用于致动器系统的分布刚度式偏压弹簧和使用该弹簧的燃料喷射器技术方案

一种燃料喷射器（１０），包括限定燃料入口（１４）和至少一个燃料出口（１６）的燃料喷射器体部（１２）、具有第一阀状态和第二阀状态的阀（１８，４２，４５）以及用于阀（１８，４２，４５）的致动器（３２）。燃料喷射器（１０）包括具有筒状卷板（３５）的偏压弹簧（２０），该偏压弹簧具有第一弹簧端部（７２）、第二弹簧端部（７４）并限定纵向中心轴线。筒状卷板（３５）构造成改变长度以朝第一致动器位置偏压致动器（３２），并包括位于第一弹簧端部（７２）和第二弹簧端部（７４）之间的螺旋接缝（６０），该螺旋接缝的形状适于通过绕纵向中心轴线分布刚度来减小弹簧常数的不一致性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及与致动器一起使用的偏压装置，更具体地涉及在偏压弹簧中绕纵 向中心轴线分布刚度，以减小偏压弹簧的弹簧常数的不一致性。
技术介绍
从各
可以知道大量类型的致动器系统。致动器系统的范围从较大、慢速 和不精确的装置到较小、快速致动和高精度的系统例如从燃料喷射器和其它流体控制系统 可知的致动器系统类型。在很多情况下，希望将致动器偏压到特定状态，例如预定位置。在 燃料喷射器的上下文中，偏压弹簧广泛用于将致动器或相关部件朝多个可能位置中的一个 偏压。例如，复位弹簧通常与控制阀和相关联的电致动器一起使用，以朝对应于燃料喷射器 特定流体状态的位置偏压电致动器，该流体状态例如为燃料喷射器不向发动机气缸喷射燃 料时当的休止状态。随着对致动器系统特别是燃料喷射器致动器系统的精度、可靠性和可 预见性的关注的日益增加，复位弹簧和其它偏压装置的工作特性(behavior)越来越重要。偏压装置另一个常见的应用是对某些类型的致动器例如压电致动器提供预载。与 燃料喷射器中使用的其它常见致动器系统类似，压电致动器可以被激励或去激励，以控制 控制阀等的位置。为了能进行操作并确保精确、可靠和可预见的性能，许多压电致动器通过 压缩力进行预载。压电致动器对预载的变化有些敏感。此外，当发动机状况例如温度改变 时，压电致动器的部件的尺寸和间距会改变。在燃料喷射器中使用的压电致动器上作用的 预载力的大小会由于这些原因而严格地规定。如上文所提到的，在确保致动器所需的操作 方面，复位弹簧和其它偏压装置的工作特性是重要的。已观察到，在某些致动器系统中，弹 簧构造和设计的可变性会消极地影响偏压弹簧根据需要完成任务的能力。在压电致动器的 情况下，偏压弹簧不仅可用作预载装置，而且可用作复位弹簧以使致动器回到其在去激励 时通常占据的状态，其中综合了这些问题。授予Mohr的美国专利No. 7，025，292提出了具有经由偏压弹簧被偏压的阀的燃料 喷射器的一个示例。Mohr专利中使用的弹簧具有筒状套筒的形式，该筒状套筒具有切开区 域，以给套筒弓I入弹簧作用。Mohr专利可以具有某些应用，但在另一些应用中，特别是当用 在某些压电致动器系统中时，被认为是不利的。
技术实现思路
一种燃料喷射器包括限定燃料入口和至少一个燃料出口的燃料喷射器体部。具有 第一阀状态和第二阀状态的阀构造成通过在第一阀状态和第二阀状态之间切换来控制燃 料喷射器体部中流体的流动。设有用于所述阀的致动器，该致动器可在对应于第一阀状态 的第一致动器位置和对应于第二阀状态的第二致动器位置之间运动。燃料喷射器还包括具 有筒状卷板的偏压弹簧，该偏压弹簧具有第一弹簧端部和第二弹簧端部并限定纵向中心轴 线，筒状卷板构造成改变长度以朝第一致动器位置偏压致动器。偏压弹簧还具有位于第一弹簧端部和第二弹簧端部之间的螺旋接缝，该螺旋接缝具有适于至少部分地通过绕纵向中 心轴线分布焊接刚度来减小筒状卷板的弹簧常数的不一致性的形状。另一方面，一种操作电致动器系统的方法包括以下步骤改变电致动器系统的电 致动器的电能状态，以及响应于改变电能状态的步骤，克服偏压弹簧的偏压来移动与电致 动器相联的控制元件。偏压弹簧包括限定纵向中心轴线的筒状卷板。该方法还包括，在移 动步骤中，至少部分地通过经由筒状卷板的螺旋接缝绕纵向中心轴线在筒状卷板中分布刚 度，来减小筒状卷板的弹簧常数的不一致性。又一方面，一种用于致动器的偏压装置包括具有筒状卷板的偏压弹簧，该偏压弹 簧具有第一弹簧端部和第二弹簧端部并限定纵向中心轴线，筒状卷板构造成沿平行于纵向 中心轴线的方向改变长度，以偏压致动器。筒状卷板还具有螺旋接缝，该螺旋接缝位于第一 弹簧端部和第二弹簧端部之间，并具有适于至少部分地通过绕筒状卷板的纵向中心轴线分 布刚度来减小偏压弹簧的弹簧常数的不一致性的形状。附图说明图1是根据一实施例的燃料喷射器的局部剖开的示意性侧视图；图2是根据一实施例的弹簧的立体图；以及图3是根据一实施例的用于致动器的偏压装置的弹簧体部的立体图。具体实施例方式参见图1，示出了根据一个实施例的燃料喷射器10。燃料喷射器10可包括燃料喷 射器体部12，该体部具有第一端38和第二端56并包括多个不同的体部部件。燃料喷射器体 部12可限定至少一个燃料入口 14和至少一个燃料出口 16，以及高压燃料通道46，例如使 燃料入口 14与出口 16流体连接的喷嘴供给通道。在一个实施例中，燃料入口 14可构造成 与高压流体源(未示出)连接，该高压流体源例如为一般地与内燃发动机系统一起使用的 类型的共轨。但应认识到，燃料喷射器10可用在具有用于对燃料加压的除共轨之外的机构 的发动机系统中，该机构例如为与燃料喷射器10相联的单元泵。此外，在其它实施例中，本 专利技术的某些方面可以用在燃料系统之外的环境中，这将可以从下面的描述中清楚地看到。燃料喷射器10可还包括具有第一单向针阀位置和第二单向针阀位置的单向针阀 (needle check) 50，在第一单向针阀位置，单向针阀50阻塞所述至少一个燃料出口 16，在 第二单向针阀位置，单向针阀50不阻塞所述至少一个燃料出口 16。单向针阀50可包括经 由偏压弹簧58朝关闭位置偏压的针阀部件M，在该关闭位置针阀部件M阻塞出口 16。针 阀部件M可还包括控制表面52，该控制表面暴露于控制通道48的流体压力，该控制通道由 喷射器体部12限定并与通道46流体连接。燃料喷射器10可还包括控制阀组件18，该控制 阀组件构造成通过在第一控制阀状态和第二控制阀状态之间运动来控制单向针阀50的操 作。控制阀组件18还包括控制阀部件42，该控制阀部件在对应于第一阀状态的第一控制阀 位置和对应于第二控制阀状态的第二控制阀位置之间切换，以控制流体在燃料喷射器体部 12内的流动。第二控制阀部件45可与控制阀部件42相联。当控制阀部件42处于第一控 制阀位置时，控制表面52可经由控制通道48暴露于经由入口 14供给的高压燃料的压力， 当控制阀部件42处于第二控制阀位置时，控制表面52可暴露于由燃料喷射器体部12限定的低压出口 44的低压。燃料喷射器体部12可还包括致动器子组件21，例如与控制阀组件18相联的电致 动器子组件。致动器子组件21可以是致动器系统23的一部分并且包括具有电致动器32 的壳体30，该电致动器例如为包括定位在其中的压电堆33的压电元件。致动器子组件21 可还包括具有弹簧体部62的偏压弹簧20，且电致动器32可至少部分地定位在偏压弹簧20 中。致动器子组件21可还包括控制元件对，该控制元件构造成控制燃料喷射器10的另一 元件例如控制阀部件42的状态。控制元件M可包括也由标号M标识的接触元件，该接触 元件构造成通过接触燃料喷射器10的第二元件例如控制阀部件42来控制该第二元件的状 态。在其它实施例中，控制元件对可在不接触燃料喷射器10的另一元件的情况下，例如通 过改变流体压力，来控制该另一元件的状态。在另一实施例中，控制元件M可包括在阀部 件例如控制阀部件42中并与之成一体，该阀部件又控制再一元件例如单向针阀50的状态。 然而可以设想，与另一元件接触以控制该另一元件的状态是实用的实施方式，并且在下文 中使用术语“接触元件对”，但这不用于限制。致动器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷射器（１０），包括：　　燃料喷射器体部（１２），该燃料喷射器体部限定燃料入口（１４）和至少一个燃料出口（１６）；　　阀（１８，４２，４５，５０，５４），该阀具有第一阀状态和第二阀状态，并构造成通过在所述第一阀状态和所述第二阀状态之间切换来控制所述燃料喷射器体部（１２）中流体的流动；　　用于所述阀（１８，４２，４５，５０，５４）的致动器（３２），该致动器可在对应于所述第一阀状态的第一致动器位置和对应于所述第二阀状态的第二致动器位置之间运动；以及　　包括筒状卷板（６５）的偏压弹簧（５８），该偏压弹簧具有第一弹簧端部（７２）、第二弹簧端部（７４）并限定纵向中心轴线，所述筒状卷板（６５）构造成改变长度以朝所述第一致动器位置偏压所述致动器（３２），所述筒状卷板还具有位于所述第一弹簧端部（７２）和所述第二弹簧端部（７４）之间的螺旋接缝（６０），该螺旋接缝具有适于至少部分地通过绕所述纵向中心轴线分布刚度来减小所述筒状卷板（６５）的弹簧常数的不一致性的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/215,5452008年6月27日1.一种燃料喷射器(10)，包括燃料喷射器体部(12)，该燃料喷射器体部限定燃料入口(14)和至少一个燃料出口 (16)；阀(18，42，45，50，M)，该阀具有第一阀状态和第二阀状态，并构造成通过在所述第一 阀状态和所述第二阀状态之间切换来控制所述燃料喷射器体部(1 中流体的流动；用于所述阀(18，42，45，50，54)的致动器(32)，该致动器可在对应于所述第一阀状态 的第一致动器位置和对应于所述第二阀状态的第二致动器位置之间运动；以及包括筒状卷板(6 的偏压弹簧(58)，该偏压弹簧具有第一弹簧端部(72)、第二弹簧端 部(74)并限定纵向中心轴线，所述筒状卷板(6 构造成改变长度以朝所述第一致动器位 置偏压所述致动器(32)，所述筒状卷板还具有位于所述第一弹簧端部(7 和所述第二弹 簧端部(74)之间的螺旋接缝(60)，该螺旋接缝具有适于至少部分地通过绕所述纵向中心 轴线分布刚度来减小所述筒状卷板(6 的弹簧常数的不一致性的形状。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10)，其特征在于所述螺旋接缝(60)限定螺旋线，该螺旋线具有与所述第一弹簧端部m相接的第一 螺旋线端部(61)和与所述第二弹簧端部(74)相接的第二螺旋线端部(63)，并且所述螺旋 接缝(60)适于至少部分地通过绕所述筒状卷板(6 沿径向分布刚度来减小所述弹簧常数 的径向不一致性；所述螺旋接缝(60)是所述筒状卷板(6 的周缘；以及所述螺旋接缝(60)具有绕所述纵向中心轴线的径向路径，该径向路径是360°的整数倍。3.根据权利要求2所述的燃料喷射器(10)，其特征在于所述筒状卷板(6 包括内径(78)和外径(76)，并限定在所述内径(78)和所述外径 (76)之间连通的多个空隙部(88)，所述多个空隙部(88)具有一定的形状、布置和数量；并 且所述弹簧常数包括部分地由所述多个空隙部(88)的形状、布置和数量限定且也部分 地由所述螺旋接缝(60)的形状限定的净弹簧常数。4.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10)，其特征在于还包括单向针阀(50)，所述单 向针阀可在阻塞所述至少一个燃料出口(16)的第一单向针阀位置和所述单向针阀(50)不 阻塞所述至少一个燃料出口(16)的第二单向针阀位置之间运动，其中，所述阀(18，42，45) 包括构造成控制所述单向针阀(50)在所述第一单向针阀位置和所述第二单向针阀位置之 间的运动的控制阀(18，42，45)，并且所述致动器(32)包括与所述控制阀(18，42，45)相联 并具有激励状态和去激励状态的电致动器(32)；其中，所述燃料喷射器体部(1 还限定高压燃料通道G6)、控制通道08)和低压出口 (44)，所述高压燃料通道使所述燃料入口(14)与所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·文卡塔拉加万，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：US