KR20050050616A - 압력 펄스의 발생을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압력 펄스의 발생을 위한 장치는 실린더(3)와; 실린더 내에 변위 가능하게 배열되는 피스톤과; 피스톤(4)의 하나의 측면 상의 실린더(3) 내로의 입구(6) 및 실린더(3) 외부로의 출구(7)를 구비한 압력 유체 회로와; 피스톤(4)에 연결된 샤프트(18)와; 액체로 충전된 챔버(17)를 포함하고, 샤프트(18)는 실린더(3) 내에서의 피스톤(4)의 변위와 관련하여 챔버(17)를 통해 변위되도록 배열된다. 이러한 장치는 챔버(17) 외부로의 액체의 유동의 임시적 중단을 위한 적어도 하나의 밸브 부재(22, 24, 29, 32)를 포함한다.

Description

압력 펄스의 발생을 위한 장치 및 방법 {A DEVICE AND A METHOD FOR THE GENERATION OF PRESSURE PULSES}

본 출원은 압력 펄스의 발생을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 독립 특허 청구항 제1항의 전제부에 따른 방법 그리고 독립 특허 청구항 제14항의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.

본 발명은 압력 펄스가 발생되어야 하는 모든 형태의 기술 영역에 적용 가능하다. 특히, 펄스가 발생되어야 하는 속도에 대한 높은 요건이 있는 분야 그리고 이러한 압력 펄스의 수단에 의해 변위된 구성 요소의 이동을 제동하거나 소정 위치에서 변위된 구성 요소를 로킹할 수 있는 요청이 있는 분야에 적용 가능하다.

내연 기관이 이러한 분야이고, 그에 의해 압력 펄스는 캠샤프트를 통한 밸브로의 내연 기관의 피스톤 운동의 종래의 전달에 의한 입구, 출구 또는 연료 분사 밸브의의 조작 및 제어를 사용하지 않고 내연 기관의 밸브의 이동을 제어 및 조작하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 내연 기관 실린더 내에서의 가변 압축비를 성취할 목적을 위해 배열되는 피스톤을 제어 및 조작하기 위해 사용될 수도 있다.

따라서, 본 발명은 내연 기관의 연소 챔버로의 입구 및 출구 밸브를 제어 및 조작하기 위해 사용되는 분야를 참조하여 예로써 그러나 어떠한 제한적 목적도 없이 설명된다.

내연 기관 내의 실린더 챔버로의 압력 펄스-구동식 입구, 출구 또는 연료 분사 밸브에 의해, 밸브 이동은 해당 밸브에 연결되고 작동기 피스톤을 위해 특히 제공되는 실린더 챔버 내에 변위 가능하게 배열되는 작동기 피스톤 상에 공기 등의 압력 유체의 펄스가 작용하게 함으로써 발생된다.

밸브 시트에 대해 놓인 그 홈 위치로부터, 해당 밸브는 종래의 밸브 스프링의 힘에 대한 압력 유체 펄스의 작용을 통해 원격 위치로 변위된다. 상이한 이유로, 밸브는 홈 위치로 복귀하게 되기 전에 그 원격 위치에서 로킹 가능한 것이 바람직할 때도 있다. 홈 위치에서의 로킹은 밸브 스프링의 작용으로 인해 성취된다.

밸브 시트에 대한 밸브의 연착륙을 얻을 목적을 위해 홈 위치로의 밸브의 복귀 운동을 제동할 수 있다는 것도 유리하다.

본 발명에 따른 장치의 양호한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.

도1은 일 실시예에 따른 유압 로크 및 제동 장치를 구비한 압력 펄스 발생기의 개략 단면도이다.

도2는 대체 실시예에 따른 유압 로크 및 제동 장치를 구비한 압력 펄스 발생기의 개략 단면도이다.

도3은 도2에 따른 장치의 절연부의 개략도이다.

도4 내지 도13은 복수개의 후속 위치에서 본 발명에 따른 유압 로크 및 제동 장치의 대체 실시예의 개략도이다.

도14는 본 발명에 따른 장치의 대체 실시예의 개략도이다.

본 발명의 제1 목적은 유압 회로의 보조에 의해 주어진 위치 바람직하게는 원격 위치에서 압력 유체 펄스에 의해 변위된 구성 요소 예컨대 연소 기관 실린더의 입구, 출구 또는 연료 분사 밸브를 효과적으로 로킹하는 것을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 어떤 종료 위치 예컨대 홈 위치 등의 종료 위치에 도달하기 전에 압력 유체 펄스 또는 밸브 등의 반작용 스프링 요소에 의해 변위된 구성 요소를 효과적으로 로킹하는 것을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 압력 유체 펄스나 입구, 출구 또는 연료 분사 밸브 등의 반작용 스프링 요소에 의해 변위된 구성 요소의 이동의 제동 시에 소비되는 에너지의 회수를 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 목적은 액체로 충전된 챔버가 피스톤/샤프트가 소정 위치에 도달한 때에 그 임의의 액체의 배출로부터 차단되는 것을 특징으로 하는 독립 특허 청구항에 한정에 방법에 의해 성취된다.

또한, 본 발명의 제1 목적은 챔버 외부로의 임의의 액체의 배출을 일시적으로 중단할 목적을 위한 적어도 하나의 밸브 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립 특허 청구항에 한정된 장치에 의해 성취된다.

본 발명의 제1 목적 및 다른 목적의 성취에 기여하는 본 발명의 방법의 양호한 실시예는 잔여의 종속 특허 청구항 제2항 내지 종속 특허 청구항 제13항에 한정된다.

본 발명의 제1 목적 및 다른 목적의 성취에 기여하는 본 발명의 장치의 양호한 실시예는 나머지 종속 특허 청구항 제15항 내지 종속 특허 청구항 제30항에 한정된다.

제동과 관련하여 에너지의 회수를 가능하게 하는 방법의 특히 양호한 실시예는 특허 청구항 제9항에 의해 설명된다.

본 발명에 따른 장치의 특히 양호한 대응 실시예는 특허 청구항 제20항에 의해 한정된다.

본 발명의 추가 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 제시된다.

도1은 압력 펄스의 발생을 위한 장치의 제1 실시예를 도시하고 있다. 이러한 장치는 대체로 도면 부호 1로 지시되고 압력 유체 회로(2), 실린더(3), 실린더(3) 내에 변위 가능하게 배열되는 피스톤(4) 그리고 피스톤(4)과 연결되는 상세하게 설명되지 않은 연소 기관의 실린더로의 밸브(5)를 포함한다. 바람직하게는, 연소 기관은 복수개의 실린더를 포함하고, 각각의 실린더에는 각각의 실린더와 관련된 밸브를 조작하는 본 발명의 장치(1)에 대응하는 하나 이상의 장치가 제공된다.

압력 유체 도관(2)은 압력 유체 공급원(8)과 연통하는 제1 개구 또는 입구(7)를 통해 그리고 압력 유체 강하원(10)과 연통하는 제2 개구 또는 출구(9)를 통해 실린더(3) 내의 챔버(6)와 연통한다. 바람직하게는, 압력 유체는 가스상이고, 바람직하게는 공기 또는 이산화탄소로 구성되고, 압력 유체 공급원(8)은 관련된 탱크에 갖춰진 연소 기관과 관련된 압축기일 수 있거나, 단순히 압력 탱크일 수 있다. 압력 유체 강하원(9)은 압력 유체 공급원(8)에 의해 발생된 압력 보다 낮은 압력을 갖는 임의의 장소 예컨대 대기 또는 압축기로 재진입하는 도관일 수 있다. 압력 유체 제어 밸브 본체(43, 44)는 압력 유체 회로가 챔버(6)와 연통할 수 있게 하는 개구(7, 9)를 개폐할 목적을 위해 제공된다. 이들 밸브 본체(43, 44)는 챔버(45, 46) 내에 변위 가능하게 배열되고 챔버(45, 46) 내의 밸브 본체의 하나의 측면[여기에서는 개구(7, 9)가 위치되는 이러한 측면에 대향인 측면] 상에 존재하는 압력의 변동에 의해 제어된다. 압력 유체 도관 내의 압력 유체가 하나의 방향 즉 폐쇄 방향으로 작용하는 밸브 본체의 영역은 밸브 본체(43, 44)가 대향 방향을 폐쇄하는 동안에 개구의 주변에 대해 놓일 때의 대향 방향으로의 영역보다 크다.

압력 유체 회로(2)는 압력 유체 제어 밸브[이러한 경우에는 제1 전자석(11) 및 그와 관련된 밸브 본체(12) 그리고 제2 전자석(13) 및 그와 관련된 밸브 본체(14)]를 포함한다. 나아가, 이러한 장치는 예컨대 크랭크 샤프트의 회전 위치를 통해 직접적으로 또는 간접적으로 해당 연소 기관 실린더 내에서의 피스톤의 위치를 감지하는 센서와 작동 가능하게 연결되는 제어 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 제어 유닛은 전자석(11, 13)과 작동 가능하게 연결되고 센서로부터의 정보에 기초하여 전자석을 작동한다. 또한, 작동기 피스톤(4) 또는 밸브(5)의 위치의 정합을 위한 추가의 센서(15)가 여기에서는 도관(16)에 의해 제어 유닛에 작동 가능하게 연결된다. 압력 유체 제어 밸브의 작동 해제는 추가의 센서(15)로부터의 정보에 기초한다.

전자석(11, 13) 및 그와 관련된 밸브 본체(12, 14)의 적절한 배열 그리고 소정 순서에 따른 그 작동에 의해, 제1 개구를 통해 실린더 챔버(6)로 그리고 제2 개구(9)를 통해 챔버(6) 외부로 압력 펄스를 높은 정확도로 분배하는 것이 가능하다.

도1 내지 도3의 실시예에 따르면, 유압 로크 및 제동 장치는 액체가 유동할 수 있는 액체로 충전된 챔버(17)를 갖고, 작동기 피스톤(4)은 예컨대 여기에서와 같이 그 변위 중에 그에 연결된 피스톤 샤프트(18)를 통해 액체로 충전된 챔버(17) 내의 액체와 접촉 상태에 있을 수 있다. 변위 방향들 중 하나로, 여기에서는 홈 위치로부터 원격 위치로, 피스톤(4)은 챔버(17)로의 액체의 유입을 위한 어떤 공간을 그 피스톤 샤프트(18)를 통해 남긴다. 다른 변위 방향으로, 챔버(17)로부터의 액체를 멀리 가압한다. 이와 같이, 제동 효과가 얻어진다. 도1에 따르면, 이러한 장치는 피스톤 샤프트(18) 또는 정확하게 말하면 그 원추체 단부(20)가 그 단부 위치들 중 하나(이러한 경우에는 홈 위치)에 더욱 근접해짐에 따라 통과하는 협색부(19)(이러한 경우에는 원형 또는 환형)를 포함한다. 피스톤 샤프트(18)의 단부(20)와 협색부 사이의 슬롯이 이동이 계속됨에 따라 감소되어, 증가된 제동력을 가져온다. 이와 같이, 이러한 장치는 액체 제동을 한정한다. 원추체 피스톤 샤프트 단부(20)를 사용하는 대체예로서, 협색부의 내주연부는 제동 효과가 성취되어야 하는 변위 방향으로 감소할 수 있다.

또한, 이러한 장치는 유압 액체를 위한 압력 공급원(도시되지 않음) 그리고 압력 공급원이 챔버(17)와 연통할 수 있는 도관(21)을 포함한다. 비복귀 밸브(22)에 의해 형성된 밸브가 압력 공급원으로부터 챔버(17)를 향한 유압 액체의 유동을 위해 개방되고 대향 방향으로 폐쇄되도록 배열된다. 압력 공급원은 연소 기관의 오일 펌프일 수 있다.

추가로, 챔버(17)로부터의 액체가 (이러한 경우에는 압력 공급원 예컨대 연소 기관의 오일 팬에서 발생된 압력보다 낮은 압력을 갖는 임의의 장소로) 진공될 것으로 제안되는 하류 도관(23)이 있다. 작동 가능한 밸브(24)가 진공 도관(23)을 통해 챔버(17)와 저압 장소 사이의 연통을 개방/중단하도록 배열된다. 밸브(24)는 피스톤 샤프트(18)가 챔버(17) 내의 액체를 밸브(4) 및 그 홈 위치로의 밸브(5)의 운동 중에 멀리 가압할 때에 개방된다. 대향 방향으로의 운동 중, 밸브(24)는 진공 도관 내에 존재하고 대부분의 이전의 피스톤 스트로크 중에 가열될 수 있는 액체가 챔버(17) 내로 재흡인되는 것을 회피할 목적을 위해 폐쇄되어야 하는데, 이는 액체 및 주위 재료의 온도의 바람직하지 못한 증가에 기여한다. 공급 채널(21) 내의 액체 압력은 액체가 도관(21)을 통해 챔버(17) 내로 유동하게 될 때의 이동 시에 분리되지 않는 것을 보증할 정도로 충분하다.

도14에서, 진공 도관의 배열 구성에 대한 대체 해결책이 도시되어 있다. 여기에서, 진공 도관(23)은 비복귀 밸브(22) 상류의 공급 도관(21)으로 즉 압력 공급원에 가장 인접한 비복귀 밸브(22)의 그 측면 상에 재진입된다. 다른 실시예와 유사하게, 이러한 장치는 진공 도관의 개폐를 위한 작동 가능한 밸브(24)를 포함한다. 이와 같이, 왕복 액체 컬럼이 액체 공급원과 챔버(17) 사이에서 얻어진다. 이와 같이, 이러한 장치를 통해 펌핑되어야 하는 액체의 양은 실질적으로 사용된다. 액체 컬럼 내의 액체의 임의의 과열을 회피하기 위해, 그리고 작동기 피스톤(4)의 윤활을 동시에 성취하기 위해, 분기부(52)가 액체 컬럼으로부터[여기에서는 공급 도관(21)으로부터] 작동기 피스톤(4)이 배열되는 실린더 내로 진입된다. 분기부는 진공 도관(23)으로부터 벗어날 수 있다는 것도 언급되어야 한다. 중요한 점은 분기부(52)를 통해 멀리 안내되는 액체가 제동 기능에 의해 가열된 액체의 일부라는 것이다. 이러한 장치는 여기에 도시되지 않았지만 실린더로 공급되고 압력 공급원보다 낮은 압력을 갖는 장소 예컨대 연소 기관의 오일 팬으로의 윤활의 목적을 위해 사용되는 액체의 재안내를 위한 임의의 형태의 도관을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 도14는 작동 가능한 진공 밸브(24)가 상세하게 후술될 대체 방식으로 제어되는 것을 추가로 도시하고 있다.

본 발명의 실질적 태양은 작동기 피스톤(4) 또는 더욱 정확하게는 밸브(5)가 챔버(17)로부터의 액체의 유출이 일시적으로 가로막힘에 따라 소정 위치에서 로킹된다(이러한 경우에는 그 홈 위치를 향해 재이동하는 것이 방지된다)는 것이다. 여기에서, 로킹은 피스톤(4) 및 밸브(5)가 소정 위치(바람직하게는 단부 위치, 여기에서는 원격 위치)에 도달한 때에 밸브(24)가 폐쇄됨에 따라 그리고 비복귀 밸브(22)가 챔버(17)로부터의 임의의 유출을 위해 폐쇄됨에 따라 일어난다. 로킹은 밸브(24)가 진공 채널 내의 액체의 유동을 위해 개방됨에 따라 종료된다. 그 방식으로, 가변 밸브 시간이 성취될 수 있다. 그러나, 그 시트로부터의 밸브(5)의 상승 거리는 압력 유체 펄스가 제1 개구(7)를 통해 발생되는 시간의 선택에 의해 주로 제어된다.

밸브(24)는 압력 유체 제어 부재(11 내지 14)에 대해 이전에 설명된 바와 같이 전자석 및 밸브 본체를 포함할 수 있다(그러나, 이러한 경우에는 압력 유체 작동 슬레이브 밸브로서 설계된다). 즉, 밸브는 압력 유체 제어 밸브(11 내지 14)들 중 적어도 하나를 통해[이러한 경우에는 제2 전자석(13) 및 제2 밸브 본체(14)에 의해 형성되는 제어 밸브에 의해] 간접적으로 제어된다.

압력 유체 도관(2) 내의 분기부(25)를 통해, 밸브(24)의 제1 표면이 압력 유체와 접촉 상태에 있고 제어 밸브(13, 14)의 위치에 따라 압력 유체 공급원(8) 또는 압력 유체 강하원(10) 중 하나와 연통한다. 밸브(24)의 대향 제2 표면이 액체 스프링으로서 설계된 스프링을 한정하는 진공 도관(23) 내의 유압 액체와 접촉 상태에 있다. 그 제1 표면을 구비한 밸브(24)가 압력 유체 공급원(8) 또는 압력 유체 강하원(10)과 연통하는지에 따라, 밸브는 진공 도관(23)을 통한 연통을 위해 각각 개폐되는 위치로 변위된다. 그러나, 도14에 도시된 대체 실시예에서, 대향 표면은 분기부(53)를 통해 압력 유체 회로 내의 압력 유체 강하원과 일정하게 연통한다. 이와 같이, 가스 스프링이 액체 스프링 대신에 성취된다. 유사 또는 반대 교체가 이러한 장치의 모든 실시예에 도시된 모든 스프링 기능을 위해 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

도2 및 도3은 적절한 제동 효과를 성취할 목적을 위해 피스톤 샤프트(18)의 단부(20)에 대한 챔버(17)의 설계의 대체 실시예를 도시하고 있다. 협색부는 챔버(17)가 챔버(17)를 통과하는 피스톤 샤프트(18)의 그 일부의 폭 및 형상에 대체로 대응하는 폭 및 형상을 갖기 때문에 여기에서 발생된다. 그러나, 샤프트(18)의 가장 전방의 자유 단부(20)는 절두 원추체로서 설계된다. 제동 이동의 최종 단계 중, 작동기 피스톤(4) 및 밸브(5)가 그 홈 위치에 도달하기 직전, 협색부와 피스톤 샤프트(18) 사이의 슬롯은 샤프트(18)의 원추부(47)를 따르는 상당부(48)가 일정한 단면적을 갖거나 적어도 협색부의 내주연부(49)에 평행한 외주연부를 갖기 때문에 일정하다.

도4 내지 도13은 전술된 압력 펄스 발생기에 대체로 일치하는 압력 펄스 발생기 내의 액체 작동식 제동 및 로킹 장치의 대체 실시예를 도시하고 있다.

도4 내지 도13에서, 이러한 장치는 제2 실린더 챔버(26), 챔버(26) 내에 변위 가능하게 배열되는 제2 피스톤(27) 그리고 제2 실린더 챔버(26) 내에 배열되고 그 내에 제공된 피스톤(27)을 향해 작용하는 스프링 요소(28)를 포함한다. 전술된 제1 챔버(17)는 액체가 피스톤(27)의 하나의 측면 상의 이러한 제2 실린더 챔버(26) 내로 유동하게 되고 스프링 요소(28)가 제1 피스톤의 변위 방향들 중 하나로의 피스톤(27)의 변위 중에 반작용하여 에너지를 흡수하도록 제2 실린더 챔버(26)와 연통한다. 이러한 경우에, 스프링 요소(28)는 제1 챔버(17)와 연통하는 측면에 대해 피스톤(27)의 대향 측면 상의 제2 실린더 챔버(26) 내에 배열된 기계 스프링에 의해 형성된다. 에너지는 홈 위치로의 작동기 피스톤(4) 및 밸브(5)의 변위와 관련하여 제1 부재(17) 외부로 가압될 때에 스프링에 의해 흡수된다.

또한, 이러한 실시예에서, 전술된 실시예와 대응하여, 제1 챔버(17)와 압력 유체 공급원 사이의 연통을 위한 공급 도관(21) 그리고 제1 챔버(17)와 저압을 갖는 장소 사이의 연통을 위한 진공 도관(23)이 있다. 더욱이, 공급 도관(21)을 통한 고압 공급원으로부터 제1 챔버(17)로의 연통을 위해 개방되고 대향 방향으로 폐쇄되는 비복귀 밸브로서 설계된 밸브(22)가 있다. 또한, 전자석(30) 그리고 진공 도관(23)의 개폐를 위해 그에 의해 조작되는 밸브 본체(31)가 있다. 스프링 부재(50)[여기에서는 밸브(29)의 본체(31)의 하나의 측면에 대해 작용하고 가스 스프링을 한정하는 압력 유체를 구비한 도관]가 전자석(30)의 작동 해제 시에 본체(13)를 복귀시킬 목적을 위해 전자석(30)에 대해 대향 방향으로 작용하여, 진공 도관(23)의 폐쇄를 가져온다.

또한, 이러한 장치는 제1 챔버(17)와 제2 실린더 챔버(26) 사이의 연통을 개방 또는 중단하는 작동 가능한 밸브 부재(32)를 포함한다. 용어 "제2 실린더 챔버"는 제2 실린더 챔버(26)로부터 제1 챔버(17)로 진입되는 채널을 포함한다. 도시된 실시예에서, 피스톤(27)은 채널 내로 관통하는 피스톤(27)의 일부를 형성하는 피스톤 샤프트를 포함한다.

밸브 부재(32)는 제1 챔버(17)로부터 제2 실린더 챔버(26)를 향한 액체의 유동을 위해 개방될 목적을 위해 제공된 비복귀 밸브(33)를 포함한다. 또한, 밸브 부재는 제2 실린더 챔버(26)로부터 제1 챔버(17)로의 액체의 유동을 위해 개방될 목적을 위해 제공된 제2 비복귀 밸브(34)를 포함한다.

제1 챔버(17)와 제2 실린더 챔버(26) 사이의 도관이 평행하거나 서로의 측면에서 연장하는 2개의 채널(35, 36)을 포함한다. 밸브 부재(32)는 채널을 통해 변위 가능하고 적어도 하나의 통로 또는 관통 구멍(37)이 제공되는 밸브 본체(38)를 포함한다. 비복귀 밸브(33, 34)는 각각의 채널(35, 36) 내에 그리고 밸브 본체(38)의 대향 측면 상에 위치된 예비-적재된 본체에 의해 형성된다.

밸브 부재(32)의 밸브 본체(38)는 통로 또는 구멍(37)이 채널(35, 36)들 중 하나의 전방에 위치되는 제1 위치 그리고 통로 및 구멍(37)이 채널(35, 36)들 중 다른 하나의 전방에 위치되는 제2 위치로 변위 가능하다. 밸브 본체(38)의 변위에 의해, 비복귀 밸브(33, 34)들 중 하나가 작동된다. 용어 "전방"은 넓은 의미로 해석되어야 하고, 양호하다고 하더라도 채널과 관련하여 통로의 중심을 반드시 의미하는 것은 아니다.

밸브 부재(32)는 압력 유체 제어되고 압력 유체 공급원(8) 또는 압력 유체 강하원(10)과 적어도 하나의 도관(39)을 통해 연결된다. 밸브 부재(32)는 진공 도관(23) 내의 밸브(24)를 참조하여 제1 및 제2 실시예를 위해 전술된 것에 대응하는 방식으로 제어된다. 이와 같이, 압력 유체 도관(2) 내의 분기부(25)를 통해, 밸브 부재(32)의 제1 표면(40)이 압력 유체와 접촉 상태에 있고, 제어 밸브(13, 14)의 위치에 따라 압력 유체 공급원(8) 또는 압력 유체 강하원(10) 중 하나와 연통한다. 밸브 부재(32)의 대향 제2 표면(41)이 주어진 압력의 유압 액체와[여기에서는 공급 도관(21)을 통해 압력 공급원과] 접촉 상태에 있다. 그 제1 표면(40)을 구비한 밸브 부재(32)가 압력 유체 공급원(8) 또는 압력 유체 강하원(10)과 연통하는지에 따라, 비복귀 밸브(33, 34)들 중 하나 또는 다른 하나를 작동시키는 위치로 변위된다. 비복귀 밸브(33, 34)가 작동되지 않는 채널은 밸브 본체(38)에 의해 폐쇄된다. 본 발명에 따르면, 제2 실린더 챔버(26)를 향한 방향으로 개방되는 비복귀 밸브(33)는 작동기 피스톤(4) 및 밸브(5)가 홈 위치로 변위될 때에 작동되고, 그러면 다른 비복귀 밸브(34)는 작동되지 않는다. 역전된 조건이 작동기 피스톤(4) 및 비복귀 밸브(5)가 대향 방향 즉 원격 위치를 향해 변위될 때에 존재한다.

도4 내지 도13에 따른 배열 구성은 피스톤(4) 및 밸브(5)가 그 홈 위치에 접근할 때에 제동을 위해 사용되는 에너지의 상당부가 열로서 단순히 손실되지 않고 스프링 요소(28)에 의해 흡수된 다음에 대향 방향으로의 밸브(5)의 재변위 시에 회수되는 것이 가능하게 하는데, 이는 도1 내지 도3에 따른 순수한 액체 제동의 경우이다.

이러한 경우에, 진공 도관(23)과 관련된 밸브(29)는 홈 위치로의 피스톤(4)/밸브(5)의 완전한 변위를 가능하게 할 목적을 위해 홈 위치를 향한 피스톤(4)/밸브(5)의 변위가 중지될 때에 또는 그 후에 바람직하게는 그 때와 관련하여 단지 잔여량의 액체를 방출할 목적을 위해 일시적으로 개방되도록 배열된다. 그 홈 위치를 향한 방향으로 밸브를 변위시키도록 배열되는 밸브 스프링이 작동기 피스톤(4)/밸브(5)에 소속된다. 이러한 장치 내의 에너지 손실로 인해, 진공 도관(23)의 존재 없이, 밸브(5)는 단지 밸브 스프링(42)의 작용을 통해 그 홈 위치로 완전히 복귀할 수 없다. 밸브(29)는 작동기 피스톤(4)/밸브(5)가 전술된 센서(15)로부터의 정보에 기초하여 그 홈 위치에 도달한 때에 폐쇄되도록 배열된다.

본 발명의 특정 태양이 언급된다. 이러한 태양에 따르면, 액체는 작동기 피스톤의 변위를 위한 유체를 포함하고, 챔버(17)는 유체가 유동하는 실린더(3) 내의 챔버 또는 그와 관련된 챔버이다. 이러한 경우에, 액체 제동 장치 자체는 압력 펄스 발생기로서 작용한다. 따라서, 작동기 피스톤에 그 이동을 가져오는 고압 공급원과 연통하는 공급 도관 예컨대 도관(21)을 통해 챔버(17)로 공급되는 것이 바로 액체 펄스이다. 압력 펄스의 길이의 제어를 위한 작동 가능한 밸브 또는 밸브의 구성 배열이 이러한 장치의 일부이어야 한다. 따라서, 전술된 것에 대응하는 압력 유체 회로가 요구되지 않는다. 가능하다면, 밸브 부재(32)는 압력 유체의 필요성을 완전하게 회피하기 위해 전자석에 이해 제어될 수 있다. 더욱이, 도시된 모든 다른 실시예에서와 같이, 기존의 스프링은 가스 스프링, 액체 스프링 또는 기계 스프링에 의해 형성될 수 있다.

도4 내지 도13은 작동기 피스톤(4) 및 밸브(5)를 위한 개폐 사이클에서의 후속 단계를 도시하고 있다.

도4에서, 연소 기관 밸브(4)는 그 홈 위치에 있다. 스프링 요소(28)는 적재되어 제1 부재를 향한 방향으로의 액체의 변위를 위해 피스톤의 피스톤 샤프트를 통해 피스톤(27) 상에 압박력을 가한다. 밸브 부재(32)는 이러한 변위를 가로막는 위치에 있다.

도5에서, 밸브 부재(32)의 위치는 제1 챔버(17)를 향한 피스톤(27) 및 액체의 변위가 가능 상태가 되도록 시프트된다.

도6은 피스톤(27), 액체 그리고 작동기 피스톤(4)과 관련된 약하게 시사된 피스톤 샤프트(18)의 변위를 도시하고 있다.

도7은 피스톤(27)의 변위가 단부 위치에 도달한 방법을 도시하고 있다.

도8은 작동기 피스톤(4)의 샤프트의 변위가 연속된 가압 유체 펄스를 통해 약간 더 계속되는 방법 그리고 액체가 공급 도관(21)을 통해 제1 챔버(17) 내로 유동하게 되는 방법을 도시하고 있다.

도9는 피스톤(4) 및 밸브(5)가 단부 위치에 도달한 때 그리고 밸브 부재(32), 밸브(22) 및 밸브(29)가 챔버(17)로부터의 액체의 유출을 위해 폐쇄되어 단부 위치(여기에서는 원격 위치)에서 피스톤(4) 및 밸브(5)를 로킹하는 방법을 도시하고 있다.

도10은 밸브 부재(32)의 위치가 액체가 추가의 피스톤(27)을 향해 챔버(17) 외부로 재유동할 수 있도록 재시프트되어 작동기 피스톤(4) 및 연소 기관 밸브(5)의 변위를 가능하게 하는 단계를 도시하고 있다.

도11은 홈 위치를 향한 작동기 피스톤(4)의 진행 중의 변위, 제1 챔버(17)로부터 제2 챔버(26)로의 액체의 변위 그리고 제2 피스톤(27)의 변위를 도시하고 있다.

도12는 변위가 중단되는 경향이 있는 단계에 도달하는 방법이지만 짧은 거리가 에너지 손실로 인해 연소 기관 밸브가 그 홈 위치에 도달하기 전에 아직도 남아 있는 방법을 도시하고 있다.

도13은 도12의 위치의 획득 시에 또는 그 근처에 진공 밸브(29)가 제1 챔버(17) 그리고 연소 기관 밸브의 최종 변위로부터 그 홈 위치로의 액체의 유출의 가능을 위해 개방되는 방법을 도시하고 있다. 연소 기관 밸브가 그 홈 위치에 도달한 때, 밸브(29)는 재폐쇄되고, 도4에 따른 위치가 얻어진다.

본 발명의 범주 내에 속하는 대체 실시예는 당업자에게 분명하다는 것이 이해되어야 한다. 보호 범위는 상세한 설명 및 도면에 의해 지지되는 첨부된 특허 청구항에 의해 한정된다.

모든 비복귀 밸브에는 바람직하게는 개폐되는 개구의 시트에 대해 개별 비복귀 밸브 본체를 미리 적재하는 어떤 종류의 스프링 기구가 종래의 방식으로 제공된다. 명료화를 위해, 이러한 스프링(51)은 공급 도관(21) 내의 비복귀 밸브(2)에 대해 도2에서 도시되었다.

Claims (30)

1. 가압 유체가 피스톤(4)의 하나의 측면 상의 실린더(3) 내로 일시적으로 유동하게 됨에 따라 피스톤(4)이 실린더(3) 내에서 제1 방향으로 변위되고, 그 후에 그 내부로 유입된 유체가 실린더(3) 외부로 일시적으로 유동하면서 피스톤(4)은 제2 방향으로 변위되어, 그 후 피스톤(4)과 연결된 샤프트(18)는 액체가 충전되며 액체가 유동할 수 있는 챔버(17) 내의 액체를 통해, 그를 향해 또는 그로부터 멀리 그 변위 방향들 중 하나로의 피스톤의 변위 중에 변위되고, 샤프트(18)는 그 변위 중에 액체와 접촉 상태에 있는 압력 펄스를 발생시키는 방법에 있어서,

   상기 액체로 충전된 챔버(17)는 피스톤(4)/샤프트(18)가 소정 위치에 도달한 때에 액체의 배출을 위해 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 액체로 충전된 챔버(17)는 가압 유체가 실린더(3) 내로 일시적으로 유동하게 되기 전에 또는 유동될 때에 액체의 배출을 위해 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 챔버는 피스톤(4)/샤프트(18)의 제1 단부 위치에서 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버는 피스톤(4)/샤프트(18)의 제2 무효 위치에서 액체의 배출을 위해 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(4)은 내연 기관의 연소 챔버로의 입구 또는 출구 밸브(5), 또는 연료 분사 밸브와 연결되거나, 가변 압축비를 성취할 목적을 위해 연소 챔버와 연결된 실린더와 연결되거나 그 내부에 피스톤을 형성하고, 피스톤(4) 또는 밸브(5)의 변위는 피스톤(4)/샤프트(18)의 변위에 직접적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체는 제1 방향으로의 피스톤(4)의 변위를 위해 실린더(3) 내로 일시적으로 유동하게 되고 실린더(3)로부터 대향 방향으로의 피스톤(4)의 변위만큼 진공되는 가압 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버(17)는 실린더(3) 외측에 위치되고, 샤프트는 챔버(17) 내의 액체로 충전된 협색부(19)를 통과하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 샤프트(18)와 협색부(19)의 주위 모서리 사이의 슬롯은 샤프트(18)가 협색부(19)를 통과함에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버(17)는 제2 실린더 챔버(26)와 연통하고, 상기 액체는 제2 실린더 챔버(26) 내에 배열되는 스프링 요소(28)의 작용에 대해 제2 챔버 내에 변위 가능하게 배열되며 제1 챔버(17)를 통한 또는 제1 챔버(17) 내의 액체를 향한 제1 피스톤(4) 또는 그 피스톤 샤프트(18)의 변위 중에 그 내에 배열된 피스톤(27) 상에 작용하는 제2 피스톤(27)의 하나의 측면 상의 상기 제2 실린더 챔버(26) 내부 또는 외부로 유동하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 피스톤(4)/샤프트(18)의 변위가 스프링 요소(28)의 반작용력으로 인해 중지될 때, 상기 액체는 제2 실린더 챔버(26)로부터 챔버(17)로의 재유동이 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 피스톤(4)/샤프트의 변위가 스프링 요소(28)의 반작용력으로 인해 대체로 중지될 때에 액체는 진공 도관(23)을 통해 제1 챔버 외부로 일시적으로 유동하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 액체로 충전된 챔버(17)가 배출로부터 차단될 때, 액체는 챔버(17)로 제2 실린더 챔버(26) 외부로 유동하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 유체를 포함하고, 챔버(17)는 유체가 유동하는 실린더 내의 챔버인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 실린더(3)와,

    상기 실린더 내에 변위 가능하게 배열되는 피스톤(4)과,

    상기 피스톤(4)의 하나의 측면 상의 실린더(3)로의 입구(7) 및 실린더(3) 외부로의 출구(9)를 구비한 압력 유체 회로와,

    상기 피스톤(4)과 연결된 샤프트(18)와

    액체로 충전된 챔버(17)를 포함하고,

    상기 샤프트(18)는 실린더(3) 내에서의 피스톤(4)의 변위와 관련하여 챔버를 통해 변위되도록 되어 있는 압력 펄스의 발생을 위한 장치에 있어서,

    상기 챔버(17) 외부로의 액체의 유동의 일시적 중단을 위한 적어도 하나의 밸브 부재(22, 24, 29, 32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 피스톤(4)은 내연 기관의 연소 챔버로의 입구나 출구 밸브(5) 또는 연료 분사 밸브와 연결되거나, 가변 압축비를 성취할 목적을 위해 연소 챔버에 연결된 실린더와 연결되거나 그 내부에 피스톤의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체로 충전된 챔버(17)는 실린더(3) 외측에 위치되고, 상기 샤프트(18)는 액체에 대해 밀봉 상태로 챔버(17) 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 유체 회로(2) 내의 유체는 가스상인 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버 내에 협색부(19)를 포함하고, 샤프트(18)는 협색부(19)를 통해 변위되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트 또는 협색부(19)는 샤프트(18)의 관통 방향으로 협소해져, 협색부(19)와 샤프트(18) 사이의 간격은 샤프트(18)가 그 이동 방향들 중 하나로 협색부(19)를 통해 이동됨에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 실린더 챔버(26)와, 제2 실린더 챔버 내에 변위 가능하게 배열되는 피스톤(27)과, 제2 실린더 챔버(26) 내에 배열되며 그 내부에 배열된 피스톤(27) 내에서 작용하는 스프링 요소(28)를 포함하고, 제1 챔버(17)는 제2 실린더 챔버(16)와 연통하여, 액체는 스프링 요소(28)가 그 변위 방향들 중 하나로의 피스톤(27)의 변위 중에 반작용하고 에너지를 흡수하는 동안에 피스톤(27)의 하나의 측면 상의 상기 제2 실린더 챔버(26) 내로 유동하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 챔버(17)와 제2 실린더 챔버(26) 사이의 연통을 위해 개방되거나 그 사이의 연통을 중단하도록 배열되는 밸브 부재(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 밸브 부재는 챔버(17)로부터 제2 실린더 챔버(26)로의 방향으로 액체를 유동시키도록 개방되는 작동 가능한 비복귀 밸브(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 밸브 부재는 제2 실린더 챔버(26)로부터 챔버(17)로의 액체의 유동을 위해 개방되도록 된 제2 작동 가능한 비복귀 밸브(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버(17)와 제2 실린더 챔버(26) 사이의 도관이 평행하거나 서로의 측면에서 연장하는 2개의 채널(35, 36)을 포함하고, 상기 밸브 부재(32)는 채널을 통해 변위 가능하며 적어도 하나의 관통 통로 또는 관통 구멍(37)이 제공되는 밸브 본체(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 밸브 부재(32)의 밸브 본체(38)는 통로 또는 구멍(37)이 채널(35, 36)들 중 하나의 전방에 위치되는 제1 위치 그리고 통로 및 구멍(37)이 채널(35, 36)들 중 다른 하나의 전방에 위치되는 제2 위치로 변위 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 부재(32)는 전자석(12)에 의해 압력 유체 회로를 통해 직접적으로 또는 간접적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 제14항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버(17)는 챔버로 입구 또는 도관(21)을 통해 액체를 위한 압력 공급원과 연통하는 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 챔버(17)로부터 압력 공급원으로의 방향으로의 연통을 중단하는 밸브 부재(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
29. 제14항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버(17)로부터 진공 출구 또는 도관(23)을 통해 챔버(17)로부터의 액체를 일시적으로 진공으로 하기 위해 개폐될 수 있는 작동 가능한 밸브 부재(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
30. 제20항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 유체를 포함하고, 챔버(17)는 유체가 유동하는 실린더(3) 내의 챔버인 것을 특징으로 하는 장치.