CN105339611B - 具有传递元件的执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种执行器(1)，其包括至少一个电磁体(121、122、13、14、16、17、181、182、19)、磁体外壳(11)、至少一个压销(24)和至少一个能运动的衔铁(14)，衔铁分别具有能沿轴向方向运动的挺柱(16)。在给至少一个电磁体(10)通电时，至少一个衔铁(14)的轴向运动能够经由至少一个挺柱(16)传递到至少一个压销(24)上。根据本发明设置有至少一个杠杆(30)，杠杆在一侧以能枢转的方式支承在磁体外壳(11)中，并且至少一个挺柱(16)和至少一个压销(24)与杠杆处于作用连接中，使得至少一个挺柱(16)的轴向运动能够传递到至少一个压销(24)上。

Description

具有传递元件的执行器
技术领域
本发明涉及一种执行器。执行器包括至少一个电磁体、磁体外壳、至少一个压销和至少一个能运动的衔铁，衔铁分别具有能沿轴向方向运动的挺柱。在给至少一个电磁体通电时，至少一个衔铁的轴向运动能够经由至少一个挺柱传递到至少一个压销上。
背景技术
根据现有技术已知了一种执行器，其也称为“变换器”、“驱动元件”、“促动器”和“调节设备”。尤其地还已知了一种执行器，该执行器将针对至少一个电磁体的电信号变换成与电磁体连接的衔铁的机械运动。衔铁再次将其中至少一部分的机械运动传递到与衔铁连接的或与衔铁整合在一起的挺柱、挺杆或衔铁杆上。挺柱(或挺杆或衔铁杆)将其中至少一部分机械运动传递到至少一个也被称为“作动销”的压销。压销将其中至少一部分机械运动传递到机器部件上，例如移行凸轮系统的移行凸轮(机构)，通过所提到的运动对移行凸轮进行调节或推移。
德国专利申请DE 10 2008 020 892 A1和DE 10 2011 078 525 A1公开了开头提到的类型的执行器。
DE 10 2008 020 892 A1的执行器包括保持和松开设备，该保持和松开设备不是经由磁吸力，而是通过由于止动体在支撑面上的受摩擦限制的自动联锁而造成的夹持作用使压销(执行器销)抵抗朝移出方向加载给压销的压力弹簧的力固定在保持位置中。保持和松开设备包括能朝着压销的移动方向且与该移动方向无关地转移的止动滑动件以及朝着压销的移出方向给止动滑动件加载力的弹簧舌片。弹簧舌片朝着压销的移出方向给与止动滑动件固定连接的衔铁加载力。执行器用于调节移行凸轮。该执行器的缺点是，止动滑动件和弹簧舌片是杆系状(filigran)和高精度的构件，由此执行器在制造零件和装配方面是昂贵的。
在DE 10 2011 078 525 A1的双稳态的执行器中，压力弹簧支撑在锁定装置上。与压力弹簧指向相反的支撑弹簧作用在压销(执行器销)上，支撑弹簧支撑在用于压销的导向套或与其连接的部件上。压力和支撑弹簧与锁定装置构成了压销的双稳态的布置。通过该设计方案实现的是，首先通过电磁体促使压销移出并且直至达到压销的双稳态的布置的分界点那么远并且松开锁定装置，从而压力弹簧于是负责使压销完全移出进入移动凹槽中。翘板能够在两侧枢转并居中地支承在不属于磁体外壳的衔铁杆上。翘板与衔铁杆处于作用连接(Wirkverbindung)中，使得衔铁杆的轴向运动能够传递到压销上。该执行器的缺点是，附加的支撑弹簧、锁定装置和翘板同样呈现出杆系状的和高精度的布置，由此该执行器同样在制造零件、组装和装配方面是昂贵的。
发明内容
因而本发明任务是说明一种执行器，其适用于移行凸轮系统并且在制造和装配方面廉价。
根据本发明的执行器包括至少一个电磁体、磁体外壳、至少一个压销和至少一个能运动的衔铁，衔铁分别具有能沿轴向方向运动的挺柱。在给至少一个电磁体通电时，至少一个衔铁的轴向运动能够经由至少一个挺柱传递到至少一个压销上。此外，执行器还包括至少一个杠杆，杠杆在一侧以能枢转的方式支承在磁体外壳内。至少一个杠杆与至少一个挺柱和至少一个压销处于作用连接中，使得至少一个挺柱的轴向运动能够传递到至少一个压销上。尤其地，至少一个挺柱贴靠在杠杆上用以进行力传递。执行器适用于对移行凸轮系统进行驱控。在执行器中如此设计和布置的杠杆的优点在于，其在制造和装配方面廉价。
单个的磁体通常包括磁线圈、磁轭、磁极铁芯、衔铁和挺柱。磁线圈被磁轭、磁极铁芯和磁体外壳包围。在每个磁线圈中，衔铁能够与挺柱自由轴向运动。挺柱与衔铁一体式连接或者整合在一起，或者是与衔铁固定或不固定地连接的单独的部件。附加地，磁体还可以可选地包括永磁体，永磁体将衔铁保持在下方的终端位置处。假如有至少两个电磁体设置在磁体外壳内，则每个磁体都可以可选地包括磁路返回元件用以更好地传导磁通，磁路返回元件闭合了电磁体的延伸经过磁极铁芯和衔铁的磁路。假如在磁体外壳内仅布置有一个磁体，则通常可以取消磁路返回元件，这是因为磁体外壳例如可以用作为磁路返回。
在本发明的实施方式中，至少一个挺柱和分别配属于至少一个挺柱的压销以彼此平行错开的方式布置。这种平行错开尤其在这种情况下出现，即，当设置有至少两个磁线圈和至少两个分别配属的压销时，这是因为至少两个磁线圈通常具有相对较大的结构尺寸，相反地与此相比，在至少两个压销之间的间距相对较小。
在本发明另外的实施方式中，至少一个杠杆包括第一杠杆端部、第二杠杆端部和支撑区域。第一杠杆端部以能围绕磁体外壳的支承件枢转的方式支承。第二杠杆端部贴靠在至少一个压销的第一端部上。支撑区域布置在第一杠杆端部与第二杠杆端部之间并且与至少一个挺柱处于作用连接中。
在优选的实施方式中，用于第一杠杆端部的支承件是销钉或半圆柱体并且第一杠杆端部以滑动的方式支承在支承件上或滚动支承在支承件上。
优选地，至少一个杠杆通过变形加工(Umformen)制成，例如通过冲压弯曲法。
在优选的实施方式中，第二杠杆端部具有球形的凹陷部，并且/或者所配属的压销的第一端部具有球形隆起部。通过该设计方案，在压销与所配属的杠杆之间不存在面式接触，而是(按照理想方式)仅以点或线接触。根据本发明的杠杆与压销之间的接触的实施方式的优点在于，促使可靠和更好地从杠杆向压销进行力传递，该力传递与杠杆位置无关。此外，杠杆的支撑区域还可以成形为槽形的凹陷部。通过该设计方案，挺柱稳定地贴靠在杠杆上，并且挺柱总是停留在正确的工作位置中。杠杆上的球形面和槽形的凹陷部可以简单且廉价地在变形加工的杠杆上制成。同样，压销的第一端部上的球形面也可以简单且廉价地制成。
优选地，相应的压销的升降行程能够借助位于第一杠杆端部与第二杠杆端部之间且与至少一个挺柱处于作用连接中的支撑区域的位置来调节。相应的压销的由相应杠杆预先给定的升降行程的长度应当等于或大于所配属的衔铁的预先给定的升降行程的长度。
假如杠杆上的支撑区域的位置以如下方式调整，即，使两个升降行程长度相同(转换比1:1)，则挺柱的运动程度完全变换成相应的压销的等度量的运动。杠杆以优选的方式是刚性的杠杆，因而不会因为形变而损失能量。
按照理想方式，然而却以如下方式调整杠杆上的支撑区域的位置，即，根据如此调整的杠杆比例使衔铁行程与压销行程相比更小。与至少一个衔铁走过完整的压销行程的实施方式相比，由于衔铁行程更小所以可以紧凑地设计相应的电磁线圈，并且因此可以更紧凑地设计具有至少一个磁体的磁体外壳。因此，在衔铁行程更小的情况下可以紧凑地设计执行器。大约为2的转换比已被证实是有利的，其中，也就是压销的升降行程的长度约为所配属的衔铁的升降行程长度的两倍。但是也能够实行其他转换比。
附图说明
以下应当将要结合附图进一步阐述本发明的实施例及其优点。附图中的尺寸比例不总是与真实的尺寸比例相应，这是因为一些形状被简化示出，而另一些形状为了更好说明而与其他元件相比放大示出。其中：
图1示出处于静止位置的根据本发明的实施方式的执行器的示意图；
图2示出杠杆的立体的俯视图，该杠杆设置在本发明的另一实施方式的执行器内；
图3示出根据图2的杠杆的立体的底视图；并且
图4示出根据图2的杠杆的细节图，该杠杆装入在根据本发明的执行器的另一实施方式中。
本发明的相同或作用相同的元件使用同一附图标记。此外，基于概览的原因在各个附图中仅示出针对相应的附图说明所需的附图标记。所示的实施方式仅表现是可以怎样设计根据本发明的执行器的示例，因此不表示对本发明的最终限制。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施方式的执行器1的示意图。执行器基本上包括电磁单元10和压销单元20。
电磁单元10包括至少一个电磁体121、122、13、14、16、17、181、182、19和磁体外壳11。每个电磁体通常都具有磁线圈121或122、在此可选地构造为由磁轭套181和磁轭垫片182构成的单元的磁轭、可选的磁路返回元件19、磁极铁芯13、衔铁14和挺柱16。在此，磁线圈121、122分别被磁轭181、182、磁路返回元件19和磁极铁芯13包围。在每个磁线圈121、122内，各个衔铁14与所配属的挺柱16能够关于相应的衔铁轴线141自由地在轴向上运动。挺柱16与衔铁14一体式连接或者整合在一起，或者是与衔铁14固定或不固定地连接的单独的部件，其中，在根据图1的图中，衔铁14贴靠在挺柱16上并且没有固定连接。可选地，设置有永磁体17，其将衔铁14保持在下方的终端位置中。
压销单元20包括至少一个压销24以及可选的另外的元件，如压销外壳22、导向套27和/或压力弹簧27，它们将在以下说明。
在给其中至少一个电磁体121、122、13、14、16、17、181、182、19通电情况下，关于相应地配属的衔铁14的衔铁轴线141的轴向运动经由所配属的挺柱16能够传递到所配属的压销24上。根据本发明，在执行器1中设置有至少一个杠杆30，杠杆在一侧以能枢转的方式支承在磁体外壳11内并且与配属于杠杆的挺柱16和压销24处于作用连接中，使得至少一个挺柱16沿着衔铁轴线141的轴向运动能够传递到所配属的压销24上。因此，压销24沿着压销轴线243运动，压销轴线相对于衔铁轴线141平行错开。
在根据图1的实施方式中，例如设置具有两个电磁体121、122、13、14、16、17、181、182、19的磁体单元10。每个电磁体都包括各一个衔铁14、挺柱16、杠杆30和压销24。然而对于本领域技术人员而言已熟知的是，根据本发明的杠杆原理也可用于具有仅一个电磁体、衔铁14、挺柱16、杠杆30和压销24的执行器1，也可用于具有多于两个电磁体、多于两个衔铁14、多于两个挺柱16、多于两个杠杆30和多于两个压销24的执行器1。对于本领域技术人员而言还熟知的是，取决于是否应当同步或异步地通过电磁体借助衔铁14、挺柱16和杠杆30对压销24进行驱控，电磁体、衔铁14，挺柱16和杠杆30的数量可以相应地等于或小于压销24的数量。此外对于本领域技术人员而言还熟知的是，在电磁体、衔铁14、挺柱16、杠杆30和压销24数量相同的情况下，不仅可以同步也可以异步地实现对压销24的驱控。在此，在同步驱控的情况下，相应多的具有衔铁14、挺柱16、杠杆30的电磁体同时驱控同样多的压销24。假如应当仅同步进行经由第二端部242到多个压销24上的力传递，则尤其可以只使用具有相应的一个衔铁14、一个挺柱16和一个杠杆30的唯一一个磁体。这一个杠杆30将力传递到多个压销24上。相反地，在异步驱控的情况下，不同时操作所有的压销24并且对于执行器1来说需要至少两个具有相应的衔铁14、挺柱16和杠杆30的电磁体和至少两个压销24。
以通过衔铁14、挺柱16、杠杆30和压销24进行力传递的方式，执行器1驱控待操作的机器部件，例如移行凸轮机构40的移动凹槽41。
挺柱16在根据图1的图中以杆的形式构成。对于本领域技术人员而言熟知的是，它们也可以具有适用于将力从衔铁14向杠杆30传递的其他形式。
在根据图1的根据本发明的执行器1的实施方式中，由于电磁体的磁线圈121、122的结构尺寸和两个压销24的较小间距d2使得一方面磁线圈121、122或挺柱16或衔铁轴线141与另一方面压销轴线243不在一条线上，而是彼此具有相对较大的平行错位。尤其地，两个相邻的磁线圈121、122或所配属的挺柱16和衔铁轴线141之间的间距d1大于所配属的相邻的压销24的两个压销轴线243之间的间距d2。
在根据图1的实施方式中，执行器1的每个杠杆30都包括第一杠杆端部31、第二杠杆端部32和支撑区域33。在此，第一杠杆端部31以能围绕磁体外壳11内的支承件111枢转的方式支承。第二杠杆端部32贴靠在至少一个压销24的第一端部241上。支撑区域33布置在第一杠杆端部31与第二杠杆端部32之间并且与至少一个挺柱16处于作用连接中。
在根据图1的实施方式中，用于第一杠杆端部31的支承件111是具有圆形的横截面的销钉。在另一实施方式中，支承件111例如是半圆柱体(参见图4)。与支承件111的设计方案无关地，第一杠杆端部31始终以滑动的方式支承在支承件上或滚动支承在支承件上。
优选地，至少一个杠杆30通过变形加工制成，例如通过冲压弯曲法。在根据图1的图中，在两个杠杆30中的每个中，第二杠杆端部32相对于相应地配属的压销24的第一端部241上的球形的隆起部具有平的撑托面。通过该设计方案，在相应的压销24与相应配属的杠杆30之间存在有基本上点状或线状接触，这促使更好和更可靠地从杠杆30将运动传递向压销24。此外，在根据图1的图中，两个杠杆30中的每个的支撑区域33成形为槽形的凹陷部，相应的挺柱16贴靠在凹陷部中，并且其中，在操作挺柱期间，挺柱在那里被稳定支承。
优选地，在杠杆30中，相应的压销24的升降行程s2能够借助布置在第一杠杆端部31与第二杠杆端部32之间且与至少一个挺柱16处于作用连接中的支撑区域33的位置来调整。尤其地，相应的压销24的由相应的杠杆30预先给定的升降行程s2的长度应当等于或大于所配属的衔铁14的升降行程s1的长度。大约为2的转换比已被证实是有利的，其中，也就是压销24的升降行程s2的长度约为所配属的衔铁14的升降行程s1长度的两倍。然而也可以实行其他转换比。
在磁极铁芯13和/或衔铁14上可以整合或布置有永磁体17，永磁体阻止了在断开用于磁体的电压时所配属的压销24提前由于压力弹簧27而从移动凹槽41压出。替选地，磁线圈121、122也可以一直通电，直至移行凸轮系统的移行凸轮机构40的推移结束。然而在该替选方案中，必须确保非常快的断电，以便在这些压销24或两个压销24中的一个向回进入到压销外壳22内并且因此在这些衔铁14或相应的衔铁14的返回行程中得到能进行评估的反馈信号。对于本领域技术人员而言熟知的是，必须与电磁体和压销24的数量无关地执行这种通电和这种快速断电。
压销24如图1所示例如安置在压销单元20的压销外壳22内并且在压销外壳内以能在轴向上关于其相应的压销轴线243移动的方式引导。因而，压销24以能关于其中央的运动轴线3移动的方式受引导并且围绕相应的压销轴线243自由旋转。在压销外壳22中，可以为每个压销24设置导向套26。导向套26和压销24通常构成一个单元。每个压销24的压力弹簧27都支撑在压销外壳22上和所属的压销24的导向套26上。由此使压销24保持在其轴向的位置中。
可选地，在压销24上可以构造出轴肩28，从而使在轴肩28上方的压销24直径略微不同于在轴肩28下方的压销24直径。
在根据图1的图中，两个压销24的轴向的位置处在上方、在电磁体附近，也就是在所谓的静止位置中，在该静止位置中，移行凸轮机构40不被执行器1操作。在通过至少一个衔铁14、至少一个挺柱16、至少一个杠杆30将力传递到至少一个压销24上结束之后，至少一个压销24的轴向的位置处在下方所谓的工作位置中。与是否仅一个或多个压销24向下移出无关地，仅其中一个压销24置入到所配属的移动凹槽41中(这未示出，然而通过压销24的升降行程s2的下终端表明)。然后，该一个压销24推移移行凸轮机构40。取决于移动凹槽41的造型地，在实施方式中，可以仅唯一一个压销24完全移出(异步操作)。在另一实施方式中，在移动凹槽41的造型相应不同的情况下，多个压销24可以同步移出，但仅唯一一个压销24完全移出并且最终置入与其配属的移动凹槽41中，而其他的压销24，即使它们移出了相应的升降行程s2的至少一部分，也不置入到与它们配属的移动凹槽41中。在这两个实施方式中，因此最终始终仅有唯一一个压销41移出直至其升降行程s2结束并且置入到相应配属的移动凹槽41中，以便避免损坏压销24和/或损坏移动凹槽41并最终损坏其内使用执行器1的装置的马达。该装置例如是具有内燃机的机动车。
图2示出了杠杆30的立体的俯视图，该杠杆设置在不同于图1的本发明的另一实施方式的执行器1中。图3示出根据图2的杠杆30的立体的底视图。杠杆30通过变形加工制成，例如通过冲压弯曲法。不同于图1的杠杆30地，在此，第二杠杆端部32具有球形或圆柱形的隆起部。该球形或圆柱形的隆起部如图4所示贴靠在相应配属的压销24的第一端部241上。如图1因此也在图2中，杠杆30的支撑区域33成形为槽形的凹陷部。第一杠杆端部31成形为圆柱形的容纳部，其内容纳有第一杠杆端部31的支承件111(参见图4)。
图4示出了根据图2和图3的杠杆30的细节图。该杠杆30装入到根据本发明的执行器1的另一实施方式中。在此处所示的实施方式中，支承件11具有半个圆柱的形状并且与在第一杠杆端部31上成形的圆柱形的容纳部协同工作。
附图标记列表
1 执行器(调节设备)
3 运动轴线
10 电磁单元
11 磁体外壳
111 支承件(壳体销钉)
121、122 磁线圈
13 磁极铁芯
14 衔铁
141 衔铁轴线
16 挺柱(挺杆)
17 永磁体
181 磁轭套
182 磁轭垫片
19 磁路返回元件
20 压销单元
22 压销外壳
24 压销(工作销、执行器销钉)
241 压销的第一端部
242 压销的第二端部
243 压销轴线
26 导向套
27 压力弹簧
28 轴肩
30 杠杆
31 第一杠杆端部
32 第二杠杆端部
33 支撑区域
40 移行凸轮机构
41 移动凹槽
d1 两个相邻挺柱之间的间距
d2 两个相邻压销之间的间距
s1 衔铁的升降行程
s2 压销的升降行程

Claims (8)

1.一种执行器(1)，其包括
至少一个电磁体(121、122、13、14、16、17、181、182、19)、磁体外壳(11)、
至少一个压销(24)和
至少一个能运动的衔铁(14)，所述衔铁分别具有能沿轴向方向运动的挺柱(16)，
其中，在给所述至少一个电磁体(121、122、13、14、16、17、181、182、19)通电时，所述至少一个衔铁(14)的轴向运动能够经由所述至少一个挺柱(16)传递到所述至少一个压销(24)上，
其特征在于
具有至少一个杠杆(30)，所述杠杆在一侧以能枢转的方式支承在磁体外壳(11)中，并且所述至少一个挺柱(16)和所述至少一个压销(24)与所述杠杆处于作用连接中，使得所述至少一个挺柱(16)的轴向运动能够传递到所述至少一个压销(24)上，所述压销(24)安置在压销单元(20)的压销外壳(22)内并且在驱控位置延伸出所述压销外壳(22)以推移移行凸轮机构(40)。
2.根据权利要求1所述的执行器(1)，其中，所述至少一个挺柱(16)和分别配属于所述至少一个挺柱(16)的压销(24)以彼此平行错开的方式布置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的执行器(1)，其中，所述至少一个杠杆(30)包括：
第一杠杆端部(31)，所述第一杠杆端部以能围绕所述磁体外壳(11)的支承件(111)枢转的方式支承，
第二杠杆端部(32)，所述第二杠杆端部贴靠在所述至少一个压销(24)的第一端部(241)上，和
支撑区域(33)，所述支撑区域布置在所述第一杠杆端部(31)与所述第二杠杆端部(32)之间，并且所述至少一个挺柱(16)与所述支撑区域处于作用连接中。
4.根据权利要求3所述的执行器(1)，其中，用于所述第一杠杆端部(31)的支承件(111)是销钉或半圆柱体，并且所述第一杠杆端部(31)以滑动的方式受支承或受滚动支承。
5.根据权利要求3所述的执行器(1)，其中，所述至少一个杠杆(30)通过变形加工制成，其中，所述第二杠杆端部(32)具有球形的凹陷部，并且/或者所配属的压销(24)的第一端部(241)具有球形的隆起部，并且/或者其中，所述杠杆(30)的支撑区域(33)成形为槽形的凹陷部。
6.根据权利要求5所述的执行器(1)，其中，相应的压销(24)的升降行程(s2)能够借助布置在所述第一杠杆端部(31)与所述第二杠杆端部(32)之间且与所述至少一个挺柱(16)处于作用连接中的支撑区域(33)的位置来调整。
7.根据权利要求6所述的执行器(1)，其中，相应的压销(24)的由相应的杠杆(30)预先给定的升降行程(s2)的长度等于或大于所配属的衔铁(14)的预先给定的升降行程(s1)的长度。
8.根据权利要求7所述的执行器(1)，其中，所述压销(24)的升降行程(s2)的长度是所配属的衔铁(14)的升降行程(s1)的长度的两倍。
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