JP2016515674A - 可動部品の運動制御 - Google Patents

可動部品の運動制御 Download PDF

Info

Publication number
JP2016515674A
JP2016515674A JP2016505560A JP2016505560A JP2016515674A JP 2016515674 A JP2016515674 A JP 2016515674A JP 2016505560 A JP2016505560 A JP 2016505560A JP 2016505560 A JP2016505560 A JP 2016505560A JP 2016515674 A JP2016515674 A JP 2016515674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
valve
separator
pressure
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016505560A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6153655B2 (ja
Inventor
ハウエル、トーマス
シュウォエラー、ジョン
スワンボン、ブルース
Original Assignee
ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド
ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド, ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド filed Critical ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド
Publication of JP2016515674A publication Critical patent/JP2016515674A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6153655B2 publication Critical patent/JP6153655B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/10Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20Excess-flow valves
    • F16K17/22Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line
    • F16K17/24Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • F16K17/30Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only spring-loaded
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14Tappets; Push rods
    • F01L1/16Silencing impact; Reducing wear

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

可動部品の運動を制御するために、装置は、第1のチャンバ内の圧力に反応する可変オリフィスを介して互いに流体連通する第1のチャンバと第2のチャンバとを有する。可動部品の動きはそれにより、可変オリフィスを通る第1のチャンバから第2のチャンバへの流体の流れによって少なくとも部分的に制御される。第1のチャンバ内の圧力が上昇するとオリフィス面積は増大することができ、また圧力が下降するとオリフィス面積は減少することができる。形状を変化させる圧力依存の要素、及び/又は圧力に基づいて開閉する1つ又は複数のバイパスチャネルをこの目的に使用することができる。バイパスチャネルを使用する場合、弁は、可動部品が構成部品であるシステムの動作パラメータに基づいて開閉することができる。このようなシステムは内燃エンジンを有していてもよい。

Description

本出願は、参照によりその教示を本明細書に組み込まれる、「Valve Catch With Variable Orifice」という名称で2013年3月31日に出願された米国仮出願第61/806,933号の利益を主張するものである。
本開示は一般にシステム内の可動部品の運動を制御するための装置に関する。より詳細には、本開示は、内燃エンジンのエンジン弁の制御に関し、このようなエンジン弁の着座の制御を含む。
機械技術において知られているように、可動部品の運動を制御することが望ましい無数の状況がある。非限定的な実例として、このような制御は内燃エンジンの文脈において望ましい。図1は、典型的な設定を示しており、詳細には、少なくとも1つのエンジン弁110(図示しやすくするために単一の弁のみを示す)の運動を制御するために使用される弁着座制御装置100を示し、この弁のうちの任意のものに、排気弁、吸気弁、又は補助弁が含まれ得る。この装置100は、運動発生源130、弁着座装置140、及び少なくとも1つのエンジン弁110に動作可能に接続された1つ又は複数の弁トレイン要素120を含むことができる。運動発生源130は、任意にロスト・モーション・システムを有する場合がある。当該技術において知られているように、弁トレイン要素120は、例えば、様々なエンジン弁の事象を生じさせるように弁作動運動をエンジン弁110に伝えることができる。様々なエンジン弁の事象としては、限定するものではないが、主吸気、主排気、圧縮解放制動、ブリード制動(bleeder braking)、排気ガス再循環、早期排気弁開放及び/又は閉鎖、早期吸気弁開放及び/又は閉鎖、センタリングされた揚程(centered lift)などがある。
運動発生源130は、特に内燃エンジンの環境においては、線形の作動運動を付与するための要素の任意の公知の組合せを有することができる。例えば、運動発生源130は、1つ又は複数の回転カムを有するカムシャフトを有する場合がある。或いは、運動発生源130は、別のエンジン構成部品からの運動を受けて、例えばロスト・モーション・システムにその運動を入力として伝えることができ、又は弁トレイン要素120に直接伝えることができる。当該技術において知られているように、ロスト・モーション・システムは、運動源を弁トレイン要素120に接続する任意の構造、及び付与する運動の一部又は全部を選択的に失わせることを可能にする任意の構造を有することができる。
エンジン弁110は、シリンダ・ヘッド112内に設けられたスリーブ又はハウジング111内に配置することができる。エンジン弁110は、スリーブ111に対して上下に摺動するように構成され、弁ばね113によって閉位置へ付勢することができる。弁ばね113は、シリンダ・ヘッド112と、弁棒に取り付けることができる弁ばねリテーナ114との間で圧縮されて、エンジン弁110をエンジン弁座116へ付勢することができる。エンジン弁110がエンジン弁座116と接触しているときは、エンジン弁110は事実上、閉位置にある。
弁トレイン要素120は、運動発生源130から(例えば、ロスト・モーション・システムを介して、又は運動源から直接に)力を受け取ることができ、この力をエンジン弁110へ伝達することができる。弁トレイン要素120はまた、エンジン弁110を閉位置へ付勢する弁ばね113の力を、存在し得るロスト・モーション・システムへ、及び/又は弁着座装置140へ返すことができるが、これは、弁ばね113の力が、例えば弁棒などを介してより直接的に伝達され得るので、必要条件ではない。図示のように、弁着座装置140は、弁トレイン要素120に動作可能に接続することができる。弁着座装置140が作動されると、それは、弁トレイン要素120を通じてエンジン弁ばね113の付勢に対する抵抗となることができる。或いは、弁着座装置140をロスト・モーション・システム内に配置することができ、弁ばね113の力は従って逆に伝達される。
例えば、ロスト・モーション・システムが運動発生源130の運動を失うように働くと、エンジン弁110は、普通、「自由落下」して閉じることがあり、この状態では、エンジン弁110はエンジン弁座116に望ましくない高速度で接触する場合がある。すなわち、弁が高速度で着座すると、特にエンジンの低速時に、弁の損傷とともに過大な騒音、振動、及び不快さを引き起こす場合がある。この場合、ロスト・モーション・システムが運動を失わせているときに、エンジン弁110の閉弁速度を遅くするために、弁着座装置140を使用することができる。すなわち、弁着座装置140は、エンジン弁110がエンジン弁座116に接触するときにエンジン弁110を制御することができる。当該技術において知られているように、弁着座装置140は、弁トレイン要素120を通じて、又は弁着座装置140がロスト・モーション・システム内に配置されていれば、ロスト・モーション・システムの構成部品を通じて、エンジン弁110の運動に対抗することによって、エンジン弁110がエンジン弁座116に接触する速度を遅くすることができる。ロスト・モーション・システム130が作動しない状況で弁着座装置140を使用することが望ましい他の設定が知られていることを、当業者であれば理解するであろう。
弁着座装置140の実例が図2に概略的に示されており、この図では、エンジン弁210(或いは弁トレイン又はロスト・モーション・システムの構成部品)が第1のチャンバ220と相互作用する。弁着座事象の前(開弁期間中など)には、ある体積の流体(エンジン油など)が第1のチャンバ220内に押し込められている。図示のように、第1のチャンバ220はオリフィス230を介して第2のチャンバ240と連通する。本明細書で使用するとき、「オリフィス」への言及は、単一のオリフィス、又は連動して作動する複数のオリフィスを含む。図2には示されていないが、第2のチャンバ240には通常、低圧のドレンなどの出口がある。弁着座事象の間、第1のチャンバ220には、通常、介在するスレーブ・ピストンなどを介して、弁210が第1のチャンバ220内の流体と相互作用することによって、圧力が発生する。オリフィスの流量係数と流路面積によって、第1のチャンバ220からオリフィス230を通って第2のチャンバ240内へ流出する流量が決まるので、オリフィス230のサイズと形状によって、弁210の弁着座速度が異なる結果となる。公知の実施例では、オリフィス230のサイズと形状は調節することができ、それによって、チャンバ220とチャンバ240との間の流量を、従ってエンジン弁210の着座速度をさらに制御することができる。詳細には、従来技術の弁着座装置140の特徴は、装置が、エンジン弁の速度を調節する際のエンジン弁の位置に依存することである。すなわち、オリフィス230のサイズと形状の制御は弁210の位置に依存し、着座速度は他のエンジン関連パラメータに関係なく一定になる。しかしながら、いくつかの状況では、エンジン弁の一定の着座速度がエンジン動作全体に支障となり得るので、このように状況に関係なく一様に動作することが問題となる場合がある。
従って、より広い条件に反応するように、可動部品に対して制御を行うことが有利である。
米国特許第6,883,492号
本開示は、より大きなシステムの構成部品を形成する可動部品の運動を制御するための様々な技法を説明する。1つの実施例では、装置は、可変オリフィスを介してお互いに流体連通する第1のチャンバと第2のチャンバとを有する。第1のチャンバは可動部品に動作可能に接続されるように構成され、一方、可変オリフィスは、第1のチャンバ内の圧力に反応するオリフィス面積を有する。可動部品の動きはそれにより、可変オリフィスを通した第1のチャンバから第2のチャンバへの流体の流れによって、少なくとも部分的に制御される。第1のチャンバ内の圧力とオリフィス面積との間の関係は、設計の選択の問題として選ぶことができるが、1つの実施例では、圧力が上昇するとオリフィス面積が増大し、従って流体の流量が増大し、一方、圧力が下降するとオリフィス面積が減少し、それによって流体の流量が減少する。オリフィス面積は、例えば第1のチャンバの圧力に基づいて幾何形状又は形を変化させる圧力依存要素によって、及び/又は第1のチャンバと第2のチャンバとの間の1つ又は複数のバイパスチャネルを圧力に基づいて開閉することによって、変化させることができる。このようなバイパスチャネルを設ける場合、装置のハウジング内に全体を形成することができる。さらに、位置に基づく可変オリフィス制御は、このような圧力に基づく実施形態を組み込むことができる。
別の実施例では、装置はハウジングを有し、ハウジングは、その内部に全体が形成されたバイパスチャネルを有し、第1のチャンバと第2のチャンバとの間はバイパスチャネルによって流体連通している。ハウジングの孔の中にあるピストンが可動部品と連絡し、セパレータもまた孔内に設けられて、第1及び第2のチャンバを画定する。バイパスチャネルは、可変オリフィスの少なくとも一部を形成し、さらに、可動部品が構成部品であるシステムの動作パラメータに基づいて選択的に開閉する弁を有する。この場合もまた、この実施例では、可変オリフィスを調節するときに位置に基づいた制御も用いることができる。内燃エンジンを有するシステムの文脈では、動作パラメータは、エンジン速度、エンジン負荷、油温、油圧、スロットル位置など、又はこれらの組合せなどの任意の数のパラメータを有することができる。
このように、本明細書で説明する技法によって、制御される可動部品の特定の位置だけでなく、システム全体の動作状態の変化に従って可動部品を制御することができる。従って、このような制御は、システムの特定の動作環境に対してより精密に調整することができる。
この開示で説明する特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。これらの特徴は、以下の詳細な説明を添付図面と組み合わせて考察することから明らかになろう。次に、同様の参照番号が同様な要素を示す添付図面を参照して、1つ又は複数の実施例を単に実例として説明する。
従来技術の技法による弁制御システムの概略図である。 従来技術の技法によるエンジン弁の着座を制御するための弁着座装置の概略図である。 本開示の第1の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の概略図である。 本開示の第2の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の概略図である。 図3の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図3の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図3の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図3の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図3の実施例による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。 図4の実施形態による、可動部品の運動を制御するための装置の実施形態の断面図である。
次に、図3を参照すると、第1の実施例による、可動部品310の運動を制御するための装置300が概略的に示されている。可動部品310は運動にかかわる任意の機械的な装置を有することができ、その運動は(必要というわけではないが)往復運動の場合があり、より大きな機械的なシステムの一部を形成する場合がある。例えば、非限定的な実施例では、可動部品310は、上記のような、内燃エンジンのエンジン弁、そのようなエンジン弁の一部、或いは弁トレイン又はロスト・モーション・システムの一部を形成する要素とすることができる。本明細書で説明する実例は線形運動に基づいているが、これは必要条件ではなく、本開示の教示はまた、非線形(すなわち多次元又は回転)運動にも適用することができる。さらに、本明細書で示した実施例の多くはエンジン弁を参照しているが、これらの特定の実例は非限定的な実施例として提供されており、本開示を一般的に可動部品310に適用する価値を減じるものではないことを、当業者は理解するであろう。
図2の実施例と同様に、装置300は、可変オリフィス330を介して第2のチャンバ340と流体連通する第1のチャンバ320を有する。図3の実施例では、可動部品310は第1のチャンバ320に動作可能に接続される。すなわち、可動部品310は、第1のチャンバ320と直接的に相互作用することができ、又は、より典型的には、スレーブ・ピストン、ロスト・モーション・システム、これらの組合せなどの1つ又は複数の介在する要素を介して相互作用することができる。第1のチャンバ320と相互作用する可動部品310に言及する記述は、可動部品310が、説明のように、1つ又は複数の介在する要素を第1のチャンバと相互作用させるという例を含むことを、この開示全体を通して理解されるものとする。図示のように、第1のチャンバ内の圧力350は、可変オリフィス330のオリフィス面積を制御するために使用される。本明細書で使用するとき、オリフィス面積は可変オリフィス330の断面積を指す。当該技術において知られているように、このようなオリフィス面積は、対応するオリフィスを通る流体の流量を少なくとも部分的に決め、可変オリフィス330の形状のいかなる変化も無視すると、オリフィス面積を大きく又は増大させると一般により大流量となり、オリフィス面積を小さく又は減少させるとより小流量となる。図3の実施例では、可変オリフィス330のオリフィス面積は、第1のチャンバ320内の圧力350に比例して変わる。従って、この実施例では、第1のチャンバ320内の圧力350が上昇すると可変オリフィス330のオリフィス面積が増大し、それによって、第1のチャンバ320から第2のチャンバ340への流体の流量を増大させることができる。同様に、第1のチャンバ320内の圧力350が下降すると可変オリフィス330のオリフィス面積が減少し、それによって、第1のチャンバ320から第2のチャンバ340への流体の流量を減少させることができる。しかしながら、第1のチャンバ320内の圧力とオリフィス面積との間の他の関係を用いることができることは理解される。従って、第1のチャンバ320内の圧力に逆比例して変わるオリフィス面積を有することが望ましい場合がある。さらに、このような関係は単調に増大/減少する必要はなく、所望により、局所的な最大/最小を含むことができる。
この実施例では、可動部品310が第1のチャンバ320と相互作用すると、第1のチャンバ320内の圧力は変化する。すなわち、可動部品310が第1のチャンバ320に力をかけると、第1のチャンバ320内の圧力350は上昇する。同様に、第1のチャンバ320から可変部品310に起因する力が取り除かれると、それに応じて圧力350が下降する。可変オリフィス330に対して何ら調節しなければ、第1のチャンバ320内の圧力350が上昇すると、可動部品がチャンバ320にさらに力をかけること対する抵抗が大きくなり、それによって、可動部品310は遅くなる。しかしながら、圧力350が上昇すると、可変オリフィス330のオリフィス面積が増大して、第2のチャンバ340内への流体の流量が増大され得、その結果、圧力350が下降し、従って、可動部品310によってかけられる力に対する抵抗が減り、それによって、可動部品310の速度が上昇する。別の言い方をすれば、可動部品310が、望ましくない高速で動き(例えば、自由落下状態のエンジン弁)、装置100がその動きを制御するように動作する間、可動部品310の速度を、さらに何らかの制御をしながら上昇させることは、それでも望ましい場合がある。オリフィス面積の大きさ、及び圧力に基づいたオリフィス面積の変化度合を適宜選ぶことによって、可動部品310の速度は、単にその位置だけでなく、第1のチャンバ320内に引き起こされた圧力変化によっても制御することができる。以下に、このような圧力に基づいた制御を実施するための様々な実施例をさらに詳細に説明する。
圧力350に基づいて可変オリフィス330を制御する際、圧力350が1つ又は複数の閾値を超えるまで又はそれより下がるまで、オリフィス面積が変化しないように、1つ又は複数の閾値に従って圧力350を変化させることが望ましい場合がある。例えば、下記の様々な実施例では、可変オリフィス330のオリフィス面積は、圧力350が第1の閾値を超えるまで増大せず、圧力350が第2の異なる閾値より下がるまで減少しない。すなわち、様々な実施例では、オリフィス面積の制御は下記のようにヒステリシスを示すのが望ましい。さらに、このようなヒステリシスは、圧力以外のパラメータに、例えば時間に基づいて働かせることができる。この場合、オリフィス面積の増加又は減少は、ある時間経過することに部分的に基づくことができる。
図3の実施例では、可変オリフィス330のオリフィス面積の変化は、可変オリフィスを規定する1つ又は複数の要素の形状の圧力に依存する変化から生じる場合がある。或いは、可変オリフィス330が複数のオリフィスの複合したものであり得る場合には、複数のオリフィスのうちのいくつかのオリフィスを含めるか、又は取り除くかによって、このようなオリフィス面積の変更を行うことができる。このような実施例の様々な実例を、図5〜9を参照して以下に説明する。
次に、図4を参照すると、第2の実施例による、可動部品310の運動を制御するための装置400が概略的に示されている。図3の実施例と同様に、装置400は、可変オリフィス330を介して第2のチャンバ340と流体連通する第1のチャンバ320を有する。さらに、前記と同様、可動部品310の運動は、第1のチャンバ320との相互作用によって制御される。しかしながら、この実施例では、可変オリフィス330の制御は、可動部品310が構成要素となっているシステム420の少なくとも1つの動作パラメータ410に基づいている。さらに、装置400は、図4では、システム420の外部にあるように示されているが、実際には、装置400は、システム420の中に組み入れることができる。
可変オリフィス330を制御するために使用される動作パラメータ410の評価は、例えば、システム内の力が装置400に直接かかる場合には、装置400のシステム420との直接の相互作用を通じて行うことができる。内燃エンジンに基づく特定の実施例に対して以下で説明するように、エンジン油の圧力が動作パラメータ410として働く場合には、装置400の一部をエンジン油供給部にさらすことによって、システムとのこのような直接の相互作用を行うことができる。
別の実施例では、システム420の別個の構成要素を形成することができる、又はシステム420の外部にあることができるコントローラ430が、動作パラメータ410に任意に介在することができる。例えば、コントローラ430は、例えばエンジン・コントロール・ユニット(ECU:engine control unit)内に入れられた記憶された命令、又はプログラマブル・ロジック・アレイなどを実行することができるマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、コプロセッサなど、又はこれらの組合せなどの処理装置を有することができる。当該技術において知られているように、このようなコントローラは、システム420の特性を監視する1つ又は複数のセンサに動作可能に接続されて、動作パラメータ410を提供することができる。或いは、動作パラメータは、コントローラに直接接続されていない他のセンサの出力から推測することができる。監視される特性の性質は、必然的にシステム420の構造及び目的に依存する。例えば、非限定的な実例として、システム420が内燃エンジンを有する場合、毎分回転数(RPM:rotations per minute)、エンジン温度、油温、油圧、スロットル位置、これらの組合せなどのエンジンの特性を、関連する動作パラメータ410として監視することが望ましい場合がある。
動作パラメータ410に基づいて、可変オリフィス330のオリフィス面積を制御することができる。特に内燃エンジンに関連する1つの実施例では、より高速のエンジン動作速度を反映する動作パラメータ410の値は、オリフィス面積を増大させるように使用することができ、一方、より低速のエンジン動作速度を反映する動作パラメータ410の値は、オリフィス面積を減少させるように使用することができる。動作パラメータ410とオリフィス面積との間の任意の所望の関係は、設計の選択の問題として用いることができることを再び理解されたい。さらに、1つ又は複数の閾値に対して動作パラメータ410を比較することは、オリフィス面積の変化につながる特定の状態を制御するために用いることができる。
図4の実施例では、可変オリフィス330のオリフィス面積の変化は、潜在的に、動作パラメータ410に直接的に又は間接的に反応するアクチュエータの制御の下で、可変オリフィスを規定する1つ又は複数の要素の幾何形状又は形の変化から生じることができる。或いは、この場合も、可変オリフィス330が複数のオリフィスの複合したものである場合には、複数のオリフィスのうちのいくつかのオリフィスを含めるか、又は取り除くかによって、オリフィス面積の変更を行うことができる。このような実施例の様々な実例を、図10〜15を参照して以下に説明する。
図5〜15に示される実施形態のそれぞれは、内燃エンジン(図示せず)で使用するために、より具体的には、エンジン弁の着座の際のエンジン弁の運動を制御するために使用される装置300、400の配置に基づいている。この環境では、装置300、400は弁キャッチと呼ばれる。さらに、このような弁キャッチを提供するために使用される材料は、当該技術においてよく知られており、これらの材料は、特に断りのない限り、図示の実施例を実施するために使用することができる。
次に、図5を参照すると、図3の実施例による第1の実施形態が示されている。具体的には、弁キャッチ500は、ハウジング502を有し、ハウジング502はその内部に形成された孔504を有する。図示の実施例では、孔504は、小直径部504−a及び大直径部504−bを有する。流体供給ポート505には、エンジン油などの適切な流体を孔504内に導入する通路が設けられている。弁キャッチなどへの流体の供給を制御するための技法は、例えば、その教示を参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,883,492号に記載されているように、当該技術においてよく知られている。外側ピストン506が孔504−b内に配置され、孔504の長手方向軸線に沿って摺動することができる。図示のように、外側ピストン506の下端508は、その運動が制御される可動部品(又は、このような可動部品に動作可能に接続される中間要素)と接触するために孔504から外へ延びていてもよい。さらに示されるように、内側ピストン510は外側ピストン506内に形成された孔の中に配置され、外側ピストン506内を外側ピストン506と同じ長手方向軸線に沿って摺動することができる。この実施例では、ラッシュ調整(がた調整)は、ラッシュばね512、及びエンジン油などの作動液を充填したラッシュ・チャンバ514の作動によって行われる。当該技術において知られているように、このようなラッシュ調整は、外側ピストン506と制御される可動部品との間の接触を維持するために行われる。ラッシュ調整構成部品は、図5の弁キャッチ実施例に示されているが、このような構成部品は必ずしも弁キャッチの一部として含まれなければならないということではなく、例えば、弁トレイン内のどこかに組み入れることができることが理解される。
孔504内を長手方向に延在するピン516は、ピン516の長手方向の運動が内側ピストン510、外側ピストン506、並びにラッシュばね512及びラッシュ・チャンバ514によって与えられる任意のラッシュ調整部の動きによって規定されるように、内側ピストン510の孔の中に固定される。ピン516が孔504の中に完全に挿入されると、ピン516の上端はハウジング502の座部532に接触する。図示のように、図示の実施例では、ピン516は、ピン516の幅又は直径に比べて細い又は狭い領域を構成する、長手方向に変化する表面518を含む。長手方向に変化する表面518は、ピン516の外表面の周りに一様である必要はないことに留意されたい。すなわち、ピン516の外表面の一部のみを細く/狭くして、残りの外表面はピン516の最大幅/直径を維持することができる。図示のように、ピン516は円盤520の中央孔内に配置され、円盤520は、円盤のばね524の作用によってハウジング502の円盤の座522に接触して保持される。ピン516と円盤520は合わさって、孔504を、第1のチャンバ526(ハウジング502の大きい方の直径の孔部504−b、外側ピストン506、ピン516、及び円盤520によって画定される)と第2のチャンバ528(ハウジング502の小さい直径の孔部504−a、ピン516、及び円盤520によって画定される)とに分けるセパレータを形成する。第2のチャンバ528は流体供給ポート505と流体連通しており、それによって、以下に説明するように、流体は孔504に入って第2のチャンバ528に出ることができることに留意されたい。
さらに、ピン516と円盤520は、長手方向に変化する表面518の円盤520の内径に対する位置関係に従って可変オリフィス530を画定する。すなわち、円盤520の中央孔内でのピン516の動きにより、可変オリフィス530のオリフィス面積(すなわち、円盤520の内径と長手方向に変化する表面518との間の隙間の環状領域)は、ピン516の位置に依存して生成される。図示の実施例では、長手方向に変化する表面518の輪郭は、ピン516の外径から細い一様な深さの領域へ移行する直線状の傾斜した領域によって画定される。しかしながら、長手方向に変化する表面518の輪郭は任意の所望の形状とすることができることは理解される。例えば、一様な深さの領域につながる曲線状に移行する領域を使用してもよく、又はピン516の外径に対して細い部分の深さが、輪郭の全長に沿って、直線的に、又は曲線的に増大してもよい。長手方向に変化する表面518は、円盤520と協働して可変オリフィスを提供するピン516の表面の形体(feature)の一実例であることを留意されたい。このような表面の形体の他の実例を以下に説明する。
可変オリフィス530の第1のチャンバ526内の圧力への依存性は(ピン516の位置のみへの依存性とは対照的に)、図5の実施例において、円盤520内に伸展性のある構成部品を含むことによって達成される。具体的には、円盤520は、可撓性要素538を間に挟む上部円盤534及び下部円盤536を有する。例えば、可撓性要素538は、適切なゴム又は他のポリマー材料で作られたOリング又はワッシャーを有することができる。この構成によって、上部円盤534が円盤の座522に接触した後に、下部円盤536にかかる第1のチャンバ526内の圧力に従って可撓性要素538の形状(例えば、厚さ)は変化することができる。このように可撓性要素538が変形すると、それに対応して下部円盤536が長手方向に変化する表面518の細い部分の方へ移動することによって、可変オリフィス530のオリフィス面積が増大し得、それによってさらに、第1のチャンバ526から第2のチャンバ528内への流体の流量が増大し、それに対応してピン516の着座速度が増大する。代替の実施例では、可撓性要素538は、伸展性のあるポリマーのOリングとするよりむしろ、規定された可撓性をもつ皿ばねなどを有することができる。
これに加えて、可撓性要素538は、第1のチャンバ526内の圧力負荷が取り除かれたときに、圧縮されるときの速度よりもゆっくりと膨張するようなヒステリシスを示すのが望ましい場合がある。例えば、可撓性要素538は、比較的高密度のメモリー・フォーム、すなわち、弁キャッチ内の圧力に対応して制御された態様で圧縮されるのに十分な密度のメモリー・フォームを有することができる。この場合、可撓性要素538が圧縮されると、フォーム内に形成された細かなチャネル内の流体は絞り出される。従って、第1のチャンバ526内の圧力が下がるとき、フォームのチャネル内に戻る流体の流れは異なる(通常は遅い)速度とすることができる。別の実施例では、メモリー・フォームなどの場合のような多数の再充填可能なチャネルに依存するよりもむしろ、比較的少数のチャネルによって、ヒステリシス効果をもって流体を制御して排出及び再充填することができる。例えば、可撓性要素538は、半剛性の中空の円環体の中空の内面と外面との間に単一の(又は比較的少数の)チャネルをもつ円環体を有してもよい。特に比較的高圧で円環体を圧縮すると、中空の内部に入っている任意の流体は少数のチャネルを通って比較的すばやく追い出されるが、圧縮力が除かれると、円環体がその正常な形状を取り戻すことによって生成される比較的弱い吸引力のせいで、円環体をそのチャネルを通じてよりゆっくりと再充填することができる。さらになお、可撓性要素538によって示されるいかなるヒステリシスも別にして、上部円盤534、下部円盤536、及び止め部540によって画定される空間内の油の排出及び充填によってもまた、油がこの空間から排出されるより充填される方がより長く時間がかかる限りにおいては、ヒステリシス効果が得られる。下部円盤536の変位を制限するために、且つ変位を第1のチャンバ526内の圧力の所望の範囲で生じるように調整できるようにするために、上部円盤534と下部円盤536との間に止め部540を設けることができる。止め部540は下部円盤536と一体となっているように図示されているが、止め部540は上部円盤534に組み入れることもできるし、又は全く別の要素として設けることもできるので、これは必要条件ではない。
次に、図6を参照すると、図3の実施例による第2の実施形態が示されている。具体的には、図6は(下記の図7及び8と同様に)、圧力に反応する弁が第1のチャンバと第2のチャンバとの間に設けられている実施形態を示す。この実施形態では、図5の実施形態と同様、ピン516は(図5に示した円盤520の代わりに)円盤620に関係して設けられ、それによって、可変オリフィス530を画定する。(図5に示した他の構成部品は、図示を容易にするために図6には示されないが、図5に関して上記したのと実質的に同じように、それらは存在し動作するものとする。)しかしながら、この場合、円盤620の制御弁622の存在によって、オリフィス面積は圧力に基づいて制御される。第1のチャンバ526と第2のチャンバ528との間の差圧が十分でないと、制御弁622は制御弁ばね624によって付勢されて制御弁座626に接触し、それによって、第1のチャンバ526と補助オリフィス628との間の流体連通が閉じられる。この実施形態では、ピン516と円盤620(制御弁622及び関係する構成部品を含む)は、2つのチャンバ526、528の間のセパレータを形成する。図示を容易にするため、単一の制御弁622が図6に示されているが、複数のこのような制御弁622を円盤622内に配置することができることは理解されることに留意されたい。
図示のように、第2のチャンバ528から制御弁622の比較的大きい方の面積に圧力がかかるのに対して、第1のチャンバ526内の圧力は、制御弁622の比較的小さい方の面積にかかる。その結果、第1のチャンバ526内の圧力が第2のチャンバ528内の圧力より十分に高いと、すなわち、閾値に達すると、制御弁622を開ける正味の力が発生する。一旦、制御弁622が開くと、第1のチャンバ526内の圧力は、第2のチャンバ528からの圧力と同じ面積にかかり、これによって制御弁622は、第1のチャンバ526と第2のチャンバ528の圧力がほぼ等しくなるまで、開いている状態に維持される。結果として、流体は制御弁座626から補助オリフィス628を通って第2のチャンバ528へ流れ、エンジン弁の着座事象の期間中に亘って、第1のチャンバ526からの圧力が、制御弁622の底部にかかるように保たれる。一旦、エンジン弁が着座すると、第1及び第2のチャンバ526、528内の圧力は等しくなり、それによって制御弁ばね624は制御弁622を閉じることができる。
次に、図7を参照すると、図3の実施例による第3の実施形態が示されており、ここではチャネルがハウジング502の側壁に、又は任意の他の場所に全体として形成されて、第1のチャンバ526内に閉じ込められた容積を、弁キャッチ内に含まれる異なる圧力源、すなわち第2のチャンバ528に接続しており、可変オリフィスの部分がこのチャネル内にどのように具体化され得るかが示されている。図5及び6の第1及び2の実施形態と同様に、ピン516及び円盤720が設けられる。しかしながら、図示の実施形態では、バイパスチャネルもまた、第1のチャンバ526に開口する入口ポート701、第2のチャンバ528に開口する出口ポート705、並びにボール702とボール孔704との間の(入口ポート701及び出口ポート705と流体連通する)流れ領域によって画定されている。バイパスチャネルを形成するこれらの要素が合わさって、以下で説明するように、第1のチャンバ526と第2のチャンバ528との間を流体が流れることができる。
ボール702は、チェック弁として機能し、チェックばね708によって、入口ポート701とボール孔704との交差部によって形成されるボール座706に保持される。従ってこの実施形態では、セパレータは、ピン516及び円盤720だけでなく、追加のチェック弁によっても画定される。クラッキング圧力、すなわちボールに基づくチェック弁が開く第1のチャンバ526内の圧力は、ボール座706の開口の面積とチェックばね708の予荷重によって決まる。クラッキング圧力を、例えばアイドル速度などの内燃エンジンの公称の作動条件の最高圧力より幾分高く設計することが好ましく、それによってバイパスチャネルが開くのが早すぎるのを防ぐ。さらに、再閉鎖圧力、すなわちチェック弁が閉じる第1のチャンバ526内の圧力は、ボール702の直径とチェックばね708の圧縮荷重によって決まり、それは、第1のチャンバ526内で典型的に受ける圧力変動の最小範囲より幾分低く選ばれることができ、それによって、この場合には、バイパスチャネルが閉じるのが早すぎるのを防ぐ。
次に、図8を参照すると、図3の実施例による第4の実施形態が示されている。この第4の実施形態は、図7のボールに基づいたチェック弁が、油の粘度にそれほど敏感ではないという利点を有する画定したオリフィス804を有するピストン802に取り替えられていることを除けば、図7に示した第3の実施形態と同様である。さらに、この実施形態では、代替のピン806が、代替の表面の形体を有して図示されている。この場合には、位置に基づく可変オリフィスが、円盤720によって選択的に塞がれる複数の半径方向の穴808を有するピン806の表面の形体によって与えられる。図示のように、穴808は、ピン806内の内部の液圧通路810を通じて、第2のチャンバ528と流体連通している。端部キャップ812は、ピン806の液圧通路810を封止するために設けることができる。動作時、可変オリフィスは、複数の半径方向の穴808のうちの円盤720によって塞がれていない穴によって画定される。複数の半径方向の穴808のそれぞれをピン806の長手方向の長さに沿って異なる位置に配置することによって、ピン806が動くと、穴808のうちの連続する穴が第1のチャンバ526に対して露出され、又は塞がれることによって、オリフィス面積が変化する。図8の代替のピン806は、図5〜7及び9〜15の他の実施例で図示したピン516の代わりに使用することができ、またその逆も可能であることを当業者は理解するであろう。
次に、図9を参照すると、図3の実施例による第5の実施形態が示されている。この実施形態では、可動円盤座902が設けられている。第1のチャンバ526内の圧力が比較的低いとき、円盤座902は、半径方向ばね906などの圧縮可能部材と接触する複数の楔904によって、基準位置又は伸長位置に保持される。すなわち、半径方向ばね906によって与えられる半径方向外向きの付勢は、楔904をハウジング502の傾斜面908に接触するように付勢し、それは、楔904を下方に付勢して可動円盤座902と接触させる。この例では、セパレータは、ピン516、円盤720、可動円盤座902、楔904、及び半径方向ばね906によって形成される。第1のチャンバ526内の圧力が上昇し、それによって、円盤720が上方に押されると、楔904及び半径方向ばね906が下方に付勢する力に打ち勝ち、それによって、可動円盤座902もまた上方へ動いて引込み位置になることができる。可動円盤座902の引込み位置は、図示のように、可動円盤座902の高さより(ピン516の長手方向の長さに沿って)低い円盤止め部910によって制限することができる。傾斜面908に対する楔904の摩擦によって減衰が与えられることができ、これによって、可動円盤座902が第1のチャンバ526の圧力変動に反応して動くことが防がれる。図5に示した実施形態と同様に、円盤座902が動くと、それに対応して円盤720の下面が動き、それによってオリフィスは圧力に基づいて可変になる。1つの実施例では、可動円盤座902は実質的に非圧縮性材料で形成され、その結果、円盤720の動きは、可動円盤座902の伸長位置と引込み位置との間の距離によって制限される。
次に、図10を参照すると、図4の実施例による第1の実施形態が示されている。図5〜7の実施形態と同様に、ピン516と円盤720が設けられ、結果として、位置に基づいてオリフィスが可変となる。しかしながら、バイパスチャネルもまた、ハウジング502の壁内に全体として画定され、バイパスチャネルを通る流体の流れはソレノイドによって制御される。具体的には、ソレノイドは、着座位置においてニードル座1008と係合するニードル1006の動きを制御するために使用されるコイル1002及びアーマチュア1004を有する。ソレノイドを作動及び作動解除することによって、可変オリフィスのオリフィス面積は、バイパスチャネルにより与えられる面積を選択的に含める/取り除くことによって制御することができる。図4に対して上記で説明したように、ソレノイドの作動は、適切な動作パラメータ410に反応するコントローラ430によって制御することができる。例えば、システムの動作パラメータは、(センサなどを介して)コントローラ430によって監視されて、動作パラメータの値が所定の閾値を超えているか(又は、場合により、所定の閾値より下がっているか)どうかを判定することができる。この条件に合うとき、ソレノイドのコイル1002はコントローラ430の制御の下、励磁され、それによってバイパスチャネルを開けるためにアーマチュア1004を、従ってニードル1006を引っ込めることができる。同様に、動作パラメータを連続して監視することによって、コントローラ430は、動作パラメータの値が同じ又は異なる閾値より下がっているか(又は、場合により、所定の閾値を超えているか)どうかを判定することができる。この条件に合うとき、コントローラによってコイル1002は励磁を止め、その後、アーマチュア1004及びニードル1006が再着座し、それによってバイパスチャネルが閉じられる。このようにして、可変オリフィスは、従ってエンジン弁の着座速度は非常に正確に制御することができる。
次に、図11を参照すると、図4の実施例による第2の実施形態が示されている。この実施例では、スプール弁1102が、ハウジング502に形成された横孔1104内に摺動可能に配置され、第1のチャンバ526と第2のチャンバ(図示せず)との間でハウジング502内に全体として形成されたバイパスチャネル1106を選択的に開閉する。スナップ・リング1112が、横孔1104内に形成された溝内に設けられ、それによって横孔1104内にスプール弁1102を閉じ込める。図示の実施例では、横孔1104は、ハウジング502の長手方向の中心軸線を貫通せず、その代わり、中心軸線からは外れていることに留意されたい。すなわち、ハウジング502が円筒形とすると、横孔1104は、ハウジング502の直径ではなく、その弦と位置が合っている。これは図11の断面に示されており、ここで横孔1104の軸線を規定する弦は、ハウジング502の長手方向の軸線に平行でもある切断面を規定する平面内にある。従って図11では、スプール弁1102及び横孔1104は断面で示され、ピン516は、スプール弁1102及び横孔1104の背後に配置される。さらに、図示のように、バイパスチャネルの下部の鉛直部1106−aは第1のチャンバ526に開口し、バイパスチャネルの上部の水平部1106−bは第2のチャンバ(図示せず)に開口する。図11Aはこの実施例のもう一つの図であり、ここで図示の切断面は横孔1104及びスプール弁1102に垂直であり、ハウジング502を規定する長手方向の軸線から離れて、すなわちハウジング502の弦に沿って配置されるようにさらに示されている。図示を容易にするため、ピン516は図11Aには示されていない。さらに、図11Aに示した図はまた、バイパスチャネルの鉛直部1106−aが第1のチャンバ526につながり、バイパスチャネルの水平部1106−bが第2のチャンバ528につながるのをより明瞭に示している。
この実施形態では、セパレータは、ピン516及び円盤720だけでなく、スプール弁1102によっても画定される。スプール弁1102のどちらか一方の端に加圧流体を制御して適用することによって、スプール弁1102を動かすことができる。例えば、図11に示すように、油供給を第1の切替にすると、第1のポート1108と連通することができ、スプール弁1102の対応する端部に油が供給されると、スプール弁1102は移動して、スプール弁1102の溝は、バイパスチャネルの下部1106−aと上部1106−b両方に位置が合い、それによって、第1のチャンバと第2のチャンバとの間の流体連通が可能となる。反対に、油供給を第2の切替にすると、第2のポート1110と連通することができ、スプール弁1102の対応する端部に油が供給されると、スプール弁1102は移動して、スプール弁のランドは、バイパスチャネルの下部1106−aと上部1106−b両方に位置が合い、それによって、第1チャンバと第2のチャンバとの間の流体連通が妨げられる。油供給を第1及び第2の切替にするのは、例えば低速ソレノイドなどの1つ又は複数のアクチュエータによって制御することができ、アクチュエータは、上記の関連する動作パラメータ410に従ってコントローラ430によって管理される。複数の弁キャッチが複数のエンジン弁に対して用いられる場合、アクチュエータ(ソレノイド)の対(油供給の第1及び第2の切替に対応)は、各弁キャッチに提供することができ、それによって弁キャッチの個々の制御が可能になる。或いは、第1及び第2の油供給は、単一の遠隔に配置されたアクチュエータ(ソレノイド)によって、複数の弁キャッチを共通に制御することができ、これによって実施形態が簡素になる。
次に、図12を参照すると、図4の実施例による第3の実施形態が示されている。図12の実施形態は、第1のチャンバと第2のチャンバとの間に設けられた二次オリフィス1106を開閉するための、横孔1104内に摺動可能に中心軸線から外れて配置されたスプール弁1102を同じく用いるという点で、図11の実施形態と実質的に同様である。しかしながら、この実施形態では、エンジン油圧は、(図11のように、加圧流体源を切り替える、又は制御するのとは対照的に)スプール弁1102の第1の端部に対応する入口ポート1202にのみに加えられる。スプール弁1102のランドが、バイパスチャネルの下部1106−a及び上部1106−bの両方を通常は塞ぐように、スプール弁ばね1204がスプール弁1102を付勢するように力をかける。横孔1104の直径より大きな直径を有するスプール弁1102の止めフランジ1206によって、スプール弁1102の動きが制限される。エンジン油圧が、スプール弁ばね1204の予荷重によって決まる閾値を超えて上昇すると、スプール弁1102は移動し、それによってスプール弁1102の溝は、バイパスチャネルの下部1106−a及び上部1106−bの両方と位置が合って、第1のチャンバと第2のチャンバとの間で流体連通する。スプール弁1102の移動は、図示のように、止めねじなどを有することができるばね支持体1208に止めフランジ1206が当接することによって制限される。この実施形態の利点は、エンジン油圧によって示されるようなエンジン速度などの動作パラメータに密接に関係させて着座速度を変化させるような弁キャッチの制御のレベルを可能にするが、追加の制御ソレノイド又はエンジン制御システムの修正を必要としないことである。代替の実施形態では、これはまた、特定のクラッキング圧力で開く単一の、遠隔して取り付けられたスプール弁によっても達成することができ、それにより、個々の弁キャッチに配置されたスプール弁に油圧を適用することができる。それにより、この共通の制御手法は、各弁キャッチ内のパッケージングの必要条件を軽減する。
さらに別の実施例では、弁キャッチは、エンジン油温などの動作パラメータを直接適用することによって制御される。この場合、図12に示したスプール弁と実質的に同様なスプール弁が、各端部に1つのばねを有し、これら2つのばねによって位置を定められる。スプール弁の第1の端部の第1のばねは、スプール弁の第2の端部の第2のばねによって与えられる付勢に打ち勝つのに十分な付勢を与え、その結果、正常な動作状況(例えば、エンジン油温が閾値より低い状況)では、スプール弁のランドはバイパスチャネルを塞ぐ。従って正常な動作状況では、第2のばねは、第1のばねの力によって圧縮される。この実施例では、第2のばねは、エンジン油にさらされており、従ってエンジン油の温度にさらされている。第2のばねを適切な形状記憶合金(SMA:shape memory alloy)で作ることによって、エンジン油の温度が上昇すると、第2のばねは変形されていない状態に復帰し、したがって第2のばねの力が第1のばねの付勢に打ち勝つように変化し、それによってスプール弁を移動させる。その後、エンジン油が冷却されると、第2のばねは、第1のばねの力によってもう一度変形することができる。SMAの実例としては、当該技術において知られているようにニチノールがある。通常、SMAは、熱を加えられて変形されていない状態に戻るほうが、冷却されて変形された状態に戻るよりも速いが、その限りにおいて、この実施例は、上記したようなヒステリシス効果を実現することができることに留意されたい。この場合、スプール弁は、バイパスチャネルを開けるように移動するのは、その後にバイパスチャネルを閉じるように移動するよりも速い。
次に、図13及び14参照すると、図4の実施例による第4の実施形態が示されている。この場合も、図13及び14の実施形態は、第1のチャンバ526と第2のチャンバ528との間に設けられたバイパスチャネル1106を開閉するための、横孔1104内に摺動可能に配置されたスプール弁1102を同じく用いるという点で、図11及び12の実施形態と実質的に同様である。しかしながらこの実施形態では、スプール弁1102はハウジング502の直径と位置が合っており、したがって第2のチャンバ528の上方のハウジング502の長手方向の中心軸線を貫通している。さらに、この実施形態では、横孔1104は実質的に一端が閉じており、スプール弁ばね1302が、横孔1104の閉鎖端とスプール弁1102の一端との間の横孔1104内に設けられる。さらに、付勢されたスプール弁1102を横孔1104内に保持するために、スナップ・リング1402を横孔1104の開放端の近くの横孔1104の溝内に設けることができる。図12の実施形態と同様に、スプール弁1102の他端は、入力ポート1202を介してエンジン油圧に露出されている。従ってこの場合もまた、クラッキング圧は、前と同様、スプール弁1102が孔1104内を移動する点で決まる。図示の構成部品は、複数のシリンダ又はエンジン構成で容易に使用することができる共通の組立体とすることができ、それによって製造の必要条件を簡素化することができるという点で、図13及び14の実施形態は有益である。
最後に、図15を参照すると、図13及び14の実施形態の断面図が示されている。図13及び14の装施形態と同様に、スプール弁1102がバイパスチャネル(図示せず)を開閉するように設けられる。しかしながらこの実施形態は、図8に示した実施形態とよく似たピン1516が、ピン1516内の液圧通路1504と流体連通する半径方向の穴1502を含むという点で異なる。従って穴1502と円盤1506との間での協働によって、位置に基づいた可変オリフィスの制御の代替の形態が提供される。さらに、図示のように、結合したピン/円盤座1508が設けられる。
特定の好ましい実施例を図示し、説明してきたが、本教示から逸脱することなく変更や修正を行うことができることを当業者は理解するであろう。例えば、本明細書で例示した実施例及び実施形態は、位置及び圧力に基づく制御機構の組合せ、又は位置及びパラメータに基づく制御機構の組合せを含む。しかしながら、これらの3つの(すなわち、位置に基づく、圧力に基づく、及びパラメータに基づく)制御機構の他の組合せを使用することができることが理解される。すなわち、本明細書で例示したもの以外に、本明細書で説明した様々なピンのタイプ、円盤のタイプ、バイパスチャネル、チェック弁、及びスプール弁の組合せが可能である。従って、上記の教示の修正、変更、又は等価なもののいずれか及びすべては、上記で開示し本明細書で特許請求された基本的な根本原則の範囲内にあるものと考えられる。

Claims (29)

  1. システムの構成部品である可動部品の運動を制御するための装置であって、
    前記可動部品に動作可能に接続されるように構成された第1のチャンバと、
    第2のチャンバと、
    前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間の流体連通を提供する可変オリフィスであって、前記可変オリフィスのオリフィス面積は、前記第1のチャンバ内の圧力に反応する可変オリフィスと
    を有し、
    前記可動部品の運動が、前記可変オリフィスを通る前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへの流体の流れによって少なくとも部分的に制御される、装置。
  2. 前記オリフィス面積は、前記第1のチャンバ内の圧力の上昇に反応して増大し、また前記第1のチャンバ内の圧力の下降に反応して減少する、請求項1に記載の装置。
  3. 前記可変オリフィスが、前記第1のチャンバ内の圧力に反応して形状を変化させる圧力依存要素によって画定される、請求項1に記載の装置。
  4. 前記可変オリフィスが、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間に流体連通を提供するバイパスチャネルを有し、前記バイパスチャネルは、前記第1のチャンバ内の圧力に反応して開く、又は閉じる、請求項1に記載の装置。
  5. 前記可変オリフィスが、前記第1のチャンバ内の圧力の変化に対してヒステリシスを示す、請求項1に記載の装置。
  6. 内部に形成された孔を有するハウジングと、
    前記孔内に摺動可能に配置され、且つ前記可動部品と連絡するように構成されたピストンと、
    前記ハウジング内に配置されたセパレータであって、前記ピストン及び前記セパレータの間に前記第1のチャンバを、また前記ハウジング及び前記セパレータの間に前記第2のチャンバを画定し、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間に前記可変オリフィスを有するセパレータと
    をさらに有する、請求項1に記載の装置。
  7. 前記セパレータの前記可変オリフィスが、前記第1のチャンバに開口する入口ポート及び前記第2のチャンバに開口する出口ポートを有する圧力反応弁を有し、前記圧力反応弁は、前記第1のチャンバ内の圧力が閾値を超えると、開くように構成されている、請求項6に記載の装置。
  8. 前記圧力反応弁が、前記セパレータの構成部品を形成する円盤内に配置される、請求項7に記載の装置。
  9. 前記圧力反応弁は、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間に流体連通を提供するバイパスチャネルを通る流れを制御するように配置され、前記バイパスチャネルは、前記ハウジング内に全体的に形成される、請求項7に記載の装置。
  10. 前記セパレータが、
    前記ハウジングの前記孔内に配置される、中央孔を有する円盤と、
    前記中央孔内で前記ピストンによって摺動可能に保持されるピンと
    をさらに有し、
    前記ピンの表面の形体が前記中央孔と協働して、前記可変オリフィスの少なくとも一部を提供する、請求項6に記載の装置。
  11. 前記ピンが、前記中央孔を選択的に塞ぐように構成された長手方向に変化する表面を有し、
    前記円盤が、前記第1のチャンバ内の圧力に反応して移動可能であり、さらに、前記ピンの長手方向に変化する表面に対して前記中央孔を選択的に塞ぐように移動可能である、請求項10に記載の装置。
  12. 前記ピンが、内部の液圧通路、及び前記円盤によって選択的に塞がれるように構成された複数の半径方向の穴を有し、前記内部の液圧通路が前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバと流体連通する、請求項10に記載の装置。
  13. 前記円盤が可撓性要素を有し、前記可撓性要素は、前記第1のチャンバ内の圧力に対して前記円盤の厚さを変化させる、請求項10に記載の装置。
  14. 前記セパレータ組立体が、
    前記円盤、及び前記第2のチャンバを画定する前記ハウジングの一部の間で、前記ハウジングの前記孔内に配置された可動円盤座と、
    前記可動円盤座を伸長位置に保持するために付勢力を与える前記第2のチャンバ内に配置された圧縮可能部材と
    をさらに有し、
    前記第1のチャンバ内の圧力が前記付勢力に打ち勝ち、それにより前記可動円盤座を、前記円盤を介して引込み位置に動かすことができる、請求項10に記載の装置。
  15. 前記可動部品がエンジン弁である請求項1に記載の装置を有する内燃エンジン。
  16. システムの構成部品である可動部品の運動を制御するための装置であって、
    孔を有するハウジングであって、その内部に全体が形成されるバイパスチャネルを有するハウジングと、
    前記孔内に摺動可能に配置され、且つ前記可動部品と連絡するように配置されたピストンと、
    前記ハウジング内に配置されたセパレータであって、前記ピストン及び前記セパレータの間に第1のチャンバを、また前記ハウジング及び前記セパレータの間に第2のチャンバを画定しており、前記バイパスチャネルが、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間に流体連通を提供する可変オリフィスの少なくとも一部を形成している、セパレータと
    を有し、
    前記セパレータが、前記第1のチャンバに開口する入口ポート及び前記第2のチャンバに開口する出口ポートを有する前記バイパスチャネルを通る流体の流れを制御する弁であって、前記システムの動作パラメータに従って制御される弁をさらに有し、
    前記可動部品の運動が、前記ピストンと、前記可変オリフィスを通る前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへの流体の流れとによって少なくとも部分的に制御される、装置。
  17. 前記弁が、液圧で制御されるスプール弁を有する、請求項16に記載の装置。
  18. 前記弁が、ソレノイド弁を有する、請求項16に記載の装置。
  19. 前記セパレータが、
    前記ハウジング内の前記孔内に配置される、中央孔を有する円盤と、
    前記中央孔内で前記ピストンによって摺動可能に保持されるピンと
    をさらに有し、
    前記ピンの表面の形体が前記中央孔と協働して、前記可変オリフィスの少なくとも一部を提供する、請求項16に記載の装置。
  20. 前記ピンが、前記中央孔を選択的に塞ぐように構成された長手方向に変化する表面を有する、請求項19に記載の装置。
  21. 前記ピンが、内部の液圧通路と、前記円盤によって選択的に塞がれるように構成された複数の半径方向の穴とを有し、前記内部の液圧通路が、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバと流体連通する、請求項19に記載の装置。
  22. 請求項16に記載の装置を有する内燃エンジンであって、前記可動部品がエンジン弁である、内燃エンジン。
  23. 前記動作パラメータが、前記エンジンの速度、前記エンジンにかけられた負荷、前記エンジンの温度、前記エンジン内の油圧、及び前記エンジンのスロットル位置を含むパラメータのグループから選択されるパラメータのうちの1つ又はそれらの組合せである、請求項22に記載の内燃エンジン。
  24. 内燃エンジン内のエンジン弁の運動を制御するための装置であって、
    孔を有するハウジングであって、その内部に全体が形成されるバイパスチャネルを有するハウジングと
    前記孔内に摺動可能に配置され、また前記エンジン弁と連絡するように配置されたピストンと、
    前記ハウジング内に配置されたセパレータであって、前記セパレータは、前記ピストン及び前記セパレータの間に第1のチャンバを、また前記ハウジング及び前記セパレータの間に第2のチャンバを画定しており、前記バイパスチャネルが、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間に流体連通を提供する可変オリフィスの少なくとも一部を形成する、セパレータと、
    前記ハウジングによって支持され、且つ前記バイパスチャネルを通る流体の流れを制御するように配置されたバイパス弁であって、前記エンジンの動作パラメータに従って制御されるバイパス弁と
    を有し、
    前記エンジン弁の運動が、前記ピストンと、前記可変オリフィスを通る前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへの流体の流れとによって少なくとも部分的に制御される、装置。
  25. 前記動作パラメータが、前記エンジンの速度、前記エンジンにかけられた負荷、前記エンジンの温度、前記エンジン内の油圧、及び前記エンジンのスロットル位置を含むパラメータのグループから選択されるパラメータのうちの1つ又はそれらの組合せである、請求項24に記載の内燃エンジン。
  26. 前記バイパス弁が、液圧で制御されるスプール弁を有する、請求項24に記載の装置。
  27. 前記ハウジングが、少なくとも1つの外部流体源と、前記スプール弁の少なくとも1つの端部との間に流体連通を提供する少なくとも1つのポートを有する、請求項26に記載の装置。
  28. 前記バイパス弁がソレノイド弁を有する、請求項24に記載の装置。
  29. 可動部品を有するシステムであって、
    対応する可動部品の運動を制御するための複数の装置をさらに有し、前記複数の装置のそれぞれが、
    孔を有するハウジングであって、その内部に全体が形成されるバイパスチャネルを有するハウジングと
    前記孔内に摺動可能に配置され、且つ前記対応する可動部品と連絡するように配置されたピストンと、
    前記ハウジング内に配置されたセパレータであって、前記セパレータは、前記ピストン及び前記セパレータの間に第1のチャンバを、また前記ハウジング及び前記セパレータの間に第2のチャンバを画定しており、前記バイパスチャネルが、前記第1のチャンバ及び前記第2のチャンバの間に流体連通を提供する可変オリフィスの少なくとも一部を形成する、セパレータと
    を有し、
    前記セパレータが、前記第1のチャンバに開口する入口ポートと前記第2のチャンバに開口する出口ポートとを有する前記バイパスチャネルを通る流体の流れを制御する、液圧で制御されるスプール弁をさらに有し、前記スプール弁は、前記システムの動作パラメータに従って制御され、また
    前記対応する可動部品の運動が、前記ピストンと、前記可変オリフィスを通る前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへの流体の流れとによって少なくとも部分的に制御され、また
    前記システムが、前記複数の装置のうちの少なくとも1つの装置の前記スプール弁と液圧連通する少なくとも1つのアクチュエータをさらに有する、システム。
JP2016505560A 2013-03-31 2014-03-27 可動部品の運動制御 Active JP6153655B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361806933P 2013-03-31 2013-03-31
US61/806,933 2013-03-31
US14/227,122 US9091184B2 (en) 2013-03-31 2014-03-27 Controlling motion of a moveable part
US14/227,122 2014-03-27
PCT/US2014/031973 WO2014165383A1 (en) 2013-03-31 2014-03-27 Controlling motion of a moveable part

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016515674A true JP2016515674A (ja) 2016-05-30
JP6153655B2 JP6153655B2 (ja) 2017-06-28

Family

ID=51619572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016505560A Active JP6153655B2 (ja) 2013-03-31 2014-03-27 可動部品の運動制御

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9091184B2 (ja)
EP (1) EP2981687B1 (ja)
JP (1) JP6153655B2 (ja)
KR (1) KR101639985B1 (ja)
CN (1) CN105074142B (ja)
BR (1) BR112015025105B1 (ja)
WO (1) WO2014165383A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105298544A (zh) * 2014-11-01 2016-02-03 熵零股份有限公司 同源流体控制系统
DE202016106843U1 (de) * 2016-12-08 2017-01-31 Rosen Swiss Ag Bypass-Ventil und Molch mit einem Bypass-Ventil
KR102551572B1 (ko) 2018-09-10 2023-07-04 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드. 로스트 모션 가변 밸브 작동 시스템 및 방법
KR20200145422A (ko) 2019-06-21 2020-12-30 김양재 엄마의 심박수 소리를 들려주는 스마트 신생아 베개
CN113028095B (zh) * 2021-04-06 2024-06-18 常州天目智能科技有限公司 基于形状记忆合金的节流装置及控制通道开度的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146802U (ja) * 1979-04-10 1980-10-22
JPH04224212A (ja) * 1990-12-21 1992-08-13 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の動弁装置
JPH05256115A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の動弁装置
WO2004085858A1 (ja) * 2003-03-24 2004-10-07 Yokohama Tlo Company,Ltd. 内燃機関の可変動弁装置とその制御方法および油圧アクチュエータ

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59229012A (ja) 1983-06-08 1984-12-22 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 内燃機関の動弁機構
US5577468A (en) 1991-11-29 1996-11-26 Caterpillar Inc. Engine valve seating velocity hydraulic snubber
US5216988A (en) * 1992-10-15 1993-06-08 Siemens Automotive L.P. Dual bucket hydraulic actuator
US6308690B1 (en) 1994-04-05 2001-10-30 Sturman Industries, Inc. Hydraulically controllable camless valve system adapted for an internal combustion engine
US5531192A (en) 1994-08-04 1996-07-02 Caterpillar Inc. Hydraulically actuated valve system
JP3484488B2 (ja) * 1995-03-20 2004-01-06 トキコ株式会社 減衰力調整式油圧緩衝器
JP3379397B2 (ja) 1997-08-12 2003-02-24 トヨタ自動車株式会社 液圧ブレーキ装置
KR100689076B1 (ko) 1997-08-28 2007-03-09 디이젤 엔진 리타더스, 인코포레이티드 밸브 시팅을 제어하는 엔진 밸브 작동기
US7882810B2 (en) 1997-12-11 2011-02-08 Jacobs Vehicle Systems, Inc. Variable lost motion valve actuator and method
WO2000012895A2 (en) * 1998-08-26 2000-03-09 Diesel Engine Retarders, Inc. Valve seating control device with variable area orifice
JP4711581B2 (ja) 1999-09-16 2011-06-29 ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド バルブ着座速度制御の方法および装置
US6269827B1 (en) 1999-10-07 2001-08-07 Eaton Corporation Electrically operated pressure control valve
US6655512B2 (en) 2000-12-19 2003-12-02 Delphi Technologies, Inc. Variable area low speed orifice in a vehicle damper
ITTO20010272A1 (it) 2001-03-23 2002-09-23 Fiat Ricerche Motore a combustione interna con valvole ad azionamento variabile e punteria idraulica ausiliaria.
ITTO20020234A1 (it) 2002-03-15 2003-09-15 Fiat Ricerche Motore pluricilindrico a combustione interna con dispositivo idraulico a controllo elettronico per l'azionamento variabile delle valvole e d
US7318398B2 (en) * 2003-08-15 2008-01-15 Caterpillar Inc. Engine valve actuation system
US7228826B2 (en) * 2003-12-23 2007-06-12 Caterpillar Inc Internal combustion engine valve seating velocity control
US7156062B2 (en) 2004-04-19 2007-01-02 Jacobs Vehicle Systems, Inc. Valve actuation system with valve seating control
US6966285B1 (en) 2004-07-21 2005-11-22 General Motors Corporation Engine valve actuation control and method
PL1674673T3 (pl) 2004-12-23 2007-08-31 Fiat Ricerche Silnik spalinowy z hydraulicznie zmiennymi zaworami
US8079338B2 (en) 2006-04-11 2011-12-20 Jacobs Vehicle Systems, Inc. Self adjusting valve catch with valve seating control
US7866286B2 (en) 2006-09-13 2011-01-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for valve seating control for an electro-hydraulic engine valve
FI124120B (fi) * 2008-07-31 2014-03-31 Wärtsilä Finland Oy Ohjausjärjestely mäntämoottorissa
US20100180875A1 (en) 2009-01-22 2010-07-22 The Scuderi Group, Llc Seating control device for a valve for a split-cycle engine
KR101552489B1 (ko) 2009-08-07 2015-09-11 자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드. 밸브 캐취 피스톤을 가지고 있는 로스트 모션 가변 밸브 구동 시스템
WO2012103401A2 (en) 2011-01-27 2012-08-02 Scuderi Group, Llc Lost-motion variable valve actuation system with cam phaser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146802U (ja) * 1979-04-10 1980-10-22
JPH04224212A (ja) * 1990-12-21 1992-08-13 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の動弁装置
JPH05256115A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の動弁装置
WO2004085858A1 (ja) * 2003-03-24 2004-10-07 Yokohama Tlo Company,Ltd. 内燃機関の可変動弁装置とその制御方法および油圧アクチュエータ

Also Published As

Publication number Publication date
EP2981687A4 (en) 2017-06-21
US9091184B2 (en) 2015-07-28
EP2981687B1 (en) 2019-10-23
BR112015025105B1 (pt) 2022-11-01
KR20150135532A (ko) 2015-12-02
CN105074142A (zh) 2015-11-18
KR101639985B1 (ko) 2016-07-15
EP2981687A1 (en) 2016-02-10
BR112015025105A2 (pt) 2017-07-18
WO2014165383A1 (en) 2014-10-09
US20140290604A1 (en) 2014-10-02
CN105074142B (zh) 2016-10-05
JP6153655B2 (ja) 2017-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6153655B2 (ja) 可動部品の運動制御
EP1869294B1 (en) Valve actuation system with valve seating control
JP2003509619A (ja) バルブ着座速度制御の方法および装置
WO1999010629A2 (en) Engine valve actuator with valve seating control
WO2008150457A1 (en) Variabale valve actuation system
US8079338B2 (en) Self adjusting valve catch with valve seating control
WO2014179906A1 (zh) 一种可变升程驱动器
US9885261B2 (en) Actuator for axial displacement of an object
US6145805A (en) Liquid control valve assembly with local damping and hydraulically actuated fuel injector using same
JP5226221B2 (ja) 緩衝器のバルブ構造
JP4842716B2 (ja) パイロットチェック弁及びこれを備えた流体圧回路
US7137374B1 (en) Adjustable hydraulic valve lifter
US6957660B2 (en) Pressure relief valve with bidirectional damping
JP2005233031A (ja) 内燃機関の可変動弁装置
JP3676727B2 (ja) 開閉弁
JP2006511756A (ja) 内燃機関に用いられる燃料噴射弁
US10233795B2 (en) Bypass valve for pressure oscillation control
JP6514573B2 (ja) 緩衝器
JP2008128442A (ja) 弁装置
JPS61149510A (ja) エンジンの弁作動制御装置
JP2000120921A (ja) スローシャット弁
JPH0634102U (ja) 内燃機関の動弁装置
JPH0616779U (ja) チエツク弁における流量制御構造

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160923

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160930

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170104

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170330

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170526

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170530

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6153655

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250