CN1414251A - 电磁铁、尤其是控制液压阀的比例磁铁 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的一种电磁铁(1)具有一个空心圆柱体形线圈体(2)，该线圈体携带至少一个线圈绕组(3)并被一个磁铁壳体(4)所包围。线圈体(2)在端部被一个上极靴(5)和一个下极靴(7)限定并在其空心圆柱体内具有一个不可磁化的金属管(8)，其空心室构成衔铁(10)的衔铁室(9)。衔铁(10)将衔铁室(9)分成上个第一内室(11)和一个第二内室(12)，这两个内室通过一个在衔铁(10)里面的压力平衡通道相互连接。此外衔铁(10)通过一个透穿下极靴(7)轴向孔(13)导引的推杆(14)与液压阀的控制活塞连接，液压阀的内室通过下极靴(7)上的另一压力平衡通道与衔铁室(9)的第一内室(11)连接。按照本发明推杆(14)设计成与衔铁(10)分开的、不受约束的型材杆，其横截面形状与轴向孔(13)不同并且其横截面面积小于轴向孔(13)的横截面面积。此外衔铁(10)具有中心纵向孔(17)，其直径小于推杆(14)的最大型材宽度而大于推杆的最小型材宽度。

Description

电磁铁，尤其是控制液压阀的比例磁铁
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分的特征所述的电磁铁，本发明尤其可以具有优点地实现设置在用于改变内燃机换气阀的控制时间的装置的液压系统内部的比例磁铁，该电磁铁用于控制液压阀。
背景技术
由DE19504185A1已知一种此类用于控制液压阀的电磁铁，该电磁铁具有携带至少一个线圈绕组并在外圆周上被磁铁壳体所包围的线圈体。这个线圈体在端部被由环状极板与置入极管构成的上极靴以及由极板与成形极芯构成的下极靴所限定，电连接体顶靠在上极靴上，而下极靴突进线圈体的空心圆柱体。线圈体的空心圆柱体同时通过不可磁化的金属管所覆盖，金属管的空心空间构成轴向移动的圆柱形衔铁的衔铁室。这个衔铁又将衔铁室分成第一内室和第二内室，为了平衡通过液压阀顶入衔铁室的工作液体压力这些内室通过衔铁上的多个偏心轴向孔相互连接。此外在衔铁阀门端的端面中心基准孔里面固定一个推杆，推杆通过下极靴上同样的中心轴向孔透穿地导向并与设置在液压阀阀体内腔里面的控制活塞连接。液压阀的阀体紧密地顶靠在电磁铁的下极靴上，为了平衡压力导引控制活塞的阀体内腔通过另一设置在下极靴中心轴向孔旁边的偏心孔与衔铁室的第一内室连接。
但是这种已知的电磁铁是有缺陷的，其每个部件由于其设计结构和其相互间的设置需要精确而昂贵的加工以及较高的装配费用，因此在制造这种电磁铁时总体上需要较高的成本费用。因此已经证实例如在加工工艺上是非常费事的，衔铁与推杆构成相互间可靠连接的结构部件而推杆同时通过下极靴上的中心轴向孔导向，因此为了防止衔铁纵轴与推杆纵轴之间的轴线错位以及推杆纵轴与下极靴上的中心轴向孔纵轴之间的轴线错位对于所有部件都需要进行费事的精整加工。这种轴线错位可能使衔铁与衔铁导轨之间和/或推杆与轴向孔之间的径向气隙尺寸不同并使衔铁或推杆在电磁铁通电时在某个位置顶靠在衔铁导轨或轴向孔上，使得在衔铁上作用一个反作用于其运动方向的摩擦力，这个摩擦力可能导致不允许的高磁滞。此外也已经证实设置在衔铁和下极靴上的偏心压力平衡通道也是非常费事的，因为这些通道通常必须钻削而这些钻孔的偏心布置明显地增加了制造费用。
发明内容
因此本发明的目的是，设计出一种电磁铁，尤其是控制液压阀的比例磁铁，该电磁铁由于其各个部件和其相互间设置的简单设计结构以及微少的加工和装配费用以及随之而来的成本最佳化地可加工性而与众不同，同时该电磁铁具有最佳地衔铁和推杆导向以及足够的可能性用于平衡衔铁室的第一与第二内室之间以及第一内室与阀体内腔之间的压力。
按照本发明对于如权利要求1前序部分所述的电磁铁的这个目的这样实现，将在下极靴轴向孔中导向的推杆设计成与衔铁分开的、不受约束的型材杆，其横截面形状与轴向孔的横截面形状不同并且其横截面面积小于轴向孔横截面面积，使得下极靴轴向孔内部的通流横截面空间同时可以用来作为液压阀阀体内腔与电磁铁的衔铁室的第一内室之间的压力平衡通道。在此推杆与电磁铁衔铁的分离具有优点，决不会再在衔铁纵轴与推杆纵轴之间以及推杆纵轴与下极靴轴向孔纵轴之间产生轴线错位并且不仅衔铁而且推杆都因此能够最佳地相互分开地导向。下极靴中的轴向孔最好设计成圆形横截面的中心透孔，其直径基本上等于推杆的最大型材宽度。由此可以使推杆在下极靴轴向孔中精确地导向并且同时省去目前通用的、通过费事的下极靴偏心孔构成的、单独的压力平衡通道，因为这个压力平衡通道现在由出现在型材推杆旁边的轴向孔通流横截面空间而构成。
此外另一同样适于最佳成本制造的按照本发明构成的电磁铁特征是，端部顶靠在推杆上的衔铁具有一个中心轴向孔，其直径小于推杆的最大型材宽度而同时大于推杆的最小型材宽度，使推杆的端部只局部地遮盖衔铁中的纵向孔的开孔并使该纵向孔因此通过其开孔的通流横截面面积可以构成用来作为电磁铁衔铁室的第一内室与第二内室之间的压力平衡通道。这种结构只有通过将衔铁与推杆分开以及推杆的型材结构才能够实现并具有这样的优点，即通过唯一的、相对简单甚至可能无屑加工的衔铁中心透孔构成电磁铁衔铁室内室之间的压力平衡通道，由此可以省去目前通用的、同样通过费事的衔铁偏心开孔或轴向开槽构成的、单独的压力平衡通道。在此超出衔铁轴向孔开孔且顶靠在衔铁端部的型材推杆的型材截面可以保证，尽管推杆在下极靴中心导向并且同样中心设置衔铁轴向孔也能够在推杆上存在传递电磁产生的衔铁轴向运动所需的衔铁与推杆之间足够的接触面积。对此所必需的衔铁与推杆之间的固定接触通过与液压阀控制活塞处于力锁联功能连接的弹簧部件来保证，该弹簧部件使推杆通过这个控制活塞顶靠在衔铁端部并产生对于通电电磁铁的力平衡。
此外在按照本发明的电磁铁的符合目的的结构中建议，推杆最好由倒圆型材棱边的多棱型材或由单侧或多侧倒成平面的黄铜合金制成的圆型材构成。这种型材可以无切屑地通过挤压制造，这种型材可以通过同样无切屑地冲裁切割成适合的长度并因此同样有利于成本最佳化地制造电磁铁。尤其适合的型材是三棱或四棱型材，为了改善其导向该型材在其型材棱边上以下极靴轴向孔半径构成倒圆，或者采用比下极靴轴向孔直径略小的圆型材并在其外表面上构成一个或多个轴向倒成平面。但是在此也可以设想其它适合的型材，例如椭圆型材或圆型材，这种型材在下极靴的椭圆轴向孔中导向，并且/或者也可以采用其它适当的推杆材料。
此外对于采用按照本发明构成的尤其作为凸轮轴调整装置液压阀控制部件的电磁铁还建议，当液压阀内部如同通常绝大部分情况那样在直到10bar的静态工作压力下运行时，不仅下极靴压力平衡通道的横截面面积而且不被推杆端部遮盖的衔铁上的纵向孔的横截面面积都分别具有至少0.5mm2的总通流截面。这个总通流截面在选择推杆型材形状和型材尺寸时要注意并这样建立一个下极限值，使得在较低压力介质温度和较高压力介质粘度的情况下也能够排除由于太小的压力平衡通道截面所产生的衔铁阻尼效应以及磁滞增加。
最后对于按照本发明构成的电磁铁的另一成本最佳化加工措施还建议，线圈体的空心圆柱体中的不可磁化金属管最好设计成单端封闭的杯形铜管，该铜管相对于液压阀的工作液体密封线圈绕组而其内表面同时构成衔铁的导轨。这种单端封闭的铜管可以经济地由无切屑拉伸部件加工而成并可以省去通常对于这种电磁铁附加地在衔铁室中使用的至少由优质合金不锈钢材制成的压力管套。但是代替这个杯形铜管的也可以使用由其它适合材料制成的直管。此外为了减小衔铁磁滞以及提高电磁铁使用寿命对衔铁和/或不可磁化的金属管内壁配备无摩擦或减小摩擦的涂层被证实是有利的，涂层根据金属管和衔铁的材料例如可以由PTFE涂层或由锌、银、铜、镍或电氧化铝涂层构成。附加地或可选择地将这种涂层不涂覆在全部面对不可磁化金属管内表面的衔铁外表面上，以便进一步降低衔铁的摩擦系数和磁滞。为了确定衔铁在不可磁化的金属管内表面上的支承位置衔铁在其上端部和下端部最好通过同心磨削加工而成，其中在支承位置之间的衔铁直径以已知的方式减到最小。
因此按照本发明构成的电磁铁，尤其是控制液压阀的比例磁铁相对于现有技术的已知电磁铁具有这样的优点，该电磁铁由设计结构简单且相互设置的独立部件组成，其加工和装配需要较少的费用并因此明显减少制造电磁铁的成本费用。在此主要是以分别单独导向的部件实现衔铁与推杆的分离，这一点可以彻底省去目前在明显增加费用情况下附加地在衔铁和下极靴中加工出来的、偏心压力平衡通道以及为了防止衔铁、推杆与下极靴中心轴向孔的纵轴之间轴线错位所采用的费事的精整加工。
附图说明
下面借助于实施例和简示附图详细地描述本发明，附图中：
图1为按照本发明构成的电磁铁第一实施例的纵向剖面图，
图2为图1中按照本发明构成的电磁铁第一实施例的A-A横截面图，
图3为按照本发明构成的电磁铁第二实施例的纵向剖面图，
图4为图3中按照本发明构成的电磁铁第二实施例的A-A横截面图，
图5为按照本发明构成的电磁铁第三实施例的纵向剖面图，
图6为图5中按照本发明构成的电磁铁第三实施例的A-A横截面图。
具体实施方式
由图1，3和5明确地表示出构成比例磁铁的电磁铁1，该电磁铁尤其适于控制未示出的液压阀，该液压阀用于控制改变内燃机换气阀的控制时间的装置。明显可见，这个电磁铁1具有一个空心圆柱体形线圈体2，该线圈体携带线圈绕组3并在外圆周上被一个磁铁壳体4所包围，而线圈体在端部被上极靴5和下极靴7限定，一个电连接部件6顶靠在上极靴上，下极靴突进到线圈体2的空心圆柱体中。此外不可磁化的金属管8设置在线圈体2的空心圆柱体里面，其空腔设计成轴向移动的圆柱形衔铁10的衔铁室9。这个衔铁10又将衔铁室9分成一个第一内室11和一个第二内室12，为了平衡通过液压阀顶入衔铁室9的工作液体压力，这两个内室通过下面还要详细描述的衔铁10里面的压力平衡通道相互连接。
在图1，3和5中还可以看出，衔铁10通过一个透穿下极靴7中心轴向孔13的推杆14与未示出的液压阀控制活塞处于连接，其中控制活塞在密封地顶靠在电磁铁1下极靴7上的、同样未示出的阀体里面导向，阀体内腔通过另一同样要在下面详细描述的下极靴7中的压力平衡通道与衔铁室9的第一内室11连接。
此外在图1，3和5中示出，按照本发明在下极靴7轴向孔13中导向的推杆14设计成与衔铁10分开的、不受约束的型材杆，如同在图2，4和6中可以看出的那样，型材杆在其横截面形状上与轴向孔13的横截面形状不同并且在其横截面面积上小于轴向孔13的横截面面积。在此作为具有优点的结构形式，推杆或者如图2所示由在型材棱边上倒圆的三棱型材19构成，或者如图4所示同样由在型材棱边上倒圆的四棱型材20构成，或者也可以如图6所示由两侧平行倒成平面的黄铜合金制成的圆型材21构成，型材可以通过挤压加工而成并且可以通过冲裁切断。通过这种型材在下极靴7轴向孔13内部产生的通流横截面空间构成上面最后提到的压力平衡通道16，通过这个通道将液压阀阀体内腔与电磁铁1的衔铁室9的第一内室11连接。
此外在图1，3和5中可以看出，尽管推杆14端面可拆卸地顶靠在衔铁上按照本发明衔铁10仍具有一个中心纵向孔17，如图2，4和6所示，该轴向孔在其直径上小于推杆14的最大型材宽度而大于推杆14的最小型材宽度。由此使推杆14的端部只能局部地遮盖衔铁10纵向孔17的开孔，使得衔铁10纵向孔17通过其开孔的通流横截面面积构成上面先提到的压力平衡通道18，通过该通道将电磁铁1衔铁室9的第一内室11与第二内室12连接。当由电磁铁1所控制的液压阀用于控制凸轮轴调整的液压装置并且在液压系统内部这个装置位于直到10bar的静态工作压力下时，不仅不被推杆14端部15遮盖的衔铁10纵向孔17的横截面面积而且已经描述过的下极靴7压力平衡通道的横截面面积都分别具有至少0.5mm2的总通流截面。
最后由图1，3和5还可以看出，在线圈体2圆柱体里面的不可磁化金属管8由单端封闭的、杯形铜管构成，该铜管相对于液压阀的工作液体密封线圈绕组3而其内表面22同时构成衔铁10的导轨。为了确定衔铁在铜管8内表面22上的支承位置23，24，衔铁10上端部和下端部通过同心磨削加工而成并在支承位置23，24之间形成直径减小。附加地对支承位置23，24涂覆未详细示出的无摩擦或减小摩擦的PTFE涂层，这有助于降低衔铁的磁滞以及提高电磁铁1的使用寿命。
                 数字标记一览表
1电磁铁
2线圈体
3线圈绕组
4磁铁壳体
5上极靴
6电连接部件
7下极靴
8金属管
9衔铁室
10衔铁
11第一内室
12第二内室
13轴向孔
14推杆
15端面
16压力平衡通道
17纵向孔
18压力平衡通道
19三棱型材
20四棱型材
21圆型材
228的内表面
23支承位置
24支承位置

Claims (7)

1.电磁铁、尤其是控制液压阀的比例磁铁，该液压阀设置在用于改变内燃机换气阀控制时间的装置的液压系统内部，该电磁铁具有下列特征：
●所述电磁铁(1)具有一个空心圆柱体形线圈体(2)，该线圈体携带至少一个线圈绕组(3)并在外圆周上被一个磁铁壳体(4)所包围，
●线圈体(2)被上极靴(5)和下极靴(7)限定，一个电连接部件(6)顶靠在上极靴上，下极靴突进到线圈体(2)的空心圆柱体中，
●在线圈体(2)的空心圆柱体内部设置一个不可磁化的金属管(8)，其空腔设计成轴向移动的圆柱形衔铁(10)的衔铁室(9)，
●衔铁(10)将衔铁室(9)分成一个第一内室(11)和一个第二内室(12)，这两个内室通过至少一个在衔铁(10)中的轴向的压力平衡通道相互连接，
●衔铁(10)通过一个由轴向孔(13)导引透穿下极靴(7)的推杆(14)与一个在液压阀的阀体中的控制活塞连接，
●固定在电磁铁(1)上的阀体内腔通过下极靴(7)中的另一压力平衡通道与衔铁室(9)的第一内室(11)连接，其特征在于，
●在下极靴(7)中的轴向孔(13)里面导引的推杆(14)设计成与衔铁(10)分开的、不受约束的型材杆，其横截面形状与轴向孔(13)不同并且其横截面面积小于轴向孔(13)的横截面面积，
●下极靴(7)中的轴向孔(13)内部的通流横截面空间同时可以用来作为液压阀阀体内腔与电磁铁(1)的衔铁室(9)的第一内室(11)之间的压力平衡通道(16)。
2.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，
●端面顶靠在推杆(14)上的衔铁(10)具有一个中心纵向孔(17)，其直径小于推杆(14)的最大型材宽度并大于推杆(14)的最小型材宽度，
●推杆(14)端面(15)只局部地遮盖衔铁(10)上的纵向孔(17)并使这个纵向孔因此可以用来作为电磁铁(1)的衔铁室(9)的第一内室(11)与第二内室(12)之间的压力平衡通道(18)。
3.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，
●推杆(14)最好由在型材棱边上倒圆的多棱型材(19，20)构成或者由一侧或多侧倒成平面的黄铜合金制成的圆型材构成，型材可以无切屑地通过挤压加工而成并且可以通过冲裁切断。
4.如权利要求1和2中任一项所述的电磁铁，其特征在于，
●不仅下极靴(7)里面的压力平衡通道(16)的横截面面积而且不被推杆(14)端面(15)所遮盖的衔铁(10)上的纵向孔(17)的横截面面积在直到10bar的静态工作压力下分别具有至少0.5mm2的总通流截面。
5.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，
●在线圈体(2)的空心圆柱体里面的不可磁化金属管(8)最好设计成单端封闭的、杯形铜管，该铜管相对于液压阀的工作液体密封线圈绕组(3)而其内表面(22)同时构成衔铁(10)的导轨。
6.如权利要求5所述的电磁铁，其特征在于，
●为了降低衔铁(10)的磁滞以及提高电磁铁(1)的使用寿命，衔铁(10)和/或不可磁化的金属管(8)的内表面(22)最好具有无摩擦或减小摩擦的涂层，例如PTFE(聚四氟乙烯)涂层。
7.如权利要求5或6所述的电磁铁，其特征在于，
●为了确定衔铁(10)在不可磁化的金属管(8)内表面(22)上的支承位置(23，24)，在上端和下端上最好通过同心磨削加工衔铁(10)，其中在支承位置(23，24)之间的衔铁(10)直径减到最小。
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