CN104675472B - 螺线管致动器 - Google Patents

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Abstract

在螺线管致动器中，由非磁性材料制成的间隔件(541、542)基于永磁体(551、552)的磁性力的变化置于永磁体(521、522)与对应的适配器(551、552)之间以形成磁隙。从而，永磁体(521、522)施加到柱塞(651、652)的磁吸引力落入期望的范围内。

Description

螺线管致动器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的阀升程调节装置的螺线管致动器。
背景技术
在调节内燃机的进气门或排气门的升程量的已知类型的阀升程调节装置中，可以与凸轮轴一体旋转并且可以相对于凸轮轴沿轴向移动的滑动件的位置是可变化的。而且，一种这样的螺线管致动器基于滑动件的移动方向选择性地操作两个限制销中的一个从而将这个限制销的远端部接合到在滑动件中形成的接合凹槽。
例如，在JP2013-239538A(对应于CN103423503A)中记载的螺线管致动器中，两个永磁体以此方式固定到静止部以使得永磁体中的一个的S极到N极的方向与永磁体中的另一个的S极到N极的方向相反，其中所述永磁体中的每个设置到两个柱塞中的对应的一个以磁吸引所对应的柱塞。通过改变线圈中的电流的流动方向，产生沿着与永磁体中的一个的磁通的流动方向相反的方向流动的磁通以减小所述永磁体中的所述一个的磁性吸引力，以使得对应于所述永磁体中的所述一个的两个限制销中的对应的一个通过对应的弹簧的推动力沿向前方向移动。
在JP2013-239538A(对应于CN103423503A)的螺线管致动器中，螺线管致动器的死区时间和响应性(也被称为响应时间段)由永磁体的磁性力或弹簧的推动力决定。在这里，死区时间限定为从线圈开始通电的时间点到限制销开始移动的时间点的时间段。而且，螺线管致动器的响应性(响应时间段)是通过线圈通电开始的时间点到限制销到达全冲程的时间点的时间段减去预定的预期控制操作时间段(也就是，在死区时间期间，用于使线圈通电提前执行预期控制操作的时间段)而得到的时间段。
在实际产品中，在单独的永磁体之间存在磁性力的变化。因此，施加到柱塞的磁吸引力可能在相同的产品中的两个柱塞之间(并且从而在两个限制销之间)变化，或者可能从产品到产品变化，并且从而螺线管致动器的响应性(响应时间段)可能变化。
发明内容
本发明鉴于上述缺点而做出。因此，本发明的目的是提供一种螺线管致动器，其适用于内燃机的阀升程调节装置并且能够减小由在螺线管致动器的永磁体处的磁性力的变化而导致的螺线管致动器的响应性的变化。
根据本发明，提供了一种用于阀升程调节装置的螺线管致动器，所述阀升程调节装置调节内燃机的进气门和排气门中的一个的升程量。所述螺线管致动器包括第一限制销、第二限制销、第一柱塞、第二柱塞、第一永磁体、第二永磁体、第一磁通收集元件、第二磁通收集元件、第一磁路元件、第二磁路元件、线圈、第一弹簧和第二弹簧。第一限制销和第二限制销中的每个可相对于在滑动件中形成的对应的接合凹槽向前和向后移动，所述滑动件可与阀升程调节装置的凸轮轴一体旋转并且可相对于所述凸轮轴沿轴向方向移动。在第一限制销和第二限制销中作为操作侧限制销的一个的远端部与滑动件的对应的接合凹槽接合时，第一限制销和第二限制销中的所述一个沿向前方向向前移动。在第一限制销和第二限制销中的所述一个的远端部远离滑动件的对应的接合凹槽而分离时，第一限制销和第二限制销中的所述一个通过凸轮轴的扭矩沿向后方向向后移动。第一柱塞和第二柱塞由软磁材料制成。第一限制销和第二限制销分别紧固地连接到第一柱塞的一个端部和第二柱塞的一个端部。第一永磁体和第二永磁体分别沿向后方向磁性地吸引所述第一柱塞和所述第二柱塞。所述第一永磁体中S极到N极的方向与所述第二永磁体中S极到N极的方向相反。所述第一磁通收集元件和所述第二磁通收集元件由软磁材料制成并且分别与在第一柱塞和第二柱塞被放置的一侧上的第一永磁体端部和第二永磁体端部相邻布置。第一磁通收集元件收集第一永磁体的磁通并且将收集的磁通传导至第一柱塞。第二磁通收集元件收集第二永磁体的磁通并且将收集的磁通传导至第二柱塞。第一磁路元件和第二磁路元件由软磁材料制成。第一磁路元件定位在第一永磁体的与第一柱塞相反的一侧上以形成延伸穿过第一永磁体和第一柱塞的磁路。第二磁路元件定位在第二永磁体的与第二柱塞相反的一侧上以形成延伸穿过第二永磁体和第二柱塞的磁路。一旦线圈通电，线圈产生沿着与第一永磁体和第二永磁体中的一个产生的磁通的流动方向相反的相反流动方向流动的磁通以减小第一永磁体和第二永磁体中的所述一个的磁性吸引力，其被施加到第一柱塞和第二柱塞中对应的一个以磁性地吸引所述第一柱塞和所述第二柱塞中的所述对应的一个。第一弹簧和第二弹簧分别沿向前方向推动所述第一限制销和所述第二限制销。线圈一经通电，第一弹簧和第二弹簧中对应的一个沿向前方向推动第一限制销和第二限制销中的对应的一个，其与所述第一永磁体和所述第二永磁体中具有减小的磁吸引力的所述一个相关联。第一永磁体和第二永磁体中的至少一个设有磁隙，所述磁隙基于所述第一永磁体和所述第二永磁体中的所述至少一个的磁性力设置并且放置在所述第一永磁体和所述第二永磁体中的所述至少一个与第一磁通收集元件和第二磁通收集元件中的对应相邻的一个之间，或者放置在所述第一永磁体和所述第二永磁体中的所述至少一个与第一磁路元件和第二磁路元件中的对应相邻的一个之间。
附图说明
本文中所描绘的附图仅仅是为了示出的目的并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的第一实施例在螺线管致动器的断电状态下，螺线管致动器的横截面图；
图2是沿着图1的箭头II的方向得到的视图(平面图)；
图3是根据第一实施例在螺线管致动器的通电状态下，螺线管致动器的横截面图；
图4是图3的局部放大横截面图；
图5是示出根据第一实施例在断电状态下施加到柱塞的力的示意图；
图6是示出根据第一实施例在第一线圈的通电状态下施加到柱塞的力的示意性横截面图；
图7是示出根据第一实施例柱塞和限制销的冲程与力之间的关系的特征图；
图8A是用来描绘不存在间隔件的情况下磁吸引力的变化的图；
图8B是用来描绘存在间隔件的情况下磁吸引力的变化的图；
图9是根据本发明的第二实施例，在螺线管致动器的断电状态下，螺线管致动器的局部横截面图；和
图10是根据本发明的第三实施例，在螺线管致动器的断电状态下，螺线管致动器的局部横截面图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的各个实施例。
与JP2013-239538A(对应于CN103423503A)的螺线管致动器相似，各个实施例和其修改的螺线管致动器适用于通过凸轮调节内燃机的进气门或排气门的升程量的阀升程调节装置，所述凸轮与可与凸轮轴一体旋转的滑动件一体形成。
阀升程调节装置的滑动件与凸轮轴一体旋转并且可以相对于凸轮轴沿轴向方向移动，并且用于响应于旋转角度逐渐地改变轴向位置的接合凹槽在滑动件的外周面中形成。基于从控制装置(控制器件)接收的指令，螺线管致动器使得两个限制销中的一个作为操作侧限制销沿向前方向移动从而将所述限制销中的所述一个的远端部接合到滑动件的接合凹槽从而在使得滑动件旋转的同时使得滑动件沿轴向移动。而且，在使得所述限制销的远端部与接合凹槽分离时，所述限制销由凸轮轴的扭矩向后地推动。
所述阀升程调节装置的基本结构和操作的细节与JP2013-239538A(对应于CN103423503A)的阀升程调节装置的基本结构和操作的细节相同并且因此为了简化不再描述。
(第一实施例)
将参考图1至图4描述根据本发明的第一实施例的螺线管致动器的结构。螺线管致动器401包括两个限制销(也被称为第一和第二限制销)601、602，所述限制销601、602在凸轮轴的轴向方向上接连地布置并且这些限制销601、602中对应的一个作为操作侧限制销被选择性地操作。图1是示出其中限制销601、602都不被操作的状态下的横截面图，并且图3和图4是示出其中第一限制销601被操作的另一状态的横截面图。其中第二限制销602被操作的状态的横截面图将是图3和图4的镜像反转图像并且因此为了简化将不再描述。
如图2所示，除了从螺线管致动器401的主体向外突出的附接部475以外，螺线管致动器401被形成以具有左右对称的结构。
螺线管致动器401包括两个线圈(也被称为第一和第二线圈)451、452、两个盖(也被称为第一和第二盖)501、502、两个永磁体(也被称为第一和第二永磁体)521、522、两个适配器(也被称为第一和第二适配器)551、552、两个柱塞(也被称为第一和第二柱塞)651、652和两个弹簧(也被称为第一和第二弹簧)761、762，所述两个弹簧被提供以对应于两个限制销(也被称为第一和第二限制销)601、602。
限制销601、602中的每个和对应的柱塞651、652用作本发明的可移动装置。第一限制销601和第一柱塞651沿着销轴线P1一体地结合在一起并且在图1所示的最向后位置与图3所示的最向前位置之间往复。而且，第二限制销602和第二柱塞652沿着销轴线P2结合在一起并且在图1所示的最向后位置与最向前位置(与图3所示的第一限制销601和第一柱塞651的最向前位置相似)之间往复。
在这里，每个限制销601、602和对应的柱塞651、652从最向后位置向前移动的距离将称为冲程。而且，每个限制销601、602和对应的柱塞651、652的最向后位置将被称为零冲程，并且每个限制销601、602和对应的柱塞651、652的最向前位置将被称为全冲程。在下文的描述中，向前方向(推进方向)和前侧分别指在图1、图3和图4中的向下方向和向下侧，并且向后方向(缩回方向)分别指图1、图3和图4中的向上方向和向上侧。而且，限制销601、602沿着其向前和向后移动的方向将称为螺线管致动器401的轴向方向，并且垂直于螺线管致动器401的所述轴向方向的方向将称为径向方向。
而且，线圈451、452、盖501、502、永磁体521、522、适配器551、552、后轭(也被称为第一和第二后轭)411、412、两个线圈芯(也被称为第一和第二线圈芯)421、422、两个前轭(也被称为第一和第二前轭)431、432、套筒70以及附接板78形成静止装置。
在下文中，将顺序地描述静止装置的构成部件并且然后将描述可移动装置的结构。
在静止装置的后部中，形成磁路并且形成为由软磁材料制成的元件的后轭411、412、线圈芯421、422和前轭431、432与线圈451、452和两个线轴(第一和第二线轴)461、462通过树脂模制部47模制到一起并且一体地放置在附接板78的后侧上。朝向后侧开口的两个磁体接收孔(也被称为第一和第二磁体接收孔)481、482在树脂模制部47中形成。朝向后侧突出的连接器49也在树脂模制部47中形成。
后轭411、412中的每个与前轭431、432中所对应的一个构造为沿着垂直于销轴线P1、P2的方向彼此平行延伸的板。线圈芯421、422中的每个构造为圆柱体，所述线圈421、422中的每个具有线圈轴线C1、C2并且连接在对应的后轭411、412与对应的前轭431、432之间。两个柱塞引导部(也称为第一和第二柱塞引导部)441、442中对应的一个围绕对应的销轴线P1、P2形成并且连接到对应的前轭431、432，其中所述两个柱塞引导部441、442中的每个构造为筒状体。柱塞引导部441、442在销轴线P1与销轴线P2之间对应的位置处连接到一起。
线圈451、452中的每个通过围绕对应的线轴461、462缠绕电线而形成，所述对应的线轴461、462在线圈芯421、422的径向外侧上配合到对应的线圈芯421、422。每个线轴461、462由树脂制成并且在对应的线圈芯421、422与对应的线圈451、452的电线之间电绝缘。当线圈451、452通过连接器49由外部电源通电时，由线圈451、452的对应于操作侧限制销(也就是，限制销601、602中的当前被操作的一个)的对应一个产生磁场。将在下面描述由磁场产生的磁通的通路和流动方向。
树脂模制部47的磁体接收孔481、482中的每个构造成与永磁体521、522的对应一个的磁体轴线M1、M2同轴的圆柱形管形式。适配器551、552、永磁体521、522和盖501、502基本上以此顺序从底侧接收在对应的磁体接收孔481、482中。
而且，每个由非磁性材料制成的间隔件(也称为第一和第二间隔件)541、542设置在螺线管致动器401中作为该实施例的特性特征。基于在永磁体521、522处的磁性力的变化，间隔件541、542分别形成第一永磁体521与第一适配器551之间的磁隙以及第二永磁体522与第二适配器552之间的磁隙。例如，在该实施例中，相对薄的间隔件541被置于第一永磁体521与第一适配器551之间，并且相对厚的间隔件542被置于第二永磁体522与第二适配器552之间。
间隔件541、542例如由马氏体不锈钢制成。例如，可以提前准备具有不同板厚度的各种类型的间隔件并且具有合适板厚度的合适的间隔件可以分别选择为间隔件541、542。
如图2和图4所示，在对应的后轭411、412中形成的内螺纹部413、414在对应的磁体接收孔481、482的内壁处露出。在盖501、502的外周壁中形成的外螺纹部51与对应的后轭411、412的内螺纹部413、414可旋拧地接合以使得盖501、502由对应的后轭411、412保持并且覆盖对应的永磁体521、522。
在该实施例中，盖501、502分别作为本发明的磁路元件(也称为第一和第二磁路元件)，所述盖501、502的每个形成对应的磁路，所述磁路延伸穿过盖501、502、对应的永磁体521、522、对应的适配器551、552和对应的柱塞651、652。而且，后轭411、412用作本发明的保持元件(也称为第一和第二保持元件)。而且，操作性接合部(未示出)(诸如，要与螺丝刀接合的槽(凹槽))在每个盖501、502的顶部(头部)中形成。
沿径向方向(垂直于磁体轴线M1、M2的方向)截取的每个永磁体521、522的横截面构造成圆板形式。在该实施例中，每个永磁体521、522的直径设置成大于对应的柱塞651、652的直径。也就是，永磁体521、522的定位在对应的柱塞651、652所定位的轴向侧上的端面的表面积大于柱塞651、652的定位在永磁体521、522所定位的轴向侧上的端面的表面积。
如图4所示，第一永磁体521和第二永磁体522被磁化以使得在第一永磁体521中的S极到N极的方向与在第二永磁体522中的S极到N极的方向相反。例如，在该实施例中，第一永磁体521具有在盖501侧处的N极和在柱塞651侧处的S极。第二永磁体522具有在盖502侧处的S极和在柱塞652侧处的N极。从而，形成如图5所示的磁回路。
每个适配器551、552由软磁材料(诸如，铁)制成并且设置到对应的永磁体521、522的定位在对应的柱塞651、652所放置的一侧上的端部。每个适配器551、552通过对应的永磁体521、522磁化。适配器551、552用作磁通收集元件(也称为第一和第二磁通收集元件)，所述磁通收集元件中的每个收集对应的永磁体521、522的磁通并且将收集的磁通传导到对应的柱塞651、652。
每个适配器551、552包括主体部56和接合部58。主体部56构造成板体(板形式)并且具有这样的横截面面积，所述横截面沿着径向方向截取并且等于永磁体521、522的沿着径向方向截取的横截面面积。接合部58从主体部56朝向柱塞651、652突出并且朝向柱塞651、652渐细。在这里，渐细形式包括截头圆锥形状。
接合部58的中心轴线Q1、Q2从对应的永磁体521、522的磁体轴线M1、M2偏移并且中心轴线Q1、Q2在中心轴线Q1、Q2的变化的中心处和销轴线P1、P2的变化的中心处与对应的销轴线P1、P2相一致。
形成静止装置的前部的外壳体的套筒70构造成管状形状并且被放置在附接板78的中心部的前侧上。套筒70包括接收限制销601、602和弹簧761、762的接收孔72。两个滑动孔(也被称为第一和第二滑动孔)751、752在接收孔72的孔底壁74中形成以分别可滑动地接收限制销601、602。两个衬套(也被称为第一和第二衬套)731、732分别固定在柱塞引导部441、442中。
然后，针对限制销601、602和柱塞651、652，将作为代表性示例描述形成可移动装置的第一限制销601和第一柱塞651。
限制销601包括与销轴线P1同轴的轴主体611、连接件621和凸缘631。连接件621紧固地连接到柱塞651。凸缘631形成弹簧761的底座表面。在该实施例中，凸缘631可以与轴主体611一体地形成。可替代地，与轴主体611分离形成的轴环可以压配合到轴主体611以形成凸缘631。
套筒70接收除了远端部641以外的大部分轴主体611。轴主体611在套筒70的后侧上的位置处被在衬套731的孔中引导。而且，在套筒70的前侧处，轴主体611被在滑动孔751中可滑动地引导。远端部641从套筒70突出并且一旦限制销601在向前方向移动就与阀升程调节装置的滑动件的接合凹槽相接合。
柱塞651构造成管状形式并且由软磁材料(例如，铁)制成。柱塞651紧固地连接到限制销601的连接件621。柱塞651由柱塞引导部441引导并且与限制销601一体地向前或向后移动。接收部66在柱塞651的定位在适配器551被放置的一侧上的端面中形成。接收部66是凹入的并且沿限制销601的轴向方向远离适配器551渐细从而接收适配器551的接合部58。
柱塞651通过永磁体521的磁吸引力朝向适配器551侧推动(也就是，被沿向后方向推动)。当柱塞651与适配器551通过磁性吸引接合时，适配器551的接合部58配合到柱塞651的接收部66中。
第二限制销602和第二柱塞652具有与上面针对第一限制销601和第一柱塞651所讨论的结构相同的结构。
每个弹簧761、762在对应的限制销601、602的轴主体611、612的径向外侧上配合到轴主体611、612。每个弹簧761、762的两端分别由对应的衬套731、732和对应的凸缘631、632支撑。在这里，弹簧761、762沿远离衬套731、732的方向推动凸缘631、632以使得限制销601、602被沿向前方向推动。
如上所述，永磁体521、522的磁吸引力和对应的弹簧761、762的弹簧力分别沿两个相反的方向施加到第一柱塞651与第一限制销601的组件和第二柱塞652与第二限制销602的组件的对应的一个上。响应于磁吸引力和弹簧力的变化，柱塞651、652被沿着磁吸引力和弹簧力中的一个的推动方向移动，所述磁吸引力和弹簧力中的一个大于所述磁吸引力和所述弹簧力中的另一个。
然后，将参考图5至图8描述以上述方式构造的螺线管致动器401的操作。图5示出在线圈451、452的断电状态下在第一柱塞651和第二柱塞652中流动的磁通。图6示出在第一线圈451的通电状态下在第一柱塞651和第二柱塞652中流动的磁通。
图7是示出沿着横坐标轴的柱塞和限制销的冲程以及沿着纵坐标轴的施加到柱塞和限制销上的力的特征图。在这个讨论中，将表示出与操作第一限制销601的情况相关的附图标记。在图7中，通过实线表示在线圈451、452的断电状态下，永磁体521、522的磁吸引力Fm的特性线，并且通过点划线表示永磁体521、522的减小的磁吸引力Fm-的特性线，所述减小的磁吸引力由在线圈451通电时沿相反方向施加的磁力Fc减小。
而且，在图7中，弹簧761的弹簧力Fsp由虚线表示。响应于柱塞651和限制销601的冲程的增大，弹簧761的弹簧力Fsp从在柱塞651和限制销601的零冲程L0处测量的弹簧力Fsp0线性地减小。在柱塞651和限制销601的全冲程Lf处测量的弹簧力Fsp对应于开-时刻保持力Fh开，所述开-时刻保持力Fh开将柱塞651和限制销601保持在最向前位置处。
如图5所示，在线圈451、452的断电状态下，由永磁体521、522产生的磁通Φ0从第二永磁体522的N极通过第二适配器552、第二柱塞652、柱塞引导部442、441、第一柱塞651和第一适配器551传导至第一永磁体521的S极，并且磁通Φ0还在磁路中从第一永磁体521的N极通过第一盖501、第一后轭411、第一线圈芯421、第一前轭431、第二前轭432、第二线圈芯422、第二后轭412和第二盖502传导到第二永磁体522的S极。
在图7的零冲程L0处，由磁通Φ0产生的磁吸引力Fm0大于弹簧力Fsp0，并且磁吸引力Fm0与弹簧力Fsp0之间的差是关-时刻保持力Fh关，所述关-时刻保持力将柱塞651、652和限制销601、602保持在其最向后位置。由于施加这个关-时刻保持力Fh关，第一柱塞651被磁性地吸引到第一永磁体521并且由第一永磁体521保持，并且第二柱塞652被磁性地吸引到第二永磁体522并且由第二永磁体522保持。
以此方式，第一限制销601的远端部641和第二限制销602的远端部642中的每个被保持在其最向后位置处并且从而与在阀升程调节装置中的滑动件的对应接合凹槽分离。
如图6所示，当电流被供应到第一线圈451时，电流在第一线圈451的线圈轴线C1的左侧上从图6的平面的背面侧流到图6的平面的正面侧并且在第一线圈451的线圈轴线C1的右侧上从图6的平面的正面侧流到图6的平面的背面侧。从而，此时，产生在第一线圈芯421处从图6的下侧流到上侧的线圈磁通Φ1(由长虚线表示)。线圈磁通Φ1沿着用于抵消由第一永磁体521产生的磁通Φ0的方向施加。从而，施加到第一柱塞651的磁吸引力减小为如图7所示的磁吸引力Fm-。换言之，第一永磁体521的磁性由线圈磁通Φ1减小。该示例中第一线圈451的通电对应于JP2013-239538A(对应于CN103423503A)的“相反方向通电”。
因此，在零冲程L0处的磁吸引力Fm-变得小于在零冲程L0处的弹簧力Fsp0，从而关-时刻保持力Fh关消失。结果，第一限制销601由通过第一弹簧761的弹簧力Fsp减去磁吸引力Fm-得到的力沿向前方向移动。一旦第一限制销601的冲程变得大于阈值冲程Lt，即使当线圈451的通电停止时，第一限制销601也沿向前方向移动，在所述阈值冲程Lt处，磁吸引力Fm等于弹簧力Fsp。当限制销601达到全冲程Lf时，第一限制销601由开-时刻保持力Fh开保持。
以此方式，在第一线圈451通电时，第一限制销601作为操作侧限制销被操作，并且从而第一限制销601的远端部641接合到滑动件的接合凹槽。
相反，在第一限制销601的远端部641与滑动件的接合凹槽分离时，远端部641通过接合凹槽的底部被向后推动。当第一限制销601的这个向后移动的量最小时，第一限制销601的冲程将被称为第一柱塞651和第一限制销601的最大拉入(pull-in)冲程Lu。螺线管致动器401需要具有磁吸引力Fm，所述磁吸引力被需要以将第一柱塞651从最大拉入冲程Lu拉至零冲程L0。
因此，最大拉入冲程Lu需要小于阈值冲程Lt，并且在最大拉入冲程Lu处，磁吸引力Fm需要大于弹簧力Fsp。换言之，磁吸引力Fm和弹簧力Fsp需要被设置以使得通过在最大拉入冲程Lu处由磁吸引力Fm减去弹簧力Fsp得到的过剩拉入力Fu大0(零)。
在该实施例中，渐细的接合部58和接收部66分别在适配器551和柱塞651中形成。因此，接合部58和接收部66的一部分在预定的冲程区域中沿轴向方向彼此重叠，并且从而限制了由冲程的变化导致的磁吸引力Fm的变化。具体地，在图7的部分X中形成表示冲程与磁吸引力之间的关系的特性线的大致平坦部。
以此方式，表示冲程与磁吸引力之间的关系的特性线相对于特性线Fmn(双点划线)沿着用于增大阈值冲程Lt的方向转移，所述特性线Fmn是表示在渐细的接合部和渐细的接收部未分别在适配器551和柱塞651中形成的情况下冲程与磁吸引力之间的关系的特性线。而且，能够在最大拉入冲程Lu处获得过剩拉入力Fu。
已经描述了在第一线圈通电时的操作。在第一线圈通电时，电流不在第二线圈452中流动。从而，第二线圈452不产生任何方向的磁通。具体地，在该实施例中不存在JP2013-239538A(对应于CN103423503A)中的“相同方向通电”。
相反，在第二限制销602作为操作侧限制销沿向前方向移动的情况下，电流以此方式供应到第二线圈452以使得线圈磁通被产生以沿着用于抵消由第二永磁体522产生的磁通Φ0的方向流动，也就是，沿着图6中第二线圈芯422中上侧到下侧的方向流动。
如上所述，在螺线管致动器401中，在线圈451、452的断电状态下，限制销601、602不被操作。而且，在第一线圈通电时，仅仅第一限制销601被操作。此外，在第二线圈通电时，仅仅第二限制销602被操作。因此，在螺线管致动器401中，通过改变线圈451与线圈452之间的通电，两个限制销601、602中对应的一个被选择性地操作。
在实际产品中，在单独的永磁体之间存在磁性力的变化。因此，第一永磁体521的磁性力和第二永磁体522的磁性力可能彼此不同，也就是，可能彼此不平衡。可替代地，取决于螺线管致动器的制造日期(取决于作为螺线管致动器的部件获得的永磁体制造批次)，永磁体的磁性力可能改变。
在永磁体之间的磁性力不同的情况下，永磁体之间的磁性力的变化可能对这样的时间段有影响，所述时间段是从线圈开始通电的时刻到一经磁吸引力Fm减小到等于或小于弹簧力Fsp时发生的限制销601、602开始操作(限制销601、602朝向滑动件的接合凹槽向前移动)的时刻的时间段。因此，将存在螺线管致动器401的响应性(也称为响应时间段)的变化。
鉴于上述一点，根据该实施例，基于在永磁体521、522处磁性力的变化，间隔件541、542被置于每个永磁体521、522与对应的适配器551、552之间以形成磁隙。以此方式调节施加到柱塞651、652的磁吸引力。具体地，例如，在螺线管致动器401的制造阶段，调节每个产品以使得施加到柱塞651的磁吸引力Fm落在优选的范围内。将参考图8A至图8B描述该调节。
图8A示出在不存在间隔件的情况下，表示冲程与磁吸引力之间的关系的特征线。图8B示出在存在间隔件的情况下，表示冲程与磁吸引力之间的关系的特征线。在图8A和图8B中共同的最小吸引力Fm-min是能够在最大拉入冲程处牵拉限制销601、602最小吸引力。
在图8A中，施加到第二柱塞652的磁吸引力Fm2’大于施加到第一柱塞651的磁吸引力Fm1’，并且在零冲程L0处，磁吸引力Fm2’与磁吸引力Fm1’之间的差是ΔFm0’。
相反，在通过将间隔件541、542置于永磁体521、522与适配器551、552之间形成磁隙的情况下，磁吸引力响应于磁隙的尺寸而减小。因此，相对厚的间隔件542置于在不存在间隔件的状态下磁吸引力Fm2’相对大的那侧(具体地，第二柱塞652侧)并且相对薄的间隔件541置于磁吸引力Fm1’相对小的那侧(具体地，第一柱塞651侧)。通过该调节，这些侧的磁吸引力被平衡。
因此，如图8B所示，在零冲程L0处施加到第二柱塞652的磁吸引力Fm2与在零冲程L0处的磁吸引力Fm1之间的差ΔFm0变得小于如图8A所示的差ΔFm0’。
现在将描述该实施例的螺线管致动器401的优点。
(1)在该实施例中，永磁体521、522与适配器551、552之间的磁隙基于永磁体521、522处的磁性力的变化而形成，以使得施加到柱塞651、652的磁吸引力被调节以落在期望的范围内。
以此方式，在一个产品中，施加到第一柱塞651的磁吸引力和施加到第二柱塞652的磁吸引力能够调节到相同的水平，并且能够减小由永磁体521、522的制造批次导致的单独螺线管致动器401处的磁吸引力的变化。因此，能够减小螺线管致动器401的响应性(也称为响应时间段)的变化。
(2)在该实施例中，通过将由非磁性材料制成的间隔件541、542置于永磁体521、522与适配器551、552之间而形成磁隙。因此，操作(例如，装配操作)相对简单。
(3)在该实施例中，渐细的接合部58和渐细的接收部66分别在适配器551、552和柱塞651、652中形成。从而，能够在表示冲程与磁吸引力之间的关系的特性线中提供大致平坦部，并且能够将所述特性线沿用于增大阈值冲程Lt(见图7的部分X)的方向转移。因此能够在保证在最大拉入冲程Lu处过剩拉入力Fu的同时增大弹簧761、762的推力。因此，这在改进限制销601、602的响应性(响应时间段)和增大开-时刻保持力Fh开方面是有利的。
然后将描述本发明的其他实施例，在所述其他实施例的每个中，磁隙基于永磁体521、522的磁性力而形成。在下面的实施例中，与第一实施例基本上相同的部件将通过相同的附图标记来表示并且将不再冗余地描述。
(第二实施例)
如图9所示的第二实施例的螺线管致动器402仅仅在间隔件541、542的位置方面不同于第一实施例的螺线管致动器401。具体地，在第二实施例中，间隔件541、542被置于永磁体521、522与盖(用作磁路元件)501、502之间以形成磁隙。
根据第二实施例，能够获得与第一实施例相似的优点。而且，可以仅仅通过将盖501、502从磁体接收孔481、482移除而增加或替换间隔件541、542。从而，能够减少操作步骤的数量。
(第三实施例)
如图10所示的第三实施例的螺线管致动器403仅仅在磁隙通过设置在永磁体521、522与盖501、502之间的空间(间隙)591、592形成的方面不同于第二实施例的螺线管致动器402。沿轴向方向测量的空间591、592的距离(尺寸或范围)能够通过盖501、502的外螺纹部51与对应的后轭411、412的内螺纹部413、414之间的相对旋转而调节。
在第三实施例中，能够获得与第一和第二实施例相似的优点。而且，在间隔件被使用的情况下，可选择的厚度模式的总数量被局限。相比之下，空间591、592的距离能够以无限级调节。也就是，能够线性地调节空间591、592的距离。
现在将描述上述实施例的修改。
(A)第一至第三实施例中的任何两个或更多的结构可以组合以形成用于形成磁隙的结构。具体地，永磁体与适配器之间的间隔件或永磁体与盖之间的间隔件和/或永磁体与盖之间的空间可以用来调节对应的永磁体521、522的磁吸引力。
(B)在上述实施例中，永磁体521、522的定位在对应的柱塞651、652被定位的轴向侧上的端面的表面积设置为大于柱塞651、652的定位在永磁体521、522被定位的轴向侧上的端面的表面积。然而，在充足量的磁通能够从永磁体传导至柱塞的情况下，永磁体的定位在对应的柱塞被定位的轴向侧上的端面的表面积可以设置为小于或等于柱塞的定位在永磁体被定位的轴向侧上的端面的表面积。
(C)在接合部和接收部分别在适配器和柱塞中形成的情况下，接合部的构造和接收部的构造不局限于上述的渐细构造。也就是，如果期望，接合部和接收部可以不是渐细的。而且，多个接合部和多个接收部可以被设置到每组适配器和柱塞。可替代地，接合部和接收部可以从适配器和柱塞删除。在这种情况下，磁通可以在适配器的平面表面与柱塞的平面表面之间传导。
(D)除了形成磁隙的间隔件或空间的构造之外，螺线管致动器的剩余结构(例如，磁回路的永磁体以及部件的形状和位置)不局限于上述构造。在上述实施例中，两个线圈被设置以分别与两个限制销对应。可替代地，如JP2013-239538A(对应于CN103423503A)所公开的，可以设置单个线圈来代替两个线圈。
(E)本发明可以适用于包括三个或更多限制销的螺线管致动器。在这种情况下，本发明的范围覆盖这样的螺线管致动器，其中磁隙基于关于至少两个永磁体的磁性力的变化而形成。
(F)如果第一永磁体和第二永磁体中的另一个的施加到对应的柱塞的磁性力(或者磁吸引力)落在期望的范围内，在第一至第三实施例中的任一实施例中讨论的磁隙(以间隔件或空间的形式)可以设置在第一永磁体和第二永磁体中的仅仅一个处。
如上所述，本发明不局限于上述实施例及其修改。也就是，上述实施例及其修改可以进一步以各种方式修改而不离开本发明的原理。

Claims (4)

1.一种用于阀升程调节装置的螺线管致动器，所述阀升程调节装置调节内燃机的进气门和排气门中的一个的升程量，所述螺线管致动器包括：
第一限制销(601)和第二限制销(602)，第一限制销(601)和第二限制销(602)中的每个能够相对于在滑动件中形成的对应接合凹槽前后移动，所述滑动件能够与阀升程调节装置的凸轮轴一体旋转并且能够相对于所述凸轮轴沿轴向移动，其中：
在所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)中作为操作侧限制销的一个的远端部(641、642)与所述滑动件的所述对应接合凹槽接合时，所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)中的所述一个沿向前方向向前移动；和
在所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)中的所述一个的远端部(641、642)远离所述滑动件的所述对应接合凹槽而脱离接合时，所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)中的所述一个通过所述凸轮轴的扭矩沿向后方向向后移动；
由软磁材料制成的第一柱塞(651)和第二柱塞(652)，其中所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)分别紧固地连接到所述第一柱塞(651)的一个端部和所述第二柱塞(652)的一个端部；
分别沿向后方向磁性吸引所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)的第一永磁体(521)和第二永磁体(522)，其中所述第一永磁体(521)中S极到N极的方向与所述第二永磁体(522)中S极到N极的方向相反；
第一磁通收集元件(551)和第二磁通收集元件(552)，所述第一磁通收集元件(551)和所述第二磁通收集元件(552)由软磁材料制成并且分别邻近在放置所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)的一侧上的所述第一永磁体(521)端部和所述第二永磁体(522)端部放置，其中所述第一磁通收集元件(551)收集所述第一永磁体(521)的磁通并且将收集的磁通传导至所述第一柱塞(651)，并且所述第二磁通收集元件(552)收集所述第二永磁体(522)的磁通并且将收集的磁通传导至所述第二柱塞(652)；
由软磁材料制成的第一磁路元件(501)和第二磁路元件(502)，其中所述第一磁路元件(501)定位在所述第一永磁体(521)的与所述第一柱塞(651)相反的一侧上以形成延伸穿过所述第一永磁体(521)和所述第一柱塞(651)的磁路，并且所述第二磁路元件(502)定位在所述第二永磁体(522)的与所述第二柱塞(652)相反的一侧上以形成延伸穿过所述第二永磁体(522)和所述第二柱塞(652)的磁路；
线圈(451、452)，一旦所述线圈(451、452)通电，所述线圈(451、452)产生沿着与所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的一个产生的磁通的流动方向相反的相反流动方向流动的磁通以减小所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述一个的磁吸引力(Fm)，所述磁吸引力(Fm)被施加到所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)中的对应一个以磁性地吸引所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)中的所述对应一个；和
分别沿向前方向推动所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)的第一弹簧(761)和第二弹簧(762)，其中，一旦所述线圈(451、452)通电，所述第一弹簧(761)和所述第二弹簧(762)中的对应一个沿向前方向推动所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)中的对应一个，所述第一限制销(601)和所述第二限制销(602)中的对应一个与所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的具有减小的磁吸引力(Fm)的所述一个相关联，其中：
所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的至少一个设有磁隙，所述磁隙基于所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个的磁性力设置并且被置于：
所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个与所述第一磁通收集元件(551)和所述第二磁通收集元件(552)中的对应相邻的一个之间；或
所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个与所述第一磁路元件(501)和所述第二磁路元件(502)中的对应相邻的一个之间。
2.根据权利要求1所述的螺线管致动器，其中所述磁隙通过间隔件(541、542)形成，所述间隔件(541、542)由非磁性材料制成并且放置在：
所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个与所述第一磁通收集元件(551)和所述第二磁通收集元件(552)中的所述对应相邻的一个之间；或
所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个与所述第一磁路元件(501)和所述第二磁路元件(502)中的所述对应相邻的一个之间。
3.根据权利要求1所述的螺线管致动器，其中：
所述第一磁路元件(501)和所述第二磁路元件(502)中的每个具有与对应的保持元件(411、412)可旋拧地接合的螺纹；
所述磁隙通过空间(591、592)形成，所述空间(591、592)置于所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个与所述第一磁路元件(501)和所述第二磁路元件(502)中的所述对应相邻的一个之间并且具有在所述第一永磁体(521)和所述第二永磁体(522)中的所述至少一个与所述第一磁路元件(501)和所述第二磁路元件(502)中的所述对应相邻的一个之间的距离；和
所述空间的距离能够通过所述第一磁路元件(501)和所述第二磁路元件(502)中的所述对应相邻的一个的螺纹相对于所述对应的保持元件(411、412)的旋转而调节。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的螺线管致动器，其中所述第一磁通收集元件(551)和所述第二磁通收集元件(552)中的每个包括接合部(58)，所述接合部(58)朝向所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)中的对应一个突出并且朝向所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)中的所述对应一个渐细，并且所述第一磁通收集元件(551)和所述第二磁通收集元件(552)中的每个的所述接合部(58)能够配合到在所述第一柱塞(651)和所述第二柱塞(652)中的所述对应一个中形成的对应的接收部(66)中。
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