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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein elektromagnetisch angetriebenes
Ventil, und spezieller ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil, welches
ein Maschinenventil für eine Brennkraftmaschine wie einen
Benzinmotor und einen Dieselmotor darstellt, die in einem Fahrzeug
montiert sind.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
Bezug auf elektromagnetisch angetriebene Ventile, welche bekannt
sind, offenbart beispielsweise das
US-Patent
6,467,441 ein elektromagnetisches Stellglied, bei dem ein
Ventil einer Brennkraftmaschine in Kooperation mit einer elektromagnetischen
Kraft und einer elastischen Federkraft betätigt wird. Das
elektromagnetische Stellglied, welches in dem
US-Patent Nr. 6,467,441 offenbart
ist, umfaßt ein Ventil mit einem Stößel
und einen oszillierenden Arm. Der oszillierende Arm wird an einem
Halterungsrahmen für eine freie Schwingung gehaltert und besitzt
einen ersten Endabschnitt, der in einer zylinderförmigen
Gestalt ausgebildet ist, und einen zweiten Endabschnitt, der gegen
das distale Ende des Stößels anstößt.
Es sind Elektromagnete, von denen jeder durch einen Kern und eine
um den Kern gewickelte Wicklung gebildet ist, jeweils über
und unter dem oszillierenden Arm angeordnet.
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Das
elektromagnetische Stellglied umfaßt ferner einen Torsionsstab,
der an dem ersten Endabschnitt des oszillierenden Armes vorgesehen
ist und der das Ventil in eine geöffnete Position drückt, und
umfaßt eine Spiralfeder, die an einem Außenumfang
des Ventilstößels angeordnet ist und das Ventil zu
einer geschlossenen Position hin drückt. Aufgrund der elektromagnetischen
Kraft, die mit Hilfe des Elektromagneten erzeugt wird, und aufgrund
der elastischen Kräfte des Torsionsstabes und der Spiralfeder wird
der oszillierende Arm abwechselnd zu den Kernen des Elektromagnete
angezogen, die über und unter dem oszillierenden Arm angeordnet
sind.
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Ferner
offenbart die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung
Nr.
JP-A-2003-83015 eine
Ventilantriebsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
die so ausgelegt ist, um einen Raum zu reduzieren, der für
eine Leistungsverteilung erforderlich ist, und zwar zur Beseitigung
einer Überhitzung der Verdrahtung. Ferner offenbart die
japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr.
JP-A-10-141028 einen
elektromagnetisch angetriebenen Ventilmechanismus für eine
Brennkraftmaschine, der so ausgelegt ist, um die Aufsetz-Steuerung
zu stabilisieren und um den Aufschlag zum Zeitpunkt zu reduzieren, wenn
ein Tauchkolben in einen Elektromagneten eingezogen oder eingesetzt
wird.
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Ferner
offenbart die japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung
Nr.
JP-A-2003-33674 eine
Sackbrems-Trennvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, um
den Schall des Aufschlags zwischen einer Trennvorrichtung oder Schneidvorrichtung
(cutter) und einem Schrott oder Abfall (waste) niedrig zu halten.
Ferner offenbart die
deutsche
Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 19608061 ein
elektromagnetisches Ventil, welches einen Anker enthält,
der zwischen einer Ventil-offen-Position und einer Ventil-geschlossen-Position
betrieben wird.
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Bei
dem elektromagnetischen Stellglied, welches in dem
US-Patent Nr. 6,467,441 offenbart
ist, die oben beschrieben ist, wird ein Fluß eines Magnetflusses,
der durch den Kern des Elektromagneten hindurch verläuft
und auch durch den oszillierenden Arm verläuft, ausgebildet,
und es wird eine elektromagnetische Kraft zum Anziehen des oszillierenden Armes
zu dem Kern des Elektromagneten hin erzeugt. Es ist dabei erforderlich,
einen magnetischen Pfadbereich für den oszillierenden Arm
sicherzustellen, so dass eine magnetische Sättigung innerhalb des
oszillierenden Armes nicht auftritt. Wenn auf der anderen Seite
die Dicke des oszillierenden Armes erhöht wird, um einen
magnetischen Pfadbereich sicherzustellen, nimmt das Gewicht des
oszillierenden Armes zu. Demzufolge wird der Aufschlagsschall, wenn
der oszillierende Arm auf den Kern des Elektromagneten aufsitzt,
groß und kann das ruhige Arbeiten der elektromagnetischen
Betätigungsvorrichtung oder des elektromagnetischen Stellglieds
beeinträchtigen. Ferner gibt es auch eine Überlegung
dahingehend, dass das Ansprechverhalten der elektromagnetischen
Betätigungsvorrichtung verschlechtert werden kann oder
dass der Schlag, der auf den oszillierenden Arm und den Kern des
Elektromagneten aufgebracht wird, größer wird,
was zu einer Reduzierung in der Haltbarkeit führt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
Hinblick auf die obigen Ausführungsformen schafft die vorliegende
Erfindung ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil, welches die
Möglichkeit bietet, das ruhige Arbeiten zu verbessern.
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Ein
elektromagnetisch angetriebenes Ventil gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird mit Hilfe einer Kooperation
zwischen einer elektromagnetischen Kraft und einer elastischen Kraft
angetrieben. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil enthält
einen Anker, der ein Ventil antreibt, und einen Elektromagneten.
Der Anker enthält einen ersten Abschnitt und einen zweiten
Abschnitt. Der Elektromagnet ist so angeordnet, dass er dem Anker
gegenüber liegt, und enthält einen Kernabschnitt,
der den Anker anzieht. Der Elektromagnet bildet einen Fluß oder
einen Pfad eines elektromagnetischen Flusses, der durch den Kernabschnitt
und den Anker hindurch verläuft, um dadurch eine elektromagnetische
Kraft auf den Anker auszuüben. In dem Anker ist ein Ausschnitt
ausgebildet, so dass ein magnetischer Pfadbereich an dem zweiten
Abschnitt kleiner wird als ein magnetischer Pfadbereich an dem ersten
Abschnitt. Der Verlauf des Magnetflusses, der in dem Anker ausgebildet
wird, bevor die Ausnehmung ausgebildet worden ist, besitzt eine
relativ hohe magnetische Flussdichte an dem ersten Abschnitt und
eine relativ kleine Flussdichte an dem zweiten Abschnitt.
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Gemäß dem
elektromagnetisch angetriebenen Ventil, welches zuvor beschrieben
wurde, wird in dem Anker, in welchem vielfältige Dichtigkeiten
eines magnetischen Flusses auftreten, ein Ausschnitt ausgebildet,
und zwar in solcher Weise, dass der magnetische Pfadbereich an dem
zweiten Abschnitt, wo die Dichte des magnetischen Flusses niedrig
ist, kleiner ist als der magnetische Pfadbereich an dem ersten Abschnitt,
wo die Dichte des magnetischen Flusses hoch ist. Dies schafft die
Möglichkeit, das Gewicht des Ankers zu reduzieren, ohne
innerhalb des Ankers eine magnetische Sättigung herbeizuführen.
Als ein Ergebnis kann der Aufschlagschall, der dann erzeugt wird,
wenn der Anker zu dem Kernabschnitt hin angezogen wird, klein gehalten
werden, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, das ruhige
Arbeiten des elektromagnetisch angetriebenen Ventils zu verbessern.
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Es
kann eine Konfiguration realisiert werden, bei der der Elektromagnet
ferner eine Wicklung aufweist, die um den Kernabschnitt herum gewickelt
ist und, wenn der Magnetfluß, der durch den Kernabschnitt
und den Anker hindurch verläuft, so ausgebildet wird, dass
er um die Wicklung herum eine Schleife bildet, enthält
der Anker den ersten Abschnitt, welcher der Wicklung gegenüber
liegt, und den zweiten Abschnitt, der an einer Position gelegen
ist, die von der Position gegenüber der Wicklung verschoben
ist. Gemäß dem elektromagnetisch angetriebenen
Ventil, welches in der geschilderten Weise konfiguriert ist, wird
die Zone, in welcher die Dichte des Magnetflusses hoch wird, in
der Position enthalten sein, die der Wicklung gegenüber
liegt, und die Zone, in der die Dichte des Magnetflusses niedrig
wird, ist in der Position enthalten, die von der Position verschoben
ist, welche der Wicklung gegenüber liegt.
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Ein
elektromagnetisch angetriebenes Ventil gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird mit Hilfe einer Kooperation
aus einer elektromagnetischen Kraft und einer elastischen Kraft
angetrieben. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil enthält
einen Anker, der ein Ventil antreibt, einen Elektromagneten, der
eine elektromagnetische Kraft auf den Anker ausübt, und
ein Halterungsteil, welches den Elektromagneten haltert. Der Elektromagnet
liegt dem Anker gegenüber und enthält einen Kernabschnitt,
der den Anker anzieht, und einen Sitzabschnitt, der den Kernabschnitt
an dem Halterungsteil fixiert. Der Sitzabschnitt besitzt eine elastisch
verformbare Gestalt.
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Gemäß dem
elektromagnetisch angetriebenen Ventil, welches in der zuvor erläuterten
Weise konfiguriert ist, kann der Aufschlag, der zu dem Zeitpunkt
erzeugt wird, wenn der Anker zu dem Kernabschnitt hin angezogen
wird, mit Hilfe der elastischen Verformung des Sitzabschnittes absorbiert
werden. Dies schafft die Möglichkeit, das Aufschlaggeräusch zwischen
dem Anker und dem Kernabschnitt gering zu halten, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, das ruhige Arbeiten des elektromagnetisch angetriebenen
Ventils zu verbessern.
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Eine
Konfiguration kann so realisiert werden, dass der Anker einen Halterungsabschnitt
enthält, der an Ort und Stelle drehbar gehaltert ist, und
einen Verbindungsabschnitt, der mit dem Ventil verbunden ist, wobei
sich der Anker um den Halterungsabschnitt herum verschwenken lässt,
damit das Ventil hin und her gehen kann. Gemäß diesem
elektromagnetisch angetriebenen Ventil, welches in der geschilderten Weise
konfiguriert ist, kann ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
vom Schwenktyp erreicht werden, welches bewirkt, dass das Ventil
durch Verschwenken oder Drehen des Ankers hin und her geht und somit
eine der oben beschriebenen Wirkungen realisiert werden kann.
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Ferner
kann das elektromagnetische Drehmoment T, welches auf den Anker
an der Position ausgeübt wird, die um eine Strecke L von
dem Halterungsabschnitt beabstandet ist, durch die Gleichung T =
(B2S/μ0) × L
ausgedrückt werden, worin B die magnetische Flussdichte
des Magnetflusses an der Position bezeichnet, S ein magnetischer
Pfadbereich an der Position ist und μ0 die
magnetische Permeabilität von Luft angibt. Der Kernabschnitt
kann so gestaltet sein, dass der Wert des elektromagnetischen Moments
T, der mit Hilfe der Gleichung abgeleitet wird, maximiert wird.
Gemäß dem elektromagnetisch angetriebenen Ventil,
welches auf diese Weise konfiguriert ist, wird die Gestalt des Kernabschnittes
in solcher Weise bestimmt, dass das elektromagnetische Moment T,
welches auf den Anker ausgeübt wird, zu einem Maximum wird,
indem man das Ausgleichen der Magnetflussdichte aufgrund der magnetischen Sättigung
mit in Betracht zieht. Es wird somit möglich, ein elektromagnetisch
angetriebenes Ventil zu realisieren, welches eine ausreichend große
Antriebskraft liefern kann.
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Es
kann eine Konfiguration realisiert werden, bei der der Kernabschnitt
eine Absorptionsfläche aufweist, die dem Anker gegenüber
liegt, der Anker ferner eine Fläche aufweist, die der Absorptionsfläche gegenüber
liegt und eine Endfläche besitzt, die durchgehend von der
Fläche ausgeht, und der Absorptionsfläche nicht
gegenüber liegt, und mit einem Kernabschnitt, der einen
Vorsprung aufweist, der von der Absorptionsfläche absteht
und unter Bildung eines Spaltes angeordnet ist, welcher zwischen
dem Vorsprung und der Endfläche gelegen ist.
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Gemäß dem
elektromagnetisch angetriebenen Ventil, welches in der zuvor beschriebenen
Weise konfiguriert ist, wird zum Zeitpunkt, wenn der Kernabschnitt,
der zu dem Kernabschnitt hingezogen wurde, sich von dem Kernabschnitt
löst, eine Gegen-EMK erzeugt, die in solcher Weise wirkt,
um den Anker zu dem Kernabschnitt hin anzuziehen. In dieser Hinsicht
wird durch das Vorsehen des Kernabschnitts mit dem Vorsprung zu
dem Zeitpunkt, wenn sich der Anker von dem Kernabschnitt trennt,
ein Magnetfluß erzeugt, der durch den Kernabschnitt, den Anker
und den Vorsprung hindurch verläuft, wodurch die Erzeugung
eines gegen-elektromotorischen Stromes unterdrückt wird.
Demzufolge kann die Bewegung des Ankers, der sich von dem Kernabschnitt trennt,
in geeigneter Weise gesteuert werden, und zwar durch Einstellen
der Größe des Spaltes zwischen der Endfläche
und dem Vorsprung.
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Es
kann auch eine Konfiguration realisiert werden, bei der das elektromagnetisch
angetriebene Ventil einen Torsionsstab enthält, der zusammenhängend
oder einstückig mit dem Anker ausgebildet ist und der in
dem Halterungsabschnitt angeordnet ist und der eine elastische Kraft
auf den Anker ausübt, wobei der Anker aus einem Federstahl
hergestellt ist. Gemäß dem auf diese Weise konfigurierten
elektromagnetisch angetriebenen Ventil wird es möglich,
die Herstellungskosten des elektromagnetisch angetriebenen Ventils
durch Reduzierung der Anzahl der Teile niedrig zu halten.
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Der
Kernabschnitt kann aus einem Federstahl hergestellt sein. Gemäß dem
auf diese Weise konfigurierten elektromagnetisch angetriebenen Ventil
kann der Aufschlag, der zum Zeitpunkt erzeugt wird, wenn der Anker
an den Kernabschnitt angezogen wird, durch den Kernabschnitt absorbiert
werden, der aus dem Federstahl hergestellt ist. Es wird somit möglich,
das ruhige Arbeiten des elektromagnetisch angetriebenen Ventils
noch effektiver zu verbessern.
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Es
kann eine Konfiguration realisiert werden, bei welcher der Kernabschnitt
eine Absorptionsfläche aufweist, welche dem Anker gegenüber
liegt und die wiederholt in Berührung mit dem Anker gelangt
und bei der eine Wärmebehandlung an der Absorptionsfläche
vorgenommen wird. Gemäß dem elektromagnetisch
angetriebenen Ventil, welches auf diese Weise konfiguriert ist,
wird die Absorptionsfläche des Kernabschnittes durch die
Wärmebehandlung gehärtet, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, den Verschleißwiderstand des Kernabschnittes
zu verbessern.
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Es
kann auch eine Konfiguration realisiert werden, bei der der Anker
aus dem Federstahl gebildet ist und eine Fläche enthält,
die dem Kernabschnitt gegenüber liegt und die wiederholt
in Kontakt mit dem Kernabschnitt gelangt, wobei eine Wärmebehandlung
an der Fläche vorgenommen wird. Gemäß dem
elektromagnetisch angetriebenen Ventil, welches auf diese Weise
konfiguriert ist, wird die Fläche oder Oberfläche
des Ankers durch die Wärmebehandlung gehärtet,
wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, den Verschleißwiderstand
des Ankers zu verbessern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorangegangen erläuterten und weitere Ziele, Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden
Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter
Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche
Bezugszeichen dazu verwendet sind, um gleiche Elemente anzugeben.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
perspektivische Ansicht einen Elektromagneten, der in 1 gezeigt
ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Scheibe, die in 1 gezeigt
ist;
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4 eine
Querschnittsansicht, die den Verlauf eines Magnetflusses darstellt,
der in der Scheibe und dem Kernabschnitt gebildet wird, die in 1 gezeigt
sind;
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5 eine
Querschnittsansicht, welche die Gestalt einer Scheibe in einem Fall
veranschaulicht, bei dem kein Ausschnitt ausgebildet ist;
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6 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen der Magnetpfadbreite eines Kernabschnittes,
der Magnetflussdichte und dem elektromagnetischen Moment wiedergibt;
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7 eine
Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Scheibe veranschaulicht
ist, die zu einer Absorptionsfläche hin angezogen worden
ist;
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8 eine
Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Scheibe veranschaulicht
ist, die von einer Absorptionsfläche getrennt ist;
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9 eine
Querschnittsansicht, die zum Zwecke eines Vergleiches den Verlauf
eines Magnetflusses darstellt, der in einer Scheibe und in einem Kernabschnitt
in einem Fall ausgebildet wird, bei dem kein Vorsprung an dem Kernabschnitt
vorgesehen ist;
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10 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen der Größe
eines Spaltes zwischen einer Endfläche und einem Vorsprung
zeigt, und zwischen einer elektromagnetischen Kraft und einem gegen-elektromotorischen
Strom;
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11 eine
Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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12 eine
perspektivische Ansicht, die eine Scheibe an einer Position darstellt,
welche durch eine doppelt strichlierte Kettenlinie XII in 11 umschlossen
ist;
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13 eine
Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiedergibt; und
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14 eine
Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Es
werden im Folgenden Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei
darauf hingewiesen, dass bei den Zeichnungen, auf die weiter unten
Bezug genommen wird, die gleichen Bezugszeichen dafür verwendet
sind, um gleiche oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines elektromagnetisch angetriebenen Ventils
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil
gemäß dieser Ausführungsform besteht
aus einem Maschinenventil (ein Einlassventil oder ein Auslassventil)
einer Brennkraftmaschine, wie beispielsweise eines Benzinmotors
oder eines Dieselmotors, der in einem Fahrzeug montiert ist. Während
diese Ausführungsform in Verbindung mit einem Fall beschrieben wird,
bei welchem das elektromagnetisch angetriebene Ventil von einem
Auslassventil gebildet ist, besitzt das elektromagnetisch angetriebene
Ventil die gleiche Konstruktion auch dann, wenn es als Einlassventil
eingesetzt wird.
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Gemäß 1 besteht
ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil 10 aus einem
elektromagnetisch angetriebenen Ventil vom Schwenktyp, welches vermittels
einer Kooperation zwischen einer elektromagnetischen Kraft und einer
elastischen Kraft angetrieben wird.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 enthält
ein Ventil 14, eine Scheibe 21, Elektromagnete 51m und 51n und
einen Torsionsstab 31. Das Ventil 14 enthält
einen Ventilschaft 11, der sich in einer Richtung erstreckt,
und der eine hin und her verlaufende Bewegung in einer Erstreckungsrichtung des
Ventilschaftes 11 durchführt (die Richtung ist durch
einen Pfeil 101 angezeigt), und zwar im Ansprechen auf
die oszillierende Bewegung der Scheibe 21. Die Scheibe 21 führt
eine oszillierende Bewegung um eine zentrale Achse 25 durch,
und zwar aufgrund einer elektromagnetischen Kraft und aufgrund einer
elastischen Kraft, die auf die Scheibe 21 ausgeübt
werden. Jeder der Elektromagnete 51m und 51n übt
eine elektromagnetische Kraft auf die Scheibe 21 aus. Der
Torsionsstab 31 übt eine elastische Kraft auf die
Scheibe 21 aus.
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Das
Ventil 14 ist in einem Zylinderkopf 18 montiert,
in welchem eine Auslassöffnung 16 ausgebildet
ist. Es ist ein Ventilsitz 19 an einer Position vorgesehen,
an welcher die Auslassöffnung 16 mit einer Verbrennungskammer 17 kommuniziert.
Das Ventil 14 enthält ferner einen Kopfteil 12,
der an dem distalen Ende des Ventilschaftes 11 ausgebildet
ist. Wenn das Ventil 14 hin und her geht, gelangt der Kopfteil 12 in
engen Kontakt mit dem Ventilsitz 19 und trennt sich wieder
von diesem, wodurch die Auslassöffnung 16 geöffnet
und geschlossen wird. Bei dieser Ausführungsform wird das
Ventil 14 in die geöffnete Position gebracht,
wenn der Ventilschaft 11 sich nach unten bewegt, und es
wird das Ventil in eine geschlossene Position gebracht, wenn sich
der Ventilschaft nach oben hin bewegt.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 ist mit Ventilführungen 41 und 42 ausgerüstet,
die den Ventilschaft 11 führen, so dass er axial
gleiten kann. Die Ventilführungen 41 und 42 sind
aus Metall, wie rostfreiem Stahl hergestellt, so dass sie befähigt sind,
einer Gleitbewegung mit hoher Geschwindigkeit mit dem Ventilschaft 11 zu
widerstehen.
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Eine
untere Feder 43 wird an einem Außenumfang des
Ventilschaftes 11 durch eine flanschförmige untere
Festhaltevorrichtung 44 gehaltert. Die untere Feder 43 ist
als Schraubenfeder ausgebildet. Die untere Feder 43 übt
auf das Ventil 14 eine elastische Kraft aus, die in einer
Richtung wirkt, um den Ventilschaft 11 nach oben hin zu
bewegen.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht, welche den Elektromagneten darstellt,
der in 1 gezeigt ist. Gemäß den 1 und 2 ist
eine Halterungsbasis 48 an der oberen Fläche des
Zylinderkopfes 18 befestigt. Die Elektromagnete 51m und 51n sind
an der Halterungsbasis 48 gehaltert. Die Elektromagnete 51m und 51n sind
jeweils über und unter der Scheibe 21 angeordnet.
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Der
Elektromagnet 51m enthält eine Wicklung 53 und
einen Kernabschnitt 52. Der Querschnitt des Kernabschnittes 52 verläuft
entlang einer Ebene orthogonal zur zentralen Achse 25 und
ist im wesentlichen E-förmig gestaltet. Der Kernabschnitt 52 besitzt
einen proximalen Abschnitt 52g und einen ersten Erstreckungsabschnitt 52k,
einen zweiten Erstreckungsabschnitt 52h und einen dritten
Erstreckungsabschnitt 52j, die voneinander beabstandet
sind und sich von dem proximalen Abschnitt 52g zu der Scheibe 21 hin
erstrecken. Der Abstand oder die Strecke zwischen dem ersten Erstreckungsabschnitt 52k und der
zentralen Achse 25 ist größer als der
Abstand oder die Strecke zwischen dem dritten Erstreckungsabschnitt 52j und
der zentralen Achse 25. Der Abstand zwischen dem zweiten
Erstreckungsabschnitt 52h und der zentralen Achse 25 ist
kleiner als der Abstand oder die Strecke zwischen dem ersten Erstreckungsabschnitt 52k und
der zentralen Achse 25 und ist größer
als der Abstand zwischen dem dritten Erstreckungsabschnitt 52j und
der zentralen Achse 25. Die Wicklung 53 ist um
den zweiten Erstreckungsabschnitt 52h gewickelt. Der Kernabschnitt 52 besitzt eine
vorbestimmte Länge in einer Richtung entlang der zentralen
Achse 25, d. h. besitzt eine vorbestimmte Tiefe. Der Elektromagnet 51n besitzt
die gleiche Gestalt wie der Elektromagnet 51m.
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Der
Kernabschnitt 52 des Elektromagneten 51m besitzt
eine Absorptionsfläche 52m, welche der Scheibe 21 gegenüber
liegt. Der Kernabschnitt 52 des Elektromagneten 51n besitzt
eine Absorptionsfläche 52n, die der Scheibe 21 gegenüber
liegt. Ein Raum, in welchem die Scheibe 21 oszilliert,
ist zwischen der Absorptionsfläche 52m und der
Absorptionsfläche 52n ausgebildet.
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Der
Kernabschnitt 52 ist aus einem magnetischen Material hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform ist der Kernabschnitt 52 aus
einer Vielzahl von laminierten elektromagnetischen Stahlplatten
gebildet. Der Kernabschnitt 52 kann aus einem magnetischen
Material anders als den magnetischen Stahlplatten gebildet sein,
beispielsweise aus einem Grünling eines Magnetpulvers.
Die Wicklung 53 des Elektromagneten 51m und die
Wicklung 53 des Elektromagneten 51n können
durch einen einzelnen durchgehenden Wicklungsdraht gebildet sein
oder auch durch unterschiedliche Wicklungsdrähte.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Scheibe, die in 1 dargestellt
ist. Gemäß den 1 und 3 wird
die Scheibe 21 ferner durch die Halterungsbasis 48 gehaltert.
Die Scheibe 21 ist aus einem magnetischen Material hergestellt.
Die Scheibe 21 enthält einen Verbindungsabschnitt 22 und
einen Abstützabschnitt 23. Die zentrale Achse 25 ist
für den Halterungsabschnitt 23 definiert. Die
Scheibe 21 erstreckt sich von dem Halterungsabschnitt 23 zu dem
Verbindungsabschnitt 22 in einer Richtung, die den Ventilschaft 11 kreuzt.
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Die
Scheibe 21 enthält eine Fläche 21a,
die der Absorptionsfläche 52m gegenüber
liegt, und eine Fläche 21b, die der Absorptionsfläche 52n gegenüber
liegt. Die Flächen 21a und 21b sind zwischen dem
Halterungsabschnitt 23 und dem Verbindungsabschnitt 22 ausgebildet.
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In
dem Halterungsabschnitt 23 ist ein Durchgangsloch 24 ausgebildet.
Der Torsionsstab 31 ist gemäß einer Presssitzverbindung
in das Durchgangsloch 24 eingesetzt. Der Torsionsstab 31 erstreckt
sich entlang der zentralen Achse 25. Der Halterungsabschnitt 23 ist
drehbar an der Halterungsbasis 48 über den Torsionsstab 31 gehaltert.
Ein distales Ende 11c des Ventilschaftes 11, der
sich auf der gegenüber liegenden Seite zu dem distalen
Ende befindet, bei welchem der Kopfteil 12 ausgebildet
ist, ist mit dem Verbindungsabschnitt 22 verbunden.
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Der
Torsionsstab 31 übt auf die Scheibe 21 eine
elastische Kraft aus, die in der Richtung wirkt, um die Scheibe 21 gegen
den Uhrzeigersinn um die zentrale Achse 25 zu drehen. Das
heißt, der Torsionsstab 31 übt auf das
Ventil 14 eine elastische Kraft aus, die in der Richtung
wirkt, um den Ventilschaft 11 über die Scheibe 21 nach
unten hin zu bewegen. Unter einem Zustand, bei dem keine elektromagnetische
Kraft auf die Scheibe 21 ausgeübt wird, ist die Scheibe 21 an
einer Zwischen- oder mittleren Position positioniert, und zwar zwischen
dem Oszillierungsende auf der Ventil-offen-Seite und dem Oszillierungsende
auf der Ventil-geschlossen-Seite, und zwar aufgrund der elastischen
Kräfte der unteren Feder 43 und des Torsionsstabes 31.
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Wenn
ein elektrischer Strom der Wicklung 53 des Elektromagneten 51m zugeführt
wird, verläuft ein Pfad für einen Magnetfluß durch
den Kernabschnitt 52 des Elektromagneten 51m und
die Scheibe 21. Der Elektromagnet 51m erzeugt
somit eine elektromagnetische Kraft, um die Scheibe 21 zu
der Absorptionsfläche 52m hin anzuziehen. Wenn
ferner ein elektrischer Strom der Wicklung 53 des Elektromagneten 51n zugeführt
wird, ergibt sich ein Magnetfluß, der durch den Kernabschnitt 52 des
Elektromagneten 51n und die Scheibe 21 verläuft.
Der Elektromagnet 51n erzeugt somit eine elektromagnetische Kraft,
um die Scheibe 21 zu der Absorptionsfläche 52n hin
anzuziehen.
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In
Hinblick auf die oben beschriebene Konfiguration oszilliert die
Scheibe 21 um die zentrale Achse 25 aufgrund der
elektromagnetischen Kräfte, die durch die Elektromagnete 51m und 51n erzeugt werden,
und aufgrund der elastischen Kräfte der unteren Feder 43 und
des Torsionsstabes 31, wodurch bewirkt wird, dass das Ventil 14 eine
hin und her verlaufende Bewegung ausführt. Wenn die Scheibe 21 zu
der Absorptionsfläche 52m hin angezogen wird, bewegt
sich der Ventilschaft 11 nach oben hin, und es wird das
Ventil 14 in die Ventil-schließ-Position bewegt.
Wenn die Scheibe 21 zu der Absorptionsfläche 52n hin
angezogen wird, bewegt sich der Ventilschaft 11 nach unten
hin, und es wird das Ventil 14 in die Ventil-offen-Position
positioniert.
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht, die den Verlauf des Magnetflusses wiedergibt,
der in der Scheibe und in dem Kernabschnitt erzeugt wird, die in 1 gezeigt
sind. In der Zeichnung ist die Scheibe 21, die zu dem Elektromagneten 51m hin
angezogen ist, dargestellt. Während sich die weiter unten
folgende Beschreibung lediglich auf den Elektromagneten 51m als
repräsentatives Beispiel bezieht, trifft die gleiche Beschreibung
auch auf den Elektromagneten 51n zu.
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Gemäß den 3 und 4 wird
zu dem Zeitpunkt, wenn die Scheibe 21 zu dem Elektromagneten 51m hin
angezogen wird, und zwar aufgrund der Zufuhr eines elektrischen
Stromes zu der Wicklung 53, ein Flusspfad für
den magnetischen Fluß zwischen dem Kernabschnitt 52 und
der Scheibe 21 ausgebildet. Der Magnetfluß bewegt
sich um die Wicklung 53 herum und verläuft durch
einen ringförmigen Pfad, der durch den proximalen Abschnitt 52g, den
zweiten Erstreckungsabschnitt 52h, die Scheibe 21 und
den ersten Erstreckungsabschnitt 53k gebildet ist. Der
Magnetfluß bewegt sich auch um die Wicklung 53 herum
und verläuft durch einen ringförmigen Pfad, der
durch den proximalen Abschnitt 52g, den zweiten Erstreckungsabschnitt 52h,
die Scheibe 21 und den dritten Erstreckungsabschnitt 52j gebildet ist.
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Die
Scheibe 21 enthält einen ersten Abschnitt 26 und
zweite Abschnitte 27 und 28. Der erste Abschnitt 26 und
die zweiten Abschnitte 27 und 28 sind wechselseitig
in unterschiedlichen Abständen von der zentralen Achse 25 positioniert.
Die Scheibe 21 enthält den ersten Abschnitt 26 an
einer Position, die der Wicklung 53 gegenüber
liegt, und enthält die zweiten Abschnitte 27 und 28 an
Positionen, die von der Position verschoben sind, welche der Wicklung 53 gegenüber
liegt. Die Scheibe 21 enthält den zweiten Abschnitt 28 an
einer Position, die dem ersten Erstreckungsabschnitt 52k gegenüber
liegt, und den zweiten Abschnitt 27 an einer Position,
welcher dem zweiten Erstreckungsabschnitt 52h gegenüber
liegt.
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Der
Abstand zwischen der zentralen Achse 25 und dem zweiten
Abschnitt 28 ist größer als der Abstand
zwischen der zentralen Achse 25 und dem zweiten Abschnitt 27.
Der Abstand zwischen der zentralen Achse 25 und dem ersten
Abschnitt 26 ist kleiner als der Abstand zwischen der zentralen
Achse 25 und dem zweiten Abschnitt 28 und ist
größer als der Abstand zwischen der zentralen
Achse 25 und dem zweiten Abschnitt 27. Der zweite
Abschnitt 28 ist benachbart zu dem Verbindungsabschnitt 22 vorgesehen.
Die zweiten Abschnitte 27 und 28 sind auf beiden
Seiten des ersten Abschnitts 26 vorgesehen.
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In
der Scheibe 21 ist ein Ausschnitt ausgebildet, so dass
magnetische Pfadbereiche S2 und S3 an den zweiten Abschnitten 27 und 28 kleiner
werden als ein magnetischer Pfadbereich S1 an dem ersten Abschnitt 26.
Die magnetischen Pfadbereiche S1 bis S3 bilden je einen Querschnittsbereich
oder eine Querschnittsfläche der Scheibe 21, und
zwar entlang einer Ebene orthogonal zu der Richtung, die sich von dem
Halterungsabschnitt 23 zu dem Verbindungsabschnitt 22 hin
erstreckt. Wenn die Länge zwischen der Fläche 21a und
der Fläche 21b als Dicke T der Scheibe 21 bezeichnet
wird, ist ein Ausschnitt in der Scheibe 21 in solcher Weise
ausgebildet, dass die Dicke der Scheibe 21 an jedem der
zweiten Abschnitte 27 und 28 kleiner ist als die
Dicke der Scheibe 21 an dem ersten Abschnitt 26.
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Aufgrund
der Ausbildung des Ausschnittes (cutting) erstreckt sich keine der
Flächen 21a und 21b auf einer Ebene.
Jede der Flächen 21a und 21b verläuft
gebogen, wenn sich diese von dem Halterungsabschnitt 23 zu
dem Verbindungsabschnitt 22 erstreckt. Jede der Flächen 21a und 21b kann
eine Kurve bilden und erstreckt sich von dem Halterungsabschnitt 23 zu
dem Verbindungsabschnitt 22 hin.
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5 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche die Gestalt einer Scheibe in einem
Fall wiedergibt, bei dem kein Ausschnitt ausgebildet ist. Gemäß 5 sei
angenommen, dass die Scheibe 21y verwendet wird, und zwar
mit einer Gestalt ohne einen Ausschnitt, der in der Scheibe 21 ausgebildet
ist, wie in 4 dargestellt ist, wobei sich
jede der Flächen 21a und 21b auf einer
Ebene erstrecken. Die Dicke T der Scheibe 21 nimmt monoton
von dem Halterungsabschnitt 23 zu dem Verbindungsabschnitt 22 hin
ab. In einem Fall, bei dem kein Ausschnitt ausgebildet ist, beträgt
der magnetische Pfadbereich an dem ersten Abschnitt 26 gleich
S1. Der magnetische Pfadbereich oder Magnetpfadfläche S4
an dem zweiten Abschnitt 27 ist größer
als der Magnetpfadbereich oder die Magnetpfadfläche S1
an dem ersten Abschnitt 26. Der Magnetpfadbereich S1 an
dem ersten Abschnitt 26 ist größer als
der Magnetpfadbereich oder die Magnetpfadfläche S5 an dem
zweiten Abschnitt 28.
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Wenn
ein Magnetfluß in der Scheibe 21y ausgebildet
wird, welche die Gestalt in der oben beschriebenen Weise aufweist,
besitzt der Magnetfluß eine relativ hohe magnetische Flussdichte,
und zwar an dem ersten Abschnitt 26, und besitzt eine relativ kleine
Magnetflussdichte an jedem der zweiten Abschnitte 27 und 28.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Ausschnitt in der Scheibe 21y ausgebildet,
um die Magnetflusspfade oder Magnetflussflächen S4 und S5
an den zweiten Abschnitten 27 und 28 zu reduzieren,
so dass die Scheibe 21 erhalten wird, die in 4 gezeigt
ist. Dies schafft die Möglichkeit, das Gewicht der Scheibe 21 zu
reduzieren, ohne dabei jedoch eine magnetische Sättigung
innerhalb der Scheibe 21 zu bewirken.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil 10 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält
die Scheibe 21, die als Anker zum Antreiben des Ventils 14 dient,
und enthält die Elektromagnete 51m und 51n.
Die Scheibe 21 enthält den ersten Abschnitt 26 und
die zweiten Abschnitte 27 und 28. Die Elektromagnete 51m und 51n sind
so angeordnet, dass sie der Scheibe 21 gegenüber
liegen, und jeder enthält den Kernabschnitt 52 zum
Anziehen der Scheibe 21. Die Elektromagnete 51m und 51n bilden
je einen Magnetfluß, der durch den Kernabschnitt 52 und
die Scheibe 21 hindurch verläuft, wodurch sie
eine elektromagnetische Kraft auf die Scheibe 21 ausüben.
Ein Ausschnitt ist in der Scheibe 21 in solcher Weise ausgebildet,
dass die Magnetflussbereiche oder Magnetflussflächen bzw. Querschnittsflächen
S2 und S3 an den zweiten Abschnitten 27 und 28 kleiner
werden als der Magnetpfadbereich oder die Magnetpfadfläche
bzw. Querschnittsfläche S1 an dem ersten Abschnitt 26.
Es sei angenommen, dass die Scheibe 21y keinen Ausschnitt
darin ausgebildet aufweist, so dass der Magnetfluß, der
in der Scheibe 21y gebildet wird, eine relativ große Magnetflussdichte
an dem ersten Abschnitt 26 aufweist und eine relativ kleine
Magnetflussdichte an jedem der zweiten Abschnitte 27 und 28 aufweist.
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Die
Scheibe 21 enthält Flächen 21a und 21b, die
dem Kernabschnitt 52 gegenüber liegen und die wiederholt
mit dem Kernabschnitt 52 kollidieren. Bei der Scheibe 21y ohne
den Ausschnitt erstreckt sich jede Fläche 21a und 21b auf
der einen Ebene. Bei der Scheibe 21 mit dem Ausschnitt
erstreckt sich jede der Flächen 21a und 21b nicht
auf der einen Ebene.
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Bei
dem elektromagnetisch angetriebenen Ventil 10 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches
in der oben erläuterten Weise konfiguriert ist, kann das
Aufschlaggeräusch zwischen der Scheibe 21 und
dem Kernabschnitt 52 gering gehalten werden, und zwar durch
Reduzieren des Gewichts der Scheibe 21. Dies schafft die
Möglichkeit, das leise Arbeiten des elektromagnetisch angetriebenen
Ventils 10 zu verbessern. Es wird ferner auch möglich,
eine Reduzierung im Energieverbrauch und der Übergangszeit
zu erreichen, und ebenso auch eine Verbesserung in der Haltbarkeit. Da
bei dieser Ausführungsform speziell die zweiten Abschnitte 27 und 28 an
Positionen angeordnet sind, die weit von der zentralen Achse 25 entfernt
liegen, welche das Zentrum der Drehung der Scheibe 21 repräsentiert,
können die oben erläuterten Wirkungen noch effektiver
erreicht werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Ein
elektromagnetisch angetriebenes Ventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt
grundsätzlich die gleiche Konstruktion wie diejenige des
elektromagnetisch angetriebenen Ventils gemäß der
ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird eine Beschreibung
für gleiche und ähnliche Konstruktionsmerkmale
nicht wiederholt.
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6 zeigt
einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Magnetflussbreite
oder -weite des Kernabschnittes und der Magnetflussdichte und dem elektromagnetischen
Moment darstellt. Gemäß den 4 und 6 sei
angenommen, dass das elektromagnetische Moment, welches auf die
Scheibe 21 an einer Position ausgeübt wird, die
um einen Abstand L von der zentralen Achse 25 entfernt
ist, gleich T ist, ferner die Magnetflussdichte an dieser Position
B beträgt, und der Magnetpfadbereich oder die Magnetpfadfläche
S ist und die magnetische Permeabilität von Luft μ0 ist, so kann das elektromagnetische Moment
T durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: T =
(B2S/μ0) × L.
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Es
sei angenommen, dass die Tiefe des Kernabschnitts 52 konstant
ist, der Magnetpfadbereich S und die Magnetpfadbreite oder -weite
D des Kernabschnitts 52 eine proportionale Beziehung haben.
Damit in diesem Fall ein größeres elektromagnetisches
Moment auf die Scheibe 21 ausgeübt wird, ist es
erforderlich, die magnetische Flussdichte B und die Magnetpfadweite
oder -breite D zu vergrößern. Obwohl die magnetische
Flussdichte B mit der abnehmenden Magnetpfadbreite oder -weite D
zunimmt, und zwar wenn diese dicht an die magnetische Sättigung
heran gelangt, nimmt die Rate der Zunahme der magnetischen Flussdichte
B ab. Es kann somit anhand der oben angegebenen Gleichung eine Magnetpfadbreite
oder -weite DB, bei welcher das elektromagnetische Moment T ein
Maximum erreicht, gefunden werden. Bei dieser Ausführungsform
wird die magnetische Pfadweite oder Pfadbreite Db mit Hilfe der
oben angegebenen Gleichung berechnet und wird als Weite oder Breite
des Kernabschnittes 52 eingestellt, der an einer Position
gelegen ist, die um den Abstand L von der zentralen Achse 25 beabstandet
ist.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
in der oben beschriebenen Weise konfiguriert und kann die gleiche
Wirkung wie diejenige der ersten oben beschriebenen Ausführungsform erzielen.
Zusätzlich ist die magnetische Pfadbreite oder -weite und
die magnetische Pfadposition des Kernabschnittes 52 auf
optimale Werte eingestellt, so dass es dadurch möglich
wird, eine größere elektromagnetische Kraft auf
die Scheibe 21 auszuüben. Dies macht es auch möglich,
den Betrag an elektrischer Energie, der durch die Elektromagnete 51m und 51n verbraucht
wird, zu reduzieren.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die 7 und 8 zeigen
Querschnittsansichten, die ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wiedergeben. 7 zeigt
die Scheibe 21, die zu der Absorptionsfläche 52m hin
angezogen wurde. 8 zeigt die Scheibe 21,
die von der Absorptionsfläche 52m beabstandet
ist. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil gemäß dieser Ausführungsform
besitzt grundsätzlich die gleiche Konstruktion wie die
des elektromagnetisch angetriebenen Ventils 10 gemäß der
ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird somit die Beschreibung
für gleiche und ähnliche konstruktive Merkmale
nicht wiederholt.
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Gemäß 7 enthält
die Scheibe 21 ferner eine Endfläche 21c.
Die Endfläche 21c liegt den Absorptionsflächen 52m und 52n nicht
gegenüber. Die Endfläche 21c ist mit
der Fläche 21a durchgehend ausgebildet. Die Endfläche 21c erstreckt
sich zwischen der Fläche 21a und der Fläche 21b.
Die Endfläche 21c ist auf der distalen Endseite
der Scheibe 21 vorgesehen und erstreckt sich von dem Halterungsabschnitt 23 zu
dem Verbindungsabschnitt 22 hin.
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Bei
dieser Ausführungsform enthält der Kernabschnitt 52 ferner
einen Vorsprung 56. Der Vorsprung 56 ist so vorgesehen,
dass er von der Absorptionsfläche 52m absteht. Der Vorsprung 56 ist
an einem Spalt von der Endfläche 21c angeordnet.
Der Vorsprung 56 ist benachbart zum ersten Erstreckungsabschnitt
vorgesehen.
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht, die zum Zwecke eines Vergleiches den Magnetfluß wiedergibt,
der in der Scheibe und in dem Kernabschnitt erzeugt wird, und zwar
für einen Fall, bei dem kein Vorsprung an dem Kernabschnitt
vorgesehen ist. 9 zeigt die Scheibe 21,
wenn diese von der Absorptionsfläche 52m getrennt
ist.
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Gemäß 9 trennt
sich die Scheibe 21 von der Absorptionsfläche 52m,
es fließt ein gegen-elektromotorischer Strom innerhalb
der Scheibe 21 und in dem Kernabschnitt 52. Aufgrund
dieses gegen-elektromotorischen Stromes wird eine gegen-elektromotorische
Kraft (Gegen-EMK) zum Anziehen der Scheibe 21 zu der Absorptionsfläche 52m erzeugt, wodurch
verhindert wird, dass sich die Scheibe 21 von der Absorptionsfläche 52m trennt.
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Gemäß 8 ist
bei dieser Ausführungsform aufgrund des Vorsehens des Vorsprungs 56 in dem
Kernabschnitt 52 ein ringförmiger Magnetkreis, der
durch den proximalen Abschnitt 52g, den zweiten Erstreckungsabschnitt 52h,
die Scheibe 21, dem Vorsprung 56 und dem ersten
Erstreckungsabschnitt 52k gebildet ist, um die Wicklung 53 herum
ausgebildet, wenn sich die Scheibe 21 von der Absorptionsfläche 52m trennt.
Die Erzeugung eines gegen-elektromotorischen Stromes wird somit
unterdrückt.
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10 zeigt
einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Größe
des Spaltes zwischen der Endfläche und dem Vorsprung darstellt,
und der elektromagnetischen Kraft und dem gegen-elektromotorischen
Strom. Gemäß 10 gilt,
je kleiner die Größe X des Spaltes zwischen der
Endfläche 21c und dem Vorsprung 56 ist,
desto mehr wird die Erzeugung der oben angegebenen gegen-elektromotorischen
Kraft unterdrückt. Auf der anderen Seite wird in einem
Zustand, bei dem die Scheibe 21 zu der Absorptionsfläche 52m gemäß der
Darstellung in 7 angezogen ist, wenn die Größe
X des Spaltes klein ist, die elektromotorische Kraft F zum Anziehen
der Scheibe 21 zu der Absorptionsfläche 52m hin
reduziert, und zwar aufgrund des Verlaufes des Magnetflusses, der
aus der Scheibe 21 zu dem Vorsprung 56 hin leckt.
Die Größe des Spaltes wird dadurch bestimmt, indem man
diese Punkte mit berücksichtigt.
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Das
elektromagnetisch angetriebenen Ventil gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches
in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, kann die gleiche
Wirkung erreichen wie diejenige der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Zusätzlich wird die Größe des Spaltes
innerhalb eines Bereiches des zulässigen gegen-elektromotorischen
Stromes eingestellt, wodurch die Möglichkeit geschaffen
wird, eine erhöhte Steuerbarkeit bei der anfänglichen
Oszillation der Scheibe 21 zu erreichen.
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(Vierte Ausführungsform)
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11 zeigt
eine Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes
Ventil gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiedergibt. 11 zeigt
die Querschnittsgestalt der Scheibe 21, und zwar entlang
der Linie 11A-11A in 1. 12 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Scheibe an der Position
zeigt, die durch die doppelt gestrichene Kettenlinie XII in 11 umgeben
ist. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil gemäß dieser
Ausführungsform besitzt grundlegend die gleiche Konstruktion
wie diejenige des elektromagnetisch angetriebenen Ventils gemäß der
ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird somit die Beschreibung
für gleiche und ähnliche konstruktive Merkmale
nicht wiederholt.
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Gemäß den 11 und 12 ist
bei dieser Ausführungsform die Scheibe 21 aus
Federstahl hergestellt. Die Scheibe 21 und der Torsionsstab 31 sind zusammenhängend
oder einstückig ausgebildet.
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Ein
Zahnblock oder ein gezahnter Block 37 ist an der Halterungsbasis 48 angebracht.
Der Halterungsabschnitt 23 besitzt eine zylinderförmige
Gestalt. Der Halterungsabschnitt 23 ist drehbar an der Halterungsbasis 48 über
ein Lager 36 gehaltert. Der Torsionsstab 31 enthält
ein sich drehendes Ende 31p, welches mit dem Halterungsabschnitt 23 durchgehend
ausgebildet ist, und enthält ein befestigtes Ende 31q,
welches an dem gezahnten Block oder Zahnblock 37 befestigt
ist.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil gemäß der
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches
in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, kann den gleichen
Effekt erreichen wie derjenige der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Zusätzlich wird es durch die Ausbildung des Torsionsstabes 31 zusammenhängend oder
einstückig mit der Scheibe 21 möglich,
eine Reduzierung in den Teilekosten zu erreichen. Da ferner der
Prozeß der Verbindung des Torsionsstabes 31 mit
der Scheibe 21 nicht mehr erforderlich ist, wird es möglich,
eine Reduzierung der Zusammenbaukosten zu erreichen.
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(Fünfte Ausführungsform)
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13 zeigt
eine Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes
Ventil gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiedergibt. Das elektromagnetisch angetriebene
Ventil gemäß dieser Ausführungsform besitzt grundlegend
die gleiche Konstruktion wie diejenige des elektromagnetisch angetriebenen
Ventils 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei der folgenden Beschreibung werden gleiche und ähnliche
konstruktive Merkmale daher nicht wiederholt.
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Gemäß 13 ist
bei dieser Ausführungsform der Kernabschnitt 52 aus
Federstahl gebildet. Das elektromagnetisch angetriebene Ventil gemäß der
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
welches in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, kann die
gleiche Wirkung erzielen wie diejenige der weiter oben beschriebenen
ersten Ausführungsform. Zusätzlich kann der Schlag
oder der Stoß zum Zeitpunkt der Kollision zwischen der
Scheibe 21 und dem Kernabschnitt 52 durch den
gesamten Kernabschnitt 52 absorbiert werden. Dies schafft die
Möglichkeit, das leise Arbeiten des elektromagnetisch betätigten
Ventils 10 weiter zu verbessern.
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Es
kann eine Wärmebehandlung, wie beispielsweise ein Abschrecken
bei den Absorptionsflächen 52m und 52n des
Kernabschnitts 52 angewendet werden, der aus Federstahl
hergestellt ist. Weiterhin kann die Scheibe 21 aus Federstahl
gebildet sein. Es kann eine Wärmebehandlung, wie beispielsweise
ein Abschrecken bei den Flächen 21a und 21b der
Scheibe 21 angewendet werden, die aus Federstahl gebildet
ist. In diesen Fällen kann der Verschleißwiderstand
und die Haltbarkeit des Kernabschnittes 52 oder der Scheibe 21 durch
Härten der Absorptionsflächen 52m und 52n oder
der Oberflächen 21a und 21b erhöht
werden.
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(Sechste Ausführungsform)
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14 zeigt
eine Querschnittsansicht, die ein elektromagnetisch angetriebenes
Ventil gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiedergibt. Im Folgenden wird somit eine Beschreibung
von konstruktiven Merkmalen, die die gleichen sind oder ähnlich
sind denjenigen des elektromagnetisch angetriebenen Ventils 10 gemäß der ersten
Ausführungsform, nicht wiederholt.
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Gemäß 14 enthält
diese Ausführungsform den Elektromagneten 51m mit
einem Sitzabschnitt 54. Der Sitzabschnitt 54 ist
zusammenhängend oder einstückig mit dem Kernabschnitt 52 ausgebildet.
Der Sitzabschnitt 54 kann getrennt von dem Kernabschnitt 52 vorgesehen
sein und kann dann an dem Kernabschnitt 52 befestigt worden
sein. Der Sitzabschnitt 54 ist an der Halterungsbasis 48 mit
Hilfe einer Schraube 55 befestigt. Der Sitzabschnitt 54 ist
so ausgebildet, dass er einen Spalt 60 zwischen dem Kernabschnitt 52 und
der Halterungsbasis 48 beläßt. Eine Wärmebehandlung,
wie beispielsweise ein Glühen, kann an dem Sitzabschnitt 54 zur
Anwendung gebracht werden. Aufgrund der oben beschriebenen Konfiguration
erfährt der Sitzabschnitt 54 bei einer Kollision
der Scheibe 21 mit dem Kernabschnitt 52 eine elastische
Verformung, um dadurch die Größe des Spaltes 60 zu
reduzieren.
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Das
elektromagnetisch angetriebene Ventil gemäß der
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält
die Scheibe 21, die als ein Anker zum Antreiben des Ventils 14 dient,
die Elektromagnete 51m und 51n, von denen jeder
eine elektromagnetische Kraft auf die Scheibe 21 ausübt,
und die Halterungsbasis 48, die als Abstützteil
zur Abstützung der Elektromagnete 51m und 51n dient.
Die Elektromagnete 51m und 51n sind so angeordnet, dass
sie der Scheibe 21 gegenüber liegen oder zu dieser
hinweisen, und jeder enthält den Kernabschnitt 52 zum
Anziehen der Scheibe 21, und den Sitzabschnitt 54 zum
Fixieren des Kernabschnittes 52 an der Halterungsbasis 48.
Der Sitzabschnitt 54 ist so gestaltet, dass er elastisch
verformbar ist.
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Bei
dem elektromagnetisch angetriebenen Ventil gemäß der
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches
in der zuvor erläuterten Weise konfiguriert ist, kann ein
Schlag oder Aufschlag zum Zeitpunkt, wenn die Scheibe 21 mit
der Absorptionsfläche 52m kollidiert, über
die elastische Verformung des Sitzabschnittes 54 absorbiert
werden. Dies schafft die Möglichkeit, ein leises Arbeiten des
elektromagnetisch angetriebenen Ventils 10 zu verbessern.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass bei dem elektromagnetisch angetriebenen
Ventil gemäß dieser Ausführungsform der
Ausschnitt, der weiter oben unter Hinweis auf die erste Ausführungsform
beschrieben wurde, nicht in der Scheibe 21 ausgebildet sein
kann. Ferner können die Konstruktionen des elektromagnetisch
angetriebenen Ventils gemäß der zweiten bis fünften
Ausführungsform auch bei dem elektromagnetisch angetriebenen
Ventil gemäß dieser Ausführungsform angewendet
werden. Ferner können die Konstruktionen des elektromagnetisch angetriebenen
Ventils gemäß der ersten bis sechsten Ausführungsform
auch in geeigneter Weise nicht nur bei einem elektromagnetisch angetriebenen
Ventil vom Schwenktyp angewendet werden, sondern auch bei einem
elektromagnetisch betriebenen Ventil vom Translationstyp, bei dem
das Ventil mit Hilfe einer linearen Bewegung angetrieben wird, die
durch eine elektromagnetische Kraft erzeugt wird.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen
lediglich als Beispiel bei allen Aspekten zu betrachten sind und
nicht von einer einschränkenden Natur sind. Der Rahmen der
vorliegenden Erfindung ergibt sich somit nicht nur aus der vorangegangenen
Beschreibung, sondern insbesondere aus den anhängenden
Ansprüchen, die Äquivalente mit umfassen sollen
und auch Modifikationen umfassen sollen, die alle in den Rahmen der
Ansprüche fallen.
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Wie
oben beschrieben ist, können die repräsentativen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein elektromagnetisch
angetriebenes Ventil realisieren, welches die Möglichkeit
bietet, eine Verbesserung in der Geräuschdämpfung
zu erreichen.
-
Zusammenfassung
-
Elektromagnetisch angetriebenes
Ventil
-
Ein
elektromagnetisch angetriebenes Ventil enthält eine Scheibe
(21), welche ein Ventil (14) antreibt, und einen
Elektromagneten (51m). Die Scheibe (21) enthält
einen ersten Abschnitt (26) und einen zweiten Abschnitt
(27, 28). Der Elektromagnet (51m) ist
so angeordnet, dass er der Scheibe (21) gegenüber
liegt bzw. zu dieser hinweist, und enthält einen Kernabschnitt
(52), welcher die Scheibe (21) anzieht. Der Elektromagnet
(51m) bildet einen magnetischen Flusspfad aus, der durch
den Kernabschnitt (52) und die Scheibe (21) hindurch
verläuft, wodurch auf die Scheibe (21) eine elektromagnetische
Kraft ausgeübt wird. In der Scheibe (21) ist ein
Einschnitt oder Ausschnitt so ausgebildet, dass ein magnetischer
Pfadbereich an dem zweiten Abschnitt (27, 28)
kleiner ist als der magnetische Pfadbereich (26) an dem
ersten Abschnitt. Der Verlauf des Magnetflusses, der in der Scheibe
ausgebildet wird, und zwar bevor der Einschnitt oder Ausschnitt
ausgebildet worden ist, besitzt eine relativ große magnetische
Flussdichte an dem ersten Abschnitt (26) und eine relativ
kleine magnetische Flussdichte an dem zweiten Abschnitt (27, 28).
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6467441 [0002, 0002, 0006]
- - JP 2003-83015 A [0004]
- - JP 10-141028 A [0004]
- - JP 2003-33674 A [0005]
- - DE 19608061 [0005]