(57)【要約】  バルブトレインが、ロッカーアームによって形成されるチャンバ内に格納される電磁ラッチを有するロッカーアームアセンブリを具備する。チャンバは、後付けの油圧チャンバであり得る。磁束が変更する、双安定のラッチが、十分に小型な設計を提供する。ロッカーアームチャンバ内で磁気要素が分離していることにより、ロッカーアームアセンブリの動作環境でオイルによって運ばれる金属粒子からの保護を提供する。ロッカーアームへの配線接続は、ロッカーアーム上のばねポストを介して行われ得る。ロッカーアームへの連結は、そのロッカーアームによって誘発される急速な動きに耐え得るばねによって行われ得る。ロッカーアームの配線ハーネスは、ロッカーアームアセンブリの油圧ラッシュアジャスタへ取り付け得る。ロッカーアームアセンブリ及びそれらの配線は、取り付けが容易となる単一モジュール内へ形成され得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドと、
前記シリンダヘッド内に弁座を有するポペット弁と、
偏心形状のカムに設けられたカムシャフトと、
第１位置と第２位置の間を平行移動可能なラッチピンを備える電磁ラッチアセンブリと、
前記ポペット弁に当接するロッカーアームアセンブリであって、
前記カムに追従するよう位置されたカムフォロワと、
前記ラッチピンが前記第１及び第２位置の一方にあるとき前記ラッチピンが延在するチャンバを形成するロッカーアームと、を備えるロッカーアームアセンブリと、
を備える内燃機関であって、
前記第１及び第ラッチ２ピン位置の一方が、第１バルブリフトプロファイルを生成するように前記カムシャフトの回転に応じて前記ポペット弁を作動させるように前記ロッカーアームアセンブリが動作する構成を提供し、
前記第１及び第２ラッチピン位置の他方は、前記第１バルブリフトプロファイルとは別の、第２バルブリフトプロファイルを生成するように前記カムシャフトの回転に応じて前記ポペット弁を作動させるように前記ロッカーアームアセンブリが動作するか、又は前記ポペット弁が停止される構成を提供し、
前記電磁ラッチアセンブリの一部を形成するソレノイド又は永久磁石が前記ロッカーアームに設けられた、内燃機関。
【請求項２】
前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが第２位置にあるときの両方において、前記電磁ラッチアセンブリが前記チャンバ内にある永久磁石を備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記チャンバが油圧室である、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記チャンバに端子を有する油圧経路（１３０）が前記ロッカーアームに形成される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記電磁ラッチアセンブリがソレノイドを備え、
前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが前記第２位置にあるとき、前記電磁ラッチアセンブリが前記ソレノイドから独立して位置安定性を有する前記ラッチピンを提供する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ソレノイドが前記ロッカーアームに強固に設けられ、
前記電磁ラッチアセンブリがさらに第１永久磁石を備え、
前記ラッチピンが前記第１位置にあり、前記ラッチピンが前記ソレノイド又はいかなる外部ソースからの磁場がない状態で前記第１位置にあるとき、前記電磁ラッチアセンブリが前記第１永久磁石からの磁束の一次経路となるよう動作する第１磁気回路を形成し、
前記ラッチピンが前記第２位置にあり、前記ラッチピンが前記ソレノイド又はいかなる外部ソースからの磁場がない状態で前記第２位置にあるとき、前記電磁ラッチアセンブリが前記第1とは別であり、前記第１永久磁石からの磁束の一次経路となるよう動作する第２磁気回路を形成し、
前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが前記第２位置にあるときの両方において、前記第１永久磁石が前記ラッチピンの位置安定性に寄与する、請求項５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記第１永久磁石が前記ロッカーアームに強固に設けられた、請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記ソレノイドが、 低保持性強磁性材を備える前記ラッチピンの一部が平行移動する容積を囲み、
前記電磁ラッチアセンブリが低保持性強磁性材外側ソレノイドの一つ又は複数のセクションを備え、
前記第１及び前記第２磁気回路が、低保持性強磁性材で形成された前記ラッチピンの前記一部を具備し、
前記第２磁気回路が低保持性強磁性材の一つ又は複数のセクションを介して前記ソレノイドのコイル周りを通り、
前記第１磁気回路は前記ソレノイドのコイル周りを通らない、請求項６に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記電磁ラッチアセンブリがさらに前記第１（永久磁石）から遠位の第２永久磁石を備え、
前記第２永久磁石はまた、前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが第２位置にあるときの両方において、前記ラッチピンの前記位置安定性に寄与する、請求項６に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記電磁ラッチアセンブリがソレノイドを備え、
前記内燃機関がさらに第１方向又は前記第１方向と逆方向の第２方向の電流で前記ソレノイドを付勢するように動作可能な回路を備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記電磁ラッチアセンブリがソレノイドを備え、
前記ロッカーアームがスプリングポストを備え、
前記ソレノイドの電気接続が前記スプリングポストを通って前記ロッカーアームに入る、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記電磁ラッチアセンブリがソレノイドを備え、
前記ロッカーアームがスプリングポスト、バルブエンド、前記バルブ端部から遠位の第２端部を備え、
前記スプリングポストに入るスロットが、前記ロッカーアームの前記端部の一方で形成される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記電磁ラッチアセンブリが前記ロッカーアームに設けられたソレノイドを備え、
前記ソレノイドの電気接続が、前記ロッカーアームに向かって延在するスプリングによって、そのようなスプリング上に形成されたワイヤトレースによって、又は、前記スプリングの縦方向に沿ってそのようなスプリングに結合されたワイヤによって、形成される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１４】
電気接続が前記ロッカーアームに強固に設けられるソレノイドに連結するワイヤハーネスをさらに備え、
前記ロッカーアームアセンブリが、油圧ラッシュアジャスタを備え、
前記ワイヤハーネスが前記油圧ラッシュアジャスタに結合される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記電磁ラッチアセンブリ が、前記ロッカーアームによって形成される前記チャンバ内の前記ロッカーアームに設けられるソレノイドを備える、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記ロッカーアームアセンブリが、前記ロッカーアームの支点として動作する油圧ラッシュアジャスタを備え、
前記ロッカーアームと前記油圧ラッシュアジャスタをフレームに取り付け、モジュールを形成するステップと、
前記シリンダヘッドに前記モジュールを据え付けるステップを備える、請求項１から請求項１４のいずれかに記載の前記内燃機関を製造する方法。
【請求項１７】
前記モジュールが、前記フレームに取り付けられた複数のロッカーアームアセンブリを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記モジュールが前記油圧ラッシュアジャスタを前記ロッカーアームに接合するコネクタを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記モジュールがさらに、
複数の前記電磁ラッチアセンブリで、 
前記電磁ラッチアセンブリがそれぞれ、前記ロッカーアームアセンブリの一つのロッカーアームに強固に取り付けられたソレノイドを備える複数の前記電磁ラッチアセンブリと
前記フレームに結合され、前記ソレノイドのそれぞれへの電気接続を有するワイヤハーネスを備える、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示はバルブトレインに関し、特に可変バルブリフト（ＶＶＬ）又は気筒休止（ＣＤＡ）を提供するバルブトレインに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧作動のラッチは、いくつかのロッカーアームアセンブリで使用され、可変バルブリフト（ＶＶＬ）又は気筒休止（ＣＤＡ）を実行する。例えば、スイッチングローラーフィンガーフォロア（ＳＲＦＦ）は、油圧作動のラッチを使用する場合がある。これらのシステムでは、オイルポンプからの加圧されたオイルをラッチ作動に使用できる。加圧されたオイルの流れは、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）の管理のもと、オイル制御バルブ（ＯＣＶ）によって調整され得る。同じソースから別途供給されることで、油圧ラッシュ調整のためのオイルが提供される。これらのシステムでは、各ロッカーアームアセンブリが二つの油圧フィードを有するが、それらはある程度の複雑さと設備費用を必要とする。これらの油圧フィードによるオイルの需要は、既存の供給システムの限界に近づき得る。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかのバルブトレインシステムにおける複雑さとオイルの需要は、油圧ラッチ式のロッカーアームアセンブリを電動ラッチ式のロッカーアームアセンブリに置き換えることによって低減できる。電動ラッチは、磁界を発生させる。これらの磁場は、強磁性部分を磁化し得る。ある場合には、永久磁石を具備するラッチ部品を使用することが望ましい。ロッカーアームアセンブリは、金属の微粒子が停滞し得る、エンジンオイルを含む環境で動作する。ソレノイド及び磁化した部分は、ラッチピンの動作に干渉し得る位置までこれらの粒子を引きつけ得る。
【０００４】
本教示は、内燃機関に関し、シリンダヘッドと、シリンダヘッド内にシートを有するポペット弁と、偏心形状のカムに取り付けられたカムシャフトと、第１位置及び第２位置の間を平行移動可能なラッチピンを備える電磁ラッチアセンブリと、ポペット弁に当接するロッカーアームアセンブリを具備し得る。ロッカーアームアセンブリは、カムに追従するように位置するカムフォロワと、チャンバを形成するロッカーアームを具備し、ラッチピンが第１及び第２位置のうちの一方にあるとき、そのチャンバからラッチピンが前進する。 第１及び第２位置のうちの一方は、ロッカーアームアセンブリがカムシャフトの回転に応じてバルブを作動させ、第１バルブリフトプロファイルを生成するように動作する構成を提供し得る。第１及び第２ラッチピン位置の他方は、ロッカーアームアセンブリがカムシャフトの回転に応じてバルブを作動させ、第１バルブリフトプロファイルとは異なる第２バルブリフトプロファイルを生成し、バルブを休止させるように動作する構成を提供し得る。
【０００５】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリの磁気要素形成部は、ロッカーアームによって形成されるチャンバ内に格納されている。これらの教示のいくつかでは、チャンバは、ロッカーアームを取り巻く環境において、オイルによって運ばれ得る金属粒子の侵入から密閉されている。磁気要素は、ラッチピンが第１位置及び第２位置の間で平行移動するにつれ、チャンバ内に残存し得る。これらの教示のいくつかでは、磁気要素を具備する電磁ラッチアセンブリの部品は、ロッカーアームに強固に取り付けられている。これらの教示のいくつかでは、磁気要素はソレノイドである。これらの教示のいくつかでは、磁気要素は永久磁石である。
【０００６】
本教示のいくつかは、油圧ラッチ式のロッカーアームアセンブリに電磁ラッチを後付けすることに関する。商用用途のロッカーアームは、通常、大規模な設備投資を必要とする、カスタマイズした鋳造及びスタンピング設備を利用して製造される。本教示では、電磁ラッチアセンブリの磁気要素形成部は、ロッカーアーム内に形成された油圧室内に格納されている。これらの教示のいくつかでは、磁気要素は、油圧室内に強固に取り付けられている。ロッカーアームは、油圧作動式ラッチと共に設計され、量産されてきた。これらの教示のいくつかでは、油圧室に末端がある油圧経路は、ロッカーアームで形成されている。油圧ラッチアセンブリの部品は、ロッカーアームラッチを作動させるのに十分なサイズのソレノイドを具備し得り、油圧作動式ラッチのために設計されたロッカーアームチャンバに後付けできることがわかった。チャンバは、ロッカーアームを取り巻く環境では分散され得る、オイル内に停滞している金属粒子から、磁気要素を保護するため密閉され得る。
【０００７】
本教示のその他の態様のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリのソレノイド又は永久磁石形成部は、ロッカーアームに強固に取り付けられており、電磁ラッチアセンブリはラッチピンに、ラッチピンが第１位置にあるとき、及びラッチピンが第２位置にあるとき、ソレノイドから独立して位置安定性を与える。この二重の位置安定性により、ソレノイドに頼ることなく、ラッチが、ラッチ状態と非ラッチ状態の両方を保持することを可能にする。ソレノイドは次に、ラッチピンの作動以外は、通電される必要も、ラッチピン上で作動する必要もなく、そのラッチピンの作動はカムが基礎円上にある回数に制限され得る。これにより、一部が運転サイクルの間に時に急速に動くロッカーアームに設けられている電磁ラッチアセンブリの実行が容易となり得る。少なくともソレノイド又は永久磁石を含む、電磁ラッチアセンブリの有意部分をロッカーアームに取り付けることにより、電磁ラッチアセンブリがロッカーアームから離れて取り付けられているものと比較して、よりコンパクトな設計を提供することができる。
【０００８】
本教示のいくつかの態様では、永久磁石は、ラッチピンが第１位置にあるとき、及びラッチピンが第２位置にあるときの両方において、ラッチピンの位置安定性に寄与する。これらの教示のさらなる態様のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリは、磁気回路切換機構を介して作動するよう構成されている。電磁ラッチアセンブリは、二つの別の磁気回路を提供することができ、その一方又は他方は、磁束が通る経路を変える可能性のあるソレノイド又はいかなる外部ソースからの磁界がなく、ラッチピンが第１位置又は第２位置のどちらにあるかに従って、永久磁石からの磁束の一次経路となるよう動作する。これらの教示のいくつかでは、ラッチピンを作動させることは、永久磁石の磁束を一方の回路から他方へ向け直すため、ソレノイドを使用することを含み得る。磁気回路切換機構を介して動作可能となるよう構成された電磁ラッチアセンブリは、そのように構成されていないものよりも、小型になり得る。これらの教示のいくつかでは、永久磁石は、ロッカーアームに固定的に設けられている。永久磁石をロッカーアームに固定するということは、永久磁石をラッチピンには固定しないということである。永久磁石の重量をラッチピンから除くことにより、動作スピードが上がり、より小さいソレノイドの使用が可能となり得る。
【０００９】
これらの教示のいくつかでは、ソレノイドは低保磁力強磁性材を備えるラッチピンの一部が平行移動する容積を取り囲み、その電磁ラッチアセンブリは、ソレノイドによって囲まれた容積の外側に低保磁力強磁性材の一つ又は複数のセクションを備える。第１及び第２磁気回路は両方とも、低保磁力強磁性材で形成されたラッチピン部分を通過する。これらの教示のいくつかでは、第２磁気回路はソレノイドのコイル周りを通過しないが、第１磁気回路は低保磁力強磁性材の一つ又は複数のセクションを介してソレノイドのコイル周りを通過する。第２磁気回路のこの特性により、ラッチピンが第２位置にあるとき、磁束漏れを減らし、永久磁石によって提供される単位質量あたりの保持力を上げる。
【００１０】
これらの教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリは第１からは遠位の、相補的役割を担う第２永久磁石を具備する。電磁ラッチアセンブリは、第２永久磁石に二つの異なる磁気経路を与え、その一方又は他方は、ラッチピンが第１位置又は第２位置のどちらかにあるかに応じて、第２永久磁石からの磁束の一次経路となるよう動作する。ラッチピンが第２位置にあるときに取られた経路は、低保磁力強磁性材の一つ又は複数のセクションを介してソレノイドのコイル周りを通過し得る。ラッチピンが第１位置にあるときに取られた経路は、ソレノイドのコイル周りを通過しない、より短い経路となり得る。永久磁石の一方又は他方は次に、ラッチピンが第１又は第２位置のどちらかにあるかに応じて、高い保持力を与え得る。これらの教示のいくつかでは、永久磁石は両方とも、第１及び第２ラッチピン位置の両方において、ラッチピンの位置安定性に寄与する。これらの教示のいくつかでは、二つの磁石は、極が対向するように配置される。これらの教示のいくつかでは、二つの磁石は、ソレノイドによって囲まれている容積の遠位端に配置されている。これらの教示のいくつかでは、永久磁石は環形状であり、車軸方向に沿って分極されている。これらの構成は、コンパクトで効率的な設計を提供することを助け得る。
【００１１】
本教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリは少なくとも一つの永久磁石を具備し、内燃機関は、第１方向又は第１方向の反対である第２方向のどちらかの電流でソレノイドに通電するよう動作可能な電気回路構成を有する。二重の位置安定性を有するラッチは、一方向でラッチングし、他方向でアンラッチングするソレノイド電流を要する。第１方向の電流で通電されたソレノイドは、第１位置から第２位置へラッチピンを作動させるよう動作し得る。第２方向の電流で通電されたソレノイドは、第２位置から第１位置へラッチピンを作動させるよう動作し得る。これらの教示のその他のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリは、二つのソレノイドを具備し、一つはラッチング用、他方はアンラッチング用となる。その二つのソレノイドは、反対方向の巻き線を有し得る。二つのソレノイドを採用することにより、より強固な制御電気回路構成が可能となり得る。ソレノイドを一つだけ採用する場合は、最も小型な設計が提供され得る。
【００１２】
本教示のいくつかは、ロッカーアームに取り付けられたソレノイドのような電子装置に通電し、その電子装置と通信することに関する。電子装置が従来の配線で通電された場合、ワイヤが引っ掛けられたり、挟まったり、疲労したり、最終的にはショートする可能性がある。本開示は、これらの配線接続の信頼性を簡素化するか、又は向上する教示を提供する。
【００１３】
本教示のいくつかの態様では、ロッカーアームは、ばねポストを具備し、電子装置の電気接続はばねポストを通りロッカーアームへと入る。ロストモーションばねは、ばねポストに取り付けられ得る。ばねポストは、ロッカーアーム上の遠位位置と比べて狭い動作範囲を有し得る。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームはバルブ端部と、バルブ端部から遠位の第２端部を有し、ばねポストに入るスロットは、端部の一方に形成される。そのようなスロットにより、ばねポストを通る配線接続を有する電子装置の据付が容易になり得る。
【００１４】
本教示のいくつかの態様では、ロッカーアームに取り付けられた電子装置の電気接続は、ロッカーアームに向かって延在するばねで形成されている。ばねは、シリンダヘッドから電気的に隔離され、接地され得る。これらの教示のいくつかでは、電流はばね自体によって流されている。これらの教示のいくつかでは、電流はばねに形成されたワイヤトレースによって流れる。これらの教示のいくつかでは、電流はばねの縦方向に沿って結合されたワイヤによって流れる。ばねは、配線接続を安定させ得る。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームの動きによって起こる振動を減衰させるよう調整された固有振動数を有する。これらの教示のいくつかでは、ばねは５００Ｈｚより大きい固有振動数を有する。５００Ｈｚを上回る振動数は減衰のために必要となり得る。これらの教示のいくつかでは、ばねはコイル状の金属リボンから形成されている。これらの教示のいくつかでは、ばねはばねクリップの形態を有する。
【００１５】
本教示のいくつかの態様では、ロッカーアームアセンブリは、油圧ラッシュアジャスタを具備し、油圧ラッシュアジャスタへ結合された配線ハーネスから、ロッカーアームへ配線接続を行う。油圧ラッシュアジャスタへ結合された配線ハーネスは、そこからロッカーアームへの電気接続を行うための良好な基板を提供し得る。これらの教示のいくつかでは、配線ハーネスは複数の油圧ラッシュアジャスタに結合され、お互いに関連するロッカーアームへの接続を提供する。油圧ラッシュアジャスタに結合された配線ハーネスにより、バルブトレインの据付が容易になり得る。
【００１６】
本教示のいくつかの態様では、電子装置が取り付けられた少なくとも一つのロッカーアームと、そのロッカーアームの支点として動作する油圧ラッシュアジャスタをそれぞれが具備する複数のロッカーアームアセンブリを共に保持するフレームワークを具備するバルブ作動モジュールが提供される。フレームワークは、電子装置と接続する配線ハーネスを支持し得る。これらの教示のいくつかでは、バルブ作動モジュールは、ロッカーアームと油圧ラッシュアジャスタの間に取り外し可能なコネクタを具備する。これらの教示のいくつかでは、取り外し可能なコネクタはブレークアウェイコネクタである。バルブ作動モジュールは、複数のロッカーアームアセンブリとそれらの配線をシリンダヘッドに同時に取り付けるよう使用され得る。
【００１７】
本教示のいくつかの態様は、油圧ラッチとともに使用するよう設計されたロッカーアームに、電磁ラッチアセンブリが嵌合される内燃機関を製造する方法に関する。ロッカーアームは、油圧室と、油圧室に末端を有する油圧経路を有し得る。本方法では、電磁ラッチアセンブリの一部は、油圧室内に嵌合する。本教示の幾つかでは、電磁ラッチアセンブリのソレノイドは油圧室に備え付けられている。これらの教示のいくつかでは、第１及び第２位置の両方においてラッチピンを安定させるよう動作する永久磁石は、油圧室内に嵌合する。
【００１８】
本教示のいくつかの態様は、ロッカーアームはそれに取り付けられた電子装置を有する内燃機関を製造する方法に関する。本方法では、スロットは、ロッカーアームの一端に形成されている。スロットは、ロッカーアームのばねポストへ延在する。電子装置は、ばねポストからスロットを通って出る配線接続と共に、ロッカーアーム内に取り付けられる。
【００１９】
本教示のいくつかの態様は、バルブ作動モジュールと、電子装置が取り付けられるロッカーアームを有する内燃機関を製造する際のそのモジュールの使用に関する。本方法では、複数のロッカーアームアセンブリと、電子装置に対して電気接続を行う配線ハーネスとを具備するバルブ作動モジュールは、シリンダヘッド内に取り付けられている。これらの教示のいくつかでは、バルブ作動モジュールは、複数のロッカーアームアセンブリに結合されているフレームを具備する。これらの教示のいくつかでは、フレームはロッカーアームアセンブリの油圧ラッシュアジャスタに結合されている。これらの教示のいくつかでは、配線ハーネスはフレームに結合されている。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームと油圧ラッシュアジャスタは、バルブ作動モジュールで共に保持されている。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームと油圧ラッシュアジャスタは、シリンダヘッドにバルブ作動モジュールを取り付けた後に、容易に取り外せるか又は壊せるコネクタによって、バルブ作動モジュールで共に保持される。
【００２０】
本要約の主な目的は、本開示の理解を容易にするため、簡素化された形態で本教示の広い態様を示すことである。本要約は、本教示のすべての態様の包括的記述ではない。本教示のその他の態様は、当業者には図面とともに詳細な説明によって伝わるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本教示のいくつかの態様における、ラッチング構成にあるロッカーアームアセンブリと、基礎円上のカムを具備する、内燃機関の一部の横断面側面図である。
【図２】図２は、図１の図であるが、ロッカーアームアセンブリがラッチング構成にある図を提供する。
【図３】図３は、図１の図であるが、カムの基礎円部が上昇した場合の図である。
【図４】図４は、図２の図であるが、カムが基礎円部が上昇した場合の図である。
【図５】図５は、図１の図に対応した側面図を提供する。
【図６】図６は、ラッチピンが前進位置にある状態の、本教示のいくつかの態様における、 電磁ラッチアセンブリの横断面側面図である。
【図７】図７は、図６と同一の図であるが、ソレノイドによって発生し得る磁束を示す。
【図８】図８は、図６の図であるが、ラッチピンが後退位置にある場合の図である。
【図９】図９は、本教示のいくつかの態様における内燃機関、又はそのロッカーアームアセンブリを作動させる方法のフロー図である。
【図１０】図１０は、本教示のいくつかの態様における製造方法のフロー図である。
【図１１】図１１は、本教示のいくつかの態様においてロッカーアームの中に形成されたスロットを有するロッカーアームの側面図である。
【図１２】図１２は、図１１の側面図に対応する断面図である。
【図１３】図１３は、本教示のその他の態様のいくつかにおける別の製造方法のフロー図である。
【図１４】図１４は、本教示のいくつかの態様における取付前の図１のロッカーアームアセンブリの一部の側面図である。
【図１５】図１５は、図１のロッカーアームアセンブリの背面図である。
【図１６】図１６は、本教示のいくつかの態様における別の内燃機関の一部の側面図である。
【図１７】図１７は、本教示のいくつかの態様におけるバルブ動作を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面において、いくつかの参照符号は接尾文字のある数字から成る。以下の本明細書及び請求項において、接尾文字を持たない同一の数字から成る参照符号は、図面で使用され、接尾文字をもつ同一の数字から成る、一連の参照符号すべてと同一である。例えば、「ロッカーアーム１０３」は、「ロッカーアーム１０３Ａ、１０３Ｂ」と同じである。
【００２３】
図１から５は、本教示のいくつかの態様における内燃機関１０２を図示する。図１から４の図は、側断面図である。図５は、図１に対応する非側断面図である。内燃機関１０２は、ロッカーアームアセンブリ１０６と、ポペット弁１５２と、カム１０７に取り付けられたカムシャフト１０９を具備する。ロッカーアームアセンブリ１０６は、外側アーム１０３Ａ、内側アーム１０３Ｂ、及び油圧ラッシュアジャスタ１４０を具備する。外側アーム１０３Ａ及び内側アーム１０３Ｂは、電磁ラッチアセンブリ１２２のラッチピン１１５によって選択的に係合される。ロッカーアームアセンブリ１０６は、シリンダヘッド１５４に取り付けられる。油圧ラッシュアジャスタ１４０は、シリンダヘッド１５４に形成されるボア１３８内に収まっている。ポペット弁１５２は、シリンダヘッド１５４内にシート１５６を有する。
【００２４】
本教示のいくつかの態様では、ロッカーアーム１０３は、油圧ラッシュアジャスタ１４０、一つ又は複数のカム１０７、及びポペット弁１５２に接触して適所に保持されている。カムフォロア１１１は、カム１０７に当接し、追従するよう構成される。カムフォロア１１１は、ベアリング１１４及び車軸１１２を介して内側アーム１０３Ｂに回転可能に取り付けられ得る。こうした教示のいくつかでは、その代わりに、カムフォロア１１１は外側アーム１０３Ａに取り付けられ得る。ロッカーアームアセンブリ１０６は、内側アーム１０３Ｂ及び外側アーム１０３Ａの両方に取り付けられるカムフォロアを具備し得る。カムフォロア１１１は、ローラフォロアである。スライダのような、カムフォロアの別の型式は、その代わりに使用され得る。
【００２５】
外側アーム１０３Ａは、車軸１５５を介して内側アーム１０３Ｂに枢支連結され得る。車軸１５５はまた、ロッカーアームアセンブリ１０６がバルブ１５２に作用するエレファントフット１０１を支持し得る。車軸１５５は、ベアリングに取付けられ得るか、又は、内側アーム１０３Ｂ、外側アーム１０３Ａ、及びエレファントフット１０１のうちの一つに強固に結合され得る。図５の通り、トーションばね１５９又はその一対は、ばねポスト１５７で外側アーム１０３Ａに取付けられ得る。トーションばね１５９は、車軸１１２で上向きに作用し、車軸１５５について内側アーム１０３Ｂ及び外側アーム１０３Ａの間でトルクを生み出し、カム１０７に対してカムフォロア１１１を付勢し得る。開口部１２４は、外側アーム１０５に形成され、車軸１１２がそれを通過し、上下に自由に動き得る。
【００２６】
図１は、カム１０７が基礎円上にあり、ラッチピン１１５が前進した内燃機関１０２を図示する。これにより、ラッチピン１１５の係合位置、又はロッカーアームアセンブリ１０６の係合構成が説明され得る。図２は、ラッチピン１１５が係合位置にある状態で、カム１０７の基礎円部が上昇した場合の結果を示す。まず、ラッチピン１１５のヘッド１１５が、内側アーム１０３Ｂのリップ１１３に係合する。次に、カムフォロア１１１にかかるカム１０７の力により、内側アーム１０３Ｂ及び外側アーム１０３Ａの両方を、油圧ラッシュアジャスタ１４０を介して共に旋回させ、バルブ１５２を押し、バルブばね１５３を圧縮する。バルブ１５２は、カム１０７の形状によって決められたバルブリフトプロファイルで、シート１５６からリフトされ得る。バルブリフトプロファイルは、カムシャフト１０９の角度位置の関数として、バルブ１５２がシート１５６からリフトされる高さを示すプロットの形状である。この構成では、カム１０７の基礎円部が上昇するにつれ、カムシャフト１０９がロッカーアームアセンブリ１０６に作用し得る。結果として生じるエネルギーの多くは、バルブばね１５３によって吸収され、カム１０７の基礎円部が下りるにつれ、カムシャフト１０９へ戻され得る。
【００２７】
電磁アクチュエータ１２２は、ラッチピン１１５を後退させるよう作動し得る。図３は、カム１０７が基礎円上にあり、ラッチピン１１５が後退した内燃機関１０２を図示する。これにより、ラッチピン１１５の非係合位置、又はロッカーアームアセンブリ１０６の非係合構成が説明され得る。図４は、ラッチピン１１５が非係合位置にある状態で、カム１０７の基礎円部が上昇した場合の結果を示す。この構成では、カム１０７の基礎円部が上昇するにつれてカム１０７によってかかるカムフォロア１１１への下向きの力が、バルブ１５２とトーションばね１５９の間で分配され得る。トーションばね１５９は、非ラッチ構成において、バルブばね１５３は降伏していないがトーションばね１５９は降伏するように、バルブばね１５３に対して調整され得る。外側アーム１０３Ａが適所に残った状態で、内側アーム１０３Ｂが下降するとき、トーションばね１５９は曲がり得る。結果として、カム１０７の基礎円部が上昇しても、バルブ１５２はシート１５６に接したままになり得る。この構成では、カムシャフト１０９はやはり、カム１０７の基礎円部が上昇するにつれ、ロッカーアームアセンブリ１０６に作用する。しかしこの場合、結果として生じるエネルギーの多くは、トーションばね１５９によって吸収され、ロストモーションばねとして作用する。
【００２８】
油圧ラッシュアジャスタ１４０は、静的支点又はその他の型式のラッシュアジャスタに代えることができる。油圧ラッシュアジャスタ１４０は、インナースリーブ１４５及びアウタースリーブ１４３を具備し得る。ラッシュ調整は、油圧ラッシュアジャスタ１４０がインナースリーブ１４５及びアウタースリーブ１４３の相対運動を介して伸縮するにつれ、容量を変化させるよう構成された油圧チャンバ１４４を利用して実行され得る。供給ポート１４６Ａによって、リザーバチャンバ１４２が、シリンダブロック１５４内のオイルギャラリ１２８から充填され得る。液体は、エンジンオイルであり得、約２ａｔｍの圧力で供給され得る。この圧力は、カム１０７が基礎円上にあるときは、チェックバルブ１４１を開くのに十分であり得、それは油圧チャンバ１４４へのオイルを許容する。オイルが油圧チャンバ１４４を充填し、カム１０７とローラフォロア１１１の間にラッシュがなくなるまでラッシュアジャスタ１４０を延在させる。カム１０７の基礎円部が上昇するにつれ、油圧ラッシュアジャスタ１４０が圧縮され得り、油圧チャンバ１４４の圧力が上昇し得り、チェックバルブ１４１が結果的に閉じ得る。 
【００２９】
本教示のいくつかの態様では、ロッカーアームアセンブリ１０６は元々、油圧ラッチングのロッカーアームアセンブリと使用されるように設計されている。したがって、第２供給ポート１４６Ｂは、油圧ラッシュアジャスタ１４０内に形成され得り、油圧ラッシュアジャスタ１５４内で第２リザーバチャンバ１３１と連通し得る。シリンダヘッド１５４は、オイルを第２供給ポート１４６Ｂへ供給する準備を具備しなくてもよい。第２リザーバチャンバ１３１は、シリンダヘッド１５４の油圧液の、いかなる実質的な流れからも分離され得る。リザーバチャンバ１３１及びそれと連通する油圧経路は、エンジン１０２内では本質的に非機能であり得る。
【００３０】
内燃機関１０２は、エンドピボットオーバーヘッドカム（ＯＨＣ）型バルブトレインを有する。しかし、本教示のいくつかは、ラッチされたロッカーアームアセンブリを具備し得る、例えばＯＨＣバルブトレイン及びオーバーヘッドバルブ（ＯＨＶ）のその他の型式を具備する、その他の型式のバルブトレインを有する内燃機関に適用可能である。本開示で使用される通り、「ロッカーアームアセンブリ」という用語は、カムシャフト１０９の回転に応じてバルブ１５２を作動させるよう構成され、配置される部品のいかなるアセンブリも指し得る。ロッカーアームアセンブリ１０６は、シリンダ休止ロッカーアームである。しかし、本教示のいくつかは、スイッチングロッカーアームやその他の型式のロッカーアームアセンブリに適用可能である。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームは単一の金属片である。しかし、ロッカーアームは強固に結合された複数の部品を具備し得る。
【００３１】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２の部品は、ロッカーアームアセンブリ１０６のロッカーアーム１０３Ａに形成されたチャンバ１２６内に取り付けられている。電磁ラッチアセンブリ１２２は、ソレノイド１１９、永久磁石１２０Ａ、及び永久磁石１２０Ｂを具備し、その各々がロッカーアーム１０３Ａに強固に取り付けられている。これらの部分は、ロッカーアーム１０３Ａにそれら自体が強固に取付けられたその他の部品に、強固に取り付けられることによって、ロッカーアーム１０３Ａに強固に取り付けられ得る。電磁ラッチアセンブリ１２２はさらに、ラッチピン１１５及び低保磁力強磁性体１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ、１１６Ｄ及び１１６Ｅを具備する。
【００３２】
ラッチピン１１５は、ラッチピン体１１８、ラッチヘッド１１７、及び低保磁力強磁性部分１２３を具備する。低保磁力強磁性部分１２３は、ラッチピン体１１８の一部となり得るか、又は、ラッチピン体１１８周りに嵌まる環状構造のような別の部品であり得る。低保磁力強磁性部分１２３は、ラッチピン１１５を通る磁気回路の低抵抗経路を与えることができ、磁力をラッチピン１１５へ付加するのを容易にし得る。
【００３３】
低保磁力強磁性体１１６は、それらが電磁ラッチアセンブリ１２２内で動作し、永久磁石１２０の極から磁束を導くという点で、磁極片として説明され得る。低保磁力強磁性体１１６Ａ、１１６Ｂ、及び１１６Ｃは、ソレノイド１１９の外側に配置され、その周りにシェルを形成し得る。低保磁力強磁性体１１６Ｄは、電磁ラッチアセンブリ１２２によって形成された磁気回路において、段差エッジを与え得る。ラッチピン１１５の低保磁力強磁性部分１２３は、これらのエッジに嵌まるよう形づくられ得る。作動中は、磁束が、これらの段差エッジの一つとラッチピン１１５の間のエアギャップを横切ることができ、その場合、段差エッジは磁力を増加させるよう動作することができ、それを介してラッチピン１１５を作動する。
【００３４】
ソレノイド１１９は、容積１６７周りに巻き付く多数のコイルを備える。これらの教示のいくつかでは、永久磁石１２０は容積１６７内に位置する。低保磁力強磁性体１１６Ｄ及び１１６Ｅもまた、容積１６７内に位置する。これらの教示のいくつかでは、永久磁石１２０Ａ及び永久磁石１２０Ｂは、極性が対向するよう配置されている。これらの教示のいくつかでは、低保磁力強磁性体１１６Ｅは、対向する極の間に位置し、両磁石１２０の磁極片となる。これらの教示のいくつかでは、永久磁石１２０Ａ及び１２０Ｂは、容積１６７の両端に配置されている。これらの教示のいくつかでは、永久磁石１２０は環状形状であり、ラッチピン１１５が平行移動する方向に平行な方向に分極化されている。これは、ソレノイド１１９の中心軸に沿ったものであり得る。
【００３５】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２は、前進位置及び後退位置を提供し、その両方でラッチピン１１５は安定する。その結果、ソレノイド１１９が通電されなくても、ラッチ又は非ラッチ構成のどちらも確実に維持され得る。位置安定性とは、ラッチピン１１５が特定の位置に留まる、及び、特定の位置に戻る傾向を指す。安定性は、安定位置からのラッチピン１１５のわずかな摂動に対して作用する復元力によって与えられる。本教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリ１２２において、安定化力は永久磁石１２０によって与えられる。あるいは又はさらには、一つ又は複数のばねが、位置安定性を与えるよう位置し得る。ばねはまた、安定位置からラッチピン１１５を付勢するのにも使用され得り、動作速度を上げるのに役立ち得る。
【００３６】
本教示のいくつかの態様では、図６及び８の通り、電磁ラッチアセンブリ１２２及び永久磁石１２０Ａは、前進及び後退位置の両方においてラッチピン１１５を安定させる。本教示のその他の態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２は、二つの異なる磁気回路１６２及び１６３を形成し、本機能を提供する。図６のように、永久磁石１２０Ａからの磁束が通る経路を変え得る、ソレノイド１１９又はいかなる外部ソースからの磁場もない状態でラッチピン１１５が前進位置にあるとき、磁気回路１６２は、永久磁石１２０Ａからの磁束の一次経路となるよう動作する。
【００３７】
磁気回路１６２は、永久磁石１２０ＡのＮ極から、磁極片１１６Ｅを通り、ラッチピン１１５を通り、磁極片１１６Ｄ及び磁極片１１６Ａと通り進み、永久磁石１２０ＡのＳ極で終わる。経路１６３は、ラッチピン１１５が前進位置にあるとき、永久磁石１２０Ａからの磁束の一次経路となるよう動作する。一次磁気回路とは、磁石からの磁束の大部分が通る磁気回路である。前進位置からラッチピン１１５が摂動することにより、エアギャップを磁気回路１６２へ導入することになり、その磁気抵抗が増加する。そのため、永久磁石１２０Ａによって発生した磁力はそのような摂動に抵抗する。
【００３８】
図８の通り、永久磁石１２０Ａからの磁束が通る経路を変え得る、ソレノイド１１９又はいかなる外部ソースからの磁場もない状態で、ラッチピン１１５が後退位置にあるとき、磁気回路１６３は、永久磁石１２０Ａからの磁束の一次経路となるよう動作する。磁気回路１６３は、永久磁石１２０ＡのＮ極から、磁極片１１６Ｅを通り、ラッチピン１１５を通り、磁極片１１６Ｄを通り、磁極片１１６Ｃ、１１６Ｂ、及び１１６Ａと通り進み、永久磁石１２０ＡのＳ極で終わる。経路１６３は、ラッチピン１１５が後退位置にあるとき、永久磁石１２０Ａからの磁束の一次経路となるよう動作する。後退位置からラッチピン１１５が摂動することにより、エアギャップを磁気回路１６２へ導入することになり、その磁気抵抗が増加する。そのため、永久磁石１２０Ａによって発生する磁力はそのような摂動に抵抗する。
【００３９】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２はまた、第２永久磁石１２０Ｂを具備し、それはまたラッチピン１１５を前進及び後退位置の両方において安定させるよう動作する。電磁ラッチアセンブリ１２２は、第２永久磁石１２０Ｂからの磁束について、二つの異なる磁気回路１６４及び１６５を形成する。磁気回路１６４は、ラッチピン１１５が前進位置にあるとき、永久磁石１２０Ｂからの磁束の一次経路となるよう動作し、磁気回路１６５は、ラッチピン１１５が後退位置にあるとき、永久磁石１２０Ｂからの磁束の一次経路となるよう動作する。磁気回路１６５は、磁気回路１６２のように、ソレノイド１１９の外側周りを回る。磁気回路１６４は、磁気回路１６３のように、そうではない。
【００４０】
電磁ラッチアセンブリ１２２は、磁気回路切換機構を介して動作するよう構成されている。図７はこれを示しており、ラッチピンを誘導し前進位置から後退位置まで作動させるようにソレノイド１１９が動作する場合を示す。回路１６１をたどる磁束を誘導するよう、好適な極性の電圧が、ソレノイド１１９に加えられ得る。ソレノイド１１９からの磁束は、永久磁石１２０が前進位置でラッチピン１１５を安定させる磁気回路１６２及び１６４を形成する、低保磁力強磁性要素における磁極性を逆転させる。これにより、磁気回路１６２及び１６４の抵抗が大幅に増加する。永久磁石１２０からの磁束は、磁気回路１６２及び１６４から磁気回路１６３及び１６に切り換わり得る。ラッチピン１１５にかかる純磁力が、図８に示された後退位置までそれを駆動させ得る。本教示のいくつかの態様では、ラッチピン１１５が作動しても、ソレノイド１１９からの磁束が通る磁気回路１６１における総エアギャップは、変化しない。この特性は、磁束切換機構を介した動作性に関連し得る。
【００４１】
電磁ラッチアセンブリ１２２が、磁気回路切換機構を備えた構成を有していると認識され得る一つの方法は、前進位置から後退位置までの、又はその反対の、横移動全体において、ソレノイド１１９はラッチピン１１５に作用する必要がない、ということである。はじめは、永久磁石２２０が第１位置でラッチピン１１５を保持していても、ラッチピン１１５が第２位置へ向かって前進する間のある時点で、永久磁石２２０はラッチピン１１５を第２位置へ向かって引き寄せ始める。したがって、ラッチピン１１５が前進する間のある時点で、ソレノイド１１９は電源から接続を切り離すことができ、ラッチピン１１５はそのまま第２位置までの移動を完了することになる。磁気回路の切換はその構成によって形成されていることをさらに示すものとして、第２位置から第１までの動作を誘発するソレノイド１１９の動作において相当する説明がなされ得る。つまり、ラッチピン１１５を第１位置まで引き寄せる動作をする永久磁石２２０はまた、ラッチピン１１５を第２位置へ引き寄せる動作もする。
【００４２】
ここで使用されている通り、永久磁石は、残留磁気をもつ高保磁力強磁性材である。高保磁力とは、ラッチピン１１５を前進及び後退位置の間で切り換えるよう電磁ラッチアセンブリ１２２が動作する動作を何百回行っても、永久磁石１２０の極性が変わらないことを意味する。高保磁力強磁性材の例には、ＡｌＮｉＣｏ及びＮｄＦｅＢの組成物が含まれる。
【００４３】
磁気回路１６２、１６３、１６４、１６５は、軟鉄のような、低保磁力強磁性材によって形成され得る。これらの回路は、ほとんど又は全くエアギャップを有さなくてもよい。磁気回路１６２、１６３、１６４、１６５は、低磁気抵抗を有し得る。本教示のいくつかの態様では、永久磁石１２０は、それらに使用可能な少なくとも一つの低抵抗の磁気回路を、前進及び後退位置のそれぞれにおいて有する。これらの経路は、磁気キーパーとして動作し得り、両極性を維持し、永久磁石１２０の動作寿命を延ばす。
【００４４】
低保磁力強磁性体１１６は、ソレノイド１１９周りにシェルを形成し得る。これらの教示のいくつかでは、ソレノイド１１９が取り付けられるロッカーアーム１０３は、好適な鋼といった、低保磁力強磁性材で形成され、ロッカーアーム１０３は、これらの一部分を提供するものか、又は、それらの機能を満たすものとして考えられ得る。
【００４５】
本教示のいくつかの態様では、磁気回路１６２及び１６５は、永久磁石１２０Ａ及び１０２Ｂのそれぞれの磁極の間の短磁気回路である。磁気回路１６２及び１６５は、ラッチピン１１５の低保磁力強磁性部分１２３を通るが、ソレノイド１１９のコイル周りは通らない。これらの短磁気回路は、磁束漏れを減らし、永久磁石１２０がラッチピン１１５へ高い保持力を提供できるようにする。一方、磁気回路１６３及び１６４は、ソレノイド１１９のコイル周りを通る。これらの磁気回路がソレノイド１１９の外側を回って通ることにより、それらが短磁気回路に干渉することを防ぐことができる。これらのより長い、交互の磁気回路により、永久磁石１２０が、ラッチピン１１５を前進及び後退位置の両方において安定させることに寄与でき、ラッチピン１１５が前進及び後退位置のどちらにあるかに関わらず、永久磁石１２０の両極性の維持を補助する低抵抗の磁気回路の存在を保証し得る。
【００４６】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２は、永久磁石１２０からの磁束を変えることによって、前進及び後退位置の間でラッチピン１１５を作動させるよう動作する。
【００４７】
本教示のいくつかの態様では、ソレノイド１１９は、ソレノイド１１９に加えられる電圧の極性を逆にすることができる電気回路構成（図示なし）によって通電される。従来のソレノイドスイッチは、エアギャップと、エアギャップを拡大しやすくするばねと、エアギャップを小さくするための移動可能な電機子を具備する磁気回路を形成する。エアギャップを小さくするための電機子を動かすことにより、その回路の磁気抵抗が下がる。結果として、従来のソレノイドスイッチを通電することにより、ソレノイドを通る電流の方向又は結果として生じる磁場の極性に関わらず、電気子がエアギャップを小さくする方向に動く。しかしながら、上述の通り、電磁ラッチアセンブリ１２２のラッチピン１１５は、ソレノイド１１９によって発生する磁場の極性に応じて、一方向又は別方向のどちらにも動き得る。例えばＨブリッジといった、加えられた電圧の極性を逆向きにする電気回路構成は、ラッチピン１１５を前進又は後退位置のどちらかに作動するための電磁ラッチアセンブリ１２２の動作を可能にする。あるいは、ある電源が、ラッチピン１１５を前進させるために与えられ、別の電源が、ラッチピン１１５を後退させるために与えられ得る。もう一つの選択肢は、ソレノイド１１９を二つの電気分離されたコイルとして与えることであり、一方は第１方向に巻かれたコイルを有し、他方は反対方向に巻かれたコイルを有する。コイルの一方又は他方の一式は、ラッチピン１１５を置くよう所望される位置に応じて通電され得る。
【００４８】
図９は、内燃機関１０２を作動させるのに使用され得る本教示のいくつかの態様における、方法２００のフロー図を与える。方法２００はステップ２０１で始まり、第１永久磁石１２０Ａによって発生した磁場を使用して第１位置にラッチピン１１５を保持し、ソレノイド１１９のコイルを取り囲む磁気回路１６３に追従する。そのような磁気回路は、ソレノイド１１９を通るセグメントと、ソレノイド１１９の外側にあるセグメントを含み得る。第１位置は、ラッチピン１１５の前進又は後退位置のどちらにも相当し得る。これらの教示のいくつかでは、ステップ２０１はさらに、第２永久磁石１２０Ｂによって発生した磁場を使用して第１位置にラッチピン１１５を保持することと、ソレノイド１１９のコイルを取り囲まない短磁気回路１６５に追従することを含む。
【００４９】
方法２００はステップ２０３に続き、第１永久磁石１２０Ａからの磁束が通る回路を変えるよう、順方向の電流でソレノイド１１９に通電させ、ラッチピン１１５を第２位置へ平行移動させる。順方向の電流でソレノイド１１９に通電させることはまた、第２永久磁石１２０Ｂからの磁束が通る回路も変える。ステップ２０３は、自動コントローラによって開始され得る。これらの教示のいくつかでは、コントローラはＥＣＵである。
【００５０】
ステップ２０３を介してラッチピン１１５が第２位置へ平行移動した後、ソレノイド１１９はステップ２０５で電源から切断され得る。方法２００は次に、ステップ２０７に続き、第１永久磁石１２０Ａによって生成された磁場を利用し、第２位置にラッチピン１１５を保持し、ソレノイド１１９のコイルを取り囲まない磁気回路１６２に追従する。これは、磁束漏れの低い、短磁気回路となり得る。これらの教示のいくつかでは、 ステップ２０７はさらに、第２永久磁石１２０Ｂによって生成された磁場を利用し、第２位置にラッチピン１１５を保持し、ソレノイド１１９のコイルを取り囲む磁気回路１６４に追従することを含む。
【００５１】
方法２００はステップ２１１に続き得り、第１永久磁石１２０Ａからの磁束が通る回路を再度変えるよう、逆方向の電流でソレノイド１１９に通電させ、ラッチピン１１５を第１位置へ平行移動で戻す。逆方向の電流でソレノイド１１９に通電させることはまた、第２永久磁石１２０Ｂからの磁束が通る回路も変え得る。ステップ２０９は、ＥＣＵのような自動コントローラによって開始され得る。次にステップ２１１が実行され得り、再度ソレノイド１１９を消勢する。方法２００のステップはその後繰り返され得る。 
【００５２】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２は二重の位置安定性を有し、方法２００によって作動され得る。しかしながら、本教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリ１２２は、エアギャップと、エアギャップを拡大しやすくするばねと、エアギャップを小さくするための移動可能な電機子を具備する磁気回路を形成する、従来のソレノイドスイッチのような、異なる型式のラッチであり得る。この従来のスイッチは、安定位置を一つしか有せず、それは例えばばねによって維持されている。安定位置は、ラッチピン１１５の前進又は後退位置に相当し得る。もう一方の位置は、ソレノイド１１９を継続的に通電することによって維持され得る。
【００５３】
本開示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２の磁気部品は、ロッカーアーム１０５に形成されるチャンバ１２６に格納されている。チャンバ１２６に格納された磁気部品は、永久磁石１２０Ａと１２０Ｂ及びソレノイド１１９である。これらの教示のいくつかでは、チャンバ１２６は、ロッカーアームアセンブリ１０６を囲む環境１１０全体に分散されるオイルに存在し得る金属粒子の侵入に対して密閉されている。チャンバ１２６の開口部は、目的に合っていればいかなる好適な方法で密閉されてもよい。例えば、チャンバ１２６の密閉部は、ラッチピン１１５がチャンバ１２６から前進する位置で、ラッチピン１１５まわりのシールによって部分的に与えられる。磁極片１１６Ｃ又は別の部品によって、電磁ラッチアセンブリ１２２の一部がチャンバ１２６に取り付けられた開口部を密閉し得る。
【００５４】
本教示のいくつかの態様では、チャンバ１２６は油圧室である。チャンバ１２６は、電磁ラッチアセンブリ１２２の一部を格納するよう適合されていてもよい。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームアセンブリ１０６は、油圧作動式ラッチを付けて量産されたロッカーアーム１０３を利用して作られ得る。これらの教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリ１２２は、油圧ラッチに代えて取り付けられている。チャンバ１２６は油圧室であるが、油圧システムに機能連結される必要はない。油圧経路１３０は、チャンバ１２６に連結し得る。油圧経路１３０は、チャンバ１２６の密閉を補助するよう塞がれ得る。これらの教示のいくつかでは、油圧経路１３０は、油圧ラッシュアジャスタ１４０に形成された油圧経路１４８に結合する。
【００５５】
本教示のいくつかの態様では、電磁ラッチアセンブリ１２２のいくつかの磁気部品は、チャンバ１２６内に保持されている。これらは、永久磁石１２０Ａと１２０Ｂ、及びソレノイド１１９を具備し得る。あるいは、ソレノイド１１９は、ラッチピン１１５を作動させるよう電磁ラッチアセンブリ１２２で動作する磁場を発生させるため通電されたとき動作する、いかなる位置にも取り付けられ得る。ラッチピン１１５を作動させることは、前進位置及び後退位置の間でラッチピン１１５を動かすことであり得る。
【００５６】
十分な動力のあるソレノイド１１９は、ロッカーアーム１０５のチャンバ１２６に嵌合し得ることが判明していた。特に、ソレノイド１１９は、外径７．２ｍｍ、内径２．５ｍｍ、及び長さ７．９ｍｍを有し得ることをシミュレーションが示していた。それは、５６０回巻かれた３５ＡＷＧ銅線を有し得る。それは、最大電流０．８Ａで、９ＶＤＣで通電され得る。ラッチピン１１５Ａにかかる１．６５Ｎのピーク電磁力は、厚さ０．５ｍｍを有するシェル１１８を用いて実現され得る。ラッチピンの重量は、約２ｇまでに限定され得る。摩擦抵抗は、０℃で０．６Ｎまで限定され得り、より高温ではさらに低い摩擦が期待される。これらの条件下では、ソレノイド１１９は、４ｍｓで１．９ｍｍの距離を通るようラッチピン１１５を駆動し得る。本教示のいくつかでは、ソレノイド１１９は２０ｍｍ以下の径を有する。これらの教示のいくつかでは、ソレノイド１１９は１０ｍｍ以下の径を有する。これらの寸法により、ロッカーアーム１０５に形成されたチャンバ１２６内へソレノイド１１９を嵌合させるのが容易になる。
【００５７】
本教示のいくつかでは、ラッチピン１１５を第１位置から第２位置へ作動させるのに要する変位は、例えば約２ｍｍといった、５ｍｍ以下である。ラッチピン１１５を作動させることにより、バルブリフトタイミングを変えるよう動作し得る。これらの教示のいくつかでは、ロッカーアームアセンブリ１０６は、シリンダ休止ロッカーアームであり、ラッチピン１１５を作動させることにより、バルブ１５２を作動又は休止させる。いくつかの他の教示では、ロッカーアームアセンブリ１０６はスイッチングロッカーアームである。スイッチングロッカーアームは、ＶＶＬを与えるよう動作し得る。スイッチングロッカーアームは、ラッチピン１１５によって選択的に係合される内側アーム１０３と外側アーム１０５を具備し得り、ラッチピン１１５を作動させることにより、第１プロファイルと第２プロファイルの間でバルブリフトタイミングを切り換える。
【００５８】
図１０は、 本教示のいくつかの態様における製造方法３００のフロー図を与える。方法３００はステップ３０１で始まり、油圧作動式ラッチを具備するロッカーアームアセンブリ１０６が詳細に設計され得る、設計作業である。その設計は、電磁ラッチアセンブリ１２２の仕様なしでなされてもよい。方法３００はステップ３０３に続き、ステップ３０１の設計を実行するのに十分な鋳造及びスタンピング設備を構築する。ステップ３０５では、油圧ラッチチャンバ１２６を有するロッカーアーム１０３Ａを製造するのに、その設備を使用する。
【００５９】
ステップ３０７では、図１１及び１２の通り、ロッカーアーム１０５の端部１１０に、ばねポスト１５７まで貫通するスロット１５８を形成する。スロット１５８は、チャンバ１２６を横切る。これにより、次のステップ３０９が可能となり、ばねポスト１５７の一方から出るワイヤ１７５と共に、ソレノイド１１９をチャンバ１２６に取り付ける。これらの教示のいくつかでは、ワイヤ１７５は、ばねポスト１５７の両方から出ることができる。これらの教示のその他のいくつかでは、ソレノイド１１９は、ロッカーアームアセンブリ１０６の構成を介して接地されており、さらにそのロッカーアームアセンブリ１０６は、シリンダヘッド１５４を介して接地されている。その場合、ワイヤが一つだけ必要となる。そのワイヤは、シリンダヘッド１５４から電気分離されることができ、実質的により高い電位まで引き上げられ得る。任意で、ステップ３０９は、電磁ラッチアセンブリ１２２全体をロッカーアーム１０３に取り付けることを含む。
【００６０】
ステップ３１１では、ロッカーアームアセンブリ１０６を囲む環境１１０に分散されるオイル内に存在し得る金属粒子の侵入に対して油圧ラッチチャンバ１２６を密閉する。これには、ラッチピン１１５が前進する開口部１２７周りにシールリングを取り付けること、電磁ラッチアセンブリ１２２がチャンバ１２６に取り付けられる開口部１２５を閉じること、油圧経路１３０を閉じること、及びスロット１５８を閉じることを含み得る。これらの教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリ１２２自体が、油圧チャンバ１２６内に、密閉されたチャンバを形成する。この目的のため、電磁ラッチアセンブリ１２２にシェルが与えられ得る。これらの教示のいくつかでは、電磁ラッチアセンブリ１２２は、チャンバ１２６を完全に密閉するため、ロッカーアーム１０３Ａの構成と協働する。
【００６１】
図１３は、本教示のいくつかの態様における内燃機関１０２の製造方法４００のフロー図である。方法４００は、ステップ４０１で始まり得り、一時的にロッカーアーム１０３とＨＬＡ１４０を結合する。本教示のいくつかでは、これらの部品は、図１４の通りコネクタ１７１に結合され得る。コネクタ１７１は、取り付け時にロッカーアーム１０５とＨＬＡ１４０を共に保持できるいかなる型式のコネクタにもなり得り、取り付け後は簡単に取り除くことができる。これらの教示のいくつかでは、コネクタ１７１は、プラスチック又は板紙で作成される。コネクタ１７１は、エンジン作動条件に適さない材料で形成されてもよい。これらの教示のいくつかでは、コネクタ１７１はそれらの構成に形成されているか、又は設計されているウィークポイント１７６を有する。コネクタ１７１は、ブレークアウェイコネクタとして認識され得る。コネクタ１７１は直接ロッカーアーム１０３とＨＬＡ１４０を結合し得るか、又はロッカーアーム１０３を、ＨＬＡ１４０が結合されるフレーム１６８へ結合し得る。
【００６２】
方法４００は、ステップ４０３を含み得り、ＨＬＡ１４０をフレーム１６９に取り付ける。本教示では、フレーム１６９は、ＨＬＡ１４０の間の間隔を、内燃機関１０２内に取り付けられたときと同等の間隔を維持する。これらの教示のいくつかでは、フレーム１６９は、各ＨＬＡ１４０の円筒部分周りを少なくともほとんど覆う。
【００６３】
ステップ４０５では、配線ハーネス１６８をフレーム１６９に取り付ける。配線ハーネス１６８は、異なるＨＬＡ１４０に連結する複数のワイヤ１７３を具備し得る。各ワイヤ１７３は、接続プラグ１７４の別のピンへ結合され得る。配線ハーネス１６８は、ワイヤ１７３を取り囲み、保護する導管となり得る。
【００６４】
ステップ４０７では、配線ハーネス１６８のワイヤ１７３とソレノイド１１９のワイヤ１４７を電気接続させるコネクタ１４９を取り付ける。本教示のいくつかの態様では、コネクタ１４９は、図１５に示す通り、ばね１４９で形成されている。ばね１４９は５００Ｈｚ以上の固有振動数を有し得る。この剛性度を与える同一のばね１４９はまた、ソレノイド１１９からの電流を流すよう動作し得る。あるいは、電流を流すためにワイヤトレースがばね１４９に与えられ得る。別の選択肢は、ばね１４９の縦方向に、通電ワイヤ結合することである。縦方向に結合する、とは、一続きで結合されているか、又は、縦方向に複数に分けられて結合されているか、を意味する。
【００６５】
ばね１４９は、いかなる好適な型式のばねにもなり得る。図のほとんどでは、ばね１４９は、コイル状の金属リボンから形成されていることが示されている。図１６は、別の設計を示しており、ばね１４９Ａがばねクリップの形状をしている。ロッカーアーム１０３への電気接続を形成するためにばね１４９を使用する本教示は、ロッカーアーム１０３に設けられ得るいかなる型式の電動装置でも、通電し、接続する場合にも適用可能である。ロッカーアーム１０３からいかなる好適な位置へも接続は行われ得る。好適な位置は、シリンダヘッド１５４について静止している状態であり得る。
【００６６】
本教示のいくつかでは、ばね１４９は、配線ハーネス１６８への接続を形成するよう使用される。これらの教示のいくつかでは、配線ハーネス１６８は、フレーム１６９に取り付けられている。フレーム１６９は、いかなる好適な位置にも設けられ得る。好適な位置は、シリンダヘッド１５４について静止している状態であり得る。これらの教示のいくつかでは、フレーム１６９はＨＬＡ１４０に設けられている。これらの教示のいくつかでは、フレーム１６９はシリンダヘッド１４０、カムキャリア（図示なし）、又はバルブカバー（図示なし）に取り付けられている。別の教示では、ばね１４９は、ＨＬＡ１４０、シリンダヘッド１４０、カムキャリア、又はバルブカバーに直接取り付けられた配線ハーネス１６８へ接続する。
【００６７】
あるいは、ソレノイド１１９は、ばねなしで配線ハーネス１６８及び接続プラグ１７４に電気接続され得る。例えば、ロッカーアーム１０３Ａによって誘発される動きに耐えるよう特別に設計されたワイヤで接続が行われ得る。そのようなワイヤが使用される場合、それらは、方法３００でロッカーアーム１０３Ａに取り付けられる前にソレノイド１１９に接続され得る。本教示のいくつかの態様では、ソレノイド１１９をロッカーアーム１０３Ａに取り付ける前に、ソレノイド１１９から接続プラグ１７４まで一続きにのびる十分な長さを有するソレノイド１１９へ接続されている。そのようなワイヤは、共に配線ハーネス１６８を形成するよう、集められ得る。
【００６８】
ステップ４０１は４０７を通して、本教示のいくつかの態様におけるバルブ作動モジュール１７０を共に形成する。これらの教示におけるバルブ作動モジュール１７０は、図１７に図示されている。これらの教示のいくつかでは、バルブ作動モジュール１７０は少なくとも二つのロッカーアームアセンブリ１６０を具備する。これらの教示のいくつかでは、バルブ作動モジュール１７０は四つのロッカーアームアセンブリ１６０を具備する。ロッカーアームアセンブリ１６０の四つは、エンジン１０２で隣り合う一対のカムタワー（図示なし）の間に取り付けられる数字となり得る。これらの教示のいくつかでは、バルブ作動モジュール１７０には、複数のソレノイド１１９の電気接続を含む。
【００６９】
ステップ４０９では、シリンダヘッド１５４にバルブ作動モジュール１７０を取り付ける。本教示では、これには、シリンダヘッド１５４に形成される開口部に、バルブ作動モジュール１７０のすべてのＨＬＡ１４０を同時に取り付けることを含み得る。ステップ４０９は、シリンダヘッド１５４上にバルブ作動モジュール１７０を単に降ろすだけでもよい。ステップ４１１では、ロッカーアーム１０３をＨＬＡ１４０又はフレーム１６９に結合するコネクタ１７１を取り除く。ステップ４１３では、内燃機関１０２の電気システム（図示なし）へ接続プラグ１７４を差し込む。方法４００の動作は、本方法の論理に一致していればいかなる順番でも行うことができる。
【００７０】
本開示の部品及び特徴は、特定の教示及び例について示され、及び／又は説明されてきた。特定の部品又は特徴、もしくはその部品又は特徴の幅広い又は狭い形態は、本教示のいくつかの態様又はいくつかの例にのみに関する説明がされてきたが、それらの幅広い又は狭い形態のどちらにおいても、当業者が論理的であると見なすであろう組合せの範囲においては、部品及び特徴はすべて、他の部品や特徴と組合せ可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月30日(2017.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、前記燃焼室に形成されたシートを有する可動バルブと、カムシャフトを有する型式の内燃機関のバルブトレインであって、
ロッカーアームと、カムシャフトが回転すると前記カムシャフトに設けられたカムに係合するよう構成されたカムフォロアと、を備えるロッカーアームアセンブリと、
ラッチピンとコイルを備える電磁ラッチアセンブリと、を備え、
チャンバが前記ロッカーアームに形成され、
前記コイルが前記チャンバ内に設けられた、バルブトレイン。
【請求項２】
前記ロッカーアームが金属の単一片である、請求項１に記載のバルブトレイン。
【請求項３】
第１及び第２ラッチピン位置の一方が、前記ロッカーアームアセンブリが前記カムシャフトの回転に応じて前記ポペット弁を作動させ、第１バルブリフトプロファイルを生成するよう動作する構成を提供し、
前記第１及び第２ラッチピン位置の他方が、前記ロッカーアームアセンブリが前記カムシャフトの回転に応じて前記ポペット弁を作動させ、前記第１バルブリフトプロファイルとは異なる第２バルブリフトプロファイルを生成するよう動作するか、又は前記ポペット弁を休止させる構成を提供する、請求項１又は２に記載のバルブトレイン。
【請求項４】
前記コイルが、前記ロッカーアームアセンブリの構成を介して接地される、請求項１又は２に記載のバルブトレイン。
【請求項５】
前記チャンバが、油圧チャンバである、請求項１又は２に記載のバルブトレイン。
【請求項６】
前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが前記第２位置にあるとき、前記電磁ラッチアセンブリが、前記ラッチピンに、前記コイルからは独立して位置安定性を提供する、請求項１又は２に記載のバルブトレイン。
【請求項７】
前記電磁ラッチアセンブリが、前記チャンバ内で固定位置に保持された永久磁石を備え、
前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが前記第２位置にあるときの両方において、前記永久磁石が前記ラッチピンの前記位置安定性に寄与する、請求項６に記載のバルブトレイン。
【請求項８】
前記電磁ラッチアセンブリが、前記チャンバ内の固定位置に同様に保持された第２永久磁石を備え、
前記第１及び第２永久磁石が、磁極が対抗するように配置され、
前記ラッチピンが前記第１位置にあるとき及び前記ラッチピンが前記第２位置にあるときの両方において、前記第２永久磁石もまた、前記ラッチピンの前記位置安定性に寄与する、請求項７に記載のバルブトレイン。
【請求項９】
前記ラッチピンが前記第１位置にあり、前記ラッチピンが前記コイル又はいかなる外部ソースからの磁場がない状態で前記第１位置にあるとき、前記電磁ラッチアセンブリが前記第１永久磁石からの磁束の一次経路となるよう動作する第１磁気回路を形成し、
前記ラッチピンが前記第２位置にあり、前記ラッチピンが前記コイル又はいかなる外部ソースからの磁場がない状態で前記第２位置にあるとき、前記電磁ラッチアセンブリが前記第1とは別であり、前記第１永久磁石からの磁束の一次経路となるよう動作する、第２磁気回路を形成する、請求項７に記載のバルブトレイン。
【請求項１０】
前記コイルのループが、低保磁力強磁性材を備える前記ラッチピンの一部が平行移動する容積を取り囲み、
前記電磁ラッチアセンブリが、ソレノイドの外側に前記低保磁力強磁性材の一つ又は複数のセクションを備え、
前記第１及び前記第２磁気回路が両方とも、前記低保磁力強磁性材から形成される前記ラッチピンの前記一部を具備し、
前記第２磁気回路が、前記低保磁力強磁性材の前記一つ又は複数のセクションを介して前記コイルの前記ループの外側を通り、
前記第１磁気回路が前記コイルの前記ループの外側を通らない、請求項９に記載のバルブトレイン。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載のバルブトレインを製造する方法であって、
カスタマイズした鋳造及びスタンピング設備を使用し、油圧作動式ラッチのための油圧室を有するロッカーアームを製造するステップと、
前記設備を使用し、前記コイルが設けられた、前記チャンバ付きの前記ロッカーアームを形成するステップと、を含む方法。
【請求項１２】
前記ロッカーアーム自体が、低保磁力強磁性材の前記一つ又は複数のセクションのうち少なくとも一つを提供する、請求項１０に記載のバルブトレイン。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれか一つに記載のバルブトレインを備える内燃機関を製造する方法で合って、前記バルブトレインが前記ロッカーアームの支点を提供するピボットを備え、
前記ロッカーアームと前記ピボットをフレームに取り付け、モジュールを形成するステップと、
前記モジュールを前記シリンダーヘッドに取り付けるステップと、を備える方法。
【請求項１４】
前記モジュールが、前記フレームに取り付けられた複数のロッカーアームアセンブリを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記モジュールが、前記ピボットを前記ロッカーアームに結合するコネクタを備え、前記方法がさらに、前記モジュールを前記シリンダーヘッドに取り付けた後で前記コネクタを取り除くステップを備える、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
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