CN103574134A - 电磁滑阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁滑阀，其中排放油从提前角端口（15）和排出端口（25）或者从滞后角端口（16）和排出端口（26）排入排油通道（24）；所述排放油可混有异物。伴随排放油的所述异物即使流向电磁致动器（9），也能通过管状件（41）、中空轴（42）、和套圈（43）中的一个被阻碍而不能流动到达高磁通量密度部（A）。能防止易受异物影响的高磁通量密度部（A）遭受异物进入；这防止柱塞（32）的滑动磨损和/或滑动缺陷的发生，提高了控油阀（1）的可靠性。

Description

电磁滑阀

技术领域

本发明涉及一种电磁滑阀，其将滑阀和电磁致动器（线性螺线管）沿轴向方向结合；特别涉及这样一种电磁滑阀，其中面向柱塞的沿轴向方向的两侧的空间间隙每个均经由滑柱的内部与排放空间连通。

背景技术

[专利文献1]JP2003-97756A

专利文献1描述了这样一种电磁滑阀，其中面向柱塞的沿轴向方向的两侧的空间间隙每个均经由滑柱内部的排油通道与排放空间连通。所述电磁滑阀将滑阀和电磁致动器沿轴向方向结合，并且具有位于滑柱中部的排油通道（沿轴向方向的通道孔），所述排油通道与排放空间连通。面向柱塞的沿轴向方向的两侧的空间间隙经由在滑柱内形成的排油通道与排放空间连通。

专利文献1的技术描述了配置为沿轴向方向延伸的直通道孔的进出用通道，所述进出用通道将排放油从排油通道向高磁通量密度部引导。高磁通量密度部是邻近柱塞的沿轴向方向的两侧的空间间隙中的一个，并且呈现出高磁通量密度以便向柱塞施加磁吸引力。因此，滑阀的运动使得油（排出的排放油）向排油通道排出、并且随后平顺地到达高磁通量密度部；这也允许排放油中包含的异物容易地到达高磁通量密度部。

由于高磁通量密度部提供高磁通量密度，因此其易于受异物的影响。到达高磁通量密度部的异物可能牵涉柱塞中的滑动磨损或滑动缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电磁滑阀，其帮助防止异物到达易于受异物影响的高磁通量密度部。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，电磁滑阀配置为包括电磁致动器和沿轴向方向与所述电磁致动器结合的滑阀。电磁致动器包括通过磁力向轴向方向驱动的柱塞。滑阀包括通过柱塞向轴向方向驱动的滑柱。柱塞的两个轴向侧每个均面向各自的空间间隙，所述各自的空间间隙经由在滑柱内形成的排油通道与排放空间连通。空间间隙中的一个是具有高磁通量并向柱塞提供磁吸引力的高磁通量密度部。从排油通道向高磁通量密度部引导的排放油被（i）管状件、（ii）中空轴、和（iii）环状套圈所阻碍。管状件以贯穿的方式配置在滑柱的一端，所述滑柱的一端是位于管状件面向电磁致动器的一侧。中空轴具有中空的内部并且配置为夹在柱塞与滑柱之间。环状套圈增加柱塞的磁吸引力。

在上述配置下，排放油从排油通道向高磁通量密度部的流动能够被在滑柱端部处的管状件、位于柱塞与滑柱之间的中空轴、和用于加强柱塞的磁吸引力的“套圈”所抑制或阻挡。这能帮助防止异物到达易于受异物影响的高磁通量密度部。这导致减小柱塞中的滑动磨损和滑动缺陷并且提高电磁滑阀的可靠性。

附图说明

根据如下所做的详述并且结合附图，本发明的上述和其他目的、特征、和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的控油阀沿轴向方向的剖视图；

图2是控油阀主要部分的剖视图；

图3是根据第一实施例的可变阀正时装置的示意图；并且

图4是根据本发明第二实施例的控油阀主要部分的剖视图。

具体实施方式

将结合附图解释根据本发明的各实施例。

应注意的是，尽管图1展示了“前”在左手侧和“后”在右手侧，但是所述前后方向仅用于解释并且不限制实际安装或装配的方向。

[第一实施例]

将结合图1至图3解释第一实施例。这个实施例针对液压VVT（可变阀门正时装置）的OCV（控油阀）。

（VVT的解释）

VVT安装在用于车辆行驶的发动机中。VVT包括：（i）VCT（可变凸轮轴正时机构）2，其附连至凸轮轴以便无级改变凸轮轴的提前角从而无级改变阀的开关正时；（ii）利用OCV1来执行VCT2的液压控制的液压回路3；和（iii）电气地控制OCV1的ECU（发动机控制单元）4。

VCT2包括与发动机的曲轴同步旋转的靴形外壳5，和与凸轮轴一体地旋转的叶片转子6。相对于靴形外壳5驱动叶片转子6允许凸轮轴在提前角侧或滞后角侧改变。

叶片转子6相对于靴形外壳5在预定角度内可旋转。叶片转子6包括将靴形外壳5的内部空间分为提前角室α和滞后角室β的叶片6a。提前角室α和滞后角室β是用于将叶片6a分别向提前角侧和滞后角侧驱动的油压室。

（液压回路3的解释）

液压回路3将油向提前角室α和滞后角室β供给或者从提前角室α和滞后角室β中排出，并且具有在提前角室α与滞后角室β之间产生油压差以藉此使叶片转子6相对于靴形外壳5旋转的构件的功能。液压回路3包括OCV1。在计量调节时，OCV1将泵油压供给至提前角室α和滞后角室β中的一个；泵油压由来自通过曲轴驱动的油泵7压力输送的油产生。在计量调节时，OCV1能够将油压从提前角室α或滞后角室β中排出。

OCV1是电磁滑阀，其将（i）具有四通阀的滑阀8和（ii）驱动滑阀8的电磁致动器9沿轴向方向结合。滑阀8插入形成在诸如缸盖的发动机部件中的OCV安装孔（即，其内壁呈筒状的孔）内；电磁致动器9固定至发动机部件。

（滑阀8的解释）

滑阀8包括：（i）套筒11，其插入被配置在发动机部件中的OCV安装孔中；（ii）滑柱12，其沿轴向方向可滑动地支撑在套筒11内并且调节每个端口的连通状态；和（iii）复位弹簧13，其将滑柱12向后（即，向后侧）偏压。

套筒11具有近似筒状；套筒11的外周面以微小间隙插入OCV安装孔的内部。套筒11包含滑动孔，所述滑动孔的内周面沿轴向方向可滑动地支撑滑柱12。

套筒11配置有多个输入/输出端口。具体而言，套筒11沿径向方向包括：输入端口14，其接受从油泵7中排出的工作油的供给；通向提前角室α的提前角端口15；和通向滞后角室β的滞后角端口16。沿径向方向的各端口从套筒11的前侧按照如下顺序布置：提前角端口15、输入端口14、和滞后角端口16。相反，排放端口17配置在套筒11的前端中；排放端口17通向排放空间（即通向泄油盘的空间）。

滑柱12具有近似筒状；滑柱12的外周面以微小间隙插入套筒11的内周面中。随着滑柱12从后侧向前侧位移，相应的端口的开关状态改变以便达成滞后角状态（用于将凸轮轴驱动至滞后角侧）、保持状态（用于保持凸轮轴的提前角）、以及提前角状态（用于将凸轮轴驱动至提前角侧）。

滑柱12的外周配置有第一台肩（land）21（大径部分）和第二台肩22（大径部分）。在滑柱12相对于套筒11在轴向方向的中间位置被驱动的状态下，第一台肩21和第二台肩22分别挡住提前角端口15和滞后角端口16。

再者，滑柱12的外周在第一台肩21与第二台肩22之间配置有全周边凹槽23（小径部分）。这个全凹槽23始终与输入端口14连通，并且具有分配室的功能；所述分配室（i）用于当滑柱12向前移动时通过允许输入端口14与提前角端口15连通来增加提前角室α的油压，并且（ii）用于当滑柱12向后移动时通过允许输入端口14与滞后角端口16连通来增加滞后角室β的油压。

如上所述，具有近似筒状的滑柱12在内部包含排油通道24，所述排油通道沿轴向方向延伸并且始终与排放端口17连通。

滑柱12还在第一台肩21前侧配置有提前角用排出端口25；所述排出端口25沿径向方向贯穿。当滑柱12向后移动时，这个提前角用排出端口25允许提前角端口15与排油通道24连通并且藉此降低提前角室α的油压。

滑柱12还在第二台肩22后侧配置有滞后角用排出端口26；所述排出端口26沿径向方向贯穿。当滑柱12向前移动时，这个滞后角用排出端口26允许滞后角端口16与排油通道24连通并且藉此降低滞后角室β的油压。

复位弹簧13是压缩螺旋弹簧，其将滑柱12向后偏压。套筒11在排放端口17周边配置有垂直于轴向的弹簧座27。复位弹簧13装配成在弹簧座27与配置在滑柱12中的弹簧接收台阶28之间沿轴向方向被压缩的状态；所述弹簧接收台阶28是定位在排油通道24的前侧并且直径向前增大的那一部分的台阶。容置着复位弹簧13的弹簧室经由排放端口17始终与排放空间连通。所述弹簧室是配置在滑柱12前部中并且体积可变的室。

（电磁致动器9的解释）

电磁致动器9包括线圈31、柱塞32、磁吸引定子33、磁性传送定子34、轭35、杯状引导件36、支架37、和连接件38。线圈31是磁力产生构件，当施加电流时，其产生用于对柱塞32进行磁吸引的磁力；通过绕由树脂制成的缠线筒缠绕绝缘涂覆线材以形成线圈31。

柱塞32是由磁性金属（诸如作为构成磁回路的铁磁材料的铁）形成的柱体。柱塞32利用通过线圈31产生的磁力将滑柱12向前驱动，藉此抵消复位弹簧13的偏压力。柱塞32沿轴向方向可滑动地支撑在杯状引导件36的内表面中。

磁吸引定子33提供磁吸引作用，以将柱塞32向前吸引，并且是由磁性金属（例如，铁：构成磁回路的铁磁材料）制成；定子33包括（i）嵌在套筒11与线圈31之间的盘部和（ii）将盘部的磁通朝向柱塞32的附近引导的柱部。磁吸引间隙形成在柱塞32与磁吸引定子33之间。

磁性传送定子34经由杯状引导件36连同柱塞32一起沿径向方向传送和接收磁性作用，并且由磁性金属（例如，铁：构成磁回路的铁磁材料）形成；定子34具有筒状以经由杯状引导件36覆盖柱塞32的外周并且插入缠线筒的内周中。

轭35是磁性金属（例如，铁：构成磁回路的铁磁材料）并且具有筒状以覆盖线圈31的外周。轭35在前端包括塑性变形用爪部；所述爪部模锻成与套筒11结合。在附图中，磁性传送定子34和轭35配置成一体或整体。但不必限于此。

杯状引导件36是这样一个构件，其分隔出油在电磁致动器9中导向的范围以便防止在电磁致动器9中的油（进出用油）向电磁致动器9外面泄漏。杯状引导件36由非磁性材料（例如，不锈钢等）形成且具有杯状。杯状引导件36在前端包括沿径向方向扩展的凸缘部。所述扩展的凸缘部嵌在磁吸引定子33与套筒11（具体而言是位于套筒11后端的O型环39）之间；这实现了杯状引导件36到内侧和外侧的密封。位于套筒11后外周的O型环40防止油从OCV安装孔中泄漏。

支架37是将OCV1固定至发动机部件的构件。连接件38是由某种二次成型树脂形成的连接构件，所述二次成型树脂用于线圈31的树脂成型。连接件38在内部包含与线圈31的引导端连接的端子38a。端子38a的一个端部在插入缠线筒中的状态下被二次树脂成型插入；另一端部暴露在连接件38内。

（用于防止异物到达柱塞32的构件的解释）

如上所述，柱塞32沿轴向方向在杯状引导件36内滑动。为了使柱塞32沿轴向方向移动或滑动，需要改变接触柱塞32前端的高磁通量密度部A的容积，并且需要改变接触柱塞32后端的低磁通量密度部B的容积。高磁通量密度部A是面向第一轴向侧的空间间隙，所述第一轴向侧是柱塞32的两个轴向侧（即，沿轴向方向）中的一侧；所述高磁通量密度部A提供高磁通量密度以便向柱塞32施加磁吸引力。低磁通量密度部B是面向第二轴向侧的空间间隙，所述第二轴向侧是柱塞32的两个轴向侧中的另一侧。在第一轴向侧的高磁通量密度部A比低磁通量密度部B更靠近滑柱12。

柱塞32的外周如上所述由杯状引导件36挡住。因此，高磁通量密度部A和低磁通量密度部B经由形成于滑柱12内的排油通道24与排放空间连通。

现在，包含异物的排放油从提前角端口15和滞后角端口16向排油通道24的内部排放。本实施例的OCV1配置有三个阻流构件以阻碍排放油进行平顺流动，以作为防止异物到达高磁通量密度部A的方法。

（第一阻流构件的解释）

第一阻流构件配置成贯穿滑柱12后端的筒状的管状件41。这个管状件41通过紧固构件（诸如压配合件）固定至通孔的内壁表面；所述通孔沿轴向方向延伸并且配置在滑柱12后端的中心。管状件41的面向柱塞32（即，柱塞侧）的后端被挡住；管状件41的前端向排油通道24的内部打开。

具体而言，管状件41的外径尺寸配置成小于排油通道24的内径尺寸。另外，在固定至滑柱12的状态下，管状件41包括向排油通道24内部伸出的内伸部41a，和从滑柱12的后端向后侧伸出的外伸部41b。

内伸部41a是延伸到排油通道24内部的延伸部，其防止从滞后角用排出端口26向排油通道24排放的排放油直接流入管状件41的内部。内伸部41a的前端部（即，管状件41的前端部）配置成在滞后角用排出端口26的前端部之前。相反，外伸部41b配置有沿径向方向贯穿、同时允许管状件41的内部与环绕管状件41的第一空间C相连通的一个或多个第一孔41c。

排油通道24和管状件41中的排放油沿轴向方向流动；然而，当排放油通过第一孔41c时，管状件41将排放油的流向改成径向方向以朝向第二阻碍构件移动。因而，管状件41使排放油的流动方向弯曲，阻碍从排油通道24向高磁通量密度部A移动的排放油进行平顺流动。这能防止排放油中所含的异物到达高磁通量密度部A（即，本实施例中的第二阻流构件）。

（第二阻流构件的解释）

第二阻流构件配置成柱塞32与滑柱12之间的中空轴42。所述中空轴42将柱塞32的轴向力向滑柱12传递，并且与管状件41（即，外伸部41b）和套圈43分别形成第一空间C和第二空间D；所述各空间允许排放油流动。

具体而言，中空轴42是由非磁性材料（例如，不锈钢）制成的中空或带内腔的压制构件；中空轴42具有双台阶管状，其包括（i）大径管部42a，所述大径管部以一间隙环绕管状件41的外周（即，外伸部41b），和（ii）直径小于大径管部42a并且在大径管部42a后面的小径管部42b。中空轴42的前端与滑柱12的后端接触；中空轴42的后端与柱塞32的前端接触。这个配置将柱塞32的轴向力向滑柱12传递，并且将复位弹簧13的偏压力向柱塞32传递。

大径管部42a配置有一个或多个第二孔42c，其沿径向方向贯透以允许中空轴42的内部（即，第一空间C）与环绕中空轴42的第二空间D连通。第二孔42c配置成沿轴向方向（或沿周向方向）从第一孔41c位移。也就是说，通过第一孔41c的排放油不直接进入第二孔42c中。将第一孔41c和第二孔42c沿轴向方向（或沿周向）彼此位移，会允许沿径向方向通过第一孔41c的排放油的流向在到达第二孔42c之前改变或转向、并随后通过第二孔42c，藉此向第三阻流构件移动。

因而，中空轴42使排放油的流动弯曲，阻碍从排油通道24向高磁通量密度部A移动的排放油进行平顺流动。这能防止排放油中所含的异物到达高磁通量密度部A（即，本实施例中的第三阻流构件）。

（第三阻流构件的解释）

第三阻流构件配置成位于柱塞32前侧的套圈43。所述套圈43是由磁性材料制成的、环状的磁性构件。套圈43插入磁吸引定子33内（具体而言，插入杯状引导件36内）并且面向柱塞32的前端，以增加柱塞32的磁吸引力。磁性金属是例如铁磁材料诸如铁，其构成磁回路。

套圈43配置有圆形或环状的套圈内径部43a，其从外径侧靠近中空轴42的小径管部42b。在中空轴42与套圈43之间的第二空间D经由形成于套圈内径部43a与小径管部42b之间的第三孔43b与高磁通量密度部A连通。

为此，排放油通过如下方式改变流向：沿径向方向通过第二孔42c；沿轴向方向（向后）从第二孔42c流向第三孔43b；通过套圈内径部43a将流动改为沿径向方向向内行进；和当通过第三孔43b时将流动改为沿轴向方向行进。因而，套圈43使排放油的流动弯曲，阻碍从排油通道24向高磁通量密度部A移动的排放油进行平顺流动（例如，直线流动）。这能防止排放油中所含的异物到达高磁通量密度部A。

再者，套圈内径部43a具有防止异物通过的分隔壁（阱壁）的功能。套圈内径部43a将到达第二空间D的异物阻止或保持在第二空间D内；这防止已到达第二空间D的异物进入高磁通量密度部A中。

应注意的是，第一进出（respiration）通道F1限定为将排放油从排油通道24向高磁通量密度部A引导；所述通道F1按顺序包括：管状件41->第一孔41c->第一空间C->第二孔42c->第二空间D->第三孔43b->高磁通量密度部A（参见图2中的箭头）。

[第一实施例的作用1]

在根据本实施例的OCV1中，即使当伴随排放油的异物排入排油通道24中并且随后向后流动时，三个阻流构件中的任何一个帮助防止所述异物到达高磁通量密度部A。三个阻流构件包括作为第一阻流构件的管状件41、作为第二阻流构件的中空轴42、和作为第三阻流构件的套圈43。

因而，管状件41、中空轴42、和/或套圈43帮助防止异物到达高磁通量密度部A，所述高磁通量密度部A易于异物影响；这防止柱塞32的滑动磨损和/或滑动缺陷的发生。藉此，最终能提高OCV1的可靠性并且能提高VVT的可靠性。

[第一实施例的作用2]

本实施例的OCV1在排油通道24与低磁通量密度部B之间配置充当第一阻流构件的管状件41。具体而言，本实施例在中空轴42后端的中央部内配置轴向孔42d；所述轴向孔42d仅与柱塞内的呼吸孔32a（沿前后方向绕轴线贯穿的连通孔）连通。这允许经由柱塞内呼吸孔32a在低磁通量密度部B与第一空间C之间连通。

因此，管状件41阻碍或干扰从排油通道24向低磁通量密度部B行进的排放油的流动；这能帮助防止排放油中所含的异物到达低磁通量密度部B。

应注意的是，第二呼吸通道F2限定为将排放油从排油通道24向低磁通量密度部B引导；所述通道F2按顺序包括：管状件41->第一孔41c->第一空间C->轴向孔42d->柱塞内呼吸孔32a->低磁通量密度部B（参见图2中的箭头）。

从排油通道24到低磁通量密度部B的第二呼吸通道F2所包括的阻流构件的数量少于从排油通道24到高磁通量密度部A的第一呼吸通道F1的阻流构件。因此，与第一呼吸通道F1相比，第二呼吸通道F2不提供对异物的输送或运动的显著的抑制作用。然而，磁通密度部B具有低磁通量密度，并且因而较少受到异物的影响。因此，即使少量异物到达低磁通量密度部B，也能防止柱塞32的滑动磨损或滑动缺陷的发生。

[第二实施例]

如下将结合图4解释第二实施例。第一实施例提供了第一空间C和柱塞内呼吸孔32a经由轴向孔42d彼此连通的示例。替代地，第二实施例除去轴向孔42d，并且允许高磁通量密度部A与柱塞内呼吸孔32a连通。

具体而言，中空轴42的后端被挡住；径向凹陷42e配置在中空轴42的背面；所述径向凹陷42e径向延伸。高磁通量密度部A和柱塞内呼吸孔32a经由径向凹陷42e彼此连通。这更加确实地防止了异物到达低磁通量密度部B。

上述实施例提供套筒11；替代地，滑阀8可设计为不使用套筒11。也就是说，滑柱12可插入被配置在油流动通道中的一构件（例如，阀体）中的滑柱滑动孔内部，藉此构成滑阀8。

上述实施例使本发明适用于VVC的OCV1。本发明可适用于具有不同于VVT的预期用途的电磁滑阀。

尽管本发明已结合其优选的实施例进行了描述，但是应当理解的是，本发明不限于优选的实施例和结构。本发明意图涵盖各种变形以及等同配置。另外，尽管各种组合和配置是优选的，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和配置也在本发明的范围和精神内。

Claims (6)

1.一种电磁滑阀（1），其包括：

电磁致动器（9），其包括由磁力沿轴向方向驱动的柱塞（32）；和

滑阀（8），其沿轴向方向与所述电磁致动器结合，所述滑阀包括由所述柱塞（32）沿轴向方向驱动的阀芯（12），

其中：

所述柱塞的两个轴向侧面向各自的空间间隙，所述空间间隙每个均经由形成于所述滑柱内的排油通道（24）与排放空间连通；

所述空间间隙中的一个空间间隙是高磁通密度部（A），其具有高磁通量并且向所述柱塞（32）提供磁吸引力；并且

从所述排油通道（24）向所述高磁通量密度部（A）引导的排放油被如下部件阻碍：

（i）管状件（41），其以贯穿的方式配置在所述滑柱（12）的端部处，该端部位于所述管状件的面向所述电磁致动器（9）的一侧，

（ii）中空轴（42），其具有中空内部并且配置成夹在所述柱塞（32）与所述滑柱（12）之间，和

（iii）增加所述柱塞（32）的磁吸引力的环状套圈（43）。

2.如权利要求1所述的电磁滑阀，

其中：

所述管状件（41）包括从所述滑柱朝向所述柱塞伸出的外伸部（41b），所述外伸部的端部被挡住，该端部位于所述管状件的面向所述柱塞的一侧；

所述外伸部（41b）包括第一孔（41c），所述第一孔沿径向方向贯穿并且允许所述管状件的内部与所述管状件外侧的第一空间（C）连通；并且

所述管状件（41）对从所述排油通道（24）向所述高磁通量密度部（A）移动的所述排放油的流动进行干扰。

3.如权利要求2所述的电磁滑阀，

其中：

所述中空轴（42）包括覆盖所述外伸部（41b）的大径管部（42a）；

所述大径管部包括第二孔（42c），其沿径向方向贯穿并且允许所述中空轴的内部与所述中空轴外侧的第二空间（D）连通；并且

所述中空轴（42）对从所述排油通道（24）向所述高磁通量密度部（A）移动的所述排放油的流动进行干涉。

4.如权利要求3所述的电磁滑阀，

其中：

所述套圈（43）包括圆形套圈内径部（43a），其从外径侧靠近所述中空轴（42）的小径管部（42b）；并且

所述套圈（43）对从所述排油通道（24）向所述高磁通量密度部（A）移动的所述排放油的流动进行干涉。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的电磁滑阀，

其中：

所述柱塞的两个轴向侧所面向的空间间隙中的另一个空间间隙与作为所述高磁通量密度部（A）的所述一个空间间隙相反，所述另一个空间间隙为低磁通量密度部（B）；

所述中空轴（42）在与所述柱塞（32）接触的部分处包括轴向孔（42d），所述轴向孔与贯穿所述柱塞的柱塞内呼吸孔（32a）连通；并且

从所述管状件引入所述中空轴（42）中的排放油经由所述柱塞内呼吸孔（32a）被引入所述低磁通量密度部（B）中。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的电磁滑阀，

其中所述排油通道（24）具有排放油排出通道的功能，其将通过所述滑阀（8）的输出端口（15，16）排出的排放油引导至所述排放空间。

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