JP4154120B2 - 電磁式の圧力制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の電磁式の圧力制御弁から出発する。このような形式の圧力制御弁は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３４２５９１号明細書に基づきすでに公知である。この圧力制御弁はケーシング内に可動に案内された弁スプールを有している。この弁スプールの位置は電磁的に調節可能である。弁スプールの目下の制御位置は、電磁コイルへの適当な通電によって連続的に可変である。この圧力制御弁の、使用事例に応じた機能を得るためには、弁スプールと弁スプールガイドとの製造時における高い精度が必要となる。このような高い精度を得るためには圧力制御弁のシール性と製造コストとが大きく関係している。さらに、この弁スプールは、その有効受圧面が比較的大きいことに基づき、比較的高い操作力を必要とする。
【０００２】
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第４３３７７６３号明細書に基づき、「圧力制御弁」と呼ばれているものの、本発明の対象とは異なり「切換弁」として働くような弁が公知である。この弁の弁部分には、ポペット弁またはシート弁とも呼ばれている２つの座弁が設けられている。両座弁の弁部材のうちの一方は円錐体として形成されており、したがってこの弁部材は対応する弁座に対して、実現のためには高価となる正確な同心的配置を必要とする。この公知の弁は本発明の対象とは異なり、規定された３つの切換位置に移動可能であり、それゆえに消費器に、電磁コイルへ供給される電流に関連した、連続的に延びる圧力制御特性線を形成することができない。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた、本発明による電磁式の圧力制御弁は従来のものに比べて、圧力制御弁の個々の構成部分に課せられる精度要求がより少なくて済むと同時に、圧力制御弁の特に終端位置において比較的高いシール性が保証されるという利点を有している。これにより、製造コストを減少させると同時に、機能特性、特に望ましくない漏れを改善することができる。このことは、弁部材をシーティング構造に形成することにより達成される。このことには、圧力制御弁が同軸性のずれや、圧力媒体からの汚染粒子による閉塞に対して比較的安定した性質を有するようになるという別の利点がある。圧力制御弁は、低い圧力の方向に拡張された、連続的に延びる圧力制御特性線を有する運転領域を有していて、比較的小さな磁気操作力しか必要としない。
【０００４】
本発明のさらに別の利点または有利な改良形は請求項２以下に記載されている。たとえば請求項２に記載の構成において規定された、両座弁の液圧的に有効となる受圧面の間の面積比により、ソレノイド部分に面した第２の座弁の閉鎖力を、ソレノイド部分とは反対の側の第１の座弁の開放力よりも大きく形成することが可能となる。これにより、弁スプールに加えられる押圧力が磁気回路の力と平衡するようになる、消費器で入力制御された圧力は第１の座弁の精度に大きく関連する。第２の座弁はコスト的な理由から比較的低い精度で形成され得る。さらに、第２の座弁の孔は、すでに弁部材の全行程の小さな部分において、この孔の十分な絞り機能を引き受ける。この絞り機能は孔の製造誤差に大きく関連しており、開放行程とは無関係である。狭い範囲の製造誤差を有する孔が廉価に製造可能となる。これにより、低いコストで、圧力制御弁の制御圧を最小の圧力範囲にまで特に正確に調節することができる。平座弁は特に、良好なシール特性を有すると同時に、弁座に対する弁部材の同心的な配置に対して比較的小さな要求しか課せられないという点で優れている。
【０００５】
実施例の説明
図１に示した電磁式の圧力制御弁１０の第１実施例は、弁部分１１と、この弁部分１１に対して同軸的に配置されたソレノイド部分１２とから成っている。ソレノイド部分１２はスリーブ状のケーシング１３によって取り囲まれていて、コイル枠体１４に巻き付けられたコイル１５と、このコイル１５の内部へ突入したコイルコア１６と、コイル枠体１４内で可動に案内されたアーマチュアもしくは可動子１７とによって形成される。コイル枠体１４は、コイル１５の巻き付けのあとで特にコネクタケーシング１８を形成するためにプラスチックの射出成形によりプラスチックで取り囲まれている構成部材である。プラスチックの射出成形によりコネクタケーシング１８内に埋め込まれたコンタクトピンおよび線路（図示せず）を介して、コイル１５への電圧供給が行われる。コイルコア１６はコイル１５の、弁部分１１に面した第１の端部に配置されているのに対して、可動子１７はコイル１５の、弁部分１１とは反対の側の第２の端部に配置されている。ソレノイド部分１２の侵入段を形成するために、可動子１７の、コイルコア１６に面した端面には、外径の減径された突出部１９が設けられている。この突出部１９は、コイルコア１６に加工成形された凹部２０に調和されているので、可動子１７は少なくとも部分的にコイルコア１６内にプランジャ式に侵入することができる。さらに、コイルコア１６と可動子１７とはほぼ円筒状に形成されていて、それぞれコイル１５を端面側でカバーする１つのフランジ２１，２２を有している。可動子１７の場合では軸方向でフランジ２１に、円錐台形に成形された延長部２３が続いており、この延長部２３には、可動子１７を支承するために働くダイアフラムスプリング２４が固定されている。このダイアフラムスプリング２４は周面側で可動子１７を越えて突出しており、このダイアフラムスプリング２４の外縁部は、コイル枠体１４にセンタリングされている保持エレメント２５の接触面に支持されている。保持エレメント２５は全周にわたって延びるつばを有しており、このつばは圧力制御弁１０を外部に対して閉鎖するカバー２６を位置固定するために縁曲げされている。
【０００６】
可動子１７はその長手方向軸線に沿って、一貫して延びる収容孔２７を有しており、この収容孔２７内には作動ピストン２８が部分的に圧入されている。作動ピストン２８は可動子１７の、コイルコア側の端部を越えるまで延びていて、自由端部で案内スリーブ３０によって案内される。この案内スリーブ３０は、コイルコア１６に設けられた、可動子１７の収容孔２７に対して同軸的に延びる切欠き３１内に挿入されている。可動子１７とコイルコア１６との間には軸方向に作業ギャップ３２が生じる。
【０００７】
ソレノイド部分１２の通電されていない休止位置では、作動ピストン２８の自由端部が、案内スリーブ３０の、弁部分１１に面した端面と同一平面に位置している。この場合、この案内スリーブ３０は、コイルコア１６によって形成された、弁部分１１のためのフランジ面２９に対して後方にずらされている。この弁部分１１はソレノイド部分１２に結合されていて、圧力制御弁１０の液圧部分を成している。弁部分１１は接続管片３３と閉鎖部材３４と操作部材３５とから成っている。接続管片３３は流入通路３６と戻し通路３７と消費器通路３８とを有している。流入通路３６は周面側の環状通路として形成されており、この環状通路は弁部分１１の、ソレノイド部分１２とは反対の側に配置されている。流入通路３６を成す環状通路は、圧力制御弁１０の長手方向軸線に対して半径方向に案内された分岐通路４０に続いている。この分岐通路４０は盲孔状に形成されていて、圧力制御弁１０の長手方向軸線のすぐ背後の領域で終わっており、この領域で分岐通路４０は接続管片３３内の中心に延びる制御孔４２と合流しており、この制御孔４２はこの箇所で終わっている。この制御孔４２はソレノイド部分１２の切欠き３１と整合している。圧力制御弁１０の内室から汚染物を遠ざけるために、弁部分１１にはポット状のフィルタケージ４３が被せ嵌められており、このフィルタケージ４３内には、このフィルタケージ４３の射出成形時に濾布４１が部分的に露出するように埋め込まれている。流入通路３６のシールは慣用のシールリング４４を用いて行われる。これらのシールリング４４は、弁部分１１の長手方向で見て流入通路３６の上側と下側とで、フィルタケージ４３に設けられた所定の溝に嵌め込まれている。
【０００８】
盲孔状の分岐通路４０の内側の端部には、弁部分１１の、球体の形に形成された閉鎖部材３４が配置されている。この閉鎖部材３４は流入通路３６内の圧力によって弁座へ押圧され、これによって流入側の第１の座弁４５として働く。第１の座弁４５は、制御孔４２が分岐通路４０に開口している箇所に形成されている。流入通路３６から制御孔４２への圧力媒体流は、第１の座弁４５の図示の休止状態では遮断されている。閉鎖部材３４は操作部材３５に作用接続されており、この操作部材３５は、ソレノイド部分１２に面した制御孔４２の端区分に可動に案内されていて、ソレノイド部分１２に対してシールされている。操作部材３５は軸部４６を有しており、この軸部４６には弁部分１１の方向でプランジャ４７が続いている。このプランジャ４７の端面側の端部は、ソレノイド部分１２の通電されていない状態において閉鎖部材３４に押圧力を伝達することなしに接触している。例示的に直角に形成された、軸部４６からプランジャ４７への移行部は操作部材３５に制御縁部５０を形成する。この制御縁部５０はほぼ横方向孔５１の高さに位置している。この横方向孔５１は弁部分１１とこの弁部分１１の制御孔４２とを半径方向に貫通している。横方向孔５１は、戻し通路３７を形成する環状通路に開口している。制御孔４２と横方向孔５１との間の交差箇所では、流入通路３６寄りの側で制御孔４２に、同心的なもみ下げ加工部４８が形成されており、このもみ下げ加工部４８は制御孔４２よりも大きい外径を有している。このもみ下げ加工部４８は制御縁部５０と共に戻し側の第２の座弁４９を形成している。この第２の座弁４９は、ソレノイド部分１２の図示の休止状態では開放されている。この状態では制御縁部５０が、横方向孔５１の壁ともみ下げ加工部４８と制御孔４２と協働して絞りとして作用し、この絞りは消費器接続部３８における圧力レベルを制御する。このためには、消費器通路３８が、閉鎖部材３４に対するバイパス５２によって制御孔４２に接続されている。消費器通路３８は、ソレノイド部分１２とは反対の側で圧力制御弁１０の端面側の端部に配置されており、フィルタケージ４３の濾布４１によって消費器通路３８への不純物の侵入が防止される。
【０００９】
以下に、本発明による圧力制御弁１０の機能形式を、磁気回路を形成するソレノイド部分１２の通電されていない休止状態と、通電された状態とに分けて説明する。
【００１０】
すでに説明したように、通電されていない休止状態では閉鎖部材３４が、対応する弁座に位置していて、これにより流入通路３６を通る圧力媒体流を遮断している。この状態では、消費器通路３８と戻し通路３７との間に、バイパス５２を介した直接的な接続が形成されているので、圧力媒体は、消費器通路３８に接続された消費器６０から、戻し通路３７に接続されたタンク６１へ流出することができる。この時、制御縁部５０は、絞り機能を発揮しない位置にあるので、消費器通路３８には戻し通路３７の圧力が形成される。
【００１１】
これに対してコイル１５が通電された状態では、閉鎖部材３４が、可動子１７と操作部材３５との変位運動によって開放位置へ移動させられる。その結果、圧力媒体は、流入通路３６に接続された圧力発生器６２から制御孔４２へ流入して、消費器通路３８へ向かう部分流と、戻し通路３７へ向かう部分流とに分流される。この時、操作部材３５の制御縁部５０は第２の座弁４９の弁座に接近しているので、制御縁部５０は、流入通路３６から戻し通路３７に流れる部分流を絞る。
【００１２】
流入通路３６に接続された圧力発生器６２に後置されている絞り６３によって、消費器通路３８内の圧力が流入通路３６の圧力よりも小さくなるような運転状態を調節することができる。電磁コイル１５に流れる電流の大きさによって、可動子１７に付与され、ひいては操作部材３５に付与される変位運動の大きさを電気的に変えることができる。これにより、制御縁部５０の絞り作用と、消費器接続部３８における圧力特性とを、その都度の使用に応じて固有に調節することができる。前記圧力制御弁１０の、低い圧力範囲においても連続的に延びる特性線を得るためには、流入側の第１の座弁４５の、圧力負荷される面、つまり受圧面Ａ１が第２の座弁４９の、対応する受圧面Ａ２と共に、０．３よりも小さい比を成していることが重要となる。可動子１７もしくは操作部材３５に付与された変位運動の戻しは、コイル１５の通電されていない状態において流入通路３６のハイドロリック圧力によって行われる。
【００１３】
図２に示した圧力制御弁１０ａの第２実施例は、弁部分１１ａの構造が変えられている点で第１実施例とは異なる。第２実施例で使用される、変えられたの構成部分には、以下において記号ａにより特徴付けられており、第１実施例の場合と同一の構成部分については図１の場合と同じ符号が用いられている。
【００１４】
弁部分１１ａの相違点の１つは、流入通路３６ａの位置と消費器通路３８ａの位置とが互いに入れ換えられていることである。これに相応して、圧力発生器６２に連結された流入通路３６ａは弁部分１１ａの端面側の端部に設けられており、そして液圧式の消費器６０に接続された消費器通路３８ａは、横方向孔５１ａに開口した環状通路として形成されている。タンク６１に接続された戻し通路３７は、変更されずに弁部分１１ａの、ソレノイド部分１２に面した側に配置されたままである。流入通路３６ａと消費器通路３８ａとの間の接続は軸方向孔５５によって行われる。この軸方向孔５５は、ソレノイド部分１２の図示の通電されていない状態では閉鎖部材３４によって閉鎖されている。この状態では戻し通路３７ａと消費器通路３８ａとの間に、絞られていない圧力媒体接続が生じる。閉鎖部材３４の操作は第１実施例と同様に制御孔４２ａを貫通する操作部材３５ａによって行われる。しかし、この操作部材３５ａは第２実施例では２つの部分から形成されていて、つまり軸部４６ａと、この軸部４６ａ内に押し込まれたプランジャ４７ａとから成っている。操作部材３５ａの一層良好な案内とセンタリングとを達成するために、横方向孔５１ａ内には穴付きラグ状に形成されたブラケット５６が突入している。このブラケット５６は操作部材３５ａのプランジャ４７ａを案内していて、図面からは分からないが接続管片３３ａに結合されている。ブラケット５６は横方向孔５１ａの中央に配置されていて、全ての側で流過する圧力媒体によって取り囲まれる。閉鎖部材３４が開放された状態では、軸方向孔５５が、流入通路３６ａに連結された圧力発生器６２のための絞りとして働くので、圧力発生器６２のための、外部に配置された絞りを不要にすることができる。第２実施例は、弁部分１１に対角線方向に延びるという理由から製造に手間のかかるバイパス５２なしで十分となり、しかも操作部材３５ａのための第２の案内部をブラケット５６の形で形成することを可能にする。さらに、流入側の圧力発生器６２のための絞り６３も圧力制御弁１０に組み込まれており、圧力制御弁１０ａの接続部は顧客のもとでの使用条件に関して、一層好都合に配置されている。
【００１５】
当然ながら、本発明の根本思想から逸脱することなしに上記実施例における別の変更や補足が可能である。このことに関して念のために付言しておくと、圧力制御弁１０を、上で説明したように常閉弁として、つまりコイル１５の通電により閉鎖部材３４が開かれるような常時閉の弁として形成する他に、「常開弁」として形成することもできる。「常開弁」の場合には、上で説明したソレノイド部分１２とは異なり、主としてコイルコア１６と可動子１７との配置が置き換えられている。これにより可動子１７は、コイル１５が通電されると、圧縮ばねのばね力に抗して、閉鎖エレメント３４が閉鎖位置へ移動するように運動させられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による圧力制御弁の第１実施例の縦断面図である。
【図２】 本発明による圧力制御弁の第２実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ 圧力制御弁
１１，１１ａ 弁部分
１２ ソレノイド部分
１３ ケーシング
１４ コイル枠体
１５ コイル
１６ コイルコア
１７ 可動子
１８ コネクタケーシング
１９ 突出部
２０ 凹部
２１，２２ フランジ
２３ 延長部
２４ ダイアフラムスプリング
２５ 保持エレメント
２６ カバー
２７ 収容孔
２８ 作動ピストン
２９ フランジ面
３０ 案内スリーブ
３１ 切欠き
３２ 作業ギャップ
３３，３３ａ 接続管片
３４ 閉鎖部材
３５，３５ａ 操作部材
３６，３６ａ 流入通路
３７ 戻し通路
３８，３８ａ 消費器通路または消費器接続部
４０ 分岐通路
４１ 濾布
４２ 制御孔
４３ フィルタケージ
４４ シールリング
４５ 第１の座弁
４６，４６ａ 軸部
４７，４７ａ プランジャ
４８ もみ下げ加工部
４９ 第２の座弁
５０ 制御縁部
５１，５１ａ 横方向孔
５２ バイパス
５５ 軸方向孔
５６ ブラケット
６０ 消費器
６１ タンク
６２ 圧力発生器
６３ 絞り
Ａ１，Ａ２ 受圧面

Claims (6)

1. ソレノイド部分（１２）と弁部分（１１，１１ａ）とから成る電磁式の圧力制御弁（１０，１０ａ）であって、ソレノイド部分（１２）が、電気的に制御可能な少なくとも１つのコイル（１５）と、コイルコア（１６）と、移動可能に案内されたアーマチュアもしくは可動子（１７）とを有しており、弁部分（１１，１１ａ）が、流入通路（３６，３６ａ）と、戻し通路（３７）と、消費器通路（３８，３８ａ）と、前記可動子（１７）と協働する弁エレメント（３４，３５，３５ａ）とを有している形式のものにおいて、弁部分（１１，１１ａ）が、閉鎖部材（３４）を備えた、弁部分（１１，１１ａ）の流入通路（３６，３６ａ）に配置された第１の座弁（４５）を形成していて、可動子（１７）と閉鎖部材（３４）との間に接続された操作部材（３５，３５ａ）を有しており、該操作部材（３５，３５ａ）が、プランジャ（４７）で、弁部分（１１，１１ａ）に設けられた制御孔（４２，４２ａ）を貫通していて、制御縁部（５０）を有しており、該制御縁部（５０）が、該制御孔（４２，４２ａ）と協働して第２の座弁（４９）を形成しており、ソレノイド部分（１２）が、少なくとも部分的にコイルコア（１６）内へ侵入する可動子（１７）の形の侵入段を形成しており、第１の座弁（４５）の、液圧的に有効となる受圧面（Ａ１）が、第２の座弁（４９）の、液圧的に有効となる受圧面（Ａ２）と共に、０．３よりも小さい比を成しており、操作部材（３５，３５ａ）のプランジャ（４７）が、圧力制御弁（１０）の制御位置で閉鎖部材（３４）を、対応する弁座から引き離すようになっており、操作部材（３５，３５ａ）の前記制御縁部（５０）が、圧力制御弁（１０）の制御位置で、流入通路（３６，３６ａ）から戻し通路（３７）に流れる圧力媒体流を絞っていることを特徴とする、電磁式の圧力制御弁。
2. 操作部材（３５，３５ａ）が、軸部（４６，４６ａ）とプランジャ（４７，４７ａ）とを有しており、操作部材（３５，３５ａ）に設けられた前記制御縁部（５０）が、軸部（４６，４６ａ）からプランジャ（４７，４７ａ）への移行部に形成されており、前記制御縁部（５０）が、第２の座弁（４９）の開放された終端位置では絞り作用を有していない、請求項１記載の圧力制御弁。
3. 消費器通路（３８）が、弁部分（１１）の端面側の端部に配置されていて、流入通路（３６）に対するバイパス（５２）を介して戻し通路（３７）に接続されており、該バイパス（５２）が、圧力媒体の流れ方向で見て前記制御縁部（５０）の手前の領域で制御孔（４２）に開口している、請求項１または２記載の圧力制御弁。
4. 流入通路（３６）と戻し通路（３７）とが、側方で制御孔（４２）から分岐している、請求項３記載の圧力制御弁。
5. 流入通路（３６ａ）が、弁部分（１１ａ）の端面側の端部に配置されており、消費器通路（３８ａ）と戻し通路（３７）とが、側方で制御孔（４２ａ）から分岐している、請求項１または２記載の圧力制御弁。
6. 流入通路（３６ａ）と制御孔（４２ａ）とが横方向孔（５１ａ）に開口しており、該横方向孔（５１ａ）が、作業接続部を成す消費器接続部（３８ａ）へ移行しており、前記横方向孔（５１ａ）にブラケット（５６）が形成されており、該ブラケット（５６）が全ての側で圧力媒体によって取り囲まれていて、操作部材（３５ａ）のためのガイドを形成している、請求項５記載の圧力制御弁。

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