JP4698114B2 - 受動バルブアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ピストンなどの部材が往復運動可能な第１のシリンダへの流入またはシリンダからの流出を制御するための受動バルブアセンブリに関する。こうしたシリンダは、例えば内燃機関の一部あるいは往復エアコンプレッサの一部であってよい。
【０００２】
【背景技術】
このようなバルブの用途は、大まかには２つ、すなわち能動と受動に分類することができる。能動バルブは外部の作動手段を有し、一方受動バルブはシステムの通常作動中に生じる圧力変化によってのみ起動する。
【０００３】
従来のディーゼルエンジンは、カム／バネ構造によってポペット弁を開放／閉止する能動バルブアセンブリを用いる。これは、あらゆるエンジン速度について周期内に常に同一点で作動する単純な機械装置である。こうした能動バルブアセンブリにおいて、従来の機械バネを空気バネに置き換えることは、たとえば米国特許第５，５５３，５７２号によって知られている。これは、空気を充填したチャンバを有するヘッドから離れたポペット弁の端部としての形体を取っている。バルブを開くと、バルブを開くカム軸によって空気が圧縮される。その後、この圧縮空気を用いてバルブに閉止力を与える。
【０００４】
さらに最近では、様々な動作条件でエンジンを最適化させたいという要求から、油圧、気圧および電磁アクチュエータなどのその他の種類の受動バルブアセンブリが検討されるようになった。これらによって、バルブ移動タイミングをエンジン稼動中に変動させることができる。また効果的な作業のために用いられる空気を圧縮する原理は、米国特許第５，０２２，３５９号、米国特許第５，１５２，２６０号、米国特許第５，２５９，３４５号及び欧州特許出願第０，５５４，９２３号に開示されているような空圧操作バルブでも利用されている。これらいずれの場合においても、空気圧は、バルブアセンブリの一部をなすピストンの一方の側に与えられる。ピストンが移動してバルブアセンブリを開き、空気を圧縮し、圧縮空気圧を用いてバルブを元の位置に戻す。エンジン要件を満足するのに必要なバルブ開放時間を与えて弁体を一定の位置に保持するように、アセンブリ内の圧力が制御される。ピストン運動の制御は、高圧空気をピストンのもう一方の側のチャンバに選択的に導入し、しかも／または空気をこれらのチャンバから排気させることによって達成される。これらの装置は非常に多量の圧縮空気を消費し、その空気がチャンバから排出され、これによりエネルギーを浪費する。
【０００５】
プレートバルブなどの受動バルブは通常、従来エアコンプレッサあるいは往復エアコンプレッサで見られる。これらはシリンダ内の圧力変化に応じて受動的に作動し、流れがあるレベルより低くなることで圧力が低下すると閉じる。単一行程時に弁体に影響を及ぼすような機械、油圧、空気圧または電磁的ないかなる外部制御も与えられない。
【０００６】
こうした能動、受動バルブは多くの用途で首尾よく広範に用いられている。しかし、従来、高圧力損あるいは高寄生電力消費を引き起こすことなくバルブを比較的短時間に開き、バルブがシリンダに占める容積がわずかであることが必要となる、高圧比での往復圧縮または膨張などの用途で好適に利用されるような設計はなされていない。このような特性を必要とする構成要素を有した周期は、国際公開公報第９４／１２７８５号に開示されているものである。本公報は、等温圧縮と内燃との複合往復周期を開示している。コンプレッサに設けられる排出バルブはわずか約４０°のクランク角だけ開放しなければならないことがわかっている。これは、排出バルブが約１５０°のクランク角で開放される従来のディーゼルエンジンとの対比をなす。
【０００７】
従来の能動アクチュエータは、寄生電力消費を増大させることなくこのような用途で求められる大きさと所望の速度でバルブを作動することができない。
【０００８】
さらに、従来の受動アクチュエータは利用不可能である。プレートバルブはある流れに対しては寸法を大きく取る必要がある。圧縮比が従来の往復エアコンプレッサのように低い限り、バルブが開くとシリンダの頂部には十分な容積があるのでこれは問題とはならない。しかし、高圧縮比が求められるために、バルブが開くと利用可能な容積が小さい場合は問題となる。
【０００９】
【発明の開示】
本発明によれば、部材が往復可能な第１チャンバへの流入及び第１チャンバからの流出を制御するための受動バルブアセンブリであって、第１のシリンダ内のポートで着座して、ポートに向かう流れ方向に開く、一端に設けられた弁体と；別のシリンダ内で往復可能なピストンとを備え、弁体が開くとガスが第１チャンバ内で圧縮されるように、別のシリンダとともに定義する開放方向でピストンの側面がガスを充填した第１チャンバに対向し、圧縮エネルギーが回復して弁体を閉じることを特徴とする受動バルブアセンブリが提供される。
【００１０】
この構成によれば、第１チャンバ内の圧力により弁体が開くと、ピストンは第１チャンバ内のガスを圧縮して弁体に作用する力の方向を即座に反転させるレベルまでガスの圧力を増加させ、その結果、弁体を止めて弁座に戻す。弁体が移動して弁座から離れると第１チャンバ内のガスを圧縮するのに用いられるほとんどすべてのエネルギーが、バルブがその方向を反転させると回復するので、寄生損は少ない。いったん着座すると、バルブはバルブヘッドの圧力差により閉止位置に保持される。
【００１１】
また本発明はポペットバルブを用いることができることにより、前記の過度に寸法が大きくなることやプレートバルブに関する制御不足の問題が解消される。
【００１２】
さらに、バルブの閉止点を、エンジン制御システムにより制御することができるが、プレートバルブを用いると制御できない。
【００１３】
アセンブリが受動アセンブリなので、ピストンはラッチしない。ある状況下では、バルブは弁座からはなれて再び着座するまでの間ほとんど連続移動している。この場合、バルブが最大限移動すると方向を反転するのでバルブ速度がゼロに落ちる場合がある。しかし、バルブの上昇は物理的に限界があり、ある状況下では、バルブを先止めに来るよう設計してもよく、その場合バルブが弁座に戻り始める前に有限の休止をするようにしてもよい。この場合、先止めはダンパの方法でエネルギーを吸収して散逸させるように設計してもよい。例えば、該先止めの設計としては、起こりうる減衰衝撃を回避するためにピストンと先止めとの間にガス膜を押し出す設計がある。
【００１４】
当該先止めの設計は、バルブヘッドまたはピストンに与えられる様々な圧力に応じたバルブの動的応答を最適化するように選択してもよい。特に、先止めは、バルブ移動を過度に長くすることなくバルブを開く持続時間を長くするのに用いてもよい。
【００１５】
該バルブアセンブリは吸気バルブか排出バルブのいずれとして用いてもよい。吸気バルブとしては、開放方向は往復可能な部材に向かう方向であり、第１チャンバがバルブヘッドに最も近いピストン側にある。他方、排出バルブの場合、該バルブが開くと往復可能な部材から離間して、第１チャンバは該バルブヘッドから離れたピストン側にある。このような排出バルブは、国際公開公報第９４／１２７８５の往復コンプレッサ用コンプレッサ排出バルブとして特に好適であることがわかっている。
【００１６】
該バルブアセンブリは、２つの行程からなる単一周期時に弁体の動きを外部の影響はなんら制御しないという意味において受動である。言い換えれば、弁体の動きに影響を及ぼす要因は、往復可能な部材の移動によって生じる弁体での圧力変化と、ピストン移動によって生じる別のシリンダ内での圧力変化のみである。しかし、様々な動作条件に適応するように多くの周期にわたって第１チャンバ内のガス圧力を変化させることにより、弁体の開放及び閉止タイミングをいくらか制御することも可能である。第１チャンバ内の圧力はさらに、漏洩や温度変化の影響を斟酌して制御することも可能である。
【００１７】
第１チャンバが与える力と反対の力を与えるために、ピストン及び別のシリンダはピストンの第１チャンバとは反対側に第２チャンバを定義するのが好ましく、第２チャンバにはガスが充填され、弁体が閉じると、ガスが第２チャンバ内で圧縮されるようになっている。反対の力を与えるために第２チャンバを設けることにより、バルブを開くのには大きすぎるピストン側の純力を発生させることなく、第１チャンバ内の圧力を増加させることができる。これによって、第１チャンバを第２チャンバがない場合よりも小さくすることができる。第２チャンバのつりあわせ力は、バルブの運動エネルギーの大部分を減衰によって散逸されず、次の周期に備えて再吸収することができるので、バルブが閉止するときにも重要となる。
【００１８】
ある状況下、例えば高圧力比のコンプレッサの排出バルブの場合、バルブが開閉するのに使える時間はほとんどない。この場合、第１と第２チャンバ内のガスによって生じるピストン側の純力が、バルブが着座すると、ピストンがバルブを開く方向にバイアスするようにバルブアセンブリを配置するのが好ましい。この構成よって、第１シリンダ内の圧力がバルブヘッドの反対側の圧力より少ない間バルブを開くことができる。これは、バルブの開放時間が非常に短い用途で用いられるときには重要である。このためにバルブヘッドの周りに少量の反対方向の流れが生じるが、これは些細な量であり正確な時間にバルブを開くことから得られる効果により十分補償されるものである。これが以下に述べる発明の第２の態様を構成する。
【００１９】
第２チャンバが小さすぎると、ガスがバルブの閉止を防ぐ程度に圧縮されることがある。これを回避するため、第２チャンバを長くして、圧縮比を減少させる。しかし、これによってバルブ全体が長くなる。したがって、第２チャンバは補助チャンバと流体連絡して、第２チャンバと補助チャンバで閉止容量を形成するのが好ましい。こうすることによって、バルブが閉じると、第２チャンバと補助チャンバ内の空気が圧縮されるが、補助チャンバが設けられない場合とは異なりその圧縮程度が同一ではないという効果が得られる。さらに、バルブが閉じると、第２チャンバと補助チャンバ内の圧力が第１チャンバ内の圧力より高くなり、これによってバルブをバイアスして開く。
【００２０】
弁体が着座に戻ると、第２チャンバ内のガスが圧縮されることにより、弁体の動きが緩やかになる。この動きは、バルブが弁座にすぐに近づくが弁座と衝突しないように注意深く調整することが好ましい。この動きを改善するため、減衰機構を設けて弁座に向かうバルブの動きを減衰するのが好ましい。
【００２１】
１つの可能な減衰機構としては、ピストンから離間する弁体に設けられてピストンより直径が小さいディスクと、第２チャンバの壁に設けられる相補型カウンタボアとを、ディスクが行程の一部で、カウンタボア内で往復運動するように設ける。
【００２２】
あるいは、ディスクを第２チャンバから離間して、減衰チャンバ内で往復可能となるように弁体上に設け、減衰チャンバにはガスまたは液体を充填することができる。減衰チャンバの直径は、ディスクの行程の大部分にわたりディスクの直径よりはるかに大きいが、バルブの閉止位置に近づく行程に比例してディスクの直径に近づくのが好ましい。これによって、バルブの開放中及び閉止中のほとんどにわたって減衰チャンバの減衰効果を無視できる程度にして、ただしバルブが閉止位置に近づくときだけ減衰効果が現われるようにすることができる。このとき、少量のガスまたは液体が減衰チャンバの小径部に実質的に閉じ込められ、これによりガスまたは液体がディスクと減衰チャンバの間の間隙を通って高速で吐き出されると即座に大きな減衰力を生じる。該減衰力は速度に依存するので、該バルブが高速で閉じるときには影響が多いが、バルブが低速で再び開くときは無視できる程度である。
【００２３】
該ディスクは、該ディスクの周辺と該減衰チャンバの小径部の壁との間の面積を徐々に減少させるよう、該バルブが動いて閉止する方向に内側にテーパ状になっているのが好ましい。これは、バルブ速度は減衰の初めでは高く、減衰プロセス中は減速されるので重要である。テーパ状のディスクによって、全減衰プロセス時に相対的に一定の減衰力を与え、減衰力のピークを大幅に減少させることができる。これにより、構成要素の寸法を最小限にして、質量をより減らし、したがって動的性能を改善する。
【００２４】
別の減衰機構としては、ピストンとともに移動可能で、ピストンに対して固定した合わせ面に近づく面を備え、ガスの薄膜が高速で２つの表面間でバルブヘッドがその弁座に近づくと２つの表面間の間隙から押し出される押し出し膜ダンパ機構である。減衰の程度が２つの面の間のガスの圧力に比例するのでガス圧力が高いときこの減衰構成が特に効果的になる。本押し出し膜ダンパ機構は、膜内に閉じ込められるガスの容積は２つの合わせ面の面積に比べて小さいので、圧縮可能なガスとともに用いることができるという点に効果がある。圧縮可能なガスを用いることができれば、減衰機構を第２チャンバ内に配置することができる。これによって、密閉と排出に関連する油が充填された別のチャンバを設ける必要がなくなる。
【００２５】
第１の態様と組み合わせてもあるいは第１の態様とは別に用いてもよい本発明の第２の態様は、部材が往復可能な第１チャンバへの流入及び第１チャンバからの流出を制御するための受動バルブアセンブリであって、第１のシリンダ内のポートで着座して、該ポートを通る流れ方向に開くように、一端に配置された弁体を備え、弁体は着座するとバイアスされてヘッドに作用するいかなる力も無視し、バルブがバイアスされて開くことを特徴とする受動バルブアセンブリによって与えられる。
【００２６】
この構成によれば、第１シリンダ内の圧力がバルブヘッドの他方の側の圧力より低い間バルブを開くことができる。これは、バルブの開放時間が非常に短い用途で用いられるときには重要である。これによって、バルブヘッドの周囲に少量の反転した流れが生じるが、これは些細な量であり正確な時間にバルブを開くことから得られる効果により十分補償されるものである。
【００２７】
バイアス力は任意の公知な手段によって与えられればよく、たとえば機械バネなどの弾性部材によって与えられる。しかし、弁体にピストンが設けられて、バイアス力はピストンの少なくとも一方の側に作用する加圧ガスによって与えられるのが好ましい。加圧ガスを用いるこの構成は、往復コンプレッサのバルブに関連する圧力ではより好適であって、ガスの圧力を変化させることによってバルブの作動点を容易に調整することもできる。
【００２８】
該バルブは１つのバイアス力によってバイアスされて開くものであってよい。しかし、より均衡のとれたバイアス力を弁体に作用する２つの対抗するバイアス力によって与えることもできる。バルブをバイアスして開く傾向のある第１の力は、バルブが着座すると、バルブをバイアスして閉止させる傾向がある第２の力より大きい。
【００２９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明にしたがって構成されるバルブアセンブリの一例を添付の図面を参照しながら説明する。
【００３０】
以下で例証して説明するバルブは、国際公開公報第９４／１２７８５号に開示されているような往復コンプレッサにおける排出バルブに特に適用することができる。
【００３１】
往復コンプレッサは、部材２が往復して、往復する部材２の上方にある圧縮チャンバ３内でガスを圧縮する第１のシリンダ１を備える。圧縮対象のガスは、（図示せず）吸気バルブに制御される（図示せず）吸気ポート４を介して圧縮チャンバ３に入り、圧縮ガスは、開くと、すなわち図１及び図２に示すように上方に開くと、コンプレッサチャンバ３から離間する排出弁体５に制御される排出ポートから排出される。
【００３２】
該排出弁体５は、第１のシリンダ１内の弁座８に設置されるヘッド７を一端に有したバルブステム６を備えるポペットバルブである。ヘッド７の反対側のバルブステム６の端部には、シリンダ１０内で往復運動可能なピストン９が設けられる。ピストン９は、シリンダ１０を第１チャンバ１１および第２チャンバ１２とに分割する。第１チャンバ１１は、ピストン９の単一行程時にこのチャンバへの流入及びチャンバからの流出が実質的にない場合に閉止される。第２チャンバ１２は大型ポート１３によって補助チャンバ１４と接続する。第２チャンバ１２、大型ポート１３、及び補助チャンバ１４が閉容積を形成し、これはピストン９の単一行程時にこの容積への流入及び容積からの流出が実質的にない場合に閉止される。
【００３３】
該バルブの基本動作は次の通りである。該バルブが閉止している、すなわちヘッド７が弁座８上に位置するとき、バルブには２つの力が作用する。第１の力は、排出ポート４とバルブヘッド７に作用する圧縮チャンバ３との間の圧力差による力である。第２の力は、第１チャンバ１１及び第２チャンバ１２内の初期圧力の影響によってもたらされる力である。まず、弁体５を偏らせて開放させる傾向がある力があると、第２チャンバ１２内の圧力は第１チャンバ１１内の圧力より高くなる。しかし、圧縮チャンバ３内の圧力は、第１チャンバ１１及び第２チャンバ１２によって与えられるバイアス力に十分勝る量だけ、排出ポート４内の圧力より低い。したがって、該バルブ素子５は閉じたままとなる。
【００３４】
バルブは、往復部材２が移動することによって生じる圧縮チャンバ３内の圧力上昇によって持ち上がる。いったん送出圧力に達するとバルブを完全に開き、したがって絞られることがないように、第１チャンバ１１及び第２チャンバ１２が与えるバイアス力を、弁体５が圧縮チャンバ３内の圧力、典型的には排出ポート４内の圧力の８０％の圧力で移動を開始するよう整える。
【００３５】
圧縮チャンバ３及び排出ポート４内の圧力は、弁が数ミリメートル上昇するまでは等しくならないので、バルブヘッド７に作用してこの地点まで開放させるよう影響を与える差動圧力がまだ存在する。弁が数ミリメートル上昇すると、上昇特性は第１チャンバ１１及び第２チャンバ１２内の圧力によって左右される。
【００３６】
第１チャンバ１１内の圧力はバルブの上昇とともに上がり、下部チャンバ内の圧力は補助チャンバ１４の存在によりわずかに減少する。こうして第１チャンバ１１内の圧力は、下部チャンバ１２内の圧力より突然高くなり、これによってピストン９に差押する力の方向を反転させ、バルブを減速させて、その結果バルブを弁座に向かって戻す。本機構は、質量／バネシステムに類似しており、バルブ上昇特性はこれによってほぼ正弦曲線を描く。この結果、バルブ上昇プロファイルに関連する休止がなくなる。
【００３７】
往復部材２が上死点を通過すると弁体５が台座に近づいてバルブを通る制限された流路がでると、バルブヘッド７に作用する差動圧力が反転する。これは、流れの反転によって大量のガスが排出ポート４から逃げて圧縮チャンバ３に戻る前にバルブを遮断する傾向がある。
【００３８】
バルブアセンブリ構造を図２でより詳細に示している。同図を参照しながら、より詳細に説明する。
【００３９】
該バルブステム６はシリンダ１０を通過して、炭素が充填されたポリマーシール２０によってこのシリンダの頂部と底部で密閉される。これらのシールは複雑な油量分配系が不要になるよう潤滑油なしで作動する。
【００４０】
バルブステム６を軸方向に確実に移動させ、曲げ振動の発生を制御するために、２つの異なる案内機構のうちの１つを用いればよい。第１の機構は、図２の中心線の左側に示された、ピストン９の周囲に設けられる環状軸受けリングである。第２の機構は、図２の中心線の右側に示された、バルブステム６を取り囲む軸受けガイド２２である。
【００４１】
バルブ上昇のタイミングと持続時間は、第１チャンバ１１及び第２チャンバ１２内の圧力に依存する。したがって、上昇及び持続時間特性を制御するために、ポートを設けてこれらのチャンバ内の圧力を変動させる。なお、これは受動バルブアセンブリであるので、これらのポートを通る流れは、前記のようにコンプレッサチャンバ３内の上昇圧力によって駆動されるバルブの作動に貢献するより、むしろバルブの作動点を制御だけで十分である。第１チャンバ１１には上部ポート２３及び下部ポート２４が設けられ、第２チャンバ１２は（図１に示すように）補助チャンバ１４に導かれるポート２５を介して送られる。これらのポート２３乃至２５はすべて、加圧ガス源に接続され、ポートを通る流れは好適なバルブによって制御される。
【００４２】
上部ポート２３及び下部ポート２４を図２に示しているが、これらのポートのいずれか一方だけを用いることも可能である。上部ポート２３は、圧縮時に第１チャンバ１１からの過度な流出を防ぐのに十分小さいが、バルブ作動間に十分な流れを供給して第１チャンバ１１内の圧力が少数の周期で切り換えられるのに十分大きなオリフィスを有している。下部ポート２４について、流れはピストン９の位置で制御される。よって、該弁体６が弁座に位置するとき、該ポート２４は一部遮蔽を除かれて第１チャンバ１１内の初期圧力を変動可能にする。該ピストンが上昇してポート２４が遮蔽されることにより、ピストンが移動するときに空気が第１チャンバ１１から流出するのを防ぐ。
【００４３】
一対の圧力トランスデューサ２６、２７は、それぞれ第１チャンバ１１と第２チャンバ１２内の圧力を測定するために設けられる。これらは、該バルブの作動を監視し、しかも／または制御するのに用いてもよい。
【００４４】
次に、弁体６が閉止位置に移動するにつれて該弁体６を減衰させるための構造について、図２と図３を参照して説明する。
【００４５】
該減衰機構は、油が充填された減衰チャンバ３０からなる。該バルブステム６は、減衰チャンバ３０を通過して、この位置で、減衰チャンバ３０内で往復運動可能な円板型減衰素子３１を与えられる。減衰チャンバ３０を通過するバルブステム６の一部は、ダンパ油の圧力変化を除去してアキュムレータを設ける必要をなくす一定の直径を有する。バルブステム６から第２チャンバ１２への油漏れを防ぐために、油シールリング対３２が減衰チャンバ３０の上方でバルブステム６を取り囲む。シールを通るいかなる油もダクト３５に沿って排気されるオイルプレート３４の漏洩ギャラリ３３内に集められる。本ギャラリ３３は、シール２０を通過した下部チャンバ１２からの空気も収集する。該ダクト３５は、ギャラリ内の空気圧がダンパ内の油圧より確実に低くなるような大気雰囲気で、収集タンクまで排出を導かれ、これによって空気のダンパ内への侵入を防止する。
【００４６】
該減衰チャンバの下端にはシールが設けられていない。その代わりに、小さな空隙３６がバルブステム６とそれを取り巻くハウジングとの間に設けられている。本空隙３６は、６×１０⁵Ｐａで油漏洩ギャラリ３７に通じて、ギャラリ３７がその小さな空隙からもれる油を収集する。該空隙は、減衰素子３１の面積に比べて非常に小さく、減衰効果を大きく減少させることはない。小さな空隙３６によって、油が減衰チャンバ３０内で高圧になる場合に効果的な高圧シールが不要となる。漏洩ギャラリからの油は、油供給線３８内の流入油と混合する。
【００４７】
油漏洩ギャラリの下方には、バルブステム６の周囲に大気圧で油漏洩ギャラリ４０に通じる第２の小さな空隙３９がある。該ギャラリ４０は油漏洩ギャラリ３７からの漏洩油を集め、また排出ポート４からバルブステム６を通る漏洩空気も集める。本構成により、排出ポート４から減衰油が入るのが防止される。空気及び油漏洩ギャラリ４０に漏洩する油は、空気及び油排出線４１に沿って取り除かれる（便宜上、このことは図２では断面平面内に示しているが、実際は他のポートから離間するようにこの平面に垂直に延びている）。油は集められて再利用される。
【００４８】
減衰チャンバ３０は、実質的に２つのチャンバ、すなわち該減衰素子３１の約上方にある低圧チャンバ４２と減衰素子３１の約下方にある高圧チャンバ４３とに分離される。高圧チャンバ４３の圧力は最大２×１０⁷Ｐａでよい。該減衰チャンバの壁は、低圧チャンバ４２の直径が減衰素子３１の直径よりはるかに大きく、該高圧チャンバ４３の直径は減衰素子３１と同様になるように形成される。リップ４４が該高圧チャンバ４３の上縁の周りで内側に突出する。これが下記で説明するように減衰部材３１の外周面で下方がテーパ状の表面４５と協働する。
【００４９】
油は該低圧チャンバ４２の最下縁で油供給線３８に沿って該減衰チャンバ３０に入り、低圧チャンバ４２の最上レベルで油排出線４６に沿って排出される。空気が減衰チャンバ３０に入っても、本構成により空気は確実に即座に排出され高圧チャンバ４３に入らない。
【００５０】
該バルブを閉止すると、減衰はバルブヘッド７が弁座に位置する前に最後に約２ｍｍ伝わることだけが必要とされ、該高圧チャンバ４３はそれに応じてこのバルブ移動部分についてだけ減衰ゾーンとなるよう設計されていることがわかっている。バルブが着座位置から開くと、本減衰ゾーンは、開放速度が閉止速度よりはるかに低いのでほとんど影響がない。減衰ゾーンの外側では、該減衰素子３１が低圧チャンバ４２内を移動して、該低圧チャンバ４２内では減衰素子３１の縁部の周りの大きな空隙のため減衰効果はほとんど得られない。
【００５１】
該減衰効果が重要になるのは、減衰素子３１が下り行程で該高圧チャンバ４３に接近するときだけである。減衰阻止３１のテーパ状の表面４５はリップ４４と協働してこの間隙を通る流れがオリフィスを通る流れに類似させる。このことは、流れが非常に荒く、その結果、圧力低下が油粘度に影響を受けないことを意味する。該粘度は油温度に直接影響を受けるので、これは該減衰特性は油が作動中に温められると生じる温度変化には影響を受けないことを意味する。
【００５２】
該減衰素子３１のテーパ状表面４５の別の機能としては、テーパ状表面４５とリップ４４との間の面積が減衰プロセス中に徐々に減少するというものがある。該減衰プロセスが実際に始まると減衰素子の速度が高くなるが、すぐに減少する。面積の減少と速度の減少の組み合わせにより、テーパ状表面４５とリップ４４との間の間隙でほぼ一定の圧力低下が起こる。これにより、固定間隙の場合よりはるかに低い一定の減衰力が得られる。
【００５３】
バルブを排出バルブとして説明してきたが、吸気バルブであってもよい。この場合、バルブ素子は往復部材３に向かって開放するよう配置され、減衰機構を含めたシリンダ１０内のアセンブリ全体を図２に示したのとは逆に搭載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の基本要素を示す概略図である。
【図２】 第１のガイドシステムが中心線の左に示され、第２のガイドシステムが中心線の右に示されたバルブアセンブリの構造の詳細を示す断面図である。
【図３】 減衰機構の概略図である。

Claims (10)

1. 部材が往復可能な第１シリンダへの流入及び第１シリンダからの流出を制御するための受動バルブアセンブリであって、第１シリンダをそれにつながるポートに対して開閉するべく往復移動可能なバルブヘッドが一端に設けられた弁体と、当該弁体に連動して第２シリンダ内で往復可能なピストンとを備え、前記第２シリンダは前記ピストンにより第１チャンバと第２チャンバとに分割されており、前記弁体が開くとガスが前記第１チャンバ内で前記ピストンにより圧縮され、圧縮されたガスに蓄えられた圧縮エネルギーを回復することにより前記弁体を閉じるように構成されており、
   前記第１シリンダにおける圧縮チャンバ内の圧力と前記ポート内の圧力との圧力差、前記第１チャンバ内の圧力変化、および前記第２チャンバ内の圧力変化によって、前記弁体の開閉動作が行われることを特徴とする受動バルブアセンブリ。
2. 前記第２チャンバはガスが充填され、前記弁体が閉じるとガスが前記第２チャンバ内で圧縮されることを特徴とする請求項１に記載の受動バルブアセンブリ。
3. 前記第２チャンバは補助チャンバと流体でつながっており、前記第２チャンバと前記補助チャンバにより閉止容積が与えられることを特徴とする請求項１または２に記載の受動バルブアセンブリ。
4. 前記第１及び第２チャンバ内のガスによって生じる前記ピストン上の純力は、前記弁体が着座すると、前記ピストンが前記弁体を開く方向にバイアスされるような力であることを特徴とする請求項２または３に記載の受動バルブアセンブリ。
5. さらに減衰機構を備えており、当該減衰機構は、弁座に向かう前記弁体の動きを減衰し、かつ／または弁座から離れる当該弁体の動きを減衰するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の受動バルブアセンブリ。
6. 前記減衰機構は、前記第２チャンバから離間して、減衰チャンバ内で往復可能となるように前記弁体上に設けられるディスクを備え、前記減衰チャンバにはガスまたは液体が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の受動バルブアセンブリ。
7. 前記ディスクは前記弁体が閉止するよう動く方向で内側にテーパ状になっていることを特徴とする請求項６に記載の受動バルブアセンブリ。
8. 前記弁体はポペットバルブであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の受動バルブアセンブリ。
9. 前記弁体は、前記第１シリンダ内で往復可能な前記部材に向かって開くよう配置される吸気バルブであって、前記第１チャンバは前記バルブヘッドに最も近いピストン側にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の受動バルブアセンブリ。
10. 前記弁体は、前記第１シリンダ内で往復可能な前記部材から離間するように配置される排出バルブであって、前記第１チャンバは前記バルブヘッドから離れたピストン側にあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の受動バルブアセンブリ。

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