CN100466315C - 用于致动器的弹簧管及弹簧管的装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于压电式或磁致伸缩式致动器(10)的弹簧管(11)，该致动器尤其用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，其中，弹簧管(11)具有至少两个装配配合部(24)。

Description

用于致动器的弹簧管及弹簧管的装配方法
技术领域
本发明涉及用于致动器的弹簧管及根据本发明的弹簧管的装配方法。
背景技术
通常用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀的压电式或磁致伸缩式致动器，为了避免拉力及剪切力，通过一个弹簧来预加载。为了产生该预加载，一般也使用在关闭的燃料喷射阀中存在的燃料喷射阀复位弹簧的剩余压力。
例如由DE 199 51 012 A1公开了一种致动器，该致动器尤其用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，它具有由压电的或磁致伸缩的材料组成的多个叠置的层。该致动器通过一个设置在一个中心孔中的拉伸杆柱借助逆向旋转的螺纹预加载。其固定及力传递通过一个顶板及一个底板来实现。
在此，该结构形式的缺点尤其在于，叠层致动器必需被构造成空心的，以便可在孔中设置拉伸杆柱。由此使致动器在预装配及装配时更易于损坏。
此外由WO 99/08330 A1公开了一种压电式致动器，它被推入到一个弹簧套管中及被预加载地与弹簧套管的两个端部形成构成传力链和/或形状配合的连接。由此形成了一个结构单元，其中压电式致动器的预加载力被持久地固定。
该致动器的缺点尤其是，致动器的预加载仅通过弹簧套管的弹性预给定。因此不能达到用于补偿短控制时间的累进特性。
发明内容
按照本发明，提出了用于压电式或磁致伸缩式致动器的弹簧管，该致动器尤其用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，其中，弹簧管具有装配配合部。
按照本发明，提出了用于压电式或磁致伸缩式致动器的弹簧管的装配方法，该致动器尤其用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，其中，该弹簧管具有至少两个装配配合部，其中：该方法包括以下的装配步骤：预装配由该致动器、弹簧管、一个致动器脚及一个致动器头组成的一个致动器组件，将预装配后的致动器组件插入到一个装配装置中，及对致动器组件预加载及最终装配。
按照本发明，还提出了用于压电式或磁致伸缩式致动器的弹簧管的装配方法，该致动器尤其用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，其中，该弹簧管具有至少两个装配配合部，其中：该方法包括以下的装配步骤：使致动器接合在一个与致动器脚连接的燃料输入件上，将弹簧管接合在致动器脚上及通过一个第一焊缝来焊接，通过作用在装配配合部上的拉力对弹簧管预加载，及将被预加载的弹簧管接合在致动器头上及通过一个第二焊缝来焊接。
相比之下，根据本发明上述方案的用于致动器的弹簧管及根据本发明上述方案中的装配方法具有其优点，即在弹簧管中的装配配合部可实现弹簧管及致动器的均匀预加载及弹簧管与致动器头及与致动器脚的无应力的焊接。
通过在下面说明中所述的措施可达到在上述方案中给出的弹簧管及在上述方案中给出的方法的有利的进一步构型及改进。
有利地，装配配合部被设置在弹簧管的在其它情况下闭合的端部区域的至少一个中。由此一方面不会对弹簧管的弹簧特性有不利的影响。通过仅在一个端部区域中开设装配配合部对尽可能大的致动器行程可产生有利影响。
此外有利的是，装配配合部对称地及成对地或以相同角度间隔等距离地被设置在弹簧管上，由此可实现均匀地预加载。
另外，有利地，在为了预加载及最终装配而将致动器组件置入到装配装置中以前，首先在无应力的状态下进行致动器组件的预装配。由此可保护致动器以免被剪切力损坏及可被存放及运输，直到后期处理。
附图说明
在附图中简化地表示出本发明的实施例及将在以下的说明中详细地描述。附图为：
图1：适于装备根据本发明的弹簧管的燃料喷射阀的一个极其概要的视图；
图2：根据第一实施例的被准备用于制造弹簧管的板坯的俯视图；
图3：用于安装根据本发明而构造的、图2中的弹簧管所需的装配步骤的概要视图；
图4：一个安装好的根据本发明而构造的、图2及3中弹簧管的立体图；
图5：根据第二实施例的被准备用于制造弹簧管的板坯的俯视图；
图6：图6中的根据本发明而构造的弹簧管的弯成圆形的板坯的一个视图；及
图7A-B：图5及6中的一个安装好的、根据本发明而构造的弹簧管的概要表示的一个截面图及一个侧视图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，图1以一个极其概要的视图表示适于装备根据本发明构造的弹簧管的燃料喷射阀。
图1中所示的燃料喷射阀1尤其适合作为用于向一个未示出的内燃机的燃烧室直接地喷射燃料的燃料喷射阀1。
燃料喷射阀1包括一个喷嘴体2，一个阀针3在该喷嘴体中导行。该阀针在一个出流侧的端部具有一个阀关闭体4，它与阀座支承面5形成密封座。燃料喷射阀1被构造成向外敞开式燃料喷射阀1。一个设置在喷嘴体2中的复位弹簧6对阀针3这样地加载，以使得燃料喷射阀1在静止阶段保持关闭或阀针3在打开阶段后又返回到其静止位置。
喷嘴体2通到一个壳体7中，在该壳体中设有一个液压耦合器8及一个致动器组件9。
致动器组件9最好包括一个叠层式压电致动器10，该叠层式致动器通过一个根据本发明构造的弹簧管11被预加载以预防剪切力。在本实施例中致动器10附加地通过压力注塑包封12来保护。致动器10具有一个致动器脚13及一个致动器头14，它们与弹簧管11例如相焊接。弹簧管11及致动器10的这些部件将在下面参照图2至4详细地描述。
设置在致动器组件9的入流侧的液压耦合器8包括一个工作活塞15，它通过一个耦合器弹簧16相对壳体7被预加载。该液压耦合器8将压电致动器10的很小行程转换成阀针3的一个较大的行程。
耦合器8及致动器组件9被封装在一个致动器壳体17中。该致动器壳体将被在中心通过输入接管18输入的燃料绕流，该燃料通过壳体7及通过喷嘴体2流到密封座。燃料喷射阀1可通过一个电插接触头19被操作。
为了保证在致动器10装配及工作时避免可导致该致动器10损坏的剪切力，致动器10被封装在弹簧管11中。该弹簧管对致动器10预加载，以使得致动器通过作用在它上面的唯一轴向力而变得稳定。
在此，弹簧管11将如图2及5对于两个不同实施例所示地被制造。首先通过冲压由一个板坯20制成一个基本形状，它再被弯成圆形，正如用于第二实施例的图6中所示。在弹簧管11的这些棱边21彼此相邻放置的接缝区域中，这些棱边将通过纵向焊接彼此相连接，以致形成一个关闭的管。
在制造基本形状时在板坯20中开出一些槽孔22。在此情况下，槽孔22均匀地分布在弹簧管11的面的一部分上，其中槽孔被近似地构造成8字形。这些槽孔22通过冲压或类似的方法来制造。在槽孔22之间通过加工过程留有一些接片23。这些接片起到支撑弹簧管11的作用，但产生弹性的功能。通过槽孔22的8字形状使弹簧管11在其轴向延展上具有柔性，它可被轻微地拉伸及压缩。弹簧管11的弹性常数受到槽孔22的数目、形状、尺寸及布置的影响。
根据图2中所示的第一实施例，这些槽孔22被构造在弹簧管的一个中间区域32中，而端部区域33未设有槽孔22及除下面要详细描述的装配配合部24外具有一个关闭的面。在图5及6所示的第二实施例中，槽孔22既构造在中间区域32中也构造在这些端部区域33的一个中。
根据本发明设有装配配合部24，它们对于将致动器10装配在弹簧管11中是必需的。在图2所示的第一实施例中装配配合部24被设置在弹簧管11的两个端部区域33中，而在根据图5及6中所示的第二实施例中装配配合部24仅被构造在这些端部区域33的一个中。由此使其中构造有槽孔22的区域更大些，因此使弹簧管11更有弹性。
如由图2中所示的第一实施例可看到的，这里，为了均匀地导入力，装配配合部24至少彼此成对地、对立地设置。在图5及6所示的第二实施例中与此不同地设有至少三个装配配合部24，它们等距离地以均匀角度间隔分布在弹簧管11的圆周上。在装配配合部24之间可设置另外的槽孔34，它们如同附加数量的槽孔22也使得弹簧管11变软些及由此可实现致动器10更大的行程。装配配合部24的功能将在对图3或7A及7B的描述中来详细地解释。
图3中表示致动器10在一个根据图2的弹簧管11中的装配。
致动器10在弹簧管11中的装配将有利地这样进行，即通过受力控制的距离调节在致动器组件9中产生一个预加载。尽管有制造及刚性的公差，该预加载力可不使用其它部件而被非常精确地调节。这里，致动器头14及致动器脚13与弹簧管11的焊接可在该预加载力未加载的区域中进行，由此该焊接可无应力地产生及具有显著改善的耐久性。这将通过在装配配合部24区域中的弹簧管11的刚性来实现。
在此情况下，装配以下列顺序进行。首先使弹簧管11接合在致动器脚13上及借助第一焊缝25与该致动器脚焊接。然后使致动器10导入弹簧管11中。致动器10保持靠触在致动器脚13上，而对中销26被插入到电导体19与弹簧管11之间，以便使致动器10在弹簧管11中对中心。这时再插入致动器头14，及它被这样远地推入到弹簧管11中，直到它靠触在致动器10上为止。
如此被预装配的致动器组件9已毫无问题地可以被运输，因为敏感的致动器10被设置在弹簧管11中及受到免于剪切力的防护。
该致动器组件9被插入到一个装配装置27中，该装配装置在图3中被概要地表示出。在此情况下，夹钳28夹入弹簧管11的出流侧的装配配合部24中。一个测力计29位于致动器头14上。
测力计29首先被校准，然后夹钳28带着弹簧管11向着测力计29的方向移动，如通过箭头30所表示的。这里将弹簧管11压到致动器头14上的力F在任何时刻上可在测力计29上被直接读出。现在弹簧管11可被一直移动，直到在致动器10上达到所需的预加载为止。在此情况下，根据致动器10的行程及所需的控制特性的要求来调整该力的值。通过弹簧管11的适当构型也可实现累加的弹性常数。
最后通过第二焊缝31将弹簧管11与致动器头14焊接。在此情况下，在弹簧管11中力通量这样地延伸，以致所有在以后处于负荷下的部件在预加载时也被加载。仅是弹簧管11的在其中构造有装配配合部24的端部区域33未处于力通量中，由此第二焊缝31可在无应力状态下被产生。
图4表示装配好的致动器组件9。弹簧管11通过焊缝25及31与致动器脚13及致动器头14相焊接。虽然装配配合部24仅在弹簧管11的靠近致动器头14的端部区域33中需要，但如图2及3中所示，既出于避免弹簧特性误差的对称原因也出于成本的原因在弹簧管11的两个端部均应设置装配配合部。
图7A及7B中以一个截面图及一个侧视图表示具有根据图6的弹簧管11的装配好的致动器组件9。
用于装配根据图5至7中所示的第二实施例的弹簧管11的方法包括以下装配步骤：首先使致动器10接合在一个与致动器脚13连接的燃料输入接管18上。然后将弹簧管11也接合在致动器脚13上及通过第一焊缝25与该致动器脚无应力地连接。现在该弹簧管11通过在装配配合部24上的拉力被预加载。在此情况下弹簧管11首先超过所需拉力地被过拉长。接着使该拉力减小到约600N的所需拉力上。
最后使弹簧管11与致动器头14通过第二焊缝31焊接。在此情况下，在弹簧管11中力通量这样地延伸，以致所有在以后处于负荷下的部件在预加载时也被加载。仅是弹簧管11的在其中构造有装配配合部24的端部区域33未处于力通量中，由此第二焊缝31可在无应力状态下被产生。
本发明不被限制在所述的实施例上并尤其可应用在多种结构形式的燃料喷射阀上。并且该实施例的所有特征可彼此任意地组合。

Claims (19)

1用于压电式或磁致伸缩式致动器(10)的弹簧管(11)，该致动器用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，其特征在于：弹簧管(11)具有装配配合部(24)。
2.根据权利要求1的弹簧管，其特征在于：弹簧管(11)在中间区域(32)中具有一些槽孔(22)及位于这些槽孔之间的接片(23)。
3.根据权利要求1或2的弹簧管，其特征在于：所述装配配合部(24)被构造在弹簧管(11)的两个端部区域(33)中。
4.根据权利要求3的弹簧管，其特征在于：在这些端部区域(33)的每个中至少设有两个装配配合部(24)。
5.根据权利要求4的弹簧管，其特征在于：这些装配配合部(24)彼此成对地、相反对置地设置。
6.根据权利要求1或2的弹簧管，其特征在于：所述装配配合部(24)仅被构造在弹簧管(11)的两个端部区域(33)的一个中。
7.根据权利要求6的弹簧管，其特征在于：第二个端部区域(33)如中间区域(32)那样地设有一些槽孔(22)和接片(23)。
8.根据权利要求6的弹簧管，其特征在于：设有至少三个装配配合部(24)。
9.根据权利要求8的弹簧管，其特征在于：该至少三个装配配合部(24)以均匀的角度间隔设置在弹簧管(11)中。
10.根据权利要求9的弹簧管，其特征在于：在这些装配配合部(24)之间构造有另外的槽孔(34)。
11.根据权利要求1或2的弹簧管，其特征在于：所述弹簧管(11)与一个致动器头(14)及一个致动器脚(13)相连接。
12.根据权利要求11的弹簧管，其特征在于：该连接通过焊缝(25；31)来实现。
13.用于压电式或磁致伸缩式致动器(10)的弹簧管(11)的装配方法，该致动器用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，其中，该弹簧管(11)具有至少两个装配配合部(24)，其特征在于：该方法包括以下的装配步骤：
(1)预装配由该致动器(10)、弹簧管(11)、一个致动器脚(13)及一个致动器头(14)组成的一个致动器组件(9)，
(2)将预装配后的致动器组件(9)插入到一个装配装置(27)中，及
(3)对致动器组件(9)预加载及最终装配。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于：在所述装配步骤中的第一方法步骤包括以下步骤：
-将弹簧管(11)接合到致动器脚(13)上，
-借助一个第一焊缝(25)使弹簧管(11)与致动器脚(13)焊接，
-将致动器(10)导入弹簧管(11)中，
-使致动器(10)与致动器脚(13)保持靠触，
-将对中销(26)插入设置在致动器脚(13)中的电导体(19)与弹簧管(11)之间，及
-插入致动器头(14)并推入到弹簧管(11)中，直到致动器头(14)靠触在致动器(10)上。
15.根据权利要求13或14的方法，其特征在于：在所述装配步骤中的第二方法步骤包括以下步骤：
-将预装配后的致动器组件(9)插入到装配装置(27)中，
-将夹钳(28)放入弹簧管(11)的装配配合部(24)中及在致动器头(14)上放置一个测力计(29)，及
-校准该测力计(29)。
16.根据权利要求13或14的方法，其特征在于：在所述装配步骤中的第三方法步骤包括以下步骤：
-将夹钳(28)带着弹簧管(11)向着测力计(29)的方向移动，
-读出测力计(29)上的力，
-借助一个第二焊缝(31)将弹簧管(11)与致动器头(14)焊接。
17.用于压电式或磁致伸缩式致动器(10)的弹簧管(11)的装配方法，该致动器用于操作内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，其中，该弹簧管(11)具有至少两个装配配合部(24)，其特征在于：该方法包括以下的装配步骤：
(1)使致动器(10)接合在一个与致动器脚(13)连接的燃料输入件(18)上，
(2)将弹簧管(11)接合在致动器脚(13)上及通过一个第一焊缝(25)来焊接，
(3)通过作用在装配配合部(24)上的拉力对弹簧管(11)预加载，及
(4)将被预加载的弹簧管(11)接合在致动器头(14)上及通过一个第二焊缝(31)来焊接。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于：在所述装配步骤的第三方法步骤中首先超过所需拉力地使弹簧管(11)被过延展及接着使该拉力减小到所需的拉力值上。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于：所需的拉力值约为600N。
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