(57)【要約】  変位出力をもたらすための機構であって、少なくとも１つの屈曲モジュール２０を備え、前記少なくとも１つの屈曲モジュールは、フレーム３０と、第１の屈曲部５０−１を介してフレーム３０に接続されるとともに、少なくとも第２の屈曲部５０−２を介して前記変位出力に接続される少なくとも１つの構成要素４０とを備え、前記少なくとも１つの屈曲モジュール２０がモノリシック及び／又は一体であり、各構成要素４０は、少なくとも１つの構成要素４０が作動されるときに前記変位出力が変位されるように独立に作動できるべく構成される、機構。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位出力をもたらすための機構であって、
少なくとも１つの屈曲モジュールを備え、前記少なくとも１つの屈曲モジュールは、
フレームと、
第１の屈曲部を介して前記フレームに接続されるとともに、少なくとも第２の屈曲部を介して前記変位出力に接続される少なくとも１つの構成要素と
を備え、
前記少なくとも１つの屈曲モジュールがモノリシック及び／又は一体であり、前記各構成要素は、前記少なくとも１つの構成要素が作動されるときに前記変位出力が変位されるように独立に作動できるべく構成される、機構。
【請求項２】
前記少なくとも１つの構成要素がアクチュエータから作動を受けるように構成される請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記少なくとも１つの構成要素は、変位アクチュエータによって与えられる変位を増幅するように構成される変位構成要素を備える請求項１又は２に記載の機構。
【請求項４】
前記変位構成要素は、前記第１の屈曲部を介して前記フレームに接続される支持部と、前記変位アクチュエータによって作動を受けるように構成される入力部と、前記少なくとも第２の屈曲部を介して接続されるように構成される出力部とを備え、前記出力部と前記支持部との間の距離は、前記入力部と前記支持部との間の距離よりも大きい請求項３に記載の機構。
【請求項５】
前記変位構成要素の前記出力部が第２の構成要素に接続されるように構成される請求項４に記載の機構。
【請求項６】
前記変位構成要素は、第２の出力構成要素に接続されるように構成される第２の出力部を備え、前記出力部が前記支持部の一方側に設けられ、前記第２の出力部が前記支持部の他方側に設けられる請求項４に記載の機構。
【請求項７】
前記少なくとも１つの構成要素は、力アクチュエータにより与えられる力を増幅するように構成される力構成要素を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の機構。
【請求項８】
前記力構成要素は、屈曲部を介して前記フレームに接続される支持部と、前記力アクチュエータによって作動を受けるように構成される入力部と、前記少なくとも第２の屈曲部を介して接続されるように構成される出力部とを備え、前記入力部と前記支持部との間の距離は、前記出力部と前記支持部との間の距離よりも大きい請求項７に記載の機構。
【請求項９】
前記少なくとも１つの構成要素は、出力構成要素から前記少なくとも１つの屈曲モジュールへ伝えられる反力に抵抗するように構成される補強構成要素を備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の機構。
【請求項１０】
前記補強構成要素は、屈曲部を介して前記少なくとも１つの屈曲モジュールのフレームに接続される少なくとも１つの前記補強構成要素の第１の端部と、屈曲部を介して支持構成要素に接続される少なくとも１つの前記補強構成要素の第２の端部とを備え、前記支持構成要素が補強アクチュエータによって作動を受けるように構成される請求項９に記載の機構。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの構成要素が位置合わせ構成要素を備え、前記位置合わせ構成要素が屈曲部を介して前記フレーム及び更なる構成要素に接続されるように構成され、それにより、前記更なる構成要素の作動が前記更なる構成要素の並進動作及び／又は非回転動作をもたらす請求項１〜１０のいずれか一項に記載の機構。
【請求項１２】
位置合わせモジュールは、同じ長さを有するとともに平行に配置される２つの位置合わせ構成要素を備え、前記２つの位置合わせ構成要素の第１の端部が屈曲部を介して前記フレームに接続され、前記２つの位置合わせ構成要素の第２の端部が屈曲部を介して前記更なる構成要素に接続される請求項１１に記載の機構。
【請求項１３】
前記屈曲部は、均一断面リーフスプリングタイプ、不均一断面リーフスプリングタイプ、円形の単軸、非円形の単軸、円形の単一切り欠き、非円形の単一切り欠き、非対称、及び、これらの任意の組み合わせから成るグループから選択される請求項１〜１２のいずれか一項に記載の機構。
【請求項１４】
前記補強構成要素及び前記位置合わせ構成要素が全て前記フレームと前記力構成要素との間に接続され、前記力構成要素が前記変位出力に接続される請求項３に従属するときの請求項７に従属するときの請求項９に従属するときの請求項１１に記載の機構。
【請求項１５】
バルブを制御するためのシステムであって、
少なくとも１つのアクチュエータと、
制御ステムを有するバルブと、
前記アクチュエータから作動を受け、それに対応して前記制御ステムを作動させるように構成される一体及び／又は単一の屈曲モジュールと、
少なくとも１つの前記屈曲モジュールの作動が前記バルブの所定の変位をもたらすような所定の命令にしたがって前記アクチュエータに給電するように構成されるコントローラと
を備えるシステム。
【請求項１６】
制御信号を前記コントローラに与えるように構成される少なくとも１つのセンサを更に備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記バルブは、内燃機関における燃料流量、吸気流量、又は、排気流量を制御し、前記センサがピストン及び／又はシャフトの位置に関連する請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位出力をもたらすための機構に関し、特に、内燃機関におけるバルブを制御するためのシステムで用いるそのような機構に関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、一般的に管状の流路の流れ方向に対して垂直な断面積又は容積をバルブを用いて変えることによって燃料流量の制御が行なわれる。伝統的には、エンジンクランクシャフトに接続される動力伝達チェーンによって、バルブ開放タイミング及び開放サイズを制御するエンジンカムが回転される。カム動作の上がり下がりによって、各バルブが連続的に開閉し、それにより、エンジン又はピストンの動作と同期する。図１（従来技術）は、典型的なオーバーヘッドカムバルブアセンブリを描く。
【０００３】
しかしながら、カム外形の摩耗及び亀裂がカムの上がり下がりの減少の変化を引き起こす。この変化は、バルブ開閉、したがって燃料流量に影響を及ぼす。これは、ひいては、バルブ開放のタイミング及びサイズにおける精度の損失による不適切な燃料吸い込みと不完全な燃焼とに起因して、エンジンの性能に影響を及ぼす。更に、伝統的なカムベースのバルブ動作では、燃料の流量がカム変位のみに依存し、カムベースのバルブ制御器がエンジンに装着された後にバルブ動作により燃料の流量を制御することがほぼ不可能である。
【発明の概要】
【０００４】
大まかに言えば、本発明は、変位をもたらすための屈曲に基づく機構を提案する。この機構は、内燃機関で用いられると、従来のカムベースのバルブ制御よりも改善された方向性がある変位をもたらすことができ、それにより、燃料効率が向上される。機構は、屈曲接続部を備えてもよく、また、内燃機関の吸気経路又は排気経路の開放、閉鎖、及び、制御のために使用されてもよい。これは、変形機構に基づいて動作する屈曲部がバルブ変位のための方向制御と変位制御とをもたらすからである。
【０００５】
ＰＺＴ、ＰＭＮ、電歪／磁歪アクチュエータ、又は、従来のアクチュエータなどの固体アクチュエータが機構の作動のために使用されてもよい。機構は、特に、自動車、流体及び液圧システム、油及びガスシステム、船／ネーブルシステム、航空宇宙用途、及び、宇宙用途での使用に適している。実施形態は、変位／力の増幅又は減少によってバルブ動作を制御するための屈曲システムを提供し得る。機構は、エンジン燃料取り入れ口での流量の正確な制御のため、又は、なし得る最適な或いは最大の燃料のためのバルブの開閉時間の正確な制御のために使用されてもよく、それにより、バルブ動作のためのカムが無い解決策がもたらされる。
【０００６】
エンジンなどの原動機とは無関係にバルブを制御する或いは動作させること、及び、各バルブを他のバルブとは無関係に制御することが想定し得る。伝統的なカムベースのバルブ制御における螺旋スプリングを屈曲部と置き換えることができる。これにより、バルブ動作のために必要な空間を減らして、極めて高い設定時間を伴うバルブの制御された動きを達成できる一方、高〜中の設定時間で、バルブの加速された動きも達成できる。変位増幅に加えて力増幅も、後方座屈を回避するための補強屈曲部の使用と共に達成できる。これは、力増幅、変位増幅、及び、補強のために構成される屈曲モジュールを独立に作動させるために個々のアクチュエータを使用することによって達成されてもよい。一点作動による複数のバルブの同時の同方向又は反対方向の開閉が達成されてもよい。
【０００７】
本発明の第１の特定の表現では、請求項１に係る機構が提供される。
【０００８】
本発明の第２の特定の表現では、請求項１５に係るシステムが提供される。
【０００９】
請求項２〜１４又は１６〜１７のいずれかにしたがって実施形態が実施されてもよい。
【００１０】
ここで、本発明を完全に理解できるように、また、実用的効果に至ることができるように、本発明の単なる例示的な実施形態を非限定的な一例として説明し、その説明は例示的な添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関内の従来のカム駆動バルブの概略図である（従来技術）。
【図２】変位出力をもたらすための機構の例示的な屈曲モジュールの概略図である。
【図３】例示的な変位屈曲モジュールの概略図である。
【図４ａ】２つの出力構成要素を同時に同じ方向に作動させるように構成される例示的な変位屈曲モジュールの概略図である。
【図４ｂ】２つの出力構成要素を同時に反対の方向に作動させるように構成される例示的な変位屈曲モジュールの概略図である。
【図５】例示的な力屈曲モジュールの概略図である。
【図６】変位屈曲モジュール、力屈曲モジュール、補強屈曲モジュール、及び、位置合わせ屈曲モジュールを備える、変位出力をもたらすための例示的な機構の概略図である。
【図７】位置合わせ屈曲モジュールが変位されるときの寄生撓みの概略図である。
【図８】バルブを制御するためのシステムの概略図である。
【図９】均一断面のリーフスプリング屈曲部の概略図である。
【図１０】不均一断面のリーフスプリング屈曲部の概略図である。
【図１１】円形の単軸屈曲部の概略図である。
【図１２】非円形の単一（すなわち、楕円）屈曲部の概略図である。
【図１３】円形の単一切り欠き屈曲部の概略図である。
【図１４】非円形の単一切り欠き（すなわち、楕円）屈曲部の概略図である。
【図１５】非対称屈曲部の概略図である。
【図１６】図６の機構の作動実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図２〜図１６を参照して、変位出力をもたらすための機構の例示的な実施形態について説明する。
【００１３】
機構１０は、図２に示されるその最も簡単な形態において、少なくとも１つの屈曲モジュール２０を備える。各屈曲モジュール２０はフレーム３０を備える。フレーム３０は、他の構造体に装着されるように構成されてもよく、或いは、フレーム３０は、望ましい場合には、他の屈曲モジュール２０に対して接続されてもよい。また、屈曲モジュール２０は、第１の屈曲部５１を介してフレームに接続されるとともに少なくとも第２の屈曲部５０−２，５０−３を介して出力構成要素４３に接続される少なくとも１つの構成要素４０も備える。屈曲モジュール２０は、一体に形成されるとともに、屈曲モジュール２０が作動されるときに出力構成要素４３が変位されるように独立に作動可能である。一体に形成されるとは、屈曲モジュール２０が離脱可能な部品を有さずにモノリシック構造を成すことを意味する。例えば、屈曲モジュール２０が単一の材料ブロックから機械加工されてもよく、或いは、部品が互いに溶接されてもよく、或いは、屈曲モジュール２０が一体成形されてもよく、その他、同様になされる。このようにすると、屈曲モジュール２０は、出力構成要素２４３の変動する或いは不正確な変位をもたらし得る任意の結合部の緩み或いは摩耗に見舞われない。
【００１４】
好ましくは、少なくとも１つの構成要素４０のうちの１つの構成要素４１は、少なくとも１つの屈曲モジュール２０を作動させるべくアクチュエータ７０によって作動を受けるように構成される。少なくとも１つの屈曲モジュール２０は、矢印７１により示される方向での少なくとも１つの屈曲モジュール２０の作動が出力構成要素４３を変位させるようにアクチュエータ７０を使用して独立に作動できる。図示の形態では、出力構成要素４３が矢印７５により示される方向に変位される。屈曲モジュール２０が使用される用途に応じて、例えば、内燃機関内のバルブを作動させるために屈曲モジュール２０が使用される場合には、出力構成要素４３の変位がバルブの開放又は閉鎖をもたらしてもよい。
【００１５】
使用されるアクチュエータ７０は、必要に応じて作動の周波数を変えることができる精密電力増幅器を通じて動作される、例えばＰＺＴ、ＰＭＮなどの固体アクチュエータであってもよい。固体アクチュエータの代わりに、電気機械システム又は液圧アクチュエータのような任意の種類のアクチュエータが使用されてもよい。例えば、アクチュエータ７０は、電気機械アクチュエータ、電磁アクチュエータ、液圧アクチュエータ、機械アクチュエータ、熱アクチュエータ、熱電アクチュエータ、光熱アクチュエータ、又は、電熱アクチュエータのうちのいずれか１つであってもよい。アクチュエータ７０は、必要に応じて予め荷重が適切に付与されるとともに、大きな遊びを何ら伴うことなく屈曲モジュール２０に組み付けられる。アクチュエータ７０は、構成要素４０が異なる速度で出力構成要素４３を振動させ或いは変位させることができるようにコンピュータ制御システム内の電子機器によって制御されることが好ましい。振動の周波数は、屈曲モジュール２０又はアクチュエータ７０のうちのいずれか低い方の共振周波数を常に下回らなければならない。
【００１６】
機構１０が内燃機関で使用される場合、アクチュエータ７０は、好ましくは十分な燃料供給のため並びに適切な燃焼のために吸気バルブを出口バルブ開放前に数マイクロ秒／数ミリ秒にわたって停止させるべく電子機器によって制御される。電子機器システムは、燃料供給及び燃焼量に関する正確な動作のために、センサ、例えば近接センサと一体化されることが好ましい。近接センサの他、適切な場合には、温度センサ、光センサ、電荷（キャパシタンス）センサ、機械的負荷センサ、電気抵抗センサ、電流センサ、流量センサ、及び／又は、音響センサなどの他のセンサが使用されてもよい。
【００１７】
図３に示される１つの例において、屈曲モジュール２０は、変位アクチュエータ１７０によって与えられる変位を増幅するように構成される変位屈曲モジュール１２０を備えてもよい。変位屈曲モジュール１２０は、変位屈曲モジュール１２０を作動させるために変位アクチュエータ１７０によって作動を受けるように構成される変位構成要素１４１を備える。したがって、変位構成要素１４１は、好ましくは、屈曲部１５１を介して変位屈曲モジュール１２０のフレーム１３０に接続される支持部１４１−ｂと、変位アクチュエータ１７０によって作動を受けるように構成される入力部１４１−ｉと、出力構成要素１４３に接続されるように構成される出力部１４１−ｏとを有する。
【００１８】
変位屈曲モジュール１２０が変位増幅をもたらすように、変位構成要素１４１の出力部１４１−ｏと支持部１４１−ｂとの間の距離は、変位構成要素１４１の入力部１４１−ｉと支持部１４１−ｂとの間の距離よりも大きい。
【００１９】
１つの形態において、変位屈曲モジュール１２０は、フレーム１３０と、３つの構成要素１４１，１４２，１４３と、３つの屈曲部１５１，１５２，１５３とを備えてもよい。フレーム１３０、３つの構成要素１４１，１４２，１４３、及び、バルブ（図示せず）は、３つの屈曲部１５１，１５２，１５３をそれぞれ介して相互に接続される。この例示的な形態において、第２の構成要素１４２は、変位構成要素１４１を出力構成要素１４３と接続するために設けられる。第２の屈曲部１５２は、変位構成要素１４１の出力部１４１−ｏを第２の構成要素１４２の第１の部分１４２−１と接続するために設けられ、一方、第２の構成要素１４２の第２の部分１４２−２は第３の屈曲部１５３を介して出力構成要素１４３に接続され、出力構成要素１４３は、アクチュエータ１７０が矢印１７１により示される方向に作動するときに矢印１７５により示される方向に変位する。
【００２０】
或いは、変位屈曲モジュール１２０は、図６及び図１５に関連して以下で説明されるように、機構１０に設けられる更なる屈曲モジュール２２０を介して出力構成要素２４３に接続される１つの構成要素１４１のみを有してもよい。
【００２１】
１つの実施形態において、１つの変位屈曲モジュール１２０は、２つの出力構成要素１４３−１，１４３−２を同一の動作で駆動させるために設けられてもよい。すなわち、図４ａに示されるように、２つの出力構成要素１４３−１，１４３−２が矢印１７５により示される同じ方向に変位される。この実施形態では、変位構成要素１４１の出力部１４１−ｏが第２の出力構成要素１４３−２及び第１の出力構成要素１４３−１に接続されるように構成される。それを達成するために、１つの形態では、変位構成要素１４１の出力部１４１−ｏが第２の構成要素１４２に接続されてもよい。第２の構成要素１４２は２つの端部１４２−１，１４２−２を有し、各端部１４２−１，１４２−２は、アクチュエータが矢印１７１により示される方向に作動するときに各出力構成要素１４３−１，１４３−２が変位するように屈曲部１５３−１，１５３−２をそれぞれ介して出力構成要素１４３−１，１４３−２にそれぞれ接続される。
【００２２】
他の実施形態において、１つの変位屈曲モジュール１２０は、２つの出力構成要素１４３−１，１４３−２を同一でない動作で駆動させるために設けられてもよい。すなわち、図４ｂに示されるように、２つの出力構成要素１４３−１，１４３−２は、アクチュエータが矢印１７１により示される方向に作動されるときに、矢印１７５−１，１７５−２により示されるように反対方向に変位される。この実施形態において、変位構成要素１４１は、第１の出力構成要素１４３−１に接続されるように構成される第１の出力部１４１−ｏ１と、第２の出力構成要素１４３−１に接続されるように構成される第２の出力部１４１−ｏ２とを備える。第１及び第２の出力構成要素１４３−１，１４３−２の同時の反対の変位を達成するために、第１の出力部１４１−ｏ１は、フレーム１３０に接続される支持部１４１−ｂの一方側に設けられ、一方、第２の出力部１４１−ｏ２は、支持部１４１−ｂの他方側に設けられる。例示的な形態では、２つの第２の構成要素１４２−１，１４２−２がそれぞれ２つの出力部１４１−ｏ１，１４１−ｏ２に接続され、また、反対方向にそれぞれ変位する２つの出力構成要素１４３−１，１４３−２が屈曲部１５３−１，１５３−２をそれぞれ介して２つの第２の構成要素１４２−１，１４２−２に接続される。或いは、２つの出力部１４１−ｏ１，１４１−ｏ２が機構１０に設けられる更なるモジュール２０に接続されてもよい。
【００２３】
或いは、図５に示されるように、屈曲モジュール２０は、力アクチュエータ２７０によって与えられる力を増幅するように構成される力屈曲モジュール２２０を備えてもよい。力屈曲モジュール２２０は、好ましくは、屈曲部２５１を介して力屈曲モジュール２２０のフレーム２３０に接続される支持部２４１−ｂと、力アクチュエータ２７０により作動を受けるように構成される入力部２４１−ｉと、バルブに接続されるように構成される出力部２４１−ｏとを有する力構成要素２４１を備える。
【００２４】
力屈曲モジュール２２０が力アクチュエータ２７０により与えられる力を増幅するように、入力部２４１−ｉと支持部２４１−ｂとの間の距離は、出力部２４１−ｏと支持部２４１−ｂとの間の距離よりも大きい。
【００２５】
例示的な形態において、力屈曲モジュール２２０は、フレーム２３０と、２つの構成要素２４１，２４２，２４３と、３つの屈曲部２５１，２５２，２５３とを備えてもよい。フレーム２３０、３つの構成要素２４１，２４２，２４３、及び、バルブ（図示せず）は、３つの屈曲部２５１，２５２，２５３をそれぞれ介して相互に接続される。この例示的な形態では、第１の屈曲部２５１が力構成要素２４１をフレーム２３０と接続する。第２の構成要素２４２は、力構成要素２４１を出力構成要素２４３と接続するために設けられる。第２の屈曲部２５２は、力構成要素２４１の出力部２４１−ｏを第２の構成要素２４２の第１の部分２４２−１と接続し、一方、第２の構成要素２４２の第２の部分２４２−２は第３の屈曲部２５３を介して出力構成要素２４３に接続され、出力構成要素２４３は、アクチュエータ２７０が矢印２７１により示される方向に作動するときに変位する。この形態では、出力構成要素２４３が矢印２７５により示される方向に変位する。
【００２６】
機構１０が前述した変位屈曲モジュール１２０や力屈曲モジュール２２０などの２つの屈曲モジュール２０を備える場合には、図６に示されるような位置合わせ屈曲モジュール４２０が設けられてもよく、この位置合わせ屈曲モジュール４２０は、第１の屈曲モジュール１２０の作動が第２の屈曲モジュール２２０の非回転動作をもたらすように屈曲部４５１，４５２を介して第１の屈曲モジュール１２０を第２の屈曲モジュール２２０と接続するべく構成される。図１６は、図６の機構１０の想定される作動実施形態を示す。図６及び図１６では、同じ参照数字が対応部品に関して使用されている。
【００２７】
好ましくは、位置合わせ屈曲モジュール４２０は、同じ長さを有して平行に配置される２つの位置合わせ構成要素４４１，４４２を備える。２つの位置合わせ構成要素４４１，４４２の第１の端部は、屈曲部４５１を介して第１の屈曲モジュール１２０のフレーム１３０に接続されるのが好ましく、一方、２つの位置合わせ構成要素４４１，４４２の第２の端部も同様に屈曲部４５２を介して第２の屈曲モジュール２２０のフレーム２３０に接続されるのが好ましい。
【００２８】
図６の形態では、変位屈曲モジュール１２０によりもたらされる変位増幅に加えて、位置合わせ屈曲モジュール４２０の合成端部で必要とされるときに、力屈曲モジュール２２０による力増幅が行なわれてもよい。
【００２９】
図７に示されるように、位置合わせ屈曲モジュール４２０が静止位置から変位位置へ移動するときには、屈曲動作に対して垂直な僅かな寄生撓み（ｄｐ）が存在する。変位（ｘ）のおおよそ約５−１０％である寄生撓み（ｄｐ）を補償するために、補強アクチュエータ３７０が駆動されてもよい。寄生撓みは、以下の方程式（１）によって与えられる。
ｄｐ〜ｘ２／２ｌ              −−−−（１）
【００３０】
ここで、ｘは変位であり、ｌは、位置合わせ構成要素４４１，４４２の長さである。
【００３１】
図６及び図１６に示される機構１０において、変位屈曲モジュール１２０の作動は、位置合わせ屈曲モジュール４２０の寄生撓み（ｄｐ）を矢印４７１によって示される方向でもたらす。
【００３２】
好ましくは、機構１０は、図６及び図１６に示されるように補強屈曲モジュール３２０を更に備える。補強屈曲モジュール３２０は、バルブから機構１０の少なくとも１つの屈曲モジュール２０へ、この例では力屈曲モジュール２２０へ伝えられる反力に抵抗するように構成される。反力は、位置合わせ屈曲モジュール４２０の寄生撓み（ｄｐ）４７１の反対方向であるとともに力屈曲モジュール２２０に作用する成分を有することが予期される。したがって、補強屈曲モジュール３２０は、力屈曲モジュール２２０が反力によって望ましくなく変位されるのを防止するべく力屈曲モジュール２２０に対して抗力を与えるように構成される。
【００３３】
補強屈曲モジュール３２０は少なくとも１つの補強構成要素３４０を備えることが好ましい。補強構成要素３４０の第１の端部は屈曲部３５１を介して少なくとも１つの屈曲モジュール２０のフレームに接続され、一方、補強構成要素３４０の第２の端部は屈曲部３５２を介して支持構成要素３４２に接続される。支持構成要素３４２は、補強アクチュエータ３７０によって作動を受けるように構成される。
【００３４】
図６の実施形態において、機構１０は、２つの屈曲モジュール２０、すなわち、変位屈曲モジュール１２０及び力屈曲モジュール２２０を備える。この実施形態において、変位屈曲モジュール１２０の変位構成要素１４１の出力部１４１−ｏは、力屈曲モジュール２２０のフレーム２３０に接続され、力屈曲モジュール２２０は、変位アクチュエータ１７０及び／又は力アクチュエータ２７０が矢印１７１，２７１により示される方向にそれぞれ作動されるときに（この形態では、矢印２７５により示される方向に）変位する出力構成要素２４３に接続される。出力構成要素２４３が変位されるときに、荷重により引き起こされる反力は、変位屈曲モジュール１２０に加えて補強構成要素３４０へ伝えられる。これは、補強モジュール３２０が力屈曲モジュール２２０のフレーム２３０に接続されるからである。補強アクチュエータ３７０の適切な作動により、補強屈曲モジュール３２０は、力屈曲モジュール２２０の望ましくない変位を防止するためにそれらの反力に抵抗することができる。
【００３５】
図６に示される機構１０は、バルブ作動のために内燃機関で使用される場合には、出力構成要素２４３をバルブに接続することにより、熱遮蔽されたケーシング内で補強屈曲部を用いてサポートされる（必要に応じて）、機械的な変位と力増幅又は減少とを同時に伴って、バルブ動作を行なうことができる。機構１０は、固体アクチュエータを用いて制御されることが好ましく、また、バルブからの反力に抵抗するために補強屈曲モジュール３２０も有しつつ、機械的な変位と力増幅又は減少とをそれぞれ行なうように構成される２つの屈曲モジュール、すなわち、変位屈曲モジュール１２０及び力屈曲モジュール２２０を備える。燃料供給圧に応じて、更なる螺旋スプリングを対抗力／荷重として機構１０に取り付けることができる。さもなければ、機構１０における屈曲部１５１，１５２，２５１，２５２，２５３，３５１，３５２が出力構成要素２４３（及び、したがってバルブ）をその初期位置に戻す。
【００３６】
したがって、図８に示されるバルブ制御のためのシステム９０は、バルブ９９を作動させるように構成される図６に示されるような機構１０を備えてもよく、この場合、アクチュエータ１７０，２７０，３７０は、バルブ９９に接続されるセンサ９６により与えられるフィードバックを受けるコンピュータ制御システム９４によって制御される電力増幅器９２に接続される。電子機器９２，９４，９６は、機構１０内の異なる屈曲モジュール２０を独立に動作させ、そのため、伝統的なカムシステムのように２つ以上のバルブ動作が必ずしも同期され或いはリンクされる必要がない。これは、機械的な交換を何ら必要とすることなく、適切なプログラミングと電子機器９４，９６とによってバルブ動作を調整するための機会を与える。
【００３７】
一般に、電力増幅器９２は、低電圧信号を高電圧信号へと増幅することができる。各電力増幅器９２は、デジタル信号コントローラ（ＤＳＣ）を通じてデジタル信号コントローラから入力信号を受ける。プログラミングされたＤＳＣ又は制御カードは、通信ポートを介してコンピュータに接続されるシステムの知的部分である。バルブセンサからの位置情報又はフィードバック信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を介してＤＳＣへ供給される。バルブのリアルタイムな位置がＡＤＣを通じてＤＳＣへ供給され、それに応じて、ＤＳＣは、電力増幅器９２へ信号を送信することによってバルブ変位を処理して調整する。
【００３８】
前述した全ての実施形態において、使用される屈曲部は、図９に示される均一断面リーフスプリング、図１０に示される不均一断面リーフスプリング、図１１に示される円形の単軸屈曲部、図１２に示される非円形の単一（すなわち、楕円）屈曲部、図１３に示される円形の単一切り欠き屈曲部、図１４に示される非円形の単一切り欠き（すなわち、楕円）屈曲部、図１５に示される非対称屈曲部、及び、想起され得る任意の他の適した屈曲部形態などの１つ以上の様々なタイプのものであってもよい。
【００３９】
システム９０は、内燃機関のための従来のカムシステムを所要のバルブ制御動作を行なう屈曲モジュール２０と完全に置き換えるように設けられてもよい。このシステムは、任意の伝動媒体を介してエンジンと結合する必要性を排除し、また、このシステムは、エンジン速度とは無関係に機能する。システム９０は、原動機（エンジン）の速度と同期されてもよいが、原動機又は他の屈曲モジュールとは無関係に機能してもよい。また、システム９０は、他のバルブ動作とリアルタイムで同期されることが最適化のために必要とされる場合には、そのようにされてもよい。各屈曲モジュール２０はスプリングのように機能する。電子機器を使用して図６，８，１６に示される形態を制御することにより、一定の速度、加速度、及び／又は、可変加速度（スパイク）がバルブ作動において得られてもよい。システム９０は、バルブ動作用の高能力固体アクチュエータを用いて１ＫＨｚ以上の観点で高い周波数を極めて高い速度で与えることができる一方で、マイクロ秒の設定時間を達成できるように構成されることが好ましい。
【００４０】
機構１０の好ましい製造プロセスは、ワイヤカットＥＤＭ（放電加工）を使用して、アルミニウムのモノリシックブロックとして機構１０を完成することを含み、この場合、フレーム３０及び構成要素４０，４３を形成するための機械加工は、伝統的なフライス加工プロセス及びドリル加工プロセスを使用して行なわれ、一方、小さい屈曲部５０を形成するために、マイクロワイヤカットＥＤＭを使用するマイクロ機械加工が用いられる。機構１０が内燃機関で用いるために形成される場合には、機構全体が約７５ｍｍ×７５ｍｍ×５０ｍｍのサイズを有してもよい。複数の機構を製造するために金属の厚いブロックが使用されてもよく、また、その後、再びワイヤカットＥＤＭを使用して、機械加工されたブロックを個々の機構に切断することができる。所望の剛性及び／又はバネ定数を与えるように各機構１０の材料及び／又は厚さを選択できる。機構１０の剛性は、１０Ｋｇ／ｍｍほどの低さから１０，０００Ｋｇ／ｍｍまで変化し得る。機構１０のために使用される材料としては、バネ鋼、アルミニウム、リン青銅、インバール、エリンバー、銅、シリコン（１１１）、青銅、マグネシウム、モリブデン、チタン、タングステン、鋳鉄、軟鋼、硬鋼、１８／８ ＳＳ、ジュラルミン、ダイアモンド、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、タングステンカーバイド、石英ガラス、溶融石英、ゼロデュア、グラニタン、クラウンガラスを挙げることができる。ワイヤカットＥＤＭのほかに、三次元印刷などの他の方法を使用して機構１０を製造してもよい。
【００４１】
機構１０を内燃機関で使用すると、吸気及び排気で燃料ガスの循環を最適化して、燃料消費量、清浄排気技術、及び、性能の最適化のための動作モードを展開できるという利点を有する。伝統的なエンジンにおけるバルブリフトの周波数又は周期は、エンジンがいかに動作していようとも固定されるカムの幾何学的形状によって調整される。しかしながら、電子的に制御される屈曲モジュールシステム９０は、エンジン作動の様々な段階を最適化できる。アイドリング段階中、制御されたバルブ開放は、必要な空気量を許容する。単一の吸気バルブを開放するためにシステム９０を用いて達成できるバルブ制御のタイミングは、アイドリングポイントでエンジンを安定させることができるようにし、それにより、良好なレベルの運転し易さを確保しつつ、燃料消費を少なくできる。これにより、既存の排ガス再循環回路を排除できるとともに、燃料消費量を減らすことができ、また、エンジンにより生成される汚染排気物質、特に窒素酸化物を減らすことができる。
【００４２】
以上の明細書本文では、例示的な実施形態について説明してきたが、当業者であれば分かるように、特許請求の範囲から逸脱することなく、形態、構造、及び／又は、動作の細部において多くの変形がなされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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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【国際調査報告】
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