JP4773108B2 - 弁 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した弁に関する。

一端部でアクチュエータに作用接続されていて、他端部で弁座と協働している弁閉鎖体を備えた弁は公知である。弁のケーシングは、アクチュエータ室と圧力室とを有しており、アクチュエータ室はガイド通路を介して圧力室に接続されている。弁閉鎖体はガイド通路内に支承されていて、この場合、ガイド通路と弁閉鎖体との間のより長い長さを有する狭いガイドギャップが、圧力室をシールするためにも設けられており、これによって圧力室からアクチュエータ室に圧力媒体が達することはない。狭いガイドギャップは、例えば、マグネットアンカをマグネットヘッドに対して、及び弁閉鎖体を弁座に対して正確に整列させるために用いられる。この弁においては、弁座、ガイド通路及び弁閉鎖体の位置及び形状が互いに正確に合致していなければならない。真円性誤差又は位置誤差によって、非気密性が生じるか、又は弁の固着さえも発生することになる。このような高い要求によって、この弁は非常に費用がかかり、かつ製造が高価なものとなる。
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８２６０４７号明細書

そこで本発明の課題は上記のような従来技術における欠点を取り除くことである。

この課題を解決した本発明の弁によれば、弁閉鎖体が２つの部分より構成されていて、第１の閉鎖体区分と第２の閉鎖体区分とを有しており、この場合、第２の閉鎖体区分が、弁閉鎖体の弁軸線に対して横方向にしゅう動可能であり、前記弁が、アクチュエータ室と圧力室とを備えたケーシングを有しており、前記第１の閉鎖体区分が、マグネットヘッドのヘッド底部内に形成されたガイド通路を通って、前記アクチュエータ室から圧力室まで延びており、前記第２の閉鎖体区分が圧力室内に配置されており、前記第１の閉鎖体区分とガイド通路との間に、圧力室をシールするための狭いガイドギャップが設けられている。

本発明による弁は、弁閉鎖体が２つの部分より構成されていて、第１の閉鎖体区分と第２の閉鎖体区分とを有しており、この場合、第２の閉鎖体区分が、弁閉鎖体の開放方向に対して横方向にしゅう動可能に構成されていることによって、簡単な形式で製造コストを安価にすることができる、という利点を有している。このような形式で、形状公差及び位置公差に対する要求は著しく低下されるので、弁の各部品は、安価な製造費用及び安価なコストで製造することができる。

従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した弁の有利な実施態様及び改良が可能である。

弁が、アクチュエータ室と圧力室とを備えたケーシングを有しており、またこの場合、第１の閉鎖体区分がガイド通路を通って圧力室まで延びていれば、特に有利である。

第２の閉鎖体区分が圧力室内に配置されていれば、有利である。

また、第１の閉鎖体区分とガイド通路との間に、圧力室をシールするための狭いガイドギャップが設けられていれば、有利である。

有利な実施態様によれば、アクチュエータは、励磁コイルとマグネットアンカとを備えた電磁石である。何故ならば、アクチュエータの特に安価な実施例が得られるからである。

第１の閉鎖体区分が、第２の閉鎖体区分に向いた側の端部で第１のショルダを有していて、第２の閉鎖体区分が、第１の閉鎖体区分に向いた側の端部で第２のショルダを有していれば、特に有利である。何故ならば、このような形式で第２の閉鎖体区分のガイドされた横方向運動が可能だからである。

ばね部材が設けられていて、該ばね部材は第２のショルダを備えた第２の閉鎖体区分を、第１の閉鎖体区分の第１のショルダに向かって押し付けるようになっていれば、有利である。何故ならば、このような形式で、第２の閉鎖体区分はそれぞれ第１の閉鎖体区分に確実に当接することができるからである。これによって、第１の閉鎖体区分のストロークは完全に、第２の閉鎖体区分に伝達される。

さらにまた、ばね部材が、第２の閉鎖体区分を環状に包囲しており、ばね部材と第２の閉鎖体区分との間で、前もって規定された環状ギャップが設けられていれば、有利である。何故ならばこのような形式で、第２の閉鎖体区分の横方向可動性が、環状ギャップの寸法に限定されるからである。

本発明による弁は一般的に、容積流を制御するために使用される。

本発明による弁はケーシング１を有しており、このケーシング１内に、弁閉鎖体３を軸方向で調節するためのアクチュエータ２が配置されている。アクチュエータ２は例えば、励磁コイル５とマグネットアンカ６とから成る電磁石４である。しかしながら弁閉鎖体３は、電磁石としての別のアクチュエータによっても調節することができる。電磁石４は励磁コイル５及びマグネットアンカ６と共にいわゆるマグネットヘッド８内に設けられており、このマグネットヘッド８は例えばケーシングの一部である。マグネットアンカ６はマグネットヘッド８内で励磁コイル５によって包囲されている。励磁コイル５は例えばマグネットアンカ６に対して環状壁７によって気密にシールされている。

ケーシング１は、アクチュエータ室１０と圧力室１１とを有しており、この場合、アクチュエータ室１０は、例えばマグネットヘッド８のヘッド底部９によって圧力室１１に対して仕切られている。

本発明による弁は、入口通路１５と出口通路１６とを有しており、この場合、入口通路１５と出口通路１６とは、それぞれケーシング１の圧力室１１に流体接続されている。入口通路１５は上流側で例えば圧力ライン１に接続されていて、出口通路１６は下流側で制御ライン１８に流体接続されている。圧力ライン１７は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９８２６０４７号明細書に従って上流側で高圧ポンプ３２に接続されており、この高圧ポンプ３２は、圧力媒体例えばオイルを高圧下で本発明による弁及び制御ライン１８を介して液圧ピストン３３に圧送し、この液圧ピストン３３はガス交換弁を制御する。制御ライン１８は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９８２６０４７号明細書に従って下流側で液圧ピストン３３に接続されている。

本発明によれば弁閉鎖体３は、第１の閉鎖体区分３．１と第２の閉鎖体区分３．２とを有する２つの部分より構成されており、この場合、第２の閉鎖体区分３．２は弁軸線２５に対して横方向にしゅう動可能である。このような形式で製造時の偏心性誤差を補償することができる。

ばね部材２３は、ばね部材２３と第２の閉鎖体区分３．２との間に所定の環状ギャップ２８が設けられていることによって、弁軸線２５に対して横方向の第２の閉鎖体区分３．２の可動性を制限する。このような形式で、第２の閉鎖体区分３．２は、環状ギャップ２８の寸法だけ弁軸線２５に対して横方向にしゅう動可能である。第１の閉鎖体区分３．１はアクチュエータ２と作用接続していて、第２の閉鎖体区分３．２は弁座１２と協働する。

弁座１２は、圧力室１１に向いた側の、出口通路１６の端部に設けられている。弁座１２は例えば円錐形に構成されていて、この場合、弁座１２に向いた側の、閉鎖体区分３．２の端部は例えば球状に構成されていて、弁座１２と共に球／円錐形座部を形成している。しかしながら。円錐形／円錐形座部又はこれを類似のものを設けてもよいことは明らかである。球／円錐形座部又は円錐形／円錐形座部によって、弁閉鎖体と弁座１２との間の線接触が得られ、この線接触によって、閉鎖された弁の非常に良好なシールが保証される。

弁閉鎖体３は例えば円筒形状のロッド及び／又は中空体として構成されている。

第１の閉鎖体区分３．１は例えばマグネットアンカ６に機械的に結合されていて、アクチュエータ室１０からマグネットヘッド８のヘッド底部９内に形成されたガイド通路１３を通って圧力室１１まで延びている。第１の閉鎖体区分３．１はガイド通路１３内でガイドされている。ガイド通路１３の直径は、少なくとも区分的に、第１の閉鎖体区分３．１の直径よりもやや大きいだけであるので、ガイド通路１３と第１の閉鎖体区分３．１との間の非常に狭いガイドギャップ２９が形成される。この狭いガイドギャップ２９は、マグネットアンカ６をマグネットヘッド８に対する位置に関連して正確に位置決めし、ガイドする課題を有している。しかもこの狭いガイドギャプは、圧力室１１をアクチュエータ室１０に対してシールする。

第２の閉鎖体区分３．２は圧力室１１内に配置されており、この場合、第１の閉鎖体区分３．１は、その第２の閉鎖体区分３．２に向けられた端部における端面側が、第２の閉鎖体区分３．２の端面に当接している。例えば第１の閉鎖体区分３．１は、その第２の閉鎖体区分３．２に向いた側の端部において第１のショルダ２１を有していて、第２の閉鎖体区分３．２はその第１の閉鎖体区分３．１に向いた側の端部において第２のショルダ２２を有している。

圧力室１１内に配置されたばね部材２３はその一端部が、第２の閉鎖体区分３．２の第２のショルダ２２に当接していて、その他端部が、弁座１２の周囲を巡って環状に配置された、圧力室１１の端面２４に当接しており、第２のショルダ２２と端面２４との間で圧力によってプレロード（予荷重）をかけられている。ばね部材２３は例えば圧縮コイルばねであって、第２の閉鎖体区分３．２を環状に巡って配置されている。ばね部材２３は、第２の閉鎖体区分３．２の第２のショルダ２２を第１の閉鎖体区分３．１の第１のショルダ２１に押し付ける。ばね部材２３によって第２の閉鎖体区分３．２の第２のショルダ２２に常に押し付け力が作用し、それによって第２のショルダ２２は常に、第１の閉鎖体区分３．１の第１のショルダ２１に当接している。このような形式で、アクチュエータ２のストロークが第１の閉鎖体区分３．１を介して完全に第２の閉鎖体区分３．２に伝達されることが保証される。

マグネットアンカ６と、ガイド通路１３と、第１の閉鎖体区分３．１と、第２の閉鎖体区分３．２と、ばね部材２３と、弁座１２とは、弁軸線２５を基準にして例えば互いに同心的に配置されており、この場合、アクチュエータ２は、第１の閉鎖体区分３．１と第２の閉鎖体区分３．２とを有する弁閉鎖体３を、弁を開閉させるために、弁軸線２５の方向で移動することができる。製造時の偏心性誤差は、第１の閉鎖体区分３．１及び第２の閉鎖体区分３．２のしゅう動性によって、閉鎖体３の開放方向２５に対して横方向に補償される。従って弁閉鎖体３の開放方向及び閉鎖方向は、弁軸線２５の方向に延びている。

本発明による弁は、例えばアクチュエータ２のスイッチオフ時に開放され、アクチュエータ２のスイッチオン時に閉鎖されるようになっているか、又はその逆である。

励磁コイル５に給電されると、マグネットヘッド６に磁界が発生し、この磁界がマグネットアンカ６を例えばマグネットヘッド８のヘッド底部９に向かって引き寄せる。第１の閉鎖体区分３．１はマグネットアンカ６と機械的に連結されているので、第１の閉鎖体区分３．１は、マグネットアンカ６と同じストロークで弁座１２に向かって移動し、このストロークを完全にばね部材２３のばね力に抗して第２の閉鎖体区分３．２に伝達する。この閉鎖運動中に第２の閉鎖体区分３．２は、例えば円錐形の弁座１２によってセンタリングされ、この際に弁軸線２５に対して横方向の補償運動を行う。この補償運動時に、第２の閉鎖体区分３．２の第２のショルダ２２は第１の閉鎖体区分３．１の第１のショルダ２１において弁軸線２５に対して横方向にしゅう動する。弁閉鎖体３の第２の閉鎖体区分３．２が弁座１２に当接すると直ちに、弁は閉鎖するので、それ以上の圧力媒体が圧力室１１から補償通路１６に達することはない。

励磁コイル５への給電が遮断されると、磁界は形成されなくなくなるので、弁閉鎖体３は、戻しばねとして働くばね部材２３によって弁座１２から持ち上げられ、再びその初期位置に戻り運動し、それによって弁は再び開放される。

開放された弁において圧力媒体は入口通路１５を介して圧力室１１内に流入し、ここから出口通路１６を介して制御ライン１８に流入する。

弁閉鎖体３を２つの部分から構成したことによって、及び第２の閉鎖体区分３．２が横方向に移動可能であることによって、例えばケーシング１、ガイド通路１３、弁座１２又は弁閉鎖体３におけるより大きい形状の歪み及び位置のずれを補償することができるので、狭い形状公差及び位置公差は不必要であって、弁の製造コストはより安価になる。従来技術のものと比較して、狭い形状公差及び位置公差は省くことができ、より大きい形状公差及び位置公差に置き換えることができる。

本発明の１実施例の概略的な断面図である。

符号の説明

１ ケーシング、 ２ アクチュエータ、 ３ 弁閉鎖体、 ３．１ 第１の弁閉鎖区分、 ３．２ 第２の弁閉鎖区分、 ４ 電磁石、 ５ 励磁コイル、 ６ マグネットアンカ、 ７ 環状壁、 ８ マグネットヘッド、 ９ ヘッド底部、 １０ アクチュエータ室、 １１ 圧力室、 １２ 弁座、 １３ ガイド通路、 １５ 入口通路、 １６ 出口通路、 １７ 圧力ライン、 １８ 制御ライン、 ２１ 第１のショルダ、 ２２ 第２のショルダ、 ２５ 弁軸線、 ２８ 環状ギャップ、 ２９ ガイドギャップ

Claims (4)

1. アクチュエータに作用接続していて、弁座と協働する弁閉鎖体を備えた弁において、
   弁閉鎖体（３）が２つの部分より構成されていて、第１の閉鎖体区分（３．１）と第２の閉鎖体区分（３．２）とを有しており、この場合、第２の閉鎖体区分（３．２）が、弁閉鎖体（３）の弁軸線（２５）に対して横方向にしゅう動可能であり、前記弁が、アクチュエータ室（１０）と圧力室（１１）とを備えたケーシングを有しており、前記第１の閉鎖体区分（３．１）が、マグネットヘッド（８）のヘッド底部（９）内に形成されたガイド通路（１３）を通って、前記アクチュエータ室（１０）から圧力室（１１）まで延びており、前記第２の閉鎖体区分（３．２）が圧力室（１１）内に配置されており、前記第１の閉鎖体区分（３．１）とガイド通路（１３）との間に、圧力室（１１）をシールするための狭いガイドギャップ（２９）が設けられていることを特徴とする、弁。
2. アクチュエータ（２）が、励磁コイル（５）とマグネットアンカ（６）とを備えた電磁石（４）である、請求項１記載の弁。
3. 前記第１の閉鎖体区分（３．１）が、前記第２の閉鎖体区分（３．２）に向いた側の端部で第１のショルダ（２１）を有していて、第２の閉鎖体区分（３．２）が、第１の閉鎖体区分（３．１）に向いた側の端部で第２のショルダ（２２）を有しており、ばね部材（２３）が設けられていて、該ばね部材（２３）は第２のショルダ（２２）を備えた第２の閉鎖体区分（３．２）を、第１の閉鎖体区分（３．１）の第１のショルダ（２１）に向かって押し付ける、請求項１記載の弁。
4. ばね部材（２３）が、第２の閉鎖体区分（３．２）を環状に包囲しており、ばね部材（２３）と第２の閉鎖体区分（３．２）との間で、前もって規定された環状ギャップ（２８）が設けられている、請求項３記載の弁。

Images