(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ボア（４）の中で移動可能なコントロールピストン（３）を有する圧力調節弁（１）であって、該コントロールピストンが、一方の進行方向において、エネルギー蓄積装置（５）の作用によりポンプ側接続部（２３）を負荷側接続部（２４）に接続していて、他方の進行方向において、該負荷側接続部（２４）をタンク側接続部（２１）に接続し該ポンプ側接続部（２３）とは接続していない圧力調節弁において、
該コントロールピストン（３）の進行方向とは無関係に、該コントロールピストン（３）の進行運動の減衰をもたらす流体流れを該コントロールピストンと弁ボア（４）との間に生じさせる手段が提供されていることと、
該コントロールピストン（３）が、該ポンプ側接続部（２３）と該負荷側接続部（２４）との間に、二つの異なるピストン径を有する二つの軸方向部分を含んでいて、該二つの軸方向部分の間には環状ステップ（２６）が形成されており、該コントロールピストンは対応する環状ステップを含む該弁ボア（４）の中で軸方向に移動可能であることと、
該コントロールピストン（３）の該環状ステップ（２６）と、弁ボア（４）の該環状ステップとの間には、該コントロールピストン（３）の、軸方向行程により大きくもなり小さくもなる中空円筒状空間部が形成されていて、該流体流れが、該コントロールピストン（３）と弁胴（２）との間の環状間隙を介して該負荷側接続部（２４）から該中空円筒状空間部に流れ込む流れ又は該中空円筒状空間部から該負荷側接続部（２４）へ流れ出す流れを含んでいることと、を特徴とする圧力調節弁。
【請求項２】
該コントロールピストン（３）と該弁胴（２）との間の該環状間隙が、該負荷側接続部（２４）において、該ポンプ側接続部（２３）における環状間隙より大きくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力調節弁。
【請求項３】
該コントロールピストン（３）における、該負荷接続部（２４）側の該軸方向部分の直径は、該ポンプ側接続部（２３）側の該軸方向部分の直径よりも小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力調節弁。
【請求項４】
該エネルギー蓄積装置（５）が機械的エネルギー蓄積装置、詳しくはコイルばねからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力調節弁。
【請求項５】
該コントロールピストン（３）が、該負荷側接続部（２４）と該ポンプ側接続部（２３）との間の接続部を作る軸方向中心穴（２５）を含んでいることを特徴としていて、また該コントロールピストン（３）が、該負荷側接続部（２４）と該タンク側接続部（２１）との間の接続部を作る役割を果す直径の小さな部分を含んでおり、該直径の小さな部分の表面と該弁胴（２）との間には中空円筒状チャンネル（２２）が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力調節弁。
【請求項６】
該コントロールピストン（３）が、該ポンプ側接続部（２３）と該負荷側接続部（２４）との間に環状溝（２９）を含んでいることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧力調節弁。
【請求項７】
該負荷側接続部（２４）が、該コントロールピストン（３）の該長手方向軸に対し、該圧力調節弁（１）に軸方向に配列されていることを特徴としていて、また該ポンプ側接続部（２３）およびタンク側接続部（２１）が、該コントロールピストン（３）の長手方向軸に対し、該圧力調節弁（１）に弁軸を中心として放射状に配列されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧力調節弁。
【請求項８】
制御される圧力が、圧力調節弁（１）の外部から該エネルギー蓄積装置（５）を調節するための調節手段（８，９）により調節されてもよいことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧力調節弁。
【請求項９】
圧力調節弁（１）が外面ねじ（３０）を有していて、該外面ねじ（３０）を用いて圧力制御装置に螺合できるようになっていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧力調節弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
請求項１の前文にもとづき、本発明は弁ボア内を移動可能なコントロールピストンを有する圧力調節弁に関する。
【０００２】
従来技術における圧力調節弁のコントロールピストンは、圧力調節弁の所定の位置にエネルギー蓄積装置により保持されている。行程の一方向の行程において、圧力調節弁はポンプ側接続部を負荷側接続部に接続している。他方向の行程において、圧力調節弁は負荷側接続部をタンク側接続部に接続していて、ポンプ側接続部とは接続していない。負荷側接続部における圧力が所定の設定点を超えると、コントロールピストンはエネルギー蓄積装置の力に抗して進み、負荷側接続部における圧力が所定の設定点に一致するまで、ポンプ側接続部と負荷側接続部との間の流路断面積を減少する。設定点を超えると、コントロールピストンはエネルギー蓄積装置の力に抗して進み、圧力は負荷側接続部からタンク側接続部に解放される。
【０００３】
公知の圧力調節弁において、装置の急速な制御の間に、特にコントロールピストン領域における、ばね−質点系にもとずく制御不安定性が起こると、欠点となる。
【０００４】
ドイツ特許第３５０５３７７号（ＤＥ３５０５３７７Ｃ２）は、電磁石により作動してもよいコントロールピストンが、デイストリビュータハウジングに近接して移動可能に軸方向に配列されている圧力調節弁を開示している。
【０００５】
ドイツ特許公開第２７０００５８号（ＤＥ−ＯＳ２７０００５８）は、プランジャーピストン（plunger piston）がコントロールピストンの動きの減衰装置を形成している流量調節弁を開示していて、そのプランジャーピストンはコントロールピストンのボア内において軸方向に移動してもよくて、ボアとの間に環状間隙を形成していて、コントロールピストンの動きに対する減衰装置を形成している。
仏国特許出願公開第２３９４８４６号（ＦＲ２３９４８４６）が、コントロールピストンを備えた圧力調節弁を開示していて、そのコントロールピストンは弁ボアにおいて可動であり、アキュムレータの作用により進行方向においてポンプ接手を出力接手に接続していて、そのコントロールピストンの進行の減衰が、減衰チャンバと環状スペースとの間で行なわれており、その減衰チャンバは弁胴により形成されていて、その環状スペースは弁をマシンハウジングの中にねじ込むことにより、又は体積流れを外部リザーバに流すことにより形成される。
【０００６】
本発明は、広い制御範囲にわたって信頼性のある安定した運転を保証する利用可能な圧力調節弁を作ることを目的としている。不安定性を防止するためにかかる設計コストを最小限にし、圧力調節弁の構成要素の数を減らすべきである。
【０００７】
その目的は、請求項１に開示された圧力調節弁を実現することである。本発明におけるさらなる実施の形態が従属請求項に開示されている。
【０００８】
請求項１において本発明は、弁ボアの中で移動可能なコントロールピストンを有する圧力調節弁を基本としていて、一方の進行方向において該コントロールピストンが、アキュムレータの作用によりポンプ側接続部を負荷側接続部に接続している。他方の進行方向において、そのコントロールピストンが負荷側接続部をタンク側接続部に接続していて、ポンプ側接続部とは接続していない。本発明は、該コントロールピストンの進行方向とは無関係に、該コントロールピストンの進行運動の減衰をもたらす体積流れを、該コントロールピストンと弁ボアとの間に生じさせる手段が提供されていることを特徴としていて、より詳しくは、コントロールピストンと弁ボアとにより形成された環状間隙に提供される体積流れが、コントロールピストンの進行運動の減衰をもたらしている。体積流れは、好ましくは少なくて、より好ましくは減衰するのに必要な量だけである。
【０００９】
本発明における利点は、減衰が圧力媒体チャンネル内に直接的に形成された環状間隙により実現され、さらに減衰用空間が圧力媒体体積流れと連動していることである。付け加えると、配置において減衰作用に対する死空間はない。これらの利点は、減衰方法に対する選択が基本的には制限されている直接制御圧力調節器において、顕著となる。
【００１０】
体積流れと、それに伴なう圧力増加とによるコントロールピストンの減衰は、また以下の二つの減衰作用の利点を提供する。第一の減衰作用は、コントロールピストンの速度の函数であり、さらに噴流または押しのけ流により生じる摩擦力の一部によるものである。第二の減衰作用は、ポンプ側接続部と負荷側接続部との間における圧力差の函数であり、さらにポンプ側接続部から負荷側接続部への漏洩流により生じる摩擦力の一部によるものである。このことは圧力調節弁における、減衰作用および制御作用に特に利点となる。漏洩流と、噴流または押のけ流との一部は、圧力調節弁の特にコントロールピストンの幾何学的形状の対応する採用により、特に単純で利点のある方法で調節されてもよい。摩擦力が、好ましくは円筒状コントロールピストンの外面に作用するので、特に一様な力の作用と、それによる圧力調節弁における特にすぐれた制御作用および減衰作用とが達成される。
【００１１】
請求項２における本発明のさらなる実施の形態において、以下の利点が提供されていて、噴出流の方向および量が前もって決定できる。この場合とくに、噴出流が圧力調節弁において通常ポンプ側接続部より低い圧力を受けている負荷側接続部に流入されることが前もって決定されてもよい。
【００１２】
請求項３および４における本発明のさらなる実施の形態において、以下の利点が提供されていて、負荷側接続部におけるより大きな環状間隙を通過する、噴出流または押出し流が流れ込むか流れ出してもよい中空円筒状空間部は、コントロールピストンのステップと、弁ボアの対応するステップとの間におけるコントロールピストンの軸方向行程の間を通して異なる直径を有する、コントロールピストンの二つの部分の間に形成されたステップにより、大きくもなり小さくもなる。環状溝と同様にステップの幾何学形状のデザインにより、圧力調節弁の減衰特性が、種々の状態に適用できるように、容易にかつ精度よく調節されてもよい。例えば、圧力調節弁における制御特性および減衰特性は、コントロールピストンを取り替えることにより変更されてもよい。
【００１３】
請求項６における本発明のさらなる実施の形態において、以下の利点が提供されていて、コイルばねが、長い寿命を有する信頼性のある安価なエネルギー蓄積装置を実現していて、さらにコイルばねは必要とされるほぼどのような寸法でも利用可能である。コイルばねに代って、他の機械的なエネルギー蓄積装置、例えば重ね板ばね（ｌｅａｆ  ｓｐｒｉｎｇ）か、弾性要素か、空気または油圧式蓄圧器かがこの目的のために考慮されてもよい。
【００１４】
請求項７における本発明のさらなる実施の形態において、以下の利点が提供されていて、負荷側接続部およびポンプ側接続部の間と、負荷側接続部およびタンク側接続部の間とにおける信頼性のある接続部が、簡単で安価な構造手段で作られてもよい。
【００１５】
請求項９における本発明のさらなる実施の形態において、以下の利点が提供されていて、負荷側接続部とポンプ側接続部と、タンク側接続部との間の明確な構造的独立性が確保されている。この場合、ポンプ側接続部およびタンク側接続部は放射状であっても環状であってもよい。
【００１６】
請求項１０における本発明のさらなる実施の形態において、以下の利点が提供されていて、制御圧力または設定点は、圧力調節弁の製作後、さらに調節弁が大型装置に据付けられた後でさえも、変更されてもよい。
【００１７】
請求項１１における本発明のさらなる実施の形態のおいて、以下の利点が提供されていて、圧力調節弁はまた、圧力調節弁をスクリュー型カートリッジの形態である圧力調節弁を使用することにより、大型圧力調節装置においてモジュール的に容易に据付られ、さらに取り替えられてもよい。
【００１８】
本発明におけるさらなる利点と特徴と詳細とが、以下の説明と同じく従属請求項に開示されていて、以下の説明においては、本発明における一つの実施の形態が図を参照して詳細に説明されている。この観点から、請求項および説明に開示されている特徴は、本発明の独立したまたは任意の組合せにおける主要点であってもよい。
【００１９】
図１は本発明における圧力調節弁の断面図を示めしていて、弁胴２およびコントロールピストン３を含んでいる。コントロールピストン３が、弁胴２における弁ボア４において軸方向にガイドされていて、コイルばね５により矢印６の方向に付勢されている。コイルばね５が第一ディスク７により上端部で支持されていて、第一ディスクの水平面の位置は、弁胴２に螺合されているねじ付きボルト８の手段により調節されてもよい。この調節はロックナット９を締めつけることにより行なわれる。この調節は好ましくはボルト８の外面端部に形成された六角ソケット１０を使用することにより実現される。
【００２０】
もう一方の端部でコイルばね５が、コントロールピストン３を中心ボアに収納している第二ディスク１２の肩部１１に支持されている。コントロールピストン３が、第二ディスク１２に面するコントロールピストンの端部において減少した直径部分を有していて、環状肩部１５を形成しており、その環状肩部は弁ボア４にそう入されている安全リング（ｓａｆｅｔｙ  ｒｉｎｇ）１７と協働して、矢印６の方向に対向するコントロールピストン３行程に対する機械的な停止限界となっている。
【００２１】
コントロールピストン３が、長穴の第一盲穴１８を含んでいて、第一盲穴領域内にて、第一タップ穴１９および円周溝２０によりタンク側接続部２１との接続を可能としている。この接続部は第二ディスク１２の内部の中心穴の形態で伸長していて、タンク側接続部から圧力調節弁１の内部に注入することを可能にしており、さらに前述のタンク側接続部において圧力調節弁の内部を真空引きすることを可能にしている。
【００２２】
コントロールピストン３が、軸方向のさらなる前方部分に、軸方向に伸長された環状溝２２を含んでいる。付け加えて、コントロールピストン３が、軸方向中心穴２５を含んでいて、その軸方向中心穴は軸方向負荷側接続部２４に向けて方位されていて、第二タップ穴２７により軸方向に伸長された環状溝２２に接続されている。その結果軸方向中心穴は、コントロールピストンが適切な位置にあると、放射状ポンプ側接続部２３と軸方向負荷側接続部２４との間における接続部の作用をしている。
【００２３】
コントロールピストン３が、負荷側接続部２４の領域においてより小さな直径を有している。より小さな直径からステップ２６により形成されたより大きな穴への移行部において、より小さな直径を有するコントロールピストン３の部分が、より大きな直径を有するコントロールピストンと同様に、減少した直径部分を含んでいて、中空の円筒状空間部２８が形成されている。負荷側接続部分２４とポンプ側接続部２３との間における、コントロールピストンのさらなる前方部分において、コントロールピストン３が、逃し溝（ｒｅｌｉｅｆ  ｇｒｏｏｖｅ）の形態としての三つの環状溝２９を含んでいる。
【００２４】
負荷側接続部２４におけるコントロールピストン３の部分は、部分３２において、４０μｍから６０μｍの間の遊びを有する環状間隙が形成されるように、弁胴２に合わせられている。ポンプ側接続部２３の領域内において、環状ピストン３が、弁穴４に対して８μｍから１３μｍの間の環状間隙を形成している。
【００２５】
圧力調節弁１は、現存のスクリュー型カートリッジの形態をしている圧力制御装置に、圧力調節弁の外面ねじ３０で螺合されてもよい。この場合、圧力制御装置側の肩部（図示されていない）と係合するシール３１が、圧力調節弁と圧力制御装置との間におけるシールの役割を果す。
【００２６】
負荷側接続部２４における圧力が所定の設定点を超えると、コントロールピストン３が超過圧力のために、矢印６方向に対向し、コイルばね５の力に抗して移動する。この過程の間に、大量の油がステップ２６の領域におけるコントロールピストン３と弁胴２との間の中空円筒空間部に、すなわち負荷側接続部における調節弁３と弁胴２との間の大きな遊び量により形成された環状間隙を通って、流れ出る。
【００２７】
負荷側接続部２４における圧力が所定の設定点を下がると、コントロールピストン３がコントロールピストンを付勢するコイルばねの力により矢印６の方向に移動する。ここでステップ２６の領域に形成された中空円筒空間部は小さくなり、囲まれた媒体は形成された環状間隙を矢印６の方向に通って、負荷側接続部２４に流れるに違いない。
【００２８】
押しのけ容積流量Ｑdisplacementは次式により決定されてもよい。
【数１】
0004156803.tif 000002
上式において、πは円周率を示めし、ｄａはコントロールピストン３における大きな直径を有する部分の弁ボア４の内径を示めし、ｄｉはコントロールピストン３における小さな直径を有する部分の外形を示めし、μpistonはコントロールピストン３の速度を示している。
【００２９】
小さくなった空間部における圧力上昇は、次式に環状間隙を通る押しのけ容積流量Ｑdisplacementを代入することにより決定されてもよい。
【数２】
0004156803.tif 000003
上式において、ηは移動した媒体の粘性を示めし、Ｉは間隙長さを示めし、ｄｍは平均間隙直径を示めし、ｈは間隙寸法例えば４０μｍ〜６０μｍを示めしている。
【００３０】
有効当圧面に対する力Ｆpressure build-upを決定することは可能であって、その力はピストンの行程を引き起し、さらにコントロールピストン３の動きを減衰させる力に対向する方向である。
【数３】
0004156803.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明における圧力調節弁の断面図である。
【図１】
0004156803.tif 000005