JPH0240086A - 双安定電子制御流体動力変換器及び弁作動器 - Google Patents
双安定電子制御流体動力変換器及び弁作動器Info
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- JPH0240086A JPH0240086A JP1155919A JP15591989A JPH0240086A JP H0240086 A JPH0240086 A JP H0240086A JP 1155919 A JP1155919 A JP 1155919A JP 15591989 A JP15591989 A JP 15591989A JP H0240086 A JPH0240086 A JP H0240086A
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- valve actuator
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
- F01L9/16—Pneumatic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
- F15C1/00—Circuit elements having no moving parts
- F15C1/02—Details, e.g. special constructional devices for circuits with fluid elements, such as resistances, capacitive circuit elements; devices preventing reaction coupling in composite elements ; Switch boards; Programme devices
- F15C1/04—Means for controlling fluid streams to fluid devices, e.g. by electric signals or other signals, no mixing taking place between the signal and the flow to be controlled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
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- Y10T137/86574—Supply and exhaust
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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】
(発明の要約)
本発明は一般にば2位置直線運動作動器に関し、詳細に
は2位置間を象、速通過時間で移動させるためにピスト
ンに対して空気圧エネルギーを利用する急、連作用作動
器に関する。本発明は高圧空気をピストンに送る1対の
制御弁と、調子を合わせ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励磁させるまで弁を閉位置に
保持するための掛止磁石を使用し、磁石の保持力を部分
的に無効化すると共に関連する弁を開放させて圧力供給
源からくる高圧空気に応動して開位置へ動くようになす
。蓄えられた加圧ガスはピストンを一方の位置から他方
の位置へ急速に加速して移動させる。
は2位置間を象、速通過時間で移動させるためにピスト
ンに対して空気圧エネルギーを利用する急、連作用作動
器に関する。本発明は高圧空気をピストンに送る1対の
制御弁と、調子を合わせ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励磁させるまで弁を閉位置に
保持するための掛止磁石を使用し、磁石の保持力を部分
的に無効化すると共に関連する弁を開放させて圧力供給
源からくる高圧空気に応動して開位置へ動くようになす
。蓄えられた加圧ガスはピストンを一方の位置から他方
の位置へ急速に加速して移動させる。
一方の位置から他方の位置へのピストン運動中、中間圧
力の空気はチャンバを満たしてピストンに対抗力を及ぼ
してピストンを減速させる。ピストンが遅くなるにつれ
て圧力が増し、圧力が供給源圧力に達したとき、逃し弁
装置がこの閉じ込められた空気の一部を供給源へ戻す。
力の空気はチャンバを満たしてピストンに対抗力を及ぼ
してピストンを減速させる。ピストンが遅くなるにつれ
て圧力が増し、圧力が供給源圧力に達したとき、逃し弁
装置がこの閉じ込められた空気の一部を供給源へ戻す。
この作動器は普通の内燃機関のガス交換、即ち吸気又は
排気弁を開閉するのに特に有用である。
排気弁を開閉するのに特に有用である。
その急速作用特性に起因して上記弁はカム作動弁のよう
にゆるやかに作用するのではなく殆ど直ちに全開と全開
の位置間を移動する。
にゆるやかに作用するのではなく殆ど直ちに全開と全開
の位置間を移動する。
この作動器の機構は圧縮器の弁装置や他の液圧又は空気
圧装置の弁装置又は生産ライン中で移動する物体の如く
急速な制御動作を要する流体作動器または機械的作動器
用の急速作用制御弁への使用等多くの用途がある。
圧装置の弁装置又は生産ライン中で移動する物体の如く
急速な制御動作を要する流体作動器または機械的作動器
用の急速作用制御弁への使用等多くの用途がある。
内燃機関弁は殆ど一般的にポペット型式であり、この型
式の弁は弁閉鎖位置に向かってばね負荷され、回転する
カムシャフト上のカムによってばね付勢力に抗して開か
れる。このカムシャフトは機関クランクシャフトと同期
して機関の運転サイクル内の一定の好適な時期に弁を開
閉させる。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又は機関無負荷運転速度の間の妥
協として決められる。
式の弁は弁閉鎖位置に向かってばね負荷され、回転する
カムシャフト上のカムによってばね付勢力に抗して開か
れる。このカムシャフトは機関クランクシャフトと同期
して機関の運転サイクル内の一定の好適な時期に弁を開
閉させる。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又は機関無負荷運転速度の間の妥
協として決められる。
前記従来技術は多くの利点を認められてきた。
これらの利点はかかるカム作動弁装置を、その開閉を機
関速度や機関クランクシャフト角度位置又は他の機関パ
ラメータのファクターとして制御することができるよう
な他の形式の弁開放機構と置き換えることによって得ら
れる。
関速度や機関クランクシャフト角度位置又は他の機関パ
ラメータのファクターとして制御することができるよう
な他の形式の弁開放機構と置き換えることによって得ら
れる。
1987年3月3日ウィリアム・イー・リッチェソン出
願の共同係属出願第021.195号パ電磁弁作動器“
には開閉位置に永久磁石をもつ弁作動器が開示されてい
る。電磁反発が弁を一方の位置から他方の位置へ動かす
のに使われる。幾つかの制動とエネルギー回収系も含ま
れている。
願の共同係属出願第021.195号パ電磁弁作動器“
には開閉位置に永久磁石をもつ弁作動器が開示されてい
る。電磁反発が弁を一方の位置から他方の位置へ動かす
のに使われる。幾つかの制動とエネルギー回収系も含ま
れている。
1988年2月8日ウィリアム・イー・リッチェソン及
びフレデリック・エル・エリツクモノ出願の共同係属出
願第07/153,257号゛空気圧電子弁作動器”に
は上記と幾分似た弁作動装置が開示されている。これは
前に挙げた共同係属出願に記載した反発系ではなくて開
放型機構を使用している。この出願中の装置は実の空気
圧動力弁であって高圧空気供給、制御弁装置をもち、空
気を制動及び一次動力の両用に使用する。この共同係属
出願は又、遅延吸気弁閉鎖及び6ストロークサイクルの
運転モードを含む種々の作動モードを開示する。
びフレデリック・エル・エリツクモノ出願の共同係属出
願第07/153,257号゛空気圧電子弁作動器”に
は上記と幾分似た弁作動装置が開示されている。これは
前に挙げた共同係属出願に記載した反発系ではなくて開
放型機構を使用している。この出願中の装置は実の空気
圧動力弁であって高圧空気供給、制御弁装置をもち、空
気を制動及び一次動力の両用に使用する。この共同係属
出願は又、遅延吸気弁閉鎖及び6ストロークサイクルの
運転モードを含む種々の作動モードを開示する。
1988年2月8日ウィリアム・イー・リッチェソン及
びフレデリック・エル・エリツクモノ出願の共同係属出
願第07/153.155号゛空気圧動力弁作動器”に
は、全作用が本発明のものに一般的に類似している弁作
動装置が開示されている。この出願の1つの特徴は、制
御弁と掛止板が一次動作ピストンから分離されて、掛止
力を低下させると共に質量を減らして動作速度を速くす
ることである。
びフレデリック・エル・エリツクモノ出願の共同係属出
願第07/153.155号゛空気圧動力弁作動器”に
は、全作用が本発明のものに一般的に類似している弁作
動装置が開示されている。この出願の1つの特徴は、制
御弁と掛止板が一次動作ピストンから分離されて、掛止
力を低下させると共に質量を減らして動作速度を速くす
ることである。
この高速動作は装置のエネルギー効率を幾分悪くする。
本出願とウィリアム・イー・リッチェソン及びフレデリ
ック・エル・エリツクモノ出願の共同係属出願は前記装
置の動作効率を改善する。
ック・エル・エリツクモノ出願の共同係属出願は前記装
置の動作効率を改善する。
種々の他の関連出願があり、1988年2月8日ウィリ
アム・イー・リッチェソン及びフレデリック・エル・エ
リツクモノ出願第07/153.262号゛′ポテンシ
ャル磁気エネルギー駆動の弁機構゛ではエネルギーは1
つの弁運動から蓄えられて次の弁運動へ動力を与える。
アム・イー・リッチェソン及びフレデリック・エル・エ
リツクモノ出願第07/153.262号゛′ポテンシ
ャル磁気エネルギー駆動の弁機構゛ではエネルギーは1
つの弁運動から蓄えられて次の弁運動へ動力を与える。
出願第07/153.154号゛反発作動ポテンシャル
エネルギー駆動の弁機構パでばばね(又は均等な空気圧
)が制動装置及びエネルギー蓄積装置の両者として機能
し、加速力の一部を即座に供給できるようになしてXつ
の位置から他の位置への次の移行運動を助勢せしめる。
エネルギー駆動の弁機構パでばばね(又は均等な空気圧
)が制動装置及びエネルギー蓄積装置の両者として機能
し、加速力の一部を即座に供給できるようになしてXつ
の位置から他の位置への次の移行運動を助勢せしめる。
上記関連出願はすべて本願の参考資料となる。
本願発明は前記出願第153.155号と同様に、開と
閉の位置間で機関弁を動かす動力又は動作ピストンは掛
止部品及び一定の制御弁作用構造体から分離しているた
め動かされる質量は実質的に減少し、極めて角、速な動
作を可能ならしめる。又、掛止力、開放力も減少する。
閉の位置間で機関弁を動かす動力又は動作ピストンは掛
止部品及び一定の制御弁作用構造体から分離しているた
め動かされる質量は実質的に減少し、極めて角、速な動
作を可能ならしめる。又、掛止力、開放力も減少する。
主ピストンから分離されたこれらの弁作用部品はピスト
ン行程の全長を移動する必要はなく、そのため効率を改
善する。
ン行程の全長を移動する必要はなく、そのため効率を改
善する。
本発明の目的を達成するため本発明は急速移行時間と改
善された効率を特徴とする双安定流体動力作動装置、空
気圧や他の動作パラメータの変動を許容する空気圧駆動
の作動装置、改善された制動特性をもつ電子制御される
空気圧動力の弁作動装置、動作速度を少しだけ犠牲にし
て効率を大きく増大させる弁作動装置、作動器内の制御
弁は主動作ピストンと共同するがそれとは別に動作する
ようになっている改善された空気圧動力弁作動器を提供
する。
善された効率を特徴とする双安定流体動力作動装置、空
気圧や他の動作パラメータの変動を許容する空気圧駆動
の作動装置、改善された制動特性をもつ電子制御される
空気圧動力の弁作動装置、動作速度を少しだけ犠牲にし
て効率を大きく増大させる弁作動装置、作動器内の制御
弁は主動作ピストンと共同するがそれとは別に動作する
ようになっている改善された空気圧動力弁作動器を提供
する。
一般に、双安定電子制御)・1こ体動力変換器は第1と
第2の位置間で1つの軸線に沿って往復動する空気動力
ビスI・ンを含む接極子と共に、上記同じ軸線に沿って
開位置と閉位置間を往復動する制御弁をもつ。磁気掛止
装置は制御弁を閉位置に保持する機能をもち、他方、電
磁装置は付勢されて、永久磁石掛止装置の効果を一時的
に無効にし、制御弁を開放させて閉位置から開位置へ移
動させる。電磁装置を付勢すると、弁を軸線に沿って1
方向へ動かして先ず接極子の一部分を含む封鎖チャンバ
を作り、その後高圧源からまた流体を閉鎖チャンバに入
らせると共に接極子を反対方向に第1位置から第2位置
へ前記軸線に沿って進ませる。
第2の位置間で1つの軸線に沿って往復動する空気動力
ビスI・ンを含む接極子と共に、上記同じ軸線に沿って
開位置と閉位置間を往復動する制御弁をもつ。磁気掛止
装置は制御弁を閉位置に保持する機能をもち、他方、電
磁装置は付勢されて、永久磁石掛止装置の効果を一時的
に無効にし、制御弁を開放させて閉位置から開位置へ移
動させる。電磁装置を付勢すると、弁を軸線に沿って1
方向へ動かして先ず接極子の一部分を含む封鎖チャンバ
を作り、その後高圧源からまた流体を閉鎖チャンバに入
らせると共に接極子を反対方向に第1位置から第2位置
へ前記軸線に沿って進ませる。
接極子の第1位置と第2位置間の距離は典型的には弁の
開閉位置間の距離より大きい。
開閉位置間の距離より大きい。
又、一般に本発明の一実施例゛−・・は空気圧動力弁作
動器は弁作動ハウジングを含み、この中をピストンが軸
線方向に往復動する。前記ピストンは一対の対抗する一
次動作面をもつ。一対の空気制御弁は開閉位置の間をハ
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。コイルは電気的に付勢させて1つの空気制御
弁を選択的に開き、加圧空気を1つの一次作動面に供給
してピストンを動かす。各空気制御弁は空気圧応動面を
含め、この面は制御弁をこれが閉じた時にばね付勢力に
抗してその開方向に押圧する。又、空気抜きがピストン
往復動の両路端間の略中程に位置し、膨張空気を一次作
動面から排除し、ピストンから加速力を除去する。空気
抜きは又中間圧力の空気を導入してピストンの対向する
一次作動面によって捕捉して圧縮し、ピストン運動を一
方の終端位置に近づくにつれて遅くさせる。舌弁又は逆
止弁の如き一方圧力逃し弁装置は捕捉された空気を抜い
て高圧空気源へ戻らせる。空気抜きは中間圧力空気をピ
ストンの1つの一次作動面へ供給して、空気制御弁が次
に開くまで一時的にピストンをその1つの終端位置に保
持する。空気制御弁は空気をピストンから短時間の間抜
き出すこと、実質上供給圧力で供給源へ戻すこと及び、
最後にピストン行程の端近くで制動した後供給源圧力よ
り大きくない圧力で空気を排出することに著しく有効で
ある。
動器は弁作動ハウジングを含み、この中をピストンが軸
線方向に往復動する。前記ピストンは一対の対抗する一
次動作面をもつ。一対の空気制御弁は開閉位置の間をハ
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。コイルは電気的に付勢させて1つの空気制御
弁を選択的に開き、加圧空気を1つの一次作動面に供給
してピストンを動かす。各空気制御弁は空気圧応動面を
含め、この面は制御弁をこれが閉じた時にばね付勢力に
抗してその開方向に押圧する。又、空気抜きがピストン
往復動の両路端間の略中程に位置し、膨張空気を一次作
動面から排除し、ピストンから加速力を除去する。空気
抜きは又中間圧力の空気を導入してピストンの対向する
一次作動面によって捕捉して圧縮し、ピストン運動を一
方の終端位置に近づくにつれて遅くさせる。舌弁又は逆
止弁の如き一方圧力逃し弁装置は捕捉された空気を抜い
て高圧空気源へ戻らせる。空気抜きは中間圧力空気をピ
ストンの1つの一次作動面へ供給して、空気制御弁が次
に開くまで一時的にピストンをその1つの終端位置に保
持する。空気制御弁は空気をピストンから短時間の間抜
き出すこと、実質上供給圧力で供給源へ戻すこと及び、
最後にピストン行程の端近くで制動した後供給源圧力よ
り大きくない圧力で空気を排出することに著しく有効で
ある。
(好適実施例の説明)
第1〜9図は弁作動器の構成部品の種々の位置と機能を
順次示すもので、ポペット弁又はその他の部品(図示せ
ず)を閉位置から開位置へ移動させる状態を示す。反対
方向の運動は各部品が対称性を有することから明瞭に理
解することができる。
順次示すもので、ポペット弁又はその他の部品(図示せ
ず)を閉位置から開位置へ移動させる状態を示す。反対
方向の運動は各部品が対称性を有することから明瞭に理
解することができる。
作動器はシャフト又はステム11を有し、このシャフト
は内燃機関ポペット弁の一部をなすか又はこの弁に連結
される。又、作動器は低質量の往復ピストン13と、ハ
ウジング19内に収容した1対の往復又は摺動制御弁部
材15.17を含む。制御弁部材15、17は永久磁石
2L 23によって1つの位置に掛止されると共に、コ
イル25.27の付勢により夫々の掛止位置から離脱し
得る。制御弁部材又はシャツ1−ル弁1.5.1.7は
ピストン13、ハウジング19の両者と協働して、作業
中の種々のボーl−機能を果たす。ハウジング19は高
圧入口ポート39、低圧出口ポー1−41、中間圧力ボ
ート43をもつ。低圧はほぼ大気圧とするが、中間圧力
は大気圧より約10psi。
は内燃機関ポペット弁の一部をなすか又はこの弁に連結
される。又、作動器は低質量の往復ピストン13と、ハ
ウジング19内に収容した1対の往復又は摺動制御弁部
材15.17を含む。制御弁部材15、17は永久磁石
2L 23によって1つの位置に掛止されると共に、コ
イル25.27の付勢により夫々の掛止位置から離脱し
得る。制御弁部材又はシャツ1−ル弁1.5.1.7は
ピストン13、ハウジング19の両者と協働して、作業
中の種々のボーl−機能を果たす。ハウジング19は高
圧入口ポート39、低圧出口ポー1−41、中間圧力ボ
ート43をもつ。低圧はほぼ大気圧とするが、中間圧力
は大気圧より約10psi。
(0,703kg / cm 2)高い圧力とし、高圧
は100ps i 。
は100ps i 。
(7,03kg/cm2)ゲージ圧程度とする。
第1図は初期状態を示し、ピストン13は最左方位置に
あり、空気制御弁15は閉鎖、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中の環状スロ
ットに挿入され、0リング31に当たって封鎖する。か
くして空洞33内の圧力は封鎖され、移動力が主ピスト
ン13に加わるのを防止する。
あり、空気制御弁15は閉鎖、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中の環状スロ
ットに挿入され、0リング31に当たって封鎖する。か
くして空洞33内の圧力は封鎖され、移動力が主ピスト
ン13に加わるのを防止する。
この位置で主ピストン13はチャンバ又は空洞37内の
圧力より大きい空洞又はチャンバ35内の圧力によって
左方へ押圧され(掛止され)る。図示の位置で、環状開
口45は前の左方ピストン行程の終端で空洞37から圧
縮空気を象、速に開放した後その最終の開口位置にくる
。
圧力より大きい空洞又はチャンバ35内の圧力によって
左方へ押圧され(掛止され)る。図示の位置で、環状開
口45は前の左方ピストン行程の終端で空洞37から圧
縮空気を象、速に開放した後その最終の開口位置にくる
。
コイル25中に通電すると、永久磁石21の磁界の一部
が無効化し、面49上の供給源空気圧がシャツトル又は
制御弁15を波形座金16の付勢力に抗して押圧する。
が無効化し、面49上の供給源空気圧がシャツトル又は
制御弁15を波形座金16の付勢力に抗して押圧する。
第2図において、シャツトル弁15は左方へ例えば0.
05インチ(約1.27mm)移動しているが、ピスト
ン13は未だ右方へは移動していない。空気弁15は開
いているが、それは電気パルスがコイル25に印加され
ているからである。このコイルは永久磁石21によって
鉄の接極子又は板47に加わる保持力を一時的に無効化
している。この保持力が一時的に無効化すると、弁15
の空気圧応動環状面49に加わる空洞33内の空気圧が
この弁を開かせる。前述の出願第153.155号のも
のとは異なり、空洞51と低圧出口ポート41間の連絡
は弁15の移動により中段されていないことが認められ
る。この連絡は制御弁15中の54で示す如き一連の開
口によって常に保たれている。弁がOリング31を収容
するスロットから離れる前に、空気弁15の縁は53の
個所でピストン13に重なって第1図の環状開口45を
閉じ、かくして閉鎖チャンバを作ってピストン13の象
、速な加圧と最大の加速を保証せしめる。
05インチ(約1.27mm)移動しているが、ピスト
ン13は未だ右方へは移動していない。空気弁15は開
いているが、それは電気パルスがコイル25に印加され
ているからである。このコイルは永久磁石21によって
鉄の接極子又は板47に加わる保持力を一時的に無効化
している。この保持力が一時的に無効化すると、弁15
の空気圧応動環状面49に加わる空洞33内の空気圧が
この弁を開かせる。前述の出願第153.155号のも
のとは異なり、空洞51と低圧出口ポート41間の連絡
は弁15の移動により中段されていないことが認められ
る。この連絡は制御弁15中の54で示す如き一連の開
口によって常に保たれている。弁がOリング31を収容
するスロットから離れる前に、空気弁15の縁は53の
個所でピストン13に重なって第1図の環状開口45を
閉じ、かくして閉鎖チャンバを作ってピストン13の象
、速な加圧と最大の加速を保証せしめる。
第3図は空気弁15の約0.10インチ(約2.54m
m)(その全動程の2/3)の開きとピストン13の約
0.025インチ(約0.64mm)の右方への動きを
示す。
m)(その全動程の2/3)の開きとピストン13の約
0.025インチ(約0.64mm)の右方への動きを
示す。
第3図において、高圧空気は空洞37にかつピストン1
3の面38に供給されて、このピストンを右方へ進める
。空洞37によるピストン面38へのこの高圧空気の供
給は第4図においてはハウジング19の環状衝合部55
を通過するピストン13の縁によって止められる。しか
しピストン13は空洞37内の高圧空気の膨張エネルギ
ーによって加速され続ける。
3の面38に供給されて、このピストンを右方へ進める
。空洞37によるピストン面38へのこの高圧空気の供
給は第4図においてはハウジング19の環状衝合部55
を通過するピストン13の縁によって止められる。しか
しピストン13は空洞37内の高圧空気の膨張エネルギ
ーによって加速され続ける。
ピストン13の右縁はボート43とチャンバ35間の5
7の個所の連絡を止めようとしている。円盤47はその
動程の左方終端に接近しつつあり、間隙61内の空気を
圧縮している。又、空気制御弁15は波形座金16を圧
縮している。こうして制動又は減速効果を与えて端接近
速度を減らし、その結果静止構造に対する空気弁部品の
衝撃を減らず。波形座金16の圧縮又は、ポテンシャル
エネルギーを蓄えて制御弁15を閉位置へ戻す動力を与
える。真円筒の一部として示す環状面62はアンダカッ
ト(凸面状)され又は勾配付き(円錐面)にされて板4
7の動程の一方又は両方の終端に一層近い個所で空気流
を拘束して、必要ならば両端の中間において運動を抑制
することなしに、制動を強める。
7の個所の連絡を止めようとしている。円盤47はその
動程の左方終端に接近しつつあり、間隙61内の空気を
圧縮している。又、空気制御弁15は波形座金16を圧
縮している。こうして制動又は減速効果を与えて端接近
速度を減らし、その結果静止構造に対する空気弁部品の
衝撃を減らず。波形座金16の圧縮又は、ポテンシャル
エネルギーを蓄えて制御弁15を閉位置へ戻す動力を与
える。真円筒の一部として示す環状面62はアンダカッ
ト(凸面状)され又は勾配付き(円錐面)にされて板4
7の動程の一方又は両方の終端に一層近い個所で空気流
を拘束して、必要ならば両端の中間において運動を抑制
することなしに、制動を強める。
ピストン13は第4図において右方へ加速し続け、空気
弁15はほぼその最大の左方開放移動をしている。この
弁は、高圧供給源39から環状面49へ空気圧を加え続
けているため、短時間この位置に留まろうとする。環状
空気弁とピストンの間から空気がチャンバ63へ流出し
、このため空気弁15の両側間の圧力差が減り、直ちに
永久磁石21による円盤47の磁気吸引力が波形座金1
6からの復元力と一緒になって空気弁15をその閉位置
へ引き戻させる。
弁15はほぼその最大の左方開放移動をしている。この
弁は、高圧供給源39から環状面49へ空気圧を加え続
けているため、短時間この位置に留まろうとする。環状
空気弁とピストンの間から空気がチャンバ63へ流出し
、このため空気弁15の両側間の圧力差が減り、直ちに
永久磁石21による円盤47の磁気吸引力が波形座金1
6からの復元力と一緒になって空気弁15をその閉位置
へ引き戻させる。
波形座金又はばね16はばね付勢手段として作用して、
空気制御弁が開位置に接近するにつれて空気制御弁運動
を制動すると共に復元力を与えて空気制御弁の閉位置へ
の急速復帰を助勢する。この空気流出は完了し、この運
動は第6図から明らかである。第4図から第5図へ移行
する状態では、主ピストン13はチャンバ35と中間圧
力ポート43vIの連絡を丁度閉鎖したところであり、
主ピストンが更に右方へ移動して、チャンバ35内に閉
じ込めた空気を圧縮し、かくしてピストンは減速せしめ
られ、その最右方位置に達するまでに止められる。
空気制御弁が開位置に接近するにつれて空気制御弁運動
を制動すると共に復元力を与えて空気制御弁の閉位置へ
の急速復帰を助勢する。この空気流出は完了し、この運
動は第6図から明らかである。第4図から第5図へ移行
する状態では、主ピストン13はチャンバ35と中間圧
力ポート43vIの連絡を丁度閉鎖したところであり、
主ピストンが更に右方へ移動して、チャンバ35内に閉
じ込めた空気を圧縮し、かくしてピストンは減速せしめ
られ、その最右方位置に達するまでに止められる。
第5図においては、空気弁15は未だその最左方位置に
ある。空気弁は主ピストンがほぼその最右方位置に達す
ると同時に閉じるように設計する。
ある。空気弁は主ピストンがほぼその最右方位置に達す
ると同時に閉じるように設計する。
又第5図では、ピストンは空洞35内の空気を圧縮し続
けてその運動を減速せしめる。
けてその運動を減速せしめる。
第6図においては、空気弁15はその閉位置へ戻り始め
ている。円盤47に作用する磁石21の吸引力と波形座
金16の力はこの円盤を磁気掛止部へ向かって戻らせる
。第6図に示す如きピストンの更に右方への移動は部分
環状スロット67を露出させて中間圧力ポート43へ連
通せしめ、このためチャンバ36内の高圧空気は中間圧
力まで低下する。第67図において、連続するピストン
運動とこれに対応する空洞35内の圧力上昇は空洞35
内の圧力を空洞33内の供給源圧力より大ならしめる。
ている。円盤47に作用する磁石21の吸引力と波形座
金16の力はこの円盤を磁気掛止部へ向かって戻らせる
。第6図に示す如きピストンの更に右方への移動は部分
環状スロット67を露出させて中間圧力ポート43へ連
通せしめ、このためチャンバ36内の高圧空気は中間圧
力まで低下する。第67図において、連続するピストン
運動とこれに対応する空洞35内の圧力上昇は空洞35
内の圧力を空洞33内の供給源圧力より大ならしめる。
このようになると、舌弁101が開いてこの高圧空気を
空洞33を経て供給源へ戻す。舌弁101.103はピ
ストン運動制御チャンバ35内の空気を単に圧縮するよ
りはむしろ高圧空気を供給源33へ戻し次いでこの空気
を大気中へ又は中間圧力供給源へ送ることによってピス
トン運動を制動したときにピストン13の運動エネルギ
ーの一部を取り返す働きをする。
空洞33を経て供給源へ戻す。舌弁101.103はピ
ストン運動制御チャンバ35内の空気を単に圧縮するよ
りはむしろ高圧空気を供給源33へ戻し次いでこの空気
を大気中へ又は中間圧力供給源へ送ることによってピス
トン運動を制動したときにピストン13の運動エネルギ
ーの一部を取り返す働きをする。
第7図においては、チャンバ35内の圧力ば舌弁101
によって設定された最大値にあり、環状開口はピストン
13の衝合かど部と空気弁17の間で69の個所に丁度
作られ始めている。この環状開口はピストンがその右方
休止位置に丁度接近したときに高圧空気をチャンバ35
から抜き出して、ピストンの左方へのはね返りを防止す
るのを助ける。
によって設定された最大値にあり、環状開口はピストン
13の衝合かど部と空気弁17の間で69の個所に丁度
作られ始めている。この環状開口はピストンがその右方
休止位置に丁度接近したときに高圧空気をチャンバ35
から抜き出して、ピストンの左方へのはね返りを防止す
るのを助ける。
弁作動器は対称性を有するので、この抜き出し作用又は
吹き落としの際の空気制御弁15.17の動作は舌弁1
01.103の開放の如き多くの他の特色と同様に、ピ
ストン動程の両終端の各々付近では実質上同じである。
吹き落としの際の空気制御弁15.17の動作は舌弁1
01.103の開放の如き多くの他の特色と同様に、ピ
ストン動程の両終端の各々付近では実質上同じである。
このことは容易に理解できるだろう。各場合に、空気制
御弁、ピストン及び/”tウジングの固定部分は協働し
て最後の可能な瞬間にかつチャンバ33内の圧力より大
きい圧力が取り返された後にピストンから制動空気を抜
き出すと共にこれらの同し部品は空気供給行程の始めに
協働してこの行程のかなり長い部分にわたってピストン
に動力を与える。
御弁、ピストン及び/”tウジングの固定部分は協働し
て最後の可能な瞬間にかつチャンバ33内の圧力より大
きい圧力が取り返された後にピストンから制動空気を抜
き出すと共にこれらの同し部品は空気供給行程の始めに
協働してこの行程のかなり長い部分にわたってピストン
に動力を与える。
右方終端近くのピストン運動の制動はチャンノ\゛35
内に最初に閉じ込められる空気密度を有効に制御するた
めにボート43における中間圧力レベルを制御すること
によって調節し得る。この中間圧力が高過ぎれば、ピス
トンはチャンバ35中の圧縮空気が高圧であることに因
ってはね返る。もしこの圧力が低過ぎれば、ピストンは
その端位置に接近するのが速過ぎて、金属撓み又は機械
的はね返り作用に因って機械的にはね返る。正しい圧力
の場合、ピストンは穏やかに動いてその右側位置で休止
するに至る。ピストン運動のその次の最終制動は小形の
液圧制動器によって最後の十分の数インチの動程中に与
えられる。この制動器は流体媒体充填空洞73と主ピス
トン13に締着されかつそれと共に動く小形ピストン7
5を含む。主ピストン動程の何れかの一端近くで、小形
ピストン75は浅い環状の限定された区域77に入って
そこから流体を移動させて主ピストンを休止せしめる。
内に最初に閉じ込められる空気密度を有効に制御するた
めにボート43における中間圧力レベルを制御すること
によって調節し得る。この中間圧力が高過ぎれば、ピス
トンはチャンバ35中の圧縮空気が高圧であることに因
ってはね返る。もしこの圧力が低過ぎれば、ピストンは
その端位置に接近するのが速過ぎて、金属撓み又は機械
的はね返り作用に因って機械的にはね返る。正しい圧力
の場合、ピストンは穏やかに動いてその右側位置で休止
するに至る。ピストン運動のその次の最終制動は小形の
液圧制動器によって最後の十分の数インチの動程中に与
えられる。この制動器は流体媒体充填空洞73と主ピス
トン13に締着されかつそれと共に動く小形ピストン7
5を含む。主ピストン動程の何れかの一端近くで、小形
ピストン75は浅い環状の限定された区域77に入って
そこから流体を移動させて主ピストンを休止せしめる。
油の如き流体は入口85から制動空洞73へ供給する。
第8図においては、空気弁15はその閉位置へ戻る動程
のほぼ中途にある。最終制動は殆ど完了しており、チャ
ンバ35中の圧力は69の個所で環状開口を通って更に
開口81とチャンバB3を通って低圧ボート41へ放出
されており、このためチャンバ35全体内の圧力はほぼ
大気圧まで低下する。前記弁15、17は夫々のウェブ
部分の54と81で示す如き幾つかの開口をもっていて
、35.83のチャンバ間に自由な空気流を生ぜしめる
。第8図においては、ピストン13は極めて低速となり
、制動は殆ど完了し、小形流体ピストン75による最終
制動が進行中である。
のほぼ中途にある。最終制動は殆ど完了しており、チャ
ンバ35中の圧力は69の個所で環状開口を通って更に
開口81とチャンバB3を通って低圧ボート41へ放出
されており、このためチャンバ35全体内の圧力はほぼ
大気圧まで低下する。前記弁15、17は夫々のウェブ
部分の54と81で示す如き幾つかの開口をもっていて
、35.83のチャンバ間に自由な空気流を生ぜしめる
。第8図においては、ピストン13は極めて低速となり
、制動は殆ど完了し、小形流体ピストン75による最終
制動が進行中である。
主ピストン13は第9図の右側終端に達して空気弁15
が閉じている。供給源39からチャンバ37とピストン
13の面38への高圧空気の供給はずっと前からハウジ
ング縁55を通過するピストン縁105によって中断し
ている。ピストン13はピストン面38に作用する供給
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。
が閉じている。供給源39からチャンバ37とピストン
13の面38への高圧空気の供給はずっと前からハウジ
ング縁55を通過するピストン縁105によって中断し
ている。ピストン13はピストン面38に作用する供給
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。
弁閉鎖状態に相当する第1図においては、ピストン面3
8と弁ハウジングの間に僅かな間隙があり一方、第9図
では弁が開いており、かかる間隙は存在しない。この間
隙は機関弁を閉鎖するのに要するものよりも幾分大きな
可能なピストン13の動程を供して温度腫脹の差や類似
の問題があるにも拘わらず完全な閉鎖を保証する。前記
問題は完全に閉じない機関弁の場合に通常生ずるような
問題である。第1〜9図の操作系列の後には、縁105
と109間のピストン13の環状弁作用面107の長さ
に起因して、チャンバ63は高圧源チャンバ33と決し
て連絡しないことが認められる。チャンバ63は前記出
願第153,155号に記載した同様のチャンバとは異
なって、常にポート41の出口圧力に保たれる。
8と弁ハウジングの間に僅かな間隙があり一方、第9図
では弁が開いており、かかる間隙は存在しない。この間
隙は機関弁を閉鎖するのに要するものよりも幾分大きな
可能なピストン13の動程を供して温度腫脹の差や類似
の問題があるにも拘わらず完全な閉鎖を保証する。前記
問題は完全に閉じない機関弁の場合に通常生ずるような
問題である。第1〜9図の操作系列の後には、縁105
と109間のピストン13の環状弁作用面107の長さ
に起因して、チャンバ63は高圧源チャンバ33と決し
て連絡しないことが認められる。チャンバ63は前記出
願第153,155号に記載した同様のチャンバとは異
なって、常にポート41の出口圧力に保たれる。
各図にはピストン13に加わる推力を制御する差動制御
可能な弁構造を示し、この弁構造は円錐形端面111を
もつ調節自在の止めねじ109を含み、この端面ば円形
の座部113がら種々の間隔をあけており、空気を加圧
源から空気制御弁へ供給してピストン運動に対向する外
力の変動を打ち消す。
可能な弁構造を示し、この弁構造は円錐形端面111を
もつ調節自在の止めねじ109を含み、この端面ば円形
の座部113がら種々の間隔をあけており、空気を加圧
源から空気制御弁へ供給してピストン運動に対向する外
力の変動を打ち消す。
止めねじ109はチャンバ33と制御弁15へ通じるチ
ャンネル115間の拘束部を変化させるために調節され
る。制御弁17へ通じる対応するチャンネル117は一
定した拘束部をもつ。この拘束部はもしピストン運動が
そのとき対抗されると、ピストンを駆動する圧力を増し
てこの増大した対抗作用を修正しようとする向きに自己
調節する傾向をもつ。
ャンネル115間の拘束部を変化させるために調節され
る。制御弁17へ通じる対応するチャンネル117は一
定した拘束部をもつ。この拘束部はもしピストン運動が
そのとき対抗されると、ピストンを駆動する圧力を増し
てこの増大した対抗作用を修正しようとする向きに自己
調節する傾向をもつ。
第10.11図は第1図と同じであるが、空気制動手段
はピストンが一方の終端に接近するときのピストン減速
をピストンが他方の終端に接近するときのピストン減速
に対して変化させるよう種々に調節し得るようになした
構成を示す。空気制動手段は第10図では容積変化調節
部材を含み、第11図では空気制動手段からの空気脱出
を制御する調節部材を含む。
はピストンが一方の終端に接近するときのピストン減速
をピストンが他方の終端に接近するときのピストン減速
に対して変化させるよう種々に調節し得るようになした
構成を示す。空気制動手段は第10図では容積変化調節
部材を含み、第11図では空気制動手段からの空気脱出
を制御する調節部材を含む。
第10図に於いては、1対の調節可能の止めねし119
、121が夫々チャンバ36.35へ通じる対応する孔
を封鎖する。これらのねじの1つが軸線方向へ動くとピ
ストン運動制動チャンバの容積が変化する。ピストンが
その動程の終端に近付くとこの小容積は制動チャンバの
全容積のかなり大きな部分となり、前記容積変化はチャ
ンバ圧力に、それ故制動力に大きな影響を与える。例え
ばもし止めねじ121が引込んでチャンバ35の容積が
増せば、舌弁101の開放(ピーク圧力又は供給源圧力
において)はピストンがその最右方位置に接近するまで
遅らされる。それ故ピストン動程の一方の終端での制動
運動を他方の終端での制動に対して微細に同調させるこ
とができる。又、かかる微細同調は第10図における如
きチャンバ容積を変えるよりはむしろ第11図における
如く空気を制動チャンバから流出させることによっても
行うことができる。
、121が夫々チャンバ36.35へ通じる対応する孔
を封鎖する。これらのねじの1つが軸線方向へ動くとピ
ストン運動制動チャンバの容積が変化する。ピストンが
その動程の終端に近付くとこの小容積は制動チャンバの
全容積のかなり大きな部分となり、前記容積変化はチャ
ンバ圧力に、それ故制動力に大きな影響を与える。例え
ばもし止めねじ121が引込んでチャンバ35の容積が
増せば、舌弁101の開放(ピーク圧力又は供給源圧力
において)はピストンがその最右方位置に接近するまで
遅らされる。それ故ピストン動程の一方の終端での制動
運動を他方の終端での制動に対して微細に同調させるこ
とができる。又、かかる微細同調は第10図における如
きチャンバ容積を変えるよりはむしろ第11図における
如く空気を制動チャンバから流出させることによっても
行うことができる。
第11図においては、1対の針弁123.125が制動
チャンバからの空気浸出を制御して、ピーク圧力の発生
する時期を制御する。
チャンバからの空気浸出を制御して、ピーク圧力の発生
する時期を制御する。
本発明が極めて有用である内燃機関分野については殆ど
説明しなかったが、この分野については前述の共同係属
出願や文献中に開示されており、これらは電子制御器や
空気圧源の如き特徴の詳細について参考とすることがで
きる。この好適分野では作動ピストンやそれに関連して
連結される機関弁は在来装置に比して大幅に減少する。
説明しなかったが、この分野については前述の共同係属
出願や文献中に開示されており、これらは電子制御器や
空気圧源の如き特徴の詳細について参考とすることがで
きる。この好適分野では作動ピストンやそれに関連して
連結される機関弁は在来装置に比して大幅に減少する。
機関弁やピストンは全開と全閉の位置間を約0.45イ
ンチ(約11.43晒)動くが制御弁は約0.175イ
ンチ(約4.45mm)動くに過ぎないので、操作にあ
まりエネルギーを必要としない。本発明における空気通
路は普通は絞り損失の殆どないか又は全くない大きな環
状開口とする。
ンチ(約11.43晒)動くが制御弁は約0.175イ
ンチ(約4.45mm)動くに過ぎないので、操作にあ
まりエネルギーを必要としない。本発明における空気通
路は普通は絞り損失の殆どないか又は全くない大きな環
状開口とする。
上記より明らかなように、新規な電子制御される空気動
力作動器がここに開示されこの作動器は前述の目的、利
点等を満たすものであり、又本発明の範囲内で各種の変
更をなし得るものであることは勿論である。
力作動器がここに開示されこの作動器は前述の目的、利
点等を満たすものであり、又本発明の範囲内で各種の変
更をなし得るものであることは勿論である。
第1図は対応する機関弁が閉じたときに通常位置する最
左方位置に動力ビストンを掛止している本発明の空気圧
動力作動器を示す横断面図;第2図乃至第9図は第1図
に類似の横断面図で、ピストンが右方へ前進してその右
方終端又は弁開放位置へ行くときの部品の運動と機能を
順次示した横断面図; 第10図と第11図は第1図に類似の図で、作動器の変
更例を示す図である。 11・・・シャフト 13・・・往復ピスト
ン15、17・・・制御弁部材 19・・・ハウジ
ング21・・・永久磁石 25・・・コイル
33、37・・・空洞 39・・・高圧入口
ポート41・・・低圧出口ポー1〜 43・・・中間
圧カポ−ドア3・・・制動空洞 75・・・
小形ピストン10L 103・・・舌弁 11
5.117・・・チャンネル123、125・・・針弁 F胃1 1i
左方位置に動力ビストンを掛止している本発明の空気圧
動力作動器を示す横断面図;第2図乃至第9図は第1図
に類似の横断面図で、ピストンが右方へ前進してその右
方終端又は弁開放位置へ行くときの部品の運動と機能を
順次示した横断面図; 第10図と第11図は第1図に類似の図で、作動器の変
更例を示す図である。 11・・・シャフト 13・・・往復ピスト
ン15、17・・・制御弁部材 19・・・ハウジ
ング21・・・永久磁石 25・・・コイル
33、37・・・空洞 39・・・高圧入口
ポート41・・・低圧出口ポー1〜 43・・・中間
圧カポ−ドア3・・・制動空洞 75・・・
小形ピストン10L 103・・・舌弁 11
5.117・・・チャンネル123、125・・・針弁 F胃1 1i
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1と第2の位置間を軸線に沿って往復動する接極
子と、制御弁を閉位置に保持するための磁気掛止手段と
、閉位置から開位置へ動くよう制御弁を開放するために
永久磁石掛止装置の効果を一時的に無効化するための電
磁石装置と、高圧流体供給源とを具え、電磁石装置を付
勢して前記軸線に沿って1方向に前記弁を動かして最初
に接極子の一部分を含む封鎖チャンバを形成しその後前
記接極子部分に高圧流体を当てて接極子を軸線に沿って
第1位置から第2位置へ反対方向に進めることを特徴と
する双安定電子制御流体動力変換器。 2、弁作動器ハウジングと、軸線に沿ってハウジング内
を往復動するピストンとを具え、前記ピストンは1対の
反対向きの一次動作面をもち、更に加圧空気供給源と、
開位置と閉位置の間で前記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する1対の空気制御弁と
、加圧空気を空気供給源から前記一次動作面の1つに供
給してピストンを動かすため前記空気制御弁の1つを選
択的に開くための手段と、空気圧手段から加圧空気供給
源へ空気を抜き出すための一方圧力逃し弁装置を含む往
復動の両終端近くでピストンを減速させるための空気圧
手段を具えたことを特徴とする空気圧動力弁作動器。 3、ピストン運動に対抗する外力の変動を打消すため空
気を加圧源から空気制御弁へ供給するための差動制御弁
装置を含む、請求項2記載の空気圧動力弁作動器。 4、空気圧手段は、ピストンが一方の終端に接近すると
きのピストン減速をピストンが他方の終端に接近すると
きのピストン減速に対して変化させるよう、差動調節し
得る、請求項2記載の空気圧動力弁作動器。 5、空気圧手段が容積変化調節部材を含む、請求項4記
載の空気圧動力弁作動器。 6、空気圧手段が空気圧手段からの空気の脱出を制御す
るための調節部材を含む、請求項4記載の空気圧動力弁
作動器。 7、各空気弁を閉位置へ連続的に押圧するために各空気
制御弁にばね付勢手段を具えた、請求項2記載空気圧動
力弁作動器。 8、ばね付勢手段は空気制御弁が開位置に接近するとき
に空気制御弁運動を制動すると共に、開位置への空気制
御弁の急速復帰を助勢するために復元力を与える、請求
項7記載の空気圧動力弁作動器。 9、空気制御運動は空気弁が開いて高圧空気をピストン
に供給する前に一次動作面を含む封鎖チャンバを作る、
請求項2記載の空気圧動力弁作動器。 10、一方圧力逃し弁装置が複数の舌弁を含む、請求項
2記載の空気圧動力弁作動器。 11、弁作動器ハウジングと、軸線に沿ってハウジング
内を往復動するピストンとを具え、前記ピストンは1対
の反対向きの一次動作面をもち、更に加圧空気供給源と
、開位置と閉位置の間で前記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する1対の空気制御弁
と、加圧空気を空気供給源から前記一次動作面の1つに
供給してピストンを動かすため前記空気制御弁の1つを
選択的に開くための手段と、往復動の両端近くでピスト
ンを減速させるための空気圧手段と、各空気弁を閉位置
へ連続的に押圧するための各空気弁用のばね付勢手段を
具えたことを特徴とする空気圧動力弁作動器。 12、弁作動器ハウジングと、軸線に沿ってハウジング
内を往復動するピストンとを具え、前記ピストンは1対
の反対向きの一次動作面をもち、更に加圧空気供給源と
、開位置と閉位置の間で前記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する1対の空気制御弁
と、加圧空気を空気供給源から前記一次動作面の1つに
供給してピストンを動かすため前記空気制御弁の1つを
選択的に開くための手段と、ピストン運動に対抗する外
力の変動を打消すため空気を加圧源から空気制御弁へ供
給するための差動制御弁装置を具えたことを特徴とする
空気圧動力弁作動器。 13、動力手段が圧縮空気の供給源と、第1位置と第2
位置の間のほぼ中途に位置する空気抜きを具え、前記空
気抜きは空気を放出してピストンから加速力を除去する
ため、及び接極子が前記位置のうちの1つの位置に接近
するとき接極子の運動を遅くするため中間圧力の空気を
導入して捕捉しかつ圧縮するために適用され、更に供給
源圧力より大きい圧力に圧縮される空気を供給源へ戻す
ための手段を具える、第1と第2の位置間を往復動する
ピストンを含む接極子を有する双安定電子制御空気圧動
力変換器。 14、1対の空気制御弁と、閉位置に空気制御弁を保持
するための1対のばね付勢装置を具えた、請求項13記
載の双安定電子制御空気圧動力変換器。 15、前記復帰させる手段が複数の舌弁を含む、請求項
13記載の双安定電子制御空気圧動力変換器。
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