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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Linearmagneten, dessen Tauchkern durch
die von einer elektromagnetischen Spule erzeugte elektromagnetische
Kraft axial angetrieben wird.
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Von
einem Linearmagneten werden ein größer Hub, eine
höhere Ausgangsleistung (eine höhere Antriebskraft)
und eine kleinere Baugröße verlangt. Ein Linearmagnet
ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
JP 2006-46627 A ,
JP H9-144931 A und
JP 3601554 B , bekannt.
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Anhand
von 10 wird zunächst ein einschlägig
bekannter Linearmagnet erläutert.
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Der
Linearmagnet ist aus einer elektromagnetischen Spule 1 zum
Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, einem Tauchkern 2 als
ein zu bewegendes Element, einem magnetischen Zugabschnitt 6 zum
magnetischen Anziehen eines Endes des Tauchkerns 2 in Richtung
eines axialen Endes (in 10 nach
links) und einem Magnetpfadabschnitt 11, durch welchen
der Magnetfluss in Radialrichtung des Tauchkerns 2 geht,
aufgebaut.
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Der
Tauchkern 2 erfährt durch ein Vorspannelement,
z. B. eine Feder, eine Vorspannung in Richtung des anderen axialen
Endes (in 10 nach rechts). An einem Hauptspalt
zwischen dem Tauchkern 2 und dem magnetischen Zugabschnitt 6 wird durch
die in der elektromagnetischen Spule 1 erzeugte elektromagnetische
Kraft eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt, durch die
der Tauchkern 2 in Richtung des einen axialen Endes bewegt
wird.
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Wie
oben erläutert, werden von einem Linearmagneten ständig
eine höhere Ausgangsleistung und eine weitere Verkleinerung
verlangt. Die elektromagnetische Anziehungskraft zum Anziehen des Tauchkerns 2 in
Axialrichtung wird jedoch nur an einem axialen Ende des Tauchkerns 2 (nämlich
am Hauptspalt) erzeugt. Zudem ist der Außendurchmesser
des Tauchkerns 2 am Hauptspalt (d. h. an dem Abschnitt,
an dem die elektromagnetische Kraft erzeugt wird) kleiner als ein
minimaler Innendurchmesser eines Spulenkörpers 5 für
die elektromagnetische Spule 1. Daher ist die Außenumfangslänge
des Tauchkerns 2 an dem Abschnitt, der die elektromagnetische
Anziehungskraft aufnimmt, relativ klein.
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Im
Ergebnis kann sich bei dem oben erläuterten Linearmagneten
an dem Abschnitt, der die elektromagnetische Anziehungskraft aufnimmt,
leicht eine magnetische Sättigung einstellen. Daher ist
es schwierig, bei einem Linearmagneten, der einen größeren
Hub des Tauchkerns 2 aufweist, eine höhere elektromagnetische
Anziehungskraft zu realisieren.
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Vor
dem Hintergrund der oben diskutierten Probleme liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Linearmagneten bereitzustellen, mit
dem für einen größeren Tauchkernhub eine
höhere elektromagnetische Anziehungskraft erhalten wird
und/oder sich eine weitere Verkleinerung realisieren lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Linearmagneten mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugte Weiterbildungen
sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung hat ein Linearmagnet einen an einem vorderen
Ende eines Magnetgehäuses ausgebildeten ersten magnetischen
Zugabschnitt zum magnetischen Ziehen des vorderen Endes eines Tauchkerns
in eine Vorwärtsrichtung durch die in einer elektromagnetischen
Spule erzeugte Magnetkraft. Der Linearmagnet hat des Weiteren einen
zweiten magnetischen Zugabschnitt zum magnetischen Ziehen eines
am hinteren Ende des Tauchkerns ausgebildeten Tauchkernseitenspaltabschnitts
in Vorwärtsrichtung.
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Der
erfindungsgemäße Linearmagnet erzeugt eine magnetische
Zugkraft nicht nur an einem Hauptspalt zwischen dem vorderen Ende
des Magnetgehäuses und dem vorderen Ende des Tauchkerns
sondern auch an einem Seitenspalt zwischen einem am hinteren Ende
des Magnetgehäuses ausgebildeten Magnetpfadabschnitt und
dem Tauchkernseitenspaltabschnitt.
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Wie
oben bereits erwähnt, ist die Anzahl der Abschnitte, an
denen eine magnetische Zugkraft in Axialrichtung erzeugt wird, auf
zwei erhöht. Bei einem herkömmlichen Linearmagneten
wird nur an einem axialen Ende des Tauchkerns eine magnetische Zugkraft
erzeugt. Demgegenüber wird gemäß der
Erfindung an beiden axialen Enden des Tauchkerns eine magnetische
Zugkraft erzeugt. Daher lässt sich selbst im Falle eines
Linearmagneten mit einem größeren Tauchkernhub
eine höhere magnetische Zugkraft erhalten. Wird dieselbe
magnetische Zugkraft wie bei dem herkömmlichen Linearmagneten
verlangt, kann der Linearmagnet zudem verkleinert werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung hat der Magnetpfadabschnitt:
einen
Bereich mit ständiger Überlappung, der den Tauchkernseitenspaltabschnitt
in Radialrichtung überlappt, wenn sich der Tauchkern in
seiner hintersten Stellung befindet; und
einen Bereich mit
temporärer Überlappung, der den Tauchkernseitenspaltabschnitt
in Radialrichtung überlappt, wenn sich der Tauchkern in
Vorwärtsrichtung bewegt, wobei der Bereich mit temporärer Überlappung
mit einer zunehmenden Bewegung des Tauchkerns in Vorwärtsrichtung
zunimmt.
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Bei
diesem Linearmagneten sind ein erster radialer Spalt (A) in Radialrichtung
zwischen dem Magnetpfadabschnitt des Bereichs mit ständiger Überlappung
und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt und ein zweiter radialer Spalt
(B) in Radialrichtung zwischen dem Magnetpfadabschnitt des Bereichs
mit temporärer Überlappung und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt
ausgebildet, wobei der erste radiale Spalt (A) größer
ist als der zweite radiale Spalt (B).
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Dank
dieser Struktur wird an dem zweiten radialen Spalt eine magnetische
Zugkraft zum magnetischen Anziehen des Tauchkernseitenspaltabschnitts
in Vorwärtsrichtung erzeugt, wenn in der Spule eine Magnetkraft
erzeugt wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist der Tauchkernseitenspaltabschnitt
an einer Stelle vorgesehen, die in Axialrichtung außerhalb
des axialen Längenbereich eines Spulenkörpers
für die Spule liegt, und ist der Außendurchmesser
des Tauchkernseitenspaltabschnitts größer-gleich
einem minimalen Innendurchmesser des Spulenkörpers.
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Da
der Außendurchmesser des Tauchkernseitenspaltabschnitts
größer wird, wird auch die Umfangslänge
des Tauchkernseitenspaltabschnitts größer. Im
Ergebnis lässt sich die am Tauchkernseitenspaltabschnitt
erzeugte magnetische Zugkraft erhöhen, so dass die Ausgangsleistung
des Linearmagneten erhöht und/oder der Linearmagnet verkleinert werden
kann.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist der Außendurchmesser
des Tauchkernseitenspaltabschnitts einem maximalen Außendurchmesser
des Spulenkörpers angenähert.
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Dank
dieses Merkmals kann im Vergleich zu einem herkömmlichen
Linearmagneten der Tauchkernseitenspaltabschnitt vergrößert
werden, ohne den Außendurchmesser des Linearmagneten zu
vergrößern. Zudem lässt sich die am Tauchkernseitenspaltabschnitt
erzeugte magnetische Zugkraft erhöhen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist am Magnetpfadabschnitt des Bereichs
mit temporärer Überlappung ein Vorsprung dergestalt ausgebildet,
dass der Tauchkernseitenspaltabschnitt vom Vorsprung magnetisch
angezogen wird, wenn in der Spule eine Magnetkraft erzeugt wird.
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Dank
dieses Merkmals wird am Tauchkernseitenspaltabschnitt eine höhere
Antriebskraft in Axialrichtung erzeugt, da der Tauchkernseitenspaltabschnitt
vom Vor sprung magnetisch angezogen wird. Daher kann die Ausgangsleistung
des Linearmagneten erhöht und/oder der Linearmagnet verkleinert werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist am Magnetpfadabschnitt des Bereichs
mit temporärer Überlappung oder an einem vorderen Ende
des Tauchkernseitenspaltabschnitts ein konischer Abschnitt dergestalt
ausgebildet, dass sich die radiale Dicke des konischen Abschnitts
in Axialrichtung ändert.
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Über
den konischen Abschnitt lässt sich die in den jeweiligen
Hubstellungen des Tauchkerns in Axialrichtung erzeugte Antriebskraft
einstellen (erhöhen oder verringern). Im Ergebnis lässt
sich für einen Linearmagneten mit einem größeren
Tauchkernhub eine höhere magnetische Zugkraft erhalten.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist der Außendurchmesser
des vorderen Endes des Tauchkerns, das von dem ersten magnetischen Zugabschnitt
angezogen wird, größer-gleich einem minimalen
Innendurchmesser eines Spulenkörpers für die Spule.
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Durch
eine Vergrößerung des Außendurchmessers
des vorderen Endes des Tauchkerns, das von dem ersten magnetischen
Zugabschnitt magnetisch angezogen wird, lässt sich die
magnetische Zugkraft in Axialrichtung am ersten magnetischen Zugabschnitt
erhöhen. Daher kann die Ausgangsleistung des Linearmagneten
erhöht und/oder der Linearmagnet verkleinert werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen einer Innenumfangsfläche
des Magnetpfadabschnitts und einer Außenumfangsfläche des
Tauchkernseitenspaltabschnitts ein Gleitelement aus einem nicht
magnetischen Material angeordnet, um einen direkten magnetischen
Kontakt zwischen dem Magnetpfadabschnitt und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt
zu verhindern.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung handelt es sich bei dem Gleitelement
um ein separates Element, das in einem im Magnetpfadabschnitt im
Bereich mit ständiger Überlappung ausgebildeten
Aufnahmeloch sitzt, oder um eine Beschichtung auf der Innenumfangsfläche
des Aufnahmelochs.
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Des
Weiteren kann als eine Alternative in dem im Magnetpfadabschnitt
im Bereich mit ständiger Überlappung ausgebildeten
Aufnahmeloch ein rohrförmiges Ringelement angeordnet sein
und das Gleitelement als ein separates Element im rohrförmigen
Ringelement sitzen oder als eine Beschichtung auf der Innenumfangsfläche
des rohrförmigen Ringelements ausgebildet sein.
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Die
oben genannten Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen
verständlicher. Zu den Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die einen Linearmagneten gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist
eine schematische Schnittdarstellung in einem größeren
Maßstab, die einen wesentlichen Abschnitt des Linearmagneten
zeigt;
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3 ist
eine erläuternde Darstellung, die die Magnetkraftlinien
an einem magnetischen Zugabschnitt zeigt;
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4 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die einen Linearmagneten gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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5 ist
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen wesentlichen Bereich eines Linearmagneten gemäß einer
dritten Ausführungsform zeigt;
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6 ist
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen wesentlichen Bereich eines Linearmagneten gemäß einer
vierten Ausführungsform zeigt;
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7 ist
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen wesentlichen Bereich eines Linearmagneten gemäß einer
fünften Ausführungsform zeigt;
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8 ist
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen wesentlichen Bereich eines Linearmagneten gemäß einer
sechsten Ausführungsform zeigt;
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9 ist
eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung,
die einen wesentlichen Bereich eines Linearmagneten gemäß einer
siebten Ausführungsform zeigt; und
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10 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die einen Linearmagneten aus
dem Stand der Technik zeigt.
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Anhand
von 1 bis 3 wird im Folgenden eine Ausführungsform
der Erfindung erläutert. Identischen oder ähnlichen
Teilen sind in den verschiedenen Ausführungsformen dieselben
Bezugszeichen zugeordnet.
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Ein
Linearmagnet hat eine elektromagnetische Spule 1 (auch
als Spule 1 bezeichnet) zum Erzeugen einer elektromagnetischen
Kraft (auch als Magnetkraft bezeichnet) bei Versorgung mit elektrischem
Strom, einen Tauchkern 2 aus einem magnetischen Material,
der in der Spule 1 in Axialrichtung beweglich aufgenommen
ist, einen magnetischen Hauptzugabschnitt (ersten Zugabschnitt) 6 aus
einem magnetischen Material, der durch die in der Spule 1 erzeugte
elektromagnetische Kraft eines der beiden axialen Enden des Tauchkerns 2 in
Richtung eines axialen Endes des Linearmagneten magnetisch anzieht,
und einen Magnetpfadabschnitt 11 aus einem magnetischen
Material, der an dem anderen axialen Ende des Tauchkerns 2 einen
Außenumfangsabschnitt des Tauchkerns 2 umgibt,
so dass der Magnetfluss in Radialrichtung des Tauchkerns 2 durch
den Magnetpfadabschnitt 11 geht. Der Tauchkern 2 erfährt
durch eine Vorspanneinrichtung 100, z. B. eine Feder, einen
Fluiddruck, etc., eine Vorspannung in Richtung des anderen axialen
Endes des Linearmagneten. Wenn eine elektromagnetische Kraft in
der Spule 1 erzeugt wird, erfährt der Tauchkern 2 eine
Antriebskraft in der Weise, dass er gegen die Vorspannkraft der
Vorspanneinrichtung in Richtung des einen axialen Endes des Linearmagneten
angetrieben wird.
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An
dem anderen axialen Ende des Tauchkerns 2 ist ein Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 als ein
Abschnitt mit großem Durchmesser ausgebildet, durch welchen
der Magnetfluss zum Magnetpfadabschnitt 11 geht. Am Magnetpfadabschnitt 11 ist ein
magnetischer Nebenzugabschnitt (zweiter Zugabschnitt) 11a zum
magnetischen Anziehen des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 in
Richtung des einen axialen Endes durch die in der Spule 1 erzeugte
elektromagnetische Kraft ausgebildet.
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Gemäß obiger
Beschreibung hat der Tauchkern 2 zwei magnetische Zugabschnitte,
an denen er magnetisch in Richtung des einen axialen Endes angezogen
wird, wodurch für den Tauchkern 2, der einen größeren
Hub hat, eine höhere magnetische Zugkraft erhalten werden
kann.
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(Erste Ausführungsform)
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Der
Linearmagnet, auf den die Erfindung Anwendung findet, wird anhand
der 1 bis 3 erläutert. Der Linearmagnet
gemäß der ersten Ausführungsform findet
beispielsweise für ein elektromagnetisches Druckregelventil
eines Automatikgetriebes für ein Fahrzeug Verwendung, so
dass der Linearmagnet eine Ventilvorrichtung zur Ausführung
einer Öldruckregelung ansteuern kann.
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Lediglich
zum Zweck eines besseren Verständnisses der Erfindung werden
das eine axiale Ende, die eine axiale Seite oder die eine Axialrichtung
nachfolgend als ein vorderes (axiales) Endes, eine vordere (axiale)
Seite bzw. eine Vorwärtsrichtung (d. h. in 1 das
linke axiale Ende, die linke axiale Seite bzw. die Richtung nach
links) bezeichnet, während das andere axiale Ende, die
andere axiale Seite oder die andere Axialrichtung als ein hinteres (axiales)
Ende, eine hintere axiale Seite bzw. eine Rückwärtsrichtung
(d. h. in 1 das rechte axiale Ende, die
rechte axiale Seite bzw. die Richtung nach rechts) bezeichnet werden.
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Der
Linearmagnet ist aus der Spule 1, dem Tauchkern 2,
einem Stator 3, einem Joch 4, einem (nicht gezeigten)
Verbindungselement und so weiter aufgebaut. Der Stator 3 und
das Joch 4 bilden ein zylindrisches Magnetgehäuse
aus einem magnetischen Material.
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Die
Spule 1 ist eine Einheit zum Erzeugen einer elektromagnetischen
Kraft, mit einem isolierbeschichteten Draht, der auf einen Spulenkörper 5 aus Harz
gewickelt ist. Die Spule 1 erzeugt bei Versorgung mit elektrischem
Strom eine elektromagnetische Kraft (Magnetkraft), wodurch der Tauchkern 2 magnetisch
in Vorwärtsrichtung angezogen (gezogen) wird. Der Spulenkörper 5 ist
aus einem zylindrischen Abschnitt, auf den die Spule 1 gewickelt
ist, und Flanschabschnitten gebildet, die jeweils an einem der beiden
axialen Enden des zylindrischen Abschnitts vorgesehen sind und den
beiden axialen Enden der aufgewickelten Spule 1 einen Halt
geben.
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Der
Tauchkern 2 ist aus einem magnetischen Material (z. B.
Eisen, d. h. aus einem ferromagnetischen Material, das einen Teil
eines Magnetkreises bildet) hergestellt und zylindrisch geformt.
Der Tauchkern 2 ist im Spulenkörper 5 (d.
h. innerhalb des Linearmagneten) axial beweglich aufgenommen. Der Tauchkern 2 wird
von dem am Stator 3 ausgebildeten magnetischen Hauptzugabschnitt
(ersten Zugabschnitt) 6 magnetisch angezogen.
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Der
Tauchkern 2 kann über einen Schaft oder dergleichen
in der Weise mit einem Ventilelement der Ventilvorrichtung verbunden
sein, dass er zusammen mit dem Ventilelement axial beweglich ist. Genauer
gesagt kann die Ventilvorrichtung eine Rückstellfeder (ein
Beispiel für eine Vorspanneinrichtung) zum Vorspannen des
Ventilelements in Rückwärtsrichtung aufweisen.
Im Ergebnis wird der Tauchkern 2 durch die Vorspannkraft
der Rückstellfeder gemeinsam mit dem Ventilelement in Rückwärtsrichtung
vorgespannt.
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Der
Stator 3 ist aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen,
d. h. aus einem ferromagnetischen Material, das einen Teil des Magnetkreises
bildet) hergestellt und ringförmig ausgebildet. Der Stator 3 ist
an einem vorderen Ende des zylindrischen Jochs 4 an einem
Ventilgehäuse der Ventilvorrichtung, beispielsweise durch
Verstemmung, befestigt.
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Am
Stator 3 sind der magnetische Hauptzugabschnitt 6,
der den Tauchkern 2 magnetisch in Vorwärtsrichtung
zieht, und ein Anschlag 7, der einen maximalen Hub des
Tauchkerns 2 begrenzt, ausgebildet.
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Der
magnetische Hauptzugabschnitt (erste Zugabschnitt) 6 hat
einen zylindrischen Abschnitt, der den Magnetfluss an eine Stelle
in der Nähe des Tauchkerns 2 bringt. Der Hauptspalt
ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem Tauchkern 2 in Axialrichtung
ausgebildet
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Der
zylindrische Abschnitt des magnetischen Hauptzugabschnitts 6 steht
nicht in Kontakt mit dem Tauchkern 2, so dass das vordere
Ende des Tauchkerns 2 in Axialrichtung in den zylindrischen
Abschnitt beweglich ist. Der zylindrische Abschnitt überlappt
daher teilweise das vordere Ende des Tauchkerns 2 in Radialrichtung.
Am hinteren Ende des zylindrischen Abschnitts ist ein konischer
Abschnitt 8 dergestalt ausgebildet, dass sich die magnetische Anziehungskraft
(magnetische Zugkraft) am Hauptspalt nicht in Abhängigkeit
vom Hub (dem axialen Weg) des Tauchkerns 2 ändern
kann.
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Der
Anschlag 7 begrenzt den maximalen Hub des Tauchkerns 2,
wenn ein am vorderen Ende des Tauchkerns 2 vorgesehenes
Gleitelement 12 mit dem Anschlag 7 in Kontakt
kommt. Wenn der Tauchkern 2 in Vorwärtsrichtung
bewegt wird, zieht der Anschlag 7 des Weiteren das vordere
Ende des Tauchkerns 2 magnetisch an, so dass eine mögliche
Abnahme der magnetischen Zugkraft verhindert werden kann (was andernfalls
erfolgen könnte, wenn sich der Tauchkern in Vorwärtsrichtung
bewegt).
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Das
Joch 4 ist aus einem magnetischen Material (beispielsweise
Eisen, d. h. aus einem ferromagnetischen Material, das einen Teil
des Magnetkreises bildet) hergestellt und den Außenumfang
der Spule 1 umgebend zylinderförmig ausgebildet.
Das (nicht gezeigte) vordere Ende des Jochs 4 ist, wie oben
erläutert, am Ventilgehäuse fest angebracht.
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Das
hintere Ende des Jochs 4 ist von einer Scheibe 9 aus
einem nicht magnetischen Material, z. B. Bronze, verschlossen. Das
hintere Ende des Jochs 4 ist verstemmt, um die Scheibe 9 am
Joch 4 zu befestigten. Die Scheibe 9 weist ein
Belüftungsloch 10 auf, so dass der Innenraum des
Linearmagneten mit der Außenumgebung kommuniziert.
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Der
Magnetpfadabschnitt 11 ist am hinteren Abschnitt des Jochs 4 um
einen Außenumfang eines hinteren Abschnitts des Tauchkerns 2 herum
ausgebildet, um den Magnetfluss vom Tauchkern 2 in Radialrichtung
aufzunehmen. Zwischen dem Magnetpfadabschnitt 11 und dem
hinteren Abschnitt des Tauchkerns 2 (dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16)
ist ein Seitenspalt ausgebildet, so dass der Magnetfluss in Radialrichtung
durch den Seitenspalt geht.
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Das
(nicht gezeigte) Verbindungselement ist eine elektrische Anschlusskomponente,
die den Linearmagneten elektrisch mit einer (nicht gezeigten) elektronischen
Steuereinheit verbindet, um das elektromagnetische Druckregelventil über
elektrische Drähte elektrisch anzusteuern (die elektronische Steuereinheit
wird auch als AT-ECU bezeichnet). (Nicht gezeigte) Anschlussklemmen,
die jeweils mit beiden Enden der Spule 1 verbunden sind,
sind im Verbindungselement eingebettet.
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Die
elektronische Steuereinheit (AT-ECU) steuert/regelt die Stromversorgung
der Spule 1 beispielsweise im Wege einer Tastverhältnissteuerung/-regelung
in der Weise, dass der Hub des Tauchkerns 2 in Axialrichtung
linear gesteuert/geregelt werden kann. Im Ergebnis kann der Öffnungsgrad
des Ventilelements der Ventilvorrichtung gesteuert/geregelt werden,
um dadurch den Öldruck zu regeln.
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Nachfolgend
wird ein wesentlicher Teil der Erfindung erläutert. Der
Tauchkern 2 ist zylindrisch geformt und im Spulenkörper 5 beweglich
aufgenommen. Genauer gesagt ist der Tauchkern 2 über
das an seinem vorderen Ende vorgesehene Gleitelement 12 sowie
ein an seinem hinteren Ende vorgesehenes Gleitelement 13 axial
beweglich gelagert.
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Das
Gleitelement 12 ist aus einem nicht magnetischen Material
(beispielsweise Bronze, Fluorkarbonplast, und so weiter) hergestellt
und ringförmig ausgebildet. Das Gleitelement 12 ist
auf den Außenumfang eines am vorderen Ende des Tauchkerns 2 ausgebildeten
und nach vorne ragenden Vorsprungs 14 aufgepresst. Das
Gleitelement 12 verhindert einen direkten magnetischen
Kontakt des Tauchkerns 2 mit dem Stator 3.
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Das
Gleitelement 13 ist analog aus einem nicht magnetischen
Material (beispielsweise Bronze, Fluorkarbonplast, und so weiter)
hergestellt und an der Innenumfangsfläche eines rohrförmigen
Ringelements 15 ausgebildet. Das Gleitelement 13 kann
als eine Beschichtung aus dem nicht magnetischen Material (Bronze,
Fluorkarbonplast, und so weiter) ausgebildet sein. Das rohrförmige
Ringelement 15 ist aus einem magnetischen Material (beispielsweise
Eisen, d. h. aus einem ferromagnetischen Material, das einen Teil
des Magnetkreises bildet) hergestellt und in die Innenumfang eines
im Magnetpfadabschnitt 11 ausgebildeten Aufnahmelochs 18 eingepresst.
Am Gleitelement 13 ist der Außenumfangs des am
hinteren Ende des Tauchkerns 2 ausgebildeten Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 gelagert.
Das Gleitelement 13 verhindert einen direkten magnetischen Kontakt
des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 mit dem Magnetpfadabschnitt 11.
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In
einem Flanschabschnitt des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 ist
ein axiales Belüftungsloch 17 ausgebildet.
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Der
Magnetpfadabschnitt 11 und der Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 sind
hinter dem Spulenkörper 5, d. h. außerhalb
eines axialen Längenbereichs des Spulenkörpers 5,
ausgebildet. Der Innendurchmesser des Magnetpfadabschnitts 11 wie
auch der Außendurchmesser des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 sind
größer als ein minimaler Innendurchmesser des
Spulenkörpers 5 (d. h. der in etwa gleich dem
Außendurchmesser des in den Spulenkörper 5 einzuschiebenden
Abschnitts des Tauchkerns 2 ist).
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Der
Außendurchmesser des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 ist
einem maximalen Außendurchmesser des Spulenkörpers 5 angenähert.
Genauer gesagt wird der Innendurchmesser des Magnetpfadabschnitts 11 durch
einen minimalen Innendurchmesser des Jochs 4 definiert
und ist der Innendurchmesser des Magnetpfadabschnitts 11 etwas kleiner
als der maximale Außendurchmesser des Spulenkörpers 5.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, bildet der magnetische Nebenzugabschnitt
(zweiter Zugabschnitt) 11a einen Teil des Magnetpfadabschnitts 11,
so dass der magnetische Nebenzugabschnitt 11a durch die
in der Spule 1 erzeugte Magnetkraft den Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 magnetisch
in Vorwärtsrichtung zieht. Zum Zweck der Erläute rung
sei die Innenumfangsfläche des Magnetpfadabschnitts 11 in
zwei Bereiche unterteilt. Der erste Bereich ist definiert als ein Bereich
mit ständiger Überlappung ”α”,
der den Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 in Radialrichtung überlappt,
wenn sich der Tauchkern 2 in seiner hintersten Stellung
befindet (d. h. in der Stellung, in der sich der Tauchkern 2 befindet,
wenn die elektrische Stromversorgung der Spule 1 unterbrochen
ist). Der zweite Bereich ist definiert als ein Bereich mit temporärer Überlappung ”β”,
der den Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 in Radialrichtung überlappt,
wenn sich der Tauchkern 2 vorwärts bewegt. Der
Bereich mit temporärer Überlappung ”β” wird
mit einer zunehmenden Vorwärtsbewegung des Tauchkerns 2 größer.
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Der
magnetische Spalt, der im Bereich mit ständiger Überlappung ”α” und
zwischen dem Magnetpfadabschnitt 11 und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 in
Radialrichtung des Tauchkerns 2 ausgebildet ist, ist als
ein erster radialer Spalt A definiert. Der magnetische Spalt, der
im Bereich mit temporärer Überlappung ”β” und
zwischen dem Magnetpfadabschnitt 11 und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 in
Radialrichtung des Tauchkerns 2 ausgebildet ist, ist als
ein zweiter radialer Spalt B definiert. Der erste radiale Spalt
A ist größer als der zweite radiale Spalt B (d.
h. A > B).
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist der Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 über
das Gleitelement 13, das an der Innenumfangsfläche
des in den Magnetpfadabschnitt 11 eingepressten rohrförmigen
Ringelements 15 vorgesehen ist, gleitbeweglich gelagert.
Das Aufnahmeloch 18 ist im Magnetpfadabschnitt 11 im
Bereich mit ständiger Überlappung ”α” ausgebildet,
so dass das rohrförmige Ringelement 15 in das
Aufnahmeloch 18 von dessen hinterem Ende her eingepresst
ist.
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Der
erste radiale Spalt A ist aus dem Gleitspalt (Luftspalt) A1 zwischen
dem Gleitelement 13 und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 und der
radialen Dicke A2 des Gleitelements 13 gebildet; d. h.
A = A1 + A2.
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Der
Innendurchmesser des Gleitelements 13 ist kleiner als der
Innendurchmesser des Magnetpfadabschnitts 11 im Bereich
mit temporärer Überlappung ”β”,
um einen direkten magnetischen Kontakt des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 mit
dem Magnetpfadabschnitt 11 zu verhindern. Der zweite radiale
Spalt B ist aus dem Gleitspalt (Luftspalt) zwischen dem Magnetpfadabschnitt 11 des
Bereichs mit temporärer Überlappung ”β” und
dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 gebildet.
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Wenn
in der Spule 1 eine Magnetkraft erzeugt wird, stellt sich
ein Magnetfluss durch den aus dem Tauchkern 2, dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16,
dem rohrförmigen Ringelement 15, dem Joch 4,
dem Stator 3 und so weiter ein gebildeten Magnetkreis ein,
wie es in 3 gezeigt ist. Wie es in 3 durch
einen Pfeil angegeben ist, werden zwischen dem Magnetpfadabschnitt 11 des
Bereichs mit temporärer Überlappung ”β” und
dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 Magnetkraftlinien
erzeugt, so dass der Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 durch diese
Magnetkraft in Vorwärtsrichtung angezogen wird. Wie oben
erwähnt, ist der magnetische Nebenzugabschnitt (zweiter
Magnetzugabschnitt) 11a am Magnetpfadabschnitt 11 ausgebildet,
um den Tauchkern 2 magnetisch in Vorwärtsrichtung
anzuziehen.
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Bei
dem Linearmagneten der ersten Ausführungsform ist nicht
nur der magnetische Hauptzugabschnitt (erste Zugabschnitt) 6 zum
magnetischen Anziehen des vorderen Endes des Tauchkerns 2 in
Vorwärtsrichtung sondern zusätzlich der magnetische Nebenzugabschnitt
(zweite Zugabschnitt) 11a am Magnetpfadabschnitt 11 zum
magnetischen Anziehen des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 (d.
h. des Tauchkerns 2) in Vorwärtsrichtung ausgebildet.
Anders ausgedrückt wird gemäß dem Linearmagneten der
ersten Ausführungsform eine magnetische Zugkraft zum magnetischen
Anziehen des Tauchkerns 2 in Vorwärtsrichtung
nicht nur am Hauptspalt zwischen dem magnetischen Hauptzugabschnitt 6 und dem
Tauchkern 2 sondern auch am Seitenspalt zwischen dem Magnetpfadabschnitt 11 und
dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 erzeugt.
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Da
der Innendurchmesser des Magnetpfadabschnitts 11 wie auch
der Außendurchmesser des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 größer
sind als der minimale Innendurchmesser des Spulenkörpers 5,
ist die Umfangslänge des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16,
der die magnetische Zugkraft erfährt, im Vergleich zu dem
herkömmlichen Magneten (z. B. 10) größer.
Im Ergebnis wird die gesamte magnetische Zugkraft in Axialrichtung
am Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 größer.
Denn es lässt sich die magnetische Zugkraft am Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 zum
magnetischen Anziehen des Tauchkerns in Vorwärtsrichtung
erhöhen.
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Bei
dem herkömmlichen Linearmagneten wird eine magnetische
Zugkraft zum Ziehen des Tauchkerns 2 in Vorwärtsrichtung
nur an einer Stelle erzeugt, nämlich am vorderen Ende des
Tauchkerns 2. In der obigen Ausführungsform der
Erfindung wird die Zahl der Stellen, an denen eine magnetische Zugkraft
erzeugt wird, auf zwei Stellen, d. h. die beiden axialen Enden des
Tauchkerns 2, erhöht. Außerdem kann die
magnetische Zugkraft für einen Linearmagneten mit einem
größeren Hub des Tauchkerns 2 erhöht
werden. Anders ausgedrückt kann trotz unveränderter
Baugröße der Ventilvorrichtung die Antriebskraft
für die Ventilvorrichtung erhöht werden. Alternativ
dazu kann für den Fall, dass die Antriebskraft für
die Ventilvorrichtung unverändert beibehalten wird, die
Ventilvorrichtung weiter verkleinert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Anhand
von 4 wird nun eine zweite Ausführungsform
der Erfindung erläutert. In 4 sind denselben
oder ähnlichen Teilen oder Komponenten mit derselben oder
einer ähnlichen Funktion wie in der ersten Ausführungsform
dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
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In
der zweiten Ausführungsform ist am vorderen Ende des Tauchkerns 2 ein
Abschnitt 21 mit großem Durchmesser aus einem
magnetischen Material vorgesehen, wodurch die magnetische Zugkraft am
Hauptspalt erhöht wird.
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Genauer
gesagt sind der magnetische Hauptzugabschnitt 6 wie auch
der Abschnitt 21 mit großem Durchmesser am vorderen
Bereich des Spulenkörpers 5 ausgebildet, der außerhalb
des axialen Längenbereich des Spulenkörpers 5 liegt.
Der Innendurchmesser des magnetischen Hauptzugabschnitts 6 und
der Außendurchmesser des Abschnitts 21 mit großem
Durchmesser sind größer als der minimale Innendurchmesser
des Spulenkörpers 5.
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Durch
diese Struktur wird die Umfangslänge des Tauchkerns 2 am
vorderen Ende (d. h. am Abschnitt 21 mit großem
Durchmesser), der die magnetische Zugkraft aufnimmt, größer.
Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass sich am vorderen Ende des
Tauchkerns 2 (d. h. an dem Abschnitt, der die magnetische
Zugkraft am Hauptspalt aufnehmen soll) eine magnetische Sättigung
einstellt. Im Ergebnis wird die magnetische Zugkraft zum magnetischen Anziehen
des Tauchkerns 2 in Vorwärtsrichtung erhöht.
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(Dritte Ausführungsform)
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Im
Folgenden wird anhand von 5 eine dritte
Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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In
der ersten Ausführungsform ist das Gleitelement 13 an
der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Ringelements 15 ausgebildet,
das im Bereich mit ständiger Überlappung ”α” in
den Magnetpfadabschnitt 11 eingepresst ist. Im Ergebnis
ist das Gleitelement 13 im Bereich mit ständiger Überlappung ”α” des
Magnetpfadabschnitts 11 vorgesehen.
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Die
dritte Ausführungsform verzichtet jedoch auf das rohrförmige
Ringelement 15. Das Gleitelement 13 aus dem nicht
magnetischen Material (beispielsweise Bronze, Harz wie z. B. Fluorkarbonplast, und
so weiter) ist in die Innenumfangsfläche des Magnetpfadabschnitts 11 im
Bereich mit ständiger Überlappung ”α” eingepresst
(genauer gesagt, das Gleitelement 13 sitzt im Aufnahmeloch 18,
das im Bereich mit ständiger Überlappung ”α” ausgebildet
ist).
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(Vierte Ausführungsform)
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Im
Folgenden wird anhand von 6 eine vierte
Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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In
der vierten Ausführungsform ist am hinteren Ende des Magnetpfadabschnitts 11 im
Bereich mit temporärer Überlappung ”β” und/oder
am vorderen Ende des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 ein konischer
Abschnitt 22 ausgebildet, um die magneti sche Zugkraft in
Axialrichtung am Seitenspalt in Abhängigkeit vom Hub des
Tauchkerns 2 zu steuern. Beispielsweise wird die magnetische
Zugkraft am Seitenspalt in der Weise gesteuert, dass sie sich abhängig
vom Hub des Tauchkerns 2 nicht ändert.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Anhand
von 7 wird im Folgenden eine fünfte Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
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In
der fünften Ausführungsform ist am vorderen Ende
des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 ein rohrförmiger
ausgesparter Abschnitt und am ausgesparten Abschnitt ein konischer
Abschnitt 23 dergestalt ausgebildet, dass die radiale Dicke
des rohrförmigen vorderen Endes des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 vom
vorderen Ende zum Boden des ausgesparten Abschnitts hin nach und
nach zunimmt. Durch den konischen Abschnitt 23 wird eine Änderung
der magnetischen Zugkraft am Seitenspalt in Abhängigkeit
vom Hub des Tauchkerns 2 gesteuert.
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(Sechste Ausführungsform)
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Im
Folgenden wird anhand von 8 eine sechste
Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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In
der sechsten Ausführungsform ist im Bereich mit temporärer Überlappung ”β” des
Magnetpfadabschnitts 11 ein Vorsprung 24 dergestalt
ausgebildet, dass der Vorsprung 24 dem Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 axial
gegenüber liegt.
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Durch
diese Struktur wird, wenn in der Spule 1 eine Magnetkraft
erzeugt wird, der Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 durch
den Vorsprung 24 magnetisch angezogen. Im Ergebnis wird
am Tauchkernseitenspaltabschnitt 16 eine höhere
Antriebskraft in Vorwärtsrichtung erzeugt. Daher kann der
Linearmagnet weiter verkleinert und dessen Ausgangsleistung erhöht
werden.
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(Siebte Ausführungsform)
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Anhand
von 9 wird schließlich eine siebte Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
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In
der sechsten Ausführungsform (8) sind
die hintere Stirnfläche des Vorsprungs 24 und die
vordere Stirnfläche des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 einander
gegenüberliegend angeordnet, wobei beide Stirnflächen
senkrecht zur Achse des Tauchkerns 2 ausgerichtet sind.
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In
der siebten Ausführungsform sind/ist an der hinteren Stirnfläche
des Vorsprungs 24 und/oder an der vorderen Stirnfläche
des Tauchkernseitenspaltabschnitts 16 ein konischer Abschnitt 25 ausgebildet,
wodurch eine Änderung der magnetischen Zugkraft am Seitenspalt
in Abhängigkeit vom Hubs des Tauchkerns 2 gesteuert
wird.
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In
den obigen Ausführungsformen wird der Linearmagnet für
ein elektromagnetisches Druckregelventil eines Automatikgetriebes
verwendet. Die Erfindung lässt sich aber auch auf einen
Linearmagneten für ein elektromagnetisches Druckregelventil für
einen anderen Zweck als ein Automatikgetriebe, beispielsweise für
OCV-Aktoren (OCV: Öldruckregelventil) zur Verwendung für
eine VVT-Steuervorrichtung (VVT: Variable Ventilsteuerzeit) anwenden.
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Des
Weiteren findet in den obigen Ausführungsformen die Erfindung
Anwendung auf einen Linearmagneten zum Antrieb einer Ventilvorrichtung. Die
Erfindung kann aber auch auf einen Linearmagneten angewendet werden,
der eine andere Vorrichtung als eine Ventilvorrichtung direkt oder
indirekt antreibt.
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Zusammenfassend
betrifft die Erfindung somit einen Linearmagneten mit einem ersten
magnetischen Zugabschnitt (6), der ein vorderes Ende eines Tauchkerns
(2) in eine Vorwärtsrichtung zieht. Der Linearmagnet
hat an seinem hinteren Ende des Weiteren einen zweiten magnetischen
Zugabschnitt (11a). Am hinteren Ende des Linearmagneten
ist ein Magnetpfadabschnitt (11) ausgebildet, der in einen
Bereich (α) mit ständiger Überlappung
und einen Bereich (β) mit temporärer Überlappung
unterteilt ist. Am hinteren Ende des Tauchkerns (2) ist
ein den Überlappungsbereichen radial ge genüber
liegender Tauchkernseitenspaltabschnitt (16) ausgebildet.
Ein erster radialer Spalt (A) zwischen dem Bereich (α)
mit ständiger Überlappung und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt
(16) ist größer als ein zweiter radialer Spalt
(B) zwischen dem Bereich (β) mit temporärer Überlappung
und dem Tauchkernseitenspaltabschnitt (16).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-46627
A [0002]
- - JP 9-144931 A [0002]
- - JP 3601554 B [0002]