CN103578685A

CN103578685A - 线性螺线管

Info

Publication number: CN103578685A
Application number: CN201310322655.6A
Authority: CN
Inventors: 松本光一郎; 村尾善之
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: DE102013214645A1; CN103578685B; US8957749B2; JP2014027202A; JP5862503B2; US20140028422A1

Abstract

本发明公开了一种线性螺线管(1)，其包括卡环(45)，其限制第一固定芯(25)与第二固定芯(30)之间的相对移动。第一固定芯(25)包括轴承部分(26)和固定部分(27)，轴承部分(26)和固定部分(27)一体地形成为单个一体构件。轴承部分(26)支撑轴(35)。在轴向上卡环(45)被夹紧在固定部分(27)与第二固定芯(30)之间的同时固定部分(27)被固定到轭(15)。

Description

线性螺线管

技术领域

本发明涉及一种线性螺线管。

背景技术

已知的线性螺线管通过使用在定子的线圈激励时产生的磁场线性地驱动可动芯。例如，JP2011-222799A（对应于US2011/0248805A1）公开了一种线性螺线管，其具有第一固定芯、卡环和第二固定芯，它们设置在线圈径向靠内的一侧并且在轴向方向上一个接一个地排列。第一固定芯、卡环和第二固定芯被轴向夹紧在两个轭之间。在组装时，首先，分别将两个轭设置在第一固定芯和第二固定芯在轴向上的外侧，并分别接触第一固定芯和第二固定芯。随后，使两个轭朝着彼此挠曲，使得两个轭中的每一个与第一固定芯和第二固定芯中对应相邻的一个之间的间隙消失。最后，通过压接处理（通过压接使一个轭的一部分在另一个轭的对应部分上方塑性变形的处理）将两个轭固定在一起。

在JP2011-222799A（对应于US2011/0248805A1）中所描述的线性螺线管中，磁性地吸引可动芯的磁引力可能由于气隙的影响而减小，所述气隙通过轭的挠曲形成于每一轭与第一和第二固定芯中对应相邻的一个之间。另外，当如此产生的间隙的大小在产品之间变化时，磁引力也在产品之间变化。另外，当异物（例如，铁屑或铁粉）留在间隙中时，磁引力可能变化。

发明内容

鉴于上述问题而提出本发明。因此，本发明的目的在于提供一种线性螺线管，其可增大磁引力并可限制磁引力的变化和/或改变。

根据本发明，提供一种线性螺线管，其包括线圈、第一固定芯、第二固定芯、轭、轴、可动芯和非磁性构件。所述线圈形成为环形。所述第一固定芯在轴向上设置在线圈的一侧。所述第二固定芯在轴向上设置在与线圈的所述一侧相反的线圈的另一侧。在轴向上气隙介于第一固定芯与第二固定芯之间。所述轭在径向上位于线圈的外侧，并在第一固定芯与第二固定芯之间磁耦合。所述轴在径向上设置在气隙的内侧，并且由第一固定芯和第二固定芯可滑动地支撑。所述轴被构造为在轴向上在初始位置与全冲程位置之间往复运动，所述初始位置位于第二固定芯所在的一侧，所述全冲程位置位于第一固定芯所在的一侧。所述可动芯在轴向上在第一固定芯与第二固定芯之间的对应位置处固定到所述轴。当线圈被激励时，可动芯与所述轴一起在轴向上朝着全冲程位置移动到在径向上位于气隙的内侧的位置，并通过可动芯在第一固定芯与第二固定芯之间传导磁通量。所述非磁性构件被保持在第一固定芯和第二固定芯之间，并限制第一固定芯与第二固定芯之间朝着彼此的相对移动。第一固定芯形成为单个一体构件，并且包括轴承部分和固定部分。所述轴承部分可滑动地支撑所述轴。所述固定部分在径向上从轴承部分向外延伸，并在非磁性构件在轴向上被夹紧在固定部分与第二固定芯之间的同时被固定到轭。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并非意在以任何方式限制本发明的范围。

图1是应用了根据本发明实施例的线性螺线管的阀定时控制设备的示意性剖视图；

图2是图1的线性螺线管的剖视图，示出轴处于初始位置的操作状态；

图3是图1的线性螺线管的剖视图，示出轴处于全冲程位置的另一操作状态；

图4是图2所示的第一固定芯、卡环、第二固定芯、轴和可动芯组装成一体的组件的剖视图；

图5是示出图2的轭、线圈装置和外壳的剖视图；

图6是示出图4的组件插入图5的线圈装置和轭中的状态的示意性剖视图；

图7是图6中的区域VII的局部放大图；

图8是图2中的区域VIII的局部放大图。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的实施例。

图1示出包括根据本发明实施例的线性螺线管的阀定时控制设备。在本实施例的阀定时控制设备100中，液压油供应给壳体101的液压室102，壳体101可与内燃机（未示出）的曲轴一体地旋转，以使得可与凸轮轴103一体地旋转的叶片转子104相对于壳体101旋转，从而调节各对应的一个排气阀（未示出）的打开/关闭定时。通过油泵106从油盘105泵出的液压油通过液压换向阀107供应给液压室102。液压换向阀107的线轴（spool）108以允许线轴108在轴向上往复运动的方式被接纳于套筒109中。在轴向上通过弹簧110线轴108被推向一侧（图1中，左侧）。线性螺线管1用作驱动装置，其在轴向上抵抗弹簧110的推力将线轴108朝着另一侧（图1中，右侧）驱动。

现在，将参照图2和图3描述线性螺线管1的结构。

线性螺线管1包括线圈装置10、轭15、外壳20、第一固定芯25、第二固定芯30、轴35和可动芯40。

线圈装置10包括绕线管（bobbin）11和线圈12。绕线管11形成为管形。线圈12形成为环形并由电线制成，其绕着绕线管11缠绕。

轭15由磁性材料（磁性金属材料）制成并包括管部16和底部17。在径向上管部16设置在线圈装置10的外侧。底部17与管部16的一个端部（图2中，下端部）一体地形成。

外壳20是树脂构件，其与线圈装置10和轭15一体地模制（即，线圈装置10和轭15是模制于外壳20中的插件）。外壳20包括连接器部分22和安装部分23。电连接到线圈12的端子21被接纳于连接器部分22中。安装部分23用于将外壳20安装到例如发动机盖（未示出）。

第一固定芯25由磁性材料（磁性金属材料）制成，并设置在线圈12的轴向一侧，即，设置在管部16的另一端部（图2中，上端部），所述另一端部在轴向上与管部16的所述一个端部相反。第一固定芯25具有第一环形突出部28，其在轴向上朝着轭15的底部17突出。第一固定芯25的径向靠外的端部（外周部）固定到轭15的管部16。

第二固定芯30由磁性材料（磁性金属材料）制成，并设置在线圈12的轴向另一侧，即，设置在管部16的所述一个端部。第二固定芯30在轴向上接触轭15的底部17并具有第二环形突出部33。第二环形突出部33在轴向上朝着第一环形突出部28突出，使得在轴向上气隙42介于第二环形突出部33与第一环形突出部28之间。第一固定芯25和第二固定芯30通过轭15彼此磁耦合。

在气隙42径向上靠内的一侧，轴35由第一固定芯25和第二固定芯30可滑动地支撑。轴35可在位于第二固定芯30一侧的初始位置与位于第一固定芯25一侧的全冲程位置之间轴向往复运动。图2示出轴35处于初始位置的一个操作状态，图3示出轴35处于全冲程位置的另一操作状态。

可动芯40由磁性材料制成。可动芯40在轴向上设置在第一固定芯25与第二固定芯30之间，并固定到轴35。当轴35处于初始位置时，可动芯40处于气隙42的第二固定芯30一侧。当轴35处于全冲程位置时，可动芯40在径向上处于气隙42的内侧，使得可动芯40与第一环形突出部28和第二环形突出部33二者重叠，以在第一环形突出部28和第二环形突出部33之间形成磁旁路，即，通过可动芯40在第一固定芯25和第二固定芯30之间传导磁通量。

接下来，将参照图2至图8描述线性螺线管1的结构的特性特征。

第一固定芯25包括轴承部分26和固定部分27，轴承部分26和固定部分27一体地形成为单个一体构件（无缝形成的单件构件）。轴承部分26可滑动地支撑轴35。固定部分27从轴承部分26径向向外延伸，并被构造为环板形。固定部分27具有在轴向上朝着第二固定芯30突出的第一环形突出部28。

第二固定芯30包括轴承部分31、磁通量传导部分32和连接部分34，这些部分一体地形成为单个一体构件（无缝形成的单件构件）。轴承部分31可滑动地支轴35。磁通量传导部分32形成为管形，并在径向上设置在轴承部分31的外侧。在轴向上轭15的底部17所在的一侧，连接部分34连接在磁通量传导部分32的端部与轴承部分31之间。磁通量传导部分32具有第二环形突出部33，其朝着第一环形突出部28突出，使得在轴向上气隙42介于第二环形突出部33与第一环形突出部28之间。.

线性螺线管1包括卡环45，其形成为管形并设置在第一固定芯25与第二固定芯30之间。卡环45由非磁性材料制成，并用作非磁性构件。卡环45的一个端部被压配合到第一环形突出部28，在轴向上与卡环45的所述一个端部相反的卡环45的另一端部被压配合到第二环形突出部33。卡环45限制或阻止第一固定芯25和第二固定芯30在轴向和径向上相对于彼此移动。

第一固定芯25的固定部分27配合到轭15的管部16的另一端部中。通过型锻，即，通过在卡环45和第二固定芯30在轴向上被夹紧于轭15的底部17与固定部分27之间的状态下，使管部16的另一端部抵着固定部分27塑性变形，来将固定部分27固定到轭15。第一固定芯25与轭15的管部16磁耦合，以在两者间传导磁通量。

第二固定芯30的磁通量传导部分32在轴向上接触轭15的底部17，以在第二固定芯30的磁通量传导部分32与轭15的底部17之间磁耦合，从而在两者间传导磁通量。

在组装线性螺线管1时，将卡环45压配合到第一环形突出部28和第二环形突出部33。由此，如图4所示，第一固定芯25、第二固定芯30、轴35和可动芯40组装在一起以形成组件48。

将组件48插入轭15和线圈装置10（它们通过树脂模制在一起，如图5所示）中，直到第二固定芯30在轴向上接触轭15，如图6所示。在这一阶段，绕线管11（在径向上位于径向间隙靠外的一侧）与卡环45和第二固定芯30（在径向上位于径向间隙靠内的一侧）之间的径向间隙（气隙）的最小尺寸被设定为大于轭15的管部16（在径向上位于另一径向间隙靠外的一侧）与第一固定芯25（在径向上位于另一径向间隙靠内的一侧）之间的另一径向间隙（气隙）的最大尺寸。接下来，在第二固定芯30接触轭15的状态下在轴向上使用冲头111（示出于图7）使轭15的管部16的另一端部塑性变形，以将管部16的另一端部抵着第一固定芯25型锻，如图8所示。这样，将第一固定芯25的径向外部固定到轭15的管部16。

接下来，将参照图1至图3描述线性螺线管1的操作。

当液压油未供应给阀定时控制设备100的液压室102时，线圈12去激励。此时，通过液压换向阀107的弹簧110经线轴108轴35被迫抵靠轭15的底部17，以使得轴35接触轭15的底部17并被置于初始位置。

当液压油供应给阀定时控制设备100的液压室102时，线圈12激励。在线圈12激励时在线圈12周围产生的磁通量流过由第一固定芯25、轭15、第二固定芯30和可动芯40形成的磁路。所述磁通量在径向上在第一固定芯25和轭15之间传导，并且所述磁通量在轴向上在轭15和第二固定芯30之间传导。此时，通过响应于流过磁路的磁通量的大小而产生的磁引力驱动可动芯40，以抵抗弹簧110的推力将轴35与可动芯40一起从初始位置朝着全冲程位置驱动。

如上所述，本实施例的线性螺线管1包括卡环45，卡环45是非磁性构件，它限制第一固定芯25与第二固定芯30之间的轴向相对移动。另外，第一固定芯25包括轴承部分26和固定部分27，轴承部分26和固定部分27一体地形成为单个一体构件。轴承部分26可滑动地支撑轴35。固定部分27从轴承部分26径向向外延伸。当卡环45在轴向上夹紧于固定部分27与第二固定芯30之间的状态下将固定部分27固定到轭15。

因此，包括一体地形成为单个一体构件的轴承部分26和固定部分27的第一固定芯25在轴向上由卡环45支撑。由此，可限制在将第一固定芯25抵住轭15固定时施加的轴向负载所引起的第一固定芯25的挠曲。结果，可限制轭15与第一固定芯25之间的气隙的尺寸的增大，并且限制轭15与第一固定芯25之间的气隙的尺寸的变化。这样，可增大磁引力，并且还可限制磁引力的变化。

此外，限制轭15与第一固定芯25之间的气隙的形成，以使得可限制异物（如，铁屑或铁粉）侵入轭15与第一固定芯25之间的气隙中，从而可限制磁引力的改变。

此外，如上所述，限制第一固定芯25的挠曲，以使得轭15与第一固定芯25之间的间隙的尺寸的变化减小或最小化。因此，可使可通过冲头111塑性变形并且需要通过型锻（即，塑性变形）在轭15与第一固定芯25之间固定的轭15的塑性变形裕度（塑性变形余量）的变化减小或最小化。因此，型锻质量提高。

此外，当限制第一固定芯25的挠曲时，限制了轴承部分26的变形。因此，可实现轴35的平滑的滑动。

此外，通过卡环45限制了第一固定芯25与第二固定芯30之间的相对轴向移动，以使得气隙42的轴向尺寸的变化减小或最小化。由此，可限制磁引力的变化。

此外，与第一固定芯25由多个构件制成的情况，更具体地讲，轴承部分26和固定部分27分别被制成不同的构件的情况相比，第一固定芯25处的磁损减小。由此，磁引力可增大，并且第一固定芯25可容易地被组装。

此外，第一固定芯25和第二固定芯30仅通过单个轭15彼此磁耦合。因此，可减小第一固定芯25与第二固定芯30之间的磁损。结果，可增大磁引力。

此外，在第一实施例中，第一固定芯25的固定部分27配合到轭15的管部16的另一端部，并且磁通量可在固定部分27与管部16之间径向传导。此外，第二固定芯30在轴向上接触轭15的底部17，并且磁通量可在第二固定芯30与轭15的底部17之间轴向传导。

因此，即使在第一固定芯25的轴向位置和轭15的管部16的轴向位置由于第一固定芯25、第二固定芯30、卡环45和轭15中存在变化而在产品之间变化的情况下，第一固定芯25与轭15的管部16之间的径向气隙的径向尺寸也大致恒定。因此，产品之间磁引力的变化可减小或最小化。

相比之下，在磁通量在径向上于第一固定芯与轭之间传导的情况下，当第一固定芯的轴向位置和/或轭的轴向位置发生变化时，第一固定芯与轭之间的轴向气隙的尺寸变化。由此，不利地，产品之间的磁引力的变化增大。此外，为了使第一固定芯和轭挠曲以消除上述轴向气隙，需要减小第一固定芯的厚度和轭的厚度。第一固定芯的厚度的减小和轭的厚度的减小导致磁损，这是由磁饱和引起的。

此外，在本实施例中，卡环45的一个端部压配合到第一环形突出部28，,卡环45的另一端部压配合到第二环形突出部33。卡环45限制或阻止第一固定芯25和第二固定芯30在轴向和径向上相对于彼此的移动。

由此，组件48的刚性可增大，以进一步限制在组装时第一固定芯25的挠曲。

此外，可限制第一固定芯25的轴线与第二固定芯30的轴线之间的偏差。因此，在径向上施加于可动芯40的径向力（即，侧力）可减小。因此，可使磁引力稳定，并且在轴35相对于轴承部分26和轴承部分31滑动时轴承部分26和轴承部分31的磨损可减小。另外，轴承部分26与轴承部分31之间的同轴性可提高，以使轴35平滑的滑动。

在本实施例中，在组装线性螺线管1时，卡环45压配合到第一环形突出部28和第二环形突出部33，由此第一固定芯25、第二固定芯30、轴35和可动芯40一体地组装。

由此，线性螺线管1的组装容易。

现在，将描述上述实施例的修改形式。

在上述实施例的修改形式中，第一固定芯与轭之间的固定不限于型锻，可通过（例如）压配合来实现。

在上述实施例的另一修改形式中，可去除第一固定芯和第二固定芯中的至少一个的环形突出部。即，仅需要在第一固定芯与第二固定芯之间提供气隙。

在上述实施例的另一修改形式中，第一固定芯、第二固定芯和轭中的一个或全部可具有非圆形横截面，并且可在其周边部分中具有凹口。

在上述实施例的另一修改形式中，卡环可形成为与管形不同的另一形式。例如，卡环的构型可为杆形或片形，只要卡环能够限制第一固定芯和第二固定芯朝着彼此的相对移动即可。

在上述实施例的另一修改形式中，卡环可与第一固定芯和第二固定芯接合，而并非利用压配合。这样，卡环无需将第一固定芯、第二固定芯、轴和可动芯一体地组装在一起。

在上述实施例的另一修改形式中，线性螺线管不必实现为阀定时控制设备的液压换向阀的驱动装置，而是可实现为各种其他功能设备的驱动装置，所述功能设备的每一个包括被驱动往复运动的从动构件。

本发明不限于上述实施例及其修改形式。即，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，上述实施例及其修改形式可以各种方式修改。

Claims

1.一种线性螺线管，包括：

线圈(12)，其形成为环形；

第一固定芯(25)，其在轴向上设置在所述线圈(12)的一侧；

第二固定芯(30)，其在轴向上设置在与所述线圈(12)的所述一侧相反的所述线圈(12)的另一侧，其中在轴向上所述第一固定芯(25)与所述第二固定芯(30)之间夹有气隙(42)；

轭(15)，其在径向上位于所述线圈(12)的外侧，并在所述第一固定芯(25)与所述第二固定芯(30)之间磁耦合；

轴(35)，其在径向上设置在所述气隙(42)的内侧，并且由所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30)可滑动地支撑，其中所述轴(35)被构造为在轴向上在初始位置与全冲程位置之间往复运动，所述初始位置位于所述第二固定芯(30)所在的一侧，所述全冲程位置位于所述第一固定芯(25)所在的一侧；

可动芯(40)，其在轴向上于所述第一固定芯(25)与所述第二固定芯(30)之间的对应位置固定到所述轴(35)，其中当所述线圈(12)被激励时，所述可动芯(40)与所述轴(35)一起在轴向上朝着所述全冲程位置移动到径向上位于所述气隙(42)的内侧的位置，并通过所述可动芯(40)在所述第一固定芯(25)与所述第二固定芯(30)之间传导磁通量；

非磁性构件(45)，其被保持于所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30)之间，并限制所述第一固定芯(25)与所述第二固定芯(30)之间朝着彼此的相对运动，其中所述第一固定芯(25)形成为单个一体构件，并且包括：

轴承部分(26)，其可滑动地支撑所述轴(35)；

固定部分(27)，其从所述轴承部分(26)径向向外延伸，并当所述非磁性构件(45)在轴向上被夹紧于所述固定部分(27)与所述第二固定芯(30)之间的同时固定到所述轭(15)。

2.根据权利要求1所述的线性螺线管，其特征在于：

所述轭(15)包括：

管部(16)，其在径向上设置在所述线圈(12)的外侧；

底部(17)，其与所述管部(16)的一个端部一体地形成，所述一个端部位于第二固定芯(30)所在的轴向侧；

所述第一固定芯(25)的所述固定部分(27)安装到在轴向上与所述管部(16)的所述一个端部相反的所述轭(15)的所述管部(16)的另一端部中，以在径向上在所述第一固定芯(25)的所述固定部分(27)与所述轭(15)的所述管部(16)之间传导磁通量；

所述第二固定芯(30)在轴向上接触所述轭(15)的所述底部(17)，并在轴向上在所述第二固定芯(30)与所述轭(15)的所述底部(17)之间传导磁通量。

3.根据权利要求1所述的线性螺线管，其特征在于：

所述非磁性构件(45)被构造为管形，并安装到所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30)二者；

所述非磁性构件(45)限制所述第一固定芯(25)与所述第二固定芯(30)在径向上的相对移动。

4.根据权利要求3所述的线性螺线管，其特征在于：所述非磁性构件(45)压装到所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30)二者，以将所述第一固定芯(25)、所述第二固定芯(30)、所述轴(35)和所述可动芯(40)组装在一起。

5.根据权利要求3或4所述的线性螺线管，其特征在于：

所述第一固定芯(25)的所述固定部分(27)具有朝着所述第二固定芯(30)突出的第一环形突出部(28)；

所述第二固定芯(30)具有朝着所述第一环形突出部(28)突出的第二环形突出部(33)；

所述气隙(42)介于所述第一环形突出部(28)与所述第二环形突出部(33)之间；

所述非磁性构件(45)的一个端部安装到所述第一环形突出部(28)；

在轴向上与所述非磁性构件(45)的所述一个端部相反的所述非磁性构件(45)的另一端部安装到所述第二环形突出部(33)。