JP2003535275A - 油圧衝撃/押圧装置 - Google Patents
油圧衝撃/押圧装置Info
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Abstract
Description
、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。
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。
、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。
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。
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。
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。
、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。
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。
使用することができることが理解される。
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。
施形態は、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。
(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1
03、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。
02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1
24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10
4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。
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、104
A、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25
0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。
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1
16内に入る。
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、103
A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15
4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1
16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3
2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。
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。
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
、上記実施形態は、長いストロークを有する装置に特に有利である。
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、42
B(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
よる実施形態と図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による実施形態に対するさら
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1
03A、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
実施形態と同様に、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2
52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1
60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)。
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、27
1B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1
19A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。
てだいたいにおいて上述の実施形態と同一であるため、本質的な差のみが下記に
検討される。第1の重要な差は、この実施形態による弁本体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。この実施形態によると、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実施形態が図8に示される。
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0.2
mm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0.2
mm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。
加実施形態/修正が示される。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4
1A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29
2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29
3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29
3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2
91B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2
95、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。
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10
3E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115
A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。
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好適な実施
形態が示される。図1に示されるものとは異なり、この好適な実施形態によると
、一定圧力がかけられるのは下部チャンバ115である。上記実施形態は、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3
1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1
19に連通するか、あるいは、連通を全体的に阻止する。
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、この好適な実施形態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3
1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11
6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の好適な実施形態にしたが
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による実施形態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による実施形態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、上述の好
適な実施形態による弁本体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。
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。
おける断面図である。
す図である。
Claims (21)
- 【請求項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(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、実質
的に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本質的に、好ましくは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、該開口部の近隣にある該弁本体には
該弁本体の内側表面および外側表面の両方で縁部分(272A、272B)が設
けられ、この縁部分(272A、272B)が、該弁ハウジング(1)内部に設
けられた縁部分(103C、104C)およびチャネル(160、164)と相
互作用し、そのため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、そのとき該弁本体(2)が、該弁ハウジング(1
)内部に位置決めされ液体が該油圧チャンバ(115)へおよびこれから流れる
のを可能にし、且つ、該弁本体(2)の第2の位置にある該縁部分は封止するよ
うに相互作用し、そのため、該油圧液体が該油圧チャンバ(115)へまたはこ
れから流れることができないことを特徴とする油圧装置。 - 【請求項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。 - 【請求項3】 前記弁本体(2)が、前記弁本体にわたって中心を走る平面
(P1)に対して基本的に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。 - 【請求項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、スリ
ーブの外径(D)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%未満であることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】 閉鎖位置と開口位置との間の前記弁本体(2)の運動が、少
なくとも実質的に、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。 - 【請求項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ミリ秒未満であり、好ましくは5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。 - 【請求項7】 油圧ピストンが、油圧チャンバ内に少なくとも1つの外方に
向いた端面(32)を備えて設けられ、該油圧ピストン(3)が前記弁ハウジン
グ(1)内部に共軸的に配列されることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項8】 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7に記載の装置。 - 【請求項9】 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。 - 【請求項10】 前記制御機構(4)が、前記弁本体(2)を動かすことが
できるように配列される手段(280、290)を具備し、この手段が前記弁ハ
ウジング(1)内の開口部(122、125)内を動くことができ、該開口部(
122)が本質的に該手段の形状に対応し、該開口部(122、125)が、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(123、126)に
連通することを特徴とする請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 前記手段(280、290)が、円形外側ジャケット表面
を有し、前記開口部(122、125)が、軸方向に延在する円形穴であること
を特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項12】 少なくとも1つの制御機構が、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。 - 【請求項13】 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12に記載の装置。 - 【請求項14】 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13に記載の装置。 - 【請求項15】 前記弁ハウジング(1)には、その側壁の1つまたは数個
に、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。 - 【請求項16】 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
間の最小直径を有し、好ましくは50mm以上、より好ましくは80mm以上を
有することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項17】 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。 - 【請求項18】 前記縁部分の長さが、したがって合計開口部領域が、前記
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いことを特徴とする
請求項1に記載の装置。 - 【請求項19】 前記弁本体(2)が、環状表面(Ai、Ay)に作用する
油圧によって位置決めされ、前記表面の少なくとも一方への油圧液体が、前記弁
本体(2)に設けられた弁スライド(41A)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、囲繞する弁本体が該弁スライド(4
1A)に盲従的に従い、これが今度は複動電磁石によって位置決めされることを
特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項20】 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)が互いに対向して設けられ、好ましくは上部環状表面(
30)が他方よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項21】 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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