DE19757714A1 - Linearsolenoidventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Linearsolenoidventil, das einen Druckeinstellventilabschnitt, in dem ein Ventil gleitfähig angeordnet ist und durch zumindest ein elastisches Element vor­ gespannt ist, und einen Axialkrafterzeugungsabschnitt umfaßt, der eine erzeugte Axialkraft auf den Druckeinstellventilab­ schnitt über eine Welle überträgt, und bei dem der Axialkrafter­ zeugungsabschnitt einen Magnet umfaßt, der auf der Welle so an­ geordnet ist, daß der Magnet innerhalb einer Spule liegt.

Bei einem herkömmlichen Linearsolenoidventil wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, ein magnetisches Material für ein Gehäuse K, einen Tauchkolben (beweglichen Kern) P und einen Kern (festste­ henden Kern) F eingesetzt, der in den hohlen Abschnitt (mittleren Raum) einer Kernbaugruppe C eingefügt und befestigt ist, wobei die Komponenten einen magnetischen Kreis in einem Elektromagnetabschnitt M ausbilden. Wenn der Spule C ein Strom zugeführt wird, wird ein magnetischer Fluß in dem magnetischen Kreis erzeugt und eine elektromagnetische Anziehungskraft wird zwischen dem Tauchkolben P und dem Kern F erzeugt. Unter Ausnut­ zung der elektromagnetischen Anziehungskraft wird ein Spulenkör­ perventil SV des Druckeinstellventilabschnitts S innerhalb einer Hülse SL zum Gleiten gebracht, um den Druck eines Fluids zu re­ geln.

Bei dem herkömmlichen Linearsolenoidventil, besteht, da ein magnetisches Material für das Gehäuse K, den Tauchkolben P und den Kern F verwendet wird, die den magnetischen Kreis in einem Elektromagnetabschnitt M ausbilden, eine magnetische Hysterese, die dem magnetischen Material eigen ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Selbst wenn der Strom konstant ist, verändert sich daher der Regeldruck in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Spulenkörperventils, was einen unbeständigen Betrieb zur Folge hat.

Auch die Menge des magnetischen Flusses, die durch jedes Ele­ ment treten kann, das aus dem magnetischen Material hergestellt ist, ist aufgrund einer magnetischen Sättigung begrenzt und hängt von der Querschnittsfläche des Elements ab. Selbst wenn der Strom stark erhöht wird, steigt daher die elektromagnetische Anziehungskraft nur auf einen begrenzten Wert an, so daß ein starker Regeldruck nicht erzielt werden kann.

Da des weiteren die elektromagnetische Anziehungskraft in ei­ ner Richtung entlang des Flusses des magnetischen Stroms erzeugt wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, wirkt eine radiale Komponente der Kraft auf die Lager B als eine Radiallast. Daher müssen die Lager B eine hohe Genauigkeit haben und ihr Aufbau wird kompli­ ziert.

Da auch ein Gleitwiderstand, der zum Reibungskoeffizient der Lager B proportional ist, zwischen der Welle ST und den Lagern B existiert, nimmt die vorstehend beschriebene Hysterese zu, wobei sich das Ansprechverhalten des Regeldrucks auf den Strom ver­ schlechtert.

Da darüber hinaus die elektromagnetische Anziehungskraft stark durch den Luftspalt zwischen Komponenten beeinträchtigt wird, ist es erforderlich, daß die Komponenten des Elektromagne­ tabschnitts M eine beträchtlich hohe Genauigkeit haben, woraus ein Anstieg der Kosten folgt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linearso­ lenoidventil zu schaffen, das eine Erzeugung einer Hysterese oder einer Radiallast in dem Axialkrafterzeugungsabschnitt ver­ hindert, das einen großen und beständigen Regeldruck proportio­ nal zum Eingangsstrom erzeugt und das ein Ansprechverhalten ver­ bessert.

Zur Lösung der Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Linearsolenoidventil, das einen Druckeinstellventilabschnitt, in dem ein Ventil gleitend angeordnet ist und durch zumindest ein elastisches Element vorgespannt ist, und einen Axialkrafterzeu­ gungsabschnitt umfaßt, der eine erzeugte Axialkraft auf den Druckeinstellventilabschnitt über eine Welle überträgt, wobei sich der Axialkrafterzeugungsabschnitt aus einem Linearstell­ glied in Bauweise mit sich bewegenden Magneten, das eine Spulen­ baugruppe aufweist, und einem Magnetelement zusammensetzt, das in der Spulenbaugruppe angeordnet ist und auf der Welle montiert ist.

Bei dem Linearsolenoidventil mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wirkt, wenn ein Strom auf die Spulenbaugruppe des Linear­ stellglieds in Bauweise mit sich bewegenden Magneten aufgebracht wird, eine Axialkraft auf die Spulenbaugruppe in Übereinstimmung mit der Linke-Hand-Regel von Fleming. Da jedoch die Spulenbau­ gruppe feststehend ist, wirkt die Reaktionskraft der Axialkraft auf das Magnetelement, das in der Spulenbaugruppe angeordnet ist und an der Welle angebracht ist, und wird auf das Ventil des Druckeinstellventilabschnitts übertragen. Folglich wird das Ven­ til gegen die Vorspannkraft des elastischen Elements bewegt, um den Druck zu regeln. Daher kann ein großer Regeldruck proportio­ nal zum Eingangsstrom beständig erzeugt werden und das Ansprech­ verhalten kann verbessert werden, während eine Erzeugung einer Hysterese oder Radiallast in dem Axialkrafterzeugungsabschnitt verhindert ist.

Vorzugsweise setzt sich die vorstehend beschriebene Spulen­ baugruppe aus zumindest drei in Reihe angeordneten Spulen zusam­ men; das vorstehend beschriebene Magnetelement setzt sich aus zumindest zwei Permanentmagnete zusammen, die derart angeordnet sind, daß gleiche Pole der Permanentmagnete einander gegenüber­ liegen; die drei Spulen sind so verdrahtet, daß ein Strom in ei­ ner Richtung an einer Seite einer Zwischenpolgrenze jedes Perma­ nentmagnets strömt und in der entgegengesetzten Richtung an der anderen Seite der Zwischenpolgrenze strömt. In diesem Fall kann die Komponente des magnetischen Flusses in einer Richtung senk­ recht zur Längsrichtung des Linearstellglieds in Bauweise mit sich bewegenden Magneten erhöht werden und daher kann eine grö­ ßere Axialkraft erzielt werden.

Vorzugsweise ist ein Joch zwischen den vorstehend beschriebe­ nen Permanentmagneten angeordnet, wobei ein anderes Joch ange­ ordnet ist, um die Spulen zu umgeben. In diesem Fall kann die Komponente eines magnetischen Flusses in einer Richtung senk­ recht zur Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete erhöht werden und daher kann eine größere Axialkraft erzielt werden.

Vorzugsweise sind entgegengesetzte Enden der vorstehend be­ schriebenen gegenüberliegenden Permanentmagnete mit der Welle über Seitenjoche im Eingriff, die aus einem magnetischen Materi­ al hergestellt sind. In diesem Fall kann die Komponente des ma­ gnetischen Flusses in einer Richtung senkrecht zur Magnetisie­ rungsrichtung der Permanentmagnete weiter erhöht werden und da­ her kann eine größere Axialkraft erzielt werden. Außerdem kann die axiale Bewegung der Welle begrenzt werden.

Vorzugsweise stützt das vorstehend beschriebene Joch, das da­ zu angeordnet ist, die Spulen zu umgeben, die Welle mit dazwi­ schen liegender Relativbewegung über Lager und Seitenplatten, die aus einem vorbestimmten Material hergestellt sind, das sich mit der Bauart des Linearsolenoidventils verändert. Daher kann das Linearsolenoidventil einen Druck-Zug-Betrieb, einen bistabi­ len Betrieb oder einen Betrieb mit automatischer Rückkehr vorse­ hen.

Vorzugsweise ist die Federkonstante des vorstehend beschrie­ benen zumindest einen elastischen Elements so eingerichtet, daß, wenn kein Strom zu den Spulen des Axialkrafterzeugungsabschnitts zugeführt wird, der Regeldruck einen Mittelwert des Druckregel­ bereichs einnimmt. In diesem Fall kann die Axialkraft in jeder Richtung in Abhängigkeit von der Richtung des Stroms erzeugt werden, der durch den Axialkrafterzeugungsabschnitt strömt, wo­ bei der Druckeinstellbereich des Linearsolenoidventils mit einem kleinen Strom erhöht werden kann, so daß eine Erzeugung von Wär­ me innerhalb des Axialkrafterzeugungsabschnitts unterdrückt wer­ den kann.

Das vorstehend beschriebene elastische Element kann mit einem Ende des Axialkrafterzeugungsabschnitts im Eingriff sein und stützt elastisch ein Ende der Welle, während ihre axiale Bewe­ gung ermöglicht ist. Daher kann ein an einem Ende der Welle an­ zuordnendes Lager weggelassen werden, woraus eine Verringerung der Anzahl der Bauteile und Kosten folgt.

Darüber hinaus kann die vorstehend beschriebene Welle ein­ stückig mit dem Ventil ausgebildet sein, das gleitend innerhalb des Druckeinstellventilabschnitts angeordnet ist. In diesem Fall ist eine einstückige Bewegung der Welle und des Ventils ermög­ licht, wobei sich das vorstehend beschriebene elastische Element aus einem einzigen elastischen Element zusammensetzen kann, das das Ventil vorspannt. Daher kann die Anzahl der Bauteile mini­ miert werden, wobei der Aufbau vereinfacht werden kann, um die Kosten zu verringern.

Darüber hinaus wird keine Radiallast in dem Linearstellglied in Bauweise mit sich bewegenden Magneten erzeugt. Selbst wenn die Welle und das Ventil einstückig als ein einziges Element ausgebildet sind, kann daher das Ansprechverhalten des Regel­ drucks auf die Axialkraft stark verbessert werden, weil eine Ra­ diallast, die andernfalls den Gleitwiderstand erhöhen würde, nicht auf das Ventil anders als im Fall der herkömmlichen Line­ arstellglieder übertragen wird.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Linearsolenoidventils gemäß einem erfindungsgemäßen ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das Eigenschaften des Regelstroms - der Axialkraft bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das Eigenschaften des Regelstroms - des Ausgangsdrucks bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Linearsolenoidventils gemäß einem erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Linearsolenoidventils gemäß einem erfindungsgemäßen dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Linearso­ lenoidventils;

Fig. 7 ist ein Diagramm, die eine Hystereseeigenschaft des herkömmlichen Linearsolenoidventils zeigt; und

Fig. 8 ist ein beispielhaftes Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Anziehungskraft, einer elektromagnetischen Kraft, und einer radialen Last bei dem herkömmlichen Linearsolenoidven­ til zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, setzt sich ein Linearsolenoidven­ til gemäß einem erfindungsgemäßen ersten Ausführungsbeispiel aus einem Druckeinstellventilabschnitt 1 und einem Axialkrafterzeu­ gungsabschnitt 2 zusammen. In dem Druckeinstellventilabschnitt 1 ist ein Ventil gleitfähig angeordnet und durch ein einziges ela­ stisches Element vorgespannt. Der Axialkrafterzeugungsabschnitt 2 überträgt eine erzeugte Axialkraft auf den Druckeinstellven­ tilabschnitt über eine Welle 23. Der Axialkrafterzeugungsab­ schnitt 2 setzt sich aus einem Linearstellglied 20 in Bauweise mit sich bewegenden Magneten zusammen, das drei in Reihe ange­ ordnete Spulen 21 und zwei Permanentmagnete 22 umfaßt, die in den Spulen 21 angeordnet sind, so daß gleiche Pole der Perma­ nentmagnete 22 einander gegenüberliegen.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, setzt sich das Spulenkörperventil, das den Druckeinstellventilabschnitt 1 bildet, aus einer Ventil­ hülse 10, einem Spulenkörper 11, einem Aufnahmestopfen 13 und einer Feder 12 zusammen, die als ein elastisches Element dient. Die Ventilhülse 10 ist mit einer Einlaßöffnung 101 zur Aufnahme eines Fluids mit einem Zufuhrdruck, einer Auslaßöffnung 102 zur Zufuhr von Fluid mit einem eingestellten Druck, einer Ablaßöff­ nung 103 zum Ablassen des mit Druck beaufschlagten Fluids und einer Rückkopplungsöffnung 104 zum Verwirklichen einer Rückkopp­ lung des Ausgangsdrucks versehen. Der Spulenkörper 11 ist gleit­ fähig innerhalb der Ventilhülse 10 angeordnet, wobei der Aufnah­ mestopfen 13 an der Ventilhülse 10 befestigt ist. Die Feder 12 ist zwischen den Aufnahmestopfen 13 und den Spulenkörper 11 zwi­ schengesetzt, um den Spulenkörper 11 nach rechts in Fig. 1 vor­ zuspannen.

Durch das Gleichgewicht zwischen der Axialkraft, die durch den Axialkrafterzeugungsabschnitt 2 erzeugt wird, der Vorspann­ kraft der Feder 12 und der Kraft der Ausgangsdruckrückkopplung wird der Druck des Fluids gegenüber dem zugeführten Druck auf einen Ausgangsdruck in Übereinstimmung mit einem elektrischen Signal eingestellt oder verringert, das in den Axialkrafterzeu­ gungsabschnitt 2 eingegeben wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist bei dem Axialkrafterzeugungs­ abschnitt 2 ein hohles zylindrisches Joch 24 in eine Abdeckung 200 eingefügt, die aus einem nicht magnetischen Material herge­ stellt ist. Drei ringförmige Spulen 21 sind durch die innere Um­ fangswand des Jochs 24 derart gelagert, daß die Spulen 21 axial in Reihe angeordnet sind.

Eine ringförmige Gleitplatte 25 ist an jedem Ende des Jochs 24 angeordnet. Lager 26 sind durch die Innenumfangswände der je­ weiligen Seitenplatten 25 gelagert, um die Welle 23 an ihren entgegengesetzten Enden in einer axial beweglichen Weise zu la­ gern.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind zwei ringförmige Permanentma­ gnete 22 auf der Welle 23 angeordnet, wobei ein mittleres Joch 27, das als ein magnetisches Zwischenmaterial dient, dazwischen gesetzt ist, so daß gleiche Pole der Permanentmagnete 22 einan­ der gegenüberliegen. Ein Seitenjoch 28, das aus einem magneti­ schen Material hergestellt ist, ist an jeder Seite der Perma­ nentmagnete 22 angeordnet und mit der Welle 23 über einen E-Ring 29 im Eingriff.

Die drei ringförmigen Spulen 21, die axial in Reihe auf der inneren Umfangswand des Jochs 24 angeordnet sind, sind mit einem nicht dargestellten Regler verbunden, so daß ein Strom in einer Richtung auf einer Seite der Zwischenpolgrenze jedes Permanent­ magnets 22 strömt und in der entgegengesetzten Richtung auf der anderen Seite der Zwischenpolgrenze strömt.

Platten, die aus einem vorbestimmten Material in Abhängigkeit der Bauart des Linearsolenoidventils hergestellt sind, werden als die Seitenplatten 25 verwendet, die an entgegengesetzten En­ den des Jochs 24 aus magnetischem Material angeordnet sind, das die Spulen 21 umgibt, und die die Welle 23 über die Lager 26 zur Relativbewegung stützen.

Wenn genauer gesagt das Linearsolenoidventil in Druck-Zug-Bauweise, sind die Seitenplatten 25 aus einer Schwarzblechplatte ausgebildet; wenn das Linearsolenoidventil in bistabiler Bauwei­ se ist, sind die Seitenplatten 25 aus einer Eisenplatte ausge­ bildet; und wenn das Linearsolenoidventil in einer Bauweise mit automatischer Rückkehr ist, sind die Seitenplatten 25 aus einer Kombination einer Schwarzblechplatte und einer Eisenplatte aus­ gebildet.

Ein Vorsprung 231, der an dem linken Ende der Welle 23 in Fig. 1 vorgesehen ist, ist lösbar mit einem konkaven Abschnitt 111 im Eingriff, der am rechten Ende des Spulenkörpers 11 ausge­ bildet ist, der gleitfähig innerhalb des Druckeinstellventilab­ schnitts 1 angeordnet ist und als das vorstehend beschriebene Ventil dient, so daß eine Bewegung der Welle 23 und eine Bewe­ gung des Spulenkörpers 11 mechanisch verblockt sind.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist eine Federkon­ stante der Feder 12, die als das vorstehend beschriebene elasti­ sche Element zum Vorspannen der Spule 11 nach rechts dient, so eingerichtet, daß, wenn kein Strom den Spulen 21 des Axialkraf­ terzeugungsabschnitts 2 zugeführt wird, der Regeldruck einen Mittelwert des Druckregelbereichs einnimmt.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wirkt, wenn ein Strom zu den Spulen 21 des Linearstellglieds 20 in Bauweise mit sich bewegenden Magneten zugeführt wird, eine Axialkraft auf die Spulen 21 in Übereinstimmung mit der Linke-Hand-Regel von Fle­ ming. Da jedoch die Spulen 21 an der Abdeckung 20 über das Joch 24 befestigt sind, wirkt die Reaktionskraft der Axialkraft auf die Permanentmagnete 22, die innerhalb der Spulen 21 angeordnet sind und an der Welle 23 so angebracht sind, daß sie einander gegenüberliegen, und wird auf den Spulenkörper 11 übertragen, der als das vorstehend beschriebene Ventil des Druckeinstellven­ tilabschnitts 1 dient. Folglich wird der Spulenkörper 11 gegen die Vorspannkraft der Feder 12 bewegt, die als das vorstehend beschriebene elastische Element dient, um den Druck zu regeln.

Da die beiden Permanentmagnete 22 des Linearstellglieds 20, die so angeordnet sind, daß gleiche Pole aneinander gegenüber­ liegen, in die drei Spulen 21 eingefügt sind, und eine Verdrah­ tung für die drei ringförmigen Spulen 21 derart gemacht ist, daß ein Strom in einer Richtung auf einer Seite einer Zwischen­ polgrenze jedes Permanentmagnets 22 strömt und in der entgegen­ gesetzten Richtung auf der anderen Seite der Zwischenpolgrenze strömt, kann die Komponente des magnetischen Flusses in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Linearstellglieds 20 erhöht werden und daher kann eine größere Axialkraft erzielt werden.

Wenn bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel ein Strom auf die Spulen 21 des Linearstellglieds 20 aufgebracht wird, wirkt die Reaktionskraft der Axialkraft, die in Übereinstimmung mit der Linke-Hand-Regel von Fleming er­ zeugt wird, auf die Permanentmagnete 22, die innerhalb der Spu­ len 21 angeordnet sind und an den Wellen 23 so angebracht sind, daß sie einander gegenüberliegen, und wird auf den Spulenkörper 11 übertragen, der als das vorstehend beschriebene Ventil des Druckeinstellventilabschnitts 1 dient. Folglich wird der Spulen­ körper 11 gegen die Vorspannkraft der Feder 12 bewegt, die als das vorstehend beschriebene elastische Element dient, um den Druck zu regeln. Daher kann ein großer Regeldruck proportional zum Eingangsstrom beständig erzeugt werden, während eine Erzeu­ gung einer Hysterese oder Radiallast in dem Axialkrafterzeu­ gungsabschnitt 1 verhindert ist.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel sind die beiden Permanentmagnete 22 des Linearstellglieds 20, die so angeordnet sind, daß gleiche Pole einander gegenüber­ liegen, in zumindest drei Spulen 21 eingefügt, wobei eine Ver­ drahtung für die drei ringförmigen Spulen 21 derart gemacht ist, daß ein Strom in einer Richtung auf einer Seite einer Zwischen­ polgrenze jedes Permanentmagnets 22 strömt und in der entgegen­ gesetzten Richtung auf der anderen Seite der Zwischenpolgrenze strömt. Daher kann die Komponente des magnetischen Flusses in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Linearstellglieds 20 in Bauweise mit sich bewegenden Magneten erhöht werden, wobei eine größere Axialkraft erzielt werden kann.

Da auch bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel die Hauptkomponenten (die Spulen 21 und die Perma­ nentmagnete 22), die eine Axialkraft in der Axialrichtung des Linearstellglieds 20 erzeugen, kein magnetisches Material umfas­ sen, wird eine magnetische Hysterese nicht erzeugt, die magneti­ schen Materialien eigen ist. Daher werden keine Schwankungen in dem Fluiddruck erzeugt, wenn der Strom konstant gehalten wird, so daß eine präzise Druckregelung ermöglicht ist.

Wenn nämlich ein magnetisches Material verwendet wird, ist die Anzahl der Linien der magnetischen Kraft in Abhängigkeit der Querschnittsfläche des magnetischen Materials beschränkt, wobei somit eine magnetische Sättigung auftritt. Da das Linearstell­ glied 20 kein magnetisches Material umfaßt, kann die Axialkraft so weit wie möglich erhöht werden, wobei der Druckregelbereich erweitert werden kann.

Da bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel das mittlere Joch 27, das als das magnetische Zwischen­ material dient, zwischen den gegenüberliegenden Permanentmagne­ ten 22 angeordnet ist und das Joch 24 aus magnetischem Material so angeordnet ist, daß es die Spulen 21 umgibt, kann die Kompo­ nente des magnetischen Flusses in einer Richtung senkrecht zur Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete 22 erhöht werden, wobei daher eine größere Axialkraft erzielt werden kann.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel sind entgegengesetzte Enden der gegenüberliegenden Perma­ nentmagnete 22 mit der Welle 23 mit E-Ringen 29 über die Seiten­ joche 28 im Eingriff, die aus einem magnetischen Material herge­ stellt sind. Daher kann die Komponente eines magnetischen Flus­ ses in einer Richtung senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete 22 weiter erhöht werden, wobei daher eine größere Axialkraft erzielt werden kann. Außerdem kann eine axia­ le Bewegung der Welle begrenzt werden.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel stützt das vorstehend beschriebene Joch 24 aus magneti­ schem Material, das dazu angeordnet ist, die Spulen 21 zu umge­ ben, die Welle 23 mit dazwischen vorherrschenden Relativbewegung über die Lager 26 und die Seitenplatten 25, die aus einem vorbe­ stimmten Material hergestellt sind, das sich mit der Bauart des Linearsolenoidventils verändert. Daher kann das Linearso­ lenoidventil einen optimalen Betrieb bei einer Bauart in Druck- Zug-Bauweise, einer bistabilen Bauart und einer Bauart mit auto­ matischer Rückführung vorsehen.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel ist die Federkonstante der Feder 12 derart eingerichtet, daß, wenn kein Strom den Spulen 21 des Axialkrafterzeugungsab­ schnitts 2 zugeführt wird, der Regeldruck einen Mittelwert des Druckregelbereichs einnimmt, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Daher kann die Axialkraft in jeder Richtung abhängig von der Richtung des Stroms erzeugt werden, der durch den Axialkraf­ terzeugungsabschnitt 2 strömt, wobei der Druckeinstellbereich des Linearsolenoids mit einem kleinen Strom erhöht werden kann, so daß eine Erzeugung von Wärme in dem Axialkrafterzeugungsab­ schnitt 2 unterdrückt werden kann.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel ist das linke Ende 231 der Welle 23 mit dem konkaven Ab­ schnitt 111 im Eingriff, der am rechten Ende des Spulenkörpers 11 ausgebildet ist, die gleitfähig in dem Druckeinstellventilab­ schnitt 1 angeordnet ist und als das vorstehend beschriebene Ventil dient, so daß die Welle 23 und der Spulenkörper 11 mecha­ nisch verblockt sind. Daher ist eine verblockte Bewegung der Welle 23 und des Spulenkörpers 11 ermöglicht. Da außerdem das vorstehend beschriebene elastische Element aus einer einzigen Feder 12 gebildet sein kann, die eine Vorspannkraft auf das lin­ ke Ende des Spulenkörpers 11 aufbringt, kann die Anzahl der Bau­ teile minimiert werden und der Aufbau kann vereinfacht werden, um die Kosten zu verringern.

Da bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel keine Radiallast erzeugt wird, kann anders als im Fall der herkömmlichen Linearsolenoidventile das Ansprechverhalten des Regeldrucks auf die Axialkraft stark verbessert werden.

Da bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel keine Radiallast erzeugt wird, wie vorstehend beschrie­ ben ist, können die Lager 26, für die eine genaue Bearbeitung erforderlich ist, mit einer relativ niedrigen Genauigkeit bear­ beitet werden. Außerdem kann der Aufbau des Solenoidventils ver­ einfacht werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, unterscheidet sich ein Linearso­ lenoidventil gemäß einem erfindungsgemäßen zweiten Ausführungs­ beispiel von dem Linearsolenoidventil gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel darin, daß ein halbkugliger konvexer Abschnitt 232, der an dem linken Ende der Welle 23 vorgesehen ist, mit ei­ nem halbkugligen konkaven Abschnitt 112 in Eingriff ist, der an dem rechten Ende des Spulenkörpers 11 vorgesehen ist, der gleit­ fähig in dem Druckeinstellventilabschnitt 1 angeordnet ist. Die­ ser Unterschied wird hauptsächlich beschrieben. Die gleichen Ab­ schnitte sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird weggelassen.

Das vorstehend beschriebene elastische Element setzt sich aus einer Blattfeder 122 zusammen, die eine tellerartige Form hat. Die Blattfeder 122 ist mit dem rechten Ende eines hohlen zylin­ drischen Gehäuses 242 im Eingriff, das eine dicke Wand und einen Boden hat und das das äußere Joch des Axialkrafterzeugungsab­ schnitts 2 bildet. Die Blattfeder 122 stützt elastisch und koa­ xial das rechte Ende der Welle 23 in einer axial beweglichen Weise.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem zweiten Ausführungs­ beispiel ist das elastische Element mit dem rechten Ende des Axialkrafterzeugungsabschnitts 2 in Eingriff, um das rechte Ende der Welle 23 in einer axial beweglichen Weise zu lagern. Daher kann das Lager 26 weggelassen werden, das an einem Ende der Wel­ le 23 bei dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet ist, woraus eine Verringerung der Anzahl der Bauteile der Kosten folgt.

Bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem zweiten Ausführungs­ beispiel ist der halbkuglige konvexe Abschnitt 232, der an dem linken Ende der Welle 23 vorgesehen ist, mit dem halbkugligen konkaven Abschnitt 112 in Eingriff, der an dem rechten Ende des Spulenkörpers 11 vorgesehen ist, der gleitfähig in dem Druckein­ stellventilabschnitt 1 angeordnet ist. Da das andere Ende der Welle 23 unter Verwendung des Spulenkörpers 11 gelagert werden kann, dessen Mittelachse präzise durch die Ventilhülse 10 gehal­ ten ist, kann das Lager 26 weggelassen werden, das an dem ande­ ren Ende der Welle 23 beim ersten Ausführungsbeispiel angeordnet sein muß und das eine genaue Bearbeitung erfordert, woraus eine Verringerung der Anzahl der Bauteile und Kosten folgt.

Da bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel keine Radiallast erzeugt wird, kann anders als im Fall der herkömmlichen Linearsolenoidventile das Ansprechverhal­ ten eines Regeldrucks auf eine Axialkraft stark verbessert wer­ den.

Drittes Ausführungsbeispiel

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, unterscheidet sich ein Linearso­ lenoidventil gemäß einem erfindungsgemäßen dritten Ausführungs­ beispiel von dem Linearsolenoidventil gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel darin, daß die Welle 23 einstückig mit dem Spulen­ körper 11 ausgebildet ist, der gleitfähig in dem Druckeinstell­ ventilabschnitt 1 angeordnet ist. Dieser Unterschied wird haupt­ sächlich beschrieben. Die gleichen Abschnitte sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird weggelas­ sen.

Da bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel die Welle 23 einstückig mit dem Spulenkörper 11 ausgebildet ist, der gleitfähig in dem Druckeinstellventilab­ schnitt 1 angeordnet ist, ist eine einstückige Bewegung der Wel­ le 23 und des Spulenkörpers 11 ermöglicht, wobei das elastische Element aus einer einzigen Blattfeder 122 zusammengesetzt sein kann, die die Welle 23 vorspannt. Daher kann die Anzahl der Bau­ teile minimiert werden und der Aufbau kann vereinfacht werden, um die Kosten zu verringern.

Selbst wenn bei dem Linearsolenoidventil gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Welle 23 und der Spulenkörper 11 ein­ stückig als ein einziges Element ausgebildet sind, kann das An­ sprechverhalten eines Regeldrucks auf eine Axialkraft stark ver­ bessert werden, weil eine Radiallast, die andernfalls den Gleit­ widerstand erhöhen würde, nicht von der Welle auf den Spulenkör­ per 11 anders als im Fall der herkömmlichen Linearstellglieder übertragen wird.

Die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele sind nur Bei­ spiele zur Beschreibung der Erfindung, wobei die vorliegende Er­ findung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Ab­ wandlungen und Zusätze können möglich sein, vorausgesetzt, daß diese Abwandlungen und Zusätze nicht im Gegensatz zu dem in den Patentansprüchen definierten Schutzbereich stehen.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel beschrie­ ben, bei dem ein magnetisches Material für die Seitenjoche ver­ wendet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann bei dem Aufbau angewendet werden, bei dem die entgegen­ gesetzten Enden der gegenüberliegenden Permanentmagnete mit der Welle über Joche in Eingriff sind, die aus einem nicht magneti­ schen elastischen Material hergestellt sind. In diesem Fall kön­ nen die Permanentmagnete elastisch gelagert sein, um einen Stoß abzuschwächen, der wiederholt auf die Permanentmagnete aufgrund einer Axialkraft wirkt.

Ein Linearsolenoidventil setzt sich aus einem Druckeinstell­ ventilabschnitt 1 und einem Axialkrafterzeugungsabschnitt 2 zu­ sammen. In dem Druckeinstellventilabschnitt 1 ist ein Ventil gleitfähig angeordnet und durch ein einziges elastisches Element 12 vorgespannt. Der Axialkrafterzeugungsabschnitt 2 überträgt eine erzeugte Axialkraft auf den Druckeinstellventilabschnitt 1 über eine Welle 23. Der Axialkrafterzeugungsabschnitt 2 setzt sich aus einem Linearstellglied 20 in Bauweise mit sich bewegen­ den Magneten zusammen, das drei in Reihe angeordnete Spulen 21 und zwei Permanentmagnete 22 umfaßt, die derart in den Spulen 21 angeordnet sind, daß gleiche Pole der Permanentmagnete 22 einan­ der gegenüberliegen. Bei dem Linearsolenoidventil wird ein be­ ständiger Regeldruck proportional zum Eingangsstrom erzeugt, während eine Erzeugung einer Hysterese oder einer Radiallast in dem Axialkrafterzeugungsabschnitt 2 verhindert ist. Auch ein An­ sprechverhalten ist verbessert.

Claims (12)

1. Linearsolenoidventil, das einen Druckeinstellventilab­ schnitt (1), in dem ein Ventil gleitfähig angeordnet ist und durch zumindest ein elastisches Element (12; 122) vorgespannt ist, und einen Axialkrafterzeugungsabschnitt (2) umfaßt, der ei­ ne erzeugte Axialkraft auf den Druckeinstellventilabschnitt (1) über eine Welle (23) überträgt, wobei sich der Axialkrafterzeu­ gungsabschnitt (2) aus einem Linearstellglied (20) in Bauweise mit sich bewegenden Magneten zusammensetzt, der
eine Spulenbaugruppe (21); und
ein Magnetelement (22) aufweist, das in der Spulenbaugruppe (21) angeordnet ist und auf der Welle (23) montiert ist.

2. Linearsolenoidventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spulenbaugruppe aus zumindest drei in Reihe angeord­ neten Spulen (21) zusammensetzt; wobei sich das Magnetelement aus zumindest zwei Permanentmagneten (22) zusammensetzt, die derart angeordnet sind, daß gleiche Pole der Permanentmagnete (22) einander gegenüberliegen; und wobei die drei Spulen (21) so verdrahtet sind, daß ein Strom in einer Richtung auf einer Seite einer Zwischenpolgrenze jedes Permanentmagnets (22) strömt und in der entgegengesetzten Richtung auf der anderen Seite der Zwi­ schenpolgrenze strömt.

3. Linearsolenoidventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Joch (27) zwischen den Permanentmagneten (22) angeordnet ist, wobei ein anderes Joch (24; 242) dazu angeordnet ist, die Spulen (21) zu umgeben.

4. Linearsolenoidventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß entgegengesetzte Enden der gegenüberliegenden Permanentmagne­ te (22) mit der Welle (23) über Seitenjoche (28) in Eingriff sind, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind.

5. Linearsolenoidventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (24), das dazu angeordnet ist, die Spulen (21) zu umgeben, die Welle (23) mit dazwischen vorherrschender Relativ­ bewegung über Lager (26) und Seitenplatten (25) stützt, die aus einem vorbestimmten Material hergestellt sind, das sich mit der Bauart des Linearsolenoidventils verändert.

6. Linearsolenoidventil, das einen Druckeinstellventilab­ schnitt (1), in dem ein Ventil gleitfähig angeordnet ist und durch zumindest ein elastisches Element (12; 122) vorgespannt ist, und einen Axialkrafterzeugungsabschnitt (2) umfaßt, der ei­ ne Axialkraft erzeugt und die Axialkraft auf den Druckeinstell­ ventilabschnitt (1) über eine Welle (23) überträgt, wobei der Axialkrafterzeugungsabschnitt (2)
drei in Reihe angeordnete Spulen (21);
zwei Permanentmagnete (22), die in den Spulen (21) angeordnet sind und auf der Welle (23) so montiert sind, daß gleiche Pole der Permanentmagnete (22) einander gegenüberliegen;
ein Zwischenjoch (27), das zwischen den Permanentmagneten (22) angeordnet ist;
Seitenjoche (28), die an entgegengesetzten Seiten der Perma­ nentmagnete (22) angeordnet sind, um die Permanentmagnete (22) mit der Welle (23) in Eingriff zu bringen; und
ein äußeres Joch (24; 242) aufweist, das dazu angeordnet ist, die Spulen (21) zu umgeben,
wobei die drei Spulen (21) derart verdrahtet sind, daß ein Strom in einer Richtung auf einer Seite einer Zwischenpolgrenze jedes Permanentmagnets (22) strömt und in der entgegengesetzten Richtung auf der anderen Seite der Zwischenpolgrenze strömt.

7. Linearsolenoidventil nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante des zumindest einen elastischen Elements (12; 122) derart eingerichtet ist, daß, wenn kein Strom den Spu­ len (21) des Axialkrafterzeugungsabschnitt (2) zugeführt wird, der Regeldruck einen Mittelwert des Druckregelbereichs einnimmt.

8. Linearsolenoidventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (122) mit einem Ende des Axialkrafter­ zeugungsabschnitts (2) in Eingriff ist und elastisch ein Ende der Welle (23) lagert, während ihre axiale Bewegung ermöglicht ist.

9. Linearsolenoidventil nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Welle (23) mit einem Ende des Ventils im Eingriff ist, das gleitfähig in dem Druckeinstellventilabschnitt (1) angeordnet ist.

10. Linearsolenoidventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein halbkugliger konvexer Abschnitt (232) an dem anderen Ende der Welle (23) ausgebildet ist, wobei ein halbkugliger konkaver Abschnitt (112) an dem einen Ende des Ventils ausgebildet ist.

11. Linearsolenoidventil nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (23) einstückig mit dem Ventil ausgebildet ist, das gleitfähig in dem Druckeinstellventilabschnitt (1) angeordnet ist.

12. Linearsolenoidventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element eine Blattfeder (122) ist.