专利名称：柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油机控制领域，具体设计一种电磁调节非电变量的控制系统领域。
背景技术：
随着船舶柴油机技术和电子技术的发展，船舶柴油机油泵齿条控制手段也发展为电子控制方式，也就是常说的电子调速器。其目的是通过电子控制方式完成早期机械调速器的功能，从而提高了柴油机的各项性能指标。为了完成船舶柴油机高压油泵的齿条电子控制，在电子调速器的基础上必须有与之相适应的油泵齿条驱动装置将电子调速器的电量转变成为非电量控制柴油机高压油泵齿条。普通的柴油机油泵齿条驱动装置采用单线圈单传感器的电磁驱动装置。这种结构工作过程中依靠电磁力驱动柴油机高压油泵齿条，并通过传感器采集齿条位移。由于电控柴油机多用于的主动力和主发电机组，因此对其高压油泵齿条驱动装置要求具有高可靠性的特点。而通常电磁驱动装置的线圈和传感器属于易损坏部件，这样单线圈单传感器结构就不能满足条件下的可靠性，从而不适用于柴油机应用环境。另外，现今单传感器多采用转角位移传感器，其将直线运动转化为转角运动从而通过采集角度变化间接得到油泵齿条位置。这种结构由于通过直线转化为转角，所以不具有高的线形度，从而不能精确的得到齿条位置。并且转角的连接方式多通过滑道连接更加难以消除间隙。所以单线圈单传感器的电磁驱动装置不适用于动力条件对驱动装置的高可靠性和高精度的要求。
中国专利号为ZL 97242519.5的专利“电磁执行器”公开了一种电磁执行器，其电磁铁线圈为单绕组线圈、传感器为单转角传感器；位置传感器总成的从动杆与执行器本体上的执行器轴经同步杆联成一体，以达到将衔铁的直线运动转换成转角传感器所需的转动的目的；执行器轴借助联接器实现其与油泵齿条间的无间隙传动。其缺点在于单绕组线圈和单传感器工作的可靠性低；转角传感器线性度差；传感器没有间隙消除机构；运动转换机构复杂，降低了装置的响应速度、控制精度；安装时，采用与柴油机喷油泵作直线运动的齿条直接连接的方式，致使在长时间工作过程中，燃油极易进入执行器内部无法排出，而过多的燃油积累，会阻塞衔铁运动，无法控制。综上所述，其性能与可靠性不能满足柴油机高压油泵对其电磁驱动装置的要求。
发明内容本发明目的是提供一种以柴油机油泵齿条位置控制柴油机高压油泵的供给量的、具有高可靠性、高精度优点的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置。
本发明目的是这样能够实现的它包括壳体、安装在壳体中的执行机构、感应元件和定位导向机构，执行机构包括中心轴和位于中心轴外的衔铁和线圈，感应元件包括传感器、连接压板和传感器固定弹簧，定位导向机构包括定位弹簧、定位弹簧连接杆和导向杆，其特征在于所述的线圈是双绕组线圈，所述的感应元件的传感器包括两个直线位移传感器、传感器感应杆和传感器连接杆，两个直线位移传感器并列插入壳体，两个传感器感应杆一侧连接直线位移传感器，另一侧分别连接两个传感器连接杆，传感器连接杆与中心轴伸入连接压板，复位弹簧套装在中心轴上，传感器固定弹簧套装在传感器连接杆上并置于连接压板和传感器连接杆之间；定位弹簧连接杆固定于壳体内部，定位弹簧拉伸连接于定位弹簧连接杆与连接压板之间，导向杆固定于连接压板侧面。
本发明还有这样一些结构特征1、所述的壳体包括同轴线插装的前端盖、外壳体和后端盖；双绕组线圈镶装在壳体形成的内部空间内；同轴线固连在一起的衔铁与中心轴置于壳体轴向空腔内，并设置在前端盖和后端盖中心孔内的直线运动轴承上；2、所述的后端盖的一端插入后壳体一侧的贯通腔内；两个直线位移传感器并列从后壳体与后端盖连接侧插入贯通腔内；后壳体内部固定有导向轴承杆，导向轴承杆面侧面设置有导向轴承；3、所述的前导磁端盖、后导磁端盖、衔铁上设置有回油通路；4、所述的传感器连接杆与中心轴伸入连接压板，并在连接压板另外一侧通过固定螺母固定；5、所述的在中心轴上位于连接压板和后端盖之间套装有复位弹簧，导向杆固定于连接压板和复位弹簧侧面；6、所述的衔铁头部设置有外锥面，前端盖中部设置有与衔铁头部外锥面对应的内锥面。
本发明中同轴线固连在一起的衔铁与中心轴置于壳体轴向空腔内，并借助前端盖和后端盖中心孔内的直线运动轴承沿轴线滑动；导向杆固定于连接压板复位弹簧侧，并且使得导向杆安装好后与导向轴承旋转面同一轴面。
当双绕阻线圈通电后，衔铁带动中心轴对外输出位移。由于衔铁头部的外锥面与前端盖中部的内锥面之间的气隙在衔铁移动的过程中基本保持不变，提高了执行器输出的线性度。两个直线位移传感器通过连接压板带动使得其感应杆移动与中心轴移动一致，这样就实现了对油泵尺条位移的精确采集。装置后部的定位弹簧拉动连接压板使连接压板受到一个旋转力驱动，这样使得导向杆紧密贴合于导向轴承，当中心轴运动时，消除了由于频繁前后运动造成的连接压板旋转，从而保护了传感器不受外力作用并消除了运动过程中传感器的间隙，大大提高了传感器的采集精度。在连接压板连接传感器连接杆处的通孔尺寸略大于传感器连接杆外径，从而消除了因为运动造成的传感器感应杆对应传感器偏心，提高了传感器的使用寿命。在驱动装置工作过程中，前导磁端盖、后导磁端盖、衔铁上的回油通路使得燃油能够迅速排出，从而使得驱动装置不会因为内部进入燃油造成的输出卡滞，从而能够避免由于输出卡滞造成的柴油机飞车现象。
本发明的有益效果有1.通过双线圈双直线位移传感器的结构保证了柴油机油泵尺条驱动装置在单线圈损坏和单传感器损坏时能够通过另外的线圈和传感器继续工作，这样保证了柴油机运行的可靠性，也保证了在航行过程中连续航行能力。
2.传感器连接杆与传感器固定弹簧结构消除了中心轴运动过程中传感器的间隙误差，并且能够保证传感器感应杆与传感器的同轴度，从而提高了传感器的可靠性与使用寿命。
3.定位弹簧、定位弹簧连接杆、导向杆、导向轴承及连接压板结构能够保证中心轴运动过程中不使连接压板转动，从而使得传感器感应杆只进行直线运动从而消除了误差，和直线位移传感器难以可靠连接问题。
4.通过回油通路结构消除了驱动装置长时间工作过程中由于进入燃油而造成的输出轴移动困难，从而保证了装置的控制精度与可靠性。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A向示意图；图3是图1的B向示意图。
具体实施方式
下面给出本发明的优选实施例，并结合附图加以说明。
结合图1，本实施例包括中心轴1、前端盖3、直线运动轴承2、外壳体4、衔铁19、后端盖18、复位弹簧15、双绕组线圈20、后壳体17、两个直线位移传感器5、传感器感应杆8、定位弹簧7、定位弹簧连接杆6、连接压板11、导向杆12、导向轴承14、导向轴承杆16、传感器连接杆9、传感器固定弹簧10、固定螺母13和回油通路21。其中，前端盖3、外壳体4、后端盖18、衔铁19由电工纯铁DT4制造；前端盖3、筒状外壳体4和后端盖18同轴线插装；圆筒状双绕组线圈20镶装在上述组合体形成的内部空间内；紧密连接的衔铁19与中心轴1置于上述组合体的轴向空腔内，并借助前端盖3和后端盖18中心孔内的直线运动轴承2沿轴线滑动；后壳体17与后端盖18的端面同轴线固连，后端盖18的一端插入后壳体17贯通腔的一侧；两个直线位移传感器5并列从后壳体17贯通腔的一侧插入；两个直线位移传感器5的两个感应杆8一侧深入直线位移传感器5内部，另外一侧连接分别连接两个传感器连接杆9；传感器连接杆9与中心轴1的伸入连接压板11，并在连接压板11另外一侧通过固定螺母13固定；复位弹簧15套装在中心轴1上并置于连接压板11和后端盖18之间；传感器固定弹簧10套装在传感器连接杆9上并置于连接压板11和传感器连接杆9之间；定位弹簧连接杆6固定于后壳体17内部，定位弹簧7拉伸连接于定位弹簧连接杆6与连接压板11，并且在前端盖、后端盖和衔铁上加工有回油通路21。
直线位移传感器5为北京泰泽公司生产的TWH型传感器。
本实施例的技术指标如下执行器工作能力≥260N最大调节行程 ≥20mm最大工作电流 ≤7A平均电流(单线圈) 4A(双线圈) 2A工作环境温度 -40℃-+150℃输出线性度≤1％分辨率≤0.03mm响应速度 ≤4ms
权利要求
1.一种柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，它包括壳体、安装在壳体中的执行机构、感应元件和定位导向机构，执行机构包括中心轴和位于中心轴外的衔铁和线圈，感应元件包括传感器、连接压板和传感器固定弹簧，定位导向机构包括定位弹簧、定位弹簧连接杆和导向杆，其特征在于所述的线圈是双绕组线圈，所述的感应元件的传感器包括两个直线位移传感器、传感器感应杆和传感器连接杆，两个直线位移传感器并列插入壳体，两个传感器感应杆一侧连接直线位移传感器，另一侧分别连接两个传感器连接杆，传感器连接杆与中心轴伸入连接压板，复位弹簧套装在中心轴上，传感器固定弹簧套装在传感器连接杆上并置于连接压板和传感器连接杆之间；定位弹簧连接杆固定于壳体内部，定位弹簧拉伸连接于定位弹簧连接杆与连接压板之间，导向杆固定于连接压板侧面。
2.根据权利要求1所述的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，其特征在于所述的壳体包括同轴线插装的前端盖、外壳体和后端盖；双绕组线圈镶装在壳体形成的内部空间内；同轴线固连在一起的衔铁与中心轴置于壳体轴向空腔内，并设置在前端盖和后端盖中心孔内的直线运动轴承上。
3.根据权利要求2所述的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，其特征在于所述的后端盖的一端插入后壳体一侧的贯通腔内；两个直线位移传感器并列从后壳体与后端盖连接侧插入贯通腔内；后壳体内部固定有导向轴承杆，导向轴承杆面侧面设置有导向轴承。
4.根据权利要求3所述的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，其特征在于所述的前导磁端盖、后导磁端盖、衔铁上设置有回油通路。
5.根据权利要求4所述的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，其特征在于所述的传感器连接杆与中心轴伸入连接压板，并在连接压板另外一侧通过固定螺母固定。
6.根据权利要求5所述的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，其特征在于所述的在中心轴上位于连接压板和后端盖之间套装有复位弹簧，导向杆固定于连接压板和复位弹簧侧面。
7.根据权利要求6所述的柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，其特征在于所述的衔铁头部设置有外锥面，前端盖中部设置有与衔铁头部外锥面对应的内锥面。
全文摘要
本发明提供了一种柴油机油泵齿条冗余电磁驱动装置，它包括壳体、安装在壳体中的执行机构、感应元件和定位导向机构，执行机构包括中心轴和位于中心轴外的衔铁和线圈，感应元件包括传感器、连接压板和传感器固定弹簧，定位导向机构包括定位弹簧、定位弹簧连接杆和导向杆，所述的线圈是双绕组线圈，所述的感应元件的传感器包括两个直线位移传感器、传感器感应杆和传感器连接杆，本发明通过双线圈双直线位移传感器的结构保证了柴油机油泵尺条驱动装置在单线圈损坏和单传感器损坏时能够通过另外的线圈和传感器继续工作，同时保证了柴油机运行的可靠性，满足了柴油机高压油泵对其电控驱动装置的特殊要求。
文档编号F02D1/02GK101029600SQ20071007196
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者姚崇, 马修真, 李文辉 申请人:哈尔滨工程大学