JP2003510522A - 調整及び／又は遮断装置を制御するための調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 調節及び／又は遮断装置を制御するための調節装置（１）であって、給電によって伸長させることのできる圧電式のユニットと圧電式のユニットの長さ変化を補償するためのトレランス補償部材とを有している形式のものにおいて、圧電式のユニットが交互に給電可能な少なくとも２つの圧電式のアクタ（４，５）を有し、該アクタ（４，５）がその長手方向に関し、ほぼ相前後して配置されている。圧電式のユニットの伸長はレバー機構（３）によって傾動運動に変換可能である。この場合、制御しようとする調節及び／又は遮断装置の調節機構（２）は前記傾動運動で作動可能であり、レバー機構（３）の、調節機構（２）と作用的に結合されている区分（１６）は調節機構（２）の運動方向に対してほぼ横方向に向けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は請求項１に記載した種類の調整及び／又は遮断装置を制御するための
調節装置から出発している。

【０００２】 従来技術 ＤＥ１９６ ４６ ５１１ Ｃ１号明細書によれば、高い周波数領域で傾動運
動を発生させるために使用される圧電式の駆動又は調節部材が公知である。この
駆動又は調節部材においては、圧電式に活性化させられる材料から成る第１及び
第２の領域が設けられている。この場合には前記両領域は第３の領域を介して互
いに結合されている。第３の領域は圧電式に不活性な材料から成っている。例え
ば駆動又は調節部材の第１の領域に電圧をかけることによって、この領域はその
長手方向に関して相応に伸長させられる。したがって前記圧電式の駆動又は調節
部材全体にてその対称軸に対し相応の曲げが発生する。駆動又は調節部材におけ
る曲げ角を反転させることは駆動部材又は調節部材の前記第２の領域に電圧をか
けることで達成される。

【０００３】 駆動及び調節部材にて圧電式のアクタを使用した場合には、特に温度の変動に
帰因するアクタの長さ変動を補償して、駆動しようとする部材もしくは調節しよ
うとする部材に影響を及ぼすことがないようにするという問題が常に発生する。

【０００４】 ＥＰ０４７７４００Ａ１号明細書によれば、調節装置にて圧電式のアクタの距
離変換器のために有効である機械的なトレランス補償のための配置であって、圧
電式のアクタの偏位が液圧式を介して伝達される形式のものが公知である。

【０００５】 前記公知の装置では、液圧室はいわゆる液圧式の伝達装置として働く。液圧室
は該液圧室を制限する２つのピストンの間に１つの共通の補償容積を閉成してい
る。この場合、一方のピストンは比較的に小さい直径で形成されかつ制御しよう
とする弁部材と結合されかつ他方のピストンは比較的に大きい直径で構成されか
つ圧電式のアクタと結合されている。液圧式は、大きい方のピストンが圧電式の
アクタによって所定の距離を動かされると、静止位置にて単数又は複数のばねに
よって所定の位置に対して相対的に保持された弁部材の作動ピストンがピストン
直径の伝達比だけ増大された行程を移動させられるように両方のピストンの間に
緊締されている。弁部材とピストンと圧電式のアクタは、共通の軸線の上に相前
後して位置している。

【０００６】 液圧室の補償容積を介して、構成部分における温度勾配又は使用された材料の
種々異なる温度膨張係数並びに場合によって発生する凝縮効果に基づくトレアラ
ンスは、制御しようとする調節機構の位置の変化を発生させることなく補償され
る。

【０００７】 しかし、２つのピストンの間に配置された液圧室によって、圧電式のアクタの
長さ変化を補償することは費用のかかる構成を必要とし、発生する漏れ損失と液
圧室の再充填とに関連して問題がある。

【０００８】 本発明の課題は、圧電式のユニットを有する、調整及び／又は遮断装置を制御
する調整装置であって、トレランス補償が構造的に簡単に構成されかつわずかな
構成空間とできるだけ数の少ない構成部材しか必要としない形式のものを提供す
ることである。

【０００９】 発明の利点 請求項１に記載した特徴を有する調整及び／又は遮断装置を制御するための調
節装置は、相前後して配置された圧電式のアクタに基づき、細身の構成形態を実
現できるという利点を有している。

【００１０】 本発明による調節装置においてはそれぞれ１つの圧電式のアクタが給電される
ことによる伸長がレバー機構を用いて傾動運動に変換され、制御しようとする調
整及び／又は遮断装置の調節機構が相応の調節運動を行なう。

【００１１】 圧電式のユニットのトレランスに基づく長さの変化の補償は、付加的な構成部
分なしで可能である。何故ならば調節機構と作用的に結合されたレバー機構の区
分は、調節機構の運動方向に対してほぼ横方向に向けられているからである。し
たがって、特に圧電式のユニットの温度に関連した伸長は有利な形式で調節機構
の調節運動を発生させない。この結果、調節装置の所要のスペースもしくは必要
な構成空間は有利な形式で減少させられる。

【００１２】 本発明による調節装置は、本発明の有利な構成によれば、液体を制御するため
の弁を制御するために設けられている。この弁は自動車の内燃機関の燃料噴射弁
、特にコモンレールインゼクタであることが可能である。もちろん本発明による
調節装置にとっては高周波の制御が必要である他の使用分野ももちろん考えられ
る。

【００１３】 本発明の対象の別の利点及び別の有利な構成は明細書本文、図面及び請求の範
囲の従属請求項に開示してある。

【００１４】 図面には調整及び／又は遮断装置を制御するための本発明による２つの実施例
が示されており、以下これについて詳細に説明する。

【００１５】 図には著しく簡易化されて、調整及び／又は遮断装置の調節機構２を制御する
ための調節装置が示されている。前記調整及び／又は遮断装置は両実施例におい
て、それぞれ図示されていないコモンレール燃料噴射弁である。

【００１６】 図１からは調節装置１が、給電によって伸長可能な圧電ユニットとレバー機構
３とを有していることが判る。

【００１７】 圧電式のユニットは交互に給電可能な２つのアクタ４，５を有している。これ
らのアクタ４，５の伸長はレバー機構３によって傾動運動に変換可能である。こ
の場合、調節機構２と作用的に結合されているレバー機構３の区分１６は調節機
構２の運動方向に対して横方向に向けられている。

【００１８】 両方の圧電式のアクタ４，５はその長手方向に関し、ほぼ相前後して配置され
ている。もちろん圧電式のユニットは択一的な構成では３つ以上の相前後して配
置された圧電式のアクタ４，５を有していることができる。

【００１９】 レバー機構３はレバーアームとして役立つ２つの結合部材６，７を有している
。この場合、第１の結合部材６はＬ字形でありかつ第２の結合部材７はＴ字形に
構成されている。３つ以上のアクタ４，５が相前後して配置されている構成では
レバー機構３の結合部材６，７の数も相応して適合させる必要がある。

【００２０】 レバー機構３は、Ｌ字形又はＴ字形の結合部材６，７の、圧電式のアクタ４，
５の長手方向に対して水平に配置された横方向区分８，９が圧電式のアクタ４，
５のヘッド領域１０，１１と接触させられることで圧電式のアクタ４，５と作用
的に結合させられる。

【００２１】 両方の結合部材６，７の横方向区分８，９は、それぞればね１２，１３として
構成された圧着部材によって圧電式のアクタ４，５のヘッド区分１０，１１に圧
着され、圧電式のアクタ４，５に必要なバイアスが作用させられている。できる
だけ大きな行程を達成するためには、圧電式のアクタ４，５は自体公知のＭｕｌ
ｔｉ−ｌａｙｅｒ構造形式で多数の薄い層から構成されている。前記層が圧電式
のアクタ４，５の給電に際して互いに剥離しないようにこれらの層にはプレロー
ドがかけられていなければならない。この場合に作用させようとする力はほぼ１
０００Ｎであることができる。

【００２２】 圧電式のアクタ４，５の長手方向に対して平行に延びる第１の結合部材６の長
手方向区分１４は、第２の結合部材７の横方向区分９とヒンジ状に結合されてい
る。第１の結合部材６の長手方向区分１４の自由端は、切欠き１５を有し、この
切欠き１５内には、第２の結合部材７の横方向区分９のほぼ球ヘッド状の端部が
受容されている。

【００２３】 選択的にレバー機構３の両方の結合部材６，７の間にできるだけ摩擦のない作
用結合を実現する別の構成が、横方向区分９においても、長手方向区分１４にお
いても考えられる。

【００２４】 レバー機構３の、調節機構２と作用的に結合する区分１６は、長手方向区分１
７として構成されている。調節機構２は孔状の切欠き１８を有し、この切欠き１
８はＴ字形の結合部材７の、調節機構２の運動方向に対して横方向に配置された
長手方向区分１７の自由端部を受容する。

【００２５】 図１に示された調節装置１は以下の形式で働く。

【００２６】 上方の圧電式のアクタ４に給電した場合には、ヘッド領域１０が第１の結合部
材６の横方向区分８の自由端部に対して圧着される。これによって結合部材６全
体がばね１２のばね力に抗して上方へ移動させられる。

【００２７】 結合部材６の長手方向区分１４にヒンジ結合された結合部材７の横断面９の端
部は同様に上方へ移動させられる。この場合、ばね１３と圧電式のアクタ５のヘ
ッド領域１１との間に配置された横方向区分９の端部は移動させられない。これ
によって結合部材７は記入された角度２０によって示したように図１にて示され
ている回転点１９を中心として移動させられる。

【００２８】 この結果、調節機構２と作用的に結合されている長手方向区分１７は傾動運動
を行ない、これによって調節機構２が右へ移動させられかつ調整及び／又は遮断
装置が適当に制御される。

【００２９】 下方の圧電式のアクタ５の給電によって該アクタ５のヘッド領域１１は上方へ
移動させられるので、結合部材７の横方向区分９の、ヘッド領域１１に接触して
いる端部が、同様にばね１３のばね力に抗して上方へ移動させられる。

【００３０】 結合部材６の長手方向区分１４とヒンジ結合された横方向区分９の他方の端部
は移動しない。何故ならば結合部材６は横方向区分８で圧電式のアクタ４のヘッ
ド領域１０とばね１２との間に固定されているからである。これによって結合部
材７は図１に記入された角度２２によって示したように回転点２１を中心として
移動させられる。したがって調節機構２と作用結合きれている長手方向区分１７
は傾動運動を行ない。この傾動運動によって調節機構２が左へ移動させられかつ
調整及び／又は遮断装置が相応に制御される。

【００３１】 同じく構成されかつ同じ力でプレロードのかけられた圧電式のアクタ４，５は
、温度に基づく長さ変化に際して両方が等しく伸長させられるかもしくは短縮さ
せられる。したがって結合部材７の長手方向区分１７は傾動運動は行なわず、図
１に破線で示したように単に下方へ移動させられるにすぎない。

【００３２】 長手方向区分１７を調節機構２の運動方向に対して横方向に切欠き１８内に配
置することによって、トレランスの補償の実現のためには、長手方向区分１７が
切欠き１８内で十分な軸方向の運動遊び空間を有し、この運動遊び空間を、場合
によっては切欠き１８の空間を拡大する付加的な溝によってさらに拡大できるだ
けで十分である。

【００３３】 これによって圧電式のアクタ４，５の温度に基づく長さ変化は、調節機構２及
び制御された燃料弁の位置に影響を及ぼさないことが保証される。

【００３４】 図２によっては調節装置１の第２実施例が示されている。この第２実施例にお
いては判りやすくするために、機械的に変らない構成部分には、図１で用いた関
連符号が付されている。

【００３５】 図１の構成に対する相違は、図２に示された調節装置１では、レバー機構３が
２つのＬ字形の結合部材６，７′を有していることである。

【００３６】 もちろん、結合部材は他の構成的な形状を有していることもできるが、本発明
による構成では調節装置１全体をその組込み幅に関して一層細身に構成すること
ができた。

【００３７】 調節装置１の第２実施例の作業形式は図１の第１実施例の作業形式と同じであ
る。

【００３８】 図３には図２のレバー機構３の両方のＬ字形の結合部材６，７′の間のヒンジ
状の結合が部分的に示されている。

【００３９】 この場合には結合部材６の長手方向区分１４の自由端がアンダカットされた溝
２３を有し、該溝２３には結合部材７′の横方向区分９の、ほぼハンマヘッドと
して構成された端部が受容されている。溝２３のアンダカット２４によって結合
部材７は調節機構２の運動方向に対して横方向に溝２３内に保持される。この場
合、結合部材７の長手方向区分１７は溝２３から突出しかつ調節機構２と作用的
に結合されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 レバー機構がＬ字形とＴ字形の結合部材を有する本発明による第１実施例を概
略的に示した図。

【図２】 レバー機構が２つのＬ字形の結合部材を有する第２実施例を概略的に示した図
。

【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿った概略的な断面図。

【符号の説明】

１ 調節装置、 ２ 調節機構、 ３ レバー機構、 ４，５ アクタ、 ６
，７ 結合部材、 ８，９ 横方向区分、 １０，１１ ヘッド領域、 １２，
１３ ばね、 １４ 長手方向区分、 １５ 切欠き、 １６ 区分、 １７
長手方向区分

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 調整及び／又は遮断装置を制御するための調節装置であって
   、給電することで伸長可能である圧電式のユニットを有し、該圧電式のユニット
   の長さ変化を補償するためにトレランス補償エレメント（１６）が設けられてい
   る形式のものにおいて、前記圧電式のユニットが交互に給電可能な少なくとも２
   つの圧電式のアクタ（４，５）を有し、該アクタ（４，５）がその長さ寸法に関
   し、ほぼ相前後して配置されており、前記圧電式のユニットの伸長がレバー機構
   （３）を介して傾動運動に変換可能であって、制御しようとする前記調整及び／
   又は遮断装置の調節機構（２）が前記傾動運動によって作動可能であり、前記調
   節機構（２）と作用的に結合された前記レバー機構（３）の区分が前記調節機構
   （２）の運動方向に対しほぼ横方向に向けられていることを特徴とする、調整及
   び／又は遮断装置を制御するための調節装置。
2. 【請求項２】 前記調節機構（２）と作用的に結合された前記レバー機構（
   ３）の前記区分（１６）が同時に、前記調節機構（２）の運動方向に対して横方
   向の前記圧電式のユニットの長さ変化の補償のためのトレランス補償エレメント
   として設けられている、請求項１記載の調節装置。
3. 【請求項３】 前記レバー機構（３）がレバーアームとして役立つ少なくと
   も２つの結合部材（６，７，７″）を有している、請求項１又は２記載の調節装
   置。
4. 【請求項４】 第１の１つの結合部材（６）が少なくともほぼＬ字形に構成
   されかつ第２の１つの結合部材（７）がほぼＴ字形に構成されている、請求項３
   記載の調節装置。
5. 【請求項５】 前記結合部材（６，７′）の両方がほぼＬ字形に構成されて
   いる、請求項３記載の調節装置。
6. 【請求項６】 前記両方の結合部材（６，７，７′）の、前記圧電式のアク
   タの長手方向に対し水平に配置された横方向区分（８，９）がそれぞれ、前記圧
   電式のアクタ（４，５）のヘッド領域（１０，１１）に接しており、前記横方向
   区分（８，９）を前記ヘッド領域（１０，１１）に圧着させる圧着部材が設けら
   れている、請求項３から５までのいずれか１項記載の調節装置。
7. 【請求項７】 前記第１の結合部材（６）の、前記圧電式のアクタ（４，５
   ）の長さ方向に対して平行に延びる長手方向区分（１４）が、前記第２の結合部
   材（７，７′）の前記横方向区分（９）と作用的に結合されている、請求項６記
   載の調節装置。
8. 【請求項８】 前記第１の結合部材（６）の前記長手方向区分（１４）が前
   記第２の結合部材（７，７′）の前記横方向区分（９）にヒンジ状に結合されて
   いる、請求項７記載の調節装置。
9. 【請求項９】 前記レバー機構（３）の、前記調節機構（２）と作用的に結
   合された区分（１６）が、前記第２の結合部材（７，７′）の、前記圧電式のア
   クタ（４，５）の長手方向に対して平行に配置された長手方向区分（１７）であ
   る、請求項４から８までのいずれか１項記載の調節装置。
10. 【請求項１０】 前記調節機構（２）が、前記第２の結合部材（７，７′）
    の前記長手方向区分（１７）の自由端部を受容する切欠き（１８）を有している
    、請求項９記載の調節装置。
11. 【請求項１１】 制御しようとする前記調整及び／又は遮断装置が液体を制
    御するための弁である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の調節装置。
12. 【請求項１２】 前記弁が燃料噴射弁である、請求項１１記載の調節装置。