JP2009545866A - 電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命に優れる電磁駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明の電磁駆動装置は、固定状態で設けられたコイル装置（１３）の力により移動可能であり、端部に係合部（１１）が形成された細長い駆動要素（３）を備え、駆動要素（３）の一部に、固定コア部（７）と相互作用する永久磁石手段（４）が設けられており、ヨークとして作用する固定された取付要素（８）が、少なくとも一部においてピストンである駆動要素（３）に対してコア部（７）と軸方向反対側に設けられており、コイル装置（１３）が、支持体（１５）に配置された少なくとも１つのコイル巻線（１７）を有しており、このコイル巻線（１７）の巻線ワイヤ（２２，２３）が、接触要素（２０，２１）まで延びて接触要素（２０，２１）に導電可能に接続されており、巻線ワイヤと接触要素との接続部（２４，２５）が、支持体（１５）に対して制振状態で配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載された電磁駆動装置に関する。

上記のような装置は長い間知られており、数多くの目的に使用されている。この装置の基本的な原理とは、駆動を行うための入力領域を端部に備えた、ピストンの形態である駆動要素が、固定されたコア部と、ヨークとして作用する取付要素との間の電機子として、ほぼ透磁性を有するハウジング内を案内され、上記コア部の近傍に設けられた電磁石により操作され得ることができる、というものである。

本願と同一の出願人による特許文献１は、主要な構成要素を備える、上記の一般的な型の電磁駆動装置を開示している。この公知の電磁駆動装置の場合、コイル装置がプラスチック製支持体を囲み、コイル線がこの支持体に巻きついている。このコイル巻線の巻線ワイヤは、通常、接触要素へと通され、接触要素に導電可能に接続されている。これら接触要素は、外部の電力供給部との接続に用いられ、一般的に、電気プラグ接続部の一部である。駆動要素が、例えばコイル巻線を通る電流により、コイル装置の方向に後退させられると、駆動要素および／または永久磁石構造体は、通常は制動されることなく、プラスチック製の支持体および／またはこれに強固に連結されたコア部に移動される。このため、プラスチック製の支持体は、電磁駆動装置が動作する間、絶えず振動に曝される。この結果として、巻線ワイヤと接触要素との接続部が切断され、コイル装置、したがって電磁駆動装置全体が機能性を損なうということが頻繁にあり、これにより、駆動対象、例えばエンジンのカムシャフト動作切替部（camshaft-travel switching）の機能に好ましくない影響が生じ、エンジンの機能性も損なわれてしまう。

独国特許第１０２４０７７４号明細書

したがって、本発明の基本的な目的は、上述した一般的な型の電磁駆動装置であって、寿命が改善された電磁駆動装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の構成により達成される。

本発明の有利な改良形態は、従属請求項に記載されている。

本発明の基礎となる概念は、少なくとも一つの巻線ワイヤとこれに対応する接触要素との接続部、好ましくは全ての巻線ワイヤとこれらに対応する接触要素との接続部を、機械的に制振状態で取り付けることである。巻線ワイヤと接触要素との接続部を少なくとも１つのコイル巻線用の支持体に制振状態で取り付けることは、巻線ワイヤと接触要素との導電可能な上記接続部に振動が伝達されないか、または振動が少なくとも減衰された状態で伝達されることを意味し、これにより、上記接続部に対する機械的負荷を大幅に減少させることができる。これは、さらに、電磁駆動装置を長期間使用しても、巻線ワイヤと接触要素との接続部が切断されたり破壊されたりする恐れが解消されるか、または少なくともこの恐れが軽減されることを意味している。

巻線ワイヤと接触要素との接続部を制振する単純かつ効果的な選択肢の１つは、当該接続部の少なくとも一部を、弾性緩衝体、好ましくはコイル巻線用の支持体に保持された弾性緩衝体に配置させることである。制振に適した弾性体の１つはシリコンである。弾性緩衝体は、電磁駆動装置の製造過程において単純な方法で、好ましくは全自動で、接触要素および／または特にはプラスチックからなる、コイル巻線用の支持体に設けることができ、好ましくは、当該コイル巻線用の支持体に設けられる。

好ましくは、巻線ワイヤと接触要素との個々の接続部間で振動が伝達しないように設定するために、各接続部が別個の弾性緩衝体により制振された状態で取り付けられる。しかしながら、製造上の理由により、複数の接続部、好ましくは全ての接続部、特には２つの接続部を、特にはシリコンからなる弾性緩衝体に取り付けることが好ましい。

特には外側から、接触要素を電磁駆動装置内の定位置に配置することによって、電磁駆動装置との接触部を形成するには、接触要素が、支持体に保持されたコンタクトピンであるのが好ましい。支持体がプラスチックからなる場合、本発明の好ましい一改良形態において、各コンタクトピンの端部の１つが支持体すなわち支持体のプラスチックに押出被覆されている。プラスチックが硬化するとコンタクトピンは支持体に密着し、なおかつ、支持体がプラスチックからなることにより当該コンタクトピンは他の構成品から電気絶縁される。

電磁駆動装置を全自動で製造するには、接触要素、特にはコンタクトピンが、取付状態と完成状態との間で移動可能なように、好ましくは、取付状態と完成状態との間で屈曲可能に設定されているのが好ましい。取付状態において、接触要素の自由端部は、好ましくは、支持体から離れたところに配置されており、支持体への１つ以上の弾性緩衝体の取付けが接触要素によって妨げられることを防止している。好ましくは、さらに、取付状態において、巻線ワイヤが、対応する接触要素に導電可能に固定されている。この結果として、当該固定された巻線ワイヤを有する接触要素が、弾性緩衝体の方向に折り曲げられ、このようにして、接触要素がコイル装置用の支持体に制振状態で取り付けられる。

本発明の好ましい一改良形態において、有利なことに、巻線ワイヤが接触要素における開口部に通されている。これにより、巻線ワイヤを、完成状態では外面となる接触要素の上面に通してそこに巻線ワイヤを半田付けするか、または溶接することができる。巻線ワイヤと接触要素とを半田付けまたは溶接により固定する代わりに、接着結合、特には接着箇所を詳細には接触要素の外側に塗布することにより、巻線ワイヤと接触要素とを接続することもできる。好ましくは、巻線ワイヤは、接触要素が弾性緩衝体へと完成状態に移動される前に、取付状態において、接触要素の上面、特にはコンタクトピンの上面に全自動で通されている。

好ましくはコンタクトピンである接触要素は、支持体内で支持された端部を持つ保持部を有し、さらに、当該接触要素の端部に、巻線ワイヤを固定するのに適した、および／または外部の電気接続部と接触するのに適した平坦な接触部が設けられているのが好ましい。

本発明の好ましい例示的な一実施形態に係る電磁駆動装置を示す側面部分断面図である。 図１に一部のみを示したコイル装置を示す側面図である。 取付状態でのコイル装置を示す、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 完成状態でのコイル装置を示す、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２に示されたコイル装置を１８０°回転させた図である。

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、図面を用いて行う、好ましい例示的な実施形態についての以下の説明から明らかになる。

図において、同一の構成要素および同一の機能を有する構成要素には、同一の符号が付されている。

図１は、図示しない駆動対象、特にはカムシャフト動作切替部と相互作用し、これを動作させる電磁駆動装置１を示したものである。電磁駆動装置１は、透磁性を有する中空円筒状のブッシュ要素２を備えており、このブッシュ要素２内に、ピストンの形態である細長い駆動要素３が配置されている。駆動要素３は、永久磁石手段である永久磁石構造体４内を貫通しており、この永久磁石構造体４は、駆動要素３に相対回転不能に配設されている。また、永久磁石構造体４は、中央にある、円筒状の軟鉄ディスク体５と、この軟鉄ディスク体５の両側に配置された、大径であるが軟鉄ディスク体５よりも薄い永久磁石６ａ，６ｂとを備えている。駆動要素３は、固定されたコア部７と、スリーブの形態でヨークとして作用する取付要素８との間を可動案内される。この取付要素８は、例えばエンジンブロック部である支持部１０の、取付要素８に対応する寸法を有する中空円筒状の凹部９において、シールを形成しながら案内される。

コア部７は、図１に示されていないコイル装置１３（図２〜図５を参照）の一部であり、図１の左側半分においてブッシュ要素２内に配置されている。このコイル装置１３は駆動要素３に作用して駆動要素３を、特には、駆動要素３をコア部７から離れる方向に移動させる。

図１から分かるように、取付要素８内を案内されるピストンである駆動要素３は、２つの部品で形成されており、永久磁石構造体４の領域に配置される第１駆動要素部３ａと、この第１駆動要素部３ａに軸方向に隣接して取付要素８内を案内される第２駆動要素部３ｂとを備えている。第２駆動要素部３ｂは、図示しない駆動対象に作用してこれを駆動させる係合部１１を端部に備えている。これら２つの駆動要素部３ａ，３ｂは、相対回転不能に、インターロック式に接続されており、互いの端面同士がレーザ溶接されている。このインターロック式接続機構には、軸方向に互いに係合する接続部１２ａ，１２ｂが設けられており、これら接続部１２ａ，１２ｂを介して、２つの駆動要素部３ａ，３ｂ間で周方向にトルクが伝達される。駆動要素部３ａ，３ｂの接続部１２ａ，１２ｂは、周方向に沿って交互に配置されている。

図１の平面視で左側に位置する第１駆動要素部３ａは軟鉄からなり、図１の平面視で右側に位置し係合部１１を備える第２駆動要素部３ｂは、冷間成形されたオーステナイトからなり、したがって機械的強度に優れる。この例示的な実施形態において、係合部１１は、駆動要素３が図示のように後退した状態においても、取付要素８から突出している。

図１ではブッシュ要素２によって隠され、機械的なコア部７の一部のみが示されているコイル装置１３は、図２〜図５に詳細に示されている。この場合、コイル装置１３の図２〜図５における上側の端面１４は、図１における電磁駆動装置１の左側端部の方向に向くように配置されている。コイル装置１３は、プラスチックからなる、ほぼ円筒状である支持体１５を備えている。金属製のコア部７は、支持体１５内の中央の盲穴１６に保持されている。コア部７から径方向に離れたところにおいて、このコア部７はコイル巻線１７に囲まれている。コイル巻線１７はコア部７に直接接触しておらず、支持体１５の周壁１８によってコア部７から隔てられている。コイル巻線１７は、支持体１５の、径方向に突出する円周肩部１９により、図面平面の下方向に支持されている。

周方向に離間したコンタクトピンの形態である２つの接触要素２０，２１が、支持体１５に固定されている。各接触要素２０，２１は、詳細には押出被覆により支持体１５に固定された薄肉の保持部２０ａ，２１ａと、特には適切なプラグ要素である図示されていない電力供給部に接触するために用いられる、当該接触要素２０，２１の端部における平坦な接触部２０ｂ，２１ｂとを備えている。コイル巻線１７の巻線ワイヤ２２，２３は、各接触要素２０，２１に導電可能に固定されており、好ましくは、強固に接着結合されている。

特に図２および図４から分かるように、巻線ワイヤ２２，２３と接触要素２０，２１とを備える接続部２４，２５は、シリコンからなる対応する弾性緩衝体２６，２７により制振された状態で支持体１５に取り付けられている。有利なことに、この弾性緩衝体２６，２７は、接続部２４，２５が振動により緩むことを防止する。つまり、コア部７および／または支持体１５に対する駆動要素３および／または永久磁石構造体４の衝突により巻線ワイヤ２２，２３が接触要素２０，２１から外れることが防止される。

図３は、取付状態でのコイル装置１３を示している。この取付状態において、コンタクトピンの形態である接触要素２０，２１は、支持体１５から径方向外方に突き出している。この取付状態において、弾性緩衝体２６，２７が支持体１５に、詳細には、吹き付け、または接着結合により取り付けられる。さらに、この取付状態において、巻線ワイヤ２２，２３は、接触要素２０，２１の上面２８，２９に、特には、接着結合により固定される。この目的のため、巻線ワイヤ２２，２３は、好ましくは、上面２８，２９における開口部３０を通過して外面２８，２９に固定され、特には、接着結合により固定される。

上記固定過程および弾性緩衝体２６，２７の取付けが完成すると、接触要素２０，２１は、軸方向に向くように９０°曲げられ（図４を参照）、弾性緩衝体２６，２７に制振状態で当接される。

１ 電磁駆動装置
３ 駆動要素
４ 永久磁石手段
７ コア部
８ 取付要素
１１ 係合部
１３ コイル装置
１５ 支持体
１７ コイル巻線
２０，２１ 接触要素
２２，２３ 巻線ワイヤ
２４，２５ 接続部

Claims (11)

1. 固定状態で設けられたコイル装置（１３）の力により移動可能であり、端部に係合部（１１）が形成された細長い駆動要素（３）を備え、
   前記駆動要素（３）の一部に、固定されたコア部（７）と相互作用する永久磁石手段（４）が設けられており、
   ヨークとして作用する固定された取付要素（８）が、少なくとも一部においてピストンの形態である前記駆動要素（３）に対して、軸心方向における前記コア部（７）の反対側に設けられており、
   前記コイル装置（１３）が、支持体（１５）に配置された少なくとも１つのコイル巻線（１７）を有しており、このコイル巻線（１７）の巻線ワイヤ（２２，２３）が、接触要素（２０，２１）まで延びて当該接触要素（２０，２１）に導電可能に接続されている電磁駆動装置において、
   前記巻線ワイヤ（２２，２３）と前記接触要素（２０，２１）との接続部（２４，２５）が、前記支持体（１５）に対して制振状態で配置されていることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 請求項１において、好ましくはシリコンからなる、少なくとも１つの弾性緩衝体（２６，２７）が制振部材として設けられていることを特徴とする電磁駆動装置。
3. 請求項２において、前記接続部（２４，２５）の各々が、対応する弾性緩衝体（２６，２７）を有していることを特徴とする電磁駆動装置。
4. 請求項３において、前記接触要素（２０，２１）が、前記支持体（１５）に保持されたコンタクトピンであることを特徴とする電磁駆動装置。
5. 請求項４において、前記支持体（１５）がプラスチックからなり、前記接触要素（２０，２１）の各々が有する端部の１つが、前記支持体（１５）により押出被覆されていることを特徴とする電磁駆動装置。
6. 請求項３または４において、前記巻線ワイヤ（２２，２３）が前記接触要素（２０，２１）に半田付けされているか、または溶接されていることを特徴とする電磁駆動装置。
7. 請求項３〜６のいずれか一項において、前記接触要素（２０，２１）が取付状態と完成状態との間で好ましくは９０°屈曲可能であり、前記完成状態において、前記巻線ワイヤ（２２，２３）を有する前記接触要素（２０，２１）が、前記弾性緩衝体（２６，２７）に当接していることを特徴とする電磁駆動装置。
8. 請求項７において、前記接触要素（２０，２１）が、前記取付状態においては、前記支持体（１５）から径方向外方に延出しており、前記完成状態においては、前記支持体（１５）に対して軸方向に平行に延在していることを特徴とする電磁駆動装置。
9. 請求項７または８において、少なくとも１つの開口部（３０）が前記接触要素（２０，２１）に設けられており、前記巻線ワイヤ（２２，２３）の一つが、前記少なくとも１つの開口部（３０）を介して前記完成状態での前記接触要素（２０，２１）の外面（２８，２９）に通されていることを特徴とする電磁駆動装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項において、前記接触要素（２０，２１）が、保持部（２０ａ，２１ａ）と、端部における平坦な接触部（２０ｂ、２１ｂ）とを有していることを特徴とする電磁駆動装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項において、前記駆動要素（３）が、内燃エンジンのカムシャフト動作切替部を制御可能に構成されていることを特徴とする電磁駆動装置。

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