CN104641080B - 用于轴向移动内燃机中的换气阀的致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轴向移动物体的致动器，该致动器包括：致动器活塞盘(4)和致动器活塞杆(7)，该致动器活塞杆与致动器活塞盘一起形成致动器活塞；缸体容积，致动器活塞盘(4)将所述缸体容积分成第一部分(5)和第二部分(6)并且致动器活塞盘能够在所述缸体容积中在非激活位置和激活位置之间移动；压力流体回路(10)，所述压力流体回路被布置成用于与缸体容积的第一部分(5)可控地流体连通；和第一液压回路(21)，所述第一液压回路包括充液空间(22)，致动器活塞杆(7)被布置成随着致动器活塞盘(4)在缸体容积中的轴向移动而相对于所述充液空间(22)轴向移动。致动器活塞包括第二液压回路(24)，当致动器活塞盘(4)处于所述非激活位置中时充液空间(22)与第二液压回路(24)中的内腔(25)流体连通，所述内腔(25)部分地由定位活塞(29)界定，所述定位活塞能够相对于致动器活塞移动并且被布置成抵靠位于缸体容积的第二部分(6)中的所述物体，第二液压回路(24)包括布置成阻止流体从内腔(25)流动的阀(27)。

Description

用于轴向移动内燃机中的换气阀的致动器

技术领域

本发明涉及一种用于轴向移动物体的致动器。特别地，本发明涉及一种用于内燃机的阀致动器，其中，建议使用致动器驱动一个或者更多个进入阀或者排出阀，所述一个或更多个进入阀或者排出阀分别控制与内燃机的缸体有关的空气供应和排放。因此，根据本发明的致动器尤其适于驱动发动机阀，由此在内燃机中不需要一个或更多个凸轮轴。

根据本发明的致动器包括：致动器活塞盘；致动器活塞杆，所述致动器活塞杆固定地连接到致动器活塞盘并且从致动器活塞盘轴向伸出，并且所述致动器活塞杆与致动器活塞盘一起形成致动器活塞；缸体容积，所述致动器活塞盘将所述缸体容积分成第一部分和第二部分并且所述致动器活塞盘沿着轴向方向能够在所述缸体容积中在非激活位置和激活位置之间往复移动；压力流体回路，所述压力流体回路被布置成用于与缸体容积的第一部分可控地流体连通；和第一液压回路，所述第一液压回路包括充液空间，所述致动器活塞杆被布置成随着致动器活塞盘在缸体容积中的轴向移动而相对于所述充液空间轴向移动。

背景技术

例如从本申请人的US 7,121,237已知通过引言提及的致动器类型。这篇文献公开了用于驱动发动机阀的致动器，其中，致动器活塞的致动器活塞杆具有位于其自由端部的区域中的液压制动装置，所述液压制动装置与致动器的致动器壳体中的机械止动件相互作用。这个液压制动装置的目的是恰好在发动机阀的阀头接触位于内燃机的缸体中的阀座之前就降低发动机阀的运动速度，由此获得受控的关闭动作，以便节省包含在内的零件并且减小磨损和不谐和。在闭合发动机阀时，致动器活塞杆应当接触致动器壳体中的机械止动件并且发动机阀接触发动机阀的阀座，以便随着闭合发动机阀获得发动机阀和致动器活塞的正确制动。

最重要的是致动器活塞杆的液压制动装置和发动机阀的阀头之间的相互距离与机械止动件和发动机阀的阀座之间的相互距离相等。已知的致动器所存在的问题是致动器活塞杆不会碰触到其位于致动器壳体中的机械止动件，于是减速效应发生变化或者完全不出现减速效应。

因为发动机阀在操作期间处于高温环境中，所以发动机阀的阀杆将发生尺寸改变，这将直接影响上述状况。另外，如果包含在内的零件的生产尺寸公差窄，则制造成本将较高，替代地使用拓宽的尺寸公差，则这使得需要使用垫片等以调节各零件的相互位置。而且，在操作期间包含在内的零件受到磨损，这进一步影响各零件的相互位置。

应当指出的是除了液压制动装置之外，致动器活塞杆还具有其它功能，其中，致动器活塞杆相对于致动器壳体的位置用于不同用途，用于确立缸体容积的第一部分的尺寸，用于调节与缸体容积的第一部分的流体连通等。

发明目的简述

本发明旨在消除先前已知的致动器的上述劣势和缺点以及提供一种改进的致动器。本发明的主要目的是提供一种通过引言限定的改进致动器类型，所述改进致动器确保在致动器位于静止位置中时致动器活塞杆总是处于良好的预定非激活位置中。

发明内容

根据本发明，通过这样的致动器至少实现了主要目的，所述致动器通过引言限定并且具有在独立权利要求中限定的特征。此外，在从属权利要求中还限定了本发明的优选实施例。

根据本发明，提供了一种通过引言限定的致动器类型，所述致动器的特征在于致动器活塞包括第二液压回路，在致动器活塞盘处于所述非激活位置中时第一液压回路的充液空间与第二液压回路中的内腔流体连通，所述内腔部分地由定位活塞界定，所述定位活塞沿着轴向方向能够相对于致动器活塞往复移动并且被布置成抵靠位于缸体容积的第二部分中的所述换气阀，所述换气阀例如由发动机阀构成，第二液压回路包括被布置成阻止流体从内腔流动的阀，致动器活塞杆具有自由端部，在致动器活塞盘处于非激活位置中时，所述自由端部被布置成至少部分地抵靠充液空间中的止动表面，定位活塞的面向内腔的加压区域等于或小于致动器活塞杆的自由端部的加压区域。

因此，本发明基于这样的理解，通过相对于致动器活塞可动的可动定位活塞，能够确保致动器活塞杆在发动机阀被关闭并且致动器未激活时总是处于预定的非激活位置中。

在其它优选实施例中，致动器活塞杆在其自由端部的区域中具有液压制动装置，所述液压制动装置被布置成在致动器活塞杆的自由端部接触所述止动表面之前降低致动器活塞的运动速度。

在其它从属权利要求以及下文中对优选实施例的详细描述中可见本发明的其它优势和特征。

附图说明

参照附图从对优选实施例的以下详细描述将更加全面地理解本发明的上述以及其它特征和优势，其中：

图1是根据第一实施例的致动器的示意性剖面侧视图，致动器活塞位于非激活位置中；

图2是图1中示出的致动器的示意性剖面侧视图，其示出了致动器活塞处于激活位置中；

图3是根据图1和图2的致动器的一部分的放大视图，其示出了第二液压回路的内腔；

图4是根据第二实施例的致动器的示意性剖面侧视图，致动器活塞位于非激活位置中；和

图5是图4中示出的致动器的示意性剖面侧视图，其示出了致动器活塞位于激活位置中。

具体实施方式

本发明涉及一种整体用附图标记1指代的致动器，所述致动器用于轴向移动物体。出于例证而非限制的目的，在下文中将参照一个应用来描述本发明，在所述应用中，致动器1用于驱动内燃机的缸体中的一个或更多个换气阀，诸如进入阀或者排出阀。

首先参照图1和图2，这两个图示出了根据本发明的致动器1的第一实施例。致动器1包括：致动器壳体2；缸体3，所述缸体界定缸体容积或者室；致动器活塞盘4，所述致动器活塞盘能够沿着轴向方向在所述缸体容积中在非激活位置(图1)和激活位置(图2)之间往复移动。致动器活塞盘4将所述缸体容积分成第一上部分5和第二下部分6。

此外，致动器1包括整体用附图标记7指代的致动器活塞杆，所述致动器活塞杆固定地连接到致动器活塞盘4并且从所述致动器活塞盘轴向伸出，而且所述致动器活塞杆与致动器活塞盘一起形成致动器活塞。在示出的实施例中，致动器活塞杆7具有：第一较粗部分8，所述第一较粗部分位于与致动器活塞盘4相距一距离的位置处并且紧靠致动器壳体2中的孔；以及第二较细部分9，所述第二较细部分在较粗部分8和致动器活塞盘4之间延伸并且连接所述较粗部分和致动器活塞盘。

致动器1还包括整体用附图标记10指代的压力流体回路，所述压力流体回路被布置成用于将气体或者气体混合物可控地供应到缸体容积的第一部分5，以用于开始压力脉冲；并且还被布置成用于将气体或者气体混合物从缸体容积的第一部分5可控地排放出，以用于终止所述压力脉冲。

压力流体回路10被连接至压力流体源(HP)和压力流体汇(LP)。压力流体源可以是压缩机，所述压缩机属于发动机并且具有附属槽，或者可以简单地是压力槽。压力流体汇可以是其压力低于压力流体源中产生的压力的任何位置(例如大气)，或者可以是返回到压缩机的管道。

在示出的实施例中，致动器1包括直接或者间接地电控制的第一阀体11，所述第一阀体11布置在压力流体回路10中，用于控制压力流体回路10中的压力流体流动。电控制指的是通过电磁装置、通过压电装置等进行控制。在优选实施例中，致动器1还包括三通阀形式的所谓导向阀12，所述导向阀12被布置成由电磁体13驱动。导向阀还可以是压电阀或者其它类似的电控制阀。导向阀12被布置成交替地向激活管14打开以用于分别与压力流体源(HP)流体连通以及与压力流体汇(LP)流体连通。此外，第一阀体11的上端部被布置在激活管14中，从压力流体源流出的压力流体能够作用在所述第一阀体的上端部上并且使得第一阀体11向下移动。优选通过气体弹簧、机械弹簧等沿着第一方向(朝向右侧)偏压导向阀12，于是电磁体13的激活使得导向阀12沿着第二方向(朝向左侧)移动，并且当电磁体13被切断时，通过使得导向阀12沿着另一个方向(朝向右侧)移动而使其返回。在附图中，如此示出了间接电控制第一阀体11。在电磁体13直接作用在第一阀体11上的示例中，直接电控制第一阀体11，即，在这个实施例中，没有设置导向阀和激活管。

如图1所示，在导向阀12打开以用于压力流体从压力流体源流至激活管14时，第一阀体11被移动至较下位置。如此打开第一阀体11，以用于压力流体回路中的压力流体从压力流体源流至缸体容积的第一部分5，所述压力流体源与压力流体回路10相连。然后压力流体脉冲将作用在致动器活塞盘4上并且使得致动器活塞盘在缸体容积中从图1所示的位置移动至并且经过图2所示的位置。图1如此示出了在第一阀体10已经移动但是致动器活塞盘4还未开始运动时的瞬时图。在图1中，致动器活塞如此保持在其非激活位置中并且此后将开始向下运动，以产生压力脉冲。

在图2中，示出了致动器活塞盘4处于其激活位置中，并且致动器活塞杆7的较粗部分8已经闭合压力流体回路10，以阻止压力流体从压力流体源继续流入到缸体容积的第一部分5中。在图2中，还示出了导向阀12已经沿着另一个方向(朝向右侧)移动，以允许压力流体汇和激活管14之间流体连通，由此通过气体弹簧、机械弹簧等沿着向上方向偏压第一阀体11，所述第一阀体11被移动到较上位置，用于排放出缸体容积的第一部分5中的气体，以允许致动器活塞盘4从其激活位置返回到其未激活位置。在发生排放时，致动器活塞盘4由此返回到图1中所示的未激活位置。

在所示的实施例中，致动器1与整体用附图标记15指代的发动机阀相互作用，所述发动机阀具有阀杆16和阀头17。阀杆16延伸通过内燃机的静止部分并且进入致动器1的缸体3中，更加精确地进入到缸体容积的第二部分6中，并且阀头17被布置成与阀座18相互作用，用于交替地分别允许和阻止气体/空气通向内燃机的缸体。发动机阀15能够通过致动器1沿着轴向方向移动，通过致动器1的致动器活塞盘4间接地作用在阀15的阀杆16的上端部上来使得阀15从其闭合位置(图1)移动到其打开位置(图2)。而且，内燃机优选地包括示意性地示出的传统阀弹簧19，所述阀弹簧19被布置成使得阀15从其打开位置返回到其闭合位置。阀弹簧19的下端部直接或者间接作用在内燃机的静止部分上，并且其上端部作用在托架20上或者阀弹簧保持器上，所述托架或者阀弹簧保持器连接到阀杆16的上端部的区域中。

致动器1还包括整体用附图标记21指代的第一液压回路，所述第一液压回路包括充液空间22，致动器活塞杆7被布置成随着致动器活塞盘4在缸体容积内的轴向移动而相对于所述充液空间22轴向移动。液体能够经由止回阀23流入到充液空间22以及经由可控阀流出充液空间22，在示出的实施例中，可控阀是第一阀11。当致动器活塞从未激活位置(图1)移动到激活位置(图2)时，致动器活塞杆7留出空位用于使液体流入充液空间22，并且当致动器活塞从激活位置移动到未激活位置时，液体被推出充液空间22。

现在也参照图3，该图是示出了根据图1和图2中所示的实施例的致动器的一部分的放大视图。根据依照本发明的致动器1，致动器活塞包括整体用附图标记24指代的第二液压回路，所述第二液压回路继而包括内腔25。当致动器活塞盘4处于所述未激活位置中时，第一液压回路21的充液空间22与第二液压回路24中的内腔25流体连通。内通道26在位于内腔25中的第一端部处和位于致动器活塞杆7的较粗部分8的包封表面中的第二端部处设置有口部。因此，当致动器活塞盘4处于非激活位置中时，内通道26的第二端部应当布置成与充液空间22流体连通，而且当致动器活塞盘4处于激活位置中时应当优选地切断所述流体连通。第二液压回路24还包括阀27，所述阀被布置成阻止流体从内腔25流至充液空间22。优选地，所述阀27是止回阀，所述止回阀通过止回阀弹簧28而保持在密封内通道26的位置处。

内腔25部分地由定位活塞29界定，所述定位活塞沿着轴向方向能够相对于致动器活塞往复移动，并且所述定位活塞被布置成作用在位于缸体容积的第二部分6中的发动机阀15上。允许内腔25中存在的液体小程度地漏出经过定位活塞29进入到缸体容积的第二部分6中。

致动器活塞杆7具有自由端部30，所述自由端部被布置成在致动器活塞盘4处于非激活位置中时至少部分地抵靠充液空间22中的止动表面31。在根据图1至图3的实施例中，通过布置在内腔25中的弹簧32沿着将定位活塞29偏压到缸体容积的第二部分6中的方向偏压定位活塞29。在发动机阀15的阀头17碰触发动机阀的阀座18但是致动器活塞杆7的自由端部30没有抵靠所述止动表面31时，定位活塞29将抵靠发动机阀15并且弹簧32将轴向向上地推动致动器活塞直到致动器活塞杆7的自由端部30抵靠止动表面31为止，同时液体被推入内腔25中并且保持在所述内腔中。因此，定位活塞29的功能是每当致动器活塞盘4处于非激活位置中时都将致动器活塞定位在正确位置中。

定位活塞29具有加压区域，即，由定位活塞的轴向伸出的区域构成的区域，内腔25中的液体作用在所述轴向伸出的区域中，以阻止定位活塞29被推到内腔25中。在根据图1至3的实施例中，定位活塞29的面向内腔25的加压区域等于或小于致动器活塞杆7的自由端部30的加压区域。

在根据本发明的致动器1的所示实施例中，致动器活塞杆7在其自由端部的区域中具有液压制动装置，所述液压制动装置被布置成在致动器活塞杆7的自由端部30接触所述止动表面31之前减小致动器活塞的运动速度，从而所述液压制动装置被布置成在发动机阀15接触其阀座18之前减小发动机阀15的运动速度。液压制动装置由位于致动器活塞杆7和充液空间22之间的几何收缩部构成，所述几何收缩部随着致动器活塞杆7的自由端部30接近所述止动表面31而减小，由此增大制动力。

现在参照图4和图5，这两个图示出了根据第二实施例的致动器1。将仅描述与第一实施例的差别之处。在这个第二实施例中，定位活塞29的面向内腔25的加压区域大于致动器活塞杆7的自由端部31的加压区域。同时，不需要如在根据图1至3的实施例中所需要的那种弹簧，所述弹簧将定位活塞29和致动器活塞推压分开。然而，在致动器活塞杆7的较粗部分8的包封表面中设置有口部的内通道26的第二端部的位置至关重要。内通道26的第二端部应当布置成在致动器活塞盘4处于非激活位置中时与充液空间22流体连通，而且应当在致动器活塞4离开非激活位置之后马上断开所述流体连通。如果在致动器活塞盘4处于激活位置中时没有断开内通道26，则将向上推动致动器活塞，从而阻止发动机阀15正确地闭合。

本发明的可行修改方案

本发明不仅仅局限上述并且在附图中示出的实施例，所述实施例仅具有阐释和例证的目的。本专利申请旨在涵盖在本文中描述的优选实施例的所有改进方案和变型方案，因此本发明由随附权利要求的措辞限定，从而可以在随附权利要求的范围内按照所有可行的方式来修改设备。

还应当指出的是，所有关于/涉及术语的信息，诸如上方、下方、上、下等均应当理解/解读为根据各图定向设备，其中，各附图以这种方式定向使得能够按照适当的方式阅读附图标记。因此，这些术语仅表明示出的实施例的相互关系，如果根据本发明的设备设置有其它构造/设计，则所述关系可以发生变化。

应当指出的是，即使没有明确指出一个特定实施例的特征能够与另一个实施例的特征组合，但是在可行时这也应当视为是显而易见的。

Claims (4)

1.用于轴向移动内燃机中的换气阀的致动器，所述致动器包括：

－致动器活塞盘(4)；

－致动器活塞杆(7)，所述致动器活塞杆固定地连接到所述致动器活塞盘(4)并且从所述致动器活塞盘轴向伸出，并且所述致动器活塞杆与所述致动器活塞盘一起形成致动器活塞；

－缸体容积，所述致动器活塞盘(4)将所述缸体容积分成第一部分(5)和第二部分(6)，并且所述致动器活塞盘能够沿着轴向方向在所述缸体容积中在非激活位置和激活位置之间往复移动；

－压力流体回路(10)，所述压力流体回路被布置成用于与所述缸体容积的所述第一部分(5)可控地流体连通；和

－第一液压回路(21)，所述第一液压回路包括充液空间(22)，所述致动器活塞杆(7)被布置成随着所述致动器活塞盘(4)在所述缸体容积中的轴向移动而相对于所述充液空间(22)轴向移动，其特征在于，所述致动器活塞包括第二液压回路(24)，在所述致动器活塞盘(4)处于所述非激活位置中时所述第一液压回路(21)的所述充液空间(22)与所述第二液压回路(24)中的内腔(25)流体连通，所述内腔(25)部分地由定位活塞(29)界定，所述定位活塞能够沿着轴向方向相对于所述致动器活塞往复移动并且所述定位活塞被布置成推压在位于所述缸体容积的所述第二部分(6)中的所述换气阀上，所述第二液压回路(24)包括阀(27)，所述阀被布置成阻止流体从所述内腔(25)流动，所述致动器活塞杆(7)具有自由端部(30)，所述自由端部被布置成在所述致动器活塞盘(4)处于所述非激活位置中时至少部分抵靠所述充液空间(22)中的止动表面(31)，所述定位活塞(29)的面向所述内腔(25)的加压区域等于或小于所述致动器活塞杆(7)的自由端部(30)的加压区域。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述第二液压回路(24)的所述阀(27)是止回阀。

3.根据权利要求1或2所述的致动器，其中，通过弹簧(32)将所述定位活塞(29)沿着偏压到所述缸体容积的所述第二部分(6)中的方向偏压。

4.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器活塞杆(7)在其自由端部(30)的区域中具有液压制动装置，所述液压制动装置被布置成在所述致动器活塞杆(7)的自由端部(30)接触所述止动表面(31)之前降低所述致动器活塞的运动速度。