(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-28
(54)【発明の名称】電磁式の装置ならびにこのような電磁式の装置を製造する方法
(51)【国際特許分類】
H01F 7/127 20060101AFI20241121BHJP
F16K 31/06 20060101ALI20241121BHJP
H01F 7/14 20060101ALI20241121BHJP
H01F 41/00 20060101ALI20241121BHJP
【FI】
H01F7/127
F16K31/06 305E
H01F7/14 E
H01F7/14 Z
H01F7/14 C
H01F41/00 C
H01F7/14 F
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024535844
(86)(22)【出願日】2022-12-14
(85)【翻訳文提出日】2024-06-26
(86)【国際出願番号】 EP2022085852
(87)【国際公開番号】W WO2023111019
(87)【国際公開日】2023-06-22
(31)【優先権主張番号】102021133235.4
(32)【優先日】2021-12-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】597007363
【氏名又は名称】クノル-ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Knorr-Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
【住所又は居所原語表記】Moosacher Strasse 80, D-80809 Muenchen, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ラルフ ヴェルナー
(72)【発明者】
【氏名】フリートベアト レーター
(72)【発明者】
【氏名】ベンヤミン イェンゼン
【テーマコード(参考)】
3H106
5E048
【Fターム(参考)】
3H106DA07
3H106DA13
3H106DA22
3H106DB33
3H106DC02
3H106DC17
3H106DD02
3H106EE35
5E048AB01
5E048AB04
5E048AB06
5E048AD18
(57)【要約】
電磁式の装置は、第1の領域と第2の領域とを有する、長手方向軸線を伴うマグネットコアと、コイルの少なくとも1つのコイル巻線を収容するための少なくとも1つの収容領域を有する、マグネットコアの第2の領域の周囲に配置されているコイル巻枠と、磁性材料を有するハウジングであって、マグネットコアとコイル巻枠とを周方向で取り囲み、ハウジングがマグネットコアを取り囲んでマグネットコアに接触する少なくとも1つの接触領域を有しているハウジングとを有している。マグネットコアの第1の領域は、マグネットコアの、ハウジングの接触領域に面した表面に、少なくとも1つの凸状部を有しており、凸状部は、凸状部とハウジングの第2の領域との間の長手方向軸線に沿った区間において、マグネットコアがハウジングに接触しないように形成されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁式の装置(105)であって、
前記電磁式の装置(105)は、
第1の領域(138)と第2の領域(139)とを有する、長手方向軸線(137)を伴うマグネットコア(135)と、
コイル(140)の少なくとも1つのコイル巻線(141)を収容するための少なくとも1つの収容領域(142)を有する、前記マグネットコア(135)の前記第2の領域(139)の周囲に配置されているコイル巻枠(128)と、
磁性材料を有するハウジング(170)であって、前記マグネットコア(135)と前記コイル巻枠(128)とを少なくとも部分的に周方向で取り囲み、前記ハウジング(170)が前記マグネットコア(135)を取り囲んで前記マグネットコア(135)に接触する少なくとも1つの接触領域(175)を有しているハウジング(170)と
を有しており、
前記マグネットコア(135)の前記第1の領域(138)は、前記マグネットコア(135)の、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)に面した表面に、少なくとも1つの凸状部(200)を有しており、前記マグネットコア(135)は、前記凸状部(200)の領域において、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)に接触し、前記凸状部(200)は、前記凸状部(200)と前記ハウジング(170)の前記第2の領域(139)との間の前記長手方向軸線(137)に沿った区間(136)において、前記マグネットコア(135)が前記ハウジング(170)に接触しないように形成されている、
電磁式の装置(105)。
【請求項2】
前記ハウジング(170)は前記コイル巻枠(128)に接触しており、力を前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)に対して横方向に前記コイル巻枠(128)に対して加える、請求項1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項3】
前記収容領域(142)は、少なくとも1つの壁(129)によって形成されており、前記壁(129)は、前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)の方向に延在する第1の領域(131)と、前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)に対して横方向に延在する少なくとも1つの第2の領域(132)とを有しており、前記ハウジング(170)は、前記壁(129)の前記第2の領域(132)に接触する、請求項2記載の電磁式の装置(105)。
【請求項4】
前記ハウジング(170)は開口(172)を有しており、前記開口(172)は、長手方向軸線(176)を伴って、前記マグネットコア(135)に沿った長手方向の延在を有しており、前記開口(172)は、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)において前記マグネットコア(135)を取り囲んでおり、前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)は、前記開口(172)の前記長手方向軸線(176)に対して角度オフセットを伴って配置されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項5】
前記凸状部(200)は、前記マグネットコア(135)の、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)に面した表面において球面状に形成されている、請求項1から4までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項6】
前記マグネットコア(135)は、前記第1の領域(138)および前記第2の領域(139)において回転対称に形成されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項7】
前記凸状部(200)は、前記第2の領域(139)における前記マグネットコア(135)の外径(d2)よりも大きい最大の外径(d1)を有している、請求項6記載の電磁式の装置(105)。
【請求項8】
前記マグネットコア(135)は、前記第2の領域(139)において円筒状に形成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項9】
電磁式のアクチュエータ(100)として形成されている、請求項1から8までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項10】
前記コイル(140)および前記マグネットコア(135)を通る電流によって発生させられた磁場(180)によって移動可能である移動可能なアクチュエータ要素として、移動可能な磁性のアーマチュアボディ(115)を有している、請求項9記載の電磁式の装置(105)。
【請求項11】
前記アーマチュアボディ(115)は、前記コイル巻枠(128)または前記ハウジング(170)に支承されている、請求項10記載の電磁式の装置(105)。
【請求項12】
前記電磁式の装置(105)は、前記コイル(140)および前記マグネットコア(135)を通る電流によって発生させられた磁場(180)によって移動可能である切換要素もしくは弁要素である移動可能な磁性のアーマチュアボディ(115)を備えた電磁式の切換装置または弁装置(100)として形成されている、請求項1から11までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項13】
前記電磁式の装置(105)は、電気機械式のリレーまたは電磁弁(100)として形成されている、請求項1から12までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項14】
前記電磁式の装置は、車両の圧力調整モジュールまたは空気処理部のための電磁弁(100)として形成されている、請求項1から13までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)。
【請求項15】
請求項1から14までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)を製造する方法であって、
コイル巻枠(128)とマグネットコア(135)とを事前に組み付けて、アセンブリを形成するステップと、
コイル巻枠(128)とマグネットコア(135)とから成る前記アセンブリをハウジング(170)内に組み付けるステップと、
前記ハウジング(170)内での前記アセンブリの前記組み付け時に、前記マグネットコア(135)の第1の領域(138)の、前記ハウジング(170)の接触領域(175)に対する旋回運動によって、前記マグネットコア(135)の長手方向軸線(137)に対して横方向で前記マグネットコア(135)をセンタリングするステップと、
コイル巻枠(128)とマグネットコア(135)とから成る前記アセンブリを前記ハウジング(170)内に固定するステップと
を有している、
電磁式の装置(105)を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マグネットコアと、このマグネットコアの周囲に周方向で配置されているコイル巻枠と、ハウジングとを有している電磁式の装置ならびにこのような電磁式の装置を製造する方法に関する。
【0002】
このような電磁式の装置は、たとえば電磁式のアクチュエータにおいて使用され、電磁式のアクチュエータは、たとえば電磁式の切換装置または弁装置の形態で、たとえば電磁式のリレーまたは電磁弁の形態で公知である。たとえば傾動アーマチュア弁の形態の電磁弁は、たとえば車両において、たとえば、商用車または旅客輸送用のバスなどにおいて空気を圧力調整する制御弁として使用される。たとえば、電子式の常用ブレーキシステムを備えた車両のためのブレーキシステムは、圧力調整のために少なくとも1つの制御弁を含んでいる。
【0003】
電磁式の装置を有する傾動アーマチュア弁の形態の電磁式のアクチュエータは、たとえば独国特許出願公開第102016105532号明細書から公知である。電磁式のアクチュエータは、電磁式の装置を有しており、この電磁式の装置は、マグネットコアと、このマグネットコアを取り囲むように配置されているコイル巻枠とを含んでいる。
【0004】
さらに、たとえば独国特許出願公開第102014115207号明細書、独国特許出願公開第102018123997号明細書または独国特許発明第102014115206号明細書に記載されているような、電磁弁の他の構造様式が公知である。
【0005】
一般的に電磁式の装置では、マグネットコアとハウジングとの間で結合を形成するために、マグネットコアがハウジング内にプレス嵌めまたは溶接される。この手法では、マグネットコアからハウジングもしくはヨークへの移行部における間隙を回避することによって、できる限り低い磁気抵抗を達成することができる。ハウジングに対するマグネットコアの間隔および位置は、生じるべき磁力に一般的に大きく影響する。
【0006】
これまでに公知の製造方法では、ハウジングに対するコイルとマグネットコアとの中心の位置合わせを達成するために、マグネットコア、コイル巻枠およびハウジングは一般的に高い製造精度をもって製造されるべきであり、これによって、ハウジングに対してマグネットコアが傾斜することが回避される。このような傾斜は、電磁損失の増加を引き起こし、これによって、効率が低下し、製造にわたった機能パラメータのばらつきが増大する。高い製造精度が必要なので、従来のように製造された電磁式の装置は、しばしば増加した電磁損失を有し、これによって、このように製造された電磁式の装置の効率が低下する。さらに、公知の製造バリエーションは複雑であり、時間がかかる。なぜなら、電磁式の装置の個々の部品の極めて正確な加工が必要とされるからである。
【0007】
したがって、本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた様式の電磁式の装置を改良して、比較的容易に、かつ製造トレランスを伴って比較的低いレベルで製造可能であり、製造されるべき複数の装置にわたって観察したときに、十分に不変の磁気的特性値を供給する電磁式の装置を提供することである。
【0008】
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載された、冒頭で述べた様式の電磁式の装置に関する。本発明の有利な実施形態および発展形態は、従属請求項および以降の説明に示されている。
【0009】
特に、本発明の一態様は、電磁式の装置に関し、この電磁式の装置は、第1の領域と第2の領域とを有する、長手方向軸線を伴うマグネットコアと、コイルの少なくとも1つのコイル巻線を収容するための少なくとも1つの収容領域を有する、マグネットコアの第2の領域の周囲に配置されているコイル巻枠と、磁性材料を有するハウジングであって、マグネットコアとコイル巻枠とを少なくとも部分的に周方向で取り囲み、ハウジングがマグネットコアを取り囲んでマグネットコアに接触する少なくとも1つの接触領域を有しているハウジングとを有している。マグネットコアの第1の領域は、マグネットコアの、ハウジングの接触領域に面した表面に、少なくとも1つの凸状部を有している。マグネットコアは、凸状部の領域において、ハウジングの接触領域に接触し、凸状部は、凸状部とハウジングの第2の領域との間の長手方向軸線に沿った区間において、マグネットコアがハウジングに接触しないように形成されている。
【0010】
本発明の電磁式の装置は、ハウジングにおけるマグネットコアの迅速かつ確実なセンタリングを可能にする。なぜなら、マグネットコアが、ハウジングによって、かつコイル巻枠によって、比較的容易にセンタリングされ得るからである。このようなセンタリングによって、これらのコンポーネント相互の位置合わせを改良することができ、これによって、特に、上述したように製造された公知の電磁式の装置と比較して、電磁損失をより少なく抑えることができる。このことは、本発明の電磁式の装置が高い効率を有することも意味する。
【0011】
本発明は、さらに、マグネットコアの凸状部によってハウジングにおけるマグネットコアの容易なセンタリングが可能になることによって、電磁式の装置を容易にかつより少ない製造トレランスで製造することを可能にする。これによって、マグネットコアの位置トレランスが最小に低減され、製造すべき複数の装置にわたって、十分に不変の磁気的特性値が保証される。換言すれば、このことは、製造トレランスが従来の電磁式の装置の場合よりも低いレベルに設定される場合でも、本発明の装置が一定の磁気的特性を可能にすることを意味する。さらに、低いレベルでの製造トレランスによって、これらの個別部品のための製造方法は、従来の電磁式の装置の個別部品の場合よりも経済的になる。
【0012】
さらに、電磁式の装置のこの構成によって、マグネットコアが、長手方向において、従来の製造方法に比べて少ない力の投入でハウジング内へ挿入可能であり、この場合に、マグネットコアとハウジングとの間の間隙を伴わない結合を容易に提供することが可能になる。凸状部は、圧入時にハウジング、特にハウジング材料の一種の流動性が引き起こされることを可能にし、このことは、マグネットコアをハウジング内に圧入するために必要な圧入力を低減させると同時に、ハウジングとマグネットコアの長手方向軸線との間の角度オフセットを可能にする。なぜなら、マグネットコアが、凸状部と、周囲にコイル巻枠を伴う第2の領域との間の、長手方向軸線に沿った区間において、ハウジングに接触せず、したがってハウジングとマグネットコアとの間の角度オフセットのための遊び空間が存在しているからである。
【0013】
本発明の装置は、基本的に、マグネットコアとマグネットハウジングとを有し、マグネットコアの正確な位置合わせが重要となる多くの様式の電磁式の装置で適用可能である。
【0014】
本発明の電磁式の装置は、基本的に、電磁式のアクチュエータ、たとえば電磁弁および電磁石だけでなく、電気式のリレーにおいても使用可能である。好ましくは、本発明の電磁式の装置は、たとえば、車両、特に商用車のブレーキシステムに設けられた電磁弁、好ましくは傾動アーマチュア弁において使用される。
【0015】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、ハウジングはコイル巻枠に接触しており、力をマグネットコアの長手方向軸線に対して横方向にコイル巻枠に対して加える。コイル巻枠とハウジングとの接触は、有利には、コイル巻枠内に配置されているマグネットコアが、これによってハウジング内でセンタリングされるように設計されている。これは、マグネットコアの容易かつ迅速なセンタリングを可能にし、これによって電磁式の装置は一定の磁気的特性を有する。
【0016】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、収容領域は、少なくとも1つの壁によって形成されており、この壁は、マグネットコアの長手方向軸線の方向に延在する第1の領域と、マグネットコアの長手方向軸線に対して横方向に延在する少なくとも1つの第2の領域とを有しており、ハウジングは、壁の第2の領域に接触する。第2の領域とハウジングとの接触によって、ハウジングにおけるコイル巻枠のセンタリングが容易に可能になり、これによって、ハウジングにおけるマグネットコアのセンタリングも可能になる。ハウジングにおけるマグネットコアの中心の位置合わせは、一定の磁気的特性を有する電磁式の装置の製造を可能にする。
【0017】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、ハウジングは開口を有しており、この開口は、長手方向軸線を伴って、マグネットコアに沿った長手方向の延在を有している。開口は、ハウジングの接触領域においてマグネットコアを取り囲んでおり、マグネットコアの長手方向軸線は、開口の長手方向軸線に対して角度オフセットを伴って配置されている。ハウジングの開口の構成と、マグネットコアの凸状部の構成との協働によって、ハウジングとマグネットコアとの間の間隙を確実に回避することができる。この間隙を伴わない構成から、電磁式の装置に対する一定の磁気的特性が生じる。さらに、開口の長手方向軸線とマグネットコアの長手方向軸線との所定の角度オフセットが、凸状部によって可能となり、同時にハウジングとマグネットコアとの間の間隙を伴わない接触が保証される。換言すれば、これによって、開口の長手方向軸線である開口の孔軸線と、マグネットコア長手方向軸線との角度オフセットが可能になる。
【0018】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、凸状部は、マグネットコアの、ハウジングの接触領域に面した表面において球面状に形成されている。凸状部、特に、球面状の凸状部によって、有利には球状の圧入ゾーンが生じ、この圧入ゾーンは、ハウジング内に圧入され得る。球面状の凸状部によって、ハウジング内へのマグネットコアの圧入時に、ハウジングの、特にハウジング材料の一種の流動性を引き起こすことが可能になり、これによって、必要な圧入力を低減させることができる。さらに、マグネットコア長手方向軸線に対する、ハウジングの接触領域における、ハウジング開口またはハウジング孔の長手方向軸線(孔軸線)の角度オフセットが可能になり、これによって、製造の過程において、ハウジングにおけるマグネットコアの可能な限り良好な中心の位置合わせを達成することができる。球面状の構成は、3次元方向における角度オフセットおよび補償を可能にするので、この関連において、凸状部の有利な実施形態である。
【0019】
電磁式の装置のハウジングは、磁性材料を有している。ハウジングは主として磁性材料を有することができる。ハウジングが、完全に磁性材料から形成されていてもよい。
【0020】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、マグネットコアは、第1の領域および第2の領域において回転対称に形成されている。これによって、マグネットコアの迅速かつ反復可能な製造が可能になる。
【0021】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、凸状部は、第2の領域におけるマグネットコアの外径よりも大きい最大の外径を有している。この最大の直径を有する領域では、マグネットコアがハウジングに直接にまたは間隙を伴わずに接触し、凸状部における相応の旋回運動によって、製造トレランスが比較的大きいのにもかかわらず、マグネットコアがハウジング内で中心に位置合わせされることを可能にする。この際に、間隙を伴わない接触が損なわれることはない。さらに、この構成によって、マグネットコアが、特にコイル巻枠を用いて、ハウジング内で迅速かつ確実にセンタリングされ得ることが可能となる。なぜなら、マグネットコアが、ハウジングにおいて凸状部の周囲で旋回させられるからである。この際にハウジングまたはマグネットコアの後処理は不要である。
【0022】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、マグネットコアは、第2の領域において円筒状に形成されている。この構成によって、マグネットコアを迅速かつ容易にコイル巻枠内へ挿入することが可能になる。当然、同じことが、コイル巻枠がマグネットコアに被せ嵌められる場合にも当てはまる。繰り返しを避けるために、コイル巻枠内へのマグネットコアの挿入は、マグネットコアへのコイル巻枠の被せ嵌めと同一視されるべきである。
【0023】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、コイル巻枠材料は、プラスチック材料を有している。このようなコイル巻枠材料を有するコイル巻枠は、有利であり、簡単に製造される。しかしコイル巻枠が、完全にプラスチック、特に熱可塑性プラスチックから形成されていてもよい。
【0024】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、電磁式の装置は、電磁式のアクチュエータとして形成されている。これは、本発明の電磁式の装置の有利な用途である。
【0025】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、電磁式のアクチュエータとして形成されている電磁式の装置は、コイルおよびマグネットコアを通る電流によって発生させられた磁場によって移動可能である移動可能なアクチュエータ要素として、移動可能な磁性のアーマチュアボディを有している。これによって、電磁式のアクチュエータの確実な切換が可能になる。さらに、アーマチュアボディに対するマグネットコアの中心の位置合わせが可能であるので、マグネットコアとアーマチュアボディとの間の規定通りの磁場ガイドと、アーマチュアボディの移動とが可能になり、これによって、アーマチュアボディの機能が良好に果たされ得る。
【0026】
電磁式のアクチュエータとして形成されている電磁式の装置の1つの実施形態によれば、アーマチュアボディは、コイル巻枠またはハウジングに支承されている。
【0027】
電磁式の装置の1つの実施形態によれば、電磁式の装置は、コイルおよびマグネットコアを通る電流によって発生させられた磁場によって移動可能である切換要素もしくは弁要素である移動可能な磁性のアーマチュアボディを備えた電磁式の切換装置または弁装置として形成されている。
【0028】
1つの実施形態によれば、電磁式の装置は、電気機械式のリレーまたは電磁弁として形成されている。
【0029】
1つの実施形態によれば、電気機械式の装置は、車両の圧力調整モジュールまたは空気処理部のための電磁弁として形成されている。
【0030】
本発明のさらなる態様は、本発明の電磁式の装置を製造する方法に関し、この方法は、
・コイル巻枠とマグネットコアとを事前に組み付けて、アセンブリを形成するステップと、
・コイル巻枠とマグネットコアとから成るアセンブリをハウジング内に組み付けるステップと、
・ハウジング内でのアセンブリの組み付け時に、マグネットコアの第1の領域の、ハウジングの接触領域に対する旋回運動によって、マグネットコアの長手方向軸線に対して横方向でマグネットコアをセンタリングするステップと、
・コイル巻枠とマグネットコアとから成るアセンブリをハウジング内に固定するステップと
を有している。
【0031】
電磁式の装置に関連して挙げた実施形態および利点は、同様に本発明の方法に当てはまる。繰り返しを避けるために、これらは再掲されない。
【0032】
方法の1つの実施形態によれば、コイル巻枠は、マグネットコア収容空間を有しており、このマグネットコア収容空間内へマグネットコアが挿入される。
【0033】
方法の1つの実施形態によれば、方法は、コイル巻枠内でマグネットコア収容空間に対してマグネットコアを位置合わせする方法ステップを有していてよく、これによって、マグネットコアの長手方向軸線と、マグネットコア収容空間の長手方向軸線とが互いに整合する。
【0034】
本明細書に記載された実施形態は、共存して適用されても、または相互の任意の組合せにおいて適用されてもよい。
【0035】
以降において、本発明を図面に示された図に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【
図1A】
図2に示されているような本発明の電磁式の装置が、原理にしたがって適用可能な例示的な傾動アーマチュア弁の概略的な横断面図である。
【
図1B】
図2に示されているような本発明の電磁式の装置が、原理にしたがって適用可能な例示的な傾動アーマチュア弁の概略的な横断面図である。
【
図2】たとえば
図1の傾動アーマチュア弁において使用可能な、本発明の電磁式の装置の1つの実施形態の概略的な横断面図である。
【0037】
図1は、
図1Aおよび
図1Bに基づいて、
図2の実施形態に示されているような本発明の電磁式の装置が、原理にしたがって適用可能な傾動アーマチュア弁100の簡略化された横断面図を示している。ここで
図1は、傾動アーマチュア弁に基づく電磁式の装置の例示的な実用的な使用を明示している。ハウジングにおけるマグネットコアおよびコイル巻枠の本発明の構成は、
図2において、実施例にしたがって詳しく示してあり、当業者によって、基本的に、
図1の傾動アーマチュア弁に容易に転用され得る。この関連において、磁場によって移動可能な、切換要素もしくは弁要素としてのアーマチュアボディを備えた切換装置または弁装置のような電磁式の装置の基本的な機能形式が当業者には公知であることを示唆しておく。
【0038】
図1の傾動アーマチュア弁100は、基本原理によれば、独国特許出願公開第102016105532号明細書に示されている傾動アーマチュア弁100の1つの実施例であってよい。1つのバリエーションでは、これは、
図1において参照符号100が付された電磁弁であってよい。しかし、たとえば電気式のリレーまたは上で挙げた他の文献に記載されているような電磁弁との関連における他の実施例も可能である。独国特許出願公開第102016105532号明細書に記載された電磁弁の関連する構成、この電磁弁のコンポーネントおよびこの電磁弁の使用は、参照によって本発明の開示の一部でもある。
【0039】
図1Aは、アーマチュアが第1の位置にある傾動アーマチュア弁100の横断面図を示している。傾動アーマチュア弁100は、コイル要素110と、アーマチュアボディ(または略してアーマチュア)115と、ばね120と、シール要素125と、カバーシェル130とを有している。ここで、コイル要素110は、少なくとも1つのマグネットコア135と、マグネットコア135の周囲に周方向で配置されているコイル巻枠128と、コイル巻枠128の周囲に周方向で配置されている、一群のコイル巻線(詳細には図示せず)を備えるコイル140とを含んでいる。アーマチュア115の端面は、軸受145によって支承されている。アーマチュア115は、第1の位置147と第2の位置149との間で移動可能である。ここで、アーマチュア115は、コイル140の作動時に第1の位置147から第2の(引き付けられた)位置149に移動させられるように構成されている。コイル140の作動時に、アーマチュア115を第2の位置149に保持することができる。アーマチュア115の、コイル要素110とは反対側の面には、さらにシール要素125が配置されている。カバーシェル130において、出口155を有する弁座150と、流体158のための入口157とが形成されている。ここで、アーマチュア115が第1の位置147に配置されている場合には、出口155は、シール要素125によって流体密に閉鎖可能である。ここで、シール要素125はさらに、弁座150へのアーマチュア115の衝突を防止するために、ダンパ要素としても作用することができる。ここで、シール要素125は、加硫によってアーマチュア115または支持体要素に取り付けられていてよい。さらに、弁座150にアーマチュア115もしくはシール要素125が当たるときに、斜めのノズルまたは斜めに成形されたシール要素125または湾曲したアーマチュア115によって角度が形成されることが考えられる。
図1Aに明示されていない、このようなノズルは、必ずしも傾動アーマチュア弁100内に組み込まれていなくてよく、外部のハウジング部分によって提供されてもよい。
【0040】
さらに、弁座150がコイル要素110内に配置されていることが考えられるが、このことは、見やすくするために
図1Aに明示されていない。
【0041】
このケースでは、アーマチュア115による出口の解放を伝える操作部が有利である。
【0042】
アーマチュア115は、この実施例では、軸受区間162において少なくとも部分的に円形の少なくとも1つの隆起部160を有しており、この隆起部160は、好都合には、傾動アーマチュア弁100のハウジング170の、隆起部160に対向する区間に配置されている凹部165または開口内に係合する。これによって、アーマチュア115は、凹部において、第1の位置147から第2の位置149に移動する際に、コイル140を通る電流のオンの後に滑動することができ、同時に、ハウジング170内の、もしくはカバーシェル130に対する、固定の位置に保持される。好都合には、凹部は台形に形成されており、これによって、凹部165の面にわたった隆起部の滑動時に引き起こされる摩擦ができるだけ小さくなる。凹部165は、たとえばプラスチック材料から製造されていてよく、これによって極めて容易かつ廉価に製造可能であり得る。
【0043】
ばね120は、この例では、板ばねとして形成されており、軸受区間において、アーマチュア115の、コイル140とは反対側の面に配置されている。この場合、ばね120は、たとえばアーマチュア115内に圧入された1つまたは複数の軸受ボールを、コイル要素110のハウジング170内の(たとえば台形の)対向シェルもしくは凹部165に遊びなしに圧着するために用いられる。アーマチュア115はばね120によって固定可能であり、したがって、アーマチュア115はばね120によって所定の位置に保持される。このことは、アーマチュア115に一定の予荷重を加えることができ、ばね120によってアーマチュア115に加えられる力が、回転軸線に位置する力作用点のできるだけ近くでアーマチュア115に導入され得るという利点を提供する。
【0044】
代替的に、アーマチュア115がコイル要素110に懸架されていてもよい。このケースでは、たとえば板ばねとして形成されているばね120が省かれてよい。
【0045】
図1Bは、傾動アーマチュア弁100の横断面図を示しており、アーマチュア115は、第2の位置149にある。このケースでは、コイル140を通る電流がオンされ、アーマチュア115が引き付けられ、これによって、磁力線180によって表される磁場が形成される。コイル140を通る電流のオフ時には、たとえば重力または図示の戻しばねのばね力によって、アーマチュア115が第1の位置147に戻り得る。
【0046】
図2は、本発明の電磁式の装置の1つの実施形態の概略的な横断面図を示しており、この実施形態は、たとえば
図1の傾動アーマチュア弁において使用可能である。
図1および
図2において、同一のコンポーネント、同等の作用を有するコンポーネントまたは類似のコンポーネントには、同一の参照符号が付されている。アーマチュア115は、見やすくするために
図2に示されていない。
【0047】
図1の傾動アーマチュア弁100とは異なり、
図2の電磁式の装置105は、好ましくは円筒状のマグネットコア135が第1の領域138において凸状部200、たとえば球面状の輪郭を有している、特に環状の凸状部を含んでいるコイル要素110を有している。マグネットコア135は、この実施例では、マグネットコア135の第2の領域139においてコイル巻枠128によって取り囲まれており、このコイル巻枠128は、好ましくは回転対称に形成されている。コイル巻枠128は、コイル140の少なくとも1つのコイル巻線141を収容するための収容領域142を有している。収容領域142内には、コイル140のコイル巻線141が配置されている。凸状部200は、好ましくは、マグネットコア135と一体に成形されているが、基本的には、別体に成形され、マグネットコア135に取り付けられていてもよい。
【0048】
収容領域142は、マグネットコア135の長手方向軸線137に沿った横断面で見て、マグネットコア135の長手方向軸線137の方向において延在する第1の領域131と、マグネットコア135の長手方向軸線137に対して横方向(好ましくは垂直)に延在し、第1の領域131の第1の端部に配置されている第2の領域132と、同様にマグネットコア135の長手方向軸線137に対して横方向(好ましくは垂直)に延在し、第1の領域131の第2の端部に配置されている第3の領域133とを有する壁129によって形成されている。壁129の第1の領域131、第2の領域132および第3の領域133は一緒に、桶の様式の、または示されているようにU字型の収容領域142を形成する。
【0049】
コイル巻枠128は、マグネットコア収容空間143を有しており、このマグネットコア収容空間143は、収容領域142の壁129の第1の領域131によって形成されている。マグネットコア収容空間143は、マグネットコア135がコイル巻枠128のマグネットコア収容空間143内に圧入され得るように、マグネットコア135に合わせて調整されている。特に、マグネットコア収容空間143は、円筒状の形状を有している。
【0050】
図示されていない実施例では、コイル巻枠128の収容領域142が、壁129の第1の領域131および壁129の第2の領域132のみによって形成されていてもよく、この場合、ハウジング170(これは特にマグネットハウジングである)は、第1の領域131の第2の端部の近傍に配置されている。この際に、第1の領域131の第2の端部がハウジング170に接触することはない。
【0051】
ハウジング170は、回転対称の中空空間を有しており、この中空空間は特にポット状の形状を備え、内側領域171を備え、したがって、コイル巻枠128をマグネットコア135と一緒にハウジング170内に取り付けることができるように形成されている。この実施例では、ハウジング170が、ハウジング底部173に(たとえば孔の形態の)開口172を有しており、この開口172内に、マグネットコア135の第1の領域138が、凸状部200の少なくとも一部とともに圧入されている。中央の開口172は、長手方向軸線176を伴って、マグネットコア135に沿った長手方向の延在を有している。ハウジング170は、接触領域175を有しており、この接触領域175では、ハウジング170が、マグネットコア135の第1の領域138を取り囲んでいて、マグネットコア135の凸状部200に少なくとも部分的に接触している。製造トレランスに基づき、かつこの製造トレランスを補償するために、マグネットコア135の長手方向軸線137と開口172の長手方向軸線176との間に角度オフセットが存在していてよい。この角度オフセットは、凸状部200によって、マグネットコア135の長手方向軸線137が開口172の長手方向軸線176に対して相対的に旋回させられることによって、容易かつ効率的に実現される。ここで、目的は、本発明の1つの態様によれば、装置105に、たとえばコイル巻枠128に片側で支承されている(図示されていない)アーマチュアボディ115の領域におけるマグネットコア135の中心の位置合わせである。アーマチュア115に対して相対的に(ひいては、コイル巻枠の壁領域132の位置におけるコイル巻枠128に対して相対的に)マグネットコアをセンタリングすることによって、トレランス条件のもとでも、電磁弁の申し分のない機能形式を保証することができる。
【0052】
ハウジング170は、環状の側壁174を有しており、この側壁174は、実質的に、開口172の長手方向においてハウジング底部173から離れる方向に延在しており、したがって半径方向で内側領域171を画定している。この場合、内側領域171の内径は、好ましくはコイル巻枠128の外径よりも、特に、好ましくはコイル巻枠128の最大の外径を有する、コイル巻枠128の壁129の第2の領域132の外径よりもやや小さいので、ハウジング170内へのコイル巻枠128の挿入時に、半径方向における押圧(力Fによって図示されている)がコイル巻枠128に、特にコイル巻枠128の壁129の第2の領域132の半径方向外側の端部に及ぼされる。壁129の第3の領域133の外径は、好ましくは壁129の第2の領域132の外径よりも小さく、したがって第3の領域133は、組み込まれた状態ではハウジング170に接触していない。コイル140の外径は同様に、コイル巻枠128の壁129の第2の領域132の外径よりも小さい。ハウジング170によるコイル巻枠128、特にコイル巻枠128の壁129の第2の領域132への半径方向の押圧に基づいて、マグネットコア135は、コイル巻枠128を介してハウジング170内でセンタリングされる。換言すれば、このことは、マグネットコア135が、主としてハウジング170に設けられた開口172によってセンタリングされるのではなく、マグネットコア135の第2の領域139において、好ましくはハウジング170とコイル巻枠128とによってセンタリングされることを意味しており、コイル巻枠128は、マグネットコア135の長手方向において、ハウジング170の開口172もしくは接触領域175から間隔を置いて配置されている。
【0053】
マグネットコア135がさらに、接触領域175においてハウジング170に間隙を伴わずに接触する、このようなセンタリングは、凸状部200によって可能となり、凸状部200は、一方では、ハウジング170の開口172の長手方向軸線176に対して相対的なマグネットコア135の旋回を可能にし、他方では、領域139におけるマグネットコア135を越えて延びる、自身の丸みを帯びた形状によって、ハウジング170との間隙を伴わない接触を引き続き保証する。換言すれば、凸状部200によって開口172および/またはマグネットコア135および/またはコイル巻枠128の製造偏差またはトレランスが補償され、マグネットコア135がハウジング170内でセンタリングされ得る。この際に、マグネットコア135と、開口172内のハウジング170の接触領域175との間に(磁束にとって不利になり得る)空隙が生じることはない。好ましくは、ハウジング170はこの場合、一体的に形成されている。
【0054】
ハウジング170は、当業者に公知であり、たとえば独国特許出願公開第102016105532号明細書に記載されている磁性材料、たとえば鉄または他の金属材料を含む。
【0055】
マグネットコア135に配置された凸状部200は、1つの実施形態によれば、マグネットコア135の第1の領域138の外面に配置されており、これによって、特に環状の凸状部200は、マグネットコア135の挿入時に、終端位置で、ハウジング170の接触領域175に接触する。凸状部200によって、圧入時に、ハウジング170のハウジング材料の一種の流動性が引き起こされることが可能になり、その際、ハウジング170の接触領域175は凸状部200に接触したままである。
【0056】
マグネットコア135の第1の領域138では、マグネットコア135のハウジング170内への挿入方向で見て、はじめに、挿入領域210、特に円筒状の挿入領域が設けられており、この挿入領域は、好ましくは円筒状であるマグネットコア135の第2の領域139の外径d2と同じ外径を有する、またはこの外径よりも小さい外径を有する。これは、円筒状の挿入領域210の外径が、開口172の接触領域175の内径d3よりも小さいことも意味している。これによって、ハウジング170におけるマグネットコア135のより容易な組み付けが可能になる。なぜなら、マグネットコア135は、マグネットコア135の長手方向軸線137と、開口172の長手方向軸線176との間にオフセットがある場合でも、開口172内へ挿入可能であるからである。
【0057】
挿入方向で見て、挿入領域210に、凸状部200が続いており、凸状部200は、この実施例では球面状の輪郭を有している。換言すれば、凸状部200は、1つの実施形態では、球形の断面形状を有している。凸状部200によって、マグネットコア135は、凸状部200の、好ましくは長手方向軸線137上に位置する中心点を中心とした(
図2の両側の双方向矢印によって図示されている)旋回をすることができる。凸状部200は、マグネットコアの第2の領域139の外径d2よりも大きい外径d1を有している。外径d1は、好ましくは、マグネットコア135の最大の外径を形成する。
【0058】
凸状部200には、マグネットコア135の長手方向において、長手方向軸線137に沿って区間136が続いており、この区間136は、凸状部200と、コイル巻枠128によって取り囲まれている、マグネットコア135の第2の領域139との間に位置している。この区間136では、マグネットコア135はハウジング170にもコイル巻枠128にも接触していない(
図2に示されているように、長手方向軸線137が長手方向軸線176と位置合わせされている場合)。つまり、マグネットコア135とハウジング170との間に自由空間が存在しており、この自由空間では、たとえば製造トレランスを補償するために、マグネットコア135が配置可能であり(たとえば旋回可能であり)、これによって、第2の領域139における中心の位置合わせが(特にアーマチュア支承部の近傍の壁領域132の位置において)達成される。これは、たとえばこの中心の位置合わせのために、マグネットコア135の長手方向軸線137が開口172の長手方向軸線176に対して角度オフセットを形成している場合である。これによって、たとえばコイル巻枠128(領域132における)または装置105の別の要素においてコイル巻枠128の下方に支承されているアーマチュア115(
図1を参照、
図2には明示されていない)が、種々異なる製造トレランスのもとでも常にマグネットコア135に対してセンタリングされて位置合わせされ、これによって、傾動アーマチュア弁100の機能形式がトレランス条件のもとでも保証され得る。
【0059】
すなわち、凸状部200と協働するこの区間136によって、マグネットコア135が、開口172内、ひいては接触領域175内への配置時に旋回可能であることが可能になる。区間136の外径d4は、凸状部200の外径d1よりも小さいので、マグネットコア135は、区間136では、ハウジング170に接触しない。外径d4は、マグネットコア135の第2の領域139の外径d2以下であってよい。
【0060】
区間136に、マグネットコア135の第2の領域139が続いており、この第2の領域139にコイル巻枠128を被せ嵌めることができる。
【0061】
すなわち、本発明の電磁式の装置105は、マグネットコア135において、好ましくは、球状の圧入ゾーンが生じるように形成された凸状部200を設けている。次に、これは、マグネットコア135の長手方向軸線137の(製造トレランスによる)最大に可能な傾斜に相応して、凸状部200に比べて直径が低減された、マグネットコア135の第2の領域139に移行する。凸状部200によって、特に球面状の形状によって、圧入の際にハウジング材料の一種の流特性が引き起こされ(孔を閉鎖するための球の圧入と比肩し得る)、これが圧入力を低減させ、同時にマグネットコア135の長手方向軸線137に対する開口172の長手方向軸線176の角度オフセットを可能にする。したがって、コイル巻枠128がハウジング170の押圧力Fによって十分にガイド力を提供することが可能になり、これによってハウジング170内にマグネットコア135を損傷を受けずに位置決めすることができる。
【符号の説明】
【0062】
100 傾動アーマチュア弁
105 電磁式の装置
110 コイル要素
115 アーマチュアボディ
120 ばね
125 シール要素
128 コイル巻枠
129 壁
130 カバーシェル
131 第1の領域
132 第2の領域
133 第3の領域
135 マグネットコア
136 区間
137 長手方向軸線
138 第1の領域
139 第2の領域
140 コイル
141 コイル巻線
142 収容領域
143 マグネットコア収容空間
145 軸受
147 第1の位置
149 第2の位置
150 弁座
155 出口
157 入口
158 流体
160 隆起部
162 軸受区間
165 凹部
170 ハウジング
171 内側領域
172 開口
173ハウジング底部
174 側壁
175 接触領域
176 長手方向軸線
180 力線
200 凸状部
210 挿入領域
d1~d4 直径
F 力
【手続補正書】
【提出日】2024-10-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁式の装置(105)であって、
前記電磁式の装置(105)は、
第1の領域(138)と第2の領域(139)とを有する、長手方向軸線(137)を伴うマグネットコア(135)と、
コイル(140)の少なくとも1つのコイル巻線(141)を収容するための少なくとも1つの収容領域(142)を有する、前記マグネットコア(135)の前記第2の領域(139)の周囲に配置されているコイル巻枠(128)と、
磁性材料を有するハウジング(170)であって、前記マグネットコア(135)と前記コイル巻枠(128)とを少なくとも部分的に周方向で取り囲み、前記ハウジング(170)が前記マグネットコア(135)を取り囲んで前記マグネットコア(135)に接触する少なくとも1つの接触領域(175)を有しているハウジング(170)と
を有しており、
前記マグネットコア(135)の前記第1の領域(138)は、前記マグネットコア(135)の、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)に面した表面に、少なくとも1つの凸状部(200)を有しており、前記マグネットコア(135)は、前記凸状部(200)の領域において、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)に接触し、前記凸状部(200)は、前記凸状部(200)と前記ハウジング(170)の前記第2の領域(139)との間の前記長手方向軸線(137)に沿った区間(136)において、前記マグネットコア(135)が前記ハウジング(170)に接触しないように形成されている、
電磁式の装置(105)。
【請求項2】
前記ハウジング(170)は前記コイル巻枠(128)に接触しており、力を前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)に対して横方向に前記コイル巻枠(128)に対して加える、請求項1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項3】
前記収容領域(142)は、少なくとも1つの壁(129)によって形成されており、前記壁(129)は、前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)の方向に延在する第1の領域(131)と、前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)に対して横方向に延在する少なくとも1つの第2の領域(132)とを有しており、前記ハウジング(170)は、前記壁(129)の前記第2の領域(132)に接触する、請求項2記載の電磁式の装置(105)。
【請求項4】
前記ハウジング(170)は開口(172)を有しており、前記開口(172)は、長手方向軸線(176)を伴って、前記マグネットコア(135)に沿った長手方向の延在を有しており、前記開口(172)は、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)において前記マグネットコア(135)を取り囲んでおり、前記マグネットコア(135)の前記長手方向軸線(137)は、前記開口(172)の前記長手方向軸線(176)に対して角度オフセットを伴って配置されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項5】
前記凸状部(200)は、前記マグネットコア(135)の、前記ハウジング(170)の前記接触領域(175)に面した表面において球面状に形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項6】
前記マグネットコア(135)は、前記第1の領域(138)および前記第2の領域(139)において回転対称に形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項7】
前記凸状部(200)は、前記第2の領域(139)における前記マグネットコア(135)の外径(d2)よりも大きい最大の外径(d1)を有している、請求項6記載の電磁式の装置(105)。
【請求項8】
前記マグネットコア(135)は、前記第2の領域(139)において円筒状に形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項9】
電磁式のアクチュエータ(100)として形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項10】
前記コイル(140)および前記マグネットコア(135)を通る電流によって発生させられた磁場(180)によって移動可能である移動可能なアクチュエータ要素として、移動可能な磁性のアーマチュアボディ(115)を有している、請求項9記載の電磁式の装置(105)。
【請求項11】
前記アーマチュアボディ(115)は、前記コイル巻枠(128)または前記ハウジング(170)に支承されている、請求項10記載の電磁式の装置(105)。
【請求項12】
前記電磁式の装置(105)は、前記コイル(140)および前記マグネットコア(135)を通る電流によって発生させられた磁場(180)によって移動可能である切換要素もしくは弁要素である移動可能な磁性のアーマチュアボディ(115)を備えた電磁式の切換装置または弁装置(100)として形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項13】
前記電磁式の装置(105)は、電気機械式のリレーまたは電磁弁(100)として形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項14】
前記電磁式の装置は、車両の圧力調整モジュールまたは空気処理部のための電磁弁(100)として形成されている、請求項
1記載の電磁式の装置(105)。
【請求項15】
請求項1から14までのいずれか1項記載の電磁式の装置(105)を製造する方法であって、
コイル巻枠(128)とマグネットコア(135)とを事前に組み付けて、アセンブリを形成するステップと、
コイル巻枠(128)とマグネットコア(135)とから成る前記アセンブリをハウジング(170)内に組み付けるステップと、
前記ハウジング(170)内での前記アセンブリの前記組み付け時に、前記マグネットコア(135)の第1の領域(138)の、前記ハウジング(170)の接触領域(175)に対する旋回運動によって、前記マグネットコア(135)の長手方向軸線(137)に対して横方向で前記マグネットコア(135)をセンタリングするステップと、
コイル巻枠(128)とマグネットコア(135)とから成る前記アセンブリを前記ハウジング(170)内に固定するステップと
を有している、
電磁式の装置(105)を製造する方法。
【国際調査報告】