JP2021521389A - 空気圧式アクチュエータ、圧力波発生器および圧力波発生器の動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (33)
- 空気圧式アクチュエータ(4b)において、
第1容積(41)内のガス状作動媒体に抗して作用する第1ピストン表面(91)であって、前記第1容積(41)内の圧力は、前記第1ピストン表面(91)に第1方向のアクチュエータ力を生じさせる、第1ピストン表面(91)と、
第2容積(42)内で作動媒体に抗して作用する第2ピストン表面(92)であって、前記第2容積(42)内の圧力は、前記第2ピストン表面(92)に対して、前記第1方向とは反対の第2方向にアクチュエータ力を生じさせる、第2ピストン表面(92)と、
前記第1容積(41)と前記第2容積(42)との間のスロットルと、
前記第1容積(41)に前記作動媒体を導入し、前記第1容積(41)から前記作動媒体を排出するための前記第1容積(41)の入口/出口開口部(45)と、
を備え、
前記第1ピストン表面(91)は、前記第2ピストン表面(92)よりも大きい、空気圧式アクチュエータ(4b)。 - 前記入口/出口開口部(45)を閉鎖するための端部位置減衰を備える、請求項1に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- ピストン閉鎖要素(95)が、前記入口/出口開口部(45)を閉鎖するために配置される、請求項1または2に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記ピストン閉鎖要素(95)は、また、前記第1容積(41)に対して作動媒体充填導管(48:101)を分離するように配置される、請求項3に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記第1ピストン表面(9)と前記第2ピストン表面(92)とは、同一のピストン(93)に形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記第1ピストン表面(91)および前記第2ピストン表面(92)は、別個のピストン(93)上に形成され、それらの運動は互いに機械的に結合される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記第1ピストン表面(91)と、前記入口/出口開口部(45)を閉鎖するためのピストン閉鎖要素(95)とが、同一ピストン(93)に形成されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記入口/出口開口部を開放することによって前記第1容積(41)から前記作動媒体を急速に排出するためのシリンダ排出弁(46)であって、前記シリンダ排出弁(46)は、
前記作動媒体に曝されると前記シリンダ排出弁(46)を閉鎖するための力が生じるピストン表面(52)と、
前記作動媒体に曝されると前記シリンダ排出弁(46)の開放方向の力が生じる弁表面(53)であって、前記ピストン表面(52)よりも小さい弁表面(53)と、
を備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。 - 前記作動媒体が前記ピストン表面(52)に作用する排出弁容積(51)から前記作動媒体を排出するための排出パイロット弁(47)を備える、請求項8に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 作動媒体充填導管(48)が、前記排出弁容積(51)および前記第1容積(41)に同一圧力の作動媒体を充填するために配置される、請求項8または9に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記作動媒体充填導管(48)の、前記第1容積(41)に作動媒体が供給される区間(101)は、前記シリンダ排出弁(46)、特に前記弁の遮断体を通って延びる、請求項10に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 前記ピストン(93)の直線案内は、前記ピストン(93)が後部閉鎖ガイド(98)を包囲し、前記後部閉鎖ガイドに沿って移動方向に直線的に移動可能であり、前記ピストン(93)から離れる移動方向に延在する中空円筒形のピストン接続要素(94)が、前記後部閉鎖ガイド(98)に締結される軸受要素(14)を包囲し、前記第2容積(42)が、前記ピストン(93)と、前記ピストン接続要素(94)の内側と、前記軸受要素(14)と、前記後部閉鎖ガイド(98)との間に形成される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の空気圧式アクチュエータ(4b)。
- 主要爆発チャンバ(2)と、閉鎖位置において前記主要爆発チャンバ(2)を前記出口に対して閉鎖し、開放位置において前記主要爆発チャンバ(2)から前記出口への爆発ガスの流れを可能にする閉鎖要素(9)と、前記主要爆発チャンバ(2)内の爆発を点火する点火手段とを有する、圧力波発生器(1)において、
前記圧力波発生器(1)は、請求項1〜10のいずれか一項に記載の空気圧式アクチュエータを備え、前記閉鎖要素(9)は、前記空気圧式アクチュエータ(4b)によって、前記閉鎖位置から前記開放位置に移動させることができ、特に前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させることもできる、圧力波発生器(1)。 - 前記圧力波発生器(1)は、前記主要爆発チャンバ(2)内の圧力が所定の閾値を超えたときに前記閉鎖要素(9)の開放移動を作動させるように設計された制御部(20)を備える、請求項13に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記点火手段は、エネルギを絶えず供給することができる点火手段、特にグロープラグ(5b)である、請求項14に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記圧力波発生器(1)は、前記閉鎖要素(9)の開放移動を作動させ、前記開放移動の発動後の設定可能な点火遅延時間の完了後に、前記主要爆発チャンバ(2)内の爆発を点火するように設計された制御部(20)を備える、請求項13に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記点火手段は、火花発生点火手段、特にスパークプラグ(5)である、請求項16に記載の圧力波発生器(1)。
- 空気圧式アクチュエータ(4b)を動作させる方法において、
前記空気圧式アクチュエータ(4b)は、
第1容積(41)内のガス状作動媒体に抗して作用する第1ピストン表面(91)であって、前記第1容積(41)内の圧力が、前記第1ピストン表面(91)に前記第1方向のアクチュエータ力を生じさせる、第1ピストン表面(91)と、
第2容積(42)内で前記作動媒体に抗して作用する第2ピストン表面(92)であって、前記第2容積(42)内の圧力が、前記第1方向とは反対の第2方向のアクチュエータ力を前記第2ピストン表面(92)に生じさせる、第2ピストン表面と、
を備え、
前記方法は、
・特に充填弁、例えば加圧空気弁(49)によって、圧力下にあるガス状作動媒体で前記第1容積(41)を充填するステップと、
・絞りを介した前記第1容積(41)と前記第2容積(42)との間の圧力補償であって、これにより、前記第1ピストン表面(91)と前記第2ピストン表面(92)との間の表面積差に起因して、前記アクチュエータを前記第1方向に移動させるステップと、
・特に前記第1容積(41)の入口/出口開口部を開放することによって、前記作動媒体の少なくとも一部を前記第1容積(41)から排出するステップと、
・前記第2容積(42)内よりも前記第1容積(41)内のより急速な圧力降下によって、前記アクチュエータを前記第2方向に移動させるステップと、
を含む、方法。 - 主要爆発チャンバ(2)を備えた圧力波発生器(1)を、空気圧式アクチュエータ(4b)を使用して作動させる方法において、
前記空気圧式アクチュエータ(4b)は、
第1容積(41)内のガス状作動媒体に抗して作用する第1ピストン表面(91)であって、前記第1容積(41)内の圧力は、前記第1ピストン表面(91)に第1方向のアクチュエータ力を生じさせる、第1ピストン表面(91)と、
第2容積(42)内の前記作動媒体とは反対に作用する第2ピストン表面(92)であって、前記第2容積(42)内の圧力が、前記第1方向とは反対の第2方向のアクチュエータ力を前記第2ピストン表面(92)に生じさせる、第2ピストン表面(92)と、
を備え、
前記方法は、
・特に充填弁、例えば加圧空気弁(49)によって、圧力下にあるガス状作動媒体で第1容積(41)を充填するステップと、
・絞りを介した前記第1容積(41)と前記第2容積(42)との間の圧力補償ステップであって、これにより、前記第1ピストン表面(91)と前記第2ピストン表面(92)との表面積差に起因して、前記アクチュエータを前記第1方向に移動させ、これにより、前記閉鎖要素(9)を閉鎖方向に移動させ、前記主要爆発チャンバ(2)を閉鎖する、圧力補償ステップと、
・前記主要爆発チャンバ(2)に爆発性混合物を充填するステップと、
・前記主要爆発チャンバ(2)内で爆発を点火し、特に前記第1容積(41)の入口/出口開口部を開放することによって、前記作動媒体の少なくとも一部を前記第1容積(41)から排出し、これによって前記主要爆発チャンバ(2)を開放するステップと、
・前記第2容積(42)内よりも前記第1容積(41)内のより急速な圧力降下によって、前記アクチュエータを前記第2方向に移動させ、これによって、出口(15)に対して前記主要爆発チャンバ(2)を開放するために閉鎖要素を前記開放方向に移動させ、爆発ガスを、前記出口(15)を通して前記主要爆発チャンバ(2)から排出するステップと、
を繰り返して実行する、方法。 - 前記主要爆発チャンバ(2)内の爆発の点火は、前記主要爆発チャンバの開放前に行われ、前記主要爆発チャンバを開放するために、前記主要爆発チャンバ(2)内の圧力が測定され、前記圧力が所定の閾値を超えるとすぐに前記主要爆発チャンバ(2)の開放が作動される、請求項19に記載の方法。
- 前記主要爆発チャンバ(2)における爆発の点火は、前記主要爆発チャンバの開放後に行われ、ここで、前記主要爆発チャンバ(2)の開放が最初に作動され、所定の点火遅延時間の完了後に前記主要爆発チャンバにおける爆発が点火される、請求項19に記載の方法。
- 主要爆発チャンバ(2)および補助爆発チャンバ(3)と、閉鎖位置で主要爆発チャンバ(2)を出口に対して閉鎖し、開放位置で主要爆発チャンバ(2)から出口への爆発ガスの流れを可能にする閉鎖要素(9)と、補助爆発チャンバ(3)から主要爆発チャンバ(2)へ爆発を導くための点火導管(8)とを有する圧力波発生器(1)であって、点火導管(8)に点火導管弁(7)が配置されていることを特徴とする、圧力波発生器(1)。
- 前記点火導管弁(7)は、電気的に作動される弁である、請求項22に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記点火導管弁(7)は、前記閉鎖要素(9)の移動によって機械的に作動可能である、請求項22に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記点火導管弁(7)の要素は、前記閉鎖要素(9)の一部によって形成されるか、または前記閉鎖要素(9)に固定的に接続される、請求項22または24に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記閉鎖要素(9)は、点火導管(8)として作用するか又は前記点火導管(8)の一部である開口部又は凹部を含み、前記開口部は、前記閉鎖位置から前記開放位置への前記閉鎖要素(9)の移動によって解放可能である、請求項25に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記閉鎖要素(9)は、前記補助爆発チャンバ(3)内での爆発によって前記閉鎖位置から前記開放位置に移動させることができる、請求項1〜26のいずれか一項に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記補助爆発チャンバ(3)内の爆発を活性化するための火花発生点火手段、特に点火プラグ(5)と、前記補助爆発チャンバ(3)を充填するための第2充填導管(13)とを備え、前記第2充填導管(13)は前記点火導管(8)と同一ではない、請求項27に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記補助爆発チャンバ(3)内で爆発を引き起こすために、エネルギを永続的に供給することができる点火手段、特にグロープラグ(5b)を備え、前記点火導管(8)が、前記主要爆発チャンバ(2)から前記補助爆発チャンバ(3)を充填するように配置される、請求項27に記載の圧力波発生器(1)。
- 前記閉鎖要素(9)は、それ自体のアクチュエータ、特に空気圧式アクチュエータ(4b)によって前記閉鎖位置から前記開放位置に移動させることができる、請求項1〜29のいずれか一項に記載の圧力波発生器(1)。
- 特に請求項22〜28のいずれか一項に記載の、主要爆発チャンバ(2)と補助爆発チャンバ(3)とを有する圧力波発生器(1)を動作させる方法において、
・前記主要爆発チャンバ(2)及び前記補助爆発チャンバ(3)のそれぞれに爆発性混合物を充填するステップと、
・前記補助爆発チャンバ(3)内で爆発を点火するステップと、
・前記補助爆発チャンバ(3)から点火導管(8)を通して前記爆発を導くステップであって、この導くステップが点火導管弁(7)によって中断される、ステップと、
・出口(15)に対して閉鎖要素(9)を開放することによって前記主要爆発チャンバ(2)を開放するステップと、
・前記点火導管弁(7)を開放し、これによって前記爆発を前記主要爆発チャンバ(2)内に導き、前記主要爆発チャンバ(2)内で爆発を点火するステップと、
・前記出口(15)を介して前記主要爆発チャンバ(2)から爆発ガスを排出するステップと、
を含み、これらのステップを繰り返して実行する、方法。 - 特に請求項22〜27,および29のいずれか一項に記載の、主要爆発チャンバ(2)および補助爆発チャンバ(3)を有する圧力波発生器(1)を動作させる方法において、
・前記主要爆発チャンバ(2)に爆発性混合物を充填するステップと、
・閉鎖要素(9)を開放方向に移動させるステップと、
・特に前記閉鎖要素(9)を移動させることによって点火導管弁(7)を開放し、これによって前記爆発性混合物を前記主要爆発チャンバ(2)から前記補助爆発チャンバ(3)内に導くステップと、
・前記補助爆発チャンバ(3)内で爆発を点火するステップと、
・前記補助爆発チャンバ(3)から前記点火管(8)を介して前記主要爆発チャンバ(2)に爆発を導くステップと、
・前記閉鎖要素(9)(9)を開放方向にさらに移動させて、閉鎖要素(9)を開放することによって出口(15)に対して前記主要爆発チャンバ(2)を開放し、爆発ガスを、前記出口(15)を通して前記主要爆発チャンバ(2)から排出するステップと、
を含み、これらのステップを繰り返して実行する、方法。 - 補助爆発チャンバ(3)内での爆発の点火が、常にエネルギを供給できる点火手段、特にグロープラグ(5b)を介して生じる、請求項32に記載の方法。
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