JPH07269318A - 対称式双安定性空気圧式アクチュエータ機構 - Google Patents
対称式双安定性空気圧式アクチュエータ機構Info
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- JPH07269318A JPH07269318A JP5105417A JP10541793A JPH07269318A JP H07269318 A JPH07269318 A JP H07269318A JP 5105417 A JP5105417 A JP 5105417A JP 10541793 A JP10541793 A JP 10541793A JP H07269318 A JPH07269318 A JP H07269318A
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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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 完全に対称的なアクチュエータ機構であっ
て、安定位置に油圧掛止されるアクチュエータ機構を提
供する 【構成】 軸方向に往復運動可能な作動ピストン４０
は、圧縮空気で加圧されたそれぞれの空洞部１２、２０
に断続的に接続する対向作動室１４、１５を向いた対向
作動面を有する。作動ピストンは、空洞部と前進するピ
ストンの後方の作動室との関係を遮断しかつピストンの
前方の関係を形成する対向シーティングピストン８７に
接続され、それにより圧縮空気を保存しピストンの戻り
動作のための位置エネルギーを蓄積する。２つの各安定
位置において、作動ピストンは他の室から二方逆止弁７
０を通ってそれぞれの室に入れられた液によって油圧式
に掛止される。逆止弁は、油圧液の流れ方向を逆にする
指令により電子的に切り換えられ、それにより対向する
安定位置の間の動作を開始する。
て、安定位置に油圧掛止されるアクチュエータ機構を提
供する 【構成】 軸方向に往復運動可能な作動ピストン４０
は、圧縮空気で加圧されたそれぞれの空洞部１２、２０
に断続的に接続する対向作動室１４、１５を向いた対向
作動面を有する。作動ピストンは、空洞部と前進するピ
ストンの後方の作動室との関係を遮断しかつピストンの
前方の関係を形成する対向シーティングピストン８７に
接続され、それにより圧縮空気を保存しピストンの戻り
動作のための位置エネルギーを蓄積する。２つの各安定
位置において、作動ピストンは他の室から二方逆止弁７
０を通ってそれぞれの室に入れられた液によって油圧式
に掛止される。逆止弁は、油圧液の流れ方向を逆にする
指令により電子的に切り換えられ、それにより対向する
安定位置の間の動作を開始する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関エンジンのポ
ペット弁を駆動するのに好適なタイプの双安定性の直線
運動式アクチュエータ機構に関する。特に、本発明は、
電子的に制御され空気圧式に駆動されるとともに、油圧
式に掛止されるアクチュエータに関する。
ペット弁を駆動するのに好適なタイプの双安定性の直線
運動式アクチュエータ機構に関する。特に、本発明は、
電子的に制御され空気圧式に駆動されるとともに、油圧
式に掛止されるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述したタイプのアクチュエータ機構
は、ここで参考文献として言及した米国特許第5,022359
号に開示されている。この特許は、従来技術のアクチュ
エータ、特に圧縮空気を用いて運動エネルギーを位置エ
ネルギーに変換するエネルギー貯蔵構成を有する空気圧
式アクチュエータについての徹底的な議論を与える。事
実上、前記特許で議論された全ての従来技術のアクチュ
エータは、２つの安定位置のうちの１つにアクチュエー
タを保持するためのあるタイプの磁気的掛止を用いてい
る。
は、ここで参考文献として言及した米国特許第5,022359
号に開示されている。この特許は、従来技術のアクチュ
エータ、特に圧縮空気を用いて運動エネルギーを位置エ
ネルギーに変換するエネルギー貯蔵構成を有する空気圧
式アクチュエータについての徹底的な議論を与える。事
実上、前記特許で議論された全ての従来技術のアクチュ
エータは、２つの安定位置のうちの１つにアクチュエー
タを保持するためのあるタイプの磁気的掛止を用いてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第5,022359号
は、作動ピストンをその第１の安定位置（エンジン弁閉
鎖）に保持するために低い空気圧（約１０psi）を使用
する機構を開示している。磁気制御弁が電子的に切り替
えられたとき、ピストンは高い空気圧（約１００psi）
によって空気をその前方で圧縮しながら第２の安定位置
に向けて駆動される。この動作は、油圧液をボール逆止
弁を通して膨張室に収容する。ピストンがその第２の安
定位置に到達したとき、制御弁は空気の供給を止めて最
初の状態に戻り、ピストン後方の圧縮空気は大気に放出
される。ピストン前方の空気は十分に圧縮されるが、ボ
ール逆止弁が閉じ、膨張室内の油圧液が第１の安定位置
に戻る動作を阻止するため、エンジン弁の開いた状態が
保持される。弁ドウェルの末端において、電子制御され
た電磁プランジャがボール逆止弁を開き、圧縮空気（位
置エネルギーを蓄積）がピストンをその第１の安定位置
に戻す。空気は、動作しているピストンの前方で圧縮さ
れてその動作を鈍らせるが、その空気はピストンが第１
の安定位置に到達するとすぐに放出される。
は、作動ピストンをその第１の安定位置（エンジン弁閉
鎖）に保持するために低い空気圧（約１０psi）を使用
する機構を開示している。磁気制御弁が電子的に切り替
えられたとき、ピストンは高い空気圧（約１００psi）
によって空気をその前方で圧縮しながら第２の安定位置
に向けて駆動される。この動作は、油圧液をボール逆止
弁を通して膨張室に収容する。ピストンがその第２の安
定位置に到達したとき、制御弁は空気の供給を止めて最
初の状態に戻り、ピストン後方の圧縮空気は大気に放出
される。ピストン前方の空気は十分に圧縮されるが、ボ
ール逆止弁が閉じ、膨張室内の油圧液が第１の安定位置
に戻る動作を阻止するため、エンジン弁の開いた状態が
保持される。弁ドウェルの末端において、電子制御され
た電磁プランジャがボール逆止弁を開き、圧縮空気（位
置エネルギーを蓄積）がピストンをその第１の安定位置
に戻す。空気は、動作しているピストンの前方で圧縮さ
れてその動作を鈍らせるが、その空気はピストンが第１
の安定位置に到達するとすぐに放出される。
【０００４】米国特許第5,022359号に開示されたアクチ
ュエータ機構は、外部から導入された推進空気が、エン
ジン弁を閉じるのではなく、開くためにのみ使用される
という限りにおいて、従来技術に比べて進歩している。
したがって、消費される圧縮空気は、従来の空気圧式シ
ステムに比べておよそ半分に減少している。しかしなが
ら、２つの別々に制御される磁気機構、すなわち１つは
空気制御弁のための磁気機構、１つはボール逆止弁を開
放するプランジャのための磁気機構が要求される。空気
制御弁はいくぶん大きいため、大きい電磁ラッチが要求
される。さらに、制御弁が切り替えられた後に空気でピ
ストンを加圧するのに必要な時間のため、応答時間が遅
く、高いＲＰＭで使用するのに適さない。
ュエータ機構は、外部から導入された推進空気が、エン
ジン弁を閉じるのではなく、開くためにのみ使用される
という限りにおいて、従来技術に比べて進歩している。
したがって、消費される圧縮空気は、従来の空気圧式シ
ステムに比べておよそ半分に減少している。しかしなが
ら、２つの別々に制御される磁気機構、すなわち１つは
空気制御弁のための磁気機構、１つはボール逆止弁を開
放するプランジャのための磁気機構が要求される。空気
制御弁はいくぶん大きいため、大きい電磁ラッチが要求
される。さらに、制御弁が切り替えられた後に空気でピ
ストンを加圧するのに必要な時間のため、応答時間が遅
く、高いＲＰＭで使用するのに適さない。
【０００５】本発明は、完全に対称的なアクチュエータ
機構であって、作動ピストンが、対向する圧縮空気源に
よって２つの対向方向に空気圧駆動されるとともに、単
独の電子制御部品である２位置油圧ラッチにより対向す
る安定位置に油圧掛止されるアクチュエータ機構を提供
する。
機構であって、作動ピストンが、対向する圧縮空気源に
よって２つの対向方向に空気圧駆動されるとともに、単
独の電子制御部品である２位置油圧ラッチにより対向す
る安定位置に油圧掛止されるアクチュエータ機構を提供
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明の概要 ラッチは、基本的には、各位置において液をそれぞれの
油圧室に入れて作動ピストンの逆方向の動作を防ぐ２方
向の逆止弁である。逆止弁が電子的に切り換えられたと
き、油圧液が２つの油圧室の間を通りラッチが開放され
るとともに、ピストン後方の作動室が拡大して圧縮空気
源の１つが作動ピストンを駆動することを許容する。ピ
ストンが作動するため、拡大している作動室に接続した
圧縮空気源は遮断される。この少し後、作動室内で広が
る圧縮空気は、ピストンによって露呈されたポートを通
して排気される。一方、空気は作動室内においてピスト
ンの前方で圧縮され、この作動室は動作の最終段階にお
いて他方の圧縮空気源に接続される。これは、いかなる
空気又は空気圧の追加的損失も伴うことなく、ピストン
に制動を与える。
油圧室に入れて作動ピストンの逆方向の動作を防ぐ２方
向の逆止弁である。逆止弁が電子的に切り換えられたと
き、油圧液が２つの油圧室の間を通りラッチが開放され
るとともに、ピストン後方の作動室が拡大して圧縮空気
源の１つが作動ピストンを駆動することを許容する。ピ
ストンが作動するため、拡大している作動室に接続した
圧縮空気源は遮断される。この少し後、作動室内で広が
る圧縮空気は、ピストンによって露呈されたポートを通
して排気される。一方、空気は作動室内においてピスト
ンの前方で圧縮され、この作動室は動作の最終段階にお
いて他方の圧縮空気源に接続される。これは、いかなる
空気又は空気圧の追加的損失も伴うことなく、ピストン
に制動を与える。
【０００７】２つの圧縮空気源は、実際には、作業が完
了した後に拡大した作動室から排気口を通して損失空気
を補給する単独の空気源に接続した空洞部である。前進
するピストンの動作によって各空洞部がその作動室に接
続されたとき、少量の補給空気が供給される。本発明の
アクチュエータは、ただ１つの電子的に作動される磁気
的ラッチが必要であるという限りにおいて、従来技術に
比べてよりシンプルである。このラッチは、二方逆止弁
の低い質量の弁を動かしているだけなので、大部分の従
来技術装置に比べて磁石が比較的小さい。逆止弁の低い
質量のため、応答速度は比較的速い。二方逆止弁は、両
方の安定位置においてきわめて確実な油圧式掛止を提供
し、そして同時に非常に速い応答を許容する。すなわ
ち、低い質量に加え、掛止された状態における主ピスト
ン面上の高い空気圧が、電子的指令により逆止弁が切り
換えられたときに、すばやい開始を提供する。
了した後に拡大した作動室から排気口を通して損失空気
を補給する単独の空気源に接続した空洞部である。前進
するピストンの動作によって各空洞部がその作動室に接
続されたとき、少量の補給空気が供給される。本発明の
アクチュエータは、ただ１つの電子的に作動される磁気
的ラッチが必要であるという限りにおいて、従来技術に
比べてよりシンプルである。このラッチは、二方逆止弁
の低い質量の弁を動かしているだけなので、大部分の従
来技術装置に比べて磁石が比較的小さい。逆止弁の低い
質量のため、応答速度は比較的速い。二方逆止弁は、両
方の安定位置においてきわめて確実な油圧式掛止を提供
し、そして同時に非常に速い応答を許容する。すなわ
ち、低い質量に加え、掛止された状態における主ピスト
ン面上の高い空気圧が、電子的指令により逆止弁が切り
換えられたときに、すばやい開始を提供する。
【０００８】作動ピストンを推進する圧縮空気及び掛止
に使用される油圧液の少しの圧縮性のため、エンジン弁
は閉じたときにわずかにシーティングされないようにな
る傾向がある。この問題は、完全なシーティングを生じ
させるバネ手段でエンジン弁が作動ピストンに接続され
る新規な保持機構によって解決された。さらに詳しく
は、バルブ心棒は作動ピストンの穴を貫通して収容さ
れ、ピストンの小さい空気圧室内のシーティングピスト
ンに連結される。この室はエンジン弁が閉じたときに高
圧空気にのみ接続され、油圧液の圧縮及びエンジン部分
の特異的な拡大に関係なくそれを完全にシーティングさ
せる。この空気圧的力に加え、この室にはバネも存在す
る。
に使用される油圧液の少しの圧縮性のため、エンジン弁
は閉じたときにわずかにシーティングされないようにな
る傾向がある。この問題は、完全なシーティングを生じ
させるバネ手段でエンジン弁が作動ピストンに接続され
る新規な保持機構によって解決された。さらに詳しく
は、バルブ心棒は作動ピストンの穴を貫通して収容さ
れ、ピストンの小さい空気圧室内のシーティングピスト
ンに連結される。この室はエンジン弁が閉じたときに高
圧空気にのみ接続され、油圧液の圧縮及びエンジン部分
の特異的な拡大に関係なくそれを完全にシーティングさ
せる。この空気圧的力に加え、この室にはバネも存在す
る。
【０００９】
【実施例】好適な実施態様の詳細な説明 図１に示すように、アクチュエータの基本的な構成部分
は、ハウジング１０、空気圧駆動式の作動ピストン４
０、油圧式の掛止ピストン６０、油圧液のための電磁駆
動式の二方逆止弁７０、及びエンジン弁８０である。ハ
ウジング１０は、１００psiの高圧空気源に接続された
第１及び第２の空気圧空洞部１２、２０を有する。空洞
部１２、２０の間は、共通スリーブ１６を有する第１及
び第２の作動室１４、１５である。作動ピストン４０は
スリーブ１６内で往復運動するため、第１の空洞部１２
は第１の作動室１４と断続的に連通し、第２の空洞部２
０は第２の作動室１５と断続的に連通する。図１の位置
において、第１の空洞部１２は、排出ポート１７によっ
て大気への排出口が形成された第１の作動室１４から遮
断されている。第２の空洞部２０は、第２の作動室１５
に接続され、ピストン４０が空気圧によって右に加圧さ
れるようになっている。作動室１４、１５の合計容量は
一定である。
は、ハウジング１０、空気圧駆動式の作動ピストン４
０、油圧式の掛止ピストン６０、油圧液のための電磁駆
動式の二方逆止弁７０、及びエンジン弁８０である。ハ
ウジング１０は、１００psiの高圧空気源に接続された
第１及び第２の空気圧空洞部１２、２０を有する。空洞
部１２、２０の間は、共通スリーブ１６を有する第１及
び第２の作動室１４、１５である。作動ピストン４０は
スリーブ１６内で往復運動するため、第１の空洞部１２
は第１の作動室１４と断続的に連通し、第２の空洞部２
０は第２の作動室１５と断続的に連通する。図１の位置
において、第１の空洞部１２は、排出ポート１７によっ
て大気への排出口が形成された第１の作動室１４から遮
断されている。第２の空洞部２０は、第２の作動室１５
に接続され、ピストン４０が空気圧によって右に加圧さ
れるようになっている。作動室１４、１５の合計容量は
一定である。
【００１０】第２の空洞部２０は、通路２１によって補
給室２２に接続しているとともに、柔軟なダイヤフラム
２３が室２２を空気圧部２２ａ及び油圧部２２ｂに分け
ている。バネ及びボール式の逆止弁２５が、油圧液が室
部２２ａから第１の油圧室２７に通るのを許容している
が、反対方向には許容していない。第１の油圧室２７
は、内部で二方逆止弁７０が往復運動するポート３０及
び油圧ピストン４０に相対的に固定された油圧掛止ピス
トン６０によって、第２の油圧室から分けられている。
第１及び第２の油圧室２７、２８の容量は、ピストン６
０が往復運動するため異なるが、それらの合計容量は一
定に保たれる。逆止弁７０は、第１の永久磁石３２と第
２の永久磁石３４との間の間隙３６を往復運動するアー
マチュア板７４を保持する心棒７４に固定されている。
各磁石３２、３４は、それぞれのコイル３３、３５と連
動している。コイル３３、３５は、逆止弁７０を上げる
ことが要求されたときに、連動する永久磁石に対抗する
磁場を導入することができる。
給室２２に接続しているとともに、柔軟なダイヤフラム
２３が室２２を空気圧部２２ａ及び油圧部２２ｂに分け
ている。バネ及びボール式の逆止弁２５が、油圧液が室
部２２ａから第１の油圧室２７に通るのを許容している
が、反対方向には許容していない。第１の油圧室２７
は、内部で二方逆止弁７０が往復運動するポート３０及
び油圧ピストン４０に相対的に固定された油圧掛止ピス
トン６０によって、第２の油圧室から分けられている。
第１及び第２の油圧室２７、２８の容量は、ピストン６
０が往復運動するため異なるが、それらの合計容量は一
定に保たれる。逆止弁７０は、第１の永久磁石３２と第
２の永久磁石３４との間の間隙３６を往復運動するアー
マチュア板７４を保持する心棒７４に固定されている。
各磁石３２、３４は、それぞれのコイル３３、３５と連
動している。コイル３３、３５は、逆止弁７０を上げる
ことが要求されたときに、連動する永久磁石に対抗する
磁場を導入することができる。
【００１１】作動ピストン４０をさらに詳細にみると、
それは、第１の作動室１４を向き、かつくびれ部４３及
び肩部４４によって第１のシール用ピストン４５から離
れた第１の作動面４２を有している。第２の作動室１５
を向いた第２の作動面４６が、第２のくびれ部４７及び
第２の肩部４８によって第２のシール用ピストン５０か
ら離れている。シール用ピストン４５、５０は、作動ピ
ストン４０が往復運動して空洞部１２、２０とそれぞれ
の作動室１４、１５との連通を実現するため、それぞれ
のシール１３、１８を通る。ピストン４０の外周のシー
ル４９は肩部１６と係合し、作動室を互いにシールす
る。
それは、第１の作動室１４を向き、かつくびれ部４３及
び肩部４４によって第１のシール用ピストン４５から離
れた第１の作動面４２を有している。第２の作動室１５
を向いた第２の作動面４６が、第２のくびれ部４７及び
第２の肩部４８によって第２のシール用ピストン５０か
ら離れている。シール用ピストン４５、５０は、作動ピ
ストン４０が往復運動して空洞部１２、２０とそれぞれ
の作動室１４、１５との連通を実現するため、それぞれ
のシール１３、１８を通る。ピストン４０の外周のシー
ル４９は肩部１６と係合し、作動室を互いにシールす
る。
【００１２】第２のシール用ピストン５０は、往復運動
可能なシーティングピストン８７によってバネ室５２及
び通気室５４に分割された内部穴５１を有している。通
路５３が室５２とくびれ部４７との間に延びており、こ
れによりバネ室５２は第２の作動室１５と等しい空気圧
を有するようになる。穴５１の対向端部は、大気圧の室
３８への通気口５６を持つ固定板５５によって閉塞され
ている。一端が板５５に固定された心棒５８の他端が油
圧ピストン６０に固定されている。エンジン弁８０が、
作動ピストン４０の中央穴４１にスライド可能に収容さ
れ、かつ他端がシーティングピストン８７に固定された
心棒８３と一体になっている。バネ室５２内のダイヤフ
ラムバネ８８及び通路５３からの空気圧がピストン８７
を左方向に推進し、エンジン弁８０をその弁座８２に対
して保持する。図１の位置において、作動ピストン４
０、油圧ピストン６０、二方逆止弁７０及びエンジン弁
８０は、全てそれらの第１の安定位置にある。第２の作
動室１５内の空気圧は作動ピストン４０をその第２の安
定位置（右方向）に向けて推進するが、第１の油圧室２
７内の油圧液は油圧ピストン６０が右方向に動くことを
阻止する。ピストン４０の第２の作動面４６はピストン
６０の第１の作動面４６よりかなり大きいため、第１の
油圧室２７内の油圧は室１５内の空気圧より表面領域と
等しい率で大きい。典型的には、室２７内の油圧は、１
００psiの空気圧に対して２５００psiに達する。油圧液
はわずかに圧縮性であるが、エンジン弁８０はシーティ
ングピストン８７へのバネ力によって依然として弁座に
保持される。
可能なシーティングピストン８７によってバネ室５２及
び通気室５４に分割された内部穴５１を有している。通
路５３が室５２とくびれ部４７との間に延びており、こ
れによりバネ室５２は第２の作動室１５と等しい空気圧
を有するようになる。穴５１の対向端部は、大気圧の室
３８への通気口５６を持つ固定板５５によって閉塞され
ている。一端が板５５に固定された心棒５８の他端が油
圧ピストン６０に固定されている。エンジン弁８０が、
作動ピストン４０の中央穴４１にスライド可能に収容さ
れ、かつ他端がシーティングピストン８７に固定された
心棒８３と一体になっている。バネ室５２内のダイヤフ
ラムバネ８８及び通路５３からの空気圧がピストン８７
を左方向に推進し、エンジン弁８０をその弁座８２に対
して保持する。図１の位置において、作動ピストン４
０、油圧ピストン６０、二方逆止弁７０及びエンジン弁
８０は、全てそれらの第１の安定位置にある。第２の作
動室１５内の空気圧は作動ピストン４０をその第２の安
定位置（右方向）に向けて推進するが、第１の油圧室２
７内の油圧液は油圧ピストン６０が右方向に動くことを
阻止する。ピストン４０の第２の作動面４６はピストン
６０の第１の作動面４６よりかなり大きいため、第１の
油圧室２７内の油圧は室１５内の空気圧より表面領域と
等しい率で大きい。典型的には、室２７内の油圧は、１
００psiの空気圧に対して２５００psiに達する。油圧液
はわずかに圧縮性であるが、エンジン弁８０はシーティ
ングピストン８７へのバネ力によって依然として弁座に
保持される。
【００１３】エンジン弁８０の開放を命じる弁タイミン
グとなったとき、エンジンコンピュータは第１のコイル
３３を駆動するための電気パルスを発生し、これにより
第１の永久磁石３２をオーバーライドして第２の永久磁
石３４がアーマチュア７８を左方向に引くことを許容す
る。これは、ポート３０内の逆止弁７０を図２に示した
位置に移動させ、中央穴７５は第２の室２８内の１００
psiの油圧が心棒７４を通って広がることを許容する。
しかし、第１の油圧室２７内の圧力は、作動ピストンの
第２の表面４６上の空気圧に起因してかなり大きい。こ
の圧力差は、磁気的引力を十分にオーバーライドして逆
止弁７０をポート３０から押しのけ、第１及び第２の両
油圧室２７、２８内の油圧を等しくする。もしそれが１
００psiより下に低下すると、逆止弁２５によって補給
液が室２２から入れられる。
グとなったとき、エンジンコンピュータは第１のコイル
３３を駆動するための電気パルスを発生し、これにより
第１の永久磁石３２をオーバーライドして第２の永久磁
石３４がアーマチュア７８を左方向に引くことを許容す
る。これは、ポート３０内の逆止弁７０を図２に示した
位置に移動させ、中央穴７５は第２の室２８内の１００
psiの油圧が心棒７４を通って広がることを許容する。
しかし、第１の油圧室２７内の圧力は、作動ピストンの
第２の表面４６上の空気圧に起因してかなり大きい。こ
の圧力差は、磁気的引力を十分にオーバーライドして逆
止弁７０をポート３０から押しのけ、第１及び第２の両
油圧室２７、２８内の油圧を等しくする。もしそれが１
００psiより下に低下すると、逆止弁２５によって補給
液が室２２から入れられる。
【００１４】図２に示すように、ピストン６０の第１の
表面６２に対する油圧の低下は、第２の作動室１５内の
１００psiの空気圧が作動ピストン４０を第２の安定位
置（右方向）に向けて駆動し、エンジン弁８０を開放す
ることを許容する。第２の圧力空洞部２０は第２のシー
ル用ピストン５０の肩部４８が第２のスリーブ１８に入
るまで作動室１５と連通しており、その結果作動室１５
内の圧力は拡大容量のために低下する。図示した位置に
おいて、ピストン４０は排出ポート１７に達し、これに
より周囲の圧力は第２の作動室１５内に広がる。一方、
第１の作動室１４内の空気圧は、作動ピストンの運動エ
ネルギーを圧縮空気の位置エネルギーに変換しながら減
少する。１００psiが室１５内の周囲圧力より大きいと
きには、室１４内の高圧空気を室１２に動かし、またコ
イルバネ８５を第１のシール用ピストン内に圧縮しなが
ら、作動ピストン及びエンジン弁の運動力が装置を右方
向に保持し続ける。これは、位置エネルギーの追加的な
減衰及び蓄積を与える。適正にバランスがとれたシステ
ムにおいて、原因圧力及びバネの圧縮は、ピストン４０
を衝撃なく一時停止させる。図３の位置において、作動
ピストン４０、油圧ピストン６０、二方逆止弁７０及び
エンジン弁８０は、全てそれらの第２の安定位置にあ
る。第１の空洞部１２及び第１の作動室１４内の空気圧
は第１の作動面４２に作用し、作動ピストン４０をその
第１の安定位置（左方向）に向けて推進するとともに、
加圧されたコイルバネ８５はこの力を混合する。しか
し、第２の油圧室２８内の油圧液は弁７０を通って逃げ
られず、そしてこれによりエンジン弁を開いた状態に掛
止するように作用する。第１の作動面４２の大きい領域
のため、第２の室２８内の圧力は第１の室２７内の圧力
よりかなり高くなる（例えば２５００psi対１００ps
i）。バネ室５２内の圧力は、通路５３を通した第２の
作動室１５との接続により大気圧となることに注意すべ
きである。
表面６２に対する油圧の低下は、第２の作動室１５内の
１００psiの空気圧が作動ピストン４０を第２の安定位
置（右方向）に向けて駆動し、エンジン弁８０を開放す
ることを許容する。第２の圧力空洞部２０は第２のシー
ル用ピストン５０の肩部４８が第２のスリーブ１８に入
るまで作動室１５と連通しており、その結果作動室１５
内の圧力は拡大容量のために低下する。図示した位置に
おいて、ピストン４０は排出ポート１７に達し、これに
より周囲の圧力は第２の作動室１５内に広がる。一方、
第１の作動室１４内の空気圧は、作動ピストンの運動エ
ネルギーを圧縮空気の位置エネルギーに変換しながら減
少する。１００psiが室１５内の周囲圧力より大きいと
きには、室１４内の高圧空気を室１２に動かし、またコ
イルバネ８５を第１のシール用ピストン内に圧縮しなが
ら、作動ピストン及びエンジン弁の運動力が装置を右方
向に保持し続ける。これは、位置エネルギーの追加的な
減衰及び蓄積を与える。適正にバランスがとれたシステ
ムにおいて、原因圧力及びバネの圧縮は、ピストン４０
を衝撃なく一時停止させる。図３の位置において、作動
ピストン４０、油圧ピストン６０、二方逆止弁７０及び
エンジン弁８０は、全てそれらの第２の安定位置にあ
る。第１の空洞部１２及び第１の作動室１４内の空気圧
は第１の作動面４２に作用し、作動ピストン４０をその
第１の安定位置（左方向）に向けて推進するとともに、
加圧されたコイルバネ８５はこの力を混合する。しか
し、第２の油圧室２８内の油圧液は弁７０を通って逃げ
られず、そしてこれによりエンジン弁を開いた状態に掛
止するように作用する。第１の作動面４２の大きい領域
のため、第２の室２８内の圧力は第１の室２７内の圧力
よりかなり高くなる（例えば２５００psi対１００ps
i）。バネ室５２内の圧力は、通路５３を通した第２の
作動室１５との接続により大気圧となることに注意すべ
きである。
【００１５】しかし、エンジン弁８０の左方向への移動
は心棒８３の肩部８４によって阻止される。エンジン弁
８０の存在期間の間部品は図３の位置を保持し、その結
果エンジンコンピュータは第２のコイル３５を駆動する
ための電気パルスを発生し、これにより第２の永久磁石
３４をオーバーライドして第１の永久磁石３２がアーマ
チュア７８をその第１の安定位置（右方向）に引くこと
を許容する。第２の室２８内の油圧は、穴７５によって
端部７６上の圧力と平衡化され、そして動作のためのい
かなるインピーダンスも示さない。前述した記述は、図
面の検討から当業者にとって明かないくつかの細部を省
略してある。例えば、ハウジング１０は、内面の機械加
工並びにスリーブ及びシールの挿入の必要のためにいく
つかの部分に分けて鋳造されている。記述は典型的な例
についてのものであり、請求の範囲を限定しようとする
ものではない。
は心棒８３の肩部８４によって阻止される。エンジン弁
８０の存在期間の間部品は図３の位置を保持し、その結
果エンジンコンピュータは第２のコイル３５を駆動する
ための電気パルスを発生し、これにより第２の永久磁石
３４をオーバーライドして第１の永久磁石３２がアーマ
チュア７８をその第１の安定位置（右方向）に引くこと
を許容する。第２の室２８内の油圧は、穴７５によって
端部７６上の圧力と平衡化され、そして動作のためのい
かなるインピーダンスも示さない。前述した記述は、図
面の検討から当業者にとって明かないくつかの細部を省
略してある。例えば、ハウジング１０は、内面の機械加
工並びにスリーブ及びシールの挿入の必要のためにいく
つかの部分に分けて鋳造されている。記述は典型的な例
についてのものであり、請求の範囲を限定しようとする
ものではない。
【図１】第１の安定位置（エンジン弁閉鎖）におけるア
クチュエータの側面断面図である。
クチュエータの側面断面図である。
【図２】作動ピストンが空気圧によってその第２の安定
位置に向けて駆動されている状態を示す側面断面図であ
る。
位置に向けて駆動されている状態を示す側面断面図であ
る。
【図３】第２の安定位置（エンジン弁開放）におけるア
クチュエータの側面断面図である。
クチュエータの側面断面図である。
１０ ハウジング １２、２０ 空気圧空洞部 １３ シール １４、１５ 第１及び第２の作動室 １６ 共通スリーブ １７ 排出ポート ２１ 通路 ２２ 補給室 ２３ 柔軟なダイヤフラム ２５ 逆止弁 ２７、２８ 油圧室 ３０ ポート ３２、３３、３４、３５ 永久磁石 ４０ 空気圧駆動式の作動ピストン ４２ 作動室 ４３、４７ くびれ部 ４４、４８ 肩部 ４５、５０ シール用ピストン ５２ バネ室 ５４ 通気室 ６０ 油圧式の掛止ピストン ７０ 電磁駆動式の二方逆止弁 ８０ エンジン弁 ８７ シーティングピストン
Claims (20)
- 【請求項１】 対向する第１及び第２の方向において第
１及び第２それぞれの安定位置に向けて往復運動可能な
作動ピストンと、 前記対向する第１及び第２の方向における前記ピストン
の並進運動を生じさせる空気圧式手段と、 前記空気圧式手段によって供給された対向力に対抗して
前記ピストンを前記第１の安定位置に掛止するととも
に、前記空気圧式手段によって供給された対向力に対抗
して前記ピストンを前記第２の安定位置に掛止する油圧
式掛止手段とを具備することを特徴とする、対称式双安
定性空気圧式アクチュエータ機構。 - 【請求項２】 前記掛止手段は、前記ピストンを第１及
び第２それぞれの安定位置に掛止するための油圧液を収
容した第１及び第２の油圧室に接続する二方逆止弁を備
え、前記弁は、前記第２の油圧室から前記第１の油圧室
に油圧液が逆流することなく流動可能な第１の位置と、
前記第１の油圧室から前記第２の油圧室に油圧液が逆流
することなく流動可能な第２の位置との間で往復運動可
能である、請求項１記載の機構。 - 【請求項３】 指令により前記二方逆止弁の第１の位置
と第２の位置との間における往復運動を生じさせる手段
をさらに具備する、請求項２記載の機構。 - 【請求項４】 前記往復運動を生じさせる手段は、 前記弁に固定された心棒と、 前記心棒に固定されたアーマチュアと、 それらの間に空隙が形成される第１及び第２の磁気的手
段とを備え、 前記アーマチュアは指令により前記第１及び第２の磁気
的手段の間を往復運動可能な、請求項３記載の機構。 - 【請求項５】 前記心棒は、前記心棒の両端部における
油圧を等しくするための穴を貫通して有する、請求項４
記載の機構。 - 【請求項６】 前記空気圧式手段は、 前記第１の方向における前記ピストンの並進運動を生じ
させるための第１の圧縮空気源と、 前記第２の方向における前記ピストンの並進運動を生じ
させるための第２の圧縮空気源とをさらに具備する、請
求項１記載の機構。 - 【請求項７】 前記空気圧式手段は、 前記ピストンが前記第２の方向において並進するときに
空気を圧縮し、それによって前記ピストンが前記第２の
安定位置に接近するときに制動を与える第１の作動室手
段と、 前記ピストンが前記第１の方向において並進するときに
空気を圧縮し、それによって前記ピストンが前記第１の
安定位置に接近するときに制動を与える第２の作動室手
段とを具備する、請求項４記載の機構。 - 【請求項８】 前記ピストンが前記第２の安定位置に接
近するときに前記第１の作動室を前記第１の圧縮空気源
に接続する手段と、 前記ピストンが前記第１の安定位置に接近するときに前
記第２の作動室を前記第２の圧縮空気源に接続する手段
とをさらに具備する、請求項７記載の機構。 - 【請求項９】 前記ピストンが前記第１の安定位置に接
近するときにさらに前記第１の作動室を前記第１の圧縮
空気源から分離させるようにした、前記第１の作動室を
第１の圧縮空気源に接続する手段と、 前記ピストンが前記第２の安定位置に接近するときにさ
らに前記第２の作動室を前記第２の圧縮空気源から分離
させるようにした、前記第２の作動室を第２の圧縮空気
源に接続する手段とを具備する、請求項８記載の機構。 - 【請求項１０】 前記作動ピストンが前記第１の安定位
置に接近するときに前記第１の作動室から空気を排気す
るとともに、前記作動ピストンが前記第２の安定位置に
接近するときに前記第２の作動室から空気を排気する排
気手段を備えた、請求項８記載の機構。 - 【請求項１１】 前記作動ピストンはバネ室に接続する
穴を有し、さらに前記穴を貫通する心棒に固定されたエ
ンジン弁であって、前記作動ピストンが前記第１の安定
位置にあるときに閉じるエンジン弁と、 前記バネ室内の前記心棒に固定されたシーティングピス
トンと、 前記作動ピストンが前記第１の安定位置にあるときに前
記バネ室を前記第２の圧縮空気源に接続し、それにより
前記シーティングピストンに前記エンジン弁を閉じるた
めの力を供給する手段とを具備する、請求項６記載の機
構。 - 【請求項１２】 前記作動ピストンに可動に連結された
エンジン弁であって、前記作動ピストンが前記第１の安
定位置にあるときに閉じるエンジン弁と、 前記作動ピストンが前記第１の安定位置にあるときにエ
ンジン弁を前記第２の方向に推進し、それにより前記エ
ンジン弁のための完全なシーティングを与える手段と、 完全なシーティングを与える点で空気圧を補助するバネ
からなる手段とをさらに具備する、請求項１記載の機
構。 - 【請求項１３】 前記作動ピストンはバネ室に接続する
穴を有し、前記エンジン弁は前記穴を貫通する心棒に固
定され、前記エンジン弁を第１の方向に推進する手段
は、前記バネ室内の前記心棒に固定されたシーティング
ピストン及び前記作動ピストンが前記第１の安定位置に
あるときに前記バネ室に接続された圧縮空気源を備え
た、請求項１２記載の機構。 - 【請求項１４】 前記油圧式掛止手段に油圧液を供給す
る補給容器と、 前記空気圧式手段からの空気圧によって前記補給容器を
加圧する手段とをさらに具備する、請求項１記載の機
構。 - 【請求項１５】 対向する第１及び第２の方向において
第１及び第２それぞれの安定位置に向けて往復運動可能
な作動ピストンと、 前記対向する第１及び第２の方向における前記ピストン
の並進運動を生じさせる空気圧式手段と、 前記ピストンが前記第２の方向において並進するときに
空気を圧縮し、それによって前記ピストンが前記第２の
安定位置に接近するときに制動を与える第１の作動室手
段と、 前記ピストンが前記第１の方向において並進するときに
空気を圧縮し、それによって前記ピストンが前記第１の
安定位置に接近するときに制動を与える第２の作動室手
段とを具備することを特徴とする、対称式双安定性空気
圧式アクチュエータ機構。 - 【請求項１６】 前記ピストンが前記第２の安定位置に
接近するときに前記第１の作動室を前記第１の圧縮空気
源に接続する手段と、 前記ピストンが前記第１の安定位置に接近するときに前
記第２の作動室を前記第２の圧縮空気源に接続する手段
とをさらに具備する、請求項１５記載の機構。 - 【請求項１７】 前記ピストンが前記第１の安定位置に
接近するときにさらに前記第１の作動室を前記第１の圧
縮空気源から分離させるようにした、前記第１の作動室
を第１の圧縮空気源に接続する手段と、 前記ピストンが前記第２の安定位置に接近するときにさ
らに前記第２の作動室を前記第２の圧縮空気源から分離
させるようにした、前記第２の作動室を第２の圧縮空気
源に接続する手段とを具備する、請求項１６記載の機
構。 - 【請求項１８】 前記作動ピストンが前記第１の安定位
置に接近するときに前記第１の作動室から空気を排気す
るとともに、前記作動ピストンが前記第２の安定位置に
接近するときに前記第２の作動室から空気を排気する排
気手段を備えた、請求項１６記載の機構。 - 【請求項１９】 請求項１〜１４のいずれか１つに記載
された対称式双安定性空気圧式アクチュエータ機構を備
えた内燃機関エンジン。 - 【請求項２０】 請求項１５〜１８のいずれか１つに記
載された対称式双安定性空気圧式アクチュエータ機構を
備えた内燃機関エンジン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/878644 | 1992-05-05 | ||
| US07/878,644 US5259345A (en) | 1992-05-05 | 1992-05-05 | Pneumatically powered actuator with hydraulic latching |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07269318A true JPH07269318A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=25372495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5105417A Pending JPH07269318A (ja) | 1992-05-05 | 1993-05-06 | 対称式双安定性空気圧式アクチュエータ機構 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5259345A (ja) |
| EP (1) | EP0569088A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07269318A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003529707A (ja) * | 2000-03-31 | 2003-10-07 | イノジー パブリック リミテッド カンパニー | 受動バルブアセンブリ |
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1993
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- 1993-05-06 JP JP5105417A patent/JPH07269318A/ja active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0569088A1 (en) | 1993-11-10 |
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