(57)【要約】バルブの開くタイミングがカム位相器を使用して変化されるのを許容し、そしてバルブの閉じるタイミングがロストモーションシステムを使用して変化されるのを許容するバルブ作動システムがここに開示されている。一実施形態では、作動システムが、エンジンバルブにカム運動を伝達するべく軸受要素がカムとロッカーとの間の所定の位置に保持されてロックされた構成を有して提供される。作動システムはまた、カムの運動がエンジンバルブに伝達されないように、軸受要素がカムとロッカーの間から少なくとも部分的に脱出されることが許されるロック解除形態を有している。作動システムは、トリガーバルブにより案内される主バルブを通して、そこから流体を排出することによってロック解除形態に切り換えられる。作動システムはまた、統合自動ラッシュ及び着座制御機能を含んでいる。
2015506436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングであって、その中に形成されたボアを有するハウジング、
当該ハウジングのボア内に摺動可能に配置された自動ラッシュピストンであって、近位室、中間室、及び遠位室を含む自動ラッシュピストン、
当該自動ラッシュピストン内に摺動可能に配置された主バルブであって、、当該主バルブは、遠位室と中間室の間の流体の流れを実質的に妨げる閉じ形態を有し、且つ遠位室が中間室と主アキュムレータとに流体連通する開き形態  を有する主バルブ、
当該近位室をトリガーアキュムレータに選択的に流体連通させるように構成されたトリガーバルブ、
遠位室内に摺動可能に配置されたロストモーションピストンであって、バルブトレインの構成要素に結合されているロストモーションピストン、
当該トリガーバルブが開かれたときに、流体が当該トリガーバルブをを通って近位室から流出し、当該主バルブは当該開き形態  に移動し、流体は遠位室から主アキュムレータに流入し、そして当該ロストモーションピストンは自動ラッシュピストン内を近位方向に移動し、それによって、エンジンバルブが閉じるのを許容すべく、バルブトレインの構成要素が１つ以上の他のバルブトレイン構成要素から押し出されるのを許容することを特徴とする作動システム。
【請求項２】
当該バルブトレイン構成要素は、当該ロストモーションピストンに連結アームにより連結された軸受要素であり、１つ以上の他のバルブトレイン構成要素はカムとロッカーを含み、そして当該軸受要素は当該カムとロッカーの間に位置されていることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項３】
当該主バルブは、それを貫通して形成された圧力釣り合わせ用オリフィスを含み、当該オリフィスは近位室を遠位室に流体連通させることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項４】
当該主バルブを閉じた形態に向かって付勢するように構成された付勢ばねをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項５】
自動ラッシュプレナムが当該自動ラッシュピストンと当該ハウジングとの間の隙間空間によって画定され、当該自動ラッシュプレナムは、バルブトレインのラッシュを取除くべく当該ハウジングに対する自動ラッシュピストンの位置を調節するために、流体が選択的に充填され、且つ流体が排出されることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項６】
当該自動ラッシュプレナムからドレインに延びる第一の流体漏れ経路をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の作動システム。
【請求項７】
近位室から当該自動ラッシュプレナムに延びる第二の流体漏れ経路をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の作動システム。
【請求項８】
主アキュムレータからドレインに延びる第三の漏れ経路をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の作動システム。
【請求項９】
当該ロストモーションピストンは、中間室から遠位室を隔てる隔壁に形成された着座制御用開口内に受容されるように構成された着座制御突起を含み、当該着座制御用開口は、エンジンバルブがエンジンのバルブシートに近づくにつれて、当該着座制御突起によって徐々に閉塞されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項１０】
当該着座制御突起は、実質的に円筒状の遠位部分とテーパ付き近位部分を有することを特徴とする請求項９に記載の作動システム。
【請求項１１】
中間室内の圧力が遠位室内の圧力よりも大きいとき、当該中間室から当該遠位室への流体の一方向の流れを可能にするように構成された少なくとも１つの補充逆止バルブをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項１２】
ロストモーションピストンは、遠位室から当該ロストモーションピストンとバルブトレイン構成要素の間の界面に流体を供給する潤滑孔を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項１３】
主アキュムレータ内の圧力が流体源の圧力よりも小さいときに、当該主アキュムレータへの流体源からの流体の一方向の流れを可能にするように構成された逆止バルブをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項１４】
当該エンジンバルブは、分割サイクルエンジンの外方に開くクロスオーバ・バルブであることを特徴とする請求項１に記載の作動システム。
【請求項１５】
作動システムが結合されるバルブトレインのラッシュを取除くためにハウジング内を摺動するように構成された自動ラッシュピストン、
当該自動ラッシュピストン内に配置され、当該自動ラッシュピストンに形成されたロストモーション室から流体が逃げることが防止される第一位置と、当該ロストモーション室から流体が脱出することが許可される第二位置とを有する主バルブ、
当該主バルブが当該第一位置から第二位置へ移動したときに、それにより、エンジンバルブが閉じるのを許容するように、当該ロストモーション室内を摺動するロストモーションピストン、
を備え、
当該ロストモーションピストンは、当該主バルブが第二位置にあるときに、流体が当該ロストモーション室を脱出して通る流体経路を徐々に閉塞することを特徴とする作動システム。
【請求項１６】
開いたときに、当該主バルブが当該第一位置から第二位置へ移動することを可能にするトリガーバルブをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の作動システム。
【請求項１７】
当該主バルブを通る流れ面積は、当該トリガーバルブを通る流れ面積よりも約５倍大きいことを特徴とする請求項１６に記載の作動システム。
【請求項１８】
バルブトレインによって作動されるエンジンバルブを含むエンジンの運転方法であって、当該方法は、
自動ラッシュピストンがバルブトレインでのラッシュを取除くべく配置され、当該自動ラッシュピストンは内部に形成された主バルブ室とロストモーション室とを有している自動ラッシュピストンのハウジングに対する位置を調整すること、
流体がロストモーション室から脱出するのを可能にし、それにより、エンジンバルブが閉じるのを許容すべく、ロストモーションピストンがロストモーション室内で摺動するのを許容するように、
主バルブ室内に配置された主バルブを開くこと、そして
エンジンバルブの着座速度を制御するべく、ロストモーションピストンの一部分でもって、流体がロストモーション室を通って脱出する流体経路を徐々に閉塞すること、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
主バルブを開くことは、流体が主バルブ室から逃げることを許容すべく、トリガーバルブを開くことを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
軸受要素、
当該軸受要素が、エンジンバルブが閉じることができるように、第一及び第二のバルブトレイン構成要素間から少なくとも部分的に脱出されるのを選択的に可能にするように構成された作動システム、を備え、
当該軸受要素は、当該作動システム内に配置されたロストモーションピストンに連結アームによって結合されていることを特徴とするロストモーション可変バルブ作動システム。
【請求項２１】
当該連結アームは、ロストモーションピストンに枢動可能に連結されていることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
当該連結アームは、ロストモーションピストンの遠位端に形成された対応する円筒状凹部内に着座された円筒状の近位端を有していることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
平坦な近位表面及び球面の遠位表面を有するメニスカスであって、当該メニスカスが、ロストモーションピストンの平坦な遠位表面との接続部分の連結アームの近位表面に形成された球状の凹部との間に配置されているメニスカスをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
ロストモーションピストンは、当該メニスカスに形成される近位及び遠位の流体空洞に流体連通されてもよい潤滑開口部を含むことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
当該近位の流体空洞は、当該メニスカスの近位表面に形成され相互連結された同心円状の溝の組を備え、そして
当該遠位の流体空洞は、当該メニスカスの遠位表面に形成された第１及び第二直線状に交差する溝を備えることを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
当該連結アームは、ロストモーションピストンの平坦な遠位表面に当接する円筒状の近位端を有することを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２７】
当該第一のバルブトレイン構成要素はカムであり、及び第二のバルブトレイン構成要素はロッカーであることを特徴とする請求項２０に記載のシステムは。
【請求項２８】
当該第一のバルブトレイン構成要素はロッカー台座の上部であり、及び当該第二のバルブトレイン構成要素は当該ロッカー台座の下部であることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２９】
当該第一のバルブトレイン構成要素がカムであり、及び当該第二のバルブトレイン構成要素がエンジンバルブのステムであることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３０】
当該エンジンバルブは、分割サイクルエンジンの外方に開くクロスオーバーバルブであることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項３１】
当該軸受要素はメジャー部分とパッドを備え、当該パッドは、当該メジャー部分に形成されたポケット内に摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項２０のシステム。
【請求項３２】
当該ポケットは凸状のパッドに面する表面を含み、及び当該パッドは凹状のポケットに面する表面を含み、当該凸状のパッドに面する表面は、凹状のポケットに面する表面の幅方向の曲率半径よりも小さい幅方向の曲率半径を有していることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
当該ポケットは凹状のパッドに面する表面を含み、そして当該パッドは凸状のポケットに面する表面を含み、当該凹状のパッドに面する表面は、凸状のポケットに面する表面の幅方向の曲率半径よりも大きい幅方向の曲率半径を有していることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
当該メジャー部分は、それに形成された軸受面であって、第一のバルブトレイン構成要素と係合する軸受面を有し、当該パッドは、それに形成された軸受面であって、第二のバルブトレイン構成要素と係合する軸受面を有することを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
当該連結アームはその近位端に嵌合部分を有し、当該嵌合部分は球体の一区分であるメジャー部分と筒状体の一区分であるマイナー部分を備え、当該マイナー部分はロストモーションピストンの平坦な遠位表面に当接することを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３６】
当該ポケットは、近位及び遠位の停止部によって画定され、当該近位及び遠位の停止部は、それぞれ、それから突出するリブを有し、当該パッドから延びる近位及び遠位のタブがそれに摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３７】
バルブトレインであって、カム面を有するカムと、ロッカーパッド表面を有するロッカーと、カム面に摺動自在に係合するカムに面する表面及びロッカーパッド表面に摺動自在に係合するロッカーに面する表面を有する軸受要素と、当該軸受要素が当該カムとロッカーとの間から少なくとも部分的に脱出されるのを選択的に可能にするように構成された作動システムと、を備え、ここで
カム面は、実質的に無限大の幅方向の曲率半径を有し、
カムに面する表面は、有限の長さ方向の曲率半径と実質的に無限大の幅方向の曲率半径を有し、
ロッカーに面する表面は、有限の長さ方向の曲率半径と有限の幅方向の曲率半径を有し、
ロッカーパッド表面は、有限の長さ方向の曲率半径と有限の幅方向の曲率半径を有していることを特徴とするバルブトレイン。
【請求項３８】
カムに面する表面の長さ方向の曲率半径は、ロッカーに面する表面の長さ方向の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項３７に記載のバルブトレイン。
【請求項３９】
ロッカーに面する表面の幅方向の曲率半径は、ロッカーパッド表面の幅方向の曲率半径と実質的に同じであることを特徴とする請求項３７に記載のバルブトレイン。
【請求項４０】
ロッカーに面する表面の幅方向の曲率半径は、ロッカーに面する表面の長さ方向の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項３７に記載のバルブトレイン。
【請求項４１】
カムに面する表面の長さ方向の曲率半径が約１７ｍｍであり、ロッカーに面する表面の長さ方向の曲率半径が約５０ｍｍであり、ロッカーに面する表面の幅方向の曲率半径が約１mであり、ロッカーパッド表面の長さ方向の曲率半径が約３５ ｍｍであり、ロッカーパッド表面の幅方向の曲率半径が約１ｍであることを特徴とする請求項３７に記載のバルブトレイン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１２年１月６日に出願された米国仮特許出願第６１/５８３、９１３号、２０１２年２月２日に出願された米国仮特許出願第６１/５９４、１８６号、及び２０１２年５月９日に出願された米国仮特許出願第６１/６４４、８４６号の優先権の利益を主張し、それぞれの全内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
本発明は、内燃機関に関する。特に、本発明は、内燃機関のためのロストモーション可変バルブ作動システム及び対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
明確にするために、本出願において使用される用語「従来のエンジン」とは、周知のオットーサイクル（吸気、圧縮、膨張、排気行程）の４つのストロークのすべてが、エンジンの各ピストン/シリンダーの組合せ内に包含されている内燃機関を指している。各ストロークはクランクシャフトの半回転（１８０度のクランク角（「ＣＡ」）に）が必要であり、クランクシャフトの２つの完全な回転（７２０度ＣＡ）が、従来のエンジンの各シリンダー内で全体のオットーサイクルを完了するために必要とされる。
【０００４】
また、明瞭にするために、以下の定義が、先行技術に開示されているエンジンに適用され、且つ本出願において言及され得るように、用語「分割サイクルエンジン」について提供される。
分割サイクルエンジンは、一般的に、クランク軸線を中心に回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に受入れられ、クランクシャフトが１回転する間に吸気行程と圧縮行程を通して往復動するようにクランクシャフトに作用可能に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に受入れられ、クランクシャフトが１回転する間に膨張行程と排気行程を通して往復動するようにクランクシャフトに連結された膨張（動力）ピストン、及び当該圧縮及び膨張シリンダーを相互に接続するクロスオーバー通路であって、その中に配置された少なくともクロスオーバー膨張（ＸovrＥ）バルブ、より好ましくは、間に圧力チャンバーを画定するクロスオーバー圧縮（ＸovrＣ）バルブ及びクロスオーバー膨張（ＸovrＥ）バルブを含むクロスオーバー通路を備えている。
【０００５】
分割サイクル空気ハイブリッドエンジンは、分割サイクルエンジンと空気貯留器（一般に、空気タンクとも呼ばれる）と、様々な制御装置を組み合わせたものである。この組み合わせは、エンジンが空気貯留器内に圧縮空気の形態でエネルギーを保存するのを可能にする。空気貯留器内の圧縮空気は、クランクシャフトに動力を供給するために、膨張シリンダー内で、後で使用される。
一般に、本明細書に言及される分割サイクル空気ハイブリッドエンジンは、以下を含む。
【０００６】
クランク軸線を中心に回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に受入れられ、クランクシャフトが１回転する間に吸気行程と圧縮行程を通して往復動するようにクランクシャフトに作用可能に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に受入れられ、クランクシャフトが１回転する間に膨張行程と排気行程を通して往復動するようにクランクシャフトに連結された膨張（動力）ピストン、当該圧縮及び膨張シリンダーを相互に接続するクロスオーバー通路（ポート）であって、その中に配置された少なくともクロスオーバー膨張（ＸovrＥ）バルブ、より好ましくは、間に圧力チャンバーを画定するクロスオーバー圧縮（ＸovrＣ）バルブ及びクロスオーバー膨張（ＸovrＥ）バルブを含むクロスオーバー通路、及び当該クロスオーバー通路に作動的に接続され、圧縮シリンダーからの圧縮空気を蓄え、圧縮空気を膨張シリンダーに配送すべく作動する空気貯留器。
【０００７】
図１は、先行技術の分割サイクル空気ハイブリッドエンジンの例示的な一実施形態を示す。分割サイクルエンジン１００は、従来のエンジンの２つの隣接するシリンダーを１つの圧縮シリンダー１０２と１つの膨張シリンダー１０４の組み合わせに置き換えている。圧縮シリンダー１０２及び膨張シリンダー１０４は、クランクシャフト１０６が回転可能に装着されたエンジンブロックに形成されている。シリンダー１０２、１０４の上端部は、シリンダーヘッド１３０によって閉じられている。クランクシャフト１０６は、軸方向に変位され、角度的にオフセットされ、そして間に位相角を有する第一のクランクスロー１２６及び第二のクランクスロー１２８を含んでいる。第１のクランクスロー１２６は第一の連結ロッド１３８によって圧縮ピストン１１０に回動可能に連結され、そして第二のクランクスロー１２８は第二の連結ロッド１４０によって膨張ピストン１２０に回動可能に連結され、ピストン１１０,１２０をそれぞれのシリンダー１０２、１０４内で、クランクスローの角度オフセット及びシリンダー、クランク及びピストンの幾何学的関係によって決定されるタイミングの関係で往復運動させる。所望であれば、ピストンの運動とタイミングを関連付けるための代替メカニズムが利用されてもよい。それらの下死点（ＢＤＣ）付近でのクランクシャフトの回転方向とピストンの相対運動は、それらの対応する構成要素と関連して図面に矢印で示されている。
【０００８】
オットーサイクルの４ストロークは、このように、圧縮シリンダー１０２が吸気及び圧縮行程を含み、膨張シリンダー１０４が膨張及び排気行程を含むように、２つのシリンダー１０２と１０４に「分割」されている。オットーサイクルは、したがって、クランクシャフト１０６の１回転（３６０度ＣＡ）当たりに、これらの２つのシリンダー１０２、１０４内でで完了される。
【０００９】
吸気ストロークの間、吸入空気が内方に開く（シリンダー内側にピストンへ向かって開く）ポペット式吸気バルブ１０８を通って圧縮シリンダー１０２内に引き込まれる。圧縮行程の間に、圧縮ピストン１１０は空気充填物を加圧し、膨張シリンダー１０４のための吸気通路として作用するクロスオーバー通路１１２を介して空気充填物を押出す。エンジン１００は、１つ以上のクロスオーバー通路１１２を有してもよい。
【００１０】
分割サイクルエンジン１００（及び一般的な分割サイクルエンジン用）の圧縮シリンダー１０２の幾何学的圧縮比は、本明細書において分割サイクルエンジンの「圧縮比」と呼ばれる。エンジン１００（及び一般的な分割サイクルエンジン用）の膨張シリンダー１０４の幾何学的圧縮比は、本明細書において分割サイクルエンジンの「膨張比」と称される。シリンダーの幾何学的圧縮比は、その中を往復しているピストンがそのＢＤＣ位置にあるときにそのシリンダー（全ての凹部を含む）内に封入された（又は捕捉された）容積の、前記ピストンがその上死点（ＴＤＣ）位置にあるときにシリンダー内に密閉された容積（すなわち、隙間容積）に対する比として当技術分野で知られている。本明細書で定義されるように、特に分割サイクルエンジンについては、圧縮シリンダーの圧縮比はＸovrＣバルブが閉じられているときに決定される。また、本明細書で定義されるように、特に分割サイクルエンジンについては、膨張シリンダーの膨張比はＸovrＥバルブが閉じられているときに決定される。
【００１１】
圧縮シリンダー１０２内での非常に高い幾何学的圧縮比（例えば、２０対１、 ３０対１、４０対１又はそれ以上）のせいで、クロスオーバー通路１１２の入口で、外方に開く（シリンダー及びピストンから外側に離れて開く）ポペット式クロスオーバー圧縮（ＸovrＣ）バルブ１１４が、圧縮シリンダー１０２からクロスオーバー通路１１２内への流れを制御するために使用されている。膨張シリンダー１０４内での非常に高い幾何学的圧縮比（例えば、２０対１、 ３０対１、４０対１又はそれ以上）のせいで、クロスオーバー通路の出口で外側に開くポペット式クロスオーバー膨張（ＸovrＥ）バルブ１１６が、クロスオーバー通路１１２から膨張シリンダー１０４への流れを制御している。ＸovrＣバルブ１１４とＸovrＥバルブ１１６の作動速度と位相は、オットーサイクルの全４ストローク中に高い最小圧力（全負荷で、通常、２０バール以上）にクロスオーバー通路１１２内の圧力を維持するように調節されている。
【００１２】
少なくとも１つの燃料噴射装置１１８が、ＸovrＥバルブ１１６の開きと連携して、クロスオーバー通路１１２の出口端において加圧された空気に燃料を噴射する。あるいは、又は加えて、燃料は膨張シリンダー１０４内に直接に噴射されてもよい。燃料-空気の充填物は、膨張ピストン１２０がそのＴＤＣ位置に到達した直後に完全に膨張シリンダー１０４に入る。ピストン１２０が上死点位置からその下降を開始したとき、そしてＸovrＥバルブ１１６がまだ開いている間（一般的に、膨張ピストン１２０の上死点後の１０から２０度ＣＡの間）に、燃焼を開始するために、１つ以上のスパークプラグ１２２が点火される。燃焼は、膨張ピストンがそのＴＤＣ位置を過ぎて１及び３０度ＣＡの間にある間に、開始され得る。より好ましくは、燃焼は膨張ピストンがそのＴＤＣ位置を過ぎて５及び２５度ＣＡの間にある間に、開始され得る。最も好ましくは、燃焼は膨張ピストンがそのＴＤＣ位置を過ぎて１０及び２０度ＣＡの間にある間に、開始され得る。さらに、燃焼は、例えば、グロープラグ、μ波着火装置、又は圧縮着火方式のような他の点火装置及び/又は方法を介して開始されてもよい。
【００１３】
ＸovrＥバルブ１１６は、結果としての燃焼事象がクロスオーバー通路１１２に入る前に、閉じられる。当該燃焼事象は、動力ストロークにおいて膨張ピストン１２０を下方に駆動する。排気ガスは、排気行程中に内向きに開くポペット式排出バルブ１２４を介して膨張シリンダー１０４から排出される。
【００１４】
分割サイクルエンジンのコンセプトによれば、圧縮及び膨張シリンダーの幾何学的なエンジンパラメータ（すなわち、ボア、ストローク、連結ロッドの長さ、圧縮比など）は、一般的に、相互に独立している。例えば、圧縮シリンダー１０２及び膨張シリンダー１０４のためのクランクスロー１２６、１２８は、それぞれ、異なる半径を有しており、膨張ピストン１２０のＴＤＣが圧縮ピストン１１０のＴＤＣより先に生じる状態で、互いから離れて位相付けられている。この独立性は、分割サイクルエンジンが潜在的に、典型的な４ストロークエンジンよりも高い効率レベル及びより大きなトルクを達成することを可能にしている。
【００１５】
分割サイクルエンジン１００のエンジンパラメータの幾何学的な独立性もまた、前述のように、何故に圧力がクロスオーバー通路１１２に維持され得るのかの主な理由の１つである。具体的には、膨張ピストン１２０は、離散位相角分（典型的には１０と３０クランク角度の間）分、ＴＤＣ位置に到達する圧縮ピストン１１０より前に、そのＴＤＣ位置に到達する。この位相角は、ＸovrＣバルブ１１４及びＸovrＥバルブ１１６の適切なタイミングと共に、分割サイクルエンジン１００が、その圧力/容積サイクルの全４ストローク中に、クロスオーバー通路１１２内の圧力を高い最小圧力（典型的には、全負荷運転時に２０バール絶対圧以上）に維持することができるようにしている。つまり、分割サイクルエンジン１００は、ＸovrＣバルブ１１４とＸovrＥバルブ１１６の両方がかなりの期間（又はクランクシャフトの回転の期間）開いているように、ＸovrＣバルブ１１４及びＸovrＥバルブバルブ１１６をタイミング付けるべく作用可能であり、この間に、膨張ピストン１２０が、その上死点位置からその下死点位置に向かって下降し、同時に圧縮ピストン１１０がその下死点位置からその上死点位置に向かって上昇する。クロスオーバーバルブ１１４、１１６が共に開いている期間中（又はクランクシャフトの回転中）には、実質的に等しいガスの質量が（１）圧縮シリンダー１０２からクロスオーバー通路１１２に、（２）クロスオーバー通路から膨張シリンダー１０４に移送される。従って、この期間に、クロスオーバー通路内の圧力は所定の最小圧力以下に低下するのが防止される（全負荷運転時に、典型的には２０、３０、又は４０バール絶対圧）。さらに、吸気及び排気行程中（典型的には、全体の吸気及び排気行程の８０％以上）、ＸovrＣバルブ１１４及びＸovrＥバルブ１１６は共に、実質的な部分の間、クロスオーバー通路１１２内に閉じ込められたガスの質量を実質的に一定のレベルに維持するために閉じられている。その結果、クロスオーバー通路１１２の圧力は、エンジンの圧力/容積サイクルの４つのすべてのストローク中に所定の最小圧力に維持される。
【００１６】
ここでの目的のために、膨張ピストン１２０がＴＤＣから下降し、圧縮ピストン１１０が同時にＴＤＣに向かって上昇している間に、クロスオーバー通路１１２へ及びそれから実質的に等しいガスの質量を転送するために、ＸovrＣバルブ１１４とＸovrＥバルブ１１６を開ける方法は、ガス移送の「プッシュ‐プル」法と呼ばれる。エンジン１００のクロスオーバー通路１１２の圧力が、エンジンが全負荷で作動しているときエンジンのサイクルの全ての４つのストロークの間に、典型的には２０バール以上に維持されるのを可能にするのが、プッシュ‐プル法である。
【００１７】
クロスオーバーバルブ１１４、１１６は、１つ以上のカムを含むバルブトレイン（図示せず）によって作動される。一般的には、カム被駆動機構は、クランクシャフトに機械的に連結されたカムシャフトを含んでいる。１つ以上のカムは、それぞれがバルブ事象（すなわち、バルブ作動中に発生する事象）のバルブリフトプロファイルを制御する輪郭表面を有し、カムシャフトに取り付けられている。ＸovrＣバルブ１１４及びＸovrＥバルブ１１６は、それぞれ、それ自体のそれぞれのカム及び/又はそれ自体のそれぞれのカムシャフトを有してもよい。ＸovrＣ及びＸovrＥのカムが回転するとき、その作動部はロッカーアームに運動を与え、次にバルブに運動を付与し、それによって、バルブをそのバルブシートから離してリフトする（開く）。カムが回転し続けると、作動部は、ロッカーアームを通過し、バルブが閉じるのが許容される。
【００１８】
分割サイクル空気ハイブリッドエンジン１００はまた、空気貯蔵タンクバルブ１５２によって作用可能にクロスオーバー通路１１２に接続されている空気貯留器（タンク）１４２を含んでいる。２つ以上のクロスオーバー１１２通路を有する実施形態は、共通の空気貯留器１４２に接続する、各クロスオーバー通路１１２用のタンクバルブ１５２を含むことができ、すべてのクロスオーバー通路１１２を共通の空気タンク１４２に接続する単一のバルブを含むことができ、又は各クロスオーバー通路１１２は、作用可能に別個の空気貯留器１４２に接続することができる。
【００１９】
タンクバルブ１５２は、通常、クロスオーバー通路１１２から空気タンク１４２へ延びている空気タンクポート１５４内に配置されている。空気タンクポート１５４は、第一空気タンクポート部１５６及び第二空気タンクポート部１５８に分割されている。第一空気タンクポート部１５６は、空気タンクバルブ１５２をクロスオーバー通路１１２に接続し、第二空気タンクポート部１５８は、空気タンク１４２に空気タンクバルブ１５２を接続する。第一空気タンクポート部１５６の容積は、タンクバルブ１５２が閉じられているときに、クロスオーバー通路１１２にタンクバルブ１５２を接続するすべての付加的な凹部の容積を含んでいる。好ましくは、第一空気タンクポート部１５６の容積は、第二空気タンクポート部１５８に対して小さい。より好ましくは、第一空気タンクポート部１５６は、実質的に存在せず、すなわち、タンクバルブ１５２は、最も好ましくは、それがクロスオーバー通路１１２の外壁と同一平面であるように、配置される。
【００２０】
タンクバルブ１５２は、任意の適切なバルブ装置又はシステムとされてもよい。例えば、タンクバルブ１５２は、様々なバルブ作動装置（例えば、空気圧、油圧、カム、電気など）によって活性化される能動的バルブであってもよい。さらに、タンクバルブ１５２は、二つ以上の作動装置によって作動される２つ以上のバルブを備えるタンクバルブシステムを含むことができる。
【００２１】
空気タンク１４２は、圧縮空気の形でエネルギーを保存し、クランクシャフト１０６に動力を供給すべく、その圧縮空気を後で使用するために利用される。ポテンシャルエネルギーを貯蔵するためのこの機械的手段は、当該技術分野の現状に多数の潜在的な利点を提供する。例えば、分割サイクル空気ハイブリッドエンジン１００は、潜在的に、比較的低い製造と、ディーゼルエンジン及び電気ハイブリッドシステムなどの市場に出回っている他の技術に関連した廃棄物処理コストとで、燃費の向上とＮOｘの排出量の削減に多くの利点を提供することができる。
【００２２】
エンジン１００は、一般的に、通常の運転すなわち点火燃焼（ＮＦ）モード（また一般に、エンジン点火燃焼（ＥＦ）モードと呼ばれる）と４つの基本的な空気ハイブリッドモードの１つ以上で走行する。ＮＦモードでは、エンジン１００は、本明細書に先に詳細に記載されているように、普通に機能し、空気タンク１４２を使用することなく作動する。当該ＮＦモードでは、空気タンクバルブ１５２は、空気タンク１４２を基本的な分割サイクルエンジンから隔離するために閉じたままである。４つの空気ハイブリッドモードでは、エンジン１００は、空気タンク１４２を用いて作動する。
【００２３】
４つの基本的な空気ハイブリッドモードは、
１）燃焼を伴わずに、空気タンク１４２からの圧縮空気エネルギーを使用することを含む空気膨張機（ＡＥ）モード、
２）燃焼を伴わずに、空気タンク１４２に圧縮空気エネルギーを蓄えることを含む空気圧縮機（ＡＣ）モード、
３）燃焼を伴い、空気タンク１４２からの圧縮空気エネルギーを使用することを含む空気膨張機及び点火燃焼（ＡＥＦ）モード、及び
４）燃焼を伴い、空気タンク１４２に圧縮空気エネルギーを蓄えることを含む点火燃焼及び充填（ＦＣ）モード、を含んでいる。
【００２４】
分割サイクルエンジンのさらなる詳細は、分割４サイクル内燃機関と題され、２００３年４月８日に発行された特許文献１（米国特許第６５４３２２５号）、及び分割サイクル４ストロークエンジンと題され、２００５年１０月１１日に発行された、特許文献２（米国特許第６９５２９２３号）に見出すことができ、その各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２５】
空気ハイブリッドエンジンのさらなる詳細は、分割サイクル空気ハイブリッドエンジンと題され、２００８年４月８日に発行された特許文献３（米国特許第７３５３７８６号）、分割サイクル空気ハイブリッドエンジンと題され、２０１０年７月１８日に出願された特許文献４（米国特許出願第６１/３６５,３４３号）及び分割サイクル空気ハイブリッドエンジンと題され、２０１０年３月１５日に出願された特許文献５（米国特許出願第６１/３１３８３１号）に開示され、その各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】米国特許第６５４３２２５号明細書
【特許文献２】米国特許第６９５２９２３号明細書
【特許文献３】米国特許第７３５３７８６号明細書
【特許文献４】米国特許出願第６１/３６５,３４３号明細書
【特許文献５】米国特許出願第６１/３１３,８３１号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１２/０１９２８４１号
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１２/０１９２８１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述したタイプの、分割サイクルエンジン、分割サイクル空気ハイブリッドエンジンを高効率で作動させるためには、（１）クロスオーバーバルブを極めて急激な加速度で開閉し、及び（２）少なくとも閉じバルブタイミングにおいてサイクル間の変動を許容することが可能である、バルブ作動システムが必要とされる。
【００２８】
分割サイクルエンジンでは、クロスオーバーバルブ（すなわち１１４、１１６）の動的な作動に非常に要求が多い。これは、クロスオーバーバルブは、通常、バルブを少なくとも１８０度ＣＡの期間で作動させている従来のエンジンのそれに比べて、クランクシャフトの回転の非常に短い期間（おそらく、わずか６度ＣＡ程度）で、燃料空気充填物を膨張シリンダーに完全に転送するために、十分なリフトを達成しなければならないという事実によるものである。例えば、ＮＦモードで作用するとき、ＸovrＥバルブを開き、膨張シリンダー内に流体充填物を転送し、そして膨張ピストンがＴＤＣに非常に近い状態でＸovrＥバルブを閉じることが望ましい。このように、ＸovrＥバルブは約３０度ＣＡないし約３５度ＣＡのウィンドウ内において、一般的に、開き且つ閉じなければならない。
【００２９】
ある種の空気ハイブリッドモードは、より一層、厳格な要件を導入している。かかるモードの１つはＡＥＦモードであり、ここでは空気貯留器１４２からの圧縮空気のある容積が燃料と混合され、そして燃焼される。ＡＥＦモード運転中には、膨張ピストンがＴＤＣに到達した直後に、当該ＸovrＥバルブは、貯留器１４２からの圧縮空気の充填物（添加された燃料と混合されている）をその後膨張行程中に点火される燃焼室に誘導するように開かれる。エンジンが部分負荷でのみ作動し、空気貯留器１４２が高圧（例えば、約２０バールを超える）に充填されている場合、ＸovrＥバルブのみが、燃焼室に空気と燃料の必要質量を転送するべく非常に短い期間（例えば、約６度ＣＡ）開かれる必要がある。換言すれば、部分負荷運転に必要な空気 - 燃料混合物の比較的小さな質量は空気貯留器１４２が高圧に充填されたとき、迅速に燃焼室に流入するので、ＸovrＥバルブは、数度のＣＡの間に開くのみでよい。クロスオーバーバルブはそのために、従来のエンジンのバルブよりも数倍速い作動速度が可能でなければない。このことは、それに関連するバルブトレインが、このような高速な作動速度を実現するのに十分な剛性でなければならないのと同時に十分に軽くなければならないことを意味する。
【００３０】
また、他の運転モードは、バルブが比較的長い期間、開いたままにとどまることを必要とする場合がある。例えば、ＡＥモードでは、空気貯留器１４２に格納された圧縮空気の容積が、火花又は添加された燃料もなく燃焼室に供給され、膨張ピストンを下方に押圧し、クランクシャフトに動力を供給する。しかしながら、貯留器内に残っている空気の圧力が低く（例えば、約１５バール未満）、そして高トルクの要求がある（例えば、エンジンを搭載している車両が登坂加速をしているとき）、当該ＸovrＥバルブは圧縮空気の十分な質量を膨張室に許容するために非常に長く開いたままにしなければならない。いくつかの場合において、これは、１００度ＣＡ以上とされてもよい。上に提示されたように、他の運転モードでは１００度ＣＡ以上開いたままにしておく必要があるかもしれないが、ＸovrＥバルブは、１つの運転モードで開いた後に６度ＣＡで閉じなければならない場合もあるので、このように、閉じタイミングにおいて大きな変動が必要とされる。
【００３１】
空気ハイブリッド分割サイクルエンジンは、特に空気貯留器を充填するモード（例えば、ＡＣモードとＦＣモード）では、バルブクロスオーバーバルブ１１４、１１６を開くタイミングにおいて大きな変動を必要とする。例えば、ＡＣモードでは、ＸovrＣバルブ１１４の開くバルブタイミングは、負荷と空気貯留器１４２内の圧力に応じて大幅に変化するであろう。圧縮シリンダー内の圧力が空気貯溜器内の圧力よりも大きいか、又は等しくなる前に、ＸovrＣバルブが開かれる場合、空気貯溜器内の流体は、圧縮シリンダー１０２に望ましくなく戻って流れる。この逆流を再圧縮するために必要なエネルギーは、エンジンの効率を低下させる。そのため、ＸovrＣバルブは、圧縮シリンダー内の圧力が空気貯留器１４２のそれを超えるまでは、開けられるべきではない。従って、約３０〜６０度ＣＡの開くタイミング変動の範囲が、空気貯溜器内の圧力に応じて、ＸovrＣバルブに必要とされる。
【００３２】
これにより、開きタイミング、閉じタイミング、及び/又はその他の種々のエンジンバルブのパラメータは、様々なエンジンモードのそれぞれを効率的に作動させるために、可能な値の広い範囲にわたって可変でなければならない。
【００３３】
さらに、これらのパラメータは、いくつかのケースでは、サイクルごとの単位で調節可能でなければならない。例えば、ＸovrＥバルブ１１６は、燃焼を用いる運転モード（例えば、ＮＦモード、ＦＣモード、及びＡＥＦモード）で負荷制御のために使用されてもよい。膨張ピストンのストロークに沿った種々の点でＸovrＥバルブを閉じることにより、シリンダーに供給される空気/燃料の質量が計量され得、それによってエンジン負荷を制御する。この場合の正確な負荷制御を実現するために、ＸovrＥバルブの作動速度が１サイクルから次まで可変でなければならない。
【００３４】
既存のバルブ作動システムは、単純にこれらの要件を満たすことができない。それらは、要求される短い開き期間を達成するために必要とされる速度及び加速度で作動されるのに十分な剛性がないか、重すぎるかのいずれかである。さらに、これらは、開又は閉の変動の限られた範囲のみを提供し、サイクル間の変動のためには十分に応答しない。従って、改良されたバルブ作動システムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
バルブの開くタイミングが、カム位相器を使用して変化されるのを許容し、且つバルブの閉じタイミングが、ロストモーションシステムを使用して変化されるのを許容するバルブ作動システムが、ここに開示されている。一実施形態では、作動システムは、軸受要素がカムとカムの運動をエンジンバルブに伝達するためのロッカーとの間の所定の位置に保持される、ロックされた形態を有して提供されている。当該作動システムはまた、カムの運動がエンジンバルブに伝達されないように、当該軸受要素が少なくとも部分的に当該カムとロッカーとの間から脱出されることが可能にされるロック解除形態を有している。当該作動システムは、トリガーバルブによって操作される主バルブを通してそこから流体を排出することによって、ロック解除形態に切り換えられる。当該作動システムはまた、統合された自動ラッシュ及び着座制御機能を含んでいる。
【００３６】
本発明の少なくとも１つの実施形態の一態様では、作動システムが、ハウジングであって、その中に形成されたボアを有するハウジング、及び当該ハウジングのボア内に摺動可能に配置された自動ラッシュピストンであって、近位室、中間室、及び遠位室を含む自動ラッシュピストンを含んで、提供されている。当該作動システムはまた、当該自動ラッシュピストン内に摺動可能に配置された主バルブであって、当該主バルブは、遠位室と中間室の間の流体の流れを実質的に妨げる閉じ形態を有し、且つ遠位室が中間室と主アキュムレータとに流体連通する開き形態を有する主バルブを含んでいる。当該作動システムはまた、当該近位室をトリガーアキュムレータに選択的に流体連通させるように構成されたトリガーバルブ、及び遠位室内に摺動可能に配置されたロストモーションピストンであって、バルブトレインの構成要素に結合されているロストモーションピストンを含んでいる。当該トリガーバルブが開かれたときに、流体が当該トリガーバルブをを通って近位室から流出し、当該主バルブは当該開き形態に移動し、流体は遠位室から主アキュムレータに流入し、そして当該ロストモーションピストンは自動ラッシュピストン内を近位方向に移動し、それによって、エンジンバルブが閉じるのを許容すべく、バルブトレインの構成要素が１つ以上の他のバルブトレイン構成要素から押し出されるのを許容する。
【００３７】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該バルブトレイン構成要素が、当該ロストモーションピストンに連結アームにより連結された軸受要素であり、１つ以上の他のバルブトレイン構成要素はカムとロッカーを含み、そして当該軸受要素は当該カムとロッカーの間に位置されている作動システムを提供する。
【００３８】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該主バルブが、それを貫通して形成された圧力釣り合わせ用オリフィスを含み、当該オリフィスは近位室を遠位室に流体連通させる作動システムを提供する。
【００３９】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該主バルブを閉じた形態に向かって付勢するように構成された付勢ばねをさらに備える作動システムを提供する。
【００４０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、自動ラッシュプレナムが当該自動ラッシュピストンと当該ハウジングとの間の隙間空間によって画定され、当該自動ラッシュプレナムは、バルブトレインのラッシュを取除くべく当該ハウジングに対する自動ラッシュピストンの位置を調節するために、流体が選択的に充填され、且つ流体が排出される作動システムを提供する。
【００４１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該自動ラッシュプレナムからドレインに延びる第一の流体漏れ経路をさらに含む作動システムを提供する。
【００４２】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、近位室から当該自動ラッシュプレナムに延びる第二の流体漏れ経路をさらに含む作動システムを提供する。
【００４３】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該ロストモーションピストンが、中間室から遠位室を隔てる隔壁に形成された着座制御用開口内に受容されるように構成された着座制御突起を含み、当該着座制御用開口は、エンジンバルブがエンジンのバルブシートに近づくにつれて、当該着座制御突起によって徐々に閉塞されるように構成されている作動システムを提供する。
【００４４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該着座制御突起が、実質的に円筒状の遠位部分とテーパ付き近位部分を有する作動システムを提供する。
【００４５】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、中間室内の圧力が遠位室内の圧力よりも大きいとき、当該中間室から当該遠位室への流体の一方向の流れを可能にするように構成された少なくとも１つの補充逆止バルブをさらに備える作動システムを提供する。
【００４６】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、ロストモーションピストンが、遠位室から当該ロストモーションピストンとバルブトレイン構成要素の間の界面に流体を供給する潤滑孔を含んでいる作動システムを提供する。
【００４７】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、主アキュムレータからドレインに延びる第三の漏れ経路を含む作動システムを提供する。
【００４８】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、主アキュムレータ内の圧力が流体源の圧力よりも小さいときに、当該主アキュムレータへの流体源からの流体の一方向の流れを可能にするように構成された逆止バルブをさらに含む作動システムを提供する。
【００４９】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、当該エンジンバルブが、分割サイクルエンジンの外方に開くクロスオーバーバルブである作動システムを提供する。
【００５０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の別の態様では、作動システムが結合されるバルブトレインのラッシュを取除くためにハウジング内を摺動するように構成された自動ラッシュピストンを含む作動システムが提供される。当該システムはまた、当該自動ラッシュピストン内に配置され、当該自動ラッシュピストンに形成されたロストモーション室から流体が逃げることが防止される第一位置と、当該ロストモーション室から流体が脱出することが許可される第二位置とを有する主バルブを含んでいる。当該システムはまた、、当該主バルブが当該第一位置から第二位置へ移動したときに、それにより、エンジンバルブが閉じるのを許容するように、当該ロストモーション室内を摺動するロストモーションピストンを含んでいる。当該ロストモーションピストンは、当該主バルブが第二位置にあるときに、流体が当該ロストモーション室を脱出して通る流体経路を徐々に閉塞する。
【００５１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連する態様は、例えば前述したように、開いたときに、当該主バルブが当該第一位置から第二位置へ移動することを可能にするトリガーバルブをさらに備える作動システムを提供する。
【００５２】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該主バルブを通る流れ面積が、当該トリガーバルブを通る流れ面積よりも約５倍大きい作動システム提供する。
【００５３】
本発明の少なくとも一実施形態の他の態様では、バルブトレインによって作動されるエンジンバルブを含むエンジンの運転方法であって、自動ラッシュピストンがバルブトレインでのラッシュを取除くべく配置され、当該自動ラッシュピストンは内部に形成された主バルブ室とロストモーション室とを有している自動ラッシュピストンのハウジングに対する位置を調整することを含む方法が提供される。当該方法はまた、流体がロストモーション室から脱出するのを可能にし、それにより、エンジンバルブが閉じるのを許容すべく、ロストモーションピストンがロストモーション室内で摺動するのを許容するように、主バルブ室内に配置された主バルブを開くことを含んでいる。当該方法はまた、エンジンバルブの着座速度を制御するべく、ロストモーションピストンの一部分でもって、流体がロストモーション室を通って脱出する流体経路を徐々に閉塞することを含んでいる。
【００５４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、主バルブを開くことが、流体が主バルブ室から脱出できるようにするトリガーバルブを開くことを含む方法を提供する。
【００５５】
本発明の少なくとも一実施形態の他の態様では、軸受要素、及び当該軸受要素が、エンジンバルブが閉じることができるように、第一及び第二のバルブトレイン構成要素間から少なくとも部分的に脱出されるのを選択的に可能にするように構成された作動システムを備え、当該軸受要素は、当該作動システム内に配置されたロストモーションピストンに連結アームによって結合されているロストモーション可変バルブ作動システムが提供される。本軸受要素は、連結アームにより作動システム内に配置されたロストモーションピストンに連結されている。
【００５６】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該連結アームが、ロストモーションピストンに枢動可能に連結されているシステムを提供する。
【００５７】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該連結アームが、ロストモーションピストンの遠位端に形成された対応する円筒状凹部内に着座された円筒状の近位端を有しているシステムを提供する。
【００５８】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、平坦な近位表面及び球面の遠位表面を有するメニスカスであって、当該メニスカスが、ロストモーションピストンの平坦な遠位表面との接続部分の連結アームの近位表面に形成された球状の凹部との間に配置されているメニスカスをさらに含むシステムを提供する。
【００５９】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、ロストモーションピストンが、当該メニスカスに形成される近位及び遠位の流体空洞に流体連通されてもよい潤滑開口部を含むシステムを提供する。
【００６０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該近位の流体空洞が、当該メニスカスの近位表面に形成され相互連結された同心円状の溝の組を備え、そして当該遠位の流体空洞は、当該メニスカスの遠位表面に形成された第１及び第二直線状に交差する溝を備えるシステムを提供する。
【００６１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該連結アームが、ロストモーションピストンの平坦な遠位表面に当接する円筒状の近位端を有するシステムを提供する。
【００６２】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該第一のバルブトレイン構成要素はカムであり、及び第二のバルブトレイン構成要素はロッカーであるシステムを提供する。
【００６３】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該第一のバルブトレイン構成要素はロッカー台座の上部であり、及び当該第二のバルブトレイン構成要素は当該ロッカー台座の下部であるシステムを提供する。
【００６４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該第一のバルブトレイン構成要素がカムであり、及び当該第二のバルブトレイン構成要素がエンジンバルブのステムであるシステムを提供する。
【００６５】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該エンジンバルブが、分割サイクルエンジンの外方に開くクロスオーバーバルブであるシステムを提供する。
【００６６】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該軸受要素がメジャー部分とパッドを備え、当該パッドは、当該メジャー部分に形成されたポケット内に摺動可能に配置されているシステムを提供する。
【００６７】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該ポケットが凸状のパッドに面する表面を含み、及び当該パッドは凹状のポケットに面する表面を含み、当該凸状のパッドに面する表面は、凹状のポケットに面する表面の幅方向の曲率半径よりも小さい幅方向の曲率半径を有しているシステムを提供する。
【００６８】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該ポケットが凹状のパッドに面する表面を含み、そして当該パッドは凸状のポケットに面する表面を含み、当該凹状のパッドに面する表面は、凸状のポケットに面する表面の幅方向の曲率半径よりも大きい幅方向の曲率半径を有しているシステムを提供する。
【００６９】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該メジャー部分が、それに形成された軸受面であって、第一のバルブトレイン構成要素と係合する軸受面を有し、当該パッドは、それに形成された軸受面であって、第二のバルブトレイン構成要素と係合する軸受面を有するシステムを提供する。
【００７０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該連結アームがその近位端に嵌合部分を有し、当該嵌合部分は球体の一区分であるメジャー部分と筒状体の一区分であるマイナー部分を備え、当該マイナー部分はロストモーションピストンの平坦な遠位表面に当接するシステムを提供する。
【００７１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該ポケットが、近位及び遠位の停止部によって画定され、当該近位及び遠位の停止部は、それぞれ、それから突出するリブを有し、当該パッドから延びる近位及び遠位のタブがそれに摺動可能に配置されているシステムを提供する。
【００７２】
本発明の少なくとも１つの実施形態の別の態様では、バルブトレインであって、カム面を有するカムと、ロッカーパッド表面を有するロッカーと、カム面に摺動自在に係合するカムに面する表面及びロッカーパッド表面に摺動自在に係合するロッカーに面する表面を有する軸受要素と、当該軸受要素が当該カムとロッカーとの間から少なくとも部分的に脱出されるのを選択的に可能にするように構成された作動システムと、を備え、ここでカム面は、実質的に無限大の幅方向の曲率半径を有し、カムに面する表面は、有限の長さ方向の曲率半径と実質的に無限大の幅方向の曲率半径を有し、ロッカーに面する表面は、有限の長さ方向の曲率半径と有限の幅方向の曲率半径を有し、ロッカーパッド表面は、有限の長さ方向の曲率半径と有限の幅方向の曲率半径を有しているバルブトレインが提供される。
【００７３】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、カムに面する表面の長さ方向の曲率半径が、ロッカーに面する表面の長さ方向の曲率半径より小さいバルブトレインを提供する。
【００７４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、ロッカーに面する表面の幅方向の曲率半径が、ロッカーパッド表面の幅方向の曲率半径と実質的に同じであるバルブトレインを提供する。
【００７５】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、ロッカーに面する表面の幅方向の曲率半径が、ロッカーに面する表面の長さ方向の曲率半径よりも大きいバルブトレインを提供する。
【００７６】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、カムに面する表面の長さ方向の曲率半径が約１７ｍｍであり、ロッカーに面する表面の長さ方向の曲率半径が約５０ｍｍであり、ロッカーに面する表面の幅方向の曲率半径が約１mであり、ロッカーパッド表面の長さ方向の曲率半径が約３５ ｍｍであり、ロッカーパッド表面の幅方向の曲率半径が約１ｍであるバルブトレインを提供する。
【００７７】
本発明の少なくとも１つの実施形態の別の態様では、作動システムが提供される。このシステムは、近位室、中間室、及び遠位室を有するスリーブを含む。このシステムはまた、スリーブ内に摺動可能に配置された主なバルブを含み、当該主バルブは、遠位室と中間室との間の流体の流れを実質的に妨げる閉じ形態、及び当該遠位室が中間室と主アキュムレータに流体連通される開き形態を有している。当該システムはまた、当該近位室をトリガーアキュムレータと流体連通状態に選択的に置くように構成されたトリガーバルブを含んでいる。当該システムはまた、当該遠位室内に摺動可能に配置されたロストモーションピストンを含み、当該ロストモーションピストンはバルブトレインの構成要素に連結されている。当該システムはまた、ロストモーションピストンに形成され、その中に摺動自在に配置されたバルブキャッチプランジャを有する自動ラッシュを含んでいる。トリガーバルブが開かれるとき、流体は当該トリガーバルブを通って近位室から流出し、主バルブが開き形態に移動し、流体は、遠位室から主アキュムレータ内へ流出し、そして、ロストモーションピストンがスリーブ内で近位方向に移動し、それによって、エンジンバルブが閉じるのを許容すべくバルブトレインの構成要素が１つ以上の他のバルブトレイン構成要素から離れて押出されるのを許容する。
【００７８】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、バルブトレイン構成要素が、ロストモーションピストンに連結アームによって連結された軸受要素であり、１つ以上の他のバルブトレイン構成要素はカムとロッカーを含み、そしてる、上述したように、例えば、当該軸受要素が当該カムとロッカーとの間に配置されているシステムを提供する。
【００７９】
本発明の少なくとも１つの実施形態のの関連態様は、例えば前述したように、当該主バルブが、それを貫通して形成された圧力釣り合わせオリフィスを含み、当該オリフィスは遠位室を近位室に流体連通させて置いているシステムを提供している。
【００８０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、当該主バルブを閉じ形態に向けて付勢する付勢ばねを含むシステムを提供する。
【００８１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、バルブキャッチプランジャが、自動ラッシュばねによりロストモーションピストンから離れて付勢されているシステムを提供する。
【００８２】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、バルブキャッチプランジャは、当該バルブキャッチプランジャがスリーブに形成された隔壁に実質的に接触していないときに、バルブキャッチジャーがロストモーションピストンから離れて移動し、自動ラッシュ室が作動流体によって充填されるのを許容し、そしてバルブトレインのラッシュを取り除くシステムを提供する。
【００８３】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、バルブキャッチプランジャは、当該バルブキャッチプランジャがスリーブに形成された隔壁に実質的に接触しているときに、ロストモーションピストンに向かって移動し、自動ラッシュ室から作動流体が排出されるのを生じさせるシステムを提供する。
【００８４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、バルブキャッチプランジャが、中間室から遠位室を分離する隔壁に形成された着座制御用開口内に受容されるべく構成された着座制御突起を含み、当該着座制御用開口はエンジンバルブがエンジンバルブシートに近づくにつれ、当該着座制御突起によって徐々に閉塞されるシステムを提供する。
【００８５】
本発明の少なくとも１つの実施形態の別の態様では、作動システムが提供される。当該システムは、スリーブ内に配置された主バルブを含み、流体がスリーブ内に形成されたロストモーション室から逃げることが防止されている第一位置と、流体がロストモーション室から脱出することが許可される第二位置とを有している。当該システムはまた、主バルブが第一位置から第二位置へ移動したときにロストモーション室内を摺動するロストモーションピストンを含み、それによって、エンジンバルブが閉じるのを許容している。このシステムはまた、作動システムが連結されているバルブトレインのラッシュを取り除くために、ロストモーションピストン内で摺動するように構成されたバルブキャッチプランジャを含んでいる。当該バルブキャッチプランジャは、主バルブが第二位置にあるときに、流体がロストモーション室を脱出して通る流体経路を塞ぐ。
【００８６】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、開いたときに、主バルブが第一位置から第二位置へ移動することを可能にするトリガーバルブを含むシステムを提供する。
【００８７】
本発明の少なくとも一実施形態の別の態様において、バルブトレインによって作動されるエンジンバルブを含むエンジンを作動させる方法が提供される。当該方法は、スリーブに形成されたロストモーション室から流体が逃げることを可能にし、それによって、エンジンバルブを閉じるべく、ロストモーションピストンがロストモーション室内で摺動できるように、主バルブを開くことを含んでいる。当該方法はまた、流体がエンジンバルブの着座速度を制御するために、バルブキャッチプランジャの一部がロストモーションピストン内に配置された状態でロストモーション室を逃げる流体が通る流体経路を徐々に閉塞することを含んでいる。当該方法はまた、バルブトレインのラッシュの変化の結果としての、ロストモーションピストンの位置の変化によるバルブ着座制御の変化を補償すべく、ロストモーションピストンに対するバルブキャッチプランジャの位置を調整することを含含んでいる。
【００８８】
本発明の少なくとも１つの実施形態の関連態様は、例えば前述したように、主バルブを開くことが、流体が主バルブ室から脱出できるのを許容するようにトリガーバルブを開くことを含んでいる方法を提供する。
【００８９】
本発明はさらに、請求の範囲に請求された装置、システム、及び方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
本発明は、添付の図面と併せて行われる以下の詳細な説明からより完全に理解されよう。ここで、
【図１】先行技術の空気ハイブリッド分割サイクルエンジンの概略断面図である。
【図２Ａ】バルブトレインの一実施形態の概略図であり、バルブは閉じられている。
【図２Ｂ】図２Ａのバルブトレインの概略図であり、バルブは開かれている。
【図２Ｃ】図１２Ａ及び２Ｂのバルブトレインの概略図であり、バルブはカムのプロファイルによって要求されているのよりも早く閉じられている。
【図３】作動システムの一実施形態の概略断面図である。
【図４Ａ】着座制御開口とロストモーションピストンに形成された着座制御突起の概略図である。
【図４Ｂ】ロストモーションピストンの位置の関数としての着座制御開口面積のプロットと、ロストモーションピストンの位置の関数としての着座制御突起の係合長さのプロットである。
【図５Ａ】バルブトレインの軸受要素がカムの作動部に対して押し付けられたとき、かつバルブトレインのエンジンバルブが開いているときの、図３の作動システムの概略断面図である。
【図５Ｂ】エンジンバルブの早閉じが要求されたときの、図５Ａの作動システム及びバルブトレインの概略断面図である。
【図５Ｃ】運転の着座制御フェーズの間の、図５Ａの作動システム及びバルブトレインの概略断面図である。
【図５Ｄ】エンジンバルブが完全に閉じられているときの、図５Ａの作動システム及びバルブトレインの概略断面図である。
【図５Ｅ】運転の再充填フェーズの間の、図５Ａの作動システム及びバルブトレインの概略断面図である。
【図６Ａ】バルブトレイン構成要素の１つの例示的なパッケージング配置の概略図である。
【図６Ｂ】バルブトレイン構成要素の別の例示的なパッケージング配置の概略図である。
【図６Ｃ】バルブトレイン構成要素の別の例示的なパッケージング配置の概略図である。
【図６Ｄ】バルブトレイン構成要素の別の例示的なパッケージング配置の概略図である。
【図６Ｅ】バルブトレイン構成要素の別の例示的なパッケージング配置の概略図である。
【図７Ａ】図５Ａ-５Ｅに示されたバルブトレインの連結アーム及び軸受要素の側面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの連結アーム及び軸受要素の上方からの斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ａの連結アーム及び軸受要素の下方からの斜視図である。
【図８Ａ】図３のロストモーションピストン、図７Ａの連結アーム及び軸受要素の部分断面側面図である。
【図８Ｂ】連結アームが中間メニスカスを介してロストモーションピストンに連結されている例示的なバルブトレイン配列の断面側面図である。
【図８Ｃ】ロストモーションピストンに対して連結アームが関節接合されて示された、図８Ｂのバルブトレイン配列の断面側面図である。
【図８Ｄ】図８Ａのメニスカスの近位側斜視図である。
【図８Ｅ】図８Ａのメニスカスの遠位側斜視図である。
【図８Ｆ】実質的に円形の近位表面を有する連結アームが、実質的に平坦な遠位表面を有するロストモーションピストンに直接に連結されている、例示的なバルブトレイン配列の断面側面図である。
【図９Ａ】図３の作動システムを含むバルブトレインの一実施形態の概略断面図である。
【図９Ｂ】図３の作動システムを含むバルブトレインの別の実施形態の概略断面図である。
【図９Ｃ】図３の作動システムを含むバルブトレインの別の実施形態の概略断面図であり、拡張された構成のロッカー台座を備えて示されている。
【図９Ｄ】図９Ｃのバルブトレインの概略断面図であり、折り畳まれた構成のロッカー台座を備えて示されている。
【図９Ｅ】図３の作動システムを含むバルブトレインの別の実施形態の概略断面図である。
【図１０Ａ】軸受要素の別の例示的な実施形態の概略側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの軸受要素の上及び正面からの概略斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａの軸受要素の下及び正面からの概略斜視図である。
【図１０Ｄ】図１０Ａの軸受要素の上及び後方からの概略斜視図である。
【図１０Ｅ】図１０Ａの軸受要素の下から及び後方からの分解概略斜視図である。
【図１０Ｆ】図１０Ａの軸受要素の横からと正面からの分解概略斜視図である。
【図１１Ａ】図１０Ａの軸受要素のパッドに面する表面及びポケットに面する表面の概略端面図である。
【図１１Ｂ】図１０Ａの軸受要素のパッドに面する表面及びポケットに面する表面の別の概略端面図である。
【図１１Ｃ】図１０Ａの軸受要素のパッドに面する表面及びポケットに面する表面の、凹欠陥が存在しているときの概略端面図である。
【図１２】軸受要素の別の例示的な実施形態の概略側面図である。
【図１３Ａ】軸受要素の別の例示的な実施形態の概略側面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの軸受要素の概略上面図である。
【図１４Ａ】軸受要素の別の例示的な実施形態の上からと前方からの概略斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの軸受要素の下から及び正面からの概略斜視図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａの軸受要素の横から及び正面からの分解概略斜視図である。
【図１４Ｄ】図１４Ａの軸受要素の横から及び後方からの分解概略斜視図である。
【図１５】作動システムの別の実施形態の概略断面図である。
【図１６】図１５の作動システムのロストモーションピストンとバルブキャッチプランジャの分解図である。
【図１７】図１５の作動システムのばねシート及び主バルブ付勢ばねの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００９１】
特定の例示的な実施形態が、本明細書に開示される方法、システム、及び装置の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解を提供するために説明される。これらの実施形態の１つ以上の例が添付の図面に示されている。当業者は、本明細書に具体的に説明され、添付の図面に図示されている方法、システム、及び装置が非限定的で例示的な実施形態であり、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ画定されることを理解するであろう。例示的な一実施形態に関連して例示又は説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。このような改変及び変更は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【００９２】
特定の方法及び装置は、分割サイクルエンジン及び/又は空気ハイブリッドエンジンの文脈で本明細書に開示されているが、当該技術分野における通常の知識を有する者は、本明細書に開示される方法及び装置が、非ハイブリッドエンジン、２ストローク及び４ストロークのエンジン、従来のエンジン、天然ガスエンジン、ディーゼルエンジン等を含んだ種々のものとの関係で用いられ得ることを理解するであろう。
【００９３】
上に説明したように、本明細書に開示される分割サイクルエンジンを最高効率で作動させる、特にここで企図されている種々の空気ハイブリッドモードの各々を最高効率で作動させるためには、エンジンのバルブのうちの１つ以上の開きタイミング及び/又は閉じタイミングを変化させることが望ましい。
【００９４】
図２Ａ〜２Ｃは、（例えば、カムプロファイルによって禁止されたバルブ運動を修正することによって、）エンジンバルブの開閉タイミングを調節するのに適したバルブトレイン２００の例示的な一実施形態を示す。図示のバルブトレイン２００は、ＸovrＣ及びＸovrＥに限定されずに、上述のエンジン１００のクロスオーバーバルブを含むいずれのバルブをも作動させるために使用されてもよい。本明細書の目的のために、内燃機関のバルブトレインとは、バルブの作動を制御するために使用されるバルブトレイン構成要素のシステムとして定義される。バルブトレイン構成要素は、一般に、作動要素及びそれらの関連する支持要素の組合せを含んでいる。作動要素（例えば、カム、タペット、ばね、ロッカーアーム等）が、各バルブ事象中において、エンジンのバルブに作動運動を直接に付与する（すなわち、バルブを作動させる）ために使用される。支持要素（例えば、シャフト、台座、等）は作動要素を安全にマウントし且つ案内する。
【００９５】
図２Ａに示されるように。バルブトレイン２００は、一般に、カム２０２、ロッカー２０４、バルブ２０６、及び調整可能な機械要素２０８を含む。バルブトレイン２００はまた、簡潔にするために図示していない、１つ以上の関連する支持要素を含むことができる。
【００９６】
バルブ２０６は、バルブヘッド２１０及びバルブヘッド２１０から垂直に延びるバルブステム２１２を含む。バルブアダプタ組立体２１４は、ヘッド２１０とは反対側のステム２１２の先端に配置され、しっかりと固定されている。バルブ２０６が閉位置にあるとき、バルブばね（図示せず）がバルブヘッド２１０をバルブシート２１６に対して確実に保持する。例えば、空気又はガスばねを含む、任意の種々のバルブばねが、この目的のために使用されてもよい。加えて、図示のバルブ２０６は、外向きに開くポペットバルブであるが、内向きに開くポペットバルブを含む任意のカム作動式のバルブが、本発明の範囲から逸脱することなく、使用されてもよい。
【００９７】
ロッカー２０４は、一端部に、バルブステム２１２に跨り、そしてバルブアダプタ組立体２１４の下側に係合する二股のロッカーパッド２２０を含んでいる。さらに、ロッカー２０４は、他端部に、調整可能な機械要素２０８に摺動可能に接触する固体ロッカーパッド２２２を含んでいる。当該ロッカー２０４はまた、それを貫通して延在するロッカーシャフト孔２２４を含んでいる。ロッカーシャフト孔２２４は、支持用ロッカーシャフト２２８上に配置され、ロッカー２０４が回転軸線２２９の回りにロッカーシャフト２２８上で回転するようにされている。ロッカーパッド２２０、２２２のいずれかは、１つ以上のローラを含むことができる。１つ以上のローラーベアリングもまた、ロッカー２０４がロッカーシャフト２２８に対して関節運動するロッカーシャフト孔２２４内に設けることができる。
【００９８】
ロッカー２０４の二股のロッカーパッド２２０は、カム２０２及び調節可能な機械要素２０８の作動に起因するロッカーパッド２２２の下方向への移動が、ロッカーパッド２２０の上方への移動に変換し、順にバルブ２０６を開くように、外向きに開くポペットバルブ２０６のバルブアダプター組立体２１４に接触している。ロッカー２０４の形状は、二股ロッカーパッド２２０とロッカー回転軸線２２９との間の距離、及びロッカーパッド２２２とロッカー回転軸線２２９との間の距離の所望の比率を達成するように選択される。一実施形態においては、この比は約１対１〜約２対１の間、好ましくは、約１.３対１、約１.４対１、約１.５対１、約１.６対１、又は約１.７対１であることができる。また、カムローブ基礎円の直径とカム凹部が画定されてもよい。ピークバルブリフトとピークカムリフトとの間の比は様々な値のいずれかを有してもよい。例示的な実施形態では、ピークバルブリフトピークカムリフトの間の比は、約１.０対１〜約２.０対１、例えば約１.３対１、約１.５対１、などの間である。
【００９９】
当該カム２０２は、本明細書で使用されるとき、少なくとも１度ＣＡ、好ましくは、少なくとも５度ＣＡの滞留区間（すなわち、一定のカムリフト量を有するカム作動部分の区間）を含むカムである、「滞留カム」である。図示の実施形態では、当該滞留カム２０２は、（矢印のＡＬの方向に）時計回りに回転する。滞留カム２０２は、一般に、基礎円部分２１８と作動部分２２６を含んでいる。カム２０２の作動部分２２６が調整可能な機械要素２０８に接触すると、当該調節可能な機械要素が旋回し、その後に、そのシート２１６からバルブ２０６をリフトさせるべく、ロッカー２０４をロッカーシャフト２２８を中心に回転させる。
【０１００】
作動部分２２６は、開き用斜面２３０、閉じ用斜面２３２、及び滞留区間２３４を備えている。滞留区間２３４は、様々なサイズのもの（すなわち、少なくとも１度ＣＡ又は少なくとも５度ＣＡ）とすることができ、図示の実施形態では、エンジン運転状態及び/又は空気ハイブリッドモードの全領域に亘って必要とされる可能な限り長いバルブ事象の持続時間（すなわち、最大バルブ事象）に一致する大きさである。カム２０２の開き用斜面２３０は、所望の速度でエンジンバルブ２０６の所望のリフトを適切に実現する形状に輪郭付けられている。閉じ用斜面２３２（又は「補充」斜面）は、後述するように、油圧作動システム３００の再充填速度を制御すべく形作られている。滞留カムのさらに詳細は、「滞留カムを備える分割サイクル空気ハイブリッドエンジン」と題する、２０１２年１月２７日に出願された特許文献６（米国特許出願公開番号２０１２/０１９２８４１）に見出すことができ、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０１】
バルブ２０６の開きタイミングは、カム２０２の開き用斜面２３０が調整可能な機械要素２０８に接触する、所与の機関サイクル内におけるタイミングを変えることによって調節されてもよい。例示的な実施形態では、これは、エンジンのクランクシャフトの回転位置に対するカム２０２の回転位置を選択的に変更するように構成されたカム位相器を用いて達成される。カム位相器とエンジンバルブの開タイミングを調整するためのそれらの使用に関するさらなる詳細は、２０１２年１月２７日に出願され「カム位相器を備えるロストモーション可変バルブ作動システム」と題する特許文献７（米国特許公開番号２０１２/０１９２８１８）に見出すことができ、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０２】
バルブ２０６の閉バルブタイミングは、調整可能な機械要素２０８を用いて制御されてもよい。図２Ａ〜図２Ｃの実施形態では、調整可能な機械要素２０８が、軸受要素２３６、連結アーム２３８及び作動システム３００を含んでいる。
【０１０３】
図示のように、軸受要素２３６は、対向する第一及び第二軸受表面であって、各々が一般的に凸状の輪郭を有する第一及び第二軸受表面２４２、２４４によって画定された、ほぼ楕円形の断面を有している。なお、後述するように他の構成も可能であることが理解されるであろう。当該軸受要素２３６は、第一軸受け面２４２が摺動自在にカム２０２に係合し、そして第二軸受け面２４４が摺動可能にロッカーパッド２２２に係合するように、カム２０２とロッカー２０４の間に選択的に配置されている。軸受要素２３６は、例えば、軸受要素２３６の全体の質量を低減し、したがってより速い作動を容易にするために、その中に形成された１つ以上の空洞２４６を有していてもよい。
【０１０４】
軸受要素２３６は、軸受要素２３６と一体的に形成されてもよい連結アーム２３８を介して作動システム３００に結合されるか、又は連結アーム２３８に対して１つ以上の軸線回りの軸受要素２３６の回転を許容する回転継手によって、それに結合されてもよい。連結アーム２３８の近位端部２４８は、後述するように、様々な方法で作動システム３００に連結されてもよい。好ましくは、連結アーム２３８の近位端部２４８は、作動システム３００に関して旋回可能である。換言すれば、連結アーム２３８は、作動システム３００の長さ方向軸線に対して実質的に横断する回転軸線を中心に自由に回転する。後述するように、作動システム３００は、カム２０２とロッカー２０４に対する軸受要素２３８の位置が調整されるのを許容すべく構成されている。
【０１０５】
運転時において、カム２０２は、それが取り付けられているカムシャフトがエンジンのクランクシャフトの回転によって駆動されるとき、時計回りに回転する。図２Ａに示されるように、カム２０２の基礎円部分２１８が軸受要素２３６に係合しているときは、バルブばねの付勢力を克服するためには、二股ロッカーパッド２２０がバルブ２０６に接触しないか、又は十分なリフト力を加えないかの、ロッカー２０４が「全閉」の位置にとどまり、したがってバルブ２０６は閉じたままである。
【０１０６】
図２Ｂに示されるように。カム２０２の作動部分２２６は、カムの回転の一部分の間に軸受要素２３６の第一軸受け面２４２に係合する。当該作動部分２２６は、軸受要素２３６に下向きの動きを付与し、連結アーム２３８が作動システム３００に対して時計回り方向に回動するのを生じさせる。連結アーム２３８が回動すると、軸受要素２３６の下向きの動きの一部又は全部は、軸受要素２３６の第二の軸受面２４４に係合しているロッカー２０４に付与される。これは、ロッカー２０４の反時計回りの回転をもたらし、順番に、バルブ２０６をシート２１６から離れてリフトさせることに有効である。図２Ｂにおいて、作動システム３００は、連結アーム２３８及び軸受要素２３６がカム２０２とロッカー２０４との間に保持された「ロック」形態にある。この形態では、軸受要素２３６に付与される一部又はすべての動きがバルブ２０６に転送され、シート２１６からリフトさせる。換言すれば、作動システム３００がロックされた形態においては、バルブ２０６の運動は、バルブトレインの作動要素の形状に応じて、カム２０２のプロファイルに実質的に従う。
【０１０７】
図２Ｃに示されるように、バルブトレイン２００は、カムが回転するとき、カム２０２の閉じ用斜面２３２が軸受要素２３６に達する前に、バルブ２０６を閉じることができる。例えば、作動システム３００は、連結アーム２３８及び軸受要素２３６が矢印Ａ２の方向に移動することが許される、「ロック解除」形態に移行されることができる。このような動きは、軸受要素２３６をカム２０２とロッカー２０４から遠くに押圧する、矢印Ａ２の方向の圧迫力によることが奨励される。当該圧迫力は、ロッカーアーム２０４を時計方向に付勢するバルブばねの力、軸受要素２３６に対して時計方向に回転しているカムの作動部分２２６の力、及びエンジンシリンダーやクロスオーバー通路内の流体の圧力によってバルブヘッド２１０に付与されている正味の力の組み合わせによって生成される。当該圧迫力は軸受要素２３６に作用する力のわずかな成分であり得ること、及びカム２０２の力の大部分がロッカーパッド２２２に下向きに加えられるように、及びその逆であるように軸受要素２３６が成形され得ることがが理解されよう。
【０１０８】
図２Ｃに示されるように、当該作動システム３００のロックが解除されたときには、バルブ２０６がシート２１６から実際にリフトされ、それから、バルブ２０６が閉じ又は閉じたまま残るべく、不十分な運動がカム２０２の作動部分２２６からロッカー２０４へ付与されるように、当該軸受要素２３６は、カム２０２及びロッカー２０４から十分に遠く引き出される。当該バルブトレイン２００は、このように、可変バルブ作動（すなわち、バルブ２０６がカム２０２のプロファイルによって提供されるのよりも早い時点で閉じることを可能にすること）を許容する、ロストモーション機能を提供している。バルブトレイン２００は、したがって、バルブ２０６にカム運動の全てを伝達するか、バルブ２０６にカム運動の一部のみを伝達するか、又はバルブ２０６にカム運動を全く伝達しないように構成されている。
【０１０９】
以下に述べるように、作動システム３００はまた、例えば、熱膨張及び収縮、部品の摩耗などによって、バルブトレイン２００内に存在する可能性のあるラッシュを取除くように構成されてもよい。本明細書の目的のために、用語「バルブラッシュ」又は「ラッシュ」は、バルブトレイン２００の他の構成要素の全てが、バルブ２０６が完全に閉じられているときに、ロッカーパッド２２０とバルブアダプタ組立体２１４との間の隙間以外の他の隙間がないように配置されたときに、ロッカーパッド２２０とバルブアダプタ組立体２１４との間に存在する総隙間として定義される。バルブラッシュは、バルブトレイン２００のすべての個々のバルブトレイン構成要素（すなわち、作動要素及び軸受要素）の間のすべての個々の隙間の合計寄与量に等しい。バルブトレイン２００においては、当該バルブトレイン２００内に存在し得る全てのラッシュが、軸受要素２３６の徐々に増加する厚さによって取り除かれるように、作動システム３００がカム２０２及びロッカー２０４に向かって軸受要素２３６を付勢している。この付勢力は、軸受要素２３６によってラッシュが一旦取り除かれると、当該軸受要素２３６がカム２０２又はロッカー２０４に向かってさらに前進されないように、比較的低くされてもよい。このようにして、ラッシュは、バルブ２０６が閉じられるべき期間中にそれを開くこと無く、取り除かれる。
【０１１０】
図３は、作動システム３００の例示的な一実施形態を示す図である。図示のように、当該システム３００は、内部に形成されたボア３０４を有する円筒状のハウジング３０２を含み、当該ボアはハウジング３０２の開いた遠位端部３０２ｄからハウジング３０２の閉じた近位端部３０２pに延在している。自動ラッシュピストン３０６がボア３０４内に摺動可能に配置されている。自動ラッシュプレナム３０８が、自動ラッシュピストン３０６の近位端部とハウジング３０２の閉じた近位端部３０２pとの間の隙間空間によって形成されている。小さな隙間空間３１０もまた、自動ラッシュプレナム３０８が（例えば、１つ又はいくつかのエンジンサイクルの期間にわたって）徐々に流体よって満たされるか、又は、流体の排出ができるように、自動ラッシュピストン３０６の外周面とハウジング３０２との間に存在している。そうでなければ、バルブトレイン２００内に存在する任意のラッシュは、自動ラッシュピストン３０６を強制的に遠位側に押し、バルブトレイン２００の任意のラッシュを取除くべくカム２０２とロッカー２０４に向けて軸受要素２３６を前進させる自動ラッシュプレナム３０８の、この漏洩充填によって取り除かれる。
【０１１１】
自動ラッシュピストン３０６は、２つの略円柱形の室を画定する隔壁３１２を含む。近位室３１６は、自動ラッシュピストン３０６の近位端を形成するプラグ３１８と隔壁３１２との間に画定される。遠位室３２２は、隔壁３１２と自動ラッシュピストン３０６の開放遠位端との間に画定されている。
【０１１２】
近位室３１６は、当該近位室３１６から、自動ラッシュピストン３０６の側壁を通って、自動ラッシュピストン３０６の外面に形成された第１の環状溝３２８に延びている１つ以上の孔３２６を経て、ハウジング３０２に形成された第一の開口部３２４に流体連通している。ハウジング３０２内の当該第一の開口部３２４は、自動ラッシュピストン３０６のハウジング３０２に対する位置にかかわらず流体連通が両者の間に維持されるように、第一の環状溝３２８の高さよりも大きい高さを有している。換言すると、少量のラッシュが取り除かれ、自動ラッシュピストン３０６がそのストロークの近位端の近くにあるとき、及び多量のラッシュが取り除かれ、自動ラッシュピストン３０６がそのストロークの遠位端近くにあるときの双方で、流体連通が維持される。
【０１１３】
ハウジング３０２の第一の開口部３２４は、高速トリガー（又はパイロット）バルブ３３０及びトリガー（又はパイロット）アキュムレータ３３２を含む油圧回路に接続されている。当該トリガーバルブ３３０は、当該近位室３１６をトリガーアキュムレータ３３２と流体連通状態に選択的に置くために、（例えば、エンジン制御用コンピュータ又は他の電子制御装置の制御下で、）作動させることができる。コネチカット州、ブルームフィールドのジェイコブスビークルシステムズ社から入手可能なソレノイド型バルブのような、種々のトリガーバルブのいずれもが使用されてもよい。一実施形態では、当該高速のトリガーバルブ３３０は、０.４９２cｍ３の容積、及び０.８ｍsecの作動時間を有する。
【０１１４】
主バルブ３３８は、それが全閉位置（主バルブ３３８の遠位の先細りの部分３３８ｄが隔壁３１２に形成されたバルブシート３３６に対して着座されている）と全開位置（当該主バルブ３３８が近位室３１６の近位範囲を画定しているプラグ３１８に近接及び/又は接触している）との間を移動され得るように、近位室３１６内に摺動可能に配置されている。
【０１１５】
主バルブ３３８は、ほぼ円筒形である近位部分３３８pと先細にされている遠位部分３３８ｄを有している。一実施形態では、近位部分３３８pは、約１１ｍｍの外径を有し、遠位部分３３８ｄは、先細の遠位部分３３８ｄがバルブシート３３６に接触する接触線において、約５ｍｍの外径を有している。この例示的な実施形態では、当該遠位部分３３８ｄは、当該接触線からさらに、それは約５ｍｍ未満である外径を有する遠位端部で終端するまで、遠位方向に先細である。遠位部分３３８ｄのテーパは直線状（例えば、遠位部分３３８ｄが、円錐状又は円錐台状であってもよく）又は非直線状(例えば、遠位部分３３８ｄが、いくつかの他の固体の回転形状を有されてもよい。）であることができる。遠位部分３３８ｄを通して形成されたオリフィス３４０は、付勢ばね３４４が配置された近位部分３３８p内に形成された中心内腔３４２と流体連通している。付勢ばね３４４は、プラグ３１８とオリフィス３４０及び内腔３４２の接合部に形成された肩部３４６との間で、当該ばね３４４が主バルブ３３８を全閉位置に向かって付勢するように、圧縮されている。一実施形態では、付勢ばね３４４は、約５０Ｎの予圧及び約１３Ｎ/ｍｍの剛性を有している。
【０１１６】
当該オリフィス３４０及び中心内腔３４２は共に、以下に説明するように、バルブ３３８を越える圧力釣り合わせを容易にする、バルブ３３８の全長を通って延びる流体通路を画定する。一実施形態において、オリフィス３４０は、約１ｍｍの直径を有してもよい。
【０１１７】
主バルブ３３８は、１つ以上の異なる材料から形成された多成分装置を選択肢としてもよい。例えば、主バルブ３３８の外部は、剛性及び良好な熱伸縮特性を提供するために鋼から形成される一方、主バルブ３３８のコアは、当該バルブ３３８の重量を減らしその反応時間を増加させるために、アルミニウム、樹脂、又はプラスチックから形成されてもよい。
【０１１８】
一般的に環状形状の中間室３２０は、主バルブシート３３６に隣接する主バルブ３３８の下方に形成されている。当該中間室３２０は、自動ラッシュピストン３０６の側壁を通って当該中間室３２０から、そして自動ラッシュピストン３０６の外表面に形成された第二の環状溝３５２に延びる１つ以上の孔３５０を介して、ハウジングに形成された第二開口３４８と流体連通している。当該第二の開口３４８は、ハウジング３０２に対する自動ラッシュピストン３０６の位置に関係なく、流体連通が両者間で維持されるように、第二環状溝３５２の高さよりも大きい高さを有している。換言すれば、流体連通が、少量のラッシュが取除かれ、自動ラッシュピストン３０６がそのストロークの近位端の近くにあるとき、及び多量のラッシュが取除かれ、自動ラッシュピストン３０６がそのストロークの遠位端の近くにあるときの双方で維持されている。
【０１１９】
ハウジング３０２の第二の開口部３４８は、油圧流体源３５８（例えば、作動システム３００が搭載されているエンジンのオイル供給源）に連結された主アキュムレータ３５４及び逆止バルブ３５６を含む油圧回路に接続されている。当該逆止バルブ３５６は、供給源３５８から中間室３２０への流体の一方向の流れを可能にする。当該主アキュムレータ３５４は、（エンジンオイル供給源への長い戻し経路に有利になるようにアキュムレータ３５４が省略されたもののような）別の構成よりも好ましい、ハウジング３０２に近接して配置されている。それは、中間室３２０及び遠位室３２２を極めて迅速に補充するために、流体が供給されるのを許容するからである。
【０１２０】
隔壁３１２は、バルブシート３３６、及び中間室３２０から遠位室３２２への流体の一方向の流れを可能にする１つ以上の補充逆止バルブ３６０を含んでいる。一実施形態では、４つの逆止バルブ３６０が、バルブシート３３６の外周の周りに互いにほぼ９０度離間されて、隔壁３１２内に設けられている。複数の小さな逆止バルブ３６０を使用することは、単一の大きな逆止バルブよりも速い反応時間を提供し、大きな集合体の流れ面積が非常に迅速に提供されるのを許容する。着座制御開口３６２が、遠位室３２２と中間室３２０との間の流体通路を提供するために、バルブシート３３６及び隔壁３１２を通って延在している。
【０１２１】
ロストモーションピストン３６４は、遠位室３２２内に摺動自在に配置され、バルブトレイン２００の連結アーム２３８に連結されている。ロストモーションピストン３６４は、以下に詳細に説明されるように、任意の様々な方法で連結アーム２３８に連結されてもよい。図示の実施形態では、連結アーム２３８の近位端が円筒の一部を形成する雄曲面２５０を有している。雄曲面２５０は、連結アーム２３８が図示の矢印Ａ３、Ａ４の方向にロストモーションピストン３６４に対して回動されてもよいように、ロストモーションピストン３６４の遠位端に形成された対応する雌凹部３６６内に着座されている。一実施形態では、当該ロストモーションピストン３６４は約１０ｍｍと約１４ｍｍの間の直径を有している。好ましくは、ロストモーションピストン３６４は、約１２ｍｍの直径を有する。
【０１２２】
ロストモーションピストン３６４は、ロストモーションピストン３６４の近位に面する表面から延び、隔壁３１２の着座制御開口部３６２に受け入れられるべき大きさの着座制御突起３６８を含んでいる。着座制御突起３６８は、当業者によって理解されるように、所望されるバルブの減速プロファイルに応じて、様々な形状及び大きさを有してもよい。図示の実施形態では、着座制御突起３６８は、概ね円筒形の遠位部分３６８ｄと先細の近位部分３６８pを含む。近位部分３６８pのテーパは、線形又は非線形であってもよい。
【０１２３】
作動システム３００の例示的な一実施形態において、ロストモーションピストン３６４及び遠位室３２２の寸法が図４Ａに示されている。図示のように、ロストモーションピストン３６４は、１２ｍｍの外径を有する。着座制御突起３６８は、１.２ｍｍの高さ及び３.７５ｍｍの直径を有する円柱形遠位部分３６８ｄを有している。着座制御用突起３６８はまた、１.８ｍｍの高さにわたって３.７５ｍｍの直径から２ｍｍの直径に直線的に先細りの近位テーパ部分３６８pを含んでいる。着座制御開口部３６２の直径は４.５ｍｍである。そのストロークの末端で、ロストモーションピストン３６４の近位に面する表面は、隔壁３１２の遠位に面する表面から４.７５ｍｍ、及び隔壁３１２上に形成された１つ以上の端部停止突起３７０の遠位に面する表面から４.５ｍｍにある。ロストモーションピストン３６４が遠位室３２２内で近位方向に並進するにつれ、着座制御用突起３６８が着座制御開口部３６２に入り、それによって可変面積流れ開口部を形成する。
【０１２４】
図４Ｂは、図４Ａの実施形態のためのロストモーションピストン３６４の位置の関数として、開口面積をプロットしている。図示されるように、当該ロストモーションピストン３６４が位置Ａ（着座制御突起３６８が着座制御開口３６２内にない位置）にあるとき、着座制御開口３６２の面積は約１６ｍｍ２である。ロストモーションピストン３６４が位置Ｂ（着席制御突起３６８が着座制御開口３６２に入り始めた位置）にあるとき、開口部３６２の面積が減少し始める。当該面積は、ロストモーションピストン３６４が近位方向に位置Ｃ（着座制御突起３６８の遠位筒部３６８が着座制御開口部３６２に入り始める位置）に前進するまで、実質的に直線的に減少する。そのポイントでは、開口３６２は約３ｍｍ２のその最小面積に達する。当該面積は、位置Ｄ（ロストモーションピストン３６４の近位に面する表面が、隔壁３１２の遠位に面する表面上に形成された端部停止突起３７０と接触している位置）においてで３ｍｍ２であり続ける。図４Ｂにおける下側のプロットは、ロストモーションピストン３６４の位置の関数として係合長さ（着座制御開口部３６２内にある着座制御突起３６８の遠位筒部３６８ｄの長さ）を示している。
【０１２５】
再び図３を参照するに、ロストモーションピストン３６４の近位側への移動は端部停止突起３７０によって制限される一方、ロストモーションピストン３６４の遠位側への移動は自動ラッシュピストン３０６の遠位端に形成された凹部３７４内に取り付けられた保持クリップ３７２によって、及び/又はカム２０２及びロッカー２０４のような他のバルブトレイン構成要素によって制限される。いくつかの実施形態では、保持クリップ３７２は省略することができ、ロストモーションピストン３６４の遠位端側への移動は、単に連結アーム２３８、カム２０２、及びロッカー２０４によって制限され得ることが理解されるであろう。このことは、ロストモーションピストン３６４に対する連結アーム２３８の角回転のより大きい程度を有利にも可能にすることができる。
【０１２６】
潤滑開口部３７６が、流体が遠位室３２２からロストモーションピストン３６４と連結アーム２３８との間に形成された旋回継手内に流れることを可能にすべく、ロストモーションピストン３６４に形成されている。作動システム３００がバルブトレイン２００によって荷重がかけられたとき、当該連結アーム２３８は潤滑開口部３７６に対してしっかりと着座され、遠位室３２２内の流体がそこを通って逃げるのを防止している。その後、軸受要素２３６がカム２０２の基礎円２１８上にあり、作動システム３００の負荷が軽減されたとき、連結アーム２３８は、当該開口部３７６から僅かにリフトし、流体が旋回継手に入るための小さな経路を形成し、接触面２５０、３６６を潤滑する。一実施形態では、この経路は、約２μｍから約３μｍの間の高さを有している。
【０１２７】
自動ラッシュピストン３０６をハウジング３０２に相対して実質的に固定された回転方向に維持するために、回転ロック３７８が設けられている。回転ロック３７８の第一の部分は、自動ラッシュピストン３０６の外側に形成された凹部３８０内に延びており、他方、当該回転ロック３７８の第二の部分は、ハウジング３０２の内部に形成された凹部３８２内に延びている。結果として生じる干渉が、自動ラッシュピストン３０６のハウジング３０２に対する回転を防いでいる。図示したシステム３００の変形例において、近位室３１６及び中間室３２０と第一開口部３２４及び第二開口部３４８との間のそれぞれの流体連通を可能にするために、環状溝３２８、３５２が省略され、その代わりに、自動ラッシュピストン３０６の片側のみに単一の開口部３２６、３５０が設けられてもよい。この場合、回転ロック３７８によって提供される回転位置合わせが、単一の開口部３２６、３５０がハウジング３０２内の開口部３２４、３４８に実質的に整列されたままであることを保証する。この変形の利点は、環状の溝３２８、３５２を排除することが、作動システム３００の剛性を増加させる、全体的な流体容積を減少させることである。
【０１２８】
作動システム３００の作用を図５Ａ-５Ｅを参照して説明する。図５Ａにおいて、カム２０２の作動部分２２６は、カム２０２とロッカー２０４に向かって矢印Ａ５の方向に十分に前進されている、軸受要素２３６に接触している。カム２０２の作動部分２２６は軸受要素２３６に対して当り、連結アーム２３８のロストモーションピストン３６４に対する旋回を生じさせ、そして外方に開くエンジンバルブを開くべくロッカー２０４の反時計回りの回転を生じさせている。バルブトレイン２００は、図２Ｂに概略的に示されるように構成されている。
【０１２９】
このとき、軸受要素２３６には、カムの回転、ロッカー２０４に作用するバルブばね、及びエンジンバルブヘッドに作用する正味のシリンダー/ポート圧力によって、矢印Ａ２方向に荷重がかけられている。この荷重は、作動システム３００の遠位室３２２の圧力上昇を生じさせる。高速トリガーバルブ３３０を閉じた状態では、流体は近位室３１６から逃げることができず、遠位室３２２からの圧力が近位室３１６に主バルブ３３８のオリフィス３４０を通じて伝達されているので、近位室３１６内の圧力は遠位室３２２の圧力に近似している。圧力は実質的に同じであるが、近位室３１６に露出される主バルブ３３８の表面積は、遠位室３２２に露出される主バルブ３３８の表面積よりも大きいため、主バルブ３３８はそのシート３３６に対して閉じて保持されている。また、主バルブ付勢ばね３４４が、特に過渡的な圧力変動時に、主バルブ３３８を閉じた位置に保持するのに役立つ。好ましくは、主バルブ３３８の上の近位室３１６の容積は、遠位室３２２の容積に対して小さい。このことは、主バルブ３３８前後の圧力が素早く釣り合いを取ることを許容し、ロストモーションピストン３６４にバルブトレイン２００によって荷重がかけられたときに、当該バルブ３３８が不用意に突然に動いて開くのを防止する。同時に、主バルブ３３８の上の近位室３１６の容積は、主バルブ３３８が所望の流量を達成するために十分に離れて開くことができるように十分大きくなければならない。近位室３１６の容積は、第一環状溝３２８及びトリガーバルブ３３０に繋がる流体ラインを含み、それ故に、このトレードオフのバランスを助けるために、当該トリガーバルブ３３０は、容積低下を維持すべく近位室３１６に極めて近接して配置され得る。
【０１３０】
この時間中、自動ラッシュプレナム３０８内の圧力は遠位室３２２内の圧力よりも小さい。何故ならば、自動ラッシュピストン３０６は、ロストモーションピストン３６４の直径よりも大きい直径を有するからである。これは、ハウジング３０２内の第一の開口部３２４からの、自動ラッシュピストン３０６の外側表面を横切って自動ラッシュプレナム３０８への漏れ流れに帰する。当該プレナム３０８が一杯になると、自動ラッシュピストン３０６はバルブトレイン２００内の全てのラッシュを取除くべく、遠位側に前進する。自動ラッシュプレナム３０８からドレイン３８６へのリーク経路３８４もまた、自動ラッシュプレナム３０８を過充填し、１つのサイクルから次のサイクルでエンジンバルブ２０６を徐々に持ち上げることを防止するために設けられている。
図５Ｂに示されるように、作動システム３００は、エンジンバルブ２０６を早期（すなわち、カム２０２の閉じ用斜面２３２が到達される前）に閉じるように作動させることができる。閉バルブ制御が要求されるとき、高速トリガーバルブ３３０が開かれ、近位室３１６内の加圧された流体が（図３に示される）トリガーアキュムレータ３３２に流入することを可能にする。流体はまた、遠位室３２２から主バルブオリフィス３４０を通じて、近位室３１６及びトリガーアキュムレータ３３２へと流れ始める。しかしながら、オリフィス３４０のサイズは、流体が主バルブ３３８の前後の圧力を釣り合わせるために十分に速く流れることができないように、十分に小さい。結果として生じる圧力差が、主バルブ３３８の近位側への摺動を生じさせさせ、そのシート３３６から開く。主バルブ３３８が開いた状態で、ロストモーションピストン３６４に作用している力がそれを遠位室３２２内で近位方向に駆動し、ハウジング３０２の第二の開口部３４８を通して、中間室３２０内そして主アキュムレータ３５４（図３に示す）内に流体を排出する。従って、主バルブ３３８のオリフィス３４０のサイズは、作動システム３００の作用において重要であることが理解されるであろう。当該オリフィス３４０は、システム３００が作動するとき、主バルブ３３８がオリフィス３４０を通って丁度流れる圧力の代わりに開くように、十分に小さくなければならない。同時に、当該オリフィス３４０は、バルブ３３８前後の圧力が、図５Ａに関して上述したように、迅速に釣り合うのを許容するように、十分な大きさでなければならない。例示的な実施形態では、当該オリフィスは、約１ｍｍの直径を有している。
【０１３１】
ロストモーションピストン３６４が遠位室３２２内を近位方向に動くとき、連結アーム２３８及び軸受要素２３６は、カム２０２とロッカー２０４との接合部から部分的に排出される。カム２０２とロッカー２０４との間に位置される軸受要素２３６の一部は、それが部分的に排出されたとき、軸受要素２３６が完全に挿入されたときにそのように位置される部分よりも薄い。その結果、ロッカー２０４は、エンジンバルブ２０６を閉じるように時計回りに回転し始める。これは、図２Ｃに概略的に示されている。自動ラッシュプレナム３０８内への漏れ流れは、接触が、カム２０２と、軸受要素２３６と、ロッカー２０４との間に常に維持されるように、この時点で継続している。
【０１３２】
図５Ｃに示されるように。作動システム３００は、カム２０２のピーク滞留部分がアクティブの状態で、エンジンバルブ２０６がそのシート２１６に近づくとき、その速度を遅くするための、バルブキャッチ機能を実行する。特に、エンジンバルブ２０６がそのシート２１６に近づくにつれ、ロストモーションピストン３６４の着座制御突起３６８が隔壁３１２に形成された着座制御開口３６２に入り始め、遠位室３２２からの流体の流れを絞る。円柱形の着座制御開口３６２に結合された着座制御突起３６８のテーパ形状は、当該エンジンバルブ２０６がそのシートにより近づくにつれ、徐々に減少する面積を有するバルブキャッチオリフィスを画定する。当該減少する面積は、遠位室３２２内の圧力が増大するのを生じさせ、エンジンバルブ２０６を遅くする。当該自動ラッシュ機能は、バルブトレイン２００の構成部品の熱膨張及び収縮や摩耗にかかわらず、カム２０２のピーク滞留区間がアクティブであるときに、自動ラッシュピストン３０６に対するロストモーションピストン３６４の位置及びエンジンバルブ２０６のそのバルブシート２１６に対するリフト量との間に一貫した関係が存在することを保証している。このことは、そのバルブシート２１６に近づいているエンジンバルブ２０６に対し、着座制御機能が余りにも早く又は余りにも遅く開始することを防止している。
【０１３３】
図５Ｄに示されるように、ロストモーションピストン３６４が隔壁３１２の端部停止体３７０に最終的に接触するとき、着座制御突起３６８及び着座制御開口３６２の間のオリフィス面積はゼロになり、圧搾薄膜接触効果がエンジンバルブ２０６を必要な低速度で着座させるのに役立っている。エンジンバルブ２０６が減速されるとき、自動ラッシュピストン３０６の荷重が、自動ラッシュプレナム３０８内の圧力を増加させる。その結果、流体は、自動ラッシュプレナム３０８から、及びハウジング３０２の第一の開口部３２４を通って、下側の圧力トリガーアキュムレータ３３２（図３に最もよく見られる）に漏れる。最終的に、エンジンバルブ２０６は完全にそのシート２１６を閉じ、その時点で当該シート２１６がバルブばね力の大部分を担う。このことが、自動ラッシュプレナム３０８内の圧力を作動前のレベルに低下させ、それによって、作動システム３００の自動ラッシュ機能を「リセット」する。一実施形態では、自動ラッシュピストン３０６はエンジンバルブ２０６が開いている間、ハウジング３０２に対して約０.３ｍｍ遠位側に動く。当該自動ラッシュピストン３０６は、その後、エンジンバルブ２０６がそのシート２１６に近づくにつれ、ハウジング３０２に対して約０.３ｍｍ近位側に移動する。この往復運動の間、バルブトレイン２００内の全てのラッシュが当該自動ラッシュ機能によって取り除かれる。
【０１３４】
着座制御作用時には、エンジンバルブの運動エネルギーのかなりの部分が熱エネルギーとして、遠位室３２２内の流体に放散される。過熱を防止するために、主アキュムレータ３５４、又は選択肢としてのトリガーアキュムレータ３３２（図３参照）が、この加熱された流体の一部を逃がすための漏れ経路を含んでいる。加熱された流体は、その後、後述するように、逆止バルブ３５６を介して流体源３５８から供給された冷却流体と置換される。このブリード冷却プロセスは、システム３００の各作動と共に繰り返す。
【０１３５】
図５Ｅに示されるように。カム２０２は、作動部分２２６の端部が軸受要素２３６に到達し、そして軸受要素２３６ががカム２０２の閉じ用/補充用の斜面２３２、及び/又は（例えば、図２Ａに概略的に示されるような）エンジンバルブ２０６が閉じられている間、カム２０２の基礎円２１８に接触するポイントまで最終的に回転する。このとき、主アキュムレータ３５４とトリガーアキュムレータ３３２のアキュムレータばねは、作動システム３００の近位室３１６及び中間室３２０へ流体を押し戻している。前のサイクルの間に失われた任意の流体は、逆止バルブ３５６を介して流体源３５８から流れる流体によって補充される。中間室３２０に流入する流体は、補充逆止バルブ３６０を開き、そして遠位室３２２内に流入し、ロストモーションピストン３６４を遠位方向に変位させ、軸受要素２３６をカム２０２とロッカー２０４との間の完全に挿入された位置に戻す。遠位室３２２内の圧力は、現時点では、トリガ−アキュムレータ３３２と付勢ばね３４４の圧力の下で、主バルブ３３８が閉じるのを許容するのに十分に下がっている。遠位室３２２が再充填するのを許容するのに十分な時間が経過すると、高速トリガーバルブ３３０が閉じられ、主バルブ３３８を閉じ位置にロックし、次のエンジンバルブ２０６の開き事象のために作動システム３００の準備を進める。好ましくは、主アキュムレータ３５４とトリガーアキュムレータ３３２は、それらが完全に充満されるか、又は空にされることが決してない（すなわち、それらのアキュムレータばねが決して「底付き」されない）ような大きさにされている。
【０１３６】
上記の補充プロセスは、カム２０２の閉じ用、すなわち、「補充用」斜面２３２の間に実行されてもよい。仮に、閉じ用斜面２３２が速すぎる場合には、作動システム３００が補充する機会を得る前に、軸受要素２３６がカム２０２の基礎円２１８上に移動することになる。これは、軸受要素２３６がカム２０２とロッカー２０４のいずれか又は両方と接触するのを瞬間的に失うことを、望ましくなく、許可することになる。その後の再係合は、騒音や振動を発生させ、そしてバルブトレイン２００の構成部品を潜在的に損傷することになる。従って、カム２０２には、補給作用が完了するのに十分な時間を可能にするために、開き用斜面２３０に相対して遅い閉じ用斜面２３２を設けることができる。一実施形態では、カム２０２の開き用斜面２３０は、約６m/sec及び約７m/secの間のエンジンバルブ２０６の速度を生成する一方、閉じ用斜面２３２は、約０.５m/sＥＣのエンジンバルブ２０６の速度に相当している。このように、閉じ用斜面２３２は、開き用斜面２３０よりも約１０〜１５倍遅くしてもよい。
【０１３７】
作動システム３００は、異なる多くの利点を提供する。例えば、作動システム３００において、トリガーバルブ３３０が、比較的大きな流れ面積が比較的短い時間で開くことを可能にする主バルブ３３８を開くための案内装置として使用される。トリガーバルブは、非常に高い作動速度で利用可能であるが、それらの速度を得るためには、バルブを通る流れの面積が相対的に小さくなければならない。トリガーバルブは、利用可能な最善のトリガーバルブによってさえも、提供される流れ面積が必要な流れ面積の約５分の１であるので、作動システム３００から排出させるために単独では使用できない。大きな主バルブ３３８のための案内としてトリガーバルブ３３０を使用することにより、作動システム３００は流れ面積を犠牲にすることなく、非常に高速な作動を可能にしている。図示の実施形態におけるテーパー付きの主バルブ３３８は、開き高さ約１.２ｍｍで、直径約５〜６ｍｍ程度である流れ面積を開ける。好ましくは、主バルブの流れ面積は、トリガーバルブの流れ面積よりも少なくとも５倍大きい。このことは、遠位室３２２からの流体の急速な排出及び対応する非常に高速なエンジンバルブ２０６の閉じ速度を許容している。
【０１３８】
作動システム３００の別の利点は、主バルブ３３８、自動ラッシュピストン３０６、及びロストモーションピストン３６４の同軸配置である。他の利点の中でも、これは、エンジン内でのシステム３００のより容易なパッケージングを提供し、そして主バルブ３３８前後のより速い圧力釣り合いを提供し、システムコンプライアンスを低減する、近位室３１６の容積を減少させる。
【０１３９】
さらに作動システム３００の別の利点は、それが少なくとも三つのバルブトレインの機能、ロストモーション作動、自動ラッシュ、及び着座制御を単一の装置に組み合わせていることである。
【０１４０】
また、作動システム３００の着座制御機能は、典型的にはエンジンバルブに直接に連結されるであろう別体の着座制御装置の必要性を排除している。これは、システムの複雑さを低減し、パッケージングを助け、そしてより速い作動につながり得るエンジンバルブ全体の質量を減少させる。
【０１４１】
当該作動システム３００はまた、より容易な製造可能性を提供する。例えば、遠位室３２２と着座制御開口３６２は、自動ラッシュピストン３０６の第１端部に機械加工されてもよい。一方、主バルブのボアは自動ラッシュピストン３０６の他方の端部から機械加工されてもよい。
【０１４２】
先の図面に示したバルブトレイン構成要素の配置は単なる例示であり、種々の配置のいずれかを使用できることが理解されよう。図６Ａ〜６Ｅは、カム２０２、ロッカー２０４、バルブアダプタ組立体２１４、及び作動システム３００の例示的な配列の一連を概略的に示している。図６Ａにおいては、作動システム３００は、軸受要素２３６がカム２０２とロッカー２０４から純粋に水平方向（すなわち、カム２０２の表面に正接しバルブアダプタ組立体２１４の接触面と平行する軸に沿う）に脱出されるように配置されている。図６Ｂにおいては、作動システム３００は、軸受要素２３６の脱出方向が水平及び垂直成分の両方を有するように、水平に対してわずかに傾斜されている。図６Ｃは、作動システム３００の傾斜角が増加する同様の配置を示している。図６Ｄにおいては、作動システム３００は、軸受要素２３６がカム２０２とロッカー２０４から純粋に垂直方向（すなわち、カム２０２の表面に正接しバルブアダプタ組立体２１４の接触面に直交する軸線に沿う）に脱出されるように配置されている。図６Ｅおいては、作動システム３００は、軸受要素２３６の脱出方向が水平と垂直の両方の成分を有するように垂直に対して傾斜している。これらの又は他のバルブトレイン配列が、全ての特定のエンジン又はアプリケーションのパッケージングの制約に基づいて選択されてもよい。
【０１４３】
図７Ａ-７Ｃは、連結アーム２３８と一体に形成されている軸受要素２３６の例示的な実施形態を示す。図示のように、軸受要素は、カムに面する軸受面２４２とロッカーに面する軸受面２４４を画定している。連結アーム２３８は、断面が略矩形であり、上述の作動システム３００のロストモーションピストン３６４に当該連結アーム２３８を結合するように構成された円筒状の部分２５２に、軸受要素２３６から近位方向に延びている。
【０１４４】
一実施形態では、カム２０２の表面、ロッカーパッド２２２の表面、及び軸受要素の表面２４２、２４４は全て、円筒の区分（すなわち、それらは長さ方向Ｌに有限の曲率半径を有し、そして幅の方向Ｗに曲率半径を有さない（すなわち、無限）。これらの円筒のうちの１つ以上の中心軸線が、例えば、製造又は組立公差により、１つ以上の他の円筒の中心軸線と平行でない場合には、望ましくない点接触が協働する軸受面の間に起こり得る。例えば、カム２０２の中心軸線がカムに面する軸受面２４２の中心軸線に対して非ゼロの角度で延びている場合は、カム２０２のエッジのみがカムに面する軸受面２４２に接触する。表面間のこの点接触は、表面耐久性の減少及びバルブトレインの寿命の減少をもたらす。
【０１４５】
したがって、いくつかの実施形態では、カム２０２の表面、ロッカーパッド２２２の表面、及び軸受要素の表面２４２、２４４の１つ以上は、その幅Ｗに沿ってクラウニングされ、かくて、円筒形の代わりに樽形状であってもよい。換言すれば、表面は、長さ方向Ｌにおいて有限の曲率半径及び幅の方向Ｗにおいて有限の曲率半径を有してもよい。
【０１４６】
クラウニングされた表面によると、非平行な構成要素の軸線の場合における点接触が回避される。単一の点におけるエッジ接触の代わりに、軸線がずれている場合には、楕円形の接触パッチがクラウニングされた対向面間に形成される。この楕円形の接触パッチは、エッジ接触と比較して接触応力を低減し、かくて表面の寿命を増大させる。クラウニングは、しかしながら、完全に位置合わせされた円筒状の接触面と比較して、特に、クラウニング半径が比較的小さい場合には接触応力を増加させる。
【０１４７】
接触応力はまた、一方の接触面の長さ方向の曲率半径が、協働する接触面の長さ方向の曲率半径に対して小さい場合に増加する。ほとんどのカム形状において、長さ方向の曲率半径は、ある角度位置（例えば、開き用斜面２３０と滞留区間２３４との間の遷移点）で、必然的に小さい。従って、異なる長さ方向の曲率半径と結合されたカムに面する接触面２４２の幅方向におけるクラウニングは、いくつかの実施形態において、許容できないほど高い接触応力をもたらすことになる。その結果、カム２０２とカムに面する軸受面２４２をクラウニングしないこと（それによって、樽対樽の接触に代えて円筒対円筒の接触を用いる）が望ましい場合がある。この構成では、ずれた構成要素の軸線によって創生されたエッジ接触の問題は、カム２０２とカムに面する軸受面２４２との間の潤滑オイルの膜によって少なくとも部分的に取り組まれている。カム２０２は、その回転中にオイルを連続的にピックアップしているので、一貫性のある滑らかな新鮮なオイルが、カム２０２とカムに面する接触面２４２との間に維持される。
【０１４８】
カム２０２とは対照的に、ロッカーパッド２２２は、連続的なオイルピックアップからの恩恵を受けない。しかしながら、ロッカーパッド２２２は、比較的大きな長さ方向の曲率半径を有さなくてもよい。従って、ロッカーパッド２２２及びロッカーに面する接触面２４４のために大きな長さ方向の曲率半径を用いた場合には、これらの表面は、許容できないレベルにまで接触応力を増加させることなく、製造公差を補償するために、幅方向にクラウニングされてもよい。
【０１４９】
上記に鑑みて、例示的なバルブトレインの実施形態は、円筒のカム２０２面と円筒のカムに面する表面２４２を含む（すなわち、カム面とカムに面する表面２４２の両方が実質的に幅方向の曲率がない（すなわち、実質的に無限大）の半径である）。このバルブトレインの実施形態はまた、クラウニングされた、すなわち、「樽状」にされたロッカーパッド２２２の表面とロッカーに面する表面２４４を含んでいる（すなわち、ロッカーパッド２２２の表面とロッカーに面する表面２４４の両方が有限の幅の方向の曲率半径を有している）。好ましくは、この幅方向の曲率半径は、例えば、少なくとも約１ｍであり、比較的大きい。
【０１５０】
１つの実施形態において、カムに面する軸受面２４２は、その長さＬに沿った曲率半径１７ｍｍとその幅Ｗに沿った曲率のない半径を有している。ロッカーに面する軸受面２４４は、その長さＬに沿って曲率半径５０ｍｍ、その幅Ｗに沿って１ｍの曲率半径を有している。ロッカーパッド２２２の表面は、その長さに沿って３５ｍｍの曲率半径を、その幅に沿って１ｍの曲率半径を有している。カム２０２の面は、その長さに沿って（角度位置に応じて）の可変の曲率半径を有し、その幅に沿った曲率半径は有していない。
【０１５１】
カムに面する軸受面２４２の長さ方向の半径は、いくつかの実施形態で、開き用斜面２３０の基部に位置されるカム２０２の凹部の長さ方向の半径によって、制限され得る。例えば、カムに面する軸受面２４２の長さ方向の半径が、、基礎円２１８から開き用斜面２３０への遷移部で、カム２０２の凹部の長さ方向の半径よりも大きい場合には、軸受要素２３６は、当該斜面２３０に余りにも手荒に移行することになり、不必要に高い接触応力を生じさせる。したがって、いくつかの実施形態において、カムに面する軸受面２４２の半径は、基礎円２１８から開き用斜面２３０への遷移部における凹部の長さ方向の半径よりも実質的に小さく（例えば、約３分の１から約２分の１以下のオーダー）にされてもよい。
【０１５２】
ロッカーに面する軸受面２４４は、このような制限を有さない。実際には、当該軸受面２４４は（軸受面２４２の場合と同様に）乗るような連続したオイル膜の利点を有していないので、軸受面２４４の長さ方向の半径が軸受面２４２の長さ方向半径と同じく小さいならば、接触応力が望ましくなく高くなってしまうであろう。したがって、いくつかの実施形態において、ロッカーに面する軸受面２４４の半径は、カムに面する軸受面２４２の半径よりも大きくされてもよい。好ましくは、ロッカーに面する軸受面の長さ方向の半径は、カムに面する軸受面２４２の長さ方向の半径よりも約１.５倍、約２.０倍、及び/又は約２.５倍大きい。
【０１５３】
連結アーム２３８の近位端部は、様々な形態を有することができ、任意の様々な方法で作動システム３００のロストモーションピストン３６４に結合されてもよい。
【０１５４】
一実施形態では、図８Ａに示されるように、連結アーム２３８の近位端部は、ロストモーションピストン３６４に形成された対応する円筒状凹部３６６内に受容される大きの略円筒状の部分２５２を画定している。ロストモーションピストン３６４に形成された円筒状凹部３６６は、連結アーム２３８の円筒状の部分２５２が捕捉され、当該凹部３６６内に積極的に保持されるように、円筒の半分よりも大きくされてもよい。あるいは、当該凹部３６６は円筒の半分以下であってもよく、この場合には、円筒状の部分２５２と凹部３６６の間の接触を維持するために、他のバルブトレイン構成要素によって矢印Ａ２の方向に連結アーム２３８に付与される力に依存されてもよい。円筒状の部分２５２の周りに延びる凹部３６６の程度はまた、ロストモーションピストン３６４に対しての連結アーム２３８の回転の自由の範囲を制限するべく選択されてもよい。
【０１５５】
ロストモーションピストン３６４に形成された潤滑開口部３７６は、作動システム３００が再充填されるとき、作動システム３００の遠位室３２２からの潤滑流体を円筒状の部分２５２及び凹部３６６との間の界面に供給する。エンジンバルブ２０６の開閉時に、円筒状の部分２５２の接触面２５０が、作動システム３００の遠位室３２２からの流体の漏れを防止するために十分な力で潤滑開口部３７６に対して押し付けられることが理解されるであろう。
【０１５６】
例示的な実施形態では、円筒状の部分２５２は、約７ｍｍの直径と約１１ｍｍの幅を有している。
【０１５７】
別の実施形態では、図８Ｂに示されるように、連結アーム２３８がその近位端部において球状部２５４へ外側に広がっている。球状部２５４は、実質的に円形の横断面を有し、作動システム３００の遠位室３２２内に嵌合するように寸法決めされている。球状の凹部２５６が球状部２５４の近位方向に面する表面に形成されている。メニスカス２５８が、当該球状部２５４とロストモーションピストン３６４の実質的に平坦な遠位表面との間に挟まれている。球状部２５４、メニスカス２５８、及びロストモーションピストン３６４は全て、自動ラッシュピストン３０６の遠位室３２２内に収容されている。
【０１５８】
当該メニスカス２５８は、ロストモーションピストン３６４の遠位表面に係合する実質的に平坦な接触面２６０、及び連結アーム２３８の球状部２５４に形成された球状凹部２５６に係合する球状接触面２６２を含んでいる。当該メニスカス２５８はまた、ロストモーションピストン３６４に形成された潤滑開口部３７６と流体連通している近位空洞２６４を含んでいる。当該近位空洞２６４は、当該メニスカス２５８がロストモーションピストン３６４の遠位表面に沿って上下に摺動するとき、潤滑開口部３７６との流体の連通が維持されるように、大きさが定められている中心流体空腔２６６は、当該メニスカス２５８を貫通して延び、近位空洞２６４からメニスカス２５８の遠位に面する表面２６２に形成された遠位空洞２６８（図８Ｅに最良に見られる）へ潤滑流体を供給する。
【０１５９】
作用において、当該メニスカス２５８及び連結アーム２３８は、軸受要素２３６がカム２０２の基礎円２１８に接触しているとき、図８Ｂに示されるように位置されている。この間、少量の流体が遠位室３２２から、ロストモーションピストン３６４を通り、メニスカス２５８の接触面２６０、２６２を潤滑すべく、メニスカス２５８の近位及び遠位空洞２６４、２６８へと流れる。図８Ｃに示されるように、カム２０２の作動部分２２６が、エンジンバルブ２０６を開くために軸受要素２３６に接触するとき、当該連結アーム２３８は、それに形成された球状凹部２５６がメニスカス２５８の球面接触面２６２を横断して滑り、下向きに旋回する。同時に、メニスカス２５８はロストモーションピストン３６４に対して上方に摺動する。近位及び遠位の空洞２６４、２６８の寸法決めのせいで、潤滑流体は、構成要素がどのように関節結合されているかに関係なく、ロストモーションピストン３６４及びメニスカス２５８の間の界面、そしてまたメニスカス２５８と連結アーム２３８との間の界面にも供給される。
【０１６０】
図８Ｂ及び８Ｃに示す形態は、上述のように、有利には、メニスカスの球状接触面２６２と連結アームの凹部２５６のためにより大きな曲率半径が使用されるのを可能にし、バルブトレインに力を伝達する大きな面積を提供することにより、接触応力を減少させている。例えば、メニスカスの球状接触面２６２は、直径９ｍｍと９ｍｍの幅を有してもよい。
【０１６１】
さらに、別々のメニスカス構成要素２５８が、ロストモーションピストン３６４及び/又は連結アーム２３８のために使用される材料（単数又は複数）とは異なる材料から形成されてもよい。このことは、低摩擦、応力耐性材料が、ロストモーションピストン３６４又は連結アーム２３８に余分な重量を追加することなく、メニスカス２５８のために用いられることを可能にする。一実施形態では、ロストモーションピストン３６４及び連結アーム２３８が鋼から形成され、メニスカス２５８は青銅から形成されている。
【０１６２】
図８Ｄに示されるように、メニスカス２５８の近位流体空洞２６４は、実質的にメニスカス２５８の構造を弱めることなく潤滑を可能にするために、選択肢的に溝パターンで画定されてもよい。好ましくは、当該溝が浅く幅狭であり、自動ラッシュピストン３０６の遠位室３２２からのオイルの不慮の漏れを防止するように、メニスカス２５８の外周に１ｍｍを超えて近くには延びていない。螺旋溝がメニスカス２５８の近位に面する表面２６０に設けられてもよく、又は同心円状の溝の相互連結の一組が、図示のように、設けられてもよい。図８Ｅに示されるように、メニスカス２５８の遠位空洞２６８は、最適な潤滑を提供するために２つの直線状の交差する溝によって画定されてもよい。
【０１６３】
別の実施形態では、図８Ｆに示されるように、連結アーム２３８の近位端部が、ロストモーションピストン３６４の実質的に平坦な遠位表面２７０と直接に接触して位置される円筒状の接触面２５０を画定している。この実施形態では、円筒状の接触面２５０の曲率半径は、ロストモーションピストン３６４に対しての連結アーム２３８の角回転を制限し、且つ円筒状の面２５０と遠位のピストン表面２７０との間の接触線を当該表面２７０に平行な方向（すなわち、図８Ｆにおいて上下方向）において実質的に中心に維持するために、非常に大きくされてもよい。この実施形態の利点は、関節運動が滑り接触のの代わりに転動を介して達成されるので、連結アーム２３８及びロストモーションピストン３６４との間の界面の潤滑は、それほど懸案ではない。曲率半径の大きな円筒面２５０は、接触応力を軽減することを助けることができる。本実施形態では、連結アーム２３８の近位端部が、連結アーム２３８がロストモーションピストン３６４に対する揺動によって上下方向に旋回するのを許容しながら、連結アーム２３８が上下方向に並進するのを保持するべく、自動ラッシュピストン３０６の遠位室３２２に捕捉されている。
【０１６４】
上述の形態のいずれかにおいて、１つ以上の軸受挿入体が、種々の接触面の間に設けられてもよい。当該軸受挿入体は、低摩擦、高応力耐性によって特徴づけられる青銅のような材料から形成されてもよい。一実施形態では、当該軸受挿入体は、接触面（複数可）に圧入されてもよい。
【０１６５】
上述したバルブトレイン２００では、ロストモーション機能がカム２０２とロッカー２０４との間に配置された１つ以上の要素によって達成される。しかしながら、これは常にそうであるの必要はない。例えば、ロストモーションはまた、カム２０２とロッカー２０４の旋回点との間の距離が調整されるように、ロッカー２０４の台座高さを調整することによって達成されてもよい。
【０１６６】
図９Ａは、「ローラウェッジ」バルブトレイン４００の例示的な一実施形態を示す図である。図示のように、バルブトレイン４００は、カム４０２、ロッカー４０４、バルブ４０６、及び調整可能な機械要素４０８を含んでいる。当該調整可能な機械要素４０８は、軸受要素４３６、連結アーム４３８、及び上述の作動システム３００を含んでいる。ロッカー４０４は、そこに形成された矩形の開口部４７２を有するロッカーシャフト４２８に取り付けられている。開口部４７２は、堅固に固定されたロッカー支持体（図示せず）に配置された矩形状の突起４７４を摺動可能に受け入れる大きさにされている。矩形状の突起４７４は、カム４０２に対する固定位置を有し、したがって、ロッカー４０４の上下動を案内し、そしてロッカー４０４の旋回点が調整され得る程度を制限することができる。
【０１６７】
当該軸受要素４３６は、軸受要素４３６の摺動が台座組立体の高さHを調整するのに有効であるように、互いに対して移動可能である、対向するロッカー台座部分４７６,４７８の間に配置されている。本発明の範囲から逸脱することなく様々な断面が使用できることが理解されるであろうが、図示の実施形態では、軸受要素４３６は、くさび形の断面を有している。複数のころ軸受４８０が、台座部分４７６,４７８に対する軸受要素４３６の摺動運動を容易にするために、設けられてもよい。また、図示の実施形態では、上側の台座部分４７６がロッカーシャフト４２８に一体に連結するために、ロッカー４０４のスロットを通って延びている。当該スロットは、上側の台座部分４７６を受容し、バルブ事象中に、ロッカー４０４の回動運動を可能にするように寸法決めされている。
【０１６８】
運転時に、カム４０２は、エンジンのクランクシャフトの回転によってそれが装着されているカムシャフトが駆動されるように時計回りに回転する。カム４０２の基礎円部分４１８がロッカー４０４に係合するとき、ロッカー４０４は、二股ロッカーパッド４２０がバルブばねの付勢を克服するためにバルブ４０６に十分なリフト力を加えない位置に留まり、したがって、バルブ４０６は、そのシートに閉じられたままである。
【０１６９】
カム４０２が回転すると、滞留作動部分４２６がロッカー４０４と係合する。当該作動部分４２６は、ロッカー４０４に下向きの力を付与し、それが反時計回りに回転するのを生じさせ、作動部分４２６がロッカー４０４を過ぎて回転するまで、又はロストモーション機能が実行されるまで、バルブ４０６をそのシートからリフトさせる。
【０１７０】
作動システム３００は、上記のように、ロストモーション機能が要求されたとき（すなわち、カム４０２の閉じ用斜面４３２がロッカー４０４に到達する前にバルブ４０６を閉じることが望まれるとき）、軸受要素４３６が台座部４７６、４７８との間から部分的に駆動されることを可能にするために使用される。軸受要素４３６が引き抜かれるとき、カム４０２によって及びバルブばねによってロッカー４０４に加えられる下向きの力は、上側の台座部分４７６とこれに取付けられているロッカーシャフト４２８がカム４０２から離れて移動することを引き起こす。換言すれば、ロッカー４０４の旋回点は、ロッカーシャフト４２８が開口部４７２を通して挿入されている固定突起４７４に対して摺動するとき、下方に移動する。
【０１７１】
軸受要素４３６が台座部分４７６、４７８から十分に離れて引き出されるとき、バルブ４０６が実際にそのシートから離れてリフトされるためには不十分な運動がカム４０２からロッカー４０４に付与され、かくてバルブ４０６は閉じるか、又は閉じたままである。バルブトレイン４００は、このように可変バルブ作動を可能にする、ロストモーション機能（すなわち、バルブ４０６がカム４０２のプロファイルによって提供されるものよりも早い時点で閉じることを可能にする）を提供している。
【０１７２】
くさび状の軸受要素４３６の角度は、作動システム３００に及ぼされるバルブトレイン力の大きさ、及び/又はロストモーションを達成するのに必要とされるロストモーションピストン３６４のストローク量を変えるために調整されてもよいことが理解されるであろう。例えば、くさびの角度がゼロに近づくと、作動システム３００の軸方向の力は低下するが、ロストモーションピストン３６４に必要とされるストローク量は増加する。同様に、くさびの角度が９０度に近づくと、作動システム３００の軸方向の力は増加する一方、必要とされるストローク量は減少する。より高い軸方向の力は、より大きく、丈夫な作動システム３００の使用を必要とする。より長いロストモーションピストン３６４のストロークは、より大きな遠位室３２２から流体を排出するためにより長い時間がかかるので、システムの反応時間を短縮させる。また、より短いストロークは、より高い作動速度の結果となる有効質量を低減する一方、より長いストロークは、より遅い作動速度の結果となる有効質量を増加させる。軸受要素４３６のくさび形状は、合理的な大きさの作動システム３００が、応答時間に関しての犠牲なく使用され得るように、これらのパラメータが最適化されるのを可能にしている。ロストモーションピストン３６４のストロークは、失われるバルブリフト量に等しい下限値と、失われるバルブリフトの約２〜３倍の量に等しい上限値の間に亘る。くさびの角度は、約０度〜約２５度の間の範囲であり、好ましくは約２０度である。くさびの角度はまた、使用されているロッカー４０４の比に基づいて調整されてもよい。
【０１７３】
図９Ｂは、ロッカー台座５７６が作動システム３００の連結アーム５３８によって直接に支持されている別の例示的なバルブトレイン５００を示している。図９Ｂに示されたバルブトレイン５００の作用は、以下を除いて図９Ａに示したものと実質的に同一である。すなわち、台座の高さを調整するのに軸受要素が対向するロッカー台座部の間から脱出されることを許容している作動システム３００の代わりに、当該台座５７６自体が作動システム３００によって直接に下降されるのである。したがって、カム５０２（それに関連する滞留作動部分５２６及び閉じ用斜面５３２を備える）、ロッカー５０４、外開きのバルブ５０６、ロッカーシャフト５２８（それに関連する矩形開口５７２を備える）、長方形の突起５７４のみならず、バルブトレイン５００の残りの構成要素は全て、バルブトレイン４００におけるそれらの対応する構成要素と実質的に同一であり、且つ実質的に同様に機能する。
【０１７４】
図９Ｃ〜９Ｄは、ロストモーション作用を達成するために、ロッカー６０４の旋回点を折り畳む別の例示的なバルブトレイン６００を示している。図示のように、膝折り畳み可能なロッカー台座６７６が、大腿骨部６８４及び脛部６８６を含む膝関節結合部の上方に取り付けられたロッカーシャフト支持ハウジング６８２を含むように設けられている。ロッカー６０４は、支持ハウジング６８２に順に固定的に嵌合されているロッカーシャフト６２８の回りに回転自在に取り付けられている。当該支持ハウジング６８２は、大腿骨部６８４が支持ハウジング６８２に対して回転可能であるように、当該大腿骨部６８４に形成された第一の円筒形のスロット６９０内に受容される円筒状の突起６８８を含んでいる。当該大腿骨部６８４はまた、第一の円筒形スロット６９０の逆に円筒状のエッジ６９２を含んでいる。当該円筒状のエッジ６９２は、当該大腿骨部６８４と脛部６８６が互いに対して回転可能であるように、当該脛部６８６に形成された対応する円筒形のスロット６９４内に収容されている。
【０１７５】
運転時には、当該折り畳み可能なロッカー台座６７６は、当該大腿骨部６８４が、支持ハウジング６８２に対して比較的小さい第一の角度Ｂ１（例えば、約８度）に位置されている（図９Ｃに示される）第一の延伸形態を有している。ロストモーション作用が必要なときは、当該ロッカー６０４の旋回の高さが下げられ、かくてそれに結合されているエンジンバルブがその対応するカムのプロファイルによって要求されるのよりも早く閉じるのを許容する。これは作動システム３００を作動させることによって達成され、それによって、折り畳み可能なロッカー台座６７６を、図９Ｄに示されるように、折り畳まれた形態に移行させるために、当該カム及び/又はバルブばねによって当該ロッカー６０４に及ぼされる下向きの力（例えば、矢印Ａ６の方向）を許容している。この形態では、大腿骨部６８４と脛部６８６との交点に形成された「膝部」が、曲がる、すなわち、関節運動し、連結アーム６３８及びロストモーションピストン３６４を作動システム３００の遠位室３２２内に近位方向に駆動する。折り畳まれた形態では、大腿骨部６８４が、第１の角度Ｂ１より大きい、ハウジング６８２に対する第二角度Ｂ２を形成する。一実施形態では、当該角度Ｂ２は約２３度であることができる。
【０１７６】
カムの作動部が、一旦ロッカー６０４を過ぎて回転すると、当該折り畳み可能なロッカー台座６７６は、作動システム３００の再充填によって延伸形態に再度移行される。作動システム３００が補充されると、ロストモーションピストン３６４及び連結アーム６３８は、大腿骨部６８４と脛部６８６が関節運動、すなわち、「真直ぐになる」べく力を及ぼし、それによって、折り畳み可能なロッカー台座６７６を延伸させ、ロッカー６０４の旋回点を図９Ｃに示される位置に戻すべくリフトする。
【０１７７】
図９Ｅは、内側に開くエンジンバルブ７０６（すなわち、エンジンシリンダー内に向かって開くエンジンバルブ）と共に使用するためのバルブトレイン７００の例示的な実施形態を示す。バルブトレイン７００の構成及び作用は、軸受要素７３６がバルブ７０６に直接に接触するか、又は１つ以上の中間要素７９６を介してバルブ７０６に接触するように、ロッカーが省略されていることを除いては、上述したバルブトレイン２００と実質的に同じである。具体的には、作動システム３００は、カムの運動がエンジンバルブ７０６に伝達されるように、カム７０２と中間要素７９６との間に軸受要素７３６を選択的に保持する。（例えば、カムによって要求されるのよりも早くエンジンバルブ７０６を閉じるために）ロストモーションが所望されるとき、作動システム３００は、連結アーム７３８を後退させ、そして軸受要素７３６がカム７０２及び中間要素７９６の間から少なくとも部分的に脱出されることを可能にするように作動される。当該軸受要素７３６がカム７０２及び中間要素７９６の間から外に移動すると、中間要素７９６はカム７０２に向かって移動でき、エンジンバルブ７０６が閉じるのを許容する。
【０１７８】
上述したバルブトレインのいくつかでは、軸受要素が、第一及び第二バルブトレイン構成要素（例えば、カムとロッカー）の間に配置されている。特定の例において、これらの構成要素の互いに対する位置ずれが、軸受要素上に作用する実質的な曲げモーメントをもたらすことがある。例えば、カムとロッカーとの間に配置された軸受要素の場合には、この曲げモーメントは、カムとロッカーに対して横方向（例えば、カムの回転軸線及び/又はロッカーの回転軸線に対して実質的に平行な方向）に当該軸受要素を押圧するように作用する。この曲げモーメントは、１つ以上のバルブトレインの接触面が幅方向にクラウニングされたとき、増幅されるに可能性がある。このような実施形態では、当該軸受要素に加わる力の横方向成分は増大されるからである。
【０１７９】
図１０Ａ-１０Ｆは、カムとロッカーの位置ずれによって加えられる曲げモーメントを低減及び/又は少なくとも部分的に補償することができる軸受要素８３６の例示的な実施形態を示す。図示の軸受要素８３６は、複数の構成部品を含んでいる。具体的には、軸受要素８３６は、連結アーム８３８に一体的に形成されたメジャー部分８３７と、当該メジャー部分８３７に形成されたポケット８４１に摺動可能に受容された別体のパッド８３９を含んでいる。図示されているように、メジャー部分８３７はカムに面する軸受面８４２を画定し、パッド８３９はロッカーに面する軸受面８４４を画定している。
【０１８０】
図示の実施形態における当該軸受面８４２、８４４は共に、円筒の部分である（すなわち、それらは長さ方向Ｌに有限の曲率半径を有し、幅方向Ｗには曲率のない（すなわち無限）の半径を有す）。しかしながら、軸受面８４２、８４４の一方又は両方が、（すなわち、表面が長さ方向Ｌにおいて有限の曲率半径及び幅の方向Ｗにおいて有限の曲率半径を有するように）代わりにクラウニングされてもよいことが理解されるであろう。同様に、軸受面８４２、８４４と界面接触するカム及びロッカーパッドの表面は、クラウニングされても又はクラウニングされなくてもよい。いくつかの実施形態では、カムに面する軸受面８４２は、ロッカーに面する軸受面８４４の長さ方向の曲率半径よりも小さい長さ方向の曲率半径を有している。例えば、カムに面する軸受面８４２は、約１７ｍｍの長さ方向の曲率半径を有し、ロッカーに面する軸受面８４４は約５０ｍｍの長さ方向の曲率半径を有することができる。
【０１８１】
図１０Ｅ-１０Ｆの分解図に示されるように、ポケット８４１は、近位側及び遠位側の停止部８４３、８４５及びパッドに面する表面８４７によって画定されている。当該パッド８３９のロッカーに面する軸受面８４４から反対側に形成されたポケットに面する表面８４９は、ポケット８４１のパッドに面する表面８４７に摺動可能に係合する。図示の実施形態では、パッドに面する表面８４７とポケットに面する表面８４９は共に、軸受面８４２、８４４が形成されている円筒形に横方向に配向された円筒形の区分である。換言すれば、パッドに面する表面８４７とポケットに面する表面８４９は共に、長さ方向Ｌに曲率のない（すなわち無限）の半径及び幅方向Ｗに有限の曲率半径を有していることが理解されるであろう。しかしながら、当該表面の一方又は両方はまた、（すなわち、表面が長さ方向Ｌにおいて有限の曲率半径及び幅方向Ｗにおいて有限の曲率半径を有するように）長さ方向においてクラウニングされてもよい。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、パッドに面する表面８４７は、ポケットに面する表面８４９の幅方向の曲率半径に非常に近いが、それよりもわずかに小さい幅方向の曲率半径を有している。例えば、パッドに面する表面８４７は約４０.４ｍｍの幅方向の曲率半径を有し、そしてポケットに面する表面８４９が約４０ｍｍの幅方向の曲率半径を有してもよい。曲率におけるこの差は、図１１Ａ〜１１Ｃに概略的に示されており、潜在的な多くの利点を提供することができる。図１１Ａにおいて、パッドに面する表面８４７は、幅方向の曲率半径R１を有しており、そしてポケットに面する表面８４９は、R１はより大きい幅方向の曲率半径R２を有している。
【０１８３】
図１１Ｂに示されるように、R１及びR２との違いが、システムが負荷されていないとき、パッド８３９のエッジにおける表面８４７、８４９の間の（図中で、丸で囲まれている）小さな隙間を生成している。この隙間は、後でシステムに荷重がかけられるときに絞り出される潤滑流体が、表面８４７、８４９の間を流れることを可能にする。このサイクルは、システムが交互に負荷され、且つ無負荷にされるときに繰り返し、接触表面８４７、８４９への潤滑流体の安定供給を可能にする。
【０１８４】
R１及びR２との違いはまた、システムに荷重がかけられたときに、パッド８３９が僅かに撓むことを許容する。これは、パッド８３９のロッカーに面する軸受面８４４に、図１１Ｃに示されるような凹部が形成されている場合に（製造上の欠陥又は公差による）特に有利である。このような場合には、R１及びR２との差は、パッド８３９が、システムに荷重がかけられたときに撓み、そしてパッドに面する表面８４７に実質的に一致することを許容し、それによって、ロッカーに面する表面８４４が、そうでなければ、ロッカーに面する軸受面８４４の凹面の性質に由来する望ましくないロッカーとの点接触を防止する、実質的に平面になることを許容する。
【０１８５】
軸受要素８３６を含む、本明細書に開示された軸受要素のいずれも、耐久性や表面の他の特性を改善するように構成された様々な特徴、又はコーティングを有する１つ以上の表面を含むことができる。例えば、ＤＬＣ（「ダイヤモンド状コーティング」）のような耐摩耗コーティングが、軸受要素８３６の１つ以上の表面に施されてもよい。例示的な実施形態では、カムに面する軸受面８４２、ポケットに面する表面８４９、及びロッカーに面する軸受面８４４は、各々がＤＬＣで被覆されている。一実施形態では、軸受要素８３６の主要部８３７とパッド８３９は、ＢM４-Ｗのような高強度鋼から形成されている。
【０１８６】
図１０Ａ-１０Ｆに示した実施形態では、連結アーム８３８が、Ｉ字型断面を有し、軸受要素８３６から上述の作動システム３００のロストモーションピストン３６４に当該連結アーム８３８を結合するように構成された嵌合部８５１にまで近位方向に延びている。図示されているように、嵌合部８５１は、球体の部分を形成しているメジャー部分８５３と、メジャー部分８５３から延び円筒の一部を構成しているマイナー部分８５５を含んでいる。当該マイナー部分８５５は、作動システム３００のロストモーションピストン３６４の平坦な遠位表面に当接するように構成されている。一実施形態では、メジャー部分８５３は、約６ｍｍの半径を有する球の区分であり、マイナー部分８５５は、約４１.５ｍｍの半径を有する円筒の一区分である。１つ以上の孔８５７が嵌合部８５１に形成されており、潤滑流体が主要部８５３を通って流れ、マイナー部分８５５とロストモーションピストン３６４との間の界面を潤滑できるようにしている。孔８５７はまた、嵌合部８５１の質量を低減し、より高速な作動速度を可能にする。さらに、孔８５７は、システムに荷重がかけられたとき、嵌合部８５１及びロストモーションピストン３６４が内部に配置されているスリーブ又はボアとの間の力をより均等に配布するべく、嵌合部８５１（例えば、メジャー部分８５３）の局所的な変形を可能にしている。
【０１８７】
使用の際には、パッド８３９及び軸受要素８３６のメジャー部分８３７の間の移動は、カムとロッカーなどのバルブトレイン構成要素の間に存在する可能性のある如何なる不整合をも取り除き、それによって、軸受要素８３６へ加えられる曲げモーメントを低減又は排除する。具体的には、パッド８３９のポケットに面する表面８４９がポケット８４１のパッドに面する表面８４７に対して摺動し、カムとロッカーの間の位置合わせの変化に継続的に適応する。
【０１８８】
図１２は、一般的にＩ字型断面を有する連結アーム８３８'が、当該連結アーム８３８‘の剛性を高めるために垂直支柱８６１’が一体に形成されている、軸受要素８３６’の別の実施形態を示している。
【０１８９】
図１３Ａ-１３Ｂは、嵌合部８５１″が円筒の一区分を形成するメジャー部分８５３″と、球の区分を形成する第１及び第二マイナー部分８５５″とを備える、軸受要素８３６″及び連結アーム８３８″の他の実施形態を示している。一実施形態では、メジャー部分８５３″は約３.５ｍｍの半径を有する円筒の一区分を形成し、マイナー部分８５５″は約６ｍｍの半径を有する球の区分を形成する。
【０１９０】
図１４Ａ-１４Ｄは、パッド８３９″がポケット８４１″に対して動くことができる程度を制限するために、特徴が設けられている、軸受要素８３６″の別の実施形態を示している。図示のように、軸受要素８３６″は、そこに形成されたポケット８４１″を有するメジャー部分８３７″を含み、当該ポケットは、近位及び遠位側の停止部８４３″、８４５″及びパッドに面する表面８４７″によって画定されている。当該近位側の停止部８４３″は、そこから遠位方向に突出しているリブ８６３″を及び遠位側停止部８４５″は、そこから近位方向に突出しているリブ８６５″を有している。パッド８３９″は、ポケット８４１″内に摺動可能に受容され、そしてそこから延び、リブ８６３″、８６５″とパッドに面する表面を含む８４７″の間に嵌合するように構成された近位及び遠位のタブ８６７″、８６９″を含んでいる。当該リブ及びタブは、幅方向に湾曲されている。また、リブ及びタブの曲率半径は、パッド８３９″のポケット８４１″に対する摺り運動が特定の範囲に制限されるように、パッドに面する表面８４７″の幅方向の曲率半径に対して選択されている。
【０１９１】
図１５は、別の例示的な実施形態の作動システム９００を示している。当該作動システム９００は、本明細書に開示されたバルブトレインのいずれかに、上述の作動システム３００の代わりに使用されてもよい。作動システム９００の構成及び作用は、以下に説明されるのを除いて、そして当業者によって容易に理解されるように作動システム３００とほぼ同様である。従って、その詳細な説明は簡潔さのために省略する。
【０１９２】
図１５に示されるように。当該システム９００は、その中に配置されたスリーブ９０６を有する円筒状のハウジング９０２を含んでいる。作動システム３００のピストン３０６とは異なり、スリーブ９０６はハウジング９０２内に固定されている。換言すれば、スリーブ９０６は、ハウジング９０２に対して摺動しない。当該スリーブ９０６は、２つの略円筒形の室を画定する隔壁９１２を含んでいる。近位室９１６は、ばねシート９０４と隔壁９１２との間に画定されている。遠位室９２２は、隔壁９１２とスリーブ９０６の開口遠位端との間に画定されている。
【０１９３】
近位室９１６は、ばねシート９０４に形成された開口部９２４を介して、高速トリガー（又はパイロット）バルブ９３０及びトリガー（又はパイロット）アキュムレータ９３２を含む油圧回路と流体連通している。トリガーバルブ９３０は、当該近位室９１６をトリガーアキュムレータ９３２と選択的に流体連通状態に置くべく、（例えば、エンジン制御用コンピュータ又は他の電子制御装置の制御下で、）作動させることができる。コネチカット州ブルームフィールドのジェイコブスビークルシステムズ社（Jacobs Vehicle Systems, Inc.）から入手可能なソレノイド型バルブのような、種々のトリガーバルブのいずれもが使用されてもよい。一実施形態では、高速トリガーバルブ９３０は、０.４９２ｃｍ３の容積及び０.８msecの作動時間を有する。
【０１９４】
主バルブ９３８は、それが（主バルブ９３８の先細りの部分９３８Ｄが分割壁９１２に形成されたバルブシート９３６に対し着座された）全閉位置と（主バルブ９３８が近位室９１６の近位範囲を画定しているばねシート９０４に近づく及び/又は接触する）全開位置との間を移動できるように、近位室９１６内に摺動可能に配置されている。
【０１９５】
当該主バルブ９３８は、ほぼ円筒形の近位部分９３８pと先細にされている遠位部分９３８Ｄとを有している。一実施形態では、近位部分９３８pは約１１ｍｍの外径を有し、そして遠位部分９３８Ｄは、先細の遠位部分９３８Ｄがバルブシート９３６に接触する接触線で約５ｍｍの外径を有している。この例示的な実施形態では、遠位部分９３８Ｄは、接触線からさらに遠位方向に、約５ｍｍ未満である外径を有する遠位端部で終端するまで先細（テーパ）になっている。この遠位部分９３８Ｄのテーパは、線形又は非線形であってもよい。遠位部分９３８Ｄを通して形成されたオリフィス９４０は、付勢ばね９４４が配置された近位部分９３８p内に形成された中心内腔９４２と流体連通している。付勢ばね９４４は、ばねシート９０４及びオリフィス９４０と内腔９４２との接合部に形成された肩部９４６の間で、当該ばね９４４が主バルブ９３８を全閉位置に向けて付勢するように、圧縮される。一実施形態では、付勢ばね９４４は、約５０Ｎの予圧及び約１３Ｎ/ｍｍの剛性を有している。
【０１９６】
当該オリフィス９４０及び中心内腔９４２は共に、バルブ９３８を通って延び、以下に説明するように、バルブ９３８の前後の圧力釣り合わせを容易にする、流体通路を画定している。一実施形態において、当該オリフィス９４０は、約１ｍｍの直径を有するしことができる。
【０１９７】
当該主バルブ９３８は、１つ以上の異なる材料から形成される多成分装置とされてもよい。例えば、主バルブ９３８の外側は、剛性及び良好な熱伸縮特性を提供するために鋼から形成されてもよい一方、主バルブ９３８の内部は、主バルブ９３８の重量を減らし、その反応時間を強化させるために、アルミニウム、樹脂、又はプラスチックから形成されてもよい。
【０１９８】
一般的に環状形状の中間室９２０は、主バルブシート９３６に隣接する、主バルブ９３８の下方に形成されている。当該中間室９２０は、主アキュムレータ９５４及び作動流体源９５８（例えば、作動システム９００が設置されたエンジンのオイル供給源）に結合された逆止バルブ９５６をを含んでいる油圧回路に、開口部９４８を介し流体連通している。逆止バルブ９５６は、供給源９５８から中間室９２０への流体の一方向の流れを可能にする。当該主アキュムレータ９５４は、エンジンオイル供給源への長い戻り経路に対する有利のためにアキュムレータ９５４が省略されるような）代替の配列よりも好ましい、中間室９２０に近接して配置されている。何故ならば、それは、中間室９２０及び遠位室９２２を非常に迅速に再充填するために流体が供給されるのを許容するからである。
【０１９９】
隔壁９１２はまた、中間室９２０から遠位室９２２への流体の一方向の流れを可能にする１つ以上の補充逆止バルブ９６０を含んでいる。一実施形態では、４つの逆止バルブ９６０がバルブシート９３６の外周の周りに互いにほぼ９０度離間されて隔壁９１２に設けられている。複数の小さな逆止バルブ９６０の使用は、単一の大きな逆止バルブよりも速い反応時間をもたらし、大きな集合体流れ面積が非常に迅速に提供されるのを許容する。着座制御開口９６２が、遠位室９２２と中間室９２０との間の流体通路を提供すべく、バルブシート９３６及び隔壁９１２を通って延びている。
【０２００】
ロストモーションピストン９６４は、遠位室９２２内に摺動自在に配置され、バルブトレインの軸受要素（例えば、図１０Ａ〜１０Ｆに示す軸受要素８３６）に結合されている。上記で詳細に説明されたように、ロストモーションピストン９６４は、任意の様々な方法で軸受要素８３６に結合されてもよい。図示の実施形態では、軸受要素８３６の近位端部が、円筒の一部を形成する凸状の面２５０を有している。凸状の面２５０は、軸受要素８３６がロストモーションピストン９６４に対して図示されている矢印Ａ３、Ａ４の方向に旋回できるように、ロストモーションピストン９６４の平面状の遠位表面に着座されている。一実施形態では、ロストモーションピストン９６４は、約１０ｍｍと約１４ｍｍの間の直径を有する。好ましくは、ロストモーションピストン９６４は、約１２ｍｍの直径を有する。
【０２０１】
自動ラッシュプレナム９０８が、摺動自在に配置されたバルブキャッチプランジャ９８８を備えて、ロストモーションピストン９６４に形成されている。自動ラッシュばね９９０は、当該ロストモーションピストン９６４及びバルブキャッチプランジャ９８８がばね力によって互いから付勢されて離れるように、両者間で圧縮されている。いくつかの実施形態では、当該自動ラッシュばね９９０は、自動ラッシュプレナム９０８と遠位室９２との間の１バールの圧力差に相当する力を与えることができる。ロック用リング９９２が、ロストモーションピストン９６４の内部に形成された環状の凹部とバルブキャッチプランジャ９８８の外側に形成された環状の凹部内に配置されている。当該ロック用リング９９２は、ロストモーションピストン９６４内でのバルブキャッチプランジャ９８８の移動範囲を制限する、近位端停止部及び遠位端停止部の両者として作用する。ロストモーションピストン９６４とバルブキャッチプランジャ９８８の組立体は、図１６の分解図に詳細に示されている。図示のように、小さなオリフィス９９４が、バルブキャッチプランジャ９８８の近位側表面に設けられている。自動ラッシュばね９９０の一端部は、ロストモーションピストン９６４に接触している。他端部は、順にゴム層９９８に接触するワッシャー９９６に接触している。構成部品が組み立てられるとき、当該ロストモーションピストン９６４は、バルブキャッチプランジャ９８８の挿入を防止する油圧ロックを生成する、オイルをその内部に有している。当該オイルは、組み立て中に、ワッシャー９９６の中心を通じて逃げ、そしてゴム層９９８は逆止ディスクとして作用する。ロストモーションピストン９６４はまた、ロック用リング９９２を圧縮するために工具が挿入され得る複数の孔を含み、ロストモーションピストン９６４及びバルブキャッチプランジャ９８８の組立や取外しを容易にしている。
【０２０２】
再び図１５を参照と、バルブキャッチプランジャ９８８は、当該バルブキャッチプランジャ９８８の近位に面する表面から延びている着座制御突起９６８を含み、それは、隔壁９１２の着座制御開口９６２内に受容される大きにされている。当該着座制御突起９６８は、当業者によって理解されるように、所望されるバルブの減速プロファイルに応じて、様々な形状及び大きさを有してもよい。
【０２０３】
作動システム９００の例示的な一実施形態におけるバルブキャッチプランジャ９８８と遠位室９２２の寸法は、図４Ａに示したものと同様であってもよい。バルブキャッチプランジャ９８８が遠位室９２２内で近位方向に並進するとき、着座制御用突起９６８は着座制御開口９６２に進入し、それによって、可変面積流れ開口部を形成し、エンジンバルブ２０６が閉じるときの速度を遅くする。
【０２０４】
ロストモーションピストン９６４の遠位方向への移動は、隔壁９１２に形成された端部の停止部９７０によって制限されるのに対し、ロストモーションピストン９６４の近位方向への移動は、軸受要素８３６、カム２０２、及びロッカー２０４によって制限される。
【０２０５】
ばねシート９０４と主バルブ付勢ばね９４４が、図１７の分解図に詳細に示されている。図示されているように、ばねシートは、開口部９２４に収束する円錐状テーパ面９０５を含んでいる。四つの放射状に離間されたスタンドオフ９０７が表面９０５から遠位方向に延び、ばね９４４の最も近位側コイルが着座される棚を画定している。作動システム９００の運転中、ばね９４４は、隣接するコイル間の距離が減少され、そしてばね９４４の外部の近位室９１６の部分からばね９４４の内部の近位室９１６の部分への作動流体の流れが制限されるように、圧縮されてもよい。換言すれば、ばね９４４が圧縮されたとき、それは、ばねの外側とばねの内側との間のオイルの流れを望ましくないが制限し得る。これは、スタンドオフ９０７がばね９４４とテーパ面９０５との間に隙間空間を提供しているので、ばねシート９０４の幾何学的形状によって緩和される。ばね９４４の外側の流体は、この隙間空間を通って、ばね９４４の内側に位置合わせされている開口部９２４に流入するのは自由である。
【０２０６】
作動システム９００の作用は、自動ラッシュ機能が、図５Ａ-５Ｅの実施形態におけるように摺動可能な自動ラッシュピストンによる代わりに、バルブキャッチプランジャ９８８と固定スリーブ９０６によって実行されることを除き、図５Ａ-５Ｅに関して上述した作動システム３００と同様である。
【０２０７】
具体的には、カム２０２の作動部分２２６は、最初は、カム２０２とロッカー２０４に向かって十分に前進されている軸受要素８３６に接触されていてもよい。この形態では、カム２０２の作動部分２２６は軸受要素８３６に対して当接し、それをロストモーションピストン９６４に対して旋回させ、そしてロッカー２０４が外方に開くエンジンバルブを開くべく反時計回りに回転するのを生じさせる。バルブトレイン２００は、かくて図２Ｂに概略的に示されるように構成されている。
【０２０８】
このとき、軸受要素８３６は、カムの回転、ロッカー２０４に作用するバルブばね、及びエンジンバルブヘッドに作用する正味のシリンダー/ポート圧力によって、矢印Ａ２方向に荷重がかけられるこの負荷は、作動システム９００の遠位室９２２内の上昇圧力を生じさせる。高速トリガーバルブ９３０が閉じられている状態で、主バルブ９３８の上の近位室９１６内の圧力は、流体が、近位室９１６から脱出することができず、遠位室９２２からの圧力は主バルブ９３８のオリフィス９４０を通って近位室９１６に伝達されているので、遠位室９２２の圧力と近似している。圧力は実質的に同じであるが、近位室９１６に露出されている主バルブ９３８の表面積は、遠位室９２２に露出されている主バルブ９３８の表面積よりも大きいので、当該主バルブ９３８はそのシート９３６に対して閉じて保持されている。また、主バルブ付勢ばね９４４は、特に過渡的な圧力変動時に、主バルブ９３８を閉じた位置に保持するのに役立つ。好ましくは、主バルブ９３８の上の近位室９１６の容積は、遠位室９２２の容積に対して小さい。このことは、主バルブ９３８前後の圧力が素早く釣り合わせられることを許容し、ロストモーションピストン９６４が、バルブトレイン２００によって荷重をかけられたときに不用意にバルブ９３８が飛んで開くこと防止する。同時に、主バルブ９３８の上の近位室９１６の容積は、それを通る所望の流量を達成するべく、主バルブ９３８が十分に遠くに開くのを許容するように十分大きくなければならない。近位室９１６の容積は、トリガーバルブ９３０に繋がる流体ラインを含み、したがって、このトレードオフの釣り合いを助けるために、トリガーバルブ９３０は、容量の低下を保つべく、近位室９１６に極めて近接して配置されてもよい。
【０２０９】
この間、自動ラッシュばね９９０は、バルブキャッチプランジャ９８８をロストモーションピストン９６４から離して付勢し、効果的に自動ラッシュプレナム９０８と遠位室９２２との間に圧力差を作る。これは、遠位室９２２から自動ラッシュプレナム９０８への作動流体の移動に帰し、バルブトレイン２００内の全てのラッシュを取り除くことになる。
【０２１０】
ある後の時刻に、作動システム９００は、エンジンバルブ２０６を早期に（すなわち、カム２０２の閉じ用斜面２３２が到達される前に）閉じるように作動させてもよい。バルブの閉じ制御が要求されるとき、高速トリガーバルブ９３０が開かれ、近位室９１６内の加圧された流体が、トリガーアキュムレータ９３２に流入することを可能にする。流体はまた、遠位室９２２から主バルブオリフィス９４０を通って、近位室９１６、そしてトリガーアキュムレータ９３２へと流れるのを開始する。しかしながら、オリフィス９４０のサイズは、流体が主バルブ９３８前後の圧力の釣り合わせをとるのに十分に速く流れることができないように十分に小さい。結果として生じる圧力差は、主バルブ９３８が近位方向に摺動するのを生じさせ、そのシート９３６から開ける。主バルブ９３８が開いた状態では、ロストモーションピストン９６４に作用している力は、遠位室９２２内でそれを近位方向に駆動し、中間室９２０内に、開口部９４８を通して、そして主アキュムレータ９５４内に流体を排出する、従って、主バルブ９３８のオリフィス９４０のサイズは、作動システム９００の作用に重要であることが理解されるであろう。当該オリフィス９４０は、システム９００が作動されるとき、当該主バルブ９３８が当該オリフィス９４０を通って丁度流れる圧力の代わりに開くように、十分に小さくなければならない。同時に、オリフィス９４０は、上述したように、バルブ９３８前後の圧力が迅速に釣り合うことを可能にするのに十分な大きさでなければならない。例示的な実施形態では、当該オリフィスは、約１ｍｍの直径を有する。
【０２１１】
ロストモーションピストン９６４が遠位室９２２内を近位方向に動くとき、軸受要素８３６は、カム２０２とロッカー２０４との接合部から部分的に脱出される。カム２０２とロッカー２０４との間に位置された軸受要素８３６の一部は、それが部分的に脱出されたとき、軸受要素８３６が完全に挿入されたときにそのように位置される部分よりも薄い。その結果、ロッカー２０４は、エンジンバルブ２０６を閉じるように時計回りに回転し始める。これは、図２Ｃに概略的に示されている。
【０２１２】
カム２０２のピーク滞留部分がアクティブの状態で、エンジンバルブ２０６がそのシート２１６に近づくと、バルブキャッチプランジャ９８８の着座制御用突起９６８は、隔壁９１２に形成された着座制御開口部９６２に入り始め、遠位室９２２からの流体の流れを絞り制御する。円筒形の着座制御開口９６２に結合される着座制御突起９６８のテーパ形状は、エンジンバルブ２０６がそのシートに近づくにつれ徐々に減少する面積を有するバルブキャッチオリフィスを画定している。減少する面積は、遠位室９２２内の圧力が増加するのを生じさせ、エンジンバルブ２０６を遅くする。
【０２１３】
バルブキャッチプランジャ９８８は、エンジンバルブ２０６が完全に閉じられているのに非常に近い場合に、隔壁９１２の端部停止部９７０に接触することができる。しかしながら、ロストモーションピストン９６４は、エンジンバルブ２０６が完全に閉じられるまで近位方向に移動し続け、自動ラッシュプレナム９０８内の圧力が上昇し、そして流体がバルブキャッチプランジャ９８８の周りで遠位室９２２へ自動ラッシュプレナム９０８から漏れるのを引き起こす。最終的に、エンジンバルブ２０６はそれのシート２１６に対して完全に閉じ、その時点ではそのシート２１６がバルブばね力の大部分を担う。これは、自動ラッシュプレナム９０８内の圧力を予作動レベルに低減し、それによって、カム２０２のピーク滞留区間がアクティブであり、エンジンバルブ２０６が閉じられているときに、バルブキャッチプランジャ９８８が端部停止部９７０に接触しているように、作動システム９００の自動ラッシュ機能をリセットする。
【０２１４】
着座制御突起９６８と着座制御開口部９６２との間のオリフィス面積がゼロに近づくと、搾り薄膜接触作用（squeeze film contact effect）がエンジンバルブ２０６を必要な低速度で着座させるのを助ける。
【０２１５】
着座制御運転時には、エンジンバルブの運動エネルギーのかなりの部分が熱エネルギーとして、遠位室９２２内の流体に放散される。過熱を防止するために、主アキュムレータ９５４、又は選択肢としてのトリガーアキュムレータ９３２は、この加熱された流体の一部を逃がすための漏れ経路を含んでいる。加熱された流体は、その後、後述するように、逆止バルブ９５６を介して流体源９５８から供給された冷却流体と置換される。このブリード冷却プロセスは、システム９００の各作動を繰り返す。
【０２１６】
カム２０２は、最終的に、作動部分２２６の端部が軸受要素８３６に到達し、そして軸受要素８３６がカム２０２及び/又は（例えば、図２Ａに概略的に示されるように、）エンジンバルブ２０６が閉じられている際はカム２０２の基礎円２１８の閉じ用/補充の傾斜面２３２に接触するポイントまで回転する。このとき、主アキュムレータ９５４とトリガーアキュムレータ９３２のアキュムレータばねは、作動システム９００の近位室９１６及び中間室９２０へ流体を押し戻す。前のサイクルの間に失われた任意の流体は、逆止バルブ９５６を介して流体源９５８から流れる流体によって補充される。中間室９２０に流入する流体が補充逆止バルブ９６０を開いて遠位室９２２内に流入し、ロストモーションピストン９６４を遠位方向に変位させ、軸受要素８３６をカム２０２とロッカー２０４との間の完全に挿入された位置に戻す。バルブキャッチプランジャ９８８は、ほぼロストモーションピストン９６４と共に移動し、そして自動ラッシュプレナム９０８の漏洩充填が再開する。一方、遠位室９２２内の圧力は、主バルブ９３８が、トリガーアキュムレータ９３２と付勢ばね９４４の圧力の下で、閉じるのを許容するのに十分に低下する。遠位室９２２が再充填するための十分な時間が経過したとき、高速トリガーバルブ９３０が閉じられ、主バルブ９３８を閉じ位置にロックし、そして次のエンジンバルブ２０６の開き事象のために作動システム９００の準備を進る。好ましくは、主アキュムレータ９５４とトリガーアキュムレータ９３２は、それらが完全には満たされない、又は空にされない（すなわち、それらのアキュムレータばねが決して「底付け」されない）ような大きさにされている。
【０２１７】
作動システム９００においては、バルブキャッチプランジャ９８８とロストモーションピストン９６４との間の自動ラッシュプレナム９０８の容積は、（プランジャー９８８がスリーブ９０６に接触してないときには、自動ラッシュばね９９０により）周期的に増加され、そして（プランジャー９８８がスリーブ９０６に接触しているときには、スリーブ９０６によって）周期的に減少されている。
【０２１８】
システム９００が平衡状態にあるときは、この容積を増減させる対向する作動は、バルブ２０６の作動の各サイクル（１つのエンジン回転）中に互いに打ち消し合う。（例えば、最初の組立、熱膨張又は摩耗の）過渡の発生はこの釣り合いを崩し、新たな平衡状態が達成されるまでは、バルブキャッチプランジャ９８８の位置の漸進的変化を引き起こす。二つの対向する作動のいずれかがより大きいからである。例えば、熱膨張がロストモーションピストン９６４をスリーブ９０６から遠くにすると、バルブキャッチプランジャ９８８は、スリーブ９０６と全く接触しないかもしれず、したがって、容積を減らす作動を打ち消す。しかしながら、この場合、自動ラッシュばね９９０は自動ラッシュプレナム９０８内の容積を増大させるのに自由であり、バルブキャッチプランジャ９８８とロストモーションピストン９６４をさらに離れて移動させる。最終的に、これは、バルブキャッチプランジャ９８８がスリーブ９０６に再び触れ始め、釣り合いを再確立することを生じさせるであろう。
【０２１９】
熱収縮の逆の状況では、バルブキャッチプランジャ９８８は、エンジンバルブ２０６が閉じるのより早く、スリーブ９０６に接触し始め、したがって、それゆえ自動ラッシュばね９９０によって駆動される反対の漏れ流れよりも大きな容積収縮を引き起こし、それゆえバルブキャッチプランジャ９８８とロストモーションピストン９６４とをより共に近接させる。これは、バルブキャッチプランジャ９８８のスリーブ９０６との接触を遅らせ、それによって、釣り合いを再確立させる。
【０２２０】
作動システム９００は、異なる多くの利点を提供する。例えば、作動システム９００においては、スリーブ９０６の静止の性質が、トリガーバルブ９３０が主バルブ９３８の近位端部に極めて近接して連結され、有利なことには、主バルブ３３８の上の容積を減少させることを可能にする。
【０２２１】
作動システム９００の別の利点は、当該自動ラッシュ機能が、バルブトレイン２００の構成要素の熱膨張及び収縮や摩耗に関係なく、適切な時期に着座制御が開始することを保証することである。これは、着座制御機能が、バルブシート２１６に近づいているエンジンバルブ２０６に相対して、余りにも早すぎて、又は遅すぎて開始することを防いでいる。
【０２２２】
本発明が特定の実施例を参照して説明されたが、説明された発明概念の精神及び範囲内で多くの変更がなされ得ることが理解されるべきである。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲の文言によって画定される全範囲を有することが意図されている。
【図１】
2015506436.tif 000003
【図２Ａ】
2015506436.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2015506436.tif 000010
【図５Ｂ】
2015506436.tif 000011
【図５Ｃ】
2015506436.tif 000012
【図５Ｄ】
2015506436.tif 000013
【図５Ｅ】
2015506436.tif 000014
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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