| 【発明の名称】 |
方向制御シート弁およびその組み立て方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】フリードリッヒ ツァプフ
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| 【要約】 |
【課題】製造コストと組み立て技術コストを従来の解決法に比べて低減させた方向制御シート弁およびその組み立て方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの弁座（８,１０）のほうへ付勢されている弁体（６）を備え、弁体（６）が弁穴（４）内に配置され、且つ圧力接続部（Ｐ）をタンク接続部（Ｔ）または作動接続部（Ａ）と連通させるため弁座（８,１０）から離間可能である方向制御シート弁。弁座（８,１０）は、プレスばめにより弁穴（４）に挿着されている成形部材（５４,５６）に形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくとも１つの弁座（８,１０）のほうへ付勢されている弁体（６）を備え、弁体（６）が弁穴（４）内に配置され、且つ圧力接続部（Ｐ）をタンク接続部（Ｔ）または作動接続部（Ａ）と連通させるため弁座（８,１０）から離間可能である方向制御シート弁において、弁座（８,１０）が、プレスばめにより弁穴（４）に挿着されている成形部材（５４,５６）に形成されていることを特徴とする方向制御シート弁。
【請求項２】２つの弁座（８,１０）が設けられ、前記３つの接続部（Ｐ,Ａ,Ｔ）を互いに選択的に連通させるため、両弁座（８,１０）に、電磁石（１６）の制御に依存して弁体を接触可能であることを特徴とする、請求項１に記載の方向制御シート弁。
【請求項３】成形部材（５４,５６）が深絞りされたケージ状の金属板、有利には鋼板から製造されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方向制御シート弁。
【請求項４】各ケージ状の成形部材（５４,５６）が、底部に、弁座（８,１０）を形成させた陥没部（５８）または膨出部（６２）を有していることを特徴とする、請求項３に記載の方向制御シート弁。
【請求項５】両成形部材（５４,５６）の間に、圧力媒体のための破断部（６６）を備えた弁体（６）用のガイドスリーブ（６４）が配置されていることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか一つに記載の方向制御シート弁。
【請求項６】ガイドスリーブ（６４）の端部部分が成形部材（５４,５６）の陥没部（５８）または膨出部（６２）で支持されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の方向制御シート弁。
【請求項７】弁座（８,１０）を形成しているケージ状の両成形部材（５４,５６）が、同じ位置指向性で圧入されていることを特徴とする、請求項３から６までのいずれか一つに記載の方向制御シート弁。
【請求項８】成形部材（５４,５６）が、傾斜壁（６０）を介して底部のほうへ段状に形成されていることを特徴とする、請求項３から７までのいずれか一つに記載の方向制御シート弁。
【請求項９】電磁石の凸子（１２）が、圧縮ばね（１８）により、凸子から離隔した弁座（８）に対する接触位置へ付勢されており、その際他の弁座（１０）を貫通することを特徴とする、請求項２から８までのいずれか一つに記載の方向制御シート弁。
【請求項１０】弁体（６）がボールであることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方向制御シート弁。
【請求項１１】電磁石（１６）のコイル体（２２）が弁座（８,１０）のほうへ半径方向に拡大されており、弁ケース（２）の凸子（１２）収容部分がコイル体（２２）の半径方向拡大部分に埋没していることを特徴とする、請求項２から１０までのいずれか一つに記載の方向制御シート弁。
【請求項１２】弁穴（４）に収容されそれぞれ成形部材（５４,５６）に形成されている２つの弁座（８,１０）の一方に選択的に接触可能な弁体（６）を備えた電磁操作式３ポート２位置方向制御弁の組み立て方法において、−第１の弁座（１０）を形成するため第１の成形部材（５６）を圧入し、その際磁石接極子の凸子の位置に依存して圧入深さを選定する工程と、−弁体（６）を挿入する工程と、−第２の弁座（８）を形成するため第２の成形部材（５４）を圧入し、その際磁石接極子の凸子の位置に依存して圧入深さを選定する工程と、を含んでいることを特徴とする前記方法。
【請求項１３】型押し体（７４）による型押しにより各成形部材（５４,５６）に弁座（８,１０）を精密加工することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの弁座のほうへ付勢されている弁体を備え、弁体が弁穴内に配置され、且つ圧力接続部をタンク接続部または作動接続部と連通させるため弁座から離間可能である方向制御シート弁(Wegesitzventil)およびその組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の方向制御シート弁は弁穴を備えた弁ケースを有し、弁穴内には弁体が変位可能に配置されている。弁体は圧縮ばねにより弁座のほうへ付勢される。入口接続部の圧力が所定の値を越えると弁体がその弁座から離間して開口位置へもたらされ、この開口位置において入口接続部は出口接続部、たとえば作動接続部またはタンク接続部と連通する。
【０００３】雑誌「ハイドロリックトレーナー」、第１巻、マンネスマン レックスロートゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング、１９９１年、第２０３頁には、弁体に２つの弁座が付設され、弁体の位置に応じて入口接続部または圧力接続部を作動接続部またはタンク接続部を備えた作動接続部と連通させることができるようにした方向制御シート弁が記載されている。この弁はネガティブなオーバーラップで実施されており、したがって弁体が一方の弁座にも他方の弁座にも当接する中間位置においては、３つの接続部すべてが互いに連通状態になる。
【０００４】特に公称径が小さな方向制御シート弁は直接制御されるのが通常であり、たとえば電磁石のような機械的動作装置を介して制御されるので、弁体を所定の切換え位置にもたらすことができ、或いはこの切換え位置において保持することができる。
【０００５】この種の方向性制御シート弁において問題なのは、電磁石の磁石動作点が弁座の軸線方向の位置に対し比較的正確に整合して、電磁石の切換えが遊びなしに且つ遅延せずに弁体に作用しなければならないことである。
【０００６】すなわち電磁石から弁体までの機械的連鎖系の中にある構成要素は、その公差に関し電磁石の磁石動作点に対し正確に整合していなけばならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題は、製造コストと組み立て技術コストを従来の解決法に比べて低減させた方向制御シート弁およびその組み立て方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によれば、方向制御シート弁においては、弁座が、プレスばめにより弁穴に挿着されている成形部材に形成されていることを特徴とするものである。またこの方向制御弁の組み立て方法においては、すなわち弁穴に収容されそれぞれ成形部材に形成されている２つの弁座の一方に選択的に接触可能な弁体を備えた電磁操作式３ポート２位置方向制御弁の組み立て方法においては、第１の弁座を形成するため第１の成形部材を圧入し、その際磁石接極子の凸子の位置に依存して圧入深さを選定する工程と、弁体を挿入する工程と、第２の弁座を形成するため第２の成形部材を圧入し、その際磁石接極子の凸子の位置に依存して圧入深さを選定する工程とを含んでいることを特徴とするものである。
【０００９】本発明による方向制御シート弁においては、弁座本体は、プレスばめにより弁穴に挿着されている成形部材に形成されている。圧入深さは使用されている電磁石の実際の磁石動作点に対して整合しているので、電磁石の切換えに対して弁が最適に応答するよう保証されている。本発明によれば、圧入深さは、たとえば適当な工具によって設定される。この工具は圧入深さを設定するストッパーを備え、ストッパーは、成形部材を挿着したときに磁石の凸子に接触することができる。磁石動作点と弁座の位置の間には正確な相関関係があるため、方向制御シート弁の切換えに使用される電磁石の線形化は必要なく、したがって本発明による方向制御シート弁の構成は一層簡潔になっている。
【００１０】プレスばめにより挿着される成形部材を備えた弁座の本発明による構成は、いわゆる１−ボール弁において有利に使用でき、すなわち弁体が２つの弁座の間に配置され、よって制御に応じて３つの接続部が所定の態様で互いに連通可能であるような１−ボール弁において有利に使用できる。
【００１１】弁体の制御は、電磁石を用いて有利に行なわれる。特に有利な実施形態では、弁体は電磁石の凸子に作用する圧縮ばねにより１つの弁座のほうへ付勢される。電磁石を操作すると、圧縮ばねの力に抗して凸子が弁体から離間し、その結果弁体は他の弁座のほうへ移動可能である。
【００１２】成形部材が金属板、特に金属薄板から深絞り成形されていれば、成形部材の製造と組み立てが特に簡単である。この場合、有利には、コップ状の成形部材の外径は弁穴に比べて過大に設計されているので、成形部材をプレスばめで挿着可能である。
【００１３】コップ状の成形部材の底部に陥没部または膨出部が形成され、陥没部または膨出部が弁座を形成する破断部を備えていれば、成形部材への弁座の形成が特に簡単である。本発明によれば、実際に使用される弁体よりも大きな径を持つ弁体によって予め型押しすることにより精密加工される。その結果、弁体のための精密な接触面が形成される。
【００１４】１−ボール弁においては、弁体がガイドスリーブにより案内されるのが有利である。ガイドスリーブは圧入された両成形部材の間に配置され、弁体が半径方向へ偏向するのを阻止する。このようにして弁座の確実な閉鎖が保証されている。
【００１５】１−ボール弁において、両成形部材は、片側から弁ケース内へ挿着できるように、且つほぼ同じ位置指向性を持つように、すなわちたとえばその底部が磁石のほうへ指向するように構成されている。弁ケースの半径方向接続部を介しての流入または流出を容易にするため、成形部材は半径方向において段状に形成されており、その結果弁座のほうへの圧力媒体の流動が容易になる。電磁石の凸子は、これに隣接している弁座を貫通して弁体を他の弁座の方向へ付勢するように形成するのが有利である。
【００１６】電磁石のコイル体が弁部分のほうへ半径方向に拡大され、その結果弁ケースの一部分が半径方向拡大部分のなかに侵入することができるように構成すれば、弁ケースを特にコンパクトに構成できる。本発明のその他の有利な構成は、他の従属項の対象である。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、直接制御方式の３ポート２位置方向制御弁１の断面図である。この３ポート２位置方向制御弁１はカートリッジ構成で実施されており、弁穴４を備えた弁ケース２を有している。弁穴４には圧力接続部Ｐと、作動接続部Ａと、タンク接続部Ｔとが開口している。圧力接続部Ｐは軸線方向において弁穴４に開口しており、他方作動接続部Ａとタンク接続部Ｔとは星形の半径方向の穴として形成されている。図１に図示した３ポート２位置方向制御弁は、いわゆる１−ボール弁として実施されており、２つの弁座８,１０を付設した弁体６を有している。次に、これら弁座８,１０について詳細に説明する。
【００１８】図１に図示した基本位置では、弁体６は凸子１２により、図１で右側に図示した弁座８に対し押圧される。凸子１２は電磁石１６の接極子１４と一体に形成されており、圧縮ばね１８により弁体６に接触する位置へ付勢される。
【００１９】以下に詳細に説明する電磁石１６は引張り型磁石として実施されているので、電磁石１６を通電すると、凸子１２は圧縮ばね１８の緊張力に抗して弁体６から離間することができる。
【００２０】電磁石１６は深絞りのハウジング２０を有し、ハウジング２０内にはコイル２４を備えたコイル体２２が収容されている。コイル体２２は、図１で左側に図示した端部部分に、電磁石１６に給電するためのプラグ２６を有している。コイル体２２には金属円板２８が射出成形されている。
【００２１】図１によれば、コイル体２２はその右側の端面に開口する軸穴を有し、この軸穴の中に管３２が挿着されている。管３２は極鉄心３４を有し、極鉄心３４の１つの端面は金属円板２８に当接し、他の端面は磁気的に非伝導性の材料からなる板片３６を備えている。磁心３４は管３２に密に挿着されている。極鉄心３４の、図１で右側の端部部分には、軸方向の袋穴が形成され、その内側の端面で前記圧縮ばね１８が支持されている。これに対応して板片３６は、圧縮ばね１８が貫通する破断部を有している。
【００２２】さらに図１からわかるように、管３２とコイル体２２とはほぼ板片３６の領域において傾斜肩部３８を介して半径方向へ拡大されている。この半径方向に拡大されたコイル体２２および管３２の領域は、延設部４０を受容するために用いる。この延設部４０を介して弁ケース２は電磁石１６と結合しており、より厳密に言えば、コイル体２２およびハウジング２０と結合されている。
【００２３】弁ケース２を貫通している軸穴４では接極子１４が案内されており、その、極鉄心３４に向いている端部部分は、半径方向へ拡大されている。接極子１４の、半径方向へ拡大している部分は、遊びを持って軸穴４で案内されている。接極子１４には中心穴４２が貫通している。中心穴４２は、図１で左側の端面のほうへ拡大している。この拡大部により形成される環状端面に圧縮ばね１８が係合している。
【００２４】中心穴４２に開口する半径方向の穴４６を備えた環状溝４４は、接極子１４の半径方向拡大部分の領域に形成されている。接極子１４は弁座８,１０のほうへ向いている端部部分で先細りになっているので、凸子１２が形成される。この先細りになっている領域には横穴４８が形成されており、この横穴４８において中心穴４２が終わっている。横穴４８は、ほぼタンク接続部Ｔの領域で弁穴に連通している。
【００２５】圧縮ばね１８を収容するためのばね空間と、環状溝４４に隣接している弁ケース２の周壁とによって形成される空間は、穴４２,４６,４８とタンク接続部Ｔを介してタンクと連通しているので、これらの領域には無視できるほどのタンク圧しか発生せず、他方電磁石１６の可動部材の潤滑が保証されている。
【００２６】穴４２,４６,４８の代わりに、接極子１４の外周に、ばね空間をタンク接続部Ｔと連通可能にさせる縦溝を形成してもよい。図１に図示した方向制御弁１のケーシングへの固定は、固定フランジ５０を介して行なわれる。
【００２７】電磁操作可能な方向制御弁１の液圧部分を、図２に拡大図で示す。接続部Ｐ,Ａ,Ｔを相互に密封するため、弁ケース２の外周には３個のＯリング５２が配置されている。ボール状の弁体６のための２つの弁座８,１０は、本発明によれば、第１近似でケージ状に形成されている、深絞りされた２つの成形部材により実施されている。この場合弁座８は第１の成形部材５４に、弁座１０は第２の成形部材５６に形成されている。両成形部材５４,５６は深絞りされた薄板部材で、ほぼケージ状の構成である。成形部材５４,５６の外径Ｄは弁穴４の径ｄよりも幾分大きく、その結果成形部材５４,５６はプレスばめで弁穴４に収容されている。
【００２８】原理的には、上記成形部材を他の態様で弁穴４に固定してもよい。図２に右側に図示した第１の成形部材５４は突起状の膨出部５８を有し、その底部には弁座８が軸方向破断部により形成されている。さらに図２からわかるように、第１の成形部材５４は作動接続部Ａの領域において傾斜壁６０を介して先細りになっている。
【００２９】湾曲した傾斜壁６０は、図２によれば、作動接続部Ａと弁穴４の間の流動を弁座のほうへ偏向させて流動抵抗が小さくなるように配置されている。さらに傾斜壁６０は成形部材５４,５６の製造（深絞り）と挿着を容易にする。
【００３０】第２の成形部材５６は、原理的には、第１の成形部材５４と同様の構成である。成形部材５６の底部（図２の左側の端面）には、膨出部５８の代わりに陥没部６２が形成されている。すなわちこの実施形態では、陥没部６２により形成される突起状の突出部はケージ状の成形部材５６の内部へ突出して延在しており、他方第１の成形部材５４の膨出部５８は底部から突出するように延在している。
【００３１】陥没部６２と膨出部５８は同一の外径を有しており、図２によればプラスチックスリーブ６４を担持している。すなわちプラスチックスリーブ６４は１つの端部部分により陥没部６２を取り囲み、他の端部部分により膨出部５８を取り囲んでいる。プラスチックスリーブ６４により弁体６のための軸方向案内部が形成され、この場合弁体６は遊びを持ってプラスチックスリーブ６４の内部に受容されているので、弁体６を取り囲むような流動が可能である。プラスチックスリーブ６４の側面は破断部６６を備え、その結果圧力媒体がプラスチックスリーブ６４の内部に侵入することができる。
【００３２】プラスチックスリーブ６４により弁体６が側方に偏向するのが阻止されるので、弁座８,１０に対して軸線方向の指向が行なわれる。このような弁体の半径方向への偏向は、作動条件が好ましくない場合に生じることがある。これは、たとえば、圧力接続部Ｐに圧力が印加されないか、印加されてもわずかであり、その結果、圧力媒体が弁体を取り囲むように流動することにより弁体がその半径方向の位置を固持されない場合である。プラスチックスリーブ６４がなければ、加速時においても弁体は弁軸線に対して垂直に半径方向へ偏向する。
【００３３】弁穴４内への両成形部材５４,５６の圧入深さは、電磁石１６の磁石動作点に依存して行なわれる。すなわち一連の実験の範囲内では、本発明による方向制御弁１を取り付ける前に、電磁石１６の磁石動作点または作動範囲が特定され、この領域に依存して圧入深さが決定される。この処置により電磁石１６はその最適な作動範囲で制御されるので、弁の迅速な応答挙動が保証されている。
【００３４】接極子１４のストロークがわずかであり、弁座８,１０の位置が磁石作動範囲に正確に整合しているので、電磁石１６の特性曲線が部分的に直線になる必要はない。このような部分的な直線化は、たとえば磁石磁力線が半径方向へ偏向し、この偏向により、半径方向に作用する力が発生する。この種の部分的な直線化は電磁石の構成を複雑にさせるばかりでなく、半径方向に作用する力が接極子および弁体に作用するので、部分直線化のない本発明による解決法に比べると、従来の方向制御弁の応答特性を悪化させる。
【００３５】図４によれば、両成形部材５４,５６を挿着するために適した工具８０が使用される。凸子側の成形部材５６を挿着するための工具８０は、その端面に、成形部材５６の内側端面に接触可能な、周回している環状鍔８２を有している。圧入深さの調整は、磁石接極子の凸子１２の端面に接触可能な中央の調整ピン８６の接触面８４を介して行なう。したがって、環状鍔８２の端面と接触面８４との軸線方向の間隔Ｘは、成形部材５６の圧入深さを決定する。すなわち成形部材５６は、接触面８４が凸子１２へ乗り上がるまで工具８０を用いて軸穴４内へ圧入される。このようにして電磁石の製造公差を、工具８０を適宜加工することにより簡単に補償することができる。この場合成形部材５４の挿着は、成形部材５６の軸線方向の位置に依存して行なわれるか、或いは図４の図示に対応して形成された工具を介して電磁石接極子１２の位置に依存して行なわれる。このとき調整ピン８６は環状鍔８２から軸線方向へ突出する。
【００３６】取り付けに際しては、まず第２の成形部材５６を付設の工具８０に載置し、所望の侵入深さにもたらす。次にプラスチックスリーブ６４と弁体６とを挿着し、第２の成形部材５４を別の工具８０を用いて圧入する。この場合圧入深さは、工具８０を適当に構成することにより予め設定されている。
【００３７】図３は弁座８の拡大図である。弁座８は載置面７２を有している。載置面７２は、たとえば方向制御弁の弁体６よりも大きな径の弁体の型押し体７４（図３の一点鎖線）を用いた型押しにより形成される。このように予め型押しすることにより弁座８の真円度（１０）が保証される。
【００３８】コイル２４が通電されていないと、弁体６は凸子１２と接極子１４と圧縮ばね１８とを介して弁座８のほうへ予め付勢されるので、圧力接続部Ｐと作動接続部Ａとの連通は遮断されている。図１と図２に図示したこの位置では弁体６は弁座１０から離間しており、したがって作動接続部Ａとタンク接続部Ｔとの連通部は開放されている。圧縮ばね１８は、最大圧を越えたときに弁体６が離間し、その結果圧力制限機能が提供されるように構成されている。弁体６が弁座８から離間すると、まず３つの接続部Ｐ,Ｔ,Ａが互いに連通する。
【００３９】電磁石１６を通電すると、磁場が発生する。この磁場は、図１によれば接極子１４を左側へ軸線方向に移動させる。この場合磁力線は、深絞りされたハウジング２０と、円板２８と、極鉄心３４と、極鉄心３４と接極子１４の間の隙間と、接極子１４と、弁ケース２の延設部４０とを貫通する。
【００４０】接極子１４が軸線方向に移動することにより、凸子１２は弁体６から離間するので、弁体６は圧力接続部Ｐでの圧力により弁座１０に対して押圧される。作動接続部Ａとタンク接続部Ｔとの連通部は遮断されるように制御される(zusteuern)のに対し、圧力接続部Ｐと作動接続部Ａとの連通部は開放される。圧力媒体は作動接続部Ｐから開口した弁座８とプラスチックスリーブ６４の破断部６６とを通って作動接続部Ａへ流動することができる。消費装置には圧力媒体が供給される。この消費装置は、たとえば自動車のオートマチックトランスミッションを操作するシリンダである。
【００４１】本発明による弁は、ネガティブにオーバーラップして実施されているので、３つの接続部Ｐ,Ａ,Ｔはすべて移行領域において互いに連通している。弁座がケージ状の成形部材により形成され、この成形部材を弁穴に挿着した電磁操作式方向制御型シートバルブが開示されている。
【００４２】図５に図示した方向制御型シートバルブ上述の実施形態と異なっているのは、接極子１４と凸子１２が互いに一体的に形成されているのではなく、別個の部材であることである。接極子１４は中心穴４２を有し、中心穴４２は接極子１４を軸線方向に貫通しており、中心穴４２に凸子１２が圧入されている。中心穴４２の壁は少なくとも１つの縦溝８８を有し、縦溝８８により、圧縮ばね１８を収容しているばね空間９０がタンク接続部Ｔと連通している。
【００４３】接極子１４と凸子１２は別個の部材であるので、圧縮ばねの付勢力は力依存位置への凸子１２の圧入により簡単かつ正確に設定することができる。凸子１２は、接極子１４をストッパー上に載置したときに圧縮ばね１８の力が所定の力に達するまで接極子１４内へ圧入される。これにより、圧力保護用の調整公差が非常に小さい。また、ブシュにおいても接極子１４においても同軸性の必要性が少ないので、個々の部材のコストが節約される。
【００４４】極鉄心３４は、前述の実施形態とは異なり、その中心を貫通している軸線方向の穴９２を有し、この軸線方向の穴９２のなかに、筒状部分９４を備えた管３２が突出している。筒状部分９４は鍋状に形成されている。筒状部分９４の底部で圧縮ばね１８が支持されている。低部は金属円板２８から間隔を持って位置し、金属円板２８には極鉄心３４が接している。
【００４５】他の点では、方向制御弁は図１ないし図４の実施形態と同様に構成されている。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９８１２５３０５
【氏名又は名称】ヒドラウリク・リンク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２１日（２０００．２．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３１３０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 武久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４０８２６（Ｐ２０００−２４０８２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４２７９５（Ｐ２０００−４２７９５） |
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