CN1260744C - 具有偏移调节结构的螺线管致动器及使用其的电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种电磁阀(1)的螺线管致动器(5)，其具有螺线管(2)、磁轭(24)、定子(28)、杯状件(26)和约束部分(42)。该磁轭(24)径向围绕定子(28)，同时在它们之间径向形成外圆周间隙(α)。杯状件(26)接收柱塞(6)。杯状件(26)在定子(28)内布置，同时在它们之间径向形成内圆周间隙(β)。约束部分(42)在磁轭(24)的内部和定子(28)之间轴向插入。外圆周间隙(α)比内圆周间隙(β)大。因此，即使当内圆周间隙(β)设定的较小以有效施加由螺线管(2)所产生的磁力到柱塞(6)时，杯状件(26)的径向偏移也能够通过外圆周间隙(α)进行调节。

Description

具有偏移调节结构的螺线管致动器及使用其的电磁阀

技术领域

本发明涉及一种螺线管致动器及一种电磁阀。该电磁阀包括具有螺线管的螺线管致动器，以产生用于致动阀体的磁力，从而控制流体通道内的气体或液体的流动。

背景技术

例如，电磁阀被组装到液压装置中用于对设置在内燃机中的调节阀执行定时控制。该电磁阀被通电以控制液压装置中的流体通道。

如图4所示，固定在液压装置(未示出)外部的电磁阀100包括阀体部分101和致动器部分103。该阀体部分101接收用作阀体的阀芯106。该致动器部分103接收柱塞102以致动阀体部分101。该阀体部分101组装到液压装置中与流体通道(未示出)相通。

该阀体部分101包括圆柱套筒105、阀芯106和弹簧107。该套筒105具有连接到液压装置中流体通道的端口104。该阀芯106用作通过沿着套筒105的内圆周部分可滑动移动而打开或关闭端口104的阀体。弹簧107沿轴向将阀芯106弹性推向致动器部分103。该致动器部分103包括螺线管108、柱塞102和杯状件109。螺线管108根据由ECU(电子控制单元)传送的信号而被通电，以产生磁力(引力)。柱塞102接收在螺线管108内产生的磁力，并致动阀芯106。杯状件109可滑动支承柱塞102。此处，磁路由柱塞102、调节螺线管108的磁轭110与设置在磁轭110和柱塞102之间的定子111形成，以施加磁力到柱塞102上。磁轭110和定子111也局部构造致动器部分103。螺线管108通过响应从ECU传送的信号而被通电，并且柱塞102在杯状件109内滑动。由弹簧107推动的阀芯106在套筒105内与柱塞102同轴滑动。以此方式，端口104被打开或关闭以控制流体通道之间的流体连通。连接支架112焊接在磁轭110的外圆周面上，以将致动器部分103固定到液压装置的外部。

如图5所示，电磁阀100具有安置于定子111内圆周面中的杯状件109。在该结构中，杯状件109和定子111易于径向相互偏移。当未调节在杯状件109和定子111之间的径向偏移时，磁力会径向施加到定子111和柱塞102之间。因此，杯状件109会变形，并且柱塞102可能不会平滑滑动。

因此，在该结构中，在磁轭110的内圆周面和定子111外圆周面之间形成外圆周间隙(径向间隙)α，以便调整杯状件109的径向偏移。另外，在杯状件109的外圆周面和定子111内圆周面之间形成内圆周间隙(径向间隙)β。

一般，外圆周间隙α设定为尽可能小，以在磁轭110和定子111之间轴向传递磁力。因此，内圆周间隙β设定得较大，使得杯状件109的径向偏移主要由内圆周间隙β来调节。然而，当内圆周间隙β设定为较大时，在定子111和柱塞102之间形成的径向间隙变大，并且包括在螺线管108内的线圈需要大量的内部卷绕以获得足够的磁性能。因此，阀致动器103易于被扩大。

根据JP-A-2000-193120，定子111和连接支架112整体形成，使得定子111直接固定到液压装置的外部。然而，即使当定子直接固定到液压装置的外部时，也不能够调节杯状件109的径向偏移。

发明内容

基于上述问题，本发明的一个目的是提供一种螺线管致动器，其中即使在定子和杯状件之间形成的径向间隙较小时也能够调节定子和杯状件之间的偏移，并且由螺线管所产生的磁力在定子和磁轭之间能够有效径向传递。本发明的另一目的是提供一种包括螺线管致动器的电磁阀。

根据本发明，一种螺线管致动器包括螺线管、柱塞、定子、圆柱形杯状件、圆柱形磁轭和磁力传递件。螺线管产生磁力。柱塞基本上同轴布置在螺线管内以接收磁力。定子基本为环形，形成一个内圆周面。圆柱形杯状件被布置在定子的内圆周面内。圆柱形杯状件接收所述柱塞，使所述柱塞在杯状件内基本上可轴向滑动。圆柱形磁轭径向围绕螺线管和定子的外圆周。在磁轭的内圆周内形成的台阶部分和定子之间轴向插入磁力传递件，以在磁轭和定子之间轴向传递磁力。定子的外圆周与磁轭的内圆周面之间径向形成第一间隙。定子的内圆周面与杯状件的外圆周面之间径向形成第二间隙。第一间隙比第二间隙大。电磁阀包括螺线管致动器和阀体。该阀体连接到柱塞上，使得阀体由柱塞轴向致动以打开和关闭流体通道。定子、磁轭和柱塞形成磁路以磁性地吸引柱塞。

附图说明

参照附图，从下面的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。附图为：

图1是示出了根据本发明一实施例的电磁阀的截面侧视图；

图2是根据本发明实施例的连接支架的前视图；

图3是示出了根据该实施例的在杯状件、定子和磁轭之间的径向间隙的截面图；

图4是示出了根据现有技术的电磁阀的截面侧视图；以及

图5是示出了根据现有技术在杯状件、定子和磁轭之间的径向间隙的截面侧视图。

具体实施方式

在电磁阀1内设置有一包括螺线管2的螺线管致动器(致动器部分)5。当该螺线管通电时，该螺线管2产生磁力(引力)以制动在电磁阀1内用作阀体的阀芯3。例如，该电磁阀1组装在液压装置200内用于对内燃机(未示出)的可控阀提供定时控制。该电磁阀1用于控制在液压装置200内的流体通道300之间的连通。

如图1所示，电磁阀1包括阀体部分4和致动器部分5。该阀体部分4插入液压装置200内以与流体通道300相通。阀体部分4调节阀芯3用于开关在流体通道内的流体连通。固定在液压装置200外部的致动器部分5调节柱塞6用于致动阀芯3，并且螺线管2通电用于产生磁力(引力)以致动柱塞6。在下面的说明中，“前”和“后”，以及“上”和“下”将参照图1所示的布置。

阀体部分4包括圆柱套筒8、阀芯3和弹簧9。该圆柱套筒8具有多个端口7以与流体通道相通。阀芯3沿着套筒8的内圆周部分可滑动移动，从而打开或关闭端口7组。弹簧9在阀芯3被推出套筒8的方向上弹性推压阀芯3。

阀芯3是圆柱阀体，其中，在阀芯主轴方向(轴向)形成一圆柱空心部分11，该圆柱空心部分11的前端面形成有开口10。阀芯3沿轴向大致在外圆周面处具有宽的圆周槽12。而且，分别垂直穿过阀芯3外圆周面朝向空心部分11的通孔13和14相对于阀芯3的主轴在阀芯3的上下位置形成。通孔13和14形成在轴向上的前后位置处，基本上相对于圆周槽12对称。开口10和弹簧9相对于阀芯3的主轴同轴设置。与柱塞6相接触的阀芯3的连接部分15从阀芯3的后端面向后延伸。

套筒8是圆柱阀壳，其调节可前后滑动的阀芯3。套筒8在前端面具有开口16，其在轴向上面对阀芯3的开口10。在套筒8的内圆周面内形成三个圆周槽17、18和19。端口20、21和22竖直穿过套筒8的外圆周面，并且分别与圆周槽17、18和19连通。也即，从下面(下侧)穿过套筒8外圆周面的端口20和22分别与圆周槽17和19连通，从上面(上侧)穿过套筒8外圆周面的端口21与圆周槽18连通。端口20主要与通孔13连通，端口21主要与圆周槽12连通，端口22主要与通孔14连通。阀芯3的圆周槽12在轴向上(从前到后)足够宽，使得圆周槽17和18或圆周槽18和19互相连通。套筒8在其后端部分具有凸缘部分23。该凸缘部分23的直径比套筒8形成端口20、21和22的圆柱部分大。端口20、21和22连接到一个外部连接到电磁阀1上的流体通道300上。凸缘部分23在其前端面的外圆周边缘具有一肩部。磁轭24的前端部分可配合地压接到凸缘部分23的肩部。该凸缘部分23在其内圆周侧具有O形圈25。

致动器部分5包括螺线管2、柱塞6、杯状件26和连接支架27。该螺线管2根据来自引擎控制单元(电子控制单元，ECU，未示出)的传递信号被通电以产生磁力。柱塞6通过由螺线管2所产生的磁力致动阀芯3。杯状件26可滑动地支承柱塞6。连接支架27从外面将致动器部分5固定到液压装置200上。由对螺线管2通电而产生的磁路主要形成在柱塞6、用于调节螺线管2的磁轭及定子8之间，用于磁性连接，也即在磁轭24和柱塞6之间传递磁力。磁轭24和定子28也形成致动器部分5的一部分。

螺线管2具有包括线圈29和树脂部分(塑料部分)30的圆柱体，其中线圈29在轴向上以预定间隔缠绕并嵌入树脂部分30内。螺线管2的外圆周面和后端面由圆柱形磁轭24覆盖，并且螺线管2的前端面由定子28覆盖。定子28的外圆周面也由圆柱形磁轭24覆盖。螺线管2在其前端面的外圆周边缘具有肩部31，以及在其内圆周边缘上具有朝向后侧直径减小的锥部32。线圈29经由连接终端销33连接到ECU。

磁轭24主要由大直径部分34和小直径部分35形成。磁轭24的大直径部分34覆盖螺线管2的外圆周。与柱塞6相互结合的磁轭24的小直径部分35支承杯状件26的后端侧。更具体地，磁轭24的小直径部分35和柱塞6相互传递磁力。磁轭24的大直径部分34在其前端部分的内圆周上具有台阶部分36。而且，磁轭24的大直径部分34具有压接部分37，该压接部分37在前部，也即磁轭24的前端部，可配合地压接到套筒8的凸缘部分23上。从而，阀体部分4和致动器部分5相互成为整体。

定子28靠近螺线管2前端放置，以在磁轭24和柱塞6之间形成磁路。定子28是一个在径向具有预定宽度的基本成环形的平板。杯状件26的圆柱部分38从前侧插入定子28的内圆周部分，使得轴环部分39的后端面与定子28的前端面相互接触。圆柱形芯部分40向后突出，也即从定子28的内圆周边缘朝向后侧突出。定子28的该芯部分40的外圆周面制成朝向后侧直径减小的锥形，并置于螺线管2的锥形部分32内。从而，定子28和柱塞6互相轴向传递磁力。这种布置进一步确保定子28和柱塞6相互通过磁力结合。在定子28的后端面和螺线管2的前端面之间沿轴向形成有间隙，从而调整各个组件的公差。

如图1和2所示，连接支架27包括被固定到液压装置200外部预定位置上的固定部分41，以及被约束在电磁阀1的磁轭24内的约束部分42。该约束部分42用作磁力传递件。固定部分41拧在液压装置200上，使得致动器部分5从外部固定到液压装置200上。如图2所示，平板形状的固定部分41包括插入孔43，在该插入孔43内插入螺栓(未示出)等。

约束部分42在形状上是环形的，在径向上具有预定宽度。约束部分42安置在磁轭的台阶部分36上，并且在磁轭的台阶部分36和定子28的圆周即径向外部的后端面之间轴向插入，使得该约束部分42约束在电磁阀1的磁轭24内。该约束部分42被沿轴向插入到磁轭24的台阶部分36和定子28的径向外部的后端面之间，使得该约束部分42用作磁力传递件以在磁轭24和定子28之间传递磁力。

连接支架27是与定子28独立的部件，并且连接支架27的约束部分42的前端面接触定子28的后端面。具有这种布置，约束部分42的外圆周面与磁轭24的内圆周面紧密接触，并且约束部分42的内圆周面面向电磁阀2的肩部31的外圆周面，并具有预定间隙。固定部分41和约束部分42基本上相互平行并通过组装部分44相互连接。如图1所示，连接支架27装配到电磁阀1上，使得连接支架27的固定部分41与约束部分42相比放置在前侧。

柱塞6具有与阀芯3的接触部分15相接触的柱形体，其与电磁阀2的中心轴同轴布置以接收磁力，从而轴向致动阀芯3。电磁阀2的中心轴相对于阀芯3的主轴同轴。柱塞6具有在轴向上穿过的通气孔45，当柱塞6移动时允许气体或液体进入或从杯状件26的后端部分出来。

杯状件26具有同轴布置在螺线管2的内圆周内的圆柱部分38，以及从圆柱部分38的前端侧的外圆周径向向外延伸的轴环部分39。圆柱部分38被关闭即在其后端到达底部，以及在其前端打开，从而允许阀芯3的后端部前后之间自由移动。圆柱部分38支承柱塞6，使得柱塞6能够在圆柱部分38内前后移动。也即，柱塞6的外圆周面相对于圆柱部分38的内圆周面前后滑动。杯状件26阻止柱塞6由于液压向后突出到杯状件26的圆柱部分38之外。也即，柱塞6的后端面接触杯状件26的圆柱部分38的后底端，从而阻止柱塞6向后拉出。轴环部分39在电磁阀1的磁轭24内比连接支架27的约束部分42更靠近前侧布置，并且夹在O形圈25和定子28的前端面之间。也即，轴环部分39与螺线管2沿轴向布置在约束部分42的相反两侧。

如图3所示，对应电磁阀1，在磁轭24的内圆周面和定子28的外圆周面之间径向形成外圆周间隙α。另外在杯状件26的圆柱部分38的外圆周面和定子28的内圆周面之间径向形成内圆周间隙β。该外圆周间隙α比内圆周间隙β大。

电磁阀1的操作解释如下。首先，电磁阀2的线圈29响应来自ECU的信号通电，从而产生磁力以致动柱塞6。该柱塞6在杯状件26的圆柱部分38内滑动，使得与柱塞6相接触的阀芯3被致动在套筒8内轴向滑动。线圈29被通电，并且由线圈29产生磁力，使得柱塞6向前移动。这导致被致动的阀芯3克服弹簧9的弹力向前移动。相反，当施加到线圈29的电力下降时，由线圈29所产生的磁力变小，使得由弹簧9推动的阀芯3向后移动，并且与阀芯3相接触的柱塞6向后移动。以此方式，阀体部分4的每个端口打开或闭合，使得流体通道内连接到每个端口的连通被控制。

在该实施例中，对于电磁阀1，连接支架27的约束部分42在磁轭24的内圆周面形成的台阶部分36和定子28的圆周，即径向外部之间沿轴向插入，使得约束部分42用作磁力传递件以在磁轭24和定子28之间轴向传递磁力。杯状件26从前侧置于定子28的内圆周面内，并且外圆周间隙(第一间隙)α设定的比内圆周间隙(第二间隙)β大。因此，即使当内圆周间隙β设定为较小时，杯状件26的径向偏移也能够通过外圆周间隙α进行调节。该约束部分42用作磁力传递件，使得磁轭24和定子28能够有效地互相沿轴向传递磁力。因此，即使当内圆周间隙β设定为较小以减小在螺线管2和柱塞6之间的径向间隙时，杯状件26的径向偏移也能够通过外圆周间隙α进行调节，并且磁轭24和定子28能够有效地互相沿轴向传递磁力。因此，在螺线管2和柱塞6之间的径向间隙能够减小，使得螺线管1的线圈29的内部卷绕数量能够减小，从而减小致动器部分5的尺寸。而且，杯状件26的径向偏移可以由外圆周间隙α进行调节，使得杯状件26能够防止变形并且柱塞6能够平衡地操作。

磁轭24的台阶部分36和连接支架27的约束部分42面对面地相互接触，并且连接支架27的约束部分42和定子28也面对面地相互接触。因此，诸如磁轭24、连接支架27和定子28之类的组件能够相互稳定连接，并且这些组件的布置能够易于保持，使得磁力在磁路内能够在轴向上稳定地传递。

连接支架27包括从外部固定到液压装置200上的固定部分41，以及被约束在电磁阀1的磁轭24内的约束部分42。而且，杯状件26包括从圆柱部分38的前端部的外圆周向外径向延伸的轴环部分39，该圆柱部分38可滑动地支承柱塞6。轴环部分39在电磁阀1内比约束部分42更靠近前侧放置。

这种布置确保了从阀芯3和柱塞6的前侧作用的液压经由轴环部分39和约束部分42传送到固定部分41。因此，电磁阀1被固定到液压装置200上，并阻止从液压装置200内落出。当液压通过套筒8的开口16和阀芯3的开口10直接沿轴向作用到电磁阀1时，这种作用尤其有效。

该定子28与连接支架27相独立，使得定子28能够独立于连接支架27之外使用。因此，定子28能够在不同类型的电磁阀中共用，从而提高了生产率。

在上述实施例中，具有上述结构的致动器部分5不局限于电磁阀使用。该致动器部分5可以应用到任何其它用作致动装置的螺线管致动器中，这些致动装置例如定位致动器、锁定装置、继电器装置、泵装置。

在上述实施例中，电磁阀1组装在对内燃机内可控阀进行定时控制的液压装置200内。然而，该电磁阀1也能够组装在例如在自动变速箱内可控制地致动多盘离合器或多盘制动器的液压装置内。

在上述实施例中，杯状件26的轴环部分39、定子28以及连接支架27的约束部分42从前侧到后侧布置。然而，只要轴环部分39比约束部分42放置在前侧，可以修改该布置。例如，定子28、轴环部分39和约束部分42可以从前侧到后侧以此顺序布置。

阀芯3和柱塞6能够一体形成，并且在阀芯3和柱塞6之间能够另外设置另一轴部件。

用于磁力传递件的约束部分42可以是与连接支架27相独立的独立部件。

在不脱离本发明精神的情况下，可以对上述实施例进行不同的修改和替换。

Claims (8)

1.一种螺线管致动器，包括：

螺线管(2)；

相对于螺线管(2)同轴布置的柱塞(6)；

定子(28)，其具有限定了内圆周面(28a)的环形的形状；

圆柱形杯状件(26)，其在定子(28)的内圆周面(28a)内径向布置，所述杯状件(26)接收柱塞(6)，使得柱塞(6)在杯状件(26)内可沿轴向滑动；

圆柱形磁轭(24)，其径向围绕螺线管(2)和定子(28)的外圆周(28b)；以及

磁力传递件(42)，其沿轴向插入到在磁轭(24)的内圆周内形成的台阶部分(36)和定子(28)的径向外部之间，以在磁轭(24)和定子(28)之间沿轴向传递磁力，

其中，

定子(28)的外圆周(28b)在径向上与磁轭(24)的内圆周面(24a)之间形成第一间隙(α)，

定子(28)的内圆周面(28a)在径向上与杯状件(26)的外圆周面(26a)之间形成第二间隙(β)，并且

第一间隙(α)比第二间隙(β)大。

2.如权利要求1所述的螺线管致动器，其特征在于，进一步包括：

支架(27)，所述支架(27)包含：

约束部分(42)，其被约束在磁轭(24)内以用作磁力传递件(42)；以及

从外部固定磁轭(24)的固定部分(41)，

其中，杯状件(26)包含从其外圆周径向向外延伸的轴环部分(39)，以及

所述轴环部分(39)与螺线管(2)沿轴向布置在约束部分(42)的相反两侧。

3.如权利要求2所述的螺线管致动器，其特征在于，所述定子(28)与所述支架(27)相独立。

4.如权利要求1到3任一项所述的螺线管致动器，其特征在于，定子(28)、磁轭(24)和柱塞(6)形成磁路以磁性地吸引柱塞(6)。

5.一种电磁阀，包括：

螺线管致动器(5)，其包含：

螺线管(2)；

相对于螺线管(2)同轴布置的柱塞(6)；

定子(28)，其具有限定了内圆周面(28a)的环形的形状；

圆柱形杯状件(26)，其在定子(28)的内圆周面(28a)内径向布置，所述杯状件(26)接收柱塞(6)，使得柱塞(6)在杯状件(26)内可沿轴向滑动；

圆柱形磁轭(24)，其径向围绕螺线管(2)和定子(28)的外圆周(28b)；以及

磁力传递件(42)，其沿轴向插入到在磁轭(24)的内圆周内形成的台阶部分(36)和定子(28)的径向外部之间，以在磁轭(24)和定子(28)之间沿轴向传递磁力；以及

连接到柱塞(6)上的阀体(4)，使所述阀体(4)由柱塞(6)轴向致动以打开和关闭流体通道(300)，

其中，

定子(28)的外圆周(28b)在径向上与磁轭(24)的内圆周面(24a)之间形成第一间隙(α)，

定子(28)的内圆周面(28a)在径向上与杯状件(26)的外圆周面(26a)之间形成第二间隙(β)，并且

第一间隙(α)比第二间隙(β)大。

6.如权利要求5所述的电磁阀，其特征在于螺线管致动器(5)进一步包括：

支架(27)，所述支架(27)包含：

约束部分(42)，其被约束在磁轭(24)内以用作磁力传递件(42)；以及

从外部固定磁轭(24)的固定部分(41)，

其中，杯状件(26)包含从其外圆周径向向外延伸的轴环部分(39)，以及

所述轴环部分(39)相对于约束部分(42)沿轴向布置在阀体(4)一侧。

7.如权利要求6所述的电磁阀，其特征在于，定子(28)与支架(27)相独立。

8.如权利要求5到7任一项所述的电磁阀，其特征在于，定子(28)、磁轭(24)和柱塞(6)形成磁路，以磁性地吸引柱塞(6)。

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