JP2003529132A - バルブ、特に圧力制御バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、バルブ、特に、少なくとも１つのポンプポート（Ｐ）と有用なポート（Ａ）とタンクポート（Ｔ）とを有するハウジング（１０）を具備する圧力制御バルブに関する。アーマチャー（２６）によって制御できるピストン（１６）は、バルブのハウジング（１０）内部に案内される。バルブには、スロットル（３８）によって有用なポート（Ａ）に流体的に接続される減衰チャンバ（３６）を有する油圧式減衰装置（３４）が設けられ、またポンプポート（Ｐ）またはタンクポート（Ｔ）は、ピストン（１６）の位置に従って接続ライン（４０）を介して有用なポート（Ａ）に選択的に結合される。こうして本発明は、前記制御バルブが挙動に関して、特に常時振動に関して安定するように公知の制御バルブを改良する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、バルブ、特に、少なくともポンプポート、機器ポートおよびタンク
ポートを有するバルブハウジングと、バルブハウジング内に案内される磁気ロー
タによって駆動し得るバルブピストンとを具備する圧力制御バルブに関する。

【０００２】 最新技術は、変化する入力圧力によらず概ね一定の出力圧力を供給する油圧シ
ステム用の制御バルブとして特に使用される比例圧力制御バルブによって代表さ
れる。制御すべき出力圧力は、適切なトリガ電子回路によって供給されると共に
作動磁石に作用する電流信号によって設定される。作動磁石は、圧力シールした
オイルバス磁石として設計可能であり、また長期の耐用年数を有する。

【０００３】 この目的に使用される比例圧力制御バルブは、３方向構造、すなわち出力側に
圧力保護を有する直接制御ピストンバルブであり得る。圧力制御バルブは、特に
、クラッチを制御するための油圧システムで用いられ、シフトトランスミッショ
ンにおいて遠隔圧力調整のために特定の増圧および減圧効果を作用させたり、長
時間にわたって圧力変化を制御したり、或いはハイドロリックバルブおよびロジ
ック要素をパイロット制御するために使用される。

【０００４】 これらの目的のために使用される従来の比例圧力制御バルブは、特に、低粘度
の流体媒体の場合に低い安定性を特徴とし、すなわちこれらのバルブは振動し始
め、これは、例えば、車両のパワーステアリングシステム、安全工学関係の領域
等において、特に従来のバルブが特殊機能を実行しなければならない場合に幾分
有害である。一般的に言って、外乱に対する感受性はバルブの固有の周波数範囲
に生じることが確認されており、生じる不安定は、バルブおよびそのシステムの
関連部分の機能的な不具合をもたらす可能性がある。

【０００５】 従って、本発明の目的は、上記の最新技術に基づき、バルブが特別な機器にも
十分に適合するように、特に定常振動に関してバルブ挙動の安定性の向上を計る
ために従来のバルブを改良することである。これらの観点において述べた問題は
、請求項１に記載された特性を有するバルブによって解決される。

【０００６】 請求項１の特徴部分に規定されるようなバルブに、流体を給送するようにスロ
ットルを介して機器のポートに接続される減衰チャンバを有する油圧式減衰装置
が設けられ、またポンプポートまたはタンクポートが、機器ポートに選択的に連
通することにより、スイッチング磁石の磁力によりバルブピストンがチョークに
向かって変位する際に、減衰チャンバに貯留された流体は、スロットルを介して
機器ポートに向かって変位させられ、体積流の変位によりスロットルを介して局
所的な増圧が形成される。バルブピストンの付勢力に対抗して流動絞り部に隣接
した有効圧力表面に導かれる力は、確認可能であり、こうして減衰効果をバルブ
ピストン全体に及ぼし得る。バルブピストンが反対方向に移動して戻るとき、流
体のこの容量は、規定したようなスロットルを介して、機器ポートから、今や増
大する減衰空間内に再び流れて戻らなければならず、これによっても、発生する
振動の減衰がもたらされる。

【０００７】 本発明によるバルブの好ましい実施形態では、スロットルは、流動絞り部を介
して、減衰空間と機器ポートとの間の流体の流れを妨げるリングディスクの形態
である。本発明によるバルブの１つの実施形態では、流動絞り部はリングディス
ク内部の貫通開口部の形態であり得る。しかし、選択的に、代替的実施形態では
、流動絞り部は、リングディスクと、リングディスクおよびバルブハウジングの
部分との間に形成される少なくとも部分的に環状通路の形態で提供される。後者
の解決方法は減衰の成果の向上をもたらし、このような解決方法は製造時に費用
効率的に適用することができる。

【０００８】 さらに、環状通路が、流体を導くように減衰空間と連通するリングディスクの
連通管に通じるように設けられる。さらに、リングディスクは、種々の点におい
てバルブハウジングにフランジ接続され、バルブハウジング内部の環状通路の正
面に同様に当接することによって、環状通路は接続点で遮断される。このように
して、バルブハウジング残部へのスロットルの簡単であるが機能的に信頼性の高
い接続が得られる。

【０００９】 本発明の特に好ましい他の実施形態では、接続ラインは、バルブハウジング内
部のバルブピストンの前進方向に対して少なくとも部分的に平行に延在し、この
ピストンはタンクポートまたはポンプポートと選択的に接続する。接続ラインに
より、バルブ専用の機能構成要素は減衰構成要素から分離され、この結果バルブ
構造の機能的な信頼性が向上する。 他の有利な実施形態が種々の従属請求項に記載されている。

【００１０】 次に、概略であり縮尺によらない図面に示した１つの実施形態に基づき本発明
のバルブを詳述する。 本発明によるバルブをより良く理解するために、先ず、市場において容易に入
手できる従来の比例圧力制御バルブについて、図１を参照して詳細に説明する。

【００１１】 図１に示した従来技術のバルブは、技術用語においてカートリッジバルブとし
ても規定されるねじ挿入カートリッジの形態のバルブハウジング１０から構成さ
れ、このため、従来のバルブは流体ポートＰ、Ｔ、Ａを有するバルブ容器１２内
に雄ねじ部１１を介してねじ留めされ、Ａは機器ポート、Ｐはポンプポート、Ｔ
はタンクポートを示している。バルブハウジング１０の内部に長手方向に延在す
る主またはバルブピストン１６は、適切に硬化されまた研削される。ピストンを
電気作動するための全体として参照番号２０によって指示される磁気システムは
、回路ボックス２２と、磁気コイル２４に導入される制御可能なアーマチャー２
６とが設けられている。アーマチャー２６は、タペット状の作動エレメント２８
によってバルブピストン１６に接続され、バルブピストンの前端はリセットまた
は圧力ばね３２に着座し、特に、機器ポートＡの領域において、圧力ばね３２の
他方の自由端部はバルブ１０の本体の正面の内部凹部と接触している。

【００１２】 電流が流れず、またアーマチャーが作動されていない初期位置では、バルブは
ポンプポートＰによって入力側で閉鎖され、また出力側では、ポートＡにおいて
、流体を導くようにタンクポートＴと連通する。このため、バルブピストン１６
は、その外周において所定の距離に環状凹部５４を有する。次に、電流信号が回
路ボックス２２を介して磁気システム２０に印加されると、アーマチャー２６は
、制御電流のレベルに対応する力によってバルブピストン１６を押圧する。この
結果、制御ピストン１６はリセットばね３２に対して下方に押圧され、流体また
はオイルはポンプポートＰから機器ポートＡに流れる。油圧シリンダ等の需要機
器が機器ポートＡに接続される場合、機器ポートＡにおいて圧力が増加し、これ
が制御ピストンの表面に作用して、磁気システム２０の磁力と逆の力を発生し、
バルブまたは制御ピストンを再び上向きに付勢する。この結果、機器ポートに印
加される磁力の圧力と、電流信号によって付与される圧力値とが再び等しくなる
まで、機器ポートＡからポンプポートＰへの流入が低減される。例えば、油圧シ
リンダがその行程の限界に到達したので、需要機器が加圧流体をもはや必要とし
ないならば、バルブピストン１６は再び上向きに移動して、ポンプポートＰをシ
ールする。需要機器の圧力放出の結果として、出力圧力が所定の圧力値以下に落
ちるならば、アーマチャー２６はバルブピストン１６を押圧して下方に戻し、制
御プロセスが再び始まる。圧力ステージとも規定される達成可能な最大出力圧力
は、磁力によって確立される。

【００１３】 機器ポートＡからタンクポートＴの直接制御ピストンバルブにおける出力圧力
保護の可能な１つの方法は次のように実行される。機器ポートＡの圧力が所定の
圧力を上回って増加するならば、バルブピストンはアーマチャー２６によって上
方に変位させられ、タンクポートＴから機器ポートＡの連通が開放される。従っ
て、機器ポートＡの圧力が制限される。制御電流が遮断されると、バルブピスト
ン１６はポートＡの圧力とリセットばね３２とによって上方に移動される。この
結果、機器ポートＡはタンクポートＴに再び接続され、機器ポートＡの圧力はタ
ンクの圧力レベルに下がる。

【００１４】 上記目的のために使用される比例圧力制御バルブは、特に低粘度の媒体が使用
される場合、低い安定性を特徴とし、また理論的に、バルブシート１４の領域周
辺にバルブの有害な振動があり得る。

【００１５】 この有害な振動挙動に対処するために、図２から図４を参照して理解されるよ
うに、本発明によるバルブは、ユニットとして参照番号３４で指示される油圧式
減衰装置を有する。上述の従来のバルブ要素が、本発明によるバルブにも使用さ
れる限り、バルブ要素は同一の参照番号によって識別され、上述のことが、本発
明による実施形態に同様に適用され、このため、このような要素については、本
発明による実施形態が上述の最新技術の実施形態と異なる点についてのみ説明す
る。

【００１６】 減衰装置３４には、流体を導くようにスロットル３８を介して機器ポートＡと
連通して、流体で満たされる減衰空間３６が設けられる。ポンプポートＰまたは
タンクポートＴは、バルブピストン１６の位置に応じて接続ライン４０を介して
機器ポートＡと選択的に連通する。図２に示した切り換え位置において、ポンプ
ポートＰは機器ポートＡから分離されるが、機器ポートＡはバルブピストン１６
を介してタンクポートＴと少なくともある程度連通する。

【００１７】 スロットル３８は、図３と図４により詳細に示したようにリングディスク４２
の形態であり、リングディスク４２は、絞り部４４によって減衰空間３６と機器
ポートＡとの間の両方の流体方向の流体の流れを妨げる。絞り部４４は、リング
ディスク４２がバルブハウジング１０の吸い込み口４６に関して約５５〜７０μ
ｍの遊びを有するという状況から生じる。さもなければ、リングディスク４２は
機器ポートＡから隔離される。絞り部は、また、好ましくはリングディスク４２
の中心の貫通開口部（図示せず）の形態であることが可能であり、生産工学の理
由のみから、バルブ本体１０のリングディスク４２と吸い込み口４６との間の装
着部の製造は、より簡単に実施でき、従って費用効率がより高い。

【００１８】 特に図３と図４から理解されるように、リングディスク４２は、減衰空間３６
に面するその内側に溝付きの連通路４８を有する。連通路４８は、リングディス
ク４２の製造時に、連通路としての半円形のリングチャネル４８を後に形成する
貫通開口部が、関連の回転構成要素をタッピングする前に形成されるならば費用
効率的に製造し得る。連通路４８はリングディスク４２の両側に外側方向に通じ
る。図２に示したバルブを使用するために、凹部５０は、図示しない適切なバル
ブ凹部１２のバルブ本体１０の外周に形成され、前記凹部内に詳述しない従来の
手段によってシール手段、特にシールリングが導入されて、環境からのバルブ内
部のシールを保証する。

【００１９】 リングディスクは、種々の点においてバルブハウジング１０にヒンジ接続され
、リングディスク４２の正面が吸い込み口４６の形態のバルブハウジング１０内
部に同様に当接することによって、流体案内環状ギャップは接続点（図示せず）
で遮断される。信頼性の高いヒンジ接続とバルブハウジング１０内部のリングデ
ィスク４２の確実な保持のために、ヒンジ接続が９０°の角度で設けられ、すな
わちこの点において、吸い込み口４６は、種々の位置で狭くなり、これに応じて
、バルブの自由端部の機器ポートまたは需要機器ポートＡに面する円筒状のバル
ブ容器５２は、これらの位置で狭くなる。しかし、４つの作用点まで、機器ポー
トＡと減衰空間３６との間の流体の流れは妨げられない。リングディスク４２は
、バルブハウジングに対して正面に位置するので、減衰空間３６内への流体の引
き続く流れは連通路４８を介して行われ、この連通路は減衰空間３６の中に通じ
て、その正面を介して流体を絞りリングギャップに導くように接続される。

【００２０】 また図２から理解されるように、バルブハウジング１０内部のバルブピストン
１６の行程の方向に対して部分的に平行に延在するように、接続ライン４０は装
着され、ピストンはタンクポートＴまたはポンプポートＰと選択的に連通する。
バルブハウジング内部のバルブピストン１６の変位方向に対して平行に延在する
接続ライン４０は、その自由端部の一方において機器ポートＡに通じ、またその
他方の自由端部においてタイライン５６に通じ、タイラインはバルブピストン１
６のすべての変位位置の環状凹部５４内に通じる。当該のタイライン５６はシー
ルボール５８によって外側からシールされる。ポンプポートＰと同様に、タンク
ポートＴはバルブピストン１６の長手方向に対して横断方向に装着され、圧力平
衡ライン６０はタンクラインＴに通じ、圧力平衡ラインの他方の自由端部は、ア
ーマチャー２６の作動構成要素２８によって貫通される圧力空間６２内に再び通
じて、この領域でバルブピストン１６に支持される。

【００２１】 タンクポートＴとポンプポートＰは、環状凹部５４を有する中央のバルブピス
トン構成要素６４による流体案内のため互いに分離される。システムの状態に応
じて、従ってバルブピストン１６の変位位置および中央のバルブピストン構成要
素６４の変位位置に応じて、流体案内接続が機器ポートＡとタンクポートＴとの
間にまたは機器ポートＡとポンプポートＰとの間に確立される。関連のポートＰ
またはＴによる環状凹部５４の覆いは、当該の流体案内接続のために行われる。
さもなければ、ポートＰとＴは、バルブピストン１６内部のリング形状の狭隘部
６６内に通じ、前記ポートは中央のバルブピストン構成要素６４によって分離さ
れる。

【００２２】 従来のシール手段を各々が有する他のピストン構成要素６８が、両方の方向で
関連狭隘部６６をシールするように設けられている。本発明によるバルブをより
良く理解するために、バルブ機能に基づきこのバルブについてより詳細に説明す
る。

【００２３】 バルブまたは制御ピストン１６が正のＸ方向に、すなわちリングディスク４２
に向かって変位させられる場合、この変位は磁気システム２０の磁力によって行
われ、減衰空間３６の内部に存在する流体の体積は、バルブハウジング１０とリ
ングディスク４２との間の環状ギャップ３８の形態のスロットル３８を介して減
衰空間から機器ポートＡの方向に押圧される。リングギャップ上方のこの体積流
の変位によって、局所的な増圧が形成され、ピストン１６の有効圧力面上の制動
力が検出可能であり、力はバルブピストン１６の変位力に対抗して導かれ、こう
してバルブの軸全体にわたって減衰効果を及ぼす。反対の負のＸ方向にバルブピ
ストン１６が戻ると、流体のこの体積は、スロットル３８として規定されるリン
グギャップを介して、今や拡張している減衰空間３６内に再び流れて戻らなけれ
ばならず、これによってバルブピストン１６に対する阻止効果を再び奏する。ス
ロットル３８によるこの阻止効果に基づき、定常振動に対する高い安定性を特徴
とする圧力制御バルブが、こうして簡単かつ費用効率の高い生産工学手段によっ
て低コストで開発されるが、これはバルブピストン運動の阻止がスロットル３８
と減衰空間３６とによって実施されるからである。バルブに関連した不安定性状
態はこのようにして対処し得るので、動作時の破壊が防止される。

【００２４】 減衰空間３６は、バルブハウジング１０の長手方向軸に沿って延在する中央通
路の構成要素である。減衰空間３６は、その側面の一方でピストン構成要素６８
によって、また他方の側面でスロットル３８によって画定される。スロットル３
８と減衰空間３６両方は、バルブハウジング１０の正面の自由端部の機器ポート
Ａに隣接している。さらに、中央通路に対して平行に延在する接続ライン４０の
自由端部は、バルブハウジング１０の正面終端部の開口部に通じる。

【００２５】 こうして１つのみの絞り部によってその機能を果たす、特にコンパクトなバル
ブ用構造が達成される。さらに、減衰は、下方ピストン構成要素６８の正面の自
由端部に作用する効果により直接補償される。さらに、減衰空間３６は、この空
間が、スロットル３６を除いて、特にピストン構成要素６８のシール装置によっ
てポンプポートＰに向かって狭隘部６６の方向にほぼ閉鎖されることを特徴とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 部分的に平面図および部分的に断面図であり、従来の比例圧力制御バルブの長
手方向の断面を示している。

【図２】 部分的に平面図および部分的に断面図で、本発明によるバルブの長手方向の打
面を示している。

【図３】 スロットルの正面図である。

【図４】 図３に示したスロットルの側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H067 AA17 CC15 CC60 DD05 DD32 5H316 AA18 BB09 CC01 DD20 EE02 EE09 EE17 JJ03 KK02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともポンプポート（Ｐ）、機器ポート（Ａ）およびタ
   ンクポート（Ｔ）を有するバルブハウジング（１０）を具備し、バルブハウジン
   グ（１０）内にアーマチャー（２６）によって制御可能なバルブピストン（１６
   ）がある、バルブ、特に圧力制御バルブにおいて、流体を導くようにスロットル
   （３８）を介して機器ポート（Ａ）と連通する減衰空間（３６）を有する油圧式
   減衰装置（３４）が、前記バルブに設けられ、またポンプポート（Ｐ）またはタ
   ンクポート（Ｔ）が、バルブピストン（１６）の位置に応じて機器ポート（Ａ）
   と選択的に連通することを特徴とするバルブ。
2. 【請求項２】 前記スロットル（３８）が、絞り部（４４）を介して、減衰
   空間（３６）と機器ポート（Ａ）との間の流体の流れを妨げるリングディスク（
   ４２）の形態である、請求項１に記載のバルブ。
3. 【請求項３】 前記絞り部（４４）が、リングディスク（４２）の内部に少
   なくとも１つの貫通開口部を有する、請求項１に記載のバルブ。
4. 【請求項４】 前記絞り部（４４）が、リングディスク（４２）と、それを
   囲むバルブハウジング（１０）の部分（４６）との間に形成される１つの環状通
   路から少なくとも部分的に構成される、請求項２に記載のバルブ。
5. 【請求項５】 前記環状通路が、減衰空間（３６）と連通するリングディス
   ク（４２）の連通路（４８）に通じる、請求項４に記載のバルブ。
6. 【請求項６】 前記リングディスク（４２）が複数の点においてバルブハウ
   ジング（１０）にヒンジ接続され、またリングディスク（４２）の前部がバルブ
   ハウジング（１０）の内部に同様に当接することによって前記環状通路が接続点
   で遮断される、請求項４または５に記載のバルブ。
7. 【請求項７】 前記接続ライン（４０）が、バルブハウジング（１０）内部
   のバルブピストン（１６）の変位方向に対して少なくとも部分的に平行に延在し
   、またこのようなバルブピストン（１６）が、バルブピストン（１６）内の環状
   凹部（５４）を介してタンクポート（Ｔ）またはポンプポート（Ｐ）と選択的に
   連通を行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバルブ。
8. 【請求項８】 前記タンクポート（Ｔ）が、バルブハウジング（１０）内の
   圧力平衡ライン（６０）を介して圧力空間（６２）と連通し、該圧力空間が、バ
   ルブピストン（１６）用のアーマチャー（２６）の作動構成要素（２８）によっ
   て貫通される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の記載のバルブ。
9. 【請求項９】 エネルギアキュムレータ（３２）が、アーマチャー（２６）
   の磁力に対抗して、バルブハウジング（１０）に支持される作動エレメント（２
   ８）に係合する、請求項８に記載のバルブ。
10. 【請求項１０】 このようなバルブがねじ挿入構成要素の形態であり、また
    このようなバルブが、アーマチャー（２６）を駆動するための比例磁石（２０）
    の部分としてバルブハウジング（１０）と連通する、請求項１〜９のいずれか１
    項に記載のバルブ。