JP2000040617A - リンク式に支持された戻しバネを備えた電磁アクチエ―タ - Google Patents

リンク式に支持された戻しバネを備えた電磁アクチエ―タ

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JP2000040617A
JP2000040617A JP11137558A JP13755899A JP2000040617A JP 2000040617 A JP2000040617 A JP 2000040617A JP 11137558 A JP11137558 A JP 11137558A JP 13755899 A JP13755899 A JP 13755899A JP 2000040617 A JP2000040617 A JP 2000040617A
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return spring
spring
electromagnetic actuator
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link device
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JP11137558A
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English (en)
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Martin Pischinger
マルテイン・ピシンガー
Thomas Esch
トーマス・エシユ
Doisman Markus
マルクス・ドイスマン
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FEV Europe GmbH
Original Assignee
FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術に見られる難点を除去できるよう
に電磁アクチエータを改良する。 【解決手段】 制御される通電可能な少なくとも一つの
電磁石1,2と、駆動部材7に動作連結し、前記電磁石
1,2に通電を行うと、ハウジング12に支持されてい
る少なくとも一つの戻しバネ10の力に逆らって電磁石
1,2の磁極面3,4に当接する接片7とを備えた駆動
部材7を操作する電磁アクチエータにあって、少なくと
も接片5がリンク装置11により戻しバネ10に支持さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、リンク式に支持
された戻しバネを備えた電磁アクチエータに関する。
【0002】
【従来の技術】駆動部材を操作する電磁アクチエータに
は、互いに間隔を保って駆動される通電可能な少なくと
も一つであるが大抵二つの電磁石がある。この電磁石に
は、操作すべき駆動部材に動作連結し、案内ボルトと接
続する接片が付属している。この接片は電磁石に通電を
行うと、戻しバネの力に逆らって当接した状態になり、
電流を止めると、再び初期位置を占める。二つの電磁石
およびそれに合わせて二つの戻しバネから成る配置で
は、電磁石への通電を切り換えると、接片は交番する通
電の周期に合わせて往復移動する。電磁石への通電期間
は、接片が磁極面に保持され、それに応じて操作すべき
駆動部材が付属する切換位置に保持される時間も同時に
決める。
【0003】二つの電磁石を備えたこの種の電磁アクチ
エータは、ピストン内燃機関のガス交換弁に対する駆動
部として使用される。ここでは、ガス交換弁に対して一
方の戻しバネが開放バネとして働き、他方の戻しバネが
閉鎖バネとして働く。一方で、ガス交換弁を閉鎖位置に
保持し、また他方でガス交換弁をシリンダ内部のガス内
圧に逆らって開放するため、大きな力を用いる必要があ
るので、大きなバネ力を有するコイル加圧バネが必要
で、これ等のバネは垂直、つまり幾何学中心軸の方向に
負荷される。幾何学中心軸は同時に移動させるべき接片
の運動線であり、駆動部材がガス交換弁として形成され
ている場合、この駆動部材の運動線でもある。
【0004】この種のコイル加圧バネの端面は、付属す
るバネ支持部の上で確実な接触面となるため円形リング
の平面に仕上げてある。
【0005】しかし、仕上げ許容公差があるため、負荷
が垂直に加わったコイル加圧バネで得られる力の作用線
は一般にその幾何学中心軸に一致しない。その結果、こ
の力は接触面上に一様に分布するのではなく、接触面の
優先個所に加わる。力の導入点が偏心位置にあると、コ
イル加圧バネの接触面内に反作用力が生じる。この反作
用力は横方向の力や傾きトルクで実証されている。これ
等の力やトルクはバネ支持部から接片や接片案内ボルト
へ伝達され、垂直軸、つまり運動線の周りに接片を回転
させる以外に、この運動線に対して接片を垂直に傾け
る。この結果は、望ましくないことではあるが、接片の
スペースを横方向に制限する材料へ接片を当接させ、確
率的に生じる摩擦効果を導入することになる。接片が垂
直軸の周りに回転することは、特に接片を回転対称に形
成していないアクチエータの構造形状、例えば長方形の
接片の場合に難点となる。傾きにより、力の導入点の位
置によっても電磁石の通電を止めた時、接片が磁極面か
ら離れる状況は変化する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
に述べた難点を除去できるように、冒頭に述べた種類の
電磁アクチエータを改良することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、制御される通電可能な少なくとも一つの電磁石
1,2と、駆動部材7に動作連結し、前記電磁石1,2
に通電すると、ハウジング12に支持されている少なく
とも一つの戻しバネ10の力に逆らって電磁石1,2の
磁極面3,4に当接する接片7とを備えた駆動部材7を
操作する電磁アクチエータにあって、少なくとも接片5
がリンク装置11により戻しバネ10に支持されている
ことによって解決されている。
【0008】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
【0009】
【発明の実施の形態】案内ボルトのバネ支持部に通常連
結している接片には復帰バネ力が作用するが、この接片
は中間に接続されているリンク装置により戻しバネから
外れるので、コイル加圧バネを緊張さたり緩めた時に生
じる回転運動は摩擦力のためにリンク装置の領域に伝達
されないか、ただ最低に伝達されるにすぎない。発生し
たバネ力の作用線がバネの幾何学中心軸に対して幾何学
的にずれていると、案内ボルトに対する傾き力として接
片にもはや作用しない。リンク装置は少なくとも二つの
自由度があるように設計する必要がある。三つの自由度
を持つ上で説明した二つの使用例では、リンク装置によ
り戻しバネが接片に対して三つの全ての座標軸で移動で
きる。つまり、中心軸に対する傾きの外に、この軸の周
りの回転も可能である。リンク装置は好ましくは横力の
ない球面状の継手で形成されていると有利である。
【0010】この発明の有利な構成では、戻しバネがコ
イル加圧バネで形成されていて、継手中心点がコイル加
圧バネの幾何学中心線上にある。
【0011】この発明の他の構成では、戻しバネはハウ
ジングのところで球面状のリンク装置により支持されて
いる。この配置により戻しバネの接片への乱れた作用は
更に低減される。何故なら、バネの両端が与えられたリ
ンク装置の自由度によりその相対運動で接片および/ま
たはハウジングに対して自由であるからである。
【0012】この発明の効果的な構成では、リンク装置
に戻しバネ用の支持ヨークがある。このような支持ヨー
クは板、あるいは横桁として形成され、一方の側面に戻
しバネ用の接触面を形成し、他方の側面に球面状のリン
ク装置の一部となっている。この場合、例えば、支持ヨ
ークに一つの穴を設け、この穴に対応する寸法の鋼球を
押し込み、この穴に相手の対向面がハウジングのところ
および/または接片に連結する案内ボルトの端部のとこ
ろで対応している。この配置は支持ヨークが平坦に形成
されるか、対応する球冠状の切欠を有し、この切欠に対
応する球面状に形成された対向部材、もしくは接片に連
結する案内ボルトの対応する球面状に形成された端部が
嵌まるようにもできる。
【0013】
【実施例】以下、添付図面を参照し好適実施例に基づ
き、この発明の構成と利点をより詳しく説明する。
【0014】実施例として図1に示す電磁アクチエータ
は、一つの閉鎖磁石1と一つの開放磁石2から実質上成
り、これ等の電磁石は磁極面3と4と共に互いに間隔を
保って配置されている。両方の磁極面3と4の間には一
つの接片5が配置されている。この接片5は案内ボルト
6に連結し、この案内ボルト6はその一端、ここでは駆
動部材を形成するガス交換弁7のシャフト7.1に作用す
る。このガス交換弁7には、同時に電磁アクチエータの
戻しバネを形成する閉鎖バネ8が付属している。図示す
る実施例の場合、案内ボルト6は分割されている。一方
の部分6.1は接片5に固定連結され、他方の部分6.2は
棒として形成され、ただ単に摩擦で接片に接続してい
る。接片5に固定連結された案内ボルト6の部分6.1は
一端を球冠状に形成し、同じように球冠状に形成されて
いる弁シャフト7.1の端部に対立している。「点接触」
であるため、閉鎖バネ8の回転運動は案内ボルト6.1に
伝わらない。これに反して、ガス交換弁7は望ましい回
転運動を行う。
【0015】電磁アクチエータの他方の端部では、ハウ
ジング9内に開放バネ10として働く戻しバネが配設さ
れている。この戻しバネには案内ボルト6.1の自由端1
1が支持され、開放バネ10はハウジング9内の高さ調
節可能な調節蓋12の中に支持されている。この調節蓋
12により開放バネのバネ初期張力および/または接片
5の中心位置を調節できる。
【0016】閉鎖バネ8や開放バネ10は通電しない状
態で接片5がここに示してある両方の磁極面3と4の間
の中間位置を占めるように設計されている。閉鎖磁石1
を通電すると、開放バネ10の力に抗して接片5が磁極
面3に当接する。次いで、閉鎖磁石1の通電を止めて開
放磁石2に通電すると、接片5はガス交換弁7と共に、
開放バネ10の初期応力により開方向に移動し、過振動
により中間位置を越え開放磁石2の磁力により捕らえら
れ、磁極面4に当接する。ガス交換弁の閉鎖は逆順に行
われる。
【0017】閉鎖バネ8を伴うガス交換弁7は接片5の
案内ボルト6から分離する。この場合、両方の部分はほ
ぼ点状に接触する。この配置は電磁アクチエータを交換
できるために必要で、そのために閉鎖バネ8を外す必要
はない。
【0018】ここに示す実施例では、開放バネ10の端
部にはそれぞれ上部支持ヨーク13.1と下部支持ヨーク
13.2がある。開放バネ10にそれぞれ対向する支持ヨ
ーク13.1,13.2の各面は中心合わせ部13.3を備え
た接触面を形成する。ここで、場合によって、支持ヨー
ク13.1,13.2は開放バネ10の付属する対向面に固
定連結していてもよいので、開放バネ10は両方の支持
ヨーク13.1,13.2と共に一つの構造ユニットを形成
する。
【0019】コイル加圧バネとは反対にある支持ヨーク
13の少なくとも一つの面は、この場合、リンク装置1
4として形成されている。これには、図面で支持ヨーク
13.2のリンク装置14のため、案内ボルト6.1に対向
する面を平坦面状に形成し、この面上に球冠として形成
された案内ボルト6の自由端11を支持し、横方向の力
の加わらない球面状の継手を形成する。この配置は、案
内ボルト6.1に対向する面が好ましくは球冠の形をした
球冠状の切欠15を備え、この切欠に対応する形状にさ
れた対向面が案内ボルトのところで付属しているようで
もよい。この場合、中心合わせ部13.3が省けるので、
閉鎖バネ10は支持ヨーク3.2の上で横運動を行い、そ
の固有な運動線を「見る」ことができる。
【0020】ハウジング側にも、リンク装置が調節蓋1
2の中に配置されている球冠状の自由表面を持つ軸で形
成されている。このリンク装置は逆にも形成できる。つ
まり、突出部分が支持ヨークに配置され、窪みがそれに
合わせて調節蓋12に配置されている。
【0021】二つのリンク装置では、継手中心点は開放
バネ10の幾何学中心線17の上に来る。コイル加圧ネ
ジ10と支持ヨーク13で形成されたバネユニットをリ
ンク式に支持することにより、接片5の案内ボルト6に
曲げモーメントとして働く力が伝達されないことが確実
になる。適当な潤滑剤、例えば油噴霧潤滑剤等によりリ
ンク装置の摩擦と磨耗を最小にできる。
【0022】開放バネ10を締めたり緩めたりすると生
じる接片への作用で運動線の周りの回転力を除去するた
め、支持ヨーク13.1,13.2の一方の領域にスラスト
軸受を配置すると効果的である。図1にはハウジング側
の支持ヨークが、例えばニードル軸受の形をしたスラス
ト軸受18により調節蓋12の上で支持されている。ハ
ウジング側の支持ヨーク13.1での配置の利点は、可動
物が持ち上がらない点にある。棒側の支持ヨーク13.2
は必要な強度条件を維持してできる限り小さなし質量を
有するように形成すると効果的である。これは、例えば
高硬質材料を使用して実現できる。
【0023】この配置は、ハウジング側の支持ヨーク1
3.1が分割して形成され、スラスト軸受18が両方の部
品の間に配置されているようにもできる。調節蓋12に
は支持ヨークが前記タイプのリンク装置を介して支持さ
れる。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の電磁
アクチエータにより従来の技術で見られる難点を解消で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ガス交換弁を操作する電磁アクチエータの模
式断面図である。
【符号の説明】
1 閉鎖電磁石 2 開放電磁石 3,4 磁極面 5 接片 6 案内ボルト 6.1,6.2 案内ボルトの一部 7 ガス交換弁 7.1 弁シャフト 8 閉鎖バネ 9 ハウジング 10 開放バネ 11 案内ボルトの自由端 12 調節蓋 13.1,13.2 支持ヨーク 13.3 中心合わせ部 14 リンク装置 17 開放バネの中心線 18 スラスト軸受
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルテイン・ピシンガー ドイツ連邦共和国、52072アーヒエン、グ リユーネンターレルストラーセ、64 (72)発明者 トーマス・エシユ ドイツ連邦共和国、52070アーヒエン、セ ルザー・ヴインケル、35 (72)発明者 マルクス・ドイスマン ドイツ連邦共和国、52222シュトルベルグ、 ヘルツオークストラーセ、26

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御される通電可能な少なくとも一つの
    電磁石(1,2)と、駆動部材(7)に動作連結し、前
    記電磁石(1,2)に通電すると、ハウジング(12)
    に支持されている少なくとも一つの戻しバネ(10)の
    力に逆らって電磁石(1,2)の磁極面(3,4)に当
    接する接片(7)とを備えた駆動部材(7)を操作する
    電磁アクチエータにおいて、少なくとも接片(5)がリ
    ンク装置(11)により戻しバネ(10)に支持されて
    いることを特徴とする電磁アクチエータ。
  2. 【請求項2】 リンク装置(11)は球面状の継手とし
    て形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電
    磁アクチエータ。
  3. 【請求項3】 リンク装置(11)は横方向の力の働か
    ない継手として形成されていることを特徴とする請求項
    1または2に記載の電磁アクチエータ。
  4. 【請求項4】 戻しバネ(10)はコイル加圧バネで形
    成され、継手中心点はコイル加圧バネ(10)の幾何学
    中心線(17)上にあることを特徴とする請求項1〜3
    の何れか1項に記載の電磁アクチエータ。
  5. 【請求項5】 戻しバネ(10)は少なくともハウジン
    グ(12)に球面状のリンク装置により支持されている
    ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の電
    磁アクチエータ。
  6. 【請求項6】 リンク装置(11)は少なくとも戻しバ
    ネ(10)の支持ヨーク(13.1,13.2)を有するこ
    とを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の電磁
    アクチエータ。
  7. 【請求項7】 戻しバネ(10)は少なくとも一つの支
    持ヨーク(13.1,13.2)に固定連結していることを
    特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の電磁アク
    チエータ。
  8. 【請求項8】 少なくとも一つのリンク装置(11)は
    軸方向の軸受(18)を有することを特徴とする請求項
    1〜7の何れか1項に記載の電磁アクチエータ。
JP11137558A 1998-05-22 1999-05-18 リンク式に支持された戻しバネを備えた電磁アクチエ―タ Withdrawn JP2000040617A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19822907A DE19822907B4 (de) 1998-05-22 1998-05-22 Elektromagnetischer Aktuator mit gelenkig abgestützter Rückstellfeder
DE19822907:0 1998-05-22

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Also Published As

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DE19822907B4 (de) 2006-07-27
US6184767B1 (en) 2001-02-06
DE19822907A1 (de) 1999-11-25

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