JP5387910B2 - 圧力制御弁アセンブリ及びその弁本体の製造方法 - Google Patents

Description

本願は、供給または入口ポート、圧力制御出口ポート、および吐出された流体が通る排出ポートを含む、電磁式の弁に関する。

ソレノイド弁は、圧力流体の流れの制御に広範囲に使用されている。このような弁は、特に、入口ポートから圧力制御ポートと連通する弁チャンバへの流体を制御することによって流体圧力を制御し、また、排出する流体ブリード量も制御して、圧力信号出力ポートで所望の圧力に維持している。

しかしながら、弁アセンブリには、よりコストが効率的な製造方法を組み入れ、また、供給圧力が弁の側部にかけられると制御圧力が弁の端部に伝達することを含む、弁内の圧力を調整する要求が存在する。

本発明によれば、圧力制御弁アセンブリは、弁キャビティを有する弁本体、金属製インサート、部材およびボール、プラスチック製の内部ボールガイド、およびプラグを含んでいる。金属製インサートは、弁キャビティ内に受け入れられており、排出ポート、圧力制御ポート、供給ポート、およびプラグ受け端部を含んでいる。プラスチック製の内部ボールガイドは、金属製インサートの一部分に含まれている。このボールガイド部材は、金属製インサートの一部内に延びて排出ポートに対して移動可能となっており、該部材はボールを供給ポートに対して移動させる。この実施の形態においては、プラグがインサートのプラグ受け端部に受け入れられている。弁アセンブリ用の弁本体を製造するための方法も開示されている。

本発明の実施の形態を、附属の図面を参照しつつ、実施の形態によってここに述べる。
図１は、本発明の実施の一形態に従った弁アセンブリの断面図である。 図１Ａは、本発明の他の実施の形態に従った弁アセンブリの断面図である。 図２は、本発明の実施の一形態に従った弁アセンブリの一部分の斜視図である。 図２Ａは、本発明の他の実施の形態に従った弁アセンブリの一部分の斜視図である。 図３は、本発明の他の実施の形態に従った弁アセンブリの一部分の斜視図である。 図３Ａは、本発明の他の実施の形態に従った弁アセンブリの一部分の斜視図である。 図４は、本発明の実施の一形態に従ったインサートの側方斜視図である。 図４Ａは、本発明の他の実施の形態に従ったインサートの側方斜視図である。

ここで、本発明の実施の形態を、附属の図面に示され記述された実施例を参照して詳述する。本発明は、実施の形態に関連して記述されるが、これらの実施の形態が本発明を制限するものでないことは理解されるであろう。それどころか、本発明は、実施の形態や添付された請求の範囲によって明確にされる本発明の範囲と精神に含まれるものであれば、代替、一部変更、および相当するものを包含する。

本発明の実施の一形態による圧力制御弁アセンブリ１０の断面図が図１に示されている。弁アセンブリ１０は、例えば、液圧ソレノイドと結合されて用いられる。

圧力制御弁アセンブリ１０は、内部弁チャンバ（またはキャビティ）が形成された形状の弁本体２０、インサート（金属製インサートともいう。）３０、部材４０、ボール５０、プラスチック製の内部ボールガイド６０、およびプラグ７０を含んでいる。弁チャンバは、インサート３０を完全に取り囲み、または、カプセル化して保持する形状となっている。部材４０は、ロッドまたはポペットからなり、インサート３０の一部分内に延びる形状とされており、排出ポートに対して移動可能となっている。さらに部材４０は、流動ポートに対してボール５０を移動させる形状とされている。図には示されていないが、他の実施の形態では、部材４０とボール５０はユニット化された構成部品として集約して形成される。
ここで使用されている用語の"ボール"は、完全な丸である必要はなく、伝統的な丸みをおびたものや球状の構成要素のほかに、アセンブリのポートと連通して流体の流れを制限するように成形された曲面または球面を有する構成要素が含まれる。
排出および流動ポートの実施の形態は、図３および図４に関連して示されており、以下でさらに論じられる。さらに、必要ならば、図１に示された実施の形態にあるように、幾つかの計量端９０ａ，９０ｂが含まれていてもよい。

弁アセンブリの他の実施の形態は、図１Ａに概して示されている。このような実施の一形態では、プラスチック材料が供給ポート（これに対立する他の実施の形態の場合には、二つの小さなボールガイドを含めることができる）の内部壁面を完全に覆っている。このような形状の形成時には、プラスチック材料はインサートの外側からインサートの内側へ供給ポートの外周の回りに、流動ポートを通って（プラスチック材料を流す流動ポートが設けられている場合）、充分に流動することができる。

金属製インサート３０は、一つまたはそれより多くの金属により構成することができる。この実施の一形態では、インサート３０は黄銅により構成されている。また、弁本体２０の少なくとも一部分とプラスチック製の内部ボールガイド６０は、合成樹脂により構成されている。この実施の一形態では、内部ボールガイド６０と流動ポートの周囲のボールガイド６０と隣接している弁本体２０の少なくとも一部分とは、同じ成形操作で成形することができ、また、同じプラスチック材料により構成することができる。プラスチック材料は、限定することなく例示として挙げると、ナイロンや、ガラス繊維入りのナイロンを含むことができる。しかしながら、本発明は、特定の素材や上述したプラスチック材料に限定されることはなく、意図された操作環境に適した他の金属やプラスチック材料を代りに使用することができる。

アセンブリ１０はさらに、インサート３０の周囲に流体が流通することができるように、インサート３０の外側に配置された一つまたはそれより多くのチャンネル形成部材８０を含んでいる。図２に示された実施の形態では、複数のチャンネル形成部材８０がインサート３０の周囲に配置されて、二つの制御圧力が連通するチャンネル８２を形成している。チャンネル形成部材８０は、インサート３０の最も低い部分の下または周囲のポイントから、制御ポート１４０の上方の部分の上または周囲のポイントに延びている。例えば、限定するものではないが、図１および図２に関連して概して示されているように、チャンネル形成部材８２は、プラグ７０の下方の位置から制御ポート１４０の上方の位置に延びるように示されている。しかしながら、本発明は図に示された形状に限定されることはなく、一定のアセンブリまたはアプリケーションにとって必要または要望がある場合には、少ないかまたは多いフィンガ８０および／または連通チャンネル８２を含むことができる。図２Ａは、本発明の他の実施の形態による弁アセンブリの一部分の底端部の、他の実施の形態を概して示している。

図１および図２に概して示されているように、アセンブリ１０と関連する金属製インサート３０は、供給圧力ポートまたは供給ポート１００を含んでいる。引き出し線１１０と１２０によって同一視される箇所は、本発明の実施の一形態における排出ポートと流動ポート（両ポートは同図には示されていない）が配置される位置をそれぞれ示している。しかしながら、本発明は、分離した流動ポートを有するものにも、図示された箇所にそのようなポートを有するものにも、限定されることはない。さらには、意図した機能が適切に提供される箇所であれば、分離した流動ポートを設けてそのようなポートを引き出し線１１０と１２０によって設定された以外の位置に設けてもよい。

図３は、本発明の実施の一形態による弁アセンブリの一部の断面斜視図を概ね示している。概ね示されているように、ボール５０は、作用上の記載に適した形状、すなわち、プラスチック製の内部ボールガイド６０との連絡に適した形状とすることができる。さらに、開示したようなアセンブリの構成は、制御端の遮断のためのセンタリング機能を備えることができる。さらにプラグ７０は、さらに上方へ延びてインサート３０の一部分に入る突起（概してエレメント７２と同一視される）を含むことができる。図３Ａは、図１Ａに概して関連して示されるとともに記述されたタイプの、本発明のさらに他の実施の形態を概ね示している。

本発明の実施の一形態による金属製インサート３０は、図４に示されている。インサート３０は、排出ポート１３０、制御ポート１４０、流動ポート１５０、供給ポート１００、およびプラグ受け部分または端部（例えば、凹設されたプラグシート１６０が示されている）を含むことができる。実施の一形態では、プラスチック製の内部ボールガイド６０は、合成樹脂により構成され、さらに必要に応じて、インサート３０の外側で流動ポート１５０に隣接する弁本体２０の少なくとも一部分と同じ操作でフォーミングまたはモールディングされることができる。本発明の実施の一形態では、流動ポート１５０は、インサート３０の縦方向の長さの中央またはその周囲に、もしくは、プラスチック製の内部ボールガイド６０の縦方向の長さの中央またはその周囲に配置することができる。さらに、複数の流動ポート１５０が要求される場合には、内部ボールガイド６０の構成と関係する型成形に関連して内部素材の分配を増大させて成形することを含めることができる。さらに、要求される場合には、インサート３０のジオメトリは、より容易な機械加工に簡素化することができる。

金属製インサートの他の実施の形態が図４Ａに示されている。図に示されたインサート３０は、図４に描かれたものと同様であるが、１７０と１７２として概ね同一視される二つの径縮した傾斜部分を含んでいる。限定されることはないが、傾斜部分は、インサート３０の隣接する部分の間にランプまたはインクラインの部分またはセグメント１７４，１７６を含むことができ、インサート３０の隣接する部分が各部分またはセグメント１７４，１７６によって接続されている。

しかしながら、本発明は、インサートが分離した流動ポートを含むことに限定する必要がないことを再度留意されたい。或る形状を要求される場合、アセンブリと関連する一つまたはそれより多い他の"使用可能な"ポートは、インサート内の内部構成要素の全体または一部分を形成する目的で、"流動ポート"として用いることができる。例えば、限定するものではないが、供給ポート（単一または複数）は、インサート内のプラスチック製の内部ボールガイドの全体または一部分を形成するための流動ポートとして用いることができ、その後、アセンブリ用の供給ポートとして普通のまたは意図された役割を果たす。

要求がある場合には、インサート３０は前述の一つまたはそれより多くのポートを複数含むことができる。要望された操作上の機能が準備されて特徴が充分に満たされるなら、インサート３０は、複数の排出ポート、制御ポート、流動ポート（或る実施の形態にオプションとなっている）、および／または供給ポートを含む形状とすることができる。例えば、図３および図４に概ね示されているように、インサート３０は、二つの供給ポートと二つの流動ポートをそれぞれ含んでいる。例えば、このような"対"の組み合わせは、インサート３０の周囲に互いにほぼ１８０°に配置することができる。さらに、図示した実施の形態に概ね示されているように、排出ポート１３０、流動ポート１５０、および供給ポート１００は、インサート３０の長さ方向に概ね沿って配列することができると同時に、圧力制御ポート１４０は、前述したポートに対して（インサート３０の周囲に）概ね９０°オフセットすることができる。さらに、様々なポートのそれぞれの形状、サイズ、比較サイズは、本発明の範囲と精神から離れることなく成形し変更することができる。

本発明のアセンブリは、様々なデザインと形状とすることができる。例えば、或る実施の形態では、供給圧力が弁アセンブリの側部に加えられると制御圧力が弁アセンブリの端部に伝達することができる状態となるように弁アセンブリ内の圧力を調整するための装置の製造と方法を相対的に安価にすることができる。そのような成形は、弁アセンブリの制御端にシャットオフ弁用のセンタリング機能を追加的に設け、同時に、制御ポート１４０と供給ポート１００との間の隔壁としてロバストプラグ（例えば、鋼製のプラグ）を採用してもよい。

本発明はさらに、圧力制御弁アセンブリ用の弁本体を製造する新規な方法を開示している。特に、本発明は、同じまたは同様のプラスチック材料からなるいろいろな合成樹脂の部分を同時に一度の型操作で成形することができる弁本体を製造するための方法を開示している。

この方法の実施の一形態では、プラスチック材料が流動することができる少なくとも一つのポートとプラグ受け端部を有する金属製インサートが準備される。金型コアも準備されてこのコアがインサートの一部分に配置される。

この実施の形態の概略構成では、コアの一部分がインサートのプラグ受け端部を通ってインサート内に挿入されている。インサートは、（コアとともに）その全部または部分的に金型のキャビティ内に収容される。要求されるアセンブリの構成要素（例えば、インサートの周囲に配置されるプラスチック製のチャンネル形成部材）を成形する必要性がある場合には、追加的な型形成構成要素がまた準備されて、コアの一部またはコア部材のセットとなる。そして、型込されたプラスチック材料の一部分は、インサートの周囲と、インサートと関連するポートを通って、（プラスチック製のガイドを形成しようとする）インサートの内側部分内に流動することができ、プラスチック材料をインサートの外側表面の周囲に成形することができる。或る実施の形態では、プラスチック材料がインサート内に流動して内部プラスチック部分を形成し、一つまたはそれより多く分離した流動ポートとなる。本発明の他の実施の形態では、アセンブリの作動上のポート（例えば、圧力制御ポートおよび／または供給ポート）は、インサートと関連する内部構成要素を成形する目的で流動ポートとして使用することができる。

前述した単一または複数のポートを通って流動するプラスチック材料の少なくとも一部は、インサートの一部内にプラスチック製の内部ボールガイドの少なくとも一部または全部を形成する。コア（および／または、他の関連する型形成構成要素）がアセンブリと関連する他のポートを効果的に密封する部分を含むことができるので、関連する単一または複数のポートは、インサート内に形成される内部構成要素と関連する外部からのプラスチック材料によってブロックされることがない（または、少ない）ため、作動上の使用に、より容易に利用できるようになる。

成形しようとする目的の構成が出来上がると、インサートの周囲の弁本体とプラスチック製の内部ボールガイドとを形成するために採用されたあらゆる関連する型形成構成要素はもちろんのこと、コアも取り除かれる。前述した方法の実施の形態は、インサートと関連する成形が同じ成形ステップまたは操作で、同時にまたは実質的に同時に行うことができる。勿論、様々な構成要素と関連する最終的な成形時間は、変化する。さらに、要求されるなら、同じプラスチック材料は、内部ボールガイドと外部弁本体の両方の部分を成形することができる。

さらに、方法の実施の形態と関連して、金属製インサートは、一つまたはそれより多い排出ポート、圧力制御ポート、および／または供給ポートを含むことができる。また、本発明は特定の型の成形に限定されることはないが、たとえば、プロセスはインジェクションモールディングおよび／またはコンプレッションモールディングを含むことができる。

前述した本発明の特定の実施の形態の記述は、図示と記述の目的でこれまで紹介されてきた。これらは、正確な形式で開示された本発明を限定したり論じ尽くしたものではなく、上述した教示に照らして様々に修正し変更することができる。実施の形態は、本発明の原理とその実際的な適用を説明するためのものであり、これによって、他の当業者が本発明を利用することが可能となり、様々に修正した様々な実施の形態が企図された特定の使用に適している。本発明の趣旨は、請求の範囲とその同等物によって明確にされる。

Claims (22)

1. 弁キャビティを含み、少なくとも一部分がプラスチックで作られる弁本体と、
   前記弁キャビティ内に固定され、排出ポート、圧力制御ポート、供給ポート、およびプラグ受け端部を含む金属製インサートと、
   該金属製インサートの一部内に延びて前記排出ポートに対して移動し、前記供給ポートに対してボールを移動させる部材と、
   前記金属製インサートの一部分に含まれ、前記弁本体の前記一部分と同一のプラスチックで形成される内部ボールガイドとを備えることを特徴とする圧力制御弁アセンブリ。
2. 前記金属製インサートの前記プラグ受け端部に受け入れられるプラグを含む請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
3. 前記プラグが、鋼からなる請求項２に記載の圧力制御弁アセンブリ。
4. プラスチック材料を流すための流動ポートを含む請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
5. 前記プラグの端部が、プラグシートを含む請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
6. 前記弁本体が、プラスチック材料からなる請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
7. 前記プラスチック材料が、ガラス繊維入りのナイロンからなる請求項５に記載の圧力制御弁アセンブリ。
8. 前記内部ボールガイドと前記弁本体とが、同じプラスチック材料を含む請求項６に記載の圧力制御弁アセンブリ。
9. 前記金属製インサートが、黄銅からなる請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
10. 前記移動させる部材が、鋼からなる請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
11. 前記ボールが、鋼からなる請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
12. 前記移動させる部材が、ロッドまたはポペットからなる請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
13. 前記プラグ受け端部と前記圧力制御ポートとの間の前記金属製インサートの外側表面に沿って延びて、前記金属製インサートを通過する流体の流れを可能にするチャンネル形成部材を形成する少なくとも一つのエレメントを含む請求項１に記載の圧力制御弁アセンブリ。
14. 弁アセンブリ用の弁本体の製造方法であって、
    プラスチック材料の流れを可能にする１つのポートとプラグ受け端部とを含む金属製インサートを用意し、
    金型コアを用意し、
    前記金型コアを前記金属製インサートの一部分内に配置し、
    前記金属製インサートを金型キャビティ内に収容し、
    前記金属製インサートの外側表面の周囲にプラスチックを成形して、前記金属製インサートを前記弁本体内に固定し、さらに、前記金属製インサートの前記ポートを通じてプラスチックを成形して、前記金属製インサートの内側部分内にプラスチック製の内部ボールガイドの少なくとも一部分を形成し、
    前記金型コアを取り除く、各工程を含むことを特徴とする方法。
15. 前記金属製インサートが、排出ポート、圧力制御ポート、および供給ポートを含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記排出ポート、前記圧力制御ポート、および前記供給ポートに加えて、プラスチック材料の流れを可能にするポートを含む請求項１５に記載の方法。
17. 前記プラスチック材料の流れが可能なポートは、前記排出ポート、前記圧力制御ポート、および前記供給ポートの少なくとも一つである請求項１５に記載の方法。
18. 前記成形する工程は、インジェクションモールディングまたはコンプレッションモールディングである請求項１４に記載の方法。
19. 前記金属製インサートの外側表面の周囲にプラスチックを成形する工程と、前記金属製インサートの一部分内に前記内部ボールガイドを成形する工程とが、単一の成形ステップまたは動作に関連して生じる請求項１４に記載の方法。
20. 前記金属製インサートの外側表面の周囲にプラスチックを成形する工程と、前記金属製インサートの一部分内に前記内部ボールガイドを成形する工程とが、同時または実質的に同時に生じる請求項１９に記載の方法。
21. 前記金型コアが、複数の金型コア構成部材から構成される請求項１４に記載の方法。
22. １つ以上のチャンネル形成部材が、前記金属製インサートの周囲に形成される請求項１４に記載の方法。

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