DE19939476C2

DE19939476C2 - Valve for controlling liquids

Info

Publication number: DE19939476C2
Application number: DE1999139476
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2019-08-21
Also published as: EP1079101A2; EP1079101A3; DE19939476A1

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssig keiten gemäß der Gattung des Patenanspruches 1.The invention relates to a valve for controlling liquid speeds according to the preamble of claim 1 .

In der EP 0 477 400 A1 ist ein derartiges Ventil beschrie ben. Dort ist in einer Stufenbohrung des Ventilgehäuses ein Betätigungskolben des Ventilgliedes in einem Teil der Stu fenbohrung mit kleinem Durchmesser verschiebbar angeordnet. Ein durch einen Piezoaktor bewegbarer größerer Kolben ist in einem Teil der Stufenbohrung mit größerem Durchmesser angeordnet. Zwischen den beiden Kolben ist ein mit einem Druckmedium gefüllter hydraulischer Druckraum ausgebildet, so daß eine hydraulische Übersetzung einer Bewegung des Piezoaktors erfolgt. Das heißt, wenn der größere Kolben durch den Piezoaktor um eine bestimmte Wegstrecke bewegt wird, macht der Betätigungskolben des Ventilgliedes einen um das Übersetzungsverhältnis der Kolbendurchmesser vergrößerten Hub, da der Kolben des Piezoaktors eine größere Fläche als der Betätigungskolben des Ventilgliedes aufweist. Dabei liegen das Ventilglied, der Betätigungskolben des Ventilgliedes, der durch den Piezoaktor bewegte Kolben und der Piezoaktor auf einer gemeinsamen Achse hintereinander. Such a valve is described in EP 0 477 400 A1 ben. There is a stepped hole in the valve housing Actuating piston of the valve member in part of the stu fen bore with a small diameter slidably arranged. A larger piston movable by a piezo actuator is in part of the stepped bore with a larger diameter arranged. Between the two pistons is one with one Hydraulic pressure chamber filled with pressure medium, so that a hydraulic translation of a movement of the Piezo actuator takes place. That is, if the larger piston moved by the piezo actuator by a certain distance the actuating piston of the valve member makes one around the ratio of the piston diameters increased stroke because the piston of the piezo actuator has a larger area than the actuating piston of the valve member having. Thereby lie the valve member Actuating piston of the valve member by the Piezo actuator moving pistons and the piezo actuator on one common axis in a row.

Bei derartigen Ventilen besteht das Problem, dass die beiden Kolben des hydraulischen Übersetzers einer gewissen Reibung bei ihrer Bewegung in und entgegengesetzt zur Hubrichtung unterworfen sind, sodass ein damit einhergehender Verschleiß auftritt.With such valves there is the problem that the two pistons of the hydraulic Translator of some friction in their movement in and opposite to Are subjected to the stroke direction, so that associated wear occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch das Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Es hat den Vorteil, dass ein mechanischer Übersetzer mit einer Membran eingesetzt wird, welche eine reibungsarme und verschleißneutrale Lösung ermöglicht. Zudem besteht durch die Verwendung des mechanischen Übersetzers mit Membran, im Gegensatz zum Einsatz eines hydraulischen Übersetzers nicht das Problem hinsichtlich der Leckverluste des hydraulischen Mediums im Druckraum eines hydraulischen Übersetzers. Somit kann durch das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten eine gleichmäßige und über lange Zeit gleichbleibende Wiederholbarkeit der Einspritzungen erreicht werden, sodass exakt definierte Einspritzzeitpunkte und/oder Einspritzmengen von Kraftstoff gewährleistbar sind. Zudem ist ein mechanischer Übersetzer mit Membran einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar, sodass sich auch diesbezüglich Vorteile im Hinblick auf einen hydraulischen Übersetzer ergeben.The invention has for its object to avoid the aforementioned disadvantages. This object is achieved by the valve with the features of claim 1. It has the advantage that a mechanical translator with a membrane is used, which enables a low-friction and wear-free solution. There is also by using the mechanical translator with membrane, in contrast to the Using a hydraulic translator does not pose the problem of leakage of the hydraulic medium in the pressure chamber of a hydraulic translator. So can through the valve according to the invention for controlling liquids a uniform and achieved constant repeatability of the injections over a long period of time so that exactly defined injection times and / or injection quantities of Fuel can be guaranteed. There is also a mechanical translator with a membrane simply constructed and inexpensive to manufacture, so that there are advantages in this regard with regard to a hydraulic translator.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist gemäß Patentanspruch 2 die Membran als Biegebalken ausgebildet. Hierdurch kann in einfacher Form der Hub des Piezoaktors auf das Kolbenelement des Ventilgliedes übertragen werden. Zusätzlich ist bei dem Biegebalken-Prinzip eine sehr präzise Kraftübertragung möglich, wodurch wiederum der exakt definierte Einspritzzeitpunkt und/oder Einspritzmenge von Kraftstoff gewährleistet wird. In a particularly advantageous embodiment, the membrane is according to claim 2 designed as a bending beam. This allows the stroke of the piezo actuator in a simple form are transferred to the piston element of the valve member. In addition, the Bending beam principle a very precise power transmission possible, which in turn enables exactly defined injection timing and / or injection quantity of fuel guaranteed becomes.

Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 3 die Membran auf einem Auflager, vorzugsweise einem Lagerring gelenkig gelagert. Durch das Zusammenspiel zwischen Auflager und Membran kann in einfacher Form die erfindungsgemäße Funktion der Membran sichergestellt werden und zusätzlich stellt diese Kombination eine einfache Anordnung dar, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist.Advantageously, according to claim 3, the membrane articulated on a support, preferably a bearing ring stored. Through the interaction between the support and Membrane can be used in a simple form Function of the membrane can be ensured and in addition this combination is a simple arrangement, which is easy and inexpensive to manufacture.

Bei herkömmlichen Ventilen zum Steuern von Flüssigkeiten sind aufwendige Anordnungen vorgesehen, um ein adequates Übersetzungsverhältnis zwischen Längenausdehnung des Piezo aktors bei Erregung und Kolbenelement des Ventilgliedes zu erzielen. Diese aufwendige Anordnung wird bei dem erfin dungsgemäßen Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß Pa tentanspruch 4 dadurch vermieden, daß der Lagerring die Membran in zwei Hebelarme unterteilt. Die Hebelarme können hierbei entsprechend im gewünschten oder erforderlichen Übersetzungsverhältnis ausgebildet werden. Auch besteht die Möglichkeit nachträglich, das Übersetzungsverhältnis eines Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten zu verändern, indem lediglich eine bestehende Membran durch eine neue Membran mit zugeordnetem Lagerring und verändertem Hebelarmverhält nis eingesetzt wird.With conventional valves for controlling liquids elaborate arrangements are provided to adequately Gear ratio between linear expansion of the piezo actuator on excitation and piston element of the valve member achieve. This complex arrangement is invented valve according to the invention for controlling liquids in accordance with Pa Claim 4 avoided in that the bearing ring Membrane divided into two lever arms. The lever arms can according to the desired or required Gear ratio are trained. There is also Possibility retrospectively, the gear ratio of a Change valve for controlling liquids by just an existing membrane with a new membrane with assigned bearing ring and changed lever arm ratio nis is used.

Um ein einfaches Zusammenwirken zwischen Membran und Kol benelement des Ventilgliedes zu erreichen, ist gemäß Patentanspruch 5 die Membran kreisförmig sowie mittig mit einer Öffnung ausgebildet, in welche das Kolbenelement des Ventilgliedes eingreift. Hierdurch wird einerseits in einfacher Form eine Verbindung zwischen Membran und Kolbenelement sichergestellt, aber gleichzeitig eine exakte Hubübertragung von Piezoaktor auf Membran und weiter auf das Kolbenelement ermöglicht. To ensure a simple interaction between membrane and col To reach benelement of the valve member is according to Claim 5 the membrane circular and in the middle with formed an opening into which the piston element of the Valve member engages. In this way, on the one hand, in simple form a connection between membrane and Piston element ensured, but at the same time an exact Stroke transmission from piezo actuator to membrane and on allows the piston element.

Bei herkömmlichen Ventilen zum Steuern von Flüssigkeiten ist dem Ventilglied eine Ventildichtfeder zugeordnet. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten kann bei gleicher Funktionsweise diese Ventildichtfeder weggelassen werden. Hierzu ist gemäß Patentanspruch 6 die Membran in Richtung der Schließstellung des Ventilgliedes vorgespannt. Mit anderen Worten, die Membran übernimmt die Funktion der bekannten Ventildichtfeder.With conventional valves for controlling liquids a valve sealing spring is assigned to the valve member. According to the valve according to the invention for controlling Liquids can do this with the same functionality Valve sealing spring can be omitted. This is according to Claim 6 the membrane in the direction of Preloaded closed position of the valve member. With others Words, the membrane takes over the function of the known Valve sealing spring.

Um Temperaturdrifts des Piezoaktors und damit einhergehende fehlerhafte Hubübertragungen auf das Ventilglied zu kompen sieren, ist gemäß Patentanspruch 7 dem Piezoaktor zumindest ein Ausgleichselement zugeordnet, welches den Hub des Piezoaktors auf einen Hebelarm der Membran überträgt.To temperature drifts of the piezo actuator and the associated to compensate for incorrect stroke transmissions to the valve member sieren, according to claim 7, the piezo actuator is at least a compensation element assigned, which the stroke of Piezo actuator transfers to a lever arm of the membrane.

Vorzugsweise ist ein Luftspalt zwischen Ausgleichselement und Membran ausgebildet (Patentanspruch 8), welcher Län genausdehnungsunterschiede auf Grund von Temperaturunter schieden zwischen Piezoaktor und Ausgleichselement kompen siert. Zusätzlich kann zur Kompensation dieses Temperatur problemes ein Wärmeleitmaterial zwischen Piezoaktor und Ausgleichselement gemäß Patentanspruch 9 vorgesehen sein. Dieses Wärmeleitmaterial vermindert die Temperaturunterschiede zwischen Piezoaktor und Ausgleichselement und die damit einhergehenden Ausdehnungsunterschiede. Hierbei ist natürlich Grundvoraussetzung, daß der Piezoaktor und das Ausgleichs element im wesentlichen gleiche Wärmeausdehnungskoeffizien ten aufweisen. Insofern dient natürlich der Luftspalt zwi schen Ausgleichselement und Membran auch zur Kompensierung unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Piezoaktor und Ausgleichselement.There is preferably an air gap between the compensating element and membrane formed (claim 8), which Län expansion differences due to temperature below differentiate between the piezo actuator and compensating element Siert. In addition, this temperature can be compensated problem a heat conducting material between piezo actuator and Compensation element can be provided according to claim 9. This heat conducting material reduces the Temperature differences between the piezo actuator and Compensating element and the associated Expansion differences. Here is natural Basic requirement that the piezo actuator and the compensation element essentially the same coefficient of thermal expansion have ten. In this respect, of course, the air gap between compensating element and membrane also for compensation different coefficients of thermal expansion of Piezo actuator and compensation element.

drawing

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt. Die Ausführungsbeispiele werden in nach folgender Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:In the drawing are three embodiments of the invention shown. The embodiments are shown in following description explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 1 is a schematic sectional view of a fuel injection valve according to a first embodiment of the invention;

Fig. 2 eine schematische Teilansicht der Membran und eines Ausgleichselementes von Fig. 1; FIG. 2 shows a schematic partial view of the membrane and a compensating element from FIG. 1;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 3 is a schematic sectional view of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention; and

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 4 is a schematic sectional view of a fuel injection valve according to a third embodiment of the invention.

Description of the embodiments

In dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel findet das erfindungsgemäße Ventil Anwendung in einem Ein spritzsystem, bei dem die Einspritzpumpe und die Einspritz düse eine Einheit bildet (sogenannte Pumpe-Düse-Einheit (PDE)). Ein derartiges Einspritzsystem ist in Fig. 1 schematisch wiedergegeben. Das Einspritzventil umfaßt eine Steuereinheit 2, die wiederum einen in einem Gehäuse 3 angeordneten Piezoaktor 4 aufweist. Der Piezoaktor 4 stützt sich hierbei in Fig. 1 an seinem unteren Ende gegen das Gehäuse 3 ab. Das in Fig. 1 obere Ende des Piezoaktors 4 ist mit einem Kolben 5 verbunden, der durch ein Vorspannelement 6, etwa eine Schraubenfeder, im nicht bestromten Zustand des Piezoaktors 4 in seine Ruhelage vorgespannt wird.In the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, the valve according to the invention is used in an injection system in which the injection pump and the injection nozzle form a unit (so-called pump-nozzle unit (PDE)). Such an injection system is shown schematically in FIG. 1. The injection valve comprises a control unit 2 , which in turn has a piezo actuator 4 arranged in a housing 3 . The piezo actuator 4 is supported in FIG. 1 at its lower end against the housing 3 . The upper end of the piezo actuator 4 in FIG. 1 is connected to a piston 5 which is biased into its rest position by a biasing element 6 , for example a helical spring, when the piezo actuator 4 is not energized.

Der Kolben 5 ist weiterhin mit zwei Ausgleichselementen 7, 8 verbunden, die sich parallel der Längsseite des Piezoaktors 4 erstrecken. Diese beiden Ausgleichselemente 7, 8 sind in Fig. 1 zwei Bolzen, welche die gleiche effektive Länge l wie der Piezoaktor 4 aufweisen. Natürlich sind auch andere geometrische Formen für die Ausgleichselemente 7, 8 denkbar. Die Ausgleichselemente 7, 8 sind an ihren dem Kolben 5 gegenüberliegenden Enden jeweils mit einem L-Stück 9, 10 verbunden, deren kurzer Schenkel in Fig. 1 nach innen gerichtet ist.The piston 5 is also connected to two compensating elements 7 , 8 , which extend parallel to the long side of the piezo actuator 4 . These two compensating elements 7 , 8 are two bolts in FIG. 1, which have the same effective length l as the piezo actuator 4 . Of course, other geometrical shapes for the compensating elements 7 , 8 are also conceivable. The compensating elements 7 , 8 are each connected at their ends opposite the piston 5 to an L-piece 9 , 10 , the short leg of which is directed inwards in FIG. 1.

Die kurzen Schenkel der L-Stücke 9, 10 können mit einer Membran 11 in Kontakt gelangen, welche über ein Auflager, vorzugsweise einen Lagerring 12 am Gehäuse 3 gelenkig gelagert ist.The short legs of the L-pieces 9 , 10 can come into contact with a membrane 11 which is articulated on the housing 3 via a support, preferably a bearing ring 12 .

Die Membran 11 ist hierbei als Biegebalken ausgebildet und weist mittig eine Öffnung auf, in welche der Kolben 13 eines Ventilgliedes 14 des Ventils 1 eingreift.The membrane 11 is designed as a bending beam and has an opening in the center into which the piston 13 of a valve member 14 of the valve 1 engages.

Schließlich ist noch zwischen dem kurzen Schenkel der L- Stücke 9, 10 und der Membran 11 ein Luftspalt S ausgebildet, dessen Funktion später erläutert wird.Finally, an air gap S is formed between the short leg of the L-pieces 9 , 10 and the membrane 11 , the function of which will be explained later.

Desweiteren befindet sich zwischen den beiden Ausgleichselementen 7, 8 und dem Piezoaktor 4 ein Wärmeleitmaterial 15, welches für einen Temperaturausgleich zwischen dem Piezoaktor 4 und den beiden Ausgleichselementen 7, 8 dient. Der Grund für den Temperaturausgleich ist darin zu sehen, daß sich sowohl die beiden Ausgleichselemente 7, 8 als auch der Piezoaktor 4 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ausdehnen bzw. zusammenziehen. Treten nunmehr Temperaturunterschiede am Piezoaktor 4 und den beiden Ausgleichselementen 7, 8 auf, führt dies zu unterschiedlichen Ausdehnungsgrößen dieser Elemente, was sich in Ungenauigkeit hinsichtlich der Einspritzmenge und dem Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffes niederschlägt. Um dieses Problem zu vermeiden, wird einerseits das Wärmeleitmaterial 15 eingesetzt, um sicher zustellen, daß die äußeren Temperatureinflüsse auf dem Pie zoaktor 4 als auch die Ausgleichselemente 7, 8 im wesentli chen ausgeglichen sind. Als zweite Maßnahme, um obengenann tes Problem zu vermeiden, wird ein Material für die Aus gleichselemente ausgewählt, welches im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Piezoaktor 4 aufweist. Schließlich dient der Spalt S als dritte Maßnahme dem gleichen Zweck. Der Spalt S kompensiert nämlich Ausdeh nungsunterschiede aufgrund äußerer Einflüsse, wie etwa der Temperatur, von Piezoaktor 4 und Ausgleichselementen 7, 8. Das heißt, trotz unterschiedlicher Längenausdehnung zwischen Piezoaktor und Ausgleichselementen 7, 8 gelangen die L-Stücke 9, 10 mit der Membran 11 in Kontakt, unmittelbar wenn der Piezoaktor 4 bestromt wird und damit einen Hub entgegen der Vorspannung des Vorspannungselementes 6 bewirkt.Furthermore, between the two compensating elements 7 , 8 and the piezo actuator 4 there is a heat-conducting material 15 , which serves for temperature compensation between the piezo actuator 4 and the two compensating elements 7 , 8 . The reason for the temperature compensation can be seen in the fact that both the two compensation elements 7 , 8 and the piezo actuator 4 expand or contract as a function of the ambient temperature. If temperature differences now occur on the piezo actuator 4 and the two compensating elements 7 , 8 , this leads to different expansion sizes of these elements, which is reflected in inaccuracy with regard to the injection quantity and the injection time of the fuel. To avoid this problem, on the one hand, the heat-conducting material 15 is used to ensure that the external temperature influences on the piezo actuator 4 and the compensating elements 7 , 8 are balanced in wesentli chen. As a second measure to avoid the above-mentioned problem, a material for the equalizing elements is selected which has essentially the same thermal expansion coefficient as the piezo actuator 4 . Finally, the gap S serves as the third measure for the same purpose. The gap S compensates for expansion differences due to external influences, such as the temperature, of the piezo actuator 4 and compensating elements 7 , 8 . That is, despite the different linear expansion between the piezo actuator and compensating elements 7 , 8 , the L-pieces 9 , 10 come into contact with the membrane 11 immediately when the piezo actuator 4 is energized and thus causes a stroke against the bias of the biasing element 6 .

operation

Bei einer Ansteuerung des Piezoaktors 4 des erfindungsge mäßen Ventils 1 zum Steuern von Flüssigkeiten wird die Län genausdehnung des Piezoaktors 4 auf den Kolben 5 entgegen der Vorspannungskraft durch das Vorspannelement 6 übertra gen. Zusammen mit dem Kolben 5 bewegen sich aber auch die Ausgleichselemente 7, 8 in Fig. 1 nach oben, wodurch mittels der kurzen Enden der L-Stücke 9, 10 die Membran 11 an ihren beiden äußeren Enden in Fig. 1 nach oben gebogen wird. Als Folge der gelenkigen Lagerung der Membran 11 auf dem Lagerring 12 wird der in Fig. 1 mittlere Bereich der Membran 11 entsprechend einem Biegebalken nach unten gespannt, so daß auch der Kolben 13 des Ventilgliedes 14 im Ventil 1 nach unten bewegt wird. Somit führt das Ventilglied 14 eine Bewegung vom ersten Ventilsitz 16 in den zweiten Ventilsitz 17 aus.In a drive of the piezoelectric actuator 4 of the erfindungsge MAESSEN valve 1 for controlling fluids, the County exactly expansion of the piezoelectric actuator 4 to the piston 5 but against the biasing force by the biasing member 6 übertra gene. Together with the piston 5 also move the compensating elements 7, 8 in Fig. 1 to the top, whereby, 10, the membrane 11 is bent at its two outer ends in Fig. 1 upwards by means of the short ends of the L-pieces 9. As a result of the articulated mounting of the membrane 11 on the bearing ring 12 , the central region of the membrane 11 in FIG. 1 is tensioned downwards in accordance with a bending beam, so that the piston 13 of the valve member 14 in the valve 1 is also moved downward. The valve member 14 thus executes a movement from the first valve seat 16 into the second valve seat 17 .

Unterhalb des Ventils 1 ist in Fig. 1 noch der Steuerraum 18 sowie der Steuerkolben 19 dargestellt, welche in allge mein bekannter Form mit dem Einspritzventil zusammenwirken und daher wird auf diese Komponenten und deren Funktionsweise nicht näher eingegangen.Below the valve 1 , the control chamber 18 and the control piston 19 are shown in FIG. 1, which cooperate with the injection valve in generally known form and therefore these components and their mode of operation will not be discussed in detail.

In Fig. 2 ist nochmals im Detail der Bereich zwischen Aus gleichselement 8 nebst L-Stück 10 und Membran 11 nebst La gerring 12 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß der kurze Schenkel des L-Stücks 10 an seiner der Membran 11 zugewandten Seite sphärisch ausgebildet ist, um ein präzises Zusammenwirken zwischen den beiden Elementen 11, 10 und somit eine präzise Hubübertragung von Piezoaktor 4 auf die Membran 11 sicherzustellen. Aus dieser Figur ist aber auch ersichtlich, daß die Membran in Verbindung mit dem Lagerring 12 zwei Hebelarme A und B aufspannt, welche ein Übersetzungsverhältnis festlegen. Mit anderen Worten, der Hub des Piezoaktors 4 wird multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis A/B auf den Kolben 13 übertragen. Hierbei hat sich ein Übersetzungsbereich von 1 : 2 bis 1 : 8 als besonders bevorzugt herausgestellt.In Fig. 2, the area between the same element 8 together with L-piece 10 and membrane 11 together with La gerring 12 is shown again in detail. From this figure it can be seen that the short leg of the L-piece 10 is spherical on its side facing the membrane 11 in order to ensure a precise interaction between the two elements 11 , 10 and thus a precise stroke transmission from the piezo actuator 4 to the membrane 11 , From this figure it can also be seen that the membrane in connection with the bearing ring 12 spans two lever arms A and B, which define a transmission ratio. In other words, the stroke of the piezo actuator 4 multiplied by the transmission ratio A / B is transmitted to the piston 13 . A gear ratio range of 1: 2 to 1: 8 has proven to be particularly preferred.

Zudem ist Fig. 2 entnehmbar, daß das L-Stück 10 über ein Gewinde mit dem Ausgleichselement 8 verbunden ist. Diese Verbindung ermöglicht zum einen einen Austausch des L- Stücks, etwa bei Beschädigung, als auf den Einsatz anders dimensionierter L-Stücke, sofern die Anforderungen dies erfordern. Natürlich kann das Ausgleichselement 8 auch einstückig mit dem L-Stück 10 ausgestaltet sein.In addition, Fig. 2 can be seen that the L-piece 10 is connected to the compensating element 8 via a thread. On the one hand, this connection enables the L-piece to be replaced, for example in the event of damage, than for the use of differently dimensioned L-pieces, if the requirements so require. Of course, the compensating element 8 can also be configured in one piece with the L-piece 10 .

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Ventils 1 zum Steuern von Flüssigkeiten darge stellt. Nachdem der Aufbau des Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 im wesentlichen demjenigen von Fig. 1 gleicht, werden im folgenden lediglich die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 erläutert.In Fig. 3 is a second embodiment of the inven tion valve 1 for controlling liquids Darge presents. Since the structure of the embodiment according to FIG. 3 is essentially the same as that of FIG. 1, only the differences from the embodiment of FIG. 1 are explained below.

Ein wesentlicher Unterschied besteht bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1, darin, daß anstelle von L- Stücken 9, 10 zwei geradlinige Verlängerungen 20, 21 jeweils mit dem entsprechenden Ausgleichselement 7, 8 verbunden sind. Durch die Verwendung dieser Verlängerungen 20, 21 greifen nunmehr die Ausgleichselemente 7, 8 in Fig. 3 von oben und nicht wie in Fig. 1 gezeigt von unten an der Membran 12 an. Die Membran 11 ist hierbei entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in der Nähe ihrer mittigen Öffnung auf einem Lagerring 12 gelenkig gelagert. Zusätzlich zu diesem Lagerring ist aber noch ein zweiter Lagerring 22 zwischen innerem Lagerring 12 und den beiden Verlängerungen 20, 21 angeordnet.An essential difference in the exemplary embodiment according to FIG. 3, in contrast to the exemplary embodiment from FIG. 1, is that instead of L pieces 9 , 10 two straight extensions 20 , 21 are each connected to the corresponding compensating element 7 , 8 . By using these extensions 20 , 21 , the compensating elements 7 , 8 in FIG. 3 now act on the diaphragm 12 from above and not as shown in FIG. 1 from below. According to the first exemplary embodiment, the membrane 11 is articulated in the vicinity of its central opening on a bearing ring 12 . In addition to this bearing ring, a second bearing ring 22 is arranged between the inner bearing ring 12 and the two extensions 20 , 21 .

Im Ruhezustand der Membran 11 ist der Piezoaktor 4 bestromt. Für den Einspritzvorgang wird der Piezoaktor 4 abgeschaltet, so daß er sich "zusammenzieht". Hierdurch wird in Fig. 3 der Kolben 5 des Piezoaktors 4 und damit einhergehend die Ausgleichselemente 7, 8 nebst Verlängerungen 20, 21 in Richtung der Vorspannungskraft des Vorspannelementes 6 nach unten bewegt und biegen die äußeren Enden der Membran 11 in Fig. 3 nach unten. Durch die Lagerung der Membran auf dem zweiten Lagerring 22 bewegt sich der zwischen erstem Lagerring 12 und zweitem Lagerring 22 befindliche Bereich der Membran 11 entsprechend einem Biegebalken nach oben. Diese Bewegung wird anschließend im Bereich zwischen Kolben 13 und erstem Lagerring 12 in eine Biegung in Fig. 3 nach unten transformiert, so daß der Kolben 3 nebst zugehörigem Ventilglied in Fig. 3 nach unten wandert. Somit wird auch mit der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 3 die gleiche Wirkung wie mit dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt. Jedoch stellt die Membran gemäß Fig. 1 einen einfachen Biegebalken dar, wohingegen die Membran gemäß Fig. 3 als doppelter Biegebalken wirkt.In the idle state of the membrane 11 , the piezo actuator 4 is energized. For the injection process, the piezo actuator 4 is switched off, so that it "contracts". This will in Fig. 3, the piston 5 of the piezoelectric actuator 4 and, consequently, the compensating elements 7, 8 is moved along with extensions 20, 21 in the direction of the biasing force of the biasing member 6 down and bend the outer ends of the diaphragm 11 in Fig. 3 downward. By the mounting of the diaphragm on the second bearing ring 22, the ring 12 between the first bearing and the second bearing ring 22 moves a beam deflection region of the diaphragm 11 located upward. This movement is then transformed in the region between the piston 13 and the first bearing ring 12 downward into a bend in FIG. 3, so that the piston 3 and the associated valve member move downward in FIG. 3. The same effect as with the first exemplary embodiment is thus also achieved with the embodiment according to FIG. 3. However, the membrane according to FIG. 1 represents a simple bending beam, whereas the membrane according to FIG. 3 acts as a double bending beam.

Natürlich ist auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ein Übersetzungsverhältnis vorgebbar. Hierbei ist die Strecke zwischen erstem Lagerring und Kolbenmittelpunkt als Hebelarm B festgelegt. Gleichzeitig definiert die Strecke von erstem Lagerring 12 zum zweiten Lagerring 22 den Hebelarm A. Die Strecke zwischen zweitem Lagerring 22 und Mittelpunkt der jeweiligen Verlängerungen 20 bzw. 21 ist frei einstellbar, jedoch hat sich hier eine Dimensionierung in der Größe des Hebelarmes A als bevorzugt herausgestellt.Of course, a transmission ratio can also be predetermined in the exemplary embodiment according to FIG. 3. The distance between the first bearing ring and the center of the piston is defined as lever arm B. At the same time, the distance from the first bearing ring 12 to the second bearing ring 22 defines the lever arm A. The distance between the second bearing ring 22 and the center of the respective extensions 20 and 21 is freely adjustable, but dimensioning in the size of the lever arm A has been found to be preferred here ,

Schließlich zeigt Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils 1 zum Steuern von Flüssigkeiten. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 3 dadurch, daß nur ein Lagerring 23 vorgesehen ist, auf welchem die Membran 11 durch die Ausgleichselemente 7, 8 nebst Verlängerungen 20, 21 vorgespannt ist. Ferner drückt eine Feder 24 im Bereich zwischen Kolben 13 und Lagerring 23 auf die Membran 11 in Richtung der Ruhestellung der Membran 11. Wird nun der Piezoaktor 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bestromt bzw. aktiviert, führt er in Fig. 4 eine Hubbewegung entgegen der Vorspannungskraft der Vorspannelemente 6 nach oben aus. Hierdurch werden gleichzeitig die Ausgleichselemente 7, 8 nebst Verlängerungen 20, 21 in Fig. 4 nach oben bewegt, so daß die Membran 11 in Richtung der Vorspannungskraft der Feder 24 nach unten ausweichen kann, wodurch wiederum der Kolben 13 nebst Ventilglied eine Bewegung in den Ventilsitz ausführen kann.Finally, FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of the valve 1 according to the invention for controlling liquids. This embodiment differs from that according to FIG. 3 in that only one bearing ring 23 is provided, on which the membrane 11 is prestressed by the compensating elements 7 , 8 together with extensions 20 , 21 . Furthermore, a spring 24 presses on the membrane 11 in the area between the piston 13 and the bearing ring 23 in the direction of the rest position of the membrane 11 . If the piezo actuator 4 is now energized or activated according to the third exemplary embodiment, it executes a lifting movement in FIG. 4 upward against the biasing force of the biasing elements 6 . As a result, the compensating elements 7 , 8 together with extensions 20 , 21 in Fig. 4 are moved upward, so that the diaphragm 11 can deflect downward in the direction of the biasing force of the spring 24 , which in turn causes the piston 13 together with the valve member to move into the valve seat can execute.

Obgleich in Fig. 4 nicht dargestellt, ist natürlich auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Hebelarmverhältnis A/B entsprechend den Ausführungen zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen einstellbar.Although not shown in FIG. 4, the lever arm ratio A / B can of course also be adjusted in this exemplary embodiment in accordance with the explanations for the first two exemplary embodiments.

Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich auch bei anders ausgestalteten Ventilen mit mechanischem Übersetzer verwendet werden.The present invention can of course also be used differently designed valves with mechanical translator be used.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele ge mäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zur Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikatio nen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äqui valente zu verlassen.The preceding description of the exemplary embodiments ge according to the present invention is for illustrative purposes only Purposes and not to limit the invention. As part of Various changes and modifications to the invention NEN possible without the scope of the invention and its equi leave valente.

Claims

1. Valve ( 1 ) for controlling liquids with a piezo actuator ( 4 ) and a mechanical translator transmitting the stroke of the piezo actuator ( 4 ), via which a valve member ( 14 ) connected to a piston element ( 13 ) can be actuated, characterized that the translator has a membrane ( 11 ) which transmits the stroke of the piezo actuator ( 4 ) directly to the piston element ( 13 ) of the valve member ( 14 ) and that the membrane ( 11 ) is articulated on at least one support ( 12 ), which divides the membrane ( 11 ) into at least two lever arms (A and B).

2. Valve for controlling liquids according to claim 1, characterized in that the membrane ( 11 ) is designed as a bending beam.

3. Valve for controlling liquids according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing ( 12 ) is a bearing ring.

4. Valve for controlling liquids according to claim 3, characterized in that the membrane ( 11 ) is circular and has an opening in the center into which the piston element ( 13 ) of the valve member engages.

5. Valve for controlling liquids according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 11 ) is biased in the direction of the closed position of the valve member ( 14 ).

6. Valve for controlling liquids according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piezo actuator ( 4 ) is assigned at least one compensating element ( 7 , 8 ) which the stroke of the piezo actuator ( 4 ) on a lever arm (B) Transmits membrane ( 11 ).

7. Valve for controlling liquids according to claim 6, characterized in that an air gap (S) between the compensating element ( 7 , 8 ) and membrane ( 11 ) is formed.

8. Valve for controlling liquids according to claim 6 or 7, characterized in that a heat conducting material ( 15 ) between the piezo actuator ( 4 ) and compensating element ( 7 , 8 ) is arranged.

9. Valve for controlling liquids according to one of claims 6 to 8, characterized in that the compensating element ( 7 , 8 ) and the piezo actuator ( 4 ) have substantially the same coefficient of thermal expansion.