JPH09193797A - 自己摩耗補償弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全閉位置から全開位置へ調節できる流路を有
すると共に、精密機械加工を僅かしか必要としない空気
ブレーキ弁を提供する。 【解決手段】 弁の一方の部材２に環状凹部１０が形成
される。シール部材８がこの凹部に置かれ、バネ６によ
り他方の部材２０１のシール面２０２に押し付けられ
る。該シール部材にあるＯリング１８が流体の漏れを防
止する。シール部材８が磨耗しても、バネはそれをシー
ル面へ押し続ける。この弁は、供給ポート、吐出ポート
及び排出ポートを有し、重なり位置では、どのポートも
他のポートから分離される。一方の部材の流路４及び他
方の部材の流路２０３のうちの少なくとも一方は、せん
断運動の方向に平行な方向の寸法が同せん断運動の方向
に垂直な方向における寸法よりも大きく、流体の圧力
は、バネ６と共同して、同圧力のの上昇に従って増大す
る力でシール部材８をシール面２０２の方へ偏倚する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を制御するた
めの弁に関し、特に鉄道車両のブレーキ系統のブレーキ
シリンダに供給される空気を制御するための空気弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両のブレーキ系統のブレーキシリ
ンダへの圧縮空気の供給を制御するための弁は、通常、
次の３つの位置を有する。 （１） 圧縮空気供給源からブレーキシリンダへ空気が
入ることのできる位置。この圧縮空気はブレーキをかけ
るのに役立つ。 （２） ブレーキシリンダから空気を排出させる位置。
これによりブレーキが弛められる。 （３） ブレーキシリンダへ空気を供給することも排出
することもできない、重なり位置と称される位置。この
位置は、ブレーキの発揮する力をほぼ一定に保つために
使われる。

【０００３】従来、この機能は直線変位型のスプールを
有する弁により与えられていた。このスプールは、円筒
状のハウジングの中に配置され、軸方向に移動して１つ
の弁位置から他の弁位置へと変化する。その例は、米国
特許第４,７７３,４４７号明細書に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の弁には、特
に、封止が行われる穴を非常に精密に機械加工しなけれ
ばならないという欠点がある。この種の弁の幾つかは動
的なＯリングを必要とするが、それは弁位置が変わる毎
に摩擦を受ける。この種の弁の幾つかはダイアフラムを
使用する。それらの弁は精密な案内を必要とし、ダイア
フラムをクランプするためにいろいろな部品が必要であ
る。

【０００５】直線変位型の弁は、組み立てなければなら
ない多数の部品を有し、オーバーホールのためにはそれ
らの部品を分解しなければならない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一面において
は、供給源から目的の場所への空気又はその他の流体の
流れを制御するための弁を提供するものである。流体を
収容するための内部空間を各々有する第１及び第２の部
材が必要である。供給源からの流体は該第１部材の内部
空間に入ることができ、該第２部材の内部空間は目的の
場所に結合される。各部材はシール面を有し、その中の
ポートはその内部空間と連通する。このシール面は互い
に隣接しており、その２つの部材は相対的にせん断運動
で移動をする。該部材のうちの一方にシールが設けられ
る。ポートのうちの少なくとも１つは、相対的なせん断
運動の方向に平行な寸法を有し、この寸法は、相対的な
せん断運動の方向に垂直な寸法よりも大きい。該シール
は、表面のポートを囲む環状凹部を有する。形状適合性
のある環状のシール部材が該環状凹部に置かれる。その
下にバネが置かれて、それを他方の部材の表面へ押し付
ける。Ｏリングがその形状適合性のシール部材の外径と
該環状凹部の内面との間に置かれる。このＯリングは該
形状適合性のシール部材の外側での漏れを防止する。こ
のＯリングは、流体の圧力が該形状適合性のシール部材
に作用するのを許容するので、封止のために利用し得る
圧力は流体の圧力で増加することになる。流体による力
は、バネによる力に加わる。弁のどのサイクルでも相対
運動は生じないから、このＯリングは殆ど磨耗しないと
いうことに注意しなければならない。形状適合性のシー
ル部材は、該部材が磨耗するにつれてＯリングに対して
相対的に動くに過ぎない。

【０００７】本発明は、他面においては、圧力を制御す
るべき体積への供給源からの流体の流れを制御し、その
体積から排出ポートへ流体を排出するための弁を提供す
るものである。ハウジング（これは、例えば本体とカバ
ーなど、複数の構成要素を持つことができる）は３つの
ポート、即ち供給ポート、吐出ポート及び排出ポートを
有する。ロータがこのハウジングの中に配置され、その
角度位置を制御するための手段が設けられる。第１位置
では該ロータを通して該供給ポートと該吐出ポートとを
結合させる流路が形成される。第２角度位置では、該ロ
ータを通して該吐出ポートと該排出ポートとを結合させ
る流路が形成される。該ロータを第３の角度位置にも置
くことができ、この位置は、前記ポート間に全く流路を
生じさせない重なり位置である。該供給ポートからの流
体の喪失、該吐出ポートからの喪失及び該排出ポートへ
の喪失を防止するためにロータとハウジングとの間にシ
ールが設けられる。ハウジングにある少なくとも１つの
ポート又はロータにある少なくとも１つの組み合うポー
トは、ロータ及びハウジングの相対運動の方向に平行な
寸法を有し、この寸法は、ロータ及びハウジング間の開
口の比例制御を可能にするために、相対運動の方向を横
断する寸法よりも大きい。

【０００８】本発明は、更に別の面においては、供給源
と、圧力を制御するべき体積との間、並びにその体積と
排出ポートとの間での流体の流れを制御するための弁を
提供するものである。第１位置では、この弁は、供給源
と、圧力を制御するべき体積とを結合させる。第２位置
では、この弁は圧力を制御するべき体積と排出ポートと
を結合させる。重なり位置である第３位置では、この弁
を経由する流路は全く形成されない。該弁はハウジング
（これは、例えば本体とカバーなど、複数の構成要素を
持つことができる）を有する。このハウジングの中にロ
ータが置かれる。このハウジング内には、２つの異なる
軸方向位置に２つの軸対称面がある。これらの面は、該
ロータの軸に垂直な平面であってよい。その２つの軸方
向位置のいずれを経由する流体の流れをも阻止するため
に、それらの軸対称面を押圧するシールが該ロータに設
けられる。２つのシールの軸方向位置の間の軸方向位置
において供給源からハウジングに流体が導入される。２
つのシールの間の空間においてハウジングとロータとの
間に隙間が設けられていて、ハウジングの中で流体がロ
ータの周囲を流れることができるようになっている。こ
の隙間から、流体はロータ内の内部空間に流れ込む。ロ
ータは軸対称面を有する（これは、その軸に垂直な平面
であってよい）。ロータ内の内部空間と連通するポート
がこの面に設けられる。２つの追加のポートがこの面に
設けられ、それらはロータ内の第２流路を通して結合さ
れる。ハウジングは追加の軸対称面（これはロータの軸
に垂直な平面であってよい）を有する。２つのポートが
この面に設けられ、その一方は、中の圧力を制御するべ
き体積に接続された吐出ポートであり、他方は排出用で
ある。ロータの軸対称面上の前記３つのポートの各々を
囲む環状のシールが設けられ、該シールはハウジングの
軸対称面を押圧して封止をする。ハウジングの吐出ポー
トを囲む環状シールも設けられ、このシールはロータの
軸対称面を押圧して封止をする。ロータを３つの異なる
位置に位置決めするための手段が設けられる。第１位置
では、ロータ内の第１内部空間から供給されつつある流
体がハウジングの吐出ポートに流入する。第２位置で
は、ロータ内の供給空間は密閉され、吐出ポートはロー
タ内の第２流路を通して排出ポートに接続される。重な
り位置である第３位置では、これらの面の各ポートは密
閉され、吐出ポートへの流入も流出も行われなくなる。
ロータにあるポートの少なくとも１つ又はハウジングに
あるポートの少なくとも１つは、ロータ及びハウジング
の相対運動の方向に平行な方向の寸法が、該相対運動の
方向に垂直な方向における寸法よりも大きく、ロータ及
びハウジング間の開口の比例制御を可能にしている。

【０００９】従って、本発明の主な目的は、全閉位置か
ら全開位置へ調節できる流路を有する弁を提供すること
である。本発明の他の目的は、精密機械加工を僅かしか
必要としない鉄道車両用空気ブレーキ弁を提供すること
である。本発明の更に他の目的は、軽量の鉄道車両用空
気ブレーキ弁を提供することである。本発明の別の目的
は、頻繁にオーバーホールする必要のない鉄道車両用空
気ブレーキを提供することである。本発明の更に別の目
的は、穴を精密に機械加工する必要を無くし、その代わ
りに平面にもっと簡単な機械加工を行うようにすること
である。本発明の付加的な目的は、非常に信頼性の高い
鉄道車両用空気ブレーキ弁を提供することである。

【００１０】上に記載した本発明の種々の目的及び利点
の他に、特に添付図面及び特許請求の範囲の欄の記載内
容と関連させて以下の本発明についての詳しい説明を検
討することにより電気弁技術の専門家は本発明の他の種
々の目的及び利点を容易に理解できるということに注意
するべきである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の種々の実施形態を詳しく
説明する前に、説明を明確にし発明をよりよく理解する
ために、各図において同一の機能を有する同一の構成要
素には、全ての図において同一の参照符が付されている
ことに注意するべきである。

【００１２】図面の図１〜１４を参照する。図１は、本
発明に使われるシールを示す。流路もしくはポート４を
有する第１の構成要素（第１部材）２は、流路もしくは
ポートポート２０３を有する第２の構成要素（第２部
材）２０１に押圧され封止をする。第２の構成要素２０
１は滑らかな面（第２面）２０２を有する。これは機械
加工及び研磨により製作することが好ましい。２つの構
成要素２及び２０１を面２０２の平面内でせん断運動に
より相対的に移動させることができる。このシールは、
第１構成要素内の流路４と第２構成要素２０１内の流路
２０３との間に通路を提供する。２つの構成要素２及び
２０１がせん断運動により相対的に移動させられると、
流路２０３は流路４と最早直線上に整列しなくなる。こ
のシールは、流路４からの流体の漏れを阻止する。

【００１３】流路４を囲む環状凹部１０が第１の構成要
素２に形成されている。バネ（弾性手段）６が凹部１０
内に置かれていて、軸対称形状を有する形状適合性のシ
ール部材（環状シール手段）８がバネ６の上に置かれて
いる。テフロン等の軟らかい低摩擦材料からシール部材
８を作るのが好ましい。このシール部材は面２０２に押
圧封止するための面１６を有する。凹部１０の面と共同
して封止を行うＯリング１８がシール部材８の外径に置
かれている。（Ｏリング１８を面１１に配置してもよ
い。）Ｏリング１８はシール部材８の外面の周囲での流
体の漏れを阻止する。もう１つの環状凹部１２を凹部１
０の底に形成することができ、環状凹部１４を形状適合
性のシール部材８にも形成することができる。これらの
環状凹部１２及び１４はバネ６を位置決めする。シール
部材８及びバネ６が凹部１０に押し込まれることとなる
ように第２の構成要素２０１及び第１の構成要素２を組
み合わせることによってこの装置が組み立てられる。バ
ネ６は、コイルバネ、バネ座金などの弾性手段でよい。

【００１４】２つの構成要素２及び２０１に相対せん断
運動を起こさせる手段（図示せず）があり、１つの位置
では流路２０３は流路４と直線上に整列し、他の位置で
は流路４は面２０２、シール部材８及びＯリング１８に
よって閉塞される。バネ６はシール部材８を面２０２に
押し付けた状態に保って漏れを阻止する。流路４及び２
０３は、相対せん断運動の方向に平行な横断方向の寸法
を有し、この寸法は相対せん断運動の方向に垂直な横断
方向の寸法よりも大きい。従って、構成要素２及び２０
１間の開口の比例制御は、構成要素２及び２０１の相対
せん断によって可能である。バネ６は、シール部材８を
面２０２に対して押圧状態に保持して漏れを防止する。

【００１５】この構造では、流路４内の流体の圧力は部
材８の真下に限定され、バネ６と共同してシール部材８
を面２０２に押し付ける。流路４内の流体の圧力が増大
すると、シール部材８に作用する流体の力が大きくな
る。従って、流体の圧力が高いときにはシール部材８の
面１６と第２構成要素２０１の面２０２とに大きな接触
圧が与えられる。流体圧が低いときにはバネ６により低
接触圧がもたらされる。

【００１６】図２は、図１に示されている種類のシール
を６個使用する弁組立体である本発明の実施形態を示
す。この弁は３つの位置を有する。第１位置では、この
弁は供給ポート４０から流体を受け入れて、それを吐出
ポート６０へ送る。第２位置では吐出ポート６０は排出
ポート７０を通して空にされる。第３位置はそれらの流
路が閉塞される重なり位置である。

【００１７】本発明のこの実施形態はハウジング手段と
してハウジング２２とハウジングカバー２４とを有す
る。軸心１を有するロータ２８がハウジングの中に置か
れている。ロータ２８は、随意の撓み継手３０及び軸受
３４を介して回転電磁手段３２により回転させられるよ
うになっており、軸受は止め輪５により定位置に維持さ
れるようになっている。その角度位置の制御は、捩りバ
ネ３６により容易になされる。ハウジング２２の右端は
コイルカバー２６により閉じられている。

【００１８】流体供給源（図示せず）から供給ポート４
０を介して流体がハウジングの中に入る。流体はフィル
ター４２とポート４４とを通って、ハウジング２２とロ
ータ２８との間の隙間４５に入る。シール９２は、隙間
４５の右側に設けられていて、ハウジング２２の内側の
機械加工された面９０を押圧する。シール８２は、隙間
４５の左側に設けられていて、ハウジング２２の内側の
機械加工された面８０を押圧する。シール８２及び９２
は、図１に示されているシールの大径のものである。こ
れらは、各々、弁の軸の周囲を完全に囲んで延在してい
る。

【００１９】ロータ内の横断方向流路４６は、流体を隙
間４５からロータ内の流路４８へ送る。横断方向流路４
６は、ロータ２８の両側での隙間４５内の圧力を等しく
する役割も果たす。流路４８はロータの左面のポート４
９まで延びている。図２に示されている相対的角度位置
では、ロータ２８内の供給流路４８は吐出流路６０と直
線上に整列している。

【００２０】外径がＯリング５４で封止され、バネ５２
により押圧される形状適合性のシール部材５０から成る
シールは、ハウジングカバー２４の滑らかな面２５を押
圧し封止する。このシールは、流路４８からの流体の喪
失を防止する。同じく、Ｏリング６６を伴っていてバネ
６４で押されている形状適合性のシール部材６２から成
るシールがハウジングカバー２４内で排出ポート６０を
囲んでいる。このシールは、ポート６０がロータ２８の
面２９により閉じられる重なり位置に弁があるときに吐
出ポートからの流体の喪失を防止する。排出ポート７０
がハウジングカバー２４に設けられている。静止Ｏリン
グ１２はハウジング２２とハウジングカバー２４との間
からの流体の喪失を防止する。

【００２１】図３は、図２に示されている実施形態に使
われているロータの斜視図である。２つの横断方向流路
４６が示されている。横断方向流路４６は、流体がロー
タ内を横断方向に流れることを可能にすると共に、ロー
タの周囲の圧力を一様にする。

【００２２】図３に示されている供給ポート４９は、図
２にも示されている。この弁が図２に示されている供給
位置にあるときには、供給ポート４９は吐出ポート６０
と直線上に整列する。また、排出ポート１００及び１０
２がロータに図示されている。これらはロータ内の内部
流路（図示せず）により接続されている。弁が排出位置
にあるときには、これらのポートは吐出ポート６０及び
排出ポート７０と整列する。

【００２３】回転電磁手段３２と共同して角度位置を設
定する捩りバネ３６が図３に示されている。

【００２４】図４はハウジングカバーを示している。こ
の図は図２の左側から描かれたものである。吐出ポート
は符号６０で表され、排出ポートは符号７０で表されて
いる。捩りバネ３６が回り止め１１０及び１２０と同じ
く図示されている。この回り止めは角度運動を限定する
ものである。

【００２５】本発明のこの実施形態は次のように作用す
る。即ち、電流が回転電磁手段に供給されていないとき
には、この手段はトルクを全く発生しない。このとき捩
りバネ３６はロータを吐出位置（図２に示されている位
置）に位置決めする。回転電磁手段に大電流が供給され
るときには、ロータは回り止め１１０及び１２０により
止められるまで動く。その位置で、ロータ２８が排出ポ
ート６０と７０とを連通させる位置にある状態を示す図
３から了解されるように、カバーの吐出ポート６０と排
出ポート７０とはロータのポート１００及び１０２と連
通する。この位置で、吐出ポート６０から供給される体
積（図示せず）から流体が排出される。

【００２６】中間の強さの電流が回転電磁手段に供給さ
れるときには、ロータは、捩りバネ３６により生じるト
ルクが回転電磁手段から生じるトルクと釣り合う位置へ
移動する。この位置では、どのポートも整列しない。こ
れが重なり位置である。

【００２７】回転電磁手段は、直流モーター、交直両用
モーター、又は回転ソレノイドである。この電磁手段
は、停止状態でごく僅かの電力を必要とするに過ぎない
ように選択される。

【００２８】この実施形態の変形では、上記した種類の
電磁手段の代わりにステップモーターを使用する。ステ
ップモーターは、該モーターに供給されるパルスの数に
応じてその角度を変える。この場合、捩りバネ３６は不
要となる。

【００２９】図５は、図１に示されている種類のシール
を３個使用する弁組立体である本発明の実施形態を示
す。この弁は３つの位置を有する。１つの位置では、流
体が供給ポート１４０から弁に入り、弁はそれを吐出ポ
ート１６０へ送る。他の位置では、吐出ポート１６０は
排出ポート１７０を通して空にされる。第３位置は、流
路が遮断される重なり位置である。

【００３０】本発明のこの実施形態は、ハウジング１２
２とハウジングカバー１２４とを有する。軸心１０１を
有するロータ１２８がハウジングの中に置かれている。
ハウジング１２２とロータ１２８との間の隙間１２３に
より製造公差を考慮した余裕が設けられている。ロータ
１２８は随意の撓み継手１３０及び軸受１３４を介して
回転電磁手段１３２により回転させられるようになって
おり、軸受は止め輪１３５により定位置に保持される。
その角度位置の制御は捩りバネ１３６により容易になさ
れる。ハウジング１２２の右端は軸受取付部材１３７と
コイルカバー１２６とにより閉じられている。

【００３１】流体供給源（図示せず）から流体がポート
１４０を通してハウジングに流入する。流体は、フィル
ター１４２及びポート１４４を通ってハウジング１２２
とロータ１２８との間の隙間１４５に入る。シール１９
２は、隙間１４５の右側に設けられていて、ハウジング
１２２の内側の機械加工された面１９０に押し付けられ
ている。シール１９２は、図１に示されているシール部
材の形態である。このシールは弁の軸心１０１の回りを
完全に囲んで延在している。

【００３２】横断方向流路１４６は、ロータ１２８の両
側における隙間１４５内の圧力を一様にするものであ
る。

【００３３】図５に示されている相対的角度位置では、
ロータ１２８内の供給流路１４９は吐出ポート１６０と
直線上に整列している。

【００３４】Ｏリング１６６を伴っていてバネ１６４に
より押される形状適合性のシール部材１６２から成るシ
ールは、ハウジングカバー１２４の吐出ポート１６０を
囲んでいる。このシールは、ロータの機械加工された面
を押圧し封止する。このシールは、隙間１２３から吐出
ポート１６０への流体の流れを阻止する。

【００３５】ハウジングカバー１２４に排出ポート１７
０も設けられている。このポートは、Ｏリング１７６及
びバネ１７４を伴う形状適合性のシール部材１７２から
成るシールを有する。このシールはロータの機械加工さ
れた面１２９を押圧し封止をする。このシールは、隙間
１２３から排出ポートへの流体の流れを阻止する。

【００３６】静止Ｏリング１１２は、ハウジング１２２
とハウジングカバー１２４との間からの流体の喪失を防
止する。

【００３７】図６は、図５に示されている実施形態に使
われているロータの斜視図である。ハウジング１２２は
供給ポート１４０を有する。ロータ１２８はハウジング
１２２の中に配置されている。ロータ１２８とハウジン
グ１２２の内面との間のシールは包括的に符号１９２で
表されている。これは、ロータとハウジングとの間の空
間における、図の右方への流れを阻止する。ロータを貫
通する流路１４９の端部がこの図に示されている。ロー
タは軸受１３４により装着されており、この軸受は止め
輪１３５により保持され、軸受取付部材１３７内に位置
している。ロータは、コイルカバー１２６内にある回転
電磁手段１３２により駆動される。

【００３８】ハウジングカバー１２４は吐出ポート１６
０を有する。このポートは形状適合性のシール部材１６
２によりロータの面に押圧封止され、この形状適合性の
シール部材１６２は、その外径がＯリング１６６により
封止され、バネ１６４によりロータに押し付けられる。

【００３９】ハウジングカバー１２４は排出ポート１７
０も有する。このポートは形状適合性のシール部材１７
２によりロータの面に押圧封止され、この形状適合性の
シール部材１７２は、その外径がＯリング１７６により
封止され、バネ１７４によりロータに押し付けられる。

【００４０】この弁が図５に示されている供給位置にあ
るときは、供給流路１４９は吐出ポート１６０と整列す
る。また、排出ポート２００及び２０２がロータに図示
されている。これらはロータ内の内部流路により接続さ
れている。

【００４１】この流路は、ロータを直径方向に穿孔する
ことにより設けることのできるものであり、この流路の
１端が符号２０３で図示されている。ポート２００及び
２０３から軸方向に穿孔してこの流路に合同させ、該流
路の両端を塞ぐことによりこの流路は完成する。この流
路の１端は符号２０３で示されている。

【００４２】弁が排出位置にあるときは、ポート２００
は吐出ポート１６０と整列し、ポート２０２は排出ポー
ト１７０と整列する。ポート２００及び２０２はロータ
内の流路により結合されているので、吐出ポート１６０
内の圧力は排出ポート１７０を通して排出される。

【００４３】本発明のこの実施形態は次のように作用す
る。即ち、電流が回転電磁手段に供給されていないとき
には、この回転電磁手段はトルクを全く発生しない。こ
のとき捩りバネ１３６はロータを吐出位置（図５に示さ
れている位置）に位置決めする。回転電磁手段に大電流
が供給されるときには、ロータは回り止め（図示せず）
により止められるまで動く。この位置で、カバーの吐出
ポート１６０と排出ポート１７０とはロータのポート２
００及び２０２と連通する。この位置で、吐出ポート１
６０から供給される体積（図示せず）から流体が排出さ
れる。

【００４４】中間の強さの電流が回転電磁手段に供給さ
れるときには、ロータは、捩りバネ１３６により生じる
トルクが回転電磁手段から生じるトルクと釣り合う位置
へ移動する。この位置では、どのポートも整列しない。
これが重なり位置である。

【００４５】回転電磁手段は、直流モーター、交直両用
モーター、又は回転ソレノイドである。この回転電磁手
段は、停止状態でごく僅かの電力を必要とするに過ぎな
いように選択される。

【００４６】この実施形態の変形では、上記した種類の
電磁手段の代わりにステップモーターを使用する。ステ
ップモーターは、該モーターに供給されるパルスの数に
応じてその角度を変える。この場合、捩りバネ１３６は
不要となる。

【００４７】図５及び６に示されている本発明の実施形
態は、現時点での最も好ましい実施形態である。

【００４８】図７〜１４は、ロータがカバー上の軸によ
り支持される本発明の実施形態を示している。これらの
図は、ロータ３２８にある供給ポート３４０の延長部、
第１ロータ排出ポート３００，第２ロータ排出ポート３
０２，ハウジングカバーにある吐出ポート３６０，及び
ハウジングカバーにある排出ポート３７０の詳細を示し
ている。ハウジング３２２（図１４）は、空気フィルタ
要素（図示せず）を有する入口ポート３８０を有する。
該ハウジングは、カバー３２４の取着用のねじが切られ
た穴３８２を有すると共に、該カバー３２４の正確な位
置決めのためのドエルピン（図示せず）用穴３８４を備
える。

【００４９】ハウジングカバー３２４は、ロータ支持軸
３７６を有すると共に、該ハウジングにあるねじが切ら
れた穴３８２への取着用のボルト（図示せず）のための
クリアランスホール３９２を有する。また、該ハウジン
グカバーは、ハウジングにあるドエルピン用穴３８４に
関して正確に位置決めすべくドエルピン（図示せず）を
受けるドエルピン用穴３９４を有する。

【００５０】ハウジングカバーは、環状スペース３６１
により囲まれた吐出ポート３６０を有する。波形ワッシ
ャもしくは他の弾性手段３６２は、この環状スペース３
６１内に置かれており、環状シール３６３が環状スペー
ス３６１内で弾性手段３６２上に配置される。Ｏリング
（図示せず）が環状シール３６３に形成された溝３６４
内に設けられている。このＯリング用溝は環状スペース
３６１の外径表面に加工してもよい。

【００５１】ハウジングカバーは環状スペース３７１に
より囲まれた排出ポート３７０を有する。波形ワッシャ
もしくは他の弾性手段３７２は、この環状スペース３７
１内に置かれており、環状シール３７３が環状スペース
３７１内で弾性手段３７２上に配置される。Ｏリング
（図示せず）が環状シール３７３に形成された溝３７４
内に設けられている。このＯリング用溝は環状スペース
３７１の外径表面に加工してもよい。

【００５２】ロータ３２８は、ハウジング３２２内に配
置される。該ロータは、供給ポート３４０に加えて、第
１排出ポート３００と第２排出ポート３０２を有する。
これらの排出ポートは、ロータにある通路（図示せず）
によって接続されている。該ロータは、ハウジングカバ
ー３２４にあるロータ支持軸３７６の周りに嵌合する支
持穴３７５を有する。

【００５３】図７〜１４に示した本発明の実施形態は現
在の最も好適な実施形態である。次に、本発明を概括的
に述べる。本発明は、一面においては、供給源から目的
の場所への空気又はその他の流体の流れを制御するため
の弁を提供するものである。流体を内蔵するための内部
空間を各々有する第１及び第２部材が必要である。供給
源からの流体は該第１部材の内部空間に入ることがで
き、該第２部材の内部空間は目的の場所に結合される。
各部材はシール面を有し、その中のポートはその内部空
間と連通する。このシール面は互いに隣接し合ってお
り、その２つの部材は相対的にせん断運動で移動をす
る。

【００５４】該部材のうちの一方にシールが設けられ
る。そのシールは、表面のポートを囲む環状の凹部を有
する。形状適合性の環状のシール部材が該環状凹部に置
かれる。その下にバネが置かれて、それを他方の部材の
表面へ押し付ける。このバネは、コイルバネ、バネ座
金、又はその他の、環状の形状適合性のシール部材に軸
方向の力を作用させることのできるバネである。Ｏリン
グがその形状適合性のシール部材の外径と該環状凹部の
内面との間に置かれる。このＯリングは該形状適合性の
シール部材の外側での漏れを防止する。このＯリング
は、流体の圧力が該形状適合性のシール部材に作用する
のを許すので、封止のために利用し得る圧力は流体の圧
力で増加することになる。流体による力は、バネによる
力に加わる。

【００５５】弁のどのサイクルでも相対運動は生じない
から、このＯリングは殆ど磨耗しないということに注意
しなければならない。形状適合性のシール部材は、該部
材が磨耗するにつれてＯリングに対して相対的に動くに
過ぎない。

【００５６】この弁の相対的せん断運動は、２つの構成
要素の相対的回転により得ることのできるものである。
その場合、形状適合性のシール部材を持っていない構成
要素のシール面は軸対称面である。その様な面の簡単な
実例は、２つの部材の相対的回転の軸心に垂直な平らな
面である。この面は、研磨することのできる滑らかな、
機械加工された面であることが望ましい。形状適合性の
シール部材は、該部材が封止をする面より柔らかい低摩
擦材料で製造されるべきである。この弁の相対運動をす
る２つの構成要素を回転軸受を通して相互に位置決めす
ることができる。

【００５７】本発明は、他面においては、圧力を制御す
るべき体積への供給源からの流体の流れを制御し、その
体積から排出ポートへ流体を排出するための弁を提供す
るものである。ハウジング（これは、例えば本体とカバ
ーなど、複数の構成要素を持つことができる）は３つの
ポート、即ち供給ポート、吐出ポート及び排出ポートを
有する。ロータがこのハウジングの中に置かれ、その角
度位置を制御するための手段が設けられる。第１位置で
は該ロータを通して該供給ポートと該吐出ポートとを結
合させる流路が形成される。第２角度位置では、該ロー
タを通して該吐出ポートと該排出ポートとを結合させる
流路が形成される。該ロータを第３角度位置にも置くこ
とができ、この位置は、前記ポート間に全く流路を生じ
させない重なり位置である。

【００５８】該供給ポートからの流体の喪失を防止する
ためのシールが設けられ、該吐出ポートからの喪失を防
止するためのシールが設けられ、該排出ポートへの喪失
を防止するためのシールが設けられる。

【００５９】供給ポートからの流体の喪失を防止するた
めのシールは、ロータ又はハウジングのいずれに配置す
ることもできるものであって、ロータの軸心の回りを完
全に囲んで延在する。

【００６０】供給ポートからの流体の喪失を防止するた
めのシールは、ロータ又はハウジングの環状凹部と、そ
の凹部に置かれる形状適合性のシール部材とで構成する
ことのできるものである。バネが形状適合性のシール部
材をシール面の方へ押し、形状適合性のシール部材の外
面上のＯリングが形状適合性のシール部材の外側で該凹
部を通して流体が失われるのを防止する。

【００６１】同様に、吐出ポートからの流体の喪失を防
止するシールは、吐出ポートの周囲に延在する環状凹部
で構成することのできるものである。その凹部に形状適
合性のシール部材が置かれる。バネがこの形状適合性の
シール部材をロータのシール面の方へ押し、形状適合性
のシール部材の外面上のＯリングが形状適合性のシール
部材の外側で該凹部を通して流体が失われるのを防止す
る。

【００６２】同様に、排出ポートへの流体の喪失を防止
するシールは、排出ポートの周囲に延在する環状凹部で
構成することのできるものである。その凹部に形状適合
性のシール部材が置かれる。バネがこの形状適合性のシ
ール部材をロータのシール面の方へ押し、形状適合性の
シール部材の外面上のＯリングが形状適合性のシール部
材の外側で該凹部を通して流体が失われるのを防止す
る。

【００６３】ロータのシール面は、ロータの軸に垂直な
平面であってよい。ハウジングに対するロータの相対的
な位置決めを回転軸受手段により行うことができ、ロー
タの回転を回転電磁手段により得ることができる。

【００６４】排出位置の角度を画定するために、回転運
動を限定するストッパを設けることができる。重なり位
置の角度範囲を画定するために、捩りバネを使用するこ
とができ、回転電磁手段に供給される電流を調節してバ
ネのトルクと所望の重なり位置とを釣り合わせることが
できる。

【００６５】本発明は、更に別の面においては、供給源
と、中の圧力を制御するべき体積との間、並びにその体
積と排出ポートとの間での流体の流れを制御するための
弁を提供するものである。第１位置では、この弁は、供
給源と、圧力を制御するべき体積とを結合させる。第２
位置では、この弁は圧力を制御するべき体積と排出ポー
トとを結合させる。重なり位置である第３位置では、こ
の弁を経由する流路は全く形成されない。

【００６６】該弁はハウジング（これは、例えば本体と
カバーなど、複数の構成要素を持つことができる）を有
する。このハウジングの中にロータが置かれる。このハ
ウジング内には、２つの異なる軸方向位置に２つの軸対
称面がある。これらの面は、該ロータの軸心に垂直な平
面であってよい。その２つの軸方向位置のいずれを経由
する流体の流れをも阻止するために、それらの軸対称面
を押圧するシールがロータに設けられる。２つのシール
の軸方向位置の間において供給源からハウジングに流体
が導入される。２つのシールの間の空間においてハウジ
ングとロータとの間に隙間が設けられていて、ハウジン
グの中で流体がロータの周囲を流れることができるよう
になっている。この隙間から、流体はロータ内の内部空
間に流れ込む。

【００６７】ロータは軸対称面を有する（これは、その
軸に垂直な平面であってよい）。ロータ内の内部空間と
連通するポートがこの面に設けられる。２つの追加のポ
ートがこの面に設けられ、それらはロータ内の第２流路
を通して結合される。

【００６８】ハウジングは追加の軸対称面（これはロー
タの軸心に垂直な平面であってよい）を有する。２つの
ポートがこの面に設けられ、その一方は、中の圧力を制
御するべき体積に接続された吐出ポートであり、他方は
排出用である。

【００６９】ロータの軸対称面上の前記の３つのポート
の各々を囲む環状のシールが設けられ、それらのシール
はハウジングの軸対称面を押圧して封止をする。ハウジ
ングの吐出ポートを囲む環状シールも設けられ、このシ
ールはロータの軸対称面を押圧して封止をする。

【００７０】ロータを３つの異なる位置に位置決めする
ための手段が設けられる。１つの位置では、ロータ内の
第１内部空間から供給されつつある流体がハウジングの
吐出ポートに流入する。第２位置では、ロータ内の供給
空間は密閉され、吐出ポートはロータ内の第２流路を通
して排出ポートに接続される。重なり位置である第３位
置では、これらの面の各ポートは密閉され、吐出ポート
への流入も流出も行われなくなる。ロータを横断方向に
通るポートによってロータの外周部の周りの圧力を一様
にすることができる。

【００７１】本発明の現時点での好ましい実施形態と、
他の種々の代替実施形態とを詳しく説明したが、本発明
が属する電気弁の専門家は、本発明の範囲から逸脱せず
に本発明を実施する別の種々の態様に想到するであろ
う。従って、科学と有益な技術との進歩を促進するため
に、特許請求の範囲の欄の記載内容に含まれる全てのも
のに関する排他的権利を特許により限られた期間にわた
って確保する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の種々の実施形態に使われるシール手
段を示す。

【図２】 本発明の１実施形態の中央部断面を示す。

【図３】 図２の実施形態に使われているロータの斜視
図である。

【図４】 図２の実施形態のハウジングの端面図であ
る。

【図５】 本発明の他の実施形態の中央部断面を示す。

【図６】 図５に示されている実施形態の分解図であ
る。

【図７】 ハウジングカバーに取着された軸によりロー
タが支持されている実施形態の斜視図であり、ハウジン
グカバーにある吐出ポートと整列してロータに設けられ
た供給ポートを示している。

【図８】 ロータ供給ポートから吐出ポートへの流路が
半開している図７の実施形態を示す。

【図９】 吐出ポートが閉塞され重なり位置を提供して
いる図７の実施形態を示す。

【図１０】 吐出ポートから排出ポートへの流路が半開
していて吐出ポートにおける圧力の調節された放出を行
っている図７の実施形態を示す。

【図１１】 吐出ポートから排出ポートへの流路が全開
していて吐出ポートにおける圧力の全放出を行っている
図７の実施形態を示す。

【図１２】 図７の実施形態におけるカバーの詳細を示
す。

【図１３】 図７の実施形態におけるカバー及びリング
シールの詳細を示す図である。

【図１４】 ハウジングの詳細を示す図である。

【符号の説明】

１，１０１…ロータの軸心、２…第１の構成要素（第１
部材）、４…流路（第１ポート）、６，３６，５２，６
４，１３６，１６４，１７４…バネ（弾性手段）、８…
シール部材（環状シール手段）、１０，１２，１４…環
状凹部、１８…Ｏリング、２２，１２２，３２２…ハウ
ジング（ハウジング手段）、２８，１２８，３２８…ロ
ータ、３２，１３２…回転電磁手段（位置決め手段）、
３６，１３６…捩りバネ（位置決め手段）、４０，１４
０，３４０…供給ポート、４６，１４６…ロータの横断
方向流路、４８…ロータ内の流路、５０，６２，１６
２，１７２…シール部材、６０，１６０，３６０…吐出
ポート、６２，１６２…シール部材、７０，１７０，３
００，３０２，３７０…排出ポート、８２，９２，１９
２…シール、１１０，１２０…ロータの角度運動を限定
する回り止め、２０１…第２の構成要素（第２部材）、
２０２…滑らかな面（第２面）、２０３…第２ポート、
３６１，３７１…環状スペース、３６２，３７２…弾性
手段、３６３，３７３…環状シール。

フロントページの続き (72)発明者 スコット・グリフィン アメリカ合衆国、サウス・キャロライナ 州、スパータンバーグ、プリムローズ・レ イン 21

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給源から目的の場所への流体の流れを
   制御するための自己摩耗補償弁であって、 （ａ） 少なくとも１つの第１内部空間が内部に形成さ
   れている第１部材と、 （ｂ） 該第１部材に形成されている前記少なくとも１
   つの第１内部空間と連通する少なくとも１つの第１ポー
   トを有する、前記第１部材の第１面と、 （ｃ） 少なくとも１つの第２内部空間が内部に形成さ
   れている第２部材と、 （ｄ） 該第２部材に形成されている前記少なくとも１
   つの第２内部空間と連通する少なくとも１つの第２ポー
   トを有する、前記第２部材の第２面とを備え、 前記第１部材の前記第１面と前記第２部材の前記第２面
   とは、互いに近接するか又は接触するように配置され、
   前記第１面及び前記第２面は、互いに近接するか又は接
   触しながら相対的なせん断運動をすることができるよう
   に形成されており、前記弁は、更に、 （ｅ） 前記第１部材と前記第２部材との間に前記せん
   断運動を生じさせるための手段と、 （ｆ） 前記第１部材内の前記第１内部空間を前記流体
   の前記供給源に接続するための手段と、 （ｇ） 前記第２部材内の前記第２内部空間を前記流体
   の前記目的の場所に接続するための手段と、 （ｈ） 前記第１ポートを囲むように前記第１部材に形
   成された、外径及び内径を有する環状凹部と、 （ｉ） 前記環状凹部に配置された、外径及び内径を有
   する環状シール手段と、 （ｊ） 前記環状凹部に配置され、前記環状シール手段
   を片寄せて前記第２部材の前記第２面に押し付ける弾性
   手段と、 （ｋ） 前記環状シール手段の前記外径と前記環状凹部
   の前記外径との間に配置され、前記環状シール手段の前
   記外径と前記環状凹部の前記外径との間での流体の流れ
   を阻止するＯリングとを備え、 前記第２ポートは、前記せん断運動の方向を横断する、
   前記環状シール手段の前記外径より小さい寸法を有し、 前記第１部材と前記第２部材との間に前記せん断運動を
   生じさせるための前記手段は、少なくとも、前記第１ポ
   ートを前記第２ポートと連通させる第１位置と、前記第
   １ポートを前記第２部材の前記第２面により閉塞させる
   第２位置とを与えるようになっていて、前記環状シール
   手段が前記第１面と前記第２面との間での流体の流れを
   阻止するようになっており、 前記第１ポート及び前記第２ポートのうちの少なくとも
   一方は、前記せん断運動の方向に平行な方向の寸法が前
   記せん断運動の前記方向に垂直な方向における寸法より
   も大きく、 前記流体の圧力は、前記弾性手段と共同して、前記圧力
   の値の上昇に従って増大する力で前記環状シール手段を
   前記第２面の方へ片寄せることを特徴とする自己摩耗補
   償弁。
2. 【請求項２】 前記第２部材の前記第２面は、少なくと
   も回転面の一部分として形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の自己摩耗補償弁。
3. 【請求項３】 前記第２部材の前記第２面は、平面とし
   て形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自
   己摩耗補償弁。
4. 【請求項４】 前記第２部材の前記第２面は、平滑であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の自己摩耗補償弁。
5. 【請求項５】 前記環状シール手段は、少なくとも前記
   第２面の一部分より軟らかい低摩擦材料から作られてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の磨耗情報補償弁。
6. 【請求項６】 供給源から、中の圧力を制御するべき体
   積への流体の流れを制御するための弁において、前記弁
   は、 （ａ） 供給ポート、吐出ポート及び排出ポートを有す
   るハウジング手段と、 （ｂ） 該ハウジング手段の中に配置された、軸心を有
   するロータと、 （ｃ） 該ロータを介して前記供給ポートと前記吐出ポ
   ートとの間に第１流路を形成させる第１角度位置に前記
   ロータを前記ハウジング手段に対して相対的に位置決め
   するための手段と、 （ｄ） 前記ロータを介して前記吐出ポートと前記排出
   ポートとの間に第２流路を形成させる第２角度位置に前
   記ロータを前記ハウジング手段に対して相対的に位置決
   めするための手段と、 （ｅ） 前記供給ポート及び前記吐出ポートの間の前記
   第１流路を閉塞させ、且つ前記吐出ポート及び前記排出
   ポートの間の前記第２流路を閉塞させる、重なり位置で
   ある第３角度位置に前記ロータを位置決めするための手
   段と、 （ｆ） 前記ロータと前記ハウジング手段との間に配置
   されて前記供給ポートからの流体の喪失を防止するため
   の第１シール手段と、 （ｇ） 前記ロータと前記ハウジング手段との間に配置
   されて前記吐出ポートからの流体の喪失を防止するため
   の第２シール手段と、 （ｈ） 前記ロータと前記ハウジング手段との間に配置
   されて前記排出ポートを経由する流体の喪失を防止する
   ための第３シール手段とを備え、 前記第１流路及び前記第２流路のうちの少なくとも一方
   は、前記ハウジング手段と前記ロータとの間の境界に少
   なくともその一部分があり、該一部分は、前記ロータの
   回転方向に直交する横断寸法よりも大きい、前記ロータ
   の回転方向に平行な横断寸法を有する、弁。
7. 【請求項７】 請求項６記載の弁であって、前記第１シ
   ール手段は、 （Ｉ） 前記ロータの前記軸心の回りに線対称に、前記
   ロータ及び前記ハウジングの第１のものに配置された表
   面の一部として形成された第１表面と、 （II） 前記ロータ及び前記ハウジングの第２のものに
   配置され、前記第１表面を押圧する対応するシール部材
   とを備える、 弁。
8. 【請求項８】 請求項６記載の弁であって、前記第２シ
   ール手段は、 （Ｉ） 前記吐出ポートを囲んで前記ハウジング手段に
   形成されると共に、外径及び内径を有する環状の凹所
   と、 （II） 該環状の凹所内に配置されると共に、外径及び
   内径を有する環状のシール部材と、 （III） 前記ロータを押圧するように前記環状のシール
   部材を偏倚して、前記環状の凹所内に配置された弾性手
   段と、 (IIII) 前記環状のシール部材の前記外径と前記環状の
   凹所の前記内径との間に配置されて、該環状のシール部
   材の前記外径と該環状の凹所の前記外径との間の流体の
   流れを防止するように作用するＯリングとを備える、 弁。
9. 【請求項９】 請求項６記載の弁であって、前記第３シ
   ール手段は、 （Ｉ） 前記排出ポートを囲んで前記ハウジング手段に
   形成されると共に、外径及び内径を有する環状の凹所
   と、 （II） 該環状の凹所内に配置されると共に、外径及び
   内径を有する環状のシール部材と、 （III） 前記ロータを押圧するように前記環状のシール
   部材を押圧して、前記環状の凹所内に配置された弾性手
   段と、 (IIII) 前記環状のシール部材の前記外径と前記環状の
   凹所の前記外径との間に配置されて、該環状のシール部
   材の前記外径と該環状の凹所の前記外径との間の流体の
   流れを防止するように作用するＯリングとを備える、 弁。