DE10330779A1

DE10330779A1 - Elektromagnetisches Ventil

Info

Publication number: DE10330779A1
Application number: DE10330779A
Authority: DE
Inventors: Kouichi Ojima; Kenji Nakao; Hidehiro Soga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2023-07-09
Also published as: US20040090296A1; US6874751B2; JP3715961B2; KR100521552B1; KR20040042789A; JP2004162769A; DE10330779B4

Abstract

Es wird ein elektromagnetisches Ventil (100) beschrieben, welches ein vorbestimmtes Antwortverhalten sicherstellen kann, während eine gewünschte Steuerperformance des Betriebsgeräusches beibehalten wird, das selbst nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer unterdrückt wird, und welches einen Kolbenzusammenbau (15) mit einem Kolben (7), einer Wicklung (2) zum Antrieb des Kolbens (7), einen fixierten Kern (4), der in einer Richtung angeordnet ist, in welcher der Kolben (7) versetzt wird, um den Kolbenzusammenbau (15) in eine zurückversetzte Position nach der elektrischen Energieversorgung der Wicklung (2) anzuziehen, um dabei den Kolben (7) an der Position zu halten, ein Federelement (8), welches im komprimierten Zustand zwischen dem Kolben (7) und dem fixierten Kern (4) angeordnet ist, um den Kolbenzusammenbau (15) in eine vorgerückte Position federnd zu drängen, und ein Zwischenstück (9; 39) aufweist, das zwischen dem Kolben (7) und dem fixierten Kern (4) vorgesehen ist. Das Zwischenstück (9; 29; 39; 49) ist mit einem Vorsprung (9a; 29a) versehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil (was ebenso als Solenoidventil oder Magnetventil bezeichnet werden kann), welches ein Ventilelement aufweist, das mittels eines Kolbens unter Einfluss eines magnetischen Felds in einen bzw. einem geschlossenen und offenen Zustand angetrieben wird, welches durch eine Spule nach dessen elektrischer Energieversorgung erzeugt wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein elektromagnetisches Ventil mit Auslastungssteuerung zur Steuerung des Betrags der Flussrate eines Fluids, welches durch das Ventil durch periodische Änderung einer Zeitperiode strömt oder passiert, während welcher die Spule elektrisch mit Energie versorgt wird.
Stand der Technik
Bei einem elektromagnetischen Ventil mit einem Ventilelement, das mittels eines Kolbens unter Einfluss eines magnetischen Felds in einen bzw. einem offenen und geschlossenen Zustand angetrieben wird, welches durch eine Spule nach dessen elektrischer Energieversorgung erzeugt wird, kann eine derartige Situation auftreten, bei welcher der Kolben fortfährt, in dem Zustand zu verbleiben, in welchem dieser mit einem fixierten Kern des Elektromagneten aufgrund einer exzessiv großen verbleibenden magnetischen Kraft in Kontakt ist, selbst wenn die elektrische Energieversorgung der Spule unterbrochen worden ist. Als Versuch, um eine derartige unerwünschte Situation zu vermeiden, ist bereits eine derartige Ventilstruktur vorgeschlagen worden, bei welcher ein Zwischenstück aus einem nicht magnetischen Material zwischen dem Kolben und dem fixierten Kern angebracht ist. Im Einzelnen wird hierzu beispielsweise auf die japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 38779/1995 verwiesen.
Bei dem daraus bekannten elektromagnetischen Ventil der vorstehend erwähnten Struktur ist die Oberfläche des Zwischenstücks flach ausgeführt, welche gegenüber dem Kolben zugewandt ist. Folglich sind die Flächen groß, über welche das Zwischenstück mit dem Kolben bzw. dem fixierten Kern in Kontakt gebracht wird. Bei dem Zwischenstück dieser Art wird sozusagen eine Intimität bzw. Enge oder Affinität in dem Zwischenstückabschnitt auftreten, welcher mit dem Kolben in Kontakt gebracht wird, was mit der Zunahme der Kontaktfläche aufgrund der Deformation und der Abrasion des Zwischenstücks einhergeht, was durch wiederholte Anwendung der Impulsivkraft auftritt, wenn das elektromagnetische Ventil über eine verlängerte Zeit betrieben wird. Wenn eine derartige Affinität beträchtlich wird, findet eine Kohäsion bzw. Haftung zwischen den Kontaktflächen des Zwischenstücks und des Kolbens statt und erhöht sich insbesondere bei einer niedrigen Temperatur, bei welcher die Viskosität des Fluids unter der Kontrolle bzw. Steuerung groß wird. Die Zunahme der Kohäsion verursacht wiederum eine Verzögerung bei dem Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils, insbesondere nach Unterbrechung der elektromagnetischen Energieversorgung, was zu einem Problem führt.
Dieses Problem ist insbesondere bei dem elektromagnetischen Ventil mit einer Auslastungssteuerung erheblich, bei welchem der Betrag oder die Flussrate eines durch das Ventil strömenden Fluids durch Veränderung des Timings bzw. der Zeitabfolge gesteuert wird, bei welchem das Ventilelement durch Veränderung der Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung und Energieabkopplung der Spule in einen geöffneten und geschlossenen Zustand angetriebenen wird, was periodisch wiederholt wird, da die Steuerfunktion oder die Performance des elektromagnetischen Auslastungssteuerungsventils dann beträchtlich vermindert werden kann. Ferner tendiert die Zunahme der Kontaktfläche zwischen dem Zwischenstück und dem Kolben dazu, dass es zu einer Zunahme des Betriebsrauschens bzw. Betriebsgeräusches des elektromagnetischen Ventils kommt, wodurch ein weiteres Problem verursacht wird.

Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisches Ventil bereitzustellen, welches eine vorbestimmte Antwortperformance bzw. Antwortverhalten kann und welches somit eine gewünschte Steuerperformance sicherstellt, selbst wenn der Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer stattgefunden hat.

Ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektromagnetisches Ventil bereitzustellen, bei welchem das Betriebsrauschen bzw. Betriebsgeräusch signifikant unterdrückt werden kann.

Hinsichtlich der vorstehend und anderen Aufgaben, welche im Laufe der Beschreibung ersichtlich werden, wird gemäß einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein elektromagnetisches Ventil bereitgestellt, welches einen Ventilblattzusammenbau mit einem Einlassanschluss, einen Auslassanschluss, eine Fluidpassage, die zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss ausgebildet ist, sowie ein Ventilblatt aufweist, welches in Verbindung mit der Fluidpassage vorgesehen ist, wobei ein Kolbenzusammenbau, der aus einem Kolben aufgebaut ist, welcher hin und her bewegbar innerhalb einer zylindrischen Hohlkammer angeordnet ist, und aus einem Ventilelement aufgebaut ist, welches an einem Ende des Kolbens zum Öffnen und Schließen der Fluidpassage in Zusammenarbeit mit dem Ventilblatt vorgesehen ist, eine Spule zum Antrieb des Kolbens, um den Kolbenzusammenbau zu versetzen, ein fixierter Kern, der in einer Richtung angeordnet ist, in welcher der Kolben zur Anziehung des Kolbens zu einer zurückgezogenen Position nach elektrischer Energieversorgung der Spule versetzt wird, um den Kolben an der zurückversetzten Position zu halten, ein Federelement welches in einem komprimierten Zustand zwischen dem Kolben und dem fixierten Kern angeordnet ist, um den Kolbenzusammenbau in eine vorgerückte Position federnd zu drängen, und ein Zwischenstück vorgesehen ist, welches zwischen dem Kolben und dem fixierten Kern angeordnet ist wobei das Zwischenstück mit einem Vorsprung versehen ist.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung, bei welcher das Zwischenstück mit dem Vorsprung versehen ist, kann die Kontaktfläche zwischen dem Zwischenstück und dem Kolben reduziert werden. Selbst wenn das elektromagnetische Ventil über eine verlängerte Zeitdauer in Betrieb gesetzt worden ist, kann darüber hinaus die Affinität der Kontaktflächen effektiv unterdrückt werden. Aufgrund dieser Merkmale kann das Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils nach der elektrischen Energieabkopplung des elektromagnetischen Ventils gegen eine Verschlechterung geschützt werden. Ferner kann das Betriebsgeräusch effektiv unterdrückt werden. Des Weiteren kann das elektromagnetische Ventil als ein elektromagnetisches Auslastungssteuerungsventil implementiert werden, um einen Betrag des Fluids zu steuern, welches durch das Ventil durch Ändern der Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung bzw. der Energieabkopplung der Spule zu steuern, was wiederholt durchgeführt wird, während verhindert wird, dass die Steuerperformance des elektromagnetischen Ventils verschlechtert wird.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und entstehenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, welche lediglich beispielhaft in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen durchgeführt werden.

Im Verlaufe der Beschreibung wird im Folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen:
1 eine Ansicht, welche insbesondere einen Abschnitt eines elektromagnetischen Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Schnittansicht, welche das elektromagnetische Ventil in dem Zustand darstellt, in welchem ein Kolbenzusammenbau des elektromagnetischen Ventils in 1 in einer zurückversetzten Position gezeigt ist;
3 eine Schnittansicht, welche das elektromagnetische Ventil in einem Zustand darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau des in 1 gezeigten elektromagnetischen Ventils vorgerückt ist;
4 eine Ansicht, welche eine geometrische Struktur eines Zwischenstücks darstellt, das in dem in 1 gezeigten elektromagnetischen Ventil verwendet wird;
5 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des elektromagnetischen Ventils, das in 1 gezeigt ist, in der Nähe des Zwischenstücks;
6 eine Ansicht zur grafischen Darstellung eines Verhältnisses zwischen einem Steuersignal und einer Kolbenposition, unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs des elektromagnetischen Ventils, das in 1 gezeigt ist, und nach dessen Betrieb über , eine verlängerte Zeitdauer;
7 eine Ansicht zur grafischen Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Ruhezeitverhältnis und dem gesteuerten Druck, unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs des in 1 gezeigten elektromagnetischen Ventils und nach dessen Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer;
8 eine Ansicht, welche eine Form des Zwischenstücks darstellt, welches in dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
9 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil elektrisch mit Energie versorgt ist;
10 eine Ansicht, welche eine Form des Zwischenstücks darstellt, das in dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
11 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil elektrisch mit Energie versorgt ist;
12 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit Energie versorgt ist;
13 eine Ansicht, welche eine Form des Zwischenstücks darstellt, das in dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
14 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil mit Energie versorgt ist; und
15 eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit Energie versorgt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird im Einzelnen in Verbindung mit den derzeitigen bevorzugten oder typischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile über verschiedene Ansichten hinweg.
Ausführungsform 1
1 ist eine Querschnittsansicht des elektromagnetischen Ventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf die Figur ist das elektromagnetische Ventil, welches im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet ist, aufgebaut durch: ein Gehäuse 1, welches aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und zur Verankerung des elektromagnetischen Ventils 100 dient, eine Wicklung 2, welche in einer zylindrischen Form gewickelt ist und innerhalb des Gehäuses 1 untergebracht ist, eine Spule 3, welche aus einem Harzmaterial im Wesentlichen in einer spulenähnlichen Form aufgebaut ist, welche im Wesentlichen eine äußere Umfangsfläche aufweist, die um die Wicklung 2 und einer länglichen zylindrischen Durchgangsöffnung an dessen Zentrum gewunden ist, einen zylindrischen dicken Kern 4, welcher fest an dem Gehäuse 1 an einem Ende gesichert ist und einen anderen Endabschnitt aufweist, welcher sich zu einem Mittenabschnitt der zuvor beschriebenen länglichen Durchgangsöffnung erstreckt, die in der Spüle 3 ausgebildet ist, eine Platte 5, welche aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, welcher in die Durchgangsöffnung der Spule 2 gegenüber dem fixierten Kern 4 passt, und einen scheibenähnlichen Abschnitt aufweist, welcher sich radial von dem unteren Ende des zylindrischen Abschnitts in äußerer Umfangsrichtung entlang einer Kragenoberfläche der Spule 3 erstreckt, einen Kolben 7, welcher aus einem magnetischen Material im Wesentlichen in einer zylindrischen Form ausgebildet ist und hin und her bewegbar gleitend innerhalb der hohlen zylindrischen Kolbenkammer 6 angeordnet ist, welche durch die Durchgangsöffnung der Spule 3, dem zylindrischen Abschnitt der Platte 5 und einer Endfläche des fixierten Kerns 4 definiert wird, und welche in einem Fluxpfad positioniert ist, der sich durch die Platte 5 und den fixierten Kern 4 erstreckt, so dass diese zu der Endfläche des fixierten Kerns 4 unter einer Anziehungskraft angezogen wird, welche in dem fixierten Kern 4 nach elektrischer Energieversorgung der Wicklung 2 erzeugt wird, eine Feder 8, welche im komprimierten Zustand zwischen dem Kolben 7 und dem fixierten Kern 4 angeordnet ist, um den Kolben 7 in Richtung gegenüber dem fixierten Kern 4 federnd zu drängen, und ein scheibenähnliches Zwischenstück 9, welches aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet ist und sandwichartig (d.h. dazwischenliegend) zwischen dem Kolben 7 und dem fixierten Kern 4 angeordnet ist.
Das Zwischenstück 9 ist zu dem Zweck angeordnet, dass es verhindert wird, dass der Kolben 7 und der fixierte Kern 4 untrennbar aneinander unter dem Einfluss einer beträchtlich großen verbleibenden magnetischen Kraft haften.
Ein erstes Ventilelement 10 mit einer säulenartigen Form ist in den Endabschnitt des Kolbens 7 an der Seite gegenüber dem fixierten Kern 4 fest presseingepasst. Der Kolben 7 und das erste Ventilelement 10 sind in integrierter Struktur hergestellt, um dadurch einen Kolbenzusammenbau 15 zu bilden. Ein zweites Ventilelement 12 mit einer kugelähnlichen Form ist mit einem Spitzenende des Kolbenzusammenbaus 15 in Kontakt angeordnet.
Das elektromagnetische Ventil 100 weist ferner einen Ventilblattzusammenbau 16 auf, welcher ein erstes Ventilblatt 22 und ein zweites Ventilblatt 23 umfasst, die aus einem Harz in einer integrierten Struktur aufgebaut sind und an der Spule 3 an der Seite gegenüber dem fixierten Kern 4 montiert sind. Des Weiteren kann der Ventilblattzusammenbau 16 und die Spule integriert ausgebildet sein. Der Ventilblattzusammenbau 16 ist mit einem Einlassanschluss (erster Anschluss) 17, einem Auslassanschluss (zweiten Anschluss) 18 und einem Ausströmanschluss (dritten Anschluss) 19 versehen. Ferner sind in dem Ventilblattzusammenbau 16 eine erste Fluidpassage 20, welche sich zwischen dem Auslass oder zweiten Anschluss 18 und dem Ausström- oder dritten Anschluss 19 erstreckt, und eine zweite Fluidpassage 21 ausgebildet, welche sich zwischen dem Einlass oder ersten Anschluss 17 und dem Auslass oder zweiten Anschluss 18 erstreckt.
Ferner ist ein erstes Ventilblatt 22 in Verbindung mit der ersten Fluidpassage 20 an einem mittleren Abschnitt davon vorgesehen. Das vorstehend erwähnte erste Ventilelement 10 ist daran angepasst, mit dem ersten Ventilblatt 22 zu kooperieren, um die erste Fluidpassage 20 zu öffnen und zu schließen. In ähnlicher Art und Weise ist ein zweites Ventilblatt 23 in Verbindung mit der zweiten Fluidpassage 21 an einem mittleren Abschnitt davon vorgesehen. Das zuvor erwähnte zweite Ventilelement 12 ist daran angepasst, mit dem zweiten Ventilblatt 23 zu kooperieren, um die zweite Fluidpassage 21 zu öffnen und zu schließen. Eine Feder 24 ist in einem komprimierten Zustand zwischen dem Einlass oder ersten Anschluss 17 und dem zweiten Ventilelement 12 angeordnet, um das zweite Ventilelement 12 in Richtung des Ventilblatts 23 und des Kolbenzusammenbaus 15 federnd zu drängen.
Als nächstes wird die Beschreibung auf den Betrieb des elektromagnetischen Ventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gerichtet, welche in der vorstehend beschriebenen Struktur implementiert ist. 2 ist eine Schnittansicht, welche das elektromagnetische Ventil in dem Zustand darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau 15 sich in einer zurückversetzten Position befindet. Nach der elektrischen Energieversorgung der Wicklung 2 wird der Kolben 7 zu dem fixierten Kern 4 unter der Wirkung einer magnetischen Anziehungskraft des fixierten Kerns 4 angezogen, wie durch einen hohlen Pfeil A in 2 angezeigt, und wobei als Folge davon der Kolben 7 und das Zwischenstück 9 dazu veranlasst werden, nahe miteinander in Kontakt zu geraten. Zu diesem Zeitpunkt wird das erste Ventilelement 10 dazu veranlasst, sich von dem ersten Ventilblatt 22 zu entfernen, wobei die erste Fluidpassage geöffnet wird. Andererseits wird das Spitzenende des ersten Ventilelements 10 dazu veranlasst, sich von dem zweiten Ventilelement 22 zu entfernen, was dazu führt, dass das zweite Ventilelement 12 in nahem Kontakt mit dem zweiten Ventilblatt 23 unter Einfluss des Fluidstroms und der Feder 24 gebracht wird. Folglich ist die zweite Fluidpassage 21 durch das zweite Ventilelement 12 blockiert bzw. unterbrochen. Als Folge davon strömt das Fluid von dem Auslass oder zweiten Anschluss (AUS) durch den Ausström- oder dritten Anschluss 19 zu der Ausgangsseite (EX), wie durch den Pfeil B in 2 angezeigt. Somit vermindert sich der Druck an der Ausgangsseite (AUS). Bei diesem Betrieb dient der Auslass oder zweite Anschluss 18 als Einlass oder Einlassanschluss.
In diesem Zusammenhang ist es zu erwähnen, dass das elektromagnetische Ventil 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung mit einem elektromagnetischen Dreiwege- Ventil implementiert ist, einschließlich einer Kombination des ersten Ventilelements 10 und des zweiten Ventilblatts 22 und einer Kombination des zweiten Ventilelements 12 und des zweiten Ventilblatts 23, und wobei dieses mit dem Einlass oder ersten Anschluss 17, dem Auslass oder zweiten Anschluss 18 (dient ebenso als Einlassanschluss) und dem Ausströmen oder dritten Anschluss 19 versehen ist. Jedoch muss erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf das Dreiwege- elektromagnetische Ventil beschränkt ist, wie vorstehend erwähnt wurde, sondern in gleicher Art und Weise eine Anwendung auf ein elektromagnetisches Zweiwege- Ventil mit einer Struktur Anwendung findet, bei welcher der Einlass oder erster Anschluss 19 und die Kombination des zweiten Ventilelements 12 und des zweiten Ventilblatts 23 von dem vorstehend erwähnten elektromagnetischen Ventil 100 getrennt ausgebildet sind.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche das elektromagnetische Ventil in dem Zustand darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau 15 vorgerückt oder hervorstehend ist. Nach der Energieabkopplung der Wicklung 2 wird der Kolbenzusammenbau 15 dazu gedrängt, sich in Richtung des zweiten Ventilelements 12 unter Einfluss der Wiederherstellungskraft der Feder 8 zu bewegen, wobei das erste Ventilelement 10 dazu veranlasst wird, gegen das erste Ventilblatt 22 zu tragen bzw. zu drücken. Zu diesem Zeitpunkt ist das erste Ventilelement 10 in engem Kontakt mit dem ersten Ventilblatt 22 platziert, was dazu führt, dass die erste Fluidpassage 20 blockiert wird. Andererseits wird das zweite Ventilelement 12 dazu gedrängt, sich von dem zweiten Ventilblatt 23 weg zu bewegen, wobei die zweite Fluidpassage 21 geöffnet wird. Als Folge davon kann das Fluid von dem Einlass oder ersten Anschluss (IN) durch den Auslassanschluss (AUS) strömen, wie durch den Pfeil D in 3 angezeigt. Somit nimmt der Druck an der Auslassseite (AUS) zu.
Bei dem elektromagnetischen Auslastungssteuerungsventil, welches in der vorstehend beschriebenen Art und Weise arbeitet, kann die Flussrate oder die Menge des Fluids, welches durch das elektromagnetische Ventil strömt, durch Veränderung der Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung und Energieabkopplung der Wicklung gesteuert werden, was periodisch wiederholt wird, um dadurch entsprechend die Strömung des Fluids zu verändern, welches durch das elektromagnetische Ventil strömt. In dieser Art und Weise kann der Fluiddruck an der Auslassseite (AUS) ebenso gesteuert werden.
4 ist eine Ansicht zur Darstellung einer geometrischen Konfiguration des Zwischenstücks 9, welches bei dem elektromagnetischen Ventil verwendet wird, das in 1 gezeigt ist. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks 9. In Bezug auf die Figuren ist eine erste Oberfläche des Zwischenstücks 9, welches sich an der Seite des Kolbens 7 befindet, mit einem ringförmigen konvexen Abschnitt 9a ausgebildet, welcher sich entlang dem gesamten Umfang um das Zentrum des Zwischenstücks 9 erstreckt. Andererseits ist eine zweite Oberfläche des Zwischenstücks 9, welches sich an der Seite des fixierten Kerns 4 befindet, mit einem ringförmigen konkaven Abschnitt 9b an einer Position ausgebildet, welche dem konvexen Abschnitt 9a entspricht. Durch Implementierung des Zwischenstücks 9 in die Struktur mit dem kreisförmigen Vorsprung, welcher durch den konvexen Abschnitt 9a ausgebildet wird, kann die Kontaktfläche zwischen dem Zwischenstück 9 und dem Kolben 7 reduziert werden. Ferner kann die Enge oder Affinität der Kontaktflächen daran gehindert werden, dass diese zunehmen, selbst wenn der Betrieb über eine erhebliche Zeitdauer durchgeführt worden ist. Als Beispiel ist selbst bei einer niedrigen Temperatur die Kohäsion oder die Haftung zwischen den Kontaktflächen des Kolbens 7 und des Zwischenstücks 9 im Vergleich zu dem herkömmlichen elektromagnetischen Ventil gering. Somit ist das Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils nach der Energieabkopplung gegen eine Verschlechterung der Steuerperformance oder der Fähigkeit geschützt, wobei dies eine Verschlechterung verhindert.
Darüber hinaus ist bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung der konkave Abschnitt 9b in der hinteren oder rückwärtigen Oberfläche des Zwischenstücks 9 gegenüber dem konvexen Abschnitt 9a ausgebildet, so dass der konvexe Abschnitt 9a eine geeignete Elastizität in der Richtung an den Tag legt, in welcher sich der Kolbenzusammenbau 15 bewegt. Aufgrund dieser Anordnung wird der konvexe Abschnitt 9a einer geeigneten elastischen Deformation nach der Kollision des Kolbens 7 mit dem Zwischenstück 9 unterzogen. Somit wird ein sogenannter Dämpfungseffekt realisiert, was zur Reduktion des Betriebsgeräusches beiträgt.
6 ist eine Ansicht zur grafischen Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Steuersignal und der Kolbenposition unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs und nach dem Betrieb über eine erhebliche Zeitdauer. In 6 repräsentiert eine Kurve L1, welche an der oberen Reihe gezeigt ist, das Steuersignal, welches auf die Wicklung 2 unter der Annahme aufgebracht wird, dass das Ruheverhältnis 70% beträgt. Ferner repräsentiert eine Kurve 2, welche in der mittleren Reihe dargestellt ist, das Verhalten des Kolbens 7 unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs des elektromagnetischen Ventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung und nach dem Betrieb über eine erhebliche Zeitdauer. In der Figur zeigt die Position T einen Zustand an, in welchem der Kolbenzusammenbau 15 sich in einer zurückgezogenen Position befindet, d.h. in einem Zustand, in welchem der Kolben 7 und das Zwischenstück 9 miteinander in Kontakt sind, während eine Position D den Zustand darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau 15 in der vorgerückten oder hervorstehenden Position ist, d.h. in dem Zustand, in welchem das erste Ventilelement 10 an dem ersten Ventilblatt 22 anliegt oder angrenzt. Ferner repräsentiert eine Kurve L3, welche in der unteren Reihe in 6 dargestellt ist, das Verhalten des Kolbens 7 des herkömmlichen elektromagnetischen Ventils nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer.
7 ist eine Ansicht zur grafischen Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Ruheverhältnis und dem Steuerdruck unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs und nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer. Insbesondere repräsentiert in 7 eine durchgezogene Linienkurve ein Verhältnis zwischen dem Ruheverhältnis und dem gesteuerten Druck unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs, und eine unterbrochene Linienkurve repräsentiert ein Verhältnis zwischen dem Ruheverhältnis und dem gesteuerten Druck nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung. Andererseits repräsentiert eine einzeln gepunktete Linienkurve ein Verhältnis zwischen dem Ruheverhältnis und dem gesteuerten Druck des herkömmlichen elektromagnetischen Ventils nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer.
Wie in 6 zu sehen, nimmt der Druck (gesteuerter Druck) an der Auslass- oder zweiten Anschlussseite (AUS) zu, wenn die Zeitdauer der Energieabkopplung lang ist (d.h., wenn das Ruheverhältnis hoch ist). Wenn andererseits die Zeitdauer der Energieabkopplung gering ist, ist der Druck (der gesteuerte Druck) an der Auslass- oder zweiten Anschlussseite (AUS) gering. In diesem Zusammenhang ist es zu erwähnen, dass im Fall des herkömmlichen elektromagnetischen Ventils das Zwischenstück 9 einer Deformation und Abrasion aufgrund des wiederholten Betriebs- bzw. Schlagbetriebs des Kolbens 7 nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer unterzogen wird, wobei als Folge davon die Intimität bzw. Enge oder Affinität des Zwischenstücks beträchtlich wird (die Zunahme der Kontaktfläche). Folglich nimmt insbesondere bei geringen Temperaturen die Viskosität des Steuerfluids zu, wobei als Folge davon die Kohäsion bzw. Haftung zwischen den Kontaktflächen durch das Steuerfluid zunimmt, was wiederum zu einer Antwortzeitverzögerung, insbesondere nach der Energieabkopplung führt. In 6 repräsentiert eine Zeitspanne E die Zeitverzögerung des Kolbenbetriebs nach der Energieabkopplung.
Wenn der Kolbenbetrieb eine Zeitverzögerung wie vorstehend erwähnt aufweist, nimmt die tatsächliche Ventilöffnungszeit zu, wobei als Folge davon die Menge des Fluids, welches von der Auslassseite (AUS) zu der Ausströmungsseite (EX) zunimmt, wobei der gesteuerte Druck geringer wird als der Zielpegel, wie in 7 zu sehen ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird es ersichtlich, dass das elektromagnetische Ventil 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung das Zwischenstück 9 mit dem kreisförmigen Vorsprung aufweist und daran angepasst ist, sandwichartig zwischen dem Kolben 7 und dem fixierten Kern 4 angeordnet zu sein. Somit kann die Kontaktfläche zwischen dem Zwischenstück 9 und dem Kolben 7 reduziert werden. Ferner kann die Enge oder Affinität der Kontaktflächen an einer Zunahme geändert werden, selbst wenn der Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer stattfindet. Folglich ist das Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils nach der Energieabkopplung gegen eine Verschlechterung hinsichtlich der Steuerperformance oder der Fähigkeit der Steuerungsperformance geschützt, so dass eine Verschlechterung verhindert wird. Zusätzlich kann das Betriebsgeräusch reduziert werden. Selbst in dem Fall, in welchem das elektromagnetische Ventil aus einer Leistungssteuerung bzw. nach Art einer Auslastungssteuerung aufgebaut ist, bei dem der Betrag oder die Strömung des Fluids, welches durch das Ventil strömt, durch Veränderung der Zeitdauer der Energieversorgung und der Energieabkopplung der Wicklung 2 gesteuert wird, was periodisch wiederholt wird, kann die Steuerperformance gegen eine Verschlechterung geschützt werden.
Ausführungsform 2
8 ist eine Ansicht, welche die Form eines Zwischenstücks darstellt, das in dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 9 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil mit elektrischer Energie versorgt wird. Bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist der Vorsprung, welcher an dem Zwischenstück vorgesehen ist und in der vorliegenden Erfindung mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet ist, in Form einer kreisförmigen Vorsprungslochplatte implementiert, bei der sechs kreisförmige Vorsprungsabschnitte 29a in der ersten oder Frontfläche des Zwischenstücks 29 an der Seite des Kolbens 7 mit gleichem Abstand dazwischen in Umfangsrichtung ausgebildet sind, wie in 8 zu sehen. Andererseits sind in der zweiten oder rückwärtigen Fläche des Zwischenstücks 29, welches angrenzend an dem fixierten Kern 4 angeordnet ist, sechs Vertiefungsabschnitte 29b an den Positionen ausgebildet, welche den Vorsprungsabschnitten 29a jeweils entsprechen.
Aufgrund der Struktur des Zwischenstücks 29, bei dem die Vorsprungsabschnitte 29a diskret oder diskontinuierlich entlang der Umfangsrichtung in der ersten Fläche des Zwischenstücks 29 ausgebildet sind, welche gegenüber dem Kolben 7 angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben, kann ein Fluidstrom vom Inneren des Kolbens 7 zum Äußeren davon mittels der Spalte stattfinden, welche zwischen angrenzenden Vorsprungsabschnitten 29a definiert sind, wie durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt. Aufgrund dieses Merkmals kann der Kolben 7 leichter von dem Zwischenstück 29 entfernt werden, was bedeutet, dass das Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils ferner verbessert werden kann.
Darüber hinaus sind bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung Vertiefungsabschnitte 29b an der rückwärtigen Fläche des Vorsprungsabschnitts 29a ausgebildet, so dass jeder Vorsprungsabschnitt 29a eine geeignete Elastizität aufweist, was ähnlich zu dem Fall ist, welcher vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist. Aufgrund dieser Anordnung wird der Vorsprungsabschnitt 29a einer entsprechenden elastischen Verformung nach der Kollision des Kolbens 7 mit dem Zwischenstück 29 unterzogen. Somit wird der sogenannte Dämpfungseffekt realisiert, was zur Reduktion des Betriebsgeräusches beiträgt.
Ausführungsform 3
10 ist eine Ansicht, welche die Form eines Zwischenstücks darstellt, welches in dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 11 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil mit Energie versorgt ist. 12 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit Energie versorgt wird bzw. von der elektrischen Energieversorgung abgekoppelt wird. Bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird das Zwischenstück, welches durch das Bezugszeichen 39 bezeichnet wird, in Form einer Beilagscheibe implementiert, welche in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildet ist. Die wellenförmige Beilagscheibe kann eine derartige sein, wie sie herkömmlicherweise verwendet wird, wenn Elastizität für die Beilagescheibe gewünscht ist bzw. vorliegen soll. Die wellenförmige Beilagscheibe kann mit geringen Kosten hergestellt werden.
Durch die Implementierung des Zwischenstücks 39 in Form der wellenförmigen Beilagscheibe wie vorstehend erwähnt, wird das Zwischenstück 39 mit Elastizität in der Richtung versehen, in welcher der Kolbenzusammenbau 15 bewegt wird. Nach der elektrischen Energieversorgung des elektromagnetischen Ventils wird das Zwischenstück 39 in eine ebene Form zwischen dem fixierten Kern 4 und dem Kolben 7 zusammengepresst, während sich eine Wiederherstellungskraft bildet. Wenn der Kolben 7 von dem fixierten Kern 4 wegbewegt wird, wirkt die Wiederherstellungskraft des Zwischenstücks 39 in der Richtung, um den Kolben 7 und den fixierten Kern voneinander zu trennen. Somit kann der Kolben 7 mit Leichtigkeit von dem Zwischenstück 39 entfernt werden, wobei sich das Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils dementsprechend verbessert bzw. verbessert werden kann. In diesem Zusammenhang ist hinzuzufügen, dass die kombinierte Kraft der Wiederherstellungskräfte des Zwischenstücks 39 und der Feder 8 geringer sein sollte als die magnetische Anziehungskraft, welche auf den Kolben 7 wirkt.
Da ferner das wellenförmige Zwischenstück 39 eine moderate Elastizitätskraft aufweist, kann der Dämpfungseffekt realisiert werden, wobei das Betriebsgeräusch unterdrückt werden kann.
Ausführungsform 4
13 ist eine Ansicht, welche die Form eines Zwischenstücks darstellt, welches bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 14 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil elektrisch mit Energie versorgt wird. Andererseits zeigt 15 einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit elektrische Energie versorgt wird bzw. von der elektrischen Energieversorgung abgekoppelt wird. Bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird das Zwischenstück, welches mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet wird, in der Form eines abgeschrägten bzw. kegelförmigen Federrings implementiert. Der abgeschrägte Federring wird herkömmlicherweise verwendet, wenn der Ring bzw. die Beilagscheibe eine Elastizität aufweisen soll wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen wellenförmigen Beilagscheibe. Der abgeschrägte Federring kann mit geringen Kosten hergestellt werden oder ist kommerziell erhältlich.
Durch die Implementierung des Zwischenstücks 49 als schräger Federring, wie vorstehend beschrieben, kann die Tragfläche der Feder 8 einen gleichen Höhenpegel in Umfangsrichtung aufweisen, wobei die Abschrägung der Feder 8 unterdrückt werden kann. Somit kann ein verlässlicher Betrieb sichergestellt werden. Natürlich kann das elektromagnetische Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung vorteilhafte Effekte ähnlich zu denjenigen genießen, welche vorstehend in Verbindung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden sind.
Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Hinblick auf die vorstehende Technik möglich. Es ist daher ersichtlich, dass innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als speziell beschrieben durchgeführt werden kann.

Claims

Elektromagnetisches Ventil (100), welches aufweist: einen Ventilblattzusammenbau (16) mit einem Einlassanschluss (18), einem Ausströmanschluss (19), einer Fluidpassage (20), welche zwischen dem Einlassanschluss und dem Ausströmanschluss (19) und einem Ventilblatt (22) ausgebildet ist, welches in Verbindung mit der Fluidpassage (20) vorgesehen ist; einen Kolbenzusammenbau (15), welcher aus einem Kolben (7), der hin und her bewegbar innerhalb einer zylindrischen hohlen Kammer (6) gleitend angeordnet ist, und einem Ventilelement (10) aufgebaut ist, das an einem Ende des Kolbens (7) zum Öffnen und Schließen der Fluidpassage (20) in Zusammenarbeit mit dem Ventilblatt (22) vorgesehen ist; eine Wicklung (2) zum Antrieb des Kolbens (7), um den Kolbenzusammenbau (15) zu versetzen; einen fixierten Kern (4), welcher in einer Richtung angeordnet ist, in welcher der Kolben (7) zur Anziehung des Kolbens (7) in eine zurückversetzte Position nach der elektrischen Energieversorgung der Wicklung (2) versetzt wird, um den Kolben (7) an der zurückversetzten Position zu halten; ein Federelement (8), welches in einem komprimierten Zustand zwischen dem Kolben (7) und dem fixierten Kern (4) angeordnet ist, um den Kolbenzusammenbau (15) in eine vorgerückte Position federnd zu drängen; und ein Zwischenstück (9; 29; 39; 49), welches zwischen dem Kolben (7) und dem fixierten Kern (4) angeordnet ist, wobei das Zwischenstück (9) mit einem Vorsprung (9a; 29a) versehen ist.
Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1, wobei das elektromagnetische Ventil (100) als ein elektromagnetisches Leistungssteuerungsventil implementiert ist, welches zur Steuerung einer Menge des Fluids ausgestaltet ist, die durch das elektromagnetische Ventil (100) durch Veränderung der Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung bzw. Energieabkopplung der Wicklung strömt, was periodisch wiederholbar ist, um dadurch die Öffnungs- bzw. Schließzeiten des Ventils (100) zu ändern.
Elektromagnetisches Ventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zwischenstück (9; 29; 39; 49), das mit dem Vorsprung versehen ist, eine Elastizität in der Richtung aufweist, in welcher der Kolben (7) versetzt wird.
Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zwischenstück (9) einen Vorsprung mit einem ringförmigen konvexen Abschnitt (9a) aufweist, welcher an einer Fläche des Zwischenstücks (9) ausgebildet ist, der dem Kolben (7) entlang dem gesamten Umfang des Zwischenstücks (9) zugewandt ist.
Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zwischenstück (29) als Vorsprung eine kreisförmige Lochplatte mit einer Vielzahl von diskreten konvexen Abschnitten (29a) aufweist, welche in einer Umfangsrichtung an einer Fläche des Zwischenstücks (29) ausgebildet und angeordnet sind, welche dem Kolben (7) zugewandt ist.
Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zwischenstück (39), das mit dem Vorsprung versehen ist, als eine Beilagscheibe mit einer Form implementiert ist, welche in einer Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildet ist.
Elektromagnetisches Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zwischenstück (49), welches mit dem Vorsprung versehen ist, in Form einer abgeschrägten oder kegelförmigen Beilagscheibe implementiert ist.