(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変バルブ駆動システム１０，２１０であって、
ローブ２２を有するカムシャフト２０と、
長手方向の軸線に沿って開放位置および閉塞位置間で移動可能に設けられ、前記閉塞位置に向かって付勢されるとともに、ステム端部３４，２３４を終端とするバルブ３０，２３０と、
一つのローブ２２に対応して一つ設けられるとともにカムシャフト２０のローブ２２の回転によって移動可能な平板状のリフタプレート４１，２４１を有し、リフタプレート４１，２４１が中央部４４，２４４と中央部４４，２４４を挟んでいずれかの側に配置された端部５０，２５０，２５２とを有し、中央部４４，２４４のカムシャフト側の面４６，２４６がカムシャフト２０のローブ２２と係合しかつ中央部４４，２４４のバルブ側の面４８，２４８がバルブ３０，２３０のステム端部３４，２３４と係合しているバケットタペット４０，２４０と、
リフタプレート４１，２４１の端部５０，２５０，２５２の少なくとも一つと係合してリフタプレート４１，２４１を揺動させる揺動手段７０，７２，８０，２７０とを備え、
リフタプレート４１，２４１をローブ２２と速めに係合させてバルブ３０，２３０を速めに開放させる際には、揺動手段７０，７２，８０，２７０がリフタプレート４１，２４１をローブ２２に向かう側に揺動させており、リフタプレート４１，２４１をローブ２２と遅めに係合させてバルブ３０，２３０を遅延して開放させる際には、揺動手段７０，７２，８０，２７０がリフタプレート４１，２４１をローブ２２から離れる側に揺動させている、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記揺動手段が、少なくとも一つの液圧アクチュエータ７０，２７０を有している、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項３】
請求項２において、
液圧アクチュエータ７０，２７０が、リフタプレート４１，２４１を±約１０°揺動させることができるようになっている、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項４】
カムシャフト２０のローブ２２と協働してバルブ３０を駆動するための可変バルブ駆動システム１０であって、
一つのローブ２２に対応して一つ設けられた平板状のリフタプレート４１を有し、当該リフタプレート４１が中央部４４と中央部４４を挟んでいずれかの側に配置された端部５０とを有しており、中央部４４のカムシャフト側の面４６がカムシャフト２０のローブ２２と係合しかつ中央部４４のバルブ側の面４８がバルブ３０と揺動可能に連結されているバケットタペット４０と、
リフタプレート４１を揺動させる揺動手段７０，７２，８０とを備え、
揺動手段７０，７２，８０が、ローブ２２との速めの係合のためにリフタプレート４１の端部５０と係合してリフタプレート４１を或る方向に揺動させるとともに、ローブ２２との遅延した係合のためにリフタプレート４１の端部５０と係合してリフタプレート４１を前記或る方向とは逆方向に揺動させている、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項５】
請求項４において、
揺動手段７０，７２，８０が、リフタプレート４１の双方の端部５０とそれぞれ係合する二つの液圧アクチュエータ７０から構成されている、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項６】
請求項４において、
リフタプレート４１が、バケット４５にヒンジ止めされている、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項７】
請求項４において、
リフタプレート４１が、該リフタプレートのカムシャフト側において予め決定された形状の面を有している、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項８】
カムシャフト２０のローブ２２と協働してバルブ２３０を駆動するための可変バルブ駆動システム２１０であって、
一つのローブ２２に対応してそれぞれ一つずつ設けられたバケット２４５および平板状のリフタプレート２４１を有するバケットタペット２４０と、
リフタプレート２４１を揺動させるための揺動手段８０，２７０とを備え、
リフタプレート２４１が、当該リフタプレート２４１のカムシャフト側の面２４６においてカムシャフト２０のローブ２２と係合しかつリフトプレート２４１のバルブ側の面２４８においてバルブ２３０と係合する中央部２４４を有するとともに、リフタプレート２４１が、バケット２４５にヒンジ止めされたヒンジ端部２５２と、ヒンジ端部２５２の逆側にアクチュエータ端部２５０とを有しており、
ローブ２２との速めの係合のためにリフタプレート２４１を或る方向に揺動させるとともに、ローブ２２との遅延した係合のためにリフタプレート２４１を前記或る方向とは逆方向に揺動させるための揺動手段が、リフタプレート２４１のバルブ側の面２４８においてアクチュエータ端部２５０と係合している、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項９】
請求項８において、
バケットタペット２４０が、リフタプレート２４１のヒンジ端部２５２にヒンジ止めされたヒンジピン２４２を有するとともに、ヒンジ端部２５２と実質的に逆側においてバケット２４５と一体的に設けられた液圧アクチュエータ２７０を有している、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【請求項１０】
請求項８において、
液圧アクチュエータ２７０が、ローブ２２との遅延した係合のために縮退するとともに、ローブ２２との速めの係合のために伸長するようになっている、
ことを特徴とする可変バルブ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、内燃機関とともに使用される可変バルブ駆動装置に関する。より詳細には、本発明は、オーバヘッドカムシャフトエンジンの可変バルブタイミングに用いられるリフタプレート装置のための新規な構成に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
一般に、内燃機関のバルブ列は、バルブ閉塞位置に向かってスプリング付勢されたポペットバルブを有している。ポペットバルブは、リフタプレート（またはタペット）およびオーバヘッドカムシャフト機構によって、またはカムシャフトおよびプッシュロッド機構によって、開放側に付勢されている。
【０００３】
いずれの場合においても、カムシャフトは、エンジンクランクシャフトに駆動連結されてエンジンクランクシャフトに同期して回転し、カムシャフト上のローブの位置によって限定される所定の間隔で各バルブを開閉する。このため、各バルブの配列およびリフト量は、カムシャフト上のローブおよびリフタプレート間で予め設定された関係によって固定されている。
【０００４】
このような直接駆動型の装置は、バルブ列の運転を固定化して、エンジン性能を制限する。というのは、理想的なバルブタイミングは、エンジン速度の全範囲にわたって変化しており、固定されていないからである。
【０００５】
このため、バルブ列が固定されておらず、かつ各バルブに関して独立して可変であるような可変駆動装置を構成することは、望ましいことである。
【０００６】
言い換えれば、バルブのリフト量およびタイミングは、各バルブについて独立して変化し得る。これらの要因は、エンジンの吸気を改良して、性能、燃費または排気を向上させるために、変化するだろう。
【０００７】
したがって、必要とされているのは、エンジン内部にコンパクトに収容されかつ各バルブのタイミングについて独立した可変性を許容する可変バルブ駆動システムである。
【０００８】
このように、本発明の目的は、バルブの開閉タイミングを変化させることができ、バルブの開放時間を変化させることができる可変バルブ駆動システムを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、バルブのバルブステムの回りにコンパクトに収容できる可変バルブ駆動システムを提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、カムシャフトローブおよびバルブ間に配置された、可変角度のリフタプレートを有するバケットタペットを備えた可変バルブ駆動システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る可変バルブ駆動システムは、ローブを有するカムシャフトと、長手方向の軸線に沿って開放位置および閉塞位置間で移動可能に設けられ、前記閉塞位置に向かって付勢されるとともに、ステム端部を終端とするバルブと、一つのローブに対応して一つ設けられるとともにカムシャフト２０のローブ２２の回転によって移動可能な平板状のリフタプレートを有し、リフタプレートが中央部と中央部を挟んでいずれかの側に配置された端部とを有し、中央部のカムシャフト側の面がカムシャフトのローブと係合しかつ中央部のバルブ側の面がバルブのステム端部と係合しているバケットタペットと、リフタプレートの端部の少なくとも一つと係合してリフタプレートを揺動させる揺動手段とを備えている。リフタプレートをローブと速めに係合させてバルブを速めに開放させる際には、揺動手段がリフタプレートをローブに向かう側に揺動させており、リフタプレートをローブと遅めに係合させてバルブを遅延して開放させる際には、揺動手段がリフタプレートをローブから離れる側に揺動させている。
【００１２】
請求項２の発明では、揺動手段が少なくとも一つの液圧アクチュエータを有している。
【００１３】
請求項３の発明では、液圧アクチュエータがリフタプレートを±約１０°揺動させることができるようになっている。
【００１４】
請求項４の発明は、カムシャフトのローブと協働してバルブを駆動するための可変バルブ駆動システムであって、一つのローブに対応して一つ設けられた平板状のリフタプレートを有し、当該リフタプレートが中央部と中央部を挟んでいずれかの側に配置された端部とを有しており、中央部のカムシャフト側の面がカムシャフトのローブと係合しかつ中央部のバルブ側の面がバルブと揺動可能に連結されているバケットタペットと、リフタプレート４１を揺動させる揺動手段とを備えている。揺動手段は、ローブとの速めの係合のためにリフタプレートの端部と係合してリフタプレートを或る方向に揺動させるとともに、ローブとの遅延した係合のためにリフタプレートの端部と係合してリフタプレートを前記或る方向とは逆方向に揺動させている。
【００１５】
請求項５の発明では、揺動手段が、リフタプレートの端部とそれぞれ係合する二つの液圧アクチュエータから構成されている。
【００１６】
請求項６の発明では、リフタプレートが、バケットにヒンジ止めされた実質的に平坦なプレートの形態を有している。
【００１７】
請求項７の発明では、リフタプレートが、そのカムシャフト側において予め決定された形状の面を有している。
【００１８】
請求項８の発明は、カムシャフトのローブと協働してバルブを駆動するための可変バルブ駆動システムであって、バケットおよび平板状のリフタプレートを有するバケットタペットと、リフタプレートを揺動させるための揺動手段とを備えている。リフタプレートは、当該リフタプレートのカムシャフト側の面においてカムシャフトのローブと係合しかつリフトプレートのバルブ側の面においてバルブと係合する中央部を有している。リフタプレートは、バケットにヒンジ止めされたヒンジ端部と、ヒンジ端部の逆側に配置されたアクチュエータ端部とを有している。そして、ローブとの速めの係合のためにリフタプレートを或る方向に揺動させるとともに、ローブとの遅延した係合のためにリフタプレートを前記或る方向とは逆方向に揺動させるための揺動手段が、リフタプレートのバルブ側の面においてアクチュエータ端部と係合している。
【００１９】
請求項９の発明では、バケットタペットが、リフタプレートのヒンジ端部にヒンジ止めされたヒンジピンを有するとともに、ヒンジ端部と実質的に逆側においてバケットと一体的に設けられた液圧アクチュエータを有している。
【００２０】
請求項１０の発明では、液圧アクチュエータが、ローブとの遅延した係合のために縮退するとともに、ローブとの速められた係合のために伸長するようになっている。
【００２１】
本発明においては、リフタプレートを揺動させる揺動手段が設けられるので、揺動手段により、たとえばリフタプレートをローブに向かう側に揺動させることによって、リフタプレートがローブと速めに係合し、その結果、バルブが速めに開放するようになり、また、たとえばリフタプレートをローブから離れる側に揺動させることによって、リフタプレートがローブと遅めに係合し、その結果、バルブが遅延して開放するようになる。
【００２２】
このようにして、バルブの開閉タイミングを変化させることができ、バルブの開放時間を変化させることができるようになる。しかも、本発明によれば、揺動手段がバルブのバルブステムの回りに配置されるので、システム全体をコンパクトに構成できる。また本発明によれば、カムシャフトローブおよびバルブ間に配置された、可変角度のリフタプレートを有するバケットタペットを備えた可変バルブ駆動システムを提供できる。
【００２３】
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、利点をさらに理解するためには、図面、図面の簡単な説明、本発明の好ましい実施態様の詳細な説明および特許請求の範囲に注意が向けられるべきである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、可変バルブ駆動（ＶＶＡ：Variable Valve Actuation）システムが提供されている。このＶＶＡシステムは、一連のカムシャフトローブをその上に有するオーバヘッドカムシャフトと協働して用いられている。
【００２５】
エンジンバルブは、ステム端部を終端とするとともに、該バルブが閉塞位置に向かって付勢されているところの長手方向の軸に沿って、開放位置および閉塞位置間で移動可能になっている。
【００２６】
バケットタペットは、ローブ側においてカムシャフトローブと係合しかつバルブ側においてステム端部と係合する中央部を備えたリフタプレートを有している。
【００２７】
リフタプレートは、中央部のいずれかの側に端部を有しており、バルブを長手方向の軸に沿って開放位置に移動させるために、カムシャフトのローブの回転によって移動可能になっている。最終的には、枢支装置がリフタプレートの少なくとも一つの端部と係合している。
【００２８】
この枢支装置は、初期の係合に対しては、リフタプレートをローブに向かう側に枢支し、遅延した係合に対しては、リフタプレートをローブから離れる側に枢支している。初期の係合はバルブの開放を速め、遅延した係合はバルブの開放を遅らせる。
【００２９】
本発明によれば、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブのタイミングおよびリフト量を変えるための可変バルブ駆動システムが設けられている。可変バルブ駆動方法およびこれに関連する液圧アクチュエータやソレノイドのような機器は、十分に開発されており、当該分野ではよく知られているので、ここでの説明は省略する。
【００３０】
本発明は、オーバヘッドカムシャフトおよびバルブ間の配置のための新規な構造を導入しており、ここでの説明の焦点になるものである。さらに、バルブリフタという用語は、ロッカーアームまたはタペットと同義のものとして用いられている。
【００３１】
図面について説明すると、図１には、本発明の好ましい実施態様による可変バルブ駆動（ＶＶＡ）システム１０の一部が示されている。ＶＶＡシステム１０は、バケットタペット４０内に挿入されるバルブ３０を有している。バケットタペット４０は、バケット４５の両側にヒンジピン４２によりピン止めされたリフタプレート４１を有している。
【００３２】
リフタプレート４１をヒンジピン４２の回りに枢支可能に支持するための一対の液圧アクチュエータ７０が、バケット４５の内部に対向配置されるとともに移動可能に設けられている。また、バルブ３０がバケット４５内を上方に延びており、該バルブ３０は、図示しないスプリングによってリフタプレート４１の下側に付勢されたステム端部３４を終端としている。
【００３３】
図２に示すように、ＶＶＡシステム１０は、バケットタペット４０の介在によってバルブ３０を制御するための一つまたはそれ以上のローブを有するカムシャフト２０を備えている。バケットタペット４０は、シリンダヘッド１２のタペット穴１６の内部に移動可能に設けられている。
【００３４】
リフタプレート４１は、カムシャフト２０の回転軸に平行なヒンジピン４２の上に枢支可能に設けられている。バルブ３０のヘッド３２は、シリンダヘッド１２のバルブシート１４に当接するようになっており、シリンダヘッド１２の開口を開閉することにより、燃料およびエアがシリンダヘッド１２内に流入しまたは燃焼物がシリンダヘッド１２から流出するのを許容するように機能する。
【００３５】
バルブ３０は、リフタプレート４１を介してローブ２２と常時接触した状態で、バルブスプリング３８およびバケットスプリング６０のばね力により、シリンダ閉塞位置に向かって弾性的に付勢されている。
【００３６】
リフタプレート４１は、そのカムシャフト側４６において、カムシャフト２０のローブ２２と係合する中央部４４（図１）を有している。中央部４０は、リフタプレート４１のバルブ側４８において、ヒンジピン４２によりバルブ３０のバルブステム３６のステム端部３４に揺動可能に連結されている。
【００３７】
リフタプレート４１は、さらに、バルブ側４８において液圧アクチュエータ７０と係合する端部５０を中央部４４の両側に有している。各液圧アクチュエータ７０は、リフタプレート４１を水平な基準位置に付勢するためのスプリング７２を有している。なお、液圧アクチュエータ７０をリフタプレート４１の端部５０に係合させるための装置として、その他の任意の装置を用いるようにしてもよい。
【００３８】
ソレノイド８０は、当該分野でよく知られているように、シリンダヘッド１２内の油路８２を通って各液圧アクチュエータ７０に向かう作動流体すなわちエンジン潤滑油の流れを制御する。ソレノイド８０は、液圧アクチュエータ７０へのオイルの供給タイミングおよび供給量を制御するためのエンジン電子制御装置（図示せず）によって制御される。
【００３９】
なお、種々のバルブタイミングおよび運転に対応できるように、リフタプレートカムシャフト側において予め決定されたその他の形状を有するリフタプレートを用いるようにしてもよい。
【００４０】
運転時には、ＶＶＡシステム１０は、バルブタイミングまたはバルブ開放時間を速め、または遅延させることができる。バルブ３０は、エンジンクランクシャフトからチェーンまたはベルト駆動装置により回転させられるカムシャフト２０の回転によって、ステム３６に沿いつつい長手方向の軸に沿って往復動する。
【００４１】
カムシャフト２０の回転により、ローブ２２が回転し、リフタプレート４１上に下方に作用する。リフタプレート４１が基準位置におかれているとき、バルブ３０は遅延することなく開閉する。ＶＶＡシステムの基準位置は、リフタプレート４１が水平におかれて、バルブステム３６の軸線に対し直交している位置である。
【００４２】
図示されるように、リフタプレート４１は、バルブ３０が速めに開閉するように、液圧アクチュエータ７０により上昇位置に持ち上げられている。このため、ローブ２２が反時計方向に回転して、上昇位置でリフタプレート４１と係合するとき、ローブ２２は実線で示される。
【００４３】
また、ローブ２２がバルブ開放位置におかれているとき、ローブ２２は二点鎖線で示され、同様に、バルブ３０のヘッド３２は、バルブ開放位置において二点鎖線で示されている。あるいは、リフタプレート４１は、バルブ３０が遅延して開閉するように、他の液圧アクチュエータ７０により遅延位置まで揺動されていてもよい。
【００４４】
液圧アクチュエータ７０は、リフタプレート４１を少なくとも±１０°だけ揺動できることが意図されている。このようにして、バルブ３０の開放を調整できるとともに、バルブの開放時間を変化させることができ、これにより、改良されたエンジン運転状態を獲得できる。
【００４５】
次に、図３は、可変バルブ駆動システムの他の実施態様を示している。このシステム２１０においては、バケットタペット２４０がバルブ２３０を内蔵している。
【００４６】
図３および図４に示すように、バケットタペット２４０は、バケット２４５の一方の側において、ヒンジピン２４２によりバケット２４５にヒンジ止めされたヒンジ端部２５２を有するリフタプレート２４１を備えている。
【００４７】
カムシャフト２０のローブ２２は、リフタプレート２４１のカムシャフト側２４６と常時係合している。リフタプレート２４１の中央部２４４は、リフタプレート２４１のバルブ側２４８においてバルブ２３０のステム端部２３４と常時係合している。
【００４８】
液圧アクチュエータ２７０が、バケット２４５内の図示右側部分に組み込まれている。液圧アクチュエータ２７０は、リフタプレート２４１のバルブ側２４８においてアクチュエータ端部２５０に作用する。エンジン電子制御ユニット（図示せず）からの指令に応じて、ソレノイド８０が液圧アクチュエータ２７０の運転を制御する。
【００４９】
図１の好ましい実施態様と同様に、バケットタペット２４０がカムシャフト２０と常時接触するように、バケットスプリング２６０がバケットタペット２４０を付勢している。また、バルブ２３０がバケットタペット２４０と常時接触するように、バルブスプリング２３８がバルブ２３０を付勢している。
【００５０】
バケットタペット２４０の運転は、図１のバケットタペット４０の場合と類似している。リフタプレート２４１が基準位置におかれているとき、バルブ２３０は、遅延することなく開閉する。ＶＶＡシステムの基準位置とは、リフタプレート２４１が水平におかれて、バルブステム２３６の長手方向軸線に対して直交して配置されている状態のことである。
【００５１】
図示されるように、リフタプレート２４１は、バルブ２３０が速めに開閉するように、液圧アクチュエータ２７０により上昇位置に持ち上げられている。このため、ローブ２２が時計方向に回転して、上昇位置でリフタプレート２４１と係合するとき、ローブ２２は実線で示される。
【００５２】
また、ローブ２２がバルブ開放位置におかれているとき、ローブ２２は二点鎖線で示され、同様に、バルブ２３０のヘッド２３２は、バルブ開放位置において二点鎖線で示されている。
【００５３】
あるいは、リフタプレート２４１は、そのアクチュエータ端部２５０が水平よりも下がるように、液圧アクチュエータ２７０を非駆動状態におくことにより遅延位置まで揺動されていてもよい。
【００５４】
したがって、ローブ２２はリフタプレート２４１のアクチュエータ端部２５０と係合せず、リフタプレート２４１の中央部２４４のいずれかの個所と係合して、バルブ２３０を遅れて開閉させる。液圧アクチュエータ２７０はリフタプレート２４１を少なくとも±１０°だけ揺動できることが意図されている。
【００５５】
上述したように、本発明の重要な利点は、可変バルブ駆動システムがバルブの回りにコンパクトにされる点と、バルブタイミングを速めまたは遅延させるとともにバルブ開放時間を修正するために、エンジン内で各バルブを独立して運転できる点である。
【００５６】
本発明が関連する分野の当業者は、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【００５７】
したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該技術分野の当業者にとって明らかであろう。
【００５８】
たとえば、リフタプレートをカムローブとの係合から外すことによって、エンジンサイクルの少なくともある期間の間カムシャフトからバルブを切り離すために、本発明を採用することができるだろう。また、単一のエンジン内の複数のまたはすべてのリフタプレートを制御するのに、一つのソレノイドバルブを使用することができるだろう。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る可変バルブ駆動システムによれば、リフタプレートを揺動させる揺動手段が設けられるので、揺動手段によりリフタプレートを揺動させることによって、リフタプレートをローブと速めにまたは遅めに係合させることができ、これにより、バルブの開閉タイミングを変化させて、バルブの開放時間を変化させることができる効果がある。さらに、本発明によれば、システム全体をコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関用可変バルブ駆動システムにおけるバケットタペットおよびバルブの一部分解斜視図である。
【図２】図１の可変バルブ駆動システムの断面図である。
【図３】本発明による他の可変バルブ駆動システムの断面図である。
【図４】図３の可変バルブ駆動システム（カムシャフト除く）の平面図である。
【符号の説明】
１０：  ＶＶＡ（可変バルブ駆動）システム
２０：  カムシャフト
２２：  ローブ
３０：  バルブ
３４：  ステム端部
３８：  バルブスプリング
４０：  バケットタペット
４１：  リフタプレート
７０：  液圧アクチュエータ（揺動手段）
７２：  スプリング（揺動手段）
８０：  ソレノイド（揺動手段）
【図１】
0004020619.tif 000002
【図２】
0004020619.tif 000003
【図３】
0004020619.tif 000004
【図４】
0004020619.tif 000005