JP4658322B2 - 電磁操作される液圧式の比例弁 - Google Patents

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載した、電磁操作される液圧式の比例弁に関する。電磁操作される比例弁は、例えば自動車のオートマチックトランスミッションに設けられた、特に液圧式の切換回路を制御するために設けられる。このような形式の比例弁は、例えばドイツ連邦共和国実用新案登録第９４１０２１９号明細書により公知である。この比例弁は、磁石部分を有していて、この磁石部分の可動子が弁部分の閉鎖部材に作用し、この閉鎖部材と共に平形弁座弁(Flachsitzbventil)を形成している。平形弁座弁は、特に、可動子と閉鎖部材との間の整列誤差に対するその広い許容性(Umempfindlichkeit）を特徴としているが、閉鎖部材における流れ状態に基づいて、振動にさらされる傾向があり、この振動が、運転時間中に非シール性及び摩耗が生じる原因となる。しかも、この閉鎖部材に対抗手段を講じることなしには、閉鎖部材の機能は、圧力媒体の温度つまり粘性及びひいては粘性摩擦に大きく依存することになる。これは、比例弁の非定常の圧力／流れ特性曲線を生ぜしめる原因となる。これら２つの影響は不都合なものである。何故ならば、これらは、接続された液圧回路の機能特性に不都合な影響を与えるからである。
【０００２】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を有する、本発明による電磁操作される液圧式の比例弁は、温度の影響及び、流れの条件下の振動発生に対して著しく安定的に維持されるという利点を有している。これによって比例弁の圧力／流れ特性曲線は、一定の変わらない形状を有していて、それによって、比例弁のための制御のプログラミングのためのコストは最小にされる。本発明による比例弁のシール性及び摩耗特性は改善され、液圧回路内の温度の影響を検出して補正するためのセンサは省くことができる。本発明のその他の利点又は有利な実施態様は、従属請求項及び明細書に記載されている。
【０００３】
請求項３及び４乃至８には、閉鎖部材の２つの実施例が記載されている。請求項３に記載された閉鎖部材は、構造が簡単で製造が安価であることを特徴としており、請求項４乃至８記載した閉鎖部材は、その可動子から連結解除されたガイドに基づいて特に整列誤差に対する広い許容性を特徴としている。その他の従属請求項には、本発明による比例弁のための製造技術的に有利な実施態様及び、特に適して使用範囲が記載されている。
【０００４】
実施例の説明
図１及び図２に示された比例弁１０はそれぞれ、磁石部分１２と、この磁石部分１２に一体成形された弁部分１４とから成っている。この弁部分１４は磁石部分１２と同軸的に配置されている。磁石部分１２は、巻心１６に巻き付けられたコイル１８を有していて、このコイル１８は、導線２０と接点２２とによって電気的に制御可能である。導線２０はプラスチック部分２４内に射出成形で埋め込まれていて、このプラスチック部分２４は巻心１６に一体的に結合されていて、その自由端部で、接点２２を受容するプラグケーシング２６が設けられている。
【０００５】
コイル１８は、中空円筒形に構成されていて、その弁部分１４に向いた側の端部でコア２８を定置に受容している。このコア２８は一部がコイル１８の内部に突入している。このコア２８は、中央で長手方向孔３０を有しており、この長手方向孔３０の、コイル１８内部に存在する端部が、扁平凹部３２内で開口している。扁平凹部３２の底部には、環状のつば３４ａを備えたガイドスリーブ３４が支えられている。ガイドスリーブ３４は、弁部分１４に向いた側で、コア２８の長手方向孔３０内に延びるネック部３４ｂを有しており、このネック部３４ｂの内壁は、ガイドスリーブ３４の弁部分側の端部で、プッシュロッド３６のための軸方向ガイドを形成している。このプッシュロッド３６は、可動子３８と堅固に結合されていて、この可動子３８は、弁部分１４とは反対側の、コイル１８の端部に位置している。
【０００６】
可動子３８は、Ｔ字形を形成していて、コイル１８の端面を覆うヘッド３８ａと、コイル１８内に突入するシャフト３８ｂとから構成されている。シャフト３８ｂは突起３８ｃを有していて、この突起３８ｃはコア２８の扁平凹部３２内に侵入することができる。
【０００７】
コイル１８に対する可動子３８の相対運動を可能にするために、シャフト３８ｂと巻心１６との間にサブエアギャップ４０が存在している。可動子３８のストローク運動を可能にする作業エアギャップ４１は、可動子３８とコア２８との互いに向き合う端面間に存在している。
【０００８】
可動子３８のリセット及びセンタリングのために、比例弁１０の、弁部分１４とは反対側の端部に設けられたばね円板１９が用いられる。このばね円板３９は、その外周部の領域で、磁石部分１２のケーシング４２の段部と、このケーシング４２を外側で閉鎖するカバー４４との間で緊締されている。カバー４４とケーシング４２とは互いにコーキング（かしめ）されている。ばね円板３９の中央には切欠４６が設けられていて、この切欠４６は、可動子３８の対応する突起３８ｄと同様にコーキングされている。磁石部分１２のケーシング４２は、磁石部分１２を形成する構成部分をプラスチック射出成形でほぼ埋め込むことによって形成されている。このケーシング４２内に、足部ガイド部材としての、コイル１８を取り囲む金属スリーブ４８が流し込まれる。
【０００９】
比例弁１０のケーシング４２は、弁部分１４のケーシング４３に移行してる。このケーシング４３内に、流入通路５０と戻し通路５２と作業通路５４とが形成されている。作業通路５４が比例弁１０の長手方向軸線に沿って延びているのに対して、流入通路５０と戻し通路５２とは半径方向通路として構成されている。この流入通路５０と戻し通路５２とは、環状シール５６によって互いに若しくは外方にシールされている。流入通路５０は、オリフィス５７を形成するために、内周面部分が流れ方向で１回段付けされていて、磁石部分１２とは反対側に位置していて、消費器通路５０内に突き合わせて開口している。これに対して、弁部分１４側に位置する戻し通路５２は、貫通するつまり作業通路５４を貫通する切欠として形成されている。
【００１０】
作業通路５４から戻し通路５２への移行領域では、孔絞り５５が弁部分１４内に押し込まれている。この孔絞り５５は、摩耗保護の理由により例えば高合金材料より製造されていて、鋭い縁部状の弁座５８を有している。この部座５８と、可動子３８によって操作される閉鎖部材６０とが協働する。従って比例弁１０は、単独縁部式調整弁(Einkantenregelventil)とも称呼される。
【００１１】
図１若しくは図３に示した図示の実施例では、閉鎖部材６０は、磁石部分側の円筒形のガイド区分６０ａと、これに接続された接続区分６０ｂと、孔絞り５５と協働するシール体６０ｃとから構成されている。ガイド区分６０ａと接続区分６０ｂとは、円筒形の横断面を有していて、シール体６０ｃは円錐形に構成されていて、流体技術的な理由により、弁部分側の端面側で外方に向かって丸頭状に湾曲されている。接続区分６０ｂは、例えば互いに直角に延びる壁部を備えた環状溝状の横断面形状を有している。これによって、シール体６０ｃから接続区分６０ｂへの移行箇所に流れ破壊縁部６０ｄが形成され、この流れ破壊縁部６０ｄは、比例弁１０の温度感度を著しく減少される。このために流れ破壊縁部６０ｄは、接続区分６０ｂの直径ｄと流れ破壊縁部６０ｄの直径Ｄとの比が０．９より小さいか又はこれと同じであるような寸法に構成されている。また、接続区分６０ｂの長さＬは、流れ破壊縁部６０ｄの直径Ｄと接続区分６０ｂの直径ｄとの差の半分よりも大きいか又はこれと同じ大きさである。これら２つの供給は、次の式を用いて数学的に表現される。
【００１２】
Ｆ１：ｄ／Ｄ≦０．９ ； Ｆ２：Ｌ≧（Ｄ−ｄ）／２
さらにまた、閉鎖部材６０はその中央に袋孔６２を備えていて、この袋孔６２の開口は磁石部分１２側に向いている。この袋孔６２内に、可動子に結合されたプッシュロッド３６が突入しており、この場合、プッシュロッド３６と袋孔６２との間に半径方向遊びが存在する。この半径方向遊びは、閉鎖部材６０と弁座５８とプッシュロッド３６との間の整列誤差を補償する。これによってプッシュロッド３６は、閉鎖部材６０に対して主にセンタリング若しくはストッパとして使用される。閉鎖部材６０の本来のガイドは、ケーシング側のガイド６４と協働するガイド区分６０ａの外周部で行われる。ガイド６４の位置は、ケーシング・弁構成ユニットのための射出成形工具によって前もって与えられていて、従って、孔絞り５５の開口によって形成された弁座５８と非常に正確に整列されていてる。
【００１３】
図２若しくは図４に示した実施例は、図１に示した実施例に対して、閉鎖部材６０が簡単で安価に構成されている点で異なっている。この閉鎖部材６０は、円錐形の外側輪郭形状と、同様に丸頭状に外方に湾曲された弁部分側の端面側とを備えた、鉢状のシール体７０からのみ成っている。接続区分６０ｂ又はガイド区分６０ａは、この閉鎖部材６０を有していない。第１実施例のものとは異なり、シール体７０は、例えばプッシュロッド３６の弁部分側の端部に被せ嵌められることによって、プッシュロッド３６に堅固に結合されている。弁座５８とは反対側に位置する、シール体７０の上縁部は、流れ破壊縁部６０ｄを形成しており、この流れ破壊縁部６０ｄを製造するためには、第１実施例のものとは異なり別個の作業過程は必要ない。この流れ破壊縁部６０ｄの寸法は、図１に示した第１実施例のものと同じであって、同様にこの第１実施例のものに関連して説明した数学的な関係若しくは式Ｆ１及びＦ２を満たす。この場合、ｄは、第２実施例においては接続区分６０ｂが省かれているので、プッシュロッド３６の直径を示している。
【００１４】
閉鎖部材６０のガイドは、プッシュロッド３６若しくは可動子３８のガイドを介して行われ、第１実施例におけるように別個のガイド６４は必要ない。
【００１５】
このような形式の比例弁１０の作用形式は公知である。比例弁１０のそれぞれ図示された基本位置で、コイル１８には給電されないので、可動子３８は、ばね円板３９によって規定された中立位置に位置している。この中立位置で、閉鎖部材６０に作用する、流入する圧力媒体のせき止め圧力が作用して、弁座５８が開放されるので、消費器通路５４が戻し通路５２まで放圧される。
【００１６】
コイル１８に給電することによって、可動子が弁部分１４に向かって移動し、それによって弁座５８において絞り作用が形成されるので、消費器通路１４内にコイル１８への給電によって例えば可動子８３のストロークを調節することができる圧力レベルが得られる。この圧力レベルは最大で、供給圧力によって、流入側のオリフィス（絞り）５７における圧力損失分だけ減少するように規定された値に調節される。
【００１７】
シール体６０ｃ，７０の円錐形の形状によって、圧力媒体の流れ方向での閉鎖部材６０のセンタリングが改善される。式Ｆ１，Ｆ２に相応して構成された流れ破壊縁部６０ｄによって、圧力媒体流は閉鎖部材６０に沿って予め早期に再び破壊されるようになっており、これによって比例弁１０の圧力／流れ特性曲線に作用する温度の影響が減少される。これによってこの特性曲線は、別の温度領域若しくは流れ領域を越えて安定して延びる。
【００１８】
勿論、本発明の考え方を変えることなしに、図示の実施例の変更及び補足は可能である。この基本的な考え方は特に、従来公知の平形弁を流れ及び温度に敏感な円錐形弁座弁と変えて、それによって、シール性、温度敏感性、耐摩耗性及び特性曲線に関連して特に頑丈な機能特性を有する比例弁１０で、製造コストに関連して高い費用を伴うことのないものを提供することである。このために本発明によれば、流れ破壊縁部６０ｄを有する円錐形のシール体６０ｃ，７０を備えた閉鎖部材６０が提案されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例による比例弁の縦断面図である。
【図２】 本発明の１実施例による比例弁の縦断面図である。
【図３】 閉鎖部材６０の詳細を示す図である。
【図４】 閉鎖部材６０の詳細を示す図である。

Claims (13)

1. 磁石部分（１２）と弁部分（１４）とを有する、電磁操作される液圧式の比例弁であって、前記磁石部分（１２）が、電気制御可能なコイル（１８）と、このコイル（１８）内に突入する定置のコア（２８）と、前記コイル（１８）によって負荷されてしゅう動可能にガイドされた、閉鎖部材（６０）に連結された可動子（３８）とから成っており、前記弁部分（１４）が、それぞれ少なくとも１つの流入通路（５０）と戻し通路（５２）と作業通路（５４）と弁座（５８）とを有していて、該弁座（５８）が前記閉鎖部材（６０）と作用接続して、作業通路（５４）と戻し通路（５２）との間の圧力媒体接続部を制御するようになっている形式のものにおいて、
   前記閉鎖部材（６０）が、少なくとも、前記弁座（５８）に向いた側の端部の領域で、ほぼ円錐形のシール体（６０ｃ，７０）を有しており、このシール体の小さい方の端面が前記弁座（５８）側に向けられていて、前記シール体（６０ｃ，７０）が、その弁座（５８）とは反対側の端部で少なくとも１つの流れ破壊縁部（６０ｄ）を有しており、該流れ破壊縁部（６０ｄ）が、前記シール体（６０ｃ、７０）の円錐形の外側輪郭形状と環状面とから形成されており、該環状面が、前記シール体（６０ｃ，７０）の、前記弁座（５８）とは反対側において、前記シール体（６０ｃ，７０）に接続され、かつ前記可動子（３８）によって操作される構成部分（６０ｂ，３６）を包囲しており、前記環状面が前記構成部分（６０ｂ，３６）の円筒形の外側壁に、この外側壁に対して直角に接続しており、前記流れ破壊縁部（６０ｄ）の寸法が、数学的な関係ｄ／Ｄ≦０．９を満たしており、この場合、Ｄは流れ破壊縁部（６０ｄ）の直径を示し、ｄは磁石部分（１２）の方向で流れ破壊縁部（６０ｄ）に接続された前記構成部分（６０ｂ，３６）の直径を示しており、前記弁部分（１４）の弁座（５８）が円筒形の壁部を有する孔より形成されていて、前記円筒形の壁部と、前記シール体（６０ｃ、７０）に面した、前記弁座（５８）の面とによって直角な縁部を形成しており、該縁部に前記閉鎖部材（６０）が閉鎖位置において当接することを特徴とする、電磁操作される液圧式の比例弁。
2. 流れ破壊縁部（６０ｄ）の寸法が、追加的に数学的な関係：Ｌ≧（Ｄ−ｄ）／２を満たし、この場合、Ｌは、磁石部分（１２）の方向で流れ破壊縁部（６０ｄ）に接続された構成部分（６０ｂ，３６）の長さを示している、請求項１記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
3. シール体（６０ｃ，７０）が、弁座（５８）側の、丸頭状に外方に湾曲された端面側を備えた鉢状の横断面を有している、請求項１又は２記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
4. 可動子（３８）がプッシュロッド（３６）としての前記構成部分（３６）によって閉鎖部材（６０）に作用し、閉鎖部材（６０）のシール体（７０）がこのプッシュロッド（３６）に固定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
5. 閉鎖部材（６０）のシール体（６０ｃ）に、磁石部分（１２）の方向で接続区分（６０ｂ）として構成された前記構成部分（６０ｂ）が接続されていて、この接続区分（６０ｂ）にガイド領域（６０ａ）が接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
6. ガイド領域（６０ａ）と前記接続区分（６０ｂ）とが、シール体（６０ｃ）の長手方向に対して直交する横方向で見て円筒形の横断面を有している、請求項５記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
7. 前記接続区分（６０ｂ）が、閉鎖部材（６０）のガイド領域（６０ａ）とシール体（６０ｃ）との間で、シール体（６０ｃ）の長手方向で見てほぼ方形又は正方形の横断面を有する環状溝によって形成されている、請求項５又は６記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
8. 閉鎖部材（６０）が、シール体（６０ｃ）の領域内で閉鎖された中央の袋孔（６２）を有していて、この袋孔（６２）内にプッシュロッド（３６）が部分的に突入している、請求項５から７までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
9. 可動子（３８）がプッシュロッド（３６）によって閉鎖部材（６０）に作用し、閉鎖部材（６０）とプッシュロッド（３６）との間に、２つの構成部分間の相対運動を許容する少なくとも１つの作用接続部が設けられている、請求項５から８までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
10. 弁座（５８）が、弁部分（１４）に固定された、耐摩耗性の材料より成る孔絞り（５５）に形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
11. 弁部分（１４）が、プラスチックより射出成形された構成部分である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
12. 磁石部分（１２）がケーシング（４２）を有していて、このケーシング（４２）が弁部分（１４）のケーシング（４３）と一体的に結合されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電磁操作される液圧式の比例弁。
13. 自動車のためのオートマチックトランスミッションであって、請求項１から１２までのいずれか１項記載の、少なくとも１つの比例弁（１０）を備えた液圧式の制御装置を有していることを特徴とする、自動車のためのオートマチックトランスミッション。

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