專利名稱：用于致動(dòng)器的彈簧管及彈簧管的裝配方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的類型的用于致動(dòng)器的彈簧管及根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)權(quán)利要求13或17的類型的彈簧管的裝配方法。
通常用于操作內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的燃料噴射閥的壓電式或磁致伸縮式致動(dòng)器，為了避免拉力及剪切力，通過(guò)一個(gè)彈簧來(lái)預(yù)加載。為了產(chǎn)生該預(yù)加載，一般也使用在關(guān)閉的燃料噴射閥中存在的燃料噴射閥復(fù)位彈簧的剩余壓力。
例如由DE 199 51 012 A1公開(kāi)了一種致動(dòng)器，該致動(dòng)器尤其用于操作內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的燃料噴射閥，它具有由壓電的或磁致伸縮的材料組成的多個(gè)疊置的層。該致動(dòng)器通過(guò)一個(gè)設(shè)置在一個(gè)中心孔中的拉伸桿柱借助逆向旋轉(zhuǎn)的螺紋預(yù)加載。其固定及力傳遞通過(guò)一個(gè)頂板及一個(gè)底板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在此，該結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)尤其在于，疊層致動(dòng)器必需被構(gòu)造成空心的，以便可在孔中設(shè)置拉伸桿柱。由此使致動(dòng)器在預(yù)裝配及裝配時(shí)更易于損壞。
此外由WO 99/08330 A1公開(kāi)了一種壓電式致動(dòng)器，它被推入到一個(gè)彈簧套管中及被預(yù)加載地與彈簧套管的兩個(gè)端部形成構(gòu)成傳力鏈和/或形狀配合的連接。由此形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，其中壓電式致動(dòng)器的預(yù)加載力被持久地固定。
該致動(dòng)器的缺點(diǎn)尤其是，致動(dòng)器的預(yù)加載僅通過(guò)彈簧套管的彈性預(yù)給定。因此不能達(dá)到用于補(bǔ)償短控制時(shí)間的累進(jìn)特性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)相比之下，根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征的用于致動(dòng)器的彈簧管及根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求13或17的特征的裝配方法具有其優(yōu)點(diǎn)，即在彈簧管中的裝配配合部可實(shí)現(xiàn)彈簧管及致動(dòng)器的均勻預(yù)加載及彈簧管與致動(dòng)器頭及與致動(dòng)器腳的無(wú)應(yīng)力的焊接。
通過(guò)在從屬權(quán)利要求中所述的措施可達(dá)到在權(quán)利要求1中給出的彈簧管及在權(quán)利要求13及17中給出的方法的有利的進(jìn)一步構(gòu)型及改進(jìn)。
有利地，裝配配合部被設(shè)置在彈簧管的在其它情況下閉合的端部區(qū)域的至少一個(gè)中。由此一方面不會(huì)對(duì)彈簧管的彈簧特性有不利的影響。通過(guò)僅在一個(gè)端部區(qū)域中開(kāi)設(shè)裝配配合部對(duì)盡可能大的致動(dòng)器行程可產(chǎn)生有利影響。
此外有利的是，裝配配合部對(duì)稱地及成對(duì)地或以相同角度間隔等距離地被設(shè)置在彈簧管上，由此可實(shí)現(xiàn)均勻地預(yù)加載。
另外，有利地，在為了預(yù)加載及最終裝配而將致動(dòng)器組件置入到裝配裝置中以前，首先在無(wú)應(yīng)力的狀態(tài)下進(jìn)行致動(dòng)器組件的預(yù)裝配。由此可保護(hù)致動(dòng)器以免被剪切力損壞及可被存放及運(yùn)輸，直到后期處理。
附圖在附圖中簡(jiǎn)化地表示出本發(fā)明的實(shí)施例及將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)地描述。附圖為

圖1適于裝備根據(jù)本發(fā)明的彈簧管的燃料噴射閥的一個(gè)極其概要的視圖；圖2根據(jù)第一實(shí)施例的被準(zhǔn)備用于制造彈簧管的板坯的俯視圖；圖3用于安裝根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的、圖2中的彈簧管所需的裝配步驟的概要視圖；圖4一個(gè)安裝好的根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的、圖2及3中彈簧管的立體圖；圖5根據(jù)第二實(shí)施例的被準(zhǔn)備用于制造彈簧管的板坯的俯視圖；圖6圖6中的根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的彈簧管的彎成圓形的板坯的一個(gè)視圖；及圖7A-B圖5及6中的一個(gè)安裝好的、根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的彈簧管的概要表示的一個(gè)截面圖及一個(gè)側(cè)視圖。
實(shí)施例的說(shuō)明為了更好地理解本發(fā)明，圖1以一個(gè)極其概要的視圖表示適于裝備根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的彈簧管的燃料噴射閥。
圖1中所示的燃料噴射閥1尤其適合作為用于向一個(gè)未示出的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室直接地噴射燃料的燃料噴射閥1。
燃料噴射閥1包括一個(gè)噴嘴體2，一個(gè)閥針3在該噴嘴體中導(dǎo)行。該閥針在一個(gè)出流側(cè)的端部具有一個(gè)閥關(guān)閉體4，它與閥座支承面5形成密封座。燃料噴射閥1被構(gòu)造成向外敞開(kāi)式燃料噴射閥1。一個(gè)設(shè)置在噴嘴體2中的復(fù)位彈簧6對(duì)閥針3這樣地加載，以使得燃料噴射閥1在靜止階段保持關(guān)閉或閥針3在打開(kāi)階段后又返回到其靜止位置。
噴嘴體2通到一個(gè)殼體7中，在該殼體中設(shè)有一個(gè)液壓耦合器8及一個(gè)致動(dòng)器組件9。
致動(dòng)器組件9最好包括一個(gè)疊層式壓電致動(dòng)器10，該疊層式致動(dòng)器通過(guò)一個(gè)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的彈簧管11被預(yù)加載以預(yù)防剪切力。在本實(shí)施例中致動(dòng)器10附加地通過(guò)壓力注塑包封12來(lái)保護(hù)。致動(dòng)器10具有一個(gè)致動(dòng)器腳13及一個(gè)致動(dòng)器頭14，它們與彈簧管11例如相焊接。彈簧管11及致動(dòng)器10的這些部件將在下面參照?qǐng)D2至4詳細(xì)地描述。
設(shè)置在致動(dòng)器組件9的入流側(cè)的液壓耦合器8包括一個(gè)工作活塞15，它通過(guò)一個(gè)耦合器彈簧16相對(duì)殼體7被預(yù)加載。該液壓耦合器8將壓電致動(dòng)器10的很小行程轉(zhuǎn)換成閥針3的一個(gè)較大的行程。
耦合器8及致動(dòng)器組件9被封裝在一個(gè)致動(dòng)器殼體17中。該致動(dòng)器殼體將被在中心通過(guò)輸入接管18輸入的燃料繞流，該燃料通過(guò)殼體7及通過(guò)噴嘴體2流到密封座。燃料噴射閥1可通過(guò)一個(gè)電插接觸頭19被操作。
為了保證在致動(dòng)器10裝配及工作時(shí)避免可導(dǎo)致該致動(dòng)器10損壞的剪切力，致動(dòng)器10被封裝在彈簧管11中。該彈簧管對(duì)致動(dòng)器10預(yù)加載，以使得致動(dòng)器通過(guò)作用在它上面的唯一軸向力而變得穩(wěn)定。
在此，彈簧管11將如圖2及5對(duì)于兩個(gè)不同實(shí)施例所示地被制造。首先通過(guò)沖壓由一個(gè)板坯20制成一個(gè)基本形狀，它再被彎成圓形，正如用于第二實(shí)施例的圖6中所示。在彈簧管11的這些棱邊21彼此相鄰放置的接縫區(qū)域中，這些棱邊將通過(guò)縱向焊接彼此相連接，以致形成一個(gè)關(guān)閉的管。
在制造基本形狀時(shí)在板坯20中開(kāi)出一些槽孔22。在此情況下，槽孔22均勻地分布在彈簧管11的面的一部分上，其中槽孔被近似地構(gòu)造成8字形。這些槽孔22通過(guò)沖壓或類似的方法來(lái)制造。在槽孔22之間通過(guò)加工過(guò)程留有一些接片23。這些接片起到支撐彈簧管11的作用，但產(chǎn)生彈性的功能。通過(guò)槽孔22的8字形狀使彈簧管11在其軸向延展上具有柔性，它可被輕微地拉伸及壓縮。彈簧管11的彈性常數(shù)受到槽孔22的數(shù)目、形狀、尺寸及布置的影響。
根據(jù)圖2中所示的第一實(shí)施例，這些槽孔22被構(gòu)造在彈簧管的一個(gè)中間區(qū)域32中，而端部區(qū)域33未設(shè)有槽孔22及除下面要詳細(xì)描述的裝配配合部24外具有一個(gè)關(guān)閉的面。在圖5及6所示的第二實(shí)施例中，槽孔22既構(gòu)造在中間區(qū)域32中也構(gòu)造在這些端部區(qū)域33的一個(gè)中。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)有裝配配合部24，它們對(duì)于將致動(dòng)器10裝配在彈簧管11中是必需的。在圖2所示的第一實(shí)施例中裝配配合部24被設(shè)置在彈簧管11的兩個(gè)端部區(qū)域33中，而在根據(jù)圖5及6中所示的第二實(shí)施例中裝配配合部24僅被構(gòu)造在這些端部區(qū)域33的一個(gè)中。由此使其中構(gòu)造有槽孔22的區(qū)域更大些，因此使彈簧管11更有彈性。
如由圖2中所示的第一實(shí)施例可看到的，這里，為了均勻地導(dǎo)入力，裝配配合部24至少彼此成對(duì)地、對(duì)立地設(shè)置。在圖5及6所示的第二實(shí)施例中與此不同地設(shè)有至少三個(gè)裝配配合部24，它們等距離地以均勻角度間隔分布在彈簧管11的圓周上。在裝配配合部24之間可設(shè)置另外的槽孔34，它們?nèi)缤郊訑?shù)量的槽孔22也使得彈簧管11變軟些及由此可實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器10更大的行程。裝配配合部24的功能將在對(duì)圖3或7A及7B的描述中來(lái)詳細(xì)地解釋。
圖3中表示致動(dòng)器10在一個(gè)根據(jù)圖2的彈簧管11中的裝配。
致動(dòng)器10在彈簧管11中的裝配將有利地這樣進(jìn)行，即通過(guò)受力控制的距離調(diào)節(jié)在致動(dòng)器組件9中產(chǎn)生一個(gè)預(yù)加載。盡管有制造及剛性的公差，該預(yù)加載力可不使用其它部件而被非常精確地調(diào)節(jié)。這里，致動(dòng)器頭14及致動(dòng)器腳13與彈簧管11的焊接可在該預(yù)加載力未加載的區(qū)域中進(jìn)行，由此該焊接可無(wú)應(yīng)力地產(chǎn)生及具有顯著改善的耐久性。這將通過(guò)在裝配配合部24區(qū)域中的彈簧管11的剛性來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在此情況下，裝配以下列順序進(jìn)行。首先使彈簧管11接合在致動(dòng)器腳13上及借助第一焊縫25與該致動(dòng)器腳焊接。然后使致動(dòng)器10導(dǎo)入彈簧管11中。致動(dòng)器10保持靠觸在致動(dòng)器腳13上，而對(duì)中銷26被插入到電導(dǎo)體19與彈簧管11之間，以便使致動(dòng)器10在彈簧管11中對(duì)中心。這時(shí)再插入致動(dòng)器頭14，及它被這樣遠(yuǎn)地推入到彈簧管11中，直到它靠觸在致動(dòng)器10上為止。
如此被預(yù)裝配的致動(dòng)器組件9已毫無(wú)問(wèn)題地可以被運(yùn)輸，因?yàn)槊舾械闹聞?dòng)器10被設(shè)置在彈簧管11中及受到免于剪切力的防護(hù)。
該致動(dòng)器組件9被插入到一個(gè)裝配裝置27中，該裝配裝置在圖3中被概要地表示出。在此情況下，夾鉗28夾入彈簧管11的出流側(cè)的裝配配合部24中。一個(gè)測(cè)力計(jì)29位于致動(dòng)器頭14上。
測(cè)力計(jì)29首先被校準(zhǔn)，然后夾鉗28帶著彈簧管11向著測(cè)力計(jì)29的方向移動(dòng)，如通過(guò)箭頭30所表示的。這里將彈簧管11壓到致動(dòng)器頭14上的力F在任何時(shí)刻上可在測(cè)力計(jì)29上被直接讀出。現(xiàn)在彈簧管11可被一直移動(dòng)，直到在致動(dòng)器10上達(dá)到所需的預(yù)加載為止。在此情況下，根據(jù)致動(dòng)器10的行程及所需的控制特性的要求來(lái)調(diào)整該力的值。通過(guò)彈簧管11的適當(dāng)構(gòu)型也可實(shí)現(xiàn)累加的彈性常數(shù)。
最后通過(guò)第二焊縫31將彈簧管11與致動(dòng)器頭14焊接。在此情況下，在彈簧管11中力通量這樣地延伸，以致所有在以后處于負(fù)荷下的部件在預(yù)加載時(shí)也被加載。僅是彈簧管11的在其中構(gòu)造有裝配配合部24的端部區(qū)域33未處于力通量中，由此第二焊縫31可在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下被產(chǎn)生。
圖4表示裝配好的致動(dòng)器組件9。彈簧管11通過(guò)焊縫25及31與致動(dòng)器腳13及致動(dòng)器頭14相焊接。雖然裝配配合部24僅在彈簧管11的靠近致動(dòng)器頭14的端部區(qū)域33中需要，但如圖2及3中所示，既出于避免彈簧特性誤差的對(duì)稱原因也出于成本的原因在彈簧管11的兩個(gè)端部均應(yīng)設(shè)置裝配配合部。
圖7A及7B中以一個(gè)截面圖及一個(gè)側(cè)視圖表示具有根據(jù)圖6的彈簧管11的裝配好的致動(dòng)器組件9。
用于裝配根據(jù)圖5至7中所示的第二實(shí)施例的彈簧管11的方法包括以下裝配步驟首先使致動(dòng)器10接合在一個(gè)與致動(dòng)器腳13連接的燃料輸入接管18上。然后將彈簧管11也接合在致動(dòng)器腳13上及通過(guò)第一焊縫25與該致動(dòng)器腳無(wú)應(yīng)力地連接。現(xiàn)在該彈簧管11通過(guò)在裝配配合部24上的拉力被預(yù)加載。在此情況下彈簧管11首先超過(guò)所需拉力地被過(guò)拉長(zhǎng)。接著使該拉力減小到約600N的所需拉力上。
最后使彈簧管11與致動(dòng)器頭14通過(guò)第二焊縫31焊接。在此情況下，在彈簧管11中力通量這樣地延伸，以致所有在以后處于負(fù)荷下的部件在預(yù)加載時(shí)也被加載。僅是彈簧管11的在其中構(gòu)造有裝配配合部24的端部區(qū)域33未處于力通量中，由此第二焊縫31可在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下被產(chǎn)生。
本發(fā)明不被限制在所述的實(shí)施例上并尤其可應(yīng)用在多種結(jié)構(gòu)形式的燃料噴射閥上。并且該實(shí)施例的所有特征可彼此任意地組合。
權(quán)利要求
1.用于壓電式或磁致伸縮式致動(dòng)器(10)的彈簧管(11)，該致動(dòng)器尤其用于操作內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的燃料噴射閥(1)，其特征在于彈簧管(11)具有裝配配合部(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的彈簧管，其特征在于彈簧管(11)在中間區(qū)域(32)中具有一些槽孔(22)及位于這些槽孔之間的接片(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彈簧管，其特征在于所述裝配配合部(24)被構(gòu)造在彈簧管(11)的兩個(gè)端部區(qū)域(33)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的彈簧管，其特征在于在這些端部區(qū)域(33)的每個(gè)中至少設(shè)有兩個(gè)裝配配合部(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的彈簧管，其特征在于這些裝配配合部(24)彼此成對(duì)地、相反對(duì)置地設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的彈簧管，其特征在于所述裝配配合部(24)僅被構(gòu)造在彈簧管(11)的這些端部區(qū)域(33)的一個(gè)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的彈簧管，其特征在于這兩個(gè)端部區(qū)域(33)如中間區(qū)域(32)那樣地設(shè)有一些槽孔(22)和接片(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的彈簧管，其特征在于設(shè)有至少三個(gè)裝配配合部(24)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的彈簧管，其特征在于該至少三個(gè)裝配配合部(24)以均勻的角度間隔設(shè)置在彈簧管(11)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的彈簧管，其特征在于在這些裝配配合部(24)之間構(gòu)造有另外的槽孔(34)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)的彈簧管，其特征在于所述彈簧管(11)與一個(gè)致動(dòng)器頭(14)及一個(gè)致動(dòng)器腳(13)相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的彈簧管，其特征在于該連接通過(guò)焊縫(25；31)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
13.用于壓電式或磁致伸縮式致動(dòng)器(10)的彈簧管(11)的裝配方法，該致動(dòng)器尤其用于操作內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的燃料噴射閥(1)，其中，該彈簧管(11)具有至少兩個(gè)裝配配合部(24)，其特征在于該方法包括以下的裝配步驟-預(yù)裝配由該致動(dòng)器(10)、彈簧管(11)、一個(gè)致動(dòng)器腳(13)及一個(gè)致動(dòng)器頭(14)組成的一個(gè)致動(dòng)器組件(9)，-將預(yù)裝配后的致動(dòng)器組件(9)插入到一個(gè)裝配裝置(27)中，及-對(duì)致動(dòng)器組件(9)預(yù)加載及最終裝配。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于第一方法步驟包括以下部分步驟-將彈簧管(11)接合到致動(dòng)器腳(13)上，-借助一個(gè)第一焊縫(25)使彈簧管(11)與致動(dòng)器腳(13)焊接，-將致動(dòng)器(10)導(dǎo)入彈簧管(11)中，-使致動(dòng)器(10)與致動(dòng)器腳(13)保持靠觸，-將對(duì)中銷(26)插入設(shè)置在致動(dòng)器腳(13)中的電導(dǎo)體(19)與彈簧管(11)之間，及-插入致動(dòng)器頭(14)并推入到彈簧管(11)中，直到致動(dòng)器頭(14)靠觸在致動(dòng)器(10)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，其特征在于第二方法步驟包括以下部分步驟-將預(yù)裝配后的致動(dòng)器組件(9)插入到裝配裝置(27)中，-將夾鉗(28)放入彈簧管(11)的裝配配合部(24)中及在致動(dòng)器頭(14)上放置一個(gè)測(cè)力計(jì)(29)，及-校準(zhǔn)該測(cè)力計(jì)(29)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中一項(xiàng)的方法，其特征在于第三方法步驟包括以下部分步驟-將夾鉗(28)帶著彈簧管(11)向著測(cè)力計(jì)(29)的方向移動(dòng)，-讀出測(cè)力計(jì)(29)上的力，-借助一個(gè)第二焊縫(31)將彈簧管(11)與致動(dòng)器頭(14)焊接。
17.用于壓電式或磁致伸縮式致動(dòng)器(10)的彈簧管(11)的裝配方法，該致動(dòng)器尤其用于操作內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的燃料噴射閥(1)，其中，該彈簧管(11)具有至少兩個(gè)裝配配合部(24)，其特征在于該方法包括以下的裝配步驟-使致動(dòng)器(10)接合在一個(gè)與致動(dòng)器腳(13)連接的燃料輸入件(18)上，-將彈簧管(11)接合在致動(dòng)器腳(13)上及通過(guò)一個(gè)第一焊縫(25)來(lái)焊接，-通過(guò)作用在裝配配合部(24)上的拉力對(duì)彈簧管(11)預(yù)加載，及-將被預(yù)加載的彈簧管(11)接合在致動(dòng)器頭(14)上及通過(guò)一個(gè)第二焊縫(31)來(lái)焊接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于首先超過(guò)所需拉力地使彈簧管(11)被過(guò)延展及接著使該拉力減小到所需的拉力值上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于所需的拉力值約為600N。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于壓電式或磁致伸縮式致動(dòng)器(10)的彈簧管(11)，該致動(dòng)器尤其用于操作內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的燃料噴射閥(1)，其中，彈簧管(11)具有至少兩個(gè)裝配配合部(24)。
文檔編號(hào)H01L41/25GK1799152SQ200480015492
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者勒內(nèi)·德蓬特, 胡貝特·施蒂爾, 迪特馬爾·施米德?tīng)?申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司