CN102639824B - 电磁调整设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁调整设备（1），包括壳体（10）、在缩进的静止位置与伸出的工作位置之间可彼此独立移动地支承在壳体中的两个促动销（8、9）和可通电的磁线圈装置用于操纵促动销以及两个与促动销在操纵意义上共同起作用的永久磁体（26、27），这两个永久磁体在移动方向上彼此相反极化地取向且共同地配属给磁线圈装置的静态的铁心区域（28）。磁线圈装置依赖于其通电产生在作用方向上反转的磁场，磁场吸引第一永久磁体且推开第二永久磁体和反过来进行，且磁线圈装置为了该目的应具有两个可彼此独立地通电的磁线圈（29、30），即，在第一磁线圈通电的情形中产生带有第一作用方向的磁场且在第二磁线圈通电的情形中产生带有反转的第二作用方向的磁场。

Description

电磁调整设备

技术领域

本发明涉及一种电磁调整设备，包括壳体、在壳体中缩进的静止位置与由壳体伸出的工作位置之间以可彼此独立地移动的方式支承在壳体中的两个促动销、可电气地通电的磁线圈装置用于操纵促动销以及两个与促动销在操纵意义上共同起作用的永久磁体，这两个永久磁体两极地磁化且在移动方向上彼此相反极化地取向以及共同地配属给磁线圈装置的静态的铁心区域。在此，磁线圈装置依赖于其通电在铁心区域处产生在作用方向上反转的磁场，磁场吸引第一永久磁体且推开第二永久磁体以及相反地进行。

背景技术

此类调整设备尤其地适合用于调整内燃机的可变行程的阀动装置，其原理上的工作方式由DE 10 2004 021 376A1得知。该阀动装置的行程可变性基于带有两个在其上直接紧邻地布置的凸轮的凸轮块，这两个凸轮的不同的打开分布借助于通常刚性地构造成的凸轮跟随件选择性地被传递到换气阀上。为了依赖于运行点地调节该打开分布，凸轮块抗相对转动地然而可纵向移动地布置在承载轴上且具有两个呈螺旋形且相反方向分布的移动槽，两个调整设备（仅带有一个促动销）的促动销的端部区段交替地被联接到这些移动槽中。当各与所配属的促动销处在嵌接中的移动槽的轴向分布导致如下，即，凸轮块自行控制地且凸轮轴角度可靠地由一个凸轮定位移动到另外的凸轮定位中时，每个移动槽的径向分布如此地设计，即，该移动槽相对移动过程的结束逐渐增多地变得更平且当前处在嵌接中的促动销由其工作位置移位回到静止位置中。

在DE 196 11 641C1中所建议的带有三个相邻的凸轮和两个以很小的间距布置的促动销的阀动装置的情况中，如下是适宜的，即，将促动销整合在共同的壳体中。

在WO 03/021612A1中建议了一种调整设备，其操纵基于磁线圈与附着在促动销处的永久磁体的协作。基于其磁性的吸引力，在伸出方向上经弹簧力加载的促动销吸附在不通电的磁线圈处。为了由该静止位置松开促动销，磁线圈的仅一个呈脉冲状的电流加载对于克服永久磁体的磁性的吸引力是需要的，其中，促动销不仅通过弹簧器件的力而且通过在永久磁体与通电的磁线圈之间的磁性的推开效应的力在工作位置的方向上被加速。

该工作原理的设计上的改进在DE 20 2008 008142U1中公开。促动销在该处仅通过磁性的吸引力被保持在永久磁体处，从而通过促动销与永久磁体/磁线圈的相互偏心的布置使得带有在共同的壳体中的两个或三个可选择性地操控的促动销的紧凑的结构形式成为可能。

先前所提及的类型的调整设备由未经事先发布的DE 10 2009 010 949A1得知。在该处所建议的调整设备具有磁线圈，该磁线圈为了磁场作用的反转可反转，也就是说以相反的电流方向被通电。依赖于磁场方向，两个促动销中的其中一个在伸出方向上被操纵，而另外的促动销在其经缩进的静止位置中保持。用于电气地操控调整设备所需的电流供应设施（在内燃机的所提及的可变行程的阀动装置的优选应用情况中其适宜地是马达控制设施）必须设有例如所谓的H桥形式的相应的电流方向反转电路（Stromrichtungsumkehr-schaltung）。然而，在马达控制设施的情形中通常不设置有此类电路且此类电路要求控制设施的昂贵的适配。

相同的问题适用于由WO 2009/018919A1已知的带有磁线圈的可反转的通电的调整设备。

发明内容

本发明基于如下任务，即，如此地改进开头所提及类型的调整设备，即，开头所提及的缺点以简单的器件来去除。尤其地，相对不带有电流方向反转的常规的控制设施的调整设备应是兼容的或应要求控制设施的在任何情况中的轻微变动，以便在可反转的磁场作用的意义中是能运行的。

该任务的解决方案由权利要求1的特征得出，而有利的改进方案和设计方案可由从属权利要求得悉。相应地该任务通过如下方式来解决，即，磁线圈装置具有两个可彼此独立地通电的磁线圈，在第一磁线圈通电的情形中产生带有第一作用方向的磁场且在第二磁线圈通电的情形中产生带有反转的第二作用方向的磁场。

相对开头所引用的现有技术，因此带有可反转的电流方向的磁线圈装置的通电不是必需的。在静态的铁心区域处的磁场的作用反向反转更确切地说通过如下方式产生，即，调整设备设有两个彼此独立的且可选择性地通电的磁线圈。永久磁极的方向相反的取向于是依赖于此时通电的磁线圈引起如下，即，相同的磁场吸引一个永久磁体且推开另外的永久磁体。当各另外的磁线圈被通电时，该力作用反转。

磁线圈优选地在移动方向上顺序地（也就是说在轴向串联中)绕铁心区域布置。

在本发明的优选的改进方案中，应给多个促动销各配属在伸出方向上向促动销加载力的弹簧器件、止动装置和借助于止动装置与促动销共同起作用的锁销，锁销在止动装置锁止的情形中将所属的促动销保持在静止位置中且可在移动方向上相对其位移。在此，锁销的背离促动销的头部区段各设有永久磁体之一。在磁线圈之一通电的情形中所产生的磁场将锁销之一沿缩进方向位移，以松开所属的止动装置，且沿伸出方向向另一锁销加载力，以锁止所属的止动装置。

在此情况下，与第一永久磁体连接的锁销在铁心区域的方向上、也就是说在所属的促动销的缩进方向上位移，该促动销在此时经松开的止动装置的情形中通过弹簧器件的力位移到其工作位置中。与之相对，与第二永久磁体连接的锁销和所属的促动销在经锁止的止动装置的情形中保留在静止中。

在各另外的磁线圈通电的情形中，磁场的作用反转，从而使得现在第二永久磁体被吸引，而第一永久磁体被推开。对此的起始点又是如下状态，即，两个促动销借助于止动装置保持在其静止位置中。以类似的方式，现在第二促动销位移到其工作位置中，而第一促动销保持在其静止位置中。

此外，在锁销的头部区段贴靠在铁心区域处的情形中，永久磁体相对该铁心区域间隔地分布。这在设计上适宜地由此实现，即，锁销的头部区段相对永久磁体突出地分布。通过该措施可将永久磁体的在相对铁心区域的附近区域中指数增加的力作用界限到这样的程度上，即，在无电流的磁线圈的情形中保留有足够的、复位锁销的力作用。该力作用应适宜地由其它的、在伸出方向上力加载锁销的弹簧器件发出。

在优选的设计方案中，止动装置应各由下面的特征形成：

-在促动销中分布的用于容纳锁销的纵向孔和一个或多个与该纵向孔相交的横向孔，

-在锁销处构造成的第一支撑面和在壳体中构造成的第二支撑面，其中，至少一个支撑面相对移动方向倾斜地分布，

-和止动体，多个止动体可运动地布置在横向孔中且在静止位置中夹紧在支撑面之间。

在这样的、基于形状锁合或摩擦锁合的止动装置的情况下仅需要很小的作用面，以逆着弹簧器件的力将所属的促动销可靠地保持在其静止位置中。相比于可如此产生的保持力，用于松开止动装置需要的力小多倍，因为除了加载锁销的其它的弹簧器件的力之外仅要克服在止动体与支撑面之间起作用的摩擦力。

一个或者说多个止动体优选地构造成滚珠，如它们可作为滚动体制造的及其成本低廉的批量生产取得的那样。在此，可设置有三个滚珠和三个均匀地在促动销的周边上分布的横向孔。该布置相对仅一个滚珠在如下程度上是有利的，即，要么在滚珠的一致的几何尺寸的情形中可产生较大的保持力要么在滚珠的较小的几何尺寸的情形中（相应于止动装置的此外减少的结构空间需求）可产生仅一个滚珠的必要时已经足够的保持力。另外，经120°周边分布的滚珠的布置引起锁销在促动销的纵向孔中的机械上有利的、居中的支撑。然而显然，带有仅一个、两个、四个或多个滚珠的布置同样是可能的。

此外，滚珠可自锁地在支撑面之间夹紧，其中，支撑面具有恒定的或在缩进方向上变小的彼此的间距。例如，第二支撑面可平行于促动销的移动方向分布且可以是加工有利地连续地呈柱体形的纵向引导装置的部分用于促动销。在支撑面的结构上的设计中，显然不仅要考虑弹簧器件的力而且要考虑在滚珠-支撑面触点处的摩擦关系，从而使得不离开在这些触点处对于止动装置毫无问题的作用所需的自锁范围。

在此，如下是适宜的，即，第一支撑面在锁销处在伸出方向上径向逐渐变细且支撑面彼此平行地分布。在旋转对称的支撑面的情况中，于是支撑面呈圆截顶锥形地构造成。当促动销离开及又达到静止位置时，该设计方案使得在滚珠与支撑面之间的特别低磨损的滑动接触或滚动接触成为可能。

附图说明

本发明的其它特征由下面的描述且由在其中示出了根据本发明的电磁调整设备的实施例的附图得出。只要不另外地提及，在此相同的或功能相同的特征或构件设有相同的附图标记。其中：

图1以纵截面形式示出了电磁调整设备；且

图2示出了内燃机的与调整设备共同起作用的可变行程的阀动装置的已知的实施方案。

具体实施方式

图1公开了根据本发明的调整设备1的实施例，该调整设备用于操控内燃机的基本已知的冲程可变的阀动装置。这样的阀动装置的基本的工作原理在图2中示出且可总结为，替代常规地刚性构造的凸轮轴，设置有带有在其上以抗相对转动且可纵向移动的方式布置的凸轮块3的承载轴2。凸轮块3具有带有不同的打开分布的两组轴向相邻的凸轮4和5，这些凸轮用于换气阀6的依赖于运行点的操纵。凸轮块3在承载轴2上的为了各自的凸轮4或5的选择性的激活所需的移动经由在凸轮块3处的呈螺旋形的移动槽7进行，这些移动槽相应于移动方向地在它们的定向上不同且各一个促动销8或9可按照凸轮块3的当前的位置的不同联接到这些移动槽中。

调整设备1是可装配到内燃机的气缸头中的带有壳体10和两个布置在其中的、呈空心柱体形构造成的促动销8和9的结构单元。构造成相同部件的促动销8、9支承在壳体10的纵向引导装置11中且可彼此独立地在缩进在壳体10中的静止位置（如示出的那样）和由壳体10伸出的工作位置之间往复移动。如前面所阐释的那样，促动销8、9在（未示出的）工作位置中与凸轮块的所配属的移动槽嵌接，以便于移动凸轮块。

由弹簧器件（此处螺旋压力弹簧12）力加载到伸出方向上的促动销8、9被止动装置保持在静止位置中。止动装置的松开通过可操控的锁销13和14进行，这些锁销同样构造成相同部件且可以相对于促动销8、9在其移动方向上位移。

彼此一致的止动装置各由在促动销8、9中分布的纵向孔15和切割该纵向孔的横向孔16、在锁销13、14处构造成的第一支撑面17和在壳体10中构造成的第二支撑面18以及以滚珠19形式的三个止动体形成。在均匀地在促动销8、9的周边上分布的横向孔16中以可运动的方式布置的滚珠19在促动销8、9的静止位置中夹紧在支撑面17与18之间。为此，锁销13、14的在纵向孔15中分布的端部区段20呈锥状地在促动销8、9的伸出方向上逐渐变细，从而使得第一支撑面17形成圆截顶锥的外壳面。在壳体10中的第二支撑面18以对此恒定的间距分布且因此形成圆截顶锥的内壳面。

锁销13、14各通过其它的弹簧器件（此处螺旋压力弹簧21）同样在伸出方向上力加载。支撑面17、18相对促动销8、9的移动方向的倾斜角度在考虑作用到锁销13、14和促动销8、9上的弹簧力以及在滚珠-支撑面触点处的摩擦关系的情形下如此地选择，即，滚珠19自锁地在支撑面17、18之间夹紧且因此可靠地在静止位置中固定促动销8、9。倾斜角度此时为大约5°。

同中心的螺旋压力弹簧12、21一方面支撑在壳体10中所压入的衬套22处且另一方面支撑在促动销8、9或者说锁销13、14的呈圆环形的端面23和24上。这些锁销为了松开止动装置以电磁力加载的方式在促动销8、9的缩进方向上被位移且为了该目的在其背离促动销8、9的头部区段25处设有在其上附着的永久磁体26和27。这些永久磁体两极地轴向磁化，在促动销8、9的移动方向上关于这些永久磁体的以N和S标称的北极和南极彼此相反方向地取向且遭受磁线圈装置的磁场。

磁线圈装置作为重要的构件包括静态的铁心区域28和两个可彼此独立地通电的磁线圈29和30，这些磁线圈在促动销8、9的移动方向上顺序地（也就是说轴向串联地)绕铁心区域28布置且产生可反转的磁场，该磁场的作用方向依赖于磁线圈29、30当前的通电状态。磁线圈29、30的选择性的电流供应经由插拔连接器31进行。同轴于磁线圈29、30分布的铁心区域28在永久磁体26、27方面具有肩部，该肩部形成用于锁销13、14的平面的贴靠面31。永久磁体26、27在贴靠面31上的强烈吸附的贴靠通过如下方式被避免，即，锁销13、14的头部区段25相对永久磁体26、27突出地分布且这些头部区段始终具有相对贴靠面31的相应的最小间距。

调整设备1的工作方式如下：第一磁线圈29的通电（第二磁线圈30在此不通电）产生带有在铁心区域28的贴靠面31处的南极的第一作用方向的磁场，从而使得第一永久磁体26以其N-S极取向被吸引且第二永久磁体27以其S-N极取向被推开。当经推开的第二永久磁体27、所配属的锁销14和因此同样地所配属的促动销9在经锁止的止动装置的情形中保持在静止中时，利用第一永久磁体26所吸引的锁销13在缩进方向上被位移直至贴靠面31。在此，所配属的止动装置以如下方式松开，即，滚珠19相对支撑面17、18的夹紧作用被取消。当滚珠19跟随在壳体10中的第二支撑面18的倾斜且在横向孔16中径向向内位移时，促动销8通过螺旋压力弹簧12的力被运行到其工作位置中。将第一磁线圈29于是无电流地切换，从而使得经吸引的锁销13通过螺旋压力弹簧21的力返回到其起始位置中。

如开头提及的那样，与凸轮块处在嵌接中的促动销8通过移动槽的径向突出的出口区域被推回到其静止位置中且在那里被再次锁止。这通过如下方式进行，即，滚珠19跟随在锁销13上的第一支撑面17的倾斜的走向、在横向孔16中径向向外位移且在自锁的情形下被夹紧在支撑面17、18之间。

当促动销8随后保留在其经锁止的静止位置中时，通过如下方式操作另外的促动销9，即，现在将第二磁线圈30通电，而第一磁线圈29保持不通电。此时形成的带有在铁心区域28的贴靠面31处的北极的磁场的反转的作用方向推开带有其N-S极取向的第一永久磁体26且吸引带有其S-N极取向的第二永久磁体27。另外的促动销9的进一步的调整过程以与上面对于促动销8所阐释的那样一致的方式进行。

附图标记列表

1     调整设备

2     承载轴

3     凸轮块

4     凸轮

5     凸轮

6     换气阀

7     移动槽

8     促动销

9     促动销

10    壳体

11    纵向引导装置

12    弹簧器件/螺旋压力弹簧

13    锁销

14    锁销

15    纵向孔

16    横向孔

17    第一支撑面

18    第二支撑面

19    止动体/滚珠

20    锁销的端部区段

21    其它的弹簧器件/螺旋压力弹簧

22    衬套

23    促动销的端面

24    锁销的端面

25    锁销的头部区段

26    永久磁体

27    永久磁体

28    铁心区域

29    第一磁线圈

30    第二磁线圈

31    铁心区域的贴靠面

Claims (9)

1.电磁调整设备(1)，包括：壳体(10)；两个促动销(8、9)，这两个促动销在所述壳体(10)中缩进的静止位置与由所述壳体(10)伸出的工作位置之间以能够彼此独立地移动的方式支承在所述壳体(10)中；和能够通电的磁线圈装置，用于操纵所述促动销(8、9)以及与所述促动销(8、9)在操纵意义上共同起作用的两个永久磁体(26、27)，这两个永久磁体被两极地磁化且沿移动方向彼此相反极化地取向以及共同地配属给所述磁线圈装置的静态的铁心区域(28)，其中，所述磁线圈装置依赖于自身的通电在所述铁心区域(28)产生在作用方向上反转的磁场，该磁场吸引第一永久磁体(26)且推开第二永久磁体(27)以及反过来吸引第二永久磁体并推开第一永久磁体，其特征在于，所述磁线圈装置具有两个能够彼此独立地通电的磁线圈(29、30)，在第一磁线圈(29)通电的情形中产生带有第一作用方向的磁场且在第二磁线圈(30)通电的情形中产生带有反转的第二作用方向的磁场，

其中，向所述促动销(8、9)各分配有一个在伸出方向上向所述促动销(8、9)加载力的第一弹簧器件(12)、一个止动装置和一个借助于所述止动装置与所述促动销(8、9)共同起作用的锁销(13、14)，所述锁销在止动装置锁止的情形中将所属的促动销(8、9)保持在所述静止位置中且所述锁销能够在所述移动方向上相对所述促动销(8、9)位移，其中，所述锁销(13、14)的背离所述促动销(8、9)的头部区段(25)各设有所述永久磁体(26、27)之一且在所述磁线圈(29、30)之一通电的情形中产生的磁场将所述锁销(13、14)之一沿缩进方向位移，以松开所属的止动装置，且所述锁销(13、14)中的另一锁销在所述伸出方向上被加载力，以锁止所属的所述止动装置，其中，所述锁销(13、14)通过第二弹簧器件(21)在所述伸出方向上被加载力，并且同中心的所述第一弹簧器件(12)和所述第二弹簧器件(21)一方面支撑在所述壳体(10)中所压入的衬套(22)处且另一方面支撑在所述促动销(8、9)或所述锁销(13、14)的呈圆环形的端面(23、24)上。

2.根据权利要求1所述的调整设备(1)，其特征在于，所述两个磁线圈(29、30)在所述移动方向上顺序地布置。

3.根据权利要求1所述的调整设备(1)，其特征在于，在所述锁销(13、14)的所述头部区段(25)贴靠所述铁心区域(28)的情形中，所述两个永久磁体(26、27)与所述铁心区域相间隔地分布。

4.根据权利要求3所述的调整设备(1)，其特征在于，所述锁销(13、14)的所述头部区段(25)相对于该头部区段上设有的所述永久磁体(26、27)突出地分布。

5.根据权利要求1所述的调整设备(1)，其特征在于，所述止动装置各由下面的特征形成：

-在所述促动销(8、9)中分布的用于容纳所述锁销(13、14)的纵向孔(15)和一个或多个与所述纵向孔(15)相交的横向孔(16)，

-在所述锁销(13、14)处构造成的第一支撑面(17)和在所述壳体(10)中构造成的第二支撑面(18)，其中，所述第一和第二支撑面(17、18)中的至少一个支撑面相对于所述移动方向倾斜地分布，和

-止动体(19)，所述止动体以能够运动的方式布置在所述横向孔(16)中且在所述静止位置中夹紧在所述支撑面(17、18)之间。

6.根据权利要求5所述的调整设备(1)，其特征在于，设置有三个构造成滚珠的止动体(19)和三个在所述促动销(8、9)的周边上均匀分布的横向孔(16)。

7.根据权利要求6所述的调整设备(1)，其特征在于，所述滚珠(19)在所述第一和第二支撑面(17、18)之间自锁地夹紧，其中，所述第一和第二支撑面(17、18)彼此的间距恒定或沿所述缩进方向变小。

8.根据权利要求7所述的调整设备(1)，其特征在于，所述第一支撑面(17)在所述伸出方向上径向逐渐变细且所述第一和第二支撑面(17、18)彼此平行地分布。

9.根据权利要求8所述的调整设备(1)，其特征在于，所述第一和第二支撑面(17、18)呈圆截顶锥形。