JP2007051780A - リリーフバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドスプールバルブにおいて、圧力変動によるスプールの移動を防止する。
【解決手段】ソレノイドバルブ用のバルブ部分１４が開示されている。バルブ部分１４は、縦方向チャンネル３２を有するバルブボディ３０を含み、バルブボディ３０は、更に、供給開口３１ｃ、制御開口３１ｂ及び排出開口３１ａを含む。縦方向チャンネル３２にスプール３６が摺動可能に配置され、スプール３６は、外部の励起によって供給開口３１ｃと制御開口３１ｂとの間の接続を調整する。圧力調整装置４０が排出開口３１ａ、制御開口３１ｂ及び供給開口３１ｃに作動接続されて、排出開口３１ａを制御開口３１ｂ及び供給開口３１ｃの少なくとも１つへの接続を調整して、制御開口３１ｂと供給開口３１ｃとの間の圧力変動にかかわらず、スプール３６の位置をほぼ維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドに連結して使用するリリーフバルブ等のリリーフバルブに関するものである。

スプールバルブソレノイドは、公知であり、様々な適用例に使用されている。その中で、スプールバルブは、例えばエンジンバルブに関連して、周囲の圧力を静的又は動的に制御することができる。圧力レギュレータとしての従来のスプールバルブの使用は公知である。一般的に、スプールバルブは、少なくとも１つの磁気要素を使用して圧力を制御し、この磁気要素は、励磁したとき、ロッド及びこれに連結されたスプールを作動させてスプールバルブ内の流体等の圧力を制御可能に変化させる。ロッド及びスプールの移動は、バルブボディの部分を通る媒体の圧力又は流動を制御するための機構を提供する。

中でも、従来のスプールバルブ構造は、ロッドに対して摺動可能に配置されたスプールを設けて、磁気要素がオフされたとき、スプールが長手方向に摺動してロッド及びアーマチャを移動させることができる。この構造は、一般的に、関係する磁石と独立のバルブボディを通過する媒体の圧力を制御するための手段を設ける。しかしながら、また、これは、スプールに作用する圧力が変化したとき、アーマチャの位置が変化することによって、アーマチャとソレノイドハウジングの下部とのエアギャップを変動させることになる。このため、このエアギャップの変化は、アーマチャとソレノイドハウジング上部との間の距離を変動させる。また、このような変化は、アーマチャを完全に励磁し、バルブボディを実質的に開く時間を変動させることになる。少なくともこの理由によって、改善されたスプールバルブが望まれている。

ソレノイドバルブ用のバルブ部分が開示されている。このバルブ部分は、縦チャンネルを有するバルブボディを含み、バルブボディは、更に供給開口、制御開口及び排出開口を含んでいる。前記縦チャンネル内にスプールが配置され、このスプールは、外部の励磁によって前記供給開口と前記制御開口との間の接続を調整するようになっている。排出開口、制御開口及び供給開口に圧力調整装置が作動連結又は隣接されており、圧力調整装置は、排出開口を制御開口及び供給開口の少なくとも１つに調整可能に接続すなわち隣接させて、スプールの位置が制御開口と供給開口との間の流体の圧力変化によらず、ほぼ維持されるようになっている。

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る例示的なバルブ１０を示している。バルブ１０は、オープンバルブ構造で示され、第１部分１２及び第２部分１４を含んでいる。便宜的に、第１部分１２は作動部分１２として示され、第２部分はバルブ部分１４として示されるが、これらの部分を定義するのに他の記述的な用語を使用することができることは、当業者には容易に理解されるであろう。

作動部分１２は、ケース１６及びアクチュエータ１７を含んでいる。ケース１６は、上部１８及び下部２０を含んでいる。一実施形態では、ケース１６の少なくとも一部は、磁束収集器である。ケース１６は、アクチュエータ１７をほぼ取囲んでいる。作動部分１２、アクチュエータ１７及びケース１６は、公知の構造で設計することができ、このため、作動部分１２、アクチュエータ１７及びケース１６は、ここでは、概略のみが説明されることが分かるであろう。図示された構造の変形例は、当業者によって理解することができ、このため、それらは本発明と組合わせて使用することができ、また、本発明は、図示されて説明された作動部分１２に限定されるべきではない。

一実施形態では、アクチュエータ１７は、その周りに巻回されて磁気コイル構造を成す電磁コイル２９を有するボビン２８を含んでいる。ソレノイドバルブを作動させるための磁気コイル構造は、当業者には周知であり、ここではこれ以上述べる必要がない。また、端子２１は、電磁コイル２９及びグランドに接続されて電磁力を発生する。一実施形態では、端子２１は、制御装置（図示せず）から供給される信号を受信するようになっている。制御装置は、ソレノイド又は外部システム（図示せず）に内蔵することができる。

アクチュエータ１７は、ボビン２８の中央部に縦方向のチャンネル２３を形成する。図示されるようにチャンネル２３内にアーマチャ２２及びロッド２４が摺動可能に配置されている。アーマチャ２２及びロッド２４は、互いに連結されて、アーマチャ２２とロッド２２とが共に移動するようになっている。また、一実施形態では、アーマチャ２２とケース１６の上部１８との間に付勢装置２５が設けられている。付勢装置２５は、通常、ロッド２４及びアーマチャ２２をバルブ部分１４に向って付勢する。一実施形態では、付勢装置２５にスクリュ等の調整手段２６が連結されて、ケース１６の上部１８とアーマチャ２２との間の付勢装置２５によって生じる所望の力すなわち付勢装置２５の所望の圧縮を調整可能に設定する。付勢装置２５の利点及び使用は公知である。他の例の１つとして、付勢装置２５はコイルばねとすることができるが、当業者は他の付勢装置を使用できることを認識するであろう。

図に示されるように、バルブ部分１４は、一般的に作動部分１２に隣接して配置されている。一実施形態では、バルブ部分１４は、バルブボディ３０の第１端部３３と第２端部３４とにわたって縦方向に延びるチャンネル３２を形成するバルブボディ３０を含んでいる。バルブ部分１４の第１端部３３は、作動部分１２のケース１６の下部２０に連結されている。一実施形態では、バルブ部分１４のチャンネル３２の少なくとも一部は、作動部分１２のチャンネル２３の少なくとも一部に作動連結又は併置されて、バルブ部分１４のチャンネル３２と作動部分１２のチャンネルが２３とが全体として相互に干渉してバルブ１０を通して連続するチャンネルを形成するようになっている。

バルブ部分１４は、バルブボディ３０のチャンネル３２内に摺動可能に配置されて作動部分１２のチャンネル２３に対して摺動出入するスプール３６を含んでいる。一実施形態では、ロッド２４とスプール３６との間にシール手段３８が配置されて、ケース１６とバルブボディ３０との間から入る流体の類をシールして、バルブ部分１４にある流体が作動部分１２に流入するのを実質的に防止する。一実施形態では、スプール３６とロッド２４とは、シール手段３８を通して又はシール手段に関連して作動連結されている。当業者は、ケース１６とバルブボディ３０との間に所望のシールを与えるために使用することができる様々なタイプのシール手段３８を容易に理解することができるであろう。例えば、限定ではないが、シール手段３８は、ダイアフラムを含むが、例えばＯ−リング等の他のシール手段を使用することもできる。

バルブ部分１４は、更に、バルブボディ３０の第２端部３４の内部又は周囲に配置されるプラグ３７又はキャップを含んでいる。プラグ３７は、バルブボディ３０とは分離したものとし、又は、一体に形成されるようにすることができる点に注意すべきである。プラグ３７は、その中へ流体を入れるための開口を含むが、また、プラグ３７は、バルブボディ３０への流体の流入を阻止してもよい。当業者は、例えば内部リザーバを有する等のプラグを使用する他の変形例を認識するであろう。更に、第２端部３４は、開放されてバルブボディ３０内への流体類の流入を許容してもよい。図面を参照すると、プラグ３７とスプール３６との間にスプール付勢装置３９が配置されている。一実施形態では、スプール付勢装置３９は、通常、スプール３６をロッド２４に向って付勢する。一実施形態では、スプール付勢手段３９にスクリュの類等の調整手段（図示せず）が連結されて、スプール３６とプラグ３７との間のスプール付勢装置３９によって付与される所望の力すなわちスプール付勢装置３９の所望の圧縮を調整可能に設定する。スプール付勢装置３９の利点及び使用は公知である。他の例の１つは、スプール付勢装置３９は、コイルばねとすることができるが、当業者は他のスプール付勢装置を使用できることを認識するであろう。

ケース１６及びアクチュエータ１７は、バルブ部分１４に作動的に取付けられている。ケース１６及びバルブ部分１４は、公知の取付手段を使用して取付けられる。他の公知の構造の１つは、例えば、ケース１６をバルブ部分１４の周りでクリンプするようにしてもよい。当業者は、例えばケース１６をバルブ部分１４に熱成形（ｈｅａｔ-ｆｏｒｍｅｄ）又はヒートステーク（ｈｅａｔ−ｓｔａｋｅｄ）で取付け、又は、ねじ結合で取付けするような他の様々な可能な構造を認識するであろう。

図示の実施形態においては、バルブボディ３０は、バルブボディ３０に沿って様々な点に、第１開口３１ａ、第２開口３１ｂ及び第３開口３１ｃを含む少なくとも３つの開口３１を含んでいる。図示の実施形態では、第１開口３１ａは排出通路を提供し、第２開口３１ｂは制御通路を提供し、また、第３開口３１ｃは供給通路を提供する。本発明によってこれらの開口に関して様々な配置、数又は通路構造が考えられ、本発明は図示及び説明された特定の構造に限定されるべきでないことが理解されるであろう。例えば、当業者には、様々な設計仕様及び／又は要求に基づいて複数の他の作動的構造を使用することができる。

一般的な構造において、バルブ１０は、排出開口３１ａ、制御開口３１ｂ及び供給開口３１ｃの間の油圧流体圧力を制御するために構成されている。バルブ部分１４は、油圧流体圧力を調整可能に設定して、油圧流れ及びこれによりバルブ１０から制御開口３１ｂを介して供給される油圧流体の量が調整すなわち制御されるように構成されている。

引続き図面を参照して、一実施形態は、６つの排出通路３１ａ、２つの制御通路３１ｂ及び２つの供給通路３１ｃを有するものが示されている。図２に示されるように、オープン構造のバルブ１０は、コイルの非励磁状態にあり、付勢装置２５がアーマチャ２２及びロッド２４をその下端部がシール手段３８に着座して排出開口３１ａが制御開口３１ｂ及び供給開口３１ｃからほぼ閉鎖されるまで下方に付勢していることが分かるであろう。スプール３６の長さは、ロッド２４がシール手段３８の上又は周りに着座したとき、スプール３６が供給開口３１ｃを制御開口３１ｂに部分的に連通させるように配置されるように構成されている。これにより、非励磁状態において、オープンバルブは（例えば図１に示されるように）、減圧された流れを制御開口３１ｂに供給することができる。

一実施形態では、スプール３６は、圧力調整装置４０を含んでいる。バルブ１０が非作動すなわち非励磁状態にあるとき（すなわち作動部分１２が作動されず、ロッド２４及びアーマチャ２２が閉じられている）、調整装置４０は、通常、スプール３６がこれに作動連結されたロッド２４を押圧するのを防止する。従来構造においては、この圧力は、一般的にアーマチャ２２及びロッド２４を半作動位置へ付勢する。例えば、バルブボディ３０内で、制御開口３１ｂと供給開口３１ｃとの間を通る流体の作動油圧力は、例えばエンジンバルブが異なる流体量を要求する等のバルブ１０の外側の外部ファクタによって頻繁に変動する。限定ではないが、この圧力は、流体温度の変化、粘度の変化等によって変動する。結果として、圧力の不一致は、スプールバルブ３６に関して現れる。換言すると、従来のバルブ構造においては、バルブ分部１４の流体圧力が増大したとき、圧力は、続いてチャンネル３２内に摺動可能に配置されたスプールバルブ３６上に作用する。このため、スプール３６は、上方に付勢され、続いてアクチュエータ１７のチャンネル２３内に摺動可能に配置されたアーマチャ２２及びロッド２４に影響を及ぼす。そして、これは、アーマチャ２２及びロッド２４の少なくとも一部を更に上方にアクチュエータ１７のチャンネル２３内へ付勢し、ケース１６の下部２０とアーマチャ２２との間に油圧を変化させるエアギャップの変動を生じさせる。結果として、バルブ１０の励磁は、時間の変動をきたし、時間の変動は、ロッド２４の位置及びアーマチャ２２とケース１６の下部２０との間のエアギャップの大きさに関係、すなわち、依存する。過酷な環境においては、説明したような微小の時間変動でも不利な結果を招く。このため、本発明による圧力調整装置４０は、エアギャップの変動をほぼ最小限に、又は、解消して、バルブ１０の開閉のためのほぼ一定の励磁時間を与える機能を提供する。

図示の実施形態を参照して、圧力調整装置４０は、肩部５０、リリーフ部５２及びこれらの間に配置された圧力リリーフ付勢装置５４を含んでいる。一実施形態では、肩部５０は、バルブボディ３０の一部に沿って取付けられて付勢装置５４及びリリーフ部５２のベースを提供する。リリーフ部５２は、チャンネル３２に沿って摺動可能に配置されて、制御通路３１ｂを排出通路３１ａに作動接続する。バルブボディ３０の油圧が制御通路３１ｂに沿って増大したとき、増大された圧力がリリーフ部５２に作用するようになる。図２に示されるように、リリーフ部５２に作用する圧力が所与の圧力閾値（予め規定すなわち設定することができる）を超えるか又はほぼ閾値に達したとき、圧力リリーフ付勢装置５４は、リリーフ部５２が肩部５０に向って縦方向（すなわち上方）に変位されるのを許容して、流体が排出通路３１ａを通って排出して制御通路３１ｂの圧力がほぼ一定に維持される。結果として、スプール３６は、縦方向にほぼ変位することがなく、上述のエアギャップは、圧力が特定のレベルを過度に超えない限りほぼ一定に維持される。当業者は、圧力リリーフ付勢装置５４が圧力閾値及び予め設定された過大なレベルを規定すべく設計されることを容易に理解するであろう。この点については、これにより、肩部５０及びリリーフ部５２は、特定の設計状態に適した圧力リリーフ付勢装置５４を提供するために異なる長さを使用できることが分かるであろう。同様に、当業者は、設計事項の検討等は、適切な圧力調整装置４０の圧力閾値を必要とし、そのような設計に適した圧縮を利用するリリーフ付勢装置５４が設けられることを理解するであろう。

実施形態の中で、圧力リリーフ付勢装置５４は、コイルスプリングを含んでもよいが、当業者には、他のタイプ又は構造の付勢装置を使用できることも理解するであろう。

引続き図面を参照して、アクチュエータ１７は、他の可能性として、端子２１を介して電子的に作動される。例えば、バルブ１０からの流体流量の増大が要求されたとき、バルブ１０は、外部コントローラ等からの第１信号の受信に応答する。反対に減少を表す電気信号は、ソレノイドスプールバルブ１０の流量を減少させる。更に、本発明は、作動部分１２が励磁されたとき、アーマチャを上部１６に向って引張るバルブ又はその逆のものを含む点に注意すべきである。本発明は、それによって限定されるべきではない。更に、本発明は、ブリードバルブを含む他のタイプのバルブを含む。これらの特徴及び他の特徴は、この開示を検討した後の当業者によって理解されるであろう。

本発明は、特に上述の実施形態を参照して示され述べられてきたが、これらは、本発明を実施するための最良の形態を示しているに過ぎない。当業者は、ここに説明された本発明の実施形態の様々な変形例が特許請求の範囲に定義された本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本発明の実施に用いることができることを理解すべきである。特許請求の範囲が本発明の技術的範囲を定義し、これらに特許請求の範囲内の方法、装置及びこれらの均等物が含まれるものとする。この本発明の説明は、全てのここに説明された要素の新規な自明でない組合せを含み、特許請求の範囲は、本出願又は後の出願において、あらゆる新規な自明でないこれらの要素の組合せを表していることを理解すべきである。更に、上述の実施形態は、例示的なものであり、単一の特徴又は要素が本出願又は後の出願において特許請求の範囲に記載することができる全ての可能な組合わせに必須なものではない。

本発明の一実施形態に係るバルブにおいて圧力調整装置が排出開口を閉じた状態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るバルブにおいて圧力調整装置が排出開口を開いた状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ バルブ、１２ 作動部分、１４ バルブ部分、２２ アーマチャ、２３ チャンネル、２４ ロッド、３０ バルブボディ、３１ａ 排出開口、３１ｂ 制御開口、３１ｃ 供給開口、３１ チャンネル、３６ スプール、４０ 圧力調整装置

Claims (21)

1. 縦方向チャンネル（３２）を形成し、該縦方向チャンネル（３２）に連通する供給開口（３１ｃ）、制御開口（３１ｂ）及び排出開口（３１ａ）を含むバルブボディ（３０）と、
   前記縦方向チャンネル（３２）に摺動可能に配置され、外部的な励起によって前記供給開口（３１ｃ）と前記制御開口（３１ｂ）との間の接続を調整するスプール（３６）と
   前記排出開口（３１ａ）、前記制御開口（３１ｂ）及び前記供給開口（３１ｃ）に作動接続する圧力調整装置（４０）とを備え、
   前記圧力調整装置（４０）は、前記排出開口（３１ａ）を前記制御開口（３１ｂ）及び前記供給開口（３１ｃ）の少なくとも１つに調整可能に接続して、前記制御開口（３１ｂ）と前記供給開口（３１ｃ）との間の圧力変動にかかわらず、前記スプール（３６）の位置をほぼ維持するようになっていることを特徴とするバルブ部分。
2. 前記圧力調整装置（４０）は、肩部（５０）、リリーフ部（５２）及びこれら間に配置される付勢装置（５４）を含むことを特徴とする請求項１に記載のバルブ部分。
3. 前記肩部（５０）は、前記バルブボディ（３０）に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ部分。
4. 前記肩部（５０）は、前記スプール（３６）に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ部分。
5. 前記リリーフ部（５２）は、前記バルブボディ（３０）に摺動可能に配置され、前記肩部（５０）は、前記バルブボディ（３０）に連結されていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ部分。
6. 前記付勢装置（５４）の圧縮によって前記調整装置（４０）による調整を行うことを特徴とする請求項２に記載のバルブ部分。
7. 非励起状態において、前記スプール（３６）及び前記バルブボディ（３０）は、前記縦方向チャンネル（３２）に前記供給開口（３１ｃ）からの流路を与えることを特徴とする請求項２に記載のバルブ部分。
8. 前記付勢装置（５４）は、コイルスプリングを含むことを特徴とする請求項２に記載のバルブ部分。
9. 作動部分（１２）及びバルブ部分（１４）を有するソレノイドバルブのバルブ分部であって、
   前記作動部分（１２）は、第１チャンネル（２３）を形成し、該第１チャンネル（２３）内に摺動可能に配置されるアーマチャ（２２）及びロッド（２４）を有し、前記アーマチャ（２２）と当該作動部分（１２）の一部との間にエアギャップを有し、
   前記作動部分（１２）の前記第１チャンネル（２３）に並置される第２チャンネル（３２）を形成し、更に供給開口（３１ｃ）、制御開口（３１ｂ）及び排出開口（３１ａ）を形成するバルブボディ（３０）と、
   前記第２チャンネル（３２）内に摺動可能に配置され、前記作動部分（１２）に作動連結されるスプール（３６）と、
   前記排出、制御及び供給開口（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）に関連する圧力調整装置（４０）とを備え、
   前記圧力制御装置（４０）は、前記ソレノイドバルブが非励起とされたとき、前記排出開口（３１ａ）を前記制御開口（３１ｂ）に調整可能に接続し、前記供給開口（３１ｃ）と前記制御開口（３１ｂ）との間の圧力をほぼ維持して、前記アーマチャ（２２）と前記作動部分（１２）の一部との間のエアギャップをほぼ維持するようになっていることを特徴とするバルブ部分。
10. 前記圧力調整装置（４０）は、肩部（５０）、リリーフ部（５２）及びこれら間に配置される付勢装置（５４）を含むことを特徴とする請求項９に記載のバルブ部分。
11. 前記肩部（５０）は、前記バルブボディ（３０）に連結されていることを特徴とする請求項１０に記載のバルブ部分。
12. 前記肩部（５０）は、前記スプール（３６）に連結されていることを特徴とする請求項１０に記載のバルブ部分。
13. 前記リリーフ部（５２）は、前記バルブボディ（３０）に摺動可能に配置され、前記肩部（５０）は、前記バルブボディ（３０）に連結されていることを特徴とする請求項１０に記載のバルブ部分。
14. 前記付勢装置（５４）の圧縮によって前記調整装置（４０）による調整を行うことを特徴とする請求項１０に記載のバルブ部分。
15. 前記付勢装置（５４）は、コイルスプリングを含むことを特徴とする請求項１０に記載のバルブ部分。
16. 作動部分（１２）及びバルブ部分（１４）を備えたバルブであって、
    前記作動部分（１２）は、
    第１縦方向チャンネル（２３）を形成し、該第１縦方向チャンネル（２３）に摺動可能に配置されてアクチュエータ（１７）に作動連結されるロッド（２４）及びアーマチャ（２２）を有し、
    前記バルブ部分（１４）は、
    前記作動部分（１２）の前記第１縦方向チャンネル（２３）にほぼ並置される第２縦方向チャンネル（３２）を形成し、少なくとも１つの排出開口（３１ａ）、少なくとも１つの制御開口（３１ｂ）及び少なくとも１つの供給開口（３１ｃ）含むバルブボディ（３０）と、
    前記第２縦方向チャンネル（３２）に摺動可能に配置され、前記作動部分（１２）の前記ロッド（２４）に作動連結されて前記作動部分（１２）の前記第１縦方向チャンネル（２３）に挿入され、前記排出開口（３１ａ）、制御開口（３１ｂ）及び供給開口（３１ｃ）に通じるスプール（３６）と、
    前記排出、制御及び供給開口（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の少なくとも２つに関連し、少なくとも１つの前記排出開口（３１ａ）を他の２つの前記制御開口（３１ｂ）及び前記供給開口（３１ｃ）の少なくとも１つに隣接させて、前記スプール（３６）を実質的に移動させることなく、その圧力をほぼ維持するリリーフ装置とを有していることを特徴とするバルブ。
17. 前記リリーフ装置は、肩部（５０）、リリーフ部（５２）及びこれら間に配置される付勢装置（５４）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
18. 前記肩部（５０）は、前記バルブボディ（３０）に連結されていることを特徴とする請求項１７に記載のバルブ。
19. 前記肩部（５０）は、前記スプール（３６）に連結されていることを特徴とする請求項１７に記載のバルブ。
20. 前記リリーフ部（５２）は、前記バルブボディ（３０）に摺動可能に配置され、前記肩部（５０）は、前記バルブボディ（３０）に取付けられていることを特徴とする請求項１７に記載のバルブ。
21. 前記付勢装置（５４）の圧縮によって前記リリーフ装置の調整機能を設定することを特徴とする請求項１７に記載のバルブ。

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