JP7232826B2 - 回生バルブ油圧アクチュエータ - Google Patents

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Description

本発明は、往復動内燃機関での使用を具体的に意図する回生バルブ油圧アクチュエータに関する。
内燃機関の初期の頃から、最も広く使用されている内燃機関、つまりBeau de Rochas、オットー、またはディーゼルサイクルを採用しているものの吸気バルブと排気バルブの開放および閉鎖を作動させるために、多くのデバイスが設計されている。
しかし、その信頼性、堅牢性、シンプルさ、および適度な単価のために、世界中で生産されているほぼすべての4トラベル機関を備えた実質的にユニバーサルなバルブアクチュエータとして、カムシャフトに強いられている。
そのすべてについて、カムシャフトが含むカムは、そのカムが作動させるバルブリフト則を変更する自由を残さない設計によって固定されたプロファイルを有する。
柔軟性を高めるための第1段階は、往運動内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間に位相シフタを挿入することによってなされ、その位相シフタは、クランクシャフトの角度位置に対して、吸気バルブまたは排気バルブのいずれか、または両方の開放の進行または後退を許容する。この位相シフタは、VVT(「Variable Valve Timing」を表す)として知られる方策の一部として使用される。
第2段階は、バルブの開放時間および/またはリフト高さを可変にすることであった。この方策は、略語VVA(「Variable Valve Actuation」を表す)でよく知られている。これに関して、多くのデバイスが、様々なブランドおよび/または様々な商品名で販売されたか、または販売されている。
少なくとも2つの選択可能なカムプロファイルを有する離散可変バルブリフターと、一般に単一のカムと連続可変比トランスミッションに基づく連続可変リフターが区別される。離散可変リフターには、例えば、「Honda(登録商標)」の「VTec(登録商標)」デバイス、「Porsche(登録商標)」の「Variocam Plus(登録商標)」デバイス、「Audi(登録商標)」の「Valvelift system(登録商標)」、および「Toyota(登録商標)」の「VVTL-i(登録商標)」デバイスが含まれる。
連続可変バルブリフターデバイスには、可変比レバーに基づく、「BMW(登録商標)」によって開発された「Valvetronic(登録商標)」デバイス、「FIAT(登録商標)」の「Multiair(登録商標)」デバイスが含まれ、「Multiair」デバイスは、作動油タンク戻しソレノイドバルブが、バルブのリフトを多かれ少なかれ打ち切ることを可能にしつつ、カムとバルブプッシュロッドとの間の油圧トランスミッションを提供する。
往復動内燃機関のバルブの開放、閉鎖およびリフトの制御の柔軟性をさらに高めるために、純粋かつ単純に、カムシャフトと不変プロファイルカムを多かれ少なかれ可変デバイスに置き換えた多数のデバイスが考えられている。カムのないこれらのデバイスは、「カムレス」デバイスとして知られる。
この「カムレス」デバイスの目的は、物理学および幾何学によって許容された範囲内で、バルブを開放、リフトおよび閉鎖するための法則についての多種多様性を獲得することである。多くの「カムレス」デバイスが製造されており、それらの大部分はプロトタイプ段階で止まっている。例えば、「Valeo(登録商標)」の「電磁カムレス」デバイス、「Cargine(登録商標)」の「Free Valve(登録商標)」デバイス、「Siemens(登録商標)」と共同でアメリカ企業「Sturman(登録商標)」により開発された水力発電デバイス、または「Lotus」社の「Active Valve Train(AVT(商標))のケースがある。
多種多様なデバイスが設計段階で止まっており、実装されているとしても部分的にしか実装されていない。この点について、油圧機械式または電気油圧式の「カムレス」デバイスを説明する出願人に帰属する特許に留意する。これらのデバイスのうちの第1のデバイスはFR2842867の下公開され、ピストン機関のためのバルブ油圧アクチュエータを説明し、第2のデバイスはFR2980516の下公開され、往復動カム電気油圧バルブアクチュエータを開示する。
現在、「カムレス」タイプのデバイスは、自動車用に大量生産されていない。これは、「カムレス」デバイスと比較して、少なくとも1つのカムに基づくバルブアクチュエータは、依然として競争力があり、冒険的ではなく、より有利な費用便益比を有するためである。
さらに、バルブを加速して戻しスプリングを圧縮するために費やされたエネルギーがまったく回収されないか、もしくはほんの少ししか回収されないか、または油圧、電磁、もしくは機械的な「カムレス」アクチュエータのエネルギー効率が不十分であるため、最終的な分析では多くの「カムレス」デバイスのエネルギーバランスは平凡である。
たとえば、発明者Michael M.Schechterによる米国特許第5,410,994号は、バルブを開放するために費やされた油圧エネルギーを回収せず、発明者は特許の本文内でバルブに供給する作動油の流量がシステムのエネルギー消費を決定する主な要因であるとさえ特定するに至っている。
高いエネルギー消費につながることとは別に、バルブの運動エネルギーまたはバルブ戻しスプリングの圧縮エネルギーを回収しないことは、スプリングの性質が何であれ、バルブの不安定性が大きいことを意味し、そのバルブは、回収されなかったエネルギーが熱の形態で完全に散逸しない場合、作動油と共に高励起を受けるマススプリングシステムを形成する。
これが、多くの「カムレス」デバイスが不正確であり、寄生的な動きを受けるバルブの不安定なリフトおよび開放の保持につながる理由である。これは特に、バルブの動きを正確にするためにバルブの動きを制動する必要があることにつながる一方で、まさにその性質上、制動は熱の形態でエネルギーを散逸し、効率の点から好ましくない。
また、ほとんどの「カムレス」デバイスは、バルブがそのシートの近くに到達するときに、その閉鎖中にバルブを十分に減速する際に遭遇する問題に留意する。この減速は、シートに通常の耐用寿命を与えることと、過剰なアコースティック・エミッションを防ぐことの両方のために、バルブとシートとの間の衝撃の力を制限することが必要である。「ソフトランディング」として知られているこの減速方策は、先行技術では「沈黙のランプ」として知られているもので終わるプロファイルを備えたカムによって当然に実装され、効率の点から優れる条件下でバルブの運動エネルギーの回収を保証する。
この点についても、米国特許第5,410,994号は、たとえば発明者Zheng Louによる米国特許出願公開第2008/0251041A1号以上に、そのシートの近くでバルブを減速させるための任意のカムや任意の機械デバイスのいずれも含んでいないことに留意する。
したがって、そのようなデバイスは必然的に許容できないアコースティック・エミッション、バルブシートのハンマリング、およびそれを備えた内燃機関の全体的な効率を損なうエネルギー消費につながる。
したがって、これまでのところ、最先端の技術とテクノロジーを考慮しても、「カムレス」タイプのバルブアクチュエータを用いた内燃機関のエネルギー効率を最大化するために許容される技術的、経済的、産業的努力は、1つ以上のカムシャフトに基づいたより単純でより堅牢な手段が、「カムレス」テクノロジーに頼ることなく機関に対して理論的に許容可能な効率向上のほとんどを達成できてしまう点で正当化されない。
言い換えれば、自動車の大量生産に強いられる「カムレス」タイプのバルブアクチュエータの製造の単価、信頼性および全体のサイズが、少なくともカムタイプのアクチュエータに匹敵するか、またはそれ以上に競争力のあるものでなくてはならない。
ただし、機能上の理由からカムタイプアクチュエータに頼ることができない場合は、「カムレス」バルブアクチュエータに頼ることが正当化されることがある。これは特に、例えば、FR3032236の下公開された、出願人に帰属する仏国特許のカムシャフト内燃機関の場合である。事実、その機関の吸気計量バルブは、数百マイクロ秒のオーダーという短時間でリフトされなければならず、カムタイプのアクチュエータは、必要な条件下でそのバルブの開放を保証することができない。そのバルブの閉鎖に関しても同じことが当てはまる。したがって、クラシックアクチュエータは、仏国特許第3032236号による機関の計量バルブを、その機関が非常に低速でしか回転していない場合を除いて開放することができず、その機関が自動車または重量積載物車両の分野で採用される場合にはあてはまらない。
さらに、仏国特許第3032236号による伝達-膨張および回生機関の特定のアーキテクチャ、特にその機関の複動式拡張シリンダーのシリンダーヘッドのものは、カムシャフトとの互換性に問題があるだけである。事実、膨張シリンダーのシリンダーバレル、下部シリンダーヘッドおよび上部シリンダーヘッドが構成するアセンブリは、出願人に同様に帰属する2015年9月14日付けの仏国特許出願第1558585号に記載されているように、中空のピラーに吊り下げられるようになっている。
一方で中空のピラーがボールジョイント接続部に載っており、他方でそのアセンブリが高温にあるとすれば、アセンブリが含む下部シリンダーヘッドおよび/または上部シリンダーヘッドに、カムシャフトのタイプが何であれ、そのベルトまたはチェーントランスミッションを固定することは不可能である。したがって、仏国特許第3032236号が提案しているように、シリンダーヘッドに取り付けられる準備の整ったカートリッジを提供することが適切である。そのカートリッジは、特に計量バルブアクチュエータおよび計量バルブ自体を含むが、そのカートリッジは互いに接続されておらず、および/または十分に可撓性のあるケーブルおよび/またはラインを除いて、そのアクチュエータに給電するエネルギー源に接続されていない。
往復動ピストン圧縮機および機関の用途分野において、1つの特定の実施形態に従って、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは以下をもたらす:
●数百マイクロ秒のバルブ開放時間と1ミリ秒に近い開放持続時間を可能にする点まで非常に高速で、特に、FR3032236の下公開された仏国特許に記載されているような伝達-膨張および回生機関の要件の機能に対処する。
●バルブの制動が実質的にないにもかかわらず、作動するバルブの寄生的な動作を正確かつほとんど誘導しない。
●任意の先行技術のピストン圧縮機または任意の往復動内燃機関を備えることに好適であり、各バルブに対して独立して取り付け可能である独立したカートリッジであって、機関に対するその方向は非拘束であり、そのカートリッジが取り付けられるシリンダーヘッドの熱膨張に対応することができるように十分に可撓性を有するラインを除いて、アクチュエータのエネルギー源に接続されていないカートリッジを生産することができることにより、特に、仏国特許第3032236号に記載された伝達-膨張および回生機関に設置可能である。
●カム型アクチュエータに匹敵する高いエネルギー効率を有する。その高いエネルギー効率は、特に、バルブの運動エネルギーに加えて、そのアクチュエータのすべての可動部分の運動エネルギーの実質的にすべてを回収することにより得られる。
●閉鎖行程中にそのバルブが取得する高速にもかかわらず、バルブを非常に低速でそのシートに戻すことを可能にする静粛性を有する。
●長い耐用寿命であり、任意の往復動内燃機関のものと互換性がある。
●必要に応じて、そのチャンバが含有する圧縮ガスがそのバルブから逃げることを許容することなく、任意のバルブを往復動ピストン圧縮機または機関の圧縮または燃焼チャンバの外部に開放することができるように適合し、これにより、そのピストンとそのバルブとの間の任意の衝突を防止するために、その圧縮機または機関のピストンのキャップにバルブくぼみを設ける必要性を防止するが、そのバルブを通じた任意のフローは促進される。
●むだなく製造可能である。
これに関して、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、特に、一方ではトルクおよび出力を最大化することを可能にし、他方では燃料消費および汚染物質の放出を低減することを可能にするほとんどの方策を任意の往復動内燃機関に実装することを意図している。その方策は、その機関の吸気および/または排気バルブの正確かつ柔軟な制御に基づく。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータにより、機関の性能におけるこの大幅な改善を、アコースティック・エミッションまたはその製造単位コストのいずれも大幅に増加させることなく得ることができる。
また、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、特に、FR3032236の下公開された仏国特許に記載されているような伝達-膨張および回生機関の最適条件下での製造を可能にするように設計されていることも理解される。その伝達-膨張および回生機関は、従来の往復動内燃機関と比較して、燃料消費と汚染物質の放出の劇的な低減を約束する。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、主に往復動ピストン圧縮機および機関を意図しているが、そのアクチュエータは、任意の種類のガスまたは流体が循環する少なくとも1つのラインを含む任意の他の応用分野、機械または装置に適用することができるが、アクチュエータは、有利には、そのライン内のそのガスまたは流体のフローを許容するかまたはブロックするために、そのライン内の任意のタイプの任意のバルブを開放および閉鎖することを可能にすると理解される。
さらに、そのアクチュエータは、少なくとも2つの位置の間での迅速な移動を必要とする他の任意の物体に置き換えられて作動するバルブと共に使用されてもよい。
本発明の他の特徴は、明細書および主特許請求項に直接的または間接的に従属する説明および二次的特許請求の範囲で説明されている。
本発明のよる圧縮機または機関シリンダーヘッドによって閉鎖されたシリンダー内で往復運動するように伝達手段に接続された少なくとも1つのピストンを含む往復運動ピストン圧縮機または機関のための回生バルブ油圧アクチュエータであって、ピストン、シリンダーおよびシリンダーヘッドは、少なくとも1つの吸気ラインおよび少なくとも1つの排気または排出ラインが開口している圧縮または燃焼チャンバを形成し、2つのラインの一方または両方は、バルブがバルブシート上に載っているときにバルブがブロックすることができるラインオリフィスによってチャンバに接続されており、回生バルブ油圧アクチュエータは、
●低圧アキュムレータまたは作動油タンクから油圧作動油を低圧供給ラインを介して受け入れ、高圧アキュムレータに作動油を高圧供給ラインを介して排出することができる少なくとも1つの高圧油圧供給ポンプと、
●アクチュエータシリンダーヘッドで覆われたアクチュエータシリンダーを含む少なくとも1つのアクチュエータであって、シリンダーは直接的または間接的に圧縮機または機関シリンダーヘッドに取り付けられている一方で、シリンダーおよびアクチュエータシリンダーヘッドは、アクチュエータピストンと共にアクチュエータ油圧チャンバを形成し、ピストンは伝達手段によってバルブに機械的に接続されており、手段は、アクチュエータ油圧チャンバが作動油によってかけられる圧力を受ける場合、アクチュエータピストンがバルブを、バルブが協働するバルブシートから離れるように移動させる傾向があるようになっている、少なくとも1つのアクチュエータと、
●アクチュエータが生成することができる力と反対の力をバルブにかける少なくとも1つのバルブ戻しデバイスであって、これにより、デバイスは、バルブを、バルブが協働するバルブシートに接触するように戻す傾向がある、少なくとも1つのバルブ戻しデバイスと、
●高圧アキュムレータをアクチュエータ油圧チャンバに接続する高圧リフターラインを開放または閉鎖することができる少なくとも1つのバルブリフター油圧バルブと、
●低圧アキュムレータまたは作動油タンクをアクチュエータ油圧チャンバに接続する慣性リフターライン内に配置されている少なくとも1つのリフターチェックバルブであって、チェックバルブは、油圧作動油がラインを介して低圧アキュムレータまたは作動油タンクからアクチュエータ油圧チャンバに流れることを許容するが、反対方向に流れることを許容しない、少なくとも1つのリフターチェックバルブと、
●アクチュエータ油圧チャンバを、閉鎖および回生油圧モーターが含む作動油吸気口に接続する閉鎖および回生油圧ラインを開放または閉鎖することができる少なくとも1つのバルブ閉鎖油圧バルブであって、モーターが同様に含む作動油出口は、低圧アキュムレータまたは油圧モーター低圧戻しラインによって作動油タンクに接続されている、少なくとも1つのバルブ閉鎖油圧バルブと、
伝達手段の全部または一部を構成する少なくとも1つのプログレッシブレバーアーム比レバーであって、レバーは、アクチュエータピストンが駆動力または抵抗力を直接的または間接的に加えることができるアクチュエータの力の少なくとも1つの作用点、バルブが駆動力または抵抗力を直接的または間接的に加えることができるバルブの力の少なくとも1つの作用点、および直接的または間接的に圧縮機または機関シリンダーヘッドに力が加えられるシリンダーヘッド上の反力の少なくとも1つの作用点を呈する、少なくとも1つのプログレッシブレバーアーム比レバーと、を含むことを特徴とする、回生バルブ油圧アクチュエータ。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、作用点を移動させる手段が、バルブの開放行程中に、アクチュエータの力の作用点および/またはバルブの力の作用点および/またはプログレッシブレバーアーム比レバーに沿ったシリンダーヘッド上の反力の作用点を移動させる、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータの力の作用点および/またはバルブの力の作用点および/またはシリンダーヘッド上の反力の作用点は、それぞれ、直接的または間接的にアクチュエータピストンと共に、および/またはバルブと共に、および/またはバルブが協働する圧縮機または機関シリンダーヘッドと共に、少なくとも1つのピボット接続または少なくとも1つの転がりスライド接続のいずれかを形成し、転がりスライド接続は、作用点を移動させるための手段を構成する、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、転がりスライド接続が、アクチュエータの力の作用点および/またはバルブの力の作用点および/またはシリンダーヘッド上の反力の作用点でのプログレッシブアーム比レバー上に提供された少なくとも1つのレバー接触トラックからなり、トラックが、アクチュエータピストン上および/またはバルブ上および/または圧縮機または機関シリンダーヘッド上に直接的または間接的にそれぞれ形成されたレバー反作用面と協働し、ピストンおよび/または面が、トラックと面との間の接触が確立される湾曲接触プロファイルを有する、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、バルブ戻しデバイスが、戻しアクチュエータシリンダーヘッドによって覆われた戻しアクチュエータシリンダーを含むバルブ戻しアクチュエータからなり、シリンダーは、圧縮機または機関のシリンダーヘッドに直接的または間接的に取り付けられている一方で、シリンダーおよび戻しアクチュエータシリンダーヘッドが、戻しアクチュエータピストンと共に戻しアクチュエータ油圧チャンバを形成しており、ピストンが、戻し伝達手段によってバルブに機械的に接続されている、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、戻しアクチュエータ油圧チャンバが、戻し圧力ラインによって高圧アキュムレータに接続されている、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、低圧アキュムレータが含む作動油のレベルおよび圧力は、作動油を作動油タンクから低圧強制供給ラインを介してアキュムレータに移送することができる強制供給低圧油圧ポンプによって一定の値の範囲内に維持される。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、バルブが協働するバルブシートを備えた、または備えていない少なくとも1つのバルブ、アクチュエータ、伝達手段、バルブ戻しデバイス、リフターチェックバルブ、バルブリフター油圧バルブ、およびバルブ閉鎖油圧バルブは、少なくとも1つの油圧コネクターを呈するアクチュエータカートリッジ内に一緒に収容されている、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、バルブリフター油圧バルブおよび/またはバルブ閉鎖油圧バルブが、チューブアクチュエータによって長手方向並進に移動することができるブロッキングチューブを含む管状バルブからなり、チューブが、ブロッキングチューブボアに流体密に収容され、チューブシート上に載って、チューブシートと共に流体密な接触の連続ラインを形成するか、またはシートから一定の距離に維持されて、作動油がチューブ内部ボリュームからチューブ外部コレクターディストリビューターへ、またはその逆で通過することを許容することのいずれかをすることができるチューブ封止ベアリング面で終わる、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、チューブアクチュエータは、電界を受けるときに機械的に変形するセラミック要素のスタックを含む油圧増幅圧電アクチュエータであり、スタックの端部は、少なくとも1つのアクチュエータレシーバーチャンバと連通するアクチュエータセンダーチャンバを、アクチュエータセンダーシリンダーと共に形成する、大径のアクチュエータセンダーピストンに接続されており、アクチュエータレシーバーチャンバは、一方で、ブロッキングチューブを長手方向並進に移動することができるように、アクチュエータレシーバーピストンが協働するブロッキングチューブに直接的または間接的に接続された小径のアクチュエータレシーバーピストンによって形成され、他方で、アクチュエータレシーバーシリンダーによって形成されている、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータセンダーチャンバおよびアクチュエータレシーバーチャンバは、作動油が加圧作動油供給源からチャンバに行くことを許容するが、その逆に行くことを許容しないアクチュエータ強制供給チェックバルブによって供給源に一緒に接続されている、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータセンダーピストンが、これをアクチュエータセンダーチャンバに向かって移動させる傾向がある圧力補償ばねを受け、ばねがピストンにかける力は、アクチュエータセンダーチャンバ内のピストンが加圧作動油供給源内のピストンと等しいときに、作動油がピストンにかける力以下である、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータレシーバーピストンが、これをアクチュエータレシーバーチャンバに向かって移動させる傾向がある圧力補償ばねを受け、ばねがピストンにかける力は、アクチュエータレシーバーチャンバ内の圧力が加圧作動油供給源内の圧力と等しいときに、作動油がピストンにかける力以下である、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータセンダーチャンバがレシーバーチャンバ共通マニホールドを介して複数のアクチュエータレシーバーチャンバと連通しており、レシーバーチャンバの各々を形成するアクチュエータレシーバーピストンが、それ自体のブロッキングチューブを長手方向並進に移動させることができる、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータレシーバーチャンバが各々、選択バルブアクチュエータによって開放が指令される選択バルブによって、レシーバーチャンバ共通マニホールドと連通するか、または連通しないようにされる、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、レシーバーチャンバ共通マニホールドが非流体密に、少なくとも2つの反対に作用するセンタリングばねによってレシーバーチャンバ共通マニホールドに対して一定の長手方向位置の近くで中央に維持される少なくとも1つの中実または中空非圧縮性円筒形要素を収容する、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、閉鎖および回生油圧モーターが、直接的または間接的に往復動ピストン圧縮機または機関によって回転駆動される油圧モーターシャフトに取り付けられた閉鎖および回生カムを含み、閉鎖および回生ピストンが、カムを直接的または間接的に圧迫し、作動油吸気口と連通する閉鎖および回生チャンバを閉鎖および回生シリンダーと共に形成している、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、閉鎖および回生カムは、閉鎖および回生ピストンが圧迫してバルブをバルブシートに戻す少なくとも1つの回生角度セクタRを含む閉鎖および回生カムプロファイルを呈する、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、閉鎖および回生カムは、閉鎖および回生ピストンがバルブのバルブシートへの2つの戻りの間で閉鎖および回生ラインを圧迫して予圧する少なくとも1つの予圧角度セクタPを含む閉鎖および回生カムプロファイルを呈する、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、閉鎖および回生カムは、カム位相シフト手段によって油圧モーターシャフトに対して角度的にオフセットされ得る、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、カム位相シフト手段が、油圧モーターシャフトの円筒形外面上に形成された少なくとも1つの雄ヘリカルスプラインからなり、雄ヘリカルスプラインは、閉鎖および回生カムの内側に形成されている少なくとも1つの雌ヘリカルスプラインと協働し、閉鎖および回生カムは、カム位相シフトアクチュエータによって油圧モーターシャフトに対して軸方向に移動またはその位置に保持され得る、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、カム位相シフトアクチュエータが、閉鎖および回生カムの位相シフト溝と協働する位相シフトフォークによって閉鎖および回生カムに接続されている、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、閉鎖および回生ラインは、低圧アキュムレータ、作動油タンクまたは加圧作動油供給源から到来する作動油がフリーホイールチャネルを介してラインに入ることを許容するが、それを離れることを許容しない拡張チェックバルブの端部を含む、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、閉鎖および回生ラインが、低圧アキュムレータ、作動油タンクまたは加圧作動油供給源から到来する作動油がラインに入ること、および/またはそれを離れることを許容する、予圧バルブを含む、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、アクチュエータの力の作用点および/またはバルブの力の作用点および/またはシリンダーヘッド上の反力の作用点が、遊び補償手段を含む、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、遊び補償手段が、遊び補償アクチュエータからなり、その内部で、遊び補償チャンバは、低圧アキュムレータ、高圧アキュムレータ、作動油タンクまたは加圧作動油供給源から到来する作動油がチャンバに入ることを許容するが、それを離れることを許容しない遊び補償チェックバルブを含む、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、遊び補償手段が、遊び補償アクチュエータからなり、その内部で、遊び補償チャンバは、低圧アキュムレータ、高圧アキュムレータ、作動油タンクまたは加圧作動油供給源から到来する作動油がチャンバに入ること、およびそこを離れることを許容する遊び補償ノズルを含む、ことを含む。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータは、プログレッシブレバーアーム比レバーが、アクチュエータピストンも開口しているレバーチャンバ内に収容されており、チャンバは、作動油がレバーチャンバを離れることを許容するが、そこに入ることを許容しないレバーチャンバチェックバルブによって、もしくは作動油がレバーチャンバを離れること、およびそこに入ることを許容にするレバーチャンバ較正済ノズルによって、または同じことを許容するバルブおよびノズルの両方であって、ノズルは、レバーチャンバチェックバルブと平行に配置されている、両方によって、低圧アキュムレータ、作動油タンクまたは加圧作動油供給源に接続されている、ことを含む。
非限定的な例として提供される添付の図面を参照した以下の説明は、本発明、その特徴、および本発明が提示することができる利点についてのよりよい理解を可能にするであろう。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの理論図であり、一変形として、膨張チェックバルブの端部とフリーホイールチャネルを含み、図は、油圧回路とユニットを説明するために通常使用される記号を利用している。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータを受ける往復動内燃機関の概略断面図である。 FR3032236の下公開され出願人に帰属する仏国特許、およびその改良版である出願人に同様に帰属する2015年9月14日付けの仏国特許出願第1558585号に記載されているような、伝達-膨張および回生機関の膨張シリンダーアセンブリの3次元図であり、アセンブリが含む膨張シリンダーの下部シリンダーヘッドおよび膨張シリンダーの上部シリンダーヘッドは、各々、シリンダーヘッド上に押し付けアバットメントを介して押し付けられる4つのアクチュエータカートリッジを受け、それらは、一方では膨張シリンダー下部シリンダーヘッドからなる下部カートリッジ保持プレートを介して、他方では膨張シリンダー上部シリンダーヘッドからなる上部カートリッジ保持プレートを介して協働し、プレートは、プレートタイロッドによって互いに向けて移動する傾向がある。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータのアクチュエータカートリッジをより明確に区別することができるように様々な部材が取り除かれた図3に示される膨張シリンダーアセンブリの3次元図であり、下部および上部カートリッジ保持プレート、ならびにプレートタイロッドは、シリンダーヘッドが協働するプレートアバットメントを介してそれらそれぞれのシリンダーヘッドに押し付けられたアクチュエータカートリッジを保持するように、保持プレートを互いに向けて移動させる傾向がある。 本発明および1つの特定の実施形態による回生バルブ油圧アクチュエータの概略断面図であり、リフターチェックバルブが低圧アキュムレータからアクチュエータ油圧チャンバに流れることを許容することができる油圧作動油の流れは、膨張チェックバルブの端部を完全に通過し、2つのチェックバルブは直列に配置されており、図面の各々は、油圧回路とユニットを説明するために通常使用される記号を利用している油圧ダイアグラムにリンクされており、図面は、本発明による油圧アクチュエータの動作のシーケンスの図ごとの説明を可能にしている。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 同上。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの1つの特定の実施形態によるプログレッシブレバーアーム比レバーおよびそれと協働するピストンの簡略概略断面図であり、レバー反作用面を支持し、その面とシリンダーヘッドの間に挿入されている遊び補償アクチュエータを提供する。 本発明の回生バルブ油圧アクチュエータに従って、遊び補償アクチュエータを提供する、遊び補償アクチュエータの変形例の簡略断面図であり、遊び補償チェックバルブおよび遊び補償ノズルを並列に含み、アクチュエータはさらに、それを前進させる傾向がある遊び補償ばねをさらに含む。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータに従って、図14に示される遊び補償アクチュエータの圧縮または伸長におけるドリフトを、アクチュエータの力の作用点でかかる力の発生の関数として示すグラフである。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの1つの特定の実施形態の簡略断面図であり、バルブが圧縮または燃焼チャンバの内部に向かって開放しており、バルブ戻しデバイスは、それ自体が知られているコイルばねからなる。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの1つの特定の実施形態の簡略断面図であり、バルブが圧縮または燃焼チャンバの内部に向かって開放しており、バルブ戻しデバイスは、バルブと同軸であり、その戻しアクチュエータピストンがバルブステムに固定されているバルブ戻しアクチュエータからなる。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの1つの特定の実施形態の簡略概略図であり、バルブが圧縮または燃焼チャンバの内部に向かって開放しており、バルブ戻しデバイスは、戻しレバーを用いて閉鎖位置にバルブを戻すバルブ戻しアクチュエータからなる。 往復動ピストン圧縮機に特に適した本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの1つの特定の実施形態の簡略概略図であり、バルブが圧縮または燃焼チャンバの外側に向かって開放しており、バルブ戻しデバイスは、吸気ラインまたは排気もしくは排出ラインに適宜収容されたコイルばねからなる。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの1つの特定の実施形態の概略図であり、バルブが圧縮または燃焼チャンバの内部に向かって開放しており、バルブ戻しデバイスは、バルブと同軸であり、その戻しアクチュエータピストンがバルブステムに固定されたバルブ戻しアクチュエータからなる一方で、バルブアクチュエータ舌がプログレッシブレバーアーム比レバーの一部を形成する。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータによってチューブアクチュエータの変形として提供される油圧増幅圧電アクチュエータの概略断面図であり、図21および図22は、ブロッキングチューブが協働するチューブシート上にそれぞれ載っているブロッキングチューブを表し、その後、シートから一定の距離で保持されて、油圧作動油がチューブの内部ボリュームからチューブ外部コレクター分配器へ通過することを許容する。 同上。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータが含むことができる油圧増幅圧電アクチュエータの概略断面図であり、圧電アクチュエータのアクチュエータセンダーチャンバは、レバーチャンバ共通マニホールドを介して、選択バルブによって、それぞれマニホールドと連通または非連通にされ得るアクチュエータレシーバーチャンバと連通することができる。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータのアクチュエータカートリッジの3次元局部透視図であり、バルブリフター油圧バルブ、およびバルブ閉鎖油圧バルブは、油圧増幅圧電アクチュエータにより長手方向並進で移動する管状バルブからなる。 図24に示される特定の構成における、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの3次元断面図であり、断面は、特に、リフターチェックバルブおよびバルブと直接協働する主要な可動または非可動構成要素を強調している。 図24に示される特定の構成における本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの3次元断面図であり、断面は、特に、リフターチェックバルブおよびバルブと直接協働する主要な可動または非可動構成要素を強調している。 図24に示される特定の構成に従った本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの断面図であり、断面は、図26に示されるものに垂直であり、アクチュエータ油圧チャンバを強調している。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの閉鎖および回生油圧モーターが含むことができる閉鎖および回生カムの概略断面図であり、図は、閉鎖および回生ピストンが圧迫する閉鎖および回生カムプロファイルが呈することができる様々な角度セクタを示す。 本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの閉鎖および回生油圧モーターの特定の構成の動作を連続するステップによって図示する概略断面図であり、閉鎖および回生カムが、油圧モータープーリーを用いて往復動ピストン圧縮機または機関によって回転駆動される油圧モーターシャフトに取り付けられており、カムは、カムの内部に形成された雌ヘリカルスプラインと協働する、シャフトの円柱外形面に形成された雄ヘリカルスプラインからなるカム位相シフト手段によってシャフトに対して角度的にオフセットされることができ、カムは位相シフタフォームを介してカム位相シフタアクチュエータによって油圧モーターシャフトに対して軸方向に移動可能または保持可能である。 同上。 同上。 同上。 同上。 図29~図33に示される本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの閉鎖および回生油圧モーターの3次元局部透視図である。 図29~図33に示される本発明による回生バルブ油圧アクチュエータの閉鎖および回生油圧モーターの3次元切り取り分解図である。
図1~35に、回生バルブ油圧アクチュエータ1、その構成要素、その変形、およびその付属品の様々な詳細が示されている。
図2が示すように、回生バルブ油圧アクチュエータ1は、伝達手段102に接続され、圧縮機または機関のシリンダーヘッド104によって閉じられたシリンダー103内で往復運動する往復動ピストン圧縮機または機関100について特に意図されている。
さらに図2では、ピストン101、シリンダー103および圧縮機機関シリンダーヘッド104が圧縮機または燃焼チャンバ105を形成し、その中に少なくとも1つの吸気ライン106および少なくとも1つの排気または排出ライン107が開放しており、ライン106、107の一方または両方が、バルブ8がバルブシート11上に載っているときにブロックすることができるラインオリフィス10によってチャンバ105に接続されていることが分かる。
図1および図5~図12が特に示すように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、低圧(BP)アキュムレータ4または作動油タンク46から低圧供給ライン47を介して油圧作動油3を受け入れ、高圧(HP)アキュムレータ5に高圧供給ライン48を介して油圧作動油3を排出することができる少なくとも1つの高圧油圧供給ポンプ2を含む。
高圧油圧供給ポンプ2は、例えば、図2~図4に示されるように、伝達手段102によって回転駆動され得ることに留意する。ポンプ2がさらに、ピストンタイプポンプ、ギアタイプポンプ、ベーンタイプポンプ、または当業者に知られている任意の他のタイプのポンプであってもよいが、高圧アキュムレータ5はピストン型、メンブレンタイプ、機械的または空気圧式スプリングタイプ、または当業者に知られている任意のタイプとすることができる。
図1および図2、図5~図12、図16~図20、および図25および図26はまた、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1が、アクチュエータシリンダーヘッド49によって覆われたアクチュエータシリンダー25を含む少なくとも1つのアクチュエータ6を含み、シリンダー25は直接的または間接的に圧縮機または機関シリンダーヘッド104に固定されていることを示す。
図において、アクチュエータシリンダー25およびアクチュエータシリンダーヘッド49は、アクチュエータピストン26と共にアクチュエータ油圧チャンバ7を形成しており、ピストン26は、伝達手段9によってバルブ8に機械的に接続されており、手段9は、アクチュエータ油圧チャンバ7が油圧作動油3によってかけられる圧力を受ける場合、アクチュエータピストン26が、バルブ8を協働するバルブシート11から離れるように移動させ、またはその逆に、バルブ8をバルブシート11に向けて移動させるようになっていることが分かる。
ラインオリフィス10が、吸気ライン106および/または排気または排出ライン107に交換可能に提供されてもよく、バルブ8が、そのバルブシート11上に載っているときに、ライン106、107内の任意のガスの通過を防止するようにしていることに留意する。
図1および図2、図5~図12、および図16~図20に特にはっきりと見えるように示されているように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、アクチュエータ6が生成することができる力とは反対方向に力をバルブ8にかける少なくとも1つのバルブ戻しデバイス12を含み、したがって、デバイス12は、バルブ8を、バルブ8が協働するバルブシート11と接触するように戻すか、状況によっては、それをシート11から離れるように移動させ、戻しデバイス12は、例えば、往復動内燃機関のバルブをそれらのシートと接触するように戻すために通常使用されているようなそれ自体知られているコイルばねとすることができる。
図1、図5~図12および図20では、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、高圧アキュムレータ5をアキュムレータ油圧チャンバ7に接続する高圧リフターライン14を開放または閉鎖することができる少なくとも1つのバルブリフター油圧バルブ13を含むことが分かる。
さらに、バルブリフター油圧バルブ13を開放すると、バルブ8が、バルブ8が協働するバルブシート11からリフトされ、次いで、必要な流れ断面がラインオリフィス10のレベルで達成されるまで、そのバルブ8がそのシート11から離れるように移動することを可能にすることが分かる。
例として、バルブリフター油圧バルブ13は、コンピュータによって制御される、当業者に知られている任意のタイプのソレノイドバルブとしてもよい。また、それぞれのバルブリフター油圧バルブ13によってそれぞれのアクチュエータ油圧チャンバ7を同じ高圧アキュムレータ5に同時に接続した後で、複数のバルブ8をそれらのシートから同時にリフトしなければならない場合、バルブ8が同じ速度で同時にバルブ8が協働するバルブシート11から各々リフトされることを保証するそれ自体は知られている分流器を介してバルブ8は共通してそのアキュムレータ5に接続されていてもよいことにも留意する。
図1、図5~図12、図20および図24~図27はさらに、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1が、低圧アキュムレータ4または作動油タンク46をアクチュエータ油圧チャンバ7に接続する慣性リフターライン16に少なくとも1つのリフターチェックバルブ15を含み、バルブ15は、油圧作動油3がライン16を介して低圧アキュムレータ4または作動油タンク46からアクチュエータ油圧チャンバ7へ流れることを許容するが、反対方向に流れることを許容せず、バルブ15は、ばねによってそのシートに押し付けられて保持されるボールからなることができることを示す。
図1、図5~図12および図20では、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、閉鎖および回生ライン18を開放または閉鎖することができる少なくとも1つのバルブ閉鎖油圧バルブ17を含み、閉鎖および回生ライン18は、アクチュエータ油圧チャンバ7を、低圧アキュムレータ4、作動油タンク46または油圧モーター低圧戻しラインによる任意のタイプの低圧アキュムレータに接続された閉鎖および回生油圧モーター20が含む作動油吸気口19、モーター20が同様に含む作動油出口21に接続していることが分かる。
バルブ閉鎖油圧バルブ17を開放することにより、バルブ8が、バルブ8が協働するバルブシート11にバルブ8をリプレイスすることを許容することが分かる。例として、バルブ17は、コンピュータによって制御される、当業者に知られている任意のタイプのソレノイドバルブであってもよい。
閉鎖および回生油圧モーター20は、ピストンタイプ、ギアタイプ、ベーンタイプ、または当業者に知られている任意のタイプであってもよいことに留意する。
また、複数のバルブ8を閉鎖および回生油圧モーター20によってそれらのシートに同時にリプレイスしなければならない場合、バルブ8は、同じ速度で同時に、協働するバルブシート11と接触するようにすべて戻ることを保証するそれ自体が知られている分流器を介して共通してモーター20に接続されていてもよいことに留意する。
閉鎖および回生油圧モーター20を駆動するシャフトまたは機械的伝動デバイスは、有利にかつ同時に高圧油圧供給ポンプ2および/または低圧油圧強制供給ポンプ45を駆動することができ、2つのポンプ2、45は、例えば、シリンダーと共に、吸気バルブおよび排出バルブが設けられたチャンバを形成する少なくとも1つのピストンと協働する少なくとも1つのカムからなることができる。
図2、図5~図13、図16~図20および図24~図26では、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、伝達手段9の部分または全体を構成する少なくとも1つのプログレッシブレバーアーム比レバー27を含み、レバー27は、アクチュエータピストン26が直接的または間接的のいずれかで駆動力または抵抗力を加えることができる、アクチュエータの力の少なくとも1つの作用点28、バルブ8が直接的または間接的に駆動力または抵抗力を加えることができるバルブの力の少なくとも1つの作用点29、および直接的または間接的に圧縮機または機関シリンダーヘッド104上に力が加えられる、シリンダーヘッド上の反力の少なくとも1つの作用点30を呈することが分かる。
図9が明確に示すように、この構成により、第1に、アクチュエータ力の作用点28とバルブ力の作用点29との間、またはアクチュエータ力の作用点28とシリンダーヘッドでの反力の作用点30との間のいずれかでアクチュエータピストンレバーアームLPを規定し、第2に、バルブ力の作用点29とシリンダーヘッドでの反力の作用点30との間のバルブアクションレバーアームLSを規定することが可能になる。
特に図20では、プログレッシブレバーアーム比レバー27が複数の部品からなることが分かる。この例では、レバー27は、圧縮機または機関シリンダーヘッド104内で関節のあるバルブアクチュエータ舌70を含む。
図5~図13および図16~図20から分かるように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、バルブ8の開放行程中に、アクチュエータ力の作用点28および/またはバルブ力の作用点29および/またはプログレッシブレバーアーム比レバー27に沿ったシリンダーヘッドでの反力の作用点30を移動させる作用点31を移動させるための手段を含んでもよい。
この特定の構成によれば、アクチュエータピストンレバーアームLPの長さとバルブアクションレバーアームLSの長さ間の比が、バルブ8のリフトの関数として変化する。
例えば、アクチュエータピストン26が力を加えるアクチュエータピストンレバーアームLPは、バルブ8がバルブシート11の近くにいるときにその最大長さを有し、そのバルブ8がそのシート11からさらに離れているときにより短い長さを有することができ、状況は、バルブアクションレバーアームLSの場合とは正反対となる。
言い換えれば、プログレッシブレバーアーム比レバー27は、アクチュエータピストン26の所与の一定速度に対して、バルブ8のリフトまたはリプレイスの速度は、そのバルブ8がそのバルブシートと接触する位置の近くに位置するときの方が、そのバルブ8がそのシート11からさらに離れているときよりも小さい。
図2、図5~図13、図16~図19および図24~図27に図示されている実施形態では、作用点31を移動させるための手段は、カムレバー71の形態をとってもよいことに留意する。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の変形例によれば、アクチュエータの力の作用点28および/またはバルブの力の作用点29および/またはシリンダーヘッドでの反力の作用点30はそれぞれ直接的または間接的に、アクチュエータピストン26と共に、および/またはバルブ8と共に、および/またはバルブ8が協働する圧力機または機関シリンダーヘッド104と共に、少なくとも1つのピボット接続34または少なくとも1つの転がりスライド接続35を形成し、転がりスライド接続35は、適用点31を移動させるための手段を構成することに留意する。
代替として、適用点29、29、30はまた、運動が任意のタイプの歯車デバイスによって課されることができる転がり接続を形成することもできる。
図5~図13、図16~図20、ならびに図25および26から分かるように、転がりスライド接続35は、アクチュエータの力の作用点28および/またはバルブの力の作用点29および/またはシリンダーヘッド上の反力の作用点30のレベルでプログレッシブレバーアーム比レバー27上に形成された少なくとも1つのレバー接触トラック36からなってもよく、トラック36が、アクチュエータピストン26上および/またはバルブ8上および/または圧縮機または機関シリンダーヘッド104上にそれぞれ直接的または間接的に形成されたレバー反作用面37と協働し、トラック36および/または面37が、トラック36と面37との間の接触が確立される湾曲接触プロファイル38を有する。
湾曲接触プロファイル38の結果、バルブ8が、バルブ8が協働するバルブシート11に向かって、またはバルブシート11から離れるように移動するときに、転がりスライド接続35は、プログレッシブレバーアーム比レバー27に沿って移動し、例えば、図9に図示されているように、アクチュエータピストンプレッサトンレバーアームLPを増加させるか、および/またはバルブアクションレバーアームLSを低減させるか、またはその逆を行う。
図5~図12、図17~図20および図25および図26により詳細に示されるように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のバルブ戻しデバイス12は、戻しアクチュエータシリンダーヘッド50によって覆われた戻しアクチュエータシリンダー40を含むバルブ戻しアクチュエータ39からなってもよく、シリンダー40は、直接的または間接的に圧縮機または機関シリンダーヘッド104に固定されているが、シリンダー40および戻しアクチュエータシリンダーヘッド50は、戻しアクチュエータピストン41と共に戻しアクチュエータ油圧チャンバ42を形成しており、ピストン41は、戻し伝達手段43によってバルブ8に機械的に接続されていることに留意する。
この変形例によれば、戻しアクチュエータ油圧チャンバ42は、戻し圧力ライン44によって高圧アキュムレータ5に接続することができる。代替的には、バルブ戻しデバイス12は、それ自体知られているバルブ戻しばねからなっていてもよい。
図1、図5~図12、および図20では、低圧アキュムレータ4が含む油圧作動油3のレベルおよび圧力は、油圧作動油3を作動油タンク46から低圧強制供給ライン60を介してアキュムレータ4に移送することができる強制供給低圧油圧ポンプ45によって一定の値の範囲内に維持することができることに留意する。
作動油タンク46は、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の任意の部分からの油圧作動油3の特に漏れが流入する、それ自体知られている非加圧タンクとすることができることに留意する。
図2~図12および図24~図27は、少なくとも、バルブ8が協働するバルブシート11を備えた、または備えていないバルブ8、アクチュエータ6、伝達手段9、バルブ戻しデバイス12、リフターチェックバルブ15、バルブリフター油圧バルブ13、およびバルブ閉鎖油圧バルブ17は、少なくとも1つの油圧コネクター53を呈するアクチュエータカートリッジ(52)内に一緒に収容されてもよいことを示す。
図3および4に示されるように、アクチュエータカートリッジ52が、FR3032236の下公開されている出願人に帰属する仏国特許の伝達-膨張および回生機関の膨張シリンダーアセンブリ54に取り付けられている場合、アクチュエータカートリッジ52は、特に、アセンブリ54が含む膨張シリンダー下部シリンダーヘッド33および膨張シリンダー上部シリンダーヘッド61に収容されるバルブケージ56を含んでもよいことに留意する。
この場合、バルブ8は、さらにバルブシート11を収容するケージ56内に直接的または間接的に案内されてもよく、バルブシート11および/またはバルブ8を案内するバルブケージ56の一部は、図5~図12に示すように、熱伝達流体が循環するバルブ冷却回路32によって冷却されることができる。
この文脈において、また図5~図12に表されるように、バルブ8が含むバルブステム51は、バルブ8によって受ける熱量を制限するバルブサーマルスクリーン58によって有利に保護されてもよく、熱は熱伝達流体によって排出されなければならないことに留意する。
図5~図12および図21~図24が示すように、バルブリフター油圧バルブ13および/またはバルブ閉鎖油圧バルブ17が、チューブアクチュエータ137によって長手方向に移動することができるブロッキングチューブ131を含む管状バルブ130からなり、チューブ131が、ブロッキングチューブボア181に流体密に収容され、チューブシート136上に載って、チューブシート136と共に流体密な接触の連続ラインを形成するか、またはシート136から一定の距離に維持されて、油圧作動油3がチューブ内部ボリューム133からチューブ外部コレクターディストリビューター134へ、またはその逆で流れることを許容することのいずれかをすることができるチューブ封止ベアリング面135で終わる。
チューブ封止ベアリング面135は、管状バルブ130がそれぞれ「常閉」または「常閉」のどちらであるかに応じて、チューブ戻しばね138によって、チューブシート136と接触するか、またはシート136からある距離に維持することができることに留意する。チューブアクチュエータ137は、交換可能に、電気、電磁気、圧電、空気圧、油圧、または当業者に知られている任意のタイプのものとすることができることにも留意する。
図21~図27に示されているように、チューブアクチュエータ137は、電界を受けるときに機械的に変形するセラミック要素140のスタックを含む油圧増幅圧電アクチュエータ139とすることができ、スタック140の端部は、少なくとも1つのアクチュエータレシーバーチャンバ144と連通するアクチュエータセンダーチャンバ143を、アクチュエータセンダーシリンダー142と共に形成する、大径のアクチュエータセンサピストン141に接続されており、アクチュエータレシーバーチャンバは、一方で、ブロッキングチューブ131を長手方向並進に移動することができるように、アクチュエータレシーバーピストン145が協働するブロッキングチューブ131に直接的または間接的に接続された小径のアクチュエータレシーバーピストン145によって形成され、他方で、アクチュエータレシーバーシリンダー142によって形成されている。
アクチュエータセンダーピストン141の断面とアクチュエータレシーバーピストン145の断面間の比が、油圧増幅圧電アクチュエータ139の動きの増幅の比を決定することに留意する。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のこの変形例によれば、アクチュエータセンダーチャンバ143およびアクチュエータレシーバーチャンバ144は、油圧作動油3が加圧作動油供給源147からチャンバ143、144に行くことを許容するが、その逆に行くことを許容しないアクチュエータ強制供給チェックバルブ148によって供給源147に一緒に接続されていてもよい。加圧作動油供給源147は、有利には、低圧アキュムレータ4とすることができる。
図21~図23が示すように、ドリフト防止ノズル150は、アクチュエータ強制供給チェックバルブ148と平行に配置することができ、ノズル150は、油圧作動油3が加圧作動油供給源147からチャンバ143、144に流れること、またはその逆に流れることを許容するが、ノズル150は油圧作動油3の低い流量のみが通過することができる狭窄部を形成する。
図21~図24において、アクチュエータセンダーピストン141が、これをアクチュエータセンダーチャンバ143に向かって移動させる傾向がある圧力補償ばね149を受けることができ、ばね149がピストン141にかける力は、アクチュエータセンダーチャンバ143内の圧力が加圧作動油供給源147内の圧力に等しいときに、油圧作動油3がピストン141にかける力以下であることが分かる。
同じ図21~図24において、アクチュエータレシーバーピストン145が、これをアクチュエータレシーバーチャンバ144に向かって移動させる傾向がある圧力補償ばね149を受けることができ、ばね149がピストン145にかける力は、アクチュエータレシーバーチャンバ144内の圧力が加圧作動油供給源147内の圧力と等しいときに、油圧作動油3がピストン145にかける力以下であることが分かる。
図23は、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の1つの変形例によれば、アクチュエータセンダーチャンバ143がレシーバーチャンバ共通マニホールド151を介して複数のアクチュエータレシーバーチャンバ144と連通しており、レシーバーチャンバ144の各々を形成するアクチュエータレシーバーピストン145がこの場合、それ自体のブロッキングチューブ131を長手方向並進に移動させることができる。
図23に示される変形例によれば、アクチュエータレシーバーチャンバ144が各々、選択バルブアクチュエータ153によって開放が指令される選択バルブ152によって、レシーバーチャンバ共通マニホールド151と連通するか、または連通しないように配置することができることに留意する。
したがって、セラミック要素140のスタックが、アクチュエータレシーバーチャンバ144に対応するブロッキングチューブ131を長手方向並進に移動させることができるようにするために、事前に、選択バルブ152はチャンバ144と協働して、チャンバ144をレシーバーチャンバ共通マニホールド151に連通するように配置することが必要である。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のこの特定の構成は、例えば、セラミック要素140の1つのスタックのみの使用を可能にし、非常に高速であるが、費用がかかり、かさばると考えられ、複数のブロッキングチューブ131を連続して操縦するすため、チューブ131は、ソレノイドアクチュエータ182のような、明らかにより遅いが、費用がかからず、かさばらない選択バルブアクチュエータ153によって選択される。
非限定的な例として、この特定の方策は、吸気バルブおよび/または排出バルブ8が高い角度オフセットで連続して作動する複数のシリンダーを備えたディーゼルまたはBeau de Rochasサイクルの往復動内燃機関の文脈において完全に役立つ。オフセットは、例えば、4シリンダー機関の場合、クランクシャフトの180度の回転である。
さらに図23に示される変形に従って、レシーバーチャンバ共通マニホールド151が非流体密に、少なくとも2つの反対に作用するセンタリングばね157によってレシーバーチャンバ共通マニホールド151に対して一定の長手方向位置の近くで中央に維持される少なくとも1つの中実または中空非圧縮性円筒形要素156を収容することができることに留意する。
要素156は、好ましくは、比較的非圧縮性である、すなわち、弾性率が高く、密度が低い材料からなることに留意する。要素156は、特に、油圧作動油3が流れるときにマニホールド151が生成するヘッドロスの制限を可能にする大きな内径のレシーバーチャンバ共通マニホールド151の使用を可能にし、これは、さもなければマニホールド151内のより大きなボリュームの油圧作動油3によって引き起こされる高い圧縮性を被らなくてもよい。
したがって、アクチュエータセンダーピストン141がアクチュエータセンダーチャンバ143から油圧作動油3を排出するときに、非圧縮性円筒形要素156は、レシーバーチャンバ共通マニホールド151内を自由に動くことにより、その動きの少なくとも一部で油圧作動油3を伴う。対応するブロッキングチューブ131を開放または閉鎖する操縦が完了すると、非圧縮性円筒形要素156は、非圧縮性円筒形要素156が協働する2つの反対に作用するセンタリングばね157の共役作用によって、その初期位置の近くに戻される。
図28~図35では、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の閉鎖および回生油圧モーター20が、直接的または間接的に往復動ピストン圧縮機または機関100によって回転駆動される油圧モーターシャフト163に取り付けられた閉鎖および回生カム158を含んでもよく、閉鎖および回生ピストン159が、カム158を直接的または間接的に圧迫し、作動油吸気口19と連通する閉鎖および回生チャンバ161を閉鎖および回生シリンダー160と共に形成することが示されている。
図34および図35に示すように、油圧モーターシャフト163は、ベルトまたはチェーンによって、ギヤによって、または任意の機械的、電気的または油圧の固定または可変の比率のトランスミッションによって駆動される油圧モータープーリー170を介して往復動ピストン圧縮機または機関100によって回転駆動されることができる。
また、図29~図35に示すように、閉鎖および回生ピストン159は、閉鎖および回生舌173を介して、閉鎖および回生カム158を圧迫することができることに留意する。
図28は、閉鎖および回生カム158は、閉鎖および回生ピストン159が圧迫してバルブ8をバルブシート11に戻す少なくとも1つの回生角度セクタRを含む閉鎖および回生カムプロファイル162を呈することができることを示す。
さらに、閉鎖および回生カム158は、閉鎖および回生ピストン159がバルブ8のバルブシート11への2つの戻りの間で閉鎖および回生ライン18を圧迫して予圧する少なくとも1つの予圧角度セクタPを含む閉鎖および回生カムプロファイル162を呈することができる。
図29~図35において、閉鎖および回生カム158は、カム位相シフト手段164によって、油圧モーターシャフト163に対して角度的にオフセットされ得ることが示されている。
これらの同じ図において、カム位相シフト手段164が、油圧モーターシャフト163の円筒形外面上に形成された少なくとも1つの雄ヘリカルスプライン165からなり、雄ヘリカルスプライン165は、閉鎖および回生カム158の内側に形成されている少なくとも1つの雌ヘリカルスプライン166と協働し、閉鎖および回生カム158は、カム位相シフトアクチュエータ167によって油圧モーターシャフト163に対して軸方向に移動可能であり、またはその位置に保持され、カム位相シフトアクチュエータ167が、線形または回転電気ステッパーモーター、油圧アクチュエータ、または当業者に知られているか、または知られていない任意のアクチュエータであってもよいことに留意する。
図29~図35において、カム位相シフトアクチュエータ167は、閉鎖および回生カム158が含む位相シフト溝169と協働する位相シフトフォーク168を介して閉鎖および回生カム158に接続され得ることが分かる。
図29~図33および図35において、閉鎖および回生ライン18は、低圧アキュムレータ4から、作動油タンク46から、または加圧油圧作動油供給源147から到来する油圧作動油3が、フリーホイールチャネル24を介してライン18に入ることを許容し、そこを離れることを許容しない膨張チェックバルブ171の端部を含むことができることが分かる。
膨張チェックバルブ171の端部は、ばねによってそのシートに押し付けられて保持されたボールからなることができることに留意する。また、本発明による回生バルブアクチュエータ1の図5~図12に示される特定の構成によれば、リフター逆止バルブ15が低圧アキュムレータ4からアクチュエータ油圧チャンバ7に流れることを許容する油圧作動油3の流れは膨張チェックバルブ171の端部を完全に通過することができ、2つのチェックバルブ15、171は、直列に配置されていることに留意されたい。
この特定の構成は、回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作に重大な影響を与えず、特に、油圧コネクター53がアクチュエータ油圧チャンバ7を低圧アキュムレータ4に接続する必要性を排除することによって節約を可能にする。
図29~図35において、閉鎖および回生ライン18は、低圧アキュムレータ4から、作動油タンク46から、または加圧油圧作動油供給源147から到来する油圧作動油3がライン18に入り、および/またはそれを離れることを許容する予圧バルブ172を含むことができることが分かる。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の1つの特定の実施形態によれば、予圧バルブ172は、管状バルブ130からなってもよい。
図13、図14、図20、図25および図26において、アクチュエータの力の作用点28および/またはバルブの力の作用点29および/またはシリンダーヘッド上の反力の作用点30が、遊び補償手段174を含んでもよいことが分かる。
また、遊び補償手段174が、有利には遊び補償アクチュエータ175からなることができ、その内部で、遊び補償チャンバ176は、低圧アキュムレータ4、高圧アキュムレータ5、作動油タンク46または加圧作動油供給源147から到来する作動油3がチャンバ176に入ることを許容し、それを離れることを許容しない遊び補償チェックバルブ177を含むことが分かる。
図13が明確に示すように、遊び補償アクチュエータ175は、固定されたボールジョイント接続68を介してその一端で支持されるレバー反作用面37と、圧縮機または機関シリンダーヘッド104との間に挿入され得る。
また、図13において、レバー反作用面37は、好ましくは、その他端において、レバー反作用面37に平行に圧縮機または機関のシリンダーヘッド104上を実質的に移動することができるスライドボールジョイント接続69によって支持されることに留意する。
図14において、遊び補償手段174が、遊び補償アクチュエータ175からなることができ、その内部で、遊び補償チャンバ176は、低圧アキュムレータ4、高圧アキュムレータ5、作動油タンク46または加圧作動油供給源147から到来する作動油3がチャンバ176)に入り、それを離れることを許容する遊び補償ノズル178を含むことが示されている。
図15が特に示すように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のこの特定の構成は、アクチュエータ6がプログレッシブレバーアーム比レバー27に大きな力をかけるときに遊び補償アクチュエータ175が後退することを許容する。
これは、バルブ8がそのリフト工程の終わりに減速するとき、すなわちアクチュエータ175が受ける力が低いまたは0でさえあるときに、反対方向すなわち、バルブ8をリフトが生じる遊び補償アクチュエータ175の伸長においてドリフトの平衡を可能にする。
特に、構成は、遊び補償アクチュエータ175が伸長の際に過度にドリフトしたことにより、バルブ8を、バルブ8が協働するバルブシート11上に戻すことが不可能になるのを防ぐ。
遊び補償ノズル178は、有利には、例えば、図14が示すように、ばねによってそのシートに押し付けられたボールからなる遊び補償チェックバルブ177内に組み込まれることができ、ボールとシートとの間の封止は意図的に不完全であることに留意されたい。また、図14は、遊び補償アクチュエータ175を前方に移動させる傾向がある遊び補償ばね179が提供され得ることを示す。
図25および図26において、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の1つの変形例によれば、プログレッシブレバーアーム比レバー27が、アクチュエータピストン26もつながるレバーチャンバ23内に収容されており、チャンバ23は、作動油3がレバーチャンバ23を離れることを許容するが、そこに入ることを許容しないレバーチャンバチェックバルブ59によって、もしくは作動油3がレバーチャンバ23を離れ、入ることを許容するレバーチャンバ較正済ノズル67によって、または同じことを許容するバルブ59およびノズル67の両方であって、ノズル67はレバーチャンバチェックバルブ59と平行に配置されている、両方によって、低圧アキュムレータ(4)、作動油タンク(46)または加圧油圧作動油供給源(147)に接続されていることが分かる。
さらに、レバーチャンバチェックバルブ59およびレバーチャンバ較正済みチェックノズル67は、特に、バルブ59として、ばねによってシートに押し付けられたボールを使用することにより、1つまたは同じであってもよく、シートを備えたボールは、レバーチャンバ較正ノズル67として機能する油圧作動油3の漏れの通過を許容することに留意する。
図25および図26が特に示すように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のこの特定の構成は、レバーチャンバ23に含まれる油圧作動油3のボリュームの変形例の開発を可能にし、バルブ8がそのバルブシート11上でリプレイスされるときに、またはバルブ8がシート11の近くに戻るときに、アクチュエータピストン26を、アクチュエータピストン26が協働する伝達手段9に押し付けて保持する。
代替的には、アクチュエータピストン26は、例えばブレーキ手段が協働するアクチュエータシリンダー25内または上に設けられたブレーキ手段と協働することができ、手段は、キャスター効果を生成する形状からなり、形状は、シリンダー25に固定されるか、シリンダー25に対して自由であるか、ばね負荷があるかどうかである。
発明の動作
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作は、図1~図35から容易に理解される。
図に示されている概略断面は単に説明のためのものであり、特に様々な部品をアセンブルすることを可能にする当業者に与えられる構造の詳細を反映していないことに事前に留意されたい。
アクチュエータ1の基本原理が図1に示されている。以下の説明中、図を参照して、アクチュエータ1およびアクチュエータ1が1つの同じシステム内で結合する様々な構成要素の理解を位置付けることが可能である。
図2が示すように、アクチュエータ1は、特に、それ自体が知られているタイプの往復動ピストン圧縮機または機関100に向けられており、この用途は本発明を限定するものではなく、アクチュエータ1は、有利には他の用途分野を有利に見つけることができる。
図3および図4は、FR3032236の下公開されている出願人に帰属する仏国特許と、特にその改良版である出願人に同様に帰属する2015年9月14日付けの仏国特許出願第1558585号の伝達-膨張および回生機関の膨張シリンダーアセンブリへの、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のフィッティングを詳説する。
図3および図4から、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の主要部材、特に図5~図12に示される概略断面に示されるもの、すなわち、バルブ8およびバルブ8が協働するバルブシート11、アクチュエータ6、伝達手段9、バルブ戻しデバイス12、リフター逆止バルブ15、バルブリフター油圧バルブ13およびバルブ閉鎖油圧バルブ17が一緒に収容されたアクチュエータカートリッジ52が有利には提供されていることが推論される。
この非限定的な実施形態において、膨張シリンダーアセンブリ54は、熱伝達流体が循環するバルブ冷却回路32によって冷却されるバルブケージ56を各々が有する8つのアクチュエータカートリッジ52を含むことが分かる。この文脈では、図5~図12に表されるように、バルブステム51は、バルブ8によって受ける熱量を制限するバルブヒートシールド58によって有利に保護することができ、熱は熱伝達流体によって排出されなければならないことに留意する。
また、図3において、出願人に帰属する2015年9月14日付けの仏国特許出願第1558585号に記載されているように、膨張シリンダーアセンブリ54が、例えばセラミックで作製され、中空ピラー62に吊り下げることができる、シリンダーバレル55、膨張シリンダー下部シリンダーヘッド33、および膨張シリンダー上部シリンダーヘッド61を含むことが分かる。
一方では、中空ピラー62がボールジョイント接続に載っており、他方では、膨張シリンダーアセンブリ54が高温に加熱されるとすれば、膨張シリンダー下部シリンダーヘッド33および/または膨張シリンダー上部シリンダーヘッド61にベルト、ギア、または任意のカムシャフトのチェーンによるトランスミッションを固定することは不可能である。
したがって、仏国特許第FR3032236号および本発明が提案するように、シリンダーヘッド33、61に取り付けられる準備が整ったアクチュエータカートリッジ52を提供することが適切であり、カートリッジ52は互いに、および/または可撓性ラインおよび/またはケーブルのみによってカートリッジ52に電力を供給するエネルギー供給源に接続されている。
また、図3および図4では、膨張シリンダー下部シリンダーヘッド33のアクチュエータカートリッジ52は、有利には下部カートリッジ保持プレート57によって膨張シリンダー下部シリンダーヘッド33に押し付けられている一方で、膨張シリンダー上部シリンダーヘッド61のアクチュエータカートリッジ52は、上部カートリッジ保持プレート63によって膨張シリンダー上部シリンダーヘッド61に押し付けられている。
図3および図4から分かるように、2つのプレート57、63は、プレート57、63がカートリッジ52の各々と面することを含むプレートアバットメント64によって、プレート57、63が協働するアクチュエータカートリッジ52と接触して保持される。
さらに、2つのプレート57、63は、プレートタイロッド65によって互いに向かって移動する傾向があり、プレートタイロッドはこの例では4つあり、長いねじからなり、長いねじは、ねじのヘッド下に置かれたプレートを互いに向かって移動させるためのばね66と協働する。図3および図4において、この非限定的な実施形態によれば、ばね66は、それ自体が知られている3つの「Belleville」タイプのワッシャーのスタックからなることが分かる。
明らかに、この特定の構成によれば、下部カートリッジ保持プレート57、上部カートリッジ保持プレート63、およびそれらが協働するプレートタイロッド65は、膨張シリンダーセンブリ54と比較して比較的低温のままである。
事実、一方では、バルブケージ56が含むバルブ冷却回路32により、他方では、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1における油圧作動油3の循環によって、アクチュエータカートリッジ52が低温、例えば摂氏100度のオーダーに維持されている間、プレート57、63は、アセンブリ54に直接接触しない。
図3において、FR3032236の下公開された仏国特許の主題である伝達-膨張および回生機関が含むトランスミッションケーシング73に対して膨張シリンダーアセンブリ54を配向する際に協働するセンタリングガントリ72が示され得る。膨張シリンダーアセンブリ54がトランスミッションケーシング73に対してその垂直軸を中心に正しく配向されることを維持するために、ガントリー72を下部カートリッジ保持プレート57、上部カートリッジ保持プレート63、またはそれらの両方と直接的または間接的に接続する図示しないリンクが有利には設けられることに留意されたい。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作を詳細に説明するために、ここでは、図5~図12に図示される非限定的な実施形態が使用され、アクチュエータ1は、バルブ8が含むバルブステム51を引っ張ることができ、バルブ8は、バルブ8のバルブシート11からリフトされることによって開放されるときに、バルブ8が協働する吸気ライン106の内部に向かって移動し、シート11のベアリング面は、ライン106の内部に向かって配向されている。
この構成は、FR3032236の下公開された仏国特許の主題である伝達-膨張および回生機関の図3および図4に示されている膨張シリンダーアセンブリ54の吸気計量バルブに特によく適している。したがって、図5~図12に示すように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1が設置されているのは、同じモーター上であり、より正確には、モーターの膨張シリンダーアセンブリ54上であると想定される。
図5~図12において、圧縮機または機関シリンダーヘッド104が参照されていることに留意する。これは、純粋に、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作の理解を容易にすることを唯一の目的とした用語である。事実、図に表されているシリンダーヘッド104の部分は、ここでは、特にバルブシート11を備えたアクチュエータカートリッジ52の一体部分である。結果として生じるアセンブリは、シリンダーヘッド104の残りの部分に導入されるように設計することができ、カートリッジ52を受ける任意の往復動ピストン圧縮機または機関100の圧縮または燃焼チャンバ105、吸気ライン106、および排気または排出ライン107が形成されている。
図5~図12において、バルブリフター油圧バルブ13およびバルブ閉鎖油圧バルブ17は各々、油圧制御管状バルブに関連する、出願人に帰属する2016年9月27日付けの仏国特許出願第1659096号の主題と同一の管状バルブ130からなることに留意されたい。
また、図5~図12は、プログレッシブレバーアーム比レバー27が、伝達手段9の構成要素の1つを形成するカムレバー71の形態をとることを図示する。カムレバー71は、アクチュエータピストン26が駆動力または抵抗力を加えることができるアクチュエータ力の適用点28、バルブ8が駆動力または抵抗力を加えることができるバルブ力の適用点29、およびシリンダーヘッド104に力が加えられるシリンダーヘッド30上の反力の作用点を呈する。これらの様々な適用点28、29、30は、図9で具体的に参照されている。
図5~図12に示される本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1のこの特定の実施形態によれば、アクチュエータ力の作用点28およびバルブ力の作用点29がピボット接続34を形成する一方で、シリンダーヘッド30上の反力の作用点は、それ自体が作用点31を移動させるための手段を構成する転がりスライド接続35を形成することに留意する。
図5~図12はさらに、転がりスライド接続35が、特に、バルブ8を開放および閉鎖する操作中にシリンダーヘッド上の反力の作用点30が沿って移動する湾曲接触プロファイル38を有するレバー接触トラック36によって形成され、プロファイル38が、シリンダーヘッド104に形成されたレバー反作用面37と協働することを示す。
図9において、アクチュエータピストンレバーアームLPおよびバルブアクションレバーアームLSが示されている。この表現は、バルブ8がバルブ8が協働するバルブシート11に近いときに、アクチュエータピストンレバーアームLPが最大の長さを有することの理解を容易にする。また、アームLPは、バルブ8が最大に開放されたときに最小の長さを有する。バルブアクションレバーLSの場合と、状況がまったく逆である。
図13は、カムレバー71の動作のための1つの特定の非限定的な方策を詳細に説明するために使用され、特に、シリンダーヘッド上の反力の作用点30を移動させることの結果を詳細に説明するために使用される。
特に、図13において、カムレバー71が、カムレバー71が回転するときにバルブ8を不動に保持する同心中立角度セクタNCを有利に有することができることが分かる。このセクタは、バルブ8がバルブ8のバルブシート11上にリプレイスされた後に、カムレバー71の回転の減速を伴うことを可能にする。
図13に図示されるこの非限定的な例によれば、カムレバー71はまた、バルブ8をリフトしないが、バルブ8の2つの開口の間で、カムレバー71がもはや回転駆動されなくなったときに、バルブ8のリフトの開始の近くのシリンダーヘッド上の反力の作用点30のプロポジショニングを可能にする接線方向中立角度セクタNTを有する。
低速リフト角度セクタLLはその一部について、当業者が往復動内燃機関で通常使用されるカムに設けられる「沈黙のランプ」と呼ぶものをほぼ再現する。セクタLLは、一方で、例えば、10ミリメートルを超えて、バルブ8をリフトする開始時にバルブ8の高い加速を可能にし、他方で、例えば、毎秒1メートル未満の速度で、バルブ8の閉鎖工程の終了時にバルブ8のバルブシート11上にバルブ8をゆっくりとリプレイスすることを可能にする。
カムレバー71はまた、バルブ8がリフトされるときにバルブ8の加速を終了する高速リフト角度セクタLRを含み、その後、バルブリフト油圧バルブ13が閉鎖されている間で、リフトチェックバルブ15が、低圧アキュムレータ4から来る油圧作動油3をアクチュエータ油圧チャンバ7に導入する間、バルブ8のその第2のリフト半行程にわたってそれを伴う。
バルブ8の戻し中、急速リフト角度セクタLRが低速リフト角度セクタLLに先行し、アクチュエータピストン26が、バルブ閉鎖油圧バルブ17を介して閉鎖および回生油圧モーター20に向けて油圧作動油3を排出することが分かる。
図5~図12において、バルブ戻しデバイス12は、戻しアクチュエータシリンダーヘッド50によって覆われた戻しアクチュエータシリンダー40を含むバルブ戻しアクチュエータ39からなり、シリンダー40およびシリンダーヘッド50が、戻し伝達手段43によってバルブ8に接続された戻しアクチュエータピストン41と共に戻しアクチュエータ油圧チャンバ42を形成していることが分かる。
図5~図12はまた、戻しアクチュエータ液圧チャンバ42が戻し圧力ライン44によって高圧アキュムレータ5に接続されることを図式的に示している。
図5~図12から分かるように、アクチュエータピストン26および戻しアクチュエータピストン41は、FR3009037の下公開されている出願人に帰属する仏国特許のピストン封止デバイスを備えることができ、そのデバイスは、高い動作圧力での強力なシールを保証し、高速と互換性があり、短くて軽いピストン26、41の生成を可能にする。
また、この非限定的な実施形態によれば、アクチュエータピストン26の断面は、戻しアクチュエータピストン41の断面の約2倍であることが分かる。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作を詳細に説明するために、油圧作動油3が低圧アキュムレータ4内で20バールの圧力に、高圧アキュムレータ5内で500バールの圧力に維持されると仮定する。
図5は、停止時の本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1を示し、吸気ライン106が、吸気ライン106が開口している圧縮または燃焼チャンバ105と連通しないないようにバルブ8がバルブ8のバルブシート11上に載っており、ラインオリフィス10を閉鎖している。
この段階では、バルブリフター油圧バルブ13とバルブ閉鎖油圧バルブ17は閉鎖されている。アクチュエータ油圧チャンバ7の圧力は20バールである一方で、戻しアクチュエータ液圧チャンバ42の圧力は500バールであり、戻しアクチュエータ液圧チャンバ42は高圧アキュムレータ5に直接接続されている。
図5に示される閉位置では、バルブ8をバルブシート11と接触させて保持する力は、500バールの圧力と戻しアクチュエータピストン41の断面の積に等しく、図9に示されるようにバルブアクションレバーアームLSの長さによるアクチュエータピストンレバーアームLPの長さの商による20バールの圧力とアクチュエータピストン26の断面の積はより小さい。
バルブ8を開放するために、図示されていないコンピュータが、バルブリフター油圧バルブ13の開放を命令する。この状況は図6に表される。バルブ13が開放していると、500バールの圧力が戻しアクチュエータピストン41にかかり続ける一方で、同じ500バールの圧力がアクチュエータピストン26にもかかる。
アクチュエータピストン26の断面は、戻しアクチュエータピストン41の断面の2倍であり、アクチュエータピストン26は、長いレバーアームを有し、ピストン26は、速度を上げるように加速する。これを行う際に、ピストン26はバルブに高い力をかけて、バルブ8は、バルブ8が協働するバルブシート11からのリフトを加速し、開始する。
図7は、どのように本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1が、有利には、アクチュエータバルブ26、伝達手段9、戻しアクチュエータピストン41およびバルブ8によって蓄積された運動エネルギーの利用により、バルブ8のリフトを完全にすることを可能にするのかを示している。
図7に示されている段階では、バルブ8は既にバルブ8の開放行程の約半分をカバーしている。図示しないコンピュータは、バルブリフター油圧バルブ13の閉鎖を命令している。その慣性による駆動で、アクチュエータピストン26、伝達手段9、カムレバー71、戻しアクチュエータピストン41、およびバルブ8からなるアセンブリは動き続け、チャンバ7内の圧力が20バール未満に低下するまで、アクチュエータ油圧チャンバ7内の圧力の低下をもたらしている。
この状況の結果、リフターチェックバルブ15がリフターチェックバルブ15のシートからリフトされている一方で、低圧アキュムレータ4から到来する油圧作動油3がバルブ15を介してアクチュエータ油圧チャンバ7に導入され始めている。
これと並行して、戻しアクチュエータピストン41は、バルブ8にブレーキをかける一方で、油圧作動油3を約500バールで高圧アキュムレータ5に排出している。
図8が示すように、この状況は、アクチュエータピストン26、伝達手段9、カムレバー71、戻しアクチュエータピストン41、およびバルブ8からなるアセンブリのすべての運動エネルギーが、戻しアクチュエータピストン41によって生成された500バールの油圧作動油3の流れに変換されるまで続き、エネルギーは高圧アキュムレータ5に蓄積される。
この動きの間およびバルブ8がバルブ8の開放運動の終わりに達し始めている間、アクチュエータピストンレバーアームLPはかなり短くされている一方で、平行してバルブアクションレバーアームLSは長くされている。
図9は、バルブ8の開放行程の最後に出くわす平衡状態を示す。可動性部材がすべての運動エネルギーを高圧アキュムレータ5に引き渡すと、戻しアクチュエータピストン41がバルブ8をバルブシート11に向かって押す傾向がある。次いで、リフターチェックバルブ15がすぐに閉鎖され、油圧作動油3をアクチュエータ油圧チャンバ7に閉じ込め、戻し伝達手段43を介してバルブ8上の戻しアクチュエータピストン41により生成される力が特にバルブ力の作用点29を介してバルブ8上のアクチュエータピストン26によって生成される同じ強度の力によって正確に対抗されるまで圧力が上昇し、これは、ピストン41、26の断面比およびアクチュエータピストンレバーアームLPとバルブアクションレバーアームLS間の比を許容する。
したがって、アクチュエータ油圧チャンバ7内の平衡圧力は、これらの様々な断面比およびレバー比の結果である。ここで取り上げた例により、図9の平衡圧力が約300バールであると考えてみる。
さらに、ここでは、アクチュエータ油圧チャンバ7で20バールの圧力に達したとき、およびリフターチェックバルブ15が閉鎖された直後に、図示しないコンピュータがバルブリフター油圧バルブ13を簡単に開放することができ、アクチュエータ油圧チャンバ7内の圧力を意図的に300バールに増加させ、バルブ8がバルブ8の最大開口に達したときにアクチュエータピストン26を不動に維持することが特定され得る。
この方策は、油圧作動油3の圧縮性の影響の相殺を可能にし、アクチュエータピストン26がアクチュエータピストン26のアクチュエータシリンダー25内で再び前進してバルブ8を部分的に閉じることを防止する。
図10は、図9に示されるような平衡状態から開始して、バルブ8を閉じる決定がなされたときに何が起こるかを示す。
しかしながら、バルブ8を閉鎖するシーケンスをより詳細に説明する前に、一方では高圧油圧供給ポンプ2を、他方では閉鎖および回生油圧モーター20の動作を詳細に検討することが有用であり、図5~図12の右上の図から開始する。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作を図示するためにここで取り上げた例によれば、高圧油圧供給ポンプ2は、プラスマイナス3バールの範囲で500バールの圧力設定点に高圧アキュムレータ5を維持するように設計されていると考えられる。ポンプ2は、例えば、可変容積のものであり、ポンプ2の容積は、設定点が準拠されるように自動的に適合されるようになっている。ここで、例として、ポンプ2は、この例では、往復動ピストン圧縮機または機関100のクランクシャフト102によって直接駆動され、往復動ピストン圧縮機または機関100は、この例では、FR3032236の下公開された仏国特許の主題である伝達-膨張および回生機関からなる。
また、閉鎖および回生油圧モーター20が、その回転速度がクランクシャフト102の回転速度に比例するように、クランクシャフト102に機械的に接続されている。
図5~図12において、バルブリフター油圧バルブ13およびバルブ閉鎖油圧バルブ17が閉鎖されているときに、低圧アキュムレータ4内の20バールの圧力が閉鎖および回生油圧モーター20の作動油吸気口19および作動油出口21の両方に加えられることが明らかである。
これにより、モーター20を通じた油圧作動油3の循環がもたらされ、モーター20は、一方では作動油3をその作動油吸気口19を介して、膨張チェックバルブ171の端部を含むフリーホイールチャネル24を介して受け入れ、他方では作動油3をその作動油出口21を介して、油圧モーター低圧戻しライン22を介して排出する。要約すると、閉鎖および回生油圧モーター20はそれ自体でループされ、これのためにクランクシャフト102によって駆動される。
図10が示すように、図示しないコンピュータがバルブ閉鎖油圧バルブ17を開放すると、コンピュータは、アクチュエータ油圧チャンバ7を閉鎖および回生ライン18に接続する。チャンバに含まれる油圧作動油3は、ライン18で急激に膨張し、その圧力は、実質的に即座に、例えば、280バールに上昇する。
数マイクロ秒後、戻しアクチュエータピストン41によって押されたとき、アクチュエータピストン26は急速に動き、その押しは特に伝達手段9を介してかけられる。これを行う際に、アクチュエータピストン26は、アクチュエータ油圧チャンバ7内および閉鎖および回生ライン18内の両方で約300バールの圧力を回復している。
バルブ閉鎖油圧バルブ17が開放されたほぼ直後に、膨張チェックバルブ171の端部の下流側の圧力は、バルブ171の上流側の20バールの圧力よりも非常に高くなっている。したがって、バルブ171は閉鎖され、最初に280バールの圧力、次いで、数秒後に300バールの圧力が、閉鎖および回生油圧モーター20の作動油吸気口19に加えられるようになっている。
この結果、閉鎖および回生油圧モーター20は、往復ピストン圧縮機または機関100のクランクシャフト102に駆動トルクを直ちに加えている。
閉鎖および回生油圧モーター20は、この例では、それ自体が知られている容積式のものであり、閉鎖および回生ライン18においてこれ以降流れる油圧作動油3に一定の流量を課しており、流量は、クランクシャフト102の回転速度によって固定されるモーター20自体の回転速度によって決定されている。
したがって、アクチュエータピストン26が協働するアクチュエータシリンダー25内をアクチュエータピストン26が前進する速度は、この段階では、クランクシャフト102の回転速度によって直接決定される。
図11から分かるように、バルブ8をリフトするときに発生したのとは逆に、アクチュエータピストンレバーアームLPの長さは、バルブ8がバルブシート11に向かって移動するにつれて、および移動するときに再び増加する一方で、相関的に、バルブアクションレバーアームLSの長さが減少する。これは、圧縮機または機関のシリンダーヘッド104に力が加えられるシリンダーヘッド30上の反力の作用点が、カムレバー71に形成されたレバー接触トラック36が含む湾曲接触プロファイル38に沿って移動するためである。
戻し作動ピストン41がバルブ8にかける力はほぼ一定であると、アクチュエータピストンレバーアームLPのバルブアクションレバーアームLSの長さに対する比率の増加は、アクチュエータピストン26上のカムレバー71を構成するプログレッシブれーばアーム比レバー27によって加えられる力、したがって、閉鎖および回生油圧モーター20の作動油吸気口19での油圧作動油3の圧力の漸進的な減少につながる。これは、カムレバー71を介してアクチュエータピストン26に追加の力を生成するバルブ8の減速にもかかわらず当てはまる。
バルブ8がバルブシート11から数10ミリのところにあるとき、カムレバー71は、図13に表すように、その低速リフト角度セクタLLを移動し、バルブアクションレバーアームLSの長さによって割られたアクチュエータピストンレバーアームLPの商が高くなる。アクチュエータピストン26が前進する速度とバルブ8の速度間の比率は、その商に比例する。閉鎖および回生ライン18内の圧力は、これ以降比較的低い。
バルブ8をリプレイスする速度は非常に遅く、例えば、毎秒数十センチメートルであり、バルブ8が協働するバルブシート11へのバルブ8のソフトランディングを保証することになる。ランディングは、バルブ8およびバルブシート11の静粛性および長期間動作を保証し、バルブ8がその運動エネルギーの実質的にすべてを閉鎖および回生油圧モーター20の作動油吸気口19に受け入れられる油圧作動油3に引き渡すことを保証する。
図12に示すように、バルブがバルブシート状で全体的に閉鎖され完全にリプレイスされると、アクチュエータピストン26は、特にカムレバー71の同心中立角度セクタNCのおかげで、伝達手段9によるその運動をともなって、バルブ8の位置についての結果なしで、数10ミリの移動を続けることができる。次いで、ピストン26は、ピストン26が直面する圧力によって載置位置に戻されている。この追加のマイクロ移動により、アクチュエータピストン26とアクチュエータピストン26が協働する伝達手段9が、閉鎖および回生油圧モーター20の作動油吸気口19に導入される油圧作動油3に運動エネルギーを引き渡すことも可能となる。
次に、閉鎖および回生油圧モーター20が、それが機械的に接続されているクランクシャフト102によって回転し続けると、閉鎖および回生ライン18の圧力は、閉鎖および回生ライン18に残っている圧縮された油圧作動油3が膨張するにつれて、または膨張するときに低圧アキュムレータ4内の20バールの圧力に漸進的に戻る。
閉鎖および回生ライン18において、実質的に20バールより低い圧力に達すると、閉鎖および回生モーター20は、上述のように再びそれ自体でループし、この目的のために、作動油吸気口19のレベルで油圧作動油3を、膨張チェックバルブ171およびフリーホイールチャネル24を介して受け入れる。
しかしながら、閉鎖および回生油圧モーター20の動作について与えられた説明は理論的なものである。実際には、閉鎖および回生ライン18に含まれる油圧作動油3の圧縮性を管理する必要があり、そうしなければ、バルブ8が非常に激しく閉鎖されるからである。事実、バルブ閉鎖油圧バルブ17が閉鎖されているとき、閉鎖および回生ライン18においてアクチュエータ油圧チャンバ7に含まれる油圧作動油3の激しい膨張は、バルブ8の励起および不安定性は別として、油圧作動油3がバルブ17を通過するときに、油圧作動油3を乱れによる深刻なエネルギー損失を伴ってチャンバ7の急激な減圧を生成することだけができる。
さらに、アクチュエータ油圧チャンバ7のボリュームと比較して閉鎖および回生ライン18の内部ボリュームが大きいほど、バルブ8の不安定性および関連するエネルギー損失が大きくなることに留意する。
図28において、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の1つの特定の実施形態によれば、閉鎖および回生油圧モーター20が、図28に示すように閉鎖および回生カム158からなることができ、これら2つの望ましくない影響を防止する。この非限定的な例によれば、カムは、それぞれが特定の役割を有する複数の角度セクタに分割された閉鎖および回生カムプロファイル162を含む。
図28において、回生角度セクタR、膨張角度セクタD、操縦角度セクタM、予圧角度セクタP、および安定化角度セクタSが明確に分かる。
各角度セクタR、D、M、PおよびSの役割が、図29~図33に詳細に示されており、本発明による閉鎖および回生油圧モーター20を連続する工程によって示す概略断面図である。
閉鎖および回生カム158は、ここでは、図34および図35から分かるように、油圧モータープーリー170によって、FR3032236の下公開されている出願人に帰属する仏国特許の伝達-膨張および回生機関のクランクシャフト102によって回転駆動されると想定される油圧モーターシャフト163に取り付けられていることが分かる。
また、カム158は、カム158の内側に形成されている雌ヘリカルスプライン166と協働するシャフト163の円筒形外面に形成された雄ヘリカルスプライン165からなるカム位相シフト手段164により、油圧モーターシャフト163に対して角度的にオフセットすることができ、カム158は、位相シフトフォーク168を介して作用するカム位相シフトアクチュエータ167によって、油圧モーターシャフト163に対して軸方向に移動可能であることが分かる。
図29~図33は、閉鎖および回生カム158が回転すると、閉鎖および回生ピストン159を、閉鎖および回生舌173を介して、その閉鎖および回生シリンダー160内に移動させることを明らかに示している。分かるように、ピストン159およびシリンダー160が一緒に閉鎖および回生チャンバ161を形成している。
さらに、閉鎖および回生カム158が十分に長く作製されているため、油圧モーターシャフト163に対するその軸位置が何であれ、その閉鎖および回生カムプロファイル162を常に閉鎖および回生舌173に呈することが明らかである。
図29~図33は、閉鎖および回生ライン18に接続された油圧コネクター53を示し、コネクター53は、閉鎖および回生油圧モーター20の作動油吸気口19を形成する。また、上記の図29~図33では、油圧コネクター53が、低圧アキュムレータ4と直接連通している油圧モーター低圧戻しライン22に接続されていることに留意する。コネクター53が形成する油圧モーター低圧戻しライン22は、閉鎖および回生油圧モーター20の作動油出口21を形成する。
図29~図33に照らして、油圧モーター低圧戻しライン22と閉鎖および回生チャンバ161との連通を提供することは、膨張チェックバルブ171の端部を介して影響されることがあり、この場合、油圧作動油3がライン22からチャンバ161のみに行くことができ、その逆に行くことはできず、つまり、予圧バルブ172がチューブアクチュエータ137によって開放が保持されているときに、予圧バルブ172を介して影響されることがあり、予圧バルブ172は、バルブ171と平行に取り付けられ、油圧作動油3が、ライン22からチャンバ161へ行くこと、およびその逆に行くことを許容する。
図29は、回生角度セクタRの役割を示している。バルブ8はリプレイスされる過程にあり、バルブ閉鎖油圧バルブ17は開放されている。閉鎖および回生ピストン159は、閉鎖および回生舌159を押圧し、閉鎖および回生カム158を介して油圧モーターシャフト163を回転駆動する。したがって、セクタRは、バルブ8およびその運動においてそれに付随する可動構成要素の運動エネルギーの大部分が回収されることを可能にする。
図30は、バルブ8がそのバルブシート11に着陸した直後の状態を示している。図30においてDaと示されている1回目において、閉鎖および回生ライン18の油圧作動油3で満たされた内部ボリュームは、その圧力が20バールより小さくなるまで、すなわち低圧アキュムレータ4内の圧力よりも小さくなるまで拡張される。このときから、したがって、図30においてDbと示されている2回目において、膨張チェックバルブ171の端部が開放されており、低圧アキュムレータ4に含まれる油圧作動油3が閉鎖および回生チャンバ161に戻ることを許容している。
図31に図示されているものに続き、閉鎖および回生舌173は、操縦角度セクタMと接触している。この図では、予圧バルブ172が、そのチューブアクチュエータ137によって開放されており、閉鎖および回生カムプロファイル162は、必要とされる角度位置において予圧角度セクタPの開始を位置付けるのに必要な限り、閉鎖および回生ピストン159をその閉鎖および回生シリンダー160内で上昇させることが分かる。
図32では、予圧バルブ172が再び閉鎖されていることが分かる。バルブ172の閉鎖点は、閉鎖および回生カムプロファイル162上に物理的な現実を有さない予圧角度セクタPの開始を示している。バルブ172が実際に再び閉鎖されたときが、図9に示すように、バルブ8が開放されて保持されているときに、第1にアクチュエータ油圧室7にあるであろう圧力、第2に油圧作動油3の圧縮性、第3に閉鎖および回生ライン18の内部ボリュームおよび剛性を考慮に入れて図示しないコンピュータによって決定されている。
閉鎖および回生舌173が予圧角度セクタPにわたって移動するときに予圧バルブ172が早く閉鎖されるほど、バルブ閉鎖油圧バルブ17が開放するときに閉鎖および回生ライン18内の圧力が高くなる。
目的は、バルブ17が開放されるときに、閉鎖および回生ライン18内の圧力が、アクチュエータ油圧チャンバ7内の圧力に可能な限り近くなることである。
閉鎖および回生ライン18で目標圧力に達すると、閉鎖および回生舌173は、油圧モーターシャフト163と同心である閉鎖および回生カムプロファイル162の一部に他ならず、したがって、閉鎖および回生シリンダー160内の閉鎖および回生ピストン159の動きを生成しない安定化角度セクタSにわたって移動する。
このときから、閉鎖および回生油圧モーター20は、新しいバルブ8閉鎖サイクルを実行する準備ができており、閉鎖および回生カム158は、図29に示されるように、回生角度セクタRに再び到達する。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は完全に柔軟であり、バルブ8が再び閉鎖されなくてはならないクランクシャフト102に対する角度モーメントが変化するときに、クランクシャフト102に対して閉鎖および回生カム158を角度的に再整合することができる必要があることが分かる。
この目的のために、カム158は、油圧モーターシャフト163上に形成された雄ヘリカルスプライン165と協働する雌ヘリカルスプライン166を含む。
スプライン165、166は、閉鎖および回生カム158に形成された位相シフト169と協働する位相シフトフォーク168を用いて、図34および35に示されているカム位相シフトアクチュエータ167によって、カム158がシャフト163に沿って軸方向に移動するときに、油圧モーターシャフト163に対してカム158を角度的にオフセットする。
図示されていない変形例として、同じ閉鎖および回生カム158が、それぞれバルブ8を閉鎖するための専用の複数の閉鎖および回生舌173を作動させることができることに留意する。別の変形例として、単一の閉鎖および回生タング173が同じ閉鎖および回生ライン18を共有する2つのバルブ8を戻すことを担当するように作製され得る一方で、油圧モーターシャフト163はクランクシャフト102の2倍の速度で回転することができ、第1のバルブ8の閉鎖が、第2のバルブ8の閉鎖に対してクランクシャフト102の約180度オフセットされている。
ちょうど与えられた本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の動作の説明から明らかなように、アクチュエータ1は、任意の往復動ピストン圧縮機または機関100のバルブ8の油圧作動の目的の実質的にすべてに対して好ましい応答を構成する。
これらの目的には、閉鎖および回生油圧モーター20を用いた、可動機械構成要素および運動中の油圧作動油3の運動エネルギーの回収が含まれる。事実、それが回収されない場合、エネルギーが、往復動ピストン圧縮機または機関100の最終的なエネルギーバランスの損傷につながる純粋な損失として散逸するだけでなく、一方では、別々に考えられる可動ではあるが剛体の機械構成要素によって構成されるマススプリングシステム、他方では、圧縮性の油圧作動油3を励起することができる。この励起により、機能が不安定性およびノイズを生成する。励起は制動によって減衰することができるが、制動は熱の形態で励起エネルギーを散逸させることで悪名高いため、これは最終的な効率を損なうものとなる。
ここで、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、散逸制動の代わりに、バルブ8の第1のハーフ移動中にその主要な可動構成要素によって蓄積された運動エネルギーを使用し、その第2のハーフ移動中にバルブ8を移動させる回生制動を誘発する。
さらに、その閉鎖および回生油圧モーター20の高度な機能のおかげで、本発明によるアクチュエータ1は、閉鎖および回生ライン18における油圧作動油3の予圧を制御して、バルブ8の閉鎖サイクルの回生部分において、可能な限り最高の安定性と最高のエネルギー効率を提供する。
さらに、容易に理解されるように、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、そのようなリフトがもたらすカムプロファイルが与えられた従来のカムを使用して生成することは困難である、バルブの非常に速いリフトを可能にする。これは、アクチュエータ1は、バルブ8が協働するバルブシート11上のバルブ8のゆっくりとしたリプレイスを保証し、これは、バルブ8およびバルブシート11の静かな動作および必要な耐用寿命を保証するために必要であるということである。
また、図示されていないコンピュータは、いつでもバルブリフター油圧バルブ13またはバルブ閉鎖油圧バルブ17いずれかの開放および閉鎖を指示して、クランクシャフト102の回転中の任意の角度位置にあるバルブ8の開放および閉鎖をトリガするようになっていることに留意する。この可能性は、吸気ライン106を介して圧縮または燃焼チャンバ105に受け入れられるガスの量、およびガスがチャンバ105に受け入れられるときを正確に調整する完全な自由を残す。
また、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、バルブリフター油圧バルブ13の開放時間に作用することにより、バルブ8のリフト高さを調整する可能性を提供することに留意する。高圧アキュムレータ5内の所与の圧力について、その時間が長いほど、バルブ8のリフトは高くなる。
さらに、アクチュエータ1はまた、バルブ8を開放した状態でロックし、図9に示される位置で必要な限りそれを維持する可能性を提供する。これは、バルブリフト8プラトーが生成されることを可能にし、さまざまなアプリケーションで有用であることを証明することができる。
図5~図12に示す本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の特定の構成により、有利には、高圧アキュムレータ5内の圧力を調整することが可能になることに留意されたい。その調整は、バルブ8をリフトおよびリプレイスの速度の選択を可能にする。事実、戻しアキュムレータピストン41が高圧アキュムレータ5内の圧力を受けると、戻しアキュムレータピストン41内の圧力が増加して、アクチュエータピストン26を用いてバルブ8をより速く開放する場合、戻しアクチュエータピストン41によるバルブ8にかかる戻り力は、同じ比率で増加する。結果として、バルブ8のリフトおよびリプレイスの速度は常にほぼ比例したままである。
さらに、様々な手段が高圧アキュムレータ5内の圧力の変動を可能にすることに留意されたい。その手段には、高圧油圧供給ポンプ2の容積を一時的に増加または減少させる可能性、または高圧アキュムレータ5またはアキュムレータ5が接続される回路に導入されるより大きいかまたは小さい非圧縮性ボリュームを提供する可能性が含まれる。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の他の利点には、図5~図12に図示されるように、往復ピストン圧縮機または機関100のバルブ8をそれらのバルブシート11に戻すために通常使用されるばねを置バルブ戻しアクチュエータ39に交換する可能性が含まれる。
本発明によって可能になったこの特定の構成は、特に、当業者が通常使用するような鋼ばねの大きな寸法および高い往復動質量のペナルティなしに、非常に高い戻し力をバルブ8にかけることを可能にする。この意味で、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、それ自体が既知のデスモドロミック制御を介してのみ通常アクセス可能なバルブ8の戻し力を提供することができる。
この特定の機能により、特に、例えば、FR3032236の下公開された出願人に帰属する仏国特許の伝達-膨張および回生機関の吸気および排気計量バルブを製造するために必要とされるようなバルブ8の迅速で短いリフトを可能にすることができる。
事実、伝達-膨張および回生機関は、好ましくはガス圧力の変動によってではなく、より多くのトルクを生成する膨張の打ち切りにより、またはより少ないトルクを生成するために排気で準断熱的再圧縮が続く膨張の延長により制御することができる。そして、一定の圧力で動作するモーターは、負荷の過渡現象に応答する任意の遅延を実質的にもはや有さない。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1は、有利には、アクチュエータ1のおかげで吸気バルブ8を用いて負荷も制御することができるモーターの圧縮機に適用され得ることに留意する。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の応答性および速度はまた、高速内燃機関が、機関の効率、トルク、出力および汚染物質排出を最適化するための多数の制御変形例を提供するバルブ8を備えることを可能にする。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1によって提供されるバルブ8の制御の柔軟性は、例えば、圧縮または燃焼チャンバ105に再循環される排気ガスの量の微調整および圧縮点火内燃機関の製造のために、同じ熱力学サイクル中に複数のリフトを提供することをさらに可能にする。
また、本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の如何なる任意の往復動ピストン圧縮機または機関100の圧縮機または機関104のシリンダーヘッドへの統合の大きな柔軟性にも留意する。特に、回生バルブ油圧アクチュエータ1のエネルギー源と、バルブ8を収容するアクチュエータカートリッジ52との間の任意の機械的接続がないことにより、バルブ8を圧縮または燃焼チャンバ105に対して自由に配向することが許容される。これは、特に、例えば透過性および/または燃焼品質基準に従って、チャンバ105の幾何学的品質の改善を可能にする。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の別の利点として、図5~図12に示されるようなアクチュエータ1の特定の構成は、油圧作動油3をトラップする可能性がある袋小路を可能な限り防止することに留意する。事実、その構成は、アクチュエータカートリッジ52の内部に構成される様々な回路およびボリュームを介して、高圧アキュムレータ5と低圧アキュムレータ4との間の油圧作動油3の一定の循環を保証する。さらに、作動油3の経路上に冷却器を設けることができる。それに応じて、カートリッジ52は、油圧作動油3により冷却され、その温度が安定する。この配置は、例えば、FR3032236の下公開された出願人に帰属する仏国特許の伝達-膨張および回生機関の文脈において、その完全な利点を見出し、その機関の膨張シリンダーアセンブリ54は、任意の外部冷却回路を含まない。
本発明による回生バルブ油圧アクチュエータ1の他の利点は、管状バルブ130を含み、特に、管状バルブ130が油圧増幅圧電アクチュエータ139と協働するときに、その動作は図21および図22から容易に理解される。

Claims (28)

  1. 圧縮機または機関シリンダーヘッド(104)によって閉鎖されたシリンダー(103)内で往復運動するように伝達手段(102)に接続された少なくとも1つのピストン(101)を含む往復運動ピストン圧縮機または機関(100)のための回生バルブ油圧アクチュエータ(1)であって、前記ピストン(101)、前記シリンダー(103)および前記圧縮機または機関シリンダーヘッド(104)は、少なくとも1つの吸気ライン(106)および少なくとも1つの排気または排出ライン(107)が開口している圧縮または燃焼チャンバ(105)を形成し、当該2つのライン(106、107)の一方または両方は、バルブ(8)がバルブシート(11)上に載っているときに前記バルブ(8)がブロックすることができるラインオリフィス(10)によって前記圧縮または燃焼チャンバ(105)に接続されており、前記回生バルブ油圧アクチュエータ(1)は、
    ●低圧アキュムレータ(4)または作動油タンク(46)から油圧作動油(3)を低圧供給ライン(47)を介して受け入れ、高圧アキュムレータ(5)に前記油圧作動油(3)を高圧供給ライン(48)を介して排出することができる少なくとも1つの高圧油圧供給ポンプ(2)と、
    ●アクチュエータシリンダーヘッド(49)で覆われたアクチュエータシリンダー(25)を含む少なくとも1つのアクチュエータ(6)であって、前記アクチュエータシリンダー(25)は直接的または間接的に前記圧縮機または機関シリンダーヘッド(104)に取り付けられている一方で、前記アクチュエータシリンダー(25)および前記アクチュエータシリンダーヘッド(49)は、アクチュエータピストン(26)と共にアクチュエータ油圧チャンバ(7)を形成し、前記アクチュエータピストン(26)は伝達手段(9)によって前記バルブ(8)に機械的に接続されており、前記伝達手段(9)は、前記アクチュエータ油圧チャンバ(7)が前記油圧作動油(3)によってかけられる圧力を受ける場合、前記アクチュエータピストン(26)が前記バルブ(8)を、前記バルブ(8)が協働する前記バルブシート(11)から離れるように移動させる傾向があるようになっている、少なくとも1つのアクチュエータ(6)と、
    ●前記アクチュエータ(6)が生成することができる力と反対の力を前記バルブ(8)上にかける少なくとも1つのバルブ戻しデバイス(12)であって、これにより、前記バルブ戻しデバイス(12)は、前記バルブ(8)を、前記バルブ(8)が協働する前記バルブシート(11)に接触するように戻す傾向がある、少なくとも1つのバルブ戻しデバイス(12)と、
    ●前記高圧アキュムレータ(5)を前記アクチュエータ油圧チャンバ(7)に接続する高圧リフターライン(14)を開放または閉鎖することができる少なくとも1つのバルブリフター油圧バルブ(13)と、
    ●前記低圧アキュムレータ(4)または前記作動油タンク(46)を前記アクチュエータ油圧チャンバ(7)に接続する慣性リフターライン(16)内に配置されている少なくとも1つのリフターチェックバルブ(15)であって、前記リフターチェックバルブ(15)は、前記油圧作動油(3)が前記慣性リフターライン(16)を介して前記低圧アキュムレータ(4)または前記作動油タンク(46)から前記アクチュエータ油圧チャンバ(7)に流れることを許容するが、反対方向に流れることを許容しない、少なくとも1つのリフターチェックバルブ(15)と、
    ●前記アクチュエータ油圧チャンバ(7)を、閉鎖および回生油圧モーター(20)が含む作動油吸気口(19)に接続する閉鎖および回生油圧ライン(18)を開放または閉鎖することができる少なくとも1つのバルブ閉鎖油圧バルブ(17)であって、前記閉鎖および回生油圧モーター(20)が同様に含む作動油出口(21)は、油圧モーター低圧戻しライン(22)によって前記低圧アキュムレータ(4)または前記作動油タンク(46)に接続されている、少なくとも1つのバルブ閉鎖油圧バルブ(17)と、
    ●前記伝達手段(9)の全部または一部を構成する少なくとも1つのプログレッシブレバーアーム比レバー(27)であって、前記プログレッシブレバーアーム比レバー(27)は、前記アクチュエータピストン(26)が駆動力または抵抗力を直接的または間接的に加えることができる前記アクチュエータの力の少なくとも1つの作用点(28)、前記バルブが駆動力または抵抗力を直接的または間接的に加えることができる前記バルブ(8)の力の少なくとも1つの作用点(29)、および直接的または間接的に前記圧縮機または機関シリンダーヘッド(104)に力が加えられる前記圧縮機または機関シリンダーヘッド上の反力の少なくとも1つの作用点(30)を呈する、少なくとも1つのプログレッシブレバーアーム比レバー(27)と、を含むことを特徴とする、回生バルブ油圧アクチュエータ。
  2. 当該作用点移動させる手段(31)が、前記バルブ(8)の開放行程中に、前記アクチュエータの力の前記作用点(28)および/または前記バルブの力の前記作用点(29)および/または前記プログレッシブレバーアーム比レバー(27)に沿って前記圧縮機または機関シリンダーヘッド上の反力の前記作用点(30)を移動させることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  3. 前記アクチュエータの力の前記作用点(28)および/または前記バルブの力の前記作用点(29)および/または前記圧縮機または機関シリンダーヘッド上の反力の前記作用点(30)は、それぞれ、直接的または間接的に前記アクチュエータピストン(26)と共に、および/または前記バルブ(8)と共に、および/または前記バルブ(8)が協働する前記圧縮機または機関シリンダーヘッド(104)と共に、少なくとも1つのピボット接続(34)または少なくとも1つの転がりスライド接続(35)のいずれかを形成し、前記転がりスライド接続(35)は、前記作用点を移動させる記手段(31)を構成することを特徴とする、請求項2に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  4. 前記転がりスライド接続(35)が、前記アクチュエータの力の前記作用点(28)および/または前記バルブの力の前記作用点(29)および/または前記圧縮機または機関シリンダーヘッド上の反力の前記作用点(30)での前記プログレッシブレバーアーム比レバー(27)上に提供された少なくとも1つのレバー接触トラック(36)からなり、前記レバー接触トラック(36)が、前記アクチュエータピストン(26)上および/または前記バルブ(8)上および/または前記圧縮機または機関シリンダーヘッド(104)上に直接的または間接的にそれぞれ形成されたレバー反作用面(37)と協働し、前記アクチュエータピストン(6)および/または前記レバー反作用面(37)が、前記レバー接触トラック(36)と前記レバー反作用面(37)との間の接触が確立される湾曲接触プロファイル(38)を有することを特徴とする、請求項3に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  5. 前記バルブ戻しデバイス(12)が、戻しアクチュエータシリンダーヘッド(50)によって覆われた戻しアクチュエータシリンダー(40)を含むバルブ戻しアクチュエータ(39)からなり、前記戻しアクチュエータシリンダー(40)は、前記圧縮機または機関リンダーヘッド(104)に直接的または間接的に取り付けられている一方で、前記戻しアクチュエータシリンダー(40)および前記戻しアクチュエータシリンダーヘッド(50)が、戻しアクチュエータピストン(41)と共に戻しアクチュエータ油圧チャンバ(42)を形成しており、前記戻しアクチュエータピストン(41)が、戻し伝達手段(43)によって前記バルブ(8)に機械的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  6. 前記戻しアクチュエータ油圧チャンバ(42)が、戻し圧力ライン(44)によって前記高圧アキュムレータ(5)に接続されていることを特徴とする、請求項5に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  7. 前記低圧アキュムレータ(4)が含む前記油圧作動油(3)のレベルおよび圧力は、前記油圧作動油(3)を前記作動油タンク(46)から低圧強制供給ライン(60)を介して前記低圧アキュムレータ(4)に移送することができる強制供給低圧油圧ポンプ(45)によって一定の値の範囲内に維持されることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  8. 少なくとも、前記バルブ(8)が協働する前記バルブシート(11)を備えた、または備えていない前記バルブ(8)、前記アクチュエータ(6)、前記伝達手段(9)、前記バルブ戻しデバイス(12)、前記リフターチェックバルブ(15)、前記バルブリフター油圧バルブ(13)、および前記バルブ閉鎖油圧バルブ(17)は、少なくとも1つの油圧コネクター(53)を呈するアクチュエータカートリッジ(52)内に一緒に収容されていることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  9. 前記バルブリフター油圧バルブ(13)および/または前記バルブ閉鎖油圧バルブ(17)が、チューブアクチュエータ(137)によって長手方向並進に移動することができるブロッキングチューブ(131)を含む管状バルブ(130)からなり、前記ブロッキングチューブ(131)が、ブロッキングチューブボア(181)に流体密に収容され、チューブシート(136)上に載って、前記チューブシート(136)と共に流体密な接触の連続ラインを形成するか、または前記チューブシート(136)から一定の距離に維持されて、前記油圧作動油(3)がチューブ内部ボリューム(133)からチューブ外部コレクターディストリビューター(134)へ、またはその逆で通過することを許容することのいずれかをすることができるチューブ封止ベアリング面(135)で終わることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  10. 前記チューブアクチュエータ(137)は、電界を受けるときに機械的に変形するセラミック要素のスタック(140)をむ油圧増幅圧電アクチュエータ(139)であり、当該スタック(140)の端部は、少なくとも1つのアクチュエータレシーバーチャンバ(144)と連通するアクチュエータセンダーチャンバ(143)を、アクチュエータセンダーシリンダー共に形成する、大径のアクチュエータセンダーピストン(141)に接続されており、前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)は、一方で、前記ブロッキングチューブ(131)を長手方向並進に移動することができるように、クチュエータレシーバーピストン(145)が協働する前記ブロッキングチューブ(131)に直接的または間接的に接続された小径の前記アクチュエータレシーバーピストン(145)によって形成され、他方で、アクチュエータレシーバーシリンダーよって形成されていることを特徴とする、請求項9に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  11. 前記アクチュエータセンダーチャンバ(143)および前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)は、油圧作動油(3)が加圧作動油供給源(147)から前記アクチュエータセンダーチャンバ(143)および前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)に行くことを許容するが、その逆に行くことを許容しないアクチュエータ強制供給チェックバルブ(148)によって前記加圧作動油供給源(147)に一緒に接続されていることを特徴とする、請求項10に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  12. 前記アクチュエータセンダーピストン(141)が、これを前記アクチュエータセンダーチャンバ(143)に向かって移動させる傾向がある圧力補償ばね(149)を受け、前記圧力補償ばね(149)が前記アクチュエータセンダーピストン(141)上にかける力は、前記アクチュエータセンダーチャンバ(143)内の圧力が前記加圧作動油供給源(147)内の圧力と等しいときに、前記油圧作動油(3)が前記アクチュエータセンダーピストン(141)上にかける力以下であることを特徴とする、請求項11に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  13. 前記アクチュエータレシーバーピストン(145)が、これを前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)に向かって移動させる傾向がある圧力補償ばね(149)を受け、前記圧力補償ばね(149)が前記アクチュエータレシーバーピストン(145)上にかける力は、前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)内の力が前記加圧作動油供給源(147)内の力と等しいときに、前記油圧作動油(3)が前記アクチュエータレシーバーピストン(145)上にかける力以下であることを特徴とする、請求項11に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  14. 前記アクチュエータセンダーチャンバ(143)がレシーバーチャンバ共通マニホールド(151)を介して複数のアクチュエータレシーバーチャンバ(144)と連通しており、前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)の各々を形成する前記アクチュエータレシーバーピストン(145)が、それ自体のブロッキングチューブ(131)を長手方向並進に移動させることができることを特徴とする、請求項10に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  15. 前記アクチュエータレシーバーチャンバ(144)が各々、選択バルブアクチュエータ(153)によって開放が指令される選択バルブ(152)によって、前記レシーバーチャンバ共通マニホールド(151)と連通するか、または連通しないようにされることを特徴とする、請求項14に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  16. シーバーチャンバ共通マニホールド(151)が非流体密に、少なくとも2つの反対に作用するセンタリングばね(157)によって前記レシーバーチャンバ共通マニホールド(151)に対して一定の長手方向位置の近くで中央に維持される少なくとも1つの中実または中空非圧縮性円筒形要素(156)を収容することを特徴とする、請求項10に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  17. 前記閉鎖および回生油圧モーター(20)が、直接的または間接的に前記往復動ピストン圧縮機または機関(100)によって回転駆動される油圧モーターシャフト(163)上に取り付けられた閉鎖および回生カム(158)を含み、閉鎖および回生ピストン(159)が、前記閉鎖および回生カム(158)を直接的または間接的に圧迫し、前記作動油吸気口(19)と連通する閉鎖および回生チャンバ(161)を閉鎖および回生シリンダー(160)と共に形成していることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  18. 前記閉鎖および回生カム(158)は、前記バルブ(8)を前記バルブシート(11)に戻すために前記閉鎖および回生ピストン(159)が圧迫する少なくとも1つの回生角度セクタRを含む閉鎖および回生カムプロファイル(162)を呈することを特徴とする、請求項17に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  19. 前記閉鎖および回生カム(158)は、前記閉鎖および回生ピストン(159)が前記バルブ(8)の前記バルブシート(11)への2つの戻りの間で前記閉鎖および回生油圧ライン(18)を予圧するために圧迫する少なくとも1つの予圧角度セクタPを含む閉鎖および回生カムプロファイル(162)を呈することを特徴とする、請求項17に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  20. 前記閉鎖および回生カム(158)は、カム位相シフト手段(164)によって前記油圧モーターシャフト(163)に対して角度的にオフセットされ得ることを特徴とする、請求項17に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  21. 前記カム位相シフト手段(164)が、前記油圧モーターシャフト(163)の円筒形外面上に形成された少なくとも1つの雄ヘリカルスプライン(165)からなり、前記雄ヘリカルスプライン(165)は、前記閉鎖および回生カム(158)の内側に形成された少なくとも1つの雌ヘリカルスプライン(166)と協働し、前記閉鎖および回生カム(158)は、カム位相シフトアクチュエータ(167)によって前記油圧モーターシャフト(163)に対して軸方向に移動またはその位置に保持され得ることを特徴とする、請求項20に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  22. 前記カム位相シフトアクチュエータ(167)が、前記閉鎖および回生カム(158)の位相シフト溝(169)と協働する位相シフトフォーク(168)によって前記閉鎖および回生カム(158)に接続されていることを特徴とする、請求項21に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  23. 前記閉鎖および回生油圧ライン(18)は、前記低圧アキュムレータ(4)、前記作動油タンク(46)または加圧作動油供給源(147)から到来する油圧作動油(3)がフリーホイールチャネル(24)を介して前記閉鎖および回生油圧ライン(18)に入ることを許容するが、それを離れることを許容しない拡張チェックバルブ(171)の端部を含むことを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  24. 前記閉鎖および回生油圧ライン(18)が、前記低圧アキュムレータ(4)、前記作動油タンク(46)または加圧作動油供給源(147)から到来する油圧作動油(3)が前記閉鎖および回生油圧ライン(18)に入ることを許容し、および/またはそれを離れることを許容する、予圧バルブ(172)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  25. 前記アクチュエータの力の前記作用点(28)および/または前記バルブの力の前記作用点(29)および/または前記圧縮機または機関シリンダーヘッド上の反力の前記作用点(30)が、遊び補償手段(174)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  26. 前記遊び補償手段(174)が、遊び補償アクチュエータ(175)からなり、その内部で、遊び補償チャンバ(176)は、前記低圧アキュムレータ(4)、前記高圧アキュムレータ(5)、前記作動油タンク(46)または加圧作動油供給源(147)から到来する油圧作動油(3)が前記遊び補償チャンバ(176)に入ることを許容するが、それを離れることを許容しない遊び補償チェックバルブ(177)を含むことを特徴とする、請求項25に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  27. 前記遊び補償手段(174)が、遊び補償アクチュエータ(175)からなり、その内部で、遊び補償チャンバ(176)は、前記低圧アキュムレータ(4)、前記高圧アキュムレータ(5)、前記作動油タンク(46)または加圧作動油供給源(147)から到来する油圧作動油(3)が前記遊び補償チャンバ(176)に入ること、およびそれを離れることを許容する遊び補償ノズル(178)を含むことを特徴とする、請求項25に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
  28. 前記プログレッシブレバーアーム比レバー(27)が、前記アクチュエータピストン(26)も開口しているレバーチャンバ(23)内に収容されており、前記レバーチャンバ(23)は、油圧作動油(3)が前記レバーチャンバ(23)を離れることを許容するが、それに入ることを許容しないレバーチャンバチェックバルブ(59)によって、もしくは油圧作動油(3)が前記レバーチャンバ(23)を離れること、およびそれに入ることを許容するレバーチャンバ較正済ノズル(67)によって、または同じことを許容する前記レバーチャンバチェックバルブ(59)および前記レバーチャンバ較正済ノズル(67)の両方であって、前記レバーチャンバ較正済ノズル(67)は、前記レバーチャンバチェックバルブ(59)と平行に配置されている、前記レバーチャンバチェックバルブ(59)および前記レバーチャンバ較正済ノズル(67)の両方によって、前記低圧アキュムレータ(4)、前記作動油タンク(46)または加圧作動油供給源(147)に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の回生バルブ油圧アクチュエータ。
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