电磁致动器的制作方法

本公开涉及一种用于内燃机的气门升程控制设备的电磁致动器。

背景技术：

电磁致动器具有可与永磁体一同移动的输出销。所述输出销由线圈产生的电磁力来驱动。DE202011001412U1披露了一种电磁致动器，其中轴具有用于空气的凹槽，从而定子的滑动面和轴的滑动面免于由于油而彼此粘住。因此，能够快速地操作输出销。

在电磁致动器中，如果定子的端面和连接于永磁体的后板之间的间隙小，那么残留在定子和后板之间的油由于毛细现象不能被容易地排出。如果定子的端面和后板依照油的粘性彼此粘在一起，则会影响到输出销的操作。而在后板和定子之间的间隙大的情形下，尽管油能够被容易地排出，但由于磁隙，将后板保持在向后限位上的保持力减小。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种电磁致动器，其中油从后板和定子之间的间隙中排出，同时能够维持将后板保持在向后限位上的保持力。

按照本公开的一方面，驱动气门升程控制设备以控制内燃机的进气门或排气门的升程的电磁致动器包括输出销、永磁体、后板、定子和线圈。输出销能够移到气门升程控制设备的凸轮轴，其具有与凸轮轴接触的前末端部。该前末端部通过凸轮轴的扭矩远离凸轮轴。永磁体受到磁化从而在沿着输出销轴向的两端具有彼此不同的极性。永磁体位于与输出销的后端部相邻之处。永磁体为平板状，其与输出销共同移动。

后板由软磁材料制成，并在与输出销的后端部相邻的位置处与永磁体的表面连接。定子由软磁材料制成，其具有相对部和凹部。所述相对部通过后板与永磁体相对。所述凹部被限定在相对部的端面的一部分上。油能 够流入到凹部中并借助其自重从凹部中排出。线圈通过产生与永磁体磁场相反的磁场，在定子和后板之间产生斥力。

因此，当后板端面和定子端面之间的间隙较小时，可以确保后板端面和凹部的底面之间的间隙相对较大。因此，能够在凹部处避免毛细现象，并且油能够通过其自重从凹部排出。此外，在除了凹部之外的相对部的一部分处，通过确保具有小间隙的预定表面区域能够维持保持力。一旦油开始从凹部排出，空气就流入到凹部中进一步促进了油的排出。因此，即使油的粘性阻力大，输出销也能够快速精确地移动，同时维持了保持力。

定子的凹部定位成不与输出销的后端面和定子接触的范围重叠。如此，可以确保输出销的后端面具有适当的就座表面区域，并且能够有效地传递磁力。如果所述后端面本质上用作就座表面，则定子的凹部也可以和输出销的后端面部分重叠。例如，定子的凹部可以与输出销的后端面的10％重叠。在这种情形下，输出销的后端面与定子重叠的范围的90％能够用作就座表面。

此外，当输出销被定位成在水平方向延伸时，定子的凹部的至少一部分可以沿重力方向延伸。因此，在重力作用下，油能够容易地从凹部落下。当输出销大致水平地(横向)定位时，所述水平方向不限定为正好是水平方向。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其它目的、特征以及优点将变得更加直观。在附图中：

图1是示出了根据第一实施例的未通电的电磁致动器的截面图；

图2是示出了通电的电磁致动器的截面图；

图3是图1中III部分的放大视图；

图4是沿着图3中IV-IV线的横截面图；

图5A，5B和5C是示出了电磁致动器的定子的凹部的深度变化的截面图；

图6A是解释了在第一对比例中油的排出的视图，其中定子和后板之间的间隙小；以及图6B是解释了在第二对比例中油的排出的视图，其中定子 和后板之间的间隙大；

图7是示出了根据第二实施例的定子的视图；

图8A是示出了根据第三实施例的定子的视图，以及图8B是示出了根据第四实施例的定子的视图；

图9A是示出了根据第五实施例的定子的视图，以及图9B是示出了根据第六实施例的定子的视图；

图10A是示出了根据第七实施例的定子的视图；以及图10B是示出了根据第八实施例的定子的视图；

图11A是示出了根据第九实施例的定子的视图；以及图11B是示出了根据第十实施例的定子的视图；

图12A是示出了根据第十一实施例的定子的视图；以及图12B是示出了根据第十二实施例的定子的视图。

具体实施方式

以下将结合附图描述本公开的实施例。在实施例中，与在先实施例中描述的事物相同的部分用相同或相似的附图标记标识，并省略对该部分多余的解释。当在一个实施例中仅描述了某结构的一部分时，其它在先实施例可以被应用于该结构的另外的部分中。即使没有明确地描述能够组合的零件，这些零件也能够组合在一起。即使没有明确地描述实施例能够相结合，这些实施例也可以部分的结合，只要它们的组合没有坏处即可。

(第一实施例)

电磁致动器10应用于气门升程控制设备，所述气门升程控制设备控制内燃机的进气门或排气门的升程量。结合图1至图6B解释根据第一实施例的电磁致动器10。如图1和图2所示，电磁致动器10安装在发动机缸盖90的安装孔92中。电磁致动器10具有相对于气门升程控制设备的凸轮轴94操作的输出销60。电磁致动器10被安装成使得输出销60相对于图1和图2所示的重力方向水平延伸。

定义当输出销60接近凸轮轴94时，输出销60向前移动。定义当输出销60与凸轮轴94分离时，输出销60向后移动。图1表示输出销60位于向后限位处的状态，图2表示输出销60位于向前限位处的状态。输出销60 的邻近于凸轮轴94的端部被称为前末端部64，输出销60的与所述前末端部64相反的另一端被称为后端部61。

气门升程控制设备通常是已知的，省略对其的说明和详细解释。如图2所示，在电磁致动器10中，当输出销60与围绕旋转轴线C旋转的凸轮轴94的短轴部分Ra相对时，对线圈51通电产生的电磁力使输出销60向前移动。

如图1所示，当输出销与旋转的凸轮轴94的长轴Rb相对时，在输出销60的前末端部64与凸轮轴94接触的情形下，在凸轮轴94扭矩的作用下输出销60被向后按压。此时，输出销60被向后按压到抽吸冲程Lu的位置处，并利用电磁致动器10的永磁体40的磁力从该抽吸冲程Lu的位置向后移动到向后限位处。

电磁致动器10具有固定于发动机缸盖90的固定部13和在轴向往复运动的活动部14。所述固定部13和活动部14同轴地设置在中心轴线O上(参见图3和图4)。

固定部13包括线圈51、定子521和磁轭55。通过将绕组线围绕被装配到定子521中的线轴50缠绕构成线圈51。线轴50由树脂制成，并使线圈51的绕组线和定子521彼此绝缘。树脂成型部16与连接器部分17构成为一整体，线圈51位于活动部14和树脂成型部16之间。当通过外部电源(未示出)经由连接器部分17的端子18给线圈51通电时，线圈51产生磁场。稍后将描述该磁场产生的电磁力。

定子521由软磁材料形成，其定位成邻近输出销60相对于永磁体40的后端部61处。定子521的大部分都位于线圈51的径向内部用作线圈芯(芯线圈)。定子521的邻接活动部14的端部是与活动部14的后板44相对的相对部54。相比于定子521的其它部分，相对部54的外径较大。

在图4中，阴影区域表示相对部54的端面540。凹部211形成在相对部54的端面540中。在第一实施例中，限定在相对部54端面540上的凹部211具有形成在周边部210和中心岛部219之间的环形形状。沿着定子521的外圆周完整地形成周边部210。中心岛部219围绕着中心轴线O形成，其包括与输出销60的后端面62接触的虚线圆范围。

如图4所示，中心岛部219大致包括与输出销60的后端面62接触的 100％的范围。然而，中心岛部219也可以不包括与输出销60的后端面62接触的100％的范围。中心岛部219可以包括基本用作就座表面的范围，例如，不少于与输出销60的后端面62接触的90％的范围。凹部211的环形形状表示围绕着中心岛部219的形状，所述环形形状的宽度不限制为恒定的。

相对于电磁致动器10作出如下描述，以附图中的上下方向对应于重力方向(竖直方向)的方式布置电磁致动器10。所述岛部219沿图4中的重力方向延伸形成。围绕着岛部219的凹部211关于竖直线V具有线对称的形状。经由套筒70的油路76引入的油能够流入到凹部211中，并且能够通过其自重从凹部211中排出。

凹部211沿深度方向可以具有如图5A，5B或5C所示的深度。在图5A中，凹部211距离底面200的深度Da相对较浅，倒角部分205沿着凹部211的边缘限定。在图5B中，凹部211距离底面200的深度Db相对较深，倒角部分205沿着凹部211的边缘限定。在图5C中，凹部211距离底面200的深度Dc相对较深，未形成有倒角部分。随着凹部211的加深，磁传递力下降，但油能够容易地排出。期望设置最优的深度来达到磁传递力和排油能力之间的平衡。例如，基于制造的原因，可以形成倒角部分。

磁轭55由软磁材料制成，且具有与线圈51和活动部14同轴的大致筒形形状。线圈51、定子521和树脂成型部16均设置在磁轭55内。通过接触区域或相邻区域，磁力在磁轭55和定子521之间相互传递。密封环81设置成围绕着树脂成型部16的周边，用于确保相对于磁轭55的内圆周的密封。密封环82设置成围绕着定子521的相对部54的周边，用于确保相对于磁轭的内圆周的密封。定子521的相对部54在周边部处相对较薄，这是因为在邻近线轴50处形成有用来容纳密封环82的空间。

磁轭55的内周壁56在轴向范围内与前板45的外周壁46相对，其中活动部14可在该轴向范围内移动。因此，磁轭55经由定子521和前板45形成了磁路。如此形成磁轭55，以使得内周壁56的内径在与前板45的外周壁46相对的范围内大致恒定。磁轭55具有用于安装到发动机缸盖90的凸缘部59，所述凸缘部59设置在磁轭55的邻近套筒70的开口处。

套筒70具有基部71和管部73。所述基部71插入到发动机缸盖90的 安装孔92中。密封环83设置成围绕基部71的周边，用于确保相对于安装孔92的内圆周的密封。基部71的邻近线圈51的端面72与前板45的前端面457(参见图3)相对。油路76沿轴向穿过基部71，并且油路位于所述端面72周围。发动机中的油通过油路76被引入到活动部14的圆周。管部73从基部71伸出，管部73的尖端面74与凸轮轴94相对。沿着管部73的中心轴线限定出插入孔75，输出销60插入到该插入孔75中。

活动部14包括能够共同移动的永磁体40、后板44、前板45和输出销60。永磁体40为圆板形，其固定在输出销60的后端部61。永磁体40的厚度方向对应于输出销60的轴向。永磁体40被磁化，从而例如沿轴向后板44限定为N极，前板45限定为S极(参见图3)。N极和S极的布置可以相反。

后板44和前板45均由软磁材料制成。后板44与永磁体40的邻近线圈51的后表面(输出销60的后端部)连接，前板45与永磁体40的邻近套筒70的、与后表面相反的前表面连接。需要考虑的是，在图3中例如后板44为N极，前板45为S极。

将前板45的邻近套筒70的端面定义为前端面457，后板44的邻近线圈51的端面定义为后端面443。将后板44的邻近永磁体40的端面定义为结合面444，并且将前板45的邻近永磁体40的端面定义为结合面454。

输出销60的滑动部分65的外圆周能够相对于套筒70的插入孔75的内圆周滑动。在该实施例中，输出销60的后端部61穿过形成在永磁体40、后板44和前板45的中心部分上的孔，并固定到永磁体40、后板44和前板45。输出销60的后端面62从后板44的后端面443伸出，并与定子521的相对部54的端面540相对。在这种结构中，输出销60由非磁性材料制成以防止后板44和前板45的磁短路。

在图1和图3所示的线圈未通电的状态中，在后板44的后端面443和定子521的端面540之间产生磁吸引力。活动部分14通过磁吸引力至少从抽吸冲程Lu的位置吸引到向后限位处。在向后限位处，所述磁吸引力用作保持着活动部分14的保持力。此外，在向后限位处，输出销60的后端面62与限定出定子521端面540的岛部519接触。当活动部14在永磁体40的磁吸引力的作用下保持在向后限位处时，如图3中的虚线箭头方向φM 所示，所产生的磁路顺序为：永磁体40的N极，后板44，定子521，磁轭55、前板45和永磁体40的S极。

在该磁路中，由于磁轭55的内周壁56与前板45的外周壁46之间的间隙起到磁隙的作用，因此期望的是将该间隙设置得尽可能地小。然而，需要确保该磁隙大到防止在磁轭55的内周壁56与后板44和永磁体40之间出现磁短路。因此，前板45的外径大于永磁体40的外径。

当通电时，线圈51产生与永磁体40的磁场相反的磁场。例如，在图3中，根据磁场，将S极定义在定子521的连接器部分17上，将N极定义在定子521的相对部54上。也就是说，设定线圈51的绕组线的缠绕方向和电流的流动方向来产生这样的磁场。

然后，由于后板44和定子521的相对部54具有相同的极性，因此在后板44的后端面443和定子521的端面540之间产生排斥作为电磁力。由于所述排斥，活动部14从向后限位向前移动。当前板45的前端面457接近套筒70的端面72时，如图2所示，活动部14通过在前端面457和套筒端面72之间的磁吸引力被保持在向前限位处。

图6A表示第一对比例，其中定子521和后板44之间的间隙C_小相对较小。由于毛细现象，后板44和定子521之间的油L不能容易地排出。在这种情形下，根据油L的粘性，后板44的端面和定子521的端面彼此粘在一起，影响了输出销60的操作。

图6B表示第二对比例，其中定子521和后板44之间的间隙C_大相对较大。在这种情形下，由于重力的作用，油L将下落，并依靠其自重排出。另一方面，如果整个端面540都保持远离后板44，则由于磁隙导致保持力减小。

根据第一实施例，凹部211形成在定子521的端面540的一部分中，作为“相对较大的间隙”。油L能够流入到凹部211中，并且油L能够通过其自重从凹部211中排出。

借此，能够确保后板44的端面443和凹部211的底面之间的间隙相对较大。因此，凹部211中产生的毛细现象能够得到抑制，油能够通过其自重从凹部211中排出。除凹部211外，端面540还具有周边部210和岛部219，以使得通过确保间隙小的表面区域来维持保持力。

一旦油L开始从凹部211排出，空气将流动到凹部211中，进一步促进了油L的排出。因此，在这一实施例中，能够防止由于油L的粘性阻力而导致的输出销60的操作的延迟和变化，同时还维持了保持力。

定子521的相对部54的端面540在与输出销60的后端面62接触的范围内具有岛部219。也就是说，所形成的凹部211没有与和输出销60的后端面62接触的范围重叠。因此，能够适当地确保输出销60的后端面62就座的就座表面，并且能够有效地传递磁力。换言之，岛部219可以由与后端面62接触的接触范围的至少一部分限定而成，从而确保就座表面，并有效地传递磁力。

当电磁致动器10的输出销60被定位成水平延伸时，定子521的凹部211在重力方向延伸并围绕着岛部219，这里所述岛部的形状为其重力方向长于水平方向。由于油L是被引导在重力方向从凹部211沿着凹部211的内壁流动，因此油L能够容易地向下降落。

定子521具有周边部210，其沿着周边构成了相对部54的端面540。因此，有效地确保端面540的表面区域来维持保持力。此外，由于周边部210不是凹进的，因此它的有利之处在于能够确保厚度，形成容纳围绕着相对部54周边的密封环82的空间。

在第二至第十二实施例中凹部的形状有所改变，结合图7-图12对此进行描述。在图7-图12中，以类似于图4的阴影示出相对部54的端面540。在第二至第十二实施例的所有实施例中，所形成的凹部都可以使油流入到凹部中并通过其自重从凹部中排出。所形成的凹部没有与和输出销60的后端面62接触的范围重叠。

相比于第一实施例，在第二至第十二实施例中，除了形状之外凹部的其他结构没有改变。例如，图5A-5C中示出的凹部深度的变化可以应用于所有的实施例。在第三、第四、第九和第十实施例中，当实际布置电磁致动器时，图中的重力方向对应于上下方向(竖直方向)。

当制造定子来实现每个实施例时，如果凹部为圆形，则通过旋转刀具的切削能够容易地形成凹部。如果岛部为圆形，则通过使用锻造压铸模能够容易地制造定子。然而，制造方法不限于此。不是必须使用刃具切削来制造圆形凹部。

(第二实施例)

如图7所示，按照第二实施例的定子522具有沿径向位于周边部220和中心岛部229之间的环形凹部221。所述岛部229具有中心部和多个(例如，4个)从中心部径向伸出的凸出部，这些凸出部彼此一体地相连。

在第二实施例中，凹部221为旋转对称形状。换言之，相对于重力方向没有清晰的方向性。例如，将360度平分成三个或更多个方向作为旋转对称形。在采用旋转对称形的该实施例中，当制造电磁致动器10时，至少在相对于排油的范围内不必特别指定定子的装配方向。

(第三实施例和第四实施例)

如图8A所示，按照第三实施例的定子523具有相对于竖直线V对称并沿重力方向延伸的两个凹部231，232。如图8B所示，按照第四实施例的定子524具有相对于竖直线V对称并沿重力方向延伸的两个凹部241，242。

如图8A所示，第三实施例的定子523具有与周边部230形成为一体的岛部239。相比于第一实施例，位于中心部的岛部239上下延伸，并连接于周边部230。这两个凹部231，232的每一个都呈新月形。

如图8B所示，第四实施例的定子524具有这样的岛部249，其宽度相比于第三实施例被设定为恒定。岛部249的上端和下端与周边部一体形成。这两个凹部241，242的每一个都呈大致半圆形。

根据第三和第四实施例，流入到凹部231，232，241，242中的油沿重力方向能够容易地向下降落。

(第五和第六实施例)

如图9A所示，第五实施例的定子525具有四个旋转对称的凹部251，252，253，254。如图9B所示，第六实施例的定子525具有四个旋转对称的凹部261，262，263，264。

如图9A所示，第五实施例的定子525中形成的四个圆形凹部251-254与虚线圆区域不重叠，其中该虚线圆区域是与输出销60的后端面62接触的区域。如图9B所示，第六实施例的定子526中形成的四个凹部261-264大致呈扇形，它们与虚线圆区域不重叠，其中该虚线圆区域是与输出销60的后端面62接触的区域。在第五和第六实施例中，沿圆周方向位于凹部之 间的区域与周边部250，260形成为一体。

(第七和第八实施例)

如图10A所示，第七实施例的定子527没有周边部，相对部54的端面540仅由岛部限定而成旋转对称形状。如图10B所示，第八实施例的定子528没有周边部，相对部54的端面540仅由岛部限定而成旋转对称形状。

如图10A所示，第七实施例的定子527一体地具有中心圆形岛部279和布置在该岛部279周围的多个(例如，4个)圆形岛部275-278。如图10B所示，第八实施例的定子528具有类似于第二实施例的岛部289，以及布置成与所述岛部289分离的多个(例如，4个)圆形岛部285-288。所述圆形岛部285-288彼此分离。

例如，当不是那么需要确保周边部的厚度时，相对部54的端面540可以没有周边部。不过，需要确保端面540的表面积来维持保持力。因此，在第七和第八实施例中，所述多个岛部275-278，285-288被布置成足够平衡地围绕着中心岛部279，289，以有效地确保相对部54的端面540。

(第九实施例和第十实施例)

如图11A所示，第九实施例的定子529局部具有周边部297，298，以及由未形成周边部297，298的地方限定出的凹部291，292。换言之，凹部291，292延伸到定子529的外边缘。如图11B所示，第十实施例的定子530局部具有周边部307，308，以及由未形成周边部307，308的地方限定出的凹部301，302。换言之，凹部301，302延伸到定子530的外边缘。

如图11A所示，相比于第四实施例，第九实施例的定子529具有例如与竖直线V左侧的下外边缘相连的凹部291，以及例如与竖直线V右侧的上外边缘相连的凹部292。此外，邻近凹部291的周边部297的上端和邻接近凹部292的周边部298的下端均与在重力方向延伸的中心岛部299相连。也就是说，竖直线V的一侧和竖直线V的另一侧关于中心轴线O点对称。

如图11B所示，第十实施例的定子530具有中心岛部309，该中心岛部309沿重力方向延伸，并且位于沿重力方向延伸的凹部301和凹部302之间。直槽形的凹部301和302关于竖直线V呈线对称。此外，作为周边部的壁部307和308也关于竖直线V呈线对称。所述凹部301被限定在中心岛部309和壁部307之间，所述凹部302被限定在中心岛部309和壁部 308之间。所述壁部307和308限定出相对部54的端面540。

类似于第三和第四实施例，根据第九和第十实施例，流入到凹部291，292，301，302中的油能够沿重力方向容易地向下降落。

JPH05-71563U披露了一种用于控制流体的电磁阀。该电磁阀具有由电磁设备的吸附面和活动部件的被吸附面的其中之一限定而成的多个凹槽，这里所述电磁设备用来吸附所述活动部件。不过，相比于第十实施例的凹部301、302，JPH05-71563U的附图2所示的V形凹槽的宽度较窄。在JPH05-71563U中，油不能依靠其自身重力从凹槽中排出。即，在JPH05-71563U中，所形成的凹槽仅用于减小介于吸附面和被吸附面之间的油的表面张力，但不能改善油的排出能力。

第十实施例中形成的凹部301，302能够使油依靠其自重流入并排出。简言之，第十实施例的凹部301，302所基于的技术概念本质上不同于JPH05-71563U的凹槽。

(第十一实施例和第十二实施例)

在第十一和第十二实施例中，如图12A和12B所示，类似于第一和第二实施例，定子531，532具有位于周边部310，320和中心岛部319，329之间的环形凹部。在第十一和第十二实施例中，通过组合多个凹部形成所述环形凹部。

如图12A所示，第十一实施例的定子531具有环形凹部，该环形凹部通过多个(例如，4个)大直径的圆形凹部311-314和多个(例如，4个)小直径的圆形凹部315-318在圆周方向上交替布置并彼此稍微重叠而形成。如图12B所示，第十二实施例的定子532具有环形凹部，该环形凹部通过多个(例如，5个)直径相同的圆形凹部321-325布置在圆周方向上彼此稍微重叠而形成。

根据第二至第十二实施例，定子522-532具有至少一个形成在相对部54的端面540的一部分中的凹部。因此，油能够容易地从后板44端面和定子522-532端面之间的间隙中排出，并同时维持保持力。因此，在电磁致动器10中，由粘性阻力导致的输出销60在操作过程中的延迟和变化能够被抑制。

(其他实施例)

输出销60不限定于穿过前板45、永磁体40和后板44来形成电磁致动器10的活动部14。例如，前板、永磁体和后板可以预先彼此连接在一起从而形成活动部14，并且输出销的后端部可以接合于所述前板。

在这种情形下，由于后板和前板之间的磁短路不是由输出销造成的，因此输出销可以由软磁材料制成。输出销的后端部可以在磁吸引力的作用下被吸附到前板，而不是机械地固定到前板。也就是说，在能够一起活动的同时，活动部的组件无需一体形成。

在输出销60的后端面62在活动部14的向后限位处与端面540接触的情形下，通过在中心部分设置岛部来确保就座表面是必要的。然而，当在其他位置设置止挡件时，也可以在中心部分形成凹部，这里所述止挡件用来调整活动部14的向后限位。

当在定子的相对部的端面形成凹部时，电磁致动器的结构不限于上述实施例。例如，可以适当地改变形成磁路的部件(例如定子或磁轭)的形式和空间关系。

本公开可以应用于具有两对固定部和活动部的电磁致动器中。

应当理解这些变化和改变是在由所附权利要求限定的本公开的范围内。