JP2764861B2 - 多段階ストロークシリンダ - Google Patents

多段階ストロークシリンダ

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JP2764861B2
JP2764861B2 JP8079329A JP7932996A JP2764861B2 JP 2764861 B2 JP2764861 B2 JP 2764861B2 JP 8079329 A JP8079329 A JP 8079329A JP 7932996 A JP7932996 A JP 7932996A JP 2764861 B2 JP2764861 B2 JP 2764861B2
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JP
Japan
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piston
sleeve
stopper surface
cylinder
stroke
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JP8079329A
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JPH09242711A (ja
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博 舟橋
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Hino Motors Ltd
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Hino Jidosha Kogyo KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、本発明は、ストロ
ークが多段階に得られる流体圧力シリンダに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいて、吸気絞り
バルブの開度を段階的に制御し、エンジンの負荷に対応
したエア供給を行い、エンジンを最適な状態で運転し、
省燃費、低騒音を実現しようとするような場合、吸気絞
りバルブを作動するアクチュエータとして高圧エアによ
るシリンダが適当であるが、従来一般の多段階シリンダ
では構造が複雑であり、シリンダ軸長が長く、限られた
スペースのエンジンルーム内への設置が困難である。ま
た、複数の小シリンダを使用し、リンク機構により多段
階のバルブ開度の制御は可能であるが、これもコンパク
トな構成にはならず、コスト高となる難点がある。
【0003】このような問題点を解消した多段階ストロ
ークが実開平3−219103号で提供されている。
【0004】この従来の構造を図2で説明する。1はシ
リンダ、2は前記シリンダ1の開口端に密嵌着されてい
るエンドキャップである。前記シリンダ1内の一端には
シリンダの軸線に対し直角な面の段部による第1ストッ
パ1aが形成されている。
【0005】3はシリンダ1内に軸線方向に摺動自在に
嵌挿され、前記第1ストッパ1aに当接する範囲をストロ
ークするスリーブである。このスリーブ3の一端内で前
記第1ストッパ1aとは反対側に第1ピストン4が固設
され、他端には後述する第2ピストン5が当接する第2
ストッパ3aが形成されている。この第1ピストン4に
は、その中心部にスリーブ3の他端に向けて所要長さの
突起部4aが突設されている。
【0006】さらに、前記スリーブ3内には前記第2ピ
ストン5が第1ピストン4の突起部4aに当接して第1
ピストン4との間で対向隙間9を形成し、この位置から
前記第2ストッパ3aに当接するストロークで摺動自在
に嵌挿されている。また、この第2ピストン5はスプリ
ング6により常に第1ピストン4の突起部4aに当接す
る方向に押圧付勢されている。この第2ピストン5にシ
リンダ1外に突出する作動軸7の一端が結合されてい
る。
【0007】前記シリンダ1には第1ピストン4と第2
ピストン5との対向間隙9にエア圧をスリーブ3に明け
られた通路穴10を介して給排する第1ポート8と、第
1ピストン4とエンドキャップ2との間隙12にエア圧
を給排する第2ポート11とが設けられている。尚、1
3はエア抜き穴を示す。
【0008】上記の構造の動作については、原位置状態
は第1ポート8並びに第2ポート11の何れからもエア
圧が供給されず、図2で示すようにスリーブ3は圧縮バ
ネ6により押圧されている第2ピストン5、この第2ピ
ストン5が突起部4aに当接して第1ピストン4に伝達
される押圧力によって図2の左端に位置している状態で
ある。
【0009】この状態で第1ポート8からエア圧が第1
ピストン4と第2ピストン5との対向隙間9に供給され
ると、第1ピストン4を左方に押圧し、第2ピストン5
を右方に押圧する。これにより、スリーブ3は原位置状
態を保持し、第2ピストン5はスプリング6を圧縮して
スリーブ3の他端に形成されている第2ストッパ3aに
当接するまで右動する。この第2ピストン5単独のスト
ロークが第1段階ストロークS1である。
【0010】次に第2ポート11より第1ピストン4と
エンドキャップ2との間隙12のみにエア圧が供給され
ると、第2ピストン5は第1ピストン4の突起部4aに
当接した状態でスリーブ3がシリンダ1に設けられてい
る第1ストッパ1aに当接するまで右動する。このスリ
ーブ3の右動ストロークが前記第1段階ストロークS1
より大きい第2段階ストロークS2である。
【0011】さらに、この状態で、第1ポート8よりエ
ア圧を供給すると、第2ピストン5の第1段階ストロー
クS1が前記第2段階ストロークS2に加わって最大ス
トロークの第3段階ストロークS3が得られる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構造では、
スリーブ3及び第2ピストン5がエアによりフルストロ
ークである第3段階ストロークS3の前進端から後退端
の原位置にスプリング6によって戻されるときに、第2
ピストン5から突出している作動軸7が第1ピストン4
の突起部4aに当接して第1ピストン4及びスリーブ3
を押動する。このため、第1ピストン4の突起部4aに
作用する面圧が大であり、応答性が悪く、早期の後退原
位置戻し動作に難点があった。また、接地スペース等の
制約からシリンダボアを小さくし、小型化することが課
題になっていた。
【0013】本発明の目的は、後退原位置戻しの際の面
圧を減少し応答性を速くすると共に、小型化を可能にし
た多段階ストロークシリンダを提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成は、シリンダ内に軸線方向に一定のス
トロークで摺動自在に嵌挿されたスリーブと、このスリ
ーブ内の一端に固設した第1ピストンと、この第1ピス
トンと対向間距離を有して当接し、この当接位置よりス
リーブの他端に設けた前進端ストッパ面まで一定のスト
ロークでスリーブ内を摺動する第2ピストンと、この第
2ピストンを前記第1ピストンに常に当接する方向に押
圧付勢するスプリングとを備え、前記第2ピストンには
シリンダ外に突出する作動軸の一端が結合され、前記シ
リンダに第1ピストンと第2ピストンとの対向面間に圧
力を給排する第1ポートと、第1ピストンとシリンダ内
端面間に圧力を給排する第2ポートとを設けた多段階ス
トロークシリンダにおいて、前記シリンダ内に前記スリ
ーブの後退端を規制する第1ストッパ面と前進端を規制
する第2ストッパ面を前記第1ストッパ面と対向して設
け、前記スリーブには前記他端の前進端ストッパ面に対
向する後退端ストッパ面を形成し、前記第2ピストンに
は前記前進端ストッパ面と後退端ストッパ面に当接する
フランジ部を設けたことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図1において、20aは第1ハウジ
ング、20bは前記第1ハウジング20aに結合した第
2ハウジングであり、この第1,2ハウジング20a,
20bによってシリンダを形成している。
【0016】前記第1ハウジング20a内には、スリー
ブ3が軸線方向に摺動自在に嵌挿され、スプリング6b
によって常に第1ハウジング20aの一端の後退方向に
押圧付勢されている。このスリーブ3の一端内に第1ピ
ストン4がサークリップ23によって固設されている。
この第1ピストン4には、その中心部にスリーブ3の他
端に向けて所要長さの突起部4aが突設されている。
【0017】さらに、前記スリーブ3内には第2ピスト
ン5が摺動自在に嵌挿されている。この第2ピストン5
には第2ハウジング20b外に突出する作動軸7(図1
の例ではEGRのバルブステム)の一端が結合されてい
る。前記第2ピストン5はスプリング6aによって常に
第1ピストン4方向に押圧付勢され、前記作動軸7の一
端が第1ピストン4の突起部4aに当接して第1ピスト
ン4との間で対向隙間9を形成しいる。
【0018】前記第1ハウジング20aには第1ピスト
ン4と第2ピストン5との対向間隙9にエアをスリーブ
3に開けられた通路穴10を介して給排する第1ポート
8と、第1ピストン4と第1ハウジング20aの端面と
の間隙12にエアを給排する第2ポート11とが設けら
れている。尚、13は第2ハウジング20bに開設され
ているエア抜き穴である。
【0019】前記第1ハウジング20a内に前記スリー
ブ3の後退端を規制する第1ストッパ面21aが、また
第2ハウジング20b内には前記第1ストッパ面21a
と対向した前進端を規制する第2ストッパ面21bとが
設けられている。この第1ストッパ面21a及び第2ス
トッパ面21bは第1ハウジング20a及び第2ハウジ
ング20bの軸線に対し直角な面の段部の形態によるも
のである。
【0020】また、前記スリーブ3には前記第2ピスト
ン5の後退端を規制する後退端ストッパ面22aと、こ
の後進端ストッパ面22aと対向した前進端を規制する
前進端ストッパ面22bとが形成され、前記第2ピスト
ン5に前記後進端ストッパ面22aと前進端ストッパ面
22bに当接するフランジ部5aが設けられている。前
記後退端ストッパ面22a及び前進端ストッパ面22b
も第1ハウジング20a及びハウジング3の軸線に対し
直角な面の段部の形態によるものである。
【0021】次に本発明の動作について説明する。原位
置状態は第1ポート8並びに第2ポート11の何れから
もエアが供給されず、図1で示すようにスリーブ3はス
プリング6bと、第2ピストン5を押圧しているスプリ
ング6aとにより、第2ピストン5のフランジ部5sが
後退端ストッパ面22aに当接し、また、作動軸7が第
1ピストン4の突起部4aに当接して図1の上端(後退
端)に位置している状態である。
【0022】この状態で第1ポート8からエアが第1ピ
ストン4と第2ピストン5との対向隙間9に供給される
と、第2ピストン5を下方に押圧する。これにより、ス
リーブ3は原位置状態(後退端)を保持し、第2ピスト
ン5はスプリング6を圧縮してスリーブ3に形成されて
いる前進端ストッパ面22bに当接するまで前進動す
る。この第2ピストン5単独のストロークが第1段階ス
トロークS1である。
【0023】次に第2ポート11より第1ピストン4と
第1ハウジング20aの端面との間隙12にのみにエア
が供給されると、第2ピストン5は第1ピストン4の突
起部4aに当接した状態でスリーブ3が第2ハウジング
20b設けられている第2ストッパ面21bに当接する
まで下降動(前進動)する。このスリーブ3の下降動
(前進動)ストロークが前記第1段階ストロークS1よ
り大きい第2段階ストロークS2である。
【0024】さらに、この状態で、第1ポート8よりエ
ア圧を供給すると、第2ピストン5はスリーブ3に形成
されている前進端ストッパ面22bに当接するまで前進
動し、第1段階ストロークS1が前記第2段階ストロー
クS2に加わって最大ストロークの第3段階ストローク
S3が得られるのである。
【0025】そこで、前記最大ストロークの第3段階ス
トロークS3の前進端状態から間隙9,12に供給され
ているエアを排出してスリーブ3及び第2ピストン5を
後退端の原位置にスプリング6a,6bの力で戻すとき
は、第2ピストン5のフランジ部5aがスリーブ3に形
成されている後退端ストッパ22aに当接し、また、同
時に作動軸7が第1ピストン4の突起部4aにも当接
し、この2箇所の当接部で第1ピストン4と一体のスリ
ーブ3と第2ピストン5を押動するため、面圧を減少
し、かつ速やかに後退移動して応答性が速く得られる。
【0026】さらに、第2ピストン5を後退端と前進端
のストローク端を規制するストッパ構造をスリーブ3に
後退端を規制する後退端ストッパ面22aと、この後退
端ストッパ面22aと対向した前進端を規制する前進端
ストッパ面22bとを形成し、第2ピストン5に前記後
退端ストッパ面22aと前進端ストッパ面22bに当接
するフランジ部5aを設けた構成によって、エアの受圧
面となる第1ハウジング20a、すなわち、シリンダボ
アと、スリーブ3,第1ピストン4及び第2ピストン5
の径を小径にすることができ、小型化を可能にする。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、異な
った3段階のストロークが短いシリンダ軸長と小径のシ
リンダンボアによって得られ、小型化を可能とし、後退
端の原位置戻しにおいては、後退押動の面圧を減少し、
応答性が速く得られ、エンジンの吸気絞りバルブ、排気
ブレーキバルブ、排気再循環装置等、或いは工作機械を
制御するアクチュエータとして最適な効果を有するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の断面図
【図2】従来の断面図
【符号の説明】
3 スリーブ 4 第1ピストン 4a 突起部 5 第2ピストン 5a フランジ部 6a スプリング 6b スプリング 7 作動軸 8 第1ポート 9 隙間 10 通路穴 11 第2ポート 12 隙間 13 エア抜き穴 20a 第1ハウジング 20b 第2ハウジング 21a 第1ストッパ面 21b 第2ストッパ面 22a 後退端ストッパ面 22b 前進端ストッパ面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F15B 15/24 F15B 15/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ内に軸線方向に一定のストロー
    クで摺動自在に嵌挿されたスリーブと、このスリーブ内
    の一端に固設した第1ピストンと、この第1ピストンと
    対向間距離を有して当接し、この当接位置よりスリーブ
    の他端に設けた前進端ストッパ面まで一定のストローク
    でスリーブ内を摺動する第2ピストンと、この第2ピス
    トンを前記第1ピストンに常に当接する方向に押圧付勢
    するスプリングとを備え、前記第2ピストンにはシリン
    ダ外に突出する作動軸の一端が結合され、前記シリンダ
    に第1ピストンと第2ピストンとの対向面間に圧力を給
    排する第1ポートと、第1ピストンとシリンダ内端面間
    に圧力を給排する第2ポートとを設けた多段階ストロー
    クシリンダにおいて、 前記シリンダ内に前記スリーブの後退端を規制する第1
    ストッパ面と前進端を規制する第2ストッパ面を前記第
    1ストッパ面と対向して設け、 前記スリーブには前記他端の前進端ストッパ面に対向す
    る後退端ストッパ面を形成し、 前記第2ピストンには前記前進端ストッパ面と後退端ス
    トッパ面に当接するフランジ部を設けたことを特徴とす
    る多段階ストロークシリンダ。
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