JP2006508305A - 直接制御比例圧力制限バルブ - Google Patents

Abstract

開示されているものは、バルブ・コーン（４）が比例マグネット（１０）の電機子（１４）により作動され得る、比例的に調整可能な圧力制限バルブである。バルブ・コーン（４）は、カルダン自在継手状にアンカー（１４）に支持されている。バルブ・コーン（４）は、また、ハウジング側の案内（４０）により案内される。該案内手段においては、バルブ・コーン（４）とハウジング側の案内（４０）との間のクリアランスの大きさは、バルブ・コーン（４）と電機子との間のクリアランスの大きさより小さい。

Description

本発明は、直接的に制御される、比例的に調節可能な、クレーム１の前文に合致する圧力制限バルブに関する。

類似の圧力制限バルブが、例えば、比例的に調節可能な圧力制限バルブとして利用されている。特許文献１には、比例ソレノイド（a proportional solenoid）の電機子がタペット（a tappet）を介してバルブ・コーンに作用する直接制御圧力制限バルブが開示されている。バルブ・コーンは、バルブ・ハウジング内に滑りながら案内される。一方、バルブ・コーンに接触するタペットは、電機子に支持され、バルブ・ハウジングの案内円板を通って延在している。この解決法においては、弁座とバルブ・コーンとの間に軸方向にずれがある場合、圧力制限バルブがそれ以上は確実に閉じない可能性があるという問題がある。

特許文献２には、この点に関して改良された解決法が提案されている。つまり、バルブ・コーンが電機子に直接的に支持されている。この目的を達成するために、電機子には、バルブ・コーンが球体の媒体物を介して支持されている円板により、その背面側で閉じられている貫通孔が設けられている。バルブ・コーンは、いくらかの半径方向の遊びを持って電機子内に案内される。その結果、電機子とバルブ・コーンとの間の軸方向のずれは、バルブ・コーンのわずかな傾斜姿勢により、補正され得る。

同様の解決法が、特許文献３にも開示されている。

国際公開第００／５０７９４パンフレット 独国特許出願公開第１９６２５３４９号明細書 独国特許発明第３２４４８４０号明細書

しかしながら、電機子に遊びをもって取り付けられるバルブ本体を有するこれらの買い良品は、確実な閉鎖を保証し、弁座に対する損傷を防止するために、高精度で製造され、組み立てられなければならない。

それにひきかえ、本発明は、製造及び装置に関して複雑さが少なく、信頼できる機能が保証される直接制御比例圧力制限バルブを提供する目的に基づいている。

この目的は、クレーム１の特徴を有する直接制御比例圧力制限バルブにより達成される。

本発明によれば、圧力制限バルブのバルブ・コーンは、軸方向に芯出しされるようなやり方で、電機子にカルダン自在継手状に支持されている。この場合、バルブ・コーンと電機子との間の半径方向の遊びは、電機子に対しバルブ・コーンが移動する場合、後者との摩擦を何ら生じさせることがない程度に大きい。また、圧力媒体が電機子とバルブ・コーンとの間を非常に自由に流れていてもよい。電機子と弁座との間に、バルブ・コーンのための案内手段が設けられている。該案内手段は、ハウジングに固定され、電機子側の半径方向の遊びより小さい半径方向の遊びを持って実現されている。

語句“カルダン自在継手状の”は、電機子の軸に対してその傾斜姿勢を許容する、バルブ・コーンを支持する方法を示している。

本発明に係るそのような圧力制限バルブは、一方では、最初に述べた従来技術の利点を提供し、電機子と弁座との間の軸方向のずれは、簡単な方法で補正される。他方では、ハウジングに固定されている案内手段は、バルブ・コーンにぶつかることなく、したがって損傷することなく、弁座に設置することを可能とするために、バルブ・コーンが弁座に対して十分正確に案内されることを保証する。この解決法の別の利点は、ハウジングに固定されている案内手段のおかげで、電機子室内へ流れ込み、電機子室から流れ出る圧力媒体のための絞り用ギャップ（a throttle gap）が形成され、それによりバルブ・コーンの移動が減衰されるという事実にある。電機子上でのバルブ・コーンの芯出しされるカルダン自在継手状の支持により、バルブ・コーンの一端の半径方向の位置が決定される。他端は、バルブが閉じられるときは弁座により、バルブが開かれたときは圧力媒体流により、芯出しされる。それにより、バルブ・コーンが、ハウジングに固定されている案内手段に対して摩擦を何ら生じさせないことが保証される。

本発明の好ましい改良品においては、電機子内でのバルブ・コーンの軸方向の支持が、それ故に一種の全側面からの関節支持を形成し、したがって、バルブ・コーンをある程度斜めに配置することを許容する球体によりもたらされる。

バルブ・コーンの支持が軸方向に見たとき電機子の中心領域内で達成される場合、特に好ましい。この方法により、バルブ・コーンに対する電機子の軸方向のずれは、電機子が柱状管（the pole tube）内のその遊びにより傾く場合、最小限に抑えられる。

軸方向に延在するめくら孔がその部分でバルブ・コーンを受け入れる電機子に形成されている場合、バルブ・コーンを支持することは、特に簡単である。この場合、バルブ・コーンの後ろ側が、めくら孔の底部で間接的または直接的に支持されている。

球体による支持を改良するために、めくら孔の底部及び／又はバルブ・コーンの隣接端面には、好ましくはＶ字形状をした、球体の外周に接線として接触する斜面が設けられ得る。

さらに有利な具現化において、バルブ・コーンは、円錐端部に接続する円柱状部分を有する。それにより、バルブ・コーンは、弁座に着座され得る。円柱状部分の直径は、円錐端部の所望の最大直径により決定され、ハウジングに固定されている案内手段を通って電機子の中にまで延在する。それで、円柱状部分は、研削加工に適した長さを有する。電機子のめくら孔は、より広い領域では、半径方向の遊びを持ってバルブ・コーンの前記部分を容易に収容することができるように、また、より狭い領域では、商業的に入手可能な球体、例えば、ボール・ベアリング、を圧入で容易に収容することができるように、階段状に作られている。バルブ・コーンは、より小さい径を有する部分をめくら孔のより狭い領域内に突入することが有利である。

電機子は、該電機子の軸方向の平行移動の間、圧力媒体がそれを通ってバルブ・コーン側電機子室と後方電機子室との間を流れ得る１またはいくつかの絞り孔を含んでいることが好ましい。

有利な実施態様においては、電機子は、箔を用いて取り付けられている。

シート・バルブの構造は、バルブ・コーンが電機子内を浮遊状態に、すなわち、自由に摺動可能に案内される場合、特に簡単である。最初に挙げた解決方法においては、バルブ・コーンは、電機子のばねにより開方向又は閉方向に常に付勢されていた。

装置に関する複雑性は、調整ばねの中心を合わせるために、芯出し突起（a centering projection）が電機子の後方側に設けられる場合、さらに減少され得る。

本発明のさらに有利な展開がさらなるサブクレームの対象となっている。

以下、説明図を参照して、本発明の好ましい実施態様が詳細に説明される。

図１に示される縦断面図によれば、圧力制限バルブ１は、軸方向に移動可能であるように、バルブ・コーン４が案内されるバルブ・ハウジング２を有する。バルブ・ハウジング２内には、座本体６が挿入されており、それにより、軸ポートＡ及び弁座８が形成されている。この座本体６は、例えば、圧入によりハウジングに挿入されてもよい。バルブ・ハウジング２には、放射状に配置された排水路、すなわち、タンク・ポートＴが、一群の傾斜孔９で形成されている。バルブ・コーン４の作動は、バルブ・ハウジング２に軸方向に取り付けられている比例ソレノイド１０を用いて行われる。比例ソレノイド１０は、電機子１４が取り付けられているバルブ・ハウジング２との一体化を実現された柱状管１２を有する。バルブ・コーン８は、電機子１４に支持されている。電機子１４は、調整ばね１６を介してバルブ・コーン８を閉じる方向に付勢されている。調整ばね１６の付勢は、作動手段１８により変化させられる。比例ソレノイド１０は、柱状管１２を取り囲み、電磁コイル２２が収容されているコイル・ハウジング２０をさらに備えている。比例ソレノイド１０の電気供給は、端子本体に結合され、コイル・ハウジング２０に配置されている、図１の上方に位置する接続部２４を介して実行される。

配送状態において、カートリッジ・バルブの形状を有する圧力制限バルブには、バルブ・ハウジング２に配置されている接触保護キャップ２６及び作動手段のロックナット７６に配置されている保護キャップ２８が設けられている。

バルブ・ハウジングの詳細が、図２に係る拡大図を参照することで以下に説明される。

座本体６は、略カップ状の構造を有しているとともに、弁座は、弁座８の底部３０に形成されている。ポートＡは、弁座８に開口している座本体６の軸方向の孔３２により形成されている。

底部３０の外側端面は、バルブ・ハウジング２の収容孔３４と共同で、タンク室３６を画定しており、バルブ本体２の外周表面に延びている一群の傾斜孔９（ポートＴ）が開口している。

座本体６から取り外される収容孔３４の端面は、収容孔３４と同軸に延在する案内孔４０が貫通しているハウジング・ランド（a housing land）３８によって形成されている。

ハウジング・ランド３８の領域において、柱状管１２がバルブ・ハウジング２に接続されている。柱状管１２は、説明されている実施態様のように、バルブ・ハウジング２と一体に実現化されていてもよいし、又は別々に取り付けられる構成部品として実現化されてもよい。

電機子１４は、その外周により柱状管１２の電機子用孔４２内を案内される。電機子１４と柱状管１２との間の摩擦を小さくするために、電機子用孔４２の内周壁は、箔４４、例えば、テフロン（登録商標）材からなる箔で覆われている。この箔４４は、電機子１４に対する滑り軸受けを形成している。その結果、電機子１４は、柱状管１２の内側で容易に移動し得る。電機子１４が動かなくなることを防止するために、電機子１４は、例えば、１／１０ｍｍであり得る任意の遊びを持って案内される。

電機子１４は、柱状管１２の収容空間を、バルブ・コーン側の電機子室４６と後方電機子室４８とに分割する（図１も参照）。これらの２つの電機子室４６、４８は、示されている実施態様においては、バルブ軸に平行に電機子１４を通って延在する絞り孔５０を介して相互に連結している。

電機子は、弁座側に、図２において電機子１４の左側端面から略軸方向中央領域まで延びるめくら孔５２を有している。めくら孔５２の底部には、球体５６が支持されているＶ字形状をした構成を有する傾斜面５４が設けられている。この球体５６に、同様に、バルブ・コーンが支持されている。図２に示された実施態様において、バルブ・コーン４は円錐部５８を有し、該円錐部５８は、図示された閉鎖位置では、部分的に座本体６内に突入し、外周部分が弁座８に着座する。円錐部５８に対し、案内孔４０を貫通する円柱状案内部分６０を接続する。電機子１４内に突入する端部分６２は、半径方向に縮径され、この端部分６２の外径は、球体５６の直径に略一致する。製造コストを低減させるために、従来のボール・ベアリングが、球体５６用に使用される。そのようなボール・ベアリングは、高強度及び良好な耐磨耗性という性質を持っている。

球体５６との端部分６２の接触面には、また、傾斜接触面６４が設けられている。傾斜面５４と傾斜接触面６４は、結果として、めくら孔５２に対して球体５６の芯出し、及び同様にして球体５６に対してバルブ・コーン４の端部分６２の芯出しをもたらす。

端部分６２とめくら孔５２の内周孔との間に任意の遊びが設けられ、端部分６２、及び、したがってバルブ・コーン４または電機子１４のわずかな傾斜姿勢を許容する。バルブ・コーン４または電機子１４のこのような傾斜のおかげで、電機子１４と弁座８との間の軸方向のずれを補正することが可能となる。このとき、球体５６は、関節軸受けとして実際に作用し、該関節軸受けの周りをバルブ・コーン４が電機子に対して傾斜する。

遊びは、案内部分６０と案内孔４０の内周壁との間にも設けられる。しかしながら、この遊びは、上述したような端部分６２と電機子１４との間の遊びより小さい。案内部分６０の領域の遊びは、柱状管１２内に配置される圧力媒体が、休止中に、案内部分６０と案内孔４０との間の環状ギャップを通って存在しない、言わば、柱状管が空になるように、選択される。

図１によれば、芯出し突起６６が電機子１４の後方側に形成されており、該突起６６には、接触円板が配置され、接触円板に接触している調整ばね１６の芯出しをするのに役立つ。この調整ばねは、柱状管１２内に挿入されている閉鎖部材７０の内部孔６８に突入する。閉鎖部材は、柱状管１２に確実に接続されており、その接続は、示される実施態様においては、かしめにより固定されている。

閉鎖部材７０の外周には、固定ねじ７２がねじ込まれており、それにより、コイル・ハウジング２０が、バルブ・ハウジング２の肩部に対して軸方向に押し付けられる。

ねじ切りされた内側孔６８内に、テンション・ボルト（a tensioning bolt）７４が捻じ込まれており、それにより、調整ばね１６の付勢力が調整され得る。テンション・ボルト７４のばね側端部分には、調整ばね用芯出しピン６６が等しく設けられている。閉鎖部材７０から突出しているテンション・ボルト７４の端部分には、テンション・ボルト７４を所定位置に固定するために、閉鎖部材７０の隣接する端面と接触状態になるロックナット７６がねじ込まれている。保護キャップ２８がロックナット７６上に配置される。封止部材は、柱状管を封止するために、閉鎖部材７０の外周及びテンション・ボルト７４の外周に設けられる。柱状管１２は、非磁性材料のリング７８によりさらに細分化されている。

上述した構造は、ほとんどデッドスペースの無い非常に簡単な構造設計を特徴としている。したがって、柱状管１２の装填の間、空気の含有（エア・クッション）が防止されている。

圧力制限バルブ１を取付けるために、座本体６は、バルブ・ハウジング２内に圧入される。この圧入に先立って、バルブ・コーン４は、既に、その図示された位置にある。バルブ・コーン４の案内部分６０と孔４０との間の比較的少ない半径方向の遊びのせいで、コーン先端は、座本体６内にそれ自身を確実に挿入する。電機子の位置と座本体の位置との間の公差の補正は、バルブ・コーン４と電機子１４との間の半径方向の遊びにより、バルブ・コーンをわずかに傾けることで実行される。

その基本的位置において、柱状管１２は、圧力媒体で完全に充填される。比例ソレノイド１０が通電されると、電機子は、調整ばね１６の力に抗して発生した磁力により右に移動し、バルブ・コーン４は、ポートＡに作用する圧力により弁座８から引き上げられる。電機子１４及びバルブ・コーン４は、調整ばね１６の力、比例ソレノイド１０により加えられる磁力、及び作用している圧縮力に従って、圧力媒体がポートＡから出て、電機子１４の動程（stroke）に従って開かれる絞りギャップを経由し、圧力室３６内にはいり、そしてそこから一群の傾斜孔９を経由してタンク・ポートＴへ流れ出る制御位置をとる。電機子１４の（調整ばね１６の力に抗しての）右への軸方向の平行移動の間、後方電機子室４８に位置する圧力媒体は、絞り孔５０を介して電機子室４６内に移動する。この電機子室４６の空容積が後方電機子室４８の空容積より小さいので、圧力媒体は、電機子室４６を経由して、案内部分６０と案内孔４０との間の環状ギャップを通って、圧力室３６内に移動しなければならない。環状ギャップにおけるこの絞りは、電機子室４６、４８内で圧力が変動する場合、対応するバルブ・コーンの移動の減衰をもたらす。

ソレノイド・バルブへの通電が断たれると、電機子１４は、調整ばね１６の力により再び左へ移動する。この場合、圧力媒体は、電機子室４６から、絞り孔５０を経由して、後方電機子室４８内に移動する。このとき、バルブ・コーンは、それが弁座８に着座した状態になるまで同様に再び左へ移動する。この場合、圧力媒体は、上述した環状ギャップを通って吸引により補充される。

示された実施態様において、圧力制限バルブ１は、“非通電の時閉じられている”ように設計されている。圧力制限バルブは、“非通電の時開かれている”、すなわち、この場合、バルブ・コーン４がその後基本的な位置で開方向に付勢されるように設計されていてもよいことはもちろんである。

開示されているものは、バルブ・コーンが比例ソレノイドの電機子により作動され得る、比例的に調整可能な圧力制限バルブである。バルブ・コーンは、カルダン自在継手状に電機子に支持されている。バルブ・コーンのさらなる案内は、ハウジング側の案内手段を介して達成される。該案内手段においては、バルブ・コーンとハウジング側の案内手段との間の遊びが、バルブ・コーンと電機子との間の遊びより小さくなるように設計されている。

本発明に係る直接制御圧力制限弁の断面図である。 図１の圧力制限弁の詳細図である。

符号の説明

１ 圧力制限弁
２ バルブ・ハウジング
４ バルブ・コーン
６ 座本体
８ 弁座
９ 一群の傾斜孔
１０ 比例ソレノイド
１２ 柱状管
１４ 電機子
１６ 調整ばね
１８ 作動手段
２０ コイル・ハウジング
２２ 電磁コイル
２４ ポート
２６ 接触保護キャップ
２８ 保護キャップ
３０ 底部
３２ 軸方向孔
３４ 収容孔
３６ タンク室
３８ ハウジング・ランド
４０ 案内孔
４２ 電機子用孔
４４ 箔
４６ 電機子室
４８ 後方電機子室
５０ 絞り孔
５２ めくら穴
５４ 傾斜面
５６ 球体
５８ 円錐部
６０ 案内部分
６２ 端部分
６４ 接触面
６６ 芯出しピン
６８ 内側孔
７０ 閉鎖部材
７２ 固定ねじ
７４ テンション・ボルト
７６ ロックナット

Claims (11)

1. バルブ・ハウジング（２）に形成されている弁座（８）及びバルブ・コーン（４）の調整位置で、入口ポートＡが出口ポートＴと接続される絞りギャップを画定するバルブ・コーン（４）を有する、直接的に制御され、比例的に調整可能な圧力制限バルブであって、
   バルブ・コーン（４）が、比例ソレノイド（１０）の中心に取り付けられている電機子（１４）内で半径方向の遊びをもって支持される圧力制限バルブにおいて、
   バルブ・コーン（８）の、電機子（１４）への芯出しされるカルダン自在継手状の軸方向支持、及び
   バルブ・コーン（４）に対して、弁座（８）と電機子（１４）との間に軸方向に配置され、電機子側の半径方向の遊びよりも小さい遊びを持って形成されているハウジングに固定されている案内手段（４０）
   を特徴とする圧力制限バルブ。
2. 電機子（１４）の軸方向支持は、好ましく、圧入された球体（５６）を用いて達成されることを特徴とする請求項１に記載のシート・バルブ。
3. 軸方向支持は、軸方向に見た場合、電機子（１４）の中心領域で達成されることを特徴とする請求項１または２に記載のシート・バルブ。
4. 電機子（１４）は、中心領域に延在し、その底部（５４）にバルブ・コーン（４）が間接的に支持されるめくら孔（５２）を有することを特徴とする請求項３に記載のシート・バルブ。
5. 底部（５４）には、傾斜面（５４）が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のシート・バルブ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載される圧力制限バルブであって、
   バルブ・コーン（４）がその中に突入する電機子（１４）のめくら孔（５２）は、階段状に形成され、
   球体（５６）は、めくら孔（５２）のより狭い領域に圧入され、一方、めくら孔（５２）の別の領域は、一定の直径を有し、電機子（１４）からハウジングに固定されている案内手段（４０）を通って延在するバルブ・コーン（４）の一区間（６０）を収容することを特徴とする圧力制限バルブ。
7. バルブ・コーン（４）は、後方側に、球体（５６）と接触するのに適合している、傾斜面（６４）を有する中心端面凹部を有することを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載されるシート・バルブ。
8. 少なくとも１つの絞り孔（５０）が、電機子（１４）を貫通し、それによりバルブ・コーン側の電機子室（４６）が後方電機子室（４８）に接続されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載されるシート・バルブ。
9. 電機子（１４）は、箔（１４）を介してその外周に沿って中心に取り付けられることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載されるシート・バルブ。
10. バルブ・コーン（４）は、電機子（１４）内に浮遊状態で収容されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載されるシート・バルブ。
11. 電機子（１４）は、その後方側に、調整ばね（１６）用の芯出しピン（６６）を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載されるシート・バルブ。
    

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