特表 2024-546151 電磁式のアクチュエータ、特に電磁式の切換装置または弁装置

(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】2024-12-17

(54)【発明の名称】電磁式のアクチュエータ、特に電磁式の切換装置または弁装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/14 20060101AFI20241210BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H01F7/14 F

F16K31/06 305J

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024535960

(86)(22)【出願日】2022-12-14

(85)【翻訳文提出日】2024-07-03

(86)【国際出願番号】 EP2022085901

(87)【国際公開番号】W WO2023111043

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】102021133238.9

(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

【弁理士】

【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

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【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）】

3H106DA03

3H106DA23

3H106DB02

3H106DB12

3H106DB26

3H106DB33

3H106EE16

3H106GA01

3H106GA13

3H106GA15

3H106KK04

3H106KK22

5E048AA08

5E048AB01

5E048AC02

5E048AD18

5E048CA00

(57)【要約】

電磁式のアクチュエータ（１０５）には、少なくとも１つのコイルコア（１３５）と、コイルコア（１３５）の周りに周方向に配置されたコイル（１４０）とを有するコイル要素（１１０）が含まれており、コイルコア（１３５）は、対称軸線（１３７）を備えた回転対称な第１の領域（１３６）であって、コイルコア（１３５）が周方向にコイル（１４０）によって取り囲まれている第１の領域（１３６）と、アーマチュア本体（１１５）を作動させる移動のためのコイル要素（１１０）と協働し、片側が支承装置（１０６）によってアクチュエータ（１０５）に支承されており、コイル要素（１１０）を作動させることによって第１の位置（１４７）から第２の位置（１４９）に移動可能である、可動のアクチュエータ要素としての、可動の磁気アーマチュア本体（１１５）と、を有し、支承装置（１０６）は、コイルコア（１３５）の対称軸線（１３７）に対して半径方向に変位されて配置されており、アーマチュア本体（１１５）は、支承装置（１０６）から半径方向にコイルコア（１３５）を介し、コイルコア（１３５）の第１の側（１３１）から第２の側（１３２）に延在している。コイルコア（１３５）は、第２の領域（１３８）を有し、第２の領域（１３８）は、半径方向に第１の領域（１３６）を越えて延在し，コイルコア（１３５）の第２の側（１３２）では、対称軸線（１３７）の方向に、コイル（１４０）とアーマチュア本体（１１５）との間に配置されており、これにより、アーマチュア本体（１１５）の第１の位置（１４７）では、コイルコア（１３５）とアーマチュア本体（１１５）との間の、対称軸線（１３７）の方向の空隙（１９０）が、コイルコアの第２の側（１３２）において、第１の側（１３１）よりも小さい。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁式のアクチュエータ（１０５）であって、
少なくとも１つのコイルコア（１３５）と、前記コイルコア（１３５）の周りに周方向に配置されたコイル（１４０）とを有するコイル要素（１１０）を有し、前記コイルコア（１３５）は、対称軸線（１３７）を備えた回転対称な第１の領域（１３６）であって、前記コイルコア（１３５）が周方向に前記コイル（１４０）によって取り囲まれている第１の領域（１３６）と、
アーマチュア本体（１１５）を作動させる移動のための前記コイル要素（１１０）と協働し、片側が支承装置（１０６）によって前記アクチュエータ（１０５）に支承されており、前記コイル要素（１１０）を作動させることによって第１の位置（１４７）から第２の位置（１４９）に移動可能である、可動のアクチュエータ要素としての、可動の磁気アーマチュア本体（１１５）と、を有し、前記支承装置（１０６）は、前記コイルコア（１３５）の前記対称軸線（１３７）に対して半径方向に変位されて配置されており、前記アーマチュア本体（１１５）は、前記支承装置（１０６）から半径方向に前記コイルコア（１３５）を介し、前記コイルコア（１３５）の第１の側（１３１）から第２の側（１３２）に延在しており、
前記コイルコア（１３５）は、第２の領域（１３８）を有し、前記第２の領域（１３８）は、半径方向に前記第１の領域（１３６）を越えて延在し、かつ前記コイルコア（１３５）の前記第２の側（１３２）では、前記対称軸線（１３７）の方向に、前記コイル（１４０）と前記アーマチュア本体（１１５）との間に配置されており、これにより、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第１の位置（１４７）では、前記コイルコア（１３５）とアーマチュア本体（１１５）との間の、前記対称軸線（１３７）の方向の空隙（１９０）が、前記コイルコアの前記第２の側（１３２）において、前記第１の側（１３１）よりも小さい、電磁式のアクチュエータ。

【請求項2】

前記コイルコア（１３５）の前記対称軸線（１３７）に沿った横断面で見ると、前記コイルコア（１３５）の前記第２の領域（１３８）は、前記第１の領域（１３６）を起点として、段状に延在している、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項3】

前記支承装置（１０６）は、前記コイルコア（１３５）の半径方向外側に配置されている、請求項１または２記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項4】

前記コイル（１４０）は、前記コイルコア（１３５）の周りに周方向に配置されているコイル巻線（１４１）を有し、前記コイルコア（１３５）は、前記第２の領域（１３８）において、前記コイルコア（１３５）の面重心が、前記対称軸線（１３７）に対して、前記支承装置（１０６）とは反対方向に変位されるように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項5】

前記アーマチュア本体（１１５）は、前記アーマチュア本体（１１５）が、前記支承装置（１０６）によって前記アクチュエータに支承されている第１の領域（１１６）と、前記コイルコア（１３５）の前記第２の領域（１３８）上に延在する第２の領域（１１７）とを有し、
前記アーマチュア本体（１１５）は、前記第１の領域（１１６）において、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）における単位長さあたりの磁気抵抗と比べて増大されている単位長さあたりの磁気抵抗を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項6】

前記アーマチュア本体（１１５）は、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）の横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部（１１８）を前記第１の領域（１１６）に有する、請求項５記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項7】

前記アーマチュア本体（１１５）は、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）の側に、前記横断面狭隘部（１１８）に隣接するアーマチュア本体材料の横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部（１１８）を前記第１の領域（１１６）に有する、請求項５記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項8】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）における厚さ（ｄ２）と比べて減少された、前記アーマチュア本体（１１５）の厚さ（ｄ１）を有する、請求項６または７記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項9】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記第１の領域（１１６）におけるアーマチュア本体材料の減少部（１１９）によって作製される、請求項６から８までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項10】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記第１の領域（１１６）におけるアーマチュア本体材料のノッチ加工、エンボス加工および／または打ち抜き加工（１１９）によって作製される、請求項６から９までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項11】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記支承装置（１０６）の支承体回転軸線の上に、かつ／または前記支承装置（１０６）の支承体回転軸線に隣接して位置している、請求項６から１０までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項12】

前記アーマチュア本体（１１５）は、プレート式アーマチュアとして構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項13】

前記アーマチュア本体（１１５）は、傾動アーマチュアとして構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項14】

前記電磁式のアクチュエータは、電磁式の切換装置または弁装置（１００）として構成されており、可動の前記アーマチュア本体（１１５）は、切換要素もしくは弁要素として構成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項15】

電気機械式リレーまたは電磁弁（１００）として構成されている、請求項１４記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項16】

車両の圧力制御モジュール用の電磁弁（１００）として構成されている、請求項１５記載の電磁式のアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁式のアクチュエータであって、コイルコア、およびコイルコアの周りに半径方向に配置されたコイルを有するコイル要素と、アクチュエータ要素としての、可動の磁気アーマチュア本体であって、アーマチュア本体を作動させる移動のためのコイル要素と協働し、片側が支承装置によってアクチュエータに支承されているアクチュエータ要素と、を備えており、コイル要素を作動させることによって第１の位置から第２の位置に移動可能な電磁式のアクチュエータに関する。

【0002】

このような電磁式のアクチュエータは、例えば、電磁式の切換装置または弁装置のような形態で、例えば電磁リレーまたは電磁弁等の形態で公知である。例えば傾動アーマチュアの形態の電磁弁は、例えば車両において、例えば商用車においてまたは人員輸送のためのバスにおいて、空気の圧力制御のための制御弁として使用される。例えば、電子式サービスブレーキシステムを備えた車両用のブレーキシステムには、圧力制御のための少なくとも１つの制御弁が含まれている。

【0003】

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、例えば、独国特許出願公開第１０２０１６１０５５３２号明細書から公知である。傾動アーマチュア弁は、コイルコアを備えたコイル要素と、コイルコアの周りに周方向に配置されたコイルと、アーマチュアの端面において支承体によって支承されたアーマチュアとを有し、アーマチュアは、特に、コイルに電流を印加することにより、第１の位置から第２の位置に移動可能である。さらに、流体用の出口および入口を備えた弁座が設けられており、出口は、アーマチュアの第１の位置においてシール要素によって流体密に閉鎖可能であり、出口は、アーマチュアの第２の位置において開放される。１つの実施形態によると、コイル要素または傾動アーマチュア弁のハウジングにアーマチュアを押し付けるためのばねが設けられている。

【0004】

さらに、例えば、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号明細書等に記載されている電磁弁の別の構成も公知である。

【0005】

電磁式のアクチュエータでは、特に切換装置または弁装置、例えば、例示的に挙げた電磁弁の構成等では一般に、プラスの材料／表面比に起因して、ソレノイドコイルと、磁力を増強させる磁心（コイルコア）とが、例えば横断面で見て丸形もしくは円筒形に構成されている。これにより、磁心内での磁束の均一な分布が実現される。しかしながら、公知のコイルコア形状は、磁心からヨークへの磁束の経過がしばしば不均一に延びてしまうことの原因になる。しかし、ヨークアーマチュア磁石（例えば傾動アーマチュア磁石）において使用される際にこのことが意味するのは、作用する磁力の一部が、傾動アーマチュアの支承部の領域においても、またはそれどころか支承体回転軸線の後方においても作用することである。これにより、有効な磁力が減少されてしまうか、またはそれどころか弱められてしまう。

【0006】

本発明の根底にある課題は、アクチュエータ要素を作動させる移動に利用可能な磁力を増大させることを可能にする、冒頭に述べた形式の電磁式のアクチュエータを提供することである。

【0007】

本発明は、添付の特許請求の範囲に記載の、冒頭で述べた形式の電磁式のアクチュエータに関する。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下の説明に示されている。

【0008】

本発明の１つの態様は特に、コイル要素を備えた電磁式のアクチュエータであって、コイル要素が、少なくとも１つのコイルコアと、コイルコアの周りに周方向に配置されたコイルとを有し、コイルコアが、対称軸線を備えた回転対称な第１の領域であって、コイルコアがコイルによって周方向に取り囲まれている第１の領域を有する電磁式のアクチュエータに関する。アクチュエータはさらに、可動のアクチュエータ要素として、可動の磁気アーマチュア本体を有し、可動の磁気アーマチュア本体は、アクチュエータ体を作動させる移動のためのコイル要素と協働し、片側が支承装置によってアクチュエータに支承されており、コイル要素を作動させることによって第１の位置から第２の位置に移動可能であり、支承装置は、コイルコアの対称軸線に対して半径方向に変位されて配置されており、アーマチュア本体は、支承装置から半径方向にコイルコアを介し、コイルコアの第１の側から第２の側に延在している。コイルコアはさらに、半径方向に第１の領域を越えて延在しかつコイルコアの第２の側において、対称軸線の方向に、コイルとアーマチュア本体との間に配置されている第２の領域を有し、これにより、アーマチュア本体の第１の位置では、コイルコアとアーマチュア本体との間の、対称軸線の方向の空隙が、コイル要素の第２の側において、第１の側よりもよりも小さい。

【0009】

本発明により、冒頭に述べた形式の電磁式のアクチュエータにおいて、アクチュエータ要素を作動させる移動に利用可能な磁力を増大させることが可能となり、これは、コイルコアとアーマチュア本体（ヨーク）との間の磁気的な経過を所期のように位置決めしかつ構成することにより、一方では支承部の方向への磁束が弱められるのに対し、アーマチュア本体の他方の端部において利用可能な磁力が増大されることによって行われる。このことは、磁力によってアーマチュア本体に作用するトルクであって、支承部から遠い、コイルコアの第２の側において増大されるトルクに対してプラスの影響も有する。

【0010】

コイルコアとアーマチュア本体との間の磁気的な経過の所期のこの位置決めおよび構成により、基本的には、片側で支承されたヨークアーマチュア磁石、例えば、傾動アーマチュア磁気弁装置および切換装置等に関連して、全ての電磁式のアクチュエータにおいて使用することができる。これにより、例えばリレー、ストローク式アーマチュアおよび電磁弁のための駆動部としてのヨークアーマチュア磁石（例えば傾動アーマチュア磁石）により、電磁式のアクチュエータの最適化を達成することができる。

【0011】

電磁式のアクチュエータの１つの実施形態によると、コイルコアの対称軸線に沿った横断面で見て、コイルコアの第２の領域は、第１の領域を起点として段状に延在している。第２の領域における、コイルコアの端面側の幾何学形状には特に、有利には、コイル巻線の外周の近くまでの最大限に可能な直径で付加的な段が設けられる。このような付加的な段により、磁界の磁力線は、増強されて、コイルコアの第２の側の方向に偏向される。このことにより、一方では、アーマチュア本体に作用するトルクが、この箇所において増大され、他方では、生成した磁力の一部によって支承部の負荷が軽減される。有利には，第２の領域におけるコイルコアにより、例えば付加的な段により、コイルコアの周りに周方向に配置されているコイル巻線の半径方向の延在長さの半分よりも多くを覆っている。

【0012】

コイルコアは特に、第２の領域において、コイルコアの面重心が、対称軸線に対して、支承装置とは反対の方向に変位されているように構成されている。

【0013】

１つの実施形態によると、支承装置はコイルコアの半径方向外側に配置されている。

【0014】

電磁式のアクチュエータの１つの実施形態では、アーマチュア本体は、アーマチュア本体が、支承装置によってアクチュエータに支承されている第１の領域と、コイルコアの第２の領域上に延在する第２の領域とを有し、アーマチュア本体は、第１の領域において、アーマチュア本体の第２の領域における単位長さあたりの磁気抵抗と比べて増大されている単位長さあたりの磁気抵抗を有する、ことが特定される。これにより、支承部が位置する、アーマチュア本体の第１の領域における磁気抵抗を増大させることにより、支承部の方向における磁束を付加的に弱めることができ、これによって、支承箇所の負荷をさらに低減することができる。

【0015】

１つの実施形態によると、アーマチュア本体は、アーマチュア本体の第２の領域における横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部を第１の領域に有することが特定される。アーマチュア本体は特に、アーマチュア本体の第２の領域の側に，横断面狭隘部に隣接するアーマチュア本体材料の横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部を第１の領域に有する。このようにして、比較的簡単な作製技術的な手段により、磁気抵抗を増大させることできる。

【0016】

１つの実施形態によると、少なくとも１つの横断面狭隘部は、アーマチュア本体の第２の領域における厚さと比べて減少された、アーマチュア本体の厚さを有する。

【0017】

１つの実施形態によると特に、少なくとも１つの横断面狭隘部は、第１の領域におけるアーマチュア本体材料の１つまたは複数の減少部によって作製される。

【0018】

例えば、少なくとも１つの横断面狭隘部は、第１の領域におけるアーマチュア本体材料のノッチ加工、エンボス加工および／または打ち抜き加工によって作製される。

【0019】

１つの実施形態によると、少なくとも１つの横断面狭隘部は、支承装置の支承体回転軸線の上に、かつ／または支承装置の支承体回転軸線に隣接して位置している。例えば、ノッチは、支承体回転軸線の領域に設けられている。付加的または択一的には、好ましくは支承体の領域における、アーマチュア材料（ヨーク）の所期の減少は、エンボス加工、打抜き加工または切り取り加工によって実現可能である。

【0020】

１つの実施形態によると、アーマチュア本体は、プレート式アーマチュアとして構成されている。アーマチュア本体は有利には、傾動アーマチュアとして構成されている。

【0021】

１つの実施形態によると、電磁式のアクチュエータは、電磁式の切換装置または弁装置として、また可動のアーマチュア本体は、切換要素もしくは弁要素として構成されている。

【0022】

特に、電磁式のアクチュエータは、電気機械式リレーまたは電磁弁、特に傾動アーマチュア弁として構成されている。

【0023】

１つの実施形態によると、電磁式のアクチュエータは、車両の圧力制御モジュール用の電磁弁として構成されている。

【0024】

本明細書で説明した実施形態は、並列して適用されることも、または互いの任意の組み合わせでも適用されることも可能である。

【0025】

以下では、図面に示した図に基づき、本発明を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1A】図２に示したような、本発明に係る電磁式のアクチュエータが、基本方式に従って使用され得る、例示的な傾動アーマチュア弁の概略横断面図を示している。

【図1B】図２に示したような、本発明に係る電磁式のアクチュエータが、基本方式に従って使用され得る、例示的な傾動アーマチュア弁を示す別の概略横断面図を示している。

【図2】例えば、図１に示した傾動アーマチュア弁において使用することができるような、本発明に係る電磁式のアクチュエータの１つの実施形態の概略横断面図を示している。

【0027】

図１には、図１Ａおよび図１Ｂに基づき、図２に示したような、本発明に係る電磁式のアクチュエータが、基本方式に従って使用可能である、１つの実施例による傾動アーマチュア弁１００の簡略化された横断面図が示されている。図１は、傾動アーマチュア弁に基づく電磁式のアクチュエータの例示的で実用的な使用を示すものである。コイルコア、アーマチュア本体および別のコンポーネントの本発明による構成は、図２において、１つの実施例にしたがい、詳しく示されており、当業者により、図１に示した傾動アーマチュア弁に基本的に容易に転用されることが可能である。この関連して、当業者には、電磁式のアクチュエータ、例えば、切換要素もしくは弁要素としての、磁界によって移動可能なアーマチュア本体を備えた切換装置または弁装置等の基本的な動作の仕方は、当業者には公知であることを指摘しておく。

【0028】

傾動アーマチュア弁１００は、基本的に、独国特許出願公開第１０２０１６１０５５３２号明細書に示された傾動アーマチュア弁１００の１つの実施例であってよい。傾動アーマチュア弁１００は、１つの変形実施形態では、上記の明細書の図１において参照符号１００が付された電磁弁であってよい。しかしながら、例えば、上で挙げた別の刊行物に記載されているような電磁弁に関連して、別の実施例も考えられる。独国特許出願公開第１０２０１６１０５５３２号明細書に記載された電磁弁のこれに関する複数の実施形態と、それらのコンポーネントと、それらの使用とは、参照によって本発明の開示の一部でもある。

【0029】

図１Ａには、アーマチュアが第１の位置に位置している１つの実施例による傾動アーマチュア弁１００の横断面図が示されている。傾動アーマチュア弁１００は、コイル要素１１０と、アーマチュア本体（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とを有する。コイル要素１１０には、少なくとも１つのコイルコア１３５と、コイルコア１３５の周りに周方向に配置されたコイル１４０であって、（明示的に示していない）コイル巻線から成るパケットを備えたコイル１４０とが含まれている。アーマチュア１１５の端面は、支承体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。ここでは、アーマチュア１１５は、コイル１４０を作動させた際に第１の位置１４７から（吸引された）第２の位置１４９へ移動されるように構成されている。コイル１４０が作動されると、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とは反対側を向いた面にはさらに、シール要素１２５が配置されている。カバーシェル１３０には、出口１５５を備えた弁座１５０と、流体１５８のための入口１５７とが形成されている。ここでは、アーマチュア１１５が第１の位置１４７に配置されている場合、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。ここでは、シール要素１２５はさらに、弁座１５０へのアーマチュア１１５の衝突を阻止するために、ダンパ要素としても作用してよい。シール要素１２５はここでは、ゴムコーティングによってアーマチュア１１５または支持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が衝突する際に、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に明示し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に組み込まれている必要はなく、外部のハウジング部分から提供されてもよい。

【0030】

さらに、弁座１５０がコイル要素１１０に配置されていることも考えられるが、このことは、図１Ａでは見易くするために明示していない。この場合、アーマチュア１１５によって出口の開放を伝える操作部が有利である。

【0031】

アーマチュア１１５は、この実施例では、支承部分１６２に、少なくとも部分的に丸形の少なくとも１つの隆起部１６０を有し、隆起部１６０は有利には、傾動アーマチュア弁１００のハウジング１７０の、隆起部１６０に対向する部分に配置されている凹部１６５または開口部に係合する。これにより、凹部におけるアーマチュア１１５は、コイル１４０を通る電流フローがスイッチオンされた後、第１の位置１４７から第２の位置１４９に移動する際に滑動可能であり、同時に、ハウジング１７０における固定位置において、もしくはカバーシェル１３０に対して保持される。凹部は好適には、台形に形成されており、これにより、隆起部が凹部１６５の上の面を滑動する際には可能限りに小さな摩擦が生じる。凹部１６５は、例えばプラスチック材料から作製されていてよく、これによって極めて簡単かつ廉価に作製可能である。

【0032】

ばね１２０は、この実施例では、板ばねとして構成されており、支承部分において、アーマチュア１１５の、コイル１４０とは反対側に配置されている。ばね１２０はここでは、コイル要素１１０のハウジング１７０における（例えば台形の）対向シェルもしくは凹部１６５に、例えばアーマチュア１１５に圧入される支承体ボールを遊びなく押圧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、これにより、アーマチュア１１５は、ばね１２０によってあらかじめ定められた位置に保持される。このことにより、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がアーマチュア１１５に作用させる力は、回転軸線に位置する力作用点の可能な限りに近くにおいて、アーマチュア１１５に加えることができるという利点が得られる。

【0033】

択一的には、コイル要素１１０にアーマチュア１１５を吊り下げることも可能である。この場合、例えば板ばねとして形成されるばね１２０は省略可能である。

【0034】

図１Ｂには、アーマチュア１１５が第２の位置１４９に位置している、傾動アーマチュア弁１００の横断面図が示されている。この場合、コイル１４０を通る電流がスイッチオンされ、アーマチュア１１５が吸引され、これにより、磁力線１８０によって示した磁界が形成される。コイル１４０を通る電流をスイッチオフした際には、例えば、重力、または図示した戻しばねのばね力により、アーマチュア１１５は、第１の位置１４７に元のように落下することができる。

【0035】

しかしながら、図１に示したように、円筒形に成形されたコイルコア１３５のコア形状は、（例示的に磁力線１８０により図示した）磁束の経過は、磁心からヨークへと不均一に延びてしまう原因となる。しかしながら、図１に示したようなヨークアーマチュア磁石もしくは傾動アーマチュア磁石において使用する場合、このことは、作用する磁力の重要な部分が、アーマチュア１１５の支承部分１６２の領域にも作用することを意味する。これにより、シール要素１２５の側における有効な磁力は、低減されてしまうか、またはそれどころか弱められてしまい、さらに、支承部分１６２にも付加的に磁力が加えられてしまい、このことは、アクチュエータの多くの構造形態において望ましくない。

【0036】

図２には、例えば、図１に示した傾動アーマチュア弁において使用可能であるような、本発明に係る電磁式のアクチュエータの１つの実施形態の概略横断面図が示されている。図１および図２では、同じ、同じ作用を有するまたは類似のコンポーネントには、同じの参照符号が付されている。

【0037】

図１による傾動アーマチュア弁１００とは異なり、図２に示した電磁式のアクチュエータ１０５は、コイル要素１１０を有し、このコイル要素１１０では、コイルコア１３５は、対称軸線１３７を備えた回転対称な第１の領域１３６であって、コイルコア１３５がコイル１４０によって周方向に取り囲まれている第１の領域１３６と、半径方向において第１の領域１３６を超えて延在する第２の領域であって、すなわち、コイルコア１３５の少なくとも片側で、第１の領域１３６の半径方向延在長さを超える半径方向の延在長さを有する第２の領域１３８とを有する。これにより、第１の領域１３６では、コイルコアは、図１に示したコイルコア１３５に類似して、例えば、対称軸線１３７の周りに円筒形に構成されているのに対し、第２の領域１３８ではこのようになっていない。

【0038】

これにより、図１とは異なり、本発明によると、対称軸線１３７に対して非対称な、コイルコア１３５の第２の領域１３８が、磁界に非対称な影響を及ぼすために付加的に設けられている。特に、コイルコア１３５の対称軸線１３７に沿った横断面で見ると、コイルコア１３５の第２の領域１３８は、第１の領域１３６を起点として、実質的に、回転対称の（円筒形の）領域１３６の半部において段状に形成されている。第２の領域１３８はここでは、平面図で見ると、矩形または部分的に丸形、例えば半円形に構成されているか、または別の幾何学形状で構成されていてよく、例えば、平面図で見て、アーマチュア１１５の（例えば、領域１１７において丸み付けられているか、または半円形の）幾何学形状に対応する幾何学形状（例えば半円形）で構成されていてもよい。したがって、第２の領域１３８におけるコイルコア１３５の、アーマチュア支承部から遠い側には、第１の領域１３６の円筒形とは異なる付加的な段が設けられ、この段は、有利には、コイル巻線１４１の外周まで、または外周の近くまで、最大限に可能な直径まで延在している。

【0039】

アーマチュア１１５は、片側が支承装置１０６により、アクチュエータ１０５において支承されている。この実施形態では、支承装置１０６は、コイルコア１３５の対称軸線１３７に対して半径方向に変位されて配置されており、かつアクチュエータ１０５に固定されており、好適にはコイルコア１３５の半径方向外側で、もしくはコイルコア１３５の外周の外側で、コイル要素１１０辺りに固定されている。アーマチュア１１５はここでは、支承装置１０６から半径方向にコイルコア１３５を介し、コイルコア１３５の第１の側１３１から第２の側１３２に延在している。第２の側１３２は、第１の側１３１に対して半径方向において反対側に位置している。

【0040】

アーマチュア１１５は、図１に基づいて説明したように、コイル要素１１０を作動させること（コイル１４０における電流フロー）により、第１の位置１４７（水平に、または図１Ａに示されているようにわずかに斜めに立てかけられていてもよい）から、吸引された第２の位置（図２には示していない、図１Ｂにおける類似の位置１４９）に移動させられ、したがって下方にコイル１４０に吸引される。

【0041】

第１の領域１３６を超えて半径方向および非対称に延在する、コイルコア１３５の第２の領域１３８は、対称軸線１３７の方向で見て、コイルコア１３５の第２の側１３２において、コイル１４０とアーマチュア１１５との間に配置されている。これにより、コイルコア１３５とアーマチュア１１５との間には、対称軸線１３７の方向に（したがってコイルコア１３５の長手方向に）空隙１９０が形成され、この空隙１９０は、コイルコア１３５の第１の側１３１と第２の側１３２との間において非対称に構成されている。特に、アーマチュア１１５の第１の位置１４７では、コイルコア１３５とアーマチュア１１５との間の、対称軸線１３７の方向の空隙１９０は、コイルコアの第２の側１３２において、第１の側１３１よりも小さい。これにより、第２の側１３２における磁力線１８０についての磁気抵抗（Ｒｍ）は、第１の側１３１と比べて小さくなる。すなわち、
Ｒｍ＝Ｒｍ，鉄＋Ｒｍ，空気
である。

【0042】

「鉄」にはここでは、アーマチュア材料と、コイルコア１３５およびハウジング１７０の材料とがまとめられるものとする。これらのコンポーネントは、同じまたは異なる磁気伝導材料から構成されていてよい。

【0043】

磁気抵抗Ｒｍは、磁力線１８０が貫通しなければならない長さに比例するため、第２の側１３２におけるＲｍ，空気は、第２の領域１３８におけるコイルコア１３５の段により、また結果的に減少する空隙１９０により、空隙１９０が比較において格段に大きい第１の側１３１よりも格段に小さい。

【0044】

したがって、第２の領域１３８におけるこのような付加的な段により、磁界の磁力線１８０は、コイルコア１３５の第２の側１３２の方向へ増強されて偏向され、このことにより、一方では、アーマチュア１１５に作用するトルクが、この箇所において増大し、他方では、発生した磁力の一部によって支承装置１０６の負荷が軽減される。有利には、第２の領域１３８におけるコイルコア１３５により、すなわち、図示した付加的な段により、コイルコア１３５の周りに周方向に配置されているコイル巻線１４１の半径方向の延在長さの半分よりも多くが覆われる。基本的には、コイルコア１３５の付加的な段またはヘッドは、第２の領域１３８において、ハウジング１７０まで、またはハウジング１７０の近くまで構成されてよい。しかしながら、コイル巻線１４１の半径方向領域に入り込む、段の半径方向の延在長さが、より短くても、すでに磁力線分布を改善させることができる。有利には、コイルコア１３５は、第２の領域１３８において、コイルコア１３５の面重心が、対称軸線１３７に対して、支承装置１０６とは反対方向に変位されるように構成されている。

【0045】

これにより、本発明によると、一方では、支承装置１０６の方向の磁束が、より大きい空隙１９０によって弱められるのに対し、アーマチュア１１５の反対側において利用可能の磁力が増大されるように、コイルコア１３５とアーマチュア１１５との間の磁気の経過を構成することにより、アーマチュア１１５を作動させる移動に利用可能な磁力を増大させることが可能となる。このことはまた、磁力によってアーマチュア１１５に作用するトルクにプラスの影響を及ぼし、ここで、このトルクは、支承装置１０６から遠い、コイルコア１３５の第２の側１３２において増大される。というのは、磁力線１８０、ひいては力の中心点が、第２の側１３２の方向に、アーマチュア１１５のより大きな半径に変位されるからである。このことは、支承装置１０６に付加的に作用する磁力が低減されるというプラスの作用も有する。

【0046】

コイルコア１３５の第２の側１３２の方向への磁力線１８０の変位は、増強することができ、ここでこの増強は、アーマチュア１１５が、第１の領域１１６において、アーマチュア１１５の第２の領域１１７における単位長さあたりの磁気抵抗と比べて増大されている単位長さあたりの磁気抵抗を有することによって行われる。第１の領域１１６では、アーマチュア１１５は、支承装置１０６によってアクチュエータ１０５に支承されており、第２の領域１１７では、アーマチュア１１５は、コイルコア１３５の第２の領域１３８の上に延在している。したがって、支承体の近くにおける単位長さあたりの磁気抵抗は、コイルコア１３５の段の領域よりも高い。このようにすることによっても、第２の側１３２の方向の磁力線１８０をアーマチュア１１５のより大きな半径に変位させることができる。

【0047】

アーマチュア１１５の第１の領域１１６において、アーマチュア１１５の第２の領域１１７における横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部１１８を設けることにより、長さ単位当たりの磁気抵抗を増大させることができる。磁気抵抗Ｒｍは、磁力線１８０が貫通しなければならないアーマチュア材料の横断面積に反比例するため、横断面狭隘部１１８により、アーマチュア１１５の第１の領域１１６における長さ単位当たりのＲｍ，鉄は、第２の領域１１７よりも高い。さらに、図２に示したように、横断面狭隘部１１８を変位させて配置することにより、このようにして生じた湾曲によって、磁力線１８０が走行すべき経路を延ばすことができ、このことも、走行すべき長さに比例する磁気抵抗を増大させる。

【0048】

図２に示したように、横断面狭隘部１１８では、アーマチュア１１５のそれぞれの横断面が、第２の領域１１７の側の、横断面狭隘部１１８に隣接するアーマチュア本体材料の横断面と比べて減少されている。

【0049】

図２による実施形態では、横断面狭隘部１１８は、アーマチュア１１５の第２の領域１１７における厚さｄ２と比べて、（対称軸線１３７の方向に）アーマチュア１１５のより薄い厚さｄ１を有する。

【0050】

横断面狭隘部１１８は、第１の領域１１６におけるアーマチュア本体材料の（図２において符号１１９で示した）減少部によって作製可能である。（例えば、くり抜き、後退または凹みの形態の）減少部１１９は、例えば、アーマチュア本体材料のノッチ加工、エンボス加工および／または打ち抜き加工によって作製される。図２に示したように、横断面狭隘部１１８は有利には、支承装置１０６の支承体回転軸線の上に、かつ／または支承装置１０６の支承体回転軸線に隣接して配置される。

【0051】

これにより、磁心とアーマチュア（ヨーク）との間の磁気的な経過を所期のように位置決めして構成することにより、磁束は有利には支承部の方向に減衰される。さらに、利用可能な磁力を増大させ、結果として生じる低い支承摩擦で、支承反力を減少させることができる。

【0052】

図示した実施形態では、アーマチュア１１５は、図１による実施形態と同様に、例えば図１に示した傾動アーマチュア弁１００に使用されているように、プレート式アーマチュアとして形成されている。アーマチュア１１５は、片側で、この実施例では端面において、支承装置１０６によってアクチュエータ１０５、例えば傾動アーマチュア弁１００に固定されて支承されており、図１を参照して説明したように、コイル１４０の作動により、第１の位置と第２の位置との間で移動される。コイルコア１３５の対称軸線１３７に垂直な支承体回転軸線を有する支承装置１０６は、図２では、図１の支承部分１６２および支承体１４５とは異なって示されており、単に概略的にアーマチュア１１５の片側の支承を示そうとするものである。支承には、様々な機構、例えば図１の機構、または上で挙げた刊行物の別の機構が使用可能である。

【0053】

図２に示したアクチュエータ１０５は、傾動アーマチュア弁１００の形態の電磁弁に関連して、図１の概説において説明した。これに対し、電磁式の切換装置に、例えばリレーに使用する場合には、図２に示したアーマチュア１１５は、例えば、弁開口部と類似して電気コンタクトを閉じるまたは開く電気切換要素として使用可能である。コイルコア１３５およびアーマチュア１１５の構成による、磁界再配置の説明した方式は、基本的に、上位概念記載の全ての電磁アーマチュア弁装置および切換装置において使用可能である。

【符号の説明】

【0054】

１００ 傾動アーマチュア弁
１０５ 電磁式のアクチュエータ
１０６ 支承装置
１１０ コイル要素
１１５ アーマチュア本体
１１６ 第１の領域
１１７ 第２の領域
１１８ 横断面狭隘部
１１９ 減少部
１２０ ばね
１２５ シール要素
１３０ ハウジング部分
１３１ 第１の側
１３２ 第２の側
１３５ コイルコア
１３６ 第１の領域
１３７ 対称軸線
１３８ 第２の領域
１４０ コイル
１４１ コイル巻線
１４５ 支承体
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 支承部分
１６５ 凹部
１７０ ハウジング
１８０ 磁力線

【図1A】

【図1B】

【図2】

【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】

電磁式のアクチュエータ（１０５）であって、
少なくとも１つのコイルコア（１３５）と、前記コイルコア（１３５）の周りに周方向に配置されたコイル（１４０）とを有するコイル要素（１１０）を有し、前記コイルコア（１３５）は、対称軸線（１３７）を備えた回転対称な第１の領域（１３６）であって、前記コイルコア（１３５）が周方向に前記コイル（１４０）によって取り囲まれている第１の領域（１３６）と、
アーマチュア本体（１１５）を作動させる移動のための前記コイル要素（１１０）と協働し、片側が支承装置（１０６）によって前記アクチュエータ（１０５）に支承されており、前記コイル要素（１１０）を作動させることによって第１の位置（１４７）から第２の位置（１４９）に移動可能である、可動のアクチュエータ要素としての、可動の磁気アーマチュア本体（１１５）と、を有し、前記支承装置（１０６）は、前記コイルコア（１３５）の前記対称軸線（１３７）に対して半径方向に変位されて配置されており、前記アーマチュア本体（１１５）は、前記支承装置（１０６）から半径方向に前記コイルコア（１３５）を介し、前記コイルコア（１３５）の第１の側（１３１）から第２の側（１３２）に延在しており、
前記コイルコア（１３５）は、第２の領域（１３８）を有し、前記第２の領域（１３８）は、半径方向に前記第１の領域（１３６）を越えて延在し、かつ前記コイルコア（１３５）の前記第２の側（１３２）では、前記対称軸線（１３７）の方向に、前記コイル（１４０）と前記アーマチュア本体（１１５）との間に配置されており、これにより、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第１の位置（１４７）では、前記コイルコア（１３５）とアーマチュア本体（１１５）との間の、前記対称軸線（１３７）の方向の空隙（１９０）が、前記コイルコアの前記第２の側（１３２）において、前記第１の側（１３１）よりも小さい、電磁式のアクチュエータ。

【請求項2】

前記コイルコア（１３５）の前記対称軸線（１３７）に沿った横断面で見ると、前記コイルコア（１３５）の前記第２の領域（１３８）は、前記第１の領域（１３６）を起点として、段状に延在している、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項3】

前記支承装置（１０６）は、前記コイルコア（１３５）の半径方向外側に配置されている、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項4】

前記コイル（１４０）は、前記コイルコア（１３５）の周りに周方向に配置されているコイル巻線（１４１）を有し、前記コイルコア（１３５）は、前記第２の領域（１３８）において、前記コイルコア（１３５）の面重心が、前記対称軸線（１３７）に対して、前記支承装置（１０６）とは反対方向に変位されるように構成されている、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項5】

前記アーマチュア本体（１１５）は、前記アーマチュア本体（１１５）が、前記支承装置（１０６）によって前記アクチュエータに支承されている第１の領域（１１６）と、前記コイルコア（１３５）の前記第２の領域（１３８）上に延在する第２の領域（１１７）とを有し、
前記アーマチュア本体（１１５）は、前記第１の領域（１１６）において、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）における単位長さあたりの磁気抵抗と比べて増大されている単位長さあたりの磁気抵抗を有する、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項6】

前記アーマチュア本体（１１５）は、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）の横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部（１１８）を前記第１の領域（１１６）に有する、請求項５記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項7】

前記アーマチュア本体（１１５）は、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）の側に、前記横断面狭隘部（１１８）に隣接するアーマチュア本体材料の横断面と比べて狭隘された少なくとも１つの横断面狭隘部（１１８）を前記第１の領域（１１６）に有する、請求項５記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項8】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記アーマチュア本体（１１５）の前記第２の領域（１１７）における厚さ（ｄ２）と比べて減少された、前記アーマチュア本体（１１５）の厚さ（ｄ１）を有する、請求項６記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項9】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記第１の領域（１１６）におけるアーマチュア本体材料の減少部（１１９）によって作製される、請求項６記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項10】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記第１の領域（１１６）におけるアーマチュア本体材料のノッチ加工、エンボス加工および／または打ち抜き加工（１１９）によって作製される、請求項６記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項11】

少なくとも１つの前記横断面狭隘部（１１８）は、前記支承装置（１０６）の支承体回転軸線の上に、かつ／または前記支承装置（１０６）の支承体回転軸線に隣接して位置している、請求項６記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項12】

前記アーマチュア本体（１１５）は、プレート式アーマチュアとして構成されている、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項13】

前記アーマチュア本体（１１５）は、傾動アーマチュアとして構成されている、請求項１記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項14】

前記電磁式のアクチュエータは、電磁式の切換装置または弁装置（１００）として構成されており、可動の前記アーマチュア本体（１１５）は、切換要素もしくは弁要素として構成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項15】

電気機械式リレーまたは電磁弁（１００）として構成されている、請求項１４記載の電磁式のアクチュエータ。

【請求項16】

車両の圧力制御モジュール用の電磁弁（１００）として構成されている、請求項１５記載の電磁式のアクチュエータ。

【国際調査報告】