JPH0599365A

JPH0599365A - 双安定空気動作液圧ラツチアクチユエータ

Info

Publication number: JPH0599365A
Application number: JP4082265A
Authority: JP
Inventors: Frederick L Erickson; エルエリツクソンフレデリツク; William E Richeson; イーリチエツソンウイリアム
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-04-20
Also published as: US5109812A; EP0508518A1

Abstract

(57)【要約】【目的】できるだけ少ない補充エネルギを使用してポ
ペットバルブの可変動作を行うため、アクチュエータの
移動の端部付近でのみ補充高圧流体をもたらすエネルギ
補充装置を設け、双安定位置の一方にアクチュエータを
付加的に固定する双安定液圧ラッチアクチュエータを得
る。【構成】アクチュエータのステム43にパワーピストン
１とラッチピストン２を設け、パワーピストン１の両側
に可変容積空気室6、17を設け、ラッチピストン２の両側
に液圧室14、18を設け、液圧室14にはシャフトバルブ24
を介してポート23から液圧を補給し、また液圧室14、18
をボールバルブにより排出ポート22に連通可能にし、移
動行程の端部でのみの液圧ラッチング及びラッチ釈放を
行って、空気室内の圧縮空気の膨張によりパワーピスト
ン１を往復移動可能かつラッチ可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２位置直線ライン運動
アクチュエータ、特に、複動空気ばねを使用してアクチ
ュエータが２個の位置間で往復移動させるのに必要なエ
ネルギを生ずるアクチュエータを得るにある。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では、内燃機関の普通の機械的
カム作動バルブ装置を、エンジン速度並びにエンジンク
ランクシャフト角度位置又は他のエンジンパラメータの
関数として制御するたのタイプのバルブ開放機構に置き
換えることにより大きな利点が得られることが認識され
ていた。

【０００３】本件出願と同日に出願した整理番号ＰＨＡ
４０６１０−２において、多くの従来技術並びに本発明
を開発するに寄与した本願人による係属中の特許出願に
記載の従来の改良技術を要約してある。

【０００４】これらの用途のうちの若干の装置において
は、空気をピストン動作により圧縮して行程の端部の近
傍でピストンを減速し（ピストン移動の減衰動作）、次
にこの空気を大気に急激に通気する。ピストンが減速又
は減衰するとき、ピストンの運動エネルギを他の形式の
エネルギこの場合、減衰中に圧縮された空気に変換して
大気に排気するが、これはエネルギの損失となる。米国
特許第4,883,025 及び同第4,831,973 号には、圧縮空気
を蓄積したり、蓄積したエネルギを使用してピストンを
復帰行程で駆動するなどしてピストンの運動エネルギの
若干を回収しようとする対称的双安定アクチュエータが
記載されている。いずれの特許においても、エネルギ蓄
積装置は対称的であり、ピストンの各並進移動の前半中
にピストンを駆動するのにそのエネルギを釈放し、ピス
トン移動の方向に無関係にこの偏心移動の後半中にピス
トンの運動エネルギを消費する。更に、いずれにせよ、
エネルギ蓄積装置により供給されるものの他に、ピスト
ンを駆動するためのエネルギ源を設ける必要がある。

【０００５】1990年７月24日に出願された「エネルギ回
収リターンを有するアクチュエータ(ACTUATOR WITH ENE
RGYRECOVERY RETURN)」と題する本願人によっての米国
特許第07/557,370号の場合、アクチュエータピストンを
バルブ閉鎖位置からバルブ開放位置に向けて駆動し、減
衰プロセス中に圧縮された空気を利用してアクチュエー
タを初期位置即ち、バルブ閉鎖位置に復帰駆動する。更
に、アクチュエータ捕捉又はラッチング装置例えば、液
圧ラッチを使用してアクチュエータが直ぐにリバウンド
せずに、初期位置に復帰させるコマンドがあるまでバル
ブ開放位置に維持するのを確実にすることが、この最近
の出願に記載されている。この最近の出願におけるアク
チュエータピストンの初期並進移動は、空気ポンプの空
気エネルギにより駆動し、比較的大きなソースポンプ並
びに比較的大きな個別のバルブアクチュエータを使用と
する。

【０００６】1990年７月24日に本願人により出願された
「液圧推進空気復帰バルブアクチュエータ(HYDRAULICAL
LY PROPELLED PNEUMATICALLY RETURNED VALVE ACTUATO
R) 」と題する米国特許第07/557,369号の場合、上述の
同日米国特許出願第07/557,370号に記載の開発品の多く
を利用するとともに、初期駆動並進を空気エネルギより
も液圧ポンプからの液圧エネルギから得ている。液圧エ
ネルギ推進力はアクチュエータの寸法を減少するという
利点が得られ、従って、パッケージが容易であり、また
液圧ポンプが車両フードの下方に占める空間を減少でき
るという利点がある。更に、寸法縮小の目的の他に、ラ
ッチング空気の圧縮及び空気エネルギ回収が上述の米国
特許第07/557,370号よりも緊密により小さい室内で得ら
れる。この寸法減少は、圧縮空気のピーク圧力を相対的
に増加することによって達成することができる。ラッチ
ング圧力は増加させねばならず、特に、ピストンの直径
を従来の半分に減少すると、同じ総ラッチング力を維持
するのに４倍圧力増加を必要とする。

【０００７】本件出願と同日に出願した整理番号ＰＨＡ
４０６１０−２においては、本願人による従来の発明の
幾つかと同様に、液圧ラッチによりパワーピストンを第
２位置（エンジンバルブ開放位置）にロックするパワー
ピストンが初期位置（エンジンバルブ着座位置）から移
動して空気を圧縮した後、液圧ラッチによりパワーピス
トンを第２位置（エンジンバルブ開放位置）にロックす
る。本発明は、第１位置即ちポペットバルブ閉鎖位置で
もラッチング及び空気エネルギ蓄積機能が付け加わる変
更したラッチを使用する点で従来技術とは大きく異な
る。このダブルラッチングの特徴は、第２チャンネルで
動作する第２の組の制御バルブを必要とする。初期移行
中に捕捉される圧縮エネルギのほとんどすべては、初期
位置にアクチュエータを復帰させるのに使用することが
でき、また復帰行程の第２ラッチで圧縮エネルギの大部
分を捕捉することができるため、このアクチュエータの
設計は、上述の他の方法よりも理論的効率が改善される
ことを示す。本願人による先願の多くのものに共通の永
久磁石ラッチ方法は、米国特許出願第07/557,370号及び
同第07/557,370号と同様に排除され、コスト及び重量が
低減されている。この同日出願の装置は、特に極めて高
い空気使用効率がえられるよう構成した改善された空気
アクチュエータを提供する。このことを実現する方法論
は、第１の移行中に僅かなスラスト空気のみ消失するだ
けでアクチュエータを駆動し、圧縮エネルギを使用して
ピストンを停止するようピストンを第２位置で自動ラッ
チにより「キャッチ」する。コマンドに基づいてラッチ
を釈放し、アクチュエータピストンを第１位置に復帰さ
せる。この同日出願の装置の他の特徴は、パワーピスト
ンの移行の端部でパワーピストンによって動作する一方
向バルブによって少量の補充空気を導入することであ
る。このバルブは自動的にパワーピストンを予加圧する
に十分な空気を作動ソース源に付加し、減衰及び後続の
推進エネルギを安定化する。このようにピストンは、自
動的に加圧され、「動作」信号をうけるときに次の転回
移行を始める準備状態にラッチされる。使用される空気
エネルギのみが、復帰ピストンの圧力をソース圧力にす
るのに使用される空気量である。この同日出願の装置の
他の特徴は、パワーピストンを極限位置のいずれかにラ
ッチするのに、パワーピストンを複動ラッチに直接連結
する設計を組み込んだ点である。このラッチング方法
は、ピストンをその時点の位置に単に加圧して強制的に
保持するというよりも他方の方向にピストンを移動させ
るように維持することを意図している。

【０００８】本願の優先権主張の基礎である米国特許出
願の出願日と同一の日に出願した本願人の米国特許出願
の「ばね駆動液圧アクチュエータ」では、いずれの方向
でもピストンの運動を緩衝するため、空気室を利用し、
反対方向にピストンを戻すため、圧縮された空気を使用
するアクチュエータを開示している。米国特許庁に係属
中のこの米国出願の発明は、空気の力に抗して、一方又
は他方の極限位置に、ピストンを保持するため、液圧拘
束装置を利用している。そのアクチュエータは、パワー
モジュール内に拘束ピストンを具えている。この拘束ピ
ストンは、ばねモジュール内に延在する相互連結軸を有
し、液圧流体ばね装置の一部として、第２ピストンを作
用させている。この軸は、これ等のモジュールを越えて
延在し、機関ポペット弁に連結している。拘束ピストン
を貫通する軸を設けることにより、相互に連結した螺旋
ばねにより、往復流体制御弁を駆動する手段を構成して
いる。これ等のばねにより、アーマチャ上に力を生じ、
この力は、１対の拘束磁石によりアーマチャに加わる力
に対抗する。

【０００９】上述の係属中の出願及び特許のすべての記
載は参考のため本明細書中に組み込むことができる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の作用にあたり、
第１空気ばねのエネルギが釈放されてアクチャエータを
第２位置に駆動する。アクチュエータの運動エネルギの
大部分は第２空気ばねのポテンシャルエネルギ変換され
る。アクチュエータが第２位置に達するとき自動流体ラ
ッチによりラッチピストンをロックし、アクチュエータ
が後方にはね返るの阻止する。このラッチ特性は流体の
流れの逆流を生ずる場合に自動的に閉鎖するボールチェ
ックバルブにより生ずる。コマンドを受けてラッチング
圧力を排出してアクチュエータを釈放する他のバルブを
開放するまでアクチュエータは第２位置に止まる。釈放
されるとき、第２空気ばねに蓄積されるポテンシャルエ
ネルギによりアクチュエータを初期位置に迅速に復帰さ
せる。摺動損失及び流体損失などのシステム摩擦損失
は、アクチュエータの第１位置への復帰移動の最終セグ
メント中でラッチング室に自動的にバルブ流入する補充
液圧により補償される。このバルブ流入した流体は、ラ
ッチピストンの背後に駆動力を生じ、第１空気ばねの内
部の空気が完全に圧縮され、例えば内燃機関のポペット
バルブを完全に着座させるのを確実にする。必要とされ
る付加補充エネルギは小さい液圧ポンプから発生し、こ
れだけで比較的小さい容積でも比較的高い圧力を生ずる
ことができる。アクチュエータサイクルのこの補充圧力
が供給されるポイントは、付加液圧がユニットにバルブ
流入する復帰行程のバルブの確実な着座及び空気ばねの
保持を生ずる最終部分においてである。

【００１１】可変空気圧力を空気ばねの各々に導入す
る。ポートを空気ばねシリンダの中心に配置する。空気
圧力はこのポートに供給し、ピストンがこのポートを開
放する毎に空気により空気ばね室を再充填することがで
きる。この圧力は、空気ばねの力を較正し、またアクチ
ュエータの速度及び移動の行程をセットするよう調整す
ることができる。

【００１２】本発明の目的としては、できるだけ少ない
補充エネルギを使用してポペットバルブの可変動作を行
うこと、安定した状態のそれぞれに対して制御可能な位
置を双安定アクチュエータに与えること、アクチュエー
タの移動の端部付近でのみ補充高圧流体をもたらすエネ
ルギ補充装置を設けた双安定液圧ラッチアクチュエータ
を提供すること、高圧流体を使用して双安定位置の一方
にアクチュエータを付加的に固定する目的を達成する双
安定液圧ラッチアクチュエータを提供することがある。
本発明のこれらの並びに他の目的及び利点を以下に詳細
に説明する。

【００１３】本発明による双安定空気動作液圧ラッチア
クチュエータは、互いに背反する１対の作動表面を有す
るパワーピストン及びラッチピストンを設け、パワーピ
ストン及びラッチピストンを安定した初期位置と第２位
置との間でともに往復移動自在にした往復自在部分と、
初期位置と第２位置との間で前記機構部分が往復移動す
る間にパワーピストンにより交互に空気が圧縮され、い
ずれかの減衰室内の空気の圧縮により往復自在部分の移
動を減速しかつパワーピストンの次の反対方向への推進
のためのエネルギを蓄積する互いに対称的な第１減衰室
及び第２減衰室と、往復自在部分の移動が停止するまで
減速するとき往復自在部分の移動の方向の逆転を一時的
に阻止するラッチピストンを有する液圧手段とを有す
る。このラッチ装置は、コマンドに基づいて不能にする
ことができ、減衰室内の圧縮空気により前記安定位置の
うちの一方から他方に向けて往復自在部分を推進させる
ことができる。補充エネルギは、往復自在部分が初期位
置に接近するときの摩擦損失を補償するよう各サイクル
の完了毎に付加される。この補充エネルギは、一方のラ
ッチピストンの作動表面に付加力を与え、変更コマンド
を受けるまで往復自在部分を初期位置に確実に維持する
加圧付加液圧流体の形式とする。この間、圧力釈放バル
ブは開放を維持し、ラッチピストンの他方の作動表面に
加わる液圧を低圧側に排出する。所定圧力空気源により
第１減衰室及び第２減衰室の各々の圧縮圧力を生じ、従
って初期位置と第２位置との間の距離を決定する。

【００１４】更に本発明による細長バルブステムを有す
るエンジン吸気バルブ及び排気バルブを有するタイプの
内燃機関に使用する電子制御空気作動バルブアクチュエ
ータは、エンジンバルブに連結することができ、軸線に
沿って往復移動自在のパワーピストンと、ピストンを移
動し、エンジンバルブをステムの長さ方向にバルブ閉鎖
位置とバルブ開放位置との間で移動させる空気起動手段
と、エンジンバルブがバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置
のうちの一方に接近するにつれて空気の容積を圧縮し、
連続的に増加する減速力を与える空気減衰手段と、コ
マンドに基づいて圧縮した空気容積を利用し、ピストン
をバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置のうちの他方に復帰
駆動する手段と、エンジンバルブがバルブ閉鎖位置に接
近するときのみ動作し、加圧液圧流体を供給し、エンジ
ンバルブに追加力を加え、エンジンバルブをバルブ閉鎖
位置に確実に押圧し、各サイクルが完了する毎に追加エ
ネルギを機構に供給し、摩擦損失を補償する補充液圧手
段とを具えたことを特徴とする。

【００１５】更に本発明による細長バルブステムを有す
るエンジン吸気バルブ及び排気バルブを有するタイプの
内燃機関に使用し、１対の安定位置をとることができる
電子制御バルブアクチュエータは、可変容積を生ずる１
対の互いに背反する表面を有し、エンジンバルブに連結
することができ、軸線に沿って往復移動自在のパワーピ
ストンと、エンジンバルブがバルブ開放位置とバルブ閉
鎖位置のいずれかに接近するにつれて連続的に増加する
減速力をパワーピストンに与える弾性減衰手段と、互い
に背反する１対の作動表面を有するラッチピストン、こ
のラッチピストンの作動表面間の流体移送経路を有し、
コマンドに基づいて動作し、前記流体移送経路を閉鎖
し、パワーピストン及びエンジンバルブを前記安定位置
の各々に保持し、また他のコマンドに基づいて動作し、
前記流体移送経路を開放し、前記弾性減衰手段により前
記バルブ開放位置及び前記バルブ閉鎖位置のいずれか一
方から他方にピストンを復帰駆動させる液圧手段とを具
えたことを特徴とする。

【００１６】

【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。以下の説明は、本発明の実施例に過ぎず、請求
の範囲において種々の変更を加えることができること勿
論である。

【００１７】双安定電子制御トランスデューサは、ラッ
チピストン２、パワーピストン１及びエンジンポペット
バルブ25に相互連結したシャフト43よりなるアーマチャ
を有する。このアーマチャは、第１位置（図１に示すエ
ンジンバルブ閉鎖位置）と第２位置（図３及び図４に示
すエンジンバルブ開放位置）との間で往復移動自在であ
る。ピストン１及び室６内の圧縮空気を有する空気装置
によりアーマチャを第１位置から第２位置に復帰駆動す
るとともに、ピストン１及び室17内の圧縮空気を有する
空気装置によりアーマチャを第２位置から第１位置に復
帰駆動する。室17及びピストン１は、アーマチャが第１
位置から第２位置に移動するとき圧縮される第１空気ば
ねとして機能し、この第１空気ばねの圧縮によりアーマ
チャが第２位置に接近するときアーマチャを減速する。
室６及びピストン１は、アーマチャが第２位置から第１
位置に移動するとき圧縮される第２空気ばねとして機能
し、この第２空気ばねの圧縮によりアーマチャが第１位
置に接近するときアーマチャを減速する。各空気ばねの
空気圧力は圧縮前に所定の値にプリセットしておく、ピ
ストン２並びにボールバルブ４、５、８及び９を有する
液圧ラッチは、アーマチャの移動が停止するまで減速す
るときアーマチャの移動の逆転を一時的に阻止するよう
アーマチャへの圧力付与を維持する。液圧源（ソース）
23からの補充液圧は、アーマチャが第１の即ちバルブ閉
鎖位置の近傍にくるときのみ機能するようにし、加圧液
圧流体がシャフトバルブ24を通過し、アーマチャに付加
圧力を供給し、アーマチャを第１位置に確実に押し付
け、エンジンバルブ25をシートに圧着させる。この補充
液圧は、各サイクルが完了すると機構に付加エネルギを
与え、摩擦損失を補償する。液圧ラッチはコイル29に加
わるコマンドに基づいて不能になり、ボールバルブ４を
開放し、圧縮された第１空気ばね（室17内で圧縮された
空気）によりアーマチャを第２位置から第１位置に駆動
することができるようにし、また液圧手段及び補充液圧
をコイル27に加わるコマンドに基づいて不能にし、圧縮
された第２空気ばねによりアーマチャを第２の即ちエン
ジンバルブ開放位置に復帰させることができるようにす
る。

【００１８】補充エネルギはシャフトバルブ24から流体
ラッチピストン２に直接供給し、ポペットバルブに最終
「保持」圧力を加えて適正な着座を確実にする。２つの
目的を有する空気ばねを設け、アクチュエータを第２位
置に駆動するに必要な初期エネルギを生ずる。このばね
は移動の最終の25パーセントの移動中加圧流体の形式の
補充エネルギをラッチピストンに加えることにより初期
準備ができる。

【００１９】図１は、高圧流体が室14にポート23及びシ
ャフトバルブ24から導入されている休止状態にあるアク
チュエータを示すこの圧力はラッチピストン２に力を加
えてポペットバルブ25の着座を維持する。ボールバルブ
９は電磁アクチュエータ27により開放されており、ピス
トン２の左側の圧力を排出ポート22に露出させる。ボー
ルバルブアクチュエータ27及び29は開放位置に向けてば
ね負荷を与え、コマンドに基づく通電により永久磁石の
保持効果を相殺するコイルを設けるか、又はコマンドを
受けるまでは通常通電されてバルブを閉鎖状態に保持
し、不通電ではバルブを開放するコイルを設ける。排出
ポート22は、圧力リリーフバルブとして機能し、室18内
を低圧にし、バルブ２の両側の差圧により初期位置即ち
「休止」位置での良好なバルブ着座を確実にする。更
に、図１の状態では、ピストン１は室６内の空気を圧縮
している。この圧縮された空気は初期推進エネルギを生
ずる。予加圧ポート12を空気ピストン室（1,6,17）の中
心に配置し、ピストン1 の位置に基づいて室６又は17の
いずれかに調整した予加圧を供給する。図１において
は、この予加圧は室17において生じ、ピストン１、２を
有するアクチュエータのアーマチャがエンジンポペット
バルブ25を開放する右方に移動するとき室17の空気が圧
縮され、この圧縮された空気のポテンシャルエネルギを
使用してアーマチャを図１のエンジンバルブ閉鎖位置に
復帰駆動する。

【００２０】図２においては、アクチュエータは丁度動
作しており、ポペットバルブ25の開放し始める状態であ
る。推進エネルギは室６において圧縮された空気として
蓄積される（先行の移行における圧縮による）。コイル
29に通電してアーマチャ31を反発させ、ボールバルブ４
を開放し、液圧流体を室14から室18に循環させることに
よって流体ラッチが釈放されると、即座に圧縮された空
気は迅速にピストン１を右方に加速させる。図１及び図
２を比較すると、アクチュエータを作動させるシーケン
スは、ボールバルブ９を閉鎖して高圧流体が帰還（排
出）ポート22を経て短絡しないようにすべきである。先
ず室14、18内の圧力を同一に値にして安定化させ、次に
ピストン２が右方に移動するとき、室14から室18に流体
が循環できる閉回路「レーストラック」を生ぜしめるこ
とによって、ボールバルブ４を開放して流体ラッチを釈
放する。メインピストン１、ラッチピストン２及びシャ
フト−エンジンバルブ（アクチュエータのアーマチャ又
は可動部分）が右方に移動するとき、シャフトバルブ24
が流入ポート23との整列状態から外れることにより、高
圧源即ち流入ポート23はシャフトバルブ24により遮蔽さ
れる。予加圧ポート12も閉鎖され、室17内の空気は圧縮
され始め、次の復帰行程中に利用されるエネルギを蓄積
する。

【００２１】図３は、右側極限位置に達したアクチュエ
ータを示す。この位置は、室17内のに蓄積された圧縮エ
ネルギが（損失を無視するとして）先行の推進エネルギ
に等しくなる平衡点である。ピストン１は、この圧縮さ
れた空気の作用の下に左方にリバウンドしようとする
が、左方移動及び室18内の圧力上昇によりボールバルブ
５、９をより強固に着座させるため、流体ラッチがこの
リバウンドを阻止する。図３においては、更に、ボール
バルブ４は、ピストン及びシャフト組立体が一層右方位
置に達するのを確実にする短時間の間開放を維持する。
バルブ４の閉鎖が早すぎると、ピストン２が右方に移動
するとき室14を室18に通気する循環経路が遮断されてし
まう。

【００２２】図４においては、アクチュエータピストン
が平衡状態で、室17に蓄積されたエネルギにより初期位
置に復帰する準備ができてきる。４個のバルブが閉鎖し
ており、時限電気信号が供給されてバルブ９を開放し、
ラッチを釈放するまでは運動を生じない。バルブ９のこ
の開放を図５に示し、このバルブ９が開放されるとき、
ばね負荷チェックバルブ８も開放し、室18から室14への
自由な流体循環を生ずる。ラッチが釈放するとき、パワ
ーピストン１は即座に初期位置に向かって左方に移動す
る。図４及び図５を比較すると、ポート12から室６に供
給された予加圧空気がアーマチャの左方への移動に従っ
て圧縮され、この空気が圧縮され続けるると、図６の位
置に接近するにつれてアーマチャの運動を減速する。

【００２３】図６においては、ソース23からの高圧液圧
流体がシャフトバルブ24により室14に導入されようとし
ている状態を示す。このシャフトバルブの開放は、この
圧力がピストン２に補充動力を与え、ポペットバルブ25
が強固に着座するまで室６内の空気を確実に圧縮し続け
るようタイミング調整しておく。この補充エネルギはシ
ール33、35、37、39及び41の摺動摩擦、液圧流体が室1
4、18間を循環するときの液圧流体の粘性摩擦、及び他
の僅かなアクチュエータ損失のような損失を補償する。
極めて効率が高いエネルギ回収技術がアクチュエータ移
動の両方向に使用されるが、ピストン２のこの高圧「保
持」がなければ、アクチュエータはポペットバルブ25を
完全に閉鎖し、強固に着座させることはない。摩擦損失
をオフセットするに必要なエネルギ量は僅かであるた
め、この補充エネルギを供給するには小さい液圧ポンプ
のみが必要である。

【００２４】図６に続いては、ボールバルブ９が開放を
持続し、通気ポート22にアクセスし、ピストン２に適正
な差圧を維持し、ポペットバルブ25の適正な着座を確実
にしてアクチュエータは図１に示す初期位置に復帰す
る。

【００２５】上述したところは、本発明の例を示したに
過ぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることが
できること勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアクチュエータの初期位置での縦
断面図である。

【図２】アクチュエータが動作し、第２位置に移行し始
める状態を示す図１と同様の縦断面図である。

【図３】アクチュエータが第２位置に達したときの状態
を示す図１及び図２と同様の縦断面図である。

【図４】全てのバルブがリセットされ、第１位置に復帰
させる時限コマンドを受ける準備が整っているアクチュ
エータのラッチ状態を示す縦断面図である。

【図５】アクチュエータが第１位置に復帰することがで
きるよう流体ラッチが釈放された直後のアクチュエータ
の状態を示す縦断面図である。

【図６】アクチュエータが初期位置に接近するときの補
充液圧のバルブ作用状態を示す縦断面図でるある。

【符号の説明】

1 パワーピストン 2 ラッチピストン 4,5,8,9 ボールバルブ 6,17 室（空気ばね） 12 予加圧ポート 14,18 22 排出ポート 23 液圧源（ソース） 24 シャフトバルブ 25 エンジン（ポペット）バルブ 27,29 コイル 31 アーマチャ 35,37,39,41 シール 43 シャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウイリアムイーリチエツソンアメリカ合衆国インデイアナ州 46825 フオートウエインアーチウツドレイン 5121

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに背反する１対の作動表面を有するパ
ワーピストン及びラッチピストンを設け、パワーピスト
ン及びラッチピストンを安定した初期位置と第２位置と
の間でともに往復移動自在にした往復自在部分と、前記初期位置と前記第２位置との間で前記機構部分が往
復移動する間にパワーピストンにより交互に空気が圧縮
され、いずれかの減衰室内の空気の圧縮により往復自在
部分の移動を減速しかつパワーピストンの次の反対方向
への推進のためのエネルギを蓄積する互いに対称的な第
１減衰室及び第２減衰室と、往復自在部分の移動が停止するまで減速するとき往復自
在部分の移動の方向の逆転を一時的に阻止するラッチピ
ストンを有する液圧手段と、コマンドに基づいて前記液圧手段を不能にし、減衰室内
の圧縮空気により前記安定位置のうちの一方から他方に
向けて往復自在部分を推進させることができるようにす
る手段と、前記往復自在部分が前記初期位置に接近するときにのみ
動作し、加圧液圧流体を追加供給し、一方のラッチピス
トン表面に追加力を加え、液圧手段が不能になるまで前
記往復自在部分を初期位置に確実に維持する補充液圧手
段とを具えたことを特徴とする双安定空気動作液圧ラッ
チアクチュエータ。
【請求項２】補充液圧手段は、圧力釈放バルブを有し、
このバルブが開放して他方のラッチピストン作動表面に
加わる液圧を低圧側に連通させる構成とした請求項１記
載の双安定空気動作液圧ラッチアクチュエータ。
【請求項３】前記補充液圧手段が動作し、各サイクルが
完了する毎に摩擦損失を補償する追加エネルギを機構に
供給する請求項１記載の双安定空気動作液圧ラッチアク
チュエータ。
【請求項４】第１減衰室及び第２減衰室内の各々内に予
圧縮圧力を発生するための所定圧力源を設けた請求項１
記載の双安定空気動作液圧ラッチアクチュエータ。
【請求項５】細長バルブステムを有するエンジン吸気バ
ルブ及び排気バルブを有するタイプの内燃機関に使用す
る電子制御空気作動バルブアクチュエータにおいて、エンジンバルブに連結することができ、軸線に沿って往
復移動自在のパワーピストンと、ピストンを移動し、エンジンバルブをステムの長さ方向
にバルブ閉鎖位置とバルブ開放位置との間で移動させる
空気起動手段と、エンジンバルブがバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置のう
ちの一方に接近するにつれて空気の容積を圧縮し、連続
的に増加する減速力を与える空気減衰手段と、コマンドに基づいて圧縮した空気容積を利用し、ピスト
ンをバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置のうちの他方に復
帰駆動する手段と、エンジンバルブがバルブ閉鎖位置に接近するときのみ動
作し、加圧液圧流体を供給し、エンジンバルブに追加力
を加え、エンジンバルブをバルブ閉鎖位置に確実に押圧
し、各サイクルが完了する毎に追加エネルギを機構に供
給し、摩擦損失を補償する補充液圧手段とを具えたこと
を特徴とする電子制御空気作動バルブアクチュエータ。
【請求項６】細長バルブステムを有するエンジン吸気バ
ルブ及び排気バルブを有するタイプの内燃機関に使用
し、１対の安定位置をとることができる電子制御バルブ
アクチュエータにおいて、可変容積を生ずる１対の互いに背反する表面を有し、エ
ンジンバルブに連結することができ、軸線に沿って往復
移動自在のパワーピストンと、エンジンバルブがバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置のい
ずれかに接近するにつれて連続的に増加する減速力をパ
ワーピストンに与える弾性減衰手段と、互いに背反する１対の作動表面を有するラッチピスト
ン、このラッチピストンの作動表面間の流体移送経路を
有し、コマンドに基づいて動作し、前記流体移送経路を
閉鎖し、パワーピストン及びエンジンバルブを前記安定
位置の各々に保持し、また他のコマンドに基づいて動作
し、前記流体移送経路を開放し、前記弾性減衰手段によ
り前記バルブ開放位置及び前記バルブ閉鎖位置のいずれ
か一方から他方にピストンを復帰駆動させる液圧手段と
を具えたことを特徴とする電子制御バルブアクチュエー
タ。
【請求項７】第１位置と第２位置との間で往復移動自在
のアーマチャと、前記第１位置から前記第２位置にアー
マチャを駆動するための第１空気手段と、前記第２位置
から前記第１位置にアーマチャを復帰駆動するための第
２空気手段と、前記第１位置から前記第２位置へのアー
マチャの移動中に圧縮され、この圧縮により前記アーマ
チャが前記第２位置に接近するとき前記アーマチャの移
動を減速する第１空気ばねと、前記第２位置から前記第
１位置へのアーマチャの移動中に圧縮され、この圧縮に
より前記アーマチャが前記第１位置に接近するとき前記
アーマチャの移動を減速する第２空気ばねと、圧縮前に
各空気ばねにおける圧力を所定の値にプリセットするプ
リセット手段と、前記アーマチャが停止するまで減速す
るときアーマチャ移動の逆転を一時的に防止するようア
ーマチャに加わる圧力を維持する液圧手段とを具えたこ
とを特徴とする双安定電子制御トランスデューサ。
【請求項８】第１空気手段は第２空気ばねを構成し、第
２空気手段は第１空気ばねを構成する請求項７記載の双
安定電子制御トランスデューサ。
【請求項９】アーマチャが第１位置に接近するときのみ
動作し、加圧液圧流体を供給して前アーマチャに付加力
を加えてアーマチャを第１位置に確実に押圧する補充液
圧手段を設けた請求項７記載の双安定電子制御トランス
デューサ。
【請求項１０】圧縮された第１空気ばねによりアーマチ
ャを第１位置から第２位置に駆動するよう前記液圧手段
をコマンドに基づいて不能にすることができるように
し、また圧縮した第２空気ばねによりアーマチャを第２
位置に復帰させることができるよう前記液圧手段及び補
充液圧手段をコマンドに基づいて不能にすることができ
るようにした請求項９記載の双安定電子制御トランスデ
ューサ。
【請求項１１】前記補充液圧手段は、各サイクルの完了
毎に摩擦損失を補償する付加エネルギを機構に加えるよ
う補充液圧手段を動作させる請求項９記載の双安定電子
制御トランスデューサ。