DE10325103A1

DE10325103A1 - Elektromagnetisches Ventil

Info

Publication number: DE10325103A1
Application number: DE10325103A
Authority: DE
Inventors: Yuta Ichinose; Yoshihiko Onishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: KR100523370B1; JP2004150584A; JP3696195B2; US20050051747A1; DE10325103B4; KR20040040317A; US7367542B2

Abstract

Ein elektromagnetisches Ventil mit verbesserter Wirksamkeit beinhaltet eine Zylinderspule 4 und einen auf einer Achse der Zylinderspule 4 zum Bewegen in einer axialen Richtung derselben angeordneten Stab. Ein Kolben 7 ist fest an einem Zwischenabschnitt des Stabs angebracht. Ein Kern 6 ist an einer Seite des Stabs angebracht, um ihn zu umschließen, und wirkt nach Erregung der Zylinderspule, um den Kolben anzuziehen. Ein Joch 5 ist an der anderen Seite des Kolbens derart angebracht, um ihn zu umschließen. Ein Paar aus einem nicht-magnetischen Material geformte Lager 9a, 9b sind an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Kolbens zur beweglichen Unterstützung des Stabs an einer äußeren Umfangsfläche desselben durch Spielpassung angeordnet. Das Paar Lager ist an eine innere Umfangsfläche des Kerns und eine innere Umfangsfläche des Jochs spielgepasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Ventil welches dazu dient, den Druck einer hydraulischen Betriebsflüssigkeit an jeweiligen Steuerabschnitten eines elektronisch kontrollierten Automatikgetriebes, zum Beispiel für ein Motorfahrzeug, zu ändern.

Aus der Vergangenheit ist zum Beispiel ein proportionales elektromagnetisches (oder Solenoid) Ventil bekannt, welches beinhaltet eine Zylinderspule, einen an einer Achse der Zylinderspule angeordneten Stab zur Bewegung in einer axialen Richtung desselben, einen an einem Zwischenabschnitt des Stabs fest angebrachten Kolben, einen Kern, der an einer Seite des Stabs zum Umschließen angeordnet ist und betriebsbereit, um den Kolben nach Erregung der Zylinderspule zu ziehen oder anzuziehen, ein an einer anderen Seite des Kolbens angeordnetes Joch zum Umschließen desselben und ein Paar Lager, das an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angeordnet ist zum beweglichen Stützen des Stabs. Eines der Lager ist in das Joch und das andere Lager ist in den Kern pressgepasst (siehe beispielsweise ein erstes Dokument: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-188744 (2)).

In dem wie oben konstruierten proportionalen elektromagnetischen (oder Solenoid) Ventil dient das Lagerpaar dem Stützen des Stabs zur Gleitbewegung in dessen axialer Richtung, mit einem der Lager pressgepasst in das Joch und dem anderen Lager pressgepasst in den Kern. Mit solch einer Anordnung richtet sich die zentrale Achse der Lager aufgrund von Abweichungen in maschinell bearbeiteten oder hergestellten Teilen, Abweichungen der Montage derselben, etc., oft nicht genau zueinander aus. Folglich entsteht ein Problem derart, dass der Gleitwiderstand zum Stab zunimmt, und es deshalb unmöglich ist, einen vorgeschriebenen Öffnungsgrad des proportionalen elektromagnetischen Ventils in Bezug auf eine Menge durch die Zylinderspule fließenden elektrischen Stroms zu erreichen.

Um die unsymmetrische Belastung zu reduzieren, ist es zusätzlich möglich, den Spalt oder das Spiel zwischen der inneren Umfangsfläche der Lager und der äußeren Umfangsfläche des Stabs zu vergrößern, infolgedessen können jedoch die zentrale Achse des Kolbens, der Kern und das Joch im gesteigerten Umfang in Bezug aufeinander versetzt oder nicht fluchtend sein. Die Balance zwischen der diametralen magnetischen Kraft zwischen dem Kolben und dem Kern, und die diametrale magnetische Kraft zwischen dem Kolben und dem Joch ist unterbrochen, sodass ein Problem ähnlich dem obigen entsteht, insofern als diametral unsymmetrische Lasten aufgrund eines Unterschiedes zwischen den oben erwähnten diametralen magnetischen Kräften auf die Gleitabschnitte der Lager und des Stabs wirken.

Ein weiteres Problem ist außerdem, dass Fremdmaterialien (Metallpulver, Staub, etc.) in die Gleitabschnitte zwischen der inneren Umfangsfläche der Lager und der äußeren Umfangsfläche des Stabs angreifen, und auf diese Weise den Stab inoperabel machen können.

Die vorliegende Erfindung will die bezuggenommenen obigen Probleme beseitigen, und hat als Gegenstand, ein elektromagnetisches Ventil zur Verfügung zu stellen, welches eine verbesserte Funktion besitzt, und bei welchem verhindert werden kann, dass es durch das Angreifen von Fremdmaterial inoperabel wird.

Um den obigen Gegenstand in einem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist wenigstens ein Lagerpaar an eine innere Umfangsfläche eines Kerns oder an die innere Umfangsfläche eines Jochs spielgepasst.

Der obige und andere Gegenstände, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer.
Beschreibung der Figuren
1 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Vergleichsdiagramm von einem elektrischen Strom und einem Ausgabedruck in dem proportionalen elektromagnetischen Ventil von 1;
3 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Darstellung der Erfindung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, während auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Gleiche oder entsprechende Bauelemente und Teile werden überall in der folgenden Beschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen durch dieselben Symbole gekennzeichnet.
Ausführungsform 1
1 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen (oder Solenoid) Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das illustrierte proportional elektromagnetische Ventil ist ein elektromagnetisches Ventil des normalen hohen Typs (d.h., der Ausgangsdruck ist hoch, wenn das Ventil in einem abgeschalteten Zustand ist, und nimmt in Übereinstimmung mit einem zunehmenden dazu gelieferten Strom ab), das benutzt wird, um den Druck einer hydraulischen Betriebsflüssigkeit an jedem Bedienteil von einem elektronisch kontrollierten Automatikgetriebe für ein Motorfahrzeug zu ändern. Das proportionale elektromagnetische Ventil ist ausgestattet mit einer Ummantelung 1 mit einer zylindrischen Form, einer in der Ummantelung 1 angeordneten Elektromagnetvorrichtung 2, und einer Ventilvorrichtung 3, die durch Erregung der Elektromagnetvorrichtung 2 betätigt wird.
Die Elektromagnetvorrichtung 2 beinhaltet eine Zylinderspule 4 mit einem um den Spulenkörper 19 gewundenen Leitungsdraht, ein in eine innere Umfangsfläche der Ummantelung 1 an einem unteren Abschnitt davon eingepasstes Joch 5, einen an einer inneren Umfangsfläche des Spulenkörpers 19 an deren oberen Abschnitt eingepassten Kern 6, einen auf einer zentralen Achse der Zylinderspule 4 zur Bewegung daran entlang angeordneten Kolben 7, eine erste Feder 8a mit einem unteren Endabschnitt platziert im Widerlager mit einer oberen Endfläche des Kolben 7 zur Anwendung einer Druckkraft auf den Kolben 7, und eine mit dem Leitungsdraht der Zylinderspule 4 verbundene Anschlussklemme 11.
Die Ventilvorrichtung 3 ist ausgestattet mit einem Kugelventil 16, einem fest an dem Joch 5 befestigten Gehäuse 17, und einem in den Kolben 7 zur Bildung einer integralen Einheit pressgepassten Stab 18. Das Gehäuse 17 ist geformt mit einem Ventilsitz 12, der im Widerlager mit dem Ventil 16 ist, einer Einlassöffnung 13, einer Auslassöffnung 14, und einer Abflussöffnung 15 für hydraulische Betriebsflüssigkeit.
Ein erstes Gleitlager 9a ist spielgepasst zu einer inneren Umfangsfläche des Kerns 6 und zu einer äußeren Umfangsfläche des Stabs 18 an einer Stelle dazwischen, d.h. mit einer Spielpassung an diese gefügt. Die erste, den Stab 18 umgebende Feder 8a ist an einem oberen Endabschnitt davon im Stoßeingriff mit einer unteren Endfläche des ersten Gleitlagers 9a. Ein Federstift 10 mit einer C-förmigen Konfiguration wird in eine innere Umfangsfläche des Kerns 6 pressgepasst. Ein unterer Endabschnitt des Federstifts 10 stößt an eine untere Endfläche des ersten Gleitlagers 9a. Die Belastung der ersten Feder 8a wird durch Anpassen der Presspassung des Federstiftes 10 reguliert.
Zusätzlich ist ein zweites Gleitlager 9b an eine äußere Umfangsfläche des Stabs 18 and an eine innere Umfangsfläche des Jochs 5 an einer Stelle dazwischen spielgepasst, d.h. mit einer Spielpassung an diese gefügt. Eine zweite, den Stab 18 umschließende Feder 8b, ist an einem unteren Endabschnitt desselben in Widerlager mit einer oberen Endfläche des zweiten Gleitlagers 9b, sodass das zweite Gleitlager 9b durch die Druckbelastung der zweiten Feder 8b fest an der Verwendungsstelle gehalten wird.
Das erste Gleitlager 9a und das zweite Gleitlager 9b sind derart konfiguriert, dass sie an gegenüberliegenden Enden auf der inneren (d.h. diametralen oder radial inneren) Umfangsfläche und auf der äußeren (d.h. diametralen oder radial äußeren) Umfangsfläche verjüngt sind. Die ersten und zweiten Gleitlager 9a, 9b sind ferner aus einem nicht-magnetischen und verschleißfesten Messing geformt, sie können aber auch aus einer nicht-magnetischen und verschleißfesten Phosphor-Bronze geformt sein, oder sie können aus einem gesinterten Material geformt sein.
Das zweite Lager 9b ist an die äußere Umfangsfläche des Stabs 18 und die innere Umfangsfläche des Joches 5 an einer Stelle dazwischen spielgepasst. Das zweite Lager 9b ist unter Bezug auf die Achse des Stabs 18 kippbar, und unter Bezug auf den Stab 18 verschiebbar.
Es sei angenommen, dass ein an dem proportionalen elektromagnetischen Ventil erlaubter Hysteresefehler bei einem Ausgabedruck P (d.h., der Druck der hydraulischen Betriebsflüssigkeit im Automatikgetriebe an der Auslassöffnung 14) ΔP ist; ein durch das Ventil 16 bestimmter Sitzdurchmesser und der Ventilsitz 12 ϕd ist; ein Koeffizient für dynamische Reibung zwischen dem zweiten Gleitlager 9b und dem Stab 18 μ ist, und ein durch die dynamische Reibung μ bestimmter Koeffizient C ist. Unter diesen Annahmen wird eine Druckbelastung F der zweiten Feder 8b zum Halten des zweiten Gleitlagers 9b an der Verwendungsstelle durch folgenden Ausdruck erhalten: F = C × ΔP × π(ϕd)2/4
Wenn der Koeffizient der dynamischen Reibung μ gleich 0.1 (μ = 0.1) ist, ist für den Koeffizienten C ein möglicher Bereich zum Beispiel 0 < C ≤ 3, und deshalb wird die Druckbelastung F der zweiten Feder 8b auf einen Wert innerhalb eines zum Koeffizienten C korrespondierenden Bereichs eingestellt.
Im übrigen wird die Beziehung zwischen dem Wert I des durch die Zylinderspule 4 fließenden Stroms und dem Ausgangsdruck P in 2 gezeigt, eine Hinrichtung Ausgangsdruckkurve A, wenn der Stromwert I von null auf einen vorbestimmten Wert steigt und eine Rückrichtung Ausgangsdruckkurve B, wenn der Stromwert I von dem vorbestimmten Wert auf null fällt, unterscheiden sich voneinander, weshalb die Ausgangsdrucke P auf diesen Druckkurven A und B sogar für die gleichen Stromwerte I verschieden ist; daraus resultiert eine Differenz ΔP zwischen den Ausgangsdrucken P, welche der Hysteresefehler ΔP ist.
Hier ist zu beachten, dass das erste Gleitlager 9a auch zwischen der äußeren Umfangsfläche des Stabs 18 und der inneren Umfangsfläche des Kerns 6 mittels einer Spielpassung angeordnet ist, aber die erste, auf das erste Gleitlager 9a wirkende Feder 8a ist angeordnet, um den Ausgangsdruck P des proportionalen elektromagnetischen Ventils zu regulieren; und deshalb ist die Druckbelastung der ersten Feder 8a verglichen mit der Druckbelastung der zweiten Feder 8b, welche zum Halten des zweiten Gleitlagers 9b dient, sehr hoch. Darum kann angenommen werden, dass das erste Gleitlager 9a an den Kern 6 fixiert ist.
In dem Automatikgetriebe wird die in einer Ölpfanne eines Hydraulikölkreislaufs aufbewahrte hydraulische Betriebsflüssigkeit durch eine von einem Motor angetriebene Ölpumpe in Synchronisation damit derart angesaugt, dass sie an Einlassöffnungen von jedem der elektromagnetischen Ventile druckgespeist wird, nachdem diese durch einen Regulator oder ähnlichem auf einen vorgegebenen Druck eingestellt wurden.
In dem proportionalen elektromagnetischen Ventil zwischen diesen elektromagnetischen Ventilen, wird der zu der Zylinderspule 4 durch das proportionale elektromagnetische Ventil gegebene Stromwert in Übereinstimmung mit dem Laufzustand des Motorfahrzeugs durch ein Signal einer Automatikgetriebe-Kontrolleinheit kontrolliert, wodurch die auf das Ventil 16 ausgeübte Kraft geregelt wird. Als Ergebnis wird dementsprechend die Größe des Spalts oder des Spiels zwischen dem Ventil 16 und dem Ventilsitz 12 variiert, sodass hydraulische Betriebsflüssigkeit mit einem konstanten Einlassdruck von der Einlassöffnung 13 in das Gehäuse 17 strömt. Die Abflussmenge der hydraulischen Betriebsflüssigkeit von der Abflussöffnung 15 wird jedoch durch die oben genannte Spalt- oder Spiel-Größe bestimmt. Zum Beispiel nimmt die von der Auslassöffnung 14 ausgehende Flussrate der hydraulischen Betriebsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Zunahme der Abflussmenge ab, und auch der Ausgabedruck P an der Auslassöffnung 14 nimmt ab.
Das Öffnen und Schließen jedes im Hydraulikölkreislauf des Automatikgetriebe installierten Kontrollventils wird durch den Ausgabedruck P kontrolliert, auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändert. Die aus der Abflussöffnung 15 abgeflossene Automatikgetriebe-Hydraulikflüssigkeit wird in dem Hydraulikölkreislauf in der Ölwanne des Automatikgetriebes gesammelt.
Als nächstes wird auf die Wirksamkeit des wie oben konstruierten proportionalen elektromagnetischen Ventils des normal hohen Typs Bezug genommen.
Wenn die Zylinderspule 4 in einem nicht mit Strom versorgten Zustand ist, drückt der mit dem Kolben 7 integrale Stab 18 unter der Wirkung der Druckbelastung der ersten Feder 8a, welche auf eine Endfläche des Kolbens 7 drückt, das Ventil 16 in Richtung des Ventilsitzes 12. Das Ventil 16 ist von dem Ventilsitz 12 derart separiert, dass der Ausgabedruck P des von der Einlassöffnung 13 zur Auslassöffnung 14 durch das Gehäuse 17 fließenden hydraulischen Betriebsflüssigkeit ein Druck wird, der im Gleichgewicht ist mit, oder gleich ist mit einem Wert, der durch Teilen der Schub- oder Anpresskraft des Ventils 16 durch eine vom Sitzdurchmesser ϕd bestimmte Fläche des Ventilsitzes 12 erhalten wird. Als Konsequenz fließt die hydraulische Betriebsflüssigkeit aus der Abflussöffnung 15 ab, und zu diesem Zeitpunkt zeigt der Ausgabedruck P ein Maximum.
Wenn die Zylinderspule 4 mit Strom versorgt wird, generiert sie ein Magnetfeld, sodass Linien des magnetischen Flusses durch die Ummantelung 1, den Kern 6, den Kolben 7 und das Joch 5, die zusammen einen magnetischen Kreis bilden, laufen, wodurch eine magnetische Anziehungskraft proportional zum zur Zylinderspule 4 gelieferten elektrischen Strom zwischen dem derart angeregten Kern 6 und dem Kolben 7 in der Gleitrichtung des Stabs 18 generiert wird. Die magnetische Anziehungskraft wird in einer Richtung entgegen der elastischen Kraft der ersten Feder 8a generiert, dabei die Schubkraft des Ventils 16 verringernd. Zum Beispiel wird der Ausgabedruck P der in die Auslassöffnung 14 fließenden hydraulischen Betriebsflüssigkeit durch Regeln der Schubkraft des Ventils 16 entsprechend der durch die Menge des zur Zylinderspule 4 gelieferten elektrischen Energie bestimmten, magnetischen Anziehungskraft kontrolliert. Insbesondere wird, wenn der zur Zylinderspule 4 gelieferte Stromwert gesteigert wird, die Schubkraft des Ventils 16 verringert, wodurch der Ausgabedruck P reduziert wird. Zu dem Zeitpunkt, wenn die in der Zylinderspule 4 generierte magnetische Anziehungskraft im Gleichgewicht ist mit der Schubkraft oder Druckkraft der ersten Feder 8a, zeigt der Ausgabedruck P ein Maximum.
Wenn danach die Erregung der Zylinderspule 4 unterbrochen wird, wird die magnetische Anziehungskraft des Kerns 6 null, wodurch bewirkt wird, dass der Kolben 7 sich in Richtung einer Anti-Kernseite (d.h. in eine Richtung weg von dem Kern 6) bewegt unter der Wirkung der elastischen Kraft der ersten Feder 8a. Als Ergebnis drängt der mit dem Kolben 7 integrale Stab 18 das Ventil 16 derart, dass das Ventil 16 auf dem Ventilsitz 12 aufgesetzt wird, somit das proportionale elektromagnetische Ventil schließend.
Mit dem wie oben konstruierten proportionalen elektromagnetischen Ventil ist das zweite Gleitlager 9b an die äußere Umfangsfläche des Stabs 18 und die innere Umfangsfläche des Jochs 5 in einer derartigen Art und Weise spielgepasst, dass es unter Bezug auf die Achse des Stabs 18 kippbar und unter Bezug auf den Stab 18 verschiebbar ist. Eine von Abweichungen in maschinell bearbeiteten oder zusammengesetzten Teilen oder dergleichen herrührende unsymmetrische Belastung der Gleitabschnitte des zweiten Gleitlagers 9b und des Stabs 18 wird deshalb durch Gleit- oder Kippbewegung des zweiten Gleitlagers 9b relativ zum Joch 5 gemildert. Folglich kann eine Zunahme des Hysteresefehler ΔP aufgrund von unsymmetrischer Belastung vermieden werden, somit eine Reduzierung der Schwankungen der Wirksamkeit des Ausgabedrucks P unter den jeweiligen proportionalen Kontrollventilen ermöglichend.
Zusätzlich kann die maschinelle Bearbeitbarkeit und Zusammenbaubarkeit der Teile aufgrund der gesteigerten Abmessungstoleranz der Teile verbessert werden.
Außerdem wird, sogar wenn der Stab 18 durch dazwischen befindliches angreifendes Fremdmaterial in dem zweiten Gleitlager 9b bewegungsunfähig oder festgefressen ist, die äußere Umfangsfläche des zweiten Gleitlagers 9b eine Gleitfläche für die innere Umfangsfläche des Jochs 5, und darum wird der Stab 18 zusammen mit dem zweiten Gleitlager 9b beweglich, wodurch es möglicht wird, einen vorgeschriebenen Wert für den Ausgabedruck P zu erhalten.
Darüber hinaus sind das erste Gleitlager 9a und das zweite Gleitlager 9b derart konfiguriert, dass sie an gegenüberliegenden Enden auf der inneren Umfangsfläche und der äußeren Umfangsfläche davon verjüngt sind. Somit kann das zweite Gleitlager 9b leicht durch eine unsymmetrische, auf die Gleitabschnitte des zweiten Gleitlagers 9b und den Stab 18 wirkende, Belastung verkippt oder geneigt werden.
Ausführungsform 2
3 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und dieses proportionale elektromagnetische Ventil ist ein Typ, in welchem der Ausgabedruck niedrig ist, wenn das Ventil in einem nicht mit Strom versorgten Zustand ist, und der in Übereinstimmung mit einer Zunahme des zum Ventil gelieferten Stroms zunimmt.
Im Vergleich zu dem proportionalen elektromagnetischen Ventil des normalen, hohen Typs gemäß der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich das proportionale elektromagnetische Ventil des normalen, niedrigen Typs gemäß dieser zweiten Ausführungsform insofern, als die Anordnung eines Kerns 6 und eines Jochs 5 dieser Ausführungsform entgegengesetzt zu der ersten Ausführungsform ist, und als die erste Feder 8a der ersten Ausführungsform des proportionalen elektromagnetischen Ventils zum Anpassen des Ausgabedrucks P weggelassen ist.
Auch ist das erste Gleitlager 9a zwischen der äußeren Umfangsfläche des Stabs 18 und der inneren Umfangsfläche des Kerns 6 mittels einer Spielpassung angeordnet. Eine erste, den Stab 18 umschließende Feder 21a ist im Stoßeingriff mit einer unteren Endfläche eines ersten Gleitlagers 20a, sodass das erste Gleitlager 20a durch die elastische Kraft der ersten Feder 21a sicher an einem Ende des Stabs 18 gehalten wird.
Zusätzlich ist auch ein zweites Gleitlager 20b zwischen der äußeren Umfangsfläche des Stabs 18 und der inneren Umfangsfläche des Kerns 6 mittels Spielpassung angeordnet. Eine zweite, den Stab 18 umschließende Feder 21b, ist im Stoßeingriff mit einer unteren Endfläche derselben mit einer oberen Endseite des zweiten Gleitlagers 20b, sodass das zweite Gleitlager 20b durch die elastische Kraft der zweiten Feder 21b sicher an einem Ende des Stabs 18 gehalten wird.
Das erste Gleitlager 20a und das zweite Gleitlager 20b sind derart konfiguriert, dass sie an gegenüberliegenden Enden davon auf der inneren Umfangsfläche und auf der äußeren Umfangsfläche verjüngt sind. Die ersten und zweiten Gleitlager 20a, 20b sind außerdem aus einem nicht-magnetischen und verschleißfesten Messing geformt, sie können aber auch aus einer nicht-magnetischen und verschleißfesten Phosphor-Bronze geformt sein, oder sie können aus einem gesinterten Material geformt sein.
Das erste Gleitlager 20a und das zweite Gleitlager 20b sind an die äußere Umfangsfläche des Stabs 18 und die innere Umfangsfläche des Jochs 5 in solch einer Art und Weise spielgepasst, dass es unter Bezug auf die Achse des Stabs 18 kippbar und unter Bezug auf den Stab 18 verschiebbar ist.
Mit dem proportionalen elektromagnetischen Ventil der zweiten Ausführungsform im nicht mit Strom versorgten Zustand gibt es keine Kraft, die das Ventil 16, welches im Widerlager mit dem Stab 18 ist, der integral mit dem Kolben 7 ist, drängt, und deshalb drückt die durch das Innere des Gehäuses 17 von der Einlassöffnung 13 zur Auslassöffnung 14 fließende hydraulische Betriebsflüssigkeit das Ventil 16 hinauf, sodass sie aus der Abflussöffnung 15 abgelassen wird. Zu diesem Zeitpunkt zeigt der Ausgabedruck P ein Minimum.
Anschließend wird, wenn die Zylinderspule 4 mit Strom versorgt wird, ein Magnetfeld generiert, sodass Linien des magnetischen Flusses durch die Ummantelung 1, den Kern 6, den Kolben 7 und das Joch 5, die zusammen einen magnetischen Kreis bilden, laufen, wodurch eine zum zur Zylinderspule 4 gelieferten elektrischen Strom proportionale magnetische Anziehungskraft zwischen dem derart angeregten Kern 6 und Kolben 7 in der Gleitrichtung des Stabs 18 generiert wird. Die magnetische Anziehungskraft wird in einer Richtung generiert, um den Ventilsitz 12 in Richtung des Ventils 16 zu drängen. Der Ausgabedruck P der in die Auslassöffnung 14 fließenden hydraulischen Betriebsflüssigkeit wird ein Druck, welcher im Gleichgewicht ist mit oder gleich ist einem Wert, der durch Teilen der Schub- oder Anpresskraft des Ventils 16 durch eine vom Sitzdurchmesser ϕd bestimmten Fläche des Ventilsitzes 12 erhalten wird. Zum Beispiel wird der Ausgabedruck P der in die Auslassöffnung 14 fließenden hydraulische Betriebsflüssigkeit durch Regeln der Schubkraft des Ventils 16 entsprechend der durch die Menge des zur Zylinderspule 4 gelieferten elektrischen Energie bestimmten magnetischen Anziehungskraft kontrolliert. Insbesondere wird, wenn der zur Zylinderspule 4 gelieferte Stromwert gesteigert wird, die Schubkraft des Ventils 16 vergrößert, wodurch der Ausgabedruck P vergrößert wird. Zu dem Zeitpunkt, wenn die in der Zylinderspule 4 generierte magnetische Anziehungskraft ins Gleichgewicht mit dem Druck der Einlassöffnung 13 kommt, zeigt der Ausgabedruck P ein Maximum.
Wenn danach die Erregung der Zylinderspule 4 unterbrochen ist, wird die magnetische Anziehungskraft des Kerns 6 null, wodurch bewirkt wird, dass der Kolben 7 sich unter der Wirkung der elastischen Kraft der ersten Feder 21a in Richtung einer Anti-Kernseite (d.h. eine Richtung weg von dem Kern 6) bewegt. Als Ergebnis wird das Ventil 16 durch den Einlassdruck der hydraulischen Betriebsflüssigkeit der Einlassöffnung 13 nach oben gedrückt, wodurch das Ventil 16 von dem Ventilsitz 12 separat gehalten wird. Deshalb wird die hydraulische Betriebsflüssigkeit der Einlassöffnung 13 aus einer Abflussöffnung 15 durch das Innere des Gehäuses 17 abgelassen, wobei das proportionale elektromagnetische Ventil in einen völlig geöffneten Zustand versetzt wird.
Im Falle des proportionalen elektromagnetischen Ventil dieser zweiten Ausführungsform, ist das erste, mittels einer ersten Feder 21a an einem Ende des Stabs 18 gehaltene, Gleitlager 20a an die äußere Umfangsfläche des Stabs 18 und die innere Umfangsfläche des Jochs 5 spielgepasst, und das erste Gleitlager 20a ist unter Bezug auf die Achse des Stabs 18 kippbar und unter Bezug auf den Stab 18 verschiebbar. Darüber hinaus ist das zweite, mittels einer zweiten Feder 21b an dem Zwischenabschnitt des Stabs 18 gehaltene, Gleitlager 20b an die äußere Umfangsfläche das Stabs 18 und die innere Umfangsfläche des Kerns 6 spielgepasst, und das zweite Gleitlager 20b ist unter Bezug auf die Achse des Stabs 18 kippbar und unter Bezug auf den Stab 18 verschiebbar.
Mit einer derartigen Anordnung kann eine Zunahme des Hysteresefehler ΔP aufgrund von unsymmetrischer Belastung vermieden werden, somit eine Reduzierung der Schwankungen der Wirksamkeit des Ausgabedrucks P unter den jeweiligen proportionalen Kontrollventilen ermöglichend.
Ferner kann die maschinelle Bearbeitbarkeit und Zusammenbaubarkeit von Teilen aufgrund der gesteigerten Abmessungstoleranz der Teile verbessert werden.
Außerdem wird, sogar wenn der Stab 18 durch dazwischen befindliches angreifendes Fremdmaterial in dem ersten Gleitlager 20a und dem zweiten Gleitlager 20b bewegungsunfähig oder festgefressen ist, der Stab 18 zusammen mit dem ersten Gleitlager 20a und dem zweiten Gleitlager 20b beweglich, wodurch es möglicht wird, einen vorgeschriebenen Wert für den Ausgabedruck P zu erhalten.
Ferner sind das erste Gleitlager 20a und das zweite Gleitlager 20b derart konfiguriert, dass sie an gegenüberliegenden Enden auf der inneren Umfangsfläche und der äußeren Umfangsfläche davon verjüngt sind. Darum kann das erste Gleitlager 20a und das zweite Gleitlager 20b leicht durch eine unsymmetrische, auf die Gleitabschnitte des ersten und zweiten Gleitlagers 20a, 20b und den Stab 18 wirkende, Belastung verkippt oder geneigt werden, sodass der Gleitwiederstand des Stabs 18 entsprechend reduziert werden kann.
Ausführungsform 3
4 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und ähnlich zu der oben genannten zweiten Ausführungsform ist dieses proportionale elektromagnetische Ventil der dritten Ausführungsform von dem Typ, in welchem der Ausgabedruck null ist, wenn das Ventil in einem nicht mit Strom versorgten Zustand ist, und der in Übereinstimmung mit einer Zunahme des zum Ventil gelieferten Stroms zunimmt.
In diesem proportionalen elektromagnetischen Ventil des normalen, niedrigen Typs, ist eine erste Haltevorrichtung 30a, gegen die ein unterer Endabschnitt der ersten Feder 21a anstößt, fest an der inneren Umfangsfläche des Jochs 5 gesichert, und eine zweite Haltevorrichtung 30b, gegen die ein unterer Endabschnitt der zweiten Feder 21b anstößt, ist fest an der inneren Umfangsfläche des Kerns 6 gesichert. Jede der ersten Haltevorrichtung 30a und der zweiten Haltevorrichtung 30b ist an ihrem einen Ende mit einem ringförmigen Kragen, in einer radial nach innen vorstehenden Richtung, geformt, und die erste Feder 21a und die zweite Feder 21b sind an ihrem einen Ende mit den Kragen der ersten Haltvorrichtung 30a und zweiten Haltevorrichtung 30b jeweils im Widerlager.
Die Konstruktion dieser dritten Ausführungsform, anders als die obige, ist ähnlich zu jener der zweiten Ausführungsform.
Im Vergleich mit der ersten und zweiten Ausführungsform, in welcher ein Ende der Federn 8b, 21a und 21b, die zum Halten der Gleitlager 9b, 20a und 20b, dienen, im Widerlager mit dem Kolben 7 sind, sind die einen Enden der Federn 21a, 21b dieser dritten Ausführungsform jeweils im Widerlager mit der Haltevorrichtung 30a, 30b, sodass die Belastung der Federn 21a, 21b jeweils durch die Haltevorrichtungen 30a, 30b aufgenommen werden, wodurch sie davon abgehalten werden, durch den Kolben 7 auf den Stab 18 eingepresst zu werden; somit wird die Bereitstellung einer weiteren stabilen Ausgabedruck-Charakteristik ermöglicht.
Hier ist zu beachten, dass die Wirkungsweise und Effekte von dieser Ausführungsform, abgesehen von den obigen, ähnlich denen der zweiten Ausführungsform sind.
Ausführungsform 4
1 ist eine Querschnittsansicht eines proportionalen elektromagnetischen Ventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und ähnlich der oben genannten zweiten Ausführungsform ist dieses proportionale elektromagnetische Ventil dieser vierten Ausführungsform von dem Typ, in welchem sein Ausgabedruck null ist, wenn das Ventil in einem nicht mit Strom versorgten Zustand ist, und der in Übereinstimmung mit einer Zunahme des zum Ventil gelieferten Stroms zunimmt.
In diesem proportionalen elektromagnetischen Ventil des normalen, niedrigen Typs, ist ein erstes Gleitlager 40 an die äußere Umfangsfläche des Stabs 18 und die innere Umfangsfläche des Jochs 5 stoßgepasst. Das erste Gleitlager 40 ist an ihrem einen Ende mit einem ringförmigen Kragen, in einer radial nach innen vorstehenden Richtung, geformt, der ringförmige Kragen 40a ist gegenüber einer Endfläche des Kolbens 7 angeordnet.
Die Konstruktion dieser vierten Ausführungsform, abgesehen von dem obigen, ist ähnlich jener der zweiten Ausführungsform.
Da diese Ausführungsform mit dem ersten Gleitlager 40 ausgestattet ist, welches den ringförmigen Kragen 40a gegenüber einer Endfläche des Kolbens 7 angeordnet hat, ist es möglich, eine Situation zu verhindern, wo der Kolben 7 aufgrund einer abnormalen Versetzung vom Joch 5 magnetisch angesaugt oder angezogen werden kann, somit eine Fehlfunktion verursachend.
Die Wirkungsweise und der Effekt dieser vierten Ausführungsform abgesehen von diesen sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
Obwohl in den oben erwähnten jeweiligen Ausführungsformen die Gleitlager 9a, 9b, 20a, 20b und 40 der Spielpassungs-Struktur an gegenüberliegenden Enden des Stabs 18 auf den dem Kolben 7 gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, können sie nur an einer der gegenüberliegenden Enden des Stabs 18 angeordnet sein. Um Fehlfunktionen aufgrund des Angreifens von Fremdmaterial zwischen den Gleitflächen der Gleitlager 9a, 9b, 20a, 20b, 40 und dem Stab 18 zu verhindern, ist es in diesem Fall sehr effektiv, die Spielpassungs-Struktur der Gleitlager 9b, 20b an der Seite des Ventils 16 anzuordnen, an welcher Fremdmaterial geneigt ist einzudringen.
Obwohl in den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen Bezug genommen wird auf den Fall, wo Gleitlager 9a, 9b, 20a, 20b und 40, die als Lager von einer sehr einfachen Konstruktion sind, benutzt werden, ist die vorliegende Erfindung zusätzlich natürlich auch auf Wälzlager anwendbar.
Obwohl die Gleitlager 9a, 9b, 20a und 20b derart konfiguriert sind, dass sie an gegenüberliegenden Enden an der inneren Umfangsfläche und der äußeren Umfangsfläche davon verjüngt sind, können sie außerdem nur an einer ihrer inneren und äußeren Umfangsflächenseiten verjüngt sein.
Ferner, obwohl in der oben genannten jeweiligen Ausführungsform Bezug genommen wird auf den Fall, wo ein proportionales magnetisches Ventil benutzt wird als ein elektromagnetisches Ventil in einem Hydraulikölkreislauf eines elektronisch kontrollierten Automatikgetriebes für ein Motorfahrzeug zum Wechsel hydraulischer Flüssigkeitsdrücke an jeweiligen Betätigungsabschnitten des Automatikgetriebes, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses beschränkt, sondern auf elektromagnetische Ventile in einer Verschiedenheit von Maschinen anwendbar.
Wie oben beschrieben, gemäß einem elektromagnetischen Ventil der vorliegenden Erfindung, ist wenigstens ein Paar von Lagern an die innere Umfangsfläche eines Kerns oder an die innere Umfangsfläche eines Jochs stoßgepasst, und deshalb ist es möglich, sowohl die Ausführung von elektromagnetischen Ventilen zu verbessern als auch Fehlfunktionen aufgrund des Angreifens von Fremdmaterial zu verhindern.
Während die Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Durchschnittfachmann anerkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der angefügten Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Elektromagnetisches Ventil, umfassend: eine Zylinderspule (4); einen Stab (18) angeordnet auf einer Achse der Zylinderspule (4) zur Bewegung in einer axialen Richtung davon; einen Kolben (7) fest angebracht an einem Zwischenabschnitt des Stabs (18); einen Kern (6) angeordnet an einer Seite des Stabs, um ihn zu umgeben und betriebsbereit, um nach Erregung der Zylinderspule (4) den Kolben (7) anzuziehen; ein Joch (5) angeordnet an einer anderen Seite des Kolbens (7), um ihn zu umgeben; und ein Paar Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40) geformt aus einem nicht-magnetischen Material und angeordnet an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (7) zum beweglichen Stützen des Stabs (18) an einer äußeren Umfangsfläche mittels Spielpassung, wobei wenigstens ein Paar Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40) an einer inneren Umfangsfläche des Kerns (6) oder an einer inneren Umfangsfläche des Jochs (5) spielgepasst ist.
Elektromagnetisches Ventil gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Feder (8a, 8b, 21a, 21b), die angeordnet ist zwischen dem Kolben (7) und eines der Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40), welches an der inneren Umfangsfläche des Kerns (6) oder an der inneren Umfangsfläche des Jochs (5) durch Spielpassung angebracht ist; wobei die Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40) durch eine elastische Kraft der Feder (8a, 8b, 21a, 21b) an der Verwendungsstelle gehalten werden.
Elektromagnetisches Ventil gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine zwischen der Feder (8a, 8b, 21a, 21b) und dem Kolben (7) angeordnete Haltevorrichtung (30a, 30b) zum Verhindern des Anlegens einer Last von der Feder (8a, 8b, 21a, 21b) auf den Kolben (7).
Elektromagnetisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend einen Kragen (40a), der an einem Ende von jedem der Lager (9a, 9b, 20a, 20b,40) ausgebildet ist, und sich in einer radialen Richtung des Stabs (18) an einem Ort zwischen dem Joch (5) und einem Ende des Kolbens (7) erstreckt, um zu verhindern, dass der Kolben (7) unter der Einwirkung einer magnetischen Kraft an besagtes Joch (5) angezogen wird.
Elektromagnetisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40) derart konfiguriert sind, dass sie an ihren Enden an wenigstens einer ihrer inneren Umfangsfläche oder ihrer äußeren Umfangsfläche verjüngt sind.
Elektromagnetisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40) aus Messing oder Phosphorbronze ausgebildet sind.
Elektromagnetisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lager (9a, 9b, 20a, 20b, 40) aus einem gesintertem Material ausgebildet sind.
Elektromagnetisches Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lager (9a, 9b, 20a, 20b,40) Gleitlager umfassen.