DE4442085A1

DE4442085A1 - Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil

Info

Publication number: DE4442085A1
Application number: DE4442085A
Authority: DE
Inventors: Hideki Nakayoshi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2014-11-26
Also published as: JPH07151261A; US6021996A; DE4442085C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektromagnetisch betätigbare Proportionaldruckregelventile und insbesondere auf Proportionaldruckregelventile, die jeweils eine Spule bzw. einen Ventilkolben haben, der in Abhängigkeit von der Größe eines Fluiddrucks in einer Druckkammer für das Öffnen und Schließen einer Leitung zwischen einem Einlaß- und einem Auslaßanschluß des Druckregelventils gleitfähig ist.

Elektromagnetisch betätigbare Proportionaldruckregelventile werden in zahlreichen Bereichen bei Kraftfahrzeugen verwendet. Ein Beispiel einer Anwendung diese Typs eines Ventils kann in einem Motorkühlsystem gefunden werden, wobei eine Ölpumpe mittels eines solchen Ventils betätigt wird, wie es unter anderem in der japanischen Patentoffenlegung (KOKOKU) Nr. 73955/1993 offenbart ist. Um eine besseres Verständnis für die konventionelle Anwendung eines solchen Ventiles zu erhalten, wird auf die Fig. 2 Bezug genommen, worin das elektromagnetisch betätigbare Proportionaldruckregelventil 10 parallel zu einer Ölleitung 51 angeschlossen ist, welche eine Ölpumpe 50 und einen Ölmotor 52 für das wahlweise Antreiben eines Ventilators 53 aufweist, um einen Radiator 54 zu kühlen. Ein von der Ölpumpe 50 ausgelassenes Arbeitsöl wird in die Leitung 51 geleitet, wenn ein Einlaßanschluß 16 des Ventils 10 geschlossen wird, und in die Leitungen A, B durch das Ventil 10 eingeleitet, wenn die Anschlüsse 16, 18 geöffnet sind. Ein für eine Wassertemperatur in dem Radiator 54 stehendes Signal wird durch eine elektrische Leitung 55 einer ECU 56 zugeführt, welche die Höhe eines elektrischen Stromes regelt, welcher dem Ventil 10 im Ansprechen auf eine Veränderung der Wassertemperatur in dem Radiator 54 zugeführt wird. Ein früheres Druckregelventil hat einen Einlaß- und einen Auslaßanschluß, einen Kanal, welcher einen Ölstrom von dem Einlaßanschluß zu dem Auslaßanschluß erlaubt, ein Regelventil, für das Unterbrechen und Herstellen der Fluidverbindung zwischen beiden Anschlüssen und ein elektromagnetisch betriebenes Vorsteuerventil, um den Öldruck in einer ersten Ölkammer innerhalb des Regelventiles zu regeln, um das Regelventil im Ansprechen auf die Veränderung der Wassertemperatur in einem Radiator zu verstellen. Das Regelventil besteht aus einem Kegelstumpf und wird einer fluktuierenden Kraft infolge einer plötzlichen Veränderung in einem Druckaufnahmebereich an dem Regelventil in dem Fall unterzogen, daß eine Erregung und Entregung mit einer Rate von einer hohen Frequenz wiederholt wird. Um ein Nachhinken des Regelventils infolge einer solchen fluktuierenden Kraft zu verhindern, welche in dem elektromagnetisch betätigbaren Druckregelventil erzeugt wird, ist solch ein bekanntes Druckregelventil mit einer zweiten Ölkammer versehen, die normalerweise mit der ersten Ölkammer über eine Überlaufleitung verbunden ist. Das Vorsehen der zweiten Ölkammer und der Überlaufleitung verursacht jedoch, daß das Ventil hinsichtlich seiner Struktur verkompliziert wird und bedingt, daß der Dämpfungseffekt reduziert wird, wenn die Öltemperatur sich verändert, und die Veränderung hinsichtlich eines Ölstromwiderstandes in der Überlaufleitung aufgefunden wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil mit einer Spule bzw. einem Ventilkolben für das Unterbrechen und Herstellen einer Fluidverbindung zwischen einem Einlaß- und einem Auslaßabschnitt darin zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil geschaffen, welches die folgenden Bauteile aufweist:
Ventilkörpermittel, welches zumindest einen Fluideinlaßanschluß und einen Fluidauslaßanschluß sowie
einen Kanal für eine Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen aufweist;
eine Spule bzw. einen Ventilkolben, der gleitfähig in dem Ventilkörpermittel für ein Öffnen und Schließen des Kanals zwischen den beiden Anschlüssen untergebracht ist und eine diametrisch verringerte Bohrung hat;
Kolbenmittel, das in dem Ventilkörpermittel untergebracht ist, um eine Druckkammer auszubilden, und welches ein Vorsteuerventil hat;
Rückführkanalmittel, welches durch das Kolbenmittel zwischen der Druckkammer und dem Auslaßanschluß angeordnet ist; und
elektrische Mittel, mit einer elektromagnetischen Spule und einem Kern aus magnetischem Material, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die dem Vorsteuerventil des Kolbenmittels erlaubt, sich zu bewegen.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, eines elektromagnetisch betätigbaren Proportionaldruckregel ventils gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ist eine Ansicht, die ein Anwendungsbeispiel für ein solches Druckregelventil zeigt.

Gemäß der Fig. 1 hat ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil 10 einen Regelventilbereich 11 und einen elektromagnetischen Feldbereich 12, die als eine Einheit zusammengebaut sind. Das Druckregelventil 10 hat einen Ventilkörper oder Gehäuse 13 mit einem Einlaßanschluß 16, der zu einer Auslaßseite einer Ölpumpe 50 über eine Leitung A führt und einen Auslaßanschluß 18, der an einer Ansaugseite der Ölpumpe 50 über eine Leitung B führt. Eine hohlförmige Hülse oder Buchse 35 ist in einer zylindrischen Bohrung 39 des Ventilgehäuses 13 untergebracht, wobei eine Ölrückführleitung 27 zwischen der äußeren Fläche der Hülse 35 und der inneren Fläche der zylindrischen Bohrung 39 ausgebildet ist. Die Hülse 35 hat eine Auslaßöffnung 38, welche den Auslaßanschluß 18 öffnet, wobei eine Spule bzw. Ventilkolben 19 gleitfähig in der Hülse 35 untergebracht ist. Die Spule 19 hat eine diametrisch verringerte Bohrung 20 sowie einen Filter 24 und wird durch eine Schraubenrückhohlfeder 26 in eine Richtung vorgespannt. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Ring 15 für die Begrenzung eines Verschiebebereichs der Spule 19, wobei das Bezugszeichen 25 ein Filterlagerungselement bezeichnet. Eine Kolbeneinrichtung 22 ist an der anderen Seite der zylindrischen Bohrung 39 vorgesehen, welche einen Kolben 30 aus einem magnetischen Material, ein Vorsteuerventil 28, das in dem Kolben 30 eingesetzt ist, und in sich eine Zentralleitung 33 aufweist, sowie ein hohlförmiges stationäres Bauteil 36 hat, welches an der Hülse 35 befestigt ist und eine Rückführbohrung 21 aufweist, welche durch das von einer Feder 31 vorgespannte Vorsteuerventil 28 geöffnet oder geschlossen wird. Das Vorsteuerventil 28 ist gleitfähig in der zentralen Bohrung des stationären Bauteils 36 untergebracht.

In einem Innenraum 14, der in der Hülse 35 ausgebildet ist, wird eine Druckkammer 17 durch die Spule 19 und das stationäre Bauteil 36 ausgebildet. Die Druckkammer 17 ist mit dem Einlaßanschluß 16 über die diametrisch verringerte Bohrung 20 und mit der Rückführleitung 27 über die Zentralleitung 33 verbunden, wenn die Rückführbohrung 21 durch das Vorsteuerventil 28 geöffnet wird. Eine elektromagnetische Spule 23 ist um einen Kern 34 aus einem magnetischen Material gewickelt, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die dem Vorsteuerventil 28 ermöglicht, sich in linearer Weise in Richtung zu dem Kern 34 im Ansprechen auf das Erregen der Spule 23 zu bewegen, so daß wahlweise eine Fluidverbindung zwischen der Druckkammer 17 und der Rückführleitung 27 hergestellt werden kann.

Falls der elektrische Stromfluß proportional zu der Weite des Signals 55 (siehe die Fig. 2) zu der elektromagnetischen Spule 23 geleitet wird, wird die elektromagnetische Kraft erzeugt, um das Vorsteuerventil 28 hin zu dem Kern 34 zu verschieben. In dem Fall, daß eine Summe aus der magnetischen Kraft und dem Wert des Öldrucks in der Druckkammer 17 geringer ist als die Vorspannkraft der Feder 31, wird die Rückführbohrung 21 durch das Vorsteuerventil 28 geschlossen. Wenn die Summe aus dem Druck in der Druckkammer 17 und der elektromagnetischen Kraft höher wird als die Vorspannkraft der Feder 31, wird das Vorsteuerventil 28 gemäß der Fig. 1 nach rechts verschoben, um die Rückführbohrung 21 zu öffnen, so daß die Druckkammer 17 mit der Rückführleitung 27 über die Steuerleitung 33 verbunden wird, wobei eine Druckdifferenz zwischen dem Einlaßanschluß 16 und der Druckkammer 17 zu dem Zwecke erzeugt wird, daß ein Ölstrom von dem Einlaßanschluß 16 in die Druckkammer 17 geringer ist als ein Ölstrom von der Druckkammer 17 zu der Rückführleitung 27. Die Druckdifferenz zwischen dem Einlaßanschluß 16 und der Druckkammer 17 verursacht, daß die Spule 19 gemäß der Fig. 1 sich nach rechts bewegt, so daß der Einlaßanschluß 16 unmittelbar mit dem Auslaßanschluß 18 in Verbindung kommt. Als ein Ergebnis der direkten Fluidverbindung des Einlaßanschlusses 16 mit dem Auslaßanschluß 18 wird der Druck in dem Einlaßanschluß 16 verringert, wobei diese Druckdifferenz vermindert wird. Wenn der Druck in der Druckkammer 17 verringert wird, wird das Vorsteuerventil 28 durch die Vorspannkraft der Feder 31 gemäß der Fig. 1 nach links verschoben, um die Rückführbohrung 21 zu verschließen, wobei die Spule 19 durch den Druck in der Druckkammer 17 und durch die Rückhohlfeder 26, gemäß der Fig. 1 nach links bewegt wird, um die direkte Fluidverbindung des Einlaßanschlusses 16 mit dem Auslaßanschluß 18 zu unterbrechen. Folglich wird eine Menge an Arbeitsöl, welches von der Ölpumpe 50 gefördert wird im Ansprechen auf die Veränderung der Wassertemperatur in dem Radiator 54 (gemäß der Fig. 2) in linearer Weise geregelt.

Es ist festzustellen, daß ein Druckaufnahmebereich des Vorsteuerventils 28 beträchtlich kleiner ist, als jener der Spule 19, wobei hieraus eine durch einen geringen Wert einer elektrischen Spannung erzeugten Anziehungskraft bereits ermöglicht, daß sich das Vorsteuerventil 28 bewegt. Überdies wird die Fluidverbindung zwischen den beiden Anschlüssen 16, 18 in gradueller Weise hergestellt, so daß ein Nachhinken bzw. Nachlaufen der Spule 19 verhindert wird.

Ein elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregel ventil hat eine Spule, die gleitfähig in einer zylindrischen Bohrung untergebracht ist, die in einem Gehäuse ausgebildet ist eine Druckkammer, welche in der zylindrischen Bohrung definiert ist, ist mit einem Einlaßanschluß über eine diametrisch verringerte Bohrung bzw. Drosselstelle und mit einem Auslaßanschluß über eine Rückführbohrung, ein Vorsteuerventil sowie einen Rückführkanalfluid verbunden. Die Druckdifferenz, welche zwischen dem Einlaßanschluß und der Druckkammer erzeugt wird, verursacht, daß sich die Spule bewegt, um eine direkte Fluidverbindung zwischen den beiden Anschlüssen herzustellen. Ein Ölstrom von dem Einlaßanschluß in die Druckkammer ist dabei kleiner als ein Ölstrom von der Druckkammer in den Rückführkanal.

Claims

1. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil mit:
einer Ventilkörpereinrichtung, die zumindest einen Fluideinlaßanschluß und einen Fluidauslaßanschluß sowie einen Kanal für eine Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen aufweist;
eine Spule oder Ventilkolben, der in der Ventilkörpereinrichtung für ein Öffnen und Schließen des Kanals zwischen beiden Anschlüssen untergebracht ist, und eine diametrisch verringerte Bohrung aufweist;
eine Kolbeneinrichtung, die in der Ventilkörpereinrichtung untergebracht ist, um eine Druckkammer auszubilden, und die ein Vorsteuerventil aufweist;
eine Rückführkanaleinrichtung, welche durch die Kolbeneinrichtung zwischen der Druckkammer und dem Auslaßanschluß angeordnet ist; und
eine elektrische Einrichtung mit einer elektromagnetischen Spule und einem Kern aus magnetischem Material, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die ermöglicht, daß sich das Vorsteuerventil der Kolbeneinrichtung bewegt.

2. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule durch eine Feder in eine Richtung vorgespannt ist, um den Kanal zwischen den beiden Anschlüssen normalerweise geschlossen zu halten, wobei die normalerweise herrschende Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß und der Druckkammer durch die diametrisch verkleinerte Bohrung hergestellt ist.

3. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluidverbindung zwischen der Druckkammer und der Rückführkanaleinrichtung normalerweise durch das Vorsteuerventil der Kolbeneinrichtung geschlossen verbleibt.

4. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß ein Druck in dem Einlaßanschluß auf einen vorderen konstanten Bereich der Spule ausgeübt wird.