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Hintergrund der Erfindung
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines normal
geschlossenen Solenoidventils, das mit einem Ventilkörper zum Öffnen und
Schließen
eines Flusswegs eines hydraulischen Fluids versehen ist.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise
gibt es zwei Arten von Solenoidventilen zum Öffnen und Schließen eines Flusswegs
eines hydraulischen Fluids, von denen eines ein normal geschlossenes
Solenoidventil ist, das normalerweise geschlossen ist und durch
die Erregung eines festen Kerns und eines beweglichen Kerns geöffnet wird,
wenn ein Strom in eine Spule fließen gelassen wird, und von
denen das andere ein normal offenes Ventil ist, das normalerweise
geöffnet ist
und durch Erregung eines festen Kerns und eines beweglichen Kerns
geschlossen wird, wenn ein Strom in eine Spule fließen gelassen
wird. Solch ein normal geschlossenes Solenoidventil ist mit einem Ventilsitz
zum Öffnen
und Ausbilden eines Flusswegs eines hydraulischen Fluids sowie mit
einem Ventilkörper
versehen, der am Spitzenende eines beweglichen Kerns ausgebildet
ist, der in der Lage ist, mit dem Ventilsitz in Kontakt gebracht
zu werden und sich von ihm wegzubewegen. In einem entmagnetisierten
Zustand wird der bewegliche Kern durch eine Federkraft eines Federelements,
das zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern befestigt
ist, auf dem Ventilkörper
aufgesetzt und wird in die Verschlussrichtung des Ventils gedrückt. In
einem magnetisierten Zustand, in welchem ein Strom in eine Spule
fließen
gelassen wird, wirkt eine Anziehungskraft zwischen dem festen Kern
und dem beweglichen Kern, und wenn die Anziehungskraft die Federkraft
des Federelements übersteigt,
wird der Ventilkörper
vom Ventilsitz getrennt, wodurch der Flussweg eines hydraulischen
Fluids geöffnet
werden kann. Hier wird eine Kraft, bei der die Anziehungskraft und
die in der zur Anziehungskraft entgegengesetzten Richtung wirkende
Federkraft synthetisiert oder zusammengesetzt sind, eine „Schubkraft" genannt, die auf
den beweglichen Kern wirkt.
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Solch
ein normal geschlossenes Solenoidventil wird für eine Fluiddrucksteuereinheit,
wie z. B. eine Antiblockierbremseinheit und so weiter in einem Fahrzeug
verwendet. Um bei einer solchen Fluiddrucksteuereinheit ein normal
geschlossenes Solenoidventil in einem Bereich hohen Fluiddrucks
zu verwenden, war es notwendig, ein Federelement mit einer großen Federkraft
auszuwählen,
um in einem entmagnetisierten Zustand einen geschlossenen Zustand
des Ventils gegen einen hohen Fluiddruck aufrechtzuerhalten. Wenn
dementsprechend ein Federelement mit einer hohen Federkraft ausgewählt wird, war
es notwendig eine große
Anziehungskraft sicherzustellen, um eine Schubkraft des beweglichen Kerns
gegen die Federkraft sicherzustellen.
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Daher
haben der Erfinder und andere die Entwicklung eines normal geschlossenen
Solenoidventils begonnen, das in der Lage ist, die Anziehungskraft
auf ein höheres
Niveau zu legen, indem die Fläche
der dem festen Kern gegenüberliegenden Ebene
des beweglichen Kerns erhöht
wird. Wo ein charakteristischer Graph S von Abstand/Anziehungskraft
in Verbindung mit der so erhaltenen Anziehungskraft und dem Abstand
zwischen dem festen Kern und dem beweglichen Kern erhalten wird,
wurde ein wie in
3 gezeigter charakteristischer Graph
erhalten. Die charakteristischen Graphen S1 und S2 von Abstand/Anziehungskraft
basieren auf dem normal geschlossenen Solenoidventil, bei dem die Anziehungskraft
auf ein höheres
Niveau gelegt wurde, und der charakteristische Graph S3 von Abstand/Anziehungskraft
basiert auf einem normal geschlossenen Solenoidventil des Standes
der Technik. Wie aus den in derselben Zeichnung gezeigten charakteristischen
Graphen deutlich wird, erzeugt der charakteristische Graph S3 von
Abstand/Anziehungskraft im Montagetoleranzbereich von L1 bis L2 fast
dieselbe Anziehungskraft und das normal geschlossene Solenoidventil
im Montagetoleranzbereich erzeugt fast dasselbe anfängliche
Leistungsverhalten. Jedoch erzeugen die charakteristischen Graphen
S1 und S2 von Abstand/Anziehungskraft steile Steigungen, und selbst
im Montagetoleranzbereich gibt es einen vergleichsweise großen Unterschied
im anfänglichen
Leistungsverhalten. D. h., dass in einem zusammengebauten Zustand
ein Unterschied in der anfänglichen
Schubkraft des normal geschlossenen Solenoidventils verursacht wird
(siehe
JP-A-11-141723 ).
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Die
FR-A-2.108.389 beschreibt
ein Solenoidventil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Bei diesem Ventil ist die resultierende Kraft zwischen
der Reaktionskraft der Feder und der Magnetkraft der Spule in einem
begrenzten Verlagerungsintervall des beweglichen Kerns praktisch
konstant, da die Magnetkraft und die Reaktionskraft der Feder eine
direkt proportionale Änderung
in Bezug auf die Verlagerung des beweglichen Kerns aufweisen, wobei
ihre Vorzeichen entgegengesetzt sind. Darüber hinaus ist es im nicht-linearen
Regime der Magnetkraft möglich,
eine konstante resultierende Kraft zu erhalten, indem die Reaktionskraft
der Feder so gewählt
wird, dass sie eine der Charakteristik der Magnetkraft gleiche und entgegengesetzte
charakteristische Krümmung
aufweist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives
Herstellungsverfahren eines normal geschlossenen Solenoidventils
bereitzustellen, bei dem die Schubkraft eines gegen ein elastisches
Spannelement wirkenden magnetischen Kerns in der anfänglichen
Position oder im Montagetoleranzbereich fest ist.
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Ein
Beispiel, das nicht Teil dieser Erfindung ist, das jedoch dennoch
für dessen
Verständnis
nützlich
ist, stellt ein normal geschlossenes Solenoidventil bereit, welches
umfasst: einen festen Kern; einen Ventilabschnitt zum Öffnen und
Schließen
eines Flusswegs eines hydraulischen Fluids, wobei der Ventilabschnitt
einen Ventilsitz und einen gegenüber zum
Ventilsitz angeordneten Ventilkörper
zum darin Aufliegen aufweist; einen beweglichen Kern, der zwischen
dem festen Kern und dem Ventilsitz angeordnet ist und der in der
Lage ist, sich zusammen mit dem Ventilkörper in Bezug auf den Ventilsitz
vor- und zurückzubewegen;
ein elastisches Spannelement zum Vorspannen des beweglichen Kerns
in einer Ventilschließrichtung,
entlang derer der Ventilkörper im
Ventilsitz zum Schließen
des Ventils aufliegt; und eine Spule zum Erzeugen einer Anziehungskraft
zwischen dem beweglichen Kern und dem festen Kern, wenn sie mit
Strom versorgt wird, um zu bewirken, dass sich der bewegliche Kern
in einer Ventilöffnungsrichtung
von seiner anfänglichen
Position, in der der Ventilabschnitt sich in einem geschlossenen Zustand
befindet, zurückbewegt,
wobei die Anziehungskraft gegen eine Vorspannkraft wirkt, die vom elastischen
Vorspannelement ausgeübt
wird. Wenn ein charakteristischer Graph von Abstand/Anziehungskraft,
der die Anziehungskraft im Verhältnis
zu einem Abstand zwischen dem festen Kern und dem beweglichen Kern
definiert, an der anfänglichen
Position eine Steigung A (N/mm) aufweist, wird der Druckelastizitätskoeffizient
des elastischen Spannelements auf A (N/mm) festgelegt.
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Selbst
wenn mehr oder weniger große
Unterschiede in den anfänglichen
Positionen der jeweiligen Produkte vorhanden sind, kann gemäß diesem Beispiel,
das nicht Teil der Erfindung ist, die anfängliche Schubkraft des beweglichen
Kerns konstant gemacht werden, indem lediglich der Druckelastizitätskoeffizient
eines elastischen Spannelements festgelegt wird, wenn die Anziehungskraft
des beweglichen Kerns erhöht
wird, indem die Flächen
der jeweils gegenüberliegenden
Ebenen des festen Kerns und des beweglichen Kerns verbreitert werden.
Selbst in einem Fall, in dem der der Spule durch eine Stromregelvorrichtung
zuzuführende
Stromwert variabel gemacht wird, ist es daher möglich, eine geplante anfängliche
Schubkraft des beweglichen Kerns zu erhalten, wobei die jeweiligen
Produkte von jeglichen Ungleichmäßigkeiten
befreit werden. Da des Weiteren der zu ermittelnde Druckelastizitätskoeffizient
eines elastischen Spannelements erhalten werden kann, indem der
charakteristische Graph von Abstand zwischen einem festen Kern und
einem beweglichen Kern und Anziehungskraft davon im Voraus festgelegt
werden, kann der Druckelastizitätskoeffizient
sicher ermittelt werden.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, stellt
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines normal geschlossenen
Solenoidventils gemäß Anspruch
1 bereit.
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Mit
der oben beschriebenen Struktur ist es möglich, eine grobe Steigung
zu erhalten, selbst wenn der charakteristische Graph von Abstand
und Anziehungskraft im Montagetoleranzbereich nicht gerade ist und
es ist möglich
die Schubkraft des bewegliche Kerns, welche gegen die Vorspannkraft
eines elastischen Spannelements wirkt, im Montagetoleranzbereich
konstant zu machen. Daher ist es bei dem im Montagetoleranzbereich
zusammengebauten normal geschlossenen Solenoidventil möglich, die
anfängliche
Schubkraft zumindest des beweglichen Kerns ungefähr konstant zu machen, wobei
die jeweiligen Produkte fast von jeglicher Ungleichmäßigkeit
befreit werden. Selbst in einem Fall, in dem der der Spule zugeführte Stromwert
von einer Stromregelvorrichtung variabel gemacht wird, ist es zusätzlich möglich, eine
geplante anfängliche
Schubkraft des beweglichen Kerns sicherzustellen, wobei die jeweiligen
Produkte von jeglicher Ungleichmäßigkeit befreit
werden.
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Bevorzugt
ist der Ventilkörper
separat vom beweglichen Kern ausgebildet und ist mit einem spitzen
Ende des beweglichen Kerns, das an einer Ventilsitzseite des beweglichen
Kerns angeordnet ist, in Eingriff und daran befestigt.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau können der
Ventilkörper,
für welchen
eine präzise
Bearbeitung erforderlich ist, und ein beweglicher Kern, welcher
eine lange Größe besitzt
und vergleichsweise leicht zu bearbeiten ist, in separaten Prozessen
hergestellt werden, wodurch eine Effizienz in den Bearbeitungsvorgängen erreicht
werden kann.
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Selbst
wenn die Schubkraft eines beweglichen Kerns erhöht wird, indem die Fläche einer
dem beweglichen Kern gegenüberliegenden
Oberfläche verbreitert
wird, ist es dadurch möglich,
die anfängliche
Schubkraft in der anfänglichen
Position des beweglichen Kerns konstant zu machen, indem ein Federelement
gewählt
oder hergestellt wird, das eine dem charakteristischen Graph von
Abstand und Schubkraft angepasste Federkonstante aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung kann leichter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:
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1 eine
Längsschnittansicht
eines normal geschlossenen Solenoidventils gemäß einer bevorzugten gemäß der Erfindung
hergestellten Ausführungsform
ist;
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2 eine
teilweise vergrößerte Längsschnittansicht
des beweglichen Kerns und des festen Kerns ist;
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3 ein
Diagramm ist, das die charakteristischen Graphen von Abstand/Anziehungskraft
des normal geschlossenen Solenoidventils und den charakteristischen
Graph von Abstand/Federkraft davon zeigt; und
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4 ein
Diagramm ist, das den charakteristischen Graph von Abstand/Schubkraft
des normal geschlossenen Solenoidventils gemäß einer erfindungsgemäß hergestellten
Ausführungsform
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der erfindungsgemäß hergestellten
Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen gegeben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines normal geschlossenen Solenoidventils gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, 2 ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht
eines beweglichen Kerns und eines festen Kerns, 3 ist
ein Diagramm, das die charakteristischen Graphen von Abstand und
Schubkraft des normal geschlossenen Solenoidventils und die charakteristischen
Graphen von Abstand und Federkraft davon zeigt, und 4 ist
ein Diagramm, das den charakteristischen Graph von Abstand und Schubkraft
eines normal geschlossenen Solenoidventils gemäß einer erfindungsgemäß hergestellten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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(Aufbau eines normal geschlossenen Solenoidventils)
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Solenoidventil gemäß einer
erfindungsgemäß hergestellten
Ausführungsform
der Erfindung ein normal geschlossenes Solenoidventil 10 zum Öffnen und Schließen eines Flusswegs
eines hydraulischen Fluids beispielsweise eines Antiblockiersystems
(ABS) für
ein Fahrzeug. Das normal geschlossene Solenoidventil 10 umfasst einen
dünnen
zylindrischen Körper 20,
welcher in das Befestigungsloch 3 des Basismaterials 1 eingeführt wird
und durch einen Befestiger 4 befestigt wird, um so nicht
abzufallen, einen festen Kern 22, der an einem Ende des
Körpers 20 befestigt
ist, eine Spule 24 zum Erregen bzw. Magnetisieren des festen
Kerns 22 durch Zuführen
eines Stroms, einen Ventilkörper 30, der
gegenüber
einem Ventilsitz 42 angeordnet ist, um so darauf aufzusitzen
und der zusammen mit dem Ventilsitz 42 als Ventilabschnitt
zum Öffnen
und Schließen
eines Flusswegs eines hydraulischen Fluids wirkt, einen beweglichen
Kern 32, der zwischen dem festen Kern 22 und dem
Ventilsitz angeordnet sind, um sich zusammen mit dem Ventilkörper 30 in Bezug
auf den Ventilsitz vorwärts
und rückwärts zu bewegen
und ein Federelement 34, welches zwischen dem festen Kern 22 und
dem beweglichen Kern 32 angeordnet ist und als elastisches
Spannelement zum Vorspannen des beweglichen Kerns 32 in
der Schließrichtung
mit auf dem Ventilsitz 42 aufsitzenden Ventilkörper 30 fungiert.
Die Spule 24 ist über
einen Anschluss 25 mit einer Stromregelvorrichtung (nicht
dargestellt) elektrisch verbunden, welche den der Spule 24 zuzuführenden
Stromwert regelt. Indem sie mit Strom versorgt wird, erzeugt die
Spule 24 eine Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 32 und
dem festen Kern 22 und bewirkt, dass sich der bewegliche
Kern 32 in der Ventilöffnungsrichtung
gegen die als Vorspannkraft des Federelements 34 wirkende
Federkraft von der anfänglichen Position
seines geschlossenen Zustand zurückbewegt.
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(Körper)
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Der
Körper 20 ist
dünn und
zylindrisch und an dessen einem Ende ist der feste Kern 22 vorgesehen,
und der Ventilsitzkörper 40 ist
in dessen anderem Ende fixiert. Der bewegliche Kern 32 ist
so angeordnet, dass er sich zwischen dem festen Kern 22 und
dem Ventilsitzkörper 40 vor-
und zurückbewegt und
das andere Ende davon, an dem der Ventilsitzkörper 40 befestigt
ist, wird in ein Befestigungsloch 3 des Basismaterials 1 eingeführt. Die äußere Umfangsfläche auf
der Seite des anderen Endes des Körpers 20 wird durch
eine Vielzahl von ringförmigen Dichtungselementen
zwischen dem Basismaterial 1 und dem Befestigungsloch 3 in
einem fluiddichten Zustand abgedichtet. Der Körper 20 besitzt eine
Einlassöffnung 6 und
eine Auslassöffnung 8,
welche zum hydraulischen Fluidflussweg 2 hin offen sind, welcher
im Basismaterial 1 ausgebildet ist. Ein Filterelement 5 und
der zylindrische Ventilsitzkörper 4 sind in
der Einlassöffnung 6 angebracht.
Eine Spule 24, die auf einer Kunstharzspindel 26 gewickelt
ist und ein Spulengehäuse 28 zum
Abdecken der Außenseite
der Spule 24 sind an der Außenseite des Körpers 20 befestigt
und stehen aus dem Basismaterial 1 nach außen vor.
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(Fester Kern)
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Der
feste Kern 22 besteht aus einem magnetischen Material und
ist ungefähr
zylindrisch. Fast die Hälfte
der äußeren Umfangsebene
ist in das Innere des Körpers 20 eingesetzt
und ist mit dem Körper 20 verschweißt und daran
befestigt. Ein Vorsprung 221, mit welchem ein Ende des
Federelements 34 in Kontakt gebracht wird, ist in der Mitte
des spitzen Endes auf der Körperseite
des festen Kerns 22 ausgebildet.
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(Beweglicher Kern)
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Der
bewegliche Kern 32 besteht aus einem magnetischen Material
und ist ungefähr
zylindrisch. Ein vertiefter Abschnitt 323 mit einem kreisförmigen Querschnitt
ist so ausgebildet, dass er an einem Endteil, der dem festen Kern 22 gegenüberliegt,
offen ist. Der Ventilkörper 30 wird
auf das andere sich verjüngende
Ende, das dem Ventilsitzkörper 40 gegenüberliegt,
pressgepasst. Das Federelement 34 wird mit dem unteren
Teil des vertieften Abschnitts 321 in Kontakt gebracht
und ist im vertieften Abschnitt 321 angeordnet. Daher wird
ein Ende des Federelements 34 mit der Innenseite des vertieften
Abschnitts 321 des beweglichen Kerns 32 in Kontakt
gebracht und sein anderes Ende wird mit dem Vorsprung 221 des festen
Kerns 22 in Kontakt gebracht. Das offene Ende des vertieften
Abschnitts 321 des beweglichen Kerns 32 ist so
ausgebildet, dass es größer als
der äußere Durchmesser
des Vorsprungs 221 des festen Kerns 22 ist, und
nimmt den Vorsprung 221 auf, wenn der bewegliche Kern 32 und
der feste Kern 22 aneinander anliegen.
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(Ventilkörper)
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Der
Ventilkörper 30 besitzt
eine sich verjüngende
und ungefähr
konische Form, dessen Spitzenende sphärisch ist, und wird mit dem
trichterförmigen
Ventilsitz 42, der an einem Öffnungsteil des Ventilsitzkörpers 40 mit
kleinerem Durchmesser ausgebildet ist, in Kontakt gebracht, um das
Ventil zu schließen.
In einem entmagnetisierten Zustand, bei dem die Spule 24 nicht
erregt wird, wird die Federkraft des Federelements 34 auf
ein Federkraftniveau festgelegt, bei dem der Ventilkörper 30 auf
den Ventilsitz 42 aufsitzen kann und zwar gegen den Fluiddruck
eines hydraulischen Fluids, der auf den Dichtungsbereich des geschlossenen
Ventilkörpers 30 ausgeübt wird.
D. h., dass der feste Kern 22 und der bewegliche Kern 32 zusammengebaut
werden, während
das Federelement 34 dazwischengelegt ist und eine vorbestimmte
Federkraft erzeugt wird.
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In
einem Montagearbeitsschritt im Herstellungsvorgang des normal geschlossenen
Solenoidventils 10 werden der feste Kern 22 und
der bewegliche Kern 32 montiert, nachdem der Abstand X zwischen
dem festen Kern 22 und dem beweglichen Kern 32 so
eingestellt wurde, dass er in einen zuvor bestimmten Montagetoleranzbereich
eintritt.
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(Betrieb des normal geschlossenen Solenoidventils)
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung des Betriebs des normal geschlossenen
Solenoidventils 10 gemäß den Ausführungsformen
gegeben.
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(Entmagnetisierter Zustand)
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In
einem entmagnetisierten Zustand, bei dem der Spule 24 kein
Strom zugeführt
wird, wird der feste Kern 22 nicht erregt, wobei der bewegliche
Kern 32 sich, wie in 1 gezeigt,
an der anfänglichen
Position befindet und von einer Federkraft des Federelements 34 in
die Ventilschließrichtung
gedrückt
wird. Der Ventilkörper 30 wird
mit dem Ventilsitz 42 in Kontakt gebracht und wird darin
aufgesetzt und angeordnet, wobei ein geschlossener Zustand des Ventils beibehalten
wird. Daher fließt
im entmagnetisierten Zustand kein hydraulisches Fluid, da die Einlassöffnung 6 nicht
mit der Auslassöffnung 8 in
Verbindung steht.
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(Magnetisierter Zustand)
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Wenn
der Spule 24 von der Stromregelvorrichtung (nicht gezeigt)
ein Strom zugeführt
wird und der feste Kern 22 erregt wird, wird eine Anziehungskraft
zwischen dem festen Kern 22 und dem beweglichen Kern 32 erzeugt
und der bewegliche Kern 32 wird veranlasst sich zur Seite
des festen Kerns 22 gegen die Federkraft des Federelements 34 zurückzuziehen,
wobei der Ventilkörper 30 vom
Ventilsitz 42 getrennt wird und von ihm entfernt angeordnet
wird. Daher fließt
in einem Zustand, in dem der Spule 24 Strom zugeführt wird,
ein hydraulisches Fluid von der Einlassöffnung 6 in die Auslassöffnung 8.
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(Druckgeregelter Zustand)
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Es
ist möglich
den Fluiddruck eines hydraulischen Fluids an der Seite der Auslassöffnung 8 des normal
geschlossenen Solenoidventils 10 dadurch zu regeln, dass
die Stromstärke
des der Spule 24 zugeführten
Stroms geregelt wird. Die Stromregelvorrichtung (nicht gezeigt)
regelt die Stromstärke
des der Spule 24 zugeführten
Stroms in Übereinstimmung
mit Signalen, welche von einem Drucksensor (nicht gezeigt) kommen,
der beispielsweise an der Seite der Auslassöffnung 8 angeordnet
ist. Indem die Stromstärke
zur Spule 24 geregelt wird, kann die Intensität der Anziehungskraft,
die auf den beweglichen Kern 32 einwirkt, gesteuert werden.
Die Schubkraft des beweglichen Kerns wird durch die Anziehungskraft
und die Federkraft bestimmt, wobei es möglich ist die Schubkraft und
den Fluiddruck des hydraulischen Fluids auszugleichen. Indem daher
die Intensität
der Anziehungskraft gesteuert wird, kann der Abstand zwischen dem
festen Kern 22 und dem beweglichen Kern 32, d.
h. die Menge der Ventilöffnung,
eingestellt werden und dadurch der Fluiddruck des zur Seite der
Auslassöffnung 8 fließenden hydraulischen
Fluids gesteuert werden.
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(Auf den festen Kern einwirkende Kraft)
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Wie
in 2 gezeigt, wirken eine Anziehungskraft F, die
durch Erregung erzeugt wird, eine Federkraft T, die durch das Federelement 34 erzeugt wird
und ein Fluiddruck P eines hydraulischen Fluids, der auf den Ventilkörper 30 ausgeübt wird,
auf den beweglichen Kern 32 ein. Wie oben beschrieben, wird
in einem entmagnetisierten Zustand keine Anziehungskraft F zwischen
dem festen Kern 22 und dem beweglichen Kern 32 erzeugt,
ein ungleicher Fluiddruck P < Federkraft
T wird erhalten, wobei ein geschlossener Zustand des Ventils beibehalten
wird. Und wenn der Spule 24 von der Stromregelvorrichtung
(nicht dargestellt) ein Strom zugeführt wird, wirkt die Anziehungskraft
F in der Richtung, entlang welcher der feste Kern 22 den
beweglichen Kern 32 absorbiert, wobei eine ungleiche Anziehungskraft
F + Fluiddruck P > Federkraft
T bewirkt wird, und das Federelement 34 wird komprimiert,
um den Ventilkörper 30 öffnen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Federkraft in einem entmagnetisierten Zustand, wenn das
Ventil geschlossen ist, auf 15 (N) festgelegt, in Übereinstimmung
mit den Gebrauchsanforderungen des normal geschlossenen Solenoidventils, bei
dem der Fluiddruck beispielsweise auf 11 (N) oder mehr festgelegt
ist, was höher
als im Stand der Technik ist. Und wenn die Fläche der Ebene 320,
die dem beweglichen Kern 32 gegenüberliegt, welcher dem festen
Kern 22 gegenüberliegt,
als Reaktion darauf erhöht
wird, wird es möglich
eine höhere
Anziehungskraft F zu erzeugen. Auch kann die Anziehungskraft F durch
die Stromstärke
(A), die von der Stromregelvorrichtung (nicht dargestellt) zur Spule 24 geführt wird,
variiert werden. Zusätzlich
wird die Anziehungskraft F, die auf den beweglichen Kern 32 wirkt,
in Übereinstimmung
mit dem Abstand X zwischen dem festen Kern 22 und dem beweglichen Kern 32 variiert,
genauer gesagt in Übereinstimmung mit
dem Abstand X zwischen den jeweiligen, einander gegenüberliegenden
Ebenen 220, 320 des festen Kerns 22 und
des beweglichen Kerns 32.
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(Charakteristiken von Abstand-Anziehungskraft)
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Im
Folgenden wird unter Verwendung von 3 eine Beschreibung
des charakteristischen Graphen von Abstand zwischen dem festen Kern 22 und
dem beweglichen Kern 32 und Anziehungskraft in einem normal
geschlossenen Solenoidventil 10 gegeben, welches gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurde.
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3 ist
eine Ansicht, die die charakteristischen Graphen von Abstand und
Anziehungskraft des normal geschlossenen Solenoidventils 10 zeigt, wobei
eine Achse x die Abstände
X zwischen der Ebene 220 des festen Kerns und der Ebene 320 des beweglichen
Kerns 32 bezeichnet und eine Achse y die Anziehungskräfte F bezeichnet,
die auf die Ebene 320 des beweglichen Kerns 32 aufgrund
der Zufuhr eines Stroms an die Spule 24 einwirken. Der
Abstand X der Achse x variiert von der anfänglichen Bezugsposition L0
zur zurückgezogenen
Position 0 in Übereinstimmung
mit dem Zurückziehen
des beweglichen Kerns 32 zur Seite des festen Kerns 22 aufgrund
eines der Spule 24 zugeführten Stroms. Die anfängliche
Position L0 des Abstands X bedeutet den Abstand zwischen dem festen
Kern 22 und dem beweglichen Kern 32, bei dem der
Ventilkörper 30 mit
dem Ventilsitz 42 in Kontakt gebracht wird und das Ventil geschlossen
ist. Die zurückgezogene
Position 0 bedeutet den Abstand zwischen dem festen Kern 22 und
dem beweglichen Kern 32 in einem Zustand, in dem der Ventilkörper 30 vom
Ventilsitzkörper 42 getrennt
ist und das Ventil geöffnet
ist und in dem der bewegliche Kern 32 an den festen Kern 22 adsorbiert ist
(anliegt). Bei einem tatsächlichen
normal geschlossenen Solenoidventil 10 wird die anfängliche Position
so hergestellt, dass sie in einem Bereich des Montagetoleranzbereichs
(L1 bis L2) in Bezug auf die anfängliche
Bezugsposition L0 liegt, welche im Voraus bestimmt wurde. Dementsprechend
kann sich die anfängliche
Position im Montagetoleranzbereich bei jeweiligen normal geschlossenen
Solenoidventilen 10, die tatsächlich hergestellt werden,
mehr oder weniger ändern.
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Wie
in 3 gezeigt, besitzt beim charakteristischen Graph
S3 von Abstand/Anziehungskraft eines normal geschlossenen Solenoidventils
des Standes der Technik die anfängliche Anziehungskraft
im Montagetoleranzbereich L1 bis L2, der die anfängliche Bezugsposition L0 einschließt, fast
eine feste Anziehungskraft. Daher war es möglich die anfängliche Schubkraft
des normal geschlossenen Solenoidventils leicht festzulegen.
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3 zeigt
die charakteristischen Graphen S1 und S2 von Abstand/Anziehungskraft,
wenn in die Spule 24 des normal geschlossenen Solenoidventils 10 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
Ströme
von 2,0 (A) und 3,0 (A) fließen
gelassen werden. Die charakteristischen Graphen S1 und S2 von Abstand/Anziehungskraft
besitzen vergleichsweise große
Steigungen im Montagetoleranzbereich L1 bis L2.
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Der
charakteristische Graph S1 von Abstand/Anziehungskraft zeigt, dass
wenn im zusammengebauten Zustand des sog. anfänglichen Zustands der Abstand
X zwischen dem festen Kern 22 und dem beweglichen Kern 32 L0
(mm) ist, die anfängliche
Anziehungskraft F F3 (N) ist, wenn in die Spule Strom fließt. Beispielsweise
beträgt
in der vorliegenden Ausführungsform
L0 0,37 (mm) und F3 beträgt
13 (N). Jedoch beträgt
die Montagetoleranz ±(L0 – L1) oder ±(L2 – L0), z.
B. ±0,07
(mm) in Bezug auf L0, wenn das normal geschlossene Solenoidventil 10 zusammengebaut
wird, und im Montagetoleranzbereich besitzt die anfängliche
Anziehungskraft F eine Differenz von (F1 – F2), beispielsweise 2 (N). D.
h., dass selbst wenn ein normal geschlossenes Solenoidventil 10,
dessen Toleranz sich im Montagetoleranzbereich befindet, zufriedenstellend
ist, die anfängliche
Anziehungskraft in jedem Produkt anders sein kann, wenn man einen
Strom in die Spule 24 fließen lässt.
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Der
charakteristische Graph S1 von Abstand/Anziehungskraft ist eine
gerade Linie, bei dem die Steigung im Montagetoleranzbereich fast
fest ist und die Steigung der geraden Linie kann ausgedrückt werden
durch A = (F2 – F1)/(L2 – L1). Daher
ist es in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise möglich eine
Steigung von A = –2/0,14
= –14,29 (N/mm)
zu erhalten.
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Daher
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Druckelastizitätskoeffizient
des Federelements 34, die sog. Federkonstante, auf eine
Steigung A, beispielsweise –14,29
(N/mm) festgelegt. Wie in 2 gezeigt,
wirkt die Federkraft T des Federelements 34 in der den
festen Kern 22 vom beweglichen Kern 32 trennenden
Richtung, d. h. in der Richtung, die der Anziehungskraft F entgegengesetzt
ist. Auch in Bezug auf die Federkraft T des Federelements 34 wird
das Federelement 34 in Übereinstimmung
mit einer Abnahme des Abstands X komprimiert, wodurch eine größere Kraft
erzeugt wird. Die Federkraft des Federelements, für welches
eine Steigung der Federkonstante auf A (N/mm) festgelegt wurde,
besitzt eine Charakteristik, die in 3 als charakteristischer
Graph T1 von Abstand/Federkraft gezeigt ist. Wie durch den charakteristischen
Graph T1 von Abstand/Federkraft ausgedrückt wurde, wird die Federkraft
T des Federelements 34 in einer negativen Richtung (d.
h. in einer umgekehrten Richtung zur Anziehungskraft des beweglichen
Kerns) in Übereinstimmung
mit einer Abnahme des Abstands X erhöht.
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Auch
wo der charakteristische Graph S von Abstand/Anziehungskraft im
Montagetoleranzbereich nicht gerade ist, wird im Montagetoleranzbereich
eine gerade Linie erhalten, die die Anziehungskraft F1 am Minimalwert
L1 mit der Anziehungskraft F2 des Maximalwerts L2 verbindet, und
die Steigung der geraden Linie wird auf A festgelegt, wodurch es möglich ist
die Federkonstante festzulegen. Zusätzlich kann sie berechnet werden,
indem eine Gleichung des charakteristischen Graphen S1 von Abstand/Anziehungskraft
aufgenommen wird und die Steigung an der anfänglichen Bezugsposition L0
des beweglichen Kerns 32 differenziert wird.
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Weiter
wurde, wie in 3 gezeigt, herausgefunden, dass
der charakteristische Graph S2 von Abstand/Anziehungskraft die gleiche
Steigung A wie beim Graph S aufweist, wenn der Spule 24 eine Stromstärke von
3,0 (A) zugeführt
wird.
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(Charakteristischer Graph von Abstand/Anziehungskraft)
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4 zeigt
die charakteristischen Graphen W1 und W2 von Abstand/Schubkraft,
welche dadurch erhalten werden, dass die charakteristischen Graphen
S1 und S2 von Abstand/Anziehungskraft, die in 3 gezeigt
sind, und der charakteristische Graph T1 von Abstand/Federkraft
synthetisiert werden. Der charakteristische Graph W1 von Abstand/Anziehungskraft
wird erhalten, indem der charakteristische Graph S1 von Abstand/Anziehungskraft
und der charakteristische Graph T1 von Abstand/Federkraft synthetisiert
werden, und der charakteristische Graph W2 von Abstand/Anziehungskraft
wird erhalten, indem der charakteristische Graph S2 von Abstand/Anziehungskraft
und der charakteristische Graph T1 von Abstand/Federkraft synthetisiert
werden. Indem somit die charakteristischen Graphen von Anziehungskraft
F des beweglichen Kerns 32 und Federkraft T des Federelements 34 synthetisiert
werden, können
die charakteristischen Graphen W1 und W2 von Abstand/Schubkraft
des normal geschlossenen Solenoidventils 10, bei dem ein
Federelement 34 tatsächlich
eingebaut ist, erhalten werden. Diese charakteristischen Graphen
W1 und W2 sind zumindest in dem Montagetoleranzbereich fast gerade,
wobei zu verstehen ist, dass jeweils Anziehungskräfte G1 und
G2 erhalten werden. Daher werden bei normal geschlossenen Solenoidventilen,
die im Montagetoleranzbereich (L1 bis L2) erzeugt werden, die anfänglichen
Schubkräfte
G1 und G2, welche an der anfänglichen
Position des beweglichen Kerns 32 erzeugt werden, wenn
der Spule 24 ein Strom zugeführt wird, fast konstant werden.
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Auch
wo die Stromstärke
eines der Spule 24 von der Stormregelvorrichtung zugeführten Stroms variabel
geregelt wird, ist es möglich
eine vorgeschrieben Schubkraft G des beweglichen Kerns 32 zu
erhalten, die der vorgeschriebenen Stromstärke entspricht. Daher kann
eine zuverlässige
Steuerung durchgeführt
werden. Z. B. erzeugt ein normal geschlossenes Solenoidventil 10,
das an der anfänglichen
Position L1 zusammengebaut wurde, wo der Spule 24 ein Strom
mit einer Stromstärke
von 2,0 (A) zugeführt
wird, eine anfängliche
Schubkraft G1, bei der der bewegliche Kern 32 zur Seite
des festen Kerns 22 adsorbiert wird und der Ventilkörper geöffnet wird.
Zudem regelt die Stromregelvorrichtung die Stromstärke auf
3,0 (A) auf Grundlage eines Signals von einem Drucksensor, der auf
der Seite der Auslassöffnung 8 am
dem hydraulischen Flussweg 2 befestigt ist, wobei die Schubkraft
des beweglichen Kerns 32 auf G2 geregelt wird, wenn der
Abstand X sich in einem in 4 gezeigten
Regelbereich befindet. Während
die Schubkraft des beweglichen Kerns 32 G2 wird, bewegt
sich der Ventilkörper 30 äquivalent in
der Ventilschließrichtung
gegen den Fluiddruck P, um den Ventilöffnungsgrad zu drosseln, wobei
es möglich
ist, den Fluiddruck P im hydraulischen Fluidweg 2 an der
Seite der Auslassöffnung
zu verringern. Wie in 4 gezeigt ist, ist es in Bezug
auf den Druckregelbereich des Abstands X möglich einen vorgeschriebenen
Fluiddruck an der Seite der Auslassöffnung 8 festzulegen,
indem die Stromstärke
geregelt wird, wenn die charakteristischen Graphen W1 und W2 von
Abstand/Schubkraft fast in einem geraden Bereich liegen und der
Abstand X sich in einem Druckregelbereich befindet.
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Somit
wird bei dem normal geschlossenen Solenoidventil 10 gemäß der vorliegenden
erfindungsgemäß hergestellten
Ausführungsform
zuerst der Montagetoleranzbereich des Abstands X zwischen dem festen
Kern 22 und dem beweglichen Kern 32, wenn der
Spule 24 kein Strom zugeführt wird, festgelegt und der
charakteristische Graph S von Abstand/Anziehungskraft des festen
Kerns 22 und des beweglichen Kerns 32 wird erhalten,
ohne die Federkraft des Federelements 34 zu berücksichtigen.
Dann wird die Steigung A (N/mm) des charakteristischen Graphen S
von Abstand/Anziehungskraft im Montagetoleranzbereich erhalten,
ein Federelement 34, bei dem die Steigung des charakteristischen
Graphen T von Abstand/Federkraft sich im Montagetoleranzbereich
befindet, wenn kein Strom zugeführt
wird, die sog. Federkonstante, wird auf A (N/mm) festgelegt, wird
hergestellt oder ausgewählt und
das normal geschlossene Solenoidventil 10 wird zusammengebaut.
Das so hergestellte normal geschlossene Solenoidventil 10 zeigt
eine konstante Schubkraft, zumindest wenn sich der charakteristische
Graph W von Abstand/Schubkraft im Montagetoleranzbereich befindet.
Dementsprechend wird bei dem normal geschlossenen Solenoidventil 10,
das mit der sich im Montagetoleranzbereich befindlichen anfänglichen
Bezugspositionen L1 zusammengebaut wurde, die anfängliche
Schubkraft konstant.
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Zusätzlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die gegenwärtige Ausführungsform beschränkt. Sie
kann Gegenstand von Abwandlungen in verschiedenen Ausführungsformen
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung sein.
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Auch
kann ein einstückiger
Ventilkörper,
bei dem das Spitzenende des beweglichen Kerns 32 verjüngt ist,
anstatt des separat vom beweglichen Kern 32 ausgebildeten
Ventilkörpers 30 ausgebildet
werden.