CN103423503A

CN103423503A - 电磁致动器

Info

Publication number: CN103423503A
Application number: CN2013101743011A
Authority: CN
Inventors: 铃木康义; 高桥裕也; 天野均
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-05-13
Also published as: CN103423503B; DE102013206311A1

Abstract

一种电磁致动器，该电磁致动器(40)具有被固定在电极支架(45)上的两个永磁体(501，502)。永磁体(501，502)的磁极方向彼此相反。永磁体(501，502)沿后退方向以磁的方式吸引柱塞(651，652)。通过切换线圈(47)的通电方向，永磁体(501，502)之一产生线圈磁通量，该线圈磁通量的方向与另一永磁体产生的线圈磁通量相反，由此吸引力减小。永磁体(501，502)的吸引力减小的控制销(601，602)之一通过弹簧(751，752)的偏置力而沿前进方向移动。在不使线圈(47)更大的情况下能够提高控制销(601，602)的响应速度。

Description

电磁致动器

技术领域

本公开涉及一种应用于内燃机的阀提升调整装置的电磁致动器。电磁致动器移动控制销以与接合凹槽接合，由此切换滑动件的位置。

背景技术

传统上，已知阀提升调整装置能够切换滑动件的位置，滑动件随凸轮轴一起旋转并相对于凸轮轴沿轴向移动。阀提升调整装置调整内燃机的进气阀或排气阀的提升量。为了切换滑动件的位置，采用电磁致动器。电磁致动器根据滑动件的移动方向选择地移动两个控制销之一，以使控制销的末端与形成在滑动件中的接合凹槽接合。

例如，DE-102009015486(A1)显示：电磁致动器具有两个控制销，并且永磁体分别设置到每个控制销的底端。永磁体的极性沿控制销的移动方向彼此相反。当线圈被通电以产生磁场时，在一个永磁体中产生排斥力，并且在另一永磁体中产生吸引力。具有产生排斥力的永磁体的控制销移动。当线圈的通电方向改变时，磁场的磁通量方向变为相反，从而另一控制销移动。

在上述电磁致动器中，通过线圈和永磁体产生的电磁力移动控制销。然而，为了产生足够的排斥力以提高控制销的响应的速度，需要使线圈和永磁体的尺寸更大。此外，由于永磁体随控制销一起移动，所以如果使永磁体的尺寸更大，则移动元件的重量增加。需要线圈产生更大的电磁力。

发明内容

本公开的目的在于提供一种能够提高控制销的响应的速度的电磁致动器。

根据本公开，一种电磁致动器被应用于调整内燃机的进气阀或排气阀的提升量的阀提升调整装置。电磁致动器包括滑动件，滑动件随着阀提升调整装置的凸轮轴一起旋转。滑动件相对于凸轮轴轴向地移动，并限定接合凹槽。

电磁致动器包括相对于接合凹槽对齐的第一控制销和第二控制销。控制销之一用作能够与接合凹槽接合的操作控制销。由软磁材料制成的第一柱塞连接到第一控制销。由软磁材料制成的第二柱塞连接到第二控制销。

第一永磁体以这种方式布置在第一柱塞上，即它的磁极平行于第一柱塞和第二柱塞的移动方向。第一永磁体沿后退方向吸引第一柱塞，沿后退方向，第一柱塞的末端部分与接合凹槽分离。

第二永磁体以这种方式布置在第二柱塞上，即它的磁极平行于各柱塞的移动方向并与第一永磁体的磁极方向相反。第二永磁体沿后退方向吸引第二柱塞，沿后退方向，第二柱塞的末端部分与接合凹槽分离。

电磁致动器还包括线圈，线圈产生线圈磁通量，该线圈磁通量的方向与由选择的第一永磁体和第二永磁体之一产生的磁力相反，从而由选择的一个永磁体产生的磁性吸引力减小。

电磁致动器还包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧和第二弹簧分别沿前进方向偏置第一控制销和第二控制销，沿前进方向，第一控制销和第二控制销朝着接合凹槽移动。线圈沿第一方向或者沿第二方向交替通电，从而产生的线圈磁通量的方向在两个方向之间切换。

附图说明

通过下面参照附图进行的详细描述，本公开的以上和其它目的、特征和优点将会变得更加清楚。在附图中：

图1是显示根据第一实施例的具有电磁致动器的阀提升调整装置的示图，其中阀提升状况开始从小提升状况转变为大提升状况；

图2是沿图1中的线II-II获得的剖视图；

图3是显示根据第一实施例的具有电磁致动器的阀提升调整装置的示图，其中阀提升状况正在从小提升状况转变为大提升状况；

图4是沿图3中的线IV-IV获得的剖视图；

图5是显示根据第一实施例的具有电磁致动器的阀提升调整装置的示图，其中阀提升状况开始从大提升状况转变为小提升状况；

图6是沿图5中的线VI-VI获得的剖视图；

图7是根据第一实施例的断电的电磁致动器的剖视图；

图8是沿图7中的线VIII-VIII获得的剖视图；

图9是沿图7中的线IX-IX获得的剖视图；

图10是根据第一实施例的沿第一方向通电的电磁致动器的剖视图；

图11是根据第一实施例的沿第二方向通电的电磁致动器的剖视图；

图12是显示根据第一实施例的电磁致动器的基本部分的放大剖视图；

图13是显示根据第一实施例的当电磁致动器启动时的磁力的变化的特性图；

图14是根据第二实施例的沿第二方向通电的电磁致动器的剖视图；

图15是沿图14中的线XV-XV获得的剖视图；

图16是显示根据第二实施例的电磁致动器的基本部分的放大剖视图；

图17是显示根据第三实施例的具有电磁致动器的阀提升调整装置的示图，其中阀提升状况开始从小提升状况转变为大提升状况；

图18是显示根据第三实施例的具有电磁致动器的阀提升调整装置的示图，其中阀提升状况开始从大提升状况转变为小提升状况；

图19是根据第三实施例的断电的电磁致动器的剖视图；

图20是沿图19中的线XX-XX获得的剖视图；

图21是根据第四实施例的断电的电磁致动器的剖视图；和

图22是显示检测器根据操作控制销的位置检测的电压的时序图。

具体实施方式

以下，将描述本发明的实施例。

[第一实施例]

根据第一实施例，电磁致动器被应用于调整内燃机的进气阀的提升量的阀提升调整装置。

参照图1至6，以下将描述阀提升调整装置的结构。阀提升调整装置10通过设置到随凸轮轴11一起旋转的滑动件21的凸轮来调整进气阀91、92的提升量。进气阀91、92通过辊31、32和摇臂33、34彼此链接。

凸轮轴11以这种方式连接到曲轴，即它们一起旋转。凸轮轴11沿方向“R”旋转，如图1中所示。如图2、4和6中所示，凸轮轴11具有花键外齿，滑动件21与花键外齿接合。滑动件21随凸轮轴11一起旋转，并相对于凸轮轴11沿轴向移动。也就是说，滑动件21能够在固定在凸轮轴11上的两个滑动限制器12、22之间沿轴向移动。

切换部分20、小提升凸轮18、28以及大提升凸轮19、29一体地形成在滑动件21的两端。切换部分20切换滑动件21相对于凸轮轴11的轴向位置。切换部分20具有对称地形成的第一接合凹槽14和第二接合凹槽24。第一接合凹槽14包括前段15、移位部分16和后段17。第二接合凹槽24包括前段25、移位部分26和后段27。第一接合凹槽14的后段17和第二接合凹槽24的后段27彼此交叠，从而第一接合凹槽14和第二接合凹槽24成形为像是字母“Y”。

第一接合凹槽14的前段15和后段17沿相对于轴线的垂直方向延伸。此外，如图2中所示，前段15的齿深度沿旋转方向“R”变得更浅。如图6中所示，后段17的齿深度沿逆旋转方向变浅。移位部分16相对于轴向方向倾斜以连接前段15和后段17。

第二接合凹槽24具有与第一接合凹槽14相同的结构。

应用于阀提升调整装置10的电磁致动器40具有第一控制销601和第二控制销602，第一控制销601和第二控制销602分别对应于第一接合凹槽14和第二接合凹槽24。当电磁致动器40与凸轮轴11的旋转同步地使第一控制销601前进并使第一控制销601与第一接合凹槽14接合时，滑动件21随着凸轮轴11的旋转而朝着第一滑动限制器12移动。同时，当电磁致动器40与凸轮轴11的旋转同步地使第二控制销602前进并使第二控制销602与第二接合凹槽24接合时，滑动件21随着凸轮轴11的旋转而朝着第二滑动限制器22移动。稍后将详细描述以上操作。

第一小提升凸轮18和第一大提升凸轮19被相邻地布置在滑动件21和切换部分20之间。如图2中所示，第一小提升凸轮18和第一大提升凸轮19相对于参考圆向外偏心。第一大提升凸轮19的偏心量大于第一小提升凸轮18的偏心量。

第二小提升凸轮28和第二大提升凸轮29被相邻地布置在滑动件21的右端。第二小提升凸轮28和第二大提升凸轮29沿与第一小提升凸轮18和第一大提升凸轮19相反大约180度的方向偏心。

辊31、32和摇臂33、34分别对应于第一小提升凸轮18和第二小提升凸轮28，并接触第一和第二小提升凸轮18、29的偏心部分的外表面，由此凸轮轴11的旋转运动被转换成进气阀91、92的往复运动。辊31、32布置在第一小提升凸轮18和第二小提升凸轮28、第一大提升凸轮19和第二大提升凸轮29与摇臂33、34之间。

摇臂33、34的一端接触气门间隙调整器35、36中的每一个，并且摇臂33、34的另一端接触进气阀91、92中的每一个。摇臂33、34以这种方式摇摆，即靠近进气阀91、92或者离开进气阀91、92。应该注意的是，与摇臂33对应的气门间隙调整器35被表示在图2、4和6中。然而，与摇臂34对应的气门间隙调整器36未被示出。

参照图1至6，以下将描述阀提升调整装置10的操作。

如图1和2中所示，当滑动件21靠近第一滑动限制器22时，辊31接触第一小提升凸轮18的偏心部分的外表面以向下推挤摇臂33。设置到汽缸盖90的进气阀91被打开相对较小的提升量“L1”。辊32在偏离180度的角度位置接触第二小提升凸轮28的偏心部分的外表面，从而摇臂34被向下推挤。由此，进气阀92被打开提升量“L1”。

阀提升调整装置10的上述状况被称为“小提升状况”。同时，当辊31接触第一大提升凸轮19的偏心部分的外表面时，这种状况被称为“大提升状况”。

在小提升状况下，电磁致动器40的第一控制销601位于第一接合凹槽14的前段15的正上方。当从小提升状况转变为大提升状况时，电磁致动器40在凸轮轴11位于图1和图2中示出的位置时使第一控制销601前进以与第一接合凹槽14接合。

当滑动件21在第一控制销601与第一接合凹槽14接合的状况下随凸轮轴11一起旋转时，第一控制销601接合的位置通过移位部分16从前段15移动到后段17。滑动件21朝着第一滑动限制器12移动，如图1中的箭头“X1”所示。

当滑动件21从图1和2中示出的位置“P0”旋转90度时，凸轮18、19位于“P1”，如图3和4中的实线所示。当滑动件21从位置“P0”旋转180度和270度时，凸轮18、19位于“P2”、“P3”，如图4中的虚线所示。在从位置“P0”到位置“P3”的旋转范围内，由于辊31接触凸轮18、19的参考圆部分的外表面，所以进气阀91、92保持关闭。此外，在经过位置“P3”的旋转位置，后段17的齿深度变浅，并且后段17的底壁把电磁致动器40的第一控制销601向回推。

如图5和6中所示，当滑动件21从位置“P0”到位置“P4”旋转360度时，辊31接触第一大提升凸轮19的偏心部分的外表面以向下推挤摇臂33。也就是说，阀提升调整装置10处于大提升状况。设置到汽缸盖90的进气阀91被打开相对较大的提升量“L2”。辊32在相对于辊31偏离180度的角度位置接触第二大提升凸轮29的偏心部分的外表面，从而摇臂34被向下推挤。由此，进气阀92被打开提升量“L2”。

在大提升状况下，电磁致动器40的第二控制销602位于第二接合凹槽24的前段25的正上方。当从大提升状况转变为小提升状况时，电磁致动器40在凸轮轴11位于图5和图6中示出的位置时使第二控制销602前进以与第二接合凹槽24接合。

当滑动件21在第二控制销602与第二接合凹槽24接合的状况下随凸轮轴11一起旋转时，第二控制销602接合的位置通过移位部分26从前段2移动到后段27。滑动件21朝着第二滑动限制器12移动，如图5中的箭头“X2”所示。

如上所述，电磁致动器40与凸轮轴11的旋转同步地操作，由此阀提升调整装置10能够在提升量“L1”和提升量“L2”之间切换进气阀91、92的提升量。具体地讲，根据马达速度和马达负载调整阀提升量，马达的操作状况能够被合适地改善。

参照图7至12，以下将描述电磁致动器的特定结构。

电磁致动器40具有第一控制销601和第二控制销602。控制销601、602之一被选择地操作以用作“操作控制销”。控制销601、602的每个具有两个柱塞651、两个弹簧751、752、两个永磁体501、502和两个接合器551、552。

第一控制销601和第二控制销602以及第一柱塞651和第二柱塞652对应于“移动元件”。第一控制销601和第一柱塞651在销轴“O1”上一体地连接，并在图7中示出的最远后退位置和图10中示出的最远前进位置之间往复运动。第二控制销602和第二柱塞652在销轴“O2”上一体地连接，并在图7中示出的最远后退位置和图11中示出的最远前进位置之间往复运动。

最远后退位置被称为“零冲程”，并且最远前进位置被称为“全冲程”。相对于最远后退位置的控制销601、602的前进距离由“冲程(mm)”代表。在下面的描述中，“前进方向”和“前”代表图7和10至12中的向下方向，并且“后退方向”和“后”代表图7和10至12中的向上方向。此外，控制销601、602往复运动的方向被称为电磁致动器40的“轴向方向”，并且与电磁致动器40的轴向方向垂直地交叉的方向被称为“径向方向”。

另外，电磁致动器40具有磁轭41、电极支架45、线圈47和针对控制销601、602的套筒70。磁轭41、电极支架45、线圈47、套筒70、永磁体501、502和接合器551、552对应于“固定元件”。

以下将描述“固定元件”的结构。然后，将描述“移动元件”的结构。

磁轭41是由软磁材料(诸如，铁)制成的双圆筒（双缸），并在线圈47、永磁体501、502和柱塞651、652之间形成磁路。

如图8和9中所示，磁轭41的横截面形状是通过由公切线连接具有销轴“O1”的半圆和具有销轴“O2”的半圆形成的椭圆。此外，磁轭41相对于包括销轴“O1”和销轴“O2”的虚拟平面“V”对称地形成。磁轭41的外筒部分42具有开口421和底壁422。磁轭41的内筒部分43具有两个柱塞孔431、432和位于它们之间的分隔件433。

定子44是由软磁材料(诸如，铁)制成的板。定子44覆盖外筒部分42的开口421。电极支架45由非磁材料制成。在线轴46和定子44之间支撑电极支架45。如图8中所示，电极支架45具有两个容纳孔451、452，在容纳孔451、452中分别容纳永磁体501、502。电极支架45具有位于两个容纳孔451、452之间的分隔件453。

线轴46由树脂材料制成，并覆盖线圈47。线轴46的前部布置在外筒部分42和内筒部分43之间。线轴46的后部布置在外筒部分42和电极支架45之间。连接器48与线轴46一体地形成。O形环491布置在线轴46的后端和定子44之间。另一O形环492布置在线轴46和外筒部分42的内壁之间。

线圈47通过连接器48从电源81接收电力。当线圈通电时，产生线圈磁通量。线圈磁通量流经磁轭41、定子44和柱塞651、652。此外，当提供给线圈47的电力的流动方向由通电方向切换单元82改变时，线圈47产生方向相反的线圈磁通量。

永磁体501、502被固定在电极支架45上。如图12中所示，永磁体501、502以这种方式布置在容纳孔451、452中，即永磁体501、502的侧壁52接触容纳孔451、452的内壁。

如图8中所示，根据本实施例，永磁体501、502的横截面形状是圆形。永磁体501、502的每个直径设置为大于柱塞651、652的直径。永磁体501、502的磁轴“Q1”、“Q2”都位于销轴“O1”、“O2”的外侧。此外，如图8和9中所示，永磁体501、502之间的距离“dm”设置为等于柱塞651、652之间的距离“dp”。换句话说，电极支架45的分隔件453的最小宽度设置为等于内筒部分43的分隔件433的最小宽度。

另外，第一永磁体501和第二永磁体502以这种方式磁化，即磁极的方向平行于第一柱塞651和第二柱塞652的移动方向。第一永磁体501的磁极的方向与第二永磁体502的磁极的方向相反。第一永磁体501具有靠近定子44的S极和靠近第一柱塞651的N极。第二永磁体502具有靠近定子44的N极和靠近第二柱塞651的S极。

另外，由软磁材料(诸如，铁)制成的接合器551、552布置在永磁体501、502和柱塞651、652之间。如图12中所示，接合器551、552的后端表面56接触永磁体501、502的前端表面53。替代地，在表面56和前端53之间限定小的缝间隙。此外，当线圈47断电时，柱塞651、652的后端表面66接触接合器551、552的前端表面58。

永磁体501、502的前端表面53的面积“Am”大于柱塞651、652的后端表面66的面积“Ap”。接合器551、552的后端表面56对应于永磁体501、502的前端表面53。接合器551、552的前端表面58对应于柱塞651、652的后端表面66。因此，接合器551、552的横截面面积从后端表面56到前端表面58逐渐减小。接合器551、552的外侧壁57倾斜，并且接合器551、552的内侧壁平行于销轴“O1”、“O2”。也就是说，接合器551、552基本上形成为倾斜圆锥的形状。

接合器551、552由永磁体501、502磁化，并用作朝着柱塞651、652引入由永磁体501、502产生的磁通量的“磁体收集部分”。如果接合器551、552未布置在永磁体501、502和柱塞651、652之间，则当柱塞651、652被吸引到永磁体501、502时，永磁体501、502可能被柱塞651、652损坏。根据本实施例，当柱塞651、652被以磁的方式吸引到永磁体501、502时，接合器551、552减小机械冲击。也就是说，接合器551、552用作“减震器”。

套筒70包括凸缘部分71和主体部分72。凸缘部分71连接到磁轭41的底壁422。O形环493布置在凸缘部分71和底壁422之间。主体部分72具有容纳孔721、722，在容纳孔721、722中容纳控制销601、602和弹簧751、752。容纳孔721、722与内筒部分43的柱塞孔431、432连通。在控制销601、602的凸缘部分631、632被插入到容纳孔721、722中之后，衬套731、732被插入到容纳孔721、722中。此外，在容纳孔721、722的底部741、742限定滑动孔761、762。

弹簧751、752围绕控制销601、602的轴体611、612布置。每个弹簧751、752的两端由衬套731、732和凸缘部分631、632支撑。弹簧751、752使凸缘部分631、632偏置为离开衬套731、732，由此控制销601、602沿前进反向被偏置。

接下来，将基于第一控制销601和第一柱塞651的结构描述控制销601、602和柱塞651、652的结构。第一控制销601具有：连接部分621，连接轴体611与第一柱塞651；和凸缘部分631，第一弹簧751与凸缘部分631接合。连接部分621、轴体611和凸缘部分631在销轴“O1”上同轴地形成。凸缘部分631可与轴体611一体地形成或者由独立零件形成。

除末端部分641之外，轴体611被容纳在套筒70中。轴体611由衬套731引导，并在滑动孔761中滑动。末端部分641从套筒70伸出，并在第一控制销601前进时与阀提升调整装置10的第一接合凹槽14接合。

第一柱塞651形成为圆柱形，并由软磁材料(诸如，铁)制成。第一柱塞651连接到第一控制销601的连接部分621。第一柱塞651由内筒部分43的第一柱塞孔431引导以随第一控制销601一起移动。当第一柱塞651处于最远后退位置时，第一柱塞651的外壁的至少一部分沿其轴向方向与内筒部分43的第一柱塞孔431的内壁交叠。这个交叠的部分形成从磁轭41到第一柱塞651的磁通量路径。第二控制销602和第二柱塞652具有与第一控制销601和第一柱塞651的上述结构相同的结构。当第二控制销602前进时，第二控制销602的末端部分642与阀提升调整装置10的第二接合凹槽24接合。

最后，以下将解释在电磁致动器40周围的各部分的结构。电源81、通电方向切换单元82和连接线84布置在电磁致动器40周围。电源81通过连接线84连接到连接器48，从而驱动电流被提供给线圈47。通电方向切换单元82切换从电源81提供给线圈47的电流的方向。或者，通电方向切换单元82停止向线圈47提供电流。

参照图7、10、11和13，以下将描述电磁致动器40的操作。

(在线圈未通电时)

如图7中所示，当线圈47未通电时，第一控制销601和第二控制销602保持在最远后退位置。以下，将解释第一控制销601的操作。

如图13中所示，当线圈47未通电时，由第一永磁体501产生的磁性吸引力Fm0和由第一弹簧751产生的弹簧力Fsp作用在第一柱塞651上。磁性吸引力Fm0沿第一柱塞651后退的方向作用在第一柱塞651上。当第一柱塞651的冲程增加时，磁性吸引力Fm0减小。弹簧力Fsp沿第一柱塞651前进的方向作用在第一柱塞651上。当第一柱塞651的冲程增加时，弹簧力Fsp线性地减小。当第一柱塞651的冲程是零冲程“S0”时，弹簧力Fsp大于磁性吸引力Fm0。第一柱塞651被吸引到第一永磁体501。

关于第二控制销602，第二柱塞652被类似地吸引到第二永磁体502。由此，第一控制销601和第二控制销602的末端部分641、642保持在最远后退位置。第一控制销601和第二控制销602都与接合凹槽14、24分离。

(在电流沿第一方向流经线圈时)

当线圈47如图10中所示沿第一方向通电时，线圈47产生线圈磁通量Φsol1，线圈磁通量Φsol1的方向与由第一永磁体501产生的磁通量Φm1相反。也就是说，第一永磁体501的磁通量Φm1从S极到N极向下流动。线圈磁通量Φsol1向上流经第一永磁体501。如上所述，当线圈47沿第一方向通电时，产生线圈磁通量，线圈磁通量的方向与由第一永磁体501的磁通量相反。这种沿第一方向的通电在以下被称为“相反方向通电”。

由于第一柱塞孔431的内壁和第一柱塞651的外壁在此时沿轴向方向彼此交叠，所以线圈磁通量Φsol1流经这个交叠的部分。由于流经第一永磁体501的磁通量被线圈磁通量Φsol1抵消，所以第一永磁体501的磁性吸引力减小，如图13中的曲线“Fm-”所示。换句话说，线圈磁通量Φsol1使第一永磁体501消磁。

另外，由于第一接合器551布置在第一永磁体501和第一柱塞651之间，所以相对于第一永磁体501的前端表面53，在前端表面58的磁性吸引力Fm减小与第一接合器551的厚度“Ta”对应的量。因此，如图13中所示，即使相反方向通电的磁性吸引力“Fm-”在第一永磁体501的前端表面53超过弹簧力Fsp，磁性吸引力“Fm-”也在与零冲程“S0”对应的前端表面58变为低于弹簧力Fsp。换句话说，设置第一接合器551的厚度“Ta”，以使磁性吸引力“Fm-”在零冲程“S0”变为小于弹簧力Fsp。

结果，由于在零冲程“S0”的磁性吸引力“Fm-”变为小于弹簧力Fsp，所以第一控制销601根据通过从第一弹簧751的弹簧力Fsp减去磁性吸引力“Fm-”获得的力而前进。即使当在冲程超过阈值冲程“St”(在该阈值冲程“St”，在断电之后，磁性吸引力Fm0等于弹簧力Fsp)之后线圈断电时，第一控制销601通过弹簧力Fsp而到达全冲程“Sf”。也就是说，当线圈47沿第一方向通电时，第一控制销601用作“操作控制销”。

由此，第一控制销601的末端部分641与阀提升调整装置10的第一接合凹槽14接合。然后，滑动件21随凸轮轴11的旋转一起沿由图1中的箭头“X1”显示的方向移动，并且阀提升量从提升量“L1”切换到提升量“L2”。

在滑动件21移动之后，第一控制销601的末端部分641通过切换部分20的旋转而被推回，由此第一柱塞651从全冲程“Sf”后退到小于阈值冲程“St”。由于第一永磁体501的磁性吸引力Fm0超过弹簧力Fsp，所以第一柱塞651被吸引直至第一柱塞651接触第一接合器551。此时，第一接合器551用作减震器，从而第一柱塞651不会直接与第一永磁体501碰撞。避免第一永磁体501被机械冲击损坏。

关于第二永磁体502，方向与磁通量Φm2相同的线圈磁通量Φsol1流经第二永磁体502。如上所述，当线圈47沿第一方向通电时，产生线圈磁通量，线圈磁通量的方向与第二永磁体502的磁通量相同。这种沿第一方向的通电在以下被称为“相同方向通电”。

由于流经第二永磁体502的磁通量被放在线圈磁通量Φsol1上，所以第二永磁体502的磁性吸引力增大，如图13中的曲线“Fm+”所示。因此，与线圈47未通电的情况相比，第二柱塞652通过更大的力而被第二永磁体502吸引。第二控制销602保持在最远后退位置。

(在电流沿第二方向流经线圈时)

当线圈47如图11中所示沿第二方向通电时，线圈47产生线圈磁通量Φsol2，线圈磁通量Φsol2的方向与由第一永磁体501产生的磁通量Φm1相同并与由第二永磁体502产生的磁通量Φm2相反。也就是说，沿第二方向的通电是第二永磁体502的相反方向通电。因此，当线圈47沿第二方向通电时，第二永磁体502被消磁，并且吸引第二柱塞652的磁性吸引力Fm0减小。第二控制销602通过第二弹簧752的弹簧力Fsp而用作“操作控制销”。

由此，第二控制销602的末端部分642与阀提升调整装置10的第二接合凹槽24接合。然后，滑动件21随凸轮轴11的旋转一起沿由图5中的箭头“X2”显示的方向移动，并且阀提升量从提升量“L2”切换到提升量“L1”。在滑动件21移动之后，第二控制销602的末端部分642通过切换部分20的旋转而被推回，由此第二柱塞652被吸引直至第二柱塞652接触第二接合器552。同时，由于沿第二方向的通电是第一永磁体501的相同方向通电，所以与线圈47未通电的情况相比，第一柱塞651通过更大的力而被第一永磁体501吸引。第一控制销601保持在最远后退位置。

如上所述，当线圈47未通电时，第一控制销601和第二控制销602不移动。当线圈47沿第一方向通电时，仅第一控制销601移动。当线圈47沿第二方向通电时，仅第二控制销602移动。也就是说，电磁致动器40能够根据通电方向切换单元82的切换操作选择性地操作两个控制销601、602中的任一个。

(优点)

以下，将解释电磁致动器40的优点。

(1)根据本实施例的电磁致动器40，两个永磁体501、502被固定在电极支架45上。永磁体501、502的磁极方向彼此相反。永磁体501、502沿后退方向以磁的方式（磁性）吸引柱塞651、652。通过切换线圈47的通电方向，永磁体501、502之一产生线圈磁通量，该线圈磁通量的方向与另一永磁体产生的线圈磁通量相反，由此吸引力减小。永磁体501、502的吸引力减小的控制销601、602之一通过弹簧751、752的偏置力而沿前进方向移动。

也就是说，线圈47产生的电磁力用于减小永磁体501、502的吸引力。控制销601、602通过弹簧751、752的偏置力而移动。由此，与控制销通过线圈产生的电磁力而移动的情况相比，在不使线圈47更大的情况下能够提高控制销601、602的响应速度。

(2)由于永磁体501、502设置到固定元件，所以能够使永磁体501、502更大以增大磁性吸引力而不会增加移动元件的重量。根据磁性吸引力的增大，使柱塞离开永磁体501、502的弹簧751、752的偏置力能够被设置得更大。因此，能够进一步提高控制销601、602的响应的速度。

(3)由于永磁体501、502设置到固定元件，所以能够避免当电磁致动器操作时永磁体被（机械地）以机械方式损坏。

(4)永磁体501、502的前端表面53的面积“Am”大于柱塞651、652的后端表面66的面积“Ap”。另外，由软磁材料(诸如，铁)制成的接合器551、552布置在永磁体501、502和柱塞651、652之间。接合器551、552用作磁体收集部分。能够高效地从永磁体501、502收集磁通量。作用在柱塞651、652上的磁性吸引力能够增大。

(5)另外，由于接合器551、552布置在永磁体501、502和柱塞651、652之间，所以相对于前端表面53，在前端表面58的磁性吸引力Fm减小与接合器551、552的厚度“Ta”对应的量。因此，能够容易地产生方向相反的线圈磁通量，以便在相反方向通电时，在零冲程“S0”，磁性吸引力“Fm-”变得低于弹簧力Fsp。因此，柱塞651、652能够利用较小的电流抵抗磁性吸引力而被移走。

(6)当柱塞651、652被以磁的方式吸引到永磁体501、502时，布置在永磁体501、502和柱塞651、652之间的接合器551、552减小机械冲击。因此，能够避免永磁体可能由于机械冲击而被以机械方式损坏。

(7)内筒部分43以这种方式布置，即当柱塞651、652处于最远后退位置时，柱塞孔431、432的内壁与柱塞651、652的外壁交叠。由于确保了从磁轭41到柱塞651、652的磁通量路径，所以柱塞651、652能够通过线圈磁通量抵抗磁性吸引力而被容易地移走。

(8)当控制销601、602的末端部分641、642与接合凹槽14、24分离时，控制销601、602通过充足的力而被放回。因此，弹簧751、752的偏置力能够被设置得更大，由此，能够提高控制销601、602的响应速度。

[第二实施例]

参照图14至16，以下，将描述电磁致动器的第二实施例。在每个下面的实施例中，与第一实施例中的零件和部件基本上相同的零件和部件以相同的标号指示，并且将不会重复相同的描述。

如图14和15中所示，第二实施例的电磁致动器405具有一体的永磁体54、接合器555、556和电极支架85。这些元件的结构不同于第一实施例。一体的永磁体54、接合器555、556和电极支架85相对于包括销轴“O1”和销轴“O2”的虚拟平面“V”对称地形成。

一体的永磁体54是柱状物，其横截面形状是椭圆。一体的永磁体54被以这种方式固定到电极支架85，即它的磁极方向垂直于柱塞651、652的移动方向。靠近第一柱塞651的磁极被称为“水平第一磁极541”，并且靠近第二柱塞652的磁极被称为“水平第二磁极542”。在本实施例中，水平第一磁极541是N极，并且水平第二磁极542是S极。

当线圈47断电时，一体的永磁体54的水平第一磁极541沿后退方向吸引第一柱塞651。此外，一体的永磁体54的水平第二磁极542沿后退方向吸引第二柱塞652。一体的永磁体54具有第一实施例的第一永磁体501和第二永磁体502的功能。

接合器555、556由软磁材料(诸如，铁)制成，并具有“沿虚拟平面V的L形横截面”。也就是说，接合器555、556的每个包括底部580和侧部59。底部580的后端表面56接触一体的永磁体54的前端表面545。或者，在表面56和前端表面545之间限定小的缝间隙。此外，当线圈47断电时，柱塞651、652的后端表面66接触底部580的前端表面58。

接合器555、556在它的前端表面545和它的外壁544接收来自水平第一磁极541和水平第二磁极542的磁通量。接收的磁通量经接合器555、556的前端面58被传送到柱塞651、652。当柱塞651、652位于最远后退位置时，柱塞651、652的外壁的一部分与内筒部分43的柱塞孔431、432的内壁交叠。

电极支架85由非磁性材料制成。电极支架85具有容纳部分850，在容纳部分850中容纳一体的永磁体54和接合器555、556。电极支架85具有面对定子44的后壁853和面对线轴46的外围壁854。后壁853覆盖一体的永磁体54的后端表面543。外围壁854覆盖接合器555、556的侧部59，并覆盖一体的永磁体54的外壁544。

参照图14，以下将描述第二实施例的电磁致动器405的操作。

一体的永磁体54的后端表面543被由非磁性材料制成的电极支架85的后壁853覆盖。因此，如图16中的虚线箭头所示，磁通量Φms局限于经定子44在水平第一磁极541和水平第二磁极542之间流动。从一体的永磁体54到定子44的漏通量能够减少。

接合器555、556的侧壁59以这种方式布置，即面对水平第一磁极541和水平第二磁极542的外壁544，并且电极支架85的外围壁854以这种方式布置，即面对侧壁59。因此，径向磁通量Φmp从水平第一磁极541(或水平第二磁极542)向下流动，然后经柱塞651、652和内筒部分43流入到水平第二磁极542(或水平第一磁极541)中，如图16中的实线箭头所示。

因此，优先产生流经柱塞651、652的磁通量Φmp，并且流经定子44的磁通量Φms受到限制。结果，磁通量Φm1向下流经第一柱塞651，并且磁通量Φm2向上流经第二柱塞652。

通过切换线圈47的通电方向，水平第一磁极541和水平第二磁极542之一产生这样的线圈磁通量，该线圈磁通量的方向与另一磁极的线圈磁通量相反，由此吸引力减小。吸引力减小的控制销601、602之一通过弹簧751、752的偏置力而前进。由此，在不使线圈47更大的情况下能够提高控制销601、602的响应速度。

作为磁体收集部分，接合器555、556将在水平第一磁极541和水平第二磁极542处产生的磁通量引入到柱塞651、652中。此外，当柱塞651、652被吸引到一体的永磁体54时，接合器555、556用作减震器。另外，根据第二实施例，能够实现第一实施例的上述优点(2)、(3)、(5)、(7)和(8)。

根据第二实施例，一体的永磁体54的磁极541、542都能够有效地用于产生磁力。由此，永磁体的数量能够从两个减少到一个，同时保持与第一实施例相同的磁性吸引力。

[第三实施例]

参照图17至20，以下，将描述电磁致动器的第三实施例。

如图17和18中所示，阀提升调整装置10具有两个切换部分13、23，电磁致动器407、408应用到阀提升调整装置10。第一切换部分13具有第一接合凹槽14，并且第二切换部分23具有第二接合凹槽24。

电磁致动器407、408分别具有控制销607、608。与第一切换部分13对应的第一电磁致动器407与凸轮轴11的旋转同步地使控制销607前进，从而控制销607与第一接合凹槽14接合，如图17中所示。与第二切换部分23对应的第二电磁致动器408与凸轮轴11的旋转同步地使控制销608前进，从而控制销608与第二接合凹槽24接合，如图18中所示。

阀提升调整装置107的操作与第一实施例相同。根据第三实施例，具有单个控制销的第一电磁致动器407和第二电磁致动器408被交替地操作。

参照图19和20，以下将描述第三实施例的电磁致动器407的操作。

在第一电磁致动器407中，控制销607、柱塞657、衬套737和弹簧757具有与第一实施例相同的结构。磁轭417、线轴467、定子447、电极支架457、线圈477和套筒707分别具有围绕销轴“O7”的圆形横截面形状。当柱塞651位于最远后退位置时，柱塞651的一部分与内筒部分437的柱塞孔439的内壁交叠。

永磁体507相对于柱塞657被同轴地布置。永磁体507在销轴“O7”上被容纳在电极支架457的容纳部分459中。接合器557是圆形截锥。

此外，永磁体507的端表面53具有比柱塞657的端表面66大的面积。接合器557的后端表面56对应于永磁体507的前端表面53。接合器557的前端表面58对应于柱塞657的后端表面66。因此，接合器557的横截面面积从后端表面56到前端表面58逐渐减小。另外，当柱塞657被吸引到永磁体507时，接合器57用作减震器。

永磁体507的磁极的方向平行于柱塞657的移动方向。另外，永磁体507的磁极的方向与当线圈477由电源81通电时产生的线圈磁通量的方向相反。在这种情况下，与第一实施例不同，不需要通电方向切换单元82。第三实施例具有与第一实施例相同的优点(1)-(8)。

[第四实施例]

参照图21和22，以下，将描述第四实施例。

根据第四实施例，电磁致动器40还包括电压检测器83。电压检测器83检测当柱塞651、652后退到最远后退位置时由电磁致动器40产生的感应电动势（induced electromotive force）。

如图22中所示，电压检测器83在电流开始流经线圈47的时间t11检测到驱动电压Vd1。产生线圈磁通量Φsol1，由此，在零冲程“S0”，磁性吸引力变为小于弹簧力。因此，第一控制销601通过第一弹簧751的弹簧力而前进。即使线圈47在时间t12断电，第一控制销601也在时间t12前进到全冲程“Sf”。也就是说，当线圈47沿第一方向通电时，第一控制销601用作“操作控制销”。由此，第一控制销601的末端部分641与阀提升调整装置10的第一接合凹槽14接合。然后，滑动件21随凸轮轴11的旋转一起沿由图1中的箭头“X1”显示的方向移动，并且阀提升量从提升量“L1”切换到提升量“L2”。

在滑动件21移动之后，第一控制销601的末端部分641通过切换部分20的旋转而被推回，由此第一柱塞651从在时间t14的全冲程“Sf”后退到在时间t15的靠近冲程“Sn”。在这个时间段中，第一柱塞651和第一接合器551彼此离开。在它们之间限定空气层。空气层用作磁阻。因此，即使第一柱塞651的位置变化，也不会产生显著的通量变化。电压检测器83检测到的检测电压几乎不变。

由于在靠近冲程“Sn”，第一永磁体501的磁性吸引力超过弹簧力，所以第一柱塞651被吸引直至第一柱塞651接触第一接合器551。由于当第一永磁体501更靠近第一接合器551时第一永磁体501的磁性吸引力变得更强，所以第一柱塞501在时间t16返回到零冲程“S0”。

通常，软磁材料的磁导率是空气的磁导率的1000-10000倍。因此，当第一柱塞651和第一接合器551彼此接触或彼此靠近时，在第一柱塞651和第一接合器551之间流动的磁通量将会迅速增加。结果，在从时间t15直至t16的时间段中，由于迅速的通量改变产生感应电动势Vi1。线圈47把感应电动势Vi1传送到电压检测器83。电压检测器83接收感应电动势Vi1作为“后退信号”，该信号代表第一控制销601正在返回到零冲程“S0”(最远后退位置)。线圈47用作“后退信号输出部分”。

如图22中所示，在从时间t21直至t26的时间段中，第二柱塞652和第二控制销602的操作与第一柱塞651和第一控制销601的操作相同。然而，由于第一永磁体501和第二永磁体502的磁极的方向彼此相反，所以电压检测器83检测到的电压的正/负变为相反。也就是说，感应电动势Vi1和感应电动势Vi2的正/负彼此相反。当沿第一方向施加驱动电压Vd1并且第一柱塞651正在返回到最远后退位置时，产生感应电动势Vi1。当沿第二方向施加驱动电压Vd2并且第二柱塞652正在返回到最远后退位置时，产生感应电动势Vi2。

与线圈47未通电的情况相比，第一柱塞651通过更大的力而被第一永磁体501吸引。第一控制销601保持在最远后退位置。

(其它实施例)

在第一和第二实施例中，永磁体501、502的前端表面53的面积“Am”大于柱塞651、652的后端表面66的面积“Ap”。然而，当完全确保从永磁体传送到柱塞的磁通量时，面积“Am”可被设置为小于或等于面积“Ap”。在这种情况下，接合器可以是作为减震器的柱状物。替代地，在为柱塞提供另一制动器的情况下，作为减震器，并不总是需要接合器。

在第一和第三实施例中，永磁体的横截面形状不限于圆形。能够采用半圆形或多边形。此外，磁轭以及电极的横截面形状不限于以上实施例的横截面形状。或者，并不总是需要磁轭和电极支架。

在以上实施例中，当柱塞651、652位于最远后退位置时，柱塞孔431、432的内壁与柱塞651的外壁交叠，由此确保磁通量路径。然而，在通过另一结构确保磁通量路径的情况下，磁轭可不与柱塞交叠。

阀提升调整装置不仅可调整进气阀的提升量，还可调整排气阀的提升量。用于移动控制销的机构不限于以上情况。

本发明不限于上述实施例，并且能够应用于各种实施例。

Claims

1.一种电磁致动器，该电磁致动器应用于调整内燃机的进气阀(91，92)或排气阀的提升量的阀提升调整装置(10)，该电磁致动器包括：

滑动件(21)，随着阀提升调整装置(10)的凸轮轴(11)一起旋转，相对于凸轮轴(11)轴向地移动，并限定接合凹槽(14，24)；

第一控制销(601)和第二控制销(602)，相对于接合凹槽(14，24)对齐，第一控制销(601)和第二控制销(602)之一是能够与接合凹槽(14，24)接合的操作控制销；

第一柱塞(651)，由软磁材料制成，并且第一控制销(601)连接到第一柱塞(651)；

第二柱塞(652)，由软磁材料制成，并且第二控制销(602)连接到第二柱塞(652)；

第一永磁体(501)，以这种方式布置在第一柱塞上，即它的磁极方向平行于第一柱塞和第二柱塞的移动方向，第一永磁体沿后退方向吸引第一柱塞(651)，沿后退方向，第一柱塞(651)的末端部分(641)与接合凹槽(14，24)分离；

第二永磁体(502)，以这种方式布置在第二柱塞上，即它的磁极方向平行于第一柱塞和第二柱塞的移动方向并与第一永磁体(501)的磁极方向相反，第二永磁体沿后退方向吸引第二柱塞(652)，沿后退方向，第二柱塞(652)的末端部分(642)与接合凹槽(14，24)分离；

线圈(47)，产生线圈磁通量，线圈磁通量的方向与由选择的第一永磁体和第二永磁体之一产生的磁力相反，从而由选择的一个永磁体产生的磁性吸引力减小；

第一弹簧(751)和第二弹簧(752)，分别沿前进方向偏置第一控制销(601)和第二控制销(602)，沿前进方向，第一控制销和第二控制销朝着接合凹槽(14，24)移动，其中

线圈(47)沿第一方向或者沿第二方向交替通电，从而产生的线圈磁通量的方向在两个方向之间切换。

2.如权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，

每个永磁体具有端表面，该端表面的面积大于柱塞的面对该端表面的部分的面积；以及

每个永磁体具有由软磁材料制成的磁体收集部分(551，552)，磁体收集部分(551，552)用于将由每个永磁体产生的磁通量引入到柱塞中。

3.如权利要求1或2所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

减震器(551，552)，布置在每个永磁体和柱塞之间，以便减小当柱塞被吸引到永磁体时产生的机械冲击。

4.如权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，

第一永磁体和第二永磁体由一体的永磁体(54)形成，一体的永磁体(54)以这种方式布置，即它的磁极方向垂直于第一柱塞和第二柱塞的移动方向；

一体的永磁体(54)具有吸引第一柱塞(651)的水平第一磁极(541)；以及

一体的永磁体(54)具有吸引第二柱塞(652)的水平第二磁极(542)。

5.如权利要求4所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

磁体收集部分(555，556)，由软磁材料制成并布置在一体的永磁体(54)和柱塞之间，以用于将由一体的永磁体(54)产生的磁通量引入到柱塞中。

6.如权利要求4所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

减震器(555，556)，布置在一体的永磁体(54)和柱塞之间，以便减小当柱塞被吸引到一体的永磁体(54)时产生的机械冲击。

7.如权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

磁轭(41)，由软磁材料制成并形成线圈、永磁体或一体的永磁体和柱塞之间的磁路；其中，

磁轭具有能够将磁通量传送到第一柱塞和第二柱塞的内筒部分(43)；以及

当柱塞位于最远后退位置时，内筒部分和柱塞的至少一部分彼此交叠。

8.一种电磁致动器，该电磁致动器应用于调整内燃机的进气阀(91，92)或排气阀的提升量的阀提升调整装置(10)，该电磁致动器包括：

控制销(607)，能够与接合凹槽(14，24)接合；

柱塞(657)，由软磁材料制成，并连接到控制销；

永磁体(507)，以这种方式布置，即它的磁极方向平行于柱塞的移动方向，并且产生沿柱塞与凹槽(14，24)分离的方向吸引柱塞的吸引力；

线圈(477)，产生线圈磁通量，该线圈磁通量的方向与由永磁体(507)产生的磁通量相反，从而由永磁体产生的吸引力减小，以及

弹簧(757)，沿前进方向偏置控制销，沿前进方向，控制销朝着接合凹槽移动。

9.如权利要求8所述的电磁致动器，其特征在于，

永磁体具有端表面，该端表面的面积大于柱塞的面对该端表面的部分的面积；以及

永磁体具有由软磁材料制成的磁体收集部分(557)，磁体收集部分(557)用于将由永磁体产生的磁通量引入到柱塞中。

10.如权利要求8或9所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

减震器(557)，布置在永磁体和柱塞之间以便减小当柱塞被吸引到永磁体时产生的机械冲击。

11.如权利要求8所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

磁轭(417)，由软磁材料制成并形成线圈、永磁体和柱塞之间的磁路；其中：

磁轭具有能够将磁通量传送到柱塞的内筒部分(437)；以及

12.一种电磁致动器，该电磁致动器应用于调整内燃机的进气阀(91，92)或排气阀的提升量的阀提升调整装置(10)，该电磁致动器包括：

线圈(47)，产生线圈磁通量，该线圈磁通量的方向与由选择的第一永磁体和第二永磁体之一产生的磁力相反，从而由选择的一个永磁体产生的磁性吸引力减小；

第一弹簧(751)和第二弹簧(752)，分别沿前进方向偏置第一控制销(601)和第二控制销(602)，沿前进方向，第一控制销和第二控制销朝着接合凹槽(14，24)移动；和

后退信号输出部分，发送后退信号，该信号代表操作控制销正在返回到最远后退位置，其中：

13.如权利要求12所述的电磁致动器，其特征在于，

所述线圈用作后退信号输出部分；以及

当连接到操作控制销的柱塞靠近永磁体时，后退信号输出部分产生感应电动势作为后退信号。

14.如权利要求13所述的电磁致动器，其特征在于，还包括：

磁轭(41)，由软磁材料制成并形成线圈、永磁体和柱塞之间的磁路。