CN203179648U - 双稳态电磁促动装置和凸轮轴促动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双稳态电磁促动装置及包含该装置的凸轮轴移动装置。该双稳态电磁促动装置（1），具有促动元件（3），所述促动元件（3）形成接合区域且在第一和第二转换位置之间移动，与所述促动元件（3）相关联的阻尼构件（11，12）设置用于当到达第一和/或第二转换位置时减缓冲击，所述阻尼构件以如下方式形成和设置，它们仅在促动元件(3)从第一转换位置到第二转换位置和/或从第二转换位置到第一转换位置的移动距离的末端部分具有阻尼效应。本实用新型提供的促动装置及移动装置减少了促动元件组件的机械应力。

Description

双稳态电磁促动装置和凸轮轴促动装置

技术领域

本实用新型涉及一种双稳态电磁促动装置和用于移动机动车中的凸轮轴的、具有电磁促动装置的凸轮轴促动装置。 

背景技术

这种通用的促动装置已知并例如在DE10240774B4或DE202006011905U1中已经被描述。对比传统的促动装置，上述电磁促动装置不具有复位弹簧，所以具有促动元件的促动元件侧永磁构件不需要克服这种复位弹簧的力进行加速。显著改进的转换时间和改进的转换动力学来自于此。盘状永磁构件用来通过与芯子区域的相互作用，在（缩回）静止状态下将促动元件牢固地保持在壳体内。当线圈装置被激发产生电磁反磁场时，促动元件侧永磁构件也具有排斥作用，并因此导致促动元件被驱出关联的壳体，因为产生反作用力的电磁反磁场对永磁构件具有排斥作用，于是产生促动元件的前行。已知的双稳态电磁促动装置已经被证明是有效的，但是在设计上产生了问题。例如，带有相关联的永磁构件的促动元件被极大地加速，而且相应于每一停止急剧制动而产生冲击。由于永磁构件通常比较脆，所以在甚至更快的转换速度时机械稳定性是有危险的。与永磁构件相关联的极盘通过焊缝固定于促动元件，该焊缝也承受高应力。 

实用新型内容

以上述的现有技术为出发点，本实用新型是基于这样的目的：减小双稳态促动器内的包括永磁构件的促动元件组件的机械应力，而无需采用如安装在比例磁促动装置内的复位弹簧，因为所述的复位弹簧对转换时间和转换动力学具有负面影响。这反而仅能用较大的设计来弥补，由于安装空间问题，这在机动车内必须予以避免。而且，该目的在于详细说明应用于机动车发动机领域的具有相应改进的双稳态电磁促动装置的凸轮轴移动装置。 

该目的通过根据本实用新型的双稳态电磁促动装置和凸轮轴促动装置 来实现。本实用新型有利的改进在下文中详细说明。在权利要求、说明书和/或附图中公开的至少两个特征的所有组合落入本实用新型的范围内。 

本实用新型是基于提供阻尼构件代替在整个行程起作用的复位弹簧的原理，阻尼构件以这样一种方式形成和设置，使得它们仅在促动元件行程的末端处具有阻尼效应。换句话说，在根据本实用新型的双稳态电磁促动装置中，其优选不具有复位弹簧，阻尼构件被设置用于当到达第一和/或第二转换位置时减缓冲击，该构件在整个位移距离上不具有阻尼效应，而仅在位移运动的末端部分具有阻尼效应，其得以实现例如在于：阻尼元件具有比位移行程短的轴向长度，以致阻尼构件在行经一定的位移距离之后被压缩且施加它们的阻尼力。这有利地意味着：包括永磁构件、极盘和促动元件的电枢组件的冲击能量不在整个位移距离上减小，而是仅在末端部分减小，结果是对转换时间和转换动力学的负面影响被最小化。尤其是，促动装置不必要具有较大尺寸，且具有负面影响的复位弹簧能被省略。尤其有利的是提供阻尼构件，其减缓在第二转换位置上的冲击，也就是，当优选的在端部形成接合区域的促动元件伸出，特别是在轴向可移动的凸轮轴的凸轮装置的凹槽中的冲击。附加或者可替换的，阻尼构件可设置成其在到达第一转换位置时，也就是当促动元件沿着芯子区域的方向被移动时，减缓冲击。特别有利的是，双稳态电磁促动装置被设计用于相对短的位移路径，优选小于10mm，特别小于5mm，其中阻尼构件相应地仅在所述位移距离的一部分，其特别是相当短的一部分，具有效应。 

电枢组件可在优选地由固定芯子区域形成的第一止动面和例如由促动元件导管的端面和/或由壳体部分形成的第二止动面之间移动。（第一或者第二）止动面主要是指当电枢组件到达第一或第二转换位置时，电枢组件（直接或者间接地）被其支撑的支撑面。如果阻尼构件设置用于在相应的转换位置上减缓冲击，电枢组件通过所述阻尼构件被支撑在刚性的、不可压缩的止动面上，阻尼构件可以布置在止动面（支撑面）上和/或布置在电枢组件的对应的相对面上。如果阻尼构件不被设置用于在第一或者第二转换位置减缓冲击，电枢组件被直接（但是以无阻尼方式）支撑在止动面上。 

第一和／或第二止动面优选地以避免相对大的自然振动的方式定位和形成。 

阻尼构件优选地以压入配合或者适形配合的方式，再或以材料粘合的方 式例如通过焊接，固定到保持面，保持面例如由极盘形成。 

特别有利地是，阻尼构件以这样一种方式形成和布置，使得它们仅在位移运动的末端部分、沿着第一和／或第二转换位置的方向被加载力，特别是被压缩。为了此目的，阻尼构件优选相应的短，且在电枢组件上的布置结构中或者在具有固定部件的电枢组件上的布置结构中仅在靠近位移运动的末尾与被移动的组件（电枢组件）接触。在未加载力的位移运动期间，优选地在大部分位移运动范围，即大于50％的位移距离，阻尼构件优选地呈现为松弛。 

特别有利地是，以这样一种方式设计在其中阻尼构件能被加载力，特别是被压缩的、位移距离的末端部分的轴向长度,使得所述末端部分相应于整个位移行程的量小于50%,优选地小于40%,甚至更加优选地小于30%。对于双稳态电磁促动装置在凸轮轴移动装置中的具体用途，有利的是，所述位移行程的所述末端部分的轴向长度小于3mm，优选小于2mm，更加优选地大约1mm或更小。 

对于阻尼构件的实际布置，有不同的可能性。特别有利的是，阻尼构件以可与促动元件一起，即与电枢组件一起，移动的方式设置。以这种方式，阻尼构件能以支撑的方式设置，例如设置在面对第二止动面的极盘上和/或设置在沿着第一止动面方向取向的极盘上。附加地或者可替换地，可以提供布置在至少一个止动面上的阻尼构件，其不与电枢组件一起运动，而是与电枢组件接触和/或阻尼构件仅在行程运动的末端部分可选择地与电枢组件一起运动。如果阻尼构件设置在电枢组件上，有利的是，阻尼构件被轴向支撑在与永磁构件相关联的其中一个极盘上。附加地或可替换地，阻尼构件可以以支撑的方式设置在促动元件的径向突出部上和/或设置在促动元件的端面上。 

特别有利的是，阻尼构件以环形方式围绕促动元件布置，也就是，阻尼构件被驱动元件贯穿。已经发现特别有利的是，阻尼构件的在位移方向延伸的轴向长度小于垂直于位移方向取向的径向长度；换句话说，优选的环形阻尼构件的（外部）直径比其轴向长度大得多。 

关于阻尼构件的实际构成，有不同的可能性。例如，可以构思由金属和/或塑料形成弹簧元件。这些弹簧元件是弹性的，优选地仅因为它们的弹簧几何结构，且由非弹性可压缩材料构成。也可以构思使用由弹性可变形材料 构成的阻尼元件，例如由橡胶和/或特别是泡沫弹性体材料构成的阻尼元件。也特别有利的是，组合使用不同的阻尼元件以便影响阻尼性能。例如，由刚性材料构成的弹簧元件可与弹性体材质阻尼元件结合，结果是促动元件的运动的延迟可以发生在两个阶段中。弹簧元件优选地起初延迟到大于0的（残余）速度，剩余运动能量接着被弹性体材料元件吸收。在不同阻尼元件的组合的情况下，有利的是使用阻尼元件，在压缩时其弹簧力最初增加，特别地持续的增加，且从某个点失效（棘轮），同时另一个阻尼元件的力分布在整个位移路径上增加，例如持续地增加。在任何情况下，特别优选地是，多个阻尼构件的至少两个在它们的弹簧性能（特征性能）方面不同。 

关于阻尼构件的阻尼元件的实际设计，有不同的可能性。例如，可以且有利的是提供所谓的地形弹簧，特别是环形弹簧，尤其是波形弹簧，其能产生在很短距离内减缓冲击的反作用力。也可以提供呈板簧形式的阻尼元件，其能在极小的距离内产生并吸收大的力。至少一个阻尼元件，特别是板簧，优选以这样一种方式设计，使得其在力作用开始的时候尽可能多地吸收动能，且在某个点之后失效，然后几乎不引发任何反作用力。这种设计具有的优点是，在第一和/或第二转换位置弹簧力小，并因此由永磁构件产生的保持力最大化。相反地，以这种方式设计的阻尼元件具有的优点是，从某个行程它具有加速（辅助）作用，并因此对转换动力学具有积极影响。为了对磁场具有尽可能小的影响，例如可以使用包括铍和/或至少一种铍合金或由铍和/或至少一种铍合金构成的阻尼元件。 

也可以使用膜片弹簧作为至少一个阻尼元件。板簧或膜片弹簧的使用使得可以并优选地保持弹簧的特性，其在行程区域内最初渐进的运作且在行程的最后部分递减地运作。 

设置弹性体材料的元件意味着系统能被做得“更软”，尤其是与其他的、优选地为金属弹簧元件相结合。延迟路径可以以这样一种方式选择/设计，使得加速度精确地恰当取值，使得诸如焊缝等连接部位在整个服务寿命期间安全地承受应力。 

本实用新型的进一步的优点、特征和详情能在下面的优选的示例性实施例和基于附图得知。 

附图说明

图1示出了双稳态电磁促动装置的第一个示例性实施例，其作为具有支撑在电枢组件的极盘上的阻尼构件的凸轮轴移动装置（未详细示出）的一部分， 

图2示出了双稳态促动装置的一个可替换示例性实施例，阻尼构件在该例中设置成仅在第二止动面的方向上取向， 

图3示出了电枢组件（活塞形状的促动元件）、永磁构件、具有形成在极盘上且形成为波形弹簧的阻尼构件的极盘的透视图， 

图4示出了形成为板簧的阻尼元件， 

图5示出了形成为膜片弹簧的阻尼元件的示例性实施例， 

图6示出了可替换的膜片弹簧元件，以及 

图7示出了膜片弹簧元件和板簧元件的组合示例。 

在图中，相同的元件和具有相同功能的元件使用相同的附图标记。 

具体实施方式

图1示出了双稳态电磁促动装置1，其以促动方式与促动对象（未示出），特别是凸轮轴行程转换系统，相互作用。促动装置1包括中空圆柱形、导磁性的套管元件2，在套管元件2内部设置有细长的、活塞形的促动元件3。促动元件3惯穿设置在第一和第二导磁性极盘5,6之间的盘形的永磁构件4。极盘5,6被焊接到活塞形的促动元件3。在实际的示例性实施例中，极盘5,6与永磁构件4相比，具有较大的径向尺寸但是较小的厚度尺寸。促动元件3能在固定芯子区域7和套管形的支承元件9之间运动，其中固定芯子区域7形成第一止动面8，套管形支承元件9形成第二止动面10并起轭的作用。两个止动面8,10限定用于由促动元件3、永磁构件4和极盘5,6形成的电枢组件的端部止动部。所述电枢组件的促动元件3在伸出壳体之外的端部的端部处具有接合区域，用于接合在可在凸轮轴上移动的凸轮中的环形槽内。 

芯子区域7是线圈装置13（未示出）的一部分，线圈装置设置在附图的左半部分的套管元件2的内部，当供应电流时，通过产生磁场，使促动元件3从示出的第一转换位置离开芯子区域7移动进入由第二止动面10限定的第二转换位置。 

在图1中，在示例性实施例中示出的，可以看到电枢组件以及从而促动元件3配置有第一和第二阻尼构件11,12，第一阻尼构件11轴向支撑在第一 极盘上且沿着芯子区域7的方向延伸，而第二阻尼构件12轴向地支撑在第二极盘6上且沿着行程转换系统（未示出）的方向延伸。第一阻尼构件11用来直接与第一止动面8相互作用，以便减缓电枢组件在第一止动面8上或在第一转换位置8上的冲击。类似于第一阻尼构件11、能与促动元件3一起移动的第二阻尼构件用来止动或与第二止动面10相互作用，且在第二转换位置具有减缓冲击的功能。可替换地，也可提供仅只第一或者仅第二阻尼构件11,12。如已经提及的，阻尼构件11,12能与促动元件3一起移动，且因此在示出的示例性实施例中是电枢组件的一部分。附加地或可替换地，阻尼构件11,12可设置在第一和/或第二止动面8,9上。重要的是，阻尼构件11,12在它们的轴向尺寸上设置成使得它们仅在移动运动，即移动行程，的末尾具有阻尼效应，目的是确保良好的转换动力学。在整个移动距离上具有弹簧效应的复位弹簧已经被有意地省略了。 

图2示出了一个可替换的促动装置1。可以看出促动元件3具有设置在其上的永磁构件4，永磁构件4配置有第一和第二极盘5,6，在示出的示例性实施例中，极盘5,6具有不同的尺寸。用于在第二转换位置减缓冲击的仅只两个阻尼构件12可以被看见。如图1的示例性实施例中那样，这些元件被促动元件3轴向贯穿，且在端部支撑在第二极盘6上。第一阻尼构件11在示出的示例性实施例中已经被省略。在示出的示例性实施例中，通过芯子区域7形成的第一止动面8直接与第一极盘5相互作用。可替换地，芯子区域7可以以这样一种方式设计，使得电枢组件直接通过促动元件3被支撑在第一止动面8上。如图1的示例性实施例中那样，极盘5,6通过焊接被固定于穿透它们的促动元件3。 

对比图1，可以看到线圈装置13，包括设置在线圈架15上的绕组14。附加地和可替换地，除了第二阻尼构件12，也可在图2的示例性实施例中设置第一阻尼构件11，其可固定设置在第一止动面8上，或优选地可与促动元件3一起移动，尤其是通过将第一阻尼构件11固定到第一极盘5。 

图3示出了电枢组件本身，包括活塞形状的促动元件3，极盘5,6互相间隔一定距离固定在活塞形状的促动元件3上，极盘5,6将永磁构件4封围在其间。可以看到第二阻尼构件12，其轴向支撑在第二极盘6上且优选地例如通过焊点固定在第二极盘6上。在示出的示例性实施例中，阻尼构件11,12由金属波形弹簧构成，其轴向长度比位移距离小得多，从而能与促动元件3 一起移动的阻尼构件11,12与第二止动面10接触，并因此仅在行程运动的末尾具有阻尼效应。 

图4示出了可替换的阻尼元件16，其自身或与其他阻尼元件16结合可以形成第一和/或第二阻尼构件11,12。可以看到，阻尼元件16成形为金属板簧，其形成为穿孔/弯曲部分，且优选地具有非线性的弹簧特性。板簧具有用于促动元件3的中心开口17，且呈一件式结构但被分成多个扇段形弹簧部分，通过从开口17向着周边延伸的径向切口彼此分离。 

图5示出了可替换的阻尼元件16，其自身或者与其他阻尼元件，优选地为不同的阻尼元件16，结合可以形成阻尼构件11,12。根据图5的阻尼元件16被形成为所谓的膜片弹簧，其优选地具有这样的弹簧特性，其在行程区域最初呈现为至少接近线性的，然后仅在行程的最后部分呈现为渐进的。膜片弹簧16具有多个同轴设置的部分圆形式的切口，其围绕用于接纳促动元件3的中心开口17布置。 

图6示出了膜片弹簧的一个替代实施例，具有径向靠内的中心部分和外环部分，中心部分和环部分通过在径向方向和圆周方向延伸的弹簧臂互相连接。 

图7示出了阻尼构件11,12，其由两个不同的阻尼元件16形成，在实际的示例性实施例中，由板簧（图面中下面一个）和优选地固定于该板簧的轴向邻接的膜片弹簧形成。 

附图标记列表 

1 促动装置 

2 套管元件（壳体） 

3 促动元件 

4 永磁构件 

5 第一极盘 

6 第二极盘 

7 芯子区域 

8 第一止动面 

9 支承元件 

10 第二止动面 

11 第一阻尼构件 

12 第二阻尼构件 

13 线圈装置 

14 绕组 

15 线圈架 

16 阻尼元件 

17 （中心）开口 

Claims (27)

1.一种双稳态电磁促动装置（1），具有促动元件（3），所述促动元件（3）形成接合区域且可在第一和第二转换位置之间移动，以及线圈装置（13），所述线圈装置（13）相对于促动元件（3）以固定的方式设置，并被形成为在所述促动元件（3）上施加力，其中所述促动元件（3）设置有盘形永磁构件（4），所述盘形永磁构件（4）容放在导磁性极盘（5，6）之间，所述导磁性极盘（5，6）设置在永磁构件（4）的两侧且固定于所述促动元件（3），其中所述永磁构件（4）形成用来与固定的芯子区域（7）相互作用，且所述线圈装置（13）形成用来产生反作用力，所述反作用力反作用于所述永磁构件（4）的保持力，且向所述永磁构件（4）加载力使之与所述促动元件（3）一起离开第一止动面（8）而移向第二止动面（10），而所述第二止动面（10）限定第二转换位置，其特征是： 

与所述促动元件（3）相关联的阻尼构件（11，12）设置用于当到达第一和/或第二转换位置时减缓冲击，所述阻尼构件以这样一种方式形成和设置，使得它们仅在促动元件(3)从第一转换位置到第二转换位置和/或从第二转换位置到第一转换位置的移动距离的末端部分具有阻尼效应。 

2.根据权利要求1所述的促动装置（1），其特征是，所述促动装置（1）用于机动车中的凸轮轴的移动。 

3.根据权利要求1所述的促动装置（1），其特征是，所述促动元件（3）是活塞。 

4.根据权利要求1所述的促动装置（1），其特征是，所述导磁性极盘（5，6）通过焊接固定于所述促动元件（3）。 

5.根据权利要求1所述的促动装置（1），其特征是，所述第一止动面（8）由芯子区域（7）形成。 

6.根据权利要求1所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件(11,12)以这样一种方式形成和设置，使得它们仅在位移运动的末端部分可被加载力。 

7.根据权利要求6所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件(11,12)以这样一种方式形成和设置，使得它们仅在位移运动的末端部分可被弹性变形。 

8.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）可被加载力的位移距离的末端部分的轴向长度小于位移距离的轴向长度的50%和/或末端部分的轴向长度小于3mm。 

9.根据权利要求8所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）可被加载力的位移距离的末端部分的轴向长度小于位移距离的轴向长度的40%。 

10.根据权利要求9所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）可被加载力的位移距离的末端部分的轴向长度小于位移距离的轴向长度的30%。 

11.根据权利要求8所述的促动装置（1），其特征是，末端部分的轴向长度小于2mm。 

12.根据权利要求11所述的促动装置（1），其特征是，末端部分的轴向长度小于1mm。 

13.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件布置成使得它们能与所述促动元件（3）一起移动。 

14.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）布置在第一止动面（8）上和/或第二止动面（10）上。 

15.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，在所述促动元件（3）的整个位移运动期间，所述阻尼构件（11，12）布置成使得它们轴向支撑在沿着所述第二止动面（10）的方向取向的极盘（5，6）上和/或轴向支撑在沿着所述第一止动面（8）的方向取向的极盘（5，6）上和/或支撑在所述促动元件（3）上。 

16.根据权利要求15所述的促动装置（1），其特征是，在所述促动元件（3）的整个位移运动期间，所述阻尼构件（11，12）布置成使得它们轴向支撑在所述促动元件（3）的端面上。 

17.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）被所述促动元件（3）轴向穿过。 

18.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）的、在移动方向延伸的轴向长度小于所述阻尼构件（11，12）的、垂直于移动方向取向的径向长度。 

19.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述 阻尼构件（11，12）包括形成为弹簧的阻尼元件（16）。 

20.根据权利要求19所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）包括形成为穿孔和弯曲部件的阻尼元件（16）。 

21.根据权利要求19所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼元件（16）由金属制成。 

22.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）包括板簧和/或波形弹簧和/或膜片弹簧和/或棘轮弹簧。 

23.根据权利要求1-7其中之一的所述促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）包括由弹性体材料构成的阻尼元件（16）。 

24.根据权利要求23所述的促动装置（1），其特征是，所述弹性体材料是泡沫弹性体材料。 

25.根据权利要求1-7其中之一所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）包括至少两个相同阻尼元件（16）和/或至少两个不同的阻尼元件（16）的组合。 

26.根据权利要求25所述的促动装置（1），其特征是，所述阻尼构件（11，12）是金属弹簧元件和弹性体元件。 

27.一种凸轮轴移动装置，用于操作具有至少一个凸轮轴的圆周槽的凸轮装置，具有根据前述权利要求之一所述的双稳态电磁促动装置（1），其中所述促动装置（1）的促动元件（3）当在第二转换位置时与其在所述槽中的接合区域接合，且能通过所述凸轮轴的旋转运动从第二转换位置移动进入第一转换位置。 

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