(57)【要約】  圧力ブースタ(１)は、ブースタピストン（２）の低圧側（ＮＡ）が、制御ピストンユニット（５）によりシリンダライン（Ｃ）を介して低圧供給ライン（Ｐ）と流出ライン（Ｔ）とに交互に接続され、制御ライン（１１）に作用する圧力が該制御ピストンユニット（５）の位置を決定するように、制御ライン（１１）により制御ピストンユニット（５）とも相互作用を行い、制御ピストンユニット（５）が、シートバルブとして構成されるとともに各々が一つのバルブシート（６．１，６．２）と相互作用を行い、区分の一方（５Ａ）が、低圧供給ライン（Ｐ）をシリンダライン（Ｃ）および排出ライン（Ｔ）に対して断続的に密封するとともに、他の区分（５Ｂ）が排出ライン（Ｔ）をシリンダライン（Ｃ）および低圧供給ライン（Ｐ）に対して断続的に密封するように設計された二つの要素（５Ａ，５Ｂ）を有する。
2010501063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動ピストンとして構成されたブースタピストン（２）を有するとともに制御ピストンユニット（５）を有する、流体、特に油圧流体のための圧力ブースタ（１）であって、該ブースタピストン（２）の低圧側（ＮＡ）が、該制御ピストン（５）によりシリンダライン（Ｃ）を介して低圧供給ライン（Ｐ）と流出ライン（Ｔ）とに交互に接続されるように圧力ブースタ（１）が構成され、該ブースタピストン（２）の高圧側（ＨＡ）が高圧負荷ライン（Ｖ）と低圧供給ライン（Ｐ）とに交互に接続され、一方では制御ライン（１１）に作用する圧力が該制御ピストンユニット（５）の位置を決定するとともに他方では該圧力が該制御ピストンユニット（５）の第２端面の様々な端面区分に作用して高負荷ばねが省略されるように、該ブースタピストン（２）が制御ライン（１１）により該制御ピストンユニット（５）とも相互作用を行う圧力ブースタ（１）において、
シートバルブとして構成され、各々が一つのバルブシート（６．１，６．２）と相互作用を行い、区分の一方（５Ｂ）が該ブースタピストン（２）の該低圧側（ＮＡ）に接続される該低圧供給ライン（Ｐ）を該シリンダライン（Ｃ）および流出ライン（Ｔ）に対して断続的に密封するとともに他の区分（５Ａ）が該ブースタピストン（２）の該低圧側（ＮＡ）に接続される該流出ライン（Ｔ）を該シリンダライン（Ｃ）および該低圧供給ライン（Ｐ）に対して断続的に密封するように設計された二つの要素（５Ａ，５Ｂ）を該制御ピストンユニット（５）が有し、該要素の一方（５Ａ）が、ピストン形状に形成されるとともに、該他の要素（５Ｂ）に作用するためのロッド状区分（７）を有して、該ロッドが、該シリンダボアと該要素５Ａの該ロッド状区分７との間で開放状態にある環状室を介して、適宜、該流出ライン（Ｔ）および該低圧供給ライン（Ｐ）を該シリンダライン（Ｃ）に接続するのに役立つことを特徴とする圧力ブースタ（１）。
【請求項２】
前記要素（５Ａ，５Ｂ）が相互に接続されていないことを特徴とする、請求項１に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項３】
前記要素（５Ａ，５Ｂ）が常に一緒に移動するように相互に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項４】
前記要素の他方（５Ｂ）もピストン形状となるように形成されることを特徴とする、前出請求項の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項５】
前記要素の他方（５Ｂ）が球形または完全球体であることを特徴とする、請求項１乃至４の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項６】
前記ブースタピストン（２）の前記低圧側（ＮＡ）と接続可能な前記低圧供給ライン（Ｐ）を前記シリンダライン（Ｃ）および前記流出ライン（Ｔ）に対して断続的に密封する前記要素（５Ｂ）が、該低圧作用室（ＮＡ）に注入される時に該低圧ライン（Ｐ）と該シリンダライン（Ｃ）との間に配置され、該低圧作用室（ＮＡ）に注入するため該低圧供給ライン（Ｐ）から該要素（５Ｂ）を通って該低圧作用室（ＮＡ）への該シリンダライン（Ｃ）へ流体が流れるように、関連のシリンダに配置されることを特徴とする、前出請求項の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項７】
前記低圧作用室（ＮＡ）に注入するため、前記低圧供給ライン（Ｐ）から前記要素（５Ｂ）のみを通り、またはほぼ該要素のみを通り、該低圧作用室（ＮＡ）への前記シリンダライン（Ｃ）へ流体が流れることを特徴とする、請求項６に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項８】
前記他の要素（５Ｂ）を収容する前記シリンダの他に、該他の要素（５Ｂ）の少なくとも部分的案内または位置制御のための追加案内要素１５が設けられることを特徴とする、請求項６または７に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項９】
前記追加案内要素がばねであることを特徴とする、請求項８に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項１０】
前記追加案内要素が、シート要素と接触する時に前記他の要素（５Ｂ）を前記シリンダボア内でセンタリングするシート要素であることを特徴とする、請求項８に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項１１】
前記ブースタピストン（２）の前記低圧作用室（ＮＡ）と接続可能な前記流出ライン（Ｔ）を前記低圧供給ライン（Ｐ）および前記シリンダライン（Ｃ）に対して断続的に密封する前記要素（５Ａ）がブラインドボア（１３ａ）を備え、該ボアの一端部が前記制御ライン（１１）に開口し、該ボアの他端部が、前記制御ピストンユニット（５）の位置に応じて、スロットルまたはノズルボア（１３ｂ）を介して低圧状態のエリアと断続的に接続されるとともにほぼ無圧状態のエリアと断続的に接続されることを特徴とする、前出請求項の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項１２】
前記制御ピストンユニット（５）を収容する前記制御シリンダボア（６）のエリアが、直径の異なる三つの区分を包含し、最小直径の区分が他の二つの区分の間に設けられることを特徴とする、前出請求項の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項１３】
前記制御ピストンユニット（５）と相互作用を行う前記制御シリンダボア（６）のエリアが直径の異なる四つまたは五つの区分を包含することを特徴とする、請求項１２に記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項１４】
シートバルブとして形成されて別のバルブシート（６．３）と相互作用を行う第３区分（５．３）を前記圧力ブースタ（１）が一つの要素（５Ｂ）に有し、該第３区分（５．３）が、前記低圧供給ライン（Ｐ）を前記シリンダライン（Ｃ）と接続する最終位置に前記制御ピストンユニット（５）が配置された時にシート（６．３）と密封状態で当接することを特徴とする、前出請求項の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【請求項１５】
シリンダラインを介して単一ジョイントのブースタピストン（２）の前記低圧側（ＮＡ）を少なくとも一つの低圧供給ライン（Ｐ）と少なくとも一つの流出ライン（Ｔ）とに交互に接続する、請求項１の特徴部分に記載された種類の複数の制御ピストンユニット（５）を前記圧力ブースタ（１）が有することを特徴とする、前出請求項の一つに記載の圧力ブースタ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による、流体、特に油圧流体のための増圧装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
このような増圧装置は、特許文献１と関連の特許文献２から周知である。これら特許から周知のアセンブリでは、二つの位置、つまり低圧作用室に低圧流体を供給する充填位置と対応の排出位置との間で往復する制御ピストンにより、ブースタピストンの低圧側の作用室が充填および排出される。
【０００３】
しかし周知の増圧装置では、単体バルブアクチュエータとして設計された制御ピストンを使用している。このアセンブリの上記目的を果たすため、バルブアクチュエータはいくつかの特別な構造的特徴を有する。前記特許によれば、バルブアクチュエータが高周波数で振動する傾向が減少して共振が回避される、すなわち高い使用周波数であっても、シリンダラインを低圧供給ラインと接続する充填位置からシリンダラインを無圧タンクラインと接続する排出位置へ、ブースタピストンの低圧作用室に通じるシリンダラインの入口を過ぎて、可能な限り高速で、発生する可能性のある衝撃による影響を受けることなくバルブアクチュエータが前進すると考えられる。これは、充填位置から排出位置へ（また逆に）バルブアクチュエータが完全かつスムーズに方向転換するのに必要とされる時間を短縮させると考えられる。そのねらいは、高い使用周波数においてバルブアクチュエータがスムーズに方向転換するのを増圧ピストンが不必要に長時間待つ必要を無くすことと、この時、バルブの流断面積全体を低圧作用室の充填または排出に利用可能にすることである。
【０００４】
これが各運転サイクルについて増減が可能なミリ秒の問題であることは言うまでもない。しかし、高圧状態のオイルをできる限り大量に送出するため増圧装置が高い使用周波数で作動する場合には、各運転サイクルでたとえわずかでも時間的に得をすると、加算されればかなりのものとなる。上記特許から周知の増圧装置は、その記載によれば、高圧側でかなりの送出量、つまり３０Ｈｚ以上の使用周波数で２．５  ｌ／ｍｉｎ以上の送出量と１０  ｌ／ｍｉｎ以上の最大供給量を実現する。
【０００５】
このような性能を得るため、この周知のアセンブリではバルブアクチュエータの設計に関心が持たれている。
【０００６】
バルブアクチュエータの発振周波数を増加させると考えられる二つの相補的手段の一つは、制御ライン圧力がバルブアクチュエータの片側に印加され、一定圧力、つまり最大使用圧力として利用可能な低圧供給ラインからの圧力が反対側に印加されることである。こうして一定した最大の力がこの側に作用する。方向転換段階では、この力がバルブアクチュエータを最大限加速させる。ゆえに充填位置から排出位置への急速移動に必要とされる時間が、可能な限り短縮される。別の不可欠な手段として、上記特許は、スライドバルブとして設計されたバルブアクチュエータの特定実施例をさらに提示している。低圧供給ラインの代わりに、無圧タンクラインにシリンダラインを接続するため、周縁部がシリンダボアに密封された制御ディスクが、シリンダラインの入口の片側からシリンダラインの入口の反対側へ、またはその逆に急速移動するだけでよいように、バルブアクチュエータが構成されると考えられるからである。この制御ディスクは、高いピストン速度でも衝撃に影響されない事実上のスライドバルブを形成し、ショートストローク式に作動し、質量が非常に小さい。二つの手段は互いを補足する。
【０００７】
しかし、それ自体はむしろ好都合であるスライドゲートバルブとしてのバルブアクチュエータのこのような設計には、ある種の深刻な欠点が見られる。根本的に言って、スライドゲートバルブの製造は非常に費用が高い。このようなバルブアクチュエータでは環状スペースの二つの区分を相互に、またシリンダ壁に対して密封する制御ディスクが、シリンダボア内を移動しなければならないため、与えられる公差は最小である。これは、制御ディスクが研磨されなければならないばかりでなく、とりわけシリンダボアがホーニングされなければならないことを意味する。このようなシリンダボアのホーニングは、非常に費用が高い。
【０００８】
また、このようなアセンブリは磨耗を非常に受けやすい。圧力ブースタの寿命全体にわたって制御ディスクの移動が最小の公差で維持されなければならないからである。寿命中にきわめて高い周波数でバルブアクチュエータが移動して極端な摺動距離をカバーする場合には特に、これが重要である。ここで予定される高い周波数では、制御ディスクおよび／またはシリンダボアに傷などを付けて、スライドゲートバルブの密封作用の質を低下させるか、密封機能を使用不可能なほど無効にするには、研磨作用を持つ細かい泥の粒子だけで充分である。
【０００９】
加えて、このようなスライドゲートバルブの修理は非常に複雑である。修理のためにシリンダボアは再度ホーニングされなければならない（たいていの場合にスライドゲートバルブはブースタピストンとともにジョイントケーシングに収容されているため、代わりに新しいケーシングを使用することは概して可能だが非経済的である）。こうして大型化する、つまり直径が大きくなる。そのため、シリーズ生産されたスライドゲートバルブを再度ホーニングされたシリンダボアに挿入することは、もはや不可能である。代わりに、専用のスペア部品として生産されたスライドゲートバルブが挿入されなければならず、このスライドゲートバルブは対応して外周部が大きくなっている。こうして、専用部品の念入りな保管と高コストの製造が必要とされる。
【００１０】
ここで扱われるタイプの圧力ブースタには、原則として異なる量の圧力が供給され、そのため再構成または調節を必要とせずに高い圧力を供給する。このような圧力ブースタはたとえば建築現場において可動式に使用されることが多いので、これは大きな長所である。大部分の場合、圧力ブースタは入手可能な供給圧力で間に合わせる。実際に製造された、導入部で言及された特許で提案される圧力ブースタに関しては、約３５から約３００バールの圧力が供給されることが適当であることが分かっている。ゆえに、例えば４：１の圧力ブースト比であれば、高圧側では約１４０から１２００バールが入手可能である。極めて正確に嵌着する非常に高価な制御ディスクが専用ケース内で使用されて、おそらくは限界を若干押し上げることがない限り、３５０バール、５００バール、それ以上の高い圧力での供給は、制御ディスクではかなりの程度発生する漏出流により、この圧力ブースタに問題を与える。（移動使用中など）高い供給圧力のみが利用可能である場合には、圧力ブースタへ供給される前に減圧されなければならず、これは非経済的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ０８２５３４８Ｂ１号明細書
【特許文献２】独国優先権特許第ＤＥ１９６３３２５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これを考慮して、本発明の目的は、以上の欠点を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、請求項１の特徴部分によりこの目的を達成する。
【００１４】
ここでの本質的な手段は、各々が一つのバルブシートと協働して、ブースタピストンの低圧側に接続された低圧供給ラインを要素の一方がシリンダラインおよび流出ラインに対して断続的に密封するとともに、ブースタピストンの低圧側に接続された流出ラインを他方の要素がシリンダラインおよび低圧供給ラインに対して密封するように設計されたシートバルブとして形成された幾つかの要素を、制御ピストンユニットが有することである。
【００１５】
本発明の意味におけるシートバルブは、閉じた状態で対向面に押圧されて原則的に漏出なくこれを密封するバルブである。対照的に、いわゆるスライドゲートバルブは対向面に当接せずに、（おそらくは非常に小さな）漏出防止・漏出非許容の密封間隙を対向面とともに形成する。
【００１６】
本発明により設計されたシートバルブが使用されると、シリンダボアがホーニングされる必要はなく、かなり大きな公差および表面粗さを持つものとなる。このようなシリンダボアはもはや密封作用に寄与しないからである。この時の唯一の機能は、制御ピストンユニットを案内することである。この目的には、単純な中間ばめと、同時にそれほど高くない要件とで十分である。
【００１７】
シートバルブの製造は非常に容易である。シートバルブを製造するため、制御ピストンユニットは最初に構造的手段を備えなければならない。適切なバルブコーンを装備しなければならないのである。好ましい条件下では、ケーシングへの他の工程を省略できる。さもなければ、ケーシング上でバルブコーンに割り当てられた接触面を適切な方法で円錐形または球形に切削または研削することで十分である。これは特別な労力を要しない。
【００１８】
シートバルブはまた、磨耗作用を持つ汚れに関してほとんど影響を受けない。実際にバルブシートに到達する研磨粒子は、ここで粉砕されて無害となる（砂塵の粒子）か、バルブの密封作用を妨げるが、それは洗い流されるまでの一時的なものに過ぎない。このような研磨粒子は、バルブシートに実質的な損傷を与えない。これは、本発明による圧力ブースタが決定的に低価格であるばかりでなく、実際的な用途で非常に信頼性が高いことも意味する。
【００１９】
最後に、シートバルブは、常に完全密封を行うという点で従来使用されているスライドバルブよりも優れている。密封される圧力差の量に関係なく、漏出は発生しない。バルブに作用する圧力が高いほど、シートバルブはシートに強く押圧される。高圧のスライドバルブにとっては問題となるシリンダボア、ゆえに密封間隙での圧力関連の膨張は、役割を果たさない。スライドバルブの場合には異なる。その場合には、密封される圧力差の量とともに不可避の漏出流が増大する。
【００２０】
そのため、本発明による圧力ブースタは、はるかに普遍的な有用性を持つ。供給側では、約３５バール以上の圧力に対処でき、最大許容圧力は圧力ブースタの強度のみによって決定され、供給圧力は最大でも、特に高圧側で深刻な故障は発生せず、材料疲労（耐久性が望ましい場合）も、早期疲労（一時的な強度を達成することがねらいである場合）も発生しないほどの高さでよい。実用的な用途では、供給側で５００から７５０バールの圧力、好ましくはさらに高い圧力に対処できるように圧力ブースタの寸法を定めることが容易である。
【００２１】
シートバルブを使用することで、本発明は周知のアセンブリとは異なる方針を持つ。こうして圧力ブースタの性能を向上させるために、このような制御ピストンユニットをさらに高速にするねらいはない。代わりに、周知のアセンブリで考案された方針から離れて、狭いバルブシートの弾性反動傾向により制限されがちな制御バルブの可能最高使用周波数に関しては最初に特に心配することなく、制御ピストンユニットおよびその関連シリンダボアを決定的に低価格にすることを第一のねらいとする。
【００２２】
それにもかかわらず請求項１により規定される概念は、圧力ブースタの性能を非常に有望な範囲の領域まで高めることを間接的に可能にする。増圧装置から非常に高い出力を要求された場合には、この概念により、最新燃焼エンジンにおけるマルチバルブ技術の原理と同様に、幾つか、好ましくは２から４個の同時作動バルブを妥当なコストで取り入れることが可能となる。単一の圧力ブースタピストンの低圧作用室が次に、幾つかのバルブを介して充填または排出される、つまり充填および排出を行うための流断面積がはるかに広くなる。したがって、充填および排出プロセスが高速となる。その場合、充填および排出サイクルの開始時または終了時に、非常に高速で特に正確な方向転換プロセスにより何分の一秒か得をするどうかということがポイントではない。
【００２３】
本発明の好都合な実施例では、シートバルブとして形成されて各々が一つのバルブシートと協働する二つの要素が相互に接続されない。一つのバルブがすでに完全にシートに達している一方で、他のバルブがまだ完全に閉じず、必然的に少なくとも部分的に開いた状態のままであるため、大きすぎる製造公差による二つのシートバルブの相互的干渉をこうして確実に回避できる。
【００２４】
別の代替実施例では、二つの要素が相互に接続される。上述したものとは反対に、この変形例も個々の場合には好都合である。二つの非接続要素の不可避の相対運動が干渉につながるため、精密な公差を守りながら組立中に二つの要素を（圧入などにより）接続することで二つの部品の絶対的な同期移動を実施する努力が認められることが個々のケースで明白な場合には、特に好都合である。
【００２５】
別の好都合な実施例によれば、要素の一方がピストン形状に形成され、また、他方の要素に作用するため、小径となるように製造され片側のみで確実嵌着により固定され、シリンダボアに接続された２本のラインの入口に断続的に達するほどの長さを持つロッド状の区分または付属部を有する。シリンダボアとともに、ピストン形状区分は摺動ガイドを形成する。こうしてシリンダボアにおけるスムーズな案内が保証され、片側が固定されていないつまり案内されない端部をロッド状区分が備える。一方ではロッド状区分は他の要素に作用するように機能し、他方では事実上の油圧作用要素を単純な方法で構成する。ロッド状区分は、流出ラインと低圧供給ラインのいずれかをシリンダラインと接続するのに役立つからである。ロッド状区分の直径は、これを保持する大径のピストン区分に比べて相応の短さとなるように選択される。
【００２６】
別の好都合な実施例では、二つの要素の他方もピストン形状となるように形成される。こうして第２要素の正確な案内も容易に保証される。
【００２７】
上述した実施例に代わる特に好都合な変形例では、要素の他方が球形である。これは生産コストに関する決定的な長所である。第一級研磨による硬質表面を持つ球体は、数セントで購入できる「規格」部品だからである。ボールベアリングメーカーの生産中に不合格となった球体はボールベアリング用の極めて厳しい公差仕様は満たしていないが本件の用途では使用不能ではないため、この球体を任意で使用してもよいことは、特に好都合である。
【００２８】
非常に好都合な別の実施例では、低圧室が充填された時にブースタピストンの低圧側と接続可能な低圧供給ラインをシリンダラインおよび流出ラインに対して断続的に密封する要素が、低圧ラインとシリンダラインとの間に配置され、低圧室を充填するために低圧供給ラインからこの要素を過ぎて低圧室へのシリンダラインへ流体が流れるように、これと関連するシリンダに配置される。これが、ブースタピストンの低圧作用室に低圧流体が充填される際の唯一の油圧経路であると好都合である。こうしてかなりの単純化が行われる。制御ピストンユニットを駆動するのに使用される低圧ラインが、同時に、低圧作用室を充填するのに使用されるからである。こうして低圧ラインを省略することができる。これがコストを節約するのは自明である。
【００２９】
他の要素の他に、この他の要素の案内または位置を少なくとも一時的に制御するための追加案内要素が設けられると好都合である。こうすると、シリンダのシートから離間した望ましくない位置を他の要素が占めることが防止される。ばねがこのような案内要素になり得る。低価格で購入できる規格部品であるため、ばねの使用は好都合である。また、他の要素が常にスムーズに案内されるため、ばねの使用は、がたつきの発生を防止する。
【００３０】
しかし、シート要素と接触した時にシリンダボア内の他の要素をセンタリングするシート要素として追加案内要素が設計されるのが最適である。バルブシートから上昇した後で他の要素をバルブシートの近くに常に保持するようにシート要素が配置および設計される。これにより、充填位置から排出位置へ制御ピストンユニットが方向転換するとすぐに、すばやくスムーズな反応が保証される。
【００３１】
二つの末端位置の間での制御ピストンユニットの移動サイクル中にヒステリシスが見られるように、シートバルブの少なくとも一方が設計されると理想的である。これは、制御ピストンユニットが関係のバルブシートに当接すると駆動作用圧力が印加される制御ピストンユニットの表面が小さくなり、一方、制御ピストンユニットの反対側は表面積が減少せずに制御ラインの圧力に露出されるために起こる。こうしてある種の自己保持作用が生じる。制御ラインの圧力が制御ピストンユニットをそのシートへ瞬間的に押圧するのに充分であった場合には、制御ラインの圧力が若干低下した時に制御ピストンユニットが（突然）開くことすらない。おそらくは他の力制限つまり減衰手段に関連する付加的な結果は、例えば、方向転換中の制御ピストンユニットの減速運動である。制御ピストンユニットの圧力が低下するとすぐに、制御ピストンユニットが即座に「全力で」他の位置へ急速移動せず、最初にシートから上昇してから徐々に加速される。こうして完璧なタイミングを設定すること、つまり制御プロセスを早期に開始すること、またはブースタピストンが所望の死点（ＴＤＣ／ＢＤＣ）に達した時のみブースタピストンに作用することの保証が可能である。正確に述べると、自由ピストンエンジンの場合には、死点、つまりブースタピストンの移動が理想的な方向転換を行う点は分からない。
【００３２】
こうして、ブースタピストンの行程を最適な方法で利用できる。これは使用周波数、ゆえに圧力ブースタの出力を必ずしも上昇させない。しかしエネルギー効率は確かに高めるので、高周波数で作動する時の油圧流体および圧力ブースタの加熱が緩やかである。これは実際に関連性がある。実際的な用途では、使用周波数が上昇すると熱が高くなって最終的には空洞化および破損につながるので、（充填圧力を上昇させることなどによる）圧力ブースタまたは油圧流体の熱変換のため、圧力ブースタの使用周波数を任意で上昇させることができないからである。
【００３３】
好都合で可能な他の実施例は、図についての以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】高圧を発生させるための新たな運転サイクルの開始時における、本発明による圧力ブースタの第一実施例を示す。
【図２】制御ラインが開放されて制御ピストンユニットを即座に方向転換させる位置における、本発明による圧力ブースタの第一実施例のスナップである。
【図３】上死点における本発明による圧力ブースタの第一実施例を示す。
【図４】制御ラインが高圧作用室ＨＡと再接続されたばかりで制御ピストンユニットが即座に方向転換する時点における、本発明による圧力ブースタの第一実施例のスナップを示す。
【図５】制御ピストンユニットの設計は別にして第一実施例に対応する、本発明による制御ピストンユニットの第二実施例の断面を示す。
【図６】別の位置におけるこの第二実施例の制御ピストンユニットを示す。
【図７】制御ピストンの設計は別にして第一実施例に対応する、本発明による制御ピストンユニットの第三実施例の断面を示す。
【図８】別の位置におけるこの第三実施例の制御ピストンユニットを示す。
【図９】すべての実施例に使用される制御ピストンユニット５の構成部品として設けられた要素５Ａの、より正確な設計を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、例えばレスキューカッタ、クランプ装置、高圧流体ジェット切削ツール、またはコンクリート、岩石などの油圧ブラスト装置に供給するための油圧オイルまたは水の圧力を上昇させるのに使用されることが好ましい、本発明による圧力ブースタの実施例を示す。２０００バール以上が高圧側では必要とされることが多いため、圧力ブースタは最後の使用目的に特に適しており、圧力ブースタにより任意で発生される比較的高い供給圧力が負荷側に配置された圧力ブースタにすでに印加されている場合（カスケードシステム）には、最も容易にこれが達成される。最終段階での供給圧力の制限のため、高いブースト比がブースタピストンの側で達成されなければならない場合には、高圧側での排出量が著しく少なくなるか、圧力ブースタがかなり大きくて重くなるからである。
【００３６】
圧力ブースタは、生産のため幾つかの部品（このケースでは３個の部品）から成る金属ブロック１ａで構成される。個々の部品は、適切なガスケットおよびストレッチボルトを任意で用いて相互にねじ結合される。
【００３７】
ブロック１ａは、差動ピストンとして設計されたブースタピストン２が往復する二つのシリンダボア３，４を備える。ブロック１ａは同時に、直径の異なる幾つかのシリンダ区分で構成されるシリンダボア６を備え、このシリンダボア内で制御ピストンユニット５が往復する。
【００３８】
ブースタピストン２は、小ピストン区分のエリアでシリンダボア３とともにいわゆる高圧作用室ＨＡを、反対側の大ピストン区分のエリアではシリンダボア４とともに低圧作用室ＮＡを形成する。高圧作用室ＨＡは一方で、分岐ラインを介して高圧負荷に通じる供給ラインＶに接続されている。この供給ラインにはチェックバルブが設置されている。このバルブは、流体が所定の最低作用圧力つまり最低高圧を有する場合のみ、この流体を高圧供給ラインへ送る。高圧作用室ＨＡは他方で、やはり適切なチェックバルブを用いて低圧供給ラインＰに接続されている。高圧作用室ＨＡが高圧である間は、高圧流体が低圧供給ラインへ流入できないようにこのチェックバルブは閉じたままである。低圧供給ラインの圧力が高圧作用室ＨＡ内よりも高いと、高圧作用室ＨＡに低圧流体が注入される。
【００３９】
ここで制御ピストンユニット５は、二つの要素５Ａ，５Ｂで構成される。二つの要素５Ａ，５Ｂの間に永続的で確実な接続が存在しないという意味で、これら二つの要素は相互に接続されていない。代わりに二つの要素５Ａ，５Ｂは、密封機能に関して相互を妨害しないように、図１と４に示された位置（制御ピストンユニットの充填および排出位置）において両者の間に狭い間隙を空けたままにしておく。しかし、充填位置から排出位置への方向転換移動中には一時的に相互に当接してから一緒に移動するか、相互を移動させることができる。
【００４０】
これら要素の各々はシートバルブを形成する。要素５Ａは、シリンダボアの対応区分６．１とともに第１シートバルブを形成する円錐形区分５．１を有する。要素５Ｂも円錐形区分５．２を有する。シリンダボア６の整合対応区分６．２とともに、これはシートバルブを形成する。さらに第２要素５Ｂは、シリンダボアの整合対応区分６．３とともに別のシートバルブを形成する別の円錐形区分５．３を有する。対応区分６．１，６．２，６．３は特に加工される必要はなく、図示されているように角度を持つか、せいぜい面取りの設計である。しかし、円錐形のシートを備えてもよい。
【００４１】
制御ピストンユニット５の移動順序は、一方では制御ピストンユニット５の第１端面９に作用する制御ラインの圧力により、他方では制御ピストンユニット５の第２端面の様々な端面区分に作用する圧力により決定される。任意で、後者の圧力に代わるものとして適切な寸法のばねが使用されてもよい。本発明によるアセンブリの制御ピストンユニットは、ばねを用いても対処できない周波数に達することはないからである。しかし、強い負荷が加えられたばねを使用しないと好都合である。構成部品が節約されてコストが低下し、潜在的な誤作動の原因を無くすからである（ばねは、何百万回もの負荷の変化による疲労を受けやすい、つまり疲労破壊を被る危険が常にある）。
【００４２】
圧力ブースタは、以下のように作用する。
【００４３】
図１は、新たな運転サイクルの開始を示す。ブースタピストンは、下死点のエリアに配置されている。制御ピストンユニットは、低圧作用室ＮＡに注入できる位置にある。２本の低圧供給ラインＰの一方は、シートバルブ５．３，６．３を用いて要素５Ｂにより密封されている。他の低圧供給ラインＰは、シリンダボアと要素５Ａのロッド状区分７との間で開放状態にある環状室を介して、低圧作用室へのシリンダラインＣに接続されている。こうして低圧作用室には低圧流体が充填される。同時に、第１要素５Ａのシートバルブ５．１，６．１は、低圧エリアに対して流出ラインＴを密封する。
【００４４】
完璧を期すためのみであるが、シリンダラインＣを自由裁量で短くできることに言及すべきである。その唯一の機能は、低圧作用室ＮＡへ抵抗の少ないアクセスを設けることである。
【００４５】
このため、ブースタピストン２は上方向に移動し始める、つまり高圧を発生させるための新たな運転サイクルが開始する。
【００４６】
正確な寸法を持つ場合には、制御ライン１１の入口を非常に短時間で閉じることで高圧の流入から制御ラインを保護するブースタピストン２は、かなり長時間、運転サイクルを継続する。ある時点で、図２に示された位置に達する。この位置で、ブースタピストン２はすでに、制御ライン１１を一瞬にして通過している。こうして、その時までに制御ライン１１に存在する圧力が、ブースタピストン２の大区分と小区分との間の、タンクラインに接続された中間スペースに放出され、そのためかなりの程度または完全に無圧状態となる。制御ピストンユニット５は、瞬間的に前の位置に残る。制御ライン１１の圧力がほぼ完全に放出された時に初めて、制御ピストンユニット５は移動を開始する。その理由は、要素５Ａの第２端面に作用する低圧が最初は非常に狭い表面にしか作用しないからである。その点では閉じたシートバルブ５．１，６．１がまだ邪魔しているため、この瞬間には要素５Ａの第２端面全体を押圧することはできない。特に質量が少ないわけでないため比較的緩慢である要素５Ａはこの時、シートから上昇する。すると、低い圧力が要素５Ａの第２端面全体に作用する。要素５Ａを上方に駆動する力が突然増大する。すると、要素５Ａ、そして制御ピストンユニット５全体が、図３に示された位置へ加速状態で急速移動する。
【００４７】
この位置で、第２要素５Ｂの円錐形区分５．２は、対応区分６．２とともに、この時は閉じられているシートバルブを形成し、こうしてシリンダラインＣおよび流出ラインＴに対して低圧供給ラインＰを密封する。この時、シリンダボアと要素５Ａのロッド状区分７との間で開放状態である環状室を介して、シリンダラインＣは流出ラインＴと接続されている。すると低圧作用室ＮＡは、瞬間的に無圧状態となる。
【００４８】
制御ピストンユニットの慣性と、正確に調節された（速過ぎない）その移動速度のため、その間にブースタピストン２は上死点にほぼ到達し、ここで、供給ラインＶへの高圧流体の排出が終了する。
【００４９】
この時、対応する圧力下にある低圧供給ラインＰから高圧作用室ＨＡへ流れてブースタピストン２を押し下げ、高圧作用室ＨＡが充填されて低圧作用室は排出される。ブースタピストン２は図４に示された位置に達するまで、どんどん下向きに移動する。この位置で、制御ライン１１を高圧作用室ＨＡと接続し始める。この時までにかなりの程度無圧状態となっている制御ライン１１は、高圧作用室ＨＡに存在する低圧で加圧され、図４に示された時点ではまだ移動していなかった制御ピストンユニット５の方向転換が、この時に開始する。制御ピストンユニット５は再び、図１に示された位置へ急速移動する。
【００５０】
制御ピストンユニット５の慣性と、正確に調節された（速過ぎない）その移動速度のため、この間にブースタピストン２は下死点に達し、ここで低圧作用室ＮＡの排出と高圧作用室ＨＡの充電とが終了する。
【００５１】
すると、改めてサイクルが開始する。
【００５２】
制御ピストンユニット５の移動速度は速すぎてはならないことはすでに上で述べた。すなわち、ここに示したもののようなブースタピストン２が使用された（また、ブースタピストンに対する制御ライン１１の入口が適切な位置である）場合に、充填位置から排出位置へ、そしてその逆に、制御ピストンユニット５をできる限り高い周波数で、つまりできる限り「ハードに」急速移動させないことが概して好都合であるという発見に本発明は基づくのである。そのため、制御ピストンユニット５の移動は以下のように遅延方法で進行するのである。
【００５３】
図２に示された位置から図３に示された位置への制御ピストンユニット５の上方移動の間、最初はほぼ要素５Ａのみが移動する。流出ラインＴへの接続が最初に確立されるまで、要素５Ｂの両側には同じ低圧が見られるからである。最初に、バルブシートの反対側でアクセス可能な、要素５Ａの第２端面の狭い表面に作用する低圧による比較的弱い力によって、要素５Ａが作動する。要素５Ａがバルブシートから上昇すると、広い表面に低圧がかかって要素５Ａに作用する。これによって加えられる力が増大する。しかし、力は一定のままではなく、最大値となることもない。なぜなら、要素５Ａの円錐型区分５．１が流出ラインＴの入口を過ぎて、一時的な油圧短絡により要素５Ａに作用してこれを上方向に駆動する圧力がかなりの程度低下するまで、要素５Ａの円錐形状区分５．１を過ぎて流出ラインＴの入口への漏出が急増するからである。最も遅くてもこの瞬間、またはその直前に、要素５Ｂの両端面で大きな圧力差が発生し、これが、要素５Ａと当接するように要素５Ｂを上方向に駆動して、要素５Ａそのものに作用する著しい駆動圧の差がなくても要素５Ａを完全に押し上げる。制御ピストンユニット５全体を上向きに駆動する力の量がこうして再び変化することと、そのために制御ピストンユニット５が可能な最大の力で上方向に急速移動しないことは自明である。
【００５４】
制御ピストンユニット５の下方移動も減衰される。要素５Ａが流出ラインＴを完全に過ぎるとすぐに、オイルが要素５Ａとそのバルブシートとの間に包囲されて、ロッド状区分７とシリンダボアとの間の環状間隙に沿って移動して、ある種の逆圧を一時的に発生させ、バルブシート６．１への要素５Ａの衝突を軽減する。
【００５５】
最後に、以下で説明するように、制御ピストンユニット５の移動速度は、図９に示された要素５Ａの実施例によっても制限される。
【００５６】
図５と６は、圧力ブースタ１に使用されるバルブユニットの代替実施例を示す。作用ピストンを囲繞するエリアはここではもう図示されていないが、図１から４に示されたような設計を持つ。矢印「ＮＡ」は低圧作用室ＮＡへの接続を示し、矢印「ＺＷ」は、ブースタピストン２の高圧区分と低圧区分とが相互の間に包囲する中間スペースへの接続を示す。これらの接続は、図１から４に示されたような設計を持つ（ここでは図示されない）。
【００５７】
ここで、上のような設計の要素５Ａと、今度は球形として設計された要素５Ｂとで制御ピストンユニット５が構成される。第１要素５Ａは、図１から４に関して上述したのと同じようにシートバルブを形成する。一方、ボール要素５Ｂは、シリンダボア６の区分６．２とともに、球形外面でシートバルブを形成する。区分６．２は、面取りされるか完全に未処理である。しかし、円錐形または球形となるように設計されてボール要素５Ｂの対応区分５．２に適応することが好ましい。ここでの特徴は、ボール要素５Ｂがバルブシートから上昇するとすぐに、かなりのオーバーサイズであるシリンダボア内でボール要素５Ｂが移動することである。そのため、大きすぎる油圧抵抗に打ち勝つ必要なく、作用ピストンの低圧作用室ＮＡに充填するために、低圧供給ラインＰからの流体がボール要素５Ｂの周囲からシリンダラインＣへ流れるのである。
【００５８】
図５と６に示された作用を達成するために、ボール要素（詰まりゼロを保証する）が絶対的に必要なわけではない。シリンダボアに対して相応のアンダーサイズであってばねの作用のために形成された突起を持つピストン形状の設計を使用することも考えられるが、図示はされていない。
【００５９】
ボール要素５Ｂが良好に収容されるように設計された直径を持つコイルばねが、ここではガイド要素１５として作用する。ばねは、ボール要素５Ｂを案内してこれを規定位置に保持する。こうしてがたつきが防止されるばかりでなく、図６に示されたバルブ要素５の位置においてボール要素５Ｂがそのシートから離間しすぎず、制御ピストンユニット５が方向転換した時に即座に適宜反応することも保証される。
【００６０】
図７と８は、制御ピストンユニットの別の代替例を示す。図５と６に関する説明が同じように適用される。
【００６１】
唯一の違いは、ここで使用されるガイド要素１５のタイプにある。ここではボール要素５Ｂのガイド要素としてばねは使用されず、シートスリーブが使用される。このシートスリーブにより、図７に示された位置を制御ピストンユニット５が取る時に、バルブシートから離間しすぎない規定位置にボール要素５Ｂが確実に保持される。このようにして、制御ピストンユニット５が方向転換するとすぐに、ボール要素５Ｂが即座かつ正確に反応することがこの場合にも保証される。ガイド要素１５と他の要素５Ａとの間の一定の狭い間隙により、図７に示された位置にボール要素５Ｂが保持されるような寸法をアセンブリ全体が持つことにも言及しなければならない。こうして、汚れまたは公差のずれによって、バルブシートにほぼ密着する位置に第１要素５Ａがおそらくは充分に到達しないということはあり得ない。
【００６２】
上記のようなピストン形状の実施例が球形のものの代わりに使用される場合、上の説明が同じように適用される。
【００６３】
図９は、制御ピストンユニット５の構成部品を形成する要素５Ａの実施例を示す。この設計を持つ要素５Ａは、上に説明した実施例すべてに使用されることが理想的であろう。
【００６４】
要素５Ａはこの場合に、広い範囲にわたって軸方向にブラインドボア１３ａを備える。このブラインドボア１３ａは、要素５Ａの、制御ライン１１からの圧力に露出される側９から軸方向に内側へと延在する。このブラインドボア１３ａは適当な箇所で、約０．１から１．２ｍｍ、好ましくは約０．１から０．８ｍｍの短い直径を持つノズルボア１３ｂと連通する。個々の特定ケースに適したボア直径は、ノズルボア１３ｂにより達成されるものを考慮した場合に、実験によって容易に決定される。
【００６５】
ノズルボア１３ｂは二種類の作用を持つ。
【００６６】
図１に示された位置に制御ピストンユニット５が配置された時には、概して、本発明によるアセンブリでは漏出流は制御ライン１１から流出ラインＴへ流れる。本発明によるアセンブリでは、シリンダボア６はホーニングされず、むしろ比較的緩い嵌着状態、概して中間ばめを利用している。そのため、周知のアセンブリの対応ピストン区分とは異なり、要素５Ａのピストン形状区分は（少なくとも緩い嵌合状態の場合には）制御ラインをたいていは密封することができない。何の対策も取られない場合には、こうして制御ラインが早期に圧力を失うため、図１に示された位置に制御バルブユニットを保持することがもはやできない。これは許されないことである。この場合にノズルボア１３ｂが救済策となる。図１に示された制御ピストンユニット５の位置では、ノズルボアは低圧のエリアに位置するからである。そのため、制御ライン１１に低圧流体を供給して、漏出による損失を補う。
【００６７】
概して、ノズルボア１３ｂは果たすべき別の重要な作用を持つ。要素５Ａがバルブシートと密封状態で当接していない間、ノズルボア１３ｂは流出ラインＴとの接続状態にある。こうして、図４に示された位置から図１に示された位置への制御ピストンユニット５の移動中に、反対側に作用する圧力、特に制御ライン１１に作用する圧力の一部を流出ラインＴへ放出する。これは、制御ピストンユニット５の移動速度を制限するための様々な標準的手段のうちの別の手段である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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