电磁调节装置和用于调节机动车设备的功能的系统 |
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| 申请号 | CN201480038975.1 | 申请日 | 2014-05-16 | 公开(公告)号 | CN105359232A | 公开(公告)日 | 2016-02-24 |
| 申请人 | ETO电磁有限责任公司; | 发明人 | M.格鲁纳; T.里格林; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种电磁调节装置，具有设计用于将调节 力 施加到多个挺杆单元(34、36)上的多个 衔 铁 件(24、26、18、20)，挺杆单元(34、36)沿着运动纵轴线长形地延伸、彼此相邻地在容纳衔铁件的壳体的共同的导引部段(32)中可移动地被导引，其中，挺杆单元分别具有 啮合 端部(38、40)，啮合端部设计用于与机动车 发动机 调节系统的调节槽共同作用、至少在啮合状态下从导引部段中伸出，并且所述共同的导引部段构成导引端面(62)，在导引端面中露出配属多个挺杆单元的导引开口、尤其导引孔，其中，经过两个导引开口、尤其导引孔的 中轴 线的、在导引端面内延伸的连接段(2b)形成相对导引端面的平面中心点(66)、尤其平面 重心 的错移量(v)和/或形成相对壳体的壳体端面的平面中心点(66)、尤其平面重心的错移量(v)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电磁调节装置，具有多个衔铁件(24、26、18、20)，所述衔铁件被设计用于将调节力施加到多个挺杆单元(34、36)上，这些挺杆单元(34、36)沿着运动纵轴线长形地延伸且彼此相邻地在容纳衔铁件的壳体的共同的导引部段(32)中可移动地被导引，其中，所述挺杆单元分别具有啮合端部(38、40)，所述啮合端部设计用于与机动车发动机调节系统的调节槽共同作用并且至少在啮合状态下从导引部段中伸出，并且共同的导引部段构成导引端面(62)，在所述导引端面中露出配属于多个挺杆单元的导引开口、尤其导引孔，其特征在于，经过两个导引开口、尤其导引孔的中轴线的、在导引端面内延伸的连接段(2b)形成相对导引端面的平面中心点(66)、尤其平面重心错移量(v)，和/或形成相对壳体的壳体端面的平面中心点(66)、尤其平面重心的错移量(v)。 |
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| 说明书全文 | 电磁调节装置和用于调节机动车设备的功能的系统[0002] 由本发明已知电磁调节装置，其尤其和优选作为凸轮轴调节装置用于内燃机应用。这种类型构造的设备由WO 2008/155119 A1公开，其中，电磁调节装置以多重促动器的形式具有多个相互平行导引的、被相应配属的衔铁单元驱动的挺杆装置，该挺杆装置对应相应的调节位置可以与凸轮轴调节装置的调节槽相啮合。配属于相应挺杆单元的衔铁单元在此优选具有(基本上由圆柱形的平坦面构成，用于与挺杆单元的与啮合侧相对置的衔铁侧的端部共同作用)设计的传动件部段以及长形延伸的导引挺杆，该导引挺杆在相应衔铁单元(衔铁件)的静态芯体中轴向可移动地导引。这种促动器既在其运行特性方面、也在成本和批量生成方面是有利的，并且证明适用于多种调节应用，不仅是所述的和有利的凸轮轴调节应用。 [0003] 图2和3示出根据WO 2008/155119已知技术的改进方案形式的本发明的基础状态，其中，图2示出容纳在(在此圆柱形的)壳体10中的双促动器，其以一对分别被线圈单元12围绕的静态芯体14、16的形式示出，该芯体的分别相对置衔铁单元18或20平行于壳体中轴线22可移动地被驱动。在其它已知的形式中，通过借助线圈单元12在相应激活时产生施加在相应衔铁单元18的传动件部段24或26上的冲力，实现这种驱动，其中，该传动件部段具有轴向磁化的永磁块；就此也引用了相同类型的在先公开的WO 2008/155119的其它公开内容。在传动件部段24或26上安装的长形延伸的挺杆形式的衔铁导引部段28或30在壳体导引部段中轴向可移动地被导引，并且使得与导引部段28、30相对置延伸的传动件24或26在此可以将分别偏心安置的且磁力保持的挺杆单元34或36从导引壳体部段32中导出。随后在端侧，挺杆34、36的啮合端部38或40在(分别受控的)驶出啮合状态下与凸轮轴调节装置的配属的控制槽相啮合，并且由此以已知的方式进行发动机性能的调节，方法是，调节槽与在其内啮合的挺杆端部强制配属的凸轮调节轴轴向移动。 [0004] 为了进一步阐述背景和由此产生的问题，还引用了附图4至8，其中，在第一附图5中示出，如(仅仅示意示出的)电磁调节装置具体按照图2、3的配置设计，其具有挺杆的啮合端部40，在驶出状态下嵌入为了调节围绕自身调节轴线44转动的轴的调节槽42。图 6和7示出，槽42围绕轴的周向不是大致径向延伸的，而是如图6所示具有轴向错位X。为此，通过啮合挺杆端部38，轴可以被移动这样的轴向行程，即通过(通常在发动起室内或在内燃机上自身静止的且不移动地安装的)电磁调节装置通过其示例示出的挺杆36(或配属的啮合端部40)在啮合状态下沿图7所示的路程(双点划线48)移动，并且用于使(相应沿调节轴线44不移动的)挺杆借助其挺杆端部通过在槽内的啮合引起沿图6中的冲程X的调节。图7具体示出了啮合的挺杆的三个位置，由附图标记50(啮合的开始)、52(啮合和运动走向中的点，其中通过槽42内的挺杆端部和轴传递特定的力)和54标示，标记54就此标示出运动的终点，其中通常(通过适合的槽型设计，例如提升槽底，挺杆从其移出位置回复到移入位置，大约是图2中的右侧挺杆36的位置)。 [0005] 图8通过箭头58示出通过这种挺杆的调节行为所产生的问题，尤其涉及施加在壳体部段32和连接壳体部段32的围绕的壳体10上形成的扭矩；为了进一步阐述，图4的箭头示意图被参照：对应示出的实施例通过一对挺杆单元(图2、图3中的34和36)在图3和4的端侧视图中通过作为平面中线(即是壳体部段32的端面62，也是壳体10的围绕的端面64)的对称轴线60相连，所讨论的作用力(由箭头58示出)在壳体部段32上产生相对于围绕的壳体10的扭矩。图4示出所属的几何形状：通过对应箭头方向58、沿槽42的壁在啮合状态52下、通过啮合端部作用在壳体部段上的力并非纯径向地输入(参照平面中心点66，其在图2、3的所示的实施例中等同于既用于前面的导引端面62也用于壳体端面64的平面中点和平面重心)，从而产生扭矩，其通过图4的转动箭头68示出。几何上在于，与图4相比，其中示出附加的用于啮合状态下大约在复位时在槽42内由挺杆34产生的力矢量70，力矢量按照其延长线没有与中心点66相交，由此形成交叉杆。 [0006] 在机械结果中，通过标记68示出的扭矩导致壳体导引部段32(在此一体式地安置的构成壳体端面64的环形凸缘)和空心圆柱体壳体10之间的机械连接受到负荷。因为在机动车运行背景下总归会在危险的壳体过渡上作用有振动、热力影响和其它的力，所以通过之前的现有技术中描述的机械过程额外增大了负荷。 [0007] 在背景技术中，在这种凸轮轴调节装置的整个应用时间中(由此实际上在整个发动机使用寿命中)，壳体部段32和壳体10之间的连接必须保持稳定，此外必须考虑装置的流体密封性，并且在背景技术中，通常在机动车发动机的构造中限制了用于机械加强或加固的结构空间，产生的技术问题是，壳体部段10、32之间的重要的连接过渡的负荷应被最小化。 [0008] 相应地，本发明所要解决的技术问题是，改进这种类型的电磁调节装置，可能的负面的当挺杆嵌入调节配对件(大约在示例性地示出的调节槽中)时产生的作用在挺杆上的和配属的壳体导引部段上的横向力对在壳体导引部段和容纳衔铁单元的壳体之间的壳体连接产生较小的或至少最小的影响。 [0009] 所述技术问题通过具有独立权利要求的特征的电磁调节装置以及按照独立权利要求10所述的、用于调节具有调节槽的机动车设备的功能的系统；本发明的有利的改进方案在从属权利要求中示出，尤其其中，改进独立权利要求的调节装置的从属权利要求视作同样的改进系统的属于本发明公开的权利要求。 [0010] 在本发明的有利的方式中，与根据WO 2008/155119(或根据图2至8所示)的类似构造的现有技术相反的是，在一个或多个端面中设置作为线段或距离的错移量，至少两个用于移出挺杆单元(或其啮合端部)的导引开口(导引孔)与所属的平面中点错开(远离)所述错移量错移量。这意味着，例如从图4的实施例出发，挺杆端部(或所属的缺口)在端面内的布置不再对于两个平面轴线对称，而是在端面内挺杆从至少一个轴线中点出发错移所述错移量或者与中心点间隔地布置。在理想情况下，该错移量与在各个挺杆端部上的(通过相啮合的凹槽引起的)侧向力矢量的有利设定的攻角相对应地确定尺寸，所述攻角在5°至40°、优选10°至30°、还优选在10°至20°之间，使得以这种方式力矢量穿过(相应的)平面中心、即相应的平面中点或平面重心延伸，并且由此在侧向施加力时不再有机械上不利的扭矩作用在壳体导引部段(相对衔铁壳体部段)上。由此实现的优点是，在长时期的持续运行中在多次的使用啮合时不会产生对于重要连接位置的附加的负荷。 [0011] 在结构有利和改进的方案中已经被证明有利的是，用于(至少)两个导引单元的导引开口(导引孔)如此安置在端面中，使得几何上所设想的导引开口之间的(准确讲是相应开口的轴向中点之间的)连接段如此相对于平面中心点布置，使得穿过连接段的中垂线经过平面中心点延伸。 [0012] 在本发明的实际实施框架内，导引端面(即导引壳体部段的端面)通常中点对称地位于壳体端面内并且两个平面的相应的平面中心点重合，同样还可以设想的情况是他们相互分开，按照本发明的错移就此适用于壳体端面，为了平衡在(衔铁)壳体和壳体导引部段之间的壳体连接的不利的扭矩负荷。 [0013] 相应地根据改进方案可行的是且被本发明包括，提供尤其导引部段的几乎任意的平面情况，但是其中根据改进方案优选是点对称或轴对称的周向轮廓。同样地原则上可设想的是，任意设计(衔铁)壳体的端面几何形状(只要可以出现壳体连接的扭矩作用)，同样地在此优选是圆柱形的壳体形状并且由此具有圆形的端部轮廓。 [0014] 按照改进方案在本发明的框架内，对按照本发明的错移量进行尺寸和设计上的规定。一方面优选的是，所述错移量由几何关系：错移量v＝b·tanα得出，其中，b等于导引开口(准确讲是其中点的)连接段尺寸的一半。按照本发明优选的是，在典型的槽形状中，角度α在5°至40°、还优选在10°至30°、更优选在10°至15°之间。 [0015] 备选的是，错移量v根据以下确定尺寸，尺寸公式是v＝a·sinα，其中，a等于相应导引开口的中轴线在导引端面内与相应的平面中心点的距离(间距)；就此导引端面的平面中心点与壳体端面的平面中心点不会重合，优选的是，在此选择壳体端面的平面中心点。 [0016] 根据改进方案并且在本发明的有利的实施框架中规定，挺杆单元中的每一个可松脱地与衔铁件耦连，还优选地按照改进方案设置传动件部段。以这种方式，可以基本使各个挺杆单元相对于衔铁单元转动，从而也就此避免了承受(潜在的有损使用寿命和工作时长的)扭矩。还有利的改进是，挺杆单元(相应可松脱地)安装在永磁体的衔铁侧的端部(即借助有利的在衔铁侧用于驱动而设的永磁体件)，使得有利的(可松脱)的保持作用与相应挺杆的可转动性相结合，由此一方面在机械脱耦和另一方面衔铁件和挺杆之间的保持和力施加之间可以实现一个较好的技术妥协。 [0017] 根据改进方案还有利地规定，至少一个挺杆单元在其端部部段上通过适宜的材料影响或材料选择如此设计，使得其具有最佳的硬度特性和耐磨特性以能够与所设置的调节对象(即通常的凸轮轴调节单元内的调节槽)配合作用。通常由金属材料构成的挺杆可以为此在该啮合区域以特别的方式设计为耐磨的，例如通过啮合端部上的(局部)硬化，补充或备选地可以规定，长形延伸的挺杆单元沿其延伸方向设计有多个不同的(通常固定的且不可松脱的相互连接的)材料部段，使得通过较硬的且为此目的最佳的材料实现期望提高的耐磨性。仅仅示例性地，同样为了实现这种改进方案，申请人的专利DE 20 2012 104 122的尤其在挺杆单元的啮合端部的设计、相应的制造方案和材料参数方面的技术方案属于本发明并且引入本发明中。 [0018] 按照本发明的系统在于按照本发明的电磁调节装置与机动车设备的关系，具体在于，按照独立权利要求的电磁调节装置与具有调节槽的轴向可移动支承的调节轴共同作用。有利的是，调节轴线为了实现通过与啮合端部的啮合的操作而相对于调节装置如此定位，使得在啮合状态下由调节槽施加到啮合端部上的力矢量(在投影中)延伸穿过壳体端面的平面中心点，换句话说，具有所规定的用于力矢量的角度的槽几何形状和/或两个相邻的挺杆单元之间在端面内的距离如此设定，使得按照按本发明没有扭矩作用在壳体导引部段上。 [0019] 对此改进地有利地规定，壳体通过中央的中轴线(其同构成延伸穿过壳体端面的平面中心点)如此在调节轴线上定向，使得相应的中轴线正交交叉。 [0020] 结果是，本发明实现了这种类型构造的技术的特定的机械改进，在此通过至少一个挺杆单元从一个或多个端面沿至少一个轴向尺寸均匀地移出实现通过控制槽侧向施加在挺杆上的扭矩的特定的减少(直至消除扭矩)，并且由此可以实现作用在壳体导引部段和(围绕的)衔铁壳体之间的壳体连接上的扭矩。 [0021] 由以下对优选实施例以及所述附图的说明获得本发明的另外的优点、特征和细节。在附图中： [0022] 图1示出在导引端面内布置导引开口(导引孔)时的按照本发明的操作的示意图，在此是一对相互平行导引的挺杆单元； [0023] 图2示出剖切双促动器装置所得的纵剖面图，所述双促动器装置用于借助一对挺杆单元调节凸轮轴(作为内部的、至本申请的时间点未公开的现有技术)； [0024] 图3示出根据图2的实施例的中央导引端面以及围绕该导引端面的壳体端面的端侧视图(其中示出用于图2的纵剖面图的剖切线II-II)； [0025] 图4示出沿着力矢量58施加作用力时在图2的实施例中在壳体连接上产生的力矩作用的几何示意图； [0026] 图5至8示出挺杆单元的啮合端部嵌入调节槽时产生的侧向力的示意图，和[0027] 图9示出图1的端侧视图的细节视图(准确讲是右上侧的四分之一象限)，用于显示按照本发明的尺寸的细节、尤其用于显示相应的距离、角度和其相互关系。 [0028] 图1以示意的方式和与按照图4的现有技术相似地示出双促动器的具体实施例的本发明的实现方式，如图2和3示出的结构细节。只要以下没有另行说明，则附图中所示的细节以相同的方式适用地实施，尤其其中，在考虑到以下在细节中讨论的错移量v的情况下，图1或9的实施方式作为本发明的实施例可以在使用图2、3的结构元件的情况下实施。 [0029] 图1具体地示出，如啮合端部38’和40’，从平面中心点66沿对称轴线80以错移量v错位，由此通过嵌入凹槽42(就此类似于图5至8)所产生的侧向力矢量58则延伸穿过中心点66，相应地通过该力(缺少力臂)在壳体32上不会产生扭矩。 [0030] 在图9的细节放大图中示出，该错移量v可以这样设定尺寸：在相互垂直布置的撑开端面62的轴线80和60之间，v作为错移量被描述为一个尺寸，配属挺杆单元36(或属于挺杆单元的啮合端部40)的孔的孔中心点82以该尺寸沿轴线80从轴线60远离。为了诠释出直角三角形，b描述为端面内的一对挺杆单元之间的距离(准确讲是相应中心点之间的距离)的一半，并且尺寸a描述为中心点66和中心点82之间的斜边段。 [0031] 在所示实施例中，通过凹槽42的槽形走势在临界区域中力矢量的角度预设为α＝15°，使得在电磁调节装置的实施和确定尺寸时，错移量v可以由以下两个方式设定： [0032] (1)：v＝a×sinα [0033] (2)：v＝b×tanα， [0034] 其中，技术人员选择这样的尺寸，其与相应规定相对应以及通过几何形状方面的安装条件确定该尺寸。通常，在机动车发动机上的安装位置上希望尽可能小地保持相邻的挺杆之间(由此即尺寸b)的距离。 [0035] 本发明既不局限于所示实施例，也不局限于(仅)两个挺杆单元的数量，也不局限于所示的壳体配置。而是在本发明的框架内，也规定两个以上的挺杆单元，其中，按照本发明的尺寸尤其适用于彼此相邻的挺杆单元。本发明也不局限于未在双促动器的所示说明中的实施方式。而是可以是任意的另外的配置，也涉及相应所属的衔铁单元的具体设计方案，设计和改变衔铁单元在壳体或与之相应的应用情况中的布置，这也适用于壳体的另外的设计方案，例如可以将壳体32实施为多体件形式的。 [0036] 最后，本发明虽然特别适用于调节内燃机的发动机功能的应用，但是本发明并不局限于该应用目的，而是原则上可以并且本发明也包括优化的技术方案的其它应用领域。 |
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