JP2022506698A - 圧力を制御するための弁アセンブリおよび方法 - Google Patents

Abstract

出口ポート（Ｐ２）における圧力を制御するための弁アセンブリであって、入口ポート（Ｐ１）と、圧力シンク（Ｓ）と、第１の制御接続部（１１２）を備えた第１の弁（１１０）と、第２の制御接続部（１２２）を備えた第２の弁（１２０）とを備え、第１の弁（１１０）と第２の弁（１２０）とが入口ポート（Ｐ１）と圧力シンク（Ｓ）との間に直列に配置されており、第１の弁（１１０）と第２の弁（１２０）との間で出口ポート（Ｐ２）が分岐している。弁アセンブリは、第１の制御接続部（１１２）を制御可能に入口ポート（Ｐ１）に接続するか、または脱気する第１の制御弁（１１５）と、第１の制御接続部（１２２）を制御可能に出口ポート（Ｐ２）に接続するか、または脱気する第２の制御弁（１２５）とを含んでいる。

Description

本発明は、出口ポートにおける圧力を制御するための弁アセンブリおよび方法に関し、特に弁アセンブリの寿命を延長するための最適化された空気ガイドを有する弁アセンブリに関する。

商用車用のニューマチック式ブレーキ装置のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）では、ＡＢＳの介入時に空気圧が短時間の間部分的に強く減じられ、このようにして車輪のブロックを解除するか、もしくはブレーキを短時間の間解除することができる。この圧力降下は、たとえば排気弁により実施され、排気弁内のダイヤフラムには、現在の構造形態では、この短時間の圧力降下によって著しい負荷が加えられ、このことは同時に、弁アセンブリの寿命を制限する。

図３Ａおよび図３Ｂは、例示的に、ＡＢＳ圧力制御に使用される、このような従来の弁アセンブリを示しており、ここで図３Ａは回路図を、図３Ｂは、弁アセンブリの例示的な実施構成を示している。

図３Ａに示した弁アセンブリでは、入口ポートＰ１と圧力シンクＳとの間に、第１の弁１０および第２の弁２０が直列に配置されている。第１の弁は、制御入口１２を含んでおり、この制御入口１２は、第１の制御弁１５に接続されている。第１の制御弁１５は、第１の弁１０の制御接続部１２を圧力シンクＳに接続するか、または入口ポートＰ１に接続する。第２の弁２０は、同様に制御入口２２を含んでいる。この制御入口２２は、第２の制御弁２５を介して制御される。第２の制御弁２５は、第２の弁２０の制御接続部２２を圧力シンクＳに接続するか、または同様に入口ポートＰ１に接続する。示された弁アセンブリでは、入口ポートＰ１と、第２の制御弁２５との間に、制御圧力管路４０が形成されているので、入口ポートＰ１からの圧力が制御圧力として制御入口２２に提供される。

図３Ｂは、図３Ａに示した回路構成の考え得る具体的な実施構成を示している。全ての圧力シンクＳは、本構成では、脱気ポートＰ３に接続されている。この脱気ポートＰ３は、例示的に外周囲に接続されている。第１の弁１０は、第１のダイヤフラム１３を含んでおり、第２の弁２０は、第２のダイヤフラム２３を含んでいる。第１のダイヤフラム１３は、入口ポートＰ１と出口ポートＰ２との間の接続部を開放および／または閉鎖するが、この場合、制御接続部１２における圧力に応じて開放および／または閉鎖が行われる。制御接続部１２に給気されていると、第１の弁１０は閉鎖し、制御接続部１２が脱気されていると、第１の弁１０は開放する。第２のダイヤフラム２３は、出口ポートＰ２と圧力シンクＳとの間の接続部を開放および／または閉鎖するが、この場合、制御接続部２２の圧力に応じて開放および／または閉鎖が行われる。制御接続部２２に給気されていると、第２の弁２０は閉鎖し、制御接続部２２が脱気されていると、第２の弁２０は開放する。図３Ａに概略的に示したように、制御圧力管路４０は、入口ポートＰ１と第２の制御弁２５との間の通路として形成されている。

第１の制御弁１５には、無通電状態において、この第１の制御弁１５が第１の弁１０の制御接続部１２を脱気するように、予荷重が加えられている。したがって、第１の弁１０は、入口ポートＰ１に正圧が加えられている場合に、自動的に開放する。第２の制御弁２５には、無通電状態において、この第２の制御弁２５が入口ポートＰ１における圧縮空気を、制御圧力管路４０を介して第２の弁２０の制御接続部２２に伝達するように、予荷重が加えられている。したがって、第２のダイヤフラム２３の背面には、第２の制御弁２５の非作動時に、継続的に入口ポートＰ１からの圧力が加えられている。

示された（標準）位置では、入口ポートＰ１の圧力が、開放した第１の弁１０を介して出口ポートＰ２に伝達される。しかし、今、ＡＢＳ介入が実施されることが望ましく、この介入により第２の出口ポートＰ２における圧力を短時間の間降下することが望ましい場合、この圧力降下は、第２の弁２０の開放を介して生じる。これにより、出口ポートＰ２が、圧力シンクＳ（Ｐ３）に接続される。このことは、第２の制御弁２５への給電を介して行うことができ、このことは、制御接続部２２の脱気を引き起こす。第２の制御弁２５を使用しながら制御接続部２２に新たに給気することは、制御接続部２２における圧力を入口ポートＰ１からの圧力にまで高め、ひいては第２の弁２０を閉鎖する。ＡＢＳの作動時に、入口ポートＰ１における圧力は、出口ポートＰ２における圧力よりも著しく高いことが多いので、このことは、入口ポートＰ１の圧力と出口ポートＰ２の圧力とを互いに対して隔てる第２のダイヤフラム２３への著しい負荷につながる。これにより、弁アセンブリ全体の寿命が著しく短縮される。個別のダイヤフラムの交換は経済的に通常は有意義ではない。

したがって、出口ポートにおける迅速かつ効果的な圧力制御を可能にするにもかかわらず、使用される弁の長寿命を確保する弁アセンブリに対する需要が生じる。このことは、特に自律走行にとって重要である。なぜならば、弁アセンブリにおいて使用される構成要素が継続的に高い負荷にさらされており、弁制御装置の著しく高められた寿命が所望されているからである。

上述の問題のうちの少なくとも一部は、請求項１に記載の弁アセンブリおよび請求項９に記載の圧力を制御するための方法により解決される。従属請求項は、独立請求項に記載の対象の有利な実施形態を定義している。

実施例は、出口ポートにおける圧力を制御するための弁アセンブリに関する。弁アセンブリは、入口ポートと、圧力シンクと、第１の制御接続部を備えた第１の弁と、第２の制御接続部を備えた第１の弁とを備え、第１の弁と第２の弁とは、入口ポートと圧力シンクとの間に直列に配置されており、第１の弁と第２の弁との間で出口ポートが分岐している。弁アセンブリは、さらに、第１の制御接続部を入口ポートに制御可能に接続するか、または脱気する第１の制御弁と、第１の制御接続部を出口ポートに制御可能に接続するか、または脱気する第２の制御弁とを含んでいる。

任意には、第１の制御弁は、電磁弁である。電磁弁は、無通電状態において、第１の制御接続部を脱気する。第２の制御弁も電磁弁であってよく、無通電状態においてこの電磁弁は、第２の制御接続部を出口ポートに接続する。

任意には、第１の弁は、第１のダイヤフラムを含んでいる。この第１のダイヤフラムは、第１の弁の操作時に、入口ポートと出口ポートとの間の接続部を開閉する。同様に、第２の弁は、第２のダイヤフラムを含んでいてよく、この第２のダイヤフラムは、第２の弁の操作時に、出口ポートと圧力シンクとの間の接続部を開閉する。

任意には、第１のダイヤフラムには、入口ポートに圧力が加えられていない場合に、第１の弁を閉鎖するように、（たとえば、ばねによって）予荷重が加えられている。任意には、第２のダイヤフラムには、出口ポートに圧力が加えられていない場合に、第２の弁を閉鎖するように、（たとえば、別のばねによって）予荷重が加えられている。

任意には、弁アセンブリは、入口ポートを介した（たとえば空気の）流入を制限するために、絞りを含んでいる。

実施例は、特に商用車用の車両ブレーキのためのアンチロックブレーキシステムであって、出口ポートにおける圧力を制御するための、上記で定義された弁アセンブリを有しており、出口ポートが、（車両のブレーキの）ブレーキシリンダに接続可能である、アンチロックブレーキシステムにも関する。

任意には、ＡＢＳ介入は、第２の弁による出口ポートの脱気、ひいてはブレーキの短時間の解除を引き起こすことができる。

実施例は、上記で定義されたような弁アセンブリまたは上記で定義されたようなアンチロックブレーキシステムを備えた商用車にも関する。

実施例は、上記で定義されたような弁装置により出口ポートにおける圧力を制御するための方法にも関する。この方法は、
－入口ポートを介して第１の弁により出口ポートに圧力を供給するステップと、
－出口ポートにおける圧力を保持するために、第１の弁を閉鎖するステップと、
－出口ポートにおける圧力を（たとえば短時間、急激に）降下させるために、第２の弁により出口ポートを圧力シンクに接続するステップと、
－出口ポートにおける圧力で第２の弁を制御することにより圧力シンクへの出口ポートの接続を遮断するステップと
を含んでいる。

両方のダイヤフラムの制御が直列式に制御されていない圧力により行われる、圧力を制御するための従来の弁アセンブリ（図３Ａおよび図３Ｂを参照）とは異なり、実施例では変更された空気供給により、第２のダイヤフラム（排出ダイヤフラム）への負荷を第１のダイヤフラム（保持ダイヤフラム）のレベルへと下げることができる。これにより、モジュール全体の著しく長い寿命が達成される。したがって基本的には、出口ダイヤフラムには入口ダイヤフラムよりも著しく強い負荷はもはや加えられていない。出口ダイヤフラムにおける亀裂は、制御圧力の圧力降下により阻止することができるか、または極めて遅い時点になってからはじめて生じる。

本発明の実施例は、種々異なる実施例の以下の詳細な説明および添付の図面に基づいてより良好に理解される。これらの実施例は、本開示を特別な実施形態に制限するものとして理解するべきではなく、単に説明および理解のために役立つものであると理解すべきである。

本発明による実施例による、圧力を制御するための弁アセンブリの回路図である。 図１に示した弁アセンブリの可能な実施構成である。 従来の弁アセンブリの回路図である。 従来の弁アセンブリの実施構成である。

図１は、本発明の１つの実施例による、圧力を制御するための弁アセンブリのための回路図を示している。図３Ａに示した従来の弁アセンブリにおけるものと同様に、入口ポートＰ１と圧力シンクＳとの間には、第１の弁１１０（たとえは保持弁）および第２の弁１２０（たとえば排出弁）が直列に配置されている。圧力シンクＳは、周囲への１つ以上の開口を有しているか、またはより小さな圧力を有する１つ以上の領域を含んでいてよい。第１の弁１１０は、制御入口１１２を含んでいる。この制御入口１１２は、第１の制御弁１１５に接続されている。第１の制御弁１１５は、第１の弁１１０の制御接続部１１２を、圧力シンクＳに接続するか、または入口ポートＰ１に接続する。第２の弁１２０は、同様に制御入口１２２を含んでいる。この制御入口１２２は、第２の制御弁１２５を介して制御される。第２の制御弁１２５は、第２の弁１２０の制御接続部１２２を圧力シンクＳに接続するか、または出口ポートＰ２に接続する。破線は、弁の操作時の、第１の弁１１０および／または第２の弁１２０の可能なガイドを示唆している。

図３Ａに示した従来の弁アセンブリとは異なり、実施例では、出口ポートＰ２を第２の制御弁１２５に接続する制御圧力管路１４０が存在しているので、制御入口１２２における制御圧力は、出口ポートＰ２から提供され、入口ポートＰ１からは提供されない。

第１の制御弁１１５および／または第２の制御弁１２５は、たとえば、予荷重が加えられた電磁弁であり、電磁弁は、無通電状態において優先位置を有している。したがって、第１の制御弁１１５は、無通電状態では、第１の弁１１０の制御接続部１１２を圧力シンクＳに接続し、通電状態（作動状態）では、入口ポートＰ１に接続する。第２の制御弁２５は、無通電状態では、第２の弁１２０の制御接続部１２２を出口ポートＰ２に接続し、作動状態では圧力シンクＳに接続する。

これにより、（たとえばブレーキが作動された場合に、）入口ポートＰ１における圧力が、第１の弁１００により、出口ポートＰ２へと伝達される。この接続は、制御弁１１５による第１の弁１００の切替えにより意図的に遮断するか、もしくは保持することができる。さらに、出口ポートＰ２における圧力は、第２の制御弁１２５により、第２の弁１２０の制御接続部１２２へと伝達される。第２の制御弁１２５が操作されない限り、出口ポートＰ２と圧力シンクＳとの間の接続は遮断されたままであり、ブレーキ圧は保持される。

例示的なＡＢＳが作動させられた場合、出口ポートＰ２における圧力が、少なくとも一時的に、著しく降下させられることが望ましい。このことは、第２の制御弁１２５の作動により達成される（第２の制御弁１２５が通電される）ので、第２の弁１２０の制御接続部１２２は脱気される。このことは、第２の弁１２０による圧力シンクＳへの接続部の開放による出口ポートＰ２の脱気を引き起こす。

図２は、図１に示す回路構成の考え得る具体的な実施構成を示している。この実施構成は同様に図３Ａに示した実施構成に類似している。図２でも、全ての圧力シンクＳは、脱気ポートＰ３に接続されている。脱気ポートＰ３は、同様に外周囲に接続されていてよい。従来の実施構成におけるように、第１の弁１１０は、第１のダイヤフラム１１３を含んでおり、第２の弁１２０は、第２のダイヤフラム１２３を含んでいる。さらに、示された実施構成は、任意の絞り１０５を含んでおり、これにより、弁アセンブリを通る通流量を所望の値に制限することができる。

第１のダイヤフラム１１３は、入口ポートＰ１と出口ポートＰ２との間の接続部を開放および／または閉鎖するが、この場合、第１の弁１１０の制御接続部１１２の圧力に応じて開放および／または閉鎖が行われる。第１の弁１１０の制御接続部１１２に給気されていると、第１の弁１１０は閉鎖し、制御接続部１１２が脱気されていると、第１の弁１１０が開放する。

第２のダイヤフラム１２３は、出口ポートＰ２と圧力シンクＳとの間の接続部を開放および／または閉鎖するが、この場合、第２の弁１２０の制御接続部１２２の圧力に応じて開放および／または閉鎖が行われる。制御接続部１２２に給気されていると、第２の弁１２０は閉鎖し、制御接続部１２２が脱気されていると、第２の弁１２０は、圧力シンクＳへの接続部を開放する。

別の全ての構成要素は、図３Ａおよび図３Ｂに示した従来の弁アセンブリにおけるものと同様の形式で構成されていてよい。

しかし、図３Ａに示した従来の実施構成とは異なり、出口ポートＰ２と第２の制御弁１２５との間には制御圧力管路１４０が形成されており、出口ポートＰ２における圧力が、制御圧力として、第２の弁２０への給気のために使用され、従来のアセンブリにおけるように入口ポートＰ１からの圧力は使用されない。

第１の制御弁１１５には、例示的に、ばねによって、この第１の制御弁１５が無通電状態において第１の弁１１０の制御接続部１１２を脱気するように、予荷重が加えられている。したがって、第１の弁１１０は、入口ポートＰ１に正圧が加えられている場合に、自動的に開放する。第２の制御弁１２５には、同様に、ばねによって、この第２の制御弁１２５が無通電状態において圧縮空気を、制御圧力管路１４０を介して第２の弁１２０の制御接続部１２２に伝達されるように、予荷重が加えられている。したがって、第２のダイヤフラム１２３の背面には、継続的に出口ポートＰ２からの圧力が加えられている。

例示的なアンチロックブレーキシステムの介入が行われることが望ましい場合（出口ポートＰ２における圧力がたとえば短時間だけ、または急激に降下させられることが望ましい場合）、このことは、第２の弁１２０の開放を介して生じる。これにより、出口ポートＰ２が、圧力シンクＳ（Ｐ３）に接続される。このためには、第２の制御弁１２５に、短時間だけ通電され、このことは、制御接続部１２２の脱気を引き起こすので、第２のダイヤフラム１２２は圧力シンクＳへの開口を開放する。

第２の制御弁１２５の無通電切替えによる制御接続部１２２への新たな給気は、制御接続部１２２における圧力を、出口ポートＰ２からの圧力へと高める。したがって、第２のダイヤフラム１２３の両側には、同一の圧力が加えられている。しかし、第２のダイヤフラム１２３には、（たとえばばねを介して）予荷重が加えられているので、第２のダイヤフラム１２３は、この場合、圧力シンクＳへの開口を閉鎖する。第２のダイヤフラム１２３は、上側に位置する流れ通路への開口を閉鎖する。この流れ通路は、漏斗形の構造を介して脱気ポートＰ３の圧力シンクＳに接続されている（接続部は図平面外に位置しているので、図２には単に概略的にしか図示されていない）。

なお、圧力および通路ガイドは、任意に選択されていてよく、本発明は、特定の圧力状態および通路ガイドに制限されるものではない。

しかし実施例の利点は、存在する圧力とは無関係に、第２のダイヤフラム１２３の両側に（ほぼ）同一の圧力が加えられている、すなわち出口ポートＰ２からの圧力が加えられていることにある。これにより、第２のダイヤフラム１２３への負荷が著しく減じられ、寿命が延長される。材料において著しく小さな負荷もしくは著しく小さな応力が生じ、これにより構成部材における損傷は少なくなる。

明細書、特許請求の範囲および図面に開示された本発明の特徴は、単独でも任意の組み合わせでも本発明を実施するために重要であり得る。

１０，１１０ 第１の弁
１２，１１２ 第１の弁の制御接続部
１３，１１３ 第１のダイヤフラム
１５，１１５ 第１の制御弁
２０，１２０ 第２の弁
２２，１２２ 第２の弁の制御接続部
２３，１２３ 第２のダイヤフラム
２５，１２５ 第２の制御弁
４０，１４０ 制御圧力管路
Ｐ１ 入口ポート
Ｐ２ 出口ポート
Ｓ，Ｐ３ 圧力シンク／脱気ポート

Claims (9)

1. 出口ポート（Ｐ２）における圧力を制御するための弁アセンブリであって、入口ポート（Ｐ１）と、圧力シンク（Ｓ）と、第１の制御接続部（１２２）を備えた第１の弁（１１０）と、第２の制御接続部（１２２）を備えた第２の弁（１２０）とを備え、前記第１の弁（１１０）と前記第２の弁（１２０）とが、前記入口ポート（Ｐ１）と前記圧力シンク（Ｓ）との間に直列に配置されており、前記第１の弁（１１０）と前記第２の弁（１２０）との間で前記出口ポート（Ｐ２）が分岐している、弁アセンブリにおいて、
   前記第１の制御接続部（１１２）を制御可能に前記入口ポート（Ｐ１）に接続するか、または脱気する第１の制御弁（１１５）と、
   －前記第１の制御接続部（１２２）を制御可能に前記出口ポート（Ｐ２）に接続するか、または脱気する第２の制御弁（１２５）と、
   が設けられていることを特徴とする、弁アセンブリ。
2. 前記第１の制御弁（１１５）が、電磁弁であって、該電磁弁が無通電状態において前記第１の制御接続部（１１２）を脱気し、
   前記第２の制御弁（１２５）が、電磁弁であって、該電磁弁が無通電状態において前記第２の制御接続部（１２２）を前記出口ポート（Ｐ２）に接続する、
   請求項１記載の弁アセンブリ。
3. 前記第１の弁（１１０）が、第１のダイヤフラム（１１３）を含み、該第１のダイヤフラム（１１３）が、前記第１の弁（１１０）の操作時に、前記入口ポート（Ｐ１）と前記出口ポート（Ｐ２）との間の接続部を開閉し、かつ／または
   前記第２の弁（１２０）が、第２のダイヤフラム（１２３）を含み、該第２のダイヤフラム（１２３）が、前記第２の弁（１２０）の操作時に、前記出口ポート（Ｐ２）と前記圧力シンク（Ｓ）との間の接続部を開閉する、
   請求項１または２記載の弁アセンブリ。
4. 前記第１のダイヤフラム（１１３）には、前記入口ポート（Ｐ１）に圧力が加えられていない場合に前記第１の弁（１１０）を閉鎖するように、予荷重が加えられている、かつ／または
   前記第２のダイヤフラム（１２３）には、前記出口ポート（Ｐ２）に圧力が加えられていない場合に前記第２の弁（１２０）を閉鎖するように、予荷重が加えられている、
   請求項３記載の弁アセンブリ。
5. 前記入口ポート（Ｐ１）を介した流入を制限する絞り（１０５）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁アセンブリ。
6. 車両ブレーキのためのアンチロックブレーキシステムであって、
   出口ポート（Ｐ２）における圧力を制御するための、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁アセンブリが設けられ、前記出口ポート（Ｐ２）が、前記車両のブレーキのブレーキシリンダに接続可能であることを特徴とする、アンチロックブレーキシステム。
7. ＡＢＳ介入が、第２の弁（１２０）による前記出口ポート（Ｐ２）の脱気、ひいては前記ブレーキの短時間の解除を引き起こす、請求項６記載のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）。
8. 請求項１から５までのいずれか１項記載の弁アセンブリ、または
   請求項６または７記載のアンチロックブレーキシステム
   が設けられていることを特徴とする、商用車。
9. 請求項１から５までのいずれか１項記載の弁装置により、出口ポート（Ｐ２）における圧力を制御するための方法であって、
   入口ポート（Ｐ１）を介して第１の弁（１１０）により出口ポート（Ｐ２）に圧力を供給するステップと、
   前記出口ポート（Ｐ２）における圧力を保持するために、前記第１の弁（１１０）を閉鎖するステップと、
   前記出口ポート（Ｐ２）における圧力を降下させるために、第２の弁（１２０）により前記出口ポート（Ｐ２）を圧力シンク（Ｓ）に接続するステップと、
   前記出口ポート（Ｐ２）における圧力で前記第２の弁（１２０）を制御することにより前記圧力シンク（Ｓ）への前記出口ポート（Ｐ２）の接続を遮断するステップと、
   を含む、圧力を制御するための方法。

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