-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator, welcher eine Funktion des Erfassens der Position eines Kolbens hat.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Beispielsweise weist ein in der
JP H07 - 94 322 A beschriebener elektromagnetischer Aktuator eine Spule, ein Joch, eine Steckmutter, einen Kern, eine Feder, einen ersten Magneten, einen zweiten Magneten, und einen Magnetsensor auf.
-
Die Spule erzeugt eine magnetomotorische Kraft, indem Strom durch sie fließt. Das Joch ist ein Element, das so angeordnet ist, dass es die Spule umgibt. Die Steckmutter ist an einem Ende der Spule auf einer zentralen Achse befestigt. Der Kern ist in der Spule koaxial zu der Steckmutter angeordnet, und bewegt sich zwischen einer Position, an welcher der Kern im Eingriff mit der Steckmutter ist, und einer Position, an welcher der Kern von der Steckmutter getrennt ist. Ferner befindet sich die Feder zwischen der Steckmutter und dem Kern, und energetisiert den Kern hin zu einer Richtung, in welcher sich der Kern weit entfernt von der Steckmutter befindet.
-
Die ersten und zweiten Magneten werden für das Erfassen der Position des Kerns verwendet. Der erste Magnet ist größer als der zweite Magnet, und ist in einem Zustand, in welchem sich der erste Magnet zwischen Teilen des Jochs auf einer Seite der Achsenlinie der Spule befindet. Ferner ist der zweite Magnet in einem Zustand, in welchem sich der zweite Magnet zwischen Teilen des Jochs auf einer anderen Seite der Achsenlinie der Spule befindet. Der Magnetsensor erfasst die magnetische Flussdichte, welche sich in Abhängigkeit von der Position des Kerns verändert, und befindet sich auf einer Seite des zweiten Magneten.
-
Der Kern ist in einem Initialzustand, in welchem kein Strom durch die Spule fließt, in einer Position gehalten, an welcher der Kern von der Steckmutter wegen der energetisierenden Kraft der Feder getrennt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der magnetische Fluss des ersten Magneten in dem durch den Magnetsensor erfassten magnetischen Fluss dominant. Wenn eine elektromagnetische Kraft in einer Achsenrichtung in dem Kern wirkt, weil ein Strom durch die Spule fließt, bewegt sich der Kern hin zu der Steckmutter und ist im Eingriff mit der Steckmutter. In einem Zustand, in welchem der Kern und die Steckmutter miteinander im Eingriff sind, ist der magnetische Fluss des zweiten Magneten in dem durch den Magnetsensor erfassten magnetischen Fluss dominant.
-
Weil die ersten und zweiten Magneten auf den jeweiligen Seiten der Achsenlinie der Spule derart angeordnet sind, dass die Richtungen ihrer jeweiligen magnetischen Flüsse einander entgegengesetzt sind, wird die Position des Kerns von der Richtung des magnetischen Flusses erfasst.
-
Im Folgenden wird der oben erwähnte Kern als Kolben bezeichnet.
-
Die
WO 2011 / 042 273 A1 betrifft einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Permanentmagneten, der ortsfest innerhalb des elektromagnetischen Kreises angeordnet ist, und Mitteln zum Bündeln axialer magnetischer Feldlinien an dem permanentmagnetischen Kreis. Ferner ist zwei Stellelementen ein Magnetsensor zugeordnet.
-
Die
DE 20 2010 010 371 U1 betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung, bei der magnetische Flussleitmittel derart angeordnet sind, dass ein von der Spuleneinheit erzeugtes magnetisches Spulenfeld von einem Magnetfeld-Detektionsmittel abgeleitet und/oder gegenüber diesem abgeschwächt wird. Schließlich geht aus der
DE 10 2015 111 385 A1 ein Solenoid-Stellglied hervor, das mehrere Kolben aufweist, wobei jedem Kolben ein Sensor zur Positionsbestimmung mittels Magnetfelderfassung zugeordnet ist.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
TECHNISCHES PROBLEM
-
Jedoch werden in dem in der
JP H07 - 94 322 A beschriebenen elektromagnetischen Aktuator zwei Magneten benötigt, um die Position eines Kolbens zu bestimmen und ferner können die Positionen von mehreren Kolben nicht durch Verwenden eines Magnetsensors erfasst werden.
-
In einem Fall, in welchem die in der
JP H07 - 94 322 A beschriebene Struktur in einem elektromagnetischen Aktuator mit mehreren Kolben verwendet wird, werden daher Magnete benötigt, deren Anzahl doppelt so groß wie die Anzahl an Kolben ist, und mehrere Magnetsensoren werden benötigt. Daher besteht ein Problem darin, dass die Anzahl an Teilen steigt und damit die Größe des Aktuators selbst zunimmt.
-
Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das oben erwähnte Problem zu lösen, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen elektromagnetischen Aktuator bereitzustellen, der die Anzahl an Teilen reduzieren und Upsizing vermeiden kann, auch wenn der elektromagnetische Aktuator mehrere Kolben aufweist.
-
LÖSUNG DES PROBLEMS
-
Ein elektromagnetischer Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Merkmale des Patentanspruchs 1 und insbesondere mehrere Solenoideinheiten und einen Magnetsensorkreis auf. Jede der Solenoideinheiten weist auf: ein Gehäuse, bei dem es sich um einen magnetischen Körper handelt; einen Kern, der sich in dem Gehäuse befindet, wobei der Kern ein magnetischer Körper ist; einen Aufsatz, der für das Gehäuse bereitgestellt ist und der dem Kern in einer Achsenrichtung des Kerns zugewandt ist, wobei es sich bei dem Aufsatz um einen magnetischen Körper handelt; eine Spule, die um einen äußeren Umfang des Kerns herum bereitgestellt ist; und einen Kolben. Der Kolben ist entlang eines inneren Umfangs des Kerns bereitgestellt und bewegt sich durch Aufnahme einer magnetischen Anziehungskraft in der Achsenrichtung, wobei die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Kolben und dem Aufsatz durch einen magnetischen Fluss wirkt, der durch das Fließen eines Stroms durch die Spule erzeugt wird. Der Magnetsensorkreis weist auf: einen Sensormagneten, der für jede der Solenoideinheiten bereitgestellt ist; einen Sensorkern, durch welchen ein magnetischer Fluss des Sensormagneten fließt, wobei der Sensorkern ein magnetischer Körper ist; und einen einzelnen Magnetsensor, um einen magnetischen Fluss, der durch den Sensorkern fließt und sich in Abhängigkeit von einer Position des Kolbens verändert, zu erfassen.
-
In dieser Struktur ist der Sensorkern in einer Ebene angeordnet, welche sich auf einer Seite eines Endes des Kolbens befindet, das dem Aufsatz entgegengesetzt ist, und die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens ist, und der Magnetsensor ist in einer Position in der Ebene angeordnet, wobei die Position von einem Magnetpfad eines Streuflusses beabstandet ist, der durch das Fließen eines Stroms durch die Spule erzeugt wird und der durch den Sensorkern fließt.
-
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung zirkuliert der magnetische Fluss des Sensormagneten in dem Sensorkern, weil der Sensorkern in der Ebene angeordnet ist, die sich auf der Seite des Endes des Kolbens befindet, das dem Aufsatz entgegengesetzt ist und die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens ist. Darüber hinaus kann der Einfluss des Streuflusses, der durch das Fließen eines Stroms durch die Spule erzeugt wird, reduziert werden, weil der Magnetsensor in einer Position in der Ebene angeordnet ist, wobei die Position von einem Magnetpfad des Streuflusses beabstandet ist, der durch das Fließen eines Stroms durch die Spule erzeugt wird und der durch den Sensorkern fließt. Im Ergebnis kann die Anzahl der Teile reduziert und Upsizing vermieden werden, weil, obwohl mehrere Kolben enthalten sind, die Positionen der mehreren Kolben erfasst werden können, indem der einzelne Magnetsensor verwendet wird.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen elektromagnetischen Aktuator gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem der elektromagnetische Aktuator gemäß der Ausführungsform 1 entlang der Linie a-a von 1 gezeigt wird;
- 3 ist ein Diagramm, das einen Magnetsensorkreis in dem elektromagnetischen Aktuator gemäß der Ausführungsform 1 zeigt;
- 4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand von Solenoideinheiten in der Ausführungsform 1 und eine magnetische Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor existiert;
- 5 ist ein Diagramm, das eine Variante des Magnetsensorkreises in der Ausführungsform 1 zeigt;
- 6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand von Solenoideinheiten in dem elektromagnetischen Aktuator mit dem Magnetsensorkreis von 5, und einer magnetischen Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor existiert;
- 7 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, welche einen elektromagnetischen Aktuator gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 8A ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Struktur zeigt, in welcher ein Sensormagnet an einem Ende einer Welle befestigt ist, und 8B eine Querschnittsansicht ist, welche ein anderes Beispiel der Struktur zeigt, in welcher ein Sensormagnet an einem Ende einer Welle befestigt ist;
- 9 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Magnetsensorkreis in dem elektromagnetischen Aktuator gemäß der Ausführungsform 2 zeigt;
- 10 ist eine Seitenansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem sich Sensormagneten zusammen mit Kolben bewegen;
- 11 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand von Solenoideinheiten in der Ausführungsform 2 und eine magnetische Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor existiert;
- 12A ist ein Diagramm, das eine Beziehung eines Sensormagneten und eines Sensorkerns in der Ausführungsform 1 zeigt, und 12B ist ein Diagramm, das eine Beziehung eines Sensormagneten und eines Sensorkerns in einem elektromagnetischen Aktuator gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 13 ist eine perspektivische Ansicht, welche Sensormagneten eines elektromagnetischen Aktuators gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 14A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Magnetsensorkreis in der Ausführungsform 4 zeigt (der Betriebszustand von Solenoideinheiten ist EIN/EIN), 14B ist eine perspektivische Ansicht, welche den Magnetsensorkreis in der Ausführungsform 4 zeigt (der Betriebszustand der Solenoideinheiten ist EIN/AUS), und 14C ist eine perspektivische Ansicht, welche den Magnetsensorkreis in der Ausführungsform 4 zeigt (der Betriebszustand in den Solenoideinheiten ist AUS/AUS); und
- 15 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Solenoideinheiten in der Ausführungsform 4 und eine magnetische Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor existiert.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Im Folgenden, um diese Erfindung in weiteren Einzelheiten zu erklären, werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
-
Ausführungsform 1.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem der elektromagnetische Aktuator 1 entlang der Linie a-a von 1 gezeigt wird.
-
Der elektromagnetische Aktuator 1 ist eingerichtet, zwei Solenoideinheiten, die aneinander angrenzend angeordnet sind, und einen Magnetsensorkreis, der über den Solenoideinheiten angeordnet ist, aufzuweisen. Eine dieser Solenoideinheiten weist ein Gehäuse 2a, einen Kern 3a, eine Spule 4a, einen Kolben 5a, einen Aufsatz 6a, und eine Feder 10a auf, und die andere Solenoideinheit weist ein Gehäuse 2b, einen Kern 3b, eine Spule 4b, einen Kolben 5b, einen Aufsatz 6b, und eine Feder 10b auf. Ferner ist der Magnetsensorkreis derart eingerichtet, dass er die Sensormagneten 7a und 7b, einen Sensorkern 8, und einen Magnetsensor 9 aufweist.
-
Die Gehäuse 2a und 2b werden aus magnetischen Körpern gebildet, und weisen Löcher auf, durch welche die oberen Enden der Kerne 3a und 3b und obere Enden der Kolben 5a und 5b hindurchgehen, wie in 2 gezeigt. Die Kolben 5a und 5b bewegen sich entlang der Achsen a1 und b1 dieser Löcher. Bei den Kernen 3a und 3b handelt es sich um rohrförmige Elemente, in welchen die Kolben 5a und 5b entlang ihrer inneren Umfänge angeordnet sind, und welche aus magnetischen Körpern, wie beispielsweise Gehäuse 2a und 2b, gebildet sind. Die Spulen 4a und 4b sind Magnetspulen, die auf Rollen aufgewickelt sind, die hier nicht gezeigt werden, welche um die äußeren Umfänge der Kerne 3a und 3b herum angeordnet sind.
-
Die Kolben 5a und 5b sind rohrförmige Elemente, die aus magnetischen Körpern gebildet sind. Ferner sind die Aufsätze 6a und 6b Elemente, die für die Gehäuse 2a und 2b bereitgestellt sind und den Kernen 3a und 3b in den Richtungen der Achsen a1 und b1 zugewandt und aus magnetischen Körpern gebildet sind.
-
Die Federn 10a und 10b befinden sich zwischen den Kolben 5a und 5b und den Aufsätzen 6a und 6b, wie in 2 gezeigt, die Spulenfedern sind nichtmagnetische Körper. In einem Zustand, bei dem keine Ströme durch die Spulen 4a und 4b fließen, werden die Kolben 5a und 5b durch die Federn 10a und 10b hin zu einer AUS-Richtung eines Pfeils B energetisiert, d. h. einer Richtung, in welcher die Kolben weit entfernt von den Aufsätzen 6a und 6b sind.
-
Beispielsweise wird ein Magnetkreis A für das Erzeugen von Stößen gebildet, bei denen ein magnetischer Fluss, der in der Spule 4a auftritt, von dem Kern 3a zu dem Kolben 5a, dem Aufsatz 6a, dem Gehäuse 2a und dem Kern 3a fließt, in dieser Reihenfolge, wenn ein Strom nur durch die Spule 4a fließt. Mittels dieses Magnetkreises A wird eine magnetische Anziehungskraft in einer Achsenrichtung zwischen dem Kolben 5a und dem Aufsatz 6a erzeugt. Im Ergebnis bewegt sich der Kolben 5a hin zu einer EIN-Richtung des Pfeils B, d. h. hin zu dem Aufsatz 6a, und wird in einer niedrigeren Endposition eines beweglichen Bereichs des Kolbens 5a gehalten.
-
Jeder der folgenden drei Zustände kann als der Betriebszustand der Solenoideinheiten erwartet werden.
-
Es gibt einen Zustand, in welchem keine Ströme durch sowohl die Spulen 4a und 4b fließen (im Folgenden als AUS/AUS bezeichnet), einem Zustand, in welchem ein Strom durch eine der Spulen fließt (im Folgenden als EIN/AUS oder AUS/EIN bezeichnet), und einem Zustand, in welchem Ströme durch beide Spulen fließen (im Folgenden als EIN/EIN bezeichnet).
-
In dem AUS/AUS-Zustand erhalten sowohl die Kolben 5a als auch 5b nur die energetisierenden Kräfte der Federn 10a und 10b. Im Ergebnis sind die Kolben 5a und 5b in Positionen gehalten, in welchen ihre oberen Enden nahe bei den Sensormagneten 7a und 7b sind, d. h. in den oberen Endpositionen ihrer beweglichen Bereiche. 2 zeigt den AUS/AUS-Zustand.
-
In dem EIN/AUS- oder AUS/EIN-Zustand ist einer der Kolben 5a und 5b in der oberen Endposition seines beweglichen Bereichs gehalten, und der andere ist in der unteren Endposition seines beweglichen Bereichs gehalten.
-
In dem EIN/EIN-Zustand sind beide Kolben 5a und 5b durch die Magnetströme, die durch das Fließen von Strömen zu den Spulen 4a und 4b erzeugt werden, in den unteren Endpositionen ihrer beweglichen Bereiche gehalten.
-
In dem elektromagnetischen Aktuator 1 wird jeder dieser drei Zustände bestimmt und damit werden die Positionen der Kolben 5a und 5b erfasst.
-
3 ist ein Diagramm, das einen Magnetsensorkreis in dem elektromagnetischen Aktuator 1 zeigt. Eine Draufsicht auf den elektromagnetischen Aktuator 1 ist in einem oberen Teil von 3 gezeigt. Ferner ist ein Zustand, in welchem der Magnetsensorkreis, die Kolben 5a und 5b, und die Aufsätze 6a und 6b in dem elektromagnetischen Aktuator 1 aus einer Richtung B1 betrachtet werden, in der Mitte eines unteren Teils gezeigt, ein Zustand, in welchem sie aus einer Richtung B2 betrachtet werden, ist auf einer linken Seite des unteren Teils gezeigt, und ein Zustand, in welchem sie aus einer Richtung B3 betrachtet werden, ist auf einer rechten Seite des unteren Teils gezeigt.
-
Die Sensormagneten 7a und 7b sind prismatische Permanentmagneten, welche sich auf oberen Seiten der Kolben 5a und 5b, d. h. auf Seiten von Enden der Kolben befinden, die den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind, wie in 3 gezeigt.
-
Der Sensorkern 8 weist eine erste Sensorkerneinheit 8a und eine zweite Sensorkerneinheit 8b auf und ist in einer Ebene angeordnet, welche sich auf den Seiten der Enden der Kolben 5a und 5b befindet, die den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind, und die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kolben 5a und 5b ist.
-
Die erste Sensorkerneinheit 8a ist ein Element, das ungefähr wie ein Buchstabe M gebildet ist, in welchem sich zwei äußere Schenkel und ein innerer Schenkel von einem stabförmigen Element, bei dem es sich um eine Basis handelt, in dieselbe Richtung erstrecken, wie in den 1 und 3 gezeigt, und ist aus einem magnetischen Körper gebildet. Die zweite Sensorkerneinheit 8b ist gleichermaßen ein Element, das ungefähr wie ein Buchstabe M gebildet ist und zwei äußere Schenkel und einen inneren Schenkel aufweist und aus einem magnetischen Körper gebildet ist.
-
Die erste Sensorkerneinheit 8a und die zweite Sensorkerneinheit 8b sind auf eine Weise angeordnet, dass ihre äußeren Schenkel in jedem Paar so beschaffen sind, dass sie einander zugewandt sind, wobei alle Sensormagneten 7a und 7b sich zwischen den äußeren Schenkeln befinden, die einander in dem entsprechenden Paar zugewandt sind, und deren innere Schenkel so beschaffen sind, dass sie einander zugewandt sind, wobei sich der Magnetsensor 9 zwischen den inneren Schenkeln befindet. Sowohl die erste Sensorkerneinheit 8a als auch die zweite Sensorkerneinheit 8b ist auf eine Weise ausgebildet, dass sie im Hinblick auf den entsprechenden inneren Schenkel als Grenze bilateral symmetrisch ist und in jeder der Sensorkerneinheiten der Abstand zwischen einem der äußeren Schenkel und dem inneren Schenkel im Wesentlich genauso groß wie der Abstand zwischen dem anderen äußeren Schenkel und dem inneren Schenkel ist.
-
Ferner sind die Sensormagneten 7a und 7b in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 an dem Sensorkern 8 auf den Seiten der Enden der Kolben 5a und 5b befestigt, die den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind. Beispielsweise können die Sensormagneten 7a und 7b einstückig zwischen den äußeren Schenkeln der ersten Sensorkerneinheit 8a und den äußeren Schenkeln der zweiten Sensorkerneinheit 8b unter Verwenden eines Harzes gebildet sein.
-
Weil die Sensormagneten 7a und 7b zwischen den äußeren Schenkeln befestigt und angeordnet sind, ist es nicht nötig, sie zum Zeitpunkt des Befestigens an den Kolben 5a und 5b zu positionieren und damit ist das Zusammensetzen des elektromagnetischen Aktuators 1 einfach. Darüber hinaus, weil die Sensormagneten 7a und 7b nicht an den Kolben 5a und 5b befestigt sind, vermindert sich das Gewicht der Kolben 5a und 5b und damit wird die Ansprechbarkeit verbessert.
-
Ferner, weil die Sensormagneten 7a und 7b sich nicht zusammen mit den Kolben 5a und 5b bewegen, wird die Zuverlässigkeit verbessert.
-
Der Magnetsensor 9 erfasst die magnetische Flussdichte, die durch den Sensorkern 8 fließt und sich in Abhängigkeit von den Positionen der Kolben 5a und 5b ändert. Ferner handelt es sich bei dem Magnetsensor 9 um einen einzelnen Sensor, der sich zwischen dem inneren Schenkel der ersten Sensorkerneinheit 8a und dem inneren Schenkel der zweiten Sensorkerneinheit 8b befindet.
-
Die erste Sensormagneteinheit 8a und die zweite Sensorkerneinheit 8b können Elemente sein, die beide aus einer laminierten Stahlplatte gebildet werden. In diesem Fall ist es im Vergleich mit dem Schaben eines metallischen Materials einfach, das Bearbeiten auszuführen, und die Herstellungskosten können gesenkt werden, weil es nur nötig ist, eine laminierte Stahlplatte ungefähr in die Form eines Buchstaben M zu stanzen.
-
Der Betriebszustand der in 3 gezeigten Solenoideinheiten ist EIN/AUS, und der Kolben 5a befindet sich an der unteren Endposition seines beweglichen Bereichs und der Kolben 5b befindet sich an der oberen Endposition seines beweglichen Bereichs. Wie in dem oberen Teil von 3 gezeigt, ist in diesem Betriebszustand ein Magnetkreis A1, in welchem der Sensormagnet 7a eine magnetomotorische Kraft ist und ein Magnetkreis A2, in welchem der Sensormagnet 7b eine magnetomotorische Kraftquelle ist, in dem Sensorkern 8 gebildet.
-
Wie oben erwähnt, ist der Sensorkern 8 in der Ebene angeordnet, welche sich auf den Seiten der Enden der Kolben 5a und 5b befindet, die den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind, und die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kolben 5a und 5b ist. Daher fließen die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b in Richtungen, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kolben 5a und 5b sind.
-
In 3 befindet sich der Kolben 5b in der oberen Endposition seines beweglichen Bereichs, und das obere Ende des Kolbens 5b befindet sich nahe bei dem Sensormagneten 7b. Im Ergebnis kommt es zu einem sogenannten Kurzschluss, bei welchem der durch den Sensormagneten 7b erzeugte magnetische Fluss durch einen Magnetpfad A4 und durch den Kolben 5b fließt, so dass der Betrag des magnetischen Flusses, der durch den Magnetkreis A2 fließt, klein ist.
-
Auf der anderen Seite befindet sich der Kolben 5a in der unteren Endposition seines beweglichen Bereichs und der Zwischenraum zwischen dem oberen Ende des Kolbens 5a und dem Sensormagneten 7a ist groß und daher ist der Magnetwiderstand groß. Im Ergebnis ist es schwierig, den durch den Sensormagneten 7a erzeugten magnetischen Flusses zu dem Kolben 5a kurzzuschließen, so dass der Betrag des magnetischen Flusses, der durch den Magnetkreis A1 fließt, nicht klein ist.
-
4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand von Solenoideinheiten in der Ausführungsform 1 und eine magnetische Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor 9 existiert. Wie in 4 gezeigt, hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den höchsten Wert, wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten der EIN/EIN-Zustand ist. In dem AUS/EIN- oder EIN/AUS-Zustand hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, einen Mittelwert. In dem AUS/AUS-Zustand hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den niedrigsten Wert.
-
Auf diese Weise ändern sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b in dem elektromagnetischen Aktuator 1 in Abhängigkeit von den Positionen der Kolben 5a und 5b. Daher kann der Betriebszustand der Solenoideinheiten bestimmt werden, indem die Änderung in der magnetischen Flussdichte unter Verwenden des Magnetsensors 9 erfasst wird, und damit können die Positionen der Kolben 5a und 5b erfasst werden.
-
Der zugewandte Bereich zwischen dem inneren Schenkel der ersten Sensorkerneinheit 8a und dem inneren Schenkel der zweiten Sensorkerneinheit 8b können kleiner als der zugewandte Bereich zwischen deren äußeren Schenkeln in jedem in 3 gezeigten Paar gemacht werden, auf eine Weise, dass die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b, welche durch den Magnetsensor 9 fließen, ansteigen. Im Ergebnis fließen die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b konzentriert durch den Magnetsensor 9. Daher ist die Dichte des magnetischen Flusses, der durch den Magnetsensor 9 fließt, hoch, und damit ist die Differenz in der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Positionen der Kolben 5a und 5b groß. Im Ergebnis kann die Differenz in der magnetischen Flussdichte leicht durch den Magnetsensor 9 erfasst werden.
-
Ferner fließt ein in 2 gezeigter Streufluss des Magnetkreises A auch durch den Sensorkern 8, während die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b durch den Sensorkern 8 fließen, weil der Magnetsensorkreis in der Ausführungsform 1 in der oben erwähnten Ebene angeordnet ist.
-
Jedoch fließt der Streufluss des Magnetkreises A durch einen Magnetpfad A3, der durch gestrichelte Linien in dem oberen Teil von 3 und eine gestrichelte Linie in der Mitte des unteren Teils von 3 bezeichnet ist. Insbesondere fließt der Streufluss des Magnetkreises A durch die dicken Basen der ersten Sensorkerneinheit 8a und der zweiten Sensorkerneinheit 8b, aber nicht durch die inneren Schenkel.
-
Im Hinblick auf diese Tatsache ist der Magnetsensor 9 in einer Position angeordnet, in welcher die inneren Schenkel des Sensorkerns 8 einander zugewandt sind, d. h., einer Position in der Ebene, wobei die Position von dem Magnetpfad A3 des Streuflusses des Magnetkreises A beabstandet ist.
-
Im Ergebnis wird das fehlerhafte Erfassen des Betriebszustands der Solenoideinheiten reduziert, weil der Betrag des Streuflusses des Magnetkreises A, der durch den Magnetsensor 9 fließt, hinreichend kleiner als die Beträge der magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b ist, welche durch den Magnetsensor 9 fließen.
-
5 ist ein Diagramm, das eine Variante des Magnetsensorkreises in der Ausführungsform 1 und einen Magnetsensorkreis in dem elektromagnetischen Aktuator 1 mit drei Solenoideinheiten zeigt.
-
Eine erste Sensorkerneinheit 8A1 ist ein Element, in welchem sich vier Schenkel in dieselbe Richtung eines stabförmigen Elements erstrecken, bei dem es sich um eine Basis handelt, wie in 5 gezeigt, und wird aus einem magnetischen Körper gebildet. Eine zweite Sensorkerneinheit 8B1 ist gleichermaßen ein Element mit vier Schenkeln, und ist aus einem magnetischen Körper gebildet.
-
Die erste Sensorkerneinheit 8A1 ist im Verhältnis zu der zweiten Sensorkerneinheit 8B1 auf solch eine Weise angeordnet, dass ein Schenkel der vier Schenkel der ersten Sensorkerneinheit so beschaffen ist, dass er entsprechend einem der vier Schenkel der zweiten Sensorkerneinheit zugewandt ist, wobei ein Magnetsensor 9 zwischen den einander zugewandten Schenkeln angeordnet ist, und die verbleibenden Schenkel der ersten Sensorkerneinheit so beschaffen sind, dass sie den entsprechenden verbleibenden Schenkeln der zweiten Sensorkerneinheit zugewandt sind, wobei sich alle Sensormagneten 7a, 7b, und 7c zwischen den einander zugewandten verbleibenden Schenkeln in dem entsprechenden Paar befinden.
-
Dieser Magnetsensorkreis ist in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Kolben der drei Solenoideinheiten ist, und der Magnetsensor 9 ist in einer Position angeordnet, die von dem Magnetpfad eines Streuflusses eines Magnetkreises A in der Ebene beabstandet ist.
-
6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Solenoideinheiten in dem elektromagnetischen Aktuator zeigt, einschließlich dem Magnetsensorkreis von 5 und der magnetischen Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor existiert.
-
Wie in 6 gezeigt, hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den höchsten Wert, wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten EIN/EIN/EIN ist. In einem Zustand, in welchem zwei der Solenoideinheiten EINgeschaltet sind, und die andere Solenoideinheit AUSgeschaltet ist, hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den zweithöchsten Wert. In einem Zustand, in welchem eine der Solenoideinheiten EINgeschaltet ist, und die anderen zwei Solenoideinheiten AUSgeschaltet sind, hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den dritthöchsten Wert. In einem AUS/AUS/AUS-Zustand hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den niedrigsten Wert. 5 zeigt den Fall, in welchem der Betriebszustand der drei Solenoideinheiten EIN/EIN/EIN ist.
-
Die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a, 7b und 7c ändern sich in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der drei Solenoideinheiten. Daher kann der Betriebszustand der Solenoideinheiten bestimmt werden, indem die Änderung in der magnetischen Flussdichte unter Verwenden des Magnetsensors 9 erfasst wird, und damit können die Positionen der Kolben erfasst werden.
-
Auf diese Weise kann der elektromagnetische Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 dahingehend ausgestaltet sein, dass er drei oder mehr Solenoideinheiten aufweist. In diesem Fall weist der Sensorkern des Magnetsensorkreises erste und zweite Sensorkerneinheiten auf, von denen jede, wie oben erwähnt, drei oder mehr Schenkel aufweist. Die zweite Sensorkerneinheit ist im Verhältnis zu der ersten Sensorkerneinheit auf solch eine Weise angeordnet, dass einer der drei oder mehr Schenkel der zweiten Sensorkerneinheit so beschaffen ist, dass er entsprechend einem der drei oder mehr Schenkel der ersten Sensorkerneinheit zugewandt ist, wobei der Magnetsensor zwischen den einander zugewandten Schenkeln angeordnet ist, und die verbleibenden Schenkel der zweiten Sensorkerneinheit so beschaffen sind, dass sie den entsprechenden verbleibenden Schenkeln der ersten Sensorkerneinheit zugewandt sind, wobei sich alle Sensormagneten zwischen den einander zugewandten verbleibenden Schenkeln in dem entsprechenden Paar befinden. Durch diese Ausgestaltung können die Positionen der drei oder mehreren Kolben von der magnetischen Flussdichte erfasst werden, die durch den Magnetsensor 9 erfasst wird.
-
Ferner, obwohl der Fall gezeigt ist, in welchem der Magnetsensor 9 in der Position angeordnet ist, in welcher die inneren Schenkel des Sensorkerns 8 einander zugewandt sind, ist er nicht auf diesen Fall beschränkt.
-
Insbesondere ist es in der Ausführungsform 1 lediglich notwendig, den Magnetsensor 9 in einer Position in der Ebene anzuordnen, wobei die Position von dem Magnetpfad A3 des Streuflusses des Magnetkreises A beabstandet ist.
-
Wie oben erwähnt, ist in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 der Sensorkern 8 in der Ebene angeordnet, welche sich auf den Seiten der Enden der Kolben 5a und 5b befindet, welche den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind, und die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kolben 5a und 5b ist. Im Ergebnis zirkulieren die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b in dem Sensorkern 8. Darüber hinaus kann der Einfluss von Streuflüssen, die durch das Fließen der Ströme zu den Spulen 4a und 4b erzeugt werden, reduziert werden, weil der Magnetsensor 9 in einer Position in der Ebene angeordnet ist, wobei die Position von dem Magnetpfad A3 des Streuflusses des Magnetkreises A beabstandet ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann die Anzahl von Teilen reduziert werden, und Upsizing kann vermieden werden, weil die Positionen der Kolben durch Verwenden des einzelnen Magnetsensors 9 erfasst werden können, obwohl mehrere Kolben enthalten sind.
-
Ferner sind die Sensormagneten 7a und 7b in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 an dem Sensorkern 8 auf den Seiten der Enden der Kolben 5a und 5b befestigt, die den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es nicht nötig, sie zum Zeitpunkt des Befestigens an den Kolben 5a und 5b zu positionieren und damit ist das Zusammensetzen des elektromagnetischen Aktuators 1 einfach.
-
Darüber hinaus weist der Sensorkern 8 in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 die erste Sensorkerneinheit 8a mit zwei äußeren Schenkeln und einem inneren Schenkel und die zweite Sensorkerneinheit 8b mit zwei äußeren Schenkeln und einem inneren Schenkel auf. Die erste Sensorkerneinheit 8a und die zweite Sensorkerneinheit 8b sind auf eine Weise angeordnet, dass ihre äußeren Schenkel in jedem Paar so beschaffen sind, dass sie einander zugewandt sind, wobei sich alle Sensormagneten 7a und 7b zwischen den äußeren Schenkeln befinden, die einander in dem entsprechenden Paar zugewandt sind, und deren innere Schenkel so beschaffen sind, dass sie einander zugewandt sind, wobei sich der Magnetsensor 9 zwischen den inneren Schenkeln befindet. Aufgrund dieser Ausgestaltung zirkulieren die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b in dem Sensorkern 8. Ferner sind die inneren Schenkel einander in einer Position in der Ebene zugewandt, wobei die Position von dem Magnetpfad A3 des Streuflusses des Magnetkreises A beabstandet ist.
-
Darüber hinaus kann der zugewandte Bereich zwischen den inneren Schenkeln der ersten Sensorkerneinheit 8a und der zweiten Sensorkerneinheit 8b in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 kleiner als der zugewandte Bereich zwischen ihren äußeren Schenkeln in jedem Paar gemacht werden. Aufgrund dieser Ausgestaltung fließen die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b konzentriert, und damit ist die Dichte des magnetischen Flusses, der durch den Magnetsensor 9 fließt, hoch. Im Ergebnis kann die Differenz in der magnetischen Flussdichte leicht von dem Magnetsensor 9 erfasst werden, weil die Differenz in der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Positionen der Kolben 5a und 5b groß ist.
-
Darüber hinaus ist der Sensorkern 8 in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 aus einer laminierten Stahlplatte gebildet. Im Ergebnis ist es im Vergleich mit dem Schaben eines metallischen Materials einfach, das Bearbeiten auszuführen, weil es nur nötig ist, eine laminierte Stahlplatte so zu stanzen, dass sie die Form von jeder der Sensorkerneinheiten aufweist. Daher können die Herstellungskosten gesenkt werden.
-
Ausführungsform 2.
-
7 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, welche einen elektromagnetischen Aktuator 1A gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung und einen Zustand zeigt, in welchem der elektromagnetische Aktuator 1A entlang derselben Linie wie die Linie a-a von 1 gezeigt ist.
-
8A ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Struktur zeigt, in welcher Sensormagneten 7a und 7b an den Enden der Wellen 11a und 11b befestigt sind. Ferner ist 8B eine Querschnittsansicht, welche ein anderes Beispiel der Struktur zeigt, in welcher die Sensormagneten 7a und 7b an den Enden der Wellen 11a und 11b befestigt sind.
-
In dem elektromagnetischen Aktuator 1A sind die Sensormagneten 7a und 7b an den Seiten der Kolben 5a und 5b befestigt, und bewegen sich zusammen mit den Kolben 5a und 5b.
-
Es ist anzumerken, dass sich, wie in 7 gezeigt, ein magnetischer Zwischenraum C zwischen den Kolben 5a und 5b und den Sensormagneten 7a und 7b befindet.
-
Der Grund dafür ist, dass die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b daran gehindert werden, zu den Kolben 5a und 5b kurzgeschlossen zu werden, bei denen es sich um magnetische Körper handelt.
-
Als eine Struktur, bei welcher die Sensormagneten 7a und 7b an den Seiten der Kolben 5a und 5b befestigt sind, während solch ein Zwischenraum C ermöglicht wird, ist beispielsweise eine in 8A gezeigte Struktur bereitgestellt.
-
Die Wellen 11a und 11b sind stabförmige Elemente, welche an den inneren Umfängen der Kolben 5a und 5b befestigt sind, indem die Elemente in das Innere der Kolben eingeführt werden, und aus nichtmagnetischen Körpern gebildet werden. Beispielsweise werden die Wellen 11a und 11b in die inneren peripheren Löcher der Kolben 5a und 5b eingepresst und dadurch befestigt.
-
Die vertieften Abschnitte 11a-1 und 11b-1 werden in oberen Enden der Wellen 11a und 11b gebildet.
-
Die Sensormagneten 7a und 7b werden an den vertieften Abschnitten 11a-1 und 11b-1 durch Verwenden eines Klebers 12 befestigt.
-
Ferner kann eine in 8B gezeigte Struktur als die Struktur bereitgestellt werden, bei welcher die Sensormagneten 7a und 7b an Seiten der Kolben 5a und 5b befestigt sind. Nachdem die Sensormagneten 7a und 7b in vertieften Abschnitten der Wellen 11a und 11b angeordnet sind, sind sie in dieser Struktur durch die Deckel 13 bedeckt, bei denen es sich um nichtmagnetische Körper handelt. Die Deckel 13 sind an den oberen Enden der Kolben 5a und 5b durch Verwenden einer Verschweißung 14 befestigt.
-
Obwohl die Struktur auf diese Weise bereitgestellt wird, bewegen sich die Sensormagneten 7a und 7b einstückig mit den Kolben 5a und 5b. Indem die Struktur von 8A und die Struktur von 8B kombiniert werden, können die Deckel 13 alternativ befestigt werden, indem ein Kleber 12 verwendet wird. Ferner können die vertieften Abschnitte 11a-1 und 11b-1 unabhängig von den Wellen 11a und 11b gebildet werden, so lange sich die vertieften Abschnitte einstückig mit den Kolben 5a und 5b bewegen.
-
9 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Magnetsensorkreis in dem elektromagnetischen Aktuator 1A zeigt.
-
Ferner ist 10 eine Seitenansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem sich Sensormagneten 7a und 7b zusammen mit den Kolben 5a und 5b bewegen. In den 9 und 10 sind keine anderen Darstellungen von Bauteilen vorhanden, als der Magnetsensorkreis, die Kolben 5a und 5b, und die Aufsätze 6a und 6b. Ferner geht man in diesen Diagrammen davon aus, dass der Betriebszustand der Solenoideinheiten ein EIN/AUS-Zustand ist.
-
Wenn sich beispielsweise der Kolben 5a an einer unteren Endposition seines beweglichen Bereichs befindet, hat sich der Sensormagnet 7a zu einer Position bewegt, die niedriger als die Position ist, in welcher ein äußerer Schenkel einer ersten Sensorkerneinheit 8a und ein äußerer Schenkel einer zweiten Sensorkerneinheit 8b einander zugewandt sind, wie in den 9 und 10 gezeigt. Daher vergrößert sich der Zwischenraum zwischen dem Sensormagneten 7a und dem Sensorkern 8, und der Betrag eines magnetischen Flusses eines Magnetkreises A1 ist klein.
-
Auf der anderen Seite befindet sich der Sensormagnet 7b in einer Position, an welcher ein äußerer Schenkel der ersten Sensorkerneinheit 8a und ein äußerer Schenkel der zweiten Sensorkerneinheit 8b einander zugewandt sind, weil sich der Kolben 5b an einer oberen Endposition seines beweglichen Bereichs befindet.
-
Daher ist der Betrag eines magnetischen Flusses, der durch einen Magnetkreis A2 fließt, nicht klein.
-
11 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Solenoideinheiten in der Ausführungsform 2 und eine magnetische Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor 9 existiert. Wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten ein AUS/AUS-Zustand ist, wie in 11 gezeigt, sind beide Sensormagneten 7a und 7b dem Sensorkern 8 zugewandt. Daher hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den höchsten Wert.
-
Dann, in einem AUS/EIN- oder EIN/AUS-Zustand, hat die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, einen Mittelwert. Darüber hinaus sind in einem EIN/EIN-Zustand beide, die Sensormagneten 7a und 7b, von Positionen getrennt, an welchen die Sensormagneten dem Sensorkern 8 zugewandt sind, wobei die magnetische Flussdichte an dem Punkt, an welchem der Magnetsensor 9 existiert, den niedrigsten Wert hat.
-
Auf diese Weise ändern sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a und 7b in dem elektromagnetischen Aktuator 1A in Abhängigkeit von den Positionen der Kolben 5a und 5b. Daher kann der Betriebszustand der Solenoideinheiten bestimmt werden, indem die Änderung in der magnetischen Flussdichte unter Verwenden des Magnetsensors 9 erfasst wird, und damit können die Positionen der Kolben 5a und 5b erfasst werden.
-
Obwohl der Fall, in welchem die Anzahl an Solenoideinheiten zwei ist, oben gezeigt wird, kann der elektromagnetische Aktuator 1A gemäß der Ausführungsform 2 dahingehend ausgestaltet sein, dass er drei oder mehr Solenoideinheiten aufweist.
-
Beispielsweise kann der in 5 gezeigte Magnetsensorkreis für den elektromagnetischen Aktuator 1A mit drei Solenoideinheiten bereitgestellt werden. In diesem Fall sind die Sensormagneten 7a, 7b und 7c an den entsprechenden Kolben der drei Solenoideinheiten befestigt.
-
Obwohl die Struktur auf diese Weise bereitgestellt wird, ändern sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a, 7b und 7c in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der drei Solenoideinheiten. Daher kann der Betriebszustand der Solenoideinheiten bestimmt werden, indem die Änderung in der magnetischen Flussdichte unter Verwenden des Magnetsensors 9 erfasst wird, und damit können die Positionen der Kolben erfasst werden.
-
Wie oben erwähnt, sind in dem elektromagnetischen Aktuator 1A gemäß der Ausführungsform 2 die Sensormagneten 7a und 7b an den Enden der Kolben 5a und 5b befestigt, die den Aufsätzen 6a und 6b entgegengesetzt sind, und bewegen sich zusammen mit den Kolben 5a und 5b. Weil die Positionen der Kolben durch Verwenden des einzelnen Magnetsensors 9 erfasst werden können, wie in dem Fall der Ausführungsform 1, obwohl die Struktur auf diese Weise bereitgestellt ist, kann die Anzahl an Teilen reduziert und Upsizing vermieden werden.
-
Ausführungsform 3.
-
12A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Sensormagneten 7b und dem Sensorkern 8 in dem elektromagnetischen Aktuator 1 gemäß der Ausführungsform 1 zeigt. Ferner ist 12B ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Sensormagneten 7b1 und einem Sensorkern 8A in einem elektromagnetischen Aktuator 1B gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Obwohl in 12B nur eine Struktur auf einer Seite des Sensormagneten 7b1 für einen Sensormagneten 7a1 gezeigt ist, welcher an diese Struktur angrenzt, wird dieselbe Struktur verwendet.
-
In 12A ist der Sensormagnet 7b ein prismatischer Permanentmagnet.
-
Ferner ist eine zugewandte Oberfläche 8a-1 eines äußeren Schenkels einer ersten Sensorkerneinheit 8a einer zugewandten Oberfläche S1a des Sensormagneten 7b zugewandt, und eine zugewandte Oberfläche 8b-1 eines äußeren Schenkels einer zweiten Sensorkerneinheit 8b ist einer zugewandten Oberfläche S1b des Sensormagneten 7b zugewandt.
-
Eine Ansicht auf eine rechte Seite in 12A, die durch einen Pfeil bezeichnet ist, ist eine Draufsicht, welche die zugewandte Oberfläche 8a-1 und den Sensormagneten 7b zeigt. Wie in dieser Ansicht gezeigt, kann in dem Fall, in welchem der Sensormagnet 7b eine prismatische Form aufweist, unter Verwenden von Seiten 7b-1 und 7b-2 einer Endoberfläche, welche diese viereckige Form aufweist, die Positionierung zwischen den zugewandten Oberflächen 8a-1 und 8b-1 des Sensorkerns 8 durchgeführt werden. Im Ergebnis ist es möglich, den Sensormagneten 7b und den Sensorkern 8 einfach zusammenzusetzen.
-
Dasselbe gilt für eine Seite des Sensormagneten 7a.
-
Auf der anderen Seite (12B) ist jeder der Sensormagneten 7a1 und 7b1 in dem elektromagnetischen Aktuator 1B ein zylinderförmiger Permanentmagnet.
-
In 12B ist eine zugewandte Oberfläche 8a1-1 eines äußeren Schenkels einer ersten Sensorkerneinheit 8a1 einer zugewandten Oberfläche S2a des Sensormagneten 7b1 zugewandt, und eine zugewandte Oberfläche 8b1-1 eines äußeren Schenkels einer zweiten Sensorkerneinheit 8b1 ist einer zugewandten Oberfläche S2b des Sensormagneten 7b1 zugewandt.
-
Ferner weisen die zugewandten Oberflächen 8a1-1 und 8b1-1 gekrümmte Oberflächen auf, welche sich entlang dem äußeren Umfang des Sensormagneten 7b1 erstrecken.
-
Wie in einem mittleren Teil von 12B gezeigt ist, ist die zugewandte Oberfläche 8a1-1 des Sensorkerns 8A der zugewandten Oberfläche S2a zugewandt, bei welcher es sich um einen Teil des äußeren Umfangs des Sensormagneten 7b1 handelt. Ferner zeigt eine Ansicht auf eine rechte Seite in 12B, die durch einen Pfeil bezeichnet ist, dass sich die zugewandte Oberfläche S2a des Sensormagneten 7b1 in Richtung der Breite erstreckt.
-
Indem jeder der Sensormagneten 7a1 und 7b1 so gebildet ist, dass er eine zylindrische Form aufweist und indem die gekrümmten Oberflächen des Sensorkerns 8A und entsprechende gekrümmte Oberflächen der Sensormagneten 7a1 und 7b1 einander zugewandt sind, kann der zugewandte Bereich so vergrößert werden, dass er größer als der zugewandte Bereich in der Struktur ist, in welcher flache Oberflächen so beschaffen sind, dass sie einander zugewandt sind, wie in 12A gezeigt.
-
Auf diese Weise erhöht sich der Betrag des magnetischen Flusses, der durch einen Magnetsensorkreis fließt, und das Maximum der magnetischen Flussdichte in dem Magnetsensor 9 erhöht sich, wenn sich der zugewandte Bereich zwischen dem Sensorkern 8A und allen Sensormagneten 7a1 und 7b1 vergrößert.
-
Solange jeder der Sensormagneten eine zylindrische Form aufweist, obwohl die zugewandten Oberflächen des Sensorkerns flach ausgebildet sind, kann der zugewandte Bereich so vergrößert werden, dass er größer als der zugewandte Bereich in der Struktur ist, in welcher die flachen Oberflächen so beschaffen sind, dass sie einander zugewandt sind, wie in 12A gezeigt.
-
Ferner kann in dem elektromagnetischen Aktuator, in welchem ein Sensormagnet an jedem Kolben befestigt ist, obwohl jeder Kolben so ausgeführt ist, dass er sich bewegt, während er sich um eine Achse dreht, eine Berührung des Sensorkerns verhindert werden, solange jeder der Sensormagneten eine zylindrische Form aufweist.
-
Ferner kann der Durchmesser im Hinblick auf eine Endoberfläche von jedem der Sensormagneten 7a1 und 7b1 größer als die Breite der zugewandten Oberfläche 8a1-1 der ersten Sensorkerneinheit 8a1 und die Breite der zugewandten Oberfläche 8b1-1 der zweiten Sensorkerneinheit 8b1 gemacht werden. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann ein Verringern der magnetomotorischen Kraft vermieden werden, weil der zugewandte Bereich sichergestellt werden kann, obwohl sich die Sensormagneten 7a1 und 7b1 drehen.
-
Wie oben erwähnt, weist jeder der Sensormagneten 7a1 und 7b1 in dem elektromagnetischen Aktuator 1B gemäß der Ausführungsform 3 eine zylindrische Form auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann der zugewandte Bereich zwischen jedem der Sensormagneten und dem Sensorkern vergrößert werden. Im Ergebnis vergrößert sich der Betrag des magnetischen Flusses, der durch den Magnetsensorkreis fließt, und das Maximum der magnetischen Flussdichte in dem Magnetsensor 9 kann vergrößert werden.
-
Darüber hinaus ist der Durchmesser L2 in dem elektromagnetischen Aktuator 1B gemäß der Ausführungsform 3 im Hinblick auf eine Endoberfläche von jedem der Sensormagneten 7a1 und 7b1 größer als die Breite L3 jeder der zugewandten Oberflächen 8a1-1 und 8b1-1 des Sensorkerns 8A, wobei jede der zugewandten Oberflächen einem Teil des äußeren Umfangs eines der Sensormagneten 7a1 und 7b1 zugewandt ist.
-
Aufgrund dieser Ausgestaltung kann ein Verringern der magnetomotorischen Kraft vermieden werden, weil der zugewandte Bereich sichergestellt werden kann, obwohl sich die Sensormagneten 7a1 und 7b1 drehen.
-
Ausführungsform 4.
-
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Sensormagneten 7a2 und 7b2 eines elektromagnetischen Aktuators 1C gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Jeder der in 13 gezeigten Sensormagneten 7a2 und 7b2 verkörpert einen mehrpoligen Magneten in der vorliegenden Erfindung, und weist eine Struktur auf, in welcher zwei mehrpolige magnetisierte Magneten oder zwei bipolare magnetisierte Magneten abwechselnd gestapelt sind. Ferner werden die Sensormagneten 7a2 und 7b2 verwendet, während sie an den oberen Enden der Kolben 5a und 5b, wie diejenigen der Ausführungsform 2, befestigt sind.
-
14A ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Magnetsensorkreis zeigt, wenn der Betriebszustand von Solenoideinheiten EIN/EIN ist. 14B ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Magnetsensorkreis zeigt, wenn der Betriebszustand von Solenoideinheiten EIN/AUS ist. 14C ist eine Ansicht, welche den Magnetsensorkreis zeigt, wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten AUS/AUS ist. Ferner ist 15 ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Betriebszustand der Solenoideinheiten in der Ausführungsform 4 und einer magnetischen Flussdichte an einem Punkt zeigt, an welchem ein Magnetsensor 9 existiert. In 15 zeigt ein durch einen Pfeil D1 bezeichneter Plot eine Beziehung in dem in 11 gezeigten elektromagnetischen Aktuator 1A, und ein Plot, der durch einen Pfeil D2 bezeichnet ist, zeigt eine Beziehung in dem elektromagnetischen Aktuator 1C gemäß der Ausführungsform 4.
-
In dem elektromagnetischen Aktuator 1C werden die Richtungen der magnetischen Flüsse eines Magnetkreises A1 und eines Magnetkreises A2 in Abhängigkeit von der Änderung der Positionen der Kolben 5a und 5b geändert, wobei die Sensormagneten 7a2 und 7b2 verwendet werden, bei denen es sich um mehrpolige Magneten handelt. Beispielsweise ist eine Ausführung bereitgestellt, bei der die Richtungen der magnetischen Flüsse, welche durch den Magnetsensor 9 fließen, bei dem Magnetkreis A1 und dem Magnetkreis A2 dieselben sind, wenn die Positionen der Kolben 5a und 5b dieselben sind, während wenn sich die Positionen der Kolben 5a und 5b voneinander unterscheiden, die Richtungen der magnetischen Flüsse bei dem Magnetkreis A1 und dem Magnetkreis A2 entgegengesetzt sind.
-
Wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten EIN/EIN ist, sind die Richtungen der magnetischen Flüsse, welche durch den Magnetsensor 9 fließen, bei dem Magnetkreis A1 und dem Magnetkreis A2 dieselben, wie in 14A gezeigt. Im Ergebnis erhöhen sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a2 und 7b2 in dem Magnetsensor 9 gegenseitig. Wenn die Dichte eines magnetischen Flusses in dieser Richtung als ein negativer Wert ausgedrückt ist, ist die Dichte des magnetischen Flusses, der durch den Magnetsensor 9 fließt, in einer negativen Richtung am höchsten, wie in 15 gezeigt.
-
Ferner, wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten AUS/EIN oder EIN/AUS ist, ist die Richtung des magnetischen Flusses von einem der Magnetkreis A1 und A2 umgekehrt, wie in 14B gezeigt.
-
Im Ergebnis heben sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a2 und 7b2 in dem Magnetsensor 9 gegenseitig auf.
-
Daher beträgt die Dichte des magnetischen Flusses, der durch den Magnetsensor 9 fließt, Null, wie in 15 gezeigt.
-
Darüber hinaus, wenn der Betriebszustand der Solenoideinheiten AUS/AUS ist, sind die Richtungen der magnetischen Flüsse, welche durch den Magnetsensor 9 fließen, bei dem Magnetkreis A1 und dem Magnetkreis A2 dieselben, wie in 14C gezeigt. Im Ergebnis erhöhen sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a2 und 7b2 in dem Magnetsensor 9 gegenseitig. Wenn die Dichte eines magnetischen Flusses in dieser Richtung als ein positiver Wert ausgedrückt ist, ist die Dichte des magnetischen Flusses, der durch den Magnetsensor 9 fließt, in einer positiven Richtung am höchsten, wie in 15 gezeigt.
-
Wie aus dem Vergleich zwischen dem Plot, der durch den Pfeil D1 bezeichnet ist und dem Plot, der durch den Pfeil D2 in 15 bezeichnet ist, ist die Differenz der von dem Betriebszustand der Solenoideinheiten abhängenden, magnetischen Flussdichte in dem elektromagnetischen Aktuator 1C gemäß der Ausführungsform 4 groß. Im Ergebnis kann der Einfluss von Störungen von außen reduziert werden.
-
Obwohl der Fall, in welchem die Anzahl an Solenoideinheiten zwei ist, oben gezeigt ist, kann der elektromagnetische Aktuator 1C gemäß der Ausführungsform 4 dahingehend ausgestaltet sein, dass er drei oder mehr Solenoideinheiten aufweist.
-
Beispielsweise kann der in 5 gezeigte Magnetsensorkreis für den elektromagnetischen Aktuator 1C mit drei Solenoideinheiten bereitgestellt werden. In diesem Fall handelt es sich bei den Sensormagneten 7a, 7b und 7c um mehrpolige Magneten. Obwohl die Struktur auf diese Weise bereitgestellt wird, ändern sich die magnetischen Flüsse der Sensormagneten 7a, 7b und 7c in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der drei Solenoideinheiten. Daher kann der Betriebszustand der Solenoideinheiten bestimmt werden, indem die Änderung in der magnetischen Flussdichte durch Verwenden des Magnetsensors 9 erfasst wird, und damit können die Positionen der Kolben erfasst werden.
-
Wie oben erwähnt, handelt es sich bei den Sensormagneten 7a2 und 7b2 in dem elektromagnetischen Aktuator 1C gemäß der Ausführungsform 4 um mehrpolige Magneten, und die Richtungen der magnetischen Flüsse, die durch den Sensorkern 8 fließen, ändern sich dadurch, dass sich die mehrpoligen Magneten zusammen mit den Kolben 5a und 5b bewegen. Obwohl die Struktur auf diese Weise bereitgestellt wird, kann derselbe Vorteil wie der Vorteil der Ausführungsform 2 bereitgestellt werden. Ferner kann der Einfluss einer Störung von außen verringert werden, weil die Differenz in der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von den Positionen der Sensormagneten 7a2 und 7b2 groß ist.
-
Es versteht sich, dass jegliche Kombination von einer oder mehreren der oben erwähnten Ausführungsformen vorgenommen werden können, verschiedene Änderungen in jedem Bauteil gemäß einer der oben erwähnten Ausführungsformen vorgenommen werden können, und jedes Bauteil gemäß einer der oben erwähnten Ausführungsformen wie durch die Ansprüche definiert weggelassen werden kann.
-
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
-
Weil der elektromagnetische Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl von Teilen reduzieren kann und ein Downsizing erreichen kann, obwohl der elektromagnetische Aktuator mehrere Kolben aufweist, ist der elektromagnetische Aktuator beispielsweise für einen Nockenschaltmechanismus geeignet, welcher den Betrag des Ventilhubs eines Verbrennungsmotors anpasst.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 1A bis 1C
- elektromagnetischer Aktuator
- 2a, 2b
- Gehäuse
- 3a, 3b
- Kern
- 4a, 4b
- Spule
- 5a, 5b
- Kolben
- 6a, 6b
- Aufsatz
- 7a, 7a1, 7a2, 7b, 7b1, 7b2
- Sensormagnet
- 7b-1, 7b-2
- Seite
- 8, 8A
- Sensorkern
- 8a, 8a1, 8a2, 8A1
- erste Sensorkerneinheit
- 8a-1, 8a1-1, 8b-1,
- 8b1-1 zugewandte Oberfläche
- 8b, 8b1, 8b2, 8B1
- zweite Sensorkerneinheit
- 9
- Magnetsensor
- 10a, 10b
- Feder
- 11a, 11b
- Welle
- 11a-1, 11b-1
- vertiefter Abschnitt
- 12
- Kleber
- 13
- Deckel
- 14
- Verschweißung
