JPH01227806A - 流体動力変換器及び空気圧動力弁作動器 - Google Patents
流体動力変換器及び空気圧動力弁作動器Info
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- JPH01227806A JPH01227806A JP1025938A JP2593889A JPH01227806A JP H01227806 A JPH01227806 A JP H01227806A JP 1025938 A JP1025938 A JP 1025938A JP 2593889 A JP2593889 A JP 2593889A JP H01227806 A JPH01227806 A JP H01227806A
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L9/16—Pneumatic means
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0005—Deactivating valves
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
-
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-
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- F02D2013/0296—Changing the valve lift only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は2位置直線運動作動器に関し、詳細には2位置
間で極めて急速な移動時間を達成するために空気圧エネ
ルギーをピストンに利用する急速作用作動器に関するも
のである。本発明は高圧空気をピストンへ送るために1
対の制御弁を、弁をその閉位置に保持するために掛止磁
石を使用し、この保持は、同調した短期間の電気エネル
ギーパルスが磁石の周りのコイルを付勢して磁石の保持
力を部分的に中立化して関連した弁を解放して高圧空気
に応動して開位置へ動かすまで行なわれる。
間で極めて急速な移動時間を達成するために空気圧エネ
ルギーをピストンに利用する急速作用作動器に関するも
のである。本発明は高圧空気をピストンへ送るために1
対の制御弁を、弁をその閉位置に保持するために掛止磁
石を使用し、この保持は、同調した短期間の電気エネル
ギーパルスが磁石の周りのコイルを付勢して磁石の保持
力を部分的に中立化して関連した弁を解放して高圧空気
に応動して開位置へ動かすまで行なわれる。
蓄えられた圧力空気がピストンを一方の位置から他方の
位置へ急速に加速する。一方から他方の位置へのピスト
ンの移動中、中間圧空気がチャンバを満たしてピストン
に対抗力を与える。
位置へ急速に加速する。一方から他方の位置へのピスト
ンの移動中、中間圧空気がチャンバを満たしてピストン
に対抗力を与える。
この作動器は普通の内燃機関のガス交換即ち吸気又は排
気弁を開閉するために特に使用される。
気弁を開閉するために特に使用される。
その急速作用性に因り、弁はカム作動弁の特性であるゆ
るやかな動作よりはむしろ殆んど即座に全開と全閉の位
置間を動くことができる。
るやかな動作よりはむしろ殆んど即座に全開と全閉の位
置間を動くことができる。
作動機構は圧縮器の弁作用や他の液圧又は空気圧装置の
弁作用、又は急速制御作用を必要とする流体作動器又は
機械的作動器用の急速作動制御弁の如く多くの用途があ
る。
弁作用、又は急速制御作用を必要とする流体作動器又は
機械的作動器用の急速作動制御弁の如く多くの用途があ
る。
内燃機関弁はポペット型弁が一般的であり、この弁は弁
閉位置へ向ってばね押圧され、カムによってばね付勢力
に抗して開かれ、カムは回転するカムシャフト上に取付
けられ、カムシャフトは機関クランクシャフトと同期し
て機関サイクル中−定の好適な時期に開閉する。この一
定のタイミングは高機関速度に最も適したタイミングと
低速度又は機関からの運転速度に最も適したタイミング
との間の妥協により得られる。
閉位置へ向ってばね押圧され、カムによってばね付勢力
に抗して開かれ、カムは回転するカムシャフト上に取付
けられ、カムシャフトは機関クランクシャフトと同期し
て機関サイクル中−定の好適な時期に開閉する。この一
定のタイミングは高機関速度に最も適したタイミングと
低速度又は機関からの運転速度に最も適したタイミング
との間の妥協により得られる。
従来技術には多くの利点があり、これはかかるカム作動
弁装置を機関速度、機関クランクシャフト角度位置又は
その他の機関パラメータの関数として開閉を制御できる
地壁式の弁開放機構で置替えることによって得られる。
弁装置を機関速度、機関クランクシャフト角度位置又は
その他の機関パラメータの関数として開閉を制御できる
地壁式の弁開放機構で置替えることによって得られる。
共同係属出願第021,195号として1987年3月
3日にウィリアム・イー・リチェソン名で出願した°“
電磁弁作動器°”の名称の米国出願(本出願人に謹製さ
れたもの)中に開示された弁作動器は開位置と閉位置で
掛止する永久磁石をもつ。電磁反発力を利用して弁を一
方から他方の位置へ動かす。
3日にウィリアム・イー・リチェソン名で出願した°“
電磁弁作動器°”の名称の米国出願(本出願人に謹製さ
れたもの)中に開示された弁作動器は開位置と閉位置で
掛止する永久磁石をもつ。電磁反発力を利用して弁を一
方から他方の位置へ動かす。
また幾つかの制動、エネルギー回収システムを含む。
また共同係属出願第153.257号としてウィリアム
・イー・リチェソンとフレデリック・エル・エリクソン
の両名で出願した“°空気圧電子弁作動器゛の名称の米
国出願中には幾分類似した弁作動装置が開示されており
、これは最初に挙げた共同係属出願におけるような反発
カシステムよりはむしろ解放型式の機構を使用する。こ
の出願に開示した装置は真に空気圧動力弁であって、制
御のためと主動力のための両用に空気を使用するために
高圧空気供給及び制御弁作用を行なうものである。この
係属出願も遅延吸気弁閉鎖と6ストロ一クサイクル作用
モードを含む種々の作用モードを開示している。
・イー・リチェソンとフレデリック・エル・エリクソン
の両名で出願した“°空気圧電子弁作動器゛の名称の米
国出願中には幾分類似した弁作動装置が開示されており
、これは最初に挙げた共同係属出願におけるような反発
カシステムよりはむしろ解放型式の機構を使用する。こ
の出願に開示した装置は真に空気圧動力弁であって、制
御のためと主動力のための両用に空気を使用するために
高圧空気供給及び制御弁作用を行なうものである。この
係属出願も遅延吸気弁閉鎖と6ストロ一クサイクル作用
モードを含む種々の作用モードを開示している。
本発明の譲受人に譲渡された他の関連出願がウィリアム
・イー・リチェソン名で出願第153.262号として
゛潜在磁気エネルギー駆動弁機構”の名称で米国出願さ
れている。この場合エネルギーは1つの弁運動から次の
弁運動に動力を与えるために蓄えられる。米国出願第1
53.154号の“反発力作動潜在エネルギー駆動弁機
構“°においてばばね(又はこれと均等な空気圧)は制
動装置として及びエネルギー蓄積装置としての両用に機
能し、1つの位置から次の位置への移行を助けるために
加速力の一部を供給する。この出願発明の大きな特徴は
初期の加速力が一部は最初に挙げた係属出願に使われる
ものと幾分似ているi!磁反発力に起因することにある
。
・イー・リチェソン名で出願第153.262号として
゛潜在磁気エネルギー駆動弁機構”の名称で米国出願さ
れている。この場合エネルギーは1つの弁運動から次の
弁運動に動力を与えるために蓄えられる。米国出願第1
53.154号の“反発力作動潜在エネルギー駆動弁機
構“°においてばばね(又はこれと均等な空気圧)は制
動装置として及びエネルギー蓄積装置としての両用に機
能し、1つの位置から次の位置への移行を助けるために
加速力の一部を供給する。この出願発明の大きな特徴は
初期の加速力が一部は最初に挙げた係属出願に使われる
ものと幾分似ているi!磁反発力に起因することにある
。
始めに挙げた2つの係属出願では、本願発明の弁作動器
に使用するのに適した多くの利点や種々の作用モードが
開示されており、前記4つの出願の全内容は本願の参考
とすることができる。
に使用するのに適した多くの利点や種々の作用モードが
開示されており、前記4つの出願の全内容は本願の参考
とすることができる。
本発明においては、開と閉の位置間で機関弁を移動させ
る動力又は動作ピストンは掛止部品と成る制御弁作用構
造から分離していて可動質量が実質上減少し、前記2つ
の出願の発明におけるよりもはるかに急速な作用をなす
ことができる。また掛止、解放力も減少する。主ピスト
ンから分離したこれらの弁作用部分はピストン行程の全
長を移動する必要がなく、可動部品に使われる動力は減
少する。
る動力又は動作ピストンは掛止部品と成る制御弁作用構
造から分離していて可動質量が実質上減少し、前記2つ
の出願の発明におけるよりもはるかに急速な作用をなす
ことができる。また掛止、解放力も減少する。主ピスト
ンから分離したこれらの弁作用部分はピストン行程の全
長を移動する必要がなく、可動部品に使われる動力は減
少する。
本発明の目的は双安定流体動力作動装置により達成され
、この装置の特徴は空気圧及び他の作用パラメータの変
動を許容する空気圧動力作動装置を備えること、改良さ
れた電子制御空気圧動力弁作動装置を備えること、空気
圧動力弁作動器を備え、作動器内に制御弁が主動作ピス
トンと協働するがこのピストンとは別個に作用すること
にある。
、この装置の特徴は空気圧及び他の作用パラメータの変
動を許容する空気圧動力作動装置を備えること、改良さ
れた電子制御空気圧動力弁作動装置を備えること、空気
圧動力弁作動器を備え、作動器内に制御弁が主動作ピス
トンと協働するがこのピストンとは別個に作用すること
にある。
本発明の上記目的や利点は以下の説明から明らかになる
だう。
だう。
一般に双安定電子制御流体動力変換器は空気動カピスト
ンをもつ接極子を備え、このピストンは制御弁と共に第
1と第2の位置間を軸線に沿って往復動じ、制御弁は開
位置と閉位置間を同じ軸線に沿って往復動する。磁気掛
止装置は制御弁を閉位置に保持する一方、iut装置は
付勢されて、閉位置から開位置へ動かすために制御弁を
解放するため永久磁石掛止装置の効果を一時的に中立化
する。電磁装置の付勢により弁は軸線に沿って1方向に
移動し、高圧流体供給源からの流体で接極子を反対方向
に第1位置から第2位置へ軸線に沿って進めさせる。接
極子の第1と第2の位置間の距離は弁の開と閉の位置間
の距離より通常は大きい。
ンをもつ接極子を備え、このピストンは制御弁と共に第
1と第2の位置間を軸線に沿って往復動じ、制御弁は開
位置と閉位置間を同じ軸線に沿って往復動する。磁気掛
止装置は制御弁を閉位置に保持する一方、iut装置は
付勢されて、閉位置から開位置へ動かすために制御弁を
解放するため永久磁石掛止装置の効果を一時的に中立化
する。電磁装置の付勢により弁は軸線に沿って1方向に
移動し、高圧流体供給源からの流体で接極子を反対方向
に第1位置から第2位置へ軸線に沿って進めさせる。接
極子の第1と第2の位置間の距離は弁の開と閉の位置間
の距離より通常は大きい。
本発明の1実施例では、空気圧動力弁作動器は弁作動器
ハウジングを含み、ピストンがこのハウジング内で軸線
に沿って往復動する。ピストンは1対の反対向きの主動
作面をもつ。1対の空気制御弁は開位置と閉位置間でハ
ウジングとピストンの両者に対して同じ軸線に沿って往
復動する。コイルが電気的に付勢されて、空気制御弁の
1つを選択的に開いて主動作面の1つに加圧空気を供給
し、ピストンを動かす、ピストンは空気制御弁の両端間
の空気圧力差を変えて空気制御弁を閉鎖させるのに十分
のピストン運動をしたときに丁度開かれる空気制御弁と
協働する。各空気制御弁は空気圧力応動面を有し、この
面は制御弁を閉じたときにその開位置へ向って押圧し、
膨脹した空気を1つの主動作面から排除してピストンか
ら加速力を除く。空気弁は中間圧の空気を導入してピス
トンの反対の主動作面によって捕捉して圧縮させ、ピス
トンが一方の末端位置に近づき空気抜きが中間圧空気を
ピストンの1つの主動作面に供給するにつれてピストン
運動を遅(シ、ピストンを一時的に1つの末端位置に保
持して空気制御弁の次の開放を待たせる。空気制御弁は
ピストン行程の端近くで制動すると共に行程の初期の長
時間中ピストンに動力を与えるために空気を供給した後
短時間だけピストンから空気を抜くのに著しく有効であ
る。
ハウジングを含み、ピストンがこのハウジング内で軸線
に沿って往復動する。ピストンは1対の反対向きの主動
作面をもつ。1対の空気制御弁は開位置と閉位置間でハ
ウジングとピストンの両者に対して同じ軸線に沿って往
復動する。コイルが電気的に付勢されて、空気制御弁の
1つを選択的に開いて主動作面の1つに加圧空気を供給
し、ピストンを動かす、ピストンは空気制御弁の両端間
の空気圧力差を変えて空気制御弁を閉鎖させるのに十分
のピストン運動をしたときに丁度開かれる空気制御弁と
協働する。各空気制御弁は空気圧力応動面を有し、この
面は制御弁を閉じたときにその開位置へ向って押圧し、
膨脹した空気を1つの主動作面から排除してピストンか
ら加速力を除く。空気弁は中間圧の空気を導入してピス
トンの反対の主動作面によって捕捉して圧縮させ、ピス
トンが一方の末端位置に近づき空気抜きが中間圧空気を
ピストンの1つの主動作面に供給するにつれてピストン
運動を遅(シ、ピストンを一時的に1つの末端位置に保
持して空気制御弁の次の開放を待たせる。空気制御弁は
ピストン行程の端近くで制動すると共に行程の初期の長
時間中ピストンに動力を与えるために空気を供給した後
短時間だけピストンから空気を抜くのに著しく有効であ
る。
第1〜8図に示す弁作動器は閉位置から開位置ヘボペッ
ト弁又は他の部品を動かすための種々の部品配置と機能
をもつ0反対方向の動きは部品の対称性から理解できる
だろう。作動器のもつシャフト又はステム11は内燃機
関ポペット弁の一部又はその弁への連結部をなす。この
作動器は低質量往復ピストン13と1対の往復又は摺動
制御弁部材15、17をもち、この部材はハウジング1
9内に収納する。制御弁部材15.17は永久磁石21
.23により1つの位置に掛止され、コイル25.27
の付勢によって夫々の掛止位置から移動させられる。永
久磁石掛止機構は鉄磁極片20.22をもつ、制御弁部
材又はシャツトル弁15.17はピストン13とハウジ
ング19の両者と協働し、作用中種々のポート作用機能
を果す。ハウジング19は高圧入口ボート39、低圧出
口ボート41、中間圧ボート43をもつ、低圧はほぼ大
気圧とするが、中間圧は大気圧より約10ps i。
ト弁又は他の部品を動かすための種々の部品配置と機能
をもつ0反対方向の動きは部品の対称性から理解できる
だろう。作動器のもつシャフト又はステム11は内燃機
関ポペット弁の一部又はその弁への連結部をなす。この
作動器は低質量往復ピストン13と1対の往復又は摺動
制御弁部材15、17をもち、この部材はハウジング1
9内に収納する。制御弁部材15.17は永久磁石21
.23により1つの位置に掛止され、コイル25.27
の付勢によって夫々の掛止位置から移動させられる。永
久磁石掛止機構は鉄磁極片20.22をもつ、制御弁部
材又はシャツトル弁15.17はピストン13とハウジ
ング19の両者と協働し、作用中種々のポート作用機能
を果す。ハウジング19は高圧入口ボート39、低圧出
口ボート41、中間圧ボート43をもつ、低圧はほぼ大
気圧とするが、中間圧は大気圧より約10ps i。
(約0jQ3 kg/cm”)上とし、高圧は約100
psi。
psi。
(約7.03kg/cm” )ゲージ圧程度トスル。
第1図に示す初期状態はピストンは左方の末端位置にあ
り、空気制御弁15は閉じて掛止されている。この状態
で環状の衝合端面29はハウジング19の環状スロット
に挿入され、0リング31に対して封止する。こうして
空洞33内の圧力を封止し、主ピストン13への移動力
の付加を防止する。この位置で、主ピストン13は空洞
又はチャンバ35内の圧力により左方へ押圧(掛止)さ
れる、チャンバ35内の圧力はチャンバ又は空洞37内
の圧力より大きい。図示の位置で、環状開口45は前の
左方のピストン行程の端で空洞37から圧縮空気を2.
速解放した後に最終の開位置を占める。この象、速解放
は第9.10図につき詳述する。
り、空気制御弁15は閉じて掛止されている。この状態
で環状の衝合端面29はハウジング19の環状スロット
に挿入され、0リング31に対して封止する。こうして
空洞33内の圧力を封止し、主ピストン13への移動力
の付加を防止する。この位置で、主ピストン13は空洞
又はチャンバ35内の圧力により左方へ押圧(掛止)さ
れる、チャンバ35内の圧力はチャンバ又は空洞37内
の圧力より大きい。図示の位置で、環状開口45は前の
左方のピストン行程の端で空洞37から圧縮空気を2.
速解放した後に最終の開位置を占める。この象、速解放
は第9.10図につき詳述する。
第2図において、シャトル弁15は左方へ例えば0.0
5インチ(約1.27閣)移動しているが、ピストン1
3は右方へ多分上記距離の半分だけ移動して、高圧空気
が空洞33から環状空洞37へ入り、ピストンの左面3
8に動力を与える。空気弁15は電気パルスをコイル2
5に加えることによって開かれ、これは永久磁石21に
よって鉄接極子又は板47に加わる保持力を一時的に中
立化する。保持力を一時的に中立化したとき弁15の空
気圧に応動する環状面49に加わる空洞33内の空気圧
が弁を開かせる。空洞51と低圧出力ポート41間の連
通は弁がスロット嵌入Oリング31から離れる前に弁1
5の移動によって中断される。このため高圧空気は出口
ポート15へ逃げない、空気弁15の縁はピストン13
に53の所で重なり、第1図の環状開口45を閉じてピ
ストンの急速加圧と最大加速を確実にする。
5インチ(約1.27閣)移動しているが、ピストン1
3は右方へ多分上記距離の半分だけ移動して、高圧空気
が空洞33から環状空洞37へ入り、ピストンの左面3
8に動力を与える。空気弁15は電気パルスをコイル2
5に加えることによって開かれ、これは永久磁石21に
よって鉄接極子又は板47に加わる保持力を一時的に中
立化する。保持力を一時的に中立化したとき弁15の空
気圧に応動する環状面49に加わる空洞33内の空気圧
が弁を開かせる。空洞51と低圧出力ポート41間の連
通は弁がスロット嵌入Oリング31から離れる前に弁1
5の移動によって中断される。このため高圧空気は出口
ポート15へ逃げない、空気弁15の縁はピストン13
に53の所で重なり、第1図の環状開口45を閉じてピ
ストンの急速加圧と最大加速を確実にする。
第3図は約0.10インチ(約2.54論)(全行程の
273)まで空気弁15が開き、ピストン13が右方へ
約0.15インチ(約3.81m)移動した状態を示す
。
273)まで空気弁15が開き、ピストン13が右方へ
約0.15インチ(約3.81m)移動した状態を示す
。
第2図では高圧空気が空洞37とピストン13の面38
へ供給されてこのピストンを右方へ進めている。
へ供給されてこのピストンを右方へ進めている。
この高圧空気の空洞37への供給はこのときピストン1
3の縁によって中断され、これはハウジング19の環状
衝合部55を通過する。しかしピストン13は加速を続
ける。それは空洞37内の高圧空気の膨脹エネルギーに
起因する。ピストン13の右縁はポート43とチャンバ
35の間の57の所で連通を中断しようとしている。デ
ィスク47がその行程の左方末端に近づいて、間隙61
内の空気を圧縮している。これによって制動又は減速効
果が生じて端接近速度を減らし、従って静止構造物と空
気弁部品との衝突を減らす、右側の円形シリンダの一部
として示した環状面62はアンダカットされ(凹形とさ
れ)又は勾配を付され(円錐面とされ)、板47の行程
の一方又は両方の末端近くで空気流を絞って、両端の中
間で動きを制限せずに制動力を増大させる。
3の縁によって中断され、これはハウジング19の環状
衝合部55を通過する。しかしピストン13は加速を続
ける。それは空洞37内の高圧空気の膨脹エネルギーに
起因する。ピストン13の右縁はポート43とチャンバ
35の間の57の所で連通を中断しようとしている。デ
ィスク47がその行程の左方末端に近づいて、間隙61
内の空気を圧縮している。これによって制動又は減速効
果が生じて端接近速度を減らし、従って静止構造物と空
気弁部品との衝突を減らす、右側の円形シリンダの一部
として示した環状面62はアンダカットされ(凹形とさ
れ)又は勾配を付され(円錐面とされ)、板47の行程
の一方又は両方の末端近くで空気流を絞って、両端の中
間で動きを制限せずに制動力を増大させる。
ピストン13は第4図の右方への加速を続け、空気弁1
5はその最大の左方開放押のけ量に達したところである
。この弁はこの位置に短時間留まろうとする。それは高
圧供給源39がら空気圧が環状面49に加わり続けるか
らである。環状空気弁とピストン間の空気がチャンバ6
3内へ排出し、空気弁15の両端間の差圧を急速に減ら
し、このため永久磁石21によるディスク47の磁気吸
引力で空気弁15を閉位置へ引き戻す。この空気搬出は
完了し、その動きは第6図から明らかである。波形座金
又は他のばねをディスク47とハウジング19の端間に
置いて端チャンバ61内に取込まれた空気によって与え
られる制動作用を増すと共に所望に応じて空気弁を閉位
置へ2、速に戻すようになす。第4図において、主ピス
トン13はチャンバ35と中間圧ボート43間の連通を
中断し、主ピストンのそれ以上の右方運動によってチャ
ンバ35内にある空気を圧縮し、その結果ピストンは減
速し、その右方末端位置に達するまでに停止する。
5はその最大の左方開放押のけ量に達したところである
。この弁はこの位置に短時間留まろうとする。それは高
圧供給源39がら空気圧が環状面49に加わり続けるか
らである。環状空気弁とピストン間の空気がチャンバ6
3内へ排出し、空気弁15の両端間の差圧を急速に減ら
し、このため永久磁石21によるディスク47の磁気吸
引力で空気弁15を閉位置へ引き戻す。この空気搬出は
完了し、その動きは第6図から明らかである。波形座金
又は他のばねをディスク47とハウジング19の端間に
置いて端チャンバ61内に取込まれた空気によって与え
られる制動作用を増すと共に所望に応じて空気弁を閉位
置へ2、速に戻すようになす。第4図において、主ピス
トン13はチャンバ35と中間圧ボート43間の連通を
中断し、主ピストンのそれ以上の右方運動によってチャ
ンバ35内にある空気を圧縮し、その結果ピストンは減
速し、その右方末端位置に達するまでに停止する。
第5図において、空気弁15はまだその左方末端位置に
あるが、高圧空気ボートを閉じるべく右方へ動き始めよ
うとしている。先ず、主ピストンが弁15の縁を離れ、
供給源39からの高圧空気が面65に力を加えつつある
。ピストン13へのこの追加の力は弁が開いている限り
続く。空気弁は主ピストンが最も遠い右方位置に達する
のとほぼ同時に閉じてピストンがその右方移動の残余部
分の間にこの追加の力を受けるように設計する。ピスト
ンに加わるこの追加の力はその行程の端でピストン運動
に制動を与えて安定化するのを助け、ボート43での中
間圧レベルの調節を簡単化し、主ピストンが右方位置で
休止する前にはね戻る傾向を打消す。
あるが、高圧空気ボートを閉じるべく右方へ動き始めよ
うとしている。先ず、主ピストンが弁15の縁を離れ、
供給源39からの高圧空気が面65に力を加えつつある
。ピストン13へのこの追加の力は弁が開いている限り
続く。空気弁は主ピストンが最も遠い右方位置に達する
のとほぼ同時に閉じてピストンがその右方移動の残余部
分の間にこの追加の力を受けるように設計する。ピスト
ンに加わるこの追加の力はその行程の端でピストン運動
に制動を与えて安定化するのを助け、ボート43での中
間圧レベルの調節を簡単化し、主ピストンが右方位置で
休止する前にはね戻る傾向を打消す。
第5図に示すように、ピストンは空洞35内の空気を圧
縮し続けてその動きを遅くする。
縮し続けてその動きを遅くする。
第6図において、空気弁15は閉位置へ戻り始める。そ
れは弁近くのすべての圧力が中立化され、ディスク47
に加わる磁石21の高吸引力のみがディスクを磁気掛止
部に向って戻らせるからである。
れは弁近くのすべての圧力が中立化され、ディスク47
に加わる磁石21の高吸引力のみがディスクを磁気掛止
部に向って戻らせるからである。
第6図に示すようにピストンのそれ以上の右方移動によ
り中間圧ボート43に通じる部分環状スロット67が現
われ、その結果チャンバ37内の高圧空気が中間圧へ吹
止められる。空気弁は第6図で閉じ始めるときまだ開い
ており、高圧空気力がまだ面65に加えられていてピス
トンを右方へ進め、チャンバ35内の空気の圧縮を助け
る。第6図において、チャンバ35内の圧力は最大値に
達し、環状開口がピストン13と空気弁17の衝合縁部
間の69の所に出来始める。この環状開口はピストンが
その右方休止位置に近づいたときに高圧空気をチャンバ
35から排出して、ピストンの左方へのはね戻りを防止
するのを助ける。
り中間圧ボート43に通じる部分環状スロット67が現
われ、その結果チャンバ37内の高圧空気が中間圧へ吹
止められる。空気弁は第6図で閉じ始めるときまだ開い
ており、高圧空気力がまだ面65に加えられていてピス
トンを右方へ進め、チャンバ35内の空気の圧縮を助け
る。第6図において、チャンバ35内の圧力は最大値に
達し、環状開口がピストン13と空気弁17の衝合縁部
間の69の所に出来始める。この環状開口はピストンが
その右方休止位置に近づいたときに高圧空気をチャンバ
35から排出して、ピストンの左方へのはね戻りを防止
するのを助ける。
弁作動器は対称形をなすため、この排出又は吹止め時の
空気制御弁15.17の動作は他の多くの特色と同様に
ピストン行程の両末端の各々近くでは実質上同じになる
。各場合に、空気制御弁、ピストン及びハウジングの固
定部分は協働して制動空気をピストンから少なくとも可
能な時に排出させると共にこれらの部品は行程開始時に
協働して空気を送り、行程の長い部分に亘ってピストン
に動力を与える。これらの部品の一部を第9.10図に
示して2つの機能につき説明する。
空気制御弁15.17の動作は他の多くの特色と同様に
ピストン行程の両末端の各々近くでは実質上同じになる
。各場合に、空気制御弁、ピストン及びハウジングの固
定部分は協働して制動空気をピストンから少なくとも可
能な時に排出させると共にこれらの部品は行程開始時に
協働して空気を送り、行程の長い部分に亘ってピストン
に動力を与える。これらの部品の一部を第9.10図に
示して2つの機能につき説明する。
第9図は部品を第2図と同じ相対的位置で示し、第10
図は各部品を第1図の相対位置で示す。第10図では、
ピストンからの制動空気の吹止め又は制動はピストン弁
縁97と延長したボート作用縁99の間の環状開口45
によって行なわれる。第9図において、高圧空気は空気
弁15と固定ボート作用縁101の間の開口を経てピス
トン13の面38へ供給され、ピストンを右方へ進める
。空気が面38へ供給される間にピストンによって動か
される距離に一致する第9図の距離yは吹止め中のピス
トン行程である第1θ図の距離Xよりかなり大きい。こ
の差は作動器の作用中に有効なボート作用縁を前後に移
動又は並進させることによって得られる。
図は各部品を第1図の相対位置で示す。第10図では、
ピストンからの制動空気の吹止め又は制動はピストン弁
縁97と延長したボート作用縁99の間の環状開口45
によって行なわれる。第9図において、高圧空気は空気
弁15と固定ボート作用縁101の間の開口を経てピス
トン13の面38へ供給され、ピストンを右方へ進める
。空気が面38へ供給される間にピストンによって動か
される距離に一致する第9図の距離yは吹止め中のピス
トン行程である第1θ図の距離Xよりかなり大きい。こ
の差は作動器の作用中に有効なボート作用縁を前後に移
動又は並進させることによって得られる。
空気弁15は空気制御弁が閉じたときに固定ボート作用
縁101の99の所の延長部を与える。この延長部はピ
ストン弁縁97とボート作用縁(今は99)の間のスペ
ース(第10図のX)を減らし、このため制動吹止めが
細いスロット45から極めて短時間の間起こる。しかし
空気弁15が開いたときこの延長部は不作用となりピス
トン弁縁97と固定ボート作用縁101の間に大きな閉
鎖距離(第9図のy)を与えて長い動力ストロークを確
保せしめる。従って左方のピストン行程中に(第10図
)距離(及びそれ数時間)とボートが開いている時のピ
ストン行程はボートが開いているときに右方へ向かうピ
ストン行程(第9図)の長さよりかなり小さい。
縁101の99の所の延長部を与える。この延長部はピ
ストン弁縁97とボート作用縁(今は99)の間のスペ
ース(第10図のX)を減らし、このため制動吹止めが
細いスロット45から極めて短時間の間起こる。しかし
空気弁15が開いたときこの延長部は不作用となりピス
トン弁縁97と固定ボート作用縁101の間に大きな閉
鎖距離(第9図のy)を与えて長い動力ストロークを確
保せしめる。従って左方のピストン行程中に(第10図
)距離(及びそれ数時間)とボートが開いている時のピ
ストン行程はボートが開いているときに右方へ向かうピ
ストン行程(第9図)の長さよりかなり小さい。
右方末端近くのピストン運動の制動はボート43の中間
圧レベルを制御することによって調節してチャンバ35
内に最初に取込まれた空気の密度を有効に制御する。も
しこの中間圧が高過ぎれば、ピストンはチャンバ35内
の圧縮空気の高圧に起因してはね返る。この圧力が低過
ぎれば、ピストンはその端位置に近づくのが速過ぎ、金
属たわみ又は機械的はね返りに起因して機械的にはね返
る。正しい圧力では、ピストンはその右方位置におだや
かに休止する。ピストン運動のその後の最終制動は小さ
な液圧ダンパによって最後の子分の数インチの行程中に
与えられる。このダンパは流体媒体光てん空洞73と主
ピストン13に締着されかつこれを共に移動する小ピス
トン75を含む。主ピストン行程の各端近くで、小ピス
トン75は浅い環状の限定区域77に入り、そこから流
体を押のけ、主ピストンを休止せしめる。油の如き流体
は入口85を経て制動空洞73へ供給する。
圧レベルを制御することによって調節してチャンバ35
内に最初に取込まれた空気の密度を有効に制御する。も
しこの中間圧が高過ぎれば、ピストンはチャンバ35内
の圧縮空気の高圧に起因してはね返る。この圧力が低過
ぎれば、ピストンはその端位置に近づくのが速過ぎ、金
属たわみ又は機械的はね返りに起因して機械的にはね返
る。正しい圧力では、ピストンはその右方位置におだや
かに休止する。ピストン運動のその後の最終制動は小さ
な液圧ダンパによって最後の子分の数インチの行程中に
与えられる。このダンパは流体媒体光てん空洞73と主
ピストン13に締着されかつこれを共に移動する小ピス
トン75を含む。主ピストン行程の各端近くで、小ピス
トン75は浅い環状の限定区域77に入り、そこから流
体を押のけ、主ピストンを休止せしめる。油の如き流体
は入口85を経て制動空洞73へ供給する。
第2図において、空気弁15はほぼ完全に閉じて、チャ
ンバ63への高圧空気の供給を中断し、高圧空気はチャ
ンバ35内で起こるピストン運動の制動を安定化するピ
ストン13の面65に力を加え続ける。
ンバ63への高圧空気の供給を中断し、高圧空気はチャ
ンバ35内で起こるピストン運動の制動を安定化するピ
ストン13の面65に力を加え続ける。
チャンバ35内の圧力は環状間ロア9と開口81とチャ
ンネル83を経て低圧ポート41へ放出され、チャンバ
35と86内の圧力はほぼ大気圧まで減少する。弁15
、17は夫々のウェブ部分に93.95で示す如き幾つ
かの開口をもち、チャンバ81と91又は51と63間
に空気を自由に流すようになす。ピストン13は極めて
低い速度に達し、制動が殆んど完了し、小さな流体ピス
トン75による最終制動が進行する。
ンネル83を経て低圧ポート41へ放出され、チャンバ
35と86内の圧力はほぼ大気圧まで減少する。弁15
、17は夫々のウェブ部分に93.95で示す如き幾つ
かの開口をもち、チャンバ81と91又は51と63間
に空気を自由に流すようになす。ピストン13は極めて
低い速度に達し、制動が殆んど完了し、小さな流体ピス
トン75による最終制動が進行する。
主ピストン13は第8図の右方末端に達し、空気弁15
は供給源39からチャンバ63への高圧空気の供給を中
断する。各環状開口87と89はチャンバ63と35を
低圧ポート41へ逃がし、ピストンは供給源43からき
たチャンバ37内の中間圧力によって図示の位置に保持
又は掛止される。
は供給源39からチャンバ63への高圧空気の供給を中
断する。各環状開口87と89はチャンバ63と35を
低圧ポート41へ逃がし、ピストンは供給源43からき
たチャンバ37内の中間圧力によって図示の位置に保持
又は掛止される。
弁閉鎖状態を示す第1図においては、小さな間隙がピス
トン面38と弁ハウジングの間にあるが、弁の開いてい
る第8図ではかかる間隙は存在しない。この間隙は機関
弁を閉じるのに必要な行程よりも幾分大きな、ピストン
13の可能な行程を与えて、温度膨張差や機関弁を完全
に閉じなくする同様の問題点が存在するにも拘らず、完
全な閉鎖を確実ならしめる。
トン面38と弁ハウジングの間にあるが、弁の開いてい
る第8図ではかかる間隙は存在しない。この間隙は機関
弁を閉じるのに必要な行程よりも幾分大きな、ピストン
13の可能な行程を与えて、温度膨張差や機関弁を完全
に閉じなくする同様の問題点が存在するにも拘らず、完
全な閉鎖を確実ならしめる。
本発明は内燃機関周辺機器に利用できる。この周辺機器
は前述の係属出願やその中で引用した文献に開示してお
りそこで電子制御器や空気圧供給源の特色が説明されて
いる。上記好適実施例では作動ピストンとそれに関連し
た機関弁の質量が従来装置に比して大幅に減少する。機
関弁とピストンは全開と全開位置間で約0.45インチ
(約11.43mad)移動するが、制御弁は約0.1
25インチ(約3、16m )移動するに過ぎず、それ
飲手さな運転エネルギーを要するに過ぎない。本発明の
空気通路は一般に大きな環状開口であり、そのため絞り
損失は殆んど又は全くない。
は前述の係属出願やその中で引用した文献に開示してお
りそこで電子制御器や空気圧供給源の特色が説明されて
いる。上記好適実施例では作動ピストンとそれに関連し
た機関弁の質量が従来装置に比して大幅に減少する。機
関弁とピストンは全開と全開位置間で約0.45インチ
(約11.43mad)移動するが、制御弁は約0.1
25インチ(約3、16m )移動するに過ぎず、それ
飲手さな運転エネルギーを要するに過ぎない。本発明の
空気通路は一般に大きな環状開口であり、そのため絞り
損失は殆んど又は全くない。
上記説明より、新規な電子制御される空気圧動力作動器
は本発明の目的を達成し、上記有利な特徴を有すること
が明らかである。本発明は上述した処に限定されず、本
発明の範囲内で種々の変更を加えることができる。
は本発明の目的を達成し、上記有利な特徴を有すること
が明らかである。本発明は上述した処に限定されず、本
発明の範囲内で種々の変更を加えることができる。
第1図は本発明の空気圧動力作動器の断面図で、機関弁
を閉じたとき動力ピストンが最左方位置にある状態を示
す図; 第2図乃至第8図は夫々第1図と同様の図で、ピストン
が右方末端位置又は弁開位置へ進む過程での部品の運動
と機能を順次示す図; 第9図と第10図は動力ストロークと制動吹止め中の空
気制御弁の作用を説明する図である。 13・・・往復ピストン 15、17・・・往復制御弁部材 19・・・ハウジング ・20.22・・・磁極片
21、23・・・永久磁石 25.27・・・コイ
ル35、37.51・・・空洞 39・・・高圧入
口ボート41・・・低圧出口ボート43・・・中間圧ポ
ート47・・・ディスク 49・・・環状面5
5・・・環状衝合部 61・・・端チャンバ63
・・・チャンバ 73・・・空洞77・・・限
定区域 79・・・環状開口81・・・開口
83・・・チャンネル86・・・チャンバ
93.95・・・開口97・・・尖縁
101・・・ポート作用縁F−Tmτ;9 F−下−];1゜
を閉じたとき動力ピストンが最左方位置にある状態を示
す図; 第2図乃至第8図は夫々第1図と同様の図で、ピストン
が右方末端位置又は弁開位置へ進む過程での部品の運動
と機能を順次示す図; 第9図と第10図は動力ストロークと制動吹止め中の空
気制御弁の作用を説明する図である。 13・・・往復ピストン 15、17・・・往復制御弁部材 19・・・ハウジング ・20.22・・・磁極片
21、23・・・永久磁石 25.27・・・コイ
ル35、37.51・・・空洞 39・・・高圧入
口ボート41・・・低圧出口ボート43・・・中間圧ポ
ート47・・・ディスク 49・・・環状面5
5・・・環状衝合部 61・・・端チャンバ63
・・・チャンバ 73・・・空洞77・・・限
定区域 79・・・環状開口81・・・開口
83・・・チャンネル86・・・チャンバ
93.95・・・開口97・・・尖縁
101・・・ポート作用縁F−Tmτ;9 F−下−];1゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1位置と第2位置の間で軸線に沿って往復動する
接極子と、開位置と閉位置の間で前記軸線に沿って往復
動する制御弁と、制御弁を閉位置に保持する磁気掛止手
段と、閉位置から開位置へ動かして制御弁を解放するた
めに永久磁石掛止装置の効果を一時的に中立化するため
の電磁石装置と、高圧流体供給源とを備え、前記電磁石
装置の付勢により前記弁を前記軸線に沿う一方向に動か
して流体が接極子を反対方向に前記軸線に沿って第1位
置から第2位置へ進めるようになしたことを特徴とする
、双安定電子制御流体動力変換器。 2、開位置と閉位置の間で前記軸線に沿って往復動する
第2制御弁と、第2制御弁を閉位置に保持する第2磁気
掛止手段と、閉位置から開位置へ動かすため第2制御弁
を解放するために第2永久磁石掛止装置の効果を一時的
に中立化するための第2電磁装置とを備え、前記第2電
磁装置の付勢により前記第2弁を前記軸線に沿う一方向
に動かして流体が接極子を反対方向に前記軸線に沿って
第2位置から第1位置へ進めて戻すようになした、請求
項1記載の双安定変換器。 3、第1位置と第2位置間の距離は開位置と閉位置間の
距離より大きい、請求項1記載の双安定変換器。 4、細長い弁システムをもつ吸気弁と排気弁をもつ内燃
機関に使用する電子制御空気圧動力弁作動機構において
、作動器を備え、前記作動器が軸線に沿って往復動する
と共に機関弁に連結される動力ピストンと、前記ピスト
ンを動かして機関弁を弁開位置と弁閉位置の間でステム
延長方向に動かすための空気圧動力手段を備え、空気圧
動力手段は高圧空気をピストンへ選択的に供給するため
にピストンに対して動く1対の制御弁を含み、更に弁が
前記一方の位置へ近づくにつれて弁運動を遅くするため
弁が前記弁開位置と弁閉位置のうちの一方の位置へ近づ
くにつれてピストンを減速させるための空気圧手段を備
えたことを特徴とする電子制御空気圧動力弁作動機構。 5、空気圧手段は弁が前記一方の位置に達する少し前に
空気圧手段を不能化するため一方の制御弁と協働する、
請求項4記載の作動機構。 6、対応する制御弁を閉位置に保持するための1対の磁
気掛止部を含む、請求項4記載の作動機構。 7、細長い弁システムをもつ吸気弁と排気弁をもつ内燃
機関に使用する電子制御空気圧動力弁作動機構において
、作動器を備え、前記作動器が軸線に沿って往復動する
と共に機関弁に連結される動力ピストンと、ピストンと
弁を弁開位置と弁閉位置の間でステム延長方向に動かす
ための空気圧動力手段と、空気圧動力手段を無効化する
ための制御弁を含む磁気掛止手段と、空気圧動力手段に
よって弁を移動させるために磁気掛止手段を解放する解
放手段を備えたことを特徴とする電子制御空気圧動力弁
作動機構。 8、前記解放手段が閉位置から開位置へ動かすために前
記制御弁を解放するため磁気掛止手段の磁気的効果を一
時的に中立化する電磁装置を備えた、請求項7記載の弁
機構。 9、電磁装置を一時的に付勢する制御回路を含む、請求
項8記載の弁機構。 10、第1位置と第2位置の間を往復動する接極子と、
空気圧供給源と接極子を動かすための空気制御弁を含む
動力手段と、空気制御弁を閉位置に保持するための永久
磁石掛止装置と、空気制御弁を開いて接極子を前記位置
の一方から他方へ移動させるために永久磁石掛止装置の
効果を一時的に中立化する電磁装置を備えたことを特徴
とする双安定電子制御空気圧動力変換器。 11、電磁装置を一時的に付勢する制御回路を含む、請
求項10記載の変換器。 12、第1位置と第2位置の間を往復動するピストンを
含む接極子と、圧縮空気供給源を含む動力手段と、前記
第1位置と第2位置の間のほぼ中程に配置した空気抜き
を備え、前記空気抜きは空気を放出し、ピストンから加
速力を除去し、接極子が前記両位置のうちの一方の位置
に近づくにつれて接極子運動を遅くするためにピストン
によって捕捉して圧縮すべく中間圧空気を導入するため
に適用することを特徴とする双安定電子制御空気圧動力
変換器。 13、1対の空気制御弁とこの制御弁を閉位置に保持す
るための1対の磁気掛止装置を含む、請求項12記載の
変換器。 14、関連した空気制御弁を開くために対応する磁気掛
止装置の磁界を一時的に中立化する1対の電磁装置を含
む、請求項13記載の変換器。 15、前記空気抜きは中間圧空気をピストンの一面に供
給して前記第1と第2の位置のうちの一方の位置にピス
トンを一時的に保持する、請求項12記載の変換器。 16、弁作動ハウジングと、軸線に沿って前記ハウジン
グ内を往復動するピストンを備え、前記ピストンは1対
の反対向きの主動作面をもち、更に開位置と閉位置の間
で、ハウジングとピストンの両者に対して前記軸線に沿
って往復動する1対の空気制御弁と、前記主動作面のう
ちの1つの面に加圧空気を供給してピストンを動かすた
めに前記空気制御弁のうちの1つを選択的に開くための
電気付勢手段を備え、前記ピストンは前記1つの空気制
御弁の両端間の空気圧差を加減して前記1つの空気制御
弁を再閉鎖させるためにピストンが十分に動いたとき前
記1つの空気制御弁と協働することを特徴とする空気圧
動力弁作動器。 17、各空気制御弁は制御弁を閉じたときにその開位置
に向って押圧する空気圧応動面を含む、請求項16記載
の弁作動器。 18、空気を前記1つの主動作面から放出してピストン
から加速力を除去するため及び一方の末端位置に近づく
につれてピストン運動を遅くするためにピストンの反対
側の主動作面によって捕捉して圧縮すべく中間圧空気を
導入するためにピストン往復動の末端位置のほぼ中程に
配置した空気抜きを含む、請求項16記載の弁作動器。 19、空気抜きがピストンを一方の末端位置に一時的に
保持するためにピストンの1つの主動作面に中間圧空気
を供給する、請求項18記載の弁作動器。 20、弁作動器ハウジングと、軸線に沿ってハウジング
内で往復動するピストンを備え、ピストンは1対の反対
向きの主動作面をもち、更に開位置と閉位置でハウジン
グとピストンの両者に対して前記軸線に沿って往復動す
る1対の空気制御弁と、前記主動作面の1つに加圧空気
を供給してピストンを動かすために前記空気制御弁の1
つを選択的に開くための手段と、往復動の末端近くでピ
ストンを減速させるための空気圧手段を備えたことを特
徴とする空気圧動力弁作動器。 21、空気圧手段は弁が何れかの末端に達する少し前に
空気圧手段を不能化するために空気制御弁と協働する、
請求項20記載の弁作動器。 22、加圧空気を主動作面に供給する間にピストンが移
動する距離は空気圧手段が不能化される間にピストンが
移動する距離より大きい、請求項21記載の弁作動器。
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