タンクを有している。いくつかの実施形態では、油圧流体はオイルを含んでいる。しかし、バルブ技術分野の当業者には、文字通りあらゆる好都合な油圧流体を使用して本教示を実施できることが理解されよう。
【００２４】
本可変バルブ列装置の一実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８がカムシャフトの長手方向軸に沿って移動する際にバルブタイミングおよび変位を変更することができる。図１Ａ〜１Ｉを参照すると、カムシャフトの長手方向軸は図１Ａ〜１Ｉの紙面に対して垂直である。ハイドロリックカムシャフトローブ１０８がカムシャフトの長手方向軸に沿って移動すると、漸次変化キャビティ１１０および１１２の深さと幅の両方が変わる。この作用によって、油圧流体カム内でバルブタイミングとバルブ変位が同時に変化する。バルブタイミングは、バルブをいつ開閉するかを決定する。バルブ変位は、バルブリフトの量およびバルブリフトの持続時間を決定する。一実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８が長手方向軸に沿って移動する際にバルブタイミングのみが変化する。他の実施形態では、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８が長手方向軸に沿って移動する際にバルブ変位のみが変化する。
【００２５】
次に、図１Ｃ〜１Ｈを参照すると、改良されたハイドロリックカムシャフトローブ１０８の回転動作のシーケンスが示されている。図１Ｃは、制御ポート１１６が漸次変化キャビティ１１２の動作によって排気口１１８に流体連結される排気位置を示している。同様に、制御ポート１１６は漸次変化キャビティ１１０によって排気ポート１０６と流体連結されている。図１Ｄは、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の回転時のその後の位置を示しており、制御ポート１０４および１１６はもはや、それぞれ排気口１０６および１１８と流体連通していない。図１Ｅは、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の回転時のその後の位置を示しており、吸気部１０２ａおよび１０２ｂはそれぞれ漸次変化キャビティ１１０および１１２に流体連結している。図１Ｆは、「吸気」位置とも呼ばれる、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の回転時のその後の位置を示しており、吸気部１０２ａは漸次変化キャビティ１１０によって制御ポート１１６に流体連結されている。同様に、吸気部１０２ｂは漸次変化キャビティ１１２によって制御ポート１０４に流体連結されている。図１Ｇは、「排気」位置とも呼ばれ、図１Ｃに示されている位置と同じである、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の回転時のその後の位置を示している。図１Ｈは、図１Ｄに示されている位置と同じ、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の回転時のその後の位置を示している。
【００２６】
次に、図１Ｉを参照すると、改良された本ハイドロリック可変バルブ列装置のカム位相調整（ｃａｍ  ｐｈａｓｉｎｇ）の実施形態が示されている。図１Ｉは、第１のキャビティ１１０および第２のキャビティ１１２を有する改良されたハイドロリックカムシャフトローブ１０８の断面図である。
【００２７】
いくつかの用途では、カムタイミングを変更し、同時に、カム変位を一定に保持することが望ましい。これらの用途では、バルブ１４０の開閉をそれぞれの異なる所望の時間に作動させ、一方、バルブ１４０の変位（バルブリフトおよび持続時間）を変化させないようにカ
ムシャフトの位相を調整することができる。本装置の一実施形態によれば、このようなカムの位相調整は、ハイドロリックカムシャフトローブ１０８の初期回転角度を初期角度θ１２２だけずらすことによって実現される。一実施形態では、この初期回転角度は対応するクランクシャフトタイミングに対してずらされる。
【００２８】
図２は、回転カム角度の関数としてバルブ変位のグラフ２３０である。一実施形態では、カム角度２２６は初期回転角度θ２２２だけずらされ、それによってバルブ開閉時間がθ度だけずらされる。図２に示されているように、カム角度グラフ２２６は、カム角度グラフ２２８に対してθ度だけずらされている。
【００２９】
次に、図３Ａ１、３Ａ２、３Ａ３、３Ｂ１、３Ｂ２、３Ｂ３、３Ｃ１、３Ｃ２、および３Ｃ３を参照して、改良された作動油カム装置について説明する。本開示のこの実施形態では、少なくとも１つのバルブ（不図示）が作動油カムシャフトローブ装置３００に動作可能に連結され、したがって、バルブは、ポート３０６を介して油圧流体カムシャフトローブ装置３００に動作可能に連結された作動回路によって作動させられる。作動油カム装置自体は、エンジンシステムの他の部分上に取り付けられ、カムローブが、機械的および／または電気的（たとえば、ソレノイド）および／またはその他の油圧システムによって（ピストンと同様に）横方向に「滑る」のを可能にする。
【００３０】
図３Ａ１は、バルブタイミングおよび変位に関する最大位置で示されている改良された作動油カムシャフトローブ装置３００を示している。第１のカムシャフトローブ位置３０２ａが、ポート３０６が第１の所定の形状を有する第１のキャビティ３０４の最大幅および深さの位置に配置されるという点で、作動油カムシャフトローブ装置３００の最大位置を示している。いくつかの実施形態では、ポート３０６は、カムシャフトローブ位置３０２ａの回転角度に応じて制御ポート、排気口、および／または吸気口を有している。図３Ａ１、３Ａ２、および３Ａ３に示されているこの実施形態では、第１の所定の形状は、カムシャフトローブ位置３０２ａの第２の部分に配置された、第２の幅よりも、キャビティ３０４のカムシャフトローブ位置３０２ａを横切る横方向に広い、カムシャフトローブ位置３０２ａの第１の部分に配置された第１の幅を有している。この実施形態では、広い方の幅はより早いバルブ開タイミングとより遅いバルブ閉タイミングに対応している。図３Ａ１、３Ａ２、および３Ａ３に示されているように、キャビティ３０４が最も広い（したがって、ポート３０６はキャビティ３０４との最も長い接点を有する）、ポート３０６が第１の幅上に位置すると、、より早いバルブ開時間およびより遅いバルブ閉時間が得られる。これに対して、ポート３０６が、以下に詳しく説明するように、「漸次変化」位置３０２ｂ（図３Ｂ１に示されている）または非作動位置３０２ｃ（図３Ｃ１に示されている）に位置すると、より遅い（または零の）バルブ開時間およびより早い（または零の）バルブ閉時間が得られる。
【００３１】
同様に、カムシャフトローブ位置３０２ａの第１の部分はまた、カムシャフトローブ位置３０２ａにおいて、ローブ３０２ａの他の位置と比べて深い深さを有している。すなわち、カムシャフトローブ位置３０２ａの第１の部分では（ポート３０６は図３Ａ１に示されている）、キャビティ３０４は、キャビティ３０４の他の部分に対する最大深さを有している。キャビティ３０４が最も広い（かつポート３０６がキャビティ３０４との最も深い接点を有する）第１の深さでは、バルブの最大変位（リフト）が得られる。これに対して、ポート３０６は「漸次変化」位置３０２ｂ（図３Ｂ１、３Ｂ２参照）または非作動位置３０２ｃ（図３Ｃ１および３Ｃ２参照）に位置する。
【００３２】
図３Ａ２は、カムシャフト最大位置３０２ａにおける図３Ａｉの改良された作動油カム装置の側面図である。
【００３３】
図３Ａ３は、図３Ａ１および図３Ａ２のカムローブ位置３０２ａの第１のキャビティ３０４に対応する、バルブ変位対カム角度の最大変位グラフ３０８である。最大変位グラフ３０８は、カムシャフトローブ位置３０２ａに動作可能に連結されたバルブの一定の最大変位に対応する水平部分を有する最大変位曲線３１０を示している。最大変位曲線３１０の水平部分は、バルブが燃焼室内で開く最大距離に対応している。図３Ａ３に示されている最大バルブ変位は、（図３Ａ１および３Ａ２に示されているように）キャビティ３０４の最大深さおよび最大幅を有するキャビティ３０４の第１の部分上にポート３０６を位置させることに直接対応している。
【００３４】
図３Ｂ１、３Ｂ２、および３Ｂ３は、バルブタイミングおよび変位に関して「漸次変化」位置３０２ｂで示されている改良された作動油カムシャフトローブ装置３００を示している。図３Ｂ１は、ポート３０６がキャビティ３０４に対する異なる配置で示されていることを除いてあらゆる点で図３Ａ１と同一である。ポート３０６の配置におけるこの違いは、作動油カムシャフトローブ装置３００をカムシャフトの長手方向軸に沿って（図３Ａ１におけるような）第１のカムローブ位置（「最大」位置）３０２ａから（図３Ｂ１におけるような）第２のカムローブ位置（「漸次変化」位置）３０２ｂまで移動させることによって得られる。
【００３５】
次に、図３Ｂ３、すなわち、図３Ｂ１および３Ｂ２に示されているカムローブ位置３０２ｂの第１のキャビティ３０４に対応する、バルブ変位対カム角度の可変「漸次変化」変位グラフ３２８を参照する。「漸次変化」変位グラフ３２８は、可変バルブカム角度およびリフトに対応するバルブリフト変位としての丸い部分を有する可変変位曲線３３０を示している。
【００３６】
次に、図３Ｃ１、３Ｃ２、３Ｃ３を参照すると、バルブタイミングおよび変位に対する「非作動」位置３０２ｃにある、改良された作動油カムシャフトローブ装置３００が示されている。
【００３７】
図３Ｃ１は、非作動位置３０２ｃで示されている改良された作動油カムシャフトローブ装置３００の正面図である。図３Ｃ１に示されているように、作動油カムシャフトローブ装置３００は、ポート３０６がキャビティ３０４に動作可能に連結されていないため作動しない。図３Ｃ１および３Ｃ２に示されているように位置させられるとどのバルブも作動しない。
【００３８】
図３Ｃ３は、図３Ｃｉおよび３Ｃ２のカムローブ位置３０２ｃに対応する非作動変位グラフ３４８である。変位グラフ３４８は、バルブの作動を表すプロット点を有していない。これは、ポート３０６がキャビティ３０４に接触しておらず、バルブが作動しないためである。
【００３９】
次に、図４Ａを参照すると、本教示の流体カム４６９の実施形態が最大変位位置で示されている。この実施形態では、第１のキャビティ４７０は、第１の幅および第２の幅を有する第１の所定の形状を有しており、図示の第１の位置に配置されている。第２のキャビティ４７２は、第１の幅および第２の幅を有する第２の所定の形状を有しており、図示の第２の位置に配置されている。図４Ａは、流体カム４６９上の最大バルブ変位位置において、第１のキャビティ４７０内に配置された第１のポート４７４と、第２のキャビティ４７２内に配置された第２のポート４７６も示している。
【００４０】
次に、図４Ｂを参照すると、「漸次変化」位置にある流体カム４６９が示されている。図示の位置は、キャビティ４７０および４７２の深さおよび幅が最大位置（図４Ａに示されている）から非作動位置（図４Ｃに示されている）に向かって変化するという点で「漸次変化」位置である。流体カム４６９が長手方向軸に沿って（水平方向に図４Ａ〜４Ｃの左から右へ）移動させられると、流体カム４６９は、図４Ａの最大変位位置から図４Ｂの漸次変化位置に移動する。この漸次変化位置では、ポート４７４および４７６は図４Ａの最大変位位置から漸次変化（すなわち、可変）バルブ作動位置に移動している。漸次変化位置では、ポート４７４および４７６はそれぞれキャビティ４７０および４７２に接触し、その結果バルブタイミングが変化すると共にバルブ変位が変化する。すなわち、ポート４７４および４７６の位置が図４Ａに示されている最大変位位置から遠くなればなるほど、バルブ開閉期間が短くなり（すなわち、可変バルブタイミング）、バルブリフトが小さくなりかつ持続時間が短くなる（すなわち、変位）。しかし、ポート４７４、４７６が、図４Ａに示されている最大変位位置に近くなればなるほど、バルブ開閉期間が長くなり、バルブリフトが大きくなりかつ持続時間が長くなる。
【００４１】
次に、図４Ｃを参照すると、非作動位置にある流体カム４６９が示されている。この非作動位置では、ポート４７４および４７６はもはやそれぞれのキャビティ４７０および４７２には接触していない。この位置ではバルブは作動しない。
【００４２】
図４Ａ〜４Ｃに示されている流体カムのいくつかの実施形態では、バルブタイミング（カム位相調整）が変化させられ、一方、バルブ変位は一定に保持される。他の実施形態では、バルブタイミングが一定に保持され、一方、バルブ変位は変化させられる。
【００４３】
次に、図５Ａおよび５Ｂを参照して、改良された可変バルブ列装置について説明する。図５Ａは、可変タイミング／可変深さカムローブ５００の正面図である。図５Ｂは、図５Ａの可変タイミング／可変深さカムローブ５００の側面図である。主キャビティ５０８および５１４は、上記に図１Ａ〜１Ｉ、図３Ａ１〜３Ｃ２、および図４Ａ〜４Ｃを参照して説明したキャビティとほぼ同じである。追加のキャビティ５０６、５１０、５１２、および５１６は、追加的な動作を行い、バルブタイミングおよび／またはバルブ変位を変更する働きをする。すなわち、追加的なバルブタイミング制御（たとえば、バルブストロークを変調する）を行うことが望ましいとき、バルブが一方の主キャビティ５０８または５１４の所でカムローブ５００に接触し、バルブが追加のキャビティ５０６、５１６または５１０、５１２にも接触するように、カムローブ５００を任意にずらしてもよい。追加のキャビティ５０６、５１６、５１０、および５１２は、主キャビティ５０８および５１４と同様に、特定のエンジン設計要件を満たすように設計者によってカスタマイズできる可変深さおよび幅を有している。
【００４４】
エンジンが毎分回転数（「ＲＰＭ」）を変化させたときは、バルブタイミングまたはバルブ変位を変更することが望ましい。というのは、このような変更はエンジンの馬力を大幅に増し、かつ燃料を節約することができるためである。カムローブ５０は、当業者には理解されるように、流体力および／または電気機械力によって横方向に作動させられる。カムローブ５００を電気機械力または流体力によって横方向に作動させると、少なくとも一つのキャビティの深さが変更され、および／または少なくとも一つのキャビティの幅が変更される。深さおよび幅のこのような変更は、図５Ｄおよび５Ｆを参照して詳しく説明するように、キャビティ５０６、５１０、５１２、および５１６を選択的に滑らせることによって独立にまたは同時に行うことができる。
【００４５】
次に、図５Ｃを参照すると、バルブ変位対カム角度のグラフ５４０が示されている。ピーク５４２は、ピーク５４２の平坦な水平部分に示されているように最大バルブ変位（リフト）に対応している。追加のキャビティを使用して可変バルブタイミングおよび／または変位を作動させていることを示す例示的な変位５４４が図５Ｃに示されている。
【００４６】
次に、図５Ｄ〜５Ｇを参照すると、カムローブ５００の滑りキャビティ作用が示されている。図５Ｄは、主キャビティと、滑りブロックを有する追加のキャビティとを有するカムローブの側面図である。図５Ｄは、一次バルブ作動を行うものとして主キャビティ５１４を示している。追加的にバルブを作動させることが望ましいとき、少なくとも１つの滑りブロック５１３および５１５を任意に第１の位置から第２の位置に作動させてもよい。第１の位置では、主キャビティ５１４は、図５Ｅのバルブ変位図に示されているように、すべてのバルブ作動を行っているので、滑りブロック５１３および５１５は追加的なバルブ作動を行わない。図５Ｅは、第１の位置における主キャビティ５１４の単一のバルブ変位を示している。
【００４７】
図５Ｆは、主キャビティと、滑りブロックを有する追加のキャビティとを有するカムローブの他の実施形態の側面図である。図５Ｆは、追加のキャビティ５１０および５１２は、図５Ｇに示されているように、（カムシャフトの長手方向軸に沿って）横方向に作動し、追加的なバルブ作動を行うように働く。図５Ｇは、図５Ｆのカムシャフトローブに対応する変位図である。第１の曲線５１７は主キャビティ５１４の作動プロットであり、第２の曲線５１９は、追加のキャビティ５１０および５１２から可変バルブタイミングおよび／または変位への寄与を有している。
【００４８】
一実施形態では、滑りキャビティの深さを一定に維持しつつ、少なくとも一つの滑りキャビティの幅が変化させられる。キャビティ深さを一定に保持しながら滑りキャビティの幅を変更することによって、バルブタイミングは変更されるが、バルブ変位は一定に保持される。
【００４９】
改良された可変バルブ列装置の他の実施形態では、滑りキャビティ５０６、５１０、５１２、５１３、５１５、および５１６の深さおよび幅を選択的に変更することができる。滑りキャビティの幅および深さを変更すると、それに対応してバルブタイミングとバルブ変位の両方が変化する。エンジンの変化する要件、たとえば、車両を上り坂で運転するときに生じる要求に対処するために、バルブの深さおよびタイミングをわずかに変更することができる。
【００５０】
再び図５Ｇを参照すると、第１の曲線５１７を得ることなく第２の曲線５１９を得ることができる。図５Ｆを参照して上記したように、主キャビティ５１４がバルブを作動させないようにカムローブ５００を位置させると、第１の曲線５１７は存在しない。この構成では、バルブの深さおよび／またはタイミングが滑りブロック５１３および５１５によって変調され、それによって第１の曲線５１７が存在しないにもかかわらず第２の曲線５１９を生じさせるように、滑りブロック５１３および５１５を作動させることが可能である。さらに、本開示は、滑りブロックが主キャビティと部分的に重なり合うと記載したが、一変形例では、主キャビティの全長にわたってのびる滑りブロックが構成され、それによって、エンジン設計者に設計プロセスの柔軟性もたらす。
【００５１】
一実施形態では、キャビティ作動機構として働く機械的くさびは、ハイドロリックカムシャフトローブの長手方向軸に沿って長手方向に作動する。このくさびは先端部と後端部とを有している。くさびは、少なくとも１つの滑りキャビティの内側を滑ってキャビティの幅または深さを変更する。機械的くさびは、電気機械力または流体力によって作動させられて、滑りキャビティの可変滑り動作を制御する。
【００５２】
バルブのカム位相調整は、本教示を使用してＲＰＭ範囲にわたっていくつかの方法で行うことができる。一実施形態では、滑りキャビティ５１３および５１５は、電気機械力または流体力によって作動させられ、燃焼室内のバルブの変位および／またはタイミングを変更する働きをする。
【００５３】
上述した部材および代替部材のそれぞれの有用で新規の組合せと、そのような部材の等価物のそれぞれの有用な組合せは、本発明の一実施形態と考えられる。本明細書に無理なく明確に列挙できるよりもずっと多くの、部材の組合せが、本発明の実施形態と考えられるので、本発明の範囲は、上記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって正しく定められる。特許請求の範囲の様々の要素の等価物の意味および範囲内のすべての変形例が、対応する特許請求の範囲内に含まれる。各請求項は、そのような請求項の文字通りの文言とわずかに異なるに過ぎないあらゆる装置または方法を、そのような装置または方法を、それらが実際に従来技術の実施形態ではないかぎり、含むことを意図している。このため、各請求項に記載された各要素は、できるだけ広く解釈すべきであり、さらにやはり従来技術を含むことなしにできるだけそのような要素の任意の等価物を含むように理解すべきである。さらに、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」が詳細な説明および特許請求の範囲で使用される範囲で、そのような語は、用語「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包括的であることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】改良された可変バルブ列装置の、排気位置における断面図である。
【図１Ｂ】改良された可変バルブ列装置の、吸気位置における断面図である。
【図１Ｃ】エンジン動作時の可変バルブ列装置の位置を示す、縮小された断面図である。
【図１Ｄ】エンジン動作時の可変バルブ列装置の位置を示す、縮小された断面図である。
【図１Ｅ】エンジン動作時の可変バルブ列装置の位置を示す、縮小された断面図である。
【図１Ｆ】エンジン動作時の可変バルブ列装置の位置を示す、縮小された断面図である。
【図１Ｇ】エンジン動作時の可変バルブ列装置の位置を示す、縮小された断面図である。
【図１Ｈ】エンジン動作時の可変バルブ列装置の位置を示す、縮小された断面図である。
【図１Ｉ】カム位相角θを示す、可変バルブ列装置の断面図である。
【図２】図１Ｉに対応する、バルブの動作を示す、バルブ変位とカム角度との関係を示す図である。
【図３Ａ１】改良された油圧流体カム装置の最大変位位置における正面図である。
【図３Ａ２】図３Ａ１の改良された油圧流体カム装置の側面図である。
【図３Ａ３】図３Ａ１と図３Ａ２に対応するバルブ変位図である。
【図３Ｂ１】漸次変化位置における改良された油圧流体カム装置の正面図である。
【図３Ｂ２】図３Ｂ１の改良された油圧流体カム装置の側面図である。
【図３Ｂ３】図３Ｂ１と図３Ｂ２に対応するバルブ変位図である。
【図３Ｃ１】改良された油圧流体カム装置の非作動位置における正面図である。
【図３Ｃ２】図３Ｃ１の改良された油圧流体カム装置の側面図である。
【図３Ｃ３】図３Ｃ１と図３Ｃ２に対応するバルブ変位図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態の最大変位位置における図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施形態の漸次変化位置における図である。
【図４Ｃ】本発明の他の実施形態の非作動位置における図である。
【図５Ａ】主キャビティと追加のキャビティとを有するハイドロリックカムシャフトローブの正面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに対応する、主キャビティと追加のキャビティとを有するハイドロリックカムシャフトローブの側面図である。
【図５Ｃ】図５Ａと図５Ｂのハイドロリックカムシャフトローブに対応するバルブ変位図である。
【図５Ｄ】主キャビティと、滑りブロックを備えた追加のキャビティとを有するカムローブの側面図である。
【図５Ｅ】図５Ａのカムシャフトローブに対応するバルブ変位図である。
【図５Ｆ】主キャビティと、滑りブロックを有する追加のキャビティとを有するカムローブの側面図である。
【図５Ｇ】図５Ｆのカムシャフトローブに対応するバルブ変位図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  作動回路
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  吸気部
１０３  矢印
１０４、１１６  制御ポート
１０６、１１８  排気口
１０８  ハイドロリックカムシャフトローブ装置
１１０  第１の漸次変化キャビティ
１１２  第２の漸次変化キャビティ
１２２  初期角度
１１４  作動油源
１４０  バルブ
１４１  バルブ棒
１４２  ばね
１４３  ピストン
１４４  アクチュエータインタフェース
１４５  バルブガイド
１４６  合せ面
１６０  周方向の回転軸
２２２  初期回転角度
２２６、２２８  カム角度グラフ
２３０  グラフ
３００  作動油カムシャフトローブ装置
３０２ａ  第１のカムシャフトローブ位置
３０２ｂ  「漸次変化」位置
３０２ｃ  非作動位置
３０４  第１のキャビティ
３０６  ポート
３０８  最大変位グラフ
３１０  最大変位曲線
３２８  「漸次変化」変位グラフ
３３０  可変変位曲線
３４８  非作動変位グラフ
４６９  流体カム
４７０  第１のキャビティ
４７２  第２のキャビティ
４７４  第１のポート
４７６  ポート
５００  可変タイミング／可変深さカムローブ
５０６、５１０、５１２、５１６  追加キャビティ
５０８、５１４  主キャビティ
５１３、５１５  滑りブロック
５１７  第１の曲線
５１９  第２の曲線
５４０  バルブ変位対カム角度グラフ
５４２  ピーク
５４４  変位
【図１Ａ】
2006348944.tif 000003
【図１Ｂ】
2006348944.tif 000004
【図１Ｃ】
2006348944.tif 000005
【図１Ｄ】
2006348944.tif 000006
【図１Ｅ】
2006348944.tif 000007
【図１Ｆ】
2006348944.tif 000008
【図１Ｇ】
2006348944.tif 000009
【図１Ｈ】
2006348944.tif 000010
【図１Ｉ】
2006348944.tif 000011
【図２】
2006348944.tif 000012
【図３Ａ１】
2006348944.tif 000013
【図３Ａ２】
2006348944.tif 000014
【図３Ａ３】
2006348944.tif 000015
【図３Ｂ１】
2006348944.tif 000016
【図３Ｂ２】
2006348944.tif 000017
【図３Ｂ３】
2006348944.tif 000018
【図３Ｃ１】
2006348944.tif 000019
【図３Ｃ２】
2006348944.tif 000020
【図３Ｃ３】
2006348944.tif 000021
【図４Ａ】
2006348944.tif 000022
【図４Ｂ】
2006348944.tif 000023
【図４Ｃ】
2006348944.tif 000024
【図５Ａ】
2006348944.tif 000025
【図５Ｂ】
2006348944.tif 000026
【図５Ｃ】
2006348944.tif 000027
【図５Ｄ】
2006348944.tif 000028
【図５Ｅ】
2006348944.tif 000029
【図５Ｆ】
2006348944.tif 000030
【図５Ｇ】
2006348944.tif 000031