DE19721668B4

DE19721668B4 - Elektromagnetventilvorrichtung

Info

Publication number: DE19721668B4
Application number: DE19721668A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kariya Nakano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2017-05-24
Also published as: US5897096A; JP3719566B2; DE19721668A1; JPH1047523A

Abstract

Elektromagnetventilvorrichtung mit
einem in einem Fluidkanal (60) vorgesehenen Sitzabschnitt (11a);
einem beweglichen Element (26, 30, 41) mit einem Ventilelement (41), das beim Berühren des Sitzabschnittes (11a) den Fluidkanal schließt und beim Loslösen von dem Sitzabschnitt (11a) den Fluidkanal öffnet;
einem ortsfesten Element (20) mit einer zusammen mit dem beweglichen Element (26, 30, 41) einen Magnetkreislauf ausbildenden Spule (23);
einem in dem durch das bewegliche Element (26, 30, 41) und das ortsfeste Element (20) ausgebildeten Magnetkreislauf angeordneten Permanentmagneten (27), der an einer Seite des ortsfesten Elements (20) eine Magnetkraft zum Anziehen des beweglichen Elements (26, 30, 41) erzeugt;
einem Vorspannelement (28), das auf das bewegliche Element (26, 30, 41) eine Vorspannkraft ausübt, deren Richtung einer Richtung der von dem Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist;
einem Stromversorgungsschaltkreis (200), der auf zwei Weisen Strom zu der Spule (23) speist, wobei
das Ventilelement (41) aufgrund eines...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einen Fluidkanal öffnende oder schließende Elektromagnetventilvorrichtung.
Herkömmlicherweise ist bekannt gewesen, daß als ein Leerlaufsteuerventil (nachstehend als ISC-Ventil bezeichnet) ein Elektromagnetventil für das Steuern einer Durchflußrate einer Einlaßluftströmung durch eine Einlaßluftumleitung verwendet wird, sofern sich ein Motor im Leerlauf befindet. Das als das ISC-Ventil verwendete Elektromagnetventil schließt die Einlaßluftumleitung, wenn ein als ein bewegliches Element fungierendes Ventilelement während einer Nicht-Anregung einer Spule durch eine Vorspannkraft einer Feder in einer Richtung einer Ventilschließposition vorgespannt wird. Andererseits wird die Einlaßluftumleitung geöffnet, wenn die Spule angeregt wird und eine durch die Spule erzeugte Elektromagnetkraft das Ventilelement gegen die elastische Kraft der Feder anzieht.
Wenn jedoch in dem das Elektromagnetventil mit der vorbeschriebenen Struktur anwendenden ISC-Ventil eine Strom zu der Spule speisende Stromversorgungsquelle zusammengebrochen ist oder die Spule zu Bruch geht oder dergleichen geschieht, verbleibt das ISC-Ventil derart, daß die Einlaßluftumleitung geschlossen ist, weil die Spule keine elektromagnetische Kraft zum Anziehen des Ventilelements in der Richtung der Ventilschließposition erzeugt. Wenn das ISC-Ventil die Einlaßluftumleitung schließt, wird die Durchflußrate von in einen Motor eingespeister Einlaßluft zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs des Motors null. Daraus ergibt sich, daß der Motor stoppt. Zusammen mit dem Motorstop arbeitet auch eine durch die Motorleistung angetriebene Leistungssteuervorrichtung nicht mehr. Um daher für eine Ausfallsicherung den Motorstop bei dem Leerlaufbetrieb des Motors zu verhindern, muß, selbst wenn die Spule aufgrund eines Ausfallens der Stromversorgungsquelle, einer zu Bruch gegangenen Spule oder dergleichen nicht angeregt werden kann, eine vorbestimmte Durchflußrate von Luft in den Motor dadurch eingeführt werden, daß verursacht wird, daß sich das ISC-Ventil öffnet.

Die DE 38 14 765 C2 beschreibt ein gattungsgemäßes Magnetventil mit zusätzlichem Permanentmagnet, bei dem der Ventilstößel bei nichterregter Spule in einer Endlage verbleibt.

Die DE 37 30 381 C2 beschreibt ein Magnetventil mit zwei Spulen, bei dem der Ventilstößel je nach Erregung einer der Spulen in einer von zwei Endlagen verbleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektromagnetventilvorrichtung zu schaffen, in der eine vorbestimmte Fluiddurchflußrate durchströmen kann, selbst wenn aufgrund eines Zubruchgehens oder dergleichen eine Spule nicht angeregt ist.

Die erfindungsgemäße Elektromagnetventilvorrichtung hat ein Vorspannelement zum Erzeugen einer Vorspannkraft und einen Permanentmagneten zum Erzeugen einer Magnetkraft. Während sowohl die Vorspannkraft des Vorspannelements als auch die Magnetkraft des Permanentmagneten auf ein bewegliches Element einwirken, ist eine Richtung der Vorspannkraft einer Richtung der Magnetkraft entgegengesetzt. Daher wird eine Position des beweglichen Elements basierend auf einem Gleichgewicht der Vorspannkraft des Vorspannelements und der Kraft des Permanentmagneten bestimmt. Daraus ergibt sich, daß, selbst wenn die Spule nicht angeregt wird, ein sich zusammen mit dem beweglichen Element bewegbares Ventilelement über einen vorbestimmten Abstand von einem Ventilsitz weg verbleibt, wodurch ein Fluidkanal geöffnet ist. Wenn folglich die Spule zu Bruch gegangen ist oder dergleichen, kann verhindert werden, daß das Ventilelement den Ventilsitz berührt, so daß eine vorbestimmte Fluiddurchflußrate durch den Fluidkanal strömen kann.

Zusätzlich ist die Elektromagnetventilvorrichtung mit einem Stromversorgungsschaltkreis versehen, der Strom zu der Spule in zwei Weisen zuführen kann. Wenn Strom zu der Spule in der einen Weise gespeist wird, so daß die Spule einen Magnetfluß erzeugt, der in die gleiche Richtung wie der Magnetfluß des Permanentmagneten verläuft, wird das bewegliche Element an einer Seite des ortsfesten Elements über eine sich aufgrund des Permanentmagneten und der Spule ergebenden Magnetkraft angezogen. Wenn umgekehrt Strom in einer anderen Weise zu der Spule gespeist wird, so daß die Spule einen Magnetfluß erzeugt, der in die entgegengesetzte Richtung zu dem Magnetfluß des Permanentmagneten verläuft, bewegt sich das bewegliche Element weiter weg von dem ortsfesten Element, da durch den Magnetfluß der Spule ein Magnetfluß des Permanentmagneten verringert wird. Daher kann sich das Ventilelement von einer in Berührung mit dem Ventilsitz befindlichen Schließposition zu einer Maximaloffenposition bewegen, die eine Maximaldurchflußrate des Fluids gestattet. Mit anderen Worten kann durch ein Steuern des zu der Spule gespeisten Stroms nicht nur eine durch den Fluidkanal strömende Fluiddurchflußrate gesteuert werden, sondern auch mittels des Ventilelements und des Ventilsitzes der Fluidkanal geschlossen werden.

Der Permanentmagnet ist vorzugsweise nicht in dem beweglichen Element sondern in dem ortsfesten Element angeordnet. Daraus ergibt sich, daß das Ansprechen des beweglichen Elements gesteigert wird, da das Gewicht des beweglichen Elements verringert werden kann, so daß eine genaue Steuerung der Fluiddurchflußrate durchführbar ist.

Ferner kann das Elektromagnetventil mit einer Einstellvorrichtung versehen sein, die mittels des Vorspannelements eine Vorspannkraft einstellen kann. In diesem Fall kann ein Abstand zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz während einer Nicht-Anregung der Spule einfach geändert werden.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Elektromagnetventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Elektromagnet auf ein ISC-Ventil angewendet ist;
2A eine Teilschnittansicht, die den Zustand des Elektromagnetventils darstellt, wenn eine Spule nicht angeregt ist;
2B eine Teilschnittansicht, die den Zustand des Elektromagnetventils darstellt, wenn eine Richtung eines durch die Spule erzeugten Magnetflusses der Richtung des durch einen Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses entgegengesetzt ist;
2C eine Teilschnittansicht, die den Zustand des Elektromagnetventils darstellt, wenn die Richtung des durch die Spule erzeugten Magnetflusses der Richtung des durch den Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses entspricht;
3 einen Graphen einer Beziehung zwischen der Einlaßluftdurchflußrate und dem zu der Spule gespeisten Strom mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel und ein Vergleichsbeispiel;
4 eine Schnittansicht eines ISC-Ventils des Vergleichsbeispiels; und
5 eine Schnittansicht eines Elektromagnetventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei das Elektromagnetventil auf ein ISC-Ventil angewendet ist.
1 zeigt ein auf ein ISC-Ventil angewendetes Elektromagnetventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das ISC-Ventil 10 wird für eine Steuerung einer Leerlaufdrehzahl eines Motors verwendet, d.h. es steuert die Einlaßluftdurchflußrate, die während eines Motorleerlaufes an einem (nicht gezeigten) Drosselventil vorbeigeleitet wird. Ein Luftkanal 60 ist in einem Gehäuse 11 des ISC-Ventils 10 ausgebildet. Ein Querschnitt des Luftkanals 60 hat eine umgekehrte U-Form. Ein Ende des Luftkanals 60 ist ein Einströmanschluß 61 und das andere Ende ein Ausströmanschluß 62. Ein Sitzelement 11a, mit dem ein später beschriebenes Ventilelement 41 in Berührung treten kann, ist zwischen den Einströmanschluß 61 und dem Ausströmanschluß 62 des Luftkanals 60 ausgebildet.
Ein elektromagnetisches Stellglied 20 einer direkt wirkenden Art hat ein zylindrisches Joch 21. Das zylindrische Joch 21 bringt eine Spule 23 unter, die um einen Spulenkasten 22 gewickelt und eine Einzelspule ist. Ein ortsfester Kern 24 ist an einer Innenumfangsfläche des Spulenkastens 22 angeordnet. Eine Einstellschraube 25 ist derart in einen ortsfesten Kern 24 geschraubt, daß sie die Vorspannkraft einer als ein Vorspannelement wirkenden Feder 28 einstellen kann, was später beschrieben wird. Ein beweglicher Kern 26 ist in dem ortsfesten Kern 24 derart angeordnet, daß er sich vor und zurück bewegen kann. Ein Permanentmagnet 27 ist in dem Joch 21 eingearbeitet. Eine scheibenartige Platte 29 ist vorgesehen, um eine Seitenfläche des Jochs 21 abzudecken.
Der von dem Permanentmagneten 27 erzeugte Magnetfluß wirkt auf den beweglichen Kern 26, um den beweglichen Kern 26 in Richtung auf den ortsfesten Kern 24 anzuziehen.
Das Joch 21, der ortsfeste Kern 24 und die Scheibe 29, die ein ortsfestes Element ausbilden, sind aus magnetischem Material gebildet, wie etwa Eisen, und bilden einen ortsfesten Magnetkreislauf.
Der bewegliche Kern 26 ist aus magnetischem Material, wie etwa Eisen, ausgebildet, an eine später beschriebene Welle 30 preßgepaßt und in einem Hohlabschnitt des Jochs 21 eingesetzt. Der bewegliche Kern 26 und die Welle 30 bilden ein bewegliches Element aus. Der bewegliche Kern 26 ist durch die Feder 28 in eine Bewegungsrichtung weiter weg von dem ortsfesten Kern 24 vorgespannt, d.h. in eine Richtung, in der das Ventilelement 41 den Luftkanal 60 schließt. Wenn ein Stromversorgungsschaltkreis 200 keinen Strom zu der Spule 23 speist, wird aufgrund des Gleichgewichts der magnetischen Kraft des Permanentmagneten 27 und der Vorspannkraft der Feder 28 der bewegliche Kern 26 in einer in 1 gezeigten Hubposition gehalten. Wenn eine Vorspannkraft der Feder 28 durch ein Ändern eines Einschraubbetrags der Einstellschraube 26 eingestellt wird, kann die Hubposition des beweglichen Kerns 26 einfach gesteuert werden.
Wenn der Stromversorgungsschaltkreis 200 Strom in die Spule 23 derart in einer Richtung leitet, daß die Spule 23 einen in die gleiche Richtung wie der durch den Permanentmagneten 27 erzeugte Magnetfluß verlaufenden Magnetfluß erzeugt, wird der bewegliche Kern 26 durch die mittels der Spule 23 erzeugten Magnetkraft in Richtung auf den ortsfesten Kern 24 gegen die Vorspannkraft der Feder 28 angezogen. Strom von dem Stromversorgungsschaltkreis 200 wird über einen in einem Verbindungselement 50 eingegossenen Anschluß 51 zu der Spule 23 gespeist.
Ein Endabschnitt der Welle 30 ist in einem Aussparungsabschnitt der Einstellfeder 25 eingesetzt, um an einer Innenwand des Aussparungsabschnitts der Einstellfeder 25 zu gleiten. Der andere Endabschnitt der Welle 30 ist an einem Balg 40 befestigt. Ein Mittelabschnitt der Welle 30 ist durch eine Scheibenfeder 31 abgestützt, um die Zentrierung der Welle 30 zu bewerkstelligen. Ein Umfangsabschnitt der Scheibenfeder 31 ist zwischen dem Balg 40 und dem Joch 21 gesetzt. Die Welle 30 bewegt sich zusammen mit dem beweglichen Kern 26 und dem Ventilelement 41 des Balgs 40 vor und zurück.
Der Balg 40 besteht aus dem Ventilelement 41, dem Balgabschnitt 42 und einem Flanschelement 43, das beispielsweise aus Ethylentetrafluorid angefertigt ist. Ein Umfangsabschnitt des Flanschelements 43 des Balgs 40 ist zusammen mit der Scheibenfeder 31 zwischen dem Joch 21 und einem in einer Innenwand des Gehäuses 11 gebildeten Stufenabschnitt 11b zusammengelegt. Ein Berührungsabschnitt 41a des Ventilelements 41 kann mit einem in der Innenwand des Gehäuses 11 gebildeten Sitzabschnitt 11a in Berührung treten. Die Innenseite des Balgs 40 und eine Einströmanschlußseite des Luftkanals 60 sind über in dem Ventilelement 41 gebildete Durchgangslöcher 41b in Verbindung. Daraus ergibt sich, daß, da der Druckunterschied zwischen der Innenseite des Balgs 40 und der Einströmanschlußseite des Luftkanals 60 aufgrund der Durchgangslöcher 41 behoben werden kann, ebenso eine mittels der Druckdifferenz der Einströmluft und der Ausströmluft ausgeübte Kraft behoben werden kann.
Nachstehend wird der Betrieb des ISC-Ventils 10 beschrieben. Gemäß 2A strömt während der Nicht-Anregung der Spule 23 ein Magnetfluß von dem Permanentmagneten 27 in den durch das Joch 21, den beweglichen Kern 26, dem ortsfesten Kern 24 und der Platte 29 gebildeten Magnetkreislauf. Daraus ergibt sich, daß der bewegliche Kern 26 in einer Position gemäß 1 gehalten wird, und zwar aufgrund eines Gleichgewichts der zu einer Seite des ortsfesten Kerns 24 gerichteten Anziehungskraft (Magnetkraft) F1, die durch den durch den Magnetkreislauf strömenden Magnetfluß erzeugt wird, und einer durch die Feder 28 ausgeübte Vorspannkraft, um den beweglichen Kern 26 weiter weg von dem ortsfesten Kern 24 zu bewegen. Zu dieser Zeit ist der Berührungsabschnitt 41a von dem Sitzabschnitt 11a losgelöst. Daher strömt während der Nicht-Anregung der Spule 23 Luft im Luftkanal von dem Einströmanschluß 61 über einen zwischen den Berührungsabschnitt 41a und dem Sitzabschnitt 11a befindlichen Zwischenraum zu dem Ausströmanschluß 62. Daraus ergibt sich, daß selbst wenn die Spule 23 aufgrund des Ausfalls des Stromversorgungschaltkreises 200, eines Zubruchgehens der Spule 23 oder dergleichen keinen Magnetfluß erzeugen kann, es möglich ist, Einlaßluft zu dem Motor zu speisen, wodurch ein Motorstop verhindert wird.
Wenn der Stromversorgungsschaltkreis 200 Strom in einer Weise zu der Spule 23 speist, daß eine Richtung des durch die Spule erzeugten Magnetflusses zu einer Richtung des durch den Permanentmagneten 27 erzeugten Magnetflusses entgegengesetzt ist, verringert sich während der Nicht-Anregung der Spule 23 gemäß der 2A und 2B die Anziehungskraft F1, um an der Seite des ortsfesten Kerns 24 den beweglichen Kern 26 anzuziehen. Daraus ergibt sich, daß eine Position des beweglichen Kerns 26 weiter weg von dem ortsfesten Kern 24 ist als dessen Position während der Nicht-Anregung der Spule 23, wobei sich ein Berührungsabschnitt 41a in eine zweite Richtung bewegt, in der sich der Berührungsabschnitt 41a des Ventilelements 41 dem Sitzabschnitt 11a nähert, um das ISC-Ventil 10 zu schließen. Wenn der Berührungsabschnitt 41a des Ventilelements 41 mit dem Sitzabschnitt 11a in Berührung tritt, ist der Luftkanal 60 geschlossen.
Wenn der Stromversorgungsschaltkreis 200 Strom in der anderen Weise zu der Spule 23 speist, so daß der durch die Spule 23 erzeugte Magnetfluß in der gleichen Richtung wirkt wie der durch den Permanentmagneten 27 erzeugte Magnetfluß, steigt gemäß 2C die Anziehungskraft F1, um den beweglichen Kern 26 an der Seite des ortsfesten Kerns 24 anzuziehen. Daraus ergibt sich, daß der bewegliche Kern 26 dichter an den ortsfesten Kern 24 gezogen wird als während der Nicht-Anregung der Spule 23, wobei sich der Berührungsabschnitt 41a in eine erste Richtung bewegt, in der sich der Berührungsabschnitt 41a des Ventilelements 41 weiter weg von dem Sitzabschnitt 11a bewegt. Da in diesem Fall der Zwischenraum zwischen dem Berührungsabschnitt 41a und dem Sitzabschnitt 11a größer gemacht wird, steigt die Durchflußrate der durch den Luftkanal 60 strömenden Luft stärker an als die Durchflußrate der Luft während der Nicht-Anregung der Spule 23.
Wie vorbeschrieben stellt der Stromversorgungsschaltkreis 200 einen Wert und eine Richtung des zu der Spule 23 zu speisenden Stroms ein. Daraus ergibt sich, daß eine Hubposition des beweglichen Kerns 26 gesteuert werden kann, wobei eine Einlaßluft mit einer Durchflußrate entsprechend der Hubposition des beweglichen Kerns 26 durch den Luftkanal 60 strömt. Es ist anzumerken, daß der Stromversorgungsschaltkreis 200 hauptsächlich aus vier Transistoren besteht, die verbunden sind, um einen H-förmigen Brückenschaltkreis zu bilden, wobei beispielsweise ein in der US-Patentanmeldung Seriennr. 08/501,188 offenbarter Antriebsschaltkreis als Stromversorgungsschaltkreis 200 übernommen werden kann. Daher sei hiermit auf die US-Patentanmeldung Nr. 08/501,188 verwiesen.
Die Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels wird nachstehend im Vergleich mit einem Vergleichsbeispiel gemäß 4 beschrieben.
In einem ISC-Ventil 70 gemäß 4 ist kein Permanentmagnet in einem durch ein Joch 81, einen ortsfesten Kern 82, eine Platte 83 und einem beweglichen Kern 26 gebildeten Magnetkreislauf angeordnet. Der bewegliche Kern 26 ist auf eine Welle 85 pressgepaßt. Ein Ventilelement 41 eines Balgs 40 ist an einem Ende der Welle 85 befestigt. Demgemäß bewegt sich die Welle 85 zusammen mit dem beweglichen Kern 26 und dem Ventilelement 41 des Balgs 40 vor und zurück. Der bewegliche Kern 26 ist durch eine Feder 84 derart vorgespannt, daß das Ventilelement 41 einen Luftkanal 60 schließt. Ferner ist das Ventilelement 41 durch eine Feder 86 derart vorgespannt, daß das Ventilelement 41 den Luftkanal 60 öffnet. Da die Vorspannkraft der Feder 84 größer als die der Feder 86 festgelegt ist, steht ein Berührungsabschnitt 41a des Ventilelements 41 mit einem in einer Innenwand des Gehäuses 71 gebildeten Sitzabschnitt 71a in Berührung, so daß der Luftkanal 60 geschlossen ist. Wenn daher in dem Vergleichsbeispiel gemäß 4 die Spule 23 keine Magnetkraft erzeugen kann, um den beweglichen Kern 26 aufgrund eines Ausfalls eines (nicht gezeigten) Stromversorgungsschaltkreises, eines Zubruchgehens der Spule 23 oder dergleichen an einer Seite des ortsfesten Kerns 82 anzuziehen, verbleibt der Berührungsabschnitt 41a in Berührung mit dem Sitzabschnitt 71a. Daraus resultiert, daß der Motor stoppt, da die Durchflußrate der in einen Motor eingeführten Einlaßluft gemäß 3 nahezu null wird.
Wenn eine Vorspannkraft der Feder 86 größer als die der Feder 84 festgelegt wird, kann der Berührungsabschnitt 41a während der Nicht-Anregung der Spule 23 von dem Sitzabschnitt 71a losgelöst werden. In diesem Fall wirkt jedoch, selbst wenn Strom in zwei Weisen zu der Spule 23 gespeist wird, die durch die Spule 23 erzeugte Magnetkraft einfach auf den beweglichen Kern 26, um den beweglichen Kern 26 an einer Seite des ortsfesten Kerns 82 anzuziehen. Dies liegt darin begründet, da, selbst wenn ein durch die Spule 23 erzeugter Magnetfluß geändert wird, der bewegliche Kern 26 durch den Magnetfluß der Spule 23 derart magnetisiert wird, daß der bewegliche Kern 26 an der Seite des ortsfesten Kerns 82 angezogen wird. Daraus ergibt sich in dem Vergleichsbeispiel, daß, wenn eine Vorspannkraft der Feder 86 größer als die der Feder 84 festgelegt wird, es unmöglich ist, den Luftkanal 60 dadurch zu schließen, daß der Berührungsabschnitt 41 mit dem Sitzabschnitt 41a in Berührung gebracht wird.
In dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt der in dem Joch 21 angeordnete Permanentmagnet 27 einen Magnetfluß, um den beweglichen Kern 26 an einer Seite des ortsfesten Kerns 24 anzuziehen, und zwar ungeachtet der Anregung oder Nicht-Anregung der Spule 23. Die Magnetkraft zum Anziehen des beweglichen Kerns 26 und die Vorspannkraft zum Anpressen des beweglichen Kerns 26 sind derart eingestellt, daß sich während der Nicht-Anregung der Spule 23 der Berührungsabschnitt 41a über einen vorbestimmten Abstand weg von den Sitzabschnitt 11a befindet, wodurch Einlaßluft mit einer vorbestimmten Durchflußrate durch den Luftkanal 60 strömen kann. Zusätzlich speist der Stromversorgungsschaltkreis 200 in zwei Weisen Strom zu der Spule 23. Wenn der Stromversorgungsschaltkreis 200 Strom zu der Spule 23 in einer Weise derart speist, daß eine Richtung des durch die Spule 23 erzeugten Magnetflusses einer Richtung des durch den Permanentmagneten 27 erzeugten Magnetflusses entgegengesetzt ist, d.h. der Magnetfluß des Permanentmagneten 27 wird durch den Magnetfluß der Spule 23 verringert, wird die Magnetkraft, um den beweglichen Kern 26 an einer Seite des ortsfesten Kerns 24 anzuziehen, geschwächt. Daraus ergibt sich, daß ein Berührungsabschnitt 41a mit dem Sitzabschnitt 11a in Berührung treten kann, wodurch der Luftkanal 60 geschlossen werden kann.
Wenn ferner in dem Vergleichsbeispiel gemäß 4 die Stromversorgung zu dem ISC-Ventil 70 auf den Stop des Motors hin "ausgeschaltet" wird, kann, sofern die Umgebungstemperatur des Motors niedrig ist, der Berührungsabschnitt 41a an den Sitzabschnitt 71a fest anhaften, wodurch eine Fehlfunktion des ISC-Ventils 70 verursacht wird. Wenn im Gegensatz dazu in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 auf den Motorstop hin die Stromversorgung zu dem ISC-Ventil 10 "ausgeschaltet" wird, kann, da das Ventilelement 41 von dem Sitzelement 11a weg verbleibt, verhindert werden, daß das Ventilelement an dem Sitzelement 11a fest anhaftet.
Da überdies der Permanentmagnet 27 in dem Joch 21 angeordnet ist, ist es möglich, den beweglichen Kern 26 leichtgewichtig zu gestalten. Daraus ergibt sich, daß ein Ansprechen des beweglichen Kerns 26, um die darauf ausgeübte Magnetkraft zu ändern, gesteigert werden kann, wodurch eine genaue Durchflußratensteuerung durchgeführt werden kann.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt. Außerdem sind die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel denselben Teilen im zweiten Ausführungsbeispiel gegeben.
Ein Balg 90 besteht aus einem Ventilelement 91, einem Verbindungselement 92, einem Balgabschnitt 93 und einem Flanschelement 94. Das Verbindungselement 92 verbindet das Ventilelement 91 und den Balgabschnitt 93, die an beiden Seiten eines Sitzabschnitts 95a angeordnet sind. Ein Umfangsabschnitt des Flanschelements 94 des Balgs 90 ist zusammen mit einer Scheibenfeder 31 zwischen dem Joch 21 und einem in einer Innenwand eines Gehäuses 95 ausgebildeten Stufenabschnitt 95b gesetzt.
Ein Berührungsabschnitt 91a des Ventilelements 91 kann mit einem in der Innenwand des Gehäuses 95 ausgebildeten Sitzabschnitt 95a in Berührung treten. Die Innenseite des Balgs 90 und eine Seite eines Einströmanschlusses 61 des Luftkanals 60 stehen über in dem Verbindungselement 92 gebildete Löcher 92a in Verbindung.
Die Vorspannkraft der Feder 28 wird derart auf den beweglichen Kern 26 ausgeübt, daß sich ein Berührungsabschnitt 91a von dem Sitzabschnitt 95a weiter weg bewegt. Die magnetische Kraft des Permanentmagneten 27 wird derart auf den beweglichen Kern 26 ausgeübt, daß der bewegliche Kern 26 an einer Seite des ortsfesten Kerns 24 angezogen wird, d.h. der Berührungsabschnitt 91a tritt mit dem Sitzabschnitt 95a in Berührung.
Nachstehend ist der Betriebs des ISC-Ventils 100 beschrieben.
Während der Nicht-Anregung der Spule 23 wird der bewegliche Kern 26 in einer Position gemäß 5 gehalten, und zwar aufgrund eines Gleichgewichts der zu einer Seite des ortsfesten Kerns 24 gerichteten Anziehungskraft (Magnetkraft) und einer durch die Feder 28 ausgeübte Vorspannkraft, um den beweglichen Kern 26 weiter weg von dem ortsfesten Kern 24 zu bewegen. Zu dieser Zeit ist der Berührungsabschnitt 91a von dem Sitzabschnitt 95a losgelöst. Daher strömt während der Nicht-Anregung der Spule 23 Einlaßluft in dem Luftkanal 60 von dem Einströmanschluß 61 über einen zwischen dem Berührungsabschnitt 91a und dem Sitzabschnitt 95a befindlichen Zwischenraum zu dem Ausströmanschluß 62. Daraus ergibt sich, daß, selbst wenn die Spule 23 aufgrund des Ausfalls des Stromversorgungsschaltkreises 200, eines Zubruchgehens der Spule 23 oder dergleichen keinen Magnetfluß erzeugen kann, es möglich ist, Einlaßluft zu dem Motor zuzuführen, wodurch verhindert wird, daß der Motor stoppt.
Wenn der Stromversorgungsschaltkreis 200 Strom in einer Weise zu der Spule 23 derart speist, daß eine Richtung des durch die Spule 23 erzeugten Magnetflusses einer Richtung des durch den Permanentmagneten 27 erzeugten Magnetflusses entgegengesetzt ist, verringert sich die Anziehungskraft, um den beweglichen Kern 26 an der Seite des ortsfesten Kerns 24 anzuziehen, und zwar im Vergleich mit der Anziehungskraft während der Nicht-Anregung der Spule 23. Daraus ergibt sich, daß eine Position des beweglichen Kerns 26 weiter weg von dem ortsfesten Kern 24 ist als dessen Position während der Nicht-Anregung der Spule 23, wobei sich der Berührungsabschnitt 91a in einer zweiten Richtung bewegt, welcher Berührungsabschnitt 91a des Ventilelements 91 sich von dem Sitzabschnitt 95a weiter weg bewegt, um das ISC-Ventil 10 zu öffnen. Da in diesem Fall der zwischen dem Berührungsabschnitt 91a und dem Sitzabschnitt 95a befindliche Zwischenraum vergrößert wird, steigt die Durchflußrate von durch den Luftkanal 60 strömender Luft stärker an als die Durchflußrate der Luft während der Nicht-Anregung der Spule 23.
Wenn der Stromversorgungsschaltkreis 200 Strom in der anderen Weise zu der Spule 23 speist, so daß der durch die Spule 23 erzeugte Magnetfluß in die gleiche Richtung gerichtet ist wie der durch den Permanentmagneten 27 erzeugte Magnetfluß, steigt die Anziehungskraft, um den beweglichen Kern 26 an der Seite des ortsfesten Kerns 24 anzuziehen. Daraus ergibt sich, daß der bewegliche Kern 26 dichter an dem ortsfesten Kern 24 angezogen wird als während der Nicht-Anregung der Spule 23, wobei sich der Berührungsabschnitt 91a in einer ersten Richtung bewegt, in der sich der Berührungsabschnitt 91a des Ventilelements 91 dem Sitzabschnitt 95a nähert. Wenn der Berührungsabschnitt 91a des Ventilelements 91 mit dem Sitzabschnitt 91a in Berührung tritt, wird der Luftkanal 60 geschlossen.
Wie vorbeschrieben stellt der Stromversorgungsschaltkreis 200 einen Wert ein und eine Richtung des zu der Spule 23 zu speisenden Stroms. Daraus ergibt sich, daß eine Hubposition des beweglichen Kerns 26 gesteuert werden kann, wobei die Einlaßluft mit einer Durchflußrate entsprechend der Hubposition des beweglichen Kerns 26 durch den Luftkanal 60 strömt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Position des beweglichen Kerns 26 bestimmt, und zwar basierend auf dem Gleichgewicht der Vorspannkraft der Feder 28 und der Magnetkraft des Permanentmagneten 27, die während der Nicht-Anregung der Spule 23 auf den beweglichen Kern 26 in Richtungen wirkt, die einander entgegengesetzt sind. Daraus ergibt sich, daß, selbst wenn die Spule 23 nicht angeregt ist, der Berührungsabschnitt 91a des Ventilelements 91 über einen vorbestimmten Abstand von dem Sitzabschnitt 95a weg verbleibt, so daß der Luftkanal 60 geöffnet ist. Selbst wenn aufgrund eines Zubruchgehens der Spule oder dergleichen kein Strom zu der Spule 23 gespeist werden kann, kann verhindert werden, daß der Berührungsabschnitt 91a des Ventilelements 91 den Sitzabschnitt 95a berührt, wobei Einlaßluft mit einer vorbestimmten Durchflußrate durch den Luftkanal 60 strömen kann, um den Motor mit Einlaßluft zu versorgen. Daher geht der Leerlaufbetrieb des Motors selbst in der obigen Situation weiter.
Selbst wenn die Stromversorgung zu dem ISC-Ventil 100 auf einen Stop des Motors hin "ausgeschaltet" ist, kann überdies, weil das Ventilelement 91 von dem Sitzelement 95a weg verbleibt, verhindert werden, daß das Ventilelement 91 an das Sitzelement 95a fest anhaftet.
Ferner kann der Stromversorgungsschaltkreis 200 in zwei Weisen zu der Spule 23 Strom speisen. Daher kann nicht nur die Durchflußrate der durch den Luftkanal 60 strömenden Einlaßluft gesteuert werden, sondern auch mittels des ISC-Ventils 100 der Luftkanal 60 geschlossen werden. Da ferner die Spule 23 aus einer Einzelspule besteht, kann die Größe des ISC-Ventils 100 klein gestaltet werden.
Auch im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet 27 nicht in dem beweglichen Element, sondern in dem den Magnetkreislauf ausbildenden Joch 21 angeordnet. Daraus ergibt sich, daß, da das Gewicht des beweglichen Elements leichter gemacht werden kann, das Ansprechen des beweglichen Elements gesteigert ist, so daß eine genaue Steuerung für die Durchflußrate von Einlaßluft durchführbar ist. Da ferner das Volumen des Permanentmagneten 27 groß gestaltet werden kann, ohne die Größe des elektromagnetischen Stellglieds 20 groß zu gestalten, kann von dem Permanentmagneten 27 ein großes Maß an Magnetkraft erhalten werden.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel kann die Vorspannkraft der Feder durch ein Ändern eines Einschraubbetrags einer Einstellschraube 26 eingestellt werden. Daher können, selbst wenn Herstellungsfehler oder Verarbeitungsfehler des Elektromagnetventils vorhanden sind, Änderungen aufgrund dieser Fehler durch die Einstellschraube 26 ausgeglichen werden, wobei die Hubposition des Ventilelements 41, 91 leicht gesteuert werden kann.
Ferner wird in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel das Elektromagnetventil gemäß der vorliegenden Erfindung auf das ISC-Ventil angewendet, das die Durchflußrate der während des Leerlaufbetriebs des Motors durch die Einlaßluftleitung strömenden Einlaßluft steuert. Jedoch kann ein nicht darauf begrenztes Elektromagnetventil gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf ein Ventil angewendet werden, daß einen anderen Nutzen hat, sofern es erforderlich ist, daß das Ventil während einer Nicht-Anregung der Spule einen Fluidkanal öffnet.
Obwohl in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Permanentmagnet 27 in dem das stationäre Element darstellenden Joch 21 angeordnet ist, kann der Permanentmagnet 27 auch an den das bewegliche Element darstellenden beweglichen Kern 26 montiert werden. Ferner können Permanentmagnete jeweils sowohl an dem Joch 21 als auch an dem beweglichen Kern 26 versehen werden. In diesem Fall können die Permanentmagnete eine Magnetkraft auf den beweglichen Kern 26 ausüben, so daß nicht nur der bewegliche Kern 26 an der Seite des ortsfesten Kerns 24 angezogen wird, sondern sich auch der bewegliche Kern von dem ortsfesten Kern 24 weiter weg bewegt.

Claims

Elektromagnetventilvorrichtung mit einem in einem Fluidkanal (60) vorgesehenen Sitzabschnitt (11a); einem beweglichen Element (26, 30, 41) mit einem Ventilelement (41), das beim Berühren des Sitzabschnittes (11a) den Fluidkanal schließt und beim Loslösen von dem Sitzabschnitt (11a) den Fluidkanal öffnet; einem ortsfesten Element (20) mit einer zusammen mit dem beweglichen Element (26, 30, 41) einen Magnetkreislauf ausbildenden Spule (23); einem in dem durch das bewegliche Element (26, 30, 41) und das ortsfeste Element (20) ausgebildeten Magnetkreislauf angeordneten Permanentmagneten (27), der an einer Seite des ortsfesten Elements (20) eine Magnetkraft zum Anziehen des beweglichen Elements (26, 30, 41) erzeugt; einem Vorspannelement (28), das auf das bewegliche Element (26, 30, 41) eine Vorspannkraft ausübt, deren Richtung einer Richtung der von dem Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist; einem Stromversorgungsschaltkreis (200), der auf zwei Weisen Strom zu der Spule (23) speist, wobei das Ventilelement (41) aufgrund eines Gleichgewichts der von dem Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft und der durch das Vorspannelement (28) ausgeübten Vorspannkraft über einen vorbestimmten Abstand von dem Sitzabschnitt (11a) abgetrennt ist, so daß der Fluidkanal (60) geöffnet ist, sofern der Stromversorgungsschaltkreis (200) keinen Strom zu der Spule (23) speist, wobei sich das bewegliche Element (26, 30, 41) dem ortsfesten Element (20) nähert, sofern der Stromversorgungsschaltkreis (200) Strom in einer Weise zu der Spule (23) speist, daß die Spule (23) eine Magnetkraft erzeugt, deren Richtung der Richtung der durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entspricht, und sich das bewegliche Element (26, 30, 41) von dem ortsfesten Element (20) weiter wegbewegt, sofern der Stromversorgungsschaltkreis (200) Strom in einer anderen Weise zu der Spule (23) speist, so daß die Spule (23) eine Magnetkraft erzeugt, deren Richtung der Richtung der durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spule (23) eine Einzelspule ist.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Permanentmagnet (27) in dem den Magnetkreislauf ausbildenden ortsfesten Element (20) angeordnet ist.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das ortsfeste Element (20) einen zylindrischen Spulenkasten (22), an dem die Spule (23) aufgewickelt ist; einen an einer Innenumfangsfläche des zylindrischen Spulenkastens (22) angeordneten ortsfesten Kern (24); ein an einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Spulenkastens (22) angeordnetes Joch (21); und eine Platte (29) zum Abdecken einer Bodenfläche des zylindrischen Spulenkastens (23) aufweist, wobei der Permanentmagnet (27) in dem Joch (21) angeordnet ist.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Einstellelement (25) zum Einstellen der Vorspannkraft des Vorspannelements (28).
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektromagnetventilvorrichtung zum Steuern einer Motorleerlaufdrehzahl verwendet wird.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventilelement (41) mit dem Sitzabschnitt (11a) in Berührung tritt, sofern sich das bewegliche Element (26, 30, 41) dem ortsfesten Element (20) nähert.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventilelement (41) mit dem Sitzabschnitt (11a) in Berührung tritt, sofern sich das bewegliche Element (26, 30, 41) von dem ortsfesten Element (26) weiter wegbewegt.
Elektromagnetventilvorrichtung mit einem in einem Fluidkanal (60) vorgesehenen Sitzabschnitt (11a); einem beweglichen Element (26, 30, 41) mit einem Ventilelement (41), das beim Berühren des Sitzabschnittes (11a) den Fluidkanal (60) schließt und beim Loslösen von dem Sitzabschnitt (11a) den Fluidkanal (60) öffnet; einem ortsfesten Element (20) zum Ausbilden eines Magnetkreislaufes zusammen mit dem beweglichen Element (26, 30, 41), das eine Spule (23), einen zylindrischen Spulenkasten (22), an dem die Spule (23) aufgewickelt ist, einen an einer Innenumfangsfläche des zylindrischen Spulenkastens (22) angeordneten ortsfesten Kern (24), ein an einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Spulenkastens (22) angeordnetes Joch (21) und eine Platte (29) zum Abdecken einer Bodenfläche des zylindrischen Spulenkastens (22) aufweist; einem in dem durch das bewegliche Element (26, 30, 41) und das ortsfeste Element (20) ausgebildeten Magnetkreislauf angeordneten Permanentmagneten (27), der an einer Seite des ortsfesten Elements (20) eine Magnetkraft zum Anziehen des beweglichen Elements (26, 30, 41) erzeugt; einem Vorspannelement (28), das auf das bewegliche Element (26, 30, 41) eine Vorspannkraft ausübt, deren Richtung einer Richtung der von dem Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist; einem Stromversorgungsschaltkreis (200), der auf zwei Weisen Strom zu der Spule (23) speist, wobei das Ventilelement (41) aufgrund eines Gleichgewichts der von dem Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft und der durch das Vorspannelement (28) ausgeübten Vorspannkraft über einen vorbestimmten Abstand von dem Sitzabschnitt (11a) abgetrennt ist, so daß der Fluidkanal (60) geöffnet ist, sofern der Stromversorgungsschaltkreis (200) keinen Strom zu der Spule (23) speist, wobei sich das Ventilelement (41) dem ortsfesten Element (20) nähert, sofern der Stromversorgungsschaltkreis (200) Strom in einer Weise zu der Spule (23) speist, daß die Spule (23) eine Magnetkraft erzeugt, deren Richtung der Richtung der durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entspricht, und sich das Ventilelement (41) von dem ortsfesten Element (20) weiter wegbewegt, sofern der Stromversorgungsschaltkreis (200) Strom in einer anderen Weise zu der Spule (23) speist, so daß die Spule (23) eine Magnetkraft erzeugt, deren Richtung der Richtung der durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 9, ferner mit einem Einstellelement (25) zum Einstellen der Vorspannkraft des Vorspannelements (28).
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Elektromagnetventilvorrichtung zum Steuern einer Motorleerlaufdrehzahl verwendet wird.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Ventilelement (41) mit dem Sitzabschnitt (11a) in Berührung tritt, sofern sich das bewegliche Element (26, 30, 41) dem ortsfesten Element (20) nähert.
Elektromagnetventilvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Ventilelement (41) mit dem Sitzabschnitt (11a) in Berührung tritt, sofern sich das bewegliche Element (26, 30, 41) von dem ortsfesten Element (26) wegbewegt.
Elektromagnetventil mit einem in einem Fluidkanal (60) vorgesehenen Sitzabschnitt (11a); einem beweglichen Element (26, 30, 41) mit einem Ventilelement (41), das beim Berühren des Sitzabschnittes (11a) den Fluidkanal schließt und beim Loslösen von dem Sitzabschnitt (11a) den Fluidkanal öffnet; einem ortsfesten Element (20) mit einer zusammen mit dem beweglichen Element (26, 30, 41) einen Magnetkreislauf ausbildenden Spule (23); einem in dem durch das bewegliche Element (26, 30, 41) und das ortsfeste Element (20) ausgebildeten Magnetkreislauf angeordneten Permanentmagneten (27), der an einer Seite des ortsfesten Elements (20) eine Magnetkraft zum Anziehen des beweglichen Elements (26, 30, 41) erzeugt; einem Vorspannelement (28), das auf das bewegliche Element (26, 30, 41) eine Vorspannkraft ausübt, deren Richtung zu einer Richtung der von dem Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist, so daß sich das Ventilelement (41) aufgrund eines Gleichgewichts der durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft und der durch das Vorspannelement (28) ausgeübten Vorspannkraft während der Nicht-Anregung der Spule (23) über einen vorbestimmten Abstand von dem Sitzabschnitt (11a) weg befindet, wobei sich das Ventilelement (41) dem ortsfesten Element (21) nähert, sofern die Spule (23) eine Magnetkraft erzeugt, deren Richtung der Richtung einer durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetrichtung entspricht, und sich das Ventilelement (41) von dem ortsfesten Element (20) weiter wegbewegt, sofern die Spule (23) eine Magnetkraft erzeugt, deren Richtung der Richtung der durch den Permanentmagneten (27) erzeugten Magnetkraft entgegengesetzt ist.