JP5286365B2 - 電動油圧昇圧機 - Google Patents

Description

この発明は、電気機械変換器と、圧力媒体供給源に接続されていてシリンダとそのシリンダ内で動作軸に沿って摺動可能なピストンを有している油圧（液圧）機械式の出力段を備えてなり、前記油圧機械式の出力段に付属していて少なくとも部分的に前記ピストンの内部に配置されるとともに誘導孔内で前記動作軸に沿って摺動可能に誘導されるスプール弁に対して前記電気機械変換器が作用し、油圧式のシーケンス制御を形成するために前記誘導孔上に設けられた対応する第２リーディングエッジと協働作用する２つの第１リーディングエッジを前記スプール弁が有してなる、電動油圧昇圧機に関する。

上述した種類の電動油圧昇圧機は多様な構成形態において知られている。従来の技術として例えば欧州特許出願公開第０２９６１０４号Ａ１明細書および独国特許第１９７５７１５７号Ｃ２明細書を参照することができる。欧州特許出願公開第０２９６１０４号Ａ１明細書によれば、（電気機械変換器によって入力段として付勢される）スプール弁が油圧液によるピストンへの加圧を直接的に制御することによって油圧機械式の出力段が一段階式に構成される。それに対して独国特許第１９７５７１５７号Ｃ２明細書に開示された電動油圧昇圧機においては、スプール弁を前置スプール弁として構成し制御室に油圧液を付加することによってスプール弁に対して同軸に配置された可動式の制御スリーブの摺動を制御し、その際前記制御スリーブが（互いに協働作用する第３および第４のリーディングエッジを介して）油圧液によるピストンへの加圧を制御することによって油圧機械式の出力段が二段階式に構成される。この種の電動油圧昇圧機は例えば機械あるいは各種設備の駆動機構またはその他の多様な適用形態において使用可能である。

従来の技術によって知られている電動油圧昇圧機は、特に最大出力数値（例えば３０ｔレベルあるいはそれを超えるような応力）、経済性、および精度（再現性）等に関しての常に増大するユーザの要求性能を極限定的にしか満たすことができない。また、特に高い動性（例えば１秒間に２０サイクルあるいはそれ以上の動作速度）の側面も生産速度に対して時折決定的な意味を持つため経済性の観点において重要である。

上述の要求は部分的に相反する課題となる。例えば高い出力を生成するためには適宜に強固な油圧機械式の出力段の寸法が必要になり、（それに伴った可動部品の高い質量のため）動性の確立に悪影響が及ぼされる。

欧州特許出願公開第０２９６１０４号Ａ１明細書 独国特許第１９７５７１５７号Ｃ２明細書

前述した従来の技術に対して本発明の目的は、独自の方式によって高い出力と同時に極めて高い動性を達成可能であるという特徴においてユーザ側の要求性能を満たす冒頭に述べた種類の電動油圧昇圧機を提供することである。

本発明によれば前述した目的は、冒頭に述べた種類の電動油圧昇圧機において誘導孔をシリンダに固定された第１の区域と動作軸に沿って変位可能で第２のリーディングエッジを備えている第２の区域からなる二分割式に構成することによって解決される。従って本発明に係る電動油圧昇圧機においては（既知の構造方式と異なって）単一部材型の誘導孔ではなく二分割式の誘導孔をスプール弁のために設けることが決定的であり、その際にスプール弁を誘導するよう機能する誘導孔の区域のうち第１の区域はシリンダに固定し第２のリーディングエッジを備えている第２の区域をピストンの動作方向に摺動可能にすることによって両方の区域を動作軸に沿って相対的に移動可能にする。この方式によれば単一部材型の誘導孔と比較して誘導孔の全長を実質的に短縮することができる。そのことによって同時に油圧機械式の出力段の総寸法とそれに従った移動質量の低減が可能になり、従って高い圧力を提供するように設計された電動油圧昇圧機をそのような高出力タイプにおいては従来達成不可能であった動性をもって稼働させることができる。加えて、本発明に係る電動油圧昇圧機の構成は極めて大きな製造技術上の利点をもって達成され；その理由は誘導孔の両方の区域が連続式の長い誘導孔と比べて容易に所要の精度をもって製造可能であるためである。本発明に係る電動油圧昇圧機は信頼性の高い動作の観点においても好適であり；その理由は連続式の長い誘導孔を有する既知の同種の電動油圧昇圧機において部品の変形および／または相互間の傾動によって生じ得る問題を本発明の適用によって抑制することができるためである。その結果本発明によって、前述したように極めて出力が高いばかりでなく比較的強固、単純かつ高信頼性に構成されまた所定の作業あるいは動作プログラムを最高の精度をもって実施するために適していて駆動機構以外の適用分野において使用可能な電動油圧昇圧機を提供することが可能になる。

本発明の第１の追加構成によって誘導孔の第１の区域をシリンダ内あるいはシリンダ構成部材内に挿入されるガイドスリーブ内に形成すれば極めて好適である。その際前記のガイドスリーブは特に油圧液が充填された空間を貫通することができ、すなわち少なくとも部分的にその外周上で油圧液と接触することが可能である。このことを同様な誘導孔の区域を直接シリンダ構成部材上に設ける構成形態と比べるとその利点は製造技術上のものばかりではない。むしろこの構成は信頼性の点からも有利であり、特に稼働に伴った変形および／または製造誤差を補償するためにガイドスリーブをシリンダ構成部材に相対して（一定の制限内で）変動可能にする場合に有利である。

本発明の別の好適な追加構成によれば、油圧機械式の出力段のリターンフロー接続部をシリンダ構成部材の端壁の領域内に配置し、その際油圧機械式の出力段のスプール弁に前記リターンフローが貫流するようにする。この構成の特別な利点は、例えば油圧機械式の出力段の極めて低い構造高とそれによって可能になる可動質量の最小化である。

本発明に係る電動油圧昇圧機のさらに別の好適な追加構成は、電気機械変換器、すなわちその固定子が直接シリンダ構成部材の端壁上に構成されることを特徴とする。それによって可能になる極めて短い負荷路程が電動油圧昇圧機に極めて高い精度をもたらす。言い換えると：電気機械変換器の固定子を油圧機械式の出力段のシリンダの端壁上に直接設置することによって機械の精度に対する悪影響を大幅に抑制することができる。加えてそのように追加構成された電動油圧昇圧機は極めて小型の構成となる。

電気機械変換器としては駆動軸に対して平行、すなわちｚ方向に延在するモータ軸を備えていて可動子（リニエータまたはリニアアクタ）が直接スプール弁に作用する電動リニア直結駆動装置を使用することが極めて好適である。従ってこの追加構成において極めて特徴的なことは、ピストンがシリンダ内で動作軸に沿って摺動可能にされている油圧機械式の出力段と可動子が二分割式の誘導孔内でｚ方向に摺動可能に誘導される油圧機械式の出力段のスプール弁に対して作用する純粋に電気式のリニア直結駆動装置の形式の入力段が設けられる点である。スプール弁は２つの第１のリーディングエッジを備え、それらが誘導孔の第２の区域上に形成された第２のリーディングエッジと協働作用し、それらの第１および第２のリーディングエッジの協働作用の結果油圧による追従制御のためｚ方向へのスプール弁の摺動が（直接あるいは間接的に（下記参照））油圧機械式の出力段のピストンの同じ路程分の摺動をもたらす。従って電動リニア直結駆動装置を使用したスプール弁のｚ方向への摺動が同方向かつ同じ大きさの油圧機械式の出力段のピストンの動作に１：１の割合で変換される。その結果この種の油圧機械式の昇圧機は比較的単純かつ頑丈な構造と稼働中における高い信頼性を特徴とする。さらにこれは非常に小型でまた極めて正確に動作することができ；何故ならピストンの位置に相当する信号フィードバック（このフィードバックは考えられる動作プログラムの動性ならびにその精度のいずれの観点においても不利に作用し得る）を決して必要としないためである。むしろ、（必要に応じて電気機械変換器に作用する数値制御内で実行される）動作プログラムが直接的、すなわち制御系における信号フィードバックを伴わずにスプール弁の動作ならびにそれに１：１で追従する油圧機械式の出力段のピストンの動作に変換される。

前述した追加構成形態の観点において電動リニア直結駆動装置の固定子は油圧機械式の出力段のシリンダの端壁と固定的に結合することができる。すなわちこのことは、本発明のさらに別の好適な追加構成において電動リニア直結駆動装置の可動子が前記シリンダの端壁を貫通する連結棒を介してスプール弁と固定的に結合される場合に該当する。

その際前述した電動リニア直結駆動装置の可動子をスプール弁と固定的に結合する連結棒が実質的に油圧機械式の出力段のシリンダのリターンフロー圧力が付加された低圧空間を貫通することが極めて好適である。この方式によってシリンダに対する連結棒の密封が比較的少ない要求条件をもって達成される。従って密封の領域内において連結棒に対して顕著な摩擦力は作用せず、そのことが電動油圧昇圧機の動性ならびにその精度（ピストン動作の再現性）の両方の観点において良好に作用する。

その点に関して極めて好適な本発明の追加構成によれば、シリンダの端壁の連結棒の貫通領域内に全く密封が施されない。むしろ、電動リニア直結駆動装置の可動子が油圧機械式の出力段のシリンダ構成部材と気密に結合されて電動リニア直結駆動装置の固定子を貫通しているブシュ内に収容され、そのブシュの内空間が油圧液を含有している油圧機械式の出力段の低圧空間に接続される。その際油圧機械式の出力段の低圧空間と前記の電動リニア直結駆動装置の可動子を被包しているブシュの間の（場合によって連結棒の往復動作によって支援された）油圧液交換が発生し、従って恒常的に交換される油圧液によって前記電動リニア直結駆動装置の効果的な冷却が達成可能になる。このことは特に前記のブシュが電動リニア直結駆動装置の固定子内に熱伝導性に収容される場合に有効である。このようにして電動リニア直結駆動装置の温度変動を最小限に低減することによって、電動油圧昇圧機の再現性ならびに精度がさらに改善される。同時に比較的小型の構成要素を使用することができ、このことは必要とされる構成空間の観点から有利であるばかりでなく、可動質量を最小化することができるため電動油圧昇圧機の動性の観点からも好適である。（電動リニア直結駆動装置の可動子（のみ）を前述した方式によって油圧液が充填されたブシュ内に収容する代わりに）電動リニア直結駆動装置全体を油圧機械式の出力段のシリンダ構成部材と気密に結合されたケース部材内に収納し、そのケース部材の内空間を油圧機械式の出力段の油圧液を含有している低圧空間と接続すれば同様な効果を達成することができる。

本発明の枠内において勿論油圧機械式の出力段の多様な構成形態が考えられる。特に、油圧機械式の出力段を一段式あるいは二段式に実施することができる。一段式の油圧機械式の出力段の実施に際して第２のリーディングエッジがピストンに固定して設置される。この方式によって油圧機械式の出力段のピストンが直接スプール弁の動作に追従する。

それに対して油圧機械式の出力段が二段式に構成される場合、（電気機械変換器によって付勢される）スプール弁がパイロット弁を形成し、第２のリーディングエッジはピストン内に動作軸に沿って摺動可能に挿入された制御スリーブ上に形成され、前記制御スリーブが一方で２つの第３のリーディングエッジを備えていてそれらの第３のリーディングエッジが油圧追従制御を形成するために対応するピストンの２つの第４のリーディングエッジと協働作用する。この構成形態においては、制御スリーブがスプール弁の動作に追従しピストンはその制御スリーブの動作に追従することによって油圧機械式の出力段のピストンが間接的にのみスプール弁の動作に追従する。この方式によって互いに協働作用する第１および第２のリーディングエッジが比較的に少量の油圧液の通流のみ、すなわち制御スリーブの調節のために必要な体積流量を制御する。他方油圧機械式の出力段のピストンを調節するために作用する体積流量は互いに協働作用する第３および第４のリーディングエッジによって制御される。

油圧機械式の出力段を二段式に構成する場合、動作軸の方向においてピストンに相対する制御スリーブの動作をピストンの最大動作ストロークに対しての所定割合に制限する２個のストッパを設けることが好適である。それらのストッパを設けることによりそのようなストッパを備えていない実施形態に比べて（所与の最大ストロークに対して）油圧機械式の出力段をより短い構造長にし得ることが極めて好適である。この機能の観点においてピストンに相対する制御スリーブの総動作長を例えば予め設定されたピストンの最大ストロークの５％ないし２５％、特に１０％ないし１５％に制限することができ、それによって例えば４０ｍｍに設定されたピストンの最大ストロークの場合制御スリーブは第３および第４のリーディングエッジが理論的に互いに整列している零位置を始点にして両方向にそれぞれ２．５ｍｍ（ピストンストロークの６．２５％）ピストンに対して移動することができる。必要に応じてピストンに相対する制御スリーブの動作許容範囲を前記のストッパを使用して非対称に設定することもできる。

次に本発明の実施例について添付図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態に従って構成された電動油圧昇圧機を示した概略断面図である。 図１の電動油圧昇圧機の部分拡大図である。 図１に概略的に示された電動油圧昇圧機の実施例を追加的な詳細構造と共に示した構成図である。 本発明の第２の実施形態に従って構成された電動油圧昇圧機を示した概略断面図である。 本発明の第３の実施形態に従って構成された二段式の油圧機械式の出力段を備えた電動油圧昇圧機を示した概略断面図である。 図４の電動油圧昇圧機の部分拡大図である。 図４の電動油圧昇圧機の部分拡大図である。 本発明の第４の実施形態に従って構成された二段式の油圧機械式の出力段を備えた電動油圧昇圧機を示した概略断面図である。

（アダプタ０内に挿入された）エレメント１を数値制御装置３内に記憶された動作ブログラムに従ってｚ方向４に延在する動作軸５に沿って上下に動かすために電動油圧昇圧機６が設けられており、その電動油圧昇圧機に対して前記の数値制御装置３が作用する。この電動油圧昇圧機は、電動リニア直結駆動装置７として構成された電気機械変換器２の形式の入力段と（二分割式の）シリンダ８とその中で動作軸５に沿って摺動可能に誘導されたピストン９とからなる油圧機械式の出力段１０を主要構成要素として含んでいる。前記の電動リニア直結駆動装置７はそのモータ軸１１がｚ方向に延在しており、可動子１２が数値制御装置３の制御に従ってｚ方向内で所定の位置に所在するように前記数値制御装置３によって直接的に制御されるように構成される。

（電動リニア直結駆動装置７の可動子１２とエレメント１の間に接続された）油圧機械式の出力段１０は圧力媒体供給源１３に接続され、その圧力媒体供給源は既知の方式でモータ１４とそのモータによって駆動されタンク１５から油圧液を吐出させるポンプ１６と逆止め弁１７と蓄圧機１８を含んでいる。油圧機械式の出力段１０のシリンダ８とピストン９の間には２つの動作空間、すなわち環状の第１の動作空間１９と（同様に環状の）第２の動作空間２０が定義されている。その際ピストンは差動ピストンとして構成され、ｚ方向において求めた前記第１の動作空間１９に接するピストン９の総面積２１が前記第２の動作空間２０に接する（同様にｚ方向において求めた）ピストン９の総面積２２によりも顕著に小さくなる。

第１の動作空間１９内には常に圧力媒体供給源１３の動作圧力が作用する。一方ｚ方向に沿ったピストン９の動作を達成するために以下に詳細に記述するように第２の動作空間２０を制御し、それによって前記の圧力媒体供給源１３に対して流体工学的に接続可能にして動作空間２０の内部に圧力媒体供給源の動作圧力が発生しピストン９をエレメント１と共に下方に移動させるようにするか、またはタンク１５に対して流体工学的に接続可能にして動作空間２０の内部にリターンフロー圧力が発生しピストン９をエレメント１と共に上方に移動させるようにする。この目的のため油圧機械式の出力段１０のピストン９の内部に配置されていて動作軸５に沿ってすなわちｚ方向に摺動可能であるスプール弁２３が設けられる。その際スプール弁２３は誘導孔内で誘導され、すなわち上方の鍔部２４が前記誘導孔の上方の第１の区域２５内で誘導され下方の鍔部２６は前記誘導孔の下方の第２の区域２７内で誘導される。その際前記誘導孔の第１の区域２５をシリンダ８内に挿入されたガイドスリーブ２９の内面２８から形成することによって前記第１の区域がシリンダに固定されたものとなるように構成する。他方誘導孔の第２の区域２７は、ピストン９内に配置された階段式の袋孔３１からの内面３０によって形成することによりピストンに固定されたものとなるように構成する。その結果スプール弁２３に対して二分割式の誘導孔が形成される。他方ガイドスリーブ２９の外面３２はピストン９の階段式の袋孔３１の上部の内面３３内に気密に接合する。

スプール弁２３の上方の鍔部２４および下方の鍔部２６とそれらの上方の鍔部および下方の鍔部の間に存在する外面３４とさらに上方の鍔部および下方の鍔部の間に存在するガイドスリーブ２９の内面２８の区域と袋孔３１の上部内面３３および下部内面３０とガイドスリーブ２９の端面５３および袋孔３１の階段部３５とによって高圧空間３６が定義される。この高圧空間は複数の放射方向孔３７（図面の明瞭性の観点からそのうち１本のみが示されている）によって常に第１の動作空間１９と結合され、従ってその内部に常に圧力媒体供給源１３の動作圧力が存在する。その際後述する機能方式の観点から階段部３５によって定義される高圧空間３６の面のｚ方向における突出が第１の動作空間１９に接合するピストン９の端面２１のｚ方向における突出に比べて著しく小さくなる。

スプール弁の下方の鍔部２６上には２つの第１のリーディングエッジ３８、すなわち上方の第１のリーディングエッジ３８ａと下方の第１のリーディングエッジ３８ｂが形成されている。それらが対応する第２のリーディングエッジ３９、すなわち上方の第２のリーディングエッジ３９ａおよび下方の第２のリーディングエッジ３９ｂと協働作用し、それらの第２のリーディングエッジはピストン内の袋孔３１の内面３０の下部領域内に配置された環状溝４０上に形成されている。前記の環状溝４０は複数の軸方向溝４１（明瞭性の理由からそれらのうち１本のみが図示されている）を介して常に第２の動作空間２０と結合される。

特にスプール弁２３の上方の鍔部２４とそのスプール弁の上方の鍔部２４の上方に存在するガイドスリーブ２９の内面の領域によって仕切られた油圧機械式の出力段１０の中空部４２がシリンダ８の端壁４４の領域内に配置されタンク１５と結合されている油圧液のリターンフロー接続部４５と放射方向孔４３を介して結合される。それによって上方の低圧空間４６を形成し、その内部に実質的にリターンフロー圧力が存在する。スプール弁２３には縦方向に貫通孔が穿設され；その縦孔４７は開口部５４を介して上方の低圧空間４６に接続されるとともに、スプール弁２３の下端部上においてスプール弁２３の下方の鍔部２６とそのスプール弁の下方の鍔部の下方に存在する袋孔３１の内面３０の下部領域と袋孔３１の端面とによって仕切られている下方の低圧空間４８に接続している。従って下方の低圧空間４８内にも実質的にリターンフロー圧力が存在する。

電動リニア直結駆動装置７の固定子５２は油圧機械式の出力段１０のシリンダ８の端壁４４と固定的に結合される。電動リニア直結駆動装置７はさらにシリンダ８と気密に結合されたケース部材４９によって被包されている。電動リニア直結駆動装置７の可動子１２はシリンダ８の端壁４４と上方の低圧空間４６を貫通する連結棒５０を介してスプール弁と固定的に結合される。シリンダ８の端壁４４内に設けられた孔５１を介して前記の連結棒５０がシリンダから突出し、その孔５１は上方の低圧空間４６とケース部材４９の内部との間で油圧液の交換が可能になるように寸法設定される。

記憶されている動作プログラム内に設定された大きさをもって可動子１２が下方に移動するように電動リニア直結駆動装置が制御装置３によって制御されると、前記の動作が連結棒５０を介して同じ大きさでスプール弁２３に伝導される。それによって上方の第１のリーディングエッジ３８ａと上方の第２のリーディングエッジ３９ａの間に環状間隙が形成され、それを介して環状溝４０が高圧空間３６と結合される。そのため高圧空間から環状溝４０と軸方向孔４１を介して第２の動作空間２０内に油圧液が流入し、それによってピストンが下方に動作する。その際上方の第１のリーディングエッジ３８ａと上方の第２のリーディングエッジ３９ａが再び相互に整列し前記の環状溝が再び閉鎖された際にピストンの下降動作が停止するため；ピストン９の動作はスプール弁２３が摺動した大きさと等しくなる。

逆に：記憶されている動作プログラム内に設定された大きさをもって可動子１２が上方に移動するように電動リニア直結駆動装置が制御装置３によって制御される場合、その動作が連結棒５０を介して同じ大きさでスプール弁２３に伝導される。それによって下方の第１のリーディングエッジ３８ｂと下方の第２のリーディングエッジ３９ｂの間に環状間隙が形成され、それを介して環状溝４０が下方の低圧空間４８と結合される。そのため軸方向孔４１と環状溝４０と下方の低圧空間４８とスプール弁２３の縦孔４７と上方の低圧空間４６と放射方向孔４３を介して第２の動作空間２０とリターンフロー接続部４５の間の圧力補償が達成され、その結果第２の動作空間２０内にリターンフロー圧力が存在する。第１の動作空間１９内に存在する圧力媒体供給源１３の動作圧力のためピストン９が上方に推進される。その際下方の第１のリーディングエッジ３８ｂと下方の第２のリーディングエッジ３９ｂが再び相互に整列し前記の環状溝が再び閉鎖された際にピストンの上昇動作が停止するため；ピストン９の動作はスプール弁２３が上方に摺動した大きさと一致する。そのピストン９の上昇動作に際して第２の動作空間２０から押し出された油圧液は軸方向孔４１と環状溝４０と下方の低圧空間４８とスプール弁２３の縦孔４７と上方の低圧空間４６と放射方向孔４３を介してタンク１５に還流する。同時に圧力媒体供給源１３から第１の動作空間１９に油圧液が追加流入する。

図２に示された実施形態に対しても上述した図１に関する説明が同様に該当する。従って上記の実施形態の説明の繰り返しは省略する。特筆すべきことは３つの変更点のみである。まず第１に図２によればガイドスリーブ２９がその外面上において一様にシリンダ形状には形成されておらずむしろ上方の鍔部５５と下方の鍔部５６とその間の縮小された直径からなる領域５７を備えることが示されており；それによって加工技術上および経済性の両方の利点がもたらされ、特に許容製造誤差に関しての要件が緩和される。また、誘導孔の下方の区域２７は直接ピストン９内には形成されず、ピストン９内に固定的に圧入されたピストンスリーブ５８内に形成される。そのためこの実施形態において第２のリーディングエッジ３９が環状溝４０の縁部によっては形成されることはなく；むしろ前記のスリーブ５８が放射方向の開口部５９を備えていて、上方の第２のリーディングエッジ３９ａと下方の第２のリーディングエッジ３９ｂは該当する開口部５９の縁部によって形成される。これによっても加工技術上の利点がもたらされる。さらに、図２の実施形態はシリンダ８の端壁４４を介する連結棒５０の貫通領域内に独立したインサートＥを備え、それによって特定の状況に対応して所要の連結棒５０の密封および／または誘導に対して適応することができる。

図３の実施形態も実質的に図２の実施形態と同様である。従って上述の実施形態の説明の繰り返しは省略する。図３に関して特筆すべきことは１つの重要な変更点のみである。ここでリターンフロー接続部６０はシリンダ８の端壁４４の領域内には配置されず、むしろシリンダ８の下端部の領域内に配置される。そのため下方の低圧空間４８は、ピストン９内に配置されていて（ピストン９がシリンダ８に対してどの位置にあっても）シリンダ内に配置された環状溝６２と流体工学的に結合されている放射方向孔６１を介して前記の環状溝６２に接続するリターンフロー接続部６０と結合される。この実施形態においてスプール弁２３にはピストン９の上昇動作によって発生する油圧液のリターンフローが貫流しない。むしろここではスプール弁を貫通している縦孔６３のみが下方の低圧空間４８と上方の低圧空間４６の間の圧力補償の機能を達成する。縦孔６３内の（補償）通流はスプール弁２３の摺動の間にのみ適宜に誘導孔内に発生する。

さらに図３の実施形態は、油圧機械式の出力段のシリンダ構成部材と気密に結合されていて内部空間が油圧機械式の出力段の油圧液を含んだ低圧空間に接続されているケース部材内に電動リニア直結駆動装置が全体的に収容されることはなく、むしろ電動リニア直結駆動装置７の可動子１２（のみ）が油圧機械式の出力段のシリンダ構成部材の端壁４４と気密に結合されるとともに電動リニア直結駆動装置の固定子５２を貫通しているブシュＢ内に収容される点において図１および図２の実施形態と特に異なっている。ブシュＢの内部空間と油圧機械式の昇圧段の上方の低圧空間４６の間には恒常的な油圧液交換が存在する。ブシュＢの上部領域には可動子１２の動作に応じて変形可能な球形の補償部材が設けられ、従って可動子の動性がブシュ内に存在する油圧液によって影響を受けることはない。

図４に示された実施形態は、特に二段式の油圧機械式の出力段１１０が設けられる点において図３の実施形態と異なっている。この実施形態において各構成要素および機能を上述の説明から容易に理解することができるように同等な機能の構成要素には図１ないし図３の参照符号に１００を足した符号を付して示しており、詳細を下記に記す：

電動リニア直結駆動装置１０７の可動子１１２とエレメント１０１の間に配置され圧力媒体供給源１１３に接続された油圧機械式の出力段１１０がシリンダ１０８ならびに工具アダプタを備えたピストン１０９を含んでいる。シリンダ１０８とピストン１０９の間に２つの動作空間、すなわち環状の第１の動作空間１１９と（同様に環状の）第２の動作空間１２０が定義されている。第１の動作空間１１９内には常に圧力媒体供給源１１３の動作圧力が作用する。一方ｚ方向に沿ったピストン１０９の動作を達成するために以下に詳細に記述するように第２の動作空間１２０を制御し、それによって前記の圧力媒体供給源１１３に対して流体工学的に接続可能にして動作空間１２０の内部に圧力媒体供給源の動作圧力が発生しピストン１０９をエレメント１０１と共に下方に移動させるようにするか、またはタンク１１５に対して流体工学的に接続可能にして動作空間１２０の内部にリターンフロー圧力が発生しピストン１０９をエレメント１０１と共に上方に移動させるようにする。この目的のため動作軸１０５に沿ってすなわちｚ方向に摺動可能である前置スプール弁として構成されたスプール弁１２３が設けられる。その際スプール弁１２３は誘導孔内で誘導され、すなわち上方の鍔部１２４が前記誘導孔の上方の第１の区域１２５内で誘導され下方の鍔部１２６は前記誘導孔の下方の第２の区域１２７内で誘導される。その際前記誘導孔の第１の区域１２５をシリンダ１０８内に挿入されたガイドスリーブ１２９の内面１２８から形成することによって前記第１の区域がシリンダに固定されたものとなるように構成する。他方誘導孔の第２の区域１２７は、ピストン１０９内に固定的に圧入されたピストンスリーブ１７２内でｚ方向に沿って摺動可能に誘導された制御スリーブ１７１の上部の内面１７０から形成することによってｚ方向に摺動可能に構成される。その結果スプール弁１２３に対して二分割式の誘導孔が形成される。

ガイドスリーブ１２９の下端の領域内にビーディング１７３が形成され、その上において一方で制御スリーブ１７１の外面の上部領域１８７ｏに対するガイドスリーブ１２９の充分な密封が達成されるとともに、他方ではピストンスリーブ１７２の内面１７５に対するガイドスリーブ１２９の充分な密封が達成される。

スプール弁１２３の上方の鍔部１２４および下方の鍔部１２６とそれらの上方の鍔部および下方の鍔部の間に存在する外面１３４とさらに上方の鍔部および下方の鍔部の間に存在するガイドスリーブ１２９の内面１２８の区域と制御スリーブ１７１の上部の内面１７０とによって内側上方の高圧空間１３６が定義される。この高圧空間は孔１７７を介して常に圧力媒体接続部１７８と結合され、その結果その内部に常に圧力媒体供給源１１３の動作圧力が存在する。さらに、制御スリーブ１７１の下部の内面１８０と上部のプラグ１８１とピストンスリーブ１７２の下部の内面１８２と下部のプラグ１８３と制御スリーブ１７１の端面１８４によって仕切られた内側下方の高圧空間１７９内に常に圧力媒体供給源１１３の動作圧力が存在する。そのため内側下方の高圧空間１７９が制御スリーブ１７１を貫通する放射方向孔１８５を介して環状の外側高圧空間１８６に接続され、この外側高圧空間は制御スリーブ１７１の上方の鍔部１８８と中央の鍔部１８９の間に延在する制御スリーブ１７１の中央領域とピストンスリーブ１７２の内面１７５の間に形成されるとともに（ピストンスリーブ１７２に対して制御スリーブ１７１がどの位置にある場合でも）ピストンスリーブ１７２とピストン１０９を貫通する放射方向孔１９０を介して第１の動作空間１１９に接続されている。

上部のプラグ１８１の上方の制御スリーブ１７１の範囲内に内側の低圧空間１９１が設けられ、それがスプール弁１２３を貫通する縦孔１４７を介して上方の低圧空間１４６に接続され、他方でその上方の低圧空間４６が孔１９２を介してリターンフロー接続部１４５と結合される。この方式によって内側の低圧空間１９１内に実質的にリターンフロー圧力が存在する。

同様に環状の下方の低圧空間１４８内にもリターンフロー圧力が存在し、その低圧空間１４８はピストンスリーブ１７２の内面１７５と制御スリーブ１７１の中央の鍔部１８９および下方の鍔部１９３とその中央の鍔部１８９と下方の鍔部１９３の間に延在する制御スリーブ１７１の外面の下部領域１８７ｕとによって仕切られるとともにピストンスリーブ１７２とピストン１０９を貫通する放射方向孔１９４と環状溝１９５を介してリターンフロー接続部１４５に接続されている。

さらにピストンスリーブ１７２の内面１７５と制御スリーブ１７１の上方の鍔部１８８と上方の鍔部１８８の上方に延在する制御スリーブ１７１の外面の上部領域１８７ｏとビーディング１７３とによって仕切られた調整空間１９６が設けられ、それに制御スリーブ１７１を貫通する内側の調整開口部１９７が接続している。

スプール弁１２３の下方の鍔部１２６上には２つの第１のリーディングエッジ１３８、すなわち上方の第１のリーディングエッジ１３８ａと下方の第１のリーディングエッジ１３８ｂが形成されている。それらが対応する第２のリーディングエッジ１３９、すなわち制御スリーブ１７１の内側の調整開口部１９７上に設けられた上方の第２のリーディングエッジ１３９ａおよび下方の第２のリーディングエッジ１３９ｂと協働作用する。

制御スリーブの中央の鍔部１８９上には第３のリーディングエッジ１９８、すなわち上方の第３のリーディングエッジ１９８ａと下方の第３のリーディングエッジ１９８ｂが形成されている。それらが対応する第４のリーディングエッジ１９９、すなわち外側の調整開口部２００上に形成された上方の第４のリーディングエッジ１９９ａおよび下方の第４のリーディングエッジ１９９ｂと協働作用し、前記の外側調整開口部２００はピストンスリーブ１７２を貫通するとともにピストン１０９内に配置された環状溝１４０と交流し、その環状溝が他方で複数の軸方向孔１４１（明瞭性の理由からそれらのうち１本のみが図示されている）を介して第２の動作空間１２０と結合されている。

記憶されている動作プログラム内に設定された大きさをもって可動子１１２が下方に移動するように電動リニア直結駆動装置１０７が制御装置１０３によって制御されると、前記の動作が連結棒１５０を介して同じ大きさでスプール弁１２３に伝導される。それによって上方の第１のリーディングエッジ１３８ａと上方の第２のリーディングエッジ１３９ａの間に開口部が形成され、それを介して調整空間１９６が上方の高圧空間１７６と結合される。そのため上方の高圧空間１７６から内側の調整開口部１９７を介して調整空間１９６内に油圧液が通流しその方式によって制御スリーブ１７１の下方への動作が発生する。この機能に関して、制御スリーブに作用する油圧のため下方の高圧空間１７９に隣接する制御スリーブ１７１の端面１８４と上方のプラグ１８１のｚ方向への突立が上方の高圧空間１７６に隣接する制御スリーブ１７１の端面と調整空間に隣接する上方の鍔部１８８の環状面のｚ方向への突立に対して逆作用することを考慮すべきである。従って上記の機能について重要なことは後者の面積の合計が前者の面積の合計に比べて大きくなることであり、その理由はそうでなければ制御スリーブ１７１がスプール弁１２３の下方への動作に追従し得ないためである。このことは制御スリーブ１７１の下方の鍔部１９３が中央の鍔部１８８および上方の鍔部１８９よりも小さな直径を有することによって達成され、従ってピストンスリーブ１７２の孔が下方の低圧空間１４８の領域内に段部を有する。

上方の第１のリーディングエッジ１３８ａと上方の第２のリーディングエッジ１３９ａが再び相互に整列し前記の開口部が再び閉鎖された際に制御スリーブの下降動作が終了するため；制御スリーブ１７１が全体的に実施する動作はスプール弁１２３が摺動した大きさと等しくなる。制御スリーブが下方に摺動することによって上方の第３のリーディングエッジ１９８ａと上方の第４のリーディングエッジ１９９ａの間に開口部が形成され、それによって環状の外側高圧空間１８６が外側の調整開口部２００を介して環状溝１４０と結合される。従って環状の外側高圧空間１８６から油圧液が外側の調整開口部２００を貫流し環状溝１４０と軸方向孔１４１を介して第２の動作空間１２０内に通流し、それによってピストン１０９が下方に移動する。その際上方の第３のリーディングエッジ１９８ａと上方の第４のリーディングエッジ１９９ａが再び相互に整列し前記の開口部が再び閉鎖された際にピストンの下降動作が終了するため；ピストン１０９の動作はスプール弁１２３と制御スリーブ１７１が摺動した大きさと等しくなる。

逆に：記憶されている動作プログラム内に設定された大きさをもって可動子１１２が上方に移動するように電動リニア直結駆動装置１０７が制御装置１０３によって制御されると、その動作が連結棒１５０を介して同じ大きさでスプール弁１２３に伝導される。それによって下方の第１のリーディングエッジ１３８ｂと下方の第２のリーディングエッジ１３９ｂの間に開口部が形成され、それを介して調整空間１９６が内側の低圧空間１９１と結合される。そのため内側の調整開口部１９７とスプール弁１２３の縦孔１４７と上方の低圧空間１４６と孔１９２を介して調整空間１９６とリターンフロー接続部１４５の間の圧力補償が実施され、その結果調整空間１９６内にリターンフロー圧力が存在する。内側下方の高圧空間１７９内に存在する圧力媒体供給源１１３の動作圧力のため制御スリーブ１７１が上方に推進される。この制御スリーブ１７１の上方への動作（調整空間１９６が無圧である場合）のためには、下方の高圧空間１７９に隣接する制御スリーブ１７１の端面１８４と上方のプラグ１８１のｚ方向への突立が上方の高圧空間１７６に隣接する制御スリーブ１７１の端面のｚ方向への突立よりも大きくなれば充分である。下方の第１のリーディングエッジ１３８ｂと下方の第２のリーディングエッジ１３９ｂが再び相互に整列し前記の開口部が再び閉鎖された際に制御スリーブ１７１の上昇動作が終了するため；制御スリーブ１７１の動作はスプール弁１２３が上方に摺動した大きさと等しくなる。制御スリーブ１７１の上昇動作に際して調整空間１９６から押し出された油圧液は内側の調整開口部１９７とスプール弁１２３の縦孔１４７と上方の低圧空間１４６と孔１９２を介してタンク１１５に還流する。同時に圧力媒体供給源１１３から内側下方の高圧空間１７９に油圧液が追加流入する。制御スリーブ１７１が上方に摺動することによって下方の第３のリーディングエッジ１９８ｂと下方の第４のリーディングエッジ１９９ｂの間に開口部が形成され、それによって環状の下方の低圧空間１４８が外側の調整開口部２００を介して環状溝１４０と結合される。そのため軸方向孔１４１を介して第２の動作空間１２０とリターンフロー接続部１４５の間の圧力補償が達成され、その結果第２の動作空間１２０内にリターンフロー圧力が存在する。第１の動作空間１１９内に存在する圧力媒体供給源１１３の動作圧力のためピストン１０９が上方に推進される。その際下方の第３のリーディングエッジ１９８ｂと下方の第４のリーディングエッジ１９９ｂが再び相互に整列し前記の開口部が再び閉鎖された際にピストン１０９の上昇動作が終了するため；ピストン１０９の動作はスプール弁１２３と制御スリーブ１７１が上方に摺動した大きさと一致する。そのピストン１０９の上昇動作に際して第２の動作空間１２０から押し出された油圧液は軸方向孔１４１と環状溝１４０と下方の低圧空間１４８と放射方向孔１９４を介してタンク１１５に還流する。同時に圧力媒体供給源１１３から第１の動作空間１１９に油圧液が追加流入する。

さらにピストンスリーブ１７２に相対する制御スリーブ１７１の動作を上下で制限する２個のストッパを設けることができる。この点に関して制御スリーブの上方への動作を制限するためにまず調整空間１９６の領域内でその空間を仕切っているピストンスリーブ１７２の内面１７５上に固定されるとともに制御スリーブの上方鍔部１８８に対するストッパを形成するリングを設ける。下方においてはピストンスリーブ１７２に相対する制御スリーブ１７１の動作が制御スリーブ１７１の端面１８４のストッパによって下方のプラグ１８３上で制限される。このストッパのため、勿論所定の条件下において、すなわち制御スリーブの実際の変位ストロークが該当するストッパによって定義されたピストンスリーブに相対する制御スリーブの動作許容範囲よりも大きくなる場合にスプール弁１２３の上方あるいは下方へのストロークに対応する前述した制御スリーブ１７１の完全な動作はピストン１０９がピストンスリーブ１７２と共に制御スリーブの上方あるいは下方への動作に既に部分的に追随していることを前提条件とする。（スプール弁１２３の充分に大きな実際の変位ストロークの結果）制御スリーブ１７１がピストンスリーブ１７２に相対するそれの上方あるいは下方への動作を制限するストッパに接合すると、制御スリーブ１７１およびピストン１０９が上方あるいは下方への動作の一部を連携して実施する。

図５に示された実施形態は協働作用するリーディングエッジ、すなわち両方の第１および第２のリーディングエッジのペアならびに両方の第３および第４のリーディングエッジのペアに関する限り基本的に図４の実施例と同様に機能し；必要な詳細点については以下の記述において明らかにされる。図５に示されている本発明に係る打抜プレスの電動油圧駆動ユニットの技術的な構造と図４の実施形態に対する相違点に関して特筆すべきことは以下に個別に記述する重要な特徴である：

まず第１に制御スリーブ１７１を貫通する複数の軸方向孔２０１を介して環状の外側高圧空間１８６から圧力媒体供給源１１３の動作圧力が内側上方の高圧空間１７６に付加される。それによって図４に示されたシリンダ構成部材１０８を貫通する孔１７７を省略することができる。

さらに、制御スリーブ１７１の下方の区域を排除することによって（この制御スリーブが図４の実施形態に比べて）大幅に短縮される。前述の図４の説明中の用語に関連して図５の制御スリーブ１７１は２つの鍔部、すなわち上方の鍔部１８８と（両方の第３のリーディングエッジを備えている）中央の鍔部１８９のみを有している。従って図４の実施形態において中央の鍔部１８９の下方に延在する制御スリーブの区域が図５の実施形態において削除されている。同様に図４の実施形態の下側中央の高圧空間１７９も削除されている。このことによって第１に油圧機械式の出力段の極めて低い構造高とそれに従った電動油圧昇圧機の極めて小型の構造が可能になり、それが（可動質量の低減の結果）達成可能な動性にも好影響をもたらす。さらにこの構造方式によって上方の低圧空間１４６を制御スリーブ１７１の全長にわたって貫通している縦孔２０２とスプール弁１２３の縦孔１４７を介して下方の低圧空間１４８に接続することが可能になる。この方式によってさらに図４の実施形態において設けられている孔１９２を削除することもできる。従って全体として機能に悪影響を与えることなく図４の実施形態に比べて大幅な構造簡略化と極めて小型の構造が達成される。

前述の図４に関する説明から当業者において基本的に図５の実施形態の機能方式を理解する可能であるが、以下に個別に説明する：

記憶されている打抜プログラム内に設定された大きさをもって可動子１１２が下方に移動するように電動リニア直結駆動装置１０７が制御装置１０３によって制御されると、前記の動作が連結棒１５０を介して同じ大きさでスプール弁１２３に伝導される。それによってスプール弁１２３の上方の第１のリーディングエッジと制御スリーブ１７１の上方の第２のリーディングエッジの間に開口部が形成され、それを介して調整空間１９６が上方の高圧空間１７６と結合される。そのため上方の高圧空間１７６から内側の調整開口部１９７を介して調整空間１９６内に油圧液が通流しその方式によって制御スリーブ１７１の下方への動作が発生する。この機能に関して、制御スリーブ１７１に作用する油圧のため（環状の外側高圧空間１８６に隣接する中央の鍔部１８９の環状面に比べて縮小された）環状の外側高圧空間１８６に隣接する制御スリーブ１７１の上方の鍔部１８８の環状面のｚ方向への突立が上方の高圧空間１７６に隣接する制御スリーブ１７１の端面と調整空間に隣接する制御スリーブの上方の鍔部１８８の環状面のｚ方向への突立に対して逆作用することを考慮すべきである。従って上記の機能について重要なことは後者の面積の合計が前者の面積の合計に比べて大きくなることであり、その理由はそうでなければ制御スリーブ１７１がスプール弁１２３の下方への動作に追従し得ないためである。

制御スリーブが下方に摺動することによってその制御スリーブ１７１の中央の鍔部１８９上に設けられた上方の第３のリーディングエッジとピストンスリーブ１７２上に設けられた上方の第４のリーディングエッジの間に開口部が形成され、それによって環状の外側高圧空間１８６が外側の調整開口部２００を介して環状溝１４０と結合される。従って環状の外側高圧空間１８６から油圧液が外側の調整開口部２００を貫流し環状溝１４０と軸方向孔１４１を介して第２の動作空間１２０内に通流し、それによってピストン１０９が下方に移動する。その際上方の第３のリーディングエッジと上方の第４のリーディングエッジが再び相互に整列し前記の開口部が再び閉鎖された際にピストンの下降動作が終了するため；ピストン１０９の動作はスプール弁１２３と制御スリーブ１７１が摺動した大きさと等しくなる。

逆に：記憶されている打抜プログラム内に設定された大きさをもって可動子１１２が上方に移動するように電動リニア直結駆動装置１０７が制御装置１０３によって制御されると、その動作が連結棒１５０を介して同じ大きさでスプール弁１２３に伝導される。それによってスプール弁１２３上に設けられた下方の第１のリーディングエッジと制御スリーブ１７１上に設けられた下方の第２のリーディングエッジの間に開口部が形成され、それによって調整空間１９６が制御スリーブ１７１の縦孔２０２を介して下方の低圧空間１４８と結合される。そのため内側の調整開口部１９７と制御スリーブ１７１の縦孔２０２を介して調整空間１９６とリターンフロー接続部１４５の間の圧力補償が実施され、その結果調整空間１９６内にリターンフロー圧力が存在する。環状の外側高圧空間１８６内に存在する圧力媒体供給源１１３の動作圧力のため制御スリーブ１７１が上方に推進される。この制御スリーブ１７１の上方への動作（調整空間１９６が無圧である場合）のためには、（環状の外側高圧空間１８６に隣接する中央の鍔部１８９の環状面に比べて縮小された）環状の外側高圧空間１８６に隣接する制御スリーブ１７１の上方の鍔部１８８の環状面のｚ方向への突立が上方の高圧空間１７６に隣接する制御スリーブ１７１の端面の上方のｚ方向への突立よりも大きくなれば充分である。このことは、ピストンスリーブ１７２内の環状の外側高圧空間１８６の領域内に設けられた段部によって達成され、そのため制御スリーブの上方の鍔部１８８の直径がその制御スリーブの中央の鍔部１８９の直径よりも顕著に大きくなる。

制御スリーブ１７１の上昇動作に際して調整空間１９６から押し出された油圧液は内側の調整開口部１９７と制御スリーブ１７１の縦孔２０２と下方の低圧空間１４８を介してタンク１１５に還流する。同時に圧力媒体供給源１１３から環状の外側高圧空間１８６に油圧液が追加流入する。制御スリーブ１７１が上方に摺動することによって下方の第３のリーディングエッジと下方の第４のリーディングエッジの間に開口部が形成され、それによって下方の低圧空間１４８が外側の調整開口部２００を介して環状溝１４０と結合される。そのため軸方向孔１４１を介して第２の動作空間１２０とリターンフロー接続部１４５の間の圧力補償が達成され、その結果第２の動作空間１２０内にリターンフロー圧力が存在する。第１の動作空間１１９内に存在する圧力媒体供給源１１３の動作圧力のためピストン１０９が上方に推進される。そのピストン１０９の上昇動作に際して第２の動作空間１２０から押し出された油圧液は軸方向孔１４１と環状溝１４０と下方の低圧空間１４８と放射方向孔１９４を介してタンク１１５に還流する。同時に圧力媒体供給源１１３から第１の動作空間１１９に油圧液が追加流入する。

さらに図５にはピストンスリーブ１７２に相対する制御スリーブ１７１の動作を制限する２個のストッパが示されており、その際各方向についてピストン１０９の最大の総動作ストロークの２％ないし３％に制限され、これは動作ストロークを４０ｍｍに設計した場合図示された制御スリーブの０位置からそれぞれ２ｍｍないし３ｍｍのピストン１０９に相対した制御スリーブ１７１の動作可能性に相当する。前記のストッパはピストンスリーブの孔の下部の区域内に固定された両方のリングに係り、その上に制御スリーブ１７１の中央の鍔部１８９が当接することができる。それらのストッパの機能に関しては図４についての説明と同様である。また中央の鍔部１８９上に配置された第３のリーディングエッジを保護することができるその他のストッパの構成あるいは配置も当業者において容易に想定可能である。

Claims (3)

1. 電気機械変換器（２；１０２）と、圧力媒体供給源（１３；１１３）に接続されていてシリンダ（８；１０８）とそのシリンダ内で動作軸（５；１０５）に沿って摺動可能なピストン（９；１０９）を有している油圧機械式の出力段（１０；１１０）を備えてなり、前記油圧機械式の出力段に付属していて少なくとも部分的に前記ピストン（９；１０９）の内部に配置されるとともに誘導孔内で前記動作軸に沿って摺動可能に誘導されるスプール弁（２３；１２３）に対して前記電気機械変換器が作用し、油圧式のシーケンス制御を形成するために前記誘導孔上に設けられた対応する第２リーディングエッジ（３９ａ，３９ｂ；１３９ａ；１３９ｂ）と協働作用する２つの第１リーディングエッジ（３８ａ，３８ｂ；１３８ａ，１３８ｂ）を前記スプール弁が有してなる電動油圧昇圧機であり、前記誘導孔をシリンダに固定された第１の区域（２５；１２５）と動作軸（５；１０５）に沿って変位可能で第２のリーディングエッジ（３９ａ，３９ｂ；１３９ａ；１３９ｂ）を備えている第２の区域（２７；１２７）からなる二分割式に構成し、前記誘導孔の第１の区域（２５；１２５）をシリンダ（８；１０８）内に挿入されたガイドスリーブ（２９；１２９）内に形成し、前記誘導孔の第２の区域（２７）をピストンに固定して構成することによって油圧機械式の出力段（１０）を一段式に構成し、ガイドスリーブ（２９）の外面（３２）がピストン（９）の袋孔（３１）の内面（３３）に気密に接合することを特徴とする電動油圧昇圧機。
2. ガイドスリーブ（２９；１２９）の外面上を少なくとも部分的に油圧液が通流し、好適には環状の油圧動作空間（２０；１２０）によって被包することを特徴とする請求項１記載の電動油圧昇圧機。
3. 電動リニア直結駆動装置（７；１０７）の可動子（１２；１１２）を油圧機械式の出力段（１０；１１０）のシリンダ（８；１０８）と気密に結合されて電動リニア直結駆動装置の固定子（５２；１５２）を貫通しているブシュ（Ｂ）内に収容し、そのブシュの内部空間を油圧機械式の出力段の油圧液を含有している低圧空間（４６；１４６）と接続することを特徴とする請求項１または２に記載の電動油圧昇圧機。

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