CN102239531B - 电磁促动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有铁芯单元(10)的电磁促动装置，该铁芯单元(10)具有一个线圈装置(18)，该铁芯单元(10)设计用于作为对所述线圈装置通电的响应与相对该铁芯单元(10；22)可移动导引的衔铁装置共同作用，其中，所述用于与所述衔铁装置的多个在空间上彼此间隔的顶杆单元(20、22)共同作用的所述铁芯单元设计成，使得作为对所述线圈装置的线圈通电的响应与所述多个顶杆单元进行电磁交互作用。

Description

电磁促动装置

本发明涉及一种带有铁芯单元的电磁促动装置，该铁芯单元具有线圈装置并且设计用于作为对所述线圈装置通电的响应与相对所述铁芯单元可移动导引的衔铁装置共同作用。

这种装置在现有技术中是公知的，其通常在内燃机中为了调节目的用作双稳态的执行机构，例如用于调节凸轮轴，并且具有两或多个顶杆单元，这些顶杆单元(同向或反向地同步或彼此无关地)通过线圈装置的通电而移动，以实现想要的调节目的。

然而，正是在内燃机空间狭窄的安装关系中要求紧凑地构造带有多个顶杆单元的促动装置，其中，由现有技术中已知的方法可知，分别具有一个铁芯、线圈和顶杆单元的两个或多个彼此相邻布置的单促动器通常不能合适地定位。申请人的德国专利申请10 2007 028 600相应记载了将相邻的各单促动器尽可能紧凑并且节省空间地布置的方式，也为了实现两个顶杆单元之间(由于应用造成的)间隔。

在以这种方式可以提高形成类型的技术的紧凑性时，存在(尤其考虑到大批量生产或大规模生产)由零件和制造引起的花费的固有问题。

因此，本发明所要解决的技术问题是，这样地改进带有具有线圈装置的铁芯单元的、形成类型的电磁促动装置，该铁芯单元设计用于与作用在至少两个顶杆单元上的衔铁装置共同作用，使得不仅在紧凑布置方面(首先在两个顶杆单元之间可实现最小的距离方面)能得到改善，而且这种装置还在所需的部件和构件以及制造花费方面得到了优化。

该技术问题通过具有独立权利要求特征的电磁促动装置解决；本发明有利的扩展方案记载在各从属权利要求中。

根据按本发明的有利方式，铁芯单元设计成，使得该铁芯单元可以与多个空间上相互间隔的顶杆单元共同作用，其中，铁芯单元配有(优选仅一个)线圈或线圈单元(线圈体)，然后，作为对线圈通电的响应，多个顶杆单元被移动。

在此，在一种优选的扩展方案的范围内，至少这样一体式构造铁芯单元，使得设计用于与至少两个顶杆单元共同作用的支脚区域(支脚对区域)一体地构造。在此，根据一种优选的实施形式，铁芯单元设计成轭形或U形，并且该设计构造的自由前端面或后端面设计用于与顶杆单元共同作用。

在此，几何形状的实现既不局限于二维空间结构，也不局限于只设置两个自由支脚：而在本发明另一种优选的扩展方案的范围内，铁芯单元设计成复合的U形、E形或H形，或各支脚在空间(三维空间)上这样相对扭转，使得这些支脚与铁芯单元的连接部段不在同一平面内；然后，所有这些几何形状的变型方案能根据按本发明的电磁促动装置的相应安装前提和/或目的调整，其中，尤其有利的是，为了共同作用，衔铁装置的顶杆单元面对各支脚或所述支脚的各自由端面。

根据本发明优选的扩展方案，线圈装置具有至少一个绕铁芯单元的一个区段延伸的线圈；当原则上该线圈的位置或布置是任意的，并且可以与磁性和/或空间的情况相关地制作，按照扩展方案可以将该线圈设置在铁芯单元的自由支脚之间的中央和/或连接区域中。

根据一种扩展方案也有利的是，至少一个顶杆单元，尤其在与铁芯单元接合和/或作用的区域内设有永磁装置，以便例如能够实现双稳态的效果。

按照扩展方案还规定，这样设计这种永磁装置，使得能够以期望的方式实现多个顶杆单元期望的(必要时同步的)运动特性：因此例如永磁装置关于U形的铁芯单元的端部极性相同地布置在对置的顶杆单元上导致挺杆在铁芯单元上的(单个)线圈通电时反向运动；反之，永磁单元磁极相反的布置使得顶杆单元能够同向地运动。

也可以在本发明的扩展设计的范围内规定，尤其在顶杆单元具有永磁单元的情况下，铁芯单元额外地这样配设有磁性作用的导磁装置(Flussleitmittel)，使得顶杆单元之间相互磁脱耦，因此防止，至少是降低了彼此间的磁力影响。

在本发明的范围内有利并且恰当的是，将线圈装置所需的线圈数量减至最少(理想地减至1)，然而本发明并不局限于此，而是可以在优选的扩展方案中额外地设置线圈和/或绕组，例如为了通过针对性的叠加和/或抑制由线圈或绕组产生的磁场在整体上并且相互影响这些顶杆单元的运动特性，此外按照一种扩展方案，例如一个额外的绕组(位于已经存在的线圈或所属的线圈体之上)适合用于检测例如顶杆单元由感应产生的并且可检测的运动状态和开关状态，并且能够进行进一步的评估。

尤其有利的是，按本发明的装置设计成双稳态的促动器，即，这样设计至少一个顶杆单元，使得该顶杆单元在运动状态和开关状态的两个终端位置具有不通电的稳定状态。因此，本发明以特别的方式适合例如在汽车和汽车内燃机区域内有限的安装尺寸和周围环境，但本发明并不限于该使用目的。

由优选实施例的以下说明以及根据附图得出本发明的其它优点、特点和细节。在附图中：

图1是按本发明第一种优选的实施形式的电磁促动装置的原理示意图；

图2是用于物理实现图1的实施例的例子的立体图；

图3至图5是将作为线圈装置的单个线圈放置在U形构造的铁芯单元的位置上的各种变型方案；

图6、图7是带有多个在U形弯曲的铁芯元件上的线圈的、作为本发明变型方案的其它实施形式；

图8是本发明具有多个线圈和E形铁芯元件的另一种变型方案；

图9、图10是用于说明按图1、图2的装置与设置在顶杆单元上的永磁体共同作用的示意图；

图11是作为带有双H形铁芯单元的实施形式的、本发明的另一种变型方案；

图12至14是本发明带有铁芯单元三维布置的支脚端的其它变型方案；

图15至18是本发明另一种变型方案，带有设置在一对位于顶杆单元上的永磁体之间并用于去除相互(永)磁耦合影响的导磁元件。

图1的原理简图，也对比图2的三维空间图，示出按本发明第一种实施形式的基本原理：带有一个自由支脚端12、14的、U形弯曲的铁芯元件10在中间的连接区域16内具有(固定在未示出线圈支架上的)线圈单元18，该线圈单元以已知的方式通电。

作为对通电的响应，铁芯单元10与一对作为衔铁装置的顶杆单元20、22电磁地共同作用，该顶杆单元20、22分别沿铁芯单元所属的支脚段的轴向定向，并且与支脚端12或14轴向相对。

顶杆单元20或22在指向铁芯单元10的端部区域内分别具有一个永磁体单元24或26，该永磁体单元根据由线圈单元16通电产生的电磁场的极性吸引或排斥地作用，并且相应地(以未进一步示出的方式)使可移动支承的顶杆单元20或22沿轴向移动，以在顶杆单元20或22与永磁体单元24或26背对的端部处实现预先给定的(双稳态的)调节目的，例如与内燃机的凸轮轴调节装置的恰当调节对象共同作用或类似应用。

如图2所示，在图1原理性示出的实施例的物理实现中，以这种方法产生特别紧凑和有效的结构，即，易于简单并且需要少部件花费的弓形结构，该弓形结构可以以简单的方式相对各调节对象恰当地设置。尤其是图1中示例示出的壳体23不仅可以容纳铁芯单元和线圈单元10，而且额外地设计用于导引一对顶杆单元。

图3至6示出了图1所示的基本实施例的变形方案；因此可以根据线圈单元18的定位(图3、4)和/或线圈单元18尺寸(在图5中较大的绕组)例如这样恰当地影响沿铁芯单元或与多个顶杆单元共同作用的磁场线路，使得应当有针对性地产生力或运动不对称。

图6、7通过多个线圈17、18、19和/或(必要时在共同线圈支架上的)绕组的实现方案，一方面提供这种可能，即，通过各个线圈的叠加、相反极性或相同极性的控制导致针对性的磁场变化，以便能够尽可能根据具体情况作出响应。此外，例如为了在电路设计技术上(用于接接在前面的控制装置)代替线圈的变极，一个线圈支架也可以支承两个绕组18、18a(图7)，以便之后根据选择给各自的导线对通电并因此只给一部分线圈通电。也可能使用未主动通电的第二线圈或绕组来检测相关促动装置的开关状态：因此顶杆单元在其相对铁芯单元的运动中，例如通过设置在端侧的永磁体单元感应出相应的电压，该电压然后为检测和其它处理施加在附加线圈的两极上。

图8示出了另一种变型方案；在此，铁芯单元30设计成(带有分别设置在三个支脚的中间区域内的线圈单元42、44的E形)，使得总共三个面对各支脚端46、48、50的(未示出的)挺杆可以通过改变线圈42、44的连接或通电分别单独运动并相对彼此错位。

该原理几乎可任意扩展；例如在图11、12中所示，铁芯单元32也可以恰当地相对置地配备支脚，因此形成了图11中示意性示出的双H形；仅示意示出了自由支脚46、48、50与其它的自由支脚52、54、56相对置；在此也仅示意示出了相应所属的、可移动的顶杆单元(未示出)的永磁体的布置。

例如图9、10(相应于图1的基本实施例)所示，可以根据永磁体的定位或布置产生期望的运动特性：图9示出了极化的永磁体24或26如何分别沿相同的方向面对自由支脚12、14；因此，在用箭头60示意性表示的磁场走向中对顶杆单元20产生向下的运动，对顶杆单元22产生指向上的运动。如果反之(参见图10)，永磁体26极性反转，则在箭头60走向相同时产生一同向下的运动。

由图12至14和其中概略示出的实施形式可知，也可以三维地布置，并且被本发明包括在内，即，各自由支脚不必彼此(或与铁芯单元的连接部段)位于同一个平面内：因此，图12、13的实施例表示，虽然铁芯单元仅示意性地示出为H形，但在物理实现中(图12)，壳体36的自由支脚相互形成一个锐角和非180度的角。

反之，图14的布置示出了顶杆单元呈平行六面体的几何形状，其中，各自由支脚通过连接元件70、72以矩形边框的形式连接，并且然后在该框架的纵向区段上设置线圈单元74。

现在根据图15至18描述，额外嵌入的、导盘形式的导磁元件80如何通过各永磁体封闭(永久)磁回路，使得各永磁体彼此脱耦并因此防止相互影响。

如在图17中所示的那样，一旦给一个线圈通电，(见右边区域)就产生了对永磁回路的反作用力，因此，削弱、抵消了永久磁场，甚至推开所属的顶杆单元。

这种导磁元件使得通过脱耦或防止相互影响能够有力地减小了尤其是本发明的开关循环或节拍循环。

Claims (10)

1.一种带有铁芯单元(10；30；22)的电磁促动装置，该铁芯单元具有线圈装置(18；42、44；74)并且设计用于作为对所述线圈装置通电的响应与相对所述铁芯单元可移动导引的衔铁装置(20,22)共同作用，其中，构造为轭形或U形的所述铁芯单元具有多个在空间上彼此间隔的支脚，所述支脚由具有长度的横向件连接，每个空间上间隔的所述支脚具有纵轴和垂直于所述纵轴的自由端，所述衔铁装置具有多个空间上间隔并独立地移动的顶杆单元(20、22)，其移向或移离空间上间隔的所述支脚的自由端，所述铁芯单元与多个空间上间隔的所述顶杆单元(20、22)共同作用，使得作为对所述线圈装置的线圈通电的响应，与所述多个顶杆单元进行电磁的交互作用，其特征在于，至少一个所述顶杆单元具有设计用于与所述铁芯单元共同作用的永磁体装置(24；26)，所述顶杆单元(20、22)在指向铁芯单元(10)的端部区域内分别具有一个永磁体装置(24、26)，所述衔铁装置的顶杆单元通过极性相同或相反地设置永磁体装置这样地构造，使得两个顶杆单元在所述线圈装置的线圈通电时同方向或反方向地运动；以及至少一个所述顶杆单元沿平行于至少一个所述支脚的纵轴的方向独立地移动并垂直于所述横向件的长度，并且与所述至少一个支脚对齐，以具有与所述至少一个支脚的自由端相对的端部。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，一体地构造所述铁芯单元。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁芯单元(30；32)设计成复合的U形、E形或H形以及设计用于与多个顶杆单元共同作用。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个在空间上间隔的支脚包括至少两个自由支脚，其这样延伸，使得所述至少两个支脚与所述铁芯单元的连接部段不在同一个平面内。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈装置具有至少一个绕所述铁芯单元的一个区段延伸的线圈(18；18、18a)。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁促动装置具有导磁装置(80)，该导磁装置这样地设置在多个顶杆单元中至少两个之间，使得所述顶杆单元相互间的磁性影响得以减小。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈装置具有为检测所述顶杆单元中的至少一个的运动状态和/或开关状态而连接的附加绕组。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁促动装置这样地包括双稳态的促动器，使得多个所述顶杆单元中至少一个不通电地保持在相应的终端位置中。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁促动装置设计成内燃机的调节单元。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁促动装置设计成用于调节凸轮轴的调节单元。