JP2002537515A - 圧電式多層アクチュエータを備えたインジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はインジェクタ、特に自動車のコモンレール・ディーゼル噴射系のためのインジェクタであって、圧電式多層アクチュエータが設けられており、該圧電式多層アクチュエータが、インジェクタケーシング（１２）の中心長手方向孔（１８）の内部に位置していて予負荷手段（１１，１４）によって端面側を予負荷されている多層のアクチュエータ本体（１０）を有している形式のものに関する。本発明によるインジェクタでは、予負荷手段（１１，１４）が、アクチュエータ本体（１０）の、インジェクタ弁（Ｖ）とは反対側の端面に予負荷を作用する少なくとも１つの皿ばね（１４）と、インジェクタケーシング（１２）内に位置していてその中で軸方向可動の力伝達部材（１１）とを有しており、該力伝達部材（１１）が、皿ばね（４）のばね力をアクチュエータ本体（１０）の弁座側の端面に伝達することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来技術 本発明は、インジェクタ、特に自動車のコモンレール・ディーゼル噴射系のた
めのインジェクタであって、圧電式多層アクチュエータ（Piezo-Mehrlagenaktor
）が設けられており、該圧電式多層アクチュエータが、インジェクタケーシング
の長手方向孔の内部に位置していて予負荷手段によって端面側を予負荷されてい
る多層のアクチュエータ本体を有している形式のものに関する。

【０００２】 国際公開第９４／１９５９８号明細書（Siemens AG）に基づいて、圧電式多層
アクチュエータを備えたこのようなインジェクタは公知である。図１には、公知
のインジェクタの、アクチュエータ本体の周りに位置する区分が示されている。
アクチュエータ本体１を予負荷する手段は、この公知のインジェクタでは弁座側
の皿ばね４から成っており、この皿ばね４は一方では、アクチュエータ本体１の
弁座側の端面におけるリングフランジ３に、かつ他方ではインジェクタケーシン
グ２の半径方向内側に向かって張り出す肩部５に接触し、かつ係合作用している
。この場合インジェクタケーシング２自体は、皿ばね４によって加えられる予負
荷力をアクチュエータ本体１の他方の端面に伝達するための手段を形成している
。矢印Ｖは弁に向かう方向を示している。予負荷エレメントとして働く皿ばね４
の直径によって条件付けられて、インジェクタケーシング２の外径は、それが臨
界的である箇所、つまりインジェクタケーシングがシリンダヘッド壁を貫通する
箇所において比較的大きい。

【０００３】 同様なことは、図２に示された別の公知のコモンレール・ディーゼルインジェ
クタに対しても言える。インジェクタケーシング２の内部において中心に位置す
るアクチュエータ本体１は、図２に示された公知のインジェクタでは、右側及び
左側のばね脚６ａ，６ｂを備えたＵ字形緊張部材６によって、力をセンタリング
する第１の圧力部材７と力をセンタリングする第２の圧力部材８とを用いて、端
面側で予負荷されている。Ｕ字形緊張部材６の両方の脚６ａ，６ｂはインジェク
タ本体の左右においてスペースを必要とするので、この公知の構成においても、
臨界的な領域においてインジェクタケーシング２の外径を小さくすることはでき
ない。

【０００４】 従って、従来汎用のコモンレール・インジェクタにおいて使用される予負荷エ
レメントは、圧電式アクチュエータの領域においてインジェクタの直径を不都合
に増大させることになる。

【０００５】 圧電式多層アクチュエータを備えたコモンレール・ディーゼルインジェクタを
短い構造形式で実現できるようにするためには、アクチュエータ本体の領域にお
ける構成エレメントの直径を可能な限り小さく選択することが必要である。

【０００６】 発明の課題及び利点 ゆえに本発明の課題は、自動車のコモンレール・ディーゼル噴射系のためによ
り適した、圧電式多層アクチュエータを備えたインジェクタを、短い構造形式つ
まりインジェクタケーシングの外径を可能な限り小さくすることができる短い構
造形式で、可能にすることである。

【０００７】 この課題は、請求項に記載の構成によって解決された。

【０００８】 圧電式多層アクチュエータを備えた本発明によるインジェクタの重要な構成は
、次のことにある。すなわち本発明によるインジェクタでは、予負荷手段が、ア
クチュエータ本体の、インジェクタ弁とは反対側の端面に予負荷を作用する少な
くとも１つの皿ばねと、インジェクタケーシング内に位置していてその中で軸方
向可動の力伝達部材とを有しており、該力伝達部材が、皿ばねのばね力をアクチ
ュエータ本体の弁座側の端面に伝達するようになっている。

【０００９】 本発明の有利な構成では、アクチュエータ本体が真円の横断面形状をもつ円筒
体である。この場合スリーブ状のインジェクタケーシングが、少なくともアクチ
ュエータ本体の領域において円筒形の内側輪郭及び外側輪郭を有していて、アク
チュエータ本体と力伝達部材とを取り囲んでおり、この力伝達部材が円筒形の緊
張スリーブを形成しており、この場合アクチュエータ本体が緊張スリーブの、弁
座側の内壁に当接していて、皿ばねが緊張スリーブの、反対側に位置している端
面側の内壁と、アクチュエータ本体の隣接した端面との間において係合作用する
ようになっている。

【００１０】 このように構成されていると、予負荷を生ぜしめる皿ばねは、アクチュエータ
の後ろ側に、つまり弁とは反対の側に設けられているので、アクチュエータの領
域におけるインジェクタの細い構造形式が可能になる。すなわち、皿ばねを備え
た太いアクチュエータヘッドは、内燃機関のシリンダヘッドの臨界的でない領域
に位置することになる。

【００１１】 そしてこのような配置形式によって、圧電式多層アクチュエータを備えた比較
的細い、しかも汎用の電磁弁インジェクタに比べて長くないコモンレールディー
ゼル噴射インジェクタを製造することができる。

【００１２】 実施例 次に図面を参照しながら本発明の有利な実施例を説明する。

【００１３】 図３には、圧電式多層アクチュエータの円筒形のアクチュエータ本体１０が示
されており、このアクチュエータ本体１０は、圧電材料の互いに積層された層と
その間に位置している金属製のもしくは導電性の、電極として働く層とから成る
多層のラミネートの形を有することができ、端面側において予負荷手段（Vorspa
nnmittel）によって予負荷されている。予負荷手段は皿ばねユニット１４と円筒
形の緊張スリーブ１１とから成っており、両部材１４，１１は円筒形のインジェ
クタケーシング１２の内部に位置している。圧電式多層アクチュエータのアクチ
ュエータ本体１０は、弁Ｖに向いた端面で圧力ピン１６において終わっており、
この圧力ピン１６はそこで、円筒形の緊張スリーブ１１に設けられた中心孔１９
を貫通している。アクチュエータ本体１０の、弁座側の端部とは逆側の端面は、
支持エレメント１７において終わっており、この支持エレメント１７はピン形の
端部を有しており、この端部は緊張スリーブ１１の中心孔２０を貫いて突出して
いて、そこでインジェクタケーシング１２の半径方向の内壁に当接している。

【００１４】 脈動する電圧がアクチュエータ本体１０の電極（図示せず）に印加されると、
アクチュエータ本体は、上に述べた予負荷手段つまり皿ばねユニット１４と緊張
スリーブ１１とによって緊張させられた両端面の間の間隔を変化させながら、同
様に脈動する行程を実施する。この場合、インジェクタケーシング１２の中心長
手方向孔１８内に位置している緊張スリーブ１１は、弁側の端部つまりアクチュ
エータの圧力ピン１６と一緒に軸方向Ｖで、皿ばねユニット１４におって加えら
れるばね力に抗して運動する。それというのは、緊張スリーブ１１は皿ばねユニ
ット１４の予負荷力によって、アクチュエータの弁側の端部とそれとは反対側に
位置する皿ばねユニット１４の端部との間において緊張させられているからであ
る。

【００１５】 図３から明らかなように、インジェクタケーシング１２は、アクチュエータ本
体１４の弁座側の端部とは反対側の区分、つまり皿ばねユニット１４が配置され
た区分において、半径方向に拡大された円筒形の拡大部１５を形成しており、こ
の区分内における緊張スリーブ１１もまた、半径方向に拡大された円筒形の拡大
部１３を形成している。このように構成されていることによって、皿ばねユニッ
ト１４の皿ばねは、所望のばね力のために十分な直径を有することができる。緊
張スリーブ１１の半径方向拡大部１３の軸方向長さは、インジェクタケーシング
１２の半径方向拡大部１５の軸方向内寸よりも、距離ｄだけ短い。このように構
成されていることによって、アクチュエータ行程によって生ぜしめられる上に述
べた、緊張スリーブ１１の軸方向運動のためにスペースが残されている。

【００１６】 緊張スリーブ１１と支持エレメント１７の上側のリング肩部との間において中
心に支承された皿ばねユニット１４と、同様に中心に支承されていて軸方向可動
の緊張スリーブ１１とによって生ぜしめられる予負荷力（Vorspannkraft）は、
図２に示されたような、側部に２つの脚６ａ，６ｂを有するＵ字形ばね緊張部材
６が圧力部材７，８の形で必要とするようなセンタリング手段、つまり、アクチ
ュエータ本体１０において予負荷力をセンタリングするための別のセンタリング
手段を必要としない。

【００１７】 全体として、図３に示された本発明による、圧電式多層アクチュエータを備え
たインジェクタの構成は、予負荷エレメントつまり皿ばねユニット１４がアクチ
ュエータ本体１０の後ろに、つまりアクチュエータ本体１０の弁側とは反対側の
ポジションに位置しているので、比較的長い圧電式のアクチュエータ本体１０の
領域にインジェクタの細い構造形式を提供している。そして皿ばねユニット１４
を備えたこの太いヘッドは、内燃機関のシリンダヘッドの臨界的でない領域に位
置している。本発明による配置形式によって、圧電式多層アクチュエータを備え
たインジェクタは、汎用の電磁弁インジェクタに比べて長くない構造形式を可能
にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 皿ばねとして構成された弁座側の予負荷エレメントを備えた公知のインジェク
タを示す縦断面図である。

【図２】 ２つの脚を有するＵ字形予負荷部材を予負荷エレメントとして備えた別の公知
のインジェクタを示す縦断面図である。

【図３】 圧電式多層アクチュエータを備えた本発明によるインジェクタの有利な１実施
例を示す縦断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｒ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジェクタ、特に自動車のコモンレール・ディーゼル噴射
   系のためのインジェクタであって、圧電式多層アクチュエータが設けられており
   、該圧電式多層アクチュエータが、インジェクタケーシング（１２）の中心長手
   方向孔（１８）の内部に位置していて予負荷手段（１１，１４）によって端面側
   を予負荷されている多層のアクチュエータ本体（１０）を有している形式のもの
   において、予負荷手段（１１，１４）が、アクチュエータ本体（１０）の、イン
   ジェクタ弁（Ｖ）とは反対側の端面に予負荷を作用する少なくとも１つの皿ばね
   （１４）と、インジェクタケーシング（１２）内に位置していてその中で軸方向
   可動の力伝達部材（１１）とを有しており、該力伝達部材（１１）が、皿ばね（
   ４）のばね力をアクチュエータ本体（１０）の弁座側の端面に伝達することを特
   徴とする、圧電式多層アクチュエータを備えたインジェクタ。
2. 【請求項２】 アクチュエータ本体（１０）が真円の横断面形状をもつ円筒
   体である、請求項１記載のインジェクタ。
3. 【請求項３】 インジェクタケーシング（１２）が、スリーブ状にアクチュ
   エータ本体（１０）と力伝達部材（１１）とを取り囲んでいて、少なくともアク
   チュエータ本体（１０）の領域において円筒形の内側輪郭及び外側輪郭を有して
   いる、請求項１又は２記載のインジェクタ。
4. 【請求項４】 力伝達部材（１１）が円筒形の緊張スリーブであり、この場
   合アクチュエータ本体（１０）が緊張スリーブ（１１）の、半径方向に延びる弁
   座側の内壁に当接していて、皿ばね（１４）が緊張スリーブ（１１）の、反対側
   に位置していて半径方向に延びる内壁と、アクチュエータ本体（１０）の隣接し
   た端面との間において係合作用する、請求項３記載のインジェクタ。
5. 【請求項５】 皿ばね（１４）と緊張スリーブ（１１）の端壁とが、中心に
   位置する軸方向孔（１９，２０）を有しており、これらの孔（１９，２０）を、
   アクチュエータ本体（１０）の支持エレメント（１７）と、アクチュエータ本体
   （１０）から弁側（Ｖ）に向かって延びる圧力ピン（１６）とがそれぞれ貫通し
   ている、請求項４記載のインジェクタ。
6. 【請求項６】 インジェクタケーシング（１２）が皿ばね（１４）の区分に
   、半径方向に拡大された円筒形の拡大部（１５）を形成しており、緊張スリーブ
   （１１）がそこで、インジェクタケーシング（１４）の円筒形の拡大部（１５）
   内において可動の、半径方向に延びる円筒形の拡大部（１３）を有しており、皿
   ばね（１４）がアクチュエータ本体（１０）の直径よりも大きな外径を有してい
   て、緊張スリーブ（１１）の円筒形の拡大部（１３）内に同心的に位置している
   、請求項３から５までのいずれか１項記載のインジェクタ。