JP4712277B2 - 油圧衝撃／押圧装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、弁ハウジング内部に配列された可動弁本体を備えた弁ハウジングと、該弁ハウジング内部に設けられた少なくとも１つの油圧チャンバと、該可動弁本体を制御するための少なくとも１つの制御機構と、を具備する油圧装置に関し、弁ハウジングは複数の組み合わされた要素を具備し、該要素の少なくとも２つは互いに対して共軸的に配列されるため該２つの部品の間に環状スペースが形成され、弁本体は実質的にスリーブ形状であり、弁ハウジングの該環状スペース内部に配列され、該弁本体には複数の開口部が設けられて、弁本体を通って半径方向に油圧液体が流れるのを可能にする。
【０００２】
（背景技術）
多くの公知の用途において、重い力が伝達される間に、即座の衝撃運動を実施し、且つ／または、制御された運動を実施することが必要であり、（油圧力伝達が使用される場合には）ある種の油圧装置が好適であることが多い。背景技術によると、そのような油圧装置は、高圧でオイルの大きな流れに適切なサーボバルブによって制御／調整され、これは、弁が非常に高価であることを意味する。さらに、これは油圧装置から距離をおいて独自のユニットを形成する。これは、大きな外側寸法を備えたサーボバルブにおける問題であることが多く、したがって、これは非常に嵩があり、何百キロもの重量になることもある。さらに、サーボバルブと油圧装置との間に油圧ホースを使用しなければならないことが多く、これはそれ自体の損傷する危険性が高いことを意味する。高圧でオイルの流れが大きく、油圧ホースの圧縮性も、迅速性および正確度の高い要求に合致することは困難であるといえる。さらに、そのようなサーボバルブは、比較的長い調整時間を必要とし、１００ミリ秒までになることも多く、これは多くの用途では満足できるものではない。
【０００３】
長い調整時間が不満足である用途は、衝撃押圧である。衝撃押圧は、たとえば、米国特許第３，９６５，７９９号、米国特許第４，０２８，９９５号および米国特許第４，６３５，５３１号によって既知であり、これらは即座の調整で配列を示すが、油圧ピストンは弁機能の一部である。結果として、油圧ピストンの機能を自由に制御することはできず、その機能は、弁ハウジング内部の油圧弁の位置へ接続される。したがって用途の分野に関して上記装置は、直線ハンマーの振動機械に制限され、これは、２つの位置の間を即座に動き、全体としてその間を制御する可能性がない。
【０００４】
上記公知の種類の衝撃押圧は、高い運動エネルギを使用するフォーミングには適切ではなく、これは、たとえば切断および打ち抜き、金属構成要素の形成、粉末圧密および類似操作の様なある種の材料処置であり、これで初衝撃は重大であり、押圧ピストンの速度は従来の押圧よりも１００倍またはそれ以上速くてもよい。この事実によって弁配列に非常に高い要求がされ、大きな流れのきわめて速い調整を実施することが可能でなければならず、一方、高い力を適切に展開することを可能にするために油圧システムには高圧が存在する。操作原則は、短期ではあるが非常に高い運動エネルギの生成に基づいている。打撃ピストンの加速で仕事率が、平均サイズの衝撃押圧で少なくとも２０〜３０ＫＮに達することは珍しくない。そのような機械を市場に出荷可能にするためには、厳格な構造の提供を要し、同時に、あまり高価ではなくあまりスペースを必要としない弁アセンブリを提供することが望ましい。
【０００５】
そのような弁機能を達成するための条件は、弁ハウジングの２つの共軸部分の間にスリーブ形状の弁本体を設けることであり、これはしたがって環状スペースを形成し、その中にスリーブ形状の弁本体が設けられる。上記基本原則は、実際に米国特許第４，５５９，８６３号によって既知であるが、上記公報は、原則としてハンマーを揚げることにのみ油圧技術を使用するスタンプハンマーを参照している。ハンマーを下方へ駆動する圧力のみが残留圧力であり、これは、即座に戻った後に低圧アキュムレータに蓄積される。そのような装置では、油圧技術ではなく重力が、衝撃に関する必須操作を実施する。したがって、そのような構造は、きわめて高い加速が必要な高い運動エネルギを使用するフォーミングには適切ではない。公知の装置の別の不利点は、即座に調整を行うことができないということである。さらに、油圧ピストンの位置とは無関係に油圧ピストンの機能を制御することはできない。さらに公知の装置は、半径方向に作用する力に対してバランスが取れず、これは、きわめて高い油圧が加えられると、容赦なく問題を引き起こす。
【０００６】
上述の用途は多くの分野の用途の１つにすぎず、弁アセンブリおよびその操作モードに関して本質的な改良の機会があることが理解される。したがって、衝撃押圧に関連して識別された問題の多くが、他の多くの操作分野でも見られ、問題の、または少なくとも特定された問題の、いくつかの解決法を見いだそうとすることが重要であることが明らかである。そのような別の分野の例が油圧調整手段であり、これは、上述のサーボバルブアセンブリにしたがって今日では、高価であり、且つ／または、非常に扱いにくい解決法であり、且つ／または、時間のかかる装置であることが多い。
【０００７】
（発明の開示）
本発明の目的は、上述の問題を排除するか少なくとも最小限にすることであり、これは、上記の説明による油圧装置によって達成される。これは、半径方向に作用する油圧力に対して本質的に好ましくは全体的にバランスを取るように、弁本体が弁ハウジング内部に位置し、上記開口部に隣接してある上記弁本体には弁本体の内側表面および外側表面の両方で縁部分が設けられ、この縁部分は、弁ハウジング内部に位置する縁部分およびチャネルと相互作用する。そのため油圧液体が上記チャネルの各々から上記縁部分の各々を越えて且つその間に流れることができ、そのとき弁本体は弁ハウジング内部に位置決めされて液体が上記油圧チャンバへおよびこれから流れるのを可能にし、且つ、弁本体の第２の位置にある上記縁部分は封止するように相互作用する。そのため、油圧液体が上記油圧チャンバへまたはこれから流れることができないことで特徴づけられる。
【０００８】
本発明による解決法により、非常に短い流れ通路が得られ、これによってきわめて即座の処理が可能になる。さらに、本発明によると、油圧ピストンの位置とは無関係に油圧ピストンを制御することも可能である。これに関連して、弁本体をスリーブ形状手段として形成することは、それによって大きな流れ開口部を比較的小さな運動で達成することができるため有利である。
【０００９】
本発明により、得られるすべての利点を備えた解決法を、多くの異なる用途に使用することができることが理解される。
【００１０】
本発明のさらなる可能な態様によると、 弁本体の縁部分は、開口部の少なくとも１つの一体化部分であり、−弁本体は、弁本体にわたって中心を走る平面に対して基本的に対称的に形成され、−弁本体を閉鎖位置から開口位置へ動かすために弁ハウジング内における弁本体の最大の必要な運動は、スリーブの外径の０．１〜３％の間であり、好ましくは２％未満であり、より好ましくは１％未満であり、−閉鎖位置と開口位置との間の弁本体の運動は、少なくとも実質的に、油圧ピストンに対して軸方向に実施され、 −弁本体を一方の端位置から他方の端位置へ調整する時間は、１０ミリ秒未満であり、好ましくは５ミリ秒未満であり、 −油圧ピストンには、少なくとも２つの環状の力伝達表面が設けられ、これは互いに対向しており、好ましくは上部環状表面は他方よりも大きく、 −油圧ピストンは、異なる外径を有する３つの共軸一体化ユニットを具備し、中心部分が最大直径を有し、−少なくとも１つの制御機構が油圧式に作動され、−制御機構は、弁本体を動かすことができるように設けられた手段を具備し、この手段は弁ハウジング内の開口部内を動くことができ、開口部は本質的に上記手段の形状に対応し、上記開口部は、油圧オイルによって加圧されるよう意図された環状チャネルに連通し、−手段は、円形外側ジャケット表面を有し、上記開口部は軸方向に延在する円形穴から構成され、−制御機構は、磁気式に作動され、−制御機構は、弁本体に設けられた少なくとも１つの強磁性部分と、弁ハウジングに設けられた少なくとも１つの電磁石と、を具備し、−電磁石は油圧オイルによって冷却され、−弁ハウジングには、その側壁の１つまたは数個に、圧力接続およびタンク接続が設けられ、−装置は、即座の衝撃を実施し且つ重い力を伝達するよう意図された衝撃／押圧手段の一部であり、弁本体は３〜５００ｍｍ間の最小直径を有し、好ましくは５０ｍｍ以上、より好ましくは８０ｍｍ以上で、−上記縁部分の少なくとも１つには、対称的に配列された窪みが設けられ、これによって、弁本体のその閉鎖位置からの小さな動きで、弁本体を通る半径方向に小さな流れを発生させることができ、−縁部分の長さは、したがって開口部の合計領域は、弁本体の位置を回転方向に変えることによって変動してもよく、−弁本体は環状表面に作用する油圧によって位置決めされ、上記表面の少なくとも１つへの油圧液体が、弁本体に設けられた弁スライドによって制御され、弁をコピーする公知の原理にしたがって働き、そのため、囲繞する弁本体は上記弁スライドに盲従的に従い、今度はこれが複動電磁石によって位置決めされ、−油圧ピストンは、油圧チャンバ内に少なくとも１つの外方に向いた端面を備えられ、油圧ピストンは共軸式に弁ハウジング内部に位置し、−弁ハウジングには２つの別個の油圧チャンバが設けられる。
【００１１】
本発明は添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【００１２】
図１には、本発明の参考例による油圧衝撃／押圧装置が示され、この参考例は、長く衝撃運動を実施するのに特に適切である。装置は、弁ハウジング１と、弁ハウジングの中心に配列された油圧ピストン３と、弁ハウジング１の内部に配列されるが油圧ピストンを囲繞する弁本体２と、制御機構４と、を具備する。
【００１３】
弁ハウジング１は、複数の組み立てられた部分を具備し、上部キャップ１０１（図示せず）に配列された上部部分１０２を具備する。上部部分１０２の下端に、内側弁座部分１０３と外側弁座部分１０４とが接続される。上記２つの部分１０３、１０４の下端に、下部共通キャップ１０６がある。中心に、弁ハウジング１の中心軸に沿って上部円形キャビティ１１６、すなわち第１の油圧チャンバがあり、その中に油圧ピストン３が設けられる。上記円形キャビティ１１６は、油圧ピストンの中心部分３４に適合される直径を有し、この部分は、油圧ピストンのもっとも大きな直径を示す。油圧ピストンの上記中心部分３４の上に、上部部分３５があり、その直径は中心部分３４の直径よりも小さく、そのため、環状の上方に向いた表面３０が形成される。上記表面３０は、油圧オイル用の動力伝達表面であり、これは、油圧ピストンの上部部分３５と弁ハウジングの内側ジャケット表面との間を延在する環状スロット内で加圧される。
【００１４】
内側弁座部分１０３の内側ジャケット表面１３４の本質的部分は、上部部分１０２の中心キャビティ１１６と同一の直径を有し、これによって油圧ピストン３が中心部分３４とともに、内側弁座部分１０３内部に第２の油圧チャンバを形成する中心キャビティ１１５に沿って動くことを可能にする。油圧ピストン３の下部部分３３は、上部部分３５よりも小さい直径を有する。このようにして下方に向いた環状表面３３が形成され、その表面は上方に向いた環状表面３０よりも大きい。上記表面３０は、軸方向チャネル１２９および半径方向の上部チャネル１２４を経由して、圧力入口１０７を経由して一定の圧力を受ける。内側弁座部分の下部部分には円形開口部が設けられ、その直径は油圧ピストンの下部部分３３の直径に適合され、そのため、実質的にその間に締まり嵌めが存在する。漏れ（図示せず）を最小限にするために、上記部分に何らかの封止が設けられることが好ましく、且つ、他方の部分には良好な嵌めが設けられる。弁座の外側部分１０４には、油圧液体用に少なくとも１つの入口１０７、および、油圧液体用に１つの出口１１９がある。入口１０７に直に接続して、環状チャネル１５１がある（図２を参照のこと）。上記環状チャネル１５１に接続して、外側弁座部分１０４と内側弁座部分１０３との間にスロット付円筒形スペース１２８があり、このスペースは弁本体２のためのものである。反対側に、および上記スリット１２８の他方の側に、追加環状チャンバ１５０が内側弁座部分１０３に設けられる。
【００１５】
環状チャンバ１５１の下に、入口１０７と出口１１９との間に、内側に方向づけられた鋭い縁を備えた環状部分が、外側弁座部分１０４に設けられ、上部封止環状隅／縁部分１０４Ａ及び下部封止環状隅１０４Ｂとが形成される。対応して、スロット付スペース１２８内部におよび上記環状隅／縁部分とは反対側に、環状縁部分が、上部環状縁部分１０３Ａおよび下部環状縁部分１０３Ｂを通って内側弁座部分１０３に形成される。上記環状隅縁部分１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂは、軸方向に動くことができる弁本体２、および、その中の開口部２５０、２５１、２５２に相互作用し、所望の調整を達成する。また、開口部の中心が複数の開口部からなる（図２を参照のこと）。弁本体２の上部開口部２５０および下部開口部２５１はそれぞれ、複数に設けられ、バランスの取れたやり方で自由な油圧流れを可能にする。また、開口部の中心が複数の開口部からなる（図３を参照のこと）。上記開口部２５２には、上記隅／縁部分とより効率的に相互作用することができるように、真っ直ぐな下部および上部の縁が設けられることが好ましい。チャネル１５２、１５５および開口部２５１は、タンク１１９への出口に対して同一の方法で配列され、そのため、原則的には、開口部１５３の中心を通って下部圧力チャンバ１１５へ走る平面Ｐ１のまわりに鏡面対称が存在する。鉄リング４１が弁本体２の下端に取り付けられる。上記鉄リングの下に、且つこれに対して共軸的に、１つ（または複数）の電磁石４２が、弁本体２を制御するために設けられる。弁本体には、その上部部分に小さな環状表面２０７も設けられ、この環状表面２０７は、圧力がチャンバ１５１内部に作用するときに、上向きに方向づけられた力が常に環状表面２０７を通って作用することを意味する。運動要求が限定されているおかげで、弁本体２の制御／運動は、磁気的に有利に発生することができる。
【００１６】
複数の軸方向に配列されたチャネル１２９が設けられて、圧力チャンバ１５１を弁ハウジング１内の上部環状キャビティ１１６に接続し、このチャネルは弁ハウジングの上部部分の半径方向内腔１２４を経由して、環状開口部／スリット１１６内に入る。
【００１７】
弁は、下記のように機能する。図１に示される位置において、オイルの移動はいずれの方向にも起こらないが、油圧ピストン３はバランスの取れた位置にあり、チャネル１２９を通ってもたらされたオイルが上部表面３０を押圧しており、これは、下部チャンバ１１５の内部に含まれたオイルによって釣り合いが取れ、下方に向いた環状表面３１を経由して作用する。ピストンがこのように静止したままである場合に、上記均衡位置の位置は、任意に調整されてもよく、したがって下部チャンバ１１５に含まれるオイルの量に依存する。増加した電圧が電磁石４２に供給される場合、これは鉄リング４１を経由して力を与え、これが弁本体２を下方へ引く。これが起こるときには、開口部が２つの下部環状縁１０４Ｂ、１０３Ｂと、弁本体２０１と、中心開口部２５２の縁との間に形成され、そのため、オイルは、下部環状スペース１１５から、開口部／チャネル１５３、１５４、２５２を通って、環状チャネル１５２内へ流れ出て、次いで、タンクへの出口１１９を通ってさらに外へ流れ出る。同時に、上部環状縁部分１０４Ａ、１０３Ａは弁本体２０１を封止し、そのため、圧力チャンバ１５１から入口開口部１５４へ向けて下へ内側環状チャンバ１１５内へ流れるオイルはない。一方では、軸方向チャネル１２９と、上部環状表面３０に向けて作用する環状上部チャンバ１１６の半径方向チャネル１２４とを経由して、一定のオイル圧力が維持される。よって、これは、ピストン運動を下向き方向へ導き、そのため、その下端表面３２は下方へ動き、ストロークを実施することが可能である。上部表面３０の合計面積が、下部表面３１でこれの下およびその内部に位置する面積よりも大きいため、上記ストロークは、下向き方向では、上向き運動よりも強力になる。再度、弁本体の中心の開口部２５２は、平らな上部表面および下部表面を備えて適切に設計されているため、弁本体のわずかな動きが、チャンバ１１５から出口１１９へ向けて動くオイルにさらされている開口部が大きく変化することを意味する。
【００１８】
図示の実施例によると、弁本体の外径Ｄは１００ｍｍであり、これは、弁本体が１ｍｍしか動かないときには、運動に対して、非常に大きな流れ開口部を与える。縁部分が四方に延在するため、合計表面は約６００ｍｍ２に達する（２つの縁を使用するときには、Ｄ×π×１ｍｍ）。衝撃運動（または押圧）が完了したときには（または所望の位置に達したか）、電磁石４２への電流供給は終結（減少）し、そのため、弁本体２の表面２０７に作用する圧力は磁気力を克服し、これは弁本体を急速に上方に動かす。このようにして、反対のオイル流れが起こり、上部環状縁部分１０４Ａ、１０３Ａと弁本体２０１との間の開口部が形成される。したがって、圧力チャンバ１５１のオイルは、それにより、弁本体の開口部２５２を通って自由に下へ流れることができ、さらに環状チャンバ１５４内へ流れ、これを通り、次いで半径方向開口部１５３を経由して下部環状圧力チャンバ１１５内へ流れる。下部環状チャンバ１１５内の圧力が上昇した結果として（この圧力は上部環状チャンバ１１６内と同一である）、ピストンが上方に動き、下部環状表面３１は、上部環状表面３０よりかなり大きな表面を有する。戻り運動が所望の位置へ起こったときには、制御機構が再度作動され、上述にしたがって新しい衝撃（または押圧）を可能にする。もし代わりに、装置を調整手段として使用する場合には、電磁石への電流供給は、弁が閉じる（図１による位置）ほどの量に変化するだけであり、ピストン３は所望の位置で停止する。
【００１９】
弁本体の半径方向に露出した表面はすべての選ばれた点で、弁本体２の反対側で大きな反対方向力として露出されるため、弁本体は、半径方向に常にバランスの取れた状態であることに留意しなければならない。これは、弁本体のまわりに対称的に作られた環状窪み及び弁本体の開口部のおかげで達成され、これによって上記環状スペースの間の連通が可能になる。図１の説明の序文で既述のように、上記参考例は、長いストロークを有する装置に特に有利である。
【００２０】
図４による本発明の実施形態は、図１による参考例に対する多くの本質的な類似点を示すが、短くすばやい運動にはより適切である。第１の重要な差は、いずれの方向にも一定に加圧しないが、一方方向または他方向にピストンのまわりにおいてこれに影響を与えるために交替加圧を使用することである。別の重要な基本的な差は、この実施形態による弁本体２０１は、それ自体、磁性があり、したがって余分な鉄リング４１は必要ないが、弁本体２の各側の電磁石４２Ａ、４２Ｂ（２つ）を使用して、弁本体２の位置を制御可能なことである。さらなる差は、タンクへ走る２つの出口１１９Ａ、１１９Ｂがあることである。既述の図１による参考例と図４に示される実施形態とにおいて構造の詳細がどのように相互作用するかという基本的原則は、原則として同一であるため、対称的に作られた装置の「一方の半体」のみが下記に説明される。これは、一方方向のみのピストン運動を考慮してなされる。しかし、第１に、図１による参考例に対するさらなる差が説明される。弁ハウジング１０４、１０３および弁本体２には、それぞれ、４つの、対をなして配列された環状縁手段が設けられ、そのうちの２つのみが開くように相互作用し、他方の２対は閉じるように相互作用する。下は、対１０３Ａ、１０４Ａおよび１０３Ｃ、１０４Ｃのみがそれぞれ、ピストン３が下向き方向にストロークを実施するときに相互作用する（開くように）。図１による参考例と同様に、弁本体２には、中心に設けられた複数の開口部または開口２５２がある。上記開口部は、圧力のバランスを取り、すばやく短い流れ経路を達成するためのものである（図７も参照のこと）。さらに、油圧液体１０７用に複数の入口があることも示される。上記中心平面Ｐ１で圧力バランスを達成するために、弁本体２の内側ジャケット表面に環状窪み２６０があることも示される。弁本体２の中心開口部２５２の列の各側に、中心平面Ｐ１に対称的に、弁本体２に、それぞれ複数の半径方向開口部２６１および２６２が設けられる（図６も参照のこと）。上記開口部は、外側弁座部分１０４に設けられた外側環状チャンバ１６３および１６４とそれぞれ、内側弁座部分１０３に配列された内側環状チャンバ１６１および１６０とそれぞれの間に連通を形成する。上記内側チャンバ１６０および１６１は、それぞれ開口部１２４および１５３と連通し、それぞれの圧力チャンバ１１５および１１６へ走る。最後に、弁本体に追加セットの半径方向開口部２６３および２６４が設けられ、これらは上記平面Ｐ１に対称的に配列され、それぞれ、内側環状チャンバ１６２および上部環状チャンバ１６５が設けられる。上記下部および上部の環状チャンバは、それぞれ、タンクへ走る下部出口１１９Ａおよび上部出口１１９Ｂと直接連通する（図５も参照のこと）。
【００２１】
図４に示される本発明の実施形態による装置は、下記のように機能する。圧力は複数の入口１０７を経由し（当然ながら、１つの入口のみが使用されてもよい）、したがって、弁本体２の中心開口部２５２と連通する環状チャンバ１５１を加圧する。図４による位置に到達されると、油圧ピストンの運動はいずれの方向にも起こらず、環状チャンバ１５１および２６０からのすべての流れ経路は封止され、縁は互いにわずかに重なり合う。このようにして上部電磁石４２に電流が供給されるときには、磁場が弁本体２を、図面のとおり上向き方向へ動かす。それに関連して、縁線全体に沿って弁本体の環状縁２７１Ａ、２７１Ｂ及び２７２Ａ、２７２Ｂとの間に開口部が形成され、そのため、オイルは縁部分１０４、２７１Ｂ及び１０３Ａ、２７１Ａとの間に形成された環状スリットの間を流れ、中心環状チャンバ１５１および２６０からそれぞれ上方へ、２つの上部環状チャンバ１６１および１６３内へ流れてもよい。ここから、加圧されたオイルは次いで、半径方向開口部１２４を経由して内側上部環状チャンバ１１６内へ自由に流れてもよく、次いで、上部表面３０を経由して下方にピストンを加圧してもよい。同時に、対応するスリット１０４Ｃ、２７２Ａおよび１０３Ｃ、２７２Ｂはそれぞれ、底部で開き、オイルは下部環状圧力チャンバ１１５から出て、半径方向開口部１５３を経由し環状チャンバ１６０内へ流れこれを通り、直接下へ内側環状スリット１６０を通って行くか、または、弁本体２の開口部２６１を通り、他方の環状スリット１６４を経由して下へ、下部環状チャンバ１６２内へ入り、出口１１９Ａを通って出て、タンクへ行く。よって、上部環状チャンバ１１６の加圧は瞬時に起こり、一方、下部環状チャンバ１１５の排水が実施される。この処理の結果として、ピストン３は、迅速な下方運動を実施し、ピストンの端面１３２は次いで強力なストロークを行ってもよい。このようにストロークが下部磁気装置４２Ａによって実施されたときには、弁本体２の運動が逆になり、それぞれ逆の加圧および排水が起こるため、ピストンは代わりに上方へ動く。壊れていない相互作用縁線、たとえば１０４Ｃおよび２７２Ａは、弁本体２のきわめて小さな運動が大きな開口部を導くことを意味し、すなわち大きな環状スリットが形成され、そのため大きな流れが達成されてもよいことに留意すべきである。表面３０が設けられるおかげで（ピストン３の端面を使用する代わりに）、ピストンがいずれの方向に動くときにも容量の比較的小さな変更が達成され、これが装置の迅速性をさらに改良することにも留意すべきである。しかし、装置は、弁ハウジング１から突出しなければならないピストンの２つの端面に限定されないことに留意すべきである。さらに、断面図から見ることができるように、弁ハウジングは、矩形外側形状を備えて設計されることも有利である。
【００２２】
図８には、本発明による油圧装置の参考例が示される。基本的原則としてだいたいにおいて上述の参考例と同一であるため、本質的な差のみが下記に検討される。第１の重要な差は、この参考例による弁本体２は、全体としてバランスが取れていると言うわけではないということである。したがって、圧力液体用の入口１０７が常に加圧されているときに、弁本体はある程度、内側座部分１０３の中心の突出する部分を押圧するため、非常に高い正確度が要求されるならば、この装置はサーボバルブとしてはあまり適さない。しかし、もっとも重要な差は、弁本体２の運動用の制御機構４である。この参考例によると、油圧制御機構４の使用が示されている。これは、複数の突出手段２８０および２９０がそれぞれ弁本体２の両側、すなわち上部側および下部側に設けられ、この手段は弁本体を両方向に押圧するという事実によって果たされる。適切には、それらは円形であり、弁ハウジング１内の円形内腔１２２および１２５内をそれぞれ封止的に走る。上記内腔１２２および１２５に対してそれぞれ環状チャネル１２３および１２６を設けることで、上記環状チャネルを交互に加圧することにより、弁本体２０に影響を与え、両方向に動かすことができる。環状チャネル１２３および１２６の加圧は、互いの近隣に接続を有するために、それぞれ、入口１３２Ａおよび１３２Ｂを経由して適切に実施される。しかし、同一平面に配置されないことが好ましい（図面は、機能をよりはっきりと例示するためにのみ、これを示す）。したがって、制御機構の各入口から軸方向チャネル１２７および１３０があり、このチャネルは半径方向内腔１２１Ａおよび１２１Ｂを経由して、それぞれ上記環状チャネル１２３および１２６へ走る。したがって、オイルが弁ハウジング１から流れ出ないために、半径方向内腔１２１Ａおよび１２１Ｂは端で栓をされなければならないことに留意すべきである。図４同様、２つのチャンバの一方に交替して加圧が実施され、加圧されないチャンバはタンクへ接続されることによって排水される形態が図８に示される。
【００２３】
図９にはグラフが示され、これは、すべての用途の制御可能性を改良する形態の効果を明確にし、囲繞する弁はサーボバルブとして作用し、すなわち油圧ピストンを位置決めするためのものである。例として、図１の下が参照されるが、原理は他の実施形態にも使用されることが理解されなければならない。効果は、たとえば縁１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂを作ることによって達成され、これは、部分的に面取りされた環状リング区域（例えば１５４）へ流れるオイルの開口部を処理し、そのため、第１の運動中に中心位置たとえば約０．２ｍｍから開口部の縁は、円周のたとえば１０％を具備するのみであり、約０．２ｍｍの上記開口運動の後に、弁は円周全体のまわりに開口することができる。このようにして、より正確な制御が低速度（または停止）で達成され、小さな流れのため制御処理はより静かになる。加えて、長い円周に沿って漏れは減少する。縁部分の変化は対称的に実施され、そのため、バランスが良好であることが重要である。縁部分における面取りには多くの代替があり、たとえば、縁領域に対称的に配置された刻みであることが理解される。
【００２４】
図１０には、囲繞する弁スリーブ２にコピー弁機構が組み込まれる本発明の参考例が示される。上記油圧装置の基本的原則および設計は、上述のものと本質的に同一であり、したがって図１０に示される多くの表示記号は、上述の図面に関連して既述されている。したがって下記では、本質的な変更のみに焦点が当てられる。さらに、そのような油圧装置の１つの限定された部分のみが示され、たとえば、油圧ピストンまたは底部プレートは図示されず、上記詳細および他の必要な周辺部の詳細の原則は、上述のものと同一である。原則として、上述のものと同様に、複動電磁石を使用して、弁装置に影響を与え／制御するが、この場合には、コピー弁バー４１Ａを経由する。コピー弁機構を形成する部分の他の詳細は、図１１を参照してより詳細に説明される。垂直チャネル２９８は、可動弁スリーブ２を通って設けられ、そのため、タンク（Ｔ）への出口圧力に対応する下部圧力は、スロット付スペース１２８の上部側に存在し、その中を弁スリーブ２が動く。図１１に示されるように、スリーブ形状のライニング２９１が設けられ、弁スリーブ２内部に固定して備えられる。上記ライニング２９１内部の長手方向開口部の直径は、コピー弁バー４１Ａの直径と同一である（一定の適応度を備える）。図示の位置において、コピー弁バー４１Ａはその上端４１Ｃとともに、ライニングの上部縁部分２９１Ａの上に延在する。ライニングの上部縁部分２９１Ａとライニングの下部縁部分２９１Ｂとの間のスペースで、バー４１Ａにはより狭いウェブ４１Ｂが設けられ、そのため、ウェブ４１Ｂの端で縁部分に対してライニングの下部縁部分２９１Ｂおよび上部縁部分２９１Ａの両方で、封止縁が形成される。半径方向に延在する開口部２９５がライニングの中間に設けられ、この開口部が、ライニング２９１を囲繞するスロット付スペース２９２に連通する。上記スペース２９２は次に、弁スリーブ２の開口部２９４を経由して環状チャネル２９３に連通する。囲繞するチャンバ内の圧力Ｐが弁スリーブ２の表面Ａｉに作用するため、弁スリーブ２は上方に動くことを目指す。上記圧力は、したがってチャネル１０７を経由して伝達されるが、コピー弁バー４１Ａ及び弁スリーブ２の間のスロット付スペースを経由してライニング２９１の下部縁にも到達する。既述にしたがって、下部タンク圧力Ｔがライニング２９１の上部側に存在する。コピー弁バー４１Ａが上方に動くときには、油圧チャンバ２９３は、上部スロット付スペース１２８を経由してタンクＴに接続され、これは、チャネル２９８を経由して常に低い圧力Ｔを有する。コピー弁バー４１Ａが弁スリーブ２に対して下方に動くときには、油圧チャンバ２９３は、チャネル１０７を経由して加圧Ｐされる。上記圧力は、弁スリーブ２の表面Ａｙに影響を与え、これは、油圧チャンバ２９３の内部に設けられている。表面Ａｙは、上方に向いており、下方に向いている表面Ａｉよりも大きく、したがってこれらの表面は、反対方向に構成要素力を与え（Ｆ＝ｐ×Ａ）、好ましくはＡｙ＝２×Ａｉである。したがって、チャンバ２９３内部の圧力はオイルがどの方向からチャンバ２９３内に流れるかに依存し、封止縁２９１Ａを経由する低い圧力Ｔまたは封止縁２９１Ｂを経由する高い圧力Ｐのいずれかであり、この圧力は次いで内側開口部２９５、チャネル２９２に伝達され、最終的に外側開口部２９４を通り、その結果として弁スリーブ２が弁バー４１Ａの動きと同じ方向に動き、結局そのバランス位置が弁縁２９１Ａ、２９１Ｂによって到達され、ウェブ４１Ｂで再度それぞれの封止縁を閉じ、したがって、弁バーの運動のコピーが達成される。
【００２５】
図１２は、本発明による装置の代替実施形態が示され、弁装置が、弁ハウジング内部に位置する油圧ピストン３を必ずしも有さなくてもよいことは明らかである。多くの用途において、事実、弁ハウジング１と油圧ピストン／シリンダをそのように分けることが望ましいこともある。弁機能の原則は、図４を参照して説明したものとまったく同一である。したがって、図４と同一の表示記号が使用されているが、図１２による装置の一定部分は、より概略的に示される。したがって、下記では、図４に対する差異のみに焦点が当てられる。既述のように、油圧ピストン３は弁ハウジング１内部に設けられていない。代わりに、中心部分１０３Ｅが同質のユニットとして形成される。下部圧力チャンバ１１５は出口１１５Ａと連通し、これはコンジットに接続され、好ましくは、油圧シリンダ（図示せず）の対応する下部圧力チャンバに導く油圧ホース１１５Ｂに接続され、それには油圧ピストン３（図示せず）が設けられる。油圧ピストン３およびシリンダは、原則として全体的に従来のやり方で適切に設計され、用途による設計は、所望の機能パターンに適合され、たとえば、油圧ピストン３に上述の実施形態のいずれによる機能パターンを与える。対応するやり方で、上部圧力チャンバ１１６は上部出口１１６Ａに接続され、これは、上部油圧コンジット１１６Ｂに接続され、また油圧ホースであることが好ましく、油圧シリンダ内部の対応する上部油圧チャンバへ走り、それには油圧ピストン３が設けられる。このようにして、機能は図４を参照して記載されたものと同一になるが、油圧ピストン３を備えた油圧シリンダが弁ハウジング１から距離をおいて配列されるという点が異なる。さらに、弁スリーブ２は、有利なことに、拡張部全体に沿って同一のまたは少なくともほぼ同一の壁厚で設計されてもよいことが図１２から分かる。
【００２６】
図１３には、弁ハウジング１内部に共軸に設けられた油圧ピストン３を有し、１つの圧力チャンバに一定の圧力が使用される本発明による弁装置の参考例が示される。図１に示されるものとは異なり、この参考例によると、一定圧力がかけられるのは下部チャンバ１１５である。上記参考例は、図１による配列に比較して、ある点では驚くべき、かなりの利点を暗示する。弁ハウジング１および弁本体２の設計の原則は、本質的に上述のものと同一であるため、この図面を参照して詳細には説明しない。一方、油圧ピストン３は異なって設計されており、上部環状の上方に向いた表面３０は反対方向を向いた環状表面３１よりも本質的に大きい。油圧ピストンは弁ハウジング１内部に設けられ、そのため、より小さな表面３１は下部圧力チャンバ１１５内部にあり、これは、内側弁座部分１０３のチャネル１５３を経由して常に圧力入口１０７に連通する。上部チャンバ１１６は、上述の原則にしたがって弁本体２の位置に依存し、内側弁座１０３のチャネル１２４を通って、圧力入口１０７かまたはタンクへの出口１１９に連通するか、あるいは、連通を全体的に阻止する。
【００２７】
図１４には、機能的原理をより簡略に説明するために、図１３による装置が概略的に示される。圧力チャンバ１１５、１１６を互いから且つ周囲から封止するために、弁ハウジング１にはシーリングＳ１、Ｓ２、Ｓ３が有利に設けられることが示される。さらに、弁本体２は弁ハウジング外部に設けられた別個ユニットとして示される。しかし、これは原則的な図面であり、いずれにも本発明を制限するものではなく、一体化された弁本体２または外部に配列された弁ユニット２を使用して、この参考例による装置の利点を利用することができることは、当業者には明らかであることは理解すべきである。弁手段２は一方方向にばね影響を受け（張力ばね）、そのため、外部からの影響が図１４に示される位置、すなわち、弁手段２の第１の接続Ｖ１を経由したコンジットＬ３（弁ハウジング内部のチャネルであってもよい）がコンジットＬ２（これも部分的に弁ハウジング内部のチャネルであってもよい）を経由して、上部圧力チャンバ１１６近くのチャネル１２４を圧力源Ｐに接続する位置を取ることが示される。いずれの外部からの影響なしで上部チャンバが加圧されないように、ばねが弁４を位置決めするということは、安全の観点からすると有利である。図面から見ることができるように、圧力源ＰにはアキュムレータタンクＰＡが設けられ、これは圧力コンジットＬ２内の圧力を常に所望のレベルに維持する。図１４に示されるように、ピストンは、上方に向いた力よりも本質的に大きい下方に向いた力によって影響され、そのため、迅速な下方に向いた加速が得られる。弁手段２の位置が次いで変化し、そのため上部コンジットＬ３がＶ２を経由してタンクＴへのコンジットＬ４に連通する場合、この上部チャンバ１１６には本質的に低い圧力がある。下部圧力チャンバ１１５には常にフルシステム圧力があるため、油圧ピストン３は次いで上方に方向づけられた加速力を受け、そのため油圧ピストンが戻りストロークを実施する。しかし、上方に向いた圧力表面３０は下方に向いた圧力表面３１の２倍以上の大きさであるため、戻りストロークの加速は衝撃運動ほど大きくはない。この配列のおかげで、図１による配列に使用される場合よりも、衝撃運動で下部圧力チャンバ１１５から排出される場合のほうが、本質的に少量のオイルしか必要はないという非常に重要な利点が得られる。さらに、下部圧力チャンバ１１５からの戻りオイルはＬ１、Ｖ１およびＬ３を経由して上部チャンバ１１６にもたらされるため、ストロークによるタンクへの逆流がないという利点が得られる。これによって油圧システムの必要な容量が減少され、そうでなければ発生するであろう重い逆流を吸収するための大きな戻りコンジットの必要性を排除する。別の明白な利点は、安全性が大幅に改良されるということである。ピストンを使用するときには、常にピストンが上部圧力チャンバ１１６内で加圧されており、装置に何らかの欠陥が表れる場合には、高エネルギ含有のストロークが発生する危険が常にある。代わりに、図１３および１４の参考例にしたがって示されるように、打撃ピストンが底部側で常に加圧されている場合には、上記危険は排除される。さらに、倍の数の弁を配列し、これをピストンの上部側をタンクに接続することによって機能不全に対する保護がより得られる。また、他の形態を参照すると、図１３および１４による参考例が改良された安全性を与え、すなわち、ディーゼル燃焼の危険性が回避される。図１による装置に関連して、大きなオイルコラムが実際にストロークで加速され、このコラムは、ピストンが操作中に突然遅れるときに高速で下部チャンバ１１５を離れ、これは何ミリ秒かの間に下部チャンバでオイルの損失がありうることを暗示し、結果として負圧になる。これは、負圧用に製造されていない構成要素、たとえば圧力センサが故障することを暗示する。さらに、柔軟な材料から製造されるシーリングが損傷する可能性があり、負圧によって漏れやすくなり、すなわちピット損傷を受ける。負圧は、オイルが境界空気を開放することも意味する。次いで、自由な気泡が形成され、これは続いて、圧力が上昇すると発火、すなわちディーゼル燃焼発生する可能性があり、これは、せいぜいオイルおよびシーリングを点火するのみである。図１３および１４による参考例でこれらのすべての欠点は排除され、打撃運動でチャンバ１１５から排出されるオイルコラムはほとんどない。上記のように、高速での処理に関連して迅速な打撃運動を達成するこの原則は、上述の参考例による弁本体２を備えた装置に限定されず、この原則は、この分野の用途内の必要条件に合致するのに十分迅速である本質的にどのような種類の外部弁装置に関連して使用されてもよいことが理解される。
【００２８】
本発明は上記説明に限定されず、特許請求の範囲内で変動しうる。たとえば、油圧装置の機能の原則は、軸方向に動く代わりに、回される／回転される弁本体によっても達成することができる。また、サブフォーム、たとえば螺旋運動も企図することができる。弁本体を回す運動では、電磁石によって、たとえば電気エンジンと同一の様態で、好ましくはスリーブにローターを、適切には半径方向の磁気流を備えた永久磁石のセットを固定し、弁ハウジングにステーターを固定することによって、適切に動かされる。いずれの種類の角度センサがスリーブに設けられることが適切である。そのような解決法により、弁本体の位置を任意に制御し、したがって、油圧装置の位置および操作モードを制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、油圧装置の参考例を示す軸方向断面図である。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】図３は、図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図４】図４は、即座の運動に特に適切である本発明による好適な実施形態の軸方向における断面図である。
【図５】図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図６】図６は、図４の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図７】図７は、図４の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図８】図８は、本発明による装置の参考例を示す軸方向断面図である。
【図９】図９は、本発明の参考例の効果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明による参考例の図である。
【図１１】図１１は、図１０の一定の詳細を示す拡大図である。
【図１２】図１２は、本発明による修正された油圧装置を示す軸方向断面図である。
【図１３】図１３は、図１に示された装置の原理に従って油圧装置の参考例を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３による装置の機能原理を示す図である。

Claims (16)

1. 弁ハウジング内部に配列された可動弁本体（２）を備えた弁ハウジング（１）と、該弁ハウジング（１）内部に設けられた少なくとも１つの油圧チャンバ（１１５）と、該油圧チャンバ（１１５）内に配置され、油圧によって上下動される油圧ピストン（３）と、該可動弁本体（２）を制御するための少なくとも１つの制御機構（４）と、を具備する油圧装置であって、該弁ハウジング（１）が複数の組み合わされた要素（１０２、１０３、１０４）を具備し、該要素の少なくとも２つの要素（１０３、１０４）が、互いに対して共軸的に配列され、そのため該２つの部品の間に環状スペース（１２８）が形成され、該弁本体（２）が、スリーブ形状であり該弁ハウジング（１）内の該環状スペース（１２８）内部に配列され、該弁本体（２）には油圧液体が該弁本体（２）を通って半径方向に流れるのを可能にするために複数の開口部（２５０、２５１、２５２、２０６、２０２）が設けられている、油圧装置において、該弁本体（２）が、半径方向に作用する油圧力に対して全体的にバランスが取れるように、該弁ハウジング（１）内部に設けられ、該弁本体には、該弁本体の内側表面および外側表面の両方に設けられた該各開口部（２５０、２５１、２５２、２０６、２０２）の周囲に、縁部分（２７２Ａ、２７２Ｂ）が、該弁本体の内側表面および外側表面から突出した形状で設けられ、該弁本体（２）に設けられた縁部分（２７２Ａ、２７２Ｂ）が、該弁ハウジング（１）内部において、前記少なくとも２つの要素（１０３、１０４）の表面にそれぞれ設けられた縁部分（１０３Ｃ、１０４Ｃ）および前記少なくとも２つの要素（１０３、１０４）の表面に、前記縁部分（１０３Ｃ、１０４Ｃ）と隣接してそれぞれ設けられたチャネル（１６０、１６４）と相互作用することにより、該弁本体（２）が、該弁ハウジング（１）内において、液体が該油圧チャンバ（１１５）へおよび該油圧チャンバ（１１５）から流れることができる開口位置にある時に、油圧液体が該チャネルの各々から該縁部分の各々を越えて且つその間に流れることができ、且つ、該弁本体（２）が、該弁ハウジング（１）内において、液体が該油圧チャンバ（１１５）へおよび該油圧チャンバ（１１５）から流れることができない閉鎖位置にある時に、該縁部分は封止するように作用することを特徴とする油圧装置。
2. 前記弁本体（２）の前記縁部分が、前記開口部の少なくとも１つの一体化部分であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記弁本体（２）が、前記弁本体の中央を横断する平面（Ｐ１）に対して対称的に設計されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記弁本体（２）を閉鎖位置から開口位置へ動かすために前記弁ハウジング（１）内における前記弁本体（２）の最大の必要な運動が、前記弁本体（２）の外径（Ｄ）の０．１〜３％の間であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 閉鎖位置と開口位置との間の前記弁本体（２）の運動が、前記油圧ピストン（３）に対して軸方向に実施されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記弁本体（２）を一方の端位置から他方の端位置へ調整する時間が、１０ミリ秒未満であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記油圧ピストン（３）が、異なる外径を有する３つの共軸一体化ユニット（３３、３４、３５）を具備し、中心部分（３４）が最大直径を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの制御機構（４）が、油圧式に作動されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの制御機構（４）が、磁気式に作動されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記制御機構（４）が、前記弁本体に位置する少なくとも１つの強磁性部分（４１）と、前記弁ハウジングに設けられた少なくとも１つの電磁石（４２）と、を具備することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記電磁石（４２）が、油圧オイルによって冷却されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記弁ハウジング（１）には、その側壁に、１または数個の圧力接続（１０７）およびタンク接続（１１９）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
13. 前記装置が、即座の衝撃を実施し且つ重い力を伝達するよう意図された衝撃／押圧手段の一部であり、前記弁本体（２）が３〜５００ｍｍ間の最小直径を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記縁部分の少なくとも１つには、対称的に配列された窪みが設けられ、これによって、前記弁本体（２）のその閉鎖位置からの小さな動きで、前記弁本体（２）を通る半径方向に小さな流れを発生させることができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
15. 前記油圧ピストン（３）には、少なくとも２つの環状の力伝達表面（３０、３１）である上部の環状表面（３０）と下部の環状表面（３１）が互いに対向して設けられ、上部の環状表面（３０）が下部の環状表面（３１）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
16. 前記弁ハウジング（１）には、２つの別個の油圧チャンバ（１１５、１１６）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。

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