线性螺线管的制作方法

本发明涉及一种在轴向上产生驱动力的线性螺线管

背景技术：

例如在JP2015-84395A中记载的线性螺线管是一种已知的在轴向上产生驱动力的线性螺线管。JP2015-84395A中的线性螺线管包括在轴向上被可动地支撑的圆筒形柱塞。该柱塞布置在圆筒形磁输送芯的内部，而布置在柱状中心芯的外部。

由布置在中心芯处的凸缘部闭合磁输送芯的另一轴向端和中心芯的另一轴向端之间的空间。因而，需要改变由磁输送芯、中心芯、柱塞和凸缘部围成的空间的容积，以在轴向方向上移动柱塞。下文将给出该空间的描述，其称为第一空间。在JP2015-84395A中，为柱塞设置在轴向上相通的通气通道，以实现第一空间的容积变化。

特别地，JP2015-84395A中的柱塞在其内部包括大致圆筒形的衬筒。该衬筒由柱塞的外周面滑动地支撑。在衬筒的另一轴向端，与JP2015-84395A中公开的衬筒一体地设置凸缘状的直径增大部，其朝着外径侧延展。当柱塞朝着另一轴向端移动时，该直径增大部与凸缘部接触以用作限制柱塞朝着另一轴向端位移的止动件。

尽管如上所述，然而作为第一个问题，直径增大部会堵塞通气通道的内部。由此，柱塞的响应度变差。

第二个问题，当直径增大部与凸缘部接触时，直径增大部和凸缘部之间的接触区域较大。当柱塞朝着一个轴向端位移时，直径增大部和凸缘部之间的较大的接触区域引起在直径增大部和凸缘部之间的接触部分处的粘附现象。由此，降低了柱塞的响应度。粘附现象是这样一种现象：即使接触部分迅速分开，流体仍要花费一定时间流入接触部分，从而难于实现接触部分的迅速分离。

在JP2015-84395A中，提出了通过在凸缘部径向形成许多凹槽以减小直径增大部和凸缘部之间的接触区域，从而限制粘附现象的技术。然而，在凸缘部上形成许多凹槽会增加成本。换言之，如果凸缘部上没有形成许多凹槽，将会存在响应度变差的问题。

技术实现要素：

本发明要解决至少一个上述问题。因而，本发明的目的在于提供一种线性螺线管，其具有很好的响应度并且花费不多。

为了实现本发明的目的，提供了一种线性螺线管，其包括线圈、圆筒形的柱塞、输出构件、磁吸引芯、圆筒形的磁输送芯、柱状的中心芯和凸缘部。所述线圈在其通电后产生磁力。所述柱塞在所述线圈的内部在其轴向上被可移动地支撑，并且包括在轴向上连通的通气通道。所述输出构件固定在所述柱塞沿所述轴向在第一侧的端部处。所述磁吸引芯由于所述线圈产生的磁力而在所述轴向上磁性地吸引所述柱塞。所述磁输送芯分别向所述柱塞的外周面提供磁通量和从所述柱塞的外周面接收磁通量。所述中心芯分别向所述柱塞的内周面提供磁通量和从所述柱塞的内周面接收磁通量。所述凸缘部设置在所述中心芯沿所述轴向在第二侧的端部处。所述第二侧为在所述轴向上与所述第一侧相对的侧。所述凸缘部形成为直径朝着所述中心芯的外径侧增大的形状。所述凸缘部闭合所述磁输送芯沿所述轴向在第二侧的端部和所述中心芯沿所述轴向在第二侧的所述端部之间的空间。所述输出构件包括接触部，当所述柱塞沿所述轴向朝着所述第二侧移动时，所述接触部与所述中心芯沿所述轴向在第一侧的端部接触。当所述接触部与所述中心芯沿所述轴向在第一侧的所述端部接触时，所述柱塞在所述柱塞和所述凸缘部之间限定出轴向间隙。

附图说明

从下文参照附图做出的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1为示出根据第一实施例的线性螺线管沿着其轴向的截面图；

图2为示出第一实施例的线性螺线管的主要部件的截面图；

图3A为示出根据第一实施例的柱塞组件沿着其轴向的截面图；

图3B为示出第一实施例中从另一轴向端侧观看时柱塞组件的视图；

图4A为示出第一实施例中从一轴向端侧观看时中心芯的视图；

图4B为示出第一实施例中的中心芯沿着其轴向的截面图；

图5A为示出根据第二实施例的柱塞组件沿着其轴向的截面图，其中形变部分为锥形凹入部分；

图5B为示出根据第二实施例的柱塞组件沿着其轴向的截面图，其中形变部分为具有线性底部的凹入部分；

图5C为示出根据第二实施例的柱塞组件沿着其轴向的截面图，其中形变部分为以球面形状鼓起的突出部分；

图5D为示出根据第二实施例的柱塞组件沿着其轴向的截面图，其中形变部分为具有线性顶部的突出部分；

图5E为示出根据第二实施例的柱塞组件沿着其轴向的截面图，其中为输出构件设置有通孔；

图6A为示出根据第二实施例从另一轴向端侧观看时柱塞组件的视图，其中形变部分为在轴向上观察时形状为圆形的突出部分或凹入部分；

图6B为示出根据第二实施例从另一轴向端侧观看时柱塞组件的视图，其中形变部分包括在轴向上观察时形状从中心向外径侧径向展开的凹槽或条状突起；

图6C为示出根据第二实施例从另一轴向端侧观看时柱塞组件的视图，其中形变部分被成形为在轴向上观察时的凹槽或条状突起；

图6D为示出根据第二实施例从另一轴向端侧观看时柱塞组件的视图，其中形变部分为在轴向上观察时其形状相交成十字形的凹槽或加号形状的突出部分；

图6E为示出根据第二实施例从另一轴向端侧观看时柱塞组件的视图，其中输出构件包括通孔；

图7A为示出当形变部分没有设置在第二实施例中的中心芯的前端处时在参考实施例中的中心芯沿着其轴向的截面图；

图7B为示出根据第三实施例的中心芯沿着其轴向的截面图，其中形变部分为具有线性顶部的突出部分；

图7C为示出根据第三实施例的中心芯沿着其轴向的截面图，其中形变部分为具有线性底部的凹入部分；

图7D为示出根据第三实施例的中心芯沿着其轴向的截面图，其中形变部分为以球面形状扩展开的突出部分；

图8A为示出当形变部分没有设置在第二实施例中的中心芯的前端处时在参考实施例中的中心芯从一轴向端侧观察时的截面图；

图8B为示出根据第三实施例从一轴向端侧观看时中心芯的视图，其中形变部分被成形为在轴向上观察时的凹槽或条状突起；

图8C为示出根据第三实施例从一轴向端侧观看时中心芯的视图，其中形变部分包括在轴向上观察时其形状为圆形、并且减号形状的凹槽形成在其上的突出部分；

图8D为示出根据第三实施例从一轴向端侧观看时中心芯的视图，其中形变部分为在轴向上观察时形状为圆形的凹入部分或突出部分；

图8E为示出根据第三实施例从一轴向端侧观看时中心芯的视图，其中形变部分为在轴向上观察时其形状相交成十字形的凹槽或加号形状的突出部分；和

图8F为示出根据第三实施例从一轴向端侧观看时中心芯的视图，其中形变部分包括在轴向上观察时其形状为圆形、并且加号形状的凹槽形成在其上的突出部分。

具体实施方式

下文将参照附图描述实施例。以下的实施例描述了许多实施例中的一个，当然，本发明并不局限于这些实施例。

(第一实施例)

现参照图1至图4B描述第一实施例。线性螺线管在轴向上产生驱动力。作为特定的例子，该实施例的线性螺线管用于布置在实现车辆行进的发动机中的气门正时机构(阀正时机构)。

气门正时机构切换油压的供给对象，从而根据由线性螺线管提供的驱动力改变凸轮轴的超前角大小。由气门正时机构引起的凸轮轴至提前侧或滞后侧的超前角大小的变化改变发动机的气门正时。

线性螺线管包括在通电时产生磁力的线圈1、通过线圈1产生的磁力在轴向上被驱动的柱塞组件AS、和定子，由线圈1通电产生的磁通量流经所述定子。

上述柱塞组件AS包括柱塞3和固定在柱塞3的一轴向端的输出构件4，衬筒2布置在柱塞3的内部。

上述定子包括通过线圈1产生的磁力在轴向上磁性地吸引柱塞3的磁吸引芯5、向柱塞3的外周面提供磁通量和从柱塞3的外周面接收磁通量的圆筒形的磁输送芯6、向柱塞3的内周面提供磁通量和从柱塞3的内周面接收磁通量的柱状的中心芯7、以及覆盖线圈1的外周的磁轭8。

下文将要分别描述上述性螺线管的组件。在轴向上的一端侧(第一侧)(即图1中的左侧)在下文中称为“前侧”，而在轴向上的另一端侧(第二侧)(即图1中的右侧)在下文中称为“后侧”。该前后方向为说明性的方向，并不是限定线性螺线管的安装方向。

通过绕着树脂线圈架缠绕带绝缘涂层的导线许多圈来形成线圈1。线圈1在通电时产生磁力。线圈1产生的磁通量形成穿过定子和柱塞3的磁通量回路。

线圈1通过连接器11通电。连接器11是通过连接线而电连接到控制装置的连接装置，该控制装置对凸轮轴的超前角大小实施可变控制。连接器11由用于成型线圈1的二次成型树脂12的一部分制成。电连接至线圈1的两端的端子11a布置在树脂连接器11中。

柱塞3由例如为铁的磁性材料制成。柱塞3具有大致圆筒形状并且布置在磁输送芯6的里面以及中心芯7的外面。柱塞3的外径的大小设置为稍小于磁输送芯6的内径的大小。由此，沿着整个圆周在柱塞3和磁输送芯6之间形成极小的间隙。因而，柱塞3和磁输送芯6没有布置成彼此直接接触。

衬筒2起到柱塞3的一部分的作用，并且通过压配合固定到柱塞3的内周上。衬筒2的内径的大小设置为稍大于中心芯7的外径的大小，并且在衬筒2和中心芯7之间形成滑动间隙。因而，衬筒2可滑动地支撑在中心芯7的外周面上。所以，柱塞3在轴向上被可滑动地支撑。

衬筒2由例如为铁的磁性材料制成。由非磁性材料制成的非磁性材料 层13布置在衬筒2的内周面上。非磁性材料层13通过涂覆技术或类似工艺形成在衬筒2的内周面上，并且可由树脂材料或非磁性金属制成。

柱塞3包括在轴向上相通的通气通道14。由凹槽形成本实施例的通气通道14，这些凹槽形成为在柱塞3的内周面上沿着轴向延伸。凹槽在柱塞3的径向上以一定间隔布置从而避免磁通量的偏离。上述衬筒2布置在凹槽的内径侧。因而，通过衬筒2在柱塞3和中心芯7之间提供和接收磁通量。

输出构件4将柱塞3的位移传输至上述气门正时机构，并且由非磁性材料如不锈钢制成。输出构件4为具有柱状杆形状的轴，其在轴向上穿过由磁性材料制成的、且堵塞磁吸引芯5的内部的盖15的中心。压配合到柱塞3中的压配合圆筒4a与输出构件4的后端一体地设置。

磁吸引芯5由例如为铁的磁性材料制成。虽然非限制性的，但本实施例的磁吸引芯5与磁轭8一体地设置。磁吸引芯5的后端设置有相对于磁输送芯6的前端形成的轴向间隙。当柱塞3朝着前侧位移时，磁吸引芯5在轴向上与柱塞3的前端的外周面重叠。磁吸引芯5在轴向上与柱塞3一定范围内重叠的外周面包括直径朝着后侧减小的渐缩表面。该渐缩表面用于使施加到柱塞3的磁吸引力即使在柱塞3的冲程量改变时仍保持不变。

磁输送芯6由例如为铁的磁性材料制成。磁输送芯6具有插入到线圈1中的圆筒形形状。从磁输送芯6的后端朝外径侧延伸的环状后板6a与本实施例中所示的磁输送芯6一体地设置。该后板6a的外周磁性地耦结至磁轭8的后端。

中心芯7由例如为铁的磁性材料制成。中心芯7具有在线圈1的中心部分在前后方向上延伸的柱状形状。凸缘部7a与中心芯7的后端一体地设置。凸缘部7a具有在中心芯7的后端处直径朝着外径侧增大的圆板状。该凸缘部7a磁性地耦结到磁输送芯6上，并且填充磁输送芯6的后端和中心芯7的后端之间的间隙。

磁轭8由例如为铁的磁性材料制成。磁轭8具有覆盖线圈1的外周的圆筒形形状。环状前板8a的直径从其前端朝着内径侧减小，并且环状前板8a与本实施例的磁轭8一体地设置。上述磁吸引芯5形成在该前板8a的内端处。

现说明线性螺线管中的容积变化。如上所述，凸缘部7a闭合了磁输送 芯6的后端和中心芯7的后端之间的间隙。由磁输送芯6、中心芯7、柱塞3和凸缘部7a围成的空间为第一空间α。需要改变第一空间α的容积以在轴向上使柱塞3发生位移。因而，在本实施例中，提供与第一空间α连通的通气通道14以实现第一空间α的容积变化。

盖15内部的空间称为第二空间β。第二空间β为与上述通气通道14的前端连通的空间。除第一空间α之外，仍需要改变第二空间β的容积以在轴向上使柱塞3发生位移。

第二空间β经由磁吸引芯5和磁输送芯6之间的间隙与磁吸引芯5外部以及线圈1内部的空间连通。该空间称为第三空间γ。前板8a包括在第三空间γ和外部之间连通的一个或多个通孔16。通过该通孔16可实现第二空间β的容积变化。

在压配合圆筒4a内部以及中心芯7的前端和输出构件4的后端之间形成的空间称为第四空间δ。除第一空间α和第二空间β之外，仍需要改变第四空间δ的容积以在轴向上使柱塞3发生位移。

压配合圆筒4a的内径的尺寸设置为大于中心芯7的外径的尺寸。因此，沿着径向在压配合圆筒4a和中心芯7之间形成用于通气的间隙。同样也在压配合圆筒4a的后端和轴承部的前端之间设置间隙。通过这样的配置，第四空间δ与通气通道14相通。因此，可改变第四空间δ的容积。

输出构件4包括当柱塞3朝着后侧位移时与中心芯7的前端接触的接触部X。接触部X设置在压配合圆筒4a的内部以及输出构件4的后端面上。接触部X与中心芯7的前端接触以限制柱塞3向后侧的位移。

本实施例的线性螺线管使接触部X与中心芯7的前端接触，从而在柱塞3的后端和凸缘部7a之间形成轴向间隙S。下文将该间隙S称作后端间隙并对其进行解释。为了描述特定实施例以增强理解，可通过将中心芯7在轴向上的尺寸设置成稍大于传统技术中的尺寸、或通过将柱塞3在轴向上的尺寸设置成稍小于传统技术中的尺寸，而将柱塞3构造成不与凸缘部7a接触。

虽然非限制性的，但后端间隙S在轴向上的尺寸可在抑制上文作为示例所描述的粘附现象这样的范围内设置为短的。为了描述特定实施例以增强理解，后端间隙S设置成约0.2mm至2mm。通常，该数值范围为参考 示例，而非限制性的。

后端间隙S不需要为均匀的，可沿径向在间隙距离上具有差异。图1中示出了沿径向在间隙距离上存在差异的特定示例。在图1中，后端间隙S的间隙距离设置成在靠近通气通道14的范围内较大，相较而言，后端间隙S的间隙距离设置成在远离通气通道14的区域(即在后端间隙S的外圆周边缘附近)内较小。

现描述第一实施例的第一效果。如上所述，当柱塞3从前侧移至后侧时，第一实施例的线性螺线管使输出构件4与中心芯7的前端接触以在柱塞3和凸缘部7a之间形成后端间隙S。因此，不存在这样的缺陷，即例如由现有技术中描述的直径增大部闭合的通气通道14的一部分，从而改善柱塞3的响应度。

在接触部X与中心芯7的前端接触的情形下，在柱塞3和凸缘部7a之间形成后端间隙S。这能消除现有技术中在凸缘部7a上进行凹槽加工以限制凸缘部7a处的粘附现象的需求。如此，第一实施例的线性螺线管能消除在凸缘部7a上进行凹槽加工以改善柱塞3的响应度。换言之，能以低价提供响应度良好的线性螺线管。

现描述第一实施例的第二效果。首先解释一些问题。假如衬筒2或柱塞3的磁性材料不像第一实施例那样与凸缘部7a接触，在接触部处将产生极大的磁吸引力。在柱塞3开始移动时，这将损害柱塞3的响应度。如此，如果衬筒2或柱塞3与凸缘部7a接触，需要在接触部处形成非磁性层，从而导致成本增加。在第一实施例中，由于后端间隙S，包括衬筒2的柱塞3不与凸缘部7接触。因此，在接触部处不需要形成非磁性层，从而降低了成本。所以，能以低价提供响应度良好的线性螺线管。

现描述第一实施例的第三效果。第一实施例的柱塞3通过固定至柱塞3内部的衬筒2可滑动地支撑在中心芯7的外周面上。衬筒2具有简单的圆筒形形状，由此能相对容易地提高其内周面的精确性。所以，能避免衬筒2相对于中心芯7的倾斜。这能改进柱塞3可滑动性，以降低柱塞3的迟滞性。

现描述第一实施例的第四效果。在第一实施例中，在中心芯7的前端处设置形变部分A。形变部分A为中心芯7的一部分，该部分的形状可以 改变以减小接触部X和中心芯7之间的接触区域。形变部分A的特定示例包括以下中的至少一个，即，一个或多个在轴向上鼓起的突出部分、一个或多个在轴向上凹入的凹入部分、一个或多个条状突起、或一个或多个在径向上延伸的凹槽。

现描述第一实施例中使用的形变部分A。随后将在第三实施例中描述不同于第一实施例的变型。如图4A和4B所示，中心芯7的前端包括形变部分A，其为向前侧鼓起的突出部分和向后侧凹入的凹入部分的组合。至于突出部分和凹入部分的形状，在该实施例的一个示例中，突出部分从轴向上观察时为圆形，凹入部分具有圆锥形形状，但这显然是非限制性的。更具体地，突出部分的外周面形成为具有直径朝着前侧减小的渐缩表面。

通过在中心芯7的前端形成凹入部分20而提供的形变部分A能减小接触部X和中心芯7之间的接触区域。因而，能限制接触部X和中心芯7之间的粘附现象。

(第二实施例)

参照图5A至图6E描述第二实施例。在下文的实施例中，与第一实施例中相同的附图标记表示相应的功能部件。下文仅描述对第一实施例的改进部分，并且使用上文描述的实施例以用于第二实施例中未提到的部件。

现描述第二实施例的第一特性。第二实施例在接触部X处设置形变部分A。在接触部X处设置的形变部分A是没有限制的，可以例如图5A至图6E中所示的那样进行各种变型。现描述设置在接触部X处的形变部分A的特定示例。如图5A所示，形变部分A可为锥形凹入部分。如图5B所示，形变部分A可为具有线性底部的凹入部分。如图5C所示，形变部分A可为以球面形状鼓起的突出部分。如图5D所示，形变部分A可为具有线性顶部的突出部分。

如图6A所示，形变部分A可为在轴向上观察时形状为圆形的突出部分或凹入部分。如图6B所示，形变部分A可为在轴向上观察时形状从中心向外径侧径向展开的凹槽、或从中心向外径侧径向展开的条状突起。如图6C所示，形变部分A的形状在轴向上观察时可为凹槽或条状突起。如图6D所示，形变部分A的形状在轴向上观察时可为以十字形相交的凹槽、或以十字形相交的加号形状的突出部分。

将形变部分A设置在接触部X处能产生与第一实施例的第四效果类似的效果。

现描述第二实施例的第二特性。如图5E和图6E所示，第二实施例的输出构件4包括一个或多个在第四空间δ和第二空间β之间连通的通孔B。该通孔B通过轴向穿过将输出构件4的后端和压配合圆筒4a的前端连接在一起的部分而形成。设置该通孔B能更容易地改变第四空间δ的容积。因此，能进一步提升柱塞3响应度。

通孔B的形成可能会在通孔B的后端产生毛刺。因而，设置形变部分A的技术可与设置通孔B的技术组合。这可使得毛刺不接触。特别地，在接触部X处或中心芯7的前端设置具有突出形状的形变部分A能使得通孔B的后端不与中心芯7接触。通过这种方式，即使在通孔B处形成毛刺，这些毛刺也不会与其他部件接触。因此，在形成通孔B之后的去毛刺处理将会是多余的。这限制了通孔B的制造成本，因为能通过低成本的通孔B提供具有改进的响应度的线性螺线管。

(第三实施例)

现参照图7A至图8F描述第三实施例。第三实施例示出了设置在中心芯7的前端的形变部分A的变型。图7A和图8A为当形变部分A没有设置在中心芯7的前端处的参考示例，并且用于采用上述的第二实施例。

现描述设置在中心芯7的前端处的形变部分A的特定示例。如图7B所示，形变部分A可为具有线性顶部的突出部分。如图7C所示，形变部分A可为具有线性底部的凹入部分。如图7D所示，形变部分A可为以球面形状鼓起的突出部分。

如图8B所示，形变部分A的形状在轴向上观察时可为凹槽或条状突起。如图8C所示，形变部分A可包括在轴向上观察时形状为圆形的突出部分，减号形状的凹槽可形成在该突出部分上。如图8D所示，形变部分A的形状在轴向上观察时可为圆形的凹入部分或圆形的突出部分。如图8E所示，形变部分A的形状在轴向上观察时可为以十字形相交的凹槽、或以十字形相交的加号形状的突出部分。如图8F所示，形变部分A可包括在轴向上观察时形状为圆形的突出部分，加号形状的凹槽可形成在该突出部分上。

现描述上述实施例的变型。上述实施例描述了凹槽设置在柱塞3的内 周面上以作为形成通气通道14的方式的示例，但形成通气通道14的方式并不局限于该示例。作为特定的示例，在轴向上延伸的凹槽可布置在柱塞3的内周面上、或可提供轴向上穿过柱塞3的孔。

上述实施例描述了设置在柱塞3的内部的衬筒2的示例，但该示例是非限制性的。特别地，非磁性材料层13可直接形成在柱塞3的内周面上，并且柱塞3的内周面直接在中心芯7的外周面上滑动。

上述实施例将本发明应用至为气门正时机构产生轴向力的线性螺线，但这并没有限制线性螺线管的指定用途。

上述实施例的线性螺线具有以下特性。

输出构件4与中心芯7的一端接触，使得柱塞3和凸缘部7a彼此不接触。因而，输出构件4与中心芯7的一端接触以在柱塞3和凸缘部7a之间形成轴向间隙S。这能消除例如直径增大部堵塞通气通道14的一部分等缺陷，因而提升柱塞3的响应度。在柱塞3和凸缘部7a之间形成轴向间隙S能消除在凸缘部7a上进行凹槽加工以限制粘附现象的需求。因此，能避免在凸缘部7a上进行的改进柱塞3的响应度的凹槽加工。换言之，能以低价格提供响应度良好的线性螺线管。

在参照实施例描述本发明的同时，应当理解本发明并不局限于实施例和构造。本发明意欲涵盖各种变型和等效的设置。另外，虽然有各种组合和构造，但包括更多、更少或仅单一元件的其它组合和构造也落入本发明的主旨和范围内。