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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Solenoid-Stellglied, das eine
Welle axial unter Nutzung einer durch ein Solenoid erzeugten Magnetkraft
antreibt.
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Ein
Solenoid-Stellglied zum Antreiben einer hydraulischen Einrichtung
wie etwa eines Ventils kann den im Folgenden beschriebenen Aufbau
aufweisen.
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Zwei
zylindrische Magnetpfad-Bildungsglieder sind jeweils koaxial angeordnet,
wobei dazwischen ein Zwischenraum in der Axialrichtung vorgesehen
ist. Ein Kolben aus einem magnetischen Material ist zwischen den
Magnetpfad-Bildungsgliedern angeordnet. Eine um die Magnetpfad-Bildungsglieder
herum vorgesehene Spule wird mit Strom versorgt, um einen Magnetpfad
unter Verwendung der Magnetpfad-Bildungsglieder zu erzeugen. Bei
dieser Anordnung wird eine Magnetfluss-Übertragung zwischen
den zwei Magnetpfad-Bildungsgliedern durch den Kolben derart vorgesehen,
dass der Kolben durch eine Magnetkraft in der Axialrichtung angetrieben
wird, sodass eine an dem Kolben fixierte Welle eine Linearbewegung
vollzieht.
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Ein
Arbeitsöl in der hydraulischen Einrichtung wird in das
Solenoid-Stellglied eingeführt, um Lager zu schmieren,
die die eine Linearbewegung vollziehende Welle halten, und einen
vorteilhaften Ausgleich der in der Axialrichtung auf die Lager wirkenden
Drücke zu erhalten.
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Wenn
jedoch ein Arbeitsöl, das Verunreinigungen wie etwa ein
in der hydraulischen Einrichtung entstehendes Abriebspulver enthält,
in das Solenoid-Stellglied eingeführt wird, neigen die
Verunreinigungen dazu, sich in einem Teil des Stellglieds mit einem
starken Magnetfeld abzulagern. Die in dem Teil mit einem starken
Magnetfeld abgelagerten Verunreinigungen beeinträchtigen
den Betrieb des Solenoid-Stellglieds, indem sie den Schub abschwächen, den
das Solenoid auf die Welle ausübt, oder indem sie den Gleitwiderstand
der Welle in Bezug auf die Lager erhöhen.
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Um
zu verhindern, dass sich Verunreinigungen in dem Teil mit einem
starken Magnetfeld ablagern, schlägt die Veröffentlichung
JP2006-064076A des
japanische Patentamts aus dem Jahr 2006 ein ringförmiges
Glied vor, das ein freies Gleiten der Welle gestattet, während
gleichzeitig verhindert wird, dass ein aus der hydraulischen Einrichtung
fließendes Arbeitsöl in eine zwischen den Lagern
ausgebildete Kolbenkammer eindringt.
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Zu
dem gleichen Zweck gibt die Veröffentlichung
JPH11-031617A des japanischen
Patentamts aus dem Jahr 1999 ein ringförmiges Filter an,
das der Kolbenkammer derart zugewandt ist, dass sich die Welle durch
das Filter erstreckt, sowie ein Auffangbecken für die Verunreinigungen,
das auf der zu der Kolbenkammer gegenüberliegenden Seite
des ringförmigen Filters ausgebildet ist.
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Es
besteht jedoch die Möglichkeit, dass das oben genannte
ringförmige Glied und das oben genannte ringförmige
Filter in einen Kontakt mit der Welle kommen, wodurch der Gleitwiderstand
für die Welle erhöht wird. Dadurch kann die Reaktion
des Solenoid-Stellglieds beeinträchtigt werden.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Ablagerungen
von Verunreinigungen in dem Teil mit einer starken Magnetkraft zu
verhindern, ohne den Gleitwiderstand für die Welle zu erhöhen.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, gibt die vorliegende
Erfindung ein Solenoid-Stellglied an, das an einer hydraulischen
Einrichtung befestigt ist und umfasst: eine mit der hydraulischen
Einrichtung verbundene Welle, wobei die Welle eine Mittelachse aufweist;
einen Kolben, der aus einem magnetischen Material ausgebildet ist
und an der Welle fixiert ist; eine Spule, die den Kolben magnetisch
in einer Richtung der Mittelachse antreibt; und ein erstes Lager
und ein zweites Lager, die die Welle halten.
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Das
erste Lager und das zweite Lager sind auf beiden Seiten des Kolbens
in der Richtung der Mittelachse derart angeordnet, dass das erste
Lager der hydraulischen Einrichtung näher ist als das zweite
Lager.
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Das
Solenoid-Stellglied umfasst weiterhin: eine Kolben-Vorderkammer,
die zwischen dem ersten Lager und dem Kolben ausgebildet ist; eine
Kolben-Hinterkammer, die zwischen dem Kolben und dem zweiten Lager
ausgebildet ist; einen Kolbenumfangs-Öldurchgang, der um
den Kolben herum ausgebildet ist, um die Kolben-Vorderkammer und
die Kolben-Hinterkammer miteinander zu verbinden; und einen Verbindungsdurchgang,
der die hydraulische Einrichtung mit der Kolben-Vorderkammer oder
der Kolben-Hinterkammer verbindet.
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Details
des oben genannten Aufbaus sowie weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden nachfolgend beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt.
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1 ist
eine Rückansicht eines Solenoid-Stellglieds gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht des Solenoid-Stellglieds entlang der Linie II-O-II
von 1.
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3 ist
eine vergrößerte Längsschnittansicht
eines Kolbens und der umgebenden Teile in dem Solenoid-Stellglied.
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4 ist
eine 3 ähnliche Ansicht, die jedoch eine zweite
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 2 der Zeichnungen gezeigt, ist ein Solenoid-Stellglied 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung konfiguriert, um eine Magnetkraft auf einen
Kolben 4 unter Verwendung einer in einem Gehäuse 9 aufgenommenen
Solenoid-Anordnung 10 auszuüben, um eine an dem
Kolben 4 fixierte Welle 5 in einer Richtung einer
Mittelachse O anzutreiben.
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Wie
in 1 gezeigt, ist das Gehäuse 9 mit einer
zylindrischen Form ausgebildet. Ein axiales Ende des Gehäuses 9 ist
durch einen Boden 93 geschlossen. Ein anderes Ende des
Gehäuses 9 ist offen und über ein Paar
von Flanschteilen 91, die sich in der Längsrichtung
auf beiden Seiten der Öffnung des Gehäuses 9 erstrecken,
an einer hydraulischen Einrichtung wie etwa einem Ventil fixiert.
Zum diesem Zweck ist ein Schraubenloch 98 an jedem der Flanschteile 91 ausgebildet
und ist das Solenoid-Stellglied 1 durch Schrauben, die
sich durch die Schraubenlöcher 98 erstrecken,
an der hydraulischen Einrichtung fixiert.
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Wie
weiterhin in 2 gezeigt, umfasst die Solenoid-Anordnung 10 eine
zylindrische Rolle 11 mit einem hohlen Teil und mit Flanschen
an beiden Enden, eine Spule 12, die auf die Rolle 11 gewickelt ist,
ein Paar von Anschlüssen 13, die elektrisch mit beiden
Enden der Spule 12 verbunden sind, und einen Kunstharz-Gussteil 14,
der die Rolle 11, die Spule 12 und die Anschlüsse 13 umgibt.
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Der
Kunstharz-Gussteil 14 umfasst einen Hüllteil 16,
der die Rolle 11 und die Spule 12 umhüllt, und
einen Steckerteil 15, der von einer Spitze des Hüllteils 16 in
einer radialen Richtung vorsteht und eine Öffnung aufweist.
Das Paar von Anschlüssen 13 steht radial von der
Rolle 11 in den Steckerteil 15 vor. Ein Stecker
eines Stromkabels wird in den Steckerteil 15 eingesteckt,
um mit den Anschlüssen 13 im Inneren des Steckerteils 15 verbunden
zu werden. Es kann aber auch Strom zu der Spule 12 unter
Verwendung eines Anschlussdrahts zugeführt werden, wobei
in diesem Fall auf das Paar von Anschlüssen 13 verzichtet
werden kann. Der Steckerteil 15 steht radial über
einen in dem Gehäuse 9 ausgebildeten Ausschnitt 97 von
dem Gehäuse 9 vor.
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Wenn
Strom zu der Spule 12 zugeführt wird, erzeugt
die Spule 12 einen Magnetfluss um die Spule 12 herum.
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Das
Gehäuse 9, eine Basis 2, der Kolben 4 und
eine Hülse 3 funktionieren als Magnetpfad-Bildungsglieder,
die den durch die mit Strom versorgte Spule 12 erzeugten
Magnetfluss übertragen. Alle diese Glieder sind aus einem
magnetischen Material ausgebildet.
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In 1 und 2 sind
die Flanschteile 91 in einer Ebene ausgebildet, die sich
orthogonal zu der Mittelachse O erstreckt. Der Steckerteil 15 steht von
der Basis in einer Richtung vor, die orthogonal zu der Mittelachse
O ist.
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Die
Richtung, in der die Flanschteile 91 und der Steckerteil 15 vorstehen,
können in Abhängigkeit von der Form der hydraulischen
Einrichtung, an der das Solenoid-Stellglied 1 fixiert ist,
modifiziert werden. Zum Beispiel kann der Steckerteil 15 entlang
der Mittelachse O derart vorstehen, dass der Stecker des Stromkabels
parallel zu der Mittelachse O in den Steckerteil 15 eingesteckt
wird.
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Die
Basis 2 und die Hülse 3 sind jeweils
mit einer zylindrischen Form ausgebildet. Die Basis 3 und
die Hülse 3 sind in dem Gehäuse 9 koaxial
zu der Mittelachse O angeordnet. Die Basis 2 ist auf der
Seite der hydraulischen Einrichtung an dem Gehäuse 9 angeordnet,
und die Hülse 3 ist auf der Seite des Bodens 93 des
Gehäuses 9 angeordnet.
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Ein
Flansch 21 ist in der Basis 2 derart ausgebildet,
dass er die hydraulische Einrichtung kontaktiert. Der Flansch 21 ist
in eine Vertiefung 94 gepasst, die in einer Spitze des
Gehäuses 9 ausgebildet ist, um eine die hydraulische
Einrichtung kontaktierende Kontaktfläche vorzusehen, und
die an die Flanschteile 91 anschließt.
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Ein
ringförmiger Stufenteil 92 ist in der Vertiefung 94 ausgebildet.
Der Flansch 21 ist in die Vertiefung gepasst, wobei ein
Rand 22 des Flansches 21 auf dem ringförmigern
Stufenteil 92 aufsitzt.
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Ein
ringförmiger Stufenteil 24 ist an einer Außenumfangsfläche 23 des
Flansches 21 ausgebildet. Um die Vertiefung 94 herum
ist eine ringförmige Rille in dem Gehäuse 9 in
der Nähe des Flansches 21 derart ausgebildet,
dass eine Spitze des Gehäuses 9 zwischen der Vertiefung 94 und
der ringförmigen Rille als Klemmteil 95 funktioniert.
Der Klemmteil 95 wird nach innen gebogen, um den ringförmigen
Stufenteil 24 zu greifen und dadurch zu verhindern, dass
die Basis 2 aus dem Gehäuse 9 fällt.
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Eine
sich verjüngende Fläche 45, die in Bezug
auf die Mittelachse O geneigt ist, ist in einer der Hülse 3 zugewandten
Spitze der Basis 2 ausgebildet. Eine der sich verjüngenden
Fläche 45 zugewandte vordere Endfläche 35 der
Hülse 3 ist als eine ringförmige Ebene
ausgebildet, die orthogonal zu der Mittelachse O ausgerichtet ist.
Die Basis 2 und die Hülse 3 sind derart
angeordnet, dass ein Zwischenraum zwischen der sich verjüngenden
Fläche 45 und der vorderen Endfläche 35 vorgesehen
ist. Der Zwischenraum zwischen der sich verjüngenden Fläche 45 und der
vorderen Endfläche 35 dient als magnetischer Spalt
in Bezug auf die Bildung des Magnetfelds durch die mit Strom versorgte
Spule 12. Es kann aber auch die vordere Endfläche 35 mit
einer sich verjüngenden Form versehen werden, die in Bezug
auf die Mittelachse O geneigt ist.
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Der
im Inneren der mit Strom versorgten Spule 12 erzeugte Magnetfluss
wird zu dem Gehäuse 9, der Basis 2, dem
Kolben 4 und der Hülse 3 übertragen.
Weil eine direkte Übertragung des Magnetflusses zwischen
der Basis 2 und der Hülse 3 durch den
dazwischen ausgebildeten Magnetspalt unterbrochen wird, wird der
Magnetfluss zwischen der Basis 2 und der Hülse 3 über
den Kolben 4 übertragen. Mittels des Magnetspalts
wird also eine angemessene Magnetflussdichte durch den Kolben 4 sichergestellt.
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Die
Form und die Position des Magnetspalts können beliebig
gewählt werden, solange durch die Spule 12 ein
Schub erzeugt werden kann, der einen Hub des Kolbens 4 entlang
der Mittelachse O veranlasst.
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Der
Magnetspalt ist mit einem Spaltfüller 6 aus einem
nicht-magnetischen Material gefüllt. Der Spaltfüller 6 kommt
in einen lückenlosen Kontakt mit der sich verjüngenden
Fläche 45 der Basis 2 und der vorderen
Endfläche 35 der Hülse 3 und
dient als Metalldichtungsglied, das einen Fluss des Arbeitsöls zwischen
dem Inneren und dem Äußeren eines durch die Basis 2,
den Spaltfüller 6 und die Hülse 3 gebildeten
zylindrischen Körpers verhindert.
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Eine
hintere Endfläche 32 der Hülse 3 kontaktiert
den Boden 93 des Gehäuses 9 ohne Zwischenraum.
Ein O-Ring 19 ist zwischen der Rolle 11 der Solenoid-Anordnung 10 und
dem Flansch 21 der Basis 2 vorgesehen. Entsprechend
ist ein weiterer O-Ring 19 zwischen der Rolle 11 und
dem Boden 93 des Gehäuses 9 vorgesehen.
Diese O-Ringe 19 sind in ringförmigen Rillen aufgenommen,
die jeweils in den Spitzen der Rolle 11 ausgebildet sind.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau wird ein Druckbehälter, in
dem der Kolben 4 und ein Teil der Welle 5 aufgenommen
sind, durch die Basis 2, den Spaltfüller 6,
die Hülse 3 und das Gehäuse 9 gebildet
und in den hohlen Teil der Rolle 11 gepasst. Ein von der
hydraulischen Einrichtung über einen Zwischenraum 56 zwischen
einer Außenumfangsfläche 51 der Welle 5 und
einer Innenumfangsfläche 26 der Basis 2 fließendes
Arbeitsöl bleibt in dem Druckbehälter und leckt
nicht aus dem Druckbehälter nach außen. Weil der
Druckbehälter durch die O-Ringe 19 gedichtet wird,
kann auf die Dichtungsfunktion des Spaltfüllers 6 verzichtet
werden. Wenn keine Dichtung durch den Spaltfüller 6 erforderlich
ist, kann der Raum zwischen der sich verjüngenden Fläche 45 der Basis 2 und
der vorderen Endfläche 35 der Hülse 3 als
ungefüllter Spalt belassen werden.
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Eine
Außenumfangsfläche 31 der Hülse 3 ist in
eine Innenumfangsfläche der Rolle 11 gepasst. Weiterhin
ist eine Außenumfangsfläche 25 der Basis 2 in
die Innenumfangsfläche der Rolle 11 gepasst.
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Die
Welle 5 steht von einer vorderen Endfläche 49 der
Basis 2 auf der gegenüberliegenden Seite der Basis 2 zu
der sich verjüngenden Fläche 45 vor.
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Die
Welle 5 ist aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet.
Die Welle 5 wird durch ein erstes Lager 7 in der
Basis 2 und durch ein zweites Lager 8 in der Hülse 3 derart
gehalten, dass sie frei entlang der Mittelachse O gleiten kann.
Der Kolben 4 ist zwischen dem ersten Lager 7 und
dem zweiten Lager 8 angeordnet. Das erste Lager 7 und
das zweite Lager 8 sind aus einem nicht-magnetischen Material
ausgebildet.
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Die
Hülse 3 umfasst eine Innenumfangsfläche 33 mit
kleinem Durchmesser in Nachbarschaft zu dem Boden 93 und
eine Innenumfangsfläche 34 mit großem
Durchmesser, die an eine Innenumfangsfläche des Spaltfüllers 6 anschließt.
Eine Außenumfangsfläche 81 des zweiten
Lagers 8 wird durch die Innenumfangsfläche 33 mit
kleinem Durchmesser gehalten.
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Die
Basis 2 umfasst die oben beschriebene Innenumfangsfläche 26 sowie
weiterhin Innenumfangsflächen 27–29,
deren Durchmesser jeweils stufenweise zu der sich verjüngenden
Oberfläche 45 hin größer werden.
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Die
Innenumfangsfläche 26 mit dem kleinsten Durchmesser
bedeckt die Außenumfangsfläche 51 der
Welle 5 mit dem Zwischenraum 56 wie oben beschrieben.
Die Innenumfangsfläche 27 mit dem zweitkleinsten
Durchmesser hält eine Außenumfangsfläche 71 des
ersten Lagers 7. Die Innenumfangsfläche 29 ist
derart ausgebildet, dass sie einen identischen Durchmesser aufweist
wie die Innenumfangsfläche 34 mit großem
Durchmesser der Hülse 3 und die Innenumfangsfläche
des Spaltfüllers 6. Der Kolben 4 ist
in einer zylindrischen Wand aufgenommen, die durch die Innenumfangsfläche 34 mit
großem Durchmesser der Hülse, die Innenumfangsfläche
des Spaltfüllers 6 und die Innenumfangsfläche 29 der
Basis 2 gebildet wird.
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Die
Innenumfangsfläche 28 mit dem drittkleinsten Durchmesser
ist zwischen der Innenumfangsfläche 29 mit dem
größten Durchmesser und der Innenumfangsfläche 27 mit
dem zweitkleinsten Durchmesser in der Basis 2 ausgebildet.
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Wie
in 3 gezeigt, ist eine magnetisch anziehende Fläche 46,
die den Kolben 4 mittels einer Magnetkraft der mit Strom
versorgten Spule 12 anzieht, in der Basis 2 ausgebildet.
Die magnetisch anziehende Fläche 46 entspricht
einem ringförmigen Stufenteil, der zwischen der Innenumfangsfläche 28 und
der Innenumfangsfläche 29 ausgebildet ist.
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Die
magnetisch anziehende Fläche 46 bildet eine Ebene,
die orthogonal zu der Mittelachse O der Welle 5 ausgerichtet
ist. Der Durchmesser der inneren Umfangsfläche 28 ist
kleiner gewählt als der Durchmesser des Kolbens 4,
sodass die magnetisch anziehende Fläche 46 einer
vorderen Endfläche 47 des Kolbens 4 zugewandt
ist.
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Wie
weiterhin in 2 gezeigt, sind in dem oben
beschriebenen Druckbehälter, der durch die Basis 2,
den Spaltfüller 6 und die Hülse 3 gebildet wird,
eine Erstlager-Vorderkammer 73, eine Kolben-Vorderkammer 74,
eine Kolben-Hinterkammer 75 und eine Zweitlager-Hinterkammer 76 der
Welle 5 und/oder dem Kolben 4 zugewandt ausgebildet.
Alle diese Kammern 73–76 sind mit einem
aus der hydraulischen Einrichtung zugeführten Arbeitsöl
gefüllt. In den Bezeichnungen dieser Kammern gibt die Kennzeichnung „Vorder-” die
Seite der hydraulischen Einrichtung an, während die Kennzeichnung „Hinter-” die
gegenüberliegende Seite angibt.
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Die
Erstlager-Vorderkammer 73 ist in der Innenumfangsfläche 27 vor
dem ersten Lager 7 ausgebildet. Die Erstlager-Vorderkammer 73 ist
mit dem Zwischenraum 56 verbunden. Der Zwischenraum 56 bildet
einen Basisöldurchgang 62, der die hydraulische
Einrichtung und die Erstlager-Vorderkammer 73 miteinander
verbindet. Der Basisöldurchgang 62 kann Verunreinigungen
speichern, indem die Innenumfangsfläche 26 der
Basis 2, die den Zwischenraum 56 begrenzt, mit
einem größeren Durchmesser vorgesehen wird, sodass
der Basisöldurchgang 62 eine größere
Querschnittfläche aufweist.
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Die
Kolben-Vorderkammer 74 ist zwischen dem ersten Lager 7 und
der vorderen Endfläche 47 des Kolbens 4 ausgebildet.
Die Kolben-Vorderkammer 74 entspricht dem Inneren der Innenumfangsfläche 28 und
einem vorderen Teil der Innenumfangsfläche 29.
Das erste Lager 7 weist keinen Öldurchgang auf,
sodass der Fluss des Arbeitsöls zwischen der Erstlager-Vorderkammer 73 und
der Kolben-Vorderkammer 74 durch das erste Lager 7 unterbrochen wird.
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Die
Kolben-Hinterkammer 75 ist zwischen einer hinteren Endfläche 48 des
Kolbens 4 und dem zweiten Lager 8 im Inneren der
Innenumfangsfläche 29 ausgebildet.
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Die
Kolben-Vorderkammer 74 und die Kolben-Hinterkammer 75 werden
durch den Kolben 4 getrennt. Ein ringförmiger
Zwischenraum 55 ist zwischen der Innenumfangsfläche 29 und
einer Außenumfangsfläche 41 des Kolbens 4 vorgesehen,
sodass der Kolben 4 nicht aufgrund der Magnetkraft in einen
Kontakt mit der Hülse 3 kommt. Der Zwischenraum 55 bildet
einen Kolbenumfangs-Öldurchgang 63, der die Kolben-Vorderkammer 74 und
die Kolben-Hinterkammer 75 miteinander verbindet.
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Eine
Vielzahl von Rillen 42 sind in der Außenumfangsfläche 41 des
Kolbens 4 parallel zu der Mittelachse O als Teil des Kolbenumfangs-Öldurchgangs 63 ausgebildet.
Ein Arbeitsöl fließt zwischen der Kolben-Vorderkammer 74 und
der Kolben-Hinterkammer 75 über den derart aufgebauten
Kolbenumfangs-Durchgang 63.
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Indem
die Vielzahl von Rillen 42 in der Außenumfangsfläche 41 des
Kolbens 4 ausgebildet werden, kann die Breite des Zwischenraums 55 verschmälert
werden, ohne die Flussquerschnittsfläche des Arbeitsöls
zu vermindern. Durch eine Verschmälerung des Zwischenraums 55 wird
die Antriebseffizienz des Kolbens 4 verbessert.
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Die
Zweitlager-Hinterkammer 76 ist zwischen dem zweiten Lager 8 und
dem Boden 93 des Gehäuses 9 innerhalb
der Innenumfangsfläche 33 ausgebildet.
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Eine
Vielzahl von Rillen 82 sind in der Außenumfangsfläche 81 des
zweiten Lagers 8 parallel zu der Mittelachse O ausgebildet.
Die Rillen 82 bilden einen Zweitlager-Öldurchgang 64,
der die Kolben-Hinterkammer 75 mit der Zweitlager-Hinterkammer 76 verbindet.
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Ein
Längsdurchgangsloch 53 erstreckt sich durch die
Welle 5 in der Richtung der Mittelachse O. Ein Querdurchgangsloch 54 erstreckt
sich orthogonal zu der Mittelachse O durch einen Vorsprungsteil 52 der
Welle 5, der von der Basis 2 vorsteht. Das Längsdurchgangsloch 53 und
das Querdurchgangsloch 54 bilden einen Wellen-Öldurchgang 65,
der die hydraulische Einrichtung mit der Zeitlager-Hinterkammer 76 verbindet.
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Eine Öffnung
des Längsdurchgangslochs 53 in dem Vorsprungsteil 52 wird
durch die hydraulische Einrichtung geschlossen, wenn das Solenoid-Stellglied 1 an
der hydraulischen Einrichtung angebracht ist. Das Querdurchgangsloch 54 liegt
jedoch zu dem Inneren der hydraulischen Einrichtung hin frei, wenn das
Solenoid-Stellglied 1 an der hydraulischen Einrichtung
angebracht ist.
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Wenn
das Solenoid-Stellglied 1 an der hydraulischen Einrichtung
angebracht ist, wird das Solenoid-Stellglied 1 wie folgt
mit dem Arbeitsöl gefüllt:
- – Arbeitsöl
aus der hydraulischen Einrichtung füllt die Erstlager-Vorderkammer 73 über
den Basisöldurchgang 62;
- – Arbeitsöl aus der hydraulischen Einrichtung
füllt die Zweitlager-Hinterkammer 76 über
den Wellen-Öldurchgang 65;
- – Arbeitsöl in der Zweitlager-Hinterkammer 76 füllt die
Kolben-Hinterkammer 75 über den Zweitlager-Öldurchgang 64;
und
- – Arbeitsöl in der Kolben-Hinterkammer 75 füllt
die Kolben-Vorderkammer 74 über den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63.
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Das
Solenoid-Stellglied 1 treibt den Kolben 4 mittels
der durch die Spule 12 erzeugten Magnetkraft an, sodass
die an dem Kolben 4 fixierte Welle 5 axial angetrieben
wird.
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Wenn
die Spule 12 nicht mit Strom versorgt wird, wird die Welle 5 durch
eine Reaktionskraft der hydraulischen Einrichtung an einer zurückgezogenen Position
gehalten. Die zurückgezogene Position entspricht einer
Ausgangsposition der Welle 5.
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Wenn
die Spule 12 mit Strom versorgt wird, wird der Kolben 4 durch
die Wirkung des im Inneren der Spule 12 erzeugten Magnetfelds
zu der magnetisch anziehenden Fläche 46 gezogen.
Der durch das Magnetfeld erzeugte Schub veranlasst eine Bewegung
des Kolbens 4 zu der magnetisch anziehenden Fläche 46,
um die Welle 5 für einen Betrieb der hydraulischen
Einrichtung nach vorne anzutreiben. Der Betrieb der hydraulischen
Einrichtung ist zum Beispiel das Öffnen/Schließen
eines Ventils. 2 zeigt einen Zustand, in dem
die Welle 5 geringfügig aus der Ausgangsposition
nach vorne bewegt wurde.
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Wenn
der Kolben 4 zusammen mit der Welle 5 nach vorne
bewegt wird, fließt Arbeitsöl in Entsprechung
zu dem Volumen der Welle 5, die sich aus der Zweitlager-Hinterkammer 76 zurückzieht,
aus der hydraulischen Einrichtung über den – Wellen-Öldurchgang 65 in
die Zweitlager-Hinterkammer 76.
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Weiterhin
fließt Arbeitsöl in Entsprechung zu dem Hubvolumen
des Kolbens 4 von der sich kontrahierenden Kolben-Vorderkammer 74 über
den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 in die expandierende Kolben-Hinterkammer 75.
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Wenn
die Stromversorgung der Spule 12 gestoppt wird, wird die
Welle 5 aufgrund der Reaktionskraft der hydraulischen Einrichtung
nach hinten bewegt, d. h. entgegen gesetzt zu der Richtung, in der die
Welle 5 durch die mit Strom versorgte Spule 12 angetrieben
wird.
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Wenn
sich die Welle 5 nach hinten bewegt, wird das Eindringungsvolumen
der Welle 5 in die Zweitlager-Hinterkammer 76 aus
der Zweitlager-Hinterkammer 76 über den Wellen-Öldurchgang 65 zu der
hydraulischen Einrichtung ausgestoßen.
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Wenn
sich der Kolben 4 nach hinten bewegt, fließt weiterhin
Arbeitsöl in Entsprechung zu dem Hubvolumen des Kolbens 4 aus
der sich kontrahierenden Kolben-Hinterkammer 75 über
den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 zu der expandierenden Kolben-Vorderkammer 74.
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Es
ist zu beachten, dass das von der hydraulischen Einrichtung zu dem
Solenoid-Stellglied 1 geführte Arbeitsöl
Verunreinigungen wie etwa ein in der hydraulischen Einrichtung erzeugtes
Abriebspulver enthält. In dem Arbeitsöl enthaltenes
magnetisches Material wie etwa Eisenpulver neigt dazu, sich an einem
in 3 gezeigten Teil A mit einem starken Magnetfeld
abzulagern, an dem sich der Magnetfluss zwischen der Basis 2 und
dem Kolben 3 konzentriert, wenn das Arbeitsöl
in die Kolben-Vorderkammer 74 und die Kolben-Hinterkammer 75 des
Solenoid-Stellglieds 1 fließt. Wenn eine große
Menge von Verunreinigungen auf einer Fläche der Basis 2 und
des Kolbens 4, die den Teil A mit einem starken Magnetfeld bilden,
abgelagert wird, treten die folgenden Probleme auf:
- – die Hysterese des Solenoid-Stellglieds 1 nimmt aufgrund
einer Variation in dem durch die mit Strom versorgte Spule 12 erzeugten
Schub zu; und
- – der Gleitwiderstand des Kolbens 4 wird höher und
die Hublänge des Kolbens 4 verkürzt sich.
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Um
das Auftreten dieser Probleme zu verhindern, unterbricht die Erfindung
den Fluss des Arbeitsöls zwischen der Erstlager-Vorderkammer 73 und
der Kolben-Vorderkammer 74 unter Verwendung des ersten
Lagers 7, wobei das Arbeitsöl von der hydraulischen
Einrichtung über den Wellen-Öldurchgang 65,
die Zweitlager-Hinterkammer 76, den Zweitlager-Öldurchgang 64,
die Kolben-Hinterkammer 75 und den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 in
die Kolben-Vorderkammer 74 geführt wird.
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Bei
dieser Anordnung des Arbeitsölpfads müssen die
Verunreinigungen in dem Arbeitsöl entlang eines langen
Pfads gehen, bevor sie den Teil A mit einem starken Magnetfeld um
den Kolben 4 herum erreichen. Dadurch wird eine Ablagerung
der Verunreinigungen an dem Teil A mit einem starken Magnetfeld
auf der Oberfläche der Basis 2 und des Kolbens 4,
die aus einem magnetischen Material ausgebildet sind, unterdrückt.
Eine Ablagerung von Verunreinigungen an dem Teil A mit einem starken
Magnetfeld wird vorzugsweise unterdrückt, um eine Fehlfunktion
des Solenoid-Stellglieds 1 aufgrund von abgelagerten Verunreinigungen
zu verhindern.
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Die
Zweitlager-Hinterkammer 76 und die Kolben-Hinterkammer 75,
die eine Expansion/Kontraktion in Reaktion auf den Hub des Kolbens 4 durchführen,
sind über den Zweitlager-Öldurchgang 64 miteinander
verbunden. Eine Druckvariation in der hydraulischen Einrichtung
wird zu der Zweitlager-Hinterkammer 76 übertragen,
und dann über den Zweitlager-Öldurchgang 64 zu
der Kolben-Hinterkammer 75 übertragen.
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Bei
diesem Druckübertragungsaufbau ist es unwahrscheinlich,
dass eine Druckdifferenz zwischen der Zweitlager-Hinterkammer 76 und
der Kolben-Hinterkammer 75 auftritt. Dementsprechend wird
das Auftreten einer Verschiebung des zweiten Lagers 8 aufgrund
einer Differenz in den auf die beiden Seiten des zweiten Lagers 8 wirkenden
Drücken verhindert.
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Der
ringförmige Zwischenraum 55, der um die Außenumfangsfläche 41 des
Kolbens 4 als Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 vorgesehen
ist, verhindert, dass der durch die Magnetkraft angetriebene Kolben 4 die
Hülse 3 kontaktiert. Die Vielzahl von Rillen 42,
die in der Außenumfangsfläche 41 des
Kolbens 4 ausgebildet sind, unterdrücken einen
Anstieg der Flussrate des Arbeitsöls um den Kolben 4 herum während
einer Bewegung des Kolbens 4, wodurch der Flusswiderstand
vermindert wird, den das Arbeitsöl auf den Hub des Kolbens 4 ausübt,
sodass ein Hub des Kolbens 4 mit einer hohen Geschwindigkeit ermöglicht
wird. Dadurch wird die Reaktion des Solenoid-Stellglieds 1 beschleunigt.
Ein mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgender Hub des Kolbens 4 unterstützt
die Entfernung von an dem Kolben 4 abgelagerten Verunreinigungen,
sodass eine Umgebung geschaffen wird, in der eine Fehlfunktion des
Solenoid-Stellglieds 1 aufgrund von abgelagerten Verunreinigungen
unwahrscheinlich ist.
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Mit
Bezug auf 4 wird im Folgenden eine zweite
Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Komponenten
der zweiten Ausführungsform, die identisch mit denjenigen
der ersten Ausführungsform von 1–3 sind,
werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei hier auf eine
wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
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In
einem Solenoid-Stellglied 1 gemäß der zweiten
Ausführungsform ist die Welle 5 aus einem soliden
Material ausgebildet, wobei der Wellen-Öldurchgang 65,
der in der ersten Ausführungsform durch das Längsdurchgangsloch 54 und
das Querdurchgangsloch 53 gebildet wird, nicht vorgesehen ist.
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Eine
Vielzahl von Rillen 72 sind auf der Außenumfangsfläche 71 des
ersten Lagers 7 parallel zu der Mittelachse O ausgebildet.
Die Rillen 72 bilden einen Erstlager-Öldurchgang 68,
der die Erstlager-Vorderkammer 73 mit der Kolben-Vorderkammer 74 verbindet.
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Ein
zylindrischer Teil 20, der von dem Flansch 21 zu
der hydraulischen Einrichtung vorsteht, ist an der Basis 2 ausgebildet.
Der zylindrische Teil 20 ist in ein Einpassloch der hydraulischen
Einrichtung gepasst. Ein O-Ring 18 ist auf eine Außenumfangsfläche
des zylindrischen Teils 20 gepasst. Der O-Ring 18 verhindert,
dass Arbeitsöl aus einem Passzwischenraum zwischen dem
Einpassloch der hydraulischen Einrichtung und dem zylindrischen
Teil 20 leckt.
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Wenn
das Solenoid-Stellglied 1 an der hydraulischen Einrichtung
angebracht ist, ist das Solenoid-Stellglied 1 wie folgt
mit Arbeitsöl gefüllt:
- – Arbeitsöl
aus der hydraulischen Einrichtung füllt die Erstlager-Vorderkammer 73 über
den Basisöldurchgang 62;
- – Arbeitsöl in der Erstlager-Vorderkammer 73 füllt die
Kolben-Vorderkammer 74 über den Erstlager-Öldurchgang 68;
- – Arbeitsöl in der Kolben-Vorderkammer 74 füllt die
Kolben-Hinterkammer 75 über den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63;
und
- – Arbeitsöl in der Kolben-Hinterkammer 75 füllt
die Zweitlager-Hinterkammer 76 über den Zweitlager-Öldurchgang 64.
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Das
Solenoid-Stellglied 1 treibt den Kolben 4 unter
Nutzung der durch die Spule 12 erzeugten Magnetkraft an, sodass
die an dem Kolben 4 fixierte Welle 5 wie in der
ersten Ausführungsform axial angetrieben wird.
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Wenn
sich der Kolben 4 zusammen mit der Welle 5 nach
vorne bewegt, fließt Arbeitsöl in Entsprechung
zu dem Volumen der sich aus der Zweitlager-Hinterkammer 76 zurückziehenden
Welle 5 aus der hydraulischen Einrichtung über
den Basisöldurchgang 62, die Erstlager-Vorderkammer 73,
den Erstlager-Öldurchgang 68, die Kolben-Vorderkammer 74,
den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63, die Kolben-Hinterkammer 75 und
den Zweitlager-Öldurchgang 64 zu der Zweitlager-Hinterkammer 76.
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Wenn
sich der Kolben 4 nach vorne bewegt, fließt Arbeitsöl
in Entsprechung zu dem Hubvolumen des Kolbens 4 aus der
sich kontrahierenden Kolben-Vorderkammer 74 über
den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 zu der expandierenden
Kolben-Hinterkammer 75.
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Wenn
die Stromversorgung der Spule 12 gestoppt wird, bewegt
sich die Welle 5 aufgrund der Reaktionskraft der hydraulischen
Einrichtung nach hinten, d. h. in der entgegen gesetzten Richtung
zu der Antriebsrichtung der Welle 5 bei einer Stromversorgung
der Spule 12.
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Wenn
sich die Welle 5 nach hinten bewegt, wird das Eindringungsvolumen
der Welle 5 in die Zweitlager-Hinterkammer 76 aus
der Zweitlager-Hinterkammer 76 über den Zweitlager-Öldurchgang 64, die
Kolben-Hinterkammer 75, den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63,
die Kolben-Vorderkammer 74, den Erstlager-Öldurchgang 68,
die Erstlager-Vorderkammer 73 und den Basisöldurchgang 62 zu
der hydraulischen Einrichtung ausgestoßen.
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Wenn
sich der Kolben 4 nach hinten bewegt, bewegt sich Arbeitsöl
in Entsprechung zu dem Hubvolumen des Kolbens 4 aus der
sich kontrahierenden Kolben-Hinterkammer 75 über
den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 zu der expandierenden
Kolben-Vorderkammer 74.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform geht der gesamte die Vergrößerung
der Zweitlager-Hinterkammer 76 begleitende Arbeitsölfluss durch
den Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 hindurch. Wenn
also die Hubgeschwindigkeit der Welle 5 konstant ist, wird
die Flussgeschwindigkeit des Arbeitsöls in dem Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 höher
als in der ersten Ausführungsform. Ein mit hoher Geschwindigkeit
in dem Kolbenumfangs-Öldurchgang 63 fließendes
Arbeitsöl fördert die Entfernung von an der Außenumfangsfläche 41 des
Kolbens 4 abgelagerten Verunreinigungen. Deshalb ist das
Auftreten eines Ausfalls des Solenoid-Stellglieds 1 aufgrund
einer Ablagerung von Verunreinigungen unwahrscheinlich.
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Die
Inhalte der
japanischen Patentanmeldung
Tokugan 2008-285371 mit Einreichungsdatum vom 6. November
2008 und der
japanischen
Patentanmeldung Tokugan 2008-301111 mit Einreichungsdatum
vom 26. November 2008 sind hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
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Die
Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt ist. Der Fachmann
kann verschiedene Modifikationen und Variationen an den oben beschriebenen
Ausführungsformen vornehmen, ohne dass deshalb der durch
die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-064076
A [0006]
- - JP 11-031617 A [0007]
- - JP 2008-285371 [0084]
- - JP 2008-301111 [0084]