电磁执行器

技术领域

本发明涉及执行器技术领域。具体地，本发明涉及一种改进的电磁执行器。

背景技术

在现代工业中，电磁执行器得到广泛应用。电磁执行器利用例如由螺线管产生的磁场力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，可以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，电磁执行器经由推杆来推动凸轮，进而切换气门升程。

电磁执行器通常包括螺线管、电枢和推杆等部件。这些部件可以安装在壳体中。螺线管产生的电磁场驱动电枢相对于壳体运动，进而推动推杆进出壳体。例如，在CN106762006 A的电磁执行器中，通过固定在螺线管径向内侧的导向套来引导电枢轴向移动。导向套朝向壳体内部的一端通常为封闭端，以便在推杆和电枢缩回到壳体中时止挡电枢的端部。然而，为了防止屏蔽磁场，导向套通常具有薄壁结构，因此结构强度较低。当运动的电枢撞击在导向套上时，造成的冲击力很容易损坏导向套。这对电磁执行器的成型工艺提出了较高的要求，从而增加了生产成本。此外，由于导向套和电枢都由金属材料制成，在撞击时可能产生明显的振动噪声，从而也对电磁执行器的NVH(噪声、振动和不平顺性)性能带来了不利影响。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种具有改进的性能的电磁执行器。

上述技术问题通过根据本发明的一种电磁执行器而得到解决。该电磁执行器包括壳体、导向套、电枢和推杆。导向套具有沿轴向延伸的筒状结构并且固定安装在壳体中。电枢安装在导向套中并且能够相对于导向套沿轴向移动。推杆与电枢固定连接，从而共同构成能够沿轴向移动来伸出或缩回壳体的可移动组件。可移动组件在缩回方向上具有极限缩回位置。其中，该电磁执行器还包括安装在壳体中的缓冲垫片，导向套的朝向缩回方向的端部是开放端，使得当可移动组件位于极限缩回位置时，可移动组件能够经由缓冲垫片抵接壳体。在这种电磁执行器中，对推杆和电枢的极限缩回位置的约束不再是通过电枢与导向套的配合来实现，而是通过推杆或电枢与壳体的配合来实现。由于壳体的结构强度一般高于导向套，因此在使用时不易于损坏。同时，介于壳体与可移动组件之间的缓冲垫片可以吸收撞击时的振动和噪声，从而提高电磁执行器的NVH性能。此外，还可以免除对导向套底部表面的处理工艺，因此可以节省制造成本。

根据本发明的一个优选实施例，推杆的朝向缩回方向的端部可以突出在电枢之外，当可移动组件位于极限缩回位置时，推杆可以伸出导向套并且经由缓冲垫片抵接壳体。在这种情况下，对推杆和电枢的极限缩回位置的约束由推杆与壳体的配合来实现。

根据本发明的另一优选实施例，缓冲垫片可以由非导磁材料制成，当可移动组件位于极限缩回位置时，电枢的朝向缩回方向的端部可以伸出导向套并且经由缓冲垫片抵接壳体。在这种情况下，对推杆和电枢的极限缩回位置的约束由电枢与壳体的配合来实现。由于电枢的横截面积一般大于推杆，因此在碰撞时产生的冲击较小。优选地，电枢的朝向缩回方向的端部可以形成为半径收窄的轴头，当可移动组件位于极限缩回位置时，轴头可以伸出导向套并且抵接缓冲垫片。这种设计特别适用于导向套的朝向缩回方向的端部具有沿径向向内延伸的折边部分的情况。

根据本发明的另一优选实施例，缓冲垫片可以具有凸起到导向套中的凸起部，当可移动组件位于极限缩回位置时，可移动组件的朝向缩回方向的端部可以抵接凸起部并且经由缓冲垫片抵接壳体。在这种情况下，对推杆和电枢的极限缩回位置的约束同样由可移动组件的配合来实现，但缓冲垫片的凸起部可以伸入导向套中来抵接可移动组件，因此可移动组件不必具有能够伸出导向套的部分。这种缓冲垫片可以一次成型，比特殊构造的电枢更易于加工，因此成本较低。

根据本发明的另一优选实施例，缓冲垫片可以约束在导向套的朝向缩回方向的端部与壳体之间。由此通过导向套和壳体实现了对缓冲垫片的定位，从而不需要使用复杂的工艺来将缓冲垫片固定在壳体或移动组件上。在这种情况下，缓冲垫片、导向套和壳体可以在轴向上相互松配合，从而降低对加工和组装精度的要求。这显著简化了安装工艺并且降低了制造成本。

根据本发明的另一优选实施例，导向套的朝向缩回方向的端部可以具有沿径向向内延伸的折边部分。在导向套的坯件底部冲孔时保留一定的折边部分使得冲孔工艺更易于完成，有利于降低加工成本。同时，折边部分可以稳定地止挡缓冲垫片，从而实现对缓冲垫片的约束。在这种情况下，当可移动组件位于极限缩回位置时，可移动组件优选地不接触折边部分的朝向伸出方向的表面，从而确保仅通过可移动组件经由缓冲垫片与壳体的接触来限定极限缩回位置。

根据本发明的另一优选实施例，缓冲垫片可以由弹性材料或塑性材料制成，和/或，缓冲垫片可以具有缓冲减噪结构。也就是说，缓冲垫片既可以通过材料自身的性质来实现缓冲减噪，也可以通过结构特征(例如蜂窝状减噪结构等)来实现缓冲减噪。

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示出根据本发明的第一实施例的电磁执行器的示意图；

图2示出根据本发明的第二实施例的电磁执行器的示意图；

图3示出根据本发明的第三实施例的电磁执行器的示意图；和

图4示出根据本发明的第三实施例的电磁执行器的缓冲垫片的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的电磁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，提供了一种用于通过电磁力来提供致动功能的电磁执行器。这种电磁执行器例如可以用于发动机的气门机构，以便控制气门的开闭。

图1示出了根据本发明的电磁执行器的第一实施例。如图1所示，该电磁执行器包括壳体1、螺线管2、电枢3、导向套4和推杆5等。其中，壳体1可以是由单个或多个壳体部分形成的中空结构，用于封闭和安装电磁执行器的其他部件。

螺线管2和电枢3共同构成电磁执行器的电磁力发生器。电枢3由导磁材料制成，并且可以具有大致圆柱形的结构。螺线管2相对于壳体1固定，并且围绕在电枢3的径向外侧。螺线管2能够在通电的情况下产生磁场。壳体1也可以由导磁材料制成，从而可以加强磁场。螺线管2产生的磁场会对电枢3施加沿轴向的磁性力，使得电枢3能够沿轴向移动。通过控制电流的通断状态以及可能的复位件(例如弹簧，未示出)的弹性力，电枢3可以沿不同的轴向方向移动。

导向套4是沿轴向延伸的薄壁圆筒状结构，其两端都是开放端。导向套4由非导磁材料制成。导向套4固定在螺线管2的径向内侧。电枢3可滑动地安装在导向套4的径向内侧，导向套4的侧壁能够引导电枢3相对于螺线管2沿轴向移动。

推杆5是半径小于电枢3的圆柱形或杆状部件。推杆5可以由非导磁材料形成。推杆5的轴向方向与电枢3、导向套4的轴向方向平行地布置。推杆5从径向内侧穿过电枢3，并且与电枢3固定连接。在本实施例中，推杆5的轴向两端分别突出在电枢3之外。推杆5与电枢3能够作为一个整体沿轴向移动，从而共同构成可移动组件。

电磁执行器还包括安装在壳体1中的缓冲垫片6。缓冲垫片6在轴向上位于可移动组件与壳体1之间。缓冲垫片6可以是大致垂直于轴向方向延伸的片状或板状部件。缓冲垫片6具有缓冲、减振和减噪等功能。这种功能可以通过缓冲垫片6的材料自身的特性来实现，例如由弹性材料(比如橡胶等)或塑性材料(比如塑料等)制成的缓冲垫片6可以通过材料变形来缓冲振动并且降低噪声。或者，这种功能也可以通过缓冲垫片6的结构特性来实现，例如具有蜂窝状结构或簧片结构等缓冲降噪结构的缓冲垫片6也可以缓冲振动并且降低噪声。当然，缓冲垫片6可以既由弹性材料或塑性材料制成，同时还具有缓冲降噪结构。形成缓冲垫片6的上述材料通常为非导磁材料。

当可移动组件相对于壳体1沿轴向移动时，推杆5的一端可以伸出或缩回壳体1。如图1所示，可移动组件在缩回壳体1的方向上(即图1中竖直向上的方向)具有极限缩回位置。在极限缩回位置，由于推杆5的朝向缩回方向的端部突出在电枢3之外，并且导向套4的朝向缩回方向的端部是开放端，因此推杆5的朝向缩回方向的端部将伸出导向套4并且经由缓冲垫片6抵接壳体1的内壁。在这种情况下，推杆5或电枢3与导向套4之间没有轴向配合关系，对极限缩回位置的限定仅是通过推杆5、缓冲垫片6与壳体1之间的配合来实现的。

由于壳体1位于螺线管2的外部，不需要担心电磁屏蔽的问题，因此壳体1通常可以具有比导向套4更大的壁厚。这使得壳体1具有比导向套4更高的结构强度，因此不易于在受到可移动组件撞击时发生损坏。同时，缓冲垫片6可以吸收可移动组件的撞击能量，从而减少振动和噪声。

由于推杆5和缓冲垫片6都可以由非导磁材料形成，因此在推杆5经由缓冲垫片6抵接壳体1时不会产生显著的磁性力而难以分离。此外，推杆5的朝向缩回方向的端部可以具有垂直于轴向方向的平坦端面，而缓冲垫片6的用于抵接推杆5的表面也可以形成为垂直于轴向方向的平坦表面。这种设计方式使得结构易于加工，并且由于推杆5的横截面小于电枢3，因此推杆5与缓冲垫片6的接触面积较小，不容易形成负压接触区域而阻碍二者的分离。在这种情况下，不再需要对推杆5和缓冲垫片6的接触表面进行额外的处理。

由于缓冲垫片6仅作为可移动组件抵接壳体1的中介，因此对于缓冲垫片6的安装方式没有严格的要求。在这种情况下，缓冲垫片6可以采用多种不同的安装方式。例如，缓冲垫片6可以与可移动组件固定在一起，在这种情况下，缓冲垫片6可以形成为半径较小的圆片状部件，以便能够随着可移动组件的运动而通过导向套4的开放端进出导向套4。或者，缓冲垫片6也可以固定在壳体1上。又或者，如图1所示，缓冲垫片6可以优选地在轴向上约束在导向套4的朝向缩回方向的端部与壳体1之间。在这种情况下，缓冲垫片6可以不与壳体1、可移动组件和导向套4中的任一者直接固定在一起，并且缓冲垫片6、壳体1和导向套4在轴向上可以相互松配合。因此，在组装时只需要将缓冲垫片6直接放置在壳体1中即可，不需要额外的加工步骤，而且对各个部件的加工精度要求很低。

如图1所示，导向套4的朝向缩回方向的端部可以优选地具有沿径向向内延伸的折边部分41。折边部分41有利于稳定地将缓冲垫片6在轴向上约束在导向套4与壳体1之间。这种折边部分41可以是在导向套4的坯件端部进行冲孔加工时剩余的部分。形成这种折边部分41还可以降低冲孔时对工艺精度的要求，有利于降低制造成本。在这种情况下，当推杆5位于极限缩回位置时，电枢3的朝向缩回方向的端部应当仍然位于导向套4的内部，并且与折边部分41无接触，从而确保仅通过推杆5、缓冲垫片6与壳体1的配合来限定极限缩回位置。

图2示出了根据本发明的电磁执行器的第二实施例。与图1的第一实施例不同，在图2所示的电磁执行器的可移动组件中，用于经由缓冲垫片6抵接壳体1的部分并非推杆5，而是电枢3的朝向缩回方向的端部。这时，推杆5的朝向缩回方向的端部位于电枢3的内部而不突出在电枢3之外。在这种情况下，由于电枢3和壳体1通常都由导磁材料制成，因此缓冲垫片6需要使用非导磁材料来制造，以便防止壳体1吸附电枢3。通常，上述的橡胶等弹性材料和塑料等塑性材料都属于非导磁材料。

由于电枢3的半径较大，在形成有折边部分41的情况下，可以将电枢3的朝向缩回方向的端部形成为半径收窄的轴头31。轴头31的半径小于折边部分41的内径。当可移动组件位于极限缩回位置时，轴头31可以伸出导向套4并且经由缓冲垫片6抵接壳体1。当可移动组件位于极限缩回位置时，电枢3的与轴头31相邻的、朝向缩回方向的轴肩位于导向套4内部并且与折边部分41无接触。除了上述明确说明的差异之外，根据第二实施例的电磁执行器的其他特征基本与第一实施例相同。

图3示出了根据本发明的电磁执行器的第三实施例。在图3所示的电磁执行器的可移动组件中，用于经由缓冲垫片6抵接壳体1的部分既可以是推杆5的朝向缩回方向的端部，也可以是电枢3的朝向缩回方向的端部。但是，与图1和图2所示的实施例不同，在第三实施例中，缓冲垫片6具有凸起到导向套4中的凸起部61。在极限缩回位置，可移动组件(推杆5和电枢3)的朝向缩回方向的端部位于导向套4内部并且抵接凸起部61。

图4示出了图3中的缓冲垫片6的立体图。图4的缓冲垫片6具有与图1和图2中的缓冲垫片类似的、圆片状的主体部分，但此外还包括从主体部分的一侧沿轴向凸起的圆柱形凸起部61。主体部分的半径大于折边部分41的内径，而凸起部61的半径小于折边部分41的内径。当将缓冲垫片6安装在壳体1中时，主体部分在轴向上约束在壳体1与导向套4的折边部分41之间，而凸起部61沿轴向插入导向套4内部。在这种情况下，不需要改变现有的可移动组件的结构来使其端部在极限缩回位置伸出导向套4。优选地，可以使用电枢3的朝向缩回方向的端部来抵接凸起部61，因此推杆5的朝向缩回方向的端部不必突出在电枢3之外，使得推杆5的长度较短。在这种情况下，类似于第二实施例，只需要确保缓冲垫片6由非导磁材料制成即可。除了上述明确说明的差异之外，根据第三实施例的电磁执行器的其他特征基本与第一实施例相同。

根据本发明的电磁执行器通过推杆、缓冲垫片与壳体的配合来限定推杆或电枢的极限缩回位置，不仅降低了损坏部件的风险，而且易于加工和组装，从而降低了生产成本。此外，缓冲垫片还可以有效缓冲振动并且吸收噪声，从而提高电磁执行器的性能。

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

1 壳体

2 螺线管

3 电枢

31轴头

4 导向套

41折边部分

5 推杆

6 缓冲垫片

61凸起部