線性螺線管的製作方法

2023-10-17 09:58:19 4

線性螺線管的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種線性螺線管(1)，其包括卡環(45)，其限制第一固定芯(25)與第二固定芯(30)之間的相對移動。第一固定芯(25)包括軸承部分(26)和固定部分(27)，軸承部分(26)和固定部分(27)一體地形成為單個一體構件。軸承部分(26)支撐軸(35)。在軸向上卡環(45)被夾緊在固定部分(27)與第二固定芯(30)之間的同時固定部分(27)被固定到軛(15)。
【專利說明】線性螺線管
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種線性螺線管。
【背景技術】
[0002]已知的線性螺線管通過使用在定子的線圈激勵時產生的磁場線性地驅動可動芯。例如，JP2011-222799A (對應於US2011/0248805A1)公開了一種線性螺線管，其具有第一固定芯、卡環和第二固定芯，它們設置在線圈徑向靠內的一側並且在軸向方向上一個接一個地排列。第一固定芯、卡環和第二固定芯被軸向夾緊在兩個軛之間。在組裝時，首先，分別將兩個軛設置在第一固定芯和第二固定芯在軸向上的外側，並分別接觸第一固定芯和第二固定芯。隨後，使兩個軛朝著彼此撓曲，使得兩個軛中的每一個與第一固定芯和第二固定芯中對應相鄰的一個之間的間隙消失。最後，通過壓接處理(通過壓接使一個軛的一部分在另一個軛的對應部分上方塑性變形的處理)將兩個軛固定在一起。
[0003]在JP2011-222799A (對應於US2011/0248805A1)中所描述的線性螺線管中，磁性地吸引可動芯的磁引力可能由於氣隙的影響而減小，所述氣隙通過軛的撓曲形成於每一軛與第一和第二固定芯中對應相鄰的一個之間。另外，當如此產生的間隙的大小在產品之間變化時，磁引力也在產品之間變化。另外，當異物(例如，鐵屑或鐵粉)留在間隙中時，磁引力可能變化。

【發明內容】

[0004]鑑於上述問題而提出本發明。因此，本發明的目的在於提供一種線性螺線管，其可增大磁引力並可限制磁引力的變化和/或改變。
[0005]根據本發明，提供一種線性螺線管，其包括線圈、第一固定芯、第二固定芯、軛、軸、可動芯和非磁性構件。所述線圈形成為環形。所述第一固定芯在軸向上設置在線圈的一側。所述第二固定芯在軸向上設置在與線圈的所述一側相反的線圈的另一側。在軸向上氣隙介於第一固定芯與第二固定芯之間。所述軛在徑向上位於線圈的外側，並在第一固定芯與第二固定芯之間磁耦合。所述軸在徑向上設置在氣隙的內側，並且由第一固定芯和第二固定芯可滑動地支撐。所述軸被構造為在軸向上在初始位置與全衝程位置之間往復運動，所述初始位置位於第二固定芯所在的一側，所述全衝程位置位於第一固定芯所在的一側。所述可動芯在軸向上在第一固定芯與第二固定芯之間的對應位置處固定到所述軸。當線圈被激勵時，可動芯與所述軸一起在軸向上朝著全衝程位置移動到在徑向上位於氣隙的內側的位置，並通過可動芯在第一固定芯與第二固定芯之間傳導磁通量。所述非磁性構件被保持在第一固定芯和第二固定芯之間，並限制第一固定芯與第二固定芯之間朝著彼此的相對移動。第一固定芯形成為單個一體構件，並且包括軸承部分和固定部分。所述軸承部分可滑動地支撐所述軸。所述固定部分在徑向上從軸承部分向外延伸，並在非磁性構件在軸向上被夾緊在固定部分與第二固定芯之間的同時被固定到軛。【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本文描述的附圖僅用於說明的目的，並非意在以任何方式限制本發明的範圍。
[0007]圖1是應用了根據本發明實施例的線性螺線管的閥定時控制設備的示意性剖視圖；
[0008]圖2是圖1的線性螺線管的剖視圖，示出軸處於初始位置的操作狀態；
[0009]圖3是圖1的線性螺線管的剖視圖，示出軸處於全衝程位置的另一操作狀態；
[0010]圖4是圖2所示的第一固定芯、卡環、第二固定芯、軸和可動芯組裝成一體的組件的剖視圖；
[0011]圖5是示出圖2的軛、線圈裝置和外殼的剖視圖；
[0012]圖6是示出圖4的組件插入圖5的線圈裝置和軛中的狀態的示意性剖視圖；
[0013]圖7是圖6中的區域VII的局部放大圖；
[0014]圖8是圖2中的區域VIII的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0015]將參照附圖描述本發明的實施例。
[0016]圖1示出包括根據本發明實施例的線性螺線管的閥定時控制設備。在本實施例的閥定時控制設備100中，液壓油供應給殼體101的液壓室102，殼體101可與內燃機(未示出)的曲軸一體地旋轉，以使得可與凸輪軸103 —體地旋轉的葉片轉子104相對於殼體101旋轉，從而調節各對應的一個排氣閥(未示出)的打開/關閉定時。通過油泵106從油盤105泵出的液壓油通過液壓換向閥107供應給液壓室102。液壓換向閥107的線軸(spOOl)108以允許線軸108在軸向上往復運動的方式被接納於套筒109中。在軸向上通過彈簧110線軸108被推向一側(圖1中，左側)。線性螺線管I用作驅動裝置，其在軸向上抵抗彈簧110的推力將線軸108朝著另一側(圖1中，右側)驅動。
[0017]現在，將參照圖2和圖3描述線性螺線管I的結構。
[0018]線性螺線管I包括線圈裝置10、軛15、外殼20、第一固定芯25、第二固定芯30、軸35和可動芯40。
[0019]線圈裝置10包括繞線管(bobbin)ll和線圈12。繞線管11形成為管形。線圈12形成為環形並由電線製成，其繞著繞線管11纏繞。
[0020]軛15由磁性材料(磁性金屬材料)製成並包括管部16和底部17。在徑向上管部16設置在線圈裝置10的外側。底部17與管部16的一個端部(圖2中，下端部)一體地形成。
[0021]外殼20是樹脂構件，其與線圈裝置10和軛15 —體地模製(即，線圈裝置10和軛15是模製於外殼20中的插件)。外殼20包括連接器部分22和安裝部分23。電連接到線圈12的端子21被接納於連接器部分22中。安裝部分23用於將外殼20安裝到例如發動機蓋(未示出)。
[0022]第一固定芯25由磁性材料(磁性金屬材料)製成，並設置在線圈12的軸向一側，即，設置在管部16的另一端部(圖2中，上端部)，所述另一端部在軸向上與管部16的所述一個端部相反。第一固定芯25具有第一環形突出部28,其在軸向上朝著軛15的底部17突出。第一固定芯25的徑向靠外的端部(外周部)固定到軛15的管部16。[0023]第二固定芯30由磁性材料(磁性金屬材料)製成，並設置在線圈12的軸向另一側，即，設置在管部16的所述一個端部。第二固定芯30在軸向上接觸軛15的底部17並具有第二環形突出部33。第二環形突出部33在軸向上朝著第一環形突出部28突出，使得在軸向上氣隙42介於第二環形突出部33與第一環形突出部28之間。第一固定芯25和第二固定芯30通過軛15彼此磁f禹合。
[0024]在氣隙42徑向上靠內的一側,軸35由第一固定芯25和第二固定芯30可滑動地支撐。軸35可在位於第二固定芯30 —側的初始位置與位於第一固定芯25 —側的全衝程位置之間軸嚮往復運動。圖2示出軸35處於初始位置的一個操作狀態，圖3示出軸35處於全衝程位置的另一操作狀態。
[0025]可動芯40由磁性材料製成。可動芯40在軸向上設置在第一固定芯25與第二固定芯30之間，並固定到軸35。當軸35處於初始位置時，可動芯40處於氣隙42的第二固定芯30 —側。當軸35處於全衝程位置時，可動芯40在徑向上處於氣隙42的內側，使得可動芯40與第一環形突出部28和第二環形突出部33 二者重疊，以在第一環形突出部28和第二環形突出部33之間形成磁旁路，即，通過可動芯40在第一固定芯25和第二固定芯30之間傳導磁通量。
[0026]接下來，將參照圖2至圖8描述線性螺線管I的結構的特性特徵。
[0027]第一固定芯25包括軸承部分26和固定部分27，軸承部分26和固定部分27 —體地形成為單個一體構件(無縫形成的單件構件)。軸承部分26可滑動地支撐軸35。固定部分27從軸承部分26徑向向外延伸，並被構造為環板形。固定部分27具有在軸向上朝著第二固定芯30突出的第一環形突出部28。
[0028]第二固定芯30包括軸承部分31、磁通量傳導部分32和連接部分34，這些部分一體地形成為單個一體構件(無縫形成的單件構件)。軸承部分31可滑動地支軸35。磁通量傳導部分32形成為管形，並在徑向上設置在軸承部分31的外側。在軸向上軛15的底部17所在的一側，連接部分34連接在磁通量傳導部分32的端部與軸承部分31之間。磁通量傳導部分32具有第二環形突出部33，其朝著第一環形突出部28突出，使得在軸向上氣隙42介於第二環形突出部33與第一環形突出部28之間。.[0029]線性螺線管I包括卡環45，其形成為管形並設置在第一固定芯25與第二固定芯30之間。卡環45由非磁性材料製成，並用作非磁性構件。卡環45的一個端部被壓配合到第一環形突出部28，在軸向上與卡環45的所述一個端部相反的卡環45的另一端部被壓配合到第二環形突出部33。卡環45限制或阻止第一固定芯25和第二固定芯30在軸向和徑向上相對於彼此移動。
[0030]第一固定芯25的固定部分27配合到軛15的管部16的另一端部中。通過型鍛，即，通過在卡環45和第二固定芯30在軸向上被夾緊於軛15的底部17與固定部分27之間的狀態下，使管部16的另一端部抵著固定部分27塑性變形，來將固定部分27固定到軛15。第一固定芯25與軛15的管部16磁稱合，以在兩者間傳導磁通量。
[0031]第二固定芯30的磁通量傳導部分32在軸向上接觸軛15的底部17，以在第二固定芯30的磁通量傳導部分32與軛15的底部17之間磁稱合,從而在兩者間傳導磁通量。
[0032]在組裝線性螺線管I時，將卡環45壓配合到第一環形突出部28和第二環形突出部33。由此，如圖4所示，第一固定芯25、第二固定芯30、軸35和可動芯40組裝在一起以形成組件48。
[0033]將組件48插入軛15和線圈裝置10 (它們通過樹脂模製在一起，如圖5所示)中，直到第二固定芯30在軸向上接觸軛15，如圖6所示。在這一階段，繞線管11 (在徑向上位於徑向間隙靠外的一側)與卡環45和第二固定芯30 (在徑向上位於徑向間隙靠內的一側)之間的徑向間隙(氣隙)的最小尺寸被設定為大於軛15的管部16 (在徑向上位於另一徑向間隙靠外的一側)與第一固定芯25 (在徑向上位於另一徑向間隙靠內的一側)之間的另一徑向間隙(氣隙)的最大尺寸。接下來，在第二固定芯30接觸軛15的狀態下在軸向上使用衝頭111 (示出於圖7)使軛15的管部16的另一端部塑性變形，以將管部16的另一端部抵著第一固定芯25型鍛，如圖8所示。這樣，將第一固定芯25的徑向外部固定到軛15的管部16。
[0034]接下來，將參照圖1至圖3描述線性螺線管I的操作。
[0035]當液壓油未供應給閥定時控制設備100的液壓室102時，線圈12去激勵。此時，通過液壓換向閥107的彈簧110經線軸108軸35被迫抵靠軛15的底部17，以使得軸35接觸軛15的底部17並被置於初始位置。
[0036]當液壓油供應給閥定時控制設備100的液壓室102時，線圈12激勵。在線圈12激勵時在線圈12周圍產生的磁通量流過由第一固定芯25、軛15、第二固定芯30和可動芯40形成的磁路。所述磁通量在徑向上在第一固定芯25和軛15之間傳導，並且所述磁通量在軸向上在軛15和第二固定芯30之間傳導。此時，通過響應於流過磁路的磁通量的大小而產生的磁引力驅動可動芯40，以抵抗彈簧110的推力將軸35與可動芯40 —起從初始位置朝著全衝程位置驅動。
[0037]如上所述，本實施例的線性螺線管I包括卡環45，卡環45是非磁性構件，它限制第一固定芯25與第二固定芯30之間的軸向相對移動。另外,第一固定芯25包括軸承部分26和固定部分27，軸承部分26和固定部分27 —體地形成為單個一體構件。軸承部分26可滑動地支撐軸35。固定部分27從軸承部分26徑向向外延伸。當卡環45在軸向上夾緊於固定部分27與第二固定芯30之間的狀態下將固定部分27固定到軛15。
[0038]因此，包括一體地形成為單個一體構件的軸承部分26和固定部分27的第一固定芯25在軸向上由卡環45支撐。由此，可限制在將第一固定芯25抵住軛15固定時施加的軸向負載所引起的第一固定芯25的撓曲。結果，可限制軛15與第一固定芯25之間的氣隙的尺寸的增大，並且限制軛15與第一固定芯25之間的氣隙的尺寸的變化。這樣，可增大磁引力，並且還可限制磁弓I力的變化。
[0039]此外，限制軛15與第一固定芯25之間的氣隙的形成，以使得可限制異物(如，鐵屑或鐵粉)侵入軛15與第一固定芯25之間的氣隙中，從而可限制磁引力的改變。
[0040]此外，如上所述，限制第一固定芯25的撓曲，以使得軛15與第一固定芯25之間的間隙的尺寸的變化減小或最小化。因此，可使可通過衝頭111塑性變形並且需要通過型鍛(即，塑性變形)在軛15與第一固定芯25之間固定的軛15的塑性變形裕度(塑性變形餘量)的變化減小或最小化。因此，型鍛質量提高。
[0041]此外，當限制第一固定芯25的撓曲時，限制了軸承部分26的變形。因此，可實現軸35的平滑的滑動。
[0042]此外,通過卡環45限制了第一固定芯25與第二固定芯30之間的相對軸向移動，以使得氣隙42的軸向尺寸的變化減小或最小化。由此，可限制磁引力的變化。
[0043]此外，與第一固定芯25由多個構件製成的情況，更具體地講，軸承部分26和固定部分27分別被製成不同的構件的情況相比，第一固定芯25處的磁損減小。由此，磁引力可增大，並且第一固定芯25可容易地被組裝。
[0044]此外,第一固定芯25和第二固定芯30僅通過單個軛15彼此磁稱合。因此,可減小第一固定芯25與第二固定芯30之間的磁損。結果，可增大磁引力。
[0045]此外，在第一實施例中，第一固定芯25的固定部分27配合到軛15的管部16的另一端部，並且磁通量可在固定部分27與管部16之間徑向傳導。此外，第二固定芯30在軸向上接觸軛15的底部17，並且磁通量可在第二固定芯30與軛15的底部17之間軸向傳導。
[0046]因此，即使在第一固定芯25的軸向位置和軛15的管部16的軸向位置由於第一固定芯25、第二固定芯30、卡環45和軛15中存在變化而在產品之間變化的情況下,第一固定芯25與軛15的管部16之間的徑向氣隙的徑向尺寸也大致恆定。因此，產品之間磁引力的變化可減小或最小化。
[0047]相比之下，在磁通量在徑向上於第一固定芯與軛之間傳導的情況下，當第一固定芯的軸向位置和/或軛的軸向位置發生變化時，第一固定芯與軛之間的軸向氣隙的尺寸變化。由此，不利地，產品之間的磁引力的變化增大。此外，為了使第一固定芯和軛撓曲以消除上述軸向氣隙，需要減小第一固定芯的厚度和軛的厚度。第一固定芯的厚度的減小和軛的厚度的減小導致磁損，這是由磁飽和引起的。
[0048]此外，在本實施例中，卡環45的一個端部壓配合到第一環形突出部28，，卡環45的另一端部壓配合到第二環形突出部33。卡環45限制或阻止第一固定芯25和第二固定芯30在軸向和徑向上相對於彼此的移動。
[0049]由此，組件48的剛性可增大，以進一步限制在組裝時第一固定芯25的撓曲。
[0050]此外，可限制第一固定芯25的軸線與第二固定芯30的軸線之間的偏差。因此，在徑向上施加於可動芯40的徑向力(即，側力)可減小。因此，可使磁引力穩定，並且在軸35相對於軸承部分26和軸承部分31滑動時軸承部分26和軸承部分31的磨損可減小。另外，軸承部分26與軸承部分31之間的同軸性可提高，以使軸35平滑的滑動。
[0051]在本實施例中，在組裝線性螺線管I時，卡環45壓配合到第一環形突出部28和第二環形突出部33，由此第一固定芯25、第二固定芯30、軸35和可動芯40 —體地組裝。
[0052]由此，線性螺線管I的組裝容易。
[0053]現在，將描述上述實施例的修改形式。
[0054]在上述實施例的修改形式中，第一固定芯與軛之間的固定不限於型鍛，可通過(例如)壓配合來實現。
[0055]在上述實施例的另一修改形式中，可去除第一固定芯和第二固定芯中的至少一個的環形突出部。即，僅需要在第一固定芯與第二固定芯之間提供氣隙。
[0056]在上述實施例的另一修改形式中，第一固定芯、第二固定芯和軛中的一個或全部可具有非圓形橫截面，並且可在其周邊部分中具有凹口。
[0057]在上述實施例的另一修改形式中，卡環可形成為與管形不同的另一形式。例如，卡環的構型可為杆形或片形，只要卡環能夠限制第一固定芯和第二固定芯朝著彼此的相對移動即可。[0058]在上述實施例的另一修改形式中，卡環可與第一固定芯和第二固定芯接合，而並非利用壓配合。這樣，卡環無需將第一固定芯、第二固定芯、軸和可動芯一體地組裝在一起。
[0059]在上述實施例的另一修改形式中，線性螺線管不必實現為閥定時控制設備的液壓換向閥的驅動裝置，而是可實現為各種其他功能設備的驅動裝置，所述功能設備的每一個包括被驅動往復運動的從動構件。
[0060]本發明不限於上述實施例及其修改形式。即，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，上述實施例及其修改形式可以各種方式修改。
【權利要求】
1.一種線性螺線管，包括: 線圈(12)，其形成為環形； 第一固定芯(25)，其在軸向上設置在所述線圈(12)的一側； 第二固定芯(30)，其在軸向上設置在與所述線圈(12)的所述一側相反的所述線圈(12)的另一側，其中在軸向上所述第一固定芯(25)與所述第二固定芯(30)之間夾有氣隙(42)； 軛(15)，其在徑向上位於所述線圈(12)的外側，並在所述第一固定芯(25)與所述第二固定芯(30)之間磁稱合； 軸(35)，其在徑向上設置在所述氣隙(42)的內側，並且由所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30)可滑動地支撐，其中所述軸(35)被構造為在軸向上在初始位置與全衝程位置之間往復運動，所述初始位置位於所述第二固定芯(30)所在的一側，所述全衝程位置位於所述第一固定芯(25)所在的一側； 可動芯(40)，其在軸向上於所述第一固定芯(25)與所述第二固定芯(30)之間的對應位置固定到所述軸(35)，其中當所述線圈(12)被激勵時，所述可動芯(40)與所述軸(35)一起在軸向上朝著所述全衝程位置移動到徑向上位於所述氣隙(42)的內側的位置，並通過所述可動芯(40)在所述第一固定芯(25)與所述第二固定芯(30)之間傳導磁通量；非磁性構件(45)，其被保持於所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30)之間，並限制所述第一固定芯(25)與所 述第二固定芯(30)之間朝著彼此的相對運動，其中所述第一固定芯(25)形成為單個一體構件，並且包括: 軸承部分(26)，其可滑動地支撐所述軸(35)；固定部分(27)，其從所述軸承部分(26)徑向向外延伸，並當所述非磁性構件(45)在軸向上被夾緊於所述固定部分(27)與所述第二固定芯(30)之間的同時固定到所述軛(15)。
2.根據權利要求1所述的線性螺線管，其特徵在於: 所述軛(15)包括: 管部(16)，其在徑向上設置在所述線圈(12)的外側； 底部(17)，其與所述管部(16)的一個端部一體地形成，所述一個端部位於第二固定芯(30)所在的軸向側； 所述第一固定芯(25)的所述固定部分(27)安裝到在軸向上與所述管部(16)的所述一個端部相反的所述軛(15)的所述管部(16)的另一端部中，以在徑向上在所述第一固定芯(25)的所述固定部分(27)與所述軛(15)的所述管部(16)之間傳導磁通量； 所述第二固定芯(30)在軸向上接觸所述軛(15)的所述底部(17)，並在軸向上在所述第二固定芯(30)與所述軛(15)的所述底部(17)之間傳導磁通量。
3.根據權利要求1所述的線性螺線管，其特徵在於: 所述非磁性構件(45)被構造為管形，並安裝到所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30) 二者； 所述非磁性構件(45)限制所述第一固定芯(25)與所述第二固定芯(30)在徑向上的相對移動。
4.根據權利要求3所述的線性螺線管，其特徵在於:所述非磁性構件(45)壓裝到所述第一固定芯(25)和所述第二固定芯(30) 二者，以將所述第一固定芯(25)、所述第二固定芯(30)、所述軸(35)和所述可動芯(40)組裝在一起。
5.根據權利要求3或4所述的線性螺線管，其特徵在於: 所述第一固定芯(25)的所述固定部分(27)具有朝著所述第二固定芯(30)突出的第一環形突出部(28)； 所述第二固定芯(30)具有朝著所述第一環形突出部(28)突出的第二環形突出部(33)； 所述氣隙(42)介於所述第一環形突出部(28)與所述第二環形突出部(33)之間； 所述非磁性構件(45)的一個端部安裝到所述第一環形突出部(28)； 在軸向上與所述非磁性構件(45)的所述一個端部相反的所述非磁性構件(45)的另一端部安裝到所述第二環形突出部(33)。
【文檔編號】F16K31/06GK103578685SQ201310322655
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2012年7月30日
【發明者】松本光一郎, 村尾善之 申請人:株式會社電裝