JP4820480B2 - 液圧弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石と液圧部分を備え、この電磁石がコイルと可動の磁石アーマチュアを備え、この磁石アーマチュアがコイルによって取り囲まれかつコイル内に挿入された磁極片によって軸方向において画成されたアーマチュア室内にあり、磁石アーマチュアがアーマチュア突棒に連結され、アーマチュア突棒が磁極片の中央の穴を通過し、液圧部分が組み込みブッシュとして形成された弁ケーシングを備え、この弁ケーシングが軸方向において磁極片に接触し、かつ軸方向に延びる弁穴を備え、この弁穴が少なくとも１つの半径方向穴を介して、弁ケーシングを取り囲む範囲であって、該範囲から圧力媒体が貯蔵容器に還流するように形成された低圧範囲に接続され、液圧部分が弁穴内にある弁スライダを備え、この弁スライダがアーマチュア突棒を介して磁石アーマチュアによって軸方向に移動可能であり、磁極片と弁ケーシングの間に流体室が形成され、一方ではこの流体室とアーマチュア室が開放するように流体接続され、他方では流体室と弁ケーシングを取り囲む低圧範囲とが開放するように流体接続されている、液圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁石と液圧部分を備えた圧力調整弁は例えばドイツ連邦共和国特許第４１２２３７６号公報によって知られている。この液圧部分は組み込みブッシュとして形成され、軸方向に延びる弁穴を有する弁ケーシングと、弁穴内で軸方向に移動可能な弁スライダとを備えている。弁穴は軸方向に互いに離隔された個所で、半径方向穴を介して弁ケーシングの外側範囲に接続されている。その際、電磁石の最も近くに低圧範囲が設けられている。この低圧範囲を経て圧力媒体がタンクに流出可能である。電磁石から最も離れたところに高圧範囲が設けられている。この高圧範囲には、圧力媒体源から圧力媒体が流入する。上記の両範囲の間には、弁によって圧力が調整される調整圧力範囲が設けられている。この調整圧力の高さは、電磁石のコイルを流れる電流の大きさに依存する。すなわち、調整圧力は調整圧力範囲を低圧範囲に接続するように弁スライダの作用面に作用し、次のように上昇する。すなわち、弁スライダにおいて、電磁石と調整圧力と場合によって設けられるばねとによって発生する力がつり合うようになるまで上昇する。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許第４１２２３７６号公報に示された圧力調整弁は上昇する特性曲線を有する圧力調整弁である。これは、電磁石のコイルを流れる電流の強さが増大するにつれて調整圧力が上昇することを意味する。このような圧力調整弁の場合、調整圧力によって発生する力と、電磁石によって発生する力は、弁スライダに対して互いに反対向きに作用する。弁スライダの端面と電磁石の中空室は、低圧範囲に流体接続されている。この接続のために軸方向穴が役立つ。この軸方向穴は弁穴に対して偏心させて弁ケーシングに穿設され、半径方向穴に開口している。この半径方向穴は弁ケーシングの外側の低圧範囲と弁穴との間に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、弁スライダに作用する押圧力が万一の場合でも、圧力媒体が弁を通って流れるかどうかおよび圧力媒体が弁を通ってどのように流れるかにほんの少しだけしか左右されないように、冒頭に述べた種類の液圧弁を改良することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、冒頭に述べた種類の液圧弁において、本発明に従い、磁極片と弁ケーシングの間にある流体室と、低圧範囲との間の流体接続部が、半径方向穴の外側にあり、かつ、流体室の方に開放した、止り穴としての補償用軸方向穴内と、外側が低圧範囲に開放し、補償用軸方向穴に接続し、弁穴から離れたところで終わっている補償用半径方向穴内にあり、この半径方向穴が弁穴と低圧範囲の間の流体接続部内にあることによって解決される。本発明による液圧弁の場合には、圧力媒体流れの変化と共に生じる圧力媒体の静圧の変化が、弁スライダの一方の端面で電磁石の中空室内に生じる圧力に対して非常にわずかな影響しか及ぼさない。それによって、弁スライダにおいてつり合う力のレベルは、圧力媒体が弁ケーシングの外側で弁穴から低圧範囲に流れるか否かに少ししか左右されない。液圧弁が圧力調整弁であると、調整圧力はきわめて正確に維持される。一般的に、電磁石内の中空室と、弁スライダの端面の前の室は、半径方向穴を通る、汚染粒子を含む圧力媒体流れに対して直接的な関係はない。従って、液圧弁の本発明による形成によって、上記の室の汚染が回避され、それによって液圧弁の長い運転寿命が保証される。
【０００６】
本発明による液圧弁の有利な実施形は従属請求項から明らかである。
その際、請求項２に従って、周方向の通路である低圧範囲の周囲の所定の個所から圧力媒体が流出し、流体室と低圧範囲の間の流体接続部にある補償用半径方向穴が、流出個所と反対側で低圧範囲に開口していると有利である。流出個所と反対側では、静圧に対する流動圧力媒体の影響は非常に小さい。その際、請求項３記載の実施形が特に有利である。この実施形によれば、低圧範囲と弁穴の間に、弁ケーシングの周囲に均一に分配配置された奇数の流出用半径方向穴が形成されている。この場合、この流出用半径方向穴の１つが流出個所の方に向き、補償用半径方向穴がこの流出用半径方向穴に向き合っている。補償用半径方向穴が１個所で圧力が流れない周方向の通路に開口しているので、補償用半径方向穴の開口はもはや、液圧回路から汚染粒子を持続的に搬送して来る圧力媒体流れにさらされない。この汚染粒子は電磁石内の流れ死空間または弁スライダの端面の前の流れ死空間に達する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
圧力調整弁として形成された本発明による弁の実施の形態が図に示してある。図に基づいて、本発明を詳しく説明する。
【００１０】
図示した液圧式圧力調整弁は電磁石１０と液圧部分１１を備えている。この液圧部分は実質的に、回転対称の外側の弁ケーシング１２と、弁スライダ１４とからなっている。この弁ケーシングはつば付きブッシュのように形成され、中央に貫通する軸方向の弁穴１３を有する。弁スライダ１４は弁穴内で軸方向に移動可能に案内されている。弁ケーシング１２の半径方向外側において、圧力範囲を３つの圧力範囲Ｐ，ＡおよびＴに分けることができる。この圧力範囲は周方向の溝に挿入された２個のＯリング１５，１６によって互いにシールされている。圧力範囲Ｔは弁ケーシング１２の拡張された円板状部分１７にある。この圧力範囲Ｔから、圧力媒体が貯蔵容器に還流する。従って、この圧力範囲は低圧範囲と呼ばれる。両圧力範囲Ａ，Ｐは弁ケーシング１２のケーシング部分１８にある。圧力範囲Ｐには、圧力媒体源から加圧された圧力媒体が流入する。従って、この圧力範囲Ｐは以下において高圧範囲と呼ばれる。軸方向において低圧範囲Ｔと高圧範囲Ｐの間にある圧力範囲Ａでは、調整圧力が調整される。従って、以下において、圧力範囲Ａは調整圧力範囲と呼ばれる。ケーシング部分１８の自由端面である端面１９の手前の圧力室２０は、端面１９から出発する弁穴１３の広がった部分と共に、弁ケーシング１２の周囲の他のＯリング２１によって、高圧範囲Ｐから流体的に分離されている。
【００１１】
各圧力範囲Ｐ，Ａ，Ｔと弁穴１３の間には、それぞれ３つの半径方向穴２５または２６または２７が延びている。圧力範囲と弁穴１３の間のそれぞれ３つの半径方向穴は、弁ケーシング１２の周囲にわたって等しい角度間隔をおいて分配されている。すなわち、互いに１２０°の角度間隔を有する。
【００１２】
電磁石１０は深絞りされたカップ状の薄板ケーシング３０を備えている。この薄板ケーシングの底には、第１の磁極片３１が載っている。この磁極片はフランジ状の部分が軸方向と半径方向で薄板ケーシング３０に接触し、管状の部分３２が、同様に薄板ケーシング３０に挿入された電磁コイル３３内に、電磁コイルの約半分の高さまで挿入されている。第２の磁極片３４が反対側から電磁コイル３３内に挿入されている。この磁極片もフランジ状の部分が半径方向内側から薄板ケーシング３０に接触している。磁極片３４は他の磁極片３１寄りに、比例磁石の特徴である円錐状部３５を備えている。この比例磁石の場合、磁力はストロークに関係なく、磁石のコイルを流れる電流の大きさだけに依存する。軸方向において磁極片３４のフランジ状部分と電磁コイル３３の間には、波形ディスク３６が設けられている。この波形ディスクによって、磁極片３１，電磁コイル３３，磁極片３４の間の軸方向遊びが補正される。非磁性の薄板によって作られたブッシュ３７は、電磁コイル３３内に挿入された磁極片３４の部分を取り囲み、円錐状部３５の前方で先細になっていて、磁極片３１に差し込まれている。
【００１３】
ブッシュ３７と磁極片３４によって閉じ込まれたアーマチュア室は磁石アーマチュア４０を収容している。この磁石アーマチュアの中央を段付きの貫通穴４１が通過している。大きな直径を有するこの穴の部分は磁極片３４の方に開放し、小径の部分は薄板ケーシング３０の底の方に開放している。大径の穴部分には、アーマチュア突棒４２が挿入されている。この場合、プレス長さは磁石アーマチュア４０の軸方向長さの約３分の２に相当し、薄板ケーシング３０の底の方に向いたアーマチュア突棒４２の端面は、両穴部分の間の段部から少し離れている。アーマチュア突棒４２は磁極片３４の中央の支承穴４３内で密封滑動案内され、同心的な旋削穴である流体室４４内に達している。この旋削穴はアーマチュア室と反対側の磁極片３４の端面４５に加工されている。アーマチュア突棒４２は、磁石アーマチュア４０から離れたその端部から或る距離にわたって外側を、弁穴１３の直径よりも小さな寸法に旋削されている。従って、アーマチュア突棒４２は軸方向で磁極片３４に接する弁ケーシング１２の弁穴１３内に、突き当たることなく入ることができる。
【００１４】
電磁石１０の薄板ケーシング３０は磁極片３４から突出し、弁ケーシング１２の円板状部分１７を取り囲んでいる。この円板状部分１７の周りに、環状通路４８が形成されている。この環状溝は制限された角度範囲を除いて薄板ケーシング３０によって覆われている。従って、円板状部分１７と電磁石１０の薄板ケーシング３０の間に、横断面が閉じた環状通路が形成されている。この環状通路は所定の個所で半径方向外側に開放している。この個所において切欠きである流出個所４９が薄板ケーシング３０に設けられている。この切欠きは圧力媒体を環状通路４８から外側に流出させる働きをするだけでなく、電気的な接続部材５０を薄板ケーシング３０の内部から半径方向外側に案内するためにも役立つ。特に図２から明らかなように、低圧範囲Ｔに属する環状通路４８を弁穴１３に接続する半径方向穴２７の１つは、流出個所４９において外側に出る。調整圧力範囲Ａについても類似の構造となっている。図１に示した半径方向穴２６の延長部で、圧力媒体が調整圧力範囲Ａから流出するかまたは調整圧力範囲Ａに流入する。
【００１５】
磁石アーマチュア４０の貫通穴４１の大きな横断面の部分の壁には、複数の縦方向溝である通路５１が形成されている。貫通穴４１の小さな部分を含めて、磁石アーマチュア４０の両端面の前の両アーマチュア部分室５２，５３は、縦方向溝を介して、アーマチュア突棒４２の外側に沿って、互いに流動的に接続されている。更に、アーマチュア室３９全体が低圧範囲Ｔの方に流動的に開放している。この開放接続のために先ず最初に、軸方向穴５４が役立つ。この軸方向穴は薄板ケーシング３０の底寄りのアーマチュア突棒４２の端面から、このアーマチュア突棒内に形成され、他方の端面のすぐ手前まで達している。アーマチュア突棒のあらゆる位置で、軸方向穴５４は横穴５５を経て流体室４４に開放している。磁極片寄りの弁ケーシング１２の端面の中央には、磁極片３４の流体室４４の方に開放した窪みである流体室５６が設けられている。この流体室５６は流体室４４ほどの深さではないが、大きな直径を有する。流体室５６には、弁穴１３に対して平行に延びる軸方向の止り穴としての補償用軸方向穴５７が開口している。この補償用軸方向穴はその端部のところで、３つの半径方向穴２７の平面内にある半径方向の止り穴としての補償用半径方向穴５８に接続している。この補償用半径方向穴は環状通路４８の方に開放しているが、弁穴１３の側は閉じている。特に図２から判るように、補償用半径方向穴５８は、環状通路４８からの圧力媒体の流出個所４９と反対の側で環状通路４８に開口している。更に、補償用半径方向穴５８は２つの半径方向穴２７の間のちょうど中間にある。従って、補償用半径方向穴５８が環状通路４８に開口している個所では、圧力媒体の流れは生じない。この圧力媒体の流れは調整圧力範囲Ａからの圧力媒体の流出の後で低圧範囲Ｔに戻される。
【００１６】
低圧範囲Ｔと同様に、調整圧力範囲Ａにおいても、半径方向の止り穴であって流路を形成する半径方向穴５９が１つの半径方向穴２６に向き合っている。この半径方向穴は調整圧力範囲Ａの方に開放しているがしかし、弁穴１３の方は閉じている。半径方向穴５９には軸方向の止り穴であって流路を形成する軸方向穴６０が開口している。この軸方向穴は弁ケーシング２０の端面１９から形成されているので、半径方向穴５９と軸方向穴６０によって、調整圧力範囲Ａから圧力室２０への流体接続が行われる。
【００１７】
弁スライダ１４は２つのスライダつば６５，６６を備えている。このスライダつば相互の軸方向の間隔は、半径方向穴２６と半径方向穴２７の軸方向の間隔に等しい。スライダつばは弁穴１３の直径よりもはるかに小さな直径を有するピストンロッド６７によって互いに連結されている。弁スライダ１４は調整圧力範囲Ａと低圧範囲Ｔを流体接続するように、保持器６８内に保持された弱い圧縮ばね６９と、圧力室２０内の調整圧力によって付勢されている。これと反対方向に、および調整圧力範囲Ａと高圧範囲Ｐを接続するように、磁力が弁スライダに作用する。この磁力は磁石アーマチュア突棒４２を介して磁石アーマチュア４０によって加えられる。
【００１８】
図１では、弁は、電磁石に通電されておらず、力が弁スライダ１４に加えられていない状態にある。調整圧力範囲Ａは低圧範囲Ｔに流体接続されている。磁石アーマチュアはブッシュ３７の底にあり、磁極片３４から軸方向に最も離れている。電磁石のコイルに電流を通じると、磁石アーマチュア４０は磁極片３４の方に移動し、それによって弁スライダ１４を圧縮ばね６９の力に抗して摺動させ、それによって調整圧力範囲Ａと高圧範囲Ｐが流体接続する。磁石アーマチュア４０の移動中、アーマチュア室３９の自由容積は増大する。なぜなら、アーマチュア突棒４２の一部がアーマチュア室から外に出るからである。アーマチュア室自由容積の増大は、環状通路４８から補償用半径方向穴５８、補償用軸方向穴５７、流体室５６、流体室４４、アーマチュア突棒４２内の横穴５５と軸方向穴５４を経て圧力媒体が流入することによって補償される。その際しかし、アーマチュア室自由容積の増大は、その前に環状通路４８内にあった圧力媒体がアーマチュア室３９内に達するほど大きくない。図示した液体通路内の液柱の摺動が発生するだけである。その際、補償用軸方向穴５７と補償用半径方向穴５８の容積が補償容積よりも大きいので、圧力媒体を環状通路４８から流体室４４，５６内に流す必要がない。従ってアーマチュア室、ひいては磁石アーマチュア４０とブッシュ３７の間の支承個所だけでなく、支承穴４３、ひいては磁極片３４内のアーマチュア突棒４２の支承部も汚れることがない。
【００１９】
調整圧力範囲Ａと高圧範囲Ｐを接続した後で、調整圧力範囲Ａと圧力室２０内の圧力が上昇するので、磁力と反対方向に弁スライダ１４に向けられた力が増大し、半径方向穴２５がスライダつば６５によって閉鎖されるまで、弁スライダを磁極片３４の方に摺動させる。弁スライダ１４を少し移動させることによって、調整圧力範囲Ａを低圧範囲にまたは高圧範囲に開放することにより、調整圧力範囲内で、磁力に等しい圧力が維持される。磁石コイルが電源回路から切り離されると、弁スライダ１４は圧縮ばね６９によって、図１に示した位置に再びもたらされる。弁スライダ１４が元の位置に摺動する間、アーマチュア室３９内の自由容積が縮小する。従って、圧力媒体はアーマチュア室から、アーマチュア突棒４２内の穴と流体室４４，５６と補償用軸方向穴５７と補償用半径方向穴５８を経て押し出される。この場合、液柱の摺動だけが生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 弁穴と電磁石の軸線に沿った実施の形態の縦断面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 電磁石
１１ 液圧部分
１２ 弁ケーシング
１３ 弁穴
１４ 弁スライダ
１９ 端面
２０ 圧力室
２６ 半径方向穴
２７ 半径方向穴
３０ 薄板ケーシング
３３ 電磁コイル
３４ 磁極片
３９ アーマチュア室
４０ 磁石アーマチュア
４１ 貫通穴
４２ アーマチュア突棒
４３ 支承穴
４４，５６ 流体室
４８ 環状通路
４９ 流出個所
５１ 通路
５２，５３ アーマチュア部分室
５４ 軸方向穴
５７ 補償用軸方向穴
５８ 補償用半径方向穴
５９ 半径方向穴、流路
６０ 軸方向穴、流路
Ａ 調整圧力範囲
Ｐ 高圧範囲
Ｔ 低圧範囲

Claims (4)

1. 電磁石（１０）と液圧部分（１１）を備え、この電磁石が電磁コイル（３３）と可動の磁石アーマチュア（４０）を備え、この磁石アーマチュアが電磁コイル（３３）によって取り囲まれかつ電磁コイル（３３）内に挿入された磁極片（３４）によって軸方向において画成されたアーマチュア室（３９）内にあり、磁石アーマチュアがアーマチュア突棒（４２）に連結され、アーマチュア突棒が磁極片（３４）の中央の支承穴（４３）を通過し、液圧部分（１１）が組み込みブッシュとして形成された弁ケーシング（１２）を備え、この弁ケーシングが軸方向において磁極片（３４）に接触し、かつ軸方向に延びる弁穴（１３）を備え、この弁穴が少なくとも１つの半径方向穴（２７）を介して、弁ケーシング（１２）を取り囲む範囲であって、該範囲から圧力媒体が貯蔵容器に還流するように形成された低圧範囲（Ｔ）に接続され、液圧部分が弁穴（１３）内にある弁スライダ（１４）を備え、この弁スライダがアーマチュア突棒（４２）を介して磁石アーマチュア（４０）によって軸方向に移動可能であり、磁極片（３４）と弁ケーシング（１２）の間に流体室（４４，５６）が形成され、一方ではこの流体室とアーマチュア室（３９）が開放するように流体接続され、他方では流体室と弁ケーシング（１２）を取り囲む低圧範囲（Ｔ）とが開放するように流体接続されている、液圧弁において、
   流体室（４４，５６）と低圧範囲（Ｔ）の間の流体接続部が、半径方向穴（２７）の外側にあり、かつ、流体室（４４，５６）の方に開放した、止り穴としての補償用軸方向穴（５７）内と、外側が低圧範囲（Ｔ）に開放し、補償用軸方向穴に接続し、弁穴（１３）から離れたところで終わっている補償用半径方向穴（５８）内にあり、この半径方向穴（２７）は弁穴（１３）と低圧範囲（Ｔ）の間の流体接続部内にあることを特徴とする液圧弁。
2. 少なくとも弁ケーシング（１２）を組み込み穴に組み込んだ後で、低圧範囲（Ｔ）が流出個所（４９）を有する周方向の環状通路（４８）であり、補償用半径方向穴（５８）が流出個所（４９）と反対側で低圧範囲（Ｔ）に開口していることを特徴とする請求項１記載の液圧弁。
3. 低圧範囲（Ｔ）と弁穴（１３）の間で、弁ケーシング（１２）の周囲に均一に分配配置された奇数の流出用の半径方向穴（２７）が延び、これらの流出用の半径方向穴（２７）の１つが流出個所（４９）の方に向いており、この流出用の半径方向穴（２７）に補償用半径方向穴（５８）が対向していることを特徴とする請求項２記載の液圧弁。
4. 弁ケーシング（１２）が円板状部分（１７）を備え、この円板状部分が電磁石（１０）のカップ状の薄板ケーシング（３０）に挿入され、円板状部分が外側に環状通路（４８）を有し、この環状溝が、薄板ケーシング（３０）を切欠いた流出個所（４９）を除いて薄板ケーシング（３０）によって覆われ、低圧範囲（Ｔ）を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の液圧弁。

Images