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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Feld der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetantriebsanordnung,
die umfasst: eine Spule, die an einem aus nicht-magnetischem Material
ausgebildeten Spulenkörper
angeordnete ist; aus einem magnetischen Material ausgebildete Endabschnitte,
die benachbart zu beiden Enden der Spule angeordnet sind; ein aus
einem magnetischen Material ausgebildetes Joch, das die Spule und
die Endabschnitte umgebend angeordnet ist; und einen Kolben, der
gleitfähig
in einem Hohlabschnitt angeordnet ist, der in dem Spulenkörper und
den Endabschnitten in der radialen Richtung ausgebildet ist; der
Kolben umfasst: eine aus einem magnetischen Material ausgebildete
Basis, und eine aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildete
erste Schicht, die der radialen Richtung außerhalb der Basis angeordnet
ist.
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2. Beschreibung
des Standes der Technik
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Herkömmlich können beispielsweise
verschiedene Typen von Magnetventilen in einem hydraulischen Kreislauf
eines Automatikgetriebes angeordnet werden. Jedes der Magnetventile
kann eine Elektromagneteinheit haben, die aus einer Magnetantriebseinrichtung
und einer Ventileinheit aufgebaut ist. Die Ventileinheit kann durch
die Versorgung mit einem elektrischen Strom auf eine Spule der Elektromagneteinheit
betrieben werden, dabei die pneumatischen Pfade öffnen und schließen, den Ölfluss einstellen,
und den Öldruck
regulieren.
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Nachfolgend
wird ein Magnetventil beschrieben, wobei als Beispiel ein lineares
Magnetventil verwendet wird. 2 zeigt
eine Ansicht eines Querschnitts eines konventionellen linearen Magnetventils.
In der Zeichnung bezeichnet die Referenznummer 11 eine
Elektromagneteinheit und Referenznummer 12 eine Ventilregeleinheit,
die aus einer Ventileinheit aufgebaut ist, welche durch das Ansteuern der
Elektromagneteinheit 11 betrieben wird. Die Elektromagneteinheit 11 umfasst
eine Spulenanordnung 13, einen Kolben 14, der
so angeordnet ist, um entgegen der Spulenanordnung 13 vorzurücken und sich
von dieser zurückzuziehen
(z. B. eine Bewegung in horizontaler Richtung in der Zeichnung),
und einen Bügel 20,
der so angeordnet ist, um die Spulenanordnung 13 einzuschließen. Die
Spulenanordnung 13 hat auch eine Spule 17, die
durch Aufwickeln eines Spulendrahts 16 auf eine Rolle 15 ausgebildet
ist, Endabschnitte 18 und 19, die an beiden Enden
der Spule 17 angeordnet sind, und einen Anschluß 21 zum
Versorgen der Spule 17 mit elektrischem Strom, in der der
Spulenkörper 15 und
die Endabschnitte 18 und 19 integral durch Schweißen, Hartlöten, Sinterverbindung,
Adhäsion
oder ähnlichem
aufgebaut ist.
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Ein
dicker Flanschabschnitt 28, der eine konische Form auf
seiner inneren Seite hat, ist an dem Regelventil 12 an
der Seite der Spulenkörper 15 ausgebildet.
Ein konischer Kantenabschnitt 31 steht nach hinten (in
der Zeichnung entgegen der rechten Seite) hervor von der Nähe der inneren
Umfangskante des Endabschnitts 19, um mit der inneren Umfangsfläche des
Flanschabschnitts 28 überein
zu stimmen.
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Die
Spulenanordnung 13 ist, ausgenommen des Anschlußabschnitts 21,
zylindrisch ausgebildet und hat einen Hohlabschnitt 22,
der in axialer Richtung einen konstanten Durchmesser hat, der innerhalb
der Spulenanordnung (innerhalb des Spulenkörpers 15 und der Endabschnitte 18 und 19)
ausgebildet ist und wobei der Kolben 14 gleitbar in dem Hohlabschnitt 22 eingepasst
ist. Der Kolben 14 hat einen einheitlichen Durchmesser
und ist in axialer Richtung länger
als die Spule 17.
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Das
hintere Ende (in der Zeichnung das rechte Ende) der Spule 26 des
Regelventils 12 wird in Kontakt mit dem Zentrum der vorderen
Kantenoberfläche
S1 des Kolbens 14 gebracht (in der Zeichnung das linke
Ende) und ein kugelförmiger
Kontaktabschnitt 27, der eine vorbestimmte Höhe hat,
wird integral an der Kantenoberfläche an der Seite ausgebildet,
die vom Regelventil 12 entfernt ist, das heißt die rückwärtige Kantenoberfläche S2 (in
der Zeichnung das rechte Ende).
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Der
Spulenkörper 15 ist
aus einem nicht-magnetischen Element ausgebildet, und wenn die Spule 17 an
der Elektromagneteinheit 11 mit einem elektrischen Strom
versorgt wird, wird ein magnetischer Fluss erzeugt, so dass ein
magnetischer Pfad von dem Bügel 20 durch
den Endabschnitt 18, den Kolben 14 und die Endeinheit 19 und
zurück
zu dem Bügel 20 ausgebildet
wird, wodurch in dem magnetischen Pfad eine Kraft S zwischen dem
Kantenabschnitt 31 und dem Kolben 14 ausgebildet
wird.
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Die
Kraft, die durch die Spule 17 erzeugt wird, wirkt dann
mit einer vorherbestimmten Kraft auf den Kolben 14, wobei
sie an dem Kolben 14 für
einen Längsschub
sorgt. Demzufolge wird der Längsschub auf
die Spule 26 übertragen,
das Regelventil 12 wird in Betrieb genommen und der Öldruck wird
geregelt.
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Wenn
an dem Kolben 14 ein Längsschub
erzeugt wird, sobald der Spulendraht 16 mit einem elektrischen
Strom beaufschlagt wird, und dabei der Kolben 14 innerhalb
des Hohlabschnitts 22 vorrückt oder sich zurückzieht,
wird eine Reibung zwischen der äußeren Fläche des
Kolbens 14 und der inneren Fläche der Spulenanordnung 13 erzeugt,
da der Kolben 14 durch die Spulenanordnung 13 getragen
wird, wenn er in den Hohlabschnitt 22 eingepasst wird. Dementsprechend
wird die äußere Fläche des
Kolbens 14 bearbeitet, um eine äußere Schicht mit einem kleinen
Reibungskoeffizienten μ zu
erhalten. Die äußere Schicht
wird auch mit einem nicht-magnetischen
Material ausgebildet, so dass feine Fremdkörper, wie Eisenpulver oder ähnliches,
nicht zwischen die äußere Fläche des
Kolbens 14 und der inneren Fläche der Spulenanordnung 13 geraten
(siehe z.B. die nicht geprüfte
japanische, veröffentlichte
Patentanmeldung Nr. 2003-134781).
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Bei
konventionellen linearen Magnetventilen besteht jedoch die Notwendigkeit,
ein Fluorharz (PTFE: Polytetrafluoroethylen) ein Molybdändisulfid, ein
amorphes Karbon (DLC), oder ähnliches
als ein nicht-magnetisches Element zu verwenden, das einen kleinen
Reibungskoeffizienten μ hat.
Daher gibt es eine Begrenzung, wie dick der Film für die äußere Schicht
ausgebildet sein kann.
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Dementsprechend
ist es schwierig, den Magnetismus zwischen dem Kolben 14 und
den Endabschnitten 18 und 19 ausreichend zu trennen,
wodurch die Kraft gegen den Kolben 14 in radialer Richtung
(Seitenkraft) nicht ausreichend verhindert werden kann.
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Der
Kolben 14 gleitet in diesem Fall nicht gut durch die Spulenanordnung 13,
wodurch der Kolben 14 nicht problemlos vorrücken und
zurückziehen kann,
der Öldruck
nicht exakt mit dem Regelventil 12 geregelt werden kann
und sich demzufolge die Arbeitsleistung des linearen Magnetventils
verschlechtert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es, die oben angesprochenen und andere Probleme der
vorher genannten konventionellen linearen Magnetventile zu lösen und
eine Magnetantriebsanordnung und ein Magnetventil bereitzustellen, die exakt
in dem Kolben vorzurücken
und sich zurückzuziehen
können.
Dadurch wird die Arbeitsleistung des Magnetventils verbessert.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich, wie Eingangs beschrieben, auf
eine Magnetantriebsanordnung und ist dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolben ferner eine zweite aus einem nicht-magnetischen Material
ausgebildete Schicht umfasst, welche einen kleineren Reibungskoeffizienten
als den der ersten Schicht hat und die in radialer Richtung außerhalb
der ersten Schicht angeordnet ist.
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Die
erste Schicht kann dicker als die zweite Schicht sein und durch
einen Galvanisierungsprozess ausgebildet sein. Die zweite Schicht
kann auch aus entweder einem Fluorharz, Molybdändisulfid oder amorphem Karbon
ausgebildet sein.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Magnetventil eine wie oben beschriebene
Magnetantriebsanordnung und umfasst ferner eine Hauptventileinheit,
die integral mit dem Bügel
ausgebildet ist; und eine Spule, die innerhalb der Ventilhaupteinheit
angeordnet ist, um fähig zu
sein, innerhalb der Ventilhaupteinheit vorzurücken und zurückzuziehen,
wobei ein Ende in Kontakt mit dem Kolben ist.
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Gemäß zu dem
oben beschriebenen Aufbau gleitet der Kolben daher leicht zwischen
dem Spulenkörper
und den Endabschnitten und kann exakt vorgerückt und zurückgezogen werden, wobei die
Arbeitsleistung des Magnetventils verbessert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oberen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch
eine detaillierte Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen leicht verständlich,
in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines linearen Magnetventils gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht eines konventionellen linearen Magnetventils
ist; und
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3 eine
Querschnittsansicht ist, die die Hauptkomponenten eines Kolbens
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Eine
veranschaulichende, nicht beschränkende
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird detailliert in Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Ein lineares Magnetventil wird hier als
Beispiel eines Magnetventils beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines linearen Magnetventils gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, und 3 ist ein
Querschnittsdiagramm, welches die Hauptkomponenten eines Kolbens
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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In
den Zeichnungen bezeichnet Referenznummer 10 ein lineares
Magnetventil. Das lineare Magnetventil 10 wird mit einem Öldruckleitungspfad und ähnlichem
eines hydraulischen Kreislaufs eines automatischen Getriebes mittels
eines Regelventils (nicht gezeigt) verbunden, und ein vorherbestimmter Öldruck,
der an dem Regelventil erzeugt wird (d.h., der Regeldruck) wird
zu dem linearen Magnetventil 10 als Eingangsdruck übermittelt.
Das lineare Magnetventil 10 arbeitet auf Grundlage eines
elektrischen Stroms und gibt einen Öldruck, gemäß dem elektrischen Strom, an
ein Steuerventil (nicht gezeigt) als vorherbestimmten Ausgabedruck
(Vorsteuerdruck) aus.
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Referenznummer 11 bezeichnet
eine Elektromagneteinheit, die aus einer Magnetantriebseinrichtung
aufgebaut ist, und Referenznummer 12 bezeichnet eine Regelventileinheit,
die als eine Ventileinheit dient, die durch das Antreiben der Elektromagneteinheit 11 betrieben
wird, wobei das lineare Magnetventil 10 an einem Gehäuse eines
automatischen Getriebes (nicht gezeigt) angebracht ist, wobei die
er Elektromagneteinheit 11 nach oben gerichtet und das
Regelventil 12 nach unten gerichtet sind. Die Elektromagneteinheit 11 umfasst
eine Spulenanordnung 12, einen Kolben 54, der
so angeordnet ist, dass er in Bezug auf die Spulenanordnung 13 vorrücken und
sich zurückziehen
kann (sich in 1 nach links und nach rechts
bewegen kann) und einen Bügel 20,
der ein zylindrisches Gehäuse
ist und die Spulenanordnung 13 einfasst.
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Die
Spulenanordnung 13 umfasst auch eine Spule 17,
die durch Aufwickeln eines Spulendrahts 16 auf einen Spulenkörper 15 ausgebildet
wird, einen ringförmigen
Endabschnitt 58, der als ein erster Endbügel dient,
welcher benachbart zu dem rückwärtigen Ende
der Spule 17 (in 1 das rechte
Ende) angeordnet ist, einen ringförmigen Endabschnitt 59, der
als ein zweiter Endbügel
dient, der benachbart zu dem vorderen Ende der Spule 17 (in 1 das
linke Ende) angeordnet ist, und einen Anschluss 21 zur Versorgung
der Spule 17 mit elektrischem Strom.
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Die
Spulenanordnung 13 ist, den Anschlussabschnitt 21 ausgenommen,
in einer Zylinderform mit einem Hohlabschnitt 22 ausgebildet,
der einen konstanten Durchmesser in axialer Richtung hat, der innerhalb
der Spulenanordnung 13 ausgebildet ist (in der inneren
radialen Richtung des Spulenkörpers 15 und
der Endabschnitte 58 und 59) und der Kolben 54 ist
gleitbar in den Hohlabschnitt 22 eingepasst. Demgemäß wird der
Kolben 54 durch die Spulenanordnung 13 gestützt, wenn
er in den Hohlabschnitt 22 eingesetzt wird.
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Der
Spulenkörper 15 ist
aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet, welches beispielsweise
nicht-magnetische Materialien wie Edelstahl (SUS) und synthetisches
Harz enthält.
Der Spulenkörper 15 hat
einen zylindrischen Abschnitt 51, einen ringförmigen Flanschabschnitt 52,
der an dem rückwärtigen Ende
des zylindrischen Abschnitts 51 in die auswärtige radiale
Richtung gerichtet ausgebildet ist, und einen ringförmigen Flanschabschnitt 53,
der an dem vorderen Ende des zylindrischen Abschnitts 51 in
die auswärtige
radiale Richtung gerichtet ausgebildet ist, so dass er eine Querschnittsform
eines Behältnisses
mit einer offenen Seite hat. Der Spulenkörper 15 und die Endabschnitte 58 und 59 sind
integral durch Schweißen,
Hartlöten,
sinternde Verbindung, Adhäsion
oder ähnlichem
hergestellt.
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Die
Endabschnitte 58 und 59 sind aus einem magnetischen
Material ausgebildet, z.B. ferromagnetisches Material wie elektromagnetisches
Weicheisen. Es kann elektromagnetisches Weicheisen verwendet werden,
welches 95% oder mehr pures Eisen beinhaltet, vorzugsweise in etwa
99% oder mehr („in etwa" meint 99% oder mehr,
an der Dezimalstelle abgerundet, d.h. im Wesentlichen pures Eisen).
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Der
Bügel 20 ist
als Zylinder mit einem Boden ausgebildet, der einen zylindrischen
Abschnitt 55 und einen abgerundeten Boden 56 umfasst,
und ist integral durch plastische Metallarbeit, wie Kaltziehen oder
Kaltfließpressen
ausgebildet. Eine Aussparung 57 ist in einem vorherbestimmten
Abschnitt des vorderen Endes des zylindrischen Abschnitts 55 ausgebildet,
wobei der Anschluss 21 an der Spulenanordnung 13 über die
Aussparung 57 angebracht ist.
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Der
Bügel 20 ist
aus einem magnetischen Material ausgebildet, d.h. einem ferromagnetischen Material
wie einem niedriggekohlten Stahl mit wenig Kohlenstoff, um die plastische
Metallarbeit zu erleichtern. Beispielsweise kann der Bügel 20 mit
demselben elektromagnetischen Weicheisen ausgebildet werden, welches
bei den Endabschnitten 58 und 59 verwendet wurde.
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Ein
gefalzter Abschnitt 81 ist auf dem vorderen Ende des zylindrischen
Abschnitts 55 des Bügels 20 ebenfalls
ausgebildet. Wenn die Spulenanordnung 13 in den Bügel 20 eingepasst
und die Hauptventileinheit 62 in das Regelventil 12 eingesetzt
wird, werden der gefalzte Abschnitt 81 und der Flanschabschnitt 63,
die an dem hinteren Ende der Ventilhaupteinheit 62 ausgebildet
sind, gefalzt. Daher werden die Elektromagneteinheit 11 und
das Regelventil 12 integral aufgebaut.
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Der
Kolben 54 hat einen einförmigen Durchmesser und ist
in axialer Richtung länger
als die Spule 17 ausgebildet. Das rückwärtige Ende der Spule 26 des
Regelventils 12 wird in Kontakt mit dem Zentrum der vorderen
Endfläche
S2 (in 1 die linke Kantenfläche) des Kolbens 54 gebracht,
und ein kugelförmiger
Kontaktabschnitt 27, der eine vorherbestimmte Höhe hat,
wird integral an der hinteren Kantenfläche S2 (in der Zeichnung das
rechte Ende) ausgebildet. Die Oberfläche des Kontaktabschnitts 27 wird
einer Oberflächenbehandlung
unterworfen, wobei eine äußere Schicht
ausgebildet wird, die aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet
ist.
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Ein Ölkanal 30,
der einen vorherbestimmten Durchmesser hat, geht in axialer Richtung
auch durch den Kolben 54, so dass die vordere Seite und die
rückwärtige Seite
des Kolbens 54 mittels des Ölkanals 30 kommunizieren.
Demgemäß fließt das Öl in dem
Hohlabschnitt 22 zwischen der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite
des Kolbens 54, in Übereinstimmung
mit dem Vorrücken
und dem Zurückziehen
des Kolbens 54, vor und zurück.
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Der
Kontaktabschnitt 27 ist an dem Kolben 54 ausgebildet
und eine äußere Schicht
von nicht-magnetischem Material wird an der Oberfläche des
Kontaktabschnitts 27 ausgebildet. Die Erzeugung eines magnetischen
Flusses zwischen dem Bügel 20 und
dem Kontaktabschnitt 27 kann daher in einem Zustand verhindert
werden, in dem der Kontaktabschnitt 27 in Kontakt mit dem
Bügel 20 ist,
wobei der Magnetismus getrennt wird.
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Es
wird angemerkt, dass, obwohl der Kontaktabschnitt 27 eine
kugelförmige
Gestalt hat, mit der vorliegenden Ausführungsform verschiedenste Gestalten
verwendet werden können,
wie beispielsweise eine runde Säule,
eine eckige Säule,
ein Ring usw. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kontaktabschnitt 27 auch
an dem Kolben 54 ausgebildet. Es kann jedoch eine Anordnung
vorgesehen werden, in der die rückwärtige Kantenoberfläche S2 des
Kolbens 54 flach ausgebildet und der Kontaktabschnitt,
der gegen den Kolben 54 hervorsteht, auf dem Bügel 20 ausgebildet
ist, oder die Kontaktabschnitte können an dem Kolben 54 und
dem Bügel 20 ausgebildet
sein.
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Der
Flanschabschnitt 53 ist an der Seite des Regelventils 12 angeordnet
und ist dick ausgebildet. Die innere Umfangsfläche des Flanschabschnitts 53 ist
in einer konischen Form ausgebildet. Die konische Form ist so, dass
der innere Durchmesser des Flanschabschnitts 53 an der
Frontkante des Flanschabschnitts 53 am größten ist
und zur rückwärtigen Seite hin
kleiner wird, und derselbe wie der innere Durchmesser des zylindrischen
Abschnitts 51 an dem hinteren Ende des Flanschabschnitts 53 wird.
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Ein
Kantenabschnitt 61, der im Querschnitt eine dreieckige
Form hat, der eine konische äußere Umfangsfläche gemäß zur inneren
Umfangsfläche des
Flanschabschnitts 53 hat, ist nahe der inneren Umfangskante
des Endabschnitts 59 ausgebildet, um derart rückwärtig hervorzustehen,
dass die innere Umfangsfläche
des Flanschabschnitts 53 und die äußere Umfangsfläche des
Kantenabschnitts 61 in Kontakt kommen. Demgemäß ist der äußere Durchmesser
des Kantenabschnitts 61 an der vorderen Kante des Flanschabschnitts 53 am
größten, wird
gegen die Rückseite
hin kleiner und dem inneren Durchmesser des Endabschnitts 59 gleich.
In diesem Fall ist der Kantenabschnitt 61 bis zu einem
Punkt gegen die Rückseite
konisch ausgebildet, so dass eine magnetische Sättigung am Kantenabschnitt 61 ausgebildet
ist.
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Es
wird angemerkt, dass mit der vorliegenden Ausführungsform die äußere Umfangsfläche des Kantenabschnitts 61 und
die innere Umfangsfläche des
Flanschabschnitts 53 konisch sind. Es können jedoch Anordnungen vorgesehen
werden, in denen die äußere Umfangsfläche und
die innere Umfangsfläche
in konvexer oder konkaver Form abgerundet oder in einem einzelnen
Artikel mit verschiedenen Neigungswinkeln versehen sind.
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Der
Kolben 54 ist aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet,
das ähnlich
zu dem der Endabschnitte 58 und 59 und des Bügels 20 ist,
wie beispielsweise elektromagnetisches Weicheisen oder ähnliches.
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Die äußere Umfangsfläche des
Kolbens 54 wird einer Oberflächenbehandlung unterworfen,
die mit einer Schichtstruktur aus mehreren Schichten ausgebildet
wird, in der vorliegenden Ausführungsform
zwei. Demgemäß, wie in 3 gezeigt,
umfasst der Kolben 54 eine Basis 83, die aus einem
magnetischen Material (d.h. ein ferromagnetisches Material) ausgebildet
ist, eine Zwischenschicht 84, die als die erste Schicht
dient, an der Außenseite
der Basis 83 in radialer Richtung ausgebildet ist, und
eine äußerste Schicht 85,
die als eine zweite Schicht dient und an der Außenseite der Zwischenschicht 84 in
radialer Richtung ausgebildet ist. Es wird angemerkt, dass die Zwischenschicht 84 und
die äußerste Schicht 85 eine äußere Schicht 70 aufbauen.
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Die
Zwischenschicht 84 ist ausreichend dicker ausgebildet als
die äußerste Schicht 85,
und die Zwischenschicht 84 ist aus einem nicht-magnetischen
Material durch beispielsweise einen Galvanisierungsprozess ausgebildet.
Galvanisieren bildet einen Belagsfilm wie eine Ni-P Galvanisierung,
Sn Galvanisierung, Cu Galvanisierung usw.
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Die äußerste Schicht 85 ist
andererseits ein Material mit einem Reibungskoeffizienten μ, der kleiner
ist als der der Zwischenschicht 84, und die äußerste Schicht 85 ist
ebenfalls aus einem nicht magnetischen Material durch beispielsweise
einen Galvanisierungsprozess ausgebildet. Ein Beispiel von einem
Material mit einem kleinen Reibungskoeffizienten μ ist ein
selbstschmierendes Material oder ähnliches. Es wird angemerkt,
dass in dem Galvanisierungsprozess ein Belagfilm von Fluorharz (PTFE:
Polytetrafluorethylen), Molybdändisulfid,
amorphes Karbon (DLC), oder ähnliches
ausgebildet ist. Die äußerste Schicht 85 kann
auch durch Nietrierungsprozesse („tufftride"-Behandlung oder ähnliches), Verchromen, Diffusionsverbindungsprozesse
(Prozesse, in denen ein verschleißfestes Metall oder wenig widerstandsfähiges Metall
an der Oberfläche
durch Verbindung ausgebildet wird), usw.
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Das
Regelventil 12 umfasst eine Hauptventileinheit 62,
eine Spule 26, die in die Hauptventileinheit 62 eingepasst
ist, vorrücken
und zurückziehen zu
können,
und eine Endplatte 64, die zum vorderen Ende der Hauptventileinheit 62 abgeknickt
ist, um zu verhindern, dass die Spule 26 aus der Hauptventileinheit 62 herausfällt, und
eine Feder 44, die als ein Druckmittel dient, mit dem die
Spule 26 mit einer vorherbestimmten Federkraft gegen die
Seite der Elektromagneteinheit 11 gepresst wird, die zwischen
der Endplatte 64 und dem vorderen Ende der Spule 26 angeordnet
ist.
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Die
Spule 26 umfasst einen Federsitz 60, der an dem
vorderen Ende ausgebildet ist, um in die Feder 44 eingeführt zu werden,
eine Anschlussfläche 66 mit
großem
Durchmesser, die hinter und benachbart zu dem Federsitz 60 ausgebildet
ist, eine Nut 67 mit kleinem Durchmesser, die hinter und benachbart zu
der Anschlussfläche 66 ausgebildet
ist, eine Anschlussfläche 68 mit
großem
Durchmesser, die hinter und benachbart zur Nut 67 ausgebildet
ist, eine Nut 69 mit kleinem Durchmesser, die hinter und
benachbart zu der Anschlussfläche 68 ausgebildet
ist, eine Anschlussfläche 71 mit
mittlerem Durchmesser, die hinter und benachbart zu der Nut 69 ausgebildet
ist, und einen Kolbenkontaktabschnitt 72 mit kleinem Durchmesser,
der hinter und benachbart zur Anschlussfläche 71 ausgebildet
ist.
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Die
Hauptventileinheit 62 umfasst eine Einlassöffnung p1,
von der ein Eingangsdruck, der von dem Modulatorventil geliefert
wird, weitergegeben wird, eine Auslassöffnung p2 zum Ausgeben eines Ausgabedrucks
zu dem Steuerventil, eine abgeschlossene Feedback-Öffnung p3
und eine Auslassöffnung
p4. Die Feedback-Öffnung p3
kommuniziert mit der Ausgabeöffnung
p2 mittels eines Feedback-Ölkanals
(nicht gezeigt), so dass der Ausgabedruck als ein Feedback-Druck
geliefert wird, der eine Druckkraft erzeugt, die der Differenz in
dem Bereich zwischen den Anschlussflächen 68 und 71 entspricht,
wobei die Spule 26 mit der Presskraft vorwärts gedrängt wird.
Es wird angemerkt, dass eine Aussparung k in der Einlassöffnung p1
ausgebildet ist.
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Demgemäß erhält die Spule 26 den
Axialdruck des Kolbens 54, die Federkraft der Feder 44 und
die Presskraft des Feedback-Drucks
und rückt integral
mit dem Kolben 54 vor oder zieht sich zurück, wenn
der Kolbenkontaktabschnitt 72 in Kontakt mit dem Kolben 54 ist.
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Weil
der Kolben 54 direkt durch den zylindrischen Abschnitt 51 und
den Endabschnitten 58 und 59 gestützt wird,
gibt es keine Notwendigkeit, wie bei konventionellen Anordnungen
einen Statorkern innerhalb der Spule 17 in der radialen
Richtung vorzusehen. Demgemäß kann die
Elektromagneteinheit 11 nicht nur um dieses reduziert werden,
sondern auch die Anzahl der Wicklungen in dem Spulendraht können gesteigert
werden, wodurch die magnetomotorische Kraft gesteigert wird.
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Weil
der Spulenkörper 15,
die Zwischenschicht 84 und die äußerste Schicht 85 aus
nicht-magnetischem Material ausgebildet sind, ist dort zwischen
der äußeren umlaufenden
Fläche
des Kolbens 54 und der inneren umlaufenden Fläche der
Spulenanordnung 13 auch kein Eindringen von feinen Fremdpartikeln
wie beispielsweise Eisenpulver oder ähnlichem vorhanden. Demgemäß kann der
Kolben 54 glatt vorrücken
und zurückziehen.
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Mit
Bezug auf die Zwischenschicht 84 besteht auch keine Notwendigkeit,
ein nicht-magnetisches Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten μ, wie zum
Beispiel Fluorharz, Molybdändisulfid,
oder amorphes Karbon zu verwenden. Demgemäß kann die Zwischenschicht
durch Ni-P Galvanisierung, Sn Galvanisierung, Cu Galvanisierung
oder ähnlichem
ausgebildet werden. Durch die Verwendung eines Materials mit einem
größeren Reibungskoeffizienten μ als die äußerste Schicht 85,
die ein nicht-magnetisches Material ist, kann die Zwischenschicht 84 leicht
mit einer großen
Dicke ausgebildet werden, wobei sie die Dicke der äußeren Schicht 70 erhöht.
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Als
Ergebnis kann der Magnetismus zwischen dem Kolben 54 und
den Endabschnitten 58 und 59 abgeschnitten werden,
und daher eine Kraft, die in radialer Richtung auf den Kolben 54 wirkt,
unterdrückt
werden. Das verbessert das Gleiten des Kolbens 54 gegen
die Spulenanordnung 13. Daher kann der Kolben 54 problemlos
vorrücken
und zurückziehen,
der Öldruck
kann exakt durch das Regelventil 12 reguliert werden, und
demgemäß die Arbeitsleistung
des linearen Magnetventils 10 verbessert werden.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des linearen Magnetventils 10 des oben
beschriebenen Aufbaus beschrieben. In der Startposition des Kolbens 54 ist der
Kontaktabschnitt 27 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 56.
Beim Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die Spule 17 mittels
des Anschlusses 21 wird ein magnetischer Fluss erzeugt,
aber weil der Spulenkörper 15 aus
einem nicht-magnetischen Material ausgebildet ist, läuft der
magnetische Fluss um den Spulenkörper 15 und
formt einen magnetischen Pfad von dem Bügel 20 durch den Endabschnitt 58, den
Kolben 54 und den Endabschnitt 59 und zurück zu dem
Bügel 20,
und bildet somit eine Kraft S zwischen dem Kantenabschnitt 61 und
dem Kolben 54 in dem magnetischen Pfad aus.
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Weil
eine Lücke
zwischen der hinteren Kantenfläche
S2 des Kolbens 54 und dem Bügel 20 ausgebildet
ist, die mit dem Kontaktabschnitt 27, der dort ausgebildet
ist, übereinstimmt
und auch, wie oben beschrieben, die Oberfläche des Kontaktabschnitts 27 bearbeitet
wurde, um eine äußere Schicht 70 eines
nicht-magnetischen Materials darauf auszubilden, gibt es keine Leckage
von magnetischem Fluss von der hinteren Kante des Kolbens 54.
Weil der Abstand zwischen dem inneren Umfang der Endabschnitte 58 und 59 und
dem äußeren Umfang
des Kolbens 54 ausreichend klein ist, kann der magnetische
Widerstand des magnetischen Pfads auch reduziert werden.
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Die
Kraft, die durch die Spule 17 erzeugt wird, drängt dann
den Kolben 54 mit einer vorherbestimmten Kraft, wobei ein
Axialdruck an dem Kolben 54 erzeugt wird. Demzufolge wird
der Axialdruck auf die Spule 26 übertragen, entlang mit dem
Feedback-Druck gegen die Federkraft der Feder 44, so dass
das Regelventil 12 betrieben wird und die Spule 26 vorrückt (bewegt
sich in 1 entgegen der linken Seite).
In diesem Fall ist die Spule 26 integral mit dem Kolben 54 gegen
die Federkraft vorgerückt
(basierend auf dem Hub des Kolbens 54), wobei die Position
der Spule 26 gesteuert wird. Demgemäß wird die Flussrate der Eingangsöffnung p1
und der Auszugsöffnung
p4 so gesteuert, dass der Öldruck
linear geregelt wird und der geregelte Öldruck von der Ausgabeöffnung p2
als der Ausgabedruck ausgegeben wird.
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Weil
der Kantenabschnitt 61 bis zu einem Punkt verjüngt ist,
ist der Querschnittsbereich des magnetischen Pfads an dem Kantenabschnitt 61 klein.
Demgemäß wird in
dem Kantenbereich 61 eine magnetische Sättigung erzeugt gemäß zu dem
Wert des elektrischen Stroms, der auf die Spule 17 versorgt
ist (d.h. der Wert des elektrischen Stroms) und gemäß des Hubs
des Kolbens 54. Demzufolge ist die Kraft um den Kolben 54 zu
heben bei allen elektrischen Stromwerten relativ glatt.
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Der
Kolben 54 und der Endabschnitt 59 sind auch immer
in axialer Richtung überlappend,
so dass ein Übergabeabschnitt
eines vorherbestimmten magnetischen Flusses abgesichert ist. Bei
dem Ereignis, dass der Querschnittsbereich für die magnetische Flusspassage
annähernd
dieselbe für
den Kolben 54 und den Bügel 20 ist,
wird die Menge der Überlappung
des Endabschnitts 58 mit dem Kolben 54 gesetzt,
um gleich oder größer als
der Querschnittsbereich für
die magnetische Flusspassage zu sein, unabhängig von dem Hub des Kolbens 54,
was nicht nur der Elektromagneteinheit 11 erlaubt, in der
Größe reduziert
zu werden, sondern auch die magnetische Effizienz verbessert.
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Ein
Abschneiden der Versorgung mit elektrischem Strom zur Spule 17 verursacht,
dass sich die Spule 26 und der Kolben 54 aufgrund
der Federkraft zurückzuziehen
(sich in 1 entgegen der rechten Richtung
bewegen). Demgemäß kollidiert
der Kontaktabschnitt 27 mit dem Bodenabschnitt 56.
Weil der Kontaktabschnitt 27 eine kugelige Form hat und
der Bügel 20 aus
einem relativ weichen Metall, wie Niedrigkohlenstoffstahl oder ähnlichem
und durch plastische Metallbearbeitung ausgebildet ist, wie beispielsweise
Tiefziehen oder Kaltpressen, ist der Stoß klein und der Kolben 54 kann
schnell in seine Startposition zurückkehren.
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Es
wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben
beschriebene exemplarische Ausführungsform beschränkt ist;
vielmehr können
unterschiedlichste Modifikationen innerhalb des Bereichs der Erfindung,
wie in den anhängenden
Ansprüchen
definiert, gemacht werden.