(57)【要約】バルブアッセンブリーは、バルブ孔、バルブシート、及び孔と連絡した少なくとも１つのポートとからなるハウジングを含む。可動自在のプランジャーがバルブ孔に存在し、選択的にバルブシートに対して封止する。ハウジングとともに存在する一体のボビンは、バルブ孔に近接し、かつ同軸のソレノイド孔を有する。可動自在なアーマチャーは、ソレノイド孔内に存在し、プランジャーに接続された作動ロッドを有する。磁極片は、アーマチャーの近傍のソレノイド孔内に存在する。ソレノイドコイルは、ボビンの周囲に巻回される。磁気導体は、部分的にボビン、磁極片、及びアーマチャーを取り囲んでいる。組み立て方法は、ポートを通してエアを流し、流体の流れをモニターする間にプランジャーや他の封止要素を孔に組み付ける。そして、流れがあらかじめ選択された状態になるとき、プランジャーや封止要素を停止する。【選択図】図１
2008510108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ孔、隣接したバルブシート、及び前記孔と流体通過可能に配置された少なくとも１つのポートを有する一体のバルブハウジングと、
前記バルブ孔に配置され、前記バルブシートに対して選択的に封止するのに適合する可動自在のプランジャーと、
前記バルブ孔の近傍かつ同軸に配置されたソレノイド孔で画定される全体的に円筒型のボビンと、
で画定される細長いバルブ本体と、
前記ソレノイド孔に配置され、前記バルブ孔に延出されている作動ロッドを有し、前記プランジャーに接続されている可動自在で透磁性のアーマチャー（可動鉄心）と、
前記アーマチャーに隣接する前記ソレノイド孔に配置された透磁性の磁極片と、
前記ボビンの外側の周囲に巻回されているソレノイドコイルと、
前記ボビン、前記磁極片及び前記アーマチャーを部分的に取り囲んでいる磁気導体（固定鉄心）とで構成されることを特徴とするバルブアッセンブリー。
【請求項２】
前記バルブ孔は開口端部を有し、さらに、エンドキャップは、前記隣接したバルブシートと反対の末端バルブシートで画定される前記孔に収容されることを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項３】
さらに、前記バルブ孔と流体通過可能である第１、第２及び第３のポートを備え、前記第１及び第３のポートは、前記末端バルブシートを挟んで両側に設置され、前記第２及び第３ポートは前記近接したバルブシートを挟んで両側に設置されていることを特徴とする請求項２記載のバルブアッセンブリー。
【請求項４】
前記磁気導体は、
長手方向部分と、
前記長手方向部分から放射状に延出され、第１のペアの放射状に延びる脚の間に配置された第１切り欠きを有する第１端部壁であって、前記第１の切り欠きは前記磁極片の周囲に存在する第１端部壁と、
前記長手方向の部材から放射状に延出され、第２のペアの放射状に延びる脚の間に配置された第２の切り欠きを有する第２端部壁であって、前記第２の切り欠きは前記アーマチャーの周囲に存在する第２端部壁と、
を有することを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項５】
前記第２端部壁が前記アーマチャーの周囲全体を実質的に取り囲むように、前記第２切り欠きに配置される埋部材が備えられていることを特徴とする請求項４記載のバルブアッセンブリー。
【請求項６】
前記埋部材は、前記埋部材の周囲が前記第２のペアの脚で挟まれることによって、前記第２端部壁に確保（固定）されることを特徴とする請求項４記載のバルブアッセンブリー。
【請求項７】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が１１：１から約１５：１であることを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項８】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が少なくとも１３：１であることを特徴とする請求項７記載のバルブアッセンブリー。
【請求項９】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積の比が約２：１から約３：１であることを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項１０】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積との前記比が少なくとも約２．４対１であることを特徴とする請求項９記載のバルブアッセンブリー。
【請求項１２】
ソレノイド孔で画定する全体的に円筒型のボビンと、
前記ソレノイド孔に配置され、そこから延出された作動可能なロッドを有する可動自在で、透磁性のアーマチャーと、
前記アーマチャー近傍の前記ソレノイド孔に配置された透磁性の磁極片と、
前記ボビンの外側周囲に巻回されたソレノイドコイルと、
前記ボビン、前記磁極片と前記アーマチャーとを部分的に取り囲んでいる磁気導体とで構成されたソレノイド。
【請求項１３】
磁気導体は、
長手方向部分と
前記長手方向部分から放射状に延出され、前記第１のペアの放射状に延びた脚の間に配置された第１切り欠きで、前記磁極片を取り囲む前記第１切り欠きを有する第１端部壁と、
前記長手方向部分から放射状に延出され、第２のペアーの放射状に延出された脚の間に配置された第２切り欠きで、前記アーマチャーを取り囲む第２切り欠きと、
を含むことを特徴とする請求項１２記載のソレノイド。
【請求項１４】
さらに、前記第２端部壁が前記アーマチャーの全体の周囲を実質的に取り囲むように、
前記第２の切り欠きに配置された埋部材が備えられていることを特徴とする請求項１３記載のソレノイド。
【請求項１５】
前記埋部材は、前記埋部材の周囲が前記第２のペアの脚で挿まれることによって、前記第２端部壁に確保されることを特徴とする請求項１４記載のソレノイド。
【請求項１６】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が１１：１から約１５：１であることを特徴とする請求項１２記載のソレノイド。
【請求項１７】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が少なくとも約１３：１であることを特徴とする請求項１６記載のソレノイド。
【請求項１８】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積の比が約２：１から約３：１であることを特徴とする請求項１２記載のソレノイド。
【請求項１９】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積の比が少なくとも約２．４：１であることを特徴とする請求項１８記載のソレノイド。
【請求項２０】
バルブを組み立てる方法であって、
孔と前記孔に流体通過可能な少なくとも１つのポートを有するバルブハウジング提供し、
前記孔に受容可能な少なくとも１つの封止要素を提供し、前記封止要素の位置は、前記ポートを通じる流れに影響を与え、前記ポートを通じて気体を流し、
前記流体の流れをモニターする間に、前記封止要素を前記孔にインサートし、
前記流れが、あらかじめ設定された状態になるとき、前記封止要素を停止する、
との工程からなるバルブを組み立てる方法。
【請求項２１】
バルブを組み立てる方法であって、
開口端部孔と、前記孔に流体通過可能に配置された第１、第２及び第３ポートと、前記第２ポートと第３ポートの間に配置された第１バルブシートと、を有するバルブハウジングを提供し、
前記孔に受容されるように適合され、前記第１ポートと前記第３ポートの間に配置された第２バルブシートで画定するエンドキャップを提供し、
前記孔に配置され、前記第１バルブシート近傍の第１位置と、前記第１バルブシートから離れた第２位置との間を可動自在な作動ロッドを提供し、
前記孔に適合され、前記作動ロッドに設置され、前記第１バルブシートと連動するように適合された第１封止部材と、前記第２バルブシートと連動するように適合された第２封止部材とを有するプランジャーを提供し、
前記作動ロッドを前記第１位置に移動し、
前記第３ポートを通じて流体の第１の流れを作成し、
前記プランジャーを前記孔にインサートするとともに、前記第１の流れの流速をモニターする間に、前記プランジャーを前記第１シートへ移動し、
前記第１の流れが終了した位置にプランジャーを停止させ、
前記プランジャーを前記作動ロッドに確保すること、
の工程からなるバルブ組み立て方法。
【請求項２２】
前記第１の流れが終了した位置に前記プランジャーを停止した後、前記第１の封止部材が選択された値に圧縮されるまで、前記プランジャーを前記シートに移動し続けることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第１ポートを通じる第２の流体の流れを生成し、
前記エンドキャップを前記孔にインサートし、前記第２流れの流速をモニターしている間に、前記エンドキャップを前記第１シートに移動し、
前記第２の流れがあらかじめ設定された値と等しくなった位置に、前記エンドキャップを停止し、
前記エンドキャップを前記バルブハウジングに確保すること
を特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記第２バルブシートに対して前記プランジャーを移動し、
前記第２ポートを通じて流体の第３の流れを生成し、
前記エンドキャップを前記孔にインサートし、前記第３の流れの流速をモニターする間、前記エンドキャップを前記第１シートに移動し、
前記第３の流れがあらかじめ設定された値と等しくなる位置に前記エンドキャップを停止し、
前記エンドキャップを前記バルブハウジングに確保すること
を特徴とする請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的にバルブに関連し、特にソレノイド作動型のポペットバルブに関連する。
【背景技術】
【０００２】
流体のフローシステムでは、しばしば、流体の流れをコントロールするために１又はそれ以上のバルブが利用される。ある特殊な種類のバルブとしては、「ポペット（ｐｏｐｐｅｔ）」バルブがある。ポペットは、シート要素と封止要素とを組み合わせたものである。２つの要素は、互いに押し付けられるとき、結果として、流路を流れる流体を妨害する閉塞部となる。これらの要素が分離されれば、流路は開放されて自由に流体を流すことができる。
【０００３】
ポペットバルブの多くは、帯電されたとき磁界を発生するコイルを含むソレノイドによって作動される。磁界は、構成部材に封止要素とシート要素との分離を引き起こす動きの要因となる力を発生させ、それによってバルブは作動する。
【０００４】
これらが、ほとんどの流体のフローシステムで必要とされる要素であるが、バルブは損失の原因となり、こうしたシステムにおいて過剰なエネルギー消費を引き起こす。例えば、バルブ本体及びポペットの流体の流れは、直線のチューブやパイプと比較して圧力損失を有する。
【０００５】
ソレノイドは、非効率要因となりうる。もし、ソレノイドバルブが、その磁気回路として機械的な力に変換可能な程度より大きい磁束エネルギーを引き起こすことになれば、飽和状態が発生し、コイルに伝達される出力は無駄になるであろう。こうした状態は、過剰な熱を発生させることになる。反対に極端な例では、コイルが十分な大きさを有しない場合に、磁気回路の全ての能力が発揮されず、バルブ全体はかなり限られた能力を有するものとなるであろう。
【０００６】
従って、電気的及び流体的に効率的に作動するソレノイドバルブが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、バルブとソレノイドの組み合わせを提供することが本発明の目的である。
【０００８】
改善した電気効率を有するソレノイドバルブを提供することが本発明の他の目的である。
【０００９】
改善した流動効率を有するソレノイドバルブを提供することが本発明の他の目的である。
【００１０】
様々な構成部材の製造誤差を補償するバルブの組み立て方法を提供することが本発明の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記に記述した必要性により発生するこれらの又は他の目的は、本発明によって解決される。
その１つの実施形態によれば、バルブ孔、これに隣接したバルブシート、及び、その孔と流体通過可能に配置された少なくとも１つのポートを有する一体のバルブハウジングと、前記バルブ孔に配置され、前記バルブシートを選択的に封止するのに適合する可動自在のプランジャーと、前記バルブ孔の近傍でかつ同軸に配置されたソレノイド孔を備え、全体的に円筒型のボビンとで画定される細長いバルブ本体を備えたバルブアッセンブリーが提供される。
可動自在で透磁性のアーマチャー（可動鉄心に相当）は、ソレノイド孔に配置され、バルブ孔に延出されている作動ロッドを有し、プランジャーに接続されている。透磁性の磁極片は、アーマチャーに隣接するソレノイド孔に配置されている。ソレノイドコイルは、ボビンの外側の周囲に巻回されている。磁気導体（flux conductor  固定鉄心に相当）は、ボビン、磁極片及びアーマチャーを部分的に取り囲んでいる。
【００１２】
本発明の他の実施例によれば、バルブ孔は開口端部であり、さらに、前記隣接したバルブシートの反対の末端バルブシートを有する前記孔に受付られるエンドキャップを含む。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、バルブアッセンブリーは、さらに、前記バルブ孔に流体通過可能である第１、第２及び第３ポートを含み、第１及び第３ポートは、末端のバルブシート反対側に設置され、第２及び第３ポートは、近接したバルブシートの反対側に配置されている。
【００１４】
本発明の他の実施形態によれば、磁気導体は、長手方向部分と、長手方向部分から放射状に延出され、第１のペアの放射状に延出されている脚の間に配置された第１切り欠きを有する第１端部壁とを有し、この第１切り欠きは、磁極片を取り囲む。
第２端部壁は前記長手方向部分から放射状に延出され、第２のペアーの放射状の延出されている脚の間に配置された第２切り欠きを有する。第２切り欠きはアーマチャーを取り囲む。
【００１５】
本発明の他の実施形態によれば、バルブアッセンブリーはさらに、第２切り欠きに配置された埋部材を含み、それは第２端部壁が実質的にアーマチャーの周囲全体を取り囲む。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、埋部材は、埋部材の周囲に第２のペアの脚を圧着することによって、第２端部壁を確保（固定）する。
【００１７】
本発明の他の実施形態によれば、コイルの長手方向の長さとコイルの断面積の比は、１１：１から約１５：１である。
【００１８】
本発明の他の実施形態によれば、コイルの長手方向の長さとコイルの断面積との比は、少なくとも約１３：１である。
【００１９】
本発明の他の実施形態によれば、コイルの断面積とアーマチャーの断面積の比は、約２：１から約３：１である。
【００２０】
本発明の他の実施形態によれば、コイルの断面積とアーマチャーの断面積の比は、少なくとも２．４から１である。
【００２１】
本発明の他の実施形態によれば、ソレノイドは、全体的にソレノイド孔を画定する円筒型ボビン、ソレノイド孔に配置され、そこから延長する作動ロッドを有する透磁性アーマチャーと、ボビンの外側の周囲に巻回されたソレノイドコイルと、ボビン、磁極片、アーマチャーを部分的に取り囲む磁気導体を含む。
【００２２】
本発明の他の実施形態によれば、バルブを組み立てる方法は、孔を有するバルブハウジングと孔に流体通過可能な少なくとも１つのポートを提供し、孔に受容可能な少なくとも１つの封止要素を提供し、封止要素の位置は、ポートを通じる流れに影響を与え、ポートを通じて流体を流し、流体の流れをモニターする間に封止要素を孔にインサートし、流れが、あらかじめ設定された状態になるとき、封止要素を停止することを含む。
【００２３】
本発明の他の実施形態によると、バルブの組み立て方法は、開口端部孔と、この孔に流体を通過させるように配置された第１、第２及び第３ポートと、第２ポートと第３ポートの間に配置された第１バルブシートと、を有するバルブハウジングを提供することを含む。エンドキャップは、孔に受容されるように適合され、第１ポートと第３ポートの間に配置された第２バルブシートで画定されるように提供される。
作動ロッドは、孔に配置され、第１バルブシート近傍の第１位置と、第１バルブシートから離れた第２位置との間を可動自在に提供される。プランジャーは、孔に適合され、作動ロッドに取り付けられる。プランジャーは、第１バルブシートと連動するように適合された第１封止部材と、第２バルブシートと連動するように適合された第２封止部材とを有する。
作動ロッドは、第１の位置に移動され、流体の第１の流れが第３ポートを通じて生成される。プランジャーは、孔に挿入され、第１の流れの流速をモニターしている間、第１のシートへ動かされる。プランジャーは、第１の流れが終了した位置に停止され、プランジャーは、作動ロッドに確保（固定）される。
【００２４】
本発明の他の実施形態によると、最初の流れが終了した位置に停止した後に、第１封止部材が選択された値に圧縮されるまで、プランジャーをシートへ移動させ続ける。
【００２５】
本発明の他の実施形態によると、方法はさらに、第１ポートを通じる第２の流体の流れを生成し、エンドキャップを孔にインサートし、第２流れの流速をモニターしている間に、エンドキャップを第１シートに移動し、第２の流れがあらかじめ設定された値と等しくなった位置に、エンドキャップを停止し、エンドキャップをバルブハウジングに確保（固定）することを含む。
【００２６】
本発明の他の実施形態によると、方法はさらに、第２バルブシートに対してプランジャーを移動し、第２ポートを通じて流体の第３の流れを生成し、エンドキャップを孔にインサートし、第３の流れの流速をモニターする間、エンドキャップを第１シートに移動し、第３の流れがあらかじめ設定された値と等しくなる位置にエンドキャップを停止し、エンドキャップをバルブハウジングに確保（固定）することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に関する主題は、以下の添付された図面と関連して以下の記述を参照することによって深く理解されるであろう。
【００２８】
同一の参照番号によって、様々な視点からの同様の要素を表示している図面を参照すると、図１−５は、本発明に従って構成された典型的なバルブアッセンブリー１０を図示している。
バルブアッセンブリーの基本的な構成は、ハウジング１４及びボビン１６で画定されるバルブ本体１２、エンドキャップ１８、プランジャー２０、スプリング５４、アーマチャー２２、磁極片２４、コイル２６及び磁気導体２８（ｆｌｕｘ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。
図３及び図４に示されるように、それぞれの内側の構成部材は、スライドするか、または、バルブ本体１２内に押圧されている。ボビン１６、アーマチャー２２、磁極片２４、コイル２６及び磁気導体２８は集合的にソレノイド３０を形成する。
【００２９】
ハウジング１４は、プランジャー２０を受容する第１端部３４及び第２端部３６を有するバルブ孔３２を含む。「通常閉塞した」第１又は末端バルブシート３８はバルブ孔３２の第１端部に形成され、「通常開放した」第２又は隣接したバルブシート４０は、バルブ孔３２の第２端部３６に形成されている。
プランジャー２０は、その反対の面に弾力性のある第１及び第２封止部材４２、４４を有する。図示された例では、第１及び第２封止部材４２，４４は単一の部材としてプランジャー２０にぴったりとはめられており、プランジャー２０の中央開口４８に延長するネック４６によって互いに接続されている。
【００３０】
プランジャー２０がバルブ孔３２の第１端部３４の位置にあるとき第１封止部材４２が第１バルブシート３８に接触し、プランジャー２０がバルブ孔３２の第２端部３６の位置にあるときに、第２封止部材４４が第２バルブシート４０に接触するように、プランジャー２０は、バルブ孔３２内にスライド自在に取り付けられている。
第１ポート５０は、第１バルブシート３８と流体を通過させるように配置されており、第２ポート５２は、第２バルブシート４０と流体を通過させるように配置されている。スプリング５４のような付勢手段は、プランジャー２０を第１端部３４に向けて付勢するように提供されうる。従って、バルブが作動していないときは、第１ポート５０は、「通常閉塞され」、第２ポート５２は「通常開放している」。
共通のポート５６は、プランジャー２０の位置に依存して、第１ポート５０又は第２ポート５２に流体を通過させるように配置されている。図１では、第１ポート５０は閉じられ、共通ポート５６は第２ポート５２と流体通過可能である。一方で、第２図では、第２ポート５２が閉じられ、共通ポート５６は第１ポート５０と流体通過可能である。
【００３１】
図示された実施例では、エンドキャップ１８は、ハウジング１４の一部を形成する。エンドキャップ１８は、全体的に円筒型であり、そこに第１バルブシート３８と第１ポート５０で画定形成される特徴を有する。エンドキャップ１８は、バルブ孔３２の第１端部３４にスライド自在に収容されており、例えば第１及び第２のＯ−リング５８、６０によって、漏れに対して適切に封止されている。
【００３２】
バルブアッセンブリー１０は、効果的に流れを向上させるいくつかの特徴を有する。バルブ内の流体が流れる能力は一般的に面積又は流体が通過する流路の狭い部分の「オリフィス（orifice）」に支配される。この領域は、バルブオリフィス又は「測定（measured）」オリフィスとして画定される。この限定部分は流路内のいたるところに潜在的に配置されうる。
【００３３】
バルブアッセンブリー１０は、異なる通路によって不適切な性能を発生させないように、測定オリフィスが実質的に第１、第２及び共通ポート５０、５２、５６のそれぞれに同様となるように設計される。
【００３４】
バルブアッセンブリー１０は、可能な限り最短の内部流路で設計される。これは、バルブアッセンブリー１０の同じ端部に第１、第２及び共通のポート５０、５２、５６を配置し、及び可能な限り短いポート間の距離を維持することによってなされる。
【００３５】
また、バルブアッセンブリー１０は、すべての流体流路に可能な限り大きな面積を組み込む。バルブアッセンブリー１０は、あらかじめ選択されたわずかな測定オリフィスのサイズを有する。すなわち、この実施例では１．９ｍｍ（０．０７５インチ）の孔直径に設計してある。
様々な流路は、設計によって、すなわち、第１、第２及び共通のポート５０、５２及び５６の入り口で必要とされる場合測定オリフィスの大きさと適合する流路面積を有する。他のすべてのポイントでは、流路は測定オリフィスより流路面積において大きい。
例えば、第１、第２及び共通のポートのそれぞれは、ハウジング内１４に形成されたのと関連される体積が付加される。こうした体積は、それぞれ６２、６４及び６６の符号が付されている。こうして付加された体積は、損失を引き起こす特性によって影響を受ける「有効」オリフィスが、それぞれの流路のために、測定オリフィスに出来る限り近接することを確保する。
【００３６】
ボビン１６は、ハウジング１４と一体化して形成された長尺の構造である。ボビン１６はソレノイド孔６７で画定され、外方向に延出された第１フランジ７０を有するバルブ孔３２の第２端部３６の次に配置された第１端部６８を有し、外方向に延出された第２フランジ７４を有する間隔を有する第２端部７２を有する。
【００３７】
スチールのような適切な透磁性材料で作成された導線性のアーマチャー２２は、ソレノイド孔６７の内側に配置される。アーマチャー２２は、全体的に円筒型であり、平坦な面を有する第１端部及びテーパーを有する部分８０を含む第２端部７８及び作動ロッド８２を有する。作動ロッド８２は、アーマチャー２２の動きがプランジャー２０に移動されるように、プランジャー２０に接続されている。
図示された例では、作動ロッド８２はプランジャー２０の中央開口４８に収容されており、作動ロッド８２に配置された外方向に延出されたバーブ（ｂａｒｂ）（図示せず）を提供することによって促進される締まりばめによってそこに確保されている。
【００３８】
同様にスチールのような適切な透磁性材料で作成された、導電性の磁極片２４は、ボビン１６の第２端部７２の近くのソレノイド孔６７の内側に配置されている。図示された実施例では、磁極片２４は、全体的に平坦な端部を有する円筒型であり、ソレノイド孔６７の溝８６に当接して形成されたテーパーを有する環状突起８４によってボビン１６に確保されている。
【００３９】
ワイヤーを複数巻回して構成したコイル２６は、第１フランジ７０と第２フランジ７４の間のボビン１６の外側周囲に巻き付けられている。既知のタイプの適切な手段は、コイルを電源に接続するために提供される。
約１１：１から約１５：１、より好ましくは少なくとも１３：１の範囲のコイル長さと断面積の比であって、約２：１から約３：１、より好ましくは少なくとも２．４：１の範囲で形成されたコイル断面積と柱状又はアーマチャーの断面積の比のものが組み合わされたものが、１０ｍｍの小さなサイズのバルブアッセンブリー１０のパッケージ幅に適合する効果的な設計を与えるものであることが分かっている。
【００４０】
組み立てるときに、アーマチャー２２の外側表面と磁気導体２８との間の存在する放射状ギャップ「Ｒ」があり、これは、本質的にエアと同様の透磁性を有するボビン１６によって、放射状ギャップＲを満たす。コイル２６にエネルギーが与えられないとき、アーマチャー２２の端部と磁極片２４との間で、Ｓで表示される「ストロークギャップ（ｓｔｒｏｋｅ  ｇａｐ）  」もまた存在する。
【００４１】
磁気導体２８は、ボビン１６、磁極片２４及びアーマチャー２２を部分的に取り囲んでいる。磁気導体２８は好ましくは高い透磁性材料で作成される。１つの適切な素材は高い鉄ベースのスチールである。ソレノイド３０内の他の要素と関連した全体的な磁気抵抗システムに最小限貢献する磁気導体２８を有することが好ましい。
【００４２】
放射状ギャップ「Ｒ」及びそれに伴う磁束の損失は、放射状ギャップＲが配置される場所にとても薄い壁面部を有するボビン１６を提供することによって最小化される。例えば、壁厚が約０．３３（０．０１３インチ）であるとよい。こうしたことを達成するために、素材は、バルブアッセンブリー１０のため構造的、熱的な要求を満たし、またとても薄い壁厚に成形することが可能であるものが使用される。限定するものではないが、適切な素材の例は、ポリフェニレンエーテルコポリマー（ＰＰＥ）及びポリアミド（ＰＡ）プラスチック樹脂の混合物である。
【００４３】
磁気導体２８が覆う放射状ギャップＲの面積は、磁気導体２８のために使用される材料の厚さ及び磁気導体２８が覆うように延出された外周の量によってコントロールされる。わずか１．９ｍｍ（０．０７５インチ）の孔直径を有する図示されたバルブアッセンブリーのためには、磁気導体２８は、約１．５７ｍｍ（０．０６２インチ）の厚さでよく、それによって放射状ギャップＲの縦方向の長さ「Ｌ」のほぼ全体を覆う。
【００４４】
磁気導体２８の厚さは、磁気導体２８と通して及び放射状ギャップＲにおいて、どの程度の面積が流路の利用であるか決定する。図示された実施例のバルブアッセンブリー１０は約３．５から１の磁気導体２８の厚さに対して柱状体２４及びアーマチャー２２の比率を有しており、このタイプのソレノイドの先行技術に対して非常に大きい。
【００４５】
放射状ギャップＲの周囲の完全な被覆を得るために、磁気導体２８は、組立時に、放射状ギャップＲを完全に３６０°覆うことになる２つの部分として作成される。
【００４６】
図６は、バルブアッセンブリー１０のソレノイド部分を表し、どのように磁気導体２８がボビン１６に確保されるかを図示している。磁気導体２８は、長手方向部分８８と放射方向に長手方向部分８８から下方向に延出されている第１端部壁９０とを有する。
第１端部壁９０は、第１のペアの脚９４Ａ及び９４Ｂの間に形成された第１の切り欠き９２を有する。図７に示されているように、第１端部壁９０は磁極片２４の周囲全体に第１の切り欠き９２を配置することによって磁極片２４に組み付けられている。
図８に示すように、脚９４Ａ、９４Ｂは磁極片２４に堅固に固定するために内側に挟み込まれている。挟み込む工程は、脚９４Ａ、９４Ｂにそれぞれ形成されているＶ字の切り込み９６Ａ、９６Ｂによって容易にされる。
【００４７】
図９は、バルブアッセンブリー１０のソレノイド部分の反対端を表し、さらにどのように、磁気導体２８がボビン１６に確保されるかを図示する。磁気導体２８が放射方向に長手方向部分８８から下方向に延出されている第２の端部壁９８を有する。
第２端部壁９８は、第２のペアの脚１０２Ａ及び１０２Ｂの間に形成された第２の切り欠き１００を有する。第２端部壁９８は、図１０に示されるように、ボビン１６の第１端部６８の周囲を覆うように第２の切り欠き１００を配置することによって、ボビン１６の第１端部６８に組み付けられる。
埋部材１０４は、ボビン１６の下方で、第２のペアの脚１０２Ａ、１０２Ｂとの間に配置される。脚１０２Ａ、１０２Ｂは図１１に示されるように、埋部材１０４及びボビン１６を固定的にクランプするために内側に挟まれる。クランプ工程は、脚１０２Ａ及び１０２Ｂでそれぞれに形成されるペアのＶ字の切り込み１０６Ａ及び１０６Ｂによって容易にされる。
【００４８】
上記に記述されたように組み立て時には、平均の放射状ギャップＲは４．２ｍｍ（０．１６４インチ）である。これは、約２０．６ｍｍ２（０．０３２ｉｎ２）の流路面積を作成し、それは、磁極片２４とアーマチャー２２で理解される流路の面積のほとんど２倍である。これは放射ギャップＲの流路面積とストロークギャップＳの１．８：１の比を与える。これより大きな比率であればあるほど、効果的であり、好ましいこの比率は、１．６：１又はそれ以上である。
【００４９】
ソレノイドバルブはいくつかの構成部材で構成されているため、これらの構成部材の誤差の積み重ねは、バルブの流体の動きに明白な影響を有するものとなるであろう。この効果はバルブの流体の流れる許容量にかなりの変化をもたらすであろう。
バルブの設計に使用される構成部材の数量及び構造は、この影響量に直接インパクトを与える。構成部材の数が多ければ多いほど、許容誤差の積み重ねは大きくなるであろう。加えて、製造の正確な方法の欠如は、不一致をより多くし、流体の流れに対する影響を大きくなる。
【００５０】
従って、バルブアッセンブリー１０は、構成部材の許容誤差の積み重ね及び様々な製造方法によって作成された固有の不一致の全ての影響を実質的に取り除く方法によって、組み立てられるとよい。
流体源をバルブに提供して、組み立て工程中に積極的に流体の流れをモニタリングすることによって、組み立ての段階に関連したさまざまな動きの特徴がモニターされ、取り付けられる構成部材の正確な組み立て位置を確認するために使用される。この方法は、流れを測定するために使用される計器によってのみ、正確な流れを精密に限定され獲得することができる。
【００５１】
組み立て方法が図１２−１４に図示されている。第１及び第２封止部材４２、４４及びスプリング５４を有するプランジャー２０は、バルブ本体１２に既に組み付けられているアーマチャー２２の作動ロッド８２に直接取り付けられる。プランジャー２０がバルブ孔３２に取り付けられるとき、アーマチャー２２は「作動」（例えばエネルギーが与えられたコイル）位置に移動させられる。
プランジャー２０の組み付けの間、調整されたエア源（図示せず）は、（通常は開いている）第２ポート５２に接続される。第１及び第２封止部材４２、４４及びスプリング５４を有するプランジャー２０は、その後、作動位置となるべき場所に組み付けられ、第２ポート５２を通じたエアの流れが完全に停止した位置に組み付けられる。
この時点において、第２シール４４は規定のエアの流れを妨げるレベルへ第１バルブシート４０に対して押圧される。バルブの設計により、プランジャー２０は、第２封止部材４４に対してある割合の圧縮を加えるためにさらにある量が挿入される。これは弾力のある第２封止部材４４にみられるような、将来の圧縮永久ひずみを見越したものである。
【００５２】
次に、（通常は閉じている）第１バルブシート３８を含む、エンドキャップ１８は、図１３に示されるように、最適位置の範囲よりも浅く既知の特別な深さに挿入される。測定用流量計（同様に図示せず）が共通ポート５６に接続されている間、調整されたエア源（図示せず）は、（通常閉じている）第１ポート５０と接続されている。第１ポート５０が  流量計によって測定されるバルブアッセンブリー１０を通る空気を流すために、クリアな流路が共通ポート５６まで形成開口される。
【００５３】
エンドキャップ１８は、その後、図１４に示されるように、エアーの流れがモニターされている間にさらに挿入される。所望する配置に目的のエアーの流れが獲得できたならば、エンドキャップ１８は既知の方法、例えば、ファスナー、接着剤、栓、圧着又は同種の手段によって、適切な位置に永久に確保される。
【００５４】
図１５−１７は、他の組み立て方法を図示する。この方法は、組み立てが、アーマチャー２２が非作動状態でなされる点で、上記の組み立て方法と異なる。
第１及び第２封止部材４２、４４及びスプリング５４を有するプランジャー２０はバルブ本体１２にすでに組み付けられたアーマチャー２２の作動ロッド８２に直接取り付けられる。プランジャー２０はバルブ孔３２に挿入されるとき、アーマチャー２２は、作動状態の（すなわちコイルにエネルギーが与えられた状態）位置に移動される。
プランジャー２０の取り付けの間、調整されたエアー源（図示せず）は（通常開いている）第２ポート５２に接続される。第１及び第２封止部材４２，４４及びスプリング５４はその後、作動位置となる適切な場所に挿入され、第２ポート５２を通過する空気流が完全に停止された位置に組み付けられる。
この時点で、第２封止部材４４は、第２バルブシート４０に対して、設定されたエアーの流れを妨害するレベルに押圧される。設計されたバルブ配置に依存して、プランジャー２０は、第２封止部材４４に対してある割合の圧縮をするためにさらにある量が挿入される。これは、これは弾力のある第２封止部材４４にみられうる将来の圧縮永久ひずみを見越したものである。
【００５５】
次に、（通常閉じている）第１バルブシート３８を含む、エンドキャップは、図１６に示されるように、最適な位置範囲よりも小さい特別な深さに挿入される。測定用流量計（同様に図示せず）が共通ポート５６に接続されている間、調整されたエア源（図示せず）は、（通常開いている）第２ポート５２に接続されている。
コイル２６が動作停止され、スプリング５４はアーマチャー２２が非作動位置になるように作動する。第２ポート５２は、クリアな流路を共通ポート５６に発生させるため開口され、エアーがバルブアッセンブリーを通じて流れ、その流れが流路計によって測定される。
【００５６】
エンドキャップ１８は、その後図１７に示されるように、空気流がモニターされている間にさらに挿入される。所望する状態の、目的の空気流が獲得できたならば、エンドキャップ１８は既知の方法、例えば、ファスナー、接着剤、栓、圧着又は同種の手段によって、適切な位置に永久に確保される。
【００５７】
組み立て工程中のバルブアッセンブリー１０の流動状態をモニターできるという点は、追加の構成部材や操作を有することなく、組み立て工程中に、バルブアッセンブリー１０を特別な作動ポイントに調整する付加機能を与える。
この組み立て手順は、バルブ本体１２、アーマチャー２２、磁極片２４、封止部材４２及び４４を有するプランジャー２０及びエンドキャップ１８の長さの不一致が、最終組立品の流動状態へ影響することを完全に防止する。
この方法は、射出成形又はエラストマー圧縮成型のような様々な構成部材を製造するために使用される工作による摩耗の影響を克服する。この方法の流体のパラメーター測定に用いられる設備の正確かつ反復可能なレベルだけが、この組み立て方法の反復性を制限する。
【００５８】
上記に記載された特徴点を利用すると、与えられた押圧ポイントで、ここに記載されたバルブアッセンブリー１０は、類似の先行技術のバルブより、流体の流れを約２倍許容し、作動に必要な入力は約半分で済む。
【００５９】
一体的なソレノイドを含むバルブアッセンブリーが開示されている。発明の様々な細部はその範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。さらに、発明の好適な実施形態の前記記述及び発明を実施するためのベストモードは発明を開示する目的のみのために提供されたものであり、限定する目的ではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に従って構成されたバルブアッセンブリーの側面断面図である。
【図２】作動位置にある、図１に示されたバルブの部分断面図である。
【図３】図１のバルブアッセンブリーの部分分解断面図である。
【図４】部分的に組み立てられた状態の図３のバルブアッセンブリーの断面図である。
【図５】組み立てた状態の図３のバルブアッセンブリーの断面図である。
【図６】図１のバルブアッセンブリーの一部の斜視図である
【図７】組み立て前の状態を示した、図６の示されたバルブアッセンブリーの端面図である。
【図８】圧着操作が完全になされた後の図６に示されたバルブアッセンブリーの端面図である。
【図９】図１のバルブアッセンブリーの一部の他の斜視図である。
【図１０】組み立て前の状態を示す図９に示されたバルブアッセンブリーの端面図である。
【図１１】圧着操作が完全になされた後の図９に示されたバルブアッセンブリーの端面図である。
【図１２】アッセンブリーの第１の方法を示す図１のバルブアッセンブリーの一部の分解断面図である。
【図１３】部分的にインストールされたエンドキャップを示す図１２のバルブアッセンブリーの他の図である。
【図１４】その位置に固定されたエンドキャップを示す図１２のバルブアッセンブリーの他の図である。
【図１５】他の組み立て方法を示す図１のバルブアッセンブリーの一部を分解断面図である。
【図１６】インストールされたエンドキャップを示す図１５のバルブアッセンブリーの他の図である。
【図１７】その位置に固定されたエンドキャップを示す図１５のバルブアッセンブリーの他の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年5月2日(2007.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ孔、隣接したバルブシート、及び前記孔と流体通過可能に配置された少なくとも１つのポートを有する一体のバルブハウジングと、
前記バルブ孔に配置され、前記バルブシートに対して選択的に封止するのに適合する可動自在のプランジャーと、
前記バルブ孔の近傍かつ同軸に配置されたソレノイド孔で画定される全体的に円筒型のボビンと、
で画定される細長いバルブ本体と、
前記ソレノイド孔に配置され、前記バルブ孔に延出されている作動ロッドを有し、前記プランジャーに接続されている可動自在で透磁性のアーマチャー（可動鉄心）と、
前記アーマチャーに隣接する前記ソレノイド孔に配置された透磁性の磁極片と、
前記ボビンの外側の周囲に巻回されているソレノイドコイルと、
前記ボビン、前記磁極片及び前記アーマチャーを部分的に取り囲んでいる磁気導体（固定鉄心）とで構成されることを特徴とするバルブアッセンブリー。
【請求項２】
前記バルブ孔は開口端部を有し、さらに、エンドキャップは、前記隣接したバルブシートと反対の末端バルブシートで画定される前記孔に収容されることを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項３】
さらに、前記バルブ孔と流体通過可能である第１、第２及び第３のポートを備え、前記第１及び第３のポートは、前記末端バルブシートを挟んで両側に設置され、前記第２及び第３ポートは前記近接したバルブシートを挟んで両側に設置されていることを特徴とする請求項２記載のバルブアッセンブリー。
【請求項４】
前記磁気導体は、
長手方向部分と、
前記長手方向部分から放射状に延出され、第１のペアの放射状に延びる脚の間に配置された第１切り欠きを有する第１端部壁であって、前記第１の切り欠きは前記磁極片の周囲に存在する第１端部壁と、
前記長手方向の部材から放射状に延出され、第２のペアの放射状に延びる脚の間に配置された第２の切り欠きを有する第２端部壁であって、前記第２の切り欠きは前記アーマチャーの周囲に存在する第２端部壁と、
を有することを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項５】
前記第２端部壁が前記アーマチャーの周囲全体を実質的に取り囲むように、前記第２切り欠きに配置される埋部材が備えられていることを特徴とする請求項４記載のバルブアッセンブリー。
【請求項６】
前記埋部材は、前記埋部材の周囲が前記第２のペアの脚で挟まれることによって、前記第２端部壁に確保（固定）されることを特徴とする請求項５記載のバルブアッセンブリー。
【請求項７】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が１１：１から約１５：１であることを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項８】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が少なくとも１３：１であることを特徴とする請求項７記載のバルブアッセンブリー。
【請求項９】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積の比が約２：１から約３：１であることを特徴とする請求項１記載のバルブアッセンブリー。
【請求項１０】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積との前記比が少なくとも約２．４対１であることを特徴とする請求項９記載のバルブアッセンブリー。
【請求項１１】
ソレノイド孔で画定する全体的に円筒型のボビンと、
前記ソレノイド孔に配置され、そこから延出された作動可能なロッドを有する可動自在で、透磁性のアーマチャーと、
前記アーマチャー近傍の前記ソレノイド孔に配置された透磁性の磁極片と、
前記ボビンの外側周囲に巻回されたソレノイドコイルと、
前記ボビン、前記磁極片と前記アーマチャーとを部分的に取り囲んでいる磁気導体とで構成されたソレノイド。
【請求項１２】
磁気導体は、
長手方向部分と
前記長手方向部分から放射状に延出され、前記第１のペアの放射状に延びた脚の間に配置された第１切り欠きで、前記磁極片を取り囲む前記第１切り欠きを有する第１端部壁と、
前記長手方向部分から放射状に延出され、第２のペアーの放射状に延出された脚の間に配置された第２切り欠きで、前記アーマチャーを取り囲む第２切り欠きと、
を含むことを特徴とする請求項１１記載のソレノイド。
【請求項１３】
さらに、前記第２端部壁が前記アーマチャーの全体の周囲を実質的に取り囲むように、
前記第２の切り欠きに配置された埋部材が備えられていることを特徴とする請求項１２記載のソレノイド。
【請求項１４】
前記埋部材は、前記埋部材の周囲が前記第２のペアの脚で挿まれることによって、前記第２端部壁に確保されることを特徴とする請求項１３記載のソレノイド。
【請求項１５】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が１１：１から約１５：１であることを特徴とする請求項１１記載のソレノイド。
【請求項１６】
前記コイルの長手方向の長さと前記コイルの断面積との比が少なくとも約１３：１であることを特徴とする請求項１５記載のソレノイド。
【請求項１７】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積の比が約２：１から約３：１であることを特徴とする請求項１１記載のソレノイド。
【請求項１８】
前記コイルの断面積と前記アーマチャーの断面積の比が少なくとも約２．４：１であることを特徴とする請求項１７記載のソレノイド。
【請求項１９】
バルブを組み立てる方法であって、
孔と前記孔に流体通過可能な少なくとも１つのポートを有するバルブハウジング提供し、
前記孔に受容可能な少なくとも１つの封止要素を提供し、前記封止要素の位置は、前記ポートを通じる流れに影響を与え、前記ポートを通じて気体を流し、
前記流体の流れをモニターする間に、前記封止要素を前記孔にインサートし、
前記流れが、あらかじめ設定された状態になるとき、前記封止要素を停止する、
との工程からなるバルブを組み立てる方法。
【請求項２０】
バルブを組み立てる方法であって、
開口端部孔と、前記孔に流体通過可能に配置された第１、第２及び第３ポートと、前記第２ポートと第３ポートの間に配置された第１バルブシートと、を有するバルブハウジングを提供し、
前記孔に受容されるように適合され、前記第１ポートと前記第３ポートの間に配置された第２バルブシートで画定するエンドキャップを提供し、
前記孔に配置され、前記第１バルブシート近傍の第１位置と、前記第１バルブシートから離れた第２位置との間を可動自在な作動ロッドを提供し、
前記孔に適合され、前記作動ロッドに設置され、前記第１バルブシートと連動するように適合された第１封止部材と、前記第２バルブシートと連動するように適合された第２封止部材とを有するプランジャーを提供し、
前記作動ロッドを前記第１位置に移動し、
前記第３ポートを通じて流体の第１の流れを作成し、
前記プランジャーを前記孔にインサートするとともに、前記第１の流れの流速をモニターする間に、前記プランジャーを前記第１シートへ移動し、
前記第１の流れが終了した位置にプランジャーを停止させ、
前記プランジャーを前記作動ロッドに確保すること、
の工程からなるバルブ組み立て方法。
【請求項２１】
前記第１の流れが終了した位置に前記プランジャーを停止した後、前記第１の封止部材が選択された値に圧縮されるまで、前記プランジャーを前記シートに移動し続けることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記第１ポートを通じる第２の流体の流れを生成し、
前記エンドキャップを前記孔にインサートし、前記第２流れの流速をモニターしている間に、前記エンドキャップを前記第１シートに移動し、
前記第２の流れがあらかじめ設定された値と等しくなった位置に、前記エンドキャップを停止し、
前記エンドキャップを前記バルブハウジングに確保すること
を特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記第２バルブシートに対して前記プランジャーを移動し、
前記第２ポートを通じて流体の第３の流れを生成し、
前記エンドキャップを前記孔にインサートし、前記第３の流れの流速をモニターする間、前記エンドキャップを前記第１シートに移動し、
前記第３の流れがあらかじめ設定された値と等しくなる位置に前記エンドキャップを停止し、
前記エンドキャップを前記バルブハウジングに確保すること
を特徴とする請求項２０記載の方法。
【国際調査報告】
2008510108.tif 000020
2008510108.tif 000021
2008510108.tif 000022