JP2010516980A - スライド・バルブ - Google Patents

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Abstract

本発明は、ワーキング接続（Ａ）での液圧を、低圧力と高圧力の間の値に調整するためのスライド・バルブに係る。その目的のため、バルブ・スライド（１）が、直線的に移動することが可能であるように、ハウジング（４）の孔（３）の中に収容されている。このハウジング（４）は、低圧力接続（Ｔ）と、高圧力接続（Ｐ）と、ワーキング接続（Ａ）と、を有している。この目的のために、バルブ・スライド（１）の第一の位置において、ワーキング接続（Ａ）が低圧力接続（Ｔ）に接続され、これに対して、バルブ・スライド（１）の第二の位置において、ワーキング接続（Ａ）が二つの更なる接続（Ｐ，Ｔ）から分離され、且つ、バルブ・スライド（１）の第三の位置を有し、この第三の位置において、ワーキング接続（Ａ）が高圧力接続（Ｐ）に接続される。本発明によれば、径方向の複数の孔（７）がバルブ・スライド（１）の中に設けられ、これらの径方向の孔（７）の中を通って、流れが通過することが可能であり、且つ、これらの径方向の孔（７）は、ハウジング（４）の中の周囲の複数のコントロール・エッジ（６）との間で相互作用し、これらのコントロール・エッジは、適切なシール用リング（２）により、孔（３）の中でバルブ・スライド（１）を、漏洩の無い状態でシールする。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文部分に基づくスライディング・スプール・バルブに係る。
ブレーキのサーボ・ユニットにおける圧力コントロールのための、そのようなスライディング・スプール・バルブは、独国特許出願公開第 DE 39 12 936 A1 号から既に知られている。このスライディング・スプール・バルブの、コストが掛かる製造及び定常的に存在する漏洩は、特に弱点であるとして理解されなければならない。バルブ・スプール及びハウジングは、原則として、鋼から製造され且つ硬化されなければならない。漏洩を最小に抑える理由のために、直径の相違が非常に小さくなければならず、また、形状の許容差及び位置の許容差が極めて厳格なやり方でデザインされなければならない。これは、製造コストの増大を招くことになる。
それ故に、漏洩流量を可能な限り少なくすると言う要求は、特別な技術的な課題をもたらす。その理由は、従来のシーリングの場合には、金属のために制約される間隙によって、これは、数マイクロメータの大きさのオーダーでデザインされなければならないからである。そのような精度は、セラミックのような特別な材料、または既に述べた硬化された鋼を用いることによってのみ、実現可能である。それにもかかわらず、間隙を介するシーリングの場合には、なお残された漏洩がある。
エラストマー・シールの使用は、もし、間隙の幾何学的形状が変化することなく残される場合には、シーリング間隙での漏洩の無いシーリングをもたらす。そのようなエラストマー・シールの使用は、事実、液圧機器により、既に知られている。しかしながら、従来のスライディング・スプール・バルブの場合には、これを、流量調整エッジでの、可変のシーリング間隙に対して適用することはできない。可変のシーリング間隙でエラストマー材料を使用する全ての実用的な試みは、対応するシーリング・ボディの破損をもたらす。それは、例えば、金属の流量調整エッジでの剪断により、あるいは、内腔の中への貫入の結果として、もたらされる。
独国特許出願公開第 DE 39 12 936 A1 号明細書
それ故に、本発明の目的は、開示されたタイプのスライディング・スプール・バルブを、上記の弱点がないように、改善することにある。
この目的は、請求項１の特徴部分により示されたタイプのスライディング・スプール・バルブに対して、本発明により実現される。
請求項１の中に開示された特徴によれば、漏洩の無いスライディング・スプール・バルブが作り出され、このバルブにおいて、高価な材料及び製造プロセスが省略されることが可能である。その理由は、このバルブは、流量調整エッジにおいても、エラストマーを損傷する危険無しに恒久的に使用すると言う課題に適合するからであり、それは、エラストマーが流量調整エッジと概念的に相互作用しないことにより、その代わりに、流量調整エッジ自体がエラストマー・ボディとして形成されることより、径方向にフレキシブルにデザインされることにより、且つ、内側から外側への流れに定常的に曝されることにより、実現される。
本発明に基づくスライディング・スプール・バルブの長手方向の断面図。
本発明の更なる特徴及び優位性は、以下のテクストにおいて、図面を参照しつつ行われる実施形態の例の説明から、理解されるであろう。
図１を参照して、本発明に基づくスライディング・スプール・バルブの基本的な構成及び機能が説明される。
スライディング・スプール・バルブが、長手方向の断面で示されている。このバルブは、ワーキング・ポートＡでの液圧を、低圧力と高圧力の間の値でコントロールするために使用される。そのために、ピストン状のバルブ・スプール１が、直線方向に移動可能な状態で、ハウジング４の内腔３の中に収容され、且つ、この内腔は、低圧力ポートＴ、高圧力ポートＰ及びワーキング・ポートＡを有している。
例として示されたバルブ・スプール１の第一の位置において、ワーキング・ポートＡが低圧力ポートＴに接続され、これに対して、バルブ・スプール１の第二の位置において、ワーキング・ポートＡが二つのポートＰ，Ｔから切り離され、また、バルブ・スプール１の第三の位置において、ワーキング・ポートＡが高圧力ポートＰに接続される。この図において、左に向けて作用する力の下でバルブ・スプール１を作動させるとき、バルブ・スプール１のこれら三つの位置が昇順に通過され、ここで、ハウジング側での流体接続の遮断及び開放は、周囲を取り囲む流量調整エッジ６により実行される。
先行技術においては、バルブ・スプール上の周囲を取り囲む流量調整エッジが、通過する流れに曝されることが可能であるハウジングの中の径方向の内腔との間で相互作用をする。これに対して、本発明によれば、先行技術とは異なり、バルブ・スプール１の中に径方向の内腔７を配置することが提案され、このバルブ・スプールは、通過する流れに曝されることが可能であり、且つハウジング４の中で周囲を取り囲む流量調整エッジ６との間で相互作用する。
ハウジング側の流量調整エッジ６との間で相互作用する径方向の内腔７は、遮断可能な状態でデザインされ、それは、径方向の内腔７の口部が、遮断のために、流量調整エッジ６がそれを越えて移動することにより閉鎖されることによってなされる。遮断可能な径方向の内腔７の、通過する流れへの暴露は、複数のシール用リング２の領域の中で実行され、それらのシール用リングは、常に内側から外側に、ハウジング４の中に固定され、それにより、剪断または貫入の結果としての、シール用リング２に対する損傷が回避されるようになっている。
流量調整エッジ６は、シール用リング２の上に直接に形成され、それらのシール用リングは、ハウジング４の環状溝の中に確実に固定されている。ハウジング４の中での、バルブ・スプール１の漏洩の無いシーリングのために、シール用リング２の少なくともシーリング面は、エラストマー材料からなり、そして、この実施形態の例においては、好ましくは、カップ・シールの場合に使用されるシーリング・リップを有している。
要求される通過する流れへの暴露のシンプルな実現のために、バルブ・スプール１は、二つのキャビティ８，９を有していて、それらのキャビティは、互いから切り離され、且つ、互いに独立に、通過する流れに曝されることが可能である。ここで、一方のキャビティ８（高圧力キャビティ）は、高圧力ポートＰと恒久的に液圧的に接続された状態にあり、そして、他方のキャビティ９（ワーキング圧力キャビティ）は、ワーキング・ポートＡと恒久的に液圧的に接続された状態にある。
更にまた、二つのキャビティ８，９への恒久的な液圧接続が有り、それらは、バルブ・スプール１の中の、遮断できない径方向の内腔７’により、シンプルなやり方で形成され、それ故に、それらは、バルブ・スプール１によりそれを越えて移動される流量調整エッジ６の有効領域から距離を隔てて配置される。ここで、遮断できない径方向の内腔７’は、流量調整エッジ６との間で相互作用する径方向の内腔７とは異なり、外側から内側へ通過する流れに常に曝される。
二つのキャビティ８，９のシンプルな組み込みのために、二つのスプール部分が一緒に結合する結果として少なくとも第一のキャビティ８（高圧力キャビティ）が形成されるように、バルブ・スプール１は、二つの部分で作られている。この目的のために、二つのスプール部分は、耐圧性を備えた状態で、一緒に結合され、それによって、第一のキャビティ８（高圧力キャビティ）がシールされることになり、加圧された媒体の交換が、関係する径方向の内腔７，７’を介してのみ生ずることになる。他方、第二のキャビティ９（ワーキング圧力キャビティ）は、動作方向での低圧力ポートＴ、ワーキング・ポートＡ及び高圧力ポートＰの優れた配置のために、外側のスリーブ状のスプール部分と、スリーブ状のスプール部分の中に押し込まれるプランジャ状のスプール部分との間の、開放された環状部として作られている。
第二のキャビティ９（ワーキング圧力キャビティ）の開口は、動作方向に、径方向に拡げられたチャンバ１０の中に伸び、このチャンバは、内腔のステップにより境界が定められ、ここで、それぞれの場合においてチャンバ１０の中で優勢な圧力が、動作方向に対して反対方向に、バルブ・スプール１に対して作用する。プランジャ状のスプール部分の端部が、スリーブ状のスプール部分から内腔のステップの中に伸びているので、液圧チャンバ１０は、環状部を形成し、この環状部は、段差が付けられた内腔、及びその中に入るバルブ・スプール１の段差が付けられたピストン部分により境界が定められる。ここで、チャンバ１０の容積は、バルブ・スプール１の移動距離に依存する。
内腔３の底部とプランジャ状のスプール部分の端面との間に、低圧力ポートＴに接続された圧力チャンバ１１がある。リング・シール５による、内腔３の内側にある段差が付けられたピストン部分のシーリングの結果として、圧力解放チャンバ１１が、チャンバ１０に対して液圧的に切り離される。圧力チャンバ１１の内側には、スプリング１２があり、このスプリングは、その動作方向に対して反対方向に、バルブ・スプール１に対して、規定された力で作用する。それに代わって、スプリング１２は、液圧チャンバ１０の中に、且つワーキング圧力キャビティ９の中に、配置されることも可能である。
それに加えて、高圧力ポートＰが環状部１４に通じていることが、図１から分かる。この環状部は、ハウジング４の中に組み込まれ、且つ、バルブ・スプール１の動作方向において、シール用リング２によりバルブ・スプール１とハウジング４の間にシールされ、このシール用リングは、（高圧力）流量調整エッジ６を形成し、且つ、動作方向に対して反対方向において、更なるシール１３により、好ましくはカップ・シールにより、バルブ・スプール１とハウジング４の間にシールされている。同様に、ワーキング・ポートは、ハウジング１の更なる環状部１４に通じていて、この環状部は、しかしながら、動作方向に対して反対方向において、シール用リング２により、バルブ・スプール１とハウジング４の間にシールされ、このシール用リングは、（高圧力）流量調整エッジ６を形成し、且つ、動作方向において、更なるシール１３により、好ましくはカップ・シールにより、バルブ・スプール１とハウジング４の間にシールされている。低圧力ポートＴは、明らかにまた、ハウジング４の中の、環状部１４に通じていて、この環状部は、しかしながら、動作方向において、シール用リング２により、バルブ・スプール１とハウジング４の間にシールされ、このシール用リングは、（低圧力）流量調整エッジ６を備え、且つ、動作方向において、更なるシール１３の内の一つにより、バルブ・スプール１とハウジング４の間にシールされている。
更にまた、圧力増大に関係する遮断可能な径方向の内腔７が、本質的に一つの平面内に配置されていると言うことが、図１から明らかである。ここで、要望または要求に基づいて、バルブ・スプール軸の方向での内腔位置の意義の有る小さな偏差の結果として、円滑な圧力増大の挙動が作り出されることが可能である。それに加えて、以下のことを指摘しておく価値が有る。即ち、遮断可能な径方向の内腔７は、遮断できない径方向の内腔７’と比べてより小さな直径を有していて、それによって、流量調整エッジ６の機能を担うシール用リング２の長寿命に対する更なる寄与が実現される。
１…バルブ・スプール、２…シール用リング、３…内腔、４…ハウジング、５…リング・シール、６…流量調整エッジ、７、７’…径方向の内腔、８…キャビティ、９…キャビティ、１０…チャンバ、１１…圧力解放チャンバ、１２…スプリング、１３…シール、１４…環状部。

Claims (20)

  1. ワーキング・ポート（Ａ）での液圧を、低圧力と高圧力の間の値にコントロールするためのスライディング・スプール・バルブであって、
    そのために、バルブ・スプール（１）が、ハウジング（４）の内腔（３）の中に、直線方向に移動可能な状態で収容され、
    このハウジングは、低圧力ポート（Ｔ）と、高圧力ポート（Ｐ）と、ワーキング・ポート（Ａ）と、を有し、
    そのために、バルブ・スプール（１）の第一の位置において、ワーキング・ポート（Ａ）が低圧力ポート（Ｔ）に接続され、これに対して、バルブ・スプール（１）の第二の位置において、ワーキング・ポート（Ａ）が二つの更なるポート（Ｐ，Ｔ）から切り離され、そしてまた、バルブ・スプール（１）の第三の位置を備え、この第三の位置において、ワーキング・ポート（Ａ）が高圧力ポート（Ｐ）に接続される、
    スライディング・スプール・バルブにおいて、
    通過する流れに曝されることが可能な径方向の複数の内腔（７）が、バルブ・スプール（１）の中に配置され、且つ、ハウジング（４）の中の、周囲を取り囲む複数の流量調整エッジ（６）との間で相互作用することを、特徴とするスライディング・スプール・バルブ。
  2. 下記特徴を有する請求項１に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記ハウジング側の流量調整エッジ（６）との間で相互作用する径方向の内腔（７）は、前記径方向の内腔（７）の口部により遮断可能な状態でデザインされ、遮断のために、前記流量調整エッジ（６）がそれを越えて移動することにより、閉鎖可能である。
  3. 下記特徴を有する請求項１または２に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記流量調整エッジ（６）との間で相互作用する径方向の内腔（７）は、前記ハウジング（４）の中に固定された複数のシール用リング（２）の領域の中で、内側から外側へ通過する流れに、径方向に曝されることが可能である。
  4. 下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記流量調整エッジ（６）は、前記シール用リング（２）の上に直接に形成され、前記ハウジング（４）の環状溝の中にしっかり固定されている。
  5. 下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記ハウジング（４）の中での前記バルブ・スプール（１）の漏洩の無いシーリングのために、前記シール用リング（２）の少なくともシーリング面は、エラストマー材料からなり、且つ好ましくは、カップ・シールとして形成されている。
  6. 下記特徴を有する請求項１から５のいずれか１項に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記バルブ・スプール（１）は、二つのキャビティ（８，９）を有し、これらのキャビティは、互いから切り離され、且つ通過する流れに互いに独立に曝されることが可能であり、
    ここで、一方のキャビティ（８）は、前記高圧力ポート（Ｐ）と恒久的に、液圧的に接続された状態にあり、他方のキャビティ（９）は、前記ワーキング・ポート（Ａ）と恒久的に、液圧的に接続された状態にある。
  7. 下記特徴を有する請求項６に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記二つのキャビティ（８，９）への、更なる恒久的な、液圧的な接続があり、それらは、前記バルブ・スプール（１）の中の遮断できない径方向の内腔（７’）により形成され、それらの内腔は、前記バルブ・スプール（１）によりそれを越えて移動されることが可能であるところの流量調整エッジ（６）のワーキング領域から距離を隔てて配置されている。
  8. 下記特徴を有する請求項７に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記遮断できない径方向の内腔（７’）は、前記流量調整エッジ（６）との間で相互作用する径方向の内腔（７）とは逆に、専ら外側から内側へ通過する流れに曝される。
  9. 下記特徴を有する請求項６に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記バルブ・スプール（１）は、二つの部分の状態で作られ、
    ここで、第一の（高圧力）キャビティ（８）は、これら二つのスプール部分を一緒に結合することにより作り出される。
  10. 下記特徴を有する請求項６に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記バルブ・スプール（１）の動作方向の第二の（ワーキング圧力）キャビティ（９）は、外側のスリーブ状のスプール部分と、このスリーブ状のスプール部分の中へ伸びるプランジャ状のスプール部分との間に配置された開放された環状部として作られている。
  11. 下記特徴を有する請求項１０に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記バルブ・スプール（１）の動作方向の第二のキャビティ（９）は、内腔のステップにより境界が定められる径方向に拡げられたチャンバ（１０）の中へ伸び、
    ここで、前記バルブ・スプール（１）は、前記チャンバ（１０）の中で優勢な圧力により、前記バルブ・スプール（１）の動作方向に対して反対方向に作動されることが可能である。
  12. 下記特徴を有する請求項１１に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記液圧チャンバ（１０）は、環状部として形成され、その容積は、前記バルブ・スプール（１）の移動距離により決定される。
  13. 下記特徴を有する請求項１から１２の何れか１項に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記内腔（３）の底部と、前記プランジャ状のスプール部分の端面との間に、圧力解放チャンバ（１１）が、前記チャンバ（１０）から切り離されて、前記バルブ・スプール（１）の上に配置され、且つ、前記低圧力ポート（Ｔ）に接続されている。
  14. 下記特徴を有する請求項１から１３の何れか１項に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記バルブ・スプール（１）に対して作用する復元力を作り出すために、スプリング（１２）が、前記ハウジング（４）と前記バルブ・スプール（１）の間に配置され、動作距離に依存する力が、その動作方向に対して反対方向に、前記バルブ・スプール（１）に作用する。
  15. 下記特徴を有する請求項１４に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記スプリング（１２）は、前記圧力解放チャンバ（１１）の内側に配置されている。
  16. 下記特徴を有する請求項１４に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記スプリング（１２）は、前記液圧チャンバ（１０）の中に、且つ、前記ワーキング圧力キャビティ（９）の中に配置されている。
  17. 下記特徴を有する請求項１に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記高圧力ポート（Ｐ）は、前記ハウジング（４）の中に組み込まれた環状部（１４）に通じていて、
    この環状部は、前記バルブ・スプール（１）の動作方向において、前記バルブ・スプール（１）とハウジング（４）の間で、シール用リング（２）によりシールされ、このシール用リングは、前記（高圧力）流量調整エッジ（６）を形成し、
    且つ、この環状部は、前記動作方向に対して反対方向において、前記バルブ・スプール（１）とハウジング（４）の間で、更なるシール（１３）によりシールされている。
  18. 下記特徴を有する請求項１に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記ワーキング・ポート（Ａ）は、前記ハウジング（１）の更なる環状部（１４）に通じていて、
    この環状部は、前記バルブ・スプール（１）の動作方向に対して反対方向において、前記バルブ・スプール（１）と前記ハウジング（４）の間で、シール用リング（２）によりシールされ、このシール用リングは、（高圧力）流量調整エッジ（６）を形成し、
    且つ、この環状部は、動作方向において、前記バルブ・スプール（１）と前記ハウジング（４）の間で、更なるシール（１３）によりシールされている。
  19. 下記特徴を有する請求項１に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記低圧力ポート（Ｔ）は、前記ハウジング（４）の中の環状部（１４）に通じていて、
    この環状部は、動作方向において、バルブ・スプール（１）とハウジング（４）の間で、シール用リング（２）によりシールされ、このシール用リングは、（低圧力）流量調整エッジ（６）を備え、
    且つ、この環状部は、動作方向において、バルブ・スプール（１）とハウジング（４）の間で、前記更なるシール（１３）の内の一つによりシールされている。
  20. 下記特徴を有する請求項１から１９の何れか１項に記載のスライディング・スプール・バルブ：
    前記遮断可能な径方向の内腔（７）は、前記バルブ・スプール（１）の上に、ほぼ一平面内に配置され；且つ、
    前記遮断可能な径方向の内腔（７）は、前記遮断できない径方向の内腔（７’）と比べて小さな直径を有している。
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