DE4442085C2

DE4442085C2 - Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil

Info

Publication number: DE4442085C2
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: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2014-11-26
Also published as: JPH07151261A; US6021996A; DE4442085A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätig bares Proportionaldruckregelventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektromagnetisch betätigbare Proportionaldruckventile werden beispielsweise zur Betätigung einer Ölpumpe eines Motorkühlsys tems von Kraftfahrzeugen verwendet.

Ein gattungsgemäßes elektromagnetisch betätigbares Proportion aldruckregelventil ist aus der JP 5-73955 B2 bekannt. Dieses herkömmliche Proportionaldruckregelventil hat einen Ventilkör per, der eine Fluideinlaßöffnung und eine Fluidauslaßöffnung sowie einen Kanal aufweist, der die Fluideinlaßöffnung mit der Fluidauslaßöffnung verbindet. Ein Ventilkolben ist in dem Ven tilkörper untergebracht und öffnet bzw. schließt den Kanal. Der Ventilkolben weist eine Bohrung mit verringertem Durchmesser auf. Ein in dem Ventilkörper zur Bildung einer Druckkammer angeordneter Kolben weist ein Vorsteuerventil auf, das außerhalb der Druckkammer angeordnet ist. Mittels des Vorsteuerventils wird der Druck in der Druckkammer geregelt. Ein Rückführkanal ist durch den Kolben zwischen der Druckkammer und der Flui dauslaßöffnung gebildet. Eine elektrische Einrichtung mit einer elektromagnetischen Spule und einem Kern aus magnetischem Mate rial erzeugt eine elektromagnetische Kraft, um das Vorsteuerven til des Kolbens zu bewegen.

Zur Verdeutlichung der Funktionsweise des herkömmlichen Ventils wird auf Fig. 2 bezug genommen.

Das elektromagnetisch betätigbare Proportionaldruckregelventil 10 ist parallel zu einer Ölleitung 51 angeschlossen, welche eine Ölpumpe 50 und einen Ölmotor 52 zum wahlweisen 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 eine Fluideinlaßöffnung 16 des Ventils 10 geschlossen wird, und in die Leitungen A, B durch das Ventil 10 eingeleitet, wenn die Öffnungen 16, 18 geöffnet sind. Ein für eine Wassertemperatur in dem Radiator 54 stehendes Signal wird durch eine elektrische Leitung 55 einer elektronischen Regeleinheit 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. Das bekannte Druckregelventil hat eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung, einen Kanal, welcher einen Ölstrom von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung erlaubt, ein Regelventil zum Unterbrechen und Herstellen der Fluidverbindung zwischen beiden Öffnungen und ein elektromagnetisch betriebenes Vorsteuerventil, um den Öldruck in einer ersten Ölkammer innerhalb des Regelventiles zu regeln, so daß das Regelventil im Ansprechen auf die Veränderung der Wassertemperatur in einem Radiator verstellt wird. 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 Nacheilen des Regelventils infolge einer solchen fluktuierenden Kraft zu verhindern, welche in dem elektromagnetisch betätigbaren Druckregelventil erzeugt wird, ist das bekannte 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 einen komplizierten Aufbau hat und bedingt, daß der Dämpfungseffekt reduziert wird, wenn die Öltemperatur sich verändert, und die Veränderung hinsichtlich eines Ölstromwiderstandes in der Überlaufleitung aufgefunden wird.

Die DE 32 20 867 A1 zeigt ein gattungsfremdes Magnetventil, das keinen Rückführkanal aufweist, der durch den Kolben zwischen der Druckkammer und der Fluidauslaßöffnung gebildet ist. Stattdessen besteht ein Leckagespalt, über den bei geschlossenem Vorsteuer ventil die Druckkammer mit Druck beaufschlagt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß ein Unterbrechen und Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der Fluideinlaß öffnung und der Fluidauslaßöffnung sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine Feder betrieblich zum Vorspannen des Vorsteuerventils in eine Richtung vorgesehen, womit gewährlei stet ist, daß bei entregter elektromagnetischer Spule das Vor steuerventil in eine vorbestimmte Richtung vorgespannt ist. So mit können Fehlfunktionen des Vorsteuerventils bei entregtem Zu stand der elektromagnetischen Spule wirkungsvoll unterdrückt werden und der Druck in der Druckkammer kann stabil und zuver lässig geregelt werden. Darüber hinaus ist das Vorsteuerventil von einem Mittenkanal durchsetzt, der die Druckkammer mit dem Rückführkanal verbindet, wenn das Vorsteuerventil geöffnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentan sprüchen definiert.

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

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht 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 Elektromagnetfeldbereich 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 Ventilkörpers 13 untergebracht, wobei ein Ölrückführkanal 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 ein Ventilkolben 19 gleitfähig in der Hülse 35 untergebracht ist. Der Ventilkolben 19 hat eine im Durchmesser 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 des Ventilkolbens 19, wobei das Bezugszeichen 25 ein Filterlagerungselement bezeichnet. Ein Kolben 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 einen Mittenkanal 33 aufweist, sowie ein hohlförmiges feststehendes 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 mittigen Bohrung des feststehenden Bauteils 36 untergebracht.

In einem Innenraum 14, der in der Hülse 35 ausgebildet ist, wird eine Druckkammer 17 durch den Ventilkolben 19 und das feststehende Bauteil 36 ausgebildet. Die Druckkammer 17 ist mit dem Einlaßanschluß 16 über die im Durchmesser verringerte Bohrung 20 und mit dem Rückführkanal 27 über den Mittenkanal 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 dem Rückführkanal 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 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 dem Rückführkanal 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 dem Rückführkanal 27. Die Druckdifferenz zwischen dem Einlaßanschluß 16 und der Druckkammer 17 verursacht, daß der Ventilkolben 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 der Ventilkolben 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 des Ventilkolbens 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 Nacheilen bzw. Nachlaufen des Ventilkolbens 19 verhindert wird.

Claims

1. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil mit
einem Ventilkörper (13), der zumindest eine Fluideinlaßöffnung (16) und eine Fluidauslaßöffnung (18) sowie einen Kanal aufweist, der die Fluideinlaßöffnung (16) mit der Fluidauslaßöffnung (18) verbindet;
einem Ventilkolben (19), der in dem Ventilkörper (13) untergebracht ist und betätigbar zum Öffnen und Schließen des Kanals zwischen der Fluideinlaßöffnung (16) und der Fluidauslaßöffnung (18) angeordnet ist, wobei der Ventilkolben (19) eine Bohrung (20) mit verringertem Durchmesser aufweist;
einem Kolben (22), der in dem Ventilkörper (13) eingeschlossen und angeordnet ist, um eine Druckkammer (17) auszubilden, wobei der Kolben (22) ein Vorsteuerventil (28) aufweist, das außerhalb der Druckkammer (17) angeordnet ist, wobei das Vorsteuerventil (28) betätigbar angeordnet ist, um den Druck in der Druckkammer (17) zu regeln;
einem Rückführkanal (27), der durch den Kolben (22) zwischen der Druckkammer (17) und der Fluidauslaßöffnung (18) gebildet ist; und
einer elektrischen Einrichtung (23, 34) mit einer elektromagnetischen Spule (23) und einem Kern (34) aus magnetischem Material, die eine elektromagnetische Kraft erzeugt, um das Vorsteuerventil (28) des Kolbens (22) zu bewegen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (31) betrieblich zum Vorspannen des Vorsteuerventils (28) in eine Richtung angeordnet ist, wobei das Vorsteuerventil (28) einen Mittenkanal (33) in sich hat, der die Druckkammer (17) mit dem Rückführkanal (27) verbindet, wenn das Vorsteuerventil (28) geöffnet ist.

2. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (28) durch die Feder (31) in die geschlossene Stellung vorgespannt ist.

3. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (19) durch eine Rückführfeder (26) in Schließrichtung vorgespannt ist, die gegen ein um das Vorsteuerventil (28) ausgebildetes und mit diesem zusammenwirkendes, feststehendes Bauteil (36) abgestützt ist.

4. Elektromagnetisch betätigbares Proportionaldruckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (28) gleitfähig in einer mittigen Bohrung des feststehenden Bauteils (36) aufgenommen ist, an seinem einen Ende mit einer den Ventilsitz des Vorsteuerventils (28) bildenden Rückführbohrung (21) zusammenwirkt und an seinem anderen Ende in einen Kolbenring (30) eingesetzt ist, der durch die elektrische Einrichtung (23, 24) in Bewegung versetzbar ist.