JP2014500453A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも部分的に円柱状の運動エレメント（２０）と、運動エレメント（２０）を案内する案内切欠き（６４）を有し、弁ハウジング（１４）内に圧入されている案内エレメント（３２）とを有する弁装置（１０）であって、案内エレメント（３２）は、半径方向内側の環状の部分（６０）と、半径方向外側の環状の部分（６２）とを有し、半径方向内側の環状の部分（６０）に、案内切欠き（６４）が配置されていて、半径方向外側の部分（６２）の外周面（６６）は、周面に亘って均等に分配されて配置されている所定の数（Ｎ）の接触部分（６８）を有し、この接触部分（６８）を介して半径方向外側の部分（６２）は、弁ハウジング（１４）内に圧入されていて、半径方向内側の環状の部分（６０）は、周方向に均等に分配されて配置されている同じ数（Ｎ）の結合部分（７０）を介して半径方向外側の部分（６２）に結合されていて、結合部分（７０）は、周方向で見て接触部分（６８）に対して、１８０°／Ｎの角度（Ｗ２）だけずらされている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の弁装置に関する。

電磁切換弁が市場において公知になっている。この切換弁においては通常、アーマチュアのストローク運動は弁ニードルを介して弁体に伝達される。この弁ニードルはシール座部において実際の弁機能を発揮することができる。弁ニードルは、一般的に円柱状のジャケット面（「案内面」）の部分に沿って案内される。この案内面は、耐用期間における摩耗が小さく保たれるように、好ましくは硬質の表面を有する。この構成は特に、上記切換弁は、ブレーキ液、ガソリン燃料又はディーゼル燃料を通流させかつブレーキ液、ガソリン燃料又はディーゼル燃料によって貫流される場合に、これら媒体の潤滑特性は低いので有利である。したがって、ニードルの案内を、例えば硬化されている別体の構成部材により実現することが提供される。上記案内構成部材を組み付けるために可能な廉価な手段は、別体の案内構成部材を切換弁のハウジング部分内に圧入することである。

この分野における特許刊行物は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０４３２３７号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０３４０３８号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０２８９６０号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０２２６６１号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０６１７９８号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２００４０１６５５４号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３２７４１１号公報、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３４１２１号公報、欧州特許出願公開第１７０１０３１号公報、欧州特許出願公開第１４７１２４８号公報、欧州特許出願公開第１２９６０６１号公報及びドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３３４６１号公報である。

発明の開示
本発明の根底にある問題は、請求項１に記載の弁装置により解決される。有利な構成は、従属請求項に記載されている。さらに本発明にとって重要な特徴は、以下の記載及び図面から看取され、再度詳細に明示しなくても、これらの特徴は単独でも、種々異なる組合せにおいても本発明にとって重要であってよい。

構成部材の硬度の他に、案内遊びが、案内領域における構成部材摩耗に大きな影響を与える。案内構成部材の上記圧入時に、プレス力が、案内構成部材の外側部分から、弁ニードルを案内する半径方向内側の孔に伝達されるということは、本発明においてはほとんど発生し得ない。したがって、プレス力の伝達により内側孔が非真円になり、かつ／又は孔の直径が縮径する、ということは防がれる。したがって案内遊びを算出する際には、上記状況はほとんど考慮する必要はないので、公称遊びは一般的に極めて小さく算出される。

本発明に係る弁装置は、運動エレメント、例えば弁ニードルを案内する案内エレメントを、この案内エレメントの半径方向外側の環状の部分にかかるプレス力が、実質的に案内切欠きから分離されているように、弁ハウジング内に圧入することができる、という利点を有する。これにより、半径方向の案内遊びを小さくすることができ、案内エレメント若しくは弁ニードルの摩耗を抑制することができる。さらに圧入力を減じることができる。

本発明は、半径方向外側の環状の部分に当接するプレス力は、案内切欠きの横断面を小さくし得る基本的に半径方向に向けられている圧縮応力に繋がるという考慮に基づく。したがって本発明により案内エレメントは、半径方向内側の環状の部分（「内側の部分」）と、半径方向外側の環状の部分（「外側の部分」）とを有する。外側の部分は、その周面において、好ましくは周面に亘って均等に分配されて配置されている所定の数Ｎの接触部分を有する。この接触部分を介して、案内エレメントは弁ハウジング内に圧入されている。したがって、半径方向外側から作用するプレス力は、接触部分においてのみ案内エレメントに作用する、ということが達成される。

さらに本発明によれば、内側の部分と外側の部分との間に多くても所定の数Ｎの結合部分が、同様に好ましくは周方向において均等に分配されて配置されている。半径方向若しくは周方向において結合部分の間に、結合部分に対して小さな強度を備えた領域が配置されている。本発明によれば、上述のように形成された結合部分は、周方向において見て接触部分に対してずらされて配置されていて、またとりわけ好ましくは１８０°／Ｎの角度だけずらされて配置されている。したがって案内エレメントは、好ましくは数Ｎに応じて半径方向対称的に構成されている。また結合部分の強度が全体として、隣り合う２つの結合部分の間に位置する部分の強度よりも大きい限りは、各結合部分自体が種々異なる強度の複数の部分を有していてよい、と理解される。

周方向で見て結合部分に対して接触部分がずれているために、接触部分において案内エレメントに作用するプレス力は、半径方向において非直線的に内側の部分に移行することができる。上記力は、小さな強度を備えた、結合部分の間にある部分の変形により吸収される、と簡潔に云うことができる。これにより案内切欠きは、プレス力から実質的に分離されていて、相応に上記プレス力により少しだけ変形する。

本発明の構成は、数Ｎは３であるようになっている。３つの接触部分及び３つの結合部分を備えた案内エレメントは、安定的に圧入することができ、案内切欠きの特に小さな変形がもたらされる。さらに上記案内エレメントは、簡単かつ廉価に製造することができる。

本発明は、周方向で見て結合部分の間に切欠きが存在していると、特に有用である。これにより弁装置の運転に必要な軸線方向の開口を、案内エレメントに設けることができる。これらの開口を通じて、例えば燃料が流れることができる。好ましくは切欠きは、接触部分及び結合部分に対応して同じ数Ｎであり、同様に周方向において均等に分配されて配置されている。特に切欠きは、半径上で結合部分の間に配置されていてよいので、−小さな強度を有する上記領域に応じて−案内切欠きは本発明により負荷軽減される。したがって、切欠きは２つの機能を同時に満たし、さらに廉価に製造可能である。

弁装置の構成は、切欠きが腎臓形であるようになっている。腎臓形状は、燃料を運ぶために十分な大きさの横断面を持って構成されていてよく、丸味を帯びた形状に基づき局地的に高められる機械的な応力を抑制する。切欠きが腎臓形とは異なって任意に形成されていてもよい、ということは自明である。

弁装置の別の構成は、外側の環状の部分の外周面に、周方向で見て、接触部分の間に平坦部あるいは平坦化部が設けられているようになっている。接触部分は、例えば接触部分の間に位置する平坦部を介して、案内エレメントの円形基本形状から形成されていてよい。平化坦部は、簡単で、廉価にかつ大きな材料除去なく製造可能である。

補完的に、平坦部は凸状又は凹状の外輪郭である外面形状によって置き換えられてもよい。これにより外側の部分は、強度若しくは機械的な応力の分布に関して最適化することができる。したがって、外側の部分の「ウェブ幅（Stegbreite）」は、周面に沿って半径方向で合わせることもできる。この構成において好ましくは、案内エレメントの半径方向の対称性は確保されたままである。「平坦部」は、任意の別の幾何学形状をもった「凹所」等であってもよいことは自明である。

案内エレメントは、１つの部材から成るワンピースに製造されていると比較的簡単に構成される。ワンピースの案内エレメントは、１つの作業工程において製造可能であり、全ての部分において、実質的に案内エレメントの材料及び幾何学形状に基づいて規定された強度を有する。

さらに、案内エレメントを、打抜き加工、切削加工法又はＭＩＭ（Metal injection molding：金属射出成形、粉末射出成形）により製造することを提案する。これにより、案内エレメントはその具体的な構成に関して、夫々適切な方法でもって廉価にかつ精確に製造することができる。例えば打抜き工程は、材料厚さに関して、案内エレメントの部分の所定の最低幅を必要とする。本発明により案内エレメントを製造するために、プラスチック射出成形法も可能である。

弁装置は、特に燃料、ハイドロリックオイル又はブレーキ液の通流あるいは接続のために使用することができる。この適用において、弁機能のための運動エレメントを特に精確に案内する必要がある。このことは、案内切欠きが本発明により比較的小さな遊びを持って製造可能であることにより達成される。さらに案内エレメントの切欠きを、弁機能に組み込むことができ、これにより切欠きは、燃料、オイル若しくはブレーキ液の貫流を可能にする。

弁装置のさらに別の構成は、弁装置が燃料高圧ポンプの流量制御弁であるようになっている。流量制御弁は、高圧ポンプに供給される燃料量を正確に測量して分配するために使用される。案内エレメントの本発明により改良された案内特性は、有利に作用する。

弁装置を部分的に断面にして示す簡略的な概略図である。 流量制御弁を部分的に示す断面図である。 案内エレメントの平面図である。 図３に示した案内エレメントの断面図ＩＶ−ＩＶである。

以下に、本発明の例示的な実施の形態を図面を参照して説明する。

種々異なる実施の形態であっても、全図面において機能同一のエレメント及びサイズに対しては同じ符号を使用する。

図１は、弁装置１０の一部を、断面図において極めて概略的でかつ簡略的に示す。弁装置１０は、内燃機関（図示せず）の流量制御弁の構成要素であり、長手方向軸線１２を中心にほぼ回転対称的に構成されている。弁装置１０は、ハウジング１４の複数の種々の部分を有し、これらの部分に、弁装置１０の複数のエレメントが配置されている。図面の上側の領域に、軸線方向のアーマチュア孔１８を有する軸線方向に可動なアーマチュア１６が配置されている。このアーマチュア１６は、弁エレメント２０の図面上側の端部領域に不動に取り付けられている。弁エレメント２０は可動であり、ひいては運動エレメント２０である。アーマチュア１６の図面上側の端面が、アーマチュア１６の、図示の軸線方向の位置において、アーマチュアギャップ２４を介して磁極コア２６から離間されている。アーマチュア１６及び磁極コア２６を中心に半径方向に、弁装置１０のコイル２２の巻線が配置されている。アーマチュア１６の上側で、アーマチュア１６若しくは弁エレメント２０の端部分とハウジング１４の所定の部分との間に、アーマチュアばね３０が配置されている。このアーマチュアばね３０は、アーマチュア１６ひいては弁エレメント２０を、図面において下方に押し付ける。弁エレメント２０は、２つの案内エレメント３２により半径方向において案内されている。これらの案内エレメント３２は、燃料を軸線方向に流すことができる切欠き３４を有する。

弁エレメント２０の図面において下側の端部領域は、板状の弁体３６に当て付けられている。弁エレメント２０は弁体３６を、弁ばね３８の力に抗して図面において下方に押し付けるので、弁体３６は静止座部４０に当接する。弁ばね３８は、ハウジング１４の所定の部分に支持されている。

さらにハウジング１４は、燃料が弁装置１０の流体室４４内に流れることができる半径方向の開口４２を有する。図面において弁体３６の上側に、弁体３６が接触することができるシール座部４８が配置されている。

図１に、弁装置１０の開放された状態が示されている。この構成において、コイル２２には通電されておらず、図示の開放位置において弁体３６は、アーマチュアばね３０及び弁エレメント２０により押圧される。

コイル２２に通電されていると、アーマチュア１６は磁力により図面において上方へと、磁極コア２６によって引っ張られるので、アーマチュアギャップ２４はほぼ消滅する。弁ばね３８は、図面において上方にシール座部４８に向けて弁体３６を押圧するので、弁装置１０は閉じることができる。

図２に、内燃機関の燃料高圧ポンプの流量制御弁１０の断面図を部分的に示す。基本的な構造及び基本的な機能は、図１の弁装置１０に少なくとも同様である。したがって各エレメントは、その符号により同一視することができる。

図２の弁装置１０において、案内エレメント３２とニードルつば５０との間にアーマチュアばね３０が配置されている。この実施の形態において、アーマチュアばね３０は同様に弁エレメント２０を、図面において下方に押圧する。案内エレメント３２は、ハウジング１４に圧入されている。切欠き３４を例示的に示す。図２の右上の領域に、コイル２２を接続するための接触接続部５２が配置されている。

図３に、案内エレメント３２の平面図を示す。この案内エレメント３２は、半径方向対称的に数Ｎ（このことについては以下でさらに触れる）に応じて構成されていて、半径方向内側の環状の部分６０（「内側の部分６０」）と、半径方向外側の環状の部分（「外側の部分６２」）とを有する。数Ｎは３である。内側の部分６０には、案内切欠き６４が中心孔として構成されている。外側の部分６２の外周面６６は、周面に亘って均等に分配されて配置されたＮ＝３の接触部分６８を有する。これらの接触部分６８は夫々、互いに１２０°の角度を形成する。内側の部分６０は、同様に周方向において均等に分配されて配置されている、Ｎ＝３の結合部分７０を介して外側の部分６２に結合されている。結合部分７０は、周方向において見て、接触部分６８に対して角度Ｗ２だけずらされている。この角度Ｗ２は、
Ｗ２＝１８０°／Ｎ＝６０°（この実施の形態においてＮ＝３である）
の式からもたらされる。

この実施の形態において結合部分７０の間には、略腎臓状に形成された切欠き３４が配置されている。外側の部分６２は、外接円７２の内側に配置されている。この実施の形態において、外側の部分６２は接触部分６８の間で、外接円７２に対して３つの平坦部７４を有する。この実施の形態において、平坦部７４は「平ら」に構成されている。第１の実施の形態（図示せず）において、平坦部７４は凸状の外輪郭を有し、第２の択一的な実施の形態において、平坦部７４は凹状の外輪郭を有する。

この実施の形態において、打抜き工程によりワンピースで製造される案内エレメント３２は、ハウジング１４の半径方向内側の円筒状の部分に、３つの接触部分６８を介して圧入される。ハウジング部分の内側半径は、所望のプレス力若しくは安定性を可能にするために、外接円７２の半径よりも僅かに小さい。圧入されている状態において、案内エレメント３２に作用する半径方向力は、３つの矢印７６により記号を用いて示されている。

プレス力は、矢印７６の方向で接触部分６８若しくは外側の部分６２に作用するものの、接触部分６８若しくは外側の部分６２から半径方向内側にさらに案内されることはない、ということが分かる。その理由は、上記さらなる案内を切欠き３４が妨げるからである。プレス力は、切欠き３４の変形により吸収される。これにより案内切欠き６４は、接触部分６８に作用するプレス力から明確に分離されている。したがって、幾何学形状若しくは案内切欠き６４の半径は、実質的に変化しないままである。これに対応して、運動エレメント２０の案内に必要な半径方向の遊びは、プレスに基づく案内切欠き６４の起こり得る変形を考慮した公差を要しないか、又は単に小さな付加的な公差を要するだけである。

図４に、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った案内エレメント３２の断面図を示す。案内エレメント３２は、厚さ若しくは材料肉厚７８を有する。

接触部分６８、切欠き３４及び／又は結合部分７０が夫々、周面に亘って均等に分配されているということは絶対に必要というわけではないことは自明である。同様に本発明によれば、接触部分６８の数が、結合部分７０の数より多くてもよい、ということが可能である。

Claims (12)

1. 運動エレメント（２０）と、該運動エレメント（２０）を案内する案内切欠き（６４）を有し、弁ハウジング（１４）内に圧入されている案内エレメント（３２）とを有する弁装置（１０）であって、
   前記案内エレメント（３２）は、半径方向内側の環状の部分（６０）と、半径方向外側の環状の部分（６２）とを有し、前記半径方向内側の環状の部分（６０）に、前記案内切欠き（６４）は配置されていて、前記半径方向外側の部分（６２）の外周面（６６）は複数の接触部分（６８）を有し、該接触部分（６８）を介して前記半径方向外側の部分（６２）は、前記弁ハウジング（１４）内に圧入されていて、
   前記半径方向内側の環状の部分（６０）は、前記半径方向外側の部分（６２）に複数の結合部分（７０）を介して結合されていて、該結合部分（７０）は、周方向で見て前記接触部分（６８）に対してずらされて配置されていることを特徴とする、弁装置。
2. 前記弁装置は、周面に亘って少なくともほぼ均等に分配されて配置されている、所定の数Ｎの前記接触部分（６８）を有し、前記結合部分（７０）は、前記接触部分（６８）に対して約１８０°／Ｎの角度（Ｗ２）だけずらされて配置されていることを特徴とする、請求項１記載の弁装置。
3. 前記結合部分（７０）の数量は最大で、前記接触部分（６８）の数Ｎと同じであることを特徴とする、請求項２記載の弁装置。
4. 前記数（Ｎ）は３であることを特徴とする、請求項２又は３記載の弁装置。
5. 周方向で見て前記結合部分（７０）の間に切欠き（３４）が設けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁装置。
6. 前記切欠き（３４）は腎臓形であることを特徴とする、請求項５記載の弁装置。
7. 前記外側の環状の部分（６２）の外周面（６６）において、周方向で見て前記接触部分（６８）の間に平坦部（７４）が設けられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁装置。
8. 前記平坦部（７４）は凸状又は凹状の外輪郭を有することを特徴とする、請求項７記載の弁装置。
9. 前記案内エレメント（３２）はワンピースに製造されていることを特徴とする、請求項１から８までの少なくともいずれか１項記載の弁装置。
10. 前記案内エレメント（３２）は、打抜き成形、切削加工法又はＭＩＭにより製造されていることを特徴とする、請求項１から９までの少なくともいずれか１項記載の弁装置。
11. 前記弁装置は、燃料、ハイドロリックオイル又はブレーキ液の接続用に使用されることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の弁装置。
12. 前記弁装置は、燃料高圧ポンプの流量制御弁であることを特徴とする、請求項１１記載の弁装置。

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