CN101029695A - 可快速响应的电磁促动器 - Google Patents

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Abstract

一种电磁促动器，包括筒形线圈(31)、布置在筒形线圈内的定子芯(18)、连接在定子芯一轴向端的板(33)和面向定子芯另一轴向端定位的电枢(13)。当激励线圈时，电枢(13)克服布置在定子芯(18)内部空间(181)中的弹簧(19)的推压力被吸向定子芯(18)。凹部(331，182)形成在板(33)和/或定子芯(18)上，以抑制流经的磁通量，从而减少磁通量的泄漏。线圈(31)产生的磁通量被有效地利用以驱动电枢，从而缩短促动器的响应时间。换句话说，在线圈(31)激励时可快速驱动电枢(13)。

Description

可快速响应的电磁促动器
技术领域
本发明涉及这样一种电磁促动器，其具有通过电磁力驱动的电枢。
背景技术
在具有用于存储压力油的蓄压器(accumulator)的喷油系统中，当内燃机例如柴油机减速时，蓄压器中的压力油通过减压阀释放并流回油箱中。蓄压器中压力油的压力通过这种方式降到预定值。减压阀包括线圈，该线圈产生电磁力吸引被推压的电枢，从而打开通道释放压力油。这种类型的电磁促动器的一个实例在JP-A-2001-182638中公开。
蓄压器中的压力必须通过电磁促动器来快速降低。换句话说，电磁促动器必须快速响应减速信号。通常需要提高喷油系统之外的其他系统中所使用的电磁促动器的响应速度。
发明内容
鉴于上述问题提出本发明，本发明的目的是提供一种改进的电磁促动器，其可快速响应于所提供的信号。
本发明的电磁促动器包括在激励时产生磁通量的筒形线圈、布置在筒形线圈内部空间中的筒形定子芯、面对线圈一轴向端的板和面对线圈另一轴向端的电枢。当线圈激励时，电枢克服布置在定子芯内部空间中的弹簧的推压力被吸向定子芯，从而通过连接在电枢上的阀杆来打开阀通道。
该板包括用于抑制所流经的磁通量的凹部。通过减少磁通量的泄漏，可有效地利用磁通量以朝定子芯吸引电枢。因此，在激励线圈时，电枢可被快速吸向定子芯。换句话说，改善(缩短)了促动器的响应时间。该电磁促动器在作为例如共轨型喷射系统中的减压阀的促动器时特别有利。
凹部可形成在定子芯面向板的一轴向端上，或同时形成在定子芯和板上。该凹部可形成为穿过板整个厚度的通孔。板和定子芯可一体形成，凹部可形成在板的中心部分。优选地，使凹部的直径在0.6×di2到0.9×Di2的范围内，其中di2是定子芯内部空间的内径，Di2是定子芯的外径。通过将凹部直径设定在该范围内，可确保改善响应时间。优选地，凹部的深度大于电枢和定子芯之间的空气间隙，其中该空气间隙在电枢被吸向定子芯时形成，以确保响应时间的改善。
根据本发明，凹部形成在定子芯和/或板上，以减少磁通量的泄漏以及有效地利用磁通量。电磁促动器的响应时间可改善。通过理解下面结合附图的优选实施例的说明，可以更容易地看出本发明的其他目的和特征。
附图说明
图1是表示具有存储压力油用的蓄压器的喷油系统整个结构的方框图；
图2是表示根据本发明第一实施例的喷油系统中使用的减压阀的剖视图；
图3是表示在组装到蓄压器之前减压阀各个部件的剖视图；
图4是表示连接到蓄压器上的减压阀的剖视图；
图5是表示减压阀响应时间与形成在线圈单元中的板上的凹部的直径之间关系的图表；以及
图6是表示根据本发明第二实施例的、喷油系统中使用的减压阀的剖视图。
具体实施方式
下面参见图1-5说明本发明的第一实施例。图1所示的喷油系统包括存储高压油的蓄压器1、安装在柴油机各个缸上的喷油器2和将压力油供应到蓄压器1的燃油泵3。燃油从被电子控制单元(称为ECU)电控制的各个喷油器供应到各个缸。
ECU是已知的包括CPU、ROM、RAM和其他部件的微型计算机。喷油系统由存储在ECU中的程序和发送给ECU的各个信号来控制。从传感器发送给ECU的信号包括发动机转速和加速踏板的下压量。
油箱4中的燃油通过供给泵5泵出，并供给燃油泵3，其中该燃油泵将燃油加压为高压油。燃油泵3是已知的、能传输可变量燃油的高压泵。供应到蓄压器1中的燃油量由控制阀7控制，其中该控制阀7受ECU控制。蓄压器1中的油压通过压力传感器6检测。燃油量由控制阀7控制，这样蓄压器中的油压根据发动机的各个工作条件、例如发动机速度和发动机负荷变为预定水平。
蓄压器1的一端通过溢油管8连接在油箱4上，该溢油管通过减压阀9打开或关闭。通过打开溢油管8使蓄压器1中的燃油流回油箱4。ECU根据发动机的操作条件控制减压阀9。例如，当发动机减速时，蓄压器1中的油压降到目标值。
参见图2-4，下面详细说明减压阀9。减压阀9由阀单元10和线圈单元30构成。阀单元10包括由磁性金属制成的筒形阀体12。在阀体12中，第一空间121和第二空间122沿轴向方向连续形成。连接在电枢13上的阀杆11布置在第一空间121中，线圈单元30的筒形线圈31布置在第二空间122中。阀杆11可滑动支承在保持在阀体12第一空间121中的引导管14中。电枢13由磁性金属制成，且通过压配合或焊接连接到阀杆11上。
阀座15通过压配合或桩接固定在阀体12的轴向端。第一空间121通过形成在阀座15中的通孔151而与蓄压器1的内部空间连通。第一空间121还通过形成在引导管14中的通孔141和形成在阀体12中的通孔123而与形成在蓄压器1中的通孔1a连通(如图4所示)。通孔1a连接在溢油管8上。在阀体12的外表面上，形成了与蓄压器1的内螺纹1b(如图3所示)相连的第一外螺纹124、布置有密封元件16的圆周槽125、六边形部分126和与锁紧螺母34相连的第二外螺纹127。
由非磁性金属制成的圆形连接元件17布置在第一空间121和第二空间122之间的边界处。连接元件17通过焊接或钎焊密封地连接在阀体12和定子芯18上，从而第一空间121与第二空间122密封间隔。定子芯18由磁性材料制成，且形成为一端封闭的筒形。定子芯具有用于容纳弹簧19的内部空间181，其中该弹簧用于朝图2所示左侧(沿关闭通孔151的方向)推压电枢13。
线圈单元30由筒形线圈31、连接器32、板33和锁紧螺母34组成。线圈31和板33利用模制树脂整体模制而成，从而利用模制树脂来形成连接器32。板33的外圆周暴露在模制树脂的外侧，模制在连接器32中的端子电连接在线圈31上。定子芯18布置在筒线圈31形成的筒空间中。板33由磁性材料制成且形成圆盘形。板33面向线圈31的一轴向端定位，并接触定子芯18和阀体12的一轴向端。因此，板33以及阀体12、电枢13、定子芯18一起形成了磁路。在板33的中心形成了面向定子芯18的所述一轴向端的凹部331。凹部331抑制从定子芯18流到板33的磁通量。
线圈单元30通过锁紧螺母34连接到阀体12上。锁紧螺母34具有形成有内螺纹341的筒部分342和凸缘343。内螺纹341螺纹连接到形成在阀体12上的第二外螺纹127上，从而线圈单元30连接在阀单元10上。板33的外圆周被锁紧螺母34包围并保持。
参见图3，下面说明将减压阀9连接到蓄压器1上的过程。首先，通过将阀体12的第二外螺纹127螺纹连接在锁紧螺母34的内螺纹341上，将线圈单元30连接在阀单元10上。然后，通过将阀体12的第一外螺纹124螺纹连接在蓄压器1的内螺纹1b上，将组装有线圈单元30的阀单元10连接在蓄压器1上。阀体12的顶表面152牢固地抵靠在蓄压器1的底表面1c上，从而通过螺纹连接产生的轴向力牢固地密封两个表面之间的连接部分。布置在圆周槽125中的密封元件16紧压贴着蓄压器1的内表面1d，从而密封了内表面1d和阀体12的外圆周之间的连接部分。
然后，通过释放锁紧螺母34来调节连接器32相对于蓄压器1的位置。最后，重新牢固地紧固锁紧螺母34。于是就完成连接过程。可以改变上述安装过程的顺序。即可首先将阀单元10连接到蓄压器1上，然后将线圈单元30连接到阀体12上。
下面说明上述减压阀9的操作。通常线圈31没有被激励，且阀杆11利用弹簧19的推压力来关闭阀座15的通孔151。因此溢流管8关闭。当释放加速踏板以使发动机减速时，在ECU的控制下激励线圈31。连接在阀杆11上的电枢13克服弹簧19的推压力被吸向定子芯18，从而从阀座15上提升阀杆11，打开通孔151。蓄压器1中的压力油通过阀座15的通孔151、引导管14的通孔141、阀体12的通孔123、蓄压器1的通孔1a和溢流管8流回油箱4。因此，蓄压器1中的油压降低到目标值。
下面说明在板33上形成凹部331的优点。从定子芯18流到板33的磁通量被凹部331抑制，从而减少磁通量的泄漏。因此，磁通量可有效地流过磁路，从而在激励线圈31时电枢13可被快速吸向定子芯18。换句话说，打开减压阀的响应时间变短。凹部331的深度De(如图2所示)大于电枢13和定子芯18之间的空气间隙G(如图2所示)，其中该空气间隙G在电枢13被吸向定子芯18时形成。通过这种方式，确保响应时间进一步改善。
图5表示减压阀的响应时间与凹部331的直径di1(如图2所示)的关系。为了获得图5所示的测试结果，凹部的深度De设定为0.5mm，内部空间181的直径di2(如图2所示)近似为定子芯18的外径Di2(如图2所示)的一半。在图5中，没有凹部(di1＝0)的样机的响应时间由黑圆圈表示，具有凹部331的本实施例的响应时间由白圆圈表示。
如图5所示，与没有凹部的样机相比，响应时间最多可以改善(缩短)0.25兆秒。还可以看出，当凹部331的直径di1比内部空间181的直径di2大得多时，响应时间改善的少。这是因为在直径di1太大时板33面向定子芯18的区域变得太窄。这导致流过定子芯18和板33之间的磁通量减少，吸力降低。图5所示的测试结果显示出当直径di1设定在0.6×di2到0.9×Di2的范围内时可确保改善响应时间。
下面参见图6说明本发明的第二实施例。在该实施例中，凹部182形成在定子芯18中且面对板33。其他结构和功能与第一实施例相同。从定子芯18到板33的磁通量被凹部182抑制。因此，在磁路中可有效地使用磁通量，减少磁通量的泄漏。因此，能够以与第一实施例相同的方式缩短减压阀的响应时间。
本发明不限于上述实施例，可具有各种变形。例如，凹部可同时形成在板33和定子芯18上且彼此相对。两个凹部331可形成在板33的两个表面上以在板33的厚度方向上对称。凹部331可为穿过板33整个厚度的通孔。虽然在前述实施例中定子芯18和板33单独形成，但是它们也可以一体形成。在这种情况下，形成了一体件，从而筒部分充当定子芯18，凸缘部分充当板33，且凹部形成在凸缘部分的外表面上。
虽然参考上述优选实施例说明了本发明，但是本领域技术人员可以在不超出权利要求限定的本发明范围的情况下进行各种形式和细节的修改。

Claims (10)

1、一种电磁促动器，包括：
在供应电流时产生磁场的筒形线圈(31)；
布置在筒形线圈内的定子芯(18)；
定位在筒形线圈和定子芯一轴向端的板(33)；以及
定位在筒形线圈和定子芯另一轴向端的电枢(13)，该电枢与定子芯(18)和板(33)一起形成磁路，在产生磁场时该电枢被吸向定子芯(18)，其特征在于：
所述定子芯(18)包括用于抑制所流经的磁通量的凹部(182)，该凹部形成在定子芯(18)面对板(33)的一轴向端上。
2、一种电磁促动器，包括：
在供应电流时产生磁场的筒形线圈(31)；
布置在筒形线圈内的定子芯(18)；
定位在筒形线圈和定子芯一轴向端的板(33)；以及
定位在筒形线圈和定子芯另一轴向端的电枢(13)，该电枢与定子芯(18)和板(33)一起形成磁路，在产生磁场时该电枢被吸向定子芯(18)，其特征在于：
所述板(33)包括用于抑制所流经的磁通量的凹部(331)，该凹部形成在板(33)面向定子芯(18)的一表面上。
3、根据权利要求2的电磁促动器，其特征在于：
所述定子芯(18)包括用于抑制所流经的磁通量的另一个凹部，所述另一个凹部形成在定子芯(18)面对板(33)的一轴向端上。
4、根据权利要求2的电磁促动器，其特征在于：
所述板(33)还包括用于抑制所流经的磁通量的另一个凹部，所述另一个凹部与形成在所述一表面上的凹部(331)相对称地、形成在所述板的另一个表面上。
5、根据权利要求2的电磁促动器，其特征在于：
该凹部形成在板(33)中且穿过板的整个厚度。
6、根据权利要求1的电磁促动器，其特征在于：
所述凹部(182)的深度(De)大于电枢(13)和定子芯(18)之间的空气间隙(G)，其中该空气间隙在电枢被吸向定子芯时形成。
7、根据权利要求2的电磁促动器，其特征在于：
所述凹部(331)的深度(De)大于电枢(13)和定子芯(18)之间的空气间隙(G)，其中该空气间隙在电枢被吸向定子芯时形成。
8、根据权利要求1的电磁促动器，其特征在于：
在布置在定子芯中的内部空间(181)中的推压弹簧(19)作用下，所述电枢(13)沿远离定子芯(18)的方向被推压；以及
所述凹部(182)的直径(di1)在0.6×di2到0.9×Di2的范围内，其中di2是在定子芯(18)中形成的内部空间(181)的内径，Di2是定子芯(18)的外径。
9、根据权利要求2的电磁促动器，其特征在于：
在布置在定子芯中的内部空间(181)中的推压弹簧(19)作用下，所述电枢(13)沿远离定子芯(18)的方向被推压；以及
所述凹部(331)的直径(di1)在0.6×di2到0.9×Di2的范围内，其中di2是在定子芯(18)中形成的内部空间(181)的内径，Di2是定子芯(18)的外径。
10、一种电磁促动器，包括：
在供应电流时产生磁场的筒形线圈(31)；
定子芯(18)，其具有筒部分和连接在筒部分一轴向端的凸缘，该凸缘的直径大于筒部分的直径，该筒部分布置在筒形线圈(31)中，该凸缘面向该筒形线圈的一轴向端定位；以及
定位在筒形线圈(31)和定子芯另一轴向端的电枢(13)，该电枢与定子芯(18)一起形成磁路，在产生磁场时该电枢被吸向定子芯，其特征在于：
该凸缘包括用于抑制所流经的磁通量的凹部，该凹部形成在所述凸缘的中心部分。
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