电子控制的阀门的制作方法

专利名称：电子控制的阀门的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子控制的阀门的领域，这些阀门适合用于调节在一个歧管与一个流体工作机器的工作室之间的流体流动。本发明可应用于具有一个旋转轴(包括但不限于一个曲轴)的流体工作机器。
背景技术：
已知的是提供多种流体工作机器，如泵、马达以及作为泵亦或马达运行的多种机器，这些机器包括一个旋转轴以及与该旋转轴处于机械连通的一个或多个工作室，这样使得它们的容积随着该轴的旋转而周期性地变化，其中在多个工作室与一个或多个歧管之间的流体的流动是由多个电子控制的阀门来调节的。此类流体工作机器包括至少一个从旋转运动到直线运动的连杆机构，如一个偏心凸轮、斜盘或中空凸轮，包括可分离的中空凸轮。例如，已知流体工作机器包括一个曲柄以及多个具有周期性改变容积的工作室， 其中通过这些工作室的流体的排量是在逐周期的基础上并且与工作室容积的多个周期成定相关系而受到多个电子可控制的阀门的调节，以便确定流经该机器的流体净通过量。例如，EP 0 361 927披露了控制通过一个多室泵的流体的净通过量的一种方法，该方法通过打开和/关闭与工作室容积的多个周期成定相关系的多个电子可控的提升阀来调节在泵的多个单独工作室与一个低压歧管之间的流体连通。其结果是，多个单独的室可由一个控制器在逐周期的基础上进行选择，以便或者排移一个预先确定的固定体积的流体或者进行一个无流体净排量的空转周期，由此使得泵的净通过量能够动态地与需求相匹配。EP 0 494 236发展了这一原理并且包括了在多个单独的工作室与一个高压歧管之间调节流体连通的多个电子可控制的提升阀，由此协助提供在替代的操作模式下作为泵起作用或作为泵或马达起作用的一种流体工作机器。EP 1 537 333引入了部分周期的可能性，从而允许多个单独的工作室的多个独立周期将多个不同的流体体积中的任何一个排移，以便更好地与需求相匹配。如在US 6，651，545中所披露，一个流体工作机器可以具有多个可互换的端口，而不是专用的高压和低压端口。这种类型的流体工作机器要求快速地打开和关闭电子可控制的阀门，这些阀门能够调节从低压歧管(而在一些实施方案中是高压歧管)流入和流出一个工作室的流体。这些电子可控制的阀门典型地是主动控制的，例如，在该控制器的主动控制下主动打开、主动关闭或者主动对抗一个压力差保持打开或者关闭。尽管一个主动控制的阀门的所有打开或关闭可以是在一个控制器的主动控制下，这些主动控制的阀门的至少部分的打开或关闭通常优选的是被动的。例如，当一个工作室中的压力降到该低压歧管的压力以下时，在上述流体工作机器中披露的主动控制的低压阀可以被动地打开，但是可以任选的是主动地保持打开以便建立一个空转周期或在一个马达运行周期内，就在上止点之前主动地被关闭，以便在该工作室内积聚充分压力以使得能够将该高压阀打开。这种主动的控制可以消耗相当大量的电力。在上述这种类型的流体工作机器中， 一个阀门的主动控制的打开或关闭要求具有相当大质量的阀门构件在一个非常短的时间段(例如，几毫秒)内在一个第一位置与一个第二位置之间移动，这可以消耗相当大量的能量。

发明内容
因此，本发明的目的是提供多种电子控制的阀门以及多种流体工作机器，这些机器包括多个电子控制的阀门，这些阀门比在其他情况下消耗更少的电能，由此提供整体上更有能量效率并且更易于控制的流体工作机器。在本发明中，这是通过以下方式实现的，即从一个流体工作机器的曲轴接收能量，并使用从该曲轴接收的能量来提供一个阀门构件的移动力以便将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。实施这一策略的困难在于，在一些实施方案中，来自该曲轴的能量的可供使用性与该阀门构件应当从该第一位置驱动到该第二位置的时间并不一致。因此， 本发明的一些实施方案着手解决另一个问题，即在能量从该曲轴上的可供使用性与对于这些能量的要求之间在定时上的差异。根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种用于流体工作机器的电子控制的阀门，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，其特征在于该阀门包括一个阀门构件移动机构，该机构是可运行的以便从一个往复机构不连续地接收能量，该往复机构被连接到一个流体工作机器的旋转轴上以便提供一个阀门构件移动力来使用所接收的能量将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。本发明还延伸到一种流体工作机器，该机器包括一个具有周期性改变的容积的工作室、一个歧管以及一个可旋转的轴，该工作室被连接到该可旋转的轴上，这样使得该工作室的容积随着该可旋转的轴的旋转而周期性地改变，其特征为一个所述的电子控制的阀门被安排为调节在一个所述工作室与一个所述歧管之间的流体流动，并且一个往复机构被连接到该可旋转的轴上以便随着该可旋转的轴的旋转而往复运动并且由此为该阀门构件移动机构提供一个不连续的能量来源。因此，从被连接到该可旋转的轴上的一个往复机构不连续地接收的、来自该可旋转的轴的旋转的能量被用来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。与例如仅利用一个螺线管来移动该阀门构件相比这典型地是更加能量有效的，特别是在它必须对抗一个相当大的压力差或非常迅速地移动该阀门构件的情况下。然而，虽然该阀门是电子控制的， 该阀门仍保留了该阀门构件仅通过一个螺线管的作用就可以从一个相应的第一位置移动到一个相应的第二位置的一些或全部的阀门可控性。通过一个可旋转的轴一词，我们是指在该流体工作机器的运行过程中旋转的一个轴，工作室被连接到这个可旋转的轴上，这样使得在使用中工作室的容积随着可旋转的轴的旋转而周期性地改变。这个可旋转的轴可以是一个曲轴。该可旋转的轴可以例如通过一个偏心凸轮、斜盘或中空凸轮(包括具有一个滚轮凸轮随动件的中空凸轮)来连接到该往复机构上。优选地，该阀门构件移动机构是可运行的以便储存从一个流体工作机器的可旋转的轴通过该往复机构接收的能量，并且使用所述储存的能量提供该阀门构件移动力来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。
因此，从该可旋转的轴的旋转不连续地接收的能量优选地被储存并且然后被用来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。这就允许了该阀门从该第一位置移动到该第二位置的时间相对于可旋转的轴的旋转相位是受控制的。这就解决了在其他情况下来自该可旋转的轴的能量的可供使用性与利用从该可旋转的轴接收的能量来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置的时间可能不一致的问题。典型地，该阀门构件移动机构包括一个第一弹性部件或由其构成，该第一弹性部件被安排为将从一个流体工作机器的可旋转的轴接收的能量储存为弹性势能并且用所述弹性势能来提供该阀门构件移动力。这个或每个弹性部件典型地是一个弹性构件，例如一个弹簧。然而，该弹性部件可以例如包括在一个刚性的本体(例如，一个缸)中，或一个可变形的本体中的一种可压缩的流体。例如在该第一弹性部件是一个在使用中被弯曲的弹性构件的实施方案中，弹性势能可以通过该第一弹性构件的压缩或展开、或压缩和展开二者来储存。典型地，从该往复机构不连续地接收的能量是定期地接收的。该往复机构典型地周期性地移动。因此，该阀门可以包括一个阀门构件移动机构，该阀门构件移动机构是可运行的以便从连接到一个流体工作机器的可旋转的轴上的往复机构周期性地接收能量以便提供该阀门构件移动力来用所接收的能量将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。 所述往复机构可以被连接到该可旋转的轴上以便随着该可旋转轴的旋转而往复运动并且由此为该阀门构件移动机构提供一个周期性的能量来源。该阀门移动机构可以是可运行的以便在该阀门处于一种特定的状态的往复机构移动的每个周期(例如该阀门处于关闭或该阀门处于打开的周期)中从该往复机构不连续地(如周期性地)接收能量。该阀门移动机构可以是可运行的以便至少在该往复机构移动的每个周期的过程中从该往复机构不连续地(如周期性地)接收能量，在此过程中足以利用所述储存的弹性势能来提供该阀门构件移动力的能量不是由该第一弹性部件来储存的。 该阀门移动机构可以是可运行的以便在该往复机构移动的每个周期中从该往复机构上接收能量。这些往复机构移动的周期典型地与该可旋转的轴的旋转具有相同的周期，虽然已知的是以一个可旋转的轴的频率的整数倍数来驱动一个往复机构的多种替代安排，如一个环形凸轮。典型地，该电子可控制的阀门是可控制的以便确定在一个给定的时间段中该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置。例如，该电子可控制的阀门可以是在一个逐周期的基础上由一个控制器可控制的以便确定在一个给定的时间段中该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置。可能的情况是该电子可控制的阀门是在一个逐周期的基础上由一个控制器可控制的以便确定在一个流体工作机器的一个低压歧管与一个高压歧管之间的时间平均的流体排量。该电子可控制的阀门可以是可控制的以便确定在一个给定的时间段中该阀门构件何时从该第一位置移动到该第二位置。然而，可能的情况是在一个给定的时间段该阀门构件何时从该第一位置移动到该第二位置取决于多种因素，如跨越或流过该阀门构件的压力差。在一个流体工作机器中提供该电子可控制的阀门的情况下，所述给定的时间段典型地对应于工作室容积的一个具体的周期，该周期典型地与该可旋转的轴的一整圈旋转或该可旋转的轴的一个整圈旋转的一个整分数一致。典型地，该往复机构周期性地向后和向前移动并且所述给定的时间段对应于该往复机构的移动的一个周期的时间
优选地，该电子控制的阀门进一步包括一个电子可控制的锁定件，当该阀门构件处于第一位置时该锁定件是可接合的。该电子可控制的锁定件典型地在一个流体工作机器控制器的控制下是可脱离接合的(并且在一些实施方案中是可接合的)。这种电子可控制的锁定件可以协助储存能量，例如通过在一个弹性部件储存了弹性势能之后将该阀门构件保持在一个第一位置中。重要的是，使一个锁定件接合与脱离接合典型地消耗非常少的能量。此外，与螺线管致动的阀门(在该阀门中线圈上升时间限制了运行速度)相反，锁定件可以典型地非常快速地脱离接合，从而将等待时间降到最短。
这种电子可控制的锁定件可以是在该阀门构件上可运行的以便在该电子可控制的锁定件接合时防止该阀门构件从该第一位置移动到该第二位置。然而，该电子可控制的锁定件可以是在该阀门构件移动机构上可运行的以便在该锁定件接合时来防止该阀门构件移动机构向该阀门构件施加该阀门构件移动力、或者来减小该阀门构件移动力的大小。 因此，在接合时该锁定件可以防止在其他情况下在一个可旋转的轴的至少一部分旋转过程中可能发生的移动。该锁定件可以包括一个电磁体，该电磁体保持该阀门构件或者该电磁体保持该阀门构件移动机构。该电子可控制的锁定件可以包括一个永磁体，该永磁体是可运行的以便在该阀门构件处于第一位置时保持该阀门构件、或该阀门构件移动机构；以及一个电磁体， 该电磁体是可运行的以便提供一个力来克服该永磁体的吸力以便使该锁定件脱离接合，或者提供一个相对的磁场，该磁场减小或消除该永磁体的吸力。在一些实施方案中，该阀门构件被该第一弹性构件从第一位置偏置到第二位置， 并且该电子可控制的锁定件(以及，在相关的情况下到该电子可控制的锁定件的电源)能够提供足够的力来将该阀门构件保持在第一位置中，但这个力不足以来对抗该第一弹性部件而将该阀门构件从该第二位置移动到该第一位置。因此，将该阀门构件保持在第一位置中所要求的电能可以比仅用一个电磁体将该阀门构件从该第二位置移动到该第一位置所要求的电能少得多。该往复机构与该阀门构件可以通过该第一弹性部件弹性地连接起来。该可旋转的轴可以是一个曲轴，该曲轴包括一个曲轴偏心件，并且该往复机构可以随着该曲轴偏心件的移动而往复运动。该往复机构可以被可滑动地安装在或安装到该旋转轴上(例如，可滑动地安装到一个曲轴偏心件上)。该往复机构可以包括一个推杆。该往复机构可以部分地限定该工作室。例如，该往复机构可以是部分地限定了该工作室的一个活塞、或其一部分。该阀门构件可以通过该第一弹性部件被有弹性地连接到该往复机构上。该往复机构可以是该第一弹性部件的一部分例如一端。该阀门、或该阀门所连接到其上的一个流体工作机器可以包括相位改变装置以便使从该往复机构不连续地接收的能量的相位与工作室容积的周期的相位不同。因此，该往复机构可以用与工作室容积的周期不同的相位来往复运动。在该往复机构与该阀门移动机构之间的连接件可以包括相位改变装置。可能的情况是工作室容积的周期与该往复机构是由该旋转轴以不同的相位来驱动的。例如，可能的情况是该旋转轴是一个曲轴，该曲轴包括一个第一曲轴偏心件，该第一曲轴偏心件确定工作室容积的周期(例如，该第一曲轴偏心件驱动一个往复运动的活塞，该活塞形成了一个活塞缸工作室的一部分)；以及一个第二曲轴偏心件，该第二曲轴偏心件从该第一曲轴偏心件成角度地移位并且该往复机构可以被连接到该第二曲轴偏心件上。 这就提供了一个替代的或附加的机构来允许来自确定了工作室容积的周期的曲轴偏心件的能量的可供使用性与用该能量来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置的要求之间的一个时间差。该第一弹性部件可以在该阀门本体与该阀门构件之间延伸。该第一弹性部件可以在该往复机构与该阀门构件之间延伸。该阀门移动机构可以包括一个阀门移动构件以及该第一弹性部件。该第一弹性部件可以在阀门移动构件与该往复机构之间延伸。该第一弹性部件可以在该阀门构件与该阀门本体之间延伸。可能的情况是该第一弹性部件在该阀门本体与该阀门移动构件之间延伸，并且该第一弹性部件是可运行的以便通过在该阀门移动构件上施加一个力来提供该阀门构件移动力，以便使该阀门移动构件将该阀门移动力施加到该阀门构件上，该阀门进一步包括在该往复机构与该阀门移动构件之间的一个连接件(例如，一个机械连杆机构)以便将来自该可旋转的轴的能量在该第一弹性部件中储存为弹性势能。能量可以独立于该阀门移动构件的移动被储存在该第一弹性部件中或者作为该阀门移动构件从该第二位置移动到该第一位置的结果。 该电子控制的阀门可以进一步包括一个电子可控制的锁定件，该锁定件是可接合的以保持该阀门移动构件从而防止该阀门移动构件提供该阀门构件移动力直至该锁定件被释放。该电子控制的阀门可以进一步包括一个第二弹性部件(例如，一个第二有弹性的构件)，该第二弹性部件是可运行的以便将该阀门构件从第二位置偏置到第一位置、或者将该阀门移动构件偏置到使该阀门构件能够从该第二位置移动到该第一位置的一个位置。在该往复机构与该阀门移动构件之间的一个连接件(例如一个机械连杆机构)可以将来自该可旋转的轴的能量在该第一弹性部件与该第二弹性部件二者中储存为弹性势能。在一些实施方案中，这使得该第二弹性部件能够驱动该阀门移动构件离开该阀门构件以便在该阀门构件从该第一位置移动到该第二位置之前使该阀门构件能够移动到第一位置。该第二弹性部件可以在该阀门本体与该阀门构件之间延伸。该第二弹性部件可以在该阀门本体与该阀门移动构件之间延伸。该第二弹性部件可以在该阀门移动构件与该阀门构件之间延伸。在一些实施方案中，这些第一和第二弹性部件是同一个部件的不同区域，例如同一个有弹性的构件的不同区域。例如，该第一弹性部件可以是一个片状弹簧的径向在内的部分，并且该第二弹性部件可以是同一个片状弹簧的径向靠外的部分，而该阀门构件被附接到该片状弹簧的第一与第二弹性部件之间。该往复机构可以包括或被连接至(例如通过一个机械连杆机构)一个可脱离接合的阀门移动连接件上，该连接件是可运行的以便与该阀门构件接合来将该阀门构件从该第二位置移动到该第一位置，并且随后从该阀门构件脱离接合，以便使该阀门构件能够从该第一位置移动到该第二位置。这个可脱离接合的阀门移动连接件可以与一个阀门移动构件接合，该阀门移动构件可以进而与该阀门构件接合。该往复机构可以包括或机械地连接至一个可脱离接合的阀门移动连接件，在该往复机构在一个方向(例如，朝向该可旋转的轴)上移动时，该连接件在与该往复机构相同的方向上拉动该阀门构件(例如，以便打开该阀门)。在这种情况下，优选地该电子可控制的阀门包括一个第一弹性部件，随着该阀门构件从该第二位置移动到该第一位置，该弹性部件将能量储存以便随后将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。典型地，该阀门构件被可脱离接合地锁定在第一位置中。典型地，一旦该阀门构件已被锁定在第一位置中，该可脱离接合的阀门移动连接件就从该阀门构件上脱离接合。该第一弹性部件可以在该阀门本体与一个电枢之间延伸，该电枢被连接到该阀门构件上或与它是一体的。该可脱离接合的锁定件可以是可运行的以保持该电枢从而在该阀门构件被从该第二位置移动到该第一位置时保持储存在该第一弹性部件中的能量，并且然后脱离接合使得该第一弹性部件驱动该电枢，并且由此将连接到该电枢上或与它是一体的阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。这种可脱离接合的阀门移动连接件典型地(直接地或通过与一个阀门移动构件接合，该阀门移动构件进而与该阀门构件接合)与该阀门构件机械地接合。例如，该可脱离接合的阀门移动连接件可以包括在该往复机构上或被连接到该往复机构上的一个或多个止动器或钩子，该止动器或钩子对应地与该阀门构件上或该阀门移动构件上的合作的构形相接合。该可脱离接合的阀门移动连接件可以形成一个降低压力的空腔，一个力可以通过该空腔对应地施加到该阀门构件、或阀门移动构件上。例如，该可脱离接合的阀门移动连接件可以包括一个空腔限定构件，该空腔限定构件是可运行的以便对应地与该阀门构件，或该阀门移动构件密封地接触来形成一个空腔。该空腔限定构件可以被可滑动地安装到一个柱塞上，该柱塞被连接到该往复机构上，在一个工作室的膨胀冲程开始时，该柱塞相对于该空腔限定构件滑动，从而降低了该空腔内的压力。该可脱离接合的阀门移动连接件可以包括一个连接表面，当该往复机构在一个第一方向上对应地朝向该阀门构件、或阀门移动构件移动时，该连接表面对应地被带到与该阀门构件、或阀门移动构件的一个表面紧密相邻， 并且当该往复机构借助于一个(液压液的)挤压膜或在该连接表面与对应地该阀门构件或阀门移动构件的所述表面之间截留的流体(在该往复机构在一个第二方向上对应地从该阀门构件、或阀门移动构件上离开时)的压力降低而在一个第二方向上移动时，该连接表面对应地在该阀门构件、或阀门移动构件上施加一个力。该阀门移动构件典型地是刚性的。然而，该阀门移动构件可以是弹性的。该第一弹性部件可以与该阀门移动构件是一体的。该阀门移动构件可以是该第一弹性部件。典型地，该阀门在所述第一位置是打开的并且在所述第二位置是关闭的。尽管如此，该阀门构件移动机构对于协助一个阀门在主动控制下打开也是有用的，并且因此阀门可以在所述第一位置是关闭的并且在所述第二位置是打开的。在一些实施方案中，一旦开始储存来自一个流体工作机器的旋转轴的能量，该阀头移动机构就开始提供或增加阀头移动力。然而，同样可能的情况是该阀头移动机构是可运行的以便在对从一个流体工作机器的旋转轴接收的能量进行储存后仅一段时间提供该阀头移动力，例如在包括一个电子可控制的锁定件的实施方案中。在使用中跨越该阀门构件的流体压力差产生的力可以将该阀门构件锁定在第一位置中，并且该阀头移动力可以对抗由一个所述流体压力差产生的力。在使用中该阀门构件可以响应于由一个流体压力差产生的力的减小而从该第一位置移动到该第二位置。
典型地，该电子控制的阀门是主动地受控制的并且能量是从该可旋转的轴接收的。典型地，该可旋转的轴每旋转一周，从该可旋转的轴接收的弹性势能就被储存在该第一弹性部件中。在一些实施方案中，只有在直接落入先前储存的弹性势能已被释放 (例如通过该阀门构件从该第一位置移动到该第二位置)之后该可旋转的轴的那些的旋转周上从该可旋转的轴接收的弹性势能才被储存在该第一弹性部件中。典型地，该可旋转的轴包括一个偏心件，并且该工作室的容积随着该偏心件的取向而周期性地改变。例如，该工作室可以是具有一个活塞的活塞缸，该活塞在一个缸内往复运动并且该活塞被可滑动地安装到所述偏心件上。可能的情况是该工作室的容积是由一个第一所述偏心件的取向限定的，并且该往复机构跟随一个第二所述偏心件，该第二所述偏心件从该第一所述偏心件并且与它异相地 (也就是说与它成角度地取向)轴向地移位。该流体工作机器典型地进一步包括一个控制器，其中该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置是由该控制器在一个逐周期的基础上确定的。该流体工作机器可以例如是一个径向活塞机器。工作室容积的周期可以与该可旋转的轴的旋转周期具有相同的时间段。工作室容积的周期可以具有一种时间段，它是该可旋转的轴的旋转的一个倍数(典型地是一个整倍数)、或一个分数(典型地是一个整分数)。该流体典型地是一种总体上不能压缩的液压液。在一些实施方案中，来自该可旋转的轴的能量是通过在一个工作室的收缩冲程的过程中在该工作室中压缩的工作流体进行传送的，并且被储存在该第一弹性构件中。来自该可旋转的轴的能量是通过在一个工作室的收缩冲程的过程中在该工作室中压缩的工作流体进行传送的，并且可以被储存在该第二弹性构件中。储存在该第二弹性构件中的能量可以被用于将该阀门构件从第二位置驱动到第一位置，并且同时将能量储存在该第一弹性构件中，以便随后将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。来自该可旋转的轴的能量是通过在一个工作室的收缩冲程的过程中在该工作室中压缩的工作流体进行传送的，并且可以被储存在该第一和第二弹性构件二者中。例如，该阀门可以包括一个阀门移动构件，该阀门移动构件通过该第一或第二弹性构件被连接到该阀门构件上。该阀门移动元件可以是相对于该阀门构件轴向地可滑动的。该阀门可以包括一个受限的流动区域，至少在该工作室与该受限的流动区域之间，流体流入和流出该区域是受限的。该轴向可滑动的阀门移动元件可以具有一个第一表面，该第一表面与该工作室处于流体连通，例如和一个室(它与该工作室处于流体连通)是相接触的。这个轴向可滑动的阀门移动元件可以具有一个第二表面，该第二表面至少部分地与该第一表面相对并且与该受限的流动区域处于流体连通，因此当该工作室中的压力高于该受限的流动区域中的压力时，一个净力就被施加到该轴向可滑动的阀门构件上以便使它移动并且由此对该第一弹性构件进行充能。这个受限的流动区域可以与一个歧管(例如一个低压歧管)处于流体连通。因此，当该工作室内的压力足够地高于受限的流动区域中的压力时，该轴向可滑动的阀门构件就会移动，从而对该第一弹性构件进行充能。然后该第一弹性构件提供一个阀门移动力来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。该轴向可滑动的阀门移动元件的移动可以对该第二弹性构件以及该第一弹性构件进行充能。该阀门构件可以通过该第二弹性构件被连接到该轴向可滑动的阀门移动元件上，并且该轴向可滑动的阀门移动元件的移动可以对该第二弹性构件进行充能，从而将该阀门构件从第二位置驱动到第一位置。该阀门构件从第二位置到第一位置的移动可以对该第一弹性构件进行充能， 以便随后将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。优选地，该阀门构件不是通过一个刚性的或弹性的连接器而机械性地连接到一个电枢上的，这样使得一个电枢与该阀门构件一起在第一和第二位置之间移动。电枢典型地具有相当大的质量，并且因此与已知的螺线管运行的阀门(在已知的螺线管运行的阀门中一个电枢被刚性地或弹性地连接到该阀门构件上以便提供一个力来移动该阀门构件)相反，该阀门构件的质量可以被减小，从而进一步降低了能量消耗并提高了运行速度。根据本发明的第二方面，在此提供了一种运行电子控制的阀门来调节在流体工作机器的一个工作室与一个歧管之间的流体流动的方法，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，该方法的特征为以下步骤，即从一个被连接到流体工作机器的旋转轴上的往复机构不连续地接收能量，并且提供一个阀门构件移动力，该阀门构件移动力起到的作用是利用所述接收的能量将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。本发明还延伸到一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个具有周期性改变的容积的工作室、一个歧管、一个可旋转的轴以及一个往复机构，该工作室被连接到该可旋转的轴上使得该工作室的容积随着该可旋转的轴的旋转而周期性地改变，该往复机构被连接到该曲轴上，并且一个电子控制的阀门被安排为调节在一个所述工作室与一个所述歧管之间的流体流动，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的一个阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，该方法包括通过所述运行电子控制的阀门的方法来运行该电子控制的阀门。因此，本发明还延伸到一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个具有周期性改变的容积的工作室、一个歧管、一个可旋转的轴以及一个往复机构，该工作室被连接到该可旋转的轴上使得该工作室的容积随着该可旋转的轴的旋转而周期性地改变， 该往复机构被连接到该可旋转的轴上，并且一个电子控制的阀门被安排为调节在一个所述工作室与一个所述歧管之间的流体流动，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的一个阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，其特征为以下步骤，即通过该往复机构从一个流体工作机器的旋转轴上接收能量，并且提供一个阀门构件移动力，该阀门构件移动力起到的作用是利用所述接收的能量将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。优选地，该方法包括储存从一个工作流体机器的一个或该旋转轴接收的能量，并利用所述储存的能量来提供由该阀门构件移动力所做的功以便将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。优选地，峰值阀门构件移动力是在从一个工作流体机器的旋转轴接收了峰值功率之后提供的。
这个流体工作机器可以包括一个或多个另外的的阀门，这些阀门可以是电子控制的阀门。该流体工作机器控制器可以控制这一个或多个另外的电子控制的阀门。例如，该电子控制的阀门可以是一个低压阀，该低压阀调节该工作室与一个低压歧管之间的流体流动。这一个或多个另外的电子控制的阀门可以包括一个高压阀，该高压阀调节该工作室与一个高压歧管之间的流体流动。该方法可以包括提供一个阀门构件移动机构，该阀门构件移动机构提供了阀门移动力。该阀门构件移动机构可以包括一个第一弹性部件或由其构成，并且该方法可以包括使该第一弹性部件将从一个流体工作机器的旋转轴接收的能量储存为弹性势能并且用所述储存的弹性势能来提供该阀门构件移动力。该方法优选地包括由一个流体工作机器控制器执行的步骤，该步骤是确定在一个给定的时间段该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置。该方法可以包括由一个流体工作机器控制器执行的步骤，该步骤是确定在工作室容积的一个特定的周期中该阀门构件应何时从该第一位置移动到该第二位置。该电子可控制的阀门可以是在一个逐周期的基础上由一个控制器控制的，以便确定在一个给定的时间段该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置。该电子可控制的阀门可以是由一个控制器控制的，以便确定在一个给定的时间段该阀门构件何时从该第一位置移动到该第二位置。然而，可能的情况是在一个给定的时间段中该阀门构件何时从该第一位置移动到该第二位置取决于多种因素，如跨越该阀门构件的压力差。可能的情况是该电子可控制的阀门是在一个逐周期的基础上由一个控制器可控制的以便确定在一个流体工作机器的一个低压歧管与一个高压歧管之间的时间平均的流体排量。该方法可以包括当该阀门部件处于第一位置时使一个电子可控制的锁定件接合的步骤。典型地，该方法进一步包括在一个控制器的控制下使该锁定件脱离接合。通过施加一个力作用在该阀门构件上、该阀门构件在该第一弹性部件上施加一个力，能量可以被储存在该第一弹性部件中。来自一个流体工作机器的旋转轴的能量一旦开始被储存，该阀头移动力就可以被施加到该阀门构件上。然而，在能量首先被储存到该第一弹性部件中与施加该阀门构件移动力之间可能存在一个延迟。该方法可以包括该可旋转的轴每旋转一周都将从该可旋转的轴接收的弹性势能储存在该第一弹性部件中，或者仅在直接落入先前储存的弹性势能已被释放(例如通过该阀门构件从该第一位置移动到该第二位置)之后可旋转的轴的那些的旋转周上将从该可旋转的轴接收的弹性势能储存在该第一弹性部件中。本发明的第二方面的另外的可任选的特征对应于关于本发明的第一方面所讨论的那些特征。


现在将参考以下附图展示本发明的一个示例实施方案，在附图中图1是一个流体工作机器的示意图；图2是通过流体工作机器的一个单独的工作室的截面；并且图3A至图3C是在一个泵送周期中通过流体工作机器的第二实例的一个单独的工作室的截面；图4A是通过根据第三实例的流体工作机器的一个单独的工作室的截面；图4B展示了在打开弹簧被充能之前处于关闭位置中的阀门的细节；图4C展示了在打开弹簧被充能之后处于关闭位置中的阀门的细节，其中该轴向可滑动的杆被锁定在该第一位置中；图5是通过根据第四实例的流体工作机器的一个单独的工作室的截面；图6A至图6C是通过根据第五实例的流体工作机器的一个单独的工作室的截面；图7是通过图6A的线A-A的截面；图8是通过根据第六实例的流体工作机器的一个单独的工作室的截面；图9是通过根据第七实例的流体工作机器的一个单独的工作室的截面；图IOA至图IOE是仅示出了在使用中根据第八实例的流体工作机器的一个单独的工作室的多个关键部件的示意图；并且图IlA和图IlB是通过第九实例实施方案的截面。
具体实施例方式本发明涉及电子控制的阀门的领域，这些阀门适合用于调节在一个歧管与具有一个旋转轴的流体工作机器的工作室之间的流体流动。在本实例实施方案中，根据本发明的阀门被用来调节在一种流体工作机器的一个歧管与一个工作室之间的流体流动，这种流体工作机器具有在EP 0 361 927、EP 0 494 236以及EP 1 537333中披露的类型，这些专利文件的内容通过引用结合在此。在这些实例实施方案中，该旋转轴是一个曲轴，然而，本领域中的普通技术人员将理解这些工作室可以被连接到其他旋转轴上，例如它们可以通过一个斜盘被连接到一个斜盘轴上。图1是一台此类的流体工作机器的示意图。流体净通过量是与工作室容积的多个周期成定相关系地由多个电子可控制的阀门的主动控制确定的，以便调节在该机器的多个单独的工作室与多个流体歧管之间的流体连通。在一个逐周期的基础上，多个单独的室是通过一个控制器可选择的，以便或者将流体排移多个预定的体积(包括无限多个预定的流体体积)中的一个，或者进行一个没有流体净排量的空转周期，由此使得这个泵的净通过量能够与需求动态地相匹配。参见图1，一个单独的工作室2具有由一个缸4的内部表面和一个活塞6 (作为往复机构起作用)限定的一个容积，该活塞被一个曲柄机构9从一个曲轴8来驱动，并且该活塞在缸中往复移动以周期性地改变该工作室的容积。一个轴位置和速度传感器10确定该轴的瞬时角位置和旋转速度，并且将轴位置和速度信号传送到一个控制器12上，这使该控制器能够确定每个单独的工作室的周期的瞬时相位。该控制器典型地是在使用中执行存储的程序的一个微处理器或微控制器。该工作室包括一个主动控制的低压阀，该低压阀是一个电子可控制的面密封式提升阀14的形式，该低压阀面向内朝向该工作室并且是可运行的以便选择性地密封从该工作室延伸到低压歧管16的一个通道。该工作室进一步包括一个高压阀18。该高压阀从该工作室面向外并且是可运行的以便密封从该工作室延伸到高压歧管20的一个通道。至少该低压阀是被主动控制的，这样使得该控制器可以确定在工作室容积的每个周期中该低压阀是否被主动地打开了、或者在一些实施方案中被主动地保持打开。在一些实施方案中，该高压阀是主动控制的，并且在一些实施方案中该高压阀是一个被动控制的阀门，例如一个压力传送止回阀。该流体工作机器可以是一个执行泵送周期的泵、或者一个执行马达运行周期的马达、或者一个在替代的运行模式下可以作为泵或马达来运行的一个泵-马达并且可以由此来执行泵送或马达运行周期。在EP 0 361 927中说明了一个全冲程泵送周期。在一个工作室的膨胀冲程过程中，该低压阀是打开的并且从该低压歧管来接收液压流体。在下止点处或其附近，该控制器确定是否应关闭该低压阀。如果该低压阀被关闭，则该工作室内的流体在随后的工作室容积的收缩相位中被加压并排放至高压阀，这样就发生一个泵送周期并且一个流体体积被排移到高压歧管。然后在上止点处或其后不久该低压阀再次打开。如果该低压阀保持打开， 则该工作室内的流体被排放回该低压阀并且发生一个空转周期，其中没有到该高压歧管的流体净排量。在一些实施方案中，如果选择了一个泵送周期，该低压阀将被偏置打开并且将需要由该控制器主动地关闭。在其他实施方案中，如果选择了一个空转周期，该低压阀将被偏置关闭并且将需要由该控制器主动地保持打开。该高压阀可以被主动地控制、或者可以是一个被动地打开的止回阀。在EP 0 494 236中说明了一个完全冲程马达运行周期。在一个收缩冲程的过程中，流体通过该低压阀排放到该低压歧管中。可以由该控制器选择一个空转周期，在这种情况下该低压阀保持打开。然而，如果选择了一个全冲程马达运行周期，则该低压阀在上止点之前是关闭的，致使压力随着工作室的容积继续减小而在该工作室内积聚。一旦已积聚了充足的压力，该高压阀就可以典型地刚好在上止点之后被打开，并且流体从该高压歧管流入该工作室之中。在下止点之前不久，该高压阀被主动地关闭，于是该工作室内的压力下降，使该低压阀能够在下止点附近或之后不久打开。在一些实施方案中，如果选择了一个马达运行周期，该低压阀将被偏置打开并且将需要由该控制器主动地关闭。在其他实施方案中，如果选择了一个空转周期，该低压阀将被偏置关闭并且将需要由该控制器主动地保持打开。虽然该低压阀可以潜在地被动地打开，但它典型地是在主动控制下打开的以便能够精心地控制打开的定时。因此，该低压阀可以被主动地打开，或者，如果它已被主动地保持打开，则可以停止这种主动的保持打开。由于该低压阀典型地必须对抗一个相当大的压力差才能打开，因此打开典型地是主动的。该高压阀可以被主动地或被动地打开。典型地，该高压阀将被主动地关闭。在一些实施方案中，取代仅在空转周期与完全冲程泵送和/或马达运行周期之间进行选择的是该流体工作控制器同样是可运行的以便改变阀门定时的精确定相，从而产生部分冲程泵送和/或部分冲程马达运行的周期。在一个部分冲程泵送周期中，该低压阀在排放冲程中的后期被关闭，所以该工作室的最大冲程容积中仅仅一部份被排移到该高压歧管之中。典型地，该低压阀的关闭被延迟直到刚好在上止点之前。在一个部分冲程马达运行周期中，在该膨胀冲程过程的中途该高压阀被关闭并且该低压阀被打开，所以从该高压歧管接收的流体体积以及因此流体的净排量比其他情况下可能的要小。在每种类型的泵送或马达运行冲程中，在将该低压阀和该高压阀之一或二者或者主动地打开、或者主动地关闭、或者主动地保持打开或关闭的过程中消耗了能量。在已知的阀门中这个能量是由电磁体提供的。在部分泵送或马达运行冲程的过程中能量消耗可以是特别高的，因为在每种情况下在流体流过一个阀门时该阀门必须被快速关闭。在一个部分泵送冲程中，在流体通过该低压阀高速流出时该低压阀被关闭。在一个部分马达运行冲程中，在流体高速流动通过该高压阀时该高压阀必须被关闭。本发明特别适用于以下情况，即在流体以与该阀门构件从第一位置移动到第二位置的方向总体上相反的方向上流过该阀门构件时将会发生该阀门构件从该第一位置到该第二位置的移动。在这些情况下典型地要求更多的能量来移动这些阀门构件，因为经过阀门构件的流体流动在阀门构件上施加了在流体流动的方向上的力。该初级低压阀以及该高压阀的打开和/或关闭的精确定时在特定情况下也可以被改变，这些情况如装置的启动、在仍然相对冷时运行、以及关机。在EP 0 361927、EP 0 494 236以及EP 1 537 333中披露了这些定时选择的其他细节。同样有可能的是该流体工作机器可以具有多个歧管，这些歧管可以在替代的运行模式下作为高压歧管或者作为低压歧管起作用。从该流体工作机器排出的流体典型地被输送到一个液压管线或蓄压器上(其柔顺性使输出压力平稳)并且时间平均的通过量是由该控制器来改变的，这是基于由该控制器按照现有技术的方式接收的一个需求信号。实例 1在第一实例实施方案中，一个如上所述的流体工作机器包括一个电子控制的阀门 100，在图2中以示意图的形式展示为该低压阀。该流体工作机器包括具有曲轴偏心件104的一个旋转的曲轴102，在图2以截面展示。一个具有周期性改变的容积的工作室106是由一个缸108的内部限定的，一个活塞 110在该缸内往复运动。该活塞被示出在上止点处。该工作室的容积随着该曲轴偏心件的旋转以及一个活塞滑靴112的移动而周期性地改变，该活塞滑靴可滑动地与该曲轴偏心件的周边以及该活塞二者相接合、并且作为该往复机构起作用。该阀门包括一个作为该阀门构件起作用的提升阀芯114，该提升阀在一个关闭位置(示出)与一个打开位置之间是可移动的，该关闭位置作为第二位置起作用，在这个位置中该提升阀将该工作室从一个低压歧管16、116密封，该打开位置作为第一位置起作用，在这个位置中该提升阀允许流体在该低压歧管与该工作室之间通过。该阀门还包括一个端口 118，该工作室可以通过该端口与一个高压歧管20(在图2中未示出)连通，并且该工作室与该高压歧管之间的连通是由一个高压阀(在图2中未示出)来调节的。一个作为该第一弹性部件并且作为该阀门移动机构起作用的关闭弹簧120作用在该提升阀芯和通过多个腹板123连接到该提升阀芯上的一个打开构件122上。该打开构件被与该阀门本体可滑动地安装并且在一个远端位置与一个近端位置之间是可运行的，在该远端位置中该关闭弹簧是展开的，在该近端位置中关闭弹簧是压缩的。该打开构件通过一个打开弹簧1 被偏置到该近端位置上。该打开构件是由一种铁磁性材料(如钢)制成的，并且包括一个凸缘126，当该打开构件在其行程的末端最大程度地朝向该关闭弹簧时， 该凸缘可以被保持在一个铁磁性锁定环1 上。一个电磁线圈130通过一个磁路元件132 与该锁定环处于磁性连通。
在使用中，在该工作室的每个收缩冲程的过程中该关闭弹簧都被压缩。该打开构件可以在该控制器的控制下被最初锁定在该近端位置中，在这种情况下该关闭弹簧不会将该提升阀芯驱动到该关闭位置中。如果并且当该控制器停止对该电磁体供能、并且该关闭弹簧被充分压缩(由于其设计以及同时的工作室几何结构)来克服该打开弹簧时，该打开构件就不再被锁定打开并且这个被压缩的关闭弹簧施加一个力来将该提升阀芯驱动到该关闭位置。因此，来自该曲轴的能量被储存并随后用来施加将该提升阀芯驱动到该关闭位置的一个力。在一个排放冲程的过程中一旦该提升阀已被关闭，它将典型地由于在该工作室的内部与该低压歧管之间的压力差而被最初保持关闭。在一个完全冲程或部分冲程马达运行周期的过程中，在该高压阀关闭后该工作室内的压力充分降低并且该关闭弹簧被充分展开时，该阀门将重新打开。在一个完全冲程马达运行周期中(这典型地是在下止点附近发生)，此处该关闭弹簧近于被完全展开。图2的阀门安排对于流体工作马达是特别有用的并且会典型地与一个主动控制的高压阀相结合。图2的阀门安排在可以执行部分冲程泵送周期的机器中也是有用的，因为这种锁定在一个排放冲程过程中可以在该控制器的控制下在一个希望的时间点被释放来致使该低压阀关闭。可以通过这两个弹簧的特性的精心选择来执行部分冲程马达运行周期。实例2在一个第二实例实施方案中，一个如上所述的流体工作机器包括一个电子控制的阀门200，在图3A至图3C中以示意图的形式展示为该低压阀。电子控制的阀门200包括一个活塞-缸式工作室202、一个提升阀芯204，该提升阀芯在一个打开位置(在图3C中示出)与一个关闭位置(在图3A和图;3B中示出)之间是可滑动的，该打开位置作为第一位置起作用，在这个位置中该低压歧管16、206与该工作室容积处于流体连通，该关闭位置作为第二位置起作用，在这个位置中该低压歧管与该工作室是封闭开的。在这个实例中，提升阀芯是包括一个孔208的圆环，流体可以通过该孔在该工作室与该高压端口 210(延伸到该高压歧管上)之间流动。一个高压阀(未示出)调节该高压端口与该高压歧管20之间的流体连通。该阀门包括一个轴向可滑动的杆212(作为阀门移动构件起作用)，该杆在一个第一位置与一个第二位置之间是可滑动的。该轴向可滑动的杆具有一个第一端(离该曲轴最远)和一个第二端(离该曲轴最近)以及位于该轴向可滑动的杆的第一与第二端中间的一个凸缘214，该凸缘可以支承在该提升阀芯上。当该轴向可滑动的杆处于该第一位置时，该提升阀芯可以被定位于该第一或第二位置或它们之间的任何位置。当该轴向可滑动的杆处于该第二位置时，该提升阀芯被限制在该第二位置。作为该往复机构起作用的一个轴销216具有一个第一端以及一个第二端，该第一端被附接到该活塞上，该第二端不连续地支承在该轴向可滑动的杆的第二端上。该轴向可滑动的杆的第一端通过一个关闭弹簧218(作为第一弹性部件起作用)被连接到该阀门的本体上。一个回位弹簧220(作为第二弹性部件起作用)在该提升阀芯与一个凸缘222之间延伸，该凸缘被朝向该轴向可滑动的杆的第二端定位。这个轴向可滑动的杆是由一种透磁材料制成的。该阀门包括一个电磁线圈224，并且当该可滑动的杆处于其行程的第一末端时，该凸缘接触一个第一磁路构件226，从而使得一个磁路能够被形成为在该电磁体周围延伸通过该第一磁路构件、该轴向可滑动的杆、以及一个第二磁路构件228。一个非磁性密封结构230被布置在这些第一与第二磁路构件之间、该电磁线圈之内，以便确保磁通量被引导通过该轴向可滑动的杆。一个永磁体232被包括在这些第一与第二磁路构件之间、在该电磁线圈的之外。该永磁体产生了一个磁场，该磁场可以通过向该电磁体提供一个适当的电流来产生相反的电磁场而被克服。在运行中，在该工作室的一个收缩冲程的过程中，该轴销216接触该轴向可滑动的杆的第二端并且将该轴向可滑动的杆从该第二位置推到该第一位置。随着该轴向可滑动的杆从该第二位置移动到该第一位置时，该关闭弹簧被充能，将来自该曲轴的能量储存。该轴向可滑动的杆通过由该永磁体产生的磁场被锁定在该第一位置中。该轴向可滑动的杆从第二位置到第一位置的移动使该提升阀芯能够在该回位弹簧的影响下从该第二位置移动到该第一位置，然而这可能不是立即发生的，而可能是例如只有在以下时间才移动，即当该工作室与该低压歧管之间的压力差足够低使得由于该压力差而作用在该提升阀芯上的力小于由该回位弹簧作用在该提升阀芯上的力时。该控制器可以随后通过使一个电流流过该电磁体来产生与由该永磁体产生的磁场处于相反意义的磁场来致使该提升阀芯从第一位置被移动到第二位置。该轴向可滑动的杆由于储存在该关闭弹簧中的弹性势能以及该提升阀芯上的凸缘的作用而在该提升阀芯上施加一个阀门移动力，以便使该提升阀从第一位置移动到第二位置。同时该轴向可滑动的杆从第一位置移动到第二位置。在这个阀门中，该轴向可滑动的杆、或从该活塞延伸的轴销应包括某种柔顺性，这样使得该杆座靠在该锁定机构上而不是被驱动到其中。在这种安排中，由于在提升阀芯的第一(打开)位置时流体流过这个提升阀芯，该提升阀芯可以关闭而无需该轴向可滑动的杆作用在该提升阀芯上。可以通过提供另一个锁定机构来锁定该提升阀芯，或者通过对这种磁性锁定进行安排以便保持该轴向可滑动的杆与该提升阀二者来防止这种情况。使用提供一个磁场来产生一个锁定机构的一个永磁体是能量有效的。然而，在替代实施方案中，该永磁体可以被省去，在这种情况下应对该电磁体提供一个电流以便将该轴向可滑动的杆保持在第一位置中。虽然在该实例实施方案中该轴向可滑动的杆是刚性的，但该轴向可滑动的杆还可以在整体上或在部分上是弹性的。该关闭弹簧可以例如与该轴向可滑动的杆是一体的。因此，本发明已提供了一种机构，通过该机构来自该曲轴的能量可以被用来将一个阀门构件从一个第一位置驱动到一个第二位置。这与仅使用由一个电磁体产生的能量来驱动一个阀门构件相比典型地是更加能量有效的。此外，该控制器产生一个信号到致使该阀门构件从该第一位置移动到该第二位置之间的等待时间可以低于已知的阀门的情况，这是因为解除一个锁定所要求的时间显著少于一个适合用于提供打开或关闭一个阀门所要求的螺线管的电流上升时间。实例3在一个第三实例实施方案中，一个如上所述的流体工作机器包括作为该低压阀的一个替代的电子控制的阀门300，在图4A至图4C中以示意图的形式展示。电子控制的阀门300与一个工作室302处于连通，并且包括一个提升阀芯304，该
17提升阀芯在一个打开位置(在图4A中示出)与一个关闭位置之间是可滑动的，该打开位置作为第一位置起作用，在这个位置中该低压歧管306与该工作室容积处于流体连通，该关闭位置作为第二位置起作用，在这个位置中该提升阀芯将低压歧管从该工作室隔离。在该实例中，该阀门构件是一个环形的提升阀芯，这个提升阀芯形成了在到该低压歧管的出口 312上的第一和第二线密封308、310。该阀门还包括一个到高压歧管的出口(未示出)。该提升阀芯通过一个片状弹簧314连接到一个轴向可滑动的杆320(作为该阀门移动构件起作用)的一个第一端上，该片状弹簧包括一个打开弹簧区域316 (作为第二弹性部件起作用)以及一个关闭弹簧区域318 (作为第一弹性部件起作用)。该片状弹簧具有在其中穿过的多个实质性的流体通道。该轴向可滑动的杆具有一个轴向延伸的凸缘327，该凸缘在一个第二端处有一个内表面321和一个外表面329，并且该杆具有一个轴向的孔323， 该孔为流体在一个工作室与一个内室325之间流动提供了一个路径。该轴向可滑动的杆在外支承件与内支承件322、3对上是在一个第一位置(在图4C中示出)与一个第二位置之间可滑动的，在该第二位置中该杆被向内(在图4B中向上)移位。这些内和外支承件是由一个阀门本体3 保持，该阀门本体包括一个排出渠道328，该排出渠道为流体在到该低压歧管的出口与一个受限的流动区域330之间流动提供了一个路径，该受限的流动区域是在该轴向可滑动的杆的凸缘的外表面与该阀门本体之间形成的。该非磁性材料的外支承件322 将一个电磁线圈332与该阀门内的液压流体隔离，并且将该阀门本体连接到一个盖334上， 该盖通过旋入该流体工作机器338的钢制本体之中的螺纹336将该阀门保持在位。在运行中，该提升阀芯通过该打开弹簧区域提供超过由该关闭弹簧区域提供的关闭力的一个打开力而被保持打开。该轴向可滑动的杆通过来自该线圈的磁通量340被锁定在第一位置(图4C)，该磁通量穿过该轴向可滑动的杆、阀门本体、盖、以及流体工作机器的钢制本体。当该控制器确定该阀门应被关闭时，该控制器就将该线圈断电。该轴向可滑动的杆向内移动到其第二位置，该关闭弹簧区域移动该提升阀芯以便覆盖该出口(图4B)并且使该打开弹簧区域松弛。可替代地，可以提供一个永磁体来将该轴向可滑动的杆锁定在第一位置，并且由该永磁体提供的磁通量可以用一个电磁体来克服从而解除该锁定。由于一个往复运动的活塞(未示出)的向内移动，该工作室收缩，压力在该工作室内上升并且流体穿过该高压阀排出。该内室中的高压流体作用在该轴向可滑动的杆的内表面上，但是这些内支承件和外支承件将高压流体的流动限制在该受限的流动区域之中。因此，作用在该轴向可滑动的杆的凸缘的内表面上的压力超过作用在该外表面上的压力，从而在该轴向可滑动的杆上产生一个净向外的力。经过这些支承件渗漏到这个受限的流动区域之中的任何高压流体可以通过该泄出渠道排到该低压歧管。因此，该轴向可滑动的杆向外移动直到它座入第一位置中，在这个时间点上该控制器接合该电磁体以便在该工作室的压力下降后将这个轴向可滑动的杆锁定在第一位置中。在这个移动过程中，从由该曲轴驱动的活塞的往复运动不连续地接收的能量通过压缩该工作室内的流体的方式被储存。现在该轴向可滑动的杆被返回到其第一位置(图4C)，打开弹簧区域在提升阀芯上提供了比由关闭弹簧区域提供的关闭力更大的一个打开力，由此提供了一个净向外的力，当工作室的压力随着工作室膨胀越过上止点而下降时，这个净向外的力将打开该阀门 (即将该提升阀芯移动到其第一位置)。在本实施方案中，将轴向可滑动的杆复位到第一位置中的流体流动在与阀门相关联的工作室的上升冲程上穿过阀门的中心。还有可能的是该流体从一个不同的往复液压源流动并/或通过在阀门内或外的另外的多个渠道。尽管在力的可供使用性与对该力的要求之间有定时差异，但通过使得能量得以储存并随后用于将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置，来自该曲轴的力就可以被用来移动该阀门构件，并且仅仅是在任何具体的冲程上实际上要求这个力的话。例如，在一个径向活塞泵的泵送周期中，来自该曲轴的力在每个工作室的收缩冲程的过程中是可供使用的。由该移动来压缩的一个弹簧在上止点会具有一个储存能量的峰值以及峰值可供使用的力。然而，典型地在下止点附近要求将该低压阀驱动到关闭位置的能量。实例4参照图5，一个第四实例实施方案包括一个活塞400，该活塞与一个曲轴偏心件 402处于滑动接触。该活塞在一个缸404内往复运动，并且与该缸一起限定了一个具有周期性改变的容积的工作室406。一个阀门组件包括一个提升阀构件408，该提升阀构件通过一个阀杆412被固定地连接到一个电枢410上。作为第一弹性部件起作用的一个关闭弹簧 414被引到阀门本体416和电枢上。一个电磁体418是可致动的以便提供磁通量将该电枢锁定在该阀门本体上。该提升阀构件包括一个或多个外围槽420 (例如，一种环圆周的槽)，并且该活塞具有多个臂422，这些臂从该活塞延伸并且在其远端具有多个止动器424以便在该提升阀处于图5中展示的关闭位置(作为第二位置起作用)时与这些外围槽接合。共同作为可脱离接合的阀门移动连接件起作用的这些臂或止动器是弹性的。例如，它们可以是由金属薄片形成的。该提升阀构件具有多个引入倒角4 以便将这些臂引导到这些外围槽之中。多个端口 4 与一个高压止回阀处于连通。在使用中，当该阀门在上止点被关闭时，这些止动器是与这个或每个外围槽相接合的。在该工作室的一个膨胀冲程过程中，随着该活塞开始朝向下止点移动，这些臂和止动器将该提升阀拖拽到打开位置(作为第一位置起作用)。由于这些臂和/或止动器是弹性的，随着该活塞朝向下止点移动，这些止动器就可以从该提升阀芯上脱离接合。在该提升阀芯被从关闭位置拖拽到打开位置的过程中，该电枢与该阀门本体形成接触，在这种情况下该电枢座入并通过来自该电磁体的磁通量被锁定在位。这一移动还对该关闭弹簧充能，从而将从该曲轴不连续地(在每个膨胀冲程过程中)接收的能量储存为弹性势能。在一个工作室容积的周期中，如果该控制器确定该阀门应保持打开，该阀门就保持在打开位置中。当该控制器确定该阀门应被关闭时，到达该电磁体的电流就被切断并且该电枢被释放。关闭弹簧使用储存的弹性势能将阀门从打开位置驱动到关闭位置。一旦阀门已经关闭，这些止动器就会在活塞下一次到达上止点时与这个或每个凹槽接合。由于这些引入倒角，通过这一过程几乎没有力被施加到该提升阀芯上。这些凹槽的宽度被选定成以便允许该活塞充分撤回来在该阀门在该阀门的最大运行压力上被迫打开之前对该工作室进行减压。典型地，这些止动器将略早于上止点进入这些凹槽并且刚好在上止点之后与该提升阀充分接合，因此这里存在至少一些柔顺性。在这个实施方案中，该活塞可以要求一个有力的弹簧或一个保持机构以便确保该活塞跟随该曲轴偏心件。如前所述，该锁定机构能够可替代地使用一个提供保持力的永磁体，该保持力在该锁定将被解除时被一个电磁体克服。
实例5图6A至图6C以及图7展示了用与实例5相似的原理运行的一个实例实施方案。 然而，取代与该阀头中的多个凹槽相接合的多个止动器的是由一个第一轴销450形成一个可脱离结合的阀门移动连接件，该第一轴销从该往复运动的活塞延伸来与一个合作的第二轴销452接合，该第二轴销作为一个阀门移动构件起作用并且该第二轴销本身通过打开弹簧454(用作第二弹性构件)而连接到该阀头上。在上止点处，该第一轴销被定位于该第二轴销之内，并且在一个膨胀冲程的过程中，该第一轴销向外支承到该第二轴销上，从而将该第二轴销向外拖拽并且由此对将该阀头驱动到打开位置的打开弹簧充能。在该打开弹簧被拉伸时该关闭弹簧被压缩。该电枢被锁定以便将该阀门保持在打开位置中、并且随后在该控制器的控制下被解除锁定，此时该阀门通过该打开弹簧的作用重新打开。实例6一个可脱离接合的阀门移动连接件可以通过在该往复机构与该改阀门构件之间的直接机械接触之外的方式运行。在图8中展示的实例实施方案中，该阀门构件408具有一个外表面460，该外表面部分地限定了一个空腔462。一个柱塞464从该往复运动的活塞延伸到一个空腔限定构件466上，该空腔限定构件被可滑动地安装到该柱塞上并且通过一个有力的弹簧467被朝向该阀门构件408驱动。该柱塞上的一个末端停止件472捕捉了空腔限定构件。当一个电磁锁定件476在控制器的控制下可控制地将阀门保持打开时，一个关闭弹簧474将电枢410以及这个连接的阀门构件偏置为关闭。刚好在上止点之前，该空腔限定构件靠近阀门构件，该阀门构件可以是打开或关闭的。在对这个有力的弹簧进行压缩的同时空腔限定构件沿着柱塞向外滑动一个限定的行程，将流体从空腔限定构件与阀门构件之间的空间排出。空腔限定构件在围绕一个密封线 478与阀门构件的外表面形成密封接触，由此密封该空腔。在随后的膨胀冲程的过程中，往复运动的活塞向外移动。空腔限定构件最初保持与阀门构件处于密封接触，并且随着柱塞相对于空腔限定构件滑动，空腔内的压力进一步下降。该末端停止件在其行程的极限处拉动该空腔限定构件，由于相对于周围工作流体的压力的空腔内降低的压力，空腔限定构件在阀门构件上施加了一个力，如果该阀门构件之前是关闭的，则将阀门构件拉到打开位置(第一位置)，在此它被锁定，同时如前所述对该打开弹簧(第一弹性构件)进行充能(如果它之前是展开的)。在一个替代实施方案中，该空腔限定构件可以在该空腔限定构件与该阀门构件之间限定一个薄而宽的开放空腔，从而形成一个挤压膜，通过该膜可以施加力来打开该阀门。实例7图9展示了一个实例实施方案，在该实例实施方案中，在工作室容积的每个周期中，该阀门被必须要被移动到第一位置(在这种情况下是关闭的)。一个活塞500与一个曲轴偏心件502处于滑动接触并且在一个缸504中进行往复运动，由此限定了一个具有周期性改变的容积的工作室506。在这种情况下，多个出口 508 延伸到该低压歧管并且这些出口具有多个对应的阀座510，这些阀座通过一个环形的阀门构件512是可密封的。该环形阀门构件具有与该阀座接合的一个外环514、被可滑动地安装到一个阀杆518上的一个内环516、以及多个臂520，这些臂将该内环连接到该外环上并且限定了多个大的开口，工作流体可以流动穿过这些开口。这些臂是弹性的，从而导致了一种轻微的柔顺性来协助密封并允许机械公差。阀杆被固定地安装到活塞上并且具有一个凸缘522，该凸缘至少在下止点与该内环接合并且因此限制了阀门构件沿着阀杆的行程。一个打开弹簧524(作为第一弹性构件起作用)在环形阀门构件与固定地安装到阀门本体上的一个弹簧座5 之间对位并且将该环形阀门构件从弹簧座朝向一个打开位置偏离。一个电磁体5 是可运行的以便提供一个磁场。在这个实施方案中，在每个膨胀冲程的过程中，该阀杆与该活塞一起向外移动，并且该凸缘与该阀门构件的内环接合，从而将该阀门构件拉到图9所示的关闭位置中并且对该打开弹簧进行充能。该控制器然后可以通过使电流通过电磁体来将环形阀门构件锁定在关闭位置中。在随后的收缩冲程的过程中，该阀杆通过该阀门构件向内滑动，而除非控制器对阀门构件解除锁定阀门构件会保持在关闭位置中，在这种情况下由于打开弹簧施加的力，阀门构件打开。这个打开弹簧应是足够有力的以便克服在控制器确定阀门不应被锁定的情况下在每个收缩冲程开始时该工作室中略微上升的压力。与所有其他的实施方案一样，这种锁定能够可替代地通过使用提供锁定力的一个永磁体来实施，该锁定力是任选地由一个在该控制器控制下的电磁体来克服的。实例8参见图IOA至图10E，在另一个实例中，一个流体工作机器包括一个中空的活塞 600，该活塞与一个曲轴偏心件602处于滑动接触并且在一个缸604中进行往复运动由此限定了一个具有周期性改变的容积的工作室606。该活塞包括多个流体路径607来允许流体在围绕该偏心件的低压歧管608与该活塞底部空腔609之间自由地流动。一个阀座610被安装在该活塞内部并且与该活塞一起往复运动。一个止回球阀头 611被安装到一个滑动的阀杆612上，该阀杆从该工作室延伸出来并且包括第一和第二末端停止件614、616，这些末端停止件限定了一个电枢618的行程的极限。该阀门组件包括一个打开弹簧620(作为第一弹性构件起作用)以及一个关闭弹簧622，这个打开弹簧在第二末端停止件与电枢之间对位，该关闭弹簧在活塞与阀头之间对位从而将阀头偏置到关闭位置。在运行中，在图IOA所示的上止点处，该电枢是与一个可透磁的构件拟4相接触的并且通过由一个电磁体(未示出)产生的磁通量被锁定在位。该电枢通过第一末端停止件将会已被迫与该可透磁的构件接触或与之非常靠近。该锁定的电枢向内(在图IOA至图 IOE中是向上)拉动该阀杆，并且在这个构形中该打开弹簧比该关闭弹簧更有力。在一个膨胀冲程的过程中，该电枢保持锁定(图10B)，活塞向外移动但是阀门保持打开，这是因为由打开弹簧施加的偏置力保持比由关闭弹簧施加的偏置力更强大。流体能够通过阀门流入工作室之中。如果控制器使电枢保持锁定，则阀门将会保持打开并且该阀门通过图IOC所示的构形返回到图IOA所示的构形。然而，如果控制器使电磁体脱离接合，则由打开和关闭弹簧产生的净力使电枢向外移动离开可透磁的构件，从而使止回球阀能够向外移动。在收缩冲程的过程中，阀座将会与止回球阀接合(图10D)，从而将该阀门关闭并且将工作流体通过一个高压阀(未示出) 泵送出来，由此来执行一个泵送周期，并且同时对打开弹簧进行充能。随着活塞向内移动，该第一末端停止件再次将电枢朝向锁定位置返回(图10E)。当缸压力在膨胀冲程早期中下降时，阀门将重新打开。实例9参见图IlA和图11B，在另一个实例中一个流体工作机器包括一个往复运动的活塞700，该活塞被一个偏心曲轴(未示出)周期性地移动，该活塞与一个缸702 —起形成了一个工作室704，该工作室通过一个阀门构件708来与一个歧管706密封。一个永磁体710 在使用中被一个电磁体712可控制地击败以便将一个电枢714从一个磁性锁定件716上释放，该电枢本身被刚性地连接到阀门构件上并且具有在其中穿过的多个流体端口 715，从而允许作用在电枢上的一个关闭弹簧718(用作第一弹性构件起作用)将阀门关闭。一个阀门移动构件720通过一个打开弹簧722(用作第二弹性构件)在打开阀门的方向上作用在电枢上。在图IlA中示出的一个第一变体中，阀门移动构件由一个摇杆机构730以及被可脱离接合地安置在曲轴上的一个推杆机构732驱动，并且由此被驱动以便将弹性势能存入并且由此仅在该工作室的收缩冲程的最后部分中对打开弹簧充能。在使用中，控制器可以通过对电磁体供能来击败永磁体，从而致使阀门在关闭弹簧的作用下关闭并且致使工作室将一个流体体积排移到高压歧管(未示出)之中。在随后的收缩冲程的最后部分中，这个推杆移动阀门移动机构，该阀门移动机构压缩这个打开弹簧，这种力在收缩冲程结束后当工作室的压力已下降时克服关闭弹簧并重新打开阀门。在图IlB中示出的一个第二变体中，该阀门移动构件在一个液压缸740中形成了一个可移动的活塞，该液压缸本身通过渠道742与布置抵靠在该曲轴上的一个第二液压缸 744处于流体连通，这个整体被安排为至少在该工作室的收缩冲程的最后部分中对打开弹簧进行充能。在使用中，控制器可以通过对电磁体供能来击败永磁体，从而致使阀门在关闭弹簧的作用下关闭并且致使工作室将一个流体体积排移到高压歧管(未示出)之中。在随后的收缩冲程的最后部分中，这两个液压缸移动阀门移动机构，该阀门移动机构压缩打开弹簧，这种力在收缩冲程结束后当工作室的压力已下降时克服了关闭弹簧并重新打开阀门。在本文披露的本发明的范围内可以做进一步的变化和修改。
权利要求
1.一种用于流体工作机器的电子控制的阀门，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的一个阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，其特征在于该阀门包括一个阀门构件移动机构，该阀门构件移动机构是可运行的以便从一个往复机构不连续地接收能量， 该往复机构被连接到一个流体工作机器的旋转轴上，以便使用所接收的能量提供一个阀门构件移动力来将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。
2.根据权利要求1所述的电子控制的阀门，其中该阀门构件移动机构是可运行的以便储存从一个流体工作机器的旋转轴接收的能量并且使用所述储存的能量来提供该阀门构件移动力以便将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电子控制的阀门，其中该阀门构件移动机构包括一个第一弹性部件或由其构成，该第一弹性部件被安排为储存将从一个流体工作机器的旋转轴接收的能量为弹性势能并且使用所述弹性势能来提供该阀门构件移动力。
4.根据权利要求3所述的电子控制的阀门，其中该阀门构件是通过该第一弹性部件被弹性地连接到该往复机构上。
5.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，其中该阀门构件移动机构是可运行的以便从连接到一个流体工作机器的旋转轴上的往复机构周期性地接收能量以便使用所接收的能量来提供将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置的阀门构件移动力。
6.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，其中该电子控制的阀门是可控制的以便确定在一个给定的时间段中该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置。
7.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，其中该电子控制的阀门进一步包括一个电子可控制的锁定件，当该阀门构件是处于该第一位置时该锁定件是可接合的。
8.根据权利要求7所述的电子控制的阀门，其中该电子可控制的锁定件包括一个永磁体，该永磁体是可运行的以便在该阀门构件处于第一位置时保持该阀门构件、或该阀门构件移动机构；以及一个电磁体，该电磁体是可运行的以便提供一个力来克服该永磁体的吸力从而使该锁定件脱离接合。
9.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，进一步包括一个第二弹性部件，该第二弹性部件是可运行的以便将该阀门构件从该第二位置偏置到该第一位置、或者将该阀门移动构件偏置到使该阀门构件能够从该第二位置移动到该第一位置的一个位置， 其中在该往复机构与该阀门移动构件之间的一个连接件将来自一个旋转轴的能量在该第一弹性部件与该第二弹性部件二者中储存为弹性势能。
10.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，其中该往复机构包括或被连接至一个可脱离接合的阀门移动连接件或一个阀门构件移动构件上，该阀门移动连接件是可运行的以便与该阀门构件接合，而该阀门构件移动构件与该阀门构件接合，以便将该阀门构件从该第二位置移动到该第一位置并随后对应地从该阀门构件、或从该阀门构件移动构件上脱离接合，从而使该阀门构件能够从该第一位置移动到该第二位置。
11.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，其中该阀门包括相位改变装置以便致使从该往复机构不连续地接收的能量的相位与工作室容积的周期的相位是不同的。
12.根据以上任意一项权利要求所述的电子控制的阀门，其中该阀门在所述第一位置中是打开的并且在所述第二位置中是关闭的。
13.一种流体工作机器，包括一个具有周期性改变的容积的工作室、一个歧管以及一个可旋转的轴，该工作室被连接到该可旋转的轴上，这样使得该工作室的容积随着该可旋转的轴的旋转而周期性地改变，其特征为根据以上任意一项权利要求所述的一个电子控制的阀门被安排为调节在一个所述工作室与一个所述歧管之间的流体流动，该阀门构件移动机构被连接到该可旋转的轴上，这样使得该阀门构件移动机构从连接到所述可旋转的轴上的一个往复机构不连续地接收能量。
14.根据权利要求13所述的流体工作机器，进一步包括一个控制器，其中该电子控制的阀门被该控制器主动地控制，并且该阀门构件是否从该第一位置移动到该第二位置是由该控制器在一个逐周期的基础上确定的。
15.一种运行电子控制的阀门来调节在流体工作机器的一个工作室与一个歧管之间的流体流动的方法，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，该方法的特征为以下步骤，即从连接到一个流体工作机器的旋转轴上的一个往复机构不连续地接收能量，并且提供一个阀门构件移动力，该阀门构件移动力起到的作用是利用所述接收的能量将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。
16.一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个具有周期性改变的容积的工作室、一个歧管、一个可旋转的轴以及一个往复机构，该工作室被连接到该可旋转的轴上这样使得该工作室的容积随着该可旋转的轴的旋转而周期性地改变，该往复机构被连接到该可旋转的轴上，并且一个电子控制的阀门被安排为调节在一个所述工作室与一个所述歧管之间的流体流动，该阀门包括一个阀门本体以及在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的一个阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门打开的位置并且另一个是该阀门关闭的位置，其特征为以下步骤，即通过该往复机构从一个流体工作机器的旋转轴上不连续地接收能量，并且提供一个阀门构件移动力，该阀门构件移动力起到的作用是利用所述接收的能量将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置。
全文摘要
一种电子控制的阀门适合在一个具有旋转轴的流体工作机器中用于调节在一个流体歧管与一个具有周期性改变的容积的工作室之间的流体流动。该阀门包括在一个第一位置与一个第二位置之间可移动的阀门构件，其中该第一位置与该第二位置中的一个是该阀门在其中打开的位置并且另一个是该阀门在其中关闭的位置。一个阀门构件移动机构是可运行的以便从一个流体工作机器的曲轴、或其他旋转轴上接收能量，并且用所接收的能量来提供将该阀门构件从该第一位置驱动到该第二位置的一个阀门构件移动力。因此，从该曲轴得到了用来对抗一个压力梯度而移动该阀门的能量。从该曲轴接收的能量能够被储存并随后用于将该阀门构件从第一位置进行驱动，从而虽然在来自该曲轴的能量的可供使用性与移动该阀门构件所要求的能量之间存在定时差异扔允许该阀门起作用。
文档编号F04B49/06GK102348896SQ201080012670
公开日2012年2月8日 申请日期2010年11月15日 优先权日2009年11月13日
发明者F·R·麦金帝雷, M·R·费尔丁, U·B·P·斯坦 申请人:阿尔特弥斯智能动力有限公司