两通路两步式致动器的制作方法

本发明涉及发动机气门致动器，更具体地，本发明提供具有两个流体通道的两步式致动器。

背景技术：

电动液压气门致动器具有通过与控制电子设备和液压流体协同作用而致动发动机气门的能力。发动机气门可受控以允许发动机接纳空气和燃料的混合物以用于燃烧并且释放排气。

技术实现要素：

本文所公开的装置通过一致动器改善了现有技术，该致动器包括中空的第一活塞，所述中空的第一活塞包括具有第一外径D1的第一延伸区段和具有第二外径D2的第二延伸区段，其中D1>D2。第二活塞可在第一活塞中滑动。致动器壳体包括凹部、与第一活塞连通的第一管状端口和与第二活塞连通的第二管状端口。第一延伸区段具有长度L1并且第二延伸区段具有长度L2。第一管状端口延伸一长度L4，并且凹部延伸一长度L3，其中L4≥L2，并且L3>L2>L1。第一活塞和第二活塞均容置在凹部中。

致动器可包括在电动液压致动式发动机气门中，该发动机气门包括液压连接器，该液压连接器包括第一液压流体端口、第二液压流体端口和液压流体出口。滑阀组件可包括第一滑阀进口、第二滑阀进口、滑阀出口、第一滑阀端口、第二滑阀端口、可致动滑阀和致动装置。气门杆组件靠接致动器壳体，并且气门杆可滑动地容置在气门杆组件中。气门杆靠接第二活塞。气门杆包括气门头，该气门头构造成调节发动机气缸体的流体交换区域的打开或闭合。第一滑阀进口与第一液压流体端口对齐，第二滑阀进口与第二液压流体端口对齐，并且滑阀出口与液压流体出口对齐。滑阀包括凹槽，并且滑阀可在滑阀组件中滑动以用于将凹槽滑动至与第一滑阀进口、第二滑阀进口、滑阀出口、第一滑阀端口和第二滑阀端口对齐或不对齐。

采用上述致动器来操作电动液压式致动器的方法包括将处于第一压力的流体供应至第一管状端口、以及将处于第二压力的流体供应至第二管状端口的步骤。

另外的目标和优点的一部分会在下文描述中提出，并且一部分会从描述中显而易见，并且可由本发明的实施而得知。目标和优点还可通过在所附的权利要求书中特别指出的元件和组合而实现并且获得。

应当理解的是，上文的一般性描述和下文的详细说明对于本发明而言是示例性的和解释性的，并非是限制性的。

附图说明

图1A为具有液压连接和滑阀组件的致动器的剖视图，所述致动器位于执行发动机制动的位置。

图1B为包括图1A的致动器的电动液压致动式发动机气门的剖视图。

图1C为沿着图1A的线X-X剖开的剖视图。

图2为处在未致动的、排出流体状态的致动器和滑阀组件的剖视图。

图3为示出用于主动地致动致动器的液压流体控制和供应的视图。

图4A为示出被完全致动的电动液压致动式发动机气门的剖视图。

图4B为图4A的部分Y的视图。

具体实施方式

详细地参照附图中所示出的示例。在任何可能的情况下，所有附图中所采用的相同的附图标记指代相同或相似的部件。例如“左”和“右”的方向性的参考标记是为了易于对附图作出参考。附图并不是按照比例的。

用于发动机气门15的致动器10包括主致动器(第一活塞)11和次致动器(第二活塞)12。例如油或其他液压流体的流体经由可电磁控制的滑阀组件13进给至致动器10。致动器座14可相对于发动机17容置第一和第二活塞11、12以使得活塞能够移动气门15以用于在流体交换区域19中交换燃烧流体或排气。其中，可调整并且控制致动器10，以提供用于进气歧管或排气歧管中的特定的气门回位速度和气门运动范围。

致动器的一个用途可能是发动机制动，在这种情况下，气门稍稍移动以用于从燃烧室释放流体压力，这使曲柄的每分钟转数(RPM)减慢。通过减慢曲柄的RPM，间接地联接至曲柄的动力传动系统部件也可减慢，从而为车辆提供制动作用。

图1A的致动器10示出有滑阀组件13和液压连接器42。致动器10具有中空的第一活塞11，该第一活塞11可沿着轴线A-A往复运动。第一活塞11的内表面可包括倒角或以其他方式形成角度的第一和第二边缘128、129，从而提供止挡以约束同心地位于内部的第二活塞12的运动。例如，第二活塞的配合倒角或成另外角度的第三边缘228可在第一位置靠接第一边缘128以防止活塞12沿着向上方向过大地前进。第三边缘228与第一边缘128的配合还造成第二活塞12随着第一活塞11向下行进。在第二位置处，当第二活塞12在第一活塞11内向下行进时，第二边缘129可靠接环50的环形表面51。

第一活塞可包括具有第一外径D1的第一延伸区段111和具有第二外径D2的第二延伸区段112，其中D1>D2。因为直径不同，所以第一活塞11具有反转的“T”形。第一延伸区段111具有长度L1并且第二延伸区段具有长度L2。第一活塞的总长度为L1+L2。

第二活塞12具有长度L7并且可与第一活塞11一起滑动且可在第一活塞11内部滑动。当第一活塞11移离第一管状端口23一个距离时，第二活塞12也可经由第一边缘128与第三边缘228的配合而移动所述距离。并且，当经由第二管状端口24提供适当的流体压力时，第二活塞可在第一活塞内滑动，以在配合第一边缘128与第三边缘228的第一位置和配合第二边缘129与环形表面51的第二位置之间往复运动。环50可压合连接至活塞12，或者环50可在位置52处卷起或卷曲，或者环50可被钉牢至活塞12。

第一活塞11的内表面可距第二活塞12一个距离以形成流体凹部27。到流体凹部的流体路径可如在图1C中所示出的。第二延伸区段112包括位于其内径上的圆柱形中空部分，以用于在其中接纳环50和活塞26。圆柱形中空部分内侧上的槽口270为流体流向流体凹部27或从凹部27流出提供通道。槽口270可沿第二活塞中的直径变化而延伸以提供流体凹部27，或者替代地，内表面和/或活塞12上的附加的凹槽或直径变化可用于实施流体凹部27。

第一管状端口23可与第二管状端口24平行。同轴的第一和第二活塞11和12的轴线A-A可与第一管状端口23的中心第一轴线B-B平行并且可与第二管状端口24的中心第二轴线C-C平行。当流体供应受到致动器的控制时，第一和第二活塞可在凹部22中沿着轴线A-A往复运动。

具有直径D4的第一圆柱体部121可靠接第一活塞11的内表面。流体密封件29包括压盖和O形环，可防止流体从流体凹部27通过至气门杆16和气门杆组件18。第二圆柱体部122具有直径D3，并且其他直径变化可如所示出的。直径变化影响致动器10的致动效率。例如，因为D3小于D1，所以改善了致动效率。并且，因为D4小于D1，所以改善了致动效率。即，现有技术装置提供了采用具有直径D1的单活塞的发动机气门致动。此现有技术活塞需要比所示出的具有较大直径的活塞和较小直径的活塞的两步式致动器更多的动力来致动。

致动器壳体14包括用于容置第一和第二活塞11、12的凹部22。第一管状端口23与第一活塞11的界面25流体连通。第二管状端口24与第二活塞12的界面26流体连通。第一管状端口沿第二延伸区段112延伸一长度L4，其中L4≥L2。第一管状端口23和第二管状端口24沿着它们各自的中心轴线B-B和C-C相互平行。第二管状端口24在致动器壳体14内位于第一管状端口23旁边，但是第一管状端口23比第二管状端口24长至少第二延伸区段112的长度L2。凹部22比第一活塞11的总长度长并且延伸一长度L3，其中L3>L2>L1并且L3>(L2+L1)。凹部22比第一活塞长至少第一行进范围T1的长度。

凹部22包括具有长度L5的上凹部20和具有长度L6的下凹部21，其中第一延伸区段111可在下凹部21中滑动，其中第二活塞12可滑动穿过下凹部21，其中第二延伸区段112可在上凹部20中滑动，并且其中第二活塞12可在上凹部20中滑动。为了密封在致动器壳体14中的液压流体，第一延伸区段111可包括具有压盖和O形环的流体密封件30并且圆柱体121可包括具有压盖和O形环的流体密封件29

在足够压力的流体供应至第一管状端口23时，流体压力作用在界面25上并且使第一活塞在行进范围T1中移动一行进距离，并且活塞向着发动机气缸体17行进。因为第二活塞12的边缘228靠接第一活塞11的边缘128，所以第二活塞12与第一活塞11一起移动以用于移动气门15。第一活塞11的移动行程的范围是有限的，并且可通过将压力释放出与气门15相关联的压缩缸而足以使得发动机制动。在图1A和1B中示出此状态。

为了实现在第一行进范围T1中的行进，供应至第一管状端口23的流体压力足够克服气门头的力或来自发动机17燃烧室的压力，并且克服气门杆组件18中所谓弹簧预紧力或弹簧力。供应至第二管状端口24的流体压力可以是环境压力、或是小于致动压力的另一压力以避免在发动机制动期间的全气门升程。

向第二管状端口24供应足够压力的流体形成了作用在界面26上的压力。此流体压力克服任何存在的气门头力并且克服弹簧预紧力。对于全气门升程，供应至第二管状端口24的压力可以与供应至第一管状端口23的压力相同，或者，供应至第二管状端口24的压力可以是环境压力。

流体进入至上凹部21并且在第一活塞11和第二活塞12两者上施加压力。流体压力主要用于使第二活塞12向着发动机气缸体17移动以使得气门杆16完全地打开气门15，从而在流体交换区域19中交换燃烧气体或排气。此情况在图4A和4B中示出。第二活塞具有位于行进范围T2内的第二行进距离。距离T2从边缘228不再靠接边缘128的位置延伸到环表面51靠接边缘129的位置。由于流体压力和环表面51处的接靠，即使并没有向第一管状端口23供应高于环境压力的流体压力，供应至表面26的流体压力也可使第一活塞与第二活塞一起移动。一替代方案为向第一管状端口23供应压力以用于移动第一活塞11，并且向第二管状端口24供应压力以用于移动第二活塞。经由ECU 300的流体控制可允许对流体压力进行调节，因此可对行进距离进行调节。如下文说明的，可经由ECU 300对滑阀391的控制来控制行进的时间选择。

致动器10可形成电动液压致动式发动机气门的一部分，如图1B和4B中所示出的。用于致动的原理图可如图3所示。

液压连接器42包括第一液压流体端口31、第二液压流体端口32和液压流体出口33。第一液压流体端口31和第二液压流体端口32构造成连接至液压流体的源，例如可控制的流体泵P。液压流体出口33构造成连接至集油槽S。液压流体可从集油槽S经由供应管线310循环至泵P，并且泵P可经由与控制信号线路303关联的适当的控制电子设备而受到控制。压盖41容置O形环以提供流体分离和密封。

滑阀组件13包括第一滑阀进口34、第二滑阀进口35、滑阀出口36、第一滑阀端口37、第二滑阀端口38、可致动滑阀391、凹槽390、致动装置M和连接至控制装置的连接件和控制信号线路303。致动装置——例如所示出的电磁铁M——的适当的电气信号导致滑阀391在滑阀组件13的壳体中在滑阀销39上转动或滑动。滑阀可选择性地靠接滑阀组件的滑阀出口、第一和第二滑阀端口和第一和第二滑阀进口中的一个或更多，以用于阻塞液压流体的通过，或者，滑阀391中凹槽390可定位成允许液压流体通过滑阀组件13内。凹槽390的位置和尺寸可调整成选择性的使液压流体通过，例如第一和第二滑阀端口中的一者、或均不、或两者与第一和第二滑阀进口或滑阀出口在任何给定的时间连通。即，滑阀凹槽和滑阀致动可设计成并控制成用于实现流体流动的操作方法，以使得控制装置控制致动装置M、从而将凹槽390滑动进或滑动出与第一滑阀进口34、第二滑阀进口35、滑阀出口36、第一滑阀端口37和第二滑阀端口38对齐的位置。

关于液压连接器42，第一滑阀进口34与第一液压流体端口31对齐，第二滑阀进口35与第二液压流体端口32对齐，并且滑阀出口36与液压流体出口33对齐。

为了引导流体，凹槽390可分成一组或更多组。一特定的凹槽390可为一个组或多个组中的一部分，以便当滑阀滑动时，凹槽的尺寸确定成允许流体通过特定的流体通路，而不管另一凹槽是否改变它的阻塞流体或通过流体的能力。当第一组凹槽与第一滑阀进口34和第一滑阀端口37对齐时，致动器构造成将液压流体源连接至第一管状端口23。当第二组凹槽与第二滑阀进口35和第二滑阀端口38对齐时，致动器构造成将液压流体源连接至第二管状端口24。当第三组凹槽与第一滑阀端口37、第二滑阀端口38和滑阀出口36对齐时，致动器构造成连接至集油槽S。凹槽390可调整成以允许流体同时流至管状端口23、24，但是以不同的压力流至管状端口23、24。

泵P可通过设置在泵P和管状端口23、24之间的供应管线310压力来引导流体流动。然后，泵P可受控制以用于引导液压流体的压力和量以用于致动或停止第一活塞11和/或第二活塞12。在另一实施例中，液压流体出口可与泵关联以用于辅助流体从致动器10返回至集油槽S。

在图2中示出未致动状态，其中流体主动地或被动地从致动器排出，并且第一和第二活塞11和12处在提起的位置。示出位于气门组件18中的弹簧可提供足够的力以用于将第一和第二活塞11、12推至未致动状态；并且，弹簧可使得气门15抵靠发动机气缸体17。

气门杆组件18靠接致动器壳体14。气门杆16可滑动地容置在气门杆组件18内。通常的气门杆组件特征(例如支架、盖、弹簧、导向件等等)与气门杆对齐并且与致动器10协同作用以用于上下移动气门15。气门杆16靠接第二活塞12以使得第二活塞12的表面可抵靠气门杆16施加推力。气门杆包括气门头16，该气门头15构造成调整流体发动机气缸体17的交换区域19的打开或闭合。

操作电动液压式致动器的方法可由机载计算芯片(例如电子控制单元ECU 300)执行。ECU 300可与其他车辆部件，例如与发动机、歧管、燃料喷射器、制动器、加速器等关联的传感器连通，以用于确定何时液压流体应当供应至第一和或第二管状端口23、24。因此例如RAM、ROM、EPROM等等的存储装置存储计算机可执行编程、预定值、更新的系统数据(例如传感器输入等等)，以用于确定移动第一和第二活塞11、12所需的时间、液压流体的压力和量。处理器301辅助数据处理，并且执所存储的编程。

例如，当提供发动机制动是有利的时候，方法可包括将处于第一压力的流体供应至第一管状端口并且将处于第二压力的流体供应至第二管状端口。因为在第一延伸区段111、第二延伸区段112、第一圆柱体部122、第二圆柱体部121之间的直径差异，使移动第一和第二活塞11、12中的每一个所需的最小压力可选择成仅仅提供发动机制动、或提供全气门升程。

因为第一活塞11提供具有较慢的气门回座速率的小范围运动，有利的是仅移动第一活塞11以用于提供发动机制动。因此，第二压力小于第一压力。并且，供应给第一管状端口的第一压力使第一活塞在第一行进范围T1内移动一距离。仅仅作为工作实例、而并不限制可利用的长度、直径或范围，第一压力约为1500psi(磅每平方英寸)并且将第一活塞移动第一行程T1＝1mm。第二压力设置成等于环境压力，尽管它可另外地受到相同的1500psi的压力。

另一方法可包括第二压力，该第二压力设置成等于2000psi的第一压力。第一活塞在第一行进范围T1＝1mm内移动一距离，并且第二活塞在第二范围T2＝9mm内移动一距离。因此，实现了全气门升程，并且发动机具有所有可在流体交换区域19处进行流体交换的能力。可基于所需的性能来选择其他的行进范围T1、T2。

另一方法可设置高于第一压力的第二压力，而且第二压力高到足够移动第二活塞12并且经由环表面51与第二边缘129的靠接来移动第一活塞11。

对于所属领域的技术人员而言出于对说明书的考量和本文所公开的示例的实施，其他实施方案也是显而易见的。例如，当致动器示出为直接地安装至发动机气门时，在替代方案中采用具有桥的致动器也是可能的。致动器可与摇臂一起使用以打开两个气门，或者致动器可用在摇臂的顶部上。其意图在于，说明书和示例仅被认为是示例性的，而本发明真实的范围和精神可由下面的权利要求书所指出。