(57)【要約】【課題】  内燃エンジンのシリンダ用の吸気又は排気バルブを作動する流体力アクチュエータを提供する。【解決手段】  駆動ピストンはエンジンシリンダバルブを開閉するように作動可能に接続さされるようにされる。電気的に駆動される操作装置は、駆動ピストンへの流体の流れ及び駆動ピストンからの流体の流れを制御するバルブスプールを動かす。フィードバック機構は、バルブスプールに結合され、そして駆動ピストンへも駆動ピストンからも流体が流れない位置にバルブスプールを動かすことにより駆動ピストンの動きに応動する。フィードバック機構は、駆動ピストンに加えられる流体圧力の変動に関係なしに操作装置に加えられる電流の大きさに流体力アクチュエータのストロークが比例するのを確実にする。【選択図】      図１
2004270687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンシリンダバルブを開閉状態に動かす駆動ピストンと；
駆動ピストン、第１の圧力で流体を移送する第１の通路及び第１の圧力より低い第２の圧力で流体を移送する第２の通路と流体連通し、第１の位置では第１の通路と駆動ピストンとの間に流体を流してエンジンシリンダバルブを開放させ、第２の位置では第２の通路と駆動ピストンとの間に流体を流してエンジンシリンダバルブを閉成させるバルブスプールを備えた流体力バルブと；
バルブスプールを第１の位置及び第２の位置へ動かすように作動可能に結合された操作装置と；
バルブスプールに結合され、第１の通路も第２の通路も駆動ピストンと流体連通しない第３の位置へバルブスプールを動かすことによって駆動ピストンの動きに応動するフィードバック機構と
を有することを特徴とするエンジンシリンダバルブを作動する流体力アクチュエータ。
【請求項２】
フィードバック機構が、駆動ピストンの動きに応じて変化する偏倚力をバルブスプールに加えるフィードバックばねを備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項３】
フィードバックばねがバルブスプールと駆動ピストンとの間にのびていることを特徴とする請求項２に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項４】
フィードバック機構がさらに、駆動ピストンの動きによって発生した圧力に応じて動くフィードバックピストンを備え、フィードバックばねがバルブスプールとフィードバックピストンとの間にのびていることを特徴とする請求項２に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項５】
流体力バルブが、貫通するボアをもつスリーブを備え、該ボア内にバルブスプール及び駆動ピストンが摺動可能に収納され、第１の通路及び第２の通路がボアと連通していることを特徴とする請求項１に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項６】
フィードバック機構が、バルブスプールと駆動ピストンとの間にのびるフィードバックばねを備えていることを特徴とする請求項５に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項７】
駆動ピストンが外面にノッチを備え、一端に開口を備え、またノッチを開口に結合するチェックバルブを備え、
さらに、駆動ピストンにおける開口に収納されたラッシュピストン及びラッシュピストンを駆動ピストンから外方へ偏倚させるばねを有することを特徴とする請求項５に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項８】
第１のボア及び第２のボアを備え、第１のボアと第２のボアの間にピストン通路及びフィードバック通路を備え、第２のボアが第１の圧力で流体を収容する第１の通路及び第１の圧力より低い第２の圧力で流体を収容する第２の通路と流体連通する、ハウジングと；
エンジンシリンダバルブと作動接続し、第１のボア内に摺動可能に収納されてピストン通路の連通する駆動チャンバ及びフィードバック通路の連通するセンサーチャンバを形成する駆動ピストンと；
第２のボア内に可動に収納され、第１の通路をピストン通路に接続する第１の位置及び第２の通路をピストン通路に接続する第２の位置をもつバルブスプールと；
第２のボア内に収納され、センサーチャンバからフィードバック通路を通って第２のボア内へ運ばれる流体に応じて動くフィードバックピストンと；
バルブスプールとフィードバックピストンとの間にのびるフィードバックばねと；
第１の位置及び第２の位置へバルブスプールを動かすように作動可能に結合された電動型操作装置と
を有することを特徴とするエンジンシリンダバルブを作動する流体力アクチュエータ。
【請求項９】
流体源からフィードバック通路の連通する第２のボアの部分への方向のみに流体を流れさせる第１のチェックバルブと；
センサーチャンバから駆動チャンバへの方向のみに流体を流れさせる第２のチェックバルブと
をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１０】
第２の通路がエンジンの流体リザーバに接続されていることを特徴とする請求項８に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１１】
駆動チャンバの膨張がセンサーチャンバを収縮することを特徴とする請求項８に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１２】
貫通するボアをもち、該ボアが第１の圧力で流体を収容する第１の通路及び第１の圧力より低い第２の圧力で流体を収容する第２の通路と連通する、スリーブと；
スリーブにおけるボアの一端に摺動可能に収納されてエンジンシリンダバルブを開閉状態に動かす駆動ピストンと；
スリーブのボア内に摺動可能に収納され、駆動ピストンとの間のボア内にチャンバを形成し、第１の通路と上記チャンバの間に流体を流れさせる第１の位置及び第２の通路と上記チャンバの間に流体を流れさせるピストン通路に接続する第２の位置をもつバルブスプールと；
上記チャンバ内に設けられ、バルブスプールを駆動ピストンから離れる方向へ偏倚させるばねと；
第１の位置及び第２の位置へのバルブスプールの動きを制御するように作動可能に結合された電動型操作装置と
を有することを特徴とするエンジンシリンダバルブを作動する流体力アクチュエータ。
【請求項１３】
第２の通路がエンジンの流体リザーバに接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１４】
バルブスプールが、バルブスプールの対向側におけるボア内のチャンバ間に流体通路を形成する第１の開口及び第１の開口とバルブスプールの側面の間に流体通路を形成する第２の開口を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１５】
バルブスプールが二つの端部分及びこれら二つの端部分間の側壁を備え、側壁内にノッチがのび、端部分間に第１の開口がのび、バルブスプールの対向側におけるボア内のチャンバ間に流体通路を形成し、またノッチと第１の開口との間に第２の開口がのびていることを特徴とする請求項１２に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１６】
駆動ピストンが外面にノッチを備え、一端に開口を備え、またノッチを開口に結合するチェックバルブを備え、
さらに、駆動ピストンにおける開口に収納されたラッシュピストン及びラッシュピストンを駆動ピストンから外方へ偏倚させるばねを有することを特徴とする請求項１２に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１７】
車両の構成要素を第１、第２の状態間で動かす駆動ピストンと；
駆動ピストン、第１の圧力で流体を移送する第１の通路及び第１の圧力より低い第２の圧力で流体を移送する第２の通路と流体連通し、第１の位置では第１の通路と駆動ピストンとの間に流体を流して構成要素を第１の状態に動かさせ、第２の位置では第２の通路と駆動ピストンとの間に流体を流して構成要素を第２の状態に動かさせるバルブスプールを備えた流体力バルブと；
バルブスプールを第１の位置及び第２の位置へ動かすように作動可能に結合された操作装置と；
バルブスプールに係合し、駆動ピストンの動きに応動して第１の通路も第２の通路も駆動ピストンと流体連通しない第３の位置へバルブスプールを動かすフィードバックばねを備えたフィードバック機構と
を有することを特徴とする車両の構成要素を作動する流体力アクチュエータ。
【請求項１８】
フィードバックばねがバルブスプールと駆動ピストンの間にのびていることを特徴とする請求項１７に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項１９】
フィードバック機構がさらに、駆動ピストンの動きによって発生した圧力に応じて動くフィードバックピストンを備え、フィードバックばねがバルブスプールとフィードバックピストンとの間にのびていることを特徴とする請求項１７に記載の流体力アクチュエータ。
【請求項２０】
流体力バルブが、貫通するボアをもつスリーブを備え、該ボア内にバルブスプール及び駆動ピストンが摺動可能に収納され、第１の通路及び第２の通路がボアと連通していることを特徴とする請求項１７に記載の流体力アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体力アクチュエータに、そして特に内燃エンジンのシリンダ用の吸気又は排気バルブを作動する流体力アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは、クランク軸に接続されるピストンを含む多数のシリンダを備えている。各シリンダには、シリンダへの空気の流れ及びシリンダからの排気ガスの流れを制御する二つ以上のバルブが設けられている。典型的には、シリンダバルブはカム軸によって制御され、カム軸は、エンジンのクランク軸と共に回転するように機械的に接続されていた。クランク軸は歯車、チェーン又はベルトによってカム軸に結合され、それによりクランク軸及びカム軸は一致して回転する。重要な点として、各シリンダ内の燃焼サイクル中の適切なタイミングでバルブは開閉する。今まで、このタイミング関係は、クランク軸とカム軸との機械的継手によって固定されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
カム軸のタイミングの設定には往々にして、全てのエンジン動作速度及び状態において最良の総合動作が得られるように妥協が取り入れられてきた。しかし、バルブのタイミングがエンジン速度、エンジン負荷及びその他のファクタの関数として変化する場合に、最適なエンジン性能を得ることができると認識されてきた。
【０００４】
自動車における傾向として、エレクトロニクス及びマイクロコンピュータ制御システムの使用が増大する方向に向っている。これは特に、多くの機械的構成要素に代わってマイクロコンピュータで制御される電気的に作動する装置が用いられるエンジンを制御することに関して当てはまる。この傾向により、任意の所定ポイント及び時点で生じる動作状態に基いて最適なエンジンバルブタイミングを決めることが可能となってきた。該最適タイミングは、各シリンダの吸気及び排気バルブを開閉する電気制御式機構を作動するのに使用できる。
【０００５】
この機能のための典型的な機構では、それぞれの吸気バルブ又は排気バルブを作動するのに別個の流体力アクチュエータを使用している。シリンダバルブのステムに取付けられたピストンは、シリンダバルブを動かす制御流体によって駆動される。エンジン用の既存の潤滑油はしばしば制御流体として用いられ、別個のポンプは普通のオイルポンプより高い圧力でかかるオイルを供給する。エンジンコンピュータで作動されるソレノイドバルブは、シリンダバルブへの制御流体の流れ及びシリンダバルブからの制御流体の流れを制御する。従って、ソレノイドアクチュエータはエンジンバルブを直接駆動せずに、エンジンバルブを動かす比較的高い圧力の流体を制御するバルブ部材を駆動する。これにより、ソレノイドだけでシリンダバルブを動かす力を供給しなければならない場合より小さなソレノイドアクチュエータを使用できるようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
エンジンシリンダバルブを作動する流体力アクチュエータはエンジンシリンダバルブを開閉状態に動かす駆動ピストンを有している。流体力バルブは、駆動ピストン、第１の圧力で流体を移送する第１の通路及び第１の圧力より低い第２の圧力で流体を移送する第２の通路と流体連通している。例えば、第２の通路はエンジンの流体リザーバに接続され得る。流体力バルブは、第１の位置では第１の通路と駆動ピストンとの間に流体を流してエンジンシリンダバルブを開放させ、第２の位置では第２の通路と駆動ピストンとの間に流体を流してエンジンシリンダバルブを閉成させるバルブスプールを備えている。
【０００７】
電気的に駆動されるソレノイドのような操作装置は、バルブスプールを第１の位置及び第２の位置へ動かすように作動可能に結合される。フィードバック機構は、バルブスプールに結合される。フィードバック機構は、第１の通路も第２の通路も駆動ピストンと流体連通しない第３の位置へバルブスプールを動かすことによって駆動ピストンの動きに応動する。フィードバック機構は、第１の通路における圧力の変動に関係なしに操作装置に加えられる電流の大きさに流体力アクチュエータのストロークが比例するのを確実にする。
【０００８】
流体力アクチュエータの一つの実施の形態では、フィードバック機構は、駆動ピストンの動きにより生じる流体圧に応じて動くフィードバックピストンを備えている。フィードバックばねはバルブスプールと駆動ピストンとの間にのびている。別の実施の形態では、駆動ピストンは、バルブスプールと共に共通のボア内で摺動し、またフィードバック機構は、バルブスプールと駆動ピストンとの間にのびるフィードバックばねを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、内燃エンジンのシリンダヘッド１２には第１のボア２８が設けられ、この第１のボア２８内にエンジンシリンダバルブ２２のステム２０がのびている。バルブステム２０のまわりにはコイル型のバルブばね２４が同心に配置され、バルブばね２４の一端はシリンダヘッド１２の表面に係合し、他端はバルブステムに固定された保持リング２６に係合している。バルブばね２４はシリンダヘッドを通る吸気又は排気通路２１に形成された座に対してエンジンシリンダバルブ２２を図示閉成状態に偏倚する。
【００１０】
エンジンシリンダバルブ２２は流体力アクチュエータ１０によって作動され、流体力アクチュエータ１０は流体力バルブ１６を備え、流体力バルブ１６は駆動ピストン１８に加圧エンジンオイルを供給するようにソレノイド操作装置１４によって開閉される。駆動ピストン１８は第１のボア２８内で往復摺動し、第１のボア２８はバルブステム２０から離れた駆動ピストンの側に駆動チャンバ３０を形成している。駆動ピストン１８はシリンダバルブステム２０に当接している。駆動ピストンのヘッドは、駆動チャンバ３０から離れたピストンヘッド３２の側において第１のボア２８内にセンサーチャンバ３４を画定している。
【００１１】
シリンダヘッド１２には第２のボア２９が設けられている。ピストン通路３１は第１のボア２８の駆動チャンバ３０を第２のボア２９に接続し、そしてフィードバック通路３３はセンサーチャンバ３４から第２のボア２９へのびている。高圧通路１３、低圧通路１７及びタンク通路１５はシリンダヘッド１２を通って第２のボア２９内へのびている。低圧通路１７は、エンジン構成要素を潤滑するオイルを供給する標準の油ポンプの出力に接続されている。高圧通路１３は別のポンプに接続され、そして標準の油ポンプで発生される圧力に比較して高い圧力のエンジンオイルを受ける。タンク通路１５はエンジンのオイルリザーバまでのびている。図示した流体力エンジンバルブアクチュエータ１０はシリンダヘッド１２におけるボア内に一体に設けられているが、アクチュエータ全体用にすなわちソレノイド操作装置１４及び流体力バルブ１６の構成要素用に別個のエンクロージャを設けてもよい。後者の場合には、シリンダヘッド及び該エンクロージャは組合わされて流体力エンジンバルブアクチュエータのハウジングを形成する。
【００１２】
ソレノイド操作装置１４及び流体力バルブ１６は一つの組立体に構成され、この組立体はシリンダヘッド１２における第２のボア内に挿置される。ソレノイド操作装置１４は、電磁コイル４０をプラスチックのような非磁性材料の環状巻枠４２に巻いた従来構造のものである。アーマチャア４４は巻枠４２の中心開口内に可動に受けられ、そしてアーマチャア軸４６に固定されている。アーマチャアばね４８はアーマチャア軸４６を流体力バルブ１６に向って偏倚させる。
【００１３】
流体力バルブ１６は円筒状スプール５０を備え、この円筒状スプール５０はバルブスリーブ５１における円形ボア５３内を摺動する。バルブスリーブ５１はシリンダヘッド１２の第２のボア２９内に受けられ、そしてソレノイド操作装置１４に装着されている。バルブスリーブ５１における高圧ポート６０は、シリンダヘッド１２における高圧通路１３とボア５３との間に通路を形成している。バルブスリーブ５１におけるタンクポート６２はボア５３とタンク通路１５との間に通路を形成している。また、バルブスリーブ５１はピストンポート６４を備え、ピストンポート６４は、スリーブボア５３と駆動チャンバ３０に通じるピストン通路３１との間に通路を形成している。バルブスプール５０にはその外表面に環状ノッチ５２を備え、また対向間に長手方向にのびる開口５４を備えている。バルブスプール５０の一端部はアーマチャア軸４６の内方端部に係合し、またバルブスプール５０の他端部はフィードバックばね５６に当接し、このフィードバックばね５６はスプールをアーマチャア軸に対して偏倚させている。フィードバックばね５６はまたフィードバックピストン５８に当接し、フィードバックピストン５８は保持リング５９によってバルブスリーブ５１のボア５３内に摺動可能に保持されている。
【００１４】
図１ではエンジンシリンダバルブ２２は閉成状態で示されており、ソレノイド操作装置１４は消勢されている。この状態において、アーマチャアばね４８による力に比較して強いフィードバックばね５６による力の作用でスプール５０は、高圧ポート６０を閉鎖し高圧通路１３からのオイルの実質的な流れを阻止する位置に押される。この閉成状態では、バルブを通してオイルがなおある程度漏れることはある。スプール５０がこの位置にあると、駆動チャンバ３０からピストン通路３１及びバルブスリーブボア５３を通ってタンク通路１５への流体路が開放される。タンク通路は実質的に大気圧であるので、駆動チャンバ３０内の圧力は解放され、それによりバルブばね２４の作用でエンジンシリンダバルブ２２は吸気又は排気通路２１に形成された座に対して押圧され、それによってシリンダバルブは閉成する。
【００１５】
図２を参照すると、ソレノイドコイル４０に電流を流すことによりソレノイド操作装置１４が作動されると、アーマチャア４４及び取付けられたアーマチャア軸４６はバルブスプール５０に向って強制される。アーマチャア軸４６が加える力は、ソレノイドコイル４０に供給する電流の大きさに直接関連する。従って、オイルの流れ及びエンジンシリンダバルブの開閉度合いは、電流の変化率を制御することにより自由に変えることができる。ソレノイド操作装置１４の力はフィードバックばね５６による力に打ち勝ち、それにより、スプール５０は、環状ノッチ５２が高圧通路１３とピストン通路３１の間に流体路を形成する位置へ動く。この作用により、高圧オイルが駆動チャンバ３０に供給され、駆動ピストン１８はバルブステム２０を押圧するように駆動される。その結果、エンジンシリンダバルブ２２は、シリンダヘッド１２における座から離れる方向に強制され、それにより吸気又は排気通路２１は開放する。
【００１６】
スプール５０を通る開口５４はバルブスプールの対向側におけるスリーブボア５３の部分間に通路を形成する。この通路は、エンジンオイルがバルブスプールの一側から他側へ開口５４を通って流れることができるので、バルブスプール５０の動きを促進させ、それによりスリーブボア５３内のスプールの摺動に対する抵抗すなわち圧力の不平衡を除去する。
【００１７】
図３を参照すると、センサーチャンバ３４、フィードバック通路３３、フィードバックチャンバ７０、フィードバックピストン５８、及びフィードバックばね５６はフィードバック機構を備え、このフィードバック機構により流体力アクチュエータ１０のストロークが高圧通路１３内の圧力の変動に関係なく、ソレノイド操作装置１４に加えられる電流の大きさに比例することを確実にしている。駆動ピストン１８が下方向へ動く際に、エンジンシリンダバルブ２２は開放し、センサーチャンバ３４は図１の消勢したアクチュエータと比較すると明らかなように、容積が小さくなる。駆動ピストン１８のこの動きにより、センサーチャンバ３４内に存在していたオイルはフィードバック通路３３を通って第２のボア２９の最内方部分におけるフィードバックチャンバ７０へ押し進められる。低圧通路１７内の第１のチェックバルブ７２はフィードバックチャンバ７０からの流体の流れを阻止する。その結果、フィードバックチャンバ７０内の圧力は増大し、流体力バルブ１６のフィードバックピストン５８をバルブスリーブ５１内へさらに押し進める。フィードバックピストン５８のこの動きにより、フィードバックピストン５６は圧縮され、それにより、ソレノイド操作装置１４及びアーマチャアばね４８により反対方向に作用する力に抗する大きな力がスプール５０に作用する。この状態において、フィードバックチャンバ７０内の圧力は、フィードバックばね５０によって作用する力がソレノイド操作装置１４によって作用する力と釣合い、それでスプール５０の一端におけるランドが流体力バルブ１６のピストンポート６４を横切ってのびこのピストンポート６４を閉じるようになる。その結果、圧力は、駆動チャンバ３０内に保持され、それにより、エンジンシリンダバルブ２２を開放状態に維持する。フィードバック力の大きさは、ソレノイド操作装置１４に給電した電流の大きさ及び相応して駆動チャンバ３０内のオイル圧力に直接関係する。すなわち、駆動チャンバ３０内のオイル圧力が高くなればなるほど、駆動ピストン３２は大きく動き、従ってフィードバック回路すなわち通路３３及びチャンバ３４、７０内のオイルを強く圧縮する。従って、高圧通路１３における圧力レベル又は電流の変動に関係なく釣り合いが生じる。シリンダバルブ速度は電流を制御された割合でランプすることにより制御できる。
【００１８】
流体力アクチュエータ１０のこの状態は、ソレノイド操作装置１4のコイル４０に供給される電流が遮断され、それによりアクチュエータ１０を消勢するまで維持される。この状態になると、アーマチャア４４における電磁力は無くなり、そしてフィードバックばね５６による力でスプール５０はソレノイド操作装置１４に向かって図１に示す位置へ動く。スプール５０のこの位置では、流体力バルブ１６を介して駆動チャンバ３０からタンク通路１５への通路が形成され、駆動チャンバ内の圧力を解放する。ピストン１８からこの圧力が解放されると、バルブばね２４はエンジンシリンダバルブ２２を閉成位置へ戻す。
【００１９】
バルブ及び座面の磨耗及びこれら表面への炭素の堆積によって、アクチュエータ１０に対してバルブステム２０の位置は移動することになる。この位置移動は、閉成状態におけるセンサーチャンバ３４の大きさ及び従ってシリンダバルブの開放時にフィードバックチャンバ７０に加えられる圧力に影響を及ぼす。この変動はフィードバック機構の動作に悪影響し得る。さらに、空気がフィードバック回路に入ることになると、空気の圧縮性もフィードバックピストン５８による力に悪影響を及ぼす。
【００２０】
その結果、本エンジンシリンダバルブアクチュエータ１０には、フィードバック用の補償機構が設けられる。図１に示す消勢状態中、駆動チャンバ３０は流体力バルブ１６を介して実質的に大気圧にあるタンク通路１５に接続される。その結果、第１のチェックバルブ７２は開放し、低圧通路１７からフィードバックチャンバ７０へそしてフィードバック通路３３を介してセンサーチャンバ３４へオイルが流れる。センサーチャンバ３４内の圧力により、第２のチェックバルブ７４が開放し、駆動チャンバ３０内へオイルが流れ、この流れにより、フィードバック回路及びアクチュエータチャンバから空気を追い出し、フィードバック回路をオイルで満たし、それによりシリンダバルブ位置の経時的変動による容積の変化を補償する。第２のチェックバルブ７４に隣接して設けられたオリフィス７５はこの流れを小さなレベルに制限して、エンジンの潤滑が実質的に影響されないようにしている。
【００２１】
通路１３から駆動チャンバ３０へ高圧オイルを供給することにより流体力バルブ１６が再び作動されると、駆動チャンバがセンサーチャンバ３４より高い圧力になるので、第２のチェックバルブ７４は閉成する。これにより、駆動ピストン３２がフィードバック回路の圧力を圧力通路１７の圧力より高くし、それにより第１のチェックバルブ７２を閉成するので、フィードバック回路内に存在するオイルはトラップされる。
【００２２】
図４を参照すると、第２の形態の流体力エンジンバルブアクチュエータ１００はソレノイド操作装置１０２、流体力バルブ１０４及びシリンダバルブステム１０８の長手方向軸線と整列した駆動ピストン１０６を備えている。シリンダバルブステム１０８はバルブばね１０９によって偏倚される。流体力エンジンバルブアクチュエータ１００はエンジンのバルブカバー１１０に装着されている。しかし、従来のバルブカバーと違って、バルブカバー１１０は高圧オイル通路１１２及び従来のオイルポンプからのエンジンオイルを搬送する低圧オイル通路１１４を備えている。
【００２３】
ソレノイド操作装置１０２は図１における実施の形態に関して前に説明したものと同じである。特に、ソレノイド操作装置１０２は電磁コイル１１６を備え、この電磁コイル１１６は付勢時にアーマチャア１１８を動かす磁場を発生し、アーマチャア１１８はアーマチャア軸１２０に固定されている。アーマチャアばね１２２はアーマチャア軸１２０を流体力バルブ１０４に向かって偏倚させ、一方、磁場は流体力バルブ１０４から離れる方向にアーマチャア軸１２０を動かす。
【００２４】
流体力バルブ１０４は一体構造を成すようにソレノイドアクチュエータ１０２のハウジングに取り付けられるバルブスリーブ１２４を備えている。バルブスリーブ１２４はバルブカバー１１０から突出している。バルブスリーブ１２４は内部円形ボア１２６を備え、この内部円形ボア１２６は第１のポート１２８を介して高圧通路１１２に接続され、また第２のポート１３０を介して低圧通路１１４に接続されている。
【００２５】
円筒状バルブスプール１３２はバルブスリーブ１２４のボア１２６内に摺動可能に収納されている。円筒状バルブスプール１３２は端から端までのびる開口１３４を備え、それにより円筒状バルブスプール１３２の対向側においてボア１２６内に形成されたチャンバ１３６、１３８間に流体通路を形成している。円筒状バルブスプール１３２の外周面のまわりに環状ノッチ１４０がのび、また開口１４２はノッチ１４０の底部から端から端までの開口１３４へのびる通路を形成している。
【００２６】
バルブカバー１１０の真下にのびるバルブスリーブ１２４の部分におけるボア１２６の部分１４４は大きな内径をもっている。円筒状駆動ピストン１０６はこの内径の大きな部分１４４内に摺動可能に収納され、円筒状駆動ピストン１０６とバルブスプール１３２とに係合するフィードバックばね１４６によってバルブスプール１３２から離れる方向に偏倚される。アーマチャアばね１２２は、アーマチャア軸１２０を介してバルブスプール１３２に、フィードバックばね１４６による力より大きな力を作用させる。開口１４８は、シリンダバルブステム１０８に向かって外側に面した駆動ピストン１０６の端部に配置されている。
【００２７】
開口１４８内にはラッシュ調整装置１５０が形成されている。特に、ラッシュ調整装置１５０はラッシュピストン１５２を備え、このラッシュピストン１５２は駆動ピストン開口１４８内を摺動し、この駆動ピストン開口１４８の底部においてラッシュチャンバ１５６内のラッシュばね１５４によって外方へ偏倚される。ラッシュチャンバ１５６と駆動ピストン１０６の外面における凹部１６０との間の通路にチェックバルブ１５８が設けられている。このチェックバルブ１５８は以下に説明するように、凹部１６０からチャンバ１５６へのみオイルを流す。
【００２８】
図４には、エンジンシリンダバルブが閉成されている消勢状態における第２の流体力エンジンバルブアクチュエータ１００を示している。この状態において、バルブスプール１３２はばね１２２、１４６によって、ノッチ１４０が低圧通路１１４に開放している平衡位置に偏倚される。低圧のオイルはスプール開口１４２、１３４を介してバルブスプール１３２の対向側におけるボアチャンバ１３６、１３８へ移送される。バルブスプール１３２の両側におけるボアチャンバ１３６、１３８は等しい圧力にあるので、通路１１４から低圧が加わってもバルブスプール１３２は動かない。さらに、この低圧は、エンジンシリンダバルブステム１０８に作用するバルブばね力に打ち勝つのに十分な力を駆動ピストン１６０に作用させることができず、従ってシリンダバルブは閉じたままである。
【００２９】
図５を参照すると、ソレノイドコイル１１６に電流を流すことにより電磁場が発生され、アーマチャア１１８及びアーマチャア軸１２０をバルブスプール１３２から離れる方向に（図面の上方へ）動かす。フィードバックばね１４６によってバルブスプール１３２に作用する力は、アーマチャア軸１２０が動く際に、バルブスプール１３２をアーマチャア軸１２０と係合状態に保つ。従って、バルブスプール１３２は、ノッチ１４０が第１のポート１２８と連通する位置に動き、それにより通路１１２からバルブスプールの軸線方向開口１３４に高圧オイルが流れる。高圧オイルはチャンバ１３８へ供給され、駆動ピストン１０６に力を作用させ、バルブスリーブ１２４から外方へ動かすことにより応動する。この動きによって、シリンダバルブステム１０８の端部に力が作用し、エンジンシリンダバルブを座から離れる方向に押圧し、相応した吸気又は排気通路（図示していない）を開放する。
【００３０】
また、第２の流体力エンジンバルブアクチュエータ１００はフィードバック機構を有し、このフィードバック機構は、駆動ピストン１０６のストロークが高圧通路１１２における圧力の変動に関係なく、ソレノイド操作装置１０２に供給される電流の大きさに比例することを確実にする。駆動ピストン１０６がバルブスリーブ１２４から外方向へ動く際に、フィードバックばね１４６は拡張し、それにより、バルブスプール１３２に加える力を低減する。これにより、電磁場及びアーマチャアばね１２２からの力に抗するフィードバックばねによる総合力が低減する。その結果、アーマチャアばね１２２は、フィードバックばね１４６が総合対抗力を十分に増大して再びアーマチャアばね力に等しくなるように圧縮されるまで、アーマチャア軸１２０及びバルブスプール１３２を駆動ピストン１０６に向かって押圧する。この状態になると、バルブスプール１３２は図６に示す新たな平衡位置となり、スプールノッチ１４０は第１、第２のポート１２８、１３０の間に位置する。この位置において、高圧通路１１２からも低圧通路１１４からもノッチ１４０へオイルは流入せず、バルブスプール１３２の内部へ流れない。さらに、存在するオイル圧力は流体力バルブ１０４のチャンバ１３６、１３８内にトラップされたままである。このトラップされたオイル圧力は、駆動ピストン１０６の伸長位置を維持し、ソレノイド操作装置１０２に電流が供給され続けている限り、エンジンシリンダバルブを開放状態に保つ。
【００３１】
ソレノイド操作装置１０２のコイル１１６への電流が遮断されると、アーマチャアばね１２２はフィードバックばね１４６による抗力より大きな力をアーマチャア軸１２０に作用させる。その結果、アーマチャア軸１２０はバルブスプール１３２を図面の下方へ押し、図４に示す位置に戻し、スプールノッチ１４０は再び第２のポート１３０と連通する。これにより、流体力バルブ１０４から低圧通路１１４へオイルが流れ、スリーブボアチャンバ１３６、１３８における比較的高い圧力を解放する。この圧力の解放により、エンジンシリンダバルブステム１０８と係合しているばね１０９は駆動ピストン１０６をバルブスリーブ１２４内へ押し戻す。バルブステム１０８のこの動きによりエンジンシリンダバルブは閉成される。
【００３２】
続けて図４を参照すると、ラッシュ調整装置１５０はエンジンシリンダバルブにおける磨耗及び炭素堆積の影響を補償する。前に述べたように、磨耗や炭素堆積が生じると、閉成状態におけるバルブステム１０８の端部の位置はアクチュエータ１００に対して変化する。ラッシュ調整装置１５０は駆動ピストン１０６とラッシュピストン１５０の間の隙間を変えてバルブステム位置の経時的変化を補償する。流体力バルブ１０４の動作により駆動ピストン１０６に隣接したチャンバ１３８に比較的高圧のオイルが供給される。このオイルの幾分かは駆動ピストン１０６とバルブスリーブ１２４におけるボア１２６の内径との間に漏れ、そしてバルブカバー１１０の真下の包囲領域に入る。漏れたオイルの幾分かは駆動ピストン１０６の外表面の凹部１６０に入る。
【００３３】
シリンダバルブ又は共動弁座における堆積がバルブステム１０８を経時的に下方へ動かせる場合には、この動きの結果としてラッシュばね１５４の力によってラッシュピストン１５２は駆動ピストン１０６から外方向へ動くことになる。この動きでラッシュチャンバ１５６の容積は大きくなり、それにより部分真空が発生され、オイルを凹部１６０からチェックバルブ１５８を通りラッシュチャンバ１５６に流れさせる。その後、アクチュエータ１００が付勢され、そして駆動ピストン１０６が下方向に押圧されてシリンダバルブを作動すると、チェックバルブ１５８は、ラッシュシリンダチャンバ１５６からオイルが流出するのを阻止する。
【００３４】
上記の説明は主として本発明の好ましい実施の形態に関するものである。本発明の範囲内で種々の変更がなされるが、当業者には本発明の実施の形態についての説明から明らかである付加的な変更を実現できる。従って、本発明の範囲は上記の説明によって限定されず、特許請求の範囲によって決められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】エンジンシリンダバルブが閉成されている本発明によるエンジンシリンダバルブのアクチュエータを示す横断面図である。
【図２】エンジンシリンダバルブが開放されているアクチュエータを示す横断面図である。
【図３】エンジンシリンダバルブが開放状態に保持されている時の休止状態のアクチュエータを示す横断面図である。
【図４】エンジンシリンダバルブが閉成されている状態における本発明による第２のアクチュエータを示す横断面図である。
【図５】エンジンシリンダバルブが開放されている第２のアクチュエータを示す横断面図である。
【図６】エンジンシリンダバルブが開放状態に保持されている時の休止状態の第２のアクチュエータを示す横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    流体力アクチュエータ
１２    内燃エンジンのシリンダヘッド
１３    高圧通路
１４    ソレノイド操作装置
１５    タンク通路
１６    流体力バルブ
１７    低圧通路
１８    駆動ピストン
２０    バルブステム
２１    吸気又は排気通路
２２    エンジンシリンダバルブ
２４    バルブばね
２６    保持リング
２８    第１のボア
２９    第２のボア
３０    駆動チャンバ
３１    ピストン通路
３２    ピストンヘッド
３３    フィードバック通路
３４    センサーチャンバ
４０    電磁コイル（ソレノイドコイル）
４２    非磁性材料の環状巻枠
４４    アーマチャア
４６    アーマチャア軸
４８    アーマチャアばね
５０    円筒状スプール（バルブスプール）
５１    バルブスリーブ
５２    環状ノッチ
５３    円形ボア（スリーブボア）
５４    開口
５６    フィードバックばね
５８    フィードバックピストン
５９    保持リング
６０    高圧ポート
６２    タンクポート
６４    ピストンポート
７０    フィードバックチャンバ
７２    第１のチェックバルブ
７４    第２のチェックバルブ
７５    オリフィス
１００    第２の形態の流体力エンジンバルブアクチュエータ
１０２    ソレノイド操作装置
１０４    流体力バルブ
１０６    駆動ピストン
１０８    シリンダバルブステム
１０９    バルブばね
１１０    エンジンのバルブカバー
１１２    高圧オイル通路
１１４    低圧オイル通路
１１６    電磁コイル（ソレノイドコイル）
１１８    アーマチャア
１２０    アーマチャア軸
１２２    アーマチャアばね
１２４    バルブスリーブ
１２６    内部円形ボア
１２８    第１のポート
１３０    第２のポート
１３２    円筒状バルブスプール
１３４    開口
１３６、１３８    チャンバ
１４０    環状ノッチ
１４２    開口
１４４    ボア１２６の部分
１４６    フィードバックばね
１４８    開口
１５０    ラッシュ調整装置
１５２    ラッシュピストン
１５４    ラッシュばね
１５６    ラッシュチャンバ
１５８    チェックバルブ
１６０    凹部
【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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【外国語明細書】
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