JPH086567B2 - 液圧で動作する往復動弁操作装置 - Google Patents

液圧で動作する往復動弁操作装置

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JPH086567B2
JPH086567B2 JP1275127A JP27512789A JPH086567B2 JP H086567 B2 JPH086567 B2 JP H086567B2 JP 1275127 A JP1275127 A JP 1275127A JP 27512789 A JP27512789 A JP 27512789A JP H086567 B2 JPH086567 B2 JP H086567B2
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ウルリヒ・レツチエ
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ダイムラー―ベンツ・アクチエンゲゼルシヤフト
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリンダ壁と２つの端壁とにより区画され
るシリンダ内に、一端を往復動弁の弁棒に結合されかつ
両方の端面に動作液体の作用を受けるピストンが移動可
能に案内され、このピストンが、その両方の端面とこれ
らの端面に対向するシリンダ端壁との間にそれぞれ圧力
空間としての行程空間を区画し、これらの行程空間が、
ピストンの移動によりふさぐことができる入口開口及び
出口開口を介して、動作液体用圧力源又は貯蔵容器に接
続可能である、特に内燃機管の液圧で動作する往復動弁
操作装置に関する。
〔従来の技術〕
このような操作装置はドイツ連邦共和国特許出願公開
第3347533号明細書から公知である。この公知の操作装
置では、往復動弁の運動の際ピストンによりシリンダか
ら押出される動作液体は、貯蔵容器へ排出されるので、
動作液体に含まれるエネルギは利用されることなく、失
われてしまう。それにより往復動弁の操作に非常に大き
いエネルギが必要となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の基礎になつている課題は、操作装置を著しく
少ないエネルギ消費で動作させることである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題を解決するため本発明によれば、ピストン又
は弁棒へ係合して互いに逆向きに作用するばねが、動作
液体の作用しない不動作状態で、ピストンを２つの終端
位置の間にある中間位置に保持し、シリンダ端壁から離
れた所でシリンダ壁にそれぞれ１つの入口開口が設けら
れて、ピストンの中間位置の範囲において行程空間へそ
れぞれ開かれ、これらの入口開口が、始動弁により開閉
可能な接続管路を介して互いに接続され、ピストンの終
端位置の範囲で、一方の行程空間に属する入口開口がピ
ストンによりふさがれると共に、この行程空間に属しか
つ貯蔵容器へ通じる出口開口が開かれる。
〔発明の効果〕
こうして本発明により構成される操作装置では、ピス
トン従つて往復動弁の操作運動は、終端位置で圧縮され
ているばねにより開始される。このばねに蓄えられてい
るポテンシヤルエネルギは、ピストン従つて往復動弁の
加速に利用される。この操作運動の際ピストンの移動に
より容積を減少する行程空間の動作液体は、この行程空
間の入口開口から、始動弁により開かれる接続通路を経
て、容積を増大する行程空間へその入口開口から押しや
られ、従つて動作液体のエネルギは失われることなく利
用され、外部からのエネルギ供給は、特に摩擦損失のよ
うな損失エネルギの補充のみに限られ、換言すれば、加
速に必要なエネルギはエネルギ回収によりほぼまかなう
ことができる。しかも中間位置を越えて移動するピスト
ンは、容積を縮小する行程空間にあつてピストンにより
次第に圧縮されるばねにより減速されるので、終端位置
における激しい衝突が回避される。
ピストンがこの終端位置へ達する前に、容積を縮小す
る行程空間の入口開口がピストンによりふさがれ、従つ
てこの行程空間が接続管路から遮断される。それと同時
にこの行程空間に属する出口開口が開かれて、この行程
空間にある少量の動作液体がこの出口開口を経て貯蔵容
器へ流出する。従つて流出した量に相当する僅かな量だ
け、容積を増大する行程空間へ圧力源から少ないエネル
ギ消費で動作液体を補充しさえすればよい。
〔実施態様〕
請求項２ないし６による本発明の実施態様は、請求項
１による本発明と同様に本発明の課題の解決に寄与する
ものであるが、更に次のような付加的な利点も生ずる。
まず請求項２により、往復動弁の操作運動にとつて有
利な占有場所の少ないばねの配置及びピストンへの荷重
付与が行なわれる。
請求項３により、操作装置のエネルギを節約する制御
装置が得られ、それにより往復動弁の個々の操作運動が
開始されるので、これらの操作運動の各々を要求に合わ
せて変化することができる。
出口開口は請求項４に示すようにして簡単に設けられ
かつ制御される。
請求項５に示す操作装置の構成によつて、開放方向に
おける往復動弁の行程運動の著しい加速が行なわれる
が、その際エネルギ回収の一部を断念しさえすればよ
い。
請求項６により、内燃機関の始動の際機関の通常運転
に必要な初期位置へ往復動弁をもたらす簡単かつ確実な
装置が得られる。
〔実施例〕
図面に示されている２つの実施例に基いて本発明を以
下に説明する。
すべての図に示される往復動弁１は、この往復動弁１
の弁頭７用弁座以外を図示してない内燃機関のハウジン
グ５にある弁棒案内孔３及び４内に、弁棒２を案内され
ている。両方の弁棒案内孔３と４との間でハウジング５
に空所を形成するシリンダ８を弁棒２が貫通し、弁棒２
に固定的に結合されてシリンダ内に案内されるピストン
９により、シリンダ８が弁頭７に近い方の行程空間10と
弁頭７から遠い方の行程空間11とに区分されている。ピ
ストン９とシリンダ８の両方の端壁12及び13との間に
は、予荷重をかけられた２つのコイル圧縮ばね14及び15
が挿入されて、操作装置の不動作状態でピストン９を第
１図に示す不動作中間位置に保持し、この中間位置で弁
頭７は弁座６から中間値だけ離れている。端壁12又は13
に近いピストン９の位置でこの端壁から遠い方の圧縮ば
ね15又は14がほぼ過重なしとなるように、圧縮ばね14及
び15のばね力が定められている。
シリンダ８の各端壁12,13と中間位置にあるピストン
９の前記端壁に対向する端面17,18とのほぼ中間におい
て、シリンダ壁16にそれぞれ１つの入口開口19,20が設
けられている。これらの入口開口はハウジング５にある
接続管路34により互いに接続されているので、両方の入
口開口19,20のどちらもピストン９によりふさがれてい
ないと、両方の行程空間10と11が互いに接続されてい
る。
更に各弁棒案内孔3,4に出口開口21,22が設けられ、ピ
ストン９の端面17又は18が隣接する入口開口19又は20を
通過するのと同時に、弁棒２にある段部23,24が出口開
口21,22を通過するので、弁棒案内孔3,4と弁棒２との間
で段部23,24とピストン９との間にある弁棒２の小径部2
7,28により形成される環状空間25,26（第３図、第５図
及び第６図）を介して、それぞれの行程空10,11が戻り
管路29及び30により動作液体用貯蔵容器31に接続され
る。
更にシリンダの長さの中間においてシリンダ壁16から
制御管路32が出て、例えば電磁石で操作される制御弁33
により制御可能で、戻り管路29に通じている。ピストン
９が端壁12又は13の近くにあると、この制御管路32によ
り、それぞれ１つの行程空間10,11内の圧力従つて往復
動弁１の位置及び運動例えば開放開始又は開放終了を任
意に制御することができる。
液圧で動作する操作装置の作用は次の通りである。内
燃機関が静止していると、ピストン９は両方の圧縮ばね
14,15により中間位置に保持され、往復動弁１は一部開
かれている。内燃機関の始動の際（第１図）、動作液体
用圧力源としてのポンプ35は、貯蔵容器31から多方弁36
及び管路37を介して始動弁39の圧力空間38へ送られ、こ
の始動弁39のスプール40が接続管路34を遮断する。始動
過程が更に進行すると（第２図）、多方弁36の移動によ
り、ポンプ35は絞り42を持つ圧力管路41を介して、弁頭
７に近い方の行程空間10と始動弁39との間にある管路34
の部分に接続されるので、弁頭７が弁座６に接するま
で、行程空間10内に確立される圧力が往復動弁１を閉鎖
方向へ動かす。その際弁頭７から遠い方にある行程空間
11から押出される動作液体は、まず入口開口20と始動弁
39との間にある接続管路34の部分と中空に穴あけされた
スプール40を介して、その後は直接出口開口22を介して
戻り管路30及び貯蔵容器31へ流出することができる。往
復動弁１の閉鎖位置では、多方弁36が更に移動すること
によつて、始動弁39の圧力空間38が管路37を介して貯蔵
容器31に接続される（第３図）ので、圧縮ばね43は始動
弁39を押戻して、接続管路34の遮断を解除することがで
きる。その際ポンプ35と接続管路34との接続が維持され
るので、弁頭７に近い方の行程空間10内に存在する圧力
は、予荷重をかけられた圧縮ばね15の力に抗して往復動
弁１を閉鎖位置に保持し、その際動作液体の送出しがな
いため、ポンプ35のエネルギ消費は少ない。それにより
始動過程が終了する。
往復動弁１の開放運動を開始するため、制御弁33が短
時間開かれる（第３図）ので、動作液体は制御管路32を
介して行程空間10から流出でき、この行程空間内の圧力
が低下する。圧縮ばね15は今やピストン９を往復動弁１
と共に下方へ加速し、ピストン９の端面17が制御管路32
の所を通過した後、この制御管路32がピストン９により
又はもつと早く制御弁33の再閉鎖により遮断される（第
４図）。ピストン９はシリンダ８の中間範囲まで圧縮ば
ね15の優勢な力により加速され、続いて圧縮ばね14の優
勢な力により減速される。ピストン９のこの運動中に入
口開口19及び20がふさがれないので、動作液体は弁頭７
に近い方の行程空間10から接続管路34を介して弁頭７か
ら遠い方の行程空間11へ押出され、それによりこの動作
液体のエネルギ含量が維持される。この時間中にポンプ
35は動作液体を送出さないので、そのエネルギ消費は少
ない。
ピストン９が下の終端位置へ達する前に、ピストン９
の端面17が入口開口19の所を通過するので、行程空間10
が接続管路34から遮断される（第５図）。今やポンプ35
は弁頭７から遠い方の行程空11へのみ動作液体を送出し
て、圧縮ばね14の力に抗してピストン９を下の終端位置
へ押し（第６図）、それにより摩擦損失及び圧力損失が
補償される。ピストン９のこの運動の際弁頭７に近い方
の行程空間10から押出される動作液体は、ピストン９に
よる入口開口19の閉鎖と同時に弁棒２の段部23により開
かれる出口開口21を介して流出する。
図面には特別に示してないが、往復動弁１の閉鎖運動
も開放運動に対してちょうど対称的に行なわれる。この
開放運動は制御弁33の開放により開始されるので、弁頭
７に近い方の圧縮ばね14が往復動弁１を閉鎖方向へ加速
し、その際動作液体が行程空間11から接続管路34を介し
て行程空間10へ移行する。弁頭７が弁座６に接する閉鎖
位置までの最後の移動は、ピストン９により入口開口20
をふさぎ、出口開口22を開いた後、ポンプ35から弁頭７
に近い方の行程空間10へ動作液体を供給することによつ
て行なわれる。
その結果、始動過程以外の操作装置の外部制御は、た
だ１つの管路即ち制御管路32の開閉のみによつて行なわ
れ、このために非常に簡単に構成されてエネルギ消費の
非常に少ない制御弁33しか必要としない。制御が簡単で
あるにもかかわらず、往復動弁１の行程運動へ非常に広
範な影響を及ぼすことができる。開放運動及び閉鎖運動
の開始は制御弁33の操作により行なわれるので、開放開
始及び開放終了の時点従つて開放期間のほかに、往復動
弁１が完全な開放位置へ達する前に、開放行程中に制御
弁33が既に再び開かれ、それにより閉鎖行程が開始され
ると、往復動弁１の行程高さも自由に選ぶことができ
る。
第７図に示すように、行程運動を加速するため、弁頭
７から遠い方にある弁棒２の端面44で、往復動弁１へ付
加的に動作液体を作用させることができる。このためハ
ウジング５内に端面44に続いて設けられる行程空間45
が、圧力管路46を介してポンプ35に、また戻り管路47を
介して貯蔵容器31に接続可能で、二方弁48によりこの接
続の制御が行なわれる。この二方弁の弁体は、行程空間
10,11に接続される２つの制御管路49,50を介して、これ
らの行程空間内に存在する圧力差により制御されて、弁
頭７に近い方の行程空間10の圧力の方が高いと、圧力管
路46が行程空間45に接続され、弁頭７から遠い方の行程
空間11の圧力の方が高いと、戻り管路47が行程空間45に
接続される。従つて往復動弁１の開放運動は、弁棒２の
端面44に作用する動作液体の圧力により助長されて加速
され、一方往復動弁１の閉鎖運動は妨げられない。
【図面の簡単な説明】
第１図は内燃機関のハウジング内にある往復動弁の液圧
で動作する操作装置の始動過程の始めにおける断面図、
第２図は始動過程中における操作装置の断面図、第３図
ないし第６図は異なる往復動弁位置における操作装置の
断面図、第７図は開放行程に弁移動エネルギを供給され
る操作装置の断面図である。 １……往復動弁、２……弁棒、3,4……弁棒案内孔、８
……シリンダ、９……ピストン、10,11……行程空間、1
4,15……ばね、16……シリンダ壁、19,20……入口開
口、21,22……出口開口、31……貯蔵容器、34……接続
管路、35……ポンプ、39……始動弁

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリンダ壁と２つの端壁とにより区画され
    るシリンダ内に、一端を往復動弁の弁棒に結合されかつ
    両方の端面に動作液体の作用を受けるピストンが移動可
    能に案内され、このピストンが、その両方の端面とこれ
    らの端面に対向するシリンダ端壁との間にそれぞれ圧力
    空間としての行程空間を区画し、これらの行程空間が、
    ピストンの移動によりふさぐことができる入口開口及び
    出口開口を介して、動作液体用圧力源又は貯蔵容器に接
    続可能であるものにおいて、 ピストン（９）又は弁棒（２）へ係合して互いに逆向き
    に作用するばね（14,15）が、動作液体の作用しない不
    動作状態で、ピストン（９）を２つの終端位置の間にあ
    る中間位置に保持し、 シリンダ端壁（12,13）から離れた所でシリンダ壁（1
    6）にそれぞれ１つの入口開口（19,20）が設けられて、
    ピストン（９）の中間位置の範囲において行程空間（1
    0,11）へそれぞれ開かれ、 これらの入口開口（19,20）が、始動弁（39）により開
    閉可能な接続管路（34）を介して互いに接続され、 ピストン（９）の終端位置の範囲で、一方の行程空間
    （10又は11）に属する入口開口（19又は20）がピストン
    （９）によりふさがれると共に、この行程空間（10,1
    1）に属しかつ貯蔵容器（31）へ通じる出口開口（21又
    は22）が開かれる ことを特徴とする、液圧で動作する往復動弁操作装置。
  2. 【請求項２】両方のばねが圧縮ばね（14,15）として構
    成され、これらの圧縮ばねのそれぞれ１つが各行程空間
    （10,11）内でピストン（９）の端面（17,18）とシリン
    ダ端壁（12,13）との間に挟まれ、これらの圧縮ばね（1
    4,15）がピストン（９）の終端位置でこの終端位置から
    遠い方の圧縮ばねがほぼ荷重なしになるように、ばね力
    の大きさを定められていることを特徴とする、請求項１
    に記載の操作装置。
  3. 【請求項３】別の出口開口がピストン（９）の中間位置
    の範囲シリンダ壁（16）に設けられて、ピストン（９）
    の終端位置の範囲においてのみそれぞれ１つの行程空間
    （10,11）へ開かれ、この出口開口を貯蔵容器（31）に
    接続する管路（32）が制御弁（33）により遮断可能であ
    ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の操作装
    置。
  4. 【請求項４】出口開口（21,22）が弁棒案内孔（3,4）に
    設けられて、弁棒（２）によりふさがれるか、又は弁棒
    （２）の小径部（27,28）を介してそれぞれ１つの行程
    空間（10,11）に接続されることを特徴とする、請求項
    １に記載の操作装置。
  5. 【請求項５】往復動弁（１）の弁頭（７）から遠い方に
    ある弁棒（２）の端面（44）に動作液体が作用し、この
    端面（44）により区画される別の行程空間（45）と圧力
    源（35）又は貯蔵容器（31）との接続が、ピストン
    （９）の両端面に存在する両方の行程空間（10,11）の
    圧力の差に応じた位置をとる弁体を持つ二方弁（48）に
    より制御されることを特徴とする、請求項１ないし４の
    １つに記載の操作装置。
  6. 【請求項６】内燃機関の始動過程において、両方の入口
    開口（19,20）を接続する接続管路（34）が始動弁（3
    9）により遮断され、弁頭に近い方の行程空間（10）の
    みが圧力源（35）に接続され、弁頭から遠い方の行程空
    間（11）が貯蔵容器（31）に接続されることを特徴とす
    る、請求項１ないし５の１つに記載の操作装置。
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