EP1590880B1 - Device for transferring an actuator deflection - Google Patents

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EP1590880B1
EP1590880B1 EP04707521A EP04707521A EP1590880B1 EP 1590880 B1 EP1590880 B1 EP 1590880B1 EP 04707521 A EP04707521 A EP 04707521A EP 04707521 A EP04707521 A EP 04707521A EP 1590880 B1 EP1590880 B1 EP 1590880B1
Authority
EP
European Patent Office
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spring element
transmission element
actuator
spring
housing section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04707521A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1590880A1 (en
Inventor
Maximilian Kronberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Mechatronic Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens VDO Mechatronic GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VDO Mechatronic GmbH and Co KG filed Critical Siemens VDO Mechatronic GmbH and Co KG
Publication of EP1590880A1 publication Critical patent/EP1590880A1/en
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Publication of EP1590880B1 publication Critical patent/EP1590880B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20576—Elements
    • Y10T74/20582—Levers

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting a deflection of an actuator, in particular a piezo-actuator of an injection valve, with at least one first lever device having a first transmission element which transmits the deflection of the actuator.
  • an injection valve in which mechanical transmission elements are provided for transmission and translation of a deflection of a piezoelectric actuator to an actuator, which have substantially the shape of a cylinder whose boundary surfaces are formed substantially triangular, wherein the corners are rounded. Due to the width of the transmission elements thereby flat support areas are formed.
  • O-rings have been used for this purpose.
  • O-rings can be damaged relatively easily. This problem is exacerbated by the fact that damage to a 0-ring in a subsequent test can not be determined easily safely.
  • the invention has the object of developing the generic devices for transmitting a deflection of an actuator such that an insensitive construction is achieved and avoided undesirable variations in Hubübersburg or at least reduced.
  • a second spring element is provided.
  • this solution allows automatic adjustment of the first transmission element and thus an automatic adjustment of the stroke ratio.
  • the first spring element and / or the second spring element are biased in the assembled state of the device for generating the first force and / or the second force.
  • This solution is particularly suitable when the actuator and other components of the device are assigned different housing sections, which are connected to each other during assembly of the device, for example by tightening a fastening nut, and the first spring element and / or the second Spring element is arranged in the region between the different housing sections.
  • first spring element and / or the second spring element are biased by a third force and / or a fourth force comprising a force component which is approximately parallel to the deflection direction of the actuator.
  • a bias of the first spring element and / or the second spring element can be achieved, for example, if the spring elements in the unstressed state over the boundary surfaces of a housing section and the housing section is brought into contact, for example by tightening a fastening nut with an adjacent housing portion, so that the Spring elements lie after tightening the mounting nut with an end portion in the connecting plane of the housing sections.
  • the first spring element and / or the second spring element or the third spring element has a flat spring characteristic in relation to the force generated in each case.
  • the sealing force is reduced by the biasing forces, which is why high accuracy requirements are placed on them.
  • the spring elements are designed so that the forces exerted by these on the first transmission element are just zero, whereby optionally a slight clearance between at least one spring element and the first transmission element can be present.
  • the device according to the invention for transmitting a deflection of an actuator comprises a second lever device which comprises a second transmission element, wherein the deflection of the first transmission element is transmitted to the second transmission element.
  • a second lever device which comprises a second transmission element, wherein the deflection of the first transmission element is transmitted to the second transmission element.
  • the first transmission element is arranged with respect to the deflection direction of the actuator between the actuator and the second transmission element, and that the second transmission element is guided by at least one guide plate.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the third spring element or the first spring element and / or the second spring element is designed such that a generated therefrom and exerted on the at least one guide plate fifth force by the spring characteristic of the first spring element and / or the second spring element or the third spring element is determined.
  • Embodiments of the device according to the invention are considered to be particularly advantageous, in which it is provided that a first housing section and the first lever device and / or the second lever device is assigned a second housing section, the first housing section and the second housing section being at least approximately vertical are sealed to the deflection of the actuator extending sealing surface. It can in particular be provided that the spring element or the first spring element and / or the second spring element in the unstressed state survive over the sealing surface and is biased by tightening a fastening nut according to the spring characteristic and the supernatant.
  • the invention makes it possible to dispense with additional components, such as a plate spring, and to ensure a tightly tolerated preload force even in mass production.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the device according to the invention, in which two series-connected lever devices 12, 20 are provided.
  • the first lever device has a first substantially plate-shaped transmission element 14, which is arranged perpendicular to the deflection direction L of an actuator 10 (of which only one plate is shown).
  • the first transmission element 14 has a first support region 34, which rests on a surface of a guide plate 24, which is inserted in a circular recess of a second housing section 28.
  • the first transmission element 14 has a second support region 36, which is assigned to the actuator 10.
  • a third support area 38 of the first transfer element 14 is associated with a second transfer element 22, which will be explained later.
  • the first transmission element 14 has a (slightly) convex surface whose shape can be determined, for example, by grinding.
  • the second support area 36 is formed by the highest area.
  • the underside of the first transmission element 14 has a recess which allows a relative movement between the first transmission element 14 and the guide plate 24.
  • the position in the image plane perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10 is determined by a first spring element 16 and a second spring element 18, which are shown in the prestressed state.
  • sealing surfaces 30, 32 are provided, which seal the actuator space with respect to other areas of the device.
  • the first housing portion 26 and the second housing portion 28 for example, by tightening a fastening nut, for example in the form of a Union nut to be brought into abutment.
  • a fastening nut for example in the form of a Union nut to be brought into abutment.
  • the first spring element 16 and the second spring element 18 via the sealing surface 30 and 32 over.
  • the first spring element 16 and the second spring element 18 are thus biased when the first housing portion 26 and the second housing portion 28 are moved towards each other.
  • the guide plate 24 is biased against a surface of the housing portion 28. Since the preload forces reduce the sealing forces, the accuracy requirements for the preload forces are high.
  • the spring elements 16, 18 are formed such that they have a flat in relation to the force generated spring characteristic.
  • the first spring element 16 and the second spring element 18 need not necessarily be formed in two parts, but embodiments are also possible, in which the illustrated sections 16, 18 are formed by a one-piece element having a recess through which the first transmission element 14 extends.
  • the one-piece design is shown in FIG. 3D as the third spring element 55.
  • a recess is provided on the underside of the second transmission element 22.
  • the second housing portion 28 also recesses or gradations are provided to allow the respective relative movements.
  • the second transmission element 22 is inserted into the guide plate 24 and positioned by the guide plate 24 in position with respect to a plane which is aligned perpendicular to the direction of movement of the actuator 46.
  • Both the first spring element 16 and the second spring element 18 are in the prestressed state substantially L-shaped, wherein in the long leg of the L in each case a V-shaped portion 50 is provided.
  • the V-shaped portion 50 of the second spring element 18 can be supported on the second transmission element 22 (see also FIG. 3A) or the correspondingly formed guide plate 24 (see also FIG. 3B), while the V-shaped section of the first spring element 16 adjoins one another supported on the second housing portion 28 guide plate 24 for the second transmission element 22 is supported.
  • a distance between the V-shaped portion 50 and the second transmission element 22 is formed in order to ensure free mobility of the second transmission element 22.
  • the forces exerted on the guide plate 24 and on the second transmission element 22 by the V-shaped sections of the first spring element 16 and the second spring element 18 are determined by the spring characteristics of the spring elements 16, 18. This applies in an analogous manner to the one-piece design.
  • the sixth bearing region 44 of the second transmission element 22 thereby acts on the actuator 46 and deflects this depending on the size of the deflection of the actuator 10 and the lengths of the lever arms A1, B1, A2 and B2.
  • the illustrated two-stage lever device allows a large leverage effect without taking up much space. Furthermore, a high rigidity of the transmission elements 14, 22 can be achieved by their relatively short lever arms. Of course, if necessary, more than two lever stages can be provided, if necessary.
  • the actuator centerline m and the actuator centerline M coincide, which is desirable in many instances.
  • the central axes m and M extend through the second support region 36 and the sixth support region 44.
  • a preferred transmission ratio between a deflection of the actuator 10 and a deflection of the actuator 46 is approximately 1: 5.
  • Figures 2A to 2C schematically illustrate the balance of forces for the first transmission element 14, the first spring element 16 and the second spring element 18. Corresponding, but oppositely oriented forces are each characterized by an apostrophe.
  • the first spring element 16 exerts a first force F1 on the first transmission element 14, wherein the first force F1 is oriented approximately perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10.
  • the second spring element 18 exerts a second force F2 on the first transmission element 14, which corresponds in magnitude to the force F1, but is oppositely oriented.
  • the first spring element 16 with its V-shaped portion 50 exerts a fifth force F5 on the guide plate 24, which is provided for the second transmission element 22.
  • the force exerted on the guide plate 24 fifth force F5 is determined by the spring characteristic of the first spring element 16.
  • the V-shaped portion 50 of the second spring element 18 exerts a sixth force F6 on the guide plate 24 and / or on the second transmission element 22.
  • the first spring element 16 is held in equilibrium by a biasing force F3, wherein the force F3 comprises a force component F3 y , which is approximately parallel to the deflection direction L of the actuator 10, and a force component F3 x , which is approximately perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10 ,
  • the second spring element 18 is held by a biasing force F4 in the force equilibrium.
  • the biasing force F4 also has a roughly parallel to the deflection direction L of the actuator 10 extending force component F4 y and a direction perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10 force component F4 x.
  • the force components F3 y and F4 y correspond in magnitude to the forces F5 'and F6'.
  • it is also possible to dispense with the exercise of the first and the second force F1, F2 and only the guide plate 24 are biased by the fifth and the sixth force F5, F6 on the second housing portion 28. As a result, a lifting of the guide plate 24 is avoided by the second housing portion.
  • FIG. 3A shows a plan view of the spring elements of FIGS. 1 and 2B and 2C according to a first embodiment
  • FIG. 3B shows a plan view of the spring elements of FIGS. 1 and 2B and 2C according to a second embodiment.
  • first spring element 16 and the second spring element 18 are fastened to a substantially annular carrier or, as preferred, formed integrally therewith.
  • the illustrations according to FIGS. 3A and 3B show particularly well how the first spring element 16 and the second spring element 18 guide or support the first transmission element 14.
  • the second spring element 18 has a comparatively small width b1, which makes it possible for the first spring element 18 to be supported on the second transmission element 22 (see FIG. 1).
  • the second spring element 18 has a comparatively large width b2, which makes it possible for the second spring element 18 to rest on the guide plate 24 of FIG 1.
  • Figure 3C shows a schematic plan view of the circular guide plate 24 having a guide recess 51, in which the second transmission element 22 is inserted and aligned in position to the actuator 46 and the first transmission element 14 with close clearance.
  • the guide recess 51 is substantially adapted to the outer contour of the second transmission element 22 and thereby the position of the second transmission element 22 is set with little play.
  • the guide recess 51 has two laterally projecting beyond the contour of the second transmission element 22 partial recesses 52, 53.
  • the partial recesses 52, 53 are formed symmetrically and opposite to two longitudinal sides of the guide recess 51.
  • the second transmission element 22 can be laterally tacked with a pair of pliers and lifted out of the guide recess 51, for example, for an exchange.
  • On the guide plate 24 is arranged as a dashed circle 54 of the support area of a third embodiment of a one-piece spring element 55, which is shown schematically in Figure 3D.
  • Figure 3D shows a circular disk-shaped third spring element 55, which is a one-piece design of the first and second spring element 16, 18 and serves to guide the first transmission element 14 and the bias of the guide plate 24.
  • the third spring element 55 has a guide opening 56, in which the first transmission element 14 is inserted and aligned in position.
  • the transmission element 14 is inserted with play in all directions in the guide opening 56.
  • the guide opening 56 has the outer contour of the first transmission element 14, wherein, however, two arranged on the side edges of the guide opening 56 Operaausappel 52, 53 may be formed opposite each other, which facilitate disassembly of the first transmission element 14.
  • the third spring element 55 has a slightly upwardly inclined circular edge region 57.
  • the edge region 57 preferably has recesses 58.
  • the recesses 58 are preferably semicircular and arranged uniformly around the outer periphery of the edge region 57.
  • the recesses 58 serve that at a desired spring stiffness of the third spring element 55, which depends on the material thickness of the third spring element 55, a defined biasing force on the V-shaped portion 50 is exerted on the guide plate 24, which is independent of the material thickness.
  • the recesses 58 may also be formed in other shapes.
  • FIG. 3E shows a schematic cross section through the third spring element 55.

Abstract

The invention relates to a device for transferring actuator (10) deflection, especially that of a piezo-actuator of an injection valve, comprising at least one first levering device (12) which comprises a first transfer element (14) for transferring the deflection of the actuator (10). The invention also comprises at least one first spring element (16, 15) for guiding or mounting the first transfer element (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors, insbesondere eines Piezo-Aktors eines Einspritzventils, mit zumindest einer ersten Hebeleinrichtung, die ein erstes Übertragungselement aufweist, das die Auslenkung des Aktors überträgt.The invention relates to a device for transmitting a deflection of an actuator, in particular a piezo-actuator of an injection valve, with at least one first lever device having a first transmission element which transmits the deflection of the actuator.

Aktoren, die auf dem piezoelektrischen Prinzip beruhen, sind zur hochpräzisen und sehr schnellen Steuerung von Stellvorgängen geeignet, wie sie beispielsweise zur Ansteuerung von Einspritzvorrichtungen beziehungsweise -ventilen von Brennkraftmaschinen zweckmäßig sind. Um größere lineare Auslenkungen der Piezoaktoren zu realisieren, müssen diese aus einer Vielzahl von aufeinandergestapelten einzelnen Piezoelementen bestehen. Dies hat den Nachteil, dass die Baugröße für manche Einsatzzwecke unzulässige Dimensionen annimmt. So ist beispielsweise der Einbauraum für Einspritzventile im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine derart begrenzt, dass für Piezoaktoren in der für die gewünschten Stellbewegungen notwendigen Längendimension in aller Regel kein Platz ist. Aus diesem Grund werden kleinere Piezoaktoren verwendet, deren lineare Auslenkungen mittels geeigneter Hebeleinrichtungen in größere Auslenkungen übersetzt werden.Actuators, which are based on the piezoelectric principle, are suitable for high-precision and very fast control of positioning processes, as they are useful, for example, for controlling injection devices or valves of internal combustion engines. To realize larger linear deflections of the piezoelectric actuators, they must consist of a plurality of stacked individual piezo elements. This has the disadvantage that the size of some applications assumes impermissible dimensions. Thus, for example, the installation space for injectors in the cylinder head of an internal combustion engine is limited so that there is usually no room for piezo actuators in the necessary for the desired positioning movements length dimension. For this reason, smaller piezo actuators are used, the linear deflections are translated by means of suitable lever devices in larger deflections.

Aus der WO 99/17014 ist beispielsweise ein Einspritzventil bekannt, bei dem zur Übertragung und Übersetzung einer Auslenkung eines Piezoaktors auf ein Stellglied mechanische Übertragungselemente vorgesehen sind, die im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweisen, dessen Begrenzungsflächen im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet sind, wobei die Ecken abgerundet sind. Durch die Breite der Übertragungselemente werden dabei flächige Auflagebereiche gebildet.From the WO 99/17014 For example, an injection valve is known in which mechanical transmission elements are provided for transmission and translation of a deflection of a piezoelectric actuator to an actuator, which have substantially the shape of a cylinder whose boundary surfaces are formed substantially triangular, wherein the corners are rounded. Due to the width of the transmission elements thereby flat support areas are formed.

DE 100 29 067 A offenbart eine Hebeleinrichtung, die ein Übertragungselement aufweist, wobei eine Feder das Übertragungselement gegen einen Gehaüseabschnitt vorspannt. DE 100 29 067 A discloses a lever device having a transmission element, wherein a spring biases the transmission element against a Gehaüseabschnitt.

Beispielsweise im Zusammenhang mit Steuerventilen für Einspritzvorrichtungen ist es erforderlich, den Aktorraum gegenüber anderen Bereichen des Steuerventils abzudichten. Zu diesem Zweck wurden bereits O-Ringe verwendet. Der Einsatz von O-Ringen ist jedoch insofern problematisch, als O-Ringe verhältnismäßig leicht beschädigt werden können. Dieses Problem wird noch dadurch verschärft, dass eine Beschädigung eines 0-Ringes bei einer nachträglichen Prüfung nicht ohne weiteres sicher festgestellt werden kann.For example, in the context of control valves for injectors, it is necessary to seal the actuator space with respect to other areas of the control valve. O-rings have been used for this purpose. However, the use of O-rings is problematic in that O-rings can be damaged relatively easily. This problem is exacerbated by the fact that damage to a 0-ring in a subsequent test can not be determined easily safely.

Gegenüber einer O-Ring-Abdichtung bietet eine metallische Abdichtung des Aktorraums daher Vorteile, wobei bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen sein kann, dass die Dichtflächen senkrecht zur Aktorachse verlaufen. Die zur Dichtfunktion erforderliche Flächenpressung kann beispielsweise über ein Anschlussgewinde aufgebracht werden. Bei derartigen Ausführungsformen mit einer metallischen Abdichtung des Aktorraums tritt jedoch das Problem auf, dass die Führung des Übertragungselementes nicht kraftschlüssig gegenüber dem Aktor befestigt ist, sondern sich innerhalb der Spieltoleranz räumlich bewegen kann. Diese Beweglichkeit kann kinematische Veränderungen und somit Streuungen der Hubübersetzung verursachen.Compared to an O-ring seal, a metallic seal of the actuator chamber therefore offers advantages, wherein in preferred embodiments it can be provided that the sealing surfaces extend perpendicular to the actuator axis. The surface pressure required for the sealing function can be applied, for example, via a connecting thread. In such embodiments with a metallic seal of the actuator chamber, however, the problem arises that the guide of the transmission element is not frictionally attached to the actuator, but can move spatially within the game tolerance. This mobility can cause kinematic changes and thus scattering of the stroke ratio.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Vorrichtungen zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors derart weiterzubilden, dass ein unempfindlicher Aufbau erreicht wird und unerwünschte Streuungen der Hubübersetzung vermieden oder zumindest verringert werden.The invention has the object of developing the generic devices for transmitting a deflection of an actuator such that an insensitive construction is achieved and avoided undesirable variations in Hubübersetzung or at least reduced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass zur Führung beziehungsweise Lagerung des ersten Übertragungselementes zumindest ein Federelement vorgesehen ist. Durch das Federelement wird das erste Übertragungselement bezüglich dem Aktor vorzugsweise mit wenig oder ohne Spieltoleranz in eine definierte Position gebracht, so dass Streuungen der Hubübersetzung vermieden oder zumindest verringert werden können. Zudem wird durch das Federelement eine Platte, auf der das erste Übertragungselement aufliegt, gegen das Gehäuse vorgespannt. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Platte einen Anschlag für das Stellglied dar. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Platte als Führungsplatte ausgebildet und die Führungsplatte führt ein zweites Übertragungselement, das zwischen dem ersten Übertragungselement und dem Stellglied angeordnet ist.The inventive device for transmitting a deflection of an actuator builds on the generic state of Technique in that at least one spring element is provided for guiding or supporting the first transmission element. By means of the spring element, the first transmission element is brought into a defined position with respect to the actuator, preferably with little or no play tolerance, so that scattering of the stroke ratio can be avoided or at least reduced. In addition, a plate on which rests the first transmission element, biased against the housing by the spring element. In a preferred embodiment, the plate constitutes a stop for the actuator. In a further preferred embodiment, the plate is designed as a guide plate and the guide plate carries a second transmission element, which is arranged between the first transmission element and the actuator.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors ist vorgesehen, dass zur Führung beziehungsweise Lagerung des ersten Übertragungselementes ein zweites Federelement vorgesehen ist.In particularly preferred embodiments of the device according to the invention for transmitting a deflection of an actuator is provided that for guiding or supporting the first transmission element, a second spring element is provided.

Bei geeigneter Auslegung des ersten und des zweiten Federelementes ermöglicht diese Lösung eine automatische Justierung des ersten Übertragungselementes und somit eine automatische Einstellung der Hubübersetzung.With a suitable design of the first and second spring element, this solution allows automatic adjustment of the first transmission element and thus an automatic adjustment of the stroke ratio.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin vorgesehen, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement im montierten Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung der ersten Kraft und/oder der zweiten Kraft vorgespannt sind. Diese Lösung kommt insbesondere in Betracht, wenn dem Aktor und weiteren Bestandteilen der Vorrichtung unterschiedliche Gehäuseabschnitte zugeordnet sind, die bei der Montage der Vorrichtung miteinander verbunden werden, beispielsweise durch das Anziehen einer Befestigungsmutter, und das erste Federelement und/oder das zweite Federelement im Bereich zwischen den unterschiedlichen Gehäuseabschnitten angeordnet ist.In preferred embodiments of the device according to the invention is further provided that the first spring element and / or the second spring element are biased in the assembled state of the device for generating the first force and / or the second force. This solution is particularly suitable when the actuator and other components of the device are assigned different housing sections, which are connected to each other during assembly of the device, for example by tightening a fastening nut, and the first spring element and / or the second Spring element is arranged in the region between the different housing sections.

Insbesondere im vorstehend erläuterten Zusammenhang ist in vorteilhafter Weise weiterhin vorgesehen, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement durch eine dritte Kraft und/oder eine vierte Kraft vorgespannt sind, die eine Kraftkomponente umfasst die ungefähr parallel zur Auslenkungsrichtung des Aktors verläuft. Eine derartige Vorspannung des ersten Federelements und/oder des zweiten Federelements kann beispielsweise erzielt werden, wenn die Federelemente im unverspannten Zustand über die Grenzflächen eines Gehäuseabschnitts überstehen und der Gehäuseabschnitt beispielsweise durch das Anziehen einer Befestigungsmutter mit einem benachbarten Gehäuseabschnitt in Kontakt gebracht wird, so dass die Federelemente nach dem Anziehen der Befestigungsmutter mit einem Endabschnitt in der Verbindungsebene der Gehäuseabschnitte liegen.In particular, in the context described above, it is further advantageously provided that the first spring element and / or the second spring element are biased by a third force and / or a fourth force comprising a force component which is approximately parallel to the deflection direction of the actuator. Such a bias of the first spring element and / or the second spring element can be achieved, for example, if the spring elements in the unstressed state over the boundary surfaces of a housing section and the housing section is brought into contact, for example by tightening a fastening nut with an adjacent housing portion, so that the Spring elements lie after tightening the mounting nut with an end portion in the connecting plane of the housing sections.

Insbesondere wenn die Gehäuseabschnitte unter Abdichtung verbunden werden sollen, wird weiterhin bevorzugt, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement oder das dritte Federelement eine im Verhältnis zur jeweils erzeugten Kraft flache Federkennlinie aufweist. In diesem Fall wird die Dichtkraft durch die Vorspannkräfte vermindert, weshalb an diese hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt werden. Bei ei-ner besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Federelemente so ausgelegt, dass die von diesen auf das erste Übertragungselement ausgeübten Kräfte gerade Null sind, wobei gegebenenfalls ein geringes Spiel zwischen zumindest einem Federelement und dem ersten Übertragungselement vorhanden sein kann.In particular, when the housing sections are to be connected under sealing, it is further preferred that the first spring element and / or the second spring element or the third spring element has a flat spring characteristic in relation to the force generated in each case. In this case, the sealing force is reduced by the biasing forces, which is why high accuracy requirements are placed on them. In a particularly preferred embodiment, the spring elements are designed so that the forces exerted by these on the first transmission element are just zero, whereby optionally a slight clearance between at least one spring element and the first transmission element can be present.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors ist weiterhin vorgesehen, dass sie eine zweite Hebeleinrichtung aufweist, die ein zweites Übertragungselement umfasst, wobei die Auslenkung des ersten Übertragungselementes auf das zweite Übertragungselement übertragen wird. In diesem Fall handelt es sich um zwei in Reihe angeordnete Hebeleinrichtungen, durch die das Hubübersetzungsverhältnis noch weiter vergrößert werden kann.In particularly preferred embodiments of the device according to the invention for transmitting a deflection of an actuator is further provided that it comprises a second lever device which comprises a second transmission element, wherein the deflection of the first transmission element is transmitted to the second transmission element. In this case, there are two lever devices arranged in series, by means of which the stroke transmission ratio can be increased even further.

In diesem Fall wird bevorzugt, dass das erste Übertragungselement bezogen auf die Auslenkungsrichtung des Aktors zwischen dem Aktor und dem zweiten Übertragungselement angeordnet ist, und dass das zweite Übertragungselement durch zumindest eine Führungsplatte geführt ist.In this case, it is preferred that the first transmission element is arranged with respect to the deflection direction of the actuator between the actuator and the second transmission element, and that the second transmission element is guided by at least one guide plate.

In diesem Fall sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass das dritte Federelement oder das erste Federelement und/oder das zweite Federelement derart ausgelegt ist, dass eine davon erzeugte und auf die zumindest eine Führungsplatte ausgeübte fünfte Kraft durch die Federcharakteristik des ersten Federelementes und/oder des zweiten Federelementes oder des dritten Federelementes bestimmt wird.In this case, a preferred embodiment of the invention provides that the third spring element or the first spring element and / or the second spring element is designed such that a generated therefrom and exerted on the at least one guide plate fifth force by the spring characteristic of the first spring element and / or the second spring element or the third spring element is determined.

Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement zumindest im vorgespannten Zustand im Wesentlichen L-förmig ist, wobei in dem langen Schenkel des L ein V-förmiger Abschnitt vorgesehen ist. Die L- beziehungsweise V-Form kann sich gegebenenfalls auch auf den Querschnitt eines Federelements beziehen, beispielsweise, wenn nur ein ringförmiges Federelement eingesetzt wird.In all embodiments of the device according to the invention can be provided that the first spring element and / or the second spring element is at least in the biased state substantially L-shaped, wherein in the long leg of the L a V-shaped portion is provided. If appropriate, the L or V shape may also refer to the cross section of a spring element, for example if only one annular spring element is used.

Als besonders vorteilhaft werden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erachtet, bei denen vorgesehen ist, dass dem Aktor ein erster Gehäuseabschnitt und der ersten Hebeleinrichtung und/oder der zweiten Hebeleinrichtung ein zweiter Gehäuseabschnitt zugeordnet ist, wobei der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt über zumindest eine ungefähr senkrecht zur Auslenkungsrichtung des Aktors verlaufende Dichtfläche abgedichtet sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Federelement oder das erste Federelement und/oder das zweite Federelement im unverspannten Zustand über die Dichtfläche überstehen und durch das Anziehen einer Befestigungsmutter entsprechend der Federkennlinie und den Überstand vorgespannt wird.Embodiments of the device according to the invention are considered to be particularly advantageous, in which it is provided that a first housing section and the first lever device and / or the second lever device is assigned a second housing section, the first housing section and the second housing section being at least approximately vertical are sealed to the deflection of the actuator extending sealing surface. It can in particular be provided that the spring element or the first spring element and / or the second spring element in the unstressed state survive over the sealing surface and is biased by tightening a fastening nut according to the spring characteristic and the supernatant.

Die Erfindung ermöglicht es, auf zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise eine Tellerfeder, zu verzichten und auch bei einer Serienproduktion eine eng tolerierte Vorspannkraft zu gewährleisten.The invention makes it possible to dispense with additional components, such as a plate spring, and to ensure a tightly tolerated preload force even in mass production.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert.The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to a preferred embodiment.

Es zeigen:

Figur 1
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2A
das erste Übertragungselement im Kräftegleichgewicht;
Figur 2B
das erste Federelement im Kräftegleichgewicht;
Figur 2C
das zweite Federelement im Kräftegleichgewicht;
Figur 3A
eine Draufsicht auf die Federelemente der Figuren 1 sowie 2b und 2c gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 3B
eine Draufsicht auf die Federelemente der Figuren 1 sowie 2b und 2c gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3C
eine Draufsicht auf die Führungsplatte und das zweite Übertragungselement;
Figur 3D
eine Draufsicht auf ein einteiliges Federelement gemäß einer dritten Ausführungsform; und
Figur 3E
einen Querschnitt durch die dritte Ausführungsform des einteiligen Federelementes.
Show it:
FIG. 1
a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention;
FIG. 2A
the first transmission element in equilibrium of forces;
FIG. 2B
the first spring element in equilibrium of forces;
Figure 2C
the second spring element in equilibrium of forces;
FIG. 3A
a plan view of the spring elements of Figures 1 and 2b and 2c according to a first embodiment;
FIG. 3B
a plan view of the spring elements of Figures 1 and 2b and 2c according to a second embodiment;
FIG. 3C
a plan view of the guide plate and the second transmission element;
Figure 3D
a plan view of a one-piece spring element according to a third embodiment; and
FIG. 3E
a cross section through the third embodiment of the one-piece spring element.

Figur 1 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zwei in Reihe geschaltete Hebeleinrichtungen 12, 20 vorgesehen sind. Die erste Hebeleinrichtung weist ein erstes im Wesentlichen plattenförmiges Übertragungselement 14 auf, das senkrecht zur Auslenkungsrichtung L eines Aktors 10 (von dem nur eine Platte dargestellt ist) angeordnet ist. Das erste Übertragungselement 14 weist einen ersten Auflagebereich 34 auf, der auf einer Oberfläche einer Führungsplatte 24 aufliegt, die in einer kreisförmigen Ausnehmung eines zweiten Gehäuseabschnitts 28 eingelegt ist. Weiterhin weist das erste Übertragungselement 14 einen zweiten Auflagebereich 36 auf, der dem Aktor 10 zugeordnet ist. Ein dritter Auflagebereich 38 des ersten Übertragungselements 14 ist einem zweiten Übertragungselement 22 zugeordnet, das später erläutert wird. Das erste Übertragungselement 14 weist eine (leicht) konvexe Oberfläche auf, deren Form beispielsweise durch Schleifen festgelegt werden kann. Der zweite Auflagebereich 36 wird dabei durch den höchsten Bereich gebildet. Die Unterseite des ersten Übertragungselements 14 weist eine Ausnehmung auf, die eine Relativbewegung zwischen dem ersten Übertragungselement 14 und der Führungsplatte 24 ermöglicht. Die Position in Bildebene senkrecht zur Auslenkungsrichtung L des Aktors 10 wird durch ein erstes Federelement 16 und ein zweites Federelement 18 festgelegt, die im vorgespannten Zustand dargestellt sind. Zwischen einem ersten Gehäuseabschnitt 26 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 sind Dichtflächen 30, 32 vorgesehen, die den Aktorraum gegenüber anderen Bereichen der Vorrichtung abdichten. Der erste Gehäuseabschnitt 26 und der zweite Gehäuseabschnitt 28 können beispielsweise durch das Anziehen einer Befestigungsmutter, beispielsweise in Form einer Überwurfmutter, in Anlage gebracht werden. Bevor der erste Gehäuseabschnitt 26 und der zweite Gehäuseabschnitt 28 an den Dichtflächen 30, 32 aneinander anliegen, stehen das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18 über die Dichtfläche 30 beziehungsweise 32 über. Das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18 werden somit vorgespannt, wenn der erste Gehäuseabschnitt 26 und der zweite Gehäuseabschnitt 28 aufeinander zu bewegt werden. Durch das erste und das zweite Federelement 16, 18 wird die Führungsplatte 24 gegen eine Oberfläche des Gehäuseabschnittes 28 vorgespannt. Da die Vorspannkräfte die Dichtkräfte vermindern, sind die Genauigkeitsanforderungen an die Vorspannkräfte hoch. Daher sind die Federelemente 16, 18 derart gebildet, dass sie eine im Verhältnis zur erzeugten Kraft flache Federkennlinie aufweisen. Das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18 müssen nicht zwingend zweistückig gebildet sein, sondern es kommen auch Ausführungsformen in Betracht, bei denen die dargestellten Abschnitte 16, 18 durch ein einstückiges Element gebildet werden, das eine Ausnehmung aufweist, durch die sich das erste Übertragungselement 14 erstreckt. Die einstückige Ausbildung ist in Figur 3D als drittes Federelement 55 dargestellt.Figure 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the device according to the invention, in which two series-connected lever devices 12, 20 are provided. The first lever device has a first substantially plate-shaped transmission element 14, which is arranged perpendicular to the deflection direction L of an actuator 10 (of which only one plate is shown). The first transmission element 14 has a first support region 34, which rests on a surface of a guide plate 24, which is inserted in a circular recess of a second housing section 28. Furthermore, the first transmission element 14 has a second support region 36, which is assigned to the actuator 10. A third support area 38 of the first transfer element 14 is associated with a second transfer element 22, which will be explained later. The first transmission element 14 has a (slightly) convex surface whose shape can be determined, for example, by grinding. The second support area 36 is formed by the highest area. The underside of the first transmission element 14 has a recess which allows a relative movement between the first transmission element 14 and the guide plate 24. The position in the image plane perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10 is determined by a first spring element 16 and a second spring element 18, which are shown in the prestressed state. Between a first housing portion 26 and the second housing portion 28 sealing surfaces 30, 32 are provided, which seal the actuator space with respect to other areas of the device. The first housing portion 26 and the second housing portion 28, for example, by tightening a fastening nut, for example in the form of a Union nut to be brought into abutment. Before the first housing portion 26 and the second housing portion 28 abut against each other at the sealing surfaces 30, 32, the first spring element 16 and the second spring element 18 via the sealing surface 30 and 32 over. The first spring element 16 and the second spring element 18 are thus biased when the first housing portion 26 and the second housing portion 28 are moved towards each other. By the first and the second spring element 16, 18, the guide plate 24 is biased against a surface of the housing portion 28. Since the preload forces reduce the sealing forces, the accuracy requirements for the preload forces are high. Therefore, the spring elements 16, 18 are formed such that they have a flat in relation to the force generated spring characteristic. The first spring element 16 and the second spring element 18 need not necessarily be formed in two parts, but embodiments are also possible, in which the illustrated sections 16, 18 are formed by a one-piece element having a recess through which the first transmission element 14 extends. The one-piece design is shown in FIG. 3D as the third spring element 55.

Die zweite Hebeleinrichtung 20 weist ein zweites Übertragungselement 22 auf, das zumindest im Wesentlichen baugleich mit dem ersten Übertragungselement 14 ausgeführt sein kann. Dieses zweite Übertragungselement 22 weist einen vierten Auflagebereich 40 auf, der auf einer Oberfläche des zweiten Gehäuseabschnittes 28 aufliegt, das ein Gegenlager für das zweite Übertragungselement 22 bildet. Das zweite Übertragungselement 22 weist weiterhin einen fünften Auflagebereich 42 auf, der im höchsten Bereich der konvexen Oberfläche des zweiten Übertragungselementes 22 vorgesehen ist. Ein sechster Auflagebereich 44 ist einem zu betätigenden Stellglied 46 zugeordnet. Die Führungsplatte 24 ist teilweise über der Bohrung angeordnet, in der das Stellglied 46 geführt ist. Die Führungsplatte 24 dient vorzugsweise als Anschlag für das Stellglied 46. Um den für eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Übertragungselement 22 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 erforderlichen Spielraum sicherzustellen, ist an der Unterseite des zweiten Übertragungselementes 22 eine Ausnehmung vorgesehen. In dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 sind ebenfalls Ausnehmungen beziehungsweise Abstufungen vorgesehen, um die jeweiligen Relativbewegungen zu ermöglichen. Das zweite Übertragungselement 22 ist in die Führungsplatte 24 eingelegt und durch die Führungsplatte 24 in der Lage in Bezug auf eine Ebene, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stellgliedes 46 ausgerichtet ist, positioniert.The second lever device 20 has a second transmission element 22, which can be designed at least substantially identical to the first transmission element 14. This second transmission element 22 has a fourth support region 40, which rests on a surface of the second housing section 28, which forms an abutment for the second transmission element 22. The second transmission element 22 furthermore has a fifth support region 42, which is provided in the highest region of the convex surface of the second transmission element 22. A sixth support area 44 is assigned to an actuator 46 to be actuated. The guide plate 24 is partially disposed over the bore in which the actuator 46 is guided. The guide plate 24 preferably serves as a stop for the Actuator 46. In order to ensure the necessary clearance for a relative movement between the second transmission element 22 and the second housing portion 28, a recess is provided on the underside of the second transmission element 22. In the second housing portion 28 also recesses or gradations are provided to allow the respective relative movements. The second transmission element 22 is inserted into the guide plate 24 and positioned by the guide plate 24 in position with respect to a plane which is aligned perpendicular to the direction of movement of the actuator 46.

Sowohl das erste Federelement 16 als auch das zweite Federelement 18 sind im vorgespannten Zustand im Wesentlichen L-förmig, wobei in dem langen Schenkel des L jeweils ein V-förmiger Abschnitt 50 vorgesehen ist. Der V-förmige Abschnitt 50 des zweiten Federelements 18 kann sich auf dem zweiten Übertragungselement 22 (siehe auch Figur 3A) oder der entsprechend ausgebildeten Führungsplatte 24 (siehe auch Figur 3B) abstützen, während sich der V-förmige Abschnitt des ersten Federelements 16 an einer auf dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 aufliegenden Führungsplatte 24 für das zweite Übertragungselement 22 abstützt. Vorzugsweise ist jedoch ein Abstand zwischen dem V-förmigen Abschnitt 50 und dem zweiten Übertragungselement 22 ausgebildet, um eine freie Bewegbarkeit des zweiten Übertragungselementes 22 zu gewährleisten. Die durch die V-förmigen Abschnitte des ersten Federelements 16 und des zweiten Federelements 18 auf die Führungsplatte 24 beziehungsweise auf das zweite Übertragungselement 22 ausgeübten Kräfte werden durch die Federcharakteristiken der Federelemente 16, 18 bestimmt. Dies trifft in analoger Weise auch auf die einteilige Ausführung zu.Both the first spring element 16 and the second spring element 18 are in the prestressed state substantially L-shaped, wherein in the long leg of the L in each case a V-shaped portion 50 is provided. The V-shaped portion 50 of the second spring element 18 can be supported on the second transmission element 22 (see also FIG. 3A) or the correspondingly formed guide plate 24 (see also FIG. 3B), while the V-shaped section of the first spring element 16 adjoins one another supported on the second housing portion 28 guide plate 24 for the second transmission element 22 is supported. Preferably, however, a distance between the V-shaped portion 50 and the second transmission element 22 is formed in order to ensure free mobility of the second transmission element 22. The forces exerted on the guide plate 24 and on the second transmission element 22 by the V-shaped sections of the first spring element 16 and the second spring element 18 are determined by the spring characteristics of the spring elements 16, 18. This applies in an analogous manner to the one-piece design.

Das erste Übertragungselement 14 weist einen ersten (kurzen) Hebelarm A1 und einen zweiten (langen) Hebelarm B1 auf. In ähnlicher Weise weist das zweite Übertragungselement 22 einen ersten (kurzen) Hebelarm A2 und einen zweiten (langen) Hebelarm B2 auf. Eine nach unten gerichtete Auslenkung des Aktors 10 wird durch den dargestellten Aufbau auf das Stellglied 46 übertragen, indem zunächst der dritte Auflagebereich 38 des ersten Übertragungselements 14 entsprechend dem Verhältnis von A1 und B1 ausgelenkt wird. Der dritte Auflagebereich 38 des ersten Übertragungselements 14 wirkt dabei auf den fünften Auflagebereich 42 des zweiten Übertragungselementes 22 ein und lenkt das zweite Übertragungselement 22 aus. Der sechste Auflagebereich 44 des zweiten Übertragungselements 22 wirkt dadurch auf das Stellglied 46 ein und lenkt dieses in Abhängigkeit von der Größe der Auslenkung des Aktors 10 und den Längen der Hebelarme A1, B1, A2 und B2 aus. Die dargestellte zweistufige Hebeleinrichtung ermöglicht eine große Hebelwirkung ohne viel Bauraum in Anspruch zu nehmen. Weiterhin kann eine große Steifigkeit der Übertragungselemente 14, 22 durch deren relativ kurze Hebelarme erreicht werden. Selbstverständlich können gegebenenfalls auch mehr als zwei Hebelstufen vorgesehen werden, wenn dies erforderlich ist. Bei der dargestellten Ausführungsform fallen die Aktor-Mittelachse m und die Stellglied-Mittelachse M zusammen, was in vielen Fällen erwünscht ist. Die Mittelachsen m und M verlaufen dabei durch den zweiten Auflagebereich 36 und den sechsten Auflagebereich 44. Ein bevorzugtes Übersetzungsverhältnis zwischen einer Auslenkung des Aktors 10 und einer Auslenkung des Stellglieds 46 beträgt ungefähr 1:5. Ein Beispiel für die Abmessungen der jeweiligen Hebelarme ist A1 = A2 = 2,4 mm und B1 = B2 = 3,6 mm.The first transmission element 14 has a first (short) lever arm A1 and a second (long) lever arm B1. Similarly, the second transmission element 22 has a first (short) lever arm A2 and a second (long) lever arm B2 on. A downward deflection of the actuator 10 is transmitted by the structure shown on the actuator 46 by first the third support portion 38 of the first transmission element 14 is deflected according to the ratio of A1 and B1. The third bearing area 38 of the first transmission element 14 acts on the fifth bearing area 42 of the second transmission element 22 and deflects the second transmission element 22. The sixth bearing region 44 of the second transmission element 22 thereby acts on the actuator 46 and deflects this depending on the size of the deflection of the actuator 10 and the lengths of the lever arms A1, B1, A2 and B2. The illustrated two-stage lever device allows a large leverage effect without taking up much space. Furthermore, a high rigidity of the transmission elements 14, 22 can be achieved by their relatively short lever arms. Of course, if necessary, more than two lever stages can be provided, if necessary. In the illustrated embodiment, the actuator centerline m and the actuator centerline M coincide, which is desirable in many instances. The central axes m and M extend through the second support region 36 and the sixth support region 44. A preferred transmission ratio between a deflection of the actuator 10 and a deflection of the actuator 46 is approximately 1: 5. An example of the dimensions of the respective lever arms is A1 = A2 = 2.4 mm and B1 = B2 = 3.6 mm.

Beim Fügen des ersten Gehäuseabschnitts 26 und des zweiten Gehäuseabschnitts 28 werden das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18 derart vorgespannt beziehungsweise positioniert, dass sie das erste Übertragungselement 14 in der gewünschten Weise führen beziehungsweise lagern, und zwar ohne oder mit einem geringem Spiel, wodurch eine definierte Lage beziehungsweise eng tolerierte Hubübersetzung sichergestellt wird.When joining the first housing section 26 and the second housing section 28, the first spring element 16 and the second spring element 18 are biased or positioned so as to guide the first transmission element 14 in the desired manner, with or without a slight play a defined position or tightly tolerated stroke ratio is ensured.

Die Figuren 2A bis 2C veranschaulichen schematisch die Kräftegleichgewichte für das erste Übertragungselement 14, das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18. Einander entsprechende, jedoch entgegengesetzt orientierte Kräfte sind jeweils durch ein Apostroph gekennzeichnet. Das erste Federelement 16 übt eine erste Kraft F1 auf das erste Übertragungselement 14 aus, wobei die erste Kraft F1 ungefähr senkrecht zur Auslenkungsrichtung L des Aktors 10 orientiert ist. Das zweite Federelement 18 übt eine zweite Kraft F2 auf das erste Übertragungselement 14 aus, die betragsmäßig der Kraft F1 entspricht, jedoch entgegengesetzt orientiert ist. Weiterhin übt das erste Federelement 16 mit seinem V-förmigen Abschnitt 50 eine fünfte Kraft F5 auf die Führungsplatte 24 aus, die für das zweite Übertragungselement 22 vorgesehen ist. Dabei wird bevorzugt, dass die auf die Führungsplatte 24 ausgeübte fünfte Kraft F5 durch die Federcharakteristik des ersten Federelements 16 bestimmt wird. In ähnlicher Weise übt der V-förmige Abschnitt 50 des zweiten Federelements 18 eine sechste Kraft F6 auf die Führungsplatte 24 und/oder auf das zweite Übertragungselement 22 aus.Figures 2A to 2C schematically illustrate the balance of forces for the first transmission element 14, the first spring element 16 and the second spring element 18. Corresponding, but oppositely oriented forces are each characterized by an apostrophe. The first spring element 16 exerts a first force F1 on the first transmission element 14, wherein the first force F1 is oriented approximately perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10. The second spring element 18 exerts a second force F2 on the first transmission element 14, which corresponds in magnitude to the force F1, but is oppositely oriented. Furthermore, the first spring element 16 with its V-shaped portion 50 exerts a fifth force F5 on the guide plate 24, which is provided for the second transmission element 22. It is preferred that the force exerted on the guide plate 24 fifth force F5 is determined by the spring characteristic of the first spring element 16. Similarly, the V-shaped portion 50 of the second spring element 18 exerts a sixth force F6 on the guide plate 24 and / or on the second transmission element 22.

Das erste Federelement 16 wird durch eine Vorspannkraft F3 im Kräftegleichgewicht gehalten, wobei die Kraft F3 eine Kraftkomponente F3y umfasst, die ungefähr parallel zur Auslenkungsrichtung L des Aktors 10 verläuft, und eine Kraftkomponente F3x, die ungefähr senkrecht zur Auslenkungsrichtung L des Aktors 10 verläuft.The first spring element 16 is held in equilibrium by a biasing force F3, wherein the force F3 comprises a force component F3 y , which is approximately parallel to the deflection direction L of the actuator 10, and a force component F3 x , which is approximately perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10 ,

In ähnlicher Weise wird das zweite Federelement 18 durch eine Vorspannkraft F4 im Kräftegleichgewicht gehalten. Die Vorspannkraft F4 weist ebenfalls eine ungefähr parallel zur Auslenkungsrichtung L des Aktors 10 verlaufende Kraftkomponente F4y und eine senkrecht zur Auslenkungsrichtung L des Aktors 10 verlaufenden Kraftkomponente F4x auf. Die Kraftkomponenten F3y beziehungsweise F4y entsprechen dabei betragsmäßig den Kräften F5' beziehungsweise F6'. Je nach Anwendung kann auch auf die Ausübung der ersten und der zweiten Kraft F1, F2 verzichtet werden und nur die Führungsplatte 24 durch die fünfte und die sechste Kraft F5, F6 auf den zweiten Gehäuseabschnitt 28 vorgespannt werden. Dadurch wird ein Abheben der Führungsplatte 24 vom zweiten Gehäuseabschnitt vermieden.Similarly, the second spring element 18 is held by a biasing force F4 in the force equilibrium. The biasing force F4 also has a roughly parallel to the deflection direction L of the actuator 10 extending force component F4 y and a direction perpendicular to the deflection direction L of the actuator 10 force component F4 x. The force components F3 y and F4 y correspond in magnitude to the forces F5 'and F6'. Depending on the application, it is also possible to dispense with the exercise of the first and the second force F1, F2 and only the guide plate 24 are biased by the fifth and the sixth force F5, F6 on the second housing portion 28. As a result, a lifting of the guide plate 24 is avoided by the second housing portion.

Figur 3A zeigt eine Draufsicht auf die Federelemente der Figuren 1 sowie 2B und 2C gemäß einer ersten Ausführungsform und Figur 3B zeigt eine Draufsicht auf die Federelemente der Figuren 1 sowie 2B und 2C gemäß einer zweiten Ausführungsform.FIG. 3A shows a plan view of the spring elements of FIGS. 1 and 2B and 2C according to a first embodiment, and FIG. 3B shows a plan view of the spring elements of FIGS. 1 and 2B and 2C according to a second embodiment.

Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Figur 3A als auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 3B sind das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18 an einem im Wesentlichen kreisringförmigen Träger befestigt oder, wie bevorzugt, einstückig mit diesem gebildet. Den Darstellungen gemäß den Figuren 3A und 3B ist besonders gut zu entnehmen, wie das erste Federelement 16 und das zweite Federelement 18 das erste Übertragungselement 14 führen beziehungsweise lagern.Both in the embodiment according to FIG. 3A and in the embodiment according to FIG. 3B, the first spring element 16 and the second spring element 18 are fastened to a substantially annular carrier or, as preferred, formed integrally therewith. The illustrations according to FIGS. 3A and 3B show particularly well how the first spring element 16 and the second spring element 18 guide or support the first transmission element 14.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3A weist das zweite Federelement 18 eine vergleichsweise geringe Breite b1 auf, die es ermöglicht, dass sich das erste Federelement 18 auf dem zweiten Übertragungselement 22 (siehe Figur 1) abstützt.In the embodiment according to FIG. 3A, the second spring element 18 has a comparatively small width b1, which makes it possible for the first spring element 18 to be supported on the second transmission element 22 (see FIG. 1).

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3B weist das zweite Federelement 18 im Gegensatz hierzu eine vergleichsweise große Breite b2 auf, die es ermöglicht, dass sich das zweite Federelement 18 nicht auf dem zweiten Übertragungselement 22 sondern auf einer Führungsplatte abstützt, beispielsweise auf der Führungsplatte 24 von Figur 1.In the embodiment according to FIG. 3B, in contrast to this, the second spring element 18 has a comparatively large width b2, which makes it possible for the second spring element 18 to rest on the guide plate 24 of FIG 1.

Figur 3C zeigt eine schematische Draufsicht auf die kreisförmige Führungsplatte 24 die eine Führungsausnehmung 51 aufweist, in der das zweite Übertragungselement 22 eingelegt und in der Lage zum Stellglied 46 und zum ersten Übertragungselement 14 mit engem Spiel ausgerichtet ist. Die Führungsausnehmung 51 ist im Wesentlichen an die Außenkontur des zweiten Übertragungselementes 22 angepasst und dadurch ist die Lage des zweiten Übertragungselementes 22 mit geringem Spiel festgelegt. Vorzugsweise weist die Führungsausnehmung 51 zwei seitlich über die Kontur des zweiten Übertragungselementes 22 hinausragende Teilausnehmungen 52, 53 auf. Die Teilausnehmungen 52, 53 sind symmetrisch und gegenüberliegend an zwei Längsseiten der Führungsausnehmung 51 ausgebildet. Über die Teilausnehmungen 52, 53 kann das zweite Übertragungselement 22 seitlich mit einer Zange angepackt und aus der Führungsausnehmung 51 beispielsweise für einem Austausch herausgehoben werden. Auf der Führungsplatte 24 ist als gestrichelte Kreislinie 54 der Auflagebereich einer dritten Ausführungsform eines einteiligen Federelementes 55 angeordnet, das in Figur 3D schematisch dargestellt ist.Figure 3C shows a schematic plan view of the circular guide plate 24 having a guide recess 51, in which the second transmission element 22 is inserted and aligned in position to the actuator 46 and the first transmission element 14 with close clearance. The guide recess 51 is substantially adapted to the outer contour of the second transmission element 22 and thereby the position of the second transmission element 22 is set with little play. Preferably, the guide recess 51 has two laterally projecting beyond the contour of the second transmission element 22 partial recesses 52, 53. The partial recesses 52, 53 are formed symmetrically and opposite to two longitudinal sides of the guide recess 51. About the partial recesses 52, 53, the second transmission element 22 can be laterally tacked with a pair of pliers and lifted out of the guide recess 51, for example, for an exchange. On the guide plate 24 is arranged as a dashed circle 54 of the support area of a third embodiment of a one-piece spring element 55, which is shown schematically in Figure 3D.

Figur 3D zeigt ein kreisscheibenförmiges drittes Federelement 55, das eine einteilige Ausführung des ersten und des zweiten Federelementes 16, 18 darstellt und zur Führung des ersten Übertragungselementes 14 und zur Vorspannung der Führungsplatte 24 dient. Das dritte Federelement 55 weist eine Führungsöffnung 56 auf, in der das erste Übertragungselement 14 eingelegt und in der Lage ausgerichtet ist. Das Übertragungselement 14 ist mit Spiel nach allen Richtungen in die Führungsöffnung 56 eingelegt. Vorzugsweise weist die Führungsöffnung 56 die Außenkontur des ersten Übertragungselementes 14 auf, wobei jedoch zwei an den Seitenkanten der Führungsöffnung 56 angeordnete Teilausnehmungen 52, 53 einander gegenüberliegend ausgebildet sein können, die eine Demontage des ersten Übertragungselementes 14 erleichtern. Das dritte Federelement 55 weist einen leicht nach oben geneigten kreisförmigen Randbereich 57 auf. Der Randbereich 57 dient zur Anlage an den ersten Gehäuseabschnitt 26. Weiterhin weist das dritte Federelement 56 einen V-förmigen Abschnitt 50 der kreisförmig um die Mitte des dritten Federelementes 55 umläuft und zur Anlage auf die Führungsplatte 24 vorgesehen ist. Das dritte Federelement 55 ist beispielsweise aus einem Federstahlblech gestanzt und geformt.Figure 3D shows a circular disk-shaped third spring element 55, which is a one-piece design of the first and second spring element 16, 18 and serves to guide the first transmission element 14 and the bias of the guide plate 24. The third spring element 55 has a guide opening 56, in which the first transmission element 14 is inserted and aligned in position. The transmission element 14 is inserted with play in all directions in the guide opening 56. Preferably, the guide opening 56 has the outer contour of the first transmission element 14, wherein, however, two arranged on the side edges of the guide opening 56 Teilausnehmungen 52, 53 may be formed opposite each other, which facilitate disassembly of the first transmission element 14. The third spring element 55 has a slightly upwardly inclined circular edge region 57. Furthermore, the third spring element 56 has a V-shaped section 50 which circulates in a circle around the middle of the third spring element 55 and is provided for bearing against the guide plate 24 is. The third spring element 55 is punched and formed, for example, from a spring steel sheet.

Vorzugsweise weist der Randbereich 57 Ausnehmungen 58 aus. Die Ausnehmungen 58 sind vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildet und gleichmäßig um den Außenumfang des Randbereiches 57 angeordnet. Die Ausnehmungen 58 dienen dazu, dass bei einer gewünschten Federsteifigkeit des dritten Federelementes 55, die von der Materialdicke des dritten Federelementes 55 abhängt, eine definierte Vorspannkraft über den V-förmigen Abschnitt 50 auf die Führungsplatte 24 ausgeübt wird, die von der Materialdicke unabhängig ist. Die Ausnehmungen 58 können auch in anderen Formen ausgebildet sein.The edge region 57 preferably has recesses 58. The recesses 58 are preferably semicircular and arranged uniformly around the outer periphery of the edge region 57. The recesses 58 serve that at a desired spring stiffness of the third spring element 55, which depends on the material thickness of the third spring element 55, a defined biasing force on the V-shaped portion 50 is exerted on the guide plate 24, which is independent of the material thickness. The recesses 58 may also be formed in other shapes.

Figur 3E zeigt einen schematischen Querschnitt durch das dritte Federelement 55.FIG. 3E shows a schematic cross section through the third spring element 55.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein, wie sie in den Ansprüchen beschrieben ist.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings as well as in the claims may be essential for the realization of the invention both individually and in any combination as described in the claims.

Claims (10)

  1. Device for transmitting the deflection of an actuator (10), especially of a piezo-actuator of an injection valve, with at least one first lifting device (12) which features a first transmission element (14) which transmits the deflection of the actuator (10),
    characterized in that,
    a spring element (16, 55) is provided for guidance of the first transmission element (14), that the first transmission element (14) is supported on a plate (24) and that the spring element (16, 55) is inserted between a first housing section (26) and the plate (24) and that the spring element (16, 55) pre-tensions the plate (24) against a second housing section (28).
  2. Device according to claim 1, characterized in that the plate (24) represents a stop for an actuating element (46) to be actuated by the piezo actuator.
  3. Device according to one of claims 1 or 2,
    characterized in that the plate is embodied as a guide plate (24), the guide plate (24) aligns the position of a second lifting device with a second transmission element (22), that the second transmission element (27) rests with a contact area (40) on the second housing section (28) and with a further contact area (44) on the actuating element (46), that the second transmission element (22) is effectively connected to the first transmission element (14) for actuation of the actuation element (46).
  4. Device according to one of claims 1 to 3,
    characterized in that the spring element (55) is essentially embodied as a circular element and features a guide opening (56) in which the first transmission element is inserted (14) and positioned.
  5. Device according to claim 4, characterized in that the spring element (55) features a circular edge area (57) which rests on the first housing section (26), and that the edge area (57) features cutouts (58).
  6. Device according to one of claims 4 or 5,
    characterized in that the spring element (55) features a surrounding edge area (50) curved downwards which rests on the guide plate (24).
  7. Device according to one of claims 1 to 6,
    characterized in that the plate is embodied as a guide plate (24) in the shape of a circular disk, that the guide plate (24) features a cutout (51) in which the second transmission element (22) is arranged.
  8. The device according to claim 1 or 2,
    characterized in that,
    a second spring element (18) is provided for guidance or support respectively of the first transmission element (14).
  9. Device according to one of the previous claims,
    characterized in that,
    the spring element (16, 55) and/or the second spring element (18) has a flat spring characteristic curve in relation to force created in each case.
  10. Device according to one of the previous claims,
    characterized in that,
    a first housing section (26) is assigned to the actuator (10) and a second housing section (28) is assigned to the first lifting device (12) and/or the second lifting device (20), with the first housing section (26) and the second housing section (28) being sealed using a sealing surface (30, 32) running at least roughly perpendicular to the direction of deflection of the actuator.
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