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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Übertragen
der Bewegung eines Aktors auf ein Stellglied gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung, im weiteren auch als Übertragungsmodul bezeichnet,
ist aus der
DE 195 19
192 C1 bekannt.
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In der Kraftfahrzeugtechnik werden
zunehmend Speichereinspritzsysteme eingesetzt, bei denen mit sehr
hohen Einspritzdrücken
gearbeitet wird. Bei solchen zum Beispiel unter der Bezeichnung "Common Rail-System" bekannten Einspritzsystemen
wird Kraftstoff unter hohem Druck an die in den Zylindern einer
Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffinjektoren angelegt. Der
Einspritzvorgang in die Zylinder wird durch Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen in den
Kraftstoffinjektoren ausgelöst, wobei
die Einspritzdüsen über Aktoren
angesteuert werden, die nach dem elektromagnetischen oder, um hohe
Schaltgeschwindigkeiten zu erreichen, auch nach dem piezoelektrischen
Prinzip arbeiten.
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Der Aktor im Kraftstoffinjektor betätigt dabei in
der Regel ein Servoventil, das hydraulisch einen Druck auf die Einspritzdüse im Kraftstoffinjektor
steuert. Um die Auslenkung des Aktors auf einen Antriebsstempel
des Servoventils zu übertragen,
ist aus der
DE 197
08 304 A1 ein Übertragungsmodul
bekannt, das im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und eine
Druckkammer aufweist, die von einer flexiblen Membran begrenzt wird.
An dieser flexiblen Membran liegt der Antriebsstempel des Servoventils an.
Die Druckkammer des Übertragungsmoduls
ist über
eine Verbindungsbohrung mit Drosselwirkung mit einer weiteren, im
Inneren des Übertragungsmoduls
vorgesehenen Ausgleichskammer verbunden, wobei die Druckkam mer und
die Ausgleichskammer mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind.
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Im Ruhezustand wird über die
Verbindungsbohrung der in der Ausgleichskammer herrschende Druck
der Hydraulikflüssigkeit
auf die Druckkammer übertragen,
so daß die
flexible Membran immer am Antriebsstempel des Servoventils anliegt,
auch wenn sich aufgrund thermischer Effekte oder Alterungsprozesse
Verschiebungen in der Anordnung der einzelnen Komponenten im Kraftstoffinjektor
ergeben. Bei einer Betätigung
des Aktors wird die Auslenkung dieses Aktors vom Übertragungsmodul
im wesentlichen unverändert
auf den Antriebsstempel des Servoventils übertragen. Die Verbindungsbohrung
zwischen der Druckkammer und der Ausgleichskammer ist dabei so ausgelegt,
daß aufgrund
der im Bereich von Millisekunden liegenden Ansteuerungszeiten im
wesentlichen keine Hydraulikflüssigkeit
aus der Druckkammer abfließen
kann.
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Da bei dem in der
DE 197 08 304 A1 verwendeten Übertragungsmodul
die Hydraulikflüssigkeit
im Übertragungsmodul
eingeschlossen ist, besteht die Gefahr, daß durch Flüssigkeitsleckage aufgrund von Undichtigkeiten
ein Druckabfall im Übertragungsmodul
auftritt, der die Funktionsfähigkeit
des Übertragungsmoduls
und damit des Kraftstoffinjektors beeinträchtigt. Weiterhin wird bei
dem bekannten Übertragungsmodul
die Auslenkung des Aktors nahezu ungedämpft und zeitlich nicht verzögert auf
den Antriebsstempel des Servoventils übertragen. Dies hat wiederum
zur Folge, daß das
Servoventil ungebremst die Einspritzdüse im Kraftstoffinjektor öffnet, was
die Qualität
des Verbrennungsprozesses wesentlich verschlechtert.
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Aus der
DE 195 19 192 C1 ist eine
gattungsgemäße Vorrichtung
bekannt. Diese weist eine in einem Ventilkörper angeordnete Düsennadel,
einen Kraftstoffzulauf sowie eine Ansteuereinrichtung auf. Hierbei
ist ein Übertragungsmodul
mit einer Druckkammer vorgesehen, wobei die Druckkammer ein von
zwei Teilelementen des Übertragungsmoduls
gebildeter Raum ist. Ferner weist die Vorrichtung der
DE 195 19 192 C1 eine Drosselverbindung
auf, über die
die Druckkammer mit einem mit einem hydraulischen Medium gefüllten Raum
in Verbindung steht. Zwischen der Druckkammer und dem mit dem hydraulischen
Medium gefüllten
Füllungsraum
ist keine Füllungseinrichtung
vorgesehen, so dass die Befüllungseinrichtung
bei nicht vollständig
gefüllter
Druckkammer geschlossen ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Übertragungsmodul
bereitzustellen, das sich durch eine hohe Zuverlässigkeit, einen einfachen Aufbau
und eine lange Lebensdauer auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Übertragungsmodul wird vorzugsweise
in einem Kraftstoffinjektor für
Verbrennungsmotoren angewendet und zeichnet sich durch zwei axial
gegeneinander verschiebbare Teilelemente aus, wobei ein erstes Teilelement
in einer Wirkverbindung mit einem Aktor und ein zweites Teilelement
in einer Wirkverbindung mit einem Stellglied steht, wobei in einem
von dem ersten Teilelement und dem zweiten Teilelement umschlossenen
Raum eine Druckkammer ausgebildet ist, die über eine im Übertragungsmodul
ausgebildete Drosselverbindung mit einem mit einem hydraulischen
Medium gefüllten Ausgleichsraum
in Verbindung steht, und wobei eine zwischen der Druckkammer und
diesem Ausgleichsraum vorgesehene Befüllungseinrichtung so ausgelegt
ist, daß die
Befüllungseinrichtung
bei nicht vollständig
gefülltem
Druckraum offen steht.
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Das erfindungsgemäße Übertragungsmodul weist einen
einfachen Aufbau auf, wobei Bauteilveränderungen aufgrund von Herstellungstoleranzen, Temperaturschwankungen
sowie Abnutzungseffekten zuverlässig
ausgeglichen und überbrückt werden.
Weiterhin steht das hydraulische Medium in der Druckkammer des Übertragungsmoduls
nicht unter einem erhöhten
Druck, der zu einer Flüssigkeitsleckage
und damit einer Beeinträchtigung
der Funktionsfähigkeit
des Übertragungsmoduls
führen
kann. Durch die zusätzliche
Befüllungseinrichtung
im Übertragungsmodul
zwischen der Druckkammer und dem Ausgleichsraum wird verhindert,
daß durch
einen nicht vollständig
mit hydraulischem Medium gefüllten Druckraum,
wie er sich zum Beispiel nach längeren Standzeiten
einer Brennkraftmaschine aufgrund einer Luftblasenbildung in der
Druckkammer des Übertragungsmoduls
ergeben kann, die Funktionsfähigkeit
des Übertragungsmoduls
beeinträchtigt
wird, da ein Luftblasen enthaltender Druckraum zur Folge hat, daß die Aktorauslenkung
nur unvollständig
und verzögert
auf das Stellglied übertragen
wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Befüllungseinrichtung
ein in der Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Ausgleichsraum
angeordnetes, von einer Druckfeder belastetes Rückschlagventil, das auf der
von der Druckfeder belasteten Seite vom Innendruck der Druckkammer
beaufschlagt wird und auf der gegenüberliegenden Seite vom im Ausgleichsraum
herrschenden Druck beaufschlagt wird, wobei die Druckfeder so ausgelegt ist,
daß das
Rückschlagventil
dann öffnet,
wenn beim Betätigen
des Stellgliedes durch das zweite Teilelement eine Druckerhöhung im
Ausgleichsraum erfolgt und gleichzeitig eine Druckverminderung in
der Druckkammer aufgrund eines unvollständigen Füllzustandes vorliegt. Diese
Auslegung ermöglicht
ein besonders einfaches und zuverlässiges Entlüften der Druckkammer im Übertragungsmodul.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen
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1 schematisch
einen Kraftstoffinjektor mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übertragungsmoduls;
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2 schematisch
einen Stellantrieb eines Kraftstoffinjektors mit einer zweiten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Übertragungsmoduls;
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3 schematisch
einen Stellantrieb eines Kraftstoffinjektors mit einer dritten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Übertragungsmoduls;
und
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4 eine
Aufsicht auf die bei der ersten und dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übertragungsmoduls
eingesetzte Ventilplatte.
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Bei dem in 1 schematisch gezeigten Kraftstoffinjektor
mit einer ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Übertragungsmoduls
wird über
eine Hochdruckbohrung 11 Kraftstoff mit einem in einem
Hochdruckspeicher herrschenden Systemdruck sowohl einer Steuerkammer 12 als
auch einer Düsenkammer 13 zugeführt. Zwischen
der Hochdruckbohrung 11 und der Steuerkammer 12 ist
eine Zulaufdrossel 14 angeordnet. In der Steuerkammer 12 wirkt
der dort herrschende Druck auf das hintere Ende eines beweglich
angeordneten Steuerkolbens 21, der mit seinem vorderen
Ende über
eine Koppelstange 22 auf das hintere Ende eines Nadelschaftes 31 eines
Düsenkörpers 30 drückt. Dieses
hintere Ende des Nadelschaftes 31 wird zusätzlich von
einer Düsenfeder 23 druckbelastet.
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Der Düsenkörper 30 ist axial
beweglich, jedoch mit seinem Nadelschaft 31 gegen den Systemdruck
in der Düsenkammer 13 abdichtend
in einer Nadelführung 32 eingesetzt.
Der Nadelschaft 31 des Düsenkörpers 30 geht im Bereich
der Düsenkammer 13 über eine
Schulter oder einen Absatz in eine Düsennadel 33 über, deren
Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Nadelführung 32 im
Bereich der Düsenkammer 13,
so daß Kraftstoff
zum unteren Ende der Düsennadel 33 gelangen
kann. An seinem unteren Ende weist die Düsennadel 33 einen
Konus 34 auf, der im Ruhezustand auf eine ebenfalls konische
Dichtflä che 35 am
vorderen Ende der Nadelführung 32 gedrückt wird.
Im Bereich der konischen Dichtfläche 35 oder
anschließend
daran, ist in der Nadelführung 32 eine
Anzahl von Kraftstoffspritzlöchern 36 ausgebildet.
Die Spritzlöcher 36 öffnen sich in
den Brennraum einer Brennkraftmaschine und sind passend zum Brennraum
unter verschiedenen Winkeln angebracht. Wenn sowohl in der Steuerkammer 12 als
auch in der Düsenkammer 13 der
volle Systemdruck anliegt, wird der Düsenkörper 30 aufgrund der
größeren Wirkfläche in der
Steuerkammer 12 sowie des Haltedrucks der Düsenfeder 23 nach unten
gedrückt,
so daß die
Düsennadel 33 mit
ihrem Konus 34 die Kraftstoffspritzlöcher 36 verschließt.
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Wie 1 zeigt,
ist die Steuerkammer 12 des Kraftstoffinjektors über eine
Ablaufdrossel 15 mit einem Ventilraum 16 eines
als Servoventil ausgebildeten Stellglieds 40 verbunden.
Das Servoventil 40 setzt sich aus einem als Kugel ausgebildeten
Ventilelement 41 und einem auf dem Ventilelement anliegenden
Ventilstößel 42,
der in einer Führung 43 angeordnet
ist, zusammen. Der Ventilraum 16 des Servoventils 40 ist über die
Führung 43 an
einen Kraftstoffrücklauf 18 angeschlossen,
der zu einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) führt. Der Ventilstößel 42 des Servoventils 40 steht
weiterhin über
ein Übertragungsmodul 60 mit
einem Aktor 50 in Verbindung.
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Im Ruhezustand, bei nicht angesteuertem Aktor 50,
wird das Ventilelement 41 durch den im Ventilraum 16 herrschenden
Kraftstoffdruck auf einen Ventilsitz 17 gedrückt, so
daß das
Servoventil 40 geschlossen ist und in der Steuerkammer 12 der
volle Systemdruck ansteht, wodurch die Düsennadel 33 am vorderen
Ende des Düsenkörpers 30 die
Spritzlöcher 36 verschließt. Bei
einer Ansteuerung des Aktors 50 hebt der Aktor mit Hilfe
des Übertragungsmoduls 60 und
des Ventilstößels 42 das
Ventilelement 41 vom Ventilsitz 17 ab, so daß Kraftstoff
aus der Steuerkammer 12 über die Ablaufdrossel 15 und
den Ventilraum 16 am Ventilelement 41 vorbei zum
Kraftstoffrücklauf 18 abfließen kann.
Diese Kraftstoffströmung
führt an
der Zulaufdrossel 14 und der Ablaufdrossel 15 zu
einem definierten Druckabfall, so daß der Druck in der Steuerkammer 12 abgebaut
wird. Hierdurch verringert sich die auf den Steuerkolben 21 wirkende
Kraft, so daß der
in der Düsenkammer 13 auf
den Düsenkörper 30 wirkende
Kraftstoffdruck die Düsennadel 33 mit
ihrem Konus 34 von der Dichtfläche 35 abhebt und
sich die Spritzlöcher 36 zum
Außenraum öffnen und
Kraftstoff eingespritzt werden kann.
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Um jegliches Spiel zwischen dem Aktor 50 und
dem Ventilstößel 42 des
Servoventils 40 auszuschließen, ist das Übertragungsmodul 60 als
hydraulisches Ausgleichselement ausgebildet. Dazu besteht das im
wesentlichen zylinderförmige Übertragungsmodul 60 aus
einem ersten kurzen Kolbenelement 61, im weiteren als auch
als Antriebselement bezeichnet, und einem zweiten langen Kolbenelement 62,
im weiteren als auch als Aufnahmeelement bezeichnet, die einander
gegenüberliegen
und durch einen Quetschspalt 63 voneinander getrennt sind. Das
kurze Antriebselement 61 weist einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt
mit einer Bodenplatte 611 und einer ringförmigen Seitenwandung 612 auf,
die eine innenliegende Sackbohrung 613 festlegen. Die Bodenplatte 611 des
Antriebselements 61 ist fest mit dem Aktor 50 verbunden
oder einstückig
damit ausgebildet.
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Das Aufnahmeelement 62 ist
in seinem Querschnitt ebenfalls im wesentlichen U-förmig ausgebildet,
wobei eine umlaufende Seitenwandung 622 eine zweistufige
Sackbohrung 623 festlegt.
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Diese zweistufige Sackbohrung 623 wird
von einer umlaufenden Ringschulter 624 in einen oberen Sackbohrungsabschnitt 625,
dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Sackbohrung 613 im
Antriebselement 61 entspricht, und einen unteren Sackbohrungsabschnitt 626,
dessen Durchmesser gegenüber
dem Durchmesser des oberen Sackbohrungsabschnitts 625 vermindert
ist, unterteilt. Die umlaufende Seitenwandung 622 des Aufnahmeelements 62 weist
im an eine Bodenplatte 621 angrenzenden Bereich einen Abschnitt
mit einem verminderten Außen durchmesser
auf, in dem seitlich eine Durchgangsbohrung 627 eingebracht
ist, die den unteren Sackbohrungsabschnitt 626 der zweistufigen
Sackbohrung 623 nach außen verbindet. Die Bodenplatte 621 des
Aufnahmeelements 62 ist fest mit dem Ventilstößel 42 verbunden
oder einstückig mit
diesem ausgebildet.
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Das Antriebselement 61 und
das Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls 60 sind
so zueinander angeordnet, daß sich
die Stirnfläche
der Seitenwandung 612 des Antriebselements 61 und die
Stirnfläche
der Seitenwandung 622 des Aufnahmeelements 62 gegenüberliegen,
so daß die
Sackbohrung 613 des Antriebselements 61 und der
obere Sackbohrungsabschnitt 625 der zweistufigen Sackbohrung 623 eine
zylindrische Druckkammer 64 ausbilden. In dieser Druckkammer 64 ist
ein Federelement 65, vorzugsweise eine Spiralfeder angeordnet, die
auf der Bodenplatte 611 des Antriebselements 61 abgestützt ist
und ein Ventilplättchen 68 im
Ruhezustand gegen die Ringschulter 624 in der zweistufigen Sackbohrung 623 des
Aufnahmeelements 62 drückt. Das
Ventilplättchen 68 ist
so ausgebildet, daß es beim
Anlegen auf der Ringschulter 624 im Aufnahmeelement 62 den
unteren Sackbohrungsabschnitt 626 verschließt.
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Wie die in 4 dargestellte Draufsicht zeigt, ist
das Ventilplättchen 68 scheibenförmig ausgebildet,
wobei der Scheibendurchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des
oberen Sackbohrungsabschnitts 625 der zweistufigen Sackbohrung 623 im
Aufnahmeelement 62 entspricht, jedoch an zwei sich gegenüberliegenden
Seiten abgeplattet ist. Diese Auslegung des Ventilplättchens 68 sorgt
einerseits dafür,
daß das
Ventilplättchen
vom oberen Sackbohrungsabschnitt 625 der zweistufigen Sackbohrung 623 geführt wird,
durch die abgeplatteten Seitenflächen
aber ein ausreichender Strömungsspalt
zwischen dem Ventilplättchen 68 und
der Innenwandung des oberen Sackbohrungsabschnittes 625 verbleibt.
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Das Federelement 65 in der
Druckkammer 64 bewirkt neben dem Verschließen des
unteren Sackbohrungsabschnitts 626 der zweistufigen Sackbohrung 623 mit
dem Ventilplättchen 68 auch,
daß der
Ventilstößel 42 im
Ruhezustand unabhängig
von Längentoleranzen,
thermischen Längenänderungen oder
Verschleiß immer
spielfrei auf dem Ventilelement 41 des Servoventils 40 anliegt.
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Das Übertragungsmodul 60 wird
in einer zylindrischen Bohrung 44, die sich an die Führung 43 für den Ventilstößel 42 anschließt, geführt. Im
Bereich des Quetschspaltes 63 zwischen dem Antriebselement 61 und
dem Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls 60 ist
die Bohrung 44 zu einem ringförmigen Ausgleichsraum 66 erweitert,
der über einen
Leckagekanal 24 an einem Leckageraum 25 um die
Koppelstange 22 zwischen dem Steuerkolben 21 und
dem Düsenkörper 30 angeschlossen
ist. In diesem Leckageraum 25 wird der aus der Düsenkammer 13 bzw.
aus der Steuerkammer 21 entweichende Kraftstoff gesammelt.
Der Ausgleichsraum 66 ist an dem Kraftstoffrücklauf 18 angeschlossen, damit
der sich im Leckageraum 25 ansammelnden Kraftstoff über den
Leckagekanal 24 und den Kraftstoffrücklauf 18 in den Kraftstofftank
abgesteuert werden kann. Um dafür
zu sorgen, daß der
Ausgleichsraum 66 ständig
mit Kraftstoff gefüllt
ist, ist in der Verbindung zwischen dem Ausgleichsraum 66 und
dem Kraftstoffrücklauf 18 eine
Leckagedrossel 661 angeordnet, die gewährleistet, daß sich beim
Absteuern des Kraftstoffs ein Kraftstoffrückstau im Ausgleichsraum 66 einstellt.
Alternativ zu der Leckagedrossel 661 kann in der Verbindung
zwischen dem Ausgleichsraum 66 und dem Kraftstoffrücklauf 18 auch
ein Rückschlagventil
angeordnet werden.
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Im unteren Bereich der zylindrischen
Bohrung 44 um den unteren Abschnitt des Aufnahmeelements 62 mit
der Durchgangsbohrung 627 herum ist weiterhin ein Kraftstoffbefüllungsraum 67 ausgebildet.
Der Kraftstoffbefüllungsraum 67 ist
so angeordnet, daß der
vom Servoventil 40 bei geöffnetem Ventilelement
41 abgesteuerte
Kraftstoff aus der Steuerkammer 12 über die Ventilführung 43 in
den Kraftstoffbefüllungsraum 67 fließt und von
dort an den Kraftstoffrücklauf 18 abgegeben
wird, wobei in der Verbindung zwischen dem Kraftstoffbefüllungsraum 67 und
dem Kraftstoffrücklauf 18 eine
Rücklaufdrossel 671 vorgesehen
ist.
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Im Betrieb ist sowohl der Ausgleichsraum 66 als
auch der Befüllungsraum 67,
wie dargestellt, ständig
mit Kraftstoff gefüllt.
Da der Ausgleichsraum 66 über den Quetschspalt 63 mit
der Druckkammer 64 und der Befüllungsraum 67 über die
Durchgangsbohrung 627 mit dem unteren Abschnitt 626 der
zweistufigen Sackbohrung 623 im Aufnahmelement 62 in Verbindung
steht, wird auch die Druckkammer 64 bzw. der untere Sackbohrungsabschnitt 626 ständig mit
Kraftstoff gefüllt.
Der Kraftstoff im Ausgleichsraum 66, der Druckkammer 64,
dem Befüllungsraum 67 und
dem unteren Sackbohrungsabschnitt 626 im Aufnahmeelement 62 steht
dabei im wesentlichen unter Normaldruck.
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Der in 1 dargestellte
Stellantrieb für
einen Kraftstoffinjektor mit Übertragungsmodul 60 arbeitet
wie folgt: Im Ruhezustand, d.h. bei geschlossener Düsennadel 33 und
nicht angesteuertem Aktor 50, ist die Druckkammer 64 über den
Quetschspalt 63, der zwischen dem Antriebselement 61 und
dem Aufnahmeelement 62 ausgebildet ist, mit dem Ausgleichsraum 66 verbunden,
so daß Kraftstoff
zwischen der Druckkammer 64 und dem Ausgleichsraum 66 ausgetauscht
werden kann. Es herrscht deshalb im Ruhezustand in der Druckkammer 64 der gleiche
Druck wie im Ausgleichsraum 66, wobei vorzugsweise, wie
dargestellt, ein druckloser Zustand eingestellt ist. Weiterhin ist
der untere Sackbohrungsabschnitt 626 im Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls 60 über die
Durchgangsbohrung 627 mit Kraftstoff aus dem Befüllungsraum 67 angefüllt. Das
Federelement 65 drückt
im Ruhezustand das Ventilplättchen 68 gegen
die Ringschulter 624 in der zweistufigen Sackbohrung 623 des
Aufnahmeelements 62, so daß die Verbindung zwischen dem
unteren Sackbohrungsabschnitt 626 und der Druckkammer 64 unterbrochen
ist.
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Bei einer Ansteuerung des Aktors 50 wird dieser
in Richtung auf das Antriebselement 61 des Übertragungsmoduls 60 hin
verschoben. Dabei wird das fest mit dem Aktor 50 verbundene
Antriebselement 61 des Übertragungsmoduls 60 ebenfalls
ausgelenkt, wodurch der Druck auf dem Kraftstoff in der Druckkammer 64 des Übertragungsmoduls 60 ansteigt.
Da der Kraftstoff diesen schnellen Druckanstieg in der Druckkammer 64 nicht
durch Abströmen durch
den engen Quetschspalt 63 zwischen dem Antriebselement 61 und
dem Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls 60 abbauen
kann, gibt der Kraftstoff den Druck über das Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls
an den Ventilstößel 42 weiter,
so daß das
Antriebselement 61, das Aufnahmeelement 62 und
der Ventilstößel 42 zusammen
nach unten bewegt werden und das Ventilelement 41 des Servoventils 40 vom
Ventilsitz 17 weggedrückt
wird. Dieses Öffnen
des Ventilelements 41 des Servoventils 40 wiederum
bewirkt, daß Kraftstoff
aus der Steuerkammer 12 über die Ablaufdrossel 15 und
dem Ventilraum 16 am Ventilelement 41 vorbei in
den Befüllungsraum 67 und
von dort in den Kraftstoffrücklauf 18 abfließen kann.
Der sich so ergebende Druckabbau in der Steuerkammer 12 wiederum
verringert die auf den Steuerkolben 21 wirkende Kraft,
so daß der in
der Düsenkammer 13 auf
die Düsennadel 33 wirkende
Kraftstoffdruck diese abhebt und die Spritzlöcher 36 des Kraftstoffinjektors öffnet, wodurch
ein Einspritzvorgang ausgelöst
wird.
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Wie dargestellt, kann der Quetschspalt 63 zwischen
dem Antriebselement 61 und dem Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls 60 so
bemessen sein, daß während der
kurzen Zeit der Ansteuerung des Aktors 50 kein Kraftstoff über diesen Spalt
aus der Druckkammer 64 in den Ausgleichsraum 66 entweichen
kann. Andererseits besteht jedoch auch die Möglichkeit den Quetschspalt 63 so auszulegen,
daß der
durch die Auslenkung des Antriebselements 61 des Übertragungsmoduls 60 hervorgeru fene
Druckanstieg zuerst immer etwas Kraftstoff aus der Druckkammer 63 in
den Ausgleichsraum 66 drückt. Dies bewirkt dann, daß die vom
Aktor 50 auf das Antriebselement 61 übertragene
Kraft gedämpft
auf das Aufnahmeelement 62 des Übertragungsmoduls und damit
auf das Ventilelement 41 des Servoventils übertragen
wird. Weiterhin kann hierdurch auch erreicht werden, daß das Ventilelement 41 von
der Auslenkung des Übertragungsmoduls 60 zeitlich
verzögert,
bezogen auf die Aktoransteuerung, geöffnet wird. Durch diese zeitlich
verzögerte und
gedämpfte Übertragung
der Aktorauslenkung auf das Ventilelement 41 des Servoventils 40 wird
die Dynamik beim Öffnen
des Ventilelements 41 vermindert, was eine präzise Ansteuerung
der Düsennadel 33 bei
den im Kraftstoffinjektor gewünschten
hohen Schallgeschwindigkeiten gewährleistet.
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Das Ventilplättchen 68 in der Druckkammer 64 des Übertragungsmoduls 60 wird
bei einer vollständig
gefüllten
Druckkammer durch die Haltekraft des Federelements 65 sowie
durch den vom Kraftstoff in der Druckkammer 64 auf das
Ventilplättchen 68 ausgeübten Druck
während
des gesamten Arbeitstaktes gegen die Ringschulter 624 in
der zweistufigen Sackbohrung 623 des Aufnahmeelements 62 gedrückt, so
daß die
Verbindung zwischen dem unteren Sackbohrungsabschnitt 626 und
der Druckkammer 64 unterbrochen ist. Sollte die Druckkammer 63 jedoch
zum Beispiel aufgrund einer Luftblasenbildung, wie sie sich nach
längerer
Standzeit der Brennkraftmaschine ergeben könnte, nicht vollständig mit Kraftstoff
gefüllt
sein, so bewirkt der beim Öffnen
des Ventilelements 41 des Servoventils 40 aufgrund
des aus der Steuerkammer 12 erfolgenden Kraftstoffstroms
sich ergebende schnelle Druckanstieg im Befüllungsraum 67 und
damit auch im unteren Sackbohrungsabschnitt 626, daß das Ventilplättchen 68 gegen
die Haltekraft des Federelements 65 von der Ringschulter 624 abhebt.
Bei geöffneten
Ventilplättchen 68 kann
dann Kraftstoff aus dem unteren Sackbohrungsabschnitt 626 an
den abgeplatteten Seitenflächen
des Ventilplättchens 68 vorbei
in die Druckkammer 64 fließen, so daß sich diese mit Kraftstoff füllt und
die Luftblasen aus der Druckkammer 64 herausgedrückt werden.
Sobald die Druckkammer 64 wieder vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist,
steigt der Innendruck der Druckkammer 64 und damit der Druck
auf das Ventilplättchen 68 wieder
an, so daß dieser
Innendruck zusammen mit der Haltekraft des Federelements 65 das
Ventilplättchen 68 zurück auf die
Ringschulter 624 drückt,
wodurch die Verbindung zwischen dem unteren Sackbohrungsabschnitt 626 und
der Druckkammer 64 wieder unterbrochen wird.
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Durch diese Entlüftung der Druckkammer 64 des Übertragungsmoduls 60 wird
gewährleistet,
daß die
Druckkammer 64 im wesentlichen immer vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist
und damit die Funktionsfähigkeit
des Übertragungsmoduls 60 ständig gewährleistet
bleibt. Eine nicht vollständig
gefüllte
Druckkammer 64 hätte
nämlich
zur Folge, daß sich
der Effekt des hydraulischen Spielausgleichs beim Übertragungsmodul
nicht ausbilden kann und so das Servoventil 40 bei Ansteuerung
des Aktors 50 vom Übertragungsmodul
nur unvollständig
und mit einer unerwünschten
Verzögerung
geöffnet
wird.
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Um zu gewährleisten, daß der Druckstoß im Kraftstoffbefüllungsraum 67 beim Öffnen des
Servoventils 40 und damit der Druckstoß im unteren Sackbohrungsabschnitt 626 des
Aufnahmeelements 62 ausreicht, das Ventilplättchen 68 bei
nicht vollständig gefülltem Druckraum 64 zu öffnen, kann
die Größe dieses
Druckstoßes
durch eine entsprechende Dimensionierung der Rücklaufdrossel 671 zwischen dem
Befüllungsraum 67 und
dem Kraftstoffrücklauf 18 eingestellt
werden. Bei der Auslegung der Rücklaufdrossel 671 ist
jedoch auch darauf zu achten, daß ein ausreichender Kraftstoffrückfluß aus der
Steuerkammer 12 in den Kraftstofftank bei geöffnetem
Servoventil 40 erfolgen kann, so daß die Fähigkeit des Servoventils 40 zum Öffnen der
Düsennadel 33 nicht beeinträchtigt wird.
Die Stärke
des auf das Ventilplättchen 68 wirkenden
Druckstoßes
beim Öffnen
des Servoventils 40 kann auch durch eine geeignete Auslegung
des Durchmessers des unteren Sackbohrungsabschnittes 626 des
Aufnahmeelements im Übertragungsmodul 60 eingestellt
werden.
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Darüber hinaus läßt sich
die zum Öffnen
des Ventilplättchens 68 notwendige
Kraft durch eine geeignete Wahl des Federelements 65 beeinflussen.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Übertragungsmoduls,
bei dem statt eines Ventilplättchens
eine Ventilkugel 680 eingesetzt wird. Durch die Verwendung
einer Ventilkugel 680 an Stelle eines Ventilplättchens
läßt sich die
Trägheit
beim Öffnen
des Ventils positiv beeinflussen.
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Bei der in 3 gezeigten weiteren Ausführungsform
des Übertragungsmoduls
ist im Vergleich zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform
das Antriebselement 610 und das Aufnahmeelement 620 als
Innen- und Außenteil
einer Teleskopanordnung ausgebildet. Das Antriebselement 610 weist
hierzu einen etwas größeren Außendurchmesser
als das Aufnahmeelement 620 auf, wobei das Aufnahmeelement
sich in eine Vertiefung in der Stirnfläche des Antriebselements erstreckt,
jedoch ein Quetschspalt 630 zwischen der Stirnfläche des
Antriebselements 610 und der Stirnfläche des Aufnahmeelements 620 verbleibt.
Diese Auslegung ermöglicht
einen besonders kompakten Aufbau des Übertragungsmoduls.