電磁促動器的製作方法

2023-10-17 19:21:19 1

相關申請的相互參照

本申請基於2014年12月26日提出的日本專利申請第2014－263983號和2015年10月28日提出的日本專利申請第2015－211824號，在本說明書中援引上述全部內容。

本發明涉及電磁促動器。

背景技術：

已知有通過線圈中通電時產生的磁力使柱塞在軸向相對移動、能夠用與柱塞一體的杆來操作外部設備的電磁促動器。例如，專利文獻1的電磁促動器被用於操作引擎的配氣定時調整裝置的液壓控制閥的用途。

在專利文獻1中，杆以在軸向從柱塞突出的方式設置。杆的外周面相對於軸心平行。此外，磁軛形成具有供杆插通的通孔的支承部。

另外，杆在軸向移動時與支承部的通孔的內壁面滑動。如果此時的摩擦力較大，則杆及支承部的磨損增加，並且有可能發生杆變得不能移動的所謂卡死。作為該問題的對策，可以考慮使杆與通孔的內壁面的間隙變大。

另一方面，越是線圈的通電量變大而磁力變大，杆從支承部突出的長度越長，並且杆對於柱塞在徑向上作用的力(側力)越變大。因此，有當杆從支承部突出的長度較長時杆前端的徑向的振動量變大的問題。作為該問題的對策，可以考慮使杆與通孔的內壁面的間隙變小。

因而，上述的兩個對策相互不相容。即，如果為了使杆與支承部的摩擦力變小而使間隙變大，則杆前端的徑向的振動量變大。此外，如果為了使杆前端的徑向的振動量變小而使間隙變小，則杆與支承部的摩擦力變大。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2014－120714號公報(對應於us2014/0026836a1)

技術實現要素：

本公開是鑑於上述的問題而做出的，其目的是提供一種實現兼顧杆與支承部的摩擦力減小和杆前端在徑向的振動量減小的電磁促動器。

本公開的電磁促動器具備可動部、電磁驅動部及杆。可動部能夠在規定的直線方向往復移動。電磁驅動部具有環狀的線圈，在線圈被通電的情況下，能夠產生使可動部在上述直線方向移動的磁力。杆形成為從可動部在上述直線方向突出，能夠與可動部一起從位於上述直線方向的一方側的最大拉入位置移動到位於上述直線方向的另一方側的最大突出位置。電磁驅動部具有供杆插通的通孔。杆具有與通孔滑動的外壁面。

從位於最大突出位置的杆的外壁面到通孔的內壁面的間隙比從位於最大拉入位置的杆的外壁面到內壁面的間隙小。

如果這樣構成，則能夠使杆位於拉入側時的杆與通孔的內壁面的間隙(拉入時間隙)比較大，並且使杆位於突出側時的杆與通孔的內壁面的間隙(突出時間隙)比較小。因而，通過拉入時間隙比較大，能夠減小杆與支承部的摩擦力。此外，通過突出時間隙比較小，能夠減小杆前端在徑向的振動量。即，能夠實現兼顧杆與支承部的摩擦力減小和杆前端在徑向的振動量減小。

附圖說明

圖1是說明本公開的第1實施方式的電磁促動器、和應用了該電磁促動器的引擎的配氣定時調整裝置及液壓控制閥的剖視圖。

圖2是圖1的電磁促動器的剖視圖，表示杆位於最大拉入位置的狀態。

圖3是圖1的電磁促動器的剖視圖，表示杆位於最大突出位置的狀態。

圖4是將圖2的iv部分放大而示意地表示的圖。

圖5是將圖3的v部分放大而示意地表示的圖。

圖6是表示圖1的電磁促動器的杆的衝程量與作用在杆上的摩擦力的關係、以及杆的衝程量與杆前端的徑向振動量的關係的圖。

圖7是表示從圖5的狀態起杆在徑向振動後的狀態的圖。

圖8是表示本公開的第2實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖9是表示本公開的第3實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖10是表示本公開的第4實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖11是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖12是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖13是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖14是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖15是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖16是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖17是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖18是表示本公開的其他實施方式的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖19是表示第1比較形態的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖20是表示圖19的電磁促動器的杆的衝程量與作用在杆上的摩擦力的關係、以及杆的衝程量與杆前端的徑向振動量的關係的圖。

圖21是表示第2比較形態的電磁促動器的杆及罩的示意圖。

圖22是表示圖21的電磁促動器的杆的衝程量與作用在杆上的摩擦力的關係、以及杆的衝程量與杆前端的徑向振動量的關係的圖。

具體實施方式

以下，基於附圖說明本公開的多個實施方式。對於在實施方式彼此間實質上相同的結構賦予相同的標號而省略說明。

[第1實施方式]

本公開的第1實施方式的電磁促動器被應用在圖1所示的引擎的配氣定時調整系統80中。配氣定時調整系統80具備配氣定時調整裝置81及液壓控制閥82。

配氣定時調整裝置81具備：與引擎的曲柄軸同步旋轉的殼體84、以及與引擎的凸輪軸85一體地旋轉的葉輪轉子86，通過變更殼體84與葉輪轉子86的相對旋轉相位，能夠調整引擎的吸氣閥或排氣閥的配氣定時。葉輪轉子86對應於殼體84內的油壓室(提前角室、滯后角室)的油壓的大小而相對於該殼體84相對旋轉。油壓室的油壓通過設在葉輪轉子86的中心部的液壓控制閥82被進行調壓。

液壓控制閥82是具備具有多個埠87的套筒88、和能夠在套筒88內在軸向移動的閥柱89的滑閥，通過使閥柱89的軸向位置變化，將各埠87選擇性地開閉，切換用來向殼體84內的油壓室供給動作油的油路。電磁促動器10被用於用來使液壓控制閥82的閥柱89的軸向位置變化。

(基本結構)

首先，基於圖1～圖3說明電磁促動器10的基本結構。

電磁促動器10具備電磁驅動部md、殼體15、託架16及作為「輸出軸部」的杆17。電磁驅動部md具有作為「可動部」的柱塞11、線圈12、磁軛13、芯定子14及罩18。電磁促動器10通過使杆17在從軸向的一方側的最大拉入位置到軸向的另一方側的最大突出位置之間移動，使液壓控制閥82的閥柱89的軸向位置變化。

以下，將與杆17的軸心ax平行的方向簡單稱作「軸向」。此外，所謂「軸向的一方」是指相對於杆17與閥柱89相反側，所謂「軸向的另一方」是指相對於杆17為閥柱89側。

柱塞11是中空筒狀，由磁性材料製成。柱塞11設在軸心ax上，能夠在軸嚮往復移動。軸向相當於本公開的「直線方向」。

線圈12由卷繞在樹脂制且筒狀的繞線管19的外側的繞線構成。繞線管19被設在軸心ax上且柱塞11的外側。從外部的電源經由殼體15的連接器部20的端子21而被通電，由此線圈12產生磁場。

磁軛13以在沿著軸心ax的截面中將線圈12包圍的方式而設置，由磁性材料製成。在本實施方式中，磁軛13由第1磁軛部件22及第2磁軛部件23構成。第1磁軛部件22具有位於線圈12的內側的第1內側筒部24。第2磁軛部件23具有位於線圈12的內側且在與第1內側筒部24之間隔著磁隙25而配置的第2內側筒部26。第1磁軛部件22與第2磁軛部件23在線圈12的外側被相互連接。

芯定子14具有位於柱塞11的內側的軸部27、和從軸部27中的軸向的一方側的端部突出到第1磁軛部件22的凸緣部28。

殼體15為樹脂制，被設置為將磁軛13的一部分的外側覆蓋。

託架16形成為從殼體15向外側突出，具有緊固部件90能夠插入的安裝孔29。

杆17以從柱塞11向軸向的另一方突出的方式而設置，能夠將閥柱89在軸向上推壓。杆17能夠與柱塞11一起從如圖1，圖2所示的位於軸向的一方側的最大拉入位置移動到如圖3所示的位於軸向的另一方側的最大突出位置。在本實施方式中，最大拉入位置是杆17與芯定子14抵接的位置。最大突出位置是被杆17推壓的閥柱89抵接在套筒88的內壁上的位置。如果是電磁促動器10被從引擎拆下的狀態，則杆17能夠從最大突出位置更向軸向的另一方移動。

當杆17位於最大拉入位置時，如圖2所示，柱塞11位於第1內側筒部24的內側。當杆17位於最大突出位置時，如圖3所示，柱塞11位於跨第1內側筒部24和第2內側筒部26。

罩18具有被嵌合固定在第2內側筒部26中的軸向的另一方側的端部上的嵌合筒部30、從嵌合筒部30向徑向內側突出的環狀板部31、和從環狀板部31的內周部向軸向的另一方突出的支承筒部32。支承筒部32具有杆17插通的通孔33。支承筒部32例如能夠支承當在柱塞11上作用徑向的力等時在徑向振動的杆17。

在如此構成的電磁促動器10中，當線圈12非通電時，柱塞11及杆17被液壓控制閥82的彈簧91經由閥柱89向軸向的一方施力，位於最大拉入位置。

另一方面，如果將線圈12通電，則在線圈12的周圍產生磁場，由磁軛13及柱塞11形成磁迴路。此時，如果使柱塞11移動以對磁通不易流動的磁隙25進行旁路，則在柱塞11上作用朝向軸向的另一方的磁力。線圈12的通電量越大，即流過磁迴路的磁通越多，上述磁力越大。柱塞11、杆17及閥柱89的軸向位置由上述磁力與彈簧91的施力的平衡來決定。電磁驅動部md在線圈12被通電的情況下產生能夠使柱塞11在軸向移動的磁力。

(特徵結構)

接著，基於圖4、圖5說明電磁促動器10的特徵結構。在圖4、圖5中，為了使特徵結構容易理解，將各部示意地表示，圖示各部的尺寸、角度及尺寸比並不一定是正確的。

在以下的說明中，將通孔33的邊緣中的位於軸向的一方側的邊緣設為第1邊緣40。此外，將通孔33中的位於軸向的另一方側的邊緣設為第2邊緣41。另外，第1邊緣40形成通孔33的軸向的一方側的開口端，也稱作第1開口端。此外，第2邊緣41形成通孔33的軸向的另一方側的開口端，也稱作第2開口端。

此外，當如圖4所示杆17位於最大拉入位置時，設杆17中的軸向位置與第1邊緣40一致的部位為第1前端側特定部位ps1，此外，設杆17中的軸向位置與第2邊緣41一致的部位為第2前端側特定部位ps2。第1前端側特定部位ps1及第2前端側特定部位ps2被使用雙點劃線假設地表示。

此外，如圖5所示，當杆17位於最大突出位置時，設杆17中的軸向位置與第2邊緣41一致的部位為第1基端側特定部位pk1，此外，設杆17中的軸向位置與第1邊緣40一致的部位為第2基端側特定部位pk2。第1基端側特定部位pk1及第2基端側特定部位pk2被使用雙點劃線假設地表示。

杆17具有當在軸向移動時能夠與通孔33的內壁面34滑動的外壁面42。外壁面42在至少從第1基端側特定部位pk1到第1前端側特定部位ps1的軸向範圍中形成為從杆17的基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。在本實施方式中，外壁面42在從基端43到前端44的全範圍中為錐狀。

所謂「杆17的外壁面42與通孔33的內壁面34的間隙」，是指當杆17和通孔33相互為同心時從外壁面42到內壁面34的間隔的最小值。設杆17位於最大拉入位置時的間隙為ca，設杆17位於最大突出位置時的間隙為cb。

罩18由板材通過衝壓加工而成形。通孔33的內壁面34是從第1邊緣40側朝向第2邊緣41側而直徑變小的錐狀。外壁面42的坡度(傾斜、斜率)比通孔33的內壁面34的坡度大。由此，從杆17的外壁面42到通孔33的內壁面34的間隙不論杆17的軸向位置如何，都越靠軸向的一方側越小。所謂外壁面42的坡度，是外壁面42與軸心ax所成的角度。所謂通孔33的內壁面34的坡度，是通孔33的內壁面34與軸心ax所成的角度。

在圖4、圖5中，將外壁面42的坡度及通孔33的內壁面34的坡度表示得比實際大。此外，將間隙表示得比實際大。

如以上，在第1邊緣40與第2邊緣41之間的軸向範圍中，杆17位於最大突出位置時的間隙cb比位於最大拉入位置時的間隙ca小，即ca>cb的關係成立。

(比較形態)

這裡，通過示出兩個比較形態，使本實施方式的有利的點變得清楚。

如在圖19中示意地表示那樣，在第1比較形態中，杆100的外壁面101是與軸心ax平行的圓筒面，並且通孔102的內壁面107是與軸心ax平行的圓筒面。設杆100的外壁面101與通孔102的內壁面107的間隙為c1。間隙c1不論杆100的軸向位置如何，都以與本實施方式中杆17位於最大突出位置時的間隙ca等同的方式被設定得比較小。

根據這樣的第1比較形態，如圖20所示，在杆100的衝程量的全域中能夠將杆100的徑向振動量抑制得比較小。但是，外壁面101與通孔102的內壁面107的摩擦力變得比較大。由此，杆100及支承筒部103的磨損增加，並且有可能發生杆100變得不能移動的所謂卡死。

如在圖21中示意地表示那樣，在第2比較形態中，杆105的外壁面106是與軸心ax平行的圓筒面，並且通孔102的內壁面107是與軸心ax平行的圓筒面。設杆105的外壁面106與通孔102的內壁面107的間隙為c2。間隙c2不論杆105的軸向位置如何，都以與本實施方式中杆17位於最大拉入位置時的間隙cb等同的方式設定得比較大。

根據這樣的第2比較形態，如圖22所示，在杆105的衝程量的全域中能夠將外壁面106與通孔102的內壁面107的摩擦力抑制得比較小。但是，杆105的徑向振動量變得比較大。特別是，當杆105的衝程量較大時，在磁力增大的影響下，針對柱塞的徑向的力(側力)變大，杆105在徑向較大地振動。

另一方面，在第1實施方式中，杆17位於最大突出位置時的間隙ca與第1比較形態下的間隙c1等同，並且杆17位於最大拉入位置時的間隙cb與第2比較形態下的間隙c2同等。因此，如圖6所示，在杆17的衝程量的全域中，能夠將杆17的徑向振動量抑制得比較小，並且將外壁面42與通孔33的內壁面34的摩擦力抑制得比較小。

(效果)

如以上說明，在第1實施方式中，杆17在至少從第1基端側特定部位pk1到第1前端側特定部位ps1的軸向範圍中，具有從杆17的基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀的外壁面42。由此，杆17位於最大突出位置時的間隙cb比杆17位於最大拉入位置時的間隙ca小。

如果這樣構成，則能夠使杆17位於拉入側時的杆17與通孔33的內壁面34的間隙(拉入時間隙)變得比較大，並且使杆17位於突出側時的杆17與通孔33的內壁面34的間隙(突出時間隙)變得比較小。因而，通過拉入時間隙比較大，能夠減小杆17與支承筒部32的摩擦力。此外，通過突出時間隙比較小，能夠減小杆17的前端44的徑向的振動量。即，能夠實現兼顧杆17與支承筒部32的摩擦力減小和杆17的前端44的徑向的振動量減小。

此外，在第1實施方式中，外壁面42在至少從第1基端側特定部位pk1到第2前端側特定部位ps2的軸向範圍中是錐狀。

如果這樣構成，則與杆17中的從第1前端側特定部位ps1到前端44側的外周面與軸向平行的情況相比，拉入時間隙變大。因而，能夠進一步減小杆17與支承筒部32的摩擦力。

此外，在第1實施方式中，外壁面42在至少從第2基端側特定部位pk2到第1前端側特定部位ps1的軸向範圍中是錐狀。

如果這樣構成，則與杆17中的從第1基端側特定部位pk1到基端43側的外周面與軸向平行的情況相比，突出時間隙變小。因而，能夠進一步減小杆17的前端44的徑向的振動量。

此外，在第1實施方式中，通孔33的內壁面34是從第1邊緣40側朝向第2邊緣41側直徑變小的錐狀。外壁面42的坡度比通孔33的內壁面34的坡度大。

如果這樣構成，則外壁面42與通孔33的內壁面34的間隙不論杆17的軸向位置如何，都越靠軸向的一方側越窄。因而，如圖7所示，可以構成為，當杆17在徑向振動時外壁面42與通孔33的內壁面34面接觸。

[第2實施方式]

在本公開的第2實施方式中，如圖8所示，外壁面50在從第1基端側特定部位pk1到第1前端側特定部位ps1的軸向範圍中是錐狀。外壁面50從第1前端側特定部位ps1到前端44側與軸向平行，並且從第1基端側特定部位pk1到基端43側與軸向平行。即使這樣外壁面50的一部分是錐狀，與第1、第2比較形態相比，也能夠實現兼顧杆17與支承筒部32的摩擦力減小和杆17的前端44的徑向的振動量減小。

[第3實施方式]

在本公開的第3實施方式中，如圖9所示，外壁面60以使其從基端43側朝向前端44側杆17的直徑以規定的間隔階段性地變小的方式形成為臺階形狀。杆17的直徑變小的間隔也可以任意地設定。在本實施方式中，外壁面60在從基端43側到前端44側的全範圍中是階梯狀。在這樣的階梯狀的杆中，也是杆17位於最大突出位置時的間隙cb比杆17位於最大拉入位置時的間隙ca小。因而，起到與第1實施方式同樣的效果。

[第4實施方式]

在本公開的第4實施方式中，如圖10所示，在從第1基端側特定部位pk1到第2基端側特定部位pk2的軸向範圍中，杆17具有向徑向外側突出的突起71。通過杆17具有突起71，外壁面70包括向徑向外側突出的突出面72。通過外壁面70包含突出面72，杆17位於最大突出位置時的間隙cb比杆17位於最大拉入位置時的間隙ca小。因而，在第4實施方式中，也起到與第1實施方式同樣的效果。

[其他實施方式]

在與第2實施方式的思想共通的其他實施方式中，如圖11所示，在從第2基端側特定部位pk2到第1基端側特定部位pk1的軸向範圍中，也可以使外壁面51為從基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。

如圖12所示，在從第1前端側特定部位ps1到第2前端側特定部位ps2的軸向範圍中，也可以使外壁面52為從基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。

如圖13所示，在從第2基端側特定部位pk2到第1前端側特定部位ps1的軸向範圍中，也可以使外壁面53為從基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。

如圖14所示，在從第1基端側特定部位pk1到第2前端側特定部位ps2的軸向範圍中，也可以使外壁面54為從基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。

如圖15所示，在從第2基端側特定部位pk2到第2前端側特定部位ps2的軸向範圍中，也可以使外壁面55為從基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。

如圖16所示，在從第1前端側特定部位ps1與第2前端側特定部位ps2之間的ps21到第1基端側特定部位pk1與第2基端側特定部位pk2之間的pk12的軸向範圍中，也可以使外壁面56為從基端43側朝向前端44側直徑變小的錐狀。

此外，在從第1前端側特定部位與第2前端側特定部位之間到第1基端側特定部位與第1前端端側特定部位之間的軸向範圍中，也可以使外壁面為從基端側朝向前端側直徑變小的錐狀。進而，在從第1基端側特定部位與第1前端端側特定部位之間到第1基端側特定部位與第2基端側特定部位之間的軸向範圍中，也可以使外壁面從基端側朝向前端側直徑變小的錐狀。

在與第3實施方式的思想共通的其他實施方式中，如圖17所示，也可以在從第1前端側特定部位ps1到第2基端側特定部位pk2的軸向範圍的一部分中，使杆17的外壁面61為成為臺階的臺階形狀。起到與第1實施方式同樣的效果。

在與第4實施方式的思想共通的其他實施方式中，也可以是杆具有軸及與軸嵌合的圈，突起由圈構成。

在本公開的其他實施方式中，將罩分割為多個罩體，能夠使用與可動部不同的驅動部使多個罩體向徑向內側動作。當杆從最大拉入位置向最大突出位置滑動時，使罩向杆接近。通過在杆滑動時使罩接近，能夠使杆位於最大突出位置時的間隙比杆位於最大拉入位置時的間隙小。

在本公開的其他實施方式中，也可以是杆由與柱塞相同的部件構成。

在本公開的其他實施方式中，罩並不限於由衝壓加工形成的成形品，例如也可以是由切削加工形成的成形品。

在本公開的其他實施方式中，也可以是罩的通孔的內壁面是與軸向平行的圓筒面。

在本公開的其他實施方式中，也可以是罩由與磁軛相同的部件構成。

在本公開的其他實施方式中，罩的第1邊緣40側的角部401並不限於帶有圓度的形狀，例如也可以是c倒角形狀，也可以如圖18所示那樣是尖銳形狀。

本公開並不限定於上述實施方式，在不脫離公開的主旨的範圍內能夠以各種的形態實施。