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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Ventil (was
ebenso als Solenoidventil oder Magnetventil bezeichnet werden kann),
welches ein Ventilelement aufweist, das mittels eines Kolbens unter
Einfluss eines magnetischen Felds in einen bzw. einem geschlossenen
und offenen Zustand angetrieben wird, welches durch eine Spule nach
dessen elektrischer Energieversorgung erzeugt wird. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein elektromagnetisches Ventil
mit Auslastungssteuerung zur Steuerung des Betrags der Flussrate
eines Fluids, welches durch das Ventil durch periodische Änderung
einer Zeitperiode strömt
oder passiert, während
welcher die Spule elektrisch mit Energie versorgt wird.
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Bei
einem elektromagnetischen Ventil mit einem Ventilelement, das mittels
eines Kolbens unter Einfluss eines magnetischen Felds in einen bzw.
einem offenen und geschlossenen Zustand angetrieben wird, welches
durch eine Spule nach dessen elektrischer Energieversorgung erzeugt
wird, kann eine derartige Situation auftreten, bei welcher der Kolben
aufgrund einer exzessiv großen
verbleibenden magnetischen Kraft fortfährt, in dem Zustand zu verbleiben,
in welchem dieser mit einem fixierten Kern des Elektromagneten in
Kontakt ist, selbst wenn die elektrische Energieversorgung der Spule
unterbrochen worden ist. Als Versuch, um eine derartige unerwünschte Situation
zu vermeiden, ist bereits eine derartige Ventilstruktur vorgeschlagen
worden, bei welcher ein Zwischenstück aus einem nicht magnetischen
Material zwischen dem Kolben und dem fixierten Kern angebracht ist.
Im Einzelnen wird hierzu beispielsweise auf die japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
Nr. 7-38779 U verwiesen.
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Bei
dem daraus bekannten elektromagnetischen Ventil der vorstehend erwähnten Struktur
ist die Oberfläche
des Zwischenstücks,
welche dem Kolben zugewandt ist, flach ausgeführt. Folglich sind die Flächen groß, über welche
das Zwischenstück mit
dem Kolben bzw. dem fixierten Kern in Kontakt gebracht wird. Bei
dem Zwischenstück
dieser Art wird sozusagen eine Intimität bzw. Enge oder Affinität in dem
Zwischenstückabschnitt
auftreten, welcher mit dem Kolben in Kontakt gebracht wird, was
mit der Zunahme der Kontaktfläche
aufgrund der Deformation und der Abrasion des Zwischenstücks einhergeht, was
durch wiederholte Anwendung der Impulsivkraft auftritt, wenn das
elektromagnetische Ventil über eine
verlängerte
Zeit betrieben wird. Wenn eine derartige Affinität beträchtlich wird, findet eine Kohäsion bzw.
Haftung zwischen den Kontaktflächen
des Zwischenstücks
und des Kolbens statt und erhöht
sich insbesondere bei einer niedrigen Temperatur, bei welcher die
Viskosität
des Fluids unter der Kontrolle bzw. Steuerung groß wird.
Die Zunahme der Kohäsion
verursacht wiederum eine Verzögerung
bei dem Antwortverhalten des elektromagnetischen Ventils, insbesondere
nach Unterbrechung der elektromagnetischen Energieversorgung, was
zu einem Problem führt.
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Dieses
Problem ist insbesondere bei dem elektromagnetischen Ventil mit
einer Auslastungssteuerung erheblich, bei welchem der Betrag oder
die Flussrate eines durch das Ventil strömenden Fluids durch Veränderung
des Timings bzw. der Zeitabfolge gesteuert wird, bei welchem das
Ventilelement durch Veränderung
der Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung und Energieabkopplung
der Spule in einen geöffneten
und geschlossenen Zustand angetriebenen wird, was periodisch wiederholt
wird, da die Steuerfunktion oder die Performance des elektromagnetischen
Auslastungssteuerungsventils dann beträchtlich vermindert werden kann.
Ferner wird durch die Zunahme der Kontaktfläche zwischen dem Zwischenstück und dem
Kolben eine Zunahme des Betriebsrauschens bzw. Betriebsgeräusches des
elektromagnetischen Ventils erzeugt, wodurch ein weiteres Problem
verursacht wird.
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DE 197 54 525 C1 offenbart
einen Magnetanker, bei welchem auf einer einem Dichtkörper abgewandten
Stirnseite zumindest ein Anschlagpuffer aus elastomerem Werkstoff
angeordnet ist.
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Aus
DE 196 11 886 A1 ist
ein Magnetventil mit einem an einem Ventilglied angeordneten Dämpferelement
bekannt.
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DE 196 00 351 A1 beschreibt
ein Magnetventil, bei welchem zwischen einem Anker und einem Polstück ein Dämpfer aus
elastischem Material angeordnet ist.
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Schließlich ist
auch aus
DE 43 09 739
C2 ein ähnliches
elektromagnetisch betätigtes
Ventil bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektromagnetisches
Ventil mit einem vorbestimmten Antwortverhalten bereitzustellen,
welches somit eine gewünschte
Steuerperformance sicherstellt, selbst wenn der Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer
stattgefunden hat.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektromagnetisches
Ventil bereitzustellen, bei welchem das Betriebsrauschen bzw. Betriebsgeräusch signifikant
unterdrückt
werden kann.
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Hinsichtlich
der vorstehenden und anderer Aufgaben, welche im Laufe der Beschreibung
ersichtlich werden, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein elektromagnetisches Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs
1 bereitgestellt.
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Aufgrund
der vorstehend beschriebenen Anordnung, bei welcher das Zwischenstück mit dem Vorsprung
versehen ist, kann die Kontaktfläche
zwischen dem Zwischenstück
und dem Kolben reduziert werden. Selbst wenn das elektromagnetische
Ventil über
eine verlängerte
Zeitdauer in Betrieb versetzt worden ist, kann darüber hinaus
die Affinität
der Kontaktflächen
effektiv unterdrückt
werden. Aufgrund dieser Merkmale kann das Antwortverhalten des elektromagnetischen
Ventils nach der elektrischen Energieabkopplung des elektromagnetischen
Ventils gegen eine Verschlechterung geschützt werden. Ferner kann das
Betriebsgeräusch
effektiv unterdrückt werden.
Des Weiteren kann das elektromagnetische Ventil als ein elektromagnetisches
Auslastungssteuerungsventil implementiert werden, um einen Betrag des
Fluids zu steuern, welches durch das Ventil durch Ändern der
Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung bzw. der Energieabkopplung
der Spule zu steuern, was wiederholt durchgeführt wird, während verhindert wird, dass
die Steuerperformance des elektromagnetischen Ventils verschlechtert
wird.
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und entstehenden Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
ersichtlich, welche lediglich beispielhaft in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen durchgeführt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Verlaufe der Beschreibung wird im Folgenden auf die Zeichnung Bezug
genommen. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht, welche insbesondere einen Abschnitt eines elektromagnetischen
Ventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine
Schnittansicht, welche das elektromagnetische Ventil in dem Zustand
darstellt, in welchem ein Kolbenzusammenbau des elektromagnetischen
Ventils in 1 in einer zurückversetzten Position
gezeigt ist;
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3 eine
Schnittansicht, welche das elektromagnetische Ventil in einem Zustand
darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau des in 1 gezeigten
elektromagnetischen Ventils vorgerückt ist;
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4 eine
Ansicht, welche eine geometrische Struktur eines Zwischenstücks darstellt,
das in dem in 1 gezeigten elektromagnetischen
Ventil verwendet wird;
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5 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des elektromagnetischen Ventils, das in 1 gezeigt
ist, in der Nähe
des Zwischenstücks;
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6 eine
Ansicht zur grafischen Darstellung eines Verhältnisses zwischen einem Steuersignal
und einer Kolbenposition, unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs
des elektromagnetischen Ventils, das in 1 gezeigt
ist, und nach dessen Betrieb über
eine verlängerte
Zeitdauer;
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7 eine
Ansicht zur grafischen Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Ruhezeitverhältnis und
dem gesteuerten Druck, unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs
des in 1 gezeigten elektromagnetischen Ventils und nach
dessen Betrieb über
eine verlängerte
Zeitdauer;
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8 eine
Ansicht, welche eine Form des Zwischenstücks darstellt, welches in dem
elektromagnetischen Ventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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9 eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand
darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil elektrisch mit
Energie versorgt ist;
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10 eine
Ansicht, welche eine Form des Zwischenstücks darstellt, das in dem elektromagnetischen
Ventil gemäß einer
dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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11 eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand
darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil elektrisch mit
Energie versorgt ist;
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12 eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand
darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit Energie
versorgt ist;
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13 eine
Ansicht, welche eine Form des Zwischenstücks darstellt, das in dem elektromagnetischen
Ventil gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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14 eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand
darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil mit Energie
versorgt ist; und
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15 eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Nähe des Zwischenstücks in dem Zustand
darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit Energie
versorgt ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird im Einzelnen in Verbindung mit den derzeitigen
bevorzugten oder typischen Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung
bezeichnen ähnliche
Bezugszeichen ähnliche
oder entsprechende Teile über
verschiedene Ansichten hinweg.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine Querschnittsansicht des elektromagnetischen Ventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf die Figur ist das elektromagnetische
Ventil, welches im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet
ist, aufgebaut durch: ein Gehäuse 1,
welches aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und zur
Verankerung des elektromagnetischen Ventils 100 dient,
eine Wicklung 2, welche in einer zylindrischen Form gewickelt
ist und innerhalb des Gehäuses 1 untergebracht
ist, eine Spule 3, welche aus einem Harzmaterial im Wesentlichen
in einer spulenähnlichen
Form aufgebaut ist, welche im Wesentlichen eine äußere Umfangsfläche aufweist,
die um die Wicklung 2 und einer länglichen zylindrischen Durchgangsöffnung an
dessen Zentrum gewunden ist, einen zylindrischen dicken Kern 4,
welcher fest an dem Gehäuse 1 an
einem Ende gesichert ist und einen anderen Endabschnitt aufweist,
welcher sich zu einem Mittenabschnitt der zuvor beschriebenen länglichen
Durchgangsöffnung
erstreckt, die in der Spule 3 ausgebildet ist, eine Platte 5,
welche aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und einen
zylindrischen Abschnitt aufweist, welcher in die Durchgangsöffnung der
Spule 2 gegenüber
dem fixierten Kern 4 passt, und einen scheibenähnlichen
Abschnitt aufweist, welcher sich radial von dem unteren Ende des
zylindrischen Abschnitts in äußerer Umfangsrichtung
entlang einer Kragenoberfläche
der Spule 3 erstreckt, einen Kolben 7, welcher
aus einem magnetischen Material im Wesentlichen in einer zylindrischen
Form ausgebildet ist und hin und her bewegbar gleitend innerhalb
der hohlen zylindrischen Kolbenkammer 6 angeordnet ist,
welche durch die Durchgangsöffnung
der Spule 3, dem zylindrischen Abschnitt der Platte 5 und
einer Endfläche
des fixierten Kerns 4 definiert wird, und welche in einem
Fluxpfad positioniert ist, der sich durch die Platte 5 und den
fixierten Kern 4 erstreckt, so dass diese zu der Endfläche des
fixierten Kerns 4 unter einer Anziehungskraft angezogen
wird, welche in dem fixierten Kern 4 nach elektrischer
Energieversorgung der Wicklung 2 erzeugt wird, eine Feder 8,
welche im komprimierten Zustand zwischen dem Kolben 7 und dem
fixierten Kern 4 angeordnet ist, um den Kolben 7 in
Richtung gegenüber
dem fixierten Kern 4 federnd zu drängen, und ein scheibenähnliches
Zwischenstück 9,
welches aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet ist und
sandwichartig (d.h. dazwischenliegend) zwischen dem Kolben 7 und
dem fixierten Kern 4 angeordnet ist.
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Das
Zwischenstück 9 ist
zu dem Zweck angeordnet, dass es verhindert wird, dass der Kolben 7 und
der fixierte Kern 4 untrennbar aneinander unter dem Einfluss
einer beträchtlich
großen
verbleibenden magnetischen Kraft haften.
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Ein
erstes Ventilelement 10 mit einer säulenartigen Form ist in den
Endabschnitt des Kolbens 7 an der Seite gegenüber dem
fixierten Kern 4 fest presseingepasst. Der Kolben 7 und
das erste Ventilelement 10 sind in integrierter Struktur
hergestellt, um dadurch einen Kolbenzusammenbau 15 zu bilden.
Ein zweites Ventilelement 12 mit einer kugelähnlichen
Form ist mit einem Spitzenende des Kolbenzusammenbaus 15 in
Kontakt angeordnet.
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Das
elektromagnetische Ventil 100 weist ferner einen Ventilblattzusammenbau 16 auf,
welcher ein erstes Ventilblatt 22 und ein zweites Ventilblatt 23 umfasst,
die aus einem Harz in einer integrierten Struktur aufgebaut sind
und an der Spule 3 an der Seite gegenüber dem fixierten Kern 4 montiert sind. Des
Weiteren kann der Ventilblattzusammenbau 16 und die Spule
integriert ausgebildet sein. Der Ventilblattzusammenbau 16 ist
mit einem Einlassanschluss (erster Anschluss) 17, einem
Auslassanschluss (zweiten Anschluss) 18 und einem Ausströmanschluss
(dritten Anschluss) 19 versehen. Ferner sind in dem Ventilblattzusammenbau 16 eine
erste Fluidpassage 20, welche sich zwischen dem Auslass oder
zweiten Anschluss 18 und dem Ausström- oder dritten Anschluss 19 erstreckt,
und eine zweite Fluidpassage 21 ausgebildet, welche sich
zwischen dem Einlass oder ersten Anschluss 17 und dem Auslass oder
zweiten Anschluss 18 erstreckt.
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Ferner
ist ein erstes Ventilblatt 22 in Verbindung mit der ersten
Fluidpassage 20 an einem mittleren Abschnitt davon vorgesehen.
Das vorstehend erwähnte
erste Ventilelement 10 ist daran angepasst, mit dem ersten
Ventilblatt 22 zu kooperieren, um die erste Fluidpassage 20 zu öffnen und
zu schließen.
In ähnlicher
Art und Weise ist ein zweites Ventilblatt 23 in Verbindung
mit der zweiten Fluidpassage 21 an einem mittleren Abschnitt
davon vorgesehen. Das zuvor erwähnte
zweite Ventilelement 12 ist daran angepasst, mit dem zweiten
Ventilblatt 23 zu kooperieren, um die zweite Fluidpassage 21 zu öffnen und
zu schließen.
Eine Feder 24 ist in einem komprimierten Zustand zwischen
dem Einlass oder ersten Anschluss 17 und dem zweiten Ventilelement 12 angeordnet,
um das zweite Ventilelement 12 in Richtung des Ventilblatts 23 und
des Kolbenzusammenbaus 15 federnd zu drängen.
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Als
nächstes
wird die Beschreibung auf den Betrieb des elektromagnetischen Ventils
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gerichtet, welche in der vorstehend beschriebenen Struktur
implementiert ist. 2 ist eine Schnittansicht, welche
das elektromagnetische Ventil in dem Zustand darstellt, in welchem
der Kolbenzusammenbau 15 sich in einer zurückversetzten
Position befindet. Nach der elektrischen Energieversorgung der Wicklung 2 wird
der Kolben 7 zu dem fixierten Kern 4 unter der
Wirkung einer magnetischen Anziehungskraft des fixierten Kerns 4 angezogen,
wie durch einen hohlen Pfeil A in 2 angezeigt,
und wobei als Folge davon der Kolben 7 und das Zwischenstück 9 dazu
veranlasst werden, nahe miteinander in Kontakt zu geraten. Zu diesem
Zeitpunkt wird das erste Ventilelement 10 dazu veranlasst,
sich von dem ersten Ventilblatt 22 zu entfernen, wobei
die erste Fluidpassage geöffnet
wird. Andererseits wird das Spitzenende des ersten Ventilelements 10 dazu
veranlasst, sich von dem zweiten Ventilelement 22 zu entfernen, was
dazu führt,
dass das zweite Ventilelement 12 in nahem Kontakt mit dem
zweiten Ventilblatt 23 unter Einfluss des Fluidstroms und
der Feder 24 gebracht wird. Folglich ist die zweite Fluidpassage 21 durch das
zweite Ventilelement 12 blockiert bzw. unterbrochen. Als
Folge davon strömt
das Fluid von dem Auslass oder zweiten Anschluss (AUS) durch den
Ausström-
oder dritten Anschluss 19 zu der Ausgangsseite (EX), wie
durch den Pfeil B in 2 angezeigt. Somit vermindert
sich der Druck an der Ausgangsseite (AUS). Bei diesem Betrieb dient
der Auslass oder zweite Anschluss 18 als Einlass oder Einlassanschluss.
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In
diesem Zusammenhang ist es zu erwähnen, dass das elektromagnetische
Ventil 100 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung mit einem elektromagnetischen Dreiwege- Ventil implementiert
ist, einschließlich
einer Kombination des ersten Ventilelements 10 und des
zweiten Ventilblatts 22 und einer Kombination des zweiten
Ventilelements 12 und des zweiten Ventilblatts 23,
und wobei dieses mit dem Einlass oder ersten Anschluss 17, dem
Auslass oder zweiten Anschluss 18 (dient ebenso als Einlassanschluss)
und dem Ausströmen
oder dritten Anschluss 19 versehen ist. Jedoch muss erwähnt werden,
dass die vorliegende Erfindung in keinster Weise auf das Dreiwege-
elektromagnetische Ventil beschränkt
ist, wie vorstehend erwähnt wurde,
sondern in gleicher Art und Weise eine Anwendung auf ein elektromagnetisches
Zweiwege-Ventil mit einer Struktur Anwendung findet, bei welcher
der Einlass oder erster Anschluss 19 und die Kombination
des zweiten Ventilelements 12 und des zweiten Ventilblatts 23 von
dem vorstehend erwähnten
elektromagnetischen Ventil 100 getrennt ausgebildet sind.
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3 ist
eine Querschnittsansicht, welche das elektromagnetische Ventil in
dem Zustand darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau 15 vorgerückt oder
hervorstehend ist. Nach der Energieabkopplung der Wicklung 2 wird
der Kolbenzusammenbau 15 dazu gedrängt, sich in Richtung des zweiten Ventilelements 12 unter
Einfluss der Wiederherstellungskraft der Feder 8 zu bewegen,
wobei das erste Ventilelement 10 dazu veranlasst wird,
gegen das erste Ventilblatt 22 zu tragen bzw. zu drücken. Zu
diesem Zeitpunkt ist das erste Ventilelement 10 in engem
Kontakt mit dem ersten Ventilblatt 22 platziert, was dazu
führt,
dass die erste Fluidpassage 20 blockiert wird. Andererseits
wird das zweite Ventilelement 12 dazu gedrängt, sich
von dem zweiten Ventilblatt 23 weg zu bewegen, wobei die
zweite Fluidpassage 21 geöffnet wird. Als Folge davon
kann das Fluid von dem Einlass oder ersten Anschluss (IN) durch den
Auslassanschluss (AUS) strömen,
wie durch den Pfeil D in 3 angezeigt. Somit nimmt der
Druck an der Auslassseite (AUS) zu.
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Bei
dem elektromagnetischen Auslastungssteuerungsventil, welches in
der vorstehend beschriebenen Art und Weise arbeitet, kann die Flussrate
oder die Menge des Fluids, welches durch das elektromagnetische
Ventil strömt,
durch Veränderung der
Zeitdauer der elektrischen Energieversorgung und Energieabkopplung
der Wicklung gesteuert werden, was periodisch wiederholt wird, um
dadurch entsprechend die Strömung
des Fluids zu verändern, welches
durch das elektromagnetische Ventil strömt. In dieser Art und Weise
kann der Fluiddruck an der Auslassseite (AUS) ebenso gesteuert werden.
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4 ist
eine Ansicht zur Darstellung einer geometrischen Konfiguration des
Zwischenstücks 9, welches
bei dem elektromagnetischen Ventil verwendet wird, das in 1 gezeigt
ist. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts
des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks 9.
In Bezug auf die Figuren ist eine erste Oberfläche des Zwischenstücks 9,
welches sich an der Seite des Kolbens 7 befindet, mit einem
ringförmigen
konvexen Abschnitt 9a ausgebildet, welcher sich entlang
dem gesamten Umfang um das Zentrum des Zwischenstücks 9 erstreckt.
Andererseits ist eine zweite Oberfläche des Zwischenstücks 9,
welches sich an der Seite des fixierten Kerns 4 befindet,
mit einem ringförmigen
konkaven Abschnitt 9b an einer Position ausgebildet, welche
dem konvexen Abschnitt 9a entspricht. Durch Implementierung
des Zwischenstücks 9 in
die Struktur mit dem kreisförmigen
Vorsprung, welcher durch den konvexen Abschnitt 9a ausgebildet
wird, kann die Kontaktfläche
zwischen dem Zwischenstück 9 und
dem Kolben 7 reduziert werden. Ferner kann die Enge oder
Affinität
der Kontaktflächen
daran gehindert werden, dass diese zunehmen, selbst wenn der Betrieb über eine
erhebliche Zeitdauer durchgeführt
worden ist. Als Beispiel ist selbst bei einer niedrigen Temperatur
die Kohäsion
oder die Haftung zwischen den Kontaktflächen des Kolbens 7 und
des Zwischenstücks 9 im
Vergleich zu dem herkömmlichen
elektromagnetischen Ventil gering. Somit ist das Antwortverhalten
des elektromagnetischen Ventils nach der Energieabkopplung gegen eine
Verschlechterung der Steuerperformance oder der Fähigkeit
geschützt,
wobei dies eine Verschlechterung verhindert.
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Darüber hinaus
ist bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung der konkave Abschnitt 9b in der hinteren
oder rückwärtigen Oberfläche des
Zwischenstücks 9 gegenüber dem
konvexen Abschnitt 9a ausgebildet, so dass der konvexe
Abschnitt 9a eine geeignete Elastizität in der Richtung an den Tag legt,
in welcher sich der Kolbenzusammenbau 15 bewegt. Aufgrund
dieser Anordnung wird der konvexe Abschnitt 9a einer geeigneten
elastischen Deformation nach der Kollision des Kolbens 7 mit
dem Zwischenstück 9 unterzogen.
Somit wird ein sogenannter Dämpfungseffekt
realisiert, was zur Reduktion des Betriebsgeräusches beiträgt.
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6 ist
eine Ansicht zur grafischen Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Steuersignal und
der Kolbenposition unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs und
nach dem Betrieb über
eine erhebliche Zeitdauer. In 6 repräsentiert
eine Kurve L1, welche an der oberen Reihe gezeigt ist, das Steuersignal,
welches auf die Wicklung 2 unter der Annahme aufgebracht
wird, dass das Ruheverhältnis
70% beträgt.
Ferner repräsentiert
eine Kurve 2, welche in der mittleren Reihe dargestellt
ist, das Verhalten des Kolbens 7 unmittelbar nach dem Beginn
des Betriebs des elektromagnetischen Ventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung und nach dem Betrieb über eine erhebliche Zeitdauer.
In der Figur zeigt die Position T einen Zustand an, in welchem der
Kolbenzusammenbau 15 sich in einer zurückgezogenen Position befindet,
d.h. in einem Zustand, in welchem der Kolben 7 und das
Zwischenstück 9 miteinander
in Kontakt sind, während
eine Position D den Zustand darstellt, in welchem der Kolbenzusammenbau 15 in
der vorgerückten
oder hervorstehenden Position ist, d.h. in dem Zustand, in welchem
das erste Ventilelement 10 an dem ersten Ventilblatt 22 anliegt
oder angrenzt. Ferner repräsentiert
eine Kurve L3, welche in der unteren Reihe in 6 dargestellt
ist, das Verhalten des Kolbens 7 des herkömmlichen
elektromagnetischen Ventils nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer.
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7 ist
eine Ansicht zur grafischen Darstellung der Verhältnisse zwischen dem Ruheverhältnis und
dem Steuerdruck unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs und nach
dem Betrieb über
eine verlängerte
Zeitdauer. Insbesondere repräsentiert
in 7 eine durchgezogene Linienkurve ein Verhältnis zwischen
dem Ruheverhältnis
und dem gesteuerten Druck unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs, und
eine unterbrochene Linienkurve repräsentiert ein Verhältnis zwischen
dem Ruheverhältnis
und dem gesteuerten Druck nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer
bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung. Andererseits repräsentiert
eine einzeln gepunktete Linienkurve ein Verhältnis zwischen dem Ruheverhältnis und
dem gesteuerten Druck des herkömmlichen
elektromagnetischen Ventils nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer.
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Wie
in 6 zu sehen, nimmt der Druck (gesteuerter Druck)
an der Auslass- oder zweiten Anschlussseite (AUS) zu, wenn die Zeitdauer
der Energieabkopplung lang ist (d.h., wenn das Ruheverhältnis hoch
ist). Wenn andererseits die Zeitdauer der Energieabkopplung gering
ist, ist der Druck (der gesteuerte Druck) an der Auslass- oder zweiten
Anschlussseite (AUS) gering. In diesem Zusammenhang ist es zu erwähnen, dass
im Fall des herkömmlichen
elektromagnetischen Ventils das Zwischenstück 9 einer Deformation
und Abrasion aufgrund des wiederholten Betriebs- bzw. Schlagbetriebs
des Kolbens 7 nach dem Betrieb über eine verlängerte Zeitdauer
unterzogen wird, wobei als Folge davon die Intimität bzw. Enge
oder Affinität
des Zwischenstücks beträchtlich
wird (die Zunahme der Kontaktfläche). Folglich
nimmt insbesondere bei geringen Temperaturen die Viskosität des Steuerfluids
zu, wobei als Folge davon die Kohäsion bzw. Haftung zwischen den
Kontaktflächen
durch das Steuerfluid zunimmt, was wiederum zu einer Antwortzeitverzögerung,
insbesondere nach der Energieabkopplung führt. In 6 repräsentiert
eine Zeitspanne E die Zeitverzögerung
des Kolbenbetriebs nach der Energieabkopplung.
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Wenn
der Kolbenbetrieb eine Zeitverzögerung
wie vorstehend erwähnt
aufweist, nimmt die tatsächliche
Ventilöffnungszeit
zu, wobei als Folge davon die Menge des Fluids, welches von der
Auslassseite (AUS) zu der Ausströmungsseite
(EX) zunimmt, wobei der gesteuerte Druck geringer wird als der Zielpegel,
wie in 7 zu sehen ist.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung wird es ersichtlich, dass das elektromagnetische
Ventil 100 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung das Zwischenstück 9 mit
dem kreisförmigen Vorsprung
aufweist und daran angepasst ist, sandwichartig zwischen dem Kolben 7 und
dem fixierten Kern 4 angeordnet zu sein. Somit kann die
Kontaktfläche
zwischen dem Zwischenstück 9 und
dem Kolben 7 reduziert werden. Ferner kann die Enge oder Affinität der Kontaktflächen an
einer Zunahme geändert
werden, selbst wenn der Betrieb über
eine verlängerte
Zeitdauer stattfindet. Folglich ist das Antwortverhalten des elektromagnetischen
Ventils nach der Energieabkopplung gegen eine Verschlechterung hinsichtlich
der Steuerperformance oder der Fähigkeit
der Steuerungsperformance geschützt,
so dass eine Verschlechterung verhindert wird. Zusätzlich kann
das Betriebsgeräusch
reduziert werden. Selbst in dem Fall, in welchem das elektromagnetische
Ventil aus einer Leistungssteuerung bzw. nach Art einer Auslastungssteuerung
aufgebaut ist, bei dem der Betrag oder die Strömung des Fluids, welches durch
das Ventil strömt,
durch Veränderung
der Zeitdauer der Energieversorgung und der Energieabkopplung der
Wicklung 2 gesteuert wird, was periodisch wiederholt wird,
kann die Steuerperformance gegen eine Verschlechterung geschützt werden.
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Ausführungsform 2
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8 ist
eine Ansicht, welche die Form eines Zwischenstücks darstellt, das in dem elektromagnetischen
Ventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 9 ist eine
vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem
Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil mit
elektrischer Energie versorgt wird. Bei dem elektromagnetischen Ventil
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung ist der Vorsprung, welcher an dem Zwischenstück vorgesehen
ist und in der vorliegenden Erfindung mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet
ist, in Form einer kreisförmigen
Vorsprungslochplatte implementiert, bei der sechs kreisförmige Vorsprungsabschnitte 29a in
der ersten oder Frontfläche
des Zwischenstücks 29 an
der Seite des Kolbens 7 mit gleichem Abstand dazwischen
in Umfangsrichtung ausgebildet sind, wie in 8 zu sehen.
Andererseits sind in der zweiten oder rückwärtigen Fläche des Zwischenstücks 29,
welches angrenzend an dem fixierten Kern 4 angeordnet ist,
sechs Vertiefungsabschnitte 29b an den Positionen ausgebildet,
welche den Vorsprungsabschnitten 29a jeweils entsprechen.
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Aufgrund
der Struktur des Zwischenstücks 29,
bei dem die Vorsprungsabschnitte 29a diskret oder diskontinuierlich
entlang der Umfangsrichtung in der ersten Fläche des Zwischenstücks 29 ausgebildet
sind, welche gegenüber
dem Kolben 7 angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben,
kann ein Fluidstrom vom Inneren des Kolbens 7 zum Äußeren davon
mittels der Spalte stattfinden, welche zwischen angrenzenden Vorsprungsabschnitten 29a definiert sind,
wie durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt. Aufgrund dieses
Merkmals kann der Kolben 7 leichter von dem Zwischenstück 29 entfernt
werden, was bedeutet, dass das Antwortverhalten des elektromagnetischen
Ventils ferner verbessert werden kann.
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Darüber hinaus
sind bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung Vertiefungsabschnitte 29b an der rückwärtigen Fläche des
Vorsprungsabschnitts 29a ausgebildet, so dass jeder Vorsprungsabschnitt 29a eine
geeignete Elastizität
aufweist, was ähnlich
zu dem Fall ist, welcher vorstehend in Verbindung mit der ersten
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben worden ist. Aufgrund dieser Anordnung
wird der Vorsprungsabschnitt 29a einer entsprechenden elastischen
Verformung nach der Kollision des Kolbens 7 mit dem Zwischenstück 29 unterzogen.
Somit wird der sogenannte Dämpfungseffekt
realisiert, was zur Reduktion des Betriebsgeräusches beiträgt.
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Ausführungsform 3
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10 ist
eine Ansicht, welche die Form eines Zwischenstücks darstellt, welches in dem
elektromagnetischen Ventil gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 11 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem
Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil mit
Energie versorgt ist. 12 ist eine vergrößerte Ansicht, welche
einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem
Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht
mit Energie versorgt wird bzw. von der elektrischen Energieversorgung
abgekoppelt wird. Bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung wird das Zwischenstück, welches durch das Bezugszeichen 39 bezeichnet
wird, in Form einer Beilagscheibe implementiert, welche in Umfangsrichtung
wellenförmig ausgebildet
ist. Die wellenförmige
Beilagscheibe kann eine derartige sein, wie sie herkömmlicherweise
verwendet wird, wenn Elastizität
für die
Beilagescheibe gewünscht
ist bzw. vorliegen soll. Die wellenförmige Beilagscheibe kann mit
geringen Kosten hergestellt werden.
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Durch
die Implementierung des Zwischenstücks 39 in Form der
wellenförmigen
Beilagscheibe wie vorstehend erwähnt,
wird das Zwischenstück 39 mit
Elastizität
in der Richtung versehen, in welcher der Kolbenzusammenbau 15 bewegt
wird. Nach der elektrischen Energieversorgung des elektromagnetischen
Ventils wird das Zwischenstück 39 in
eine ebene Form zwischen dem fixierten Kern 4 und dem Kolben 7 zusammengepresst, während sich
eine Wiederherstellungskraft bildet. Wenn der Kolben 7 von dem
fixierten Kern 4 wegbewegt wird, wirkt die Wiederherstellungskraft
des Zwischenstücks 39 in
der Richtung, um den Kolben 7 und den fixierten Kern voneinander
zu trennen. Somit kann der Kolben 7 mit Leichtigkeit von
dem Zwischenstück 39 entfernt
werden, wobei sich das Antwortverhalten des elektromagnetischen
Ventils dementsprechend verbessert bzw. verbessert werden kann.
In diesem Zusammenhang ist hinzuzufügen, dass die kombinierte Kraft
der Wiederherstellungskräfte
des Zwischenstücks 39 und
der Feder 8 geringer sein sollte als die magnetische Anziehungskraft,
welche auf den Kolben 7 wirkt.
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Da
ferner das wellenförmige
Zwischenstück 39 eine
moderate Elastizitätskraft
aufweist, kann der Dämpfungseffekt
realisiert werden, wobei das Betriebsgeräusch unterdrückt werden
kann.
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Ausführungsform 4
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13 ist
eine Ansicht, welche die Form eines Zwischenstücks darstellt, welches bei
dem elektromagnetischen Ventil gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 14 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche einen Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem
Zustand darstellt, in welchem das elektromagnetische Ventil elektrisch mit
Energie versorgt wird. Andererseits zeigt 15 einen
Abschnitt des elektromagnetischen Ventils in der Nähe des Zwischenstücks in dem
Zustand, in welchem das elektromagnetische Ventil nicht mit elektrische
Energie versorgt wird bzw. von der elektrischen Energieversorgung
abgekoppelt wird. Bei dem elektromagnetischen Ventil gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung wird das Zwischenstück, welches mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet
wird, in der Form eines abgeschrägten bzw.
kegelförmigen
Federrings implementiert. Der abgeschrägte Federring wird herkömmlicherweise verwendet,
wenn der Ring bzw. die Beilagscheibe eine Elastizität aufweisen
soll wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen wellenförmigen Beilagscheibe.
Der abgeschrägte
Federring kann mit geringen Kosten hergestellt werden oder ist kommerziell
erhältlich.
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Durch
die Implementierung des Zwischenstücks 49 als schräger Federring,
wie vorstehend beschrieben, kann die Tragfläche der Feder 8 einen gleichen
Höhenpegel
in Umfangsrichtung aufweisen, wobei die Abschrägung der Feder 8 unterdrückt werden
kann. Somit kann ein verlässlicher
Betrieb sichergestellt werden. Natürlich kann das elektromagnetische
Ventil gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung vorteilhafte Effekte ähnlich zu denjenigen genießen, welche
vorstehend in Verbindung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben
worden sind.
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Viele
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im
Hinblick auf die vorstehende Technik möglich. Es ist daher ersichtlich,
dass innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als
speziell beschrieben durchgeführt
werden kann.