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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, das beispielsweise
in einer Hydrauliksteuerschaltung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen ist.
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Es
ist bereits ein Elektromagnetventil bekannt, bei welchem sich ein
Ventilkörper,
dessen eines Ende durch einen Kolben geführt wird, in Axialrichtung
bewegt, und eine sich verjüngende
Oberfläche
des Ventilkörpers
gegen ein Sitzteil anstößt, um die
Abdichtung zu erreichen (vgl. 5-30666U (1)).
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Die
nicht vorveröffentlichte
DE 103 53 842 A1 beschreibt
ein Proportional-Magnetventil mit einem Ventilantriebsabschnitt,
der eine Wicklung aufweist, einem Kern, der durch Anlegen eines
Stromes an die Wicklung erregt wird, einem verschiebbaren Kolben
und einer Feder, die den Kolben in eine Richtung vorspannt, in welcher
die Entfernung zum Kern zunimmt. Die Einstellung der Feder ist derart,
dass ein Zwischenraum zwischen dem Kolben und einer Oberfläche des
Kerns verbleibt, wenn die Feder vollständig zusammengedrückt ist.
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Die
ebenfalls nicht vorveröffentlichte
DE 103 53 840 A1 betrifft
ein weiteres Proportional-Magnetventil. Dieses weist einen Elektromagnethauptkörper mit
einer Wicklung, ein Ventilsitzteil mit einem Sitzabschnitt, ein
Ventilelement, das entsprechend dem Strom verschoben wird, der an
die Wicklung angelegt wird, und einen Ventilführungsabschnitt auf, der koaxial
zu dem Sitzabschnitt angeordnet ist, und die Verschiebung des Ventilelements
führt.
Das Gehäuse
ist derart an dem Elektromagnethauptkörper angebracht, dass ein Raum
zwischen dem Gehäuse
und dem Ventilsitzteil entsteht. Ferner ist ein Dichtungsteil aus
elastischem Material in dem Raum zwischen dem Gehäuse und
dem Ventilsitzteil vorgesehen.
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Schließlich beschreibt
die
DE 101 07 115
B4 ein Drucksteuerventil für ein direkt einspritzendes Kraftstoffsystem
einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilgehäuse, mindestens einem Einlass,
mindestens einem Auslass, mindestens einem vorgespannten, elektrisch
betätigbaren
und wenigstens bereichsweise kugelförmigen Ventilglied, das mit
einem gehäusefesten
Ventilsitz zusammenwirkt, der sich zum Ventilglied hin konisch erweitert,
und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kugeldurchmesser des Ventilglieds
so gewählt
ist, dass bei geschlossenem Ventil das Ventilglied den Ventilsitz
in der Nähe
von dessen weiterem Ende berührt.
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Allerdings
wird bei einer derartigen Konstruktion beispielsweise zwischen dem
Kolben und dem Ventilkörper
eine Abweichung in Axialrichtung hervorgerufen, und tritt ein einseitiges
Anstoßen
des Ventilkörpers
gegen das Sitzteil auf, was zu einer Beeinträchtigung der Dichtungseigenschaften
führt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung des voranstehend geschilderten,
beim Stand der Technik auftretenden Problems; daher besteht das
Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Elektromagnetventil zur
Verfügung
zu stellen, bei dem die Dichtungseigenschaften eines ersten Ventils in
bezug auf den Ventilsitz verbessert sind.
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Ein
Elektromagnetventil gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf: ein Gehäuse,
das ein Zuflussloch aufweist, durch welches ein Fluid hineinfließt, und
ein Auslassloch, durch welches das Fluid nach außen abgegeben wird; einen Ventilsitz,
der ortsfest innerhalb des Gehäuses
befestigt ist; ein erstes Ventil, das dazu ausgebildet ist, in Kontakt
mit einer Oberfläche
des Ventilsitzes zu gelangen, um das Fluid abzusperren, das in das
Gehäuse
durch das Zuflussloch fließt;
ein zweites Ventil, das koaxial zu einer Achse des ersten Ventils
angeordnet ist, und dazu ausgebildet ist, die Fluidmenge zu steuern,
die nach außerhalb
des Gehäuses
durch das Auslassloch fließt,
durch Einstellung der Abmessungen eines Spaltes zwischen dem zweiten
Ventil und der anderen Oberfläche
des Ventilsitzes; einen ersten Ventilführungsabschnitt, der an dem
Gehäuse
befestigt ist, und dazu ausgebildet ist, das erste Ventil in Richtung der
Achse zu führen;
und einen zweiten Ventilführungsabschnitt,
der dazu ausgebildet ist, das zweite Ventil in Richtung der Achse
zu führen,
wobei der Ventilsitz mit dem ersten Ventilführungsabschnitt vereinigt ist,
und an dem zweiten Ventilführungsabschnitt
befestigt ist.
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Bei
dem Elektromagnetventil gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ermöglicht,
eine Verbesserung der Dichtungseigenschaften des ersten Ventils in
bezug auf den Ventilsitz zu erreichen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben; gleiche oder
entsprechende Teile und Abschnitte sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Es zeigt:
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1 eine
Schnittansicht von vorne eines Proportional-Elektromagnetventils zur Drucksteuerung
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnittes A von 1; und
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3 eine
Schnittansicht von vorne eines Hauptabschnittes eines Proportional-Elektromagnetventils
zur Drucksteuerung gemäß Ausführungsform 2
der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine Schnittansicht von vorne eines Proportional-Elektromagnetventils zur Drucksteuerung
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung.
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Dieses
Proportional-Elektromagnetventil zur Drucksteuerung (nachstehend
einfach als Elektromagnetventil bezeichnet) ist als normalerweise
geschlossenes Dreiwege-Proportional-Elektromagnetventil zur Hydrauliksteuerung
in einem Automatikgetriebe ausgebildet.
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Bei
diesem Elektromagnetventil ist eine Wicklung 3 innerhalb
eines Jochs 1 und einer Platte 2 vorgesehen, wodurch
eine magnetische Schaltung ausgebildet wird. Ein Kolben 4 ist
an der Innenseite der Wicklung 3 vorhanden. Eine Stange 5 erstreckt sich
durch diesen Kolben 4. An den Enden der Stange 5 sind
ein erstes Gleitlager 6 und ein zweites Gleitlager 7 vorgesehen,
welche die Stange 5 so haltern, dass sie sich in Axialrichtung
bewegen kann. An dem Joch 1 ist ein Kern 8 befestigt,
in Axialrichtung entgegengesetzt zum Kolben 4, der die
Stange 5 umgibt.
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An
dem unteren Abschnitt des Kerns 8 ist ein Gehäuse 10 befestigt,
das mit einem Flansch 22 verriegelt ist. Innerhalb des
Gehäuses 10 sind
ein Zuflussloch 11, durch welches Arbeitsfluid hineinfließt, ein
Auslassloch 13, durch welches das Arbeitsfluid nach außen abgegeben
wird, und ein Ausgangsloch 14 vorgesehen.
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Innerhalb
des Gehäuses 10 befindet
sich ein Ventilsitz 15. Unter dem Ventilsitz 15 und
innerhalb des Gehäuses 10 ist
ortsfest eine zylindrische Muffe 18 vorgesehen. Die Muffe 18,
die ein Verbindungsloch 17 aufweist, ist einstückig oder
vereinigt mit dem Ventilsitz 15 als ein Bauteil ausgebildet.
Innerhalb der Muffe 18 ist ein Absperrventil 16 vorgesehen,
das als ein erstes Ventil dient, das koaxial zur Stange 5 angeordnet
ist, und in Vertikalrichtung relativ zur Muffe 18 gleiten
kann. Das Absperrventil 18 wird zum Ventilsitz 15 durch
die elastische Kraft einer Feder 19 gedrückt. Das
Absperrventil 16 weist einen Kanal 20 auf, der
entlang der Zentrumsachse verläuft,
und in dem oberen Endabschnitt des Kanals 20 sind zwei Löcher 24 entgegengesetzt
zur Innenwandoberfläche
des Ventilsitzes 15 vorgesehen.
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Unter
dem Kern 8 befindet sich ein Führungsabschnitt 23,
der als zweite Ventilführung
dient, und sich zum Absperrventil 16 erstreckt. Ein kugelförmiges Druckregelventil 17,
das durch den Führungsabschnitt 20 geführt wird,
und als ein zweites Ventil dient, ist zwischen der Stange 5 und
dem Absperrventil 16 vorhanden.
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Der
Ventilsitz 15 weist einen zylindrischen Verbindungsabschnitt 30 auf,
der sich auf der Seite des Druckregelventils 17 erstreckt;
der Verbindungsabschnitt 30 ist auf den Führungsabschnitt 23 aufgepasst,
wodurch der Ventilsitz 15 an seinem Ort in bezug auf das
Gehäuse 10 festgelegt
wird.
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Zwischen
dem Ventilsitz 15 und dem Gehäuse 10 ist ein O-Ring 28 vorgesehen,
der ein erstes Dichtungsteil bildet. Der O-Ring 28, der ringförmig ausgebildet
ist, und aus Gummi besteht, verhindert ein Leck des Arbeitsfluids
von dem Zuflussloch 10 nach außerhalb entlang der Innenwandoberfläche des
Gehäuses 10.
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Weiterhin
ist, wie in 2 gezeigt, die eine vergrößerte Ansicht
des Abschnittes A von 1 darstellt, ein Metallring 29,
der als abgebogene, dünne
Platte ausgebildet ist, in dem Spalt zwischen der Endoberfläche der
Muffe 18, die als Führungsabschnitt
für das
erste Ventil dient, und dem Gehäuse 10 vorgesehen.
Der Metallring 29, der ein zweites Dichtungsteil bildet,
verhindert ein Leck von Arbeitsfluid von dem Zuflussloch 11 nach
außen
entlang der Innenwandoberfläche
des Gehäuses 10.
Der Metallring 29 besteht beispielsweise aus Phosphorbronze oder
aus austenitischem Edelstahl, und seine Oberfläche ist mit Zinn beschichtet.
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Als
nächstes
wird der Betriebsablauf dieses Elektromagnetventils mit dem voranstehend
geschilderten Aufbau beschrieben.
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Zuerst,
wenn das Ventil nicht mit Strom versorgt wird, also kein elektrischer
Strom durch die Wicklung 3 fließt, befindet sich das Druckregelventil 17 in
der maximalen Hubposition, und wird ein Schulterabschnitt 26 des
Absperrventils 16 in Berührung mit der unteren Oberfläche des
Ventilsitzes 15 durch die elastische Kraft der Feder 19 gehalten.
Daher wird in diesem Zustand das Arbeitsfluid, welches ein Fluid
darstellt, welches durch das Zuflussloch 11 dem Gehäuse 10 zugeführt wird,
durch das Absperrventil 16 abgesperrt, und stehen das Ausgangsloch 14 und das
Auslassloch 13 miteinander über den Kanal 20 und
die Löcher 24 des
Absperrventils 16 in Verbindung, wobei der Druck an der
Seite des Ausgangsloches 14 gleich dem Druck an der Seite
des Auslassloches 13 ist.
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Wenn
elektrischer Strom der Wicklung 3 über eine Klemme 21 zugeführt wird,
werden magnetische Kraftlinien in der Wicklung 3 erzeugt,
und fließt ein
Magnetfluss durch die magnetische Schaltung, die durch den Kolben 4,
die Platte 2, das Joch 1, und den Kern 8 gebildet
wird, so dass eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Kolben 4 und
dem Kern 8 hervorgerufen wird. Dies führt dazu, dass der Kolben 4 an
den Kern angezogen wird, und sich die Stange 5, die mit
dem Kolben 4 vereinigt ist, nach unten bewegt, und sich
auch das Druckregelventil 17, das in Berührung mit
der Stange 5 steht, nach unten gegen die Abstoßungskraft
des Absperrventils 16 bewegt. Hierbei wirken die magnetische
Anziehungskraft von dem Kern 8, die elastische Kraft der
Feder 19, und die Fluidkraft, die über das Ausgangsloch 14 einwirkt,
auf das Druckregelventil 17 ein, welches sich soweit nach
unten bewegt, bis diese Kräfte
miteinander im Gleichgewicht stehen. Gleichzeitig bewegt sich auch
das Absperrventil 16 nach unten, welches von dem Druckregelventil 17 mit
Druck beaufschlagt wird, und trennt sich der Schulterabschnitt 26 des
Absperrventils 16 von der unteren Oberfläche des
Ventilsitzes 15, was dazu führt, dass Arbeitsfluid von
dem Zuflussloch 11 zum Auslassloch 13 über das
Verbindungsloch 27 geleitet wird, das in der Muffe 18 vorhanden
ist, sowie gleichzeitig vom Zuflussloch 11 zum Ausgangsloch 14 über das
Verbindungsloch 27 und den Kanal 20.
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Die
Abmessungen des Spaltes zwischen der unteren Oberfläche des
Ventilsitzes 15 und dem Schulterabschnitt 26 des
Absperrventils 16 sind proportional dem durch die Wicklung 3 fließenden elektrischen
Strom, und der Ausgangsdruck, der über das Ausgangsloch 14 einwirkt,
wird linear gesteuert.
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Wenn
sich das Absperrventil 16, das durch das Druckregelventil 17 mit
Druck beaufschlagt wird, nach unten bewegt, stößt das Druckregelventil 17 gegen
einen Schulterabschnitt 25 des Ventilsitzes 15 an,
und wird das Arbeitsfluid nur zum Ausgangsloch 14 von dem
Zuflussloch 11 über
das Verbindungsloch 27, die Löcher 24, und den Kanal 20 geleitet.
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Bei
dem Elektromagnetventil gemäß dieser Ausführungsform
bilden der Ventilsitz 15 und die Muffe 18 ein
vereinigtes oder einstückiges
Bauteil, und sind der Ventilsitz 15 und die Muffe 18 koaxial
angeordnet und gleichzeitig ausgeformt; weiterhin wird infolge der
Tatsache, dass der Verbindungsabschnitt 30 des Ventilsitzes 15 auf
den Führungsabschnitt 23 zur
Befestigung aufgepasst ist, eine Verbesserung in bezug auf die Genauigkeit
der koaxialen Anordnung zwischen dem Absperrventil 16,
das innerhalb der Muffe 18 gleitet, und dem Ventilsitz 15 erzielt,
so dass die Dichtungseigenschaften des Absperrventils 16 in bezug
auf den Ventilsitz 15 verbessert sind, wodurch die Eigenschaften
des Absperrventils 16 stabilisiert werden.
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Weiterhin
sind bei dem Elektromagnetventil gemäß dieser Ausführungsform
der Ventilsitz 15 und die Muffe 18, die ein vereinigtes
oder einstückiges Bauteil
bilden, dadurch an dem Gehäuse 10 befestigt,
dass der Verbindungsabschnitt 30 auf den Führungsabschnitt 23 aufgepasst
ist, so dass, verglichen mit einem Elektromagnetventil, bei welchem
die Muffe mit dem Gehäuse
durch Einsetzformen vereinigt wird, eine Änderung der Form des Gehäuses 10 erleichtert
wird, und der Bereich verwendbarer Materialien vergrößert wird,
wodurch ermöglicht
wird, Kosten einzusparen. Wenn daher beispielsweise das Elektromagnetventil
in ein Automatikgetriebe mit anderen Vorgaben eingebaut werden soll,
ist es nur erforderlich, die Form des Gehäuses zu ändern.
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Weiterhin
ist in dem Spalt zwischen der Endoberfläche der Muffe 18 und
dem Gehäuse 10 der
Metallring 29 vorgesehen, der als abgebogene, dünne Platte
ausgebildet ist, so dass dann, wenn eine Verformung durch Wärmeeinwirkung
in dem Gehäuse 10 hervorgerufen
wird, sich der Metallring 29 infolge seiner Elastizität an die
Verformung des Gehäuses 10 anpasst,
wodurch die Dichtungsfähigkeit des
Metallrings 29 sichergestellt wird.
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Ausführungsform 2
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3 ist
eine Schnittansicht von vorne eines Hauptabschnittes eines Proportional-Elektromagnetventils
zur Drucksteuerung gemäß Ausführungsform 2
der vorliegenden Erfindung.
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Bei
dieser Ausführungsform
steht eine Muffe 31 mit Verbindungslöchern 32, welche den
Führungsabschnitt
für das
erste Ventil bildet, im Presssitzeingriff mit dem Ventilsitz 15,
und wird hierdurch mit diesem vereinigt.
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Im übrigen ist
die Konstruktion bei dieser Ausführungsform
ebenso wie bei der Ausführungsform
1.
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Bei
dem Elektromagnetventil gemäß dieser Ausführungsform
ist, im Gegensatz zur Ausführungsform
1, die Muffe 31, in welcher das Absperrventil 16 gleitet,
ein von dem Ventilsitz 15 getrenntes Bauteil, was dazu
führt,
dass diese beiden Bauteile einfacher ausgebildet sein können, und
leichter zu bearbeiten sind.
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Die
Muffe 31 und der Ventilsitz 15 können durch
Schweißen
miteinander vereinigt werden.
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Zwar
betreffen die voranstehend geschilderten Ausführungsformen ein normalerweise
geschlossenes Elektromagnetventil, welches ein proportionales Dreiwege-Elektromagnetventil
zum Einsatz bei der Hydrauliksteuerung eines Automatikgetriebes
ist, jedoch sind sie auch bei einem normalerweise geöffneten
Elektromagnetventil einsetzbar, bei welcher die Betätigungsrichtung
des Kolbens bei Stromversorgung entgegengesetzt ist.
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Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung auch bei einem sogenannten Elektromagnetventil
mit Flussratenschaltfunktion einsetzbar.