JPH0749011A - Hydraulic valve opening/closing mechanism - Google Patents
Hydraulic valve opening/closing mechanismInfo
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- JPH0749011A JPH0749011A JP5194742A JP19474293A JPH0749011A JP H0749011 A JPH0749011 A JP H0749011A JP 5194742 A JP5194742 A JP 5194742A JP 19474293 A JP19474293 A JP 19474293A JP H0749011 A JPH0749011 A JP H0749011A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のバルブ、即
ち吸気弁及び／又は排気弁（吸排気弁）を油圧によって
開閉作動させる油圧式バルブ開閉機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic valve opening / closing mechanism for opening / closing a valve of an internal combustion engine, that is, an intake valve and / or an exhaust valve (intake / exhaust valve) by hydraulic pressure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関の吸排気弁を油圧によって開閉
作動させる油圧式バルブ開閉機構としては、船舶用の低
速のエンジンに用いるものが従来から知られている。そ
の油圧式バルブ開閉機構においては、開弁の際に所定の
バルブリフトを越えて吸排気弁が移動する所謂オーバー
シュートが生じ、吸排気弁の駆動部分がストッパに衝突
して停止することにより騒音を発生したり、閉弁の際に
は吸排気弁が弁座に静かに確実に着座せずに、振動して
着座と離座を繰り返す所謂ハンチングが発生したりする
という問題があった。これらの弊害を避けるため、吸排
気弁が開弁及び／又は閉弁のストロークの終端に近づい
たときに油圧的な制動を加えて、吸排気弁の移動速度を
減速させることにより、終端において静かに停止させる
改良技術も考えられており、その一例として、特公平５
−１２５２２号公報に記載されている「往復動内燃機関
用油圧駆動吸気弁および排気弁」の発明を挙例すること
ができる。2. Description of the Related Art As a hydraulic valve opening / closing mechanism for hydraulically opening / closing an intake / exhaust valve of an internal combustion engine, one used for a low-speed engine for a ship has been conventionally known. In the hydraulic valve opening / closing mechanism, when the valve is opened, a so-called overshoot occurs in which the intake / exhaust valve moves beyond a predetermined valve lift, and the driving part of the intake / exhaust valve collides with a stopper and stops, causing noise. When the valve is closed, the intake / exhaust valve does not quietly and surely sit on the valve seat, and there is a problem that so-called hunting occurs which vibrates and sits and departs repeatedly. In order to avoid these adverse effects, when the intake / exhaust valve approaches the end of the opening and / or closing stroke, hydraulic braking is applied to slow down the moving speed of the intake / exhaust valve, thereby quieting the end of the stroke. There is also an idea to improve the technology to stop it.
The invention of "hydraulic drive intake valve and exhaust valve for reciprocating internal combustion engine" described in Japanese Patent No. 12522 can be cited as an example.
【０００３】改良された前記の従来技術においては、吸
排気弁を駆動する油圧シリンダの端部寄りの壁面に、油
圧シリンダの中で往復動し得る油圧ピストンがストロー
クの終端に近づいたときに油圧ピストン自体によって順
次閉塞される逃がし孔が複数個穿設されると共に、それ
らの逃がし孔が絞りを介してリザーバ側に接続されてお
り、油圧ピストンがストロークの終端に近づいて逃がし
孔を順次閉塞することにより、開口している逃がし孔の
数及び開口面積が段階的に減少し、油圧シリンダ内から
排除される作動油の逃げ路の数及び開口面積が少なくな
って、排除のための流体抵抗が大きくなり、それによっ
て油圧ピストンの運動が制動力を受けて吸排気弁の移動
も終端付近で減速されるようになっている。In the above-mentioned improved prior art, when the hydraulic piston that can reciprocate in the hydraulic cylinder approaches the end of the stroke on the wall surface near the end of the hydraulic cylinder that drives the intake and exhaust valves, A plurality of escape holes that are sequentially closed by the piston itself are formed, and these escape holes are connected to the reservoir side via a throttle, and the hydraulic piston approaches the end of the stroke and sequentially closes the escape holes. As a result, the number of open relief holes and the opening area are reduced in a stepwise manner, the number of escape passages and opening area for the hydraulic oil removed from the hydraulic cylinder are reduced, and the fluid resistance for removal is reduced. As a result, the movement of the hydraulic piston receives a braking force, and the movement of the intake / exhaust valve is also reduced near the end.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の油圧シ
リンダには複数個の逃がし孔が穿設されており、ストロ
ークの終端に近づいたときに油圧ピストンがそれらを順
次閉塞して行く機構であるため、吸排気弁の運動に対す
る油圧的な制動力の大きさが段階的に変化することにな
るので、制動力を円滑に変化させることができないとい
う問題がある。しかも、この場合の油圧的な制動力の大
きさは、吸排気弁の開閉運動の速度の変化にも関連して
変化するものであるから、船舶用の内燃機関のように比
較的低速の機関ならば特に問題を生じないにしても、前
記従来技術の機構を自動車用の内燃機関のように高速で
回転するものに適用した場合には、吸排気弁を円滑に減
速させてストロークの終端において静かに停止させるこ
とは困難である。The hydraulic cylinder of the prior art described above is provided with a plurality of relief holes, and the hydraulic piston sequentially closes them when approaching the end of the stroke. Therefore, the magnitude of the hydraulic braking force with respect to the movement of the intake / exhaust valve changes stepwise, which causes a problem that the braking force cannot be changed smoothly. Moreover, since the magnitude of the hydraulic braking force in this case changes in association with the change in the opening / closing movement speed of the intake / exhaust valve, a relatively low speed engine such as an internal combustion engine for a ship is used. Then, even if no particular problem occurs, when the mechanism of the prior art is applied to a high-speed rotating engine such as an internal combustion engine for automobiles, the intake / exhaust valve is smoothly decelerated at the end of the stroke. It is difficult to stop quietly.
【０００５】本発明は、従来技術を高速の内燃機関に使
用した場合に考えられる前記のような諸問題を解消する
と共に、構造が従来の改良技術よりも簡単で低コスト
の、新規な油圧式バルブ開閉機構を提供することを発明
の解決課題としている。The present invention solves the above-mentioned problems that may occur when the prior art is used for a high-speed internal combustion engine, and has a new hydraulic system which is simpler in structure and lower in cost than the conventional improved technology. It is an object of the invention to provide a valve opening / closing mechanism.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、油圧発生機構と、前記油圧
発生機構が発生した油圧をバルブのリフトに変換するピ
ストン・シリンダ機構と、前記ピストン・シリンダ機構
によって開閉駆動されるバルブとからなり、前記ピスト
ン・シリンダ機構は、前記バルブと連結されているピス
トンと、前記バルブのストロークの終端付近における前
記ピストンの移動によって容積が連続的に且つ相反的に
変化する少なくとも一対の空間を形成する油圧シリンダ
とを備えていると共に、前記ピストン又は前記油圧シリ
ンダの少なくとも一部に断面積が連続的に変化している
部分を有し、前記一対の空間の間を連通する通路が前記
空間に充填された作動油の流れを抑制するための絞り通
路となり、前記絞り通路の大きさが前記油圧シリンダ又
は前記ピストンの断面積の変化によって前記バルブのス
トロークの終端付近における前記ピストンの移動に伴っ
て連続的に変化するように構成されていることを特徴と
する油圧式バルブ開閉機構を提供する。As a means for solving the above problems, the present invention provides a hydraulic pressure generating mechanism, and a piston / cylinder mechanism for converting the hydraulic pressure generated by the hydraulic pressure generating mechanism into a valve lift. The piston / cylinder mechanism includes a valve that is driven to open and close, and the piston / cylinder mechanism has a piston connected to the valve and a volume continuously changed by movement of the piston near the end of the stroke of the valve. And a hydraulic cylinder forming at least a pair of spaces that reciprocally change, and at least a part of the piston or the hydraulic cylinder has a portion whose cross-sectional area continuously changes, The passage communicating between the spaces serves as a throttle passage for suppressing the flow of hydraulic oil filled in the space. A hydraulic type characterized in that the size of the passage is configured to continuously change with the movement of the piston in the vicinity of the end of the stroke of the valve due to a change in the cross-sectional area of the hydraulic cylinder or the piston. Provide a valve opening / closing mechanism.
【０００７】[0007]
【作用】バルブが移動してそのストロークの終端付近に
来たとき、バルブと連動しているピストンの一部分は、
油圧シリンダ内に形成される一対の空間の一方から他方
に向かって進入する。それによって、一方の空間の容積
が増大すると共に他方の空間の容積が減少するので、そ
れらの空間の間に圧力差が生じ、他方の空間にあった作
動油はピストンと油圧シリンダとの間に形成される絞り
通路を通って一方の空間へ逃れようとする。そのときピ
ストンの断面積の大きな部分が油圧シリンダに接近する
ので、絞り通路の大きさはバルブがストロークの終端に
近づくにつれて小さくなる。従って、絞り通路の絞り効
果が連続的に大きくなるので、他方の空間にある作動油
の圧力が連続的に上昇してピストンの移動を妨げる油圧
的な制動力が発生し、ピストン及びバルブはストローク
の終端において円滑に且つ静粛に停止する。When the valve moves near the end of its stroke, the part of the piston that works with the valve
One of the pair of spaces formed in the hydraulic cylinder enters toward the other. As a result, the volume of one space increases and the volume of the other space decreases, so that a pressure difference is generated between the spaces, and the hydraulic oil in the other space is generated between the piston and the hydraulic cylinder. Attempts to escape to one of the spaces through the formed throttle passage. At that time, since the portion of the piston having a large cross-sectional area approaches the hydraulic cylinder, the size of the throttle passage becomes smaller as the valve approaches the end of the stroke. Therefore, since the throttling effect of the throttling passage continuously increases, the pressure of the hydraulic oil in the other space continuously rises to generate a hydraulic braking force that hinders the movement of the piston, and the piston and the valve stroke Stop smoothly and quietly at the end of the.
【０００８】[0008]
【実施例】図１に本発明の第１実施例としての油圧式バ
ルブ開閉機構の全体構成を示す。図中１は通常の内燃機
関に使用されているものと同様なバルブ、即ち吸気弁及
び／又は排気弁（吸排気弁）であって、その傘部１ａ
が、機関のシリンダヘッド２に形成された吸気通路又は
排気通路３の、燃焼室４に開口する部分に形成されてい
る弁座５に対して離座或いは着座することにより開閉作
動を行う。吸排気弁１のバルブステム１ｂは、シリンダ
ヘッド２に形成されたガイド孔２ａ（但し、実際にはガ
イド孔２ａを有する円筒状の別体のバルブガイドをシリ
ンダヘッド２内に圧入して設けることが多い。）内に摺
動可能に嵌合して、その先端１ｃをシリンダヘッド２内
に形成された空間６内に突出させている。FIG. 1 shows the overall construction of a hydraulic valve opening / closing mechanism as a first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 in the drawing denotes a valve similar to that used in a normal internal combustion engine, that is, an intake valve and / or an exhaust valve (intake / exhaust valve), and its umbrella portion 1a.
However, the opening / closing operation is performed by separating from or seating on the valve seat 5 formed in a portion of the intake passage or the exhaust passage 3 formed in the cylinder head 2 of the engine that opens to the combustion chamber 4. The valve stem 1b of the intake / exhaust valve 1 is provided with a guide hole 2a formed in the cylinder head 2 (however, in reality, a cylindrical separate valve guide having the guide hole 2a is press-fitted into the cylinder head 2). Is slidably fitted into the cylinder head 2, and the tip 1c thereof is projected into the space 6 formed in the cylinder head 2.
【０００９】バルブステム１ｂの先端１ｃには環状溝１
ｄが形成されており、その環状溝１ｄに係合する突条を
内面に有し下端が円錐形となっている中空のコネクタ７
がバルブステム１ｂに取り付けられる。バルブステム１
ｂの先端１ｃに被せて嵌合させる際に拡開し易いよう
に、コネクタ７の少なくとも下半部には縦に図示しない
１〜数本の割り溝が形成されている。もっとも、コネク
タ７を縦割りの２個以上の別体の部分から構成すること
も可能である。第１実施例では吸排気弁１を閉弁方向に
付勢するバルブスプリング８が設けられており、バルブ
スプリング８の上端はバルブスプリングリテーナ９によ
って支持されているが、コネクタ７の下半部のテーパ面
は、リテーナ９の中心に開口しているテーパ孔に嵌合し
ており、それによってコネクタ７は、バルブスプリング
８の弾性力を受けるリテーナ９と、吸排気弁１のバルブ
ステム１ｂの先端１ｃとを連結して、吸排気弁１に閉弁
方向の付勢力を伝達する働きもしている。なお、組み付
けの際には、図示しないジグによってリテーナ９を押し
下げてバルブスプリング８を圧縮している状態で、コネ
クタ７をバルブステム１ｂの先端１ｃに嵌合させる。An annular groove 1 is formed at the tip 1c of the valve stem 1b.
A hollow connector 7 having a d formed therein, and a ridge engaging with the annular groove 1d on the inner surface thereof, and having a conical lower end.
Is attached to the valve stem 1b. Valve stem 1
At least the lower half part of the connector 7 is provided with one or several not-shown split grooves vertically so that the connector 7 can be easily expanded when it is fitted on the tip 1c of the connector b. However, it is also possible to construct the connector 7 from two or more separate parts that are vertically divided. In the first embodiment, the valve spring 8 for urging the intake / exhaust valve 1 in the valve closing direction is provided, and the upper end of the valve spring 8 is supported by the valve spring retainer 9. The taper surface is fitted into a taper hole that opens in the center of the retainer 9, so that the connector 7 receives the elastic force of the valve spring 8 and the tip of the valve stem 1b of the intake / exhaust valve 1. It also has a function of transmitting the urging force in the valve closing direction to the intake / exhaust valve 1 by connecting with 1c. At the time of assembly, the connector 7 is fitted to the tip 1c of the valve stem 1b while the retainer 9 is pushed down by a jig (not shown) to compress the valve spring 8.
【００１０】コネクタ７の上端にはバルブ駆動用の棒状
のピストン１０の下端が、カシメ等の方法によって一体
化されるか、又は、ピストン１０の下端の頸部の先の頭
部をコネクタ７の中空部分の中に挿入し、ピストン１０
とコネクタ７が僅かの角度範囲内で相対的に傾動するこ
とができるようにして連結されている。The lower end of the rod-shaped piston 10 for driving the valve is integrated with the upper end of the connector 7 by a method such as caulking, or the head of the lower end of the piston 10 at the tip of the neck is connected to the connector 7. Insert into the hollow part,
And the connector 7 are connected so as to be capable of relative tilting within a slight angle range.
【００１１】次に、第１実施例におけるピストン１０と
それを収容している油圧シリンダ１１の形状及び構造
を、それらの部分を拡大して示す図２をも参照しながら
更に詳細に説明する。基本的に、第１実施例のピストン
１０は下方の円柱形部分である小径のピストン面１０ａ
と、上端寄りの円柱形部分である大径のピストン面１０
ｃと、それらの間を接続する円錐形のテーパ面１０ｂと
の、少なくとも３つの部分を備えている。小径のピスト
ン面１０ａとテーパ面１０ｂとの間には図２に示すよう
な多少の段差があってもよい。Next, the shape and structure of the piston 10 and the hydraulic cylinder 11 accommodating the piston 10 in the first embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 2 which shows those parts in an enlarged manner. Basically, the piston 10 of the first embodiment is a lower cylindrical portion having a small diameter piston surface 10a.
And a large-diameter piston surface 10 that is a cylindrical portion near the upper end
c and a conical tapered surface 10b connecting them, at least three parts are provided. There may be some steps as shown in FIG. 2 between the small-diameter piston surface 10a and the tapered surface 10b.
【００１２】ピストン１０は、シリンダヘッド２の一部
に形成された段差を有する油圧シリンダ１１の中に挿入
されており、それらによって油圧を吸排気弁１のリフト
に変換するピストン・シリンダ機構１２を構成してい
る。油圧シリンダ１１は主として小径のピストン面１０
ａに嵌合する小径のシリンダ面１１ａと、大径のピスト
ン面１０ｃに嵌合し得る大径のシリンダ面１１ｃと、大
径のピストン面１０ｃよりも格段に大きい空間Ｂの内壁
面１１ｄとからなっている。従って、それらの間の段差
部１１ｅ及び１１ｆは環状（第１実施例では円環状）を
呈する。大小２つのピストン面１０ａ，１０ｃと、それ
らに嵌合しているか又は嵌合し得るシリンダ面１１ａ，
１１ｃとの、それぞれの間のクリアランスは数μｍ乃至
数十μｍ程度のきわめて小さなもので、その程度の小さ
なクリアランスでは作動油は殆ど漏洩することがない。
なお、空間Ｂの内壁面１１ｄの形状は円筒面であって
も、或いはそれ以外の断面多角形の筒面であってもよ
い。要は、大径のピストン面１０ｃとの間に、実質的に
作動油の絞りを形成することがない程度の大きな断面積
を有するものであればよい。The piston 10 is inserted in a hydraulic cylinder 11 having a step formed in a part of the cylinder head 2, and a piston / cylinder mechanism 12 for converting hydraulic pressure into a lift of the intake / exhaust valve 1 is thereby provided. I am configuring. The hydraulic cylinder 11 is mainly a small-diameter piston surface 10.
From a small-diameter cylinder surface 11a that fits into a, a large-diameter cylinder surface 11c that can fit into a large-diameter piston surface 10c, and an inner wall surface 11d of the space B that is significantly larger than the large-diameter piston surface 10c. Has become. Therefore, the step portions 11e and 11f between them have an annular shape (an annular shape in the first embodiment). Two large and small piston surfaces 10a, 10c and a cylinder surface 11a fitted or capable of fitting to them
The clearance between them and 11c is extremely small, such as several μm to several tens of μm, and the hydraulic oil hardly leaks with such a small clearance.
The shape of the inner wall surface 11d of the space B may be a cylindrical surface, or a cylindrical surface having a polygonal cross section other than that. In short, it is sufficient that it has a large cross-sectional area that does not substantially form a throttle of the hydraulic oil between the large-diameter piston surface 10c.
【００１３】具体的な寸法例を挙げると、最大リフト量
が７ｍｍ程度とする吸排気弁１においては、傘部１ａが
弁座５に着座して吸排気弁１が閉弁状態にあるとき、ピ
ストン１０のテーパ面１０ｂの下端から段差部１１ｆま
での距離は最大リフト量の半分の３．５ｍｍとする。ま
た、大径のピストン面１０ｃの下端から段差部１１ｆま
での距離は最大リフト量よりもやや短い６．５ｍｍとす
る。As a specific example of dimensions, in the intake / exhaust valve 1 having a maximum lift amount of about 7 mm, when the umbrella portion 1a is seated on the valve seat 5 and the intake / exhaust valve 1 is closed, The distance from the lower end of the tapered surface 10b of the piston 10 to the step portion 11f is 3.5 mm, which is half the maximum lift amount. The distance from the lower end of the large-diameter piston surface 10c to the step portion 11f is 6.5 mm, which is slightly shorter than the maximum lift amount.
【００１４】従って、吸排気弁１が開弁するときには、
小径のピストン面１０ａ及びテーパ面１０ｂと大径のシ
リンダ面１１ｃとによって囲まれた小さな空間Ｃ内にテ
ーパ面１０ｂが先端から漸次進入して行くので、空間Ｃ
内にあった作動油はその上部の大きな空間Ｂ内に向かっ
て、段差部１１ｆ付近において多少とも絞り作用による
抵抗を受けながら流出することになるが、作動油が通過
する通路の広さを図２に示す段差部１１ｆの縁部とピス
トン１０（図示の状態ではテーパ面１０ｂ）とのクリア
ランスＧの幅によって代表させるとすれば、図３に示す
ように、クリアランスＧの幅（即ち、絞りの断面積に対
応する。）は、吸排気弁１の開弁時に増大するリフト量
が最大リフト量の２分の１に達するまでは十分に大き
く、最大リフト量の２分の１を越えるとテーパ面１０ｂ
が段差部１１ｆの縁部に接近するために徐々に小さくな
り、リフト量が最大リフト量に達する少し手前で数μｍ
程度になる。この場合にはクリアランスＧの幅が減少す
るだけではなく、同時にテーパ面１０ｂが空間Ｃの中に
より深く進入するから、テーパ面１０ｂの表面のうち有
効に絞り作用をする部分の長さも長くなる。Therefore, when the intake / exhaust valve 1 is opened,
Since the tapered surface 10b gradually enters from the tip into a small space C surrounded by the small-diameter piston surface 10a and the tapered surface 10b and the large-diameter cylinder surface 11c, the space C
The hydraulic oil inside will flow out into the large space B above it with some resistance due to the throttling action in the vicinity of the stepped portion 11f. If the width of the clearance G between the edge of the stepped portion 11f and the piston 10 (the taper surface 10b in the illustrated state) shown in FIG. 2 is represented, as shown in FIG. (Corresponding to the cross-sectional area) is sufficiently large until the lift amount that increases when the intake / exhaust valve 1 is opened reaches one half of the maximum lift amount, and taper when it exceeds one half of the maximum lift amount. Surface 10b
Gradually decreases as it approaches the edge of the stepped portion 11f, and the lift amount is a few μm just before reaching the maximum lift amount.
It will be about. In this case, not only is the width of the clearance G reduced, but at the same time, the tapered surface 10b enters deeper into the space C, so that the length of the portion of the surface of the tapered surface 10b that effectively performs the throttling action also becomes longer.
【００１５】このようにして、空間Ｃと空間Ｂとの間の
段差部１１ｆの付近に形成されたクリアランスＧによっ
て代表される絞り通路は、吸排気弁１が開弁する際に空
間Ｃから空間Ｂへ流出する作動油の量を制御する働きを
して、ストロークの終端付近において吸排気弁１に油圧
的な制動力を与える。なお、図１に示すように、空間Ｂ
から空間Ｃに向かう方向にのみ作動油の通過を許す逆止
弁１３を含む通路１４がピストン・シリンダ機構１２に
対して並列に設けられていて、吸排気弁１が閉弁すると
きに、空間Ｃ内に負圧が発生するのを防止するようにな
っている。In this way, the throttle passage represented by the clearance G formed near the step portion 11f between the space C and the space B is separated from the space C when the intake / exhaust valve 1 is opened. It acts to control the amount of hydraulic oil flowing out to B, and applies a hydraulic braking force to the intake / exhaust valve 1 near the end of the stroke. In addition, as shown in FIG.
From the space C to the space C, the passage 14 including the check valve 13 that allows passage of the hydraulic oil is provided in parallel with the piston / cylinder mechanism 12, and when the intake / exhaust valve 1 is closed, It is designed to prevent a negative pressure from being generated in C.
【００１６】油圧シリンダ１１の上部にある空間Ｂは、
油圧発生機構である油圧ポンプ１５の吐出側に対して通
路１６によって接続されており、油圧ポンプ１５によっ
て高圧とされた作動油の油圧が空間Ｂに供給されてピス
トン１０を下方に向かって押圧し、バルブスプリング８
に抗して吸排気弁１を開弁させることになる。吸排気弁
１の最大リフト量は油圧ポンプ１５の吐出量によって決
まる。また、通路１６は電磁式或いは電歪式等のアクチ
ュエータを有するリリーフ弁１７に接続されており、図
示しない制御装置によってリリーフ弁１７が開弁したと
きは、通路１６内、従って油圧シリンダ１１の空間Ｂに
ある作動油がリザーバ１８へ放出され、吸排気弁１はバ
ルブスプリング８に押されて閉弁することになる。The space B above the hydraulic cylinder 11 is
The hydraulic pump 15, which is a hydraulic pressure generation mechanism, is connected to the discharge side by a passage 16, and the hydraulic pressure of the hydraulic oil that has been increased in pressure by the hydraulic pump 15 is supplied to the space B to press the piston 10 downward. , Valve spring 8
Against this, the intake / exhaust valve 1 is opened. The maximum lift amount of the intake / exhaust valve 1 is determined by the discharge amount of the hydraulic pump 15. The passage 16 is connected to a relief valve 17 having an actuator of an electromagnetic type or an electrostrictive type. When the relief valve 17 is opened by a control device (not shown), the space inside the passage 16 and therefore the space of the hydraulic cylinder 11. The hydraulic oil in B is discharged to the reservoir 18, and the intake / exhaust valve 1 is pushed by the valve spring 8 to be closed.
【００１７】以上の説明と一部重複するが、第１実施例
のうちの主として図２に示した要部構造であるピストン
・シリンダ機構１２の作動を整理して説明する。図４の
うち（ａ）から（ｃ）までの各図は第１実施例の油圧式
バルブ開閉機構を設けるべき機関の最高回転数における
バルブ即ち吸排気弁１の所望の動きを示しており、図４
（ｄ）はそれを実現するために第１実施例において実現
すべきクリアランスＧの大きさの変化を示し、また、図
４（ｅ）は同じくクリアランスＧにおける作動油の流れ
抵抗の変化を示したものである。Although partially overlapping with the above description, the operation of the piston / cylinder mechanism 12 which is the main part structure mainly shown in FIG. 2 of the first embodiment will be summarized and explained. 4A to 4C show desired movements of the valve, that is, the intake / exhaust valve 1, at the maximum engine speed of the engine in which the hydraulic valve opening / closing mechanism of the first embodiment is provided. Figure 4
FIG. 4D shows a change in the size of the clearance G that should be realized in the first embodiment to realize it, and FIG. 4E also shows a change in the flow resistance of the hydraulic oil in the clearance G. It is a thing.
【００１８】流れ抵抗Ｒは、油圧シリンダ１１内の空間
Ｃと空間Ｂとの間の圧力差ΔＰと、作動油の流量ｑとの
相関を示す比例定数として定義されるもので、これらの
相関関係は、 ΔＰ＝Ｒ・ｑ として表される。吸排気弁１が開弁するとき、リフト量
が最大リフト量の２分の１を越えて最大リフト量に近づ
くにつれて、段差部１１ｆのクリアランスＧに代表され
る絞り通路は狭く、且つ長くなるので、流れ抵抗Ｒは徐
々に大きくなる。吸排気弁１が開き始めてからそのリフ
ト量が最大リフト量の２分の１に達するまでの時間、即
ちｔ0 からｔ1 までは、クリアランスＧの絞り効果は殆
どなく、流れ抵抗Ｒが小さいので、吸排気弁１の運動は
油圧ポンプ１５の吐出特性によって決まる。The flow resistance R is defined as a proportional constant indicating the correlation between the pressure difference ΔP between the space C and the space B in the hydraulic cylinder 11 and the flow rate q of the hydraulic oil. Is represented as ΔP = R · q. When the intake / exhaust valve 1 is opened, the throttle passage represented by the clearance G of the stepped portion 11f becomes narrower and longer as the lift amount exceeds half the maximum lift amount and approaches the maximum lift amount. , The flow resistance R gradually increases. During the time from when the intake / exhaust valve 1 starts to open until the lift amount reaches half of the maximum lift amount, that is, from t 0 to t 1, there is almost no throttling effect of the clearance G and the flow resistance R is small. The movement of the intake / exhaust valve 1 is determined by the discharge characteristic of the hydraulic pump 15.
【００１９】吸排気弁１のリフト量が最大リフト量の２
分の１を越える時期ｔ1 から最大リフト量に達する時期
ｔ2 までは、クリアランスＧが急激に、しかし連続的に
小さくなるので、図４（ｅ）に示すように流れ抵抗Ｒが
大きくなる。ピストン１０のテーパ面１０ｂの下端が段
差部１１ｆの位置よりも下方、即ち空間Ｃ内に進入して
いる状態では、リフト量に対する流れ抵抗Ｒの変化は全
く滑らかで連続的なものになる。The lift amount of the intake / exhaust valve 1 is 2 which is the maximum lift amount.
From time t 1 exceeds the amount of 1 to time t 2 to reach the maximum lift amount is rapidly clearance G, but since continuously decreases, flow resistance R increases, as shown in FIG. 4 (e). When the lower end of the tapered surface 10b of the piston 10 is below the position of the step portion 11f, that is, in the space C, the change in the flow resistance R with respect to the lift amount is completely smooth and continuous.
【００２０】このようにして吸排気弁１の移動速度に比
べて空間Ｃから空間Ｂへ流出する作動油の流量が漸次連
続的に減少するので、吸排気弁１の開弁運動の終端付近
では空間Ｃの油圧が徐々に高くなり、ピストン１０には
図２に示した投影面積Ａの部分においてピストン１０を
上側に向かって押圧する力、即ち制動力（減速力）が加
わることになる。その大きさは Ｆ＝Ａ・ΔＰ＝Ａ・Ｒ・ｑ として表される。流量ｑはバルブ速度ｖに対して ｑ＝Ａ・ｖ という関係があるから、 Ｆ＝Ａ2 ・Ｒ・ｖ 即ち、油圧的な制動力Ｆは流れ抵抗Ｒとバルブ速度ｖと
の積に比例する。In this way, the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the space C to the space B gradually and continuously decreases as compared with the moving speed of the intake / exhaust valve 1, so that near the end of the valve opening movement of the intake / exhaust valve 1. The hydraulic pressure in the space C gradually increases, and a force that pushes the piston 10 upward, that is, a braking force (deceleration force) is applied to the piston 10 in the portion of the projected area A shown in FIG. The magnitude is expressed as F = A · ΔP = A · R · q. Since the flow rate q has a relationship of q = A · v with respect to the valve speed v, F = A 2 · R · v, that is, the hydraulic braking force F is proportional to the product of the flow resistance R and the valve speed v. .
【００２１】ここで、流れ抵抗Ｒは、図４（ｂ）に示す
ように所望のバルブ速度ｖが増大しつつある最大リフト
量の２分の１までのリフト量においては小さいが、所望
のバルブ速度ｖが減少する最大リフト量の手前から急上
昇するので、これらの積の値Ｒ・ｖによって吸排気弁１
に作用する制動力Ｆはリフト量の変化にかかわらず略一
定であり、所望の制動効果が得られる。その結果、吸排
気弁１は滑らかに減速して最大リフト量の位置で略完全
に停止することができる。Here, the flow resistance R is small at a lift amount up to ½ of the maximum lift amount at which the desired valve speed v is increasing as shown in FIG. Since the speed v rapidly rises before the maximum lift amount decreases, the intake / exhaust valve 1
The braking force F acting on is almost constant regardless of the change in the lift amount, and a desired braking effect can be obtained. As a result, the intake / exhaust valve 1 can be smoothly decelerated and stopped substantially completely at the position of the maximum lift amount.
【００２２】その後、吸排気弁１が閉弁動作を開始する
ときには、第１実施例の場合は、図示しない制御装置の
信号を受けてリリーフ弁１７が開弁することにより、吸
排気弁１が停止状態からバルブスプリング８の付勢によ
って動き始めることになるため、吸排気弁１の開弁期間
にばらつきが生じない。従って、第１実施例の油圧式バ
ルブ開閉機構によれば、吸排気弁１の開閉時期及び期間
を高い精度で制御することが可能になる。Thereafter, when the intake / exhaust valve 1 starts the valve closing operation, in the case of the first embodiment, the relief valve 17 is opened by receiving a signal from a control device (not shown), so that the intake / exhaust valve 1 is opened. Since the valve spring 8 starts to move from the stopped state, there is no variation in the opening period of the intake / exhaust valve 1. Therefore, according to the hydraulic valve opening / closing mechanism of the first embodiment, the opening / closing timing and period of the intake / exhaust valve 1 can be controlled with high accuracy.
【００２３】なお、第１実施例においては、ピストン１
０に形成されている円錐形のテーパ面１０ｂを用いるこ
とにより、バルブリフトに対する流れ抵抗Ｒの大きさ
を、吸排気弁１の開弁ストロークの少なくとも終端付近
において連続的に変化させているが、円錐形のテーパ面
１０ｂを設ける代わりに、例えば角錐形のものやテーパ
溝のように、円錐形のテーパ面１０ｂと同様な作用をす
るものを用いて、実質的にピストン１０又は油圧シリン
ダ１１の断面形状を連続的に変化させることにより、流
れ抵抗Ｒを連続的に変化させることもできる。In the first embodiment, the piston 1
By using the conical tapered surface 10b formed in 0, the magnitude of the flow resistance R with respect to the valve lift is continuously changed at least near the end of the valve opening stroke of the intake / exhaust valve 1. Instead of providing the conical taper surface 10b, for example, a pyramid-shaped one or a taper groove having a function similar to that of the conical taper surface 10b is used, and substantially the piston 10 or the hydraulic cylinder 11 is provided. The flow resistance R can also be continuously changed by continuously changing the cross-sectional shape.
【００２４】図５に本発明の第２実施例を示す。第１実
施例と実質的に同じ部分には同じ参照符号を付して重複
する説明を省略する。前述の第１実施例においては、油
圧シリンダ１１に段差部１１ｆを設けると共に、その段
差部１１ｆとピストン１０の面とのクリアランスＧを絞
り通路としているが、第２実施例においては、油圧シリ
ンダ１１に第１実施例のような段差部１１ｆを設けない
で（但し段差部１１ｅは設ける）、段差部１１ｆを設け
るべき位置に通路１１ｇの下端を開口させ、その通路１
１ｇの上端を空間Ｂに開口させている点が異なってい
る。FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. Parts that are substantially the same as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the above-described first embodiment, the hydraulic cylinder 11 is provided with the step portion 11f and the clearance G between the step portion 11f and the surface of the piston 10 is used as the throttle passage. However, in the second embodiment, the hydraulic cylinder 11 is provided. Without providing the stepped portion 11f as in the first embodiment (provided that the stepped portion 11e is provided), the lower end of the passage 11g is opened at the position where the stepped portion 11f is to be provided, and the passage 1
The difference is that the upper end of 1 g is opened in the space B.
【００２５】第２実施例の場合、ピストン１０によって
区画形成される小さな空間Ｃと大きな空間Ｂとの間の実
質的な絞り通路は、図５にクリアランスＧとして図示し
たように、ピストン１０のテーパ面１０ｂと、通路１１
ｇの下端の開口との間に形成される。従って、テーパ面
１０ｂが接近するにつれて通路１１ｇの下端の開口が徐
々に塞がれて有効な開口面積が小さくなるから、クリア
ランスＧの絞り通路の大きさがピストン１０の下降に伴
って減少し、第２実施例は第１実施例と同様な作用、効
果を奏することになる。In the case of the second embodiment, the substantial throttle passage between the small space C and the large space B defined by the piston 10 has a taper of the piston 10 as shown as a clearance G in FIG. Surface 10b and passage 11
It is formed between the lower end of g and the opening. Therefore, as the tapered surface 10b approaches, the opening at the lower end of the passage 11g is gradually closed and the effective opening area becomes smaller. Therefore, the size of the throttle passage of the clearance G decreases as the piston 10 descends, The second embodiment has the same actions and effects as the first embodiment.
【００２６】図６に本発明の第３実施例を示す。第１実
施例及び第２実施例においては、断面積が連続的に変化
する部分としてのテーパ面１０ｂをピストン１０の側に
設けているが、第３実施例においては、油圧シリンダ１
１の内面の一部にテーパ面１１ｂを形成して、このテー
パ面１１ｂを断面積が連続的に変化する部分として利用
している。そして、小径のピストン面１０ａと大径のピ
ストン面１０ｃとの間には段差部１０ｆが形成される。FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In the first and second embodiments, the tapered surface 10b as a portion whose cross-sectional area continuously changes is provided on the piston 10 side, but in the third embodiment, the hydraulic cylinder 1 is used.
A tapered surface 11b is formed on a part of the inner surface of No. 1 and the tapered surface 11b is used as a portion where the cross-sectional area continuously changes. A step portion 10f is formed between the small diameter piston surface 10a and the large diameter piston surface 10c.
【００２７】第３実施例においては、ピストン１０の段
差部１０ｆと、油圧シリンダ油圧シリンダ１１の内面の
一部に形成されたテーパ面１１ｂとのクリアランスＧの
大きさが、吸排気弁１と連動するピストン１０の下降と
共に減少するので、前述の第１実施例の場合と同様な作
用、効果を奏することになる。In the third embodiment, the size of the clearance G between the step portion 10f of the piston 10 and the tapered surface 11b formed on a part of the inner surface of the hydraulic cylinder 11 is linked with the intake / exhaust valve 1. Since it decreases as the piston 10 moves downward, the same action and effect as in the case of the first embodiment described above can be obtained.
【００２８】また、図示実施例を含めて以上の説明で
は、吸排気弁１に対してその開弁作動の場合にのみ油圧
的な制動力が作用するように構成しており、閉弁作動は
バルブスプリング８の弾力によって行わせるものとして
いるが、ピストン１０の上側にも図示実施例と同様な構
成を適用することにより、閉弁作動も油圧によって行う
と共に、吸排気弁１の閉弁ストロークの終端付近におい
て油圧的な制動力を作用させ、傘部１ａが弁座５に衝撃
的に着座するのを緩衝して騒音の発生等を軽減すること
ができる。In the above description including the illustrated embodiment, the hydraulic braking force acts on the intake / exhaust valve 1 only when the valve is opened, and the valve is closed. Although it is assumed that the valve spring 8 is used for the elastic force, by applying the same structure as the illustrated embodiment to the upper side of the piston 10, the valve closing operation is also hydraulically performed and the closing stroke of the intake / exhaust valve 1 is controlled. By applying a hydraulic braking force in the vicinity of the terminal end, it is possible to reduce the impact of the umbrella portion 1a being seated on the valve seat 5 and reduce the generation of noise.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によって、油圧式バルブ開閉機構
におけるバルブのオーバーシュートやハンチングを完全
に防止することができるばかりか、ストロークの終端付
近において変動のない略一定の油圧的な制動力をバルブ
に加えることによって、バルブをストロークの終端にお
いて円滑に且つ静粛に停止させることができるので、騒
音が少なく作動の確実な油圧式バルブ開閉機構が得られ
る。According to the present invention, not only can valve overshoot and hunting be completely prevented in a hydraulic valve opening / closing mechanism, but also a substantially constant hydraulic braking force that does not fluctuate near the end of the stroke can be applied to the valve. In addition, since the valve can be stopped smoothly and quietly at the end of the stroke, a hydraulic type valve opening / closing mechanism with less noise and reliable operation can be obtained.
【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing the overall configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】第１実施例の要部を拡大して示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of the first embodiment.
【図３】バルブリフトに対するクリアランスの大きさの
変化を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing a change in size of clearance with respect to a valve lift.
【図４】バルブの所望の動きに対して本発明の油圧式バ
ルブ開閉機構に要求されるクリアランスの変化と、流れ
抵抗の変化を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in clearance and a change in flow resistance required for the hydraulic valve opening / closing mechanism of the present invention with respect to a desired movement of the valve.
【図５】本発明の第２実施例の要部を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第３実施例の要部を示す断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view showing an essential part of a third embodiment of the present invention.
１…吸排気弁（バルブ） ７…コネクタ １０…ピストン １０ａ…小径のピストン面 １０ｂ…テーパ面 １０ｃ…大径のピストン面 １０ｆ…段差部 １１…油圧シリンダ １１ａ…小径のシリンダ面 １１ｂ…テーパ面 １１ｃ…大径のシリンダ面 １１ｆ…段差部 １１ｇ…通路 １２…ピストン・シリンダ機構 １５…油圧ポンプ １７…リリーフ弁 Ｇ…クリアランス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake / exhaust valve (valve) 7 ... Connector 10 ... Piston 10a ... Small diameter piston surface 10b ... Tapered surface 10c ... Large diameter piston surface 10f ... Step part 11 ... Hydraulic cylinder 11a ... Small diameter cylinder surface 11b ... Tapered surface 11c ... Large diameter cylinder surface 11f ... Step portion 11g ... Passage 12 ... Piston / cylinder mechanism 15 ... Hydraulic pump 17 ... Relief valve G ... Clearance
Claims (1)
生した油圧をバルブのリフトに変換するピストン・シリ
ンダ機構と、前記ピストン・シリンダ機構によって開閉
駆動されるバルブとからなり、前記ピストン・シリンダ
機構は、前記バルブと連結されているピストンと、前記
バルブのストロークの終端付近における前記ピストンの
移動によって容積が連続的に且つ相反的に変化する少な
くとも一対の空間を形成する油圧シリンダとを備えてい
ると共に、前記ピストン又は前記油圧シリンダの少なく
とも一部に断面積が連続的に変化している部分を有し、
前記一対の空間の間を連通する通路が前記空間に充填さ
れた作動油の流れを抑制するための絞り通路となり、前
記絞り通路の大きさが前記油圧シリンダ又は前記ピスト
ンの断面積の変化によって前記バルブのストロークの終
端付近における前記ピストンの移動に伴って連続的に変
化するように構成されていることを特徴とする油圧式バ
ルブ開閉機構。1. A piston / cylinder comprising: a hydraulic pressure generating mechanism; a piston / cylinder mechanism for converting the hydraulic pressure generated by the hydraulic pressure generating mechanism into a lift of a valve; and a valve driven to open / close by the piston / cylinder mechanism. The mechanism includes a piston connected to the valve, and a hydraulic cylinder that forms at least a pair of spaces whose volumes continuously and reciprocally change due to movement of the piston near the end of the stroke of the valve. In addition, at least a part of the piston or the hydraulic cylinder has a portion whose cross-sectional area continuously changes,
A passage communicating between the pair of spaces serves as a throttle passage for suppressing the flow of hydraulic oil filled in the space, and the size of the throttle passage varies depending on the cross-sectional area of the hydraulic cylinder or the piston. A hydraulic valve opening / closing mechanism, which is configured to continuously change with the movement of the piston near the end of the stroke of the valve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5194742A JPH0749011A (en) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | Hydraulic valve opening/closing mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5194742A JPH0749011A (en) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | Hydraulic valve opening/closing mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749011A true JPH0749011A (en) | 1995-02-21 |
Family
ID=16329478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5194742A Withdrawn JPH0749011A (en) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | Hydraulic valve opening/closing mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749011A (en) |
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