(57)【要約】本発明は、基体（２）内に設けられた、制御エッジを有するスリーブ（３）と、基体内に設けられた、制御エッジを有するスプール（４）とを備えた、高度に動的なサーボ・弁制御装置（１）であって、スプールの、少なくとも１つの制御エッジ（５）がスリーブの制御エッジ（５）に対して相対的に摺動可能に構成されている形式のものに関する。背景技術では、制御プロセスの迅速性に関して明らかな改善可能性が認められる。それゆえ本発明により、スプール（４）ならびにスリーブ（３）が互いに逆方向にかつ基体に対して相対的に摺動可能に構成されている。これにより、より迅速な作動時間が得られる。また、本発明による製品は既存の構成に比して明らかに丈夫である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（２）内に設けられた、制御エッジを有するスリーブ（３）と、基体（２）内に設けられた、制御エッジを有するスプール（４）とを備えた、高度に動的なサーボ・弁制御装置（１）であって、スプール（４）の、少なくとも１つの制御エッジ（５）がスリーブ（３）の制御エッジ（５）に対して相対的に摺動可能に構成されており、スプール（４）ならびにスリーブ（３）が互いに逆方向にかつ基体（２）に対して相対的に摺動可能に構成されており、サーボ・弁制御装置（１）が一次駆動装置（１０）および／または高周波駆動装置（１４）を有しており、該一次駆動装置（１０）が、少なくとも１つの、スリーブ（３）またはスプール（４）の運動に影響を及ぼすパイロット弁（１２）を有している形式のものにおいて、高周波駆動装置（１１）がピエゾエレメント（１３）またはプランジャコイルを有していることを特徴とする、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項２】
サーボ・弁制御装置（１）が、スプール（４）の位置に関するスリーブ（３）の位置を測定するためのスリーブ位置測定装置（６）を有している、請求項１記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項３】
スリーブ位置測定装置（６）が渦電流センサ（７）を有している、請求項１または２記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項４】
サーボ・弁制御装置（１）が、基体（２）に関するスリーブ（３）およびスプール（４）の位置を求めるための絶対位置測定装置（８）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項５】
スリーブ位置測定装置（６）または絶対位置測定装置（８）が渦電流センサ、ホール効果センサ（９）または誘導性の変位トランスデューサ（ＬＶＤＴ）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項６】
サーボ・弁制御装置（１）が、少なくとも１つの、スリーブ（３）の運動を制御するパイロット弁（１２）を有しており、かつ１つの、スプール（４）の運動を制御するパイロット弁（１２）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項７】
サーボ・弁制御装置（１）が、少なくとも１つの高周波駆動装置（１１）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項８】
高周波駆動装置（１１）が、スリーブ（３）の少なくとも一方向の摺動を制御する、請求項１から７までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項９】
高周波駆動装置（１１）が、高い固有動特性および小さなストロークを有しており、一次駆動装置（１０）が、低い固有動特性および大きなストロークを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項１０】
高周波駆動装置（１１）が、低い固有動特性および大きなストロークを有しており、一次駆動装置（１０）が、高い固有動特性および小さなストロークを有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体内に設けられた、制御エッジを有するスリーブと、基体内に設けられた、制御エッジを有するスプールとを備えた、高度に動的なサーボ・弁制御装置（ｈｏｃｈｄｙｎａｍｉｓｃｈｅ  Ｓｅｒｖｏ−Ｖｅｎｔｉｌｓｔｅｕｅｒｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ）であって、スプールの、少なくとも１つの制御エッジがスリーブの制御エッジに対して相対的に摺動可能に構成されている形式のものに関する。
【０００２】
背景技術から、高度に動的なサーボ・弁制御装置は公知である。公知のサーボ・弁制御装置は背景技術において、液圧システム内の体積流量および／または圧力を開ループ制御または閉ループ制御するために使用される。体積流量を変更するために、例えばスプールに設けられた制御エッジの運動を介して、かつ直接的または間接的な駆動部の助けを借りて、制御横断面が変更される。
【０００３】
直接的に制御される弁は電気機械式の変換器、比例ソレノイド、リニアモータ、プランジャコイル（Ｔａｕｃｈｓｐｕｌｅ）またはピエゾ電気式の変換器を有している。前制御される弁は間接的に運転される駆動部、例えば機械液圧式の変換器、制御スプール、ノズルバッフルプレートおよびジェットパイプである。高度に動的なサーボ・弁制御装置は直接的な弁も、前制御される弁も有している。
【０００４】
これまでは、スプールまたはスリーブの位置だけが変更され、これにより直接的にサーボ・弁制御装置の制御横断面が変更される。その際、この制御横断面は２つの制御エッジにより画定される。その際、背景技術はアクティブな、すなわちその位置が可変の制御エッジを例えばスプールに、かつパッシブな、すなわち定置の制御エッジを例えばスリーブに有している。サーボ・弁制御装置の、達成可能な周波数は既存の事例ではスプールの駆動部および所属の開ループ制御電子機器または閉ループ制御電子機器を介して決定される。
【０００５】
ただし、直接的に制御されるサーボ・弁制御装置は、迅速な反応が、短いストロークの弁によってのみ実現され得るという欠点を有している。
【０００６】
それゆえ本発明の課題は、サーボ・弁制御装置の、高度に動的な制御を可能にすることである。
【０００７】
上記課題は、スプールならびにスリーブが互いに逆方向にかつ基体に対して相対的に摺動可能に構成されていることにより達成される。
【０００８】
それにより、スプールまたはスリーブにより制御運動時に経たい経路は明らかに短くなる。ある制御状態から次回の制御状態までの時間はより短くなる。それにより、サーボ・弁制御装置の、高度に動的な制御が可能である。また、既存の、自由に入手可能な標準構成部分が本発明によるサーボ・弁制御装置で使用されることができる。このことは組立のための各エレメントの調達を容易にする。
【０００９】
特別な変化実施例は従属請求項に詳述される。
【００１０】
特に有利には、サーボ・弁制御装置が、スプールの位置に対して相対的なスリーブの位置を測定するためのスリーブ位置測定装置を有している。このように構成されていると、スリーブに対するスプールの正確な位置を測定し、相応にサーボ・弁制御装置を操作することが可能である。
【００１１】
さらに別の特に有利な構成によれば、スリーブ位置測定装置が渦電流センサを有している。非接触式に作動する渦電流センサは摩耗がなく丈夫である。また、渦電流センサは耐食性である。これにより、サーボ・弁制御装置の長期耐用性が高められる。
【００１２】
別の構成により、サーボ・弁制御装置が、基体に関するスリーブおよびスプールの位置を求めるための絶対位置測定装置を有していると、有利にはこの構成では、基体に対するスリーブおよびスプールの正確な位置が求められることができる。このことは基体内でのスリーブおよびスプールのドリフトの回避を可能にする。それにより、長い使用時間にわたっても、サーボ・弁制御装置が誤差なしに機能することが可能になる。絶対測定は、スプールおよびスリーブが前制御されている場合にのみ必要である。
【００１３】
別の特に有利な構成によれば、スリーブ位置測定装置または絶対位置測定装置が渦電流センサ、ホール効果センサまたは誘導性の変位トランスデューサ（ＬＶＤＴ）を有している。例えば磁界中の電子の運動が影響を受け、その際に発生する変向が電圧としてホール効果センサにおいて測定可能であるという特性が利用されるので、このことは、これにより極めて大きな磁界が測定されることができ、かつホール効果センサの測定範囲がその他のセンサの測定範囲よりも明らかに大きいという利点を有している。公知の測定センサをスリーブ位置測定装置または絶対位置測定装置で使用することはこの構成では特に有利である。それというのも、相応のセンサを調達するに当たってのコストと手間が回避されるからである。
【００１４】
サーボ・弁制御装置が一次駆動装置および／または高周波駆動装置を有していると、この構成では有利には、スリーブもスプールも運動可能である。２つの異なる駆動装置原理、すなわち一次駆動装置と高周波駆動装置とを組み合わせることも可能である。
【００１５】
一次駆動装置が別の構成において少なくとも１つの、スリーブまたはスプールの運動に影響を及ぼすパイロット弁を有していると、有利には摩耗のない丈夫な標準構成部分が利用される。
【００１６】
別の特に有利な構成によれば、サーボ・弁制御装置が、少なくとも１つの、スリーブの運動を制御するパイロット弁を有しており、かつ１つの、スプールの運動を制御するパイロット弁を有している。それにより、スプールおよびスリーブのために駆動部側に、丈夫で、特に小型のエレメントが使用される。
【００１７】
別の有利な構成によれば、サーボ・弁制御装置が、少なくとも１つの高周波駆動装置を有している。高周波駆動装置は、それが極めて短い応答時間を有しているという重大な利点を有している。
【００１８】
高周波駆動装置がピエゾエレメントまたはプランジャコイルを有していると、高周波駆動装置の小さな寸法が可能である。小さな構成スペースは有利である。
【００１９】
別の有利な構成によれば、高周波駆動装置が、スリーブの少なくとも一方向の摺動を制御する。これにより、制御時のスリーブの応答時間は最小化される。
【００２０】
別の有利な構成によれば、高周波駆動装置が、高い固有動特性（Ｅｉｇｅｎｄｙｎａｍｉｋ）および小さなストロークを有しており、一次駆動装置が、低い固有動特性および大きなストロークを有している。高周波駆動装置が一次駆動装置を固有動特性および速度増大の点で効果的に補完することにより、特に迅速な制御時間が可能となる。高い動特性／短いストロークおよび中程度の（低い）動特性／長いストロークの組み合わせは高い速度増大につながる。
【００２１】
別の有利な構成により、高周波駆動装置が、低い固有動特性および大きなストロークを有しており、一次駆動装置が、高い固有動特性および小さなストロークを有していると、高周波駆動装置エレメントを一次駆動装置エレメントと交換することが可能である。それにもかかわらず、サーボ・弁制御装置の個々の構成部分の、特に迅速な制御の利点は維持される。
【００２２】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
図１：高度に動的なサーボ・弁制御装置の断面図である。
【００２３】
図１には、サーボ・弁制御装置１の断面図が示されている。サーボ・弁制御装置１は基体２を有している。基体２内にはスリーブ３が支承されている。スリーブ３は制御エッジ５を有している。制御エッジ５はスリーブ３の内部に設けられている。スリーブ３の内部には、周面に制御エッジ５を備えたスプール４がスリーブ３内で摺動可能に配置されている。
【００２４】
スリーブ３を貫いて貫通開口が延びている。スリーブ３に設けられた貫通開口１４は基体２に設けられた貫通開口１４に連通している。
【００２５】
スリーブ３はこの実施例では高周波駆動装置１１を介して摺動可能に構成されている。高周波駆動装置１１はスリーブ３を一方の方向に摺動させる。高周波駆動装置１１はピエゾエレメント１３を有している。ピエゾエレメント１３は応答が極めて迅速であるという利点を有しており、スリーブ３を一方の方向に摺動させる。戻し運動はばね２０により実施される。
【００２６】
この実施例で、スプール４は圧力下にある液体により一方または他方の方向に運動させられる。液体はパイロット弁１２を通してスプール４の一方の面または他方の面に向かって一次駆動装置１０により圧送される。パイロット弁１２には、パイロット弁１２に液体を供与するための供給通路を有する一次駆動装置１０を介して、有利には非圧縮性の液体が供給される。供給通路はパイロット弁に接続されている。択一的または補助的に、ばね２０の使用が考慮されてもよい。
【００２７】
スリーブ３内でのスプール４の位置は、スリーブ３に埋設されていてスリーブ位置測定装置６の一部を成す渦電流センサ７を介して測定される。
【００２８】
ハウジング２には絶対位置測定装置８も埋設されている。絶対位置測定装置８はこの実施例ではホール効果センサ９である。それゆえ、ホール効果センサ９はハウジング２とスリーブ３との間に位置する。スリーブ位置測定装置６および絶対位置測定装置８を介した位置測定により、スリーブ３およびスプール４の、ハウジング２に対する位置および相互の位置が正確に測定される。別の実施例では、スリーブ位置測定装置６および絶対位置測定装置８が、背景技術から公知の別のセンサを有している。
【００２９】
一次駆動装置１０および高周波駆動装置１１は別の構成で、背景技術から標準的に公知のエレメントを使用してもよい。
【００３０】
択一的に、スリーブ３の運動は、伝達媒体、例えばオイルのような非圧縮性の液体による力伝達を介して有利に達成可能である。この場合、スプール４の運動はやはり伝達媒体、例えばオイルのような非圧縮性の液体を介して達成される。その際、両伝達媒体は互いに別個に起動制御可能である。ただしその際に、両伝達媒体間の、前規定された強制連結の可能性もやはり使用可能である。
【００３１】
スプールは伝達媒体の作用だけで両方向に摺動可能に構成されていることができる。ただし、片側に、そのエネルギを例えばばね力から得る別の摺動装置を、スプールおよび／またはスリーブを摺動させるために設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】高度に動的なサーボ・弁制御装置の断面図である。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月11日(2005.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（２）内に設けられた、制御エッジを有するスリーブ（３）と、基体（２）内に設けられた、制御エッジを有するスプール（４）とを備えた、高度に動的なサーボ・弁制御装置（１）であって、スプール（４）の、少なくとも１つの制御エッジ（５）がスリーブ（３）の制御エッジ（５）に対して相対的に摺動可能に構成されており、スプール（４）ならびにスリーブ（３）が互いに逆方向にかつ基体（２）に対して相対的に摺動可能に構成されており、サーボ・弁制御装置（１）が一次駆動装置（１０）および高周波駆動装置（１４）を有しており、該一次駆動装置（１０）が、少なくとも１つの、スリーブ（３）またはスプール（４）の運動に影響を及ぼすパイロット弁（１２）を有している形式のものにおいて、高周波駆動装置（１１）がピエゾエレメント（１３）またはプランジャコイルを有していることを特徴とする、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項２】
サーボ・弁制御装置（１）が、スプール（４）の位置に関するスリーブ（３）の位置を測定するためのスリーブ位置測定装置（６）を有している、請求項１記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項３】
スリーブ位置測定装置（６）が渦電流センサ（７）を有している、請求項２記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項４】
サーボ・弁制御装置（１）が、基体（２）に関するスリーブ（３）およびスプール（４）の位置を求めるための絶対位置測定装置（８）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項５】
スリーブ位置測定装置（６）または絶対位置測定装置（８）が渦電流センサ、ホール効果センサ（９）または誘導性の変位トランスデューサ（ＬＶＤＴ）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項６】
サーボ・弁制御装置（１）が、少なくとも１つの、スリーブ（３）の運動を制御するパイロット弁（１２）を有しているか、または１つの、スプール（４）の運動を制御するパイロット弁（１２）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項７】
高周波駆動装置（１１）が、スリーブ（３）の少なくとも一方向の摺動を制御する、請求項１から６までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項８】
高周波駆動装置（１１）が、高い固有動特性および小さなストロークを有しており、一次駆動装置（１０）が、低い固有動特性および大きなストロークを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【請求項９】
高周波駆動装置（１１）が、低い固有動特性および大きなストロークを有しており、一次駆動装置（１０）が、高い固有動特性および小さなストロークを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の、高度に動的なサーボ・弁制御装置。
【国際調査報告】
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