(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド（１０）と、エンジンポペット弁（６）と、カムシャフト（４）とを有し、該カムシャフト（４）の上にカムローブ（２０）が形成されている内燃機関のバルブ制御システム（１）であって、プランジャ（３０）を有し、前記シリンダヘッド（１０）上に取付けられたラッシュアジャスタ（５）と、
前記プランジャ（３０）上でピボット運動するリンクピン（１１）と、
前記リンクピン（１１）上に回転不能に支持され、前記エンジンポペット弁（６）と係合可能なアウターロッカーアーム（２２）と、
前記リンクピン（１１）に回転可能に接触するサドル部（５０）を有し、前記アウターロッカーアーム（２２）に対して回転可能であり、かつ前記カムローブ（２０）と係合するインナーロッカーアーム（１８）と、
前記インナーロッカーアーム（１８）と前記アウターロッカーアーム（２２）に接触して、前記アウターロッカーアーム（２２）を前記ポペット弁（６）と係合させ、かつ、前記インナーロッカーアーム（１８）を前記カムローブ（２０）に当接させるバイアススプリング（２６）と、
前記アウターロッカーアーム（２２）の上を第１の位置と第２の位置の間でスライド可能なラッチ部材（２８）であって、前記ポペット弁（６）に隣接する、前記アウターロッカーアーム（２２）の一端付近から前記アウターロッカーアーム（２２）に沿って前記リンクピン（１１）へ向かって延びており、該ラッチ部材（２８）が前記第１の位置にあるとき、前記カムローブ（２０）によって前記インナーロッカーアーム（１８）へ加えられた力に応答して前記リンクピン（１１）と一緒にピボット点の周りに回転するように前記インナーロッカーアーム（１８）と前記アウターロッカーアーム（２２）を選択的に連結し、該ラッチ部材（２８）が前記第２の位置にあるとき、前記インナーアーム（１８）と前記アウターロッカーアーム（２２）を、別々に回転するように選択的に連結解除する、スライド可能なラッチ部材（２８）と、
力および変位を加える作動手段（１６）と、
第１の端部でピボット支持され、前記作動手段（１６）によって発生した力が加わると第２の端部において前記ラッチ部材（２８）に接触するアクチュエータアーム（１７）であって、長さが可変であり、かつその上に作用して前記アクチュエータアーム（１７）を延伸位置へ付勢するアームスプリング（３９）を有するアクチュエータアーム（１７）と
を有する内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項２】
前記アクチュエータアーム（１７）がインナーハウジング（４０）とアウターハウジング（４２）を有し、該アウターハウジング（４２）は前記インナーハウジング（４０）から前記アームスプリング（３９）によって強制的に離され、前記インナーハウジング（４０）は前記アウターハウジング（４２）にスライド可能に係合している、請求項１記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項３】
前記アームスプリング（３９）が前記インナーハウジング（４０）と前記アウターハウジング（４２）内に配置されている、請求項２記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項４】
前記アクチュエータアーム（１７）に作用して前記アクチュエータアーム（１７）を前記作動手段（１６）へ向けて偏寄らせるリターンスプリング（４３）をさらに有する、請求項１記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項５】
前記作動手段（１６）がコントロールユニット（５１）に電気的に接続されるソレノイドであり、前記コントロールユニット（５１）は前記ソレノイド内のコイル（２３）へ電流を供給してアーマチュア（３５）をステータ（２７）へ磁気的に吸引させ、前記ステータ（２７）は前記コイル（２３）によって磁化される、請求項１記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項６】
前記アーマチュア（３５）と前記ソレノイド内のプランジャ（４５）間に作用するアクチュエータスプリング（４４）をさらに有し、前記プランジャ（４５）は第１の端部において前記アーマチュア（３５）にスライド可能に接続され、第２の端部において前記アクチュエータアーム（１７）と接触し、前記アクチュエータスプリング（４４）は第１の端部において前記アーマチュア（３５）に接触し、第２の端部において前記プランジャ（４５）に接触し、前記アクチュエータスプリング（４４）は、前記アーマチュア（３５）が前記ステータ（２７）に向かって動かされる時にさらに圧縮され、前記プランジャ（４５）は相対的に静止したままである、請求項５記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項７】
前記ラッチ部材（２８）に接触する第１の端部と前記アウターロッカーアーム（２２）に接触する第２の端部とを有するラッチスプリング（２９）をさらに有し、前記ラッチスプリング（２９）は前記ラッチ部材（２８）を、前記インナーロッカーアーム（１８）を前記アウターロッカーアーム（２２）へ回転可能に連結する位置へ向けて偏倚させる、請求項１記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項８】
シリンダヘッド（１０）と、エンジンポペット弁（６）と、カムシャフト（４）とを有し、該カムシャフト（４）の上にカムローブ（２０）が形成されている内燃機関のバルブ制御システム（１７）であって、
プランジャ（３０）を有し、前記シリンダヘッド（１０）上に取付けられたラッシュアジャスタ（５）と、
前記プランジャ（３０）上にピボット支持されたリンクピン（１１）と、
前記リンクピン（１１）上に回転不能に支持され、前記エンジンポペット弁（６）と係合可能なアウターロッカーアーム（２２）と、
前記リンクピン（１１）に回転可能に接触するサドル部（５０）を有し、前記アウターロッカーアーム（２２）に対して回転可能であり、かつ前記カムローブ（２０）と係合するインナーロッカーアーム（１８）と、
前記インナーロッカーアーム（１８）と前記アウターロッカーアーム（２２）に接触して、前記アウターロッカーアーム（２２）を前記ポペット弁（６）と係合させ、かつ、前記インナーロッカーアーム（１８）を前記カムローブ（２０）に当接させるバイアススプリング（２６）と、
前記アウターロッカーアーム（２２）の上を第１の位置と第２の位置の間でスライド可能なラッチ部材（２８）であって、前記ポペット弁（６）に隣接する、前記アウターロッカーアーム（２２）の一端付近から前記アウターロッカーアーム（２２）に沿って前記リンクピン（１１）へ向かって延びており、該ラッチ部材（２８）が前記第１の位置にあるとき、前記カムローブ（２０）によって前記インナーロッカーアーム（１８）へ加えられた力に応答して前記リンクピン（１１）と一緒にピボット点の周りに回転するように前記インナーロッカーアーム（１８）と前記アウターロッカーアーム（２２）を選択的に連結し、該ラッチ部材（２８）が前記第２の位置にあるとき、前記インナーアーム（１８）と前記アウターロッカーアーム（２２）を、別々に回転するように選択的に連結解除する、スライド可能なラッチ部材（２８）と、
力および変位を加える作動手段（１６'）と、
前記作動手段（１６'）に接触する第１のアーム（７２）と前記ラッチ部材（２８）に接触する第２のアーム（７０）を有し、これら第１、第２のアーム（７２，７０）間にピボット支持されたベルクランク（７４）と
を有し、
前記作動手段（１６'）がコントロールユニット（５１）に電気的に接続されたソレノイドであり、前記コントロールユニット（５１）は前記ソレノイド内のコイル（２３'）へ電流を供給して、ステータ（２７'）が前記コイル（２３'）によって磁化された時にアーマチュア（３５'）を磁気的に吸引させ前記ステータ（２７'）へ向けて動かし、
前記アーマチュア（３５'）にスライド可能に取り付けられたプランジャ（４５'）と、
前記アーマチュア（３５'）に接触する第１の端部および前記プランジャ（４５'）に接触する第２の端部を有する圧縮アーマチュアスプリング（４４'）と
を有する
する内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項９】
前記第１のアーム（７２）がピボットピン（７６）において前記第２のアーム（７０）に接続されている、請求項８記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項１０】
前記第１のアーム（７２）に作用してこれを前記作動手段（１６'）へ向けて付勢するリターンスプリング（７８）をさらに有する、請求項８記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項１１】
前記作動手段（１６'）がソレノイドである、請求項８記載の内燃機関バルブ制御システム。
【請求項１２】
前記プランジャ（４５'）が前記ベルクランク（７４）の第１のアーム（７２）と接触し、前記コントロールユニット（５１）は前記コイル（２３'）を電磁気的に励起して前記ステータ（２７'）がアーマチュア（３５'）を吸着して動かし、それによって前記アーマチュアスプリング（４４'）を前記プランジャ（４５'）に対して圧縮させ、前記プランジャ（４５'）および前記第１のアーム（７２）へ力を与える、請求項８記載の内燃機関のバルブ制御システム。
【請求項１３】
前記ラッチ部材（２８）に接触する第１の端部と前記アウターロッカーアーム（２２）に接触する第２の端部とを有するラッチスプリング（２９）をさらに有し、前記ラッチスプリング（２９）は前記ラッチ部材（２８）を、前記インナーロッカーアーム（１８）を前記アウターロッカーアーム（２２）に回転可能に連結する位置へ向かって偏寄らせる、請求項８記載の内燃機関バルブ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関用バルブ作動装置に関し、特に電磁アクチュエータの励起状態に応じてエンジンバルブを作動させたりさせなかったりする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気弁および／また排気弁を選択的に作動させたり選択されたリフトプロフィールで作動させることができる多バルブエンジン用可変バルブ制御システムが従来技術で知られている。その例が米国特許第４，１５１，８１７号および第４，２０３，３９７号に示されており、その開示は参考として本明細書に組み入れられている。米国特許４，１５１，８１７は、第１カムに係合される１次ロッカーアーム部と、第２カムに係合される２次ロッカーアーム部と、１次と２次のロッカーアーム部を連結する手段を開示している。特許第４，２０３，３９７号はエンジンポペット弁を選択的に係合および係合解除しラッチ機構を使用して該弁を弁ギアの残りに対して接続したり、接続を解除し、それによってポペット弁を作動させたり静止したままとする装置を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の係合可能なロッカーアーム機構は、この機構が作動状態から非作動状態もしくはその逆へシフトされる時の起動力は低くはない。ソレノイドアクチュエータは従来技術のこの機構に使用されると、ベルクランク等のある種の動作増幅機構により係合可能なロッカーアームを起動するためには大きな力をもたらす。特に取付けられたとき、エンジンの回転とタイミングをとるための同期化システムを必要とすることなくエンジンバルブを作動状態から非作動状態へもしくはその逆にシフトさせるために低レベルの電磁力しか必要としない係合可能なロッカーアームを提供することが望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理に従って、エンジンの係合可能なロッカーアームを作動させる（これによりエンジンバルブを停止させる）のに必要な作動力を与える電磁アクチュエータとアクチュエータのリンク機構が開示される。ソレノイドがスプリングにより付勢されたプランジャーをスプリングにより付勢されたピボットアクチュエータアームに対して押し当て、ピボットアクチュエータアームはスプリングにより付勢されたラッチ部材に接触して変位させてアウターロッカーアームをインナーロッカーアームから切り離す。ラッチ部材の接触パッドが係合可能な位置へ移動している時に、そしてロッカーアームがカムシャフトローブ上にある場合のみピボットアクチュエータアームをエンジンバルブを非作動にする位置へ移動させることができる。しかしながら、本発明によると、ソレノイドアクチュエータのプランジャーと接触するアクチュエータスプリングはアクチュエータアームが移動不能である場合に圧縮されて、アクチュエータアームへ伝達される力を制限し、ソレノイドコイルが励起される時は常にプランジャーがソレノイドステータと接触できるようにする。アクチュエータアームがそのピボットにおいて自由に動くことができるときには、プランジャーがアクチュエータアームと接触してアクチュエータアームをラッチ部材と係合するように回転させる。エンジンバルブが閉じるに従い、ラッチ部材に荷重がかかり、内部スプリングがアクチュエータアーム内で圧縮される。ロッカーアームがカムシャフト基礎円と相対すると、ラッチ部材に対する荷重がなくなり、アクチュエータアーム内で作用するプリロードされたスプリングによりピボットアクチュエータアームはインナーおよびアウターロッカーアームを切り離す位置へラッチ部材を動かしてエンジンバルブの動作を停止させる。エンジンバルブが閉じた時に、ラッチ部材が荷重をかけられた状態を継続しておれば、アクチュエータアーム内のスプリングが圧縮され、ラッチ部材への荷重がなくなるとすぐにラッチ部材を係合されない非作動位置へ動くようにプリロードする。このように、本発明によれば、アクチュエータは比較的低パワーの電磁アクチュエータを使用してエンジンカムシャフトの位置に無関係にいつでも励起することができる。
【０００５】
４個の別々の異なるスプリングが電磁アクチュエータおよびアクチュエータリンク機構に使用され、２個は部材を正規の状態へ戻す力を発生するのに使用され、２個は作動力を伝達するのに使用される。
【０００６】
別の例では、電磁アクチュエータによりベルクランクが正常な位置へ動かされる。前記した例と同様に、電磁アクチュエータはスプリングに抗して作動し、ソレノイドコイルが励起される時は常にプランジャーがステータに接触できるようにするプランジャーを含んでいる。ベルクランクはエンジンバルブが閉じると各ラッチ部材へ力を加えて変位させインナーおよびアウターロッカーアームを切り離してエンジンバルブを作動不能とする。
【０００７】
本発明の１つの特徴はアーマチュアをプランジャーに連結するスプリングを有する比較的低パワーのソレノイドおよび低減されたレベルの起動力で係合可能なロッカーアームにエンジンバルブを起動停止させることができるリンク機構を提供することである。本発明のもう１つの特徴はプランジャーに対してスプリング付勢しながらアーマチュアをステータに接触させることができる電磁アクチュエータを提供することである。本発明のもう１つの特徴はエンジンの回転と同期させることなくいつでもアクチュエータを励起できることである。本発明のもう１つの特徴は係合可能なロッカーアームと接触する圧縮スプリングを内蔵するピボット伸縮アクチュエータアームを含むリンク機構をアクチュエータと係合可能なロッカーアーム間に設けることである。本発明のもう１つの特徴はプランジャーとソレノイドアーマチュアとの間にピボット伸縮アクチュエータアームと組み合わせたアクチュエータスプリングを含むリンク機構をアクチュエータと係合可能なロッカーアーム間に設けることである。本発明のもう１つの特徴はアクチュエータスプリングおよびリターンスプリングを内蔵するピボット伸縮アクチュエータアームを含むリンク機構をソレノイドと係合可能なロッカーアーム間に設けることである。本発明のもう１つの特徴はソレノイドプランジャーを１つのアームと接触させラッチ部材を第２のアームと接触させるピボットベルクランクを含むリンク機構をアクチュエータと係合可能なロッカーアーム間に設けることである。本発明のもう１つの特徴は１つのアームによりベルクランクリターンスプリングに抗してラッチ部材に接触しラッチスプリングを圧縮させるピボットベルクランクを含むリンク機構を、アーマチュアとプランジャー間に配置されたアクチュエータスプリングを有するソレノイドとプランジャー間に設けることである。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの特徴はソレノイドスプリングおよびソレノイドリターンスプリングを有するソレノイドプランジャーを１つのアームに接触させ係合可能なロッカーアームの嵌合部材を第２のアームに接触させるピボットベルクランクを含むリンク機構をソレノイドと係合可能なロッカーアーム間に設けることである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の原理を理解し易くするために、図を参照し特定の用語を使って説明を行う。しかしながらそれによって本発明の範囲が制約されることはなく、当業者ならば例示する装置のさまざまな変更や修正、および本発明の原理のさまざまな応用が考えられるであろう。
【００１０】
以下の説明では制約的意味合いの無い専門用語を参照の便宜上使用する。“右方”および“左方”という用語はそれに関連して専門用語を使用する図面上の方向のことである。“内向き”および“外向き”という用語は、それぞれ、装置の幾何学的中心へ向かうおよび幾何学的中心から離れる方向のことである。“上向き”および“下向き”という用語はそれに関連して専門用語を使用する図面上の方向のことである。前記した用語には全て通常の派生語や同義語が含まれる。
【００１１】
次に図１を参照して、内燃機関上にバルブ列の一部として取り付けられた本発明のエンジンポペット弁制御システム１の断面図を示す。オーバヘッドカム型の内燃機関のエンジンシリンダヘッド１０の一部がカムシャフト４、油圧ラッチアジャスタ５、エンジンポペット弁６、バルブスプリング７およびバルブカバー８と共に図示されている。
【００１２】
図から判るのように、エンジンポペット弁制御システム１は特にエンジンポペット弁６を選択的に起動停止するようにされたものでありエンジンポペット弁６を開くように作動する作動モードとバルブが開かない非作動モード間をシフトすることができるロッカーアームアセンブリ１４を具備している。アクチュエータアセンブリ１６はアクチュエータアーム１７を介して作用するアクチュエータ１６の動作によりロッカーアームアセンブリ１４をその作動および非作動モード間でシフトするように作動する。
【００１３】
ロッカーアームアセンブリ１４はエンジンのシリンダヘッド１０上に支持されたカムローブ２０においてバルブ起動カムシャフト４と係合するインナーロッカーアーム１８と、バルブスプリング７により常閉とされるエンジンポペット弁６と係合するアウターロッカーアーム２２と、インナーおよびアウターロッカーアーム１８、２２間で作用しインナーロッカーアーム１８を付勢してローラフォロアー２４を介してカムシャフト４と係合させかつアウターロッカーアーム２２をラッシュアジャスタ５の本体３２内へ乗り込むプランジャ３０と係合させるバイアススプリング２６とを具備している。ラッシュアジャスタ５の構造および機能は周知でありここでは詳細に説明しない。バイアススプリング２６はラッシュアジャスタ５を常にその正規の動作範囲内で作動させるのに十分な力をプランジャ３０へ加える。
【００１４】
嵌合部材であるラッチ部材２８がアウターロッカーアーム２２上にスライド可能に受け止められラッチスプリング２９により“嵌合された”状態へ付勢され、ラッチ部材２８はインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２を係合してそれらが一緒に移動して本発明のエンジンポペット弁制御システムの“作動モード”を規定するかあるいはそれらを脱離してインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２が互いに自由に回転し“非作動モード”を規定するようにする。リンクピン１１がアウターロッカーアーム２２内に形成された同軸開口６１Ａ，６１Ｂ（図１１参照）およびラッチ部材２８内に形成されたリンクピン開口２１へ通されてリンクピン１１がプランジャ３０にピボットするピボット支持をアウターロッカーアーム２２に提供する。実施の形態では、インナーロッカーアーム１８はリンクピン１１上にピボット支持されアウターロッカーアーム２２はリンクピン１１上に回転不能に載置されリンクピン１１はラッシュアジャスタ５のプランジャ３０によりピボット支持される。
【００１５】
アウターロッカーアーム２２は対向する側壁と、バイアススプリング２６と係合する第１端とバルブ係合面２２Ｃを有する第２端２２Ｂとを有する細長い矩形構造である。バルブ係合面２２Ｃはエンジンポペット弁６と接触している。インナーロッカーアーム１８はアウターロッカーアーム２２の両側壁間に受け止められた細長い矩形構造である（図５参照）。インナーロッカーアーム１８にはロッカーアームアセンブリ１４が正規の作動モードである時にラッチ部材２８と係合可能な接触面１８Ａが形成されている。
【００１６】
電磁アクチュエータアセンブリ１６が図１に非励起状態で図示されておりそれによりラッチスプリング２９は作動モードのロッカーアームアセンブリ１４を介してカムシャフト４によりエンジンポペット弁５を起動させる位置へラッチ部材２８を押し進める。任意適切なタイプのアクチュエータを利用して油圧ピストンや真空パワーピストンやカム機構を使用する回転モータ等の線形動作を与えることができる。アクチュエータアセンブリ１６はコントロールユニット５１によりコイル２３へ電流が供給される時にステータ２７へ向かって電磁気的に吸着される円形アーマチュア３５からなっている。プランジャ４５がアーマチュア３５へスライド可能に取り付けられ圧縮ロードされているソレノイドスプリング４４によりアーマチュア３５と一緒にステータ２７から離れる方向へ付勢されている。ソレノイドスプリング４４はプランジャ４５上にパイロットされ一端はアーマチュア３５に対して静止位置に保持され第２端はプランジャ４５に固定されたカラー４７により保持されている。したがって、ソレノイドスプリング４４によりアーマチュア３５からプランジャ４５へ伝達される力の量はソレノイドスプリング４４のスプリングレートへアーマチュア３５とプランジャ４５間の相対変位を乗じてソレノイドスプリング４４のプリロード力をプラスした量だけ有効に制限される。例えば、スプリングレートが１．０ニュートン／ｍｍでプリロードが５．０ニュートンであるソレノイドスプリング４４の場合、最大ソレノイドアーマチュア行程を２．０ｍｍとするとプランジャ４５に対して最大７．０ニュートンの力を発生することができる。本発明により温度によるコイル抵抗変化および／もくしはコイル電圧変化に無関係にプランジャ４５の反復性の高い作用が発生される。
【００１７】
ラッチ部材２８にインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２から発生されるクランプ力が荷重されて非作動性モードへ移動できない場合にはアクチュエータアームを下げることができない。ステータ２７が励起されると、アーマチュア３５はソレノイドスプリング４４を荷重することができそれによりアクチュエータアーマチュア３５とプランジャ４５間にロストモーションが生じるがアクチュエータアーム１７に抗する力が生じる。したがって、アーマチュア３５はステータ２７に接触するように移動してソレノイドスプリング４４を圧縮しカラー４７を介してプランジャ４５へ力を加える。可能ならば、プランジャ４５はアクチュエータアーム１７に接触して押し下げラッチ部材２８と係合させる。ラッチ部材２８はまだロードされているため、ポペット弁６が閉じるとすぐにラッチ部材２８はアームスプリング３９を圧縮する。ラッチ部材２８はアンロードされるとすぐに、ロッカーアームアセンブリ１４が非作動モードとなる位置へプリロードされたアームスプリング３９により押し進められる。ラッチスプリング２９は一端がアウターロッカーアーム２２と接触し第２端がラッチ部材２８と接触してラッチ部材２８を左方へ付勢しインナーロッカーアーム１８と係合してエンジンポペット弁６を起動させる。ラッチ部材２８がアンロードされると、アクチュエータアーム１７はラッチスプリング２９の力に打ち勝ってラッチ部材２８を右方へ動かしエンジンポペット弁６がカムローブ２０に応答して開閉しない非作動モードとする。
【００１８】
アクチュエータアーム１７はアームピン３７にピボットしアクチュエータアセンブリ１６に取り付けられた案内ハウジング３６へ固定される。アクチュエータアーム１７はラッチ部材２８の一部として形成された接触パッド４８においてラッチ部材２８に接触する。ラッチ部材２８はアウターロッカーアーム２２に抗してラッチ部材２８に作用するラッチスプリング２９によりエンジンポペット弁６を起動する位置（作動モード）へ向けて付勢される。バイアススプリング２６はラッシュアジャスタ５の正規の調整範囲内での動作を維持するのに十分な荷重をローラピン２５上で回転するローラフォロアー２４とカムシャフト４間に維持するようにプリロードされる。バイアススプリング２６のプリロードはプリロードアジャスタ３１（図５参照）の位置を変えてラッシュアジャスタ５の本体３２内のプランジャ３０の位置を変えることにより変化させることができる。
【００１９】
図１は非作動位置におけるバルブ制御システム１を示しアクチュエータアセンブリ１６はコントロールユニット５１により励起されておらずアーマチュア３５はまだ磁気的に吸着されてステータ２７と接触するようにはされていない。ソレノイドスプリング４４はプランジャ４５を押圧するカラー４７に抗して作用しプランジャ４５はアーマチュア３５の動作に応答してアクチュエータアーム１７を押圧する。アクチュエータアーム１７はインナーハウジング４０を伸縮するアウターハウジング４２から分離するインナーアームスプリング３９を有しインナーおよびアウターハウジング４０，４２の完全な分離はストップピン３３により防止される。インナーハウジング４０はアームピン３７により案内ハウジング３６へヒンジを介して取付けられておりアクチュエータアーム１７を上向きに付勢するリターンスプリング４３によりプランジャ４５と接触する。ロッカーアームアセンブリが基礎円上のローラフォロアー２４にカムローブ２０が接触するアンロード状態であれば、アクチュエータアセンブリ１６が励起される。弁６が閉じると、接触パッド４８の頂部に当たるラッチ部材２８とアクチュエータアーム１７が接触する。弁６が開くと、アクチュエータアーム１７はプランジャ４５により接触パッド４８の面内へ押し込められる。弁６が閉じると、アームスプリング３９はさらに圧縮されてラッチ部材２８をプリロードする。ローラフォロアー２４がカムローブ２０の基礎円に接触する時にラッチ部材２８がアンロードされると、ラッチ部材２８は右方へ押し進められ、ロッカーアームア１４は非作動モードへシフトされる。図１に示すようにアクチュエータアセンブリ１６が励起されないか、もくしはラッチ部材２８がロードされると、ラッチ部材２８はインナーロッカーアーム１８をアウターロッカーアーム２２と連結してエンジンポペット弁６が起動される。  したがって、本発明のバルブ制御システム１には５個のスプリングが含まれ、それはバイアススプリング２６、アクチュエータスプリング２６、アームスプリング３９、リターンスプリング４３およびラッチスプリング２９である。（ねじりコイルスプリングである）リターンスプリング４３を除く全てが圧縮ロードされるコイルスプリングである。アクチュエータスプリング４４は圧縮ロードされてアーマチュア３５をステータ２７から分離するように機能しまたアクチュエータスプリングの一端がアーマチュア３５と接触し第２端がプランジャ４５に取り付けられたカラー４７と接触するためアクチュエータアーム１７へ伝達される力と動作を制限するように機能する。アーマチュア３５はスライド可能にプランジャ４５に結合されプランジャ４５が直接アーマチュア３５の変位ではなくアクチュエータスプリング４４から発生される力に応答して移動するようにされる。図１に示すように、ロッカーアームアセンブリ１４がカムローブ２０により弁６を開くように移動されていない場合には、アクチュエータアーム１７はラッチ部材２８の頂部に当接する。したがって、アクチュエータスプリングはアーマチュア３５により圧縮されて動かないプランジャ４５へ増加した力を加える。本発明の１つの利点はコイル２３がコントロールユニット５１によ���励起されている時はいつでもソレノイドスプリング４４によりアーマチュア３５を動かしてステータ２７と接触させることができる点である。したがって、バルブ制御システム１をカムシャフト４の回転と同期させるための特別なタイミング回路は不要である。また、ソレノイドパワーを最小限に抑える場合には、ソレノイド１６はラッチリターンスプリング２９に打ち勝つのに十分な力がなく弁６が開いている時しかアクチュエータアーム１７（もくしは図１６のベルクランク７０）の動作が生じないように設計することができる。
【００２０】
アームスプリング３９は圧縮ロードされ組み合わされてアクチュエータアーム１７を構成するインナーハウジング４０とアウターハウジング４２間の分離力を供給する。インナーハウジング４０はアームピン３７により案内ハウジング３６へ回転可能に結合される。インナーハウジング４０およびアウターハウジング４２はリンクピン３３により相対的な軸方向並進運動が制限される。ラッチ部材２８をアクチュエータアーム１７により動かすことができないように（図３参照）インナーロッカーアーム１８が接触面１８Ａにおいてラッチ部材２８に対してロードされている場合には、アームスプリング３９によりアクチュエータアーム１７の長さを圧縮することができる。またロッカーアームアセンブリ１４がカムローブ２０により開弁位置へ動かされている場合には、アクチュエータアーム１７を下方へ動かしてラッチ部材２８と接触させることもできる。この場合、アームスプリング３９はアクチュエータアーム１７を連続的にプリロードしバルブが閉じてローラフォロアー２４がカムローブ２０の基礎円に接触する時にインナーロッカーアーム１８によりラッチ部材２８がアンロードされるまでラッチ部材２８へ力が供給される。
【００２１】
リターンスプリング４３は一端において案内ハウジング３６へ接地され第２端においてアクチュエータアーム１７に接触してアクチュエータアセンブリ１６に向かって上向きにアクチュエータアーム１７へ力を供給する。
【００２２】
ラッチスプリング２９は圧縮ロードされ一端でラッチ部材２８に接触し第２端でアウターロッカーアーム２２に接触する。したがって、ラッチスプリング２９によりラッチ部材２８が付勢されてロッカーアームアセンブリ１４は常時作動モードとされラッチ部材２８はカムローブ２０に応答してインナーロッカーアーム１８をアウターロッカーアーム２２と連結してエンジンバルブ６を作動させる。ラッチスプリング２９のスプリングレートの値はアームスプリング３９の値よりも低い。次に図２を参照して、本発明のアクチュエータアセンブリ１６の部分立面図を示す。アームピン３７が案内ハウジング３６を貫通してアクチュエータアーム１７（図示せず）と回転可能に係合する。ソレノイドハウジング１５は円形として図示されているがソレノイド技術で利用される任意適切な形状とすることができる。
【００２３】
次に図３を参照して、本発明のバルブ制御システム１の断面図を示す。アクチュエータアセンブリ１６はコントロールユニット５１により励起されておりアクチュエータアーム１７はプランジャ４５の作用により回転されてカムローブ２０がローラフォロアー２４と係合する時にラッチ部材２８と係合してロッカーアームアセンブリ１４をプランジャ３０上で回転させアクチュエータアーム１７がラッチ部材２８と係合できるようにする。したがって、本発明のバルブ制御システム１はカムシャフト４の回転とタイミングをとる必要がない。ラッチ部材２８はインナーロッカーアーム１８からアンロードされたばかりでありアームスプリング３９およびラッチスプリング２９は共に図１に示すものに較べてさらに圧縮されている。したがって、図２において、ラッチ部材２８は幾分右方へ動かされておりアームスプリング３９およびラッチスプリング２９の圧縮によりプリロードされて完全に右方へ移動しラッチ部材２８が完全にアンロードされる時にインナーロッカーアーム１８をアウターロッカーアーム２２から係合解除するように図示されている。
【００２４】
次に図４を参照して、本発明のバルブ制御システム１の断面図を示しロッカーアームアセンブリ１４は非作動モードとされている。アクチュエータアーム１７はアームスプリング３９により完全に伸長され、アンロードされている、ラッチ部材２８を右方へ完全に移動させてインナーロッカーアーム１８とアウターロッカーアーム２２を連結解除するように図示されている。ロッカーアームアセンブリ１４は非作動モードでありエンジンポペット弁６はカムローブ２０に応答して開くことがない。アームスプリング３９のプリロードおよびレートはラッチスプリング２９のプリロードおよびレートよりも高いためラッチスプリング２９はアクチュエータアーム１７により圧縮される。
【００２５】
次に図５、図６および図７を参照してロッカーアームアセンブリ１４の動作について詳しく説明する。図５に示すロッカーアームアセンブリ１４の斜視図はアウターアーム２２に囲まれたインナーロッカーアーム１８を示しておりインナーロッカーアーム１８はリンクピン１１に接触かつピボットし（図１参照）アウターロッカーアーム２２はラッチ部材２８によりインナーロッカーアーム１８に連結されるとラッチ部材２８が作動位置であればエンジンポペット弁６に接触して起動させる。カムローラフォロアー２４がインナーロッカーアーム１８内に支持されたローラピン２５上を回転する。一部しか図示されていないラッチ部材２８がラッチスプリング２９により作動位置へ付勢されロッカーアームアセンブリが作動モードである時に接触板４１が接触面１８Ａにおいてインナーロッカーアーム１８と接触してアウターロッカーアーム２２により支持される。
【００２６】
リンクピン１１（図１参照）はインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２間の相対回転およびラッチ部材２８の両面に形成された細長いリンクピン開口２１によるラッチ部材２８の軸方向動作を許しながらインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２およびラッチ部材２８を適切な方位に保持する。リンクピン１１はラッチ部材２８およびアウターロッカーアーム２２を貫通しインナーロッカーアーム１８はリンクピン１１上にピボットし３個のエレメントをラッシュアジャスタ５上でピボットしながら適切な方位に保持する。
【００２７】
ラッチ部材２８は接触板４１を有し、その位置によりロッカーアームアセンブリ１４が作動および非作動モードとなる時が決定される。ラッチ部材２８がインナーロッカーアーム１８に向かって移動すると、ロッカーアームアセンブリ１４は作動モードとなりローラフォロアー２４に作用するカムシャフト４に応答してエンジンポペット弁６を開くインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２間の機械的リンクがラッチ部材２８により提供される。ラッチ部材２８がインナーロッカーアーム１８から離されると、ロッカーアームアセンブリ１４は非作動モードとされインナーアーム１８はアウターアーム２２と連結されずエンジンポペット弁６が閉じる。接触板４１が、ラッチ部材２８の一部として、インナーロッカーアーム１８へ向かって動かされると、接触板４１は接触面１８Ａにおいてインナーロッカーアーム１８のエッジを捕捉しインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２を機械的に連結してエンジンポペット弁６をカムローブ２０に応答して開閉させる。接触板４１がインナーロッカーアーム１８から離されると、インナーロッカーアーム１８はもはや接触板４１とは接触せずカムシャフト４に応答して移動するがその動作はアウターロッカーアーム２２やエンジンポペット弁６には伝達されない。ロッカーアームアセンブリが非作動モードであれば、インナーロッカーアーム１８はプランジャ３０においてリンクピン１１にピボットし一端がインナーロッカーアーム１８に支持され第２端がアウターロッカーアーム２２に支持されているバイアススプリング２６を圧縮する。したがって、バイアススプリング２６はカムローラフォロアー２４とカムローブ２０間の接触を維持してラッシュアジャスタ５へ適切な圧縮荷重を与えるように機能する。バイアススプリング２６の初期プリロード／位置はプリロードアジャスタ３１により変えることができる。  図６は本発明のロッカーアームアセンブリ１４の断面図である。リンクピン１１がアウターロッカーアーム２２を貫通してプランジャ３０を回転支持する。ラッチ部材２８によりインナーロッカーアーム１８は接触板４１およびインナーロッカーアーム１８の一部である接触面１８Ａにおいてアウターロッカーアーム２２へ結合される。ラッチスプリング２９はラッチ部材２８を左方へ付勢してラッチ部材２８を接触面１８Ａに係合させ常時ロッカーアームアセンブリを作動モードへシフトする。
【００２８】
次に図７を参照して、図６のロッカーアームアセンブリ１４の断面図を示す。リンクピン１１（図５参照）はラッチ部材２８、アウターロッカーアーム２２を貫通しインナーロッカーアーム１８がピボットするリンクピン開口２１を貫通する。ラッチ部材２８の開口２１はアウターロッカーアーム２２に較べて細長くロッカーアームアセンブリ１４が作動モードから非作動モードへシフトされる時に軸方向動作を行うことができる。ねじ３１Ａが接触板４１におけるインナーロッカーアーム１８とアウターロッカーアーム２２間のクリアランスを調整するバイアススプリング２６のプリロード／位置を調整するプリロード／位置アジャスタ３１を調節する。ロッカーアームアセンブリ１４が係合解除されると、スプリングにより任意のロストモーションが拾い上げられローラフォロアー２４がカムローブ２０に対して保持される。ロッカーアームアセンブリ１４が係合されると、バルブスプリングによりフォロアー２４はカムローブに対して保持される。プリロード／位置アジャスタ３１を変えることによりラッシュアジャスタ５内のプランジャ３０の深さが変えられ接触板４１におけるインナーおよびアウターロッカーアーム１８２２間のクリアランスが変えられる。
【００２９】
要約すると、図６および図７は本発明のロッカーアームアセンブリ１４の平面図および側面図を示している。インナーロッカーアーム１８は一般的にアウターロッカーアーム２２に包囲されておりラッチ部材２８が動かされて接触板４２がインナーロッカーアーム１８に接触しエンジンポペット弁６を起動する（作動モード）かあるいはインナーロッカーアーム１８に接触せずにそれをアウターロッカーアーム２２から分離してエンジンポペット弁６を停止させる（非作動モード）。ラッチスプリング２９はインナーロッカーアーム１８およびラッチ部材２８に接触してラッチ部材２８を左方へ押し進め特に接触板４１をインナーロッカーアーム１８へ向けて押し進めるスプリングバイアスを与える。したがって、ラッチ部材２８は作動モードへ向けてスプリング付勢される。
【００３０】
図８は本発明のインナーロッカーアーム１８の立面図である。インナーロッカーアーム１８は２つの側壁５３，５４およびそれらを接続するウェブ部５２からなっている。ローアスプリングサポート４３がウェブ部５２の一部として取り付けられ形成されている。図９は図７のインナーロッカーアーム１８の９−９線に沿った断面図である。インナーロッカーアーム１８のウェブ部５２はサドル部５０（図１参照）のリンクピン１１に接触しピボットするインナーロッカーアーム１８の領域と一致する位置に形成されたオイルドレーン４９を有している。ローラピン２５を支持するためのピン開口５５が両方の側壁５３，５４に形成されている。端部５８にはロッカーアームアセンブリ１４が作動モードである時に接触板４１（図２参照）に接触する接触面１８Ａが形成されている。作動モードでは、アクチュエータアセンブリ１６は励起されないかもしくはコントロールユニット５１により励起されておりラッチ部材はロードされたままとされて動作を妨げられラッチスプリング２９によりラッチ部材２８が付勢されて係合する。
【００３１】
図１０は図７のインナーロッカーアーム１８の１０−１０線に沿った断面図である。ウェブ部５２は延在してローアスプリングサポート４３を形成しその上にバイアススプリング２６が支えられる。プリロードアジャスタ３１もローアスプリングサポート４３のバイアススプリング２６の反対側の面に接触して間にバイアススプリング２６が載置されるインナーロッカーアーム１８とアウターロッカーアーム２２間の相対長を調整しバイアススプリング２６の停止位置およびラッシュアジャスタ５の本体３２内へのプランジャ３０の深さを変える。
【００３２】
図１１から図１３を参照して、本発明のアウターロッカーアーム２２のさまざまな図面を示す。図１１はアウターロッカーアーム２２の側面図でありリンクピン３３を支持するためのリンクピン開口６１が両側壁６７，６８に形成されている。アウターロッカーアーム２２の一端２２Ａに、アッパースプリングサポート５７が形成されておりそれは、インナーロッカーアーム１８のローアスプリングサポート４３と連係して、バイアススプリング２６の搭載構造を固定する。したがって、バイアススプリング２６によりインナーおよびアウターロッカーアーム１８，２２間の分離力が与えられローラフォロアー２４はカムローブ２０と接触されてラッシュアジャスタ５のプランジャ３０がロードされる。バルブ係合面２２Ｃにおいてエンジンポペット弁６のバルブステムの頂部と接触するためのバルブ接触パッド５９がアウターロッカーアーム２２の第２端２２Ｂに設けられている。
【００３３】
図１２は側壁６７，６８および組み合わされてリンクピン開口２１の一部を形成する両リンクピン開口６１Ａ，６１Ｂをより明瞭に示す図１０のアウターロッカーアーム２２の平面図である。図１３はロッカーアームアセンブリ１４が作動モードである時にエンジンポペット弁６に接触してカムシャフト４およびインナーロッカーアーム１８により与えられる動作をエンジンポペット弁６へ伝達するバルブ係合面２２Ｃをより明瞭に示す図１１のアターロッカーアーム２２の端面図である。プリロードアジャスタ３１（図５および図１３参照）の支持部６９を与える側壁６８の形成方法も示されている。図１４はリンクピン１１がプランジャ３０に接触してピボットするピボット部７１を示すリンクピン１１の断面図である。図１５はインナーロッカーアーム１８のサドル部５０がリンクピン１１の支持面７３にピボットすることができる半円形を示すリンクピン１１の端面図である。
【００３４】
次に図１６を参照して、本発明の別の実施の形態の断面図を示す。アクチュエータアセンブリ１６’はデュアルアームベルクランク７４に抗して作動しプランジャ４５’はピン７６にピボットするベルクランク７４の第１アーム７２に押し当たり第２アーム７０はロッカーアームアセンブリ１４’のラッチ部材２８’の接触パッド４８’と接触する。ラッチスプリング２９はラッチ部材２８’の接触パッド４８’とアウターロッカーアーム２２間で圧縮される。
【００３５】
アクチュエータアセンブリ１６’はケース１５’およびコイル２３’を有するソレノイドからなりコイル２３’はコントロールユニット５１により電気的に励起されてステータ２７’内に電磁界を生成しそれによりアーマチュア３５’が吸着されてアクチュエータスプリング４４’はプランジャ４５’に取り付けられたリテーナ４７’に対して圧縮される。プランジャ４５’はアーマチュア３５’にスライド可能に接続されている。コイル２３’が励起されると、プランジャ４５’は第１アーム７２に対して下向きに押し進められ第１アーム７２は移動して、ベルクランク７０を押し進めるようにプリロードされている、リターンスプリング７８を時計回りにさらに圧縮して第１アーム７２とプランジャ４５’間の接触を維持する。ベルクランク７０の第２アーム７４は接触パッド４８’と接触してアクチュエータアセンブリ１６’が励起されてロッカーアームアセンブリ１４’を非作動モードへシフトする時にラッチ部材２８’を右方へ押し進める。
【００３６】
次に図１７を参照して、本発明のソレノイドアクチュエータアセンブリ１５’の部分底面図を示す。ベルクランク７０はソレノイドアクチュエータアセンブリ１５’のケース１５’と係合するピン７６に回転支持されている。アクチュエータスプリング４４’はプランジャ４５’続いてベルクランク７０に押し当たる。リターンスプリング７８は図示されていない。ソレノイドケース１５’は円形断面として図示されているが、ソレノイド技術で周知の任意の形状を利用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、エンジンバルブを作動状態から非作動状態、又はその逆のシフトを行なうために必要な電磁力が低い電磁アクチュエータ機構を提供し、更にこのアクチュエータ機構をエンジンの回転と同期させることなく起動することができるという効果を有する。
【００３８】
図面および前記説明により本発明を詳細に説明してきたが、それは説明用であって制約的意味合いは無く、好ましい実施例を示したにすぎず発明の精神内に入る変更および修正は全て発明の範囲内に入り特許請求の範囲によってのみ制限されることを理解できるであろう。
【００３９】
関連出願
本出願は０３／２８／９５に出願されたＵＳＳＮ：０８／４１２，４７４“バルブ制御システム”および０５／２６／９５に出願されたＵＳＳＮ：０８／４５２，２３２“多ロッカーアームバルブ制御システム”および１０／０６／９５に出願されたＵＳＳＮ：０８／５４０，２８０“ラッチ可能なロッカーアームを使用するエンジンバルブ制御システム”に関連しており本出願と同じ譲受人であるイートン社が譲り受けている。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンバルブ列内に取り付けられた本発明のエンジンポペット弁の断面図。
【図２】本発明のソレノイドアクチュエータの部分断面図。
【図３】ソレノイドが起動されラッチ可能なロッカーアームが作動可能モードである本発明のエンジンポペット弁制御システムの断面図。
【図４】ソレノイドが起動されラッチ可能なロッカーアームが作動不能モードである本発明のエンジンポペット弁制御システムの断面図。
【図５】本発明のロッカーアームアセンブリの部分斜視図。
【図６】本発明のロッカーアームアセンブリの平面図。
【図７】本発明のロッカーアームアセンブリの側面図。
【図８】本発明のアウターロッカーアームアセンブリの正面図。
【図９】図８の９−９線に沿ったアウターロッカーアームの断面図。
【図１０】図８の１０−１０線に沿ったアウターロッカーアームの断面図。
【図１１】本発明のインナーロッカーアームの立面図。
【図１２】図１１のインナーロッカーアームの平面図。
【図１３】図１１のインナーロッカーアームの端面図。
【図１４】本発明のリンクピンの断面図。
【図１５】図１４のリンクピンの端面図。
【図１６】本発明の別の実施の形態の断面図。
【図１７】図１６のリンクピンの端面図。
【符号の説明】
１    エンジンポペット弁制御システム
４    カムシャフト
５    ラッシュアジャスタ
６    エンジンポペット弁
７    バルブスプリング
８    バルブカバー
１０    エンジンシリンダヘッド
１４，１４’    ロッカーアームアセンブリ
１５，１５’    ソレノイドハウジング
１６，１６’    アクチュエータアセンブリ
１７    アクチュエータアーム
１８    インナーロッカーアーム
２０    カムローブ
２２    アウターロッカーアーム
２３，２３’    コイル
２４，２５    ローラフォロアー
２６    バイアススプリング
２７，２７’    ステータ
２８，２８’    ラッチ部材
２９    ラッチスプリング
３０，４５，４５’    プランジャ
３１    プリロードアジャスタ
３２    本体
３３    ストップピン
３５，３５’    アーマチュア
３６    案内ハウジング
３７    アームピン
３９    アームスプリング
４０    インナーハウジング
４１    接触板
４２    アウターハウジング
４３，７８    リターンスプリング
４４，４４’    ソレノイドスプリング
４７，４７’    カラー
４８，４８’    接触パッド
４９    オイルドレーン
５０    サドル部
５１    コントロールユニット
５２    ウェッブ部
５３，５４，６７，６８    側壁
５７    スプリングサポート
５８    端部
７０，７２    アーム
７４    ベルクランク
７６    ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004068176.tif 000012
【図１２】
0004068176.tif 000013
【図１３】
0004068176.tif 000014
【図１４】
0004068176.tif 000015
【図１５】
0004068176.tif 000016
【図１６】
0004068176.tif 000017
【図１７】
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