(57)【要約】  この発明は、制御信号によって制御可能なパイロット弁（２）とそのパイロット弁（２）によって付勢可能なブースタ弁（３）を備えた比例弁（１）に関し、前記比例弁（１）が圧力空気供給接続用の圧力空気接続部（６）と動作接続部（５）と排気接続部（４）を備える。前記ブースタ弁（３）は、相互に直列接続されていていずれも軸方向でバネ圧力に対抗して動作可能な３個の弁体（８，９，１０）を備える。比例弁（１）の基本状態において前記第１、第２、および第３の弁体（８，９，１０）がいずれも対として相互に離間するとともに、ブースタ弁（３）内において第１の弁体（８）と第２の弁体（９）の間で作用する第１のシールシート（２６）と第３の弁体（１０）とハウジング（１６）の間で作用する第２のシールシート（２７）を以下のような方式で形成および配置し、すなわちパイロット弁（２）を制御する制御信号とそれがカスケード状に作用する第１、第２および第３の弁体（８，９，１０）の軸方向の位置設定が変化することによって動作接続部（５）を排気および空気供給する、また動作接続部（５）上に存在する圧力を保持するための異なった切換状態を設定し得るようにする。さらに第１の弁体（８）の軸方向位置を検出する位置センサ（３１）を設け、またブースタ弁（３）の所要の切換状態を達成するために必要であるパイロット弁（２）の制御信号を計算するために前記位置センサ（３１）の測定信号を評価するように比例弁（１）の制御ユニット（３６）を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号によって制御可能なパイロット弁（２）とそのパイロット弁（２）によって付勢可能なブースタ弁（３）を備えた比例弁（１）であって、
前記比例弁（１）が圧力空気供給接続用の圧力空気接続部（６）と動作接続部（５）と排気接続部（４）を備え、
相互に直列接続されていていずれも軸方向でバネ圧力に対抗して動作可能な３個の弁体（８，９，１０）、すなわち
−  前記パイロット弁（２）によって付勢される第１の弁体（８）と、
−  前記第１の弁体（８）によって付勢される第２の弁体（９）と、
−  前記第２の弁体（９）によって付勢される第３の弁体（１０）を前記ブースタ弁（３）が備え、
比例弁（１）の基本状態において前記第１、第２、および第３の弁体（８，９，１０）がいずれも対として相互に離間するとともに、ブースタ弁（３）内において第１の弁体（８）と第２の弁体（９）の間で作用する第１のシールシート（２６）と第３の弁体（１０）とハウジング（１６）の間で作用する第２のシールシート（２７）を以下のような方式で形成および配置し、
すなわちパイロット弁（２）を制御する制御信号とそれがカスケード状に作用する第１、第２および第３の弁体（８，９，１０）の軸方向の位置設定が変化することによって動作接続部（５）を排気および空気供給する、また動作接続部（５）上に存在する圧力を保持するための異なった切換状態を設定し得るようにし、
さらに第１の弁体（８）の軸方向位置を検出する位置センサ（３１）を設け、またブースタ弁（３）の所要の切換状態を達成するために必要であるパイロット弁（２）の制御信号を計算するために前記位置センサ（３１）の測定信号を評価するように比例弁（１）の制御ユニット（３６）を構成してなる比例弁。
【請求項２】
非接触式に第１の弁体の軸方向の位置を測定するように位置センサ（３１）を構成することを特徴とする請求項１記載の比例弁。
【請求項３】
位置センサ（３１）を光学式、静電容量式、または磁気式の測定原理に基づくものとすることを特徴とする請求項２記載の比例弁。
【請求項４】
位置センサ（３１）を磁気角度センサとすることを特徴とする請求項３記載の比例弁。
【請求項５】
位置センサ（３１）をＡＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、またはＧＭＲセンサとすることを特徴とする請求項４記載の比例弁。
【請求項６】
ブースタ弁（３）の所要の切換状態を達成するために必要とされるパイロット弁（２）の制御信号が専ら位置センサ（３１）の測定信号を使用して計算されるような方式で比例弁（１）の制御ユニット（３６）を構成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の比例弁。
【請求項７】
軸方向に延在していてかつ軸方向の中空部（１３）を有する薄膜プレートシャフト（１２）を備えた薄膜プレート（１１）によって第１の弁体（８）を形成し、
第２の弁体（９）はバネによって前記薄膜プレート（１１）を指向する方向に予荷重されたバルブプランジャ（１８）によって形成し、そのバルブプランジャが前記薄膜プレートシャフト（１２）の方向を指向する端面上にその端面と接合可能である薄膜プレートシャフト（１２）の自由端部に対する第１のシールシートを備え、
さらに第３の弁体（１０）はソケット要素（１９）によって形成し、そのソケット要素は前記バルブプランジャ（１８）を指向する方向においてバネによって第２のシールシートに対して予荷重されるとともにソケット要素（１９）上に接合するバルブプランジャ（１８）を軸方向に摺動させることによって第２のシールシートから持ち上げ得るようにする、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の比例弁。
【請求項８】
位置センサ（３１）は薄膜プレート（１１）内に内蔵された磁石要素（３０）と共働作用することを特徴とする請求項７記載の比例弁。
【請求項９】
第１のおよび／または第２のシールシートを形成する表面および／またはそれらと共働作用する表面（２５，２８）が流体通流を精密制御するためにポリマー材料から製造されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の比例弁。
【請求項１０】
パイロット弁を３／２ウェイバルブとすることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の比例弁。
【請求項１１】
ブースタ弁を３／３ウェイバルブとすることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の比例弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御信号によって制御可能なパイロット弁とそのパイロット弁によって付勢可能なブースタ弁を備えた比例弁に関し、その比例弁が圧力空気供給接続用の圧力空気接続部と動作接続部と排気接続部を備える。
【背景技術】
【０００２】
この種の比例弁は特に気圧弁、気圧式駆動装置、またはその他の気圧式アクチュエータを付勢するために使用されており、従来から多様な方式で知られている。
【０００３】
比例弁として、気圧弁の接続のために設けられた動作接続部に可能な限り正確に調節可能な（空気）圧力を供給するように適する必要がある。そのためパイロット弁を使用して弁を適宜に付勢することによって通常異なった弁位置に移動させ、それによって動作接続部を選択的に圧力供給あるいは排気と通流可能に結合するか、または（動作接続部に存在する圧力を保持するために）両方から遮断する。その際比例弁として、動作接続部に接続された弁の完全な吸気と完全な排気の間の中間位置も可能である必要がある。
【０００４】
上述した種類の比例弁はその構造型式および稼働の点において比較的高コストである。
【０００５】
従来の技術においてしばしばいわゆるスライド弁が用いられ、それによれば少なくとも１個の直線摺動可能な弁体がそれの位置に応じてその弁体の側方に配置されていて気流に影響を及ぼす開口を（完全にあるいは部分的に）開放するかまたは閉鎖する。しかしながらここで弁座の場合と異なって通流を有効に遮断するシールシートが欠如するため精密な使用状況において問題になる漏出を常に計算する必要があり、そのことを本発明の枠内において可能な限り低減するかまたは完全に防止すべきである。
【０００６】
さらにドイツ国特許出願公開第１０２０１２０１７７１３号（Ａ１）明細書により同種の比例弁がポジショナの形式で既に知られており、それにおいてはパイロット弁によって付勢される出力ステージ（＝ブースタ弁）がバネによって予荷重された２個のポペットバルブを圧力−路程変換器として備え、それらに共通の制御空間から圧力が付加され、異なった切換状態を実現するために制御空間内に存在する圧力を上昇させることによって連続的に付勢される。共通の制御空間の異なった面上に配置すべきポペットバルブのため、ドイツ国特許出願公開第１０２０１２０１７７１３号（Ａ１）明細書に開示されたポジショナは決して小さいと言えない構造容積を有し、本発明によってそれを小型化することが必要とされる。
【０００７】
ポペットバルブを備えた比例弁の制御技術的な動作に関して、（弁の具体的な構造型式に依存して）比較的に複雑な特徴を考慮する必要がある。このことは特に、ブースタ弁を付勢するために必要な制御圧力が弁の動作出力上の各時点の動作圧力に依存する場合に該当する。さらに、圧電式のパイロット弁を使用する場合、制御信号とパイロット弁によって生成されるパイロット圧力の間にヒステリシスを伴う相関性が存在し、それが弁全体の特性に影響を及ぼす。
【０００８】
米国特許第２８５０３３０号明細書により連結車を伴ったトラクタのブレーキシステム内で使用される弁群が知られており、それによれば２個の弁を形成しながら相互に直列接続されていていずれも軸方向に動作可能でありかつカスケード状に調節可能な合計３個の弁体が設けられる。その際第１の弁を使用して連結車のブレーキシステムの第１の動作接続部を選択的に排気するかまたはトラクタ側の圧力空気接続部と結合することができ、他方第２の弁を使用して連結車のブレーキシステムの第２の緊急動作接続部を選択的に排気するかまたはトラクタ側の第２の緊急圧力空気接続部と結合することができる。第１の弁体の位置の変化によって対応する動作接続部が排気される第１の切換状態から対応する動作接続部がトラクタ側の圧力空気接続部と結合される第２の切換状態へ移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１０２０１２０１７７１３号（Ａ１）明細書
【特許文献２】米国特許第２８５０３３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した背景から本発明の目的は、特に可能な限り小さな（側方の）構造容積しか必要とせずまた同時に極めて簡便な方式で安全かつ正確に動作することができる、冒頭に述べた種類の改良された比例弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題は請求項１に係る比例弁によって解決される。その種の弁の好適な構成形態は従属請求項および後述する詳細な説明によって明らかにされる。
【００１２】
本発明に係る比例弁において冒頭に述べた特徴に加えて、相互に直列接続されていていずれも軸方向でバネ圧力に対抗して動作可能な３個の弁体、すなわち
−  パイロット弁によって付勢される第１の弁体と、
−  前記第１の弁体によって付勢される第２の弁体と、
−  前記第２の弁体によって付勢される第３の弁体をブースタ弁が備え、
その際比例弁の基本状態において前記第１、第２、および第３の弁体がいずれも対として相互に離間するとともに、ブースタ弁内において第１の弁体と第２の弁体の間で作用する第１のシールシートと第３の弁体とハウジングの間で作用する第２のシールシートを以下のような方式で形成および配置し、すなわちパイロット弁を制御する制御信号（それによってパイロット弁の切換状態ならびにパイロット弁によって生成されるパイロット圧力が変更される）とそれがカスケード状に作用する第１、第２および第３の弁体の軸方向の位置設定が変化することによって動作接続部を排気および空気供給する、また動作接続部上に存在する圧力を保持するための異なった切換状態を設定し得るように形成および配置する。さらに本発明によれば、第１の弁体の軸方向位置を検出する位置センサを設け、またブースタ弁の所要の切換状態を達成するために必要であるパイロット弁の制御信号を計算するために前記位置センサの測定信号を評価するように比例弁の制御ユニットを構成する。
【００１３】
従って上述した先行技術と異なって本発明によれば、圧力−路程変換器の構成要素である２個のポペットバルブが共通の制御空間内の圧力によって付勢されることはなく、むしろ弁内の流体通流に影響を及ぼす弁体のカスケード状の調節が実行され、その際第１の弁体はパイロット弁によって付勢されその第１の弁体に対して後置接続された各弁体が連続的に（特に純粋に機械的に）それぞれ前置された弁体によって付勢される。全ての３個の弁体について付勢方向を軸方向にするため、本発明に係る弁のために必要な構造容積は（特に弁体の動作方向に対して横断する方向において）極めて小型化し得ることが明らかである。
【００１４】
さらに、弁内部にそれぞれ少なくとも１個の弁体と共働作用する２個のシールシートを具備することができるという事実のため極めて漏出が少ないあるいは漏出が無い動作を保証することができ、そのことが特に動作接続部に存在する圧力を保持する際に大きな利点になるとともに弁の気圧エネルギー消費を最小限に抑制する。後に図面の説明の中でより詳細に記述するが、それによって生まれるヒステリシス効果にもかかわらず、本発明に係る弁は本発明に従って具備される位置センサを使用することによって極めて高い制御特性をもって簡便に動作することができる。
【００１５】
パイロット弁を制御する制御信号は例えば制御電圧とすることができるが、勿論その他の種類の制御信号（例えばＰＷＭ信号の形式等）も採用可能である。
【００１６】
本発明によればブースタ弁の所要の切換状態を達成あるいは保持するために必要なパイロット弁の制御信号の変化を計算するために、第１の弁体の軸方向の動作あるいは位置、すなわち弁ストロークを検出する位置センサの測定信号を評価する。それにより弁全体は、バネによって予荷重された少なくとも３個の弁体のカスケード状の調節を伴う（制御技術的に見て）比較的複雑な弁構造にもかかわらず極めて簡便に制御することができる。そのことが可能になるのは、本発明に係る弁において具体的に達成される弁全体の切換状態が最終的に（専ら）第１の弁体の現在位置によって決定されるためである。従って第１の弁体の位置を検出することによって弁の実際の切換状態に関する重要な情報が得られる。
【００１７】
勿論、比例弁の制御ユニットはそれぞれ必要とされる制御信号（すなわち例えば新たに設定すべきパイロット弁の制御電圧の）の計算の枠内において記憶ユニット内に記録された適宜な数値を好適な方式で使用し、その際その数値によりそれによってそれぞれ達成されるブースタ弁の弁状態が第１の弁体の特定の軸方向の位置（あるいはそれに対応する位置センサの測定信号）に割り当てられる。
【００１８】
原則的に本発明の枠内において純粋に機械的な位置センサを使用することができる。しかしながら、非接触式に第１の弁体の軸方向の位置を測定するように位置センサを構成することも極めて好適であることが理解される。その際極めて好適な構成形態によれば、位置センサを光学式、静電容量式、または磁気式の測定原理に基づくものとすることができる。
【００１９】
その際位置センサとして磁気角度センサを使用することが極めて好適であり、それをＡＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、またはＧＭＲセンサとして有効に構成することができる。
【００２０】
その際ＡＭＲセンサはいわゆる異方向性磁気抵抗（＝ＡＭＲ）効果を利用する。ＴＭＲセンサおよびＧＭＲセンサは、トンネル磁気抵抗（＝ＴＭＲ）、またはいわゆる巨大磁気抵抗（＝ＧＭＲ）を利用する。それらの原理で動作するセンサは従来技術において長く知られているとともに市販品として入手可能であり、従って個々の測定原理のより詳細な説明は省略する。本発明の観点において決定的なことは、前述した高いエネルギー効率を有するセンサ型式によって極めて高精度の測定結果が達成可能である点である。
【００２１】
前述したように本発明の極めて好適な構成形態において、ブースタ弁の所要の切換状態を達成するために必要とされるパイロット弁の制御信号が専ら位置センサの測定信号を使用して計算されるような方式で比例弁の制御ユニットを構成することができる。言い換えると本発明に係る弁は、高精度の弁の制御のために位置センサの測定信号以外の測定信号を必要とすることなく有効に動作することができる。
【００２２】
弁を具体的に構成するために、軸方向に延在していてかつ軸方向の中空部を有する薄膜プレートシャフトを備えた薄膜プレートによって第１の弁体を形成することができる。第２の弁体はバネによって前記薄膜プレートを指向する方向に予荷重されたバルブプランジャによって有効に形成することができ、そのバルブプランジャが前記薄膜プレートシャフトの方向を指向する端面上にその端面と接合可能である薄膜プレートシャフトの自由端部に対する第１のシールシートを備える。第３の弁体はソケット要素によって有効に形成することができ、そのソケット要素は前記バルブプランジャを指向する方向においてバネによって第２のシールシートに対して予荷重されるとともにソケット要素上に接合するバルブプランジャを軸方向に摺動させることによって第２のシールシートから持ち上げることができる。それによって極めて小型の弁構造の実現が可能になり、そのことは後の本発明の実施例の説明中においてより詳細に記述する。
【００２３】
磁気式の測定原理に基づいた位置センサは第１の弁体の軸方向の位置を検出するために当然第１の弁体上に設けられた適宜な磁石要素と共働作用する必要があるため、本発明の好適な構成形態によれば位置センサが薄膜プレート内に内蔵された磁石要素と共働作用するよう構成することができる。
【００２４】
本発明のさらに別の好適な追加構成によれば、第１のおよび／または第２のシールシートを形成する表面および／またはそれらと共働作用する表面が流体通流を精密制御するためにポリマー材料から製造され、特にそれぞれシーリングする対向物と必要に応じて異なった弾力性を有するようにする。それによって本発明に係る比例弁の比例動作のために必要な中間位置に関して極めて繊細な移行を達成することができる。
【００２５】
さらに回路技術の観点において、好適には圧電式パイロット弁とすることができるパイロット弁を３／２ウェイバルブとして形成することができる。ブースタ弁は３／３ウェイバルブとして有効に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る比例弁とその構成要素を示した概略構成図である。
【図２】異なった弁パラメータ間の複合的な関係を説明するために本発明に係る弁の異なった特性状態を示した説明図である。
【図３】異なった弁パラメータ間の複合的な関係を説明するために本発明に係る弁の異なった特性状態を示した別の説明図である。
【図４】異なった弁パラメータ間の複合的な関係を説明するために本発明に係る弁の異なった特性状態を示したさらに別の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明に係る弁の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２８】
図１には本発明に係る比例弁の実施例が示されており、気圧式、圧電式のパイロット弁２を前段として、またブースタ弁３を出力段として備える。
【００２９】
弁１はさらに、排気接続部４と、弁１によって付勢する気圧弁（図示されていない）に接続するための動作接続部５と、例えば８バールである所与の気圧を有する圧力空気供給に対する接続部６を備える。さらに圧力調整器７を備え、それによって圧力空気供給のための接続部６上に存在する圧力からそれより低い圧力、例えば１．２バールを、ブースタ弁３を付勢するために設けられた気圧式のパイロット弁２のための初期圧力として生成することができる。
【００３０】
弁１はさらに、相互に連続して接続されいずれも矢印Ｒに従って軸方向に移動可能な３個の弁体８，９，１０を備える。
【００３１】
その際（図１で最上にある）第１の弁体８が薄膜プレート１１、ならびに軸方向の中空部１３を有する薄膜プレートシャフト１２を備える。
【００３２】
薄膜プレート１１は（この場合機械的連結によって）第１の薄膜１４と動作接続し、その際前記第１の薄膜１４と薄膜プレート１１の上方に制御圧力空間１５が形成される。制御圧力空間１５内に存在する気圧はパイロット弁２によって生成される。
【００３３】
さらに、（薄膜プレート１１および薄膜プレートシャフト１２によって形成された）第１の弁体８が制御圧力空間１５を指向する（軸）方向においてバネによって予荷重される。そのため図示された実施例において弁１のハウジング１６上に支承された合計３個のバネ要素１７を備え、図１においてそのうち１個が断面図内（中央軸Ｍの左側）に存在し、残りの両方のバネ要素１７（そのうち１個のみが図１で確認可能）はこの断面の手前あるいは奥に存在する。それら３個のバネ要素１７はいずれも中央軸Ｍに対して等距離（すなわち等しい半径方向の距離）に配置され、また中央軸Ｍに対して垂直に延在する平面内で（中央軸Ｍ周りで）いずれも１２０°の等しい角度αをもって相互にずれて配置され、従って軸方向の中央軸Ｍに関して完全に対称性の第１の弁体８の制御圧力空間１５の方向への予荷重が達成される。
【００３４】
本実施例において第２の弁体９はバルブプランジャ１８により、または第３の弁体１０はソケット要素１９によって形成される。その際前記バルブプランジャ１８はソケット要素１９上に支承されたバネ２０によって第１の弁体８（＝薄膜プレート１１および薄膜プレートシャフト１２）の方向に予荷重され、他方ソケット要素１９はハウジング１６上に支承されたバネ２１によって予荷重される。
【００３５】
図１に示された弁１の基本位置においてブースタ弁３の軸方向に移動可能な３個の弁体８，９，１０全てが同一方向に予荷重されるが、それぞれ対ごとに離間する。
【００３６】
薄膜プレートシャフト１２は第２の薄膜２２と結合され、その第２の薄膜は薄膜プレートシャフト１２を周回状に密封して包囲するとともに、第１の薄膜１４と第２の薄膜２２の間に存在していて排気接続部４に通じる（恒常的に排気される）排気空間２３を動作接続部５に通じる動作圧力空間２４から分離する。その際第２の薄膜２２は同時に薄膜プレートシャフト１２を半径方向に支承するように作用することができる。弁１の基本位置において形成される薄膜プレートシャフト１２の自由端部とバルブプランジャ１８の間の距離のため、図１に示された弁状態において動作圧力空間２４（従ってさらに動作接続部５に接続された気圧弁）が排気される。
【００３７】
バルブプランジャ１８は薄膜プレートシャフト１２を指向する上面にシール面として作用するポリマー材料を有し、その上に薄膜プレートシャフト１２の下縁部２６が第１のシールシートを形成しながら接合することができる。この柔軟なシール面は、弁の調節に際して接触領域の近辺でポリマーの硬度に依存しながら極めて正確な比例式の微調整を可能にする。
【００３８】
すなわち（制御電圧によって制御可能なパイロット弁２を使用して制御圧力空間１５内に存在する圧力を適宜に上昇させることによって）薄膜プレートシャフト１２の下縁部２６がバルブプランジャ１８の上面２５に気密に接合するまで第１の弁体８を摺動させると、薄膜プレートシャフト１２の軸方向の中空部１３によって形成された排気空間２３と動作圧力空間２４の間の接続が遮断され、その結果先行した動作圧力空間２４の排気が終了する。
【００３９】
図示された本発明に係る比例弁１の実施例においてハウジングに固定されていて図１において下方を指向するシール縁部２７によって第２のシールシートが形成され、前記シール縁部に対し第３の弁体として機能するソケット要素１９がバネ２１によって予荷重され、その際ソケット要素側にも前記シール縁部２７と共働作用して第２のシールシートを形成するポリマー材料製のシール面２８が設けられる。第２のシールシートの下方に圧力供給用の接続部６と結合された圧力供給空間２９が存在し、従ってその圧力供給空間２９は、丁度図示された基本位置のようにソケット要素１９の上面がシール縁部２７に気密に接合する場合に動作圧力空間２４から流体動作的に分離される。
【００４０】
すなわち（パイロット弁２によって第１の弁体８を適宜に付勢することにより）第１の弁体８が第２の弁体９に接合しまた第２の弁体９が第３の弁体１０に接合するまで前記第１の弁体８を摺動させた場合に初めて、制御圧力空間１５内の制御圧力のさらなる上昇によって第３の弁体１０（＝ソケット要素１９）が第２のシールシートから持ち上がることにつながり、その結果動作圧力空間２４が流体動作的に圧力供給６と結合され、従って動作出力５上の圧力が上昇する。なお、第３の弁体１０の付勢の観点においてバルブプランジャ１８とソケット要素１９の間に硬質のストッパを形成することが好適である。
【００４１】
本発明に係る弁の極めて良好な制御特性は特に基本状態において形成される第１、第２、および第３の弁体８，９，１０の間の距離のために達成されるものであり、その理由は、それによって弁１の異なった流体動作状態が極めて良好に差別化可能であるとともに容易に制御可能になるためである。基本状態において弁の動作接続部５は排気される。さらに接触領域においてシールシート２６を形成しながら第２の弁体９と接合するまで第１の弁体８を摺動させた場合に動作出力５上に存在する圧力が保持される状態に到達し、その理由は、その状態において第３の弁体１０が第２のシールシートに接合することによって動作圧力空間２４が圧力供給空間２９から分離されるためである。第２の弁体９がさらなる摺動によって第３の弁体１０に接合しまた第３の弁体１０がそれのバネ予荷重に対抗して第２のシールシート２７から持ち上がった場合に初めて、圧力供給６によって提供される圧力によって動作接続部５に空気が供給される弁状態に到達する。
【００４２】
本発明に係る弁１の制御は、（カスケード状の構成にもかかわらず）他方では極めて単純であることが理解される。そのため第１の弁体８上（例えば薄膜プレート縁部の領域内）に磁石要素３０を設けることができ、従って特にＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、あるいはＴＭＲセンサ等の型式の適宜な磁性式の位置センサ３１を使用することによって第１の弁体８の軸方向の位置を高いエネルギー効率をもってかつ正確に判定することができる。その位置から、その他の測定パラメータを判定する必要無く、直接的にその時点の弁状態を判定することができる。その際適宜な高精度の位置センサを使用することによって、特に弁の異なった切換状態の間の変更が実施される場所の直近において弁１の微調整を実行することもできる。
【００４３】
３個の弁体８，９，１０の純粋の機械的な連結のため、またシールシートの位置によって固定的に与えられる異なった弁状態の間の変位路程のため、（専ら）位置センサ３１によって検出された第１の弁体８の（軸方向の）位置を使用して弁１の制御を実行することができ、それについては本発明に係る弁１の種々の特性を参照しながら後述する。
【００４４】
本実施例において気圧式のパイロット弁２は比例式の３／２ウェイバルブとして形成され、一方ブースタ弁３は３／３ウェイバルブとされる。
【００４５】
パイロット弁２自体は圧力入力３３を備え、本実施例においては圧力調整器７から提供される空気圧が供給される。さらに、（場合によって弁１の排気接続部４と結合される）パイロット弁排気接続部３２を設け、また弁１の制御圧力空間１５と流体動作的に結合されるパイロット弁動作出力３４を設ける。
【００４６】
電気的に付勢可能であるとともにそれによって自由端部の領域で矢印Ｂの方向に旋回可能である圧電屈曲アクチュエータ３５を使用して、パイロット弁動作出力３４を選択的に排気（すなわち流体動作的にパイロット弁排気接続部３２と結合する）するか、または部分的あるいは完全にパイロット弁２の圧力入力３３上に存在する圧力と結合することができる。従ってパイロット弁２は、極めて高い制御品質と小さなエネルギー消費をもって制御圧力空間１５内に存在する圧力を制御しながら本発明に係る弁１の第１の弁体８を付勢するように作用することができる。
【００４７】
さらに制御ユニット３６を設け、その制御ユニットに位置センサ３１の測定信号が信号線３７を介して入力される。パイロット弁２（従ってさらに比例弁１全体）を制御する制御ユニット３６は、ブースタ弁３の所要の切換状態を達成するために必要なパイロット弁２の制御電圧を計算するとともに制御線３８を介して適宜にパイロット弁２を制御するように構成され、その際前記計算の枠内において位置センサの測定信号が（好適には弁状態に対応する唯一の測定パラメータとして）評価される。従って、その際まず第１の弁体８の位置を示す測定値から（適宜な方式で制御ユニット３６内に記録された校正データと比較しながら）その時点の弁状態を判定し、その後（所要の弁状態に応じて）第１の弁体８にそれの軸方向の位置を維持させるかまたは弁状態を変更するために位置を変化させるようにパイロット弁２の制御電圧を調節する。
【００４８】
図２には、動作接続部５上におけるブースタ弁３の通流特性がストロークに対する関数（すなわち位置センサによって検出可能な第１の弁体の軸方向の位置に対する関数）として示されている。圧力供給における圧力をｐ１＝８バールとした場合の動作接続部上における異なった圧力ｐ２に対する２つの異なった例示的な曲線が示されている。その際、連続して３つの弁状態が進行し、すなわち動作接続部が排気（＝負の通流）され、圧力が維持（＝通流無し）され、さらに動作接続部に空気供給（＝正の通流）される。個々の領域間の移行部は動作接続部の圧力とは殆ど無関係となる。場合によって（最低限の）圧力相関性がポリマー材料によって形成される弁座の圧力に依存した圧縮によって発生するが、領域移行部に対して極僅かの影響しか与えられない。一般的に比例弁に使用されるスライダ構造を有する出力段と異なって、本発明において使用される弁構造は２体のシールシートを形成することによって顕著に改善された弁の気密性を可能にし、従って保持範囲中においても動作接続部の圧力を長時間にわたって維持することができる。
【００４９】
図３には、２つの異なった動作圧力ｐ２＝１バールおよびｐ２＝７バールとした場合の本発明に係る比例弁のブースタ弁のストローク特性がパイロット弁上に存在する制御電圧（いずれも標準化された単位）に対する関数として示されていて、その際圧力供給６によって提供される圧力をｐ１＝８バールとする。その際一方で制御信号中に顕著なヒステリシスが示され、他方で動作圧力への高い依存性が示される。
【００５０】
前記の圧力依存性は特有の弁構造によって生じるものであり、それが動作圧力に伴って上昇する弁の作動方向と逆方向の応力につながる。従って高い動作圧力の場合、動作圧力が低い場合と比べて適宜により高い制御圧力がブースタ弁を付勢するために必要となる。特性のヒステリシスはパイロット弁の圧電性および液体動作的ヒステリシス効果によって発生する。
【００５１】
図４には、ブースタ弁の通流の全体特性が制御電圧に対する関数として示され、再び圧力供給上の圧力をｐ１＝８バールとし、２つの異なった動作圧力ｐ２＝１バールおよびｐ２＝７バールについて示されている。制御電圧のヒステリシスのため、もはや個々の弁状態を制御信号中の一義的な制御領域に起因するものとはし得ないことにつながる。そのことは圧力依存性によってさらに難しいものとなる。
【００５２】
従って図３および図４の特性によって、本発明に係る比例弁の圧力に依存した制御が極めて困難であることが示されている。それに対して図２の特性によれば、バルブストロークを示す位置センサの測定信号を使用すれば極めて簡便な弁制御が可能になることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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