Operating device

本発明は、請求項１の前提部分に基づく操作装置に関する。

特許文献１（独国特許出願公開ＤＥ１０２１１３９５Ａ１号明細書）から、コイルに電流を流すことにより、操作エレメントの操作プロセスが実行される操作装置が周知である。

本発明は、操作ユニットを用い、取付けスペース、コンポーネント及びコストを節約しつつ、確実な動作態様をもって複数の操作エレメントの操作プロセスを実行するという課題に基づいている。

本課題は、それぞれ、独立請求項の特徴によって解決され、その場合、本発明のその他の実施形態は、従属請求項から読み取ることができる。

本発明は、少なくとも１つの電気的及び／又は電磁的操作ユニットを備える操作装置に基づいている。

操作ユニットの様々な操作エレメントによって実行される少なくとも２つの操作プロセスが、少なくとも２つの異なる電気的及び／又は電磁的状態に割り当てられていることが提案される。 「電気的及び／又は電磁的操作ユニット」とは、特に、少なくとも１つの電気的及び／又は電磁的プロセスにより、少なくとも１つの操作プロセスを実行するユニットであることを意味する。 「操作プロセス」とは、特に、１つのユニット及び／又は１つのエレメントがもう１つのユニット及び／又はもう１つのエレメントに対して相対的に動くプロセスであることを意味する。 「操作エレメント」とは、特に、操作プロセスに関与しているエレメントであることを意味する。 電気的及び／又は電磁的「状態」とは、特に、操作装置の範囲内における電流密度ベクトル成分及び／又は磁界強度テンソル及び／又は電荷密度の数値、特に、これらの数値に属する空間座標と結びついている残りの空間点における電流密度ベクトル成分及び／又は磁界強度テンソル及び／又は電荷密度の数値であることを意味する。 操作プロセスが操作装置に「割り当てられている」とは、特に、前記の操作エレメントが前記の操作プロセスに関与していることを意味する。 「２つの操作プロセスが、２つの操作エレメントに割当てられている」とは、特に、それぞれ１つの操作プロセスが、それぞれ１つの操作エレメントに割り当てられていることを意味する。 「異なる」電気的及び／又は電磁的状態とは、特に、１つの空間点での電流密度ベクトル及び／又は磁界強度テンソル及び／又は電荷密度の少なくとも１つの成分が異なる符号を有していることで異なっている状態であることを意味する。 本発明に基づく実施形態により、操作ユニットを、小型化して形成することができる。

本発明の好適な実施形態においては、操作プロセスが、上述の意味における異なる電気的状態を示す異なる電流方向に割り当てられている。 「電流方向」とは、特に、電気の流れる方向を意味する。 これによって、特に、コイル及び／又はコイルユニットであり得る電気的及び／又は電磁的コンポーネントを減らすことができる。

さらに、操作ユニットが、異なる電流方向に電流を流すために設けられている少なくとも１つのコイルユニットを有することが提案される。 「設けられている」とは、特に、特別に装備されている、及び／又は、設計されていることを意味する。 本発明に基づいた該当する形態によって、操作ユニットを簡単な構造にすることが可能となる。

有利であるのは、この操作ユニットが、少なくとも１つの加速ユニットを有し、この加速ユニットは、操作エレメントの少なくとも１つを加速するために設けられていることである。 「操作エレメントの加速」とは、加速ユニットの少なくとも１つの部品に対する、及び／又は、特に１つのコイルであり得る操作ユニットの少なくとも１つの部品に対する操作エレメントの加速を意味する。 本発明に基づく形態によって、操作プロセスを迅速に実施することが可能となる。

さらに、この加速ユニットが、少なくとも部分的に操作ユニットのコイルユニットと同一であることが提案される。 これによって、操作プロセスの経過を簡単にすることが可能となる。

本発明の好適な形態においては、操作エレメントの少なくとも１つが、アクティブな磁気エレメントを有している。 「アクティブな磁気エレメント」とは、特に、電磁的エレメントをも、永久磁石をも意味する。 これによって、様々な操作エレメントの操作プロセスを、簡単な方法で開始することが可能となる。

好ましくは、少なくとも２つの操作プロセスが同一の操作方向に割り当てられており、その際、同一の操作方向に割り当てられた操作プロセスは、２つの異なる操作エレメントに割り当てられている。 「操作方向」とは、特に、操作プロセスの際、操作エレメントが操作ユニット及び／又はコイルユニットの部品に対して相対的に動かされる方向であり、特に有利な場合は、コイルユニットによって動かされる方向を意味する。 本発明に基づく形態によって、操作プロセスは、互いに距離をおいた空間範囲において実行されることができる。

本発明の好適な形態においては、操作ユニットが少なくとも１つの磁気的、電気的及び／又は電磁的安定化エレメントを有し、この安定化エレメントは、操作エレメントの少なくとも１つを、少なくとも１つの安定した位置に留まらせるために設けられている。 これによって、特に、操作プロセスを時間的に延長することが可能となる。

さらに、操作ユニットがアクティブな磁気エレメントを有しており、この磁気エレメントは、少なくとも部分的に安定化エレメントと同一であることが提案される。 これによって、操作エレメントを特に簡単な構造にすることができる。

本発明の好適な形態においては、操作ユニットがセーフティユニットを有しており、このセーフティユニットは、ある作動時点に対して、操作エレメントの１つだけに操作プロセスの１つを許可するために設けられている。 それによって、特に、同時に行われる操作プロセスで起こり得る、少なくとも１つの操作エレメント及び／又は、操作エレメントによって操作されたコンポーネントの故障を防止することが可能となる。

さらに、この操作ユニットは、少なくとも１つのコイルユニット及び少なくとも１つのアクティブな磁気エレメントを有しており、これらが一緒に、少なくとも部分的にセーフティユニットを形成することが提案される。 これによって、確実な作動状態が保証された上で、構造を簡単にすることが可能となる。

本発明の有利な形態においては、操作ユニットが、少なくとも１つの機械式、空気圧式及び／又は油圧式のエネルギー貯蔵エレメントを有しており、このエネルギー貯蔵エレメントは、ある操作プロセスの間、少なくとも１つの操作エレメントを加速するために設けられている。 本発明に基づく１つの形態によって、放出されるエネルギーを効率的に利用することが可能となる。

本発明に基づく操作装置は、当業者には有効であると見なされる様々な適用領域に適しているが、特に有利であるのは、この操作装置が、とりわけバルブドライブ切替えユニットのための内燃エンジン操作装置を形成することである。

操作装置の断面図である。

操作装置の平面図である。

操作装置の断面図である。

操作装置の断面図である。

図１は、電気的及び電磁的操作ユニット１０を備えた操作装置の断面を示している。 この操作ユニット１０は、２つの操作エレメント１２、１４を有している。 これらの操作エレメント１２、１４は、それぞれ主要伸張方向を有し、その際、両主要伸張方向は互いに同一である。 これらの操作エレメント１２、１４は、それぞれ一端に、永久磁石として形成されているアクティブな磁気エレメント２０、２１を有している。 アクティブなエレメント２０、２１の端部同士は、互いに向き合っている。 このアクティブなエレメント２０のＳ極３６からＮ極３８へと延びる方向は、アクティブなエレメント２１のＮ極４２からＳ極４０へと延びる方向と同じ方向を示し、従って、両方のアクティブなエレメント２０、２１は、反対の極性を与えられている。 アクティブなエレメント２０、２１は、それぞれまっすぐな中空シリンダーの形状を有している。 中空シリンダーのベース面及びトップ面は、主要伸張方向に対して垂直である。 中空シリンダーとして形成されているアクティブなエレメント２０、２１のベース面は、同一面にある。 この面は、コイル１７（図３）を有するコイルユニット１６と交差している。 このコイルユニット１６は、さらに、アクティブなエレメント２０、２１の２つの質量中心点に対する垂直二等分線によって切断され、この垂直二等分線は、ベース面と平行である。 このコイルユニット１６は、コイル１７によって生じる磁界による力が、アクティブなエレメント２０、２１に作用可能であるように、アクティブなエレメント２０、２１の隣に配置されている。

操作エレメント１２、１４は、同一の操作方向２２、２４をもち、それらの操作方向は主要伸張方向と平行に、アクティブなエレメント２０、２１から、それぞれアクティブなエレメント２０、２１の反対側端部まで延びる。 １つの電流方向でコイル１７（図３）に電流が流れている間、操作エレメント１２、１４のうちの一方が、コイルユニット１６に対し相対的に加速される。 したがって、操作ユニット１０は、部分的にコイルユニット１６と同一である加速ユニット１８を含んでいる。 コイル１７（図３）に、この電流方向とは逆の方向に電流が流されると、アクティブなエレメント２０、２１の極性が逆になっていることにより、他方の操作エレメント１２、１４が、コイルユニット１６に対し相対的に加速される。 操作方向２２、２４へのコイルユニット１６に対する操作エレメント１２、１４のうちの一方の動きは、１つの操作プロセスであり、このプロセスは、動く操作エレメント１２、１４に割り当てられている。 操作エレメント１２、１４は、異なる電流方向を用いて加速されるため、これらの操作プロセスは、異なる電流方向に割り当てられている。 １つの電流方向は、操作ユニット１０の電気的及び電磁的状態を示す。 したがって、操作ユニット１０の異なる操作エレメント１２、１４によって実行される２つの操作プロセスは、操作ユニット１０の異なる電気的及び電磁的状態の少なくとも２つに割り当てられている。 操作エレメント１２、１４のうちの一方によって実行される操作プロセスの１つは、この操作エレメント１２、１４に割り当てられている。 両方の操作エレメント１２、１４は、これらに割り当てられている操作プロセスを同じ操作方向２２、２４に実行する。 したがって、操作プロセスのうちの少なくとも２つは、同一の操作方向２２、２４に割り当てられており、その際、同一の操作方向２２、２４に割り当てられている操作プロセスは、２つの異なる操作エレメント１２、１４に割り当てられている。

さらに操作ユニット１０は、２つの磁気的、電気的及び電磁的安定化エレメント２６、２７を備えている。 安定化エレメント２６又は２７は、操作エレメント１２又は１４を、少なくとも１つの安定した位置２８又は２９に留まらせるために設けられている。 この安定化エレメント２６又は２７は、アクティブなエレメント２０、２１と同一である。 コイルユニット１６に対する操作エレメント１２、１４の操作方向２２への動きは、カバーユニット４６の表面によって制限されている。 このカバーユニット４６は、操作エレメント１２、１４を覆っている。 その表面は、少なくとも部分的に、永久磁石に力を及ぼすことのできる材料から形成されているため、アクティブなエレメント２０、２１は、表面及びその中にある材料によって引きつけられ、それによって安定した位置３４（図４）に保持される。 さらに、操作方向２２の反対方向への操作エレメント１２、１４のうちの一方の動きは、コイルユニット１６に接続されている保持ユニット４４によって制限される。 この保持ユニット４４は、少なくとも部分的に、永久磁石に力を及ぼすことのできる材料から形成されているため、安定化エレメント２６、２７は、保持ユニット４４によってこの永久磁石に及ぼされている力を使って、操作方向２２の反対方向に最大限移動した安定位置２８、２９に操作エレメント１２、１４を留まらせる。

操作エレメント１２、１４のうちの一方の操作プロセスの後、該当する操作エレメント１２、１４は、再び安定位置２８又は２９に戻される。 その後、この操作エレメント１２、１４の加速に使用された電流方向とは逆の電流方向に、電流がコイル（図３）を流れる。 操作ユニット１０は、コイル１７（図３）及びアクティブなエレメント２０、２１の形でセーフティユニット３０を有しており、このセーフティユニット３０は、ある作動時点において、操作エレメント１２、１４のうちの一方だけに、操作プロセスの１つを許可するために設けられている。

その他に、操作ユニット１０は、コイルスプリングとして形成されている２つの機械的なエネルギー貯蔵エレメント３２、３３を有し、これらは、操作プロセスの間に、操作エレメント１２、１４をコイルユニットに対し相対的に加速するために設けられている。 コイルスプリングは、操作エレメント１２、１４と保持ユニット４４との間に配置されており、操作エレメント１２、１４が安定位置２８、２９にある場合は、圧縮状態にある。 操作プロセスの間、エネルギー貯蔵エレメント３２、３３の一方は圧縮がなくなり、操作エレメント１２、１４のうちの１つを加速する。

図２は、操作装置を操作方向２２へ上から見た平面図である。 保持ユニット４４は、部分的にコイルユニット１６、カバーユニット４６及び操作エレメント１２、１４を覆っている。 閉じられた２つの半平面４８、５０は、投影法で図の中に示されているものである。 半平面４８、５０は、半平面４８、５０が広がる平面において、両方の半平面４８、５０が境をなしている直線で交わっている。 この直線は、コイルユニットを中央で切断している。 半平面４８は、操作エレメント１４を中央で切断し、もう一方の半平面５０は、操作エレメント１２を中央で切断している。

図３は、半平面４８、５０（図２）に沿って切断した場合の操作装置を示しており、コイルユニット１６及び操作エレメント１２、１４が見えるようになっている。 コイルユニット１６は、コイル１７を有している。 操作エレメント１２、１４は、安定位置２８、２９にある。 コイル１７は、ある箇所で操作方向２２（図１）に対して垂直方向に電流を通すことができ、それによって操作エレメント１２、１４のうちの一方の操作プロセスを作動する。 コイル１７は、同様に、この垂直方向に対して逆方向にも電流を通すことができるため、もう一方の操作エレメント１２、１４の操作プロセスを作動することができる。

図４は、図３の場合と同じように切断された操作装置の断面図を示している。 操作エレメント１２は、操作方向２２へ完全に移動している。 したがって、操作エレメント１２は、安定位置３４の中に配置されている。