DE102008001142A1

DE102008001142A1 - Hydraulic fluid flow control valve for regulating or controlling vehicle transmission e.g. automatic transmission, has resetting element partially arranged in inner side of inner area of piezoelectric actuator

Info

Publication number: DE102008001142A1
Application number: DE200810001142
Authority: DE
Inventors: Martin Rossmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-10-15

Abstract

The valve has a piezoelectric actuator (1) for operating a valve unit (8) and a flexible resetting element (10), and a mechanical converter e.g. movably supported diaphragm (3) such as disc spring, for transferring an adjusting movement of the actuator to a piston element (9) connected with the valve unit. The resetting element works on the piston element, such that the resetting element resets the actuator and the valve unit during a resetting movement of the actuator. The resetting element is partially arranged in an inner side of an inner area of the actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil mit einem piezoelektrischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff der Merkmale des ersten Patentanspruchs.The The invention relates to a control valve with a piezoelectric Actuator according to the preamble of the features of first claim.

Derartige Steuerventile werden zur Steuerung oder Regulierung eines Flusses eines Mediums, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, eingesetzt.such Control valves are used to control or regulate a flow a medium, for example a liquid or a Gas, used.

Aus der deutschen Patentschrift DE 199 39 476 C2 ist ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem Ventilglied bekannt, welches mittels eines piezoelektrischen Aktuators betätigbar ist. Hierzu wird eine Stellbewegung des Aktuators über Ausgleichselemente auf einen mechanischen Übersetzer geleitet, welcher den Stellweg der Stellbewegung vergrößert und auf ein das Ventilglied tragendes Kolbenelement überträgt. Der mechanische Übersetzer besteht hierbei aus einer Membran, welche derart auf einem Auflager gelagert ist, dass sie in einen ersten kürzeren und einen zweiten längeren Hebelarm aufgeteilt ist, wobei die Ausgleichselemente an dem ersten Hebelarm anliegen und das Kolbenelement an dem zweiten Hebelarm. Hierdurch wird die Stellbewegung in Abhängigkeit des Längenverhältnisses der beiden Hebelarme übersetzt. An dem zweiten Hebelarm der Membran liegt ein durch die Stellbewegung vorgespanntes elastisches Rückstellelement an, welches bei einer Rückstellbewegung des Aktuators eine Rückstellung des Kolbenelements und somit des Ventilglieds bewirkt. Der vorgeschlagene mechanische Übersetzer zeichnet sich im Hinblick auf bekannte hydraulische Übersetzer durch einen einfachen Aufbau und prinzipbedingt keine auftretenden Leckageverluste aus.From the German patent DE 199 39 476 C2 a valve for controlling fluids with a valve member is known, which is actuated by means of a piezoelectric actuator. For this purpose, an actuating movement of the actuator via compensating elements is passed to a mechanical translator, which increases the travel of the adjusting movement and transmits to a piston member carrying the valve member. The mechanical translator in this case consists of a membrane which is mounted on a support in such a way that it is divided into a first shorter and a second longer lever arm, wherein the compensation elements bear against the first lever arm and the piston element on the second lever arm. As a result, the adjusting movement is translated depending on the length ratio of the two lever arms. At the second lever arm of the diaphragm is biased by the adjusting movement elastic return element, which causes a return movement of the actuator, a provision of the piston member and thus of the valve member. The proposed mechanical translator is characterized in terms of known hydraulic translators by a simple structure and inherently no leakage losses occurring.

Der Aktuator ist in dem bekannten Ventil durch ein in Richtung der Stellbewegung wirkendes elastisches Vorspannelement gegen eine Seite eines Gehäuseteils vorgespannt, und die Membran ist bei einer Stellbewegung des Aktuators durch das Rückstellelement gegen eine zweite Seite des Gehäuseteils vorgespannt. Die Länge des piezoelektrischen Aktuators ist hierdurch gegenüber der Gesamtlänge des Ventils gering. Piezoelektrische Aktuatoren bestehen in der Regel aus einer Vielzahl hintereinander gereihter Piezoelemente, wobei der maximal erzeugbare Stellweg unmittelbar von der Anzahl der hintereinander gereihten Piezoelemente und somit von der Länge des Aktuators abhängig ist. Der Stellweg des bekannten Ventils ist daher im Verhältnis zu dessen Gesamtlänge gering.Of the Actuator is in the known valve by a in the direction of the adjusting movement acting elastic biasing element against one side of a housing part biased, and the diaphragm is at an actuating movement of the actuator by the return element against a second side of the Pre-stressed housing part. The length of the piezoelectric actuator This is compared to the total length of the valve low. Piezoelectric actuators usually consist of a Variety of sequentially arranged piezoelectric elements, wherein the maximum producible travel directly from the number of consecutive lined up piezoelectric elements and thus of the length of the actuator is dependent. The travel of the known valve is therefore low in relation to its total length.

Aufgabe der Erfindung ist es somit ein Ventil mit einem einfachen Aufbau zu schaffen, welches im Verhältnis zu seiner Gesamtlänge einen größeren Stellweg aufweist.task Thus, the invention is a valve with a simple structure to create, which in relation to its total length has a larger travel.

Die Aufgabe wird durch ein Ventil gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das Ventil zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass der Piezoelektrische Aktuator einen Innenraum aufweist, innerhalb welcher das elastische Rückstellelement zumindest teilweise angeordnet ist. Somit wird ein Teil der von dem Rückstellelement benötigten Länge in das Innere des Aktuators verlegt, wodurch sich die Gesamtlänge des Ventils gegenüber der Länge des Aktuators reduziert und das Ventil im Verhältnis zu seiner Gesamtlänge einen größeren Stellweg aufweist. Bevorzugt erstreckt sich der Innenraum durch den gesamten Aktuator, welcher hierdurch einfacher herstellbar ist.The Task is performed by a valve according to the first Claim solved. Further embodiments result from the dependent claims. The valve stands out compared to the prior art characterized in that the piezoelectric Actuator has an interior, within which the elastic Resetting element is at least partially arranged. Consequently becomes a part of that required by the reset element Length laid in the interior of the actuator, resulting in the total length of the valve compared to the length reduces the actuator and the valve in relation to its overall length a larger travel having. Preferably, the interior extends through the entire Actuator, which is thereby easier to produce.

Zur direkten Übertragung der zur Rückstellung des Ventilglieds benötigten Rückstellkraft auf das Kolbenelement, liegt das Rückstellelement in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung unmittelbar an dem Kolbenelement an, wobei das Rückstellelement bevorzugt eine Druckspiralfeder ist, jedoch auch ein beliebiges anderes elastisches Bauteil sein kann, beispielsweise eine Tellerfeder oder ein Gummielement. In einer Weiterbildung hiervon liegt das Kolbenelement derart an der Membran an, dass eine Übertragung der Stell- oder Rückstellbewegung von der Membran auf das Kolbenelement nur in eine Bewegungsrichtung möglich ist. Das Kolbenelement braucht daher nur an einer Seite der Membran anliegen statt an zwei Seiten, wie bei dem bekannten Ventil und kann somit einfacher gestaltet sein und das Ventil kann bei der Montage einfacher zusammengesetzt werden. Zur Fixierung der Membran in dem Gehäuse kann dabei das Kolbenelement durch das Rückstellelement gegen die Membran vorgespannt sein.to direct transfer to the provision of the Valve member required restoring force on the Piston element, the return element is in an advantageous Training of the invention directly to the piston element, wherein the return element is preferably a compression coil spring, but also any other elastic component can be, For example, a plate spring or a rubber element. In a Further development of this is the piston member so on the membrane that a transfer of the actuating or restoring movement from the diaphragm to the piston element only in one direction of movement is possible. The piston element therefore only needs one Side of the membrane abut instead of on two sides, as in the known Valve and thus can be made simpler and the valve can easier to assemble during assembly. For fixation the diaphragm in the housing can be the piston element be biased by the return element against the membrane.

Zur größtmöglichen Verringerung der Gesamtlänge des Ventils sieht eine weiter vorteilhafte Ausbildung der Erfindung vor, dass das Rückstellelement vollständig in dem Innenraum des Aktuators angeordnet ist. Das Kolbenelement kann dementsprechend auch in den Innenraum hineinragen.to maximum reduction of the total length the valve provides a further advantageous embodiment of the invention before that the return element completely in the interior of the actuator is arranged. The piston element can accordingly protrude into the interior.

Auf Grund des großen Stellwegs des Ventils bei einer geringen Gesamtlänge und durch die hohe Stellgeschwindigkeit des piezoelektrischen Aktuators kann das Ventil schnell eine relativ große Durchflussfläche bereitstellen. Es eignet sich daher gut zur Regelung oder Steuerung eines Fahrzeuggetriebes, beispielsweise eines Automatgetriebes oder eines Doppelkupplungsgetriebes, bei welchen während eines Schaltvorgangs innerhalb kurzer Zeit eine große Menge Hydraulikflüssigkeit auf die das Getriebe steuernden Hydraulikaktuatoren verteilt werden muss.On Reason for the large travel of the valve at a low Total length and the high speed of the piezoelectric actuator, the valve can quickly a relative provide large flow area. It is suitable Therefore, good for the control or regulation of a vehicle transmission, for example an automatic transmission or a dual-clutch transmission, at which during a switching operation within a short time a large amount of hydraulic fluid on the the transmission controlling hydraulic actuators must be distributed.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,In the following the invention will be explained in more detail with reference to examples and drawings which further advantageous embodiments can be taken. Each show in a schematic representation,

1 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Ventils bei welchem sich ein Innenraum über die gesamte Länge eines Aktuators erstreckt, wobei ein Rückstellelement vollständig in dem Innenraum Aktuator angeordnet ist; 1 an advantageous embodiment of a valve in which an interior extends over the entire length of an actuator, wherein a restoring element is arranged completely in the interior actuator;

2 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Ventils bei welchem ein Kolbenelement durch einen rohrförmigen Aktuator geführt wird, wobei das Kolbenelement in der Ausgangsstellung des Ventils gegen einen Gehäuseanschlag vorgespannt ist; 2 a further advantageous embodiment of a valve in which a piston member is guided by a tubular actuator, wherein the piston member is biased in the initial position of the valve against a housing stop;

3 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines Ventils bei welchem ein Rückstellelement und ein Ventilglied vollständig innerhalb eines Innenraums eines Aktuators angeordnet sind. 3 a particularly advantageous embodiment of a valve in which a return element and a valve member are arranged completely within an interior of an actuator.

Das in 1 dargestellte Ventil weist einen hohlen piezoelektrischen Aktuator 1 auf, dessen Innenraum sich über seine gesamte Länge erstreckt. Dabei liegt der Aktuator 1 an einer Stirnseite an einem ortsfesten Gehäuse 2 an und an einer gegenüberliegenden Stirnseite über einen Kantenschutz 7 an einer als mechanischer Übersetzer dienenden Membran 3 an. Die Membran 3, vorzugsweise eine Tellerfeder, ist durch ein mit dem Gehäuse 2 verbundenes Auflager 4 beweglich gelagert und in einen ersten kurzen Hebelarm 5 und einen zweiten langen Hebelarm 6 unterteilt, wobei der Aktuator 1 über den Kantenschutz 7 an dem ersten Hebelarm 5 anliegt. Der Kantenschutz 7 wirkt einer lokalen Überlastung des meist spröden Aktuatormaterials entgegen, indem er die zwischen der Membran 3 und dem Aktuator 1 wirkende Last gleichmäßig über die der Membran 3 zugewandet Stirnseite des Aktuators 1 verteilt. Der zweite Hebelarm 6 der Membran 3 liegt an einer Schulter eines mit einem kugelförmigen Ventilglied 8 verbundenen Kolbenelements 9 an, das durch ein koaxial in dem Innenraum des Aktuars 1 angeordnetes Rückstellelement 10 gegen die Membran 3 vorgespannt ist. Eine Übertragung der Stellbewegung von der Membran 3 auf das Kolbenelement 9 ist somit nur in eine Bewegungsrichtung möglich.This in 1 shown valve has a hollow piezoelectric actuator 1 on, whose interior extends over its entire length. This is the actuator 1 on a front side to a stationary housing 2 on and on an opposite front side over an edge protection 7 on a membrane serving as a mechanical translator 3 at. The membrane 3 , preferably a disc spring, is by a with the housing 2 connected support 4 movably mounted and in a first short lever arm 5 and a second long lever arm 6 divided, the actuator 1 over the edge protection 7 on the first lever arm 5 is applied. The edge protection 7 counteracts local overloading of the most brittle actuator material by placing it between the membrane 3 and the actuator 1 acting load evenly over the membrane 3 facing end face of the actuator 1 distributed. The second lever arm 6 the membrane 3 lies on a shoulder of one with a spherical valve member 8th connected piston element 9 at that, by a coaxial in the interior of the actuator 1 arranged return element 10 against the membrane 3 is biased. A transfer of the adjusting movement of the membrane 3 on the piston element 9 is thus possible only in one direction of movement.

Zur Betätigung des Ventils wird an dem Aktuator 1 eine elektrische Spannung angelegt, wodurch er als Stellbewegung eine von der Spannung abhängige Ausdehnung in axiale Richtung erfährt. Da der Aktuator 1 mit einer Stirnseite an dem ortsfesten Gehäuse 2 anliegt, wird die Stellbewegung auf den ersten Hebelarm 5 der Membran 3 übertragen und durch den zweiten Hebelarm 6 gemäß dem Hebelgesetz auf das Kolbenelement 9 weitergeleitet, welches dabei gegen die Vorspannung des Rückstellelements 10 axial verschoben wird. Der von dem Aktuator 1 bei der Ausdehnung erzeugte Stellweg vergrößert sich durch die Membran 3 entsprechend dem Verhältnis des langen Hebelarms 6 zu dem kurzen Hebelarm 5. Bei der Stellbewegung löst das Kolbenelement 9 das Ventilglied 8 von einem Ventilsitz 11, gegen welchen das Ventilglied 8 in der dargestellten Ausgangslage gedrückt ist und bewegt es gegen einen weiteren Ventilsitz 12. Zur Rückstellung des Ventils wird der Aktuator 1 von der elektrischen Spannung abgetrennt, woraufhin er sich im Sinne einer Rückstellbewegung zusammenzieht. Hierbei kann die Membran 3 der Rückstellbewegung des Aktuators 1 folgen und das Rückstellelement 10 die bei der Stellbewegung aufgebaute Spannung durch eine Rückstellbewegung des Kolbenelements 9 abbauen. Das Ventilglied 8 löst sich dabei von dem weiteren Ventilsitz 12 und wird wieder in die Ausgangslage zurückbewegt.To actuate the valve is on the actuator 1 an electrical voltage applied, whereby he experiences as an adjusting movement dependent on the voltage expansion in the axial direction. Because the actuator 1 with a front side on the stationary housing 2 is applied, the adjusting movement is on the first lever arm 5 the membrane 3 transmitted and through the second lever arm 6 according to the law of leverage on the piston element 9 forwarded, which thereby against the bias of the return element 10 is moved axially. The one from the actuator 1 Displacement generated during expansion increases through the membrane 3 according to the ratio of the long lever arm 6 to the short lever arm 5 , During the adjusting movement, the piston element releases 9 the valve member 8th from a valve seat 11 against which the valve member 8th is pressed in the illustrated starting position and moves it against another valve seat 12 , To reset the valve is the actuator 1 separated from the electrical voltage, whereupon it contracts in the sense of a return movement. Here, the membrane 3 the return movement of the actuator 1 follow and the reset element 10 the voltage built up during the adjusting movement by a return movement of the piston element 9 dismantle. The valve member 8th detaches itself from the other valve seat 12 and is moved back to the starting position.

Die Membran 3 muss ausreichend fest sein, um nicht unter der von dem Aktuator 1 erzeugten Spannung zu brechen, wenn das Ventilglied 8 gegen den weiteren Ventilsitz 12 gedrückt ist und um die Übertragung der Stellbewegung von dem Aktuator 1 auf das Kolbenelement 9 selbst bei einer hohen mechanischen Übersetzung oder bei einem gegen das Ventilglied 8 wirkenden Mediumsdruck zu ermöglichen.The membrane 3 must be sufficiently strong not to be under that of the actuator 1 generated voltage to break when the valve member 8th against the other valve seat 12 is pressed and the transmission of the actuating movement of the actuator 1 on the piston element 9 even with a high mechanical translation or against the valve member 8th to allow acting medium pressure.

Da das Rückstellelement 10 die Membran 3 über das Kolbenelement 9 ständig gegen das Auflager 4 und den Kantenschutz 7 vorspannt, reagiert das Ventil empfindlich auf eine Längenänderung des Aktuators 1 gegenüber dem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 sollte daher eine ähnliche oder idealerweise gleiche Wärmeausdehnung wie der Aktuator 1 aufweisen, um eine ungewollte Betätigung des Ventils auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen zu vermeiden.Because the return element 10 the membrane 3 over the piston element 9 constantly against the support 4 and the edge protection 7 biased, the valve is sensitive to a change in length of the actuator 1 opposite the housing 2 , The housing 2 should therefore have a similar or ideally equal thermal expansion as the actuator 1 have to avoid unwanted actuation of the valve due to different thermal expansions.

Bei dem in 2 dargestellten Ventil ist der mechanische Übersetzer auf der dem Ventilglied 8 gegenüberliegenden Seite des Aktuators 1 angeordnet und die Richtung der Stellbewegung des Aktuators 1 ist gegenüber der Richtung der Stellbewegung des Aktuators 1 aus 1 umgekehrt. Das Kolbenelement 9 ist durch den gesamte Innenraum des Aktuator 1 hindurchgeführt und liegt in der dargestellten Ausgangslage des Ventils durch das Rückstellelement 10 vorgespannt an einem Gehäuseanschlag 13 an, wobei es die Membran 3 leicht vorspannt. Der Gehäuseanschlag 13 begrenzt hierbei die bei der Rückstellbewegung des Ventils von dem Kolbenelement 9 zurückgelegte Wegstrecke, wodurch das Ventil in seiner Ausgangslage im Öffnungssinne betätigt ist und ein geringer Spalt 14 zwischen dem Kantenschutz 7 und der Membran 3 vorhanden ist, welcher Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen dem Aktuator 1 und dem Gehäuse 2 kompensiert. Das Kolbenelement 9 weist an seinem der Membran 3 zugewandten Ende eine Erhebung 18 auf, welche zusammen mit der leichten Vorspannung der Membran 3 ein Verrutschen der Membran 3 gegenüber dem Kolbenelement 9 verhindert.At the in 2 The valve shown is the mechanical translator on the valve member 8th opposite side of the actuator 1 arranged and the direction of the actuating movement of the actuator 1 is opposite to the direction of the actuating movement of the actuator 1 out 1 vice versa. The piston element 9 is through the entire interior of the actuator 1 guided and lies in the illustrated initial position of the valve by the return element 10 preloaded on a housing stop 13 where it is the membrane 3 slightly biased. The housing stop 13 This limits the case of the return movement of the valve of the piston member 9 traveled distance, whereby the valve is actuated in its initial position in the opening direction and a small gap 14 between the edge protection 7 and the membrane 3 is present, which thermal expansion differences between the actuator 1 and the housing 2 compensated. The piston element 9 indicates at its the membrane 3 facing the end of a survey 18 on which together with the slight bias of the membrane 3 Slipping of the membrane 3 opposite the piston element 9 prevented.

Bei einer Aktivierung des Aktuators 1 wird zuerst ein Teil des von dem Aktuator 1 erzeugten Stellwegs zur Überbrückung des Spalts 14 zwischen der Membran 3 und dem Kantenschutz 7 verwandt. Der verbleibende Teil des Stellwegs wird durch die Membran 3 vergrößert und auf das Kolbenelement 9 übertragen, welches das Ventilglied 8 im Schließsinne gegen den Ventilsitz 11 drückt. Bei einer Rückstellbewegung drückt das Rückstellelement 10 das Kolbenelement 9 und somit das Ventilglied 8, sowie die Membran 3 in die Ausgangslage zurück.Upon activation of the actuator 1 First, it becomes part of the actuator 1 generated travel to bridge the gap 14 between the membrane 3 and the edge protection 7 related. The remaining part of the travel is through the membrane 3 enlarged and on the piston element 9 transferred, which is the valve member 8th in the closing direction against the valve seat 11 suppressed. Upon a return movement, the return element presses 10 the piston element 9 and thus the valve member 8th , as well as the membrane 3 back to the starting position.

3 stellt eine besonders kompakte Ausführungsform des Ventils dar, bei welcher neben dem Rückstellelement 10 auch das Ventilglied 8 vollständig in dem Innenraum des Aktuators 1 angeordnet ist. In den sich in dem Innenraum befindlichen Teil des Gehäuses 2 ist eine Ventilkammer 15 eingearbeitet, welche über zwei Zugangsbohrungen 16 von einem Medium durchflossen werden kann, wobei eine der Zugangsbohrungen 16 konzentrisch zu dem Aktuator 1 verläuft und einen Ventilsitz 11 aufweist. Gegen den Ventilsitz 11 ist in der gezeigten Ausgangslage des Ventils das Ventilglied 8 durch das ebenfalls in der Ventilkammer 15 angeordnete Rückstellelement 10 vorgespannt, wodurch das Ventil im Schließsinne betätigt ist. Das mit dem Ventilglied 8 verbundene Kolbenelement 9 ist ebenfalls konzentrisch zu dem Aktuator 1 angeordnet und axial verschieblich aus der Ventilkammer 15 geführt, wobei es außerhalb der Ventilkammer 15 an der Membran 3 anliegt und diese gegen den Kantenschutz 7 vorspannt. Zwischen dem Auflager 4 und der Membran 3 befindet sich hierdurch ebenfalls ein geringer Spalt 14, welcher Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen dem Aktuator 1 und dem Gehäuse 2 ausgleicht. Bei einer Aktivierung des Aktuators 1 wird der äußere Rand der Membran 3 durch die Stellbewegung zuerst nach unten gedrückt bis der Spalt 14 überwunden ist und die Membran 3 an dem Auflager 4 anliegt. Anschließend drückt die Stellbewegung den inneren Rand, an welchem das Kolbenelement 9 anliegt gegen die Vorspannung des Rückstellelements nach unten, wodurch sich das Ventilglied 8 von dem Ventilsitz 11 löst und das Medium die Ventilkammer 15 über die beiden Zugangsbohrungen 16 durchströmen kann. Der erste Hebelarm 5 befindet sich hierbei zwischen dem Punkt, an welchem das Auflager 4 an der Membran 3 anliegt und dem Punkt, an welchem der Kantenschutz 7 an der Membran 3 anliegt und der zweite Hebelarm 6 befindet sich zwischen dem Punkt, an welchem das Auflager 4 an der Membran 3 anliegt und dem Punkt an welchem das Kolbenelement 9 an der Membran 3 anliegt. Bei Deaktivierung des Aktuators 1 bewegt die Vorspannung des Rückstellelements 10 das Kolbenelement 9, das Ventilglied 8 und die Membran 3 ebenfalls wieder zurück in die Ausgangslage. 3 represents a particularly compact embodiment of the valve, in which in addition to the return element 10 also the valve member 8th completely in the interior of the actuator 1 is arranged. In the located in the interior part of the housing 2 is a valve chamber 15 incorporated, which has two access holes 16 can be traversed by a medium, wherein one of the access holes 16 concentric with the actuator 1 runs and a valve seat 11 having. Against the valve seat 11 is the valve member in the starting position of the valve shown 8th through that also in the valve chamber 15 arranged return element 10 biased, whereby the valve is actuated in the closing direction. That with the valve member 8th connected piston element 9 is also concentric with the actuator 1 arranged and axially displaceable from the valve chamber 15 guided, being outside the valve chamber 15 on the membrane 3 is applied and this against the edge protection 7 biases. Between the support 4 and the membrane 3 This also causes a small gap 14 which thermal expansion differences between the actuator 1 and the housing 2 balances. Upon activation of the actuator 1 becomes the outer edge of the membrane 3 by the adjusting movement first pressed down until the gap 14 is overcome and the membrane 3 on the support 4 is applied. Subsequently, the adjusting movement presses the inner edge, on which the piston element 9 abuts against the bias of the return element down, causing the valve member 8th from the valve seat 11 triggers and the medium the valve chamber 15 over the two access holes 16 can flow through. The first lever arm 5 is located here between the point at which the support 4 on the membrane 3 is present and the point at which the edge protection 7 on the membrane 3 abuts and the second lever arm 6 is located between the point where the support 4 on the membrane 3 is applied and the point at which the piston element 9 on the membrane 3 is applied. When deactivating the actuator 1 moves the bias of the return element 10 the piston element 9 , the valve member 8th and the membrane 3 also back to the starting position.

Selbstverständlich können die in 1 bis 3 gezeigten Ventile auch derart gestaltet sein, dass das Rückstellelement 10 zum Teil in dem Innenraum des Aktuators 1 angeordnet ist und zum Teil außerhalb des Innenraums, bei spielsweise indem der Kantenschutz 7 oder das Gehäuse 2 und das Rückstellelement 10 besonders lang ausgeführt sind. Das Kolbenelement 9 und das Ventilglied 8 können aus einem gemeinsamen Bauteil bestehen oder je ein eigenständiges Bauteilen bilden, welche miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann lösbar und drehbar oder drehfest sein, beispielsweise in der Art einer Wellen-Naben-Verbindung oder unlösbar, beispielsweise in Form einer Schweißverbindung. Der Aktuator 1 kann selbstverständlich im Quer- oder Längsschnitt auch U-förmig sein oder eine andere zum Teil offene Form aufweisen, wobei unter dem Innenraum dann der Raum zu verstehen ist, welcher zum größten Teil von dem Aktuator 1 umgeben ist.Of course, the in 1 to 3 valves shown also be designed such that the return element 10 partly in the interior of the actuator 1 is arranged and partly outside the interior, for example by the edge protection 7 or the housing 2 and the return element 10 are executed particularly long. The piston element 9 and the valve member 8th can consist of a common component or each form a separate components, which are interconnected. This compound can be detachable and rotatable or non-rotatable, for example in the manner of a shaft-hub connection or insoluble, for example in the form of a welded connection. The actuator 1 may of course also be U-shaped in transverse or longitudinal section or have another partially open shape, which is to be understood by the interior then the space, which for the most part of the actuator 1 is surrounded.

Bevorzugt ist der Aktuator 1 durch Dichtmittel 17 gegen das das Ventil durchströmende Medium abgedichtet, wozu in 2 und 3 jeweils eine O-Ring-Dichtung zwischen dem Kolbenelement 9 und dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Es können jedoch beliebige Dichtmittel 17 eingesetzt werden, beispielsweise Wellendichtringe oder Faltenbalge.The actuator is preferred 1 by sealant 17 sealed against the medium flowing through the valve, including in 2 and 3 each an O-ring seal between the piston element 9 and the housing 2 is arranged. However, it can be any sealant 17 be used, for example, shaft seals or bellows.

Die in den 1 bis 3 abgebildeten Membranen 3 sind als Tellerfedern mit radial zum Mittelpunkt verlaufenden Einschnitten ausgebildet, wodurch sie aus mehreren kuchenstückartigen Abschnitten bestehen, die am äußeren Rand miteinander verbunden sind. Die Abschnitte können jedoch auch an einer beliebigen Stelle, beispielsweise am inneren Rand, miteinander verbunden sein oder getrennt voneinander sein. Die in den 1, 2 und 3 abgebildeten Auflager 4 oder die Kantenschützer 7 können sowohl durchgehend ringförmig sein, als auch aus einzelnen Segmenten bestehen, welche ringförmig um das Kolbenelement 8 angeordnet sind.The in the 1 to 3 imaged membranes 3 are formed as disc springs with radially to the center incisions, whereby they consist of several cake piece-like sections which are connected to each other at the outer edge. However, the sections may also be connected to one another at any desired location, for example at the inner edge, or may be separate from one another. The in the 1 . 2 and 3 illustrated supports 4 or the edge protectors 7 may be both continuous annular, as well as consist of individual segments, which ring around the piston element 8th are arranged.

Bevorzugt ist das Auflager 4 austauschbar gegen andere Auflager 4, welche an jeweils unterschiedlichen Bereichen der Membran 3 anliegen, wodurch die von der Membran 3 erzeugte Übersetzung auf einfache Weise variiert werden kann. Der Aktuator 1 kann somit zusammen mit dem mechanischen Übersetzer, dem Rückstellelement 10 und gegebenenfalls dem Kolbenelement 8 zu einer funktionellen Einheit zusammengefasst sein, welche durch einen einfachen Austausch des Auflagers 4 an unterschiedliche Ventile mit unterschiedlichen benötigten Stellwegen angepasst werden kann.The support is preferred 4 interchangeable with other supports 4 , which in each case different areas of the membrane 3 abut, thereby removing from the membrane 3 generated translation can be easily varied. The actuator 1 Thus, together with the mechanical translator, the reset element 10 and optionally the piston element 8th be summarized into a functional unit, which by simply replacing the support 4 can be adapted to different valves with different required travel ranges.

11: Aktuatoractuator
22: Gehäusecasing
33: Membranmembrane
44: AuflagerIn stock
55: erster Hebelarmfirst lever arm
66: zweiter Hebelarmsecond lever arm
77: Kantenschutzedge protection
88th: Ventilgliedvalve member
99: Kolbenelementpiston element
1010: RückstellelementReturn element
1111: Ventilsitzvalve seat
1212: Ventilsitzvalve seat
1313: Gehäuseanschlaghousing stop
1414: Spaltgap
1515: Ventilkammervalve chamber
1616: Zugangsbohrungaccess hole
1717: Dichtmittelsealant
1818: Erhebungsurvey

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19939476 C2 [0003]

Claims

Control valve with a valve member ( 8th ) and for actuating the valve member ( 8th ) a piezoelectric actuator ( 1 ) and an elastic return element ( 10 ), as well as a mechanical translator, which an adjusting movement of the actuator ( 1 ) by means of a movably mounted membrane ( 3 ) and to a with the valve member ( 8th ) connected piston element ( 9 ), wherein the return element ( 10 ) in such a way on the piston element ( 9 ) acts, that it during a return movement of the actuator ( 1 ) a provision of the piston element ( 9 ) and the valve member ( 8th ), characterized in that the actuator ( 1 ) has an interior and that the return element ( 10 ) is at least partially disposed within the interior.

Control valve according to claim 1, characterized in that the interior through the entire actuator ( 1 ).

Control valve according to claim 2, characterized in that the piston element ( 9 ) through the entire interior of the actuator ( 1 ) is passed.

Control valve according to claim 2, characterized in that the actuator ( 1 ) is tubular, wherein the return element ( 10 ) coaxially in the interior of the actuator ( 1 ) is arranged.

Control valve according to claim 1, characterized in that the return element ( 10 ) directly on the piston element ( 9 ) is present.

Control valve according to claim 1, characterized in that the return element ( 10 ) completely within the interior of the actuator ( 1 ) is arranged, wherein the piston element ( 9 ) is at least partially disposed in the interior space.

Control valve according to claim 1, characterized in that the piston element ( 9 ) by the return element ( 10 ) against the membrane ( 3 ) is biased.

Control valve according to claim 1, characterized in that the piston element ( 9 ) in the initial position of the valve against a fixed stop ( 13 ) is biased.

Control valve according to claim 1, characterized in that the membrane ( 3 ) on the piston element ( 9 ) that a transfer of the actuating or restoring movement between the membrane ( 3 ) and the piston element ( 9 ) is possible only in one direction of movement.

Control valve according to claim 1, characterized that the control valve for controlling or controlling a vehicle transmission is used.