专利名称：校准气动致动器的方法及用该方法获得的校准好的致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校准气动致动器的方法和利用该方法可获得的校准好的致 动器。特别地，本发明涉及用于具有内燃机的交通工具的气动致动器，更特别地涉及那些用 于调节和控制涡轮压缩机的致动器。因此，在本文中上述范围的制动器是指本发明还可在任何情况下应用于用于其 它应用的致动器，只要这些致动器具有类似的校准要求。一般而言，气动致动器是具有容纳结构的装置，在该容纳结构的内部形成有腔室， 该腔室通过气密性安装的柔性隔膜被分成两个另外的腔室。附连至隔膜的有平直的致动棒 的第一端部，该致动棒延伸穿过容纳结构，而且该致动棒具有第二端部，该第二端部在实践 上通过与其成一体的连接头连接至要被控制的装置(比如涡轮压缩机的曲柄)。
背景技术：
由致动器中的隔膜形成的两个腔室中的至少一个腔室又是一种其容积根据隔膜 所采用的形状可变化的腔室，该两个腔室中的至少一个腔室以液密性的并且与一管连接的 方式形成，通过该管可能改变该至少一个腔室的内部压力(通过使用外部源来产生过压或 真空)。联接杯固定至隔膜，弹簧插在联接杯和容纳结构之间，该弹簧设计成抵抗可变容积 的腔室的容积变化(在使用真空的最普遍的方案中，弹簧趋于保持腔室处于其最大容积)。因此，压力改变和弹簧的组合作用可引起隔膜的受控运动以及因而引起与隔膜成 一体的致动棒的端部的受控运动。固定至致动棒的连接头可被旋拧在致动棒上或者焊接到致动棒上。在前一种情况下，可改变连接头和致动棒的相互位置，而在后一种情况下，改变连 接头和致动棒的相互位置显然是不可能。在实践中，为了能够控制致动棒的位置，致动器还包括适当的检测器装置，该检测 器装置根据需要可具有不同形式。这种检测装置的实例在意大利专利1354723和意大利专 利申请VR2009A000042中有描述。然而，上述现有技术具有若干缺点，特别地，该缺点涉及致动器在实践中的行为， 以及因此涉及制成具有恒定特性的标准化致动器的可能性。用于涡轮压缩机的已知类型的典型致动器的操作例如由图1和2中的实线表示， 在图1和2中，X轴表示致动棒相对于初始状态的运动(其中可变容积的腔室处于大气压 力下)，y轴表示与大气压力相比的压力差(有利地，使用真空)。在实践中，从静止状态(致动棒静止)开始，增大压力差的绝对值，由于所涉及的 摩擦以及隔膜的弹性，存在致动棒在任何情况下保持静止的初始步骤。然后，压力差的绝对 值的进一步增大引起致动棒的基本上线性的运动。从静止情况开始，在可变容积的腔室中 的压力差减小时，得到类似但反向的操作。换句话说，如图1和2所示，致动器的行为总是受某一滞后影响，在结构相同的情 况下，该滞后对于所有致动器来说是基本相同的(从这一点看来，各个致动器的行为差别是最小的，并且可以被忽略)。相对照地，关于致动棒的绝对位置和可变容积的腔室中的压力差之间的对应性， 不同致动器之间存在显著差别。行为的两种可能差别在图1和2中用点划线和短划线表示。特别地，图1突出了 致动器使由实线表示的致动棒相对于可变容积的腔室中的压力变化的不同范围进行相同 运动的情况。相对照地，图2示出了相同的致动器在致动器的压力发生变化时的行为，致动 器的行为用实线表示。如可看到的，所获得的运动在两种情况下明显不同。图1和2中所示的具有两个尖端的箭头显示出两个致动器行为的差别(在两种情 况下，在4毫米的总冲程上该差别为大约1毫米)。特别地，箭头表示在压力相等的情况下 的位置差别。在图1和2中，短划线表示从市场上获得的致动器系列的行为的可能变化的经验 范围，该从市场上获得的致动器系列在理论上是彼此相同的。考虑到致动器的行为(behaviour)的可变性，明显的是，在使用过程中，在安装在 交通工具时，多么需要根据经验校准由致动器和要被控制的元件构成的配对，以便获得对 涡轮压缩机的正确控制。如果连接头被旋拧到致动杆上，这可通过调节该连接头的拧紧情况来实现。相对 照地，如果连接头以不可调节的方式固定至致动杆，校准必须涉及与可变容积的腔室中的 压力控制相关的控制单元。然而，在两种情况下，一旦已经完成校准，通过用于检测致动杆的位置的检测装置 来保证正确的操作。
发明内容
在该情况下，形成本发明的基础的技术目的在于提供一种校准气动致动器的方法 和利用该方法可获得的校准好的致动器，它们克服了上述缺点。特别地，本发明的一个技术目的在于提供一种用于校准气动致动器的方法，其允 许在使用致动器之前，预先校准所有致动器，因此，本发明的方法保证了预定类型的所有致 动器具有相同行为。所确定的技术目的和所示的目标主要通过如本申请所述的用于校准气动致动器 的方法和通过利用该方法可获得的校准好的致动器来实现。
本发明的其它特征和优点通过如附图所示的用于校准气动致动器的方法和利用 该方法可获得的校准好的致动器的优选的非限制性实施例的详细描述而变得更显而易见， 附图中图1示出了现有技术致动器的第一可能行为；图2示出了现有技术致动器的第二可能行为；图3是根据本发明的要被校准的致动器的侧视图；图4是图3的致动器根据线IV-IV剖切的剖视图；图5是图3的致动器的细节图，示出了在根据本发明的校准方法结束时根据与图4的剖切面垂直的剖切面剖切的剖视图；图6是图5的细节图的第一轴测图；图7是图5的细节图的第二轴测具体实施例方式参照附图，附图标记1整体地表示了根据本发明的可被校准的气动致动器。本发明可应用的气动致动器一般包括容纳结构2，在该容纳结构内部形成有操作 腔室3，柔性隔膜4安装该操作腔室3中。在容纳结构2内部，隔膜4界定了至少一个液密 性的、可变容积的腔室5，至少一根管6连接至该可变容积的腔室，从而允许该可变容积的 腔室的内部压力改变(实践中，管6连接至能够产生过压或真空的装置)。如图3所示的， 固定到容纳结构2外部的有用于安装致动器1 (例如安装在交通工具上)的成形的凸缘7。至少一根刚性杆8可穿过容纳结构2滑动地安装。刚性杆的第一端部9与隔膜4 成一体，刚性杆的第二端部10位于容纳结构2的外部。该第二端部可装配有至少一个连接 头11，该连接头11设计成允许致动器1连接至要被控制的元件，比如涡轮压缩机的曲柄。如下面更详细地解释的，连接头11相对于刚性杆8的位置在实施校准方法之前必 须是可变的，但是在实施校准方法之后必须保持不变。而且，优选地，连接头11包括球窝接头12，该球窝接头用于连接至要被控制的元 件，比如涡轮压缩机的曲柄。特别地，球窝接头12设计成补偿可能出现在连接头11和要被 控制的元件之间的任何不对准。在附图中，球窝接头12包括座13和连接套14，该座形成大致具有球形区(有利 地，具有两个镜像的(specular)基部)的形状的内表面，该连接套外部的形状与座13相匹 配并且可转动地插在座13中。特别地，连接套14形成用于连接至所述要被控制的元件的 联接元件(在图6和7中，连接套14被显示为相对于座13转动以突出显示中空的球形区 形状)。而且，在所示的情况下，在初始状态，球窝接头12关于图3所示的平面IV-IV对称。而且，有利地，附图所示的连接头11包括两个关于图3的平面IV-IV对称定位的 相连的壳15。因此，每个壳15形成座13的一半和容座(housing) 16的一半，该座具有球 形区的形状，容座(housing) 16设计成允许连接头11连接至刚性杆8，在下面将进行更详 细的解释。所述容座16具有大体上圆柱形的形状，该形状与刚性杆8相匹配，并且该容座 在圆柱体的基部处开口，所述圆柱体在刚性杆8延伸的主轴线上对中(显然地，一旦连接头 11安装在刚性杆8上)。在所示的实施例中，在容纳结构2内部，致动器1还包括与隔膜4 一体并且在刚 性杆8的第一端部9处的刚性杯17 ；和安装在刚性杯17和容纳结构2之间的弹簧18。刚 性杯17设计成用作隔膜4和弹簧18之间的界面(但是，这是一种现有技术的方案，因此在 此不进行详细描述)。在伸展的状态下，弹簧18推压刚性杯17和隔膜4朝向容纳结构2，以使得刚性杆 8以最大量从容纳结构2伸出(图3和4)。在该状态下，可变容积的腔室也处于其最大容 积。尽管在附图中未示出，对于已知类型的致动器，致动器1还可以包括检测装置，该 检测装置与刚性杆8操作地相连，以用于在操作期间测定刚性杆的位置(例如，如图4所示，刚性杆相对于初始状态的运动)。根据本发明的校准方法包括的初始步骤是采用上述类型的具有连接头11的致 动器，该连接头能够相对于刚性杆8的第二端部10运动。然后，该方法包括将连接头11固定至刚性杆8，以使得在刚性杆8处于预定操作位 置(由可变容积的腔室中的预定压力确定)的情况下，连接头11处于相对于容纳结构2的 预定位置(也就是说，离容纳结构的预定距离处)。为了获得该结果，根据本发明的校准方法包括在将连接头11固定至刚性杆8之前 执行下述两个操作步骤改变可变容积的腔室5中的压力直到该压力达到预定值从而将刚 性杆8带到相应的操作位置的步骤；和将连接头11定位在相对于容纳结构2的预定位置中 的步骤。根据需要，这两个步骤可以按任何次序进行。根据致动器1的操作方法(也就是说，根据可变容积的腔室5相对于隔膜4的位 置)，既可以通过形成过压又可以通过形成真空来改变可变容积的腔室5中的压力。改变压 力的目的在于使刚性杆的运动类似于在使用期间发生的运动。例如，在附图所示的实施例 中，形成真空。以这种方式，弹簧18被挤压，可变容积的腔室5的容积减小，刚性杆8部分 地返回容纳结构2内部。但是，一般而言，可变容积的腔室5中的压力通过以预定值增大或 减小压力而从大气压力达到预定值。如已经示出的，可以在改变可变容积的腔室5中的压力之前或之后进行将连接头 11定位在相对于刚性杆8的预定位置中的步骤。而且，有利地，基于设计决定，预定位置与 施加给可变容积的腔室5的预定内部压力一起被预先设定，根据该设计决定，可变容积的 腔室5中的压力的预定变化必须对应于连接头11的预定位置，并且因此对应于要被控制元 件的预定位置。在最简单的实施例中，如附图所示，致动器1在空间中的位置是固定的(例 如利用固定凸缘7)，而连接头11被定位在离致动器1的参考位置一预定距离处(平行于刚 性杆8的延伸方向测量的距离)。在附图中，所述距离D例如被表示为平行于刚性杆8的延 伸方向测量的位于致动器1固定凸缘7和球窝接头12的中心(连接套14的中心)之间的 距离，该球窝接头是连接头11的一部分。在附图所示的实施例中，如果首先进行定位步骤，则连接头11被放置在预定位 置，其中其容座16与刚性杆8轴向对准。随后的改变压力的步骤使刚性杆8在容座16中 滑动。相反地，如果首先执行的步骤是压力改变，则定位连接头11的步骤可仅通过将容座 16配合在刚性杆8的第二端部10上直到其到达预定位置来实现。在所示的实施例中，在两 种情况下，将连接杆8定位在刚性杆8上的步骤通过使连接头11在刚性杆8上平行于刚性 杆8的延伸方向滑动来实现。在其它实施例中，其中不同部件具有不同的形状或尺寸，以上所描述的步骤在任 何情况下可以使用其它方法来实现。一旦连接头11处于预定位置并且可变容积的腔室5中的压力处于预定值，根据本 发明的方法包括将连接头11约束至刚性杆8的操作步骤。有利地，将连接头11约束至刚 性杆8的步骤通过形成不可拆开的约束来实现，例如通过将连接头11焊接至刚性杆8来实 现(焊缝19在图5至7中是可见的，图5至7示出了校准步骤结束时的致动器1)。以这种方式，可获得校准好的气动致动器1，其中连接头11以不可拆开的方式固 定至刚性杆8，以使得连接头在可变容积的腔室5中的压力等于相应的预定压力时处于相对于容纳结构2的预定位置。参照图1和2，这意味着例如保证对于可变容积的腔室5中与大气压力相比具有 315毫巴(mbar)的压力变化来说，连接头11相对于初始状态运动了 3毫米(mm)。以这种方式，在不考虑使致动器区别于理论上与其相同的其它致动器的特征的情 况下，致动器1的行为基本上对应于图1和2中的实线所表示的行为。本发明带来重要的优点。由于根据本发明的方法，一旦具有相同结构的所有致动器已经被校准，则它们基 本上以相同方式工作(也就是说，它们描述了相同的滞后循环)。还应该注意到，本发明易于生产，甚至与实施本发明相关的成本也不很高。上述发明可以以若干种方式进行修改和适用，而不偏离本发明构思的范围。而且，本发明的所有细节可以用其它技术上等同的元件来代替，实践中，所使用的 所有材料以及各个实施例的形状和尺寸可根据需要而改变。
权利要求
1.一种校准用于具有内燃机的交通工具的气动致动器的方法，所述致动器特别是用于 调节和控制涡轮压缩机，所述致动器(1)包括容纳结构O)，所述容纳结构的内部形成有操作腔室(3)；隔膜G)，所述隔膜安装在所述操作腔室(3)中，用于在所述操作腔室内部界定出至少 一个可变容积的腔室(5)，至少一根管(6)，所述管连接至所述可变容积的腔室(5)，从而允许所述可变容积的腔 室的内部压力改变；至少一根刚性杆(8)，所述刚性杆能够滑动地插入穿过所述容纳结构O)，所述刚性杆 具有与所述隔膜(4) 一体的第一端部(9)和位于所述容纳结构(2)外部的第二端部(10)； 和至少一个连接头(11)，所述连接头能安装在所述刚性杆(8)的第二端部(10)上，用于 连接至要被控制的元件，比如涡轮压缩机的曲柄；其特征在于所述方法包括下述操作步骤采用具有能够相对于所述刚性杆(8)的所述第二端部(10)运动的连接头(11)的致动 器⑴；改变所述可变容积的腔室(5)中的压力，直到该压力达到预定值，从而将所述刚性杆 (8)带入相应的操作位置中；将所述连接头(11)定位在相对于所述容纳结构(2)的预定位置中，所述预定位置与所 述可变容积的腔室(5)中的预定压力值一起被预先设立；和将所述连接头(11)约束至所述刚性杆(8)，以使得在所述刚性杆(8)处于所述操作位 置的情况下，所述连接头(11)处于相对于所述容纳结构O)的预定位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述连接头(11)约束至所述刚性杆 (8)的步骤以形成不可拆开的约束的方式来实现。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述约束步骤通过将所述连接头(11)焊 接到所述刚性杆(8)上来实现。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，将所述连接头(11)定位在所述刚 性杆⑶上的步骤通过使所述连接头(11)在所述刚性杆⑶上平行于所述刚性杆⑶的 延伸方向滑动来实现。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在改变所述可变容积的腔室( 中的压力 直到达到预定值之前执行定位所述连接头(11)的步骤，所述改变所述可变容积的腔室(5) 中的压力的步骤使所述刚性杆(8)相对于所述连接头(11)滑动。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，定位所述连接头(11)的步骤通过使 所述刚性杆在形成于所述连接头中的容座(16)中滑动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可变容积的腔室(5)中 的压力通过以一预定值来增大或减小压力而从大气压力达到预定压力值。
8.一种校准好的气动致动器，所述致动器用于具有内燃机的交通工具中，特别是用于 调节和控制涡轮压缩机，所述致动器能通过使用根据前述权利要求中任一项所述方法而被 校准，其特征在于，所述连接头(11)以不可拆开的方式被紧固至所述刚性杆(8)，以使得所 述连接头在所述可变容积的腔室(5)中的压力等于相应的预定值时处于相对于所述容纳结构O)的预定位置。
9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，所述连接头(11)包括球窝接头(12)， 所述球窝接头用于连接至要被控制的元件。
10.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，所述球窝接头(1 包括座(1 和连 接套(14)，所述座形成具有球形区形状的内表面，所述连接套外部的形状与所述座(13)相 匹配并且所述连接套被插入所述座中，所述连接套(14)形成用于连接至所述要被控制的 元件的联接元件。
全文摘要
本发明公开了一种校准气动致动器的方法，该致动器包括容纳结构(2)，隔膜(4)安装在该容纳结构中，该隔膜界定出其内部压力可被改变的可变容积的腔室(5)，该致动器包括能够滑动穿过容纳结构(2)并且连接至隔膜(4)的刚性杆(8)。至少一个连接头(11)可安装在刚性杆(8)的外部的第二端部上，以用于连接至要被控制的元件，比如涡轮压缩机。该方法包括下述操作步骤改变可变容积的腔室(5)中的压力直到达到预定值，从而将刚性杆(8)带入相应的操作位置中；将连接头(11)定位在相对于致动器的容纳结构(2)的预定位置中；和将连接头(11)约束至刚性杆(8)，以使得在刚性杆(8)处于操作位置的情况下，连接头(11)处于相对于容纳结构(2)的预定位置中。
文档编号F04C28/00GK102052320SQ20101052985
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月30日
发明者詹弗兰科·纳塔利 申请人:詹弗兰科·纳塔利