JP2016530463A - バルブ管を用いる可逆式液圧変換器 - Google Patents

Abstract

バルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）は中間圧力段階（４４）を含み、中間圧力段階（４４）は、中間圧力シリンダ（２）および複動型中間圧力ピストン（３）からなる。複動型中間圧力ピストン（３）の位置はピストン位置センサ（１４）により前記変換器（１９）の制御コンピュータに送られる。前記シリンダ（２）および前記ピストン（３）は２つの中間圧力チャンバ（５）を形成し、これらの中間圧力チャンバ（５）は、少なくとも１つのバルブ管（１２）により中間圧力流入・流出回路（１５）と連通するように置かれることが可能である。前記変換器（１）は２つの高圧シリンダ（９）も含み、これらの高圧シリンダ（９）のうちの各高圧シリンダ（９）は、より小さい直径の高圧ピストン（８）と協働して、２つの高圧チャンバ（１１）を画成する。これらの高圧チャンバ（１１）は、少なくとも１つのバルブ管（１２）により高圧流入・流出回路（１６）と連通するよう置かれることができる。様々なバルブ管（１２）のうちの１つのバルブ管（１２）は独立的バルブ・アクチュエータ（１３）と協働する。【選択図】図１

Description

本発明の発明主題は、バルブ管を用いる可逆式液圧変換器である。

液圧回路の増圧および／または減圧するための様々な技術的解決策が存在する。連続性が要求される液圧流を増圧または減圧することは、不連続的な流れが許容される液圧流の増圧または減圧よりも技術的にさらに困難であることに注意すべきである。

大部分の増圧器または減圧器が基づく主要な原理は、受け側ピストンに堅牢に接続された送り側ピストンにある。これら２つのピストンは同一ストローク上で移動し、異なる断面積を有する。この場合、各ピストンはシリンダおよびヘッド部と協働し、その一方で、送り側ピストンは、受け側ピストンの液圧回路とは独立的である液圧回路と連通する。増圧するためには、送り側ピストンは受け側ピストンよりも大きい断面積を有さなければならず、その一方で、減圧するためには、送り側ピストンは受け側ピストンの断面積よりも小さい断面積を有さなければならない。この原理により、低圧側の液圧回路の平均流速は高圧側の液圧回路の平均流速よりも大きい。

上述のピストンを用いる増圧器または減圧器の長所は、前記ピストンがシリンダとともに良好なシールを形成する限り、単純性、小型性、低単価性、および高効率性にある。一方、係る増圧器または減圧器の主な短所は、脈動であり、より低い度合いでは、係る増圧器または減圧器が、液圧流体の圧縮エネルギーの全部を、特に送り側ピストン側において、必ずしも回収することができないという事実である。

他の増圧器または減圧器の構成は、異なる容積を有し、且つ同一のシャフト上に搭載されるかまたは少なくとも任意種類のトランスミッションにより回転において同期されている、第１の送り側回転容積液圧ポンプと第２の受け側回転容積液圧ポンプである。前記の他の構成では、ピストンを用いる増圧器または減圧器のピストンが、当業者に既知である任意種類であり得る前記のポンプにより置換される。

回転容積液圧ポンプを用いる増圧器または減圧器の特長は、本質的に、高圧側および低圧側の両方における、液圧流体の流れの改善された連続性にある。他の特長は、送り側ポンプと受け側ポンプとの間で異なる回転速度を定めるトランスミッションのより容易な組み込みの可能性にある。この後者の解決策に対する代替は、２つのポンプのうちの少なくとも一方を可変容積のポンプとして提供することである。

回転容積液圧ポンプを用いる増圧器または減圧器の問題点は、コスト、複雑性、全体的サイズ、および、ピストンを用いる増圧器または減圧器の効率よりも全般的に効率がより小さくなることである。

対向するピストンを用い、実質的に連続的な流れを生成することを意図する多数の増圧器または減圧器がすでに特許により保護されていることに注意すべきである。例えば仏国公開特許第２８８９２６５号に注目すべきである。同特許では、「差動ピストン」と呼ばれる低圧ピストが提供されている。この差動ピストンは、２つの低圧チャンバを区切り、前記の低圧ピストンのそれぞれの対向側面上に配置された２つの高圧ピストンを作動させる。その一方で、分配器は、低圧ピストンにより作動される機械的手段により作動される切り替えスライド・バルブを含み、前記の機械的手段は、ここでは、移動の終点において低圧ピストンを押圧する駆動フィンガである。

この構成によれば、各高圧ピストンは、シリンダ、および、シリンダと協働するバルブと協働して、高圧ポンプを構成する。高圧ポンプが含む高圧ピストンは、低圧ポンプにより、交代的な長手方向の平行移動において移動される。低圧ポンプの表面は、交代的に、および反対位相で、低液圧に露出されている。低圧ピストンが低圧段階を構成し、その一方で、高圧ピストンがともに高圧段階を構成することは、明らかである。

仏国特許２８８９２６５を読むと、増圧のみが可能であり、当該装置が減圧を提供しないことは明らかである。事実、前記特許２８８９２６５によれば、高圧段階は受け側のみであり、駆動側ではない。なぜなら、高圧段階がポンプを構成するためである。

低圧ピストンが、その表面の各表面上において２つの異なる断面積を有する点を除き、同様の様式で機能する液圧増圧器について説明する仏国公開特許第２５７５７９２号に注目すべきである。低圧ピストンの第１方向の動きにおいては、より小さい断面積の表面のみが低液圧に露出され、その一方で、前記ピストンの第２方向の動きにおいては、より大きい断面積の表面は、より小さい断面積の表面により生成される力の２倍である拮抗する力を生成する。前記の２つの表面は、低液圧に同時に露出され続ける。得られる結果は、仏国特許第２８８９２６５号により保護される対向ピストンを用いる増圧器により生成される結果と同様である。その低圧ピストンの特定的な構成とは別に、仏国特許第２５７５７９２号は、再び、前記スライド・バルブが、同時に、または、非同時に低液圧に対して露出する２つの反対の軸方向表面の有効断面積が異なるために、前記ピストンの移動方向の逆転が、平行移動において切り替えスライド・バルブを操作するために、前記ピストンがそのストロークの終点においてブロックまたは開放することが可能であるポートにより行われるという点において、仏国特許第２８８９２６５号と区別される。

この場合においても、仏国特許第２８８９２６５号が説明する装置に対して同じ機能的制限を課す理由と同様の理由により、増圧器のみが可能であることは、仏国特許第２５７５７９２号を読めば明らかである。

米国特許第５９８４０２６号は、切り替えスライド・バルブが、低圧ピストンと協働する機械的手段と、前記スライド・バルブの一方の表面または他方の表面に対して交代的に力を印加し、それにより当該の表面を移動させる液圧と、の両方により操作されるという詳細を除き、以前の２つの特許と同一の原理に基づく。

この後者の場合においても、仏国特許第２８８９２６５号および仏国特許第２５７５７９２号で説明される装置に対して同一の機能的制限を課す理由と同様の理由により、増圧のみが可能である。

欧州特許第０２３４７９８号は、同一原理の他の変形について説明し、低圧段階を画成するために２つの低圧チャンバを区切る低圧ピストンを用いる。前記ピストンは、以前の３つの特許で説明されたのと同様の方法で前記低圧ピストンのそれぞれの対向側面上に配置された２つの高圧ピストンを作動させる。前記の欧州特許第０２３４７９８号は、今回は、低圧ピストンと協働する機械的手段により作動される主要切り替えスライド・バルブを含む、千鳥状の低液圧流体分配器を用いる。その一方で、前記スライド・バルブはバルブおよびバルブ座を用いて第２切り替えスライド・バルブの２つの軸方向表面に対して交代的に印加される切り替え圧力を制御する。

欧州特許第０２３４７９８号で説明される他の変化例は、注目すべきことに、機械的アクチュエータにより平行移動において駆動される切り替えスライド・バルブである。なお機械的アクチュエータのネジは低圧ピストンに接続されたケーブルにより回転される。

欧州特許第０２３４７９８号の変化例が再び増圧器の低圧段階のみに関するものであることに注意すべきである。高圧段階は事実、依然として２つの対向するプランジャ・ピストンを用いる液圧ポンプである。これらの変化例は、したがって、減圧を可能にする可逆式ではなく、仏国特許第２８８９２６５号、仏国特許第２５７５７９２号、米国特許第５９８４０２６号で説明される増圧器もまた可逆式ではない。

これらの原理に基づくとともに、注目すべきことに、低圧源から超高圧を生成することを可能にする製品が市販されていることが見られる。このことは例えば「Ｈｙｄｒｏｐｒｏｃｅｓｓ」社に該当する。同社は複動型低圧ピストンを用いる増圧器を提供する。この複動型低圧ピストンは、前記低圧ピストンのそれぞれの対向側面上に配置された２つの高圧ピストンを作動させる。この増圧器は例えばウォータージェット切断システムで使用され得る。

説明された装置がしたがって単なる増圧器であり、可逆的ではないことに注意すべきである。これは、高圧段階がポンプとしてのみ動作し、スイッチが装備されておらず、その一方で、低圧段階が駆動器としてのみ動作するよう設計され、低圧段階がポンプとして動作することを可能にすることを意図するよう、その切り替え装置が設計されていないためである。

さらに、高圧段階が、上述の様々な特許で用いられたスライド・バルブまたはポートを用いるスイッチに対応することは困難となるであろうことにも注意すべきである。なぜなら、超高圧が通常要求されるということは、スライド・バルブまたはポートのレベルにおけるいかなる漏出も、前記の漏出がスライド・バルブまたはポートを開放もしくはブロックするための操作の間に生じたものであったとしても、または、元々超高圧で不完全にシールされているために、スライド・バルブまたはポートが閉止状態に保持されている間に生じたものであったとしても、効率を損なうことを、意味するからである。そのため、バルブ、ニードル・バルブ、またはボール・バルブを用いるアクチュエータを提供することが必要となるであろう。なぜならこれらの装置は、高い操作力を生成するが、本来、流体密封であるためである。

例えば中間圧力または低圧のモータ駆動式の液圧ポンプから流体を圧力アキュムレータに高圧で格納し、その後に、前記アキュムレータに高圧で格納された前記流体から前記流体を低圧で前記ポンプ／モータに戻すために、可逆式圧力変換器を有することは非常に有用であろう。

この特定的な特徴は、注目すべきことに、高いエネルギー容量および小さい全体的サイズを有すると同時に、前記液圧ポンプ／モータが前記加圧されたオイルを低圧で格納または回収するときに前記液圧ポンプ／モータが高圧で動作することを防止することにより、前記オイルが格納される高圧と、使用される液圧ポンプ／モータが機能する低圧との間の適合性を保証する、加圧されたオイルを格納および回収するためのシステムが提供された液圧ハイブリッド・トランスミッションを用いるモータ車両の製造を可能にするであろう。

したがってこの原理にしたがって、低圧ポンプ／モータは、単位体積あたり高いエネルギー比密度を提供し且つ前記ポンプ／モータから見ると低圧アキュムレータのような挙動を示す超高圧アキュムレータに連結されることが可能である。この原理は、ＰＳＡ Ｐｅｕｇｅｏｔ−Ｃｉｔｒｏｅｎにより開発されたプロトタイプ・ハイブリッド・エア車両上で使用されるものなどの液圧ハイブリッド・トランスミッションが装備されたモータ車両上におけるエネルギーの格納に関連付けられた全体的サイズに関する非常に重要な問題点を解決するであろう。

したがって可逆式圧力変換器に連結された超高圧アキュムレータは、例えば、エネルギーの格納および回収のために２つの異なる圧力を提供するであろう。この原理が液圧ハイブリッド・トランスミッションに適用されるならば、前記トランスミッションのポンプ／モータを前記超高圧アキュムレータに直接的に接続することにより、高圧が使用可能となるであろう。その一方で、低圧は、前記変換器を介して前記ポンプ／モータを前記アキュムレータに接続することにより、使用可能となるであろう。

このことは、注目すべきことに、前記ポンプ／モータの効率を最適化することを可能にするであろう。前記ポンプ／モータは、高出力で使用される場合にのみ高圧に接続され、低出力で使用されるときには低圧に接続された状態で保持される。

この原理は有利に、例えば、２０１３年５月２２日の出願者の特許出願第１３５４５６２号に記載のポンプ／モータと組み合わされるであろう。前記ポンプ／モータは２０００バールのオーダーの超高圧と適合性を有する。少なくとも前記特許に記載の技術的構成にしたがって、この高い動作圧力は、少なくとも前記ポンプ／モータが少なくとも半分の容積で使用される場合には、前記ポンプ／モータが卓越した効率を提供することを可能にするであろう。容積の半分未満および高圧では、オイルを圧縮する作用の回収不可能な部分が増加し、伝達される有用な作用に対する高い摩擦損失のために、前記ポンプ／モータの効率が不可避的に低下する。したがって低出力では、ポンプ／モータ側で、エネルギーを格納および回収するために低圧を利用することは、注目すべきことに、前記ポンプ／モータに基づく液圧ハイブリッド・トランスミッションの全体的効率を改善するであろう。

加えて、係る可逆式圧力変換器は、工業または家庭において多数の潜在的用途を見出すであろう。

したがって、増圧器の機能的制限を回避し、注目すべきことに、効率を改善し、液圧ハイブリッド・トランスミッションの全体的サイズを縮小するために、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、以下に適応される実施形態により、すなわち、
・完全な可逆性、すなわち前記変換器は増圧器または減圧器として交換可能に使用され、加圧器機能から減圧器機能へと、および減圧器機能から増圧器機能へと、任意の時間において切り替わることと、
・前記変換器が増圧器または減圧器として使用されるかどうかに関わらず、高い効率と、
・非常に簡単な構造と、
・妥当な単価と、
・良好な制御可能性および規則的な流速と、
・特に高い堅牢性および耐久性と、
・２０００バール以上までの超高圧との適合性と、
を提供する。

本発明の他の特徴については、本明細書において、および主要な請求項に直接的または間接的に従属する従属請求項において、説明される。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、以下、すなわち、
・中間圧力シリンダからなる中間圧力段階であって、中間圧力シリンダの２つの端部のうちの各端部は中間圧力ヘッド部により閉止され、中間圧力シリンダ内において、複動型中間圧力シリンダが流体密封様式で平行移動することが可能であり、複動型中間圧力シリンダは各中間圧力ヘッド部に対向する圧力表面を有し、その一方で、前記シリンダ、前記ヘッド部、および前記圧力表面は、複動型中間圧力ピストンのそれぞれの対向側面上で軸方向に配置された２つの中間圧力チャンバを形成する、中間圧力段階と、
・各圧力表面に対するピストン連接棒からなる、少なくとも１つの高圧段階であって、前記連接棒は、複動型中間圧力ピストンに固定された第１端部および高圧ピストンに固定された第２端部を有し、前記連接棒は、高圧シリンダ内へと延長するために、その側面上に配置された中間圧力ヘッド部を流体密封様式で通過し、高圧シリンダの直径は中間圧力シリンダの直径よりも小さく、その一方で、高圧ピストンは高圧シリンダ内で流体密封様式で平行移動することが可能であり、高圧シリンダは高圧ヘッド部により閉止され、それにより前記高圧ピストンと協働して高圧チャンバを構成する、高圧段階と、
・各中間圧力チャンバに対する少なくとも１つのバルブ管であって、中間圧力チャンバを中間圧力流入／流出回路と連通させるよう適応され、独立的バルブ・アクチュエータと協働する、バルブ管と、
・各高圧チャンバに対する少なくとも１つのバルブ管であって、高圧チャンバを高圧流入・流出回路と連通させるよう適応され、独立的バルブ・アクチュエータによりバルブ管を開放させるよう、またはバルブ管を閉止させるよう、作動されるよう適応された、バルブ管と、
・複動型中間圧力ピストンの位置を、または高圧ピストンのうちの任意の高圧ピストンの位置を、変換器の制御コンピュータに伝送することが可能である、少なくとも１つのピストン位置センサと、
を含む。

バルブ管を用いる、本発明に係る可逆式液圧変換器は、バランス通路を形成するために軸方向に空洞化された少なくとも１つの直線状管を含むバルブ管を含む。前記直線状管は、小さい隙間が存在する状態で管シリンダ内に収容され、直線状管は管シリンダと共にシールを構成し、前記直線状管は前記管シリンダ内で長手方向に平行移動することが可能であり、管シリンダはバルブ・ケーシング上に装着またはバルブ・ケーシング内に配置され、バルブ・ケーシング内に環状内部チャンバが提供され、環状チャンバ流入・流出通路と連通する環状チャンバ流入・流出オリフィスは環状内部チャンバ内へと放出し、管シリンダは前記環状内部チャンバ内へと放出し、環状内部チャンバは、前記管シリンダの逆側にあり且つ前記管シリンダと同軸である閉止座部を含み、その一方で、直線状管は、一方では、環状内部チャンバ内に配置され、且つ、前記閉止座部とのシールを構成するためにバランス通路の外部にある閉止座部と環状に接触する接触フランジにより終端される第１端部を有し、その一方で、バランス・チャンバ内へと放出し、且つバルブ・アクチュエータに機械的に接続され、バランス通路は閉止座部とバランス・チャンバとの間の連通を確立する、第２端部を有する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、直線状管流入・流出オリフィスと連通するバランス通路を含む。直線状管流入・流出オリフィスは直線状管流入・流出通路と連通し、直線状管流入・流出通路は、閉止座部の中央に配置され、閉止座部を軸方向に通過する。前記オリフィスは、接触フランジと閉止座部とが互いに接触しうる環状接触部の内部に配置される。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、バランス・チャンバに放出する直線状管流入・流出オリフィスと連通するバランス通路を含む。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、直線状管内に径方向に配置された少なくとも１つの径方向流入・流出通路を含む直線状管を含む。径方向流入・流出通路の第１端部はバランス通路内へと放出する一方で、その第２端部はバランス・チャンバ内へと放出する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、直線状管と管シリンダとの間に挿入されたシーリング手段を含む。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は閉止バネを含み、閉止バネは直線状管と協働し、それにより閉止表面と接触する状態に接触フランジを保持する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は閉止バネを含み、閉止バネは直線状管と協働し、それにより閉止表面から特定距離に接触フランジを保持する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器はバルブ・アクチュエータを含む。バルブ・アクチュエータは導電性ワイヤ製のコイルを含み、導電性ワイヤ製のコイルは、電流が前記コイルを通るときに磁心または電機子を引き付け、前記磁心または電機子は、直線状管の第２端部に対して直接的または間接的に固定されている。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器はバルブ管を含む。バルブ管は導電性ワイヤ製のコイルを含み、導電性ワイヤ製のコイルはバランス・チャンバ内に収容されている。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は導電性ワイヤ製のコイルを含む。導電性ワイヤ製のコイルはバランス・チャンバの外部に収容され、電流が伝導性ワイヤ製のコイルを流れるときに前記コイルにより生成される磁界は、磁心または電機子に対して力を印加するために、前記バランス・チャンバの外部壁を通過する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は接触フランジを含む。接触フランジは、面取りされた球体であり、閉止座部との接触線を有し、この接触線はボールベアリングが座部上で形成する接触線に類似している。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は浮動板上の閉止座部を含む。閉止座部は、接触フランジが閉止座部と接触するとき、接触フランジと径方向に自由に位置合わせされる浮動板と接し、その一方で、前記浮動板はバルブ・ケーシング内の浮動板座部に対して流体密封様式で当接する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は浮動板を含む。浮動板はバルブ・ケーシングと共にチェックバルブを構成し、チェックバルブは、直線状管流入・流出通路内の圧力が環状内部チャンバ内の圧力よりも大きい場合には開放され、それ以外の場合には浮動板は流体密封様式で前記浮動板座部に当接する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器では、接触フランジと閉止座部との間に形成される環状接触部の断面積は管シリンダの断面積よりもわずかに大きい。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器はバルブ・チェックバルブを含む。バルブ・チェックバルブはバルブ管と並列に、どのような回路であれ、同一回路上に搭載されるか、またはバルブ管と直列に、バルブ管の前もしくは後ろに接続される。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、中間圧力流入・流出回路および／または高圧流入・流出回路を含む。この流入・流出回路は、この流入・流出回路が協働するバルブ管を圧力アキュムレータに接続し得る。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、中間圧力流入・流出回路および／または高圧流入・流出回路を含む。この流入・流出回路は、この流入・流出回路が協働するバルブ管を液圧ポンプ／モータに接続し得る。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は通気オリフィスを含む。通気オリフィスは閉止座部を軸方向に通過する。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器は、一体的に作られ得る、低圧ヘッド部および／または高圧シリンダ、および／または高圧ヘッド部、および／またはバルブ・ケーシングを含む。

添付の図面を参照する以下の説明は、非限定的な事例として提供されたものであり、本発明、獲得することが可能であるその特長および利点をより良好に説明するであろう。

その接触フランジが閉止バネにより閉止表面から特定距離に保持される直線状管を含むバルブ管を含む中間圧力段階を含む一方で、高圧段階のバルブ管は、その接触フランジが閉止バネにより閉止表面との接触状態に保持される直線状管を含み、バルブ本体と共にチェックバルブを構成するように前記接触フランジは浮動板と協働する、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器の一実施形態の概略図である。 中間圧力段階が、車輪に接続されたモータ駆動式の液圧ポンプのポンプ流入口とポンプ流出口との間に挿入され、その一方で、高圧段階が低圧タンクと圧力アキュムレータとの間に挿入されている、液圧ハイブリッド・トランスミッションの状況において用いられ得る、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器の理論的回路図である。 バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器のバルブ管であって、その接触フランジが閉止バネにより閉止表面との接触状態に保持される直線状管を含み、バルブ本体と共にチェックバルブを構成し、磁心または電機子を引き付ける能力を有する導電性ワイヤ製のコイルからなるバルブ・アクチュエータも有する、バルブ管の変化例を示す断面図である。 バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器のバルブ管であって、その接触フランジが閉止バネにより閉止表面との接触状態に保持される直線状管を含み、バルブ本体と共にチェックバルブを構成し、磁心または電機子を引き付ける能力を有する導電性ワイヤ製のコイルからなるバルブ・アクチュエータも有する、バルブ管の変化例を示す断面図である。 バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器のバルブ管であって、その接触フランジが閉止バネにより閉止表面との接触状態に保持される直線状管を含み、バルブ本体と共にチェックバルブを構成し、磁心または電機子を引き付ける能力を有する導電性ワイヤ製のコイルからなるバルブ・アクチュエータも有する、バルブ管の変化例を示す断面図である。 バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器のバルブ管であって、その接触フランジが閉止バネにより閉止表面から特定距離に保持される直線状管を含み、磁心または電機子を引き付けることが可能である導電性ワイヤ製のコイルからなるバルブ・アクチュエータも有する、バルブ管の変化例を示す断面図である。 バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器のバルブ管であって、その接触フランジが閉止バネにより閉止表面から特定距離に保持される直線状管を含み、磁心または電機子を引き付けることが可能である導電性ワイヤ製のコイルからなるバルブ・アクチュエータも有する、バルブ管の変化例を示す断面図である。 バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器のバルブ管であって、径方向流入・流出通路を含む直線状管を特徴として含み、その一方で、直線状管の接触フランジは閉止バネにより閉止表面との接触状態に保持され、バルブ管のバルブ・アクチュエータは磁心または電機子を引き付けることが可能である導電性ワイヤのコイルからなる、バルブ管の変化例の断面図である。

バルブ管を用いる可逆式液圧変換器１が図１〜図８で示されている。

特に図１において、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１が、中間圧力シリンダ２からなる中間圧力段階４４であって、中間圧力シリンダ２の２つの端部のうちの各端部は中間圧力ヘッド部４により閉止され、中間圧力シリンダ２内において、複動型中間圧力ピストン３が流体密封様式で平行移動することが可能であり、複動型中間圧力ピストン３は各中間圧力ヘッド部４に対向する圧力表面５を有し、その一方で、前記シリンダ２、前記ヘッド部４、および前記圧力表面５は、複動型中間圧力ピストン３のそれぞれの対向側面上で軸方向に配置された２つの中間圧力チャンバ４を形成する、中間圧力段階４４を含むことが見られる。

当業者に周知である任意種類の少なくとも１つのリングまたは少なくとも１つのシールが複動型中間圧力ピストン３に提供され得ることに注意すべきである。

本発明に係る圧力変化器１は、各圧力表面５上のピストン連接棒７からなる、少なくとも１つの高圧段階４５であって、前記連接棒７は、複動型中間圧力ピストン３に固定された第１端部および高圧ピストン８に固定された第２端部を有し、前記連接棒７は、高圧シリンダ９内へと延長するために、その側面上に配置された中間圧力ヘッド部４を流体密封様式で通過し、高圧シリンダ９の直径は中間圧力シリンダ２の直径よりも小さく、その一方で、高圧ピストン８は高圧シリンダ９内で流体密封様式で平行移動することが可能であり、高圧シリンダ９は高圧ヘッド部１０により閉止され、それにより高圧ピストン８と共に高圧チャンバ１１を構成する、高圧段階４５をさらに含む。

本発明に係る圧力変化器１の１つの特定的な実施形態では、高圧ピストン８は、可能な限り強力なシールを形成するために、少なくとも１つのシールまたは少なくとも１つのリングを含んでもよく、または高圧シリンダ９に固定された少なくとも１つのシールまたは少なくとも１つのリングと協働するプランジャ型であってもよい。

図１および図２で見られるように、本発明に係る圧力変化器１は、中間圧力チャンバ５を中間圧力流入・流出回路１５に接続するために、各中間圧力チャンバ５に対して少なくとも１つのバルブ管１２を含む。前記バルブ管１２は独立的バルブ・アクチュエータ１３と協働する。

図１および図２は、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器が、高圧チャンバ１１を高圧流入・流出回路１６に接続するために、各高圧チャンバ１１に対して少なくとも１つのバルブ管１２も含むことも示す。バルブ管１２は、独立的バルブ・アクチュエータ１３によりバルブ管１２を開閉するために作動され得る。

バルブ管１２が、バルブ管１２が放出するチャンバ５、１１の如何に関わらず、スライド・バルブ型、ポペット・バルブ型、ニードル・バルブ型、バタフライ・バルブ型、ボール・バルブ型、チューブリフト・バルブ型、または当業者に周知である任意種類のうちの１つであり得、その一方で、バルブ・アクチュエータ１３が、電気式、空気圧式、または液圧式であり得、バルブ・アクチュエータ１３が接続されたバルブ管１２を開閉し、適切な場合にはバルブ管１２を開放状態または閉止状態に保持することに、注意すべきである。

図１および図２が示すように、本発明に係る圧力変換器１は少なくとも１つのピストン位置センサ１４を含む。ピストン位置センサ１４は、複動型中間圧力ピストン３の位置を、または高圧ピストン８のうちの任意の高圧ピストン８の位置を、変換器１９の制御コンピュータに伝送することが可能である。ピストン位置センサ１４が、接触式、非接触式、光学式、抵抗性、誘導性、容量性、ホール効果型、または当業者に周知である任意種類であり得ることに注意すべきである。

バルブ管１２が、バランス通路３２を形成するために軸方向に空洞化された少なくとも１つの直線状管２０を含むことが、図１、および図３〜図８で見られる。前記直線状管２０は、小さい隙間が存在する状態で管シリンダ２４内に収容され、直線状管２０は管シリンダ２４とともにシールを構成し、前記直線状管２０は管シリンダ２４内で長手方向に平行移動することが可能であり、管シリンダ２４はバルブ本体２１上に装着またはバルブ本体２１内に配置され、バルブ本体２１内に環状内部チャンバ２２が存在し、環状チャンバ流入・流出通路３７と連通する環状チャンバ流入・流出オリフィス２３は環状内部チャンバ２２内へと放出し、前記管シリンダ２４は前記環状内部チャンバ２２内へと放出し、環状内部チャンバ２２は、前記管シリンダ２４の逆側にあり且つ前記管シリンダ２４と同軸である閉止座部２７を含み、その一方で、直線状管２０は、一方では、環状内部チャンバ２２内に配置され、且つ、閉止座部２７とのシールを構成するためにバランス通路３２の外部にある閉止座部２７と環状に接触する接触フランジ３４により終端される第１端部２５を有し、その一方で、バランス・チャンバ３１内へと放出し、且つバルブ・アクチュエータ１３に機械的に接続され、バランス通路３２は閉止座部２７とバランス・チャンバ３１との間の連通を確立する、第２端部２６を有する、

この構成によれば、図３〜図７で示されるように、バランス通路３２は直線状管流入・流出オリフィス３５と連通し、直線状管流入・流出オリフィス３５は、閉止座部２７の中心における直線状管流入・流出通路３８と連通し、閉止座部２７を軸方向に通過し、接触フランジ３４と閉止座部２７との間で確立されることが可能である環状接触部の内部に配置されている。

この場合においては、接触フランジ３４がバルブ・アクチュエータ１３により閉止座部２７から離間した状態で保持されている場合には、流体は、バランス通路３２を通過することなく、環状内部チャンバ２２と直線状管流入・流出オリフィス３５との間で移動することが可能である。前記フランジ３４がバルブ・アクチュエータ１３により閉止座部２７と環状接触する状態で保持されている場合には、前記流体はいかなる係る移動を行うことも不可能であり、前記接触は前記フランジ３４と前記座部２７との間でシールを構成する。

図８で示される変化例によれば、バランス通路３２は、バランス・チャンバ３１内へと放出する直線状管流入・流出オリフィス３５と連通し得る。この構成によれば、接触フランジ３４がバルブ・アクチュエータ１３により閉止座部２７から離間した状態で保持されている場合には、流体は、バランス通路３２を介して、環状内部チャンバ２２と直線状管流入・流出オリフィス３５との間で移動することが可能である。前記フランジ３４がバルブ・アクチュエータ１３により閉止座部２７と環状接触する状態で保持されている場合には、前記流体はいかなる係る移動を行うことも不可能であり、前記接触部は前記フランジ３４と前記座部２７との間でシールを構成する。

図８で示される変化例では、直線状管２０が、前記直線状管２０内に径方向に配置された少なくとも１つの径方向流入・流出通路３６を含み、径方向流入・流出通路３６の第１端部はバランス通路３２内へと放出する一方で、その第２端部はバランス・チャンバ３１内へと放出することも示されている。

バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１では、シーリング手段は、直線状管２０と管シリンダ２４との間に挿入され、少なくとも１つの環状シールおよび／または少なくとも１つのリングから構成され得る。

図３〜図５および図８では、閉止バネ２８が直線状管２０と協働して閉止表面２７との接触状態に接触フランジ３４を保持する一方で、前記バルブ・アクチュエータ１３が接触フランジ３４を、閉止表面２７から離間する方向に移動させるよう、または閉止表面２７から離間した状態に保持するよう、移動させることが可能となるよう、前記バネ２８により生成された力に拮抗する力を第２端部２６に対して印加するにあたりバルブ・アクチュエータ１３が十分に強力であることに注意すべきである。

したがって、図６および図７で示される変化例によれば、閉止バネ２８は直線状管２０と協働して閉止表面２７から一定距離に接触フランジ３４を保持する一方で、前記アクチュエータ１３が、強制的に接触フランジ３４を閉止表面２７に接触させること、および可能な場合には、前記フランジ３４を前記表面２７との接触状態に保持すること、が可能となるよう、前記バネ２８により生成された力に拮抗する力を第２端部２６に対して印加するにあたりバルブ・アクチュエータ１３が十分に強力である。

接触フランジ３４を閉止表面２７に向かって移動させる構成、または閉止表面２７から離間する方向に移動させる構成、のいずれにおいても、閉止バネ２８は、コイル・バネ、板バネ、１つまたは複数のバネ座金、引っ張り時の作動、圧縮時の作動、ねじり時の作動、または当業者に周知の任意種類であり得る。

図１および図３〜図８で示されるように、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１では、バルブ・アクチュエータ１３は導電性ワイヤ製のコイル２９を含み得る。導電性ワイヤ製のコイル２９は、電流が前記コイル２９を流れたときに、磁心または電機子３０を引き付ける。前記磁心または電機子３０は、直線状管２０の第２端部２６に対して、直接的または間接的に固定されている。

導電性ワイヤ製のコイル２９および磁心または電機子３０も、圧電層のスタックにより、周知の千鳥状の液圧アクチュエータにより、空気アクチュエータまたは人工心肺装置により、または直線状管２０の第２端部２６に対して力を印加することを可能にする任意の他の構成により、置き換えられ得ることに注意すべきである。

図３〜図８が以下でより詳細に示すように、導電性ワイヤ製のコイル２９が、バランス・チャンバ３１の内部に、またはバランス・チャンバ３１の外部に、収容され得ることにも注意すべきである。この場合、電流が前記コイル２９を流れたときに前記コイル２９により生成される磁界は前記チャンバ３１の外壁部を通過し、それにより、力が磁心または電機子３０に対して印加される。この場合、前記外部壁は好適には非磁性材料から作られる。

特に図３〜図８において、接触フランジ３４が面取りされた球体であり得、閉止座部２７との接触線を有し、この接触線がボールベアリングが座部上で形成する接触線に類似していることに注意すべきである。

同じく図３〜図８では、接触フランジ３４が閉止座部２７と接触するとき、閉止座部２７が、接触フランジ３４と径方向に自由に位置合わせされる浮動板３３と接し、その一方で、前記浮動板３３がバルブ・ケーシング２１内の浮動板座部３９に対して流体密封様式で当接し、前記浮動板３３が例えば波形座金であり得るバネによりバルブ本体２１に対して押圧された状態で保持され得ること、も示されている。

特に図３〜図５で示されるバルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１の変化例の実施形態によれば、浮動板３３はバルブ・ケーシング２１と共にチェックバルブを構成し、このチェックバルブは、直線状管流入・流出通路３８内の圧力が環状内部チャンバ２２内の圧力よりも大きい場合には開放され、それ以外の場合には前記浮動板３３は流体密封様式で浮動板座部３９に当接することが可能である。

この場合では、浮動板３３は、接触フランジ３４を介して閉止バネ３８により浮動板座部３９との接触状態に保持され得る。接触フランジ３４は、前記バネ２８の作用により、前記浮動板３３上の閉止表面２７に対して力を印加する。

接触フランジ３４と閉止座部２７との間に形成される環状接触部の断面積は管シリンダ２４の断面積よりもわずかに大きく、それにより、環状内部チャンバ２２内の圧力は、前記圧力がバランス通路３２内の圧力よりも大きい場合、閉止座部２７に対して接触フランジ３４を押圧する傾向を有することに注意すべきである。

図２で図示される変化例によれば、バルブ・チェックバルブ４０はバルブ管１２と並列に、回路１５、１６の如何に関わらず、同一回路１５、１６上に搭載されるか、またはバルブ管１２と直列に、バルブ管１２の前もしくは後ろに接続され得る。前記チェックバルブ４０は例えば、ガイド内に収容された支柱により案内されるボール・バルブまたはポペット・バルブである。前記ボール・バルブまたは前記ポペット・バルブはシールと接触した状態でバネにより保持される。

図２で示されるように、中間圧力流入・流出回路１５および／または高圧流入・流出回路１６は、当該の流入・流出回路が協働するバルブ管１２を圧力アキュムレータ４１に接続し得ることに注意すべきである。この圧力アキュムレータ４１は、膜型、ピストン型、ガス型、またはバネ型であり得、全般的には当業者に周知である任意種類であり得る。

さらに、中間圧力流入・流出回路１５および／または高圧流入・流出回路１６は、当該の流入・流出回路１５が協働するバルブ管１２を液圧ポンプ／モータ４２にも接続し得る。液圧ポンプ／モータ４２は、可変容積または非可変容積を有する、径方向もしくは軸方向のピストン、羽根、バネ、内部もしくは外部ギアを用いてもよく、または周知の任意種類であってもよい。この構成は図２に示されている。

図８において、閉止座部２７が、閉止座部２７を軸方向に通過する通気オリフィス１７を有し、それにより、環状内部チャンバ２２内の圧力及び／またはバランス・チャンバ３１内の圧力が浮動板３３をバルブ・ケーシング２１に対して押圧し得ることに注意すべきである。この構成によれば、前記チャンバ２２、３１内に圧力が存在しない場合には、閉止座部２７が、接触フランジ３４に対して中心に置かれた位置を自由に取ることができる状態に保持されることに注意すべきである。このことは、閉止バネ３８により生成される力により支援される。

最後に、バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１の変化例の実施形態によれば、低圧ヘッド部４、および／または高圧シリンダ９、および／または高圧ヘッド部１０、および／またはバルブ・ケーシング２１は一体的に作られ得る。

本発明の動作
バルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１の動作は、図１〜図８を参照すると前述の説明から明らかである。

前記変換器１の動作を例示するために、ある体積のオイルにより圧縮されたある体積の窒素の形態で圧力アキュムレータ４１にエネルギーを蓄積するために、変換器１を用いる選択がなされた。

図２に示されるように、中間圧力段階４４を可変容積液圧ポンプ／モータ４２のポンプ流入口４７とポンプ流出口４８との間に挿入する選択もなされた。可変容積液圧ポンプ／モータ４２の最大動作圧力は３００バールである一方で、高圧段階４５は、低圧でオイルを格納する低圧タンク４６と、圧力アキュムレータ４１と、の間に挿入される。なお圧力アキュムレータ４１の圧力は、この非限定的な事例では、前記アキュムレータ４１が空状態である場合の９００バールと、前記アキュムレータ４１がフル状態である場合の１８００バールと、の間である。

したがって中間圧力段階４４の容積は、高圧段階４５の容積の６倍である。すなわち複動型中間圧力ピストン３の利用可能な断面積は高圧ピストン８の利用可能な断面積の６倍である。

このように構成されているため、液圧変換器１は、ポンプ流出口４８のレベルにおいて液圧ポンプ／モータ４２により３００バールの圧力で供給されたオイルの流れを使用して、６倍の圧力すなわち１８００バールで圧縮窒素の形態でエネルギーを圧力アキュムレータ４１に格納することができる。前記変換器１は次に、前記エネルギーを変換して３００バールの圧力のオイルの流れに戻し、３００バールの圧力のオイルの流れは、ポンプ流入口４７において、液圧ポンプ／モータ４２を駆動するために利用される。この構成によれば、ポンプ流入口４７において確立されるオイルの流れは、圧力アキュムレータ４１を出るオイルの流れのおよそ１／６であることに注意すべきである。

その動作を例示するためにここで採用された本発明に係る圧力変換器１の使用例によれば、液圧ポンプ／モータ４２は、液圧ハイブリッド・トランスミッション（図示せず）の状況におけるモータ車両（図示せず）の少なくとも１つのホイール４３に接続されていることに注意すべきである。液圧ハイブリッド・トランスミッションは、他の液圧ポンプ／モータ（図示せず）を含み得る。

本発明に係る液圧変換器１により、液圧ポンプ／モータ４２の最大動作圧力がわずか３００バールであるという事実にも関わらず、液圧ポンプ／モータ４２がモータ車両を制動すると、液圧ポンプ／モータ４２は運動エネルギーを、９００バールから１８００バールの範囲の圧力の圧縮窒素の形態で、圧力アキュムレータ４１に格納することができる。

したがって液圧ポンプ／モータ４２はオイルの流れを生成し、そのオイルの流れの圧力は、圧力アキュムレータ４１が空状態（例えばモータ車両の回生制動の開始時）であるときには、わずか１５０バールであり、前記アキュムレータ４１がフル状態（例えば前記車両の制動の終了時）であるときには、わずか３００バールである。したがって前記車両の回生制動の開始時と終了時との間における圧力アキュムレータ４１内の対応する圧力はそれぞれ９００から１８００バールの範囲となる。

それ故、モータ車両の再加速の位相では、本発明に係る液圧変換器１は、圧力アキュムレータ４１を出る１８００バールの圧力のオイルの流れを、６倍の強制的なオイルの流れに変換するが、圧力は液圧ポンプ／モータ４２のポンプ流入口４７において３００バールに低下される。

したがってモータ車両の制動時に回収されるエネルギーを格納するための体積は、本発明に係る液圧変換器１により約１／６に低減される。事実として、前記変換器１を使用しない場合には、例えば同一のエネルギーに対しては、平均で１／６の圧力で動作する６倍の体積の圧力アキュムレータ４１を提供することが必要となるであろう。

図１で示される本発明に係る圧力変化器１の実施形態によれば、圧力変換器１には８個のバルブ管１２が提供され、各バルブ管１２は直線状管２０を含む。ここでは、図２により例示される状況における前記変換器１に対して同一の使用構成が保持されるものと仮定される。

図２で示されるように、液圧ポンプ／モータ４２の特定的な機能に対応するために、中間圧力流入・流出回路１５内のバルブ管１２は、図１で示されるように、ポペット・バルブの形態を取るバルブ・チェックバルブ４０と直列に接続される。ポペット・バルブの支柱は、ガイド内で案内され、ポペット・バルブはバネにより座部と接触した状態に保持される。

図１で見られるように、バルブ・チェックバルブ４０は、中間圧力シリンダ２と、バルブ・チェックバルブ４０が協働するバルブ管１２と、の間に配置される。この構成は、複動型中間圧力ピストン３と低圧ヘッド部４のうちの一方または他方との間のデッドボリュームを、前記ピストン３が前記ヘッド部４と最も近接するときに、可能な限り小さくすることを可能にする。

図１および図２が示すように、ピストン位置センサ１４が、変換器１９を制御するコンピュータに複動型中間圧力ピストン３の位置について通知すること、および、高圧ピストン８が複動型中間圧力ピストン３に固定されているため、前記センサ１４が同時に、高圧ピストン８の位置も前記コンピュータ１９に知らせること、に注意すべきである。

中間圧力流入・流出回路１５内のバルブ管１２が、図６および図７で図示されたバルブなどの「通常開放」バルブ（すなわち、バルブ管１２の導電性ワイヤ製のコイル２９の端子に電流が印加されていない場合には、バルブ管１２の接触フランジ３４は閉止バネ２８により、閉止表面２７から特定距離に保持され続ける）と呼ばれると有利であり得ることに注目すべきである。

図１において、高圧流入・流出回路１６内に配置されたバルブ管１２が、「通常閉止」バルブ（すなわち、バルブ管１２の導電性ワイヤ製のコイル２９の端子に電流が印加されていない場合には、バルブ管１２の接触フランジ３４は閉止バネ２８により、閉止表面２７との接触状態に保持され続ける）と呼ばれると有利であり得ることに注目すべきである。バルブ管１２ のこの構成は図３、図４、および図５でより詳細に示されている。

図１、図３、図４、および図５でも、高圧流入・流出回路１６内に配置されたバルブ管１２が浮動板３３を含むと有利であることに注目すべきである。浮動板３３はバルブ・ケーシング２１と共にチェックバルブを構成する。前記浮動板３３はバルブ・ケーシング２１内の浮動板座部３９に対して流体密封様式で当接することができることに注目すべきである。

図１において、前記バルブ１２の配向および特定的な接続が、図２に見られる正確な部材を用いて、バルブ管１２の環状内部チャンバ２２とバルブ管１２のバランス・チャンバ３１との間の連通を確立すると、それにより、本発明に係る圧力変換器１の動作の要求に応じるように、浮動板３３がバルブ・ケーシング２１と共に構成するチェックバルブが動作することができることに、注目すべきである。

以上の説明で理解できるように、本発明に係る圧力変換器１が増圧器として使用される場合には、中間圧力段階４４が「モータ」モードで動作する一方で高圧段階４５は「ポンプ」モードで動作し、逆に、前記変換器１が減圧器として使用される場合には、中間圧力段階４４は「ポンプ」モードで動作する一方で高圧段階４５は「モータ」モードで動作することに、注目すべきである。

ピストン中間圧力段階４４が「モータ」モードで動作する場合には前記中間圧力段階４４のバルブ管１２のバルブ・アクチュエータ１３のみが負荷されて前記バルブ管１２（以前で「通常開放」であると示した）を閉止し、高圧段階４５が「ポンプ」モードで動作する場合には高圧段階４５のバルブ管１２のバルブ・アクチュエータ１３は負荷されないことに、注目すべきである。

したがって、液圧ポンプ／モータ４２が、圧力が印加されたオイルを、図１および図２では複動型中間圧力ピストン３の左側に配置された中間圧力チャンバ６へと、次に前記複動型中間圧力ピストン３の右側の中間圧力チャンバ６へと、交代的に送り込むことを、中間圧力段階４４のバルブアクチュエータ１３は強制的に行わせる。

液圧ポンプ／モータ４２により排出されたオイルが目的方向を変更して一方の中間圧力チャンバ６への供給を停止し、他方の中間圧力チャンバ６に供給される瞬間は、ピストン位置センサ１４が送信する複動型中間圧力ピストン３の位置に応じて、変換器１９を制御するコンピュータにより決定される。

本発明に係る変換器１の動作は、図１および図２に照らすと、容易に理解される。図１および図２では、さらなる明瞭化のために、中間圧力段階４４のバルブ管１２は文字Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを用いてマークされている一方で、高圧段階４５のバルブ管１２が文字Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＨにより示されている。

同様に、本発明に係る変換器１の動作に関する理解がより良好となるよう、複動型中間圧力ピストン３の移動方向を示す矢印の上方に表記ｄ１およびｄ２が現れている。高圧ピストン８が複動型中間圧力ピストン３に固定されているため、前記方向は高圧ピストン８の方向でもある。したがって参照文字ｄ１は前記複動型中間圧力ピストン３が左に向かって移動することを示す一方で、参照文字ｄ２はこの同一ピストン３が右に向かって移動することを示す。

本発明に係る変換器１が、例えばモータ車両（図示せず）の制動時にポンプ流出口４８において遭遇される３００バールまでの液圧を、圧力アキュムレータ４１に格納されることが意図される６倍の液圧に変換しなければならない場合には、変換器１９を制御するコンピュータは、例えばバルブ管１２Ｂおよび１２Ｃの導電性ワイヤ製のコイル２９に通電することにより、これらのバルブ管を同時に閉止する。したがってポンプ流出口４８で排出されるオイルはバルブ管１２Ｄを介して強制的に右手側の中間圧力チャンバ６を充填する。バルブ管１２Ｄが「通常開放」型であるためバルブ管１２は開放状態にある。一方で、左手側の中間圧力チャンバ６に含まれるオイルは、前記バルブ管１２Ａと協働するバルブ・チェックバルブ４０を通過した後、バルブ管１２Ａを介して流出することができるのみであり、その結果、オイルはポンプ流入口４７に戻る。したがって複動型中間圧力ピストン３は方向ｄ１に移動する。

したがって図１および図２における左手側の高圧チャンバ１１内のオイルは、１８００バールよりもわずかに高い圧力へと圧縮され、次いで、バルブ管１２Ｇの浮動板３３がバルブ・ケーシング２１と共に構成するチェックバルブを介して前記高圧チャンバ１１から圧力アキュムレータ４１に排出される。バルブ管１２Ｅの同一のチェックバルブは前記オイルが低圧タンク４６に戻ることを防止する。

同時に、図１および図２における右手側の高圧圧力チャンバ１１は、バルブ管１２Ｆの浮動板３３がバルブ・ケーシング２１と共に構成するチェックバルブを介してオイルが低圧タンク４６に吸い込まれるよう、圧力が低下される一方で、バルブ管１２Ｈの同一のチェックバルブは、圧力アキュムレータ４１からのいかなるオイルも前記右手側の高圧チャンバ１１に進入することを防止する。

このように複動型中間圧力ピストン３が方向ｄ１に移動する期間の全体を通して、ピストン位置センサ１４は、変換器１９を制御するコンピュータに、前記複動型ピストン３の位置を継続的にフィードバックするであろう。前記複動型ピストン３が左手側の中間圧力ヘッド部４に十分に近接したことを当該コンピュータが判定すると、前記複動型ピストン３がその後、方向ｄ２に移動するよう、当該コンピュータは前記複動型ピストン３の移動方向を反転させる。この目的を達成するために、前記コンピュータがバルブ管１２Ｂおよび１２Ｃの導電性ワイヤ製のコイル２９に対する電流の供給を停止すると、その効果として、バルブ管１２Ｂおよび１２Ｃが開放される。その一方で、前記コンピュータがバルブ管１２Ａおよび１２Ｄの導電性ワイヤ製のコイル２９に通電すると、その効果として、バルブ管１２Ａおよび１２Ｄが閉止される。

本発明に係る変換器１が方向ｄ２に移動する際の動作はまったく同様であり、バルブ管１２Ｂおよび１２Ｃの役割はバルブ管１２Ａおよび１２Ｄに移され、その一方で、バルブ管１２Ｇおよび１２Ｆの浮動板３３により形成されるチェックバルブは、同じ理由により、バルブ管１２Ｅおよび１２Ｈのチェックバルブが開くときの圧力の効果により、閉止される。

本発明に係る変換器１が、例えばモータ車両（図示せず）の再加速の際に、圧力アキュムレータ４１内に格納された１８００バールの圧力を、ポンプ流入口４７に供給するために、例えば１／６の圧力へと変換しなければならない場合には、変換器１９の制御コンピュータは、例えばバルブ管１２Ｈおよび１２Ｅの導電性ワイヤ製のコイル２９に通電することにより、これらのバルブ管を同時に開放する。

かくして圧力アキュムレータ４１内に格納された加圧下のオイルはバルブ管１２Ｈを介して右手側の高圧チャンバ１１に進入し、次いで前記オイルは右手側の高圧ピストン８を押圧する。その一方で、左手側の高圧ピストン１１は、左手側の高圧チャンバ１１内に含まれるオイルをバルブ管１２Ｅを介して低圧タンク４６へと放出する。

したがって複動型中間圧力ピストン３は方向ｄ１に移動し、左手側の中間圧力チャンバ６内に含まれるオイルを圧縮する。このことの効果として、一方では、バルブ管１２Ａと直列に搭載されたバルブ・チェックバルブ４０を介して前記チャンバ６から前記オイルが放出され、バルブ管１２Ｃと直列に搭載されたバルブ・チェックバルブ４０は、圧力の効果のために、閉止状態に保持され、他方では、ポンプ流入口４７にオイルが供給される。なお当該オイルの圧力は例えば３００バールとなり得る。さらに右手側の中間圧力チャンバ６はバルブ管１２Ｄと直列に搭載されたバルブ・チェックバルブ４０を介してポンプ流出口４８から流れてくる低圧のオイルを受け取る。このことの結果として、液圧ポンプ／モータ４２はモータ車両（図示せず）のホイール４３を駆動し、モータ車両が加速されることとなる。

複動型中間圧力ピストン３が方向ｄ１に移動する際、ピストン位置センサ１４は前記複動型ピストン３の位置も変換器１９の制御コンピュータに継続的にフィードバックするであろう。したがって前記複動型ピストン３が左手側の中間圧力ヘッド部４に十分に近接したことを当該コンピュータが判定すると、前記複動型ピストン３がその後、方向ｄ２に移動するよう、当該コンピュータは前記複動型ピストン３の移動方向を反転させる。この目的を達成するために、前記コンピュータ１９がバルブ管１２Ｈおよび１２Ｅの導電性ワイヤ製のコイル２９に対する電流の供給を停止すると、その効果として、バルブ管１２Ｈおよび１２Ｅが閉止される。その一方で、前記コンピュータ１９がバルブ管１２Ｇおよび１２Ｆの導電性ワイヤ製のコイル２９に通電すると、係る通電はバルブ管１２Ｇおよび１２Ｆを開放する効果を有する。

本発明に係る変換器１が方向ｄ２に移動する際の動作はまったく同様であり、バルブ管１２Ｈおよび１２Ｅの役割はバルブ管１２Ｇおよび１２Ｆに移され、その一方で、バルブ管１２Ｄおよび１２Ａと直列に搭載されるバルブ・チェックバルブ４０は、また圧力の効果のために、バルブ管１２Ｃおよび１２Ｂと直列に搭載されるバルブ・チェックバルブ４０の開放時の圧力の効果により、自然に閉止される。

ピストン中間圧力段階４４または高圧段階４５が「モータ」モードで動作するときにも、変換器１９の制御コンピュータが、ピストン位置センサ１４の作用の恩恵により、ピストン中間圧力段階４４または高圧段階４５のオイル流入口および流出口を依然として精密に制御することが可能であることに注目すべきである。このことは、複動型中間圧力ピストン３によりそれぞれ作動されるスライド・バルブに基づく、または複動型中間圧力ピストン３により機械的に開放されるポートに基づく、増圧器に対する明確な利点を構成する。事実として、本発明に係る変換器１のこの動作モードは、オイルが、中間圧力流入・流出回路１５に、または高圧流入・流出回路１６に、または中間圧力チャンバ６に、または高圧チャンバ１１に、戻るという望ましくない状況を防止する。さらに、前記動作モードは、様々な中間圧力流入・流出回路１５間で生じる、または様々な高圧流入・流出回路１６間で生じる、いかなる漏出も防止し、さらに全般的に、エネルギーの不必要な損失も、防止する。

変換器１９を制御するためのコンピュータとともにバルブ管を用いる本発明に係る可逆式液圧変換器１の動作を制御するためのこのストラテジーは、例えばポンプ流入口４７における、および／またはポンプ流出口４８における、オイルの流れが定常となり、可能な限り調節されるように、前記変換器１の調節動作も可能にする。

バルブ管１２が、図３〜図８で示されるように直線状管２０からなる場合にバルブ管１２が獲得する明確な利点を強調することも必要である。事実として、この構成は、直線状管２０を移動させるためにバルブ・アクチュエータ１３が高い力を生成する必要なしに、接触フランジ３４と閉止座部２７との間のオイルの高い流れを獲得することを可能にする。

さらに、有利なことに管シリンダ２４の断面積が接触フランジ３４と閉止座部２７との間で形成される環状接触部の断面積よりもわずかに小さく、それにより、環状内部チャンバ２２内の圧力がバランス通路３２内の圧力よりも大きい場合に前記圧力が接触フランジ３４を前記座部２７に対して押圧する傾向を有し得ることにも、注目すべきである。

この原理によれば、ちょうど管シリンダ２４が直線状管２０との十分なシールを形成するように、接触フランジ３４は閉止座部２７との良好なシールを形成する。

したがって図３〜図８で示されるように、低い電力を消費する伝導性ワイヤ製のコイル２９は、たとえバルブ管１２が特に高い圧力（２０００バール以上にもなり得る）で動作する場合でさえも、バルブ・アクチュエータ１３を提供する磁心または電機子３０を引き付けることが可能である。

図３〜図５では、バルブ管１２が「通常閉止」型である場合のバルブ管１２の動作が図示される。図３では、停止状態の前記バルブ管１２が示されている。ここではバルブ管１２の接触フランジ３４が閉止バネ２８により閉止座部２７との接触状態に保持されている。

図４で示されるように、電流が導電性ワイヤ製のコイル２９を流れると、コイル２９は磁心または電機子３０を引き付ける。それにより、前記磁心３０により直線状管２０に印加される力を介して、接触フランジ３４は閉止座部２７から離間するように持ち上げられる。それにより、環状内部チャンバ２２内に含まれる加圧下のオイルは、直線状管流入・流出オリフィス３５に向かって流出することが可能となる。この作用は依然として変換器１９の制御コンピュータにより制御されている。

図５で示されるように、直線状管流入・流出通路３８内の圧力が環状内部チャンバ２２内の圧力よりも高い場合、バルブ・ケーシング２１と共にチェックバルブを構成する浮動板３３がその浮動板座部３９から離間するよう持ち上げられ、その結果、直線状管流入・流出通路３８内に含まれるオイルが環状内部チャンバ２２に進入することが可能となる。

流入口および流出口が図１で示されるように正しく接続されている限り、バルブ管１２のこの変化例（当該変化例の動作については図３〜図５で示されている）は高圧段階４５に対して特に好適である。

バルブ管１２の変化例（当該変化例の動作については図６および図７で示されている）は「通常開放」型である。図６では、停止状態にある前記バルブ管１２が示されている。ここではバルブ管１２の接触フランジ３４は、バルブ管１２が閉止バネ２８を介して協働する閉止座部２７から離間する状態で保持されている。この位置では、オイルは環状内部チャンバ２２と直線状管流入・流出オリフィス３５との間で自由に循環することができる。

図７で示されるように、電流が導電性ワイヤ製のコイル２９を流れると、コイル２９は磁心または電機子３０を引き付ける。それにより、前記磁心または電機子３０が直線状管２０に印加する力を介して、接触フランジ３４は閉止座部２７に対して押圧される。それにより、オイルが環状内部チャンバ２２と直線状管流入・流出オリフィス３５との間で循環することが妨げられる。ここで再び、この作用は依然として変換器１９の制御コンピュータにより制御されている。

バルブ管１２の後者の変化例（当該変化例の動作については図６および図７で示されている）は、浮動板３３がチェックバルブとして機能することが決してないよう、流入口および流出口が図１で示されるように正しく接続されている中間圧力段階４４に対して特に好適である。

いずれの場合においても、図８で示されるバルブ管１２の変化例は浮動板３３がチェックバルブとして機能することを防止する。この変化例では前記浮動板３３は事実、通気オリフィス１７のために環状内部チャンバ２２内の圧力および／またはバランス・チャンバ３１内の圧力により、常に浮動板座部３９に対して押圧された状態で保持されている。

この構成によれば、閉止バネ３８により前記接触フランジ３４に対して生成される力の恩恵により、前記チャンバ２２、３１内に圧力が存在しない場合には、浮動板３３は、接触フランジ３４に対して自由に閉止座部２７を中心に置くことができ、その一方で、動作中には、拮抗する圧力が通気オリフィス１７のレベルにおいて印加されないので、前記浮動板３３の径方向または軸方向の移動は、前記チャンバ２２、３１内の圧力により前記浮動板３３に対して生成される力により、不可能となる。

前記の説明が、単に例示として与えられたものであり、本明細書で説明された実施の詳細を本発明の範囲を逸脱しない任意の他の均等物で置換したとしても、本発明の範囲を決して限定するものではないこと、を理解すべきである。

Claims (20)

1. バルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）であって、
   ・中間圧力シリンダ（２）からなる中間圧力段階（４４）であって、前記中間圧力シリンダ（２）の２つの端部のうちの各端部は中間圧力ヘッド部（４）により閉止され、前記中間圧力シリンダ（２）内において、複動型中間圧力シリンダ（３）が流体密封様式で平行移動することが可能であり、前記複動型中間圧力シリンダ（３）は各中間圧力ヘッド部（４）に対向する圧力表面（５）を有し、その一方で、前記シリンダ（２）、前記ヘッド部（４）、および前記圧力表面（５）は、前記複動型中間圧力ピストン（３）のそれぞれの対向側面上で軸方向に配置された２つの中間圧力チャンバ（５）を形成する、中間圧力段階（４４）と、
   ・各圧力表面（５）に対するピストン連接棒（７）からなる、少なくとも１つの高圧段階（４５）であって、前記連接棒（７）は、前記複動型中間圧力ピストン（３）に固定された第１端部および高圧ピストン（８）に固定された第２端部を有し、前記連接棒（７）は、高圧シリンダ（９）内へと延長するために、その側面上に配置された前記中間圧力ヘッド部（４）を流体密封様式で通過し、前記高圧シリンダ（９）の直径は前記中間圧力シリンダ（２）の直径よりも小さく、その一方で、前記高圧ピストン（８）は前記高圧シリンダ（９）内で流体密封様式で平行移動することが可能であり、前記高圧シリンダ（９）は高圧ヘッド部（１０）により閉止され、それにより前記高圧ピストン（８）と共に高圧チャンバ（１１）を構成する、高圧段階（４５）と、
   ・各中間圧力チャンバ（５）に対する少なくとも１つのバルブ管（１２）であって、前記中間圧力チャンバ（５）を中間圧力流入／流出回路（１５）と連通させるよう適応され、独立的バルブ・アクチュエータ（１３）と協働する、バルブ管（１２）と、
   ・各高圧チャンバ（１１）に対する少なくとも１つのバルブ管（１２）であって、前記高圧チャンバ（１１）を高圧流入・流出回路（１６）と連通させるよう適応され、独立的バルブ・アクチュエータ（１３）により前記バルブ管（１２）を開放させるよう、または前記バルブ管を閉止させるよう、作動されるよう適応された、バルブ管（１２）と、
   ・複動型中間圧力ピストン（３）の位置を、または前記高圧ピストン（８）のうちの任意の高圧ピストン（８）の位置を、前記変換器（１９）の制御コンピュータに伝送することが可能である、少なくとも１つのピストン位置センサ（１４）と、
   を含むことを特徴とする、可逆式液圧変換器（１）。
2. 前記バルブ管（１２）は、バランス通路（３２）を形成するために軸方向に空洞化された少なくとも１つの直線状管（２０）を含み、前記直線状管（２０）は、小さい隙間が存在する状態で管シリンダ（２４）内に収容され、前記直線状管（２０）は前記管シリンダ（２４）とともにシールを構成し、前記直線状管（２０）は前記管シリンダ（２４）内で長手方向に平行移動することが可能であり、前記管シリンダ（２４）はバルブ・ケーシング（２１）上に装着または前記バルブ・ケーシング（２１）内に配置され、前記バルブ・ケーシング（２１）内に環状内部チャンバ（２２）が提供され、環状チャンバ流入・流出通路（３７）と連通する環状チャンバ流入・流出オリフィス（２３）は前記環状内部チャンバ（２２）内へと放出し、前記管シリンダ（２４）は前記環状内部チャンバ（２２）内へと放出し、前記環状内部チャンバ（２２）は、前記管シリンダ（２４）の逆側にあり且つ前記管シリンダ（２４）と同軸である閉止座部（２７）を含み、その一方で、前記直線状管（２０）は、一方では、前記環状内部チャンバ（２２）内に配置され、且つ、前記閉止座部（２７）とのシールを構成するために前記バランス通路（３２）の外部にある閉止座部（２７）と環状に接触する接触フランジ（３４）により終端される第１端部（２５）を有し、その一方で、バランス・チャンバ（３１）内へと放出し、且つ前記バルブ・アクチュエータ（１３）に機械的に接続され、前記バランス通路（３２）は前記閉止座部（２７）と前記バランス・チャンバ（３１）との間の連通を確立する、第２端部（２６）を有することを特徴とする、
   請求項１に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
3. 前記バランス通路（３２）は直線状管流入・流出オリフィス（２５）と連通し、前記直線状管流入・流出オリフィス（２５）は、前記閉止座部（２７）の中心における直線状管流入・流出通路（３８）と連通し、前記閉止座部（２７）を軸方向に通過し、オリフィス（３５）は、前記接触フランジ（３４）と前記閉止座部（２７）とが互いに接触しうる前記環状接触部の内部に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
4. 前記バランス通路（３２）は、前記バランス・チャンバ（３１）内へと放出する直線状管流入・流出オリフィス（３５）と連通することを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
5. 前記直線状管（２０）は、前記直線状管（２０）内に径方向に配置された少なくとも１つの径方向流入・流出通路（３６）を含み、前記径方向流入・流出通路（３６）の第１端部は前記バランス通路（３２）内へと放出する一方で前記径方向流入・流出通路（３６）の第２端部は前記バランス・チャンバ（３１）内へと放出することを特徴とする、請求項４に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
6. シーリング手段が前記直線状管（２０）と前記管シリンダ（２４）との間に挿入されることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
7. 前記接触フランジ（３４）を前記閉止表面（２７）と接触した状態に保持するために、閉止バネ（２８）が前記直線状管（２０）と協働することを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
8. 前記接触フランジ（３４）を前記閉止表面（２７）から特定距離に保持するために、閉止バネ（２８）が前記直線状管（２０）と協働することを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
9. 前記バルブ・アクチュエータ（１３）は導電性ワイヤ製のコイル（２９）を含み、前記コイル（２９）は、電流が前記コイル（２９）を通るときに磁心または電機子（３０）を引き付け、前記磁心または電機子（３０）は、前記直線状管（２０）の前記第２端部（２６）に対して直接的または間接的に固定されていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
10. 導電性ワイヤ製の前記コイル（２９）は前記バランス・チャンバ（３１）内に収容されていることを特徴とする、請求項９に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
11. 導電性ワイヤ製の前記コイル（２９）は前記バランス・チャンバ（３１）の外部に収容され、電流が前記コイル（２９）を流れるときに前記コイル（２９）により生成される磁界は、前記磁心または電機子（３０）に対して力を印加するように、前記バランス・チャンバ（３１）の外部壁を通過することを特徴とする、請求項９に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
12. 前記接触フランジ（３４）は、面取りされた球体であり、前記閉止座部（２７）との接触線を有し、前記接触線はボールベアリングが座部上で形成する接触線に類似していることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
13. 前記閉止座部（２７）は、前記接触フランジ（３４）が前記閉止座部（２７）と接触するとき、前記接触フランジ（３４）と径方向に自由に位置合わせされる浮動板（３３）と接し、その一方で、前記浮動板（３３）は前記バルブ・ケーシング（２１）内の浮動板座部（３９）に対して流体密封様式で当接することを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
14. 前記浮動板（３３）は前記バルブ・ケーシング（２１）と共にチェックバルブを構成し、前記チェックバルブは、前記直線状管流入・流出通路（３８）内の圧力が前記環状内部チャンバ（２２）内の圧力よりも大きい場合には開放され、それ以外の場合には前記浮動板（３３）は流体密封様式で前記浮動板座部（３９）に当接することが可能であることを特徴とする、請求項３および請求項１３に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
15. 前記接触フランジ（３４）と前記閉止座部（２７）との間に形成される前記環状接触部の断面積は前記管シリンダ（２４）の断面積よりもわずかに大きいことを特徴とする、請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
16. バルブ・チェックバルブ（４０）は前記バルブ管（１２）と並列に、前記回路（１５、１６）が何であったとしても、同一回路（１５、１６）上に搭載されるか、または前記バルブ管（１２）と直列に、前記バルブ管の前もしくは後ろに接続されることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
17. 前記中間圧力流入・流出回路（１５）および／または前記高圧流入・流出回路（１６）は、前記中間圧力流入・流出回路（１５）および／または前記高圧流入・流出回路（１６）が協働する前記バルブ管（１２）を圧力アキュムレータ（４１）に接続することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
18. 前記中間圧力流入・流出回路１５および／または高圧流入・流出回路（１６）は、前記中間圧力流入・流出回路１５および／または高圧流入・流出回路（１６）が協働する前記バルブ管（１２）を液圧ポンプ／モータ（４２）に接続することを特徴とする、請求項１に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
19. 通気オリフィス（１７）が前記閉止座部（２７）を軸方向に通過することを特徴とする、請求項４および請求項１３に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。
20. 前記低圧ヘッド部（４）、および／または前記高圧シリンダ、および／または前記高圧ヘッド部（１０）、および／またはバルブ・ケーシング（２１）は一体的に作られていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバルブ管を用いる可逆式液圧変換器（１）。

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