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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator, welcher auf eine Ventilhebeeinstellvorrichtung einer internen Verbrennungsmaschine angewandt wird, und der durch eine elektromagnetische Kraft einen Ausgabepin betätigt.
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Es ist ein elektromagnetischer Aktuator bekannt, welcher ein bewegliches Teil beinhaltend einen Permanentmagneten durch eine elektromagnetische Kraft, die durch eine Spule erzeugt wird, bewegt, um dadurch einen Ausgabepin zu betätigen. Beispielsweise sind bei einem elektromagnetischen Aktuator, der in der beispielhaften
DE 20 2009 010 495 U1 offenbart ist, ein Permanentmagnet
24, Platten
22,
26, die an beiden Seiten des Permanentmagneten verbunden sind, und ein Schaft
28, der durch die Mittenlöcher des Permanentmagneten und durch beide Platten hindurchtritt, integral ausgebildet, um dadurch ein bewegliches Teil zu konstruieren. Auf der anderen Seite weist ein stationäres Teil, ein Axialloch, welches darin entlang einer Mittenachse eines Stators
16 ausgebildet ist, auf, um einen Spulenkern auszubilden. Der Schaft wird in dem Axialloch geführt und gleitend gehalten, wobei eine Mittenachse des beweglichen Teils positioniert wird. Ein Ausgabepin
10 ist bei einer Position positioniert, welche in Bezug auf die Mittenachse des beweglichen Teils exzentrisch ist, und wenn das bewegliche Teil nach vorne bewegt wird, dann wird der Ausgabepin durch die Platte
22 an der Vorderseite gedrückt und nach vorne bewegt.
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Bei dem elektromagnetischen Aktuator, der in der
DE 20 2009 010 495 U1 offenbart ist, wird der Permanentmagnet auf eine solche Art und Weise magnetisiert, dass beide Enden in der Axialrichtung unterschiedliche magnetische Polaritäten aufweisen, und dadurch werden beide Platten in entgegengesetzten magnetischen Polaritäten magnetisiert. Aus diesem Grund muss der Schaft aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet sein, um so zu verhindern, dass der Magnetismus einen Kurzschluss über den Schaft, der an den Permanentmagneten anschlägt, und die inneren peripheren Peripherieelemente der Löcher der beiden Platten entwickelt. Allerdings ist der Schaft aus dem nicht-magnetischen Material ausgebildet, sodass, wenn das bewegliche Teil nach vorne bewegt wird, die Übertragung des Magnetismus zwischen dem Permanentmagneten und dem Stator schnell verringert wird. Im Ergebnis wird ein Problem darin verursacht, dass eine Rückstellkraft, eine Anziehungskraft und eine induzierte elektromotorische Kraft nicht in ausreichender Art und Weise erzeugt werden kann.
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In der
DE 10 2012 106 824 A1 und der
JP 2014 -
20 260 A sind weitere elektromagnetische Stellvorrichtungen des Stands der Technik offenbart.
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Die vorliegende Offenbarung adressiert zumindest eines der vorliegenden Probleme. Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung einen elektromotorischen Aktuator vorzusehen, um eine geeignete Übertragung von Magnetismus zwischen einem Permanentmagneten und einem Stator sicherzustellen, wenn ein bewegliches Teil nach vorne bewegt wird.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein elektromagnetischer Aktuator vorgesehen, der für eine Ventilhebeeinstellvorrichtung angepasst ist, die einen Hebelbetrag eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer internen Verbrennungsmaschine einstellt. Der elektromagnetische Aktuator treibt einen Ausgabepin durch eine elektromagnetische Kraft an, und beinhaltet den Ausgabepin, einen plattenförmigen Permanentmagneten, einen Stator, eine Spule, einen Kompositschaft, eine Frontplatte und ein Joch. Der Ausgabepin ist vorgesehen, um fähig zu sein, sich relativ zu einer Nockenwelle der Ventilhebeeinstellvorrichtung zu bewegen, und dieser beinhaltet ein distales Endteil. Das distale Endteil, welches in Kontakt mit der Nockenwelle steht, wird in die Rückwärtsrichtung durch ein Drehmoment der Nockenwelle zurückgeschoben. Der Permanentmagnet ist solcherart magnetisiert, dass beide Enden des Permanentmagneten in dessen Axialrichtung unterschiedliche Popularitäten zueinander an einer Basisendseite des Ausgabepins aufweisen. Der Permanentmagnet bildet ein bewegliches Teil, welches zusammen mit dem Ausgabepin verschoben wird. Der Stator ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und ist an der entgegengesetzten Seite des Permanentmagneten zu dem Ausgabepin angeordnet. Der Stator beinhaltet ein Führungsloch in dessen Axialrichtung. Die Spule erzeugt ein Magnetfeld in einer entgegengesetzten Richtung zu einem Magnetfeld des Permanentmagneten, wenn dieser erregt ist, und erzeugt eine abstoßende Kraft zwischen dem Stator und dem Permanentmagneten. Der Kompositschaft beinhaltet ein Schaftteil und ein rückwärtiges Plattenteil, welche integral aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet sind, und diese bilden das bewegliche Teil. Das Schaftteil ist gleitend in dem Führungsloch des Stators aufgenommen. Zumindest ein Teil des Schaftteils überlappt mit dem Stator über einem Bereich der Verschiebung des beweglichen Teils von einer rückwärtigen Schranke zu einer vorwärtigen Schranke des beweglichen Teils. Der rückwärtige Plattenteil ist mit dem Permanentmagneten an der Spulenseite des Permanentmagneten verbunden. Die Frontplatte ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und ist mit dem Permanentmagneten an der Ausgabepinseite des Permanentmagneten verbunden, um das bewegliche Teil zu bilden. Die Vorderplatte bzw. Frontplatte weist einen äußeren Durchmesser auf, welcher größer ist, als der äußere Durchmesser des Permanentmagneten. Das Joch ist in einer zylindrischen Form aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und bildet einen Magnetkreis, welcher durch den Stator, und die Frontplatte hindurchtritt.
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Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, welche in Bezug auf die beiliegende Zeichnung getätigt wurde. Es zeigt/es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht, welche an einer Linie I-C1 - C2 - I in 3 vorgenommen wurde, wenn Strom nicht durch einen elektromagnetischen Aktuator hindurchgeleitet wird; und dies gemäß einer Ausführungsform;
- 2 eine Teilansicht, wenn ein Strom durch eine erste Spule des elektromagnetischen Aktuators hindurchgeleitet wird, der in 1 gezeigt ist;
- 3 eine ebene Ansicht, wenn dies aus einer Richtung betrachtet wird, die durch einen Pfeil III in den 1 und 2 angegeben ist;
- 4 eine Seitenansicht, wenn dies aus einer Richtung betrachtet wird, die durch einen Pfeil IV in 1 angegeben ist;
- 5 eine schematische Teilansicht, wenn der elektromagnetische Aktuator gemäß der Ausführungsform in einer Konstruktion eines 1-Pintyps dargestellt wird;
- 6A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, der durch VI in 5 gezeigt ist, wobei dies den Abschnitt zeigt, welcher noch nicht gecrimpt ist;
- 6B eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, der durch VI in 5 gezeigt ist, wobei der Abschnitt gezeigt ist, welcher gecrimpt ist;
- 7 eine schematische Teilansicht eines elektromagnetischen Aktuators eines Vergleichsbeispiels; und
- 8 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, der durch VIII in 7 gezeigt ist.
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Nachstehend wird ein elektromagnetisches Aktuator gemäß einer Ausführungsform auf der Basis der Zeichnung beschrieben werden. Der elektromagnetische Aktuator ist auf eine Ventilhebeeinstellvorrichtung angewandt, welche den Hebebetrag eines Einlassventils oder eines Auslassventils einer internen Verbrennungsmaschine einstellt.
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Eine Konstruktion eines elektromagnetischen Aktuators einer Ausführungsform wird auf der Basis der 1 bis 6 beschrieben werden. So wie dies in 1 bis 4 gezeigt ist, ist der elektromagnetische Aktuator 20 der vorliegenden Ausführungsform ein elektromagnetischer Aktuator eines „2-Pintyps“ und betätigt beide der zwei Ausgangspins 601, 602 zu einer Nockenwelle 84 einer Ventilhebeeinstellvorrichtung.
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Um die zwei Ausgabepins 601, 602 individuell zu betätigen weist der elektromagnetische Aktuator 20 zwei Sätze von stationären Teilen 231, 232 auf, welche jeweils Spulen 311, 312 und dergleichen beinhalten, und ebenso jeweils zwei Sätze von beweglichen Teilen 241, 242, welche Permanentmagneten 401, 402 und dergleichen beinhalten. Daher sind mit der Ausnahme eines Teils der ausbildenden Elemente, welche gemeinsam vorgesehen sind, die meisten der ausbildenden Elemente jeweils doppelt vorgesehen. Allerdings, wenn die Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, ist es nicht notwendig, zwischen diesen beiden Sätze zu unterscheiden, sodass die ausbildenden Elemente von der gleichen Art im Kern mit dem gleichen zweistelligen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Allerdings, um einen Betrieb des elektromagnetischen Aktuators 20 des 2-Pintyps zu beschreiben, wird ein Bezugszeichen eines speziellen Elements eine Zahl „1“ oder „2“ aufweisen, die als eine dritte Stelle zum Zweck der Unterscheidung angehängt ist. Ferner wird ein Element, welches die Zahl „1“ an dem Ende des Bezugszeichens aufweist, das Wort „erstes“ aufweisen, welches bei dem entsprechenden Namen vorgestellt ist, wobei ein Element, welches die Zahl „2“ an dem Ende des Bezugszeichens aufweist, das Wort „zweites“ aufweisen, welches bei dessen Namen vorgestellt ist. Genauer gesagt, wird für fünf Elemente „der stationären Teile 231, 232“, „der beweglichen Teile 241, 242“, „die Spulen 311, 212“, „die Permanentmagneten 401, 402“, und „die Ausgabepins 601, 602“, welche vorstehend beschrieben sind, eine Unterscheidung zwischen einem „ersten Element“ und einem „zweiten Element“ durch die Zahl „1“ oder durch die Zahl „2“ bei der dritten Stelle des Bezugszeichens der 1 bis 4 getätigt. Zusätzlich wird für das Joch das Ganze des Jochs als „ein Joch 35“ bezeichnet, und ein Teil der Abdeckung der ersten Spule 311 wird als ein „erstes Jochteil 351“ bezeichnet, um das erste stationäre Teil 231 zu konstruieren, wobei ein Teil der Abdeckung der zweiten Spule 312 als „ein zweites Jochteil 352“ bezeichnet werden wird, um das zweite stationäre Teil 232 zu konstruieren.
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Im Gegensatz zu den 1 bis 4 ist die 5 ein Diagramm, welches schematisch nur eine Seite darstellt, welche aus der Schnittansicht herausgenommen wurde, um den Betrieb des elektromagnetischen Aktuators 20 im Detail zu beschreiben. Ferner zeigt die 5, dass die Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform ebenso auf einen elektromagnetischen Aktuator eines „1-Pintyps“ angewandt werden kann, wobei dieser einen einzelnen Ausgabepin 60 betätigt. Bei den 5 und 6, wobei letztere eine teilweise Schnittansicht der 5 ist, werden alle Bezugszeichen für die fünft Elemente, die vorstehend beschrieben sind, das Bezugszeichen „1“ oder „2“ nicht an einem Ende dessen vorweisen. Ferner ist bei den folgenden Sätzen bei den Beschreibungen der Elemente, die den zwei Sätzen der Elemente gemeinsam sind, die Zahl „1“ oder „2“ nicht bei dem Ende von jedem Bezugszeichen der Elemente vorhanden.
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Ferner wird bei dem technischen Begriff, der für die Beschreibung einer Betätigung oder einer Positionsbeziehung verwendet wird, wenn der Ausgabepin 60 in eine Richtung getätigt wird, die in die Nähe der Nockenwelle 94 gelangt, dies so bezeichnet, dass der Ausgabepin 60 „nach vorne bewegt wird“, wobei, wenn der Ausgabepin 60 in eine Richtung betätigt wird, die von der Nockenwelle 94 wegführt, die ist derart bezeichnet, dass der Ausgabepin 60 „nach hinten bzw. rückwärts bewegt wird“. 1 zeigt einen Zustand, wobei sowohl der erste Ausgabepin 601 als auch der zweite Ausgabepin 602 sich bei den rückwärtigen Schranken bzw. Grenzen befinden, und 2 zeigt einen Zustand, bei dem sich der erste Ausgabepin 601 an einer vorwärtigen Grenze bzw. Schranke befindet, und wo der zweite Ausgabepin 602 sich an einer rückwärtigen Schranke bzw. Grenze befindet. Ferner wird ein Endteil einer Seite an der Nockenwelle 94 des Ausgabepins 60 als ein Spitzenendteil 64 bezeichnet, wobei ein Endteil, welches zu dem Spitzenende 64 entgegengesetzt angeordnet ist, als ein Basisendteil 61 bezeichnet werden wird.
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Die gesamte Konstruktion der Ventilhebeeinstellvorrichtung ist allgemein bekannt, sodass eine Zeichnung und die detaillierte Beschreibung der Ventilhebeeinstellvorrichtung weggelassen werden. Wenn die Nockenwelle 94, bei welcher eine Rotationsachse Ax ist, gedreht wird, und wenn der Ausgabepin 60 einen kurzen Radius Ra auf dessen Seite gegenüberliegt, weist der elektromagnetische Aktuator einen Strom auf, der durch die Spule 31 hindurchgeleitet wird, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wobei dadurch der Ausgabepin 60 durch die elektromagnetische Kraft vorwärts bewegt wird.
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Auf der anderen Seite, wenn die Nockenwelle 94 in einer solchen Art und Weise gedreht wird, dass die Seite eines langen Radius Rb dem Ausgabepin 60 in einem Zustand gegenüberliegt, wo das spitze Endteil 64 des Ausgabepins 60 an der Nockenwelle 94 anschlägt, dann wird der Ausgabepin 60 zurück in eine Rückwärtsrichtung durch das Drehmoment der Nockenwelle 94 gedrückt. Bei diesem Zeitpunkt wird der Ausgabepin 60 zurück auf eine Position eines Rückzughubs Lu zurückgedrückt, und dann wird dieser zurück von der Position des Rückzughubs Lu zu der rückwärtigen Grenze durch eine Magnetkraft des Permanentmagneten 40 des elektromagnetischen Aktuators selbst bewegt.
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Nachfolgend wird eine detaillierte Konstruktion des elektromagnetischen Aktuators beschrieben werden. Der elektromagnetische Aktuator wird generell in das stationäre Teil 23, das an einem Maschinenkopf oder dergleichen fixiert ist (in der Zeichnung nicht näher dargestellt), in das bewegliche Teil 24, welches in der Axialrichtung vorwärts und zurückbewegt wird, und den Ausgabepin 60 unterteilt. Hier wird bei der vorliegenden Beschreibung angenommen, dass der Ausgabepin 60 nicht Teil des beweglichen Teils 24 ist, sondern, dass dieser ein getrenntes bzw. separates Teil ist.
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Das erste stationäre Teil 231 und das erste bewegliche Teil 241 sind koaxial mit der ersten Spulenachse C1 vorgesehen, wobei das zweite stationäre Teil 232 und das zweite bewegliche Teil 242 koaxial mit einer zweiten Spulenachse C2 vorgesehen sind. Auf der anderen Seite sind eine erste Pinachse PI des ersten Ausgabepins 601 und eine zweite Pinachse P2 des zweiten Ausgabepins 602 jeweils exzentrisch zu einer Mitte des elektromagnetischen Aktuators 20 in Bezug auf die erste Spulenachse C1 und die zweite Spulenachse C2 vorgesehen. Daher ist ein Pitch zwischen der ersten Pinachse PI und der zweiten Pinachse P2 kürzer als ein Pitch zwischen der ersten Spulenachse C1 und der zweiten Spulenachse C2.
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Das stationäre Teil 23 beinhaltet die Spule 31, den Stator 23, das Joch 35, und dergleichen. Diesbezüglich sind die Konstruktionen eines Spulenkörpers, welcher aus einem Harz hergestellt ist, und um welchen eine Wicklung der Spule 31 gewickelt ist, und ein Harzformteil, welches um die Spule 31 geformt ist, um eine elektrische Isolation vorzusehen, allgemein bekannt, und deshalb kann eine nähere Erläuterung dieser weggelassen werden. Ein Verbinderteil 27 ist an einer Seite vorgesehen, die in Bezug auf die Spule 31 zu dem beweglichen Teil 24 entgegengesetzt angeordnet ist. Wenn die Spule 31 einen Strom aufweist, der von einer externen Leistungsversorgung durch diese über einen Anschluss des Verbinderteils 24 durchgeleitet wird, dann erzeugt die Spule 31 ein Magnetfeld. Der Betrieb der elektromagnetischen Kraft, die durch das Magnetfeld erzeugt wird, wird später näher beschrieben werden. Im Hinblick auf dies wird eine Teilansicht des Verbinderteils 27 in den 1 und 2 weggelassen werden.
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Der Stator 32 ist aus einem weichmagnetischen Material vorgesehen, und dieser ist an einem der Basisendseite des Ausgabepins 60 in Bezug auf den Permanentmagneten 40 vorgesehen. Das meiste des Stators 32 ist an dem radial Inneren der Spule 31 vorgesehen, und dies funktioniert als ein Spulenkern. Der Stator 32 weist ein entgegengesetztes Teil 34 auf, welches an einem Endteil des beweglichen Teils 24 bzw. an dessen Seite vorgesehen ist, wobei das entgegengesetzte Teil 34 einen Vergleichsweise großen Außendurchmesser aufweist, und dieses entgegengesetzt zu dem Teil der rückwärtigen Platte 43 eines Kompositschafts 41 über einen weiten Bereich angeordnet ist. Ferner weist der Stator 32 ein Führungsloch 33 auf, welches darin in einer Axialrichtung ausgebildet ist, wobei das Führungsloch 33 an einer Seite des entgegengesetzten Teils 34 geöffnet ist.
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Das Joch 35 ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und dieses ist als Ganzes in einer zylindrischen Form ausgebildet, um zwei Sätze von Spulen 311, 312 zu umgeben. Von dem Joch 35 ist das erste Jochteil 351 annähernd koaxial mit der ersten Spule 311 und dem ersten beweglichen Teil 241 ausgebildet, wobei das zweite Jochteil 352 annähernd koaxial mit der zweiten Spule 312 und dem zweiten beweglichen Teil 242 ausgebildet ist. Das Joch 35 schlägt an den Stator 32 an einer Seite an bzw. kommt diesem Nahe, wo eine Seite angeordnet ist, die dem gegenüberliegenden Teil 34 des Stators 32 entgegengesetzt ist, wobei der Magnetismus zwischen dem Joch 35 und dem Stator 32 übertragen wird.
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Eine Bewegungskammer 30 in welcher sich die beweglichen Teil 241, 242 bewegen können, ist im Inneren des Jochs 35 ausgebildet. Bei einem Axialbereich der Bewegungskammer 30 ist eine innere periphere Wand 36 des Jochs 35 annähernd in der Form eines geraden Zylinders ausgebildet, das heißt, auf eine solche Art und Weise, dass ein Innendurchmesser der inneren peripheren Wand 36 annähernd konstant ist, und dass die diese im Allgemeinen entgegengesetzt zu einer äußeren peripheren Wand der Frontplatte 45 angeordnet ist, wobei die Frontplatte 45 später genauer beschrieben werden wird. Allerdings ist die innere periphere Wand 36 an einem Verbindungsteil 355 des ersten Jochteils 351 und des zweiten Jochteils 352 ausgeschnitten. Um dies mit der Aussparung an der inneren peripheren Wand 36 auszutarieren, sind Ausschnittsteile 353, 354 an einer Seite ausgebildet, die über die Spulenachse C1, C2 entgegengesetzt zu dem Verbindungsteil 355 angeordnet sind. Bei einem Abschnitt, mit Ausnahme für die Ausschnittsteile 351, 354, und dem Verbinderteil 355, bildet das Joch 35 einen Magnetkreis aus, welcher durch den Stator 32 und die Frontplatte 45 hindurchtritt. Ferner weist das Joch 35 ein Kragenteil 39 auf, welches an einem Öffnungsteil an einer Seite einer Hülse 70 dessen ausgebildet ist.
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Die Hülse 70 ist aus einem magnetischen Material ausgebildet, und beinhaltet ein Basisteil 71 und ein Zylinderteil 73. Eine Endfläche 72 an der Seite der Spule 31 des Basisteils 71 ist gegenüberliegend zu einer Frontendoberfläche 457 der Frontplatte 45 angeordnet (siehe 5). Das Zylinderteil 73 steht aus dem Basisteil 71 hervor, und weist eine spitze Endoberfläche 74 auf, die gegenüberliegend zu der Nockenwelle 94 ausgebildet ist. Das Zylinderteil 73 weist Durchgangslöcher 75 auf, die darin parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Durchgangslöcher 75 zwei Ausgabepins 601, 602 aufweisen, die dort hindurch treten.
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Als nächstes wird das bewegliche Teil 24 beschrieben werden. Das bewegliche Teil 24 beinhaltet den Permanentmagneten 40, den Kompositschaft 41, die Frontplatte 45, und ein Bindungselement 51, und wobei sich dieser Teil als ein Körper bewegt. Der Permanentmagnet 40 ist in der Form einer Platte ausgebildet, dessen Querschnittsform in der Radialrichtung ein Kreis ist. So wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, ist beispielsweise ein erster Permanentmagnet 401 axial in einer solchen Art und Weise magnetisiert, dass eine Seite des rückwärtigen Plattenteils 43 ein Nordpol ist und dass eine Seite der Frontplatte 45 ein Südpol ist. Im Gegenteil dazu, ist der zweite Permanentmagnet 402 in einer Axialrichtung in einer solchen Art und Weise magnetisiert, dass eine Seite des rückwärtigen Plattenteils 43 ein Südpol ist und, dass eine Seite der Frontplatte 45 ein Nordpol ist. In diesem Zusammenhang können die benachbarten Permanentmagneten 401, 402 die magnetischen Pole derart aufweisen, dass diese in der gleichen Richtung angeordnet sind.
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Der Kompositschaft 41 ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und weist das Schaftteil 42 und das rückwärtige Plattenteil 43 auf, welche integral ausgebildet sind. Das Schaftteil 42 ist gleitend in dem Führungsloch 33 des Stators 32 aufgenommen. Wenn das bewegliche Teil 24 bewegt wird, dann wird das Schaftteil 42 durch das Führungsloch 33 geführt, und daher ist das bewegliche Teil 24 gerade positioniert und wird entsprechend bewegt. So wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, überlappt zumindest ein Abschnitt des Schaftteils 42 mit dem Stator 32 in einem Bewegungsbereich von der rückwärtigen Grenze zu der vorwärtigen Grenze des beweglichen Teils 24. Ferner weist das Schaftteil 42 ein Ventilationsloch 425 auf, welches darin ausgebildet ist, wobei das Ventilationsloch 425 durch das Schaftteil 42 in der Axialrichtung hindurchtritt.
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Das rückwärtige Plattenteil 43 ist annähernd in einem rechten Winkel zu dem Schaftteil 42 gebogen und wird in einer radial nach außen gerichteten Richtung expandiert und ist mit dem Permanentmagneten 40 an der Seite der Spule 31 des Permanentmagneten 40 verbunden. Die Formplatte 45 ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet und ist mit dem Permanentmagneten 40 an der Seite des Ausgabepins 60 des Permanentmagneten 40 verbunden. Bei einem Fall, bei dem der erste Permanentmagnet 401 Magnetpole aufweist, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise angeordnet sind, wird das rückwärtige Plattenteil 43 als der Nordpol bezeichnet und die Frontplatte 45 wird als der Südpol bezeichnet.
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So wie dies in 5 gezeigt ist, wird eine Endfläche der Seite der Spule 31 des rückwärtigen Plattenteils 43 als eine rückwärtige Endfläche 433 bezeichnet, wobei eine Endfläche an der Seite der Hülse 70 der Frontplatte 45 als die Frontendfläche 457 bezeichnet wird. Ferner wird eine Endfläche an der Seite des Permanentmagneten 40 des rückwärtigen Plattenteils 43 als eine Verbindungsoberfläche 434 bezeichnet, wobei eine Endfläche an der Seite des Permanentmagneten 40 der Frontplatte 45 als eine Verbindungsoberfläche 454 bezeichnet wird. Ferner weisen der Permanentmagnet 40 und die Frontplatte 45 Kommunikationslöcher 405, 455 auf, die in den Mittenabschnitten dieser ausgebildet sind, wobei die Kommunikationslöcher 405, 455 mit dem Ventilationsloch 425 in Verbindung stehen.
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Das Bindungselement 51 wird in Bezug auf die 6A und 6B beschrieben werden. Das Bindungselement ist über die äußere periphere Wand 436 des rückwärtigen Plattenteils 43 und die äußere periphere Wand 456 der Frontplatte 45 gecrimpt, wobei dadurch das rückwärtige Plattenteil 43 des Kompositschafts 41, der Permanentmagnet 40 und die Frontplatte 45 befestigt bzw. fixiert werden. Um einen magnetischen Kurzschluss davor einzuschränken, dass dieser zwischen dem rückwärtigen Plattenteil 43 und der Frontplatte 45 hergestellt wird, ist das Bindungselement 51 aus einem nicht magnetischen Material ausgebildet. In diesem Zusammenhang zeigt eine Luke bzw. rechteckige Form der gestrichelten Linien in einem Querschnitt des Bindungselements 51 das nicht magnetische Material.
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Eine Form des Bindungselements 51, welches noch nicht gecrimpt ist, ist in 6A gezeigt, und eine Form des Bindungselements 51, welches gecrimpt ist, ist in 6B gezeigt. Das Bindungselement 51 weist ein Hauptteil 510 auf, welches in einer Höhenrichtung in der Mitte angeordnet ist und welches vergleichsweise dick ist und dieses weist Biegeteile 513, 515 auf, welche an beiden Seiten des Hauptteils 510 ausgebildet sind und welche dünn sind. Ferner weisen die äußere periphere Wand 436 des rückwärtigen Plattenteils 43 und die äußere periphere Wand 456 der Frontplatte 45 Eckenteile an der Seite, die dem Permanentmagneten 40 entgegengesetzt ist, auf, die angeschrägt sind.
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Das Hauptteil 510 ist zwischen der Verbindungsfläche 434 des rückwärtigen Plattenteils 43 und der Verbindungsfläche 454 der Frontplatte 45 ohne ein Spiel eingefügt. Die Biegeteile 513, 515 werden in einer radial nach innen gerichteten Richtung in diesem Zustand von einer radial äußeren Richtung hineingepresst, wobei diese in einer solchen Art und Weise gecrimpt werden, dass diese an die äußeren peripheren Wände 436 des rückwärtigen Plattenteils 43 und die äußeren peripheren Wände 456 der Frontplatte 45 anstoßen. Bei diesem Zeitpunkt werden die gecrimpten gebogenen Teile 513, 515 in den Räumen aufgenommen, die durch das Anschrägen der äußeren peripheren Wände 436, 456 ausgebildet werden, so dass vermieden wird, dass die gecrimpten gebogenen Teile 513, 515 von der rückwärtigen Endoberfläche 433 und der vorderen Endfläche 457 jeweils hervorstehen. In diesem Zusammenhang stellt jede der 5 und 6 einen axialen Querschnitt in einer willkürlichen Richtung dar, und es ist nicht erforderlich, dass das Bindungselement 51 an der gesamten Peripherie des beweglichen Teils 24 vorgesehen ist. In anderen Worten muss das Bindungselement 51 nur bei zumindest einem Abschnitt in einer peripheren Richtung vorgesehen sein.
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Der Ausgabepin 60 ist durch das Durchgangsloch 75 der Hülse 70 in der Pinachse P gleitend durchgeführt angeordnet, wobei diese in Bezug auf die Spulenachse C exzentrisch angeordnet ist. Der Ausgabepin 60 der vorliegenden Ausführungsform ist aus dem weichmagnetischen Material ausgebildet, und ist als ein Teil ausgebildet, dass getrennt zu dem beweglichen Teil 24 angeordnet ist, und dieses weist dessen Basisendteil 61 auf, welches durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 40 zu der vorderen Endfläche 457 der Frontplatte 45 angezogen wird. Der Ausgabepin 60 mit dem Basisendteil 61, welches zu der Frontplatte 45 angezogen wird, wird nach vorne bewegt, wenn das bewegliche Teil 24 nach vorne bewegt wird.
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Eine Bewegung des beweglichen Teils 24 wird hauptsächlich in Bezug auf die 5 beschrieben werden und dies wird weiter mit Bezug auf das erste bewegliche Teil 241 beschrieben, welches in den 1 und 2 gezeigt ist. In 5 wird die Bewegung des beweglichen Teils 24 in einem Fall durch ein Beispiel gezeigt werden, bei dem der Permanentmagnet 40 in einer solchen Art und Weise magnetisiert ist, dass eine Seite des rückwärtigen Plattenteils 43 der Nordpol ist und das eine Seite der Frontplatte 45 der Südpol ist. Allerdings, sogar in einem Fall, bei dem der Permanentmagnet 40 in einer Art und Weise magnetisiert ist, die entgegengesetzt zu der 5 ist, wird das bewegliche Teil 24 in der gleichen Art und Weise bewegt. So wie dies in 5 gezeigt ist, wird ein magnetischer Fluss des Permanentmagneten 40 zu dem Stator 32 über zwei Magnetpfade eines Pfads ϕMd übertragen, welche direkt zu einer entgegengesetzt angeordneten Teilendfläche 340 des Stators 32 von der rückwärtigen Endfläche 433 des rückwärtigen Plattenteils 43 geht, und eines Pfads ϕMs, welcher zu einer Innenwand des Führungslochs 33 durch das Schaftteil 42 führt.
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Bei einem Zustand, der in 1 gezeigt ist, wo der Strom nicht durch die Spule 31 hindurchgeleitet wird, wird eine magnetische Anziehungskraft in dem direkten Pfad ϕMd ein Maximum und das bewegliche Teil 24 wird an der rückwärtigen Grenze gehalten, bei welcher das rückwärtige Plattenteil 43 an das entgegengesetzte Teil 34 des Stators 32 anschlägt. Die magnetische Anziehungskraft ist zumindest in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass diese das bewegliche Teil 24 zu der rückwärtigen Grenze von der Position des Rückzughubs Lu angezogen wird. Auf diese Weise, so wie dies durch die unterbrochene Linie durch einen Pfeil mit dem Zeichen ϕM in 5 angegeben ist, wird ein magnetischer Kreis in einer Route von: „dem Nordpol des Permanentmagneten 40 → dem rückwärtigen Plattenteil 43 (→ dem Schaftteil 42) → dem Stator → dem Joch 35 -> der Frontplatte 45 → dem Südpol des Permanentmagneten 45“.
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Bei diesem magnetischen Kreis kann ein Spalt zwischen der inneren peripheren Wand 36 des Jochs 35 und der äußeren peripheren Wand 46 der Frontplatte 45 in einer solchen Art und Weise eingestellt werden, dass der magnetischen Spalt so klein wie möglich eingestellt ist. Auf der anderen Seite ist es erforderlich, dass ein Spalt zwischen der inneren peripheren Wand 36 des Jochs 35 und dem rückwärtigen Plattenteil 43 und dem Permanentmagneten 40 in einer solchen Art und Weise eingestellt wird, dass ein magnetischer Spalt größer eingerichtet ist, so dass verhindert wird, dass der Magnetismus einen Kurzschluss ausbildet. Aus diesem Grund ist ein Außendurchmesser der Frontplatte 45 größer als ein Außendurchmesser des Permanentmagneten 40 erstellt.
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Wenn der Strom durch die Spule 31 geleitet wird, erzeugt die Spule 31 ein Magnetfeld in einer Richtung, die dem Magnetfeld des Permanentmagneten 40 entgegengesetzt ist. Beispielsweise bei einem Fall, bei dem der Permanentmagnet 50 dessen Magnet Pole aufweist, dass diese so wie in 5 angeordnet sind. Erzeugt die Spule ein Magnetfeld, bei welchem die Seite des Verbinderteils 27 des Stators 32 der Südpol ist, und bei welchem die Seite des entgegengesetzten Teils 34 der Nordpol ist. In anderen Worten, wenn eine Richtung, in welcher die Wicklung der Spule 31 gewickelt ist und eine Richtung, in welcher der Strom durch die Spule 31 hindurchgeleitet wird in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass ein Magnetfeld erzeugt wird. Dann werden das rückwärtige Plattenteil 43 und das entgegengesetzte Teil 34 des Stators 32 derart eingerichtet, dass diese den gleichen Pol aufweisen, so dass eine abstoßende Kraft als eine elektromagnetische Kraft zwischen der rückwärtigen Endfläche 433 des rückwärtigen Plattenteils 43 und der Endfläche des entgegengesetzten Teils 340 des Stators 32 erzeugt wird. Das bewegliche Teil 24 wird von der rückwärtigen Grenze bzw. Schwelle durch die abstoßende Kraft nach vorne bewegt. Dann wird der Ausgabepin 60 zusammen mit dem beweglichen Teil nach vorne bewegt.
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Beispielsweise, wenn der Strom durch die erste Spule 311 geleitet wird, so wie dies in 2 gezeigt ist, wird der erste Ausgabepin 601 nach vorne bewegt. In ähnlicher Weise, wenn der Strom durch die zweite Spule 312 durchgeleitet wird, dann wird der zweite Ausgabepin 602 nach vorne bewegt. Auf diese Weise schaltet der elektromagnetische Aktuator 20 zwischen den Spulen 311, 312, durch welche der Strom hindurchgeleitet wird, wobei dadurch selektiv jeder der zwei Ausgabepins 601, 602 bewegt wird. Wenn das bewegliche Teil 24 bewegt wird und daher die vordere Endfläche 457 der Frontplatte 45 näher zu der Endfläche 72 der Hülse 70 bewegt wird, so wie dies in 2 gezeigt ist, schlagen die vordere Endfläche 457 und die Endfläche 72 der Hülse 70 aneinander durch die magnetische Anziehungskraft an, wobei das bewegliche Teil 24 an der vorwärtigen Schranke gehalten wird.
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Wenn das bewegliche Teil 24 bewegt wird, so wies sich die rückwärtige Endfläche 433 des rückwärtigen Plattenteils 43 weiter von der Endfläche des entgegengesetzten Teils 340 des Stators getrennt wird, verringert sich die abstoßende Kraft des direkten Pfads ϕMd schnell. Auf der anderen Seite überlappt bei dem Pfad ϕMs durch das Schaftteil 42 zumindest ein Abschnitt des Schaftteils 42 mit dem Stator 32 in dem Bewegungsbereich von der rückwärtigen Schranke zu der vorwärtigen Schranke des beweglichen Teils 24, so dass die Verringerung bei der abstoßenden Kraft um einen vergleichsweise kleinen Betrag reduziert werden kann.
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Ferner, während der Ausgabepin 60 durch das Drehmoment der Nockenwelle 94 zurückgedrückt wird, und nachdem der Ausgabepin 60 zurückgedrückt ist, sogar falls die rückwärtige Endfläche 433 des rückwärtigen Plattenteils 43 von der Endfläche des entgegengesetzten Teils 340 des Stators 32 getrennt wird, wird die magnetische Anziehungskraft zwischen der rückwärtigen Endfläche 433 und der Endoberfläche des entgegengesetzten Teils 340 über den Pfad ϕMs des Schaftteils 42 übertragen. Ferner, wenn das bewegliche Teil 24 bewegt wird, kann Luft frei zwischen dem Führungsloch 33 und der Bewegungskammer 30 durch das Ventilationsloch 425 und die Kommunikationslöcher 404, 455 zirkuliert werden.
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Der Effekt des elektromagnetischen Aktuators 20 der vorliegenden Ausführungsform wird im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel beschrieben werden, welches in den 7 und 8 gezeigt ist. Die 7 und 8 entsprechen jeweils den 5 und 6 der vorliegenden Ausführungsform. Bei diesem Vergleichsbeispiel ist ein Modus mit drei unterschiedlichen Punkten zu der vorliegenden Ausführungsform zum Zweck der Erläuterbarkeit vorgeschlagen.
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Erstens weist ein elektromagnetischer Aktuator 209 des Vergleichsbeispiels, welches in 7 gezeigt ist, nicht den Kompositschaft 41 auf, sondern weist dieser einen Schaft 49 auf, welcher aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist und dieser weist eine rückwärtige Platte 44 auf, welche aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist. Der Schaft 49 wird in die rückwärtige Platte 44, den Permanentmagneten 40 und die Passlöcher 449, 409, 459, welche koaxial in der Mitte der th Fronplatte 45 ausgebildet sind, in dieser Reihenfolge eingefügt, wobei dadurch diese Teile integral kombiniert werden, wobei das bewegliche Teil 249 konstruiert wird. Der Schaft 49 muss aus einem nicht magnetischen Material ausgebildet sein, um so den Magnetismus der rückwärtigen Platte 44 und den Magnetismus der Frontplatte 45 davor abzuhalten einen Kurzschluss auszubilden.
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Zweitens ist der Schaft 49 ein solides Teil und weist kein Ventilationsloch auf, welches darin ausgebildet ist, wobei das Ventilationsloch durch den Schaft 49 in der Axialrichtung hindurchtritt.
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Drittens sind die äußeren peripheren Wände der rückwärtigen Platte 44 und die Frontplatte 45 durch Schweißen mittels eines Schweißelements 56 fixiert, welches aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist. In 8 bezeichnet ein Bezugszeichen 564 ein Schweißteil des geschweißten Elements 56 und der rückwärtigen Platte 44, wobei ein Bezugszeichen 565 ein Schweißteil des geschweißten Elements 56 und der Frontplatte 45 bezeichnet.
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Die jeweiligen unterschiedlichen Punkte werden als ein Vergleich der vorliegenden Ausführungsform mit dem Vergleichsbeispiel beschrieben werden. (1) Bei dem elektromagnetischen Aktuator 209 des Vergleichsbeispiels ist der Schaft 49 aus dem nicht magnetischen Material ausgebildet, daher wird der Magnetismus nicht durch den Schaft 49 übertragen. In anderen Worten ist ein Pfad, bei welchem der Magnetismus von der rückwärtigen Platte 44 zu dem Stator 32 übertragen wird, nur der direkte Pfad ϕMd. Daher, wenn das bewegliche Teil 249 nach vorne bewegt wird, wird der übertragene Magnetismus schnell verringert. Im Ergebnis können die abstoßende Kraft, die anziehende Kraft und die induzierte elektromagnetische Kraft nicht in ausreichender Art und Weise erzeugt werden.
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Im Gegensatz dazu ist bei dem elektromagnetischen Aktuator 20 der vorliegenden Ausführungsform das Schaftteil 42 und das rückwärtige Plattenteil 43 integral aus dem weichmagnetischen Material ausgebildet, so dass der Magnetismus von dem rückwärtigen Plattenteil 43 zu dem Stator 32 durch beide magnetische Pfade des direkten Pfades ϕMd und des Pfades ϕMs übertragen wird, wobei letzterer durch das Schaftteil 42 hindurchtritt. Ferner überlappt zumindest ein Abschnitt des Schaftteils 42 mit dem Stator 32 in dem Bewegungsbereich von der rückwärtigen Grenze zu der vorwärtigen Grenze des beweglichen Teils 42. Daher, wenn das bewegliche Teil 24 nach vorne bewegt wird, wird die Übertragung des Magnetismus durch den direkten Pfad ϕMd verringert, jedoch wird eine Verringerung bei der Übertragung des Magnetismus durch den Pfad ϕMs über das Schaftteil 42 auf einen vergleichsweise kleinen Wert reduziert. Daher kann die Übertragung des Magnetismus zwischen dem Permanentmagneten 40 und dem Stator 32 in geeigneter Art und Weise sichergestellt werden.
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Ferner dient der Kompositschaft 41 als eine Führungsfunktion durch das Schaftteil 42 und ebenso als eine Magnetismusübertragungsfunktion durch das rückwärtige Plattenteil 43 in Form eines einzelnen Elements, so dass die Anzahl der Teile und die Arbeitszeit zum Zusammenbauen reduziert werden kann.
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(2) Bei dem elektromagnetischen Aktuator 209 des Vergleichsbeispiels ist der Schaft 49 ein solides bzw. einstückiges Element und weist nicht das Ventilationsloch auf, welches darin ausgebildet ist. Ferner, um die Führungsfunktion sicherzustellen, ist es er- forderlich, dass es er der Außendurchmesser des Schafts 49 auf eine Passgröße mit einer hohen Genauigkeit in Bezug auf einen Innendurchmesser des Führungslochs 33 eingestellt wird. Aus diesem Grund, wenn das bewegliche Teil 249 bewegt wird, wird verhindert, dass die Luft zwischen dem Führungsloch 33 und der Bewegungskammer 30 zirkuliert, was es deshalb schwierig macht, einen Druckausgleich zwischen dem Führungsloch 33 in der Bewegungskammer 30 herzustellen. Im Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Bewegung des beweglichen Teils 249 behindert wird. Im Gegensatz dazu weist bei dem elektromagnetischen Aktuator 20 der vorliegenden Ausführungsform das Schaftteil 42 des Kompositschafts 41 das Ventilationsloch 425 auf, welches darin ausgebildet ist, und der Permanentmagnet 40 und die Frontplatte 45 weisen die Kommunikationslöcher 405, 455 auf, die darin ausgebildet sind. Aus diesem Grund, wenn das bewegliche Teil 24 bewegt wird, wird ein Druckausgleich zwischen dem Führungsloch 33 und der Bewegungskammer 30 erhalten bzw. hergestellt, und daher kann das bewegliche Teil 24 in geeigneter Art und Weise bzw. leicht bewegt werden.
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(3) Bei dem elektromagnetischen Aktuator 209 des Vergleichsbeispiels sind die äußeren peripheren Wände der rückwärtigen Platte 44 und der Frontplatte 45 miteinander durch Schweißen über das geschweißte Element 56 fixiert, so dass eine Störung in den äußeren peripheren Wänden der rückwärtigen Platte 44 und der Frontplatte 45 bei dem Zeitpunkt des Schweißens verursacht wird. Beispielsweise, wenn die Verbindungsfläche 444, in welcher die rückwärtige Platte 44 mit dem Permanentmagneten 40 verbunden wird, die Verbindungsfläche 454, an welcher die Frontplatte 45 mit dem Permanentmagneten 45 verbunden ist, die rückwärtige Endfläche 443, und die vordere Endfläche 457 in ihrer Flachheit bzw. Ebenheit beschädigt werden, dann ist es wahrscheinlich, dass die Übertragung des Magnetismus in Abhängigkeit zu einer Position in einer Richtung der Fläche variiert wird. Ferner und insbesondere, wenn die Frontplatte 45 in ihrer Rundung bzw. Rundheit verschlechtert wird, und diese ellipsoid gemacht wird, dann ist es wahrscheinlich, dass die äußere periphere Wand der Frontplatte 45 mit der inneren peripheren Wand des Jochs 35 interferiert. Wenn der Sollwert eines Abstands bzw. eines Leermaßes zwischen der äußeren peripheren Wand der Frontplatte 45 und der inneren peripheren Wand des Jochs 35 auf einen großen Wert eingestellt werden, um zu vermeiden, dass die äußere periphere Wand der Frontplatte 45 mit der inneren peripheren Wand des Jochs 35 interferiert, dann wird dadurch eine Verringerung bei der Übertragung des Magnetismus verursacht. Ferner wird ein Problem verursacht, dass der Permanentmagnet 40 thermisch durch die Hitze verschlechtert wird, welche bei dem Zeitpunkt des Schweißens erzeugt wird.
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Im Gegensatz dazu werden bei dem elektromagnetischen Aktuator 20 der vorliegenden Ausführungsform die äußere periphere Wand 436 des rückwärtigen Plattenteils 43 und die äußere periphere Wand 56 der Frontplatte 45 unter Verwendung des Bindungselements 51 gekrümmt. Aus diesem Grund ist es nicht wahrscheinlich, dass das rückwärtige Plattenteil 43 und die Frontplatte 45 in ihrer Genauigkeit wie z.B. deren Flachheit an den Verbindungsoberflächen 434, 454, der rückwärtigen Endfläche 433, und der vorderen Endfläche 457, und z.B. der Rundheit der Frontplatte 45 durch die Störung, die bei dem Zeitpunkt des Schweißens verursacht wird, beschädigt werden, und daher kann die exzellente Übertragung des Magnetismus sichergestellt werden. Ferner ist es möglich, zu verhindern, dass der Permanentmagnet 40 thermisch verschlechtert wird.
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Zusätzlich zu dem vorstehenden Vergleich zwischen der vorliegenden Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel, in einem Fall, bei dem die vorliegende Ausführungsform auf einen elektromagnetischen Aktuator 20 des 2-Pin-Typs angewandt wird, bei welchem der Ausgabepin 60 und das bewegliche Teil 24 exzentrisch zueinander sind, kann die vorliegende Ausführungsform den folgenden Effekt (4) herstellen. (4) In einem Fall eines elektromagnetischen Aktuators, bei welchem ein Ausgabepin und ein bewegliches Teil koaxial zueinander vorgesehen sind, dient der Ausgabepin als die Führungsfunktion des beweglichen Teils und daher ist es nicht erforderlich, dass ein Schaftteil vorgesehen wird. Allerdings wird bei den meisten elektromagnetischen Aktuatoren 20 des 2-Pin-Typs eine Größe der Spule 31 entsprechend einer erforderlichen elektromagnetischen Kraft bestimmt, jedoch ist es erforderlich, dass ein Pitch zwischen den Ausgabepins 601, 602 größer als diese Größe hergestellt wird. Daher muss eine Struktur, bei welcher der Ausgabepin 60 exzentrisch zu dem Inneren, in Bezug auf den beweglichen Teil 24 ist, eingesetzt werden. Dann, bei einer Konstruktion, bei welcher der Ausgabepin 60 und das bewegliche Teil 24 exzentrisch zueinander sind, ist eine Konstruktion des Schaftteils 42 zum Positionieren einer Bewegungsachse des beweglichen Teils 24 in Bezug auf die Achse des Stators 32 essentiell, so dass eine Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform insbesondere effektiv auf den elektromagnetischen Aktuator 20 angewandt werden kann, bei welchem der Ausgabepin 60 und das bewegliche Teil 24 exzentrisch voneinander sind.
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Ein modifiziertes Beispiel der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird beschrieben werden. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform weist das Schaftteil 42 des Kompositschafts 41 das darin ausgebildete Ventilationsloch 425 auf, und der Permanentmagnet 40 und die Frontplatte 45 weisen die darin ausgebildeten Kommunikationslöcher 405, 425 auf, wobei die Ventilationspassage an der Seite der Bewegungskammer 30 sichergestellt ist. Bei der anderen Ausführungsform kann das Schaftteil ein Ventilationsloch aufweisen, welches nicht darin ausgebildet ist, und diese kann eine Ventilationspassage aufweisen, welche in dem Stator 32 ausgebildet ist, wobei die Ventilationspassage durch das Führungsloch 33 der Seite des Verbindungsteils 27 hindurchtritt.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Verbindungselement 51, welches aus dem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, an der äußeren peripheren Wand des beweglichen Teils 24 vorgesehen, wobei dadurch drei Teile des Kompositschafts 41, des Permanentmagneten 40 und der Frontplatte 45 fixiert werden. Bei der anderen Ausführungsform wird beispielsweise ein Rohr, welches aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist, an den inneren peripheren Seiten der Löcher des Kompositschafts 41, des Permanentmagneten 40 und der Vorderplatte 45 pressgepasst, wobei dadurch drei Teile fixiert werden.
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Zusätzlich sind die Konstruktionen der jeweiligen Teile des elektromagnetischen Aktuators, die anders sind, als die Konstruktion mit dem Kompositschaft 41, der aus dem weichmagnetischen Material ausgebildet ist, nicht auf die vorstehend erläuterte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise können die ausbildenden Elemente des Magnetkreises, beispielsweise der Stator und das Joch, in ihren Formen und Positionsbeziehungen in geeigneter Art und Weise verändert werden.
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Die vorliegende Offenbarung kann auf einen elektromagnetischen Aktuator angewandt werden, bei welchem eine Achse des Ausgabepins koaxial mit der Achse einer Spule ist. Ferner kann die vorliegende Offenbarung auf einen elektromagnetischen Aktuator angewandt werden, bei welchem drei oder mehr Sätze von stationären Teilen und beweglichen Teilen vorgesehen sind, und bei welchen drei oder mehr Ausgabepins individuell bewegt werden. So wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen wie diese beschränkt, sondern kann in verschiedenen Arten und Weisen ausgeführt werden, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen.
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Um das Vorstehende zusammenzufassen kann der elektromagnetische 20 in Übereinstimmung mit der vorstehenden Ausführungsform wie nachstehend näher beschrieben werden.
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Ein elektromagnetischer Aktuator 20 ist für eine Ventilhebeeinstellvorrichtung angepasst, welche den Hebebetrag eines Einlassventils oder Auslassventils einer internen Verbrennungsmaschine einstellt. Der elektromagnetische Aktuator 20 steuert einen Ausgabepin 60 durch eine elektromagnetische Kraft an, und dieser beinhaltet den Ausgabepin 60, einen plattenförmigen Permanentmagneten 40, einen Stator 32, eine Spule 31, einen Kompositschaft 41, eine Frontplatte 45 und ein Joch 35. Der Ausgabepin 60 ist derart vorgesehen, dass dieser fähig ist, sich relativ zu einer Nockenwelle 94 der Ventilhebeeinstellvorrichtung vorwärts zu bewegen und dieser beinhaltet ein distales Endteil 64. Das distale Endteil 64, welches in Kontakt mit der Nockenwelle 94 steht, wird in einer Rückwärtsrichtung durch das Drehmoment der Nockenwelle 94 zurückgestoßen. Der Permanentmagnet 40 ist derart magnetisiert, dass beide Enden des Permanentmagneten in dessen Axialrichtung unterschiedliche Polaritäten zueinander an einer Basisendseite des Ausgabepins 60 aufweisen. Der Permanentmagnet 40 bildet ein bewegliches Teil 24, welches zusammen mit dem Ausgabepin 60 verschoben wird. Der Stator 32 ist aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und dieser ist an einer zu dem Permanentmagneten 40 entgegengesetzten Seite von dem Ausgabepin 60 vorgesehen. Der Stator 32 beinhaltet ein Führungsloch 33 in dessen Axialrichtung. Die Spule 31 erzeugt ein Magnetfeld in einer zu einem Magnetfeld des Permanentmagneten 40 entgegengesetzten Richtung, wenn dieser erregt ist, und dieser erzeugt eine abstoßende Kraft zwischen dem Stator 32 und dem Permanentmagneten 40. Der Kompositschaft 41 beinhaltet ein Schaftteil 42 und ein rückwärtiges Plattenteil 43, welche integral aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet sind, und dies bildet das bewegliche Teil 24. Das Schaftteil 42 ist gleitend in dem Führungsloch 33 des Stators 32 aufgenommen. Zumindest ein Teil des Schaftteils 42 überlappt mit dem Stator 32 über einen Bereich der Verschiebung des beweglichen Teils 42 von einer rückwärtigen Grenze bis zu einer vorwärtigen Grenze des beweglichen Teils 24. Das rückwärtige Plattenteil 43 ist mit dem Permanentmagneten 40 an der Seite der Spule 31 des Permanentmagneten 40 verbunden. Die Frontplatte 45 ist aus einem weichmagnetischen Material hergestellt, und diese ist mit dem Permanentmagneten 40 an der Seite des Ausgabepins 60 des Permanentmagneten 40 verbunden, um das bewegliche Teil 24 auszubilden. Die Frontplatte 45 weist einen äußeren Durchmesser auf, der größer ist, als der äußere Durchmesser des Permanentmagneten 40. Das Joch 35 ist in einer zylindrischen Form aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, und dieses bildet einen Magnetkreis aus, welcher durch den Stator 32 und die Frontplatte 45 hindurchtritt.
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Bei der vorliegenden Offenbarung, wenn das bewegliche Teil nach vorne bewegt wird, da das Schaftteilt des Kompositschafts, welches aus dem weichmagnetischen Material hergestellt ist, mit dem Stator überlappt, kann die Übertragung des Magnetismus zwischen dem Permanentmagneten und dem Stator in sicherer Art und Weise über das Schaftteil sichergestellt werden. Ferner dient ein Element als die Führungsfunktion durch den Schaft und als die Magnetismusübertragungsfunktion durch die rückwärtige Platte, so dass die Anzahl der Teile und die Arbeitszeit beim Zusammenbauen reduziert werden können.
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Der Kompositschaft 41 kann ein Ventilationsloch 425 beinhalten, welches durch das Schaftteil 42 in der Axialrichtung des Schaftteils 42 hindurchtritt. Jeder des Permanentmagneten 40 und der Frontplatte 45 kann ein Kommunikationsloch 405, 455 beinhalten, welches mit dem Ventilationsloch 425 in Verbindung steht.
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Der elektromagnetische Aktuator 20 kann ferner ein Bindungselement 51 an zumindest einem Teil des beweglichen Teils 24 in einer Umfangsrichtung dessen beinhalten. Das Bindungselement 51 ist aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet, und dieses ist an einer äußeren peripheren Wand 436 des rückwärtigen Plattenteils 43 des Kompositschafts 41 und einer äußeren Peripheriewand 456 der Frontplatte 45 gekrümmt, wobei diese Teile dadurch quer überbrückt werden.
