EP1690025A1 - Vorrichtung, verfahren zum herstellen der vorrichtung, kammervorrichtung und bertragervorrichtung - Google Patents

Vorrichtung, verfahren zum herstellen der vorrichtung, kammervorrichtung und bertragervorrichtung

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EP1690025A1
EP1690025A1 EP04804690A EP04804690A EP1690025A1 EP 1690025 A1 EP1690025 A1 EP 1690025A1 EP 04804690 A EP04804690 A EP 04804690A EP 04804690 A EP04804690 A EP 04804690A EP 1690025 A1 EP1690025 A1 EP 1690025A1
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EP
European Patent Office
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chamber
recess
piston
groove
elastomer
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EP04804690A
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Hellmut Freudenberg
Willibald SCHÜRZ
Martin Simmet
Hanspeter Zink
Günter Ziegler
Achim LÖLL
Hans Peter Arnold
Patrick Delp
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.)
Carl Freudenberg KG
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1690025B1 publication Critical patent/EP1690025B1/de
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
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    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts

Definitions

  • the invention relates to a device having a first body which has a recess and a second body which is guided into the recess.
  • the invention further relates to a method for producing the device.
  • the invention further relates to a chamber device with a chamber, which has a chamber housing which has a recess, with a piston and with the device.
  • the invention further relates to a transmission device that transmits a deflection of an actuator, in particular for an injection valve, with the chamber device.
  • a transmission device can be arranged in an injection valve of an internal combustion engine and preferably transmits the deflection of an actuator to a nozzle needle.
  • Piezo actuators are increasingly being used as actuators for this purpose, which, due to their very fast response time to control signals, are very well suited to precisely control the metering of fuel and, if necessary, to enable several consecutive partial injections during a working cycle of a cylinder of the internal combustion engine.
  • an actuator designed as a piezo actuator has only a significantly shorter stroke than the required stroke of the nozzle needle.
  • a transmission device which, if necessary, amplifies the stroke and / or also creates a temperature-related length compensation.
  • DE 199 50 760 a fuel injection valve is known which has a piezoelectric or agnetostrictive actuator. Between the actuator and a valve needle, a transmission device with two reciprocating pistons is provided. The transmitter device is hermetically sealed from a valve interior.
  • the first reciprocating piston is operatively connected to the actuator and has a hollow cylinder shape open on one side, the opening of which is arranged facing away from the actuator.
  • the second reciprocating piston is guided in the cylinder opening.
  • the first reciprocating piston is in turn located in a hollow cylindrical housing.
  • a transfer chamber is formed between an end surface of the housing and the first and second pistons.
  • a tension spring is also provided, which prestresses the first and second pistons in the opposite direction.
  • a compensation chamber is provided, which is partially delimited by a corrugated pipe and is hydraulically coupled to the transmission chamber. The compensation chamber serves to compensate for a change in volume of the transfer chamber and to supply the transfer chamber with a transfer medium with a fixed pressure.
  • a corrugated tube is relatively complex and expensive.
  • a transmitter device for transmitting the deflection of a piezoelectric actuator of an injection valve acts on a first reciprocating piston 1, which is designed in the form of a cylinder pot in a partial area and engages in the pot interior with a second piston which is coupled to a servo valve or a nozzle needle of the injection valve.
  • the first piston is guided in a cylinder body.
  • the second reciprocating piston is also guided in the cylinder body.
  • the first and second reciprocating pistons are coupled via a pressure chamber.
  • An axial deflection of the first reciprocating piston is transmitted by means of the pressure chamber into an opposite axial deflection of the second reciprocating piston.
  • a compensation chamber is also provided, which detects a change in volume in the transformer compensates chamber and the transmitter chamber is supplied with a transmission medium with a predetermined pressure.
  • the object of the invention is to provide a device, a method for producing the device, a chamber device and a transfer device which are simple and which have a long service life.
  • the invention is characterized by a device having a first body which has a recess and a second body which is inserted into the recess and an elastomer which is introduced into the recess between the first and second bodies and thus closes and seals the space between the first and second bodies in this area, the elastomer having a first groove which extends at least partially along the recess at a distance from the wall of the recess.
  • the invention thus makes use of the surprising finding that the durability of the device is significantly extended by the groove, even if the elastomer is exposed to high pressure fluctuations, since a pressure force is generated by the groove, which acts from the groove to the wall of the recess and thus pressing the elastomer against the recess and thus strengthening the sealing effect.
  • the first groove is circumferential, then a particularly uniform tightness is easily ensured along the entire recess.
  • the first groove is guided at a distance of 0.2 to 1.5 mm from the wall of the recess. Then the sealing effect is particularly well developed.
  • a second groove is provided which extends radially within the he ⁇ most groove. This can then also specifically the sealing ⁇ effectively be significantly improved towards the second body.
  • the second groove is advantageously spaced 0.2 to 1.5 mm apart from the contact of the elastomer with the second body. Thus it ⁇ adopt its particularly good sealing effect between the elastomer and the second body.
  • the first groove is deeper than the second groove.
  • the overall sealing effect can be significantly improved, which is based on the knowledge that sealing problems occur to an increased extent on the wall of the recess. It is particularly advantageous here if the second groove is so wide that it opens into the first groove. This has the V, the device can be manufactured very easily orteil that since the tool can be easily removed from the mold for making the contour of the elastomer.
  • the regions of the first and second body on which the elastomer comes into contact are free from edges. Possible cross-sectional changes are rounded. This has d s V or- part, that a coupling agent to the first body and the second body is applied to a good bond between the elastomer and the first and second body ensure easy with a uniform thickness on which it ⁇ most and second body can be applied.
  • the first and second bodies are tubular. They are then suitable for insertion in wei ⁇ tere body and can then, for example, connected to them by means of a welded connection permanently.
  • the device can easily be manufactured separately and are used in ⁇ play, for a chamber apparatus.
  • a chamber device with a chamber comprising a chamber housing has, which has a recess, with a piston and with the device, the chamber housing, the first body and / or the piston of the second body is.
  • Another chamber device is characterized by a chamber which has a chamber housing which has a recess with a piston and the device, the first and second bodies being tubular and the Kammerge ⁇ housing with the first body and the piston with the second Bodies are connected.
  • This compound is specially made part way by means of welding before ⁇ .
  • the invention is also characterized by a UE bert rager ⁇ device which transmits a deflection of an actuator, into ⁇ particular for an injection valve, having a housing, the egg has ⁇ ne first recess in which a first and a two ⁇ ter piston movable are mounted, and the first and the second piston via at least one transfer chamber communicate via a fluid operatively connected, wherein the operative connection causes a displacement of the second piston, when the first Kol ⁇ ben is moved and vice versa, wherein the transfer chamber via a sealing gap with a equalization chamber is hydraulically connected, chamber of the pressure differences between the UE bert rager ⁇ and compensates for a delay of the compensating chamber, and the chamber means, said chamber the compensating chamber, the chamber housing, the housing and the piston of the first Col ⁇ are ben.
  • This has the advantage that the elastomer is ditegün Stig manufacture ⁇ and is the compensation chamber total cost-effectively.
  • the invention is also characterized by a method for manufacturing the device, wherein the first body and the second body are plasma-activated, the first Kör ⁇ via and the second body in the areas in which the Ela ⁇ Stomer is intended to abut, with to be provided with an adhesion promoter and then the elastomer is introduced and vulcanized.
  • activating the plasma which is preferably carried out by means of an ionized gas, for example oxygen, radicals are generated in the areas of the first and second bodies where the elastomer is to be applied, which are very easy to bind and thus bind the bonding agent very well lead the areas of the first and second body.
  • an ionized gas for example oxygen
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a transmission device
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the transmission device
  • FIG. 4 shows a device
  • FIG. 5 shows a top view of the device according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a top view of a further embodiment of the device
  • FIG. 7 shows a top view of a further embodiment of the device.
  • An injection valve 1 has an actuator 2, which is operatively connected to a nozzle needle 4 via a transmission device 3.
  • the actuator 2 is preferably a piezoelectric actuator educated . However, it can be another actuator that generates a stroke.
  • the transmission device 3 preferably translates the deflection of the actuator 2 in the direction of the nozzle needle in such a way that a deflection of the actuator 2 in the direction of the nozzle needle 4 is transmitted into an enlarged deflection of the nozzle needle 4. Furthermore, it resembles also preferred tempera ⁇ in- Jerusalem changes in length of the actuator from.
  • the nozzle needle 4 closes or releases a nozzle 41 in the injection valve 1 and thus controls the metering of fuel.
  • the transmission device 3 can also transmit a deflection of the actuator 2 in the direction of the nozzle needle 4 in the opposite direction to the nozzle needle 4.
  • the transmission device 3 has a first piston 6, which has an annular cylinder shape that is open on one side.
  • the ring-cylindrical part of the first piston 6 delimits a first transmission chamber 10 into which a second piston 7 is guided.
  • the first piston 6 is introduced into a cup-shaped recess 8 of the housing 5 and guided there.
  • the second piston 7 is guided in a further recess 16 of the housing 5 and projects into a recess 9 of the first piston 6.
  • the second piston 7 has an annular shoulder, at which its diameter increases abruptly towards the region which is guided in the first piston 6.
  • the shoulder forms an annular rear surface 13 of the second piston 7.
  • a first end surface 17 of the first piston, the rear surface 13 of the second piston and the end surface 15 of the housing 5 delimit a second transmission chamber 11.
  • 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 surrounded by a second end face 19 of the first piston 6 and an end face 20 of the second piston 7 limited.
  • the first sealing gap 18 is designed so narrow that brief pressure fluctuations between the transfer chambers 10, 11 are not compensated for.
  • the second transfer chamber 11 via a second sealing gap 21 which is between the outer wall of the first piston and the inner wall of the housing ä uses formed, connected to a compensation chamber 22nd
  • the first transmission chamber 10 is hydraulically coupled to the compensation chamber 22 via a bore 60 which is introduced into the first piston 6.
  • the compensation chamber 22 is delimited by a back surface 14 of the first piston and by a device which is described in detail with reference to FIG. 4.
  • the device comprises a first sleeve 52 and a second sleeve 53 with a smaller diameter than the first sleeve 52.
  • An elastomer 50 is inserted between the first and second sleeves 52, 53.
  • the first sleeve 52 is fixedly connected to the housing 4, preferably by means of welding.
  • the second sleeve 53 is firmly connected to the first piston 6, preferably also by means of welding.
  • the elastomer 50 is introduced into the space between the first piston 6 and the end region of the housing 5.
  • the embodiment according to FIG. 2 offers the advantage that the first and second sleeves 52, 53 and the elastomer can be manufactured in advance. Due to its elastic properties, the elastomer 50 is intended to enable the volume of the compensation chamber 22 to be increased and thus to avoid excessive increases in pressure.
  • the first and the second transfer chambers 10, 11 and the compensation chamber 22 are filled with a fluid, preferably 01 crowded.
  • the housing 5, the first piston 6 and the second Col ⁇ ben 7 and the first and second sleeves 52, 53 are preferably made of steel before ⁇ .
  • Preferred is a Spannmit ⁇ tel 54, which is preferably designed as a helical spring, is provided that on the one hand on a stop ring 55 from ⁇ supports and on the other hand acts on the elastomer 50th
  • the tensioning means is preloaded in such a way that it preloads the elastomer 50 in the direction of the compensation chamber 22 with a predetermined force.
  • FIG. 4 shows the device with a first body, which is designed as a first sleeve 52, with a second body, which is designed as a second sleeve 53, and the elastomer 50.
  • the first body is the housing 5 and the second body is the first piston 6.
  • the elastomer 50 is introduced into the intermediate region between the first sleeve 52 and the second sleeve 53 in such a way that it closes and seals it.
  • first groove 61 is formed, spaced toward the Wan ⁇ the recess extension extending along the recess.
  • I t is, as illustrated in plan view in Figure 5, circumferentially within the recess of the first sleeve 52, that is, the region enclosed by the sleeve 52 in the interior area. It is be ⁇ vorzugt spaced from the wall of the first sleeve at a distance of 0.2 to 1.5 mm relative to the groove center angeor d ⁇ net.
  • the depth of the first groove is preferably chosen between 0.2 and 1.5 mm.
  • a second groove 62 is provided, the leading edge of which is preferably between 0.2 and 1.5 mm to the second sleeve 53 is spaced.
  • the second groove 62 ensures that the pressure prevailing in the compensation chamber 22 also acts radially on the second sleeve 53 and thus presses the elastomer 50 against the second sleeve 53. This also significantly improves the sealing effect with regard to the second sleeve 53.
  • the second groove 62 is preferably formed less deep than the first groove 61. This is based on the knowledge that a less deep second groove is already sufficient to ensure sufficient tightness of the elastomer 50 on the second sleeve 53, in contrast to that first sleeve 52. In addition, the smallest possible depth of the grooves 61, 62 is desirable with a view to minimizing the volume of the compensating chamber 22. Because the second groove 62 opens directly into the first groove 61, the mold can be removed more easily possible with which the elastomer is brought into its shape, which makes the device much easier to manufacture, especially with regard to very small dimensions.
  • the first body designed as first sleeve 52 and the second body designed as second sleeve 53 are plasma-activated. This is preferably done by purging with ionized gas, e.g. Oxygen, as a result of which radical sites are formed on the metal surface, which results in the surfaces of the first and second sleeves 52, 53 being very easy to bind.
  • ionized gas e.g. Oxygen
  • An adhesion promoter is then applied to the first and second sleeves, preferably in the area in which the elastomer 50 is to be in contact. The effect of the adhesion promoter is all the better the thinner the layer that is provided with the adhesion promoter. Ideally, this is a monomolecular layer.
  • the rounded edges of the first and second sleeves 52, 53 ensure that the adhesion promoter is simple can distribute evenly. Tests have shown that too sharp edges in an uneven distribution of the adhesive ⁇ agent and thus can lead to local layer thickness variations, with the result that in the thicker Berei- the adhesion promoter chen the elastomer not so good on the first and second sleeve 52, 53 is liable and leakages can occur as a result.
  • the first and second sleeves 52, 53 are placed in a corresponding molding tool and then the elastomer composition is injected and brought into its shape permanently by means of a vulcanization process.
  • a vulcanization process Another embodiment of the device is shown with reference to Figure 6.
  • the tubular first body is formed here in a rectangular basic shape.
  • the first and second bodies can also be designed in further tube shapes, such as a basic ellipse shape.
  • the first groove 61 is not formed circumferentially in this embodiment, but only in sections, preferably in the areas in which an additional radial clamping force of the elastomer 50 is necessary to ensure the desired Dichtwir ⁇ effect and durability of the device.
  • the first groove 61 is designed so wide in the radial direction that sufficient forces are exerted on this wall via its wall facing the first sleeve 52 in order to increase the tightness with respect to the first sleeve 52 ensure ⁇ and at the same time sufficient contact forces are transmitted through the wall facing the second sleeve 53, which ensure sufficient tightness with respect to the second sleeve 53.
  • the device according to Figures 4, 5, 6 and 7 can also be used for any other chamber device in addition to a transmitter device 3.

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Abstract

Eine Übertragervorrichtung, die eine Auslenkung eines Aktors überträgt, insbesondere für ein Einspritzventil, hat ein Gehäuse (5), das eine erste Ausnehmung aufweist, in der ein erster und ein zweiter Kolben (6, 7) beweglich gelagert sind. Der erste und der zweite Kolben (6, 7) stehen über mindestens eine Übertragerkammer (10, 11) über ein Fluid in Wirkverbindung. Die Wirkverbindung bewirkt eine Verschiebung des zweiten Kolbens (7), wenn der erste Kolben (6) bewegt wird und umgekehrt. Die Übertragerkammer (10) ist über einen Dichtspalt (21) mit einer Ausgleichskammer (22) hydraulisch gekoppelt, der Druckunterschiede zwischen der Übertragerkammer (10, 11) und der Ausgleichskammer (22) verzögert ausgleicht. Ferner umfasst die Übertragervorrichtung eine Kammervorrichtung mit einer Kammer, die die Ausgleichskammer (22) ist, mit einem Kammergehäuse, dass das Gehäuse (5) ist und einem Kolben, der der erste Kolben (6) ist. Die Kammervorrichtung umfasst eine Vorrichtung mit einem ersten Körper, der eine Ausnehmung hat, und einen zweiten Körper, der in die Ausnehmung hineingeführt ist, und einem Elastomer (50), das zwischen den ersten und zweiten Körper in die Ausnehmung eingebracht ist und so in diesen Bereich den Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Körper verschließt und abdichtet. Das Elastomer (50) hat eine erste Nut (61), die sich beabstandet zu der Wandung der Ausnehmung zumindest teilweise entlang der Ausnehmung erstreckt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung, Kammervorrichtung und Übertragervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem ersten Körper, der eine Ausnehmung hat, und einen zweiten Körper, der in die Ausnehmung hineingeführt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung. Die Er- findung betrifft ferner eine Kammervorrichtung mit einer Kammer, die ein Kammergehäuse hat, das eine Ausnehmung hat, mit einem Kolben und mit der Vorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner eine Übertragervorrichtung, die eine Auslenkung eines Aktors überträgt, insbesondere für ein Einspritzventil, mit der Kammervorrichtung.
Eine Übertragervorrichtung kann in einem Einspritzventil einer Brennkraftmaschine angeordnet sein und überträgt die Auslenkung eines Aktors vorzugsweise auf eine Düsennadel. Als Aktoren kommen hierfür immer häufiger Piezoaktoren zum Einsatz, die aufgrund ihrer sehr schnellen Ansprechzeitdauer auf Ansteuersignale sehr gut geeignet sind, um die Zumessung von Kraftstoff präzise zu steuern und gegebenenfalls während eines Arbeitszyklusses eines Zylinders der Brennkraftmaschine mehrere aufeinanderfolgende Teileinspritzungen zu ermöglichen.
Der Kraftstoffdruck in einem Einspritzventil für Diesel- Brennkraftmaschinen beträgt bis zu 2.000 bar. Dies hat zur Folge, dass zum Öffnen oder Schließen der Düsennadel erhebliche Kräfte aufgebracht werden müssen. Ferner hat ein als Pie- zoaktor ausgebildeter Aktor nur einen deutlich geringeren Hub als der erforderliche Hub der Düsennadel. Zum Übertragen des Hubs des Aktors ist es bekannt, eine Übertragervorrichtung vorzusehen, die gegebenenfalls den Hub verstärkt und/oder auch einen temperaturbedingten Längenausgleich schafft. Aus der DE 199 50 760 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das einen piezoelektrischen oder agnetostriktiven Aktor aufweist. Zwischen dem Aktor und einer Ventilnadel ist eine Übertragervorrichtung mit zwei gegeneinander beweglichen Hubkolben vorgesehen. Die Übertragervorrichtung ist hermetisch gegenüber einem Ventilinnenraum abgeschlossen. Der erste Hubkolben steht mit dem Aktor in Wirkverbindung und weist eine einseitig offene Hohlzylinderform auf, deren Öffnung vom Aktor abgewandt angeordnet ist. In der Zylinderöffnung ist der zweite Hubkolben geführt. Der erste Hubkolben befindet sich wiederum in einem hohlzylindrischen Gehäuse. Zwischen einer Endfläche des Gehäuses und dem ersten und dem zweiten Kolben ist eine Übertragerkammer ausgebildet. Ferner ist eine Spannfeder vorgesehen, die den ersten und zweiten Kolben in entgegengesetzter Richtung vorspannt. Ferner ist eine Ausgleichskammer vorgesehen, welche teilweise durch ein Wellrohr begrenzt wird und hydraulisch gekoppelt ist mit der Übertragerkammer. Die Ausgleichskammer dient dazu, eine Volumenänderung der Übertragerkammer auszugleichen und die Übertrager- kammer mit einem Übertragermedium mit festgelegtem Druck zu versorgen. Ein derartiges Wellrohr ist jedoch relativ aufwändig und teuer.
Auch aus der DE 101 62 045 AI ist eine Übertragervorrichtung zum Übertragen der Auslenkung eines piezoelektrischen Aktors eines Einspritzventils bekannt. Der Aktor wirkt auf einen ersten Hubkolben 1 ein, der in einem Teilbereich zylindertopf- förmig ausgebildet ist und in dessen Topfinneres ein zweiter Kolben eingreift, der mit einem Servoventil oder einer Düsen- nadel des Einspritzventils gekoppelt ist. Der erste Hubkolben ist in einem Zylinderkörper geführt. Ebenso ist der zweite Hubkolben in dem Zylinderkörper geführt. Der erste und der zweite Hubkolben sind über eine Druckkammer gekoppelt. Eine axiale Auslenkung des ersten Hubkolbens wird mittels der Druckkammer in eine entgegengesetzte axiale Auslenkung des zweiten Hubkolbens übertragen. Ferner ist eine Ausgleichskammer vorgesehen, die eine Volumenänderung in der Übertrager- kammer ausgleicht und die Übertragerkammer mit einem Übertragermedium mit einem festgelegten Druck versorgt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung, ein Ver- fahren zum Herstellen der Vorrichtung, eine Kammervorrichtung und eine Übertragervorrichtung zu schaffen, die einfach sind und die eine lange Lebensdauer haben.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ünteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß des Aspekts der Vorrichtung durch eine Vorrichtung aus mit einem ersten Körper, der eine Ausnehmung hat, und einem zweiten Körper, der in die Ausnehmung hineingeführt ist, und einem Elastomer, das zwischen den ersten und zweiten Körper in die Ausnehmung eingebracht ist und so in diesen Bereich den Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Körper verschließt und abdichtet, wobei das Ela- stomer eine erste Nut hat, die sich beabstandet zu der Wandung der Ausnehmung zumindest teilweise entlang der Ausnehmung erstreckt. Die Erfindung nutzt so die überraschende Erkenntnis, dass sich durch die Nut die Dauerhaltbarkeit der Vorrichtung deutlich verlängert, selbst wenn das Elastomer hohen Druckschwankungen ausgesetzt ist, da durch die Nut eine Anpresskraft erzeugt wird, die von der Nut hin zu der Wandung der Ausnehmung wirkt und somit das Elastomer gegen die Ausnehmung drückt und somit die Dichtwirkung verstärkt.
Wenn die erste Nut umlaufend ausgebildet ist, dann ist eine besonders gleichmäßige Dichtheit entlang der gesamten Ausnehmung einfach gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Nut in einem Ab- stand von 0,2 bis 1,5 mm zu der Wandung der Ausnehmung geführt ist. Dann ist der Dichteffekt besonders gut ausgeprägt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine zweite Nut vorgesehen, die radial innerhalb der er¬ sten Nut verläuft. Dadurch kann dann auch speziell die Dicht¬ wirkung hin zu dem zweiten Körper deutlich verbessert werden. Vorteilhaft ist die zweite Nut zu der Anlage des Elastomers an den zweiten Körper 0,2 bis 1,5 mm beabstandet. Dadurch er¬ gibt sich eine besonders gute Dichtwirkung zwischen dem Elastomer und dem zweiten Körper. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die erste Nut tiefer als die zweite Nut. Dadurch kann insgesamt die Dichtwirkung deutlich verbessert werden, was auf der Erkenntnis beruht, dass Dichtprobleme in verstärktem Maße an der Wandung der Ausnehmung auftreten. Besonders vor- teilhaft ist es hierbei, wenn die zweite Nut so breit ist dass sie in die erste Nut einmündet. Dies hat den Vorteil dass die Vorrichtung sehr einfach hergestellt werden kann, da das Werkzeug zum Herstellen der Kontur des Elastomers sehr leicht entformt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Bereiche des ersten und zweiten Körpers, an denen das Elastomer zur Anlage kommt, frei von Kanten. Mögliche Querschnittsveränderungen sind verrundet. Dies hat den Vor- teil, dass ein Haftvermittler, der auf den ersten Körper und den zweiten Körper aufgebracht wird, um eine gute Verbindung zwischen dem Elastomer und dem ersten bzw. dem zweiten Körper sicherzustellen, einfach mit gleichmäßiger Dicke auf dem er¬ sten und zweiten Körper aufgetragen werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Körper rohrförmig sind. Sie sind dann geeignet zum Einsetzen in wei¬ tere Körper und können mit ihnen dann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung dauerhaft verbunden werden. So kann einfach die Vorrichtung separat hergestellt werden und bei¬ spielsweise für eine Kammervorrichtung eingesetzt werden. Gemäß des Aspekts der Kammervorrichtung zeichnet sich die Er¬ findung aus durch eine Kammervorrichtung mit einer Kammer die ein Kammergehäuse hat, das eine Ausnehmung hat, mit einem Kolben und mit der Vorrichtung, wobei das Kammergehäuse der erste Körper und/oder der Kolben der zweite Körper ist.
Eine weitere Kammervorrichtung zeichnet sich aus durch eine Kammer, die ein Kammergehäuse hat, das eine Ausnehmung hat mit einem Kolben und der Vorrichtung, wobei der erste und zweite Körper rohrförmig ausgebildet sind und das Kammerge¬ häuse mit dem ersten Körper und der Kolben mit dem zweiten Körper verbunden sind. Diese Verbindung wird besonders vor¬ teilhaft mittels Schweißen hergestellt. Die Erfindung zeichnet sich ferner aus durch eine Übertrager¬ vorrichtung, die eine Auslenkung eines Aktors überträgt, ins¬ besondere für ein Einspritzventil, mit einem Gehäuse, das ei¬ ne erste Ausnehmung aufweist, in der ein erster und ein zwei¬ ter Kolben beweglich gelagert sind, und der erste und der zweite Kolben über mindestens eine Übertragerkammer über ein Fluid in Wirkverbindung stehen, wobei die Wirkverbindung ein Verschieben des zweiten Kolbens bewirkt, wenn der erste Kol¬ ben bewegt wird und umgekehrt, wobei die Übertragerkammer über einen Dichtspalt mit einer Ausgleichskammer hydraulisch verbunden ist, der Druckunterschiede zwischen der Übertrager¬ kammer und der Ausgleichskammer verzögert ausgleicht, und mit der Kammervorrichtung, wobei die Kammer die Ausgleichskammer, das Kammergehäuse, das Gehäuse und der Kolben der erste Kol¬ ben sind. Dies hat den Vorteil, dass das Elastomer kostengün¬ stig herstellbar ist und so die Ausgleichskammer insgesamt kostengünstig herstellbar ist.
Die Erfindung zeichnet sich ferner aus durch ein Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung, bei dem der erste Körper und der zweite Körper plasmaaktiviert werden, dann der erste Kör¬ per und der zweite Körper in den Bereichen, an denen das Ela¬ stomer anliegen soll, mit einem Haftvermittler versehen wer- den und anschließend das Elastomer eingebracht und vulkanisiert wird. Durch das Plasmaaktivieren, das vorzugsweise mittels eines ionisierten Gases, z.B. Sauerstoff, erfolgt, werden an den Bereichen des ersten und zweiten Körpers, an denen das Elastomer anliegen soll, Radikale erzeugt, die sehr bindungsfreudig sind und so zu einer sehr guten Bindung des Haftvermittlers an die Bereiche des ersten und zweiten Körpers führen. Dadurch wird auf einfache Weise eine sehr gute Verbindung zwischen dem ersten bzw. zweiten Körper und dem Elastomer ermöglicht. Besonders gut ist die Verbindung, wenn der Haftvermittler sehr gleichmäßig auf den ersten und zweiten Körper aufgetragen wird, was einfach dadurch unterstützt werden kann, wenn die Bereiche des ersten und zweiten Körpers, an denen das Elastomer zur Anlage kommt, frei sind von Kanten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Einspritzventil,
Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Übertragungsvorrichtung, Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung, Figur 4 eine Vorrichtung,
Figur 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 4, Figur 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung und Figur 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung.
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein Einspritzventil 1 hat einen Aktor 2, der über eine Übertragervorrichtung 3 mit einer Düsennadel 4 in Wirkverbindung steht. Der Aktor 2 ist bevorzugt als piezoelektrischer Aktor ausgebildet . Er kann j edoch ein anderer einen Hub erzeugender Aktor sein . Die Übertragervorrichtung 3 übersetzt vorzugsweise die Auslenkung des Aktors 2 in Richtung der Düsennadel derart, dass eine Auslenkung des Aktors 2 in Richtung der Dü- sennadel 4 in eine vergrößerte Auslenkung der Düsennadel 4 übertragen wird . Ferner gleicht sie bevorzugt auch tempera¬ turbedingte Längenänderungen des Aktors aus . Die Düsennadel 4 verschließt oder gibt frei j e nach ihrer Stellung eine Düse 41 in dem Einspritzventil 1 und steuert so die Zumessung von Kraftstoff .
Je nach Aus führungs form kann die Übertragervorrichtung 3 auch eine Auslenkung des Aktors 2 in Richtung der Düsennadel 4 in entgegengesetzter Richtung auf die Düsennadel 4 übertragen .
Die Übertragervorrichtung 3 hat einen ersten Kolben 6, der eine einseitig offene Ring-Zylinderform aufweist. Der ring- zylinderförmige Teil des ersten Kolbens 6 begrenzt eine erste Übertragerkammer 10, in die ein zweiter Kolben 7 geführt ist. Der erste Kolben 6 ist in eine topfförmige Ausnehmung 8 des Gehäuses 5 eingebracht und dort geführt. Der zweite Kolben 7 ist in einer weiteren Ausnehmung 16 des Gehäuses 5 geführt und ragt in eine Ausnehmung 9 des ersten Kolbens 6 hinein.
Der zweite Kolben 7 hat einen ringförmigen Absatz, an dem sich sein Durchmesser sprungartig vergrößert hin zu dem Bereich, der in dem ersten Kolben 6 geführt ist. Der Absatz bildet eine ringförmige Rückfläche 13 des zweiten Kolbens 7. Eine erste Stirnfläche 17 des ersten Kolbens, die Rückfläche 13 des zweiten Kolbens und die Endfläche 15 des Gehäuses 5 begrenzen eine zweite Übertragerkammer 11.
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 Übertragerkammer 10 hydraulisch verbunden. Die erste Übertragerkammer 10 wird von einer zweiten Stirnfläche 19 des ersten Kolbens 6 und einer Stirnflache 20 des zweiten Kolbens 7 begrenzt.
Der erste Dichtspalt 18 ist so eng ausgelegt, dass kurzzeiti- ge Druckschwankungen zwischen den Ubertragerkammern 10, 11 nicht ausgeglichen werden. Weiterhin ist die zweite Übertragerkammer 11 über einen zweiten Dichtspalt 21, der zwischen der Außenwand des ersten Kolbens und der Innenwand des Gehäuses 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 gekoppelt. Die Ausgleichskammer 22 wird begrenzt durch eine Ruckflache 14 des ersten Kolbens und durch eine Vorrichtung, die detailliert anhand der Figur 4 beschrieben ist.
Die Vorrichtung umfasst in der Ausführungsform der Ubertragervorrichtung gemäß Figur 2 eine erste Hülse 52 und eine zweite Hülse 53 mit einem kleineren Durchmesser als die erste Hülse 52. Zwischen der ersten und zweiten Hülse 52, 53 ist ein Elastomer 50 eingebracht. Die erste Hülse 52 ist fest mit dem Gehäuse 4, bevorzugt mittels Schweißen, verbunden. Die zweite H lse 53 ist fest mit dem ersten Kolben 6 verbunden, bevorzugt ebenfalls mittels Schweißen.
In einer zweiten Ausführungsform der Ubertragervorrichtung (Figur 3) ist das Elastomer 50 in den Zwischenraum zwischen dem ersten Kolben 6 und dem Endbereich des Gehäuses 5 eingebracht. Die Ausführungsform gemäß Figur 2 bietet den Vorteil, dass die erste und zweite Hülse 52, 53 und das Elastomer vorab hergestellt werden können. Das Elastomer 50 soll durch seine elastischen Eigenschaften eine Vergrößerung des Volumens der Ausgleichskammer 22 ermöglichen und so zu große Druckerhohungen vermeiden.
Die erste und die zweite Ubertragerkammer 10, 11 und die Ausgleichskammer 22 sind mit einem Fluid, vorzugsweise 01, ge- füllt. Das Gehäuse 5, der erste Kolben 6 und der zweite Kol¬ ben 7 und auch die ersten und zweiten Hülsen 52, 53 sind vor¬ zugsweise aus Stahl hergestellt. Bevorzugt ist ein Spannmit¬ tel 54, das vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildet ist, vorgesehen, dass sich einerseits an einem Anschlagring 55 ab¬ stützt und andererseits auf das Elastomer 50 einwirkt. Das Spannmittel ist so vorgespannt, dass es das Elastomer 50 in Richtung auf die Ausgleichskammer 22 mit einer vorgegebenen Kraft vorspannt.
In Figur 4 ist die Vorrichtung mit einem ersten Körper, der als erste Hülse 52 ausgebildet ist, mit einem zweiten Körper, der als zweite Hülse 53 ausgebildet ist und dem Elastomer 50 dargestellt. Der erste Körper ist bei der Ausführungsform der Übertragervorrichtung 3 gemäß Figur 3 das Gehäuse 5 und der zweite Körper ist der erste Kolben 6.
Das Elastomer 50 ist so in den Zwischenbereich zwischen der ersten Hülse 52 und der zweiten Hülse 53 eingebracht, dass es diesen verschließt und abdichtet. In dem Elastomer 50 ist ei¬ ne erste Nut 61 ausgebildet, die sich beabstandet zu der Wan¬ dung der Ausnehmung entlang der Ausnehmung erstreckt. Sie ist, wie in der Draufsicht in Figur 5 dargestellt, umlaufend innerhalb der Ausnehmung der ersten Hülse 52, d.h. des von der Hülse 52 im Inneren umschlossenen Bereichs. Sie ist be¬ vorzugt beabstandet zu der Wandung der ersten Hülse mit einem Abstand von 0,2 bis 1,5 mm bezogen auf die Nutmitte angeord¬ net. Die Tiefe der ersten Nut ist bevorzugt zwischen 0,2 und 1,5 mm gewählt. Durch die Nut wird bewirkt, dass Druckkräfte, die durch eine Relativbewegung des ersten Kolbens 6 zu dem zweiten Kolben 7 entstehen, auch radial auf das Elastomer einwirken und somit das Elastomer gegen die Wandung der ers¬ ten Hülse 52 drücken und so dessen Dichtwirkung deutlich er¬ höhen.
Ferner ist eine zweite Nut 62 vorgesehen, deren hochlaufende Kante bevorzugt zwischen 0,2 und 1,5 mm zu der zweiten Hülse 53 beabstandet ist. Durch die zweite Nut 62 wird sichergestellt, dass der in der Ausgleichskammer 22 herrschende Druck auch radial auf die zweite Hülse 53 einwirkt und somit das Elastomer 50 gegen die zweite Hülse 53 presst. Dadurch wird ebenfalls die Dichtwirkung im Hinblick auf die zweite Hülse 53 deutlich verbessert.
Bevorzugt ist die zweite Nut 62 weniger tief ausgebildet als die erste Nut 61. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass be- reits eine weniger tiefe zweite Nut ausreicht, um eine ausreichende Dichtigkeit des Elastomers 50 an der zweiten Hülse 53 zu gewährleisten im Gegensatz zu der ersten Hülse 52. Darüber hinaus ist eine möglichst geringe Tiefe der Nuten 61, 62 wünschenswert im Hinblick auf eine Minimierung des Volumens der Ausgleichskammer 22. Dadurch dass die zweite Nut 62 direkt in die erste Nut 61 mündet, ist ein einfacheres Entfor- men des Werkzeugs möglich, mit dem das Elastomer in seine Form gebracht wird, was insbesondere im Hinblick auf sehr kleine Dimensionen die Vorrichtung deutlich einfacher her- stellbar macht.
Zum Herstellen der Vorrichtung gemäß Figur 4 wird der als erste Hülse 52 ausgebildete erste Körper und der als zweite Hülse 53 ausgebildete zweite Körper plasmaaktiviert. Dies er- folgt vorzugsweise durch Spülen mit ionisiertem Gas, z.B. Sauerstoff, wodurch Radikalstellen an der Metalloberfläche gebildet werden, die eine sehr starke Bindungsfreudigkeit der Oberfläche der ersten und zweiten Hülse 52, 53 zur Folge haben. Anschließend wird ein Haftvermittler auf die erste und zweite Hülse aufgebracht, vorzugsweise in dem Bereich, in dem das Elastomer 50 anliegen soll. Die Wirkung des Haftvermittlers ist umso besser je dünner die Schicht ist, die mit dem Haftvermittler versehen ist. Idealerweise handelt es sich hierbei um eine monomolekulare Schicht.
Durch die verrundeten Kanten der ersten und zweiten Hülse 52, 53 wird gewährleistet, dass der Haftvermittler sich einfach gleichmäßig verteilen kann. Versuche haben gezeigt, dass zu scharfe Kanten zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Haft¬ vermittlers und somit zu lokalen Schichtdickenveränderungen führen können, was zur Folge hat, dass in den dickeren Berei- chen des Haftvermittlers das Elastomer nicht so gut an der ersten bzw. zweiten Hülse 52, 53 haftet und somit hierdurch Undichtigkeiten auftreten können.
In einem nächsten Herstellungsschritt werden die ersten und zweiten Hülsen 52, 53 in ein entsprechendes Formwerkzeug eingelegt und anschließend die Elastomermasse eingespritzt und mittels eines Vulkanisierungsprozesses dauerhaft in ihre Form gebracht. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist anhand von Figur 6 dargestellt. Statt der Ringform ist hier der rohrförmig ausgebildete erste Körper in einer rechteckigen Grundform ausgebildet. Alternativ können der erste und zweite Körper jedoch auch in weiteren Rohrformen ausgebildet sein wie einer Ellipsen-Grundform.
Die erste Nut 61 ist in dieser Ausführungsform nicht umlaufend ausgebildet, sondern nur abschnittsweise, vorzugsweise in Bereichen, in denen eine zusätzliche radiale Anpresskraft des Elastomers 50 notwendig ist, um die gewünschte Dichtwir¬ kung und Dauerhaltbarkeit der Vorrichtung zu gewährleisten.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vorrichtung ist die erste Nut 61 in radialer Richtung so breit aus- gebildet, dass über ihre zu der ersten Hülse 52 zugewandten Wandung ausreichend Kräfte auf diese Wandung ausgeübt werden, um die Dichtigkeit in Bezug auf die erste Hülse 52 zu gewähr¬ leisten und gleichzeitig über die Wandung, die zu der zweiten Hülse 53 zugewandt ist, ausreichende Anpresskräfte übertragen werden, die bezüglich der zweiten Hülse 53 eine ausreichende Dichtigkeit gewährleisten. Die Vorrichtung gemäß Figur 4, 5, 6 und 7 kann außer für eine Übertragervorrichtung 3 auch für eine beliebige andere Kammervorrichtung eingesetzt werden .
Bezugszeichenliste
1 Einspritzventil 2 Aktor 3 Übertragervorrichtung 4 Düsennadel 5 Gehäuse 6 erster Kolben 7 zweiter Kolben 8 Ausnehmung des Gehäuses 9 Ausnehmung in erstem Kolben 10 erste Übertragerkammer 11 weite Übertragerkammer 13 Rückfläche des zweiten Kolbens 15 Endfläche des Gehäuses 16 weitere Ausnehmung in Gehäuse 17 erste Stirnfläche von 1. Kolben 18 erster Dichtspalt 19 zweite Stirnfläche des 1. Kolbens 20 Stirnfläche des 2. Kolbens 21 zweiter Dichtspalt 22 Ausgleichs ammer 23 Rückfläche des ersten Kolbens 50 Elastomer 51 Kolbenstange 52 erste Hülse 53 zweite Hülse 54 Spannmittel/Spiralfeder 55 Anschlagring 56 Übertragungsmittel 57 Schutzschicht 59 abgestufte Durchführung 60 Bohrung 61 erste Nut 62 zweite Nut

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung mit einem ersten Körper, der eine Ausnehmung hat, und einem zweiten Körper, der in die Ausnehmung hinein- geführt ist, und einem Elastomer, das zwischen den ersten und zweiten Körper in die Ausnehmung eingebracht ist und so in diesem Bereich den Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Körper verschließt und abdichtet, wobei das Elastomer (50) eine erste Nut (61) hat, die sich beabstandet zu der Wandung der Ausnehmung zumindest teilweise entlang der Ausnehmung erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Nut (61) innerhalb der Ausnehmung umlaufend ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Nut zu der Wandung der Ausnehmung des ersten Körpers 0,2 bis 1,5 mm beabstandet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine zweite Nut (62) in dem Elastomer (50) ausgebildet ist, die radial innerhalb der ersten Nut verläuft.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zweite Nut 0,2 bis 1,5 mm zu der Anlage des Elastomers (50) an dem zweiten Körper beabstandet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Nut (61) tiefer ist als die zweite Nut (62) .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zweite Nut (62) so breit ist, dass sie in die erste Nut (61) einmündet.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bereiche des ersten und zweiten Körpers, an denen das Elastomer zur Anlage kommt, frei sind von Kanten.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste und zweite Körper rohrförmig ausgebildet sind.
10. Kammervorrichtung mit einer Kammer, die ein Kammergehäuse hat, das eine Ausnehmung hat, mit einem Kolben und mit einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kammergehäuse der erste Körper und/oder der Kolben der zweite Körper ist.
11. Kammervorrichtung mit einer Kammer, die ein Kammergehäuse hat, das eine Ausnehmung hat, mit einem Kolben und mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kammergehäuse mit dem ersten Körper und der Kolben mit dem zweiten Körper verbunden sind.
12. Kammervorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Karαmergehäuse mit dem ersten Körper verschweißt ist und der Kolben mit dem zweiten Körper verschweißt ist.
13. Übertragungsvorrichtung, die eine Auslenkung eines Aktors (2) überträgt, insbesondere für ein Einspritzventil (1), mit einem Gehäuse (5), das eine erste Ausnehmung aufweist, in der ein erster und zweiter Kolben (6, 7) beweglich gelagert sind, und der erste und der zweite Kolben (6, 7) über mindestens eine Übertragerkammer (10, 11) über ein Fluid in Wirkverbindung stehen, wobei die Wirkverbindung eine Verschiebung des zweiten Kolbens (7) bewirkt, wenn der erste Kolben (6) bewegt wird und umgekehrt, wobei die Übertragerkammer (10, 11) über einen Dichtspalt (21) mit einer Ausgleichs ammer (22) hydraulisch verbunden ist, der Druckunterschiede zwischen der Übertragerkammer (10, 11) und der Ausgleichskammer (22) verzögert ausgleicht, und mit einer Kammervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Kammer die Ausgleichskammer (22), das Kammergehäuse das Gehäuse (5) und der Kolben der erste Kolben (6) sind.
14. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit einem ers- ten Körper, der eine Ausnehmung hat und einem zweiten Körper, der in die Ausnehmung hineingeführt ist, und einem Elastomer, das zwischen den ersten und zweiten Körper in die Ausnehmung eingebracht ist und so in diesem Bereich der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Körper verschließt und ab- dichtet, wobei das Elastomer (50) eine erste Nut (61) hat, die sich beabstandet zu der Wandung der Ausnehmung zumindest teilweise entlang der Ausnehmung erstreckt, bei dem
- der erste Körper und der zweite Körper plasmaaktiviert werden, - dann der erste Körper und der zweite Körper in den Bereichen, in denen das Elastomer (50) anliegen soll mit einem Haftvermittler versehen wird,
- und dann das Elastomer (50) eingebracht und vulkanisiert wird.
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