(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デスモドロミックバルブ作動機構におけるアクチュエータの作動部材およびロッカーの形態の作動部材にバルブのバルブステムを結合するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
２つの部分を有する球面軸受を備え、その各々は、それぞれ軸受面を規定し、前記軸受面は他方の部分によって規定される軸受面に補足的であり、前記軸受面のうちの少なくとも一方は一部が球形であり、前記部分の一方は前記ロッカーに結合するように配置され、前記他方の部分は、前記バルブステムに結合され、前記アセンブリはさらに、
前記部分の一方に対して付勢力を加え、前記バルブステムと前記作動部材との間に前記アセンブリによって提供される結合に弾性を提供する弾性構成部を備える、アセンブリ。
【請求項２】
前記アセンブリは、使用時において、前記バルブが前記アセンブリの開放方向への移動によって開かれ、前記アセンブリの閉止方向への移動によって閉じられるように構成され、前記結合により、前記バルブが着座した時に前記弾性構成部の動作に対抗して前記閉止方向へのさらなる移動を可能にする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記弾性構成部は、使用時において前記バルブが着座した時に前記アセンブリの閉止方向への前記移動によって圧縮される弾性部材を含む、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記弾性部材は圧縮ばねを含む、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記球面軸受は、使用時において、開閉移動の両方を引き起こすように前記球面軸受を介して前記作動部材が作用するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記球面軸受は、前記作動部材における一部が球形のソケットと、使用時において前記バルブステムに接続される接続ロッド上のボール部分とを含む、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記アセンブリは、使用時において、前記バルブを開くために前記作動部材が前記バルブステムに作用する、さらなる球面軸受を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記さらなる球面軸受は、凹状で一部が球形の面を有する第１の軸受部分と、バルブヘッドの反対側の前記バルブステムの端部に補足的な面を有する第２の軸受部分とを含む、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記アセンブリはさらに、前記作動部材への取り付けのための接続ロッドと、前記接続ロッドに取り付けられるとともに前記球面軸受の前記部分の一方を担持するクレードルとを備え、前記クレードルは、前記接続ロッドが前記作動部材によって動かされると前記バルブステムに対して揺動するように配置される、請求項１から５、７および８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
弾性構成部は、使用時において前記バルブステムを囲むように位置決めされる皿ばねを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記皿ばねはベルビルワッシャーを含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記アセンブリは、前記接続ロッド上における前記クレードルの位置、および前記バルブが着座していない時の前記弾性構成部の予圧を調節するための調節手段を含む、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記調節手段は、前記接続ロッドと前記クレードルとの間のねじ接続を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記弾性構成部は、使用時において、前記バルブステムに接続された前記接続ロッドの領域から離れた端部領域における前記接続ロッドと前記作動部材との間に介在し、前記作動部材は、前記アセンブリの閉止移動を引き起こすように前記弾性構成部を介して前記接続ロッドに作用する、請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記アセンブリは、前記接続ロッドの前記端部領域に位置する予圧アジャスターを含む、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記アセンブリは、前記作動部材にバルブステムを接続するための接続ロッドを含み、前記接続ロッドは前記アセンブリを介して前記作動部材に結合される、請求項１から１５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
内燃機関のためのデスモドロミックバルブ作動機構であって、前記機構は、吸気もしくは排気バルブと、前記バルブを開閉するためのアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、請求項１から１５に係るアセンブリおよび作動部材を有し、前記ロッカーは、前記アセンブリを介して前記バルブに結合される、デスモドロミックバルブ作動機構。
【請求項１８】
請求項１７に係るデスモドロミックバルブ作動機構を有する内燃機関。
【請求項１９】
請求項１８に係る内燃機関を備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、デスモドロミックバルブ作動機構におけるアクチュエータ作動部材にバルブステムを結合するためのアセンブリ、このようなアセンブリを有するデスモドロミックバルブ作動機構、およびこのようなデスモドロミックバルブ作動機構を有する内燃機関に関する。本発明は、このような内燃機関を備える自動車などの車両にも及ぶ。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景
エンジンの吸気および排気バルブのためのデスモドロミックバルブは周知であり、組み合わされたプルプッシュロッドを使用してバルブを作動させるこれらの機構のサブセットも長期にわたって確立されている。従来より、これらの機構は、許容誤差から生じる、または温度に伴う構成部品の寸法の変化によって生じる２つの動作の間に起こり得る「抵抗（fight）」を避けるために、機構の開閉部品の間に特定量の隙間が残されてきた。このような不測の事象により、機構の摩耗が急速に進み得る、または機構のロックアップによる突発的な故障が起こり得る。排気バルブは、全負荷においてかなり容易に０．１５ｍｍほど「成長（grow）」する。
【０００３】
一般的に過去になされてきたことは、座部の数千分の１インチ内でバルブを積極的に閉じて気筒内圧に残りを行なわせることであった。図１は、公知のデスモドロミックシステムの例を示す。図は、２つのバルブを示し、その各々は一対のロッカーアームのそれぞれによって開閉され、一対のロッカーアームは共通のカムシャフト上の開放カムおよび閉止カムによって駆動される。図から分かり得るように、閉止ロッカーアームには、閉止ロッカーアームの軸周りに作用するねじりばねが備えられる。しかしながら、これらは、ラトル音を抑えるために使用される補助ばねであって、バルブに対する大きな閉止付勢力を提供するものではない。
【０００４】
最近では、排出規制によってこの手法が非実用的となり、現在ではバルブはばね力を使用して閉じなければならない。ドゥカティ（Ducati）エンジン設計（デスモドロミックバルブシステムを使用）は、この目的の従来のばねとはばね力に関して相違しないばねを使用する。ここでの問題は、これらのばねがカム力と並行して作用することから、開放カムは、ばねを圧縮するとともにバルブマス（valve mass）（図２）を加速させるのに十分な力を提供しなければならない。これにより、システムにおける負荷が高まり、応力、システムマス（system mass）、および寄生損失が高まることから、不利である。
【０００５】
また、この手法は、エンジン出力間の機械的リンクの代わりに電磁式アクチュエータを使用する自立型バルブ作動機構には適さない。
【０００６】
たとえば、本件出願人の電磁バルブ作動システム（ＷＯ２００４／０９７１８４およびＷＯ２０１１／０６１５２８に記載）の場合において、バルブマスと並行してばねを圧縮するためにアクチュエータに必要となる追加のトルクは、重複して望ましくない。かなり大きい電気アクチュエータが必要となるだけでなく、このような機構を備えるエンジンの全体的な効率を犠牲にして、電気エネルギーの要求も著しく大きくなる。
【０００７】
ＥＰ２１９８１２９号（Pattakos）は、バルブが閉じられた時にバルブが座部に対して確実に封止されるよう補助する弾性ワッシャーを介してバルブステムにバルブアクチュエータが閉止力を加えるデスモドロミックバルブ作動機構を示す。ワッシャーは、バルブが閉じられた時のみにワッシャーに対してアクチュエータが作用するように、アクチュエータ上に担持される。しかしながら、機構はエンジン出力および機構におけるさまざまな許容差に対してアクチュエータを接続するための複合リンクを使用しており、バルブが実際にワッシャー上で浮動するという事実は、アクチュエータの動作をしっかりと抑制しなければならないことを意味する。
【０００８】
そのためにも、エンジンのシリンダーヘッドは、アクチュエータのための一体のガイド部を有して形成されており、したがって、システムの重量および複雑性がさらに高まることとなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
本発明の第１の局面によれば、デスモドロミックバルブ作動機構におけるアクチュエータの作動部材にバルブステムを結合するためのアセンブリが提供され、アセンブリは、２つの部分を有する球面軸受を備え、その各々は、それぞれ軸受面を規定し、軸受面は他方の部分によって規定される軸受面に対して補足的であり、面のうちの少なくとも一方は一部が球形であり、部分の一方は作動部材に結合するように配置され、他方の部分は、バルブステムに結合するように配置され、アセンブリはさらに、軸受部分の一方に対して付勢力を加え、バルブステムと作動部材との間にアセンブリによって提供される結合に弾性を提供する弾性構成部を含む。
【００１０】
球面軸受は、たとえばバルブステム軸とカム軸との間の誤整列を引き起こし得る許容差および実装上の制約、ならびに並進オフセットおよび角度誤差に適応する軽量かつ小型の手段を提供する。
【００１１】
バルブをその閉止位置に向かわせる弾性がバルブステムと作動部材との間の結合に対して提供されることから、バルブが着座していない位置にある時にアセンブリが弾性構成部に大きく作用する必要がない。
【００１２】
このため、好ましくは、アセンブリは、使用時において、バルブがアセンブリの開放方向への動作によって開かれ、アセンブリの閉止方向への移動によって閉じられように構成され、結合により、バルブが着座した時に弾性構成部の動作に対抗して閉止方向へのさらなる移動を可能にする。
【００１３】
したがって、アセンブリは、バルブとアクチュエータとの間にバルブラッシュに適応する弾性空動き結合も提供する。
【００１４】
好ましくは、弾性構成部は、使用時においてバルブが着座した時に閉止動作によって圧縮される弾性部材を含む。
【００１５】
好ましくは、弾性部材は、圧縮ばねを含む。
球面軸受は、使用時において、開閉動作の両方を引き起こすように軸受を介して作動部材が作用するように構成され得る。
【００１６】
たとえば、作動部材がロッカーアームを含む場合、軸受は、アームにおける一部が球形のソケットと、使用時においてバルブステムに接続される接続ロッド上のボール部分とを含み得る。
【００１７】
代替的には、アセンブリはさらなる球面軸受を含み得て、使用時において、このさらなる球面軸受を介して、バルブを開くために作動部材がバルブステムに作用する。
【００１８】
この場合において、好ましくは、さらなる球面軸受は、凹状で一部が球形の面、好ましくは実質的に半球の面を有する第１の軸受部分と、バルブヘッドの反対側のバルブステムの端部に補足的な面を有する第２の軸受部分とを含む。
【００１９】
これにより、第２の部分をバルブステムと一体に形成することができ、したがって、アセンブリの軽量かつ低慣性の構成が容易となる。
【００２０】
好ましくは、アセンブリはさらに、作動部材への取り付けのための接続ロッドと、ロッドに取り付けられるとともに第１の球面軸受の部分を担持するクレードルとを含み、クレードルは、ロッドが作動部材によって動かされるとバルブステムに対して揺動するように配置される。
【００２１】
弾性構成部は、使用時においてバルブステムを囲むように位置決めされる皿ばねを都合よく含み得る。たとえば、皿ばねはベルビル（Bellville）ワッシャーであり得る。
【００２２】
クレードルは、ロッカーの形態の作動部材にロッドを枢動可能に接続させ、ロッカーおよびロッドの枢動によって線形動作がバルブステムに伝達され得る。
【００２３】
好ましくは、アセンブリは、ロッド上におけるクレードルの位置、およびバルブが着座していない時の弾性構成部の予圧を調節するための調節手段を含む。
【００２４】
これは、たとえば、ロッドとクレードルとの間のねじ接続によって実現され得て、クレードルの相対的なアクセス性に鑑みて予圧が比較的容易に調節され得る配置を提供する。
【００２５】
代替的に、一端においてバルブステムと接続するためのロッドをアセンブリが有する場合、弾性構成部は、使用時において、ロッドの他端領域と作動部材との間に置かれ得て、作動部材は、アセンブリの閉止動作を引き起こすように弾性構成部を介してロッドに作用する。
【００２６】
好ましくは、この場合において、弾性構成部は圧縮ばねを含む。
弾性構成部のこの位置により、容易にアクセス可能な位置に（たとえば、バルブステムの反対側のロッドの領域）前負荷調整部を位置付けることができる。
【００２７】
本発明の第２の局面によれば、上記のアセンブリとロッカーの形態の作動部材とが提供され、アセンブリは、バルブステムを作動部材に接続するための接続ロッドを含み、接続ロッドはアセンブリを介して作動部材に結合される。
【００２８】
本発明の第３の局面によれば、内燃機関のためのデスモドロミックバルブ作動機構が提供され、機構は、吸気もしくは排気バルブと、バルブを開閉するためのアクチュエータとを含み、アクチュエータは、本発明の第１の局面に従うアセンブリを介してバルブに結合される作動部材を有する。また、本発明は、このようなデスモドロミックバルブ作動機構を有する内燃機関、およびエンジンに備えられた自動車にも及ぶ。
【００２９】
また、本発明は、デスモドロミックバルブ作動機構におけるアクチュエータの作動部材にバルブステムを結合するためのアセンブリを提供し、アセンブリは、２つの部分を有する球面軸受を含み、２つの部分はそれぞれ補足的な軸受面を規定し、部分の一方は作動部材に結合され、他方はバルブステムに結合され、軸受によってバルブステムと作動部材との間の相対的な回転運動が可能となり、アセンブリはさらに、軸受部分の一方に付勢力を加え、アセンブリによって提供されるバルブステムと作動部材との間の結合に弾性を提供する弾性構成部を含む。
【００３０】
バルブが閉止位置にある時には必要なバルブ着座力を与えるが、バルブが座部にない時にはバルブ機構の全体にそのバルブ着座力に関連する力を加えないアセンブリが提供される。これは、構成部分における寸法許容差、ならびに熱膨張および収縮による寸法の変化を補償する手段を含む。
【００３１】
隙間は、エンジン構造にばね負荷が「接地」される公知の配置に反し、機構内におけるばねの負荷とともに提供される。
【００３２】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して例示のみによってここで記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】内燃機関のシリンダーのための２つのバルブ、およびバルブを開閉するための公知のタイプのデスモドロミックバルブ作動機構を示す斜視図である。
【図２】公知のデスモドロミックバルブ作動機構の他のタイプに対するさまざまな負荷を示す概略図である。
【図３】本発明に従う、バルブ作動機構の第１の実施形態の２つの例を示す正面図である。
【図４】図３に示される機構の１つを示す側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った図３および図４の機構を示す断面図である。
【図６】本発明に従う、バルブ作動機構の第２の実施形態を示す断面側面図である。
【図７】図６の機構の一部を示すより詳細な図である。
【図８】本発明に従うデスモドロミックバルブ作動機構の第３の実施形態、および機構のバルブが作用するシリンダーヘッドの一部（座部部を含む）を示し、バルブがその閉止位置にある時の機構を示す部分切欠正面図である。
【図９】バルブがその開放位置にある時の機構を示す対応する図である。
【図１０】バルブがその閉止位置にある時の図８よび図９に示される機構を示すより詳細な断面図である。
【図１１】バルブが開放位置にある時の図３から図５に示される機構の一部を示すより詳細な図である。
【図１２】本発明に従うデスモドロミックバルブ作動機構の第４の実施形態、およびバルブが移動するシリンダーヘッドの一部およびバルブシートの一部を示し、バルブが閉止位置にある時の機構を示す、切欠正面図である。
【図１３】バルブがその開放位置にある時の機構を示す、図１２に対応する図である。
【図１４】図１２および図１３に示される機構の実施形態を拡大して示す切欠正面図である。
【図１５】本発明に従うデスモドロミックバルブ作動機構の第５の実施形態、およびバルブが移動するシリンダーヘッドの一部を示し、バルブが閉じられた時の機構を示す、切欠正面図である。
【図１６】バルブが開かれた時の機構を示す、図１５に対応する図である。
【図１７】図１５および図１６に示される機構の一部を拡大して示す切欠正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図面の詳細な説明
図１に示される機構において、符号２および４で参照される２つのバルブがあり、これらの各々は、符号６および８でそれぞれ参照されるバルブステムを有する吸気バルブもしくは排気バルブを含み得る。各バルブは、それぞれの一対のロッカーアームの形態の作動部材によって開閉される。バルブ４が一部を構成するバルブ機構は、バルブ２についても同一であることから、後者のみが記載される。アームは、外側端部を有する開放アーム１０を含み、外側端部は、バルブステム６の端部（バルブヘッドの反対側）に重みを加えることができるとともに、対応するスピンドル（図示せず）上にアームを回転可能に取り付けるためのスリーブ１２が設けられる。
【００３５】
アームの他方の端部１４は、エンジンクランクシャフトによって駆動される（好適な機構によって接続される）カムシャフト１８上の開放カム１６によって作用される。
【００３６】
カラー１８は、ステム６の上方領域（ステムの上端部から間隔を空けられた位置）に固定され、閉止アーム２０と協働する。閉止アーム２０も対応するスピンドルのためのスリーブ２２を有する。カラー１８とは反対側のアーム２０の端部は、閉止カム２４によって作用される。カム１６および２４は、アーム１０を反時計回りの方向に、アーム２０を時計回りの方向に交互に枢動させ、バルブ２を開閉する。バルブ２が着座している時、バルブ２はさらに閉じることができず、このため、機構は、アーム２０がその時点で時計回りのストロークを完了していない場合には動かなくなり得る。これが起こらないことを確実にするために（システムが冷たい場合）幾分の間隙がバルブ２とその座部との間に残され（バルブラッシュ）、バルブは燃焼ガスの圧力によって閉じられ、上で説明した関連する問題が伴う。機構は補助ばね２６を含むが、この機能は単にシステムにおけるラトル音を抑えるものであり、レバー２０とバルブ２との間の欠号における弾性もしくは役割を提供するものではない。
【００３７】
図２に概略的に示されるシステムにおいて、バルブヘッド２８が座部３０に押し付けられた状態で示されており、ステム（参照符号３２）およびステム３２の端部にあるカム従動部（これはレバーもしくはロッカーであり得る）は、さらなる閉止動作を行なうことができない。従動部３４は、開放カム３６に重みを加えているが、閉止カム３８から小さな距離だけ間隔が空けられており、従動部と閉止カムとの間の間隙は、４０に示され、バルブラッシュを構成している。バルブとその取り付け部（たとえば、エンジンシリンダーヘッド）との間で作用する圧縮ばね４２は、バルブをその閉止位置に付勢する。しかしながら、このばねは、カム３６および３８によって加えられる力と並行して作用するため、開放カム３６を駆動するアクチュエータは、バルブの開放動作の全体においてばね４２に作用しなければならない。必要な強度を得るためには、ばね４２は、相対的に大きくする必要があり、これがシステムにおける慣性を加える。
【００３８】
図３に示される２つのバルブ作動機構は、互いに実質的に同じであり、概して参照符号４４および４６によって示される。機構４６は、垂直軸を中心に１８０°にわたって機構４４に比して回転することから、図は機構４４および４６の反対側を示す。機構は同じであることから、機構４６のみが詳細に記載され、機構４４の構成部分は機構４６に対して使用される参照符号と同じ参照符号によって示される。
【００３９】
各機構は、バルブステム５０の一端に形成されたバルブヘッド４８を有するバルブを含む。ステム５０の他端領域は、スターラップ５２の形態のクレードルである。図５および図１１から分かり得るように、スターラップ５２は、ステム５０が延在する中心穴５６を規定する環状ベース５４を有する。穴５６は、使用時においてスターラップ５２がバルブステム５０に対して揺動することができるように、ステム５０よりも直径が大きい。環状ベース５４の上部面は、ベルビルワッシャー６０の径方向外側の下方縁部を支持するワッシャー５８を担持する。
【００４０】
図５および図１１から分かり得るように、ワッシャー５８およびベルビル６０の両方は、バルブステム５０および参照符号６２で参照される内周を囲み、これによってベルビル６０の上方縁部が球面軸受６８の下方部分６６の環状肩部６４に対して重みを加える。下方部分６６は環状であり、凹状の概して上方に向けられた一部が球形の面７１を有し、この面７１が環状の上方軸受部分７２における補足的な凸状の一部が球形の概して下方向に向けられた面７０に重みを加える。
【００４１】
バルブステム５０は、上方軸受部分７２および下方軸受部分６６を通って延在し、その上方領域に上方軸受部分７２をステム上に位置付ける（軸方向および角度の両方において）ためのバルブコッタ７６を受けるための環状の径方向凹部７２を含む。
【００４２】
ステム５０の頂部は、クレードルのベース５４、クレードルの環状頂部７８、および軸方向の接続棒によって規定されるケージ、たとえばベース５４および頂部７８と一体に形成されるとともに頂部からクレードルのベースに延在する棒８０内のほぼ中心に位置する。
【００４３】
バルブステムの頂部は、補足的な概して半球形の凹状軸受面８３と接続ロッド８４のベースにおいて係合することができる、凸状で概して半球形の面８２を有する。
【００４４】
面８２および８３は、使用時において開放力がバルブステム５０に加えられるさらなる球面軸受を提供する。面７０、７１、および８２は、運動誤差が２つの軸受によって許容された回転を「抵抗」させることを回避するために同じ中心を共有する曲率半径を有する。
【００４５】
ロッド８４は、スターラップの頂部におけるねじ切りボア８６を通ってスターラップ５２内に延在する。ねじ切りボア８６は、ロッド８４の軸を中心としたスターラップ５２の回転によって、スターラップ５２内にロッド８４が突出する距離を変化させるように、対応する外部にねじ切されたロッド８７の部分と協働する。
【００４６】
ロッド８４の外部ねじ切り部分８７は、ロッド８４に対するスターラップ５２の回転を防止し、スターラップ５２内にロッド８４が突出する距離を設定するために、スターラップ５２の頂部７８に対して締め付けることができる係止ナット８８も担持する。
【００４７】
ロッド８４の頂部は、ロッカー９２の形態の作動部材に枢動接合部９０において枢動可能に取り付けられる。図５から分かり得るように、ロッド８４は中空であり、上方コネクター９６が取り付けられるアウタースリーブ９４を有する２部分構成となっている。コネクター９６は筒状であり、その上方部分９８がねじ切りされている。この部分は、枢動接合部９０の一部を形成する、対応するねじ切ソケット１００内に延在する。機構の組み立て時において、部分９８がソケット１００内に延在し得る範囲は、ロッド８４をその軸を中心に回転させることによって変化し得る。これにより、有効なロッド長さ、すなわち枢動接合部９０の軸とロッド８４の下方面８３との間の距離の調節がもたらされる。ひとたび所望の長さが実現されると、ロッド８４のさらなる回転を防止するために、ソケット１００の下方縁部に対して係止ナット１０２が締め付けられ得る。
【００４８】
ロッカー９２は、ロッカーシャフト１０４上に枢動可能に取り付けられ、開放カム１０８のためのローラー従動部１０６を担持する。ローラー１０６は、ロッカー９２の本体を較正するプレート１１０上に取り付けられる。このプレートにはアームも取り付けられ、その端部は、閉止カム１１４と協働するローラー従動部１１２を担持する。図５において、アームはプレート１１０の後ろ側にあるが、図４の１１６において見ることができる。機構４４のロッカー上の対応するアームも、図３における参照符号１１６で示される。アーム１１６は、シャフト１０４上に回転可能に取り付けられるが、使用時にカム１０８および１１４がシャフト１０４を中心にロッカー９２を一体的に回転させるような方法でプレート１１０に固定される。
【００４９】
開放カム１０８および閉止カム１１４は、エンジンクランクシャフトまたは好ましくはＷＯ２００４／０９７１８４およびＷＯ２０１１／０６１５２８に記載されるような電磁式アクチュエータに対して好適な機械的リンク機構によって接続され得る共通シャフト上に取り付けられる。
【００５０】
使用時において、アクチュエータは、開放カム１０８および閉止カム１１４を同時に回転させ、その結果として、開放カム１０８は周期的に（１回転に１回）ローラー１０６を押し下げ、ロッカー９２がシャフト１０４を中心に反時計回りの方向に回転する（図５に示されるように）。したがって、ロッカーはロッド８４を押し下げるとともに、後者を枢軸９０を中心に反時計回りの方向に回転させる。そして、これにより、ロッド８４の下方端部がバルブステム５０に対して押し当てられ、後者に対して押し下げられ、その一方でステム５０が下方に移動してバルブが開くにつれ、スターラップ５２が反時計回りの方向に回転される（バルブステムの頂部を中心に）。
【００５１】
この動作時において、ベルビルは、実際にロッド８４とバルブステム５０との間において直列に接続されていることから、圧縮されていない状態のままとなる。
【００５２】
カム１１４がカム１０８に対して逆位相で動作するように、閉止カム１１４の大きな半径部分はカム１０８の対応する部分から１８０°の角度で間隔が空けられている。したがって、カム１０８がバルブを開いた後、カム１１４は従動部１１２に対して重みを加え始め、ロッカー９２を反時計回りの方向に回転させ、これによってバルブが上昇して閉じられる。この移動時において、ロッド９４およびスターラップ５２は時計回りの方向に移動する。バルブは、ロッカー、ロッド、およびスターラップのこれらの移動が完了する前にその座部に到達する。したがって、ひとたびバルブが着座すると、スターラップ５２は上昇を続け、これによってロッドの面８３がバルブステムの面８２から離れる方向に持ち上げられ、ベース５４が軸受６８の部分７２および６６に向けて上方へ移動し、ベルビル６０が圧縮される。スターラップ５２が完全に上昇した状態になると、ベルビル６０は閉止付勢力（典型的には１００ニュートン）をバルブに加え、バルブが座部に対して封止される。機構がベルビルに作用してそれを圧縮しなければならないが、これはスターラップ５２の比較的短い距離の移動にわたってのみ起こるものであり、並列に接続されたばねによってバルブが閉じられるように付勢されるシステムと比較して著しく減少したエネルギーの要求が生じる。
【００５３】
他のバルブ作動機構と同様に、許容差および実装上の制約によって、カムの軸を確実にバルブ軸と交差させることが実際には不可能となり、システムは角度誤差および移行オフセットに適応できるようにする必要があり得る。ベルビル６０に対する当接部の１つとして球面軸受を使用することにより、これらの変化に適応することができ、アセンブリを軽量かつ低慣性の構成とすることができる。図１１において、ベルビル６０が圧縮された状態で示されており、この状態において、軸受６８に対してベルビル６０によって加えられる力は、上記の方法で機構に対して設定されたバルブの予圧に対応する。
【００５４】
図６は、結合の弾性が提供されるスターラップを含むアセンブリを通じてバルブ作動部材がバルブに結合されるバルブ作動機構を示す。機構は、機構の第１の実施形態の特徴と同じもしくは非常に類似した多くの特徴を有することから、これらはそれぞれ１００を加えた図３から図５および図１１に使用される参照符号によって示される。したがって、ロッカー１９２は、ローラー従動部２１２および２０６を有し、これらはそれぞれ閉止カムおよび開放カム（図からは省略されている）と係合し、シャフト２０４を中心にロッカーを角度的に振動させる。これらの振動は、枢軸１９０を通ってロッド１８４に伝達される。ロッド１８４は、スターラップ１５２に取り付けられ、スターラップ１５２は、ベルビル１６０および球面軸受１６８を通じてバルブステム１５０に作用する。
【００５５】
図６に示される機構は、ロッド１８４の構成、およびロッド１８４がスターラップ１５２に取り付けられる方法が図３から図５および図１１に示される機構とは異なる。より具体的には、第１の実施形態では、隙間調節のために、ロッド９４の頂部のねじ切り部９８および枢軸９０の対応するねじ切りソケットを使用したが、図６の配置におけるこの調節は、杯状のインサート２２０を使用して実現される。インサート２２０は、ロッド１８４の底部にあり、ロッドアセンブリの一部を形成するスリーブ２２２に調節可能に接続するためのねじを有する。インサート２２０のねじ切り部は、係止ナット２２４も担持する。係止ナット２２４は、選択された量の隙間に対応して、選択された位置にインサート２２０を係止するためにスリーブ２２２に対して締め付けられ得る。
【００５６】
加えて、ロッドアセンブリ１８４は、枢軸２２６を通じてスターラップ１５２に接続される。枢軸２２６は、厳密に言えば、ロッドアセンブリ、スターラップ、およびバルブステムにおいて必要な互いの相対的な移動を適応させるために必要ではないが、一部の状況においては、メカニズムの組み立てを容易にし得る。
【００５７】
スリーブ２２２の上端部は、ロッドアセンブリ１８４の棒２３０の対応するねじ切端部２２８を受ける内部ねじ切り部も収容する。
【００５８】
棒２３０とスリーブ２２２との間のねじ接続により、バルブが閉じられたお時のステム１５０に対するスターラップ１５２の位置を調節することができ、これにより、バルブの予圧（バルブが着座していない時の軸受１６８に対してベルビル１６０によって加えられる力）を設定する手段が提供される。そして、所望の予圧は、スリーブ２２２に対して、ねじ切り部２２８上に担持される係止ナット２３２を締めることによって設定される。
【００５９】
図８から図１０に示される実施形態は、球面軸受を介して作用する弾性構成部の性質以外は、全ての点において第１の実施形態と同一である。このため、第１の実施形態の特徴に対応する特徴は、２００が加えられた図３から図５および図１１の参照符号によって示される。
【００６０】
第１の実施形態の球面軸受は単一のベルビルを介して作用したが、第３の実施形態では、ワッシャー２５８と球面軸受２６８の下方部分２６６との間に作用する２つのベルビル２６０が使用される。
【００６１】
図１０において、幾分の間隙がバルブステム２５０の頂部とロッド２８４の底部との間に示される。これは、バルブが閉止された状態にあるために生じる。図１１において、バルブが閉止位置にある時の結合アセンブリのスターラップ部分が示されるが、この場合においては隙間はない。これは、バルブが熱く限界長さに膨張した時の状態を示しているためであり、図１０においてバルブステム２５０はより温度が低く、短い。
【００６２】
図８および図９は、バルブが延在するシリンダーヘッドの一部を２３１に示す。バルブのための座部は２３３に示される。
【００６３】
図１２から図１４に示される実施形態において、ロッカー４００の形態の作動部材は、結合アセンブリ４０４によってバルブステム４０２に結合され、ここで接続ロッド４０６はバルブステム４０４の一端に数道可能に取り付けられ、他方の端部において球面軸受４０８を介してロッカー４００に接続される。機構は、参照符号４１２で示されるバルブのヘッドを、シリンダーヘッド４１６においてバルブが座部４１４に対して封止される図１２に示される閉止位置から、バルブヘッド４１２が座部４１４にない図１３に示される開放位置へ移動させるように動作可能である。
【００６４】
結合アセンブリは、コネクターによってバルブステムに取り付けられる。コネクターは、内部ねじ切り下方スリーブ４１８を含み、その頂部は、プレート４２０に接続され、プレート４２０を介して、枢動ピン４２２が枢動可能に延在し、ソケット部分４２４をスリーブ４１８に取り付ける。ソケット部分は、内部がねじ切りされており、ロッド４０６の下方領域の外面の対応するねじ切り部分と協働して、ソケット４２４に対してロッドを所定位置に保持する。なお、ロッド４０６がソケット４２４に取り付けられる他の方法（たとえば、溶接による）があることが理解される。
【００６５】
ロッドの上方領域もまたねじ切りされ、リンクアーム調節ナット４２６および関連する係止ナット４２８を受ける。ナット４２６は、シャフトの上方部分を上下に移動し得て、軸受４０８とバルブステム４０２の頂部との間の最小距離（すなわち、バルブが開放された時の距離）を決定し、係止ナットは、調節ナットに対して締められ、最適な最小距離にひとたび設定されると後者が所定位置に保持される。
【００６６】
球面軸受４０８は、ロッカー４００と一体に形成されたアーム４３４上の対応して成形された、すなわち一部が球形のソケット部分４３２内に捉えて保持されるボール部分４３０を含む。ソケット部分４３２は、同じ曲率半径を有し、ボール部分４３２と同心であり、これによってボール部分４３０は、ソケット４３２の曲率内の中心周りで回転可能であり、後者内に捉えられて保持される。図１２および図１３は球面軸受において一部が断面で示されており、ロッド４０６が延在する中心通路をボール部分４３０が有し、ロッド４０６の頂部がアーム４３４を超えて突出していることが分かり得る。頂部領域４３８は、外側がねじ切りされており、予圧調節マット４４０を担持する。コイル圧縮ばね４４２は、ナット４４０の直下のワッシャー４４４とボール部分４３０の頂部によって担持されるストッパー４４６との間に作用する。
【００６７】
ロッカー４３４は、他の実施形態のロッカーと同様の機能を有し、ロッカーシャフト４５０周りの角度的な振動のために取り付けられ、閉止カム４５４と協働するローラー従動部４５２と開放カム４５８と協働するさらなるローラ従動部４５６とを担持する。
【００６８】
ボール部分４３０は、ロッド４０６に対して摺動し得て、ロッド４０６とロッカー４３４との相対回転動作に適応し得る。しかしながら、ボール部分４３０はソケット４３２内に捉えられて保持されることから、ロッカー４３４は、バルブ４１２が座部４１４に対して封止された後に閉止方向（すなわち、図１２および図１３における反時計まわり）への角度的な移動を続けることが可能である。ロッカーのこのさらなる移動により、ボール４３０がロッド４０６を上昇させ、ばね４４２が圧縮され、ナット４２６とボール部分４３０の下側との間の隙間として現れるバルブラッシュが設けられる。ひとたびロッカー４００が反時計回りの最大角度を通過すると、カム４５８がローラー従動部４５６を介して作用し、ロッカー４００を反対方向に回転させる。最初に、ボール 部分４３０がロッド４０６に沿って下方に摺動し、ボール部分４３０がナット４２６に到達するまでばね４４２への圧縮が減少される。ロッカー４００の時計回りの移動が継続され、バルブが図１３に示されるような開放位置に移動される。この移動によってバルブが開かれる範囲は、ナット４２６の位置によって決まり、バルブが開かれた時のナット４４０の位置により、ばね４４２に対する予圧の量が決まる（すなわち、ボール部分４３０とナット４４０との間でばね４４２によってその段階で加えられる付勢力）。
【００６９】
ばね４４２は、他の実施形態のベルビルワッシャーよりもかなり低いばね定数を有し得て、座部負荷の向上した一貫性を提供し得る。加えて、ばね４４２によって加えられる予圧は、低いばね定数、ならびにばねおよび調節ナットがここでロッド４０６の頂部に位置するという事実から、容易に調節され得る。また、図１２から図１４に示される球面軸受およびばねの配置により、機構の組み立てが容易になる。これは、アクチュエータがエンジンに取り付けられる前にバルブと４２２の下方枢動接続が組み立てられ得るためである。ロッド４０６は、ロッカーが取り付けられてねじ締結されることによってレバー４３４に結合され得る。ひとたびこれが行なわれると、ストッパー４４６、ばね４４２、およびナット４４０がロッドおよび軸受に取り付けられ得る。
【００７０】
図１５から図１７に示される機構の実施形態は、図１２から図１４に示されるものと多くの面において類似であり、このため、対応する特徴は、１００が加えられた図１２から図１４の参照符号によって示される。
【００７１】
図１５から図１７に示される実施形態において、ボール部分５３０を通る通路５３６は、下方の狭小部分５３１と上方の拡大部分５３３とを有する。これらの２つの部分は、圧縮ばね５４２のための座部として作用するステップ５３５において合わされ、その下方端部はボール部分５３０内に収められる。
【００７２】
ボール部分５３０は、筒状ネック部分５３７と一体に形成され、筒状ネック部分５３７は、ロッド５０６と同軸であり、ボール５３０の本体から上方に延在し、通路５３６の広がり部分への延長部を規定する。ネック部分は、圧縮ばね５４２のためのガイドとして作用し、圧縮ばね５４２の頂部は、保持コレット５３９に対して重みを加え、保持コレット５３９は、ステム５０６の頂部の領域における周凹部５４１へ挟持される。ネック５３７は、外部がねじ切りされ、キャップナット５４３を保持する。キャップナット５４３は、ネック５３７のねじ切り部に非常に密接に適合するねじ切り部を有し、キャップ５４３とネック５３７との間に比較的固いねじ接続を提供する。キャップ５４３の頂部は、対応するねじ切りシャフト５４５を受けるねじ切りボアを含む。バルブが開かれると、シャフト５４５の底部はロッド５０６の頂部に対して重みを加え、これにより、シャフト５４５がキャップナット５４３内に延在する距離およびばね５４２のばね定数が機構に対するねじ予圧の量を定める。これは、シャフト５４５の頂部におけるスロット５４７に係合し得るドライバー（図示せず）を使用してシャフト５４５を回転させることによって調節され得る。ひとたび所望の予圧が選択されると、シャフト５４５は、係止ナット５４９によって所定位置に係止され得る。
【００７３】
バルブが開放位置にある時、たとえば図１６に示されるように、ばね５４２はロッド５０６を球面軸受に対して上方へ押し、予圧に対応する力を用いてシャフト５４５の底部に対してロッド５０６の頂部を押す。バルブが閉止位置にある時、ロッカー５００のさらなる「閉止」移動により、肩部５３５がロッド５０６（バルブが着座していることからこれ以上上昇することができない）の頂部へ移動し、これによってばね５４２が圧縮され、シャフト５４５の底部とロッド５０６の頂部との間の５６０に間隙が生じる。図１５から図１８の実施形態において、ボール部分５３０の中心と枢動接続５２２との間の実行長を調節するための長さ調節機構は、アーム５３４の領域にこれ以上提供されないが、代わりに、ロッド５０６のねじ切りされた下方部分（参照符号５５１によって示される）によって実現され、この下方部分により、ロッド５０６は、さまざまな角度でコネクターソケット５２４にねじ止めされ、選択された位置が長さ調節係止ナット５５３によって設定される。
【００７４】
図３から図５に示されるバルブは、図示されないガイドにおいて摺動する。開放カムおよび閉止カムの両方は、同じシャフト上に取り付けられ、図４に見られるように、シャフト軸に沿って互いにずれている。バルブごとの単一のロッカーは、２つのローラー従動部および各カムローブに担持される１つのローラーによって特徴付けられ、ローブ自体の形状は示されていないが、単に楕円形で示される。プッシュプルロッドは、ロッカーに対して枢動し、バルブステムの半球形端部を直接的に押す。プッシュプルロッドの「押す」機能は、クレードルの付属物によって実現され、これは、プッシュプルロッド上で自由に枢動し得る、またはし得ない、および従来のバルブコッタによってバルブシステムに固定されるバルブ保持カラーの下方に適合する。
【００７５】
閉止カムがプッシュプルロッドに力を加えると、これはクレードル枢動ピンによってクレードルに伝達され、クレードルは、小型のばね搭載機構およびバルブステムに対してクレードルを揺動させる球面軸受を通じてバルブをその座部に引き戻す。図７は、クレードルアセンブリの拡大図を示す。
【００７６】
機構は、正しく機能するために調節する必要がある。最初に、バルブラッシュアジャスター（図６および図７）が緩められ、バルブシート予圧調整と干渉しないように過度の隙間を提供するように設定される。着座負荷を設定するために、カム位置は、まずバルブ閉止位置の基本円上に設定すべきである。図６の座部予圧アジャスターは、システムにおける明瞭なバックラッシュを与える位置にあるべきである（ロッカーにおいて感じられる）。そして、バックラッシュがなくなるまで、すなわち皿ばねが挟持されるが負荷が加えられない状態となるまで回転される。ばねに特定の圧縮を加えるために、ねじピッチの関数としての所定の角度でアジャスターを回転させるべきである。この圧縮は、ばね定数と組み合わせて算出され、基準調節条件下における所望のバルブ着座負荷を提供し、アジャスターはここで係止ナットによって係止され得る。これが行なわれると、他のアジャスターを使用してここでバルブラッシュの調節が行なわれ得るとともに、設計されように、フィーラーゲージへのアクセスが無い場合には「回転角度」によって行われ得る。
【００７７】
したがって、正しく設定された機構は、エンジンが暖機されて異なる構成部分が異なる量だけ拡張するにつれてプッシュロッドが「長すぎる」ことによってバルブが座部から外れるという状況が生じないように選択された隙間を有し得る。着座負荷は、エンジンの暖機にともなって変化するが、正しく設計されていると、許容範囲内に常に留まる。
【００７８】
機構は、実際には閉止カム機構における「負の隙間」を適用することによって着座負荷を実現するが、この負の隙間は、過度の負荷を生じさせない。これは、ディクばねがシステムに過大な負荷をかけず、または固定化によって係止させず、負の隙間に適応し得るためである。
【００７９】
必要であれば、皿ばねの最大圧縮は、皿ばねのＩＤを定めるスプリング保持スピゴットが適切な圧縮でクレードルにおけるばね着座面に接触できるように十分な長さを確保することによって制限され得る。
【００８０】
上記の実施形態において、ばね要素は皿ばねであったが、他の弾性アセンブリもしくは構成部分を使用することによって必要な弾性が実現され得ることが理解される。
【００８１】
バルブ保持部において球面軸受は、バルブの端部における球径と同じ中心を有するべきであり、そうでない場合には運動誤差が起こり、２つの回転が互いに干渉し合う。
【００８２】
本開示から、多くの他の修正および変更が当業者にとって明らかとなる。このような修正および変更は、当該技術において既にしられた他の特徴、および既に帆明細書において開示された特徴に変わってもしくはｋろえに加えられて使用され得る特徴が伴い得る。なお、本件出願の開示の範囲は、本願明細書において開示された主な発明の内容に関わるか否かに関わらず、および主な発明の内容と同じ技術的課題の一部もしくはすべてを軽減するか否かに関わらず、明示的もしくは暗示的に、このような修正および変更と合わせて本願明細書において新規の特徴の一部もしくはすべてまたはこれらの開示される特徴の組み合わせを含むことを理解すべきである。ここで出願人は、このような特徴および／またはその組み合わせに特許請求項を、本件出願の審査時において、または本件出願から派生もしくはその優先権を主張するさらなる出願において変更し得ることを通知する。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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