JPH0512590B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はポペツト弁装置に係り、特に弁座に衝
撃なく着座させて弁装置の耐久性を向上させるポ
ペツト弁駆動装置に関する。

［従来の技術］ ポペツト弁装置は、圧縮機、内燃機関、高圧ガ
ス炉等に形成された吸排気通路を適切に開閉制御
する弁装置として広範囲に利用されている。

このポペツト弁装置は、そのポペツト弁を開閉
作動させるために、カム機構または油圧機構が用
いられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、ポペツト弁が弁座に着座する際に、そ
れらの間に大きな衝撃力が発生し、弁座面の創傷
と、ポペツト弁装置にも多々損傷させることが知
られている。この衝撃力を緩衝する為にポペツト
弁をカム機構で開閉させる場合には、そのカム形
状を上記ポペツト弁が着座しようとする際に、そ
れを減速しようとする形状に形成することは、カ
ムの大型化を招くことになり実現されていない。

また、油圧動弁機構では、装置が複雑かつコス
高であると共に、油圧装置に使用される作動流体
は非圧縮流体のため上記衝撃力に対して充分な効
果が得られなかつた。

そのため上記ポペツト弁及び弁座等に性状の優
れたセラミツクを使用することができず、それら
の軽量化設計、冷却形状設計が困難になつてい
た。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成すべく、弁座に着座さ
せて、これを開閉すべく設けられたポペツト弁
と、該弁座にポペツト弁の弁棒を摺動自在に案内
する案内筒と、該案内筒に沿つて移動自在に設け
られ、且つ該案内筒とで圧力室を形成すると共
に、上記弁棒が連結された移動シリンダと、該移
動シリンダと連結し、その移動シリンダに連結さ
れたポペツト弁を開弁方向に移動させるための開
弁装置と、上記圧力室内に作動流体を供給して閉
弁方向に移動すべく設けられた流体供給手段と、
該流体供給手段から上記圧力室への流体圧を調整
し、上記ポペツト弁が上記弁座に緩衝して着座す
るように設けられた圧力調整手段とを具備したも
ので具体的には、ポペツト弁が弁座に衝撃力を伴
なつて着座するのを防止するために、上記流体供
給装置より上記圧力室に供給する作動流体を一時
的に供給停止するか、または供給量を例えばター
ビン等へ逃して減圧し、上記移動シリンダ及びポ
ペツト弁を慣性力のみによりシヨツクなく弁座に
着座させ、その後圧力調整手段を再度供給または
増圧させて上記弁座に密着係合させるものであ
る。

［実施例］ 以下、本発明の好適一実施例を例えば船舶等の
内燃機関の例を示す添付図面にて具体的に説明す
る。

シリンダヘツドより燃焼室に至つて形成された
吸排気通路に設けられた弁座に緩衝して着座させ
るために、第１図に示す如くシリンダヘツド１に
は、吸排気通路２を開閉する方向にポペツト弁３
の弁棒４を摺動自在に案内する案内筒５が設けら
れている。弁棒４の一端側６は、上記案内筒５に
沿つて移動自在に嵌合する筒体状の移動シリンダ
７に収容され、且つこれに一体的に連結されてい
る。一方、上記案内筒５と移動シリンダ７が嵌合
されることによつて、それらの内部に圧力室８が
形成され、その圧力室８に空気または圧縮性作動
流体を供給することにより上記移動シリンダ７と
これに連結されたポペツト弁３とが常時、上記弁
座９に対して閉弁方向に付勢すべく構成されてい
る。一方、上記ポペツト弁３を弁座９より離して
吸排通路２を解放すべく、上記移動シリンダ７の
底面１０には、例えばピストン１１を摺動自在に
内装するシリンダ１２から形成される開弁装置１
３が設けられ、これが上記圧力室８内の作動流体
圧に打ち勝つて移動シリンダ７並びにポペツト弁
３に付勢してそれらを作動すべく構成されてい
る。さらに、上記ポペツト弁３を弁座９に対して
衝撃力なく着座させると共に、上記圧力室８に作
動流体を供給する流体供給手段１７と圧力調整手
段２０とについて具体的に説明する。

上記圧力室８へ作動流体を供給する流体供給手
段１７は上記案内筒５に設けられ、上記ポペツト
弁３の弁棒４を摺動自在に案内する案内孔１４と
交差する方向に連通された流体通路１５と、その
通路１５より分岐され、上記圧力室８へ連通する
流体導入路１６とから構成され、また、圧力調整
手段２０は上記ポペツト弁３の周方向に沿つて形
成された溝部１８と、その溝部１８を通じて上記
流体通路１５と連結し、タービン２１等に作動流
体を供給する排出通路１９とから構成されてい
る。

即ち、上記ポペツト弁３に形成された溝部１８
と弁棒４の軸部４ａが供給される作動流体に対し
て調圧弁として機能すべく構成されるもので、具
体的には、上記ポペツト弁３が上記開弁装置１３
により開弁状態にある場合には、上記弁棒４の溝
部１８は、上記流体通路１５並びに排出通路１９
に対して下方に位置すべく形成される。上記開弁
装置１３が上記移動シリンダ７に対して付勢力を
解放すると、ポペツト弁３は、流体通路１５及び
流体導入路１６より圧力室８へ供給される作動流
体圧によつて閉弁方向に作動されて、その後、上
記溝部１８と上記流体通路１５と排出通路１９と
が一致して連結されると、作動流体は上記圧力室
８とタービン２１等へ分岐されることになり、ポ
ペツト弁３への閉弁方向への付勢力は減圧されて
慣性力のみでポペツト弁３が作動される。さらに
溝部がその慣性力によつて上記流体通路１５を通
過すると再び弁棒４の軸部４ａによつて排出通路
１９が遮断され、再び圧力室８にのみ作動流体が
供給されて、ポペツト弁３に、再び閉弁方向の付
勢力が供給される。従つて、上記ポペツト弁３
は、溝部１８によつて閉弁方向の加速度を失つて
慣性力のみでシヨツクなく弁座９に着座した後、
その弁座９に対して密着係合させるべく構成され
るものである。

以下、実施例の作用について説明する。

シリンダヘツド１上に案内筒７を設け、その案
内筒に沿つて移動自在に嵌合する流体シリンダを
設けて圧力室８を形成し、さらに上記移動シリン
ダ７にポペツト弁３の弁棒４の一端部６を連結す
ると共に、その軸部４ａを上記案内筒７に摺動自
在に内装すべく構成したので、上記流体供給手段
１７から圧力室８へ作動流体が供給されることに
よつて移動シリンダ７とポペツト弁３とは弁座９
に対して閉弁方向の付勢力が与えられ弁座９に密
着係合されることになる。

このポペツト弁３を弁座９に対して開弁方向に
移動すべく上記移動シリンダ７の底部１０を開弁
装置１３のピストン１１によつて押圧すれば移動
シリンダ７とポペツト弁３は移動され弁座９より
離れ、吸排気通路２を解放することになる。

次に、ポペツト弁３を弁座９に緩衝させながら
着座させる為の流体供給手段１７と圧力調整手段
２０について説明する。

案内筒５の案内孔１４に摺動自在に設けられた
ポペツト弁３の溝部１８は調圧弁として設けられ
たもので、流体供給装置１７を構成する流体通路
１５、流体導入通路１６等の圧力室８へ作動流体
を供給する供給系と、上記溝部１８によつて上記
流体通路１５及び排出通路１９を介してタービン
２１等に供給する排出系とに区別される。

つまり、ポペツト３が開弁装置１３によつて開
弁状態にあると、上記溝部１８の位置が上記流体
通路１５及び排出通路より下方に位置されると、
上記弁棒４の軸部４ａによつて排出系への作動流
体の流れは断たれ、圧力室８への供給系にのみ作
動流体が供給されポペツト弁３は閉弁方向に付勢
される状態になる。

ここで、上記開弁装置１３の付勢力を解除する
とポペツト弁３には、上記流体供給手段１７の付
勢力より閉弁方向に移動されるが、上記溝部１８
が流体通路１５及び排出通路１９と連通する位置
に移動すると、流体通路１５中の作動流体は溝部
１８を介して排出通路１９へ供給され、圧力室８
への流体供給圧は大幅に減圧されて、実質的にポ
ペツト弁３への閉弁方向への付勢力を失う。しか
し、ポペツト弁３には、慣性力が残つており、こ
れによつて徐々に弁座９に着座することになる。
また上記溝部１８が上記通路１５，１９を通過し
て移動すると圧力室８へ再び流体が供給される
為、圧力室８内の付勢力は復帰しポペツト弁３を
弁座９に密着係合させることが可能にされてい
る。尚、上記溝部１８が上記通路１５，１９に対
して移動すると、排出通路１９は徐々に閉塞され
て圧力室８への供給圧が増加することになるが、
これについては、ポペツト弁３の開閉ストローク
に対して上記溝部１８の位置を最適に設定すれ
ば、ポペツト弁３の開閉速度を任意に設定するこ
とが可能となり、それに伴ないポペツト弁３及び
弁座９並びに各摺動面のセラミツク形成、コーテ
イングが達成可能になり耐摩耗、耐熱、耐食性を
向上させることができ、またポペツト弁３を冷却
性の良い形状に形成可能になる。

また、上記圧力調整手段２０を溝部１８と排出
通路１９で説明したが溝部１８が孔であつても達
成可能である。

次に、本発明の他の実施例について具体的に説
明するが、流体供給手段１７、圧力調整手段２０
とその他の一部を除き同様の構成なので、それら
についての説明は省略する。

第２図に示される如く、開弁装置１３によつて
開弁方向に付勢されるポペツト弁３は、その開弁
装置１３の付勢力を解除すると移動シリンダ７と
案内筒５とで形成された圧力室８に流体供給手段
１７によつて作動流体が供給される。具体的には
流体供給手段は案内筒８に設けられ、上記ポペツ
ト弁３の案内孔１４と交差し、さらにそれを貫通
した後流体導入路１６と結ばれ圧力室８に連通す
べく構成され、また、圧力調整手段２０はポペツ
ト弁の弁棒４の周方向に沿つて互いに間隔を隔て
て設けられた第１、第２の溝部１８，１８ａとそ
の第１、第２の溝部１８，１８ａに挾まれた軸部
４ａとから構成され、上記第１の溝部１８と、軸
部４ａは略上記流体通路１５の直径と同一に、ま
た第２の溝部１８ａは、ポペツト弁３の全揚程よ
りはわずかに小さく形成されている。

つまり、ポペツト弁３が上記開弁装置１３によ
り開弁状態にある場合は、上記流体通路１５及び
流体導入路１６が第２の溝部１８ａによつて連通
された状態にあり、これにより作動流体は圧力室
８に供給され、ポペツト弁３に対しては閉弁方向
の付勢力を付与すべく構成される。また、その状
態より開弁装置１３の付勢力を解除すると、ポペ
ツト弁３は圧力室８の流体圧によつて移動シリン
ダ７と共に閉弁方向に移動されるが、上記流体通
路１５の位置へ上記弁棒４の軸部４ａが移動され
ると、上記通路１５は一時的に閉塞され上記圧力
室８への作動流体の供給がその軸部４ａの区間だ
け停止または減少されることになる。しかし、ポ
ペツト弁３にはその状態において慣性力が残つて
おり、さらに閉弁方向に移動を続け弁座９に着座
しようとする。この状態で衝撃なく弁座９に着座
寸前に上記流体通路１５と弁棒４の第２の溝部１
８ａとが連通すると再び圧力室８への流体圧が回
復するが、ポペツト弁３には衝撃力を伴なう加速
度及び加速ストロークがないため、ポペツト弁３
は衝撃力なく弁座９に着座後さらに密着係合され
るべく構成される。

尚、第１図において排出通路１９に、また、第
２図では案内筒５の流体通路１５より分岐され圧
力室８に補助通路１５ａを設け、それらに流体圧
を検知して開閉制御する例えば電磁開閉弁２２，
２３等を設けて、それらを開状態にするとポペツ
ト弁３は流体圧により閉弁方向に動作され上記ポ
ペツト弁と開弁装置１３のピストン１１との緩み
を吸収すべく構成されている。また第２図ではピ
ストン１１と移動シリンダ７との間にねじりコイ
ルばね等の緩衝部材２４を設けてピストン１１と
移動シリンダ７とのガタをなくすように構成され
ている。

［発明の効果］ 以上本考案によれば次のごとき優れた効果を発
揮する。

(1) ポペツト弁の弁棒に溝部を設け、その溝部と
弁棒の軸部とを流体通路に対して開閉弁として
機能させる構造としてポペツト弁を弁座に緩衝
させて着座させるので構造が簡単でコスト低減
できる。

(2) 作動流体として圧縮性流体例えば空気等を使
用するので急激にポペツト弁を加速し、衝撃力
を発生することがなく、またポペツト弁と弁座
を密着係合しガス等の漏洩を防止できる。

(3) 衝撃力を低減できる為、ポペツト弁及び弁座
等を軽量化、冷却構造化等の設計が容易にな
り、例えば耐摩耗、耐熱性、耐食性に優れたセ
ラミツク成形またはセラミツクコーテイングす
ることができる。

(4) 衝撃力を低減できるので騒音が減少される。

(5) 圧力室へ供給する流体をアキユムレータまた
はタービン等に供給するためポペツト弁を速度
制御する作動流体にムダなく効率良く使用でき
る。

(6) 圧力室に連通する通路に開閉弁を設けて圧力
室内の圧を検知できるためポペツト弁が開弁状
態に維持されることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適一実施例を示すポペツト
弁装置の概略断面図、第２図は他の実施例を示す
概略断面図である。 図中、３はポペツト弁、４は弁棒、５は案内
筒、７は移動シリンダ、８は圧力室、９は弁座、
１７は流体供給手段、２０は圧力調整手段であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁座に着座させて、これを開閉すべく設けら
   れたポペツト弁と、該弁座にポペツト弁の弁棒を
   摺動自在に案内する案内筒と、該案内筒に沿つて
   移動自在に設けられ、且つ該案内筒とで圧力室を
   形成すると共に、上記弁棒が連結された移動シリ
   ンダと、該移動シリンダと連結し、その移動シリ
   ンダに連結されたポペツト弁を開弁方向に移動さ
   せるための開弁装置と、上記圧力室内に作動流体
   を供給して閉弁方向に移動すべく設けられた流体
   供給手段と、該流体供給手段から上記圧力室への
   流体圧を調整し、上記ポペツト弁が上記弁座に緩
   衝して着座するように設けられた圧力調整手段と
   を具備したことを特徴とするポペツト弁駆動装
   置。