特許 6573833 バルブユニットおよびバルブユニットを含む流体作動機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6573833

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】バルブユニットおよびバルブユニットを含む流体作動機械

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/44 20060101AFI20190902BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20190902BHJP

   F04B 53/10 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/44 B

   F16K31/06 305L

   F16K31/06 305J

   F04B53/10 A

   F04B53/10 H

【請求項の数】19

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-559564(P2015-559564)

(86)(22)【出願日】2014年3月3日

(65)【公表番号】特表2016-510104(P2016-510104A)

(43)【公表日】2016年4月4日

(86)【国際出願番号】GB2014050623

(87)【国際公開番号】WO2014132089

(87)【国際公開日】20140904

【審査請求日】2017年1月25日

(31)【優先権主張番号】1303741.1

(32)【優先日】2013年3月1日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】509066031

【氏名又は名称】アルテミス インテリジェント パワー リミティド

【氏名又は名称原語表記】ＡＲＴＥＭＩＳ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＰＯＷＥＲ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュタイン，ウーベ

(72)【発明者】

【氏名】エイラーズ，ジェンス

(72)【発明者】

【氏名】ラベンダー，ジャック

(72)【発明者】

【氏名】レアード，スティーブン

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０７９３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０７５６７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０５−１８０３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０３６４０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実公昭４７−０３８９７２（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 米国特許第０５００７４５８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １／４４

Ｆ０４Ｂ ５３／１０

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液圧流体作動機械の作動チャンバと、第１の作動流体ラインおよび第２の作動流体ラインの双方との間の液圧作動流体の流れを調節するためのバルブユニットであって、前記バルブユニットは、
第１のバルブ部材および１つ以上の協動する第１のバルブシートを含む第１のバルブと、
第２のバルブ部材および１つ以上の協動する第２のバルブシートを含む第２のバルブと、
前記第１のバルブ部材を前記１つ以上の第１のバルブシートから離れる方に、または前記１つ以上の第１のバルブシートに向けて付勢する力と、前記第２のバルブ部材を前記１つ以上の第２のバルブシートから離れる方に、または前記１つ以上の第２のバルブシートに向けて付勢する力とをかけるように動作可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記第１のバルブ部材との間の継手とを備え、
前記継手は、少なくとも部分的に前記第２のバルブ部材を通って延在し、かつ、前記第１のバルブ部材に結合されているコネクタを含み、さらに、
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブがそれを通って前記作動チャンバと連通することができる開口部を前記バルブユニットに備え、
前記第１のバルブ部材は、前記第１のバルブ部材が前記１つ以上の第１のバルブシートと封止接触している時に、前記第２のバルブがそれを通って前記開口部と連通することができるアパーチャを含む、バルブユニット。

【請求項2】

前記第２のバルブ部材は、前記第１のバルブ部材と前記アクチュエータとの間に位置する、請求項１に記載のバルブユニット。

【請求項3】

前記アクチュエータはソレノイドアクチュエータである、請求項１または請求項２に記載のバルブユニット。

【請求項4】

前記第２のバルブ部材は、磁性材料を含み、前記ソレノイドアクチュエータが通電されると、前記ソレノイドアクチュエータからの磁束が前記第２のバルブ部材を通過し、開口力または閉鎖力がそれによって前記第２のバルブ部材に及ぼされるように、前記ソレノイドアクチュエータと磁気結合される、請求項３に記載のバルブユニット。

【請求項5】

前記ソレノイドアクチュエータはアーマチュアに作用し、前記アーマチュアは、前記第２のバルブ部材を通って延在する前記コネクタによって前記第１のバルブ部材に接続され、前記ソレノイドアクチュエータが通電されると、前記ソレノイドアクチュエータからの磁束が前記アーマチュアを通過し、開口力または閉鎖力がそれによって前記コネクタを通って前記第１のバルブ部材に及ぼされるように、前記ソレノイドアクチュエータと磁気結合される、請求項３に記載のバルブユニット。

【請求項6】

前記ソレノイドアクチュエータはアーマチュアに作用し、前記アーマチュアは、液圧操作継手を通って液圧作動部材に結合され、前記液圧作動部材は、前記コネクタによって前記第１のバルブ部材に結合される、請求項３または請求項４に記載のバルブユニット。

【請求項7】

液圧流体を含む容積を規定するチャンバを備え、前記チャンバは、前記液圧作動部材の表面によって部分的に規定され、前記液圧作動部材は摺動可能に搭載され、それにより前記ソレノイドアクチュエータによる作動に応じた前記アーマチュアの移動は、前記チャンバ内の液圧の変化と、結果として生ずる前記液圧作動部材の移動とにつながる、請求項６に記載のバルブユニット。

【請求項8】

前記チャンバは、バルブを通って前記液圧流体のためのシンクまたは源と連通し、前記アーマチュアは、前記バルブを開くために前記ソレノイドアクチュエータによる作動に応じて摺動可能であり、それによって前記液圧流体を前記チャンバに入らせるかまたは前記チャンバから離れさせ、前記液圧作動部材にわたって圧力差を生じさせる、請求項７に記載のバルブユニット。

【請求項9】

前記バルブはパイロットバルブであり、前記液圧流体のための前記シンクまたは前記源は、前記コネクタを通って前記バルブユニットの前記開口部に延在する導管を含む、請求項８に記載のバルブユニット。

【請求項10】

前記ソレノイドアクチュエータはアーマチュアに作用し、前記アーマチュアは、液圧操作継手を通って前記第２のバルブ部材に結合される、請求項３または請求項４に記載のバルブユニット。

【請求項11】

前記第２のバルブ部材は摺動可能に搭載され、液圧流体を含むチャンバと連通する表面を有し、前記アーマチュアの移動は、前記チャンバ内の前記液圧流体の圧力の変化を引起し、当該圧力の変化は、前記１つ以上の第２のバルブシートから離れる方への、または前記１つ以上の第２のバルブシートに向かっての、前記第２のバルブ部材の前記付勢を引起す、請求項１０に記載のバルブユニット。

【請求項12】

前記１つ以上の第１のバルブシートおよび前記１つ以上の第２のバルブシートは共軸である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のバルブユニット。

【請求項13】

前記第１および／または第２のバルブ部材は２つのバルブシートを有し、前記２つのバルブシートは、前記２つのバルブシートの間にあるポートを封止する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のバルブユニット。

【請求項14】

前記第１および第２のバルブ部材は、前記バルブユニット内にある、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のバルブユニット。

【請求項15】

前記１つ以上の第１のバルブシートを液圧ラインに結合するための、外側方向に少なくとも部分的に延在する１つ以上の流路、および／または前記１つ以上の第２のバルブシートを液圧ラインに結合するための、１つ以上の径方向外側に延在する流路を備える、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のバルブユニット。

【請求項16】

前記アクチュエータの動作が前記第１のバルブを開くかまたは閉じさせ、その後前記第２のバルブを開くかまたは閉鎖させるように構成される、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のバルブユニット。

【請求項17】

前記第１のバルブの開口または閉鎖は、前記アクチュエータによって前記第２のバルブ部材に及ぼされる力を直接的か間接的かに関わらず増大させ、前記第２のバルブのその後の開口または閉鎖をそれによって容易にする、請求項１６に記載のバルブユニット。

【請求項18】

前記コネクタは液圧コネクタを含む、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のバルブユニット。

【請求項19】

低圧ライン、高圧ライン、作動チャンバ、および請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の前記バルブユニットを備える液圧流体作動機械であって、前記第１および第２のバルブは前記作動チャンバと流体連通し、前記第１および第２のバルブシートは、前記低圧ラインおよび前記高圧ラインにそれぞれ結合され、それによって前記作動チャンバと前記低圧ラインおよび前記高圧ラインとの間の液圧作動流体の流れを調節する、液圧流体作動機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
本発明は、第１および第２のバルブ部材を含むバルブユニットに関する。第２のバルブ部材は典型的に環状バルブである。バルブユニットは、第１のバルブ部材を開くかまたは閉じるように付勢し、かつ第２のバルブ部材を開くかまたは閉じるように付勢する力をかけるように作動することができるアクチュエータを有する。

【背景技術】

【0002】

発明の背景
ポンプ、モータ、および代替的な動作モードでポンプまたはモータとして動作可能な機械などの流体作動機械は、低圧流体ラインおよび高圧流体ラインと、容積が周期的に変動する作動チャンバ（ピストン形シリンダなど）とを含む。ポンプは、低圧流体ラインから作動流体を受取り、それを加圧し、高圧流体ラインに送達するように作動を行う。モータは、加圧された作動流体を高圧ラインから受取り、それを用いて作動を行い、減圧された流体を低圧ラインに送達する。低圧流体ラインおよび高圧流体ラインと作動チャンバとの間の作動流体の流れを調節するために採用されるバルブを、本明細書ではそれぞれ低圧バルブおよび高圧バルブと称する。

【0003】

発明は作動されるバルブに関し、適宜開くかまたは閉じるようにアクチュエータが低圧バルブおよび高圧バルブを付勢する。そのようなバルブは、ＥＰ０３６１９２７およびＥＰ０４９４２３６において開示されているものなどの流体作動機械に有用であり、それらは、作動チャンバ容積の各サイクル中の各作動チャンバによる作動流体の総変位を決定するために、作動チャンバ容積のサイクルとの位相整合関係で電子制御バルブがコントローラによって積極的に制御される機械である。

【0004】

ＷＯ２０１３０１８１４６Ａ１（三菱重工業株式会社）は、単一のソレノイドコイルによって影響される１対のバルブ部材を開示する。本願の発明は、１対のバルブ部材に影響を及ぼすために単一のアクチュエータも採用するが、発明の局面は、より小型のバルブをもたらす内部構成要素の物理的な配置である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この種の機械は、機械が小型かつ低コストであることが重要な工業、自動車、再生可能発電、または車両などの用途に有用である。低圧バルブおよび高圧バルブの双方を含むバルブユニットを提供することが有利である。

【0006】

低圧バルブおよび高圧バルブが双方とも同じアクチュエータ（たとえば単一のソレノイド）によって作動されるバルブユニットを提供することも有利である。これは、バルブユニットの複雑さとその寸法とを減少させ、かつ信頼性を高めることができるため、有利である。アーマチュアを従来の設計よりもソレノイドに近く位置決めすることによって、本発明は、磁路の長さを減少させ、よって損失を減少させ、効率を増大させる。

【0007】

本発明は、そのようなバルブユニットの構造に対する改良に関し、製造の単純化、信頼性の上昇、所与のフロー容量のためのバルブユニットの小型化、結果として得られる機械の総デッドスペース（つまり両方のバルブが閉じられている時および作動チャンバがその最小容積にある時の作動チャンバとバルブとの間の作動流体の容積）の減少、磁気損失の減少（したがってエネルギ効率の向上）のうち１つ以上を含む利点を有する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

発明の概要
発明の第１の局面によれば、流体作動機械の作動チャンバと、第１の作動流体ラインおよび第２の作動流体ラインの双方との間の作動流体の流れを調節するためのバルブユニットが提供される。バルブユニットは、第１のバルブ部材および１つ以上の協動する第１のバルブシートを含む第１のバルブと、第２のバルブ部材および１つ以上の協動する第２のバルブシートを含む第２のバルブと、第１のバルブ部材を１つ以上の第１のバルブシートから離れる方に、または１つ以上の第１のバルブシートに向けて（すなわちそれぞれ開位置または閉位置に）付勢する力と、第２のバルブ部材を１つ以上の第２のバルブシートから離れる方に、または１つ以上の第２のバルブシートに向けて（すなわちそれぞれ開位置または閉位置に）付勢する力とをかけるように作動することができるアクチュエータと、アクチュエータと第１のバルブ部材との間の継手とを備え、継手は、少なくとも部分的に第２のバルブ部材を通って延在する（典型的には、貫通して延在する）コネクタを含む。

【0009】

アクチュエータから、第２のバルブ部材を通って延在する第１のバルブ部材への継手を設けることによって、バルブをより小型化することができる。特に、第２のバルブ部材と作動チャンバとの間に第１のバルブ部材のためのアクチュエータを収容する必要はないため、使用の際にバルブユニットが接続される作動チャンバと１つ以上の第１および第２のバルブシートとの間のバルブユニットによって規定される容積（すなわち両方のバルブが閉じられている時にバルブシートと作動チャンバとの間に存在する作動流体の死容積）を減少させることができる。典型的に、アクチュエータは第２のバルブ部材に結合される。アクチュエータは、磁気回路を介して第２のバルブ部材に結合され得る。

【0010】

バルブユニットは、第１のバルブおよび第２のバルブがそれを介して作動チャンバと連通することができる開口部をバルブユニットにさらに備え得る。第１のバルブ部材は、第１のバルブ部材が１つ以上の第１のバルブシートと封止接触している時に、第２のバルブがそれを介して開口部（およびそれにより作動チャンバ）と連通することができるアパーチャを含む。

【0011】

コネクタは典型的に、コネクティングロッドなどの機械的なコネクタである。アーマチュア（第１のアーマチュア）はコネクタと一体であり得る。いくつかの実施形態において、コネクタは（第１の）アーマチュアと第１のバルブ部材の両方を通って延在し、これにより圧力を等しくする導管を含む。

【0012】

いくつかの実施形態において、コネクタは液圧コネクタを含み得る。液圧コネクタは、たとえば、第１および第２の摺動可能部材が対応する移動を行うように、第１および第２の摺動可能部材と、それらの間に延在する液圧流体の本体を保持するチャンバとを含み得る。第１の摺動可能部材は、上記の（第１の）アーマチュアであってもよいし、（第１の）アーマチュアに接続され、かつ（第１の）アーマチュアとともに摺動する部分であってもよい。第２の摺動可能部材は、第１のバルブ部材であってもよいし、第１のバルブ部材に接続され、かつ第１のバルブ部材とともに摺動する部分であってもよい。チャンバ内へのもしくはチャンバから外への液圧流体の漏れがあり得る１つ以上のアパーチャがあってもよいが、上記のチャンバは閉空間であり得る。したがって、アーマチュア力は液圧流体のこの本体によって第１のバルブ部材に伝達され得る。第１のバルブ部材は、典型的に低圧バルブ（つまり作動チャンバと低圧流体ラインとの間の液圧流体の流れを調節するバルブ）である。第１の作動流体ラインは、典型的に低圧流体ラインである。漏れは生じ得るが、それぞれの部材上のばねは、低圧バルブの開閉のために容積が適切に設定されるように典型的に均衡される。チャンバは、既存の構成要素を介する／既存の構成要素の周りの漏れによって、または別個の流体通路によって供給され得る。そのような液圧コネクタの利点は、接続部に一定の弾性があり、疲労故障によってコネクティングロッドが分断するという故障のリスクを解消するかまたは減少させることである。

【0013】

バルブユニットの開口部は、動作の際に作動チャンバに結合される。開口部は、たとえば単純なアパーチャ、ねじが切られたアパーチャ等であり得る。

【0014】

第１のバルブ部材にアパーチャを設けることで、第１のバルブが閉じられている（つまり、第１のバルブ部材が１つ以上の第１のバルブシートと封止接触している）時でも、作動流体が第２のバルブに、または第２のバルブから流れるための経路が設けられる。これによってさらに、小型バルブの提供が可能となる。第２のバルブ部材は典型的に高圧バルブ（つまり作動チャンバと高圧流体ラインとの間の液圧流体の流れを調節するバルブ）である。第２の作動流体ラインは典型的に高圧流体ラインである。高圧および低圧とは、相対圧力を指す）。

【0015】

使用の際、１つ以上の第１のバルブシートは、第１の作動流体ラインに（典型的にバルブユニットの周りに延在する空洞によって）典型的に結合され、１つ以上の第２のバルブシートは、第２の作動流体ラインに（典型的にバルブユニットの周りに延在する空洞によって）に典型的に結合される。

【0016】

第１のバルブ部材によって作動チャンバを第２の作動流体ラインに流体結合することにより、第１の作動流体ラインは作動チャンバおよびクランクケースの最も近くに位置し得る。この近接は作動流体ラインの長さを減少させるのに役立ち、作動流体ラインが反対に配置されている例では、この配置に起因するそのような複雑な絡み合ったドリルウェイを回避する。さらに、第１および第２の作動流体ラインから第１および第２のバルブシートへの流体接続を軸方向に離間することができ、製造が単純化される。

【0017】

典型的に、第１の作動流体ラインは低圧流体ラインであり、第２の作動流体ラインは高圧流体ラインである。低圧ラインは、好ましくは、ある実施形態においてクランクケースに直接至り得るように、クランクケースにより近く配置され得る（これは、専用の低圧タンクと流体連通している低圧ラインに対する代替的な配置である）。そうすればクランクケースは、バルブユニットおよび流体作動機械のための作動流体の主な低圧タンクとなる。代りに高圧ラインが低圧ラインよりも作動チャンバに近い場合、低圧ラインをクランクケースに接続して「クランクケースの通気」を可能にすることが困難であるか、または不可能である。

【0018】

典型的に、第１のバルブ部材は、第２のバルブ部材と開口部との中間に位置する。
第２のバルブ部材は、第１のバルブ部材とアクチュエータとの中間に位置し得る。

【0019】

アクチュエータは、ソレノイドアクチュエータであり得る。ソレノイドアクチュエータは、アーマチュアに（典型的には第１のアーマチュアに、いくつかの実施形態では第２のアーマチュアにも）典型的に作用する。（第１の）アーマチュアは好ましくは、第２のバルブ部材を通って延在するコネクタによって第１のバルブ部材に（典型的に固定して）接続される。コネクタは、第２のバルブシートと典型的に共軸である。

【0020】

しかし、アクチュエータは、別の種類のアクチュエータ、たとえば圧電、液圧式、または空気式アクチュエータであり得る。

【0021】

ソレノイドアクチュエータが通電されると、ソレノイドアクチュエータからの磁束が（第１の）アーマチュアを通過し、それによって開口力または閉鎖力がコネクタを介して第１のバルブ部材に及ぼされるように、ソレノイドアクチュエータが（第１の）アーマチュアに作用し、（第１の）アーマチュアが第２のバルブ部材を通って延在するコネクタによって第１のバルブ部材に接続され、（第１の）アーマチュアがソレノイドアクチュエータに磁気結合されることになり得る。

【0022】

上記の力は典型的に、（第１の）アーマチュアおよびしたがって第１のバルブ部材を１つ以上の第１のバルブシートに向けて付勢する閉鎖力である。しかし、第１のバルブ部材を１つ以上の第１のバルブシートから離れる方に付勢する開口力であってもよい。

【0023】

ソレノイドアクチュエータによって第１のバルブ部材に及ぼされる力は典型的に、第１のバルブ部材に直接作用する磁力によってではなく、アクチュエータを介して伝送される。

【0024】

第１のバルブ部材は完全に非磁性材料で形成されてもよい。
ソレノイドアクチュエータが通電されると、ソレノイドアクチュエータからの磁束が（第２の）アーマチュアを通過し、それによって（典型的に（第１のバルブ部材に接続されている）他の（第１の）アーマチュアに及ぼされている力と同時に）開口力または閉鎖力が第２のバルブ部材に及ぼされるように、第２のバルブ部材はアーマチュア（第２のアーマチュア）を形成する磁性材料を含み、ソレノイドアクチュエータに磁気結合されることになり得る。

【0025】

（第２の）アーマチュアにぶつかり、（第２の）アーマチュアを軸方向に通過する磁束の経路が特に関心対象である。軸方向磁束は、軸方向の力をもたらす可能性を有し、軸方向の力は次いで、第２のバルブ部材を軸方向に移動させる。磁束経路は、設計によって直接に影響され、磁束を誘導する磁気回路は、磁性／非磁性構成要素／流体間隙の近接、それぞれの形状、および隣接部品の重なりによって決定される。ソレノイドコイルの通電により、ソレノイドコア９から離れる方向に環状封止片３４（図１に示す）に向けて、またはソレノイドコア９に向かう方向（図２に示す）に、（第２の）アーマチュアが誘引され得る。図２は、（第２の）アーマチュア部材が２つの磁性部分間の流体空隙に引込まれている実施形態を示す。この配置はより大きな「捕捉」力をもたらす。これは（第２の）アーマチュアを引き寄せる遠い引力である。

【0026】

上記の力は典型的に、（第２の）アーマチュアおよびしたがって第２のバルブ部材を１つ以上の第２のバルブシートから離れる方に付勢する開口力である。しかし、（第２の）アーマチュアおよびしたがって第２のバルブ部材を１つ以上の第２のバルブシートに向けて付勢する閉鎖力であってもよい。

【0027】

ソレノイドアクチュエータが（第１の）アーマチュアに作用し、（第１の）アーマチュアが液圧操作継手を介して液圧作動部材に結合され、液圧作動部材はコネクタによって第１のバルブ部材に結合（典型的には接続）されることになり得る。

【0028】

液圧操作継手とは、アーマチュアの移動が液圧流体の本体の圧力の変化につながり、その結果液圧作動部材の移動につながる継手を指す。これは、（第１の）アーマチュアと液圧作動部材との間の液圧流体の実質的に閉じられた本体があるため（第１の）アーマチュアおよび液圧作動部材が対応する移動を行って液圧流体の本体における容積を維持するという可能性を含み、また（第１の）アーマチュアの移動が、機構、たとえば液圧流体の本体を液圧流体の源またはシンクに接続するバルブの開口部を作動させる可能性も含み、液圧流体の本体の圧力を変化させ、それによって液圧作動部材を移動させる効果がある。

【0029】

したがって、バルブユニットは、液圧流体を含む容積を規定するチャンバと、液圧流体のシンクまたは源と、液圧流体のシンクまたは源へのチャンバの接続部を調節するバルブとを含み、アクチュエータは、バルブを開き、それによって第１のバルブ部材を１つ以上の第１のバルブシートから離れる方に、または第１のバルブシートに向けて付勢する力と、第２のバルブ部材を１つ以上の第２のバルブシートから離れる方に、または第２のバルブシートに向けて付勢する力とをかけることになり得る。アクチュエータは、摺動可能に搭載される（第１の）アーマチュアに作用し、それによってバルブを開くソレノイドアクチュエータであり得る。

【0030】

液圧流体のシンクまたは源は、第１または第２の作動流体ラインへの接続部であり得る（適宜、つまり第１および第２の作動流体ラインがそれぞれ低圧流体ラインおよび高圧流体ラインである場合、第１の作動流体ラインへの接続部が液圧流体のシンクであり得、該当する場合には、第２の作動流体ラインへの接続部が液圧流体の源であり得る）。

【0031】

いくつかの実施形態において、液圧流体のシンクまたは源は、上記の開口部への（したがって使用中の作動チャンバへの）、コネクタおよび第１のバルブ部材を通る導管である。したがって、液圧流体のシンクまたは源へのチャンバの接続部を調節するバルブはパイロットバルブであり得、（典型的にソレノイドアクチュエータがアーマチュアに作用し、チャンバを上記の導管に接続するバルブを開くことによる）その開口部は、チャンバ内の圧力を開口部における圧力（したがって使用中の作動チャンバ圧力）と平衡させる。上記のパイロットバルブは、閉じるようにバイアスされ得る。いくつかの実施形態において、パイロットバルブはチェックボールバルブなどのチェックバルブである。いくつかの実施形態において、上記の導管も（第１の）アーマチュアを通って延在する。

【0032】

バルブユニットは、液圧流体を含む容積を規定するチャンバを含み、チャンバは、液圧作動部材の表面によって部分的に規定され、液圧作動部材は摺動可能に搭載され、それによってソレノイドによる作動に応じた（第１の）アーマチュアの移動は、チャンバ内の液圧の低下（または上昇）および液圧作動部材の結果として起こる移動につながることになり得る。

【0033】

液圧作動部材は、チャンバ内の液圧の低下に応じてチャンバ内に（または上昇に応じてチャンバから外方へ）摺動し得る。液圧の低下（または上昇）は典型的に、液圧作動部材にわたる圧力差によりチャンバ内への（または外への）方向の総液圧力につながる。しかし、たとえばばねなどの弾性部材によって液圧作動部材がチャンバに向けて（または離れる方に）バイアスされ、そのためチャンバ内の液圧の低下により低下（上昇）するものの、液圧作動部材上の総液圧力はチャンバから離れる（チャンバに向かう）方向のままであるが、液圧作動部材はいずれにせよチャンバ内に（チャンバから外に）移動する実施形態があり得る。

【0034】

チャンバがバルブを介して液圧流体のためのシンク（または液圧流体の源）と連通し、（第１の）アーマチュアは、バルブを開くためにソレノイドによる作動に応じて摺動可能であり、それによって液圧流体をチャンバから離れさせ（またはチャンバに入らせ）、圧力差を液圧作動部材にわたって生じさせることになり得る。

【0035】

上記のバルブは、たとえばスプールバルブ、またはポペットバルブであり得る。上記のバルブは、チャンバと上記の液圧流体のシンク（または源）との間に封止を形成するように動作可能な封止端と、チャンバ内の作動液に接触する非封止端とを有してもよい。封止端の封止領域の断面積は、作動液に接触する非封止端の断面積と同じである（断面はバルブが移動する方向に対して垂直な面にある）。

【0036】

チャンバは、液圧作動部材と（第１の）アーマチュアとの間に形成されてもよい。チャンバは、部分的に（第１の）アーマチュアの表面、または移動可能な部材によって規定されてもよく、その移動は（第１の）アーマチュアの移動に結合される。液圧作動部材は、（第１の）アーマチュアによって当初占められていた容積に移動してもよい。第２のバルブ部材は、液圧作動部材によって当初占められていた容積に移動してもよい。

【0037】

ソレノイドアクチュエータは、アーマチュア（第１のアーマチュア）に作用し、（第１の）アーマチュアは、液圧操作継手を介して第２のバルブ部材に結合される。

【0038】

第２のバルブ部材は摺動可能に搭載され、液圧流体を含むチャンバと連通する表面を有する。（第１の）アーマチュアの移動は、（たとえば液圧流体のシンク（または液圧流体の源）へのバルブを開くことによって）チャンバ内の液圧流体の圧力の低下（または上昇）をもたらし、圧力の低下（または上昇）は、１つ以上の第２のバルブシートから離れる方への、または第２のバルブシートに向かう第２のバルブ部材の上記の付勢をもたらすことになり得る。

【0039】

第２のバルブ部材は摺動可能に搭載され、液圧流体を含むチャンバと流体連通する表面を有し、第１のバルブ部材またはコネクタの移動は、チャンバ内の液圧流体の圧力の低下（または上昇）をもたらし、圧力の低下（または上昇）は、結果として第２のバルブ部材を１つ以上の第２のバルブシートから離れる方に、または第２のバルブシートに向けて付勢することになり得る。

【0040】

第２のバルブ部材は、チャンバ内の液圧の低下に応じてチャンバ内に摺動（または上昇に応じて外方に摺動）し得る。液圧の低下（または上昇のそれぞれ）は典型的に、チャンバ内への方向の総液圧力につながる。しかし、たとえばばねなどの弾性部材によって、第２のバルブ部材がチャンバに向けて（または離れる方にそれぞれ）バイアスされ、そのためバイアスはチャンバ内の液圧の低下（または上昇のそれぞれ）により減少するものの、第２のバルブ部材上の総液圧力はチャンバから離れる（またはチャンバに向かうのそれぞれの）方向のままであるが、第２のバルブ部材はいずれにせよチャンバ内に（またはチャンバから外方にそれぞれ）移動し、液圧力だけではなく総力が重要である実施形態があり得る。

【0041】

チャンバは、バルブを介して液圧流体のためのシンク（または液圧流体の源）と連通し、（第１の）アーマチュアは、バルブを開くためにソレノイドによる作動に応じて摺動可能であり、それによって液圧流体をチャンバから離れさせ（またはチャンバに入らせ）、第２のバルブ部材にわたって圧力差を生じさせることになり得る。上記のバルブは、たとえばスプールバルブ、またはポペットバルブであり得る。上記のバルブは、チャンバと上記の液圧流体のシンク（または源）との間に封止を形成するように動作可能な封止端と、チャンバ内の作動液に接触する非封止端とを有してもよい。封止端の封止領域の断面積は、バルブが移動する方向に対して垂直に作動液に接触する非封止端の断面積と同じである。

【0042】

チャンバは、第２のバルブ部材と（第１の）アーマチュアとの間に形成されてもよい。第２のバルブ部材は、（第１の）アーマチュアによって当初占められていた容積に移動してもよい。

【0043】

チャンバと第２の作動流体ライン（典型的に高圧流体ライン）との間にスロットルを介した流体接続（つまり制限された流域）があり得る。これにより、チャンバ内の液圧流体の圧力を第２の作動流体ラインの圧力以下に低下させて、第２のバルブ部材および／または、存在する場合は液圧作動部材の移動を容易にすることができるだけでなく、加圧された液圧流体を徐々にチャンバに戻らせて機構をリセットすることを可能にする。スロットルは、第２のバルブ部材と、第２のバルブ部材がその中を摺動する通路との間の間隙、または存在する場合は液圧作動部材と、液圧作動部材がその中を摺動する通路との間の間隙を含んでもよい。

【0044】

典型的に、バルブユニットは、バルブユニットによって規定される軸方向と平行な長手軸を有する。

【0045】

１つ以上の第１のバルブシートおよび１つ以上の第２のバルブシートが共軸であり得る。１つ以上の第１のバルブシートは、１つ以上の第２のバルブシートと同心であり得る。

【0046】

第１および／または第２のバルブ部材は２つのバルブシートを有し、２つのシート間にあるポートを封止することになり得る。典型的に、第２のバルブ部材は、径方向外側領域と径方向に最も内側の領域とにおいて第２のバルブシートを軸方向に封止する。第２のバルブ部材は、ガイドの周りまたはガイド内を摺動し得る。

【0047】

第１および／または第２のバルブ部材は、環状バルブ部材であり得る。環状バルブの特性は典型的に、連続的な封止ラインが外側領域（封止ラインの径方向外側）から径方向内側領域（封止ラインの径方向内方）を分離する点である。２つの連続的な封止ラインの例では、典型的に、径方向外方領域（外側封止ラインの径方向外方）は、径方向内方領域（内側封止ラインの径方向内方）と同じ加圧された領域に結合され、（２つの封止ライン間の）中間領域から分離される。

【0048】

環状バルブの単一の封止ライン配置を有する実施形態では、バルブ本体の対応する部分は、封止ラインの径方向内方領域で終端する流体通路を含む。

【0049】

２つの封止ラインを有する環状バルブの配置を有する実施形態では、バルブ本体の対応する部分は、バルブ部材の中間領域において終端する流体通路を含む。

【0050】

流体通路、または少なくとも流体通路の入口は、単一の連続した環状空隙によって具現化され得る。当該空隙は強化スパン部材を有し、当該空隙は、流れ修正スパン部材を有し、多くの「腎臓形状の」空隙が中間スパン部材によって規定され、または中間スパン部材を有する一連のポートまたは穿孔を有する他の配置によって具現化され得る。

【0051】

封止ラインは、バルブ本体の境界における流体通路の終了によって規定される形状に正確に合致するか、または代替的に単一のまたは多数の流体通路に緩く一致するかのいずれかによって、流体通路の構成に交互に適合され得る。現在のところ、封止ラインを規定するために製造する最も安価で最も速いリッジ形状は、単一の円形、または対の円形かつ同心のリッジである。典型的には封止はフラットシートおよびリッジ状構造によって行なわれるが、多数の代替的な封止機構および構成が存在することは当業者にとっては明らかである。

【0052】

第１および第２のバルブ部材は、バルブユニット内に位置してもよい。
これは、第１のまたは第２バルブ部材がバルブユニットの外部に位置する配置と対照的である。

【0053】

第１のバルブ部材は、１つ以上の第１のバルブシートと（使用の際バルブユニットがそれを介して流体作動機械の作動チャンバに接続される）バルブユニットにおける開口部との中間に位置し得る。これは、たとえば、図２の実施形態に見ることができる。したがって、いくつかの実施形態の第１のバルブ部材は、上記の開口部４から離れる方に（使用中の作動チャンバから離れる方に）アクチュエータに向けて移動して、封止し得る。

【0054】

この特徴を、アクチュエータコネクタが第２のバルブ部材を通って延在する特徴と組合せることは、１つ以上の第１のバルブシートをより容易に製造することができることを意味する。上記の開口部を介してアクセスすることができるからである。

【0055】

典型的に、１つ以上の第２のバルブシートは、第２のバルブ部材と開口部との中間に位置する。したがって、第２のバルブ部材は典型的に開口部に向けて（作動チャンバに向けて）、かつアクチュエータから離れる方に移動して封止する。

【0056】

バルブユニットは、１つ以上の第１のバルブシートを液圧ラインに結合するための１つ以上の径方向外方に延在する流路、および／または１つ以上の第２のバルブシートを液圧ラインに結合するための１つ以上の径方向外方に延在する流路を含んでもよい。

【0057】

径方向外方に延在する通路により、第１および第２のバルブシートを液圧ライン（典型的に、低圧ラインおよび高圧ラインそれぞれ）に接続するための小型構成がもたらされる。典型的に、径方向外方に延在する流路は、典型的にバルブユニットの周りに延在する通路によって、１つ以上の第１のバルブシートおよび／または１つ以上の第２のバルブシートを液圧ラインに結合する。

【0058】

第１のバルブ部材は環状バルブであってもよく、１つ以上の第１のバルブシートは環状バルブシートであり、環状の第１のバルブ部材および環状バルブシートは、環状の第１のバルブ部材が環状バルブシートと封止係合している時に環状の第１のバルブ部材および環状バルブシートの周縁の周りに延在する内側および外側封止ラインをともに規定するように構成される。

【0059】

たとえば、環状の第１のバルブ部材および環状バルブシートの一方は、内側封止リッジを含み得る。第１の環状のバルブ部材および第１の環状バルブシートの一方は、外側封止リッジを含み得る。第１の環状のバルブ部材が第１の環状バルブシートと封止係合している時、内側および外側封止リッジは、内側および外側封止ラインをそれぞれ規定し得る。

【0060】

アクチュエータと第１のバルブ部材との間の継手は電磁継手を含み得る。アクチュエータと第２のバルブ部材との間の継手は電磁継手を含み得る。

【0061】

バルブユニットは、アクチュエータの動作が第１のバルブを開かせるかまたは閉じさせ、その後第２のバルブを開かせるかまたは閉鎖させるように構成されてもよい。たとえば、一方のバルブの移動により他方のバルブに作用する磁気回路が変化し、したがって、その後他方のバルブが磁気的に付勢され（移動され）得る。

【0062】

バルブユニットは、第１のバルブの開口または閉鎖（つまり第１のバルブ部材が１つ以上の第１のバルブシートと封止接触を形成すること）により、アクチュエータによって第２のバルブ部材に及ぼされる力が直接的か間接的かに関わらず増大され、それによって第２のバルブのその後の開口または閉鎖を容易にするように構成されてもよい。

【0063】

発明は第２の局面において、低圧ライン、高圧ライン、作動チャンバ、および先行する請求項のうちいずれか１項に記載のバルブユニットを備える流体作動機械に及び、第１および第２のバルブは作動チャンバと流体連通し、第１および第２のバルブシートは、低圧ラインおよび高圧ラインにそれぞれ結合され、それによって作動チャンバと低圧ラインおよび高圧ラインとの間の作動流体の流れを調節する。

【0064】

バルブユニットは、第１のバルブおよび第２のバルブがそれを介して作動チャンバと連通する開口部をバルブユニットにさらに含み得る。第１のバルブ部材は、第１のバルブ部材が１つ以上の第１のバルブシートと封止接触している時でも第２のバルブがそれを介して作動チャンバと連通することができるアパーチャを含む（つまり第１のバルブ部材は、第１のバルブ部材が開いている時に第２のバルブがそれを介して作動チャンバと連通することができるアパーチャを含む）。ただし、一部の流れは、（アパーチャを回避して）第１のバルブ部材の外周の周りを追加的に通過する可能性が高い。

【0065】

作動チャンバは、たとえば、ピストンとピストンが摺動可能に搭載されるシリンダとによって規定されてもよい。

【0066】

低圧ラインは、（たとえばバルブ本体の周りに延在する低圧流体空洞を介して）１つ以上の第１のバルブシートと流体連通してもよい。高圧ラインは、（たとえばバルブ本体の周りに延在する高圧流体空洞を介して）１つ以上の第２のバルブシートと流体連通してもよい。

【0067】

流体作動機械は、たとえばＥＰ０３６１９２７およびＥＰ０４９４２３６の方法により、作動チャンバ容積のサイクルとの位相整合関係でアクチュエータを積極的に制御して、それによって作動チャンバ容積の各サイクルごとの作動チャンバによる作動流体の総変位を決定するコントローラを含み得る。作動チャンバ容積のサイクルは、回転可能なシャフトの回転に結合されてもよく、流体作動機械はシャフト位置センサを含み、シャフト位置センサからの信号を考慮に入れて、作動チャンバ容積のサイクルとの位相整合関係でアクチュエータを制御し得る。流体作動機械は典型的に、ポンプ、モータ、および／または代替的な動作モードにおいてポンプまたはモータとして動作可能な機械である。

【0068】

低圧バルブ部材および高圧バルブ部材は、好ましくはポペットバルブである。
発明の第２の局面のさらなる任意の特徴は、発明の第１の局面に関して上述したものに対応する。

【0069】

図面の簡単な説明
以下の図を参照して発明を例示する。

【図面の簡単な説明】

【0070】

【図1】本発明に係るバルブユニットの第１の例の断面図である。

【図2】本発明に係るバルブユニットの第２の例の断面図である。

【図3】本発明に係るバルブユニットの第３の例の断面図である。

【図4】本発明に係るバルブユニットの第４の例の断面図である。

【図5】本発明に係る、パイロット流のないバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図6】本発明に係る、パイロット流のないバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図7】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図8】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図9】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図10】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図11】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図12】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図13】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図14】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図15】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【図16】本発明に係る、パイロット流（液圧動作）を有するバルブユニットの代替的な実施形態例の図である。

【発明を実施するための形態】

【0071】

実施形態例の詳細な説明
図１は、バルブユニット１の第１の実施形態例の断面図である。バルブユニットは、磁性材料（たとえば鉄）から形成された細長い本体２を有し、長手軸３を有する。バルブ本体は、（それを介してバルブ本体を作動チャンバとして機能するシリンダ６に取付けることができる）開口部４に延在する。（第１のバルブ部材として機能する）低圧バルブ部材８は、作動流体が径方向に延在する低圧流体導管１０を通って低圧マニホルド（第１の作動流体ライン）に流れることができる開位置と、環状バルブ部材が内側および外側低圧バルブシート１２Ａ，１２Ｂに対して封止して内側および外側円形封止を形成する閉位置との間で操作可能である。

【0072】

低圧バルブ部材はさらに、作動チャンバと、（第２のバルブ部材として機能する）高圧バルブ部材１６および円形の高圧バルブシート１８を含む高圧バルブとの間で作動流体が流れることができるアパーチャ１４を含む。高圧バルブ部材は、高圧マニホルド（第２の作動流体ライン）への径方向に延在する高圧流体導管２０に、または高圧流体導管２０から、作動流体が流れることができる開位置と、高圧バルブ部材が高圧バルブシートに対して封止し、高圧マニホルドへの、または高圧マニホルドからの流体の流れを阻止する封止された位置との間で操作可能である。流体通路２２は、シリンダから高圧バルブシートに延在し、高圧バルブは、低圧バルブが閉じられている時でも、流体通路２２およびアパーチャ１４を介してシリンダと連通する。高圧バルブおよびそのシートは双方とも、低圧バルブ部材のアパーチャ１４を介して作動チャンバと流体連通することができる。アパーチャを介したこの流体連通は、低圧バルブの開状態または閉状態と無関係である。低圧バルブが開状態にある時、ある程度の流れが（アパーチャ１４を回避して）低圧バルブ部材の外周の周りを追加的に通過する可能性が高い。

【0073】

高圧バルブ部材は、ばね２４によって閉位置にバイアスされている。低圧バルブは、高圧バルブ部材を通って延在する（コネクタとして機能する）コネクティングロッド２６によって（（第１の）アーマチュアとして機能する）アーマチュア２８に接続される。設計および製造の容易さのためにバルブ部材の中心を通過しているが、これは必ずしも必要ではなく、中心から外れて高圧バルブ部材を通過してもよい。ばね３０は、アーマチュアを作動チャンバに向けてバイアスし、低圧バルブを開位置にバイアスする。ソレノイド３２は、ばね３０によって与えられるばねの力に対抗してアーマチュアに選択的に力を与えるアクチュエータとして機能する。

【0074】

ソレノイドは、さらに以下に記載される磁気回路によって高圧バルブに、かつ磁気回路によって低圧バルブに、アーマチュア２８およびコネクティングロッド２６を介して結合される。

【0075】

高圧バルブ部材は、鉄などの磁性材料からなる。低圧バルブ部材は磁性ではない。環状封止片３４は外側ガイド部分３６を有し、それに沿って動作中に高圧バルブ部材が摺動する。封止片３４は追加的に、コネクタおよび／または第１のバルブ部材のためのガイドとして機能してもよい。封止片３４は、典型的に磁性材料からなり、高圧バルブを通って延在し、コネクタ２６は封止部材を通って延在し、それによって高圧バルブを通って延在する。環状ブリッジ片３８は非磁性材料から形成され、磁束は、動作中にこの環状ブリッジ片３８の外周の周りに、かつ内周を通って広がる。磁束はブリッジ片３８も通って広がるが、非磁性であって磁束を導かず、または誘導せず、リラクタンスを制御する間隙として作用するにすぎない。

【0076】

ソレノイドに電流が供給されない時、低圧バルブはばね３０によって開位置にバイアスされ、高圧バルブはばね２４によって閉位置にバイアスされる。バルブユニットおよび作動チャンバを含む流体作動機械の動作中には、作動チャンバ容積のサイクル中の適切な点においてソレノイドが動作され（したがって、高圧バルブに開口力が、低圧バルブに閉鎖力が供給され）る。ポンピングサイクル中に、下死点（作動チャンバの最大容積点）の辺りでソレノイドの通電が典型的に行なわれる。モータリングサイクル中には、これは典型的に上死点（作動チャンバの最小容積点）の直前にあり、低圧バルブを閉鎖させる。ピストンが上死点に留まると、部分容積ポンピングサイクルが実行される、すなわち、低圧バルブおよび高圧バルブの双方が封止された状態でピストンが上死点に接近すると、作動チャンバ内の圧力が上昇され、圧力が高圧バルブの他方側と等しくなり、したがって高圧バルブは開くように動き、液圧によって閉じるように保持されない。（ポンピングサイクルにおいて変位させることができる作動流体の最大量の一部（この場合小部分）のみが変位されることから、これを部分容積ポンピングサイクルと称する。）磁束は、バルブ本体およびアーマチュア２８を通って通過し、ソレノイドに向けて作用する力をアーマチュアに対して生じさせ、低圧バルブを閉位置に付勢する。低圧バルブが閉じると、ソレノイドに近くなるようにアーマチュアも移動する。

【0077】

低圧バルブ部材が移動して低圧流路を封止すると、アーマチュア２８とバルブ本体との間の間隙は小さい。アーマチュア２８の移動により、軸方向間隙と同様に、アーマチュアとバルブ本体との間の径方向間隙が減少し得る。アーマチュアの外周４０とブリッジ部分３８との間の間隙は不変のままであり、磁束は、ブリッジ部材１２、アーマチュアおよびバルブ本体が単一の金属片であるかのように、双方の間隙を横切って飛び越える。これは、バルブ本体およびアーマチュアを介する磁気回路全体のリラクタンスを低下させる効果を有する。これは、アーマチュア自体を介する磁束のための経路を促進する効果を有する。これは、完全な開位置に向けて、作動チャンバから離れる方に、かつ各図において上方に高圧バルブ部材を付勢する高圧バルブ部材への力を増大させる。

【0078】

したがって、低圧バルブおよび高圧バルブの双方が単一のアクチュエータによって動作される。実際には、低圧バルブの閉鎖と高圧バルブの開口との間には遅延があり、作動チャンバ内の圧力の経時的変動は、バルブが移動する時の正確なモーメントを要求することになる。

【0079】

この配置はいくつかの利点を有する。第１に、全体構成は、低圧バルブおよび高圧バルブが密接していることによる最小死容積によって小型である。アーマチュア２８はソレノイドに近く、磁気損失を最小化する。低圧接続部は、作動チャンバにより近く、したがって機械クランク室（図示せず）により近い。

【0080】

図２は、第１の例に概して対応する第２の実施形態例の断面図である。対応する特徴は相応してラベリングされる。この場合、低圧バルブは開くように再びバイアスされるが、今回はアクチュエータから離れる方への、作動チャンバに向かう移動によって封止する。ソレノイドが通電されると、低圧バルブは閉じるように付勢される。

【0081】

ソレノイドコア９に接続されているアーマチュア２８にばね３０が作用する代わりに、アーマチュアの他方側（アーマチュアから離れる側）と環状封止片３４との間に代りに接続される。低圧バルブ部材は作動チャンバに向けて反対方向に着座するように適合されることから、低圧バルブは「通電して閉じる」バルブのままである。代替的に、ばね３０は静止部分（バルブ本体、またはバルブ本体に接続された何らかの部分）に接続されて他の場所に位置してもよく、アーマチュアに接続された何らかの部分（たとえば環状バルブ部材に何らかの方法でリンクされたバルブ部材の中心下側）に作用する。

【0082】

環状封止片３４とアーマチュア２８との軸方向の重なりが増大すると、したがってリラクタンスが低下する。これは第１の実施形態と同じように機能し、したがって、低圧アーマチュアを通る磁束のための経路が促進され、これにより、（第２のアーマチュアとして機能する）高圧バルブ部材のアーマチュア２９に作用する力を増大させるように促進し、高圧バルブ部材のその後の動作を引起す。

【0083】

別個のアーマチュアおよび高圧バルブ部材として説明したが、双方の部分を構成する単一片の構成要素または互いに接合された２つの別個の構成要素があり得ることは当業者にとって明らかであろう。

【0084】

高圧バルブ部材は軸方向に封止し、径方向に誘導される。誘導は、詰まる（高摩擦によってつかえる）ことなく、シートの軸に対してある程度まで傾斜することが可能とされるようなものであり得る。誘導は、バルブ部材の径方向内方または径方向外方側であり得る。バルブ部材の誘導側は、アーチ形、球状、組合せ球状、または一部球状輪郭などの特定の輪郭で整形されてもよく、そのためバルブが曲げられると、輪郭と（内側または外側の）当接面との間の干渉接点は、滑らかであり、または丸められ、または滑らかに丸められ、鋭い輪郭を示さない（鋭い輪郭では、係合し詰まりを促進する高摩擦界面をもたらす可能性がより高くなる）。高圧バルブ部材の面の平坦面は、作動チャンバに通じる穿孔２２に対して封止する。環状形状の非磁性ガイドが示され、その外表面３６は高圧バルブ部材の内側ガイドとして機能する。それは高圧バルブ部材／高圧（第２の）アーマチュア２９の軸方向の面からの磁束流を促進するために非磁性である。代替的に、高圧バルブ部材は外側ガイド内で摺動してもよい。またガイドおよび誘導は、それぞれのバルブ部材を中心に集めようと努め得る。

【0085】

環状封止片３４は単一の構成要素として描かれるが、代替的に２つ以上の部分から形成されることもできる（たとえば径方向内側部と径方向外側部との間の分割）。

【0086】

図３は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図である。図３の実施形態では、バルブ本体の外側層を形成する非磁性材料４２は、磁性材料のインサート４４を含む。この配置は、非磁性材料を穿孔し、結果として生じるボアに磁性材料のロッドを押込むことによって製造される。高圧バルブに面するロッドの端部は当初は未完成であり、非磁性材料内の適所にあれば、最終的にのみ機械加工される。これにより、磁性インサートのバルブ対向面が念入りに整形されて、高圧バルブ部材の径方向対向面または表面４８に隣接する先細りになった突起４６を形成することが可能となり、高圧バルブに接続されたアーマチュア２９の比例した磁気制御が可能となる。磁性インサートは、間隙が小さくなるように互いに十分に接近して位置してもよく、一方のインサート内の磁束は、周方向に隣接するインサートの磁束に影響を及ぼし、補足し得る。

【0087】

図４は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図である。図４の実施形態では、磁気回路は、バルブ本体から、高圧バルブシート２３および高圧バルブ部材１６および高圧アーマチュア２９を介して（本実施形態では、高圧アーマチュア２９は高圧バルブ部材の外周に位置し、第２のバルブ部材のアーマチュアとして機能する）、環状封止片３４に延在する。バルブ本体は、典型的に磁性材料からなるカプセル１３を有する。高圧バルブ部材１６は、コネクタ２６の周りに位置する誘導部分２５に摺動可能に搭載される。アーマチュアを介する上記の磁路は主に径方向に通過し、高圧バルブを持ち上げるための磁気引力は、高圧アーマチュア２９と環状封止片３４との間で主に軸方向に作用する。低圧アーマチュア２８が作動チャンバから離れる方に移動すると、したがって磁性構成要素の重なりが増大し、回路のリラクタンスが低下する。これは、高圧アーマチュア２９およびバルブ部材を移動させるために利用可能な磁束を増大させる。

【0088】

図５は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図である。図５の実施形態は、環状封止片３４なしに、ロッド２６と共に移動する（（第１の）アーマチュアとして機能する）アーマチュア１５７、磁束ブリッジ１７５およびアーマチュア（第２のアーマチュア）として機能する高圧バルブ部材の磁性部分１８０を含む代替的な磁気回路構成を有する。

【0089】

図６は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図である。図６の実施形態において、ソレノイドが通電され、従ってアーマチュア１５７，２８に力がかけられると、低圧バルブがまず（閉位置まで）上方に移動する。ソレノイドの通電によって、高圧バルブ部材が、アーマチュアへの引力によって開くように引っ張られる（軸方向の力が、磁束ブリッジ１７５に向かう引力によるものである図５の実施形態とは対照的である）。残存する流体間隙１５６は、組合されたアーマチュア／高圧バルブ部材にわたって圧力が等しくなると高圧バルブ部材が従動することを意味する。なお、低圧ドリルウェイ１０および高圧ドリルウェイ２０は配置されない。

【0090】

図５および図６の実施形態では、コネクティングロッド２６を通るパイロット流がない。それは上記の加圧された領域が生じることを回避するために中空であり、したがって、シリンダ圧力に関係なくロッドの無制限の動作が可能となる。

【0091】

図７は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、パイロットステージを有する設計を例示し、パイロット構成要素１５７を含む。低圧ポペット／移動磁極が上方に移動すると、高圧ポペットが上方に移動する前に、パイロットステージがコネクティングロッドによって開かれる。ロッドは、パイロット流のために径方向穿孔１６０を有し、スプールバルブ配置を高圧部材で具現化する。高圧バルブが閉じられる一方低圧バルブが閉じられたままである時、パイロット流路が開く。（チャンバとして機能する）中間領域１５８内の圧力は、パイロット流によってゆっくり均等化される。したがって、当初は、シリンダ圧力、高圧導管２０の圧力と、中間領域１５８との間に圧力の不均衡があることになる。

【0092】

モータリングサイクル（加圧された液圧流体が高圧ラインから受取られ、作動を行うために使用され、次いで低圧ラインに放出される）の終わりにおいて、ピストンダウンストロークは、作動チャンバ内の圧力を下げるのに十分速くなければならないが、高圧流はパイロット流を介して作動チャンバに入り、低圧バルブが加圧力を抑えることができるのに十分である。

【0093】

図８は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、より制御可能なパイロットステージを有する実施形態を例示する。先の実施形態と対照的に、図中のアーマチュア２８／パイロット構成要素１５７は、コネクティングロッドに堅く接続されず、コネクティングロッドに摺動可能に搭載され、限定された軸方向動作が可能とされる。動作は、一方の範囲ではロッドの外径の変化によって、他方の範囲ではロッドから突出するエンドストップによって限定される。代替的に、二段階直径ロッドの代わりに、単純に第２のエンドストップ構成要素があり得る。移動磁極／摺動アーマチュア１５７／２００は、ポペットロッド上を摺動することができる。低圧バルブが閉じた後、コネクティングロッドを介したわずかな流体間隙がパイロット流路をもたらし、コネクティングロッドを通って延在する導管２０５を介してチャンバ１５８を作動チャンバに接続する。上側移動磁極（（第１の）アーマチュア）はロッド上のステップから持ち上がり、パイロットステージを開く。（ソレノイドへの電流をスイッチオフにして、アーマチュア１５７を下降させ、パイロット流穿孔を覆うことによって、パイロット流を後で停止することができる）。

【0094】

図８の実施形態は、たとえばホイールモータを制御するために使用されると、操作上の利点を有し得る。電流が切られた時にたとえば出力トルク方向を変化させるために、加圧されたシリンダをピストン移動なしに減圧させる必要がある場合、パイロット流が停止される。これは、シリンダの圧力が低圧バルブを閉位置に保持し、したがって高圧バルブが閉じられていても、チャンバはパイロットステージを介して高圧ラインに接続されたままであり、したがって、（ピストンが十分速く下方に移動しない限り）作動チャンバ内の圧力を低下させることができない図７の配置と対照的である。図８の実施形態では、ソレノイドのスイッチが切られると、アーマチュア２８／１５７／２００が下方に移動し、パイロットステージを閉じ、その後作動チャンバ内の圧力が漏れによって低下し始めることになり、低圧バルブが開くことを可能にする。

【0095】

図９は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、高圧バルブ部材動作を支援するために液圧差を用いる第１の設計を例示する。パイロットが開くと高圧バルブを超える圧力が低下するように、高圧バルブ上方の空間への液圧流体の流れ（ソレノイドに面し、つまり作動チャンバから離れる側）は、絞り１５３（半径方向隙間として示される）によって制限される。これは、作動チャンバ内の圧力が高圧ラインの圧力未満である時に主要な高圧バルブが開くことができることを意味する。

【0096】

（図９のリング状領域１５３によって特定される）半径方向隙間は、（本体／磁束ブリッジ内において）高圧アーマチュアの周りに延在し、高圧流体導管から中間領域１５８への流体インピーダンスとして作用する。したがって、高圧部材には、高圧バルブの開口を支援する押上げ力を与える圧力の不均衡がある。

【0097】

図１０は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、液圧動作による第２の設計を例示する。磁気回路は、容易に最適化されることができるように、単一のアーマチュア２００にのみ作用する。アーマチュアおよび低圧バルブが上方に（ソレノイドに向けて作動チャンバから離れる方に）移動し、上側チャンバを低圧ラインに接続する。液圧カップ部材１６２は、ロッドに、したがって低圧ポペットに堅く接続される。圧力差は、低圧コネクティングロッドと低圧バルブ部材とを付勢して低圧バルブを閉じ、次いで高圧ポペットバルブを付勢する。スプールバルブが開いている時の図示されている位置では、（液圧流体のためのシンクとして機能する）さらなる低圧接続部１５４における中間領域から流体が流出するが、絞り１５３のために、中間領域内の圧力はＨＰ導管の圧力よりも低い。これにより、磁力の他に、ＨＰバルブを開くための力が与えられる。

【0098】

アーマチュアが上方に移動すると、パイロットステージが開かれ、中間領域内の圧力を低圧ポート１５４を介して抜く。（チャンバとして機能する）中間チャンバ内の圧力は、高圧導管内の圧力よりも低くなる。この圧力差は環状領域１６３に作用し、したがって低圧バルブを閉鎖させる。中間領域内の圧力はシリンダ圧力および高圧導管よりも低く、したがってＨＰバルブ部材に対する総押上げ力を引起す。

【0099】

図１１は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、液圧動作による第３の設計を例示する。ポペットピストンは直径が縮小され、したがってより速く移動する。操作時、アーマチュア１５７，２００がロッドに沿って上方に移動し、コネクティングロッドの穿孔１６０が開かれ、低圧ポート１５４を制御チャンバ１５２に接続する。（チャンバとして機能する）チャンバ内の圧力は、低圧ポートにおける圧力と等しくなり、領域１６８における高圧が低圧バルブを閉鎖させる（低圧バルブに対する総押上げ力が上方に作用するためである）。

【0100】

先の図のバルブのように、高圧バルブの開口動作が部分容積ポンピングサイクルによって支援されるため、高圧バルブ部材に対する総力は上向きである。

【0101】

図１２は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、液圧動作による第４の設計を例示する。（チャンバとして機能する）制御チャンバ１５２は径方向のドリルウェイを介して低圧ラインに接続し、したがって各バルブユニットのための追加的な低圧接続は必要とされない。このバルブは図１１に示したものと同様であるが、アーマチュア１５７によって開かれた流路は、穿孔１５５を介して低圧導管に直接接続する。操作は、ロッドの中心を通る１５４への流体経路の存在以外は図１１と同じであり、当該流体経路はその代りに上記の流体経路で置換される。

【0102】

図１１のアーマチュアはロッド上に載っており、ゆえにばね３０は双方の構成要素を下向き方向に押すように作用するが、図１２の配置は、別個のばねが個々のバルブ構成要素に作用するようなものである。ばね３０はアーマチュアに作用し、ばね２１０はロッドに作用し、ばね２４は高圧バルブポペットに作用する。

【0103】

図１３は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図である。この実施形態は図１２の実施形態上の変形例であり、高圧ポペットバルブ内に３つの構成要素がある。スリーブ構成要素１８５は、総上方流体力によって作動チャンバから離れる方に移動し、ロッド１６０の穴を通ってパイロットステージを開く。

【0104】

なお、低圧空洞に接続する穿孔１５５に関して、低圧バルブ部材に関連付けられたアーマチュア１５７が液圧で封止する。スリーブはエンドストップ１５９に載っており、ロッドおよびしたがって低圧バルブ部材を閉位置へと上方に移動させる。スリーブがロッドに対して上方に移動すると、パイロット流通路も開かれる。再び、高圧バルブ部材を開くために、部分ポンプを使用することができる。

【0105】

図１４は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図である。動作の方向が逆転され、パイロット構成要素がピントルで封止する。なお、低圧バルブ部材と関連付けられたアーマチュア１５７は、いずれの通路／穿孔も液圧で封止しない。ピントルを開くことにより、領域１５４とロッドの周りの領域（ばね２４／３０がここにある）との間に圧力の均等化が生じることが可能となる。

【0106】

図１５は、バルブユニット１のさらなる実施形態例の断面図であり、内側チャンバが内側穿孔１５５を介して低圧ラインに接続され、ピントルが接続する低圧流体源が低圧導管１０であるという点を除いて、図１４のバルブに非常に類似した設計を例示する。

【0107】

図１６は、パイロット構成要素がより多くの流れについて圧力均衡化される、この変形例を示す。ホイールモータバルブ（特に大きな高圧導管圧力であってもシャフトが静止している時にシリンダが加圧されることを可能にする手段をもたらすバルブが意味される）も組込む。ソレノイドが駆動されない場合、制御チャンバ１５２はアクチュエータポペットバルブ１５０によって封止される。アクチュエータポペットバルブはガイド１４０上を摺動し、圧力差に対抗してポペットバルブ１５０を移動させるためにわずかな力しか必要とされないように、アクチュエータポペットバルブの円錐面の封止直径はガイド１４０の直径と一致するように選択される。これにより、アーマチュア１５７が及ぼさなければならない力が減少し、アーマチュアの寸法を減少させ、スイッチングスピードを上昇させることが可能となる。またこれにより、アクチュエータポペットバルブによって選択的に封止されるポートの直径を、上記のピントル設計よりも大きくすることも可能となる。

【0108】

再び、制御チャンバはデフォルトで封止されるが、（液圧流体のためのシンクとして機能する）低圧ラインへの流体接続部１５４と流体連通される。一連の軸方向穿孔２２０は、液圧流体がガイド１４０を介して通過することを可能にする。

【0109】

操作時、ソレノイドの動作がアーマチュア１５７を押し下げ、その結果バネ１４５を圧縮するアクチュエータポペット１５０を押す。当該ばねは、ソレノイドが非導通状態である時には流体経路を閉鎖する。１５０の下方への移動により、制御チャンバ１５２が空にされる。その後、ロッドの周りの環状領域１６３において高圧流体から部分的に生じる総上方流体力を受けて、コネクティングロッドとしたがって低圧バルブとが上方に移動し、ロッドの直径拡大領域に上向きに当接する。

【0110】

コネクティングロッドがそのエンドストップに到達すると（つまり低圧ポペットが封止すると）、チェックボールは、（チェックボール収容領域２３５は制御チャンバ１５２を介して低圧シンクとして作用する低圧接続部１５４に流体接続されるため）上方に低圧を、（高圧導管と流体連通している場合は）下方に高圧を経験し、したがってボールがシートから離れる。ボールがシートから離れることで、高圧導管からの流体が、ロッドの軸方向穿孔に沿って穿孔１６０を介してシリンダ作動チャンバに入ることが可能となる。シリンダ圧力が上昇した場合、主要な高圧バルブ部材は総力によって上方に移動し、したがって高圧導管をシリンダに接続する。

【0111】

閉鎖のために、ソレノイドへの電流がスイッチオフされ、チャンバ１５２においてポペットバルブ１５０が行うようにアーマチュア１５７が上方に移動し、制御チャンバ内の圧力が上昇する。ばね２４，１３０および１４５は、構成要素を（高圧バルブが閉じ、低圧バルブが開いている）それらのデフォルト位置に押し戻す。

【0112】

チェックボール１５１は、別のチェックバルブ機構で置換されてもよい。
設計により、ピストンが移動することなく作動チャンバ内の圧力を上昇させることが可能となる。これは、たとえば車両において有用である。車両はゼロのシャフト速度、およびしたがって、静止しているピストンにより静止している場合がある。本質的に、シャフトは、補足機構が再始動する必要なしに、停止および始動することが可能とされてもよい。

【0113】

本明細書に開示した発明の範囲内でさらなる変形および修正がなされてもよい。
特徴のリスト

【符号の説明】

【0114】

１ バルブユニット
２ バルブ本体
３ 長手軸
４ 開口部
６ シリンダ（作動チャンバ）
８ 低圧バルブ部材（第１のバルブ部材）
９ ソレノイドコア
１０ 低圧流体導管
１２Ａ，１２Ｂ 内側および外側低圧バルブシート（第１のバルブシート）
１３ カプセル
１４ アパーチャ
１６ 高圧バルブ部材（第２のバルブ部材）
１８ 高圧バルブシート（第２のバルブシート）
２０ 高圧流体導管
２１ 非磁性ガイド
２２ 流体通路／穿孔
２３ 流体通路２２が通過するバルブ本体の部分
２４ ばね（高圧バルブ部材用）
２６ コネクティングロッド
２８ アーマチュア（低圧バルブ用、（第１の）アーマチュア）
２９ アーマチュア（高圧バルブ用、第２のアーマチュア）
３０ ばね（低圧バルブ部材用／コネクティングロッド用）
３２ ソレノイド（アクチュエータ）
３４ 環状封止片
３６ 外側ガイド部分
３８ 環状ブリッジ片
４０ 低圧アーマチュアの外周
４２ 非磁性材料
４４ 磁性材料のインサート
４６ 突起
４８ 径方向に面する表面
１４０ アクチュエータポペット用の（均衡した）ガイド
１４５ アクチュエータポペット用の（均衡した）ばね
１４７ ピントル（パイロット針）
１５０ アクチュエータポペット（均衡した）
１５１ ホイールモータパイロット（ボール）
１５２ 制御チャンバ
１５３ 絞り
１５４ さらなる低圧流体接続部
１５５ ドリルウェイ
１５６ 流体間隙
１５７ パイロット構成要素（パイロットバルブと関連付けられた（第１の）アーマチュア）
１５８ 中間領域
１５９ ロッドエンドストップ
１６０ パイロット穿孔
１６１ パイロット流
１６２ 液圧カップ部材
１６３ 環状表面領域
１６４ カップ穿孔
１６８ ロッド戻しばね
１６９ パイロットばね
１７０ チェックボールばね
１７５ 磁束ブリッジ
１８０ 高圧バルブ部材のアーマチュア部
１８５ ロッドのばね当接部分
１９０ パイロット流路
１９５ コネクティングロッドガイド
２００ 摺動（第１）アーマチュア
２０５ 導管
２１０ ばね
２２０ 一連の軸方向穿孔
２２５ ロッドの穿孔
２３５ コネクティングロッドのチェックボール収容領域

【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15】

【図16】