JP2008501917A - 電気的に作動可能なバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】本発明は、バルブハウジング４内に第２のバルブ部材６を収容している電気的に制御可能なバルブに関し、第２のバルブ部材６は、第１のバルブ開口断面Ａ１に直列に配置されている第２のバルブ開口断面Ａ２を可変調節可能とするために、第１のバルブ部材２により作動可能であり、液圧を機械的なプリセット値に規定するために、第１のバルブ部材２により開放可能な第３のバルブ開口断面Ａ３が第１のバルブ開口断面Ａ１に直列に位置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、請求項１の導入部に応じた、特に緩衝装置で用いられる、電気的に制御可能なバルブに関する。

独国特許出願公開第４４２７９０５Ａ１号明細書は電気的に制御可能なバルブを開示しており、このバルブはアクチュエータと第１のバルブ部材とを有し、第１のバルブ部材は、
アクチュエータにより作動可能であり、第１のバルブ開口断面を可変調節可能とするために、バルブハウジング内でバルブシート（制御エッジ）と協働する。
独国特許出願公開第４４２７９０５Ａ１号明細書

本発明の目的は、圧力制御及び圧力規定機能が簡単で機能的に信頼できる手段を用いて実現されるように、指摘したタイプのバルブを可能な限り少ない労力で形成することである。

本発明に従い、この目的は、請求項１の特徴部により、本タイプの電磁バルブについて達成される。

異なる作動位置にあるバルブについての以下の実施形態の説明により、本発明のさらなる特徴、効果、可能な適用を理解することが可能である。

最初に、図１を参照して、全ての図について典型的なバルブの主要な形態を説明する。

図１は電気的に作動可能なバルブを示す縦断面図であり、このバルブは好ましくは車両の緩衝装置を制御するのに用いられる。バルブは電気アクチュエータ１と第１のバルブ部材２とを有し、第１のバルブ部材２は、アクチュエータ１によって直接作動可能であり、バルブハウジング４内で制御エッジ３と協働する。アクチュエータ１を用いた第１のバルブ部材２と制御エッジ３との協働により第１のバルブ開口断面Ａ１の可変調節が可能となり、第１のバルブ開口断面Ａ１を介して、制御液体流（所謂主流）が、バルブ部材２の領域に配置されているバルブ出口チャンネル１６の方向に流れる。

加えて、第１のバルブ開口断面Ａ１の前方で、バルブハウジング４において円錐状に延びている内側部と、環ディスク状の第２のバルブ部材６との間に、第２のバルブ開口断面Ａ２が配置されており、第２のバルブ部材６はアクチュエータ１によってタペット状の延出部７を介して駆動され、延出部７は第１のバルブ部材２に嵌合されており、延出部７の外径は第１のバルブ部材２の外径に対応している。即ち、可変な第２のバルブ開口断面Ａ２は、第１のバルブ開口断面Ａ１の上流に位置され、第１のバルブ開口断面Ａ１に直列に接続されており、両バルブ開口断面Ａ１，Ａ２は、第１のバルブ部材２により互いに比例して交互に開閉可能である。

さらに、第２のバルブ部材６に第３のバルブ断面積が形成されており、第３のバルブ断面積は延出部７の端面によって通常時は閉塞されている。第２のバルブ開口断面Ａ２を閉塞するために、第２のバルブ部材６は、環ディスク状のシートバルブ部材として形成され、ハウジング段部１４（バルブハウジング４の円錐状段部）に当接するように移動可能である。バルブ入口チャンネル１７は、第２のバルブ部材６の上流でバルブハウジング４へと開口している。

第１のバルブ開口断面Ａ１の領域の第１のバルブ部材２は、好ましくは、バルブハウジング４内でガイドされるバルブピストとして形成されており、バルブピストンは、アクチュエータ１が電気的に作動されていない状態では、常に、第２のバルブ部材６に作動する復帰ばね５により制御エッジ３から引き離されており、第１のバルブ開口断面Ａ１が少なくとも部分的に開放される。加えて、第２のバルブ部材６のアパーチャ８を介して、バルブ出口チャンネルとバルブ入口チャンネル１６，１７とが液圧接続される。

復帰ばね５は、第２のバルブ部材６とバルブハウジング４との間に配置されており、アクチュエータ１が電気的に作動されていない状態では、第２のバルブ部材６は、常に、ハウジング段部１４（バルブハウジング４の円錐状段部）にシール当接しており、第２のバルブ部材６のアパーチャ８のみが開放されており、本実施形態では、アパーチャは周縁切欠として形成されており、このため、アクチュエータ１が電気的に作動されていない状態では、第３のバルブ開口断面Ａ３の領域に僅かな流路が存在し、バルブ入口及び出口チャンネル１７，１６間の液圧接続が確保され、この接続はアパーチャ８の断面に依存する。

さらに、第１のバルブ部材２とばねストッパ１１との間に圧縮ばね９が介設されており、ばねストッパ１１はアクチュエータ１とバルブ部材２との間に配置されており、バルブ入口チャンネル１７内の液圧及び復帰ばね５に弱い反作用のみを及ぼす。圧縮ばね９及びディスク状のばねストッパ１１を収容してガイドするために、第１のバルブ部材２は、延出部７から離間した端面に駆動ピン１０を有する。圧縮ばね９の永久作用下、ばねストッパ１１は、バルブハウジング４の内壁、あるいは、駆動ピン１０に接続されているスラスト部材１２のストッパ肩部に支持されている。スラスト部材１２はバルブハウジング４内でシールされており、好ましい実施形態では、ばねストッパ１１から離間されている、スラスト部材１２の端面が電磁アクチュエータ１へと突出されており、アクチュエータ１はスラスト部材１２を駆動する電機子１３によって構成されている。

望ましいあるいは必要な場合には、もちろん、第１のバルブ部材２は、摺動バルブとしてよりはシートバルブとして形成され得る。バルブ部材２がバルブハウジング４内でガイドされるプランジャピストンとして形成されている場合には、好ましくは、プランジャピストンの外周面に圧力分配グルーブ１５が配置されており、この圧力分配グルーブ１５を介して流体が圧力均衡のためにバルブハウジング４のスペース内へと流れ、スペース内には圧縮ばね９が配置されている。このスペースは、アクチュエータ１に対して、最も単純な場合には、金属製のシールスラスト部材１２によってシールされ、スラスト部材１２は必然的に液体圧によっても作動される。

続いて、図１乃至図４を参照して、異なった典型的なバルブ位置及び関連する圧力変化を説明する。

図１は本発明の基礎となる特徴を有するバルブを示しており、このバルブは第１の圧力制御位置にあり、この位置で、励磁電流は、バルブハウジング４に嵌合されているバルブコイルの最大駆動電流に対応しており、この結果、調節された液体流が、高液圧下、一方向にバルブを流れ得る。最大励磁電流ｉ_ｍａｘにより、電機子１３は、スラスト部材１２、ばねストッパ１１、圧縮ばね９、第１及び第２のバルブピストン２，６、及び、延出部７から形成される組体を、復帰ばね５に抗して左へと移動させ、この結果、第２のバルブピストン６はハウジング段部１４から離間するように移動され、一方、第１のバルブピストン２は圧力制御のために制御エッジ３に接近される。

図１ａは、図１に示される圧力制御機能についての圧力制御特性曲線を示す。このために、圧力上昇ｐが図１ａのグラフの縦座標にプロットされており、一方、体積流Ｑが横座標に沿ってプロットされており、高励磁電流ｉ_ｍａｘによる所望とする液体の高体積流Ｑが液圧の急激な圧力上昇ｐによって特徴付けられることが示されている。

図１と異なり、図２は所定の制御位置にあるバルブを示しており、この位置では励磁電流はバルブコイルの最小駆動電流に対応している。最小励磁電流ｉ_ｍｉｎにより、電機子１３は、スラスト部材１２、ばねストッパ１１、圧縮ばね９、第１及び第２のバルブピストン２，６、及び、延出部７から形成される組体を、復帰ばね５の作用に抗して、ごく僅かに左へと移動させ、この結果、第２のバルブピストン６はハウジング段部１４から離間してごく僅かに移動され、一方、圧力制御のために、第１のバルブピストン２は第２のバルブピストン６の移動行程量だけ制御エッジ３に接近される。そして、この圧力制御位置において図２ａに従うグラフに示される圧力制御特性曲線が実現され、この曲線から体積流Ｑの増大による平坦な圧力上昇が理解され得る。

図３は第１のフォールセーフ位置にあるバルブを示しており、この位置で、バルブは電気的に駆動されずあるいは駆動可能ではなく（励磁電流Ｉ＝０）、第２のバルブ開口断面Ａ２はアパーチャ８を介したリークを除いて準閉塞される。この形態では、電機子１３はスラスト部材１２から離間した位置に維持され、この結果、第２のバルブ部材６は、復帰ばね５の作用により、バルブシートを形成するハウジング段部１４に当接される。第１のバルブ部材２が、復帰ばね５から離間した、第２のバルブ部材６の前面に支持されているため、第１のバルブ部材２は、第２のバルブ部材６の閉塞行程に対応する長さだけ、自動的に制御エッジ３から移動され離間される。従って、僅かな液体流がアパーチャ８のみを介して第１のバルブ開口断面Ａ１へと流れ、この結果、アパーチャの作用に特有の特性曲線のふるまいが得られる。

図３に加えて、図４は所謂第２のフォールセーフ位置にあるバルブを示しており、この位置は図３に示される第１のフォールセーフ位置と以下の点で異なっている。即ち、延出部７の端面に作用する液圧入口圧力が延出部７を第２のバルブ部材６のシート面から引き離し、これにより、延出部７と第２のバルブ部材６との間の第３のバルブ開口断面Ａ３が開放され、第３のバルブ開口断面Ａ３を介して副次的な液体流が第１のバルブ開口断面Ａ１へと導入され、そこからバルブ出口チャンネル１６へと、アパーチャ８を介して絞られて流入する主要な液体流と並列に導入される。このバルブ位置では、圧縮ばね９による圧縮により、スラスト部材１２は電機子１３の直前に位置される。圧縮ばね９の力Ｆ１は、スラスト部材１２における端面Ａ０及び液圧ｐから得られる液圧よりも小さく設定されている。

図４ａのグラフに従い、圧力規定機能が向上されており、この圧力規定機能は、基本的に第１のバルブピストン２及び圧縮ばね９の構造的なレイアウトにより設定されており、第２のバルブピストン６の副次的な液体流が、アパーチャ８を介した主流と並列して、それに開口された第３のバルブ開口断面Ａ３を介して流れる。延出部７が液圧によりハウジング段部１４の方向に移動されることにより、流体が、第２のバルブ開口断面Ａ２を介して絞られて、絞られていない第１のバルブ開口断面Ａ１へと流れ、その後、バルブ出口チャンネル１６へと接続される。

２つのバルブ部材２，６は、流路において生成される流れ力（ｆｌｏｗ ｆｏｒｃｅ）が充分に均衡されるように摺動自在に形成されている。

本発明の基礎となる特徴を有するバルブを示す縦断面図であり、バルブは第１の圧力制御位置にあり、この位置で励磁電流はバルブコイルの最大駆動電流に対応し、この結果、所望の液体流が高液圧下でバルブを流れる。 図１に応じたバルブを示す図であり、バルブは第２の圧力制御位置にあり、この位置で励磁電流は最小駆動電流に対応し、この結果、液体流が低圧下でバルブを流れる。 図１に応じたバルブを示す図であり、バルブは第１のフェイルセーフ位置にあり、この位置でバルブは電気的に作動されておらずあるいは作動可能ではなく（励磁電流I＝０）、アパーチャを有する（第２の）バルブ断面積が圧力制御のために開放される。 図１に応じたバルブを示す図であり、バルブは第２のフェイルセーフ位置にあり、この位置でバルブは電気的に作動されておらずあるいは作動可能ではなく（励磁電流I＝０）、第１、第２、及び、第３のバルブ開口断面積は、圧力が所望かつ不変の調節された圧力レベルに規定されるまで開放される。

符号の説明

１…アクチュエータ、２…第１のバルブ部材、３…制御エッジ、４…バルブハウジング、５…復帰ばね、６…第２のバルブ部材、７…延出部、８…アパーチャ、９…圧縮ばね、１０…駆動ピン、１１…ばねストッパ、１２…スラスト部材、１３…電機子、１４…ハウジングストッパ、１５…圧力分配グルーブ、１６…バルブ出口チャンネル、１７…バルブ入口チャンネル、Ａ１…第１のバルブ開口断面、Ａ２…第２のバルブ開口断面、Ａ３…第３のバルブ開口断面。

Claims (9)

1. アクチュエータと、第１のバルブ部材と、を具備し、第１のバルブ部材は、アクチュエータによって作動可能であり、第１のバルブ開口断面を可変調節するために、バルブハウジング内でバルブシート（制御エッジ）と協働する、電気的に作動可能なバルブにおいて、
   第１のバルブ開口断面（Ａ１）に直列に配置されている第２のバルブ開口断面（Ａ２）を可変調節するために、バルブハウジング（４）内に第１のバルブ部材（２）により作動可能な第２のバルブ部材（６）が配置されており、液圧を機械的なプリセット値に規定するために、第１のバルブ部材（２）により開放可能な第３のバルブ開口断面（Ａ３）が第１のバルブ開口断面（Ａ１）に直列に位置されている、ことを特徴とするバルブ。
2. 第３のバルブ開口断面（Ａ３）は、第２のバルブ部材（６）と、第１のバルブ部材（２）に設けられているタペット状の延出部（７）との間に位置されており、第３のバルブ開口断面（Ａ３）は、圧力規定機能の範囲外で、バルブ部材（６）への延出部（７）の当接により閉塞される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. 第２のバルブ部材（６）は、第２のバルブ開口断面（Ａ２）が閉塞されるその非作動位置では、好ましくは復帰ばね（５）の作用下、ハウジング段部（１４）に保持される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブ。
4. 第２のバルブ開口断面（Ａ２）は可変環状断面として形成されており、可変環状断面は、第２のバルブ部材（６）のストロークに対応し、ハウジング段部（１４）と環ディスク状の第２のバルブ部材（６）との間に配置される、
   ことを特徴とする請求項３に記載のバルブ。
5. 第１及び第２のバルブ部材（６）の直列接続により、第２のバルブ開口断面（Ａ２）は、第１のバルブ開口断面（Ａ１）に比例して交互に開閉される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバルブ。
6. 第２のバルブ部材（６）はアパーチャ（８）を有し、アパーチャ（８）は、好ましくは、第２のバルブ開口断面（Ａ２）の領域に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバルブ。
7. 第１のバルブ部材（２）は、バルブハウジング（４）内でガイドされるバルブピストンとして形成されており、第２のバルブ部材（６）から離間しているバルブピストンの端面に、ピストン状のスラスト部材（１２）を有する駆動ピン（１０）が設けられており、スラスト部材（１２）は、バルブハウジング（４）からアクチュエータ（１）の方向に液密に突出されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバルブ。
8. 第１のバルブ部材（２）の基本的な位置決めのために、バルブハウジング（４）内で、スラスト部材（１２）と第１のバルブ部材（２）との間に圧縮ばね（９）が配置されており、圧縮ばね（９）は、ばねストッパ（１１）に支持されており、ばねストッパ（１１）は、機械的なプリセット圧力規定機能を実現するために、スラスト部材（１２）と第１のバルブ部材（２）との間で駆動ピン（１０）に相対的に移動可能に配置されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載のバルブ。
9. 圧縮ばね（９）は、復帰ばね（５）に比べて低いばね剛性値を有する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のバルブ。

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