JP5030381B2 - 圧力パルス発生装置及び圧力パルス発生方法 - Google Patents

Description

本特許出願は、圧力パルス発生方法及び圧力パルス発生装置に関する。より詳しくは、本特許出願は、独立請求項である請求項１の前提部分に記載した種類の方法と、独立請求項である請求項１４の前提部分に記載した種類の装置とに関する。

本発明は、圧力パルスを発生させることを要するあらゆる技術分野に利用可能である。また特に、本発明は、高速で圧力パルスを発生させることを要する用途であって、高速で発生させた圧力パルスによって移動させられる部品の運動に対して制動をかけること、または、その移動させられる部品を所望の位置でロックすることを要する用途に、好適に利用し得るものである。

これに該当する技術分野としては、例えば内燃エンジンの技術分野がある。内燃エンジンに関しては、吸気バルブ、排気バルブ、ないしは燃料噴射バルブを作動させ、制御するための方式として、従来、カムシャフトを用いてエンジンのピストンの運動をそれらバルブに伝達するという方式が採られてきたが、この従来の方式に代えて、圧力パルスを利用してそれらバルブを作動させ、制御するという方式を採用することができる。また、本発明は更に、内燃エンジンのシリンダの圧縮比を可変とするために装備されているピストンを作動させ、制御するためにも利用し得るものである。

それゆえ、以下の説明においては、内燃エンジンの燃焼室の吸気バルブないし排気バルブを作動させ、制御するという目的に本発明を適用する場合に即して、説明を進めて行くが、ただし、斯かる用途は、本発明の多くの用途のうちの１つの具体例を示すものであって、本発明の用途が斯かる用途に限定されるというものではない。

内燃エンジンの気筒に装備した吸気バルブ、排気バルブ、ないしは燃料噴射バルブを圧力パルスによって駆動するには、当該バルブに対応して設けたシリンダ形の圧力室の中に移動可能に配設したアクチュエータピストンに当該バルブを連結し、そして、そのアクチュエータピストンに、例えば圧力空気などの圧力流体のパルスを作用させることにより、当該バルブの運動を発生させるようにする。

圧力流体パルスは、バルブスプリングの付勢力に抗する方向の力を作用させ、この圧力流体パルスの作用によって、当該バルブは、バルブシートに着座した基本位置から、バルブシートから離れた遠隔位置へ移動させられることになる。そして、バルブタイミングを可変にする上では、遠隔位置へ移動させたバルブを、すぐに基本位置へ戻さずに、遠隔位置にロックしておけるようにしなければならない。一方、バルブを基本位置にロックしておけるようにすることも必要であるが、こちらの方は、バルブスプリングの作用によって実現することができる。

更に、バルブが基本位置に戻る際に、バルブシートに激しく衝突せずに済むように、バルブが基本位置へ戻るときの運動に対して、制動をかけられるようにすることも望まれている。

本発明の第１の目的は、例えば内燃エンジンの気筒に装備した吸気バルブや、排気バルブ、それに燃料噴射バルブなどの、圧力流体パルスによって移動させられるようにした部品を、液圧回路を利用して、好ましくは遠隔位置になどの所与の位置に、効果的にロックできるようにする方法及び装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、例えば上述したバルブなどの、圧力流体パルスによって移動させられ、ないしは、圧力流体パルスからの力と逆方向の力を作用させているスプリングなどのバネ要素によって移動させられるようにした部品を、当該部品が例えば基本位置などの端部位置に到達する前に、効果的にロックできるようにする方法及び装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、例えば吸気バルブや、排気バルブ、それに燃料噴射バルブなどの、圧力流体パルスによって移動させられ、ないしは、圧力流体パルスからの力と逆方向の力を作用させているスプリングなどのバネ要素によって移動させられるようにした部品の運動に対して、制動をかける際に消費されるエネルギを、再生利用できるようにする方法及び装置を提供することにある。

本発明の第１の目的は、本明細書の冒頭に記載した種類の方法であって、ピストン／シャフトが所定位置に到達したときに、液体で満たされた室からの液体の流出が阻止されているようにすることを特徴とする方法により、達成されている。

また、本発明の第１の目的は、本明細書の冒頭に記載した種類の装置であって、室からの液体の流出を一時的に阻止するための、少なくとも１つの弁を備えたことを特徴とする装置により、達成されている。

従属請求項である請求項２〜１３は、本発明の第１の目的及びその他の目的を達成する上で有用な、本発明の好適な実施の形態に係る方法を記載したものである。
従属請求項である請求項１５〜３０は、本発明の第１の目的及びその他の目的を達成する上で有用な、本発明の好適な実施の形態に係る装置を記載したものである。

特に請求項９は、制動に関するエネルギの再生利用を可能にする、本発明のとりわけ好適な実施の形態に係る方法を記載したものである。
また、請求項２０は、それに対応した、本発明のとりわけ好適な実施の形態に係る装置を記載したものである。

本発明に係る方法及び装置のその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明により明らかとなる。

以下に添付図面を参照しつつ、本発明を、その具体的な実施の形態に即して説明して行く。
図１は、第１の実施の形態に係る圧力パルス発生装置を示した図である。図示した装置１は、圧力流体回路２、シリンダ３、シリンダ３内に移動可能に配設されたピストン４、それに、内燃エンジンのシリンダに装備されたバルブ５を備えており、バルブ５はピストン４に連結されている。尚、内燃エンジンについての詳細な説明は省略する。内燃エンジンは、例えば複数のシリンダを備えた多気筒エンジンなどであり、それらシリンダの各々が、そのシリンダに装備したバルブを作動させるために、図示した本発明に係る装置１と同様の装置を１つないし複数備えているようにすることが好ましい。

圧力流体回路２は、第１開口である流入口７と、第２開口である流出口９とを介して、シリンダ３内に画成された圧力室６に接続している。流入口７は、圧力流体供給部８に接続しており、流出口８は、圧力流体排出部１０に接続している。圧力流体は、気体とすることが好ましく、気体のうちでも特に、空気や二酸化炭素を使用することが好ましい。圧力流体供給部８は、内燃エンジンに装備したタンク付のコンプレッサから成るものとすることが好ましく、また、圧力タンクだけから成るものとしてもよい。一方、圧力流体排出部９は、圧力流体供給部８が発生する圧力より低い圧力の箇所であれば、どのような箇所であっても構わず、例えばコンプレッサへの還流経路としてもよい。開口７、９を開閉して、圧力流体回路と圧力室６とを連通状態にすることができるように、弁体４３、４４を備えており、それら弁体４３、４４は、圧力流体によって制御されるようにしてある。弁体４３、４４は、弁室４５、４６内に移動可能に配設されている。弁体４３、４４は、弁室４５、４６内のそれら弁体４３、４４の一方の側に作用する圧力の変動に応じて制御され、ここでいう一方の側とは、開口７、９が形成されている側と反対の側である。また、弁体４５、４６の各々は、その弁体の表面のうち、圧力流体回路２内の圧力流体からその表面に作用する圧力の方向が閉弁方向となる表面の面積が、それら各弁体４５、４６が各開口７、９の周縁部に着座していてそれら各開口７、９を閉塞しているときに圧力流体の圧力が逆方向に作用する表面の面積より大きくしてある。

圧力流体回路２は、２つの圧力流体制御弁を備えており、それら圧力流体制御弁のうちの一方は、第１ソレノイド１１と、この第１ソレノイド１１に組合わされた第１弁体１２とで構成されており、他方は、第２ソレノイド１３と、この第２ソレノイド１３に組合わされた第２弁体１４とで構成されている。更に、図示した装置１は、制御装置（不図示）を備えており、この制御装置は、内燃エンジンのシリンダ内のピストンの位置を検出するためのセンサに接続されており、このセンサは、ピストンの位置を直接的に検出するものとしてもよく、また、例えばクランクシャフトの回転角度位置を検出することで間接的にピストンの位置を検出するものとしてもよい。制御装置は、ソレノイド１１及び１３に接続されており、このセンサから得られる情報に基づいて、それらソレノイド１１、１３を付勢状態にする制御を行う。更に、アクチュエータピストン４ないしバルブ５の位置を検出するセンサ１５を備えており、配線１６を介して、このセンサ１５もまた制御装置に接続されている。このセンサ１５から得られる情報に基づいて、圧力流体制御弁を消勢状態にする制御が行われる。

ソレノイド１１、１３とそれらに組合わされた弁体１２、１４とを適宜の構成とし、そして、それらソレノイドを所定のシーケンスで付勢状態にする制御を行うことによって、シリンダ内に画成された圧力室６の中へ、第１開口７を介して圧力パルスを高精度で送り込むことができ、また、その圧力室６から、第２開口９を介して圧力パルスを高精度で排出することができる。

図１〜図３に示した実施の形態の装置は、油圧式のロック及び制動のための機構を備えている。この油圧式のロック／制動機構は、液体の流出入が可能に構成された液体で満たされた室１７を備え、また、アクチュエータピストン４は、このアクチュエータピストン４に連結したピストンシャフト１８を介して、移動中に常に室１７内の液体に接触しているようにしてある。アクチュエータピストン４が基本位置から遠隔位置へ移動するときには、アクチュエータピストン４に連結したピストンシャフト１８が室１７から抜け出し、その抜け出た容積分の液体が室１７の中へ流入する。また、アクチュエータピストン４がこれと逆方向に移動するときには、ピストンシャフト１８が室１７から液体を押し出し、それによって制動効果が得られるようにしてある。図１に示した機構は、絞り部１９を備えている。図示例の絞り部１９はリング形であり、アクチュエータピストン４及びバルブ５が一方の端部位置である基本位置へ近付いたならば、ピストンシャフト１８が、より詳しくは、このピストンシャフト１８の円錐形の端部２０が、リング形の絞り部１９の中へ進入するようにしてある。アクチュエータピストン４及びバルブ５が更に基本位置へ近付くと、ピストンシャフト１８の端部２０と絞り部１９との間の隙間が狭まり、それによって制動力が増大する。従って、この機構は、オイルダンパ型の制動機構を構成している。尚、ピストンシャフト１８に円錐形の端部２０を設ける替わりに、絞り部１９の形状を、制動効果を発生させるときの移動方向において、その開口断面積が次第に減少するような形状にしてもよい。

この機構は更に、液体供給部（不図示）と、その液体供給部と室１７とを接続する接続流路２１とを備えている。更に、逆止弁２２を備えており、この逆止弁２２は、液体供給部から室１７へ流入しようとする液体に対しては開弁して流入を許容し、逆方向へ流れようとする液体に対しては閉弁する。尚、液体供給部は、内燃エンジンに装備されているオイルポンプなどで構成することができる。

この機構は更に、室１７から液体を流出させるための下流側の接続流路２３を備えており、液体の流出先は、液体供給部が発生する圧力より低い圧力の箇所であれば、どのような箇所であっても構わず、例えば内燃エンジンのオイルパンとしてもよい。作動弁２４は、排出側の接続流路２３を介した室１７と低圧箇所との間の接続経路を、連通状態及び遮断状態にするための弁である。また、作動弁２４を備えており、この作動弁２４は、ピストン４及びバルブ５が基本位置へ向かって移動するのに伴って、ピストンシャフト１８が室１７から液体を押し出すときに、開弁するようにしてある。また、作動弁２４は、ピストン４及びバルブ５がこれと逆方向へ移動するときには、閉弁するようにしてあり、それによって、液体排出用の接続流路２３の中の液体が、室１７の中へ吸い込まれて逆流するのを阻止するようにしている。室１７の中の液体は、ピストン４の移動に伴って加熱されるため、逆流を阻止しておかないと、液体及び周囲の温度が不都合なほど上昇するおそれがあり、作動弁２４はそのような不都合を温度上昇を防止するために設けられている。尚、液体供給用の接続流路２１内の液体の圧力は、この接続流路２１から室１７の中へ液体が流入できる状態になったときに、その液体が途切れることなく流入するように、十分大きな圧力としてある。

図１４は、液体排出用の接続流路の別構成例を示した図である。同図において、液体排出用の接続流路２３は、逆止弁２２の上流側に接続した液体供給用の接続流路２１へ液体を還流させるように接続されており、即ち、逆止弁２２の、液体供給部の側に接続されている。上述した実施の形態と同様に、この図１４に示した機構も、液体排出用の接続流路を開閉する作動弁２４を備えている。この構成によれば、液体供給部と室１７との間をある量の液体が循環することになる。従って、ポンプ作用によって、この機構を通過して流れる液体が、高い利用効率をもって利用されることになる。更に、このようにして循環利用される所定量の液体が過熱するのを防止するために、またそれと共に、アクチュエータピストン４を潤滑するために、流路５２を設けてある。流路５２は、その一端が、液体の循環流路のうちの、液体供給用の接続流路２１の部分に接続しており、その他端が、アクチュエータピストン４を収容しているシリンダに接続している。尚、流路５２の、その一端の接続箇所は、液体の循環経路のうちの、液体排出用の接続流路２３の部分としてもよい。ここで重要なことは、制動機能を果たすことによって加熱された液体の一部が、流路５２を介して流出するようにしてあるということである。図には示していないが、この機構は、アクチュエータピストン４を収容しているシリンダに供給されて潤滑に使用された後の液体を、例えば内燃エンジンのオイルパンなどのような、液体供給部より低圧の箇所へ還流させるための還流流路を備えている。図１４は更に、液体排出用の作動弁２４の制御方法に関する別構成例も示しているのであるが、これについては後に更に詳しく説明する。

本発明の重要な特徴の１つに、アクチュエータピストン４を、またより詳しくは、バルブ５を、所定位置にロックできるようにしているということがある。特に図示例では、ロックすることによって、バルブ５が基本位置へ戻ろうとするのを、阻止するようにしており、室１７からの液体の流出を一時的に阻止することによってこれを実現している。そして、アクチュエータピストン４及びバルブ５が所定の位置に達したときに、また好ましくは、端部位置に達したときに、特に図示例では、遠隔位置である端部位置に達したときに、作動弁２４が閉弁状態にあるようにしておくことで、ロックが行われるようにしており、このとき、逆止弁２２は閉弁状態にあるため、室１７からの液体の流出は完全に阻止されている。ロックを解除するには、作動弁２４を開弁状態にすることによって、液体排出用の接続流路を介して液体を排出可能にすればよい。これらのことを利用して、バルブタイミングを可変にすることができる。一方、バルブ５の、バルブシートからのリフト量は、主として、圧力流体パルスを第１開口７から送り込む時間の長さを選択することによって制御する。

作動弁２４は、先に説明した２つの圧力流体制御弁１１〜１４と同様に、ソレノイドと弁体とで構成することもできるが、図示例では、作動弁２４を、圧力流体によって作動させられるスレーブ弁として構成してある。換言するならば、図示例の作動弁２４は、少なくとも１つの圧力流体制御弁１１〜１４によって間接的に制御されるようにしてあり、特に図示例では、第２ソレノイド１３と第２弁体１４とで構成された圧力流体制御弁によって制御されるようにしてある。

作動弁２４は、その第１表面が、圧力流体回路２の流路２５を介して圧力流体に接しているようにしてあり、この作動弁２４の第１表面は、圧力流体制御弁１３、１４の動作位置に応じて、圧力流体供給部８と圧力流体排出部１０との、一方に対して連通状態となるようにしてある。第１表面とは反対側の作動弁２４の第２表面は、液体排出用の接続流路２３内の液体に接しているようにしてあり、これによって、液体バネの形態のバネ要素が構成されている。作動弁２４の第１表面が圧力流体供給部８と圧力流体排出部１０とのいずれに対して連通状態になっているかに応じて、作動弁２４は、閉弁位置と開弁位置との一方へ移動し、開弁状態となった作動弁２４は、液体排出用の接続流路２３に対して連通状態となる。一方、図１４に示した別構成例では、反対側の表面は、常時、流路５３を介して圧力流体回路２の圧力流体排出部８に連通した状態にある。そのため、液体バネではなく、気体バネが構成されている。図面に示したどの実施の形態に係る装置においても、これと同様に液体バネを気体バネに変更する構成変更、ないしは、これとは逆に気体バネを液体バネに変更する構成変更が可能である。

図２及び図３は、上述した室１７の変更構成例を示した図である。この変更構成例は、ピストンシャフト１８の端部２０の形状を異ならせたものであって、この形状の端部２０を採用しても、適切な制動効果が得られる。この変更構成例においては、室１７の寸法及び形状を、ピストンシャフト１８のうちの室１７の中に進入する部分の寸法及び形状に対応したものとすることによって、絞り部を画成している。ただし、ピストンシャフト１８の端部２０の末端は截頭円錐形に形成してある。制動動作の最終部分において、即ち、アクチュエータピストン４及びバルブ５が基本位置へ到達する寸前において、絞り部とピストンシャフト１８との間の隙間は一定となり、なぜならば、ピストンシャフト１８の端部２０の、截頭円錐形の部分４７に続くある程度の長さの部分４８は、断面積を一定とし、或いは、少なくとも、その外周面が絞り部の内周面４９に対して平行となるようにしているからである。

図４〜図１３は、圧力パルス発生装置に装備される油圧式の制動及びロックのための機構の別構成例を示した図であり、この別構成例の制動／ロック機構は、そのかなりの部分が、上述した制動／ロック機構と同様に構成されている。

図４〜図１３に示した制動／ロック機構は、シリンダ形の室である第２室２６と、第２室２６内に移動可能に配設された第２ピストン２７と、第２室２６内に配設されて第２ピストン２７に作用するバネ要素２８とを備えている。上述した第１室１７が、シリンダ形第２室２６に接続しており、それによって、第１室１７から、シリンダ形第２室２６の、ピストン２７の一方の側へ、液体が流入できるようになっている。また、バネ要素２８は、第２ピストン２７が一方の移動方向へ移動するときに、その移動方向と反対の方向の力を第２ピストン２７に作用させることによって、エネルギを吸収する機能を果たすものである。図示例のバネ要素２８は、シリンダ形第２室２６内に配設された機械部品としてのバネ部材であって、ピストン２７の、第１室１７に接続している側とは反対側に付勢力を作用させている。アクチュエータピストン４及びバルブ５が基本位置へ向かって移動する際に、それに伴って第１室１７から液体が押し出され、そのとき、バネ要素２８がエネルギを吸収する。

上述した構成例と同様に、この構成例に係る機構も、第１室１７と液体供給部との間を接続する液体供給用の接続流路２１と、第１室１７と低圧箇所との間を接続する液体排出用の接続流路２３とを備えている。更に、逆止弁２２を備えており、この逆止弁２２は、液体が、高圧箇所である液体供給部から、液体供給用の接続流路２１を介して第１室１７へ流入しようとするとき開弁し、これとは逆方向に流れようとするとき閉弁する。更に、作動弁２９を備えており、この作動弁２９は、ソレノイド３０と、このソレノイド３０によって駆動されて液体排出用の接続流路２３を連通状態及び遮断状態にする弁体３１とで構成されている。作動弁２９の弁体３１は、その一方の側が、接続流路５０を介して圧力流体に接しており、これによって、気体バネの形態のバネ要素５０を構成している。バネ要素５０は、付勢状態とされたソレノイド３０から弁体３１に作用する力と逆方向の力を弁体３１に作用させており、ソレノイド３０が消勢状態となったときに、弁体３１を元の位置に復帰させて、液体排出用の接続流路２３を遮断状態にする。

この機構は更に、第１室１７とシリンダ形第２室２６との間の接続経路を連通状態及び遮断状態にする作動弁３２を備えている。尚、ここでいう「シリンダ形第２室」とは、シリンダ形第２室２６と第１室１７との間の接続経路を画成している流路を含むものである。また、図示した構成例の機構において、ピストン２７とは、このピストン２７の一部を成すピストンシャフトを含むものであり、図示したように、このピストンシャフトが、シリンダ形第２室２６と第１室１７との間の接続経路を画成している流路に嵌合している。

作動弁３２には、２つの逆止弁３３、３４が組み込まれており、一方の逆止弁３３は、第１室１７からシリンダ形第２室２６へ液体が流入することのみを許容し、他方の逆止弁３４は、シリンダ形第２室２６から第１室１７へ液体が流入することのみを許容するように構成されている。

第１室１７とシリンダ形第２室２６との間を接続している接続流路は、互いに並列な２本の流路３５、３６を含んでいる。作動弁３２は、それら２本の流路３５、３６を貫通して移動可能な弁体３８を備えており、この弁体３８に、流通開口である貫通孔３７を少なくとも１つ形成するようにしている。２つの逆止弁３３、３４のうちの一方の逆止弁３３は、一方の流路３５内に配設された付勢された弁体で構成されており、他方の逆止弁３４は、他方の流路３６内に配設された付勢された弁体で構成されている。また、それら２つの付勢された弁体は、弁体３８の互いに反対側に配設されている。

作動弁３２の弁体３８は、第１位置と第２位置との間で移動可能であり、第１位置へ移動したときには、流通開口である貫通孔３７が一方の流路３５内に位置し、第２位置へ移動したときには、流通開口である貫通孔３７が他方の流路３６内に位置するようにしてある。この弁体３８の移動によって、２つの逆止弁３３、３４のうちの一方が機能状態になる。尚、「流路内に位置する」という用語は、ここでは広い意味で使用しており、流通開口が、流路に対して完全に一致することを必ずしも要しないが、ただし、完全に一致することが好ましいとはいえる。

作動弁３２は、圧力流体供給部８または圧力流体排出部１０に接続した少なくとも１本の接続流路３９を介して、圧力流体によって制御されるようにしてある。この作動弁３２の制御の仕方は、先に第１及び第２の構成例に関して説明した、液体排出用の接続流路２３に設けた作動弁２４の制御の仕方と同様である。即ち、作動弁３２は、その第１表面４０が、圧力流体回路２の流路２５を介して圧力流体に接しているようにしてあり、制御弁１３、１４の位置に応じて、この第１表面４０が、圧力流体供給部８と圧力流体排出部１０とのいずれか一方に対して連通状態となるようにしてある。第１表面とは反対側の作動弁３２の第２表面４１は、所与の圧力の液体に接しているようにしてあり、特に図示例では、液体供給用の接続流路２１を介して液体供給部の液体に接しているようにしてある。作動弁３２の第１表面４０が圧力流体供給部８と圧力流体排出部１０とのいずれに対して連通状態となっているかに応じて、作動弁３２は、逆止弁３３を機能状態にする位置と、逆止弁３４を機能状態にする位置との一方へ移動する。逆止弁が機能状態とされていない方の流路は、弁体３８によって閉塞された状態となる。本発明においては、アクチュエータピストン４及びバルブ５を基本位置へ移動させるときには、第１室１７からシリンダ形第２室２６へ液体が流動することを許容する逆止弁３３を機能状態にし、また、アクチュエータピストン４及びバルブ５を逆方向へ、即ち、遠隔位置へ移動させるときには、シリンダ形第２室２６から第１室１７へ液体が流動することを許容する逆止弁３４を機能状態にするようにしている。

図４〜図１３に示した構成によれば、アクチュエータピストン４及びバルブ５が基本位置へ近付いたときに制動をかけるために利用されたエネルギの大部分が、バネ要素２８によって吸収され、そして、吸収されたエネルギは、図１〜図３に示した純粋なオイルダンパ式の制動機構のように単に熱に変換されて失われるのではなく、バルブが逆方向へ移動するときに再生利用されるようになる。

また、この構成においては、液体排出用の接続流路２３に設けた作動弁２９は、アクチュエータピストン４及びバルブ５の基本位置への移動が停止するとき、または停止直後、または停止時点に関連した何らかの時点で、残余の液体を排出することだけを目的として一時的に開弁し、それによって、アクチュエータピストン４及びバルブ５が完全に基本位置へ復帰できるようにするためのものである。液体排出用の接続流路２３を装備しておかないと、機構内のエネルギ損失のために、バルブスプリング４２の弾発力だけでは、バルブ５を完全に基本位置まで戻すことができない。作動弁２９は、アクチュエータピストン４及びバルブ５が基本位置へ達したならば閉弁させるようにし、この閉弁のための制御は先に言及したセンサ１５から得られる情報に基づいて行う。

本発明の特に重要な構成例の１つとして、次のようなものがある。その構成例は、アクチュエータピストンを移動させる圧力流体を液体が含み、その圧力流体が流出入するシリンダ３内に画成された圧力室が、室であるようにしたものである。この場合、オイルダンパ式の制動機構それ自体が、圧力パルス発生装置として機能するものとなる。またこの場合、液体供給部に接続した接続流路２１のような液体供給用の接続流路を介して供給される液体パルスが、室１７へ供給されることによって、アクチュエータピストンを移動させることになる。更に、液体パルスの持続時間を制御するための弁機構である作動弁も、その機構の一部として構成されることになる。従って、先に説明したような圧力流体回路は不要になる。更に、作動弁３２をソレノイドによって制御するようにすれば、先に説明したような圧力流体は完全に不要になる。尚、以上に説明したどの実施の形態においても、装備するバネ要素は、気体バネ、液体バネ、それに機械的なバネ部材の、いずれとすることもできる。

図４〜図１３は、アクチュエータピストン４及びバルブ５の開閉サイクルの一連の段階における各状態を示した図である。
図４の状態では、エンジンのバルブ４は基本位置にある。縮装されたバネ要素２８が、ピストンシャフトを介してピストン２７に押圧力を作用させており、この押圧力は、液体を第１室１７へ流動させる方向に働いている。作動弁３２は、液体が第１室へ流動することを阻止する位置にある。

図５の状態では、作動弁３２が他方の位置へ移動しており、これによってピストン２７が移動できる状態になっており、また、液体が第１室１７へ流動できる状態になっている。

図６に示した状態では、ピストン２７が移動しており、液体が流動しており、アクチュエータピストン４に連結されたピストンシャフト１８が移動しはじめている。
図７は、ピストン２７が端部位置まで移動した状態を示したものである。

図８に示した状態では、圧力流体パルスが持続しているために、アクチュエータピストン４のシャフトが僅かながら更に移動しており、それに伴って、液体供給用の接続流路２１を介して第１室１７の中へ液体が流入している。

図９の状態では、アクチュエータピストン４及びバルブ５が端部位置へ到達しており、作動弁３２、逆止弁２２、及び作動弁２９が全て閉弁して、第１室１７からの液体の流出を阻止しており、そのため、アクチュエータピストン４及びバルブ５が端部位置にロックされており、ここでいう端部位置は、遠隔位置である。

図１０は、作動弁３２が元の位置へ復帰したために、液体が第１室１７から第２ピストン２７へ流動することが可能となり、それによって、アクチュエータピストン４及び内燃エンジンのバルブ５が移動できる状態になった段階を示したものである。

図１１に示した状態では、アクチュエータピストン４が基本位置へ向かって更に移動しており、液体が第１室１７から第２室２６へ更に多く流入しており、第２ピストン２７が更に移動している。

図１２に示したのは、移動が完了した段階に達したときの状態であり、ただし、このときエンジンバルブは、エネルギ損失のために、その基本位置に完全には到達していない。
図１３に示したのは、図１２に示した状態になったとき、ないしはその状態になる直前に、液体排出用の作動弁２９が開弁して、第１室１７から液体が流出できるようにしたために、エンジンバルブ画素の基本位置にまできちんと移動した状態である。エンジンバルブが基本位置に達したときに作動弁２９は再び閉弁し、それによって、図４に示した状態に戻る。

当業者であれば、本発明の範囲に包含されるその他の実施の形態にも容易に相当するのは当然である。保護されるべき権利範囲は、特許請求の範囲の記載によって明示したとおりであり、特許請求の範囲の記載は、発明の詳細な説明の記載並びに図面の記載に基づいたものである。

使用している逆止弁はいずれも、一般的にそうされているように、その逆止弁が開閉する開口の弁座にその逆止弁の弁体を押付けるように付勢する何らかのバネ機構を備えたものとすることが好ましい。図２には、液体供給用の接続流路２１に介装した逆止弁２２に備えたバネ機構を、バネ５１によって図示した。

本発明の１つの実施の形態に係る油圧式のロック／制動機構を備えた圧力パルス発生装置の模式的断面図である。 本発明の別の実施の形態に係る油圧式のロック／制動機構を備えた圧力パルス発生装置の模式的断面図である。 図２のロック／制動機構の一部分だけを取出して示した模式図である。 本発明の別の実施の形態に係る油圧式のロック／制動機構の模式図であり、同機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 図４の機構の一連の状態のうちの１つの状態を示した模式図である。 本発明の別の実施の形態に係る機構の模式図である。

Claims (28)

1. シリンダ（３）内の、ピストン（４）の一方の側への、圧力流体の流入を一時的に可能にすることによって、前記シリンダ（３）内において前記ピストン（４）を第１方向へ移動させ、しかる後に、流入した前記圧力流体の前記シリンダ（３）からの流出を一時的に可能にしている間に前記ピストン（４）を第２方向へ移動させ、該ピストン（４）に連結されて該ピストン（４）とともに移動するシャフト（１８）が、前記シリンダ（３）から、逆止弁（２２）を介して液圧液体が流入可能、かつ、開弁位置及び閉弁位置の間で制御可能な弁（２４，２９）を介して前記液圧液体が流出可能な、液体で満たされた室（１７）まで延びており、前記シャフト（１８）は前記第１方向へ前記ピストン（４）が移動する際に、前記逆止弁（２２）を介して前記室（１７）への液体の流入を可能にし、前記第２方向に前記ピストン（４）が移動する際に、前記制御可能な弁（２４，２９）を介して液体を前記室（１７）から押し出す、ピストンの制御方法において、
   前記ピストン（４）及び前記シャフト（１８）が所定位置に到達したときに、前記ピストン（４）及び前記シャフト（１８）は、前記制御可能な弁（２４，２９）を閉じることにより、前記第２方向への移動が一時的に阻止され、前記室（１７）からの液体の流出を阻止する、ことを特徴とするピストンの制御方法。
2. 前記シリンダ（３）内への前記圧力流体の流入を一時的に可能にする前に、または一時的に可能にするときに、液体で満たされた前記室（１７）からの前記液体の流出を阻止しておくようにする請求項１記載の方法。
3. 前記ピストン（４）または前記シャフト（１８）が第１端部位置に到達したときに、前記室が閉塞されているようにする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記ピストン（４）または前記シャフト（１８）が第２端部位置に到達したときに、前記室からの液体の流出が可能にされているようにする請求項１乃至３の何れか１項記載の方法。
5. 前記ピストン（４）は、内燃エンジンの吸気バルブないし排気バルブ（５）に連結されているか、または、内燃エンジンの燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射バルブに連結されているか、または、圧縮比を可変にするために内燃エンジンの燃焼室に装備されたシリンダの中に配設されたピストンに連結されているか、または、斯かる圧縮比可変用ピストンそれ自体を構成しており、前記圧縮比可変用ピストンまたは前記バルブ（５）の移動量が前記ピストン（４）または前記シャフト（１８）の移動量に正比例するようにしてある請求項１乃至４の何れか１項記載の方法。
6. 前記圧力流体は圧力気体であり、前記シリンダ（３）内への該圧力気体の流入を一時的に可能にすることによって、前記ピストン（４）を第１方向へ移動させ、前記ピストン（４）が逆方向に移動することによって、該圧力気体が前記シリンダ（３）から排出されるようにする請求項１乃至５の何れか１項記載の方法。
7. 前記室（１７）は、前記シリンダ（３）の外部に配設されており、前記室（１７）内に配設されて液体中に存在する絞り部（１９）の中へ前記シャフトが進入できるようにしてある請求項１乃至６の何れか１項記載の方法。
8. 前記シャフト（１８）と、該シャフト（１８）を囲繞している前記絞り部（１９）の内周縁との間の隙間が、前記絞り部（１９）の中へ前記シャフト（１８）が進入するにつれて狭まるようにしてある請求項７記載の方法。
9. 前記室（１７）は、シリンダ形第２室（２６）に接続しており、該シリンダ形第２室（２６）内には、第２ピストン（２７）が移動可能に配設されると共に、該第２ピストン（２７）に付勢力を作用させるバネ要素（２８）が配設されており、前記シリンダ形第２室（２６）内の、前記第２ピストン（２７）の一方の側へ、前記液体を流出入させることができるようにしてあり、前記ピストン（４）または該ピストン（４）のシャフト（１８）が前記室（１７）内の液体の中へ進入するように移動するとき、前記シリンダ形第２室（２６）内の、前記第２ピストン（２７）の一方の側へ、前記バネ要素（２８）の付勢力に抗して前記液体が流入するようにする請求項１乃至６の何れか１項記載の方法。
10. 前記ピストン（４）または前記シャフト（１８）の移動が、その移動に抗する前記バネ要素（２８）の付勢力により停止したときに、前記シリンダ形第２室（２６）から前記室（１７）への前記液体の逆流が阻止されているようにする請求項９記載の方法。
11. 前記ピストン（４）または前記シャフト（１８）の移動が、その移動に抗する前記バネ要素（２８）の付勢力により略々停止したときに、前記室（１７）から液体排出用の接続流路（２３）を介して液体が流出することが一時的に可能にされているようにする請求項９又は１０記載の方法。
12. 前記室（１７）からの液体の流出が阻止されているときに、前記シリンダ形第２室（２６）から液体で満たされた前記室（１７）への前記液体の流動が可能にされているようにする請求項１０又は１１記載の方法。
13. シリンダ（３）と、
    前記シリンダ（３）内に移動可能に配設されたピストン（４）と、
    前記シリンダ（３）への流入口（７）と前記シリンダ（３）からの流出口（９）とを備え、それら流入口（７）及び流出口（９）が前記ピストン（４）の一方の側に設けられている、圧力流体回路と、
    前記ピストン（４）に連結されて前記ピストン（４）とともに移動するシャフト（１８）と、
    前記シリンダ（３）内における前記ピストン（４）の移動に伴って、前記シャフト（１８）がその中へ進入し、またそこから抜け出る室（１７）と、
    を備えたピストンの制御装置において、 前記室（１７）からの液体の流出を一時的に阻止するための、少なくとも１つの弁（２２、２４、２９、３２）を備え、
    前記シリンダ（３）内の、前記ピストン（４）の一方の側への、圧力流体の流入を一時的に可能にすることによって、前記シリンダ（３）内において前記ピストン（４）を第１方向へ移動させ、しかる後に、流入した前記圧力流体の前記シリンダ（３）からの流出を一時的に可能にしている間に前記ピストン（４）を第２方向へ移動させ、
    前記シャフト（１８）は、前記シリンダ（３）から、逆止弁（２２）を介して液圧液体が流入可能、かつ、開弁位置及び閉弁位置の間で制御可能な弁（２４，２９）を介して前記液圧液体が流出可能な、液体で満たされた室（１７）まで延びており、前記第１方向へ前記ピストン（４）が移動する際に、前記逆止弁（２２）を介して前記室（１７）への液体の流入を可能にし、前記第２方向に前記ピストン（４）が移動する際に、前記制御可能な弁（２４，２９）を介して液体を前記室（１７）から押し出し、
    前記ピストン（４）及び前記シャフト（１８）が所定位置に到達したときに、前記ピストン（４）及び前記シャフト（１８）は、前記制御可能な弁（２４，２９）を閉じることにより、前記第２方向への移動が一時的に阻止され、前記室（１７）からの液体の流出を阻止する、ことを特徴とするピストンの制御装置。
14. 前記ピストン（４）は、内燃エンジンの吸気バルブないし排気バルブ（５）に連結されているか、または、内燃エンジンの燃焼室へ燃料を噴射する燃料噴射バルブに連結されているか、または、圧縮比を可変にするために内燃エンジンの燃焼室に装備されたシリンダの中に配設されたピストンに連結されているか、または、斯かる圧縮比可変用ピストンそれ自体を構成している請求項１３記載のピストンの制御装置。
15. 液体で満たされた前記室（１７）は、前記シリンダ（３）の外部に配設されており、前記シャフト（１８）は、前記液体に関して密閉状態で前記室（１７）の中へ延入している請求項１３又は１４記載のピストンの制御装置。
16. 前記圧力流体回路（２）内の圧力流体が気体である請求項１３乃至１５の何れか１項記載のピストンの制御装置。
17. 前記室内に配設された絞り部（１９）を備え、前記シャフト（１８）は、該絞り部（１９）内を移動するように配設されている請求項１３乃至１６の何れか１項記載のピストンの制御装置。
18. 前記シャフト（１８）または前記絞り部（１９）の形状を、該シャフト（１８）が進入して行く方向において次第に狭まる形状としてあり、それによって、前記絞り部（１９）の中を前記シャフト（１８）が一方の方向へ移動するにつれて、前記絞り部（１９）と前記シャフト（１８）との間の隙間が減少するようにしてある請求項１３乃至１７の何れか１項記載のピストンの制御装置。
19. シリンダ形第２室（２６）と、該シリンダ形第２室（２６）内に移動可能に配設されたピストン（２７）と、該ピストン（２７）に付勢力を作用させる該シリンダ形第２室（２６）内に配設されたバネ要素（２８）とを備え、前記室（１７）が前記シリンダ形第２室（２６）に接続しており、それによって、前記シリンダ形第２室（２６）の、前記ピストン（２７）の一方の側へ前記液体が流入するために、前記ピストン（２７）が一方の方向へ移動させられる際に、前記バネ要素（２８）が、該ピストン（２７）の移動方向と反対方向に付勢力を作用させることによってエネルギを吸収できるようにしてある請求項１３乃至１６の何れか１項記載のピストンの制御装置。
20. 前記室（１７）と前記シリンダ形第２室（２６）との間の接続経路を連通状態及び遮断状態とするための弁（３２）を備えた請求項１９記載のピストンの制御装置。
21. 前記弁が、逆止弁（３３）を備えており、該逆止弁（３３）は、前記室（１７）から前記シリンダ形第２室（２６）への方向にのみ液体を流すように構成されている請求項２０記載のピストンの制御装置。
22. 前記弁が、もう１つの逆止弁（３４）を備えており、該逆止弁（３４）は、前記シリンダ形第２室（２６）から前記室（１７）への方向にのみ液体を流すように構成されている請求項２０記載のピストンの制御装置。
23. 前記室（１７）と前記シリンダ形第２室（２６）との間を接続している接続流路は、互いに並列な２本の流路（３５、３６）を含んでおり、前記弁（３２）は、それら２本の流路を貫通して移動可能な弁体（３８）を備えており、該弁体（３８）に、流通開口である貫通孔（３７）を少なくとも１つ形成してある請求項１９乃至２２の何れか１項記載のピストンの制御装置。
24. 前記弁（３２）の前記弁体（３８）は、第１位置と第２位置との間で移動可能であり、前記第１位置へ移動したときには、流通開口である前記貫通孔（３７）が、前記２本の流路（３５、３６）のうちの一方の流路内に位置し、前記第２位置へ移動したときには、流通開口である前記貫通孔（３７）が、前記２本の流路（３５、３６）のうちの他方の流路内に位置するようにしてある請求項２３記載のピストンの制御装置。
25. 前記弁（３２）は、ソレノイド（１２）によって直接的に制御するようにしてあるか、または、圧力流体回路を介してソレノイド（１２）によって間接的に制御するようにしてある請求項２０乃至２４の何れか１項記載のピストンの制御装置。
26. 前記室（１７）は、該室への流入路である接続流路（２１）を介して前記液体の圧力供給源に接続している請求項１３乃至２５の何れか１項記載のピストンの制御装置。
27. 前記室（１７）から前記圧力供給源への方向の流れを遮断する弁（２２）を備えた請求項２６記載のピストンの制御装置。
28. 前記室（１７）からの排出路である接続流路（２３）を介して前記室（１７）から少量の液体を排出するための開閉する作動弁（２９）を備えた請求項１３乃至２６の何れか１項記載のピストンの制御装置。

Images