EP1159526B1 - Stellantrieb für einen kraftstoffinjektor - Google Patents

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EP1159526B1
EP1159526B1 EP00920356A EP00920356A EP1159526B1 EP 1159526 B1 EP1159526 B1 EP 1159526B1 EP 00920356 A EP00920356 A EP 00920356A EP 00920356 A EP00920356 A EP 00920356A EP 1159526 B1 EP1159526 B1 EP 1159526B1
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EP
European Patent Office
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actuator
transmission element
base part
fuel injector
area
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EP00920356A
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French (fr)
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EP1159526A1 (de
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Wendelin KLÜGL
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1159526B1 publication Critical patent/EP1159526B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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 actuator for a Fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • Ein Such actuator is known from EP-A-0790402.
  • a fuel injector having a piezoelectric actuator, the with the help of a mechanical transmission element, a nozzle needle in the fuel injector.
  • the transmission element has two differently long lever arms, which are connected at right angles to each other, the Transmission element in this angular range on the housing of the Fuel injector is supported.
  • the shorter lever arm of the Transmission element lies on the piezoelectric actuator on, one supported on the housing of the fuel injector Return spring ensures a permanent contact.
  • the longer one Lever arm of the transmission element is in communication with the Rear side of the nozzle needle, one arranged around the nozzle needle Return spring holds the nozzle needle on the lever arm.
  • the deflection of the piezoelectric actuator becomes the transmission element around a pivot at his on the case rotated angle range of the fuel injector, so that the longer lever arm up from the back of the Nozzle needle is moved away.
  • the Force of the return spring tracked the nozzle needle, causing the fuel injector opens and fuel into one Combustion chamber of an internal combustion engine is injected.
  • the deflection of the piezoelectric actuator is in implemented a greater deflection of the nozzle needle.
  • the object of the present invention is an actuator for a fuel injector to provide through a simple structure and a reliable magnification the deflection of an actuator in the actuator, the used for actuating a nozzle needle in the fuel injector should be distinguished.
  • the actuator according to the invention for a fuel injector is characterized by a flexurally elastic transmission element out, between an actuator and a nozzle needle is arranged and has a plate-like cross-section.
  • the flexurally elastic transmission element stands thereby on its underside in a central area in an operative connection with the nozzle needle and on its top in one Outside in an operative connection with the actuator, wherein the flexurally elastic transmission element in addition to his Bottom supported on a housing of the fuel injector is.
  • the transmission element Due to the inventive design of the transmission element its space requirement is reduced to a minimum. Furthermore, the transmission element can be formed in one piece be without a return spring is necessary. About that In addition, the path reversal of the deflection of the actuator is a Outwardly opening operative connection with the nozzle needle allows, so that a simple embodiment of this Achieve active compound. Finally, that stands out Transmission element by a high wear resistance and thus good functional reliability.
  • the drawing shows an embodiment of an inventive Actuator for a fuel injector in cross section.
  • a fuel injector has an injector 1 with a multi-stage inner bore 11, in the one piezoelectric actuator 2 and a piston-shaped actuator 3rd are arranged.
  • the piston-shaped actuator 3 is here preferably directly with a nozzle needle (not shown) in Fuel injector coupled.
  • the piezoelectric actuator 2 is made up of several stacked piezoelectric Actuator elements 21 constructed in a spring-elastic Hollow body 22 are arranged. This hollow body 22 is connected to a top plate 23 and a bottom plate 24, wherein the stacked piezoelectric Actuator 21 with a defined force of preferably 800 to 1000 N are biased.
  • the actuator elements 21 are conductive with the head plate 23 protruding contact pins (not shown) connected to which in a patch on the actuator Actuator 4 a voltage is applied, creating a Longitudinal strain in the piezoelectric actuator 2 is caused.
  • the piezoelectric actuator 2 is further in an actuator housing 25 arranged at the top of the injector housing 1 trained inner bore 11 is firmly clamped.
  • the actuator housing 25 on a shim 26th pressed, which rests on a first bore stage 12.
  • the Actuator housing 25 is held by a hollow screw 29, which revolve around a on the actuator housing 25 Clamping ring 28 engages and bolted to the injector 1 is.
  • the bottom plate 24 of the piezoelectric actuator is centered provided with a preferably circular attachment 241.
  • a disc-shaped sealing membrane 26 arranged, extending from the bottom plate 24 to the inner wall of the injector 1 extends.
  • the sealing membrane 26 is in their outer area between the shim 27 and the Actuator housing 25 held and serves to the piezoelectric Actuator 2 from a leakage of fuel from the Protect fuel injector.
  • This Transmission element 5 consists of a flexurally elastic, preferably made of spring steel bottom part 51, a highly rigid cover plate arranged on the bottom part 51 52 and arranged below the bottom part 51 valve ball 53 together.
  • the flexurally elastic bottom part 51 of the Transmission element 5 is substantially disc-shaped formed and has a plate-like cross-section on, with it with its underside in an annular Support area 511 rests on the second hole stage 13.
  • the bottom part 51 is further starting from the support area 511 bent upwards at an outer area 512, wherein on the edge 514 of this outer region 512, the cover plate 52 attached with its bottom.
  • This cover plate 52 is with her back still firmly with the essay 241 at the Bottom plate 24 of the actuator connected.
  • At the bottom part 51 of the Transmission element 5 is on the bottom in a central region 513 also firmly attached the valve ball 53.
  • valve ball 53 is in the second bore stage 13 associated with a valve seat 14.
  • This valve seat 14 is over a through bore 15 with a control chamber 16, which in the Inner bore 11 is formed above the actuator 3, connected.
  • the control chamber 16 also has a throttle bore 17 a connection to a fuel supply 18th in the injector 1, in the fuel under a high Pressure is.
  • the transmission ratio of Aktorausschung to the deflection of the central region 513 of the bottom part 51 and so that the deflection of the valve ball 53 depends on the ratio between the effective distance of the edge 514 to the support area 512 and the effective distance from the support area 511 to the center area 513. If - as shown in the drawing - The effective distance from the center region 513 to the support area 511 of the bottom part 51 is larger than the effective one Distance from the support area 511 to the edge 514 of the bottom part 51, the deflection of the piezoelectric actuator 2, in a increased displacement of the valve ball 53 translated. A such translation is particularly in the embodiment used piezoelectric actuator 2 of advantage because the deflection moves in the micron range, so that a Increase this deflection for a reliable positioning process helpful.
  • the piezoelectric actuator 2 retracts together and returns to its position shown in the drawing back.
  • the bottom plate 24 of the piezoelectric actuator 2 and thus the fixed to the top 241 of the bottom plate 24 Cover plate 52 of the transmission element 5 also returns back to the starting position. Because of her elastic Interpretation then takes the bottom plate 51 back to its original Shape, wherein the central region 513, the valve ball 53 presses on the valve seat 14 and thus the through hole 15 closes.
  • the fuel pressure in the control room 16 rises again and the actuator is replaced by the move the resulting fuel pressure down so that the nozzle needle in the fuel injector closes and the Injection process is terminated.
  • Essential to the inventive design of the transmission element 5 is the flexurally elastic design of the bottom part 51, which ensures that the inward Movement of the piezoelectric actuator 2 during the deflection in an outward movement of the center region 513 on Transmission element 51 is reversed, via the operative connection with the actuator 3 for controlling the nozzle needle is being used.
  • This way reversal allows a simplified Design of the operative connection between the transmission element 5 and the actuator or the nozzle needle, since the active compound can easily open to the outside.
  • Farther ensures the bending elastic design of the bottom part 51 of the transmission element 5, that this bottom part 51st automatically after the end of the deflection of the actuator 2 in his original situation returns, so that no additional Return spring is necessary.
  • the exact positioning of the Actuator 2 with respect to the transmission element 5 can be by choosing a suitable shim 27 between the actuator housing 25 and the first bore stage 12 in the injector 1 reach.
  • the in the drawing may also be a piezoelectric actuator other actuator principle can be used.
  • the in the drawing shown hydraulic control of the actuator 3 also by a direct action of the bottom part 51st of the transmission element 5 are replaced on the actuator.
  • the bottom plate 24 of the Actuator 2 - instead of the cover plate 52 - directly to the bottom part 51 of the transmission element 5 to connect.

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Abstract

Ein Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor zeichnet sich durch ein biegeelastisches Übertragungselement (5) aus, das zwischen einem Aktor (2) und einer Düsennadel angeordnet ist und einen tellerartigen Querschnitt besitzt, wobei das biegeelastische Übertragungselement (5) auf seiner Unterseite in einem Mittenbereich (513) in einer Wirkverbindung mit der Düsennadel und auf seiner Oberseite in einem Aussenbereich (512) in einer Wirkverbindung mit dem Aktor (2) steht und zusätzlich an einem Gehäuse (1) im Kraftstoffinjektor abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Stellantrieb ist aus der EP-A-0790402 bekannt.
In der US-4 101 076 wird ein Kraftstoffinjektor beschrieben, der einen piezoelektrischen Aktor aufweist, der mit Hilfe eines mechanischen Übertragungselements eine Düsennadel im Kraftstoffinjektor ansteuert. Das Übertragungselement weist dabei zwei unterschiedlich lange Hebelarme auf, die im rechten Winkel miteinander verbunden sind, wobei das Übertragungselement in diesem Winkelbereich am Gehäuse des Kraftstoffinjektors abgestützt ist. Der kürzere Hebelarm des Übertragungselements liegt auf dem piezoelektrischen Aktor an, wobei eine am Gehäuse des Kraftstoffinjektors abgestützte Rückstellfeder für einen ständigen Kontakt sorgt. Der längere Hebelarm des Übertragungselements steht in Verbindung mit der Rückseite der Düsennadel, wobei eine um die Düsennadel angeordnete Rückstellfeder die Düsennadel am Hebelarm hält. Bei einer Auslenkung des piezoelektrischen Aktors wird das Übertragungselement um einen Drehpunkt an seinem auf dem Gehäuse des Kraftstoffinjektors aufliegenden Winkelbereich gedreht, so daß der längere Hebelarm nach oben von der Rückseite der Düsennadel wegbewegt wird. Gleichzeitig wird aber durch die Kraft der Rückstellfeder die Düsennadel nachgeführt, wodurch sich der Kraftstoffinjektor öffnet und Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch die unterschiedlich langen Hebelarme des Übertragunaselements wird die Auslenkung des piezoelektrischen Aktors außerdem in eine größere Auslenkung der Düsennadel umgesetzt.
Die Form des in der US-4 101 076 eingesetzten Übertragungselements zeigt jedoch nur eine mäßige Steifigkeit, die insbesondere bei den hochdynamischen Schaltvorgängen im Kraftstoffinjektor zu Ungenauigkeiten bei der Übertragung der Auslenkung des piezoelektrischen Aktors führt. Weiterhin hat das bekannte Übertragungselement einen großen Raumbedarf und erfordert insbesondere die beiden genannten Rückstellfedern, um ständig Kontakt zwischen den Hebelarmen und dem piezoelektrischen Aktor bzw. der Rückseite der Düsennadel zu halten. Die bei den Schaltvorgängen auftretenden Druckkräfte können weiterhin zu Verformungen und Spannungen an den Auflagepunkten des Übertragungselements am piezoelektrischen Aktor, an der Rückseite der Düsennadel bzw. am Gehäuse des Kraftstoffinjektors führen, die einen Verschleiß des Übertragungselements nach sich ziehen und damit unmittelbar einen Hubverlust bewirken können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor bereitzustellen, der sich durch einen einfachen Aufbau und eine zuverlässige Vergrößerung der Auslenkung eines Aktors im Stellantrieb, die zur Betätigung einer Düsennadel im Kraftstoffinjektor genutzt werden soll, auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor zeichnet sich durch ein biegeelastisches Übertragungselement aus, das zwischen einem Aktor und einer Düsennadel angeordnet ist und einen tellerartigen Querschnitt besitzt. Das biegeelastische Übertragungselement steht dabei auf seiner Unterseite in einem Mittenbereich in einer Wirkverbindung mit der Düsennadel und auf seiner Oberseite in einem Außenbereich in einer Wirkverbindung mit dem Aktor, wobei das biegeelastische Übertragungselement zusätzlich auf seiner Unterseite an einem Gehäuse des Kraftstoffinjektors abgestützt ist.
Bei einer Auslenkung des Aktors wird über die Wirkverbindung zwischen dem Aktor und dem biegeelastischen Übertragungselement der Außenbereich des biegeelastischen Übertragungselements nach unten gedrückt. Diese Bewegung des Außenbereichs des biegeelastischen Übertragungselements in Richtung der Auslenkung des Aktors wird durch den Auflagebereich des biegeelastischen Übertragungselements am Gehäuse des Kraftstoffinjektors in eine Bewegung des biegeelastischen Übertragungselements in seinem Mittenbereich in Richtung auf den Aktor zu umgesetzt. In der Folge wird aufgrund der Wirkverbindung des biegeelastischen Übertragungselements mit der Düsennadel auch diese Düsennadel mitbewegt, so daß die Düsennadel sich öffnet und der Kraftstoffeinspritzvorgang ausgelöst wird. Aufgrund des unterschiedlichen Abstands zwischen dem Außenbereich des biegeelastischen Übertragungselements, das auf den Aktor wirkt und dem Auflagebereich am Gehäuse des Kraftstoffinjektors bzw. diesem Auflagebereich und dem Mittenbereich des Übertragungselements, an dem die Düsennadel angreift, läßt sich eine vergrößerte Übersetzung der Auslenkung des Aktors erzielen.
Wenn nach dem Ende der Ansteuerung der Aktor dann in seine Ruhestellung zurückkehrt, nimmt auch das Übertragungselement aufgrund seiner elastischen Eigenschaften wieder seine Ausgangsstellung an, wodurch sich mit Hilfe der Wirkverbindung zwischen dem Mittenbereich des Übertragungselements und der Düsennadel diese Düsennadel wieder schließt und der Einspritzvorgang beendet wird.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung des Übertragungselements wird dessen Raumbedarf auf ein Minimum reduziert. Weiterhin kann das Übertragungselement einstückig ausgebildet werden, ohne daß eine Rückstellfeder notwendig wird. Darüber hinaus wird durch die Wegumkehr der Auslenkung des Aktors eine nach außen sich öffnende Wirkverbindung mit der Düsennadel ermöglicht, so daß sich eine einfache Ausgestaltung dieser Wirkverbindung erreichen läßt. Schließlich zeichnet sich das Übertragungselement durch eine hohe Verschleißfestigkeit und damit gute Funktionszuverlässigkeit aus.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellantriebs für einen Kraftstoffinjektor im Querschnitt.
Bei der gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs weist ein Kraftstoffinjektor ein Injektorgehäuse 1 mit einer mehrstufigen Innenbohrung 11 auf, in der ein piezoelektrischer Aktor 2 und ein kolbenförmiges Stellglied 3 angeordnet sind. Das kolbenförmige Stellglied 3 ist dabei vorzugsweise direkt mit einer Düsennadel (nicht gezeigt) im Kraftstoffinjektor gekoppelt. Der piezoelektrische Aktor 2 ist aus mehreren übereinandergestapelten piezoelektrischen Aktorelementen 21 aufgebaut, die in einem federelastisch ausgebildeten Hohlkörper 22 angeordnet sind. Dieser Hohlkörper 22 ist mit einer Kopfplatte 23 und einer Bodenplatte 24 verbunden, wobei die aufeinandergestapelten piezoelektrischen Aktorelemente 21 mit einer definierten Kraft von vorzugsweise 800 bis 1000 N vorgespannt sind. Zum Ansteuern des piezoelektrischen Aktors 2 sind die Aktorelemente 21 leitend mit aus der Kopfplatte 23 hervorstehenden Kontaktstiften (nicht gezeigt) verbunden, an die in einem auf dem Aktor aufgesetzten Aktoranschluß 4 eine Spannung angelegt wird, wodurch eine Längsdehnung im piezoelektrischen Aktor 2 hervorgerufen wird.
Der piezoelektrische Aktor 2 ist weiterhin in einem Aktorgehäuse 25 angeordnet, das am oberen Ende der im Injektorgehäuse 1 ausgebildeten Innenbohrung 11 fest eingespannt ist. Hierbei wird das Aktorgehäuse 25 auf eine Einstellscheibe 26 gedrückt, die auf einer ersten Bohrungsstufe 12 aufliegt. Das Aktorgehäuse 25 wird dabei von einer Hohlschraube 29 festgehalten, die an einem um das Aktorgehäuse 25 umlaufenden Spannring 28 angreift und mit dem Injektorgehäuse 1 verschraubt ist.
Die Bodenplatte 24 des piezoelektrischen Aktors ist mittig mit einem vorzugsweise kreisrunden Aufsatz 241 versehen. Um diesen Aufsatz 241 herum ist, fest mit der Bodenplatte 24 verbunden, eine scheibenförmige Dichtmembran 26 angeordnet, die sich von der Bodenplatte 24 bis zur Innenwandung des Injektorgehäuses 1 erstreckt. Die Dichtmembran 26 wird dabei in ihrem Außenbereich zwischen der Einstellscheibe 27 und dem Aktorgehäuse 25 festgehalten und dient dazu, den piezoelektrischen Aktor 2 vor einer Leckage von Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor zu schützen.
In der Innenbohrung 11 ist auf einer zweiten Bohrungsstufe 13 weiterhin ein Übertragungselement 5 angeordnet. Dieses Übertragungselement 5 setzt sich aus einem biegeelastischen, vorzugsweise aus Federstahl gefertigten Bodenteil 51, einer auf dem Bodenteil 51 angeordneten hochsteifen Deckplatte 52 und einer unterhalb des Bodenteils 51 angeordneten Ventilkugel 53 zusammen. Das biegeelastische Bodenteil 51 des Übertragungselements 5 ist dabei im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist einen tellerartigen Querschnitt auf, wobei es mit seiner Unterseite in einem ringförmigen Auflagebereich 511 an der zweiten Bohrungsstufe 13 aufliegt. Das Bodenteil 51 ist weiterhin vom Auflagebereich 511 ausgehend an einem Außenbereich 512 nach oben hochgebogen, wobei auf dem Rand 514 dieses Außenbereichs 512 die Deckplatte 52 mit ihrer Unterseite befestigt ist. Diese Deckplatte 52 ist mit ihrer Rückseite weiterhin fest mit dem Aufsatz 241 an der Bodenplatte 24 des Aktors verbunden. An dem Bodenteil 51 des Übertragungselements 5 ist auf der Unterseite in einem Mittenbereich 513 außerdem fest die Ventilkugel 53 angebracht.
Der Ventilkugel 53 ist in der zweiten Bohrungsstufe 13 ein Ventilsitz 14 zugeordnet. Dieser Ventilsitz 14 ist über eine Durchgangsbohrung 15 mit einem Steuerraum 16, der in der Innenbohrung 11 oberhalb des Stellglieds 3 ausgebildet ist, verbunden. Der Steuerraum 16 weist außerdem über eine Drosselbohrung 17 eine Verbindung zu einer Kraftstoffzuführung 18 im Injektorgehäuse 1 auf, in der Kraftstoff unter einem hohen Druck steht.
In der in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung wird die Ventilkugel 53 durch das Bodenteil 51 des Übertragungselements 5 auf den Ventilsitz 14 gedrückt, so daß der Steuerraum 16 gegenüber der zweiten Bohrungsstufe 13 dicht abgeschlossen ist. Der sich dann im Steuerraum 16 einstellende Kraftstoffdruck sorgt dafür, daß das Stellglied 3 gegen eine Rückstellkraft nach unten gedrückt wird und die mit dem Stellglied 3 verbundene Düsennadel im Kraftstoffinjektor geschlossen bleibt.
Bei einer Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 2 bewirkt die durch Elektrostriktion hervorgerufene Längsdehnung des Aktors, daß die Bodenplatte 24 in die Innenbohrung 11 des Injektorgehäuses 1 vorgeschoben wird. Dabei drückt der Aufsatz 241 an der Bodenplatte 24 mit Hilfe der Deckplatte 52 des Übertragungselements 5 den Außenbereich 512 des Bodenteils 51 in Richtung der Aktorauslenkung nach unten. Diese Bewegung des Außenbereichs 512 am Bodenteil 51 des Übertragungselements 5 in Richtung gegen die zweite Bohrungsstufe 13 wird durch den Auflagebereich 511 des Bodenteils 51 an der zweiten Bohrungsstufe 13 in eine Gegenbewegung des Mittenbereichs 513 am Bodenteil 51 umgelenkt und bewirkt, daß die am Mittenbereich 513 befestigte Ventilkugel 53 vom Ventilsitz 14 abhebt und sich in Richtung auf den piezoelektrischen Aktor 2 zu bewegt. Das Übersetzungsverhältnis der Aktorauslenkung zu der Auslenkung des Mittenbereichs 513 des Bodenteils 51 und damit zur Auslenkung der Ventilkugel 53 hängt vom Verhältnis zwischen dem effektiven Abstand des Randes 514 zum Auflagebereich 512 und dem effektiven Abstand vom Auflagebereich 511 zum Mittenbereich 513 ab. Wenn - wie in der Zeichnung dargestellt - der effektive Abstand vom Mittenbereich 513 zum Auflagebereich 511 des Bodenteils 51 größer ist als der effektive Abstand vom Auflagebereich 511 zum Rand 514 des Bodenteils 51, wird die Auslenkung des piezoelektrischen Aktors 2, in eine vergrößerte Auslenkung der Ventilkugel 53 übersetzt. Eine solche Übersetzung ist insbesondere bei dem in der Ausführungsform eingesetzten piezoelektrischen Aktor 2 von Vorteil, da sich dessen Auslenkung im µm-Bereich bewegt, so daß eine Vergrößerung dieser Auslenkung für einen zuverlässigen Stellvorgang hilfreich ist.
Wenn dann aufgrund der Auslenkung des piezoelektrischen Aktors 2 die Ventilkugel 52 vom Ventilsitz 14 abgehoben hat, wird die Durchgangsbohrung 15 zum Steuerraum 16 geöffnet und Kraftstoff kann aus diesem Steuerraum dann in die zweite Bohrungsstufe 13 und von hier über einen Leckageabfluß (nicht gezeigt) nach außen abgeführt werden. Dadurch sinkt die vom Kraftstoff im Steuerraum 16 auf das Stellglied 3 ausgeübte Haltekraft ab, so daß das Stellglied 3 durch die an ihm angreifende Rückstellkraft, die z.B. durch eine Düsenfeder oder auch durch den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzuführung 18 erzeugt werden kann, nach oben in Richtung auf die Durchgangsbohrung 15 bewegt wird. Durch diese Verschiebung des Stellglieds 3 wird die mit dem Stellglied verbundene Düsennadel im Kraftstoffinjektor geöffnet und Kraftstoff kann in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
Wenn dann die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 2 beendet wird, zieht sich der piezoelektrische Aktor 2 wieder zusammen und kehrt in seine in der Zeichnung gezeigte Position zurück. Die Bodenplatte 24 des piezoelektrischen Aktors 2 und damit die am Aufsatz 241 der Bodenplatte 24 fest verbundene Deckplatte 52 des Übertragungselements 5 kehrt ebenfalls in die Ausgangsstellung zurück. Aufgrund ihrer elastischen Auslegung nimmt dann auch die Bodenplatte 51 wieder ihre ursprüngliche Form an, wobei der Mittenbereich 513 die Ventilkugel 53 auf den Ventilsitz 14 drückt und damit die Durchgangsbohrung 15 verschließt. Der Kraftstoffdruck im Steuerraum 16 steigt wieder an und das Stellglied wird durch den sich ergebenden Kraftstoffdruck nach unten bewegen, so daß sich die Düsennadel im Kraftstoffinjektor schließt und der Einspritzvorgang beendet wird.
Wesentlich an der erfindungsgemäßen Auslegung des Übertragungselements 5 ist die biegeelastische Auslegung des Bodenteils 51, die dafür sorgt, daß die nach innen gerichtete Bewegung des piezoelektrischen Aktors 2 bei der Auslenkung in eine nach außen gerichtete Bewegung des Mittenbereichs 513 am Übertragungselement 51 umgekehrt wird, die über die Wirkverbindung mit dem Stellglied 3 zur Ansteuerung der Düsennadel genutzt wird. Diese Wegumkehr ermöglicht eine vereinfachte Auslegung der Wirkverbindung zwischen dem Übertragungselement 5 und dem Stellglied bzw. der Düssennadel, da die Wirkverbindung sich auf einfache Weise nach außen öffnen kann. Weiterhin gewährleistet die biegeelastische Auslegung des Bodenteils 51 des Übertragungselement 5, daß diese Bodenteil 51 automatisch nach Ende der Auslenkung des Aktors 2 in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt, so daß keine zusätzliche Rückstellfeder notwendig ist. Die genaue Positionierung des Aktors 2 in bezug auf das Übertragungselement 5 läßt sich durch die Wahl einer passenden Einstellscheibe 27 zwischen dem Aktorgehäuse 25 und der ersten Bohrungsstufe 12 im Injektorgehäuse 1 erreichen.
Alternativ zu der in der Zeichnung gezeigten-Ausführungsform kann statt einem piezoelektrischen Aktor auch ein anderes Aktorprinzip verwendet werden. Weiterhin kann die in der Zeichnung gezeigte hydraulische Steuerung des Stellgliedes 3 auch durch eine direkte Einwirkung des Bodenteils 51 des Übertragungselement 5 auf das Stellglied ersetzt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit die Bodenplatte 24 des Aktors 2 - statt über die Deckplatte 52 - direkt mit dem Bodenteil 51 des Übertragungselements 5 zu verbinden.

Claims (5)

  1. Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor mit einem Aktor (2) und einem Übertragungselement (5), die in einer Innenbohrung (11) eines Gehäuses (1) des Kraftstoffinjektors angeordnet sind, wobei das Übertragungselement in einer Wirkverbindung mit dem Aktor (2) und über eine Ventilkugel (53) in einer Wirkverbindung (3, 14, 15, 16, 17, 53) mit einer Düsennadel im Kraftstoffinjektor steht, um eine Auslenkung des Aktors in eine Bewegung der Düsennadel umzusetzen,
       dadurch gekennzeichnet, daß
       das Übertragungselement (5) mindestens einen einstückig ausgebildeten, biegeelastischen und im wesentlichen scheibenförmigen Bodenteil (51) aufweist, der im Querschnitt tellerartig ist,
       wobei der Bodenteil eine dem Aktor abgewandte Ausbuchtung aufweist, die einen Auflagebereich (511) bildet,
       wobei der Bodenteil in seinem Auflagebereich (511) an einer Stufe (13) der Innenbohrung (11) abgestützt ist,
       wobei die Wirkverbindung zum Aktor (2) an einem Außenbereich (512) des Bodenteils (51) angeordnet ist,
       wobei die Ventilkugel (53) an einem Mittenbereich (513) des Bodenteils (51) angeordnet ist,
       wobei ein Ventilsitz (14) der Ventilkugel (53) in der Stufe (13) angeordnet ist,
       wobei die Ausbuchtung zwischen dem Mittenbereich (513) und dem Außenbereich (512) angeordnet ist.
  2. Stellantrieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement aus dem Bodenteil (51) und einer steifen Deckplatte (52) besteht, wobei die Deckplatte fest mit einer Bodenplatte (24) des Aktors (2) und einem Rand (514) des Bodenteils (51) verbunden ist.
  3. Stellantrieb gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen dem Übertragungselement (5) und der Düsennadel einen Steuerraum (16) und ein Stellglied (3) umfaßt, wobei ein hydraulischer Druck im Steuerraum (16) durch die Ventilkugel (53), die mit dem Mittenbereich (513) des Bodenteils (51) verbunden ist, gesteuert wird.
  4. Stellantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein effektiver Abstand vom Mittenbereich (513) zum Auflagebereich (511) des Bodenteils (51) größer ist als ein effektiver Abstand vom Auflagebereich (511) zum Rand (514) des Bodenteils (51), so daß eine Auslenkung des Aktors (2) in eine vergrößerte Auslenkung des Mittenbereichs (513) des Bodenteils (51) übersetzt wird.
  5. Stellantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (2) nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeitet.
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