DE102005046178B3

DE102005046178B3 - Cylinder spring for piezoelectric-multilayer actuator, has middle pipe fastened between ends of inner and outer pipes, such that spring is formed with convolution in longitudinal section and closed against external gaseous or liquid media

Info

Publication number: DE102005046178B3
Application number: DE102005046178A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Gottlieb; Andreas Dr. Kappel; Tim Dr. Schwebel; Carsten Wallenhauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Noliac AS
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2025-09-28

Abstract

The spring has outer and inner cylinder spring pipes (8, 10) that are connected with respective locking plates at an end in a force-fit manner. A middle cylinder spring pipe (9) running in an area between the inner and the outer pipes is fastened between the ends of the inner and outer pipes, in such a manner that the spring is formed with a Z-convolution in a longitudinal section and closed against external gaseous or liquid media.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderfeder nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Zylinderfeder, die einen Piezo-Multilayeraktor vorspannt.The The invention relates to a cylinder spring according to the features of the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to a cylinder spring, which biases a piezo multilayer actuator.

Piezo-Multilayeraktoren, abgekürzt PMA, finden als schnelle Stell- und Schaltantriebe vielfach Verwendung. Insbesondere wird ein PMA bei Kraftstoffhochdruckeinspritzventilen eingesetzt. Neuere Bauformen von Piezo-Multilayeraktoren weisen oft quadratische Querschnitte mit einer Kantenlänge von 5 mm bis ca. 7 mm auf. Bei einer bekannten Bauform wird um diesen im Querschnitt quadratischen PMA eine einlagige, strukturierte Zylinderfeder angeordnet, die kostengünstig in Großserie gefertigt werden kann. Der Raum zwischen dem PMA und der Zylinderfeder, die den PMA vorspannt, wird vorzugsweise mit Silikon aufgefüllt, um den PMA gegenüber umgebenden Medien abzudichten, da ein PMA insbesondere gegenüber Kraftstoff nicht ausreichend widerstandsfähig ist. Die Zylinderfeder weist dabei vielfach eine schlitzartige Struktur auf, um die Federrate herabzusetzen. Dadurch ergeben sich insgesamt Außendurchmesser einer Aktuator-Einheit aus PMA und Zylinderfeder zwischen ca. 8,2 mm und 12,5 mm.Piezo multilayer actuators, abbreviated PMA, are widely used as fast actuating and switching drives. In particular, a PMA is in high-pressure fuel injection valves used. Newer types of piezo multilayer actuators have often square cross sections with an edge length of 5 mm to about 7 mm. In a known design is square around this in cross-section PMA arranged a single-layer, structured cylinder spring, the economical in mass production can be made. The space between the PMA and the cylinder spring, which biases the PMA is preferably filled with silicone to facing the PMA to seal surrounding media, as a PMA in particular fuel not sufficiently resistant is. The cylinder spring often has a slot-like structure on to lower the spring rate. This results in total outer diameter an actuator unit made of PMA and cylinder spring between approx. 8.2 mm and 12.5 mm.

Der PMA muss unter einer Vorspannung gehalten werden, um ihn vor Zugbelastungen zu schützen, evtl. vorhandene Sprünge, wie etwa Polungsrisse, zusammenzudrücken und eine mechanisch steife Anbindung an das anzutreibende Element, wie z. B. eine Düsennadel, sowie an ein Gegenlager zu erreichen. Dabei ist bei Baulängen des PMA zwischen 30mm und 60mm eine Druckkraft von etwa 600–850 N vorteilhaft. Der Bauraumbedarf der Aktuator-Einheit aus Zylinderfeder und PMA soll dabei möglichst gering sein. Insbesondere ist auch ein kleiner Durchmesser erwünscht, um das Krafftstoffeinspritzventil mit kleinen Durchmessern bauen zu können und besser in moderne Zylinder köpfe mit ihren engen Bauraumverhältnissen integrieren zu können. Um einerseits den erzielbaren Stellweg der Aktoreinheit nicht unnötig einzuschränken und andererseits in allen Betriebszuständen im Bereich verträglicher Materialspannungen, z.B. < 1200N/mm² für kalt umgeformten vergüteten Federstahl, zu bleiben, ist eine möglichst geringe Federrate der Zylinderfeder erwünscht.The PMA must be held under a bias to protect it from tensile loads, possibly compress existing cracks, such as polarity cracks, and a mechanically rigid connection to the driven element, such. As a nozzle needle, as well as to reach an abutment. In this case, a compressive force of about 600-850 N is advantageous for lengths of the PMA between 30mm and 60mm. The space requirement of the actuator unit cylinder spring and PMA should be as low as possible. In particular, a small diameter is desirable in order to build the Krafftstoffeinspritzventil with small diameters and better to be able to integrate into modern cylinder heads with their tight space conditions. On the one hand not unnecessarily limit the achievable travel of the actuator unit and on the other hand to remain in all operating conditions in the range of compatible material stresses, eg <1200N / mm ² for cold-formed tempered spring steel, the lowest possible spring rate of the cylinder spring is desired.

Bekannte Zylinderfedern mit Schlitzungen haben jedoch den Nachteil, dass sie eine getrennte Abdichtung des PMA erfordern.Known However, cylindrical springs with slits have the disadvantage that they require a separate sealing of the PMA.

Aus der DE 199 08 471 A1 ist ferner eine Zylinderfeder mit in Längsrichtung vollkommen rotationssymmetrischem Federkörper bekannt, deren Federrate durch die Wandstärke einstellbar ist und auf deren zwei Endflächen jeweils ein rotationssymmetrischer Abschlussring aufliegt, wobei die Abschlussringe zueinander parallel ausgerichtet sind.From the DE 199 08 471 A1 Furthermore, a cylindrical spring with a longitudinally completely rotationally symmetrical spring body is known, whose spring rate is adjustable by the wall thickness and on whose two end faces in each case a rotationally symmetrical closing ring rests, wherein the end rings are aligned parallel to each other.

Bei dieser bekannten Zylinderfeder besteht das Problem, dass die Wandstärke nur bis zu einem gewissen Maß verringert werden kann, um geringe Federraten zu erhalten. Wird nämlich die Wandstärke zu gering, ist das Federblech nur schwer oder gar nicht schweißbar. Weiterhin ist die hohlzylinderförmige Feder nicht mehr radial druckbeständig, wenn die Wandstärke zu gering wird. Wird die Wandstärke größer gewählt, ist es schwierig, eine geringe Federrate zu erreichen, und der Stellweg des PMA wird durch eine zu hohe Federrate unnötig eingeschränkt sowie der PMA stark mechanisch belastet.at This known cylinder spring has the problem that the wall thickness only reduced to a certain extent can be to get low spring rates. Will namely the Wall thickness too low, the spring steel is difficult or impossible to weld. Farther is the hollow cylindrical Spring no longer radially pressure resistant, if the wall thickness too small becomes. Will the wall thickness chosen larger, is it is difficult to achieve a low spring rate, and the travel of the PMA is unnecessarily limited by a too high spring rate and the PMA heavily loaded mechanically.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zylinderfeder so zu gestalten, dass sie eine hohe Vorspannung des PMA ermöglicht, einfach sowie kostengünstig in Großserie zu fertigen ist und ihre axiale Federrate klein ist.It is therefore an object of the present invention, a cylinder spring be designed so that it allows a high bias of the PMA, easy and inexpensive in mass production to manufacture and their axial spring rate is small.

Dies Aufgabe wird durch eine Zylinderfeder nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This Task is solved by a cylinder spring according to claim 1. advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.

Durch eine Zylinderfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 kann der Piezo-Multilayeraktoren vorteilhaft unter eine hohe Vorspannung gesetzt werden bei einer gleichzeitig geringen Federrate in axialer Richtung. Wenn der PMA mit einer Spannung beaufschlagt wird und sich ausdehnt, werden das innere und das äußere Zylinderfederrohr auf Zug und das mittlere Zylinderfederrohr auf Druck belastet. Die Federrate eines auf Zug belasteten Zylinderfederrohrs ist im wesentlichen gleich der Federrate des auf Druck bzw. Schub belasteten Zylinderfederrohrs. Bei gleicher Materialstärke des Zylinderfederrohrs wie bei einer Ausführung mit nur einem Zylinderfederrohr steht daher fast die dreifache wirksame Länge zur Verfügung und die Federrate wird entsprechend auf ungefähr ein Drittel herabgesetzt. Dabei dichtet die erfindungsgemäße Zylinderfeder, wenn die Verbindungen zwischen äußerem, mittleren und innerem Zylinderfederrohr flüssigkeitsdicht ausgeführt werden, gegenüber dem Kraftstoff ab. Auch ist die erfindungsgemäße Zylinderfeder besser druckbeständig, da bei gleicher zu erreichender Federrate größere Materialstärken gewählt werden können. Das mittlere, auf Druck belastete Zylinderfederrohr wird durch das innere Zylinderfederrohr und das äußere Zylinderfederrohr geführt sowie stabilisiert und davor geschützt, unter einer Schubkraft einzuknicken.By a cylinder spring with the features of claim 1, the piezo multilayer actuators advantageous be placed under a high bias at one time low spring rate in the axial direction. If the PMA with a voltage is applied and expands, the inner and the outer cylinder spring tube on train and the middle cylinder spring tube loaded on pressure. The Spring rate of a loaded on train cylinder spring tube is substantially equal to the spring rate of the loaded on pressure or thrust cylinder spring tube. With the same material thickness the cylinder spring tube as in a design with only one cylinder spring tube is therefore nearly three times the effective length available and the spring rate is reduced accordingly to about one third. In this case, the cylinder spring according to the invention seals, if the connections between outer, middle and inner cylinder spring tube liquid-tight accomplished be, opposite off the fuel. Also, the cylinder spring of the invention is better pressure resistant, since greater material thicknesses can be selected at the same spring rate to be achieved can. The middle, pressurized cylinder spring tube is characterized by the inner cylinder spring tube and the outer cylinder spring tube out as well stabilized and protected against buckling under a thrust.

In vorteilhafter Ausführungsform weist das mittlere Zylinderfederrohr gegenüber dem äußeren und/oder inneren Zylinderfederrohr eine größere Wandstärke auf. Weiter ist es von Vorteil, wenn das mittlere Zylinderfederrohr gegenüber dem äußeren und/oder inneren Zylinderfederrohr aus einem unterschiedlichen Material besteht.In an advantageous embodiment, the middle cylinder spring tube opposite to the outer and / or inner cylinder spring tube on a greater wall thickness. Further, it is advantageous if the middle cylinder spring tube with respect to the outer and / or inner cylinder spring tube made of a different material.

Ein auf Schub belastetes Zylinderfederrohr kann einknicken. Um dies zu verhindern, kann die Materialstärke des mittleren, auf Schub belasteten Zylinderfederrohr eine größere Materialstärke aufweisen oder aus einem belastungsfähigeren Material bestehen. Die auf Zug belasteten Zylinderfederrohre sind demgegenüber noch bei größeren Kräften stabil.One on thrust loaded cylinder spring tube may buckle. To this To prevent, the material thickness of the middle, on thrust loaded cylinder spring tube have a greater material thickness or from a more resilient Material exist. The loaded on train cylinder spring tubes are In contrast, stable even with larger forces.

In einer vorteilhaften Ausführung weisen die Zylinderfederrohre, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.In an advantageous embodiment have the cylinder spring tubes made of different materials exist, different coefficients of thermal expansion on.

Durch einen unterschiedlichen und angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten des mittleren Zylinderfederrohrs gegenüber dem inneren sowie äußeren Zylinderfederrohr ist es möglich, die Vorspannung auch bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des PMA stabil zu halten bzw. die Veränderungen der Vorspannung zu minimieren.By a different and adjusted coefficient of thermal expansion the middle cylinder spring tube with respect to the inner and outer cylinder spring tube Is it possible, the bias is stable even with different thermal expansions of the PMA to hold or the changes to minimize the bias.

Vorteilhaft können die Zylinderfederrohre untereinander kraftschlüssig durch Schweißen, Löten oder Verkleben verbunden sein.Advantageous can the cylinder spring tubes mutually frictionally by welding, soldering or Bonding be connected.

In einer günstigen Ausführungsform kann an der Verbindung zwischen mittlerem Zylinderfederrohr und äußerem Zylinderfederrohr und/oder innerem Zylinderfederrohr ein Versteifungsring angeordnet sein.In a cheap one embodiment can at the connection between middle cylinder spring tube and outer cylinder spring tube and / or inner cylinder spring tube a stiffening ring may be arranged.

Ein Versteifungsring erleichtert das Verbinden der Zylinderfederrohre. An den Versteifungsring können die Zylinderfederrohre angeschweißt oder angeklebt werden. Zugleich werden die Materialspannungen im Verbindungsbereich reduziert und die Zylinderfederrohre werden an ihren Enden versteift. Vor allem das mittlere Zylinderfederrohr wird dadurch zusätzlich vor einem Knicken geschützt.One Stiffening ring facilitates the connection of the cylinder spring tubes. To the stiffening ring can the cylinder spring tubes are welded or glued. at the same time the material stresses in the connection area are reduced and the Cylinder spring tubes are stiffened at their ends. Especially that middle cylinder spring tube is thus additionally protected against kinking.

In einer alternativen günstigen Ausführungsform weisen die Zylinderfederrohre untereinander an ihren Verbindungsstellen eine versteifende Umfalzung auf.In an alternative cheap embodiment have the cylinder spring tubes with each other at their connection points a stiffening Umfalzung on.

Auch durch eine Umfalzung werden die Zylinderfederrohre an ihren Enden versteift und insbesondere das mittlere Zylinderfederrohr zusätzlich vor einem Knicken geschützt.Also Umfalzung the cylinder spring tubes are at their ends stiffened and in particular the middle cylinder spring tube in addition to a Kinking protected.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zwischen den einander zugewandten Flächen der Zylinderfederrohre ein Schmiermittel eingebracht. Dies minimiert die Reibungseffekte.In an advantageous embodiment is between the facing surfaces of the cylinder spring tubes a lubricant introduced. This minimizes the friction effects.

Vorteilhaft können im Raum zwischen dem äußeren und dem inneren Zylinderfederrohr weitere mittlere Zylinderfederrohre in Z-Faltung angeordnet sein, so dass die Gesamtzahl der Zylinderfederrohre jeweils ungerade ist.Advantageous can in the space between the outer and the the inner cylinder spring tube further middle cylinder spring tubes be arranged in Z-fold, so that the total number of cylinder spring tubes respectively is odd.

Durch eine konzentrische, ineinander gesetzte mehrfache Anordnung von Zylinderfederrohren in Z-Faltung kann eine weitere Reduzierung der Federrate erreicht werden.By a concentric, nested multiple arrangement of Cylinder spring tubes in Z-fold can further reduce the spring rate be achieved.

Vorteilhaft werden äußeres, inneres und mittleres Zylinderfederrohr gemeinsam durch gleichzeitiges, mehrlagiges Umformen hergestellt.Advantageous become outer, inner and middle cylinder spring tube together by simultaneous, made multi-layer forming.

Dadurch passen die Zylinderfederrohre, die die Z-Faltung bilden, genau ineinander, so dass die Zylinderfeder den geringst möglichen Bauraum einnimmt. Weiter wird das mittlere Zylinderfederrohr durch eine Führung ohne oder mit nur sehr geringem Spiel in den anderen Zylinderfederrohren sehr gut gegen Knicken geschützt.Thereby fit the cylinder spring tubes, which form the Z-fold, exactly into each other, so that the cylinder spring occupies the smallest possible space. Further the middle cylinder spring tube is replaced by a guide with no or very little little play in the other cylinder spring tubes very well against Kinking protected.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zylinderfeder werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtembodiments the cylinder spring according to the invention in the following description with reference to the accompanying drawings explained in more detail. there shows

1 schematisch im Querschnitt eine Zylinderfeder nach dem Stand der Technik, 1 schematically in cross-section a cylinder spring according to the prior art,

2 schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemäßen Zylinderfeder, 2 schematically in cross section a cylinder spring according to the invention,

3 schematisch einen Detailausschnitt aus der 2 in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante der Zylinderfeder und 3 schematically a detail from the 2 in a further inventive variant of the cylinder spring and

4 schematisch einen Detailausschnitt aus der 2 in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante der Zylinderfeder. 4 schematically a detail from the 2 in a further variant of the cylinder spring according to the invention.

1 zeigt schematisch im Querschnitt eine Zylinderfeder 1 nach dem Stand der Technik. Die Zylinderfeder 1 ist mit einer unteren Abschlussplatte bzw. Scheibe 2 und einer oberen Abschlussplatte 3 über Schweißnähte 5, 6 verbunden, wobei in einer der Anschlussplatten dichtende Durchführungen für die elektrischen Anschlüsse des PMA vorgesehen sind. Zwischen der unteren Abschlussplatte 2 und der oberen Abschlussplatte 3 ist ein Piezo-Multilayeraktoren 4, abgekürzt PMA, angeordnet. 1 schematically shows a cylindrical spring in cross section 1 According to the state of the art. The cylinder spring 1 is with a lower end plate or disc 2 and an upper end plate 3 over welds 5 . 6 connected, wherein provided in one of the connection plates sealing bushings for the electrical connections of the PMA. Between the lower end plate 2 and the upper end plate 3 is a piezo multilayer actuator 4 , abbreviated PMA, arranged.

Die Zylinderfeder 1 ist mit der unteren Abschlussplatte 2 und der oberen Abschlussplatte 3 so unter Vorspannung verbunden, dass sie auf den PMA 4 eine Spannkraft von ca. 850 N ausübt. Wenn an den PMA 4 eine elektrische Spannung angelegt wird und der PMA 4 sich ausdehnt, erhöht sich die auf den PMA 4 ausgeübte Kraft über die Vorspannung hinaus entsprechend der Federrate der Zylinderfeder 1 und wirkt somit der Ausdehnung des PMA 4 entgegen. Daher ist eine möglichst geringe Federrate wünschenswert, um einen weiten Stellweg des PMA 4 zu erreichen. Die Federrate kann verringert werden, indem die Wandstärke der Zylinderfeder 1 verringert wird. Jedoch ist dies nur bis zu einem gewissen Maß möglich, da sonst die Zugspannungen im Material der Zylinderfeder 1 zu groß werden, sobald der PMA 4 sich ausdehnt.The cylinder spring 1 is with the lower end plate 2 and the upper end plate 3 so connected under bias that they are on the PMA 4 exerts a clamping force of about 850 N If at the PMA 4 an electrical voltage is applied and the PMA 4 expands, which increases to the PMA 4 applied force beyond the bias according to the spring rate of the cylinder spring 1 and thus affects the extent of the PMA 4 opposite. Therefore, the lowest possible spring rate is desirable to a wide travel of the PMA 4 to reach. The spring rate can be reduced by the wall thickness of the cylinder spring 1 is reduced. However, this is possible only to a certain extent, otherwise the tensile stresses in the material of the cylinder spring 1 get too big once the PMA 4 expands.

2 zeigt schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemäße Zylinderfeder 7. Die Zylinderfeder 7 ist aus einem äußeren Zylinderfederrohr 8, einem mittleren Zylinderfederrohr 9 und einem inneren Zylinderfederrohr 10 aufgebaut. Das äußere Zylinderfederrohr 8 ist mit einer oberen Abschlussplatte 11 flüssigkeitsdicht verschweißt und das innere Zylinderfederrohr 10 ist an seinem in dieser Darstellung unteren Ende mit einer unteren Abschlussplatte 12 verschweißt. Zwischen der oberen Abschlussplatte 11 und der unteren Abschlussplatte 12 ist ein Piezo-Multilayeraktoren, abgekürzt PMA, 13 angeordnet, der über elektrische Zuleitungen 14 mit Spannung versorgt werden kann. Das äußere Zylinderfederrohr 8 ist an seinem unteren Ende über eine Schweißnaht 15 mit dem unteren Ende des mittleren Zylinderfederrohrs 9 verbunden. Analog ist das obere Ende des mittleren Zylinderfederrohrs 9 über eine weitere Schweißnaht 16 mit dem oberen Ende des inneren Zylinderfederrohrs 10 verbunden. Mit Hilfe der beiden Schweißnähte 15, 16 ergibt sich eine geschlossene Zylinderfeder 7, die den PMA 13 gegenüber gasförmigen und flüssigen Medien, die den PMA schädigen können, z. B. gegen Kraftstoff bei einer Anwendung in Einspritzventilen, abdichtet. Andererseits können vorteilhaft inerte Medien, z. B. Silikonöl zum verbesserten Verlustwärmetransport vom PMA zur Umgebung, Transformatorenöl zur Erhöhung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit, usw., in die Feder eingeschlossen sein. Die mehrteilig aufgebaute Zylinderfeder 7 weist, wie aus dem Längsschnitt der 2 ersichtlich, eine zusammengedrückte Z-Faltung auf, bei der inneres Zylinderfederrohr 8, mittleres Zylinderfederrohr 9 und äußeres Zylinderfederrohr 10 im Querschnitt parallel zueinander liegen. 2 shows schematically in cross section a cylinder spring according to the invention 7 , The cylinder spring 7 is from an outer cylinder spring tube 8th , a middle cylinder spring tube 9 and an inner cylinder spring tube 10 built up. The outer cylinder spring tube 8th is with an upper end plate 11 welded liquid-tight and the inner cylinder spring tube 10 is at its lower end in this illustration with a lower end plate 12 welded. Between the upper end plate 11 and the lower end plate 12 is a piezo multilayer actuator, abbreviated PMA, 13 arranged, via electrical supply lines 14 can be supplied with voltage. The outer cylinder spring tube 8th is at its lower end over a weld 15 with the lower end of the middle cylinder spring tube 9 connected. Analog is the upper end of the middle cylinder spring tube 9 over another weld 16 with the upper end of the inner cylinder spring tube 10 connected. With the help of the two welds 15 . 16 results in a closed cylinder spring 7 that the PMA 13 against gaseous and liquid media which can damage the PMA, e.g. B. against fuel when used in injection valves, seals. On the other hand, advantageously inert media, eg. As silicone oil for improved heat loss transport from the PMA to the environment, transformer oil to increase the dielectric strength, etc., be included in the spring. The multipart cylinder spring 7 shows, as from the longitudinal section of the 2 can be seen, a compressed Z-fold, in the inner cylinder spring tube 8th , middle cylinder spring tube 9 and outer cylinder spring tube 10 lie parallel to each other in cross section.

Wenn an den PMA 13 eine Spannung angelegt wird, dehnt sich der PMA aus. Analog zur Zylinderfeder 1 gemäß 1 wird auch durch die Zylinderfeder 7 eine Spannkraft von ca. 850 N auf den PMA 13 ausgeübt. Die Federrate des auf Zug belasteten inneren Zylinderfederrohrs 10 sowie des äußeren Zylinderfederrohrs 8 ist im wesentlichen gleich der Federrate des auf Druck belasteten mittleren Zylinderfederrohrs 9. Bei gleicher Materialstärke der Zylinderfederrohre 8, 9, 10 wie bei einer Ausführung mit nur einem Zylinderfederrohr steht daher fast die dreifache wirksame Länge zur Verfügung und die Federrate der Zylinderfeder 7 wird entsprechend auf ungefähr ein Drittel herabgesetzt. Dabei dichtet die ringsum geschlossenen Zylinderfeder 7 den PMA 13 gegenüber dem umgebenden Kraftstoff ab und ist außerdem druckbeständig, da ausreichende Materialstärken für die Zylinderfederrohre gewählt werden können. Das mittlere Zylinderfederrohr 9 kann aus einem festeren Material oder mit einer größeren Materialstärke ausgeführt werden, um größere Stabilität gegen Knicken zu erreichen. Durch die Führung des mittleren, auf Druck belasteten Zylinderfederrohrs 9 zwischen dem inneren Zylinderfederrohr 10 und dem äußeren Zylinderfederrohr wird das mittlere Zylinderfederrohr 9 stabilisiert und davor geschützt, unter einer Schubkraft einzuknicken.If at the PMA 13 a voltage is applied, the PMA expands. Analogous to the cylinder spring 1 according to 1 is also due to the cylinder spring 7 a clamping force of about 850 N on the PMA 13 exercised. The spring rate of the loaded on train inner cylinder spring tube 10 and the outer cylinder spring tube 8th is substantially equal to the spring rate of the pressure-loaded central cylinder spring tube 9 , With the same material thickness of the cylinder spring tubes 8th . 9 . 10 as in a design with only one cylinder spring tube is therefore almost three times the effective length available and the spring rate of the cylinder spring 7 is reduced accordingly to about one third. It seals the round closed cylinder spring 7 the PMA 13 relative to the surrounding fuel and is also pressure resistant, since sufficient material thicknesses can be selected for the cylinder spring tubes. The middle cylinder spring tube 9 can be made from a stronger material or with a greater material thickness to achieve greater stability against kinking. By guiding the middle, loaded on pressure cylinder spring tube 9 between the inner cylinder spring tube 10 and the outer cylinder spring tube becomes the middle cylinder spring tube 9 stabilized and protected against buckling under a thrust.

3 zeigt schematisch einen Detailausschnitt aus der 2 in einer erfindungsgemäßen Variante der Zylinderfeder 7. Der Detailausschnitt stellt das untere Ende des PMA 13 dar. An der unteren Abschlussplatte 12 ist das innere Zylinderfederrohr 10 befestigt. Die Verbindung zwischen mittlerem Zylinderfederrohr 9 und äußerem Zylinderfederrohr 8 weist eine Umfalzung 17 auf. Analog weist auch die in dem Detailausschnitt nicht dargestellte Verbindung zwischen mittlerem Zylinderfederrohr 9 und innerem Zylinderfederrohr 10 eine solche Umfalzung auf. 3 schematically shows a detail of the 2 in a variant of the cylinder spring according to the invention 7 , The detail section represents the lower end of the PMA 13 at the lower end plate 12 is the inner cylinder spring tube 10 attached. The connection between middle cylinder spring tube 9 and outer cylinder spring tube 8th has a Umfalzung 17 on. Analog has also not shown in the detail section connection between middle cylinder spring tube 9 and inner cylinder spring tube 10 such Umfalzung on.

Durch die Umfalzung 17 wird sowohl das mittlere Zylinderfederrohr 9 als auch das äußere Zylinderfederrohr 8 versteift und die Widerstandsfähigkeit des mittleren Zylinderfederrohrs 9 gegenüber Knicken erhöht. Darüber hinaus vereinfacht die Umfalzung 17 auch die Abdichtung gegenüber dem umgebenden Kraftstoff.By Umfalzung 17 becomes both the middle cylinder spring tube 9 as well as the outer cylinder spring tube 8th stiffens and the resilience of the middle cylinder spring tube 9 increased against kinking. It also simplifies the folding 17 also the seal against the surrounding fuel.

4 zeigt schematisch einen Detailausschnitt aus der 2 in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante der Zylinderfeder 7. Der Detailausschnitt stellt das untere Ende des PMA 13 dar. An der unteren Abschlussplatte 12 ist das innere Zylinderfederrohr 10 befestigt. An der Verbindungsstelle zwischen mittlerem Zylinderfederrohr 9 und äußerem Zylinderfederrohr 8 ist ein Versteifungsring 18 vorgesehen, der zwischen den zu verbindenden Enden eingefügt ist. Analoges ist für die in dem Detailausschnitt nicht dargestellte Verbindung zwischen mittlerem Zylinderfederrohr 9 und innerem Zylinderfederrohr 10 vorgesehen. 4 schematically shows a detail of the 2 in a further variant of the cylinder spring according to the invention 7 , The detail section represents the lower end of the PMA 13 at the lower end plate 12 is the inner cylinder spring tube 10 attached. At the junction between middle cylinder spring tube 9 and outer cylinder spring tube 8th is a stiffening ring 18 provided, which is inserted between the ends to be joined. The analogous is for the connection between the middle cylinder spring tube, not shown in the detail section 9 and inner cylinder spring tube 10 intended.

Durch die beiden Versteifungsringe ergibt sich eine verbesserte Stabilität der gesamten Zylinderfeder. Außerdem wird die Widerstandsfähigkeit des mittleren Zylinderfederrohrs 9 gegenüber Knicken erhöht.The two stiffening rings results in improved stability of the entire cylinder spring. In addition, the resistance of the middle cylinder spring tube 9 increased against kinking.

Claims

Cylinder spring for a piezo multilayer actuator ( 13 ), the ends of which with a first end plate ( 11 ) and with a second end plate ( 12 ) and one of the end plates has sealing bushings for the electrical connections of the piezo multilayer actuator, characterized in that the cylinder spring ( 7 ) is formed in several parts such that an outer cylindrical spring tube ( 8th ) at a first end with the first end plate ( 11 ) and an inner cylinder spring tube ( 10 ) at a first end with a second end plate ( 12 ) are positively connected, and that between the respective second ends of these two cylinder spring tubes ( 8th . 10 ) at least one in the space between the outer cylinder spring tube ( 8th ) and the inner cylinder spring tube ( 10 ) running middle cylinder spring tube ( 9 ) is fixed so that there is a Z-fold in longitudinal section, with respect to outer media dense cylinder spring ( 7 ).

Cylinder spring according to claim 1, characterized in that the middle cylinder spring tube ( 9 ) relative to the outer and / or inner cylinder spring tube ( 8th . 10 ) has a greater wall thickness.

Cylinder spring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the central cylinder spring tube ( 9 ) is made of a different material with respect to the outer and / or inner cylinder spring tube.

Cylinder spring according to claim 3, characterized in that the existing of different materials cylinder spring tubes ( 8th . 9 . 10 ) have different thermal expansion coefficients.

Cylinder spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder spring tubes ( 8th . 9 . 10 ) are positively connected with each other by welding, soldering or gluing.

Cylinder spring according to claim 5, characterized in that at the connection between the middle cylinder spring tube ( 9 ) and outer cylinder spring tube ( 8th ) and / or inner cylinder spring tube ( 10 ) a stiffening ring ( 18 ) is arranged.

Cylinder spring according to claim 6, characterized in that the cylinder spring tubes ( 8th . 9 . 10 ) with each other at their joints a stiffening Umfalzung ( 17 ) exhibit.

Cylinder spring according to one of the preceding claims, characterized characterized in that between the facing surfaces of the Cylinder spring tubes a lubricant is introduced.

Cylinder spring according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the space between the outer and the inner cylinder spring tube further central cylinder spring tubes are arranged in Z-fold, so that the total number of cylinder spring tubes is odd.

Cylinder spring according to one of the preceding claims, characterized characterized in that outer, inner and middle cylinder spring tube together by simultaneous, Multi-layer forming are made.