電磁石的な比例弁

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【発明の名称】	電磁石的な比例弁
【発明者】	【氏名】クラウスカルトホイザー
【要約】	【課題】【解決手段】定置の弁２０を介して第１の弁室１３に、かつ可動の弁２１を介して第２の弁室１５に連通した１つの出口室１７を備えた電磁石的な比例弁であって、定置の弁２０の弁座２４が弁体１１に、かつ可動の弁２１の弁座２５が定置の弁２０の弁部材２６に形成されており、かつ、両方の弁室１３，１５を互いにシールする可動のシールエレメントが設けられており、このシールエレメントが金属ベローズ１９として形成されており、この金属ベローズが第１の弁室１３を貫通しており、かつ端面側で一方では定置の弁２０の弁部材２６に、かつ他方では弁体１１にそれぞれ密に固定されている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電磁石的な比例弁であって、１つの弁体（１１）内に形成された２つの弁室（１３，１５）が設けられており、これらの弁室の第１の弁室（１３）が第１の圧力源の接続のための第１の弁入口（１４）に連通しており、かつ第２の弁室（１５）が第２の圧力源の接続のための第２の弁入口（１６）に連通しており、かつ、弁体（１１）内に形成されていて弁出口（１８）に連通した出口室（１７）が出口圧のレベルコントロールのために設けられており、この出口室（１７）と第１の弁室（１３）との間に配置された定置の弁（２０）と、出口室（１７）と第２の弁室（１５）との間に配置された可動の弁（２１）とが設けられており、これらの弁が、弁ポート（２２，２３）を囲むそれぞれ１つの弁座（２４，２５）とこれらの弁座と協働する弁部材（２６，２７）とを有しており、定置の弁（２０）の弁座（２４）が弁体（１１）に、かつ可動の弁（２１）の弁座（２５）が定置の弁（２０）の弁部材（２６）に形成されており、かつ、定置の弁（２０）の弁部材（２６）には弁閉鎖ばね（２８）が作用しており、可動の弁（２１）の弁部材（２７）には電気的に制御される比例マグネット（１２）が作用しており、かつ、両方の弁室（１３，１５）を互いにシールする可動のシールエレメントが設けられており、このシールエレメントが一方では定置の弁（２０）の弁部材（２６）に、かつ他方では弁体（１１）に固定されている形式のものにおいて、シールエレメントが第１の弁室（１３）を貫通して延びる金属ベローズ（２９）として形成されていることを特徴とする比例弁。
【請求項２】定置の弁（２０）の弁部材（２６）からは、可動の弁（２１）の弁座（２５）を半径方向の間隔をおいて囲む有利には一体に成形された環状つば（３０）が軸方向に突出しており、かつ弁体（１１）には、第１の弁室（１３）内へ突入した環状フランジ（３１）が有利には弁体と一体に形成されており、かつ、金属ベローズ（２９）が一方のベローズ端部で環状つば（３０）上にかぶせはめられており、かつ他方のベローズ端部で環状フランジ（３１）内に差し込まれており、かつその場所でそれぞれシールされて固定されている請求項１記載の比例弁。
【請求項３】可動の弁（２１）の弁部材（２７）が、弁体（１１）内で軸方向に摺動可能に案内された摺動ピストン（３２）の端面に固定的に配置されており、かつ、摺動ピストン（３２）と弁体（１１）との間に弁開放ばね（３６）が支持されている請求項１または２記載の比例弁。
【請求項４】弁開放ばね（３６）が摺動ピストン（３２）を同軸的に囲む圧縮コイルばねとして形成されており、この圧縮コイルばねが、一方では弁体（１１）に、かつ他方では摺動ピストン（３２）上に軸方向摺動不能に座着されたばね受け（３７）に支持されている請求項３記載の比例弁。
【請求項５】比例マグネット（１２）が、マグネットカップ（４０）と、このマグネットカップの内部に挿入されたマグネットコイル（４１）と、マグネットカップ（４０）内で軸方向に摺動可能に案内された同軸的な可動子（４２）とを有しており、かつ、可動子（４２）と摺動ピストン（３２）との間に運動伝達タペット（４４）が配置されていて摺動可能に案内されており、この運動伝達タペットが、端面側でそれぞれ、可動子（４２）と摺動ピストン（３２）との互いに向かい合った端面に遊びなしに当接している請求項３または４記載の比例弁。
【請求項６】比例マグネット（１２）がスリーブ（１０）内に受容されており、かつ弁体（１１）におけるスリーブ（１０）の縁曲げにより弁体に固定されている請求項５記載の比例弁。
【請求項７】弁出口（１８）が自動車の負圧式制動力倍力装置に接続されており、かつ、第１の圧力源が大気圧により、かつ第２の圧力源が自動車の吸気管負圧により形成されている請求項１記載の比例弁。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁石的な比例弁であって、１つの弁体内に形成された２つの弁室が設けられており、これらの弁室の第１の弁室が第１の圧力源の接続のための第１の弁入口に連通しており、かつ第２の弁室が第２の圧力源の接続のための第２の弁入口に連通しており、かつ、弁体内に形成されていて弁出口に連通した出口室が出口圧のレベルコントロール(Aussteuerun)のために設けられており、この出口室と第１の弁室との間に配置された定置の弁と、出口室と第２の弁室との間に配置された可動の弁とが設けられており、これらの弁が、弁ポートを囲むそれぞれ１つの弁座とこれらの弁座と協働する弁部材とを有しており、定置の弁の弁座が弁体に、かつ可動の弁の弁座が定置の弁の弁部材に形成されており、かつ、第１の弁の弁部材には弁閉鎖ばねが作用しており、可動の弁の弁部材には電気的に制御される比例マグネットが作用しており、かつ、両方の弁室を互いにシールする可動のシールエレメントが設けられており、このシールエレメントが一方では定置の弁の弁部材に、かつ他方では弁体に固定されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁石的な比例弁は多様な利用のために公知である。この種の比例弁では、入力量と出力量との相関、有利には線形従属を得るために出力量が入力量にフィードバック(Rueckfuerung)され、その結果、それぞれの入力量に対して相応のバランスが生じ、このバランスが入力量と出力量との間の規定された関係をもたらす。
【０００３】自動車のブレーキ機構内への自動的な介入、例えば走行動力学的制御（ビークルダイナミクスコントロール）時または自動的な間隔コントロール時に制動力倍力装置の制御を目的としてブレーキ機構のために比例弁を使用する場合、比例弁の入力量は比例マグネットに供給される電流であり、この電流は例えば制御装置による電圧追従制御または電圧のパルス幅変調により調整される。出力量は制動力倍力装置内でレベルコントロールされた圧力レベルである。一般に使用される負圧式制動力倍力装置内で最大限供用されるポテンシャルとして大気圧とエンジンの吸気機構内の圧力との間の差圧が使用されるため、利用可能な最大の作動圧はオット機関ではわずかに０．８バール（スロットルバルブ閉鎖時）である。それゆえ、極めて正確な所要の制動作用の配分のためには、できるだけ小さなヒシテリシスでブレーキ圧を調整する極めて正確に作動する比例弁が必要である。
【０００４】冒頭に記載した形式の公知の電気的な比例弁（ヨーロッパ特許第０６８２６１５号明細書）では、可動の弁部材とシールエレメントとが一体のゴム製のフレキシブルなチューブとして形成されており、このチューブは弁部材の領域内では内側を金属製のリングにより補強されている。チューブの、リングとは反対側の端部は気密に弁体に固定されている。この種のいわゆるゴムスリーブ(Gummimanschette)はヒステリシス特性に温度依存性のずれを示し、このことは極めて正確な制動作用配分の前述の目的のためにマイナスに作用する。
【０００５】シールエレメントがすべりシールとして形成された比例弁も公知であり、このすべりシールは定置の弁の弁部材を両方の弁室の間に配置された室壁のところでシールしている。その場合、すべりシールとしてはＯリングまたはリップシールが使用される。この種のすべりシールはいわゆるスティック・スリップ現象を有しており、要するにすべりシールは弁部材の初動時に極めて強い付着性を示し、この付着性はすべり運動時には著しく減少する。このことによっても、制動力倍力装置内で制御される圧力の精密な配分は不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上記欠点を回避すベく冒頭に記載した形式の比例弁を改良することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれば、冒頭に記載した形式の比例弁において、シールエレメントが第１の弁室を貫通して延びる金属ベローズとして形成されていることにより解決される。
【０００８】
【発明の効果】本発明による比例弁が公知比例弁に対して有する利点は、シールエレメントが金属ベローズとして形成されていることにもとづき、温度依存性のずれもスティック・スリップ現象も生じないために、比例弁が極めて小さなヒステリシスしか有していないことにある。すべりシールと相違して金属ベローズは同時に出力量を入力量へフィードバックする反動力を得るためにも利用される。本比例弁の構造は簡単であり、部品点数が少なく、かつ維持されるべき公差は製作に都合がよい。本比例弁は故障の発生が極めて少ない点でも優れている。
【０００９】本発明の有利な構成が請求項２以下に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１１】有利には自動車のブレーキ機構内で負圧式制動力倍力装置のブレーキ圧の制御つまりレベルコントロールのために役立つ図示の電磁石的な比例弁は弁体１１を有しており、この弁体１１は電気的な比例マグネット１２と一緒にこれの端面側に接した状態でスリーブ１０内に受容されている。比例マグネット１２および弁体１１の領域内でのスリーブ１０の縁曲げにより弁体１１と比例マグネット１２とが互いに固定的に結合されている。弁体１１内には、第１の弁入口１４に連通した第１の弁室１３と、第２の弁入口１６に連通した第２の弁室１５と、弁出口１８に連通した出口室１７とが形成されている。前述のブレーキ機構での使用目的のための使用では、弁出口１８は負圧式制動力倍力装置に接続されており、第２の弁入口１６はエンジンの吸気管に接続されており、かつ第１の弁入口１４は大気に開放されている。
【００１２】出口室１７と第１の弁室１３との間には定置の弁２０が、かつ出口室１７と第２の弁室１５との間には可動の弁２１が配置されている。それぞれの弁２０，２１は、出口室１７と付属の弁室１３もしくは１５との間に配置されていて弁座２４もしくは２５により囲まれた弁ポート２２，２３と、対応する弁座２４もしくは２５と協働する弁部材２６もしくは２７とを備えている。定置の弁２０の弁部材２６は弁閉鎖ばね２８により弁座２４上に圧着されており、弁閉鎖ばね２８はこの目的のために出口室１７内で一方では弁体１１に、かつ他方では弁部材２６に支持されている。可動の弁２１の弁部材２７は比例マグネット１２により操作される。両方の弁室１３，１５は可動のシールエレメントにより互いにシールされており、このシールエレメントは、ここに記載した新しい比例弁の特殊性として金属ベローズ２９から成る。この金属ベローズは同軸的に第１の弁室１３を貫通して延びており、かつ一方では定置の弁２０の弁部材２６に、かつ他方では弁体１１に固定されている。このことのために、定置の弁２０の弁部材２６には、可動の弁２１の弁座２５を備えた弁ポート２３を半径方向の間隔をおいて取り囲んでいて軸方向で延びる環状つば３０が弁部材２６と一体に成形されており、かつ弁体１１には第１の弁室１３内に突入した環状フランジ３１が弁体１１と一体に形成されている。金属ベローズ２９の一方のベローズ端部は環状つば３０にかぶせはめられており、その他方のベローズ端部は環状フランジ３１内へ差し込まれていてその場所でそれぞれ密に固定されている。
【００１３】可動の弁２１の弁部材２７は摺動ピストン３２の端面に固定的に配置されており、かつ摺動ピストン３２と一体な縦断面でみてＴ字形のヘッド３３と、弾性材料から成っていてこのヘッド３３にかぶされたキャップ３４とから成り、ヘッド３３はこのキャップ３４を介して可動の弁２１の弁座２５上に圧着されて弁ポート２３を閉鎖する。摺動ピストン３２は軸方向摺動可能に弁体１１内で案内されており、かつこのことのためにプラスチック性の案内部材３５内に受容されており、この案内部材は第２の弁室１５内に挿入されており、かつ弁開放ばね３６により弁体１１に緊定されている。圧縮コイルばねとして摺動ピストン３２を半径方向の間隔をおいて囲んでいるこの弁開放ばね３６は案内部材３５を介して弁体１１に、かつばね受け３７に支持されており、ばね受け３７は摺動ピストン３２上に座着されており、かつ摺動ピストン３２に配置された安全リング３８により形成された軸方向ストッパに弁開放ばね３６の作用下で圧着されている。
【００１４】比例マグネット１２はマグネットカップ４０と、その内部に挿入されたマグネットコイル４１と、マグネットカップ４０内に同軸的に配置された可動子４２とを備えている。可動子４２はマグネットカップ４０内で軸方向摺動可能に案内されており、かつマグネットコイル４１の最大の通電時に行程ｈだけ軸方向に摺動させられる。この行程ｈは、マグネットカップ４０と一体に形成されていて可動子４２に対向して位置する同軸的な栓体４３により制限されている。栓体４３内にはタペット４４が軸方向摺動可能に案内されており、タペット４４はその一方のタペット端部で可動子４２の端面に、かつその他方のタペット端部で摺動ピストン３２の端面に当接しており、かつ可動子４２の行程運動を摺動ピストン３２へ伝達する。比例マグネットの無通電時、要するにマグネットコイルが通電されていない状態では、摺動ピストン３２はその端面を介して弁開放ばね３６の作用下でマグネットカップ４０に当接し、かつタペット４４は遊びなしに可動子４２と摺動ピストン３２との間に位置する。
【００１５】次に、上述の比例弁の機能を説明する。
【００１６】比例マグネット１２の無通電時の図示の状態において、弁出口１８に接続された負圧式制動力倍力装置の作用面は、開かれた可動の弁２１を介して、第２の弁入口１６のところに存在する吸気管負圧に接続され、このことにより、負圧式制動力倍力装置は非作動位置に保たれる。
【００１７】比例マグネット１２のマグネットコイル４１の通電時には、比例マグネットの可動子４２が移動して、タペット４４を介して摺動ピストン３２を弁開放ばね３６の力に抗して摺動せしめる。弁部材２７が弁座２５上に座着するやいなや、弁ポート２３が閉じられ、吸気管負圧への負圧式制動力倍力装置の接続を遮断する。可動子４２の引き続く行程運動時に、定置の弁２０の弁部材２６がその弁座２４から持上げられ、このことにより、第１の弁室１３への出口室１７の接続が生じて、負圧式制動力倍力装置の作用面が、大気により負荷された第１の弁室１３に接続される。弁部材２６が弁座２４から持上げられた後に、出口室１７内で上昇する圧力は、金属ベローズ２９に関連して弁部材２６の面ｄにわたり、比例マグネット１２の力に抗して作用する反動力を生じる。所定の圧力値の到達時に、この反動力もしくは戻し力により、弁部材２６が再び弁座２４へ載着して、出口室１７内のさらなる圧力上昇が阻止される。いまやマグネットコイル４１に供給された電流がコンスタントに維持されると、この圧力値も、可動の弁２１が依然として閉鎖されているためにコンスタントに保たれる。負圧式制動力倍力装置内の圧力を再び減少させる場合には、このことは部分的にまたは完全に出口室１７を吸気管圧になるまで排気するだけで可能であり、それにより圧力が比較的低いレベルまで再び前述した形式で調整される。

【出願人】	【識別番号】３９００２３７１１【氏名又は名称】ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴＢＯＳＣＨＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴＭＩＴＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲＨＡＦＴＵＮＧ
【出願日】	平成１２年２月８日（２０００．２．８）
【代理人】	【識別番号】１０００６１８１５【弁理士】【氏名又は名称】矢野敏雄（外４名）
【公開番号】	特開２０００－２４０８４０（Ｐ２０００－２４０８４０Ａ）
【公開日】	平成１２年９月８日（２０００．９．８）
【出願番号】	特願２０００－３０８１７（Ｐ２０００－３０８１７）