JP4056362B2 - 排気弁油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として大型２サイクルディーゼル機関に適用され、加圧駆動油を駆動ピストンの一端側に作用させ該駆動ピストンの他端側にて作動油を加圧する油圧駆動装置と、前記油圧駆動装置から圧送された作動油圧を排気弁に連結される作動ピストンに作用させて排気弁を開閉駆動する排気弁アクチュエータとを備えた排気弁油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型２サイクルディーゼル機関においては、蓄圧器に蓄圧された加圧駆動油を、油圧駆動装置の駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストンの一端側に作用させ、該駆動ピストンの他端側にて排気弁アクチュエータ用の作動油を加圧し、油圧駆動装置から作動油室内に圧送された作動油の油圧を排気弁アクチュエータ作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動する排気弁油圧駆動装置が、近年多く採用されている。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−２５４６１１号公報）における排気弁油圧駆動装置は、アキュムレータにて蓄圧された加圧駆動油を油圧駆動装置の駆動油チャンバ内に導入して、駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合され、下部に小径部が上部に大径部が該大径部のさらに上部に最小径部が夫々形成された３段径ピストンの小径部に作用させ、該２段径ピストンの大径部側が臨む作動油用の油室内の作動油を加圧し、該作動油を作動油管を介して排気弁アクチュエータに圧送し、該排気弁アクチュエータの作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに前記作動油を作用させて該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動するように構成されている。
【０００４】
また、かかる排気弁油圧駆動装置においては、前記３段径ピストンの移動量が大きくなると、前記最小径部が上部シリンダ内に進入し、前記大径部上面と駆動シリンダとの間の容積が密閉状態となって、該容積のクッション作用によって前記３段径ピストンの上昇速度を制限し、排気弁の開弁速度を抑制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１にて提供されているような排気弁油圧駆動装置においては、加圧駆動油を油圧駆動装置の駆動ピストンの一端側に作用させ、該駆動ピストンの他端側にて排気弁アクチュエータ用の作動油を加圧し、該油圧駆動装置からの作動油圧を排気弁アクチュエータの作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動するように構成されているため、油圧駆動装置の駆動ピストンの上昇速度を排気弁最大リフトに近づくに従い減速し、排気弁開口面積増加速度を緩やかにして排気弁の急加速によるジャンピングの発生を回避することを要する。
【０００６】
然るに、前記特許文献１にあっては、排気弁最大リフト近傍における前記最小径部の１次クッション作用のみによって排気弁の着座を制御しているため、前記排気弁の最大リフト近傍でジャンピングを起こしやすい。
【０００７】
また前記排気弁油圧駆動装置においては、装置全体が大形であり油圧駆動のための駆動油量が多くなることから、油圧駆動装置における駆動ピストンを作動させるための駆動動力が大きくなるが、前記特許文献１に開示されている排気弁油圧駆動装置あっては、かかる駆動動力を低減する手段はなされていない。
等の問題点を有している。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、排気弁最大リフト到達前における排気弁の開弁速度を高精度で制御可能とするとともに、油圧駆動装置における駆動動力を低減可能な排気弁油圧駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、加圧された駆動油を駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストンの一端側に作用させ該駆動ピストンの他端側にて作動油を加圧する油圧駆動装置と、前記油圧駆動装置から作動油室内に圧送された作動油の油圧を作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動する排気弁アクチュエータとを有してなる排気弁油圧駆動装置において、前記油圧駆動装置は前記駆動ピストンを大径部とこれよりも小径の小径部との２段径ピストンにて構成するとともに、該駆動ピストンの大径部と小径部との段差部及び前記駆動シリンダの内面により区画形成されたクッション室と、該クッション室内のクッション油を供給あるいは返還するクッション油供給路及びクッション油返還路とを備えてなることを特徴とする排気弁油圧駆動装置を提案する。
【００１０】
請求項１において、好ましくは請求項３ないし５のように構成する。
即ち請求項３においては、前記駆動油の供給路とクッション室の上部とを接続する第２のクッション油供給路を設け、該第２のクッション油供給路に前記駆動油の供給路からクッション室に向かう油の流れを許容する逆止弁を介装してなる。
請求項４においては、前記第２のクッション油供給路から分岐して外部に連通される絞り付きのエア抜き及び循環通路を備えてなる。
請求項５においては、加圧された駆動油を駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストン駆動ピストンの内部に駆動油の供給路と前記連通路とをリフトの初期のみ連通するエア抜き用の絞り通路を設けてなる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に加えて、前記駆動シリンダに、前記クッション室と前記クッション油供給路とを連通する第１のポートと、前記クッション室と駆動油の供給路とを該クッション室側から該駆動油の供給路側へ向かう駆動油の流れを許容する逆止弁を備えたクッション油排出路を介して連通する第２のポートとを穿設し、前記駆動ピストンの往復動により該駆動ピストンの大径部にて前記第１のポート及び第２のポートを開閉するように構成してなることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、加圧された駆動油により大径部及び小径部の２段径ピストンからなる油圧駆動装置の駆動ピストンが押し上げられて、これの大径部が小径部外周側のクッション室とクッション油供給路とを連通する第１のポートを閉じると、該クッション室の圧力が上昇して前記駆動ピストンの上昇速度が抑制され、これに伴い排気弁アクチュエータにより排気弁リフトの上昇速度つまり排気弁開口面積が緩やかに増加せしめられる。
そして、前記駆動ピストンが前記第１のポートを閉じてからは、クッション室内の高圧クッション油は該クッション室から逆止弁を押し開いて駆動油の供給側へと返還される。
さらに前記駆動ピストンが押し上げられてこれの大径部によりクッション室と駆動油の供給側とを接続する第２のポートが閉じられると前記クッション室の圧力がさらに上昇して、前記駆動ピストンの上昇速度がさらに抑制されこれに伴い排気弁開口面積の増加速度がさらに抑制される。
そして、前記駆動ピストンが排気弁の最大リフト位置から下降して前記第２のポートを開くと、該クッション室から逆止弁を押し開いてクッション室内へ駆動油が供給される。
【００１３】
従って、かかる発明によれば、駆動ピストンによりクッション室とクッション油供給路とを連通する第１のポート及びクッション室と駆動油の供給側とを連通する第２のポートを順次閉じることにより該クッション室における緩衝作用が２段に行われて、排気弁の排気弁開口面積増加速度を２段に亘って減速することができ、排気弁開き始め直後における該排気弁の急加速によるジャンピングとフルリフト付近でのジャンピングの発生を防止し、かつ排気弁の開弁速度（開口面積増加速度）を高精度で制御することができる。
【００１４】
また、前記駆動ピストンが排気弁の開弁作動時に駆動ピストンにより第１のポートが閉じられると、クッション室内の高圧クッション油が駆動油の供給側へと返還されるので、クッション室内の高圧油のエネルギーを、前記駆動ピストンを作動させる駆動油の供給側に還元せしめることができ、排気弁の油圧駆動エネルギーを低減することができる。
【００１５】
また、請求項２、３のように構成すれば、駆動油の供給路から逆止弁付きの第２のクッション油供給路を経てクッション室に至り、該クッション室から逆止弁付きのクッション油返還路を経て駆動油の供給路に接続されるクッション油の循環路を構成できるので、クッション油の温度上昇を抑制することができて、排気弁油圧駆動装置の作動が安定する。
さらに、請求項４、５のようにクッション室の上部および駆動油の供給路の２箇所でエア抜きを可能としたので、駆動油及びクッション油のエア抜きを完全に行うことができて、安定した排気弁油圧駆動装置の作動を実現できる。
【００１６】
請求項６記載の発明は請求項１において、前記駆動ピストンは、前記駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合されるとともに前記２段径ピストンに連結されて前記駆動油側と前記排気弁を作動させる作動油側とを仕切る第２のピストンを備えてなることを特徴とする。
このように構成すれば、第２のピストンにより高い清浄性を必要とする油圧駆動装置の駆動油系と排気弁アクチュエータの作動油系とを確実に分離して油圧駆動装置の駆動油系への排気弁アクチュエータの作動油の混入を防止でき、排気弁油圧駆動装置の作動が安定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
図１は本発明の実施例に係る２サイクルディーゼル機関の排気弁油圧駆動装置における油圧駆動装置側の構造を示し、（Ａ）は主断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線断面図である。図２は排気弁油圧駆動装置の全体構成図である。図３は油圧駆動装置の作動説明図、図４は排気弁油圧駆動装置の作用説明用線図である。
【００１９】
排気弁油圧駆動装置の全体構成を示す図２において、３６は高圧の駆動油が蓄圧された蓄圧器、１００は本発明の対象である油圧駆動装置、２００は排気弁アクチュエータである。３７は前記蓄圧器３６と油圧駆動装置１００の供給チャンバ１４とを接続する駆動油供給管、３５は対をなして設けられた電磁弁であり、図示しない制御装置によって機関の運転状態に対応して前記電磁弁３５を開閉することにより、前記油圧駆動装置１００への駆動油の供給、遮断、排出を制御するようになっている。
【００２０】
３３は前記油圧駆動装置１００の作動油チャンバ１７と前記排気弁アクチュエータ２００の作動油入口とを接続する作動油管である。３２はシリンダヘッド、３１は排気ポート、３０は該排気ポート３１を開閉する排気弁である。
前記排気弁アクチュエータ２００において、２０５はシリンダ、２０１は該シリンダ内に往復動可能に嵌合され前記排気弁３０の弁棒に固定されたピストン、２０３は作動油室、２０４は空気ばねである。
【００２１】
油圧駆動装置１００の詳細を示す図１において、１は上部側の本体ブロックＡ、２は本体ブロックＡに固着された下部側の本体ブロックＢで、両者により本体ブロックを構成する。３は前記本体ブロックＢ２内に嵌着されたシリンダ、４は該シリンダ３の下部に固着されたカバーである。
６は前記シリンダ３内に往復摺動可能に嵌合されたピストンである。該ピストン６は、外径Ｄなる大径部６ｂとこれよりも小径の外径ｄなる小径部６ｃとの２段径ピストンにて構成され、該大径部６ｂが前記シリンダ３の大径穴３ａに嵌合され小径部６ｃがシリンダ３の小径穴３ｂに嵌合されている。６ａは前記ピストン６の大径部６ｂと小径部６ｃとの段差部である。
【００２２】
前記２段径のピストン６の上部には、前記本体ブロックＡ１の嵌合穴１ａに往復摺動可能に嵌合された仕切ピストン５が固着されている。
１７は該仕切ピストン５の上面が臨む作動油チャンバで、該仕切ピストン５により前記供給側チャンバ１４から後述するクッション室１５に供給されている駆動油と、前記作動油チャンバ１７から排気弁アクチュエータ２００の作動油室２０３に供給される作動油とを切り離している。
２２は前記作動油チャンバ１７と作動油管３３とを接続する作動油通路、２１は前記仕切ピストン５の下部空間である。
【００２３】
１５は前記ピストン６の大径部６ｂと小径部６ｃとの段差部６ａ及び前記シリンダ３の大径穴３ａ内面により区画形成されたクッション室である。
１６は低圧のクッション油が供給されるクッション油供給路、２０は前記シリンダ３の外周に形成されて前記クッション油供給路１６に連通されるクッション油溜めである。１１はシリンダ３に複数個（１個でもよい）穿孔されて前記クッション室１５と前記クッション油溜め２０とを連通するポートＡ（第１のポート）である。
【００２４】
４１は前記シリンダ３の前記クッション油溜め２０よりも上部外周に形成された環状に形成されたクッション油溜りである。
１２は前記シリンダ３の前記クッション室１５上部側部位に複数個（１個でもよい）穿孔されて前記クッション室１５の上部と前記クッション油溜り４１とを連通するポートＢ（第２のポート）である。
前記クッション油溜り４１は返還通路１８、１９、２４を通して前記カバー４内に形成された供給側チャンバ１４に連通されている。７は前記返還通路１８に設けられた逆止弁Ａで、前記クッション油溜り４１側から供給側チャンバ１４に向かう油の流れを許容するように構成されている。
【００２５】
１３は前記シリンダ３に複数個（１個でもよい）穿孔されて前記クッション室１５の上部に開口するポートＣである。２３は該ポートＣ１３と前記クッション油供給路１６とを接続する第２のクッション油供給路である。８は該第２のクッション油供給路２３に設けられた逆止弁Ｂで、前記クッション油供給路１６からクッション室１５側に向かう油の流れを許容するように構成されている。
２５は前記第２のクッション油供給路２３の途中から分岐されて外部に開放されるエア抜き兼循環通路で、該エア抜き兼循環通路２５には固定式の絞りＢ１０が介装されている。
２５ａは前記ピストン６の中心部に長手方向に穿孔されたエア抜き用の絞り通路で、下端部が前記供給側チャンバ１４に開口され、上端部が水平な絞りＡ９を介して前記クッション室１５にリフトのごく初期のみ開口されている。
【００２６】
かかる構成からなる油圧駆動装置を備えた排気弁油圧駆動装置において、前記蓄圧器３６からの加圧駆動油は、電磁弁３５及び駆動油供給管３７を介して油圧駆動装置１００の供給チャンバ１４に導入される。
そして、図３（Ａ）に示すピストン６下部位置の状態から、駆動油により該ピストン６がＺ矢のように押し上げられると、該ピストン６上部に固着された仕切ピストン５により作動油チャンバ１７内の作動油が作動油管３３を通って排気弁アクチュエータ２００の作動油室２０３に供給されてピストン２０１を押し下げ、該ピストン２０１に固着された排気弁３０を開弁する。
尚、前記排気弁アクチュエータ２００の構成及び作用は従来技術と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２７】
前記大径部６ｂ及び小径部６ｃの２段径ピストンからなるピストン６の上昇時において、図３（Ｂ）のＺ矢に示すように、ピストン６の上昇により、該大径部６ｂ上縁の段差部６ａが前記クッション室１５とクッション油供給路１６とを連通する前記ポートＡ１１を閉じると、該クッション室１５の圧力が上昇して前記ピストン６の上昇速度が抑制される。
これに伴い、前記仕切ピストン５により前記駆動油側と仕切られている作動油チャンバ１７から排気弁アクチュエータ２００の作動油室２０３に至る作動油系の圧力上昇が抑制され、排気弁３０のリフト上昇速度つまり排気弁開口面積が緩やかに増加せしめられる。
【００２８】
このように、前記ピストン６が、排気弁３０の閉弁作動時に該ピストン６によりポートＢ１２を閉じると、クッション室１５内の高圧クッション油が駆動油の供給側へと戻されるので、該クッション室１５内の高圧油のエネルギーを、ピストン６を作動させる駆動油の供給側に還元せしめることができ、図４（Ｂ）におけるＡのように従来技術におけるＢに比べて油圧力が低減され、排気弁３０の油圧駆動エネルギーを低減することができる。
【００２９】
さらに前記ピストン６が押し上げられて、図３（Ｃ）のように、該ピストン６の段差部６ａが前記クッション室１５とクッション油溜り４１とを連通するポートＢ１２を閉じると、前記クッション室１５の圧力がさらに上昇して、前記ピストンの上昇速度がさらに抑制されこれに伴い排気弁３０開口面積の増加速度がさらに抑制される。
一方、該クッション室１５上部のエアは、図３（Ｃ）の矢印のように、小径のポートＣ１３から絞りＢ１０を通って外部に排出される。
【００３０】
前記のように、かかる実施例によれば、ピストン６によりクッション室１５とクッション油供給路１６とを連通するポートＡ１１及び該クッション室１５と駆動油の供給チャンバ１４とを連通するポートＢを順次閉じることにより該クッション室１５におけるピストン６上昇の緩衝作用が２段に行われて、排気弁３０の排気弁開口面積増加速度を２段に亘って減速することができる。
【００３１】
即ち、図４において、従来技術においては、図４（Ｃ）のように排気弁３０の開弁とともにシリンダ内のガス圧Δｐが開放され排気弁３０に掛かる力が急減すると、図４（Ａ）のＢのように排気弁３０のリフトが急上昇して、該排気弁３０の急加速によるジャンピングが発生し易くなるが、かかる実施例においては、前記のようにピストン６上昇の緩衝作用が２段に行われることにより、図４（Ａ）のＡのように排気弁３０の最大リフト近くで排気弁３０リフトの上昇がなだらかとなり、かかるジャンピングの発生が確実に回避される。
【００３２】
そして、図３（Ｄ）におけるＹ矢のように、前記ピストン６が排気弁３０の最大リフト位置から下降してクッション室１５内の圧力が低下すると、逆止弁Ｂ８が開いて、クッション供給路１６から第２のクッション供給路２３を通して前記クッション室１５内にクッション油が供給される。
【００３３】
また、クッション油供給路１６から逆止弁Ｂ８付きの第２のクッション油供給路２３を経てクッション室１５に至り、該クッション室１５からポートＢ１２及び逆止弁Ａ７付きの返還通路１８、１９、２４を経て駆動油の供給側チャンバ１４に接続されるクッション油の循環路を構成できるので、クッション油の温度上昇を抑制することができて、排気弁油圧駆動装置の作動が安定する。
【００３４】
また、前記供給側チャンバ１４内のエアは、前記ピストン６内の絞り通路２５ａ及び絞り９を経てクッション室１５の上部に達し、該クッション室１５上部のエアとピストン６が初期状態のときに合流して、前記ポートＣ１３から絞りＢ１０を通って外部に排出される。
従って、クッション室１５の上部および駆動油の供給路である供給側チャンバ１４の２箇所でエア抜きを可能としたので、駆動油及びクッション油のエア抜きを完全に行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、駆動ピストンによりクッション室とクッション油供給路とを連通する第１のポート及びクッション室と駆動油の供給側とを連通する第２のポートを順次閉じることにより該クッション室における緩衝作用が２段に行われて、排気弁の排気弁開口面積増加速度を２段に亘って減速することができ、排気弁開き始め直後における該排気弁の急加速によるジャンピングの発生を防止し、かつ排気弁の開弁速度（開口面積増加速度）を高精度で制御することができる。
【００３６】
また、前記駆動ピストンが排気弁の開弁作動時に駆動ピストンにより第１のポートが閉じられると、クッション室内の高圧クッション油が駆動油の供給側へと戻されるので、クッション室内の高圧油のエネルギーを、前記駆動ピストンを作動させる駆動油の供給側に還元せしめることができ、排気弁の油圧駆動エネルギーを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係る２サイクルディーゼル機関の排気弁油圧駆動装置における油圧駆動装置側の構造を示し、（Ａ）は主断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線断面図である。
【図２】 排気弁油圧駆動装置の全体構成図である。
【図３】 油圧駆動装置の作動説明図である。
【図４】 排気弁油圧駆動装置の作用説明用線図である。
【符号の説明】
１００ 油圧駆動装置
２００ 排気弁アクチュエータ
１、２ 本体ブロック
３ シリンダ
５ 仕切ピストン
６ ピストン
６ａ 段差部
６ｂ 大径部
６ｃ 小径部
７ 逆止弁Ａ
８ 逆止弁Ｂ
９ 絞りＡ
１０ 絞りＢ
１１ ポートＡ（第１のポート）
１２ ポートＢ（第２のポート）
１３ ポートＣ
１４ 供給側チャンバ
１５ クッション室
１６ クッション油供給路
１８、１９、２４ 返還通路
２０ クッション油供給路
２３ 第２のクッション油供給路
２５ エア抜き兼循環通路
２５ａ 絞り通路
３０ 排気弁
３３ 作動油管
３５ 電磁弁
３６ 蓄圧器
４１ クッション油溜り
２０１ ピストン
２０３ 作動油室
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として大型２サイクルディーゼル機関に適用され、加圧駆動油を駆動ピストンの一端側に作用させ該駆動ピストンの他端側にて作動油を加圧する油圧駆動装置と、前記油圧駆動装置から圧送された作動油圧を排気弁に連結される作動ピストンに作用させて排気弁を開閉駆動する排気弁アクチュエータとを備えた排気弁油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型２サイクルディーゼル機関においては、蓄圧器に蓄圧された加圧駆動油を、油圧駆動装置の駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストンの一端側に作用させ、該駆動ピストンの他端側にて排気弁アクチュエータ用の作動油を加圧し、油圧駆動装置から作動油室内に圧送された作動油の油圧を排気弁アクチュエータ作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動する排気弁油圧駆動装置が、近年多く採用されている。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−２５４６１１号公報）における排気弁油圧駆動装置は、アキュムレータにて蓄圧された加圧駆動油を油圧駆動装置の駆動油チャンバ内に導入して、駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合され、下部に小径部が上部に大径部が該大径部のさらに上部に最小径部が夫々形成された３段径ピストンの小径部に作用させ、該２段径ピストンの大径部側が臨む作動油用の油室内の作動油を加圧し、該作動油を作動油管を介して排気弁アクチュエータに圧送し、該排気弁アクチュエータの作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに前記作動油を作用させて該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動するように構成されている。
【０００４】
また、かかる排気弁油圧駆動装置においては、前記３段径ピストンの移動量が大きくなると、前記最小径部が上部シリンダ内に進入し、前記大径部上面と駆動シリンダとの間の容積が密閉状態となって、該容積のクッション作用によって前記３段径ピストンの上昇速度を制限し、排気弁の開弁速度を抑制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１にて提供されているような排気弁油圧駆動装置においては、加圧駆動油を油圧駆動装置の駆動ピストンの一端側に作用させ、該駆動ピストンの他端側にて排気弁アクチュエータ用の作動油を加圧し、該油圧駆動装置からの作動油圧を排気弁アクチュエータの作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動するように構成されているため、油圧駆動装置の駆動ピストンの上昇速度を排気弁最大リフトに近づくに従い減速し、排気弁開口面積増加速度を緩やかにして排気弁の急加速によるジャンピングの発生を回避することを要する。
【０００６】
然るに、前記特許文献１にあっては、排気弁最大リフト近傍における前記最小径部の１次クッション作用のみによって排気弁の着座を制御しているため、前記排気弁の最大リフト近傍でジャンピングを起こしやすい。
【０００７】
また前記排気弁油圧駆動装置においては、装置全体が大形であり油圧駆動のための駆動油量が多くなることから、油圧駆動装置における駆動ピストンを作動させるための駆動動力が大きくなるが、前記特許文献１に開示されている排気弁油圧駆動装置あっては、かかる駆動動力を低減する手段はなされていない。
等の問題点を有している。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、排気弁最大リフト到達前における排気弁の開弁速度を高精度で制御可能とするとともに、油圧駆動装置における駆動動力を低減可能な排気弁油圧駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、加圧された駆動油を駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストンの一端側に作用させ該駆動ピストンの他端側にて作動油を加圧する油圧駆動装置と、前記油圧駆動装置から作動油室内に圧送された作動油の油圧を作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動する排気弁アクチュエータとを有してなる排気弁油圧駆動装置において、前記油圧駆動装置は前記駆動ピストンを大径部とこれよりも小径の小径部との２段径ピストンにて構成するとともに、該駆動ピストンの大径部と小径部との段差部及び前記駆動シリンダの内面により区画形成されたクッション室と、該クッション室内のクッション油を供給あるいは返還するクッション油供給路及びクッション油返還路とを備えてなることを特徴とする排気弁油圧駆動装置を提案する。
【００１０】
請求項１において、好ましくは請求項３ないし５のように構成する。
即ち請求項３においては、前記駆動油の供給路とクッション室の上部とを接続する第２のクッション油供給路を設け、該第２のクッション油供給路に前記駆動油の供給路からクッション室に向かう油の流れを許容する逆止弁を介装してなる。
請求項４においては、前記第２のクッション油供給路から分岐して外部に連通される絞り付きのエア抜き及び循環通路を備えてなる。
請求項５においては、加圧された駆動油を駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストン駆動ピストンの内部に駆動油の供給路と前記連通路とをリフトの初期のみ連通するエア抜き用の絞り通路を設けてなる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に加えて、前記駆動シリンダに、前記クッション室と前記クッション油供給路とを連通する第１のポートと、前記クッション室と駆動油の供給路とを該クッション室側から該駆動油の供給路側へ向かう駆動油の流れを許容する逆止弁を備えたクッション油排出路を介して連通する第２のポートとを穿設し、前記駆動ピストンの往復動により該駆動ピストンの大径部にて前記第１のポート及び第２のポートを開閉するように構成してなることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、加圧された駆動油により大径部及び小径部の２段径ピストンからなる油圧駆動装置の駆動ピストンが押し上げられて、これの大径部が小径部外周側のクッション室とクッション油供給路とを連通する第１のポートを閉じると、該クッション室の圧力が上昇して前記駆動ピストンの上昇速度が抑制され、これに伴い排気弁アクチュエータにより排気弁リフトの上昇速度つまり排気弁開口面積が緩やかに増加せしめられる。
そして、前記駆動ピストンが前記第１のポートを閉じてからは、クッション室内の高圧クッション油は該クッション室から逆止弁を押し開いて駆動油の供給側へと返還される。
さらに前記駆動ピストンが押し上げられてこれの大径部によりクッション室と駆動油の供給側とを接続する第２のポートが閉じられると前記クッション室の圧力がさらに上昇して、前記駆動ピストンの上昇速度がさらに抑制されこれに伴い排気弁開口面積の増加速度がさらに抑制される。
そして、前記駆動ピストンが排気弁の最大リフト位置から下降して前記第２のポートを開くと、該クッション室から逆止弁を押し開いてクッション室内へ駆動油が供給される。
【００１３】
従って、かかる発明によれば、駆動ピストンによりクッション室とクッション油供給路とを連通する第１のポート及びクッション室と駆動油の供給側とを連通する第２のポートを順次閉じることにより該クッション室における緩衝作用が２段に行われて、排気弁の排気弁開口面積増加速度を２段に亘って減速することができ、排気弁開き始め直後における該排気弁の急加速によるジャンピングとフルリフト付近でのジャンピングの発生を防止し、かつ排気弁の開弁速度（開口面積増加速度）を高精度で制御することができる。
【００１４】
また、前記駆動ピストンが排気弁の開弁作動時に駆動ピストンにより第１のポートが閉じられると、クッション室内の高圧クッション油が駆動油の供給側へと返還されるので、クッション室内の高圧油のエネルギーを、前記駆動ピストンを作動させる駆動油の供給側に還元せしめることができ、排気弁の油圧駆動エネルギーを低減することができる。
【００１５】
また、請求項２、３のように構成すれば、駆動油の供給路から逆止弁付きの第２のクッション油供給路を経てクッション室に至り、該クッション室から逆止弁付きのクッション油返還路を経て駆動油の供給路に接続されるクッション油の循環路を構成できるので、クッション油の温度上昇を抑制することができて、排気弁油圧駆動装置の作動が安定する。
さらに、請求項４、５のようにクッション室の上部および駆動油の供給路の２箇所でエア抜きを可能としたので、駆動油及びクッション油のエア抜きを完全に行うことができて、安定した排気弁油圧駆動装置の作動を実現できる。
【００１６】
請求項６記載の発明は請求項１において、前記駆動ピストンは、前記駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合されるとともに前記２段径ピストンに連結されて前記駆動油側と前記排気弁を作動させる作動油側とを仕切る第２のピストンを備えてなることを特徴とする。
このように構成すれば、第２のピストンにより高い清浄性を必要とする油圧駆動装置の駆動油系と排気弁アクチュエータの作動油系とを確実に分離して油圧駆動装置の駆動油系への排気弁アクチュエータの作動油の混入を防止でき、排気弁油圧駆動装置の作動が安定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
図１は本発明の実施例に係る２サイクルディーゼル機関の排気弁油圧駆動装置における油圧駆動装置側の構造を示し、（Ａ）は主断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線断面図である。図２は排気弁油圧駆動装置の全体構成図である。図３は油圧駆動装置の作動説明図、図４は排気弁油圧駆動装置の作用説明用線図である。
【００１９】
排気弁油圧駆動装置の全体構成を示す図２において、３６は高圧の駆動油が蓄圧された蓄圧器、１００は本発明の対象である油圧駆動装置、２００は排気弁アクチュエータである。３７は前記蓄圧器３６と油圧駆動装置１００の供給チャンバ１４とを接続する駆動油供給管、３５は対をなして設けられた電磁弁であり、図示しない制御装置によって機関の運転状態に対応して前記電磁弁３５を開閉することにより、前記油圧駆動装置１００への駆動油の供給、遮断、排出を制御するようになっている。
【００２０】
３３は前記油圧駆動装置１００の作動油チャンバ１７と前記排気弁アクチュエータ２００の作動油入口とを接続する作動油管である。３２はシリンダヘッド、３１は排気ポート、３０は該排気ポート３１を開閉する排気弁である。
前記排気弁アクチュエータ２００において、２０５はシリンダ、２０１は該シリンダ内に往復動可能に嵌合され前記排気弁３０の弁棒に固定されたピストン、２０３は作動油室、２０４は空気ばねである。
【００２１】
油圧駆動装置１００の詳細を示す図１において、１は上部側の本体ブロックＡ、２は本体ブロックＡに固着された下部側の本体ブロックＢで、両者により本体ブロックを構成する。３は前記本体ブロックＢ２内に嵌着されたシリンダ、４は該シリンダ３の下部に固着されたカバーである。
６は前記シリンダ３内に往復摺動可能に嵌合されたピストンである。該ピストン６は、外径Ｄなる大径部６ｂとこれよりも小径の外径ｄなる小径部６ｃとの２段径ピストンにて構成され、該大径部６ｂが前記シリンダ３の大径穴３ａに嵌合され小径部６ｃがシリンダ３の小径穴３ｂに嵌合されている。６ａは前記ピストン６の大径部６ｂと小径部６ｃとの段差部である。
【００２２】
前記２段径のピストン６の上部には、前記本体ブロックＡ１の嵌合穴１ａに往復摺動可能に嵌合された仕切ピストン５が固着されている。
１７は該仕切ピストン５の上面が臨む作動油チャンバで、該仕切ピストン５により前記供給側チャンバ１４から後述するクッション室１５に供給されている駆動油と、前記作動油チャンバ１７から排気弁アクチュエータ２００の作動油室２０３に供給される作動油とを切り離している。
２２は前記作動油チャンバ１７と作動油管３３とを接続する作動油通路、２１は前記仕切ピストン５の下部空間である。
【００２３】
１５は前記ピストン６の大径部６ｂと小径部６ｃとの段差部６ａ及び前記シリンダ３の大径穴３ａ内面により区画形成されたクッション室である。
１６は低圧のクッション油が供給されるクッション油供給路、２０は前記シリンダ３の外周に形成されて前記クッション油供給路１６に連通されるクッション油溜めである。１１はシリンダ３に複数個（１個でもよい）穿孔されて前記クッション室１５と前記クッション油溜め２０とを連通するポートＡ（第１のポート）である。
【００２４】
４１は前記シリンダ３の前記クッション油溜め２０よりも上部外周に形成された環状に形成されたクッション油溜りである。
１２は前記シリンダ３の前記クッション室１５上部側部位に複数個（１個でもよい）穿孔されて前記クッション室１５の上部と前記クッション油溜り４１とを連通するポートＢ（第２のポート）である。
前記クッション油溜り４１は返還通路１８、１９、２４を通して前記カバー４内に形成された供給側チャンバ１４に連通されている。７は前記返還通路１８に設けられた逆止弁Ａで、前記クッション油溜り４１側から供給側チャンバ１４に向かう油の流れを許容するように構成されている。
【００２５】
１３は前記シリンダ３に複数個（１個でもよい）穿孔されて前記クッション室１５の上部に開口するポートＣである。２３は該ポートＣ１３と前記クッション油供給路１６とを接続する第２のクッション油供給路である。８は該第２のクッション油供給路２３に設けられた逆止弁Ｂで、前記クッション油供給路１６からクッション室１５側に向かう油の流れを許容するように構成されている。
２５は前記第２のクッション油供給路２３の途中から分岐されて外部に開放されるエア抜き兼循環通路で、該エア抜き兼循環通路２５には固定式の絞りＢ１０が介装されている。
２５ａは前記ピストン６の中心部に長手方向に穿孔されたエア抜き用の絞り通路で、下端部が前記供給側チャンバ１４に開口され、上端部が水平な絞りＡ９を介して前記クッション室１５にリフトのごく初期のみ開口されている。
【００２６】
かかる構成からなる油圧駆動装置を備えた排気弁油圧駆動装置において、前記蓄圧器３６からの加圧駆動油は、電磁弁３５及び駆動油供給管３７を介して油圧駆動装置１００の供給チャンバ１４に導入される。
そして、図３（Ａ）に示すピストン６下部位置の状態から、駆動油により該ピストン６がＺ矢のように押し上げられると、該ピストン６上部に固着された仕切ピストン５により作動油チャンバ１７内の作動油が作動油管３３を通って排気弁アクチュエータ２００の作動油室２０３に供給されてピストン２０１を押し下げ、該ピストン２０１に固着された排気弁３０を開弁する。
尚、前記排気弁アクチュエータ２００の構成及び作用は従来技術と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２７】
前記大径部６ｂ及び小径部６ｃの２段径ピストンからなるピストン６の上昇時において、図３（Ｂ）のＺ矢に示すように、ピストン６の上昇により、該大径部６ｂ上縁の段差部６ａが前記クッション室１５とクッション油供給路１６とを連通する前記ポートＡ１１を閉じると、該クッション室１５の圧力が上昇して前記ピストン６の上昇速度が抑制される。
これに伴い、前記仕切ピストン５により前記駆動油側と仕切られている作動油チャンバ１７から排気弁アクチュエータ２００の作動油室２０３に至る作動油系の圧力上昇が抑制され、排気弁３０のリフト上昇速度つまり排気弁開口面積が緩やかに増加せしめられる。
【００２８】
このように、前記ピストン６が、排気弁３０の閉弁作動時に該ピストン６によりポートＢ１２を閉じると、クッション室１５内の高圧クッション油が駆動油の供給側へと戻されるので、該クッション室１５内の高圧油のエネルギーを、ピストン６を作動させる駆動油の供給側に還元せしめることができ、図４（Ｂ）におけるＡのように従来技術におけるＢに比べて油圧力が低減され、排気弁３０の油圧駆動エネルギーを低減することができる。
【００２９】
さらに前記ピストン６が押し上げられて、図３（Ｃ）のように、該ピストン６の段差部６ａが前記クッション室１５とクッション油溜り４１とを連通するポートＢ１２を閉じると、前記クッション室１５の圧力がさらに上昇して、前記ピストンの上昇速度がさらに抑制されこれに伴い排気弁３０開口面積の増加速度がさらに抑制される。
一方、該クッション室１５上部のエアは、図３（Ｃ）の矢印のように、小径のポートＣ１３から絞りＢ１０を通って外部に排出される。
【００３０】
前記のように、かかる実施例によれば、ピストン６によりクッション室１５とクッション油供給路１６とを連通するポートＡ１１及び該クッション室１５と駆動油の供給チャンバ１４とを連通するポートＢを順次閉じることにより該クッション室１５におけるピストン６上昇の緩衝作用が２段に行われて、排気弁３０の排気弁開口面積増加速度を２段に亘って減速することができる。
【００３１】
即ち、図４において、従来技術においては、図４（Ｃ）のように排気弁３０の開弁とともにシリンダ内のガス圧Δｐが開放され排気弁３０に掛かる力が急減すると、図４（Ａ）のＢのように排気弁３０のリフトが急上昇して、該排気弁３０の急加速によるジャンピングが発生し易くなるが、かかる実施例においては、前記のようにピストン６上昇の緩衝作用が２段に行われることにより、図４（Ａ）のＡのように排気弁３０の最大リフト近くで排気弁３０リフトの上昇がなだらかとなり、かかるジャンピングの発生が確実に回避される。
【００３２】
そして、図３（Ｄ）におけるＹ矢のように、前記ピストン６が排気弁３０の最大リフト位置から下降してクッション室１５内の圧力が低下すると、逆止弁Ｂ８が開いて、クッション供給路１６から第２のクッション供給路２３を通して前記クッション室１５内にクッション油が供給される。
【００３３】
また、クッション油供給路１６から逆止弁Ｂ８付きの第２のクッション油供給路２３を経てクッション室１５に至り、該クッション室１５からポートＢ１２及び逆止弁Ａ７付きの返還通路１８、１９、２４を経て駆動油の供給側チャンバ１４に接続されるクッション油の循環路を構成できるので、クッション油の温度上昇を抑制することができて、排気弁油圧駆動装置の作動が安定する。
【００３４】
また、前記供給側チャンバ１４内のエアは、前記ピストン６内の絞り通路２５ａ及び絞り９を経てクッション室１５の上部に達し、該クッション室１５上部のエアとピストン６が初期状態のときに合流して、前記ポートＣ１３から絞りＢ１０を通って外部に排出される。
従って、クッション室１５の上部および駆動油の供給路である供給側チャンバ１４の２箇所でエア抜きを可能としたので、駆動油及びクッション油のエア抜きを完全に行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、駆動ピストンによりクッション室とクッション油供給路とを連通する第１のポート及びクッション室と駆動油の供給側とを連通する第２のポートを順次閉じることにより該クッション室における緩衝作用が２段に行われて、排気弁の排気弁開口面積増加速度を２段に亘って減速することができ、排気弁開き始め直後における該排気弁の急加速によるジャンピングの発生を防止し、かつ排気弁の開弁速度（開口面積増加速度）を高精度で制御することができる。
【００３６】
また、前記駆動ピストンが排気弁の開弁作動時に駆動ピストンにより第１のポートが閉じられると、クッション室内の高圧クッション油が駆動油の供給側へと戻されるので、クッション室内の高圧油のエネルギーを、前記駆動ピストンを作動させる駆動油の供給側に還元せしめることができ、排気弁の油圧駆動エネルギーを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係る２サイクルディーゼル機関の排気弁油圧駆動装置における油圧駆動装置側の構造を示し、（Ａ）は主断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線断面図である。
【図２】 排気弁油圧駆動装置の全体構成図である。
【図３】 油圧駆動装置の作動説明図である。
【図４】 排気弁油圧駆動装置の作用説明用線図である。
【符号の説明】
１００ 油圧駆動装置
２００ 排気弁アクチュエータ
１、２ 本体ブロック
３ シリンダ
５ 仕切ピストン
６ ピストン
６ａ 段差部
６ｂ 大径部
６ｃ 小径部
７ 逆止弁Ａ
８ 逆止弁Ｂ
９ 絞りＡ
１０ 絞りＢ
１１ ポートＡ（第１のポート）
１２ ポートＢ（第２のポート）
１３ ポートＣ
１４ 供給側チャンバ
１５ クッション室
１６ クッション油供給路
１８、１９、２４ 返還通路
２０ クッション油供給路
２３ 第２のクッション油供給路
２５ エア抜き兼循環通路
２５ａ 絞り通路
３０ 排気弁
３３ 作動油管
３５ 電磁弁
３６ 蓄圧器
４１ クッション油溜り
２０１ ピストン
２０３ 作動油室
Claims (6)
- 加圧された駆動油を駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストンの一端側に作用させ該駆動ピストンの他端側にて作動油を加圧する油圧駆動装置と、前記油圧駆動装置から作動油室内に圧送された作動油の油圧を作動油シリンダ内に往復動可能に嵌合された作動ピストンに作用させ該作動ピストンに連結される排気弁を開閉駆動する排気弁アクチュエータとを有してなる排気弁油圧駆動装置において、前記油圧駆動装置は前記駆動ピストンを大径部とこれよりも小径の小径部との２段径ピストンにて構成するとともに、該駆動ピストンの大径部と小径部との段差部及び前記駆動シリンダの内面により区画形成されたクッション室と、該クッション室内のクッション油を供給あるいは駆動油側へ返還するクッション油供給路及びクッション油返還路とを備えてなることを特徴とする排気弁油圧駆動装置。
- 前記駆動シリンダに、前記クッション室と前記クッション油供給路とを連通する第１のポートと、前記クッション室と駆動油の供給路とを該クッション室側から該駆動油の供給路側へ向かう駆動油の流れを許容する逆止弁を備えたクッション油返還路を介して連通する第２のポートとを穿設し、前記駆動ピストンの往復動により該駆動ピストンの大径部にて前記第１のポート及び第２のポートを開閉するように構成してなることを特徴とする請求項１記載の排気弁油圧駆動装置。
- 前記駆動油の供給路とクッション室の上部とを接続する第２のクッション油供給路を設け、該第２のクッション油供給路に前記駆動油の供給路からクッション室に向かう油の流れを許容する逆止弁を介装してなることを特徴とする請求項１記載の排気弁油圧駆動装置。
- 前記該第２のクッション油供給路から分岐して外部に連通される絞り付きのエア抜き及び循環通路を備えてなることを特徴とする請求項３記載の排気弁油圧駆動装置。
- 加圧された駆動油を駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合された駆動ピストンの内部に駆動油の供給路と前記連通路とをピストンリフトの初期のみ連通するエア抜き用の絞り通路を設けてなることを特徴とする請求項３記載の排気弁油圧駆動装置。
- 前記駆動ピストンは、前記駆動シリンダ内に往復動可能に嵌合されるとともに前記２段径ピストンに連結されて前記駆動油側と前記排気弁を作動させる作動油側とを仕切る第２のピストンを備えてなることを特徴とする請求項１記載の排気弁油圧駆動装置。
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