流体分配バルブ
本発明は、少なくとも第１流体ポート（２）と第２流体ポート（３）と第３流体ポート（４）とを含む流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）に関する。これらのポートは流体分配室（５）に接続されている。第２流体ポート（３）は、第１流体ポート（２）および／または第３流体ポート（４）に分配室（５）を通して選択的に接続される。第２流体ポート（３）は、第１流体ポート（２）と第３流体ポート（４）との間に配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分配室に接続された第１流体ポートと第２流体ポートと第３流体ポートとを少なくとも含み、第２流体ポートが第１流体ポートおよび／または第３流体ポートに分配室を通して選択的に接続される流体分配バルブに関連する。また本発明は、ピストンと協働するための中空シリンダを包含するポンピングシリンダ構成に関する。さらに本発明は、流体作動機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体容器が複数の流体ライン（好ましくは二つ）に択一的に接続されなければならない時には、流体分配バルブが使用される。このような流体分配バルブの例は、いわゆる切換バルブである。二つの択一的流体ライン接続と共通流体ポートとを含む切換バルブの事例では、少なくとも第１流体ライン接続と第２流体ライン接続のいずれかに共通流体ポートが流体接続されるように、切換バルブが設計される。選択された実際の設計に応じて、切換バルブはまた、両方の流体ライン接続が共通の流体ポートに接続される状態、および／または関係する三つの流体ポート（つまり二つの流体ライン接続ポートと共通流体ポート）のいずれの間にも流体接続が設けられない状態とを含む。
【０００３】
切換バルブは、いくつかの流体ポートの間で流体接続が確立および遮断されなければならない多数の技術的用途に使用される。関係する流体はいかなる種類のものでもよい。例えば、関係の液体は、気体、液体、気体と液体との混合物、気体と固体との混合物（煙）、液体と固体との混合物（懸濁液）、そして気体と液体と固体との混合物である。
【０００４】
切換バルブの使用についての技術的用途として考えられるものの一つは、流体作動機械である。このような流体作動機械は、特に、液圧ポンプ、液圧モータ、そして液圧ポンプとして、また液圧モータとして使用可能である機械を含む。このような流体作動機械は通常、周期的容積変動を呈する一つまたはいくつかのポンピング室を含む。現在、周期的容積変動を呈するポンピング室について最も広く使用されている設計は、シリンダ・ピストンタイプの設計である。一連の個別ポンピング段階で構成されるポンピングサイクルによってポンピングが実施される。第１ポンピング段階では、或る１つのポンピング室は、その容積が膨張し始めるとすぐに、低圧流体容器に接続される。ポンピング室の容積が最大値に達すると、低圧流体容器とポンピング室との間の流体接続が閉じられて、高圧流体マニホルドとポンピング室との間の接続が確立される。ポンピング室の容積が収縮し始めると、ポンピング室の容積内で圧縮される流体が高圧流体マニホルドへ排出される。
【０００５】
バルブの開閉および／または状態を相互接続する流体ラインの切換は、能動的手段によってばかりではなく受動的手段によっても実施される。流体そのものの差圧を受けて個々のバルブが開閉する場合に、受動的手段の作動が生じる。このような受動的バルブは特にポンピング目的に使用される。例えば、ばね付勢チェックバルブが受動的バルブとして使用される。
【０００６】
しかし、能動的作動バルブは、外部から印加される信号に従って状態を変化させる。外部信号は、機械信号（例えばカムシャフトに装着されたカムの運動）、電気信号（電気作動バルブが使用される場合）、および／または圧力信号（液圧作動バルブが使用される場合）である。このように作動するバルブは、特に液圧モータに、および／またはより進化した液圧ポンプに使用される。
【０００７】
流体作動機械は、独立した（受動的および／または能動的制御による）流体入口バルブおよび流体出口バルブを備える設計である。このような流体作動機械の設計例は、例えば米国特許第５，３３８，１６０Ａおよび米国特許第６，６５１，５４５Ｂ２に記載されている。このような流体作動機械の欠点は、特に、多数の流体バルブを必要とし、結果的に比較的複雑で費用のかかる設計となることである。さらに、流体バルブの数が増加すると、通常は、バルブの作動方法がより複雑となり、バルブのために用意されなければならない装着空間も広くなる。
【０００８】
そのため、周期的に変化する流体ポンピング室を低圧流体容器および高圧流体容器にそれぞれ択一的に接続するための切換バルブを用いる流体作動機械が、すでに提案されている。このような流体作動機械の例は、国際公開第２００７／０３４３０１Ａ１に見られる。ここでは、ポンピング目的に用いられるポンピング室が、切換バルブによって流体入口ポートと流体出口ポートのいずれかに接続されている。
【０００９】
高圧作動媒体の流体流方向を切り換えるために使用される別の切換バルブ設計は、米国特許第４，６６４，１５０Ａ号に記載されている。
【００１０】
流体作動機械の複雑性を低下させるため、低圧流体容器を機械の内側に、高圧流体マニホルドを機械の外側に配設することが米国特許第７，３００，２６０Ａ号で提案されている。こうすると、流体作動機械の内側の機械部品（偏心クランクまたは斜板など）の潤滑が、低圧流体マニホルドによって行われる。また、この方法により作動流体のリークへの対処が容易になる。他方、高圧流体は通常、液圧消費物による使用を可能にするため、機械の外側に設けられる必要がある。しかし、特許文献５に開示された設計には複数の欠点が見られる。例えば、ポンピング室とバルブとの間の流体通路の容積内には、機械の低効率を招く高い「無効容積」が見られる。さらに、磁気粘性流体の使用には費用がかかり、比較的高い磨耗が見られる。
【００１１】
流体作動機械における切換バルブの使用に関わる損失を最小にするため、流体流通路の断面積はできるだけ大きくすることが望ましい。すなわち、低圧流体ポートとポンピング室の流体ポートとの間の流体流の流体流断面積は、高圧流体ポートとポンピング室の流体ポートとの間の流体流の有効流体流断面積とともに、できるだけ大きくする必要があるのである。さらに、切換バルブに通じる流体流通路も同様に、広い断面積を持たなければならない。
【００１２】
しかし、最先端技術による切換バルブを流体作動機械とともに使用する時には、これらの要件すべてを同時に満たすことは今のところ可能でない。むしろ、これまでは折衷案が選択されなければならなかった。例えば米国特許第６，６５１，５４５ Ｂ２の図６に示された実施形態を検討すると、ポンピング室を切換バルブと接続する流体通路は比較的狭いことが図面から明らかである。そのため、現在の流体作動機械の設計では、低圧流体マニホルドと高圧流体マニホルドとポンピング室との相互接続のための切換バルブの使用は、せいぜいわずかな役割を果たしているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，３３８，１６０ Ａ号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６５１，５４５ Ｂ２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００７／０３４３０１ Ａ１号パンフレット
【特許文献４】米国特許第４，６６４，１５０ Ａ号明細書
【特許文献５】米国特許第７，３００，２６０ Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ゆえに本発明の目的は、切換バルブの改良設計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのため、流体分配室に接続された第１流体ポートと第２流体ポートおよび第３流体ポートを少なくとも含み、第１流体ポートと第３流体ポートとの間に第２流体ポートが配設されるように、少なくとも第１流体ポートおよび／または第３流体ポートに第２流体ポートが分配室を通して選択的に接続される構成の流体分配バルブを設計することが提案される。言い換えると、流体ポートの選択される構成は、選択的接続可能な流体ポートの（少なくとも）一つが、流体分配バルブの中央に位置すると言うものである。そのため、流体作動機械に関して考えられる流体ポートの構成は、「ポンピング室の流体ポート−低圧流体ポート−高圧流体ポート」または「ポンピング室の流体ポート−高圧流体ポート−低圧流体ポート」（異なる流体ポートがほぼ直線方向に配設される態様の三つの流体ポートを含む流体分配バルブ）である。（ポンピング室の流体ポートと同等物である）切換流体ポートが常に切換バルブの中央に配設される切換バルブを設計するやり方は、現在の典型的設計とは大きく異なっている。今日まで、このような設計は概して幾何学的な理由により使用されてきた。しかし、驚くべきことに発明者らは、流体分配バルブ／切換バルブを設計する代替方法を発見した。分配室の（ゆえに一般的には流体分配バルブの）「片側に」ポンピング室の流体ポートを配設する本発明の設計は、特に流体作動機械に関して大きな長所を持っている。例えば、ポンピング室の流体ポートが、流体分配バルブ中を流れる流体にとって非常に広い流れ断面積を呈するようにされた、流体分配バルブを設計することが、非常に容易となる。流体分配バルブのあらゆる位置において、従って流体作動機械のほぼあらゆる状態（ピストン・シリンダ液圧ポンプのピストンの流体導入行程および流体導出行程など）において、ポンピング室の流体ポートを通して、流体が流れ得るので、特に好都合である。そのため、ポンピング室の流体ポートの流体流れの断面積を拡張すると、結果として得られる流体作動機械の効率を大幅に向上させる。流体作動機械の分野では、本件発明に係る流体分配バルブの構成が好適である。例えば、ポンピング室にすぐ隣接して流体分配バルブを配設することが容易であり、ポンピング室の流体ポートは第３流体ポートに接続される。さらに、流体作動機械では、広い流体流断面積を持つ低圧流体マニホルドに接続される流体ポートを設計することが好ましい。これは、流体分配バルブを流れる流体にある絶対量だけの圧力低下（例えば０．１バールの圧力低下）が生じる、低圧側では高い相対百分率の圧力低下が惹起される、従って流体作動機械の実質的な効率低下が惹起されてしまうためである。また、このような圧力低下はキャビテーションにつながり、キャビテーションは流体作動機械の故障または破損にもつながる。しかし、本件発明に係る流体分配バルブの設計では、ポンピング室の流体ポート（例えば第３流体ポート）ばかりでなく、残りの流体ポート（例えば第１および／または第２（中央）流体ポート）の流体流断面積を非常に大きく設計することが容易に実現され得る。流体作動機械の分野での例を挙げると、第１流体ポートが高圧流体マニホルドに接続され、第２流体ポートが低圧流体マニホルドに接続され、第３流体ポートが流体作動機械のポンピング室に接続される。このような構成を用いると、第２流体ポートの流体流断面積とポンピング室の流体ポートの流体流断面積とを特に広く設計することが好ましい。提案される設計では、ピストン・シリンダタイプの流体作動機械において、ポンピング室の（この例では第３）流体ポートの流体流断面積をシリンダの流体流断面積と本質的に同じ大きさに設計することさえ可能である。流体分配室は、一つ（以上）の流体ポート（第１流体ポート、第２流体ポート、および／または第３流体ポート）と容易に区別される室でよい。しかし、流体分配室が、一つ（以上）の流体ポート、特に第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）と一致することも可能である。
【００１６】
好ましくは流体分配バルブの現在状態とは本質的に無関係に、流体ポートの少なくとも一つ、特に第１流体ポートおよび／または第３流体ポートが分配室に流体接続されるように流体分配バルブを設計することが可能である。こうすると、流体分配バルブそれ自体の設計が特に簡単化される。すなわち、好ましくは流体分配バルブの現在状態と本質的に無関係に、第１流体ポートと第３流体ポートとが相互に流体接続されることが可能である。完成品の機械の機能にとって必要である追加バルブ（例えば、流体ポートの一つに流体接続される流体通路の追加ポペットバルブ）が、流体分配バルブから比較的離れた位置に配設さてもよい。そのため、このような追加バルブは広い流体断面積を持つように容易に設計され、流体流損失を減少させる。「本質的に無関係な」という概念には、特に質的な意味が含まれる。こうして、流体分配バルブの本質的にすべての位置で（またはすべての位置でも）、流体接続を設けることが可能である。しかし、例えば流体分配バルブが一つの状態から他の状態へ切り換わる間には個々の流体接続は確立されないようにすることも可能である。しかし、この概念に量的な意味が包含されてもよい。こうして、個々の流体ポート（例えば第１および／または第３流体ポート）の流体断面積は、少なくとも本質的には常にほぼ一定である。
【００１７】
好ましくは分配室に移動可能に配設された少なくとも一つのバルブヘッドを備える流体分配バルブを設計することが可能である。この設計では、バルブヘッドによって流体分配バルブの様々な流体分配パターンが実現され得る。分配室は必然的に流体ポート（第１流体ポートと第２流体ポートおよび第３流体ポート）に接続されるので、結果的に流体開口部は、バルブヘッドの対応表面部分と相互作用を行う開口部として使用される。ある流体開口部がバルブヘッドの対応の表面部分と接触する時に、この開口部は（部分的に）閉じられる。バルブヘッドは第１流体ポートおよび／または第２流体ポートのみと相互作用を行って、第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）は閉じられないままであることが好ましい。バルブヘッドが第２流体ポートのみと相互作用を行って、第１流体ポートと第３流体ポートが閉じられないままであることが、さらに一層好ましい。すでに言及した個々の流体ポートの開閉は、バルブヘッドの移動によって実施される。バルブヘッドの移動方向は、流体開口部の少なくとも一部分に垂直な表面に対して本質的に平行であるか、小さな角度（例えば、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°または４５°以下）のみを成すことが好ましい。このような設計を用いることで、バルブヘッドが比較的少しだけ移動しても、流体流断面積が大きく変化する。さらに、バルブヘッドを移動させるための案内作用を分配室が持つようにバルブヘッドおよび／または分配室を設計することが可能である。すなわち、バルブヘッドの移動を案内する案内面を分配室が備えるのである。
【００１８】
バルブヘッドの少なくとも一つ、好ましくはバルブヘッドのすべてが本質的に単体ユニットとして設計されるように流体分配バルブが設計されることが可能である。こうして、個々のバルブヘッドの設計は簡単化される。ゆえに、流体分配バルブの製造コストが低下する。さらに、複数のサブユニットを含むバルブヘッドから生じるリークの問題が回避されて好都合である。
【００１９】
相互に区別可能である少なくとも二つの小室が設けられるように流体分配バルブの分配室を設計することが可能である。すなわち、流体分配室に（例えば第１小室および／または第２小室の中に）配設されたバルブヘッドにより開閉されることが好ましい相互接続オリフィスによって、二つの小室が分離されるのである。第１流体ポートおよび／または第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）のための少なくとも一つの出入ポートを第１小室が含み、第２流体ポートのための少なくとも一つの出入ポートを第２小室が含むことが好ましい。すなわち、この設計では、第１流体ポート、第２流体ポート、および／または第３流体ポート、好ましくは第１流体ポートおよび第２流体ポートの流体通路が、交互状態で配設されるのである。こうして、個々の流体ポートの流体通路、特に第１流体ポートの流体通路と第２流体ポートの流体通路とが互いに通過するようになっている。
【００２０】
流体分配バルブのバルブヘッドは径方向延在状態で、特にプレート形状に設計されることが好ましい。このような設計を用いて、個々の流体開口部を開閉するのに、比較的軽量のバルブヘッド（ゆえに必要な加速エネルギーの少ないバルブヘッド）が使用される。ゆえに、高効率の流体分配バルブが得られる。このように径方向延在および／またはプレート状の設計をバルブヘッドに用いることで、バルブヘッドの各側での流体の差圧が、流体分配バルブの開口および／閉口の力の補助に使用されて好都合である。すなわち、径方向延在バルブヘッドには、二つの区別可能な表面エリアが設けられるのである。区別可能な表面エリアのうち第１エリアはバルブヘッドの密封側を形成し、区別可能な表面エリアのうち第２エリアはバルブヘッドの非密封側を形成する。第２流体ポートおよび／または第３流体ポートは、バルブヘッドの密封側にあることが好ましい。バルブヘッドの密封側との接触によって第２流体ポートが閉じられることが、さらに一層好ましい。
【００２１】
バルブヘッドが、少なくとも一つの開口部、好ましくは複数の開口部を含むように流体分配バルブを設計することが賢明であると分かるだろう。それらの開口部は、特に、バルブヘッドの移動方向において相互に対向するバルブヘッドの二つの側を、相互に流体接続するように、配設されることが好ましい。そのような開口部を用いると、流体の少なくとも一部がバルブヘッドを越えて（つまり通って）流れて、第１流体ポートと第３流体ポート（および／または第２流体ポート）との間の流体接続を設ける。さらに、バルブヘッドの移動を妨げる流体の力を開口部が低下させる。そのため流体分配バルブは、よりエネルギー効率が高く、高速でもある。さらに、バルブヘッドの開口部は、第３流体ポートおよび／または第１流体ポートからの圧力を、閉位置にある時にバルブヘッドの非密封側に印加する。こうして、バルブヘッドの密封側の密封密着性が向上する。しかし、少なくとも二つの小室を備える上述の設計では、バルブヘッドに開口部が設けられないことが好ましい。
【００２２】
バルブヘッドの少なくとも一部が可逆的変形可能および／または弾性であるように流体分配バルブを設計することも可能である。このような設計を用いると、流体分配バルブの密封密着性が向上して好都合である。また、可逆的変形可能および／または弾性のバルブヘッドを用いると、公差（バルブヘッドの流体開口部の位置、および／またはバルブヘッドの装着位置の公差など）の補正が容易に行われ、特にリーク防止性の流体分配バルブが結果的に得られる。そのため、提案される設計は、特に効率的な流体分配バルブにつながる。
【００２３】
バルブヘッドの可逆的変形可能および／または弾性の部分が、少なくとも部分的にバルブヘッドの周方向に配設されることが好ましい。この周方向領域では、バルブヘッドが若干傾斜するだけで、流体開口部とその対応密封面との間には相対的に大きな間隙が生じる。こうして、比較的広いリーク開口部が結果的に得られる。そのため、提案される周方向配設の可逆的変形可能および／または弾性の部分は、最も大きな流体リークの危険性の一つに有効に対処できる。そのため、より効率的なリーク防止性の流体分配バルブが設けられる。
【００２４】
少なくとも第１流体ポートおよび／または第２流体ポートおよび／または第３流体ポート、好ましくは第１流体ポートおよび／または第３流体ポートが、軸方向に配設された少なくとも一つの分配室への出入ポートを含む場合には、別の設計を実現できる。このような設計を用いると、特に広い流体流断面積を持つように個々の流体ポートが設計される。すなわち、個々の流体ポートを分配室と（本質的に）同じ広さになるように設計することさえ可能なのである。提案される設計では、流体分配バルブを流れる流体にさらに圧力低下が見られる流体分配バルブが結果的に得られる。そのため、流体分配バルブは特に効率的でエネルギー節約型である。
【００２５】
また、少なくとも第１流体ポートおよび／または第２流体ポートおよび／または第３流体ポート、好ましくは第１流体ポートおよび／または第２流体ポートが、少なくとも一つの出入ポート、好ましくは複数の出入ポート、より好ましくは径方向に配設された複数の分配室への出入ポート、および／または少なくとも一つの広角出入ポート、好ましくは少なくとも一つの広角で径方向に配設された分配室への出入ポートを含むように、流体分配バルブを設計することが可能である。すなわち、径方向配設出入ポートは、広角の第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）と同心であってこれを囲繞するように配設されるのである。このような設計を用いると、個々の流体ポートの全体的流体流断面積をさらに増大させることが可能である。ゆえに、流体流の結果生じる圧力損失をさらに減少させることで流体分配バルブの性能を向上させることが可能である。広角出入ポートとは、スリット形状の出入ポートおよび／または広角区分に及ぶ出入ポートであることが理解できるだろう。広角区分は、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°、１００°、１１０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、および／または３３０°より大きい。
【００２６】
また、流体分配バルブのための少なくとも一つのバルブアクチュエータを使用することが可能であり、バルブアクチュエータは少なくとも部分的に電磁バルブアクチュエータとして設計されることが好ましい。このようなバルブアクチュエータを使用すると、流体分配バルブの位置、ゆえに結果的に得られる流体流パターンが、外部印加の制御信号によって制御される。制御信号は電子制御ユニットからのものである。通常、電子制御ユニットは、電磁バルブアクチュエータの制御に容易に使用できる電気出力信号を容易に発生させる。さらに、電磁バルブアクチュエータは通常は非常に高速で、普通は、制御信号の印加とアクチュエータの移動との間にわずかな遅延（または少なくとも再現可能な遅延）しか見られない。
【００２７】
分配室のすぐ近くに、または分配室の中にバルブアクチュエータを配置することが可能である。こうして、必要な接続部品、例えばバルブヘッドからバルブアクチュエータまで延在するバルブステムが最少となる。接続部分は通常、可動アセンブリの重量を増し、そのためバルブヘッドの動きを減速するため、これは流体分配バルブの動作速度を高める。開口部を含むバルブアクチュエータの事例では特に、バルブヘッドの非密封側にバルブアクチュエータが配置されることが好ましい。
【００２８】
バルブアクチュエータ、特にバルブアクチュエータの作動ユニットが、分配室および／または第１流体ポートおよび／または第２流体ポートおよび／または第３流体ポートから流体分離される場合には、流体分配バルブの好適な実施形態が実現される。こうして、バルブアクチュエータと流体分配バルブを流れる流体とは、必ずしも相互に干渉しない。そのため、バルブアクチュエータの部品および／またはバルブアクチュエータへの接続部は、流体との適合性を持たない材料で製作されることが可能である。さらに、バルブアクチュエータの部品および／または接続部に対して移動流体は必ずしも動的外力を印加しない。さらに、アクチュエータ信号の影響を受けてバルブアクチュエータにより発生される熱は、切換バルブを流れる流体を加熱しない。こうして、提案される流体分配バルブの適用範囲が、より一層向上する。さらに、分離を提案することにより、個々の構成要素が固有の目的に合わせて最適化される。この結果、より良好な流体分配バルブが得られる。
【００２９】
少なくとも一つの追加バルブ、特に少なくとも一つの追加ポペットバルブを流体分配バルブに設けることが可能であり、第１、第２、および／または第３流体ポートのうち少なくとも一つ、より好ましくは第１流体ポートに流体接続された流体通路に追加バルブが配設されることが好ましい。このような設計を用いると、流体分配バルブの機能性がさらに向上する。ある実施形態によれば、流体分配バルブの分配室から比較的長い距離に一つ（またはいくつか）の追加バルブを配設することが可能であることに注意すべきである。こうして、広い範囲の有用タイプの追加バルブが使用される。また、個々の追加バルブの大きさを容易に大きくすることが可能である。流体分配バルブの分配室の付近に追加バルブ（の一部）を配設することも可能であることは言うまでもない。流体分配バルブの分配室に近接した位置に追加バルブを配設することも可能である。
【００３０】
液体のための分配バルブとして、好ましくは油のための分配バルブとして、より好ましくは作動油のための分配バルブとして設計および構成された場合に、流体分配バルブの別の好適な実施形態が実現される。こうして流体分配バルブは、例えば液圧ポンプのためのバルブとして使用される。提案される流体分配バルブについて上述した特徴および長所のため、このような使用は特に有益である。詳しくは液体、より詳しくは（作動）油のような比較的高粘度の液体では、この油のために用意される流体流断面積が充分に広くない場合には、比較的高い流体抵抗が見られる。しかしこれは、結果的に得られる流体作動機械の低効率につながる。
【００３１】
さらに、ピストンと協働するための中空シリンダを含むポンピングシリンダ構成が提案され、前の説明による少なくとも一つの流体分配バルブが使用される。この流体分配バルブは、中空シリンダの上部に配設されることが好ましい。すなわち、中空シリンダの上部に流体分配バルブが軸方向に配設されるのである。提案される流体分配バルブについてすでに言及した特徴および長所は、ポンピングシリンダ構成との接続に使用するのに特に適している。すなわち、流体分配バルブの流体ポートのうち一つまたはいくつかの流体流断面積を、既存の流体バルブと比較して増大させることが可能である。
【００３２】
特に、流体分配バルブの第３流体ポートが中空シリンダと流体接続されるようにポンピングシリンダ構成を設計することが好ましい。この事例では、周期的に変化するポンピング室の容積を、第１流体ポート（それ自体は低圧流体マニホルドに接続される）および／または第２流体ポート（それ自体は例えば高圧流体ポートに接続される）のいずれかと択一的に接続することが可能である。こうして、ポンピングシリンダ構成の押し動作および／または引き動作が容易に行われる。第１流体ポートおよび／または第２流体ポートがポペットバルブのような追加バルブに接続されることが可能であることを思い出すべきである。
【００３３】
さらに、上述のタイプの少なくとも一つの流体分配バルブおよび／または上述のタイプによる少なくとも一つのポンピングシリンダ構成を流体作動機械に設けることが提案される。こうすることで結果的に得られる流体作動機械は、上述した流体分配バルブおよび／またはポンピングシリンダ構成の持つ上述の特徴および長所を同じように示す。
【００３４】
すなわち、少なくとも部分的に液圧工作機械として、好ましくは統合転流式(synthetically commutated)液圧機械として流体作動機械を設計することが提案される。上述した流体分配バルブおよび／またはポンピングシリンダ構成の主要な特徴は、この目的に特に良く適している。統合転流式流体作動機械は、デジタル容積形ポンプとしても知られている。これらは、可変容積形流体作動機械の部分集合に当たる。統合転流式液圧機械の流体導入バルブおよび／または流体導出バルブは、ポンピング室容積の膨張および／または収縮段階で電子制御装置により供給される作動信号により開閉される。
【発明の効果】
【００３５】
少なくとも一つ、好ましくはすべての流体分配バルブのうち少なくとも一つの第２流体ポートは、流体作動機械の内部に直接接続されることが好ましい。例を挙げると、流体作動機械のクランクケースに接続が行われてもよい。流体作動機械のクランクケースは一般的に、流体作動機械の流体容器など、低圧流体源に接続されている。これは通常、リークによりポンピングシリンダから流体容器に戻る流体を回収するために行われる。普通は、第２流体ポートをクランクケースに接続すると、先行技術と比較して、第２流体ポートへの余分な接続が特別には必要ないという長所が見られる。この特別で余分な接続は、これまでは必要とされ、通常は流体作動機械を複雑にする部品数を増加させるものであった。言うまでもないが、流体作動機械の内部（クランクケース）とは別の低圧流体源へ第２流体ポートを接続することも可能であり、流体作動機械の内部は低圧流体源よりも若干低い圧力である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１位置における流体分配バルブの第一実施形態の概略断面図である。
【図２】第２位置における流体分配バルブの第一実施形態の概略断面図である。
【図３】流体分配バルブの第一実施形態の破断面の斜視図である。
【図４】流体分配バルブのバルブヘッドについて考えられる実施形態の概略図である。
【図５】流体分配バルブを用いた統合転流式液圧ポンプについて考えられる実施形態の概略図である。
【図６】第１位置における流体分配バルブの第二実施形態の概略断面図である。
【図７】第２位置における流体分配バルブの第二実施形態の概略断面図である。
【図８】異なる破断面を用いた流体分配バルブの第二実施形態の別の概略断面図である。
【図９】第１位置における流体分配バルブの第三実施形態の概略断面図である。
【図１０】第２位置における流体分配バルブの第三実施形態の概略断面図である。
【図１１】第１位置における流体分配バルブの第四実施形態の概略断面図である。
【図１２】第２位置における流体分配バルブの第四実施形態の概略断面図である。
【図１３】第１位置における流体分配バルブの第五実施形態の概略断面図である。
【図１４】第２位置における流体分配バルブの第五実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明およびその長所は、次のものを示す添付の図を参照して行われる以下の本発明の実施形態を見ると一層明らかになるだろう。
【００３８】
図１には、流体分配バルブ１の第一実施形態の概略断面図が示されている。流体分配バルブ１は、流体分配バルブ１の内側中央に配置された分配室５を含む。図の実施形態では、三つの流体ポート２，３，４が分配室５に接続されている。第１流体ポート２、第２流体ポート３、第３流体ポート。第３流体ポート４は、切換流体ポート４として効果的に機能する。第１流体ポート２および第２流体ポート３の流体断面積合計を増大させるため、本実施形態では各々が複数の小さな出入ポートを含む。
【００３９】
電気コイル１０を分配室５の中の流体から流体隔離するため、圧力隔壁３５が設けられている。この設計により、流体分配バルブ１の製造が先行技術のものよりかなり簡単になる。さらに、結果的に得られる流体分配バルブ１は、より高い信頼性を持つ。電気コイル１０と分配室５との間に位置する圧力隔壁３５の部分（または少なくともその一部）は、鋼など丈夫な磁化材料で製作される。しかし、バルブステム１１の通路１２の壁を画定する圧力隔壁３５の部分は、（丈夫であることが好ましいが）非磁化材料で製作されることが好ましい。
【００４０】
第２流体ポート３と切換流体ポート４とはともに、バルブディスク６の同じ側に配置されるが、バルブアクチュエータ１３は反対側に配置される。第２流体ポート３は切換流体ポート４を囲繞する、および／またはこれと同心であり、一般的に６０°、７２°、９０°または１２０°のステップで回転対称である。第１流体ポート２はバルブディスク６の一方の側に配置される。ここに描かれている例では、第１流体ポート２は、バルブディスク６の他方の側に、第２流体ポート３および切換流体ポート４とは反対側に配設されている。
【００４１】
流体分配バルブ１が統合転流式液圧ポンプ８（図５を参照）とともに使用される場合には、第１流体ポート２は高圧チェックバルブ２２を通して高圧流体マニホルド２３に接続され、第２流体ポート３は低圧流体容器２０に接続され、切換流体ポート４は統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９の一つに接続される。
【００４２】
分配室５の中には、プレート状のバルブディスク６が配設されている。バルブディスク６は、装着点１４でバルブステム１１に装着されている。バルブステム１１は、流体分配バルブ１のバルブアクチュエータ１３の部分の中に設けられた通路１２の中で矢印Ａの方向に運動する。バルブステム１１の運動は、バルブアクチュエータ１３によって開始される。この目的のため、バルブアクチュエータ１３は、電気コイル１０により発生される磁力を用いる。バルブステム１１の運動Ａは、分配室５の中でのバルブディスク６の上下運動に変換される。電気コイル１０と分配室５との間に位置する圧力隔壁３５の部分が磁化材料で製作される事例では、電気コイル１０により発生される磁束を案内する、および／または増加させるのに圧力隔壁３５が用いられる。しかし、バルブステム１１のための通路１２の壁を形成する圧力隔壁３５の部分は、電気コイル１０の磁界の直接的リークを回避するため非磁化材料で製作されるべきである。
【００４３】
図１には、流体分配バルブ１（つまりバルブディスク６）が下方位置で描かれている。この位置では、切換流体ポート４（統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９など）と第１流体ポート２（統合転流式液圧ポンプ８の高圧流体マニホルド２３など）との間の流体接続が確立される。統合転流式液圧ポンプ８に切換バルブ１が使用される時には、切換バルブ１のこの下方位置は、押し行程（または引き行程）におけるバルブ位置に対応する。押し行程中に、第２流体ポート３から低圧マニホルド２０への接続を閉じる（図５と比較）と、分配室５と切換ポート４で流体分配バルブ１に接続されたポンピング室９とにおいて圧力の上昇が発生する。バルブディスクの複数の開口部７は、バルブディスク６の全体に圧力を多かれ少なかれ均等に印加させて、より密着状態でこれを密封し、第２流体ポート３からの流体のリークを防止する。複数の開口部７は切換流体ポート４と整合されている。流体は、収縮したポンピング室９から第１流体ポート２を介してポンプ８の高圧流体マニホルド２３へ排出される。これは図１に矢印Ｂで表されている。図１に見られるように、この目的のためバルブディスク６に設けられた複数の開口部７に流体が流れる。また、バルブアクチュエータ１３の影響を受けてバルブディスク６が移動すると、バルブディスク６の開口部７がバルブディスク６の流体抵抗を低下させる。
【００４４】
下方位置においてバルブディスク６は、密封面３６と接触することによって第２流体ポート３を密封する。密封面３６は、切換ポート４の周囲に同心に配設された二つの同心リングの形で設けられる。付加的または択一的に、第２流体ポート３の個々の開口部の周囲に密封面３６が個別に設けられてもよい。これは、第２流体ポート３の開口部の各々の周縁部３６と接触することによって行われる。第２流体ポート３とバルブディスク６との間の接触は、すべての密封面３６において同時に行われる必要はない。むしろ、分配室５の流体により圧力が印加されるとバルブディスク６は弾性変形可能であるため、最初に第１面と当接してから弾性変形して別の面と当接することにより、すべての密封面３６にシールを形成する。バルブアクチュエータ１３の軸を中心とする、ここに描かれたバルブディスク６の対称設計は、バルブアクチュエータ１３からの力と分配室５の圧力上昇の両方により、第２流体ポート３への閉鎖および密封力の均一な分散を保証する。
【００４５】
図２には、流体分配バルブ１のバルブディスク６が分配室５の中の上方位置にある別の位置において、図１に示された流体分配バルブ１が描かれている。この位置では、第２流体ポート３（つまり統合転流式液圧ポンプ８の低圧流体容器２０）と切換流体ポート４（つまり統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９）との間に、流体経路Ｃが確立される。これは矢印Ｃで表されている。統合転流式液圧ポンプ８と関連して切換バルブ１が使用される時、これは、膨張ポンピング室９へ液圧流体が吸引されるポンプ８の吸気行程（または引きモードで作動流体が低圧マニホルド２０から押し出される排気行程、または統合転流式液圧ポンプ８のアイドリングモードの排気行程）位置に対応する。図１および図２に示された流体分配バルブ１の実施形態については、図２に示された吸気サイクル中の第１流体ポート２の閉鎖は、バルブディスク６そのものによって実施されるわけではない。図２から分かるように、第１流体ポート２と分配室５とを接続する間隙が、バルブディスク６と開口部との間にまだ残っている。むしろ、ポンプ８の高圧流体マニホルド２３へ第１流体ポート２を接続する流体導出通路２４に配設された受動的なボールタイプのチェックバルブ２２によって、閉鎖が実施される（流体抵抗をさらに低下させるには、複数の受動的ボールタイプチェックバルブ２２を使用することも可能である）。そのため、ポンプ８の本体にチェックバルブ２２が配設されている。言うまでもないが、流体分配バルブ１そのもの（例えば第１流体ポート２の通路部分に）にチェックバルブ２２を設けること、および／またはバルブディスク６が上方位置にある時にバルブディスク６と第１流体ポート２との間に密着密封が確立されるように流体分配バルブ１を設計することも可能であろう。
【００４６】
バルブディスク６のさらに詳細が、図３および図４に見られる。図３は、流体分配バルブ１の破断面の斜視図であって、図４は切換バルブ１のバルブディスク６を底面図で示す。図から分かるように、ここに描かれたバルブディスク６の実施形態は、バルブディスク６の装着点１４の周囲に対称的に離間しているいくつかの円形孔で構成される複数の開口部７を含む。複数の長形スロットとしてなど、開口部７を異なる形で設計することも可能であることは言うまでもない。
【００４７】
さらに、ここに描かれたバルブディスク６は複数の延長部１５を外側エッジに含むことが分かる。延長部１５は、外部から印加される力の影響を受けて可逆的に変形する弾性材料で製作される。分配室５の中の下方位置にバルブディスク６が接近すると、延長部１５はウェブ１６と接触する（図１，３を参照）。ウェブ１６は、切換バルブ１の分配室５の中に周方向に配設されている。延長部１５は本質的に二つの目的を果たす。バルブディスク６が下方位置に達すると、延長部１５がウェブ１６と接触して変形するため、バルブディスク６を減速させる。そのため、第２流体ポート３の開口部と接触する時のバルブディスク６の表面の衝撃力が低下する。こうして、衝撃によって発生する関連の部品の磨耗および騒音が軽減される。さらに、バルブアクチュエータ１３により下方位置（図１，３）から上方位置（図２）へバルブディスク１６が移動する時には、変形した延長部１５が、最初の移動段階中にバルブディスク６を加速させるのに役立つ。そのため、切換バルブ１の動作が高速となり、電気コイル１０を駆動するための電気エネルギー消費量が減少する。延長部１５は、第２流体ポート３から分配室５へ、そして切換ポート４への追加流体経路も設ける。そのため、バルブディスク６の密封面部分３６の両側に流体が流れて、流面積を増大させるとともに、第２流体ポート３と切換ポート４との間を流体が流れる時のエネルギー損失を減少させる。延長部１５を流れる流体は、切換ポート４へ、または切換ポート４からの途中に、バルブディスク６の複数の開口部７を通過する。
【００４８】
さらに、特に図４には、第２流体ポート３の開口部とバルブディスク６との間の接触エリアが見られる。図４では、第２流体ポート３の開口部が点線で描かれている。
【００４９】
図５において、上述した流体分配バルブ１の実施形態を用いた統合転流式液圧ポンプ８について考えられる実施形態が、概略図で示されている。統合転流式液圧ポンプ８は三つのシリンダ２１を含み、各シリンダ２１は流体分配バルブ１を備えている。シリンダ２１は、（矢印Ｄで表されている）前後運動をピストン１７が行うポンピング室９を有する。ピストン１７の運動により、ポンピング室９の容積は変化する。回転軸１９に偏心状態で装着されたカムディスク１８によって、ピストン１７の運動が開始される。ピストン１７の後方運動は、例えばばね（不図示）により実施される。
【００５０】
シリンダ２１の吸気段階では、個々のピストン１７がポンピング室９から出て、ポンピング室９の容積を増大させる。流体分配バルブ１のバルブディスク６は、上方位置へ移動する（図２を参照）。そのため、流体分配バルブ１の第２流体ポートと分配室５と切換ポート４とを介して、ポンピング室９が低圧流体容器２０に流体接続される。
【００５１】
ピストン１７が下死点に達すると、バルブディスク６の位置が下方位置に変化する（図１，図３）。こうして、ポンピング室９と低圧流体容器２０との間の流体接続が遮断される。ピストン１７がポンピング室９へ入ると、ポンピング室９の内側に含まれる流体が加圧される。そのため、何らかの点で、高圧ライン２４に配置されて、切換流体ポート４と分配室５と第１流体ポート２とチェックバルブ２２とを介して統合転流式液圧ポンプ８の高圧流体マニホルド２３にポンピング室９を接続するチェックバルブ２２が最終的に開く。そのため、シリンダ２１の収縮サイクル中に、液圧流体が高圧流体マニホルド２３へ供給される。最後に、ピストン１７が上死点に達すると、切換バルブ１のバルブディスク６の位置が再び変化する。
【００５２】
統合転流式液圧ポンプ８の運転サイクルについての上記の説明によれば、いわゆる完全行程ポンピングサイクルが実施される。しかし、シリンダ２１の収縮サイクル中に下死点と上死点との間の中間位置にピストン１７が達した時に、流体分配バルブ１のバルブディスク６の位置を変化させることにより部分行程ポンピングサイクルを実行することも可能である。シリンダ２１のポンピングサイクル全体にわたって流体分配バルブ１を開位置に保持する（つまり、第２流体ポート３への流体接続が開かれたままで、液圧流体が低圧容器２０に出入するように供給される。）ことも可能である。この時、統合転流式液圧ポンプ８によって有効なポンピングは全く実施されない。
【００５３】
ここに説明する流体分配バルブ１，２５，２９，３７，４３のすべてが、ここに説明する統合転流式液圧ポンプ８とともに使用可能であることを理解しなければならないのは言うまでもない。ここに説明する流体分配バルブ１，２５，２９，３７，４３の変形がこの目的に使用されることも可能である。しかし、統合転流式液圧ポンプ８での使用は必ずしも、ここに説明する流体分配バルブ１，２５，２９，３７，４３の唯一の用途ではない。
【００５４】
図６、図７、図８には、流体分配バルブ２５について考えられる第二実施形態が描かれている。図６は、切換流体ポート４が第１流体ポート２に流体接続されている（矢印Ｅ。図１に対応。）位置における流体分配バルブ２５を示している。図７および図８は、第２流体ポート３が切換流体ポート４と流体接続されている（矢印Ｆ。図２に対応。）位置における流体分配バルブ２５を示す。流体分配バルブ２５の設計は、図１，２，３に描かれている流体分配バルブ１の設計と極めて似ている。そのため、類似の部品には同じ参照番号が使用される。
【００５５】
図６，７，８の流体分配バルブ２５と図１から３に描かれた流体分配バルブ１との間の主な相違の一つは、バルブヘッド２６に開口部が設けられない設計をバルブヘッド２６が有することである。（図１から３に示された切換バルブ１と同じように）切換流体ポート４の反対側に第１流体ポート２を配設し、切換流体ポート４の近くに第２流体ポート３を配設することが望ましい場合には、開口部のないこのバルブヘッド２６の設計では、第２流体ポート３の流体通路２８が第１流体ポート２の流体通路２７を「通過する」ように、流体分配バルブ１の内側に流体通路２７，２８を内部配設する必要がある。これは、流体分配バルブ２５の周方向に見た時に、第１流体ポート２に接続された第１流体通路２７と第２流体ポート３に接続された第２流体通路２８とが径方向に交互に設けられる互い違い構成によって行われる。幾何学的な状況を説明するため、図８は、図６および図７の断面と比較して２２．５°回転した面における図６および図７の流体分配バルブ２５の断面を示す。
【００５６】
流体分配バルブ２９について考えられるさらに別の実施形態が、図９および１０に示されている。図９は、第１流体ポート２が切換流体ポート４に流体接続されている位置（図１および図６に示された状況に対応）における流体分配バルブ２９を示すのに対して、図１０は、第２流体ポート３が切換流体ポート４に流体接続されている状況（図１および図７に示された状況に対応）を示す。
【００５７】
図９および１０に示された流体分配バルブ２９の実施形態では、分配室５と第１流体ポート２とを流体接続する内部通路３１をバルブ部材３０が備える。この実施形態では、ばね付勢チェックバルブ２２が、流体分配バルブ２９に一体化されている。言うまでもないが、統合転流式液圧ポンプ８の本体の内側に設けられた高圧ライン２４にチェックバルブ３２を配設する（図５を参照）ことも可能である。図９および１０から気づくように、バルブ部材３０のバルブヘッド３３には、（バルブヘッド３３の中央に設けられた内部通路３１の他には）開口部７が見られない。
【００５８】
他の点では、図９および図１０に示された流体分配バルブ２９は、上述した流体分配バルブの実施形態１（図１から３）および２５（図６から８）とかなり似ている。そのため、類似の構成要素には同じ参照番号が付けられている。
【００５９】
最先端技術で周知の流体分配バルブに対する、ここに提案する流体分配バルブ１，２５，２９の主な長所は、第１流体ポート２が切換流体ポート４の反対にあって第２流体ポート３が切換流体ポート４に隣接しているという、ここに説明する構成が、統合転流式液圧ポンプ８の内側３４に、特に、回転カム１８と回転軸１９とピストン１７のために設けられなければならないポンプ８内部の内部空洞３４に、低圧流体容器２０が容易に接続されるという長所を持つことである。この内部空洞３４には、液圧流体が容易に充填される。これは、液圧流体が潤滑目的にも使用されるという付加的長所も持っている。さらに、移動ピストン１７とシリンダ２１のポンピング室９との間からのリークは、統合転流式液圧ポンプ８の内側の内部空洞３４の低圧流体容器２０へ流入する。さらに、分配室５と、統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９、つまり切換流体ポート４との間の流体接続は、特に広い流体流断面を持つように設計される。シリンダ２１のポンピング室９と本質的に同じ流体流断面を持つように、切換流体ポート４を設計することも可能である。
【００６０】
図１１および１２には、流体分配バルブ３７について考えられるさらに別の実施形態が示されている。図１１は、すべての流体ポート２，３，４（つまり第１流体ポート２、第２流体ポート３、切換流体ポート４）が相互に流体接続されている第１位置における流体分配バルブ３７を示す。図１２では、第１流体ポート２と切換流体ポート４のみがバルブディスク６の開口部７を通して流体接続され、バルブディスク６と第２流体ポート３の密封面３６との嵌合により第２流体ポート３が閉じられた第２位置における流体分配バルブ３７が示されている。
【００６１】
特に図１１に見られるように、第２流体ポート３は、流体分配バルブ３７の分配室５への複数の径方向配設円形出入孔を含む。さらに、第２流体ポート３の「流入面」は、流体分配バルブ３７の軸方向に垂直に配設された面に対して角度αで傾斜している。示されているこの実施形態では、この傾斜角度αは３０°となるように選択される。しかし、異なる角度も同じく可能である。例を挙げると、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°の角度αが選択されてもよい。結果的に、バルブディスク６の径方向外側部３８には、第２流体ポート３に面する適切な傾斜の表面が見られる。
【００６２】
第２流体ポート３の流入面が持つ角度αの傾斜構成は、結果として得られる流体流パターンに関する長所を持つ。すなわち、第２流体ポート３から切換流体ポート４への流体流が、発生する流体流損失が少なくなるように改良されることが多いのである。
【００６３】
ここに示された流体分配バルブ３７の別の詳細は、高圧流体マニホルド２３を流体分配バルブ３７の分配室５に対して密封するチェックバルブ２２が流体分配バルブ３７のボデーの中に一体化されることである。こうして、本質的にすべての移動部品が流体流の案内に関わり、流体流の制御が流体分配バルブユニット３７そのものに委ねられる、予備組立式の流体分配バルブユニット３７を用意することが可能である。こうして、結果的に得られる統合転流式液圧ポンプ８の簡単な組立が実現される。さらに、流体分配バルブユニット３７を交換することにより、１回の作業段階ですべてのバルブ６，２２が簡単に取り外される。取り外された流体分配バルブ３７は、例えば機械工場または流体分配バルブ３７の製造元で、統合転流式液圧ポンプ８と関係なく再加工される。
【００６４】
図１１および１２に見られる別の詳細は、二つの電気コイル３９，４０に加えて永久磁石４１を含む磁気アクチュエータである。永久磁石４１は、図１１に示された係止位置にバルブステム１１を保持するのに使用される。そのため、流体分配バルブ３７を上方（係止）位置に保持するのに電流は必要ない。バルブステム１１を上方位置（図１１）から下方位置（図１２）へ移動させるには、解除コイル３９と作動コイル４０の両方が操作される。解除コイル３９により発生する磁界は、永久磁石４１の磁界を解除するのに使用される。作動コイル４０は、流体分配バルブ３７のボデーとバルブステム１１とを流れる磁界を発生させる。作動コア４０により発生される磁界は、傾斜間隙４２を横切っている。ここで、流体分配バルブ３７のボデーとバルブステム１１との間の引力が作動コイル４０の磁界により発生されて、バルブステム１１をバルブディスク６とともに、図１２に示された下方位置へ移動させる。
【００６５】
図１３および１４には、流体分配バルブ４３について考えられるまた別の実施形態が示されている。図１３には、第２流体ポート３が分配室５と流体接続された第１位置における流体分配バルブ４３が示されているのに対して、図１４には、密封面３６での第２流体ポート３とバルブディスク６との間の接触により第２流体ポート３が分配室５から密封される第２位置における流体分配バルブ４３が示されている。
【００６６】
図１１および１２に示された流体分配バルブ３７の例と同じように、第２流体ポート３の「流入面」は、流体分配バルブ４３の軸方向に垂直に位置する面に対して角度αで配設されている。図１１および１２に示された例と異なり、バルブステム１１を移動させるのに単一の電気コイル１０のみが使用される。ゆえに、この特徴は、図１から３、図６から１０に示された流体分配バルブ１，２５，２９の実施形態と類似している。
【００６７】
図１３および１４に示されているように、流体分配バルブ４３の別の詳細は、下方支承手段４４である。ここでバルブステム１１には、案内ディスク４７の穴４６の中に置かれるピン状延長部４５が見られる。ピン状延長部４５は、案内ディスク４７の穴４６において軸方向に移動できる。案内ディスク４７には、径方向に設けられた開口部が見られるように、流体は案内ディスク４７を流通できる。
【００６８】
第１流体ポート２は、切換流体ポート４の付近に配設されている。第１流体ポート２と第２流体ポート３の両方は、分配室５への複数の円形出入ポートとして設計されている。第１流体ポート２および第２流体ポート３の流体通路は径方向に交互に設けられているため、すでに説明したように互いに通過するようになっている。
【符号の説明】
【００６９】
１…流体分配バルブ、２…第１流体ポート、３…第２流体ポート、４…第３流体ポート＝切換流体ポート、５…分配室、６…バルブディスク、７…開口部、８…統合転流式液圧ポンプ、９…ポンピング室、１０…電気コイル、１１…バルブステム、１２…通路、１３…バルブアクチュエータ、１４…装着点、１５…延長部、１６…ウェブ、１７…ピストン、１８…カムディスク、１９…回転軸、２０…流体容器、２１…シリンダ、２２…チェックバルブ、２３…高圧流体マニホルド、２４…高圧流体ライン、２５…流体分配バルブ、２６…バルブヘッド、２７…（第１流体ポート２の）第１流体通路、２８…（第２流体ポートの）流体通路、２９…流体分配バルブ、３０…バルブ部材、３１…内部通路、３２…チェックバルブ、３３…バルブヘッド、３４…内部空洞、３５…圧力隔壁、３６…密封面、３７…流体分配バルブ、３８…外側部、３９…解除コイル、４０…作動コイル、４１…永久磁石、４２…間隙、４３…流体分配バルブ、４４…支承部、４５…ピン状延長部、４６…穴、４７…案内ディスク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分配室に接続された第１流体ポートと第２流体ポートと第３流体ポートとを少なくとも含み、第２流体ポートが第１流体ポートおよび／または第３流体ポートに分配室を通して選択的に接続される流体分配バルブに関連する。また本発明は、ピストンと協働するための中空シリンダを包含するポンピングシリンダ構成に関する。さらに本発明は、流体作動機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体容器が複数の流体ライン（好ましくは二つ）に択一的に接続されなければならない時には、流体分配バルブが使用される。このような流体分配バルブの例は、いわゆる切換バルブである。二つの択一的流体ライン接続と共通流体ポートとを含む切換バルブの事例では、少なくとも第１流体ライン接続と第２流体ライン接続のいずれかに共通流体ポートが流体接続されるように、切換バルブが設計される。選択された実際の設計に応じて、切換バルブはまた、両方の流体ライン接続が共通の流体ポートに接続される状態、および／または関係する三つの流体ポート（つまり二つの流体ライン接続ポートと共通流体ポート）のいずれの間にも流体接続が設けられない状態とを含む。
【０００３】
切換バルブは、いくつかの流体ポートの間で流体接続が確立および遮断されなければならない多数の技術的用途に使用される。関係する流体はいかなる種類のものでもよい。例えば、関係の液体は、気体、液体、気体と液体との混合物、気体と固体との混合物（煙）、液体と固体との混合物（懸濁液）、そして気体と液体と固体との混合物である。
【０００４】
切換バルブの使用についての技術的用途として考えられるものの一つは、流体作動機械である。このような流体作動機械は、特に、液圧ポンプ、液圧モータ、そして液圧ポンプとして、また液圧モータとして使用可能である機械を含む。このような流体作動機械は通常、周期的容積変動を呈する一つまたはいくつかのポンピング室を含む。現在、周期的容積変動を呈するポンピング室について最も広く使用されている設計は、シリンダ・ピストンタイプの設計である。一連の個別ポンピング段階で構成されるポンピングサイクルによってポンピングが実施される。第１ポンピング段階では、或る１つのポンピング室は、その容積が膨張し始めるとすぐに、低圧流体容器に接続される。ポンピング室の容積が最大値に達すると、低圧流体容器とポンピング室との間の流体接続が閉じられて、高圧流体マニホルドとポンピング室との間の接続が確立される。ポンピング室の容積が収縮し始めると、ポンピング室の容積内で圧縮される流体が高圧流体マニホルドへ排出される。
【０００５】
バルブの開閉および／または状態を相互接続する流体ラインの切換は、能動的手段によってばかりではなく受動的手段によっても実施される。流体そのものの差圧を受けて個々のバルブが開閉する場合に、受動的手段の作動が生じる。このような受動的バルブは特にポンピング目的に使用される。例えば、ばね付勢チェックバルブが受動的バルブとして使用される。
【０００６】
しかし、能動的作動バルブは、外部から印加される信号に従って状態を変化させる。外部信号は、機械信号（例えばカムシャフトに装着されたカムの運動）、電気信号（電気作動バルブが使用される場合）、および／または圧力信号（液圧作動バルブが使用される場合）である。このように作動するバルブは、特に液圧モータに、および／またはより進化した液圧ポンプに使用される。
【０００７】
流体作動機械は、独立した（受動的および／または能動的制御による）流体入口バルブおよび流体出口バルブを備える設計である。このような流体作動機械の設計例は、例えば米国特許第５，３３８，１６０Ａおよび米国特許第６，６５１，５４５Ｂ２に記載されている。このような流体作動機械の欠点は、特に、多数の流体バルブを必要とし、結果的に比較的複雑で費用のかかる設計となることである。さらに、流体バルブの数が増加すると、通常は、バルブの作動方法がより複雑となり、バルブのために用意されなければならない装着空間も広くなる。
【０００８】
そのため、周期的に変化する流体ポンピング室を低圧流体容器および高圧流体容器にそれぞれ択一的に接続するための切換バルブを用いる流体作動機械が、すでに提案されている。このような流体作動機械の例は、国際公開第２００７／０３４３０１Ａ１に見られる。ここでは、ポンピング目的に用いられるポンピング室が、切換バルブによって流体入口ポートと流体出口ポートのいずれかに接続されている。
【０００９】
高圧作動媒体の流体流方向を切り換えるために使用される別の切換バルブ設計は、米国特許第４，６６４，１５０Ａ号に記載されている。
【００１０】
流体作動機械の複雑性を低下させるため、低圧流体容器を機械の内側に、高圧流体マニホルドを機械の外側に配設することが米国特許第７，３００，２６０Ａ号で提案されている。こうすると、流体作動機械の内側の機械部品（偏心クランクまたは斜板など）の潤滑が、低圧流体マニホルドによって行われる。また、この方法により作動流体のリークへの対処が容易になる。他方、高圧流体は通常、液圧消費物による使用を可能にするため、機械の外側に設けられる必要がある。しかし、特許文献５に開示された設計には複数の欠点が見られる。例えば、ポンピング室とバルブとの間の流体通路の容積内には、機械の低効率を招く高い「無効容積」が見られる。さらに、磁気粘性流体の使用には費用がかかり、比較的高い磨耗が見られる。
【００１１】
流体作動機械における切換バルブの使用に関わる損失を最小にするため、流体流通路の断面積はできるだけ大きくすることが望ましい。すなわち、低圧流体ポートとポンピング室の流体ポートとの間の流体流の流体流断面積は、高圧流体ポートとポンピング室の流体ポートとの間の流体流の有効流体流断面積とともに、できるだけ大きくする必要があるのである。さらに、切換バルブに通じる流体流通路も同様に、広い断面積を持たなければならない。
【００１２】
しかし、最先端技術による切換バルブを流体作動機械とともに使用する時には、これらの要件すべてを同時に満たすことは今のところ可能でない。むしろ、これまでは折衷案が選択されなければならなかった。例えば米国特許第６，６５１，５４５ Ｂ２の図６に示された実施形態を検討すると、ポンピング室を切換バルブと接続する流体通路は比較的狭いことが図面から明らかである。そのため、現在の流体作動機械の設計では、低圧流体マニホルドと高圧流体マニホルドとポンピング室との相互接続のための切換バルブの使用は、せいぜいわずかな役割を果たしているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，３３８，１６０ Ａ号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６５１，５４５ Ｂ２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００７／０３４３０１ Ａ１号パンフレット
【特許文献４】米国特許第４，６６４，１５０ Ａ号明細書
【特許文献５】米国特許第７，３００，２６０ Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ゆえに本発明の目的は、切換バルブの改良設計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのため、流体分配室に接続された第１流体ポートと第２流体ポートおよび第３流体ポートを少なくとも含み、第１流体ポートと第３流体ポートとの間に第２流体ポートが配設されるように、少なくとも第１流体ポートおよび／または第３流体ポートに第２流体ポートが分配室を通して選択的に接続される構成の流体分配バルブを設計することが提案される。言い換えると、流体ポートの選択される構成は、選択的接続可能な流体ポートの（少なくとも）一つが、流体分配バルブの中央に位置すると言うものである。そのため、流体作動機械に関して考えられる流体ポートの構成は、「ポンピング室の流体ポート−低圧流体ポート−高圧流体ポート」または「ポンピング室の流体ポート−高圧流体ポート−低圧流体ポート」（異なる流体ポートがほぼ直線方向に配設される態様の三つの流体ポートを含む流体分配バルブ）である。（ポンピング室の流体ポートと同等物である）切換流体ポートが常に切換バルブの中央に配設される切換バルブを設計するやり方は、現在の典型的設計とは大きく異なっている。今日まで、このような設計は概して幾何学的な理由により使用されてきた。しかし、驚くべきことに発明者らは、流体分配バルブ／切換バルブを設計する代替方法を発見した。分配室の（ゆえに一般的には流体分配バルブの）「片側に」ポンピング室の流体ポートを配設する本発明の設計は、特に流体作動機械に関して大きな長所を持っている。例えば、ポンピング室の流体ポートが、流体分配バルブ中を流れる流体にとって非常に広い流れ断面積を呈するようにされた、流体分配バルブを設計することが、非常に容易となる。流体分配バルブのあらゆる位置において、従って流体作動機械のほぼあらゆる状態（ピストン・シリンダ液圧ポンプのピストンの流体導入行程および流体導出行程など）において、ポンピング室の流体ポートを通して、流体が流れ得るので、特に好都合である。そのため、ポンピング室の流体ポートの流体流れの断面積を拡張すると、結果として得られる流体作動機械の効率を大幅に向上させる。流体作動機械の分野では、本件発明に係る流体分配バルブの構成が好適である。例えば、ポンピング室にすぐ隣接して流体分配バルブを配設することが容易であり、ポンピング室の流体ポートは第３流体ポートに接続される。さらに、流体作動機械では、広い流体流断面積を持つ低圧流体マニホルドに接続される流体ポートを設計することが好ましい。これは、流体分配バルブを流れる流体にある絶対量だけの圧力低下（例えば０．１バールの圧力低下）が生じる、低圧側では高い相対百分率の圧力低下が惹起される、従って流体作動機械の実質的な効率低下が惹起されてしまうためである。また、このような圧力低下はキャビテーションにつながり、キャビテーションは流体作動機械の故障または破損にもつながる。しかし、本件発明に係る流体分配バルブの設計では、ポンピング室の流体ポート（例えば第３流体ポート）ばかりでなく、残りの流体ポート（例えば第１および／または第２（中央）流体ポート）の流体流断面積を非常に大きく設計することが容易に実現され得る。流体作動機械の分野での例を挙げると、第１流体ポートが高圧流体マニホルドに接続され、第２流体ポートが低圧流体マニホルドに接続され、第３流体ポートが流体作動機械のポンピング室に接続される。このような構成を用いると、第２流体ポートの流体流断面積とポンピング室の流体ポートの流体流断面積とを特に広く設計することが好ましい。提案される設計では、ピストン・シリンダタイプの流体作動機械において、ポンピング室の（この例では第３）流体ポートの流体流断面積をシリンダの流体流断面積と本質的に同じ大きさに設計することさえ可能である。流体分配室は、一つ（以上）の流体ポート（第１流体ポート、第２流体ポート、および／または第３流体ポート）と容易に区別される室でよい。しかし、流体分配室が、一つ（以上）の流体ポート、特に第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）と一致することも可能である。
【００１６】
好ましくは流体分配バルブの現在状態とは本質的に無関係に、流体ポートの少なくとも一つ、特に第１流体ポートおよび／または第３流体ポートが分配室に流体接続されるように流体分配バルブを設計することが可能である。こうすると、流体分配バルブそれ自体の設計が特に簡単化される。すなわち、好ましくは流体分配バルブの現在状態と本質的に無関係に、第１流体ポートと第３流体ポートとが相互に流体接続されることが可能である。完成品の機械の機能にとって必要である追加バルブ（例えば、流体ポートの一つに流体接続される流体通路の追加ポペットバルブ）が、流体分配バルブから比較的離れた位置に配設さてもよい。そのため、このような追加バルブは広い流体断面積を持つように容易に設計され、流体流損失を減少させる。「本質的に無関係な」という概念には、特に質的な意味が含まれる。こうして、流体分配バルブの本質的にすべての位置で（またはすべての位置でも）、流体接続を設けることが可能である。しかし、例えば流体分配バルブが一つの状態から他の状態へ切り換わる間には個々の流体接続は確立されないようにすることも可能である。しかし、この概念に量的な意味が包含されてもよい。こうして、個々の流体ポート（例えば第１および／または第３流体ポート）の流体断面積は、少なくとも本質的には常にほぼ一定である。
【００１７】
好ましくは分配室に移動可能に配設された少なくとも一つのバルブヘッドを備える流体分配バルブを設計することが可能である。この設計では、バルブヘッドによって流体分配バルブの様々な流体分配パターンが実現され得る。分配室は必然的に流体ポート（第１流体ポートと第２流体ポートおよび第３流体ポート）に接続されるので、結果的に流体開口部は、バルブヘッドの対応表面部分と相互作用を行う開口部として使用される。ある流体開口部がバルブヘッドの対応の表面部分と接触する時に、この開口部は（部分的に）閉じられる。バルブヘッドは第１流体ポートおよび／または第２流体ポートのみと相互作用を行って、第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）は閉じられないままであることが好ましい。バルブヘッドが第２流体ポートのみと相互作用を行って、第１流体ポートと第３流体ポートが閉じられないままであることが、さらに一層好ましい。すでに言及した個々の流体ポートの開閉は、バルブヘッドの移動によって実施される。バルブヘッドの移動方向は、流体開口部の少なくとも一部分に垂直な表面に対して本質的に平行であるか、小さな角度（例えば、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°または４５°以下）のみを成すことが好ましい。このような設計を用いることで、バルブヘッドが比較的少しだけ移動しても、流体流断面積が大きく変化する。さらに、バルブヘッドを移動させるための案内作用を分配室が持つようにバルブヘッドおよび／または分配室を設計することが可能である。すなわち、バルブヘッドの移動を案内する案内面を分配室が備えるのである。
【００１８】
バルブヘッドの少なくとも一つ、好ましくはバルブヘッドのすべてが本質的に単体ユニットとして設計されるように流体分配バルブが設計されることが可能である。こうして、個々のバルブヘッドの設計は簡単化される。ゆえに、流体分配バルブの製造コストが低下する。さらに、複数のサブユニットを含むバルブヘッドから生じるリークの問題が回避されて好都合である。
【００１９】
相互に区別可能である少なくとも二つの小室が設けられるように流体分配バルブの分配室を設計することが可能である。すなわち、流体分配室に（例えば第１小室および／または第２小室の中に）配設されたバルブヘッドにより開閉されることが好ましい相互接続オリフィスによって、二つの小室が分離されるのである。第１流体ポートおよび／または第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）のための少なくとも一つの出入ポートを第１小室が含み、第２流体ポートのための少なくとも一つの出入ポートを第２小室が含むことが好ましい。すなわち、この設計では、第１流体ポート、第２流体ポート、および／または第３流体ポート、好ましくは第１流体ポートおよび第２流体ポートの流体通路が、交互状態で配設されるのである。こうして、個々の流体ポートの流体通路、特に第１流体ポートの流体通路と第２流体ポートの流体通路とが互いに通過するようになっている。
【００２０】
流体分配バルブのバルブヘッドは径方向延在状態で、特にプレート形状に設計されることが好ましい。このような設計を用いて、個々の流体開口部を開閉するのに、比較的軽量のバルブヘッド（ゆえに必要な加速エネルギーの少ないバルブヘッド）が使用される。ゆえに、高効率の流体分配バルブが得られる。このように径方向延在および／またはプレート状の設計をバルブヘッドに用いることで、バルブヘッドの各側での流体の差圧が、流体分配バルブの開口および／閉口の力の補助に使用されて好都合である。すなわち、径方向延在バルブヘッドには、二つの区別可能な表面エリアが設けられるのである。区別可能な表面エリアのうち第１エリアはバルブヘッドの密封側を形成し、区別可能な表面エリアのうち第２エリアはバルブヘッドの非密封側を形成する。第２流体ポートおよび／または第３流体ポートは、バルブヘッドの密封側にあることが好ましい。バルブヘッドの密封側との接触によって第２流体ポートが閉じられることが、さらに一層好ましい。
【００２１】
バルブヘッドが、少なくとも一つの開口部、好ましくは複数の開口部を含むように流体分配バルブを設計することが賢明であると分かるだろう。それらの開口部は、特に、バルブヘッドの移動方向において相互に対向するバルブヘッドの二つの側を、相互に流体接続するように、配設されることが好ましい。そのような開口部を用いると、流体の少なくとも一部がバルブヘッドを越えて（つまり通って）流れて、第１流体ポートと第３流体ポート（および／または第２流体ポート）との間の流体接続を設ける。さらに、バルブヘッドの移動を妨げる流体の力を開口部が低下させる。そのため流体分配バルブは、よりエネルギー効率が高く、高速でもある。さらに、バルブヘッドの開口部は、第３流体ポートおよび／または第１流体ポートからの圧力を、閉位置にある時にバルブヘッドの非密封側に印加する。こうして、バルブヘッドの密封側の密封密着性が向上する。しかし、少なくとも二つの小室を備える上述の設計では、バルブヘッドに開口部が設けられないことが好ましい。
【００２２】
バルブヘッドの少なくとも一部が可逆的変形可能および／または弾性であるように流体分配バルブを設計することも可能である。このような設計を用いると、流体分配バルブの密封密着性が向上して好都合である。また、可逆的変形可能および／または弾性のバルブヘッドを用いると、公差（バルブヘッドの流体開口部の位置、および／またはバルブヘッドの装着位置の公差など）の補正が容易に行われ、特にリーク防止性の流体分配バルブが結果的に得られる。そのため、提案される設計は、特に効率的な流体分配バルブにつながる。
【００２３】
バルブヘッドの可逆的変形可能および／または弾性の部分が、少なくとも部分的にバルブヘッドの周方向に配設されることが好ましい。この周方向領域では、バルブヘッドが若干傾斜するだけで、流体開口部とその対応密封面との間には相対的に大きな間隙が生じる。こうして、比較的広いリーク開口部が結果的に得られる。そのため、提案される周方向配設の可逆的変形可能および／または弾性の部分は、最も大きな流体リークの危険性の一つに有効に対処できる。そのため、より効率的なリーク防止性の流体分配バルブが設けられる。
【００２４】
少なくとも第１流体ポートおよび／または第２流体ポートおよび／または第３流体ポート、好ましくは第１流体ポートおよび／または第３流体ポートが、軸方向に配設された少なくとも一つの分配室への出入ポートを含む場合には、別の設計を実現できる。このような設計を用いると、特に広い流体流断面積を持つように個々の流体ポートが設計される。すなわち、個々の流体ポートを分配室と（本質的に）同じ広さになるように設計することさえ可能なのである。提案される設計では、流体分配バルブを流れる流体にさらに圧力低下が見られる流体分配バルブが結果的に得られる。そのため、流体分配バルブは特に効率的でエネルギー節約型である。
【００２５】
また、少なくとも第１流体ポートおよび／または第２流体ポートおよび／または第３流体ポート、好ましくは第１流体ポートおよび／または第２流体ポートが、少なくとも一つの出入ポート、好ましくは複数の出入ポート、より好ましくは径方向に配設された複数の分配室への出入ポート、および／または少なくとも一つの広角出入ポート、好ましくは少なくとも一つの広角で径方向に配設された分配室への出入ポートを含むように、流体分配バルブを設計することが可能である。すなわち、径方向配設出入ポートは、広角の第３流体ポート（ポンピング室の流体ポート）と同心であってこれを囲繞するように配設されるのである。このような設計を用いると、個々の流体ポートの全体的流体流断面積をさらに増大させることが可能である。ゆえに、流体流の結果生じる圧力損失をさらに減少させることで流体分配バルブの性能を向上させることが可能である。広角出入ポートとは、スリット形状の出入ポートおよび／または広角区分に及ぶ出入ポートであることが理解できるだろう。広角区分は、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４０°、４５°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°、１００°、１１０°、１２０°、１５０°、１８０°、２１０°、２４０°、２７０°、３００°、および／または３３０°より大きい。
【００２６】
また、流体分配バルブのための少なくとも一つのバルブアクチュエータを使用することが可能であり、バルブアクチュエータは少なくとも部分的に電磁バルブアクチュエータとして設計されることが好ましい。このようなバルブアクチュエータを使用すると、流体分配バルブの位置、ゆえに結果的に得られる流体流パターンが、外部印加の制御信号によって制御される。制御信号は電子制御ユニットからのものである。通常、電子制御ユニットは、電磁バルブアクチュエータの制御に容易に使用できる電気出力信号を容易に発生させる。さらに、電磁バルブアクチュエータは通常は非常に高速で、普通は、制御信号の印加とアクチュエータの移動との間にわずかな遅延（または少なくとも再現可能な遅延）しか見られない。
【００２７】
分配室のすぐ近くに、または分配室の中にバルブアクチュエータを配置することが可能である。こうして、必要な接続部品、例えばバルブヘッドからバルブアクチュエータまで延在するバルブステムが最少となる。接続部分は通常、可動アセンブリの重量を増し、そのためバルブヘッドの動きを減速するため、これは流体分配バルブの動作速度を高める。開口部を含むバルブアクチュエータの事例では特に、バルブヘッドの非密封側にバルブアクチュエータが配置されることが好ましい。
【００２８】
バルブアクチュエータ、特にバルブアクチュエータの作動ユニットが、分配室および／または第１流体ポートおよび／または第２流体ポートおよび／または第３流体ポートから流体分離される場合には、流体分配バルブの好適な実施形態が実現される。こうして、バルブアクチュエータと流体分配バルブを流れる流体とは、必ずしも相互に干渉しない。そのため、バルブアクチュエータの部品および／またはバルブアクチュエータへの接続部は、流体との適合性を持たない材料で製作されることが可能である。さらに、バルブアクチュエータの部品および／または接続部に対して移動流体は必ずしも動的外力を印加しない。さらに、アクチュエータ信号の影響を受けてバルブアクチュエータにより発生される熱は、切換バルブを流れる流体を加熱しない。こうして、提案される流体分配バルブの適用範囲が、より一層向上する。さらに、分離を提案することにより、個々の構成要素が固有の目的に合わせて最適化される。この結果、より良好な流体分配バルブが得られる。
【００２９】
少なくとも一つの追加バルブ、特に少なくとも一つの追加ポペットバルブを流体分配バルブに設けることが可能であり、第１、第２、および／または第３流体ポートのうち少なくとも一つ、より好ましくは第１流体ポートに流体接続された流体通路に追加バルブが配設されることが好ましい。このような設計を用いると、流体分配バルブの機能性がさらに向上する。ある実施形態によれば、流体分配バルブの分配室から比較的長い距離に一つ（またはいくつか）の追加バルブを配設することが可能であることに注意すべきである。こうして、広い範囲の有用タイプの追加バルブが使用される。また、個々の追加バルブの大きさを容易に大きくすることが可能である。流体分配バルブの分配室の付近に追加バルブ（の一部）を配設することも可能であることは言うまでもない。流体分配バルブの分配室に近接した位置に追加バルブを配設することも可能である。
【００３０】
液体のための分配バルブとして、好ましくは油のための分配バルブとして、より好ましくは作動油のための分配バルブとして設計および構成された場合に、流体分配バルブの別の好適な実施形態が実現される。こうして流体分配バルブは、例えば液圧ポンプのためのバルブとして使用される。提案される流体分配バルブについて上述した特徴および長所のため、このような使用は特に有益である。詳しくは液体、より詳しくは（作動）油のような比較的高粘度の液体では、この油のために用意される流体流断面積が充分に広くない場合には、比較的高い流体抵抗が見られる。しかしこれは、結果的に得られる流体作動機械の低効率につながる。
【００３１】
さらに、ピストンと協働するための中空シリンダを含むポンピングシリンダ構成が提案され、前の説明による少なくとも一つの流体分配バルブが使用される。この流体分配バルブは、中空シリンダの上部に配設されることが好ましい。すなわち、中空シリンダの上部に流体分配バルブが軸方向に配設されるのである。提案される流体分配バルブについてすでに言及した特徴および長所は、ポンピングシリンダ構成との接続に使用するのに特に適している。すなわち、流体分配バルブの流体ポートのうち一つまたはいくつかの流体流断面積を、既存の流体バルブと比較して増大させることが可能である。
【００３２】
特に、流体分配バルブの第３流体ポートが中空シリンダと流体接続されるようにポンピングシリンダ構成を設計することが好ましい。この事例では、周期的に変化するポンピング室の容積を、第１流体ポート（それ自体は低圧流体マニホルドに接続される）および／または第２流体ポート（それ自体は例えば高圧流体ポートに接続される）のいずれかと択一的に接続することが可能である。こうして、ポンピングシリンダ構成の押し動作および／または引き動作が容易に行われる。第１流体ポートおよび／または第２流体ポートがポペットバルブのような追加バルブに接続されることが可能であることを思い出すべきである。
【００３３】
さらに、上述のタイプの少なくとも一つの流体分配バルブおよび／または上述のタイプによる少なくとも一つのポンピングシリンダ構成を流体作動機械に設けることが提案される。こうすることで結果的に得られる流体作動機械は、上述した流体分配バルブおよび／またはポンピングシリンダ構成の持つ上述の特徴および長所を同じように示す。
【００３４】
すなわち、少なくとも部分的に液圧工作機械として、好ましくは統合転流式(synthetically commutated)液圧機械として流体作動機械を設計することが提案される。上述した流体分配バルブおよび／またはポンピングシリンダ構成の主要な特徴は、この目的に特に良く適している。統合転流式流体作動機械は、デジタル容積形ポンプとしても知られている。これらは、可変容積形流体作動機械の部分集合に当たる。統合転流式液圧機械の流体導入バルブおよび／または流体導出バルブは、ポンピング室容積の膨張および／または収縮段階で電子制御装置により供給される作動信号により開閉される。
【発明の効果】
【００３５】
少なくとも一つ、好ましくはすべての流体分配バルブのうち少なくとも一つの第２流体ポートは、流体作動機械の内部に直接接続されることが好ましい。例を挙げると、流体作動機械のクランクケースに接続が行われてもよい。流体作動機械のクランクケースは一般的に、流体作動機械の流体容器など、低圧流体源に接続されている。これは通常、リークによりポンピングシリンダから流体容器に戻る流体を回収するために行われる。普通は、第２流体ポートをクランクケースに接続すると、先行技術と比較して、第２流体ポートへの余分な接続が特別には必要ないという長所が見られる。この特別で余分な接続は、これまでは必要とされ、通常は流体作動機械を複雑にする部品数を増加させるものであった。言うまでもないが、流体作動機械の内部（クランクケース）とは別の低圧流体源へ第２流体ポートを接続することも可能であり、流体作動機械の内部は低圧流体源よりも若干低い圧力である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１位置における流体分配バルブの第一実施形態の概略断面図である。
【図２】第２位置における流体分配バルブの第一実施形態の概略断面図である。
【図３】流体分配バルブの第一実施形態の破断面の斜視図である。
【図４】流体分配バルブのバルブヘッドについて考えられる実施形態の概略図である。
【図５】流体分配バルブを用いた統合転流式液圧ポンプについて考えられる実施形態の概略図である。
【図６】第１位置における流体分配バルブの第二実施形態の概略断面図である。
【図７】第２位置における流体分配バルブの第二実施形態の概略断面図である。
【図８】異なる破断面を用いた流体分配バルブの第二実施形態の別の概略断面図である。
【図９】第１位置における流体分配バルブの第三実施形態の概略断面図である。
【図１０】第２位置における流体分配バルブの第三実施形態の概略断面図である。
【図１１】第１位置における流体分配バルブの第四実施形態の概略断面図である。
【図１２】第２位置における流体分配バルブの第四実施形態の概略断面図である。
【図１３】第１位置における流体分配バルブの第五実施形態の概略断面図である。
【図１４】第２位置における流体分配バルブの第五実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明およびその長所は、次のものを示す添付の図を参照して行われる以下の本発明の実施形態を見ると一層明らかになるだろう。
【００３８】
図１には、流体分配バルブ１の第一実施形態の概略断面図が示されている。流体分配バルブ１は、流体分配バルブ１の内側中央に配置された分配室５を含む。図の実施形態では、三つの流体ポート２，３，４が分配室５に接続されている。第１流体ポート２、第２流体ポート３、第３流体ポート。第３流体ポート４は、切換流体ポート４として効果的に機能する。第１流体ポート２および第２流体ポート３の流体断面積合計を増大させるため、本実施形態では各々が複数の小さな出入ポートを含む。
【００３９】
電気コイル１０を分配室５の中の流体から流体隔離するため、圧力隔壁３５が設けられている。この設計により、流体分配バルブ１の製造が先行技術のものよりかなり簡単になる。さらに、結果的に得られる流体分配バルブ１は、より高い信頼性を持つ。電気コイル１０と分配室５との間に位置する圧力隔壁３５の部分（または少なくともその一部）は、鋼など丈夫な磁化材料で製作される。しかし、バルブステム１１の通路１２の壁を画定する圧力隔壁３５の部分は、（丈夫であることが好ましいが）非磁化材料で製作されることが好ましい。
【００４０】
第２流体ポート３と切換流体ポート４とはともに、バルブディスク６の同じ側に配置されるが、バルブアクチュエータ１３は反対側に配置される。第２流体ポート３は切換流体ポート４を囲繞する、および／またはこれと同心であり、一般的に６０°、７２°、９０°または１２０°のステップで回転対称である。第１流体ポート２はバルブディスク６の一方の側に配置される。ここに描かれている例では、第１流体ポート２は、バルブディスク６の他方の側に、第２流体ポート３および切換流体ポート４とは反対側に配設されている。
【００４１】
流体分配バルブ１が統合転流式液圧ポンプ８（図５を参照）とともに使用される場合には、第１流体ポート２は高圧チェックバルブ２２を通して高圧流体マニホルド２３に接続され、第２流体ポート３は低圧流体容器２０に接続され、切換流体ポート４は統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９の一つに接続される。
【００４２】
分配室５の中には、プレート状のバルブディスク６が配設されている。バルブディスク６は、装着点１４でバルブステム１１に装着されている。バルブステム１１は、流体分配バルブ１のバルブアクチュエータ１３の部分の中に設けられた通路１２の中で矢印Ａの方向に運動する。バルブステム１１の運動は、バルブアクチュエータ１３によって開始される。この目的のため、バルブアクチュエータ１３は、電気コイル１０により発生される磁力を用いる。バルブステム１１の運動Ａは、分配室５の中でのバルブディスク６の上下運動に変換される。電気コイル１０と分配室５との間に位置する圧力隔壁３５の部分が磁化材料で製作される事例では、電気コイル１０により発生される磁束を案内する、および／または増加させるのに圧力隔壁３５が用いられる。しかし、バルブステム１１のための通路１２の壁を形成する圧力隔壁３５の部分は、電気コイル１０の磁界の直接的リークを回避するため非磁化材料で製作されるべきである。
【００４３】
図１には、流体分配バルブ１（つまりバルブディスク６）が下方位置で描かれている。この位置では、切換流体ポート４（統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９など）と第１流体ポート２（統合転流式液圧ポンプ８の高圧流体マニホルド２３など）との間の流体接続が確立される。統合転流式液圧ポンプ８に切換バルブ１が使用される時には、切換バルブ１のこの下方位置は、押し行程（または引き行程）におけるバルブ位置に対応する。押し行程中に、第２流体ポート３から低圧マニホルド２０への接続を閉じる（図５と比較）と、分配室５と切換ポート４で流体分配バルブ１に接続されたポンピング室９とにおいて圧力の上昇が発生する。バルブディスクの複数の開口部７は、バルブディスク６の全体に圧力を多かれ少なかれ均等に印加させて、より密着状態でこれを密封し、第２流体ポート３からの流体のリークを防止する。複数の開口部７は切換流体ポート４と整合されている。流体は、収縮したポンピング室９から第１流体ポート２を介してポンプ８の高圧流体マニホルド２３へ排出される。これは図１に矢印Ｂで表されている。図１に見られるように、この目的のためバルブディスク６に設けられた複数の開口部７に流体が流れる。また、バルブアクチュエータ１３の影響を受けてバルブディスク６が移動すると、バルブディスク６の開口部７がバルブディスク６の流体抵抗を低下させる。
【００４４】
下方位置においてバルブディスク６は、密封面３６と接触することによって第２流体ポート３を密封する。密封面３６は、切換ポート４の周囲に同心に配設された二つの同心リングの形で設けられる。付加的または択一的に、第２流体ポート３の個々の開口部の周囲に密封面３６が個別に設けられてもよい。これは、第２流体ポート３の開口部の各々の周縁部３６と接触することによって行われる。第２流体ポート３とバルブディスク６との間の接触は、すべての密封面３６において同時に行われる必要はない。むしろ、分配室５の流体により圧力が印加されるとバルブディスク６は弾性変形可能であるため、最初に第１面と当接してから弾性変形して別の面と当接することにより、すべての密封面３６にシールを形成する。バルブアクチュエータ１３の軸を中心とする、ここに描かれたバルブディスク６の対称設計は、バルブアクチュエータ１３からの力と分配室５の圧力上昇の両方により、第２流体ポート３への閉鎖および密封力の均一な分散を保証する。
【００４５】
図２には、流体分配バルブ１のバルブディスク６が分配室５の中の上方位置にある別の位置において、図１に示された流体分配バルブ１が描かれている。この位置では、第２流体ポート３（つまり統合転流式液圧ポンプ８の低圧流体容器２０）と切換流体ポート４（つまり統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９）との間に、流体経路Ｃが確立される。これは矢印Ｃで表されている。統合転流式液圧ポンプ８と関連して切換バルブ１が使用される時、これは、膨張ポンピング室９へ液圧流体が吸引されるポンプ８の吸気行程（または引きモードで作動流体が低圧マニホルド２０から押し出される排気行程、または統合転流式液圧ポンプ８のアイドリングモードの排気行程）位置に対応する。図１および図２に示された流体分配バルブ１の実施形態については、図２に示された吸気サイクル中の第１流体ポート２の閉鎖は、バルブディスク６そのものによって実施されるわけではない。図２から分かるように、第１流体ポート２と分配室５とを接続する間隙が、バルブディスク６と開口部との間にまだ残っている。むしろ、ポンプ８の高圧流体マニホルド２３へ第１流体ポート２を接続する流体導出通路２４に配設された受動的なボールタイプのチェックバルブ２２によって、閉鎖が実施される（流体抵抗をさらに低下させるには、複数の受動的ボールタイプチェックバルブ２２を使用することも可能である）。そのため、ポンプ８の本体にチェックバルブ２２が配設されている。言うまでもないが、流体分配バルブ１そのもの（例えば第１流体ポート２の通路部分に）にチェックバルブ２２を設けること、および／またはバルブディスク６が上方位置にある時にバルブディスク６と第１流体ポート２との間に密着密封が確立されるように流体分配バルブ１を設計することも可能であろう。
【００４６】
バルブディスク６のさらに詳細が、図３および図４に見られる。図３は、流体分配バルブ１の破断面の斜視図であって、図４は切換バルブ１のバルブディスク６を底面図で示す。図から分かるように、ここに描かれたバルブディスク６の実施形態は、バルブディスク６の装着点１４の周囲に対称的に離間しているいくつかの円形孔で構成される複数の開口部７を含む。複数の長形スロットとしてなど、開口部７を異なる形で設計することも可能であることは言うまでもない。
【００４７】
さらに、ここに描かれたバルブディスク６は複数の延長部１５を外側エッジに含むことが分かる。延長部１５は、外部から印加される力の影響を受けて可逆的に変形する弾性材料で製作される。分配室５の中の下方位置にバルブディスク６が接近すると、延長部１５はウェブ１６と接触する（図１，３を参照）。ウェブ１６は、切換バルブ１の分配室５の中に周方向に配設されている。延長部１５は本質的に二つの目的を果たす。バルブディスク６が下方位置に達すると、延長部１５がウェブ１６と接触して変形するため、バルブディスク６を減速させる。そのため、第２流体ポート３の開口部と接触する時のバルブディスク６の表面の衝撃力が低下する。こうして、衝撃によって発生する関連の部品の磨耗および騒音が軽減される。さらに、バルブアクチュエータ１３により下方位置（図１，３）から上方位置（図２）へバルブディスク１６が移動する時には、変形した延長部１５が、最初の移動段階中にバルブディスク６を加速させるのに役立つ。そのため、切換バルブ１の動作が高速となり、電気コイル１０を駆動するための電気エネルギー消費量が減少する。延長部１５は、第２流体ポート３から分配室５へ、そして切換ポート４への追加流体経路も設ける。そのため、バルブディスク６の密封面部分３６の両側に流体が流れて、流面積を増大させるとともに、第２流体ポート３と切換ポート４との間を流体が流れる時のエネルギー損失を減少させる。延長部１５を流れる流体は、切換ポート４へ、または切換ポート４からの途中に、バルブディスク６の複数の開口部７を通過する。
【００４８】
さらに、特に図４には、第２流体ポート３の開口部とバルブディスク６との間の接触エリアが見られる。図４では、第２流体ポート３の開口部が点線で描かれている。
【００４９】
図５において、上述した流体分配バルブ１の実施形態を用いた統合転流式液圧ポンプ８について考えられる実施形態が、概略図で示されている。統合転流式液圧ポンプ８は三つのシリンダ２１を含み、各シリンダ２１は流体分配バルブ１を備えている。シリンダ２１は、（矢印Ｄで表されている）前後運動をピストン１７が行うポンピング室９を有する。ピストン１７の運動により、ポンピング室９の容積は変化する。回転軸１９に偏心状態で装着されたカムディスク１８によって、ピストン１７の運動が開始される。ピストン１７の後方運動は、例えばばね（不図示）により実施される。
【００５０】
シリンダ２１の吸気段階では、個々のピストン１７がポンピング室９から出て、ポンピング室９の容積を増大させる。流体分配バルブ１のバルブディスク６は、上方位置へ移動する（図２を参照）。そのため、流体分配バルブ１の第２流体ポートと分配室５と切換ポート４とを介して、ポンピング室９が低圧流体容器２０に流体接続される。
【００５１】
ピストン１７が下死点に達すると、バルブディスク６の位置が下方位置に変化する（図１，図３）。こうして、ポンピング室９と低圧流体容器２０との間の流体接続が遮断される。ピストン１７がポンピング室９へ入ると、ポンピング室９の内側に含まれる流体が加圧される。そのため、何らかの点で、高圧ライン２４に配置されて、切換流体ポート４と分配室５と第１流体ポート２とチェックバルブ２２とを介して統合転流式液圧ポンプ８の高圧流体マニホルド２３にポンピング室９を接続するチェックバルブ２２が最終的に開く。そのため、シリンダ２１の収縮サイクル中に、液圧流体が高圧流体マニホルド２３へ供給される。最後に、ピストン１７が上死点に達すると、切換バルブ１のバルブディスク６の位置が再び変化する。
【００５２】
統合転流式液圧ポンプ８の運転サイクルについての上記の説明によれば、いわゆる完全行程ポンピングサイクルが実施される。しかし、シリンダ２１の収縮サイクル中に下死点と上死点との間の中間位置にピストン１７が達した時に、流体分配バルブ１のバルブディスク６の位置を変化させることにより部分行程ポンピングサイクルを実行することも可能である。シリンダ２１のポンピングサイクル全体にわたって流体分配バルブ１を開位置に保持する（つまり、第２流体ポート３への流体接続が開かれたままで、液圧流体が低圧容器２０に出入するように供給される。）ことも可能である。この時、統合転流式液圧ポンプ８によって有効なポンピングは全く実施されない。
【００５３】
ここに説明する流体分配バルブ１，２５，２９，３７，４３のすべてが、ここに説明する統合転流式液圧ポンプ８とともに使用可能であることを理解しなければならないのは言うまでもない。ここに説明する流体分配バルブ１，２５，２９，３７，４３の変形がこの目的に使用されることも可能である。しかし、統合転流式液圧ポンプ８での使用は必ずしも、ここに説明する流体分配バルブ１，２５，２９，３７，４３の唯一の用途ではない。
【００５４】
図６、図７、図８には、流体分配バルブ２５について考えられる第二実施形態が描かれている。図６は、切換流体ポート４が第１流体ポート２に流体接続されている（矢印Ｅ。図１に対応。）位置における流体分配バルブ２５を示している。図７および図８は、第２流体ポート３が切換流体ポート４と流体接続されている（矢印Ｆ。図２に対応。）位置における流体分配バルブ２５を示す。流体分配バルブ２５の設計は、図１，２，３に描かれている流体分配バルブ１の設計と極めて似ている。そのため、類似の部品には同じ参照番号が使用される。
【００５５】
図６，７，８の流体分配バルブ２５と図１から３に描かれた流体分配バルブ１との間の主な相違の一つは、バルブヘッド２６に開口部が設けられない設計をバルブヘッド２６が有することである。（図１から３に示された切換バルブ１と同じように）切換流体ポート４の反対側に第１流体ポート２を配設し、切換流体ポート４の近くに第２流体ポート３を配設することが望ましい場合には、開口部のないこのバルブヘッド２６の設計では、第２流体ポート３の流体通路２８が第１流体ポート２の流体通路２７を「通過する」ように、流体分配バルブ１の内側に流体通路２７，２８を内部配設する必要がある。これは、流体分配バルブ２５の周方向に見た時に、第１流体ポート２に接続された第１流体通路２７と第２流体ポート３に接続された第２流体通路２８とが径方向に交互に設けられる互い違い構成によって行われる。幾何学的な状況を説明するため、図８は、図６および図７の断面と比較して２２．５°回転した面における図６および図７の流体分配バルブ２５の断面を示す。
【００５６】
流体分配バルブ２９について考えられるさらに別の実施形態が、図９および１０に示されている。図９は、第１流体ポート２が切換流体ポート４に流体接続されている位置（図１および図６に示された状況に対応）における流体分配バルブ２９を示すのに対して、図１０は、第２流体ポート３が切換流体ポート４に流体接続されている状況（図１および図７に示された状況に対応）を示す。
【００５７】
図９および１０に示された流体分配バルブ２９の実施形態では、分配室５と第１流体ポート２とを流体接続する内部通路３１をバルブ部材３０が備える。この実施形態では、ばね付勢チェックバルブ２２が、流体分配バルブ２９に一体化されている。言うまでもないが、統合転流式液圧ポンプ８の本体の内側に設けられた高圧ライン２４にチェックバルブ３２を配設する（図５を参照）ことも可能である。図９および１０から気づくように、バルブ部材３０のバルブヘッド３３には、（バルブヘッド３３の中央に設けられた内部通路３１の他には）開口部７が見られない。
【００５８】
他の点では、図９および図１０に示された流体分配バルブ２９は、上述した流体分配バルブの実施形態１（図１から３）および２５（図６から８）とかなり似ている。そのため、類似の構成要素には同じ参照番号が付けられている。
【００５９】
最先端技術で周知の流体分配バルブに対する、ここに提案する流体分配バルブ１，２５，２９の主な長所は、第１流体ポート２が切換流体ポート４の反対にあって第２流体ポート３が切換流体ポート４に隣接しているという、ここに説明する構成が、統合転流式液圧ポンプ８の内側３４に、特に、回転カム１８と回転軸１９とピストン１７のために設けられなければならないポンプ８内部の内部空洞３４に、低圧流体容器２０が容易に接続されるという長所を持つことである。この内部空洞３４には、液圧流体が容易に充填される。これは、液圧流体が潤滑目的にも使用されるという付加的長所も持っている。さらに、移動ピストン１７とシリンダ２１のポンピング室９との間からのリークは、統合転流式液圧ポンプ８の内側の内部空洞３４の低圧流体容器２０へ流入する。さらに、分配室５と、統合転流式液圧ポンプ８のポンピング室９、つまり切換流体ポート４との間の流体接続は、特に広い流体流断面を持つように設計される。シリンダ２１のポンピング室９と本質的に同じ流体流断面を持つように、切換流体ポート４を設計することも可能である。
【００６０】
図１１および１２には、流体分配バルブ３７について考えられるさらに別の実施形態が示されている。図１１は、すべての流体ポート２，３，４（つまり第１流体ポート２、第２流体ポート３、切換流体ポート４）が相互に流体接続されている第１位置における流体分配バルブ３７を示す。図１２では、第１流体ポート２と切換流体ポート４のみがバルブディスク６の開口部７を通して流体接続され、バルブディスク６と第２流体ポート３の密封面３６との嵌合により第２流体ポート３が閉じられた第２位置における流体分配バルブ３７が示されている。
【００６１】
特に図１１に見られるように、第２流体ポート３は、流体分配バルブ３７の分配室５への複数の径方向配設円形出入孔を含む。さらに、第２流体ポート３の「流入面」は、流体分配バルブ３７の軸方向に垂直に配設された面に対して角度αで傾斜している。示されているこの実施形態では、この傾斜角度αは３０°となるように選択される。しかし、異なる角度も同じく可能である。例を挙げると、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°の角度αが選択されてもよい。結果的に、バルブディスク６の径方向外側部３８には、第２流体ポート３に面する適切な傾斜の表面が見られる。
【００６２】
第２流体ポート３の流入面が持つ角度αの傾斜構成は、結果として得られる流体流パターンに関する長所を持つ。すなわち、第２流体ポート３から切換流体ポート４への流体流が、発生する流体流損失が少なくなるように改良されることが多いのである。
【００６３】
ここに示された流体分配バルブ３７の別の詳細は、高圧流体マニホルド２３を流体分配バルブ３７の分配室５に対して密封するチェックバルブ２２が流体分配バルブ３７のボデーの中に一体化されることである。こうして、本質的にすべての移動部品が流体流の案内に関わり、流体流の制御が流体分配バルブユニット３７そのものに委ねられる、予備組立式の流体分配バルブユニット３７を用意することが可能である。こうして、結果的に得られる統合転流式液圧ポンプ８の簡単な組立が実現される。さらに、流体分配バルブユニット３７を交換することにより、１回の作業段階ですべてのバルブ６，２２が簡単に取り外される。取り外された流体分配バルブ３７は、例えば機械工場または流体分配バルブ３７の製造元で、統合転流式液圧ポンプ８と関係なく再加工される。
【００６４】
図１１および１２に見られる別の詳細は、二つの電気コイル３９，４０に加えて永久磁石４１を含む磁気アクチュエータである。永久磁石４１は、図１１に示された係止位置にバルブステム１１を保持するのに使用される。そのため、流体分配バルブ３７を上方（係止）位置に保持するのに電流は必要ない。バルブステム１１を上方位置（図１１）から下方位置（図１２）へ移動させるには、解除コイル３９と作動コイル４０の両方が操作される。解除コイル３９により発生する磁界は、永久磁石４１の磁界を解除するのに使用される。作動コイル４０は、流体分配バルブ３７のボデーとバルブステム１１とを流れる磁界を発生させる。作動コア４０により発生される磁界は、傾斜間隙４２を横切っている。ここで、流体分配バルブ３７のボデーとバルブステム１１との間の引力が作動コイル４０の磁界により発生されて、バルブステム１１をバルブディスク６とともに、図１２に示された下方位置へ移動させる。
【００６５】
図１３および１４には、流体分配バルブ４３について考えられるまた別の実施形態が示されている。図１３には、第２流体ポート３が分配室５と流体接続された第１位置における流体分配バルブ４３が示されているのに対して、図１４には、密封面３６での第２流体ポート３とバルブディスク６との間の接触により第２流体ポート３が分配室５から密封される第２位置における流体分配バルブ４３が示されている。
【００６６】
図１１および１２に示された流体分配バルブ３７の例と同じように、第２流体ポート３の「流入面」は、流体分配バルブ４３の軸方向に垂直に位置する面に対して角度αで配設されている。図１１および１２に示された例と異なり、バルブステム１１を移動させるのに単一の電気コイル１０のみが使用される。ゆえに、この特徴は、図１から３、図６から１０に示された流体分配バルブ１，２５，２９の実施形態と類似している。
【００６７】
図１３および１４に示されているように、流体分配バルブ４３の別の詳細は、下方支承手段４４である。ここでバルブステム１１には、案内ディスク４７の穴４６の中に置かれるピン状延長部４５が見られる。ピン状延長部４５は、案内ディスク４７の穴４６において軸方向に移動できる。案内ディスク４７には、径方向に設けられた開口部が見られるように、流体は案内ディスク４７を流通できる。
【００６８】
第１流体ポート２は、切換流体ポート４の付近に配設されている。第１流体ポート２と第２流体ポート３の両方は、分配室５への複数の円形出入ポートとして設計されている。第１流体ポート２および第２流体ポート３の流体通路は径方向に交互に設けられているため、すでに説明したように互いに通過するようになっている。
【符号の説明】
【００６９】
１…流体分配バルブ、２…第１流体ポート、３…第２流体ポート、４…第３流体ポート＝切換流体ポート、５…分配室、６…バルブディスク、７…開口部、８…統合転流式液圧ポンプ、９…ポンピング室、１０…電気コイル、１１…バルブステム、１２…通路、１３…バルブアクチュエータ、１４…装着点、１５…延長部、１６…ウェブ、１７…ピストン、１８…カムディスク、１９…回転軸、２０…流体容器、２１…シリンダ、２２…チェックバルブ、２３…高圧流体マニホルド、２４…高圧流体ライン、２５…流体分配バルブ、２６…バルブヘッド、２７…（第１流体ポート２の）第１流体通路、２８…（第２流体ポートの）流体通路、２９…流体分配バルブ、３０…バルブ部材、３１…内部通路、３２…チェックバルブ、３３…バルブヘッド、３４…内部空洞、３５…圧力隔壁、３６…密封面、３７…流体分配バルブ、３８…外側部、３９…解除コイル、４０…作動コイル、４１…永久磁石、４２…間隙、４３…流体分配バルブ、４４…支承部、４５…ピン状延長部、４６…穴、４７…案内ディスク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体分配室（５）に接続された第１流体ポート（２）と第２流体ポート（３）および第３流体ポート（４）を少なくとも含み、前記第２流体ポート（３）が、前記第１流体ポート（２）および／または前記第３流体ポート（４）に前記分配室（５）を通して選択的に接続される流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）において、
前記第２流体ポート（３）が、前記第１流体ポート（２）と前記第３流体ポート（４）との間に配設される
ことを特徴とする流体分配バルブ。
【請求項２】
前記流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）の現在状態とは本質的に無関係に、前記流体ポート（２，３，４）の少なくとも一つ、特に前記第１流体ポート（２）および／または前記第３流体ポート（４）が、前記分配室（５）に流体接続されることを特徴とする、請求項１に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項３】
少なくとも一つのバルブヘッド（６，２６，３１）が、前記分配室（５）に移動可能に配設されること
を特徴とする、請求項１または２に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項４】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）の少なくとも一つ、好ましくは前記バルブヘッド（６，２６，３１）のすべてが、本質的に単体ユニットとされている
ことを特徴とする、請求項３に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項５】
前記分配室が、相互に区別可能な少なくとも二つの小室（５，２８）が設けられるようにされている、ことを特徴とする、請求項３または４に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項６】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）が、径方向延在形状である、特にプレート状であることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項７】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）が、少なくとも一つの開口部（７，３１）、好ましくは複数の開口部（７，３１）を含むことを特徴とする、請求項３乃至６のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項８】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）が、少なくとも部分的に可逆的変形可能である、および／または弾性である（１５）ことを特徴とする、請求項３乃至７のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項９】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）の前記可逆的変形可能および／または弾性の部分（１５）が、少なくとも部分的に前記バルブヘッド（６，２６，３１）の周方向に配設されることを特徴とする、請求項８に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１０】
少なくとも前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）および／または前記第３流体ポート（４）、好ましくは前記第１流体ポート（２）および／または前記第３流体ポート（４）が、軸方向に配設された前記分配室（５）への少なくとも一つの出入ポートを含むことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１１】
少なくとも前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）および／または前記第３流体ポート（４）、好ましくは前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）が、少なくとも一つの出入ポート、好ましくは複数の出入ポート、より好ましくは径方向に配設された前記分配室への複数の出入ポート、および／または少なくとも一つの広角出入ポート、好ましくは径方向に配設された前記分配室（５）への少なくとも一つの広角出入ポートを含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１２】
少なくとも一つのバルブアクチュエータ（１３）を特徴とし、好ましくは、少なくとも部分的に電磁バルブアクチュエータ（１０）として前記バルブアクチュエータ（１３）が設計される、請求項１乃至１１のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１３】
前記バルブアクチュエータ（１３）、特に前記バルブアクチュエータの作動ユニット（１０）が、前記分配室（５）および／または前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）および／または前記第３流体ポート（４）から流体分離されることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１４】
少なくとも一つの追加バルブ（２２，３２）、特に少なくとも一つの追加ポペットバルブを特徴とし、前記第１、第２および／または第３流体ポート（２，３，４）、より好ましくは前記第１流体ポート（２）の少なくとも１つに流体接続された流体通路（２４，２７，２８）に前記追加バルブ（２２，３２）が配設されることが好ましい、請求項１乃至１３のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１５】
液体のための分配バルブとして、好ましくは油のための分配バルブとして、より好ましくは作動油のための分配バルブとして設計および配設されることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１６】
ピストン（１７）と協働するための中空シリンダ（９）を含み、請求項１乃至１５のいずれかに記載の少なくとも一つの流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）を特徴とし、前記流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）が好ましくは前記中空シリンダ（９）の上部に配設される、ポンピングシリンダ構成（２１）。
【請求項１７】
前記流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）の前記第３流体ポート（４）が前記中空シリンダ（９）に流体接続されることを特徴とする、請求項１６に記載のポンピングシリンダ構成（２１）。
【請求項１８】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の少なくとも一つの流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）、および／または、請求項１６または１７に記載の少なくとも一つのポンピングシリンダ構成（２１）を含むことを特徴とする、流体作動機械（８）。
【請求項１９】
液圧工作機械として、好ましくは統合転流式液圧機械として前記流体作動機械（８）が少なくとも部分的に設計されることを特徴とする、請求項１７に記載の流体作動機械（８）。
【請求項１】
流体分配室（５）に接続された第１流体ポート（２）と第２流体ポート（３）および第３流体ポート（４）を少なくとも含み、前記第２流体ポート（３）が、前記第１流体ポート（２）および／または前記第３流体ポート（４）に前記分配室（５）を通して選択的に接続される流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）において、
前記第２流体ポート（３）が、前記第１流体ポート（２）と前記第３流体ポート（４）との間に配設される
ことを特徴とする流体分配バルブ。
【請求項２】
前記流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）の現在状態とは本質的に無関係に、前記流体ポート（２，３，４）の少なくとも一つ、特に前記第１流体ポート（２）および／または前記第３流体ポート（４）が、前記分配室（５）に流体接続されることを特徴とする、請求項１に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項３】
少なくとも一つのバルブヘッド（６，２６，３１）が、前記分配室（５）に移動可能に配設されること
を特徴とする、請求項１または２に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項４】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）の少なくとも一つ、好ましくは前記バルブヘッド（６，２６，３１）のすべてが、本質的に単体ユニットとされている
ことを特徴とする、請求項３に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項５】
前記分配室が、相互に区別可能な少なくとも二つの小室（５，２８）が設けられるようにされている、ことを特徴とする、請求項３または４に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項６】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）が、径方向延在形状である、特にプレート状であることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項７】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）が、少なくとも一つの開口部（７，３１）、好ましくは複数の開口部（７，３１）を含むことを特徴とする、請求項３乃至６のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項８】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）が、少なくとも部分的に可逆的変形可能である、および／または弾性である（１５）ことを特徴とする、請求項３乃至７のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項９】
前記バルブヘッド（６，２６，３１）の前記可逆的変形可能および／または弾性の部分（１５）が、少なくとも部分的に前記バルブヘッド（６，２６，３１）の周方向に配設されることを特徴とする、請求項８に記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１０】
少なくとも前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）および／または前記第３流体ポート（４）、好ましくは前記第１流体ポート（２）および／または前記第３流体ポート（４）が、軸方向に配設された前記分配室（５）への少なくとも一つの出入ポートを含むことを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１１】
少なくとも前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）および／または前記第３流体ポート（４）、好ましくは前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）が、少なくとも一つの出入ポート、好ましくは複数の出入ポート、より好ましくは径方向に配設された前記分配室への複数の出入ポート、および／または少なくとも一つの広角出入ポート、好ましくは径方向に配設された前記分配室（５）への少なくとも一つの広角出入ポートを含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１２】
少なくとも一つのバルブアクチュエータ（１３）を特徴とし、好ましくは、少なくとも部分的に電磁バルブアクチュエータ（１０）として前記バルブアクチュエータ（１３）が設計される、請求項１乃至１１のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１３】
前記バルブアクチュエータ（１３）、特に前記バルブアクチュエータの作動ユニット（１０）が、前記分配室（５）および／または前記第１流体ポート（２）および／または前記第２流体ポート（３）および／または前記第３流体ポート（４）から流体分離されることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１４】
少なくとも一つの追加バルブ（２２，３２）、特に少なくとも一つの追加ポペットバルブを特徴とし、前記第１、第２および／または第３流体ポート（２，３，４）、より好ましくは前記第１流体ポート（２）の少なくとも１つに流体接続された流体通路（２４，２７，２８）に前記追加バルブ（２２，３２）が配設されることが好ましい、請求項１乃至１３のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１５】
液体のための分配バルブとして、好ましくは油のための分配バルブとして、より好ましくは作動油のための分配バルブとして設計および配設されることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載の流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）。
【請求項１６】
ピストン（１７）と協働するための中空シリンダ（９）を含み、請求項１乃至１５のいずれかに記載の少なくとも一つの流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）を特徴とし、前記流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）が好ましくは前記中空シリンダ（９）の上部に配設される、ポンピングシリンダ構成（２１）。
【請求項１７】
前記流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）の前記第３流体ポート（４）が前記中空シリンダ（９）に流体接続されることを特徴とする、請求項１６に記載のポンピングシリンダ構成（２１）。
【請求項１８】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の少なくとも一つの流体分配バルブ（１，２５，２９，３７，４３）、および／または、請求項１６または１７に記載の少なくとも一つのポンピングシリンダ構成（２１）を含むことを特徴とする、流体作動機械（８）。
【請求項１９】
液圧工作機械として、好ましくは統合転流式液圧機械として前記流体作動機械（８）が少なくとも部分的に設計されることを特徴とする、請求項１７に記載の流体作動機械（８）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１２−５０９４４５（Ｐ２０１２−５０９４４５Ａ）
【公表日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３６７３９（Ｐ２０１１−５３６７３９）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＫ２００９／０００２４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５７４９４
【国際公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（３０３０４２９２５）ザウアー−ダンフォス・エイピイエス (8)
【出願人】（５１０２７７９４７）アルテミス・インテリジェント・パワー・リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＫ２００９／０００２４０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０５７４９４
【国際公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（３０３０４２９２５）ザウアー−ダンフォス・エイピイエス (8)
【出願人】（５１０２７７９４７）アルテミス・インテリジェント・パワー・リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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