JP4755696B2 - 流体を制御するための２段式の弁 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、操作エレメントと、前段部と、主段部とを有する、流体、特に液体を制御するための２段式の弁に関する。

流体を制御するための弁は、従来技術に基づいて様々な構成が公知である。このような弁は、たとえば、車両のブレーキシステムでホイールブレーキに液圧を供給する際に使用される。大きな差圧の時にも弁の開放を可能にするために、前段部と主段部とを有する、２段式の弁としての構成が実施されている。弁に生じている差圧は、弁を閉鎖する作用を有している。前段部を開放することによって差圧が減少され、その結果、主段部を少ないエネルギーで開放することができる。このような弁では従来、ばね構成要素が使用されている。この場合、前段部および／または主段部は、このばねに抗して開放されなければならず、またこのばねは、切換圧力が消滅された後、自動的に再び弁を閉じる。このような弁は、比較的多い数の構成部分を有しており、そのため製造コストも組立コストも高くなっている。

発明の開示
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する、本発明による、流体を制御するための２段式の弁、すなわち操作エレメントと、前段部と、主段部とを有しており、前記前段部が、第１の弁座および第１の閉鎖体を有していて、該第１の閉鎖体が、前記操作エレメントに結合されており、前記主段部が、第２の弁座および第２の閉鎖体を有していて、該第２の閉鎖体が、固定領域と、貫通開口を設けられた主領域とを有しており、前記第１の弁座が、前記貫通開口に配置されており、前記第２の閉鎖体が、前記固定領域を介して前記操作エレメントに結合されており、前記固定領域が、前記操作エレメントの操作時に弾性変形によって前記前段部を開放するように弾性的に構成されていることを特徴とする２段式の弁には、上記の弁に対して次のような利点がある。すなわち、簡単に構成されていて、かつ非常にコンパクトである。本発明によって、弁のための構成部分の数を明らかに少なくすることができる。その結果、組み立てられる構成部分の数が少ないため、製造のコストの節減だけでなく、組立のコストも節減できる。たとえば車両のブレーキ装置に使用されるこのような２段式の弁は、大量生産品であるため、本発明によって明らかにコストが節減される。これは本発明では、２段式の弁が、第１の弁座および第１の閉鎖体を備える前段部と、第２の弁座および第２閉鎖体を備える主段部とを有していて、第１の閉鎖体が、弁の操作エレメントに結合していることによって達成される。第２の閉鎖体は、固定領域と、貫通通路を設けられた主領域とを有している。この場合、第１の弁座は貫通開口に配置されている。したがって、第２の閉鎖体が第１の弁座の機能をも有している。さらに第２の閉鎖体が、固定領域を介して、弁の操作エレメントに結合している。この固定領域は、操作エレメントの操作時に固定領域の弾性変形によって前段部を開放するために弾性的に形成されている。弁の前後の領域の圧力差が前段部を介して十分に減少されると、主段部が自動的に開放する。これは、弾性変形された固定領域が再び元の形に戻り、これによって主段部のための第２の閉鎖体の開放運動が生じるからである。この場合、前段部は再び閉鎖され、主段部は開放されている。さらに弾性の固定領域は、再び元の形を占める。

本発明による別の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

第２の閉鎖体の固定領域の、操作エレメントへの容易な位置固定（位置決め）を可能にするために、固定領域と操作エレメントとの間に係止結合部が形成されると有利である。これによって組立を簡単にすることができる。

第２の閉鎖体の固定領域が、弾性変形を可能にする複数の位置固定エレメントを有していると有利である。長手方向に延びる位置固定エレメントは、前段部を開放するために変形し、その弾性特性によって再び元の位置に戻る。開放された前段部を介して圧力が相応に減少すると、位置固定エレメントの戻り力が、圧力差によって生ぜしめられた差圧力よりも大きくなり、その結果、位置固定エレメントが再び元の形に戻り、主段部が開放され、前段部が閉鎖する。固定領域が、３つ、または４つの位置固定エレメントを有していると有利であり、これらの位置固定エレメントが互いに同じ間隔を置いて、第２の閉鎖体の円周に沿って配置されていると有利である。

長手方向に延びる位置固定エレメントの自由な端部に、内側に向けられた突出部が形成されているとさらに有利である。この内側に向けられた突出部は、第２の閉鎖体と操作エレメントとの間の係止結合部の構成部分である。

長手方向に延びる位置固定エレメントの容易な変形を可能にするために、位置固定エレメントに設けられた内側に向けられた突出部は、操作エレメントの運動方向に対して傾斜した面を有している。この傾斜した面は、位置固定エレメントの弾性変形、特に拡開を容易にする。傾斜した面は、操作エレメントの操作方向に対して、好ましくは約４５°の角度で配置されると有利である。

操作エレメントにリング形（環状）の溝が形成されているとさらに有利である。このリング形の溝も同じように係止結合部の構成部分である。弁が閉鎖した状態では、長手方向に延びる位置固定エレメントの、内側に向けられた突出部がリング形の溝内にある。

第２の閉鎖体の固定領域の拡開および弾性変形をさらに容易にするために、溝が操作エレメントの操作方向に対して傾斜した壁を有している。壁の傾斜角は、位置固定エレメントの内側に向けられた突出部の傾斜した面の傾斜角と一致している、つまり、特に約４５°であると有利である。

第２の閉鎖体は、プラスチック、特にポリアミド、またはその他の熱可塑性樹脂で製造されていると特に有利である。これによって第２の閉鎖体を特に廉価に製造することができる。第２の閉鎖体は、この場合に好ましくは、射出成形によって製造される。

本発明の、別の有利な実施態様では、第１の閉鎖体が操作エレメントに統合され、つまり組み込まれている。第１の閉鎖体は、たとえば球であってよく、球はプレス嵌めによって操作エレメント内に位置固定されている。さらに付言すると、第１の閉鎖体が、たとえば操作エレメントの１つの領域によって形成されていてもよく、これによって、操作エレメントと第１の閉鎖体は一つの構成部分（構成部品）として成形（製造）されている。

２段階式の弁が、車両のハイドロリックブレーキ回路のための電磁弁であると有利である。この場合、操作エレメントは電磁弁のアーマチュアである。電磁弁は、ＥＳＰシステムおよび／またはＡＢＳシステムのようなブレーキ制御回路またはブレーキ調節回路内の弁として使用されると特に有利である。

図面
以下に本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、本発明の実施例による２段式の弁が閉鎖している状態の断面を示す概略図であり、図２は、図１に図示の弁の前段部が開放し、主段部が閉鎖している状態の断面を示す概略図であり、図３は、弁の第２の閉鎖体断面を示す概略図である。

実施例の説明
以下に本発明による２段式の弁の実施例を図１から図３に関連して説明する。

図１に図示されているように、２段式の弁１は、操作エレメント２、前段部３および主段部６を有している。２段式の弁１は左側の供給管路１２ａと、右側の供給管路１２ｂと、排出管路１３との間に配置されている。矢印Ａおよび矢印Ｂは供給方向を示し、矢印Ｃは排出方向を示している。

図１から明らかなように、前段部３は球形の第１の閉鎖体４と、第１の弁座５とによって形成されている。第１の閉鎖体４は、たとえばプレス嵌めによって、操作エレメント２に固く結合している。主段部６は第２の閉鎖体７と、第２の弁座１１とによって形成されている。第２の弁座１１はリング１５に形成されており、このリング１５は、複数の段部を成して先細りになっている深絞り部分１４内に配置されている。供給されたブレーキ液を、深絞り部分１４と第２の閉鎖体７との間の空間に送るために、深絞り部分１４には複数の開口１４ａが設けられている。供給管路１２ａ，１２ｂ内には、さらにフィルタ１７が配置されている。第２の閉鎖体７は、エラストマからなるプラスチック部分として製造されていて、実質的にシリンダー状の主領域８と、固定領域１９とを有している。特に図３から明らかなように、この固定領域１９は、長手方向に延びる４つの位置固定エレメント９によって形成されている。これらの位置固定エレメント９は、内側に向けられた突出部９ａをそれぞれ有している。主領域８内には、貫通開口１０が形成されていて、この貫通開口の一端には第１の弁座５が配置されている。長手方向に延びる４つの位置固定エレメント９によって形成されている固定領域１９は、弾性変形可能であり、この場合４つの位置固定エレメント９は、特に半径方向で外側に向かって変形させることができ、それによって、固定領域１９が拡開する。さらに図３から明らかなように、内側に向けられた各突出部９ａには傾斜した面９ｂが形成されている。この場合、傾斜した面９ｂは、操作エレメント２の運動方向Ｘ−Ｘに対して、好ましくは４５°の角度で、傾斜されている。

さらに図１から明らかなように、供給管路１２ａ，１２ｂおよび排出管路１３がハウジング１６内に形成されている。深絞り部分１４は、排出管路１３内に位置固定されている。この場合、操作エレメント２の案内にも役立つスリーブ１８が、深絞り部分１４を位置固定している。

以下に、本発明による２段式の弁１の機能を説明する。供給管路１２ａ，１２ｂによって供給された圧力を排出管路１３に供給するために２段式の弁１が開放される場合、供給管路１２ａ，１２ｂと排出管路１３との間に差圧が生ぜしめられる。この差圧が比較的大きいので、弁１を開放するためには大きい開閉エネルギーが必要になる。これを防ぐために、弁１が２段式に構成されている。

弁１を開放するために、まず操作エレメント４０が矢印Ｄの方向に操作される（図２参照）。これによって、第１の閉鎖体４が第１の弁座５から引き上げられる。操作エレメント２および第１の閉鎖体４のストローク長はＨである（図２参照）。したがって流体は、深絞り部分１４の開口１４ａを通って、固定領域１９の長手方向に延びる位置固定エレメント９の間へ流れ、次いで第２の閉鎖体７内の貫通開口１０を通って、排出管路１３に流れることができる。前段部が開放しても圧力差が依然として大きいので、第２の閉鎖体７は運動せず、その結果、主段部は閉鎖したままで維持される。図２に図示されているように、操作エレメント２のストロークによって、固定領域１９の４つの位置固定エレメント９が、図２に矢印Ｅで示されている外側方向に拡開する。したがって固定領域１９の弾性によって、前段部３の開放が可能である。

第２の閉鎖体７の固定領域１９は拡開された状態では常に、図１に図示された元の位置を占めようとする傾向を有している。つまり、長手方向に延びる位置固定エレメント９は再びその出発点に戻る。前段部３を介して、弁１の前後の領域間の圧力差を相応に減少させると、固定領域１９の戻り力が、第２の閉鎖体７のための差圧によって形成されている保持力よりも大きくなり、その結果、固定エレメント１９が再びその出発点に戻る。この場合、位置固定エレメント９の傾斜した面９が、傾斜した壁２ｂ上を滑走して、第２の閉鎖体７を、第２の弁座１１から引き上げる。固定領域１９は、したがって再びリング溝（リング形の溝）２ａ内の位置を占めて、図１に示した状態になる。この場合、第２の閉鎖体７の第２の弁座１１からの引上げによって、主段部６が開放され、前段部３が閉鎖される。したがって弁１の主段部を介して、大きな容積流が流されるようになっている。したがって本発明では、固定領域１９の弾性によって、従来技術において主段部６の開放および前段部の閉鎖のために使用されていたばね等の使用の必要がなくなる。これによって本発明の構造を明らかに簡単にすることができる。この場合、第２の閉鎖体７は、本来の主段部の閉鎖機能の他に、固定領域１９の弾性によって、前段部の開閉機能も有することができる。

２段式の弁を開放する場合には、供給管路１２ａ，１２ｂと、排出管路１３との間に圧力差が生じていない状態で、固定領域１９は、第２の閉鎖体７を操作エレメント２２に保持しているので、前段部３は開放されず、直接に主段部６が開放される。

本発明の実施例による２段式の弁が閉鎖している状態の断面を示す概略図である。 図１に図示の弁の前段部が開放し、主段部が閉鎖している状態の断面を示す概略図である。 弁の第２の閉鎖体の断面を示す概略図である。

Claims (11)

1. 流体制御するための２段式の弁であって、操作エレメント（２）と、前段部（３）と、主段部（６）とを有しており、前記前段部（３）が、第１の弁座（５）および第１の閉鎖体（４）を有していて、該第１の閉鎖体（４）が、前記操作エレメント（２）に結合されており、前記主段部（６）が、第２の弁座（１１）および第２の閉鎖体（７）を有していて、該第２の閉鎖体（７）が、固定領域（１９）と、貫通開口（１０）を設けられた主領域（８）とを有しており、前記第１の弁座（５）が、前記貫通開口（１０）に配置されており、前記第２の閉鎖体（７）が、前記固定領域（１９）を介して前記操作エレメント（２）に結合されており、前記固定領域（１９）が、前記操作エレメント（２）の操作時に弾性変形によって前記前段部（３）を開放するように弾性的に構成されていることを特徴とする、流体を制御するための２段式の弁。
2. 第２の閉鎖体（７）の固定領域（１９）と、操作エレメント（２）との間に係止結合部が形成されることを特徴とする、請求項１記載の２段式の弁。
3. 固定領域（１９）が、長手方向に延びる複数の位置固定エレメント（９）を有していて、該位置固定エレメント（９）が、弾性変形を可能にしていることを特徴とする、請求項１または２記載の２段式の弁。
4. 固定領域（１９）が、長手方向に延びる３つ、または４つの位置固定エレメント（９）を有していることを特徴とする、請求項３記載の２段式の弁。
5. 長手方向に延びる位置固定エレメント（９）の端部に、内側に向けられた突出部（９ａ）が形成されていることを特徴とする、請求項３または４記載の２段式の弁。
6. 位置固定エレメント（９）の、内側に向けられた突出部（９ａ）が、操作エレメント（２）の運動方向（Ｘ−Ｘ）に対して傾斜した面（９ｂ）を有することを特徴とする、請求項５記載の２段式の弁。
7. 操作エレメント（２）に、リング形の溝（２ａ）が形成さ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２段式の弁。
8. 前記リング形の溝（２ａ）が、操作エレメント（２）の運動方向（Ｘ−Ｘ）に対して傾斜した壁（２ｂ）を有していて、該壁（２ｂ）が、固定領域（１９）の一部と接触していることを特徴とする、請求項７記載の２段式の弁。
9. 第２の閉鎖体（７）が、プラスチックまたはばね鋼から製造されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の２段式の弁。
10. 第１の閉鎖体（４）が、操作エレメント（２）内に組み込まれて、かつ該操作エレメント（２）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の２段式の弁。
11. 弁が、車両のハイドロリックブレーキ回路のための電磁弁であって、操作エレメント（２）が電磁弁のアーマチュアであ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２段式の弁。

Images