CN106762006A - 一种适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，包括第一推杆和第二推杆，所述第一推杆、第二推杆贯穿阀套且分别与阀套形成滑动配合结构，在第一推杆上固定连接第一弹簧座，在第一弹簧座与阀套之间设置第一复位弹簧，在第二推杆上固定连接第二弹簧座，在第二弹簧座与阀套之间设置第二复位弹簧，所述第一推杆由第一电磁螺线管驱动、第二推杆由第二电磁螺线管驱动且分别相对于阀套直线运动。优选地，通过在第一磁环与第二磁环之间的非对称位置上设置磁场检测传感器来检测径向磁场强度的变化，以有效地区分推杆不同的轴向位置，具有结构简单、可靠性高、能很好地满足发动机凸轮移位系统的运动控制需求等突出优点。
Description
技术领域
本发明涉及电磁执行器技术领域，尤其是涉及一种适用于汽车发动机凸轮移位系统的电磁执行器。
背景技术
在目前已知的汽车发动机凸轮移位系统中，调整发动机的气阀升程量的电磁设备通常采用电磁执行器。电磁执行器是驱动凸轮套筒运动的驱动机构，它根据发动机控制器发出的信号来控制驱动凸轮套筒相对于凸轮轴作轴向运动，以实现轴向滑块的移动，从而实现调节阀升程的目的。
但是，现有的电磁执行器在实际应用中存在着如下缺陷：
第一，无法确定电磁执行器中推杆的动作位移情况，霍尔传感器对推杆的位置状态区分不明显，因此，无法准确地判定推杆的工作情况。
第二，现有的电磁执行器中的磁环与磁环座之间通过粘接固定，无法保证磁环在动作过程中不会发生脱落现象。
第三，现有的电磁执行器无法保证其中的磁芯始终竖直直线运动，容易出现倾斜、卡滞等不良，从而影响到电磁执行器的响应时间。
第四，现有的电磁执行器无法保证阀外壳在运行过程中，经过振动一段时间后仍不会出现松动现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、推杆动作可靠性高的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，包括第一推杆和第二推杆，所述第一推杆、第二推杆贯穿阀套且分别与阀套形成滑动配合结构，在第一推杆上固定连接第一弹簧座，在第一弹簧座与阀套之间设置第一复位弹簧，在第二推杆上固定连接第二弹簧座，在第二弹簧座与阀套之间设置第二复位弹簧，所述第一推杆由第一电磁螺线管驱动、第二推杆由第二电磁螺线管驱动且分别相对于阀套直线运动。
优选地，还包括磁场检测传感器，在第一推杆上固定连接第一磁环，在第二推杆上固定连接第二磁环，所述磁场检测传感器固定安装在第一磁环与第二磁环之间的非对称位置。
优选地，所述第一推杆一端固定有永磁体结构并形成第一磁环。
优选地，所述第一推杆上的永磁体结构是通过注射成型方式包封固定在第一弹簧座上。
优选地，所述第二推杆一端固定有永磁体结构并形成第二磁环。
优选地，所述第二推杆上的永磁体结构是通过注射成型方式包封固定在第二弹簧座上。
优选地，所述的磁场检测传感器是线性霍尔传感器。
优选地，所述的第一电磁螺线管、第二电磁螺线管分别安装在同一阀外壳的两个通道中。
优选地，所述的阀外壳下端设有台阶并形成阀外壳台阶面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过第一推杆、第二推杆贯穿阀套且分别与阀套形成滑动配合结构，且第一推杆由第一电磁螺线管驱动、第二推杆由第二电磁螺线管驱动且分别相对于阀套直线运动，在第一电磁螺线管、第二电磁螺线管断电后，其电磁力消失，第一推杆在第一复位弹簧作用下、第二推杆在第二复位弹簧作用下分别相对于阀套回到各自初始位置状态，不仅结构简单，而且第一推杆、第二推杆的动作可靠性高，因此，能够很好地满足发动机凸轮移位系统的运动控制需求。
附图说明
图1为本发明一种适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器的构造剖视图。
图2为图1中的电磁铁元件部分的细节剖视图。
图3为图1中的磁场检测传感器与外壳单元的注塑位置示意图。
图4为图1中的推杆、磁环及弹簧座之间连接关系的主视图。
图5为图1中的推杆、磁环及弹簧座之间连接关系的俯视图。
图6为图1中的磁场检测传感器与推杆元件的相对位置关系示意图(主视图)。
图7为图1中的磁场检测传感器与推杆元件的相对位置关系示意图(俯视图)。
图中标记：1-第一推杆，2-阀套，3-密封圈，4-安装支架，5-异型圈，6-第一复位弹簧，7-第一弹簧座，8-第一磁环，9-第一前扼套，10-第一磁芯轴，11-第一垫片，12-第一电磁螺线管，13-阀外壳，14-外壳，15-第一导向套，16-第一磁芯，17-上盖，18-第一后扼套，19-第二导向套，20-第二后扼套，21-第二电磁螺线管，22-第二磁芯，23-第二垫片，24-第二前扼套，25-第二磁芯轴，26-磁场检测传感器，27-第二弹簧座，28-第二磁环，29-第二复位弹簧，30-第二推杆，90-第一前扼套平面，100-第一磁芯轴内孔，130-阀外壳台阶面，150-第一导向套定位平面，160-第一磁芯内孔，190-第二导向套定位平面，220-第二磁芯内孔，240-第二前扼套平面，250-第二磁芯轴内孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器为双销执行器，具体包括第一电磁螺线管12、第二电磁螺线管21、第一前扼套9、第一后扼套18、第一导向套15、第二前扼套24、第二后扼套20、第二导向套19、阀外壳13、第一磁芯16、第二磁芯22、第一推杆1以及第二推杆30和磁场检测传感器26。所述第一电磁螺线管12、第二电磁螺线管21优选采用相同规格螺线管。所述第一磁芯16与第一磁芯轴10连接，在第一磁芯16与第一磁芯轴10之间设置第一垫片11，由第一磁芯16与第一磁芯轴10及第一垫片11装配成为第一磁芯总成，所述的第二磁芯22与第二磁芯轴25连接，在第二磁芯22与第二磁芯轴25之间设置第二垫片23，由第二磁芯22与第二磁芯轴25及第二垫片23装配成为第二磁芯总成。
如图1、图2所示，所述的阀外壳13优选为双通道一体化成型的整体结构，进一步地，所述阀外壳13可以是注塑包封在外壳14内，所述外壳14优选为聚合物注塑外壳，其一端与上盖17固定连接，形成外壳总成，确保阀外壳13在外壳14中固定可靠，以保证在振动过程中阀外壳13不会松动。
如图2所示，所述的第一电磁螺线管12、第一前扼套9、第一后扼套18、第一导向套15均安装在阀外壳13的同一个通道中，在第一前扼套9上开设有供第一磁芯轴10活动穿过的通孔。其中，第一导向套15贯穿第一后扼套18、第一电磁螺线管12且安装在第一磁芯16与第一后扼套18之间，其开口端与第一前扼套9连接，第一导向套15上平面高出第一磁芯16处于初始位置时的上平面，在第一导向套15底部形成第一导向套定位平面150，在第一前扼套9上形成第一前扼套平面90，所述第一导向套15与第一前扼套9之间可以通过第一导向套定位平面150与第一前扼套平面90相互配合而进行定位固定，以更好地保证第一导向套15的安装同轴度。
同样地，所述的第二电磁螺线管21、第二前扼套24、第二后扼套20、第二导向套19均安装在阀外壳13的另外一个通道中，在第二前扼套24上开设有供第二磁芯轴25活动穿过的通孔。其中，第二导向套19贯穿第二后扼套20、第二电磁螺线管21且安装在第二磁芯22与第二后扼套20之间，其开口端与第二前扼套24连接，第二导向套19上平面高出第二磁芯22处于初始位置时的上平面，在第二导向套19底部形成第二导向套定位平面190，在第二前扼套24上形成第二前扼套平面240，所述第二导向套19与第二前扼套24之间可以通过第二导向套定位平面190与第二前扼套平面240相互配合而进行定位固定，以更好地保证第二导向套19的安装同轴度。由于两套的电磁螺线管、磁芯总成、前扼套、后扼套、导向套均安装在同一个整体结构的阀外壳13中，因此，可以极大地节省安装空间。
所述的第一导向套15、第二导向套19可以为金属件或塑料件，并且，第一导向套15、第二导向套19没有磁性，也不具有导磁性。优选地，在阀外壳13下端内腔可以设置台阶并形成阀外壳台阶面130，通过阀外壳台阶面130分别与第一前扼套平面90、第二前扼套平面240的相互配合，以便对第一前扼套9、第二前扼套24进行定位，以保证第一前扼套9、第二前扼套24的限位，确保第一前扼套9、第二前扼套24不会出现松动而影响到电磁执行器的动作可靠性。
所述的第一推杆1、第二推杆30不具有磁性，也不具有导磁性，或者具有较弱的导磁性。优选地，所述的第一推杆1、第二推杆30分别为光轴，不仅成型简单、易于加工，而且成本低廉。所述的第一推杆1、第二推杆30贯穿阀套2且分别与阀套2形成滑动配合结构，在第一推杆1一端上固定连接第一弹簧座7，其固定方式不限于焊接；在第一弹簧座7与阀套2之间设置第一复位弹簧6，在第二推杆30一端上固定连接第二弹簧座27，其固定方式不限于焊接；在第二弹簧座27与阀套2之间设置第二复位弹簧29。所述阀套2与安装支架4过盈压装在一起装配成阀套总成，在阀套2外侧上安装有密封圈3，在外壳14与安装支架4之间安装有异型圈5。所述阀套总成与外壳总成通过铆压收口，完成电磁执行器总成的装配。其中，所述阀套2材料不具有磁性，也不具有导磁性。
所述的第一电磁螺线管12、第二电磁螺线管21各自独立驱动第一推杆1、第二推杆30动作。具体地，所述第一推杆1由第一电磁螺线管12驱动、第二推杆30由第二电磁螺线管21驱动且分别相对于阀套2作直线运动。在第一电磁螺线管12断电后，第一复位弹簧6推动第一推杆1复位至初始位置；在第二电磁螺线管21断电后，第二复位弹簧29推动第二推杆30复位至初始位置。
如图4、图5所示，在第一推杆1上固定连接第一磁环8，在第二推杆30上固定连接第二磁环28，所述第一推杆1与第一磁环8、第一弹簧座7固定装配成第一推杆总成，同样地，所述第二推杆30与第二磁环28、第二弹簧座27固定装配成第二推杆总成。优选地，所述第一推杆1一端固定有永磁体结构并形成第一磁环8；所述第二推杆30一端固定有永磁体结构并形成第二磁环28。优选地，所述第一推杆1上的永磁体结构是通过注射成型方式包封固定在第一弹簧座7上；所述第二推杆30上的永磁体结构是通过注射成型方式包封固定在第二弹簧座27上，以保证第一推杆1、第二推杆30在运动过程中，第一磁环8不会从第一弹簧座7、第二磁环28不会从第二弹簧座27上脱落。所述的第一磁环8、第二磁环28的充磁方式采用辐射充磁，使得其内径为一个磁极，而外径为另一个磁极。
如图1、图2、图6、图7所示，所述的磁场检测传感器26固定安装在第一磁环8与第二磁环28之间的非对称位置。优选地，所述磁场检测传感器26采用线性霍尔传感器。通常，如图3所示，所述的磁场检测传感器26是通过注塑并部分封装在注塑外壳14中，以便对磁场检测传感器26的安装位置进行固定，同时又不影响磁场检测传感器26的检测、反馈信号。通过设置磁场检测传感器26可用于检测径向磁场强度的变化。
本发明的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，带有能够响应电磁螺线管通电后沿轴向移动的磁芯、用于驱动凸轮轴轴套轴向移动的推杆，其中的推杆上设置有永磁体装置，同时在两个永磁体之间的非对称位置上设置有磁场检测传感器，所述的磁场检测传感器与发动机控制器之间进行信号传输。当电磁螺线管通电后，产生电磁力，并使得磁芯在导向套内沿着竖直方向移动，从而推动推杆相对于阀套能够上下移动。两个电磁螺线管独立通电后控制、推动各自对应的推杆动作，当某一推杆向下移动时，可驱动与之配合的凸轮轴套沿着轴向移动，从而实现电磁执行器驱动发动机机械部件运动的作用。由于在电磁螺线管接通或者断开电源时，其对应的推杆的移动将引起磁场检测传感器所处位置处的磁场强度变化，从而引起磁场检测传感器的输出信号的变化，通过磁场检测传感器的输出信号的大小、变化，即可有效地区分开推杆不同的轴向位置，从而准确地判定推杆的动作位置状态。具体而言：
当第一电磁螺线管12、第二电磁螺线管21各自独立通电时，其产生的电磁力分别推动第一磁芯16、第二磁芯22相对于阀套2向下运动，从而分别推动第一推杆1、第二推杆30各自相对于阀套2向下运动。所述第一推杆1、第二推杆30的运动使得磁场检测传感器26所处位置处的磁场强度产生变化，从而使得磁场检测传感器26的输出信号产生变化，发动机控制器通过磁场检测传感器26的反馈信号的变化，即可判定第一推杆1、第二推杆30的运动状态。例如，当第一推杆1动作时，磁场检测传感器26输出高电压；当第二推杆30动作时，磁场检测传感器26输出低电压；当第一推杆1、第二推杆30都不动作时，磁场检测传感器26输出中间电压；当第一推杆1、第二推杆30都动作时，磁场检测传感器26输出中间电压与高电压之间的电压值。
但是，当第一电磁螺线管12、第二电磁螺线管21断电时，其电磁力消失，第一电磁螺线管12所对应的第一推杆1将在第一复位弹簧6的作用下回复到第一电磁螺线管12未通电时的位置状态。同样地，第二电磁螺线管21所对应的第二推杆31将在第二复位弹簧29的作用下回复到第二电磁螺线管21未通电时的位置状态。
在上述电磁执行器的工作过程中，所述第一推杆1由第一电磁螺线管12驱动、第二推杆30由第二电磁螺线管21驱动且分别相对于阀套2直线运动，通过将磁场检测传感器26设计在第一磁环8与第二磁环28之间的非对称位置上，以根据磁场强度的变化来判定推杆的动作情况；通过设置导向套，可保证各自对应的磁芯在运动时不发生倾斜，从而在动作过程中不会卡滞，有利于提高电磁执行器的响应时间；通过将推杆与弹簧座焊接后再将磁环注射成型在弹簧座上，可以极大地提高磁环与弹簧座之间的粘接强度，保证磁环在动作过程中不会发生脱落。
为了更好地保证其中的磁芯在上下运动过程中的进排气顺畅，如图1、图2所示，可以在第一磁芯16上开设第一磁芯内孔160，在第一磁芯轴10上开设第一磁芯轴内孔100；同样地，在第二磁芯22上开设第二磁芯内孔220，在第二磁芯轴25上开设第二磁芯轴内孔250。当第一磁芯16与第一磁芯轴10及第一垫片11压装成第一磁芯总成后、第二磁芯22与第二磁芯轴25及第二垫片23压装成第二磁芯总成后，可以通过第一磁芯内孔160、第一磁芯轴内孔100将第一导向套15上端与外部连通、通过第二磁芯内孔220、第二磁芯轴内孔250将第二导向套19上端与外部连通，从而分别保证第一磁芯16、第二磁芯22在上下运动过程中的进排气顺畅。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：包括第一推杆(1)和第二推杆(30)，所述第一推杆(1)、第二推杆(30)贯穿阀套(2)且分别与阀套(2)形成滑动配合结构，在第一推杆(1)上固定连接第一弹簧座(7)，在第一弹簧座(7)与阀套(2)之间设置第一复位弹簧(6)，在第二推杆(30)上固定连接第二弹簧座(27)，在第二弹簧座(27)与阀套(2)之间设置第二复位弹簧(29)，所述第一推杆(1)由第一电磁螺线管(12)驱动、第二推杆(30)由第二电磁螺线管(21)驱动且分别相对于阀套(2)直线运动。
2.根据权利要求1所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：还包括磁场检测传感器(26)，在第一推杆(1)上固定连接第一磁环(8)，在第二推杆(30)上固定连接第二磁环(28)，所述磁场检测传感器(26)固定安装在第一磁环(8)与第二磁环(28)之间的非对称位置。
3.根据权利要求2所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述第一推杆(1)一端固定有永磁体结构并形成第一磁环(8)。
4.根据权利要求3所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述第一推杆(1)上的永磁体结构是通过注射成型方式包封固定在第一弹簧座(7)上。
5.根据权利要求2所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述第二推杆(30)一端固定有永磁体结构并形成第二磁环(28)。
6.根据权利要求5所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述第二推杆(30)上的永磁体结构是通过注射成型方式包封固定在第二弹簧座(27)上。
7.根据权利要求2-6任一项所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述的磁场检测传感器(26)是线性霍尔传感器。
8.根据权利要求1-6任一项所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述的第一电磁螺线管(12)、第二电磁螺线管(21)分别安装在同一阀外壳(13)的两个通道中。
9.根据权利要求8所述的适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器，其特征在于：所述的阀外壳(13)下端设有台阶并形成阀外壳台阶面(130)。
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