CN107002617A - 布置在伺服喷射器中的液压间隙调节器 - Google Patents

Abstract

一种液压间隙调节器(20)适合于插设在伺服喷射器(10)的控制阀组件(22)和致动器(18)之间的液压容积(V)中，所述容积(V)在使用中填充有燃料。所述调节器(20)包括下活塞(52)、外弹簧(72)和内弹簧(64)，上活塞(46)可滑动地布置在该下活塞(52)中，两个弹簧(72，64)朝向所述致动器(18)偏压所述上活塞(46)。所述下活塞(52)具有柱形杯状形状，该杯状形状具有外周壁(54)和底壁(58)，所述内弹簧(64)布置在该底壁(58)上，并且该内弹簧(64)被压缩在所述下活塞(52)的所述底壁(58)和所述上活塞(46)的底面之间。

Description

布置在伺服喷射器中的液压间隙调节器

技术领域

本发明涉及一种布置在伺服喷射器中的液压间隙调节器。

背景技术

设置有压电致动器或磁致伸缩致动器(magneto restrictive actuator)的伺服喷射器设置有液压间隙调节器，该液压间隙调节器布置在喷射器的控制阀和致动器之间，以便将位移力从致动器传递至阀。因此，阀在使燃料能够以高压退出控制腔室的打开位置与禁止所述燃料退出的关闭位置之间交换。

DE102009000203和DE102010029106公开了类似实施方式的液压间隙调节器，该液压间隙调节器也被称为液压耦合器。该调节器包括连接至致动器的致动器侧构件和连接至阀的阀侧构件。致动器侧构件由非常坚硬的笼式弹簧(cage spring)而被拉向致动器，而阀侧构件由不太坚硬的螺旋弹簧拉向控制阀的关闭位置。在致动器侧构件和阀侧构件之间设置有腔室，该腔室在使用中填充燃料，从而将致动器的位移传递至阀侧构件。

频发的问题是间隙调节器的重要总长，这对快速阀运动具有重大危害。

发明内容

因而，本发明的目的是解决或至少减轻提供液压间隙调节器时的上述问题，该液压间隙调节器适合于布置在伺服喷射器中，插设在位于致动器和控制阀组件之间的在使用时填充燃料的液压容积中。在伺服喷射器中，致动器典型地是压电致动器或磁致伸缩致动器。该调节器包括下活塞、上活塞、外弹簧和内弹簧。具体地说，所述下活塞具有柱形杯状形状，该杯状形状具有外周壁和底壁，所述外周壁限定内孔，所述上活塞以可滑动的方式布置在该内孔中，所述内弹簧布置在所述底壁上，并且该内弹簧被压缩在所述下活塞的所述底壁和所述上活塞的底面之间。所述外弹簧和所述内弹簧这两者朝向所述致动器偏压所述上活塞。

该有利布置能够限制调节器的总高度。

此外，所述内弹簧包括具有弯曲形状或锥形形状从而提供弹性的盘。

在一另选方案中，所述内弹簧可以包括互补地布置以便获得所需刚性的多个所述盘的堆叠。

更具体地说，所述盘均基本为圆形并且一个平面上具有曲率。

该间隙调节器进一步包括调节垫片，该调节垫片布置在所述下活塞的所述底壁和所述上活塞的所述底面之间，以便调节所述内弹簧的负载并使燃料占据的液压容积最小化。

更具体地说，所述上活塞包括主柱形本体和径向突出超过所述本体的边缘的头部盖。所述外弹簧在头部盖径向突起的下方受到压缩并朝向所述致动器轴向偏压所述上活塞。

在另选实施方式中，所述上活塞的所述头部盖是定位并放置在所述主柱形本体上的独立部件。

此外，所述主柱形本体可以是中空的，以便减少移动部件的质量。

更具体地说，所述外弹簧是笼式弹簧。

本发明进一步延伸至一种伺服燃料喷射器，该伺服燃料喷射器包括如上所述的液压间隙调节器。

所述致动器可以是压电致动器，或者另选地是磁致伸缩致动器。

附图说明

现在将通过参照附图来描述本发明，附图中：

图1是设置有根据本发明的液压间隙调节器的伺服燃料喷射器。

图2是图1的间隙调节器的放大图。

图3是间隙调节器的另选实施方式。

具体实施方式

为了使如下描述容易并清楚，任意选择图的上下取向，并且在没有限制本发明的任何意图的情况下可以利用诸如“在...上方”、“在...下面”、“在...之上”、“在...下方”之类的措辞和表述。此外，在不同实施方式中实现类似功能的类似特征用相同的附图标记表示。

图1代表伺服燃料喷射器10，该伺服燃料喷射器10大体沿着主轴线A1从在附图的顶部绘制的喷射器头部12延伸至在附图的底部绘制的喷射器喷嘴14。喷射器10主要包括由固定至彼此的若干部件的组件构成的喷射器本体16，并且在所述本体16中从头部12到喷嘴14布置有致动器18(该致动器18是压电致动器或磁致伸缩致动器)、液压间隙调节器20、控制阀组件22和针阀24。此外，设置电链路26以给致动器18供能，所述链路从致动器18延伸至布置在喷射器10的喷射器头部12中的连接器28。

致动器18和控制阀组件22沿着平行于主轴线A1并从该主轴线A1偏移的第二轴线A2延伸，该主轴线A1也是针阀24的轴线。

所述偏移在EP1693563中首次引入，尽管其具有多种优点，但是本发明可以在不具有所述偏移的喷射器中实现。

如之前在申请号GB1314826中描述的，阀组件22包括常闭的上阀30和常开的下阀32。这两个阀均为二通阀或开关阀，所述两个二通阀的布置与三通阀类似地操作。请本领域技术人员从GB1314826中了解控制阀组件22的详细操作。

该喷射器本体16进一步容纳：高压线路34，该高压线路34从布置在喷射器头部12中的入口36延伸至布置在喷嘴14的顶端处的多个喷射孔38；以及低压回路40，该低压回路40从控制阀22延伸至也布置在喷射器的头部12中的出口42。高压线路34和低压线路40在控制阀22的区域内互连。

为了举例说明并且没有任何意图限制本发明，也不详述燃料喷射设备的操作，“高压”通常高于2000巴或2500巴或甚至3000巴。

现在给出该操作的初步大体描述。在使用中，当致动器18没有被供应能量时，其缩回并且不会偏压间隙调解器20，继而使上阀30能够安置在其常闭位置CPV。因而，处于高压的燃料填充位于针阀24正上方的控制腔室44，腔室44中的压力将所述针阀24偏压在关闭位置CPN并禁止燃料喷射。

当致动器18被供应能量时，其伸长并偏压间隙调节器20，继而又将上阀30偏压至打开位置OPV。燃料现在能够朝向低压回路40退出控制腔室44，控制腔室44中的压力降低，从而允许针阀24向上移动到打开位置OPN，并且通过喷射孔38喷射高压燃料。

伺服致动器诸如压电致动器相比于电磁致动器的优点是，对于相同尺寸，当被供应能量时，伺服致动器产生比电磁致动器更强的力，所述更强的力能够使否则将需要更大致动器的部件移位。

如能够在附图中看到的，间隙调节器20布置在使用时填充燃料的容积V中。

现在参照图2描述间隙调节器20。间隙调节器20沿着第二轴线A2轴向地延伸，并且它包括上活塞46，该上活塞46具有被头部盖50覆盖的柱形本体48，该头部盖50径向延伸超过柱形本体48的外周边缘。上活塞46可轴向滑动地布置在杯状下活塞52中。

所述下活塞52具有限定内孔的外周筒状壁54和形成杯状形状的底壁58，在该底壁58下方，外周壁52朝向下安置面56向下延伸。在底壁58的底面60的中心处，向下延伸一突起62，该突起62在使用中接触上阀30的阀杆的顶部的上端面。

在杯状下活塞52内，抵靠底壁58布置有片簧组件64，该片簧组件64包括下盘66、调节垫片68和上盘70。如在图2中看到的，片簧组件64夹持在下活塞52的底壁58和上活塞46的底面之间。为了给盘66、70提供必要的弹性，每个盘都略微弯曲。它还可以具有类似于已知的蝶形弹簧的锥形形状。另一个可选方案是利用波形垫圈弹簧。此外，盘66、70互补地布置，从而在负载作用下它们的轴向挠曲叠加。这可以通过将这些盘布置成使得它们各自的突起或锥形顶端在相反方向上延伸而实现。

本领域技术人员还已知仅具有一个盘或相反具有多于两个的轴向堆叠的盘的这种组件的其它布置，来提供进一步的弹性或增加总体组件刚性。所提供的调节垫片68已经填充了两个盘弹簧66、70之间的间隙，于是使得被燃料填充的容积最小化。调节垫片68还使得容易进行组装，因为将其布置在盘之间，则每个盘的曲率的取向对片簧组件64的弹性能力没有任何影响。

间隙调节器20进一步包括筒状笼式弹簧72，该弹簧72在外部包围下活塞52的外周壁54，并且轴向压缩在喷射器本体16的横向端面74(本领域技术人员将所述端面称为阀体的上端面)与上活塞盖头部50的突出部分的底面之间。笼式弹簧被伺服燃料喷射器的领域中的技术人员称为管状弹簧或套筒弹簧。典型的笼式弹簧具有沿着轴线延伸的管状本体，该本体的筒状壁设置有多个细长孔口，细长轴线横向于管状本体的轴线。笼式弹簧72具有非常高的压缩刚度，比盘弹簧组件62的刚度高得多，并且笼式弹簧72朝向致动器18永久地向上拉上活塞46。

现在，作为之前提供的一般描述的补充，详细描述间隙调节器20的操作。

当致动器18未被供应能量时，其缩回。笼式弹簧72轴向膨胀并使上活塞46向上移位。低刚度盘弹簧组件64向下推动下活塞52，从而突起62接触上阀30的阀杆，而没有施加足够的力使所述上阀30从其常闭位置CPV离开，因而禁止燃料喷射。

当致动器18被供应能量时，其伸长并向下拉上活塞46。上活塞46的向下位移压缩笼式弹簧72。在下活塞52的底部被被捕获在上活塞46下方的燃料压缩，因而片簧组件64也压缩至由致动器18产生的力整体被传递至下活塞52的点，该下活塞52因而将上阀30偏压到打开位置OPV，结果使得燃料能够通过喷嘴14喷射。

现在参照图3通过与上述实施方式的不同来描述另选实施方式。

为了使质量特别是移动部件的质量最小化以降低惯性并使得能够进行快速移位，上活塞46是中空的。其柱形本体48及其盖头部50是在加工之后固定至彼此的不同部件。

柱形本体48具有与之前描述的本体相同的外部形状和尺寸，但是其设置有向上敞开的中央空穴76。头部盖50具有基本厚盘的形状，并且它在柱形本体48上方进行调节，从而其围绕柱形本体48的全部外周边缘延伸。为了容易进行定位，头部盖50在其内端面78上设置有调节空穴76的开度的中央突出部分80。

头部盖50在柱形本体48上的固定可以使用任何已知技术诸如焊接、铜焊和胶粘来进行。在另一个另选方案中，由于间隙调节器永远处于压缩力作用下，头部盖50可以简单地定位而不是固定在柱形本体48上。

作为非限制性示例，成功测试的液压间隙调节器具有7mm直径的上活塞以及根据所用材料的从1到3克的质量。活塞由钢、钛或陶瓷制成。

在该说明书中使用了如下附图标记

10 喷射器

12 喷射器的头部

14 喷射器的喷嘴

16 喷射器本体

18 致动器

20 液压间隙调节器

22 控制阀

24 针阀

26 电链路

28 连接器

30 上阀

32 下阀

34 高压线路

36 入口

38 喷射孔

40 低压回路

42 出口

44 控制腔室

46 上活塞

48 柱形本体

50 头部盖

52 下活塞

54 外周壁

56 下活塞的安置面

58 底壁

60 底壁的底面

62 突起

64 片簧

66 下盘

68 调节垫片

70 上盘

72 笼式弹簧

74 阀体的上端面

76 中央空穴

78 头部盖的内端面

80 中央突出部分

A1 主轴线

A2 第二轴线

CPV 阀的关闭位置

CPN 针的关闭位置

OPV 阀的打开位置

OPN 针的打开位置

V 布置间隙调节器的容积

Claims (12)

1.一种液压间隙调节器(20)，该液压间隙调节器适合于布置在介于伺服喷射器(10)的控制阀组件(22)和致动器(18)之间的液压容积(V)中，所述容积(V)在使用中填充有燃料；

所述液压间隙调节器(20)包括下活塞(52)、上活塞(46)、外弹簧(72)和内弹簧(64)，其特征在于：

所述下活塞(52)具有柱形杯状形状，该杯状形状具有外周壁(54)和底壁(58)，所述外周壁限定内孔，所述上活塞(46)以可滑动的方式布置在该内孔中，所述内弹簧(64)布置在所述底壁(58)上，并且该内弹簧(64)被压缩在所述下活塞(52)的所述底壁(58)和所述上活塞(46)的底面之间，并且其中所述外弹簧(72)和所述内弹簧(64)这两者朝向所述致动器(18)偏压所述上活塞(46)。

2.根据权利要求1所述的液压间隙调节器(20)，其中所述内弹簧(64)包括具有弯曲形状或锥形形状的盘(66)。

3.根据权利要求2所述的液压间隙调节器(20)，其中所述内弹簧(64)包括互补地布置的多个所述盘(66，70)的堆叠。

4.根据权利要求2或3所述的液压间隙调节器(20)，其中所述盘(66)均基本为圆形并且一个平面上具有曲率。

5.根据前述权利要求中任一项所述的液压间隙调节器(20)，该液压间隙调节器进一步包括调节垫片(68)，该调节垫片(68)布置在所述下活塞(52)的所述底壁(58)和所述上活塞的所述底面之间，以便调节所述内弹簧(64)的负载并使燃料占据的液压容积最小化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的液压间隙调节器(20)，其中所述上活塞(46)包括主柱形本体(48)和径向突出超过所述本体(48)的边缘的头部盖(50)，所述外弹簧(72)在头部盖径向突起的下方受到压缩并朝向所述致动器(18)轴向偏压所述上活塞(46)。

7.根据权利要求6所述的液压间隙调节器(20)，其中所述上活塞(46)的所述头部盖(50)是定位并放置在所述主柱形本体(48)上的独立部件。

8.根据权利要求7所述的液压间隙调节器(20)，其中所述主柱形本体(48)是中空的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的液压间隙调节器(20)，其中所述外弹簧是笼式弹簧。

10.一种伺服燃料喷射器(10)，该伺服燃料喷射器(10)包括前述权利要求中任一项所述的液压间隙调节器(20)。

11.根据权利要求10所述的伺服燃料喷射器(10)，其中所述致动器(18)是压电致动器。

12.根据权利要求10所述的伺服燃料喷射器(10)，其中所述致动器(18)是磁致伸缩致动器。