EP1525393A1 - Vorrichtung zum übertragen einer auslenkung eines aktors mit einem elastomerring - Google Patents

Vorrichtung zum übertragen einer auslenkung eines aktors mit einem elastomerring

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EP1525393A1
EP1525393A1 EP03787649A EP03787649A EP1525393A1 EP 1525393 A1 EP1525393 A1 EP 1525393A1 EP 03787649 A EP03787649 A EP 03787649A EP 03787649 A EP03787649 A EP 03787649A EP 1525393 A1 EP1525393 A1 EP 1525393A1
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EP
European Patent Office
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piston
ring
chamber
elastomer ring
housing
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EP03787649A
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English (en)
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Willibald SCHÜRZ
Martin Simmet
Hanspeter Zink
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • F02M2200/704—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting a deflection of an actuator with an elastomer ring.
  • the invention relates to a device for transmitting a deflection of an actuator according to the preamble of patent claim 1.
  • the device can also achieve a translation of the deflection of the actuator.
  • it is advantageous to increase the relatively small deflection stroke of the piezoelectric actuator for example in order to control a closing element of a valve or an injection needle.
  • Transmitter chambers are provided for transmitting the deflection and are delimited by a first and a second piston and a housing.
  • the transfer chambers are filled with a transfer medium such as hydraulic oil.
  • the lowering chambers are hydraulically connected to an equalizing chamber.
  • the compensation chamber serves to compensate for a change in volume of the U-charge chambers and to supply the U-charge chambers with a transmission medium with a fixed pressure.
  • sealing with a metal membrane is relatively complex and the metal membrane itself is relatively expensive.
  • the object of the invention is to provide a device for transmitting a deflection of an actuator that does not require a metal membrane.
  • a major advantage of the device according to the invention is that the compensation chamber is delimited by an elastomer ring.
  • the use of elastomer enables a variable volume of the compensation chamber on the one hand and pressurization of the fluid of the compensation chamber on the other hand.
  • a ring as an elastomer, it is possible to seal relatively large prints with elastomer.
  • the elastomer ring is tightly connected on the outside to an inside wall of a housing and on the inside with a piston rod.
  • first or a second sleeve on the outside and / or on the inside of the elastomer ring.
  • the first, outer sleeve is tightly connected to the inner wall of the housing and to the elastomer ring.
  • the second, inner sleeve is tightly connected to the first piston or the piston rod and to the elastomer ring.
  • the inner wall of the housing can be made shorter.
  • the area of the inner wall of the housing does not have to be can be used to seal the elastomer with the inner wall. This gives greater flexibility in the manufacture of the inner wall.
  • the outer sleeve can be connected tightly all around to an end face of the housing. This also provides increased flexibility with regard to the connection area between the housing and the elastomer ring.
  • the use of the second, inner sleeve also offers the possibility of producing the piston or the piston rod independently of the hydraulically sealed connection to the elastomer ring. This also provides increased flexibility for the manufacture of the piston rod.
  • the elastomer ring is tightly connected to the inner and outer sleeves, independently of the housing and the first piston. Only after the elastomer ring has been connected to the outer and inner sleeves are the outer and inner sleeves welded tightly to the housing or to the piston or to the piston rod.
  • the first and the second sleeve are preferably made of steel.
  • the elastomer used has an elasticity which, however, can decrease at high pressures in the compensation chamber or over a longer period of time.
  • a tensioning means is preferably provided which acts on the elastomer ring from the outside with a pretension. In this way, the elastic function of the elastomer ring is supported by the clamping means.
  • a preferred embodiment of the clamping means consists in the formation of a spiral spring which is clamped between the elastomer and a contact surface which is firmly connected to the piston rod. In this way, a preload reached that is independent of the position of the first piston.
  • the pressure transmission means preferably has the shape of a ring.
  • the ring preferably has a stepped passage, the ring being guided on the piston rod and also resting on the elastomer ring with the region with the larger diameter.
  • the function of the protective layer is to reduce the wear on the surface of the elastomer ring.
  • the protective layer is preferably in the form of a rubber layer which is applied to the ring.
  • 1 is a schematic representation of an injection valve
  • FIG. 3 is a perspective view of an elastomer ring
  • Fig. 4 is a plan view of a pressure ring
  • Fig. 5 shows another transmission device.
  • the invention is explained below using the example of an injection valve 1.
  • the application of the transmission device according to the invention is not limited to injection valves, but the transmission device according to the invention can be used in a wide variety of technical areas for transmitting a deflection of an actuator.
  • the injection valve 1 shows an injection valve 1 with an actuator 2, which is operatively connected to an injection valve needle 4 via a transmission device 3.
  • the actuator 2 is designed, for example, as a piezoelectric actuator and the transmission device 3 preferably has a translation function, so that a deflection of the actuator 2 in the direction of the injection needle 4 is transmitted by the transmission device 3 to an enlarged deflection of the injection needle 4.
  • the injection needle 4 is assigned to injection holes in the injection valve. Depending on the deflection of the actuator 2, the injection needle 4 opens the injection holes so that fuel is injected into an internal combustion engine via the injection holes.
  • the transmission device 3 can also have a reverse function, so that when the actuator 2 is deflected in the direction of the injection needle 4, the actuator, which is in operative connection with the injection needle 4, is withdrawn from the injection needle 4.
  • the transmission device 3 can also have a pure transmission function with which the deflection of the actuator is transmitted into a corresponding deflection of the injection needle.
  • a first piston 6 is provided, which has a sleeve shape that is open on one side.
  • the sleeve-shaped part of the piston delimits a first transfer chamber 10 into which a second piston 7 is guided.
  • the first and the second pistons 6, 7 delimit the first transmission chamber 10.
  • the first piston 6 is in turn guided in a cylindrical chamber of a housing 4 which has an end face 15 on the end face of the first piston 1.
  • an opening 16 is made through which a piston rod of the second piston 7 is guided.
  • the piston rod has a smaller diameter than the second piston 7.
  • the piston rod merges into the widened diameter of the second piston 7 via an annular shoulder.
  • a second transfer chamber 11 is formed between the end surface 5, the shoulder and an annular end surface 17 of the first piston 6.
  • the second transmission chamber 11 is hydraulically connected to the first transmission chamber 10 via a first sealing gap 18, which is formed between a side wall of the second piston 7 and an inner wall of the first piston 6.
  • the first transfer chamber 10 is delimited by a second end face 19 of the first piston 6 and a second end face 20 of the second piston 7.
  • the first sealing gap 18 is designed to be narrow so that short-term pressure differences are not compensated for.
  • the second transfer chamber 11 is connected to a compensating chamber 22 via a second sealing gap 21, which is formed between the outer wall of the first piston 6 and the inner wall of the housing 4.
  • the first transfer chamber 10 is hydraulically connected to the compensation chamber 22 via a bore 60 which is introduced into the first piston 6.
  • the first piston 6 merges into the piston rod 51 via a second shoulder.
  • the piston rod 51 has a substantially cylindrical shape and has a smaller diameter than the first piston 6.
  • an elastomer ring is introduced between the housing and the second piston 7 or the piston rod 51 of the first piston 6.
  • the E-Lastomerrmg 50 is sealed all around on the outside with the housing 5 and on the inside with the piston rod 51 connected.
  • a vulcanization process is used for bonding.
  • the housing 5 and the first piston 6 with the piston rod 51 are made of steel.
  • the geometry of the elastomer ring is selected in such a way that the elastomer ring has sufficient elasticity and at the same time has the necessary stability to limit the pressure of the compensation chamber 22.
  • the elastic properties of the elastomer ring should enable the volume in the compensation chamber to be increased and, in addition, to avoid an excessive increase in pressure.
  • the first and second transfer chambers 10, 11 and the compensation chamber are filled with a transmission fluid. In this way, a movement coupling between the first and second pistons 6, 7 is achieved. If the first piston 6 is moved deeper into the housing 5 by the actuator, the second piston 7 is also moved deeper into the housing 5. A reversal of movement between the first and second pistons 6, 7 is thus achieved.
  • the compensation chamber 22 is connected to the second transfer chamber 11 via the second sealing gap 21, the second sealing gap 21 being designed so narrow that short-term pressure differences between the transfer chamber 11 and the compensation chamber 22 are not compensated for.
  • the term briefly means actuation times of the actuator that the actuator requires to actuate an actuator, in the example shown to actuate the injection needle.
  • the first and second pistons 6, 7 can thus always be brought into contact with an actuator or an actuator.
  • the transmission member is preferably under pressure.
  • the pressure can be generated, for example, by a tensioning means via the elastomer ring 50 be transferred to the transmission fluid.
  • other arrangements of the lowering chambers can also be selected, so that a movement of the first piston 6 is transmitted into a movement of the same direction in the second piston 7.
  • the elastomer ring 50 is connected on its outside to a first, outer sleeve 52 and on its inside to a second, inner sleeve 53.
  • the first sleeve 52 is tightly connected to the housing 5 all around, preferably welded.
  • the connecting surface can be arranged on the inside or on an end face of the housing.
  • the second sleeve 53 is circumferentially tightly connected to the piston rod 51, preferably welded.
  • an outer and an inner sleeve 52, 53 offers the advantage that the connection process between the elastomer ring 50 and the outer and inner sleeve 52, 53 is independent of the connection process between the outer and inner sleeve 52, 53 and the housing 5 and the piston rod 51 can be carried out.
  • a tensioning means is provided with which the elastomer ring 50 is prestressed in the direction of the compensation chamber 22.
  • a spiral spring 54 is provided for this purpose, which is clamped between a stop ring 55 and the elastomer ring 50.
  • the stop ring 55 is firmly connected to the piston rod 51.
  • a pressure transmission means is provided between the tensioning means and the elastomer ring 50, which transfers the preloading force of the spiral spring 54 to the surface of the elastomer ring 50 with a larger area.
  • the pressure transmission means is preferably designed in the form of a pressure ring 56.
  • the pressure ring 56 preferably has a contact surface which essentially corresponds to the surface of the elastomer ring 50.
  • the pressure ring 56 has a stepped passage, the pressure ring 56 being guided by the piston rod 51 in the area of the passage with the smaller diameter. In this way, axial guidance of the pressure ring 56 is achieved, so that the pressure ring 56 cannot tilt. In this way it is ensured that the pressure ring 56 transmits the prestressing force predetermined by the spiral spring 54 evenly over the contact surface of the pressure ring 56 to the elastomer ring 50.
  • FIG 3 shows a schematic illustration of the elastomer ring 50.
  • FIG. 4 shows the pressure ring 56 from below, wherein a contact surface 58 with which the pressure ring 56 rests on the elastomer ring 50 can be clearly seen.
  • the guide opening 59 can be seen through which in the installed state
  • Piston rod 51 is guided and via which the pressure ring 56 is axially movably guided in the axial direction of the piston rod 51. In this way, tilting of the bearing surface of the pressure ring 56 is avoided.
  • a protective layer 57 is applied to the surface of the pressure ring 56, which is assigned to that of the elastomer ring 50.
  • the protective layer 57 consists, for example, of rubber and serves to protect the elastomer ring 50 against abrasion by the pressure ring 56.
  • the protective layer 57 preferably has a greater hardness than the elastomer ring 50.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors auf ein Stellglied beschrieben, wobei die Vorrichtung zwei Kolben (6, 7) aufweist, die zwei Übetragungskammern (10, 11) und eine Ausgleichskammer (22) mit einem Gehäuse begrenzen. Die Ausgleichskammer (22) ist hydraulisch mit den zwei Übertragungskammern (10, 11) verbunden. Die Übetragerkammern übertragen eine Auslenkung des ersten Kolbens (6) auf eine Auslenkung des zweiten Kolbens. Die Ausgleichskammer (22) dient als Reservoir für das Übertragungsmedium (10, 11), mit dem die Übetragerkammern gefüllt sind. Die Ausgleichskammer wird von einem Elastomerring (50) begrenzt. Der Elastomerring stellt eine einfache und kostengünstige Realisierung dar, mit der eine Druckbeaufschlagung der Ausgleichskammer (22) und zugleich eine Volumenänderung der Ausgleichskammer möglich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Elastomerring (50) über einen Druckring (53) von außen mit einer Spannkraft beaufschlagt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors mit einem Elastomerring
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors mit einem Elastomerring.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1.
Es ist aus dem Bereich der Einspritzventile bekannt, Vorrichtungen zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors einzusetzen. Die Vorrichtung übernimmt dabei beispielsweise die Einstellung eines gewünschten Spieles zwischen dem Aktor und ei- nem anzusteuernden Stellglied. Je nach Ausführungsform der
Vorrichtung kann auch eine Übersetzung der Auslenkung des Aktors erreicht werden. Beispielsweise ist es bei piezoelektrischen Aktoren von Vorteil, den relativ geringen Auslenkungshub des piezoelektrischen Aktors zu vergrößern, um beispiels- weise ein Schließglied eines Ventils oder eine Einspritznadel anzusteuern.
Zur Übertragung der Auslenkung sind Übertragerkammern vorgesehen, die von einem ersten und einem zweiten Kolben und einem Gehäuse begrenzt sind. Die Übertragerkammern sind mit ei- nem Ubertragungsmedium wie z.B. einem Hydrauliköl gefüllt. Für eine korrekte Funktionsweise der Vorrichtung ist es erforderlich, dass in den Ubetragerkammern ein Mindestdruck herrscht. Zu diesem Zweck sind die Ubetragerkammern mit einer Ausgleichskammer hydraulisch verbunden. Die Ausgleichskammer dient dazu, eine Volumenänderung der Ubetragerkammern auszugleichen und die Ubetragerkammern mit einem Übertragermedium mit einem festgelegten Druck zu versorgen. Für eine flexible Gestaltung des Volumens der Ausgleichskammer ist es bekannt, die Ausgleichskammer über eine Metallmembran abzudich- ten, so dass sich das Volumen der Ausgleichskammer verandern kann. Die Abdichtung mit einer Metallmembran ist jedoch relativ aufwendig und die Metallmembran selbst ist relativ teuer.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors bereitzustellen, die keine Metallmembran benotigt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemaßen Vorrich- tung sind in den abhangigen Ansprüchen angegeben.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemaßen Vorrichtung besteht darin, dass die Ausgleichskammer von einem Elastomerring begrenzt ist. Die Verwendung von Elastomer ermöglicht zum einen ein variables Volumen der Ausgleichskammer und zum anderen eine Druckbeaufschlagung des Fluides der Ausgleichskammer. Durch die Verwendung eines Ringes als Elastomer ist es möglich, relativ große Drucke mit Elastomer abzudichten.
In einer einfachen Ausführungsform ist der Elastomerring an einer Außenseite mit einer Innenwandung eines Gehäuses und an einer Innenseite mit einer Kolbenstange umlaufend dicht verbunden.
In Abhängigkeit von dem verwendeten Herstellungsverfahren ist es vorteilhaft, auf der Außenseite und/oder an der Innenseite des Elastomerringes eine erste bzw. eine zweite Hülse vorzu- sehen. Die erste, äußere Hülse ist mit der Innenwand des Gehäuses und mit dem Elastomerring umlaufend dicht verbunden. Die zweite, innere Hülse ist mit dem ersten Kolben oder der Kolbenstange und mit dem Elastomerring umlaufend dicht verbunden. Durch die Verwendung der äußeren Hülse kann die In- nenwandung des Gehäuses kurzer ausgebildet werden. Zudem muss die Flache der Innenwandung des Gehäuses nicht für einen Vul- kanisierungsprozess, mit dem das Elastomer mit der Innenwandung dicht verbunden werden muss, geeignet sein. Somit ist eine größere Flexibilität bei der Herstellung der Innenwandung gegeben. Zudem kann beispielsweise die äußere Hülse um- laufend dicht mit einer Stirnseite des Gehäuses verbunden werden. Somit ist auch eine erhöhte Flexibilität in Bezug auf den Verbindungsbereich zwischen Gehäuse und Elastomerring gegeben.
Die Verwendung der zweiten, inneren Hülse bietet auch die Möglichkeit, die Herstellung des Kolbens bzw. der Kolbenstange unabhängig von der hydraulisch dichten Verbindung mit dem Elastomerring herzustellen. Damit ist auch für die Herstellung der Kolbenstange eine erhöhte Flexibilität gegeben.
Zudem ist es möglich, den Vulkanisierungsprozess, mit dem der Elastomerring mit der inneren und der äußeren Hülse umlaufend dicht verbunden wird, unabhängig von dem Gehäuse und dem ersten Kolben auszuführen. Erst nach dem Verbindungsprozeß des Elastomerringes mit der äußeren und der inneren Hülse werden die äußere und die innere Hülse mit dem Gehäuse bzw. mit dem Kolben oder mit der Kolbenstange umlaufend dicht verschweißt. Die erste und die zweite Hülse sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt .
Das verwendete Elastomer weist eine Elastizität auf, die jedoch bei hohen Drücken in der Ausgleichskairxmer oder über ei- nen längeren Zeitraum nachlassen kann. Zur Stabilisierung des Elastomerringes ist vorzugsweise ein Spannmittel vorgesehen, das den Elastomerring von außen mit einer Vorspannung beaufschlagt. Auf diese Weise wird die elastische Funktion des Elastomerringes durch das Spannmittel unterstützt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Spannmittels besteht in der Ausbildung einer Spiralfeder, die zwischen das Elastomer und einer Anlagefläche eingespannt ist, die mit der Kolbenstange fest verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Vorspan- nung erreicht, die unabhängig von der Position des ersten Kolbens ist.
Für eine wirksame Einleitung der Vorspannung ist es vorteilhaft, ein Druckübertragungsmittel vorzusehen, das die Vor- Spannung flächig auf den Elastomerring überträgt. Durch die flächige Übertragung wird eine punktuelle Überbelastung des Elastomerringes vermieden.
Vorzugsweise weist das Druckübertragungsmittel die Form eines Ringes auf.
Vorzugsweise weist der Ring eine abgestufte Durchführung auf, wobei der Ring an der Kolbenstange geführt ist und zudem mit dem Bereich mit dem größeren Durchmesser auf dem Elastomerring aufliegt. Durch die Führung des Ringes parallel zur Kolbenstange wird die Vorspannkraft gleichmäßig über die gesamte Ringfläche auf den Elastomerring übertragen. Ein Verkippen des Ringes und damit eine nur teilflächige Belastung des Elastomerringes wird durch die Führung entlang der Kolbenstange vermieden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Oberfläche des Elastomer- ringes, auf der das Spannmittel einwirkt, mit einer Schutzschicht zu schützen. Die Funktion der Schutzschicht besteht in einer Reduzierung der Abnutzung der Oberfläche des Elastomerringes. Vorzugsweise ist die Schutzschicht in Form einer Gummischicht ausgebildet, die auf dem Ring aufgebracht ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Einspritzventils,
Fig. 2 eine Übertragungsvorrichtung,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Elastomerrin- ges,
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Druckring und
Fig. 5 eine weitere Übertragungsvorrichtung. Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel eines Einspritzventils 1 erläutert. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung ist jedoch nicht auf Einspritzventile begrenzt, sondern die erfindungsgemäße Übertragungsvorrich- tung kann in den verschiedensten technischen Bereichen zur Übertragung einer Auslenkung eines Aktors eingesetzt werden.
Fig. 1 zeigt ein Einspritzventil 1 mit einem Aktor 2, der über eine Übertragungsvorrichtung 3 mit einer Einspritzventilnadel 4 in Wirkverbindung steht. Der Aktor 2 ist bei- spielsweise als piezoelektrischer Aktor ausgebildet und die Übertragungsvorrichtung 3 weist vorzugsweise eine Übersetzungsfunktion auf, so dass eine Auslenkung des Aktors 2 in Richtung der Einspritznadel 4 durch die Übertragungsvorrichtung 3 in eine vergrößerte Auslenkung der Einspritznadel 4 übertragen wird. Die Einspritznadel 4 ist Einspritzlöchern des Einspritzventils zugeordnet. In Abhängigkeit von der Auslenkung des Aktors 2 gibt die Einspritznadel 4 die Einspritzlöcher frei, so dass Kraftstoff über die Einspritzlöcher in eine Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Je nach Ausführungsform kann die Übertragungsvorrichtung 3 auch eine Umkehrfunktion aufweisen, so dass bei einer Auslenkung des Aktors 2 in Richtung der Einspritznadel 4 das Stellglied, das mit der Einspritznadel 4 in Wirkverbindung steht, von der Einspritznadel 4 zurückgezogen wird.
Anstelle der Übersetzungsfunktion kann die Übertragungsvorrichtung 3 auch eine reine Übertragungsfunktion aufweisen, mit der die Auslenkung des Aktors in eine entsprechende Auslenkung der Einspritznadel übertragen wird.
Fig. 5 zeigt in einer präziseren Darstellung die Übertra- gungsvorrichtung 3.
Es ist ein erster Kolben 6 vorgesehen, der eine einseitig offene Hülsenform aufweist. Der hülsenförmige Teil des Kolbens begrenzt eine erste Ubertragerkammer 10, in die ein zweiter Kolben 7 gefuhrt ist. Der erste und der zweite Kolben 6, 7 begrenzen die erste Übertragerkammer 10. Der erste Kolben 6 ist wiederum in einer zylinderformigen Kammer eines Gehäuses 4 gefuhrt, das stirnseitig zum ersten Kolben 1 eine Endflache 15 aufweist. In der Endflache 15 ist eine Öffnung 16 eingebracht, durch die eine Kolbenstange des zweiten Kolbens 7 gefuhrt ist. Die Kolbenstange weist einen kleineren Durchmesser als der zweite Kolben 7 auf. Die Kolbenstange geht über einen ringförmigen Absatz in den verbreiterten Durchmesser des zweiten Kolbens 7 über. Zwischen der Endflache 5, dem Absatz und einer ringförmigen Stirnflache 17 des ersten Kolbens 6 ist eine zweite Ubertragerkammer 11 ausgebildet. Die zweite Übertragerkammer 11 ist über einen ersten Dichtspalt 18, der zwischen einer Seitenwand des zweiten Kolbens 7 und einer Innenwand des ersten Kolbens 6 ausgebildet ist, mit der ersten Ubertragerkammer 10 hydraulisch verbunden. Die erste Ubertragerkammer 10 wird von einer zweiten Endflache 19 des ersten Kolbens 6 und einer zweiten Stirnflache 20 des zweiten Kol- bens 7 begrenzt. Der erste Dichtspalt 18 ist eng ausgelegt, so dass kurzzeitige Druckunterschiede nicht ausgeglichen werden. Weiterhin ist die zweite Ubertragerkammer 11 über einen zweiten Dichtspalt 21, der zwischen der Außenwand des ersten Kolbens 6 und der Innenwand des Gehäuses 4 ausgebildet ist, mit einer Ausgleichskammer 22 verbunden. Die erste Ubertragerkammer 10 ist über eine Bohrung 60, die in den ersten Kolben 6 eingebracht ist, mit der Ausgleichskammer 22 hydraulisch verbunden. Der erste Kolben 6 geht über einen zweiten Absatz in die Kolbenstange 51 über. Die Kolbenstange 51 weist im Wesentlichen eine Zylinderform auf und hat einen geringeren Durchmesser als der erste Kolben 6.
In einer ersten Ausführungsform gemäß Figur 5 ist ein Elastomerring zwischen das Gehäuse und den zweiten Kolben 7 bzw. der Kolbenstange 51 des ersten Kolbens 6 eingebracht. Der E- lastomerrmg 50 ist dabei an der Außenseite mit dem Gehäuse 5 und an der Innenseite mit der Kolbenstange 51 umlaufend dicht verbunden. Zum Verbinden wird ein Vulkanisierungsverfahren eingesetzt. Das Gehäuse 5 und der erste Kolben 6 mit der Kolbenstange 51 sind aus Stahl gefertigt.
Die Geometrie des Elastomerrings ist in der Weise gewählt, dass der Elastomerring eine ausreichende Elastizität und zugleich eine notwendige Stabilität zur Begrenzung des Druckes der Ausgleichskammer 22 aufweist. Der Elastomerring soll durch seine elastischen Eigenschaften eine Vergrößerung des Volumens in der Ausgleichskammer ermöglichen und zudem eine zu große Druckerhöhung vermeiden.
Die erste und die zweite Übetragerkammer 10, 11 und die Ausgleichskammer sind mit einem Ubertragungsfluid gefüllt. Auf diese Weise wird eine Bewegungskopplung zwischen dem ersten und zweiten Kolben 6, 7 erreicht. Wird der erste Kolben 6 tiefer in das Gehäuse 5 durch den Aktor bewegt, so wird der zweite Kolben 7 auch tiefer in das Gehäuse 5 bewegt. Somit wird eine Bewegungsumkehr zwischen dem ersten und zweiten Kolben 6, 7 erreicht. Die Ausgleichskammer 22 ist über den zweiten Dichtspalt 21 mit der zweiten Übetragerkammer 11 ver- bunden, wobei der zweite Dichtspalt 21 so eng ausgelegt ist, dass kurzzeitige Druckunterschiede zwischen der Übetragerkammer 11 und der Ausgleichskammer 22 nicht ausgeglichen werden. Unter dem Begriff kurzzeitig werden Betätigungszeiten des Aktors verstanden, die der Aktor zum Betätigen eines Stellglie- des, in dem dargestellten Beispiel zum Betätigen der Einspritznadel benötigt.
Zeitlich länger andauernde Druckunterschiede werden über den zweiten Dichtspalt 21 zwischen der zweiten Übetragerkammer und der Ausgleichskammer 22 ausgeglichen. Auf diese Weise kann ein Spielausgleich automatisch erreicht werden. Damit kann der erste und zweite Kolben 6, 7 immer in Anlage an einen Aktor bzw. ein Stellglied gebracht werden. Vorzugsweise steht das Übertragungsglied unter Druck. Der Druck kann beispielsweise durch ein Spannmittel über den Elastomerring 50 auf das Übertragungsfluid übertragen werden. Anstelle der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform können auch andere Anordnungen der Ubetragerkammern gewählt werden, so dass eine Bewegung des ersten Kolbens 6 in eine gleich gerichtete Bewe- gung des zweiten Kolbens 7 übertragen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Elastomerring 50 an seiner Außenseite mit einer ersten, äußeren Hülse 52 und an seiner Innenseite mit einer zweiten, inneren Hülse 53 verbunden. Die erste Hülse 52 ist mit dem Ge- häuse 5 umlaufend dicht verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die Verbindungsfläche kann auf der Innenseite oder an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet sein. Die zweite Hülse 53 ist auf der Innenfläche umlaufend dicht mit der Kolbenstange 51 verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die Verwendung einer äußeren und einer inneren Hülse 52, 53 bietet den Vorteil, dass der Verbindungsprozess zwischen dem Elastomerring 50 und der äußeren und inneren Hülse 52, 53 unabhängig von dem Verbindungsprozess zwischen der äußeren und inneren Hülse 52, 53 und dem Gehäuse 5 bzw. der Kolbenstange 51 durchgeführt wer- den kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Spannmittel vorgesehen, mit dem der Elastomerring 50 in Richtung auf die Ausgleichskammer 22 vorgespannt ist. In einer einfachen Ausführungsform ist dazu eine Spiralfeder 54 vorgesehen, die zwischen einen Anschlagring 55 und den Elastomerring 50 eingespannt ist. Der Anschlagring 55 ist fest mit der Kolbenstange 51 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Spannmittel und dem Elastomerring 50 ein Druckübertragungsmittel vorgesehen, das die Vorspannkraft der Spi- ralfeder 54 mit einer größeren Fläche auf die Oberfläche des Elastomerringes 50 überträgt. Vorzugsweise ist das Druckübertragungsmittel in Form eines Druckringes 56 ausgebildet. Der Druckring 56 weist vorzugsweise eine Auflagefläche auf, die im Wesentlichen der Oberfläche des Elastomerringes 50 ent- spricht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Druckring 56 eine abgestufte Durchführung auf, wobei der Druckring 56 in dem Bereich der Durchführung mit dem kleineren Durchmesser von der Kolbenstange 51 geführt ist. Auf diese Weise wird eine axiale Führung des Druckringes 56 er- reicht, so dass der Druckring 56 nicht verkippen kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Druckring 56 die von der Spiralfeder 54 vorgegebene Vorspannkraft gleichmäßig über die Anlagefläche des Druckringes 56 auf den Elastomerring 50 überträgt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Elastomerrin- ges 50.
Fig. 4 zeigt den Druckring 56 von unten, wobei eine Anliegefläche 58 deutlich zu erkennen ist, mit der der Druckring 56 auf dem Elastomerring 50 aufliegt. Zudem ist die Führungs- Öffnung 59 zu erkennen, durch die im verbauten Zustand die
Kolbenstange 51 geführt ist und über die der Druckring 56 in axialer Richtung der Kolbenstange 51 axial beweglich geführt ist. Auf diese Weise wird ein Verkippen der Auflagefläche des Druckringes 56 vermieden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist auf der Oberfläche des Druckringes 56, die dem des Elastomerring 50 zugeordnet ist, eine Schutzschicht 57 aufgebracht. Die Schutzschicht 57 besteht beispielsweise aus Gummi und dient dem Schutz des Elastomerringes 50 gegenüber Abrieb durch den Druckring 56. Vorzugsweise weist die Schutzschicht 57 eine größere Härte als der Elastomerring 50 auf.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenküng eines Aktors, insbesondere für ein Einspritzventil, mit einem Gehäu- se, wobei das Gehäuse eine Ausnehmung aufweist, wobei in der ersten Ausnehmung ein erster und ein zweiter Kolben beweglich gelagert sind, wobei der erste und der zweite Kolben über mindestens eine Übertragerkammer über ein Fluid in Wirkverbindung stehen, wobei die Wirkverbindung eine Verschiebung des zweiten Kolbens bewirkt, wenn der erste Kolben bewegt wird und umgekehrt, wobei die Übertragerkammer über einen Dichtspalt mit einer Ausgleichskammer hydraulisch verbunden ist, wobei der Dichtspalt Druckunterschiede zwischen der Übertra- gerkammer und der Ausgleichskammer verzögert ausgleicht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausgleichskammer (22) von einem Ring aus Elastomer (50) begrenzt ist, und dass der Ring (50) dicht mit dem Gehäuse (5) und dicht mit einem Kolben (6,7) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (6) eine erste Ausnehmung (9) aufweist, in der der zweite Kolben (7) beweglich geführt ist, dass der zweite Kolben (7) in der ersten Ausnehmung (9) eine erste Übertragerkammer (10) begrenzt, wobei eine Stirnfläche (17) des ersten Kolbens (6) und eine Rückseite des zweiten Kolbens (7), die von der Stirnfläche (17) umgrenzt ist, mit einer Endfläche (15) des Gehäuses (5) eine zweite Übertragerkammer (11) begrenzen, dass die erste Übertragerkammer (10) mit der zweiten Übertragerkammer (11) ,'über einen ersten Dichtspalt (18), der zwischen einer Innenwand des ersten Kolbens (6) und einer Außenwand des zweiten Kolbens (7) ausgebildet ist, hydraulisch verbunden ist, dass die erste Ubertragerkammer (10) über eine Bohrung (60) mit der Ausgleichskammer (22) verbunden ist, dass die zweite Übertragerkammer (11) über einen zweiten Dichtspalt (21) , der zwischen einer Außenwand des ersten Kolbens (6) und einer Innenwand des Gehäuses (5) ausgebildet ist, mit der Ausgleichskammer (22) hydraulisch verbunden ist, und dass die Ausgleichskammer (22) von der Innenwand des Gehäuses und von dem ersten Kolben (6) oder einer Kolbenstange (51) des ersten Kolbens (6) begrenzt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite und/oder an der Innenseite des Elastomerringes (50) eine erste bzw. zweite Hülse (52, 53) vorgesehen ist, dass die erste Hülse (52) mit dem Gehäuse (5) und mit dem Elastomerring (50) umlaufend dicht verbunden ist, dass die zweite Hülse (53) mit dem ersten Kolben (6) oder der Kolbenstange (51) und mit dem Elastomerring (50) umlaufend dicht verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannmittel (54) vorgesehen ist, dass das Spannmittel (54) den Elastomerring (50) gegen eine Auslenkung nach außen stützt oder von außen mit einer Vorspannung beaufschlagt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungsmittel (56) vorgesehen ist, das die Vorspannung flächig auf den Elastomerring (50) überträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel in Form eines Ringes (56) ausgebildet, ist .
7. Vorrichtung nach Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der Oberfläche des Übertragungsmittels
(56), das auf den Elastomerring (50) einwirkt, eine Schutz- Schicht (57) aufgebracht ist, die die Einwirkung auf den E- lastomerring (50) dämpft.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichent, dass die Schutzschicht (57) in Form einer Gummischicht ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (56) eine im Durchmesser abgestufte Durchfüh- rung (59) aufweist, dass der Ring mit dem Bereich des kleineren Durchmessers an der Kolbenstange (51) geführt ist, und dass der Bereich mit dem größeren Durchmesser auf dem Elastomerring (50) aufliegt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel in Form einer Spiralfeder (54) ausgebildet ist, dass die Spiralfeder (54) zwischen den Elastomerring (50) und j einer Auflagefläche eingespannt ist, die mit der Kolbenstange (51) verbunden ist.
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