专利名称：涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮增压器气动执行器装置，尤其涉及一种涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，属于内燃机领域。
背景技术：
随着国家排放法规和用户需求的不断发展，发动机尤其是柴油发动机的增压技术也有了长足的进步，废气涡轮增压器的结构从传统的固定截面发展到了能够兼顾发动机低速扭矩的废气旁通结构增压器，到了国III排放法规实施以后，人们对于能够兼顾发动机高低速性能的发动机增压器的需求越来越强烈，可变截面涡轮增压器成为了国内外研发的重点。在可变截面涡轮增压器应用上，其控制一直是一个大问题，传统气动执行器由于行程特性不能分段，只能线性控制，无法实现全工况的性能匹配，而采用电控执行器，成本会增加很多，而且可靠性也存在一定问题，研发一种分段式行程特性气动执行器，实现可变截 面涡轮增压器性能匹配、成本、可靠性的有机统一，已是涡轮增压器厂家迫切需要解决的问题。目前，增压器气动执行器结构如图I、图2所示，一般包括上壳体8、橡胶膜片6、膜片座7、弹簧2、下壳体I、芯杆3、气嘴10,上壳体8与下壳体I通过螺栓5与橡胶膜片6连在一起，膜片座7与芯杆3通过螺母9连接在一起，整个气动执行器通过连接螺纹孔4安装在增压器上。工作时，带有压力的气体从气嘴10进入上壳体8与橡胶膜片6形成的密闭空腔，推动橡胶膜片6与膜片座7向下壳体I方向移动，膜片座7带动与其组装在一起的芯杆3 —起移动，实现对增压器的调节。这种气动执行器由于只靠单个弹簧来决定最终的行程特性，所以只能是线性运动，行程特性由弹簧的弹性系数决定。另外，最近也有公司研发图3、图4所示结构的分段式行程特性气动执行器，它包括上壳体8、橡胶膜片6、膜片座7、弹簧2、下壳体I、芯杆3、气嘴10、辅助杆24、辅芯杆26、下锁止销组件27、主芯杆28、内弹簧13、外弹簧14、上锁止销组件33，在辅助杆24上设有第一凹下带34，在主芯杆28上设有第二凹下带35。工作时，带有压力的气体从气嘴10进入上壳体8与橡胶膜片6形成的密闭空腔,推动橡胶膜片6与膜片座7向下壳体I方向移动，膜片座7通过上锁止销组件33与辅芯杆26连在一起运动，辅芯杆26通过焊接在一起的内弹簧座29压缩内弹簧13，主芯杆28随着膜片座7 —起运动，对增压器进行调节。此时，只内弹簧13起作用，行程特性由内弹簧13的弹性系数决定。随着压力的升高，膜片座7继续移动，当上锁止销组件33进入辅助杆24的第一凹下带34、下锁止销组件27离开主芯杆28的第二凹下带35时，膜片座7与辅芯杆26断开连接，同时，辅芯杆26被锁死，不再参与运动。膜片座7继续推动外弹簧座32向下壳体I方向移动，压缩外弹簧14。此时，只外弹簧14起作用，行程特性由外弹簧14的弹性系数决定。当压力减小时，膜片座7回缩，当上锁止销组件33离开辅助杆24的第一凹下带34、下锁止销组件27进入主芯杆28的第二凹下带35时，膜片座7与辅芯杆26重新连接，同时，辅芯杆26锁死被打开，继续参与运动，又只内弹簧13起作用。这样，从理论上可以实现各种不同行程特性的搭配。但是这种机构很复杂，对加工精度要求高，而且，主芯杆不居中，易受力歪斜，导致锁止机构卡死。在实际加工中，较难工程化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对传统增压器气动执行器结构的以上缺陷，提供一种能够实现可变截面涡轮增压器性能匹配、成本、可靠性的有机统一的采用旋转锁死的分段式行程特性气动执行器装置。为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案
一种涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，包括上壳体和下壳体；
上壳体和下壳体之间设有橡胶膜片； 橡胶膜片将上壳体与下壳体之间的空腔间隔成两个互不连通的空腔第一空腔和第二空腔；
第二空腔内靠近橡胶膜片的位置设有膜片座；
所述膜片座上连接有芯杆，芯杆上安装有两道弹性系数不同的弹簧，内弹簧和外弹
黃;
外弹簧套装在内弹簧的外部，所述芯杆上安装有内弹簧锁止机构。以下是本发明对上述方案的进一步优化
内弹簧的长度和中径都小于外弹簧的长度和中径。进一步优化内弹簧锁止机构包括套装在芯杆上的锁止上盖，锁止上盖能围绕芯杆旋转；芯杆上靠近下壳体的位置固定安装有锁止下盖，锁止上盖和锁止下盖分别设置在内弹簧的两端。进一步优化锁止上盖远离内弹簧的一侧位置安装有旋转销，锁止上盖上与旋转销相对应的位置设有中心滑槽；
锁止上盖旋转至预设角度后，旋转销与锁止上盖的中心滑槽重合，旋转销能在锁止上盖的中心滑槽中滑动。进一步优化所述锁止上盖靠近下壳体的位置设有螺旋形滑槽，滑槽内安装有锁止销，锁止销能在滑槽中移动。进一步优化锁止销内侧安装在锁止下盖上，锁止下盖中心设有六方孔，芯杆的截面为六方形，芯杆穿过六方孔与锁止下盖滑动连接。进一步优化锁止下盖上设有凹槽，用于固定内弹簧和外弹簧。进一步优化所述外弹簧与上壳体之间安装有外弹簧预紧套，外弹簧预紧套通过外弹簧预紧套定位螺钉进行预紧定位。工作时，带有压力的气体从气嘴进入第一空腔，推动橡胶膜片与膜片座向下壳体方向移动，膜片座带动芯杆和旋转销一起运动。初始时，旋转销与锁止上盖的中心滑槽不重合，错开一定角度，旋转销会压着锁止上盖向下壳体方向移动。锁止上盖压缩内弹簧，此阶段只内弹簧起作用，行程特性由内弹簧的弹性系数决定。在锁止上盖压缩内弹簧向下壳体移动的过程中，锁止销会沿锁止上盖的螺旋滑槽运动，推动锁止上盖旋转，当锁止上盖旋转至其中心滑槽与旋转销重合时，旋转销进入锁止上盖中心滑槽，沿中心滑槽相对锁止上盖运动。此时，锁止上盖因有锁止销、滑槽、中心滑槽、旋转销的限位，不会回位，停在内弹簧起作用的终点。膜片座推动外弹簧预紧套，压缩外弹簧向下壳体方向移动，此阶段只外弹簧起作用，行程特性由外弹簧的弹性系数决定。当压力减小时，旋转销跟随芯杆向上壳体方向移动，当移出中心滑槽时，中心滑槽和旋转销的限位作用消失，锁止上盖回旋至旋转销与中心滑槽不再重合，随着压力的持续减小，锁止上盖将旋回原位置。此阶段，外弹簧在外弹簧预紧套被外弹簧预紧套定位螺钉限位之前，只外弹簧起作用，当外弹簧被限位时，旋转销也正好移出中心滑槽，此点之后，只内弹簧起作用。这样，可以实现各种不同行程特性的搭配，尽可能的将增压器性能调至最佳。下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图I是本发明背景技术中气动执行器的结构示意图；
附图2是附图I的右视 附图3是本发明背景技术中分段式行程特性气动执行器的结构示意 附图4是附图3的右视 附图5是本发明实施例中气动执行器的结构示意 附图6是附图5的右视 附图7是本发明实施例中锁止上盖、旋转销、锁止销的安装示意 附图8是附图7的左视 附图9是本发明实施例中锁止下盖、锁止销的安装示意 附图10是附图9的左视图。图中1_下壳体；2-弹簧；3-芯杆；4_连接螺纹孔；5_螺栓；6_橡胶膜片；7-膜片座；8_上壳体；9_螺母；10_气嘴；11-锁止下盖；12_锁止销；13_内弹簧；14_外弹簧；15-外弹簧预紧套；16_外弹簧预紧套定位螺钉；17-旋转销；18_锁止上盖；19-滑槽；20-中心滑槽；21_六方孔；22_第一空腔；23_第二空腔；24_辅助杆；26-辅芯杆；27_下锁止销组件；28_主芯杆；29_内弹簧座；32-外弹簧座；33_上锁止销组件；34_第一凹下带；35_第二凹下带。
具体实施例方式实施例，如图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，一种涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，包括上壳体8和下壳体I ;
上壳体8和下壳体I之间设有橡胶膜片6 ；
橡胶膜片6将上壳体8与下壳体I之间的空腔间隔成两个互不连通的空腔第一空腔22和第二空腔23 ；
第二空腔23内靠近橡胶膜片6的位置设有膜片座7 ；
所述膜片座7上连接有芯杆3，芯杆3上安装有两道弹性系数不同的弹簧，内弹簧13和外弹簧14。外弹簧14套装在内弹簧13的外部，所述芯杆3上安装有内弹簧锁止机构。内弹簧锁止机构包括套装在芯杆3上的锁止上盖18，锁止上盖18能围绕芯杆3旋转；芯杆3上靠近下壳体I的位置固定安装有锁止下盖11，锁止上盖18和锁止下盖11分别设置在内弹簧13的两端。锁止上盖18远离内弹簧13的一侧位置安装有旋转销17，锁止上盖18上与旋转销17相对应的位置设有中心滑槽20 ；
锁止上盖18旋转预设角度后，旋转销17与锁止上盖18的中心滑槽20重合，旋转销17能在锁止上盖18的中心滑槽20中滑动。所述锁止上盖18靠近下壳体I的位置设有螺旋形滑槽19，滑槽19内安装有锁止销12，锁止销12能在滑槽19中移动。锁止销12内侧安装在锁止下盖11上，锁止下盖11中心设有六方孔21，芯杆3的 截面为六方形，芯杆3穿过六方孔21与锁止下盖11滑动连接。所述锁止下盖11与下壳体I固定连接，无相对运动。锁止下盖11上设有凹槽，用于固定内弹簧13和外弹簧14。所述外弹簧14与上壳体8之间安装有外弹簧预紧套15，外弹簧预紧套15通过外弹簧预紧套定位螺钉16进行预紧定位。工作时，带有压力的气体从气嘴10进入第一空腔22，推动橡胶膜片6与膜片座7向下壳体I方向移动，膜片座7带动芯杆3和旋转销17 —起运动。初始时，旋转销17与锁止上盖18的中心滑槽20不重合，错开一定角度，旋转销17会压着锁止上盖18向下壳体I方向移动。锁止上盖18压缩内弹簧13，此阶段只内弹簧13起作用，行程特性由内弹簧13的弹性系数决定。在锁止上盖18压缩内弹簧13向下壳体I移动的过程中，锁止销12会沿锁止上盖18的螺旋滑槽19运动，推动锁止上盖18旋转，当锁止上盖18旋转至其中心滑槽20与旋转销17重合时，旋转销17进入锁止上盖18的中心滑槽20，沿中心滑槽20相对锁止上盖18运动。此时，锁止上盖18因有锁止销12、滑槽19、中心滑槽20、旋转销17的限位，不会回位，停在内弹簧13起作用的终点。膜片座7推动外弹簧预紧套15，压缩外弹簧14向下壳体I方向移动，此阶段只外弹簧14起作用，行程特性由外弹簧14的弹性系数决定。 当压力减小时，旋转销17跟随芯杆3向上壳体8方向移动，当移出中心滑槽20时，中心滑槽20和旋转销17的限位作用消失，锁止上盖18回旋至旋转销17与中心滑槽20不再重合，随着压力的持续减小，锁止上盖18将旋回原位置。此阶段，外弹簧14在外弹簧预紧套15被外弹簧预紧套定位螺钉16限位之前，只外弹簧14起作用，当外弹簧14被限位时，旋转销17也正好移出中心滑槽20，此点之后，只内弹簧13起作用。这样，可以实现各种不同行程特性的搭配，尽可能的将增压器性能调至最佳。现在我们已经按照国家专利法对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本发明的精神和范围内的。
权利要求
1.一种涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，包括上壳体(8)和下壳体(I)； 上壳体(8 )和下壳体(I)之间设有橡胶膜片(6 ); 橡胶膜片(6)将上壳体(8)与下壳体(I)之间的空腔间隔成两个互不连通的空腔第一空腔(22)和第二空腔(23)； 第二空腔(23)内靠近橡胶膜片(6)的位置设有膜片座(7)； 所述膜片座(7)上连接有芯杆(3)，芯杆(3)上安装有两道弹性系数不同的弹簧，内弹簧(13)和外弹簧(14)； 其特征在于 外弹簧(14)套装在内弹簧(13 )的外部，所述芯杆(3 )上安装有内弹簧锁止机构。
2.根据权利要求I所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在 于 内弹簧(13)的长度和中径都小于外弹簧(14)的长度和中径。
3.根据权利要求I或2所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在于 内弹簧锁止机构包括套装在芯杆(3)上的锁止上盖(18)，锁止上盖(18)能围绕芯杆(3)旋转；芯杆(3)上靠近下壳体(I)的位置固定安装有锁止下盖(11)，锁止上盖(18)和锁止下盖(11)分别设置在内弹簧(13 )的两端。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在于 锁止上盖(18)远离内弹簧(13)的一侧位置安装有旋转销(17),锁止上盖(18)上与旋转销(17)相对应的位置设有中心滑槽(20)； 锁止上盖(18)旋转至预设角度后，旋转销(17)与锁止上盖(18)的中心滑槽(20)重合，旋转销(17)能在锁止上盖(18)的中心滑槽(20)中滑动。
5.根据权利要求4所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在于 所述锁止上盖(18)靠近下壳体(I)的位置设有螺旋形滑槽(19)，滑槽(19)内安装有锁止销(12)，锁止销(12)能在滑槽(19)中移动。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在于 锁止销(12)内侧安装在锁止下盖(11)上，锁止下盖(11)中心设有六方孔(21)，芯杆(3 )的截面为六方形，芯杆(3 )穿过六方孔(21)与锁止下盖(11)滑动连接。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在于 锁止下盖(11)上设有凹槽，用于固定内弹簧(13)和外弹簧(14)。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，其特征在于 所述外弹簧(14)与上壳体(8)之间安装有外弹簧预紧套(15)，外弹簧预紧套(15)通过外弹簧预紧套定位螺钉(16)进行预紧定位。
全文摘要
本发明公开了一种涡轮增压器的分段式行程特性气动执行器装置，包括上壳体和下壳体；上壳体和下壳体之间设有橡胶膜片；橡胶膜片将上壳体与下壳体之间的空腔间隔成两个互不连通的空腔第一空腔和第二空腔；第二空腔内靠近橡胶膜片的位置设有膜片座；所述膜片座上连接有芯杆，芯杆上安装有两道弹性系数不同的弹簧，内弹簧和外弹簧；外弹簧套装在内弹簧的外部，所述芯杆上安装有内弹簧锁止机构，本发明可以实现各种不同行程特性的搭配，尽可能的将增压器性能调至最佳。
文档编号F02B37/22GK102852628SQ201210393928
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者李永泰, 桑悟海, 王航, 杨金玉, 郭宗利, 袁道军, 张亮 申请人:康跃科技股份有限公司