专利名称：液压放大的机械联接器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于供诸如内燃发动机之类的各种部件和系统使用的致动器，并且更具体地涉及一种用于将致动器的力和/或位移传递至部件或系统的受控元件的具有液压放大作用的机械联接器(coupling).,
背景技术：
具有压电致动器的燃料喷射器是已知的并且用于各种应用场合。典型的压电致动器装置由压电材料晶片的层叠片制成。当暴露于电场时，致动器中的压电材料经历物理尺寸变化，致使致动器的总体伸出。致动器的伸出所引起的位移被用来在喷射期间致动该致动器布置在其中的系统例如燃料喷射器的内部部件。尽管压电致动器在被触发时可产生相对高的致动力，但致动力的大小随着致动器 的位移或行程增加而急剧减小。例如，尽管典型的压电致动器可能能够在其行程之初产生2kN的力，但其力输出可能在其行程期间减小且在约40 μ m的行程处为零。这样，具有用于将致动器位移传递至燃料喷射器的其他部分的机械联接器的燃料喷射器可能缺乏充足的致动器行程或者对于较大的行程缺乏充足的力。如可理解的，尽管在小位移上的高力对于特定燃料喷射器应用而言可能是充足的，但其普适性取决于将在致动器的力作用下移位的部件的布置结构。例如，在作为用于此类致动器的常见应用的燃料喷射器中，致动器在其行
程上的力对于相对较小的燃料喷射器或在相对低的燃料压力下操作的燃料喷射器-例
如在具有较小排量的发动机中使用的燃料喷射器——而言可能是充足的。然而，所述力可能不适用于需要较大的燃料喷射器或在相对高的燃料压力下操作的燃料喷射器的应用。由于增加压力致动器在较长行程上的力的需要或替代地增加此类致动器的有力行程的需要，已知的应用已使用了液压放大装置。为了说明的目的，并且与关于燃料喷射器的说明一致，题为“Metering Valve for Meteringa Fluid (用于计量流体的计量阀)”且在1997年12月16日发布的美国专利5，697，554 (“’554专利”)的说明书中记载了用于燃料喷射器的液压放大作用的一个示例。’ 554专利公开了一种包括布置成选择性地开启流体通路——燃料可经该流体通路输送到内燃发动机的动力缸中——的针阀的燃料喷射器。该针阀的操作由压电致动器控制。如’ 554专利中所述，压电制动器与针阀之间配置有用于将致动器的致动位移转换成针阀的增加的行程的液压位移放大器。压电致动器的行程的液压放大是能够增加压电致动器的有效行程的常用布置结构。一般而言，燃料喷射器中的液压放大包括在燃料喷射器内设置互相流体连接的两个不同截面积的液压活塞孔。配置在两孔中较大的一者中的较大柱塞通常机械连接到压电致动器，而配置在两孔中较小的一者中的较小柱塞连接到燃料致动器的被致动的那些部件。在操作期间，孔内被提供有不可压缩的流体，使得压电致动器的相对小的位移引起较大柱塞的压缩孔内流体的运动。这样，被压缩的流体在较小柱塞上推动，以实现燃料喷射器部件的致动。由于两孔之间的不同截面，较大柱塞的位移在较小柱塞处被放大。尽管液压放大作用能够有效地增加压电致动器的动力行程，但在增加的行程上由致动器所提供的力减小。另外，液压放大装置在使用相对高的喷射压力的应用中可能在行程的初始部分缺乏足以打开燃料喷射器阀的力。此外，由于其主要部件要求对喷射器的复杂特征结构和子部件的精密加工，所以可能损害燃料喷射器的耐久性并且可能提高燃料喷射器的成本。
发明内容
本发明涉及用于压电致动器的结构布置，所述结构布置实现了过去仅与机械联接装置相关的高初始动力和低响应时间的优点。然而，此类已知的机械装置缺乏充足的致动器行程。除期望的机械联接器特性外，所公开的结构布置还能提供过去仅可通过液压行程放大装置实现的增加的致动器行程能力。所有这些优点都在不存在仅与已知的机械联接器或液压行程放大装置相关的普遍缺点的情况下实现。在一个方面，本发明描述了一种用于在致动器与受控元件之间传递力和/或位移 的传递装置。在一个公开的实施例中，一种部件包括用于在致动器与控制阀之间传递力的传递装置。该传递装置包括与致动器相关的支柱。当大于向控制阀提供的关闭力的打开力被施加至控制阀时，该控制阀可从关闭位置移位至打开位置。该传递装置在该部件中配置在支柱与控制阀致动器之间，并且布置成当支柱开始朝伸出行程位置行进时通过物理接触将致动器力从支柱机械地传递至控制阀，并且当支柱从缩回行程位置向伸出行程位置行进时液压地放大支柱与控制阀之间的致动器行程。在另一个方面，本发明描述了一种用于内燃发动机的燃料喷射器。该燃料喷射器包括容纳致动器的喷射器体部，该致动器具有配置在喷射器体部内的支柱。该支柱布置成在当致动器处于被触发状态时的伸出行程位置与当致动器处于去激励状态时的缩回行程位置之间的致动器行程上行进。当大于向配置在壳体内的控制阀提供的关闭力的打开力被施加至该控制阀时，该控制阀可从关闭位置移动至打开位置。该传递装置布置成当支柱开始朝伸出行程位置行进时通过物理接触将致动器力从支柱机械地传递至控制阀，并且此后在支柱从缩回行程位置继续向伸出行程位置行进时液压地放大支柱与控制阀之间的致动器行程。在又一个方面，本发明描述了一种用于通过使用具有液压辅助特征结构的机械联接器来操作设备的方法。该方法包括触发部件中所包括的致动器。该致动器布置成使支柱以缩回行程位置与伸出行程位置之间的致动器行程距离伸出。通过致动器支柱与受控元件之间的物理接触来向受控元件提供机械力，所述物理接触可直接发生或者经由介入部件发生。通过提供液压力来放大致动器行程，所述液压力通过流体在与致动器的支柱接触的增强器活塞与布置成将经放大的致动器行程传递至受控元件的放大活塞之间的孔内的压缩来传递。
图I和2是根据本发明的用于燃料喷射器的液压放大的机械联接器的截面。图3和4是示出处于两个操作位置的根据本发明的联接器的详细截面。图5是根据本发明的联接器的一个替代实施例的详细截面。图6是根据本发明的联接器的另一个替代实施例的详细截面。
图7是图6所示的联接器的截面的局部分解图。图8示出了用于根据本发明的方法的流程图。
具体实施例方式在以下描述中，尽管为了说明的目的而使用用于在内燃发动机中使用的燃料喷射器，但应理解，文中所述的结构和方法可应用于使用压电致动器的其他设备或系统，例如机电闽等。根据本发明的一个实施例的燃料喷射器100的截面在图I中示出，且其详细截面在图2中示出。燃料喷射器100包括压电致动器102，该压电致动器包括封装在保持器106内且配置在间隔件108之间的一叠压电元件104。尽管图中为了说明而为致动器102提出了特定布置，但可设想用于压电致动器的任何其他已知布置。电连接器110连接到喷射器100并且包括电缆(未示出)，所述电缆与所述一叠压电元件104相关并且布置成当传送用 于致动喷射器100的电信号的线束连接器(未示出)连接到连接器110时向所述压电元件提供电压和/或电流。保持器106和致动器102配置在喷射器100的体部113中所限定出的冷却腔112内。腔112是提供低压燃料以用于对流冷却致动器102的路径114的一部分。图示的实施例中的喷射器100的体部113由互相连接的各种壳体部分组成，不过可以使用其他布置结构。保持器106在一端限定出可通过致动器102的触发而轴向移位的支柱116。更具体地，致动器102的触发布置成引起支柱116的伸出。当致动器被去激励时，由保持器106所提供的弹性致动器压缩力布置成使支柱116朝致动器102缩回。支柱116配置在支柱腔118内，该支柱腔是冷却燃料路径114的一部分并且该腔中可存在低压燃料。支柱116的端部邻接增强器活塞120的低压侧。增强器活塞120可滑动地且通常密封地配置在喷射器100的体部113内限定出的增强器孔122内。在操作期间支柱116的轴向移位布置成引起增强器活塞120在孔122内的对应轴向移位。如图2中最佳所示，增强器活塞120在其低压侧面125处包括输入开口 124，该输入开口与形成在增强器活塞120内的中央孔126流体连接。止回阀装置127邻近开口 124配置在中央孔126内。形成孔口通路129的块体(block) 128邻近止回阀装置127并与开口 124相对地配置在中央孔126内。在图示的实施例中，止回阀装置127操作成容许受控量的燃料通过开口 124并经由孔口通路129和中央孔126充填增强器孔122。止回阀装置127还操作成当增强器孔内的流体压力开始上升时流体地阻塞流体通过开口 124。当致动器102被触发时，增强器活塞120开始在增强器孔122内移动离开致动器102。止回阀装置127的功能提供了已预先充填有不可压缩的流体的增强器孔122的流体隔离。增强器孔122与形成在喷射器100的体部113内的放大孔132流体连接。在图示的实施例中，增强器孔122和放大孔132互相邻近地形成并且共同形成大致圆柱形的台阶状孔。如图2所示，增强器孔122具有大于放大孔132的截面直径。这样，流体沿着轴向在增强器孔122内的任何移位将引起流体在放大孔132内沿轴向的放大的移位，该移位将使配置在放大孔中的放大活塞134移位。放大活塞134可滑动地且通常密封地配置在放大孔132内，使得其内的流体移位引起放大活塞134的运动。尽管该布置结构包括孔122和132以及活塞120并且是液压放大器的类型，但它还包括能够时常通过物理接触而不是通过液压力来推动放大活塞134的机械联接器。更具体地，机械联接器136连接到放大活塞134的一端并且通常配置在增强器活塞120与放大活塞134之间。如图2中最佳所示，在图示的实施例中，联接器136形成为放大活塞134的一体部分，从而限定出具有大致圆柱形和台阶状直径的机械连杆或销138。台阶状直径包括沿着联接器136的长度的直径缩小部分，使得销138的一部分与放大孔132之间限定有大致圆柱形腔140。腔140在增强器孔122与台阶表面142之间延伸，所述台阶表面在联接器136的较小外径与放大活塞134的较大外径之间延伸。如可理解的，当在液压放大模式中操作时，台阶表面142表现为当腔140中的流体被加压时趋于推动销138离开致动器102的液压表面。当在机械模式中操作时，增强器活塞120在致动器102的行程的初始部分的运动通过沿着界面130的物理接触而推动销138的端面144。在该操作模式中由致动器102提供的机械力经由这些各种部件之间的接触而物理地传递并且趋于推动销138离开致动器102。在图示的实施例中，当致动器102未工作时，支柱116与增强器活塞120之间可存在间隙131。·可标称为例如约5 μ m的间隙131是可选地并且可吸纳燃料喷射器100的部件的公差的累加。当燃料喷射器100以已知方式连接到发动机(未示出)时，高压燃料被提供给高压燃料通路146，该高压燃料通路是在体部113中限定的并且将燃料输入口 148与在燃料喷射器100中限定出的针阀腔150互相流体连接。在发动机运转期间，例如300MPa的高压燃料经由连接到燃料输入口 148的燃料管(未示出)被提供给针阀腔150。针阀152可往复移动地配置在针阀腔150内并且具有接合针阀座154的末端153。针阀座154当处于关闭位置时被限定在喷射器末端156上。在典型的直喷式发动机应用中，喷射器末端156至少部分地配置在发动机的动力缸内。喷射器末端156包括安置成与针阀腔150流体连通以使得加压燃料可喷洒到发动机的动力缸内的一个或多个燃料喷嘴开口 158。该流体连通在针阀152处于关闭位置时被阻塞，使得可通过针阀腔150内的针阀152的打开或缩回来选择性地完成燃料向动力缸内的喷射。在喷射期间，末端153从针阀座154被提升并且开口 158暴露于针阀腔150中存在的加压燃料。尽管作为替代的布置结构是可能的，但在图示的实施例中，针阀152相对于体部113被可滑动地约束并且布置成当处于打开位置时朝致动器102缩回。末端153在处于关闭位置时接合针阀座154。针阀152还包括可滑动地且密封地配置在形成在体部113中的杆孔162内的圆柱形杆部160。杆160与杆孔162之间的间隙有效地阻碍高压流体从针阀腔160传出。针阀152的位置被配置在针阀152与体部113之间的弹簧164朝关闭位置偏压。针阀152还包括沿着其中心轴线配置并且定位在体部113内限定出的控制室168内的关闭液压表面166。控制室168经孔口 170与阀172流体连通。阀172被弹簧174并被控制室168中存在的流体的压力朝关闭位置偏压。当处于关闭位置时，阀172将控制室168与排出腔176流体隔离，所述排出腔与燃料喷射器100的排出口 178流体连接。如图2所示，销138包括配置在其一端的指形件180。指形件180布置成经开口182与阀172接触。因而，当销138离开致动器102伸出时，指形件180布置成将阀172从其关闭位置推动到打开位置，这使控制室168经孔口 170和开口 182与排出腔176流体连通。在喷射器100的操作期间，高压燃料经由高压通路146被提供给针阀腔150，并且还提供给控制室168。针阀腔150中的燃料的压力赋予趋于使针阀152离座(unseat)的打开液压力。当针阀152例如在喷射事件之间关闭时，打开液压力被抵消并且通常小于作用在针阀152上的关闭力的总和。在图示的实施例中，作用在针阀152上的关闭力包括由弹簧164所提供的偏压力和由控制室168中的高压流体所提供的关闭液压力，该关闭液压力沿关闭方向作用在针阀152的关闭液压表面166上。当发生喷射事件时，适当的电信号被提供给致动器102。当存在电信号时，压电元件104伸出，从而将支柱116推靠在增强器活塞120上。在致动器102的力的作用下，增强器活塞120随着两部件被促使向增强器孔122内更深地移动而推靠在销138的表面144上。当控制阀172关闭时，控制室168中存在高压或处于喷射压力的流体，这形成了趋于将·控制阀172维持在关闭位置的液压力。该液压力通过由弹簧174所提供的关闭力而增大。因而，当打开控制阀172时，提供给销138的打开力必须足以克服对抗控制阀172的打开的组合的液压力和弹簧力。当控制阀172打开时，控制室168与排出腔176流体连接，使得来自控制室168的燃料可从排出口 178排出。如可理解的，使控制阀172主要克服控制室168中的流体压力而开缝(初始打开，crack open)所需的力大于增加控制阀172的开度并且加快流体从控制室168排出至排出腔176所需的力。随着流体从控制室168排出，作用在针阀152的关闭液压表面166上的液压力减小，这继而容许针阀152的打开，针阀152的打开使得能够经喷嘴开口 158喷射燃料。当终止燃料喷射时，致动器102被去激励并且支柱116缩回。经控制室168排出的流体的流动和压力和弹簧174致使控制阀172关闭，使得处于喷射压力的流体可再一次占据控制室168并且在液压表面166上施加关闭力。以此方式，针阀152被促使关闭，同时与控制阀172接触的销138和增强器活塞120朝致动器102被推回。接着致动器102的被触发，通常希望燃料喷射器100的迅速启动燃料喷射并达到通过喷嘴开口 158的额定燃料流量的能力。在图示的实施例中，支柱116、增强器活塞120、销138和控制阀172之间的物理接触确保了可立即获得致动器102的全部力以将控制阀推开。随着控制阀172开始打开并且移动离开致动器102，来自控制室168的推靠在控制阀172上的压力随着来自控制室168的流体开始排出到排出腔176中而开始下降。同时，控制阀172离开致动器102的运动致使销138和增强器活塞120随着它们将控制阀172推开而开始向增强器孔122中更深地移动。图3和4是燃料喷射器100的详细截面图，示出了销138在控制阀172关闭时位于其静止位置(图3)，并且还示出控制阀172已部分地打开的部分打开位置(图4)。增强器活塞120向已如前文所述变成流体密封的增强器孔122中的运动引起其中存在的不可压缩的流体从增强器孔122向外排出。在图示的实施例中，排出的流体这样被推动到圆柱形腔140内，其中流体推靠在销138的台阶表面142上而致使销138移位。同时，增强器孔122内的流体移位和压力作用在销138的端面144上并且提供促使销138移动的另外的液压力。增强器活塞120的移位以与增强器孔122与放大孔132之间的截面积之比成比例的系数放大。如可理解的，销138的用于移动的液压放大的位移大于增强器活塞120的物理位移，使得增强器活塞120与销138的表面144之间的物理接触在控制阀172打开后不久或者换句话说在销138的运动开始后不久就失去，如图4所示。销138相对于致动器102的支柱116的移位的液压放大的移位操作成增加销138的打开行程的速度和距离。例如，在一个实施例中，能以与可通过致动器102的支柱116实现的约40 μ m的行程相同的时间给销138赋予70 μ m的行程。在用于控制阀172的打开时销138的这一加速和增加的行程有利地加速了流体压力的降低和控制室168的排出，这继而有利地加速了针阀152的打开并且增加了其打开程度。本文公开的液压辅助式机械联接器布置结构通过提供将致动器102的高打开力直接传递至控制阀172的机械连接而有利地利用了该力。打开控制阀172所需的力最初在它抵消控制室168中对抗打开的液压力时高，但在控制室168与排出腔176之间的流体连接已经建立后减小。在此期间，希望通过增加控制阀打开的程度来减小跨控制阀172的压降以加速排出。在该状态下，推动控制阀172所需的力相对于最初打开控制阀172所需的 力减小。因而，本文公开的液压辅助式机械联接器布置结构利用致动器102的液压放大的位移来加速控制阀172的打开速度和程度，使得燃料喷射器100的燃料喷射速度在致动器被触发后的短时间内最大化。在图3和4所示的实施例中，示出了配置在增强器活塞120的中央孔126中的止回阀元件184。止回阀元件184以有限的程度相对于中央孔126自由轴向移动。在操作期间，当致动器102闲置时，止回阀元件184配置成与块体128接触，使得邻近输入开口 124形成有小的间隙186。间隙186布置成提供增强器孔122与冷却燃料路径114之间的流体连通，以确保维持增强器孔122充满流体。当致动器102被触发并且增强器活塞120开始移动时，如前文所述，增强器活塞120内的压力上升致使流体在其从输入开口 124离开时至少暂时涌过止回阀元件184。涌过止回阀元件184的流体的压力和流动动量致使止回阀元件184在中央孔126内移动并且采取阻塞输入开口 124的位置，从而提供止回阀功能。此后，增强器孔122内的流体相对于冷却燃料路径114中存在的低压力的上升的压力将止回阀元件184维持在适当位置以阻塞输入开口 124，从而形成块体128与止回阀元件184之间的间隙188。喷射器100的一个可选实施例的详细截面在图5中示出。在该实施例中，止回阀装置502与喷射器100的体部113 —体形成而不是如上所述与增强器活塞120 (图2)—体形成。在以下描述中，为了简单，与在接下来的实施例中的对应结构或元件相同或相似的已经描述的结构和元件由与前面使用的附图标记相同的附图标记表示。相应地，在该实施例中，止回阀元件504可往复移动地配置在作为将冷却燃料路径114与增强器孔122互相流体连接的通路506的一部分的室505内。止回阀元件504包括布置成在室505的一部分内往复移动的杆508。在操作期间，止回阀元件504可由充填增强器孔122的来自通路506的流体流提升。随后，在增强器孔122的加压期间，增强器孔122中的流体压力将止回阀元件504促靠在座510上，使得增强器孔122可被流体密封并与通路506流体隔离。应注意，在图示的实施例中，止回阀元件504与喷射器100的体部113的一体形成实现了增强器活塞512的简化，所述增强器活塞在本实施例中为不包括中央孔126 (图2)或其中存在的任何部件的实心圆柱形元件。还应注意，止回阀元件504的各部分与室505之间的间隙可任选地布置成提供能够计量进入增强器孔122的流体的流速的等效流量孔口。喷射器100 (图I)的另一个可选实施例的两个详细截面在图6和7中不出，其中图7是在分解图中示出的。在本实施例中，示出且描述了用于参与液压放大功能的结构的替代布置，而机械联接器布置与前述实施例类似。相应地，增强器活塞602与销604的端面144接触，使得由致动器102 (图I)的支柱116所提供的力可经由增强器活塞602物理地传递到销604，如上所述。类似于前述实施例，增强器活塞602具有大致圆柱形并且密封地且可滑动地配置在增强器孔122内。当致动器102 (图2)使增强器活塞602移位到孔122中时，排出的流体进入一个或多个纵向延伸的轴606，每个轴都经由相应的开口 608与增强器孔122流体连接。虽然在图6和7中示出两个轴606，但可使用单个轴或多于两个轴。
在图示的实施例中，各个轴606具有大致圆柱形并且平行于可滑动地且大致可密封地容纳销604的销孔610延伸。轴606延伸穿过燃料喷射器100的体部113的在增强器孔122与收集器容积或通道612之间的部分，该通道612邻近排出腔176围绕销孔610在外围延伸。通道612经由在各轴606的端部限定出的对应开口 613与轴606互相流体连接。配置在销604的端部与通道612之间的套环614包括配置在销604的一部分周围的环615。环形壁616在环615的面向通道612的一侧连接并离开环615纵向延伸。环形壁616具有布置成可滑动地且大致可密封地接合通道612的侧壁的具有壁厚的大致中空圆柱形。当销604在销孔610内缩回时，套环614由横档618轴向保持在轴604上，所述横档至少部分地围绕销604的截面的外围延伸并且跨越相对于销604径向向外的方向。横档618限定出邻接环615的表面622的平的环形表面620。尽管套环614被示出为分开的部件，但它可以替代地与销604 —体形成。当销604相对于销孔610位于缩回位置时，环形壁616至少部分地配置在通道612内。这样，通过增强器活塞602向增强器孔122中的运动而排出的流体如前文所述将致使流体从增强器孔122向外排出并经由开口 608进入轴606。来自增强器孔122的流体和流体压力可经轴606经由开口 613通入通道612。这样进入通道612的不可压缩的流体将在环形壁616的配置在通道612内的端部上推动。施加至环形壁616的端部的该液压力将经由横档618经套环614传递至销604。如可理解的，销604的累计截面积与增强器孔122的截面积之间的比例将决定可分配到销604上的增强器活塞602的移位的液压放大作用的程度。工业适用件本发明可应用于包括布置成在存在不可压缩的流体的情况下推动另一个部件例如推开式流体阀的致动器的任何设备或系统。图示的实施例使用诸如供内燃发动机使用的燃料喷射器，所述燃料喷射器使用压电致动器来控制燃料从其的喷射。过去，压电致动器的相对有限的行程能力加上由这种用于较长行程的致动器所提供的相对低的致动力是限制它们用于高燃料喷射压力的因素。尽管液压行程放大装置的使用有效增加了致动器的行程，但它由于增加的喷射器响应时间而不利地影响喷射器的操作。如本文提供的用于具有液压辅助特征结构的机械联接器的实施例适合于提供高初始力和放大的行程。高初始力能力尤其适合于需要流体阀克服高流体压力而打开的应用。在流体阀已克服高流体压力而打开后，致动器的行程的液压辅助增加布置成快速完成流体阀的打开，这改善了系统的响应时间。用于使用具有液压辅助特征结构的机械联接器来操作设备的方法的流程图在图8中示出。为了与以上公开的实施例的主题相一致，下述过程或方法涉及燃料喷射器的操作，但具有液压辅助功能的机械联接器的特定功能属性可应用于其他设备或系统。此外，为了进行描述，将该过程描述为从致动器的去激励状态开始并通过完整的触发循环执行，但应理解，不论所涉及的致动器的触发步骤如何，任何介入步骤、尤其是描述所公开的联接器装置的操作步骤的那些可采用任何次序进行。一般而言，文中所述的所有方法均能以任何合适的次序执行，除非文中另外指出或否则与上下文明显抵触。考虑到前文所述，该过程包括在802触发致动器。如文中所用的致动器的触发是指响应于电子或机械指令信号而实现致动器的臂或支柱的相对伸出，所述指令信号以适当的方式被提供给致动器并且致使致动器改变其状态。在804向受控元件提供机械力，该机械力通过物理接触而在致动器支柱与受控元件之间传递。尽管其他部件可介入和参与力在致动器与受控元件之间的传递，但在804处的力传递仍通过致动器、任何介入部件以及受控元件之间的物理接触来完成。 根据以上公开的用于燃料喷射器的实施例，例如，致动器可为致动器102 (图1)，并且受控元件可为控制阀172 (图I)。在这一示例中，可通过物理接触将致动器力机械地传递到控制阀的介入部件可包括如在各种公开的实施例中分别表示为120和138 (图2)、512和138 (图5)、或602和604 (图6)的增强器活塞和销。 接着在804施加机械力，在806通过液压力来放大致动器的行程，所述液压力通过流体在两个活塞之间的压缩而传递。在液压力的传递期间，致动器与受控元件之间的物理连接丧失，而采用通过使用配置成向受控元件传递和放大致动器的行程的液压放大布置结构所获得的放大行程的能力。根据以上公开的用于燃料喷射器的实施例，例如，这种液压放大作用包括配置在与放大孔或其他流体通路流体连通的密封的增强器孔中的增强器活塞。放大孔或其他流体通路配置成提供直接或间接布置成引起与受控元件接触的元件的运动的放大活塞的运动。致动器的行程的放大可通过不可压缩的流体在孔内的压缩或位移来完成，所述压缩或位移由于增强器孔与放大孔或其他流体通路例如轴606 (图6)之间的截面积的差异而提供放大活塞的放大的位移。当受控元件的致动完成时，致动器可维持液压增强装置的加压，这可以在致动器在810被去激励前在808将受控元件保持在其触发后的位置预定时间。致动器在810的去激励将引起致动器支柱的缩回，这将解除液压放大装置中的加压。在这种状态下，受控元件可例如通过弹力例如由弹簧所提供的力而被促动到其被去激励的位置。随着受控元件和任何介入部件转入它们的静止位置，可在812基本上重新建立它们之间的机械或物理接触，以便为后续触发事件做好准备，在所述后续触发事件期间，直接机械力可从致动器重新施加至受控元件，例如接着致动器在802的后续触发在804施加的力。应该理解，前面的描述提供所公开的系统和技术的示例。然而，可以预期，本发明的其他实施方案可在细节上不同于前面的示例。对本发明或其示例的所有参考旨在参考提供就这一点讨论的具体示例，并且并非意图在更一般的意义上暗示对本发明的范围的任何限制。对某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示这些特征不是优选的，但除非另外指明，并不将此类特征完全排除在本发明的整体范围之外。
权利要求
1.一种包括传递装置的部件，所述传递装置用于在所述部件的致动器(102)与控制阀(172)之间传递力，所述部件包括 部件体部(113)； 与所述致动器(102)相关并且配置在所述部件体部(113)内的支柱(116)，所述支柱(116)布置成在当所述致动器(102)处于被触发状态时的伸出行程位置与当所述致动器(102)处于去激励状态时的缩回行程位置之间的致动器(102)行程上行进； 其中，当比提供给所述控制阀(172)的关闭力大的打开(124)力被施加至所述控制阀(172)时，所述控制阀(172)可从关闭位置移位至打开位置；并且 其中，所述传递装置在所述支柱(116)与所述致动器(102)之间配置在所述部件体部(113 )中，所述传递装置布置成当所述支柱(116)开始朝所述伸出行程位置行进时通过物理接触将致动器(102)力从所述支柱(116)机械地传递到所述控制阀(172)，并且当所述支柱(116)从所述缩回行程位置向所述伸出行程位置行进时液压地放大所述支柱(116)与所述控制阀(172 )之间的致动器(102 )行程。
2.根据权利要求I所述的部件，其中，所述部件是用于内燃发动机的燃料喷射器(100)。
3.根据权利要求I或2所述的部件，还包括 增强器孔(122)，所述增强器孔邻近所述致动器(102)的所述支柱(116)限定在所述部件体部(113)中； 增强器活塞(120)，所述增强器活塞可滑动地配置在所述增强器孔(122)内并且布置成当所述支柱(116)朝所述伸出行程位置移动时与所述支柱(116)物理地接触； 可滑动地配置在所述部件体部(113)中所限定出的销孔(610)内的销(138)，所述销(138)与所述增强器活塞(120)接触并且具有与所述控制阀(172)接触的指形件(180); 其中，来自所述支柱(116)的致动器(102)力经由所述增强器活塞(120)、所述销(138)和所述指形件(180)机械地传递到所述控制阀(172)。
4.根据权利要求3所述的部件，还包括 与所述增强器孔(122)流体连接的放大孔(132)，其中，所述增强器孔和所述放大孔(122)充满不可压缩的流体；和可滑动地配置在所述放大孔(132)中并且与所述销(138)相关的放大活塞(134)；其中，当所述支柱(116)从所述缩回行程位置向所述伸出行程位置行进时所述增强器活塞(120)在所述增强器孔(122)内的移位引起所述不可压缩的流体从所述增强器孔(122)流出并进入所述放大孔(132)的相应移位，并且这样移位的不可压缩的流体推动所述放大活塞(134)并且引起所述销(138)的移位。
5.根据权利要求3所述的部件，其中，所述销(138)具有大致台阶状的圆柱形形状，所述传递装置还包括 限定在所述销(138)上并且轴向邻近所述指形件(180)配置的放大活塞(134)部分，所述放大活塞(134)部分具有可滑动地接合所述销孔(610)的外径； 限定在所述销(138)上并且与所述增强器活塞(120)成邻接关系配置的联接器部分，所述联接器部分具有比所述放大活塞(134)部分的外径小的缩小的外径； 在所述放大活塞(134)部分与所述联接器部分之间限定在所述销(138)上的台阶状表面(144);和 限定在所述联接器、所述销孔(610)以及所述台阶表面(142)之间的大致圆柱形腔(140)； 其中，当所述支柱(116)从所述缩回行程位置向所述伸出行程位置行进时所述增强器活塞(120)在所述增强器孔(122)内的移位引起所述不可压缩的流体从所述增强器孔(122)流出并进入所述大致圆柱形腔(140)的相应移位，并且这样移位的不可压缩的流体产生推动所述台阶状表面(144)的液压力并且引起所述销(138)的移位。
6.根据权利要求3所述的部件，还包括 限定在所述部件中并且在所述销孔(610)旁边延伸的至少一个流体轴，所述至少一个流体轴与所述增强器孔(122)流体连通； 形成在所述销孔(610)的邻近所述指形件(180)的部分周围的环形通道(612)，所述环形通道(612)与所述至少一个流体轴流体连通； 在所述销(138)的邻近所述指形件(180)的部分周围接合的套环(614)，所述套环(614)包括以可滑动且可密封的方式至少部分地配置在所述环形通道(612)内的环形壁(616)； 其中，当所述支柱(116)从所述缩回行程位置向所述伸出行程位置行进时所述增强器活塞(120)在所述增强器孔(122)内的移位引起所述不可压缩的流体从所述增强器孔(122)流出并进入所述至少一个流体轴的相应移位，并且这样移位的不可压缩的流体推动所述套环(614)的所述环形壁(616)并且引起所述销(138)的移位。
7.根据权利要求3所述的部件，还包括在所述增强器孔(122)与一流体通路(506)之间互相流体连接的止回阀装置(127)，所述流体通路限定在所述部件中并且能提供不可压缩的流体以充填所述增强器孔(122)。
8.如前述权利要求中任一项所述的部件，其中，所述部件是用于内燃发动机的燃料喷射器(100)。
9.如前述权利要求中任一项所述的部件，其中，所述致动器(102)是压电致动器(102)。
10.一种用于操作如前述权利要求中任一项所述的部件的方法，包括 触发所述部件中所包括的致动器(102)，所述致动器(102)布置成当所述致动器(102)响应于控制信号而工作时使与该致动器相关的支柱(116)伸出，所述支柱(116)以缩回行程位置与伸出行程位置之间的致动器(102)行程距离伸出； 通过所述致动器(102)支柱(116)与受控元件之间经由介入部件的物理接触而向所述受控元件提供机械力，所述机械力由所述致动器(102)向所述支柱(116)提供； 通过提供液压力来放大所述致动器(102)行程，所述液压力通过流体在增强器活塞(120)与放大活塞(134)之间的孔(122)内的压缩而传递，所述增强器活塞(120)与所述致动器(102)的所述支柱(I 16)接触；以及 向所述受控元件提供所述放大的致动器(102)行程。
全文摘要
一种部件包括用于在致动器(102)与控制阀(172)之间传递力的传递装置。该传递装置包括与致动器(102)相关的支柱(116)。当大于向控制阀(172)提供的关闭力的打开(124)力施加至控制阀(172)时，控制阀(172)可从关闭位置移位至打开位置。该传递装置在所述部件中配置在支柱(116)与控制阀(172)致动器(102)之间，并且布置成当支柱(116)开始朝伸出行程位置行进时通过物理接触将致动器(102)力从支柱(116)机械地传递至控制阀(172)，并且当支柱(116)从缩回行程位置向伸出行程位置行进时液压地放大支柱(116)与控制阀(172)之间的致动器(102)行程。
文档编号F02M61/10GK102884306SQ201180023002
公开日2013年1月16日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月7日
发明者J·文卡塔拉加万, A·R·斯托克奈尔 申请人:卡特彼勒公司