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Dokumentenidentifikation DE602004005280T2 22.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001512893
Titel Elektromagnetische Antriebseinrichtung und Magnetventil
Anmelder Aisin AW Co., Ltd., Anjo, Aichi, JP
Erfinder Kokubu, Takahiro, Anjo-shi Aichi-ken, 444-1192, JP;
Sasago, Shunpei, Anjo-shi Aichi-ken, 444-1192, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 602004005280
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.08.2004
EP-Aktenzeichen 040206286
EP-Offenlegungsdatum 09.03.2005
EP date of grant 14.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F16K 31/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01F 7/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetantriebsanordnung, die umfasst: eine Spule, die an einem aus nicht-magnetischem Material ausgebildeten Spulenkörper angeordnete ist; aus einem magnetischen Material ausgebildete Endabschnitte, die benachbart zu beiden Enden der Spule angeordnet sind; ein aus einem magnetischen Material ausgebildetes Joch, das die Spule und die Endabschnitte umgebend angeordnet ist; und einen Kolben, der gleitfähig in einem Hohlabschnitt angeordnet ist, der in dem Spulenkörper und den Endabschnitten in der radialen Richtung ausgebildet ist; der Kolben umfasst: eine aus einem magnetischen Material ausgebildete Basis, und eine aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildete erste Schicht, die der radialen Richtung außerhalb der Basis angeordnet ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmlich können beispielsweise verschiedene Typen von Magnetventilen in einem hydraulischen Kreislauf eines Automatikgetriebes angeordnet werden. Jedes der Magnetventile kann eine Elektromagneteinheit haben, die aus einer Magnetantriebseinrichtung und einer Ventileinheit aufgebaut ist. Die Ventileinheit kann durch die Versorgung mit einem elektrischen Strom auf eine Spule der Elektromagneteinheit betrieben werden, dabei die pneumatischen Pfade öffnen und schließen, den Ölfluss einstellen, und den Öldruck regulieren.

Nachfolgend wird ein Magnetventil beschrieben, wobei als Beispiel ein lineares Magnetventil verwendet wird. 2 zeigt eine Ansicht eines Querschnitts eines konventionellen linearen Magnetventils. In der Zeichnung bezeichnet die Referenznummer 11 eine Elektromagneteinheit und Referenznummer 12 eine Ventilregeleinheit, die aus einer Ventileinheit aufgebaut ist, welche durch das Ansteuern der Elektromagneteinheit 11 betrieben wird. Die Elektromagneteinheit 11 umfasst eine Spulenanordnung 13, einen Kolben 14, der so angeordnet ist, um entgegen der Spulenanordnung 13 vorzurücken und sich von dieser zurückzuziehen (z. B. eine Bewegung in horizontaler Richtung in der Zeichnung), und einen Bügel 20, der so angeordnet ist, um die Spulenanordnung 13 einzuschließen. Die Spulenanordnung 13 hat auch eine Spule 17, die durch Aufwickeln eines Spulendrahts 16 auf eine Rolle 15 ausgebildet ist, Endabschnitte 18 und 19, die an beiden Enden der Spule 17 angeordnet sind, und einen Anschluß 21 zum Versorgen der Spule 17 mit elektrischem Strom, in der der Spulenkörper 15 und die Endabschnitte 18 und 19 integral durch Schweißen, Hartlöten, Sinterverbindung, Adhäsion oder ähnlichem aufgebaut ist.

Ein dicker Flanschabschnitt 28, der eine konische Form auf seiner inneren Seite hat, ist an dem Regelventil 12 an der Seite der Spulenkörper 15 ausgebildet. Ein konischer Kantenabschnitt 31 steht nach hinten (in der Zeichnung entgegen der rechten Seite) hervor von der Nähe der inneren Umfangskante des Endabschnitts 19, um mit der inneren Umfangsfläche des Flanschabschnitts 28 überein zu stimmen.

Die Spulenanordnung 13 ist, ausgenommen des Anschlußabschnitts 21, zylindrisch ausgebildet und hat einen Hohlabschnitt 22, der in axialer Richtung einen konstanten Durchmesser hat, der innerhalb der Spulenanordnung (innerhalb des Spulenkörpers 15 und der Endabschnitte 18 und 19) ausgebildet ist und wobei der Kolben 14 gleitbar in dem Hohlabschnitt 22 eingepasst ist. Der Kolben 14 hat einen einheitlichen Durchmesser und ist in axialer Richtung länger als die Spule 17.

Das hintere Ende (in der Zeichnung das rechte Ende) der Spule 26 des Regelventils 12 wird in Kontakt mit dem Zentrum der vorderen Kantenoberfläche S1 des Kolbens 14 gebracht (in der Zeichnung das linke Ende) und ein kugelförmiger Kontaktabschnitt 27, der eine vorbestimmte Höhe hat, wird integral an der Kantenoberfläche an der Seite ausgebildet, die vom Regelventil 12 entfernt ist, das heißt die rückwärtige Kantenoberfläche S2 (in der Zeichnung das rechte Ende).

Der Spulenkörper 15 ist aus einem nicht-magnetischen Element ausgebildet, und wenn die Spule 17 an der Elektromagneteinheit 11 mit einem elektrischen Strom versorgt wird, wird ein magnetischer Fluss erzeugt, so dass ein magnetischer Pfad von dem Bügel 20 durch den Endabschnitt 18, den Kolben 14 und die Endeinheit 19 und zurück zu dem Bügel 20 ausgebildet wird, wodurch in dem magnetischen Pfad eine Kraft S zwischen dem Kantenabschnitt 31 und dem Kolben 14 ausgebildet wird.

Die Kraft, die durch die Spule 17 erzeugt wird, wirkt dann mit einer vorherbestimmten Kraft auf den Kolben 14, wobei sie an dem Kolben 14 für einen Längsschub sorgt. Demzufolge wird der Längsschub auf die Spule 26 übertragen, das Regelventil 12 wird in Betrieb genommen und der Öldruck wird geregelt.

Wenn an dem Kolben 14 ein Längsschub erzeugt wird, sobald der Spulendraht 16 mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird, und dabei der Kolben 14 innerhalb des Hohlabschnitts 22 vorrückt oder sich zurückzieht, wird eine Reibung zwischen der äußeren Fläche des Kolbens 14 und der inneren Fläche der Spulenanordnung 13 erzeugt, da der Kolben 14 durch die Spulenanordnung 13 getragen wird, wenn er in den Hohlabschnitt 22 eingepasst wird. Dementsprechend wird die äußere Fläche des Kolbens 14 bearbeitet, um eine äußere Schicht mit einem kleinen Reibungskoeffizienten &mgr; zu erhalten. Die äußere Schicht wird auch mit einem nicht-magnetischen Material ausgebildet, so dass feine Fremdkörper, wie Eisenpulver oder ähnliches, nicht zwischen die äußere Fläche des Kolbens 14 und der inneren Fläche der Spulenanordnung 13 geraten (siehe z.B. die nicht geprüfte japanische, veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2003-134781).

Bei konventionellen linearen Magnetventilen besteht jedoch die Notwendigkeit, ein Fluorharz (PTFE: Polytetrafluoroethylen) ein Molybdändisulfid, ein amorphes Karbon (DLC), oder ähnliches als ein nicht-magnetisches Element zu verwenden, das einen kleinen Reibungskoeffizienten &mgr; hat. Daher gibt es eine Begrenzung, wie dick der Film für die äußere Schicht ausgebildet sein kann.

Dementsprechend ist es schwierig, den Magnetismus zwischen dem Kolben 14 und den Endabschnitten 18 und 19 ausreichend zu trennen, wodurch die Kraft gegen den Kolben 14 in radialer Richtung (Seitenkraft) nicht ausreichend verhindert werden kann.

Der Kolben 14 gleitet in diesem Fall nicht gut durch die Spulenanordnung 13, wodurch der Kolben 14 nicht problemlos vorrücken und zurückziehen kann, der Öldruck nicht exakt mit dem Regelventil 12 geregelt werden kann und sich demzufolge die Arbeitsleistung des linearen Magnetventils verschlechtert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, die oben angesprochenen und andere Probleme der vorher genannten konventionellen linearen Magnetventile zu lösen und eine Magnetantriebsanordnung und ein Magnetventil bereitzustellen, die exakt in dem Kolben vorzurücken und sich zurückzuziehen können. Dadurch wird die Arbeitsleistung des Magnetventils verbessert.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich, wie Eingangs beschrieben, auf eine Magnetantriebsanordnung und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben ferner eine zweite aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildete Schicht umfasst, welche einen kleineren Reibungskoeffizienten als den der ersten Schicht hat und die in radialer Richtung außerhalb der ersten Schicht angeordnet ist.

Die erste Schicht kann dicker als die zweite Schicht sein und durch einen Galvanisierungsprozess ausgebildet sein. Die zweite Schicht kann auch aus entweder einem Fluorharz, Molybdändisulfid oder amorphem Karbon ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Magnetventil eine wie oben beschriebene Magnetantriebsanordnung und umfasst ferner eine Hauptventileinheit, die integral mit dem Bügel ausgebildet ist; und eine Spule, die innerhalb der Ventilhaupteinheit angeordnet ist, um fähig zu sein, innerhalb der Ventilhaupteinheit vorzurücken und zurückzuziehen, wobei ein Ende in Kontakt mit dem Kolben ist.

Gemäß zu dem oben beschriebenen Aufbau gleitet der Kolben daher leicht zwischen dem Spulenkörper und den Endabschnitten und kann exakt vorgerückt und zurückgezogen werden, wobei die Arbeitsleistung des Magnetventils verbessert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oberen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch eine detaillierte Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen leicht verständlich, in denen:

1 eine Querschnittsansicht eines linearen Magnetventils gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine Querschnittsansicht eines konventionellen linearen Magnetventils ist; und

3 eine Querschnittsansicht ist, die die Hauptkomponenten eines Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Eine veranschaulichende, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird detailliert in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Ein lineares Magnetventil wird hier als Beispiel eines Magnetventils beschrieben.

1 ist eine Querschnittsansicht eines linearen Magnetventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3 ist ein Querschnittsdiagramm, welches die Hauptkomponenten eines Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

In den Zeichnungen bezeichnet Referenznummer 10 ein lineares Magnetventil. Das lineare Magnetventil 10 wird mit einem Öldruckleitungspfad und ähnlichem eines hydraulischen Kreislaufs eines automatischen Getriebes mittels eines Regelventils (nicht gezeigt) verbunden, und ein vorherbestimmter Öldruck, der an dem Regelventil erzeugt wird (d.h., der Regeldruck) wird zu dem linearen Magnetventil 10 als Eingangsdruck übermittelt. Das lineare Magnetventil 10 arbeitet auf Grundlage eines elektrischen Stroms und gibt einen Öldruck, gemäß dem elektrischen Strom, an ein Steuerventil (nicht gezeigt) als vorherbestimmten Ausgabedruck (Vorsteuerdruck) aus.

Referenznummer 11 bezeichnet eine Elektromagneteinheit, die aus einer Magnetantriebseinrichtung aufgebaut ist, und Referenznummer 12 bezeichnet eine Regelventileinheit, die als eine Ventileinheit dient, die durch das Antreiben der Elektromagneteinheit 11 betrieben wird, wobei das lineare Magnetventil 10 an einem Gehäuse eines automatischen Getriebes (nicht gezeigt) angebracht ist, wobei die er Elektromagneteinheit 11 nach oben gerichtet und das Regelventil 12 nach unten gerichtet sind. Die Elektromagneteinheit 11 umfasst eine Spulenanordnung 12, einen Kolben 54, der so angeordnet ist, dass er in Bezug auf die Spulenanordnung 13 vorrücken und sich zurückziehen kann (sich in 1 nach links und nach rechts bewegen kann) und einen Bügel 20, der ein zylindrisches Gehäuse ist und die Spulenanordnung 13 einfasst.

Die Spulenanordnung 13 umfasst auch eine Spule 17, die durch Aufwickeln eines Spulendrahts 16 auf einen Spulenkörper 15 ausgebildet wird, einen ringförmigen Endabschnitt 58, der als ein erster Endbügel dient, welcher benachbart zu dem rückwärtigen Ende der Spule 17 (in 1 das rechte Ende) angeordnet ist, einen ringförmigen Endabschnitt 59, der als ein zweiter Endbügel dient, der benachbart zu dem vorderen Ende der Spule 17 (in 1 das linke Ende) angeordnet ist, und einen Anschluss 21 zur Versorgung der Spule 17 mit elektrischem Strom.

Die Spulenanordnung 13 ist, den Anschlussabschnitt 21 ausgenommen, in einer Zylinderform mit einem Hohlabschnitt 22 ausgebildet, der einen konstanten Durchmesser in axialer Richtung hat, der innerhalb der Spulenanordnung 13 ausgebildet ist (in der inneren radialen Richtung des Spulenkörpers 15 und der Endabschnitte 58 und 59) und der Kolben 54 ist gleitbar in den Hohlabschnitt 22 eingepasst. Demgemäß wird der Kolben 54 durch die Spulenanordnung 13 gestützt, wenn er in den Hohlabschnitt 22 eingesetzt wird.

Der Spulenkörper 15 ist aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet, welches beispielsweise nicht-magnetische Materialien wie Edelstahl (SUS) und synthetisches Harz enthält. Der Spulenkörper 15 hat einen zylindrischen Abschnitt 51, einen ringförmigen Flanschabschnitt 52, der an dem rückwärtigen Ende des zylindrischen Abschnitts 51 in die auswärtige radiale Richtung gerichtet ausgebildet ist, und einen ringförmigen Flanschabschnitt 53, der an dem vorderen Ende des zylindrischen Abschnitts 51 in die auswärtige radiale Richtung gerichtet ausgebildet ist, so dass er eine Querschnittsform eines Behältnisses mit einer offenen Seite hat. Der Spulenkörper 15 und die Endabschnitte 58 und 59 sind integral durch Schweißen, Hartlöten, sinternde Verbindung, Adhäsion oder ähnlichem hergestellt.

Die Endabschnitte 58 und 59 sind aus einem magnetischen Material ausgebildet, z.B. ferromagnetisches Material wie elektromagnetisches Weicheisen. Es kann elektromagnetisches Weicheisen verwendet werden, welches 95% oder mehr pures Eisen beinhaltet, vorzugsweise in etwa 99% oder mehr („in etwa" meint 99% oder mehr, an der Dezimalstelle abgerundet, d.h. im Wesentlichen pures Eisen).

Der Bügel 20 ist als Zylinder mit einem Boden ausgebildet, der einen zylindrischen Abschnitt 55 und einen abgerundeten Boden 56 umfasst, und ist integral durch plastische Metallarbeit, wie Kaltziehen oder Kaltfließpressen ausgebildet. Eine Aussparung 57 ist in einem vorherbestimmten Abschnitt des vorderen Endes des zylindrischen Abschnitts 55 ausgebildet, wobei der Anschluss 21 an der Spulenanordnung 13 über die Aussparung 57 angebracht ist.

Der Bügel 20 ist aus einem magnetischen Material ausgebildet, d.h. einem ferromagnetischen Material wie einem niedriggekohlten Stahl mit wenig Kohlenstoff, um die plastische Metallarbeit zu erleichtern. Beispielsweise kann der Bügel 20 mit demselben elektromagnetischen Weicheisen ausgebildet werden, welches bei den Endabschnitten 58 und 59 verwendet wurde.

Ein gefalzter Abschnitt 81 ist auf dem vorderen Ende des zylindrischen Abschnitts 55 des Bügels 20 ebenfalls ausgebildet. Wenn die Spulenanordnung 13 in den Bügel 20 eingepasst und die Hauptventileinheit 62 in das Regelventil 12 eingesetzt wird, werden der gefalzte Abschnitt 81 und der Flanschabschnitt 63, die an dem hinteren Ende der Ventilhaupteinheit 62 ausgebildet sind, gefalzt. Daher werden die Elektromagneteinheit 11 und das Regelventil 12 integral aufgebaut.

Der Kolben 54 hat einen einförmigen Durchmesser und ist in axialer Richtung länger als die Spule 17 ausgebildet. Das rückwärtige Ende der Spule 26 des Regelventils 12 wird in Kontakt mit dem Zentrum der vorderen Endfläche S2 (in 1 die linke Kantenfläche) des Kolbens 54 gebracht, und ein kugelförmiger Kontaktabschnitt 27, der eine vorherbestimmte Höhe hat, wird integral an der hinteren Kantenfläche S2 (in der Zeichnung das rechte Ende) ausgebildet. Die Oberfläche des Kontaktabschnitts 27 wird einer Oberflächenbehandlung unterworfen, wobei eine äußere Schicht ausgebildet wird, die aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet ist.

Ein Ölkanal 30, der einen vorherbestimmten Durchmesser hat, geht in axialer Richtung auch durch den Kolben 54, so dass die vordere Seite und die rückwärtige Seite des Kolbens 54 mittels des Ölkanals 30 kommunizieren. Demgemäß fließt das Öl in dem Hohlabschnitt 22 zwischen der vorderen Seite und der rückwärtigen Seite des Kolbens 54, in Übereinstimmung mit dem Vorrücken und dem Zurückziehen des Kolbens 54, vor und zurück.

Der Kontaktabschnitt 27 ist an dem Kolben 54 ausgebildet und eine äußere Schicht von nicht-magnetischem Material wird an der Oberfläche des Kontaktabschnitts 27 ausgebildet. Die Erzeugung eines magnetischen Flusses zwischen dem Bügel 20 und dem Kontaktabschnitt 27 kann daher in einem Zustand verhindert werden, in dem der Kontaktabschnitt 27 in Kontakt mit dem Bügel 20 ist, wobei der Magnetismus getrennt wird.

Es wird angemerkt, dass, obwohl der Kontaktabschnitt 27 eine kugelförmige Gestalt hat, mit der vorliegenden Ausführungsform verschiedenste Gestalten verwendet werden können, wie beispielsweise eine runde Säule, eine eckige Säule, ein Ring usw. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kontaktabschnitt 27 auch an dem Kolben 54 ausgebildet. Es kann jedoch eine Anordnung vorgesehen werden, in der die rückwärtige Kantenoberfläche S2 des Kolbens 54 flach ausgebildet und der Kontaktabschnitt, der gegen den Kolben 54 hervorsteht, auf dem Bügel 20 ausgebildet ist, oder die Kontaktabschnitte können an dem Kolben 54 und dem Bügel 20 ausgebildet sein.

Der Flanschabschnitt 53 ist an der Seite des Regelventils 12 angeordnet und ist dick ausgebildet. Die innere Umfangsfläche des Flanschabschnitts 53 ist in einer konischen Form ausgebildet. Die konische Form ist so, dass der innere Durchmesser des Flanschabschnitts 53 an der Frontkante des Flanschabschnitts 53 am größten ist und zur rückwärtigen Seite hin kleiner wird, und derselbe wie der innere Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 51 an dem hinteren Ende des Flanschabschnitts 53 wird.

Ein Kantenabschnitt 61, der im Querschnitt eine dreieckige Form hat, der eine konische äußere Umfangsfläche gemäß zur inneren Umfangsfläche des Flanschabschnitts 53 hat, ist nahe der inneren Umfangskante des Endabschnitts 59 ausgebildet, um derart rückwärtig hervorzustehen, dass die innere Umfangsfläche des Flanschabschnitts 53 und die äußere Umfangsfläche des Kantenabschnitts 61 in Kontakt kommen. Demgemäß ist der äußere Durchmesser des Kantenabschnitts 61 an der vorderen Kante des Flanschabschnitts 53 am größten, wird gegen die Rückseite hin kleiner und dem inneren Durchmesser des Endabschnitts 59 gleich. In diesem Fall ist der Kantenabschnitt 61 bis zu einem Punkt gegen die Rückseite konisch ausgebildet, so dass eine magnetische Sättigung am Kantenabschnitt 61 ausgebildet ist.

Es wird angemerkt, dass mit der vorliegenden Ausführungsform die äußere Umfangsfläche des Kantenabschnitts 61 und die innere Umfangsfläche des Flanschabschnitts 53 konisch sind. Es können jedoch Anordnungen vorgesehen werden, in denen die äußere Umfangsfläche und die innere Umfangsfläche in konvexer oder konkaver Form abgerundet oder in einem einzelnen Artikel mit verschiedenen Neigungswinkeln versehen sind.

Der Kolben 54 ist aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet, das ähnlich zu dem der Endabschnitte 58 und 59 und des Bügels 20 ist, wie beispielsweise elektromagnetisches Weicheisen oder ähnliches.

Die äußere Umfangsfläche des Kolbens 54 wird einer Oberflächenbehandlung unterworfen, die mit einer Schichtstruktur aus mehreren Schichten ausgebildet wird, in der vorliegenden Ausführungsform zwei. Demgemäß, wie in 3 gezeigt, umfasst der Kolben 54 eine Basis 83, die aus einem magnetischen Material (d.h. ein ferromagnetisches Material) ausgebildet ist, eine Zwischenschicht 84, die als die erste Schicht dient, an der Außenseite der Basis 83 in radialer Richtung ausgebildet ist, und eine äußerste Schicht 85, die als eine zweite Schicht dient und an der Außenseite der Zwischenschicht 84 in radialer Richtung ausgebildet ist. Es wird angemerkt, dass die Zwischenschicht 84 und die äußerste Schicht 85 eine äußere Schicht 70 aufbauen.

Die Zwischenschicht 84 ist ausreichend dicker ausgebildet als die äußerste Schicht 85, und die Zwischenschicht 84 ist aus einem nicht-magnetischen Material durch beispielsweise einen Galvanisierungsprozess ausgebildet. Galvanisieren bildet einen Belagsfilm wie eine Ni-P Galvanisierung, Sn Galvanisierung, Cu Galvanisierung usw.

Die äußerste Schicht 85 ist andererseits ein Material mit einem Reibungskoeffizienten &mgr;, der kleiner ist als der der Zwischenschicht 84, und die äußerste Schicht 85 ist ebenfalls aus einem nicht magnetischen Material durch beispielsweise einen Galvanisierungsprozess ausgebildet. Ein Beispiel von einem Material mit einem kleinen Reibungskoeffizienten &mgr; ist ein selbstschmierendes Material oder ähnliches. Es wird angemerkt, dass in dem Galvanisierungsprozess ein Belagfilm von Fluorharz (PTFE: Polytetrafluorethylen), Molybdändisulfid, amorphes Karbon (DLC), oder ähnliches ausgebildet ist. Die äußerste Schicht 85 kann auch durch Nietrierungsprozesse („tufftride"-Behandlung oder ähnliches), Verchromen, Diffusionsverbindungsprozesse (Prozesse, in denen ein verschleißfestes Metall oder wenig widerstandsfähiges Metall an der Oberfläche durch Verbindung ausgebildet wird), usw.

Das Regelventil 12 umfasst eine Hauptventileinheit 62, eine Spule 26, die in die Hauptventileinheit 62 eingepasst ist, vorrücken und zurückziehen zu können, und eine Endplatte 64, die zum vorderen Ende der Hauptventileinheit 62 abgeknickt ist, um zu verhindern, dass die Spule 26 aus der Hauptventileinheit 62 herausfällt, und eine Feder 44, die als ein Druckmittel dient, mit dem die Spule 26 mit einer vorherbestimmten Federkraft gegen die Seite der Elektromagneteinheit 11 gepresst wird, die zwischen der Endplatte 64 und dem vorderen Ende der Spule 26 angeordnet ist.

Die Spule 26 umfasst einen Federsitz 60, der an dem vorderen Ende ausgebildet ist, um in die Feder 44 eingeführt zu werden, eine Anschlussfläche 66 mit großem Durchmesser, die hinter und benachbart zu dem Federsitz 60 ausgebildet ist, eine Nut 67 mit kleinem Durchmesser, die hinter und benachbart zu der Anschlussfläche 66 ausgebildet ist, eine Anschlussfläche 68 mit großem Durchmesser, die hinter und benachbart zur Nut 67 ausgebildet ist, eine Nut 69 mit kleinem Durchmesser, die hinter und benachbart zu der Anschlussfläche 68 ausgebildet ist, eine Anschlussfläche 71 mit mittlerem Durchmesser, die hinter und benachbart zu der Nut 69 ausgebildet ist, und einen Kolbenkontaktabschnitt 72 mit kleinem Durchmesser, der hinter und benachbart zur Anschlussfläche 71 ausgebildet ist.

Die Hauptventileinheit 62 umfasst eine Einlassöffnung p1, von der ein Eingangsdruck, der von dem Modulatorventil geliefert wird, weitergegeben wird, eine Auslassöffnung p2 zum Ausgeben eines Ausgabedrucks zu dem Steuerventil, eine abgeschlossene Feedback-Öffnung p3 und eine Auslassöffnung p4. Die Feedback-Öffnung p3 kommuniziert mit der Ausgabeöffnung p2 mittels eines Feedback-Ölkanals (nicht gezeigt), so dass der Ausgabedruck als ein Feedback-Druck geliefert wird, der eine Druckkraft erzeugt, die der Differenz in dem Bereich zwischen den Anschlussflächen 68 und 71 entspricht, wobei die Spule 26 mit der Presskraft vorwärts gedrängt wird. Es wird angemerkt, dass eine Aussparung k in der Einlassöffnung p1 ausgebildet ist.

Demgemäß erhält die Spule 26 den Axialdruck des Kolbens 54, die Federkraft der Feder 44 und die Presskraft des Feedback-Drucks und rückt integral mit dem Kolben 54 vor oder zieht sich zurück, wenn der Kolbenkontaktabschnitt 72 in Kontakt mit dem Kolben 54 ist.

Weil der Kolben 54 direkt durch den zylindrischen Abschnitt 51 und den Endabschnitten 58 und 59 gestützt wird, gibt es keine Notwendigkeit, wie bei konventionellen Anordnungen einen Statorkern innerhalb der Spule 17 in der radialen Richtung vorzusehen. Demgemäß kann die Elektromagneteinheit 11 nicht nur um dieses reduziert werden, sondern auch die Anzahl der Wicklungen in dem Spulendraht können gesteigert werden, wodurch die magnetomotorische Kraft gesteigert wird.

Weil der Spulenkörper 15, die Zwischenschicht 84 und die äußerste Schicht 85 aus nicht-magnetischem Material ausgebildet sind, ist dort zwischen der äußeren umlaufenden Fläche des Kolbens 54 und der inneren umlaufenden Fläche der Spulenanordnung 13 auch kein Eindringen von feinen Fremdpartikeln wie beispielsweise Eisenpulver oder ähnlichem vorhanden. Demgemäß kann der Kolben 54 glatt vorrücken und zurückziehen.

Mit Bezug auf die Zwischenschicht 84 besteht auch keine Notwendigkeit, ein nicht-magnetisches Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten &mgr;, wie zum Beispiel Fluorharz, Molybdändisulfid, oder amorphes Karbon zu verwenden. Demgemäß kann die Zwischenschicht durch Ni-P Galvanisierung, Sn Galvanisierung, Cu Galvanisierung oder ähnlichem ausgebildet werden. Durch die Verwendung eines Materials mit einem größeren Reibungskoeffizienten &mgr; als die äußerste Schicht 85, die ein nicht-magnetisches Material ist, kann die Zwischenschicht 84 leicht mit einer großen Dicke ausgebildet werden, wobei sie die Dicke der äußeren Schicht 70 erhöht.

Als Ergebnis kann der Magnetismus zwischen dem Kolben 54 und den Endabschnitten 58 und 59 abgeschnitten werden, und daher eine Kraft, die in radialer Richtung auf den Kolben 54 wirkt, unterdrückt werden. Das verbessert das Gleiten des Kolbens 54 gegen die Spulenanordnung 13. Daher kann der Kolben 54 problemlos vorrücken und zurückziehen, der Öldruck kann exakt durch das Regelventil 12 reguliert werden, und demgemäß die Arbeitsleistung des linearen Magnetventils 10 verbessert werden.

Als nächstes wird der Betrieb des linearen Magnetventils 10 des oben beschriebenen Aufbaus beschrieben. In der Startposition des Kolbens 54 ist der Kontaktabschnitt 27 in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 56. Beim Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die Spule 17 mittels des Anschlusses 21 wird ein magnetischer Fluss erzeugt, aber weil der Spulenkörper 15 aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet ist, läuft der magnetische Fluss um den Spulenkörper 15 und formt einen magnetischen Pfad von dem Bügel 20 durch den Endabschnitt 58, den Kolben 54 und den Endabschnitt 59 und zurück zu dem Bügel 20, und bildet somit eine Kraft S zwischen dem Kantenabschnitt 61 und dem Kolben 54 in dem magnetischen Pfad aus.

Weil eine Lücke zwischen der hinteren Kantenfläche S2 des Kolbens 54 und dem Bügel 20 ausgebildet ist, die mit dem Kontaktabschnitt 27, der dort ausgebildet ist, übereinstimmt und auch, wie oben beschrieben, die Oberfläche des Kontaktabschnitts 27 bearbeitet wurde, um eine äußere Schicht 70 eines nicht-magnetischen Materials darauf auszubilden, gibt es keine Leckage von magnetischem Fluss von der hinteren Kante des Kolbens 54. Weil der Abstand zwischen dem inneren Umfang der Endabschnitte 58 und 59 und dem äußeren Umfang des Kolbens 54 ausreichend klein ist, kann der magnetische Widerstand des magnetischen Pfads auch reduziert werden.

Die Kraft, die durch die Spule 17 erzeugt wird, drängt dann den Kolben 54 mit einer vorherbestimmten Kraft, wobei ein Axialdruck an dem Kolben 54 erzeugt wird. Demzufolge wird der Axialdruck auf die Spule 26 übertragen, entlang mit dem Feedback-Druck gegen die Federkraft der Feder 44, so dass das Regelventil 12 betrieben wird und die Spule 26 vorrückt (bewegt sich in 1 entgegen der linken Seite). In diesem Fall ist die Spule 26 integral mit dem Kolben 54 gegen die Federkraft vorgerückt (basierend auf dem Hub des Kolbens 54), wobei die Position der Spule 26 gesteuert wird. Demgemäß wird die Flussrate der Eingangsöffnung p1 und der Auszugsöffnung p4 so gesteuert, dass der Öldruck linear geregelt wird und der geregelte Öldruck von der Ausgabeöffnung p2 als der Ausgabedruck ausgegeben wird.

Weil der Kantenabschnitt 61 bis zu einem Punkt verjüngt ist, ist der Querschnittsbereich des magnetischen Pfads an dem Kantenabschnitt 61 klein. Demgemäß wird in dem Kantenbereich 61 eine magnetische Sättigung erzeugt gemäß zu dem Wert des elektrischen Stroms, der auf die Spule 17 versorgt ist (d.h. der Wert des elektrischen Stroms) und gemäß des Hubs des Kolbens 54. Demzufolge ist die Kraft um den Kolben 54 zu heben bei allen elektrischen Stromwerten relativ glatt.

Der Kolben 54 und der Endabschnitt 59 sind auch immer in axialer Richtung überlappend, so dass ein Übergabeabschnitt eines vorherbestimmten magnetischen Flusses abgesichert ist. Bei dem Ereignis, dass der Querschnittsbereich für die magnetische Flusspassage annähernd dieselbe für den Kolben 54 und den Bügel 20 ist, wird die Menge der Überlappung des Endabschnitts 58 mit dem Kolben 54 gesetzt, um gleich oder größer als der Querschnittsbereich für die magnetische Flusspassage zu sein, unabhängig von dem Hub des Kolbens 54, was nicht nur der Elektromagneteinheit 11 erlaubt, in der Größe reduziert zu werden, sondern auch die magnetische Effizienz verbessert.

Ein Abschneiden der Versorgung mit elektrischem Strom zur Spule 17 verursacht, dass sich die Spule 26 und der Kolben 54 aufgrund der Federkraft zurückzuziehen (sich in 1 entgegen der rechten Richtung bewegen). Demgemäß kollidiert der Kontaktabschnitt 27 mit dem Bodenabschnitt 56. Weil der Kontaktabschnitt 27 eine kugelige Form hat und der Bügel 20 aus einem relativ weichen Metall, wie Niedrigkohlenstoffstahl oder ähnlichem und durch plastische Metallbearbeitung ausgebildet ist, wie beispielsweise Tiefziehen oder Kaltpressen, ist der Stoß klein und der Kolben 54 kann schnell in seine Startposition zurückkehren.

Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene exemplarische Ausführungsform beschränkt ist; vielmehr können unterschiedlichste Modifikationen innerhalb des Bereichs der Erfindung, wie in den anhängenden Ansprüchen definiert, gemacht werden.


Anspruch[de]
Magnetantriebsanordnung, die enthält:

eine an einem, aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildeten Spulenkörper (15) angeordnete Spule (17);

aus einem magnetischen Material ausgebildete Endabschnitte (58, 59), die benachbart zu beiden Enden der Spule (17) angeordnet sind;

ein aus einem magnetischen Material ausgebildetes Joch (20), das die Spule (17) und die Endabschnitte umgebend angeordnet ist; und

einen Kolben (54), gleitfähig in einem Hohlabschnitt (22), der in dem Spulenkörper und den Endabschnitten in der radialen Richtung ausgebildet ist; der Kolben (54) enthält:

eine aus einem magnetischen Material ausgebildete Basis (83), und

eine aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildete, erste Schicht (84) die in einer radialen Richtung außerhalb der Basis angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (54) ferner enthält:

eine aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildete zweite Schicht (85), die einen Reibungskoeffizienten kleiner als den der ersten Schicht (84) hat und in der radialen Richtung außerhalb der ersten Schicht (84) angeordnet ist.
Magnetantriebsanordnung gemäß Anspruch 1, in der die erste Schicht (84) dicker als die zweite Schicht (85) ausgebildet ist. Magnetantriebsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, in der die erste Schicht (84) durch Plattieren ausgebildet ist. Magnetantriebsanordnung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, in der die zweite Schicht (85) eines aus der Gruppe von Fluor-Harz, Molybdändisulfid und/oder amorphes Karbon enthält. Magnetventil, das eine Magnetantriebsanordnung gemäß Anspruch 1 enthält, ferner mit:

einer integral mit dem Joch (20) montierten Ventilhaupteinheit (62); und

einer derart innerhalb der Ventilhaupteinheit (62) angeordneten Spule (26), dass sie fähig ist innerhalb der Ventilhaupteinheit (62), mit einem Ende in Kontakt mit dem Kolben (54), vorzudringen und sich zurückzuziehen.






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