CN101883942A - 电磁阀的电磁致动单元及用于制造这种致动单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压换向阀的电磁致动单元(01)，所述电磁致动单元(01)具有衔铁(18)和磁极铁芯(14)，所述衔铁(18)在衔铁腔(17)内部轴向能推移地布置以及所述磁极铁芯(14)布置在接纳部(15)中并且在所述衔铁(18)的运动方向上对衔铁腔(17)进行限界。所述电磁致动单元的长处在于，所述衔铁(18)的几何形状用于对所述电磁致动单元(01)的特征线进行配合。

Description

电磁阀的电磁致动单元及用于制造这种致动单元的方法
技术领域
本发明涉及一种电磁阀的电磁致动单元，所述电磁阀尤其是指液压换向阀，所述致动单元具有衔铁和磁极铁芯，所述衔铁在衔铁腔之中轴向能推移地布置并且所述磁极铁芯布置在接纳部中并在所述衔铁的运动方向上对衔铁腔进行限界。
背景技术
这种换向阀例如应用在内燃机中用于控制液压式凸轮轴调整器。在现有技术中已对液压式凸轮轴调整器作了充分说明，因而在这里可不再深入阐述。换向阀由电磁致动单元及阀部段组成。该阀部段表现为换向阀的液压部段，其中，在该阀部段上构造有至少一个输入接口、至少一个工作接口以及油箱接口。借助于电磁致动单元能够将阀部段的确定的接口互相液压地连接起来并因而能够使压力介质流转向。
为采用换向阀来控制凸轮轴调整器，换向阀通常构造为三位四通比例式换向阀或二位四通比例式换向阀。具有二位四通比例式换向阀的凸轮轴调整器例如由DE 102 11 467 A1公知。
在DE 10 2005 048 732 A1中描述了一种液压换向阀的电磁致动单元，该电磁致动单元具有在衔铁腔中轴向能推移地布置的衔铁以及磁极铁芯。电磁致动单元包括至少一个排流通道，该排流通道既与衔铁腔相连通，又与该致动单元的外部相连通。衔铁腔中的机油能够通过该排流通道从所述致动单元中导出，由此能够实现在衔铁腔中的清洗功能。
对于比例式阀磁体而言，最为重要的是，磁体的特征线必须要与各现有边界条件相配合。为了使得对阀部段中的通流量及通流时间进行精确的控制，电磁致动单元的特征线应在整个阀行程上具有尽可能恒定的磁力分布。在现有技术中，使特征线与这种所希望的分布相配合是通过更改磁极铁芯几何形状的方式得以实现的。为此，以惯常的改型技术制造的磁极铁芯必须要接受高成本的额外加工。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供如下电磁致动单元，在该电磁致动单元中，不需要为了对致动单元的特征线进行配合而对磁极铁芯进行额外加工。而特征线配合过程应通过更简单地实施的结构性措施就可行了。尽管进行了所期望的特征线配合，但所述电磁致动单元应能以合理的成本来制成。
根据所附权利要求1所述的电磁致动单元以及根据所附权利要求11所述的用于制造所述电磁致动单元的方法用作根据本发明任务的解决方案。根据本发明的电磁致动单元的长处在于，对衔铁的几何形状进行结构性改变，以便对磁致动单元的特征线进行配合。
在根据本发明的解决方案中通过衔铁的几何形状而实现的特征线影响方案是极为有利的。因为衔铁总要通过切削加工，通常通过例如借助于数控车床(CNC-Maschine)的车削来进行制造，所以各所需的几何形状的改变就已能整合到在制造衔铁期间执行的数控程序中。这不会导致加工时间的明显延长。磁极铁芯迄今为止所需的高成本再加工就可以取消。因而磁极铁芯可完全用改型技术进行制造，这与常规的用于特征线配合的制造方法相比，节约了大量时间与成本。
首先必须对衔铁的与致动单元的各应用目的相配合的几何形状加以计算。计算模型对技术人员而言是已知的，通过所述计算模型能够反映出电磁致动单元特征线分布与传导磁通的构件的几何形状之间的依赖关系。替代至今为止在磁极铁芯上的常见形状改变，这时根据本发明地选择如下磁极铁芯形状，从而使磁极铁芯在其用改型技术制造之后不再需要实施切削式的再加工，取而代之的是，使衔铁的几何形状进行配合。
在有利的实施方式中，衔铁在其朝向磁极铁芯的端部上具有环绕的锯齿形凹陷部。其他的实施方式采用如下的衔铁，该衔铁在其朝向磁极铁芯的端部上设有环绕的V形凹陷部。这样的衔铁也已证实是有利的，所述衔铁在其朝向磁极铁芯的端部上具有环绕的圆弧形凹陷部。然而，不应对衔铁的上述实施方式进行限制。衔铁的其他构造方案是完全可以考虑的。相对于常规的衔铁形状，出于影响特征线的原因而使之配合的几何形状一般可以通过切削加工进行制造。然而，可以考虑的是，在改动的实施方式中同样通过改型来制造衔铁。
按照尤其优选的实施方式，电磁致动单元用于控制内燃机凸轮轴调整器的液压换向阀。在其他有利实施方式中，电磁致动单元也可以用于控制在内燃机中的可调控的阀间隙补偿件。这样的可调控的阀间隙补偿件例如为可调控的杯型挺杆、可调控的滚轮挺杆或可调控的气门摇臂(Schlepphebel)。在此，已证实有利的是，将电磁致动单元布置在内燃机的汽缸头上。
电磁致动单元可以优选用于控制三位四通换向阀、二位四通换向阀或二位三通换向阀。此外，有利的是，将电磁致动单元实施为比例式阀磁体并且用于控制比例式换向阀。
附图说明
在参考附图的情况下，由对本发明的优选实施方式的下列说明获得本发明的其他优点、细节以及改进方案。其中：
图1在纵剖图中示出具有根据本发明的电磁致动单元的液压式三位四通换向阀；
图2示出应用于根据本发明的电磁致动单元中的衔铁的第一实施方式的部分视图；
图3示出应用于根据本发明的电磁致动单元中的衔铁的第二实施方式的部分视图；
图4示出应用于根据本发明的电磁致动单元中的衔铁的第三实施方式的部分视图；
图5在纵剖图中示出具有根据本发明电磁致动单元的液压式二位三通换向阀。
具体实施方式
图1在纵剖图中示出具有根据本发明的电磁致动单元的液压式三位四通换向阀。这种换向阀的优选应用情况是对液压式凸轮轴调整器的位置进行调节。
液压换向阀由电磁致动单元01和阀部段02组成。阀部段02由阀壳体04和控制活塞05组合而成。阀壳体04具有一个输入接口P、两个工作接口A和B以及一个输出接口T。控制活塞05以能轴向推移的方式布置在阀壳体04的内部。通过将控制活塞05相对于阀壳体04适当进行定位，工作接口A和B中的每一个就能够要么与输入接口P相连接，要么与输出接口T相连接。工作接口A、B通过压力介质管路(未示出)与凸轮轴调整器(未示出)的压力室保持液压连接。通过将控制活塞05在阀壳体04的内部相应进行定位，能够选择性地将压力介质输送给凸轮轴调整器的各个压力室或者从该各个压力室中导出，并且进而凸轮轴相对于曲柄轴的相位就得以调整。
电磁致动单元01以相对于阀部段02在轴向上错开的方式布置。优选采用比例式阀磁体作为电磁致动单元01。电磁致动单元01具有布置在壳体07内部的线圈体08。线圈体08承载有由多圈线材绕组组成的线圈09并且至少局部地由非磁化的材料制成的线圈包封部10所包围。在线圈体08上布置有磁轭11。衔铁引导管13在径向上延伸至磁轭11。另外，电磁致动单元02具有磁极铁芯14，磁极铁芯14借助接纳部15固定在壳体07上。
衔铁引导管13与磁极铁芯14对衔铁腔17进行限界，在衔铁腔17中布置有能轴向推移的衔铁18。通过修改衔铁18的几何形状，电磁致动单元01的特征线能够与各种要求相配合。必须对衔铁18的对于具体应用情况所需要的几何形状进行计算。影响特征线的可行性主要对于采用比例式阀磁体的电磁致动单元01是具有重要意义的。在这种情况下，应当确保：特征线在整个阀行程上具有尽可能直线式的、连续的分布。
从图2、3和4中可获知衔铁18不同实施方式的示例。在图2中示出的实施方式中，衔铁18在其朝向磁极铁芯14的端部上具有环绕的锯齿形凹陷部20。在图3中示出的实施方式的长处在于，衔铁在其朝向磁极铁芯14的端部上具有环绕的V形凹陷部21。在图4中示出的实施方式中，衔铁18在其朝向磁极铁芯14的端部上设有环绕的圆弧形凹陷部22。为使衔铁几何形状与各要求相配合而必需的几何形状改变过程能够整合到用于制造衔铁的数控程序中，从而就不需要额外的加工步骤。
推杆24与衔铁18相连接。推杆24延伸穿过构造在磁极铁芯14上的开口。推杆24的一端贴靠在阀部段02的控制活塞05上。在所述开口中可设置滑动轴承25，以便将在该部位上的摩擦损耗最小化。
在内燃机运行期间，通过对线圈09馈电，在电磁致动单元01内部生成磁场。在此，磁极铁芯14、壳体07、磁轭11和衔铁18用作流道(Flusspfad)，所述流道通过衔铁18与磁极铁芯14之间的气隙而变得完整。在此，朝磁极铁芯14方向上的磁力作用于衔铁18，所述磁力依赖于对线圈09的馈电。通过对作用于衔铁18的磁力与由弹簧26作用于控制活塞05的弹力进行平衡，能够将衔铁18进而还有控制活塞05在两个终位置之间的任意位置中进行定位。
图5在纵剖图中示出具有根据本发明电磁致动单元的液压式二位三通换向阀的纵剖图。二位三通换向阀优选用于对可调控的阀间隙补偿件进行控制，所述可调控的阀间隙补偿件例如有可调控的杯型挺杆、可调控的滚轮挺杆或可调控的气门摇臂。
液压式二位三通换向阀又由电磁致动单元01与阀部段02组成。阀部段02包括阀壳体04。在阀壳体之中布置有关闭器29和密封体30。阀壳体04具有输入接口P、工作接口A以及输出接口T。工作接口A通过压力介质管路(未示出)与待调控的阀间隙补偿件(未示出)保持液压连接。
电磁致动单元01以相对于阀部段02在轴向上错开的方式布置。优选采用比例式阀磁体作为电磁致动单元01。电磁致动单元01又包括壳体07、线圈09以及磁轭11。衔铁引导管13在径向上延伸至磁轭11。此外，电磁致动单元01具有磁极铁芯14与衔铁18，所述磁极铁芯14固定在壳体07上。
如已在图1中描述的那样，在该实施方式中，衔铁18的几何形状也可以被修改，以便由此使电磁致动单元01的特征线与各要求相配合。衔铁18与阀部段02的关闭器29保持连接。在运行中，仅存在两个阀状态，也就是“打开”与“关闭”。这意味着，要么切换为完全的压力，要么切换为完全没有压力。
附图标记列表
01 电磁致动单元
02 阀部段
03 -
04 阀壳体
05 控制活塞
06 -
07 壳体
08 线圈体
09 线圈
10 线圈包封部
11 磁轭
12 -
13 衔铁引导管
14 磁极铁芯
15 接纳部
17 衔铁腔
18 衔铁
20 锯齿形凹陷部
21 V形凹陷部
22 圆弧形凹陷部
24 推杆
25 滑动轴承
26 弹簧
29 关闭器
30 密封体
A、B  工作接口
P     输入接口
T     输出接口

Claims (11)

1.电磁阀的电磁的致动单元(01)，所述电磁的致动单元(01)具有衔铁(18)和磁极铁芯(14)，所述衔铁(18)在衔铁腔(17)内部轴向能推移地布置，所述磁极铁芯(14)布置在接纳部(15)中并且在所述衔铁(18)的运动方向上对所述衔铁腔(17)进行限界，其特征在于，以如下方式来选择所述衔铁(18)的几何形状，即，由此所述电磁的致动单元(01)的力-行程-特征线的非线性得以降低。
2.根据权利要求1所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述衔铁(18)在所述衔铁(18)的朝向所述磁极铁芯(14)的端部上具有环绕的锯齿形凹陷部(20)。
3.根据权利要求1所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述衔铁(18)在所述衔铁(18)的朝向所述磁极铁芯(14)的端部上具有环绕的V形凹陷部(21)。
4.根据权利要求1所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述衔铁(18)在所述衔铁(18)的朝向所述磁极铁芯(14)的端部上具有环绕的圆弧形凹陷部(22)。
5.根据权利要求1至4之一所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述电磁的致动单元(01)是液压换向阀的部件，尤其是内燃机凸轮轴调整器的部件。
6.根据权利要求1至4之一所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述电磁的致动单元(01)是用于对内燃机中能调控的阀间隙补偿件进行控制的电磁阀的部件。
7.根据权利要求6所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述能调控的阀间隙补偿件是能调控的杯型挺杆、能调控的滚轮挺杆或能调控的气门摇臂。
8.根据权利要求1至7之一所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述电磁的致动单元(01)是三位四通换向阀的、二位四通换向阀的或二位三通换向阀的部件。
9.根据权利要求5至8之一所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述电磁的致动单元(01)布置在内燃机的汽缸头上。
10.根据权利要求1至9之一所述的电磁的致动单元(01)，其特征在于，所述电磁的致动单元(01)包括比例式阀磁体，并且所述电磁的致动单元(01)是比例式换向阀的部件。
11.用于制造液压式换向阀的电磁的致动单元(01)的方法，所述电磁的致动单元(01)具有衔铁(18)和磁极铁芯(14)，所述衔铁(18)在衔铁腔(17)之中轴向能推移地布置，所述磁极铁芯(14)布置在接纳部(15)中并且在所述衔铁(18)的运动方向上对所述衔铁腔(17)进行限界，所述方法包括下列步骤：
-定下所述电磁的致动单元(01)的所希望的力-行程-特征线；
-确定所述衔铁(18)的几何形状，所述几何形状与所述致动单元(01)的其他磁性地起作用的构件一起导致所定下的特征线；
-按之前所确定的几何形状制造所述衔铁(18)；
-组装所述电磁的致动单元(01)。
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