JP2004504566A - 比例圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

入口及び出口（４）並びに絞り（１２）の制御のための少なくとも１個の閉鎖手段（７）を備えた弁部と、磁心、磁石コイル及び移動可能に配設された電機子を備えた磁石部とを有する比例圧力制御弁を説明した。電機子と操作部材（１１）が相互作用し、操作部材（１１）は球形の閉鎖手段（７）を操作する。絞り（１２）の液圧有効断面積はおおむね絞り長さ（Ｌ）、絞り直径（Ｄ）及び絞りに入り込む操作部材（１１）の部分の直径（ｄ）で決まる。本発明によれば絞り長さ（Ｌ）と絞り直径（ｄ）の比は２．０未満である。
【選択図】図３

Description

【０００１】
本発明は入口ポート及び出口ポートと、ポートの１つにある絞りの制御のための少なくとも１個の閉鎖手段とを有する弁部、並びに、磁心、磁石コイル及び移動可能に配設された電機子を有する磁石部を備えた比例圧力制御弁に関する。特に入口ポートの絞りの閉鎖手段を操作する操作部材が電機子と相互作用し、制御操作時に操作部材は絞りの中へ少なくとも部分的に入り込んでいる。その場合絞りの液圧有効断面積は、概ね、絞り長さ、絞り直径及び絞り内の操作部材の直径によって決まる。
【０００２】
このような弁は特に国際公開ＷＯ９８／４８３３２により知られている。この弁は少なくとも２つの絞り段を装備し、そのうち２つの段は可変であって、機械的又は液圧的作用のもとで液圧ハーフブリッジの原理により互いに連結されている。２つの可変絞り段は制御圧力室の入口及び出口絞りとして設けられ、それぞれ所定の幾何学的形状の閉鎖体を有する。
【０００３】
ドイツ国特許公報（公開公報）ＤＥ ４４ ２６ １５２ Ａ１は特に自動車自動変速機のシフト圧力制御のために使用される電磁圧力制御弁を記載する。この弁は弁箱と、電機子と連結され電機子により操作される制御スライドとを有し、スライドは圧力媒質入口と負荷機器もしくは帰路又はタンクとの接続を制御する。制御スライドは弁箱内の後部及び前部支点に支承され、調整ばねにより予圧される。
【０００４】
上記の種類の比例圧力制御弁は機能上の性質、特に液圧特性の最適化及び様々な条件での信頼性の向上に関して不断の発展を遂げている。
【０００５】
そこで本発明の課題は、特に低温域で、即ち作動液の高い粘度のもとで流れ抵抗が極めて小さい、特に流量最適化された弁部を有し、液圧特性が改善された比例圧力制御弁を示すことである。
【０００６】
この課題の解決は、冒頭に挙げた種類の比例圧力制御弁から出発して、請求項１に示した特徴によって行われる。発明の有利な実施形態が従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明によれば比例圧力制御弁は流量を決定する入口形状寸法の最適な実施形態を有し、その場合絞り長さと絞り直径の比は２．０未満であり、この流量決定絞りは特に弁の入口ポートに配設されている。こうして本発明に係る弁は好都合なことに特に高い油粘度、即ち低い温度で流れ損失を少なくすることができる。それによって弁の大きな流量と短い応答時間が得られるから、本発明に係る比例圧力制御弁の構造は優れた動特性を可能にする利点がある。
【０００８】
本発明の有利な改良として、操作部材がピン状の端片を有し、この端片が絞りに入り込むことを提案する。なお操作部材の代わりに閉鎖部材の一部が絞りに入り込むことも可能である。その場合絞りの中の操作部材の直径と絞り直径の比は０．９未満、操作部材のピン状端片の直径は１．０ｍｍ未満である。入口側の弁のこのような構造で、特に自動車自動変速機の圧力調整機能の改善が見事に達成される。
【０００９】
本発明の別の構成においては、絞りの入口側及び出口側の端縁の流れに好都合な実施形態が記載される。その場合絞り及び／又は絞りに対応する操作部材端片の半径及び／又は斜面は絞り自体の長さより小さく形成され、特に半径は０．１×絞り長さ以下の値を有する。またそれによって流量を決定する弁の幾何学的形状の極めて小さな流れ抵抗が可能になる。
【００１０】
比例圧力制御弁は２つの弁座形弁をもつ弁部を有し、特に一方の弁座形弁は閉鎖手段として球を備え、他方の弁座形弁は平面弁座として形成されている。それによって本発明の弁は個々の部材の精度に関する要求が少なく、特に末端位置で比較的高い密封性を保証するから、弁を流量最適化すれば漏れも最小化することができる利点がある。
【００１１】
独立した発明をなすことも可能な本発明の特定の実施形態において、２つの弁座形弁の間に補助的な開口隔板が配設され、これが入口側絞りの代わりに入口と出口の間の流量決定断面をなすように構成することを提案する。このような開口隔板でも特にマイナス温度域で極めて小さな流れ抵抗が得られる。上記の開口隔板は前述の環状絞りより正確かつ簡単に製造できる利点がある。またこのように機能を最適化した圧力制御弁によって高い流量と短い応答時間が得られ、制御弁の動特性が改善される。また絞り内の操作部材のピン状端部の万一の心はずれによる影響がない。
【００１２】
入口側弁座形弁と開口隔板の間に水密室を設けることが好ましい。この水密室は例えば柔軟な材料の環状密封体で作製することができる。
【００１３】
作動圧力管を弁体に半径方向にも軸方向にも配設できるように、開口隔板と出口又はタンク側弁座形弁との間に作動圧力管への液圧連絡路を設けることが好ましい。
【００１４】
このような開口隔板を実現するときは、流量決定断面を意図的に開口隔板へ移すために、入口の上記の環状絞りの外径を拡大する。環状絞りの外径の拡大によって最小開放力が増大するから、環状絞りの開放時に開放衝撃が発生する可能性がある。入口側弁座形弁のこの開放衝撃の緩衝のために、ばね、特に圧縮ばねを磁心と電機子の間に設けることを提案する。
【００１５】
磁石部の構造を適応させれば、本発明の比例圧力制御弁によってシフト機能も制御機能も遂行することができる。こうして２種類の機能が１つの弁で可能であるという利点がある。
【００１６】
本発明のその他の目標、利点及び実施形態は図に詳しく示した実施例の下記の説明で明らかである。その場合記述及び／又は図示したすべての特徴は単独で又は任意の適宜な組合わせとして、請求項に記載の要旨及び当該の本文にかかわりなく本発明の主題をなす。
【００１７】
弁部２（図１）は入口４、タンク側出口５及び作動圧力接続部６を有する。また弁部２は入口側の第１の弁座形弁１７及び出口側の弁座形弁１８を装備する。第１の弁座形弁１７の閉鎖手段は球７として形成され、入口側絞り１２を制御する。出口側の弁座形弁１８は平面弁座１９を備えている。平面弁座１９は図４に示す電機子により操作部材１１を介して操作される。操作部材１１はピン状の端片１３を有する。端片１３は入口側絞り１２の閉鎖手段７を操作する。操作部材１１は２つの弁座形弁１７及び１８が液圧ハーフブリッジの原理により連携して開閉されるように設計されている。その場合例えば入口側の弁座形弁１７は閉鎖するが、出口側の弁座形弁１８は開放する。第１及び第２の弁座形弁１７及び１８の間の区域に作動圧力管６との液圧連絡路２２が配設されている。
【００１８】
反対側の末端位置（図２）で入口側の弁座形弁１７は全開であるが、出口側の弁座形弁１８は閉じている（図では同じ部材を同じ参照符号で表示した）。操作部材１１のピン状端片１３が絞り１２を貫通し、球形閉鎖部材７を環状密封面から引き離す。入口４を通って流入する圧力媒質が絞り１２を経て２つの弁座形弁１７及び１８の間の領域に到達する。ここで圧力媒質は向きを転じて液圧連絡路２２を通り、作動圧力管６へ導かれる。
【００１９】
入口側絞り１２（図３）は入口側に半径１４を、また出口側に斜面１６を有する。自動車自動変速機のパイロット弁として使用するための比例圧力制御弁の有利な実施例では、球７の直径が１．５８８ｍｍであり、対応する絞り１２の直径は１．２０ｍｍである。ピン状端片１３の直径ｄは０．６０ｍｍ、絞り長さＬは０．５０ｍｍである。絞り１２の入口側の半径１４は０．０５ｍｍ、端片１３の半径１５は０．０２ｍｍであり、斜面１６は０．２０ｍｍ×４５°で形成されている。
【００２０】
弁部２と磁石部３からなる比例圧力制御弁１の代替構造（図４）を示す。磁石部２はおおむね磁心８、磁石コイル９及び移動可能に配設された電機子１０からなる。電機子１０は操作部材１１と相互作用する。磁心８と電機子１０の間に入口側弁座形弁の開放時の衝撃を緩衝するための圧縮ばね２３が設けられている。磁石部３は給電線２４を介して接続される。
【００２１】
弁部２の基本構造は前述の弁部と同様であるが、圧力管Ｐと連絡する入口４、タンクＴと連絡する出口５及び作動圧力管Ａと連絡する接続部６を有する。入口側の弁座形弁１７と出口側の弁１８の間に開口隔板２０が設けられている。開口隔板２０が弁部の流量決定断面をなすように、環状絞り１２の穴は図１ないし３に示した絞りに比して外径Ｄが僅かに、例えば０．３０ないし０．５０ｍｍだけ拡大されている。このような開口隔板は前述の環状絞りより正確かつ簡単に製造することができる。弁座形弁１７と開口隔板２０の間の室２１は環状体２５によって画定されているから、圧力媒質が作動圧力管６への液圧連絡路２２に到達するには、まず開口隔板２０を貫いて流れなければならない。絞り１２の面積の拡大により場合によって起こる入口側弁座形弁１７の開放力の衝撃を緩衝するために、圧縮ばね２３が磁心８と電機子１０の間に配設されている。
【００２２】
図４に示した末端位置で入口側の環状絞り１２は閉じているが、出口側の弁座形弁１８は開いている。２つの弁座形弁の図示しない逆の末端位置では球７が絞り１２の弁座から引き離され、弁座形弁１８は閉じている。こうして圧力媒質が入口４を通り、環状絞り１２を経て間隙２１に到達する。次に圧力媒質は流量を決定する開口隔板２０及び液圧連絡路２２を経て作動圧力接続部６に到達する。
【図面の簡単な説明】
【図１】入口絞りが閉じている本発明の比例圧力制御弁の弁部の断面図である。
【図２】入口絞りが開いた図１の弁部の図である。
【図３】図２の細部Ｘの拡大図である。
【図４】本発明に係る比例圧力制御弁の別の構造の縮小断面図である。
【符号の説明】
１　比例圧力制御弁
２　弁部
３　磁石部
４　入口
５　出口
６　作動圧力管／接続部
７　閉鎖手段（球）
８　磁心
９　磁石コイル
１０　電機子
１１　操作部材
１２　環状絞り
１３　端片（ピン）
１４　半径
１５　半径
１６　斜面
１７　弁座形弁
１８　弁座形弁
１９　平面弁座
２０　開口隔板
２１　室
２２　液圧連絡路
２３　圧縮ばね
２４　給電線
２５　環状体
Ｐ　圧力管
Ｔ　タンク
Ａ　作動圧力管
Ｘ　細部
ｄ　ピン直径
Ｄ　絞り直径
Ｌ　絞り長さ

Claims (9)

1. 入口及び出口ポート（４、５、６）と、ポートの１つにある絞り（１２）の制御のための少なくとも１個の閉鎖手段（７）と、を有する弁部（２）と、
   磁心（８）、磁石コイル（９）及び移動可能に配設された電機子（１０）を有する磁石部（３）と、
   電機子（１０）と相互作用して閉鎖手段（７）を操作する操作部材（１１）と、を備え、
   絞り（１２）における液圧有効断面積が、概ね、絞り長さ（Ｌ）、絞り直径（Ｄ）及び絞りに入り込む操作部材（１１）の部分の直径（ｄ）によって決まる比例圧力制御弁（１）において、
   絞り長さ（Ｌ）と絞り直径（Ｄ）の比が２．０未満であることを特徴とする比例圧力制御弁。
2. 絞り（１２）の中の操作部材（１１）のピン状端片（１３）の直径（ｄ）と絞りの直径（Ｄ）の比が０．９未満であり、直径（ｄ）が特に１．０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の比例圧力制御弁。
3. 絞り（１２）及び／又は絞り（１２）に対応する操作部材（１１）の端片（１３）の半径（１４、１５）及び／又は斜面（１６）が絞り長さ（Ｌ）より小さく、特に半径が０．１×Ｌ以下の値を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の比例圧力制御弁。
4. 弁部（２）が２個の弁座形弁を有し、特に一方の弁座形弁（１７）が閉鎖手段として球体（７）を備えており、他方の弁座形弁（１８）が平面弁座（１９）として形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の比例圧力制御弁。
5. 入口ポート（４）と出口ポート、特に作動圧力管（６）との間の流量決定断面をなす開口隔板（２０）が２つの弁座形弁（１７、１８）の間に配設されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力制御弁。
6. 入口側の弁座形弁（１７）と開口隔板（２０）の間に水密室（２１）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の比例圧力制御弁。
7. 開口隔板（２０）と出口又はタンク側の弁座形弁（１８）との間に作動圧力管（６）への液圧連絡路（２２）が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の比例圧力制御弁。
8. 入口側の弁座形弁（１７）の開放時の衝撃の緩衝のために、ばね特に圧縮ばね（２３）が磁心（８）と電機子（１０）の間に設けられていることを特徴とする請求項５、６又は７に記載の比例圧力制御弁。
9. 弁（１）によってシフト機能も制御機能も遂行し得ることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の比例圧力制御弁。