JP2023502465A - 電磁作動機構 - Google Patents

Abstract

電磁作動機構（１０）が、軸方向（４６）に沿って延びている磁極スリーブ（３４）と、磁極スリーブ（３４）の径方向内側に配置された電機子（３２）とを含み、磁極スリーブ（３４）は、第１の軸方向端部（４８）および第２の軸方向端部（５０）を有し、電機子（３２）は、磁極スリーブ（３４）の内部へガイドされている。磁極スリーブ（３４）は、軸方向端部（４８、５０）の間にある領域（５６）に凹部（６２）を有し、この凹部（６２）の輪郭が、軸方向（４６）に沿ってそれぞれ変化していることが提案される。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに基づく電磁作動機構に関する。

乗用車の自動変速機では、ギアチェンジのために、油圧で作動するクラッチが用いられ、クラッチでの油圧は、油圧スライド弁によって調整される。スライド弁は、パイロット弁（プレ制御）を介してまたは直接的に、電磁作動機構によって作動され得る。このような作動機構の場合、実際には磁極チューブまたは磁極スリーブを備えた実施形態に定評があり、つまり、磁石電機子が磁極チューブ内へガイドされる。開発の重要な焦点は、できるだけ高い磁力レベル（大きなストローク仕事量）を獲得することであり、つまり、磁気効率を高いレベルに引き上げなければならない。このような磁極チューブを備えた作動機構は、ＤＥ１０２０１２２２３４３０Ａ１から公知であり、この場合、磁極チューブは、薄肉旋盤箇所として形成されている「磁気的切り離し」を有する。この薄く旋盤加工された箇所は、低い磁束レベルで既に飽和し、その後は磁気バリアとして作用する。ただしこの磁気的切り離しの形成は、製造の際にある程度の費用がかかる。

本発明の基礎となる問題は、請求項１の特徴を有する電磁作動機構によって解決される。本発明の有利な変形形態は従属請求項に提示されている。
本発明によれば、軸方向に沿って延びている磁極スリーブと、磁極スリーブの径方向内側に配置された電機子とを有する電磁作動機構が提案される。

磁極スリーブは、第１の軸方向端部および第２の軸方向端部を有する。電機子は、磁極スリーブの内部へガイドされている。磁極スリーブは、実質的に円筒形に形成されていてもよい。「実質的に円筒形」は、磁極スリーブが、フランジ、段部、溝、壁厚の変化などを含むことができ、しかし全体としては円筒形またはスリーブ状に形成されていることを意味する。電機子は、直接的または間接的に、磁極スリーブの内部に例えば滑りばめによってガイドされ得る。電磁作動機構のアクティブ化により、例えば電磁コイルのアクティブ化により、電磁作動機構内で電機子がその長手方向に沿って移動し得る。これは、電磁作動機構の古典的な構成に相応している。

磁極スリーブは、軸方向端部の間にある領域（間にある領域またはプランジャ段部領域）に凹部を有し、この凹部の輪郭は、軸方向に沿ってまたは平行に、それぞれ変化している。これは、凹部の輪郭が、例えば凹部内で互いに向かい合って互いに対して角度をつけた２つの壁により、軸方向に沿って拡張または先細りし得ることを意味する。凹部は、磁極スリーブの周方向に沿って規則的に、例えば磁極スリーブの周面に沿って規則的に配置された４つの凹部の形態で、配置されていてもよい。これらの凹部は、（貫通していない）凹部（材料厚が減少したエンボス加工領域）として、またはその代わりに貫通孔として形成されていてもよい。

磁極スリーブ内に形成された凹部の輪郭が軸方向に沿ってそれぞれ変化することにより、この領域（プランジャ段部領域）での磁極スリーブの磁気的に有効な材料断面（材料体積）が、磁極スリーブの長手軸に沿って変貌する。これにより、磁気抵抗を的確に変化させることができ、それにより磁力特性曲線が相応に成形される。

磁気効率が改善された磁極スリーブ磁石が安価に提供され得る。費用のかかる作製プロセスは回避でき、安価なコンポーネントが使用され得る。磁極スリーブの提案された形態により、磁気効率を最適化でき、磁束が、磁極スリーブによって既に主な部分が伝達され得る。

電機子、磁極スリーブ（磁石スリーブ）、およびとりわけ電磁コイルも、互いに（軸方向に）重なり合って配置されていてもよい。この電磁作動機構は、とりわけ電磁調節部材または電磁アクチュエータ（「電磁石」）であり得る。

磁極スリーブ（磁石スリーブ）は、下記の役割の１つまたは複数を担い得る。すなわち、（好ましくは一体的な）磁極スリーブ内への電機子のガイド、的確な、とりわけ電機子ストロークに応じた材料断面変化（例えば凹部）による磁力特性曲線の成形、電機子内への磁束の誘導、とりわけ電機子内への磁束の径方向の誘導、および／または磁気的切り離し領域での高い磁気抵抗の獲得による、磁束が電機子内への移行。電機子磁極に対する反対磁極の提供のため、磁極スリーブ内に円筒形の部品、つまり磁極コアが取り付けられ得る。

一変形形態によれば、凹部または貫通孔はＶ字形の輪郭を有することができ、好ましくは、Ｖ字形の輪郭は第１の軸方向端部に向かって先細りしている。これにより、幾何的に簡単に製造できて簡単に検査もできる形状による、磁力特性曲線の成形が提供されている。

一変形形態によれば、磁極スリーブは、周方向に延びている細長い窪みを有することができ、この細長い窪みは周方向に１列に配置されており、凹部または貫通孔がそれぞれこの細長い窪みから出て軸方向に沿って延びている。したがって、それぞれ１つの細長い窪みと１つの凹部または貫通孔が互いに通じており、つまり窪みまたは貫通孔は、細長い窪みの第１の軸方向端部に面した側面から軸方向に沿ってまたは平行に延びている。これにより磁極スリーブに磁気的切り離し領域がもたらされ、高い磁気抵抗を獲得するため、材料は比較的少量である。それにより、大きな磁束が電機子内へガイドされる。細長い窪みはそれぞれ、（貫通していない）窪みとして、またはその代わりに（貫通している）長孔として形成されていてもよい。

一変形形態によれば、細長い窪みまたは長孔（周方向に隣接する２つの細長い窪みまたは長孔）は周方向において、それぞれブリッジによって互いから分離されていてもよく、このブリッジは、（隣り合う領域での磁極スリーブの材料厚に対して）それぞれ減少した材料厚を有する。これは、磁気的切り離し領域での高い磁気抵抗に寄与する。これは、磁気的切り離しに有利に働く。材料厚、例えば板金厚はブリッジ領域で減らされてもよく、任意選択でエンボス加工されてもよい。材料厚は、磁極スリーブの外周面から減らされてもよい。これは、磁極スリーブの内面はブリッジ領域内でも繋がっていられるので、磁極スリーブの内部への電機子のガイドに有利に働く。

一変形形態によれば、磁極スリーブは、パンチング加工されてからローリング加工によってその形状にされたスリーブとして形成されていてもよく（パンチング曲げ部品）、好ましくは、磁極スリーブは少なくとも部分的にエンボス加工によって形成されている。これにより磁極スリーブは安価に製造可能な部品であり、多くの機能が磁極スリーブに組み込まれ得る。作製および取り付けの手間は比較的少ない。ローリング加工に起因して、スリーブはその側面に継目を有する（自由端の間の継目；継目のあるスリーブ）。凹部もしくは貫通孔および／または細長い窪みもしくは長孔は、任意選択で、スリーブの母材、例えば板金からの、磁極スリーブのパンチング加工の際に直接的に一緒に形成され得る（打ち抜き）。これは製造に有利に働く。スリーブ継目は、磁極スリーブの軸方向に沿って延び得る（軸方向に位置合わせされた継目）。

示唆したように、磁極スリーブの製造の際、追加のプロセスとして、任意選択で、例えば材料厚を減少させたブリッジの形成のために、エンボス加工が行われ得る。よってブリッジも安価に製造可能である。これに加え、エンボス加工により、例えば切削加工によって製造されたブリッジの場合にそうであろうより小さい壁厚が獲得せられる。獲得可能な小さな材料断面により、これは磁気的切り離しに有利に働く。

一変形形態によれば、（例えばローリング加工された）磁極スリーブが、開いた継目を伴って形成されていてもよい。これは、固定要素およびその形成をなくせるので、製造に有利に働く。これに加え、開いた継目は場合によってはさらなる機能を果たすことができ、例えば流路として役立つ。

その代わりに磁極スリーブは、継目で、とりわけ係合または溶接によって結合されていてもよい（継目縁を係合または溶接）。これは、磁極スリーブの安定性または寸法安定性を高める。スリーブの内側での鋭いエッジをもつ突起のリスクがこれによって低減されている。これは、電機子のガイドに有利に働く。係合部は、任意選択で、磁極スリーブの原材料、例えば板金からの、磁極スリーブのパンチング加工の際に直接的に一緒に形成され得る。係合部は、磁極スリーブの一方の継目縁に突起を、および磁極スリーブのもう一方の継目縁に、突起と対応している、とりわけ相補的な凹部を有し得る（パズルの形式での噛み合い）。

一変形形態によれば、電機子のガイドのため、磁極スリーブと電機子との径方向の間に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングされたガラス織布フィルムが配置され得る。これにより、電機子のためのガイド要素が提供されており、有利な滑り特性が獲得される。ＰＴＦＥでコーティングされたガラス織布フィルムは、例えばスリーブへとローリング加工されていてもよい。コーティングされたガラス織布フィルムは、例えば磁極スリーブの内周面で、例えば接着によって固定されていてもよい。

一変形形態によれば、磁極スリーブがその内周面に、および／または電機子がその外周面に、電機子のガイドのため、少なくとも部分ごとに、好ましくは全体的に、磁気を通さないコーティング、とりわけニッケル層またはニッケル－リン層を有し得る。これによっても有利な滑り特性が獲得される。

一変形形態によれば、磁極スリーブが、磁気を通す鋼から、とりわけ炭素含有量０．１５パーセント未満（＜０．１５％炭素含有量）の磁気を通す非合金鋼から形成されていてもよい。これにより、磁気をよく通す材料からの磁極スリーブの形成が達成され得る。これは、好適な磁気特性に寄与する。

一変形形態によれば、磁極スリーブは、１～４ミリメートルの間の材料厚（板金厚）を有し得る。これにより、比較的安定した磁極スリーブが達成される。これに加え、そのような寸法決定により、磁束が少なくとも大部分で、磁極スリーブによって伝達され得る。

一変形形態によれば、磁極スリーブの径方向外側に電磁コイルが配置されていることがある。この電磁コイルは、電機子のための作動要素として働く。
一変形形態によれば、磁極スリーブが一体的に形成されていてもよい。これにより、複数の部分から成る解決策に対し、取り付けおよび位置合わせの手間が減る。これに加え、この一体的な解決策により、プランジャ段部領域での電機子の中心のずれが、したがって短手方向の力が、小さく保たれ得る。

この電磁作動機構はさらなるコンポーネントを有し得る。つまりこの電磁作動機構は、作動機構のコンポーネントが収納されているハウジング（磁石ハウジング）を備え得る。一方の端面、とりわけ磁極コアに面した端面では、作動機構が、磁束ディスクであり得る閉鎖片によって閉じられていてもよい。反対側の端面、とりわけ磁極コアに面していない端面では、作動機構が、蓋、例えば磁極ディスクによって閉じられていてもよい。

電磁作動機構の接続のため、電磁コイルと電気的に接続されている電気接触部、例えばハウジングに取り付けられたコンセント区間またはプラグ区間が設けられていてもよい。磁極コア内には、作動要素、例えば磁極コア内に同軸に形成された通路によってガイドされている作動ピンが嵌め込まれていてもよい。作動要素は、シャフト区間および径方向に拡張したヘッド区間を有することができ、このシャフト区間で、作動要素が通路の内面で磁極コアに当接する。

電機子は、電機子ボルトが押し込まれている中心の軸方向通路を有し得る。電機子ボルトは、作動ピンと、とりわけ作動ピンのヘッド区間と協働し得る。径方向内側から径方向外側へと、コンポーネントは下記：電機子、磁極スリーブ、コイル、磁石ハウジング、のように配置されていてもよい。

好ましくは一体的に、パンチング曲げ部品として形成された磁極スリーブは、（第１の軸方向端部から第２の軸方向端部へ順番に）複数の軸方向領域、磁束を誘導するための（第１の）領域、プランジャ段部領域、磁気的切り離し領域、および磁束を誘導するための（第２の）領域を有し得る。

磁束を誘導するための領域は、できるだけ低い磁気抵抗を有する。これらの領域は、開口部、貫通孔、凹部、またはその類似物がないことが好ましい（構造化されていない領域）。プランジャ段部領域には、輪郭が軸方向に沿って変化する凹部または貫通孔が配置されている。これにより、磁力特性曲線が成形される。磁気的切り離し領域には、細長い窪みまたは長孔が存在する。材料厚が減らされたブリッジも、磁気的切り離し領域に配置されている。磁気的切り離し領域では、磁極スリーブの磁気的切り離し領域に隣り合う領域を確実に結合するために十分に材料が存在しているべきであり、ただし、高い磁気抵抗を獲得するためにできるだけ少ない材料が存在しているべきである。

以下では、図面を参照しながら本発明の可能な実施形態を解説する。

電磁作動機構の概略的な断面図である。 図１からの作動機構の磁極スリーブの側面図である。

図１では、電磁作動機構に全体として符号１０が付いている（以下に「作動機構１０」）。このような作動機構１０は、例えば自動車の伝動技術において、とりわけ自動変速機のクラッチを制御するために用いられる。このために例えば、図１では符号１２が付されている箱によって概略的にのみ示唆されている油圧弁が、作動機構１０によって作動される。

作動機構１０はハウジング１４を有し、ハウジング１４内には作動機構１０のコンポーネントが配置されている。作動機構１０は、ボビン１８および巻線２０を備えた電磁コイル１６を有する。第１の端面２２では、ハウジング１４が、閉鎖片２４、例えば磁束ディスク２４によって閉じられている。第２の端面２６では、ハウジング１４が、蓋２８、例えば磁極ディスク２８によって閉じられている。ハウジング１４には、電磁コイル１６と電気的に接続されている電気接触部３０が設けられている。

作動機構１０はこれに加え、電機子３２（磁石電機子）、磁極スリーブ３４（磁石スリーブ）、および磁極コア３５を有する。磁極コア３５は中心の通路３８を有し、この中心の通路３８によって作動要素４０がガイドされており（作動ピン）、この作動ピンが油圧弁１２に作用する。作動要素４０は、シャフト区間４２および径方向に拡張したヘッド区間４４を有し得る。

電機子３２は、磁極スリーブ３４の径方向内側に配置されている。磁極スリーブ３４の径方向外側には電磁コイル１６が配置されている。コイル１６、電機子３２、および磁極スリーブ３４は、軸方向４６に沿って少なくとも部分的に互いに重なり合う。磁極スリーブ３４は、（磁極コア３５に面した）第１の軸方向端部４８および（磁極コア３５に面していない）第２の軸方向端部５０を有する。電機子３２は、中心の軸方向通路３１およびその中に配置された電機子ボルト３３を有し、この電機子ボルト３３が作動要素４０を作動させる。

磁極スリーブ３４は、パンチング加工されてからローリング加工によってその形状にされたスリーブとして形成されており（図２を参照）、この磁極スリーブ３４は部分的にエンボス加工によっても形成されていてもよい。磁極スリーブ３４は、（軸方向に位置合わせされた）継目５２を有し、継目５２では磁極スリーブ３４の継目縁が互いに当接する。

磁極スリーブ３４は、（第１の軸方向端部４８から第２の軸方向端部５０へ順番に）複数の軸方向領域、磁束を誘導するための（第１の）領域５４、プランジャ段部領域５６、磁気的切り離し領域５８、および磁束を誘導するための（第２の）領域６０（図２を参照）を有する。

磁極スリーブ３４は、軸方向端部４８、５０の間にある領域（プランジャ段部領域５６）に凹部６２を有し、凹部６２の輪郭は、軸方向４６に沿ってそれぞれ変化する。凹部６２は、第１の軸方向端部４８に向かって先細りするＶ字形の輪郭を有する。凹部６２は、磁極スリーブ３４の周面の周りに規則的に分布しており、ここでは例示的に４つの凹部６２を備えて図示されている。凹部６２は、例えば貫通孔６２として、または材料厚が減少したエンボス加工された領域として形成されていてもよい。

磁極スリーブ３４は、（磁気的切り離し領域５８内で）磁極スリーブ３４の周方向に延びている細長い窪み６４を有し、この細長い窪み６４は周方向に１列に配置されており、これに関しては凹部６２がそれぞれ細長い窪み６４から出て軸方向４６に沿って（第１の軸方向端部４８に向かって）延びる。細長い窪み６４も、磁極スリーブ３４の周面の周りに規則的に分布しており、ここでは例示的に４つの窪み６４を備えて図示されている。細長い窪み６４は、例えば長孔６４として形成されていてもよい。

長孔６４、つまり周方向に互いに隣接する２つの長孔６４は、磁極スリーブ３４の周方向において、それぞれブリッジ６６によって互いから分離されている。ブリッジ６６はそれぞれ減少した材料厚（減少した板金厚）を有する。ブリッジ６６はエンボス加工されていてもよい。

磁極スリーブ３４は、開いた継目５２を伴って形成されていてもよく、または継目５２で、例えば係合もしくは溶接（不図示）によって結合されていてもよい。
電機子３２のガイドのため、磁極スリーブ３４と電機子３２との径方向の間に、ＰＴＦＥでコーティングされたガラス織布フィルム７０が配置されていてもよい（電機子３２のための軸受要素）。その代わりに、磁極スリーブ３４がその内周面に、または電機子３２がその外周面に、少なくとも部分ごとに、好ましくは全体的に、磁気を通さないコーティング、とりわけニッケル層またはニッケル－リン層を有してもよい。

磁極スリーブ３４は、磁気を通す鋼から、とりわけ炭素含有量０．１５パーセント未満の磁気を通す非合金鋼から形成されている。磁極スリーブ３４は、１～４ミリメートルの間の材料厚（板金厚）を有する。磁極スリーブ３４は一体的に形成されている。

Claims (10)

1. 軸方向（４６）に沿って延びている磁極スリーブ（３４）と、前記磁極スリーブ（３４）の径方向内側に配置された電機子（３２）とを備えた電磁作動機構（１０）であって、前記磁極スリーブ（３４）が、第１の軸方向端部（４８）および第２の軸方向端部（５０）を有し、前記電機子（３２）が、前記磁極スリーブ（３４）の内部へガイドされている電磁作動機構（１０）において、前記磁極スリーブ（３４）が、前記軸方向端部（４８、５０）の間にある領域（５６）に凹部（６２）を有し、前記凹部（６２）の輪郭が、前記軸方向（４６）に沿ってそれぞれ変化していることを特徴とする電磁作動機構（１０）。
2. 前記凹部（６２）がＶ字形の輪郭を有し、好ましくは、前記Ｖ字形の輪郭が前記第１の軸方向端部（４８）に向かって先細りしていることを特徴とする、請求項１に記載の電磁作動機構（１０）。
3. 前記磁極スリーブ（３４）が、周方向に延びている細長い窪み（６４）を有し、前記細長い窪み（６４）が周方向に１列に配置されており、これに関しては前記凹部（６２）がそれぞれ前記細長い窪み（６４）から出て前記軸方向（４６）に沿って延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電磁作動機構（１０）。
4. 前記細長い窪み（６４）が周方向において、それぞれブリッジ（６６）によって互いから分離されており、前記ブリッジ（６６）がそれぞれ減少した材料厚を有することを特徴とする、請求項３に記載の電磁作動機構（１０）。
5. 前記磁極スリーブ（３４）が、パンチング加工されてからローリング加工によってその形状にされたスリーブとして形成されており、好ましくは、前記磁極スリーブ（３４）が少なくとも部分的にエンボス加工によって形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁作動機構（１０）。
6. 前記磁極スリーブ（３４）が開いた継目（５２）を伴って形成されていること、または前記磁極スリーブ（３４）が継目（５２）で、とりわけ係合または溶接によって結合されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁作動機構（１０）。
7. 前記電機子（３２）のガイドのため、磁極スリーブ（３４）と電機子（３２）との径方向の間に、ＰＴＦＥでコーティングされたガラス織布フィルム（７０）が配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁作動機構（１０）。
8. 前記磁極スリーブ（３４）がその内周面に、および／または前記電機子（３２）がその外周面に、前記電機子（３２）のガイドのため、少なくとも部分ごとに、好ましくは全体的に、磁気を通さないコーティング、とりわけニッケル層またはニッケル－リン層を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁作動機構（１０）。
9. 前記磁極スリーブ（３４）が、磁気を通す鋼から、とりわけ炭素含有量０．１５パーセント未満の磁気を通す非合金鋼から形成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁作動機構（１０）。
10. 前記磁極スリーブ（３４）が１～４ミリメートルの間の材料厚を有すること、および／または前記磁極スリーブ（３４）の径方向外側に電磁コイル（１６）が配置されていること、および／または前記磁極スリーブ（３４）が一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の電磁作動機構（１０）。

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