(57)【要約】  排気弁装置は、上端部を有するシリンダと；該シリンダの該上端部の弁座を構成する開口によって該シリンダに接続される排気導管と；弁棒と、該弁棒上の弁頭とからなる弁部材であって、該弁頭が該弁座に収容される閉鎖位置と、該弁頭が該弁座から離れている開放位置との間で移動可能になっている該弁部材と；該弁部材を閉鎖位置に付勢するように構成された弾性部材とからなっている。ピストンは該弁棒に対して取り付けられ、該排気導管と流体連通する第２のシリンダに配置され、該排気導管内の圧力が変化すると該弾性部材の圧縮比が変化するように構成されている。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒と、該弁棒上の第１および第２の面を有する弁頭とからなる弁部材と；
第１の空間および第２の空間の間の壁であって、該弁頭の該第１および第２の面がそれぞれ該第１および第２の空間に面しており、該壁の開口が弁座を画定し、該弁部材が、該弁頭が該第１の空間および該第２の空間の一方に配置される開放位置と、該弁頭が該弁座に配置される閉鎖位置の間で移動可能になっている該壁と；
該弁棒に対して取り付けられ、該第１の空間と流体連通するシリンダに配置されているピストンとからなる、
弁装置。
【請求項２】
該弁部材を該閉鎖位置および該開放位置の一方に付勢するように構成された弾性部材を有する、請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項２に記載の弁装置。
【請求項４】
該ピストンが該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項３に記載の弁装置。
【請求項５】
該シリンダが、該第１の空間へ向かう該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項４に記載の弁装置。
【請求項６】
該ピストンが、該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項１に記載の弁装置。
【請求項７】
該シリンダが、該第１の空間へ向かう該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項６に記載の弁装置。
【請求項８】
カム面を有する弁ばね受けを該弁棒上に有する、請求項１に記載の弁装置。
【請求項９】
該弁ばね受けに接触するとともに、該弁部材を該閉鎖位置に付勢するように構成された弾性部材を有する、請求項８に記載の弁装置。
【請求項１０】
該ピストンが該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項９に記載の弁装置。
【請求項１１】
該弾性部材が、該ピストンと該弁ばね受けとの間に配置される、請求項１０に記載の弁装置。
【請求項１２】
該弾性部材が、該ピストンと該弁ばね受けとの間に配置される、請求項９に記載の弁装置。
【請求項１３】
シリンダと；
該シリンダに配置され、ばね受けを有する心棒に対して取り付けられているピストンと；
該ばね受けと接触し、該ピストンから離れるように該ばね受けを付勢するように構成された弾性部材とからなる、
ばね荷重ピストン装置。
【請求項１４】
該ピストンが該心棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項１４に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１５】
該シリンダが、該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項１５に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１６】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項１４に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１７】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項１３に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１８】
該ばね受けがカム面を有する、請求項１３に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１９】
該心棒上に固定された弁頭を有する、請求項１３に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項２０】
上端部を有するシリンダと；
該シリンダの該上端部の弁座を構成する開口によって該シリンダに接続される排気導管と；
弁棒と、該弁棒上の弁頭とからなる弁部材であって、該弁頭が該弁座に収容される閉鎖位置と、該弁頭が該弁座から離れている開放位置との間で移動可能になっている該弁部材と；
該弁部材を閉鎖位置に付勢するように構成された弾性部材と；
該弁棒に対して取り付けられ、該排気導管と流体連通する第２のシリンダに配置され、該排気導管内の圧力が変化すると該弾性部材の圧縮比が変化するように構成されているピストンとからなる、
排気弁装置。
【請求項２１】
該ピストンが該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項２０に記載の排気弁装置。
【請求項２２】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項２１に記載の排気弁装置。
【請求項２３】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項２０に記載の排気弁装置。
【請求項２４】
該シリンダが、該排気導管へ向う該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項２０に記載の排気弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復部材に関し、より詳細には、浮動防止装置を備えた弁などの往復部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気マニホルド圧力はこれまで、エンジン制動力を制限する、エンジンブレーキに対する主要な設計制約の１つであった。このことは特に、１つの排気弁ばねしかエンジンブレーキ時の排気弁運動を制御することができない単一弁作動エンジンブレーキの場合にあてはまる。「閉鎖」方向への動弁機構の加速と相まって、エンジンブレーキ時の高い排気マニホルド圧力によって、弁が「浮動」、すなわち動弁リフトプロファイルの閉鎖側面上のカム輪郭に従わなくなり、ピストンと弁の接触や、制御不能の弁閉鎖による弁座摩耗や、衝撃応力による動弁機構の損傷が発生する可能性がある。弁の浮動は、一般的に弁の予期せぬ制御不能の運動を意味すると考えられて良い。極端な場合には、高い排気マニホルド圧力スパイクは、吸気行程中に排気弁を弁座から「吹き飛ばす」ことで知られており、予期せぬ弁リフト、さらには制御不能の弁着座を引き起こす。本発明は、弁の浮動時の排気マニホルド圧力の影響を削減または排除することを目的とする。
【０００３】
弁の浮動に関する問題は、排気弁に限らない。往復部材では、一般的に、弁座への着座と弁座からの移動を交互に行うように構成された弁の両面で異なる圧力が存在し、この圧力差が、通常は弁頭を弁座の閉鎖位置に付勢するばね装置等の何らかの機械構造に対して弁を開放位置に保持するので、弁が開放位置に保持されるか、そうでなければ弁座に適切に着座できなくなる（あるいは、場合によっては、開放するつもりの時にガス圧力によって閉鎖を余儀なくされる）ということが時々起こる。用途が何であれ、弁の浮動に関する問題がある。
【０００４】
ピストンが当たる弁頭など、弁の浮動に関する問題の解決策として、カムとてこ装置によって確実に閉鎖されるデスモドロミック弁がある。かかる装置の欠点は、高い精度要求の結果として頻繁に修理を行う必要があるとともに修理コストがかさむことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
弁の浮動に関する問題を軽減する排気弁装置を提供することが望ましい。また、弁の浮動に関する問題を軽減することのできる、その他の用途で用いる弁装置を提供することも望ましい。さらにまた、追加修理および追加コストを極力抑えた、弁の浮動に関する問題を軽減することのできる弁装置を提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、弁装置は、弁棒と、該弁棒上の第１および第２の面を有する弁頭とからなる弁部材と；第１の空間および第２の空間の間の壁であって、該弁頭の該第１および第２の面がそれぞれ該第１および第２の空間に面しており、該壁の開口が弁座を画定し、該弁部材が、該弁頭が該第１の空間および該第２の空間の一方に配置される開放位置と、該弁頭が該弁座に配置される閉鎖位置の間で移動可能になっている該壁と；該弁棒に対して取り付けられ、該第１の空間と流体連通するシリンダに配置されているピストンとからなっている。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、ばね荷重ピストン装置は、シリンダと；該シリンダに配置され、ばね受けを有する心棒に対して取り付けられているピストンと；該ばね受けと接触し、該ピストンから離れるように該ばね受けを付勢するように構成された弾性部材とからなっている。
【０００８】
本発明のさらに別の態様によれば、排気弁装置は、上端部を有するシリンダと；該シリンダの該上端部の弁座を構成する開口によって該シリンダに接続される排気導管と；弁棒と、該弁棒上の弁頭とからなる弁部材であって、該弁頭が該弁座に収容される閉鎖位置と、該弁頭が該弁座から離れている開放位置との間で移動可能になっている該弁部材と；該弁部材を閉鎖位置に付勢するように構成された弾性部材とからなっている。ピストンは該弁棒に対して取り付けられ、該排気導管と流体連通する第２のシリンダに配置され、該排気導管内の圧力が変化すると該弾性部材の圧縮比が変化するように構成されている。
【０００９】
本発明の特徴および利点は、同様の番号が同様の要素を示す添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことによってより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に従った排気弁装置の概略部分側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に従った弁装置の概略部分側断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に従った弁装置の概略部分側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
本発明の一実施形態に従った浮動防止装置を備えた排気弁装置２１を図１に示す。本発明は、排気弁装置と併せて使用することで適用されるが、往復部材を必要とするその他の領域にも適用可能であることが理解できよう。排気弁装置２１は、上端部２５を有するシリンダ２３を含む。排気導管２７は、シリンダの上端部２５の開口２９によってシリンダ２３に接続される。開口２９は、弁座３１を有する。
【００１２】
弁部材３３は、弁棒３５と、弁棒上の弁頭３７とからなっている。弁部材３３は、弁頭３７が弁座３１に収容される閉鎖位置と、弁頭が弁座から離れている開放位置（想像線で示す）との間で移動可能である。
【００１３】
図示の実施形態では通常、弁部材３３は閉鎖位置に付勢される。しかしながら本発明は、弁部材が、通常的に開放位置に付勢される場合にも適用可能であることが理解できよう。考察のため、弁部材３３が閉鎖位置に付勢される実施形態を説明する。
【００１４】
実質的に、例えばコイルばね（図示する）や板ばね等のばね、圧縮性ゴム部材、圧縮性流体を含んだシリンダに配置されたピストン部材など、任意の適切な弾性部材３９が、弁部材３３を閉鎖位置に付勢するように構成される。考察の便宜上、コイルばね等の弾性部材によって弁部材３３が閉鎖位置に付勢される実施形態を説明するが、その他の構造もまた弁部材を閉鎖位置に付勢するのに適しているであろうことが理解できよう。
【００１５】
ピストン４１は弁棒３５に対して、通常は弁棒の上または周囲に取り付けられるが他にも、例えば弁棒の横など、どの場所にピストンを配置しても良い。ピストン４１は、排気導管２７と流体連通する第２のシリンダ４３に配置され、排気導管内の圧力が変化すると、弾性部材３９の圧縮比が変化するように構成される。図１の実施形態では、ピストン４１は、その下端部４５にストッパを画定する第２のシリンダ４３内で弁棒３５に対して摺動可能に取り付けられる。
【００１６】
排気導管２７内の圧力が上昇すると、弁頭３７は浮動、すなわち弁座３１に不完全に着座する傾向がある。しかしながら、例えば流路４７を介して排気導管２７と連通する、第２のシリンダの壁とピストン４１の第１の面５１によって部分的に画定されたチャンバ４９内の圧力も排気導管２７内の圧力の上昇に伴って上昇することから、排気導管内の圧力がピストンを第２のシリンダ４３内の上方に付勢する傾向があるため、ピストン４１の第２の面５３と弁棒３５上のばね受け５５の間で弾性部材３９を圧縮することになる。ピストン４１が弾性部材３９を圧縮するとき、弾性部材は同時に圧縮を解除し、ピストン４１をストッパ（この場合、第２のシリンダ４３の下端部４５によって形成される）に対して後方へと付勢することになる。図１の実施形態では、弁座に向かって弁頭３７を付勢することによって弾性部材３９の圧縮が解除されることから、排気導管内の圧力上昇によって、最終的に弁頭が弁座に引き寄せられ、シリンダ２３内の弁頭のいかなる浮動の解決にも役立つ効果がもたらされる。図１の実施形態では、弾性部材３９がピストン４１とばね受け５５に接触しているが、必ずしもそうとは限らず、弾性部材、ピストンおよびばね受けの間に中間部材を配置しても良い。
【実施例２】
【００１７】
図２を参照して、弁装置１２１をより概略的に説明する。この実施形態では、弁部材１３３は、弁棒１３５と、弁棒上の第１面１３７ａおよび第２面１３７ｂを有する弁頭１３７とからなっている。第１の空間１２３および第２の空間１２７の間には、壁１２５が設けられる。壁１２５は第１の空間１２３を形成し得るシリンダの上端部であり、排気導管は第２の空間１２７を形成し得るが、本発明のその他の適用例も存在する。
【００１８】
弁頭１３７の第１および第２の面１３７ａおよび１３７ｂは、それぞれ第１および第２の空間１２３および１２７に面している。壁１２５の開口１２９は、弁座１３１を画定する。弁部材１３３は、弁頭１３７が第１の空間１２３に配置される開放位置（想像線で示す）と、弁頭が弁座１３１に配置される閉鎖位置との間で移動可能である。シリンダ１４３に配置されているピストン１４１は弁棒１３５に対して取り付けられており、このシリンダの面１４３ａは流路１４７を介して第２の空間１２７と流体連通しており、面１４３ｂは流路１４８を介して、通常は周囲条件であるその他の条件と流体連通している。
【実施例３】
【００１９】
図３に示す別の実施形態では、弁部材３３３は、弁頭３３７が第２の空間３２７に配置される開放位置と、弁頭が弁座３３１に配置される閉鎖位置との間で移動可能である。本発明は、さまざまな弁構造および本明細書で明確に記載された装置以外のその他の装置と共に利用するのに適していることが理解できよう。ピストンが弁棒に対して摺動可能に取り付けられている図１に示すような弁構造は、弁棒を移動させるためのカム等の往復装置は弁頭３７に作用する排気導管２７内の圧力による力に打ち勝つだけで良いので、弁を開放する力が少なくて済む。これに対して、図２および図３に示すような実施形態では、往復装置は通常、弁頭に作用する排気導管１２７または第２の空間３２７内の圧力による力のみならず、ピストンに作用する排気導管または第２の空間内の圧力による力に打ち勝たなければならない。
【００２０】
図２に示す弁装置１２１に関して、弾性部材１３９は弁部材１３３を閉鎖位置に付勢するように構成されている。この実施形態では、弾性部材１３９は、図１の実施形態のピストン４１に接触する弾性部材３９のようには、ピストン１４１に接触しない。図２の実施形態では、弾性部材１３９は、弁棒１３５上のばね受け１５５と弁座面１４５の間に配置される。ピストン１４１は弁棒１３５に対して摺動可能ではなく、ピストン１４１の第１の面１５１上の空間１４３ａと連通する第２の空間１２７内の圧力上昇は、弾性部材１３９と共に、弁頭１３７を弁座１３１に向かって付勢することになる。ばね受け１５５は、図１の実施形態のようにカム面１５７も有しており、往復運動を発生させるカムまたはその他の装置を用いて弁部材１３３を開放位置へ移動させることができるようになっている。
【００２１】
図１の実施形態では、弾性部材３９がピストン４１に接触し、このピストンは弁棒３５に対して摺動可能に取り付けられている。第２のシリンダ４３の下端４５は、排気導管２７へ向かうピストンの移動を停止するように構成されたストッパである。弁装置２１は弁棒３５上の弁ばね受け５５を有しており、この弁ばね受けは往復運動を発生させるカム５９（想像線で示す）またはその他の装置に接触可能なカム面５７を有し得る。図１の実施形態では、弾性部材３９は、弁ばね受け５５に接触して、弁部材３３を閉鎖位置に付勢するように構成することができる。ピストン４１は、弁棒３５に対して摺動可能に取り付けられている。弾性部材３９は、ピストン４１と弁ばね受け５５の間に配置される。
【００２２】
本発明は排気弁を必要とする用途に限定されるものではなく、例えばいわゆるダブルポペット弁または圧力平衡弁に有用である。さらに、本発明は弁構造を必要とする用途に限定されるものではなく、例えば、軸を一方向に付勢する助けとなるピストン装置を有する、必ずしも弁頭を含むわけではない往復軸を設けることが望ましい用途にも有効である。
【００２３】
本発明に係る弁装置の態様は、従来のばね閉鎖式動弁機構の上に要素を１つ追加するだけで良いので、特にデスモドロミックまたはその他の機械的閉鎖弁装置と比べて安価かつ簡便である。また、排気弁ばねを強化すると、ばねの応力が増大し、初期故障が誘発され、機構を作動するのに必要な労力が増大するが、本発明の態様は、この排気弁ばねの強化の必要性を排除することができる。排気弁ばねの強化は、スプリングサージのような望ましくない動的効果を引き起こすこともある。動弁機構の軽量化は多くの場合、動弁機構の強度を犠牲にしてのみ成し得ることであり、弁が着座している時ではなく、動弁機構の慣性が弁の浮動の一要因である場合にのみ役立つものである。最後に、本発明の態様によると、排気マニホルド圧力によって生じる弁の開放力を完全に打ち消すことが理論上可能であるため、排気マニホルド圧力限界を考慮して弁の浮動をなくすことができる。
【００２４】
本出願において、「含む」等の用語は広義において使用されており、「有する」等の用語と同じ意味を持つことを意図するものであって、その他の構造、要素、または行為の存在を排除するものではない。同様に、「できる」または「良い」等の用語も広義において使用されており、その構造、要素、または行為が必須でないことを意図するものであって、そのような用語を使用しないことがその構造、要素、または行為が必須であることを意図するものではない。その構造、要素、または行為が現時点で必須だと考えられる限りは、そのように識別する。
【００２５】
本発明を好適な実施形態に従って図示および説明したが、特許請求の範囲に記載の発明から逸脱することなく本発明の実施形態を変形および変更することが可能であることが理解できよう。
【図１】
2009542979.tif 000002
【図２】
2009542979.tif 000003
【図３】
2009542979.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月17日(2008.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒と、該弁棒上の第１および第２の面を有する弁頭とからなる弁部材と；
第１の空間および第２の空間の間の壁であって、該弁頭の該第１および第２の面がそれぞれ該第１および第２の空間に面しており、該壁の開口が弁座を画定し、該弁部材が、該弁頭が該第１の空間および該第２の空間の一方に配置される開放位置と、該弁頭が該弁座に配置される閉鎖位置の間で移動可能になっている該壁と；
該弁棒に対して取り付けられ、該第１の空間と流体連通するシリンダに配置されているピストンとからなる、
弁装置。
【請求項２】
該弁部材を該閉鎖位置および該開放位置の一方に付勢するように構成された弾性部材を有する、請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項２に記載の弁装置。
【請求項４】
該ピストンが該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項３に記載の弁装置。
【請求項５】
該シリンダが、該第１の空間へ向かう該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項４に記載の弁装置。
【請求項６】
該ピストンが、該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項１に記載の弁装置。
【請求項７】
該シリンダが、該第１の空間へ向かう該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項６に記載の弁装置。
【請求項８】
カム面を有する弁ばね受けを該弁棒上に有する、請求項１に記載の弁装置。
【請求項９】
該弁ばね受けに接触するとともに、該弁部材を該閉鎖位置に付勢するように構成された弾性部材を有する、請求項８に記載の弁装置。
【請求項１０】
該ピストンが該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項９に記載の弁装置。
【請求項１１】
該弾性部材が、該ピストンと該弁ばね受けとの間に配置される、請求項１０に記載の弁装置。
【請求項１２】
該弾性部材が、該ピストンと該弁ばね受けとの間に配置される、請求項９に記載の弁装置。
【請求項１３】
該ピストンが常に該第１の空間と流体連通している、請求項１に記載の弁装置。
【請求項１４】
シリンダと；
該シリンダに配置され、ばね受けを有する心棒に対して取り付けられているピストンと；
該ばね受けと接触し、該ピストンから離れるように該ばね受けを付勢するように構成された弾性部材とからなり、
該ピストンが該心棒上に摺動可能に取り付けられる、
ばね荷重ピストン装置。
【請求項１５】
該シリンダが、該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項１４に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１６】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項１４に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１７】
該ばね受けがカム面を有する、請求項１４に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１８】
該心棒上に固定された弁頭を有する、請求項１４に記載のばね荷重ピストン装置。
【請求項１９】
上端部を有するシリンダと；
該シリンダの該上端部の弁座を構成する開口によって該シリンダに接続される排気導管と；
弁棒と、該弁棒上の弁頭とからなる弁部材であって、該弁頭が該弁座に収容される閉鎖位置と、該弁頭が該弁座から離れている開放位置との間で移動可能になっている該弁部材と；
該弁部材を閉鎖位置に付勢するように構成された弾性部材と；
該弁棒に対して取り付けられ、該排気導管と流体連通する第２のシリンダに配置され、該排気導管内の圧力が変化すると該弾性部材の圧縮比が変化するように構成されているピストンとからなる、
排気弁装置。
【請求項２０】
該ピストンが該弁棒上に摺動可能に取り付けられる、請求項１９に記載の排気弁装置。
【請求項２１】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項２０に記載の排気弁装置。
【請求項２２】
該弾性部材が該ピストンと接触する、請求項１９に記載の排気弁装置。
【請求項２３】
該シリンダが、該排気導管へ向う該ピストンの移動を停止するように構成されたストッパを有する、請求項１９に記載の排気弁装置。
【請求項２４】
該ピストンが常に該排気導管と流体連通している、請求項１９に記載の排気弁装置。
【国際調査報告】
2009542979.tif 000005