CN103597557B - 电磁执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁执行器（1），其具有设置在壳体（2）中的磁线圈（3）和通过给磁体线圈（3）通电而可在衔铁片空间（5）内沿壳体（2）的前端（2c）方向移动且连接至衔铁柱塞（6）的衔铁片（4），该衔铁柱塞（6）的一端被引导穿过壳体（2）并伸入控制空间（8），根据本发明，所述衔铁片（4）具有至少一个轴向压力补偿孔（10a-10d，11a，11b），从而在衔铁片空间（5）和控制空间（8）之间产生压力补偿，而壳体（2）具有至少一个轴承（7a，7b），所述轴承具有其中可移动地安装有衔铁柱塞（6）的至少一个轴向槽（12a-12d，14a，14b）。

Description

电磁执行器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的电磁执行器以及一种用于均衡本发明电磁执行器的衔铁片空间和控制空间之间的压力的方法。
这样一种电磁执行器例如从DE102007013525A1中得知。
背景技术
已知的电磁执行器例如是螺线管或者螺线管执行器，其中衔铁连接在通过磁体线圈的通电产生的磁力而在磁极铁芯方向移动的柱塞上。因此，柱塞闭合包括执行设备的控制空间。这个执行设备，例如是流体动力应用中的开关或者阀设备，由柱塞启动，从而，例如通过磁体线圈产生用于压力控制的依赖于通电的力量，柱塞用所述力量将密封元件（例如，阀球）压在阀的阀座上，从而调节或者调整依赖于通电的差压。从EP2187037A1中得知一种燃料计量单元，用于内燃机的燃料喷射设备的高压燃料泵的进口侧输送量，从而这包括由电磁执行器启动的控制阀。这个执行器包括磁体线圈和设置在柱塞上的衔铁，柱塞被引导到套管中，在所产生的磁力的作用下，在螺线管的通电下移动，使得伸入控制阀的阀壳体的控制空间中的柱塞启动活塞状的阀元件。在这种情况下，柱塞安装在设置在汽缸阀侧的阀壳体中的轴承上，这样，在阀壳体的相对端的轴承套管中的另一侧，柱塞是可位移的，这样，柱塞的端部移入连接到这个轴承套管的中空空间之中。
在操作这个已知的燃料计量单元的过程中，在燃料计量单元的内部，柱塞的运动强制推动着燃料。为了避免燃料计量单元的功能受到阻碍，应该形成具有作为压力补偿孔的至少一个轴向槽的轴承套管，所述至少一个轴向槽可以设置在其外侧和其内侧。通过这样一种具有轴向槽的轴承套管，在阀壳体和/或衔铁内至少可以局部避免用压力补偿孔。
但是，对电磁执行器的不利工作条件下的可靠的压力补偿而言，这个在轴承套管中提供轴向槽来作为压力补偿孔的已知措施是不够的。
因此，例如，现代柴油机共轨式喷射系统的压力控制阀需要非常精确地控制喷射压力，并且需要高稳定性来抵抗高压波动以及逐渐抵抗低压侧增大的压力。
在这种情况下，压力脉动不仅出现在特定的压力范围，而且还经常出现在不利的操作条件下，比如引擎在-25℃下冷发动期间。高压蓄压器（共轨）中的这些压力脉动通常导致其它附件（例如，油箱线路）的震动并与运行不好的引擎有关。
为了完整，参考DE102006054941B3，其描述了具有圆柱体空心和填充有介质的磁体的螺线管，其中具有衔铁和柱塞的动程衔铁设置是通过电磁力在介质内在启动方向上可轴向移动的。柱塞被锚定在衔铁中的轴向孔中，而衔铁具有在衔铁的两个端面之间产生压力补偿的压力补偿孔，所述压力补偿孔在容纳柱塞的轴向孔范围内设置得尽可能靠近。因此，只在衔铁的扫掠体（sweptvolume）中实现了压力补偿。但是，甚至是这个措施也不会导致前面提到的那类电磁执行器中期望的压力脉动的减小。
发明内容
本发明的目的是提供一种对压力脉动反应明显更为鲁棒的电磁执行器。
这个目的是通过具有权利要求1的特征的电磁执行器来实现的。
在这样一种电磁执行器中，具有设置在执行器壳体中的磁线圈和衔铁片，衔铁片通过通电螺线管线圈可在衔铁片空间内朝壳体的前端移动，衔铁片的一端连接在被引导穿过壳体并伸入控制空间的衔铁柱塞上，根据本发明，在衔铁片空间和控制空间之间产生压力补偿，将衔铁片设计成具有至少一个轴向压力补偿孔，而壳体具有至少一个轴承，该轴承具有至少一个在其中可移动地支撑着衔铁柱塞的轴向槽。
这使得有可能在衔铁片空间和控制空间之间达到直接的压力补偿，使得柱塞执行器在所启动的设备中感应的压力脉动尤其是通过阀设备得到显著抑制。
在本发明进一步的展开中，衔铁柱塞被支撑在两个轴承中，每个轴承具有至少一个轴向槽，这样将轴承设置在朝向壳体的衔铁侧，另一个轴承设置在背离壳体衔铁侧的一侧。这样，因为在轴承内有轴向槽，确保了在壳体内精确引导衔铁柱塞，同时因为接触表面较小，减小了摩擦。
通过在径向邻近衔铁柱塞的圆周的衔铁片中设置至少一个压力补偿孔，获得本发明的特别有利的实施例。这样的特征在于压力补偿孔直接位于衔铁片中容放衔铁柱塞的孔的附近，用控制空间提供更为直接的压力补偿。
根据本发明进一步的实施例，尤其有利的是，如果衔铁片中的至少一个压力补偿孔与至少一个轴承的轴向槽对齐，通过用在流体应用中作为电磁执行器的控制阀，使得直接的流体连通及因此压力交换成为可能。
根据本发明的进一步实施例，压力补偿是通过衔铁片中的压力补偿孔的数目和/或尺寸来调节。因此，可以调节压力补偿的程度，使衔铁柱塞尤其是阀设备操作的执行器中出现的压力脉动的影响最小。
根据进一步的展开，控制空间包括可由衔铁柱塞操作的执行设备，优选的是阀设备，从而将壳体设计成阀壳体。
本发明通过用电磁执行器来均衡衔铁片空间和控制空间之间的压力的方法起到作用，因为压力补偿的措施是受衔铁片中的压力补偿孔的数目和/或尺寸的控制。
本发明尤其有效，即，当将轴承位置中的轴向槽设计得足够大时，能够非常精确地调节压力补偿的程度。为了实现这个，优选的是，在衔铁侧轴承面上以及在衔铁轴承相对侧面上的内周上，分布各自横截面在0.30mm2至0.50mm2之间的四个轴向槽。可以将轴承设计成只有两个轴向槽，优选的是每个轴向槽的横截面在0.50mm2至1.50mm2之间。
如果将衔铁片设计成具有四个呈圆形地设置的压力补偿孔，每个压力补偿孔的横截面在0.80mm2至1.50mm2之间，或者具有两个压力补偿孔，每个压力补偿孔的横截面在1.20mm2至2.50mm2之间，对于调节压力补偿尤其有利。
如果具有同样数目和相同位置的轴向槽和压力补偿孔对齐使得尽可能出现直线的压力补偿，尤其有利。
附图说明
下面在实施例的基础上参考附图详细描述本发明。在图中：
图1是根据本发明一个实施例的电磁执行器的横截面视图，
图2a是图1的电磁执行器的衔铁片的平面视图，
图2b是根据图2a的A-A截面的衔铁片的横截面视图，
图3是图1的电磁执行器的衔铁侧轴承位置的平面视图，
图4是背离图1的电磁执行器的衔铁的轴承位置的平面视图。
具体实施方式
图1示出的电磁执行器1说明了燃料喷射系统的高压蓄压器或者高压泵的压力控制阀。
这个根据图1的压力控制阀1包括由软磁材料制成的阀壳体2形式的壳体，阀壳体2具有容纳磁体线圈3的基本上为圆柱形的阀壳体部分2a，并通过相关联的直径更小的圆柱形的阀壳体部分2b形成座阀形式的阀设备16。这个压力控制阀1（图中未示）与这个另一个阀壳体部分2b一起被拧入高压蓄压器，通过这样，抓握边缘17a将高压侧与低压侧密封开来，而密封件17b是将其与环境密封开。
阀柱塞6是通过用两个轴承7a和7b，在阀壳体2的轴向阀柱塞孔2e中轴向移动，阀柱塞6在其阀座侧端部呈锥形形状并驱动提升阀16的球形密封元件18。这个阀球18的阀座是通过端面设置在阀体部分2b的盲孔中的阀座构件19形成，并具有通到可由阀球18关闭的共轨的通道20a，其经由过滤元件27建立到高压蓄压器的连接。
在阀设备16的轴向区域内，阀壳体部分2b具有控制空间形式的导流空间（diversionspace）8，该导流空间与油箱系统（未示）经由在阀体部分2b中轴向延伸的泄油端口20b连接。
阀壳体部分2a具有容纳磁体线圈3的环形圆柱形孔21，使得具有分割面的磁极面形成阀壳体2（即，阀体部分2a）的衔铁侧端面2c。这个端面2c对着牢固地连接在阀柱塞6上的衔铁片4的磁极面。
衔铁片4由压缩弹簧22在阀壳体2的端面2c和阀座16方向上作用，压缩弹簧22被容放在连接部分23中的盲孔中，并被其支撑着。这个连接部分23作用是限制衔铁片4的动程，容放磁体线圈3的电连接导线，并作为封闭压力控制阀1的壳体部分。
阀体部分2a的端面2c具有管状形状，接收连接部分23的对应形状的圆柱体部分24，从而提供密封件26来在圆柱形部分24的外周表面和管状延伸部分25的内周表面之间从外侧密封衔铁片空间5。
当将这个压力控制阀1连接到例如高压蓄压器时，磁体线圈3的非通电条件下的高压造成球阀18被从其阀座抬起，允许介质经由泄油端口20从高压蓄压器流动。
磁体线圈3的通电使衔铁片4被压在阀体部分2a的端面2c上，使得阀球18通过阀柱塞6被压入提升阀16的阀座中，从而以线圈电流为函数控制流量，使得高压的控制成为可能。
为了实现泄油空间8和衔铁片空间5之间的压力补偿，在衔铁片4中提供四个压力补偿孔10a至10d和11a至11b，而在阀柱塞孔2e中的轴承7a和7b中提供轴向槽，如下文更为详细描述那样。
在根据图1的压力调节阀1的实施例中，衔铁片4具有四个均匀分布在圆中的压力补偿孔10a、10b、10c和10d，如根据图2a的这个衔铁片4的平面视图所示。在图1的横截面视图中示出了两个压力补偿孔10a和10b。从图2b的横截面视图可以看出压力补偿孔10c和10d。
可替换的是，根据图2a的衔铁片4还可以设计成只具有两个压力补偿孔11a和11b（如图2a中的虚线所示），但是，它们的横截面是特征为四个压力补偿孔10a至10d的实施例中的两倍大。从图2a可见，两个压力补偿孔11a和11b在径向布局上互成直角。
在衔铁片4的两个实施例中，压力补偿孔10a至10d和11a与11b紧邻着用于容放衔铁柱塞6的中心孔9。图2中所示的衔铁片4具有径向延伸的槽28，通过该槽28，引导磁体线圈3的线圈导线。因为这个槽28还影响压力补偿，在该实施例中，在槽28的对侧只提供两个孔11a和11b，如从图2a可见那样。
衔铁侧轴承7a示出了塑料（例如）制成的轴承套管，其被压入阀柱塞孔2e，在图3中示出了其平面视图。四个轴向槽12a、12b、12c和12d均匀地分布在这个轴承套管7a的内表面13圆周周围。具有四个压力补偿孔10a至10d的衔铁片4以及这个轴承套管7a可以相对于彼此对齐，使得四个轴向槽12a至12d与衔铁片4的压力补偿孔10a至10d对齐，目的是实现直接的流体补偿。
图4示出了轴承7b的平面视图，轴承7b在阀体2背离衔铁的端部2b设置在根据图1的阀杆孔2e中。四个轴向槽14a至14d在轴承7b的内表面15上设计成彼此呈90°。这些轴向槽14a至14d与轴承套管7a的轴向槽和衔铁片4中的压力补偿孔对齐。
衔铁片空间5和泄油空间8之间的压力补偿是通过衔铁片4中的这些压力补偿孔10a至10e和11a和11b以及两个轴承7a和7b中的轴向槽12a至12d和14a至14d影响，使得连接的蓄压器（共轨）中的压力脉动不会作用在阀元件上，而是在所有阀元件周围流动。这个压力补偿在图1中通过箭头P示意性示出。
两个轴承7a和7b还可以分别设计成具有两个轴向槽12a和12b或者14a和14b。
当两个轴承7a和7b中每个轴承的轴向槽的横截面的总和足够大时，衔铁片空间5和泄油空间8之间的压力补偿程度可以通过限定压力补偿孔的尺寸和/或它们的数目来调节。后一种情况可以通过增大轴承7a和7b中的轴向槽的横截面和/或增加其数目来实现。
关于与衔铁相对的轴承7b，这意味着，在有两个轴向槽14a和14b的情况下，横截面在0.50mm2至1.50mm2之间便足够了，而在如图4所示的四个轴向槽的情况下，横截面在0.30mm2至0.50mm2之间便足够了。当然，可以提供四个以上的轴向槽。
衔铁侧轴承套管7a的轴向槽12a至12d每一个的横截面在0.30mm2至0.50mm2之间。如果在轴承套管7a上只提供两个轴向槽，横截面在0.50mm2至1.50mm2之间便足够了。可以将轴承套管7a设计成具有四个以上的轴向槽。
为了调节压力补偿，衔铁片4的四个压力补偿孔10a至10d的横截面可以每一个为0.80mm2至1.50mm2之间，或者在具有两个压力补偿孔11a和11b的衔铁片4的情况下，横截面分别在1.50mm2至2.50mm2之间。
附图标记说明
1电磁执行器
2壳体，阀壳体
2a阀壳体部分
2b阀壳体部分
2c壳体2的衔铁侧端面
2d壳体2背离衔铁的端面
2e阀柱塞孔
3磁体线圈
4衔铁片
5衔铁片空间
6衔铁柱塞，阀柱塞
7a轴承，轴承套管
7b轴承
8控制空间，泄油空间
9衔铁片上的中心孔
10a-10d衔铁片4上的压力补偿孔
11a衔铁片4上的压力补偿孔
11b衔铁片4上的压力补偿孔
12a-12d轴承7a上的轴向槽
13轴承7a的内表面
14a轴承7b的轴向槽
14b轴承7b的轴向槽
15轴承7b的内表面
16阀设备，阀座
17a抓握边缘
17b密封件
18密封元件，阀球
19阀座元件
20a通道
20b泄油端口
21阀壳体部分2a上的环形圆柱体孔
22弹簧
23连接部分
24连接部分的圆柱形部分23
25阀壳体部分2a的延伸部
26密封件
27过滤元件
28衔铁片4的槽

Claims (11)

1.一种电磁执行器(1)，具有磁体线圈(3)和衔铁片(4)，该磁体线圈(3)设置在壳体(2)中，该衔铁片(4)通过磁体线圈(3)通电在衔铁片空间(5)内朝所述壳体(2)的前端(2c)移动且连接在伸入控制空间(8)的衔铁柱塞(6)上，该控制空间(8)被引导通过所述壳体(2)的端部，其特征在于：
在所述衔铁片空间(5)和所述控制空间(8)之间产生压力补偿，所述衔铁片(4)是设计成具有至少一个轴向压力补偿孔(10a-10d，11a，11b)，而所述壳体(2)具有至少一个轴承(7a，7b)，所述轴承具有所述衔铁柱塞(6)可移动地支撑在其中的至少一个轴向槽(12a-12d，14a，14b)，
所述衔铁柱塞(6)被支撑在两个轴承(7a，7b)中，每个轴承具有至少一个轴向槽(12a-12b，14a，14b)，从而将一个轴承(7a)设置在所述壳体(2)的衔铁侧端，将另一个轴承(7b)设置在所述壳体(2)的衔铁侧端的相对侧(2d)。
2.根据权利要求1的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述至少一个轴向压力补偿孔(10a-10d，11a，11b)设置成在所述衔铁片(4)上径向靠近所述衔铁柱塞(6)的圆周。
3.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述衔铁片(4)的所述至少一个轴向压力补偿孔(10a-10d,11a,11b)与所述至少一个轴承(7a，7b)的所述轴向槽(12a-12d,14a,14b)对齐。
4.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述压力补偿是通过所述衔铁片(4)中的所述轴向压力补偿孔(10a-10d,11a,11b)的数目和/或大小来调节。
5.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述控制空间(8)具有可由所述衔铁柱塞(6)操作的执行器。
6.根据权利要求5的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述壳体(2)被设计成具有作为所述执行器的阀设备(16)的阀壳体。
7.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述衔铁侧轴承(7a)具有均匀分布在内圆周(13)上的四个轴向槽(12a-12d)，每个轴向槽的横截面在0.30mm2至0.50mm2之间，或者在内圆周上具有在直径上相对的两个轴向槽(12a，12b)，每个轴向槽的横截面在0.50mm2至1.50mm2之间。
8.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
背离所述衔铁的所述轴承(7b)具有均匀分布在内圆周(15)上的四个轴向槽(14a，14b，14c，14d)，每个轴向槽的横截面在0.30mm2至0.50mm2之间，或者具有均匀分布在内圆周(15)上的两个轴向槽(14a，14b)，每个轴向槽的横截面在0.5mm2至1.5mm2之间。
9.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述衔铁片(4)具有设置成圆形的四个压力补偿孔(10a-10d)，每个压力补偿孔的横截面在0.8mm2至1.5mm2之间。
10.根据权利要求1或2的电磁执行器(1)，其特征在于：
所述衔铁片(4)具有两个呈圆形设置的压力补偿孔(11a，11b)，每个压力补偿孔的横截面在1.2mm2至2.5mm2之间。
11.一种用于均衡根据前述任意一项权利要求的电磁执行器(1)的衔铁片空间(5)和控制空间(8)之间的压力的方法，其特征在于：
所述压力补偿的程度是通过所述衔铁片(4)上的压力补偿孔(10a-10d，11a，11b)的数目和/或大小来调节。
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