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双销电磁阀

文献发布时间:2023-06-19 13:48:08


双销电磁阀

技术领域

本发明涉及发动机零部件领域,具体涉及双销电磁阀。

背景技术

凸轮移位式可变气门升程机构是一种可靠的机械结构,是通过电磁阀的致动销与凸轮滑块单元上的滑动槽相互配合,实现凸轮滑块的轴向移动,实现为发动机不同工况匹配不同升程和包角的凸轮型线,通过控制气门开启大小,进而控制进气量,以满足不同工况下发动机对氧气量的需求,从而改善发动机的动力性和经济性。

凸轮移位式可变气门升程机构的凸轮滑块其滑动槽通常由两条槽道组成,一条槽道为去程槽,另一条槽道为回程槽。理论上,电磁阀的双致动销同一时刻只能有一根落入凸轮滑块的滑动槽中,以完成指定的轴向位移。当出现软件控制故障、电磁阀线圈断路或致动销卡滞时,一侧的致动销滞留在滑动槽中未能及时回位,另一侧致动销被驱动,此时将出现两侧致动销同时伸入滑动槽的特殊情况,两条槽道分别产生去程和回程的位移趋势,随着凸轮轴继续转动,机构卡死,造成致动销折断、滑动槽崩坏等现象,严重地可能出现发动机停机故障并进一步带来不良后果。

为降低电磁阀双致动销异常伸出情况,本领域技术人员对电磁阀硬件结构进行诸多改进,例如CN 206175775 U的专利文件,其公开了一种带互锁功能的双销电磁阀结构,该双销电磁阀虽然配备了驱动销互锁结构,但是该结构存在较大的功能缺陷:移动销在复位弹簧的作用下,对电磁阀芯轴施加很大的侧向力,容易使芯轴在阀套内发生卡滞;芯轴每一次往复运动都会刚性推挤移动销,存在较大运动噪音和磨损的风险;锁止时带来冲击噪音。再比如,CN206419076U的专利文件,其了一种适用于发动机凸轮移位系统的电磁执行器,其包括两个独立的推杆和两个独立的电磁螺线管结构,并且可在两侧电磁元件的非对称位置上设置霍尔传感器探测推杆位移,具有自动回位功能,但该结构不具备电磁阀驱动销间的互锁功能,无法避免特定情况下驱动销同时伸出的问题,霍尔传感器诊断只能监控驱动销工作状态,无法保护可变气门升程机构硬件。此外,对于电磁阀双致动销的控制,更多的是倾向于通过软件策略防止致动销错误伸出以应对该潜在风险,而控制软件存在系统失效或崩溃重启的风险,这导致市场上时不时仍然出现硬件损坏的问题。

发明内容

为解决上述问题,本发明提供一种双销电磁阀,其能实现双致动销的互锁和自动复位功能,噪音低、结构简单可靠。

具体的,本发明提供的双销电磁阀,其包括阀壳体、与该阀壳体连接的导向壳体,以及在所述导向壳体内伸缩位移的第一致动销和第二致动销;

其中第一致动销在电磁作用力下被第一推杆推动,所述第二致动销在电磁作用力下被第二推杆推动;

还包括锁止机构和复位机构,当第一致动销伸出时,锁止机构锁止第二致动销,当第二致动销伸出时,锁止机构锁止第一致动销,当第一和第二致动销同时伸出时,锁止机构锁止第一和第二致动销;

所述锁止机构包括:

移动件,其设置于所述导向壳体内并可在该导向壳体内移动;

第一拉杆,其一端与第一致动销连接,另一端与所述移动件连接;

第二拉杆,其一端与第二致动销连接,另一端与所述移动件连接;

所述复位机构用于实现第一致动销和/或第二致动销的复位。

进一步的,所述复位机构采用单弹簧复位结构,包括:设置于阀壳体内的固定件以及复位弹簧,该复位弹簧两端部分别固定于所述固定件与所述移动件上。

特别的是,在双销电磁阀处于非工作状态时,所述固定件与移动件的位置连线与双致动销轴线平行。通过这样的结构设置,移动件通过拉杆与致动销连接时,可以均衡力传递,减小了电磁阀致动销产生的侧向力,从而避免侧向力在致动销运动过程中对致动销造成的额外磨损,有效地避免出现致动销断裂或者卡滞在某一中间位置的故障。

作为另一种实施方式的,所述复位机构采用双弹簧复位结构,包括:设置于阀壳体内的固定件以及第一复位弹簧和第二复位弹簧,所述第一复位弹簧端部分别固定于所述第一致动销和所述固定件,所述第二复位弹簧端部分别固定于所述第二致动销和固定件。

作为再一种实施方式的,所述复位机构的双弹簧复位结构包括一端部固定于导向壳体且与第一致动销连接的第一复位弹簧,以及一端部固定于所述导向壳体且与第二致动销连接的第二复位弹簧。

作为再一种实施方式的,所述复位机构包括电磁驱动组件,所述电磁驱动组件包括分别设置于所述第一致动销和第二致动销上的复位永磁体,该复位永磁体布置在两致动销端部且吸附于两推杆下端。

进一步的,所述导向壳体内设置有供所述移动件移动导向的导向槽,该导向槽包括对称设置的第一导向槽和第二导向槽,且所述第一导向槽和第二导向槽具有一共同槽端,所述移动件处于该共同槽端时,锁止第一致动销和第二致动销,所述移动件处于第一导向槽的另一端时,第一致动销处于极限伸出位,所述移动件处于第二导向槽的另一端时,第二致动销处于极限伸出位。

具体的,所述第一导向槽和第二导向槽沿两致动销端部连线的中心线对称设置。

进一步的,所述导向槽还具有锁止位,该锁止位与所述共同槽端之间的垂直距离H与所述第一和第二致动销同时伸出时的位移量X的关系为H≤0.5X。

进一步的,所述一导向槽和第二导向槽均为弧形槽。

进一步的,所述第一致动销上具有与所述第一拉杆端部相连接的第一定位凸台,所述第二致动销上具有与所述第二拉杆端部相连接的第二定位凸台。

进一步,所述固定件为固定销,所述移动件为移动销。

本发明所提供的双销电磁阀其可应用于驱动凸轮移位式可变气门升程机构。当一侧致动销产生位移时,与另一致动销连接的拉杆在移动件和导向槽以及复位机构的共同作用下,使得另一侧致动销锁止,实现电磁阀机构的互锁功能。当对致动销的电磁作用力消失后,复位机构能使致动销回复到初始位置,实现复位功能。

相比较于现有技术,本发明提供的双销电磁阀具有以下优点:

通过设置锁止机构和复位机构,能单独实现对两个致动销中之一的致动销进行锁止,也可在双致动销同时伸出时对双致动销同时锁止,通过移动件和拉杆的简单结构有效地解决了电气元件失效时,双致动销同时伸出发生并系统硬件损坏的问题;

通过拉杆与两致动销实现力传递的移动件,减小了电磁阀致动销产生的侧向力,优化了潜在的致动销卡滞、NVH和磨损问题;

本发明的双销电磁阀结构简单可靠、布置紧凑。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的双销电磁阀内部结构示意图之一;

图2为本发明实施例1提供的双销电磁阀内部结构示意图之二;

图3为本发明实施例1提供的双销电磁阀其锁止机构和复位机构处于复位锁止的状态示意图;

图4为实施例1所示的设置于本发明实施例1提供的双销电磁阀其导向壳体内的导向槽结构示意图;

图5为本发明实施例1提供的双销电磁阀在双致动销处于初始位置时的状态示意图;

图6为双致动销处于图5所示状态时的受力分析示意图;

图7为本发明实施例1提供的双销电磁阀其第二致动销伸出下的状态示意图;

图8为本发明实施例1提供的双销电磁阀其第二致动销伸出至极限位置下的状态示意图;

图9为双致动销处于图8状态时的受力分析示意图;

图10为本发明实施例1提供的双销电磁阀其第一致动销伸出至极限位置下的状态示意图;

图11为本发明实施例1提供的双销电磁阀双致动销同时伸出并锁止的状态示意图;

图12为本发明实施例2提供的双销电磁阀双致动销其复位机构的另一种结构示意图。

附图图号说明:

1、阀壳体;2、法兰;3、导向壳体;4a、第一导磁套;4b、第二导磁套;5a、第一磁轭套;5b、第二磁轭套;6a、第一线圈;6b、第二线圈;7a、第一导向套;7b、第二导向套;8a、第一磁极;8b、第二磁极;9a、第一磁芯;9b、第二磁芯;10a、第一推杆;10b、第二推杆;11a、第一致动销;11b、第二致动销;111a、第一定位凸台;111b、第二定位凸台;12、固定件;13、复位弹簧;14、移动件;15a、第一拉杆;15b、第二拉杆;31、导向槽;311、共同槽端;315、第二导向槽;316、第一导向槽;312、锁止位;313、第一导向槽的另一端;314、第二导向槽的另一端;L1、第一位移;L2、极限位移;13a、第一复位弹簧;13b、第二复位弹簧;F1、初始预紧力;fa、第一拉杆拉力;fb、第二拉杆拉力;θb、第二致动销受到的拉杆拉力与销轴线的夹角;θ、复位弹簧拉力与第二拉杆拉力之间的夹角;F、复位弹簧产生的实际拉力。

具体实施方式

为了更好地理解和实施,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等,该术语指示的方位或位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-2图示,本发明实施例1所提供的双销电磁阀,其包括阀壳体1、与该阀壳体1通过法兰2紧固连接的导向壳体3、在所述导向壳体3内伸缩位移的第一致动销11a和第二致动销11b,以及锁止机构和复位机构,所述锁止机构在第一致动销11a伸出时锁止第二致动销11b,或在第二致动销11b伸出时锁止第一致动销11a,或者在第一和第二致动销同时伸出时锁止第一和第二致动销;具体的,该导向壳体3安装在法兰的突出部。

进一步的结合图1和3图示,所述锁止机构包括:

移动件14,其设置于所述导向壳体3内并可在该导向壳体3内移动;

第一拉杆15a,其一端部与设于第一致动销11a上的第一定位凸台111a连接,另一端与所述移动件14铰接;

第二拉杆15b,其一端部与设于第二致动销11b上的第二定位凸台111b连接,另一端与所述移动件14铰接;

所述复位机构用于实现第一致动销11a和/或第二致动销11b的伸出复位,该复位机构包括:固定于阀壳体1内的固定件12以及复位弹簧13,该复位弹簧13两端部分别固定于所述固定件12与所述移动件14。

具体的,在双销电池阀处于非工作状态,也即双销电磁阀断电状态下,第一定位凸台111a与第二定位凸台111b连线的中心点与移动件14的连线平行于两致动销的轴线。

进一步的再结合图2图示,第一致动销11a在第一电磁驱动机构作用下,被第一推杆10a推动,所述第二致动销11b在第二电磁驱动结构作用下被第二推杆10b推动。

第一电磁驱动机构和第二电磁驱动机构对称设置在阀壳体1内,具体的,所述第一电磁驱动机构包括:安装在阀壳体1内的第一磁芯9a、套装在第一磁芯9a外部的第一磁轭套5a、与该第一磁轭套5a下端接触的第一导向套7a、套设在该第一磁轭套5a外的第一线圈6a,以及与所述第一导磁套4a接触的第一磁极8a,所述第一线圈6a位于第一导磁套4a内。上述提及的第一推杆10a具有卡入该第一磁极8a的凸台。该第一推杆10a用于向第一致动销11a传递力和运动。

第二电磁驱动机构包括:安装在阀壳体1内的第二磁芯9b、套装在第二磁芯9b外部的第二磁轭套5b、与该第二磁轭套5b下端接触的第二导向套7b、套设在该第二磁轭套5b外的第二线圈6b,以及与所述第二导磁套4b接触的第二磁极8b,进一步的结合图1图示,所述第二线圈6b位于第二导磁套4b内。上述提及的第二推杆10b具有卡入该第二磁极8b的凸台。该第二推杆10b用于向第二致动销11b传递力和运动。

如图4图示,所述锁止机构的移动件14受设于导向壳体3内的导向槽31约束。具体的,该导向槽31包括均呈弧形的且对称设置的第一导向槽316和第二导向槽315,且所述第一导向槽316和第二导向槽31具有一共同槽端311,所述移动件14处于该共同槽端311时,锁止第一致动销11a和第二致动销11b,所述移动件14处于第一导向槽316的另一端313时,第一致动销11a处于极限伸出位,所述移动件14处于第二导向槽315的另一端314时,第二致动销11b处于极限伸出位。

结合图1-4,锁止结构由移动件14、拉杆15a、15b组成,其中拉杆15a和15b为独立零件,分别铰接在移动件14上,拉杆15a、15b之间能够绕移动件14相对转动。

初始状态,如图5图示:第一线圈6a和第二线圈6b均不通电,不产生电磁力,第一磁芯9a和第二磁芯9b不发生位移,复位弹簧13处于安装状态,此时移动件14位于第一导向槽316和第二导向槽315的共同槽端311处,移动件14通过第一拉杆15a和第二15b分别将第一致动销11a、第二致动销11b压在上止位,第一致动销11a、第二致动销11b对应地将第一导杆10a、第二导杆10b和第一磁芯9a、第二9b压在上止位。

在双致动销处于图5所述的初始状态时,再结合图6的受力分析,复位弹簧13此时具有初始预紧力F1,此时第一拉杆15a和第二拉杆15b此时对称,两致动销均受相应拉杆拉力。其中fa为第一拉杆拉力,fb为第二拉杆拉力。此时,以第二致动销11b为分析对象,该第二致动销11b受到的侧向力为F1*cos(θ)*sin(θb),初始位置下复位弹簧13的预紧力F1很小,因此第二致动销11b受到的侧向力比较小。

结合图7的第二致动销11b伸出状态示意图:此时第一线圈6a不通电,第一磁芯9a、第一导杆10a、第一致动销11a相应地均处于上止位;将第二线圈6b通电,形成的电磁场在第二导磁套4b、第二磁轭套5b、第二导向套7b和第二磁极8b之间形成环路,驱动第二磁芯9b向下移动,从而推动第二导杆10b产生向下的位移,第二导杆10b进一步推动第二致动销11b向下伸出,第二致动销11b出现第一位移L1,其上的第二定位凸台111b的位移带动相连的第二拉杆15b移动,进而带动移动件14从共同槽端311向第二导向槽315的另一端314移动,此时复位弹簧13处于拉伸状态。

在图7的基础上,进一步结合图8图示:当第二磁芯9b持续向下移动,最终会到达第二磁极8b的限位位置,其推动的第二导杆10b和第二致动销11b会达到极限位移L2,对应地移动件14也到达第二导向槽315的另一端314,此时复位弹簧13处于最大拉伸状态,将为第二致动销11b的复位提供助力。

在图7和8的基础上,结合图9的受力分析,当第二致动销11b受驱动并向下移动时,其所受侧向力为F2*cos(θ)*sin(θb),而θ和θb都非常小,则有cos(θ)→1和sin(θb)→0,侧向力fb非常小,其中θb为第二致动销11b受到的拉杆拉力与销轴线的夹角,θ为复位弹簧产生的实际拉力F与第二拉杆拉力fb之间的夹角。

当第二致动销11b处于图5所示的初始位置以及图8所示的极限伸出位置之间的任意位置时(可定义该任意位置为过渡位置),此时,初始预紧力F1<F<F2,cos(θ)∈(0,1),sin(θb)∈(0,1),侧向力fb将迎来最大值。

本发明提供的双销电磁阀利用三角关系构筑而使复位弹簧拉力的很小一部分成为侧向力,绝大部分为竖直方向的复位弹簧力,并且侧向力所导致的磨损量类似正态分布的积分值,对致动销的移动磨损将大为减少。

结合上述描述,同理可以理解第一致动销11a伸出至极限位置的过程,其状态图如图10图示。

第二致动销11b的复位过程如下:将第二线圈6b断电,驱动第二磁芯9b向下运动的电磁力消失,此时由于复位弹簧13的弹力,第二致动销11b产生向上的位移并推动第二导杆10b和第二磁芯9b向上运动,第二拉杆15b随第二致动销11b的复位而上移,进而带动移动件14从第二导向槽315的另一端部314位置处向共同槽端311处移动,当第二磁芯9b移动至上止位时,移动件14也移动至了共同槽端311处,此时第二致动销11b也处于上止位,整个双销电磁阀处于初始位置;

同理可以理解第一致动销11a的复位过程,在此不再赘述。

在理解了双致动销伸出与复位过程后,下面将锁止机构对致动销进行锁止的过程进行描述:

第二致动销11b伸出,第一致动销11a处于初始位置,并锁止:当第二线圈6b被激活,第二致动销11b处于伸出状态时,锁止机构的第二拉杆15b拉着移动件14处于第二导向槽315中,此时若第一线圈6a被激活,对应的第一致动销11a也将有向下移动的趋势,移动件14将产生向第一导向槽316的另一端部313处的移动趋势,此时将会带动第二致动销11b向上运动,这与第二致动销11b原本的伸出状态相违背,因此在第二致动销11b伸出时,第一致动销11a始终处于锁止状态。

同理可以理解第一致动销11a伸出时,第二致动销11b始终处于初始位置并锁止的状态描述,在此不再赘述。

结合图11的双致动销同时伸出并锁止状态示意图:当第一线圈6a和第二线圈6b被同时激活时,第一磁芯9a和第二磁芯9b将对应地推动第一推杆10a、第一推杆10b以及第一致动销11a、第二致动销11b同时向下移动,此时锁止机构整体向下移动,当移动件14运行至锁止位312时,此时移动件14无法再向下移动,与其相连接的第一拉杆15a和第二拉杆15b停止向下运动,此时第一致动销11a、第二致动销11b、第一推杆10a、第二推杆10b、第一磁芯9a和第二磁芯9b均无法向下移动,实现第一和第二致动销同时伸出并锁止;结合图4图示及附图所示方位,该锁止位312位于共同槽端311的下方,且两者之间具有垂直高度差H,该垂直高度差H具体根据双致动销同时伸出位移量X而定,一般而言H≤0.5X。

具体的,上述提及的固定件12可采用固定销,移动件14可以采用移动销,但不限于此。

本发明提供的双销电磁阀结构简单可靠、布置紧凑,兼具致动销的锁止和复位功能,其通过设置锁止机构,有效地解决了电气元件失效时,双致动销同时伸出发生并系统硬件损坏的问题,本发明的双销电磁阀在其中之一致动销伸出时,锁止机构将锁止另一致动销,并且两致动销若同时伸出将同时对双致动销锁止,解决了双销制动异常造成的机构卡死、致动销折断、滑动槽崩坏等故障,提高了电磁阀机构对可变气门升程机构的控制;并且锁止机构具体通过拉杆与两致动销实现力传递的移动件,减小了电磁阀致动销产生的侧向力,优化了潜在的致动销卡滞、NVH和磨损问题,同时复位机构可实现致动销的伸出复位。

实施例2

如图12所示,本实施例2提供的双销电磁阀结构与实施例1的区别仅在于复位机构的不同。本实施例中,复位机构采用双复位弹簧结构,包括一端部固定于所述导向壳体3且与第一致动销11a固定的第一复位弹簧13a,以及一端部固定于所述导向壳体3且与第二致动销11b固定的第二复位弹簧13b。与实施例1相同的结构在此不再赘述。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术分类

06120113810495