CN1995789B

CN1995789B - 电磁阀

Info

Publication number: CN1995789B
Application number: CN2007100018077A
Authority: CN
Inventors: 近藤二郎; 四村泰博; 毛利认
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2027-01-05
Also published as: DE102007001187B4; DE102007001187A1; KR20070074481A; KR100970810B1; JP4618133B2; US7614603B2; US20070158604A1; JP2007182938A; CN1995789A

Abstract

一种电磁阀，包括：活动芯(20)；产生吸引活动芯(20)的磁力的线圈(16)；与活动芯(20)相协作形成了磁回路且吸引活动芯(20)的定子(12)；以及设置在定子(12)的内周和活动芯(20)的外周上的杯形部件(17)。该杯形部件可往复移动地支承着活动芯(20)，且限制液压流体沿从活动芯(20)侧到外周侧方向泄漏。由软磁性材料制成的套环(23)被设置成沿活动芯(20)的轴向面对着在定子(12)侧上的一个面，且与活动芯(20)和定子(12)的吸引部件相协作形成磁回路。

Description

电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，更具体地说，涉及一种增加电磁阀吸引力的技术。

背景技术

电磁阀包括：活动芯，其可沿轴向在两侧移动；线圈，其产生磁力，以沿轴向将活动芯吸引到一侧；和定子，其和活动芯相协作来形成磁回路。该定子具有覆盖活动芯周面的筒形部件和吸引活动芯的吸引部件。

公知的电磁阀具有由非磁性材料制成的杯形部件，其设置在定子的内周上且支承着活动芯以使得能够往复移动(例如参见JP-2001-187979A)。通过设置杯形部件，可防止流体泄漏到杯形部件的外侧。

在电磁阀中，活动芯设置在杯形部件的径向内侧。在另一方面，定子的吸引部件设置在杯形部件的径向外侧，从而活动芯和定子的吸引部件没有彼此面对。因此会带来吸引力不够充分的问题。特别地，当朝向活动芯吸引部件的移动量增加且活动芯和吸引部件之间的轴向距离减少时，磁通量的变化率变小。因此，吸引力会进一步减少。

发明内容

本发明致力于上述问题，且本发明的一个目的是使电磁阀具有防止流体泄漏的杯形部件)中的吸引力增强。

为了实现上述目的，本发明的电磁阀包括：可沿轴向移动到两侧的活动芯；产生将活动芯吸引至轴向一侧的磁力的线圈；具有吸引部件的定子，当由线圈产生磁力时，所述定子与活动芯相协作形成了磁回路且吸引活动芯。该电磁阀还包括由非磁性材料制成的杯形部件，其设置在定子的内周和活动芯的外周上。该杯形部件支承着活动芯从而能够往复移动，且限制流体沿从活动芯侧泄漏到定子侧。该电磁阀还包括由软磁性材料制成的面对部件，其设置成沿活动芯的轴向面对着吸引部件侧的端面，且与活动芯和定子的吸引部件相协作而形成磁回路。

利用这种结构，除了磁通量不流经面对部件而从活动芯施加到定子吸引部件的第一磁回路之外，还形成了磁通量经面对部件从活动芯流向吸引部件的第二磁回路。因此，可获得强的吸引力。此外，因为面对部件被设置成沿活动芯的轴向面对着吸引部件侧的端面，所以即使当活动芯的轴向位置变得更加靠近吸引部件，吸引力也不会降低。

附图说明

通过以下详细说明以及参考附图，本发明的上述目的、特征和优点将变得更加清楚，其中类似的部件由相同的附图标记来表示：

图1是表示第一实施例的视图，其中本发明的电磁阀应用于内燃机的阀正时控制器的液压控制阀；

图2A是套环的放大剖视图，且图2B是从活动芯方向所看到的套环的放大视图；

图3是显示第一实施例中的磁回路的示意图；

图4是一个示意图，其中相比较不设置套环和使用实心套环的情况，显示了第一实施例的活动芯移动量和吸引力之间的关系；

图5是第二实施例的套环的立体图；

图6是第二实施例中的液压控制阀的套环的局部的剖视图；

图7A和7B是套环修正实施例的剖视图和侧视图；

图8A和8B是套环另一个修正实施例的剖视图和侧视图；且

图9是使用波形垫圈的电磁阀的剖视图。

具体实施方式

图1是表示第一实施例的视图，其中本发明的电磁阀应用于内燃机的阀正时控制器的液压控制阀。图1显示了没有电流作用于电磁驱动单元10的状态。

液压控制阀1具有施加电流时产生磁吸引力的电磁驱动单元10、活动芯20和滑阀式控制阀30。

电磁控制单元10将活动芯20驱动到轴向一侧(图1中的左侧)。电磁驱动单元10包括：作为固定单元的筒形部件的磁轭11、作为固定单元的吸引部件的定子12、树脂部件15、包封在树脂部件15中的线圈16以及杯形部件17。

磁轭11由单个的连续板件形成。定子12和杯形部件17的凸缘17a由磁轭11和套筒31夹在其中。磁轭11、定子12和活动芯20由软磁性材料制成。

磁轭11固定到树脂部件18上。磁轭11具有内筒形部件11a和外筒形部件11b。在内筒形部件11a和外筒形部件11b之间，包封着树脂部件15和线圈16。内筒形部件11a覆盖着活动芯20的外周面，且在活动芯20的径向外侧面对着活动芯20。外筒形部件11b沿线圈16的外侧延伸，且连接到定子12上。在外筒形部件11b的端部形成有卷边部11c。利用卷边部11c，磁轭11和套筒31被进行了卷边连接。

定子12具有环形板件12a和锥形突起12b，其中锥形突起12b沿与平行于活动芯20轴向的方向从环形板件12a的内边突伸向活动芯20。突起12b朝向梢端逐渐变细。锥形突起12b的梢端在轴向位置靠近树脂部件15面对定子12的端面。

线圈16的绕组的端部连接到未示部分的端子19上，且控制电流从端子19供应到线圈16。当控制电流供应到线圈16时，活动芯20被定子12所吸引。因此，活动芯20克服与滑阀40相接触的弹簧50的施动力(energizing)而移动到图面中的左侧。

活动芯20是柱形部件，其中形成有贯穿轴向的溢流通道21。溢流通道21用于使液压流体溢流。活动芯20的外周面沿杯形部件17的内周面滑动。在外周面上包覆有低摩擦系数的膜(例如氟树脂)。轴22连接着滑阀40和活动芯20。

作为定子和面对部件的一部分的套环23设置在套筒31的开口31a中。轴22沿轴向贯穿套环23。图2A和2B是套环23的放大图。

图2A是套环23的剖视图，其与图1的剖面相同。图2B是从活动芯20方向所看的套环23的正面图。

套环23由大径筒形部件23a、小径筒形部件23b和面对板件23c组成，且通过挤压等由软磁性材料(例如铁板)制成的单个板件所形成。大径筒形部件23a、小径筒形部件23b和面对板件23c具有与活动芯20的轴相重合的轴中心。

大径筒形部件23a的内径几乎与杯形部件17的底部筒形部件17b的内径相同。小径筒形部件23b的直径小于大径筒形部件23a的直径。小径筒形部件23b连接到大径筒形部件23a的轴向的其中一个端。

面对板件23c是环形板，且形成在小径筒形部件23b的另一端，以从小径筒形部件23b的内周面突伸到径向内侧。面对板件23c在图2B中右侧的端面(活动芯20侧的端面)与小径筒形部件23b的端面相齐平。利用彼此齐平的面对板件23c的端面和小径筒形部件23b的端面，构造出了面对活动芯20的端面的面对表面24。面对表面24的面积与活动芯20的端面的面积几乎相等，且几乎平行于活动芯20的端面。

构成为面对表面24一部分的端面面积(图2B的阴影线区域)为S1，面对板件23c的外周面(与小径筒形部件23b相连接的连接部分的区域)的面积是S2，且小径筒形部件23b的剖面面积为S3，则满足S1＞S2，且S1＞S3。当面对板件23c的外周面的半径为r1且面对板件23c的厚度为d1时，S2表示为2×π×r1×d1。因为小径筒形部件23b的内周面的半径为r1，当小径筒形部件23b的外周面的半径为r2，S3表示为π(r2²-r1²)。

再次参考图1，大径筒形部件23a设置在板形部件17的凸缘17a和形成在套筒31的开口31a附近的保持面31c之间，从而确定了套环23的轴向位置。在该位置，小径筒形部件23b设置在定子12的径向内侧上。也就是说，小径筒形部件23b面对着定子12的内面。

杯形部件17由例如不锈钢等非磁性材料制成。杯形部件17设置在磁轭11和定子12的内侧。换句话说，磁轭11和定子12设置在杯形部件17的外侧。杯形部件17覆盖着套筒31的开口31a，且具有凸缘17a和带底的筒形部件17b。

带底的筒形部件17b从定子12延伸到与定子12相对的磁轭11相反端。带底的筒形部件17b的底部分覆盖了面对着树脂部件18的活动芯20的底端。因此，可防止从滑阀式控制阀30朝向活动芯20泄漏的液压流体泄漏到杯形部件17的外侧(例如线圈16侧)。

杯形部件17的凸缘17a被定子12的环形板件12a和套筒31的凸缘31b夹在中间。套筒31的凸缘31b由卷边部11c(作为磁轭11的结合装置)进行卷边，从而将杯形部件17的凸缘17a流体密封地连接到套筒31的凸缘31b。

O型圈29设置在杯形部件17的凸缘17a和面朝活动芯20的套筒31的端部之间，从而防止液压流体从杯形部件17的凸缘17a和套筒31的凸缘31b之间的间隙泄漏。

滑阀式控制阀30具有套筒31和滑阀40。滑阀40穿过开口31a插入到套筒31内。滑阀40与轴22相接触，以使得可由电磁驱动单元10操作。

液压流体所流经的多个开口32、33、34、35和36形成在套筒31的预定壁面位置上。泵60通过燃料通道62将从油箱61抽吸的液压流体供应向开口34。开口32和36分别通过燃料通道63和64朝向油箱61敞开。开口33通过燃料通道66与延迟液压室65相连通，且开口35通过燃料通道68与推进液压室67相连通。

滑阀(spool)40由轴向可滑动的套筒31的内壁所支承。滑阀40由作为台肩的大径部件41、42、43、44构成，其中每个大径部件的直径与套筒31的内径大致相同，且小径部分连接着大径部分。

弹簧50的一端和滑阀40的端面相接触，且另一端连接着板51。弹簧50将滑阀40推压向图1中的右侧。板51为环形薄板，且通孔51a形成在中央处。

以下描述向具有上述结构的液压控制阀1中的线圈16供应电流的情形。在没有向线圈16供应电流的情况下，磁吸引力不会作用在活动芯20上，且利用弹簧50的推压力使滑阀40和活动芯20位于图1中所示的位置。

当如图3所示，控制电流供应至线圈16时，形成有第一磁回路70，其中磁通量从磁轭11和活动芯20流向定子12的锥形突起12b且不流经套环23。除了第一磁回路70之外，还形成第二磁回路80，其中磁通量经套环23从磁轭11和活动芯20流向定子12。通过第二磁回路80，在活动芯20的端面和套环23的面对表面24之间形成有吸引力。因此，与仅形成有第一磁回路70的情况相比，增加了吸引力。

此外，如上所述，与面对板件23c的小径筒形部件23b相连接的连接部件的面积S2小于面对部件23c的端面(其位于面对部件23c形成了面对表面24的一部分的一侧)的面积S1。因此，当高密度的磁通量进入面对板件23c的端面时，在面对板件23c与小径筒形部件23b相连接的连接部件中会发生磁饱和。

小径筒形部件23b的横截面S3也小于面对部件23c的端面(其位于面对筒形部件23形成了面对表面24的一部分的一侧)的面积S1。当高密度的磁通量进入面对板件23c的端面时，在小径筒形部件23b中也发生了磁饱和。结果使得，即使当活动部件20被吸引移动向定子12且进入面对表面24的磁通量增加时，吸引力不会过分地增加。

图4是一个示意图，其中相比较不设置套环23和使用实心套环的情况，显示了第一实施例的活动芯20移动量和吸引力之间的关系。活动部件20移动量的参考值是当没有电流在线圈16中流动时的位置。通过从本实施例的液压控制阀1中移去套环23，可实现没有套环23的结构。尽管实心套环的外形与本实施例中的套环23的形状相同，除了供轴22插入的部件之外，实心套环由软磁性材料制成。

如图4所示，具有套环的结构的吸引力大于没有套环的结构的吸引力。随着活动部件20的移动量增加，不使用套环的结构的吸引力降低。在另一方面，即使由于形成有第二磁回路80的原因而使得移动量增加，使用套环的每种结构的吸引力都不会降低。

在移动量最大的部分(即当活动部件20和套环彼此靠近时，从活动部件20向套环所供应的磁通量的变化率增加的部分)中，使用实心套环的结构的吸引力增加。因为当活动部件20与套环碰撞时碰撞力会太大，吸引力的增加不太可取。在另一方面，在该实施例中，套环23具有发生上述磁饱和的形状，从而不会发生吸引力的增加。

现在描述本发明的第二实施例。第二实施例不同于第一实施例的地方在于：使用图5所示的套环90来代替套环23。图5是套环90的立体图。图6是包括第二实施例的液压控制阀的套环90在内的一部分的横截面图。

套环90包括筒形部件91和面对板件92，其中筒形部件91的形状与第一实施例中的套环23的小径筒形部件23b的形状相同，且面对板件92的形状与第一实施例中的套环23的面对板件23c的形状相同。通过筒形部件91和面对板件92的端面(图5中的顶面)来形成面对表面93。

套环90也具有凸缘94。凸缘94在和面对板件92相反的端部处连接到筒形部件91上，且从筒形部件91突伸到径向外侧。

对应于推压部件的弹性部件100和套环90一体形成。多个(在该示意图中为三个)弹性部件100沿周向以相等的间隔进行设置。施动部件100具有基板101、腿102和接触部件103。

基板101具有带状，且与凸缘94相接触。基板101的纵向端部连接到凸缘94的外周上。腿102连接到基板101的纵向一端。随着从连接部件到另一端的距离增加，沿轴向距基板101和凸缘94的距离(图5的竖直方向上的距离)增加。接触部件103连接到腿102的另一端，且相对于腿102具有预定角度。

具有上述结构的套环90和推压部件100通过挤压由单板件(其由软磁性材料制成)所制成。通过弯曲凸缘94来形成推压部件100的基板101，且腿102和接触部件103也通过弯曲来形成。

如图6所示，在套环90装配在液压控制阀中的状态下，推压部件100的接触部件103和套筒31的保持面31c相接触。利用推压部件100的推压力，套环90的凸缘94和杯形部件17的凸缘17a相接触。杯形部件17是相对于定子12的位置未改变的位置固定部件。通过与杯形部件17接触，可确定套环90的轴向位置。在该状态下，推压部件100的腿102会发生弹性-塑性变形。

在第二实施例中，通过由推压部件100进行施动，套环90的凸缘94与杯形部件17的凸缘17a相接触，进而确定了套环90的轴向位置。因此，可减少在各个产品之间的套环90和活动芯20之间距离的误差，从而也可减少个产品的吸引力之间的误差。

因为套环90和推压部件100一体形成，可减少形成步骤的数量，且可减少装配步骤的数量。从而，可防止遗忘施动部件的装配。

因为推压部件100和套环90一体形成，推压部件100仅在接触部件13侧相摩擦地滑动。从而，与使用图9中波形垫圈110作为推压部件的情况(以下将进行描述)相比，可减少由于摩擦滑动仅仅发生在轴向一侧的原因而失常的情况。

尽管本发明的实施例已经如上所述地进行了说明，但是本发明并不限于此。以下的修正也包括在本发明的技术范围内，且本发明可以在不偏离主旨的情况下进行各种变化。

例如，如图7A和7B所示，在套环23的面对板件23c中形成了贯穿轴向(厚度方向)的多个通孔25。通过在面对板件23c中形成通孔25，与不形成通孔25中的情况相比，面对板件23c更容易磁饱和。当在活动芯20由磁力作用吸引向定子12时朝向面对板件23c传递的磁通量增加的情况下，如果面对板件23c磁饱和，就可防止吸引力过分增加。

例如，如图8A和8B所示，在套环23的小径筒形部件23b中形成贯穿径向(厚度方向)的多个通孔26。通过这种结构，与不形成有通孔26的情况相比，小径筒形部件23b更容易磁饱和。当在活动芯20由磁力作用吸引向定子12时朝向小径筒形部件23b传递的磁通量增加的情况下，如果小径筒形部件23b磁饱和，则可防止吸引力过分增加。通孔25和26可同时形成在小径筒形部件23b和面对板件23c中。

尽管一体地结合有套环90的推压部件100如同第二实施例中的推压部件一样进行设置，但是如图9所示，波形垫圈110可用作推压部件。

尽管推压部件100一体地形成有由前述第二实施例中单个板制成的套环90，也有可能通过焊接、结合等方式来制造套环90和使得预定推压部件和套环90形成为一体。

Claims

1.一种电磁阀，包括：

可沿轴向移动的活动芯(20)；

用于产生将活动芯(20)吸引至轴向一侧的磁力的线圈(16)；

具有吸引部件的定子(11，12)，其与活动芯相协作形成第一磁回路(70)，且当由线圈(16)产生磁力时吸引活动芯(20)；

杯形部件(17)，其由非磁性材料制成，且设置在定子(11，12)的内周和活动芯(20)的外周上，该杯形部件(17)以往复移动的方式来支承着活动芯(20)且限制流体沿从活动芯(20)到定子(11，12)的方向泄漏，以及

由软磁性材料制成的面对部件(23)，所述面对部件(23)与定子(11，12)间隔开，并且所述面对部件(23)的一端形成在杯形部件(17)中，同时所述面对部件被设置成面对着面朝吸引部件的活动芯(20)端面，且与活动芯(20)和定子(11，12)的吸引部件相协作而形成第二磁回路(80)，其中所述第二磁回路(80)经过活动芯(20)、面对部件(23)、杯形部件(17)以及定子(11，12)而产生。

2.如权利要求1所述的电磁阀，其中：

所述面对部件(23)具有面对着活动芯(20)的面对表面(24)；同时，在从所述面对表面(24)进入的磁通量通道上的、垂直于磁通量的一个截面的面积(S2或S3)，是小于所述面对表面(24)的总面积(S1+S3)。

3.如权利要求2所述的电磁阀，其中：

所述面对部件(23)具有筒形部件(23b)和面对板件(23c)，其中筒形部件(23b)的一端面用作面对表面(24)的一部分，且面对板件(23c)沿径向从筒形部件的面对表面侧的一端突伸至内侧；

所述面对板件(23c)的一端面与所述筒形部件(23b)的端面相组合而形成所述面对表面(24)，且

筒形部件(23b)和面对表面(24)相连接的连接部分面积(S2)，是小于所述面对板件(23c)的所述一端面的面积(S1)，其中筒形部件(23b)的面对表面(24)的一部分是形成在所述面对板件(23c)的所述一端面上。

4.如权利要求2所述的电磁阀，其中：

所述筒形部件(23b)的径向区段的面积(S3)小于所述面对表面(24)的总面积(S1+S3)。

5.如权利要求1所述的电磁阀，其中：

沿厚度方向贯穿的通孔(25)形成于面对板件(23c)中。

6.如权利要求1所述的电磁阀，其中：

通孔(26)形成于筒形部件(23b)中。

7.如权利要求1所述的电磁阀，其中，所述面对部件(90)具有：

与一个位置固定部件相接触的凸缘(94)，其中所述位置固定部件的位置相对于定子不发生改变；以及

朝向位置固定部件来推压凸缘(94)的推压部件(100)。

8.如权利要求7所述的电磁阀，其中：所述推压部件(100)与面对部件(90)一体形成。

9.如权利要求8所述的电磁阀，其中：所述推压部件(100)和面对部件(90)都由相同的软磁性材料制成。

10.如权利要求9所述的电磁阀，其中：所述推压部件(100，110)可弹塑性变形，以使得面对部件(90)被推压向位置固定部件。