DE19947067A1 - Geräuschgedämpfte Aktoreinheit mit einem Aktorelement - Google Patents
Geräuschgedämpfte Aktoreinheit mit einem AktorelementInfo
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Abstract
Eine Aktoreinheit weist ein ein Aktorelement aufnehmendes Gehäuse auf, das wenigstens in einem Teilbereich mit Schwächungen in der Gehäusewandung versehen ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Aktoreinheit mit einem Aktorele
ment gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Ak
toreinheit ist zum Beispiel aus der DE 38 44 134 C2 bekannt.
Zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen werden zu
nehmend Speichereinspritzsysteme eingesetzt, bei denen mit
sehr hohen Einspritzdrücken und schnellen Schaltgeschwindig
keiten gearbeitet wird. Bei diesen Speichereinspritzsystemen
wird Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe in einen Hoch
druckspeicher gefördert, von dem aus der Kraftstoff mit Hilfe
von Kraftstoffinjektoren in die Brennkraftmaschine einge
spritzt wird. Der Kraftstoffinjektor wird dabei von einem
elektrisch angesteuerten Aktor betätigt, wobei sich vor allem
der Einsatz von piezoelektrischen Aktoren zum Erzielen aus
reichend kurzer Schaltzeiten als vorteilhaft erwiesen hat.
Bei einem solchen piezoelektrischen Aktor wird in einem aus
Quarzkeramik bestehenden Piezoelement durch Anlegen einer
Spannung eine Längsdehnung hervorgerufen, die auf ein Servo
ventil im Kraftstoffinjektor übertragen wird, das dann wie
derum eine Einspritzdüse im Kraftstoffinjektor öffnet oder
schließt.
Die extrem schnell schaltenden piezoelektrischen Aktoren mit
Schaltzeiten im Bereich von unter 200 µs geben jedoch ihre
hochfrequenten mechanischen Schwingungen an das umgebende Ge
häuse ab, die sich dann entlang des Injektorgehäuses fort
pflanzen und in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ein
geleitet werden. Diese mechanischen Schwingungen auf der
Oberfläche des Injektorkörpers und des Zylinderkopfes führen
jedoch zu erheblichen Störgeräuschen, die den Fahrkomfort ne
gativ beeinflussen.
Um die Geräuschemission von elektrisch betätigten Aktoren zu
vermindern, werden diese herkömmlicherweise mit zusätzlichen
Abdeckhauben versehen. Diese Schallisolierung durch Ummante
lung ist jedoch aufwendig und teuer, da ein zusätzliches Bau
teil hergestellt und montiert werden muß, das darüber hinaus
einen großen Raumbedarf hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Ak
toreinheit bereitzustellen, die kostengünstig und platzspa
rend eine weitgehende Kompensation der Geräuschemission des
Aktorelements ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Aktoreinheit gemäß Anspruch 1
gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Aktoreinheit ist ein ein Aktorele
ment aufnehmendes Aktorgehäuse wenigstens in einem Teilbe
reich mit einer Schwächung versehen, wodurch sich die Elasti
zität des Gehäuses erhöht und die auf das Gehäuse vom Akto
relement übertragenen Schwingungen vermindert werden. Hier
durch ist es möglich, die Geräuschemission des Aktorgehäuses
wesentlich zu reduzieren.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Aktoreinheit;
Fig. 2A und 2B weitere mögliche Ausführungsformen eines Ak
torgehäuses in einer Aktoreinheit.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Aktoreinheit, die im wesentli
chen aus einem Piezoelement 1, einem mit dem Piezoelement
verbundenen Betätigungsstift 2 und einem das Piezoelement 2
aufnehmenden Gehäuse 3 besteht. Das Piezoelement 1 ist dabei
vorzugsweise zylindrisch ausgeformt und kann aus mehreren
übereinandergestapelten Einzelelementen aufgebaut sein, die
in einer Vorspanneinrichtung verkapselt sind, wobei das Pie
zoelement 1 mit einer Kraft von vorzugsweise 800 bis 1000 N
vorgespannt wird.
Das das Piezoelement 1 aufnehmende Gehäuse 3 ist vorzugsweise
ebenfalls zylindrisch ausgebildet und setzt sich aus einer
Kopfplatte 31, einer Bodenplatte 32 und einer Hülse 33 zusam
men. Das Piezoelement 1 ist dabei mit einer Stirnfläche fest
mit der Innenfläche der Kopfplatte 31 verbunden, wobei zwei
Kontaktstifte 11 des Piezoelements 1 aus zwei Öffnungen 311
in der Kopfplatte 31 hervorstehen. In der Bodenplatte des Ge
häuses 3 ist eine weitere Öffnung 321 vorgesehen, aus der der
am Piezoelement 1 angebrachte Betätigungsstift 2 herausragt,
um eine Verbindung mit einer Stelleinrichtung (nicht gezeigt)
herzustellen.
Im Piezoelement 1 kann durch Anlegen einer Spannung an die
beiden Kontaktstifte 11 eine Längsdehnung erzeugt werden, die
über den Betätigungsstift 3 die Stelleinrichtung auslöst, die
dann wiederum eine Düsennadel im Kraftstoffinjektor zum Ein
spritzen von Kraftstoff öffnet und schließt.
Die das Piezoelement 1 vollständig umgebende Hülse 32 des Ge
häuses 3 weist an ihrer Außenseite in einem Teilbereich eine
ringförmig umlaufende Nut 34 auf. Durch diese gezielte Schwä
chung der Aktorgehäusewandung wird die Elastizität der Aktor
gehäusewandung erhöht, wodurch erreicht wird, daß die vom
Piezoelement 1 auf das Aktorgehäuse 3 übertragenen mechani
schen Schwingungen wesentlich gedämpft werden. Schallemissi
onsmessungen haben nämlich gezeigt, daß die im Piezoelement
hervorgerufenen Längsdehnungen auf das mit dem Piezoelement
verbundene Gehäuse übertragen werden und dieses dann zu me
chanischen Schwingungen anregt, die sich auf den gesamten
Kraftstoffinjektor fortpflanzen und zu erheblichen Störgeräu
schen führen können. Durch Erhöhen der Elastizität des Aktorgehäuses
3 werden die Frequenzen der mechanischen Schwingun
gen, die vom Piezoelement 1 auf das Aktorgehäuse 3 übertragen
werden, gezielt gedämpft, so daß eine wesentliche Störgeräu
schminderung der Aktoreinheit erreicht wird.
Fig. 2A und 2B zeigen weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung
der Nuten an der Hülse 33 des Aktorgehäuses 3. Bei der in
Fig. 2A gezeigten Ausführungsform sind um den ganzen Umfang
der Hülse 33 herum Längsnuten 35 angeordnet, die am unteren
Ende von einer umlaufenden Ringnut 36 begrenzt werden. Fig.
2B stellt ein Aktorgehäuse 3 dar, bei der die Hülse 33 mit
lauter periodisch beabstandeten Ringnuten 36 umgeben ist.
Durch die Form und Anordnung der Nuten ist es möglich, die
Dämpfungsfrequenz des Aktorgehäuses 3 auf die von dem Piezo
element 1 auf das Aktorgehäuse 3 übertragenen Schwingungsfre
quenzen abzustimmen und diese damit gezielt zu schwächen.
Claims (5)
1. Aktoreinheit mit einem Aktorelement (1) und einem das Ak
torelement umgebenden Gehäuse (3), wobei ein oberer Endab
schnitt des Gehäuses form- und/oder kraftschlüssig mit dem
Aktorelement verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Abschnitt (33) des das Aktorelement umgebenden
Gehäuses (3) mit Schwächungen (34, 35, 36) in der Gehäusewan
dung versehen ist.
2. Aktoreinheit gemäß Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schwächungen als spiralför
mig umlaufende Nut (34) an der Außenseite des Gehäuses (3)
ausgebildet ist.
3. Aktoreinheit gemäß Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schwächungen als Längsnuten
(35) an der Außenseite des Gehäuses (3) ausgebildet sind.
4. Aktoreinheit gemäß Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schwächungen als umlaufende
Ringnuten (36) ausgebildet sind.
5. Aktoreinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Aktorelement
(1) ein Piezoelement ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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Country Status (1)
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