CN1406384A - 带电磁衔铁的电磁铁 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种带有电磁衔铁的电磁铁，尤其是应用于电磁阀中的电磁铁，包括一个电磁线圈(1)；一个穿过该电磁线圈(1)、并具有至少一个极面(22)的电磁铁芯(2)；一个在垂直于电磁铁芯(2)的至少一个极面(22)的方向上可滑移地安置的电磁衔铁(3)，后者具有一个朝向所述极面(22)的衔铁板(31)和一个从衔铁板(31)上竖立起来、可滑移并且转动安置的衔铁栓(32)；以及构造于电磁铁和/或者电磁衔铁上的定位机构，后者使得衔铁板(31)定位于一个预定的转角位置上，作为定位机构，设计有在衔铁板(31)中构造的、相对于衔铁栓(32)径向上错位的至少一个第一槽(33)，和为第一槽(33)配置、设置于电磁铁芯(2)的至少一个极面(22)中的至少一个第二槽(27)，当电磁线圈(1)通入电流时，这里的第二槽(27)与第一槽(33)之间通过磁场配合作用，使得衔铁板(31)定位于预定的转角位置上。

Description

带电磁衔铁的电磁铁
现有技术
本发明涉及一种带电磁衔铁的电磁铁，它具有如独立权利要求1的前序部分所述的特征。
已公知带电磁衔铁的电磁铁，可以用于内燃机中的喷射装置的压力调节阀的电磁阀。这种电磁阀具有电连接元件，它们从电磁衔铁的背离电磁铁的一侧开始，穿过衔铁板上的一个留空，并与电磁线圈触点接通。为了能避免操作电磁铁时连接元件与衔铁板留空的内壁发生接触、并且因为摩擦而影响衔铁板的移动，现有的电磁铁具有机械定位机构，为一个固定销以及一个与此固定销相配合的衔铁板上的缺口形式。这些定位机构使得衔铁板定位于预先给定的转角位置上，避免衔铁板与电磁线圈的电连接元件发生摩擦。不过，其缺点是机械定位机构可能会影响电磁衔铁的移动。
本发明的优点
本发明的根据本申请独立权利要求1的带有电磁衔铁的电磁铁，避免了与机械定位机构的使用相关的缺点。通过衔铁板中的至少一个槽和一个为此槽配置的、位于电磁铁芯的极面上的第二槽，能够使得衔铁板在电磁线圈通电时由于受到磁力作用而对准一个预先确定下来的转角位置定位，在该位置上，例如连接元件等可以无接触地穿过衔铁板上的留空。其优点是：可以省掉难于进行加工制造的机械定位机构的构造。该至少一个第一槽和至少一个第二槽的内壁区段所在区域中的杂散磁通，使得衔铁板和电磁衔铁有利地实现无摩擦定位。当衔铁板围绕着衔铁栓发生很小量的转动时，由于磁场的不均匀性，就会产生作用于衔铁板上的回位力，后者驱动电磁衔铁回到其预定的转角位置上。
这里介绍的发明，可以有利地使用于压力调节阀中，从而避免电磁衔铁发生摩擦损耗，以及其对电磁阀的关闭过程造成影响。此外，本发明也可以应用于内燃机喷射阀的电磁阀中，其中电磁衔铁的定位是必要的，以此保证例如穿经电磁衔铁的留空的燃料排流通道不会因为衔铁转动而使得通道的横截面减小。但是，本发明的应用绝对不局限于电磁阀中，而是可以应用于所有的带有电磁衔铁的电磁铁中，其中可滑动并且转动安置的衔铁板需要定位于一个优选的转角位置上。
本发明的具有优点的实施例及其扩展，能够通过从属权利要求中给出的特征来实现。
附图
附图中示出了本发明的一个实施例，并且在下面的说明中对其进行详细解释。图示为：
图1在现有技术中已有的压力调节阀，它具有一个带一个电磁衔铁的电磁铁，
图2和图3一个本发明的电磁衔铁，
图4和图5一个本发明的电磁铁的电磁铁芯，它同时还构成了压力调节阀的壳体部件，
图6组装状态下的图3和图5中的电磁铁芯和电磁衔铁，
图7电磁衔铁小幅度偏转时沿着图6中A-A线的剖面图。
实施例说明
图1示出了现有技术中已知的压力调节阀，它可以应用于内燃机的燃料喷射装置中，来根据内燃机的负载状况对燃料高压存储器中的压力进行调节设置。压力调节阀具有一个法兰区域12，用来与一个燃料高压泵或者一个燃料高压存储器相连接。安置于压力调节阀的该法兰区域12中的阀块13具有一个与高压侧相连接的燃料输入通道8，后者以其一个端部通入到阀块13的阀座7中。阀块13的侧开孔9以一种未详细示出的方式与燃料回流通道相连接。一个电磁铁控制着压力调节阀的打开及关闭。如从图1中可以看到的那样，电磁铁具有一个在平面图中大体上呈圆柱形的电磁铁芯2，它同时还构成了压力调节阀的壳体部件。该电磁铁芯上的一个环形槽11中，安置着一个电磁线圈1。此外，电磁铁还有带有衔铁板31和衔铁栓32的一个电磁衔铁3，其中的衔铁栓插入到电磁铁芯2的一个圆柱形通孔中，可以滑动和转动。衔铁栓32上远离衔铁板31的端部与一个呈球形的阀元件6相配合。衔铁栓31与阀元件6承受一个弹簧4的作用力，后者以其一端支撑于压力调节阀的一个壳体部件14上，而其另一端支承于衔铁板31上。弹簧4的张力，将衔铁栓压向阀座7的方向上，该力与燃料输送通道8中高压的作用而产生的力相反，这样，当电磁铁中未通电时，系统压力低下时，压力调节阀打开，从而使得燃料能够穿过开孔9流动。在电磁铁通入电流时，衔铁板受到电磁铁的吸引，衔铁栓32将阀元件6压入阀座7中，因此燃料输送通道8被封闭，一直到高压作用力与相对的磁铁及弹簧的作用力达到力平衡状态为止。
在图1中可以看到，压力调节阀具有电连接元件5，它将压力调节阀的电连接部件10与电磁线圈1连接起来。由于衔铁板31安置于连接部件10与电磁线圈1之间，电连接元件5必须要穿过衔铁板31中的一个在图1中未示出的留空。当衔铁板31围绕衔铁栓32的轴线发生转动时，设有塑料套管的连接元件会与衔铁板的留空的内壁发生摩擦而产生负面影响。由于这个原因，现有技术中已知的电磁铁中使用了机械定位机构，由它将衔铁板对准预先给定的转角位置，但是它允许衔铁板在垂直于电磁铁的极面22的方向上移动。例如已知的是：为了使衔铁板对准一个确定的转角位置，设置一个从电磁铁芯的极面22上竖立起来的销，后者以小的间隙插入到衔铁板31的一个缺口之中。在衔铁板预先设定的转角位置上，连接元件穿过衔铁板，而与之不接触。
在图2至7中给出了本发明的一个实施例。不过，本发明的应用并不局限于在压力调节阀或电磁阀中，而是能够应用于所有带有电磁衔铁的电磁铁中，其中希望电磁衔铁定位于一个预定的转角位置上。在图2和3中所示的电磁衔铁3有一个基本上为圆形的衔铁板31和一个横截面为圆形、从衔铁板上垂直竖立起来的衔铁栓32。衔铁板上的留空35的作用是使电磁线圈的电连接元件穿过。在图2和3中还可以看到，衔铁板具有两个贯通的、大体上呈U形的第一槽33，它们的敞开侧设置于衔铁板的圆周上，并且相对于衔铁栓32处于直径上相反侧的相对位置上。
图4和图5中示出的是一个压力调节阀的一个罐形的壳体部件。图4所示为沿着图5中I-I线的一个剖面。壳体部件具有一个构成电磁铁芯2的圆柱形中心部分和侧面上的固定舌15，后者用来将压力调节阀固定于诸如燃料高压泵之上。电磁铁芯最好用软铁或者其它高磁导率的材料来制造。壳体部件的法兰区域12，如图1所示，其作用是容纳阀块并且连接到燃料高压泵的高压出口上。圆柱形的中心部分具有一个中心圆柱形通孔26和一个与之同心的环形槽11，后者用来容纳在图4中未示出的一个电磁线圈。在图5中示意性地给出了电磁线圈1的电接头28。在径向上，向内由一个第一圆柱体的柱面壁23构成了槽11的边界，而在外侧，其边界为一个第二圆柱体的柱面壁24。第一壁23和第二壁24上远离法兰区域12的端面构成了位于同一个平面内的两个同心的圆环形面21和22。由面22上竖立起来的环绕凸缘16，用来承接一个第二壳体部件14，如图1所示那样。
电磁线圈放入到槽11中，内侧的壁23构成了电磁铁芯2中穿入到线圈之中的一段，它通过一个底部板25与电磁铁芯上包绕着线圈的一个外侧壁段24连接起来。这里，两个面21、22构成了电磁铁芯的两个极面，因此通过一个安放于两个极面21、22上的衔铁板3，使得磁路闭合起来。如同在图5中可以最清晰地看到的那样，电磁铁芯的外侧极面22中设有第二组槽27，它们是为衔铁板31上的第一组槽33配置的，并且相对于通孔26位于直径上相反侧的相对位置上。
图6示出的电磁铁芯没有电磁线圈，但是有安放后的电磁衔铁。电磁衔铁借助于衔铁栓32可以滑动、并且首先可转动地插入到圆柱形的通孔26之中。在衔铁板31的一个优选转角位置上，图5中的电磁线圈的接头28位于衔铁板31的留空35在电磁衔铁3的滑动方向上的投影区域中。电连接元件在该转角位置上能够平行于衔铁栓直线方式穿过衔铁板31，而不会擦到留空35的内侧边沿。第一槽33和第二槽27用于使电磁铁运行时实现旋转位置的定位。
将图6及图7与图3及图5联系起来，可以很清楚地看到，第一槽33的两个在圆周方向上处于彼此相对位置上的内侧壁段33a、33b之间的距离a，最好等于第二槽27中两个在相同方向上处于彼此相对位置上的内侧壁段27a、27b之间的距离b。此外，在图6中还可以看到，第二槽27的位置，最好在电磁衔铁3的滑动方向上至少部分地处于第一槽33的投影区域之中。也就是说，这两个第一组的槽33中的每一个都与第二组槽27中为它们各自配置的一个槽部分地重叠，后者安置于一个平行的平面内。不过，与这里所示的实施例中的方式不同，也可以选择使距离a与b不完全相同。另外，也可以设计一个第一槽和一个第二槽来替代这里的两个第一槽和两个第二槽。也可以在衔铁板和电磁铁芯的极面上分别设计加工多于两个的槽。重要的是：至少有一个第一槽是为电磁铁芯的极面上的一个第二二槽所配置的，该第一槽与衔铁栓的轴线在径向上错开。
图7给出了沿着图6中A-A线的横截面的一个局部，其中衔铁板31有意地围绕着衔铁栓31的轴线从预定转角位置上转开，因此衔铁板31上朝向电磁铁芯的极面36与第一槽33，以及电磁铁芯2的极面22与第二槽27部分地重叠在一起。如图7中可以看到，在这样的转角位置上，当电磁线圈1中通入电流后，由于其在第一槽33的内侧壁段33a、33b和第二槽27的内侧壁段27a、27b之间的区域中形成不均匀的杂散磁场(图7中的虚线)，从而产生了一个静磁作用力F，它驱使衔铁板31回到预定的转角位置上。这种情况同样适用于尺寸a和b之间存在微弱差别时。回位力使得衔铁板31重新回到预定的转角位置上，该位置上第一槽33与第二槽27彼此相对。直到在该转角位置上，回位力才降低为零。由于即使衔铁板只发生了很微弱的转动，就会有驱动回位的静磁作用力F自身形成，因此衔铁板通过杂散磁场始终被定位于预定转角位置上。在衔铁板定位情况下，我们可以理解，当电磁铁通电时，衔铁板在其转角位置上处于准固定状态，其旋转摆动可限制到微弱得几乎无法检测的程度。在任何情况下，衔铁板的旋转运动都如此之小，使得在接通电磁铁时，留空35的内侧边沿不会接触到、或者仅仅是极轻微地接触到电磁线圈1的连接元件5，而且在关闭或者打开压力调节阀时不会影响到电磁衔铁的滑动。切断电磁铁的电源后，电磁线圈的电连接元件穿过留空35，能防止衔铁板发生较大的偏转，因此当再次操作电磁铁时，衔铁板能够立即重新定位于预定的转角位置上。
到目前为止所给出的实施例中，衔铁板和电磁铁芯的极面各自具有两个槽。在另一个实施例的设计中，可以增加衔铁板上的第一组槽和电磁铁芯的极面上的第二组槽的数量，使得接通电磁铁时，不论衔铁板处于什么样的初始位置上，都能通过磁性定位而调整到一个优选的转角位置上。此时，第一槽与配置的第二槽处于彼此相对的位置上，尤其是可以使衔铁板31上的第一组槽33的数量和圆周宽度a，分别与衔铁板31上将第一组槽彼此分隔开的极面区段的数量和圆周宽度相等。在电磁铁芯中，要设计相同数量的第二组槽27，并且它们的圆周宽度也一样(b＝a)。这种衔铁板和电磁铁芯的实施方案，特别适用于没有连接元件从衔铁板中穿过的电磁阀中。
彼此位置相对的槽的数量，正比于衔铁板的定位力F。所述数量因此在具体情况下要依据所必需的回位力F的大小来确定。
在这里，本发明以一个压力调节阀的例子给出。但是，它可以应用于其它的电磁阀之中。例如可以考虑将其应用于喷射装置的喷射阀的电磁阀中，来避免衔铁板中为排流的燃料设置的排流通道因为衔铁板旋转而减小其横截面积。在这里所介绍的带有衔铁板的电磁铁的工作原理，并不局限于在电磁阀中的应用，它能够应用于所有的电磁铁中而显示优越性，在这些电磁铁中，可以将滑移并且转动安置的衔铁板定位于一个优选的转角位置上。

Claims (8)

1.带有电磁衔铁的电磁铁，尤其是应用于电磁阀中的电磁铁，包括一个电磁线圈(1)；一个穿过该电磁线圈(1)、并具有至少一个极面(22)的电磁铁芯(2)；一个在垂直于电磁铁芯(2)的至少一个极面(22)的方向上可滑移地安置的电磁衔铁(3)，后者具有一个朝向所述极面(22)的衔铁板(31)和一个从衔铁板(31)上竖立起来、可滑移并且转动安置的衔铁栓(32)；以及构造于电磁铁和/或者电磁衔铁上的定位机构，后者使得衔铁板(31)定位于一个预定的转角位置上，其特征为：定位机构包括，在衔铁板(31)中构造的、相对于衔铁栓(32)径向上错位的至少一个第一槽(33)，和为第一槽(33)配置、设置于电磁铁芯(2)的至少一个极面(22)中的至少一个第二槽(27)，当电磁线圈(1)通入电流时，这里的第二槽(27)与第一槽(33)之间通过磁场配合作用，使得衔铁板(31)定位于预定的转角位置上。
2.如权利要求1所述的带有电磁衔铁的电磁铁，其特征为：第一槽(33)的在圆周方向上彼此位置相对的两个内侧壁段(33a，33b)之间的距离(a)大体上等于第二槽(27)的在相同方向上彼此位置相对的两个内侧壁段(27a，27b)之间的距离(b)。
3.如权利要求1或2所述的带有电磁衔铁的电磁铁，其特征为：第二槽(27)至少部分地安置于第一槽(33)在电磁衔铁(3)的滑动方向上的投影内。
4.如上述权利要求之一所述的带有电磁衔铁的电磁铁，其特征为：定位机构包括两个相对于衔铁栓(32)的轴线(37)位于直径上相反侧相对位置的第一槽(33)，以及两个为它们所配置的、同样相对于衔铁栓(32)的轴线(37)而言在直径上相反侧相对位置上的第二槽(27)。
5.如权利要求1至4之一所述的带有电磁衔铁的电磁铁，其特征为：在衔铁板(31)的预定转角位置上，电磁线圈(1)的电连接元件(5)从衔铁板(31)的背离电磁线圈(1)的一侧开始，穿过衔铁板(31)的一个留空(35)，而不与衔铁板接触。
6.如权利要求1至3之一所述的带有电磁衔铁的电磁铁，其特征为：衔铁板(31)的第一组槽(33)的数量和圆周宽度(a)与衔铁板(31)的将第一组槽彼此分隔开的极面区段(36)的数量和圆周宽度相等，并且电磁铁芯(2)具有相同数量的、圆周宽度也一样的第二组槽(27)。
7.如权利要求1至3之一所述的带有电磁衔铁的电磁铁，其特征为：第一组槽(33)与第二组槽(27)的数量和圆周宽度与所必需的回位力(F)的大小相适应。
8.电磁阀，尤其是用于燃料喷射装置的电磁阀，具有如权利要求1至7之一所述的一个电磁铁和一个电磁衔铁。
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