CN103459821B - 用于计量介质的阀 - Google Patents

Abstract

提出一种用于计量介质、尤其流体的阀，其带有：一个具有一个计量孔的阀壳(11)，一个控制所述计量孔的阀元件，一个用于阀元件操作的可电控的压电致动器(16)，该致动器在阀元件侧和在阀壳侧分别万向地支承，一个具有一个在活塞导向部(28)中可轴向移动的并且不能够旋转的活塞(29)的液压的耦合器(27)和一个为了所述致动器的控制导向到所述致动器(16)的电连接，该电连接具有一个致动器侧的接触元件(25)和一个与所述接触元件接触的壳体侧的接触元件(26)。为了防止在阀运行中在所述致动器(16)上出现的扭矩到所述电连接上，设置一个将所述致动器(16)固定到它的旋转位置中的防扭转部，所述接触元件(25，26)中的一个作为部分包括在所述防扭转部中。

Description

用于计量介质的阀

技术领域

本发明涉及一种用于计量介质、尤其流体的阀。

背景技术

已知的用于流体的喷射阀(DE102009026532A1)具有一个带有一个阀孔的阀壳，一个控制所述阀孔的阀针以及一个用于阀针操作的压电致动器。为了补偿在压电致动器和喷射阀的金属构件、尤其阀壳之间的不同的热膨胀系数，在致动器和一个在所述阀壳中插入的连接件之间夹紧一个液压的耦合器。该耦合器具有一个带有一个用于可轴线移动的活塞的活塞导向部的耦合器壳，该活塞的一个活塞侧通过一个耦合器壳限界一个被流体填充的耦合器缝隙。活塞通过薄膜可轴向移动地并且不能够旋转地固定在耦合器壳上。耦合器壳与连接件刚性地连接。致动器具有一个在一个封闭板和和封闭体之间夹紧的压电模块。一方面在致动器的封闭板和阀针之间并且另一方面在活塞和耦合器壳之间分别构造一个万向轴承，并且致动器的连接体和与耦合器的活塞刚性地连接。与致动器的压电模块的电连接通过一个致动器侧的接触元件的和壳体侧的接触元件的导电部分制造，其中，致动器侧的接触元件在与阀壳固定连接的连接件上这样固定，即接触元件的导电部分彼此接触。

发明内容

根据本发明的阀，带有：

一个具有一个计量孔的阀壳，

一个控制所述计量孔的阀元件，

一个用于阀元件操作的可电控的压电致动器，该压电致动器在阀元件侧和在阀壳侧分别万向地支承，

一个布置在所述压电致动器的与所述阀元件相背的侧上的液压的耦合器，该耦合器具有一个活塞导向部和一个可轴向移动地并且不能够旋转地保持在所述活塞导向部中的并且限界一个被流体填充的耦合器缝隙的、耦合在所述压电致动器上的活塞，

一个为了所述压电致动器的控制导向到所述压电致动器的电连接，该电连接具有一个压电致动器侧的接触元件和一个与所述接触元件接触的壳体侧的接触元件，

其特征在于，设置一个将所述压电致动器固定到它的旋转位置中的防扭转部并且将所述接触元件中的一个包括在所述防扭转部中。

该阀具有优点，即，通过将致动器的旋转位置固定在阀壳中进行的防扭转部转矩和扭矩直接由阀壳接收并且不作用到与致动器的电连接上，所述扭矩和转矩在阀运行中通过在阀元件和阀壳之间万向地支承的致动器的供电在致动器上产生。由此，避免电连接的机械的损坏，并且提高阀的寿命。将与致动器的电连接的接触元件包括在防扭转部中节省附加的设计步骤和装配步骤并且实现制造成本的降低。分别根据致动器的壳体侧的万向支承的类型可以使用用于致动器的位置固定的壳体侧的或致动器侧的接触元件。

通过在其他权利要求中实施的措施，在根据本发明的阀的有利的改进方案和改善方案是可能的。

根据本发明的一个有利的实施方式，为了致动器的阀壳侧的万向支承借助于一个刚性的连接实现活塞在致动器上的耦合并且使活塞导向部万向地支承在阀壳中。防扭转部在壳体侧的接触元件和活塞导向部之间制造。将壳体侧的接触元件包括在防扭转部之内具有优点，即，在该防扭转部中通过致动器和活塞的刚性的连接进行的将活塞万向地支承在阀壳中以很小的加工费用实现无附加构件的防扭转部。在此，优选地，在一个构成活塞导向部的、接收活塞的导向罐和一个插入到阀壳中的连接件之间进行的万向支承和穿过导向罐和壳体侧的接触元件的防扭转部，该接触元件固定在连接件上，由此实现，壳体侧的接触元件在圆周方向上形锁合地配合到导向罐上。

根据本发明的一个有利的实施方式，壳体侧的接触元件具有两个以平行间距轴向延伸的用于与致动器侧的接触元件接触的接触舌。防扭转部通过所述接触舌，一个在导向罐上成形的径向插入到接触舌之间的固定突出部和一个在连接件中本来存在的用于接触舌的轴向的导向槽构成。接触舌一方面支撑在固定突出部上并且另一方面支撑在导向槽的两个槽壁上，从而在圆周方向上在导向罐和致动器侧的接触元件之间得到形锁合。在此，有利地，导电接触舌至少在固定突出部和固定槽的区域中以塑料包上，从而不允许与由金属制造的导向罐的导电连接。

根据本发明的一个替代的实施方式，为了致动器的壳体侧的万向支承，活塞导向部壳体固定构造并且活塞在致动器上的耦合构造为轴承。防扭转部在致动器侧的接触元件和活塞之间制造。

万向支承背离耦合器的活塞导向部和阀壳迁移到致动器和耦合器的活塞避免在万向轴承和壳体侧的接触元件到致动器侧的接触元件的导电部分的引导部之间的结构的相撞，该结构的相撞会要求在万向轴承中的缺口并且因此会使轴承的机械稳定性削弱。通过随之出现的活塞导向部的壳体侧的固定也在径向加速时降低作用在活塞上的径向力。此外，实现从耦合器到阀壳的改善的热传递。由于致动器的万向支承，致动器侧的接触元件提供用于实现致动器的防扭转部的结构有利的先决条件。

根据本发明的一个有利的实施方式，万向轴承由一方面构造在一个与活塞连接的同轴的定心螺栓中的锥形的凹部并且另一方面在致动器上成形的轴承头构成，该轴承头力锁合地支撑在定心螺栓的凹部中。防扭转部具有一个轴向槽和一个在圆周方向上以很小的间隙形锁合地嵌入到轴向槽中的定心突出部，其中，轴向槽和定心突出部分配合到定心螺栓和致动器侧的接触元件上，即或者轴向槽布置在定心螺栓中并且定心突出部布置在致动器的接触元件上或者相背地轴向槽布置在致动器侧的接触元件上并且定心突出部布置在定心螺栓中。通过所述结构的措施，没有附加构件以最小的加工费用在致动器侧的接触元件和耦合器的活塞之间制造一个可靠地固定致动器的旋转位置的防扭转部，该耦合器其侧面不能够旋转地保持在固定在阀壳中的活塞导向部中。

附图说明

根据在附图中示出的实施例在下面的描述中进一步阐明本发明。附图示出：

图1部分地示出了用于计量流体的阀的纵剖图，

图2示出在图1中的局部A的放大视图，

图3示出沿着在图2中的线Ⅲ-Ⅲ的剖面图，

图4示出在图3中的部分Ⅳ的放大视图，

图5示出在根据图1至4的阀中的壳体侧的接触元件的俯视图，

图6示出沿着在图5中的线Ⅵ-Ⅵ的剖面图，

图7示出在根据图1至4的阀中的连接件的放大的纵剖图，

图8示出相对于根据图1修改的阀的阀的在图1中局部A的放大视图，

图9示出在去除壳体侧的接触元件的情况下沿着在图8中的线Ⅸ-Ⅸ的剖面图，

图10示出在根据图8和9中的阀的致动器侧的接触元件的透视图。

具体实施方式

在图1中以纵剖图示出的用于计量介质、尤其流体的阀例如作为用于喷射燃料的喷射阀被装入到内燃机的燃烧缸中。所述阀具有一个空心圆柱体形的阀壳11，阀壳的端末端由一个具有一个计量孔13的喷管体12关闭。所述计量孔13由一个向外打开的阀元件14控制，即关闭和开放，该阀元件构造为带有闭合头的阀针。阀元件14由一个压电致动器16抵着一个支撑在阀元件14并且支撑在喷管体12上的复位弹簧15的复位力操作，其中，相应于贴靠在压电致动器16上的电压大小，阀元件14通过它的闭合头或多或少开放计量孔13。致动器16具有一个可电控的压电模块19，该压电模块借助于一个构造为弹簧的空心体21夹紧在一个封闭板18和一个封闭体20之间。在此，致动器16通过一个万向支柱17配合到阀元件14上，其中，该万向支柱17构造在阀元件14的阀针的远离闭合头的端部和致动器16的封闭板18之间。

在与喷管体12相背的阀壳11的端部中插入连接件22，该连接件设置有一个流体接头23和一个电的连接插座24。由连接插头24借助于一个致动器侧的接触元件25和一个壳体侧的接触元件26制造一个与致动器16的压电模块20的电连接。两个接触元件25,26的导电部分彼此接触并且在接触位置上彼此焊接在一起。替代地，两个接触元件25,26的彼此接触的部分也彼此一件式地实施，即导电部分一体式地实施。

在致动器16的与阀元件14相背的侧面上布置一个液压的耦合器27，通过该耦合器致动器16支撑在阀壳11上，更准确地说支撑在与阀壳固定连接的连接件22上。致动器16和耦合器27接收在一个管53中，该管的一侧在喷管体12上并且另一侧在连接件22上固定、例如焊接。在管53和阀壳11之间保留一个环形缝隙54，通过该缝隙存在一个流体进水管23到和喷管体12的内部的连接，在该喷管体中可轴向移动地导向阀元件14的阀针。液压的耦合器27具有一个活塞导向部28和一个可轴向移动地、不能够旋转地保持在该活塞导向部中的活塞29，该活塞限界填满流体的活塞缝隙30。在示出的实施例中，活塞导向部28由一个导向罐31构成，该导向罐接收在连接件22中的杯形的空槽32中。耦合器缝隙30通过一个在导向罐31中的孔33与一个补偿室34处于连接，该补偿室由罐底和一个绷紧在罐底外部的并且固定在导向罐31的外壁上的膜35限界。

在阀的运行中，在阀元件侧和阀壳侧分别万向地悬挂的或支承的压电致动器16具有扭矩或转矩，所述扭矩或转矩可能导致损害与压电模块19电连接。为了拦住在阀壳11上的转矩并且因此阻止接触元件25,26由导电的、彼此接触的部分，设置一个将致动器16固定到它的旋转位置中的防扭转部，其中，将与致动器16的电连接的接触元件25,26的各个包括在防扭转部内。分别根据致动器16的阀壳侧的万向支承实施将防扭转部固定在壳体侧的接触元件26上或固定在致动器侧的接触元件25上。

在根据图1至7的阀的实施例中，为了致动器16的壳体侧的万向支承，将在阀壳11的活塞导向部28、更准确地说嵌入到连接件22的杯形的空槽32中的导向罐31万向地支承在与阀壳11固定连接的连接件22上并且借助于刚性的连接实现活塞29耦合在致动器16上。防扭转部构造在壳体侧的接触元件26和活塞导向部28、即导向罐31之间。为了制造刚性的连接，在活塞29中嵌入一个具有一个与活塞29间隔开的空心的螺栓头361的中心的定心螺栓36并且致动器16的连接体20设置有一个轴向间隔开的榫201，该榫通过一个直径缩小的端部段夹紧在空心的螺栓头361中。在榫201上固定致动器侧的接触元件25。壳体侧的接触元件26固定在连接件22上并且为了构造防扭转部在圆周方向上配合在导向罐31上。

壳体侧的接触元件26在图5中以俯视图示出并且在图6中以纵剖图示出。接触元件26具有两个以平行间距轴向延伸的、构成接触元件26的导电部分的接触舌37。该接触舌37以塑料外壳38压力注塑包封并且通过一个塑料桥55固住，其中，接触舌37的接触致动器侧的接触元件25的导电部分的自由的端部从塑料外壳伸出。壳体侧的接触元件26插入到在图7中以纵剖图放大示出的连接件22中。为此，连接件22包含两个平行的纵向孔39和一个在连接件的空槽32的区域中延伸的、深入到两个纵向孔39中的导向槽40(也参看图4)，两个带有一个舌段Ⅰ(图6)的接触舌37插入到所述导向槽中。如根据图3的横截面示出并且更好地在图4中的放大的局部图示出，两个接触舌37在彼此相背的纵侧面上以舌段Ⅰ通过接触舌的塑料外壳38贴靠在导向槽40的彼此对置的槽壁411上。如从图3和4可以看出，在导向罐31上这样成形一个径向地深入到两个接触舌37之间的固定突出部41，即两个接触舌37在彼此相对的纵侧面上通过接触舌的塑料外壳38贴靠在固定突出部42上。由此，在将壳体侧的接触元件26包括在内的情况下，由在导向罐31上成形的固定突出部42和构造在连接件22中的导向槽40构成。

根据第二实施例的、部分地在图8中示出的阀尽可能与前面描述的阀相一致，从而相同的构件以相同的附图标记标明，然而，在图8示出的局部图的区域中修改。在所述阀中，为了致动器16的阀壳侧的万向支承，活塞导向部28壳体固定地实施并且液压的耦合器27的活塞29在致动器16上的耦合实施为万向轴承43。在致动器侧的接触元件25和无旋转地保持在壳体侧的活塞导向部28之间的活塞29之间制造防扭转部。活塞导向部28的阀壳侧的固定通过插入到在连接件22中的空槽32中的导向罐31在连接件22上的连接实现，例如，由于径向和轴向地定心在空槽32中的导向罐31固定焊接在连接件22上。万向轴承43由一个插入到活塞29中的定心螺栓36的螺栓头361中的锥形的凹部44和由一个构造在致动器16上的支承头45构成，该支承头力锁合地支撑在凹部44中。支承头45成形在从致动器16的连接体20突起的楔201的自由的端部上。为了制造防扭转部，在定心螺栓36中、更准确地说在定心螺栓36上伸出的螺栓头361中成形一个轴向槽46(图9)并且在处在连接体20的楔201上的致动器侧的接触元件25上存在一个定心突出部47，该定心突出部在圆周方向上形锁合地嵌入到轴向槽46中。

在图10中透视性地示出致动器侧的接触元件25。该接触元件具有一个可在连接体20的楔201上推拉的并且可在那里固定的塑料体48，两个接触板49固定在该塑料体上。接触板49与连接凸起部50连接，该连接凸起部导向到压力的致动器16的压电模块19。在最后装配的阀中，壳体侧的接触元件26的接触舌37的自由的端部支承在致动器侧的接触元件25的接触板49上并且与接触板焊接。

如从图2和图8可以看出，在液压的耦合器中，活塞29可移动地并且无旋转地保持在活塞导向部28中借助于一个固定在活塞29和活塞导向部28上的膜51实现。为此，该膜51以它的外边缘固定在导向罐31上并且以膜的内边缘固定在定心螺栓36和/或在活塞29上，其中，膜51流体密封地封闭一个在活塞29和活塞导向部28之间存在的环形缝隙(52)。内部的膜边缘例如焊接在定心螺栓26上，替代地焊接在活塞29上或者借助于定心螺栓36夹紧在活塞29上。

Claims (11)

1.用于计量介质的阀，带有：

一个具有一个计量孔的阀壳(11)，

一个控制所述计量孔(13)的阀元件(14)，

一个用于阀元件操作的可电控的压电致动器(16)，该压电致动器在阀元件侧和在阀壳侧分别万向地支承，

一个布置在所述压电致动器(16)的与所述阀元件(14)相背的侧上的液压的耦合器(27)，该耦合器具有一个活塞导向部(28)和一个可轴向移动地并且不能够旋转地保持在所述活塞导向部(28)中的并且限界一个被流体填充的耦合器缝隙(30)的、耦合在所述压电致动器(16)上的活塞(29)，

一个为了所述压电致动器的控制导向到所述压电致动器(16)的电连接，该电连接具有一个压电致动器侧的接触元件(25)和一个与所述接触元件接触的壳体侧的接触元件(26)，

其特征在于，设置一个将所述压电致动器(16)固定到它的旋转位置中的防扭转部并且将所述接触元件(25,26)中的一个包括在所述防扭转部中。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，为了所述压电致动器(16)的阀壳侧的万向支承借助于一个刚性的连接实现所述活塞(29)在所述压电致动器(16)上的耦合并且使所述活塞导向部(28)万向地支承在所述阀壳(11)中并且所述防扭转部构造在所述壳体侧的接触元件(26)和所述活塞导向部(28)之间。

3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述活塞导向部(28)由一个导向罐(31)构成，该导向罐插入到一个固定地插入到所述阀壳(11)中的连接件(22)的一个杯形的空槽(32)中并且万向地支承在所述连接件(22)上，并且所述壳体侧的接触元件(26)固定在所述连接件(22)上并且为了构造所述防扭转部在圆周方向上形锁合地配合到所述导向罐(31)上。

4.根据权利要求3所述的阀，其特征在于，所述壳体侧的接触元件(26)具有以平行间距轴向延伸的用于与所述压电致动器侧的接触元件(25)接触的两个接触舌(37)并且所述防扭转部由所述接触舌(37)、一个在所述导向罐(31)上达到的径向插入到所述接触舌(37)之间的固定突出部(42)和一个在所述连接件(22)中构造在的用于所述接触舌(37)的轴向的导向槽(40)构成，所述接触舌(37)以它的槽壁(411)使所述两个接触舌(37)至少在一个舌段(I)中支撑在接触舌的与所述固定突出部(42)相背的纵侧上。

5.根据权利要求4所述的阀，其特征在于，所述接触舌(37)由导电的材料制成，并且，至少在所述固定突出部(42)和所述导向槽(40)的区域中通过一个塑料外壳(38)包围。

6.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，为了将所述压电致动器(16)在壳体侧上万向支承，所述活塞导向部(28)与壳体相固定地实施，并且，所述活塞(29)在所述压电致动器(16)上的耦合实施为万向轴承(43)，并且所述防扭转部构造在所述压电致动器侧的接触元件(25)和所述活塞(29)之间。

7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于，所述万向轴承(43)由一个在与所述活塞(29)连接的中心的定心螺栓(36)中的锥形的凹部(44)和一个构造在所述压电致动器(16)上的轴承头(45)构成，该轴承头力锁合地支撑在所述凹部(44)中，并且所述防扭转部具有一个轴向槽(46)和一个在圆周方向上形锁合地嵌入到所述轴向槽(46)中的定心突出部(47)并且所述轴向槽(46)和所述定心突出部(47)交替地在所述定心螺栓(36)上和在所述压电致动器侧的接触元件(25)上构造。

8.根据权利要求7所述的阀，其特征在于，所述压电致动器(16)具有一个夹紧在一个贴靠在所述阀元件(14)上的密封板(18)和一个密封体(20)之间的压电模块(19)并且在所述密封体(20)上一个承载压电致动器侧的接触元件(25)的楔(201)轴向突起，在所述楔的自由端上成形所述轴承头(45)。

9.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述活塞导向部(28)由一个导向罐(31)构成，该导向罐固定在一个固定地插入到所述阀壳(11)的连接件(22)的一个杯形的空槽(32)中，并且所述壳体侧的接触元件(26)固定在所述连接件(22)上。

10.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，所述活塞(29)借助于一个薄膜(51)不能够旋转地并且可轴向移动地保持在所述活塞导向部(28)中，所述薄膜固定在所述活塞(29)上并且固定在所述活塞导向部(28)上并且遮盖一个在所述活塞(29)和所述活塞导向部(28)之间存在的环形缝隙(52)。

11.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述计量介质是流体。