CN113503199A - 一种凸轮移位电磁执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁调节技术领域，公开了一种凸轮移位电磁执行器，包括壳体，壳体内固定设置有电磁铁组件；壳体上连接有阀套，阀套内滑动设置有阀芯总成；电磁铁组件包括铁芯，铁芯朝向阀芯总成的端面设置有凹陷结构；阀芯总成包括通过磁力接近铁芯的阀芯，阀芯的上端面朝向铁芯，且阀芯的上端面与铁芯的端面保持间隙。本发明通过改进电磁铁组件与阀芯组件的配合结构，使铁芯与阀芯的端面保持一定的距离，可避免电磁执行器工作时，阀芯往返移动带来的铁芯磨损的问题；同时在阀芯上设置垫片结构，减少了与铁芯的接触面积，当润滑油进入铁芯与垫片结构之间时，通过减少接触面积降低了阀芯与铁芯分离的阻力，保证了执行器的性能。

Description

一种凸轮移位电磁执行器

技术领域

本发明涉及电磁调节技术领域，尤其是汽车发动机可变气门升程系统中的电磁调节执行器，具体涉及一种凸轮移位电磁执行器。

背景技术

可变气门升程系统能够提高发动机的功率和扭矩，降低尾气排放和燃油消耗，电磁执行器是可变气门升程系统中凸轮移位的重要组成部分。在目前通过电磁设备调整发动机的气门升程的过程中，已知的是调整与凸轮轴一起旋转并且沿着凸轮轴轴向运动的套筒，电磁执行器是驱动套筒轴向运动的驱动机构，根据发动机控制单元结合实际工况需要所给出的控制信号，电磁执行器动作以实现凸轮轴上套筒的轴向移动，实现凸轮移位，从而达到调节发动机气门升程的目的。

但是现有的凸轮移位电磁执行器有以下的缺陷：

1、现有的凸轮移位电磁执行器工作时，机油和磁力在铁芯与上垫片之间产生的阻力较大，影响执行器性能。

2、为提高阀芯耐磨性，阀芯材料硬度较高。而阀芯端面与铁芯端面接触，经过耐久后铁芯端面磨损较大，影响执行器性能。

因此，现有的凸轮移位电磁执行器结构还存在需要优化改进的空间，在动作过程中的阻力降低影响了电磁执行器的性能，同时还由于阀芯端面与铁芯端面接触导致了铁芯端面的磨损，进而降低执行器的性能。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。

发明内容

为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷，本发明提供了一种凸轮移位电磁执行器，通过改进阀芯与铁芯的相对结构，消除阀芯与铁芯之间的接触阻力和磨损，提高了电磁执行器的性能，并保证了其长期使用的可靠性。

为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：

一种凸轮移位电磁执行器，包括壳体，壳体内固定设置有电磁铁组件；壳体上连接有阀套，阀套内滑动设置有阀芯总成；所述的电磁铁组件包括铁芯，铁芯朝向阀芯总成的端面设置有凹陷结构；所述的阀芯总成包括通过磁力接近铁芯的阀芯，阀芯的上端面朝向铁芯，且阀芯的上端面与铁芯的端面保持间隙。

上述公开的电磁铁组件，通过对电磁铁组件的铁芯结构进行改进，将铁芯朝向阀芯的端面设置为向内凹陷的结构，如此形成一个冗余的空间以避免阀芯的上端于铁芯发生抵触。铁芯与阀芯在初始静止位置时，由阀芯的磁力作用相互接近但并不接触，在电磁铁通电产生磁场后，在电磁铁的磁力作用下将阀芯向外推动，从而推动凸轮轴上套筒的移动。

进一步的，为了减少阀芯与铁芯之间的阻力，并进一步避免磨损，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的阀芯与铁芯之间设置有垫片结构，且垫片结构设置有供阀芯穿过的通孔。采用如此方案时，当阀芯接近铁芯后，垫片结构率先接触到铁芯并阻止阀芯继续接近铁芯，可避免铁芯与阀芯发生接触和磨损。

再进一步，垫片结构可被构造成多种形式，其并不唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的垫片结构包括设置于阀芯总成上的阻隔垫片，阻隔垫片朝向铁芯的一面设置有若干凹槽。采用如此方案时，当阀芯与阀套之间的润滑油向上到达阀芯与铁芯之间，形成阻碍阀芯与铁芯分离的阻力，但凹槽减少了垫片与铁芯的接触面积，从而降低了阻力。

再进一步，对凹槽的结构进行优化，举出如下一种可行的选择：所述的阻隔垫片为圆形，所述的凹槽在阻隔垫片上沿圆周均匀分布。采用如此结构时，凹槽在阻隔垫片上的占用面积即是减少的铁芯与阻隔垫片的接触面积，可有效减少润滑油的粘滞特性造成的阻力。

进一步的，所述的铁芯上设置的凹陷结构也可被构造为多种形式，并不唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的凹陷结构至少包括球面凹陷。

再进一步，除开球面凹陷，还可设置柱面凹陷等结构。

进一步的，电磁铁组件用于通电后产生磁场，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的电磁铁组件还包括在铁芯外侧环绕设置的螺线管。采用如此方案时，当螺线管通电后产生磁场，磁场的方向正好与阀芯的磁场方向产生排斥，将阀芯向外推动。

进一步的，阀芯自身有磁力作用并通过磁力作用靠近自然状态下的铁芯，此处对阀芯的结构进行优化，举出如下一种可行的选择：所述的阀芯总成还包括设置于阀芯上的磁环结构，磁环结构的一个磁极正对电磁铁组件。采用如此方案时，磁环产生磁场，该磁场方向与电磁铁通电后产生的磁场方向相反，因而产生相斥的力。

进一步的，对上述技术方案中公开的磁环结构进行优化，此处举出如下一种可行的选择：所述的磁环结构包括设置于阀芯上的磁环座，磁环座内设置凹腔，凹腔内设置有永磁体。采用如此方案时，通过永磁体的磁场作为阀芯磁力的来源。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明通过改进电磁铁组件与阀芯组件的配合结构，使铁芯与阀芯的端面保持一定的距离，可避免电磁执行器工作时，阀芯往返移动带来的铁芯磨损的问题；同时在阀芯上设置垫片结构，减少了与铁芯的接触面积，当润滑油进入铁芯与垫片结构之间时，通过减少接触面积降低了阀芯与铁芯分离的阻力，保证了执行器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明中执行器的整体结构示意图。

图2为本发明中铁芯与阀芯处的局部结构示意图。

图3为本发明中垫片结构的整体示意图。

图4为本发明中铁芯的整体结构示意图。

图中各个标号所代表的含义为：1、壳体；2、电磁铁组件；21、铁芯；211、凹陷结构；22、螺线管；3、阀芯总成；31、垫片结构；311、凹槽；312、通孔；32、永磁体；33、磁环座；34、阀芯；4、阀套。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

实施例

针对现有技术中的电磁执行器在工作过程中存在铁芯与阀芯碰撞磨损的问题，以及由于润滑油的粘滞力增加了铁芯与阀芯分离难度的现状，本实施例进行优化并举出一种优化后的方案以解决现有技术存在的问题。

具体的，本实施例公开的技术方案是：

如图1～图4所示，一种凸轮移位电磁执行器，包括壳体1，壳体1内固定设置有电磁铁组件2；壳体1上连接有阀套4，阀套4内滑动设置有阀芯总成3；所述的电磁铁组件2包括铁芯21，铁芯21朝向阀芯总成3的端面设置有凹陷结构211；所述的阀芯总成3包括通过磁力接近铁芯21的阀芯34，阀芯34的上端面朝向铁芯21，且阀芯34的上端面与铁芯21的端面保持间隙。

上述公开的电磁铁组件2，通过对电磁铁组件2的铁芯21结构进行改进，将铁芯21朝向阀芯34的端面设置为向内凹陷的结构，如此形成一个冗余的空间以避免阀芯34的上端于铁芯21发生抵触。铁芯21与阀芯34在初始静止位置时，由阀芯34的磁力作用相互接近但并不接触，在电磁铁通电产生磁场后，在电磁铁的磁力作用下将阀芯34向外推动，从而推动凸轮轴上套筒的移动。

优选的，在本实施例中铁芯21的结构为倒T形，壳体1内设置有对应的凸台结构并将铁芯21抵紧固定。所述的阀套4包括圆形的通道，阀芯34为圆柱形并沿通道往复滑动。

为了减少阀芯34与铁芯21之间的阻力，并进一步避免磨损，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的阀芯34与铁芯21之间设置有垫片结构31，且垫片结构31设置有供阀芯34穿过的通孔312。采用如此方案时，当阀芯34接近铁芯21后，垫片结构31率先接触到铁芯21并阻止阀芯34继续接近铁芯21，可避免铁芯21与阀芯34发生接触和磨损。

垫片结构31可被构造成多种形式，其并不唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的垫片结构31包括设置于阀芯总成3上的阻隔垫片，阻隔垫片朝向铁芯21的一面设置有若干凹槽311。采用如此方案时，当阀芯34与阀套4之间的润滑油向上到达阀芯34与铁芯21之间，形成阻碍阀芯34与铁芯21分离的阻力，但凹槽311减少了垫片与铁芯21的接触面积，从而降低了阻力。

优选的，对凹槽311的结构进行优化，采用如下一种可行的选择：所述的阻隔垫片为圆形，所述的凹槽311在阻隔垫片上沿圆周均匀分布。采用如此结构时，凹槽311在阻隔垫片上的占用面积即是减少的铁芯21与阻隔垫片的接触面积，可有效减少润滑油的粘滞特性造成的阻力。

在本实施例中，阻隔垫片采用海绵、橡胶等柔性材料制成，可减少接触造成的磨损。

所述的铁芯21上设置的凹陷结构211也可被构造为多种形式，并不唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的凹陷结构211包括球面凹陷。

在其他一些实施例中，铁芯21的端面除开设置球面凹陷，还可设置柱面凹陷等结构。

电磁铁组件2用于通电后产生磁场，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的电磁铁组件2还包括在铁芯21外侧环绕设置的螺线管22。采用如此方案时，当螺线管22通电后产生磁场，磁场的方向正好与阀芯34的磁场方向产生排斥，将阀芯34向外推动。

优选的，螺线管22环绕于铁芯21的外围。

阀芯34自身有磁力作用并通过磁力作用靠近自然状态下的铁芯21，本实施例对阀芯34的结构进行优化，举出如下一种可行的选择：所述的阀芯总成3还包括设置于阀芯34上的磁环结构，磁环结构的一个磁极正对电磁铁组件2。采用如此方案时，磁环产生磁场，该磁场方向与电磁铁通电后产生的磁场方向相反，因而产生相斥的力。

对上述技术方案中公开的磁环结构进行优化，此处举出如下一种可行的选择：所述的磁环结构包括设置于阀芯34上的磁环座33，磁环座33内设置凹腔，凹腔内设置有永磁体32。采用如此方案时，通过永磁体32的磁场作为阀芯34磁力的来源。

以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种凸轮移位电磁执行器，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)内固定设置有电磁铁组件(2)；壳体(1)上连接有阀套(4)，阀套(4)内滑动设置有阀芯总成(3)；所述的电磁铁组件(2)包括铁芯(21)，铁芯(21)朝向阀芯总成(3)的端面设置有凹陷结构(211)；所述的阀芯总成(3)包括通过磁力接近铁芯(21)的阀芯(34)，阀芯(34)的上端面朝向铁芯(21)，且阀芯(34)的上端面与铁芯(21)的端面保持间隙。

2.根据权利要求1所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的阀芯(34)与铁芯(21)之间设置有垫片结构(31)，且垫片结构(31)设置有供阀芯(34)穿过的通孔(312)。

3.根据权利要求2所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的垫片结构(31)包括设置于阀芯总成(3)上的阻隔垫片，阻隔垫片朝向铁芯(21)的一面设置有若干凹槽(311)。

4.根据权利要求3所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的阻隔垫片为圆形，所述的凹槽(311)在阻隔垫片上沿圆周均匀分布。

5.根据权利要求1所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的凹陷结构(211)至少包括球面凹陷。

6.根据权利要求1所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的电磁铁组件(2)还包括在铁芯(21)外侧环绕设置的螺线管(22)。

7.根据权利要求1所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的阀芯总成(3)还包括设置于阀芯(34)上的磁环结构，磁环结构的一个磁极正对电磁铁组件(2)。

8.根据权利要求7所述的凸轮移位电磁执行器，其特征在于：所述的磁环结构包括设置于阀芯(34)上的磁环座(33)，磁环座(33)内设置凹腔，凹腔内设置有永磁体(32)。

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