CN203826152U - 电磁促动设备和内燃机机组调节设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁促动设备，其具有围绕静止的磁轭单元的第一磁轭部段并且可通电激活的线圈单元、相对磁轭单元可移动地导引的衔铁单元和配属于磁轭单元的永磁体装置，作为对通电的反应衔铁单元能移动以与设置在衔铁单元从动侧的调节配合件共同作用，永磁体装置设计为处于磁轭单元的磁通回路中，使得在线圈单元的未通电状态下永磁体的磁通回路通过磁轭单元和无永磁体的衔铁单元的部段闭合，作为对通电的反应永磁体磁通被排斥出该部段，衔铁单元通过作用在衔铁单元上的弹簧器件的弹簧力沿与磁轭单元上的衔铁单元永磁体吸持力相反的运动方向预紧，长条形推杆状的衔铁单元设计用于与作为调节配合件的内燃机机组尤其是凸轮轴调节单元共同作用。

Description

电磁促动设备和内燃机机组调节设备

技术领域

本实用新型涉及一种电磁促动设备以及这种设备作为用于内燃机机组的调节设备的应用。 

背景技术

由现有技术长期已知电磁调节设备作为尤其用于凸轮轴调节单元或者内燃机的类似机组的促动器。例如本申请人的德国专利文献102 40 774显示了这种技术，其中具有永磁体装置的衔铁单元在端侧设计具有用于和调节配合件(如凸轮轴调节装置的调节槽)共同作用的推杆或者推杆部段并且作为对(静止的)线圈单元通电的反应，能够相对于静止的磁轭或者铁芯单元运动。具体地，作为对通电的反应，在这种设备中产生排斥的电磁场，所述电磁场使衔铁单元脱离磁轭单元上的初始位置并且朝向与调节配合件啮合的位置推动。 

这种已知的设备不只电磁性地在其动力性能(力和速度增长)方面得到优化，而且所述设备也尤其适用于大批量制作。 

然而，这种方式由于结构的原因也具有缺点，所述缺点尤其限制这种技术在不同使用条件下的灵活适配性：因此这种已知的技术首先要求将永磁体装置(通常形式为永磁体盘等)设置在衔铁上并且因此是可移动的，保护该衔铁单元以防击打、碰撞等，以保护通常较脆的永磁体材料并且因此确保尽可能长的使用寿命。现有技术DE 102 40 774通过以下方式解决该问题，即，衔铁侧的永磁体盘在两个平面侧由(磁导通的)金属盘限定并且附加地在外周表面侧包络，因此即使是衔铁单元上较大的正向和负向加速度也不会使永磁体组件受损。同时通过这种方式确定了几何边界，其例如沿径向或者轴向定义出这种可实现性的典型最大尺寸。 

与已知技术相关地还有一个原则上的缺点，即为了提高力必须相应地增大衔铁侧的永磁体装置本身，从而使待(通过衔铁)移动的质量相应地增大(作为对前述用于永磁体材料的机械保护措施的补充)。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提高使用永磁体装置的电磁促动设备的在可配置和适配性上的灵活度，尤其提供提高衔铁力的可能性，而不用相应地增大需要由衔铁移动的质量(通过相应增大的衔铁侧永磁体装置)。在此，这种设备应尤其适用于与内燃机的调节机组共同作用，在扩展设计中尤其进行凸轮轴的调节。 

该技术问题按本实用新型通过一种电磁促动设备以及内燃机机组调节设备解决，其应等同于在内燃机环境中应用按照本实用新型的电磁促动设备，所述电磁促动设备具有围绕静止的磁轭单元的第一磁轭部段并且可通过通电激活的线圈单元、相对于磁轭单元可移动地导引的衔铁单元和配属于磁轭单元的永磁体装置，作为对通电的反应，所述衔铁单元能够移动以便与可设置在衔铁单元从动侧的调节配合件共同作用，所述永磁体装置这样设计并且处于磁轭单元的磁通回路中，使得在线圈单元的未通电状态下，永磁体的磁通回路通过磁轭单元和无永磁体的衔铁单元的部段闭合，并且作为对通电的反应，永磁体磁通被排斥出所述部段，其中，衔铁单元通过作用在衔铁单元上的弹簧器件的弹簧力沿与衔铁单元在磁轭单元上的永磁体吸持力相反的运动方向被预紧，并且设计为长条形的推杆状的衔铁单元设计用于与作为调节配合件的内燃机机组，尤其是凸轮轴调节单元共同作用。按照本实用新型的内燃机机组调节设备尤其是凸轮轴调节设备具有啮合在配属于凸轮轴的调节配合件尤其是调节槽中的推杆单元，所述推杆单元是按照本实用新型的电磁促动设备的衔铁单元或者与这种衔铁单元共同作用，其中，所述衔铁单元由按照本实用新型的电磁促动设备驱动。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述永磁体装置集成在实现了磁轭单元的、至少区段性地呈空心圆柱体形的壳体的外周表面侧和/或端侧，所述壳体的中轴线沿轴向或者平行于衔铁单元的纵轴线延伸，或者集成在实现了磁轭单元的U形磁轭中，所述U形磁轭优选设计为，使得所述第一磁轭部段平行于所述衔铁单元的纵轴线延伸。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述永磁体装置设计为由永磁体材料构成的圆柱体形或者圆柱部段并且磁导通地集成在壳体的圆柱形壁内，和/或所述永磁体装置(设计为由永磁体材料构成的盘或者盘部段并且磁导通地 集成在壳体的端面内。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述永磁体装置设计为由永磁体材料构成的棒形体和/或条形体。 

按照本实用新型的一种实施形式，与所述永磁体装置相邻地并形成空气缝隙地设有磁导通器件。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述第一磁轭部段沿轴向或者垂直于衔铁单元定向，以形成位于中间的空气缝隙。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述线圈单元配属有用于对通电进行调节尤其是反转极性的器件，所述器件设计为，使得在第一通电极性中，永磁体磁通被排斥出衔铁单元的部段，并且在相反的第二通电极性中，永磁体磁通的磁通方向与由通电的线圈单元产生的电磁通相同定向地延伸。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述用于对通电进行调节的器件设计为，使得在第二通电极性中，作用在所述衔铁单元上的永磁体的和电磁的吸引力的和超过衔铁单元在与磁轭单元脱离的位置上的弹簧力。 

按照本实用新型的一种实施形式，所述线圈单元是多个设置在磁轭单元的部段上的相互错接的单独线圈。 

以按照本实用新型有利的方式，本实用新型首先将永磁体装置移动到定子中，也就是磁导通的静止磁轭单元中，所述磁轭单元在其第一磁轭部段处具有本身静止的适于通电的线圈单元并且与可相对磁轭单元运动的衔铁单元共同作用以驱动衔铁单元。 

按照本实用新型，电磁促动设备有利地设计为，使得永磁体装置处于静止的磁轭单元中，也就是构成形成于磁轭单元中的(永)磁性的磁通回路的一部分。按照本实用新型，由此设计的磁轭单元使得在线圈单元的未通电状态下，衔铁单元的部段(更具体地说：设计为推杆状的衔铁单元的磁轭侧端部，其本身不具有永磁体装置)成为永磁体的磁通回路的一部分，相应地，静止的永磁体装置的永磁体磁通也流过推杆单元(衔铁单元)的这个部段并且使得在未通电状态下施加将衔铁保持在磁轭单元上的吸附力。 

按照本实用新型同样有利的是，线圈单元的通电使得永磁体磁通被通电形成的电磁磁通排斥出衔铁单元，衔铁单元上的永磁体吸附力相应地下降。作为对此的反应可以按照本实用新型规定，适当作用在衔铁单元上的弹簧器件将衔铁单元移出初始位置并且使衔铁单元与磁轭单元脱离，因为对应的弹 簧力与永磁体吸附力反向并且弹簧力随着永磁体磁通被排斥出衔铁部段而超过吸附力。 

结果是通过作用的弹簧力使衔铁单元进入所期望的端部位置或者与调节配合件的啮合位置，从而能够可靠地、以较少的构件耗费并且在较短的接通时间内在内燃机机组上执行期望的调节功能。 

在此，按照本实用新型相对引用的现有技术还有利的是，将永磁体装置设计为静止的永磁体装置，有利地安装或者集成在促动器壳体的一个或多个部段中，能够适当地根据各种用途设计尺寸，而这不会对衔铁侧的待移动质量产生影响：因此在本实用新型中尤其可以影响衔铁力，而不会相应地影响衔铁侧的永磁体(其例如在提高时会增大附加待加速的质量)。在这种情况下，只需要相应地设计静止的永磁体的尺寸，在此例如是增大。 

按照本实用新型有利地并且扩展设计地，按照本实用新型地集成到至少区段性地呈空心圆柱体的壳体内提供了用或以永磁性材料构成适当的壳体组成部分的可能性，例如按照扩展设计规定的壳体表面部段和/或端面部段(其例如可以是环形或者环段形)，从而又可以实现安装和批量生产的优点。 

最后产生了可灵活确定尺寸和配置的用于与内燃机机组共同作用的促动设备，其尤其允许能够提高磁力地设计尺寸，而这不会对衔铁质量产生不利影响(增大)。因此可以预料到，本来已经广泛传播和使用的作为技术初始状态采用的电磁调节设备的技术可以在附加的领域应用。 

在按照本实用新型的有利扩展设计中，与所述永磁体装置相邻地设有磁导通器件，其设计为，使得例如在线圈单元通电期间被排斥的永磁体磁通可以流过所述磁导通器件(具有相应的提高磁通阻力的空气缝隙)并且由此附加地优化磁通性能。 

本实用新型的另一种优选实施形式规定，所述第一磁轭部段(在形成位于中间的空气缝隙的情况下)沿轴向朝长条形的衔铁单元定向，从而在这些部段之间产生接缝。因此在这种实施形式中，围绕第一磁轭部段的线圈单元同样与长条形的推杆单元共轴。通过本实用新型的这种变型方案，能够以特别优雅的方式效仿已知技术的形式，从而可以直接替代按照现有技术的现有电磁控制元件。 

在本实用新型的范围内特别优选的是，按照扩展设计，所述线圈单元配属有调节器件，它们实现特别的通电模式，尤其是对通电的极性进行调节或 者反转极性。因为本实用新型应用了这个原理，即，将电磁产生的磁通用于影响，尤其是排斥永磁体磁通，并且这种排斥形成相反的磁通方向，本实用新型作为附加的补充变型方案同样规定，(以重叠的方式)增强地使用整流的磁通，以便不仅在静止状态、初始状态或者吸附状态下增强所述衔铁单元在磁轭单元上的吸附作用，而且即使在衔铁单元与磁轭单元脱离时也产生作用在衔铁单元上的回引或者回拉的力。这只需要具有这样的前提条件，即在脱离状态下作用在衔铁单元上的重叠的磁力(电磁的和永磁体的磁力)强于将衔铁单元与磁轭单元脱离的力，因此用于通电的扩展设计的调节器件尤其也实现了潜在升高的电流，例如作为回引电流用于反转极性状态。 

因此也可以在附加的扩展设计中根据用于线圈单元的这种调节器件的设计将按照本实用新型的设备设计为单稳或者双稳的。 

本实用新型的一种(例如在有效制造方面)优选的实施形式将线圈单元规定为(单独的)线圈，而在可能的实施形式中同样可以将按照本实用新型的线圈单元划分或者设计为多个线圈的形式并且适当地相互电连接或电错接，因此可取代较大的线圈，例如将所需的绕组数分配到多个相应较小的线圈上。在此，需要时也可以确保适当的几何优化。作为备选，第一磁轭部段可以垂直于(或者以其它与轴向形成一定角度的延伸角相对于)衔铁单元定向。 

因此，本实用新型以突出的方式适用于进行内燃机机组(如凸轮轴)的功能的调节，其中，在具有特殊要求的安装环境中可以确保动态的、可靠的并且运行安全的调节功能性。 

附图说明

本实用新型的其它优点、特征和细节由以下根据附图对优选实施例的说明得出。在附图中： 

图1示出按照本实用新型的第一实施例的电磁促动设备的示意图，其具有集成在壳体表面内的永磁体单元，显示的是线圈单元的未通电运行状态； 

图2示出第一实施例的与图1类似的视图，其具有通电的线圈单元和相应改变的磁通； 

图3示出第一实施例与图1和图2类似的视图，具有相对于图2反转极性的通电状态，因此增强的磁通取代磁通被排斥而流过推杆部段； 

图4/图5示出第二实施例的电磁促动设备的示意图，其具有设置在壳体 端侧的处于未通电状态(图4)或者通电排斥状态(图5)下的永磁体单元； 

图6示出作为图1至图3的实施例的扩展设计的电磁促动设备的第三实施形式的示意图，具有与永磁体单元相邻的带有空气缝隙的导通单元； 

图7示出本实用新型的第四实施形式，具有移到边缘侧的线圈单元和配属于永磁体单元的磁导通单元并且 

图8至图10示出不同的变型方案，用于节省空间地(紧凑地)布置多个按照图7的实施例的电磁促动设备，以便在各个安装环境中实现尽可能紧凑的安装条件。 

具体实施方式

图1至图3以示意形式示出了三个不同运行状态下的电磁促动设备的第一实施形式。在附图中示出了磁轭单元10，其由轴向地通过端侧的空气缝隙12与长条形的推杆状衔铁单元14共同作用的第一磁轭部段16组成，第一端部部段18在附图中横向地连接在第一磁轭部段16上；在外周表面侧或外壳侧，旋转对称(并且只示出了其右部区域)的磁轭单元实现为配设有外周表面磁通部段20的壳体，其中磁导通地装入轴向磁化的永磁体装置22(在所示的实施形式中是环)。与第一端部部段18相对地设置有第二端部部段24，其连接在圆柱体形的壳体表面20或圆柱壳20上并且通过侧面的空气缝隙26建立与推杆单元14的磁性连接。 

因此，由此构成的设备具有圆柱体形的壳体18、20、24，其带有沿中轴线设计的第一磁轭部段16，所述第一磁轭部段16轴向地与(不具有永磁体装置的)衔铁推杆单元14共同作用。在壳体内部，围绕所述推杆单元14和所述磁轭部段16延伸地设有形式为单独线圈28的线圈单元；在图1至图3的视图中也只示出了原本径向对称的布置的右部部段。 

图1中的箭头表示通过磁力回路的永磁体磁通或永磁体磁力线；可以看到永磁体单元22的磁通延伸通过圆周表面区域20、端部壳体部段18、24以及中心磁轭部段16并且通过衔铁推杆的端部部段32(通过空气缝隙12、26)闭合。相应地产生了磁性吸引或者吸附力，该力将衔铁推杆(在线圈未通电的状态下)固定在图1所示的位置中。图1至图3中未示出沿运动方向(在附图平面中向下)作用在衔铁单元上或者沿该方向将衔铁单元预紧的压力弹簧；在此，按照第一实施例的设备配置为，使得永磁体的吸附力超过该(未 示出的)压力弹簧的反向压力，因此图1中的吸附状态是未通电的静止状态。 

图2示出与图1中状态相对的线圈单元28的通电状态(所有其它附图标记或者由其表示的部件类似地适用，对于以下附图同理)。可以看到，线圈磁场(未示出)将永磁体磁通(箭头30')排斥出端部区域32或者第一磁轭部段16，因此永磁体不能在衔铁单元上施加吸附力。相应地，在此运行时间点，作用在衔铁单元上的弹簧力超过了吸附力，因此在之后的时间中衔铁单元可以沿其运动方向(附图的向下方向)进入啮合位置，在该位置上衔铁单元32的啮合端部34与对应的调节配合件(例如内燃机的凸轮轴调节装置的调节槽)啮合并且进行期望的调节运行。 

与图2直接地比较，图3的示意图示出相对图2的通电状态反转极性通电的线圈单元28的控制状态。在这种运行状态中，电磁产生的线圈磁通40与永磁体磁通30平行地或者重叠地延伸(通过所示的双向箭头显示)，因此作用使得磁通增强，因此使得吸附力增强。特别优选的是所述可通过线圈单元的适当控制或者调节器件预先选择的模块，当例如应在衔铁单元上(图3的状态)施加特别强的吸附力时，作为补充或备选，甚至可以克服(未示出的)压力弹簧单元的相应压力将衔铁单元回引到图1或图3所示的初始状态中。因此，按照本实用新型地将线圈单元反转极性也实现了促动设备适当的单稳或者双稳的开关特性。 

图4和图5示出本实用新型的第二实施例；与图1至图3相同的附图标记又示出了相同或者等同的功能部件，其中，图4又示出了未通电状态，并且图5示出了导致按照本实用新型地从衔铁推杆排斥出永磁体磁通的通电的功能性。 

如图4相比于图1示出，所示的永磁体单元36在此设置在上端侧的壳体部段18中；因此在设备旋转对称时，所述单元36例如相当于环，其安装在盘形端面18中并且在此适当地磁导通地闭合磁力线回路。作为补充或备选，也如第一实施例中的那样，永磁体单元可以是一个或多个磁体，它们例如以所示的方式彼此平行地在磁性回路中磁化并且相应地在磁体中开设有机械缝隙。 

与图1的永磁体磁通或永磁体磁力线类似地，永磁体36的永磁体磁通在图4中延伸通过推杆单元14的磁轭侧的端部部段32，从而在形成超过(未示出的)弹簧器件的弹簧力的吸附力的情况下闭合永磁体回路。图5的通电 状态又将永磁体磁通30'排斥出端部部段32，因此适当地作用在衔铁单元上的弹簧器件能够通过其预紧沿着在附图平面中向下的衔铁运动方向将衔铁单元从所示的静止位置移动到其啮合位置。 

作为对图1至图3的实施例的变型方案的第三实施形式，图6为了进一步附加地影响磁通，示出了例如形式为磁性分流装置的配属于图1至图3的实施例的附加磁性回路部段，其例如由U形的导通部段50组成，所述导通部段在中间具有用于提高该分流装置的磁阻的空气缝隙52，以便不会在每个运行状态下均使永磁体22的永磁体磁通短接。这种扩展设计实现了有针对性地影响磁场排斥或磁通排斥，即有针对性地将永磁体磁通排斥到U形磁通分流装置50、52中，从而由此也实现了有针对性地影响所述设备的磁性特征曲线的途径。 

图7以本实用新型的第四实施例示出用于实现可实际使用的电磁促动设备的另一种变形方案。它原则上与图4、图5的第二实施例类似，但在此提供一种静止的U形磁轭，其设计成具有第一磁轭部段56(垂直地延伸)，围绕所述第一磁轭部段56设有线圈单元58。与第一磁轭部段56侧面相邻地设有另一磁轭部段60，其沿轴向并且通过空气缝隙62与长条形的促动器单元64共同作用。通过空气缝隙66，设置在所述磁轭部段60和56之间的永磁体部段68的磁通回路通过端侧的磁导通元件70闭合，所述磁导通元件70将第一磁轭部段56(通过空气缝隙66)连接在衔铁单元64上。作为补充并且与图6的实施例的原理相应地，与永磁体单元68相邻地配属有磁性分流装置72，其通过空气缝隙74、76为按照本实用新型的磁通排斥提供空间。 

图7所示的尤其相对衔铁推杆单元(图7中的64)偏心设置线圈单元58的实施形式提供这种可能性，即紧凑、节省空间地布置多个这种单元，从而在相邻的推杆单元之间实现尽可能短的间距。图8至图10的示意图显示了这些配置可能性，所述附图分别是图7的实施例的俯视图，并且例如在图8和图9的例子中示出多个推杆单元实际上能够在多近的距离内彼此相邻地运行，以便例如在特殊的使用环境下也能够解决相应的多个技术问题。 

Claims (14)

1.一种电磁促动设备，具有 

围绕静止的磁轭单元(10、54)的第一磁轭部段(16、56)并且能够通过通电激活的线圈单元(28、58)， 

相对于所述磁轭单元(10、54)可移动地导引的衔铁单元(14、64)，作为对通电的反应，所述衔铁单元(14、64)能够移动以便与可设置在衔铁单元(14、64)从动侧的调节配合件共同作用， 

配属于磁轭单元(10、54)的永磁体装置(22、36、68)，所述永磁体装置这样设计并且处于磁轭单元(10、54)的磁通回路中，使得在线圈单元(28、58)的未通电状态下，永磁体的磁通回路通过磁轭单元(10、54)和无永磁体的衔铁单元(14、64)的部段闭合，并且作为对通电的反应，永磁体磁通被排斥出所述部段， 

其中，所述衔铁单元(14)通过作用在衔铁单元(14、64)上的弹簧器件的弹簧力沿与衔铁单元(14、64)在磁轭单元(10、54)上的永磁体吸持力相反的运动方向被预紧， 

并且设计为长条形的推杆状的衔铁单元(14、64)设计用于与作为调节配合件的内燃机机组共同作用。 

2.按权利要求1所述的电磁促动设备，其特征在于，所述衔铁单元(14、64)设计用于与凸轮轴调节单元共同作用。 

3.按权利要求1所述的电磁促动设备，其特征在于，所述永磁体装置(22、36、68)集成在实现了磁轭单元(10、54)的、至少区段性地呈空心圆柱体形的壳体的外周表面侧和/或端侧，所述壳体的中轴线沿轴向或者平行于衔铁单元(14、64)的纵轴线延伸，或者集成在实现了磁轭单元的U形磁轭中，所述U形磁轭优选设计为，使得所述第一磁轭部段平行于所述衔铁单元的纵轴线延伸。 

4.按权利要求3所述的电磁促动设备，其特征在于，所述永磁体装置(22、36、68)设计为由永磁体材料构成的圆柱体形或者圆柱部段并且磁导通地集成在壳体的圆柱形壁内， 

和/或所述永磁体装置(22、36、68)设计为由永磁体材料构成的盘或者盘部段并且磁导通地集成在壳体的端面内。 

5.按权利要求1至4之一所述的电磁促动设备，其特征在于，所述永磁体装置(22、36、68)设计为由永磁体材料构成的棒形体和/或条形体。 

6.按权利要求1所述的电磁促动设备，其特征在于，与所述永磁体装置(22、36、68)相邻地并形成空气缝隙(12、26、52、62、66、74、76)地设有磁导通器件。 

7.按权利要求1所述的电磁促动设备，其特征在于，所述第一磁轭部段(16、56)沿轴向或者垂直于衔铁单元(14、64)定向，以形成位于中间的空气缝隙(12、26、52、62、66、74、76)。 

8.按权利要求1所述的电磁促动设备，其特征在于，所述线圈单元(28、58)配属有用于对通电进行调节的器件，所述器件设计为，使得在第一通电极性中，永磁体磁通(30、30')被排斥出衔铁单元(14、64)的部段，并且在相反的第二通电极性中，永磁体磁通的磁通方向与由通电的线圈单元(28、58)产生的电磁通(40)相同定向地延伸。 

9.按权利要求8所述的电磁促动设备，其特征在于，所述调节是反转极性。 

10.按权利要求8所述的电磁促动设备，其特征在于，所述用于对通电进行调节的器件设计为，使得在第二通电极性中，作用在所述衔铁单元(14、64)上的永磁体的和电磁的吸引力的和超过衔铁单元(14、64)在与磁轭单元(10、54)脱离的位置上的弹簧力。 

11.按权利要求1所述的电磁促动设备，其特征在于，所述线圈单元(28、58)是多个设置在磁轭单元(10、54)的部段上的相互错接的单独线圈。 

12.一种内燃机机组调节设备，具有啮合在配属于凸轮轴的调节配合件中的推杆单元，所述推杆单元是按权利要求1至11之一所述的电磁促动设备的衔铁单元(14、64)或者与这种衔铁单元(14、64)共同作用，其中，所述衔铁单元(14)由按权利要求1至11之一所述的电磁促动设备驱动。 

13.按权利要求12所述的内燃机机组调节设备，其特征在于，所述内燃机机组调节设备是凸轮轴调节设备。 

14.按权利要求12所述的内燃机机组调节设备，其特征在于，所述调节配合件是调节槽。