CN101137860B - 阀联结系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀联结系统和一种将阀构件(16)联结到衔铁构件(18)的方法，该方法包括使阀构件(16)与衔铁构件(18)的孔(28)的表面配合。阀构件(16)与衔铁构件(18)在比衔铁构件(18)的孔(28)的表面的整个轴向厚度小的范围上接触。该方法还包括将衔铁构件(18)调整成所期望的调准状态并在该所期望的调准状态下将阀构件(16)固定到衔铁构件(18)上。

Description

阀联结系统

技术领域

本发明一般涉及用于阀组件的系统和方法，尤其涉及一种用于将阀部件联结到衔铁部件(armature component)以用于阀组件的系统和方法。

背景技术

在作业机器内，阀组件通常用来控制气体或液体的流动。一种简单的阀组件有两个位置：在第一位置，阀组件防止气体或液体的流动；在第二位置，阀组件允许流动。更为复杂的阀组件也仅是这种思想的扩展。例如，阀组件可以在两个位置之间移动。在其第一位置，阀组件允许第一通道和第二通道之间连通，并防止流体流入和流出第三通道。在其第二位置，阀组件可防止流体流入和流出第一通道，而允许第二和第三通道之间连通。

作业机器的使用燃料喷射器的内燃机要求燃料喷射器内的阀能精确操作。例如，有些燃料喷射器使用阀来控制何时向燃烧室注入燃料。当阀部件不能如期响应时，燃料喷射器中的阀出现一个问题。例如，在典型情况下，燃料喷射器中的螺线管致动器(solenoid actuator)作用在阀部件上连接的衔铁上，从而控制燃料喷射器中阀部件的移动。如果衔铁和阀部件联结不正确，那么，阀部件可能不会如期响应。这可能改变燃料进入燃烧室的时间，并且导致低效和/或不希望有的排放。

不正确联结衔铁和阀部件可能导致的另外一个问题是阀部件不能适当就位。不适当就位的阀部件可能导致阀不能完全闭合，由此导致不希望的数量的燃料进入燃烧室。这也会导致作业机器的低效和/或不希望有的排放。

现有很多途径将阀部件连接到衔铁上。美国专利US 5,271,371(‘371专利’)公开了使用螺纹紧固件将衔铁结合到阀部件上以用于燃料喷射器的控制阀。但是，这种连接存在不足。首先，如果在衔铁被连接到阀部件上后发现两个部件没有适当调准，那么，校正这种未调准的费用和/或困难很大，还不如弃用整个组件。如果未适当调准的衔铁和阀部件已经安装，那么，阀部件不能在该阀部件的周围获得适当的阀部件座。如上所述，这可能使阀部件不能完全闭合并可能造成泄漏。同样如上所述，由于这种衔铁和阀部件之间的不适当连接，这种未正确联结的衔铁和阀部件可能不会如期响应。不会如期响应的阀部件可能造成燃料的低效和/或不希望有的排放。

本发明的方法和装置解决了上述问题中的一个或多个。

发明内容

本发明的一个示例实施例提供了一种用于使阀构件与衔铁构件的孔的表面配合的方法。所述阀构件与衔铁构件在比衔铁构件的孔表面的整个轴向厚度小的范围上接触。该方法还包括将衔铁构件调整成所期望的调准状态(alignment)，并且在该所期望的调准状态下将阀构件固定到衔铁构件上。

本发明的另一示例实施例提供了一种用于将阀构件联结到衔铁构件的方法。该方法包括将阀构件联结到衔铁构件使得阀构件与衔铁构件的孔的表面形成大致线接触。该方法还包括将衔铁构件调整成所期望的调准状态，并且在该所期望的调准状态下将阀构件固定到衔铁构件上。

另一示例实施例提供了一种包括两个缩径部的阀构件，两个缩径部被中间部隔开，该中间部的最大直径大于两个缩径部中任一个的直径。中间部的至少一部分包括一衔铁接收部。

本发明的又一实施例提供了一种包括一阀构件的阀组件，该阀构件具有中间部，该中间部靠近至少一个缩径部设置。衔铁构件具有孔，该孔大小设计成能容纳阀构件的中间部，并允许相对于阀构件的显著角运动。

附图说明

图1是本发明的示例螺线管致动控制阀组件的局部横断面侧视图；

图2是本发明的衔铁构件和阀构件的局部横断面侧视图；

图3A是本发明的一个实施例的阀构件的横断面侧视图；

图3B是本发明的替代实施例的阀构件的横断面侧视图；

图3C是本发明的再一替代实施例的阀构件的横断面侧视图；

图3D是本发明的另一替代实施例的阀构件的横断面侧视图；

图4A是本发明的最初未调准的衔铁和阀构件的局部横断面侧视图；

图4B是本发明的未调准的衔铁和阀构件的另一局部横断面侧视图；

图5是本发明的相互固定的衔铁和阀构件的局部横断面侧视图；

图6是示出本发明的示例制造方法的流程图；

图7A是本发明的另一实施例的衔铁和阀构件的局部横断面侧视图；以及

图7B是本发明的另一实施例的衔铁和阀构件的局部横断面侧视图。

具体实施方式

现在具体参考附图所示的本发明的示例实施例。全文中，所有附图中相同的附图标记指代相同或类似的部件。

参考附图，图1总体示出螺线管驱动控制阀(电磁驱动控制阀)组件10。阀组件10可以是进气阀、溢出阀、止回控制阀中所用的类型，例如液压致动燃料喷射器、机械致动燃料喷射器以及共轨燃料喷射器(commonrail fuel injector)等中所可见的，但并不限于这些燃料喷射器中的类型。

阀组件10可包括螺线管12、偏置弹簧14、阀构件16、衔铁18、第一通道20、第二通道22以及第三通道24。但是，应该意识到，这里所公开的系统并不限于与这种特定的阀组件10一起使用。应该意识到，所公开的系统可以用于将任意阀部件和任意衔铁部件结合起来，以用于阀组件。

偏置弹簧14可以朝着第一或闭合位置向下偏压衔铁18和阀构件16。一旦致动，螺线管12朝着第二或开启位置向上推衔铁18和阀构件16。

在如图1所示的闭合位置，阀构件16防止第三通道24与第一和第二通道20、22之间流体连通，同时允许第一和第二通道20、22之间流体连通。在其开启位置，阀构件16允许第三通道24和第二通道22之间流体连通，并防止第一通道20与第二和第三通道22、24之间流体连通。

参考图2，阀构件16可基本为柱形。或者，阀构件16可以采用另外的类似形状。阀构件16可以具有与衔铁端32相对设置的阀座端30。阀座端30可包括变径阀座部36，在该变径阀座部处阀构件16的直径在相对侧逐渐变小，从而形成第一缩径部38。或者，所述的变径阀座部36可具有另外其它合适的形状。例如，阀座部36可包括第一扩径部，该扩径部的直径比阀座端30的最大直径还大。变径阀座部36可通过切削或磨削阀构件16来加工。或者，变径阀座部36可在阀构件16初始形成时采用模制或类似的制造方法成形。

阀构件16可包括位于衔铁端32附近的第二变径部26。第二变径部26可包括第二缩径部40以及第三缩径部42。阀构件16的直径可逐步减小，从而形成第二和第三缩径部40、42。例如，第二和第三缩径部可通过在阀构件16上切削平槽或弯槽而形成。阀构件16还可包括位于第二和第三缩径部40、42之间的中间部44。

在本发明中，中间部44指的是阀构件16的从图3A所示的点49延伸到点53的部分。点49可位于第二缩径部40的最靠近第三缩径部42的一侧，并处于第二缩径部40的半纵深处。点53可位于第三缩径部42的最靠近第二缩径部40的一侧，并处于第三缩径部42的半纵深处。应该意识到，点49和点53可以位于不同的纵深处。第二和第三缩径部40、42以及中间部44可以通过切削或磨削阀构件16来加工出，或者，在阀构件16初始形成时采用模制或类似的制造方法成形。下面将会更加详细地说明，中间部44的直径可完全等于或略大于阀构件16的其余部分的最大直径。

中间部44可弯曲成包括长球形或桶形，如图3A所示。或者，中间部44可弯曲成包括如图3B所示的大致球形。中间部44还可显著变细形成点46，如图3C所示，或者具有大致直线部47，如图3D所示。应该意识到，中间部44可以采用其它任意形状，并且可包括能接收和接触衔铁18的任意尺寸的最大直径。正如这些图所示，中间部44的最大直径可略大于阀构件16的其余部分的最大直径。

参考图4A，中间部44可包括用于接触衔铁18的衔铁接收部34，从而使衔铁18能相对于阀构件16有角度地转动。在该示例实施例中，所述衔铁接收部34可在中间部44的小于衔铁18的轴向厚度的部位上延伸(图3A-3C)。例如，衔铁接收部34处阀构件16和衔铁18之间的接触远小于衔铁18的轴向厚度。例如，如图3D所示，衔铁18可在中间部44的基本平坦部47上与衔铁接收部34接触。或者，衔铁接收部34可与衔铁18大致线接触(图3A-3C)。这里所述的大致线接触包括衔铁18与阀构件16的中间部44之间的匹配，这样使得衔铁能在图4A和图4B所示的方向48和50上有角度地转动至少20度。由于这些小部件的制造不精确以及中间部44的特殊形状，衔铁接收部34的尺寸可以变化。应该意识到，衔铁接收部34可采用任意其它形状，并且可具有任意大小的最大直径，使得衔铁18能与阀构件16接触并相对于阀构件16有角度地转动。

回到图2，衔铁18可是圆形的并且可包括孔28。孔28可同轴设置在衔铁18的中央。应该意识到，孔28能设置在衔铁18上的另一位置。孔28可通过切削或磨削衔铁18而形成。或者，可使用本领域中已知的技术制出带孔28的衔铁18。孔28的大小设计成可以接收阀构件16，并且基本为柱形，其大小设计成能允许容纳阀构件16从其中穿过，从而使中间部44可容纳在孔28中。

应该意识到，本发明可以使用具有变径孔的衔铁以及大致恒径的阀构件来实施，如图7A所示。或者，孔和阀构件都包括变径部分，以用于相互接合，如图7B所示。

工业实用性

参考图2，为了将阀构件16联结到衔铁18，可将阀构件16的一端插入衔铁18的孔28内，直到中间部44的略大些的衔铁接收部34与衔铁18的孔28接触。由于衔铁接收部34在厚度小于孔28的轴向厚度的范围上与孔28接触，例如大致线接触(图3A-3C)，衔铁18和阀构件16能在阀构件16被插入衔铁18之后重新调整。因此，衔铁18可以如所希望地调准，例如，基本垂直于阀构件16调准。为了使这两个部件基本垂直调准，衔铁18可有角度地转动。例如，图4A和图4B示出在阀构件16被插入孔28之后衔铁18和阀构件16之间可能有的两种调整。应该意识到，其它调整方式也是可能的。如图4A中箭头48和图4B中箭头50所示，转动衔铁18使得衔铁18调整成基本垂直于阀构件16。此外，如有必要，衔铁18和阀构件16可围绕阀构件16的纵轴相对转动，如图4A中的箭头51所示。

参考图5，在调整成彼此垂直后，将衔铁18和阀构件16固定在一起。在优选的实施例中，衔铁18通过焊接固定到阀构件16上。将焊接材料52放置在衔铁18的孔28与阀构件16的第三缩径部42之间。然后，将这些部件焊接在一起。焊接完成后，焊接材料52、衔铁18以及阀构件16形成固定的或不活动的单元。应该意识到，可以通过将焊接材料52放置在孔28与第二缩径部40之间并且在该位置施焊来实现焊接。还应该意识到，可以在孔28与第二和第三缩径部40、42之间进行焊接。在衔铁与阀构件如所期望地调准后，可以使用本领域公知的其它方法，例如，使用树脂、机械紧固件等将衔铁18固定到阀构件16上。

在示例实施例中，阀构件16可在被固定到衔铁18之前预硬化。预硬化阀构件16可用来增加衔铁18和阀构件16之间联结的强度，并且，可以用任何传统的方式实现。

图6的流程图示出将衔铁18联结到阀构件16上的一种方法。第一步包括切削或磨削阀构件16以形成第一、第二和第三缩径部38、40、42(步骤100)。根据形成阀构件16所用的方法类型不同，这一步骤可能是必需的，也可能不是必需的。同样，如果必需的话，第一步骤可包括切削或磨削衔铁构件18以形成孔28(步骤100)。然后，可以对阀构件16进行预硬化(步骤102)。预硬化可以采用任何传统的方式进行，例如，将阀构件加热到一定的温度以获得所期望的碳化。

然后，将阀构件16插入衔铁18的孔28内直到中间部44的略大些的衔铁接收部34与衔铁18的孔28接合(步骤104)。应该意识到，本发明的衔铁18和阀构件16之间可以采用干涉配合，从而阀构件16被压入衔铁18的孔28内。或者，可以在阀构件16插入孔28之前，通过加热使孔28膨胀。因此，这一步骤可以包括孔28的加热，也可以不包括孔28的加热，从而使阀构件16和衔铁18之间能形成干涉配合。然后，衔铁18有角度地转动，以所期望的方式调整衔铁18，例如使之与阀构件16大致垂直(步骤106)。如上所述，阀构件16的衔铁接收部34与衔铁18的孔28之间的接触尺寸容许衔铁18和阀构件16之间有角度地转动。衔铁接收部34在厚度小于孔28的轴向厚度或者大致呈线接触的范围上与孔28接触。这可以通过用于确保所期望的调准的附加可拆卸硬件来实现。焊接材料52定位于孔28和阀构件16之间即位于第三缩径部42上(步骤108)。使用焊接材料52将衔铁18和阀构件16焊接在一起，以形成固定的或不活动的单元(步骤110)。但是，应该意识到，衔铁18和阀构件16可以在不使用焊接材料52的情况下，采用本领域中公知的激光焊或类似的焊接方法焊接在一起。

这里公开的系统确保了阀构件16和衔铁18在联结到一起之前适当调准。这使得能更精确地操作，因为衔铁构件和阀构件将如期响应。此外，阀构件和衔铁构件之间的适当调准确保阀构件能获得适当的阀座。适当的阀构件阀座有助于防止不希望数量的燃料进入燃烧室引起不希望有的排放和/或低效。适当的阀构件阀座也有助于确保燃料仅在所期望的时刻进入燃烧室，还防止低效和不希望有的排放。

考虑到文中所描述的本发明的说明书和具体实施例，本发明的其它实施例对本领域技术人员将是显而易见的。例如，应该理解，当中间部44略大于阀构件16时，中间部44可具有与阀构件16的其它部分相同的最大直径。在该情形下，中间部44的最大直径大致等于或大于衔铁18的孔28。如上所述，当中间部44大于孔28时，孔28可以被加热并由此膨胀以容纳具有阀构件16的组件。本说明书和示例仅意在示例性说明，本发明的真正范围和精神由所附权利要求以及它们的等同方案来限定。

Claims (8)

1.一种将阀构件(16)联结到衔铁构件(18)的方法，包括：

使阀构件(16)与衔铁构件(18)的孔(28)的表面配合，使得阀构件(16)在比衔铁构件(18)的孔(28)的表面的整个轴向厚度小的范围上与衔铁构件(18)接触；并且，

将衔铁构件(18)调整成所期望的调准状态，所述调整包括将衔铁构件(18)调整成基本垂直于阀构件(16)延伸；并且

在该所期望的调准状态下将阀构件(16)焊接到衔铁构件(18)上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀构件(16)包括至少一个缩径部(40，42)，从而有助于使阀构件(16)和衔铁构件(18)接触。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个缩径部(40，42)包括位于中间部(44)的相对侧上的两个缩径部(40，42)，并且，所述中间部(44)包括与衔铁构件(18)接触的部分。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述中间部(44)基本为球形。

5.一种阀组件(10)，包括：

具有中间部(44)的阀构件(16)，该中间部(44)靠近至少一个缩径部(40，42)设置；以及

具有孔(28)的衔铁构件(18)，该孔(28)大小设计成能接纳阀构件(16)的中间部(44)并与阀构件(16)的中间部(44)接触，并且该孔(28)大小设计成接纳所述缩径部并与所述缩径部的表面间隔开，并且该中间部(44)和该孔(28)设计成允许在所述阀构件与所述衔铁构件相互焊接之前衔铁构件相对于阀构件(16)的显著角运动。

6.如权利要求5所述的阀组件(10)，其特征在于，所述至少一个缩径部(40，42)包括位于中间部(44)的相对侧上的两个缩径部(40，42)。

7.如权利要求6所述的阀组件(10)，其特征在于，所述中间部(44)基本为球形。

8.如权利要求7所述的阀组件(10)，其特征在于，所述中间部(44)与衔铁构件(18)的孔(28)接触。

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