專利名稱：可變氣門致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及致動(dòng)器以及用于控制該致動(dòng)器的相關(guān)方法與系統(tǒng)，且特別是， 涉及能以最小能量消耗提供獨(dú)立升程(或沖程或行程)和正時(shí)控制的致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
可以采用各種系統(tǒng)來有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的正時(shí)和升程，來改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、 燃油經(jīng)濟(jì)性、噴射和其他特性。根據(jù)控制的裝置或致動(dòng)器，這些系統(tǒng)可以分成機(jī)械的、電液的(electoohydraulic)和機(jī)電的(有時(shí)稱為電磁)形式。根據(jù)控制的范圍，可以分成可變氣門升程和正時(shí)、可變氣門正時(shí)和可變氣門升程的形式。它們也可以分成有凸輪(cam-based) 或者間接作用以及無凸輪或者直接作用的形式。在有凸輪的系統(tǒng)的情況下，保持傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪系統(tǒng)并且稍微修改，以間接地控制氣門正時(shí)和/或氣門升程。在無凸輪系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪系統(tǒng)用直接驅(qū)動(dòng)各發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的電液或者機(jī)電致動(dòng)器完全替換。盡管無凸輪系統(tǒng)提供更寬的可控性，例如汽缸和氣門的停用(deactivation)，并且由此具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，但是所有現(xiàn)有生產(chǎn)的汽車可變氣門系統(tǒng)都是有凸輪的。機(jī)電無凸輪系統(tǒng)的問題包括與軟著陸(soft-landing)、高電功率要求、能力不足相關(guān)的困難，或者難于控制升程以及處理高的和/或變化的汽缸空氣壓力的能力有限。電液無凸輪系統(tǒng)通?？梢钥朔@樣的問題，但是它確實(shí)存在自身的問題，例如在高發(fā)動(dòng)機(jī)速度下的性能以及設(shè)計(jì)或者控制復(fù)雜，導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間和流量之間的沖突。為了在6，000至 7，OOOrpm下運(yùn)行，致動(dòng)器必須在2. 5至3毫秒的時(shí)間內(nèi)在8mm的范圍上首先加速然后減速發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門必須行進(jìn)在約5米/秒的峰值速度。這些要求已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)電液技術(shù)的極限。克服這種性能限制的一個(gè)途徑是，類似于機(jī)電系統(tǒng)一樣，在電液系統(tǒng)中加入一對(duì)相對(duì)的彈簧(opposing springs),其與系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量一起來產(chǎn)生彈簧質(zhì)量諧振或擺動(dòng)系統(tǒng)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，該相對(duì)彈簧將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門居中設(shè)置在該氣門的端點(diǎn)位置之間，即開啟與關(guān)閉位置之間。為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)氣門在一個(gè)端點(diǎn)位置上，系統(tǒng)必須具有一定的鎖定機(jī)構(gòu)，來抵抗來自該對(duì)彈簧的凈返回力，其在兩個(gè)端點(diǎn)的任何一個(gè)上積累了勢(shì)能。當(dāng)從一端點(diǎn)位置向另一端點(diǎn)位置行進(jìn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門首先由彈簧返回力驅(qū)動(dòng)并且加速，由彈簧存儲(chǔ)的勢(shì)能提供動(dòng)力，直到在行程的中點(diǎn)，在此處其達(dá)到最大速度并且具有相應(yīng)的動(dòng)能；然后其抵抗彈簧的返回力保持向前運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能提供動(dòng)力，直到另一端，在此處其速度下降為零，相應(yīng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閺椈纱鎯?chǔ)的勢(shì)能。就其熟知的工作原理而言，彈簧質(zhì)量系統(tǒng)本身在能量轉(zhuǎn)換方面非常有效且很可靠。很多技術(shù)開發(fā)已經(jīng)是去設(shè)計(jì)出有效的和可靠的鎖定一釋放機(jī)構(gòu)，其可以將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門保持在其開啟和關(guān)閉位置，根據(jù)要求釋放，增加附加能量來補(bǔ)償摩擦和高度可變的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸空氣壓力，并且在其著陸在另一端上之前阻息多余的能量。如上所討論，存在著與機(jī)電或者電磁鎖定一釋放裝置相關(guān)的困難。也已經(jīng)有人在電液鎖定一釋放裝置的開發(fā)方面進(jìn)行了努力。歸于戴姆勒克萊斯勒(DaimlerChrysler)的美國專利No. 4，930，464所揭示的是一種電液致動(dòng)器，其包括雙桿油缸(double-ended rod cylinder)、一對(duì)相對(duì)的彈簧和旁路，所述相對(duì)的彈簧趨于將活塞設(shè)置于油缸的中間，所述旁路在大部分沖程上短接兩個(gè)油缸室，這樣，液壓油缸不浪費(fèi)能量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門在關(guān)閉位置時(shí)，旁路不起作用，活塞將油缸分成較大的開啟側(cè)室和較小的關(guān)閉側(cè)室，并且當(dāng)開啟側(cè)室和關(guān)閉側(cè)室分別經(jīng)受高壓源和低壓源時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門能夠鎖定，這是由于在活塞上產(chǎn)生與返回彈簧力相反的差壓。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門處于開啟位置時(shí)，活塞將油缸分成較大的關(guān)閉側(cè)室和較小的開啟側(cè)室，并且通過較大的關(guān)閉側(cè)室和較小的開啟側(cè)室分別經(jīng)受高壓源和低壓源可以鎖定發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。無論在開啟位置還是在關(guān)閉位置,通過簡(jiǎn)單地開啟二通觸發(fā)閥(2 — way trigger valve)來釋放大室中的壓力，由此消除活塞上的差壓，觸發(fā)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的擺動(dòng)動(dòng)力，來解鎖發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。該二通閥必須在沖程結(jié)束前再次非常快速地關(guān)閉，從而大室壓力可以快速升高到足夠大以鎖定活塞，并且因此發(fā)動(dòng)機(jī)氣門處于其新的端點(diǎn)位置。該構(gòu)造也具有二通推進(jìn)閥，以在開啟沖程期間在閥桿的頂端面上引入額外的驅(qū)動(dòng)力。前述系統(tǒng)具有幾個(gè)潛在的問題。該二通觸發(fā)閥必須在不超過3毫秒的非常短的周期內(nèi)以適時(shí)的方式開啟和關(guān)閉。該二通推進(jìn)閥由兩個(gè)油缸室或者發(fā)明人所稱的沖程空間內(nèi)的差壓驅(qū)動(dòng)，并且潛在地在推進(jìn)閥與油缸室之間存在太多的時(shí)間延遲和液壓瞬態(tài)波。在每個(gè)沖程結(jié)束附近，較大的汽缸室必須通過由一限流器供給的流體來回填，這要求限流器部件有相當(dāng)大的開口尺寸。另一方面，在每個(gè)沖程的開始，該二通觸發(fā)閥必須釋放較大室的壓力，該大室通過同一限流器與高壓流體源連通。在關(guān)閉沖程期間，直到非常接近沖程的結(jié)束沒有有效的方法來增加另外的液壓能，如果存在太大的摩擦損耗，這就會(huì)是一個(gè)問題。同樣，該發(fā)明沒有辦法來調(diào)節(jié)其升程。美國專利5，595，148,5, 765，515,5, 809，950,6, 167，853,6, 491，007 和 6，601，552
號(hào)也已經(jīng)歸于戴姆勒克萊斯勒，這些專利揭示了對(duì)美國專利4，930，464號(hào)教導(dǎo)的改進(jìn)。披露了各種液壓彈簧裝置的美國專利5，595，148,5, 765，515,5, 809，950和6，167，853的主旨是在開啟沖程的開始增加另外的液壓能，來克服發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣壓力。液壓彈簧的一個(gè)缺點(diǎn)是，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)氣門運(yùn)動(dòng)開始則其壓力迅速下降。在美國專利6，601，552號(hào)中，提供一種壓力控制方法，以在氣門升程的可變部分上在液壓彈簧裝置中保持恒定壓力，然而，這要求換向閥在I毫秒的非常短的周期內(nèi)在兩個(gè)位置之間切換。此外，該系統(tǒng)包含兩個(gè)壓縮彈簧第一彈簧和第二彈簧，分別趨于將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門組件驅(qū)動(dòng)到關(guān)閉和開啟位置。液壓彈簧裝置與第二壓縮彈簧實(shí)體地串聯(lián)。在開啟沖程很大部分期間，盡管存在氣門的運(yùn)動(dòng)，其設(shè)計(jì)成試圖保持液壓彈簧中壓力，并且因此提供另外的驅(qū)動(dòng)力來克服發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣壓力和其它摩擦力，導(dǎo)致液壓彈簧裝置中的凈流體體積的增加以及在第二壓縮彈簧中的有效預(yù)負(fù)荷的增加，這是因?yàn)橐簤簭椈珊蛪嚎s彈簧之間的力平衡所致。在隨后的氣門關(guān)閉沖程中，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門可能不能被一直推動(dòng)到完全關(guān)閉， 這是由于來自第二壓縮彈簧的更高的阻力所致。發(fā)明的所有同族專利申請(qǐng)共有的問題是對(duì)于每個(gè)開啟或者關(guān)閉沖程必須有控制閥的兩個(gè)切換動(dòng)作。另一個(gè)共同的問題是帶有兩個(gè)由液壓彈簧分開的壓縮彈簧的致動(dòng)器的長(zhǎng)度。當(dāng)彈簧排列在同一軸線上時(shí)，如美國專利5，809，950號(hào)所揭示的，總高度會(huì)超常。在該同族專利申請(qǐng)的其它專利中，彈簧不排列在直線軸上，而代替的是在液壓彈簧處彎曲，但流體慣性、摩擦損耗以及瞬態(tài)液壓波與延遲會(huì)變成嚴(yán)重問題。另一個(gè)共同的問題是，只通過擺動(dòng)能量驅(qū)動(dòng)關(guān)閉沖程，但實(shí)際摩擦損耗的存在對(duì)于正常運(yùn)行會(huì)引起嚴(yán)重威脅。對(duì)于解鎖或者釋放機(jī)構(gòu)來說，一些實(shí)施例采用三通觸發(fā)閥短暫地使油缸的小室增壓，以平衡活塞兩個(gè)表面上的壓力，并且將活塞上的差壓力從適合于鎖定的壓力減小到零。觸發(fā)閥還必須在非常短的時(shí)間周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)作。美國專利5，248，123號(hào)揭示了另一種電液致動(dòng)器，其包括雙桿油缸、趨于將活塞居中設(shè)置在汽缸中間的一對(duì)相對(duì)彈簧，以及在大部分沖程上短接兩個(gè)油缸室的旁路，這樣， 液壓油缸不浪費(fèi)能量。與所引用的戴姆勒克萊斯勒的專利非常類似，其具有一直連接到高壓供給的較大的液壓油缸室。然而，與戴姆勒克萊斯勒不同的是，其采用五通二位閥來啟動(dòng)氣門切換，并且每個(gè)沖程只要求一個(gè)閥動(dòng)作。該閥具有五個(gè)外部液壓管線低壓源管線、高壓源管線、恒定高壓輸出管線和兩個(gè)具有相對(duì)應(yīng)的且可切換的壓力值的輸出管線。恒定高壓輸出管線與油缸的較大的室連接。兩個(gè)其它輸出管線連接到油缸的兩個(gè)端部，并且選擇性地與油缸的較小的室連通。與戴姆勒克萊斯勒所揭示的非常類似的是，其在沖程的開始沒有有效方法來增加液壓能，以補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸空氣壓力和摩擦損耗。其也不能控制氣門的升程。中國專利ZL200680021728. 6號(hào)(及相對(duì)應(yīng)的美國專利7, 302,920,7, 194,991及 7，156，058號(hào)及印度專利申請(qǐng)SV/AK/218/DELNP/2008號(hào))揭示了另一種電液致動(dòng)器，能提供兩級(jí)升程控制及無級(jí)正時(shí)控制。此技術(shù)也采用雙彈簧擺錘及電液鎖定一釋放裝置，相對(duì)之前的類似技術(shù)，它具有更有效的鎖定一釋放裝置。中國專利申請(qǐng)200680028252. 9號(hào)(及相對(duì)應(yīng)的美國專利7，290，509,7, 213，549及 7，370，615號(hào))揭示了另一種電液致動(dòng)器，此技術(shù)也采用雙彈簧擺錘及電液鎖定一釋放裝置，除了固有的無級(jí)正時(shí)控制能力外，它還能進(jìn)行無級(jí)升程控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種可變氣門致動(dòng)器，具備氣門升程可變，低能耗，高響應(yīng)速度，氣門落座速度小，控制簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種致動(dòng)器，包括 殼體，具有上端口和下端口 ；
在所述殼體中的致動(dòng)油缸，沿縱向的第一方向或第二方向分別具有第一端部和第二端
部;
在所述油缸中的致動(dòng)活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動(dòng)；
第一流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；
第二流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；
第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；
第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；
流體旁路，當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒有充分接近所述致動(dòng)油缸的第一端部和第二端部的任一個(gè)時(shí)，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；
第一彈簧系統(tǒng)，和所述第一活塞桿連接，沿第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞；并具有至少兩個(gè)初始狀態(tài)，向所述致動(dòng)活塞提供至少兩個(gè)不同大小的初始偏壓力；
第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓所述致動(dòng)活塞；
第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第一流體空間和所述上端口之間流體連通；
第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第二流體空間和所述下端口之間流體連通；
其中當(dāng)所述流體旁路基本上開啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)關(guān)閉；
當(dāng)所述流體旁路基本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部分地開啟。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第一彈簧系統(tǒng)，包括第一驅(qū)動(dòng)彈簧、彈簧座、彈簧控制油缸缸體和柱塞，所述第一驅(qū)動(dòng)彈簧置身于所述彈簧座和所述彈簧控制油缸缸體之間，所述彈簧座與所述第一活塞桿連接，所述彈簧控制油缸缸體中有一油腔，所述柱塞有一流道；所述殼體包括一空腔和啟動(dòng)端口 ；所述第一彈簧系統(tǒng)安裝在所述空腔中，所述柱塞中流道連通所述油腔和所述啟動(dòng)端口，所述彈簧控制油缸缸體相對(duì)于所述殼體在所述空腔中可作縱向移動(dòng)，以沿著縱向改變所述第一驅(qū)動(dòng)彈簧的壓縮量。本發(fā)明采用的又一個(gè)技術(shù)方案是提供一種致動(dòng)器，包括
殼體，具有上端口和下端口，所述上端口還包括第一上端口和第二上端口 ；
在所述殼體中的致動(dòng)油缸，沿縱向的第一方向或第二方向分別具有第一端部和第二端
部;
在所述油缸中的致動(dòng)活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動(dòng)；
第一流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；
第二流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；
第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；
第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；
流體旁路，當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒有充分接近所述致動(dòng)油缸的第一端部和第二端部的任一個(gè)時(shí)，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；
第一彈簧系統(tǒng)，沿第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞；
第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓所述致動(dòng)活塞；
第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第一流體空間和所述上端口之間流體連通；
第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第二活塞桿配合，控制所述第二流體空間和所述下端口之間流體連通；
其中當(dāng)所述流體旁路基本上開啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)關(guān)閉；
當(dāng)所述流體旁路基本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部分地開啟；
所述第一活塞桿以接近所述致動(dòng)活塞的順序包括第一活塞桿第一頸部、第一活塞桿第一軸肩、第一活塞桿第二頸部和第一活塞桿第二軸肩，其每一個(gè)都具有外部尺寸；所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括具有內(nèi)部尺寸的第一控制孔；
所述第一控制孔的內(nèi)部尺寸稍大于所述第一活塞桿第一軸肩和所述第一活塞桿第二軸肩的外部尺寸，且顯著地大于所述第一活塞桿第一頸部和所述第一活塞桿第二頸部的外部尺寸，并且當(dāng)所述流體旁路基本開啟時(shí)，所述第一活塞桿第一軸肩與所述第一控制孔縱向交疊，將所述第一流體空間與所述上端口隔斷；
當(dāng)所述致動(dòng)活塞的第一表面向所述致動(dòng)油缸的第一端部接近的最終階段，所述第一活塞桿第一軸肩縱向交疊所述第一控制孔于所述第一上端口和所述第二上端口之間的部分， 以隔斷第一上端口和第二上端口。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第一活塞桿第二肩軸的外部尺寸小于所述第一活塞桿第一肩軸的外部尺寸，相對(duì)應(yīng)地，所述第一控制孔包括分別與所述第一活塞桿第一肩軸及所述第一活塞桿第二肩軸相配合的第一部分和第二部分，所述第一部分的內(nèi)部尺寸與所述第一活塞桿第一肩軸可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配，所述第二部分的內(nèi)部尺寸與所述第一活塞桿第二肩軸的外部尺寸可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第一活塞桿第一軸肩靠近所述第一活塞桿第二頸部的端面上有至少一個(gè)第一節(jié)流槽。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述致動(dòng)器還包括第一緩沖器以在所述致動(dòng)活塞行進(jìn)接近所述致動(dòng)油缸的第一端部時(shí)，抑制所述致動(dòng)活塞的速度，所述致動(dòng)器還包括連通于所述上端口的第一液壓源，所述第一緩沖器位于連通所述第二上端口和所述第一液壓源的流道上。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第一緩沖器包括并聯(lián)的第一單向閥、第一節(jié)流口和第一溢流閥。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第一溢流閥為可調(diào)式溢流閥。本發(fā)明采用的再一個(gè)技術(shù)方案是提供一種致動(dòng)器，包括
殼體，具有上端口和下端口，所述下端口還包括第一下端口和第二下端口 ；
在所述殼體中的致動(dòng)油缸，沿縱向的第一方向或第二方向分別具有第一端部和第二端
部;
在所述油缸中的致動(dòng)活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動(dòng)；
第一流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；
第二流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；
第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；
第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；
流體旁路，當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒有充分接近所述致動(dòng)油缸的第一端部和第二端部的任一個(gè)時(shí)，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；
第一彈簧系統(tǒng)，沿第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞；
第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓所述致動(dòng)活塞；
第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第一流體空間和所述上端口之間流體連通；
第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第二活塞桿配合，控制所述第二流體空間和所述下端口之間流體連通；其中當(dāng)所述流體旁路基本上開啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)關(guān)閉；
當(dāng)所述流體旁路基本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部分地開啟；
所述第二活塞桿以接近所述致動(dòng)活塞的順序包括第二活塞桿第一頸部、第二活塞桿第一軸肩、第二活塞桿第二頸部和第二活塞桿第二軸肩，其每一個(gè)都具有外部尺寸；
所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括具有內(nèi)部尺寸的第二控制孔；
所述第二控制孔的內(nèi)部尺寸稍大于所述第二活塞桿第一軸肩和所述第二活塞桿第二軸肩的外部尺寸，且顯著地大于所述第二活塞桿第一頸部和所述第二活塞桿第二頸部的外部尺寸，并且當(dāng)所述流體旁路基本開啟時(shí)，所述第二活塞桿第一軸肩與所述第一控制孔縱向交疊，將所述第二流體空間與所述下端口隔斷；
當(dāng)所述致動(dòng)活塞的第二表面向所述致動(dòng)油缸的第二端部接近的最終階段，所述第二活塞桿第一軸肩縱向交疊所述第二控制孔于第一下端口和第二下端口之間的部分，以隔斷所述第一下端口和所述第二下端口。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第二活塞桿第一軸肩靠近第二活塞桿第二頸部的端面上有至少一個(gè)第二節(jié)流槽。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述致動(dòng)器還包括第二緩沖器以在所述致動(dòng)活塞行進(jìn)接近所述致動(dòng)油缸的第二端部時(shí)，抑制所述致動(dòng)活塞的速度，所述致動(dòng)器還包括連通于所述下端口的第二液壓源，所述第二緩沖器位于連通所述第二下端口和所述第二液壓源的流道上。在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述第二緩沖器包括并聯(lián)的第二單向閥、第二節(jié)流口和第二溢流閥。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可變氣門致動(dòng)器，具備氣門升程可變，低能耗，高響應(yīng)速度，氣門落座速度小，控制簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)。特別地，(I)包括了獨(dú)特的上驅(qū)動(dòng)彈簧控制結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)向穩(wěn)定可靠，減短了第一活塞桿長(zhǎng)度及減小了整個(gè)致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量， 提高了致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)速度，降低了能耗；(2)包括了較有效的釋放及緩沖設(shè)計(jì)，解決了釋放與緩沖之間的在結(jié)構(gòu)和功能上的矛盾。
圖I是本發(fā)明可變氣門致動(dòng)器氣門小升程初始狀態(tài)一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖I所示可變氣門致動(dòng)器氣門小升程氣門打開到最大狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖I所示可變氣門致動(dòng)器氣門大升程初始狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖I所示可變氣門致動(dòng)器氣門大升程氣門打開到最大狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明可變氣門致動(dòng)器的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意附圖中各部件的標(biāo)記如下
110-縱向軸線、200-殼體、211-第一上端口、212-第二上端口、221-第一下端口、 222-第二下端口、230-致動(dòng)油缸、231-第一端部、232-第二端部、240-流體旁路、241-第一邊緣、242-第二邊緣、250-空腔、251-第一限位面、252-第二限位面、260-啟動(dòng)端口、 271-第一控制孔、272-第二控制孔、300-致動(dòng)活塞、310-第一表面、320-第二表面、410-第
10一活塞桿、411-第一活塞桿第一頸部、412-第一活塞桿第一肩軸、413-第一活塞桿第二頸部、414-第一活塞桿第二肩軸、4121-第一節(jié)流槽、420-第二活塞桿、421-第二活塞桿第一頸部、422-第二活塞桿第一肩軸、423-第二活塞桿第二頸部、424-第二活塞桿第二肩軸、 4221-第二節(jié)流槽、511-彈簧座、512-第一驅(qū)動(dòng)彈簧、513-彈簧控制油缸缸體、5131-缸體上表面、5132-缸體下表面、5133-油腔、514-柱塞、5141-流道、515-半環(huán)、521-氣門彈簧座、522-第二驅(qū)動(dòng)彈簧、523-缸蓋體、524-氣門導(dǎo)筒、611-第一液壓源、612、612’ -第一單向閥、613、6121_第一節(jié)流口 >614-第一溢流閥、621-第二液壓源、622-第二單向閥、623、 6241-第二節(jié)流口、624、624’_第二溢流閥、700-氣門、710-發(fā)動(dòng)機(jī)氣門頭、720、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座、730_氣門桿、800-啟動(dòng)液壓源。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。請(qǐng)參閱圖I和圖3，本發(fā)明實(shí)施例包括
一種致動(dòng)器，包括殼體200，在該殼體中，沿著縱向軸線110并且沿第二方向(在附圖中從頂部至底部的方向)，具有啟動(dòng)端口 260、空腔250、第一控制孔271、第一上端口 211、第二上端口 212、致動(dòng)油缸230、流體旁路240、第二下端口 222、第一下端口 221、第二控制孔 272 ;以及設(shè)置在空腔250里的第一彈簧系統(tǒng)(未標(biāo)注)、設(shè)置在第一控制孔271中的第一活塞桿410、設(shè)置在致動(dòng)油缸230和流體旁路240中的致動(dòng)活塞300、設(shè)置在第二控制孔272 中的第二活塞桿420 ;以及第二彈簧系統(tǒng)(未標(biāo)注)、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700 ;以及和啟動(dòng)端口 260連通的啟動(dòng)液壓源800、和上端口連接的第一液壓源611、和下端口連接的第二液壓源621。圖 I中，第一液壓源611及第二液壓源621通過液壓控制閥(比如快速換向閥，圖I中未顯示) 與供油系統(tǒng)可控制地相連，在系統(tǒng)高(PH)低(PL)壓之間切換。在圖I的工作狀況下，第一液壓源611及第二液壓源621分別在系統(tǒng)低壓(PL)及系統(tǒng)高壓(PH)下。系統(tǒng)低壓(PL)可以是一個(gè)通過一背壓系統(tǒng)控制的、較穩(wěn)定的低壓，也可能是直接通向油箱的低壓。啟動(dòng)液壓源800在彈簧控制壓力(PS)下，彈簧控制壓力(PS)可以通過某液壓控制閥(圖I中未顯示)與供油系統(tǒng)可控制地相連，彈簧控制壓力(PS)也可在系統(tǒng)高壓(PH)或低(PL)壓之間切換。在圖I中，彈簧控制壓力(PS)取一低值，不足于將彈簧控制油缸缸體513沿第二方向驅(qū)動(dòng)。第一上端口 211及第二上端口 212可通稱為上端口，上端口至少要包括第一上端口 211及第二上端口 212中的一個(gè)；第一下端口 221及第二下端口 222可通稱為下端口，下端口至少要包括第一下端口 221及第二下端口 222中的一個(gè)。所述第一活塞桿410以接近所述致動(dòng)活塞300的順序即沿第一方向(在附圖中從底部至頂部的方向)上依次包括第一活塞桿第一頸部411、第一活塞桿第一軸肩412、第一活塞桿第二頸部413和第一活塞桿第二軸肩414 ;和第一控制孔271形成第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述第一控制孔271的內(nèi)部尺寸稍大于所述第一活塞桿第一軸肩412和所述第一活塞桿第二軸肩414的外部尺寸，且顯著地大于所述第一活塞桿第一頸部411和所述第一活塞桿第二頸部413的外部尺寸。圖I中所不實(shí)施例,第一活塞桿第一軸肩412和第二軸肩414的外部尺寸相同,相對(duì)應(yīng)第一控制孔271可以只具有一個(gè)外部尺寸；進(jìn)一步優(yōu)選的情況所述第一活塞桿第二肩軸414的外部尺寸小于所述第一活塞桿第一肩軸412的外部尺寸，相對(duì)應(yīng)地，所述第一控制孔271包括分別與所述第一活塞桿第一肩軸412及所述第一活塞桿第二肩軸414相配合的第一部分和第二部分，所述第一部分的內(nèi)部尺寸與所述第一活塞桿第一肩軸412可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配，所述第二部分的內(nèi)部尺寸與所述第一活塞桿第二肩軸414的外部尺寸可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配。所述第二活塞桿420以接近所述致動(dòng)活塞300的順序即沿第二方向(在附圖中從頂部至底部的方向)上依次包括第二活塞桿第一頸部421、第二活塞桿第一軸肩422、第二活塞桿第二頸部423和第二活塞桿第二軸肩424 ;和第二控制孔271形成第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述第二控制孔271的內(nèi)部尺寸稍大于所述第二活塞桿第一軸肩422和所述第二活塞桿第二軸肩424的外部尺寸，且顯著地大于所述第二活塞桿第一頸部421和所述第二活塞桿第二頸部423的外部尺寸。與第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)相類似第二活塞桿第一軸肩422和第二軸肩424的外部尺寸相同，也可以是所述第一活塞桿第二肩軸424的外部尺寸小于所述第一活塞桿第一肩軸422 的外部尺寸。在致動(dòng)油缸230中，具有由致動(dòng)油缸第一端部231和致動(dòng)活塞第一表面310限定的第一流體空間和由致動(dòng)油缸第二端部232和致動(dòng)活塞第二表面320限定第二流體空間。第一端部231和第二端部232之間為致動(dòng)油缸230，第一邊緣241和第二邊緣242 之間有流體旁路240，流體旁路240在致動(dòng)油缸230的大部長(zhǎng)度上提供液壓短接。通過該液壓短接，流體可以在第一流體空間和第二流體空間之間以基本上很低的阻力流動(dòng)，并且整個(gè)致動(dòng)油缸230處于基本上相等的壓力。當(dāng)致動(dòng)活塞300第一表面310在第一方向上超過旁路第一邊緣241，或者致動(dòng)活塞300第二表面320在第二方向上超過旁路第二邊緣242 時(shí)，液壓短接都不起作用。旁路第一邊緣241和致動(dòng)油缸第一端部231之間的縱向空間為第一有效油壓腔，其長(zhǎng)度為圖I中的LI。旁路第二邊緣242和致動(dòng)油缸第二端部232之間的縱向空間為第二有效油壓腔，當(dāng)致動(dòng)活塞300沒有與第一有效油壓腔和第二有效油壓腔中任何之一接合時(shí)，流體旁路240是有效的。所述第一彈簧系統(tǒng)包括第一驅(qū)動(dòng)彈簧512、彈簧座511、彈簧控制油缸缸體513和柱塞514，所述第一驅(qū)動(dòng)彈簧512置身于所述彈簧座511和彈簧控制油缸缸體513之間，所述彈簧座511與所述第一活塞桿410連接，之間可通過半環(huán)515固定，所述彈簧控制油缸缸體513中有一油腔5133，所述柱塞514被固定地連接在所述殼體200上并延伸進(jìn)所述油腔 5133中，柱塞514與殼體200也可在機(jī)構(gòu)上是同一體，所述柱塞514中有一流道5141連通所述油腔5133和啟動(dòng)端口 260。本實(shí)示例中設(shè)計(jì)上驅(qū)動(dòng)彈簧512頂置且與第一活塞桿410 同心，柱塞514內(nèi)有流道5141，為彈簧控制油缸缸體513壓縮上驅(qū)動(dòng)彈簧512時(shí)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，配油。具有以下優(yōu)點(diǎn)避免上驅(qū)動(dòng)彈簧512與第一活塞桿410既同心又在軸向重疊布置時(shí)，因彈簧控制裝置(彈簧座511)與彈簧有效工作行程引起的第一活塞桿410過長(zhǎng)；減短了第一活塞桿410的長(zhǎng)度，第一活塞桿410直徑能相應(yīng)減小，質(zhì)量輕，有效減小了整個(gè)致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量，提高了致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)速度，降低了能耗。上驅(qū)動(dòng)彈簧控制結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)向穩(wěn)定可靠，避免上驅(qū)動(dòng)彈簧512在壓縮時(shí)產(chǎn)生側(cè)向力。采用活塞桿的兩端與殼體支承結(jié)構(gòu)；使活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)獲得最大的有效支承長(zhǎng)度，最大限度減小了活塞桿上的側(cè)向力矩，提高了致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性?？涨?50不一定要是象圖I中那樣的封閉腔，事實(shí)上為了防止在彈簧控制油缸缸體513運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生憋氣形象，應(yīng)該加一保證空腔250與外界空氣流通的通道(圖I中未表示)。殼體200的頂部甚至可在結(jié)構(gòu)上不與殼體200其它部分連續(xù)或直接連續(xù)(圖I中未表示)，主要?dú)んw200的頂部與其它部分沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述第二彈簧系統(tǒng)包括氣門彈簧座521、第二驅(qū)動(dòng)彈簧522、氣門導(dǎo)筒524和缸蓋體523，氣門彈簧座521和氣門桿730 —端連接，氣門桿730另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)氣門頭710連接，所述缸蓋體523位于氣門彈簧座521和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門頭710之間，氣門導(dǎo)筒524套裝缸蓋體上，氣門桿730從氣門導(dǎo)筒套中穿過，所述第二驅(qū)動(dòng)彈簧522套裝在氣門桿730上并同時(shí)與缸蓋體523和氣門彈簧座521接觸。所述第一上端口 211由流道直接與第一液壓源611連通，第二上端口 212通過第一緩沖器再與第一液壓源611連通，所述第一緩沖器包括并列的第一單向閥612、第一節(jié)流口 613和第一溢流閥614 ;所述第一下端口 221由流道直接與第二液壓源621連通，第二下端口 222通過第二緩沖器再與第二液壓源621連通，所述第二緩沖器包括并列的第二單向閥622、第二節(jié)流口 623和第二溢流閥624。其中單向閥的作用正向供壓力油，反向截止回油形成緩沖腔；節(jié)流口作用緩沖節(jié)流；設(shè)置合理節(jié)流面積的節(jié)流口，使得活塞桿在緩沖階段的最后制動(dòng)時(shí)落座速度小、穩(wěn)定，緩沖效果受溫度變化影響小。溢流閥作用通過溢流來限定緩沖峰值壓力，避免在緩沖過程中過早降低氣門運(yùn)動(dòng)速度而延長(zhǎng)緩沖時(shí)間，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，過長(zhǎng)的緩沖時(shí)間會(huì)影響正常的配氣功能；溢流閥可優(yōu)先地采用溢流壓力可調(diào)式溢流閥，緩沖峰值壓力可根據(jù)負(fù)載情況的不同進(jìn)行調(diào)控。氣門緩沖時(shí)間在發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)可少于0. 7毫秒，所以溢流閥在設(shè)計(jì)上應(yīng)具有很高的響應(yīng)速度。所述第一活塞桿第一軸肩412靠近第一活塞桿第二頸部413的端面上有至少一個(gè)第一節(jié)流槽4121，所述第一節(jié)流槽4121為變節(jié)流面積，沿第二方向面積逐漸變??；所述第二活塞桿第一軸肩422靠近第二活塞桿第二頸部423的端面上有至少一個(gè)第二節(jié)流槽 4221，所述第二節(jié)流槽4221為變節(jié)流面積，沿第一方向面積逐漸變小。節(jié)流槽變節(jié)流面積設(shè)計(jì)，使活塞桿獲得平穩(wěn)的緩沖過程。圖I所示為致動(dòng)器氣門小升程初始狀態(tài)，所述上驅(qū)動(dòng)彈簧512在初始狀態(tài)時(shí)就具備了一定的彈簧壓縮量，彈簧控制油缸缸體上表面5131和空腔第一限位面251接觸，致動(dòng)活塞300下腔供壓即第二液壓源供壓，沿第一方向作用在致動(dòng)活塞300第二表面320上的液壓作用力遠(yuǎn)大于上驅(qū)動(dòng)彈簧512沿第二方向的反作用力，致動(dòng)活塞300的第一表面310 和第一端部231接觸，此時(shí)第一活塞桿410和第二活塞桿420處于初始狀態(tài)，氣門關(guān)閉。結(jié)合圖I、圖2所示，致動(dòng)器氣門小升程工作過程如下當(dāng)液壓控制回路將第一液壓源611及第二液壓源621分別切換為系統(tǒng)高壓(PH)及系統(tǒng)低壓(PL)時(shí)，致動(dòng)活塞300的上腔及下腔也分別受到系統(tǒng)高壓(PH)及系統(tǒng)低壓(PL)，致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420 在彈簧合力及液壓力的共同作用下快速伸出一定行程(約等于致動(dòng)油缸230的第一有效油壓腔的長(zhǎng)度LI，精確的行程在一定范圍內(nèi)受彈簧壓縮量及系統(tǒng)壓力影響)，驅(qū)動(dòng)氣門700打開，上驅(qū)動(dòng)彈簧512壓縮量釋放，下驅(qū)動(dòng)彈簧522壓縮量增加，同時(shí)第二活塞桿第一軸肩 422將下腔回油路關(guān)閉，氣門保持打開狀態(tài)。當(dāng)液壓控制回路將第一液壓源611及第二液壓源621分別切換回為系統(tǒng)低壓(PL)及系統(tǒng)高壓(PH)時(shí)，致動(dòng)活塞300的上腔及下腔也分別受到系統(tǒng)低壓(PU及系統(tǒng)高壓(PH)，致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420在彈簧合力及液壓力的共同作用下縮回如圖I的初始狀態(tài)。整個(gè)致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)主要是由雙對(duì)稱壓縮彈簧(上下驅(qū)動(dòng)彈簧512和522)伸縮擺動(dòng)提供動(dòng)力(勢(shì)動(dòng)能轉(zhuǎn)換)，液壓回路補(bǔ)充彈簧往復(fù)振蕩過程中的能量損耗，并控制氣門開關(guān)狀態(tài)。本發(fā)明對(duì)活塞桿的設(shè)計(jì)使活塞桿在往返運(yùn)動(dòng)初始階段與行程終了階段時(shí)的系統(tǒng)供油邏輯不同，在活塞桿沿第一和第二方向運(yùn)動(dòng)的初始階段時(shí)，系統(tǒng)回油分別直接通過第一上端口 211和第一下端口 221回到油箱；而在沿第一和第二方向運(yùn)動(dòng)的行程終了階段時(shí)， 系統(tǒng)回油必須分別經(jīng)過第二上端口 212和第二下端口 222緩沖腔后到設(shè)定的緩沖裝置，最后才能回到油箱，這樣與緩沖裝置配合工作實(shí)現(xiàn)兩端行程終了緩沖。如圖3所示為致動(dòng)器氣門大升程初始狀態(tài)，彈簧控制壓力(PS)取一高值，液壓力足于將彈簧控制油缸缸體513沿第二方向驅(qū)動(dòng)，直至彈簧控制油缸缸體下表面5132和空腔第二限位面252接觸，大大增加了上驅(qū)動(dòng)彈簧512的預(yù)壓縮量(相比于圖I中的狀態(tài))，將上驅(qū)動(dòng)彈簧512和下驅(qū)動(dòng)彈簧522的合力平衡點(diǎn)沿第二方向移動(dòng)，以增加氣門的升程。第一液壓源611及第二液壓源621(因此致動(dòng)活塞300的上腔及下腔也)分別連接系統(tǒng)低壓(PL) 及高壓(PH)，沿第一方向作用在致動(dòng)活塞300第二表面320上的液壓作用力大于驅(qū)動(dòng)彈簧 512和522的反作用合力(此時(shí)沿第二方向)，致動(dòng)活塞300的第一表面310和第一端部231 接觸，此時(shí)活塞及活塞桿300、410和420處于初始狀態(tài)，氣門關(guān)閉。結(jié)合圖3、圖4所示，致動(dòng)器氣門大升程工作過程如下當(dāng)液壓控制回路將第一及第二液壓源611及621分別切換為系統(tǒng)高壓(PH)及系統(tǒng)低壓(PL)時(shí)(圖4所示)，致動(dòng)活塞 300的上腔及下腔也分別受到系統(tǒng)高壓(PH)及系統(tǒng)低壓(PL)，致動(dòng)活塞300及活塞桿410 和420在彈簧合力及液壓力的共同作用下沿第二方向快速伸出；在這過程中，致動(dòng)活塞300 的上腔的液壓油通過單向閥612補(bǔ)充。當(dāng)致動(dòng)活塞的第一表面310出第一邊緣241后，流體旁路240有效地短接第一流體空間和第二流體空間，致動(dòng)活塞300的上腔及下腔基本在同一壓力下而失去相應(yīng)的液壓力并省去不必要的液壓能耗，致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420 在慣性力及彈簧合力的作用下繼續(xù)沿第二方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420 行過大約升程的半途后，彈簧合力開始改變方向，對(duì)抗運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)中將動(dòng)能轉(zhuǎn)成并積蓄勢(shì)能，但致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420還在慣性力的驅(qū)使下向下運(yùn)動(dòng)，并逐步減速。當(dāng)致動(dòng)活塞300的第二表面320過第二邊緣242后，流體旁路240關(guān)閉，致動(dòng)活塞300的上腔及下腔也分別恢復(fù)系統(tǒng)高壓(PH)及系統(tǒng)低壓(PL)作用，第二活塞桿第一軸肩422隔開第一下端口 221和第二下端口 222，將第二下端口 222作為緩沖腔(在第二活塞桿第一軸肩422 上的第二節(jié)流槽4221作為緩沖結(jié)構(gòu)的一部分)，致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420經(jīng)緩沖減速后，致動(dòng)活塞300的第二表面320與殼體200的第二端部232重合，運(yùn)動(dòng)行程終了，驅(qū)動(dòng)氣門700至大升程的打開，上驅(qū)動(dòng)彈簧512壓縮量釋放，下驅(qū)動(dòng)彈簧522壓縮量增加， 致動(dòng)活塞300上的液壓力足于抵抗驅(qū)動(dòng)彈簧的反向合力而保持氣門700的打開狀態(tài)。在上述的緩沖過程中，單向閥622在反向壓力的作用下一直處于關(guān)閉狀態(tài)；第二節(jié)流槽4221在緩沖的初始時(shí)釋放部分液壓油回至致動(dòng)油缸上腔以防止過度緩沖而導(dǎo)致反彈；第二節(jié)流口 623 一直處于流通狀態(tài)，試圖由它的阻流性質(zhì)產(chǎn)生在緩沖腔中的緩沖壓力，此緩沖壓力作用在形成致動(dòng)活塞第二表面320的緩沖力而降低致動(dòng)活塞及相連運(yùn)動(dòng)件的速度；由于發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化，上述緩沖元素一起還有局限性，可能導(dǎo)致緩沖壓力瞬態(tài)過高而引起反彈或緩沖時(shí)間過長(zhǎng)，為此第二溢流閥624可以瞬態(tài)地快速打開而降低緩沖峰值壓力。當(dāng)液壓控制回路將第一液壓源611及第二液壓源621分別切換回為系統(tǒng)低壓(PL) 及系統(tǒng)高壓(PH)時(shí)，致動(dòng)活塞300的上腔及下腔也分別受到系統(tǒng)低壓(PL)及系統(tǒng)高壓 (PH)，致動(dòng)活塞300及活塞桿410和420在彈簧合力及液壓力的共同作用下沿第一方向縮回如圖3的初始狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)過程的邏輯方式與氣門打開過程類似而相反。氣門小升程工況主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和低速小負(fù)荷工作，氣門大升程工況主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)中、高速大負(fù)荷工況。在圖4中，當(dāng)?shù)诙钊麠U420運(yùn)動(dòng)到沿第二方向行程終了階段時(shí)，第二活塞桿第一軸肩422分別隔開第一下端口 221和第二下端口 222，將第一下端口 221作為緩沖腔；在第二活塞桿第一軸肩422上的第二節(jié)流槽4221作為緩沖結(jié)構(gòu)的一部分。圖5所示為圖I所示實(shí)施例致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的變化例，與圖I所示致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的一大區(qū)別在于第一上端口 211及第一下端口 221均直接回油箱615，這在某些設(shè)計(jì)方案中結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，而不影響此兩端口設(shè)計(jì)功能的初衷(即第一上端口 211及第一下端口 221的回油功能)；緩沖裝置由并聯(lián)的單向閥和溢流閥組成。圖5與圖I所示致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的另一大區(qū)別在于在圖5中節(jié)流口也可是設(shè)計(jì)在溢流閥或單向閥的閥口上的一個(gè)或多個(gè)油槽或口子，油槽在溢流閥或單向閥關(guān)閉是也可少量通流。比如圖5中，第一節(jié)流口 6121組合在第一單向閥612’的閥口上，第二節(jié)流口 6241 組合在第二溢流閥624’的閥口上。相對(duì)圖I中的實(shí)施例，本發(fā)明的另一種實(shí)施例可使第一活塞桿第二肩軸414的直徑小于第一活塞桿第一肩軸412的直徑，以便在氣門700沿第二方向運(yùn)動(dòng)即下行時(shí)有一個(gè)額外的驅(qū)動(dòng)力，以幫助克服額外的運(yùn)動(dòng)阻力(類似發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門開啟時(shí)所遇到的)；相對(duì)應(yīng)地，第一控制孔271也可分成分別與第一活塞桿第一肩軸412及第二肩軸414相配合的兩部分(圖I中未顯示)，它們的內(nèi)徑分別與第一活塞桿第一肩軸412及第二肩軸414的外徑可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配。在很多圖示和描述中，流體介質(zhì)假定為油或液壓或者液體形式，在大部分情況下， 同樣的概念可以在適當(dāng)?shù)匕幢壤O(shè)計(jì)后應(yīng)用于氣壓或水質(zhì)油致動(dòng)器和系統(tǒng)。同樣，在此所采用的術(shù)語“流體”意味著包括液體和氣體。盡管在上述描述及圖1-5中，第一及第二活塞桿基本對(duì)稱，它們所屬的或相對(duì)應(yīng)的第一及第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)也基本對(duì)稱，但本發(fā)明也包括致動(dòng)器，其中之一為上述描述及圖1-5 所教導(dǎo)的活塞桿及所屬的或相對(duì)應(yīng)的流動(dòng)機(jī)構(gòu)，而另一活塞桿及所屬的或相對(duì)應(yīng)的流動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用已有技術(shù)中的活塞桿及流動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(參考中國專利ZL200680021728. 6)。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種致動(dòng)器，包括殼體，具有上端口和下端口 ；在所述殼體中的致動(dòng)油缸，沿縱向的第一方向和第二方向分別具有第一端部和第二端部;在所述油缸中的致動(dòng)活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動(dòng)；第一流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；第二流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；流體旁路，當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒有充分接近所述致動(dòng)油缸的第一端部和第二端部的任一個(gè)時(shí)，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；第一彈簧系統(tǒng)，和所述第一活塞桿連接，沿第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞；并具有至少兩個(gè)初始狀態(tài)，向所述致動(dòng)活塞提供至少兩個(gè)不同大小的初始偏壓力；第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓所述致動(dòng)活塞；第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第一流體空間和所述上端口之間流體連通；第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第二流體空間和所述下端口之間流體連通；其中當(dāng)所述流體旁路基本上開啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)關(guān)閉；當(dāng)所述流體旁路基本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部分地開啟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第一彈簧系統(tǒng)，包括第一驅(qū)動(dòng)彈簧、彈簧座、彈簧控制油缸缸體和柱塞，所述第一驅(qū)動(dòng)彈簧置身于所述彈簧座和所述彈簧控制油缸缸體之間，所述彈簧座與所述第一活塞桿連接，所述彈簧控制油缸缸體中有一油腔， 所述柱塞有一流道；所述殼體包括一空腔和啟動(dòng)端口 ；所述第一彈簧系統(tǒng)安裝在所述空腔中，所述柱塞中流道連通所述油腔和所述啟動(dòng)端口，所述彈簧控制油缸缸體相對(duì)于所述殼體在所述空腔中可作縱向移動(dòng)，以沿著縱向改變所述第一驅(qū)動(dòng)彈簧的壓縮量。
3.一種致動(dòng)器，包括殼體，具有上端口和下端口，所述上端口還包括第一上端口和第二上端口 ；在所述殼體中的致動(dòng)油缸，沿縱向的第一方向和第二方向分別具有第一端部和第二端部;在所述油缸中的致動(dòng)活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動(dòng)；第一流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；第二流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；流體旁路，當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒有充分接近所述致動(dòng)油缸的第一端部和第二端部的任一個(gè)時(shí)，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；第一彈簧系統(tǒng)，沿第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞；第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓所述致動(dòng)活塞；第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第一流體空間和所述上端口之間流體連通；第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第二活塞桿配合，控制所述第二流體空間和所述下端口之間流體連通；其中當(dāng)所述流體旁路基本上開啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)關(guān)閉；當(dāng)所述流體旁路基本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部分地開啟；所述第一活塞桿以接近所述致動(dòng)活塞的順序包括第一活塞桿第一頸部、第一活塞桿第一軸肩、第一活塞桿第二頸部和第一活塞桿第二軸肩，其每一個(gè)都具有外部尺寸；所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括具有內(nèi)部尺寸的第一控制孔；所述第一控制孔的內(nèi)部尺寸稍大于所述第一活塞桿第一軸肩和所述第一活塞桿第二軸肩的外部尺寸，且顯著地大于所述第一活塞桿第一頸部和所述第一活塞桿第二頸部的外部尺寸，并且當(dāng)所述流體旁路基本開啟時(shí)，所述第一活塞桿第一軸肩與所述第一控制孔縱向交疊，將所述第一流體空間與所述上端口隔斷；當(dāng)所述致動(dòng)活塞的第一表面向所述致動(dòng)油缸的第一端部接近的最終階段，所述第一活塞桿第一軸肩縱向交疊所述第一控制孔于所述第一上端口和所述第二上端口之間的部分， 以隔斷第一上端口和第二上端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第一活塞桿第二肩軸的外部尺寸小于所述第一活塞桿第一肩軸的外部尺寸，相對(duì)應(yīng)地，所述第一控制孔包括分別與所述第一活塞桿第一肩軸及所述第一活塞桿第二肩軸相配合的第一部分和第二部分，所述第一部分的內(nèi)部尺寸與所述第一活塞桿第一肩軸可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配，所述第二部分的內(nèi)部尺寸與所述第一活塞桿第二肩軸的外部尺寸可相對(duì)滑動(dòng)地相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第一活塞桿第一軸肩靠近所述第一活塞桿第二頸的端面上有至少一個(gè)第一節(jié)流槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述致動(dòng)器還包括第一緩沖器以在所述致動(dòng)活塞行進(jìn)接近所述致動(dòng)油缸的第一端部時(shí)，抑制所述致動(dòng)活塞的速度，所述致動(dòng)器還包括連通于所述上端口的第一液壓源，所述第一緩沖器位于連通所述第二上端口和所述第一液壓源的流道上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第一緩沖器包括并聯(lián)的第一單向閥、第一節(jié)流口和第一溢流閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第一溢流閥為可調(diào)式溢流閥。
9.一種致動(dòng)器,包括殼體，具有上端口和下端口，所述下端口還包括第一下端口和第二下端口 ；在所述殼體中的致動(dòng)油缸，沿縱向的第一方向和第二方向分別具有第一端部和第二端部;在所述油缸中的致動(dòng)活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動(dòng)；第一流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第一端部和所述致動(dòng)活塞的第一表面限定；第二流體空間，由所述致動(dòng)油缸的第二端部和所述致動(dòng)活塞的第二表面限定；第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；流體旁路，當(dāng)所述致動(dòng)活塞沒有充分接近所述致動(dòng)油缸的第一端部和第二端部的任一個(gè)時(shí)，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；第一彈簧系統(tǒng)，沿第二方向偏壓所述致動(dòng)活塞；第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓所述致動(dòng)活塞；第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第一活塞桿配合，控制所述第一流體空間和所述上端口之間流體連通；第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)，與所述第二活塞桿配合，控制所述第二流體空間和所述下端口之間流體連通；其中當(dāng)所述流體旁路基本上開啟時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)關(guān)閉；當(dāng)所述流體旁路基本上關(guān)閉時(shí)，所述第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)至少部分地開啟；所述第二活塞桿以接近所述致動(dòng)活塞的順序包括第二活塞桿第一頸部、第二活塞桿第一軸肩、第二活塞桿第二頸部和第二活塞桿第二軸肩，其每一個(gè)都具有外部尺寸；所述第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)包括具有內(nèi)部尺寸的第二控制孔；所述第二控制孔的內(nèi)部尺寸稍大于所述第二活塞桿第一軸肩和所述第二活塞桿第二軸肩的外部尺寸，且顯著地大于所述第二活塞桿第一頸部和所述第二活塞桿第二頸部的外部尺寸，并且當(dāng)所述流體旁路基本開啟時(shí)，所述第二活塞桿第一軸肩與所述第一控制孔縱向交疊，將所述第二流體空間與所述下端口隔斷；當(dāng)所述致動(dòng)活塞的第二表面向所述致動(dòng)油缸的第二端部接近的最終階段，所述第二活塞桿第一軸肩縱向交疊所述第二控制孔于第一下端口和第二下端口之間的部分，以隔斷所述第一下端口和所述第二下端口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第二活塞桿第一軸肩靠近第二活塞桿第二頸部的端面上有至少一個(gè)第二節(jié)流槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述致動(dòng)器還包括第二緩沖器以在所述致動(dòng)活塞行進(jìn)接近所述致動(dòng)油缸的第二端部時(shí)，抑制所述致動(dòng)活塞的速度，所述致動(dòng)器還包括連通于所述下端口的第二液壓源，所述第二緩沖器位于連通所述第二下端口和所述第二液壓源的流道上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述第二緩沖器包括并聯(lián)的第二單向閥、第二節(jié)流口和第二溢流閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種致動(dòng)器，由液壓控制回路與彈簧機(jī)械系統(tǒng)兩部分組成，包括殼體，具有上端口和下端口；在所述殼體中的致動(dòng)油缸；在所述油缸中的致動(dòng)活塞，沿著所述縱向軸線可移動(dòng)；第一流體空間；第二流體空間；第一活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第一表面；第二活塞桿，連接到所述致動(dòng)活塞的第二表面；流體旁路；第一彈簧系統(tǒng)，和第一活塞桿連接，沿第二方向偏壓致動(dòng)活塞；第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓致動(dòng)活塞；第一流動(dòng)機(jī)構(gòu)；第二流動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還同時(shí)公開了另外兩種方案的致動(dòng)器。本發(fā)明的致動(dòng)器具備氣門升程可變，低能耗，高響應(yīng)速度，氣門落座速度小，控制簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01L1/34GK102606251SQ20121009518
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者婁征, 文韶, 鄧強(qiáng)泉 申請(qǐng)人:江蘇公大動(dòng)力技術(shù)有限公司