EP0966603A1 - Injection valve with compensating surface - Google Patents

Injection valve with compensating surface

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EP0966603A1
EP0966603A1 EP98964377A EP98964377A EP0966603A1 EP 0966603 A1 EP0966603 A1 EP 0966603A1 EP 98964377 A EP98964377 A EP 98964377A EP 98964377 A EP98964377 A EP 98964377A EP 0966603 A1 EP0966603 A1 EP 0966603A1
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EP
European Patent Office
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actuator
compensating element
injection valve
transmission
compensating
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EP98964377A
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German (de)
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Johannes Fitzner
Jürgen Rink
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0966603A1 publication Critical patent/EP0966603A1/en
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Publication of EP0966603B1 publication Critical patent/EP0966603B1/en
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F02M59/468—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means using piezoelectric operating means
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/701—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical

Definitions

  • the invention relates to an injection valve with an actuator and an actuator according to the preamble of patent claim 1.
  • Injectors with piezoelectric actuators are used, for example, in automotive engineering.
  • the actuator rests directly on an actuator. However, this causes the actuator to tilt directly to the transmission element.
  • an unevenness of the flat surfaces of the actuator and the actuator, which lie against one another, leads to a one-sided loading of the actuator and the actuator, whereby the transmission of the deflection is impaired and the uneven area is worn to an increased extent.
  • the object of the invention is to provide an improved power transmission between the actuator and the actuator, which compensates for misalignment or unevenness between the actuator and the actuator.
  • An important advantage of the invention resides in the fact that the actuator and the actuator are in operative connection with one another via a curved compensation surface, which compensates for a misalignment of the actuator or the actuator.
  • Another advantage of the invention is that a compensating element is provided between the actuator and the actuator, which has a positive curvature in the area in which the actuator rests on the compensating element, which is towards the actuator is curved.
  • the positive curvature of the compensating element ensures that the predetermined contact point is maintained even when the actuator is offset and / or inclined relative to the predetermined position. The optimal transmission direction is thus maintained even with a misaligned actuator. Increased wear is also avoided.
  • Transmission element is arranged.
  • the deflection of the actuator is preferably increased by the transmission element. If several transmission elements are used, different overall heights of the transmission elements are advantageously compensated for by the compensating element.
  • FIG. 1 shows a part of an injection valve
  • FIG. 2 shows an injection valve with a transmission element
  • FIG. 3 shows an injection valve with transmission elements of different heights
  • FIG. 4 a guide disk with transmission elements
  • FIG. 5 an injection valve without transmission elements
  • FIG. 6 a compensating element, the curved surface of which is assigned to the actuator
  • FIG. 7 a compensating element with two curvature surfaces
  • FIG. 8 a compensating element which is designed as a partial sphere
  • FIG. 9 an actuator and an actuator with the curved surfaces lying against one another.
  • the invention can be used for all devices in which a deflection or a force is transmitted between an actuator and a transmission element or an actuator. The essential features of the invention are explained below with the aid of an injection valve.
  • FIG. 1 schematically shows part of an injection valve with a piezoelectric actuator 1, which is guided in a guide ring 9 and is firmly connected to a pressure plate 2, which rests on the top of a compensating element 3.
  • the compensating element 3 lies with its underside 20 against two transmission elements 4, 24.
  • the transmission elements 4, 24 essentially have a triangular shape that is rounded at the corners.
  • the triangular shape is delimited by a peripheral side surface which defines the width of the transmission elements 4, 24.
  • the circumferential side surface is rounded in the circumferential direction, in particular in the areas in which the side surface rests on the compensating element 3 or on the actuator 5. Due to the rounded shape, the frictional resistance between the transmission element 4, 24 and the compensation element 3 is reduced and the wear when moving the transmission elements is kept low.
  • fewer or more transmission elements can also be arranged.
  • Each transmission element 4, 24 rests with a first support point P1 on a support surface 21 of the housing 6 and with a second support point P2 on an actuator 5 which is movably guided in a bore 13 in the housing 6. With a third contact point P3, each transmission element 4, 4 lies on the underside 20 of the compensating element 3.
  • the actuator 5 is, for example, directly with an injection needle of the injection valve or with a closing element a servo valve connected.
  • the transmission element 4.24 has a curved recess, which ensures that when the transmission element 4.24 is moved, the transmission element 4.24 rests only on the support surface 21 with the first support point P1 and the movement of the transmission element 4.24 is not hindered.
  • the piezoelectric actuator 1 is connected to a control unit 15 via control lines 14 and is supported with its end side against an end plate 16 in the guide ring 9.
  • a hollow screw 8 sets a function-related distance between the pressure plate 2 and the compensating element 3 via the guide ring 9.
  • a spring guide disc 10 is provided, which rests on the support ring 11 and is arranged at the level of the compensating element 3, the compensating element 3 being arranged in the central recess of the spring guide disc 10.
  • spring elements 7 are arranged, which surround the compensating element 3 and are introduced into the recess in the spring guide disk 10.
  • the spring elements 7 bias the piezoelectric actuator 1 against the end plate 16.
  • the spring elements 7 are designed as plate springs which have a central recess in which the compensating element 3 is arranged.
  • the compensating element 3 has the shape of a cylinder which has a concave curvature on its upper side 17, which is preferably designed as a partial spherical shape. For the function of the curvature, it is sufficient if at least the area of the upper side 17 has a positive curvature towards the pressure plate 2, against which the pressure plate 2 rests on the compensating element 3.
  • the point at which the pressure plate 2 rests on the upper side 17 is referred to as the contact point A, which is arranged in the center axis of symmetry M of the injection valve and in the center in the cross section of the compensating element 3.
  • the underside 20 of the compensating element 3 represents a flat surface on which the first and the second transmission element 4, 24 each abut the third support point P3.
  • the compensating element 3 is guided in the axial direction of movement of the actuator 3 through the support ring 11 and through a guide disc 12 which is arranged between the support ring 11 and the support surface 21 and at least partially comprises the compensating element 3.
  • the mode of operation of the injection valve of FIG. 1 is described in the following:
  • the control unit 15 sends a control signal to the piezoelectric actuator 1, which then expands against the spring force of the spring elements 7 and in doing so presses the compensating element 3 against the transmission elements 4.
  • the transmission elements 4 each rest on the housing 6 with a first support point P1 and on the actuator 5 with a second support point P2.
  • the first and second transmission elements 4, 24 act as levers, which are supported on the first support points P1 and press the actuator 5 downward via the second support points P2.
  • the compensating element 3 according to the invention also offers the
  • first and a second transmission element 4, 24 which have a different overall height.
  • the compensating element 3 tilts out of the horizontal position, as shown in FIG. Because of the curved surface of the upper side 17, even in the case of a tilted compensating element 3, the contact point A, at which the piezoelectric actuator 1 or the pressure plate 2 abut the compensating element 3, is not displaced from the center symmetry axis M.
  • the compensating element 3 thus enables automatic distance compensation with differently high transmission elements 4, 24. So that the tilted compensating element 3 is not laterally displaced, it is supported by the support ring 11 and preferably guided by the guide disk 12 in the direction of movement of the actuator 1.
  • the first and the second transmission element 4, 24 are fixed in their positions by the guide disk 12.
  • the guide disk 12 as shown in FIG. 4, has a guide recess 18.
  • the guide recess 18 adjusts the first and the second transmission element 4.24 symmetrically to the center symmetry axis M and defines the first and the second transmission element 4.24 in the plane of the guide disk 12.
  • the guide recess 18 has essentially the shape of a rectangle which merges into a circular shape in the middle.
  • the circular shape ensures that both the movement of the actuator 5 and the movement of the compensating element 3 are not hindered by the guide disk 12.
  • the circular shape serves to accommodate the compensating element 3, which is also guided by the guide disk 3.
  • the guide disk 12 preferably has only one rectangular recess in which the transmission element 4 is guided.
  • the overall height of the transmission element 4 is greater than the overall height of the guide disk 12, so that the transmission element 4 protrudes above and below the guide disk 12 so that sufficient play for a movement of the compensating element 3 and the actuator 5 is present.
  • a central bore can also be made in the guide disk 12, which is adapted to the cross section of the compensating element 3 and at least partially accommodates the compensating element 3 and guides the compensating element 3 in the direction of movement of the actuator 1.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the injection valve, in which the compensating element 3 bears directly on the actuator 5 and no transmission elements 4, 24 are provided.
  • Figure 6 shows a compensating element 3, which has a curved underside, which rests on the actuator 5.
  • the actuator 5 has a flat end surface which rests on the compensating element 3.
  • Figure 7 shows a further embodiment of the compensating element 3, which has a curved top and a curved bottom, wherein the curvature of the top is assigned to the actuator 1 and the curvature of the bottom to the actuator 5, and the actuator 1 or the actuator 5 on the curved top or abuts the curved bottom.
  • the contact points at which the actuator and the actuator rest on the compensating element 3 are arranged in the center axis of symmetry M.
  • the compensating element 3 is guided by a higher support ring 11 in the direction of movement of the actuator 3.
  • This two-sided curved compensation element 3 compensates for misalignments of the actuator and the actuator.
  • the actuator 1 lies against the compensating element 3 with a flat end face.
  • FIG. 8 shows a further special embodiment of the compensating element 3, which in this example is in the form of a partial sphere, preferably in the form of a hemisphere.
  • the manufacture of the compensating element 3 is easy to manufacture.
  • the essential idea of the invention is to compensate for a misalignment of the actuator and / or the actuator by the arrangement of at least one curved surface between the actuator and the actuator.
  • the curved surface can also be located directly at the end of the actuator 1, for example be formed on the pressure plate 2 or at the end of the actuator 5.
  • a corresponding embodiment is shown in FIG. 9.
  • a separate compensating element 3 also offers the advantage that the curved surfaces on the compensating element 3 can be produced more easily than on the actuator 1, the pressure plate 2 or on the actuator 5.
  • a further improvement of the compensation is achieved in that, in the arrangement of FIG. 9, between the curved surface or surfaces of the actuator 1 and / or the actuator 5, a compensation element 3 with one or two curved surfaces corresponding to FIGS. 1, 6, 7 is arranged.

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Abstract

A compensating element (3) is provided between a piezoelectric actuator (1) and transmission elements (4). Said element with a curved surface is located on the piezoelectric actuator (1). The compensating element (3) compensates for tilting of the piezoelectric actuator (1) and the differences in overall heights of the transmission elements when the array comprises two transmission elements (4, 5).

Description

Beschreibungdescription
Einspritzventil mit einer AusgleichsflächeInjector with a compensation area
Die Erfindung betrifft Einspritzventil mit einem Aktor und einem Stellglied gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an injection valve with an actuator and an actuator according to the preamble of patent claim 1.
Einspritzventile mit piezoelektrischen Aktoren werden beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Der Aktor liegt dabei direkt an einem Stellglied an. Dadurch wird jedoch ein Verkanten des Aktors direkt auf das Übertragungselement übertragen. Zudem führt eine Unebenheit der ebenen Flächen des Stellgliedes und des Aktors, die aneinander liegen, zu einer einseitigen Belastung des Aktors und des Stellglie- des, wodurch die Übertragung der Auslenkung beeinträchtigt ist und die unebene Stelle im erhöhtem Maße abgenutzt wird.Injectors with piezoelectric actuators are used, for example, in automotive engineering. The actuator rests directly on an actuator. However, this causes the actuator to tilt directly to the transmission element. In addition, an unevenness of the flat surfaces of the actuator and the actuator, which lie against one another, leads to a one-sided loading of the actuator and the actuator, whereby the transmission of the deflection is impaired and the uneven area is worn to an increased extent.
Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, eine verbesserte Kraftübertragung zwischen dem Aktor und dem Stellglied be- reitzustellen, die eine Dejustierung oder Unebenheiten zwischen dem Aktor und dem Stellglied ausgleicht.The object of the invention is to provide an improved power transmission between the actuator and the actuator, which compensates for misalignment or unevenness between the actuator and the actuator.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung beruht darin, daß der Aktor und das Stellglied über eine gekrümmte Ausgleichsfläche in Wirkverbindung miteinander stehen, die eine Dejustierung des Aktors oder des Stellgliedes ausgleicht.The object of the invention is achieved by the features of patent claim 1. An important advantage of the invention resides in the fact that the actuator and the actuator are in operative connection with one another via a curved compensation surface, which compensates for a misalignment of the actuator or the actuator.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein weiterer Vorteil der Erfindung beruht darin, daß zwischen dem Aktor und dem Stellglied ein Ausgleichselement vorgesehen ist, das in dem Bereich, in dem der Aktor am Ausgleichsele- ment anliegt, eine positive Krümmung aufweist, die zum Aktor hin gekrümmt ist. Durch die positive Krümmung des Ausgleichselementes wird erreicht, daß auch bei einem gegenüber der vorgegebenen Position versetzten und/ oder geneigten Aktor der vorgegebene Anlagepunkt beibehalten wird. Damit wird auch bei einem dejustierten Aktor die optimale Übertragungsrichtung beibehalten. Ein erhöhter Verschleiß wird zudem vermieden.Further advantageous developments and improvements of the invention are specified in the dependent claims. Another advantage of the invention is that a compensating element is provided between the actuator and the actuator, which has a positive curvature in the area in which the actuator rests on the compensating element, which is towards the actuator is curved. The positive curvature of the compensating element ensures that the predetermined contact point is maintained even when the actuator is offset and / or inclined relative to the predetermined position. The optimal transmission direction is thus maintained even with a misaligned actuator. Increased wear is also avoided.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung wird dadurch erreicht, daß zwischen dem Ausgleichselement und dem Stellglied einAn additional advantage of the invention is achieved in that between the compensating element and the actuator
Übertragungselement angeordnet ist. Durch das Übertragungselement wird vorzugsweise die Auslenkung des Aktors vergrößert. Bei der Verwendung mehrerer Übertragungselemente werden unterschiedliche Bauhöhen der Übertragungselemente in vor- teilhafter Weise durch das Ausgleichselement ausgeglichen.Transmission element is arranged. The deflection of the actuator is preferably increased by the transmission element. If several transmission elements are used, different overall heights of the transmission elements are advantageously compensated for by the compensating element.
Damit wird trotz unterschiedlicher' Bauhöhe der Übertragungselemente ein verschleißarmer Betrieb ermöglicht, da beide Übertragungselemente mit gleich großer Kraft belastet werden.So that the transmission elements enables a low-wear operation, as both transmission elements are loaded with the same great power despite different 'height.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert; Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the figures; Show it
Figur 1 einen Teil eines Einspritzventiles,FIG. 1 shows a part of an injection valve,
Figur 2 ein Einspritzventil mit einem Übertragungselement, Figur 3 ein Einspritzventil mit unterschiedlich hohen Übertragungselementen,2 shows an injection valve with a transmission element, FIG. 3 shows an injection valve with transmission elements of different heights,
Figur 4: eine Führungsscheibe mit Übertragungselementen, Figur 5: ein Einspritzventil ohne Übertragungselementen, Figur 6: ein Ausgleichselement, dessen Krümmungsfläche dem Stellglied zugeordnet ist,FIG. 4: a guide disk with transmission elements, FIG. 5: an injection valve without transmission elements, FIG. 6: a compensating element, the curved surface of which is assigned to the actuator,
Figur 7: ein Ausgleichselement mit zwei Krümmungsflächen, Figur 8: ein Ausgleichselement, das als Teilkugel ausgebildet ist, und Figur 9: einen Aktor und ein Stellglied mit aneinanderliegen den gekrümmten Flächen. Die Erfindung ist für alle Vorrichtungen einsetzbar, bei denen eine Auslenkung oder eine Kraft zwischen einem Aktor und einem Übertragungselement oder einem Stellglied übertragen wird. Im folgenden werden anhand eines Einspritzventils die wesentlichen Merkmale der Erfindung erläutert.7: a compensating element with two curvature surfaces, FIG. 8: a compensating element which is designed as a partial sphere, and FIG. 9: an actuator and an actuator with the curved surfaces lying against one another. The invention can be used for all devices in which a deflection or a force is transmitted between an actuator and a transmission element or an actuator. The essential features of the invention are explained below with the aid of an injection valve.
Figur 1 zeigt schematisch einen Teil eines Einspritzventiles mit einem piezoelektrischen Aktor 1, der in einem Führungs- ring 9 geführt ist und mit einer Druckplatte 2 fest verbunden ist, die an der Oberseite eines Ausgleichselementes 3 anliegt. Das Ausgleichselement 3 liegt mit seiner Unterseite 20 an zwei Übertragungselementen 4,24 an. Die Übertragungselemente 4,24 weisen im Längsschnitt im wesentlichen eine Drei- ecksform auf, die an den Ecken abgerundet ist. Die Dreiecksform wird durch eine umlaufende Seitenfläche begrenzt, die die Breite der Übertragungselemente 4,24 festlegt. Die umlaufende Seitenfläche ist insbesondere in den Bereichen, in denen die Seitenfläche am Ausgleichselement 3 oder am Stell- glied 5 anliegt, in der Umlaufrichtung abgerundet. Durch die abgerundete Form wird der Reibungswiderstand zwischen dem Übertragungselement 4,24 und dem Ausgleichselement 3 reduziert und der Verschleiß beim Bewegen der Übertragungselemente gering gehalten. Anstelle der zwei Übertragungselemente können auch weniger oder mehr Übertragungselemente angeordnet sein.FIG. 1 schematically shows part of an injection valve with a piezoelectric actuator 1, which is guided in a guide ring 9 and is firmly connected to a pressure plate 2, which rests on the top of a compensating element 3. The compensating element 3 lies with its underside 20 against two transmission elements 4, 24. In longitudinal section, the transmission elements 4, 24 essentially have a triangular shape that is rounded at the corners. The triangular shape is delimited by a peripheral side surface which defines the width of the transmission elements 4, 24. The circumferential side surface is rounded in the circumferential direction, in particular in the areas in which the side surface rests on the compensating element 3 or on the actuator 5. Due to the rounded shape, the frictional resistance between the transmission element 4, 24 and the compensation element 3 is reduced and the wear when moving the transmission elements is kept low. Instead of the two transmission elements, fewer or more transmission elements can also be arranged.
Jedes Übertragungselement 4,24 liegt mit einem ersten Aufla- gepunkt Pl auf einer Auflagefläche 21 des Gehäuses 6 auf und mit einem zweiten Auflagepunkt P2 auf einem Stellglied 5 auf, das in einer Bohrung 13 des Gehäuses 6 beweglich geführt ist. Mit einem dritten Auflagepunkt P3 liegt jedes Übertragungselement 4,24 an der Unterseite 20 des Ausgleichselementes 3 an. Das Stellglied 5 ist beispielsweise direkt mit einer Ein- spritznadel des Einspritzventils oder mit einem Schließglied eines Servoventils verbunden. Zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt P1,P2 weist das Übertragungselement 4,24 eine gekrümmte Ausnehmung auf, die dafür sorgt, daß beim Bewegen des Übertragungselementes 4,24 das Übertragungselement 4,24 nur mit dem ersten Auflagepunkt Pl auf der Auflagefläche 21 aufliegt und die Bewegung des Übertragungselementes 4,24 nicht behindert wird.Each transmission element 4, 24 rests with a first support point P1 on a support surface 21 of the housing 6 and with a second support point P2 on an actuator 5 which is movably guided in a bore 13 in the housing 6. With a third contact point P3, each transmission element 4, 4 lies on the underside 20 of the compensating element 3. The actuator 5 is, for example, directly with an injection needle of the injection valve or with a closing element a servo valve connected. Between the first and the second support point P1, P2, the transmission element 4.24 has a curved recess, which ensures that when the transmission element 4.24 is moved, the transmission element 4.24 rests only on the support surface 21 with the first support point P1 and the movement of the transmission element 4.24 is not hindered.
Anstelle der dargestellten Übertragungselemente können auch andere Formen, insbesondere Hebel, verwendet werden, mit denen die Auslenkung des Aktors in eine größere Auslenkung des Stellgliedes umgesetzt wird.Instead of the transmission elements shown, other forms, in particular levers, can also be used, with which the deflection of the actuator is converted into a larger deflection of the actuator.
Der piezoelektrische Aktor 1 steht über Steuerleitungen 14 mit einem Steuergerät 15 in Verbindung und stützt sich mit seiner Abschlußseite gegen eine Endplatte 16 im Führungsring 9 ab. Eine Hohlschraube 8 stellt über den Führungsring 9 einen funktionsbedingten Abstand zwischen der Druckplatte 2 und dem Ausgleichselement 3 ein. Zwischen dem Führungsring 9 und der Auflagefläche 21 ist eine Federführungsscheibe 10 vorgesehen, die auf dem Auflagering 11 aufliegt und auf der Höhe des Ausgleichselement 3 angeordnet ist, wobei das Ausgleichselement 3 in der mittigen Ausnehmung der Federführungsscheibe 10 angeordnet ist.The piezoelectric actuator 1 is connected to a control unit 15 via control lines 14 and is supported with its end side against an end plate 16 in the guide ring 9. A hollow screw 8 sets a function-related distance between the pressure plate 2 and the compensating element 3 via the guide ring 9. Between the guide ring 9 and the support surface 21, a spring guide disc 10 is provided, which rests on the support ring 11 and is arranged at the level of the compensating element 3, the compensating element 3 being arranged in the central recess of the spring guide disc 10.
Zwischen dem Auflagering 11 und der Druckplatte 2 sind Federelemente 7 angeordnet, die das Ausgleichselement 3 umgeben und in der Ausnehmung der Federführungsscheibe 10 eingebracht sind. Die Federelemente 7 spannen den piezoelektrischen Aktor 1 gegen die Endplatte 16 vor. Die Federelemente 7 sind als Plattenfedern ausgebildet, die eine mittige Ausnehmung aufweisen, in der das Ausgleichselement 3 angeordnet ist.Between the support ring 11 and the pressure plate 2, spring elements 7 are arranged, which surround the compensating element 3 and are introduced into the recess in the spring guide disk 10. The spring elements 7 bias the piezoelectric actuator 1 against the end plate 16. The spring elements 7 are designed as plate springs which have a central recess in which the compensating element 3 is arranged.
Das Ausgleichselement 3 weist die Form eines Zylinders auf, der an seiner Oberseite 17 eine konkave Krümmung aufweist, die vorzugsweise als Teilkugelform ausgebildet ist. Für die Funktion der Krümmung ist es ausreichend, wenn mindestens der Bereich der Oberseite 17 eine positive Krümmung zur Druckplatte 2 hin aufweist, an dem die Druckplatte 2 am Ausgleich- selement 3 anliegt. Der Punkt, an dem die Druckplatte 2 an der Oberseite 17 anliegt, ist als Anlagepunkt A bezeichnet, der in der Mittensymmetrieachse M des Einspritzventiles und mittig im Querschnitt des Ausgleichselementes 3.angeordnet ist. Die Unterseite 20 des Ausgleichselementes 3 stellt eine ebene Fläche dar, an der das erste und das zweite Übertragungselement 4,24 jeweils an dem dritten Auflagepunkt P3 anliegen. Die seitlichen Abstände D1,D2 zwischen den dritten Auflagepunkten P3 des ersten und des zweiten Übertragungselementes 4,24 und der Mittensymmetrieachse M sind gleich groß: D1=D2.The compensating element 3 has the shape of a cylinder which has a concave curvature on its upper side 17, which is preferably designed as a partial spherical shape. For the function of the curvature, it is sufficient if at least the area of the upper side 17 has a positive curvature towards the pressure plate 2, against which the pressure plate 2 rests on the compensating element 3. The point at which the pressure plate 2 rests on the upper side 17 is referred to as the contact point A, which is arranged in the center axis of symmetry M of the injection valve and in the center in the cross section of the compensating element 3. The underside 20 of the compensating element 3 represents a flat surface on which the first and the second transmission element 4, 24 each abut the third support point P3. The lateral distances D1, D2 between the third support points P3 of the first and the second transmission element 4, 24 and the center axis of symmetry M are the same: D1 = D2.
Das Ausgleichselement 3 wird in der axialen Bewegungsrichtung des Aktors 3 durch den Auflagering 11 und durch eine Führungsscheibe 12 geführt, die zwischen dem Auflagering 11 und der Auflagefläche 21 angeordnet ist und das Ausgleichselement 3 mindestens teilweise umfaßt.The compensating element 3 is guided in the axial direction of movement of the actuator 3 through the support ring 11 and through a guide disc 12 which is arranged between the support ring 11 and the support surface 21 and at least partially comprises the compensating element 3.
Die Funktionsweise des Einspritzventiles der Figur 1 wird im folgenden beschrieben: Das Steuergerät 15 gibt ein Steuersi- gnal an den piezoelektrischen Aktor 1, der sich daraufhin gegen die Federkraft der Federelemente 7 ausdehnt und dabei das Ausgleichselement 3 gegen die Übertragungselemente 4 drückt. Die Übertragungselemente 4 liegen jeweils mit einem ersten Auflagepunkt Pl auf dem Gehäuse 6 und mit einem zweiten Auf- lagepunkt P2 auf dem Stellglied 5 auf. Durch den Druck inThe mode of operation of the injection valve of FIG. 1 is described in the following: The control unit 15 sends a control signal to the piezoelectric actuator 1, which then expands against the spring force of the spring elements 7 and in doing so presses the compensating element 3 against the transmission elements 4. The transmission elements 4 each rest on the housing 6 with a first support point P1 and on the actuator 5 with a second support point P2. By printing in
Richtung auf das Stellglied 5 wirken das erste und das zweite Übertragungselement 4, 24 als Hebel, die sich auf den ersten Auflagepunkten Pl abstützen und das Stellglied 5 über die zweiten Auflagepunkte P2 nach unten drücken. Dabei öffnet das Stellglied 5 beispielsweise ein Servoventil oder bewegt eine Einspritznadel .In the direction of the actuator 5, the first and second transmission elements 4, 24 act as levers, which are supported on the first support points P1 and press the actuator 5 downward via the second support points P2. This opens Actuator 5, for example, a servo valve or moves an injection needle.
Ist nun der piezoelektrische Aktor 1 und die Druckplatte 2 dejustiert, wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, so verschiebt sich wegen der gekrümmten Oberfläche der Oberseite 17 des Ausgleichselementes 3 der Anlagepunkt A nicht, oder bei großer Dejustierung nur geringfügig, aus der vorgegebenen Position, die in der Mittensymmetrieachse M liegt. Dadurch wird auch bei einem geneigten oder verkanteten piezoelektrischen Aktor 1 die Kraft weiterhin in der Mittensymmetrieachse M übertragen. Somit wird durch das Ausgleichselement 3 eine Dejustierung des Aktors 1 ausgeglichen.If the piezoelectric actuator 1 and the pressure plate 2 are now out of alignment, as is shown schematically in FIG. which lies in the center symmetry axis M. As a result, even with an inclined or tilted piezoelectric actuator 1, the force is still transmitted in the center axis of symmetry M. A misalignment of the actuator 1 is thus compensated for by the compensating element 3.
Das erfindungsgemäße Ausgleichselement 3 bietet zudem denThe compensating element 3 according to the invention also offers the
Vorteil, daß bei einem ersten und einem zweiten Übertragungselement 4,24, die eine unterschiedliche Bauhöhe aufweisen, ein verschleißarmer Betrieb möglich ist. Bei unterschiedlich hohen Übertragungselementen 4,24 kippt das Ausgleichselement 3 aus der waagerechten Position, wie in Figur 3 dargestellt ist. Aufgrund der gekrümmten Oberfläche der Oberseite 17 wird auch bei einem gekippten Ausgleichselement 3 der Anlagepunkt A, an dem der piezoelektrische Aktor 1 oder die Druckplatte 2 am Ausgleichselement 3 anliegen, nicht aus der Mittensymme- trieachse M verschoben. Dadurch wird die Kraft, die vom piezoelektrischen Aktor 1 auf das Ausgleichselement 3 übertragen wird, weiterhin gleichmäßig auf das erste und das zweite Übertragungselement 4,24 übertragen, da das erste und das zweite Übertragungselement 4,24 den gleichen Abstand (D1=D2) zur Mittensy metrieachse M aufweisen.Advantage that low-wear operation is possible with a first and a second transmission element 4, 24, which have a different overall height. In the case of transmission elements 4, 24 of different heights, the compensating element 3 tilts out of the horizontal position, as shown in FIG. Because of the curved surface of the upper side 17, even in the case of a tilted compensating element 3, the contact point A, at which the piezoelectric actuator 1 or the pressure plate 2 abut the compensating element 3, is not displaced from the center symmetry axis M. As a result, the force which is transmitted from the piezoelectric actuator 1 to the compensating element 3 is still transmitted uniformly to the first and the second transmission element 4, 24, since the first and the second transmission element 4, 24 are at the same distance (D1 = D2) Mittensy metric axis M.
Das Ausgleichselement 3 ermöglicht somit einen automatischen Abstandsausgleich bei unterschiedlich hohen Übertragungselementen 4,24. Damit das gekippte Ausgleichselement 3 nicht seitlich verschoben wird, wird es vom Auflagering 11 und vor- zugsweise von der Führungsscheibe 12 in der Bewegungsrichtung des Aktors 1 geführt.The compensating element 3 thus enables automatic distance compensation with differently high transmission elements 4, 24. So that the tilted compensating element 3 is not laterally displaced, it is supported by the support ring 11 and preferably guided by the guide disk 12 in the direction of movement of the actuator 1.
Das erste und das zweite Übertragungselement 4,24 werden in ihren Positionen durch die Führungsscheibe 12 festgelegt. Die Führungsscheibe 12 weist dazu, wie in Figur 4 dargestellt ist, eine Führungsausnehmung 18 auf. Die Führungsausneh ung 18 justiert das erste und das zweite Übertragung.selement 4,24 symmetrisch zur Mittensymmetrieachse M und legt das erste und das zweite Übertragungselement 4,24 in der Ebene der Führungsscheibe 12 fest. Die Führungsausnehmung 18 weist im wesentlichen die Form eines Rechteckes auf, das mittig in eine Kreisform übergeht. Durch die Kreisform ist gewährleistet, daß sowohl die Bewegung des Stellgliedes 5, als auch die Be- wegung des Ausgleichselementes 3 durch die Führungsscheibe 12 nicht behindert werden. Zudem dient die Kreisform zur Aufnahme des Ausgleichselementes 3, das auch von der Führungsscheibe 3 geführt wird.The first and the second transmission element 4, 24 are fixed in their positions by the guide disk 12. For this purpose, the guide disk 12, as shown in FIG. 4, has a guide recess 18. The guide recess 18 adjusts the first and the second transmission element 4.24 symmetrically to the center symmetry axis M and defines the first and the second transmission element 4.24 in the plane of the guide disk 12. The guide recess 18 has essentially the shape of a rectangle which merges into a circular shape in the middle. The circular shape ensures that both the movement of the actuator 5 and the movement of the compensating element 3 are not hindered by the guide disk 12. In addition, the circular shape serves to accommodate the compensating element 3, which is also guided by the guide disk 3.
Die Führungsscheibe 12 weist bei nur einem Übertragungselement 4, wie in Figur 2 dargestellt ist, vorzugsweise nur eine rechteckförmige Ausnehmung auf, in der das Übertragungselement 4 geführt ist. Damit jedoch bei dieser Anordnung die Bewegung des Ausgleichselementes 3 oder des Stellgliedes 5 nicht behindert wird, ist die Bauhöhe des Übertragungselementes 4 größer als die Bauhöhe der Führungsscheibe 12, so daß das Übertragungselement 4 oberhalb und unterhalb der Führungsscheibe 12 so weit übersteht, daß ausreichend Spiel für eine Bewegung des Ausgleichselementes 3 und des Stellgliedes 5 vorhanden ist. Alternativ kann auch in die Führungsscheibe 12 eine mittige Bohrung eingebracht sein, die an den Querschnitt des Ausgleichselementes 3 angepaßt ist und das Ausgleichselement 3 mindestens teilweise aufnimmt und das Ausgleichselement 3 in der Bewegungsrichtung des Aktors 1 führt. Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Einspritzventils, bei dem das Ausgleichselement 3 direkt am Stellglied 5 anliegt und keine Übertragungselemente 4,24 vorgesehen sind.With only one transmission element 4, as shown in FIG. 2, the guide disk 12 preferably has only one rectangular recess in which the transmission element 4 is guided. However, so that the movement of the compensating element 3 or the actuator 5 is not hindered in this arrangement, the overall height of the transmission element 4 is greater than the overall height of the guide disk 12, so that the transmission element 4 protrudes above and below the guide disk 12 so that sufficient play for a movement of the compensating element 3 and the actuator 5 is present. Alternatively, a central bore can also be made in the guide disk 12, which is adapted to the cross section of the compensating element 3 and at least partially accommodates the compensating element 3 and guides the compensating element 3 in the direction of movement of the actuator 1. FIG. 5 shows a further embodiment of the injection valve, in which the compensating element 3 bears directly on the actuator 5 and no transmission elements 4, 24 are provided.
Figur 6 zeigt ein Ausgleichselement 3, das eine gekrümmte Unterseite aufweist, die am Stellglied 5 anliegt. Das Stellglied 5 weist eine ebene Endfläche auf, die am Ausgleichselement 3 anliegt.Figure 6 shows a compensating element 3, which has a curved underside, which rests on the actuator 5. The actuator 5 has a flat end surface which rests on the compensating element 3.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ausgleichselementes 3, das eine gekrümmte Oberseite und eine gekrümmte Unterseite aufweist, wobei die Krümmung der Oberseite dem Aktor 1 und die Krümmung der Unterseite dem Stellglied 5 zugeordnet ist, und der Aktor 1 bzw. das Stellglied 5 an der gekrümmten Oberseite bzw. an der gekrümmten Unterseite anliegt. Die Anlagepunkte, an denen der Aktor und das Stellglied am Ausgleichselement 3 anliegen, sind in der Mittensymmetrieachse M angeordnet. Das Ausgleichselement 3 wird in dieser Ausführungsform von einem höheren Auflagering 11 in der Bewegungs- richtung des Aktors 3 geführt. Mit diesem zweiseitig gekrümmten Ausgleichselement 3 werden Dejustierungen des Aktors und des Stellgliedes ausgeglichen. Der Aktor 1 liegt mit einer ebenen Endfläche am Ausgleichselement 3 an.Figure 7 shows a further embodiment of the compensating element 3, which has a curved top and a curved bottom, wherein the curvature of the top is assigned to the actuator 1 and the curvature of the bottom to the actuator 5, and the actuator 1 or the actuator 5 on the curved top or abuts the curved bottom. The contact points at which the actuator and the actuator rest on the compensating element 3 are arranged in the center axis of symmetry M. In this embodiment, the compensating element 3 is guided by a higher support ring 11 in the direction of movement of the actuator 3. This two-sided curved compensation element 3 compensates for misalignments of the actuator and the actuator. The actuator 1 lies against the compensating element 3 with a flat end face.
Figur 8 zeigt eine weitere besondere Ausführung des Ausgleichselementes 3, das in diesem Beispiel in der Form einer Teilkugel, vorzugsweise in der Form einer Halbkugel ausgebildet ist. Dadurch ist die Herstellung des Ausgleichselementes 3 einfach herstellbar.FIG. 8 shows a further special embodiment of the compensating element 3, which in this example is in the form of a partial sphere, preferably in the form of a hemisphere. As a result, the manufacture of the compensating element 3 is easy to manufacture.
Die wesentliche Idee der Erfindung beruht darin, durch die Anordnung wenigstens einer gekrümmten Fläche zwischen dem Aktor und dem Stellglied ein Dejustierung des Aktors und/oder des Stellgliedes auszugleichen. Selbstverständlich kann die gekrümmte Fläche auch direkt am Ende des Aktors 1, beispiels- weise an der Druckplatte 2 oder am Ende des Stellgliedes 5 ausgebildet sein. Eine entsprechende Ausführung ist in Figur 9 dargestellt.The essential idea of the invention is to compensate for a misalignment of the actuator and / or the actuator by the arrangement of at least one curved surface between the actuator and the actuator. Of course, the curved surface can also be located directly at the end of the actuator 1, for example be formed on the pressure plate 2 or at the end of the actuator 5. A corresponding embodiment is shown in FIG. 9.
Die Verwendung eines separaten Ausgleichselementes 3 bietet zudem den Vorteil, daß die gekrümmten Flächen am Ausgleichselement 3 einfacher als am Aktor 1, der Druckplatte 2 oder am Stellglied 5 hergestellt werden können. Eine weitere Verbesserung des Ausgleichs wird dadurch erreicht, daß in der An- Ordnung der Figur 9 zwischen der oder den gekrümmten Flächen des Aktors 1 und/oder des Stellgliedes 5 ein Ausgleichselement 3 mit ein oder zwei gekrümmten Flächen entsprechend den Figuren 1,6,7 angeordnet wird. The use of a separate compensating element 3 also offers the advantage that the curved surfaces on the compensating element 3 can be produced more easily than on the actuator 1, the pressure plate 2 or on the actuator 5. A further improvement of the compensation is achieved in that, in the arrangement of FIG. 9, between the curved surface or surfaces of the actuator 1 and / or the actuator 5, a compensation element 3 with one or two curved surfaces corresponding to FIGS. 1, 6, 7 is arranged.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse ( 6) , in dem ein Aktor (1) vorgesehen ist, der in einer Bewegungsrichtung geführt ist, in dem ein Stellglied (5) vorgesehen ist, das in einer Bewegungsrichtung geführt ist, wobei der Aktor (1) mit dem Stellglied (5) in Wirkverbin- düng steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (1) und das Stellglied (5) über mindestens eine gekrümmte Fläche miteinander in Wirkverbindung stehen.1. Injection valve for an internal combustion engine with a housing (6), in which an actuator (1) is provided, which is guided in one direction of movement, in which an actuator (5) is provided, which is guided in one direction of movement, the actuator (1) is operatively connected to the actuator (5), characterized in that the actuator (1) and the actuator (5) are operatively connected to one another over at least one curved surface.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichselement (3) vorgesehen ist, das zwischen dem Stellglied (5) und dem Aktor (1) beweglich im Gehäuse (6) angeordnet ist, daß der Aktor (1) und das Stellglied (5) am Ausgleichsele- ment (3) anliegen, daß das Ausgleichselement (3) mindestens in dem Bereich, in dem der Aktor (1) oder das Stellglied (5) am Ausgleichselement (3) anliegen, eine zum Aktor (1) bzw. zum Stellglied (5) geneigte Krümmung aufweist, so daß der Anlagepunkt des Aktors (1) bzw. des Stellgliedes (5) genau festgelegt ist und bei einem Verkippen des Aktors (1) bzw. des Stellgliedes (5) sich kaum verschiebt.2. Injection valve according to claim 1, characterized in that a compensating element (3) is provided which is movably arranged in the housing (6) between the actuator (5) and the actuator (1), that the actuator (1) and the actuator (5) on the compensating element (3) so that the compensating element (3) at least in the area in which the actuator (1) or the actuator (5) lies against the compensating element (3), one to the actuator (1) or . Has an inclination to the actuator (5) so that the contact point of the actuator (1) or the actuator (5) is precisely defined and hardly moves when the actuator (1) or the actuator (5) is tilted.
3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - daß ein Übertragungselement (4,24) vorgesehen ist, das zwischen dem Ausgleichselement (3) und dem Stellglied (5) angeordnet ist,3. Injection valve according to claim 2, characterized in that - a transmission element (4,24) is provided, which is arranged between the compensating element (3) and the actuator (5),
- daß das Übertragungselement (4,24) an einem ersten Auflagepunkt (Pl) auf dem Gehäuse (6) des Einspritzventils an- liegt,- That the transmission element (4,24) rests on a first contact point (Pl) on the housing (6) of the injection valve,
- daß das Übertragungselement (4,24) an einem zweiten Auflagepunkt (P2) am Stellglied (5) anliegt, - daß das Übertragungselement (4,24) an einem dritten Auflagepunkt (P3) am Ausgleichselement (3) anliegt, das in diesem Bereich eine nahezu ebene Fläche aufweist, wobei die gekrümmte Fläche des Ausgleichselementes (3) dem Aktor (1) zugeord- net ist.- That the transmission element (4,24) rests on a second support point (P2) on the actuator (5), - That the transmission element (4,24) lies at a third support point (P3) on the compensating element (3), which has an almost flat surface in this area, the curved surface of the compensating element (3) being assigned to the actuator (1) is.
4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Übertragungselement (24) zwischen dem Ausgleichselement (3) und dem Stellglied (5) angeordnet ist, daß das zweite Übertragungselement (24) in der Form im wesentlichen identisch zum ersten Übertragungselement (4) ausgebildet ist und in bezug auf eine Mittensymmetrieachse (M) des Einspritzventils symmetrisch zum ersten Übertragungselement (4) angeordnet ist, wobei insbesondere der zweite Auflagepunkt (P2) des zweiten Übertragungselementes (24) den gleichen Abstand zur Mittensymmetrieachse (M) aufweist, wie der zweite Auflagepunkt (P2) des ersten Übertragungselementes (4).4. Injection valve according to claim 3, characterized in that a second transmission element (24) is arranged between the compensating element (3) and the actuator (5), that the second transmission element (24) is substantially identical in shape to the first transmission element (4th ) is formed and is arranged symmetrically with respect to a center symmetry axis (M) of the injection valve to the first transmission element (4), in particular the second support point (P2) of the second transmission element (24) being at the same distance from the center symmetry axis (M) as the second contact point (P2) of the first transmission element (4).
5. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (3) in der Bewegungsrichtung des Aktors (1) vom Gehäuse (6) seitlich geführt ist.5. Injector according to claim 2, characterized in that the compensating element (3) in the direction of movement of the actuator (1) from the housing (6) is guided laterally.
6. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (3) als Teilkugel ausgebildet ist.6. Injection valve according to claim 1, characterized in that the compensating element (3) is designed as a partial ball.
7. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Auflagepunkt (P1,P2) auf annähernd einer Ebene angeordnet sind, und daß der dritte Aufla- gepunkt (P3) in der Ebene des ersten und des zweiten Auflage- punktes (P1,P2) betrachtet, zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagepunkt (P1,P2) liegt.7. Injection valve according to claim 2, characterized in that the first and the second support point (P1, P2) are arranged on approximately one level, and that the third support point (P3) in the plane of the first and the second support point (P1, P2) considered, lies between the first and the second support point (P1, P2).
8. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (3) im Gehäuse (6) in der Bewegungsrichtung des Aktors (1) geführt ist, daß das Ausgleichselement (3) zylinderförmig ausgebildet ist, daß die Obersei- te (17) des Ausgleichselementes (3) als Teilkugelfläche ausgebildet ist, und daß die Unterseite des Ausgleichselementes im wesentlichen als ebene Fläche ausgebildet ist, und daß der Aktor (1) an der Teilkugelfläche mit einer im wesentlichen ebenen Fläche (2) anliegt, und daß das Stellglied (5) an der ebenen Unterseite des Ausgleichselementes (3) anliegt.8. Injection valve according to claim 2, characterized in that the compensating element (3) is guided in the housing (6) in the direction of movement of the actuator (1), that the compensating element (3) is cylindrical, that the upper side te (17) of the compensating element (3) is designed as a partial spherical surface, and that the underside of the compensating element is essentially designed as a flat surface, and that the actuator (1) rests on the partial spherical surface with a substantially flat surface (2), and that the actuator (5) rests on the flat underside of the compensating element (3).
9. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (1) eine zum Stellglied (5) gekrümmte Fläche aufweist, oder daß das Stellglied (5) eine zum Aktor (1) gekrümmte Fläche aufweist.9. Injection valve according to claim 1, characterized in that the actuator (1) has a curved surface to the actuator (5), or that the actuator (5) has a curved surface to the actuator (1).
10. Einspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichselement (3) vorgesehen ist, das zwischen dem Stellglied (5) und dem Aktor (1) beweglich im Gehäuse (6) angeordnet ist, daß der Aktor (1) und das Stellglied (5) am Ausgleichselement (3) anliegen, daß das Ausgleichselement (3) mindestens in dem Bereich, in dem der Aktor (1) oder das Stellglied (5) am10. Injection valve according to claim 9, characterized in that a compensating element (3) is provided which is movably arranged in the housing (6) between the actuator (5) and the actuator (1), that the actuator (1) and the actuator (5) on the compensating element (3) that the compensating element (3) at least in the area in which the actuator (1) or the actuator (5) on
Ausgleichselement (3) anliegen, eine zum Aktor (1) bzw. zum Stellglied (5) geneigte Krümmung aufweist, so daß der Anlagepunkt des Aktors (1) bzw. des Stellgliedes (5) genau festgelegt ist und bei einem Verkippen des Aktors (1) bzw. des Stellgliedes (5) sich kaum verschiebt. Compensating element (3) rest, has a curvature inclined to the actuator (1) or to the actuator (5), so that the contact point of the actuator (1) or the actuator (5) is precisely defined and when the actuator (1 ) or the actuator (5) hardly moves.
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