执行器

技术领域

本发明涉及执行器技术领域。具体地，本发明涉及一种包括两个推杆的执行器。

背景技术

在现代工业中，各种类型的执行器得到广泛应用，例如液压执行器、电磁执行器等。执行器可以利用例如电磁力或液体压力等来对执行机构进行驱动，从而控制机械部件的运动。

例如，在机动车辆的发动机中，通常使用电磁执行器来对发动机气门升程进行控制和调整。在这种情况下，执行器经由推杆来推动凸轮，进而切换气门升程。为了获得不同的升程，在这种执行器中可以集成有两个相邻布置的推杆，例如在CN 106762006 A和CN111335979 A等专利文献中记载了这种类型的执行器。其中，在同一个壳体中设置了两个独立的螺线管，从而分别来驱动两个推杆来独立地运动。

然而，在这种集成式的执行器中，两个推杆不允许同时伸出。在CSS切换过程中，如果执行器的两根推杆同时伸出，则极有可能会造成发动机的损坏。对于目前市面上产品的机械结构设计，在某些特定的失效模式下(例如回位弹簧断裂、控制器电路控制异常、推杆卡死、发动机产生的振动远大于弹簧回位力等)，都存在两个推杆同时伸出的可能。为了避免对发动机造成严重损坏，在执行器工作期间，必须防止出现两个推杆同时伸出的情况。在现有的技术中，一般都是通过电路控制来避免同时对两个线圈进行供电，同时通过诊断系统来间接判断是否发生这种情况。但是，电路控制和诊断系统的成本较高且可靠性不高。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种能够简单可靠地防止推杆同时伸出的执行器。

上述技术问题通过根据本发明的一种执行器而得到解决。该执行器包括壳体和安装在壳体中的两个推杆，两个推杆能够分别沿第一方向相对于壳体移动并且沿垂直于第一方向的第二方向间隔布置。其中，壳体包括在两个推杆之间延伸的限位腔，该执行器还包括安装在限位腔中的限位件，限位件能够沿着限位腔移动，两个推杆分别具有限位凹部。在两个推杆分别沿第一方向移动的过程中，当两个推杆中一者的限位凹部与限位腔不对齐而另一者的限位凹部与限位腔对齐时，两个推杆中不对齐的一者能够驱动限位件朝向另一者移动，使得限位件的一部分移动到与限位腔对齐的限位凹部中，从而限制另一者沿第一方向的移动。在这种情况下，限位件的长度大于限位腔的长度，必须有一部分限位件伸出限位腔之外。由于限位件的干涉作用，两个推杆不可能同时处于限位凹部不与限位腔对齐的状态。一旦一个推杆的限位凹部位于不与限位腔对齐的位置，限位件必须部分插入另一个推杆的限位凹部中，从而锁定另一个推杆相对于壳体的移动位置，这时仅允许未对齐的推杆继续沿第一方向相对于壳体移动。通过这种简单的机械机构可以有效防止两个推杆的某些不期望的同步运动状态，例如同时伸出的状态。

根据本发明的一个优选实施例，限位腔可以沿第二方向延伸。也就是说，限位腔在两个推杆之间垂直于推杆的移动方向延伸。在这种情况下，伸出限位腔的限位件将垂直于推杆的移动方向插入限位凹部中，从而可以可靠地锁定推杆。

根据本发明的另一优选实施例，限位腔可以在垂直于延伸方向的截面中具有圆形轮廓。这种形状的限位腔不仅加工简单，而且便于引导限位件沿着限位腔移动。

根据本发明的另一优选实施例，限位件的能够移动到限位凹部中的部分具有凸起的弧面轮廓。弧面轮廓有利于限位件平顺地插入限位凹部中，从而减少摩擦和应力集中等现象。

根据本发明的另一优选实施例，限位件可以形成为球形。球形的限位件不仅结构简单，而且便于沿着限位腔移动。球形的限位件尤其适用于限位腔长度较短(也就是说两个推杆的间距较小)的情况。

根据本发明的另一优选实施例，限位件可以形成为圆柱形，该圆柱形具有平行于限位腔的延伸方向的轴线并且在两端具有凸起的弧形端面。圆柱形可以利用弧形端面来接合限位凹部。同时圆柱形可以在限位腔的延伸方向上具有较大的尺寸，尤其适合于限位腔长度较长(也就是说两个推杆的间距较大)的情况。

根据本发明的另一优选实施例，两个推杆可以分别形成为沿第一方向延伸的圆柱形，限位凹部可以是形成在相应的推杆的侧表面上的环槽。由于圆柱形的推杆可以围绕轴线转动，因此环槽形的限位凹部可以确保在推杆移动到对齐位置时，限位凹部总是能够与限位腔对齐。

根据本发明的另一优选实施例，限位凹部可以在相应的推杆的侧表面上沿第二方向凹入，限位凹部沿第一方向的宽度从底部朝向口部逐渐增大。这种形状的限位凹部便于限位件的端部插入。

根据本发明的另一优选实施例，两个推杆能够分别沿第一方向在相对于壳体的伸出位置与缩回位置之间移动，两个推杆中的任一者可以在各自的限位凹部与限位腔对齐时处于缩回位置。也就是说，当一个推杆未被锁定件锁定而能够相对于壳体移动时，另一个推杆必然被锁定在缩回位置。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1示出根据本发明的示例性实施例的执行器的示意图；和

图2示出根据本发明的示例性实施例的执行器的推杆部分的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的执行器的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

根据本发明的实施例，提供了一种具有两个推杆的执行器。这种执行器例如可以适用于车辆发动机的凸轮移位系统。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的执行器。如图1所示，该执行器包括壳体10、致动机构20和推杆30。壳体10可以由多个壳体部分组装而成，用于将执行器的其他部件封装在其中。致动机构20安装在壳体10中，用于驱动推杆30。在本实施例中，致动机构20为两个独立电磁螺线管致动器，但在其他实施例中，致动机构20也可以是其他类型的致动器，例如液压致动器或机械致动器等。致动机构20可以直接驱动推杆30，也可以经由其他传动机构来间接驱动推杆30。

该执行器包括两个推杆30。推杆30为大致圆柱形。两个圆柱形推杆30的轴线方向基本平行布置。推杆30的轴线方向可以称为第一方向。两个推杆30沿基本垂直于第一方向的第二方向间隔开一定距离。每个推杆30以可滑动的方式安装在壳体10中的相应引导腔中，使得推杆30可以相对于壳体10沿第一方向移动。每个推杆30的轴向一端插入壳体10内部，并且能够由相应的致动机构20来驱动，而另一端可以在致动机构20的驱动力作用下沿第一方向伸出壳体10之外来驱动其他外部部件。由于致动机构20有时只能提供单向的驱动力，因此还可以在壳体10内部设置两个弹簧40。每个弹簧40分别沿第一方向抵接在相应的推杆30(例如抵接形成在推杆30上的凸缘)与壳体10的内壁之间，使得当致动机构20的驱动力减小或撤销时，推杆30可以在弹簧40的弹性力作用下(部分地或完全地)缩回到壳体10中。这样，每个推杆30分别能够沿第一方向在伸出位置与缩回位置之间移动。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的执行器的推杆部分的示意图。如图2所示，该执行器还包括限位件50，限位件50安装在壳体10的限位腔11中。限位腔11是形成在壳体10中的空腔，并且在两个推杆30之间延伸，从而将引导两个推杆30移动的引导腔连通。限位件50可以沿限位腔11在两个推杆30之间移动，并且限位件50的一部分可以突出到限位腔11的端部之外而进入推杆30的引导腔中。

每个推杆30具有形成在侧表面上的限位凹部31。当推杆30相对于壳体10移动到预定位置时，限位凹部31将会与限位腔11的一端对齐，使得限位件50的一部分能够插入到限位凹部31中。插入到限位凹部31中的限位件50能够与限位凹部31形成形状配合，限制相应的推杆30沿第一方向的移动，从而将该推杆30锁定。

如图2所示，限位件50在限位腔11的延伸方向上的尺寸大于限位腔11的延伸长度。当一个推杆30的限位凹部31与限位腔11未对准时，该推杆30的侧表面将止挡限位件50，使得限位件50不能从限位腔11的朝向该推杆30的一端伸出。此时，限位件50必须从相反的另一端伸出限位腔11。为此，在这种情况下，另一个推杆30的限位凹部31必须与限位腔11对齐来容纳伸出的限位件50。也就是说，通过与限位件50的干涉作用，两个推杆30的限位凹部31不可能同时处于未与限位腔11对齐的状态。在任何时刻，两个推杆30中都有至少一个处于限位凹部31与限位腔11对齐的位置。未对齐的推杆30将驱动限位件50朝向对齐的推杆30移动，使得限位件50的一部分移动到对齐的限位凹部31中。当限位件50仅从限位腔11的一端伸出而插入一侧的限位凹部31中时，另一侧的推杆30处于解锁状态，从而可以相对于壳体10沿第一方向移动。

通过上述方式，可以避免两个推杆30的不期望的相对运动状态。例如在车辆发动机的凸轮移位系统中，执行器的两个推杆30不能同时伸出，因此，不期望的状态就是两个推杆30同时位于伸出位置的状态。为此，优选地，可以将两个推杆30的限位凹部31设置为在该推杆30的缩回位置与限位腔11对齐。这样，当一个推杆30处于缩回位置时，限位件50可以锁定该推杆30的位置，使得其在另一个推杆30伸出时不能同时伸出。

在优选的实施例中，限位腔11可以形成为基本沿第二方向延伸的空腔。这样，沿着限位腔11移动的限位件50可以垂直于推杆30的移动方向插入到限位凹部31中。这使得限位件50可以稳定地限制推杆30的移动。

在优选的实施例中，限位腔11的垂直于延伸方向的横截面可以具有圆形轮廓。相应地，限位件50的垂直于移动方向的横截面也可以具有圆形轮廓。这有利于限位件50平顺地沿着限位腔11移动。

为了限位件50与限位凹部31平稳地接合或分离，限位件50的能够移动到限位凹部31中的部分优选地具有凸起的弧面轮廓。例如，如图2所示，限位件50可以形成为大致球形。这种形状的限位件50特别适合两个推杆30之间的距离较近的情况。替代地，限位件50也可以形成为大致圆柱形，圆柱形在两端分别具有凸起的弧形端面，并且其轴线方向与限位腔11的延伸方向基本平行。圆柱形的限位件50在限位腔11的延伸方向上可以具有较大的长度，因此特别适合两个推杆30之间的距离较远的情况。

优选地，限位凹部31可以形成为相应的推杆30的侧表面上的环槽。当推杆30围绕轴线转动时，环槽形的限位凹部31的一部分始终能够朝向限位腔11和限位件50。因此，不需要对推杆30进行周向限位。替代地，也可以将限位凹部31形成为点状凹部。这种点状凹部在周向上需要与限位腔11对齐。

优选地，如图2所示，限位凹部31可以在相应的推杆30的侧表面上沿第二方向凹入。限位凹部31沿第一方向的宽度从底部朝向口部逐渐增大，从而形成大致梯形的截面轮廓。这种限位凹部31便于限位件50插入。这种截面轮廓既适用于环槽形的限位凹部31，也适用于点状的限位凹部31。

根据本发明的执行器通过简单的机械结构避免了两个推杆的不期望的同步移动，特别是有效防止了两个推杆同时伸出的情况。这可以显著提高执行器的可靠性，并且有效降低执行器的生产成本。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

10壳体

11限位腔

20致动机构

30推杆

31限位凹部

40弹簧

50限位件