DE60210306T2 - Druckregelventil mit einstellmerkmalen - Google Patents

Druckregelventil mit einstellmerkmalen Download PDF

Info

Publication number
DE60210306T2
DE60210306T2 DE60210306T DE60210306T DE60210306T2 DE 60210306 T2 DE60210306 T2 DE 60210306T2 DE 60210306 T DE60210306 T DE 60210306T DE 60210306 T DE60210306 T DE 60210306T DE 60210306 T2 DE60210306 T2 DE 60210306T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coil
tube
pressure
armature
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60210306T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60210306D1 (de
Inventor
G. David Shelby PARKER
J. Alfred Shelby BABINEAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Invensys Sensor Systems
Original Assignee
Invensys Sensor Systems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Invensys Sensor Systems filed Critical Invensys Sensor Systems
Application granted granted Critical
Publication of DE60210306D1 publication Critical patent/DE60210306D1/de
Publication of DE60210306T2 publication Critical patent/DE60210306T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0056—Throttling valves, e.g. having variable opening positions throttling the flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2093—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • G05D16/2097—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power using pistons within the main valve

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der am 6. September 2001 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 60/317,125, deren ganze Offenbarung durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
  • ERFINDUNGSGEBIET
  • Die Erfindung betrifft elektromagnetisch aktivierte Einrichtungen. Zu einem Beispiel für eine derartige Einrichtung würden elektromagnetisch aktivierte Ventile zählen. Ein derartiges elektromagnetisch aktiviertes Ventil könnte unter anderem ein Drucksteuerventil beinhalten, wie etwa beispielsweise einen Rail- oder Krümmerdruck in hydraulisch aktivierten, elektronisch gesteuerten Einheitsinjektor-(HEUI – Hydraulically-actuated Electronically-controlled Unit Injector)-Kraftstoffsystemen, die in diesen Motoren verwendet werden.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Benzinmotoren verwenden ein unter Druck stehendes Kraftstoffsystem, bei dem mit einem Computer die Aktivierung der Kraftstoffinjektoren variiert wird, um eine Nachfrage auf der Basis der Eingabe von verschiedenen Sensoren zu erfüllen. Da Benzinmotoren eine Zündanlage aufweisen, um in den Zylindern eine Luft-Kraftstoff-Mischung zu zünden, braucht der Kraftstoffdruck nur hoch genug zu sein, daß ein adäquates Sprühmuster bereitgestellt wird, um ausreichend Verbrennung sicherzustellen. Andererseits verwenden diese Motoren Hitze von der Komprimierung, um die Luft-Kraftstoff-Mischung zu zünden. Die hohen Kompressionsgrade erfordern entsprechend hohe Luft-Kraftstoff-Gemischinjektionsdrücke sowie entsprechende Steuer- und Zufuhrsysteme.
  • 1 zeigt eine Variante einer typischen HEUI-Kraftstoffanlage 10, die für einen 8-Zylinder-Direkteinspritzverbrennungsdieselmotor ausgelegt ist, offenbart in dem am 26. Mai 1998 an Fulford et al. erteilten US-Patent Nr. 5,757,259, durch Bezugnahme hier aufgenommen. Wie darin gezeigt enthält eine HEUI-Kraftstoffanlage 10 einen oder mehrere hydraulisch aktivierte, elektronisch gesteuerte Injektoren 18, die in einer jeweiligen Injektorbohrung positioniert sind, ein Aktivierungsfluidzufuhrmittel 20 zum Zuführen von hydraulisch aktiviertem Fluid zu jedem Injektor 18, eine Vorrichtung oder ein Kraftstoffzufuhrmittel 22 zum Zuführen von Kraftstoff zu jedem Injektor 18 und eine Vorrichtung oder ein elektronisch gesteuertes Mittel 24 zum elektronischen Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge, dem Einspritzzeitpunkt und/oder dem Kraftstoffeinspritzdruck der Injektoren 18 unabhängig von Motordrehzahl und Last.
  • Ein weiteres Beispiel für eine HEUI-Kraftstoffanlage kann man beispielsweise in dem am 9. März 1993 an Glassey et al. erteilten US-Patent Nr. 5,191,867 finden.
  • Das hydraulisch aktivierende Fluidzufuhrmittel 20 enthält einen Aktivierungsfluidsumpf 26 (z.B. einen Motorschmierölsumpf, ein Kurbelgehäuse oder eine Ölwanne), eine Aktivierungsfluidübertragungspumpe 28 mit relativ niedrigem Druck, einen Aktivierungsfluidkühler 30, ein oder mehrere Aktivierungsfluidfilter 32, eine Quelle oder Aktivierungsfluid unter Druck setzende Mittel 34 zum selektiven unter Druck Setzen eines Aktivierungsfluids auf einem variablen, relativ höheren Druck, als der, der ihm von der Übertragungspumpe 28 zugeführt wird, mindestens einen Aktivierungsfluidkrümmer 36, 38 mit relativ hohem Druck und ein Aktivierungsfluiddrucksteuermittel 40 zum elektronischen oder variablen Steuern der Größe des den Injektoren 18 zugeführten Aktivierungsfluiddrucks über den oder die Krümmer 36, 38. Die hydraulische Zufuhrpumpe ist eine Axialkolben-Konstantpumpe mit sieben Kolben. Während des normalen Motorbetriebs wird der Pumpenausgabedruck von einem Rail Pressure Control Valve (RPCV) 58 gesteuert, einem elektrisch betriebenen Entleerungsventil, das den Pumpenausgabedruck gut steuert durch Abführen eines übermäßigen Flusses zu einem Rück- oder Abführkreis. Ein variabler Signalstrom von einem elektronischen Steuermodul (ECM – electronic control module) 160 zu dem RPCV 58 bestimmt den Pumpenausgabedruck, der beim normalen Motorbetrieb im allgemeinen zwischen 400 psi und 3000 psi gehalten wird.
  • Ein Aktivierungsfluidkrümmer 36, 38 ist für jeden Zylinderkopf mit einer Bank von Injektoren 18 vorgesehen und mit ihm assoziiert. Jeder Krümmer 36, 38 akkumuliert von dem Unterdrucksetzungsmittel 34 zugeführtes unter Druck stehendes Aktivierungsfluid und führt solches unter Druck stehendes Aktivierungsfluid intermittierend einem Aktivierungsfluideinlaßdurchgang jedes mit diesem Krümmer assoziierten hydraulisch aktivierten Kraftstoffinjektors 18 zu. Jeder Aktivierungsfluidkrümmer 36, 38 weist einen gemeinsamen Raildurchgang 42, 44 und mehrere individuelle Railverzweigungsdurchgänge (nicht gezeigt) auf. Jeder gemeinsame Raildurchgang 42, 44 ist hinter dem Unterdrucksetzungsmittel 34 angeordnet und steht in Fluidkommunikation zwischen dem Unterdrucksetzungsmittel 34 und der jeweiligen Bank von Injektoren 18. Die Anzahl der Railverzweigungsdurchgänge für jeden Krümmer 36, 38 entspricht der Anzahl der in jedem Zylinderkopf positionierten Injektoren 18. Jeder Railverzweigungsdurchgang verläuft zwischen seinem jeweiligen gemeinsamen Raildurchgang 42, 44 und einem Aktivierungsfluideinlaßdurchgang eines jeweiligen Injektors 18.
  • Das Mittel 24 zum Steuern der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge, des Einspritzzeitpunkts und/oder des Kraftstoffeinspritzdrucks der Injektoren 18 enthält das oben erwähnte ECM 160 und eine elektronische Ansteuereinheit (EDU – electronic drive unit) 162. Die ECM 160 enthält Software und Hardware, die zusammen optimale Kraftstoffanlagenbetriebsparameter definieren, und steuert sowohl die RPCVs 58 als auch die Injektoren 18 durch entsprechende Sensoren und Steuerschaltungen und Einrichtungen. Beispielsweise ist der Sensor 56 elektrisch mit dem ECM 160 verbunden und liefert Signale, die die Größe des Aktivierungsfluiddrucks in den Krümmern 36, 38 anzeigen. Auch das ECM 160 ist elektrisch mit der EDU 162 verbunden, die wiederum mit dem Solenoid oder einem anderen elektrisch steuerbaren Aktuator jedes Injektors 18 verbunden ist. Die EDU 162 ist somit so konfiguriert, daß sie einen nicht gezeigten Solenoid des Injektors 18 bestromt, um das Kegelventil (nicht gezeigt) des Injektors 18 von seinem Sitz abzuheben und einen Kraftstoffaustrag vom Injektor 18 zu gestatten, wobei der Kraftstoff dem Injektor 18 durch eine an einen Kraftstofftank 22 angeschlossene Leitung zugeführt wird. Die Kraftstoffeinspritzung stoppt, wenn das ECM 160 der EDU 162 signalisiert, den Strom zu dem Solenoid zu stoppen, woraufhin eine Beendigung des Stroms gestattet, daß eine nicht gezeigte Injektorkegelfeder das Kegelventil schließt und das Hochdruckzufuhröl von der Rail an einem Austrag durch den Injektor 18 blockiert.
  • Das Unterdrucksetzungsmittel 34 enthält eine Aktivierungsfluidpumpe 48 wie etwa eine über Zahnräder angetriebene Axialkolben-Konstantpumpe 48. Wie in 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, enthält die Aktivierungsfluidpumpe 48 einen ersten Durchgang 50, der ausgelegt ist, um in Fluidkommunikation mit der oder den einen relativ hohen Druck aufweisenden Pumpkammern der Pumpe 48 zu haben, und einen zweiten Durchgang 52 oder eine Krümmerdruckkammer, der oder die ausgelegt ist, um in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit jedem der Krümmer 36, 38 zu stehen. Ein dritter Durchgang 54 ist ausgelegt, um in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit dem einen relativ niedrigen Druck aufweisenden Aktivierungsfluidsumpf 26 zu stehen.
  • Wie in 1 gezeigt, enthält das Aktivierungsfluiddrucksteuermittel 40 mindestens einen Aktivierungsfluiddrucksensor oder -wandler 56 und eine Proportionaldrucksteuerventilbaugruppe 58 zum Steuern des Raildrucks. Der Sensor 56 ist an einem Krümmer 36, 38 hinter der Pumpe 48, aber vor den Injektoren 18 in dem Aktivierungsfluidströmungsweg positioniert. Das Ventil 58 ist in der Regel dafür ausgelegt, in der Trägerplatte der Pumpe 48 installiert zu werden, und ist so konfiguriert, daß es eine variable Menge an Aktivierungsfluid von der einen relativ hohen Druck aufweisenden Pumpe 48 über den Durchgang 54 selektiv zurück zu dem einen relativ niedrigen Druck aufweisenden Sumpf 26 umleitet.
  • Wie in 2 gezeigt, auch in dem oben erwähnten, an Fulford et al. erteilten US-Patent Nr. 5,757,259 offenbart, enthält das Raildrucksteuerventil (RPCV) 58 einen Adapter 62 mit einer Adapterbohrung 64, einem an den Adapter 62 angeschlossenen zylindrischen Rohr 66, einen Rohranschlag 68, der mit einem Endabschnitt des Rohrs 66 verbunden und daran ausgebildet ist, einen axialbewegbaren Anker 76, einen Stator oder ein Polstück 78, der oder das über eine eine Innenwand definierende Adapterbohrung 64 mit dem Adapter 62 verbunden ist, einen axialbewegbaren Druckstift 80, einen axialbewegbaren Pilotkegel 82, einen mit der eine Innenwand definierenden Adapterbohrung 64 verbundenen Käfig 84, ein zwischen dem Käfig 84 des Adapter 62 positioniertes Kegelsitzglied 86, eine axialbewegliche (Ventil-)Spule 88, eine erste Druckschraubenfeder 90, eine Pilotstufenrandfilterpatrone 92 und eine zweite Druckschraubenfeder 94.
  • Der Stator 78 und der bewegliche Anker 76 definieren zusammen eine erweiterbare Ankerkammer 96. Der Stator 78 und der Kegelsitz 86 definieren zusammen eine Pilotdruckkammer 97. Der Kegelsitz 86, ein Endabschnitt der Spule 88 und der Käfig 84 definieren zusammen eine Solldruckkammer 98. Der Käfig 84 und ein anderer Endabschnitt der Spule 88 definieren zusammen eine Ventileinlaßdruckkammer 100. Eine Ansenkung der Pumpe 48 und der Käfig 84 definieren zusammen eine Ablaufkammer 104, die in kontinuierlicher Fluidkommunikation mit dem Sumpf 26 über den dritten Innendurchgang 54 angeordnet ist. Der Stator 78 enthält einen Lüftungsdurchgang 112, wie etwa einen sich über die äußere Oberfläche des Stators 78 hinweg erstreckenden Schlitz, der in einer kontinuierlichen Fluidkommunikation zwischen der Ankerkammer 96 und der Pilotdruckkammer 97 angeordnet ist.
  • Das Kegelsitzglied 86 enthält eine den Kegel 82 gleitend aufnehmende Bohrung, einen an einem Endabschnitt der Bohrung positionierten Kegelstumpfsitz, wobei der Sitz von dem beweglichen Kegel 82 selektiv geöffnet oder geschlossen wird, einen oder mehrere Radialdurchgänge 118, die hinter dem Sitz positioniert sind und in einer kontinuierlichen Fluidkommunikation mit der Pilotdruckkammer 97 stehen. Eine Öffnung 122 befindet sich neben einem stromaufwärtigen des Sitzes und ein gedrosselter Durchgang 122 hinter der Öffnung 122 sind in einer kontinuierlichen Fluidkommunikation mit der Solldruckkammer 98 ausgelegt. Der bewegliche Kegel 82 schließt und öffnet selektiv die Fluidkommunikation zwischen der Solldruckkammer 98 und der Pilotdruckkammer 97 in Abhängigkeit davon, ob der Sitz durch den Kegel 82 geschlossen oder geöffnet wird.
  • Der Adapter 62 enthält einen gedrosselten Pilotablaufdurchgang 124, der in einer kontinuierlichen Fluidkommunikation mit dem Sumpf 26 über die Ablaufkammer 104 und den Durchgang 54 angeordnet ist. Der Durchgang 124 enthält eine Pilotablauföffnung 126, die sich von der Adapterbohrung 64 aus radial nach außen zur äußeren Peripherie des Adapters 62 erstreckt, und einen die Öffnung 126 schneidenden peripheren Ablaufschlitz 128. Der gedrosselte Pilotablaufdurchgang 124 hilft, den Fluiddruck in der Pilotdruckkammer 97 von den einen relativ niedrigen Druck aufweisenden Ablaufdurchgängen zu isolieren und zu stabilisieren, die zu dem Sumpf 26 führen. Der gedrosselte Durchgang 124 hilft auch, den Druck in der Ankerkammer 96 und der Pilotdruckkammer 97 auf einem vorbestimmten Niveau zu halten (z.B. geringfügig unter Druck stehend), um zu verhindern, daß in dem Aktivierungsfluid mitgerissene Luft zumindest solange außer Lösung gerät, bis das Aktivierungsfluid aus dem RPCV 58 austritt. Der gedrosselte Durchgang 124 erzeugt auch eine hydraulische Verriegelung in den Kammern 96, 97, um das Ablaufen von Aktivierungsfluid aus den Kammern 96, 97 nach Abschalten der HEUI-Kraftstoffanlage 10 zu drosseln oder zu blockieren. Der gedrosselte Durchgang 124 senkt auch effektiv den Druckzuwachs an dem gedrosselten Durchgang 120 des Kegelsitzes 86 durch Aufrechterhalten eines Mindestdruckpegels in der Ankerkammer 96.
  • Der Käfig 84 enthält einen oder mehrere radialverlaufende Ablaufdurchgänge 130. Die Spule 88 weist einen Endabschnitt oder Ring 132 mit reduziertem Durchmesser, der Ventileinlaßdruckkammer 100 zugewandt, auf, der selektiv auf die Ablaufdurchgänge 130 des Käfigs 84 ausgerichtet ist.
  • Die hydraulische Energie des unter Druck stehenden Öls gestattet ein Einspritzen der Kraftstoff-Luft-Mischung in die Verbrennungskammer durch den Injektor 18. Der Druck des ankommenden Öls steuert die Geschwindigkeit der Bewegung des Verstärkerkolbens (nicht gezeigt) und des Stempels (nicht gezeigt) und deshalb die Einspritzrate. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird bestimmt durch die Dauer des Impulses von der EDU und die Bestromung des Solenoids.
  • Bei ausgeschaltetem Motor, wie in 2 gezeigt, wird die Spule 88 von einer Rückholfeder 90 auf der rechten Seite gehalten, und die Ablaufdurchgänge 130 sind geschlossen, wodurch das System von dem Sumpf 28 getrennt ist. Zum Anlassen des Motors ist ein vorbestimmter Anlaßaktivierungsfluiddruck erforderlich. Um sogar einen relativ warmen Motor anzulassen, sind im allgemeinen etwa 1500 psi an Öldruck erforderlich. Bei kaltem Motor (d.h. Kühlmitteltemperatur liegt unter 32°F), werden für das Anlassen im allgemeinen etwa 3000 psi an Öldruck benötigt. Während des Anwerfens sendet das ECM 160 ein Signal an das RPCV 58, um den Krümmern 36, 38 ein Mindestmaß an vorbestimmtem Aktivierungsfluiddruck zuzuführen.
  • Während des Anspringens oder Anwerfens tritt der Pumpenauslaßdruck wie veranschaulicht durch die Krümmer 36, 38 in das rechte Ende des Körpers ein, und eine geringe Ölmenge strömt in die Spulenkammer oder die Solldruckkammer 98 durch das Pilotstufenfiltersieb 92 und die in der Spule 88 vorgesehene Steueröffnung 166 ein. Zu diesem Zeitpunkt liefert das ECM 160 ein Signal, das bewirkt, daß der Solenoid ein Magnetfeld proportional zu dem an die Solenoidspulen 142 angelegten Strom erzeugt, was den Anker 76 nach rechts in Richtung auf den Stator 78 vorspannt. Der Anker 76 übt eine Kraft auf den Druckstift 80 und den Kegel 82 aus, damit der Kegel 82 an dem Sitz des Kegelsitzglieds 86 sitzt. Dies verschließt den Durchgang 120 und gestattet eine Erhöhung des Fluiddrucks in der Spulenkammer 98. Somit hält die Kombination aus Kraft der Spulenfeder 94 und Druck der Spulenkammer 98 die Spule 88 auf der rechten Seite, um die Ablaufports 130 zu schließen. Alles von der Pumpe bereitgestellte Öl wird dementsprechend zu den Druckrailkrümmern 36, 38 gelenkt, bis der gewünschte Mindestanlaßfluiddruck erreicht ist.
  • Nachdem der gewünschte Mindestanlaßfluiddruck für das Anlassen erreicht ist, sendet das ECM 160 ein Signal an das RPCV 58, zu modulieren, um entsprechend Betriebsbedingungen in den Krümmern 36, 38 einen Aktivierungsfluiddruck bereitzustellen. Dieser Regelkreis wird durch eine ECM-160-Messung des Krümmeristdrucks mit Hilfe eines Drucksensors 56 und entsprechendes Einstellen des an das RPCV 58 angelegten Signals (d.h. elektrischen Stroms) erzielt, um ein abgemessenes Entlüften von der Spulenkammer 98 durch Ablaufdurchgänge 130 zum Sumpf 26 bereitzustellen.
  • Bei normalem Motorbetrieb tritt Pumpenauslaßdruck in das (rechte) Ende des Körpers des RPCV 58 ein, und eine kleine Ölmenge fließt durch den Pilotstadiumsfilter 92 und die Steueröffnung 166 in die Spulenkammer 98, wie oben angemerkt. Der Druck in der Spulenkammer 98 wird durch Einstellen der Position des Kegels 82 gesteuert, was das Ablassen von Öl aus der Spulenkammer 98 durch Ablaufdurchgänge 130 gestattet. Die Position des Kegels 82 wird durch die Stärke des Magnetfelds der Solenoidspulen 142 gesteuert, was von dem von dem ECM 160 gelieferten Strom abhängt. Die Spule 88 reagiert auf Druckänderungen in der Spulenkammer 98 auf der linken Seite der Spule durch axiale Translation, um ein Kraftgleichgewicht zwischen der rechten und linken Seite der Spule aufrechtzuerhalten. Die axiale Position der Spule 88 bestimmt, wieviel Fläche der Ports des Ablaufdurchgangs 130 zur Spulenkammer 98 geöffnet ist, und diese offene Fläche beeinflußt direkt die abgelassene Ölmenge und entsprechend den Druck in der Rail oder im Krümmer 36, 38. Bei Betrieb sind das ECM 160 und das RPCV 58 äußerst reaktionsschnell; und die Spule 38 reagiert schnell auf Druckänderung auf beiden Seiten der Spule durch axiale Translation um eine teilweise offene Position herum.
  • Wie in 3 gibt es idealerweise eine ideale Druckabgabe durch das RPCV 58 gemäß einem spezifizierten Strom, der vom ECM 160 an die Spulen 142 geliefert wird. Beispielsweise sollte ein Strom von 0,8 A einen Ausgabedruck von etwa 4000 psi erzeugen. Aktuelle RPCVs und damit verwandte Ventile sind jedoch hinsichtlich Variabilität und Genauigkeit von Ventil zu Ventil beschränkt. Die Variabilität von Ventil zu Ventil für solche Ventile nähert sich bekannterweise + 25% der Idealkurve. Angesichts der immer zunehmenden technischen Ausgereiftheit von Kraftfahrzeugmotorsteuersystemen und der allgegenwärtigen Notwendigkeit für verbessertes Einsparen von Kraftstoff, verbesserte Leistung und reduzierte Emissionen, sind derartige Beschränkungen hinsichtlich der Variabilität und Genauigkeit von Ventil zu Ventil potentiell unzureichend, die Bedürfnisse von zukünftigen Motorendesigns zu erfüllen. Derartige Variabilität erhöht zudem unerwünschterweise die Herstellungskosten.
  • Es ist deshalb wünschenswert, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Reduzieren der Variabilität zwischen elektromagnetisch aktivierten Einrichtungen und Verbessern der Genauigkeit derartiger Einrichtungen und solche Einrichtungen enthaltenden Produkte bereitzustellen. Als ein Beispiel ist es für solche druckregelnde Ventilanwendungen wie oben erörtert wünschenswert, die Variabilität von Ventil zu Ventil zu reduzieren und die Genauigkeit zu verbessern.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einem Aspekt wird ein elektromagnetischer Aktuator bereitgestellt, der ein Rohr mit einem proximalen und einem distalen Ende und eine um das Rohr herum angeordnete Spule umfaßt. Die Spule kann elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden, die so konfiguriert ist, daß sie an die Spule einen Strom liefert, um ein Magnetfeld und einen Magnetfluß zu erzeugen. Ein beweglicher Anker mit einem proximalen und einem distalen Ende wird innerhalb des Rohrs getragen, wobei der Anker zumindest teilweise von der Spule umschrieben ist und für eine magnetische Kopplung mit der Spule konfiguriert ist, wobei die magnetische Kopplung den Anker zwingt, sich innerhalb des Rohrs zu bewegen. Der Anker ist so konfiguriert, daß er eine Kraft, die ihm von der dem aus dem elektromagnetischen Aktuator ausgegebenen Magnetfluß erteilt wird, überträgt. Ein Flußeinstellelement ist ebenfalls bereitgestellt und ist zu einer Bewegung innerhalb eines von der Spule ausgegebenen Magnetflusses konfiguriert, um einen in den Anker eingegebenen Magnetfluß bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer ersten Richtung zu erhöhen und einen in den Anker eingegebenen Magnetfluß bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer zweiten Richtung zu reduzieren, wobei das Flußeinstellelement extern um das distale Ende des Rohrs neben dem distalen Ende des Ankers herum angeordnet ist.
  • Bei einem weiteren Aspekt enthält der oben erwähnte elektromagnetische Aktuator weiterhin ein Ankerwegeinstellelement, wobei das Ankerwegeinstellelement so angeordnet ist, daß es in ein distales Ende des Rohrs eintritt, und für eine Bewegung in einer Vorschubrichtung zu einem proximalen Ende des Rohrs und einer Herausziehrichtung weg von dem proximalen Ende des Rohrs konfiguriert ist, um einen Ankerweg innerhalb des Rohrs entsprechend zu vergrößern oder zu verkleinern.
  • Bei noch einem weiten Aspekt ist ein Drucksteuerventil vorgesehen und umfaßt einen Einlaß zum Aufnehmen eines Betriebsfluids von einer Pumpe, ein bewegliches Ventilelement, das so konfiguriert ist, daß es einen Druck des Betriebsfluids an einer nachgeschalteten Seite des beweglichen Ventilelements als Reaktion auf eine darauf von einem elektromagnetischen Aktuator erteilte Kraft selektiv steuert, und einen elektromagnetischen Aktuator. Der elektromagnetische Aktuator enthält ein Rohr mit einem proximalen und einem distalen Ende, eine um das Rohr herum angeordnete Spule, wobei die Spule elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, daß sie an die Spule einen Strom liefert, um ein Magnetfeld und einen Magnetfluß zu erzeugen. Ein beweglicher Anker mit einem proximalen und einem distalen Ende wird innerhalb des Rohrs getragen. Der Anker wird zumindest teilweise von der Spule umschrieben und ist für eine magnetische Kopplung mit der Spule konfiguriert, wobei die magnetische Kopplung den Anker zwingt, sich innerhalb des Rohrs zu bewegen. Der Anker ist so konfiguriert, daß er eine Kraft, die ihm von einem von der Spule ausgegebenen Magnetfluß erteilt wird, aus dem elektrischen Aktuator hinaus überträgt. Der elektromagnetische Aktuator enthält außerdem ein Flußeinstellelement, das zu einer Bewegung innerhalb eines von der Spule ausgegebenen Magnetflusses konfiguriert ist, um ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer ersten Richtung zu erhöhen und ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer zweiten Richtung zu reduzieren, wobei das Flußeinstellelement extern um das distale Ende des Rohrs neben dem distalen Ende des Ankers herum angeordnet ist.
  • Bei noch einem weiteren Aspekt wird ein Injektordruck-Reglerventil zum Steuern eines Druck zu einer hydraulischen Rail einer hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage bereitgestellt, wobei das Injektordruck-Reglerventil folgendes umfaßt: einen Hauptkörper mit einem Steuerhohlraum mit einem Einlaß zum Aufnehmen eines von einer Pumpe ausgegebenen Arbeitsfluids, einen Auslaß, um das Arbeitsfluid unter geregeltem Druck der hydraulischen Rail zuzuführen, und einen Ablaufport zum Gestatten eines Ableitens des Arbeitsfluids aus dem Steuerhohlraum zu einem Sumpf. Das Injektordruck-Reglerventil enthält außerdem ein Hauptventil, das so konfiguriert ist, daß es innerhalb des Steuerhohlraums gleitet, und so konfiguriert ist, daß es den Ablaufport des Steuerhohlraums selektiv schließt und öffnet, und ein hinter dem Hauptventil angeordnetes Steuerventil zum Aufnehmen des Arbeitsfluids unter Druck und zum selektiven Weiterleiten des Arbeitsfluids an den Auslaß auf der Basis einer Position des Steuerventils relativ zu einem jeweiligen Steuerventilsitz, wobei das selektive Weiterleiten des Arbeitsfluids zu dem Auslaß durch das Steuerventil ein Kraftgleichgewicht zwischen einer vorgeschalteten und einer nachgeschalteten Seite des Hauptventils regelt und dadurch das Hauptventil in eine ausgewählte Richtung relativ zu dem Ablaufport zwingt, um einen stromaufwärts herrschenden Druck dazu einzustellen. Ein elektromagnetischer Aktuator wird weiterhin bereitgestellt zum Aktivieren des Steuerventils als Reaktion auf ein elektronisches Signal, wobei der elektromagnetische Aktuator eine Statorwicklung zum Empfangen des elektronischen Signals und Erzeugen eines variablen Magnetfelds als Reaktion darauf und einen von dem Magnetfeld der Statorwicklung aktivierten beweglichen Anker umfaßt. Ein bewegliches Flußglied ist zwischen der Statorwicklung und dem beweglichen Anker angeordnet, dessen Positionieren zwischen der Statorwicklung und dem beweglichen Anker die Flußkopplung zwischen der Statorwicklung und dem beweglichen Anker einstellt, um das Ansprechverhalten des elektromagnetischen Aktuators auf das elektronische Signal einzustellen. Ein Ankerwegeinstellglied ist ebenfalls vorgesehen und an einem Körperglied des elektromagnetischen Aktuators angebracht, um die Bewegung des Ankers einstellbar zu begrenzen.
  • Bei noch einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Reduzieren der Herstellungsvariabilität bei einem elektromagnetischen Aktuator bereitgestellt und umfaßt den Schritt des Erprobens eines elektromagnetischen Aktuators. Der bereitgestellte elektromagnetische Aktuator umfaßt ein Rohr mit einem proximalen und einem distalen Ende und eine um das Rohr herum angeordnete Spule, wobei die Spule elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, daß sie an die Spule einen Strom liefert, um ein Magnetfeld und einen Magnetfluß zu erzeugen. Ein beweglicher Anker mit einem proximalen und einem distalen Ende wird innerhalb des Rohrs getragen, wobei der Anker zumindest teilweise von der Spule umschrieben ist, wobei der Anker für eine magnetische Kopplung mit der Spule konfiguriert ist, wobei die magnetische Kopplung den Anker zwingt, sich innerhalb des Rohrs zu bewegen, und der Anker so konfiguriert ist, daß er eine Kraft, die ihm von einem von der Spule ausgegebenen Magnetfeld erteilt wird, aus dem elektromagnetischen Aktuator hinaus überträgt. Der bereitgestellte elektromagnetische Aktuator enthält auch mindestens eines der folgenden: (1) ein externes Flußeinstellelement, das zu einer Bewegung innerhalb eines von der Spule ausgegebenen Magnetflusses konfiguriert ist, um ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer ersten Richtung zu erhöhen und ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer zweiten Richtung zu reduzieren und (2) ein externes Ankerwegeinstellelement, das so angeordnet ist, daß es in ein distales Ende des Rohrs eintritt und zu einer Bewegung in einer Vorschubrichtung zu einem proximalen Ende des Rohrs und einer Herausziehrichtung weg von dem proximalen Ende des Rohrs konfiguriert ist, um einen Ankerweg innerhalb des Rohrs entsprechend zu vergrößern oder zu verkleinern. Das Verfahren beinhaltet außerdem den Schritt des Anbringens des elektromagnetischen Aktuators an einem Prüfstand, der so konfiguriert ist, daß er ein Ausgangssignal entsprechend einer von dem Anker erzeugten Kraft auf der Basis einer vorbestimmten Stromeingabe in die elektromagnetische Aktuatorspule erzeugt. Das Verfahren beinhaltet außerdem den Schritt des Einstellens mindestens eines des externen Flußeinstellelements und des externen Ankerwegeinstellelements als Reaktion auf das Ausgangssignal zum Variieren eines entsprechenden in den Anker eingegebenen Magnetflußfelds und einen dadurch gestatteten Wegebereich, um das Ausgangssignal entsprechend zu erhöhen oder zu verringern, bis das Ausgangssignal im wesentlichen einem vorbestimmten Ausgangssignal entspricht oder in einen Bereich von vorbestimmten Ausgangssignalen entsprechend der vorbestimmten Stromeingabe fällt.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne weiteres dem Fachmann an Hand der folgenden Beschreibung, in der nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben sind, einfach an Hand einer Darstellung der besten zum Ausführen der Erfindung in Betracht gezogenen Weise. Wie erkannt wird, ist die Erfindung zu weiteren und anderen Ausführungsformen in der Lage, und ihre mehreren Details sind zu Modifikationen in verschiedenen offensichtlichen Gesichtspunkten in der Lage, alle ohne Abweichung von der Erfindung. Die Zeichnungen und die Beschreibung sind dementsprechend als vom Charakter her veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, bei denen Elemente mit den gleichen Bezugszahlenbezeichnungen durchweg gleiche Elemente repräsentieren. Es zeigen:
  • 1 ein Beispiel einer herkömmlichen HEUI-Kraftstoffanlage (Hydraulically-actuated Electronically-controlled Unit Injector),
  • 2 ein herkömmliches Raildrucksteuerventil (RPCV), mit dem der Raildruck in einer Anlage wie in 1 dargestellt gesteuert wird,
  • 3 eine ideale Druckkurve für ein Drucksteuerventil gemäß einem spezifizierten Eingangsstrom,
  • 4 eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht eines IPR (Injector Pressure Regulator Valve – Injektordruck-Reglerventil),
  • 5a eine Querschnittsansicht einer Patronenbaugruppe,
  • 5b eine Querschnittsansicht einer Spulenbaugruppe,
  • 6 einen Hauptkegel,
  • 7a bzw. 7b eine Ansicht eines Sitzes und eine Querschnittsansicht davon,
  • 8a-8c jeweils eine Querschnittsansicht eines Kegelsitzes, eine Ansicht des Kegelsitzes und eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts des Kegelsitzes,
  • 9 einen Kegelstift,
  • 10 eine Sechseckkappe,
  • 11a-11b jeweils eine Vorderansicht eines externen Filterelements und eine Querschnittsansicht davon,
  • 12a-12c jeweils Seitenansichten eines Ventilsitzes und eine Querschnittsansicht davon,
  • 13a-13b eine Querschnitts- und eine Vorderansicht eines Stators,
  • 13c eine Querschnittsansicht eines Rohrs,
  • 14a-14b eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht eines Ankers,
  • 15a und 15c eine Draufsicht und Seitenansicht eines Spulenkerns,
  • 15b und 15d eine Querschnittsansicht und eine Vorderansicht eines Spulenkerns,
  • 16a und 16b Vorder- und Draufsichten eines Flußrings,
  • 17 ein Injektordruck-Reglerventil, bei dem die Ring-Anker-Überlappung dargestellt ist,
  • 18 eine Idealkurve einer Solenoidkraft über einer Flußringposition,
  • 19 Kurven von getesteten Ventilen vor der Einstellung der Ventile unter Verwendung der Flußringeinstellung,
  • 20 Daten für ein getestetes Ventil nach der Einstellung des Ventils unter Verwendung der Flußringeinstellung,
  • 21 die in 21 dargestellten Daten als Kurve zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen Kraft, Strom und Flußringposition,
  • 22 Kurven von getesteten Ventilen nach der Einstellung der Ventile bei etwa 0,8 A unter Verwendung der Flußringeinstellung,
  • 23 ein Injektordruck-Reglerventil, bei dem das/die Gegendruckeinstellelemente veranschaulicht sind,
  • 24 Kurven von getesteten Ventilen nach der Einstellung der Ventile bei etwa 0,8 A unter Verwendung der Flußringeinstellung, aber vor der Gegendruckeinstellung,
  • 25 Kurven von getesteten Ventilen nach der Einstellung der Ventile bei etwa 0,8 A unter Verwendung der Flußringeinstellung und nach der Gegendruckeinstellung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Merkmale zum Einstellen einer elektromagnetisch aktivierten Einrichtung zum Verbessern der Genauigkeit und zum Minimieren der Variabilität zwischen hergestellten und elektromagnetischen aktivierten Einrichtungen. Ein Beispiel für eine elektromagnetische aktivierte Einrichtung enthält elektromagnetisch aktivierte Ventile. Ein Beispiel für ein elektromagnetisch aktiviertes Ventil enthält ein elektromagnetisch aktiviertes Drucksteuerventil. Ein derartiges Design eines elektromagnetisch aktivierten Drucksteuerventils wird unten beispielhaft in Relation zu den Merkmalen des Einstellens einer damit assoziierten elektromagnetischen aktivierten Einrichtung zum Verbessern der Genauigkeit und zum Minimieren der Variabilität zwischen solchen Ventilen erörtert.
  • 4 zeigt ein IPR (Injector Pressure Regulator Valve – Injektordruck-Reglerventil) 300 gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsform. Das IPR 300 ist ein elektronisch gesteuertes pilotbetriebenes Drucksteuerventil, das einen Hauptkegel 307, einen Stiftkegel oder Sekundärkegel 304, einen Druckstift 313 und einen Anker 326 enthält, die jeweils für eine Parallelverschiebungs- oder hin- und hergehende Bewegung entlang einer Längsachse der Baugruppe konfiguriert sind. Der Hauptkegel 307 verschiebt sich parallel innerhalb des Hauptkegelsitzes 308 auf der Basis einer Kraftdifferenz zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Kegels einschließlich einem Druck in dem Einlaß 301 des IPR 300 und einer auf die Innenseite oder Rückseite des Kegels durch die Kegelfeder 302 ausgeübten Federvorspannung, wie hierin erörtert. Die Kegelfeder wirkt gegen eine geeignete Stütze wie etwa einen Sekundärkegelsitz 303. Diese Komponenten bilden zusammen eine Patronenbaugruppe 500, in 5a dargestellt. Bei einer Konfiguration, in 6 gezeigt, besteht der Hauptkegel 307 aus einem Stahl SAE 12L14 oder einem Äquivalent mit einem Außendurchmesser von etwa 7,38 mm und einer Länge von etwa 20,30 mm. Der Kopf 381 des Kegels 307 ist von kegelstumpfförmiger Gestalt mit einem mittig angeordneten Vorderende 350 mit einem Durchmesser von etwa 2,0 mm und trägt einen Öffnungseinlaß 382 zum Ventilkörper 312. Bei einem Aspekt umfaßt der Öffnungseinlaß 382 eine konvergierende Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 0,736 mm am Vorderende 350 und einen divergierenden Abschnitt, der sich zu einem Durchmesser von etwa 2,0 mm öffnet. Aus dem Vorderende 350 erstreckt sich ein Kopf 381 radial nach außen und hinten unter einem Winkel von etwa + 45° von der Längsachse. Der Kegel 307 enthält eine Hauptkegelkammer 351, die drei innere Sektionen 352, 354, 356 mit zunehmendem Durchmesser umfaßt (z.B. etwa 2,0 mm, 4,2 mm bzw. 5,50 mm). Ein divergierender Übergang 383 mit einem Winkel von etwa ± 60° von der Längsachse ist zwischen den inneren Sektionen 352 und 354 vorgesehen. Ein Stufenübergang ist zwischen den inneren Sektionen 354 und 356 vorgesehen, wobei die Stufe 384 als ein Steg für ein Ende einer Kegelfeder 302 dient, die, an einem entgegengesetzten Ende, an einem Sekundärkegelsitz 303 anliegt.
  • Der sekundäre Kegelsitz 303 ist für ein Einsitzen in ein hinteres oder distales Ende 305 des Hauptkegelsitzes 308 konfiguriert, wie in 4 und 7a-7b gezeigt. Eine Vordersektion 386 des Sekundärkegelsitzes 303 ist für ein derartiges Einsetzen in ein Hinterende 385 des Hauptkegelsitzes 308 konfiguriert. Die Vordersektion 386 weist einen Durchmesser von etwa 7,61 mm und eine Länge von etwa 2,79 mm auf und endet an einer Schulter 387 mit einem Durchmesser von etwa 9,22 mm, wie in 8a gezeigt. Bei Einsetzen der Vordersektion 386 des Sekundärkegelsitzes 303 in die Rückseite 385 des Hauptkegelsitzes 308 liegt die Schulter 387 an einer rückwärtigen Fläche des Hauptkegelsitzes 308 an, um die Peripherie des Hauptkegelsitzes 308 abzudichten, wie in 4 gezeigt. Eine rückwärtige Sektion 388 des Sekundärkegelsitzes 303 weist einen Durchmesser von etwa 3,96 mm und eine Länge von etwa 5,54 mm auf.
  • Wie in den 8a und 8c gezeigt enthält die Vordersektion 386 des Sekundärkegelsitzes 303 eine kleine Bohrung 390 mit einem Durchmesser von etwa 1,016 mm, und die rückwärtige Sektion 388 des Sekundärkegelsitzes 303 enthält eine große Bohrung 392 mit einem Durchmesser von etwa 1,57 mm, wobei die Bohrungen 390, 392 koaxial um eine Längsachse des IPR 300 angeordnet sind. Die rückwärtige Sektion 388 des Sekundärkegelsitzes 303 enthält vier Löcher 360 mit einem Durchmesser von 1,3 mm, die um einen Umfang der rückwärigen Sektion 388 derart voneinander beabstandet sind, daß eine Mitte jedes Lochs 360 etwa 0,90 mm von einer rückwärtigen Fläche der Schulter 387 des Sekundärkegelsitzes 303 angeordnet ist. Die Löcher 360 erstrecken sich bis zu einer Mitte des Sekundärkegelsitzes 303. Der Zusammenfluß der Bohrungen 390, 392 und der Löcher 360 bildet eine Kegelsitzpilotsteuerkammer 391, in die ein Betriebsfluid eingeleitet und gesteuert wird. Ein Innenrand der kleinen Bohrung 390 ist bevorzugt unter einem Winkel von 45° abgeschrägt und gehärtet wie etwa einsatzgehärtet bis zu einer Tiefe von 0,2-0,3 mm, um einen Stiftkegelsitz auszubilden. Eine Öffnung 389 mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm ist an einem vorderen Abschnitt der kleinen Bohrung 390 vorgesehen.
  • Die Öffnung 389 ist vorteilhafterweise in den Sekundärkegelsitz 303 eingearbeitet, wie in 8(c) gezeigt. Bei einer alternativen Konfiguration kann eine nicht gezeigte Scheibenöffnung mit einem vorbestimmten Öffnungsdurchmesser, der von dem der großen Bohrung verschieden ist, zwischen dem Sekundärkegelsitz 303, unten beschrieben, und dem Vorderende 386 der Kegelfeder 302 vorgesehen sein, um Flexibilität zu verbessern und gleichzeitig ein Maßschneidern der Strömung durch den Hauptkegel 307 und den Sekundärkegelsitz 303 zu gestatten.
  • Wie in 4 und 9 gezeigt wird ein Stiftkegel 304 in das rückwärtige Ende 388 des Sekundärkegelsitzes 303 eingesetzt. Der Stiftkegel 304 umfaßt einen Kopfabschnitt 396 mit einem Basisdurchmesser von etwa 1,3 mm und einem kegelförmigen Spitzenabschnitt 397 und einen Schaftabschnitt 398 mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm mit einem abgeschrägten oder glatten Übergang dazwischen. Der Stiftkegel 304 besteht bevorzugt aus einem Stahl SAE E52100 oder einem Äquivalent. Der kegelförmige Spitzenabschnitt 397 definiert einen Gesamtspitzenwinkel von etwa 90° und ist konfiguriert, und passend innerhalb der Sitzfläche 393 des Stiftkegels 304 zu sitzen, innerhalb des Sekundärkegelsitzes 303 definiert, an einer Position entlang des kegelförmigen Spitzenabschnitts 397, wo die Durchmesser im wesentlichen gleich sind. Die Gesamtlänge des Stiftkegels 304 beträgt in der Ausführungsform 6,91 mm, wobei der Schaftabschnitt 398 etwa 5,66 mm und der Kopfabschnitt etwa 1,25 mm betragen.
  • Ein Vorderende 400 des IPR 300 enthält ein internes oder externes Filterelement, das kooperativ mit Abdichtmitteln zusammengebaut ist, wie in den 4, 5a und 11a-11b gezeigt, um das Ventil vor Verschmutzung zu schützen, insbesondere Verschmutzung vom Anlassen. Wie in 4 dargestellt, ist ein externes Filterelement 318 an der Filterelementaufnahmesektion 401 des Hauptkegelsitzes 308 vorgesehen, wobei ein O-Ring 405 und ein Reserve-O-Ring 317 hinter dem Filterelement 318 angeordnet sind. Das Filterelement 318 ist in einem Aspekt ein 304-Gitter aus rostfreiem Stahl oder ein Äquivalent mit 250 Mikrometer großen Öffnungen und einem Drahtdurchmesser von 125 Mikrometer mit einer Filtersiebherausdrückkraft über etwa 3 Newton.
  • Das IPR 300 kann fakultativ selbst so konfiguriert sein, daß es eine Druckentlastungsfunktion bereitstellt, ein Merkmal, das üblicherweise der Hochdruckpumpe gewidmet ist, wie etwa Rexroth- oder Sheppard-Pumpen, dem Fachmann bekannt. Von der Funktion her ist es wünschenwert, wenn der Berstdruck bei einer Betriebhöchsttemperatur von etwa 37,8 MPa und bei einer maximalen Strömungsrate von etwa 30,0 L/Min. etwa 31,0 MPa beträgt. Eine geeignete Designlebensdauer sollte mindestens etwa 10000 Zyklen enthalten. Die Druckentlastungsfunktion kann in einem Aspekt durch ein oder mehrere Kugelentlastungsventile bewerkstelligt werden, mit einer Kugel 309 und einer Entlastungsscheibe 310, angeordnet in einem ringförmigen Raum 410, der zwischen dem Hauptkegelsitz 308 und dem Ventilkörper 312 ausgebildet ist, wie in 4 und 5a gezeigt.
  • Die Entlastungsscheibe 310 besteht aus einem Stahl SAE 41L40 oder einem Äquivalent. Wie in 4 gezeigt ist ein Kanal 334 in dem Hauptkegelsitz 308 so ausgebildet, daß er dem Einlaß 301 des IPR 300 zugewandt ist. Unter einem vorbestimmten Berstdruck sitzt die Kugel 309 an einer Rückseite des Kanals 334 durch eine Entlastungsfeder 311, die die Entlastungsscheibe 310 gegen die Kugel 309 vorspannt und die Kugel 309 gegen den Kanal 334 zwingt. Die Entlastungsfeder 311 ist im ringförmigen Raum 410 untergebracht. Bei einem vorbestimmten Berstdruck überwindet der Druck im Kanal 334 die Vorspannung der Entlastungsfeder 311 und verschiebt die Kugel 309 und die Entlastungsscheibe 310 geringfügig nach hinten, um eine Entlüftungsöffnung 336 freizulegen, die den Überdruck ableitet.
  • Drei Kanäle 334 und Kugeln 309 sind um 120°, radial beabstandet unter einer vorbestimmten Federvorlast angeordnet. Die Entlastungsscheibe 310 weist einen Außendurchmesser von etwa 14,8 mm und einen Innendurchmesser von etwa 9,52 mm auf. Der Innendurchmesser ist entsprechend gehärtet, mit einer Oberfläche versehen und abgeschrägt, um eine gleitende Bewegung relativ zum Ventilkörper 312 und Hauptkegelsitz 308 ohne Scheuern, Kollidieren oder Festsetzen zu ermöglichen. Acht Entlüftungsöffnungen 336 mit einem Durchmesser von etwa 1,77 mm sind um einen Umfang des Ventilkörpers 312 herum angeordnet. Jeder Kanal 334 weist einen Durchmesser von etwa 1,4 mm auf, und jede Kugel 309 weist einen Durchmesser von etwa 2,38 mm auf, wobei der ringförmige Raum, in dem die Kugel 309 und die Entlastungsscheibe 310 angeordnet sind, einen Durchmesser oder eine Tiefe von etwa 2,50 mm aufweist. Nach Konfiguration birst das Kugelentlastungsventil bei 4500 psi und entwickelt eine volle Strömung von etwa 30 LPM bei 5500 psi, um Komponenten in der Ölrail zu schützen. Nachdem der Druck auf unter etwa 4500 psi reduziert worden ist, spannt die Entlastungsfeder 311 die Entlastungsscheibe 310 nach vorne an den Entlüftungsöffnungen 336 vorbei vor, um die Öffnungen zu schließen und die Kugel 309 gegen den Kanal 334 zu setzen.
  • Der Hauptkegelsitz 308 umfaßt außerdem vier Sitzablauföffnungen 332 mit einem Durchmesser von etwa 2,49 mm, die um einen Umfang des Hauptkegelsitzes 308 angeordnet sind, wie in 7a und 7b gezeigt. Die Sitzablauföffnungen 332 sind etwa 19,95 mm von einem hinteren oder distalen Ende 385 des Hauptkegelsitzes 308 zentriert. Wie in 12a-12c gezeigt, enthält der Ventilkörper 312 ähnliche Ventilkörperablauföffnungen 342. Bei der Ausführungsform sind vier Ventilkörperablauföffnungen 342 mit einem Durchmesser von etwa 3,57 mm um einen Umfang des Ventilkörpers 312 herum angeordnet. Die Ventilkörperablauföffnungen 342 sind etwa 29,2 mm von einem hinteren oder distalen Ende 412 des Ventilkörpers 312 zentriert. In einem Gleichgewichts- oder Anfahrzustand spannt die Kegelfeder 302 die am vorderen Ende befindlichen Außenränder des Kegels 307, wie in 4 gezeigt, in eine Position vor, die geringfügig vor den Sitzablauföffnungen 332 liegt, um einen Abfluß durch Sitzablauföffnungen 332 und Ventilkörperablauföffnungen 342 zu stoppen.
  • Wie in 4 gezeigt, ist ein Hauptkegelsitz 308 innerhalb des Ventilkörpers 312 angeordnet, wobei ein rückwärtiges Ende 412 des Ventilkörpers 312 innerhalb der Sechseckkappe 320 durch ein herkömmliches Verbindungsmittel wie etwa beispielsweise Gewinde 331 für eine Gewindeverbindung oder entsprechende Glieder (nicht gezeigt) für eine Schnapp-Paß-Verbindung angeordnet ist. Ein Ventilkörper-O-Ring 306 ist zwischen der Sechseckkappe 320 und dem Ventilkörper 312 vorgesehen, um die Verbindung zwischen den beiden Gliedern abzudichten und auch um als eine Ventilkörperbarrierenabdichtung gegenüber der Umgebung zu dienen, in Kombination mit einer (nicht gezeigten) Kautschukschutzkappe mit einem Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem des Außendurchmessers des über dem Ventilkörper eingefügten O-Rings vor der Installation des IPR 300 in seiner gedachten Umgebung. Um die Installation des IPR 300 in eine Pumpe oder einen Pumpenströmungsweg zu erleichtern, sind am Ventilkörper 312 Außengewinde 330 vorgesehen, wie in 12a-12c gezeigt. Alternativ können auch andere Mittel zur mechanischen Verbindung eingesetzt werden, wie etwa unter anderem Schnapp-Paß-(Einschnappen, um zu passen)-Verbindungselemente wie etwa ein Aeroquip-Schnapp-zu-Verbinden-Merkmal. Schnapp-zu-Paß-Verbindungsmittel gestatten ein schnelles Lösen, um Installation zu vereinfachen und zu beschleunigen und um ein Einstellen und Testen von Ventilen während der Produktion zu erleichtern.
  • Die Sechseckkappe 320 ist so konfiguriert, daß sie eine Verbindung der in 5(a) gezeigten Patronenbaugruppe 500 zu der in 5(b) gezeigten Spulenbaugruppe 510 gestattet, und ist unten näher beschrieben. Die Sechseckkappe 320 besteht bei einem Aspekt aus einem Stahl SAE 12L14 oder einem Äquivalent. Wie in 6 gezeigt, ist der Ventilkörper 312 über eine Gewindeverbindung mit der Sechseckkappe 320 verbunden. 10 veranschaulicht einen Aspekt der Sechseckkappe 320. Ein Vorderende 515 der Sechseckkappe 320 umfaßt eine vordere Sechseckkappenbohrung 517 mit einem Durchmesser und einer Gewindekonfiguration entsprechend der der entsprechenden Gewinde 331, die auf der Außenseite des rückseitigen Abschnitts 412 des Ventilkörpers 312 vorgesehen sind. Beispielsweise beträgt der Basisdurchmesser von Gewindespitze zur gegenüberliegenden Gewindespitze etwa 20,0 mm. Die Tiefe des Gewindeabschnitts 516 der Sechseckkappe 320 beträgt bevorzugt über 4 mm und beträgt besonders bevorzugt über 5,5 mm. Diese vordere Sechseckkappenbohrung öffnet sich zu einer mittigen Sechseckkappenbohrung 518 mit einem größeren Durchmesser von 22,4 mm.
  • Ein rückwärtiges Ende 520 der Sechseckkappe 320 steht von einem hinteren Ende des vorderen Endes 515 etwa 3,57 mm nach hinten vor und endet in einer rückwärtigen Fläche 521.
  • Eine toroidförmige Vertiefung 522 ist um einen Außenrand des rückwärtigen Endes 520 der Sechseckkappe 320 ausgebildet, beginnend bei etwa 0,5 mm ab einer Rückseite des Sechseckabschnitts der Sechseckkappe 320. Die toroidförmige Vertiefung 522 weist bei dieser Ausführungsform einen Durchmesser von etwa 2,0 mm auf und ist so konfiguriert, daß sie beim Quetschen oder einem anderen Verbindungsprozeß eine entsprechende Sektion 722 des Gehäuses 319 aufnimmt, wie in 5(b) gezeigt. Das rückwärtige Ende 520 der Sechseckkappe 320 weist eine rückwärtige Sechseckkappenbohrung 519 mit einem Innendurchmesser von etwa 12,05 mm auf, bevorzugt auf beiden Seiten abgeschrägt, coaxial mit den vorderen Sechseckkappen 517 und mittigen 518-Bohrungen. Ein Übergang bei den Durchmessern zwischen der mittigen Sechseckkappenbohrung 518 und der rückwärtigen Sechseckkappenbohrung 519 definiert eine Schulter 525.
  • 4 zeigt ein Rohr 327 bis in die Sechseckkappe 320 durch ein Vorderende 515 davon so eingesetzt, daß es sich durch die rückwärtige Sechseckkappenbohrung 519 nach hinten erstreckt. Wie in 4 und 13(c) gezeigt enthält das Rohr 327 einen Flange oder Schulterabschnitt 530, der so konfiguriert ist, daß er die in 10 dargestellte Schulter 525 der Sechseckkappe 320 in Eingriff nimmt. Bei der Ausführungsform ist das Rohr 327 etwa 1,0 mm dick bei einem Außendurchmesser von etwa 11,85 mm und einem Innendurchmesser von etwa 9,83 mm. Der Flange 530 ist mit einem Innenradius von 1,5 mm und einem Außenradius von 2,1 mm ausgebildet und weist einen Außendurchmesser von 19,5 mm auf. Das Rohr 327 besteht bei einem Aspekt aus einem rostfreien Stahl 305 oder einem Äquivalent. Wie in 4 gezeigt, stößt eine rückwärtige Fläche des Ventilkörpers 312 an den Schulterabschnitt 530 des Rohrs 327 an, und ein O-Ring ist dazwischen in einem ringförmigen Spalt 535 mit einer Tiefe von etwa 1,19 mm in der rückwärtigen Fläche des rückwärtigen Endes 412 des Ventilkörpers 312 vorgesehen.
  • Der Stator 314 ist teilweise innerhalb des Rohrs 327 und teilweise innerhalb eines ringförmigen Hohlraums in einem rückwärtigen Endabschnitt 412 des Ventilkörpers 312 angeordnet, wie in den 4, 12(a) und 13(a) gezeigt. Der in 13(a) im Querschnitt gezeigte Stator 314 besteht bevorzugt aus einem Stahl SAE 12L14 und ist etwa 24,66 mm lang mit einem Außendurchmesser des Vorderendes 600 von etwa 12,53 mm und einem Außendurchmesser des rückwärtigen Endes 605 von etwa 9,72 mm, wie in 13(a) gezeigt. Eine rückwärtige Statorbohrung 606 besitzt einen Innnendurchmesser von etwa 2,46 mm und eine Tiefe oder Länge von etwa 15,92 mm. Eine vordere Statorbohrung 601 besitzt einen Innendurchmesser von etwa 6,35 mm und eine Tiefe von etwa 6,9 mm. Ein unter einem Doppelwinkel verjüngter Übergang 602 ist zwischen der Statorbohrung 601 am Vorderende und der Statorbohrung 605 am rückwärtigen Ende vorgesehen. Der erste verjüngte Übergang 603 neben der vorderen Statorbohrung 601 weist einen Winkel von etwa ± 60° zur Längsachse des Stators 314 auf. Der zweite verjüngte Übergang 604 neben der rückwärtigen Statorbohrung 606 weist eine Tiefe von etwa 0,8 mm und einen Winkel von etwa ± 10° zur Längsachse des Stators 314 auf. Wie in 13(b) gezeigt ist eine geteilte Nabe 610 mit einem Kanalabschnitt 362 an der vordersten Fläche des Stators 14 vorgesehen. Der Kanalabschnitt 362 weist eine Breite von etwa 2,03 mm und eine Tiefe von etwa 1,20 mm auf und ist auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse des Stators 314 vorgesehen. In der zusammengebauten Position, wie etwa in 4 gezeigt, sind die Kanalabschnitte 362 im wesentlichen longitudinal auf Kegelsitzlöcher 360 ausgerichtet.
  • Wie unten ausführlicher beschrieben, gestattet die Anordnung der Kanalabschnitte 362 des Stators 314 und der Kegelsitzlöcher 360 bei einer Parallelverschiebung des Stiftkegels 304 nach hinten, daß unter Druck stehendes Fluid wie etwa Öl von der Hauptkegelkammer 351 durch die kleine Bohrung 390 des sekundären Kegelsitzes 303, Löcher 360 und Kanalabschnitte 362 zu einem ringförmigen Durchgang 620, definiert zwischen einer Innenfläche des Ventilkörpers 312 und Außenflächen des Sekundärkegelsitzes 303 und des Hauptkegelsitzes 308, wie in 5(a) gezeigt, in den ringförmigen Raum 410 und aus den Ventilkörperablauföffnungen 342 herausfließt.
  • Es muß betont werden, daß die oben beschriebene Patronenbaugruppe, wie in 5(a) gezeigt, die allgemein den Ventilkörper 312, den Hauptkegelsitz 308, den Kegel 307 und den Sekundärkegelsitz 303 umfaßt, lediglich eine Ausführungsform einer Einrichtung ist, die vorteilhafterweise mit den hierin offenbarten Einstellmerkmalen für eine elektromagnetische Einrichtung kombiniert werden kann. Zu anderen Ausführungsformen von Einrichtungen, die vorteilhafterweise mit den hierin offenbarten Einstellmerkmalen für eine elektromagnetische Einrichtung kombiniert werden können, zählen unter anderem Hydraulikventile wie etwa normalerweise geöffnete oder normalerweise geschlossene 2-Wege-Kegelventile; 2-, 3- oder 4-Wege-Spulenventile, Proportionaldruckregelventile und Proportionalflußventile, wie dem Fachmann allgemein bekannt.
  • Zu noch weiteren Ausführungsformen von Einrichtungen, die vorteilhafterweise mit den hierin offenbarten Einstellmerkmalen für eine elektromagnetische Einrichtung kombiniert werden können, zählen unter anderem Pneumatikventile wie etwa normalerweise geöffnete oder normalerweise geschlossene Pneumatikventile und Pneumatikproportionalventile. Zu zusätzlichen Ausführungsformen von Einrichtungen, die vorteilhafterweise mit den hierin offenbarten Einstellmerkmalen für eine elektromagnetische Einrichtung kombiniert werden können, zählen mechanische Einrichtungen wie etwa mechanische Aktuatoren vom Ein-Aus-Typ und Proportionalaktuatoren.
  • Ein Stift 313 wird innerhalb der rückwärtigen Statorbohrung 606 parallel verschoben und ist im wesentlichen kolinear zu dem Stiftkegel 304, wie in 4 gezeigt. Der Stift 313 besteht bevorzugt aus einem rostfreien Stahl UNS S30300 oder einem Äquivalent und weist einen Durchmesser von etwa 2, 36 mm bei einer Länge von etwa 18,665 mm auf. An jedem Ende ist eine Verjüngung von 45° vorgesehen. Die Länge des Stifts 313 kann leicht variiert werden, um eine Vielzahl von Hublängen und Leistungsanforderungen zu berücksichtigen. Zu gegenwärtig verwendeten Längen zählen unter anderem 18,665 mm, 18,69 mm, 18,715 mm, 18,74 mm, 18,765 mm, 18,79 mm und 18,815 mm. Mit anderen Worten ist der Stift 313 länger als die rückwärtige Statorbohrung 606, innerhalb derer sich der Stift 313 überwiegend bewegt. Ein Endabschnitt der Hublänge in beiden Richtungen erstreckt sich geringfügig über das Ende der rückwärtigen Statorbohrung 606 hinaus und erstreckt sich in die vordere Statorbohrung 601 bei einem Vorwärtshub und in den ankertragenden Abschnitt des Rohrs 327.
  • 4 zeigt einen ankertragenden Abschnitt des Rohrs 327, definiert als der Abschnitt des Rohrs 327, der nicht vom Stator 314 besetzt ist, und einen Anker 326, der für eine Longitudinalquerbewegung oder Hin- und Herbewegung darin konfiguriert ist. Der Anker 326 ist aus Stahl 12L14 oder einem Äquivalent ausgebildet und weist einen Hauptkörper 370 und einen Ankerstift 372 auf, wie in den 14(a)-14(b) gezeigt. 14(a)-14(b) zeigen einen abgestuften Anker 326, der einen Ankerhauptkörper 370 mit einem Durchmesser von etwa 9,753 mm und einer Länge von 25,72 mm und einen Ankerstift 372 mit einem Durchmesser von etwa 2,0 mm und einer Länge von etwa 5,08 mm besitzt. Eine Bohrung 371 mit einem Durchmesser von etwa 2,77 mm ist durch eine Länge des Hauptkörpers 370 vorgesehen und erstreckt sich von einer mittigen Position, die etwa 2,67 mm von einer Mittelachse des Ankerstifts 372 aus versetzt ist, etwa 25,21 mm nach vorne auf einen Vorderabschnitt des Ankers 326 und stoppt etwa 0,51 mm vor der Vorderfläche 373 des Ankers 326. Eine kleine Öffnung 374 mit einem Durchmesser von etwa 0,508 mm ist koaxial zur Bohrung 371 vorgesehen und durchdringt die 0,51 mm-Wand am Boden der Bohrung und erreicht die Vorderfläche 373 des Ankers 326. Die kleine Öffnung 374 ist bevorzugt verjüngt. Der ankertragende Abschnitt des Rohrs 327 wird vor dem Zusammenbau bevorzugt mit einer kleinen Menge eines Öls gefüllt, wie etwa unter anderem 0,721 Gramm eines Öls 97437094. Die Ankerbohrung 371 und die kleine Öffnung 374 gestatten einen Druckausgleich zwischen der Vorder- und Rückseite des Ankers im wesentlichen gleichzeitig mit der Bewegung des Ankers 326.
  • Das Rohr 327 kann mit einer nach innen vorspringenden Delle (oder Vertiefung, je nach der eigenen Perspektive) versehen sein, die koaxial mit der Mittelachse des Rohrs und des IPR 300 vorgesehen ist, um eine zwischen dem Anker 326 und einem unteren Radius des Rohrs 327 auftretende Einschnürung zu reduzieren oder zu eliminieren. Der Grad des Vorspringens dieser Delle in den den Anker 326 tragenden Hohlraum des Rohrs 327 bestimmt auch einen zusätzlichen Bewegungsbereich des Ankers 326 in Richtung auf das geschlossene Ende des Rohrs. Eine Anzahl von verteilter Delle kann am Rohrende vorgesehen sein, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Diese optionale Delle kann weiterhin in Kombination mit dem fakultativen Ankerstift 327 verwendet werden, um zusätzliche Mittel für die Steuerung und Kalibrierung des Ankerwegs und der Ventilleistung bereitzustellen.
  • 4 zeigt einen Spulenkörper 324, bevorzugt aus einem Zytel-Nylon 70G33HSIL oder einem Äquivalent hergestellt, an einem Außenumfang des Rohrs 327 vorgesehen. Wie weiter in 15(a)-15(d) dargestellt weist ein vorderer Flange 650 des Spulenkörpers 324 einen äußersten Durchmesser von 27,8 mm und einem innersten Durchmesser von 12,15 mm auf. Eine vordere Fläche 651 des vorderen Flanges 650 ist so konfiguriert, daß sie eine vordere Sektion einer Überformungsbaugruppe 325 in Eingriff nimmt und sichert, wie in 4 gezeigt und später beschrieben. Ein hinterer Flange 660 ist so konfiguriert, daß er eine rückwärtige Sektion der Überformungsbaugruppe 325 in Eingriff nimmt und sichert, wie in 4 gezeigt. Diese Form von Verbindung zwischen Spulenkörper 324, Überformungsbaugruppe 325, Sechseckkappe 320 erleichtert den Zusammenbau, insbesondere mit dem Gehäuse 319 ist an der Sechseckkappe 320 angebracht durch Quetschen des vorderen Abschnitts des Gehäuses 319 an der toroidförmigen Vertiefung 522 der Sechseckkappe 320, in 10 gezeigt. Die Überformungsbaugruppe 325 ist aus einem Zytel-Nylon (70G13HSIL) oder einem Äquivalent ausgebildet. Der hintere Flange 660 des Spulenkörpers 324 trägt elektrische Verbinder 685, die auf eine dem Fachmann bekannte Weise für eine elektrische Verbindung mit anderen elektrischen Komponenten sorgen. Der Kürze halber entfällt hier dementsprechend eine ausführliche Beschreibung davon.
  • Eine vordere Fläche 616 eines rückwärtigen Flanges 660 des Spulenkörpers 324, ebenfalls mit einem äußersten Durchmesser von etwa 27,8 mm, ist in Längsrichtung etwa 25,97 mm von einer entsprechenden rückwärtigen Fläche 652 des vorderen Flanges 650 durch ein zylindrisches Segment 670 mit einem Außendurchmesser von etwa 17,10 mm angeordnet. Die vordere Fläche 661, die rückwärtige Fläche 652 und das zylindrische Segment 670 definieren zusammen einen spulentragenden Hohlraum 672 dazwischen mit einer Tiefe von etwa 5,35 mm. Wie in 4 gezeigt, sind Spulen oder Drähte 323 um das zylindrische Segment 670 innerhalb der Grenzen der vorderen Fläche 661 und der rückwärtigen Fläche 652 gewickelt, um einen Magneten oder Solenoiden auszubilden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um den Anker 326 in Längsrichtung zu bewegen oder parallel zu verschieben.
  • Wie in 15(b) gezeigt, weist der Spulenkörper 324 einen ersten Innendurchmesser 680 von etwa 12,15 mm im zylindrischen Segment 670 auf, um den Außendurchmesser des Rohrs 327 aufzunehmen. Der Spulenkörper 324 weist auch einen zweiten Innendurchmesser 682 und einen dritten Innendurchmesser 684 auf, an einem rückwärtigen Abschnitt des Spulenkörpers 324 angeordnet. Der zweite Innendurchmesser 682 beträgt etwa 14,60 mm und ist mit einem Stufenübergang unmittelbar neben einem hinteren Abschnitt des ersten Innendurchmessers 680 angeordnet. Der dritte Innendurchmesser 684 ist etwa 17,40 mm groß und ist mit einem Stufenübergang unmittelbar neben einem hinteren Abschnitt des zweiten Innendurchmessers 682 angeordnet. Der dritte Innendurchmesser 684 endet an einer hinteren Fläche 662 des Spulenkörpers 324 und ist bevorzugt an der hinteren Fläche des Spulenkörpers bis auf eine Tiefe von 0,9 mm verjüngt.
  • 4 zeigt ein Gehäuse 319, das vorgesehen ist, um die Überformungsbaugruppe 325 im wesentlichen zu umschreiben, mit Ausnahme der Abflußverbindung 322, und fakultativ einen Abschnitt der Überformungsbaugruppe 325, der für eine Befestigung oder Impregnierung von IPR-Identifikationsinformationen reserviert ist. Das Gehäuse 319 ist ein Chrom-Stahl AISI 1006 oder ein Äquivalent mit einer Dicke von etwa 1,4 mm und einer Länge von etwa 43,2 mm. Ein vorderes Ende des Gehäuses 319 ist konfiguriert, um mechanisch an der torodialen Vertiefung 522 des hinteren Endes der Sechseckkappe 320 befestigt zu werden, wie etwa durch Quetschen des Metalls des Gehäuses 319 in die torodiale Vertiefung. Rückwärtige Abschnitte des Gehäuses 319 sind nach innen und dann nach vorne gekrümmt, um ein zylindrisches Segment 690 mit einem Innendurchmesser von etwa 14,30 mm auszubilden, das konfiguriert ist, um einen rückwärtigen Abschnitt des Rohrs 327 in Eingriff zu nehmen.
  • Ein Flußring 700, in den 16(a)-16(b) gezeigt, wird in einem Spalt zwischen dem zylindrischen Segment 690 des Gehäuses 319 und dem geschlossenen Ende 710 des Rohrs 327 eingesetzt, indem der Flußring in den Spalt gedrückt wird, wie in 4 gezeigt. Der Flußring 700 kann innerhalb eines Bereichs von etwa –4,0 mm bis +3,0 mm von der allerhintersten Grenze oder dem allerhintersten Nullpunkt des zylindrischen 690 parallel verschoben werden. Der Flußring 700 ist in einem Aspekt ein kohlenstoffreicher Federstahl der Klasse 1074 oder 1075. Bei dem dargestellten Aspekt eines Flußrings 700 weist der Flußring einen Durchmesser von etwa 15,00 mm und eine Dicke von etwa 8,0 mm auf. Ein Spalt 702 mit einer Breite von etwa 3,05 mm ist in dem Flußring 700 vorgesehen. Bei Einsetzen des Flußrings in den oben erwähnten Spalt zwischen dem zylindrischen Segment 690 des Gehäuses 319 und dem geschlossenen Ende 710 des Rohrs 327 verringert sich der Spalt 702, um etwaige Unterschiede beim Durchmesser zwischen dem Durchmesser des Flußrings 700 und dem Spalt zwischen dem zylindrischen Segment und dem geschlossenen Ende des Rohrs zu berücksichtigen. Alternativ könnte die äußere oder innere Oberfläche des Flußrings 700 mit Gewinden versehen sein, die so konfiguriert sind, daß sie zu einem entsprechenden Gewinde passen, das an einer äußeren Oberfläche des Rohrs 327 oder einer inneren Oberfläche des zylindrischen Segments 690 vorgesehen ist.
  • Wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, ist das Flußeinstellelement zylindrisch und umschreibt zumindest teilweise das Rohr 327. Eine derartige Konfiguration wird jedoch nicht als beschränkend angesehen, und das Flußeinstellelement könnte ein beliebiges magnetisches Material von beliebiger Gestalt oder Konfiguration umfassen, das in der Lage ist, einen Magnetfluß zu einem Anker selektiv zu dämpfen. Beispielsweise mehrere flache Platten oder im wesentlichen flache Platten individuell, in Gruppen oder kollektiv parallelverschiebbar in den Spalt zwischen dem zylindrischen Segment 690 des Gehäuses 319 und dem geschlossenen Ende 710 des Rohrs 327, wobei die Platten in Kombination eine geometrische Gestalt bilden oder sich ihr nähern, wie etwa unter anderem ein Quadrat, Rechteck, Fünfeck, Sechseck oder Achteck. Bei anderen Ausführungsformen kann die Flußeinstelleinrichtung (z.B. 700) das Rohr 327 vollständig umschreiben oder kann eine oder mehrere Öffnungen durch eine seitliche Oberfläche davon umfassen, um die magnetische Permeabilität in einem bestimmten Gebiet der Flußeinstelleinrichtung selektiv abzuändern. Noch weiter könnte die Flußeinstelleinrichtung 700 mehrere Sektionen umfassen, wobei jede der Sektionen eine andere magnetische Permeabilität besitzt.
  • Bei Betrieb tritt beim Anlassen eines Motors der Pumpenauslaßdruck in den Einlaß 301 des IPR 300 ein, und eine kleine Menge Betriebsfluid (z.B. Öl) fließt durch den Öffnungseinlaß 382 (6) in die Hauptkegelkammer 351, durchläuft die Kegelsitzöffnung 389 und die kleine Bohrung 390 und in die Kegelsitzpilotsteuerkammer 391 (8(c)). Ein elektronisches ECM-Signal bestromt die Solenoidspulen 323, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Anker 326 bezüglich 4 nach links drückt. Der Anker 326 übt eine Kraft auf den Druckstift 313 aus und verschiebt den Druckstift 313 auch parallel nach links. Der Druckstift 313 wiederum stößt an den Kegelstift 304 an und drückt ihn nach links, bis der konische Spitzenabschnitt 397 am Kegelstiftsitz (Pilotöffnung) 393 sitzt. Da der Sitz des Kegelstifts 304 am Sitz 393 eine Strömung aus der kleinen Bohrung 390 heraus verhindert, steigt der Druck in der Hauptkegelkammer an.
  • Die Kombination aus einer von der Hauptkegelfeder 302 und dem Druck der Hauptkegelkammer 351 bereitgestellten Kraft hält den Hauptkegel wie in 4 gezeigt nach links, wodurch die Sitzöffnungen 332 verschlossen werden. Folglich wird alles Öl in der Druckrail gehalten, bis der gewünschte Anlaßdruck erreicht ist. Als Referenzpunkt werden etwa 600 psi Öldruck benötigt, um einen relativ warmen Motor Navistar V106/V110 anzulassen, wohingegen, wenn der Motor kalt ist (Kühlmitteltemperatur unter 0°C), ein höherer Öldruck erforderlich ist.
  • Nach dem Anlassen des Motors sendet das ECM ein Signal an das IPR entsprechend einem Railsolldruck, auf eine dem Fachmann bekannte Weise bestimmt, auf der Basis einer Eingabe von mehreren Sensoren wie etwa einem Einspritzsteuerdrucksensor, der den Ölrailistdruck überwacht. Das ECM überwacht den Railistdruck und vergleicht und stellt das Signal zu dem IPR 300 ein, um den Railsolldruck zu erhalten.
  • Es folgt eine Beschreibung der Strömung von Betriebsfluid (z.B. Öl) durch das IPR 300 während des Motorbetriebs. Der Pumpenauslaßdruck tritt durch einen externen Filter 318 und einen IPR-Einlaß 301 in das Vorderende des IPR 300 ein, wo eine kleine Menge an Öl in die Hauptkegelkammer 351 fließt. Der Druck in der Hauptkegelkammer 351 wird gesteuert durch Einstellen der Position des Stiftkegels 304 relativ zum Stiftkegelsitz oder zur Pilotöffnung 393. Ein Herausziehen des Stiftkegels 304 von dem Stiftkegelsitz 393 würde ein Ablassen von Öl aus der Hauptkegelkammer 351 gestatten. Die Position des Stiftkegels 304 wird letztendlich durch die Stärke des von den Spulen 323 infolge eines elektrischen Signals oder elektrischer Signale von dem ECM erzeugten Magnetfeld gesteuert. Der Hauptkegel 307 reagiert auf Druckänderungen in der Hauptkegelkammer 351, die durch Ablassen in die Kegelsitzpilotsteuerkammer 391 und aus der großen Kegelsitzbohrung 392 (1,573 mm) und/oder Löchern 360 (1,30 mm) verursacht werden. Der Hauptkegel 307 ändert entsprechend Positionen, um ein Kraftgleichgewicht zwischen der rechten und linken Seite des Hauptkegels aufrechtzuerhalten. Die Position des Hauptkegels 307 bestimmt, wieviel der Fläche der Sitzablauflöcher 332, die zu dem Druck des Einlasses 301 des IPR 300 offen sind. Natürlich beeinflußt diese offene Fläche der Ablauflöcher 332 direkt, wieviel Öl aus dem Pumpenauslaß abgelassen wird und den Raildruck direkt bewirkt. Zur Bereitstellung einer schnellen Steuerung des Pumpenauslaßdrucks wird der Hauptkegel 307 in einer teilweise geöffneten Position gehalten. ECR variiert dann Signale zu Solenoidspulen 323, um eine Bewegung des Ankers 326, des Druckstifts 313 und des Kegelstifts 304 zu bewirken, um eine Druckentlastung von der Kegelsitzpilotsteuerkammer 391 zu steuern, was das Kraftgleichgewicht auf den Hauptkegel 307 beeinflußt, was bewirkt, daß sich der Hauptkegel 307 in einer gewünschten Richtung bewegt. Die oben erwähnte IPR-300-Anordnung gestattet eine so gut wie unendlich variable Steuerung des Pumpenauslaßdrucks zwischen 290 psi bis 4000 psi, wie allgemein durch die in 3 gezeigte Verstärkungskurve gezeigt.
  • Wie oben bezüglich der 4 und 16(a)-16(b) angemerkt, wird ein Flußring in einem Spalt zwischen dem zylindrischen Segment 690 des Gehäuses 319 und dem geschlossenen Ende 710 des Rohrs 327 eingesetzt und kann darin innerhalb eines Bereichs von etwa –4,0 mm bis +3,0 mm von der allerhintersten Grenze oder dem allerhintersten Nullpunkt des zylindrischen 690 parallel verschoben werden. Durch diese Konfiguration erhält man eine magnetische Sekundärluftspalteinstellung, wobei der Flußring 700 in den Magnetweg des Solenoids hinein und aus diesem herausbewegt werden kann, wie in 17 gezeigt, um die Menge der magnetischen Flußlinien zu erhöhen oder zu reduzieren, die durch den Anker, den Flußring und das Gehäuse hindurchgehen, mit Hilfe der erhöhten oder reduzierten Menge an Stahl in dem Magnetkreis. Diese Variabilität bei dem Magnetfluß liefert eine direkte Variabilität bei der von dem Solenoid erzeugten Magnetkraft, wie in 18 gezeigt, die veranschaulicht, wie die Überlappung des Flußrings 700 zum Anker 326 (d.h. Flußringposition) die vom Anker 326 ausgegebene Kraft beeinflußt.
  • Um den Vorzug der oben erwähnten magnetischen Sekundärluftspalteinstellung zu veranschaulichen, zeigt 19 typische Verstärkungskurven von Ventil 1 und Ventil 2 relativ zur Idealkurve, ebenfalls in 3 gezeigt, vor irgendeiner Einstellung an den Ventilen. Bei typischen Ventilen, wie etwa Ventil 1 und Ventil 2, kann der Druck bei 0,8 A um ± 18% oder mehr variieren. während der Produktion können IPRs 300 vorteilhafterweise bei Anlegung von bekannten Strömen an die Solenoidspulen 323 hydraulisch getestet werden. Beispielsweise diktiert die Idealkurve, daß ein 0,8 A erhaltendes Ventil den Druck auf 4000 psi steuern sollte. Vor irgendeiner Einstellung ist das IPR-Ventil 1 bei 0,8 A gezeigt, daß es den Druck bei etwa 3200 psi steuert, was etwa 20% unter dem Ideal ist, nach Prüfung. Das IPR-Ventil 2 ist bei 0,8 A gezeigt, daß es den Druck bei etwa 3600 psi steuert, was etwa 10% unter dem Ideal liegt.
  • Gemäß der Erfindung kann der Flußring 700 in jedem der Ventile 1 und 2 dann selektiv positioniert werden, die Überlappung Flußring zu Anker 326 zu erhöhen und dadurch den durch den Anker 326 hindurchtretenden Magnetfluß zu erhöhen. Dieser erhöhte Magnetfluß durch den Anker 326 erhöht entsprechend die Kraft und Reaktion des Ankers 326 und des assoziierten Druckstifts 313 und Kegelstifts 304. Dies verbessert die Leistung des Hauptkegels 307 mit Hilfe einer verbesserten Steuerung des Kegelstifts 304 und der Kegelsitzpilotsteuerkammer 391 und dadurch der Kräfte, die den Hauptkegel 307 im Gleichgewicht halten.
  • Die 20 und 21 präsentieren Ergebnisse einer Prüfung, die vorgenommen wurde und die oben erwähnten Effekte bestätigt. 20 zeigt für eine Vielfalt von Flußringpositionen im Bereich von 28,9 mm bis 34,9 mm (bei Messung hinter der hinteren Fläche 521 der Sechseckkappe 320 zu einem führenden oder Vorderrand des Flußrings 700; siehe 4 und 10) die vom Anker 326 erzeugte Kraft (in Newton) für eine Vielfalt von Strömen, die den Spulen 323 zugeführt werden, im Bereich von 100 mA bis 900 mA. 20 zeigt Kurven für die Begrenzungsläufe für die Testprobe, wo die Flußringposition auf 28,9 mm (obere Kurve) und 34,9 mm (untere Kurve) gesetzt war. Diese Kurven zeigen, daß die von dem Anker 326 und assoziierten Komponenten erzeugte Kraft mit der Überlappung des Flußrings 700 zum Anker 326 zunimmt (z.B. wenn der Flußring 700 immer weiter in den Spalt zwischen dem zylindrischen Segment 690 des Gehäuses 319 und dem geschlossenen Ende 710 des Rohrs 327 geschoben wird).
  • Gemäß dem oben gesagten kann, wie in 22 gezeigt, das obere Ende der Verstärkungskurve des Ventils selektiv eingestellt werden, um sicherzustellen, daß an einem oberen Ende des Leistungsbereichs jedes Ventil bei 0,8 A etwa 4000 psi lesen wird. Somit kann jedes Ventil, das den Prüfstand verläßt, so konfiguriert werden, daß es im wesentlichen der Idealkurve entspricht. Außerdem zeigt 22, daß sowohl Ventil 1 als auch Ventil 2 nicht nur bei dem spezifischen Wert von 0,8 A eine verbesserte Leistung aufweisen, sondern über einen Bereich von Strömen hinweg zwischen 0,5 A und 0,8 A. Dieser Fortschritt verbessert die Ventilgenauigkeit und minimiert die Variabilität von Ventil zu Ventil. Wenn an einem anderen Punkt in der Kurve ein hoher Genauigkeitsgrad erforderlich ist, um ein bestimmtes Leistungsproblem zu adressieren, kann zudem die magnetische Sekundärluftspalteinstellung verwendet werden, um an einem derartigen spezifischen Punkt eine verbesserte Genauigkeit zu bewirken.
  • Weiterhin kann ein zweites Maß der Einstellbarkeit, ein Gegendruckeinstellmerkmal, vorteilhafterweise zusammen mit der oben erwähnten magnetischen Sekundärluftspalteinstellung bereitgestellt werden. Alternativ kann das Gegendruckeinstellmerkmal für sich alleine eingesetzt werden, wie die oben erwähnte magnetische Sekundärluftspalteinstellung für sich alleine eingesetzt werden kann.
  • Das Gegendruckeinstellmerkmal adressiert das untere Ende der in 3, 19, 20 und 22 dargestellten Kurven. Das Gegendruckeinstellkonzept verwendet eine Einstellschraube oder ein oder mehrere gleichwertige selektiv parallel verschiebbare Glieder 950, die in oder neben einem hinteren Ende des Rohrs 327 montiert sind, um eine axiale Parallelverschiebung der Schraube oder des anderen Glieds 950 in den den Anker 326 tragenden Hohlraum des Rohrs 327 zu gestatten, wie in 23 gezeigt. Das selektiv parallel verschiebbare Glied 950 könnte eine beliebige Konfiguration einer Einrichtung umfassen, die konfiguriert ist, um eine selektive Einstellung zu gestatten, um eine Grenze für die distale oder hintere Grenze für den weg des Ankers 326 bereitzustellen. Beispielsweise könnte ein parallel verschiebbarer Stift verwendet werden, wobei der Stift in seiner Position gesichert wird, wie etwa durch Schweißen, Bonden oder eine mechanische Verriegelungseinrichtung. Ein selektiv parallel verschiebbares Glied 950 kann fakultativ mit dem oben erwähnten Flußeinstellelement 700 zu einer einzelnen Einheit integriert werden, um den Zusammenbau zu erleichtern. Weiterhin sollte die Einstellschraube ober das oder die äquivalenten selektiv parallel verschiebbaren Glieder 950 (im weiteren "Einstellschraube 950") gegebenenfalls eine geeignete Druckgrenze entsprechend erwarteter Drücke in dem den Anker tragenden Hohlraum des Rohrs 327 bereitstellen, wie etwa durch einen O-Ring 951, wie in 23 gezeigt. Die Gegendruckeinstellung wird bewirkt durch selektives Parallelverschieben der Einstellschraube 950 in das Rohr 327, um eine Grenze für die distale oder hintere Grenze für den Weg des Ankers 326 bereitzustellen.
  • Die Gegendruckeinstellung adressiert die Ventilleistung, wenn die Solenoidspulen 323 nicht bestromt sind. Wie in 4 gezeigt, umfaßt ein IPR-Kegelventil 300 einen Hauptkegel 307, der den größten Teil der Strömung steuert, und eine Pilotstufe (z.B. 304), die den Hauptkegel steuert. Wenn eine Strömung in das IPR-Ventil 300 eingeleitet wird, läuft Fluid durch den Hauptkegelöffnungseinlaß 382 und füllt die Hauptkegelkammer 351 und läuft dann durch die Pilotöffnung 389. Wenn sich das IPR-Ventil 300 in einem stromlosen Zustand befindet, ist die Pilotöffnung 389 geöffnet. Dies reduziert den Druck hinter dem Hauptkegel 307 und gestattet der Pilotstufe oder dem Stiftkegel 304, zu öffnen, bis der Druck hinter dem Hauptkegel ausgeglichen ist. Dieser ausgeglichene eingeschwungene Druck ist der Gegendruck des IPR-Ventils 300. Für das oben erwähnte IPR-300-Ventil beträgt der zwischen der Hauptströmung und der Pilotströmung hergestellte Gegendruck etwa 5 SLpm.
  • Das Gegendruckeinstellmerkmal gestattet das Einstellen des Wegs der Pilotöffnung, wenn das Ventil in einem stromlosen Zustand getestet wird. Die Einstellschraube 950 wirkt auf das Ende des Ankers 326 ein, der wiederum auf den Druckstift 313 und den Stiftkegel 304 einwirkt.
  • Somit begrenzt die Position der Einstellschraube 950 den Weg von Anker 326, Druckstift 313 nach hinten und begrenzt entsprechend den Weg des Stifts 304 des Sekundärkegelsitzes 303 nach hinten, wenn die Solenoidspulen 323 nicht bestromt sind. Wie bereits angemerkt regelt der Stiftkegel 304 die Strömung aus dem Sekundärkegelsitz 303 heraus. Durch Regeln der Strömung aus dem Sekundärkegelsitz 303 heraus kann der Druck hinter dem Hauptkegel 307 eingestellt werden, und da ein Gleichgewicht des Hauptkegels 307 hergestellt werden muß, um die Funktionstestanforderungen zu erfüllen, wird der Hauptdruck des IPR-Ventils 300 eingestellt.
  • Die Gegendruckeinstellung ist in den 23 und 24 gezeigt. Nach der in 22 gezeigten oben erwähnten Magnetflußringeinstellung, aber vor der Gegendruckeinstellung, zeigt 24, daß das untere Ende der Verstärkungskurve von jedem der geprüften Ventile verschoben ist. Beispielsweise diktiert die Idealkurve, daß ein etwa 0,1 A erhaltendes Ventil den Druck auf etwa 400 psi steuern sollte. Vor irgendeiner Einstellung ist das IPR-Ventil 1 bei etwa 0,1 A gezeigt, daß es den Druck bei etwa 250 psi steuert, was über 25% unter dem Ideal liegt. Das IPR-Ventil 2 ist bei etwa 0,1 A gezeigt, daß es den Druck bei etwa 500 psi steuert, was etwa 25% über dem Ideal liegt.
  • Gemäß der Erfindung kann die Einstellschraube 950 während der Funktions- oder Leistungsprüfung selektiv positioniert werden, um den Rückweg des Ankers 326, des Druckstifts 313 zu begrenzen und entsprechend den Rückweg des Stifts 304 des Sekundärkegelsitzes 303 zu begrenzen, wenn die Solenoidspulen 323 nicht bestromt sind. Die IPR-Ventile können unter Verwendung herkömmlicher Prüfaufbauten eingestellt werden, vorausgesetzt die Druckquelle und die Einstellschraube 950 werden eingestellt, bis der gewünschte Gegendruck an einem unteren Ende der gewünschten Leistungskurve aufrechterhalten wird. Wie in 25 gezeigt normalisiert dieses Einstellen sowohl die Ventile 1 als auch 2 mit der Idealkurve am unteren Ende der Verstärkungskurve, wobei die Ventile 1 und 2 im Betrieb gezeigt sind (d.h. unter Bedingungen eines niedrigen Drucks unter Strömen der Spule 323 zwischen etwa 0,1 A und 0,2 A), um im wesentlichen der Idealkurve zu entsprechen.
  • Die Verwendung allein der magnetischen Sekundärluftspalteinstellung hat gezeigt, daß es möglich ist, durchgehend ein Toleranzband von etwa ± 8% bezüglich der idealen Verstärkungskurve für das oben präsentierte Beispiel der Ausführungsform bereitzustellen. Die Verwendung der magnetischen Sekundärluftspalteinstellung in Kombination mit dem Gegendruckeinstellmerkmal gestattet eine Realisierung eines Toleranzbands von zwischen etwa ± 3-5% bezüglich der idealen Verstärkungskurve für das oben präsentierte Beispiel der Ausführungsform.
  • Die vorliegende Erfindung kann durch Einsatz herkömmlicher Materialien, Methodik und Geräten praktiziert werden. In der vorausgegangenen Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um beispielhaft für ein eingehendes Verständnis der Erfindung zu sorgen, wenngleich viele Details von Materialien, Geräten und Methodik hier nicht dargelegt sind, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verschleiern. Es sollte jedoch erkannt werden, daß die vorliegende Erfindung praktiziert werden kann, ohne auf die spezifisch dargelegten Details zurückzugreifen. Es sind nur eine Ausführungsform und lediglich einige wenige Beispiele ihrer Vielseitigkeit in der vorliegenden Offenbarung gezeigt und beschrieben. Der elektromagnetische Aktuator kann zwei Spulen enthalten, die auf eine dem Fachmann bekannte Weise elektrisch mit einer oder mehreren Schaltungen verbunden werden können, die konfiguriert sind, um einen Strom an jede der Spulen zu liefern, um ein Magnetfeld und Magnetfluß zwei Richtungen mit einem Aktuator zu erzeugen, der so konfiguriert ist, daß er eine ihm von dem Magnetfluß erteilte Kraft, die von dem Aus des elektromagnetischen Aktuators erteilt wird, in beiden Richtungen überträgt. Solche von dem Aktuator auf eine Komponente außerhalb des elektromagnetischen Aktuators übertragenen Kräfte können durch jedes herkömmliche Mittel übermittelt werden, um eine Kraft von dem Aktuator zu übermitteln. Beispielsweise könnte ein Stift direkt mit dem Anker verbunden sein, wobei sich der Stift aus dem elektromagnetischen Aktuator heraus erstreckt. Der Stift selbst könnte ein Ventil wie etwa ein Nadelventil umfassen oder könnte einen Schalter aktivieren oder ansonsten ein Ereignis direkt ermöglichen. Der Stift könnte auch einen Getriebeabschnitt wie etwa eine Zahnstange umfassen, um mit einem entsprechenden Ritzel als Zahnradsatz zu kämmen, wobei das Ritzel so konfiguriert ist, daß es eine andere Komponente wie etwa ein Kugelventil dreht.

Claims (12)

  1. Elektromagnetischer Aktuator, der folgendes umfaßt ein Rohr (327) mit einem proximalen und einem distalen Ende; eine um das Rohr herum angeordnete Spule (323), wobei die Spule elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, daß sie an die Spule einen Strom liefert, um ein Magnetfeld und einen Magnetfluß zu erzeugen; einen beweglichen Anker (326) mit einem proximalen und einem distalen Ende, der innerhalb des Rohrs getragen wird, wobei der Anker zumindest teilweise von der Spule umschrieben ist, wobei der Anker für eine magnetische Kopplung mit der Spule konfiguriert ist, wobei die magnetische Kopplung den Anker zwingt, sich innerhalb des Rohrs zu bewegen; wobei der Anker so konfiguriert ist, daß er eine Kraft, die ihm von einem von der Spule ausgegebenen Magnetfluß erteilt wird, aus dem elektromagnetischen Aktuator hinaus überträgt; und gekennzeichnet ist durch ein Flußeinstellelement (700), das zu einer Bewegung innerhalb eines von der Spule ausgegebenen Magnetflusses konfiguriert ist, um einen in den Anker (326) eingegebenen Magnetfluß bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer ersten Richtung zu erhöhen und einen in den Anker eingegebenen Magnetfluß bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer zweiten Richtung zu reduzieren; wobei das Flußeinstellelement extern um das distale Ende des Rohrs neben dem distalen Ende des Ankers herum angeordnet ist.
  2. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, wobei das Flußeinstellelement (200) ein zylin drisches Element ist, das so konfiguriert ist, daß es zumindest teilweise das Rohr umschreibt.
  3. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, wobei das Flußeinstellelement (700) ein zylindrisches Gewindeelement ist und wobei das distale Ende des Rohrs einen externen Gewindeabschnitt umfaßt, wobei das zylindrische Gewindeelement und der externe Gewindeabschnitt für eine paarende Ineingriffnahme konfiguriert sind.
  4. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes umfaßt: ein Ankerwegeinstellelement, wobei das Ankerwegeinstellelement so angeordnet ist, daß es in ein distales Ende des Rohrs (327) eintritt, und für eine Bewegung in einer Vorschubrichtung zu einem proximalen Ende des Rohrs und einer Herausziehrichtung weg von dem proximalen Ende des Rohrs konfiguriert ist, um einen Ankerweg innerhalb des Rohrs entsprechend zu vergrößern oder zu verkleinern.
  5. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 4, wobei das Ankerwegeinstellelement einen Gewindeabschnitt an einem äußeren Abschnitt davon umfaßt und wobei das distale Ende des Rohrs (327) einen inneren Gewindeabschnitt umfaßt, wobei der Ankerwegeinstellelement-Gewindeabschnitt und der Rohrinnengewindeabschnitt für eine paarende Ineingriffnahme konfiguriert sind.
  6. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes umfaßt: eine um das Rohr (327) herum angeordnete zweite Spule, wobei die Spule elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, daß sie an die Spule einen Strom liefert, um ein Magnetfeld und einen Magnetfluß zu erzeugen; ein zweites Flußeinstellelement, das zu einer Bewegung innerhalb eines von der Spule ausgegebenen Magnetflusses konfiguriert ist, um ein in den Anker (326) eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des zweiten Flußeinstellelements in der zweiten Richtung zu erhöhen und ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des zweiten Flußeinstellelements in der ersten Richtung zu reduzieren; wobei das zweite Flußeinstellelement extern um das proximale Ende des Rohrs neben dem proximalen Ende des Ankers herum angeordnet ist.
  7. Drucksteuerventil (300), das folgendes umfaßt: einen Einlaß zum Aufnehmen eines Betriebsfluids von einer Pumpe; ein bewegliches Ventilelement, das so konfiguriert ist, daß es einen Druck des Arbeitsfluids an einer nachgeschalteten Seite des beweglichen Ventilelements als Reaktion auf eine darauf von einem elektromagnetischen Aktuator erteilte Kraft selektiv steuert, und einen elektromagnetischen Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Aktivieren des Ventils.
  8. Drucksteuerventil nach Anspruch 7, wobei eine auf den Anker (326) von dem von der Spule ausgegebenen Magnetfluß ausgeübte Kraft auf ein Linearkraftübertragungselement oder ein Rotationskraftübertragungselement ausgegeben wird.
  9. Drucksteuerventil nach Anspruch 8, wobei das Linearkraftübertragungselement einen beweglichen Stift (313) umfaßt.
  10. Durcksteuerventil nach Anspruch 8, wobei das Rotationskraftübertragungselement einen Zahnradsatz umfaßt.
  11. Injektordruck-Reglerventil (300) zum Steuern eines Drucks zu einer hydraulischen Rail einer hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage, wobei das Injektordruck-Reglerventil folgendes umfaßt: einen Hauptkörper; wobei ein Steuerhohlraum folgendes aufweist: einen Einlaß zum Aufnehmen eines von einer Pumpe ausgegebenen Arbeitsfluids; einen Auslaß, um das Arbeitsfluid unter geregeltem Druck der hydraulischen Rail zuzuführen; und einen Ablaufport zum Gestatten eines Ableitens des Arbeitsfluids aus dem Steuerhohlraum zu einem Sumpf; ein Hauptventil, das so konfiguriert ist, daß es innerhalb des Steuerhohlraums gleitet, und so konfiguriert ist, daß es den Ablaufport des Steuerhohlraums selektiv schließt und öffnet; ein hinter dem Hauptventil angeordnetes Steuerventil zum Aufnehmen des Arbeitsfluids unter Druck und zum selektiven Weiterleiten des Arbeitsfluids an den Auslaß auf der Basis einer Position des Steuerventils relativ zu einem jeweiligen Steuerventilsitz, wobei das selektive Weiterleiten des Arbeitsfluids zu dem Auslaß durch das Steuerventil ein Kraftgleichgewicht zwischen einer vorgeschalteten und einer nachgeschalteten Seite des Hauptventils regelt und dadurch das Hauptventil in eine ausgewählte Richtung relativ zu dem Ablaufport zwingt, um einen stromaufwärts herrschenden Druck dazu einzustellen; und einen elektromagnetischen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Aktivieren des Mittelventils als Reaktion auf ein Elektroniksignal.
  12. Verfahren zum Reduzieren der Herstellungsvariabilität bei einem elektromagnetischen Aktuator, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt: Erproben eines elektromagnetischen Aktuators, der folgendes umfaßt: ein Rohr mit einem proximalen und einem distalen Ende; eine um das Rohr herum angeordnete Spule, wobei die Spule elektrisch mit einer Schaltung verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, daß sie an die Spule einen Strom liefert, um ein Magnetfeld und einen Magnetfluß zu erzeugen; einen beweglichen Anker mit einem proximalen und einem distalen Ende, der innerhalb des Rohrs getragen wird, wobei der Anker zumindest teilweise von der Spule umschrieben ist, wobei der Anker für eine magnetische Kopplung mit der Spule konfiguriert ist, wobei die magnetische Kopplung den Anker zwingt, sich innerhalb des Rohrs zu bewegen; wobei der Anker so konfiguriert ist, daß er eine Kraft, die ihm von einem von der Spule ausgegebenen Magnetfluß erteilt wird, aus dem elektromagnetischen Aktuator hinaus überträgt; und mindestens (1) ein externes Flußeinstellelement, das zu einer Bewegung innerhalb eines von der Spule ausgegebenen Magnetflusses konfiguriert ist, um ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer ersten Richtung zu erhöhen und ein in den Anker eingegebenes Magnetflußfeld bei Bewegung des Flußeinstellelements in einer zweiten Richtung zu reduzieren und (2) ein externes Ankerwegeinstellelement, das so angeordnet ist, daß es in ein distales Ende des Rohrs eintritt und zu einer Bewegung in einer Vorschubrichtung zu einem proximalen Ende des Rohrs und einer Herausziehrichtung weg von dem proximalen Ende des Rohrs konfiguriert ist, um einen Ankerweg innerhalb des Rohrs entsprechend zu vergrößern oder zu verkleinern; Anbringen des elektromagnetischen Aktuators an einem Prüfstand, der so konfiguriert ist, daß er ein Ausgangssignal entsprechend einer von dem Anker erzeugten Kraft auf der Basis einer vorbestimmten Stromeingabe in die elektromagnetische Aktuatorspule erzeugt; Einstellen mindestens eines des externen Flußeinstellelements und des externen Ankerwegeinstellelements als Reaktion auf das Ausgangssignal zum Variieren eines entsprechenden in den Anker eingegebenen Magnetflußfelds und einen dadurch gestatteten Wegebereich, um das Ausgangssignal entsprechend zu erhöhen oder zu verringern, bis das Ausgangssignal im wesentlichen einem vorbestimmten Ausgangssignal entspricht oder in einen Bereich von vorbestimmten Ausgangssignalen entsprechend der vorbestimmten Stromeingabe fällt.
DE60210306T 2001-09-06 2002-09-06 Druckregelventil mit einstellmerkmalen Expired - Fee Related DE60210306T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US31712501P 2001-09-06 2001-09-06
US317125P 2001-09-06
PCT/US2002/028225 WO2003023266A1 (en) 2001-09-06 2002-09-06 Pressure regulating valve with adjustment features

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60210306D1 DE60210306D1 (de) 2006-05-18
DE60210306T2 true DE60210306T2 (de) 2006-11-30

Family

ID=23232220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60210306T Expired - Fee Related DE60210306T2 (de) 2001-09-06 2002-09-06 Druckregelventil mit einstellmerkmalen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6854703B2 (de)
EP (1) EP1425529B1 (de)
DE (1) DE60210306T2 (de)
WO (1) WO2003023266A1 (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6916003B2 (en) * 2000-09-11 2005-07-12 Bosch Rexroth Ag Directional-control valve
US7234706B2 (en) * 2004-07-08 2007-06-26 International Engine Intellectual Property Company, Llc Sealing system for multiple fluids
DE102006003484A1 (de) * 2005-03-16 2006-09-21 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff
JP4535033B2 (ja) * 2005-10-14 2010-09-01 株式会社デンソー 減圧弁および燃料噴射装置
US20090266840A1 (en) * 2005-11-15 2009-10-29 Foam In Place Co., Ltd. Substance Injecting Apparatuses and Methods for Using Same
DE102006040248A1 (de) * 2006-08-28 2008-03-06 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
DE102007026890A1 (de) * 2007-06-11 2008-12-18 Robert Bosch Gmbh Magnetventil
DE102008028564A1 (de) * 2007-07-03 2009-01-08 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Hydrauliksystem zum Erzeugen eines Vorsteuerdruckes zum Ansteuern einer Getriebekomponente
US7866301B2 (en) * 2009-01-26 2011-01-11 Caterpillar Inc. Self-guided armature in single pole solenoid actuator assembly and fuel injector using same
US20110057132A1 (en) * 2009-09-09 2011-03-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Solenoid valve
WO2011072254A2 (en) 2009-12-10 2011-06-16 Hydraforce, Inc. Proportional motion control valve
JP5494681B2 (ja) * 2012-01-13 2014-05-21 株式会社デンソー 電磁弁
DE102012205329A1 (de) * 2012-04-02 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Druckregelventil
JP6186126B2 (ja) * 2013-01-24 2017-08-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置
US9322416B2 (en) 2013-03-11 2016-04-26 Hydraforce, Inc. Multi-functional proportional control valve for hydraulic suspension system for vehicle
US20140358304A1 (en) * 2013-06-03 2014-12-04 Tescom Corporation Method and Apparatus for Managing Fluid Supply in a Process Control System
DE102013220775B4 (de) 2013-10-15 2023-05-17 Vitesco Technologies GmbH Ventileinrichtung für ein Fluidsystem
DE102014210530A1 (de) * 2014-06-04 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Schieberventil, insbesondere zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes
US11788644B2 (en) * 2014-12-03 2023-10-17 Hydralectric Group Ltd Proportional valve, electric shower incorporating the proportional valve and tap incorporating same
JP6558160B2 (ja) * 2015-09-04 2019-08-14 浜名湖電装株式会社 電磁弁
EP3225799A1 (de) * 2016-04-01 2017-10-04 HUSCO Automotive Holdings LLC Pilotgesteuertes kolbenölkühlungsstrahlsteuerventil
US10591081B2 (en) * 2016-04-01 2020-03-17 Emerson Electric Co. Solenoid coil including bobbin with moisture barrier
US10961967B1 (en) 2017-12-12 2021-03-30 Microfabrica Inc. Fuel injector systems, fuel injectors, fuel injector nozzles, and methods for making fuel injector nozzles
US10865927B2 (en) * 2018-02-26 2020-12-15 Eaton Intelligent Power Limited Low engagement force fluid coupling
CN115027185B (zh) 2018-09-25 2024-04-02 亨德里克森美国有限责任公司 具有可调节最小输送压力的先导操作调节器
DE102019006999A1 (de) 2019-10-09 2021-04-15 Hydac Fluidtechnik Gmbh Betätigungsvorrichtung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730159A (en) * 1971-12-17 1973-05-01 Sopromi Soc Proc Modern Inject Fuel injection device for internal combustion engines
FR2580093A1 (en) * 1985-04-06 1986-10-10 Volkswagen Ag Electrically-actuated hydraulic pressure regulator
JPS6288014A (ja) * 1985-10-15 1987-04-22 Diesel Kiki Co Ltd 油圧制御装置
US5191867A (en) * 1991-10-11 1993-03-09 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated electronically-controlled unit injector fuel system having variable control of actuating fluid pressure
US5513832A (en) * 1994-04-22 1996-05-07 Lectron Products, Inc. Variable force solenoid valve
US5757259A (en) * 1994-07-28 1998-05-26 Caterpillar Inc. Anti-rotation device for joining a shell and encapsulated terminal/coil subassembly
US6116263A (en) * 1998-07-23 2000-09-12 Hydraforce, Inc. Proportional priority flow regulator with reverse flow control
US6029703A (en) * 1998-12-18 2000-02-29 Borg-Warner Automotive, Inc. Pressure solenoid control valve with flux shunt
DE10016242B4 (de) * 2000-03-31 2006-04-13 Siemens Ag Druckregelventil mit integrierter Sicherheitsfunktion

Also Published As

Publication number Publication date
EP1425529A4 (de) 2005-01-05
US20030137378A1 (en) 2003-07-24
EP1425529A1 (de) 2004-06-09
EP1425529B1 (de) 2006-03-29
WO2003023266A1 (en) 2003-03-20
DE60210306D1 (de) 2006-05-18
US6854703B2 (en) 2005-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60210306T2 (de) Druckregelventil mit einstellmerkmalen
EP0178427B1 (de) Elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
DE60014813T2 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE4311627B4 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
DE19726604B4 (de) Hydraulisch betätigte Brennstoffeinspritzvorrichtung und Verfahren zur Brennstoffeinspritzung
DE3688753T2 (de) Steuereinrichtung für elektro-hydraulisch betätigte Kraftstoffeinspritzventile.
DE69612459T2 (de) Direkt angetriebenes schieberventil für ein kraftstoffeinspritzventil
EP0657644B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
EP1303697B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE69718275T2 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE19630124B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Druckspeicher
EP1431567A2 (de) Brennstoffeinspritzventil für Verbrennungskraftmaschinen
DE10214096B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE10343553A1 (de) Dual-Modus-Brennstoffeinspritzsystem und Brennstoffeinspritzvorrichtung dafür
DE4211913A1 (de) Magnetbetaetigtes druckregelventil
DE69923108T2 (de) Brennstoffsystem und Pumpe zur Anwendung in einem solchen System
DE19603435A1 (de) Von Einspritzratenform- bzw. -gestaltungssteuerung geöffnetes Rückschlagventil für eine Brennstoffeinspritzdüse
DE102011051771A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE60107794T2 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE3523536A1 (de) Elektrisch gesteuerte kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen
DE2943155A1 (de) Elektronisches kraftstoffeinspritzventil
DE19949814A1 (de) Druckregelventil für ein Speicherkraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
DE19522537A1 (de) Kantenfilter für ein Hochdruckhydrauliksystem
DE19737125C2 (de) Volumenstrom-Regelvorrichtung und Einspritzsystem mit einer solchen Regelvorrichtung
EP1278952B1 (de) Brennstoffeinspritzventil

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee