CN114483244B - 一种用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，包括壳体、设于壳体内的螺线管、并列布置于螺线管内的第一推杆组件和第二推杆组件以及复位组件，螺线管包括绕线方向相反的第一螺线管和第二螺线管，第一推杆组件和第二推杆组件上端分别为响应螺线管通电沿轴向移动的第一磁芯和第二磁芯，第一磁芯和第二磁芯为永磁材料且两者磁场方向相反，第一推杆组件和第二推杆组件下端贯穿壳体且分别与壳体形成滑动配合结构，复位组件用于在螺线管断电后，将第一推杆单元和第二推杆单元推回至初始位置。其能够解决现有电磁执行器响应时间慢、不能规避左右销轴同时伸出以及整体尺寸大导致布置困难的问题。

Description

一种用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器及车辆

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体涉及用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器及车辆。

背景技术

为追求发动机的油耗和性能的兼得，内燃机在汽车上的应用一般都采用可变气门升程技术，其在发动机在低转速小负荷区域使用较低升程和较小包角的凸轮型线，从而保证减少泵气损失和油耗；在高转速大负荷区域使用较高升程和较大包角的凸轮轴，从而提高充气效率和动力性能。

现代发动机实现可变气门升程有多种技术手段，其中一种技术方案是采用电磁执行器和滑移式凸轮轴的系统，该系统在需要切换气门驱动凸轮时，由电磁执行器伸出销轴至滑移式凸轮轴的滑移槽上，使凸轮轴滑移槽带动凸轮进行轴向移动，实切气门驱动凸轮的切换动作。该系统的切换动作，必须在两个凸轮的共同基圆段进行切换，并且期望电磁执行器在执行销轴伸出时，响应时间越快越好。

参见图1，所示的现有电磁执行器包括现有壳体18以及左右间隔布置于现有壳体18内的现有第一螺线管19和现有第二螺线管20，所述现有第一螺线管19设有与其对应配合的现有第一磁芯21，现有第二螺线管20内设有与其对应配合的现有第二磁芯22，现有第一磁芯21和现有第二磁芯22下端通过连接轴23与连接件28的第一安装部固定，所述连接件28的第二安装部与第一销轴24和第二销轴25上端固定连接，第一销轴24和第二销轴25下端贯穿现有壳体18且分别与现有壳体18形成滑动配合结构。现有第一螺线管19和现有第二螺线管20的线圈均为顺时针绕向，现有第一磁芯21和现有第二磁芯22的磁场方向相同。当现有第一螺线管19通电时，现有第一磁芯21在磁场力的作用下朝下运动，带动第一销轴24向下伸出与凸轮轴的滑移槽配合。同理，当现有第二螺线管20通电时，现有第二磁芯22在磁场力的作用下朝下运动，带动第二销轴25向下伸出与凸轮轴的滑移槽配合。

这种结构存在如下缺陷：一、由于现有壳体19内部需左右布置两个螺线管，使得现有电磁执行器整体的尺寸偏大，在发动机上布置困难。二、通过控制现有第一螺线管19和现有第二螺线管20的通电使第一销轴24、第二销轴伸出，难以避免两个螺线管同时通电，导致两个销轴同时伸出，造成可变气门升程切换系统干涉，损坏系统。三、现有电磁执行器在现有第一螺线管19和现有第二螺线管20断电的时候，由现有弹簧26提供回位力，使得第一销轴24或第二销轴25向上运动复位。现有第一螺线管19或现有第二螺线管20重新通电后，电磁力需要先克服现有弹簧26的弹力后才能驱动第一销轴24或第二销轴25伸出，这一过程消耗了一部分的电磁力，使得现有电磁执行器的响应时间变慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器及车辆，其能够解决现有电磁执行器响应时间慢、不能规避两个销轴同时伸出以及整体尺寸大导致布置困难的问题。

本发明所述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，包括壳体、设于壳体内的螺线管、并列布置于螺线管内的第一推杆组件和第二推杆组件以及复位组件，所述螺线管包括线圈绕线方向相反的第一螺线管和第二螺线管，所述第一推杆组件和第二推杆组件上端分别为响应螺线管通电沿轴向移动的第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和第二磁芯为永磁材料且两者磁场方向相反，第一推杆组件和第二推杆组件下端贯穿壳体且分别与壳体形成滑动配合结构，所述复位组件用于在螺线管断电后，将所述第一推杆单元和第二推杆单元推回至初始位置。

进一步，所述第一螺线管和第二螺线管按上下方向、内外方向或交错布置于壳体内。

进一步，所述壳体靠近第一推杆组件和第二推杆组件上端位置固定有辅助杆，所述辅助杆中部与壳体转动连接，辅助杆第一端与第一推杆组件上端对应配合，辅助杆第二端与第二推杆组件上端对应配合；当第一推杆组件向上运动，推动辅助杆第一端上移、第二端下移，助推第二推杆组件向下运动；当第二推杆组件向上运动，推动辅助杆第二端上移、第一端下移，助推第一推杆组件向下运动。

进一步，所述辅助杆第一端、第二端与第一推杆组件和第二推杆组件接触的面为圆弧面。

进一步，所述复位组件包括弹簧和弹簧座，所述弹簧座固定于第一推杆组件或第二推杆组件上部，所述弹簧套设于第一推杆组件或第二推杆组件外，弹簧上端与弹簧座固定连接，弹簧下端与壳体固定连接；当螺线管处于断电状态时，所述弹簧处于储能状态。

进一步，所述壳体下部设有径向朝外延伸的安装法兰，所述安装法兰上设有与车体固定的安装孔。

一种车辆，包括上述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明所述螺线管包括线圈绕线方向相反的第一螺线管和第二螺线管，所述第一推杆组件和第二推杆组件并列布置于螺线管内，相较于常规左、右间隔布置，尺寸更小，利于电磁执行器在车体上的布置。所述第一推杆组件和第二推杆组件上端分别为响应螺线管通电沿轴向移动的第一磁芯和第二磁芯，当第一螺线管或第二螺线管通电后，由于所述第一磁芯和第二磁芯为永磁材料且两者磁场方向相反，进而使得第一磁芯沿轴向上移、第二磁芯沿轴向下移或者第一磁芯沿轴向下移、第二磁芯沿轴向上移，保证了第一推杆组件或第二推杆组件下端能够快速伸入到凸轮轴的滑移槽中。当第一螺线管和第二螺线管同时通电时，电磁场相互抵消，电磁执行器保持平衡，有效规避了第一推杆组件和第二推杆组件下端同时伸出的风险。

2、本发明壳体靠近第一推杆组件和第二推杆组件上端位置固定有辅助杆，所述辅助杆为“杠杆式结构”，中部与壳体转动连接，辅助杆的第一端和第二端分别与第一推杆组件和第二推杆组件上端对应配合，当第一推杆组件向上运动，推动辅助杆第一端上移、第二端下移，助推第二推杆组件向下运动；当第二推杆组件向上运动，推动辅助杆第二端上移、第一端下移，助推第一推杆组件向下运动，使得第一磁芯和第二磁芯的作用力都能驱动相应的推杆组件运动，配合复位组件的弹簧共同作用，提高了电磁执行器的响应时间。根据实测试验数据，本发明所述电磁执行器响应时间相对于现有电磁执行器响应时间快了28%，增加了可变气门升程系统的使用边界。

附图说明

图1是现有电磁执行器的内部结构示意图；

图2是本发明所述用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器的工作示意图；

图3是本发明所述用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器的内部结构示意图。

图中，1—壳体，2—第一螺线管，3—第二螺线管，4—第一推杆组件，5—第二推杆组件，6—第一磁芯，7—第二磁芯，8—辅助杆，9—弹簧，10—弹簧座，11—安装法兰，12—套筒，13—盖板，14—支架，15—滑移式凸轮轴，16—凸轮，17—滑移槽，18—现有壳体，19—现有第一螺线管，20—现有第二螺线管，21—现有第一磁芯，22—现有第二磁芯，23—连接轴，24—第一销轴，25—第二销轴，26—现有弹簧，27—现有弹簧座，28—连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

参见图2和图3，所示的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，包括壳体1、设于壳体1内的螺线管、并列布置于螺线管内的第一推杆组件4和第二推杆组件5以及复位组件。所述壳体1包括用于安装螺线管且上部开口的筒体、用于封闭筒体上部开口的盖板13以及连接于筒体下方的导向件12。

所述壳体1下部设有径向朝外延伸的安装法兰11，所述安装法兰11上设有与车体固定的安装孔，为电磁执行器在车体上的装配提供安装位置。

所述螺线管包括线圈绕线方向相反的第一螺线管2和第二螺线管3，所述第一螺线管2和第二螺线管3按上下方向布置于壳体内，第一螺线管2位于第二螺线管3上方。需要说明的是，所述第一螺线管2和第二螺线管3还能够按内外圈布置或交叉绕线布置于壳体1内，同样能够实现本发明的目的。

所述第一推杆组件4和第二推杆组件5上端分别为响应螺线管通电沿轴向移动的第一磁芯6和第二磁芯7，所述第一磁芯6和第二磁芯7为永磁材料且两者磁场方向相反，第一推杆组件4和第二推杆组件5下端贯穿壳体1下部的导向件12且分别与壳体形成滑动配合结构，所述导向件12上设有与第一推杆组件4和第二推杆组件5对应配合的导向滑孔，以保证第一推杆组件4和第二推杆组件5运动方向的准确性。同时由于所述第一推杆组件4和第二推杆组件并列布置于螺线管内，相较于现有第一螺线管、现有第二螺线管左、右间隔布置，现有第一磁芯和现有第二磁芯分别伸入到现有第一螺线管、现有第二螺线管，本发明所述电磁执行器尺寸能够做的更小，进而利于电磁执行器在车体上的布置。

所述盖板13底面中部靠近第一推杆组件4和第二推杆组件5上端位置固定有支架14，所述支架14与辅助杆8中部转动连接，使得辅助杆8为以中部转动连接点为支点的“杠杆式结构”，辅助杆8第一端与第一推杆组件4上端对应配合，辅助杆8第二端与第二推杆组件5上端对应配合。当第一推杆组件4向上运动时，推动辅助杆8第一端上移、第二端下移，助推第二推杆组件5向下运动。当第二推杆组件5向上运动时，推动辅助杆8第二端上移、第一端下移，助推第一推杆组件4向下运动。所述辅助杆8第一端、第二端与第一推杆组件4和第二推杆组件5接触的面为圆弧面，避免相互推动过程中产生损伤。

所述复位组件包括弹簧9和弹簧座10，用于在螺线管断电后，将所述第一推杆单元4和第二推杆单元5推回至初始位置。所述弹簧座10固定于第一推杆组件4或第二推杆组件5上部，所述弹簧9套设于第一推杆组件4或第二推杆组件5外，弹簧9上端与弹簧座10固定连接，弹簧下端与壳体1固定连接。在螺线管未通电时，即螺线管处于处于断电状态时，弹簧9为弹簧座10提供向上的弹簧力，使得整个机构处于平衡状态，此时弹簧9处于储能状态。

具体工作时，第一螺线管2通电，第一磁芯6向下受力、第二磁芯7向上受力，进而驱动第一推杆组件4整体向下运动，伸出于壳体1后落入滑移式凸轮轴15上的滑移槽17内，随着滑移式凸轮轴15的旋转，在第一磁芯6和滑移槽17的相对作用下，使滑移式凸轮轴15整体向轴向方向移动，实现凸轮16切换。同理第二螺线管3通电，第一磁芯6向上受力、第二磁芯7向下受力，进而驱动第二推杆组件5整体向下运动，实现第二推杆组件5与滑移槽17的配合。当第一螺线管2和第二螺线管3同时通电时，电磁场相互抵消，电磁执行器仍然保持平衡，有效规避了第一推杆组件4和第二推杆组件5下端同时伸出的风险。

由于辅助杆8的设置能够助推第一推杆组件4或第二推杆组件5下移，配合复位组件的弹簧9共同作用，提高了电磁执行器的响应时间。根据实测试验数据，本发明所述电磁执行器响应时间相对于现有电磁执行器响应时间快了28%，增加了可变气门升程系统的使用边界。

一种车辆，包括上述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，其特征在于：包括壳体（1）、设于壳体（1）内的螺线管、并列布置于螺线管内的第一推杆组件（4）和第二推杆组件（5）以及复位组件，所述螺线管包括线圈绕线方向相反的第一螺线管（2）和第二螺线管（3），所述第一推杆组件（4）和第二推杆组件（5）上端分别为响应螺线管通电沿轴向移动的第一磁芯（6）和第二磁芯（7），所述第一磁芯（6）和第二磁芯（7）为永磁材料且两者磁场方向相反，第一推杆组件（4）和第二推杆组件（5）下端贯穿壳体（1）且分别与壳体（1）形成滑动配合结构，所述复位组件用于在螺线管断电后，将所述第一推杆单元（4）和第二推杆单元（5）推回至初始位置；

所述壳体（1）靠近第一推杆组件（4）和第二推杆组件（5）上端位置固定有辅助杆（8），所述辅助杆（8）中部与壳体（1）转动连接，辅助杆（8）第一端与第一推杆组件（4）上端对应配合，辅助杆（8）第二端与第二推杆组件（5）上端对应配合；当第一推杆组件（4）向上运动，推动辅助杆（8）第一端上移、第二端下移，助推第二推杆组件（5）向下运动；当第二推杆组件（5）向上运动，推动辅助杆（8）第二端上移、第一端下移，助推第一推杆组件（4）向下运动。

2.根据权利要求1所述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，其特征在于：所述第一螺线管（2）和第二螺线管（3）按上下方向、内外方向或交错布置于壳体（1）内。

3.根据权利要求1所述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，其特征在于：所述辅助杆（8）第一端、第二端与第一推杆组件（4）和第二推杆组件（5）接触的面为圆弧面。

4.根据权利要求1或2所述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，其特征在于：所述复位组件包括弹簧（9）和弹簧座（10），所述弹簧座（10）固定于第一推杆组件（4）或第二推杆组件（5）上部，所述弹簧（9）套设于第一推杆组件（4）或第二推杆组件（5）外，弹簧（9）上端与弹簧座（10）固定连接，弹簧（9）下端与壳体（1）固定连接；当螺线管处于断电状态时，所述弹簧（9）处于储能状态。

5.根据权利要求1或2所述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器，其特征在于：所述壳体（1）下部设有径向朝外延伸的安装法兰（11），所述安装法兰（11）上设有与车体固定的安装孔。

6.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1~5任一项所述的用于可变气门升程凸轮轴的电磁执行器。