![]() パイロット制御される弁、特に比例絞り弁
专利摘要:
流体入口(2)と流体出口(1)を有する弁ハウジング(13)内で長手方向に走行可能に案内され、その後ろ側に作用する流体圧によってその前側(27)がメイン弁座(25)に対して付勢可能である、弁ピストン(29)と、パイロット弁装置を有し、前記パイロット弁装置が電気的に駆動可能な磁気システム(4)によって長手方向に移動可能な操作部材(7)を有し、前記操作部材が、弁ピストン(29)の孔(17)内のパイロット弁座(37)と協働し、前記孔が前記弁ピストンの後ろ側をピストン前側における流体出口(1)と接続し、それによってパイロット弁座(33)が解放された場合に、開放運動のためにピストン(29)の後ろ側における流体圧が崩壊され、その場合にパイロット流体の供給によってピストン(29)をその閉鎖位置へ付勢する流体圧を構築するために、ピストン後ろ側とハウジング(13)の流体入口(2)の間に流れ遮蔽装置(39)がもうけれている、パイロット制御される弁、特にパイロット制御される比例絞り弁は、流れ遮蔽装置(39)が、パイロット流体の濾過、好ましくは間隙濾過を実施するための装置を有していることを特徴としている。 公开号:JP2011511222A 申请号:JP2010544592 申请日:2008-12-16 公开日:2011-04-07 发明作者:ビル,マルクス;ブルック,ペーター 申请人:ハイダック フルイドテヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング; IPC主号:F16K31-40
专利说明:
[0001] 本発明は、パイロット制御される弁、特にパイロット制御される比例絞り弁に関するものであって、流体入口と流体出口を有する弁ハウジング内で長手方向に走行可能に案内され、かつその後ろ側に作用する流体圧によってその前側がメイン弁座に対して付勢可能である、弁ピストンと、パイロット弁装置を有し、そのパイロット弁装置が、電気的に駆動可能な磁気システムによって長手方向に移動可能な、弁ピストンの孔内のパイロット制御弁座と協働する操作部材を有し、その孔が弁ピストンの後ろ側をピストン前側に設けられた流体出口と接続し、それによってパイロット弁座が解放された場合に、ピストンの後ろ側における流体圧が、開放運動のために崩壊され、その場合にパイロット流体の供給によってピストンをその閉鎖位置へ付勢する流体圧を構築するために、ピストン後ろ側とハウジングの流体入口との間に流れ遮蔽装置が存在している。] 背景技術 [0002] 比例絞り弁は、流体システム内で一般に、体積流を制御するために用いられる。その場合に、切替えルート弁の場合のように、比例磁気システムが直接制御ピストンに作用する、直接制御される弁は、特に高い圧力差において、大きな体積流が制御される場合においては、余り適していないことが、明らかにされている。というのは、場合によっては発生する流れ力が、磁気システムの操作力に重畳され、従って誤機能をもたらすからである。] [0003] それに対処するために、従来技術においては、この種の適用場合のために、冒頭で挙げた種概念の弁、従って、油圧パイロット制御を有する、比例絞り弁が使用される。しかし、すでに示したように、この種の弁を使用する場合には、駆動挙動に関して問題が生じる。弁ピストンは、流体圧のみによって移動されるので、磁気システムから弁ピストンを機械的に分離することは、不安定性を減少させるのに寄与するが、機能の精度と安全性は、主としてパイロット制御システムの流れ遮蔽装置の状態に依存している。流体が、汚れの負荷から自由ではない流体システム内で使用する場合には、流れ遮蔽装置の遮蔽孔が詰まると、弁の管理されない開放がもたらされることがあって、それは、安全性を危険にさらすことを意味している。この危険を回避するために、遮蔽孔は、通常大きく、0.5mmより大きい直径で、形成される。弁機能を満たすために、パイロット弁座の直径は、遮蔽孔の直径よりもさらに大きく選択されなければならないので、複数の問題が生じる。主要な欠点は、遮蔽孔とパイロット弁座の大きい直径が、大きいパイロット制御体積流をもたらすことである。圧力差がそれなりの大きさである場合には、この体積流は数リットル/分になることがある。この体積流領域においては、弁の細かい制御は、不可能である。] [0004] パイロット弁座に生じる圧力差は、弁座と協働する、操作部材の弁円錐に、この弁円錐を閉鎖位置に保持しようとする合成力を発生させる。従って特に圧力差が大きい場合には、操作部材をパイロット弁座から持ち上げるために、比較的大きいデッドフローが必要である。パイロット弁座が解放された後に、ピストン後ろ側に急速な圧力低下が生じ、それによって操作部材に作用する力も、実質的に減少する。しかし相変わらず磁力が大きい場合には、磁気システムの力の余剰が生じる。それが、操作部材を通常パイロット弁座に対して付勢するばね配置の力に抗して作用し、それによって弁ピストンの開放運動が意図せずに飛躍的に行われる。] 発明が解決しようとする課題 [0005] この問題に関して、本発明の課題は、簡単な構造において特に良好かつ駆動安全の駆動挙動を特徴とする、パイロット制御される弁、特に比例絞り弁を提供することである。] 課題を解決するための手段 [0006] この課題は、本発明によれば、その全体において請求項1の特徴を有する弁によって解決される。] [0007] 請求項1の特徴部分に従って、本発明によれば、パイロット流体を濾過する、好ましくは間隙濾過する措置が設けられていることによって、上述した困難が回避される。遮蔽装置が汚れる危険を回避することが、遮蔽孔とパイロット弁座の直径を従来技術に比較してずっと小さく形成する可能性を開く。それによってパイロット体積流が減少することが、高い圧力差が支配する場合でも、かつ制御すべき流体体積流の小さい領域において、弁の細かい制御を可能にする。さらに、パイロット弁座の直径の減少が、パイロット弁座から操作部材の弁円錐を持ち上げる場合の安定した駆動挙動を支援する。というのは、開放プロセスにおける飛躍のある動きが回避されるからであって、それによっても細かい制御が支援される。] [0008] パイロット流体の間隙濾過が行われる場合に、特別な利点が得られる。適切な間隙長さにおいて、間隙幅は、該当する遮蔽孔の開放断面に比較して、微細な汚れ粒子が確実に引き留められるように、小さく選択することができるが、間隙長さに基づいて、パイロット流体の通過のために必要な流れ断面が提供される。] [0009] 特に好ましい実施例において、流れ遮蔽装置は、パイロット通路内に挿入されており、そのパイロット通路は、長手軸に対して径方向に延びる通路軸をもって、弁ハウジングの壁内で、弁ピストンの後ろ側と流体接続される、内側の通路開口部と、流体入口と接続された外側の通路開口部との間に延びている。この構造が、パイロット通路内で間隙濾過するための装置を、弁ハウジング内へ直接統合することを、可能にする。] [0010] その場合に配置は、好ましくは、パイロット通路が円形の通路孔によって形成され、その中に丸い挿入ボディの形式の遮蔽装置が収容されるように、行うことができる。この挿入ボディは、遮蔽機能を満たすと共に、間隙濾過のコンポーネントも形成するように、形成することができる。] [0011] その場合に配置は、挿入ボディが、内側の通路開口部へ向いた、通路孔内にぴったりと取り付けられた栓部分と、それに対して直径が減少された、外側の部分とを有し、その外側の部分に遮蔽孔と間隙濾過装置が形成されるように、行うことができる。] [0012] 特に好ましく、かつ簡単な構造において、栓部分内に同軸の袋孔が設けられており、その袋孔が内側の通路開口部から離れるように外側の部分内まで延びており、その場合に遮蔽孔が、通路軸に対して径方向に、袋孔と、挿入ボディの減少された直径を有する外側の部分の外側との間に延びている。] [0013] このように形成された挿入ボディによって、間隙濾過装置は、特に簡単なやり方で、挿入ボディの外側の部分の直径が段付きであって、遮蔽孔がその中へ開口する、第1の長さ領域が、外側へ向かって連続する長さ領域よりも小さい直径を有していることによって実現され、後者の長さ領域の直径は、パイロット通路の壁によってパイロット流体を間隙濾過するための環状間隙が形成されるように選択されている。従って環状間隙の長さは、挿入ボディの全周面長さまたはパイロット通路の内周面の長さに相当し、それによって間隙幅を、細かい汚れ粒子でも確実に引き留められるように、小さく選択する可能性が開かれる。] [0014] 実効遮蔽開口部大きさとそれに伴ってパイロット体積流の特に著しい減少は、パイロット通路の挿入ボディ内にある遮蔽開口部の後段に第2の遮蔽開口部が接続されている場合に、得られる。] [0015] 特に簡単な構造を特徴とする、代替的な実施例においてっは、流れ遮蔽装置がパイロット通路内に設けられており、そのパイロット通路は、長手軸に対して径方向に延びる通路軸をもって、弁ピストンの壁内でその内部孔から弁ピストンの直径が減少された周面部分へ延びており、その場合にパイロット流体を濾過する装置は、直径が減少された周面部分の外側端縁領域に設けられている。] [0016] この構造において、弁ピストンの全周面長さにわたって延びる、パイロット流体を間隙濾過するための環状間隙は、特に簡単なやり方で、弁ピストンが、直径が減少された周面部分の、前側に隣接する端縁と、閉鎖位置において流体入口と接続される部分との間に延びる周面領域内で、弁ハウジングの壁によって間隙濾過のための環状間隙が形成されるように選択された外径を有していることによって、形成される。] [0017] 本発明に基づく弁は、電流なしで閉鎖されるバージョンとして形成することができ、その場合には通電された場合に牽引する磁気システムが設けられる。その場合に配置は、操作部材がエネルギ蓄積装置、好ましくはばね配置によって、磁気システムが通電されない場合にパイロット弁座を閉鎖する運動のために付勢され、磁気システムが通電された場合には、パイロット弁座から引き戻すことができるように、行うことができる。代替的に、弁は、電流なしで開放するバージョン(押圧する磁気システム)として形成することもできる。] [0018] この明細書においては、本発明は、パイロット制御される比例絞り弁として説明されている。というのは、本発明に基づいて可能とされる、1つまたは複数のパイロット遮蔽孔とパイロット弁座の開口大きさの減少は、特に絞り弁において、安定した制御挙動に関して特別な利点を有するからである。しかし、場合によっては遮蔽孔の直列配置と組み合わせて、統合された間隙濾過装置を有する、本発明に基づく遮蔽装置の利用は、一般に、汚れの危険を増大させることなしに、パイロット流体量の減少が望まれる、他の構造のパイロット制御される弁にも、適している。例として、こここで、パイロット制御される圧力制限および圧力制御弁を挙げることができる。] [0019] 以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。] 図面の簡単な説明 [0020] 従来技術に基づくパイロット制御される比例絞り弁の弁座仕様を示す縦断面図である。 図1に符号IIで示す区域を、図1に対して著しく拡大して示している。 本発明に基づく比例絞り弁の実施例を、図1に対してやや拡大して、破断して示す縦断面図であって、図1を見る視線方向に見て左上に、本発明に基づく弁のための油圧切替えシンボルが示されている。 図3に符号IVで示す区域を、図3に対して著しく拡大して示している。 図3に実質的に相当する縦断面図であるが、本発明に基づく比例絞り弁の、図3とは異なる実施例を示している。 図5に符号Viで示す区域を、図5に対して著しく拡大して示している。] 図1 図3 図5 実施例 [0021] 図1に示す既知のパイロット制御される比例絞り弁の弁座仕様には、電気的に駆動可能な磁気システム4が設けられている。弁を駆動するためのこの種の磁気システムは、従来技術(DE4416279A1)において十分に知られており、その場合に磁気システム4の操作コイル3によって磁気アーマチュア5が駆動可能である。図示の実施形態において、磁気システム4は、通電された状態において磁気アーマチュア5と、それに伴ってそれと結合された操作部材7を、図1を見る視線方向に見て下から上へ移動させる、いわゆる牽引する、ルート制御される比例磁石として形成されている。通電されない状態においては、アーマチュア5とそれに伴って操作部材7は、圧縮ばね9によって形成されるエネルギ蓄積装置を介して下方へ復帰され、すなわち長手軸11に関して、絞り弁の閉鎖位置に相当する軸方向位置へ調節される。] 図1 [0022] 磁気システム4のハウジングは、シールを形成しながら弁ハウジング13と結合されており、その弁ハウジングの、長手軸11に対して同心の、貫通した孔17内へ操作部材7が延びており、その操作部材の先端が尖った端部が、パイロット弁円錐15を形成する。弁ハウジング13内の孔17は、段付きである。磁気システム4に隣接する段部19が、ばね9のための支持部を形成し、そのばねの他方の端部は、操作部材7のカラー21に支持されている。弁ハウジング13の流出端部23(ここに、接続端1と称される、弁の流体出口が位置している)の近傍に、メイン弁座25が形成されており、それが、メイン弁体として機能する弁ピストン29の端部に設けられた、精密制御面27と協働する。弁ピストン29は、図1において見て上方へ向かって、接続端2と称される流体入口に連続する、ハウジング孔17の部分内で長手方向に走行可能に周面を案内されている。弁ピストン29自体は、長手軸11に対して同心の内部孔31を有しており、それが、接続端1へ向いた端部から距離をおいて、パイロット弁座33を形成しながら細くなっており、そのパイロット弁座が、特に図2から明らかなように、操作部材7の端部に設けられたパイロット弁円錐15と協働する。特にこの図から同様に明らかなように、流体接続端2から始まって、弁体29内の遮蔽孔35が、その内部孔31内へ延びており、それによって流体接続端2から流体圧が弁ピストン29のピストン後ろ側に構築可能であって、その流体圧が弁ピストン29を、図1において下方へ向かって閉鎖位置へ付勢し、その閉鎖位置においてその制御面27が、メイン弁座25に添接して閉鎖する。] 図1 図2 [0023] 内部孔31は、図1においてパイロット弁座33の上方に位置する部分において、ガイド部分32を形成し、そのガイド部分が、操作部材7の、ガイドエッジを有するガイドボディ37のための滑りガイドとして用いられる。] 図1 [0024] 接続端2から遮蔽孔35を介して弁ピストン29の内部孔31内へ流入する流体によって、弁ピストン29の後ろ側に圧力を構築することにより、弁ピストン29がその閉鎖位置に保持される。磁気システム4の通電によって操作部材7が引き戻される、それによって弁円錐15がパイロット弁座33から持ち上がると、ピストンの後ろ側に圧力降下が発生するので、接続端2から弁ピストン29に作用する流体圧が、ピストン29の開放運動とそれに伴って接続端1における流体流出をもたらし、その場合にこの流体流に、遮蔽孔35とパイロット弁座33の寸法設計から生じるパイロット流体流が重畳される。] [0025] 図3と4に示す、本発明に基づく弁の実施例は、図1と2に対して特に、接続端2から直接ピストン29の壁を通ってピストン29の内部孔31内へ延びる、遮蔽孔35の代わりに、流れ遮蔽装置39が設けられていることによって異なり、その流れ遮蔽装置は、長手軸11に対して径方向に延びる通路軸43をもって弁ハウジング13の壁の内部に延びるパイロット通路41内に組み込まれている。この遮蔽装置39の詳細については、図4が参照される。遮蔽装置39は、もっと正確に言うと、組み合わされた遮蔽および濾過装置である。これは、丸い挿入ボディ45を有しており、その内側の、パイロット通路41の内側の開口部へ向いた栓部分47が、丸いパイロット通路41内にぴったりと収容されている。この内側の栓部分47に、栓部分47に対してより小さい外径を有する外側の部分49が連続しており、その場合にこの外径は、段付きである。栓部分47の端部から、通路軸43に対して同心の袋孔51が、外側の部分49まで延びている。] 図1 図3 図4 [0026] 袋孔51の底の領域から、遮蔽孔35が、軸43に対して径方向に延びるようにようにして、直径が減少された外側の部分49の段付きの外周面まで延びている。この部分は、上で説明したように、段付きである。もっと正確に言うと、遮蔽孔35の外側の開口部に、直径が再び増大された終端部分53が連続しており、その直径は、パイロット通路41の壁によって細い環状間隙55が形成されるように選択されており、その環状間隙は、間隙フィルタとして作用し、それを介してパイロット流体が接続端2から遮蔽孔35まで達することができる。その場合に環状間隙55の間隙幅は、細かい汚れ粒子でも引き留められるように、選択されている。しかし、環状間隙55の長さは、外側の終端部分53とパイロット通路41の内周面の周面長さ全体に相当するので、環状間隙長さの一部に粒子が堆積しても、流体通路が詰まることはない。遮蔽孔35の開口大きさが極めて小さく寸法設計されている場合でも、障害のない駆動が保証されている。] [0027] 特に好ましい実施例においては、従来技術において一般的な遮蔽孔35の場合がそうであるのと同様な位置配置において、弁ピストン29自体の中に、付加的な第2の遮蔽孔57が設けられており、それは、遮蔽装置39内で遮蔽孔35の後段に接続されている。この付加的な遮蔽孔57は、弁ピストン29の直径が減少された周面領域59内にあって、この周面部分59を弁ピストン29内の内部孔31と接続している。周面部分59の軸方向位置は、駆動中に生じる弁ピストン29の軸方向位置において、後段に接続された第2の遮蔽孔57が、パイロット通路41の内側の通路開口部と整合するように、選択されている。] [0028] 図5と6は、変更された実施例を示しており、それにおいて、パイロット通路41は、長手軸11に対して径方向に延びる方向をもって、弁ピストン29の壁のみを通って弁ハウジング13の壁44へ延びている。パイロット通路41は、内部孔31に連続する終端領域において、遮蔽孔35を形成している。パイロット通路41は、その径方向外側の領域内で、弁ピストン29の直径が減少された周面部分46へ移行している。弁ピストン29の、弁ハウジング13の壁44と共に環状空間を形成する周面部分46と、流体入口2と接続された周面部分48(図6)の間において、その外径は、弁ハウジング13の壁44によって、環状間隙56(図6を参照)が形成されるように、選択されており、その環状間隙が、パイロット流体の間隙濾過装置を形成する。弁ピストン29の周長さとそれによって生じる環状間隙56の長さに従って、環状間隙は、極めて小さい汚れ粒子でも、確実に引き留められるような狭さに形成することができる。] 図5 図6 [0029] 遮蔽および間隙フィルタ装置を組み合わせた形式の流れ遮蔽装置39を、本発明に基づいて利用することが、できるだけ小さい大きさの遮蔽開口部において、圧力差が大きく、かつ流体体積流が小さい場合でも、障害のない駆動と最適な駆動挙動を保証し、その場合に特に良好な状況は、特に、遮蔽装置39の遮蔽孔35の後段に付加的な第2の遮蔽孔57が接続されている場合に、達成される。] [0030] 本発明に基づく弁は、特に閉鎖された状態において漏れのない密閉が必要とされ、かつ弁を接続端2における極めて低い流入圧(約1バール)でも、高い圧力(約350バール)でも使用しようとする場合に、中くらいの体積流にも、大きい体積流にも使用することができる。]
权利要求:
請求項1 パイロット制御される弁、特にパイロット制御される比例絞り弁であって、弁ピストン(29)であって、流体入口(2)と流体出口(1)を有する弁ハウジング(13)内で長手方向に走行可能に案内され、その後ろ側に作用する流体圧によってその前側(27)がメイン弁座(25)に対して付勢可能である、弁ピストン(29)、と、パイロット弁装置であって、電気的に駆動可能な磁気システム(4)によって長手方向に移動可能な操作部材(7)を有し、前記操作部材が、弁ピストン(29)の孔(31)内のパイロット弁座(33)と協働し、前記孔が前記弁ピストンの後ろ側をピストン前側における流体出口(1)と接続し、それによってパイロット弁座(33)が解放された場合に、開放運動のためにピストン(29)の後ろ側における流体圧が崩壊され、パイロット流体の供給によってピストン(29)をその閉鎖位置へ付勢する流体圧を構築するために、ピストン後ろ側とハウジング(13)の流体入口(2)の間に流れ遮蔽装置(39)がもうけられている、パイロット弁装置と、を有しているものにおいて、流れ遮蔽装置(39)が、パイロット流体の濾過、好ましくは間隙濾過を実施するための装置(41、45、55、56)を有している、ことを特徴とするパイロット制御される弁。 請求項2 流れ遮蔽装置(39)が、パイロット通路(41)内に挿入されており、前記パイロット通路が、長手軸(11)に対して径方向に延びる通路軸(43)をもって弁ハウジング(13)の壁内で、弁ピストン(29)の後ろ側と流体接続された内部通路開口部と、流体入口(2)と接続された、外側の通路開口部との間に延びている、ことを特徴とする請求項1に記載の弁。 請求項3 パイロット通路(41)が、円形の通路孔によって形成されており、前記通路孔内に、丸い挿入ボディ(45)の形式の遮蔽装置(39)が収容されている、ことを特徴とする請求項2に記載の弁。 請求項4 挿入ボディ(45)が、内側の通路開口部へ向いた、通路孔内にぴったりと取り付けられた栓部分(47)と、それに対して直径が減少された外側の部分(49)とを有しており、前記外側の部分に、遮蔽孔(35)と間隙フィルタ装置(55)が形成されている、ことを特徴とする請求項3に記載の弁。 請求項5 栓部分(47)内に、同軸の袋孔(51)がもうけられており、前記袋孔が、内側の通路開口部から離れるように外側の部分(49)内まで延びており、かつ遮蔽孔(35)が、通路軸(43)に対して径方向に袋孔(51)と、挿入ボディ(45)の減少された直径を有する外側の部分(49)の外側との間に延びている、ことを特徴とする請求項4に記載の弁。 請求項6 挿入ボディ(45)の外側の部分(49)の直径が、遮蔽孔(35)がその中へ連通する、第1の長さ領域が、外側へ向かって連続する終端側の長さ領域(53)よりも小さい直径を有するように、段付きになっており、前記終端側の長さ領域の直径が、パイロット通路(41)の壁によってパイロット流体の間隙濾過のための環状間隙(55)が形成されるように、選択されている、ことを特徴とする請求項5に記載の弁。 請求項7 弁ピストン(29)の孔(31)が、ピストン後ろ側から始まるガイド部分(32)を有しており、前記ガイド部分内で、パイロット弁座(33)と協働するための弁円錐(15)を有する操作部材(7)が案内されており、かつ弁ピストン(29)が、直径が減少された周面部分(59)を有しており、前記周面部分内に、遮蔽装置(39)を貫流するパイロット流体が弁ピストン(29)の孔(31)のガイド部分(32)内へ流入するための通路が設けられている、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の弁。 請求項8 弁ピストン(29)の直径が減少された周面部分(59)が、軸方向の長さと軸方向の位置に関して、駆動中に可能な弁ピストン(29)の軸方向位置において、前記周面部分がパイロット通路(41)の内部の通路開口部と接続されるように、形成されている、ことを特徴とする請求項7に記載の弁。 請求項9 弁ピストンの通路内に、第2の遮蔽孔(57)が設けられており、前記第2の遮蔽孔が、遮蔽装置(39)の挿入ボディ(45)内で遮蔽孔(35)の後段に接続されて、いることを特徴とする請求項8または9に記載の弁。 請求項10 流れ遮蔽装置(39)が、パイロット通路(41)内に設けられており、前記パイロット通路が、長手軸(11)に対して径方向に延びる通路軸(43)をもって、弁ピストン(29)の壁内でその内部孔(31)から弁ピストン(29)の直径が減少された周面部分(46)へ延びており、かつパイロット流体を濾過するための装置が、直径が減少された周面部分(46)の外エッジ領域に設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の弁。 請求項11 弁ピストン(29)が、直径が減少された周面部分(46)の、前側(27)に隣接する端縁と、閉鎖位置において流体出口(1)と接続される部分(48)との間に延びる周面領域内で、弁ハウジング(13)の壁(44)によってパイロット流体の間隙濾過のための環状間隙(56)が形成されるように選択された外径を有している、ことを特徴とする請求項10に記載の弁。 請求項12 操作部材(7)が、エネルギ蓄積装置、好ましくはばね配置(9)によって、磁気システム(4)が通電されない場合にパイロット弁座(33)を封鎖する運動のために付勢されており、かつ磁気システム(4)が通電された場合には、パイロット弁座(33)から引き戻し可能である、ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の弁。
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引用文献:
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