CZ2001577A3 - Piezoelektrický ovladač pro ovládání mechanické součásti - Google Patents

Description

Vynález se týká piezoelektrického ovladače pro ovládání mechanické součásti, zejména pro vstřikovací injektor k dávkování paliva ve spalovacím motoru, s pouzdrem, ve kterém je axiálně pohyblivě uchycen piezoelektrický element piezoelektrického ovladače, s nejméně jedním pružinovým elementem předepjatým na tah, který je uspořádán v axiálním směru mezi piezoelektrickým elementem a horním uchycením v pouzdře, s upínacím uspořádáním, které mechanicky spojuje přítlačný palec, spojený s piezoelektrickým elementem, s pružinovým elementem, přičemž činnost piezoelektrického ovladače vede k axiálnímu roztahování piezoelektrického elementu a tím k axiálnímu pohybu přítlačného palce proti síle pružinového elementu.

Dosavadní stav techniky

Obecně je známo, že při využití takzvaného piezoelektrického efektu může být z materiálu s vhodnou krystalickou strukturou sestaven piezoelektrický element. Při zavedení vnějšího elektrického napětí nastává mechanická reakce piezoelektrického elementu, která v závislosti na krystalické struktuře a na oblasti připojení elektrického napětí představuje tlak nebo tah v předem daném směru.

Rovněž je známo, že vstřikovací trysky nebo ventily pro dávkování paliva ve spalovacím motoru mají přítlačné nebo ovládací palce, které vyžadují vysoké tlaky a rychlé a přesné reakční časy. Takové vstřikovací zařízení je například popsáno ve spise „Zápisník • 9 9 ··· ···♦ automobilové techniky“, nakladatelství VDI 1987, 20. vydání, strany 391, 392, Zde se jedná především o to, že toto uspořádání má na základě malého konstrukčního prostoru, který je k dispozici v motorovém prostoru spalovacího motoru, pokud možno co nejmenší průměr.

Podstata vynálezu

Problémy tohoto uspořádání jsou vyřešeny piezoelektrickým ovladačem pro ovládání mechanické součásti, zejména pro vstřikovací injektor pro dávkování paliva ve spalovacím motoru, s pouzdrem, ve kterém je axiálně pohyblivě uchycen piezoelektrický element piezoelektrického ovladače, s nejméně jedním pružinovým elementem předepjatým na tah, který je uspořádán v axiálním směru mezí piezoelektrickým elementem a horním uchycením v pouzdře, s upínacím uspořádáním, které mechanicky spojuje přítlačný palec, spojený s piezoelektrickým elementem, s pružinovým elementem, přičemž Činnost piezoelektrického ovladače vede k axiálnímu roztahování piezoelektrického elementu a tím k axiálnímu pohybu přítlačného palce proti síle pružinového elementu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že piezoelektrický ovladač je fixován na horním konci pouzdra a je sevřen upínacím pásem jako upínacím uspořádáním, který je na horním konci pevně spojen s držákem pružinového elementu, takže upínací pás při axiálním roztažení piezoelektrického elementu působí na pružinový element tažnou silou.

Tento piezoelektrický ovladač má výhodným způsobem optimálně dimenzované, zejména velmi Štíhlé pouzdro, ve kterém je uchycen piezoelektrický ovladač. Štíhlá konstrukce přitom dovoluje, zejména u vstřikovacího systému, také uspořádání centrální vysokotlaké přípojky paliva.

K vytvoření nezbytného předpjetí, které je potřebné například pro zpětné ustavení ovládacího elementu, je piezoelektrický ovladač, který je v pouzdře uchycen jako axiálně pohyblivý, opatřen výhodným způsobem nejméně jedním pružinovým elementem, předepjatým na tah, zejména deskovou vlnovou pružinou, která je v pouzdře uspořádána v axiálním směru mezi piezoelektrickým elementem a horním úchytem.

Díky uspořádání upnutí, které mechanicky spojuje přítlačný palec, spojený s piezoelektrickým elementem, s deskovou vlnovou pružinou, může být přitom na piezoelektrickém elementu soustředěno nezbytné předpjetí, přičemž činnost piezoelektrického ovladače vede k axiálnímu roztahováni piezoelektrického elementu a tím k axiálnímu pohybu přítlačného palce proti síle deskové vlnové pružiny. Nejméně jedna desková vlnová pružina se zde musí podílet na zdvihu piezoelektrického elementu, přičemž však tuhost deskové vlnové pružiny má být v poměru k předpjetí velmi malá.

U přednostní formy provedení je piezoelektrický ovladač fixován na horním konci pouzdra a sevřen upínacím pásem jako upínacím uspořádáním, který je na horním konci pevně spojen s držákem deskové vlnové pružiny, takže upínací pás působí při axiálním roztahování piezoelektrického elementu na deskové vlnové pružině tažnou sílu.

Na místě upínacího pásu zde může být jednoduchým způsobem upraveno také uzavřené pouzdro, které piezoelektrický element obklopuje.

Fixování piezoelektrického ovladače může být provedeno například centrálním svorníkem, který je pevně spojen s horním

úchytem deskové vlnové pružiny, přičemž jsou v tomto případě uspořádány dvě tyto pružiny symetricky na obou stranách svorníku.

Jiným způsobem může být upevnění piezoelektrického ovladače provedeno také upínací destičkou, která přiléhá na fixační hranu na pouzdře ve směru deskové vlnové pružiny a jejím prostřednictvím je upínací pás možné pohyblivě vést.

Tyto a další znaky výhodných dalších provedení vynálezu vycházejí z patentových nároků a také z popisu a obrázků, přičemž jednotlivé znaky je možné realizovat jednotlivě nebo ve formě více kombinací provedení vynálezu i v jiných oblastech, které mohou samy o sobě představovat provedení schopná ochrany, pro něž je zde ochrana nárokována,

Přehled obrázků na výkresech

Příklady provedení piezoelektrického ovladače podle vynálezu jsou vysvětleny podle následujících obrázků, na kterých znamená obr. 1 řez piezoelektrickým ovladačem pro ovládání vstřikovacího injektoru k dávkování paliva ve spalovacím motoru, se dvěma deskovými vlnovými pružinami a s upevněním piezoelektrického ovladače svorníkem, obr. 2 obr. 3 řez piezoelektrickým ovladačem v modifikaci příkladu podle obr. 1, s deskovou vlnovou pružinou a upevněním piezoelektrického ovladače na fixační hraně pouzdra a další příklad provedení s pouzdrem jako upínacím zařízením.

··· ··«·

Příklady provedeni vynálezu

Ve znázornění podle obr. 1 je piezoelektrický ovladač 1 zobrazen s piezoelektrickým elementem 2 v pouzdře 3_.

Piezoelektrický element 2 je zde známým způsobem sestaven z křemíkového materiálu s vhodnou krystalickou strukturou, takže při využití takzvaného piezoelektrického efektu dochází při zavedení vnějšího elektrického napětí k mechanické reakci piezoelektrického elementu 2. Díky Štíhlé konstrukci piezoelektrického ovladače 1 v pouzdře 1 je zde ještě uspořádáno vysokotlaké potrubí 4 pro přívod paliva ke spalovacímu motoru.

Piezoelektrický element 2 je zasazen mezi spodní zaoblený přítlačný palec 5. s ovládacím zdvihátkem 6 a horní přítlačný palec 7. Toto uspořádání je sevřeno upínacím pásem 8, který je nahoře přivařen na destičku 9, která slouží jako držák deskových vlnových pružin IQ a H jakožto pružinových elementů. U uspořádání podle obr. 1 je upraven svorník 12, který pevně spojuje horní přítlačný palec Z s deskou 13. která přiléhá na fixační hranu 14 pouzdra 3..

Deskové vlnové pružiny 10 a 11 podle obr. 1 jsou zde pevně spojeny, například svařeny, s destičkou 9 na jednom konci a s deskou 13 na druhém konci a jsou na jedné straně předepjaty pomocí upevnění na fixační hraně 14 a tuhým spojením přes svorník 12, přítlačný palec 7, piezoelektrický element 2, upínací pás 8 a destičku na straně druhé, ve směru tahu.

Činnost piezoelektrického elementu 1 přitom vede k axiálnímu roztahování piezoelektrického elementu 2 a tedy k axiálnímu pohybu zdvihátka 6. Dále vzniká tlak na upínací pás 8., který působí axiální tahovou silou na destičku 9, která vede k dalšímu tahovému zatížení deskových vlnových pružin 10 a 11.

Další příklad provedení podle obr. 2 je vzhledem ke stejně působícím dílům opatřen stejnými vztahovými značkami. Ve variantě k obr. 1 je zde horní přítlačný palec 15 proveden jako upevňovací destička, která přiléhá na fixační hranu 16 pouzdra. Odpadá tak svorník 12. který je nezbytný u příkladu provedení podle obr. 1 a může být upravena centrálně uspořádaná desková vlnová pružina 17. Způsob činnosti je zde však stejný jako u příkladu provedení podle obr. 1, přičemž musí být pouze zajištěno, že tažná síla upínacího pásu 8. se přenáší na destičku 9 jako na držák deskové vlnové pružiny 12.·

U přikladu provedení podle obr. 3 je jako upínací zařízení pro přenos tahové síly upraveno uzavřené pouzdro 18 piezoelektrického elementu 2.

•	•	• ·		φ
*	•	• · ·	* · · ♦ «	*
	····	• · 9«		• ···

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Piezoelektrický ovladač pro ovládání mechanické součásti, zejména pro vstřikovací injektor k dávkování paliva ve spalovacím motoru s pouzdrem (3), ve kterém je axiálně pohyblivě uchycen piezoelektrický element (2) piezoelektrického ovladače (1),

   - s nejméně jedním pružinovým elementem (10, 11, 17) předepjatým na tah, který je uspořádán v axiálním směru mezi piezoelektrickým elementem (2) a horním uchycením v pouzdře (3), s upínacím uspořádáním (8, 18), které mechanicky spojuje přítlačný palec (5), spojený s piezoelektrickým elementem (2), s pružinovým elementem (10, 11, 17), přičemž Činnost piezoelektrického ovladače (1) vede k axiálnímu roztahování piezoelektrického elementu (2) a tím k axiálnímu pohybu přítlačného palce (5) proti síle pružinového elementu (10, 11, 17).
2. 2. Piezoelektrický ovladač podle nároku 1, vyznačující se tím, že piezoelektrický ovladač (1) je fixován na horním konci pouzdra (3) a je sevřen upínacím pásem (8) jako upínacím uspořádáním, který je na horním konci pevně spojen s držákem (9) pružinového elementu (10, 11, 17), takže upínací pás (8) při axiálním roztažení piezoelektrického elementu (2) působí na pružinový element (10, 11, 17) tažnou silou.
3. 3, Piezoelektrický ovladač podle nároku 1, vyznačující se tím, v ze ···♦··· «·

   - piezoelektrický ovladač (1) je fixován na horním konci pouzdra (3) a je sevřen jako upínacím uspořádáním pouzdrem (18), které je na horním konci pevně spojeno s držákem (9) pružinového elementu (17), takže upínací pás (8) při axiálním roztažení piezoelektrického elementu (2) působí na pružinovém elementu (17) tažnou sílu.
4. 4. Piezoelektrický ovladače podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že fixování piezoelektrického ovladače (1) je provedeno přes centrální svorník (12), který je pevně spojen s deskou (13) pro horní uchycení pružinového elementu (10, 11), a že na obou stranách svorníku (12) jsou symetricky uspořádány dva pružinové elementy (10, 11).
5. 5. Piezoelektrický ovladač podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že fixování piezoelektrického ovladače (1) je provedeno přes fixační destičku (15), která přiléhá na fixační hranu (16) na pouzdře (3) ve směru pružinového elementu (17) a pomocí této hrany (16) je upínací pás (8) možné pohyblivě vést.
6. 6. Piezoelektrický ovladač podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že horní uchycení nejméně jednoho pružinového elementu (10, 11, 17) je axiálně proměnlivé.
7. 7. Piezoelektrický ovladač podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ··· •999 • ·9 9 • 99

   17) je • · · • · · · • · · ··*··· nejméně jeden pružinový element (10, 11, s deskou (13) pro horní uchycení a destička pásu (S).
8. 8. Piezoelektrický ovladač podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pružinovými elementy jsou deskové vlnové pružiny (10, 11,

   17)·