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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearmagneten oder Linearsolenoiden.
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Die
JP-A-2004-144230 beschreibt ein elektromagnetisches Hydrauliksteuerventil, wie es in
5A der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, wobei das Steuerventil ein Schieberventil
21 und einen Linearmagneten (Linearsolenoiden)
1 zum Antrieb des Schieberventils
21 aufweist. Der Linearmagnet
1 hat eine Wicklung
2, einen Kolben
7 und einen magnetischen Stator
31. Der magnetische Stator
31 ist ein Bestandteil eines Magnetschaltkreises und umfasst einen Statorkern
6 und ein Joch
8. Der Kolben
7 ist im Inneren des Statorkerns
6 angeordnet. Das Joch
8 ist aus einem magnetischen Bauteil und hat annähernd Becherform zur Abdeckung eines Außenumfangs der Wicklung
2.
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Der Statorkern 6 weist einteilig einen Magnetismusanziehungskern 3, einen Magnetismusübertragungskern 5 und einen Magnetismusblockierer 4 auf. Der Magnetismusanziehungskern 3 zieht unter Verwendung von Magnetismus den Kolben 7 in Axialrichtung an. Der Magnetismusübertragungskern 5 hat Rohrform zur Abdeckung des Kolbens 7 und der Kolben 7 gleitet direkt auf dem Kern 5. Der Blockierer 4 verhindert eine magnetische Kopplung zwischen dem Anziehungskern 3 und dem Übertragungskern 5. Der Kolben 7 wird durch Ändern eines der Wicklung 2 zugeführten Stromwerts in Axialrichtung angetrieben. Der angetriebene Kolben 7 verschiebt einen Schieber 23 des Schieberventils 21 in Axialrichtung.
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In dem Linearmagneten 1 von 5A ist der Statorkern 6 in das Joch 8 über eine Öffnung im Joch 8 eingesetzt und ein linkes Ende des Statorkerns 6 benachbart dem Anziehungskern 3 ist an einem Rand der Öffnung des Jochs 8 festgelegt. Gemäß 5B ist ein rechtes Ende des Statorkerns 6 benachbart dem Übertragungskern 5 nicht an einem Boden 8a des becherförmigen Jochs 8 festgelegt. Der Übertragungskern 5 hat eine freie Kante entsprechend der rechten Seite in 5B und die freie Kante liegt im Innern einer Konkavität (Ausnehmung) 34, die in einem mittigen Abschnitt des Bodens 8a des Jochs 8 gebildet ist. Ein Magnetfluss wird zwischen einer inneren Umfangsfläche der Konkavität 34 des Jochs 8 und einem Außenumfang des Übertragungskerns 5 in Radialrichtung übertragen.
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Ausreichend Zusammenbauspiel α ist zwischen der freien Kante des Übertragungskerns 5 und einer Wand der Konkavität 34 in Radialrichtung nötig. Der Abstand oder das Spiel α nimmt Herstellungsschwankungen oder einen axialen Spaltfehler des Statorkerns 6 auf. Wenn jedoch das Spiel α größer wird, sinkt die Dichte des Magnetflusses, da ein Magnetkreis über den Spalt α gebildet wird. In diesem Fall sinkt die Anziehungsleistung des Kolbens 7.
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Weiterhin kann das Spiel α in Radialrichtung aufgrund einer Einbautoleranz des Statorkerns 6, um ein Beispiel zu nennen, eine Schwankung haben. Hierbei fließt ein Magnetfluss einfacher durch einen schmäleren Spalt in konzentrierter Weise, wenn der Wicklung 2 Elektrizität zugeführt wird. Das heißt, eine Vorspannung des Magnetflusses wird erzeugt, wenn der Magnetfluss zwischen dem Kolben 7 und dem Anziehungskern 5 in radialer Richtung übertragen wird. Weiterhin kann eine seitliche Kraft auf den Kolben 7 in Radialrichtung durch die Vorspannung des Magnetflusses erzeugt werden. Die seitliche Kraft wirkt in einer Richtung, in der die Vorspannung des Magnetflusses erzeugt wird. In diesem Fall werden der Kolben 7 und der Statorkern 6 an einem widerstandsfreien Gleitvorgang geändert.
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Die
JP-A-2006-307984 beschreibt einen Linearmagneten
1, wie er in der beigefügten Zeichnung gezeigt ist und bei dem die obigen Nachteile beseitigt sein sollen. Der Linearmagnet
1 enthält einen Ringkern
11P, der zwischen einem Wicklungsaufnahme- oder -vergussharz
9 und einem Boden
8a eines Jochs in Achsenrichtung liegt. Das Wicklungsvergussharz
9 entspricht einer Spule mit einer Wicklung
2 oder einem Sekundärgussharz, welches die Spule vergießt. Der Ringkern
11P koppelt magnetisch das Joch
8 und einen Übertragungskern
5. Der Ringkern
11P ist entlang eines Außenumfangs des Übertragungskerns
5 gesetzt. Zwischen dem Ringkern
11P und dem Übertragungskern
5 wird in Radialrichtung ein Magnetfluss übertragen und in Axialrichtung zwischen dem Ringkern
11P und dem Boden
8a des Jochs
8.
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Der Linearmagnet 1 enthält weiterhin einen Vorspannabschnitt 13P, um den Ringkern 11P in Axialrichtung in Richtung des Bodens 8a des Jochs zu drücken. Somit kann die magnetische Kopplung zwischen dem Ringkern 11P und dem Boden 8a des Jochs 8 verbessert werden. Der Vorspannabschnitt 13P ist ein elastisches Bauteil, beispielsweise ein ringförmiger Gummi oder eine Feder. Der Vorspannabschnitt 13P ist zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und dem Ringkern 11P in Achsenrichtung zusammengedrückt. Somit ist ein Raum zur Anordnung des Vorspannabschnitts 13P zwischen dem Harz 9 und dem Ringkern 11P in Axialrichtung dann notwendig, wenn der Linearmagnet 1 den Ringkern 11P hat. Eine Gesamtabmessung des Linearmagneten 1 in Axialrichtung wird um die Länge des Vorspannabschnitts 13P vergrößert.
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Eine Abmessung des Ringkerns 11P oder der Wicklung 2 in Axialrichtung kann verkürzt werden, um den Raum des Vorspannabschnitts 13P zu verringern. Wenn jedoch die Abmessung des Ringkerns 11P in Axialrichtung verringert wird, wird der Übertragungsbetrag an Magnetfluss verringert, da die gegenüberliegenden Flächen zwischen Ringkern 11P und Übertragungskern 5 verringert werden. In diesem Fall sinkt die Dichte des Magnetflusses im Linearmagneten 1 und die Anziehleistung des Kolbens 7 nimmt ab. Wenn die Abmessung der Wicklung 2 in Axialrichtung verkürzt wird, sinkt die Magnetkraft, die durch die Spule 2 erzeugt wird und die Anziehleistung des Kolbens 7 nimmt ab.
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Angesichts der voranstehenden Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearmagneten zu schaffen, bei dem diese genannten Probleme beseitigt sind.
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Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Linearmagnet eine Wicklung, ein rohrförmiges Wicklungsaufnahmeharz oder -vergussharz, ein tassenförmiges oder becherförmiges Joch, einen Ringkern und einen Vorspannabschnitt. Die Wicklung erzeugt unter Zufuhr von Elektrizität eine Magnetkraft. Das Wicklungsaufnahmeharz nimmt die Wicklung auf. Das Joch ist aus einem magnetischen Bauteil und bedeckt einen Außenumfang der Wicklung. Das becherförmige Joch hat einen Boden und eine Öffnung, die hierzu in Axialrichtung gegenüberliegend ist. Der Ringkern ist aus einem magnetischen Bauteil und liegt zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz und dem Boden des Jochs in Axialrichtung. Der Vorspannabschnitt spannt den Ringkern in Axialrichtung auf den Boden des Jochs zu. Der Ringkern hat einen Anbringabschnitt, an welchem der Vorspannabschnitt angebracht ist. Der Anbringabschnitt liegt an einer äußeren Umfangsseite des Ringkerns und liegt weiterhin benachbart der Wicklung. Der Vorspannabschnitt kann eine Abmessung des Ringkerns in Axialrichtung nur an der äußeren Umfangsseite verkürzen und der Vorspannabschnitt liegt zwischen dem Anbringabschnitt des Ringkerns und dem Wicklungsaufnahmeharz in Axialrichtung.
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Folglich kann eine Gesamtlänge des Linearmagneten ohne Abschwächung des Magnetflusses verkürzt werden.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
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Es zeigt:
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1A eine Schnittdarstellung durch ein elektromagnetisches Schieberventil mit einem Linearmagneten oder Linearsolenoiden gemäß einer ersten Ausführungsform und 1B eine vergrößerte Schnittdarstellung des Linearmagneten;
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2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Linearmagneten gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Linearmagneten gemäß einer dritten Ausführungsform;
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4A eine schematische Vorderansicht auf einen Ringkern eines Linearmagneten gemäß einer vierten Ausführungsform und 4B eine Schnittdarstellung entlang Linie IVB-IVB in 4A;
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5A eine Schnittdarstellung eines elektromagnetischen Schieberventils mit einem Linearmagneten nach dem Stand der Technik und 5B eine vergrößerte Schnittdarstellung des Linearmagneten; und
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6A eine Schnittdarstellung eines zweiten Beispiels eines elektromagnetischen Schieberventils mit einem Linearmagneten nach dem Stand der Technik und 6B eine vergrößerte Schnittdarstellung des Linearmagneten.
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<Erste Ausführungsform>
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschrieben. Die linke Seite in den 1A und 1B sei als Vorderseite des Schieberventils definiert und die rechte Seite in den 1A und 1B als Rückseite. Die Richtungen von Vorderseite und Rückseite sind jedoch unter tatsächlichen Einbaubedingungen nicht auf die zeichnerisch dargestellte Lage beschränkt.
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Ein Linearsolenoid oder Linearmagnet 1 ist ein elektromagnetisches Stellglied zum direkten oder indirekten Antreiben eines Objekts, beispielsweise eines Ventils, und umfasst eine Wicklung 2, einen Statorkern 6, einen Kolben 7 und ein Joch 8. Die Wicklung 2 erzeugt bei Zufuhr von Elektrizität eine Magnetkraft. Der Statorkern 6 ist aus einem magnetischen Bauteil und weist einstückig oder einteilig einen Magnetismusanziehungskern 3, ein Magnetismusblockierer 4 und einen Magnetismusübertragungskern 5 auf. Der Kolben 7 ist ein magnetisches Bauteil und gleitet direkt auf einer inneren Umfangsfläche des Übertragungskerns 5. Das Joch 8 ist aus einem magnetischen Bauteil und hat annähernd Tassen- oder Becherform zur Abdeckung eines Außenumfangs der Wicklung 2.
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Eine Vorderseite des Statorkerns 6 (d. h. nach obiger Diktion die linke Seite in 1A) benachbart dem Anziehungskern 3 ist an einem vorderen Endabschnitt des Jochs 8 entsprechend einer Öffnungsseite des becherförmigen Jochs 8 festgelegt. Eine Rückseite des Statorkerns 6 benachbart dem Übertragungskern 5 ist nicht an einem Boden 8a des becherförmigen Jochs 8 festgelegt. Ein rückwärtiger Abschnitt des Übertragungskerns 5 verläuft durch ein Wicklungsaufnahmeharz oder -vergussharz 9 zur Aufnahme der Wicklung 2 und steht nach hinten von dem Wicklungsaufnahmeharz 9 vor.
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Zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und dem Boden 8a des Jochs 8 liegt in Axialrichtung ein Ringkern 11. Der Ringkern 11 ist aus einem magnetischen Bauteil in Ringform. Der Ringkern 11 ist auf einen Außenumfang des Übertragungskerns 5 gesetzt, der von dem Wicklungsaufnahmeharz 9 vorsteht. Zwischen dem Ringkern 11 und dem Übertragungskern 5 wird in Radialrichtung ein Magnetfluss übertragen und zwischen dem Ringkern 11 und dem Boden 8a des Jochs 8 wird in Axialrichtung ein Magnetfluss übertragen.
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Der Ringkern 11 hat einen Anbringabschnitt 12, an welchem ein Vorspannabschnitt 13 angebracht ist. Der Anbringabschnitt 12 liegt an einer vorderen/äußeren Umfangsseite des Ringkerns 11 benachbart der Wicklung 2. Eine Abmessung des Ringkerns 11 in Axialrichtung wird nur an der äußeren Umfangsseite verkürzt. Der Vorspannabschnitt 13 liegt zwischen dem Anbringabschnitt 12 und einer ringförmigen hinteren Fläche des Wicklungsaufnahmeharzes 9 in Axialrichtung. Der Vorspannabschnitt 13 drückt den Ringkern 11 auf den Boden 8a des Jochs 8.
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Der Linearmagnet wird beispielsweise als elektromagnetisches Hydrauliksteuerventil für ein Automatikgetriebe verwendet.
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Der Aufbau des elektromagnetischen Hydrauliksteuerventils wird unter Bezugnahme auf 1A näher erläutert. Das Steuerventil sei in einer hydraulischen Steuervorrichtung des Automatikgetriebes eingebaut. Genauer gesagt, das Steuerventil befindet sich in einem Hydrauliksteuergehäuse eines unteren Teils des Automatikgetriebes und umfasst ein Schieberventil 21 und den Linearmagneten 1 zum Antrieb des Schieberventils 21.
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Das Schieberventil 21 hat beispielsweise eine Hülse 22, einen Schieber 23 und eine Rückstellfeder 24. Die Hülse 22 hat annähernd Zylinderform. Mittig in der Hülse 22 befindet sich eine Einführöffnung 25, welche gleitbeweglich den Schieber 23 lagert. Sich in radialer Richtung der Hülse 22 erstreckend ist wenigstens ein Ölanschluss 26 vorgesehen. Der Ölanschluss 26 kann ein Einlass, Auslass, Ablass oder Überlauf sein. Der Einlass steht mit einem Ölabgabeanschluss einer nicht gezeigten Ölpumpe in Verbindung und dem Einlass wird ein Eingangsdruck zugeführt. Ein vom Steuerventil eingestellter Ausgangsdruck wird über den Auslass abgegeben. Der Ablass steht mit einer Niederdruckseite in Verbindung und der Überlauf wird für Entlüftungszwecke verwendet.
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Der Schieber 23 ist gleitbeweglich in der Hülse 22 angeordnet und ändert einen Öffnungsquerschnitt des Ölanschlusses 26. Der Schieber 23 schaltet einen Verbindungszustand der jeweiligen Ölanschlüsse 26 und umfasst eine Mehrzahl von Stegen 27 und Abschnitten 28 verringerten Durchmessers. Die Stege 27 verschließen die Ölanschlüsse 26 und die Abschnitte oder Teile 28 verrringerten Durchmessers liegen zwischen den Stegen 27. Ein Vorderende einer Welle 29, die sich in das Innere des Linearmagneten 1 erstreckt, ist mit einem hinteren Ende des Schiebers 23 in Kontakt. Ein hinteres Ende der Welle 29 ist in Kontakt mit einer vorderen Endfläche des Kolbens 7. Der Kolben 7 treibt somit den Schieber 23 in Axialrichtung.
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Die Feder 24 ist eine Schraubendruckfeder, mit der der Schieber 23 nach hinten vorgespannt ist, und befindet sich in einer Federkammer, welche sich in einem vorderen Teil der Hülse 22 befindet, in einem zusammengedrückten Zustand. Ein Ende der Feder 24 ist in Anlage mit einer Vorderfläche des Schiebers 23 und das andere Ende ist in Anlage mit einer Einstellschraube 30, mit der vorderes Ende der Einführöffnung 25 der Hülse 22 verschlossen ist. Eine Vorspannkraft der Feder 24 kann durch einen Einschraubbetrag der Einstellschraube 30 eingestellt werden.
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Der Linearmagnet 1 hat die Wicklung 2, den Kolben 7, einen magnetischen Stator 31 und einen Verbinder (Anschluss) 32. Wenn der Wicklung 2 Elektrizität zugeführt wird, wird eine Magnetkraft erzeugt und ein geschlossener Magnetfluss gebildet. Der geschlossene Magnetfluss (Magnetschleife) verläuft durch den Kolben 7 und den magnetischen Stator 31. Die Wicklung 2 wird durch Wickeln eines leitfähigen Drahts, beispielsweise eines lackierten Drahts mit einer isolierenden Abdeckung, um eine Harzspule 33 entsprechend einem Teil des Wicklungsaufnahmeharzes 9 gebildet.
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Der Kolben 7 ist aus einem magnetischen Bauteil, beispielsweise einem ferromagnetischen Material wie Eisen, und hat annähernd Säulenform. Der Kolben 7 gleitet direkt auf der inneren Umfangsfläche des magnetischen Stators 31. Genauer gesagt, der Kolben 7 gleitet an einer inneren Umfangsfläche einer Gleitöffnung, die im Inneren des Statorkerns 6 definiert ist. Da die vordere Endfläche des Kolbens 7 in Kontakt mit einem Spitzenende der Welle 29 des Schiebers 23 ist, wird der Kolben 7 ebenfalls durch die Kraft der Feder 24 zusammen mit dem Schieber 23 nach hinten (nach rechts in der Figur) vorgespannt. Eine Ventilationsöffnung/Schlitz 33 verläuft in Axialrichtung im Inneren des Kolbens 7.
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Der magnetische Stator 31 wird gebildet vom Joch 8 und dem Statorkern 6. Das Joch 8 ist aus einem magnetischen Bauteil und hat annähernd Becherform, um einen Außenumfang der Wicklung 2 abzudecken. Der Statorkern 6 ist aus einem magnetischen Bauteil und weist einstückig den Magnetismusanziehungskern 3, den Magnetismusblockierer 4 und den Magnetismusübertragungskern 5 auf. Der Statorkern 6 ist in das Joch 8 von einer vorderseitigen Öffnung des Jochs 8 her eingeführt und an einem vorderen Endabschnitt des Jochs 8 entsprechend der vorderseitigen Öffnung zusammen mit der Hülse 22 festgelegt.
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Das Joch 8 ist aus einem magnetischen Metall, beispielsweise einem ferromagnetischen Material wie Eisen, und der Magnetfluss läuft durch das Joch 8. Nachdem die Bauteile des Linearmagneten 1 in dem Joch 8 angeordnet worden sind, wird ein Klammerteil oder dergleichen an einem Vorderende des Jochs 8 fest mit der Hülse 22 verbunden.
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Der Anziehungskern 3 liegt in Axialrichtung dem Kolben 7 gegenüber und ist aus einem magnetischen Metall, beispielsweise einem ferromagnetischen Material wie Eisen, damit der Kolben 7 magnetisch angezogen wird. Ein Magnetismusanziehungsteil entsprechend einem Hauptmagnetismusspalt ist zwischen dem Anziehungskern und dem Kolben 7 definiert.
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Der Anziehungskern 3 hat eine Gleitöffnung, und die Gleitöffnung lagert den Schaft 29 in Axialrichtung gleitbeweglich. Der Anziehungskern 3 weist einstückig einen Flansch auf, der magnetisch mit einem offenen Ende des Jochs 8 kombinierbar ist. Der Flansch kann von dem Anziehungskern 3 auch getrennt ausgebildet sein. Eine Ventilationsöffnung/Schlitz (nicht gezeigt) verläuft im Inneren des Anziehungskerns 3 in Axialrichtung.
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In einem hinteren Teil des Anziehungskerns 3 ist eine rohrförmige Konkavität ausgebildet und ein Endabschnitt des Kolbens 7 ist in dieser Konkavität aufgenommen. Der Anziehungskern 3 und ein Vorderteil des Kolbens 7 überlappen einander in Axialrichtung. Da an einer rückseitigen Außenfläche der Konkavität eine Abschrägung ausgebildet ist, ändert sich eine magnetische Anziehungskraft nicht, auch wenn sich der Hubbetrag des Kolbens 7 ändert.
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Der Blockierer 4 ist ein magnetisches Sättigungsteil, um den Magnetfluss daran zu hindern, direkt zwischen dem Anziehungskern 3 und dem Übertragungskern 5 zu fließen. Der Blockierer 4 hat eine Membranform, womit die magnetische Reluktanz größer gemacht wird. Insbesondere ist der Blockierer 4 ein dünnwandiges Teil, das gebildet ist durch Ausbilden eines ringförmigen Schlitzes in einer äußeren Umfangsfläche des Statorkerns 6. Der Blockierer 4 ist zwischen einer Bodenfläche des ringförmig umlaufenden Schlitzes (Ringnut) und der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 6 definiert. Weiterhin wird durch eine Laserstrahlbearbeitung an sämtlichen Umfängen oder Umfangsflächen des Blockierers 4 eine Mikroporosierung ausgebildet. Damit kann zwischen dem Anziehungskern 3 und dem Übertragungskern 5 der magnetische Abschirmungseffekt verstärkt werden.
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Der Übertragungskern 5 ist aus einem magnetischen Metall, beispielsweise einem ferromagnetischen Material wie Eisen, und hat Zylinderform, welche annähernd die Gesamtheit des Kolbens 7 abdeckt. Der Magnetfluss wird zwischen dem Kolben 7 und dem Übertragungskern 5 in Radialrichtung übertragen. Ein magnetisches Zufuhrteil entsprechend einem Seitenmagnetismusspalt ist zwischen dem Übertragungskern 5 und dem Kolben 7 definiert. Der Übertragungskern 5 ist an einer Innenseite der Wicklung 2 in Radialrichtung angeordnet. Ein hinterer Teil des Übertragungskerns 5 steht nach hinten von der Wicklung 2 vor. Ein hinterer Endabschnitt des Übertragungskerns 5 ist in einer Konkavität 34 angeordnet, die mittig im Boden 8a des Jochs 8 ausgebildet ist.
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Der Verbinder 32 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuereinheit (einer nicht gezeigten AT-ECU) verbunden, um das Steuerventil über eine Verbindungsleitung zu steuern. Der Verbinder 32 ist teilweise durch das sekundäre Vergussharz gebildet, welches Umfänge der Wicklung 2 und der Spule vergießt. In dem Verbinder 32 ist ein Anschluss 35 angeordnet und in Verbindung mit der Wicklung 2. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Spule einem primären Vergussharz und das Wicklungsaufnahmeharz 9, welches die Wicklung 2 aufnimmt, stellt das primäre Vergussharz und das sekundäre Vergussharz dar. Das Wicklungsaufnahmeharz 9 hat Rohrform, welche um den Außenumfang des Statorkerns 6 gesetzt ist.
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Der Ringkern 11 erhöht die magnetische Kupplung oder Anbindung zwischen dem Joch 8 und dem Übertragungskern 5. Der in das Joch 8 von der Öffnung des Jochs 8 her eingesetzte Statorkern 6 wird an der Öffnungskante des Jochs 8 festgelegt. Wie in 1B gezeigt, liegt ein rechtsseitiger Spitzenendabschnitt des Übertragungskerns 5 gegenüber der Öffnung des Jochs 8 entsprechend einem Befestigungsabschnitt und der Spitzenendabschnitt ist nicht am Boden 8a des Jochs 8 befestigt. Wenn der Übertragungskern 5 innerhalb der Konkavität 34 des Bodens 8a des Jochs 8 in diesem unbefestigten Zustand angeordnet ist, kann der Spitzenendabschnitt des Übertragungskerns 5 gegen eine Wand der Konkavität 34 aufgrund von Herstellungstoleranzen oder einem axialen Spaltfehler des Statorkerns 6 schlagen. In diesem Fall kann der Übertragungskern 5 verformt werden und die Gleiteigenschaft des Kolbens 7 kann durch die Verformung beeinflusst werden.
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Von daher ist das Zusammenbauspiel α zwischen dem Spitzenendabschnitt des Übertragungskerns 5 und der Wand der Konkavität 34 des Jochs 8 in Radialrichtung notwendig. Das Zusammenbauspiel α nimmt Toleranzschwankungen oder den axialen Spaltfehler des Statorkerns 6 zum Zeitpunkt des Zusammenbaus auf. Die Magnetismusübertragungsleistung wird jedoch gesenkt, wenn das Zusammenbauspiel α größer wird. Weiterhin sinkt die magnetische Anziehungsleistung des Kolbens 7. Darüber hinaus wird, wenn eine Schwankung in dem Spiel α in Radialrichtung erzeugt wird, eine Vorspannung des Magnetflusses erzeugt, wenn der Wicklung 2 Elektrizität zugeführt wird. In dem Kolben 7 tritt in Radialrichtung eine seitliche Kraft auf, und der Kolben 7 und der Statorkern 6 können an einer weichen Gleitbewegung gehindert werden.
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Daher ist an der äußeren Umfangsfläche des Übertragungskerns 5 der Ringkern 11 befestigt, der in magnetischer Kombination mit dem Übertragungskern 5 und dem Boden 8a des Jochs 8 ist. Der Ringkern 11 ist an dem Übertragungskern 5 angebracht, der nach hinten von der Wicklung 2 vorsteht.
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Der Vorspannabschnitt 13 liegt zwischen dem Ringkern 11 und dem Wicklungsaufnahmeharz 9 in Axialrichtung. Der Vorspannabschnitt 13 drückt den Ringkern 11 gegen den Boden 8a des Jochs 8 in Axialrichtung. Der Vorspannabschnitt 13 ist vorgesehen, eine Übertragung des Magnetflusses zwischen dem Ringkern 11 und dem Boden 8a des Jochs 8 sicherzustellen, indem Zwangskontakt des Ringkerns 11 mit dem Boden 8a des Jochs 8 hergestellt wird, auch wenn der Wicklung 2 keine Elektrizität zugeführt wird oder wenn die der Wicklung 2 zugeführte Elektrizitätsmenge gering ist.
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Der Ringkern 11 und der Vorspannabschnitt 13 werden nachfolgend näher erläutert. Der Ringkern 11 ist aus einem magnetischen Bauteil, beispielsweise einem ferromagnetischen Material wie Eisen, und hat eine Scheibenringform, die um den Außenumfang des Übertragungskerns 5 gesetzt ist. Der Ringkern 11 ist zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und dem Boden 8a des Jochs 8 in Axialrichtung gesehen angeordnet. Eine innere Umfangsfläche des Ringkerns 11 hat eine Zylinderfläche annähernd parallel zur äußeren Umfangsfläche des Übertragungskerns 5 mit einem geringfügigen Zusammenbauspiel dazwischen. Eine Abmessung der inneren Umfangsfläche des Ringkerns 11 in Axialrichtung ist etwas kürzer als ein Abstand zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und dem Boden 8a des Jochs 8 in Axialrichtung.
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Eine hintere Endfläche des Ringkerns 11, welche den Boden 8a befährt, hat Formübereinstimmung mit dem Boden 8a. Genauer gesagt, sowohl die vordere Endfläche des Bodens 8a für eine Anlage am Ringkern 11 als auch die hintere Endfläche des Ringkerns 11 sind eine ringförmige Ebene, welche im Wesentlichen senkrecht zur Längsmittelachse ist. Eine Abmessung eines hinteren Endabschnitts des Ringkerns 11 in Radialrichtung ist etwas kleiner als ein Abstand zwischen dem Übertragungskern 5 und einer inneren Umfangsfläche des Jochs 8 in Radialrichtung. Genauer gesagt, ein Spielbetrag zwischen einer Außenkante des hinteren Abschnitts des Ringkerns 11 und einer inneren Umfangsfläche des Jochs 8 wird etwas größer als das Spiel α zwischen dem Übertragungskern 5 und der Konkavität 34 in Radialrichtung gemacht.
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Der Ringkern 11 hat den Anbringabschnitt 12, an welchem der Vorspannabschnitt 13 angebracht ist. Der Anbringabschnitt 12 liegt an einer vorderen äußeren Umfangsfläche des Ringkerns 11 benachbart der Wicklung 2. Eine Abmessung des Ringkerns 11 in Axialrichtung ist nur an der äußeren Umfangsseite kurz gemacht. Der Anbringabschnitt 12 dient zur Aufnahme des Vorspannabschnitts 13 in einem Freiraum zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und dem Anbringabschnitt 12. Der Anbringabschnitt 12 hat eine Ringstufenform.
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Bei dieser Ausführungsform hat der Anbringabschnitt 12 die Ringform entlang des Gesamtumfangs an einer Vorderfläche des Ringkerns 11. Genauer gesagt, der Anbringabschnitt 12 hat eine Zylinderfläche 12a und eine Ringfläche 12b. Der Vorspannabschnitt 13 ist auf eine äußere Umfangsfläche der Zylinderfläche 12a gesetzt und ist in Axialrichtung in Kontakt mit der Ringfläche 12b. Die Zylinderfläche 12a und die Ringfläche 12b stehen annähernd senkrecht zueinander. Das heißt, der Ringkern 11 hat entlang der Axialrichtung gesehen einen L-förmigen Querschnitt. Eine Längsseite der L-Form des Ringkerns 11 liegt dem Boden 8a des Jochs 8 gegenüber und die andere Seite oder der andere Schenkel der L-Form liegt der äußeren Umfangsfläche des Übertragungskerns 5 gegenüber.
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Der Vorspannabschnitt 13 ist ein Ringbauteil und ist auf die äußere Umfangsfläche der Zylinderfläche 12a gesetzt. Wenn der Vorspannabschnitt 13 angebracht wird, wird der Vorspannabschnitt 13 zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und der Ringfläche 12b in Axialrichtung zusammengedrückt. Der Vorspannabschnitt 13 ist ein elastisches Bauteil, beispielsweise aus Gummi, oder ist eine Feder, welche zumindest in Axialrichtung elastisch verformbar ist. Genauer gesagt, der Vorspannabschnitt 13 ist bevorzugt ein elastisches Ringbauteil aus einem Harz oder Kunststoff, beispielsweise ein O-Ring oder ein scheibenförmiges Gummibauteil bestimmter Dicke, oder ist aus einem Metall, beispielsweise ein Wellenring oder eine Tellerfeder.
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Der Vorspannabschnitt 13 hat eine Innendurchmesserabmessung derart, dass der Vorspannabschnitt 13 auf die äußere Umfangsfläche des Anbringabschnitts 12 entsprechend der Zylinderfläche 12a gesetzt werden kann. Wenn der Vorspannabschnitt 13 unbelastet ist, ist eine Länge des Vorspannabschnitts 13 in Axialrichtung größer als ein Spielbetrag zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und der Ringfläche 12a des Anbringabschnitts 13 in Axialrichtung. Wenn der Vorspannabschnitt 13 zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und der Ringfläche 12a des Anbringabschnitt 12 in Axialrichtung zusammengedrückt wird, wird der Ringkern 11 in Richtung Boden 8a des Jochs 8 durch eine Rückstellkraft des Vorspannabschnitts 13 gedrückt.
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Bei der ersten Ausführungsform ist der Anbringabschnitt 12 nur an der vorderen und äußeren Umfangsseite des Ringkerns 11 definiert und der Vorspannabschnitt 13 wird auf den Anbringabschnitt 12 gesetzt. Daher kann die Abmessung der inneren Umfangsseite des Ringkerns 11 in Axialrichtung lang gehalten werden. Damit kann Gegenüberliegungsbereich, in welchem der Ringkern 11 und der Übertragungskern 5 einander überlappen, hinreichend sichergestellt werden. Das heißt, der Ringkern 11 kann genügend Durchlassfläche für den Magnetfluss haben und der Übertragungsbetrag des Magnetflusses kann hoch gehalten werden.
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Wie in 1B gezeigt, liegt der Vorspannabschnitt 13 zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und der Ringfläche 12b des Anbringabschnitts 12 in Axialrichtung. Somit kann die Gesamtabmessung des Linearmagneten 1 in Axialrichtung daran gehindert werden, durch die Abmessung des Vorspannabschnitts 13 länger zu werden. Somit kann die Gesamtabmessung des Linearmagneten 1 in Axialrichtung kurz gehalten werden.
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Der Linearmagnet 1 der ersten Ausführungsform wird an dem elektromagnetischen Hydrauliksteuerventil angebracht und der Vorspannabschnitt 13 wird zwischen dem Wicklungsaufnahmeharz 9 und dem Ringkern 11 in Axialrichtung angeordnet. Die Gesamtabmessung des Linearmagneten 1 kann kurz gehalten werden, ohne dass der Magnetfluss verringert wird. Somit kann das elektromagnetische Hydrauliksteuerventil flexibel in einem Fahrzeug eingebaut werden, beispielsweise für die elektronische Steuervorrichtung eines Automatikgetriebes.
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<Zweite Ausführungsform>
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Bezug nehmend auf 2 wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform beschrieben.
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Bei der ersten Ausführungsform liegt der hintere Endabschnitt des Übertragungskerns 5 in der Konkavität 34 des Bodens 8a des Jochs 8. Die Konkavität 34 ist ein wesentliches Bauteil zur Übertragung eines Magnetismus von der Wand der Konkavität 34 zum Übertragungskern 5 in Radialrichtung. Daher ist eine hohe Herstellungsgenauigkeit für die Konkavität 34 nötig. Da die Konkavität 34 durch Ausschneiden und Formen des Bodens 8a des Jochs 8 gebildet wird, werden durch die Bearbeitung der Konkavität 34 die Herstellungskosten für das Joch 8 erhöht.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird demgegenüber der Magnetfluss zwischen dem Joch 8 und dem Übertragungskern 5 über den Ringkern 11 übertragen. Das heißt, gemäß 2 ist die Konkavität oder Vertiefung 34 im Boden 8a des Jochs 8 nicht vorhanden. Der gesamte Boden 8a des Jochs 8 gegenüber dem Ringkern 11 und dem Statorkern 6 ist somit im Wesentlichen flach ohne eine Abstufung.
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Daher kann das Joch 8 die einfache Becherform ohne die Konkavität 34 haben. Somit kann das Joch 8 durch einen einfachen Fertigungsschritt, beispielsweise einen Pressvorgang, gebildet werden. Die Herstellungskosten für das Joch 8 sinken hierdurch und die Gesamtkosten für das Steuerventil mit dem Linearmagneten 1 können verringert werden.
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<Dritte Ausführungsform>
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Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Bei der ersten Ausführungsform hat der Anbringabschnitt 12 die Zylinderfläche 12a und die Ringfläche 12b, und der Ringkern 11 hat den L-förmigen Querschnitt. Der Anbringabschnitt 12 liegt zumindest an der vorderen und äußeren Umfangsseite des Ringkerns 11, um die Abmessung des Ringkerns 11 in Axialrichtung zu verkürzen. Die Formgebung des Anbringabschnitts 12 der ersten Ausführungsform ist jedoch nur ein Beispiel. Der Anbringabschnitt 12 kann auch eine andere Form haben; beispielsweise muss der Ringkern 11 nicht den L-förmigen Querschnitt haben.
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Bei der dritten Ausführungsform hat gemäß 3 der Anbringabschnitt 12 beispielsweise eine abgeschrägte Form. Eine Außendurchmesserabmessung des Anbringabschnitts 12 nimmt in Erstreckungsrichtung des Anbringabschnitts 12 nach vorne ab. Eine Kontaktfläche des Vorspannabschnitts 13, welche den Ringkern 11 kontaktiert, hat ebenfalls eine abgeschrägte Form entsprechend der abgeschrägten Form des Anbringabschnitts 12. Die Kontaktfläche ist an einer inneren und rückwärtigen Fläche des Vorspannabschnitts 13 definiert. Mit der dritten Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie mit der ersten Ausführungsform erreicht werden, wobei die dritte Ausführungsform auch mit der zweiten Ausführungsform kombinierbar ist.
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<Vierte Ausführungsform>
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Eine vierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben.
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Bei der ersten Ausführungsform haben der Anbringabschnitt 12 und der Vorspannabschnitt 13 jeweils eine geschlossene Ringform.
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Bei der vierten Ausführungsform ist sowohl der Anbringabschnitt 12 als auch der Vorspannabschnitt 13 in eine Mehrzahl von Teilen unterteilt. Beispielsweise kann sowohl der Anbringabschnitt 12 als auch der Vorspannabschnitt 13 in zwei Teile von jeweils Kurvenform unterteilt sein. Wenn der Anbringabschnitt 12 und der Vorspannabschnitt 13 in drei oder mehr Teile unterteilt sind, kann der Ringkern 11 an einer Verkippung gehindert werden. Weiterhin können die Teile des Anbringabschnitts 12 oder des Vorspannabschnitts 13 in gleichmäßigen Abständen liegen. Die Teile des Anbringabschnitts 12 oder des Vorspannabschnitts 13 können symmetrisch relativ zur Mittelachse oder zu einer sich in Radialrichtung erstreckenden Linie sein. Weiterhin kann sowohl der Anbringabschnitt 12 als auch der Vorspannabschnitt 13 jeweils C-Form haben. Das heißt, ein Teil der Ringform kann weggelassen werden.
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Wie in 4A gezeigt, sind drei Bestandteile des Anbringabschnitts 12 in dem Ringkern 11 definiert und liegen in Axialrichtung gesehen symmetrisch. Die drei Bestandteile können in gleichmäßigen Abständen von 120° liegen. Der Vorspannabschnitt 13 ist für jeden Bestandteil des Anbringabschnitts 12 vorgesehen.
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Mit der vierten Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie mit der dritten Ausführungsform erreicht werden. Die vierte Ausführungsform ist auch mit der zweiten oder dritten Ausführungsform kombinierbar.
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In obiger Ausführungsform ist der Linearmagnet 1 für ein Steuerventil eines Automatikgetriebes eingesetzt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei anderen Steuerventilen verwendet werden, welche nicht für ein Automatikgetriebe vorgesehen sind. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung bei einem Magnetventil verwendet werden, welches kein elektromagnetisches Hydrauliksteuerventil ist.
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Der Linearmagnet 1 wird zum Antrieb des Schieberventils bei den obigen Ausführungsformen verwendet. Alternativ kann der Linearmagnet 1 auch zum direkten oder indirekten Antreiben eines anderen Objekts verwendet werden, welches kein Ventil ist.
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Derartige Änderungen und Abwandlungen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
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Insoweit zusammenfassend weist somit ein Linearmagnet einen Vorspannabschnitt auf, um einen Ringkern in Richtung eines Bodens eines becherförmigen Jochs in Axialrichtung vorzuspannen. Der Ringkern hat einen Anbringabschnitt, an welchem der Vorspannabschnitt angebracht ist, und der Anbringabschnitt liegt nur an einer äußeren Umfangsseite des Ringkerns. Der Vorspannabschnitt verkürzt eine Abmessung des Ringkerns in Axialrichtung nur an der äußeren Umfangsseite und der Vorspannabschnitt liegt zwischen dem Anbringabschnitt des Ringkerns und einem Wicklungsaufnahmeharz zur Aufnahme einer Wicklung in Axialrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-144230 A [0002]
- JP 2006-307984 A [0007]
