CN114342014A

CN114342014A - 用于可变气门驱动器的电磁致动装置

Info

Publication number: CN114342014A
Application number: CN202080062255.4A
Authority: CN
Inventors: 马尔科·吉尔克; 弗洛里安·哈克尔
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Holding China Co Ltd
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-04-12
Also published as: WO2021052528A1; DE102019124796B3; US20220351889A1

Abstract

本发明涉及一种用于可变气门驱动器、特别是电磁切换气门杆系统的电磁致动装置(8)。该电磁致动装置包括基部板(3)、固定至基部板(3)壳体以及线圈。壳体设计为支架壳体(12)并且可以形成磁路的一部分。

Description

用于可变气门驱动器的电磁致动装置

技术领域

本发明涉及用于可变气门驱动器的电磁致动装置，该电磁致动装置具有以下元件：

-基部板，

-壳体，该壳体固定至基部板，以及

-线圈。

背景技术

这种电磁致动装置例如从WO 2003/021 612 A1中已知。示出了一种具有磁轭、磁极芯部和电枢的电磁致动装置。由线圈产生的电磁力作用在电枢上，这意味着调节销可以移位。这些元件通过罐形形状的壳体保持在一起。

发明内容

本发明的目的是简化电磁致动单元的结构。

该目的通过具有权利要求1的特征的电磁致动单元来实现。因此，该电磁致动单元具有以下元件：基部板、固定至基部板的壳体以及线圈。壳体设计为支架壳体。因此，可以提供具有简化壳体的线性致动器。支架壳体可以设计为呈U形形状，因此该壳体没有完全封围由支架壳体包围的元件。只有在固定至基部板之后，壳体元件才完全被封围；一侧由支架壳体封围，并且另一侧由基部板封围。U形形状的支架壳体可以沿着敞开侧固定至基部板，其中，腿部具有固定装置。支架壳体和基部板因此形成承载结构的基本元件。基部板还可以形成磁路的一部分。

在有利的实施方式中，线圈沿其纵向侧固定至基部板。通过这种设计，可以使组装更容易并且基部板可以被包括在磁路中。线圈可以借助于热接触铆钉或挤压肋附接至基部板。因此，线圈可以以有利的方式与壳体机械地断开联接。塑料/金属连接的耐久性特别是在线圈用塑料包覆模制的情况下是有问题的。然而，可以避免软铁回路与线圈之间的机械接触——线圈仅用作磁致动源；壳体仅包括线圈。例如，代替热接触铆钉，线圈还可以借助于销固定至基部板。挤压肋可以设置在线圈与支架壳体之间并且在变形后将线圈保持在基部板上。

在有利的实施方式中，线圈借助于塑料包覆模制件被封装。由于线圈、支架壳体和基部板分开布置，除了线缆衬套外，线圈可以被完全封装。因此，线圈可以被保护免受外部影响，例如免受发动机油进入的影响。用于连接至电源的线圈、线缆和连接器可以均匀地涂覆有塑料，并且因此形成一件式部件。

在有利的实施方式中，支架壳体至少部分封围线圈。例如，支架壳体设计成具有三个敞开侧和两个端部侧的U形形状，端部侧也可以具有开口。敞开侧中的一个敞开侧沿着线圈的纵向侧延伸。只有在将支架壳体紧固至基部板之后，承载部件的结构才能完成。在有利的改进方案中，支架壳体可以设计为一侧敞开并且与基部板共同传导磁通量的支架。两个前侧通过腹板连接。端面是封闭的，但具有开口以容纳磁轭和磁极芯部。

在有利的实施方式中，磁极芯部与电枢导引套筒形成为一件，其中，致动销通过磁极芯部中的开口延伸。从现有技术中已知，电枢导引套筒由磁极芯部盘封闭，磁极芯部盘被压入或焊接至电枢导引套筒。因此，电枢导引套筒和磁极芯部的一件式设计可以有利地使公差链缩短。避免了其他缺点：与两件式设计相比，由电枢导引套筒和磁极芯部组成的单元可以定位得更好，因为例如电枢导引套筒可以防止在接合期间回弹。此外，通过减少所需的接合力可以避免对电枢导引套筒造成损坏。

在有利的改进方案中，封闭盘在与磁极芯部相对的电枢导引套筒的一侧形成与电枢导引套筒的压配合。电枢导引套筒、电枢、致动销和金属封闭盘可以形成切换盒。避免了封闭盘在操作期间迁移的风险。如果电枢导引套筒被压入到支架壳体中，则可以避免在磁极芯部滑块、电枢导引套筒和支架壳体的区域中的双重配合。

在有利的改进方案中，电枢导引套筒在磁极芯部的区域中被材料结合至支架壳体。电枢导引套筒可以在几乎不受力的情况下(通过提供间隙配合)接合至线圈。然后电枢导引套筒被焊接至支架壳体。焊接连接可以确保电枢导引套筒精确地定位。为了定位，可以在支架壳体的面向连接器的一侧设置止挡件。由于只需要低的接合力，因此可以避免在接合期间对电枢导引套筒造成损坏。焊接连接可以根据具有各个焊接点的连接的要求进行设计。此外，该构思确保了支架壳体与电枢导引套筒之间的过渡区域中的磁阻最小，并且因此使致动器的功率密度最大。

在有利的替代性实施方式中，电磁致动装置具有电枢导引套筒。电枢导引套筒通过线圈包围并且不导磁。电枢导引套筒可以由金属板通过深冲制造。在进一步的改进方案中，该电磁致动装置具有电枢。电枢在电枢导引套筒中被导引。在进一步的改进方案中，该电磁致动装置具有磁极芯部。该磁极芯部被材料结合至电枢导引套筒、形成切换盒并且连接至支架壳体。材料结合可以借助于激光焊接来建立。与支架壳体的连接可以借助于压配合来进行。

在有利的实施方式中，电磁致动装置具有磁轭。磁轭是管状的并且连接至支架壳体。连接可以借助于压配合来建立。

该电磁致动装置用于在可变气门机构中使用。具有平行于有效方向布置的基部板的设计使得特别是对于机电切换气门杆系统可以使用该电磁致动装置。

附图说明

示例性实施方式基于以下附图说明本发明：

图1示出了机电切换气门杆系统的基本结构；

图2示出了电磁致动装置；

图3示出了图2的电磁致动装置的截面图；

图4示出了沿着支架壳体和基部板的磁路；

图5a示出了电磁致动单元的固定；

图5b示出了线圈的替代性固定；

图6示出了切换盒。

具体实施方式

图1示出了例如从DE 10 2017 101 792 A1已知的机电切换气门杆系统1的基本结构。切换带2布置在基部板3上并且与基部板操作性地连接。该机构具有安装在基部板3上的角形件4，角形件的端部连接至切换带2。切换带2连接至两个连接元件5并且能够移位，使得两个相邻的气门杆7的切换销6可以被致动。切换带2由设计为线性致动器的电磁致动装置8切换。

这具有以下优点：一方面，在与模块化结构单元相关联的安装的情况下，电磁致动装置8不会导致气缸盖9的延伸。这意味着安装环境可以在没有任何更改或仅略微调整的情况下被采用。另一方面，可以使用配备有短结构单元的模块，该短结构单元具有切换带2、两个连接元件5和基部板3。

在最简单的情况下，这些模块可以插入到气缸盖9的罩中并固定。通过减少受控气门杆7的数目，模块可以通过电磁致动装置8控制，该电磁致动装置的结构基本上对应于在凸轮轴调节器或其他可变气门机构的区域中用作例如比例阀和切换阀中的电磁体的装置的结构。因此，一般的要求低于用于操作多于两个气门杆的电磁致动装置。

该机构具有安装在基部板3上的角形件4，角形件的端部连接至切换带2。这确保了切换带2的可靠导引。电磁致动装置8固定成大致平行于安装在具有基部板3的气缸盖中的凸轮轴10，基部板又布置成大致平行于凸轮轴10。电磁致动装置的致动销11与布置在切换带2上的角形件4操作性地连接。总体上，这导致了非常紧凑的结构单元。

图2示出了具有基部板3、紧固至基部板的支架壳体12和线圈13的电磁致动装置8。线圈13用塑料包覆模制并且因此被保护免受环境的影响。同时，塑料包覆模制件14包裹电源线并形成用于向线圈13提供电压的连接器15。由线圈13和连接器15组成的单元固定至基部板3。

支架壳体12由两个端面16形成，所述两个端面经由腹板17在纵向侧26上彼此连接。背离连接器15的端面16具有开口，磁极芯部18压入到该开口中。致动销11突出穿过磁极芯部18。与腹板17相对的是支架壳体12的敞开侧，该支架壳体定形状为U形支架27。

图3示出了图2的电磁致动装置8的截面图，该电磁致动装置具有基部板3、由线圈13和连接器15组成的单元以及支架壳体12。支架壳体12具有两个端面16。背离连接器的端面16具有开口，磁极芯部18压入到该开口中。磁极芯部18借助于激光焊接连接至电枢导引套筒19并形成切换盒20，该切换盒接纳电枢21，该电枢连接至致动销11。相对端面16具有开口，磁轭22压入到该开口中。磁轭22被设计为管。

图3图示了相比于现有技术的电磁致动装置的优点。首先，可以简化磁轭的结构。该磁轭布置成紧邻壳体，由此该磁轭可以设计为管。其次，没有必要设计具有插入件的线圈——不需要密封件。密封件也可以在磁极芯部18或切换盒20与线圈13之间的区域中被省去。

支架壳体12的优点在图4中图示。基部板3被示出为具有由线圈13和连接器15组成的单元并且具有支架壳体12，由线圈13和连接器15组成的单元通过支架壳体的一个端面16接合。磁路沿着支架壳体延伸，但也沿着基部板延伸：支架壳体12的敞开侧位于与腹板17相对的一侧。磁路经由基部板3传导，这因此使得壳体能够被设计成U形的。

图5a示出了具有基部板3、由线圈13和连接器15组成的单元以及支架壳体12的电磁致动单元。基部板的下侧部示出了如何将支架壳体附接至基部板。支架壳体的紧固元件23通过基部板中的开口接合，然后借助于形状配合进行连接。该连接与力的方向正交并且因此特别稳定。

还示出了可以如何实现一方面由线圈13和连接器15组成的单元与另一方面基部板3之间的连接。热接触铆钉24穿过基部板3延伸并建立连接。替代性地，由线圈13和连接器15组成的单元也可以借助于销(未示出)固定至基部板。该单元在支架壳体12组装后被保持，支架壳体借助于挤压肋25将线圈13保持就位，如图5b中所示。

图5a和图5b示出了由线圈13和连接器15组成的单元的优点。除了其他方面之外，该单元固定至紧密接近连接器15的基部板3。固定点28定位成紧密接近连接器。通过这种方式，可以确保连接器可以相对于连接环境定位在正确的位置。在现有技术中，连接器单元与线圈本体的固定之间的部件的现有公差加起来达到不允许精确定位的公差链。例如，当电磁致动装置8布置在气缸盖中时，必须能够将连接器15定位成使得连接器15通过安置在气缸盖上的气缸盖罩的开口接合。

图6示出了具有磁极芯部18、电枢导引套筒19、电枢21、致动销11、封闭盘30和止挡盘31的切换盒20。止挡盘31由塑料制成并防止电枢21粘至支架壳体12或封闭盘30。致动销11被压入到电枢21中的接纳部中。然后，由电枢21和致动销11组成的单元被插入到电枢导引套筒19中，使得致动销通过磁极芯部18的开口29接合，磁极芯部与电枢导引套筒设计成一件。

在电枢导引套筒19的与磁极芯部18相对的一侧上的封闭盘30与电枢导引套筒19形成压配合。因此，电枢导引套筒19、电枢21、致动销11和封闭盘30组合以形成切换盒20。

电枢导引套筒19或切换盒20在磁极芯部的区域或开口29的区域中材料结合至支架壳体12，该开口布置在与连接器15相对的一侧上。因此，电枢导引套筒19在几乎不受力的情况下(通过提供间隙配合)接合至线圈13。然后，电枢导引套筒19被焊接至支架壳体12。焊接连接确保电枢导引套筒19可以精确定位。为了定位，在支架壳体的面向连接器的一侧上设置有止挡件32。因为只需要低的接合力，因此可以避免在接合期间对电枢导引套筒19造成损坏。焊接接合部仅包括各个焊接点。该构思确保支架壳体12与电枢导引套筒19之间的过渡区域中的磁阻最小并且因此使致动器的功率密度最大。

附图标记列表

1 切换气门杆系统

2 切换带

3 基部板

4 角形件

5 连接元件

6 切换销

7 气门杆

8 电磁致动装置

9 气缸盖

10 凸轮轴

11 致动销

12 支架壳体

13 线圈

14 塑料包覆模制件

15 连接器

16 端面

17 腹板

18 磁极芯部

19 电枢导引套筒

20 切换盒

21 电枢

22 磁轭

23 固定元件

24 热接触铆钉

25 挤压肋

26 纵向侧

27 支架

28 固定点

29 开口

30 封闭盘

31 止挡盘

32 止挡件。

Claims

1.一种电磁致动装置(8)，具有以下元件：

-基部板(3)，

-壳体，所述壳体固定至所述基部板(3)，

-线圈(13)，

其特征在于，所述壳体设计为支架壳体(12)。

2.根据权利要求1所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，所述线圈(13)沿着所述线圈的纵向侧(26)固定至所述基部板(3)。

3.根据权利要求2所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，所述线圈(13)借助于热接触铆钉(24)或挤压肋(25)固定至所述基部板(3)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，所述线圈(13)借助于塑料包覆模制件(14)封装。

5.根据前述权利要求中的一项所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，所述支架壳体(12)至少部分地包围所述线圈(13)。

6.根据前述权利要求中的一项所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，所述支架壳体(12)设计为支架(27)，所述支架在一侧敞开并且与所述基部板(3)共同传导磁通。

7.根据前述权利要求中的一项所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，电枢导引套筒(19)被所述线圈(13)包围，其中，电枢(21)在所述电枢导引套筒(19)中被导引。

8.根据权利要求7所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，磁极芯部(18)与所述电枢导引套筒(19)形成为一件，其中，致动销(11)通过所述磁极芯部(18)中的开口(29)接合。

9.根据权利要求8所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，在所述电枢导引套筒(19)的与所述磁极芯部(18)相对的一侧的封闭盘(30)与所述电枢导引套筒(19)形成压配合。

10.根据权利要求8或9所述的电磁致动装置(8)，

其特征在于，所述电枢导引套筒(19)在所述磁极芯部(18)的区域中与所述支架壳体(12)材料结合。