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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung, die zum Öffnen und Schließen durch eine Betätigungseinheit, die eine Betätigungsstange, die zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage ist, umfasst, in der Lage ist.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Ventilvorrichtung, die ein Ventil unter Verwendung einer Betätigungseinheit öffnet und schließt, umfasst eine direkt wirkende Ventilvorrichtung, die das Ventil direkt öffnet und schließt, und eine Vorsteuerventilvorrichtung, die einen Hauptkreis durch Antreiben eines Ventilkörpers unter Verwendung einer Fluiddruckdifferenz öffnet und schließt. Die direkt wirkende Ventilvorrichtung wird beispielsweise in PTL 1 offenbart. Die Vorsteuerventilvorrichtung wird beispielsweise in PTL 2 offenbart.
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Die in PTL 1 offenbarte direkt wirkende Ventilvorrichtung öffnet und schließt das Ventil unter Verwendung eines Solenoids, bei dem es sich um eine Art von Betätigungseinheit handelt. Wenn eine Erregerspule eines Solenoids nicht erregt ist, schließt der Ventilkörper einen Ventilsitz. Ein Kolben des Solenoids erzeugt einen Axialschub durch das Zuführen von Strom zu der Erregerspule. Eine mit dem Kolben integrierte Betätigungsstange bewegt sich in einer axialen Richtung durch den Schub des Kolbens und schiebt eine Schubstange an. Die angeschobene Schubstange trennt den Ventilkörper von dem Ventilsitz. Dadurch öffnet sich das Ventil.
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Die in PTL 2 offenbarte Vorsteuerventilvorrichtung umfasst eine Vorsteuerkammer, die einen Innendruck an ein Hauptventil in einer Ventilschließungsrichtung anlegt, und ein Vorsteuerventil, das den Innendruck der Vorsteuerkammer einstellt. D. h., eine Betätigung des Ventils hat zwei Phasen.
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LISTE BEKANNTER SCHRIFTEN
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PATENTLITERATUR
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- PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-175555
- PTL 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-008970
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Bei der in PTL 1 offenbarten direkt wirkenden Ventilanordnung ist es jedoch, da der Solenoid zum direkten Öffnen und Schließen des Ventils verwendet wird, erforderlich, einen relativ großen Solenoid zu verwenden und der Energieverbrauch steigt tendenziell. Insbesondere steigt die Tendenz mit zunehmendem Durchmesser des Ventils.
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Die in PTL 2 offenbarte Vorsteuerventilvorrichtung hingegen ist zum Öffnen und Schließen eines großen Ventils mit einer geringen Betätigungskraft in der Lage. Die Struktur der Ventilvorrichtung ist jedoch kompliziert. Darüber hinaus ist es, da die Betätigung des Ventils zwei Phasen hat, erforderlich, eine Verzögerung des Ansprechens auf die Betätigung zum Öffnen und Schließen des Ventils zu berücksichtigen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ventilvorrichtung, die zum Öffnen und Schließen eines großen Ventils mit einer geringen Betätigungskraft in der Lage ist, mit einer einfachen Struktur bereitzustellen.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben im Zuge umfangreicher Untersuchungen festgestellt, dass es durch den Einsatz eines mechanischen Verstärkungsmechanismus unter Verwendung des Hebelprinzips möglich ist, ein großes Ventil mit einer geringen Betätigungskraft zu öffnen und zu schließen. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf dieser Erkenntnis durchgeführt.
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Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zur Ermöglichung eines einfachen Verständnisses der vorliegenden Offenbarung Bezugszeichen in den anhängigen Zeichnungen in Klammern hinzugefügt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Formen beschränkt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Ventilvorrichtung (10):
- eine Betätigungseinheit (20), die eine Betätigungsstange (24) umfasst, die zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage ist;
- ein erstes Schubglied (30), das zum Vorschieben in derselben Richtung wie die Betätigungsstange (24) in der Lage ist, indem es von der Betätigungsstange (24), die vorgeschoben wird, angeschoben wird;
- ein plattenartiges Glied (50), das mindestens einen Momentarm (51) umfasst, der sich in einer eine axiale Richtung des ersten Schubglieds (30) schneidenden Richtung erstreckt, einen Kraftpunkt (P1) aufweist, der von dem ersten Schubglied (30) an einem ersten Ende (51a), wobei es sich um ein Ende auf einer Seite der axialen Mitte (CL) des ersten Schubglieds (30) handelt, angeschoben wird, einen Drehpunkt (P2) an einem zweiten Ende (51b), wobei es sich um ein Ende auf einer anderen Seite als der axialen Mitte (CL) handelt, aufweist und einen Wirkungspunkt (P3) zwischen dem Kraftpunkt (P1) und dem Drehpunkt (P2) aufweist;
- ein zweites Schubglied (60), das zum Vorschieben in derselben Richtung wie das erste Schubglied (30) in der Lage ist, indem es eine Kraft von dem Wirkungspunkt (P3) des Momentarms (51) empfängt; und
- ein Ventil (70), das zum Öffnen und Schließen entsprechend dem Vorschieben und Zurückziehen des zweiten Schubglieds (60) in der Lage ist, wobei
- das plattenartige Glied (50) mehrere Momentarme (51) umfasst, die in Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind,
- der Kraftpunkt (P1) jedes der mehreren Momentarme (51) von dem vorderen Ende (33) des ersten Schubglieds (30) angeschoben wird,
- das zweite Schubglied (60) eine Fläche (64), auf die eingewirkt wird, aufweist, die eine Kraft von dem Wirkungspunkt (P3) jedes der mehreren Momentarme (51) empfängt, und
- die mehreren Momentarme (51) durch einen ringförmigen Rahmenabschnitt (52) des plattenartigen Glieds (50) integral verbunden sind, wobei der Drehpunkt (P2) auf dem ringförmigen Rahmenabschnitt (52) angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Ventilvorrichtung (10A):
- eine Betätigungseinheit (20), die eine Betätigungsstange (24) umfasst, die zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage ist;
- ein erstes Schubglied (30), das zum Vorschieben in derselben Richtung wie die Betätigungsstange (24) in der Lage ist, indem es von der Betätigungsstange (24), die vorgeschoben wird, angeschoben wird;
- ein plattenartiges Glied (50), das mindestens einen Momentarm (51) umfasst, der sich in einer eine axiale Richtung des ersten Schubglieds (30) schneidenden Richtung erstreckt, einen Kraftpunkt (P1) aufweist, der von dem ersten Schubglied (30) an einem ersten Ende (51a), wobei es sich um ein Ende auf einer Seite der axialen Mitte (CL) des ersten Schubglieds (30) handelt, angeschoben wird, einen Drehpunkt (P2) an einem zweiten Ende (51b), wobei es sich um ein Ende auf einer anderen Seite als der axialen Mitte (CL) handelt, aufweist und einen Wirkungspunkt (P3) zwischen dem Kraftpunkt (P1) und dem Drehpunkt (P2) aufweist;
- ein zweites Schubglied (60), das zum Vorschieben in derselben Richtung wie das erste Schubglied (30) in der Lage ist, indem es eine Kraft von dem Wirkungspunkt (P3) des Momentarms (51) empfängt;
- ein Ventil (70), das zum Öffnen und Schließen entsprechend dem Vorschieben und Zurückziehen des zweiten Schubglieds (60) in der Lage ist;
- eine Lagerkammer (77) in dem das erste Schubglied (30), das plattenartige Glied (50) und das zweite Schubglied (60) aufgenommen sind; und
- ein Rückschlagventil (80), das geöffnet ist, wenn ein Innendruck der Lagerkammer (77) einen Außendruck übersteigt.
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Darüber hinaus kann das plattenartige Glied (50) mehrere Momentarme (51) umfassen, die in Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind,
der Kraftpunkt (P1) jedes der mehreren Momentarme (51) kann von dem vorderen Ende (33) des ersten Schubglieds (30) angeschoben werden,
das zweite Schubglied (60) kann eine Fläche (64), auf die eingewirkt wird, umfassen, die eine Kraft (W2) von dem Wirkungspunkt (P3) jedes der mehreren Momentarme (51) empfängt, und
die mehreren Momentarme (51) können durch einen ringförmigen Rahmenabschnitt (52) des plattenartigen Glieds (50) integral verbunden sein, wobei der Drehpunkt (P2) auf dem ringförmigen Rahmenabschnitt (52) angeordnet ist.
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Darüber hinaus kann bei dem plattenartigen Glied (50) eine Breite (Wd1) eines Abschnitts (54), an dem der Rahmenabschnitt (52) und die mehreren Momentarme (51) verbunden sind, schmaler als eine Breite (Wd2) eines Abschnitts (55) an dem der Wirkungspunkt (P3) angeordnet ist, sein.
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Darüber hinaus kann das plattenartige Glied (50) ein elastischer Körper sein.
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Darüber hinaus kann die Betätigungseinheit (20) ein elektromagnetischer Solenoid sein.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Das Hebelprinzip kann durch Verwendung eines Momentarms mit einem Drehpunkt, einem Kraftpunkt und einem Wirkungspunkt eingesetzt werden. Ein mechanischer Verstärkungsmechanismus, der das Hebelprinzip nutzt, wird eingesetzt, so dass eine einfache Konfiguration ohne Verwendung eines Vorsteuerventils gestatten kann, dass ein großes Ventil mit einer geringen Betätigungskraft geöffnet und geschlossen wird. Darüber hinaus kann durch Verwenden des Rückschlagventils die Menge an in die Pumpe gesaugter Luft weiter reduziert werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Ventilvorrichtung, die zum Öffnen und Schließen eines großen Ventils mit einer geringen Betätigungskraft in der Lage ist, mit einer einfachen Struktur bereitzustellen.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Ventilvorrichtung 10.
- [2] 2 ist eine vergrößerte Ansicht einer Führungsplatte, eines ersten Schubglieds, eines plattenartigen Glieds, eines zweiten Schubglieds und einer Ventilperipherie der in 1 dargestellten Ventilvorrichtung 10.
- [3] 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Führungsplatte, des ersten Schubglieds, des plattenartigen Glieds und des zweiten Schubglieds, die in 2 dargestellt werden.
- [4] 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration, bei der die Führungsplatte, das erste Schubglied und das plattenartige Glied, die in 2 dargestellt werden, kombiniert sind.
- [5] 5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Führungsplatte, dem ersten Schubglied, dem plattenartigen Glied und dem zweiten Schubglied, die in 2 dargestellt werden, darstellt.
- [6] 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration, bei der das plattenartige Glied und das zweite Schubglied, die in 2 dargestellt werden, kombiniert sind.
- [7] 7 ist ein Betriebsdiagramm der in 2 dargestellten Ventilvorrichtung 10.
- [8] 8 ist ein Diagramm, das die Modifikation 1 des in 3 dargestellten plattenartigen Glieds bei Betrachtung in der axialen Richtung darstellt.
- [9] 9 ist ein Diagramm, das die Modifikation 2 des in 3 dargestellten plattenartigen Glieds bei Betrachtung in der axialen Richtung darstellt.
- [10] 10 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Ventilvorrichtung 10A.
- [11] 11 ist eine vergrößerte Ansicht der Führungsplatte, des ersten Schubglieds, des plattenartigen Glieds, des zweiten Schubglieds, des Ventils und der Rückschlagventilperipherie der in 10 dargestellten Ventilvorrichtung 10A.
- [12] 12 ist ein Betriebsdiagramm der in 11 dargestellten Ventilvorrichtung 10A.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die in den anhängigen Zeichnungen dargestellte Form ist lediglich ein Beispiel für die vorliegende Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
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< Erste Ausführungsform >
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Die Ventilvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1-7 beschrieben. Gemäß der Darstellung in 1 ist eine Ventilvorrichtung 10 ein koaxiales, direkt wirkendes Ventil, das eine Betätigungseinheit 20, ein erstes Schubglied 30, ein plattenartiges Glied 50, ein zweites Schubglied 60 und ein Ventil 70 als Hauptkomponenten umfasst.
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Es wird bevorzugt, dass die Betätigungseinheit 20 mit einer Betätigungsstange 24, die zum Vorschieben und Zurückschieben (d. h. Gleiten) in der Lage ist, versehen ist und einen elektromagnetischen Solenoid umfasst. Der elektromagnetische Solenoid 20 (die Betätigungseinheit 20) umfasst einen Schub-Solenoid, der einen Kolben 23 durch Erregen einer Erregerspule 21 vorschiebt. Weiterhin wird stärker bevorzugt, dass der elektromagnetische Solenoid 20 ein sogenannter Proportionalsolenoid ist, bei dem die Vorschubstrecke des Kolbens 23 zu dem der Erregerspule 21 zugeführten Strom proportional ist. Mit der Konfiguration des Proportionalsolenoids kann der Öffnungsgrad des Ventils 70 entsprechend der Vorschubstrecke des Kolbens 23 eingestellt werden.
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Insbesondere umfasst der elektromagnetische Solenoid 20 die Erregerspule 21, einen Kern 22, der in der Erregerspule 21 vorgesehen ist, den Kolben 23, der in dem Kern 22 dahingehend geführt wird, zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage zu sein, und die stangenförmige (darunter rohrförmige) Betätigungsstange 24, die mit dem Kolben 23 verbunden ist.
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Die Erregerspule 21, der Kern 22, der Kolben 23 und die Betätigungsstange 24 sind in einem Solenoidgehäuse 25 untergebracht. Ein geöffnetes Ende des Solenoidgehäuses 25 wird mit einem Deckel 26 verschlossen. Die Betätigungsstange 24 wird von dem Kern 22 und dem Deckel 26 mit Buchsen 27 und 28 (Lagern 27 und 28) gestützt. Ein vorderes Ende 24a der Betätigungsstange 24 durchdringt in einer Vorschubrichtung (Richtung des Pfeils Ag) den Deckel 26.
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Das erste Schubglied 30, das plattenartige Glied 50, das zweite Schubglied 60 und das Ventil 70 sind auf einer Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 positioniert. Diese Glieder sind in einer Richtung von dem elektromagnetischen Solenoid 20 zu dem Ventil 70 in folgender Reihenfolge angeordnet: das erste Schubglied 30, das plattenartige Glied 50, das zweite Schubglied 60 und das Ventil 70. In dem zweiten Schubglied 60 ist eine Welle 61, die nachstehend beschrieben wird, näher an der Seite des elektromagnetischen Solenoids 20 angeordnet als das plattenartige Glied 50, und ein Abschnitt 62, auf den eingewirkt wird, und eine Schubstange 63 sind näher an der Seite des Ventils 70 als das plattenartige Glied 50 angeordnet.
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Wie in 1-3 dargestellt wird, ist das erste Schubglied 30 ein zylindrisches Glied, das zum Vorschieben in derselben Richtung wie die Betätigungsstange 24 in der Lage ist, indem es von der Betätigungsstange 24, die vorgeschoben wird, angeschoben wird, und weist eine Durchgangsbohrung 31 auf, die die axiale Mitte CL (Mittellinie CL der Betätigungsstange 24) durchdringt. Insbesondere umfasst das erste Schubglied 30 einen zylindrischen Hauptkörper 32 und einen kreisförmigen flanschförmigen Schubabschnitt 33, der an dem vorderen Ende des Hauptkörpers 32 integral ausgebildet ist.
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Bei der in 1, 2 und 7 dargestellten Konfiguration ist eine hintere Endfläche 32a des Hauptkörpers 32 in Kontakt mit der vorderen Endfläche 24a der Betätigungsstange 24, so dass sie von der vorderen Endfläche 24a angeschoben werden kann. Der Hauptkörper 32 wird von der Führungsplatte 40 dahingehend gestützt, zum Vorschieben und Zurückschieben in der axialen Richtung des ersten Schubglieds 30 in der Lage zu sein.
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Eine vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 (des vorderen Endes 33) ist eine Außenkegelfläche mit einer kegeligen Form. Die vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 ist nicht auf die Außenkegelfläche beschränkt und kann beispielsweise eine konvex oder konkav gekrümmte Fläche sein. Wie oben beschrieben wird, ist die vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 vorzugsweise eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche. Der Grund dafür wird nachstehend beschrieben.
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Wie in 1 und 2 dargestellt wird, überlagert die Führungsplatte 40 eine Endfläche (die Fläche auf einer dem elektromagnetischen Solenoid 20 gegenüberliegenden Seite) des Deckels 26 und ist an dem Solenoidgehäuse 25 angebracht. In einer Endfläche 40a (der Fläche 40 auf einer dem elektromagnetischen Solenoid 20 gegenüberliegenden Seite) der Führungsplatte 40 sind eine Vertiefung 41, die aus der Endfläche 40a vertieft ist, und ein Stützabschnitt 42, der von der Endfläche 40a vorragt, vorgesehen. Die Vertiefung 41 ist eine kreisförmige Ausnehmung mit der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 als Bezugspunkt. Die Größe des Durchmessers und die Tiefe der Vertiefung 41 sind so festgelegt, dass sie sich nicht störend auf die Vorschiebe- und Zurückschiebebewegung des Schubabschnitts 33 auswirken. Der Stützabschnitt 42 ist ein konischer Abschnitt, der einen Rand der Vertiefung 41 umgibt und sich zu der dem elektromagnetischen Solenoid 20 gegenüberliegenden Seite hin erstreckt. Eine Endfläche 42a (vordere Endfläche 42a) des Stützabschnitts 42 ist eine flache Fläche, die orthogonal zur Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 ist.
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Wie in 3 und 4 dargestellt wird, ist das plattenartige Glied 50 in einer flachen Plattenform unter Verwendung eines plattenförmigen elastischen Körpers (beispielsweise einer Stahlplatte aus Federstahl) ausgebildet. Die Plattenfläche des plattenartigen Glieds 50 weist zu der vorderen Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 und der Endfläche 42a des Stützabschnitts 42. Insbesondere umfasst das plattenartige Glied 50 mindestens einen (stärker bevorzugt mehrere) Momentarm(e) 51 und einen ringförmigen Rahmenabschnitt 52. 1-9 stellen das plattenartige Glied 50, das die mehreren Momentarme 51 umfasst, dar.
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Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf 2 sind die mehreren Momentarme 51 in einer eine axiale Richtung des ersten Schubglieds 30 schneidenden Richtung, d. h. in einer orthogonal zur Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 verlaufenden Richtung, länglich. Die mehreren Momentarme 51 sind in Intervallen in einer Umfangsrichtung mit gleichen Teilungen angeordnet und durch den Rahmenabschnitt 52 integral verbunden.
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Ein wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass jeder Momentarm 51 das Hebelprinzip nutzt. D. h., wie in 5 dargestellt wird, weist jeder Momentarm 51 einen Kraftpunkt P1 an einem ersten Ende 51a (im Folgenden als „ein Ende 51a“ bezeichnet) auf der Seite der axialen Mitte CL (der Seite der Mittellinie CL) des ersten Schubglieds 30 auf, weist einen Drehpunkt P2 an einem zweiten Ende 51b (im Folgenden als „das andere Ende 51b“ bezeichnet) auf der von der axialen Mitte CL verschiedenen Seite auf und weist einen Wirkungspunkt P3 zwischen dem Kraftpunkt P1 und dem Drehpunkt P2 (zwischen dem Kraftpunkt P1 und dem Drehpunkt P2 und auf einer Rückflächenseite des Kraftpunkts P1 und des Drehpunkts P2) auf. Auf diese Weise konfiguriert jeder Momentarm 51 einen mechanischen Verstärkungsmechanismus, der das Hebelprinzip einsetzt.
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Das eine Ende 51a des Momentarms 51 weist dahingehend zu der vorderen Endfläche 33a des Schubabschnitts 33, zum Anschieben von der vorderen Außenkegel-Endfläche 33a in der Lage zu sein. Ein Punkt an dem einen Ende 51a des Momentarms 51, der von der vorderen Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 des ersten Schubglieds 30 angeschoben wird, ist der Kraftpunkt P1. Jeder Momentarm 51 weist einen Kraftpunkt P1 auf.
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Das andere Ende 51b des Momentarms 51 wird von der Endfläche 42a des Stützabschnitts 42 direkt oder über eine flache Unterlegscheibe 53 gestützt. Ein Punkt des anderen Endes 51b des Momentarms 51, der von der Endfläche 42a des Stützabschnitts 42 gestützt wird, ist der Drehpunkt P2. Der Rahmenabschnitt 52 verbindet Abschnitte der mehreren Momentarme 51, wo der Drehpunkt P2 angeordnet ist.
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Der Wirkungspunkt P3 ist ein Punkt, an dem die an dem Kraftpunkt P1 empfangene Kraft erhöht und an das zweite Schubglied 60 aufgebracht wird (wodurch das zweite Schubglied 60 angeschoben wird).
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Eine Strecke (erste Strecke) von dem Drehpunkt P2 zu dem Kraftpunkt P1 ist L1. Eine Strecke (zweite Strecke) von dem Drehpunkt P2 zu dem Wirkungspunkt P3 ist L2, die kürzer als die erste Strecke L1 ist (L2 < L1). Hier ist eine auf den Kraftpunkt P1 wirkende Kraft (Eingabe) W1, und eine auf den Wirkungspunkt P3 wirkende Kraft (Wirkungskraft) ist W2. Die Formel „L1 × W1 = L2 × W2“ basiert auf dem Hebelprinzip. Da W2 = W1 × (L1/L2) und (L1/L2) > 1 erfüllt sind, kann die Wirkungskraft W2 bezüglich der Eingabe W1 erhöht werden. D. h., eine große Wirkungskraft W2 kann mit einer geringen Betätigungskraft W1 erzielt werden.
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Bei dem plattenartigen Glied 50 ist eine Breite Wd1 eines Abschnitts 54, wo der Rahmenabschnitt 52 und die mehreren Momentarme 51 verbunden sind, schmaler als eine Breite Wd2 eines Abschnitts 55, wo der Wirkungspunkt P3 angeordnet ist.
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Das zweite Schubglied 60 ist auf einer dem ersten Schubglied 30 gegenüberliegenden Seite bezüglich des plattenartigen Glieds 50 positioniert und kann in derselben Richtung wie das erste Schubglied 30 durch Empfangen einer Kraft von dem Wirkungspunkt P3 jedes Momentarms 51 vorgeschoben werden.
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Insbesondere umfasst das zweite Schubglied 60 gemäß der Darstellung in 2, 5 und 6 eine Welle 61, die in der Durchgangsbohrung 31 des ersten Schubglieds 30 dahingehend gestützt wird, zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage zu sein, und den scheibenförmigen Abschnitt 62, auf den eingewirkt wird, der an einem vorderen Ende der Welle 61 integral vorgesehen ist, und die Schubstange 63, die sich von dem Abschnitt 62, auf den eingewirkt wird, zu der dem ersten Schubglied 30 gegenüberliegenden Seite erstreckt. Die Welle 61, der Abschnitt 62, auf den eingewirkt wird, und die Schubstange 63 sind auf der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 positioniert und integral ausgebildet oder durch Verbinden der einzelnen Glieder integriert.
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Auf einer zuweisenden Fläche 62a des Abschnitts 62, auf den eingewirkt wird, die zu den mehreren Momentarmen 51 weist, sind eine Fläche 64, auf die eingewirkt wird, und eine Vertiefung 65 zur Verhinderung einer störenden Einwirkung vorgesehen.
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Die Fläche 64, auf die eingewirkt wird, ist eine Fläche, die eine Kraft von jedem der Wirkungspunkte P3 der mehreren Momentarme 51 empfängt, und ist eine kreisförmige ringförmige Fläche mit der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 als Bezugspunkt. Es wird bevorzugt, dass diese ringförmige Fläche 64, auf die eingewirkt wird, eine Fläche ist, die die axiale Richtung des ersten Schubglieds 30 schneidet (eine Fläche, die zu der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 orthogonal ist), d. h. eine Fläche, die zu den mehreren Momentarmen 51 dahingehend parallel ist, gleichmäßig mit jedem der Wirkungspunkte P3 in Kontakt gebracht zu werden. Ferner wird bevorzugt, dass der Querschnitt der ringförmigen Fläche 64, auf die eingewirkt wird, eine kegelige Form aufweist, die sich mit Annäherung an den Wirkungspunkt P3 verjüngt, um eine akkurate Positionierung des Kontaktpunkts mit jedem Wirkungspunkt P3 sicherzustellen.
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Die Vertiefung 65 zur Verhinderung einer störenden Einwirkung ist aus der zuweisenden Fläche 62a vertieft. Jeder Momentarm 51, der die Kraft an dem Kraftpunkt P1 empfängt, wird zu der zuweisenden Fläche 62a des zweiten Schubglieds 60 hin elastisch verformt. Die Vertiefung 65 zur Verhinderung einer störenden Einwirkung ist in der zuweisenden Fläche 62a vorgesehen, so dass die zuweisende Fläche 62a nicht störend auf jeden elastisch verformten Momentarm 51 einwirkt. Durch das Vorhandensein der Vertiefung 65 zur Verhinderung einer störenden Einwirkung kann jeder Momentarm 51 ohne Weiteres elastisch verformt werden, obgleich sich jeder Momentarm 51 neben der zuweisenden Fläche 62a befindet.
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Im Folgenden wird der Grund, warum bevorzugt wird, dass die vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 des ersten Schubglieds 30 gemäß der Darstellung in 5 als eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, beschrieben.
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Zunächst wird angenommen, dass die vordere Endfläche 33a eine Ebene entlang der Fläche des Momentarms 51 ist. In diesem Fall wird die vordere Endfläche 33a, die in der Vorschieberichtung der Betätigungsstange 24 (der Richtung des Pfeils Ag) vorgeschoben wird, in Flächenkontakt mit der Fläche des Momentarms 51 gebracht. In diesem Fall wechselt die Position des Kraftpunkts P1, wenn der Momentarm 51, der von der vorderen Endfläche 33a angeschoben wird, gebogen wird, nach außen in einer radialen Richtung der vorderen Endfläche 33a (der von der Mittellinie CL weg verlaufenden Richtung). Somit ist die auf den Wirkungspunkt P3 wirkende Kraft tendenziell gering. D. h., in derartiger Form ist es schwierig, die Wirkung des Verstärkungsmechanismus ausreichend aufzuzeigen.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist die vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 hingegen als eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche ausgebildet. Somit kann, selbst wenn der Momentarm 51, der von der vorderen Endfläche 33a angeschoben wird, gebogen wird, verhindert werden, dass sich die Position des Kraftpunkts P1 ändert. Dadurch kann die auf den Wirkungspunkt P3 wirkende Kraft groß gehalten werden. D. h., die Wirkung des Verstärkungsmechanismus kann in ausreichendem Maße aufgezeigt werden, indem die vordere Endfläche 33a als eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche ausgebildet wird. Dies ist der Grund, warum die vordere Endfläche 33a als eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann, obgleich die vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 als eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist, hinsichtlich der Erleichterung der Konstruktion des ersten Schubglieds 30, die Seite des zweiten Schubglieds 60 als eine Außenkegelfläche oder eine gekrümmte Fläche ausgebildet sein.
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Gemäß der Darstellung in 2 können das erste Schubglied 30 und das zweite Schubglied 60 durch ein Vorspannglied 67, das als eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist, in eine Richtung, in der die Schubglieder axial voneinander getrennt sind, vorgespannt werden.
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Gemäß der Darstellung in 1 und 2 öffnet und schließt die Schubstange 63 des zweiten Schubglieds 60 das Ventil 70. Dementsprechend kann das Ventil 70 gemäß dem Vorschieben und Zurückschieben des zweiten Schubglieds 60 geöffnet und geschlossen werden. Das Ventil 70 umfasst ein Ventilgehäuse 71, einen Ventilsitz 72, einen Ventilkörper 73, ein Druckglied 74 und ein Vorspannglied 75.
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Das Ventilgehäuse 71 ist direkt oder über die Führungsplatte 40 an dem Solenoidgehäuse 25 angebracht und in ihm sind das plattenartige Glied 50 und das zweite Schubglied 60 untergebracht. Weiterhin ist in dem Ventilgehäuse 71 der Ventilsitz 72, der Ventilkörper 73, das Druckglied 74 und das Vorspannglied 75 untergebracht und es umfasst einen ersten Kanal 71a und einen zweiten Kanal 71b, durch den Fluid hindurchströmen kann. Beispielsweise ist der erste Kanal 71a ein Einlass für das Fluid und der zweite Kanal 71b ist ein Auslass für das Fluid. Der zweite Kanal 71b ist näher an dem zweiten Schubglied 60 positioniert als der erste Kanal 71a.
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Der Ventilsitz 72, der Ventilkörper 73, das Druckglied 74 und das Vorspannglied 75 weisen jeweilige axiale Mittelpunkte auf, die an dem axialen Mittelpunkt CL (auf der Mittellinie CL) des ersten Schubglieds 30 positioniert sind, und sind in dieser Reihenfolge in der Vorschieberichtung des zweiten Schubglieds 60 angeordnet.
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Der Ventilsitz 72 ist ein hohles Glied, das in das Ventilgehäuse 71 geschraubt werden kann, und weist einen Strömungspfad 72a, der in einer axialen Richtung durchdringt, und eine Lagerfläche 72b auf. Die Lagerfläche 72b ist eine Innenkegelfläche, die an einer Endfläche auf einer dem zweiten Schubglied 60 gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist. Der Strömungspfad 72a durchdringt dem Ventilsitz 72 in der axialen Richtung, durchdringt auch dem Ventilsitz 72 in der radialen Richtung zu dem zweiten Kanal 71b hin und durchdringt die Lagerfläche 72b. Die Schubstange 63 ist in dem Strömungspfad 72a angeordnet und ist zum Vorschieben und Zurückschieben durch den Ventilsitz 72 in der Lage.
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Der Ventilkörper 73 ist ein Glied, das den Ventilsitz 72 öffnet und schließt, und ist vorzugsweise sphärisch. Das vordere Ende der Schubstange 63 kann den Ventilkörper 73 gegen den Ventilsitz 72 schieben. Das Druckglied 74 drückt den Ventilkörper 73 durch eine Vorspannkraft des Vorspannglieds 75, wie z. B. einer Schraubendruckfeder, an den Ventilsitz 72.
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Als Nächstes wird der Betrieb der Ventilvorrichtung 10 beschrieben. Gemäß der Darstellung in 1 befinden sich der Kolben 23 und die Betätigungsstange 24, wenn die Erregerspule 21 des elektromagnetischen Solenoids 20 nicht erregt wird, in der zurückgezogenen Stellung. Dementsprechend schiebt die Schubstange 63 den Ventilkörper 73 nicht an. Der Ventilkörper 73 wird durch das Druckglied 74 und das Vorspannglied 75 gegen den Ventilsitz 72 gedrückt. Dadurch ist das Ventil 70 geschlossen.
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Danach bewirkt, wenn die Erregerspule 21 erregt wird, eine von der Erregerspule 21 erzeugte Magnetkraft das Vorschieben (Vorschieben in der Richtung des Pfeils Ag) des Kolbens 23 und der Betätigungsstange 24. Die vorgeschobene Betätigungsstange 24 schiebt das erste Schubglied 30 an und schiebt das erste Schubglied 30 zu dem plattenartigen Glied 50 vor. Wie in 5 dargestellt wird, schiebt die vordere Endfläche 33a des Schubabschnitts 33 des ersten Schubglieds 30 den Kraftpunkt P1 jedes Momentarms 51 an. Jeder Momentarm 51 mit gedrücktem Kraftpunkt P1 wird elastisch verformt und schiebt die Fläche 64, auf die eingewirkt wird, des zweiten Schubglieds 60 mit dem Wirkungspunkt P3 an. Wenn das zweite Schubglied 60 auf diese Art und Weise angeschoben wird, wie in 7 dargestellt wird, schiebt das vordere Ende der Schubstange 63 des zweiten Schubglieds 60 den Ventilkörper 73 entgegen der Vorspannkraft des Vorspannglieds 75 an. Dadurch öffnet sich das Ventil 70, und der erste Kanal 71a und der zweite Kanal 71b werden über den Strömungspfad 72a verbunden. Damit wird das dem ersten Kanal 71a zugeführte Fluid durch den Strömungspfad 72a aus dem zweiten Kanal 71 b ausgelassen.
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Danach verschwindet gemäß der Darstellung in 1, wenn die Erregung der Erregerspule 21 beendet wird, die Kraft zum Schieben des zweiten Schubglieds 60, so dass die Schubstange 63 durch die Vorspannkraft des Vorspannglieds 75 zurückgezogen wird. Dadurch wird das Ventil 70 geschlossen und das zweite Schubglied 60, jeder Momentarm 51 (siehe 2), die Betätigungsstange 24 und der Kolben 23 kehren in ihre zurückgezogenen Ausgangsstellungen zurück.
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Die Beschreibung der Ventilvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform wird wie folgt zusammengefasst.
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Gemäß der Darstellung in 1-7 umfasst die Ventilvorrichtung 10
die Betätigungseinheit 20, die die Betätigungsstange 24 umfasst, die zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage ist,
das erste Schubglied 30, das zum Vorschieben in derselben Richtung wie die Betätigungsstange 24 in der Lage ist, indem es von der Betätigungsstange 24, die vorgeschoben wird, angeschoben wird,
das plattenartige Glied 50, das mindestens einen Momentarm 51 umfasst, der sich in einer die axiale Richtung des ersten Schubglieds 30 schneidenden Richtung erstreckt, den Kraftpunkt P1 aufweist, der von dem ersten Schubglied 30 an dem ersten Ende 51a, wobei es sich um ein Ende auf einer Seite der axialen Mitte CL des ersten Schubglieds 30 handelt, angeschoben wird, den Drehpunkt P2 an dem zweiten Ende 51b, wobei es sich um ein Ende auf einer anderen Seite als der axialen Mitte CL handelt, aufweist und den Wirkungspunkt P3 zwischen dem Kraftpunkt P1 und dem Drehpunkt P2 aufweist,
das zweite Schubglied 60, das zum Vorschieben in derselben Richtung wie das erste Schubglied 30 in der Lage ist, indem es eine Kraft von dem Wirkungspunkt P3 des Momentarms 51 empfängt, und
das Ventil 70, das zum Öffnen und Schließen entsprechend der Vorschiebe- und Zurückziehbewegung des zweiten Schubglieds 60 in der Lage ist.
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Wie oben beschrieben wird, kann das Hebelprinzip durch Verwendung des Momentarms 51, der den Kraftpunkt P1, den Drehpunkt P2 und den Wirkungspunkt P3 aufweist, eingesetzt werden. Ein mechanischer Verstärkungsmechanismus, der das Hebelprinzip nutzt, wird eingesetzt, so dass eine einfache Konfiguration ohne Verwendung eines Vorsteuerventils gestatten kann, dass ein großes Ventil 70 mit einer geringen Betätigungskraft geöffnet und geschlossen wird.
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Weiterhin, gemäß 3-6,
umfasst das plattenartige Glied 50 die mehreren Momentarme 51, die in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind,
wird der Kraftpunkt P1 jedes der mehreren Momentarme 51 von dem vorderen Ende 33 (dem Schubabschnitt 33) des ersten Schubglieds 30 angeschoben, und
weist das zweite Schubglied 60 die Fläche 64, auf die eingewirkt wird, auf, die die Kraft von dem Wirkungspunkt P3 jedes der mehreren Momentarme 51 empfängt.
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Dadurch ist es möglich, einen stabilen Ventilbetrieb durchzuführen, bei dem der Kraftpunkt P1 und der Wirkungspunkt P3 nicht in die Umfangsrichtung vorgespannt werden.
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Weiterhin sind gemäß der Darstellung in 3 und 5 die mehreren Momentarme 51 durch den ringförmigen Rahmenabschnitt 52 des plattenartigen Glieds 50, auf dem der Drehpunkt P2 angeordnet ist, integral verbunden. Dadurch kann jeder Momentarm 51 durch Integrieren der mehreren Momentarme 51 akkurat positioniert werden.
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Weiterhin ist gemäß der Darstellung in 3 und 5 bei dem plattenartigen Glied 50 die Breite Wd1 des Abschnitts 54, wo der Rahmenabschnitt 52 und die mehreren Momentarme 51 verbunden sind, schmaler als die Breite Wd2 des Abschnitts 55, wo der Wirkungspunkt P3 angeordnet ist.
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Somit weist der Momentarm 51 eine Federeigenschaft (Federkomponente) auf. Gemäß der Darstellung in 1 wird der Schub der Betätigungseinheit 20 durch die Federeigenschaft des Momentarms 51 auf das Ventil 70 übertragen. Dementsprechend ist es möglich, beliebig eine relativ große „Federkonstante“ festzulegen. Darüber hinaus ist es möglich, die Öffnungs- und Schließbewegungseigenschaften des Ventils 70 von der Masse auf der Seite der Betätigungseinheit 20 zu trennen. Somit ist es möglich, Ventilöffnungseigenschaften mit hohem Ansprechen auf geringfügige Druckvariationen an den Einlässen und Auslässen 71a und 71b (dem ersten Kanal 71a und dem zweiten Kanal 71b) des Ventils 70 und Variationen beim Schub der Betätigungseinheit 20 zu erzielen.
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Weiterhin ist gemäß der Darstellung in 1 und 7 das plattenartige Glied 50 ein elastischer Körper. Dementsprechend kann der Momentarm 51 leicht in der Richtung der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 elastisch verformt werden, so dass es möglich ist, das Ventil 70 gleichmäßig zu öffnen und zu schließen.
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Weiterhin ist gemäß der Darstellung in 1 die Betätigungseinheit 20 ein elektromagnetischer Solenoid. Dementsprechend ist es möglich, die Betätigungseinheit 20 mit der Betätigungsstange 24, die vorgeschoben und zurückgeschoben wird, mit einer relativ einfachen Konfiguration auszubilden.
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Der Rahmenabschnitt 52 (siehe 3) der obigen Ventilvorrichtung 10 kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, bei der die mehreren Momentarme 51 miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der Rahmenabschnitt 52 wie bei der in 8 dargestellten Modifikation 1 dazu konfiguriert sein, die einen Enden 51a der mehreren Momentarme 51 miteinander zu verbinden. Weiterhin kann der Rahmenabschnitt 52 gemäß der in 9 dargestellten Modifikation 2 dazu konfiguriert sein, die mittigen Abschnitte der mehreren Momentarme 51 in der Längsrichtung miteinander zu verbinden.
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Als Nächstes wird die Ventilvorrichtung 10A gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10-12 und 5 gemäß obiger Beschreibung beschrieben.
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< Zweite Ausführungsform >
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10 ist eine der oben beschriebenen 1 entsprechende Darstellung, die eine Querschnittsstruktur der Ventilvorrichtung 10A darstellt. 11 ist eine Darstellung, die der oben beschriebenen 2 entspricht. 12 ist eine der oben beschriebenen 7 entsprechende Darstellung. Darüber hinaus wird die oben beschriebene 5 so wie sie ist verwendet.
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Die in 10 dargestellte Ventilvorrichtung 10A ist durch die folgenden drei Abweichungen von der oben beschriebenen Ventilvorrichtung 10 gekennzeichnet. Die erste Abweichung ist eine Teilabweichung bei der Konfiguration der Führungsplatte 40 (siehe 11 und 12). Die zweite Abweichung besteht darin, dass eine Lagerkammer 77, die die Vertiefung 41 der Führungsplatte 40 und die Vertiefung 76 des Ventilgehäuses 71 umfasst, mit der Außenumgebung des Ventilgehäuses 71 durch eine Verbindungsöffnung 45 in Verbindung steht (siehe 11). Die dritte Abweichung ist die Aufnahme eines Rückschlagventils 80, das geöffnet wird, wenn der Innendruck der Lagerkammer 77 den Außendruck übersteigt (siehe 11). Wenn der Druck der durch das Rückschlagventil 80 verschlossenen Lagerkammer 77 den Druck eines auf der gegenüberliegenden Seite der Lagerkammer 77 angeordneten Raums über das dazwischen angeordnete Rückschlagventil 80 hinweg übersteigt, öffnet sich das Rückschlagventil 80. Andere Grundkonfigurationen entsprechen jenen der in 1-9 dargestellten Ventilvorrichtung 10. Die Elemente, die jenen der oben beschriebenen Ventilvorrichtung 10 entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf ihre detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
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Das plattenartige Glied 50 der Ventilvorrichtung 10A umfasst mehrere Momentarme 51, die in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 als ein Bezugspunkt dient (3 und 5 oben). Genauer umfasst das plattenartige Glied 50 der Ventilvorrichtung 10A drei Momentarme 51. Im Hinblick auf eine einfache Erhöhung der Dauerhaftigkeit des plattenartigen Glieds 50 beträgt die Anzahl an Momentarmen 51 stärker bevorzugt 2 oder 3.
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Gemäß der Darstellung in 11 umfasst die Führungsplatte 40 einen zylindrischen Basisabschnitt 43 mit der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 (siehe 10) als ein Bezugspunkt und einen scheibenförmigen Flansch 44, der integral auf einer Außenperipheriefläche eines Endes des Basisabschnitts 43 (dem Ende auf einer dem in 10 dargestellten elektromagnetischen Solenoid 20 gegenüberliegenden Seite) ausgebildet ist. Der Außendurchmesser des Flanschs 44 ist größer als der Außendurchmesser des Basisabschnitts 43. Die Endfläche 40a der Führungsplatte 40 wird von der Flanschfläche 44a des Flanschs 44 gebildet. Die Vertiefung 41 ist in dem Basisabschnitt 43 vorgesehen.
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Eine erste Endfläche 71c des Ventilgehäuses 71 weist zu der Endfläche 40a der Führungsplatte 40 (der Flanschfläche 44a des Flanschs 44) mit einem dazwischen definierten Spalt. Das Ventilgehäuse 71 umfasst eine Vertiefung 76, in der das plattenartige Glied 50 und das zweite Schubglied 60 untergebracht sind. Die Vertiefung 76 ist eine säulenförmige Ausnehmung mit der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 als ein Bezugspunkt und ist mit der Vertiefung 41 der Führungsplatte 40 verbunden. Im Folgenden werden die Vertiefung 41 der Führungsplatte 40 und die Vertiefung 76 des Ventilgehäuses 71 zusammengefasst als die Lagerkammer 77 bezeichnet. In der Lagerkammer 77 sind das erste Schubglied 30, das plattenartige Glied 50 und das zweite Schubglied 60 untergebracht.
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Weiterhin umfasst die Führungsplatte 40 mehrere Verbindungsöffnungen 45, die den Flansch 44 entlang der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 durchdringen. Weiterhin umfasst der Stützabschnitt 42, der ringförmig ist, mehrere Verbindungskanäle 46, die eine Verbindung von der Vertiefung 41 in einer radial nach außen gerichteten Richtung des Stützabschnitts 42 herstellen.
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Das Rückschlagventil 80 (Einwegventil 80) ist auf einer hinteren Fläche 44b des Flanschs 44 (der Fläche 44b des Flanschs 44 auf der der Flanschfläche 44a gegenüberliegenden Seite) angeordnet. Das Rückschlagventil 80 umfasst einen Ventilkörper 81, der die mehreren Verbindungsöffnungen 45 öffnet und schließt, und ein Vorspannglied 82, das eine Kraft an den Ventilkörper 81 in einer Schließrichtung anlegt. Der Ventilkörper 81 wird von einer ringförmigen flachen Platte gebildet, die lose um den Basisabschnitt 43 der Führungsplatte 40 herum gepasst ist. Der Ventilkörper 81 schließt die mehreren Verbindungsöffnungen 45 durch Überlagern der hinteren Fläche 44b des Flanschs 44. Das Vorspannglied 82 spannt den Ventilkörper 81 zur hinteren Fläche 44b des Flanschs 44 vor und wird beispielsweise durch eine Schraubendruckfeder gebildet.
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Das Rückschlagventil 80 ist nicht auf die Struktur mit dem Ventilkörper 81 und dem Vorspannglied 82 beschränkt, und der Ventilkörper 81 selbst kann beispielsweise aus einer Blattfeder gebildet sein. In dem Fall ist das Vorspannglied 82 nicht erforderlich.
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Wenn sich die Ventilvorrichtung 10A in dem in 11 dargestellten Zustand befindet, wirkt der Druck (Innendruck) in der Lagerkammer 77 auf den Ventilkörper 81 des Rückschlagventils 80 durch die Verbindungskanäle 46 und die Verbindungsöffnungen 45. Wenn dieser Innendruck den Druck außerhalb der Lagerkammer 77 (den Druck außerhalb der Ventilvorrichtung 10A) nicht übersteigt, schließt der Ventilkörper 81 die Verbindungsöffnung 45 durch die Vorspannkraft des Vorspannglieds 82. D. h., das Rückschlagventil 80 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten.
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Das Ventilgehäuse 71 umfasst eine Verbindungsöffnung 78, durch die die Lagerkammer 77 mit der Außenumgebung in Verbindung steht. Die Verbindungsöffnung 78 ist in der zweiten Endfläche 71d des Ventilgehäuses 71 (der Endfläche 71d auf der der Vertiefung 76 gegenüberliegenden Seite) offen und kann mit einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) verbunden sein. Hoher Druck, wie z. B. Hydraulikdruck, kann von der externen Vorrichtung durch die Verbindungsöffnung 78 auf die Lagerkammer 77 wirken.
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Wenn der Innendruck der Lagerkammer 77 den Druck außerhalb der Lagerkammer 77 übersteigt, übersteigt die Kraft, die den Ventilkörper 81 öffnet, die von dem Vorspannglied 82 zum Schließen des Ventilkörpers 81 angelegte Kraft, und dementsprechend wird der Ventilkörper 81 geöffnet. Wie oben beschrieben wird, wird, wenn sich das Rückschlagventil 80 öffnet, der Innendruck der Lagerkammer 77 nach außen abgegeben.
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Die Beschreibung der Ventilvorrichtung 10A wird wie folgt zusammengefasst.
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Gemäß der Darstellung in 10-12 und auch in 5 gemäß obiger Beschreibung umfasst die Ventilvorrichtung 10A:
- eine Betätigungseinheit 20, die eine Betätigungsstange 24 umfasst, die zum Vorschieben und Zurückschieben in der Lage ist;
- ein erstes Schubglied 30, das zum Vorschieben in derselben Richtung wie die Betätigungsstange 24 in der Lage ist, indem es von der Betätigungsstange 24, die vorgeschoben wird, angeschoben wird;
- ein plattenartiges Glied 50, das mindestens einen Momentarm 51 umfasst, der sich in einer eine axiale Richtung des ersten Schubglieds 30 schneidenden Richtung erstreckt, einen Kraftpunkt P1 aufweist, der von dem ersten Schubglied 30 an einem ersten Ende 51a, wobei es sich um ein Ende auf einer Seite der axialen Mitte CL des ersten Schubglieds 30 handelt, angeschoben wird, einen Drehpunkt P2 an einem zweiten Ende 51b, wobei es sich um ein Ende auf einer anderen Seite als der axialen Mitte CL handelt, aufweist und einen Wirkungspunkt P3 zwischen dem Kraftpunkt P1 und dem Drehpunkt P2 aufweist;
- ein zweites Schubglied 60, das zum Vorschieben in derselben Richtung wie das erste Schubglied 30 in der Lage ist, indem es eine Kraft von dem Wirkungspunkt P3 des Momentarms 51 empfängt,
- ein Ventil 70, das zum Öffnen und Schließen entsprechend dem Vorschieben und Zurückziehen des zweiten Schubglieds 60 in der Lage ist;
- eine Lagerkammer 77 in dem das erste Schubglied 30, das plattenartige Glied 50 und das zweite Schubglied 60 aufgenommen sind; und
- ein Rückschlagventil 80, das geöffnet ist, wenn ein Innendruck der Lagerkammer 77 einen Außendruck übersteigt.
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Wie oben beschrieben wird, ist es möglich, das Hebelprinzip durch Verwendung des Momentarms 51, der den Kraftpunkt P1, den Drehpunkt P2 und den Wirkungspunkt P3 aufweist, anzuwenden. Durch das Anwenden eines mechanischen Verstärkungsmechanismus, der das Hebelprinzip nutzt, ist es bei einer einfachen Konfiguration ohne das Vorsteuerventil möglich, die Ventilvorrichtung 10A, die dazu in der Lage ist, zu gestatten, dass ein großes Ventil 70 mit einer geringen Betätigungskraft geöffnet und geschlossen wird, bereitzustellen.
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Darüber hinaus umfasst die Ventilvorrichtung 10A das Rückschlagventil 80, das geöffnet ist, wenn der Innendruck der Lagerkammer 77 den Außendruck übersteigt. Selbst wenn der Druck im Inneren der Lagerkammer 77 abgebaut wird, bleibt das Rückschlagventil 80 in dem geschlossenen Zustand und dementsprechend dringt Luft nicht von der Außenumgebung der Ventilvorrichtung 10A in die Lagerkammer 77 ein, selbst wenn der Druck im Inneren der Lagerkammer 77 abgebaut wird. Selbst wenn die Ventilvorrichtung 10A an verschiedenen Vorrichtungen (nicht dargestellt) angebracht ist, werden die verschiedenen Vorrichtungen nicht durch die von der Außenumgebung der Ventilvorrichtung 10A in die Lagerkammer 77 eindringende Luft beeinträchtigt. Somit ist es gemäß der Ventilvorrichtung 10A, die das Rückschlagventil 80 umfasst, möglich, die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Vorrichtungen ausreichend sicherzustellen.
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Als ein Beispiel ist es möglich, die Ventilvorrichtung 10A in einem Stoßdämpfer vorzusehen. Der Stoßdämpfer wird beispielsweise in einer Vorderradgabel eines Aufsitzfahrzeugs angewendet. In diesem Fall ist der Stoßdämpfer in einem im Wesentlichen vertikalen Zustand an dem Aufsitzfahrzeug befestigt, so dass die Pumpe unterhalb der Ventilvorrichtung 10A positioniert ist. Die Pumpe umfasst einen Zylinder, eine Stange und einen Stoßdämpferkolben und baut Druck im Inneren der Ölkammer auf und/oder ab. Die Ölkammer steht mit der Lagerkammer 77 durch die Verbindungsöffnung 78 der Ventilvorrichtung 10A in Verbindung. Wenn der Stoßdämpfer beim Ausfederungshub ist, saugt die Pumpe Öl an durch Abbauen von Druck im Inneren der Lagerkammer 77 und der Ölkammer. Die Ventilvorrichtung 10A, die in dem Stoßdämpfer enthalten ist, umfasst das Rückschlagventil 80. Wenn Druck im Inneren der Lagerkammer 77 und der Ölkammer abgebaut wird, wird das Rückschlagventil 80 geschlossen, und dementsprechend dringt die Außenluft nicht durch die Lagerkammer 77 mit abgebautem Druck in die Ölkammer ein. Dementsprechend kann die Pumpe, wenn der Stoßdämpfer von dem Ausfederungshub zum Einfederungshub wechselt, das Öl in der Ölkammer ausreichend mit Druck beaufschlagen. Dadurch ist es möglich, die Leistungsfähigkeit der Pumpe ausreichend sicherzustellen.
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Weiterhin, gemäß der Darstellung in 11 und auch 5 und 6 gemäß obiger Beschreibung, umfasst das plattenartige Glied 50 die mehreren Momentarme 51, die in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind,
wird der Kraftpunkt P1 jedes der mehreren Momentarme 51 von dem vorderen Ende 33 (dem Schubabschnitt 33) des ersten Schubglieds 30 angeschoben, und
umfasst das zweite Schubglied 60 die Fläche 64, auf die eingewirkt wird, die die Kraft von dem Wirkungspunkt P3 jedes der mehreren Momentarme 51 empfängt.
Dadurch ist es möglich, einen stabilen Ventilbetrieb durchzuführen, bei dem der Kraftpunkt P1 und der Wirkungspunkt P3 nicht in die Umfangsrichtung vorgespannt sind.
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Weiterhin sind gemäß der Darstellung in 5, die oben beschrieben wird, die mehreren Momentarme 51 durch den ringförmigen Rahmenabschnitt 52 des plattenartigen Glieds 50 integral verbunden, wobei der Drehpunkt P2 auf dem ringförmigen Rahmenabschnitt 52 angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, die Position jedes Momentarms 51 durch Integrieren der mehreren Momentarme 51 akkurat festzulegen.
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Weiterhin ist gemäß der Darstellung in 5 bei dem plattenartigen Glied 50 die Breite Wd1 des Abschnitts 54, wo der Rahmenabschnitt 52 und die mehreren Momentarme 51 verbunden sind, schmaler als die Breite Wd2 des Abschnitts 55, wo der Wirkungspunkt P3 angeordnet ist.
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Somit weist der Momentarm 51 eine Federeigenschaft (Federkomponente) auf. Gemäß der Darstellung in 10 wird der Schub der Betätigungseinheit 20 durch die Federeigenschaft des Momentarms 51 auf das Ventil 70 übertragen. Dementsprechend ist es möglich, beliebig eine relativ große „Federkonstante“ festzulegen. Darüber hinaus ist es möglich, die Öffnungs- und Schließbewegungseigenschaften des Ventils 70 von der Masse auf der Seite der Betätigungseinheit 20 zu trennen. Somit ist es möglich, Ventilöffnungseigenschaften mit hohem Ansprechen auf geringfügige Druckvariationen an den Einlässen und Auslässen 71a und 71b (dem ersten Kanal 71a und dem zweiten Kanal 71b) des Ventils 70 und Variationen beim Schub der Betätigungseinheit 20 zu erzielen.
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Weiterhin ist gemäß der Darstellung in 10 und 12 das plattenartige Glied 50 ein elastischer Körper. Dementsprechend kann der Momentarm 51 leicht in der Richtung der Mittellinie CL der Betätigungsstange 24 elastisch verformt werden, so dass es möglich ist, das Ventil 70 gleichmäßig zu öffnen und zu schließen.
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Weiterhin ist gemäß der Darstellung in 10 die Betätigungseinheit 20 ein elektromagnetischer Solenoid. Dementsprechend ist es möglich, die Betätigungseinheit 20, die die Betätigungsstange 24 vorschiebt und zurückschiebt, mit einer relativ einfachen Konfiguration auszubilden.
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Es versteht sich, dass die Ventilvorrichtungen 10, 10A gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt sind, solange die Wirkungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung aufgezeigt werden.
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Beispielsweise ist es möglich, die Konfiguration des plattenartigen Glieds 50 der in 8 dargestellten Modifikation 1 und die Konfiguration des plattenartigen Glieds 50 der in 9 dargestellten Modifikation 2 auf das plattenartige Glied 50 der Ventilvorrichtung 10A der zweiten Ausführungsform anzuwenden.
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Ferner ist es möglich, die Ventilvorrichtungen 10, 10A der vorliegenden Erfindung für eine Vorderradgabel oder eine Hinterradschwinge eines Aufsitzfahrzeugs zu verwenden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Ventilvorrichtungen 10, 10A gemäß der vorliegenden Erfindung können geeigneterweise bei einer Fahrzeughöheneinstellvorrichtung für ein Aufsitzfahrzeug mit zwei oder drei Rädern angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Ventilvorrichtung
- 10A:
- Ventilvorrichtung
- 20:
- Betätigungseinheit (elektromagnetischer Solenoid)
- 24:
- Betätigungsstange
- 30:
- erstes Schubglied
- 33:
- vorderes Ende
- 50:
- plattenartiges Glied
- 51:
- Momentarm
- 51a:
- erstes Ende
- 51b:
- zweites Ende
- 52:
- Rahmenabschnitt
- 54:
- Abschnitt, wo der Rahmenabschnitt und mehrere Momentarme verbunden sind
- 55:
- Abschnitt, wo der Wirkungspunkt angeordnet ist
- 60:
- zweites Schubglied
- 64:
- Fläche, auf die eingewirkt wird
- 70:
- Ventil
- 77:
- Lagerkammer
- 80:
- Rückschlagventil
- CL:
- Mittellinie der Betätigungsstange (axialer Mittelpunkt)
- P1:
- Kraftpunkt an einem Ende auf der Seite der axialen Mitte
- P2:
- Drehpunkt an dem anderen Ende
- P3:
- Wirkungspunkt zwischen dem Kraftpunkt und dem Drehpunkt
- Wd1:
- Breite des Abschnitts, wo der Rahmenabschnitt und mehrere Momentarmeverbunden sind
- Wd2:
- Breite des Abschnitts, wo der Wirkungspunkt angeordnet ist
