WO2001014774A1 - Ventil zum steuern von flüssigkeiten - Google Patents

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WO2001014774A1
WO2001014774A1 PCT/DE2000/002537 DE0002537W WO0114774A1 WO 2001014774 A1 WO2001014774 A1 WO 2001014774A1 DE 0002537 W DE0002537 W DE 0002537W WO 0114774 A1 WO0114774 A1 WO 0114774A1
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WO
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piston
valve
piezo actuator
valve member
controlling liquids
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PCT/DE2000/002537
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English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Mattes
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B3/00—Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/007—Piezoelectric stacks
    • 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
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a valve for controlling liquids according to the preamble of claim 1.
  • Such a valve is shown for example in Figure 5.
  • a piezo actuator As an actuating element, it is necessary to provide compensation for the longitudinal expansion as a function of the temperature. Since the stroke achievable by means of a piezo actuator is only between approximately 1/1000 to 1.5 / 1000 of its length, this small stroke has to be translated for many applications.
  • the stroke of the piezo actuator is e.g. transformed via a hydraulic force-displacement translator.
  • a known valve for controlling liquids has a piezo actuator 102 which is arranged in a housing 100 and which is sealed off from a hydraulic intensifier 104 by means of a sealing membrane 103.
  • the hydraulic translator 104 consists of a piston 105 of the piezo actuator 102, one with a medium
  • valve (Liquid) filled pressure chamber 106 and a piston 107 of a valve member. Furthermore, the valve comprises a valve needle 108, which is biased by means of a sealing spring 110 onto a valve seat 108 '.
  • the piston 107 of the valve member consists of a cylindrical section 107a and a head portion 107b having a larger diameter than the cylindrical portion 107a. So that the piston 107 of the valve member always bears against the separate valve needle 108, a corrugated or plate spring 109 is used, the pretensioning of which is set via a disk 113.
  • the preload of the plate spring 109 must not exceed the sum of the spring force of the sealing spring 110 and the pressure in the hydraulic coupler, otherwise the valve will open.
  • the plate spring 109 is supported on the head 107b of the piston 107 of the valve member.
  • the piston 107 of the valve member follows this vacuum, i.e. it moves in the direction of the pressure chamber 106 so that the plate spring 109 can be struck flat. As a result, the preload force of the plate spring 109 can change or the plate spring can be damaged.
  • the volume of the hydraulic booster 104 (i.e. the volume of the pressure chamber 106) is set by a first disk 111 on the piston 105 and a second disk 112 on the valve member.
  • a valve for controlling liquids has a large number of parts which, because of the short stroke of the piezo actuator, have to meet high tolerance requirements and thus require complex and expensive production.
  • the valve for controlling liquids according to the invention has the characterizing features of claim 1 in contrast, the advantage that it can do without a plate spring. This ensures the safe function of the hydraulic translator over the entire service life of the valve. Furthermore, there is a significantly reduced number of parts in the valve according to the invention. This results in a simplified assembly of the valve and a reduction in the number of calibration processes, since fewer parts have to be calibrated. As a result, the manufacturing and assembly costs for the valve can be significantly reduced. Furthermore, in the valve according to the invention, the filling level of the pressure chamber of the hydraulic translator can only be set by means of a single disk.
  • the piston of the valve member can be configured essentially in a cylindrical shape and a head region with an enlarged diameter can be dispensed with.
  • This also leads to more uniform gap heights between the piston of the valve member and the associated housing area of the hydraulic booster, since the piston can be ground in one manufacturing step and is therefore easier to manufacture with improved quality. This ensures a safer and more reliable function of the hydraulic translator.
  • the necessary compensation of the longitudinal expansion of the piezo actuator as a function of the temperature is also ensured, which is provided by the pressure space of the hydraulic translator filled with medium.
  • This slow expansion of the piezo actuator due to temperature changes leads to a slow displacement of the piston of the piezo actuator and thus to a displacement of medium from the pressure chamber, which can escape through the gap between the piston and the cylinder wall.
  • This function is also possible with a contact between the piston of the piston according to the invention Guaranteed valve member and the piston of the piezo actuator.
  • the piston of the valve member advantageously has a stop element which can be brought into contact with the piston of the piezo actuator.
  • the piston of the piezo actuator has a stop element which can be brought into contact with the piston of the valve member.
  • the stop element is designed such that a surface area of the
  • Piston bottom of the piston with stop element in connection with the medium located in the pressure chamber Part of the piston crown surface can always be acted upon by the medium in the pressure chamber, so that a restoring force is applied to the piston.
  • both pistons i.e. the piston of the piezo actuator and the piston of the valve member each have their own stop element.
  • the stop element is designed in the form of a nose on the piston crown.
  • the nose can advantageously be square, rectangular, cylindrical or oval.
  • the stop element is designed in the form of a spherical section on the piston crown. This allows an almost punctiform contact surface between the two pistons.
  • the stop element is advantageously formed by two raised areas, which are separated from one another by a recess.
  • the pressure medium is connected via the cutout to the piston formed with the stop element.
  • a height of the pressure chamber can be adjusted by means of a single disc. As a result, the number of parts can be reduced, which leads to lower manufacturing and assembly costs. This is particularly advantageous since, due to the relatively small stroke of the piezo actuator, all components of the valve have to meet high tolerance requirements.
  • the piston of the piezo actuator can advantageously be brought into contact with the piston of the valve member by means of a separate intermediate member.
  • the separate intermediate member has a smaller contact area than the piston bottom surface of the valve member.
  • the valve according to the invention can advantageously be used in a pump nozzle unit (PDE) or a pump line nozzle (PLD) or as a piezo actuating unit for common rail injectors.
  • PDE pump nozzle unit
  • PLD pump line nozzle
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a valve for controlling liquids according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a piston according to the invention for a hydraulic translator
  • FIG. 3 shows a second embodiment for a piston according to the invention of a hydraulic translator
  • FIG. 4 shows a third embodiment of a Piston according to the invention for a hydraulic translator
  • Figure 5 shows a valve for controlling liquids according to the prior art.
  • FIG. 1 shows a valve for controlling liquids according to an embodiment of the present invention.
  • the valve comprises a housing 1, in which a piezo actuator 2 is arranged.
  • the piezo actuator 2 is sealed off from the remaining part of the valve by means of a sealing membrane 3.
  • the valve comprises a hydraulic booster 4, which consists of a piston 5 of the piezo actuator, a pressure chamber 6 and a piston 7 of the valve member.
  • the pressure chamber 6 is filled with a pressure medium, e.g. Fuel, filled.
  • the piston 5 of the piezo actuator is connected to the piezo actuator 2.
  • the valve comprises a valve needle 8 which is held on a valve seat 8 'by means of a sealing spring 10.
  • the valve needle 8 is in contact with the piston 7 of the valve member.
  • the sealing spring 10 is supported on a valve piece 14 with a throttle device 16.
  • a height h of the pressure chamber 6 is set by means of a first disk 11, which is arranged between the housing 1 of the piezo actuator and a housing part 9 of the hydraulic translator 4.
  • the housing 9 of the hydraulic booster has a stepped bore, ie a through bore with different diameters, in which the piston 5 of the piezo actuator and the piston 7 of the valve member are arranged.
  • the piston 5 of the piezo actuator has two different diameters and is also partially arranged in the housing 1 of the piezo actuator (cf. FIG. 1). However, it can also have only one diameter and can be arranged completely in the housing 9.
  • the piston 7 of the valve member can be cylindrical, which is a comparison with the prior art enables easier manufacture.
  • the gap height between the housing 9 and the piston 7 can be reduced, which ensures a safe and reliable function of the hydraulic translator 4.
  • the pressure chamber 6 of the hydraulic translator 4 is between the
  • Piston 5 of the piezo actuator and the piston 7 of the valve member arranged.
  • the piston 7 of the valve member is designed such that the piston 7 has a stop surface which can be brought into contact with the piston 5.
  • the piston 7 is designed such that at least part of its piston crown surface is in contact with the pressure medium of the pressure chamber 6 when it comes into contact with the piston 5 (cf. FIG. 1).
  • the piston 7 is formed with two raised regions 7a, which are separated from one another by a groove 7b.
  • the mode of operation of the valve according to the invention for controlling liquids is described below.
  • the piston 5 of the piezo actuator is moved downward in accordance with a stroke of the piezo actuator 2, the pressure in the pressure chamber 6 rising sharply as a result of the rapid movement.
  • the hydraulic transmission ratio is now determined in a known manner by the different area ratios of the two pistons 5 and 7, and the valve needle 8 is lifted from its valve seat 8 '.
  • a negative pressure can now arise in the pressure chamber 6 of the hydraulic intensifier 4.
  • the piston 7 of the valve member is moved upward into the pressure chamber 6, so that the piston 7 of the valve member is brought into contact with the piston 5 of the piezo actuator. Since, as shown in FIGS.
  • the piston 7 is designed with a stop element in the form of two raised areas 7a, the raised areas 7a come into contact with the piston 5. This continues ensures that a partial surface area of the piston crown surface of the piston 7 is in connection with the pressure medium, namely in the area of the groove 7b of the piston 7. If the pressure in the pressure chamber 6 now rises the next time the piezo actuator 2 is actuated, this can occur generated overpressure in the area of the groove 7b between the two pistons 5 and 7 and the piston 7 rests against the valve needle 8. The valve needle 8 can then lift off the valve seat 8 V and the valve can be opened. This ensures that the hydraulic transmission works at all times. A safe and reliable actuation of the valve element is of course also guaranteed if the negative pressure in the pressure chamber 6 was not so great that the piston 7 came into contact with the piston 5.
  • 3 and 4 show two further embodiments of a piston according to the invention.
  • a piston 17 of a valve member has a cylindrical projection 17a, the area of the projection 17a being significantly smaller than the piston bottom area of the piston 17. It should be noted that the projection can also be designed oval, rectangular, square or in any other shape.
  • FIG. 4 shows a further advantageous embodiment of a piston 27 of the valve member.
  • the piston 27 has on its piston bottom surface a stop element in the form of a spherical section 27a, which extends over the entire
  • Piston bottom surface of the piston 27 extends. A point contact between the piston 27 of the valve member and the piston of the piezo actuator can thereby be achieved.
  • the configurations of the piston described in FIGS. 2 to 4 can also be used with the piston of the piezo actuator with regard to the stop elements.
  • both the piston of the piezo actuator and the piston of the valve member can have stop elements. With regard to the design of the stop elements, it should only be noted that the two pistons can be brought into contact via the stop elements, that at least part of the piston bottom surface of the valve member piston can be acted upon by the pressure medium of the piston.

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Abstract

Es wird ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten vorgeschlagen, welches ein über einen hydraulischen Übersetzer (4) betätigbares Ventilglied (8) aufweist, das von einer Druckfeder (10) in Schliessrichtung auf einen Ventilsitz (8') beaufschlagt ist. Der hydraulische Übersetzer (4) weist einen mit einem Medium gefüllten Druckraum (6) auf. Der Druckraum (6) wird einerseits von einem Kolben (5) eines Piezoaktors (2) begrenzt und andererseits von einem Kolben (7) des Ventilglieds. Der Kolben (5) des Piezoaktors (2) ist mit dem Kolben (7) des Ventilglieds in Kontakt bringbar, so dass zumindest ein Teil der Kolbenbodenfläche des Kolbens (7) mit dem Druckmedium des Druckraums (6) in Verbindung steht. Dadurch wird bei allen Betriebszuständen eine sichere Funktion gewährleistet.

Description

Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern von Flüssig- keiten gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Ventil ist beispielsweise in Figur 5 dargestellt. Um einen Piezoaktor als ein Stellelement einsetzen zu können, ist es notwendig, eine Kompensation der Längendehnung als Funktion der Temperatur vorzusehen. Da der mittels eines Piezoaktors erzielbare Hub nur zwischen ungefähr 1/1000 bis 1,5/1000 seiner Länge beträgt, muß dieser geringe Hub für viele Anwendungen übersetzt werden. Hierbei wird der Hub des Piezoaktors z.B. über einen hydraulischen Kraft-Weg-Übersetzer transformiert. Wie in Figur 5 dargestellt, weist ein bekanntes Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten einen in einem Gehäuse 100 angeordneten Piezoaktor 102 auf, welcher mittels einer Dichtmembran 103 gegenüber einem hydraulischen Übersetzer 104 abgedichtet ist. Der hydraulische Übersetzer 104 besteht aus einem Kolben 105 des Piezoaktors 102, einem mit Medium
(Flüssigkeit) gefüllten Druckraum 106 und einem Kolben 107 eines Ventilglieds. Weiterhin umfaßt das Ventil eine Ventilnadel 108, welche mittels einer Dichtfeder 110 auf einen Ventilsitz 108' vorgespannt wird. Der Kolben 107 des Ventilglieds besteht aus einem zylinderförmigen Abschnitt 107a und einem Kopfbereich 107b, welcher einen größeren Durchmesser als der zylinderförmige Abschnitt 107a aufweist. Damit der Kolben 107 des Ventilglieds immer an der separaten Ventilnadel 108 anliegt, wird eine Well- oder Tellerfeder 109 verwendet, deren Vorspannung über eine Scheibe 113 eingestellt wird.
Dabei darf die Vorspannung der Tellerfeder 109 nicht die Summe der Federkraft der Dichtfeder 110 und des Drucks im hydraulischen Koppler übersteigen, da sonst das Ventil öffnet. Wie in Figur 5 gezeigt, ist die Tellerfeder 109 am Kopf 107b des Kolbens 107 des Ventilglieds abgestützt. Beim Zurückziehen des Kolbens 105 des Piezoaktors besteht die Gefahr, daß ein Unterdruck im Druckraum des hydraulischen Übersetzers 104 entsteht. Aufgrund der oben erläuterten notwendigerweise relativ gering eingestellten Federsteifigkeit der Tellerfeder 109 folgt der Kolben 107 des Ventilglieds diesem Unterdruck, d.h. er bewegt sich in Richtung des Druckraums 106, so daß die Tellerfeder 109 platt geschlagen werden kann. Dadurch kann sich die Vorspannkraft der Tellerfeder 109 verändern bzw. die Tellerfeder beschädigt werden. Dies führt somit zum einen zu einer relativ geringen Lebensdauer der Tellerfeder 109, zum anderen kann eine sichere Funktion über die Einsatzdauer des Ventils nicht sichergestellt werden. Desweiteren wird das Volumen des hydraulischen Übersetzers 104 (d.h. das Volumen des Druckraums 106) durch eine erste Scheibe 111 am Kolben 105 und eine zweite Scheibe 112 am Ventilglied eingestellt. Somit weist ein derartiges Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten eine Vielzahl von Teilen auf, welche aufgrund des geringen Hubwegs des Piezoaktors hohen Toleranzanforderungen genügen müssen und somit eine aufwendige und teuere Herstellung erfordern.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß es auf eine Tellerfeder verzichten kann. Dadurch ist die sichere Funktion des hydraulischen Übersetzers über die gesamte Einsatzdauer des Ventils gewährleistet. Weiterhin ergibt sich beim erfindungsgemäßen Ventil eine deutlich verringerte Teileanzahl. Daraus resultiert ein vereinfachter Zusammenbau des Ventils sowie eine Reduzierung von Einmeßvorgängen, da weniger Teile eingemessen werden müssen. Dadurch können insbesondere die Herstellungs- und Montagekosten für das Ventil deutlich verringert werden. Weiterhin kann beim erfindungsgemäßen Ventil die Einfüllhöhe des Druckraums des hydraulischen Übersetzers nur mittels einer einzigen Scheibe eingestellt werden. Auch ergibt sich eine einfache Ausgestaltung des Kolbens des Ventilglieds, da der Kolben im Gegensatz zum Stand der Technik im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet werden kann und auf einen Kopfbereich mit vergrößertem Durchmesser verzichtet werden kann. Dies führt auch zu gleichmäßigeren Spalthöhen zwischen dem Kolben des Ventilglieds und dem zugehörigen Gehäusebereich des hydraulischen Übersetzers, da der Kolben in einem Herstellschritt geschliffen werden kann und somit bei verbesserter Qualität einfacher herstellbar ist. Dies gewährleistet eine sicherere und zuverlässigerere Funktion des hydraulischen Übersetzers.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird weiterhin auch die notwendige Kompensation der Längendehnung des Piezoaktors als Funktion der Temperatur gewährleistet, welche durch den mit Medium gefüllten Druckraum des hydraulischen Übersetzers bereitgestellt wird. Diese langsam ablaufende Längendehnung des Piezoaktors infolge von Temperaturänderungen führt zu einer langsamen Verschiebung des Kolbens des Piezoaktors und somit zu einer Verdrängung von Medium aus dem Druckraum, welches durch die Spalte zwischen Kolben und Zylinderwand entweichen kann. Diese Funktion ist auch bei einem erfindungsgemäß möglichen Kontakt zwischen dem Kolben des Ventilglieds und dem Kolben des Piezoaktors gewährleistet.
In vorteilhafter Weise weist der Kolben des Ventilglieds ein Anschlagelement auf, welches mit dem Kolben des Piezoaktors in Kontakt bringbar ist . Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kolben des Piezoaktors ein Anschlagelement auf, welches mit dem Kolben des Ventilglieds in Kontakt bringbar ist. Bei den beiden oben genannten Ausgestaltungen der jeweiligen Kolben mit einem Anschlagelement ist das Anschlagelement derart ausgebildet, daß immer ein Flächenbereich des
Kolbenbodens des Kolbens mit Anschlagelement in Verbindung mit dem in der Druckkammer befindlichen Medium befindet. Ein Teil der Kolbenbodenfläche kann immer durch das im Druckraum befindliche Medium beaufschlagt werden, so daß auf den Kolben eine Rückstellkraft aufgebracht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß gemäß Patentanspruch 4 beide Kolben, d.h. der Kolben des Piezoaktors und der Kolben des Ventilglieds, jeweils ein eigenes Anschlagelement aufweisen.
In vorteilhafter Weise ist gemäß Patentanspruch 5 das Anschlagelement in Form einer Nase am Kolbenboden ausgebildet. Vorteilhaft kann die Nase dabei quadratisch, rechteckig, zylindrisch oder ovalförmig ausgestaltet sein. Bei der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist das Anschlagelement in Form eines Kugelabschnitts am Kolbenboden ausgebildet. Dadurch kann eine fast punktförmige Kontaktfläche zwischen den beiden Kolben ermöglicht werden. Um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen den beiden Kolben zu erreichen, ist das Anschlagelement gemäß Patentanspruch 7 vorteilhaft durch zwei erhöhte Bereiche gebildet, welche durch eine Aussparung voneinander getrennt sind. Dadurch steht das Druckmedium über die Aussparung mit dem mit Anschlagelement ausgebildeten Kolben in Verbindung. In vorteilhafter Weise ist gemäß Patentanspruch 8 eine Höhe des Druckraums mittels einer einzigen Scheibe einstellbar. Dadurch kann die Anzahl der Teile verringert werden, was zu geringeren Herstell- und Montagekosten führt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da aufgrund des relativ geringen Hubes des Piezoaktors alle Bauteile des Ventils hohen Toleranzanforderungen genügen müssen.
In vorteilhafter Weise kann der Kolben des Piezoaktors mit dem Kolben des Ventilglieds mittels eines separaten Zwischengliedes in Kontakt gebracht werden. Dabei weist das separate Zwischenglied eine kleinere Kontaktfläche als die Kolbenbodenfläche des Ventilglieds auf.
Das erfindungsgemäße Ventil kann vorteilhaft bei einer Pumpe- Düse-Einheit (PDE) oder einer Pumpe-Leitung-Düse (PLD) oder auch als Piezo-Stelleinheit für Common-Rail- Injektoren verwendet werden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 2 eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kolbens für einen hydraulischen Übersetzer, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Kolben eines hydraulischen Übersetzers, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemäßen Kolbens für einen hydraulischen Übersetzer und Figur 5 ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß dem Stand der Technik.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt ein Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ventil umfaßt ein Gehäuse 1, in welchem ein Piezoaktor 2 angeordnet ist. Der Piezoaktor 2 ist gegenüber dem restlichen Teil des Ventils mittels einer Dichtmembran 3 abgedichtet.
Weiterhin umfaßt das Ventil einen hydraulischen Übersetzer 4, welcher aus einem Kolben 5 des Piezoaktors, einem Druckraum 6 und einem Kolben 7 des Ventilglieds besteht. Der Druckraum 6 ist mit einem Druckmedium, z.B. Kraftstoff, gefüllt. Der Kolben 5 des Piezoaktors steht mit dem Piezoaktor 2 in Verbindung. Weiterhin umfaßt das Ventil eine Ventilnadel 8, welche mittels einer Dichtfeder 10 an einem Ventilsitz 8' gehalten wird. Die Ventilnadel 8 befindet sich mit dem Kolben 7 des Ventilglieds in Kontakt. Die Dichtfeder 10 stützt sich auf ein Ventilstück 14 mit einer Drosseleinrichtung 16 ab.
Eine Höhe h des Druckraums 6 wird mittels einer ersten Scheibe 11 eingestellt, welche zwischen dem Gehäuse 1 des Piezoaktors und einem Gehäuseteil 9 des hydraulischen Übersetzers 4 angeordnet ist. Das Gehäuse 9 des hydraulischen Übersetzers weist eine gestufte Bohrung, d.h. eine Durchgangsbohrung mit unterschiedlichen Durchmessern, auf, in welcher der Kolben 5 des Piezoaktors und der Kolben 7 des Ventilglieds angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Kolben 5 des Piezoaktors zwei verschiedene Durchmesser auf und ist teilweise auch im Gehäuse 1 des Piezoaktors angeordnet (vgl. Figur 1) . Er kann jedoch auch nur einen Durchmesser aufweisen und vollständig im Gehäuse 9 angeordnet werden. Weiterhin kann der Kolben 7 des Ventilglieds zylinderförmig ausgestaltet sein, was im Vergleich mit dem Stand der Technik eine einfachere Herstellbarkeit ermöglicht. Weiterhin kann dadurch die Spalthöhe zwischen dem Gehäuse 9 und dem Kolben 7 verringert werden, was eine sichere und zuverlässige Funktion des hydraulischen Übersetzers 4 gewährleistet. Hierbei ist der Druckraum 6 des hydraulischen Übersetzers 4 zwischen dem
Kolben 5 des Piezoaktors und dem Kolben 7 des Ventilglieds angeordnet .
Weiterhin ist der Kolben 7 des Ventilglieds derart ausge- staltet, daß der Kolben 7 eine Anschlagfläche aufweist, welche mit dem Kolben 5 in Kontakt bringbar ist. Dabei ist der Kolben 7 derart ausgebildet, daß zumindest ein Teil seiner Kolbenbodenfläche bei Kontakt mit dem Kolben 5 mit dem Druckmedium des Druckraums 6 in Verbindung steht (vgl . Figur 1) . Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kolben 7 mit zwei erhöhten Bereichen 7a gebildet, welche durch eine Nut 7b voneinander getrennt sind.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten beschrieben. Entsprechend eines Hubes des Piezoaktors 2 wird der Kolben 5 des Piezoaktors nach unten bewegt, wobei infolge der schnellen Bewegung der Druck im Druckraum 6 stark ansteigt. Hierbei wird nun in bekannter Weise die hydraulische Übersetzung durch die unterschiedlichen Flächenverhältnisse der beiden Kolben 5 und 7 bestimmt und die Ventilnadel 8 von ihrem Ventilsitz 8' abgehoben. Beim Zurückziehen des Kolbens 5 des Piezoaktors 2 kann nun ein Unterdruck im Druckraum 6 des hydraulischen Übersetzers 4 entstehen. Dadurch wird der Kolben 7 des Ventilglieds nach oben in den Druckraum 6 bewegt, so daß der Kolben 7 des Ventilglieds mit dem Kolben 5 des Piezoaktors in Kontakt gebracht wird. Da, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, der Kolben 7 mit einem Anschlagelement in Form von zwei erhöhten Bereichen 7a ausgebildet ist, kommen die erhöhten Bereiche 7a mit dem Kolben 5 in Kontakt. Dadurch ist weiterhin gewährleistet, daß ein Teilflächenbereich der Kolbenbodenfläche des Kolbens 7 mit dem Druckmedium in Verbindung steht, nämlich im Bereich der Nut 7b des Kolbens 7. Steigt nun bei der nächsten Betätigung des Piezoaktors 2 der Druck im Druckraum 6 wie oben beschrieben an, so kann der derart erzeugte Überdruck im Bereich der Nut 7b zwischen die beiden Kolben 5 und 7 gelangen und der Kolben 7 liegt wieder an der Ventilnadel 8 an. Anschließend kann dann die Ventilnadel 8 vom Ventilsitz 8V abheben und das Ventil geöffnet werden. Somit ist gewährleistet, daß die hydraulische Übersetzung zu jedem Zeitpunkt funktioniert. Eine sichere und zuverlässige Betätigung des Ventilelements ist selbstverständlich auch gewährleistet, wenn der Unterdruck im Druckraum 6 nicht so groß war, daß der Kolben 7 mit dem Kolben 5 in Kontakt gekommen ist.
In den Figuren 3 und 4 sind zwei weitere Ausgestaltungsformen eines erfindungsgemäßen Kolbens dargestellt.
In Figur 3 weist ein Kolben 17 eines Ventilglieds einen zylinderförmigen Vorsprung 17a auf, wobei die Fläche des Vorsprungs 17a deutlich kleiner als die Kolbenbodenfläche des Kolbens 17 ist. Es sei angemerkt, daß der Vorsprung auch ovalförmig, rechteckig, quadratisch oder in einer anderen beliebigen Form ausgestaltet werden kann.
In Figur 4 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Kolbens 27 des Ventilglieds dargestellt. Der Kolben 27 weist an seiner Kolbenbodenfläche ein Anschlagelement in Form eines Kugelabschnitts 27a auf, welches sich über die gesamte
Kolbenbodenfläche des Kolbens 27 erstreckt. Dadurch kann ein Punktkontakt zwischen dem Kolben 27 des Ventilglieds und dem Kolben des Piezoaktors erreicht werden. Es sei angemerkt, daß die in den Figuren 2 bis 4 beschriebenen Ausgestaltungsformen des Kolbens hinsichtlich der Anschlagelemente auch beim Kolben des Piezoaktors verwendet werden können. Weiterhin können sowohl der Kolben des Piezo- aktors als auch der Kolben des Ventilglieds Anschlagelemente aufweisen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Anschlagelemente ist nur zu beachten, daß die beiden Kolben deart über die Anschlagelemente in Kontakt bringbar sind, daß zumindest ein Teil der Kolbenbodenfläche des Ventilgliedkolbens durch das Druckmedium des Kolbens beaufschlagbar ist.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten mit einem über einen hydraulischen Übersetzer (4) betätigbaren Ventilglied (8) , das von einer Druckfeder (10) in Schließrichtung auf einen Ventilsitz (8') beaufschlagt ist, wobei der hydraulische
Übersetzer (4) einen mit einem Druckmedium gefüllten Druckraum (6) aufweist, welcher einerseits von einem Kolben (5) eines Piezoaktors (2) begrenzt wird und andererseits von einem Kolben (7) des Ventilglieds begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) des Piezoaktors (2) mit dem Kolben (7) des Ventilglieds derart in Kontakt bringbar ist, daß zumindest ein Teil der Kolbenbodenfläche des Kolbens (7) mit dem Druckmedium des Druckraums (6) in Verbindung steht.
2. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7; 17; 27) des Ventil - glieds ein Anschlagelement (7a; 17a; 27a) aufweist, welches mit dem Kolben (5) des Piezoaktors (2) in Kontakt bringbar ist.
3. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) des Piezoaktors (2) ein Anschlagelement aufweist, welches mit dem Kolben (7) des Ventilglieds in Kontakt bringbar ist.
4. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) des Piezoaktors (2) und der Kolben (7) des Ventilglieds jeweils ein Anschlagelement aufweisen.
5. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (2) erhöhte Bereiche (7a) aufweist, welche durch eine Aussparung (7b) voneinander getrennt sind.
6. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement in Form eines Vorsprungs (17a) am Kolbenboden ausgebildet ist.
7. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement in Form eines Kugelabschnitts (27a) am Kolbenboden ausgebildet ist.
8. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe (h) des Druckraums (6) mittels einer Scheibe (11) einstellbar ist.
9. Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) des Piezoaktors (2) mit dem Kolben (7) des Ventilglieds über ein separates Zwischenglied in Kontakt bringbar ist, wobei das Zwischenglied eine kleinere Kontaktfläche als die Kolbenbodenfläche des Kolbens (7) des Ventilglieds aufweist.
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