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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Proportional-Solenoid-Ventil mit veränderlicher Kraft, welches den
Druck eines Fluids als Antwort auf einen an ein Ventil-Solenoid
angelegten elektrischen Strom steuert, und betrifft im Besonderen
ein Proportional-Solenoid-Ventil mit veränderlicher Kraft, welches verbesserte
Merkmale bezüglich
der Einstellbarkeit der Ventilantwort und verringerte größenmäßige Anforderungen
aufweist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Proportional-Solenoid-Steuerventil
mit veränderlicher
Kraft, welches relativ kostengünstig herzustellen
ist und kompakte Abmessungen aufweist und dabei eine im Wesentlichen
lineare, proportionale Fluidsteuerung aufrechterhalten kann, ist in
dem auf gemeinschaftliche Inhaberschaft mit Najmolhoda zurückgehenden
US-Patent Nr. 4 988 074 vom 29. Januar 1991 beschrieben. Das patentierte Proportional-Solenoid-Steuerventil
mit veränderlicher
Kraft umfasst ein äußeres Stahl-Solenoidgehäuse und
ein Aluminium-Ventilgliedgehäuse,
welche mechanisch miteinander gefügt sind, z. B. durch Lappen
an dem Stahl-Solenoidgehäuse, die
um Bereiche des Aluminium-Ventilgliedgehäuses gelegt sind.
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Das Proportional-Steuerventil mit
veränderlicher
Kraft umfasst einen ferromagnetischen (z. B. Stahl-)Anker, der von
Federn mit niedriger Federrate an einander gegenüberliegenden Enden des Ankers innerhalb
des Bohrlochs eines kernlosen Solenoid-Spulenkörpers so gehalten ist, dass
er zwischen Positionen, welche zu einer geschlossenen Ventilstellung
und einer vollgeöffneten
Ventilstellung korrespondieren, als Antwort auf einen an eine elektromagnetische
Spule angelegten elektrischen Strom hin- und herbeweglich ist. Die
Position des Ankers wird durch Ausbalancieren der veränderlichen
Kraft eines elektromagnetischen Feldes einer elektromagnetischen
Spule und der Kraft des magnetischen Feldes eines Permanentringmagneten
gegenüber
der Kraft einer gewundenen Kompressionsfeder, welche das Ventil
zur Geschlossenstellung des Ventils hin vorspannt, gesteuert. Die
elektromagnetische Spule, der Spulenkörper und der Anker sind in
dem Stahl-Solenoidgehäuse
untergebracht, derart, dass das Stahlgehäuse eine Konzentration des
Flusses des elektromagnetischen Feldes am Anker bereitstellt. Das
Fluidsteuerventil am Ende des Ankers bewegt sich relativ zu einem
in dem Aluminium-Ventilgehäuse
angeordneten Ventilsitz, um einen Fluideinlass mit Fluidauslassöffnungen
zu verbinden, um so den Fluiddruck an Fluidsteueröffnungen
proportional zur Größe des angelegten
elektrischen Stromes zu regulieren.
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Eine kommerziell hergestellte Version
des obengenannten patentierten Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventils
mit veränderlicher
Kraft wurde so modifiziert, dass sie ein Edelstahlkugelventil und einen
separaten, in die Düse
gepressten Edelstahlventilsitzeinsatz aufweist. Das Kugelventil
ist in einem Edelstahikäfig
zwischen dem Ventilsitz und einem stabartigen, zylinderförmigen Stahlanker,
der sich relativ zu dem Ventilsitz proportional zur Größe des an
die elektromagnetische Spule angelegten elektrischen Stromes bewegt,
eingeschlossen. Wenn sich der Anker relativ zu dem Ventilsitz bewegt,
um das Ventil zu betätigen,
wird das Kugelventil aufgrund des Fluiddrucks in dem Ventilgliedgehäuse und
des Einschlusses in dem Kugelventilkäfig in dem Spulenkörper veranlasst,
dem Ende des Ankers zu folgen. Der Fluideinlass wird durch Öffnen des
Kugelventils mit Fluidauslassöffnungen
verbunden, um so den Fluiddruck an Fluidsteueröffnungen proportional zur Größe des an
die Spule angelegten elektrischen Stromes zu regulieren.
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In dem Ventilgliedgehäuse ist
ein Steuerschieberventil angeordnet, um eine Zweistufen-Hochfluss-Funktion
bereitzustellen, wobei der Zulauföffnung zugeführtes unter
Druck stehendes Fluid zunächst
an den Steueröffnungen
vorbeigeführt wird
und einem Ende des Steuerschieberventils zufließt, um es von einer Nullfluidfluss-Steuerschieberposition
zu einer Maximumfluidfluss-Steuerschieberposition relativ zu den
Steueröffnungen
zu bewegen, wie durch den für
das Kugelventil durch Einstellen der Kraft der gewundenen Feder
voreingestellten Teilöffnungsdruck
bestimmt. Sodann wird in einer zweiten Stufe des Vorgangs der Fluidfluss
durch die Steueröffnungen
gesteuert, indem das Steuerschieberventil zwischen der Minimal-
und der Maximalfluss-Steuerschieberposition proportional zur Höhe des elektrischen
Stromflusses zur Spule bewegt wird. Solche Proportional-Solenoid-Steuerventile
mit veränderlicher
Kraft, welche heutzutage kommerziell hergestellt werden, werden
mit einem Aluminiumguss-Getriebekörper oder -gehäuse mit
Hilfe einer mit einer äußeren Düsennut in
Kontakt stehenden Klemmplatte oder Schraube oder beidem operativ verbunden.
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Die DE-A-34 32 728 offenbart eine
Vorrichtung zum Einstellen der Federvorspannung eines elektrisch
bewegbaren und mechanisch betätigbaren Ventilgliedes.
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Die nicht früher veröffentlichte EP-A-0 711 944
derselben Anmelderin offenbart ein Proportional-Solenoid-Ventil
mit veränderlicher
Kraft, umfassend ein bewegliches Ventil zum Steuern des Drucks eines
unter Druck stehenden Fluids in einem Fluidsteuerungssystem, ein
Solenoid zum Steuern der Bewegung des beweglichen Ventils und ein
gemeinsames Gehäuse,
worin das Ventil und das Solenoid angeordnet sind.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt
in der Bereitstellung eines Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventils
mit veränderlicher
Kraft, welches eine verbesserte und vereinfachte Einstellbarkeit
der Ventilantwort bei der werksseitigen Einstellung ermöglicht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Proportional-Solenoid-Steuerventils
mit veränderlicher
Kraft, welches eine verbesserte und vereinfachte Permanentmagnetankeranordnung
aufweist, wodurch die Ventilgrößenanforderungen
gemindert werden.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand von Anspruch
18 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Proportional-Solenoid-Ventils mit
veränderlicher
Kraft.
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Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Einklang mit der vorliegenden
Erfindung wird ein Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventil mit veränderlicher
Kraft bereitgestellt zum Steuern des Drucks eines unter Druck stehenden
Fluids in einem Fluidsteuerungssystem im Verhältnis zum Strompegel eines
elektrischen Eingangssignals. In einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst das Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventil mit veränderlicher
Kraft einen Anker in Anlage mit einem Fluiddrucksteuerventil, welcher
als Antwort auf einen an ein Solenoid angelegten elektrischen Strom
bewegbar ist, Federmittel zum Vorspannen des Ankers in einer Richtung,
um eine Ventilfluiddruckantwort auf den dem Solenoid zugeführten Strompegel
herzustellen (d. h. Fluiddruck in Abhängigkeit vom Solenoid-Strom),
und einen Ventilgehäuseverschluss,
der mit den Federmitteln in Anlage ist und nach Ventilzusammenbau
bleibend verformt ist, um den Ventilgehäuseverschluss relativ zu den
Federmitteln zu positionieren, so dass die Ventilfluiddruckantwort
auf eine gewünschte
Leistungsspezifikation eingestellt wird.
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Der Gehäuseverschluss umfasst typisch eine
periphere Lippe, welche in einer Endkammer des Ventilgehäuses aufgenommen
und gesichert ist, eine zentrale Nabe, welche mit den Federmitteln
in Anlage ist, und einen ringförmigen
rück springenden oder
genuteten Bereich zwischen der Nabe und der peripheren Lippe, der
konzentrisch mit der Lippe angeordnet ist. Der Gehäuseverschluss
wird mit dem Ventilgehäuse
zusammengebaut, wobei eine Verschlussnabe mit den Federmitteln in
Anlage ist, und anschließend
wird der Verschluss bleibend verformt unter Verwendung eines Einstellwerkzeugs,
welches mit der zentralen Nabe in Anlage gebracht wird, derart,
dass die Position der Verschlussnabe relativ zu den Federmitteln
dauerhaft eingestellt ist, um die Ventilantwort auf den Solenoid-Strom
einzustellen. Typisch werden die Verschlussnabe und der ringförmige rückspringende
oder genutete Bereich verformt, um die Position der Verschlussnabe
relativ zu den Federmitteln einzustellen, um die Ventilantwort auf
den Solenoid-Strom einzusteilen.
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Mit den Komponenten und der Vorgehensweise
wie im Vorstehenden beschrieben wird das Einstellen der Ventilantwort
verbessert und vereinfacht, weil eine teure Ventileinstellgewindespindel oder
-schraube, wie sie bislang verwendet worden ist, wegfallen kann
und weil die Verformung des Verschlusses bleibend ist und die einmal
eingestellte Ventilantwort aufrechterhält, so dass die Zuverlässigkeit
des Ventils im Gebrauch verbessert wird. Die Erfindung ist geeignet,
eine Niederfluss-Druckregulator-Steuervorrichtung oder eine Steuerschieber-Durchflussverstärker-Steuervorrichtung
bereitzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Proportional-Solenoid Fluidsteuerventil
mit veränderlicher
Kraft eine Permanentmagnetankeranordnung, die vorteilhaft ist, um
die größenmäßigen Anforderungen
des Ventils zu verringern. So umfasst der Anker zum Beispiel einen
zylinderförmigen
Dauermagneten mit reduzierter Länge,
die in einem flachen, äußersten
axialen Ende ausläuft,
das mit einer Vorspannfeder, welche die Ventilantwort bestimmt,
in Anlage ist und von der Solenoid-Spule umgeben ist, wenn das Solenoid
energielos ist. Ein Solenoid-Spulenkörper umfasst eine zylinderförmige Längsbohrung,
die den Permanentmagnetanker aufnimmt, und einen radial vergrößerten Endflansch
in Anlage mit einer Plattenfeder, wodurch der Anker in der Spulenkörperbohrung
positioniert ist. Die Spulenkörperbohrung
weist einen radial vergrößerten Bohrungsbereich
nahe dem End flansch auf, der von der Solenoid-Spule umgeben ist,
um ein an dem axialen Ankerende angeordnetes Plattenfederhalteelement
aufzunehmen.
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierteren
Beschreibung in Verbindung mit den folgenden beigefügten Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine Draufsicht auf ein Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventil
mit veränderlicher Kraft
in Einklang mit einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine Endansicht des Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventils mit
veränderlicher Kraft
von 1;
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3 ist
ein Längsschnitt
des Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventils mit veränderlicher Kraft
von 1;
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4A ist
eine Darstellung eines Einstellwerkzeugs zum Verformen eines stellbaren
Ventilgehäuseendverschlusses
zum Einstellen eines Ventilteilöffnungsdrucks;
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4B ist
eine querschnittliche Darstellung des Endverschlusses in Anlage
mit dem Einstellwerkzeug zum Einstellen des Ventilteilöffnungsdrucks;
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5 ist
ein Längsschnitt
einer Niederfluss-Druckregulator-Steuervorrichtung ohne Steuerschieber
in Einklang mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird nun auf die 1 bis 3 Bezug genommen, gemäß welchen
ein Proportional-Solenoid-Fluidsteuerventil 10 mit veränderlicher
Kraft ein Ventilglied 12 und ein Solenoid 14 in
einem gemeinsamen Ventilgehäuse 19 aufweist,
um eine kompakte Fluidsteuereinheit bereitzustellen, wie in der
parallel anhängigen
Anmeldung Serial No. 08/337 613 derselben Anmelderin, deren Lehren
hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen werden,
beschrieben. Das Gehäuse 19 umfasst
bevorzugt ein im Wesentlichen nichtmagnetisches Gehäusematerial
mit wenig oder gar keiner magnetischen Durchlässigkeit, z. B. im Vergleich
zu der magnetischen Durchlässigkeit
eines ferromagnetischen Werkstoffs, wie etwa Stahl. Ein Material,
welches sich besonders gut für
das Gehäuse 19 eignet,
umfasst Aluminium und seine Legierungen oder ein thermoplastisches
Material, durch Gießen
oder Spritzgießen
in die zum Aufnehmen des Ventilgliedes 12 und des Solenoid 14 erforderliche
Gehäuseform überführt.
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Ein Aluminiumgehäuse 19 bietet den
Vorteil niedriger Materialkosten und leichter Fertigung. Obgleich
Aluminium und seine Legierungen besonders bevorzugt werden für die Herstellung
des Gehäuses, ist
die Erfindung nicht hierauf begrenzt und kann auch unter Verwendung
anderer Gehäusematerialien realisiert
werden, zu denen – ohne
jedoch hierauf begrenzt zu sein – Magnesium-basierte Legierungen, austenitischer
Edelstahl, Kunststoffe und andere im Wesentlichen nichtmagnetische
Materialien mit wenig oder gar keiner magnetischen Durchlässigkeit
gegenüber
der von Stahl gehören.
Die Erfindung kann auch unter Verwendung eines ferromagnetischen Materials,
z. B. Stahl, als Material für
das gemeinsame Gehäuse
verwirklicht werden, wenngleich dies weniger bevorzugt wird.
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Das Solenoid 14 umfasst
eine elektromagnetische Spule 16, welche um einen Spulenkörper 18 aus
geformtem Kunststoff gewickelt ist, der ein zylinderförmiges,
seine Längsachse
durchsetzendes Bohrloch 20 aufweist. Der Spulenkörper 18 ist
aus einem glasgefüllten
thermoplastischen Material hergestellt. In dem Bohrloch 20 des
Kunststoff-Spulenkörpers 18 ist
ein stabartiger, fester Permanentmagnetanker 22 mit Hilfe
einer dünnen
Feder 24 mit niedriger Federrate, welche an einem hinteren äußersten Ende 22a des
Ankers angeordnet ist, gehalten. Der Anker 22 umfasst einen
zylinderförmigen
Selten-Erden-Permanentmagneten
(oder ein anderes geeignetes Permanentmagnet material) mit verbesserten magnetischen
Eigenschaften, wie Energieprodukt und magnetische Stabilität bei erhöhten Temperaturen.
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Die Plattenfeder 24 ist
von der Art, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 4 988 074 beschrieben
ist. Das heißt,
die Federplatte ist aus einem sehr dünnen nichtmagnetischen austenitischen
Edelstahl gebildet, z. B. aus einem vollkommen harten austenitischen Edelstahl,
der eine sehr niederratige Feder für die Federkonfiguration nach 5 des vorgenannten Patents
Nr. 4 988 074 ergibt. Die innere Peripherie der Plattenfeder 24 ist
mit Hilfe eines halbharten Messing-Plattenhalteelementes 25 und
einer halbharten Messing-Magnethalteeinrichtung 27 am hinteren äußersten
Ende 22a des Ankers 22 angeordnet, so dass der
Anker 22 innerhalb des Spulenkörpers 18 in Axialrichtung
frei längsbeweglich
ist, während
das gegenüberliegende,
vordere innerste Ende 22b des Ankers federplattenunabgestützt bleibt.
Die äußere Peripherie
der Plattenfeder 24 ist zwischen dem radial vergrößerten Endflansch 18h des
Spulenkörpers 18 und
einer Ventilgehäusekappe
oder einem Ventilgehäuseverschluss 46 aus
einer Aluminiumlegierung (z. B. Al-Legierung 6061 T6) angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, welche den Vorteil bietet, dass sich die Größe, insbesondere
die Länge,
des Fluidsteuerventils 10 verkleinert, umfasst der Permanentmagnetanker 22 einen
zylinderförmigen
Permanentmagneten mit reduzierter Länge, die in dem flachen, äußersten
axialen Ende 22a ausläuft,
welches innerhalb der Solenoid-Spule 16 angeordnet oder
von dieser umgeben ist, wenn der Solenoid-Spule 16 kein
elektrischer Strom zugeführt
wird, so dass die gewundene Feder 42 den Anker 22 positioniert.
Die Länge
des Permanentmagnetankers 22 (z. B. 12,95 mm [0,510 Inch])
ist gegenüber
den bisher verwendeten Permanentmagnetankerlängen (z. B. 16,13 mm [0,635
Inch]) wesentlich kleiner. Zur Aufnahme des kürzeren Permanentmagnetankers 22 ist
das Bohrloch 20 des Solenoid-Spulenkörpers mit einem radial vergrößerten Bohrungsbereich 20a in
der Nähe
des Endflansches 18h versehen, um das äußerste Ankerende 22a in der
Solenoid-Spule 16 aufzunehmen, wenn die Solenoid-Spule 16 energielos
ist. Beispielsweise ist der vergrößerte Bohrungsbereich 20a radial
und axial so bemessen, dass er das an dem Ankerende 22a angeordnete
Plattenfederhalteelement 25 mit Spiel aufnimmt, um eine
ungehinderte Bewegung des Ankers 22 in dem Bohrloch 20 zu
erlauben. Ein typischer Innendurchmesser des vergrößerten Bohrungsbereichs 20a beträgt 8,89
mm [0,350 Inch] gegenüber dem
Durchmesser (z. B. 7,62 mm [0,300 Inch] des übrigen Bohrlochs 20.
Eine typische axiale Länge des
vergrößerten Bohrungsbereichs 20a beträgt 3,18 mm
(0,125 Inch) gegenüber
einer axialen Länge
von 13,46 mm (0,530 Inch) für
das gesamte Bohrloch 20.
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Der im vorstehenden Absatz beschriebene und
in 3 dargestellte Permanentmagnetanker 22 und
Solenoid-Spulenkörper 18 gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung sind vorteilhaft, um die Gesamtlänge des Fluidsteuerventils 10 zu
reduzieren. Im Einzelnen erlauben der verkürzte Permanentmagnetanker 22 und
der vergrößerte Spulenkörper-Bohrungsbereich 20a eine
wesentliche Verkürzung
der Gesamtlänge
des Ventilgehäuses 19;
z. B. auf 17,27 mm (0,680 Inch) gegenüber einer bisherigen Ventilgehäuselänge von
20,32 mm (0,800 Inch). Das kürzere
Ventilgehäuse 19 ist
vorteilhaft, weil es einen kleineren Raum in einem Getriebegehäuse einnehmen
wird, in dem es installiert wird, um den Hauptleitungsdruck zu mehreren
Steuerschieberventilen eines elektronischen Getriebesteuerungssystems
zu modulieren.
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An der Spulenkörperinnenwand sind eine Mehrzahl
von sich in Längsrichtung
erstreckenden Ankerführungsrippen 18a gebildet
(z. B. geformt), so dass sie sich radial einwärts und longitudinal oder axial
erstrecken, um die Axialbewegung des Ankers in dem Bohrloch 20 zu
führen.
Die Führungsrippen 18a sind
in Umfangsrichtung voneinander beabstandet an der Innenwand des
Spulenkörpers 18 ausgebildet
und sind typisch gleichabständig
voneinander in Umfangsrichtung angeordnet. Zwischen dem Ankeraußendurchmesser
und dem Spulenbohrloch ist ein kleiner Abstand vorhanden, der einen
kleinen Abstand zwischen dem Rippeninnendurchmesser und dem Ankeraußendurchmesser
bereitstellt. Die Führungsrippen 18a erstrecken
sich in Axialrichtung längs eines
Teils der Länge
des Bohrlochs 20 in der Nähe des innersten Endes 22b des
Ankers 22.
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Am vorderen Ende 18b des
Spulenkörpers 18 ist
eine ringförmige
Flussscheibe 28 aus Stahl (z. B. aus kaltgewalztem Kohlenstoffstahl
1008 oder 1010) angeordnet zum Konzentrieren des elektromagnetischen
Flusses der elektromagnetischen Spule 16 am innersten Ende 22b des
Ankers 22. Die Flussscheibe 28 ist zwischen einem
Endflansch des Gehäuses 19 und
einem radialen Flansch 18c des Spulenkörpers 18 angeordnet.
Wie am besten aus 3 ersichtlich,
ist das innerste Ende 22b des Ankers 22 mit einem
elastomeren Kugelventil 38 in Anlage, welches mit einem
an dem Spulenkörper 18 geformten Ventilsitz 18d zusammenwirkt.
Das Kugelventil 38 und der Ventilsitz 18d definieren
ein Fluidableitungsventil zum Ableiten von Fluid zu einer Ablassöffnung wie
im Folgenden beschrieben.
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Das Kugelventil 38 ist von
einem mit flachen Seiten versehenen Rücksprung oder Käfig 18e,
der in dem Spulenkörper 18 zwischen
dem innersten Ende 22b des Ankers 22 und dem an
dem Spulenkörper 18 geformten
Ventilsitz 18d geformt ist, aufgenommen und begrenzt. In
dieser Ventilanordnung ist das Kugelventil 38 gegen das
Ankerende 22b vorgespannt und folgt der Bewegung des Ankers 22 zu dem
Ventilsitz 18d hin bzw. von diesem weg infolge des Fluiddrucks
auf das Kugelventil und infolge seines Eingeschlossenseins in dem
Käfig 18e.
Das Kugelventil 38 ist aus einem Elastomer mit einem hohen Durometer-Wert,
nämlich
mit einem Durometer-Wert von 80 oder höher, hergestellt. Die Verwendung
des elastomeren Kugelventils 38 mit einem hohen Durometer-Wert
und des geformten Spulenkörper-Ventilsitzes 18d ist
vorteilhaft zur Eliminierung von in der Fluiddruckregulierung auftretenden
Resonanzen infolge niedrigen Leitungsfluiddrucks bei hohen Temperaturen – ein Zustand,
der bei Betrieb bei heißem Elektronikgetriebe
auftreten kann, wobei das Fluid dünner wird, was zu einer nichtliniearen
Fluidsteuercharakteristik führen
kann.
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Die Spulen-Kompressionsfeder 42 (Federvorspannmittel)
ist zwischen dem axialen Ankerende 22a und einer zentralen
Nabe 46a der Ventilgehäusekappe oder
des Ventilgehäuseverschlusses 46 festgehalten.
Die zentrale Nabe 46a umfasst einen einwärts gerichteten,
sich in Axialrichtung erstreckenden, zylinderförmigen Federpositionierungsvorsprung
bzw. -nase 46g zum Aufnehmen der gewundenen Feder 42,
wobei das Ende der Feder 42 mit der inneren Oberfläche oder
Wandung der zentralen Nabe 46a in Anlage ist, wie am besten
in den 3 und 4B gezeigt. Der Permanentmagnetanker 22 ist durch
die gewundene Feder 42 in eine Ventil-Abzweig- oder -Geschlossen-Stellung
vorgespannt, wenn die Solenoid-Spule 16 im energielosen
Zustand ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Ventilgehäusekappe
oder der Ventilgehäuseverschluss 46 selbst
verformbar, um die durch die gewundene Feder 42 auf den
Anker 22 ausgeübte
Kraft und damit auch die Ventilfluiddruckantwort auf den dem Solenoid 14 zugeführten elektrischen
Strompegel (d. h. Fluiddruck in Abhängigkeit vom Solenoid-Strom)
einzustellen. Im Einzelnen wird die durch die gewundene Feder 42 auf
den Anker 22 ausgeübte
Kraft eingestellt, um eine gewünschte
Abzweigrate des Fluids über
das Kugelventil 38 oder einen gewünschten Teilöffnungsdruck des
Kugelventils 38 bereitzustellen, wie im Folgenden beschrieben,
um eine gewünschte
Fluiddruck-gegen-Solenoidstrom-Antwom bereitzustellen. Der Ventilgehäuseverschluss 46 umfasst
einen peripheren Bereich 46b, der mit einem Endbereich
des Ventilgehäuses 19 in
Anlage ist, so dass die zentrale Nabe 46a mit der Feder 42 in
Anlage ist. Der periphere Bereich 46b umfasst typisch eine
zylinderförmige, sich
in Axialrichtung erstreckende Lippe 46c, welche in einer
zylinderförmigen
Endkammer 21 des Ventilgehäuses 19 aufgenommen
ist, wie am besten aus 3 ersichtlich.
Der Verschluss 46 umfasst eine maschinell bearbeitete Aluminiumlegierung
vom Typ 6061 T6.
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Der Ventilgehäuseverschluss 46 ist
in einem durch einen ringförmigen
rückspringenden
oder genuteten Bereich 46d definierten Bereich, welcher eine
zentrale, flache Verschlussnabe 46a umgibt, verformbar.
Der rückspringende
oder genutete Bereich 46d ist konzentrisch um die zentrale
Nabe 46a zwischen der Nabe 46a und der peripheren
Lippe 46c angeordnet. Der ringförmige rückspringende oder genutete
Bereich 46d weist einen relativ kleineren Querschnitt gegenüber dem
peripheren Bereich 46b auf, siehe 3. Die zentrale Nabe 46a erfährt typisch
den Primär-
oder Hauptanteil der bleibenden Verformung durch In-Anlage-Bringen
mit dem Einstellwerkzeug, um eine axiale Einstellbewegung der Nabe 46a relativ
zu dem peripheren Bereich 46b zu erlauben; der genutete
Bereich 46d kann jedoch zu eben diesem Zweck ebenfalls
eine Verformung erfahren. Der genutete Bereich 46d hilft,
den Hauptanteil der Verformung auf die zentrale Nabe 46a zu
begrenzen. Die zentrale Nabe 46a ist axiallagemäßig dauerhaft
eingestellt, nachdem der Verschluss 46 an dem Ventilgehäuse 19 gesichert
worden ist, um die Ventilantwort einzustellen.
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Das Ventilgehäuse 19 weist eine
sich einwärts
erstreckende, ringförmige
Endschulter 23 in der Nähe
der Endkammer 21 auf. Die Endschulter 23 liegt über und
in Anlage mit der externen Oberfläche oder Seite des Ventilgehäuseverschlusses 46,
wie in 3 gezeigt, um
den Ventilgehäuseverschluss
sicher in dem Ventilgehäuse
zu halten.
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Beim Zusammenbau des im Vorstehenden beschriebenen
Fluidsteuerventils 10 in Einklang mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Permanentmagnetanker 22 in
dem Ventilgehäuse 19 positioniert,
gefolgt vom Positionieren der Feder 42 in dem Ventilgehäuse 19 zum
Vorspannen des Ankers in einer Richtung, um eine Ventilantwort herzustellen.
Danach wird der Ventilgehäuseverschluss 46 in
die Endkammer 21 des Gehäuses 19 eingesetzt,
und die Schulter 23 wird auf die Außenseite des Ventilgehäuseverschlusses 46 umgelegt oder
umgefaltet, um ihn im Gehäuse 19 zu
sichern. Hiernach wird das zusammengebaute Fluidsteuerventil 10 in
einer Kalibrier- und Prüf-Einstellstation
ST eingestellt, 4A und 4B. Das Ventilgehäuse 19 wird
in einer hydraulischen Presse HP mit Hilfe einer beweglichen Aufspann-
oder Halteplatte P gehalten, und zwar aufgenommen in der Nut 63 und
in einer Art und Weise, die eine Aufnahme des zusammengebauten Ventils 10 in
der vorgesehenen Ventileinsatz-Anwendung simuliert, so etwa die
Befestigung des Ventilgehäuses 19 an
einem Getriebegehäuse,
mit dem Ventilgehäuse
gegen die Einwirkung von Axialschubkräften abgestützt. Ein Einstellwerkzeug T
wird in axiale Anlage mit der zentralen Nabe 46a des Ventilgehäuseverschlusses 46 gebracht zum
selektiven axialen Positionieren der zentralen Nabe 46a nach
innen, relativ zu dem peripheren Bereich 46b, um die Position
der zentralen Nabe 46a relativ zum Ende der Feder 42 und
damit die Ventilantwort auf den Solenoid-Strom einzustellen. Die 4A und 4B zeigen das Werkzeug T, welches zu diesem
Zwecke in axiale Anlage mit der zentralen Nabe 46a gebracht
worden ist, mit zur Einstellung ihrer Position relativ zu der Feder 42 verformter
Nabe 46a. Das Werkzeug T ist an einer Halteplatte SP angeordnet,
mit einer Kugelmutter N beweglich verbunden. Die Halteplatte SP
enthält
Buchsen B, welche an entsprechenden Führungswellen GS der Presse beweglich
geführt
sind. Die Kugelumlaufspindel S wird zu einer Drehbewegung durch
den elektrischen Spindelantriebs-Servomotor angetrieben.
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Der Ventilkalibriersollwert wird
mit Hilfe eines Hydraulik-Druck- und -Durchflussprüfstandes
gemessen, der mit den Düsenöffnungen 72, 80 verbunden
wird. Die Kalibrier- und Prüfstation
ST enthält
einen aufstromseitigen Druckwandler (nicht gezeigt) zum Messen des
Zulaufdrucks und einen abstromseitigen Druckwandler (nicht gezeigt)
zum Messen des Steuerdrucks für
Ventilkalibrierungszwecke. An der Einlassöffnung 72 wird ein
kontrollierter Zulaufdruck aufrechterhalten, und der Solenoid-Spule 16 wird
ein vorgegebener Sollwert-Strompegel zugeführt. Der Servomotor M treibt
das Einstellwerkzeug T zu einer Vorschubbewegung an, so dass die
zentrale Nabe 46a des Ventilgehäuseverschlusses 46 plastisch
und elastisch verformt wird, bis der stromabwärts angeordnete (Steuer-)Druckwandler
einen Anfangs-Vorkalibrierdruck misst. Sodann zieht der Servomotor
M das Werkzeug T von der Verschlussnabe 46a zurück, um eine
elastische Verformung relaxieren zu lassen. Der aufstromseitige
(Steuer-)Druckwandler misst dann den tatsächlichen Druck, der durch eine
Computereinheit mit dem spezifizierten Druck (Spezifikationsdruck-Sollwert)
verglichen wird, und berechnet die zusätzliche Verformung der Verschlussnabe 46a,
die noch notwendig sein mag, um den Spezifikationsdruck-Sollwert
zu erreichen. Dann treibt der Servomotor das Werkzeug T zur einer
Vorschubbewegung an, um die zentrale Nabe 46a noch weiter
zu verformen, zieht es wieder zurück, und der aufstromseitige
Druckwandler misst erneut den Druck zwecks Vergleich durch die Computereinheit
mit dem Spezifikationsdruck-Sollwert, um zu bestimmen, ob zusätzliche
Verformung notwendig ist. Wenn der gemessene Steuerdruck den spezifizierten
Sollwert erreicht hat, lässt
man das Ventil den Arbeitszyklus über seinen Betriebsstrombereich
durchlaufen, und der von dem aufstromseitigen Druckwandler gemessene
Ausgangs-(Steuer-)Druck wird auf richtige Antwort über den
gesamten Betriebsbereich analysiert. Sobald der Ventilkalibriersollwert
auf diese Weise eingestellt worden ist, ist das Fluidsteuerventil 10 einsatzbereit.
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Mit den Komponenten und der Vorgehensweise
wie im Vorstehenden beschrieben wird das Einstellen der Ventilantwort
verbessert und vereinfacht, weil die teure Ventileinstellgewindespindel oder
-schraube, wie sie bislang verwendet worden ist, wegfallen kann
und weil die Verformung des Endverschlusses 46 bleibend
ist und die einmal eingestellte Ventilantwort innerhalb des gewünschten
Bereichs gehalten wird, so dass die Zuverlässigkeit des Ventils im Gebrauch
verbessert wird. Darüber
hinaus erlaubt die Umsetzung der vorliegenden Erfindung den Verzicht
auf mechanische Verformung oder gewindesichernde Materialien, wie
sie bislang verwendet wurden, um eine Ventileinstellschraube während des
Ventileinsatzes in der eingestellten Position zu halten.
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Zwar ist der im Vorstehenden beschriebene verformbare,
einstellbare Ventilgehäuse-Endverschluss 46 in 3 zur Verwendung in Kombination mit
dem verkürzten
Permanentmagnetanker 22 gezeigt; die Erfndung ist jedoch
nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann der verformbare, einstellbare Ventilgehäuse-Endverschluss 46 in
Verbindung mit einem längeren
permanentmagnetischen Anker (nicht gezeigt) oder einem ferromagnetischen
(z. B. Stahl-)Anker und einem axial magnetisierten Ringmagnet (nicht
gezeigt), wie in der bereits erwähnten US-PS
Nr. 4 988 074 und der parallel anhängigen Anmeldung Serial No.
08/337 613 (vergleiche EP-A-0 711 944) beschrieben, verwendet werden.
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Ein Kunststoffverbinderkörper 52,
welcher in 2 dargestellt
ist, ist an dem Spulenkörper 18 angeordnet
und tritt an einem hinteren Ende des Gehäuses 19 aus demselben
aus. Elektrische Kontakte 54, wenn auch in 3 nicht gezeigt, erstrecken sich durch
den Spulenkörper 18 und
durch Öffnungen
in dem Verbinderkörper 52.
Derartige elektrische Kontakte 54 sind in dem oben genannten
US-Patent Nr. 4 988 074 aufgezeigt. Die Enden der elektrischen Kontakte 54 sind
mit den Drähten
der elektromagnetischen Spule 16 verbunden, um ein elektrisches Stromsignal
von einer veränderlichen
Stromquelle (nicht gezeigt) zu empfangen.
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Das Ventilglied 12 umfasst
einen Gehäusedüsenabschnitt 19a,
integral geformt (z. B. gegossen) mit dem gemeinsamen Gehäuse 19.
Der Düsenabschnitt 19a weist
einen longitudinalen, zylinderförmig
gestalteten Durchgang 66 auf zur Aufnahme des vorderen
Endes 18c des Spulenkörpers 18 und
eines Steuerschiebers 67 aus einer Aluminiumlegierung (z. B.
Al-Legierung 6262), der in dem Durchgang 66 satt anliegend
und axial hin- und herverschieblich angeordnet ist.
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Der Düsenabschnitt 19a des
gemeinsamen Gehäuses 19 weist
eine Zulaufoder Einlassöffnung 72 für unter
Druck stehendes Fluid auf, eine Mehrzahl von Steueröffnungen 80,
eine Mehrzahl von ersten Ablassöffnungen 81,
welche den Steueröffnungen
zugeordnet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Ablassöffnungen 74,
welche dem Kugelventil 38 zugeordnet sind. Diese Öffnungen
können
durch Gießen,
maschinelle Bearbeitung oder sonstwie in dem Düsenabschnitt 19a gebildet
werden. Die Steueröffnungen 80,
die Ablassöffnungen 81 und
die Ablassöffnungen 74 sind
auf dem Umfang des Düsenabschnitts 19a im
Abstand voneinander angeordnet. Typisch weist der Düsenabschnitt 19a zwei
Steueröffnungen 80,
vier Ablassöffnungen 81 und
vier Ablassöffnungen 74 auf.
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Das vordere Ende 18c des
Spulenkörpers 18 umfasst
Ablassöffnungen 74a,
welche mit den entsprechenden Ablassöffnungen 74 des Düsenabschnitts 19a über eine
zwischen dem zylinderförmigen
vorderen Ende 18c des Spulenkörpers und dem Bereich verringerten
Durchmessers des Düsenabschnitts 19a gebildete
ringförmige
Kammer in Verbindung stehen.
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Die Einlassöffnung 72 steht mit
einer ringförmigen
Kammer 73 in Verbindung, die ihrerseits mit einem radialen
Fluiddurchgang 67a des Steuerschiebers 67 in Verbindung
steht, wie am besten in 3 zu
sehen. Der Durchgang 67a steht mit einem longitudinalen
zentralen Durchgang 67b des Steuerschiebers 67 in
Verbindung. Ein Durchflussstopfen 69 aus Messing ist mit
Presssitz in das Steuerschieberventil gefügt, so dass er in dem Durchgang 67b aufgenommen
ist, und umfasst einen Durchlass 69a, welcher so bemessen
ist, dass eine laminare Fluidströmung zu
der Kammer 75 und dem Durchlass 18f des Spulenkörpers 18 bereitgestellt
wird.
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Die Kammer 75 ist zwischen
dem inneren Ende 18c des Spulenkörpers 18 und dem gegenüberliegenden
hinteren Ende 67c des Steuerschiebers 67 definiert.
Die Kammer 75 steht mit einem Durchlass 18f des
Spulenkörpers 18 in
Verbindung, welcher seinerseits mit dem an dem Spulenkörper geformten
Ventilsitz 18d in Verbindung steht. Eine O-Ringabdichtung 82 ist
um das vordere Ende 18b des Spulenkörpers 18 zwischen
dem Gehäuse 19 und
dem vorderen Ende 18b des Spulenkörpers angeordnet, um einen
Fluid-Bypass um das Kugelventil 38 herum zu verhindern.
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Am Düsenabschnitt 19a weist
die Außenseite
des Gehäuses 19 eine/n
ringförmige/n
Ausnehmung bzw. Kanal 63 auf zur Aufnahme einer Befestigungsklammer
oder -platte (nicht gezeigt) zum Sichern des Düsenabschnitts 19a an
dem Aluminiumguss-Getriebegehäuse
(nicht gezeigt) oder einem anderen Fluidsteuerungssystem.
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Das verschiebliche Steuerschieberventil 67 ist
in dem Düsenabschnitt 19a angeordnet,
um eine Zweistufen-Funktion bereitzustellen, gemäß welcher in der ersten Stufe
unter Druck stehendes Fluid der Einlass- oder Zulauföffnung 72 zugeführt wird,
wobei das vordere Ende des Spulenkörpers 18 und das hintere
Ende 67c des Steuerschieberventils gegeneinander anliegen
und das Kugelventil 38 gegen den Ventilsitz 18d anliegt,
wie in 3 gezeigt, ohne elektrischen
Stromfluss zu der Spule 16. Im Ergebnis wird der eintretende
Fluidstrom an den Steueröffnungen 80 vorbeigeführt und
stattdessen so gerichtet, dass er die Steuerschieberdurchgänge 67a, 67b zu der
Kammer 75 (hinteres Ende 67c des Steuerschieberventils 67)
durchströmt.
Das Kugelventil 38 sitzt zunächst – infolge der Kraft der gewundenen
Feder 42 – auf
dem Ventilsitz 18d. Die Position des Steuerschieberventils 67 korrespondiert
zu einer Minimalfluidfluss-Steuerschieberventilposition relativ
zu den Steueröffnungen 80,
wobei die ringförmige
Steuerschieber-Steuerfläche 67e nicht
mit der Einlassöffnung 72 in
Verbindung steht. Sobald jedoch das Fluid die Kammer 75 erreicht,
steigt der Fluiddruck auf ein solches Maß, dass der Steuerschieber 67 ausreichend
nach links bewegt wird, bezogen auf 3, um
die ringförmige
Steuerfläche 67e mit
der Einlassöffnung 72 zu verbinden. Diese Stellung
des Steuerschieberventils 67 korrespondiert zu einer Maximalfluidfluss-Steuerschieberventilposition
relativ zu den Steueröffnungen 80,
wobei die ringförmige
Steuerschieber-Steuerkammer 67e mit der Einlassöffnung 72 verbunden
ist. Durch die Verbindung der Steuerschieber-Steuerfläche 67e mit
der Einlassöffnung 72 wird
auch das vordere Ende 67d des Steuerschiebers 67 über den
Durchgang 67g mit der Einlassöffnung 72 verbunden.
Wenn also die stationären
Strömungszustande
realisiert sind, sind die einander gegenüberliegenden Enden 67c, 67d des
Steuerschieberventils 67 dem gleichen Fluiddruck ausgesetzt.
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Daraufhin wird in einer zweiten Stufe
des Vorgangs der Fluidfluss durch die Steueröffnungen 80 gesteuert,
indem das Steuerschieberventil zwischen der obenerwähnten Minimal-
und Maximalfluss-Steuerschieberposition bewegt wird. Die Bewegung
des Steuerschieberventils wird durch Ableiten von Fluid aus der
Kammer 75 über
die Ablassöffnungen 74 gesteuert,
um so den Fluidddruck in der Kammer 75 linear proportional
zu verändern.
Beispielsweise wird der Spule 16 über die Kontakte 54 ein elektrischer
Strom zugeführt,
um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, welches – in Ergänzung zu der
Kraft des Fluiddrucks in der Kammer 75 – die gewundene Feder 42 und
die geringe Kraft der Federplatte 24 überwindet, um den Anker 22 linear
proportional zu dem an die Spule 16 angelegten Strompegel zu
bewegen. Weil das Kugelventil 38 sich mit dem Anker 22 bewegt, öffnet sich
das Kugelventil 38 linear proportional zu dem an die Spule 16 angelegten Strom
und leitet Fluid aus den Ablassöffnungen 74 ab,
um den Fluiddruck an den Steuerschieberventilgliedenden 67c, 67d außer Gleichgewicht
zu setzen, um die Steuerschieberventilposition linear proportional
zwischen der obenerwähnten
Minimal- und Maximalfluidfluss-Steuerschieberposition relativ zu
den Steueröffnungen 80 und Ablassöffnungen 81 des
Düsenabschnitts 19a zu
steuern. Dies führt
zu einem kontrollierten Fluidfluss aus den Steueröffnungen 80 heraus,
der im direkten Verhältnis
zu der Öffnung
des Kugelventils 38 entsprechend der linearen Bewegung
des Ankers 22 steht, die ihrerseits direkt proportional
zu der Größe des der
Spule 16 des Solenoid 14 zugeführten elektrischen Stromes
ist.
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Eine derartige axiale Steuerschieberbewegung,
wie im Vorstehenden beschrieben, liefert einen Negativverstärkungsmodus
der Fluidflusssteuerung, wobei ein linearer Rückgang des Fluiddrucks an den Steueröffnungen 80 im
Verhältnis
zu einem Anstieg des elektrischen Stromflusses zu der Spule 16 steht. Es
kann aber auch ein Positivverstärkungsmodus
der Fluidflusssteuerung durch das beschriebene Proportional-Fluidsteuerventil 10 mit
veränderlicher
Kraft erhalten werden durch Umkehrung des elektrischen Stromflusses
in der Spule 16 und durch Zuführen von Zulaufdruck durch
die Einlassöffnung 72 bei
vollgeöffnetem
Kugelventil 38, wie durch die Stellung des Ankers 22 bei
stromdurchflossener Spule 16 bestimmt. Dadurch wird eine
Minimalfluidfluss-Steuerschieberposition
relativ zu den Steueröffnungen 80 hergestellt,
wobei der Maximalfluidfluss über
die Ablassöffnungen 74 abgeleitet
wird. Eine Maximalfluidfluss-Steuerschieberposition wird hergestellt,
wenn der Spule 16 kein Strom zufließt. Im Einzelnen wird im unbestromten
Zustand der Spule die eingestellte Kraft der gewundenen Feder 42 das
Kugelventil 38 auf den Sitz drücken oder das Kugelventil 38 nur
einen kleinen Spalt weit öffnen,
bezogen auf den Ventilsitz 18d, und Fluid bei vollem Zulaufdruck
auf das Ende 67c des Steuerschieberventilgliedes 67 anwenden,
um es zu einer Maximalfluidfluss-Steuerschieberventilposition
zu bewegen, wobei die Steuerfläche 67e mit
der Einlassöffnung 72 in
Verbindung ist. Die Position des Steuerschieberventilgliedes 67 kann
von der Minimalfluidfluss-Steuerschieberposition zur Maximalfluidfluss-Steuerschieberventilposition
variieren, und zwar direkt proportional zu der Größe des an
die Spule 16 angelegten Stroms, um einen Positivverstärkungsmodus
der Fluidflusssteuerung an den Steueröffnungen 80 bereitzustellen,
wobei eine lineare Zunahme des Fluiddrucks zu den Steueröffnungen
80 im Verhältnis
zu einer Abnahme des elektrischen Stromflusses zu der Spule 16 steht.
Im Einzelnen wird ein erhöhter
elektrischer Stromfluss zu der Spule 16 den Anker 22 veranlassen,
eine Bewegung des Kugelventils 38 von der vollgeöffneten Position
in Richtung geschlossener Kugelventilposition oder teilweise geöffneter
Kugelventilposition zu erlauben.
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Das Proportional-Solenoid-Steuerventil 10 mit
veränderlicher
Kraft kann in einem Negativverstärkungsmodus
betrieben werden, wobei die Einlassöffnung 72, die Ablassöffnungen 74 und
die Steueröffnungen 80 des
Düsenabschnitts 19a des
Gehäuses 19 mit
dem unter Druck stehenden Fluidsystem verbunden sind, wobei unter
Druck stehendes Fluid der Einlassöffnung 72 zugeführt wird
und aus den Steueröffnungen 80 abfließt. Das
Kugelventil 38 ist zunächst
geschlossen oder nur einen kleinen Spalt weit geöffnet infolge der Kraft des
Fluiddrucks, wie im Vorstehenden beschrieben. Das Kugelventil 38 wird durch
das Solenoid 14 geöffnet,
wie im Vorstehenden beschrieben, um die Position des Steuerschieberventilgliedes 67 relativ
zu den Steueröffnungen 80 und
den Ablassöffnungen 81 zu
steuern, um den Druck des aus den Steueröffnungen 80 abfließenden Fluids
zu regulieren. Das Öffnen
des Kugelventils 38 wird durch lineare Verschiebung des
Ankers 22 im Verhältnis
zur Größe des dem
Solenoid 14 via elektrische Kontakte 54 zugeführten elektrischen
Stromes gesteuert. In der stromlos geschlossenen Kugelventilposition
P1, wie mit durchgehenden Linien in 3 gezeigt,
wobei der Spule 16 kein Strom zufließt, ist kein elektromagnetisches
Feld vorhanden, und die gewundene Feder 42 spannt den Anker 22 zur
Position P1 vor, wobei das Kugelventil 38 gegen den Ventilsitz 18d gedrückt und
damit der Fluss des unter Druck stehenden Fluids durch die Ablassöffnungen 74 verhindert
wird. Die Kraft der gewundenen Feder 42 ist ausreichend,
um die Kraft des unter Druck stehenden Fluids gegen das Kugelventil 38 zu überwinden.
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Bei gegen den Ventilsitz 18d gedrücktem oder
nur geringfügig
geöffnetem
Kugelventil 38 fließt in
die Einlassöffnung 72 eintretendes
unter Druck stehendes Fluid durch die ringförmige Kammer 73, durch
die Durchgänge 67a, 67b,
um das Steuerschieberventil in seine Maximalfluidfluss-Position
zu bewegen, wobei die Steuerfläche 67e mit
der Einlassöffnung 72 verbunden
ist und die einander gegenüberliegenden
Enden des Steuerschieberventils 67 dem glei chen Druck ausgesetzt
sind. Dies liefert maximalen Fluidfluss aus den Steueröffnungen 80,
der kontrolliert verringert werden kann durch Anlegen von Strom
an die Spule 16 via Kontakte 54, so dass ein elektromagnetisches
Feld erzeugt wird, welches – in
Ergänzung
zu der Kraft des unter Druck stehenden Fluids durch den Durchlass 18f die
Gegenkraft der gewundenen Feder 42 und die relativ geringe Kraft
der Plattenfeder 24 überwindet,
wodurch der Anker 22 in Richtung der Position P2 bewegt
wird, welche mit unterbrochenem Linienzug in 3 gezeigt ist und zu einer Kugelventil-Offenstellung
korrespondiert. Diese Stellung erlaubt einen maximalen Fluidfluss
aus den Ablassöffnungen 74 und
führt dazu,
dass sich das Steuerschieberventilglied zu seiner Minimalfluidfluss-Position
bewegt, die in 3 gezeigt
ist, in der es gegen den Spulenkörper 18 anliegt,
wobei die Steueröffnungen 80 nicht
mit der Einlassöffnung 72 verbunden
sind. Der Druck des aus den Steueröffnungen 80 abfließenden Fluids
kann so direkt proportional zur Größe des an die Spule 16 angelegten
Stromes variiert werden.
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Beispielsweise ist in einer typischen
Anwendung des erfindungsgemäßen Proportional-Steuerventils 10 mit
veränderlicher
Kraft der Düsenabschnitt 19a des
gemeinsamen Gehäuses 19 in
einen Fahrzeuggetriebekörper
oder ein Fahrzeuggetriebegehäuse
eingeführt,
um den Hauptleitungsdruck zu modulieren, um mehrere Steuerschieberventile
zu steuern, die in einem elektronischen Getriebesteuerungssystem
angeordnet sind, um so die Weichheit des Schattens zwischen den
Gängen
des elektronischen Getriebes zu steuern. In einer derartigen Anwendung
wird unter Druck stehendes Fluid der Einlassöffnung 72 zugeführt. In
Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird die Federkraft der
gewundenen Feder 42 durch bleibende Verformung des Endverschlusses 46,
wie im Vorstehenden beschrieben, eingestellt, um das Kugelventil 38 bei
unbestromter Spule 16 geringfügig zu öffnen, so dass sich ein geringfügiger Fluidabfluss
zwischen Ventilsitz 18d und Kugelventil 38 und
aus den Ablassöffnungen 74 heraus
einstellt und die Maximalfluidfluss-Steuerschieberventilposition
hergestellt wird, um eine Fluiddruck-gegen-Solenoidstrom-Ventilantwort
innerhalb einer vorgegebenen Spezifikation bereitzustellen. Der
Druck des dann aus den Steueröffnungen 80 abfließenden Fluids
ist linear gesteuert im Verhältnis
zur Größe des Stroms,
der nachfolgend an die Spule 16 über die Kontakte 54 angelegt
wird, wie im Vorstehenden beschrieben.
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Es wird nun auf 5 Bezug genommen, gemäß welcher eine weitere Ausführungsform
der Erfindung als einstufige Niederfluss-Druckregulator-Steuervorrichtung
dargestellt ist. In 5 sind
für Merkmale,
die denen der vorangegangenen Figuren gleichen oder ähnlich sind,
die gleichen Bezugsziffern, durch den Index 'gekennzeichnet, übernommen worden. Die Ausführungsform
von 5 unterscheidet
sich von der in den 1 bis 4 gezeigten Steuerschieber-Durchflussverstärker-Version
dadurch, dass sie eine Messöffnung 71' oder ein anderes
Mittel zum Bereitstellen eines Pilotfluiddrucks an der Steueröffnung 80' aufweist. Das
heißt,
der Steuerschieber 67 gemäß den 1 bis 4 ist nicht vorhanden. Die
zur Herstellung des Pilotfluiddrucks verwendete Messöffnung 71' ist mit dem
Kugelventil 38' über einen
Spulenkörper-Durchlass 18f verbunden.
Das Kugelventil 38' ist
entsprechend der Bewegung des Ankers 22' entsprechend dem der Solenoid-Spule 16' zugeführten elektrischen
Strom in der im Vorstehenden beschriebenen Weise bewegbar, um einen Fluidstrom
durch eine oder mehrere Ablassöffnungen 74' abzulassen
oder abzuzweigen. Der Pilotfluiddruck an der Steueröffnung 80' wird dadurch
innerhalb eines spezifizierten Bereichs gesteuert oder reguliert.