CN104364858A - 电磁调节设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁调节设备，具有作为对固定的线圈单元(14)通电的反应能够相对于固定的铁芯单元(10)被驱动的衔铁单元(18)，还具有永磁体装置(28)和与调节配对件一起作用的从导磁的壳体(35)中引出的推杆单元(31)，其中，在衔铁单元(18)的杆部段(20)的外周侧这样设置不导磁的轴套装置(32)，使得在线圈单元(14)未通电的状态下所述永磁体装置(28)的永磁性磁通(40)通过所述铁芯单元(10)和杆部段(20)，用于将所述衔铁单元(18)固持在铁芯单元(10)上，并且在线圈单元(14)通电的状态下永磁性磁通(40’、40”)从铁芯单元(10)被挤入壳体的壳体部段(50、52)中，并且永磁性磁路通过推杆单元的壳体侧的部段(54)闭合。

Description

电磁调节设备

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的电磁调节设备。

背景技术

这种设备通常已知用于解决例如与内燃机有关的不同的调节任务，并且被大批量地制造。申请人的德国实用新型20 2009 010 495示出这种类型的、假设与本发明类型相同的电磁调节设备，其中，作为多部件的衔铁单元的推杆单元件的纵向推杆，它也被设计为径向对称，通过向固定的线圈单元通电能够相对于固定的铁芯单元驱动推杆运动。推杆单元还端侧地嵌接到调节配对件中，在实施例中嵌接到起到内燃机的凸轮轴调整作用的凹槽中。

这种类型的和设立的设备将较高的运行安全性和较低磨损性与合适的电磁性和制造特性相结合，其中，后者尤其对于大批量生产的已知技术是特别有利的。当然，在这种设备中需要至少局部地或者逐部地包围直至衔铁单元的永磁体单元的固定的铁芯区域，这能够在具体实现根据DE 20 2009 010495的技术情况下通过弓形壳体件实现。但是尤其在对安装空间要求很高的结构空间内、例如在内燃机-凸轮轴区域上，这种传导磁通的壳体件限制能实现的最小安装尺寸，实际上给出例如多个相互间隔设置的调节设备的最小间距。相应地对紧凑的、尤其在径向方向上要实现的壳体结构存在要求。

所引用的与本发明相同类型的技术设计还存在其它的要求改进的缺点，在衔铁单元的未通电的止挡状态下(典型地在推杆单元的往回状态下)限制了将衔铁单元固持在芯区域上的附着力。相应地不存在这样的可能性(或者只存在极其有限的可能性)，在衔铁单元和铁芯单元之间设置弹簧或者类似力存储装置，为了实现较高的动态特性(相应地例如实现衔铁单元的较高的启动加速度)借助这种弹簧或装置能够在通电情况下将衔铁单元驱动离开止挡或静止位置：在静止状态下的附着力因此确定最大的、在此能使用的弹性力。相应地从这种观点出发期望提高衔铁单元的在固定的铁芯区域(铁芯单元)上的永磁性作用的附着力，以便能够实现衔铁运动的更有效的弹性支持。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题，通过通电不仅在电磁调节设备的动力学特性方面、尤其在它的运动性能和加速性能方面改进所述类型的电磁调节设备，而且在径向方向上更紧凑地设计该电磁调节设备，目的是，减少多个相邻的和相互平行设置的调节设备的相互相邻的推杆单元的可能的最小间距。

所述技术问题通过具有独立权利要求所述特征的电磁调节设备所解决。本发明的有利改进方案在各从属权利要求中给出。

在根据本发明的有利方式中，通过在衔铁单元的杆部段的外周侧设置的不导磁的轴套装置形成磁通导引，该磁通导引促使在衔铁单元未通电(止挡)的状态下设在衔铁单元上或内的永磁体装置的永磁性磁通不仅通过(衔铁单元的)杆部段，而且径向向外地通过径向围绕的铁芯区域从而形成一条闭合的永磁性磁路，其中，进一步优选地在未通电的状态下这种永磁性导磁形成为，使得永磁性磁通围绕(根据本发明的不导磁的)轴套。

在本发明的范围内有利的结果是，在未通电状态下衔铁单元良好的永磁性的附着在铁芯单元上，因为根据对DE 20 2009 010 495所述类型的限定，能够在没有附加的具有较小间隙的构件情况下在衔铁单元的部段和铁芯单元的端部之间产生轴向作用的工作空隙。这种改进的永磁性附着力的优点是能够实现这种可能性，为了改进所述设备的运动特性或动力学特性，能够借助适合的弹簧装置使衔铁单元预紧到铁芯区域或其它固定部段上，所述适合的弹簧装置进一步优选地还能够设计为螺旋弹簧和/或压力弹簧。

如果随后根据本发明有利地通过对线圈单元的通电实现永磁性磁通从铁芯单元挤出并且挤入(导磁的)壳体部段(此壳体部段与推杆单元共同作用以便构成磁路)，则这种压力弹簧除了(电)磁排斥之外能够加速衔铁单元，并因此以希望的方式改进衔铁单元的动力性能。

根据本发明，出于这种目的所述推杆单元是有利的，尤其在它指向永磁体装置的端部上，将磁通导引包括在内，并且由此尤其能够实现几何尺寸上有利地和节省空间地在径向构造空间方面能够省掉侧向壳体部段或者导磁部段，这些部段在所述类型的现有技术中都是必需的。

在此，在本发明具体的、有利的实施方式中根据改进方案特别有利的是，设计为螺旋弹簧和/或压力弹簧的弹簧装置这样地被集成在衔铁单元的端部部段(准确说：衔铁单元的杆部段)中，使得在此能够附加地节省空间；一般能够在磁效率方面无缺点的是，这种有利的待装入的螺旋弹簧例如插入杆部段的端侧的内部扩径部中，并且该螺旋弹簧一端支撑在衔铁单元内的相应内侧的环形凸肩上，另一端支撑在铁芯侧的固定部段上。

特别优选在本发明范围内，长条形设计的推杆单元至少在永磁体装置的方向上由合适的软磁性材料和/或导磁性材料制成，它可拆卸地设置在衔铁单元的杆部段上，结果是，衔铁单元被制成多部件式的(杆部段、推杆单元)。特别有利的是，在这种实现方式中，设计用于与推杆单元的所对应的端部共同作用的、杆部段的端部段构造成适合的平面和/或径向扩宽形，其中，在实际的实现方式中，这例如能够通过圆盘形的导磁部段实现，这种导磁部段端侧地设在(根据改进方案仍是环形和/或圆盘形的)永磁体单元(作为永磁体装置)上。

这种结构设计尤其能够实现，通过永磁体功能，根据改进方案只通过在衔铁侧的永磁体装置的永磁体功能使得推杆单元可拆卸地附着在杆部段的端部段上，从而在安装状态和运行状态下能够实现尽可能大的灵活性以及补偿公差的可能性。补充地或者备选地能够考虑，自身(至少局部地)永磁性地构造推杆单元，以便实现这种磁性的附着功能。

进一步优选不可拆卸地固定在衔铁单元上或内的永磁体装置由合适的永磁体材料制成，并且在磁化方向上被轴向磁化，该磁化方向平行于衔铁单元的运动方向以及平行于纵轴线延伸通过衔铁单元的杆部段。

为了在线圈单元通电状态下根据本发明的推杆单元(或推杆单元的端部段)包括在磁性磁路之内(在这种运行状态下永磁体单元的永磁体磁通挤压成，使得永磁体磁通通过壳体的部段和推杆单元的永磁体侧的端部区域构成封闭的(永磁体-)磁路)，该壳体至少在推杆单元的区域内有利地和改进地设计为，使得它具有杯形或者弓形形状，和/或在外部区域内径向地包围(进一步有利地在这种区域内径向扩宽)杆部段。朝向推杆单元的空隙能够例如并且优选形成为，用于使(长条形的)推杆单元导引穿过的壳体部段提供合适的、与推杆单元的外径相匹配的穿孔，并且因此根据本发明的、被排挤的永磁体磁通不止能够起到用于线圈单元的通电状态的磁路的作用，而且附加地和有利地通过壳体部段、尤其是端侧的壳体部段能够提供用于衔铁单元的这种移出状态的止挡；因此，在衔铁单元的这种移出状态下还能实现通过壳体部段、推杆单元的部段和必要时衔铁单元的附加的轴向背离推杆单元(与永磁体装置相关)的导磁部段形成永磁性磁路的根据本发明的闭合回路，因而甚至在线圈单元再次未通电时在这种移出的止挡状态下也能够实现稳定的止挡位置，因此能够实现所述设备的双稳定的开关特性。

以结构上特别简单的和有利于自动化可制造性的方式，例如设计为空心圆柱形轴套的由钢1.4301制成的轴套装置被挤压到铁芯部段内，因而不止形成机械上稳定的和不可拆卸的连接，而且轴套的部段还能伸出或伸入芯区域，具有这种可能性，轴套不止能够内侧地通过衔铁单元，而且还能够在这种突出的部段上外侧地被衔铁单元围绕。这能够以结构上完美的方式实现在线圈单元的未通电的状态下永磁体装置的永磁性磁通围绕轴套(准确说：轴套壁)的导引的根据本发明原理。

结论是，本发明能够以非常简单和完美的方式实现所述类型的电磁调节设备，对这种设备在铁芯区域内减小的直径和改善的动力学特性或加速特性方面做出改进，因而尤其在本发明的特别优选的应用领域中、即对内燃机的功能性的控制上，在此公开了新的和额外有利的使用可能性。虽然本发明不限制于“发动机技术”的应用领域，根据本发明的设备还适用的情况是，应该将可容易制造的、同时有效率的电磁调节技术与有利的导磁特性相结合。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节由下面所述的优选实施例以及结合附图给出；附图是：

图1：在线圈单元未通电的运行状态下剖切根据本发明的第一实施方式的电磁调节设备所得的纵向剖面图；

图2：与图1类似的电磁调节设备在线圈单元通电时刻所得的示图，但是衔铁单元仍在起始的止挡状态下，和

图3：与图1和图2类似的电磁调节设备在线圈单元通电的状态下时间上在图2所示状态之后的示图，其中，衔铁单元运动到推杆单元的突出的或伸出的位置中，止挡在相对置的壳体-止挡位置。

具体实施方式

图1至3示出在本发明的优选实施方式中根据本发明的电磁调节设备的纵向剖面图，附图标记适用于所有示图。

根据DE 20 2009 010 495所示类型的技术设计，径向对称构造的设备由固定的(即被装配的和本身不可移动的)铁芯单元10，该铁芯单元在端侧构成底部部段12，并且在外周面被固持在(未示出)线圈承载体上的线圈单元14所包围。

衔铁单元18借助杆部段20可拉入与底部部段12对置的端侧借助凸缘区域16扩宽的铁芯单元10内，其中，所述杆部段在底部12的方向上具有轴向延伸穿孔的径向扩宽部22，在该扩宽部中设有螺旋弹簧24，它利用它的弹簧力预压紧衔铁单元，并且被底部件12支撑。

另一方面，衔铁单元18的杆部段20具有凸缘式的加宽部段26，该加宽部段26轴向磁化地在平行于杆部段20的纵向尺寸的方向上伸出环状的永磁体28，从而凸缘式的加宽部段26连同衔铁单元的其它凸缘部段30一起轴向在永磁环两侧起到导磁件的作用。

由低碳钢制成的、长条-圆柱形的推杆单元31电磁附着在凸缘部段26外侧上，并且穿过壳体35内的穿孔33(还能够直接地设在导引管内)。

杆部段20的外周侧在铁芯单元10内这样地压入由钢1.4301制成的空心圆柱形轴套32，使得在轴套的内侧这种轴套整个平面(滑动地)设在杆部段20的外壳部段上，在轴套32的外部区域内通过与铁芯单元10的材料的压配合构成轴向纵部段，并且轴套的其它轴向纵部段被衔铁单元，具体说是被导磁部段、永磁体单元28和部段26轴向相邻地跨越。

这会导致，通过图1中的箭头40直观所示，在线圈单元14未通电的状态下永磁体装置28的永磁体磁通由导磁盘30、铁芯单元10、在轴套的内部延伸的杆部段20和导磁部段26形成闭合的磁路，该磁路在空隙-和衔铁-/定子-过度位置上(10在30上)引起强烈的永磁性的附着力。

在此，这样地布置和设置所述设备，使得永磁性的附着力在这种运行状态下高于螺旋弹簧24作用在衔铁单元上的压力。

图2示出线圈单元在激活通电之后立即的通电状态。箭头42表示电磁形成的线圈磁场(再次为了简化径向对称的设备的仅一侧有箭头)，其中，箭头42表示永磁性磁通40’从铁芯单元10中挤出，进入永磁性的磁路，该磁路由导磁件30、壳体35的径向围绕的杯状的壳体部段50构成，进入安装在其上的壳盖部段52、进入推杆单元31的永磁体侧的推杆端部段54，并且通过导磁部段26直至进入轴向的磁化的永磁体环28。

因此，在这种运行状态下电磁通42不止排斥地作用到衔铁单元上，还通过磁通集肤效应克服在铁芯单元上的衔铁单元的永磁性附着力，并且压力弹簧24附加加速地现在作用到衔铁单元上，以便从壳体35中驱动出推杆单元(在图1至3的附图平面内向下的运动方向)。

图3示出这种驱动移动的最终状态，这在如前面所述的通电的线圈单元和部分松弛的螺旋弹簧24之后：壳体部段52在内侧构成用于衔铁单元18的止挡，该衔铁单元通过导磁部段26抵靠在适合地导磁的、例如软磁材料上。如箭头40”直观所示，在这种推杆单元的伸出状态下衔铁单元(双稳定地)通过永磁性的磁路被固持，该磁路通过由导磁件30、永磁体环28、导磁件26构成的衔铁装置并且通过推杆单元35的导磁件54和壳体部段52、50闭合。因此，在典型的凸轮轴调整装置的应用情况下，推杆件的合适的在端部54上相对置作用的调节配对件能够使衔铁单元再次回到它的起始位置(如图1所示)。

本发明不止局限于所示的实施例；跟确切地说，还能够考虑相应应用情况的大量其它变型方案和设计方案，其中，根据本发明为了提高动力性能可以进行永磁性的磁通转向，或磁通集肤效应。

Claims (10)

1.一种电磁调节设备，该电磁调节设备具有作为对固定的线圈单元(14)通电的反应能够相对于固定的铁芯单元(10)被驱动的衔铁单元(18)，还具有永磁体装置(28)和与调节配对件一起作用的从导磁的壳体(35)中引出的推杆单元(31)，

其特征在于，

在所述衔铁单元(18)的杆部段(20)的外周侧这样设置不导磁的轴套装置(32)，使得在所述线圈单元(14)未通电的状态下所述永磁体装置(28)的永磁性磁通(40)流动通过所述铁芯单元(10)和所述杆部段(20)，用于将所述衔铁单元(18)固持在铁芯单元(10)上，并且在所述线圈单元(14)通电的状态下永磁性磁通(40’、40”)从所述铁芯单元(10)被挤入所述壳体的壳体部段(50、52)中，并且永磁性磁路通过所述推杆单元的壳体侧的部段(54)闭合。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括弹簧装置(24)，所述弹簧装置作用在所述衔铁单元(18)上，用来施加驱动所述衔铁单元(18)的弹簧力。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，设计为螺旋弹簧和/或压力弹簧(24)的弹簧装置设在所述杆部段(20)的端侧，和/或容纳在所述杆部段(20)的端部段内。

4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述推杆单元(31)以可拆卸的方式设在杆部段(20)的优选平面的凸缘部段和/或端部段(26)上。

5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述推杆单元磁性地、尤其永磁性地附着在所述杆部段(20)上。

6.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，所述永磁体装置(28)设在所述杆部段(20)的推杆侧的端部区域上，和/或设计为环形的和/或圆盘形的。

7.根据权利要求1至6之一所述的设备，其特征在于，所述杆部段(20)在推杆侧径向扩宽地构造，和/或提供用于所述永磁体装置(28)的永磁性磁通的优选径向指向的导磁部段。

8.根据权利要求1至7之一所述的设备，其特征在于，所述壳体部段(50、52)设计为杯状的和/或弓形的，和/或至少局部径向包围所述杆部段(20)。

9.根据权利要求1至8之一所述的设备，其特征在于，所述轴套装置(32)以不可拆卸的方式与由软磁性材料制成的铁芯单元(10)连接，尤其通过挤压过程连接。

10.根据权利要求1至9之一所述的设备，其特征在于，在所述线圈单元(14)的外周侧和/或与所述线圈单元(14)径向相邻不设置导磁件。