JP2005531829A - 比例圧力調整弁 - Google Patents

Abstract

入口開口部（４）及び出口開口部と、オリフィス（５）の制御のための少なくとも１個の閉鎖手段（２）とを備えた弁部分（１）を有する比例圧力調整弁を説明する。弁部分（１）の油圧有効断面は入口（４）の大きさと形状で決まる。入口開口部（４）の軸方向縦軸は閉鎖手段（２）の縦軸に対して垂直である。こうして助長された閉鎖手段（２）への力の作用が、とりわけ低温で弁機能の品質のために有利な効果を生じる。

Description

本発明は請求項１の上位概念で詳しく定義された、オリフィスの制御のための比例圧力調整弁に関する。

このような弁は例えば出願人の公開公報ＤＥ１００３４９５９Ａ１で周知である。入口開口部と出口開口部及びオリフィスの制御のための閉鎖手段を有する弁部分が記載されている。この場合弁の油圧有効断面はオリフィスの大きさとオリフィスに進入する部材の直径で決まる。またオリフィスとオリフィスに進入する部材との組合せは、環状横断面を有する制御スロットルとして作用する。閉鎖手段として特に球体が提案される。個々の部材の精度に対する要求が低い場合に、球体は比較的高い密封度を保証する。

上記の先行技術の欠点は、一方では環状のスロットル断面は許容差が厳しく、水力学的直径が小さいこと、他方では球の開口断面とスロットル長さが開放行程に左右されることである。低温の場合、２つの要因は油圧作動媒質の粘度の増加により弁の運動上の問題を生じる。

本発明の根底にあるのは、比例圧力調整弁による制御と調整が全作動範囲にわたって連続的な優れた品質を有するように、低温での比例圧力調整弁の動挙動を改善する課題である。

発明の根底にある課題は、主請求項の特徴を有する上記類別に基づく比例圧力調整弁によって解決される。

本発明によれば、比例圧力調整弁は弁箱に組込まれた入口開口部を備えた弁部分を有する。この入口開口部を通って油圧作動媒質が弁部分の弁室に流入する。弁部分はオリフィスの形の別の開口を有する。

閉鎖手段はオリフィスを制御するとともに、油圧作動媒質の流量を調整する。閉鎖手段はオリフィスを貫いて弁部分の弁室の中に突出する操作部材によって操作される。

油圧有効断面としてオリフィス及びオリフィスの中に突出する操作部材を有する公知の比例圧力調整弁と対照的に、本発明では油圧有効断面が入口開口部で実現されている。即ち本発明によれば入口開口部がスロットルの働きをするのである。こうしてスロットルのための構造設計の可能性が大幅に増大する。例えば油圧有効断面のために最良の形状を選択することが簡単に可能である。低温で不利な性質を有する、スロットル断面としての従来慣用の円環から、油圧に関してより有利なスロットル断面、例えば円に問題なく移行することができる。円環形横断面のスロットルと比較して、円形横断面のスロットルの油圧上有利な挙動の理由は、異なる水力学的直径にある。水力学的直径は油圧作動媒質によるぬれ面に関係する。円環形横断面の場合は内側が画定されているため、ぬれ面は円の場合より大きい。ぬれ面の大きさは水力学的直径の大きさに反比例する。従って円環形横断面の場合の水力学的直径は円形横断面の場合より小さい。小さい水力学的直径は低温で層流を生じる。層流は油圧作動媒質の温度依存性の粘度に対数的に関係する。これに対して大きな水力学的直径は低温で乱流を生じる。乱流はまず第一に油圧作動媒質の密度に依存し、油圧作動媒質の温度依存性の粘度には線形に関係するだけである。

その結果、油圧断面積が大きければ大きいほど油圧作動媒質の温度非依存性が高くなる。

本発明に基づき入口開口部を弁部分に配置すれば、閉鎖手段の操作のために好都合な圧力レベルを生じるという別の利点が得られる。

その結果、入口開口部を通って流れる油圧作動媒質の流れ方向が閉鎖手段の軸線に対して垂直になるように、入口開口部が配置されている。こうして閉鎖状態で主として半径方向力が閉鎖手段に働くことが保証される。そこで弁部分のいわゆるジェットディフューザを廃止することができる。

今や操作部材により弁の閉鎖状態から閉鎖手段を開放する場合、慣用の構造の比例圧力調整弁と比較してはるかに小さな軸方向流体動圧的及び流体静圧的逆力に打ち勝てばよい。その結果、比例圧力調整弁の特性曲線は流入圧力に無関係となるから、圧力調整弁のために通常前置される減圧弁を省略することができる。

操作部材は閉鎖手段に固結されていない。操作部材は閉鎖部材の開放時に閉鎖部材に軸方向力を働かせるだけである。再び閉鎖手段を閉鎖するために加えねばならない軸方向逆力は、機械的に例えばばねより又は油圧により加えられる。この閉鎖機構は実施例で詳しく説明する。

選択に応じて操作部材は軸方向運動の際に閉鎖部材の摩擦結合窪みに嵌入することができ、それによって半径方向に具合よく支承される。その場合閉鎖部材への操作部材の半径方向支承は、比例圧力調整弁内部の操作部材の補足的に必要な支承に代わるものである。こうして比例圧力調整弁の材料費と製造費、さらには重量を節減することができる。

発明のもう一つの利点は操作部材と閉鎖手段の脱離可能な結合から得られる。比例圧力調整弁の公知の構造の弁部分では、弁箱と閉鎖手段の間の夾雑物粒子の沈着が弁の機能の制限を招くが、本発明に基づく弁部分の構造は夾雑物に無関係である。本発明に基づく弁部分構造の中の操作部材は、沈着した夾雑物粒子により閉鎖手段が引っ掛かっても、ほとんど無抵抗で移動することができる。

なお比例圧力調整弁はＤＥ１００３４９５９Ａ１のように構成されている。そこで発明の開示のためにＤＥ１００３４９５９Ａ１を引用する。

発明のその他の有利な実施態様は、図に詳しく示した実施例の下記の説明で明らかである。

図１は本発明に基づく弁部分１の断面図、即ち左側には閉鎖手段を閉じた開時操作位置、右側には閉鎖手段を開いた閉時操作位置を示す。

弁箱３に組込まれた入口開口部４が示されている。また弁箱３に閉鎖手段２が組込まれ、摩擦結合により弁部分１の軸方向に導かれる。入口開口部４の長手方向軸は閉鎖手段２の長手方向軸に対して垂直である。その結果、左側の断面図が示すように、閉鎖手段２は閉鎖状態でその側面だけが油圧作動媒質の流れに取り囲まれる。従って油圧作動媒質によって閉鎖手段２に軸方向力は働かない。閉鎖手段２に対する軸方向力の作用は、一方ではタンク側で軸方向に閉鎖手段２に接するばね８により、他方では操作部材６により発生する。操作部材６は比例圧力調整弁の接極子と固結されている。操作部材６はオリフィスを貫いて閉鎖手段７の窪みに嵌入する。閉鎖手段７の窪みは操作部材２に対して摩擦結合が生じるように設計され、こうして操作部材２のための半径方向支承をなす。この理由から操作部材２又は比例圧力調整弁の接極子のための別の半径方向支承を廃止することができる。

弁部分１の閉鎖操作時に磁力が操作部材６と結合された接極子を移動させ、平面弁座９が弁座形弁１０に当接する。その際操作部材６が同様に閉鎖手段２をばね力に抗して開放する。逆方向では操作部材６の軸方向圧縮力がなく、ばね８が閉鎖手段２の閉鎖を生じさせる。

閉鎖手段２は、オリフィス５に面した側の外周が閉鎖手段２の閉鎖時に厳密に確定された面を密閉するように形成されている。本発明に基づく閉鎖手段２のこの構造は、閉鎖手段２に生じる力を正確に決定することを可能にする。それに対応してばね８が適宜に設計される。

図２では本発明の実施例が図１の実施例と比較して、閉鎖手段２の閉鎖操作がばね８でなく油圧で行われるように変更されている。

閉鎖手段２は差動面１１を備えている。差動面１１は閉鎖手段２の外周を縮小することによって生じる。その場合閉鎖手段２のオリフィス側接触面と平行な自由面が生じる。この自由面の周囲に絶えず油圧作動媒質が通っている。操作部材から閉鎖手段２への軸方向圧縮力が減少すると、閉鎖手段を閉じるのに十分な油圧力が直ちに差動面１１に作用する。

ばねによって機械的に閉鎖される閉鎖手段の開放時及び閉鎖時の本発明比例圧力調整弁の弁部分の断面図を示す。 油圧によって閉鎖される閉鎖手段の開放時及び閉鎖時の本発明比例圧力調整弁の弁部分の断面図を示す。

符号の説明

１ 弁部分
２ 閉鎖手段
３ 弁箱
４ 入口
５ オリフィス
６ 操作部材
７ 摩擦結合窪み
８ ばね
９ 平面弁座
１０ 弁座形弁
１１ 差動面

Claims (12)

1. −入口開口部（４）及び出口開口部、これらの開口部の１つにあるオリフィス（５）の制御のための少なくとも１個の閉鎖手段（２）及び油圧作動媒質の流量調整のための油圧有効断面を有する弁部分（１）と、
   −磁心、磁気コイル及び移動可能に配置された接極子を有する磁石部分と、
   −接極子と協動して閉鎖手段（２）を操作する操作部材（６）と、を有し、操作部材（２）及び／又は接極子が磁石部分に支承されている比例圧力調整弁において、
   油圧有効断面が油圧作動媒質の流れ方向に関して閉鎖手段（２）の前方に配置されていることを特徴とする比例圧力調整弁。
2. 油圧有効断面が弁部分（１）の入口開口部（４）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の比例圧力調整弁。
3. 入口開口部（４）を通って流れる油圧作動媒質の流れ方向が閉鎖手段（２）の軸線に対して垂直であるように、入口開口部（４）が弁部分（１）に形成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
4. 閉鎖手段（２）が操作部材（６）によって軸方向に導かれることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
5. 閉鎖手段（２）と操作部材（６）の結合が脱離可能であることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
6. 操作部材（６）と接極子が閉鎖手段（２）に単一の半径方向支承を有することを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
7. 閉鎖手段（２）に窪み（７）が形成され、ここに閉鎖手段（２）が嵌入し、それによって半径方向に支承されることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
8. 閉鎖手段（２）が差動面（１１）を有し、油圧作動媒質によって発生される圧縮力が差動面（１１）に作用し、閉鎖手段（２）の閉鎖動作を生じさせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
9. 差動面（１１）が油圧作動媒質で満たされた室の内部で閉鎖手段（２）の横断面を縮小することによって生じることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
10. ばね（８）が軸方向で閉鎖手段（２）に接し、閉鎖手段（２）の閉鎖動作を生じさせることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
11. 閉鎖手段（２）のオリフィス（５）側の面が外側区域だけオリフィス（５）の上に接するように操作されることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力調整弁。
12. 閉鎖手段（２）のオリフィス（５）側の面の外側区域が、弁機能を規定する力に相当する所定の密封面を確定するように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の比例圧力調整弁。

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