(57)【要約】      （修正有）【課題】第１の電機子および第２の電機子を独立して作動することができるプッシュピンアクチュエータ装置を提供する。【解決手段】プッシュピンアクチュエータ装置２００は、ハウジング２１２と、ワイヤコイル２５８と、を含む。ワイヤコイル２５８は、ハウジング内に設けられ、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８周囲に配置される。第１の電機子は第１のプッシュピン２４６に連結され、第２の電機子は第２のプッシュピン２５０に連結される。第１の電機子２２６の両側面に配置される第１の永久磁石２３０および第２の永久磁石２３２と、第２の電機子２２８の両側面に配置される第３の永久磁石２３８および第４の永久磁石２４０とを含む。第１のプッシュピンは、ワイヤコイルに第１の方向へ印加される電流に応じて作動され、第２のプッシュピンは、ワイヤコイルに第１の方向と反対の第２の方向へ印加される電流に応じて作動される。【選択図】図３
2016105682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、第１の電機子および第２の電機子周囲に配置されるワイヤコイルと、
前記第１の電機子の両側面に配置される第１の永久磁石および第２の永久磁石と、
前記第２の電機子の両側面に配置される第３の永久磁石および第４の永久磁石と、を備え、
前記第１の電機子は第１のプッシュピンに連結され、前記第２の電機子は第２のプッシュピンに連結され、前記第１の電機子および前記第２の電機子は、第１の電機子位置および第２の電機子位置の間で互いに移動可能であり、
前記第１のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに第１の方向へ印加される電流に応じて作動され、前記第２のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに前記第１の方向と反対の第２の方向へ印加される電流に応じて作動される
ことを特徴とするプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、一方向において反対の磁極性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第３の永久磁石および前記第４の永久磁石は、一方向において反対の磁極性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記ハウジング内で、前記ワイヤコイルの両側に配置される第１の磁極片および第２の磁極片をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記第１の磁極片は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を収容する第１の磁極片切り欠き部を含み、
前記第２の磁極片は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を収容する第２の磁極片切り欠き部を含む
ことを特徴とする請求項４に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記第１の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を偏心して収容し、
前記第２の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を偏心して収容する
ことを特徴とする請求項５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項７】
前記第１の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子を収容する第１の部分と、前記第２の電機子を収容する第２の部分と、を画定する
ことを特徴とする請求項５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記第２の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子を収容する第１の部分と、前記第２の電機子を収容する第２の部分と、を画定する
ことを特徴とする請求項５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項９】
前記電流が、前記第１の方向で前記ワイヤコイルに印加された際、前記第２のプッシュピンは作動しない
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１０】
前記電流が、前記第２の方向で前記ワイヤコイルに印加された際、前記第１のプッシュピンは作動しない
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１１】
前記第１の電機子位置および前記第２の電機子位置の間で、前記第１の電機子および前記第２の電機子の位置を計測するホール効果センサをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１２】
前記第１の電機子および前記第２の電機子は、磁性材料から製造される
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１３】
前記第１の電機子は、第１の連結ロッドにより前記第１のプッシュピンに連結され、
前記第２の電機子は、第２の連結ロッドにより前記第２のプッシュピンに連結される
ことを特徴とする請求項１に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１４】
前記第１の連結ロッドおよび前記第２の連結ロッドは、非磁性材料から製造される
ことを特徴とする請求項１３に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１５】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、第１の電機子および第２の電機子周囲に配置されるワイヤコイルと、
前記第１の電機子の第１の表面に近接して配置される第１の永久磁石と、
前記第２の電機子の第１の表面に近接して配置される第２の永久磁石と、
前記ハウジング内に配置され、前記第１の電機子および前記第２の電機子を収容する切り欠き部を含む磁極片と、
前記ハウジング内に配置され、前記第１の電機子と係合する第１のバネと、
前記ハウジング内に配置され、前記第２の電機子と係合する第２のバネと、を備え、
前記第１の電機子は第１のプッシュピンに連結され、前記第２の電機子は第２のプッシュピンに連結され、前記第１の電機子および前記第２の電機子は、第１の電機子位置および第２の電機子位置の間で互いに移動可能であり、
前記第１のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに第１の方向へ印加される電流に応じて作動され、前記第２のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに前記第１の方向と反対の第２の方向へ印加される電流に応じて作動される
ことを特徴とするプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１６】
前記第１のバネは、前記ワイヤコイルに前記第１の方向へ印加された前記電流が除去された際に、前記第１の電機子を、前記第２の電機子位置から前記第１の電機子位置へ後退させ、
前記第２のバネは、前記ワイヤコイルに前記第２の方向へ印加された前記電流が除去された際に、前記第２の電機子を、前記第２の電機子位置から前記第１の電機子位置へ後退させる
ことを特徴とする請求項１５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１７】
前記第１のバネは、前記第１の方向の前記電流が前記ワイヤコイルに印加された際に、前記第１の電機子を、前記第１の電機子位置から前記第２の電機子位置へ延長させ、
前記第２のバネは、前記第２の方向の前記電流が前記ワイヤコイルに印加された際に、前記第２の電機子を、前記第１の電機子位置から前記第２の電機子位置へ延長させる
ことを特徴とする請求項１５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１８】
前記第１のバネは、前記第１の電機子により画定される第１の空隙内に配置され、
前記第２のバネは、前記第２の電機子により画定される第２の空隙内に配置される
ことを特徴とする請求項１５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項１９】
前記磁極片の前記切り欠き部は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を偏心して収容する
ことを特徴とする請求項１５に記載のプッシュピンアクチュエータ装置。
【請求項２０】
プッシュピンアクチュエータ装置のための磁極片であって、
前記プッシュピンアクチュエータ装置は、第１の電機子位置と第２の電機子位置との間で互いに移動可能な第１の電機子および第２の電機子を含み、
前記磁極片は、前記第１の電機子を収容する第１の部分と、前記第２の電機子を収容する第２の部分とを画定する切り欠き部と、を備え、
前記第１の電機子は、前記第１の部分内に偏心して収容され、前記第２の電機子は前記第２の部分内に偏心して収容される
ことを特徴とする磁極片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本発明は、２０１４年１０月３１日出願の米国仮出願Ｎｏ．６２／０７３，３３２、発明の名称「プッシュピンアクチュエータのための方法およびシステム」に基づき、優先権を請求し、その全体が参照によりここに組み込まれる。
【０００２】
連邦出資研究に関する声明
該当せず。  
【背景技術】
【０００３】
本発明は、一般的にプッシュピンアクチュエータに関し、より具体的には、独立した二重プッシュピンアクチュエータに関する。
【０００４】
内燃機関（ＩＣ）エンジンは、自動車、発電、オフハイウェイ、及びポンプへの応用に、大量に使用されている。現在、ＩＣエンジン開発の主要な目標の１つは、燃料消費及び二酸化炭素（ＣＯ２）排出を低減することである。ＩＣエンジンの吸入および／または排出バルブタイミングを変更すること（すなわち、クランクシャフトの回転に対するバルブイベントが発生した際）が、燃料消費およびＣＯ２排出を低減することが見出されている。典型的には、ＩＣエンジンのカムシャフト（吸入バルブおよび排出バルブに連結される）およびクランクシャフトの間の回転関係は、カム位相システムにより変更（すなわち、前進または遅延）できる。代替的にまたは追加的に、カムシャフトのローブのプロファイルは、形状変化して、吸入バルブおよび排出バルブのリフトプロファイルを変更する。カムプロファイル交換システムは、吸入および／または排出バルブのため、１つ以上のカムリフトプロファイルの間で、変更するのに使用されることができる。例えば、カムプロファイル交換システムは、シリンダ非活性化動作条件のためバルブリフトを必要としないプロファイルを備えるカムローブを含んでよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、従来技術のカムプロファイル交換システム１００を示す。カムプロファイル交換システム１００は、プッシュピン１０６、１０８に連結されるソレノイドアクチュエータ１０２、１０４を含む。ソレノイドアクチュエータ１０２、１０４は、プッシュピン１０６、１０８を、カムシャフト１１４のそれぞれの溝１１０、１１２内へ発射（すなわち、作動または移動）するよう構成される。溝１１０、１１２は、螺旋状プロファイルを画定する。図１に示すように、アクチュエータ１０４は、プッシュピン１０８を溝１１２に向けて発射する。プッシュピン１０８が溝１１２に収容され、カムシャフト１１４が回転するにつれて、プッシュピン１０８は、カムシャフト１１４をシフトし、これにより、異なるプロファイルを備える他のカムローブへシフトする。プッシュピン１０８は、カムシャフト１１４の回転により、アクチュエータ１０４内へ後退する。同様に、プッシュピン１０６は、アクチュエータ１０２により発射されることができ、カムシャフト１１４をその当初位置へとシフトし戻す。他のカムプロファイル交換システムでは、複数の溝が追加されて、異なるプロファイルを備える３つ以上のカムローブの間のシフトを可能にする。
【０００６】
いくつかのカムプロファイル交換システムは、複数アクチュエータを、複数のプッシュピンを備える単一のパッケージ内へ結合する。アクチュエータを単一のパッケージ内へ結合することで、パッケージ全体をより小さくできるが、これらのシステムでは、複数のプッシュピンを、カムシャフトからの援助なしに独立して、カムシャフトに向かって延長させたり、カムシャフトから後退させたりすることができない。さらに、複数のアクチュエータでの性能は、単一パッケージ内へ結合された近接アクチュエータの間の固有の側方負荷からの摩擦増加により、妨げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の欠点は、１つ以上の永久磁石を含み、第１の位置および第２の位置の間で、第１の電機子および第２の電機子を独立して作動することができるプッシュピンアクチュエータ装置を提供することにより克服することができる。プッシュピンアクチュエータは、１つ以上の磁極片を含むことができ、第１の電機子および第２の電機子の間の側方負荷（すなわち、摩擦）を低減する。
【０００８】
ある態様では、本発明は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の電機子および第２の電機子の周囲に配置されるワイヤコイルと、含むプッシュピンアクチュエータ装置を提供する。第１の電機子は、第１のプッシュピンに連結され、第２の電機子は、第２のプッシュピンに連結される。第１の電機子および第２の電機子は、第１の電機子位置および第２の電機子位置の間で互いに移動可能である。プッシュピンアクチュエータ装置はさらに、前記第１の電機子の両側面に配置される第１の永久磁石および第２の永久磁石と、前記第２の電機子の両側面に配置される第３の永久磁石および第４の永久磁石とを含む。前記第１のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに第１の方向へ印加される電流に応じて作動され、前記第２のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに前記第１の方向と反対の第２の方向へ印加される電流に応じて作動される。
【０００９】
ある実施形態では、第１の永久磁石および第２の永久磁石は、一方向において反対の磁気極性を有する。
【００１０】
ある実施形態では、第３の永久磁石および第４の永久磁石は、一方向において反対の磁気極性を有する。
【００１１】
ある実施形態では、プッシュピンアクチュエータ装置はさらに、前記ハウジング内に、前記ワイヤコイルの両側に配置される第１の磁極片および第２の磁極片を含む。
【００１２】
ある実施形態では、前記第１の磁極片は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を収容する第１の磁極片切り欠き部を含み、前記第２の磁極片は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を収容する第２の磁極片切り欠き部を含む。
【００１３】
ある実施形態では、前記第１の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を偏心して収容し、前記第２の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を偏心して収容する。
【００１４】
ある実施形態では、前記第１の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子を収容する第１の部分と、前記第２の電機子を収容する第２の部分とを画定する。
【００１５】
ある実施形態では、前記第２の磁極片切り欠き部は、前記第１の電機子を収容する第１の部分と、前記第２の電機子を収容する第２の部分とを画定する。
【００１６】
ある実施形態では、電流が前記ワイヤコイルに前記第１の方向へ印加された際、前記第２のプッシュピンは作動しない。
【００１７】
ある実施形態では、電流が前記ワイヤコイルに前記第２の方向へ印加された際、前記第１のプッシュピンは作動しない。
【００１８】
ある実施形態では、前記プッシュピンアクチュエータ装置はさらに、前記第１の電機子位置および前記第２の電機子位置の間で、前記第１の電機子および前記第２の電機子の位置を計測するホール効果センサを含む。
【００１９】
ある実施形態では、前記第１の電機子および前記第２の電機子は、磁性材料から製造される。
【００２０】
ある実施形態では、前記第１の電機子は、第１の連結ロッドにより前記第１のプッシュピンに連結され、前記第２の電機子は、第２の連結ロッドにより前記第２のプッシュピンに連結される。
【００２１】
ある実施形態では、前記第１の連結ロッドおよび前記第２の連結ロッドは、非磁性材料から製造される。
【００２２】
他の態様において、本発明は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、第１の電機子および第２の電機子周囲に配置されるワイヤコイルと、を含むプッシュピンアクチュエータ装置を提供する。前記第１の電機子は、第１のプッシュピンに連結され、前記第２の電機子は、第２のプッシュピンに連結される。前記第１の電機子および前記第２の電機子は、第１の電機子位置および第２の電機子位置の間で、互いに移動可能である。さらに、前記プッシュピンアクチュエータ装置は、前記第１の電機子の第１の表面に近接して配置された第１の永久磁石と、前記第２の電機子の第１の表面に近接して配置された第２の永久磁石と、前記ハウジング内に配置され、前記第１の電機子および前記第２の電機子を収容する切り欠き部を含む磁極片と、および前記ハウジング内に配置される第１のバネおよび第２のバネと、を含む。前記第１のバネは前記第１の電機子に係合し、前記第２のバネは前記第２の電機子に係合する。前記第１のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに第１の方向へ印加される電流に応じて作動され、前記第２のプッシュピンは、前記ワイヤコイルに前記第１の方向と反対の第２の方向に印加される電流に応じて作動される。
【００２３】
ある実施形態において、前記第１のバネは、前記ワイヤコイルに前記第１の方向へ印加された電流が除去された際、前記第１の電機子を前記第２の電機子位置から前記第１の電機子位置へ後退させ、前記第２のバネは、前記ワイヤコイルに前記第２の方向へ印加された電流が除去された際、前記第２の電機子を前記第２の電機子位置から前記第１の電機子位置へ後退させる。
【００２４】
ある実施形態において、前記第１のバネは、前記第１の方向の電流が前記ワイヤコイルに印加された際に、前記第１の電機子を前記第１の電機子位置から前記第２の電機子位置へ延長し、前記第２のバネは、前記第２の方向の電流が前記ワイヤコイルへ印加された際に、前記第２の電機子を、前記第１の電機子位置から前記第２の電機子位置へ延長する。
【００２５】
ある実施形態において、前記磁極片の前記切り欠き部は、前記第１の電機子および前記第２の電機子を偏心して収容する。
【００２６】
さらに他の態様において、本発明は、プッシュピンアクチュエータ装置のための磁極片を提供する。プッシュピンアクチュエータ装置は、第１の電機子位置および第２の電機子位置の間で互いに移動可能な第１の電機子および第２の電機子を含む。前記磁極片は、前記第１の電機子を収容する第１の部分と、前記第２の電機子を収容する第２の部分とを画定する切り欠き部を含む。前記第１の電機子は前記第１の部分内に偏心して収容され、前記第２の電機子は前記第２の部分内に偏心して収容される。
【００２７】
本発明の上記および他の形態および利点は、以下の説明から明らかにされる。本説明において、その部分を形成する添付図面が参照され、本発明の好適な実施形態を例示する方法により示される。しかしながら、こうした実施形態は、本発明の全範囲を必ずしも代表するものではなく、本発明の範囲を解釈するため、請求の範囲がここで参照される。
【００２８】
本発明は、以下よりよく理解され、上記した以外の特徴、形態および利点は、以下のその詳細な説明を考慮して明らかとなるであろう。こうした詳細な説明は、以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】先行技術のカムプロファイル交換システムの概略を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置の斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿ったプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿ったプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図５】図３の５−５線に沿ったプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図６】図３のプッシュピンアクチュエータ装置の部分拡大断面図であり、ワイヤコイルへ電流が印加されていない状態を示す。
【図７】図３のプッシュピンアクチュエータ装置の部分拡大断面図であり、ワイヤコイルに第１の方向へ電流が印加されている状態を示す。
【図８】図３のプッシュピンアクチュエータ装置の部分拡大断面図であり、ワイヤコイルに第１の方向へ電流が印加され、第２の電機子が駆動された状態を示す。
【図９】図３のプッシュピンアクチュエータ装置の部分拡大断面図であり、ワイヤコイルに第２の方向へ電流が印加されている状態を示す。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る二重巻ワイヤコイルを備えた図３のプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿ったプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置の斜視図である。
【図１４】図１３の１４−１４線に沿った図１３のプッシュピンアクチュエータ装置の断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明のあらゆる実施形態を詳細に説明する前に、本発明が以下の説明に記載され、または以下の図面に例示される構造および構成要素の配置の詳細へのその適用に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態であることができ、多様な方法で実施または実行されることができる。また、ここで使用される表現および用語は説明の目的のためであって、限定するものと見なされるべきでない。さらに、ここで方向的関係および動作への参照、例えば上方および下方、左および右、頂部および底部、または時計回りおよび反時計回り、は、図面に例示される方向で、構成要素の関係および動作を参照するものであって、実施される構成要素の方向ではないかもしれない。「含む」、「備える」、「有する」およびここでのそのバリエーションの使用は、その後リストされる項目およびその均等物を追加的項目と共に含むことを意味する。そうではないものと特定または限定されない限り、用語「取り付けられる」、「接続される」、「支持される」および「連結される」およびそのバリエーションは、広義に使用され、直接および間接双方の取り付け、接続、支持および連結を含む。さらに、「接続される」および「連結される」は、物理的または機械的接続または連結に制限されない。
【００３１】
以下の考察は、当業者が、本発明の実施形態を生産および使用することができるように提示される。例示される実施形態への多様な変更は、当業者にとって容易に明らかとなり、ここでの一般原則は、本発明の実施形態から離れることなく、他の実施形態および応用へ適用されることができる。こうして、本発明の実施形態は、示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、ここに開示される原理および特徴に一致する最も広い範囲を与えられる。以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるものであり、ここで異なる図面中の同様の構成要素は、同様の参照符号を有する。図面は、必ずしも縮尺を示すまたは選択された実施形態を描写するものではなく、本発明の実施形態の範囲を制限することを意図するものではない。当業者は、ここに提供される例が多くの有用な代替手段を有し、本発明の実施形態の範囲内にあることを認識するであろう。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態に係るカムプロファイル交換システム用のプッシュピンアクチュエータ装置２００を示す。プッシュピンアクチュエータ装置２００は、ハウジング２１２と、コネクタ２１４と、ピン本体２１６とを含むことができる。ハウジング２１２は、金属材料から製造されることができ、コネクタ２１４は、樹脂材料から製造されることができる。コネクタ２１４は、コントローラ（不図示）、例えば、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、と連通する入力コネクタ（不図示）を収容するよう構成される。
【００３３】
プッシュピンアクチュエータ装置２００は、一対の取り付けフランジ２１８を含む。一対の取り付けフランジ２１８は、それぞれが取り付け開口２２０を有するハウジング２１２から延びている。取り付けフランジ２１８は、プッシュピン装置２００が、カムプロファイル交換システムに隣接して堅く取り付けられることを可能にする。例えば、締結要素（不図示）は、取り付け開口２２０により収容されることができる。プッシュピンアクチュエータ装置２００を取り付けるためのフランジ２１８の使用は、決して限定することを意味せず、他の取り付け機構が本発明の範囲内であることが理解されるべきである。
【００３４】
図３および図４を参照して、ピン本体２１６は、フランジ２１８に連結されて、ハウジング２１２に連結される。ピン本体２１６は、ピン本体溝２２４内に収容されるＯリング２２２を含む。ピン本体Ｏリング２２２は、ピン本体２１６と、プッシュピンアクチュエータ装置２００が取り付けられる取り付け表面（不図示）との間の密封を提供するよう構成される。
【００３５】
プッシュピン装置２００は、ハウジング２１２内にそれぞれ配置される第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を含む。第１の電機子２２６および第２の電機子２２８は、磁性材料（例えば、磁性鋼または鉄）から製造される。第１の永久磁石２３０および第２の永久磁石２３２は、第１の電機子２２６の両側面に配置される。すなわち、第１の永久磁石２３０は、第１の電機子２２６の第１の表面２３４に隣接して配置され、第２の永久磁石２３２は、第１の電機子２２６の第１の表面２３４の反対側の第２の表面２３６に隣接して配置される。同様に、第３の永久磁石２３８および第４の永久磁石２４０は、第２の電機子２２８の両側面に配置される。すなわち、第３の永久磁石２３８は、第２の電機子２２８の第１の表面２４２に隣接して配置され、第４の永久磁石２４０は、第２の電機子２２８の第２の表面２４４に隣接して配置される。
【００３６】
第１の永久磁石２３０および第３の永久磁石２３８は、ハウジング２１２内で実質的に同様の高さで配置され、一方向において反対の磁気極性を有する。第２の永久磁石２３２および第４の永久磁石２４０は、ハウジング２１２内で実質的に同様の高さで配置されることができ、一方向において反対の磁気極性を有する。
【００３７】
例示される実施形態では、第１の永久磁石２３０および第３の永久磁石２３８は、第２の永久磁石２３２および第４の永久磁石２４０よりも強い磁場（すなわち、磁力）を生成することができる。他の実施形態において、第１の永久磁石２３０および第３の永久磁石２３８は、第２の永久磁石２３２および第４の永久磁石２４０と同様の強さの磁場（すなわち、磁力）を生成することができる。
【００３８】
第１の電機子２２６は、第１の連結ロッド２４８により第１のプッシュピン２４６に連結され、第２の電機子２２８は、第２の連結ロッド２５２により第２のプッシュピン２５０に連結される。第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０は、カムプロファイル交換システムのそれぞれの溝（不図示）内に収容されるよう構成されている。第１のプッシュピン２４６は、ピン本体２１６により画定される第１の通路２５４内にスライド自在に収容され、第２のプッシュピン２５０は、ピン本体２１６により画定される第２の通路２５６内にスライド自在に収容される。第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０は、硬化金属材料から製造されることができ、第１および第２のプッシュピン２４６、２５０の磨耗を防止する。第１の連結ロッド２４８および第２の連結ロッド２５２は、非磁性材料から製造されることができる。第１の電機子２２６および第２の電機子２２８、および、第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０は、以下詳細に説明されるように、第１の電機子位置および第２の電機子位置の間で移動可能である。
【００３９】
プッシュピンアクチュエータ装置２００は、ワイヤコイル２５８を含む。ワイヤコイル２５８は、ハウジング２１２内に配置され、ボビン２６０周囲に巻き付けられる。ボビン２６０は、ワイヤコイル２５８を収容する凹部２６２を画定することができ、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８の周囲にワイヤコイル２５８を位置付けることができる。ワイヤコイル２５８は、例えば、磁場を生成するよう構成されることができる銅コイルから製造することができ、これにより、ワイヤコイル２５８に印加される電流に応じて、力を加える。ワイヤコイル２５８により生成される磁場および力の方向および大きさは、ワイヤコイル２５８に印加される電流の方向および大きさにより決定される。ボビン２６０は、非磁性材料から製造されることができる。ワイヤコイル２５８は、第１の電機子２２６の第１の表面２３４および第２の表面２３６の間の距離より概ね小さい厚みまたは高さを画定することができる。
【００４０】
図４を特に参照すると、プッシュピンアクチュエータ装置２００は、ハウジング２１２内に配置されるセンサ２６３を含む。センサ２６３は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８の位置を計測するよう構成されている。一実施形態では、センサ２６３は、ホール効果センサであってよい。
【００４１】
プッシュピンアクチュエータ装置２００は、ハウジング２１２内で、ワイヤコイル２５８の両側に配置される第１の磁極片２６４および第２の磁極片２６６を含む。第１の磁極片２６４および第２の磁極片２６６は、磁性材料から製造されることができる。第１の磁極片２６４は、第２の磁極片２６６と同様であってよい。そのため、第１の磁極片２６４の以下の説明は、第２の磁極片２６６にも適用される。図５を参照して、第１の磁極片２６４は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を収容する切り欠き部２６８を含む。特に、切り欠き部２６８は、第１の電機子２２６を収容する第１の円形部分２７０と、第２の電機子２２８を収容する第２の円形部分２７２とを画定する。切り欠き部２６８は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を偏心して収容することができる。すなわち、第１の円形部分２７０は、第１の電機子２２６により画定される第１の電機子中心点２７６からオフセットされる第１の部分中心点２７４を画定し、第２の円形部分２７２は、第２の電機子２２８により画定される第２の電機子中心点２８０からオフセットされる第２の部分中心点２７８を画定する。他の実施形態において、切り欠き部２６８は、切り欠き部２６８と第１の電機子２２６と第２の電機子２２８の間の偏心配置が維持される限り、所望により、異なる形状を画定することができる。例えば、切り欠き部２６８は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を偏心して収容する１つ以上の楕円形部分を含むことができる。
【００４２】
プッシュピンアクチュエータ装置２００の動作の非限定的一例を、図６から図９を参照して説明する。図６は、ワイヤコイル２５８に電流が印加されていない際のプッシュピンアクチュエータ装置２００を示す。図６に示すように、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８は、第１の電機子位置にある。第１の電機子２２６および第２の電機子２２８が第１の電機子位置にある際、第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０は、プッシュピン本体２１６内へ後退する（すなわち、そこから突出しない）。ワイヤコイル２５８に電流が印加されない状態では、第１の永久磁石２３０および第２の永久磁石２３８は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を、第１の電機子位置に磁気的に引き付ける、または保持する。第１の永久磁石２３０は、第１の電機子２２６の第１の表面２３４近傍に正磁極を誘導することができ、第３の永久磁石２３８は、第２の電機子２２８の第１の表面２４２近傍に負磁極を誘導することができる。
【００４３】
図７を参照すると、高レベル電流（例えば、最大電流の７５％から１００％）が、ワイヤコイル２５８に第１の方向２８１へ印加された際、ワイヤコイル２５８内で電流により生成される磁場は、第２の電機子２２８の極性を反転することができる。すなわち、正磁極が、第２の電機子２２８の第１の表面２４２近傍に誘導されることができる。第２の電機子２２８の極性を反転することにより、第２の電機子２２８を、第３の永久磁石２３８により反発させることができる。この反発力により、第２の電機子２２８と共に第２のプッシュピン２５０が、第３の永久磁石２３８から離れて第２の電機子位置に向けて作動する。第１の永久磁石２３０は、すでに、第１の電機子２２６の第１の表面２３４近傍に正磁極を誘導しているため、ワイヤコイル２５８内の電流により生成される磁場は、第１の電機子２２６および第１の永久磁石２３０の間の引き付け力を強めることができる。こうして、ワイヤコイル２５８に第１の方向へ高レベル電流を印加することにより、第１の電機子２２６を第１の電機子位置に保持し、第２の電機子２２８を、第２の電機子位置へ向けて作動させることができる。
【００４４】
図８は、第２の電機子位置にある第２の電機子２２８を示す。第２の電機子２２８が第２の電機子位置にある際、第２のプッシュピン２５０は、プッシュピン本体２１６から突出することができる。ワイヤコイル２５８に第１方向への高レベル電流の印加が継続している場合、第２の電機子２２８は、最大保持力を持つことができる。すなわち、第３の永久磁石２３８から離れる方向に第２の電機子２２８の力が、最大値となる。ワイヤコイル２５８から電流が除去された場合、第１の永久磁石２３０は、第１の電機子２２６を第１の電機子位置に保持することができ、第４の永久磁石２４０は、第２の電機子２２８を第２の電機子位置に保持することができる。こうして、プッシュピンアクチュエータ装置２００は、第１の電機子２２６または第２の電機子２２８のいずれかの第１の電機子位置から第２の電機子位置への作動に引き続き、ワイヤコイル２５８への電流の継続的な印加を要求しなくてもよい。
【００４５】
図９を参照すると、低レベル電流（例えば、最大電流の４０％から６０％）が、ワイヤコイル２５８に第１の方向２８１と反対の第２の方向２８３へ印加された際、ワイヤコイル２５８内で電流により生成される磁場は、第２の電機子２２８の極性を、第２の電機子２２８の第１の表面２４２に近接する負磁極へ切り替えることができる。ワイヤコイル２５８に第２の方向へ印加される低レベル電流が、第４の磁石２４０の磁場を抑える磁場を誘導することができるため、第２の電機子２２８の極性変更を行うことができる。このため、第２の電機子２２８が、第１の電機子位置に向かって戻って作動させることができ、これにより、第２のプッシュピン２５０をプッシュピン本体２１６内へ後退させることができる。
【００４６】
上述のとおり、第１の永久磁石２３０は、第２の永久磁石２３２より強い磁場（すなわち、磁力）を生成することができる。これにより、ワイヤコイル２５８に第２の方向へ印加される低レベル電流が、第１の永久磁石２３０に対し第１の電機子２２６の引き付けを抑えるには十分強くないため、第１の電機子２２６が、第１の電機子位置に留まることができる。
【００４７】
プッシュピンアクチュエータ装置２００の動作が、第２の電機子２２８を作動することに関して上記で説明されたが、第１の電機子２２６を作動する際のプッシュピンアクチュエータ装置２００の動作は、ワイヤコイル２５８に印加される電流の方向が反転することを除き、実質的に同様である。すなわち、第１の電機子２２６および第１のプッシュピン２４６を、第１の作動位置から第２の作動位置へ作動するには、高レベル電流が、ワイヤコイル２５８に第２の方向へ印加される。その後、第１の電機子２２６および第１のプッシュピン２４６を、第２の作動位置から第１の作動位置へ作動するには、低レベル電流が、ワイヤコイル２５８に第１の方向へ印加される。表１は、プッシュピンアクチュエータ装置２００の７つの異なる動作モードを示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１のパーセント範囲の組は、電流のパーセント範囲の潜在的組の１つの非限定的例の単なる例であり、他のパーセント範囲も可能でありえることが理解されなければならない。
【００５０】
第１の電機子２２６または第２の電機子２２８のいずれかの第１の電機子位置および第２の電機子位置の間での動作中に、摩擦または側方負荷効果（side loading effect）が、磁化した電機子２２６および２２８が近接近することにより、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８の間で発生するかもしれない。第１の磁極片２６４および第２の磁極片２６６の使用および配置は、この側方負荷効果を実質的にキャンセルすることができる。特に、切り欠き部２６８、第１の電機子２２６、第２の電機子２２８の間の偏心配置は、側方負荷効果をキャンセルすることを補助することができる。また、図９に示すように、第２の電機子２２８が第２の電機子位置にある際に、第１の磁極片２６４は、ハウジング２１２内の、第２の電機子２２８の第１の表面２４２の高さと概略一致する高さに、配置されることができる。第１の電機子２２６が第１の電機子位置にある際に、第２の磁極片２６６は、ハウジング２１２内の、第１の電機子２２６の第２の表面２３６の高さと概略一致する高さに、配置されることができる。
【００５１】
また、第１の磁極片２６４および第２の磁極片２６６は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８の磁気作動により、第１の磁極片２６４および第２の磁極片２６６がプッシュピンアクチュエータ装置２００に含まれていない場合と比較して、第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０に印加される、出力される力を増加させることができる。
【００５２】
上記のとおり、プッシュピンアクチュエータ装置２００は、ワイヤコイル２５８に印加される電流の方向および大きさを変化させることにより、第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０を独立して作動することができる。これにより、プッシュピンアクチュエータ装置２００は、単一のワイヤコイル２５８を利用することができる。その一方で、図１０に示す他の実施形態では、プッシュピン装置２００は、凹部２６２に配置される二重巻きワイヤコイル２８２を含む。二重巻きワイヤコイル２８２は、第１の回転方向に巻かれた第１のワイヤコイル２８４と、第１の回転方向と反対の第２の回転方向に巻かれた第２のワイヤコイル２８６とを含む。第１のワイヤコイル２８４は、図１０に示すように、第２のワイヤコイル２８６と交互配列される。二重巻きコイル２８２の使用により、プッシュピンアクチュエータ装置２００の動作中、二重巻きコイル２８２に印加される電流の方向を反転する必要をなくすことができる。その代わりに、電流は、第１のワイヤコイル２８４および第２のワイヤコイル２８６に選択的に印加されることができ、所望の方向に磁場を発生させる。
【００５３】
図１１および図１２は、本発明の他の実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置３００を示す。プッシュピンアクチュエータ装置３００は、以下に説明されるまたは図１１および図１２に示される点を除き、プッシュピンアクチュエータ装置２００と同様の特徴を含む。図１１に示すように、プッシュピンアクチュエータ装置３００は、第２の永久磁石２３２、第４の永久磁石２４０および第２の磁極片２６６を含まなくてよい。プッシュピンアクチュエータ３００のワイヤコイル２５８は、概ね、第１の電機子２２６の第１の表面２３４および第２の表面２３６の間の距離以上の厚みまたは高さを画定することができる。プッシュピンアクチュエータ装置３００は、第１の収縮バネ３０２および第２の収縮バネ３０４を含む。第１の収縮バネ３０２は、第１の電機子２２６の第２の表面２３６と第１のプッシュピン２４６との間に配置される。第２の収縮バネ３０４は、第２の電機子２２８の第２の表面２４４と第２のプッシュピン２５０との間に配置される。
【００５４】
プッシュピンアクチュエータ３００の動作は、以下に説明されるまたは図１１および図１２に示される点を除き、上記したプッシュピンアクチュエータ２００の動作と同様であってよい。動作中、プッシュピンアクチュエータ３００は、電流をワイヤコイル５２８に、第１の方向２８１または第２の方向２８３のいずれかへ印加することにより、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を第１の電機子位置から第２の電機子へ作動することができる。第１の電機子２２６の第１の電機子位置から第２の電機子位置への作動中、第１の収縮バネ３０２は、圧縮されることができる。同様に、第２の電機子２２８の第１の電機子位置から第２の電機子位置への作動中、第２の収縮バネ２０４は、圧縮されることができる。第１の収縮バネ３０２および第２の収縮バネ３０４の圧縮は、それぞれの方向へワイヤコイル２５８に印加される電流を必要とし、第１のプッシュピン２４６または第２のプッシュピン２５０がプッシュピン本体２１６から延びたままで維持させることができる。一旦電流がワイヤコイル２５８から除去されると、第１の収縮バネ３０２および第２の収縮バネ３０４は、第１の電機子２２６および第２の電機子２２８を第１の電機子位置へ戻すことができる（これにより、第１のプッシュピン２４６および第２のプッシュピン２５０をプッシュピン本体２１６内へ後退させる）。
【００５５】
図１３および図１４は、本発明の他の実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置４００を示す。プッシュピンアクチュエータ装置４００は、以下で説明するまたは図１３および図１４に示されるものを除き、プッシュピンアクチュエータ２００と同様の特徴を含む。図１４に示すように、プッシュピンアクチュエータ装置４００は、第２の永久磁石２３２、第４の永久磁石２４０および第２の磁極片２６６を含まなくてよい。プッシュピンアクチュエータ装置４００のワイヤコイル２５８は、概ね、第１の電機子２２６の第１の表面２３４および第２の表面２３６の間の距離以上である厚みまたは高さを画定してよい。プッシュピンアクチュエータ装置４００は、第１の伸張バネ４０２および第２の伸張バネ４０４を含む。第１の伸張バネ４０２は、第１の電機子２２６により画定される第１の電機子空隙４０６内に配置される。第２の伸張バネ４０４は、第２の電機子２２８により画定される第２の電機子空空隙４０８内に配置される。
【００５６】
プッシュピンアクチュエータ４００の動作は、以下に説明するまたは図１３および図１４に示されるものを除き、上記したプッシュピンアクチュエータ２００の動作と同じである。ワイヤコイル２５８に電流を印加せずに、第１の永久磁石２３０および第１の電機子２２６の間の引き付け力は、第１の伸張バネ４０２により第１の電機子２２６に反対方向へ（すなわち、第２の電機子位置へ向けて）作用する力より大きい。同様に、第３の永久磁石２３８および第２の電機子２２８の間の引き付け力は、第２の伸張バネ４０４により第２の電機子２２８に反対方向へ（すなわち、第２の電機子位置へ向けて）作用する力より大きい。一旦、ワイヤコイル２５８に所望の方向（すなわち、第１の方向２８１または第２の方向２８３のいずれか）へ電流が印加されると、第１の永久磁石２３０および第１の電機子２２６の間、または第３の永久磁石２３８および第２の電機子２２８の間の引き付け力は、抑えることができる。一旦、第１の永久磁石２３０および第１の電機子２２６の間、または第３の永久磁石２３８および第２の電機子２２８の間のいずれかの引き付け力が抑えられると、それぞれの伸張バネ４０２または４０４は、第１の電機子２２６または第２の電機子２２８のいずれかを、第１の電機子位置から第２の電機子位置へ作動させる。第１の電機子２２６または第２の電機子２２８のいずれかが第２の電機子位置にある時点で、ワイヤコイル２５８から電流が除去された場合、第１の伸張バネ４０２および第２の伸張バネ４０４により提供される伸張力により、第１の電機子２２６または第２の電機子２２８は、第２の電機子位置に留まることができる。こうして、プッシュピンアクチュエータ装置４００は、第１の電機子２２６または第２の電機子２２８のいずれかを第１の電機子位置から第２の電機子位置へ作動するのに引き続き、ワイヤコイル２５８への継続的な電流の印加を要求しなくてよい。その一方で、この伸張力は、カムプロファイル交換システムにおいて、カムシャフト（図示せず）を必要とし、第１の電機子および第２の電機子を第２の電機子位置から第１の電機子位置へと、手動で作動し戻す。
【００５７】
図１５は、本発明のさらに他の実施形態に係るプッシュピンアクチュエータ装置５００を示す。プッシュピンアクチュエータ装置５００は、以下に説明するまたは図１５に示されるものを除き、プッシュピンアクチュエータ２００と同様の特徴を含む。図１５に示すように、プッシュピンアクチュエータ装置５００は、第１の連結ロッド２４８、第２の連結ロッド２５２、第１の磁極片２６４および第２の磁極片２６６を含まなくてよい。プッシュピンアクチュエータ装置５００のワイヤコイル２５８は、概ね、第１の電機子２２６の第１の表面２３４および第２の表面２３６の間の距離以上の厚みまたは高さを画定する。第１の電機子２２６は、第１のプッシュピン２４６に直接連結され、第２の電機子２２８は、第２のプッシュピン２５０に直接連結される。プッシュピンアクチュエータ装置５００が、第１の磁極片２６４または第２の磁極片２６６無しに、より高い側の負荷効果およびより低い出力する力を発生させる点を除き、プッシュピンアクチュエータ装置５００の動作は、上記したプッシュピンアクチュエータ装置２００の動作と同じである。
【００５８】
プッシュピンアクチュエータ装置２００、３００、４００および５００が、カムプロファイル交換システムに関して説明されたが、プッシュピンアクチュエータ装置２００、３００、４００および５００の技術および特性は、第１のプッシュピンおよび第２のプッシュピンの独立した作動を要求する他のシステムにも適用してよいことが理解されるべきである。
【００５９】
本明細書の実施形態の範囲内で、明細書が明瞭および簡潔に書かれるよう説明したが、実施形態は、本発明から離れることなく、多様に組み合わせまたは分離されてよいことが意図され、理解されるべきである。例えば、ここで説明された全ての好適な特徴は、ここで説明される発明の全ての態様に適用可能であることが理解されるであろう。
【００６０】
こうして、本発明が、特定の実施形態および例に関連して説明されたが、本発明は、必ずしもそのように限定されず、多数の他の実施形態、例、使用、実施形態、例および使用からの修正および発展は、ここに添付される請求の範囲に含まれることを意図する。ここで引用される各特許および刊行物は、あたかもこうした各特許または刊行物がここに参照により個別に組み込まれたように、参照により組み込まれる。
【００６１】
本発明の多様な特徴および利点は、以下の請求の範囲に記載される。
【図１】
2016105682.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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【選択図】図３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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