JP2675976B2 - 圧力平衡３方向バルブアセンブリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、力平衡３方向ソレノイ
ド作動バルブに関するものであり、特に、非常な高圧
（例：５，０００〜３０，０００ｐｓｉ以上）に対して
極めて速い応答速度（例：２００〜４００μ秒）で対処
できるように適合した圧力（力）平衡３方向ソレノイド
・バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】３方向ソレノイド・バルブは、これまで
長い間、様々な空気システム及び油圧システム、特に、
燃料システム内の流体流れ（フロー）を制御するのに使
われてきた。こうした３方向ソレノイド・バルブは、し
ばしば、単一ソースから負荷装置への高圧がかかった流
体の流路を制御し、負荷装置をかなり減圧したドレンに
同時に接続したまま、加圧流体の流れを必要に応じて中
断する。典型的な３方向バルブには、内部バルブ室によ
って相互に連結される第一、第二、第三バルブ通路を有
するバルブ・ハウジングが含まれており、内部バルブ室
は、２つのバルブ・シートと、以下の２つのポジション
（位置）間を移動して３つのバルブ通路間の流体フロー
を制御するために可動する１つのバルブ要素とを収容し
ている。

【０００３】（１）第二と第三のバルブ通路の間で第二
のバルブ・シートと内部室（内部バルブ室）を通って流
体が流れることを許容すると共に、可動のバルブ部材
（バルブ要素）が２つのバルブ・シートのうちの第一の
ものと係合して、内部室から３つのバルブ通路のうちの
第一の通路を遮断する第一ポジションと、

【０００４】（２）第一と第三のバルブ通路の間で第一
のバルブ・シートと内部室を通って流体が流れることを
許容すると共に、可動のバルブ部材が第二バルブ・シー
トに係合して、バルブ通路のうちの第二の通路を遮断す
る第二ポジション。

【０００５】従来の技術の３方向バルブ、特に、スプリ
ング付勢される、ソレノイド作動弁に関しては、そのソ
レノイド作動弁を稼働させる前に、そのバルブを初期の
位置に維持させるのに必要なばねの圧力に打ち勝つため
に高圧流体を制御するのにそのバルブが使われる時、通
常、比較的大きな電磁力が必要となる。適切な電磁力を
出すには、比較的大きくて、重く、しかも高価なソレノ
イドが必要になることがある。

【０００６】米国特許第２，６０１，９８９号に開示さ
れているように、３方向バルブの動作は、可動バルブ部
材が、実質的に力平衡している場合に改善できる。特
に、この参考文献では、それぞれの流体源から流体を供
給する２つの入口と、１つの出口通路とを含み、２つの
流体源の１つから選択的に出口通路へと流体が流れるよ
うに位置決めされ得る３方向バルブについて開示してい
る。米国特許第２，６０１，９８９号の３方向バルブに
ついては、ソレノイドといったオペレータ装置によって
打ち勝たれなくてはならない、最初の位置にバルブを戻
すためのリターンスプリングがない。米国特許第２，６
０１，９８９号の弁の力平衡の特徴を発揮するために、
バルブ・シートは、直径が同じでなくてはならない。開
示されたバルブは手動で操作される弁なので、応答時間
が速いことは必要でない。よって、力平衡の特徴が、第
一と第二のポジション間で、可動バルブ部材を移動させ
るのに、手動で操作するのが単にやりやすくなるという
だけである。

【０００７】同様のバルブ構成については、米国特許第
３，０３８，４９９号に示されている。これには、第一
と第二のポジション間を手動操作で移動できる可動バル
ブ部材（ヘッド１１）を含む３方向バルブについて開示
されている。米国特許第３，０３８，４９９号の３方向
バルブには、また、直径が同じのバルブ・シート（６、
７）が含まれている。可動バルブ部材にかかる圧力の平
衡をとるために、力平衡シリンダー８が、ロッド１３を
使って可動バルブ部材（ヘッド１１）に接続されたピス
トン１２を備えている。第一のバルブ通路は、同一の流
体圧力が、ヘッドの底面とピストンの上にかかるように
ロッド内に設けられており、第二のバルブ通路は、同一
の流体圧力がヘッドの上とピストンの底面にかかるよう
に設けられている。前述の３方向バルブの場合のよう
に、第一と第二のポジション間で可動バルブ要素を動か
す場合、打ち勝たれなくてはならないばねの力（スプリ
ング力）はなく、さらに、前述のバルブ各々は、速い応
答バルブではなく、単なる手動バルブであり、２つのバ
ルブ・シート間で力平衡バルブ要素の動きにより、３つ
のバルブ通路の間の流体の流れ量を制御する。

【０００８】米国特許第４，５８２，２９４号は、流体
供給通路と、第一及び第二流体放出口通路との間で、流
体の流れの方向を選択的に変えるための３方向ソレノイ
ド・バルブについて開示している。ソレノイドの電源が
ＯＮにされた時、可動バルブ部材は、圧縮ばねの力に対
して上方向に引っ張り上げられ、静止部材に対して密閉
し、よって、加圧流体源から、負荷装置（この場合、油
圧シリンダー）へと、加圧流体が流れるようにする。電
源をＯＦＦにした時、圧縮ばねの力により、可動バルブ
部材を移動させて、バルブ・シートと接触させ、これに
より、加圧流体が負荷装置へと流れるのを止め、以前、
負荷装置へ供給されたその加圧流体を排出する。しか
し、電源がＯＮになった時、高圧流体を受ける有効表面
積は、上方向の方が大きく、従って、可動バルブ部材に
かかる流体圧力差を克服することができる力を有する圧
縮ばねを使う必要がある。従って、この構成により、下
方向または、「閉」方向にかかる必要なより強い圧縮ば
ねの力に打ち勝つために、より大きなソレノイドを使う
必要がある。よって、そういった３方向ソレノイド・バ
ルブの構成は電源をＯＮ及びＯＦＦにした両方の状態
で、本当に力の平衡がとれていない。米国特許第４，５
８２，２９４号は、さらに、米国特許第４，５８２，２
９４号を、高圧適用には不適当とするようなバルブ室内
の可撓性のあるダイヤフラムに依存している。

【０００９】さらに上述した３方向ソレノイド・バルブ
は、電源をＯＮした時とＯＦＦにした時の間、可動バル
ブ部材が動いている間に、移行損失を被ることがある。
つまり、可動バルブ部材が運動中は、バルブ通路の１つ
を通って供給された加圧流体は、シリンダーフロー通路
と、排出流量通路の両方に開いている。それによって、
一部の加圧流体は、可動バルブ部材が、加圧流体の供給
を遮断するまで、低圧力ドレンとして作動するバルブ通
路へと直接、無駄に流れるようにする。加えて、弾力性
のある材料の密閉リングが、可動バルブ部材の衝撃を吸
収するためにバルブ・シートのところに取り付けられて
いるけれども、そういった密閉（シーリング）リング
は、時間の経過とともに磨耗するので、その場合交換す
る必要がある。

【００１０】上述の欠点に打ち勝つために、米国特許第
４，５９８，７３６号は、ソレノイド作動３方向バルブ
を提供している。これは、電源がＯＮの時とＯＦＦの時
の両方の状態で力平衡していると説明されている。米国
特許第４，５９８，７３６号内に開示されたタイプのバ
ルブでそういった圧力平衡をとるために、電源をＯＮと
ＯＦＦにした両方の場合に、バルブ・シートは、有効密
閉面積が同じでなくてはならない。電源をＯＦＦにした
状態に、釣り合わせスプール部材が取り付けられてい
る。その結果、加圧流体発生源からの可動バルブ部材に
作用する圧力は、上方及び下方の両方向で、同じ有効表
面積に対して作用している。よって、電源がＯＦＦの
時、圧力平衡がとれた状態にバルブを維持している。電
源をＯＮにした時、可動バルブ部材は、第二の固定式バ
ルブ・シートに対し、上方へ引っ張り上げられ、第一の
バルブ・シートと同じ有効密閉面積を有する。そうする
うちに、可動バルブ部材は、上方及び下方の両方向で、
可動バルブ部材にかかる流体圧力の力が等しいという点
で、圧力の平衡がとれている。従って、ソレノイドは、
電源をＯＮにした時、圧縮ばねの力に打ち勝つだけのた
めに必要となり、電源がＯＦＦになった時、圧縮ばね
は、第一バルブ・シートに対して、可動バルブ部材を取
り付けなおすために、流体圧力に対して働く必要がな
い。よって、力の少ない圧縮ばねを使うことができる
が、その結果、容量の少ない電磁要素を取り入れる能力
ができる。さらに、上述の通り、可動バルブ部材が、電
源がＯＮとＯＦＦになった両方の場合で、力平衡させる
ためには、第一と第二のバルブ・シート両方の直径が、
同じであることが不可欠であり、それが、次に、ソレノ
イド操作弁の操作中、適正な流体流動の特性を提供する
ことができない。

【００１１】米国特許第４，５８２，２９４号の３方向
ソレノイド・バルブに関して、米国特許第４，５９８，
７３６号のソレノイド・バルブは、高圧流体発生源が、
負荷装置通路とドレン通路の両方に、同時に開かれるた
め、移行損失を被るだけでなく、また、弾力性のある密
閉リングに何らかの損傷が加えられることがある。衝撃
吸収ばね（ばね５５）が、ソレノイドの電源をＯＮにし
た時、衝撃の一部を吸収するために、取り付けられてい
る一方で、バルブ・シートは、固定式部材で、容易には
衝撃を吸収することができない。その結果、「バルブ閉
じはね返り」として知られる現象、つまり、高い閉鎖速
度と、高速応答時間を達成しようとする場合、直ちに、
バルブ・シートと可動バルブ部材の間に、洩れ通路をし
ばらく開けるという現象を引き起こすことになる。つま
り、可動バルブ部材が最初に閉じる時、バルブ・シート
からはね返って、その結果、「バウンス」中にできた隙
間から加圧流体がしばらく流れ、望ましくないものとな
る。さらに、バルブ・シール５４と６４は、弾性のある
材質から作られていると言われており、それが米国特許
第４，５８２，２９４号のバルブを、高圧適用に適しな
いものとしている。

【００１２】米国特許第５，０３８，８２６号は、高速
ソレノイド作動３方向バルブについて開示しているが、
これは流体洩れを最小限に抑え、極めて高い流体圧力に
対処できよう設計されている。米国特許第５，０３８，
８２６号のバルブには、中空可動バルブ部材内にテレス
コーピングで収納した浮動内部ピンを持つ往復中空可動
バルブ部材が含まれている。進んだ位置で、中空可動バ
ルブ部材は、周囲のバルブ・ハウジング内に作られた第
一のバルブ・シートとを噛み合わせるようにばね付勢さ
れ、可動バル部材の外部先端によって、噛み合わされ
る。ソレノイドの後退したポジションで、可動バルブ部
材は、浮動内部ピンに対して付勢して、第一バルブ・シ
ートを開け、中空可動バルブ部材内にあり、浮動内部ピ
ンの一方の先端によって噛み合わされるよう位置決めさ
れた第二のバルブ・シートを閉じる。米国特許第５，０
３８，８２６号の３方向バルブの可動バルブ部材上で流
体力平衡を得るには、第一と第二のバルブ・シートの有
効直径が等しくされなくてはならない。米国特許第３，
６８０，７８２号に示される、このタイプの「スリーブ
内のピン」３方向バルブの前回のバージョンに示されて
いるように、バルブ・シートの大きさは、物理的停止に
対して、浮動内部ピンを付勢しがちな流体付勢を作りだ
すために、僅かに変えられている。「スリーブ内のピ
ン」設計は、応答時間が非常に速く、非常に高い圧力に
対処できる能力がある一方、この種の３方向バルブに
は、ある問題点が依然として残っている。

【００１３】例えば、バルブ・シートのそれぞれの有効
サイズは、確かに、中空スリーブ可動バルブ部材が完全
に流体力平衡がとれていること、または、米国特許第
３，６８０，７８２号によって教示された通り、浮動ピ
ンに偏向させるため、ほんの僅かだけサイズを変えるた
め、完全に同じでなくてはならない。さらに、米国特許
第５，０３８，８２６号の設計では、中空スリーブが
「全開」から「全閉」ポジションへと移動すべき距離
を、制御するために不可欠な浮動ピンの軸上位置を簡単
に調節するメカニズムがない。この距離は、適切な流れ
の特性を発揮するのに十分な大きくなくてはならない
が、しかし、中空可動バルブ部材が、完全前進ポジショ
ンと完全後退ポジションとの間で移動している間、バル
ブ応答時間を最小限に抑え、加圧流体の無駄なロスを最
小限に減らすために必要以上に大きくするべきではな
い。

【００１４】特に、米国特許第５，０３８，８２６号の
特許に開示されたタイプの３方向バルブを取り入れた内
燃エンジン燃料供給システムでは、高圧流体の損失が、
厄介な問題となりうる。極めて高い燃料圧力（５，００
０以上から汚染制御の有効受け入れ可能レベル及び制御
可能な強制レベルまで）燃料システム内の高圧燃料の漏
れは、エネルギーの浪費であり、これが内燃エンジンの
効率を落とすことにもなりうる。米国特許第５，０３
８，８２６号は、中空可動バルブ部材の高圧室領域内の
間隙を減らす特徴を使って、中空可動バルブ部材と周囲
のバルブ・ハウジングとの間から、加圧流体の洩れを減
らすことにより、漏れの問題に対処しようとしている。
このアプローチでは、壁にかききずを付けたりとか、お
そらく弁が引っ掛かるとかの可能性があり、中空可動バ
ルブ部材が、完全前進の位置と、完全後退の位置の間で
移動している間に、加圧流体が、加圧通路から、放出ま
たはドレン通路へと流れるのを許容されている時に生ず
る損失を無視している。この現象は、制御バルブが作動
し、バルブ・シートに対して可動バルブ部材を動かし、
燃料噴射器への高圧燃料の流れを遮断する時に生ずる。
可動バルブ部材が、適切な流量容量を有する速く動く弁
を得るために必要な、速い速度でバルブ・シートに接近
する場合、可動バルブ部材は、かなりの力で、バルブ・
シートに衝撃を与え、はね返ることになるかもしれず、
そのため、不均衡で、予期せぬ、時宜の悪い、燃料のエ
ンジン・シリンダーへの流入を引き起こしたり、それと
ともに加圧燃料に非生産的な損失を招くことになる。

【００１５】米国特許第５，０３８，８２６号及び米国
特許第３，６８０，７８２号両方の特許は、「スリーブ
内のピン」タイプの３方向バルブについて開示してい
る。その中で、浮動内部ピンは、バルブのソレノイドと
の同じ側に位置している。この構成により、浮動内部ピ
ンの軸の部分を適切に位置決めし、調整するのが困難に
なる。

【００１６】燃料噴射制御弁は、エンジン作動中、１分
間に多サイクルにわたり、作動しなくてはならないの
で、非常に大きな高圧燃料の損失は、米国特許第５，０
３８，８２６号の特許に開示されたタイプの３方向バル
ブで生ずる。また、米国特許第５，０３８，８２６号
は、「バルブ閉じはね返り」に関連した洩れの問題に対
処しなかった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のように従来の技術の欠点に打ち勝つこと及び、従来の
技術の教示の実施から達成できる動作特性に関する改善
を行なうことである。時々、力（圧力）平衡３方向バル
ブの２つのバルブ・シートの各々に、異なる流れ特性を
出すのが望ましいことが決定された。例えば、負荷装置
への流れを急停止させながら、負荷装置の最初の立ち上
がりをゆっくりと行なうために、異なる流れ特性が、供
給源から、負荷まで、そして、その結果、負荷とドレン
との間で、加圧流体に加えられることが望ましい。有効
なバルブ・シートの直径は、最初の開閉の際に、直接、
バルブの流れ処理能力に影響を与えるために、バルブ・
シート直径のかなりのばらつきにより、バルブの力平衡
する性質を殺してしまうことになるという点において、
上述のバルブが上記力平衡特性を維持しながら、容易
に、様々の異なった有効流れ処理能力を与えることには
ならない。

【００１８】従って、バルブ組立品（アセンブリ）に、
様々な直径のバルブ・シートを含むような、高圧状態の
もとで速い応答時間を示す圧力平衡３方向電磁ソレノイ
ド・バルブの必要性がある。この構成により著しく異な
る「開・閉」流れ特性を、可動バルブ部材を流体力平衡
させる利点を犠牲にすることなく、３方向バルブへ組み
込むように設計されることができる。さらに、「バルブ
閉じはね返り」のため、漏れ通路を大幅に制限または排
除できるように移行損失を、最小限に抑え、閉鎖の衝撃
を吸収されるという、迅速応答の３方向ソレノイド・バ
ルブが必要となる。

【００１９】本発明の主な目的は、公知の従来の技術の
３方向ソレノイド作動バルブに関する上述の欠点を克服
することである。

【００２０】本発明のもう一つの目的は、最初の高圧流
体の流れの制御を可能にし、負荷装置への高圧の流れを
直ちに停止させる応答時間の速い（例：２００〜４００
μ秒）力平衡ソレノイド作動３方向バルブを提供するこ
とである。

【００２１】本発明のもう１つの目的は、バルブのバル
ブストロークが、好ましい流れ特性を発揮するために、
簡単に調整できるような圧力平衡３方向ソレノイド・バ
ルブを提供することである。

【００２２】本発明のもう１つの目的は、完全的に前進
した位置と完全的に後退した位置との間をバルブ要素が
移動している間、高圧流体供給通路を、負荷装置接続通
路と、ドレン接続通路の両方に相互接続することによっ
て移行損失を大幅に制限する圧力平衡３方向ソレノイド
・バルブを提供することである。

【００２３】本発明のもう一つの目的は、力、重量及び
サイズを減らしたソレノイドをバルブを作動すのに使う
ような、圧力平衡３方向ソレノイド・バルブを提供する
ことである。

【００２４】本発明のもう１つの目的は、高圧流体供給
通路が閉じられた時、可動バルブ部材の衝撃を吸収する
ためのシステムを提供することである。

【００２５】本発明のもう１つの目的は、以前起きてい
た、高圧流体の漏れや、散漫な遮断が起こらないように
するため、「バルブ閉はね返り」として、知られる現象
を減らすことである。

【００２６】さらに、本発明の目的は、上記特性を１つ
以上を兼ね備えた「スリーブ内のピン」タイプの３方向
バルブを提供することである。

【００２７】本発明のもう１つの目的は、エンジン効率
を落とすような、高圧燃料の漏れを最小限に食い止める
一方で、内燃機関のシリンダーへの流体噴射を制御する
ために理想的な程に適した、バルブ組立品（アセンブ
リ）を作るために、上記の目的を１つ以上行なう「スリ
ーブ内のピン」タイプの３方向バルブを提供することで
ある。

【００２８】本発明のもう１つの目的は、小さな公差ま
で、機械加工しなくてはならない表面の数を最小限に抑
えながら、流体の漏れを最小限に食い止めると共に高度
のバルブ密閉強度を達成するため、極めて正確な公差ま
で製造できる、バルブ組立品に、上記目的を１つ以上行
なう３方向バルブを提供することである。

【００２９】本発明のもう１つの目的は、浮動ピンは、
中空スリーブの一方の先端で、後退ストットと係合し、
バルブを作動するためのソレノイドは、スリーブのもう
片方の先端に位置しているような、「スリーブ内のピ
ン」タイプの組立品に、様々な開閉高圧燃料流れ特性を
有する３方向力平衡ソレノイド・バルブを提供すること
である。

【課題を解決するための手段及び作用】

【００３０】これらの目的と共に本発明の追加目的は、
高圧流体供給に外部で接続されるよう適合されたバルブ
室と供給通路を有するバルブ・ハウジング及び、燃料噴
射ノズルといった外部装置に接続されるのに適合された
出口通路及び、バルブ通路が全てバルブ室と流体が流れ
るように接続される低圧力ドレンと接続されるように適
合された、ドレン通路を含む圧力平衡３方向ソレノイド
・バルブを提供することにより達成される。可動バルブ
部材は、出口通路を供給通路またはドレン通路のいずれ
かと選択的に接続して流体が流れるようにするため、第
一と第二のポジションとの間で動けるように、バルブ室
内に往復動するように収容される。第一のバルブ・シー
トは、バルブ・ハウジング内に形成され、出口通路とド
レン通路との間の流体の流れをブロックするために、バ
ルブ室内で同中心的に設けられる。そして、第二のバル
ブ・シートは、実質的に異なる有効密閉表面を持つ第一
のバルブ・シートと第二のバルブ・シートを使って、供
給通路とドレン通路との間の流体の流れをブロックする
ために、可動バルブ部材の中の空洞の中で、同中心的に
設けられる。浮動ピンは、可動バルブ部材の空洞の中に
収容され、ソレノイドの通電停止の間に可動バルブ部材
が浮動ピンに接触する時、可動バルブ部材の衝撃を吸収
するため衝撃吸収要素を含む浮動ピンを使って、供給通
路と出口通路を選択的に遮断するための第二のバルブ・
シートと共働する。このように、第二のバルブ・シート
のところで、浮動ピンと可動バルブ部材とが接触した
後、衝撃吸収要素は、「バルブ閉じはね返り」を防止
し、従って、浮動ピンと、可動バルブ部材との間に漏れ
通路が形成されることを防止するのに役立つという点
で、移行（遷移）損失は、簡単に制御でき、最初の閉鎖
が高速度で達成できる。

【００３１】さらに、移行（遷移）損失は、出口通路と
ドレン通路との間の流れ通路がほんの最小限だけ開くま
で、閉じられた供給通路と出口通路との流路を維持する
ために、浮動ピンをバルブ・ストローク中に、可動バル
ブ部材の後に従わせることによって防止できる。浮動ピ
ンは、出口通路とドレン通路との間の流路が、浮動ピン
で閉じるちょうど前に停止されるが、次に、その間を流
れる高圧によって、可動バルブ部材から強制的に分離さ
れて、「全開」の状態になる。

【００３２】さらに、本発明の目的は、バルブ室及び、
バルブ室と接続されて流体が流れる高圧流体供給通路、
高圧流体出口通路とドレン通路を有するバルブ・ハウジ
ングを含む、圧力平衡３方向ソレノイド・バルブを提供
することにより達成される。可動バルブ部材は、供給通
路またはドレン通路のいずれかに出口通路を選択的に接
続するために、バルブ室内に往復運動可能に収容されて
いる。第一のバルブ・シートは、出口通路をドレン通路
から遮断する可動バルブ部材と共働するため、ハウジン
グのバルブ室内に同中心的に設けられ、第二のバルブ・
シートは、供給通路を出口通路から分離すための浮動ピ
ンを収容するための可動バルブ部材の一方の先端の方へ
開いた空隙の中に同中心的に設けられる。浮動ピンに
は、その第一の先端のところの密閉表面と、第一の先端
から離れたその第二の先端に隣接した運動（移動）制限
手段が含まれ、その運動制限手段は、可動バルブ部材の
動く方向を横切って延びるピンの形で停止部材を含む。
ピンは、一般的に、横断面がほぼ四角く、ピンの中央部
は、ピンの周部回りが様々な深さに凹んでいる、その結
果、ピンの回転により、浮動ピンの位置を変え、よっ
て、バルブ・スロトークの長さを変える。

【００３３】以上に加えて、本発明の追加メリットにつ
いては、下記の詳細な説明を、いくつかの図と照らし合
わせながら読むと明らかになるだろう。

【００３４】

【実施例】本発明は、図１〜２６と併せて、より詳しく
説明される。

【００３５】まずは、図１〜２０までで、特に、図１〜
１４については、力平衡のとれた、本発明の好ましい実
施例による、圧力平衡３方向ソレノイド・バルブ組立品
（アセンブリ）が示されている。このバルブ設計は、２
０，０００ｐｓｉを超えた、欲ましい燃料噴射圧力が必
要とされる圧縮点火内燃機関（エンジン）に使われる噴
射制御バルブとしての適用に、特に適している。圧力平
衡３方向ソレノイド・バルブ１には、バルブ・ハウジン
グ２が含まれ、このバルブ・ハウジング２には、該ハウ
ジングの全長に延びる中央穴の形態のバルブ室４と、該
バルブ室４に接続され流体が流れる流体流通バルブ通路
６、８、１０とが含まれる。バルブ通路６は、高圧流体
供給通路であり、内燃機関用の高圧燃料源と接続され
る。例えば、バルブ通路６は、アキュムレータ（図にな
い）に接続される。このアキュムレータは、非常に高
圧、例えば５，０００〜３０，０００ｐｓｉ以上に、一
時的に燃料を維持するために適合される。そうした圧力
は、高いエンジン効率と、低エミッションを達成するに
は、非常に望ましい。そうした高い圧力のかかった流体
を制御するのは、どんな条件下でも難しいが、特に、燃
料を入れるタイミングと量を非常に正確に、エンジンの
動作と同期して制御しなくてはいけないので、燃料噴射
システムの場合は、特に難しい。本発明は、内燃機関の
個々のシリンダーへの燃料供給を制御するのに理想的な
ほど適した３方向バルブを提供するが、高圧、高速及び
正確な制御の条件下で流体制御を必要とする任意の目的
に対して、もしくは任意の環境下において使用され得
る。

【００３６】バルブ通路８は、油圧シリンダー、燃料噴
射ノズル等といった負荷装置へ加圧流体を供給するため
に接続される。次に詳しく説明するように、バルブ通路
１０は、流体を流体供給源（図にはない）へ戻すための
ドレン通路である。

【００３７】バルブ室４内に往復運動するように位置決
めされているのが、可動バルブ部材１２で、これはバル
ブ通路６、８、１０の間で、流体の流れを制御するた
め、第一と第二のポジションの間で往復するよう適合さ
れている。可動バルブ部材１２は、バルブ室４の内部表
面にフィットした近接スライデングを形成するサイズと
される。それにより、バルブ組立品から流体が漏れない
ように、隣接する表面の間に流体密閉を形成する。可動
バルブ部材１２には、バルブ部材１２の一方の端部の方
に開くように形成された空洞（キャビティ）１４があ
る。可動バルブ部材１２の空洞１４には、自由または浮
動ピン１６が収容され、該自由または浮動ピン１６は、
バルブ部材の空洞１４の内部表面と近接スライディング
（摺動）はまり合いを作るようなサイズとされ、これに
より、ピン１６と可動バルブ部材１２との間の間隙から
流体が実質的にもれないように流体密閉（シール）を形
成している。

【００３８】可動バルブ部材１２の下部における浮動ピ
ン１６の位置決めの重要性については、下記に詳しく説
明する。プラグまたは他の適切な固定部材２０の延長と
して形成された後退ストップ１８は、可動バルブ部材１
２の空洞１４内での浮動ピン１６の動きに対し下限を提
供するものである。圧縮ばね２２は、後退ストップ１８
の回りに位置決めされ、後退ストップ１８から離れた方
向に、浮動ピン１６を付勢させるため、浮動ピン１６の
半径方向フランジ２４と接触している。本発明では、浮
動ピン１６の運動の下限は、後退ストップ１８の高さを
変えることによって、または、スペーサや座金のような
シム２１によって決められる、プラグ２０がバルブ室４
に挿入される量を変えることによって、簡単に調整でき
る。さらに、浮動ピン１６を、ばね２２で前進できる距
離については、シム２６で制御される。シム２６の重要
性については、以下の３方向ソレノイド・バルブ１の動
作のところで、詳しく説明する。

【００３９】可動バルブ部材１２の上部は、アーマチュ
ア２８に固定されており、該アーマチュア２８は、図１
の実施例で、図に示されたアーマチュア２８を上方へ引
っ張るよう配列された電磁ソレノイド３０に隣接して位
置されている。圧縮ばね３２は、ソレノイド３０から離
れる方向に可動バルブ部材１２を付勢させるために、取
り付けられている。本発明の好ましい実施例では、圧縮
ばね３２の方が、ばね２２より力が大きい。例えば、ば
ね２２は、約８０ポンドぐらいなのに対し、圧縮ばね３
２は、１００ポンドばねである。図１から分かるよう
に、固定プレート３４が、可動バルブ部材１２の回りに
同中心的に位置されており、圧縮ばね３２に接触してい
る。一方、座金３６が、可動バルブ部材３２の回りに固
定され、圧縮ばね３２の第二の端が接触している。従っ
て、圧縮ばね３２の下方向へ働く力は、座金３６を介し
て可動バルブ部材１２に簡単に伝達される。

【００４０】バルブ・シート３８は、出口弁通路８とド
レイン弁通路１０との間のハウジングの一部で形成され
ており、該バルブ・シート３８は、可動バルブ部材１２
と接触すると、第一外部環状凹部４０とドレイン通路１
０との間を密閉して、ドレイン通路１０を、残りのバル
ブ通路６と８から分離する。これから詳しく説明するよ
うに、バルブ通路６と８は、可動バルブ部材１２が、図
１に示される通りに位置される時、接続されて流体を流
すことができる。バルブ・ハウジング２には、バルブ室
４と通じている第一外部環状凹部４０が含まれる。外部
環状凹部４０は、バルブ・シート３８に軸方向に隣接し
て位置されている。また、ハウジング２には、供給通路
６との間で流体が流通できる第二外部環状凹部４１が含
まれている。さらに、第一半径方向通路４２が、第一外
部環状凹部４０を、可動バルブ部材１２の可動バルブ部
材空洞１４と接続して流体が流れるようにするために可
動バルブ部材に形成される。加えて、可動バルブ部材１
２の空洞１４内にバルブ・シート４４が形成され、該バ
ルブ・シート４４は、可動バルブ部材１２内に形成され
た内部環状凹部４８と、第一外部環状凹部４０（従っ
て、出口通路８）との間で流体が流れないよう密閉する
ために、浮動ピン１６の上部表面４６と協働する。高圧
流体供給通路６からの加圧流体は、第二半径方向通路５
０を介して内部環状凹部４８に収容される。可動バルブ
部材は、バルブ室４の内部表面に十分に緊密にスライデ
ィング（摺動）フィットし、実質的に、第一と第二の外
部環状凹部４０と４１の間に延びている可動バルブ部材
１２の全長にわたって流体が漏れないよう密閉する。密
閉を形成する密接なフィットは、第二外部環状凹部４１
を超えて延出し、バルブ・ハウジング２と可動バルブ部
材との間から流体が漏れないように凹部４１を密閉（シ
ール）する。さらに、通路５２が、可動バルブ部材１２
の中空部分の両側にかかる圧力を均等化するために可動
バルブ部材に設けられる。特に、調査研究は、次のよう
に示している。つまり、２つの対をなす表面の間の小さ
な間隙の軸方向長さに沿う任意の点における流体圧力
は、小さな間隙が一端で高圧力を受け、他端で低圧力を
受けている時は、概して下降する大きさを有する。図１
８は、バルブ・ハウジング２と可動バルブ部材１２との
間の間隙Ａ及び、浮動ピン１６と可動バルブ部材との間
の間隙Ｂを示している。間隙ＡとＢ内の圧力プロフィル
は同一ではない。というのも、流体圧力が、それぞれの
間隙ＡとＢの異なった程度の歪みを生じるからである。
可動バルブ部材の空洞部分に半径方向に配向された圧力
均等化通路５２を設け、図１９に示された環状凹部５３
を設けることによって、間隙ＡとＢから洩れ出る燃料の
量を減らすことができる。この現象については、以下の
点を考慮することによって理解することができる。

【００４１】可動バルブ部材１２の端Ｆが、バルブ・ハ
ウジングの外に突き出し、浮動ピン１６がバルブの端か
ら突き出ている場合、図２０は、ハウジング２と可動バ
ルブ部材１２との間に最後の間隙（Ａ）ができる結果、
Ｅ部分でバルブ内に内部圧力がかかることにより、バル
ブの直径が大きくなる。つまり、可動バルブ部材１２の
ハウジング先端との間隙（Ａ）は、より小さくなる。つ
まり、間隙（Ａ）から漏れ出る量が少なくなるというこ
とである。浮動ピン（間隙Ｂ）の回りの流れが幾分多く
なるだろうが、それも、直径が小さいため、間隙ＡとＢ
から洩れ出る全体の流量は減ることになるだろう。

【００４２】図１の３方向ソレノイド・バルブは、電源
がＯＦＦの状態の時を示している。その場合可動バルブ
部材１２は、ばね３２によって浮動ピン１６に噛み合う
ように付勢され、上部表面４６が図３に示されているよ
うにバルブ・シート４４と係合するよう付勢される。こ
のポジションでは、上方及び下方の両方向に高圧流体供
給通路６から高圧流体を受ける可動バルブ部材１２の有
効表面積が等しいという点で、バルブ組立品は、容易に
圧力平衡がとれるのが見て取れる。この特徴について
は、内部環状凹部４８の周辺の領域の拡大図である図２
に最もよく示されている。図２に示されるように、浮動
ピン１６が、バルブ・シート４４に当接している場合、
内部環状凹部４８と、第二半径方向通路５０を満たす加
圧流体は、矢印ａが示す上方向及び下方向両方に、同一
の表面積に働く。それ以外では、可動バルブ部材１２
は、図１に示されるポジションにある時、著しい流体圧
力を受けない。というのも、ドレン通路１０にかかる流
体圧力はゼロであり、あるいは少なくとも、供給通路６
の非常に高い圧力と比べて（例：２０，０００ｐｓｉ以
上）比較的圧力は低い（例：１０ｐｓｉ未満）からであ
る。従って、第二半径方向通路５０と内側環状凹部４８
内に維持される高圧流体によって、可動バルブ部材１２
にかかる正味の力は、ゼロである。従って、その結果、
電源をＯＦＦにした状態の時、バルブは圧力平衡がとれ
るかまたは、力が平衡することになる。

【００４３】図１５から見られる通り、可動バルブ部材
１２におけるバルブ・シート４４には、フラスト・コニ
カル（円錐台）表面５４が含まれる。この表面は、可動
バルブ部材の空洞１４の中心軸回りに同心的である。さ
らに、浮動ピン１６の上部表面４６には、フラスト・コ
ニカル部分５６が含まれ、浮動ピン１６のフラスト・コ
ニカル部分５６の空洞１４の中心軸に対する傾斜角度
は、フラスト・コニカル表面５４の傾斜角度より小さ
い。そうすることによって、浮動ピン１６のフラスト・
コニカル部分５６の外側端と、フラスト・コニカル部分
５６との間で、円形の接線が作られ、両者間を、簡単に
密閉できる。バルブ・シート４４のところで、浮動ピン
１６と可動バルブ部材１２との間で、そういった接触が
行なわれると、フラスト・コニカル表面５４と、フラス
ト・コニカル部分５６が、同一の傾斜角度となることが
必要なバルブ・シートと比べて、機械加工の必要公差を
大幅に減らす結果となった。さらに、浮動ピン１６と可
動バルブ部材１２の間の、ほぼ接触線の密閉により、バ
ルブ１の操作中に、浮動ピン１６と可動バルブ部材１２
を分離するのに役立つ。

【００４４】さて、図１〜１４の各々を参照して、力も
しくは圧力平衡３方向ソレノイド・バルブ１の動作につ
いて、以後詳しく説明する。

【００４５】前述の通り、図１に示すように、電源が切
れた状態の時、アーマチュア２８は、ソレノイド３０か
ら予め決められた距離分離間しており、浮動ピン１６
は、後退ストップ１８に当接するよう、位置しており、
浮動ピン１６の上部表面４６は、バルブ・シート４４に
着座している（拡大部分Ｃ（図３）を参照）。よって、
高圧流体供給通路６と出口通路８の間で流体が流れない
よう密閉する。さらに、可動バルブ部材は、バルブ・シ
ート３８（拡大部分Ｄ（図４）を参照）から、離間し、
よって、第一の外側環状凹部４０と、ドレン通路１０と
の間で流体の流れを可能にする。さらに、半径方向フラ
ンジ２４は、シム２６から予め決められた距離分だけ離
間している（拡大部分Ｅ（図５）を参照）。

【００４６】さて、図６については、ソレノイド３０の
電源がＯＮになった時、アーマチュア２８は、ソレノイ
ド３０の方に向かって上方へ引っ張られ、その結果、バ
イアスばね３２に抗して、上方向へ可動バルブ部材１２
を前進させることになる。例えば、本発明では、ソレノ
イド３０は、４０ポンドぐらいの最初の力を発生させる
が、これは、可動バルブ部材１２に下方向に働く、２０
ポンドの正味の力を克服する。可動バルブ部材１２の最
初の移動中に、浮動ピン１６は、圧縮ばね２２により作
り出された上方向の力によって可動バルブ部材１２の後
に続く。そうしているうちに、浮動ピン１６の上部表面
４６は、依然として、可動バルブ部材１２のバルブ・シ
ート４４に着座したままとなっている（拡大部分Ｆ（図
７）を参照）。その結果、高圧流体が第一外部環状凹部
４０へ流れず、それによって、どんな加圧供給流体も、
バルブ・シート３８と可動バルブ部材１２の協働する表
面６０との間の空間を通過して、ドレン通路１０へ流れ
ない（拡大部分Ｇ（図８）を参照）。一旦、部分的に変
位されると、浮動ピン１６の半径方向フランジ２４は、
シム２６に接触し、よって、浮動ピン１６の引き続き上
方または前進運動を停止させる（拡大部分Ｆ（図９）を
参照）。簡単に認められるように、シム２６の軸方向の
範囲は、浮動ピン１６が運動できる距離を容易に制御す
る。例えば、可動バルブ部材１２の全体の往復ストロー
クは、０.００６インチぐらいである。本発明により、
バルブ・ストロークが完了するちょうど手前で、浮動ピ
ンの同時移動を停止させるのが望ましい。この場合、バ
ルブ・ストロークの完了する約０.００１インチぐらい
前である。従って、シム２６は、半径方向フランジ２４
と接触する前に浮動ピン１６を約０.００５インチ運動
させることができる軸方向寸法である必要があるだろ
う。（拡大部分Ｅ（図５）を参照）。

【００４７】図１０に示されるように、一旦、半径方向
フランジ２４が、シム２６に接触すると、可動バルブ部
材１２の引き続きの上方向への動きにより、浮動ピン１
６の上部表面４６を、可動バルブ部材１２のバルブ・シ
ートから分離する（拡大部分Ｊ（図１１）を参照）。一
旦、分離されると、浮動ピン１６の上部表面４６とバル
ブ・シート４４との間の通路を通って流れる加圧流体の
供給が、浮動ピン１６を下方向へと駆動し、もう一度、
後退ストップ１８に接触して、その結果、半径方向フラ
ンジ２４とシム２６との間にスペースを生じる（拡大部
分Ｋ（図１３）を参照）。可動バルブ部材１２の最初の
移動中に、浮動ピン１６が可動バルブ部材１２と一緒に
移動するために、ドレン通路１０への移行損失は最小限
にされる。つまり、可動バルブ部材１２がバルブ・シー
ト３８に対して完全に着座させられる前に、非常に小量
の高圧流体が、第１の外部環状凹部４０へ最初に流れる
ことができるだけである。

【００４８】何らかのサイドローディング（側部負荷）
の可能性を避けるために、後退ストップ１８と接触する
浮動ピン１６の先端が、僅かのクラウンに形成されてい
る。この構成により、不均一な磨耗やテレスコーピング
ポートの洩れを引き起こすような浮動ピン１５の著しい
サイドローデイングの可能性を減らす。

【００４９】従来の３方向ソレノイド・バルブと比較し
て、ドレン通路へ直接、加圧流体が無駄に流れるのを大
幅に減らすことができる。バルブの作動が非常に高い頻
度で繰り返される（典型的なエンジン作動で毎分何百回
も）ような、燃料噴射制御用といった、バルブの適用に
おいては、ドレンへの高圧燃料の望ましくない漏れを大
幅に減らすことにより、エンジン燃料に圧力をかけるた
めにエンジンから必要とされるエネルギー量を、著しく
減らすことができる。この低下した寄生エネルギー損失
は、燃料システムが非常に高い燃料圧力を生み出すよう
設計されている場合、特に大きい。（つまり、２０,０
００ｐｓｉより上）。

【００５０】さらに図１０を参照すると、可動バルブ部
材１２の引き続き上方向への移動は、バルブ・シート３
８に可動バルブ部材１２を着座させることになる（拡大
部分Ｌ（図１２）を参照）。バルブ・シート３８への可
動バルブ部材１２の着座については、図１６に詳しく示
されている。

【００５１】図１５に詳しく示されたバルブ・シート４
４と同様に、可動バルブ部材１２には、水平に対する傾
斜がハウジング２のフラスト・コニカル表面６２の傾斜
より小さいようなフラスト・コニカル表面６０が含まれ
ている。再度、図１５に示される密閉表面と同様、急な
接触エッジが、バルブ・シート３８のフラスト・コニカ
ル表面６２に容易に接触する可動バルブ部材１２の回り
に同心的に形成される。図１６に示される、係合するコ
ニカル表面のこの構成により、フラスト・コニカル表面
６０と６２の係合により形成される円形の接触密閉線
が、図１６に示された可動バルブ部材１２の外側肩と同
じ直径であることが確実にされる。

【００５２】さて、図１４については、３方向ソレノイ
ド・バルブが圧力平衡をとれるようにするために、電源
をＯＮとＯＦＦにした両方の状態で、圧力平衡がとれて
いなくてはならない。前述の通り、図２については、電
源をＯＦＦした時、加圧流体は、可動バルブ部材１２に
対抗する上方及び下方の両方向へ同じ有効横断面に対し
作用する。従って、３方向ソレノイド・バルブが電源を
ＯＮにした状態の時圧力の平衡がとれるようにするため
に、可動バルブ部材１２にかかる加圧流体は、再度、上
方及び下方の両方向に同一の有効横断面に対して作用し
なくてはならない。図２の場合のように、通路５０と内
側環状凹部４８の内で働く加圧流体は、上方と下方の両
方向で等しくなる。同様に、半径方向通路４２内で働く
加圧流体は、矢印ａで示す上方と下方の両方向で同様に
等しい。従って、３方向ソレノイド・バルブが電源がＯ
Ｎの時の状態で、圧力の平衡をとれるようにするために
は、矢印ｂで示された可動バルブ部材１２に下方向へ働
く加圧流体が、矢印ｃで示される上方向へ可動バルブ部
材１２に働く不平衡な加圧流体に等しくなければならな
い。つまり、直径ｄ１（浮動ピン１６の直径）によって
作られる面積を面積Ａ１とすると、この面積Ａ１は、直
径ｄ２によって作られる面積（以後、面積Ａ２）から直
径ｄ３によって作られる面積（以後面積Ａ３）を引いた
ものと等しくなくてはならない。数学的には、電源をＯ
Ｎにした時の状態で３方向ソレノイド・バルブが圧力の
平衡がとれるようにするために、直径は、次の公式を充
たすように関係付けられなくてはならない。

【数１】 Ａ₁ ＝Ａ₂ −Ａ₃ （１）

【００５３】従って、図１４から分かるように、バルブ
・シート、従って、直径ｄ１、ｄ２、ｄ３は前述の公式
を充たすものでなくてはならない。しかし、これら直径
のいずれも、同一である必要はない。その結果、本発明
については、圧力平衡のとれた３方向ソレノイド・バル
ブはサイズの異なる有効密閉面積を有するバルブ・シー
トを備える。即ち、高圧流体供給通路６と出口通路８の
間に設けられたバルブ・シートは、出口通路８とドレン
通路１０との間に設けられたバルブ・シートより直径が
小さくてもよい。サイズの異なる有効密閉面積を与える
ことにより、バルブを閉める時とは反対に、３方向バル
ブを開ける時、異なる油圧作用を実現することが可能で
ある。例えば、燃料噴射システムでは、噴射サイクルの
開始時はスローで、終わりは迅速である噴射速度となる
のが望ましい時がある。これについては、図１７に示さ
れている。

【００５４】図１７から見られるように、供給通路６か
ら出口通路８への加圧流体の初期の流れの間に、流量は
低く、時間とともに増加する。ソレノイド・バルブの電
源がＯＦＦになった時、図１７でＸとして示されている
が、加圧流体の出口通路への流れは、噴射サイクルの終
了で突如終了する。従って、このような圧力平衡３方向
ソレノイド・バルブを用いた燃料噴射システムは、制御
された噴射開始と早い応答時間を示すであろう。

【００５５】ソレノイド３０への電源がＯＦＦにされた
時、圧縮ばね３２が可動バルブ部材１２を下方向へ引き
下げ、浮動ピン１６の上部表面４６と接触させる。この
衝撃の一部は、圧縮ばね２２によって吸収される。さら
に、浮動ピン１６と圧縮ばね２２を有している場合、
「バルブ閉はね返り」として知られる現象が、著しく減
少または、除去され得る。即ち、可動バルブ部材１２が
浮動ピン１６の上部表面４６と接触し、浮動ピンが後退
ストップ１８と接触する時、可動バルブ部材１２ははね
返り、その結果、浮動ピン１６の上部表面４６から離れ
いく傾向がある。この現象を補償するために、可動バル
ブ部材１２がはね返ったとしても浮動ピン１６が可動バ
ルブ部材１２の後を追うように、圧縮ばね２２が浮動ピ
ンを可動バルブ部材１２に向かって上方に押しやり、従
って、生ずるかもしれない可動バルブ部材のはずみ（バ
ウンド）の間、浮動ピン１６の上部表面４６をバルブ・
シート４４に当接された状態に維持する。これが、次
に、そうでなければ生ずるであろうバルブ・シート４４
と上部表面４６との間の漏水通路を除去する。

【００５６】図１〜１４に示される付勢構成のタイプに
代わる代替案として、図１０に示されたポジションの方
へ可動バルブ部材１２をスプリング付勢することが可能
だろう。そういった場合、ソレノイドは、図２４〜２６
で詳細に示され、説明された形となるだろう。そこで
は、アーマチュアは可動バルブ部材の反対のソレノイド
の側に位置され、その結果、ソレノイドが作動された
時、実際に、ソレノイドから離れるようにバルブ部材を
「押す」こととなる。

【００５７】図２１〜２３について、本発明の代替実施
例によって設計された圧力平衡３方向ソレノイド・バル
ブ組立体については、詳しく説明される。前の実施例と
同様、３方向ソレノイド・バルブ１００には、中にバル
ブ室１０４を持っているハウジング１０２が含まれてお
り、そして加圧流体供給通路１０６と出口通路１０８が
含まれているが、それらはバルブ室１０４との間で流体
を流通させることができる。ドレン通路１１０は、可動
バルブ部材１１２の空洞１１５に設けられている。可動
バルブ部材１１２は浮動ピン１１４も収容している。浮
動ピン１１４の上方運動は、ストップ部材１１６によっ
て制限され、可動バルブ部材１１２は、圧縮ばね１１８
により下方向に付勢されている。また、ハウジング１０
２に設けられているのは、掃気通路１２０で、これは従
来の方法で、バルブ室１０４との間で流体が流動できる
ように連通されている。

【００５８】圧縮ばね１１８の上部先端とともにストッ
プ部材１１６は、ボルト１２４でハウジング１０２にし
っかり固定されているクロスピン１２２によって固定位
置に維持される。可動バルブ部材１１２の延長部１２６
は、クロスピン１２２を収容するため孔が開けられてい
る。その上部端で、延長部１２６は、通常の方法で、ア
ーマチュアに接続されている。アーマチュアは、望まし
い方法で可動バルブ部材１１２を動かす電磁ソレノイド
によって引き付けられる。フランジ１２８は、可動バル
ブ部材１１２から突き出しており、バルブの電源がＯＦ
Ｆの状態の時に、可動バルブ部材を下方向へハウジング
１０２に形成されたバルブシート１３０に接触するよう
に可動バルブ部材を付勢するために圧縮ばね１１８の第
二の端により接触させられる。

【００５９】可動バルブ部材１１２が、バルブ・シート
１３０に当接すると、出口通路１０８は、可動バルブ部
材１１２に形成された半径方向通路１３２及び可動バル
ブ部材１１２の空洞１１５を通ってドレン通路１１０へ
と連通され、流体を流すことができる。従って、浮動ピ
ン１１４は、可動バルブ部材１１２に形成されたバルブ
・シート１３４から離間している。これについては、図
２２に明確に示されている。

【００６０】図２２について、３方向ソレノイド・バル
ブは、バルブ・シート１３０の直径ｄ４が、外側環状凹
部１２１の一部である高圧流体室１１９の真下にある可
動バルブ部材１１２の一部分１１７の直径ｄ５に等しい
限り、電源をＯＦＦにした状態で圧力の平衡がとれる。
これにより、この領域で直径を等しくすることにより、
電源を切った状態で、可動バルブ部材１１２に上方およ
び下方の両方向で働く力は等しくなる。

【００６１】図２３について、３方向ソレノイド・バル
ブが電源をＯＮにした状態で示されている。電源をＯＮ
にした状態の可動バルブ部材１１２は、電磁ソレノイド
（図に示されていない）によって上方に押し上げられ
る。その結果、浮動ピン１１４のフラスト−コニカル
（円錐台）形先端表面１３６は、可動バルブ部材１１２
のバルブ・シート１３４に当接している。このポジショ
ンにある場合、加圧流体供給通路１０６からの加圧流体
は、チャンバ（室）１４０及び半径方向通路１３２を通
って、出口通路１０８へと流される。同様に、出口通路
１０８とドレン通路１１０との間の流体の流れは、可動
バルブ部材１１２のバルブ・シート１３４に浮動ピン１
１４が当接しているため密閉される。

【００６２】前の実施例と同様、３方向ソレノイド・バ
ルブは、電源がＯＮの状態の時に、圧力の平衡がとれる
ようにするために、上方向に働く流体圧力の力は、下方
向に働く流体圧力と等しくなくてはならない。その結
果、上方向に、加圧流体に露出された可動バルブ部材１
１２の有効表面積（表面領域）は、下方向のものと同じ
でなくてはならない。上方向へ可動バルブ部材１１２に
働く間接的に補償された力は、図２３の矢印ａによって
示されているが一方、直接的には補償されない下方へ働
く圧力の力は、矢印ｂとｃによって示される。矢印ａに
示された加圧流体が働くその有効表面積は、直径ｄ６に
よって作られた面積（以後、Ａ６）から直径ｄ５に作ら
れた面積（以後、Ａ５)を引いたものに等しい。同様
に、矢印ｂとｃに示された下方向への可動バルブ部材１
１２に働く力は、直径ｄ７によって作られた面積（以後
Ａ７）から直径ｄ８で出来た面積（以後、Ａ８）を引い
たものに等しい。数学的に言い換えると、直径ｄ６−ｄ
５により作られる有効面積とｄ７−ｄ８によって出来る
有効面積は、以下の公式を充たさなくてはならない。

【数２】 Ａ₆ −Ａ₅ ＝Ａ₇ −Ａ₈ （２）

【００６３】従って、前の実施例と同様、バルブ・シー
トの直径ｄ５とｄ８は、同一である必要はないが、一
方、バルブ・シートは、上述公式を充たすように、浮動
ピン１１４と可動バルブ部材１１２の直径と関係付けら
れなくてはならない。

【００６４】図２４〜２６では、本発明のさらなる実施
例について、詳しく説明する。

【００６５】まずは、図２４について、中に形成された
バルブ室２０４及び、バルブ室と連通している高圧流体
供給通路２０６、出口通路２０８とドレン通路２１０を
有するハウジング２０２を含む、圧力平衡３方向ソレノ
イド・バルブを示している。また、バルブ室２０４内に
位置されるのは、可動バルブ部材２１２で、これは、電
磁ソレノイド２１４によって簡単に変位できる。可動バ
ルブ部材２１２には、中に配置された浮動ピン２１６を
持つ空洞２１５が含まれる。圧縮ばね２１８は、浮動ピ
ン２１６の密閉表面２２０に当接するように可動バルブ
部材２１２を上方へ引き上げるために空洞２１５の中に
取り付けられている。密閉表面２２０は、バルブ・シー
ト２２２と連動するが、バルブシート２２２は可動バル
ブ部材２１２の空洞２１５に同心円的に形成されてい
る。可動バルブ部材２１２は、さらに、そこからバルブ
・ストローク調整ピン２２６を収容するための横方向開
口部２２４が含まれる。バルブ・ストローク調整ピン２
２６には、端部分２２８と２３０が含まれており、それ
らは、実質的に四角い横断面で、中間部分２３２が凹し
た表面が含まれる。ピン２２６については、図２６に詳
しく示されている。

【００６６】図２６に見られるように、ピン２２６の端
部分２２８と２３０は、横断面が、実質的に四角く、ピ
ンの中央部分２３２には凹んだ表面が含まれ、その表面
２３４と２３６が示されている。図に示されていない表
面とともに中間面２３４と２３６の各々は、端部分２２
８と２３０によって形成されたそれぞれの表面から予め
設定された距離分凹んでおり、隣接面に対してこれらの
凹みの深さがそれぞれ異なる。従って、ピン２２６がバ
ルブ・ハウジング２０２に位置される時、リテーナ２３
８によって固定位置に維持される前に、ピン２２６は、
浮動ピン２１６の上限、従って、可動バルブ部材２１２
の運動に対する上限を提供するために、任意の望ましい
ポジションに回転される。リテーナ２３８には、それを
通して可動バルブ部材２１２を収容するための中央開口
部２４０が含まれ、ピン２２６がバルブ・ハウジング２
０２の表面２４４に、固く押しつけられるように、バル
ブ・ハウジング２０２と螺合するためのスレッド２４２
が含まれている。可動バルブ部材２１２の自由な動きを
阻止するピストンの側面荷重のおそれを除去するため、
浮動ピン２１６の上部表面２４６は、クラウン形に外方
にくぼんでいることに注目することができる。

【００６７】電源をＯＮにした時、図２５に示される通
り、可動バルブ部材２１２は、ソレノイド２１４の方向
に、半径方向フランジ２４８を引き付けることによって
下方へ変位される。半径方向フランジ２４８が可動バル
ブ部材２１２の延長部に固定されているので、可動バル
ブ部材２１２は、下方へ変位されもしくは押し付けら
れ、可動バルブ部材２１２の密閉表面２５０がハウジン
グ２０２に形成されたバルブ・シート２５２に接触す
る。それにより、高圧流体供給通路２０６と出口通路２
０８との間の流体流通路が開かれ、出口通路２０８とド
レン通路２１０の間で流体は流れないよう密閉される。

【００６８】前の実施例と同様、高圧チャンバ（室）２
５４内で可動バルブ部材２１２に対して上方へ働く流体
圧力の力と、該チャンバ（室）内で下方へ働く流体圧力
の力は等しくなるという点で、電源をＯＦＦにした状態
で、図２４に示されている３方向ソレノイド・バルブ
は、圧力の平衡がとれている。図２５に示された電源を
ＯＮにした状態のバルブに関して、電源をＯＮにした状
態でバルブが圧力平衡がとれるようにするためには、浮
動ピン２１６の直径ｄ９は、可動バルブ部材２１２の下
に形成されたチャンバ２５６の直径ｄ１０と等しくなら
なくてはならない。つまり、本発明のこの実施例によっ
て、３方向ソレノイド・バルブが、電源がＯＮとＯＦＦ
の状態で確実に圧力の平衡がとれているようにするた
め、バルブ・シート２２２と２５２は、等しくなくては
ならない。

【００６９】本発明は、好ましい実施例に関して説明さ
れたが、発明は、発明の精神と範囲から逸脱しないで、
本文に特に記載された以外の他の方法で、実施化できる
ことは当該技術の熟練者に理解されるはずである。従っ
て、発明の精神と範囲は、特許請求の範囲によってのみ
制限されることは、理解されるだろう。

【００７０】産業上の利用可能性 上記のように、本発明の圧力平衡３方向ソレノイド・バ
ルブは、高圧燃料が負荷装置に供給されているような様
々な公知の油圧、水圧及び燃料システム内で空気の流
れ、油圧流体または燃料を制御するのに容易に適合でき
るだろう。この負荷装置は、油圧または水圧シリンダー
であってもよいし、内燃機関の１つ又はそれ以上の燃料
噴射装置であってもよい。特に、本発明の圧力平衡３方
向ソレノイド・バルブは、噴射サイクルをゆっくり開始
し、迅速に終了させることにより、噴射の最初のスター
トを制御をするのが望ましいような内燃機関の噴射サイ
クルを制御するのに利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】「閉」の状態で、通電停止状態の、本発明の好
ましい実施例による、圧力平衡３方向ソレノイド・バル
ブの横断面図である。

【図２】下部バルブ・シートの回りの図１の３方向ソレ
ノイド・バルブの一部を拡大した横断面図である。

【図３】図１のＣ部の拡大図である。

【図４】図１のＤ部の拡大図である。

【図５】図１のＥ部の拡大図である。

【図６】「全閉」位置と「全開」位置との間を可動バル
ブ部材が移動している間の、本発明の好ましい実施例に
よる圧力平衡３方向ソレノイド・バルブの横断面図であ
る。

【図７】図６のＦ部の拡大図である。

【図８】図６のＧ部の拡大図である。

【図９】図６のＨ部の拡大図である。

【図１０】「全開」の状態で、通電時の、本発明の好ま
しい実施例による、圧力平衡３方向ソレノイド・バルブ
の横断面図である。

【図１１】図１０のＪ部の拡大図である。

【図１２】図１０のＬ部の拡大図である。

【図１３】図１０のＫ部の拡大図である。

【図１４】上部バルブ・シートの周辺の図１０の３方向
ソレノイド・バルブの一部の拡大した横断面図である。

【図１５】図１のＡ部分の拡大図である。

【図１６】図１０のＢ部分の拡大図である。

【図１７】図１−１４に示された３方向ソレノイド・バ
ルブを使って時間の経過とともに、圧力流体の流れの遅
い制御された開始と急停止を示すグラフである。

【図１８】本発明のバルブアセンブリに形成された重要
な漏れがちな間隙内の流体圧力プロフィルを示すグラフ
である。

【図１９】本発明のバルブアセンブリに形成された重要
な漏れがちな間隙内の流体圧力プロフィルを示すグラフ
である。

【図２０】本発明のバルブアセンブリに形成された重要
な漏れがちな間隙内の流体圧力プロフィルを示すグラフ
である。

【図２１】本発明の他の実施例による、力（圧力）平衡
３方向ソレノイド・バルブの横断面図である。

【図２２】通電停止時の、図２１に示された力平衡３方
向ソレノイド・バルブの拡大横断面図である。

【図２３】通電状態の、図２１に示された力平衡３方向
ソレノイド・バルブの拡大横断面図である。

【図２４】非通電時の、本発明の更に他の実施例によ
る、力（圧力）平衡３方向ソレノイド・バルブの拡大横
断面図である。

【図２５】通電状態の、図２４に示された力（圧力）平
衡３方向ソレノイド・バルブの横断面図である。

【図２６】図２４の力（圧力）平衡３方向ソレノイド・
バルブの所定バルブ・ストロークを設定するのに使われ
るピンの斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン ダブリュ． スワンク アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス イースト ウェンブリ ー レーン 4491 (72)発明者 マーク エス． キャバナ アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス ウッドランド プレイ ス 3438 (72)発明者 ジョン ディ． レイン アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス ウッドサイド ドライ ブ 3510 (72)発明者 ケント ブイ． シールズ アメリカ合衆国 47201 インディアナ 州 コロンバス ティンバー リッジ 5042 (56)参考文献 特開 昭52−74923（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−113565（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−162939（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−136061（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−24003（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (46)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ室、及び上記バルブ室と通じてい
   る第一、第二、第三のバルブ通路を有するバルブ・ハウ
   ジングと、 第一と第二ポジション間を、上記バルブ室内で往復運動
   するために取付けられた可動バルブ部材と、 上記可動バルブ部材と連係している第一のバルブ・シー
   トであって、上記の第一と第二バルブ通路から上記の第
   三バルブ通路を密閉し、上記の第一と第二バルブ通路と
   の間で流体を流せるようにするため、上記可動バルブ部
   材が上記の第一ポジションにある時、閉じられるように
   位置される上記第一バルブ・シートと、上記可動バルブ
   部材と連係している第二のバルブ・シートであって、上
   記の第一と第三バルブ通路から上記の第二バルブ通路を
   密閉し、上記の第一と第三バルブ通路との間で流体を流
   せるようにするため、上記可動バルブ部材が上記の第二
   ポジションにある時、閉じられるように位置される上記
   第二バルブ・シートと、を備え、 上記の第一バルブ・シートは、上記の第二バルブ・シー
   トの有効密閉領域と実質的にサイズの違う有効密閉領域
   を有し、更に、 上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上
   記可動バルブ部材が、流体の力の平衡をとれるように、
   上記可動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結す
   る、両方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする
   流体圧力の力を平衡させるための力平衡手段と、 を備えた 圧力平衡３方向バルブアセンブリ。
2. 【請求項２】 上記の第一バルブ・シートの直径は、上
   記の第二バルブ・シートの直径より小さい請求項１に記
   載のバルブアセンブリ。
3. 【請求項３】 上記可動バルブ部材には、少なくとも上
   記可動バルブ部材の一方の先端に開口する空洞ができて
   おり、そして、上記バルブアセンブリにはさらに、上記
   可動バルブ部材の上記第一と第二ポジションのいずれか
   １つを限定するための停止手段が含まれ、上記停止手段
   には、上記可動バルブ部材の上記空洞内に入れ子式に収
   容されるよう配置された浮動ピンが含まれる請求項１に
   記載のバルブアセンブリ。
4. 【請求項４】 上記第一バルブ・シートが、上記可動バ
   ルブ部材と上記バルブ・ハウジングとの間に形成され、
   上記第二バルブ・シートが上記浮動ピンと上記可動バル
   ブ部材との間で形成されている請求項３に記載のバルブ
   アセンブリ。
5. 【請求項５】 上記浮動ピンが、流体を密閉するため
   に、上記可動バルブ部材の上記空洞の内側表面との十分
   に近接した摺動するはまり合いを持ち、上記可動バルブ
   部材には、上記の第二バルブ・シートに隣接する上記の
   空洞の一端に内部環状凹部があり、上記バルブ・ハウジ
   ングは、上記可動バルブ部材が第二ポジションにある時
   に、上記バルブ室と通じ、軸方向に、上記の第一バルブ
   ・シートに隣接して位置される第一外部環状凹部と、上
   記バルブ室と通じ、軸方向に上記内部環状凹部に隣接し
   て位置される第二外部環状凹部とを有し、上記第一及び
   第二の外部環状凹部は、上記の第一外部環状凹部と上記
   可動バルブ部材の上記空洞との間に延びた上記の可動バ
   ルブ部材内にある第一半径方向通路や、上記の第二バル
   ブ・シート、上記の内部環状凹部、上記内部環状凹部と
   上記第二外部環状凹部の間に延びた第二の半径方向通路
   によって接続され流体が流れるようになっている請求項
   ４に記載のバルブアセンブリ。
6. 【請求項６】 上記可動バルブ部材は、実質上、上記の
   第一と第二の外部環状凹部の間に延びている上記可動バ
   ルブ部材の全長にわたって、流体の流れを密閉し、上記
   の第二外部環状凹部を超えて、上記バルブ・ハウジング
   と上記可動バルブ部材との間で流体が洩れないように上
   記第二外部環状凹部を密閉するために、上記バルブ室の
   内側表面との十分に近接する摺動するはまり合いを有す
   る請求項５に記載のバルブアセンブリ。
7. 【請求項７】 上記の第一バルブ通路は、上記バルブア
   センブリから流れ出る流体のための通路を作るため、上
   記第一環状外部凹部と接続され、上記の第二バルブ通路
   は、比較的高圧がかかった流体を上部可動バルブアセン
   ブリへと供給するための通路を作ため、上記第二環状外
   部凹部と接続されており、上記可動バルブ部材内に含ま
   れる上記の空洞が上記第二バルブ・シートから、第一環
   状外部凹部と軸方向に整合された位置まで延びており、
   それにより、上記可動バルブ部材がその第一ポジション
   にある時に、上記第二バルブ通路から、上記第一バルブ
   通路へと、上記第二外部環状凹部、上記第二放射状通
   路、上記第二バルブ・シート、上記可動バルブ部材の空
   洞及び上記第一放射状通路を通って、流体が流れる流路
   が作られる請求項６に記載のバルブアセンブリ。
8. 【請求項８】 上記の第三バルブ通路は、上記の第二環
   状外部凹部から離れる方向に上記第一環状外部凹部から
   軸方向に離問された位置で、上記バルブ室から低圧で流
   体を排出するために上記バルブ室と接続しており、そし
   て、上記可動バルブ部材がその第二ポジションにある
   時、上記第一バルブ・シートを通って流体が流れるよう
   に、上記第一外部環状凹部と接続され、上記の第三バル
   ブ通路は、上記可動バルブ部材が、その第一ポジション
   にある時、上記の第一外部環状凹部から流体が流れない
   よう遮断されている請求項７に記載のバルブアセンブ
   リ。
9. 【請求項９】 上記力平衡手段は、上記可動バルブ部材
   の上記空洞内に有効横断面の密閉面積を有する上記浮動
   ピンを含み、上記可動バルブ部材は、上記第一及び第二
   の外部環状空洞間の有効横断面の密閉面積を有し、そし
   て上記第一バルブ・シートは有効密閉面積を有し、 上記可動バルブ部材の上記空洞内にある上記浮動ピンの
   有効横断面の密閉面積は、 上記の第一と第二の外部環状空洞との間の上記可動バル
   ブ部材の有効横断面密閉面積と、 上記の第一バルブ・シートの有効密閉面積との差に等し
   く、上記の可動バルブ部材が、その第一ポジションにあ
   る時、上記可動バルブ部材が、流体の力平衡がとれる請
   求項８に記載のバルブアセンブリ。
10. 【請求項１０】 上記力平衡手段は、更に、有効密閉面
    積を有する上記第二バルブ・シートを含み、上記可動バ
    ルブ部材の上記空洞内にある上記浮動ピンの有効横断面
    密閉面積は、上記の第二バルブ・シートの有効密閉面積
    と等しく、上記可動バルブ部材がその第二ポジションに
    ある時、上記可動バルブ部材がそれによって流体の力平
    衡がとれる請求項９に記載のバルブアセンブリ。
11. 【請求項１１】 さらに、上記可動バルブ部材に対しそ
    の第二ポジションの方へ後退する力を加えるための第一
    付勢手段、通電時、第一ポジションの方へ上記可動バル
    ブ部材を前進させると共に、通電停止時、第二ポジショ
    ンへ上記可動バルブ部材が後退するのを許容するソレノ
    イド手段を含む請求項１０に記載のバルブアセンブリ。
12. 【請求項１２】 上記の停止手段には、上記の第二バル
    ブ・シートから遠く離れたその１つの先端に隣接する移
    動制限手段が含まれ、上記移動制限手段には、上記の第
    二バルブ・シートが閉じられる上記可動バルブ部材の上
    記第二ポジションを限定するために上記浮動ピン及び上
    記可動バルブ部材が後退するのを阻止するための後退停
    止手段及び、上記の可動バルブ部材が、上記の第一バル
    ブ・シートを閉じるその第一ポジションに達する前に、
    上記浮動ピンが前進するのを阻止するために前進停止手
    段が含まれる請求項１１記載のバルブアセンブリ。
13. 【請求項１３】 さらに、上記の浮動ピンへ上記の前進
    停止手段の方向へ前進力を加えるための第二付勢手段を
    含み、上記の第二付勢手段の前進力は、上記の第一付勢
    手段の後退力より小さいという請求項１２に記載のバル
    ブアセンブリ。
14. 【請求項１４】 上記ソレノイド手段には、通電された
    場合、電磁場を作る電磁コイル及び、上記可動バルブ部
    材に接続されたアーマチュアが含まれ、上記アーマチュ
    アは、上記電磁コイルの通電により上記アーマチュアを
    引き付け、上記第一付勢手段の後退する力に抗して、上
    記可動バルブ部材の上記第一ポジションの方に向かって
    上記の可動バルブ部材を前進させるように、上記電磁コ
    イルに隣接して位置されており、上記の浮動ピンは、上
    記第二付勢手段の上記の前進する力に応答して、前記可
    動バルブ部材と共に前進し、上記浮動ピンが上記の前進
    停止手段と当接するまで、上記の第二バルブを閉じてお
    く請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
15. 【請求項１５】 上記浮動ピンには、上記前進停止手段
    と係合するために配置された半径方向フランジが含まれ
    ており、上記前進停止手段には、上記可動バルブ部材
    が、その第一ポジションの方へ前進している間、軸方向
    長さが上記浮動ピンの前進が阻止される位置を決定する
    取り換え可能な環状シムが含まれる、請求の範囲第１４
    項に記載のバルブアセンブリ。
16. 【請求項１６】 上記後退停止手段は、上記の可動バル
    ブ部材の上記の第二ポジションを軸方向に変えるため
    に、軸方向に調整できる請求項１５に記載のバルブアセ
    ンブリ。
17. 【請求項１７】 上記の前進停止手段は、上記第一バル
    ブ・シートが閉じる直前に、上記浮動ピンの前進を阻止
    し、上記第二バルブ・シートを開け、流体が上記第二バ
    ルブ・シートを通って流れるようし、上記の第二付勢手
    段の力に打ち勝ち、抑止し、上記浮動ピンを戻して上記
    後退停止手段と係合させ、上記第二バルブ・シートを全
    開にする流体の力を上記の浮動ピンに加える請求項１６
    に記載のバルブアセンブリ。
18. 【請求項１８】 上記浮動ピンは、流体を密閉するため
    に、上記可動バルブ部材の上記空洞の内側表面との十分
    に近接した摺動するはまり合いを持ち、上記可動バルブ
    部材には、上記の第二バルブ・シートに隣接する内部環
    状凹部があり、上記バルブ・ハウジングは、上記バルブ
    室と通じ、軸方向に上記の第二バルブ・シートに隣接し
    て位置される外部環状凹部を有し、上記内部及び外部の
    環状凹部は、上記可動バルブ部材に含まれる第一放射状
    通路に接続され流体の流通ができる請求項４に記載のバ
    ルブアセンブリ。
19. 【請求項１９】 上記可動バルブ部材は、上記のバルブ
    室の内部表面との十に近接した摺動するはまり合いを有
    し、上記バルブ・ハウジングと上記可動バルブ部材との
    間で流体洩れがないように上記外部環状凹部を密閉する
    ために、上記外部環状凹部から軸方向に西方向に延びて
    いる流体密封部を形成している請求項１８に記載のバル
    ブアセンブリ。
20. 【請求項２０】 上記の第一通路は、上記バルブアセン
    ブリから流体を流すための通路を作るため、上記外部環
    状凹部と接続され、上記の第二バルブ通路は、比較的高
    圧下で流体を上記バルブアセンブリへ供給するための通
    路を作るため、上記環状外部凹部と接続され、上記第二
    バルブ・シートは、上記可動バルブ部材が、その第二ポ
    ジションにある時に、上記外部環状凹部と連係して、上
    記の第二バルブ通路を上記の第一バルブ通路から遮断す
    る請求項１９に記載のバルブアセンブリ。
21. 【請求項２１】 上記の第三バルブ通路は、上記バルブ
    室から低圧力で、流体を排出するために上記バルブ室に
    接続されており、上記の第三バルブの通路には、上記可
    動バルブ部材の空洞の一部が含まれ、上記の第三バルブ
    通路は、上記可動バルブ部材が、その第一ポジションに
    ある時、上記可動バルブ部材の上記内部環状凹部から遮
    断される請求項２０に記載のバルブアセンブリ。
22. 【請求項２２】 上記の可動バルブ部材の上記の空洞内
    にある上記浮動ピンの有効横断面の密閉面積と、 上記の浮動ピンの密閉面積と同じ軸方向位置で、上記バ
    ルブ室内にある上記可動バルブ部材の有効横断面の密閉
    面積との差は、 上記の第一バルブ・シートの有効密閉面積と、 上記の第一バルブ・シートと同じ軸方向位置で、上記可
    動バルブ部材の有効横断面の密閉面積との差に等しく、 上記可動バルブ部材は、上記可動バルブ部材が、その第
    一ポジションにある時に、流体の力に平衡にされる請求
    項２１に記載のバルブアセンブリ。
23. 【請求項２３】 上記の第二のバルブ・シートの有効密
    閉面積は、上記の第二バルブ通路とつながっている上記
    外部環状凹部の一部に隣接する上記バルブ室内での上記
    可動バルブ部材の有効横断面の密閉面積に等しく、上記
    可動バルブ部材がその第二のポジションにある時、上記
    可動バルブ部材は、流体の力平衡がとれている請求項２
    ２に記載のバルブアセンブリ。
24. 【請求項２４】 バルブ室及び、上記バルブ室と通じて
    いる第一、第二及び、第三のバルブ通路を含むバルブ・
    ハウジングと、 第一と第二ポジションの間を、上記バルブ室内で、往復
    運動をするために、取り付けられた可動バルブ部材であ
    って、上記可動バルブ部材の少なくとも一つの先端へ閉
    口している空洞を含む可動バルブ部材と、 上記可動バルブ部材の上記第一と第二のポジションのい
    ずれか１つを限定するための停止手段であって、上記可
    動バルブ部材の上部空洞内に入れ子式で収容するように
    配置された浮動ピンを含む停止手段と、 上記のバルブ・ハウジングと上記の可動バルブ部材と連
    係する第一バルブ・シートであって、上記可動バルブ部
    材が上記の第一ポジションにあるとき閉鎖されるように
    位置され、上記の第一と第二のバルブ通路から上記の第
    三バルブ通路を密閉し、上記の第一と第二のバルブ通路
    の間を上記のバルブ室を通って、流体が流れるようにす
    る第一バルブ・シートと、 上記の可動バルブ部材と連係する第二バルブ・シートで
    あって、上記可動バルブ部材が上記の第二ポジションに
    ある時に閉鎖されるように位置して、上記の第一と第三
    のバルブ通路から上記の第二バルブ通路を密閉し、上記
    の第一と第三のバルブ通路の間を流体が流れるようにす
    る第二バルブ・シートと、上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上記可動
    バルブ部材が、流体の力の平衡をとれるように、上記可
    動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結する、両
    方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする流体圧
    力の力を平衡させるための力平衡手段と、 を備え、 上記停止手段には、更に、上記可動バルブ部材
    が、上記第一ポジションから後退した時、上記第二ポジ
    ションを決定するため、上記浮動ピンの一方の先端と係
    合するために上記バルブ・ハウジング内に調整可能な後
    退停止手段が含まれている圧力平衡３方向バルブアセン
    ブリ。
25. 【請求項２５】 上記の第一バルブ・シートの有効密閉
    面積と、上記の第二バルブ・シートの有効密閉面積が等
    しい請求項２４に記載のバルブアセンブリ。
26. 【請求項２６】 上記の可動バルブ部材は、上記の第一
    と第二ポジションの間を予め設定されたバルブ・ストロ
    ークで、往復する請求項２５に記載のバルブアセンブ
    リ。
27. 【請求項２７】 更に、後退する力を上記可動バルブ部
    材及び上記の浮動ピンに対して上記の後退停止手段の方
    向へ加えるための付勢手段を含む請求項２６に記載のバ
    ルブアセンブリ。
28. 【請求項２８】 更に、上記の可動バルブ部材に接続さ
    れたソレノイドとアーマチュアを含み、上記ソレノイド
    は、ソレノイドを通電すると、上記のアーマチュアを引
    き付け、上記可動バルブ部材を上記の第一ポジションの
    方へ前進させるように、アーマチュアと隣接して位置決
    めされている請求項２７に記載のバルブアセンブリ。
29. 【請求項２９】 上記後退停止手段は、上記の所定のバ
    ルブ・ストロークの長さを調整するために調整可能であ
    る請求項２８に記載のバルブアセンブリ。
30. 【請求項３０】 上記後退停止手段には、上記可動バル
    ブ部材の動く方向に横断する方向に上記可動バルブ部材
    に形成された孔を貫通するように延びているクロスピン
    が含まれる請求項２９に記載のバルブアセンブリ。
31. 【請求項３１】 上記のクロスピンの両端は、横断面が
    四角く、上記ピンの少なくとも１つの表面の中央部分は
    凹んでいる請求項３０に記載のバルブアセンブリ。
32. 【請求項３２】 上記ピンの各表面の中央部が凹んでお
    り、各凹みは、隣接の側面の凹みと比べて深さは様々異
    なっている請求項３０に記載のバルブアセンブリ。
33. 【請求項３３】 上記の浮動ピンの上記の第二先端は、
    上記側面の１つの中央部分に接触するのに適用され、上
    記付勢手段には、ばねが含まれており、上記ばねの一方
    の先端は、上記ピンの反対の側面の中央表面に接触して
    おり、上記ばねの他方の先端は、上記可動バルブ部材と
    係合して、上記可動バルブ部材をその第二ポジションの
    方へ押圧する請求項３２に記載のバルブアセンブリ。
34. 【請求項３４】 上記浮動ピンの上記の第二先端は中高
    とされ、上記浮動ピンが上記クロスピンの方に付勢され
    る時、上記浮動ピンのサイドローディングを防止する請
    求項３３に記載のバルブアセンブリ。
35. 【請求項３５】 ａ． バルブ室及び、上記バルブ室と
    通じている第一、第二、第三のバルブ通路を含むバル
    ブ・ハウジングと、 ｂ． 次のポジション間を上記バルブ室内で往復運動を
    するために取り付けられた可動バルブ部材と、 ｉ．上記の第三バルブ通路が上記の第一と第二バルブ通
    路から遮断され、上記の第一と第二バルブ通路が連通し
    ている第一ポジションと、 ｉｉ．上記の第二バルブ通路が上記の第一と第三バルブ
    通路から遮断され、上記の第一と第三バルブ通路が連通
    している第二ポジションと、 ｃ． 上記の第一と第二ポジションとの間で、上記可動
    バルブ部材を変位させることにより、バルブアセンブリ
    を制御するためのソレノイド作動手段であって、上記バ
    ルブ・ハウジングの片方の側に取り付けられているソレ
    ノイド作動手段と、 ｄ． 上記の可動バルブ手段の上記ポジションの１つに
    あって調整を可能にするため、上記のソレノイド作動手
    段とは反対側にある上記バルブ・ハウジングに取り付け
    られた停止手段であって、上記可動バルブ部材の一方の
    先端に入れ子式に収容された浮動ピン及び、上記可動バ
    ルブ部材、上記ポジションの１つに動かされた時に上記
    の浮動ピンの一方の先端と係合するように取り付けられ
    た調整可能な後退停止手段を含み、上記後退停止手段
    は、上記の可動バルブ部材の上記対応ポジションを変更
    させるため、選択的に調整ができる停止手段と、 を備える圧力平衡３方向バルブアセンブリ。
36. 【請求項３６】 ａ． バルブ室及び、上記バルブ室と
    通じている第一、第二、第三のバルブ通路を含むバル
    ブ・ハウジングと、 ｂ． 次のポジション間を上記バルブ室内で往復運動を
    するために取り付けられた可動バルブ部材であって、上
    記可動バルブ部材の一方の端に開口する空洞を収容した
    上記可動バルブ部材と、 ｉ． 上記の第三バルブ通路が、上記の第一と第二バル
    ブ通路から遮断され、上記の第一と第二バルブ通路が連
    通している第一ポジション、 及び ｉｉ．上記の第二バルブ通路が、上記の第一と第三バル
    ブ通路から遮断され、上記の第一と第三バルブ通路が連
    通している第二ポジション、 ｃ． 上記の可動バルブ部材の上記空洞内に入れ子式に
    収容された浮動ピンと、 ｄ． 上記バルブ室内にある第一バルブ・シートであっ
    て、上記可動バルブ部材が上記第一ポジションにある
    時、閉じるように位置され、上記第三通路を上記第一と
    第二バルブ通路から遮断し、上記第一と第二バルブ通路
    間で流体が流れることを許容する第一バルブ・シート
    と、 ｅ． 上記バルブ室内にある第二バルブ・シートであっ
    て、上記可動バルブ部材が上記第一ポジションにある
    時、閉じるように位置され、上記第二通路を上記第一と
    第三バルブ通路から遮断し、上記第一と第三バルブ通路
    間で流体が流れることを許容する第二バルブ・シート
    と、ｆ． 上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上
    記可動バルブ部材が、 流体の力の平衡をとれるように、
    上記可動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結す
    る、両方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする
    流体圧力の力を平衡させるための力平衡手段と、 ｇ． 上記可動バルブ部材が上記第二ポジションから上
    記第一ポジションの方へ進ませられる時に、上記第二バ
    ルブ・シートを閉じたままにしておくために、上記浮動
    ピンを、上記可動バルブ部材に追従させるための付勢手
    段と、ｈ． 上記可動バルブ部材が上部第一ポジションに到達
    する前に、上記第二バルブ・シートが開くようにするた
    めに、上記浮動ピンが上記可動バルブ部材を上記第一ポ
    ジションまでずっと追従していくのを防ぐための前進停
    止手段と、 を含む圧力平衡３方向バルブアセンブリ。
37. 【請求項３７】 上記浮動ピンには、半径方向フランジ
    が含まれ、上記前進停止手段には、上記可動バルブ部材
    が前進中に、上記半径方向フランジと係合するように位
    置されたシムが含まれており、上記シムは、取り外した
    り、様々な軸方向長さを有する他のシムと取り換えたり
    できるよう適用され、上記可動バルブ部材の前進中、上
    記浮動ピンのさらに前進を阻止して、上記の第二バルブ
    ・シートを開ける点を変える請求項３６に記載のバルブ
    アセンブリ。
38. 【請求項３８】 上記の第二通路は、高圧流体の供給源
    に接続可能であり、これにより、上記浮動ピンと上記前
    進停止手段とが係合し、上記可動バルブ部材をさらに前
    進されると、上記第二バルブ・シートが開いて、上記浮
    動ピンが高圧流体を受け、上記浮動ピンを完面後退ポジ
    ションに押し戻し、それにより、上記第二バルブを全開
    する請求項３６に記載のバルブアセンブリ。
39. 【請求項３９】 ａ． バルブ室及び、上記バルブ室と
    通じている第一、第二、第三のバルブ通路を含むバルブ
    ・ハウジングと、 ｂ． 次のポジション間を上記バルブ室内で往復運動を
    するために取り付けられた可動バルブ部材であって、上
    記可動バルブ部材の一方の端に開口する空洞を収容した
    上記可動バルブ部材と、 ｉ． 上記の第三バルブ通路が、上記の第一と第二バル
    ブ通路から遮断され、上記の第一と第二バルブ通路が連
    通している第一ポジション、 及び ｉｉ．上記の第二バルブ通路が、上記の第一と第三バル
    ブ通路から遮断され、上記の第一と第三バルブ通路が連
    通している第二ポジション、 ｃ． 上記の可動バルブ部材の上記空洞内に入れ子式に
    収容された浮動ピンと、 ｄ． 上記バルブ室内にある第一バルブ・シートであっ
    て、上記可動バルブ部材が上記第一ポジションにある
    時、上記第三通路を上記第一と第二バルブ通路から遮断
    し、上記第一と第二バルブ通路間で流体が流れることが
    できるように、閉じるように位置されている第一バルブ
    ・シートと、 ｅ． 上記バルブ室内にある第二バルブ・シートであっ
    て、上記可動バルブ部材が上記第一ポジションにある
    時、上記第二通路を上記第一と第三バルブ通路から遮断
    し、上記第一と第三バルブ通路間で流体が流れることが
    できるように、閉じるように位置されている第二バルブ
    ・シートと、ｆ． 上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上
    記可動バルブ部材が、流体の力の平衡をとれるように、
    上記可動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結す
    る、両方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする
    流体圧力の力を平衡させるための力平衡手段と、 ｇ． 上記可動バルブ部材が戻った時、上記の第二ポジ
    ションを限定するため上記浮動ピンと係合するための停
    止手段と、ｈ． 上記浮動ピンを上記可動バルブ部材の方へ付勢
    し、上記浮動ピンの衝撃を上記停止手段で吸収するため
    の付勢手段と、 を含む圧力平衡３方向バルブアセンブリ。
40. 【請求項４０】 バルブ室及び、上記バルブ室と通じて
    いる第一、第二、第三のバルブ通路を含むバルブ・ハウ
    ジングと、 第一と第二ポジション間で上記バルブ室内で往復運動を
    するために取り付けられた可動バルブ部材であって、密
    接にはまりあい流体密閉を形成する第一間隙を上記バル
    ブ・ハウジングとで形成し、上記可動バルブ部材の少な
    くとも１つの先端へ開口する空洞が含まれる可動バルブ
    部材と、 上記の可動バルブ部材の上記の第一と第二ポジションの
    １つを限定するための停止手段であって、上記空洞内に
    入れ子式に収容するよう配置された浮動ピンを含み、上
    記浮動ピンは密接にはまり合い流体密閉を形成する第二
    間隙を上記可動バルブ部材とで形成する停止手段と、 上記バルブ・ハウジングと上記可動バルブ部材と連係さ
    れた第一バルブ・シートであって、上記可動バルブ部材
    が上記第一ポジションにある時、上記第三バルブ通路を
    上記第一と第二バルブ通路から遮断し、上の記第一と第
    二バルブ通路間で、バルブ室を通って流体を流すことが
    できるように、閉じるよう位置される第一のバルブ・シ
    ートと、 上記可動バルブ部材と連係された第二バルブ・シートで
    あって、上記可動バルブ部材が上記第二ポジションにあ
    る時、上記第二バルブ通路を上記第一と第三バルブ通路
    から遮断し、上の記第一と第三バルブ通路間で、流体を
    流すことができるように、閉じるよう位置される第二バ
    ルブ・シートと、 を備え、 上記可動バルブ部材には、上記の第一と第二間隙から洩
    れ出る流体の量を減らすための流体漏れ減少手段が含ま
    れ、上記流体漏れ減少手段には、上記の第一と第二間隙
    を相互に連通させるため小さな通路が上記可動バルブ部
    材の中に含まれている圧力平衡３方向バルブアセンブ
    リ。
41. 【請求項４１】 上記第一と第二間隙は、一端で高流体
    圧と通じ、他端で、低流体圧と通じ、上記第一間隙は、
    上記第二間隙と比べて、流体圧により、様々に変形され
    る請求項４０に記載のバルブアセンブリ。
42. 【請求項４２】 上記の小さな通路は、上記間隙の高圧
    がかかった端より、低圧のかかった端の方により近いと
    ころに位置されている請求項４１に記載のバルブアセン
    ブリ。
43. 【請求項４３】 バルブ室と、各々が上記バルブ室と連
    通する供給通路と出口通路とドレン通路を備える、バル
    ブ・ハウジングと、 第一、第二ポジションの間で上記バルブ室内を往復移動
    する様に設置された可動バルブ部材であって、上記可動
    バルブ部材の少なくとも一端に開口する空洞を収容する
    上記可動バルブ部材と、 励起されると第二ポジションに向かって可動バルブ部材
    を前進させ、励起されない時には可動バルブ部材が第一
    ポジションに後退するのを許容するソレノイド手段と、 可動バルブ部材の上記第一、第二ポジションの一つを限
    定するための停止手段であって、上記可動バルブ部材の
    上記空洞内に入れ子式に受け入れられる様に配置された
    浮動ピンを含む上記停止手段と、上記 可動バルブ部材と連係した第一バルブ・シートであ
    って、上記可動バルブ部材が第一ポジションにあると閉
    鎖されるように位置され、上記供給通路を上記出口通路
    とドレン通路から閉鎖し、出口通路と排出通路の間で上
    記バルブ室を通り流体が流れることを許容する上記第一
    バルブ・シートと、上記 可動バルブ部材と連係した第二バルブ・シートであ
    って、可動バルブ部材が第二ポジションにあると閉鎖さ
    れるように位置され、上記ドレン通路を上記出口通路と
    供給通路から閉鎖し、出口通路と供給通路の間で流体が
    流れることを許容する上記第二バルブ・シートと、上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上記可動
    バルブ部材が、流体の力の平衡をとれるように、上記可
    動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結する、両
    方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする流体圧
    力の力を平衡させるための力平衡手段と、 を備えた 圧力平衡３方向バルブアセンブリ。
44. 【請求項４４】 バルブ室と、各々が上記バルブ室と連
    通する供給通路と出口通路とドレン通路とを備える、バ
    ルブ・ハウジングと、 第一、第二ポジションの間で上記バルブ室内を往復移動
    する様に設置された可動バルブ部材であって、第一端と
    該第一端から軸方向に離れた第二端を含み、上記可動バ
    ルブ部材の第一端と第二端の少なくとも一つに開口する
    空洞を収容する上記可動バルブ部材と、 可動バルブ部材の上記第一、第二ポジションの一つを限
    定するための停止手段であって、上記可動バルブ部材の
    空洞内に入れ子式に受け入れられる様に配置された浮動
    ピンを含む上記停止手段と、上記 可動バルブ部材と連係した第一バルブ・シートであ
    って、可動バルブ部材が第一ポジションにあると閉鎖さ
    れるように位置され、上記供給通路を上記出口通路とド
    レン通路から閉鎖し、出口通路とドレン通路の間で前記
    バルブ室を通る流体の流れを許容する上記第一バルブ・
    シートと、上記 可動バルブ部材と連係した第二バルブ・シートであ
    って、可動バルブ部材が第二ポジションにあると閉鎖さ
    れるように位置され、上記ドレン通路を上記出口通路と
    供給通路から閉鎖し、出口通路と供給通路の間で流体の
    流れを許容することを許容する上記第二バルブ・シート
    と、上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上記可動
    バルブ部材が、流体の力の平衡をとれるように、上記可
    動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結する、両
    方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする流体圧
    力の力を平衡させるための力平衡手段と、 を備え、上記 可動バルブ部材と上記浮動ピンの間の上記
    可動バルブ部材に作用する供給流体圧に起因する一方向
    に、上記可動バルブ部材を移動させようとする流体力
    は、可動バルブ部材が第二ポジションにある時に上記可
    動バルブ部材の第一端と第二端の中間にある上記バルブ
    ・ハウジングと上記可動バルブ部材の間の可動バルブ部
    材に作用する供給流体圧に起因する反対方向に上記可動
    バルブ部材を移動させようとする流体力と実質的に均衡
    のとれている圧力平衡３方向バルブアセンブリ。
45. 【請求項４５】 バルブ室と、各々が上記バルブ室と連
    通する供給通路と出口通路とドレン通路を備える、バル
    ブ・ハウジングと、 第一、第二ポジションの間で上記バルブ室内を往復移動
    する様に設置された可動バルブ部材であって、上記可動
    バルブ部材の少なくとも一端に開口する空洞を収容する
    上記可動バルブ部材と、 可動バルブ部材と上記バルブ・ハウジングの間で半径方
    向に前記バルブ・ハウジング内に形成された凹部と、 可動バルブ部材の上記第一、第二ポジションの一つを限
    定するための停止手段であって、上記可動バルブ部材の
    空洞内に入れ子式に受け入れられる様に配置された浮動
    ピンを含む上記停止手段と、上記 可動バルブ部材と連係した第一バルブ・シートであ
    って、可動バルブ部材が第一ポジションにあると閉鎖さ
    れるように位置され、上記供給通路を上記出口通路とド
    レン通路から閉鎖し、出口通路とドレン通路の間で上記
    バルブ室を通る流体の流れを許容する上記第一バルブ・
    シートと、上記 可動バルブ部材と連係した第二バルブ・シートであ
    って、可動バルブ部材が第二ポジションにあると閉鎖さ
    れるように位置され、上記ドレン通路を上記出口通路と
    供給通路から閉鎖し、出口通路と供給通路の間での流体
    の流れを許容する上記第二バルブ・シートと、上記の第一と第二ポジションの両方にある間、上記可動
    バルブ部材が、流体の力の平衡をとれるように、上記可
    動バルブ部材に作用する供給流体圧力から帰結する、両
    方向に上記可動バルブ部材を移動させようとする流体圧
    力の力を平衡させるための力平衡手段と、 を備え、上記 可動バルブ部材と上記浮動ピンの間の上記
    可動バルブ部材に作用する供給流体圧力に起因する一方
    向に上記可動バルブ部材を移動させようとする流体力
    は、可動バルブ部材が第二ポジションにある時に上記可
    動バルブ部材と上記バルブ・ハウジングの間の上記凹部
    にある上記可動バルブ部材に作用する供給流体圧力に起
    因する反対方向に上記可動バルブ部材を移動させようと
    する流体力と実質的に均衡のとれている圧力平衡３方向
    バルブアセンブリ。
46. 【請求項４６】 ａ．バルブ室と上記バルブ室と連通し
    た第一，第二，第三バルブ通路とを包含するバルブ・ハ
    ウジングと、 ｂ．ｉ．第三バルブ通路が第一、第二バルブ通路から遮
    断され、上記第一と第二バルブ通路が連通している第一
    ポジションと、 ｉｉ．上記第二バルブ通路が第一、第三バルブ通路から
    遮断され、上記第一と第三通路が連通している第二ポジ
    ションと、 の間でバルブ室内で往復移動する様に設置された可動バ
    ルブ部材であって、上記可動バルブ部材の一端に開口す
    る空洞を包含する上記可動バルブ部材と、 ｃ．上記可動バルブ部材の空洞内に入れ子式に受け入れ
    られる浮動ピンと、 ｄ．上記バルブ室内に位置され、上記可動バルブ部材が
    第一ポジションにある時に閉鎖されるように位置され、
    第三バルブ通路を上記第一、第二バルブ通路から密閉
    し、第一、第二バルブ通路の間で流体が流れるのを許容
    する第一バルブ・シートと、 ｅ．上記可動バルブ部材の空洞内に位置された第二バル
    ブ・シートであって、可動バルブ部材が上記第二ポジシ
    ョンにある時に、浮動ピンにより閉鎖されるように位置
    され、第一、第三バルブ通路から第二通路を閉鎖し、第
    一、第三バルブ通路の間で流体が流れることを許容する
    第二バルブ・シートと、 ｆ．上記可動バルブ部材が第二ポジションから第一ポジ
    ションに向かって前進する時に、浮動ピンに可動バルブ
    部材に従動させて、第二バルブシートを閉鎖させておく
    ための付勢手段と、 ｇ．上記浮動ピンが第一ポジションに向かって上記可動
    バルブ部材に従動することを阻止し、それにより、上記
    第二バルブ・シートが可動バルブ部材が上記第一ポジシ
    ョンに達する以前に開口することを確実にする前進停止
    手段と、 を備え、浮動ピンは半径方向フランジを備え、前進停止
    手段は、可動バルブ部材が前進する間上記半径方向フラ
    ンジと係合する様に位置されたシムを備え、上記シム
    は、取り除いて、異なる軸方向の長さを有する別のシム
    と交換できる様になっており、上記可動バルブ部材が前
    進する間浮動ピンが更に前進するのを阻止し、第二バル
    ブ・シートを開口させる点を変化する圧力平衡３方向バ
    ルブアセンブリ。