JP2006522318A - 油圧弁の機能を試験する方法及び前記方法を実行するための試験台 - Google Patents

Abstract

本発明は、油圧弁の機能を試験する方法及び前記方法を実行するための試験台に関する。本方法は、加圧ガス状媒体が試験媒体として使用されることを特徴とする。本発明によれば、流量特性値又は流量特性曲線（６１）が、時間又は弁の行程に従って決定され、続いて限界値曲線（６３）と比較される。

Description

本発明は、請求項１に記載の油圧弁の機能を試験する方法、及び請求項１３に記載の油圧弁の機能を試験するための試験台に関する。

定比弁として設計され、例えば、カムシャフトタイミング装置の油圧作動用に使用される油圧弁が知られている。この種類の定比弁は、圧力接続口、少なくとも１つのタンク接続口、少なくとも１つの消費接続口、及びコントロールシリンダ内に移動可能に搭載され、ばねによってプレストレスが掛けられ、油圧媒体の流量を制御する働きをするコントロールピストンを有する。コントロールピストンは磁力によって移動される。この目的で、電流で作動でき、コントロールピストンと共働する磁気部品が使用される。磁力は、電流の大きさの関数として変化し、その結果、コントロールピストンの位置、ゆえに油圧弁を経て流れる流量も比例して変化する。

定比弁の機能を試験する目的で、定比弁の後の使用時に採用される油圧媒体が、圧力下で定比弁に導入され、その流量が、コントロールピストンによって通過される距離に対し、又は磁気部品に加えられた電流に対してプロットされる。このように伝達された流量特性曲線は、所定の限界の範囲内になければならない。そうでない場合、その定比弁は、適切であれば、調節されるか又は再び機械加工される。油圧弁の機能の試験は、しばしば製造工程中に行われ、油圧試験媒体に起因する不純物がそこで生じる。試験時間が比較的長くなる欠点もあり、その結果、大量生産での油圧弁の製造のサイクルタイムも対応して長くなる。さらに、複雑な試験設備も必要となる。

本発明の目的は、高い機能的信頼度を保証できる、最初に記載された種類の方法を提供することである。本発明の他の目的は、その方法を実行するための試験台を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の特徴を有する方法が提案される。油圧弁の機能を試験する試験媒体として、加圧ガス状媒体の使用が準備される。空気を試験媒体として使用することが好ましい。油圧弁の空気圧試験の結果として、特に、試験媒体供給源への油圧弁の接続が著しくより簡単になるので、試験時間は、知られている試験方法と比べて、著しく低減できる。更なる利点は、ガス状試験媒体を使用するために、機能試験に起因するオイル不純物が製造工程中にまったく生じない。

本発明による方法は、特にカムシャフトタイミング装置の油圧作動用の、油圧定比弁、特に定比切換弁の機能を試験するのに、特に有利に採用できる。試験方法は、当然、この特別な種類の油圧弁に限定されず、基本的には油圧弁に広く採用できる。

本方法の有利な実施の形態は、従属請求項に記載の特徴の組み合わせから得られる。

本発明の主題はまた、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するのに適している、油圧弁の機能を試験するための試験台である。油圧弁の機能を試験するための空気圧式試験台は、特に、使用されるガス状試験媒体のため、周囲の不純物を締め出すことができるという利点を有する。試験台は、したがって、油圧弁の製造工程に容易に組み込むことができる。

本発明を図面を参照して以下でより詳細に説明する。

図１は、油圧部品３と磁気部品５とを有する、以下では簡潔に油圧弁１と称される、電気−油圧式定比切換弁の例示的な実施の形態の一部を示す。油圧弁１の構成と機能とは一般に知られているので、これらは以下では簡潔にしか言及されない。

油圧部品３は、コントロールピストン７によって形成され、コントロールシリンダ９内で軸方向に移動可能に配置された制御要素を有する。コントロールシリンダ９は、とりわけ、コントロールピストン７によって制御されるコントロールボア１１、１３、１５、１７、１９を備えている。この例示的な実施の形態では、コントロールシリンダ９は、更なるコントロールボア（図示せず）を有し、それらの機能についてはここではそれ以上詳細に言及されない。

コントロールボア１１は消費接続口Ａを、コントロールボア１３は消費接続口Ｂを形成し、それぞれ適当な媒体の接続を介して、例えば、それぞれシリンダの動作空間に接続できる。コントロールボア１５は、圧力媒体ポンプが接続される圧力接続口Ｐを形成する。コントロールボア１７及び１９は、タンクに接続できるそれぞれのタンク接続口Ｔを形成する。流量を制御するために、コントロールピストン７は制御溝２１、２３、２５を有し、それらの制御溝２１、２３、２５によって、コントロールピストン７の位置に応じて、圧力接続口Ｐは消費接続口Ａ又はＢに接続され、消費接続口Ａ又はＢはタンク接続口Ｔに接続される。

コントロールピストン７は、磁気部品５から遠いほうの端部において、コントロールピストン７を磁気部品５の方向に、適切であればストッパに押し付ける圧縮ばね２７による力が作用する。コントロールピストン７は、磁気部品側の端部において、ほぞ２９を有し、そのほぞ２９において、磁気部品５によるばね２７の力と反対に作用する圧力が作用できる。

磁気部品５は、ここでは、磁石電機子が固定され、磁石コイルの巻き空間内で軸方向に移動可能に案内される電機子タペットを有する、圧力磁石とも表される、圧力比例磁石によって形成される。電流が電気接続口において磁石コイルに流されると、磁石電機子は磁気フランジのポット状極芯に向かって磁気コイルの磁界内を移動する。この場合、電機子タペットは、端面がコントロールピストン７のほぞに当接し、最大限、図１には示されないリミットストッパまで、圧縮ばね２７の力に抗して、磁石コイルに流す電流に応じてコントロールピストン７を調節する。

図１において、コントロールピストン７は、圧力接続口Ｐから消費接続口Ａ、Ｂ及びタンク接続口Ｔへの通路を遮断する中間位置に配置されている。

図１を参照して説明された油圧定比弁の油圧部品３の機能の空気圧試験には、試験台３１が提供され、その例示的な実施の形態が図６に描かれている。試験台３１はベースプレート３３を有し、その上に、ベースプレート３３に対して垂直に伸びるプロファイルコラム３５が配置され、そのプロファイルコラム３５にリニアドライブ３７が固定されている。例えば、サーボモータ付きスピンドルを有するリニアドライブ３７の支援で、アングルによって形成された適応要素３９は、ベースプレート３３の平坦面に対して垂直に、つまり上下方向に移動できる。適応要素３９は、コントロールピストン７と直接共働するピン状、ここでは弾力的に据え付けられた接触要素４１を提供している、つまり、リニアドライブ３７による適応要素３９の運動の際に、接触要素４１はコントロールシリンダ９内でコントロールピストン７を軸方向に移動させる。油圧部品３それ自体は、図２を参照して以下でさらに詳細に説明されるテストブロック４３内に配置されている。テストブロック４３は、レール４５に搭載され、固定装置４９によってベースプレート３３上の正確な位置に配置できるアダプタプレート４７上に配置されている。固定装置４９は、ここでは、アダプタプレート４７に配置され、ベースプレート３３に対して固定位置に配置されたレールに提供された少なくとも１つの通路オリフィス内へ移動できるロックピンを有する。さらに、試験台３１は、図２で概略的に示され、圧縮空気供給装置へ対応する圧力及び通気管／ダクトによって接続できる弁装置５１を有する。圧縮空気供給装置は、試験台３１の一部であっても良い。

試験台３１は、さらに、測定コンピュータ、流量センサ、特に層流要素、張力／圧力センサ、試験媒体及び／又は周囲温度を検出する温度センサ、圧力接続口Ｐ用の圧力センサ、及び適切であれば、変位センサを有する測定装置（図示せず）を備えている。

図２は、図２に示されない膨張密封要素によって、漏出が無いように油圧部品３が装着されるテストブロック４３の縦断面を示す。油圧部品３と磁気部品５との分離は、油圧部品３の機能を空気圧試験するのに絶対に必要なわけではない。しかしながら、油圧部品３が機能試験の目的で磁気部品５から分離される場合、コントロールピストンの力の測定が追加的に実行され、その結果、油圧部品３の摩擦を検出又は測定できる。

図２から明らかなように、テストブロック４３は、外側が外部に出た、それぞれコントロールボア１１〜１９の１つに割り当てられたダクト５３を備えている。ガス状試験媒体が流れる試験適応ダクト５３の断面積、好ましくは弁装置５１のすべての他の圧力及び通気管／ダクトの断面積は、少なくとも油圧部品３の貫流断面積に等しい大きさであるか又はそれよりも大きい。

図２は、それぞれ圧力又は通気管がダクト５３に接続できることを矢印で示す。消費接続口Ａ、Ｂを選択的に大気に、あるいはそれぞれ互いに一緒に又は独立して互いに接続するために、弁装置５１は、第１のソレノイド弁５５、第２のソレノイド弁５７及び第３のソレノイド弁５９を有する。

試験台３１によって実施できる試験順序は、図３を参照して以下でさらに詳細に説明される：準備のため、油圧部品３は試験ブロック４３内に装着され、試験ブロック４３は試験ベンチ３１に導入され、弁装置５１は試験ブロック４３に接続される。圧力接続口Ｐは、次に、調整された試験圧力下にあるガス状試験媒体の作用を受ける。リニアドライブ３７によって、コントロールピストン７は、ストッパによって画定された位置であっても良い初期位置から、同様にストッパによって画定された第２の端部位置であっても良い第２の位置まで移動される。コントロールピストン７のこの第１の行程は、図３でｘ１によって識別される。第１の行程ｘ１の実行中、弁装置５１は、消費接続口ＡとＢとの間が短絡回路となるように切り換えられる。第１の行程ｘ１が実行された後、ソレノイド弁５５〜５９は、消費接続口Ａ及びＢが大気に接続されるように切り換えられる。コントロールピストン７は、次に第２の位置から初期位置に戻るように移動され、同時に第２の行程ｘ２を実行する。コントロールピストン７の往復運動中、流量は、流量センサによって所定の感知速度で検出される。それによって決定された流量特性曲線には、符号６１が付されている。さらに、図３は、コントロールピストン７内の特定位置における流量のそれぞれの許容可能な上部及び下部限界を示す許容帯６３を示している。

油圧部品３の次の製造誤差又は特性は、上述の空気圧試験方法とこのように決定された流量特性曲線によって検出できる：
− コントロールピストン７とコントロールシリンダ９との間の間隙、
− コントロールピストン７及びコントロールシリンダ９におけるボア／ダクトの欠如、
− エッジ破損を含む、コントロールピストン７とコントロールボア１１〜１９との間のコントロールエッジの重複の誤差、
− コントロールピストン７のオフセット中間位置、
− コントロールピストン７の行程、及び
− コントロールピストンの閉口。

コントロールピストン７が第１の行程ｘ１を実行すると同時に、消費接続口Ａ、Ｂが弁装置５１によって互いに短絡されるので、圧力媒体は最初に圧力接続口Ｐから消費接続口Ｂを経由して消費接続口Ａに、さらにそこからタンク接続口Ｔに流れる（Ｐ→Ｂ→Ａ→Ｔ）。図３から明らかなように、流量は、コントロールピストン７の初期位置の時間ｔ０においては非常に高く、コントロールピストン７の中間位置の時間ｔ１において最小に達する。中間位置を通過した後、流量は、時間ｔ２においてコントロールピストン７が第２の位置に達するまで再度上昇する。この場合、試験媒体は、ＰからＡを経由してＢに向かい、そこからＴに向かって流れる（Ｐ→Ｂ→Ａ→Ｔ）。

第１の行程ｘ１が実行された後、弁装置５１の切換は、消費接続口Ａ、Ｂが次に大気に接続される、つまり試験媒体が消費接続口Ａ、Ｂを経由して周囲環境に噴出するように変更される。コントロールピストン７は時間ｔ３において第２の位置にあり、次に戻るように移動されて、時間ｔ４においてその中間位置を通過し、時間ｔ５において再度その初期位置に到達する。圧縮空気が消費接続口Ａ、Ｂを経由して大気に噴出されることで、油圧部品３を通過して流れる流量が、消費接続口Ａ、Ｂが短絡されたときよりも著しく高くなることは、図３から容易に明らかである。この理由は、消費接続口Ａ、Ｂの摩擦損失が噴出される圧縮空気によって低減されるからである。高流量のおかげで、エッジ破損やコントロールエッジの重複誤差をより効果的に検出できる。

上述の試験方法において、弁の移動が２度実行される（二重機能試験）ということは言及されるべきである。この場合、流量特性曲線６１は、油圧部品３の完全貫流（Ｐ→Ｂ→Ａ→Ｔ）又は（Ｐ→Ａ→Ｂ→Ｔ）として、及び部分貫流（Ｐ→Ａ又はＰ→Ｂ）としての両方でプロットされるので、高精度の試験結果を達成できる。

図４は、上述の試験動作中の張力／圧力センサによって決定された力特性曲線６５が時間ｔに対してプロットされているグラフを示す。さらに、コントロールピストン７の往復運動（ｘ１、ｘ２）の領域での力の許容帯６７及び６９が描かれている。グラフでは、したがって、コントロールピストン７をその初期位置から第２の位置に移動させ、及び再度初期位置に戻すように加えられる力を、時間に対して得ることができる。コントロールピストン７の移動が定速度で行われる場合、これは好ましく、圧縮ばね２７のばね特性曲線がこれから容易に決定される。さらに、コントロールピストン７の詰まり／傾きを検出できる。

図５は、油圧部品３の力／ヒステリシス特性曲線７１と、破線で、関連する所定の許容帯２７とが描かれているグラフを示す。経時的に図４による力特性曲線６５から計算される力／ヒステリシス特性曲線７１によって、コントロールピストン７の詰まりを検出でき、証拠は、コントロールシリンダ９内のコントロールピストン７を収容するボアの表面の、及びコントロールピストン７のガイドの表面の粗さで得ることができる。

図３〜５に示された特性曲線及び許容帯は、図１を参照して説明された４ポート−２位置定比弁１を代表するものであり、説明のとおり、流量特性曲線６１は、弁全開での最大貫流値から始まり、最小値に達し、さらに遮断位置（中間位置）を通過した後、今度は逆流方向の最大貫流に再度達するまで、再度上昇する。油圧弁の他の実施の形態では、これに反して異なる輪郭を有する特性曲線が得られる。

図を参照して説明された試験方法において、測定データの検出及び／又は測定データの評価はオンラインで、つまり試験動作中でも、容易に実施可能であるので、相応して短い試験時間を達成できる。決定された特性値又は特性曲線は、許容可能な所定の限界値と比較され、これは測定装置によって自動的に行われても良い。

油圧弁が設定条件に適合するか又は依然として適合しているかを確認するために、流量だけ、又は時間及び／又は変位に対する試験力だけを判定すれば十分であることは言及されるべきである。試験台３１の費用は、それによって、特別なセンサが相応して不要となることで低減できる。

空気の代わりに、他のガス状媒体が試験媒体として容易に使用されても良い。

磁気的に作動可能な油圧弁の例示的な実施の形態の部分断面図を示す。 図１による油圧弁のテストブロックに配置された油圧部品を示す。 ガス状試験媒体が作用する、図１による油圧弁の流量特性曲線が時間に対してプロットされているグラフを示す。 図１による油圧弁の、ばね力が作用するコントロールピストンに加えられた力が時間に対してプロットされているグラフを示す。 図１による油圧弁の力／ヒステリシス特性曲線がプロットされているグラフを示す。 油圧弁の機能を試験するための試験台の例示的な実施の形態の詳細を示す。

Claims (13)

1. 油圧弁（１）の機能を試験する方法であって、加圧ガス状媒体が試験媒体として使用されることを特徴とする方法。
2. 前記ガス状試験媒体の圧力が、設定でき、試験中一定であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記油圧弁（１）は、圧力接続口（Ｐ）、少なくとも１つのタンク接続口（Ｔ）、少なくとも１つの消費接続口（Ａ、Ｂ）、及び前記圧力接続口（Ｐ）から前記タンク接続口（Ｔ）又は消費接続口（Ａ、Ｂ）に流れる圧力媒体の流量（Ｖ’）を制御する移動可能なコントロールピストン（７）を有し、前記ガス状試験媒体は前記圧力接続口（Ｐ）において前記油圧弁（１）に導入されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 前記油圧弁（１）を試験するために、前記コントロールピストン（７）は、初期位置から第２の位置に、及び前記第２の位置から前記初期位置に再度戻るように移動されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記油圧弁（１）の試験中の前記コントロールピストン（７）の移動速度が一定であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記コントロールピストン（７）は、第１の消費接続口（Ａ）と第２の消費接続口（Ｂ）とを有し、前記初期位置から前記第２の位置への前記コントロールピストン（７）の移動中、前記消費接続口（Ａ、Ｂ）は互いに媒体で接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２の位置から前記初期位置に戻る前記コントロールピストン（７）の移動中、前記第１及び第２の消費接続口（Ａ、Ｂ）はそれぞれ大気に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記初期位置から前記第２の位置への、及び前記第２の位置から前記初期位置に再度戻る前記コントロールピストン（７）の移動中、前記ガス状試験媒体の流量（Ｖ’）は、時間（ｔ）及び／又は前記コントロールピストン（７）によって通過される距離（ｘ１、ｘ２）の関数として決定され、かつ決定された流量値／特性曲線が、所望及び／又は限界値と、又は少なくとも１つの所望及び／又は限界値特性曲線と比較されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記コントロールピストン（７）は、少なくとも１つのばね要素（２７）による力が作用するか又は作用でき、前記初期位置から前記第２の位置への、及び前記第２の位置から前記初期位置に再度戻る前記コントロールピストン（７）の移動中、この目的で加えられる力（Ｆ）は、時間（ｔ）及び／又は前記コントロールピストン（７）によって通過される距離（ｘ１、ｘ２）の関数として決定され、決定された力値／特性曲線が、所望及び／又は限界値と、又は少なくとも１つの所望及び／又は限界値特性曲線と比較されることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記油圧弁（１）の力／ヒステリシス特性曲線が、前記初期位置から前記第２の位置に、又は前記第２の位置から前記初期位置に前記コントロールピストン（７）を移動させるために加えられる力（Ｆ）のプロット値から決定され、好ましくは計算されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記流量（Ｖ’）の、又は前記コントロールピストン（７）に加えられた前記力（Ｆ）の感知速度が、前記試験動作中に設定できることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 測定データの検出及び／又は測定データの評価がオンラインで行われることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するための、油圧弁（１）の機能を試験する試験台（３１）。

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