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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Proportional-Magnetventil, bei welchem ein Ventilelement durch
Anlegen eines Stroms an einen Elektromagneten verschoben wird, damit
ein Ausgangsdruck erhalten wird, der proportional zum Wert des angelegten Stroms
ist.
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Bei
einem herkömmlichen
Proportional-Magnetventil wird ein Ventilelement so verschoben,
dass es durch einen Ventilführungsabschnitt
geführt
wird, der für
einen Elektromagnethauptkörper
vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Ventilsitzteil, das einen Sitzabschnitt
aufweist, mit welchem das Ventilelement in Berührung bzw. außer Berührung gebracht
wird, an einem Gehäuse
befestigt, das mit dem Elektromagnethauptkörper gekuppelt ist (vgl. beispielsweise JP-2002-525524A).
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Wie
voranstehend geschildert ist bei dem herkömmlichen Proportional-Magnetventil
das Ventilelement auf der Seite des Elektromagnethauptkörpers vorgesehen,
und ist der Sitzabschnitt auf der Gehäuseseite vorgesehen, so dass
ein Fehler in Bezug auf die Kupplungsposition des Gehäuses in
Bezug auf den Elektromagnethauptkörper auftreten kann, infolge
von Herstellungstoleranzen bei dem Kupplungsabschnitt zwischen dem
Elektromagnethauptkörper
und dem Gehäuse.
Dies führt
dazu, dass die koaxiale Anordnung zwischen dem Ventilelement und
dem Sitzabschnitt beeinträchtigt
wird. Weiterhin tritt, wenn das Gehäuse mit dem Elektromagnethauptkörper verschweißt wird,
eine Verformung in dem Gehäuse
auf, die eine Positionsverschiebung des Ventilelements in Bezug
auf den Sitzabschnitt erzeugt. Der Einfluss der Verformung variiert
in Abhängigkeit
von den Schweißbedingungen, etwa
der zugeführten
Wärme und
dem Bereich des Schweißens,
so dass es schwierig ist, mit der Positionsverschiebung fertig zu
werden. Weiterhin tritt, wenn das Gehäuse aus Harz hergestellt wird,
die Positionsverschiebung des Ventilelements in Bezug auf den Sitzabschnitt
ebenfalls auf, infolge einer Verformung des Gehäuses wegen der Betriebstemperatur.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten
Schwierigkeiten entwickelt, und stellt ein Proportional-Magnetventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Verfügung, welches es ermöglicht,
die Genauigkeit der Position eines Ventilelements in Bezug auf einen
Sitzabschnitt zu verbessern.
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Ein
Proportional-Magnetventil gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Elektromagnethauptkörper auf, ein Gehäuse, und
ein Dichtungsteil. Der Elektromagnethauptkörper weist eine Wicklung auf,
ein Ventilsitzteil mit einem Sitzabschnitt, ein Ventilelement, das
entsprechend dem an die Wicklung angelegten Strom verschoben wird,
so dass es in Berührung
mit dem Sitzabschnitt gebracht bzw. von diesem getrennt wird, und
ein Führungsteil
(8, 22) aus Metall mit einem ringförmigen Flanschabschnitt
(8a, 22a), der Teil eines magnetischen Schaltkreises
ist, einem zylindrischen Passabschnitt (8b, 22b),
der gegenüber
dem Flanschabschnitt (8a, 22a) hervorsteht und
einem Ventilführungsabschnitt
mit kleinerem Durchmesser als demjenigen des Passabschnittes (8b, 22b),
der von einem Endabschnitt des Passabschnitts ausgeht, wobei der
Ventilführungsabschnitt (8c, 23a)
koaxial zu dem Sitzabschnitt angeordnet ist, und die Verschiebung
des Ventilelements führt. Das
Gehäuse
ist so an dem Flanschabschnitt angebracht, dass ein Raum zwischen dem
Gehäuse
und dem Ventilsitzteil entsteht. Das Dichtungsteil besteht aus einem
elastischen Material, und ist in dem Raum zwischen dem Gehäuse und
dem Ventilsitzteil angeordnet. Das Ventilsitzteil ist an dem Ventilführungsabschnitt
angebracht, wodurch ermöglicht
wird, die Genauigkeit der Position des Ventilelements in Bezug auf
den Sitzabschnitt zu verbessern.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Proportional-Magnetventils gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht eines Proportional-Magnetventils gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine
Querschnittsansicht eines Proportional-Magnetventils gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Proportional-Magnetventils gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass in
der Zeichnung ein Proportional-Magnetventil des normalerweise eingeschalteten
Typs dargestellt ist.
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In 1 ist
eine Wicklung 1 in einem zylindrischen Gehäuse 2 aufgenommen,
das aus Metall besteht, und ist eine Klemme 3 zum Anschluss
der Wicklung 1 an eine Stromversorgung außerhalb
des Gehäuses 3 angeordnet.
Die Wicklung 1 und die Klemme 3 sind durch einen
Harzabschnitt 4 ausgeformt. Ein Kolbenaufnahmehohlraum 4a,
der in Axialrichtung der Wicklung 1 so verläuft, dass
er durch die Wicklung 1 hindurchgeht, ist in dem Harzabschnitt 4 vorgesehen.
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Mit
einem Endabschnitt des Harzabschnitts 4 ist ein aus Metall
bestehender Kern 5 gekuppelt. Dieser Kern 5 weist
einen Zylinderabschnitt 5a auf, der in einen Endabschnitt
des Kolbenaufnahmehohlraums 4a eingeführt ist, und einen Flanschabschnitt 5b,
der gegen eine Endoberfläche
des Harzabschnitts 4 anstößt. Der Flanschabschnitt 5b ist
mit dem Gehäuse 2 an
dem Außenumfang
seiner Verbindungsoberfläche
mit dem Gehäuse 2 verschweißt.
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Ein
erstes normales Lager 6 ist in den Zylinderabschnitt 5a eingeführt. Weiterhin
ist eine zylindrische Einstellvorrichtung 7 im Presssitz
in dem Zylinderabschnitt 5a vorgesehen.
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Mit
dem anderen Endabschnitt des Harzabschnitts 4 ist ein Führungsteil 8 verbunden,
das aus Metall besteht. Dieses Führungsteil 8 weist
einen ringförmigen
Flanschabschnitt 8a auf, der gegen eine Endoberfläche des
Harzabschnitts 4 anliegt, einen zylindrischen Passabschnitt 8b,
der gegenüber
dem Flanschabschnitt 8a vorspringt, und einen zylindrischen
Ventilführungsabschnitt 8c,
der von einem Endabschnitt des Passabschnitts 8b ausgeht.
Der Flanschabschnitt 8a ist mit dem Gehäuse 2 am Außenumfang
seiner Verbindungsoberfläche
mit dem Gehäuse 2 verschweißt. Der
Durchmesser des Ventilführungsabschnitts 8c ist
kleiner als der Durchmesser des Passabschnitts 8b.
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Ein
zweites normales Lager 9 ist in dem Ventilführungsabschnitt 8c befestigt.
In das erste normale Lager 6 und das zweite normale Lager 9 ist
gleitbeweglich eine Stange 10 eingeführt. Diese Stange 10 ist
innerhalb des Kerns 5, des Kolbenaufnahmehohlraums 4a und
des Führungsteils 8 so
angeordnet, dass sie sich in Axialrichtung der Wicklung 1 hin-
und herbewegen kann.
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Am
mittleren Abschnitt der Stange 10 ist ein zylindrischer
Kolben 11 befestigt. Die Stange 10 sitzt daher
im Presssitz in dem Kolben 11 ein. Eine erste Feder 12 ist
zwischen dem Kolben 11 und dem ersten normalen Lager 6 angeordnet,
während
eine zweite Feder 13 zwischen dem Kolben 11 und
dem zweiten normalen Lager 9 vorgesehen ist. Der Kolben
kann sich zusammen mit der Stange 10 innerhalb des Kolbenaufnahmehohlraums 4a hin-
und herbewegen.
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Ein
kugelförmiges
Ventilelement 14 ist in den Ventilführungsabschnitt 8c eingeführt. Ein
Abschnitt an der Spitze der Stange 10 stößt gegen
das Ventilelement 14 an. Die Belastung der ersten Feder 12, welche
den Kolben 11 zum Ventilelement 14 hin drückt, wird
durch die Presssitzposition der Einstellvorrichtung 7 eingestellt.
Der Ventilführungsabschnitt 8c sitzt
im Presssitz in einem Ventilsitzteil 15 und wird hierdurch
daran befestigt. Das Ventilsitzteil 15 weist einen zylindrischen
Befestigungsabschnitt 15a auf, in welchem der Ventilführungsabschnitt 8c im
Presssitz sitzt, einen Sitzabschnitt 15b, mit welchem das
Ventilelement 14 in bzw. außer Berührung gebracht wird, einen
einlass/auslassseitigen Ölkanal 15c,
und einen ablassseitigen Ölkanal 15d.
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An
dem Führungsteil 8 ist
ein Gehäuse 16 angebracht,
das einen Flußweg
für Öl (Ölkanal)
bildet. Dieses Gehäuse 16 ist
mit dem Flanschabschnitt 8a am Außenumfang seiner Verbindungsoberfläche mit
dem Flanschabschnitt 8a verschweißt. Weiterhin weist das Gehäuse 16 einen
Eingangsabschnitt 16a auf, einen Ausgangsabschnitt 16b,
und eine Auslassöffnung 16c.
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Die
Auslassöffnung 16b steht
in Verbindung mit dem eingangs/ausgangsseitigen Ölkanal 15c, und die
Auslassöffnung 16c steht
in Verbindung mit dem auslassseitigen Ölkanal 15d. Darüber hinaus
ist das Gehäuse 16 mit
einem Ventilsitzeinführungsabschnitt 16d versehen,
in welchen ein Endabschnitt des Ventilsitzteils 15 eingeführt ist.
Zwischen der Innenumfangsoberfläche
des Ventilsitzeinführungsabschnitts 16d und
dem Ventilsitzteil 15 ist ein Raum mit vorbestimmten Abmessungen
vorhanden, und in diesem Raum ist ein Dichtungsteil 17 vorgesehen, beispielsweise
ein O-Ring aus elastischem Material.
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Hierbei
ist der Raum zwischen dem Ventilsitzteil 15 und dem Gehäuse 16,
in welchem das Dichtungsteil 17 angeordnet ist, unter Berücksichtung
der Bearbeitungsgenauigkeit des Ventilsitzteils 15 und
des Gehäuses 16,
des Raums zwischen dem Führungsteil 8 und
dem Gehäuse 16 in
Radialrichtung ihres Kupplungsabschnitts, der Wärmeausdehnung des Ventilsitzteils 15 und
des Gehäuses 16 infolge
der Betriebstemperatur und dergleichen ausgewählt. Wenn der Raum in Umfangsrichtung
zwischen dem Führungsteil 8 und
dem Gehäuse 16 auf
beispielsweise etwa 0,1 mm eingestellt ist, ist der Raum zwischen
dem Ventilsitzteil 15 und dem Gehäuse 16 um etwa 0,1
mm größer gewählt als
der Raum in Umfangsrichtung, beispielsweise um etwa 0,2 mm.
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Das
Gehäuse 2,
der Kern 5, das Führungsteil 8 und
der Kolben 11 bilden zusammen eine magnetische Schaltung.
Der Kern 5 dient als Magnetanziehungsabschnitt für den Kolben 11.
Ein Elektromagnethauptkörper 20 bei
der ersten Ausführungsform weist
die Wicklung 1 auf, das Gehäuse 2, die Klemme 3,
den Harzabschnitt 4, den Kern 5, das erste normale
Lager 6, die Einstellvorrichtung 7, das Führungsteil 8,
das zweite normale Lager 9, die Stange 10, den
Kolben 11, die erste Feder 12, die zweite Feder 13,
das Ventilelement 14, und das Ventilsitzteil 15.
An dem Gehäuse 16 ist
ein Flanschteil 18 zur Anbringung befestigt.
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Als
nächstes
wird der Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform beschrieben. In
einem Zustand, in welchem die Wicklung 1 nicht erregt ist,
wird der Kolben 11 gegen die Seite des Ventilelements 14 durch
die Federkraft der ersten Feder 12 angedrückt. Daher
wird das Ventilelement 14 gegen den Sitzabschnitt 15b durch
die Stange 10 angedrückt,
und ist der Ölflußweg zur
Auslassöffnung 16c geschlossen. Dies
führt dazu,
dass von der Ausgangsöffnung 16b ein
Ausstoß mit
hohem Druck erfolgt.
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Wenn
die Wicklung 1 erregt wird, und die elektromagnetische
Kraft, die den Kolben 11 anzieht, ein vorbestimmtes Ausmaß überschreitet,
werden der Kolben 11 und die Stange 10 entgegengesetzt zur
Federkraft der ersten Feder 12 in eine Richtung verschoben,
in welcher die Entfernung des Kolbens 11 und der Stange 10 von
dem Sitzabschnitt 15b zunimmt. Hierbei wirkt der Öldruck auf
das Ventilelement 14 ein, so dass das Ventilelement 14 in
dem Ventilführungsabschnitt 8c zusammen
mit der Stange 10 verschoben wird. Dies führt dazu,
dass das Ventilelement 14 von dem Sitzabschnitt 15b getrennt wird,
eine Menge an Öl
entsprechend dem Öffnungsgrad
zur Seite der Auslassöffnung 16c abgegeben wird,
und der abgegebene Druck von der Ausgangsöffnung 16b verringert
wird. Das Ventilelement 14 wird entsprechend dem Wert des
Stroms verschoben, der an die Wicklung 1 angelegt wird,
und es wird eine Abgabe proportional zum Stromwert von der Ausgangsöffnung 16b erhalten.
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Bei
diesem Proportional-Magnetventil ist das Ventilsitzteil an dem Ventilführungsabschnitt 8c angebracht,
wodurch ermöglicht
wird, die Positionsgenauigkeit des Ventilelements 14 in
Bezug auf den Sitzabschnitt 15b zu verbessern, und zwar
dadurch, dass der Einfluss einer Positionsverschiebung zwischen
dem Führungsteil 8 und
dem Gehäuse 16 und einer
Verformung des Gehäuses 16 ausgeschaltet wird.
Dies führt
dazu, dass die koaxiale Anordnung zwischen dem Ventilführungsabschnitt 8c und
dem Ventilsitzteil 15 sowie die Rechtwinkligkeit zwischen dem
Ventilführungsabschnitt 8c und
dem Sitzabschnitt 15b verbessert werden, was es ermöglicht, den
Sitz und die Stabilität
der Abgabeeigenschaft zu verbessern. Darüber hinaus wird ermöglicht,
die Bearbeitungstoleranz des Kupplungsabschnitts zwischen dem Elektromagnethauptkörper 20 und
dem Gehäuse 16 zu
vergrößern.
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Weiterhin
stellt das Gehäuse 16 ein
Bauteil dar, dessen Aufgabe nur darin besteht, einen Ölweg auszubilden,
was es ermöglicht,
dieses Gehäuse 16 als
Bauteil zu betrachten, das keinen Einfluß auf den Sitz und die Abgabeeigenschaften
aufweist. Hierdurch wird ermöglicht,
die Flexibilität
in Bezug auf die Form und das Material des Gehäuses 16 zu vergrößern, was
zur Kosteneinsparung beiträgt.
Selbst wenn das Gehäuse 16 aus
Harz besteht, und bei der Betriebstemperatur verformt wird, wird
ermöglicht, eine
Positionsverschiebung des Ventilteils 14 in Bezug auf den
Sitzabschnitt 15b zu verhindern. Selbst wenn das Proportional-Magnetventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung bei Getrieben (elektronisch geregelten Automatikgetrieben
für Kraftfahrzeuge)
vorgesehen wird, die unterschiedliche Spezifikationen aufweisen,
wird ermöglicht,
mit derartigen verschiedenen Getrieben dadurch fertig zu werden,
dass nur die Form und das Material des Gehäuses 16 geändert wird,
wogegen die Bauteile auf der Seite des Elektromagnethauptkörpers 20 beibehalten
werden können,
was die Vereinfachung der Entwicklung von Proportional-Magnetventilen erleichtert.
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Zweite Ausführungsform
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 ist eine
Querschnittsansicht eines Proportional-Magnetventils gemäß der zweiten
Ausführungsform. Hierbei
ist der Ventilführungsabschnitt 8c mit
einem auslassseitigen Ölflußweg 8d versehen,
der einen Teil des Öls
von der Eingangsöffnung 16a zur
Seite der Auslassöffnung 16c führt, wenn
das Ventilelement 14 in den geöffneten Zustand versetzt wird.
An einem Abschnitt an der Spitze des Ventilführungsabschnitts 8c ist
ein Ventilsitzteil 21 angelegt, verschweißt und befestigt.
Dieses Ventilsitzteil 21 weist einen Sitzabschnitt 21a auf,
durch welchen das Ventilelement in bzw. außer Berührung versetzt wird, und einen Ölflußweg 21b an
der Eingangs/Ausgangsseite. Zwischen der Innenumfangsoberfläche des
Ventilsitzeinführungsabschnitts 16d und
dem Ventilsitzteil 21 ist ein Raum mit vorbestimmten Abmessungen vorgesehen,
in welchem ein Dichtungsteil 17 vorgesehen ist, beispielsweise
ein aus einem elastischen Material bestehender O-Ring. Im übrigen ist
die Konstruktion ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.
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Selbst
wenn auf diese Art und Weise das Ventilsitzteil 21 an den
Ventilführungsabschnitt 8c angeschweißt ist,
wird ermöglicht,
dieselbe Auswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen. Weiterhin
kann das Ventilsitzteil 21 an den Ventilführungsabschnitt 8c einfach
dadurch angeschweißt
werden, dass eine Punktschweißung
an verschiedenen Punkten am Außenumfang
der Verbindungsoberfläche
zwischen diesen Teilen durchgeführt
wird, was es ermöglicht,
den Einfluss einer Verformung beim Schweißen zu vernachlässigen.
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Dritte Ausführungsform
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Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 ist eine
Querschnittsansicht eines Proportional-Magnetventils gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung ist ein Führungsteil 22 aus
Metall mit dem Harzabschnitt 4 verbunden. Dieses Führungsteil 22 weist
einen ringförmigen
Flanschabschnitt 22a auf, der gegen eine Endoberfläche des
Harzabschnitts 4 anstößt, sowie einen
zylindrischen Passabschnitt 22b, der gegenüber dem
Flanschabschnitt 22a vorspringt. Der Flanschabschnitt 22a ist
mit dem Gehäuse 2 am
Außenumfang
seiner Verbindungsoberfläche
mit dem Gehäuse 2 verschweißt.
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In
den Passabschnitt 22b ist ein zylindrisches Ventilsitzteil 23 eingepasst
und dort befestigt. Dieses Ventilsitzteil 23 weist einen
Ventilführungsabschnitt 23a auf,
der die Verschiebung des Ventilteils 14 führt, einen
Sitzabschnitt 23b, mit welchem das Ventilelement 14 in
Berührung
bzw. außer
Berührung versetzt
wird, einen Ölflußweg 23c zur Eingangs/Ausgangsseite,
und einen auslassseitigen Ölflußweg 23d.
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Das
zweite normale Lager 9 ist in den Ventilführungsabschnitt 23a eingeführt und
dort befestigt. Zwischen der Innenumfangsoberfläche des Ventilsitzeinführungsabschnitts 16d und
dem Ventilsitzteil 23 ist ein Raum mit vorbestimmten Abmessungen
vorgesehen, und in diesem Raum befindet sich ein Dichtungsteil 17,
beispielsweise ein aus elastischem Material bestehender O-Ring.
Im übrigen
ist die Konstruktion ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.
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Selbst
wenn der Ventilführungsabschnitt 23a auf
diese Art und Weise vereinigt mit dem Ventilsitzteil 23 ausgebildet
ist, wird ermöglicht,
dieselben Auswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform hervorzurufen. Weiterhin
ist der Ventilführungsabschnitt 23a vereinigt
mit dem Ventilsitzteil 23 ausgebildet, was es ermöglicht,
die Positionsgenauigkeit zwischen dem Ventilelement 14 und
dem Sitzabschnitt 23b noch weiter zu verbessern.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass bei der ersten bis dritten Ausführungsform
ein Proportional-Magnetventil des normalerweise hochgeschalteten
Typs beschrieben wurde, dessen Ausgangsdruck dann hoch ist, wenn
es nicht mit Strom versorgt wird, und dessen Ausgangsdruck bei einer
Erhöhung
des angelegten Stroms abnimmt. Allerdings ist die vorliegende Erfindung
ebenfalls bei einem Proportional-Magnetventil des normalerweise
niedrig geschalteten Typs einsetzbar, dessen Ausgangsdruck dann niedrig
ist, wenn es nicht mit Strom versorgt wird, und entsprechend der
Zunahme des angelegten Stroms zunimmt. Weiterhin kann das Gehäuse gemeinsam bei
den beiden Arten von Proportional-Magnetventilen verwendet werden.