專利名稱：動能吸收裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及用于控制電磁閥銜鐵的跳動和回跳運動的裝置并在高性能的燃料注射器中得到應用。
一般，一個電磁閥包括一個可以在第一和第二位置之間移動的銜鐵。第一和第二位置的末端常由機械停頓處確定。在現有的技術中，銜鐵被線圈產生的電磁力作用在一個方向上移動并被一個回復彈簧作用在相反方向上移動。當銜鐵碰撞一個停頓處時，它就產生跳動。跳動或回跳均是有害的，特特是如果這個電磁閥裝在一個燃料注射器中，當銜鐵朝著或離開閥座移動時，因為跳動或回跳，根據不同情況或多或少會有一些燃料從燃料注射器中被噴出。跳動會繼續到銜鐵和/或停頓處的磁滯損耗最終使銜鐵停下為止。由此可見，銜鐵的跳動由于延長或縮短了注射時間而影響了燃料注射器的操作，導致了刻度上的非線性，閥座面的過多損耗，燃料噴霧粗糙和易變，在注射器的有效壽命期內操作注射器時從一個周期到另一周期變化時注射器缺乏重復性。
針對上述問題，本發明的主要目的是提供一種裝置，用于緩沖銜鐵的運動從而減弱和/或全部消除跳動。進一步的目的是通過應用一個能量吸收裝置消除跳動。
相應地，本發明包括附裝在銜鐵上并可與銜鐵一起移動從而通過消耗銜鐵與停頓裝置的碰撞能量而減弱銜鐵運動的裝置。在本發明的一個實施例中，緩沖裝置由一個動能吸收器或緩沖器構成，它包括一個位于銜鐵周圍的彈性套和一附裝在彈性套外表面的重塊。在本發明的另一個實施例中，吸收裝置包括多個位于銜鐵周圍并沿銜鐵軸向間隔的彈性環和一壓載在O形環上的重塊。在這個實施例中，重塊包括兩個半圓柱形部分，它們相對地位于O形環上，并通過多個嵌在半圓柱形部分周圍的彈簧環獲得彈簧加載。在又一個實施例中，吸收裝置包括一個裝載了重塊的彈簧，重塊與銜鐵摩擦并消耗能量。
本發明的其他許多目的將在下列附圖的詳細描述中闡明。
圖1圖解說明一個結合本發明的燃料注射器。
圖2是沿圖1中的2-2線取的橫截面圖。
圖3說明本發明另一個實施例。
圖4說明包括圖3所示諧波緩沖器的一個構件的分離的局部橫截面圖。
圖5是圖3中的銜鐵放大圖。
圖6是一個沿圖5中的6-6線取的橫截面圖。
圖7說明本發明又一個實施例。
圖1圖解說明了一個典型的帶有銜鐵12的電磁線圈裝置10，銜鐵12響應線圈18產生的磁力并受回復彈簧28的作用，可以在第一停頓處13和第二停頓處14之間移動。銜鐵12可以典型地由軟鐵型材料做成。上述各個部分當然可以裝在一個合適的圖1中沒有表示的殼體內。應該注意到，如果電磁線圈裝置10是一個燃料注射器，則停頓處14可以配制在帶有調節孔22的閥座20內。線圈18纏繞在定子23的周圍，定子的低端就形成了停頓處13。銷24可以從銜鐵中延伸或作為銜鐵12的完整的延伸部制造。銷24包括一個弧形的封閉端26，該端與閥座適配并可封閉閥座內形成的停頓處或座位表面14。如圖1所示，閥座表面14是圓錐形的，而封閉元件的端部26最好是球形的。這種封閉元件和閥座和/或停頓處13，14的位置的特殊設計并不與本發明特別有關系，它們可以用任何電磁閥的結構來替代。如圖1所示的常閉類的燃料注射器有一個偏置彈簧28，它將銜鐵12推向閥座20。如上所述，當線圈18通電時，銜鐵隨之響應，離開閥座20移向開口位置。當線圈18通電時，燃料注射器10內的增壓的流體被允許通過調節孔而射出。箭頭32說明流體流動方向。
如圖1所示，銜鐵12包括一個由兩個環狀圓錐形軸肩38和39確定的頸縮段36。在軸肩38和39之間有一個動能吸兆爸沒蚧撼迤 2，它包括一個彈性材料如橡皮或與之相似的材料制成的環44，環44的二端45和47呈圓錐形，并緊靠在軸肩38和39處。這樣，環44就不能軸向滑動了。位于并固定在彈性環44外圍的是重塊48。如圖1和圖2所示，重塊最好用非磁性材料如黃銅制成，并可以制成開口的圓柱形或環形，它可以打開以便安裝在彈性環44的周圍。重塊48也可以用磁性材料制成，并可以用如環氧樹脂固定在彈性環44的外表面上，通過選擇彈性材料的彈性系數和重塊48的質量，銜鐵12碰撞停頓處的振動可以經由彈性材料消耗一些振動能而得以顯著降低和/或消除。
參見圖3，圖3更詳細地說明了一個燃料注射器的實施例，并進一步說明了本發明的另一個實施例。該燃料注射器50被設計成插入一個發動機的圓柱形壁的開口內，O形環52壓緊在外殼56的環形槽54內。部分圖示的外殼56支撐一個定子60，定子60的周圍有線圈62。外殼包括一系列允許燃料流過的通道如64，66。外殼的低端帶有端蓋70。外殼56和端蓋70配合確定一個燃料空腔72。位于空腔72內低端的是帶調節孔76的閥座74。閥座74包括座位表面76。空腔72的內部有一個銜鐵80，銜鐵80可以在外殼腔膛82內滑動。圖5是銜鐵80的放大圖。從銜鐵80上延伸出銷84，銷84帶有適于安置在閥座74上的封閉表面86。銷84由帶有通道66的閥的導向支撐件90引導。銜鐵80包括一個由兩個斜的環形軸肩94和96所確定的，類似于圖1所示的頸縮段92。O形環102和104分別位于軸肩94和96周圍。該O形環102和104由彈性材料如橡皮制成，并在功能上與圖1所示的彈性環或套44等效。固定在O形環102和104周圍的是重塊。在這個實施例中，重塊有兩個，是完全相同的半圓柱形構件110和112，它們相對地、互相配合地放置在銜鐵80的周圍。在上述實施例中，兩構件位于頸縮段的周圍。圖4表示了一重塊如110的放大的，分離的橫截面圖。如圖4所示，每個構件包括一內側軸向壁120，壁120軸向延伸的邊緣122和124。邊緣122和124的半徑比壁120的半徑大，這樣當構件位于銜鐵80的頸縮段92周圍時，構件110和120將壓住分別靠著錐形軸肩94和96的O形環102和104。構件110和112被位于構件110和112上相應的環形槽134a、134b及136a、136b內的圓周彈簧或止動環130和132固定住。在這個方式中，彈簧環在圓周上將構件110和112約束在銜鐵80周圍。如上所述，一旦構件110和112被環130和132所固定，它們就能分別壓著O形環102和104而作軸向移動。
軸肩94和96呈傾斜或圓錐形并不是本發明所必須的。該圓錐形軸肩可用鈍的或弧形的軸肩及環形槽來代替，所有這些結構可以與構件110和112配合將O形環固定在銜鐵80上。下面說明了銜鐵80，構件110和112，止動環130和132和O形環102和104的實際構成。以一個注射器樣機為例，銜鐵，構件，止動環和O形環的組裝重量大約是1.12克。構件，止動環和O形環的重量以上述組裝的重量的百分比表示的話，分別是11.5%，0.84%和0.73%。所用的O形環型號是由蘋果公司制造的.098＊.0 26＊70 BN。
操作時，當銜鐵由回復彈簧140向外推動進入閥座74時，碰撞力被包括有O形環102，構件110、112和環130、132的緩沖器142所吸收。更特別地，能量由壓在O形環上的重塊轉移至O形環而被消耗。
參見圖3和圖4，每一塊構件包括一個切除部分138，其目的是通過減少構件110和112的質量以便容易地獲得與銜鐵相匹配的緩沖系數。進一步注意到，圖3所示的本發明的實施例中，每個重塊的內壁120與銜鐵80被O形環102和104所隔開。這種分隔不是本發明所必須的。如上所述，如果構件110和112允許與銜鐵80松動接觸的話，則構件110和112在銜鐵80表面上的軸向移動事實上有助于緩沖器142產生的有效的緩沖。
本發明的第一和第二個實施例，如圖1和圖3所示，其吸收裝置或緩沖器是由彈性材料如彈性環44和O形環102和104構成。圖7所示的本發明的實施例表示又一種緩沖器150，它包括一個金屬彈簧160，彈簧160位于銜鐵80的周圍，彈簧160的端部與銜鐵80相固定。一個緩沖裝置162依附于彈簧160并隨著彈簧的壓縮和伸展而作軸向移動。這種緩沖裝置162包括一個帶有朝里延伸出環狀肩部164的環。肩部被制成弧形摩擦表面166，該表面166與銜鐵80的表面168保持接觸。當銜鐵80碰撞停頓處的閥座時，碰撞能將被傳輸到緩沖器150并且作為摩擦面166在表面168上的滑動而被消耗。只要緩沖器150的有正確的質量和尺寸的穩定性，其材料并不是重要的。典型材料可以是不銹鋼或塑料。
對上述本發明的實施例的許多變化和修改肯定能實現但并不超出本發明的范圍。一種修改是將上述的能量吸收裝置引入不用電磁驅動而是用例如液壓驅動的燃料注射器的裝置。因此，那個范圍不過是趨于由附加權利要求的范圍限定。
權利要求
1.一個裝置(10；50)包括一個可在第一和第二方向上移動的(12；80)；用于至少在所述的第一方向上提供停頓處的裝置(20；23；60；74)；附裝于銜鐵并可與銜鐵一起移動從而通過消耗銜鐵與所述的停頓裝置的碰撞能量而緩沖銜鐵移動的裝置。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述的緩沖裝置包括一緩沖器(42)，緩沖器(42)包括一個位于所述的銜鐵12周圍的彈性套(44)和一附裝在所述彈性套外表面上的重塊(48)。
3.如權利要求2所述的裝置(10)，其中，所述的移動裝置包括一個線圈(18)，所述的重塊(40)是非磁性的。
4.如權利要求3所述的裝置，其中，所述的銜鐵12包括一頸縮段36和相對分布，朝向間隔的軸肩(38;39);所述的彈性套(44)嵌在所述的頸縮段(36)上，并且包括與所述的軸肩(38;39)相配合的端部(45;47);和所述的重塊包括一位于所述的彈性套周圍的圓柱形構件。
5.如權利要求4所述的裝置，其中，所述的重塊包括一個帶有開口壁的圓柱形環。
6.如權利要求4所述的裝置，其中，所述的重塊與所述的彈性套相固定。
7.如權利要求1所述的裝置，其中，所述的緩沖裝置包括多個位于銜鐵(80)周圍并且沿所述銜鐵(80)軸向間隔的彈性環(102;104)和一個壓載于所遴的環上的重塊(110;112)。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，所述的重塊包括兩個半圓柱形部分，它們相對地位于所述的環上，并通過嵌在所述的半圓柱形部分周圍的多個彈性環(132)獲得彈簧加載。
9.如權利要求8所述的裝置，其中，所述的半圓柱形部分大體上包圍了所述的銜鐵的大約一半圓周。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，所述的銜鐵包括一個帶有兩個間隔的軸肩的頸縮段，所述的彈性環被所述的半圓柱形部分壓住并分別靠在一個所述的軸肩處。
11.如權利要求10所述的裝置，其中，那個半圓柱形部分，在貼近所述的彈性環處，包括有用于嵌入并固定二個所述的彈性環的裝置。
12.如權利要求1所述的裝置，其中，所述的緩沖裝置包括一個彈簧支撐構件(162)，它包括一個與銜鐵的表面(168)滑動接觸的第一表面(166)，當所述的第一表面與銜鐵表面相互作用時，能量即被消耗。
13.一個裝置(10;50)包括一個適于在相對于移動停頓處的第一和第二方向上移動銜鐵(12;80)和附裝于所述的銜鐵并可一起移動從而通過消耗所述銜鐵與所述移動停頓處相碰撞的能量而緩沖銜鐵移動的裝置。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述的緩沖裝置包括一個位于所述的銜鐵(12)周圍的彈性套(44)和一附裝于所述的彈性套外表面的重塊。
15.如權利要求2所述的裝置，其中，所述的銜鐵(12)包括一個帶有兩個軸向間隔、相對分布的軸肩(38;39)的頸縮段36;所述的彈性套(44)嵌在所述的頸縮段(36)上，并包括兩個與所述的軸肩(38;39)相配合的端部(45;47)和所述的重塊包括一位于所述的彈性套周圍的圓柱形構件。
16.如權利要求15所述的裝置，其中，所述的重塊包括一個帶有開口壁的圓柱形環。
17.如權利要求15所述的裝置，其中，所述的重塊與所述的彈性套相固定。
18.如權利要求13所述的裝置，其中，所述的緩沖裝置包括多個位于銜鐵(80)周圍并沿所述的銜鐵(80)軸向間隔的彈性環(102;104);和一個壓載于所述的彈性環上的重塊(110;112)。
19.如權利要求8所述的裝置，其中，所述的重塊包括兩個半圓柱形部分，它們相對地位于所述的環上，并通過嵌在所述的半圓柱形部分周圍的多個彈簧環(132)獲得彈簧加載。
20.如權利要求19所述的裝置，其中，所述的半圓柱形部分大體上包圍了所述的銜鐵的大約一半圓周。
21.如權利要求20所述的裝置，其中，所述的銜鐵包括一個帶有兩個間隔的軸肩的頸縮段，所述的彈性環被所述的半圓柱形部分壓住并分別靠在一個所述的軸肩處。
22.如權利要求21所述的裝置，其中，那個半圓柱形部分，在貼近所述的彈性環處，包括有用于嵌入并固定一個所述的彈性環的裝置。
23.如權利要求13所述的裝置，其中，所述的緩沖裝置包括一個彈簧支撐構件(162)，它包括一個與銜鐵表面(168)滑動接觸的第一表面(166)，當所述的第一表面與銜鐵表面相互作用時，能量即被消耗。
全文摘要
一個裝置(10；50)包括一個在第一和第二方面上可移動的銜鐵(12；80)；一個至少在第一方向上提供停頓處的障礙(20；23；60；74)；一個使所述的銜鐵在第一和第二方面上移動的電磁裝置和回復彈簧(18；28；60；140)；和一個附裝于所述的銜鐵并可與所述的銜鐵一起移動的用于消耗銜鐵與移動停頓處碰撞能量的緩沖裝置。
文檔編號F02M51/06GK1030125SQ8810208
公開日1989年1月4日 申請日期1988年4月14日 優先權日1987年4月14日
發明者保羅·德斯蒙德·戴利, 馬克·艾倫·布魯克斯, 羅伯特·法利斯 申請人:聯合信號公司