CN104798147A - 电磁调节设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁促动设备，其具有带有线圈器件(16)的铁芯单元(12；50)，该铁芯单元(12；50)构造为用于作为对线圈器件通电的反应与相对铁芯单元可运动导引的衔铁器件(34，36，38，32，30)共同作用，其中，衔铁器件具有多个空间上相互间隔的、同时可驱动的推杆单元(30，32)，所述推杆单元(30，32)分别在朝铁芯单元的方向上配有永磁器件(34)，该永磁器件(34)具有沿推杆单元的各运动纵轴线的永久磁化性，其中，多个相互平行可驱动的推杆单元与铁芯单元的同极端面磁性地共同作用，永磁器件具有沿轴向相同指向的永久磁化性。

Description

电磁调节设备

本发明涉及一种根据主权利要求的前序部分所述的电磁调节设备。这种设备从本申请人的WO2010/063394A1中已知并且描述一种具有线圈器件的铁芯单元，该铁芯单元设计用于作为对线圈器件通电的反应与相对铁芯单元可移动导引的衔铁器件共同作用。衔铁器件具有多个推杆单元，所述多个推杆单元分别在其指向铁芯单元的端部上具有永磁器件。因此，作为对铁芯单元的通电和为该通电选中的极性的反应获得的可能性是，选择性驱动单独的推杆单元，方式是铁芯单元通过电磁产生的磁通排斥各永磁铁单元。因此也可以根据该设备的结构方案实现例如一对推杆单元的相反运动。

正好在用于车辆的内燃机的背景下，可实施用于凸轮轴调节的电磁促动设备。这种技术尤其实现，通过以前述方式驱动的推杆单元嵌接到构造得适合用于与推杆端部共同作用的、调节凸轮的调节槽或类似发动机机组中并因此引起凸轮轴调节。然后这种调节槽在此也可以实现将伸出的推杆单元在结束通电之后返回到在铁芯单元上的止挡位置。

假定为现有技术，例如上述引入的与本发明类型相同的现有技术，还假设为已知的是，利用多个用于凸轮轴调节的推杆单元。因此例如可行的是，利用第一推杆单元来沿第一轴向方向移动凸轮轴，并且利用第二推杆单元来将相应地已调节的凸轮轴单元轴向地返回。在此一方面假定为已知的是，每个推杆单元都配有各自的电磁促动器，其中，该促动器然后相应于各使用目的被时钟脉冲或通电。此外，被引用的按本发明类型的现有技术WO2010/063394还已经记载的可能性是，作为对仅一个单独线圈(或线圈装置)通电的反应，多个推杆单元同时或共同地运动。尤其是还公开的可能性是，多个推杆单元(也就是说例如一对彼此相邻的被导引的推杆)同时并且相同指向地运动，但其中，这种同时且相同指向地运动的前提是，相应于在已述的弧形或U-形的磁轭区域上的极性条件，永磁器件的相对各磁轭-铁芯区段对应的、已选择的或配属的极性条件必须适用。

实现多推杆技术相应地是费用大的，并且还带来在安装时准确配合的困难。

因此本发明要解决的技术问题是，创造一种电磁促动设备用于将多个推杆单元从初始位置同时驱动(移动)到(例如由凸轮轴调节装置提供的)嵌接位置中，该电磁促动设备构造简单并且简化了安装和维修。在此，本发明尤其适合用于(为了应用目的)使用在内燃机中。

该技术问题通过具有根据主权利要求所述的特征的电磁促动设备解决；本发明有利的扩展设计在各从属权利要求中描述。

以根据本发明有利的方式，在此进一步开发与本发明相同类型的技术，使得多个推杆单元利用它们的分别在端侧上安装的永磁器件与铁芯单元的(必要时也多件式组成的)端面共同作用，该铁芯单元的端面对于配属的推杆单元的每一个来说都是同极的，亦即，在各时刻分别具有相同的极性。

因此，本发明原则上不同于作为相同类型引用的WO2010/066394，因为在WO2010/066394中的构造和几何形状条件必然导致，为与各个推杆单元配属的端面配备铁芯单元的不同极的端面。

本发明特征“同极的”在铁芯单元的端面方面并不意味着，它在按本发明的电磁促动设备的每个运行阶段中不可改变。因此，根据本发明规定，例如在线圈器件的未通电状态中(并由此在铁芯单元中缺少电磁通时)通过各推杆单元的永磁器件的作用将第一(永磁产生的)极性干预或影响(einpraegen)到铁芯单元的端面内，因为至此铁芯单元是在未通电(静止)状态下的永磁回路的一部分。而若通过按本发明的线圈器件的通电在铁芯单元中产生电磁通，则该电磁通按本发明作用为(并因此针对通电的极性设置)，使得端面共同的、统一的(＝同极的)极性与推杆单元的各永磁器件排斥地作用并因此推杆单元从其在铁芯单元上的初始位置驱动到分别对应的调节配合件的嵌接位置中。

按本发明，这种驱动还由此实现，永磁器件(一般设计为永磁圆盘，该永磁圆盘根据扩展设计一端或两端设有或覆盖有适合的导磁圆盘元件)具有轴向相同指向的永久磁化性(Permanent-Magnetisierung)，换言之，在各推杆单元的相邻设置的多个永磁铁上的永久磁化性的方向之间不存在方向差。因此这根据本发明导致，作为对通电的反应，多个推杆单元同时、同步并且相互平行地运动并且驱动，其中，按本发明的概念“平行地”在被驱动的推杆单元方面不意味着，推杆单元也沿它们各自整个移动行程连续地运动-在本发明的各结构方案的范围内例如可以考虑的是，例如由于不同的槽深度或在嵌接配合件上的类似条件，推杆单元实现直到嵌接位置的不同的运动行程。

根据本发明的优选扩展方案，基本结构上再次背离根据WO2010/063394描述的同种类型的技术的几何形状的实现原理，在此建议并且有利的是，设计为单线圈的线圈单元包围铁芯单元的沿轴向并且居中延伸的区段。然后若该装置被适合的例如杯形的或空心圆柱形的壳体包围，则产生紧凑的、容易制造的且具有磁性功效的单元，其中，优选的并且又按扩展方案，(同极的)端面沿轴向从线圈的包围的或覆盖区域中伸出。又作为补充或备选，在优选的扩展方案范围内规定，(这种)壳体在端侧借助导向元件(导向区段)封闭，该导向元件然后可以有利地一方面提供用于多个推杆单元的导向装置(其中，推杆单元可以以各端侧的嵌接区段从该导向装置中伸出)，另一方面，这种导向区段作为例如通过壳体封闭的磁回路的一部分，在内侧不仅提供一个用于各推杆单元的永磁器件的止挡，而且通过适合的永磁附着作用实现对于未通电情况的双稳态。

在铁芯单元的优选的构造-几何形状的设计方案中，一方面根据扩展方案并且优选规定，铁芯单元设计为单独的、进一步优选的整体式构造的铁芯元件。然后该铁芯单元以前述的轴向中间区段插入(环绕的)线圈中，同时具有从线圈中伸出的并且径向加宽的区段，该径向加宽的区段然后在终端或端侧实现铁芯单元的同极端面。本发明的这种结构方案又将结构简单性并因此容易制造性与有利的电磁或导磁特性联系起来，从而对于两种运行状态(在推杆单元的未通电附着状态中和在推杆单元的运动或伸出状态中)分别存在优化的磁通条件。

尤其是能够实现这种针对加宽端面的、铁芯单元的结构方案，相应于多个推杆单元分别产生多个磁通回路，该磁通回路例如在径向-边缘侧导引至相应在此设置的壳体区段，然后可通过壳体闭合。

这种有利的作用也通过铁芯单元备选的结构方案借助多个铁芯元件实现，其中，根据该实施形式，(同极的)端面通过多个进一步优选的扁平的或盘状的铁芯元件实现，该铁芯元件进一步优选相应于磁性对应的或共同作用的、推杆单元的永磁铁元件的指向和/或尺寸设计为，能够实现在促动设备中机械的、几何形状和磁性条件的优化。又为了简单地实现同极性优选的是，多个(例如盘状的、可与配有圆周轮廓的永磁器件匹配的)铁芯元件通过适合的导磁器件例如以由适合的磁性导磁材料制成的横向或桥接件的形式连接，使得与一体式或整体式铁芯元件的前述原理相似，通过由多个元件或构件组成的铁芯可以实现相同的磁性作用。

对于两个结构方案，导磁器件因此有利地致使在线圈通电时磁通分配到铁芯元件中，其中，在优选的实施形式中，在铁芯元件(铁芯端部件)之间形成空隙。

从本发明相对按相同类型的现有技术的优点的前述讨论中还附加地得出，对唯一极性的(例如脉冲式)通电足以激活多个推杆单元。根据本发明优选的扩展方案，在此尤其也规定，前置于或配给线圈单元的控制器件设计成，使得该控制器件也只可进行在仅一个极性中的通电，这一个极性是以前述方式在激活时致使排斥多个推杆单元以引起同时平行运动的极性。而又与区分按相同类型的现有技术区分的是，不需要例如线圈器件的极性转变(这尤其是以一般的应用情况为基础，多个推杆单元从其嵌接位置复位返回到铁芯单元上的止挡或抵靠位置中通过相应地构造的嵌接槽作用在推杆单元上而实现；而这并不一定覆盖整个返回行程，而从预先确定的回位位置开始，在线圈器件未通电时，安装在推杆单元上的永磁器件的永磁作用与铁芯单元共同作用地引起相应的吸引力和回位力)。根据扩展方案，(单件式或多件式构造的)铁芯单元的例如适合的锥形形状也引起针对推杆单元的复位优化永磁回路。

有利的和根据扩展设计的、通电的单极结构方案不意味着，虽然在备选的扩展设计中可以进行为有助于复位而执行的极性转变的通电，但对于本发明的铁芯应用而言，一般不需要该极性转变的通电。

因此结果是，本发明特别适合于实现具有多个适合嵌接的推杆单元的凸轮轴调节装置，其中本发明使构造的简单性和较高的运行安全性与有利维护和安装特性结合，尤其是可实现与很大程度标准化的构件同步并且平行可运动的推杆运动。

本发明的其他优点、特点和详细内容从对优选实施例的下面说明中以及根据附图获得；附图中：

图1是根据本发明第一实施形式的具有多件式铁芯单元的电磁调节设备的端面视图；

图2是沿图1的视图的剖分线A-A剖分的在线圈单元的未通电状态中的纵剖视图(a)或在通电状态中推杆单元伸出到嵌接位置中的纵剖视图(b)；

图3是在图1，图2的实施例中的铁芯单元的不同视图；

图4是根据本发明的第二实施形式的具有整体式铁芯单元的电磁调节设备的与图1相似的端面视图；

图5是沿图4中的剖分线A-A剖分的用于表示线圈单元的未通电(a)或通电(b)状态的与图3相似的纵剖面以及

图6是按图4，图5的第二实施例的铁芯单元的不同视图。

多件式构造的并且在图3中详细示出的铁芯单元12的圆柱形铁芯元件10被卷绕在线圈支架14上的线圈16在外周侧包围并且在一端嵌接到图1至3中所示的第一实施形式的调节设备的壳体20的圆盘形底部区段18中。

在铁芯元件10的与壳体底部18轴向相反的端部上，该铁芯元件10与横向于轴向方向(在图2的附图所示的垂直-方向)延伸的连接或桥接件22导磁地连接，盘状成型的(图3)铁芯端部件24，26又导磁地嵌接到该连接或桥接件22中作为一对副。

它们在端侧形成铁芯单元12的基本上处于共同的横向于纵轴线延伸的平面内的端面。

在图1至3中示出的第一实施例实现了电磁促动设备，该电磁促动设备具有多个两两相互平行地在与底面18轴向对置的导向件28中导引的推杆单元30，32，其中，此长条形推杆30，32与相对推杆直径加宽的永磁铁-组件共同地形成各衔铁单元，该衔铁单元沿轴向方向或平行于轴向方向相对铁芯单元12可移动并且可驱动。更准确的说，每个永磁铁-组件具有圆盘形的轴向磁化的永磁铁34，该永磁铁34在轴向两侧被导磁的圆盘36，38覆盖。按本发明，两个推杆单元30，32的各永磁铁-组件34，36，38的磁化作用轴向地相同指向，其中，在图2所示的图示中，永磁的南极指向上并且指向铁芯单元12的方向。

由具有对应的静止的线圈单元14，16的(静止的)铁芯单元、连同该相对轴向可移动导引的推杆/永磁铁单元组成的装置在外周侧被导磁的空心圆柱形的壳体40包围，该壳体40例如在图2(a)所示的线圈绕组16的未通电状态中封闭各永磁铁圆盘34的在径向上超过圆盘38和径向锥形构造的铁芯区段24，26的永磁通量。因此，由单元24，26形成的铁芯-端面的在图2(a)中以N-极示出的共同的(同极的)极性示出通过永磁铁34引起的永久磁化性。

然后，如与图2(b)中所示的直接比较地，若给线圈绕组16通电，则通过电磁作用改变在铁芯单元的端面上的共同的极性(图中的“S”)，从而在推杆单元30或32的永磁铁圆盘34上施加排斥力(在图2的附图平面中向下)。这引起直到图2(b)所示的推杆单元30，32的伸出状态(嵌接状态)，该推杆单元30，32以各端侧的嵌接区段42嵌接到通过调节设备操作的凸轮轴调节设备的(未示出的)控制槽中。此外从图2(b)中显见的是，在伸出位置中，各永磁通回路通过壳罩40或端面的导引-和封闭元件28闭合，使得通过永磁铁力，衔铁单元附着在图2(b)所示的位置中，因此在线圈单元的未通电状态中也可以实现无电流稳定的伸出位置。

在所述实施例中，返回到图2(a)的初始位置中由此实现，(未示出的)控制槽通过与推杆30，32的嵌接端部42共同作用使推杆30，32向铁芯单元的方向12返回运动，其中，在一定行程之后出现图2(a)中-未通电-示出的情况，在该情况中通过圆盘34的永磁作用，衔铁单元回吸到铁芯单元或其端面上。这意味着，在优选的实施例中，也会发生不用线圈16的通电(尤其是也不用极性转变的通电)的复位，尽管(根据扩展设计并且备选地)这种极性转变必要时也会有助于复位。

图3以其端面视图(a)，其后视图(d)和其彼此倾斜90°的侧视图(b)和(c)表示第一实施例的多件式铁芯单元的结构细节。明显的是，盘状元件24，26对齐地并就径向直径而言相应地与永磁铁-组件34，36，38匹配，从而因此优化了磁通条件，在此可以紧凑并且节省空间地进行。在此出于制造和安装原因和出于可靠磁通量的原因都有利的是，盘形铁芯元件24，26可以以中间的突出部嵌接到桥式元件22的匹配的钻孔或穿孔中，这尤其如图2(a)或(b)的剖视图所示。

图4至6的第二实施例描述了一种备选的铁芯单元结构方案，其中除铁芯单元之外是电磁调节设备的相同结构的实施方式。对于按图4至图6的第二实施例的下面待描述的结构细节，在此与第一实施例(图1至3)比较，相同的或等同的组件具有相同的附图标记，使得对于其他的描述只讨论不同设计的铁芯单元。

如尤其是从图5(a)或(b)的剖视图中可见，铁芯单元50在图1中设计为一体式或整体式。相应于第一实施例的组件10，该整体式铁芯单元包括中间区段52，在该中间区段上邻接有一对径向地加宽的铁芯区段54，铁芯区段54又设有锥形形状56，在端侧形成同极的面用于与推杆单元30，32或安装在推杆单元30，32上的永磁铁-组件34，36，38共同作用。因此，图6中从不同视角(又与图3相似)表示的整体式铁芯单元实现与第一实施例的由单部件组成的单元相同的几何形状和功能，在线圈16的通电时的功能性是相应的。

虽然本实施例表示为具有环绕铁芯区段的单线圈的圆柱形线圈并因此可同步并且平行地驱动一对推杆单元，但本发明不限于该构造。而可驱动多个多于两个推杆单元并且可设想铁芯单元、壳体形状和导引装置的其他几何形状和尺寸，使得本发明可以超出所描述的且优选的凸轮轴调节装置的应用情况地用于几乎任何使用目的。

Claims (11)

1.一种电磁促动设备，其带有

具有线圈器件(16)的铁芯单元(12；50)，所述铁芯单元(12；50)构造为用于作为对线圈器件通电的反应、与相对所述铁芯单元可移动导引的衔铁器件(34，36，38，32，30)共同作用，

其中，所述衔铁器件具有多个空间上相互间隔的、同时可驱动的推杆单元(30，32)，所述推杆单元(30，32)分别在朝铁芯单元的方向上配有永磁器件(34)，所述永磁器件(34)具有沿推杆单元的各运动纵轴线的永久磁化性，其特征在于，多个相互平行可驱动的推杆单元与铁芯单元的同极的端面磁性地共同作用，并且所述永磁器件具有沿轴向相同指向的永久磁化性。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述推杆单元在导向元件(28)和/或导向区段中导引，导向元件(28)和/或导向区段在端侧限定优选圆柱形的、包围线圈器件的壳体(18，40)。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述线圈器件具有包围所述铁芯器件的区段(10；52)的单线圈(14，16)并且所述同极端面轴向地从所述单线圈的覆盖区域中伸出。

4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所示铁芯器件具有单独的铁芯元件(50)，所述铁芯元件(50)具有向端面加宽的直径和/或横截面尺寸。

5.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述端面通过与所述多个推杆单元相应的多个铁芯元件(24，26)之一实现，所述多个铁芯元件(24，26)通过导磁器件(22)机械地、并且可引导线圈器件的电磁通地相互连接。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述铁芯元件(24，26)构造为盘状和/或与对应的相对推杆单元径向加宽的、永磁器件的永磁体(34)共轴和/或对齐。

7.根据权利要求1至6之一所述的设备，其特征在于，所述铁芯器件尤其在端面的区域内形成锥形区段。

8.根据权利要求5至7之一所述的设备，其特征在于，所述导磁器件致使磁通分配到各铁芯元件中，其中，优选在所述铁芯元件之间构造有空隙。

9.根据权利要求1至8之一所述的设备，其特征在于，所述线圈器件配有电控制器件，所述电控制器件构造为用于控制和/或激活单极定向的通电。

10.根据权利要求1至9之一所述的设备，其特征在于，所述线圈器件构造为用于单极通电并且尤其是不为所述线圈器件前置连接或分配用于通电的极性变换的器件。

11.根据权利要求1至10之一所述的设备，其特征在于，所述推杆单元构造为用于与内燃机机组共同作用，尤其是用于接通或操作内燃机的凸轮轴调节单元。