JP5805197B2

JP5805197B2 - 流体を制御するための弁

Info

Publication number: JP5805197B2
Application number: JP2013527508A
Authority: JP
Inventors: ホイス，ニコラス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: CN103109123A; CN103109123B; WO2012031800A1; DE102010040372A1; US20130270473A1; JP2013537960A; EP2614276A1; EP2614276B1

Description

本発明は、改善された流体特性を備える、流体を制御するための弁およびこのような弁を備えるブレーキ装置に関する。

流体を制御するための弁は、従来技術により様々な構成で知られている。車両のブレーキ装置でこれらの弁を実際に使用する場合、２／２方向制御弁が液圧弁として使用される。この場合、所定のストロークおよび所定の圧力差においてある程度の最小貫流量を達成する必要がある。既知の弁は、円筒状に構成された貫通開口を備える。

この場合、作動時に弁が開放されている場合に、弁座内に流れ剥離部が形成されることがあることが判明した。このような流れ剥離は、理論的な幾何学横断面とは著しく異なる貫流横断面の著しい減衰をもたらす。しかしながら、これにより弁開放時の流体抵抗が高まり、弁における貫流量が低減される。このようなブレーキ装置の弁は、できるだけ構成スペースをとらないように、できるだけ小規模に、小型に構成されていることが望ましい。

これに対して、請求項１に記載の特徴を備える本発明による流体を制御するための弁は、弁開放時に、特に弁座前方の領域で改善された流れが保持されるという利点を有する。これにより、これまでの弁と比べて、弁前方および後方における所定の圧力差および所定の弁ストロークで、開放された弁を通る貫流量を高めることができる。これは、本発明によれば、貫通開口が流れ方向に拡開する形状を備えていることにより達成される。換言すれば、貫通開口の流入側の直径が流出側の直径よりも小さい。これにより、弁の開放時に出口における貫通開口からの流れの変位の程度が小さくなる。これにより、弁座後方の弁領域における流れ剥離が低減され、これにより、この領域で実際に貫流される横断面が拡大され、これにより、弁を通る貫流量が増大される。

従属請求項は、本発明の好ましい他の実施形態を示す。

好ましくは、貫通開口は、流れ方向に円錐状に拡開するように形成されている。したがって、貫通開口は、簡単に作製することができ、所定の流れ状態を備える。

特に、円錐状に拡開する貫通開口と弁の中心軸線に平行な線との角度は、好ましくは、１°〜１０°であり、好ましくは、５°〜１０°、好ましくは、約７．５°である。

さらに好ましくは、弁座が形成された第１円錐領域と中心軸線との角度は、４０°〜５０°、特に好ましくは、約４５°である。

弁開放時に特に良好な流れ状態を達成するためには、好ましくは、貫通開口の最小直径と貫通開口の最大直径との比率は、０．７３〜０．８３、好ましくは、０．７７〜０．７９の範囲であり、好ましくは０．７８である。

弁を確実にシールするためには、好ましくは、閉鎖部材が、横断面で見て半球形状を備えるように構成されている。これにより、弁は、弁部材の円錐領域と閉鎖部材の球状領域との間でシールされる。

さらに好ましくは、弁部材は、貫通開口に直接的に隣接して、流入側に第２円錐領域を備える。この場合、好ましくは、第２円錐領域から貫通開口への移行部は、丸みを帯びた形状に構成されている。

好ましくは、最大ストロークと、貫通開口の最大直径との比率は、０．１〜０．３の範囲であり、好ましくは、０．１４〜０．２８の範囲であり、特に好ましくは、約０．２１である。

さらに本発明は、本発明による液圧液を制御するための弁を含む車両のためのブレーキ装置に関する。本発明は、特に現在のブレーキ安全システム、例えばＥＳＰシステムなどにおける応答時間を改善する。

次に本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の好ましい実施例による弁の開放状態を示す概略断面図である。図１の弁における弁を通る流れを示す概略的な部分断面図である。弁の弁ストロークを介した貫流量を示すグラフである。

次に図１〜図３を参照して、流体を制御するための弁１を詳細に説明する。弁１は、車両のブレーキ安全システムで切換弁として使用される。

図１に示すように、弁１は、貫通開口４と、弁部材２に形成された弁座５とを備える弁部材２を含む。弁座５は、弁部材の第１円錐領域６に形成されている。閉鎖部材３は、半球状の形状を備え、弁座５に沿ってシールする。

図１に示すように、貫通開口４は、弁１の貫流方向Ａに拡開する形状を備える。この実施例では、貫通開口４は、円錐状に拡開している。この場合、中心軸線Ｘ−Ｘに対して平行な線と貫通開口との間の角度βは７．５°である。この場合、貫通開口の最小直径Ｄ１と貫通開口の最大直径Ｄ２は、最小直径Ｄ１と最大直径Ｄ２との比率が０．７８となるように選択されている。さらに、最大ストロークＨ（完全に開かれた弁）と貫通開口の直径Ｄ２との比率は約０．２１である。

さらに図１に示すように、流入側には第２円錐領域８が形成されており、第２円錐領域８から貫通開口４への移行部は丸みを帯びている。

図２は、弁１が開放された場合の流れ状態を示し、矢印Ｂは開放された弁を通る貫流を示す。図２に示すように、第１円錐領域６には、第１円錐領域６と閉鎖部材３との間の領域で実際の流れ横断面を減じる剥離７が生じるが、しかしながら、このような剥離７は、円筒状の貫通開口に比べて著しく減少している。図３には、弁ストロークＨを介した貫流量Ｑの３つの曲線が例示的に示されている。実線１０は、円筒状の貫通孔における貫流量を示す。破線１１は、図示の実施例における貫流量を示す。一点鎖線１２は、線１１の場合よりも大きい角度βを備える実施例における貫流量を示す。図３から明らかなように、弁の開口から所定のストロークＨ１まで弁１を通る貫流量は、３つの全ての実施例についてほぼ等しい。ストロークＨ１から、拡開する貫通開口４を備える２つの実施例（線１１および線１２）は、弁ストロークが等しい場合にそれぞれ著しく高い貫流量を有する。なぜなら、剥離７が第１円錐領域６で明らかに減じられているからである。

本発明によれば、流入側では低減された直径Ｄ１によって、この箇所で流体抵抗が増大される。しかしながら、このことは、弁座領域における剥離７がより少ないという驚くべき極めてポジティブな効果により十分すぎるほどに補償される。しかしながら、閉鎖部材３のストロークが大きすぎる場合には、貫通開口の低減された直径Ｄ１のネガティブな効果が再び作用し、円筒状貫通開口における貫流量は再び大きくなる（図３参照）。

２…弁部材
３…閉鎖部材
４…貫通開口
５…弁座
６…第１円錐領域
７…剥離
８…第２円錐領域
１０…実線
１１…破線
１２…一点鎖線
Ａ…貫流方向
Ｈ…最大ストローク
Ｂ…矢印
Ｑ…貫流量
Ｈ１…ストローク
Ｄ１…最小直径
Ｄ２…最大直径
Ｘ−Ｘ…中心軸線

Claims

流体を制御するための弁であって、
貫通開口（４）と弁座（５）とを有する弁部材（２）であって、前記弁座（５）が前記弁部材（２）の第１円錐領域（６）に形成されている弁部材（２）と、
前記弁座（５）において前記貫通開口（４）を開閉する閉鎖部材（３）と
を備え、
前記貫通開口（４）は、流れ方向（Ａ）に拡開する形状を備え、前記貫通開口（４）は、流れ方向（Ａ）に関して前記弁座（５）よりも前に位置し、前記閉鎖部材（３）は、流れ方向（Ａ）に関して前記弁部材（２）よりも後ろに位置する、
流体を制御するための弁。
請求項１に記載の弁であって、
前記貫通開口（４）は、前記流れ方向に円錐状に拡開する
弁。
請求項２に記載の弁であって、
円錐状に拡開する前記貫通開口（４）と、前記弁の中心軸線（Ｘ−Ｘ）に平行な線と、の角度（β）は、１°以上１０°以下の範囲である
弁。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の弁であって、
前記弁部材（２）の前記第１円錐領域（６）と、中心軸線（Ｘ−Ｘ）と、の角度（α）は、４０°以上５０°以下である
弁。
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の弁であって、
前記貫通開口（４）の最小直径（Ｄ１）と、前記貫通開口（４）の最大直径（Ｄ２）と、の比率は、０．７３以上０．８３以下の範囲である
弁。
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の弁であって、
前記閉鎖部材（３）は、前記弁座（５）と接触するための球状の面を備え、特に半球形状を備える
弁。
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の弁であって、
前記弁部材（２）は、前記貫通開口（４）に直接的に隣接して、流入側に第２円錐領域（８）を備える
弁。
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の弁であって、
最大ストローク（Ｈ）と、前記貫通開口（４）の最大直径（Ｄ２）と、の比率（Ｈ／Ｄ２）は、０．１以上０．３以下の範囲である
弁。
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の弁を備える、車両のためのブレーキ装置。
請求項２に記載の弁であって、
円錐状に拡開する前記貫通開口（４）と、前記弁の中心軸線（Ｘ−Ｘ）に平行な線と、の角度（β）は、５°以上１０°以下の範囲である、
弁。
請求項２に記載の弁であって、
円錐状に拡開する前記貫通開口（４）と、前記弁の中心軸線（Ｘ−Ｘ）に平行な線と、の角度（β）は、約７．５°である
弁。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の弁であって、
前記弁部材（２）の前記第１円錐領域（６）と、中心軸線（Ｘ−Ｘ）と、の角度（α）は、約４５°である
弁。
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の弁であって、
前記貫通開口（４）の最小直径（Ｄ１）と、前記貫通開口（４）の最大直径（Ｄ２）と、の比率は、０．７７以上０．７９以下の範囲である
弁。
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の弁であって、
前記貫通開口（４）の最小直径（Ｄ１）と、前記貫通開口（４）の最大直径（Ｄ２）と、の比率は、約０．７８である
弁。
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の弁であって、
最大ストローク（Ｈ）と、前記貫通開口（４）の最大直径（Ｄ２）と、の比率（Ｈ／Ｄ２）は、０．１４以上０．２８以下の範囲である、
弁。
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の弁であって、
最大ストローク（Ｈ）と、前記貫通開口（４）の最大直径（Ｄ２）と、の比率（Ｈ／Ｄ２）は、約０．２１である
弁。