专利名称：电液式致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I前序部分所述的电液式致动器。
背景技术：
已知的用于控制内燃机的换气阀的电液式致动器具有一个工作缸、一个可在工作缸中轴向移动的具有第一活塞面和比第一活塞面大的第二活塞面的活塞、两个在工作缸中构成的、由活塞面限界的工作室，以及电控制阀。在此，活塞的第一活塞面对一个永久地被加载处于高压下的流体的第一工作室限界并且第二活塞面对一个与控制阀连接的第二工作室限界。构造为电磁阀的控制阀选择地建立第二工作室与处于高压下的流体以及与处于 低压下的流体的连接。如果第二工作室被加载处于高压下的流体，那么活塞从它的上死点位置运动出来并且引起换气阀的打开。如果第二工作室相对于高压和低压被截止，那么活塞保持在其当前的冲程位置中并且由此该换气阀保持在其当前的打开位置中。如果第二工作室被卸荷，那么处于第一工作室中的高压引起活塞回到其上死点位置中的回程，由此换气阀又被关闭。
发明内容
按照本发明的具有权利要求I的特征的电液式致动器尤其是在其用于控制内燃机中的换气阀时带来了明显的优点。通过多个优选具有相同或不同的流动横截面并且可以个性化地例如时间同步和/或时间错开地被控制的控制阀，允许非常灵敏地控制活塞的冲程并且由此有目的地对换气阀的升力曲线施加影响。通过多个具有相同或不同流动横截面的高压控制阀，允许通过个性化地控制这些高压控制阀比通过一个唯一的高压控制阀好得多地调节活塞的小冲程，该唯一的高压控制阀必须具有一个用于快速打开冲程的非常大的流动横截面。因为换气阀的冲程对应于在活塞的打开冲程期间被配量的流体量，所以在具有不同的流动或通流横截面的高压控制阀的实施方式中能够比通过一个唯一的具有相应大的流动横截面的高压控制阀更好地调节换气阀的较小的流体量和由此较小的冲程。通过高压控制阀的在时间上延迟的关闭，换气阀的打开过程的结束不是突然地通过高动态的控制阀的转换时间、而是通过持续的逼近进行。由此减少了换气阀的过冲倾向。由此允许非常精确地调节换气阀的最大冲程。与用于避免换气阀的过冲的已知技术不同，实现了对流体量的明显更精确的配量，由此产生电液式致动器的更精确的冲程精度。通过多个具有相同或不同的流动横截面的低压控制阀，允许灵敏得多地控制活塞的回程并且高精度地影响换气阀的升力曲线在末端区域中的走向。液压的换气阀制动器，它避免阀单元对阀座的硬冲撞，也允许借助多个低压控制阀非常简单地实现。通过在其它权利要求中列出的措施能够实现在权利要求I中给出的致动器的有利的扩展方案和改进方案。按照本发明的一种有利的实施方式，所述多个高压控制阀中的至少一个高压控制阀在输入侧连接到引导高压的高压管路上并且至少一个高压控制阀在输入侧连接到一个通入到所述第一工作室中的排出开口上。所述排出开口这样地布置在所述工作缸中，使得所述活塞从活塞的一个由对所述第二工作室的高压加载触发的、确定的移动冲程开始封闭所述排出开口。连接到相应被驶过的排出开口上的相应的高压控制阀由此与通向第二工作室的流体输入脱耦，使得通过分级地减少的流体量的输入能够分级地延缓并且精确地调节活塞的移动路程。由此能够实现有效的冲程限界并且通过合适的控制能够实现具有确定的台阶的分级冲程。按照本发明的一种有利的实施方式，所述多个低压控制阀中的至少一个低压控制阀在输入侧与所述第二工作室连接并且至少一个低压控制阀在输入侧连接到一个通入到所述第二工作室中的排出开口上。所述排出开口这样地布置在所述工作缸中，使得所述活塞从一个由对所述第二工作室的高压卸载触发的、确定的回程开始封闭所述排出开口。如果活塞还没有到达该冲程位置，那么流体从第二工作室的排出可以通过这些打开的低压控制阀的流动横截面之和进行。随着这些排出开口中的各一个被驶过，通过连接到排出开口上的低压控制阀的排出被截止并且排出仅通过余下的、被减小的流动横截面进行。排出由此渐增地被节流，由此在第二工作室中形成背压，该背压对活塞的冲程速度进行节流。由此通过低压控制阀允许影响换气阀的升力曲线的末端区域并且以简单的方式实现阀制动，该阀制动在快速的阀关闭时避免阀单元硬撞击到阀座上。
本发明根据在附图中示出的实施例在下面的说明书中详细地被阐述。其分别以示意图示出图I至4以总共四个实施例分别示出用于与内燃机的换气阀连接的电液式致动器的纵剖面。
具体实施例方式在图I至4中部分地以纵剖面示出燃烧缸的缸盖11，该燃烧缸与一个在燃烧缸中被导向的往复式活塞一起包围一个燃烧室12。在缸盖11中构造有一个通入燃烧室12中的气体通道13，该气体通道的通入开口被一个换气阀14控制。换气阀14可以是入口或出口阀。换气阀14包括一个布置在缸盖11中的阀座圈15以及一个具有阀杆19和布置在阀杆19端部上的阀盘20的阀单元18，阀开口 16和包围阀开口 16的阀座17构造在该阀座圈中，该阀盘与阀座17共同作用以释放和封闭阀开口 16。换气阀14的阀单元18借助电液式致动器21操作。致动器21具有一个工作缸22、一个可在工作缸22中轴向移动地被导向的活塞23、两个在工作缸22中构成的、被活塞23限界的工作室24、25以及电控制阀。活塞23以第一活塞面231对第一工作室24限界并且以比该活塞面231大的第二活塞面232对第二工作室25限界。第一工作室24永久地被加载处在高压下的流体，而这些控制阀连接到第二工作室25上并且可选地建立与处在高压下的流体和处在低压下的流体的连接。为了提供流体高压和低压，设有一个流体存储器26、一个高压泵27、一个高压管路28和一个卸载管路29。该高压泵27从流体存储器26抽吸流体并且将处在高压下的流体存储在高压管路28中。低压或卸载管路29将从第二工作室25排出的流体回送到流体、存储器26中。例如，卸载管路29中的低压位于I至6巴之间。在第二工作室25与高压管路28中的高压和与卸载管路29中的低压的连接(它们在图I至4中的电液式致动器21的所有实施例中通过控制阀建立)中，这些连接中的至少一个通过多个控制阀建立。在图I的实施例中，第二工作室25与高压的连接通过多个高压控制阀建立，在图I中举例地示出这些高压控制阀中的两个高压控制阀30、31。第二 工作室25与低压的连接通过一个唯一的低压控制阀32进行。多个、在此两个高压控制阀30、31在输入侧并联地连接到引导高压的高压管路28上。多个高压控制阀30、31不仅可以具有相同的流动横截面而且可以具有不同的流动横截面并且个性化地、例如在时间上同步地或在时间上错开地被控制。所有的控制阀(其在此例如构造为二位二通电磁阀)的电控制通过在此未示出的电机控制装置进行。如果低压控制阀32被控制并且由此被关闭并且高压控制阀30、31被控制并且由此被打开，那么处于高压下的大的流体体积流入到第二工作室25中。活塞23以高的速度从其上死点位置移动并且换气阀14快速地被打开，从而该换气阀的升力曲线具有陡峭的输入侧沿。如果在活塞冲程期间两个高压控制阀30、31之一被关闭，那么再流入第二工作室25中的流体量明显减小。活塞速度下降，并且活塞23的移动路程能够精确得多地被控制。同时，活塞23到希望的冲程终端位置(该冲程终端位置对应于换气阀的确定的打开)中的驶入能够被非常精确地控制并且活塞23的过冲通过保留的高压控制阀30或31的突然的关闭明显地减小。换气阀14的阀单元18在确定的打开位置中的过冲倾向由此被减少。图2中的电液式致动器21的实施例相对于在图I中的电液式致动器被改进，即高压控制阀31在输入侧不连接到流体管路28上，而是连接到一个在活塞23的冲程长度内通入到第一工作室24中的排出开口 34上。由此在多个高压控制阀(在图2中举例地示出其中的两个控制阀30、31)中，至少一个高压控制阀在输入侧连接到引导高压的高压管路28上并且至少一个高压控制阀在输入侧连接到排出开口 34上。在此，多个排出开口 34能够通入到第二工作室25中并且分别与另外的高压控制阀的输入端连接，这些另外的高压控制阀的输出端又连接到第二工作室25上。排出开口 34布置在工作缸22中，即该排出开口从一个确定的、由对第二工作室25的高压加载触发的从上死点位置出来的移动冲程开始被活塞23封闭。活塞23的该位置(其中排出开口 34被封闭)在图2中虚线地标出并且通过35表示。如果在低压控制阀32关闭时高压控制阀31打开并且高压控制阀30关闭，那么活塞23能够最大地移动到冲程位置35中。由此通过多个排出开口(在图4中示出其中的排出开口 34)能够实现活塞23的具有确定台阶的分级冲程。附加地，能够通过对高压控制阀30、31的合适的个性化的控制影响活塞23的冲程特性。在按照图3的电液式致动器21中，取消了用于在从活塞的上死点位置移动出来时影响活塞23的附加措施，从而第二工作室25通过一个唯一的高压控制阀30以一个对于活塞23的快速移动运动所需的大的流动横截面连接到高压管路28上。相反，第二工作室25与引导低压的卸载管路29的连接通过多个低压控制阀建立，在图3中举例地示出其中的两个低压阀32、33。在多个低压控制阀32、33中，至少一个低压控制阀(在此为低压控制阀32)在输入侧与第二工作室25连接，并且至少一个低压控制阀(在此为低压控制阀33)在输入侧连接到一个在活塞23的冲程范围中通入到第二工作室25中的排出开口 34上。排出开口 34布置在工作缸22中，使得活塞23从确定的由第二工作室25的高压卸载触发的回程开始封闭排出开口。活塞23的冲程位置(从该冲程位置开始排出开口 37被封闭)在图3中虚线地被示出并且以38表示。低压控制阀32、33可以具有相同的流动横截面，但是也可以设有不同的流动横截面。低压控制阀32、33又个性化地、例如时间同步或时间错开地被控制。在此另外的低压控制阀32、33也可以在输入侧与各一个排出开口连接，这些排出开口在工作缸中上下叠置地布置，由此活塞23依次封闭在冲程长度中前后相继的排出开口 37。如果高压控制阀30被关闭并且两个低压控制阀32、33被打开，那么在活塞23的回程中流体从第二工作室25的排出通过两个低压控制阀32进行。大的排出横截面通过低压控制阀32、33的流动横截面之和得到并且活塞23非常快速地往回运动，换气阀14由此被快速地关闭。如果活塞23到达冲程位置38，那么排出开口 37通过活塞23截止。流体仅能通过低压控制阀32的比横截面之和明显更小的流动横截面排出。该排出明显更强烈地被节流，由此在第二工作室25中建立压力并且对关闭运动的速度进行节流。低压控制阀32可以用于控制活塞23的制动并且由此导致换气阀14的关闭，其中阀盘20不是硬冲击到阀座17上。当最后主动的低压控制阀32被构造为比例阀时，得到在活塞23的回程阶段中的另外的控制可能性。在图4中示出的电液式致动器21的实施例中，不仅按照图2的致动器21中的结 构措施而且按照图3的致动器21中的结构措施组合地实现。两个工作室25与高压的连接通过至少两个高压控制阀30、31进行，这些高压控制阀中的一个高压控制阀在输入侧连接到高压管路28上并且另一个高压控制阀在输入侧连接到在活塞23的冲程路径中通入第一工作室24中的排出开口 34上。在输出侧，两个高压控制阀30、31与两个工作室25连接。第二工作室25与低压的连接通过至少两个低压控制阀32、33进行，这些低压控制阀中的一个低压控制阀在输入侧连接到第二工作室25上并且第二低压控制阀33连接到在往复式活塞23的冲程长度中通入到第一工作室24中的排出开口 37上。两个低压控制阀32、33在输出侧与卸载管路29连接。在该电液式致动器21中，上述的用于影响换气阀的升力曲线的可能性以总数给出。变换地，高压控制阀30、31也可以如其在图I中所示那样被连接。在所述的电液式致动器21中，活塞23的打开冲程仍能够以其它方式被影响，例如通过一个坐置在活塞23上的环形活塞，如其在DE 10143952A1、图2中描述那样。此外，电液式致动器21也可以控制内燃机的一对出口阀或一对入口阀，其方式是构造为分级或差动活塞的活塞23与一个作用在阀对上的耦合单元连接。所谓的“双盘”例如在DE 10147305A1中描述。
权利要求
1.电液式致动器，包括一个工作缸(22)个在该工作缸(22)中可轴向移动的活塞(23)，该活塞具有第一活塞面(231)和比该第一活塞面大的第二活塞面(232);两个在该工作缸(22 )中构成的工作室(24，25 )，这些工作室中的一个永久地被加载处在高压下的流体的第一工作室(24)被该第一活塞面(231)限界并且一个第二工作室(25)被该第二活塞面(232)限界；和连接到该第二工作室(25)上的电的控制阀，这些控制阀可选地建立与处在高压下的流体和处在低压下的流体的连接，其特征在于，所述第二工作室(25)与高压和低压的连接中的至少一个连接通过多个控制阀建立。
2.根据权利要求I的电液式致动器，其特征在于，所述第二工作室(25)与高压的连接通过多个高压控制阀(30，31)建立。
3.根据权利要求I或2的电液式致动器，其特征在于，所述第二工作室(25)与低压的连接通过多个低压控制阀(32，33)建立。
4.根据权利要求2或3的电液式致动器，其特征在于，所述多个高压控制阀(30，31)在输入侧并联地连接到引导高压的高压管路(28)上。
5.根据权利要求2至4之一的电液式致动器，其特征在于，所述多个高压控制阀(30，31)中的至少一个高压控制阀(30)在输入侧连接到引导高压的高压管路(28)上并且至少一个高压控制阀(31)连接到一个在所述活塞(23)的冲程长度的范围中通入到所述第一工作室(24)中的排出开口(34)上并且所述排出开口(34)这样地布置在所述工作缸(22)中，使得所述活塞(23)从一个由对所述第二工作室(25)的高压加载触发的、确定的移动冲程开始封闭所述排出开口。
6.根据权利要求3至5之一的电液式致动器，其特征在于，所述多个低压控制阀(32，33)中的至少一个低压控制阀(32)在输入侧与所述第二工作室(25)连接并且至少一个低压控制阀(33)在输入侧连接到一个在所述活塞(23)的冲程长度的范围中通入到所述第二工作室(25)中的排出开口(37)上并且所述排出开口(37)这样地布置在所述工作缸(22)中，使得所述活塞(23)从一个由对所述第二工作室(25)的高压卸载触发的、确定的回程开始封闭所述排出开口。
7.根据权利要求2至6之一的电液式致动器，其特征在于，所述多个高压控制阀(30，31)具有不同的流动横截面。
8.根据权利要求3至7之一的电液式致动器，其特征在于，所述多个低压控制阀(32，33)具有不同的流动横截面。
9.根据权利要求2至8之一的电液式致动器，其特征在于，所述多个高压控制阀(30，31)能够单独地被控制。
10.根据权利要求3至9之一的电液式致动器，其特征在于，所述多个低压控制阀(32，33)能够单独地被控制。
11.根据权利要求2至10之一的电液式致动器，其特征在于，所述活塞(23)与内燃机的至少一个换气阀(14)的阀单元(18)这样地连接，使得在所述低压控制阀(32，33)关闭时通过所述多个高压控制阀(30，31)中的至少一个的打开来打开所述至少一个换气阀(14)并且在所述多个高压控制阀(30，31)关闭时在所述低压控制阀(32，33 )中的至少一个打开时所述至少一个换气阀(14)被关闭。
全文摘要
本发明涉及一种电液式致动器，该电液式致动器包括一个工作缸(22)和两个在该工作缸(22)中构成的由活塞(23)限界的工作室(24，25)以及电的控制阀，该工作缸带有一个在该工作缸中可移动的具有第一和第二活塞面(231，232)的活塞(23)。这两个工作室(24，25)中的一个永久地处在高压下的第一工作室(24)被该第一活塞面(231)限界并且一个第二工作室(25)被较大的第二活塞面(232)限界。这些控制阀可选地建立第二工作室(25)与高压和低压的连接。为了实现在活塞的冲程长度上对活塞(23)的广泛的控制可能性，第二工作室(25)与高压和低压的连接中的至少一个连接通过多个控制阀建立，其中，不仅多个高压控制阀(30，31)能够建立与高压的连接，而且多个低压控制阀(32，33)能够建立与低压的连接。
文档编号F01L9/02GK102713173SQ201080061039
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年11月20日
发明者B·梅德, H·格斯勒, K·米斯科尔, R·恩格尔贝格, R·瓦尔特, R·莱恩博彻, S·弗伦茨, S·赖默尔, U·迪尔 申请人:罗伯特·博世有限公司