CN102906476A - 用于集成件的受压o形圈极芯密封 - Google Patents

Abstract

一种组件（10），包括集成件（24）和阀（12）。所述集成件（24）具有限定有孔（50）的部分，所述孔具有第一端和第二端。所述阀（12）至少部分地配置在所述集成件（24）中并且包括：构造成产生磁场的线圈（20）；构造为收纳所述线圈（20）的线圈架（18）；位于所述线圈架（18）附近的极芯（38）；和壳体（22）。所述极芯（38）包括：第一端部，其构造为插入到所述集成件（24）的孔（50）中；周向延伸的凹槽（51），其位于所述极芯（38）的第一端部附近；O形圈（52），其配置在所述周向延伸的凹槽（51）中；和径向向外延伸的凸缘（54），其位于所述周向延伸的凹槽（51）附近，并构造为与所述集成件（24）的限定所述孔（50）的第一端的部分接合以及与所述线圈架（18）接合。所述壳体（22）包括突片（56），该突片构造为将所述阀（12）紧固到所述集成件（24）上。

Description

用于集成件的受压O形圈极芯密封

技术领域

本发明涉及一种组件，该组件具有电磁阀，包括具有带O形圈的极芯（pole piece）的电磁阀。

背景技术

电磁阀可被用作油压转换阀以向利用可变气门升程技术的发动机组件的部件所使用的锁定机构提供油压。电磁阀由此可控制机油向气缸系统的流动，这继而可控制气缸如何与发动机组件的配气机构耦接。用作油压转换阀的电磁阀可与供给压力连通。在一定压力下的机油可流进油压转换阀的供给端口。在断电的状态下，油压可推动提升阀，该提升阀可使衔铁移动而防止机油流进油压转换阀。在通电的状态下，在线圈上可施加有预定的电压，由此导致磁力产生。该磁力可使衔铁移动而阻止机油流向排出端口并允许机油流进油压转换阀的控制端口。自油压转换阀的控制端口起的流路可导向间隙调节器，该间隙调节器可有利于针对特定气缸的发动机气门的锁定和解锁。在油压转换阀的断电状态，可维持对于锁定机构的最小压力。油压转换阀可通过开通至排出端口而防止油道中的高压状态施加到锁定机构。

电磁阀可包括极芯。极芯可被插入到一集成件（集合件，manifold）中以便使液压通路相对于油供给源密封。极芯可被压在集成件的特定轴向位置（基于之前的测量结果）以便优化电磁阀的性能。在极芯和集成件之间可使用金属对金属的密封。在某些情况下，在极芯和集成件之间采用更加稳固的密封可能是有利的。对组件作进一步的修改以提高可制造性也可能是有利的。

发明内容

提供了一种组件，所述组件可包括集成件和阀。集成件可具有限定有孔的部分，所述孔具有第一端和第二端。阀可至少部分地配置在所述集成件中。所述阀可包括：线圈，其构造成产生磁场；线圈架（卷线轴，bobbin），其构造为收纳所述线圈；极芯，其位于所述线圈架附近；和壳体，其构造为容纳所述线圈、所述线圈架和所述极芯。所述极芯可包括：第一端部，其构造为插入到集成件的所述孔中；周向延伸的凹槽，其位于所述极芯的第一端部附近；O形圈，其配置在所述周向延伸的凹槽中；以及径向向外延伸的凸缘，其位于所述周向延伸的凹槽附近，并构造为与所述集成件的限定所述孔的第一端的部分接合以及与所述线圈架接合。根据本发明的一个实施例，所述O形圈可包括氟烃弹性体。所述壳体可包括突片（tab），其被构造为将所述阀紧固到所述集成件上。

所述阀还可包括：顶部磁通集合器和底部磁通集合器，其中，所述线圈架和所述线圈配置在所述顶部磁通集合器和所述底部磁通集合器之间。所述底部磁通集合器可与所述集成件铸在一起。所述突片可被构造为与所述底部磁通集合器接合。例如而非限制地，所述突片可压接在所述底部磁通集合器上。

在所述线圈架和所述底部磁通集合器之间可存在间隙。所述阀还可包括衔铁，其中所述衔铁至少部分地配置在集成件的所述孔中，并且被构造为在所述线圈产生磁场时移动。在所述衔铁和所述极芯之间可存在工作气隙。所述工作气隙可在大约0.9mm至大约1.05mm之间。

所述集成件可限定有供给端口，其被构造为与发动机液体连通，其中，流体被构造为从所述供给端口流向供给通道。所述集成件还可限定有控制端口，其被构造为与发动机流体连通，其中，流体被构造为从所述供给通道流向所述控制端口。所述集成件还可限定有排出端口，其被构造为与发动机流体连通。所述集成件还可限定有旁通通路，其被构造为允许流体从所述供给端口或所述供给通道直接流向所述排出端口。所述组件还可包括排出调节器，其被构造为控制所述排出端口中的油压。

与必须基于先前的测量结果而组装到集成件的轴向位置的情况相比，通过在集成件上提供主动的“止挡”，使用位于极芯的第一端部上的径向向外延伸的凸缘可改善组件的可制造性。极芯和相配合的部件之间的公差可设定为使得所产生的工作气隙在阀组件的功能性限度内。在极芯的第一端部使用O形圈可在极芯和集成件之间提供更稳固的液压密封。由于在集成件的第一端部使用O形圈可消除摩擦（例如，来自极芯和集成件的金属对金属的接触之间的过盈配合），而所述摩擦若不消除则会起到主动地防止极芯在操作过程中移动（例如，后退）的作用，因此以改善对极芯的保持的方式来修改组件会是有利的。例如，用于线圈、线圈架和极芯的壳体可包括至少一个壳体突片，其可被构造成与集成件接合而将线圈、线圈架和极芯保持就位。

附图说明

以下将参照附图以示例的方式对本发明的实施例进行说明，其中：

图1是根据本发明实施例的包括电磁阀的组件的正视剖视图。

图2是根据本发明实施例的包括电磁阀的组件的示意性立体剖视图。

图3A是根据本发明实施例的包括电磁阀的组件的局部正视剖视图。

图3B是根据金属对金属密封的在集成件中的极芯的局部剖视图。

图3C是根据本发明实施例的在集成件中的极芯的局部剖视图。

图4是根据本发明实施例的包括电磁阀的组件的局部正视剖视图。

图5是根据本发明实施例的包括电磁阀的组件的局部正视剖视图。

图6是根据本发明实施例的包括电磁阀的组件的剖视图。

具体实施方式

现在将详细说明本发明的实施例，其中在本文中描述并且在附图中示出了实施例的示例。虽然结合实施例对本发明进行了说明，但是应当理解，本发明并不限于这些实施例。相反，本发明意图覆盖包括在由所附权利要求体现的本发明的精神和范围内的所有替代方案、修改和等同方案。例如，本发明可包括在共有的美国专利申请公开No.2010/0089347中记载的结合电磁阀模块所述的各个元件，该专利申请的内容通过引用纳入此文。

现在参照图1，总体上示出了包括电磁阀12的组件10。根据本发明的一个实施例，组件10可安装在发动机上或发动机中。组件10可与用来控制处于压力下的机油的液压控制系统一起使用，其中该处于压力下的机油可被用来致动和/或停止发动机气门系统中的元件；然而，在其他实施例中组件10也可与各种其他系统一起使用。虽然所述组件被描述为包含一个电磁阀12，但是应当理解，根据本发明的其他实施例，组件10可包括一个以上的电磁阀。例如，作为一般的说明，组件10可包括两个或两个以上的电磁阀。在本发明的包含多个电磁阀的实施例中，多个电磁阀中的每一个的结构和功能可以是大致相同的。

现在尤其参照图1-2，电磁阀12可包括电磁部14和阀体16。电磁部14和阀体16能以典型的方式工作以提供本领域所熟知的流体控制。如图2中最佳地示出，电磁阀12的电磁部14可包括线圈架18。线圈架18可构造为收纳线圈20。线圈20可构造为向电磁阀12供电。特别地，线圈20可构造为产生磁场。电磁阀12也可包括壳体22。壳体22可构造为容纳线圈架18，线圈20以及电磁阀12的电磁部14的其他元件。

现在参照图1-4，组件10还可包括集成件24。集成件24可构造为容纳电磁阀12的阀体16。壳体22和集成件24可彼此连接。集成件24可限定有多个安装孔，多个固定件26可贯穿所述多个安装孔延伸以便将组件10安装固定到发动机（未示出）上。根据发动机和组件10的构造，可存在任意数量的安装孔和固定件。

现在尤其参照图2，集成件24还可限定有供给端口28、控制端口30和排出端口32。在发动机中可形成相应的端口以将流体从组件10引导至发动机内的所需位置（例如，引导至各种元件，诸如气门挺杆、间隙调节器等）。供给端口28可延伸到供给通道34，其是用于电磁阀12的供给通道34。在包含多个电磁阀的实施例中，供给通道34可以是共用的供给通道34。在包含多个电磁阀的实施例中，供给通道34中的压力可足以维持多个电磁阀的独立操作。

电磁阀12可具有磁通回路，该磁通回路由顶部磁通集合器36、极芯38、底部磁通集合器40和衔铁42形成。衔铁42可配置在衔铁腔体43中。衔铁42可构造为在线圈20产生磁场时移动。顶部磁通集合器36、极芯38、底部磁通集合器40和衔铁42可装配在壳体22中。为了传输磁通，可优化极芯38的几何形状。线圈架18和底部磁通集合器40之间的间隙G在本发明的实施例中可例如是大约0.20mm。间隙G在本发明的一个实施例中可以是至少0.20mm。因此，间隙G根据本发明的不同的实施例可发生变化。如在本文中更详细地说明的一样，间隙G可构造为确保在线圈架18插入到组件10中时，线圈架18将与极芯38的凸缘54接合，而不是与磁通集合器40接合。通过使线圈20通电或断电，磁通可对衔铁42起作用，从而移动阀体16中的阀杆44。按照本发明的一个实施例，衔铁42和极芯38之间的工作气隙（WAG）可以是例如从0.80mm至大约1.10mm之间的尺寸。虽然详细地提到了工作气隙WAG的该具体范围，但是根据本发明的其他实施例，工作气隙WAG可更大或更小。

油可经由供给端口28进入组件10并流过供给通道34。当电磁阀12移动到特定的位置（例如，线圈20通电并且衔铁42向极芯38移动）时，油可从供给通道34流动到控制端口30并且排出端口32可关闭。电磁阀12的操作可改变控制端口30中的压力。油也可流动到各个发动机部件。电磁阀12还可包括旁通通路46。旁通通路46可构造为允许油流的一部分从供给端口28或供给通道34直接流到排出端口32。旁通通路46可由电磁壳体24来限定，并且可构造为协助电磁阀12的高效操作。当电磁阀12通电时，组件10可处于低提升模式。可关闭施加到供给通道34的供给压力。经由旁通通路46可在供给通道34中保持较小的压力。当电磁阀12断电时，组件10可处于高提升模式。向供给通道34施加受控的供给压力。当电磁阀12断电时，衔铁42与极芯38通过工作气隙分开。

再次参照图1，排出调节器48可构造成控制排出端口32中的油压。来自供给端口28的油可经由旁通通路46被排出到排出端口32中。排出调节器48可构造为用作控制排出端口32中的油压的泄压阀。此外，当线圈20断电时，来自排出端口32的油可经由控制端口30回流而供给到各个发动机部件。

按照本发明的一个实施例，极芯38的至少一部分（例如，第一端部）可构造为插入到集成件24的孔50中。因此，集成件24的至少一部分可限定孔50。孔50可具有第一端部和相对的第二端部。按照本发明的一个实施例，极芯38和集成件24之间的过盈/间隙配合可处于例如大约0.04mm至大约0.16mm的范围之内。虽然详细地提及了极芯38和集成件24之间的过盈/间隙配合的该具体范围，但是根据本发明的其他实施例，极芯38和集成件24之间的过盈/间隙配合可更大或更小。

极芯38的第一端部可包括凹槽51。凹槽51可绕着极芯38的第一端部沿周向延伸。O形圈52可配置在周向延伸的凹槽51中。O形圈52可构造为与集成件24中的孔50的侧面接合。例如而非限制地，O形圈52可包括氟烃弹性体O形圈，例如由DuPont以商标名

销售的氟烃弹性体O形圈。虽然在本发明的该实施例中详细地提及了氟烃弹性体，但是根据本发明的各种其他实施例，O形圈可包括任意数量的其他各种材料或者其他预先形成的包装。根据本发明的一个实施例，O形圈可具有约23%-40%的挤压。虽然提及了O形圈挤压的该具体范围，但是根据本发明的其他实施例，O形圈的挤压程度百分比可更大或更小。O形圈52可构造为在极芯38和集成件24之间提供稳固的液压密封。与图3B大体所示的带有金属对金属密封的设计相比，O形圈52可在极芯38和集成件24之间提供效果更好的密封。

极芯38可位于线圈架18附近。极芯38还可包括径向向外延伸的凸缘54。根据本发明的一个实施例，凸缘54可位于凹槽51附近。凸缘54可构造为与集成件24的限定孔50的第一端部的部分以及与线圈架18接合。具体地讲，当将线圈架18插入到组件10中时，线圈架18的至少一部分可与凸缘54接合，而不是与底部磁通集合器40接合。凸缘54可构造为通过在集成件24上为组件10的极芯38提供主动的“止挡”而改善可制造性（也就是，不需要基于预先获得的测量结果而组装到预定的轴向位置）。

现在参照图1、2和5，具体地讲，壳体22可包括突片56。突片56可被构造为接合与集成件24铸在一起的底部磁通集合器40。具体地讲，突片56可构造成接合（例如，弯曲和压接）与集成件24铸在一起的底部磁通集合器40，从而将阀组件10连接至集成件24。因此，突片56可构造为将线圈20、线圈架18以及极芯38保持就位，并且大体上防止极芯38移动。极芯38、集成件24和衔铁42的构型和尺寸构造为维持特定的磁气隙（例如，工作气隙（WAG））并且优化电磁阀12的响应时间和性能。极芯38和衔铁42之间的磁气隙（例如，工作气隙（WAG））可用来提供磁强。本发明的组件10的构造可提供低成本的解决方案来制造各种部件和组件10。本发明的组件10也可提供例如至少3百万次循环的稳健性，而校定位置上的改变最小。

现在参照图6，大体上示出了与组件10一起使用的电磁阀12的另一个实施例。电磁阀12除了以下的一些改变之外大体上与上面所说明的电磁阀12相同。具体地讲，磁极芯38的端部60可具有减小的直径。磁极芯38的端部60处的直径减小的部分可形成台肩部62，其被构造为接纳顶部磁通集合器36。因此，顶部磁通集合器36可用来帮助维持极芯38的位置，并且大体上防止极芯38移动。壳体可包括突片56。根据本发明的该实施例，突片56可构造为接合顶部磁通集合器36。具体地讲，突片56可构造为与顶部磁通集合器36接合（例如，弯曲和压接）以将阀组件连接到集成件。此外，线圈架18的至少一部分可与底部磁通集合器40接合，使得在线圈架18和底部磁通集合器40之间不存在间隙。线圈架18可不与极芯38的凸缘54接合，由此在维持极芯38相对于衔铁42和组件其他部分的位置的同时使得线圈架18与组件的其他部分可分离。极芯38的构型和尺寸同样构造为维持特定的磁气隙（例如，工作气隙（WAG））并且优化电磁阀12的响应时间和性能。

为了例示和描述的目的已经展现了对本发明的具体实施例的上述说明。但是这些实施例并不详尽，或者这些实施例并不是为了将本发明限定于所公开的确切形式，在上述教导的启示下，各种变型和改变都是可能的。所选择和说明的实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，由此使得本领域的技术人员可实施本发明，具有各种变型的各种实施例也适用于预想的特定用途。在上述的说明书中，已经很详细地说明了本发明，可相信本领域的技术人员在阅读和理解说明书的基础上，各种变更和变型都将变得显而易见。就这些变更和变型而言，只要它们处于所附权利要求的范围内，则它们全都包括在本发明中。旨在通过这里所附的权利要求及其等同物来限定本发明的范围。

Claims (16)

1.一种组件（10），包括：

集成件（24），所述集成件具有限定有孔（50）的部分，其中所述孔（50）具有第一端和第二端；

阀（12），所述阀至少部分地配置在所述集成件（24）中，所述阀（12）包括：

构造成产生磁场的线圈（20）；

构造为收纳所述线圈（20）的线圈架（18）；

位于所述线圈架（18）附近的极芯（38），所述极芯（38）包括：

第一端部，其构造为插入到所述集成件（24）的孔（50）中；

周向延伸的凹槽（51），其位于所述极芯（38）的第一端部附近；

O形圈（52），其配置在所述周向延伸的凹槽（51）中；和

径向向外延伸的凸缘（54），其位于所述周向延伸的凹槽（51）附近，其中所述径向向外延伸的凸缘（54）构造为与所述集成件（24）的限定所述孔（50）的第一端的部分接合以及与所述线圈架（18）接合；和

壳体（22），其构造为容纳所述线圈（20）、所述线圈架（18）和所述极芯（38），其中所述壳体（22）包括突片（56），该突片构造为将所述阀（12）紧固到所述集成件（24）上。

2.如权利要求1所述的组件（10），其中，所述阀（12）还包括：顶部磁通集合器（36）和底部磁通集合器（40），并且其中，所述线圈架（18）和所述线圈（20）配置在所述顶部磁通集合器（36）和所述底部磁通集合器（40）之间。

3.如权利要求2所述的组件（10），其中，在所述线圈架（18）和所述底部磁通集合器（40）之间存在间隙。

4.如权利要求1所述的组件（10），其中，所述阀（12）还包括衔铁（42），其中所述衔铁（42）至少部分地配置在所述集成件（24）的孔（50）中并且构造成在所述线圈（20）产生磁场时移动。

5.如权利要求4所述的组件（10），其中，在所述衔铁（42）和所述极芯（38）之间存在工作气隙。

6.如权利要求5所述的组件（10），其中，所述工作气隙在大约0.80mm和大约1.10mm之间。

7.如权利要求1所述的组件（10），其中，所述集成件（24）限定有供给端口（28），所述供给端口构造为与发动机流体连通，其中流体被构造为从所述供给端口（28）流向供给通道（34）。

8.如权利要求7所述的组件（10），其中，所述集成件（24）还限定有控制端口（30），所述控制端口构造为与发动机流体连通，其中流体被构造为从所述供给通道（34）流向所述控制端口（30）。

9.如权利要求8所述的组件（10），其中，所述集成件（24）还限定有排出端口（32），所述排出端口构造为与发动机流体连通。

10.如权利要求9所述的组件（10），其中，所述集成件（24）还限定有旁通通路（46），所述旁通通路构造为允许流体从所述供给端口（28）或所述供给通道（34）直接流向所述排出端口（32）。

11.如权利要求10所述的组件（10），还包括排出调节器（48），所述排出调节器被构造为控制所述排出端口（32）中的油压。

12.如权利要求1所述的组件（10），其中，所述O形圈（52）包括氟烃弹性体。

13.如权利要求2所述的组件（10），其中，所述突片（56）被构造为与所述底部磁通集合器（40）接合。

14.如权利要求13所述的组件（10），其中，所述底部磁通集合器（40）与所述集成件（24）铸在一起。

15.如权利要求14所述的组件（10），其中，所述突片（56）压接在所述底部磁通集合器（40）上。

16.一种组件（10），包括：

集成件（24），所述集成件具有限定有孔（50）的部分，其中所述孔（50）具有第一端和第二端；

阀（12），所述阀至少部分地配置在所述集成件（24）中，所述阀（12）包括：

构造成产生磁场的线圈（20）；

构造为收纳所述线圈（20）的线圈架（18）；

位于所述线圈架（18）附近的极芯，所述极芯包括：

第一端部，其构造为插入到所述集成件（24）的孔（50）中；

周向延伸的凹槽（51），其位于所述极芯的第一端部附近；

O形圈（52），其配置在所述周向延伸的凹槽（51）中；和

径向向外延伸的凸缘（54），其位于所述周向延伸的凹槽（51）附近，其中所述径向向外延伸的凸缘（54）构造为与所述集成件（24）的限定所述孔（50）的第一端的部分接合以及与所述线圈架（18）接合；

顶部磁通集合器（36）；

底部磁通集合器（40），其中所述线圈（20）和所述线圈架（18）配置在所述顶部磁通集合器（36）和所述底部磁通集合器（40）之间，并且在所述线圈架（18）和所述底部磁通集合器（40）之间存在间隙；和

衔铁（42），所述衔铁（42）至少部分地配置在所述集成件（24）的孔（50）中并且构造成在所述线圈（20）产生磁场时移动；和

壳体（22），其构造为容纳所述线圈（20）、所述线圈架（18）和所述极芯（38），其中所述壳体（22）包括突片（56），该突片压接在所述底部磁通集合器（40）上以将所述阀紧固到所述集成件（24）上。

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