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WO2000034645A1 - Element zur übertragung einer bewegung und einspritzventil mit einem solchen element - Google Patents

Element zur übertragung einer bewegung und einspritzventil mit einem solchen element Download PDF

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Publication number
WO2000034645A1
WO2000034645A1 PCT/DE1999/003818 DE9903818W WO0034645A1 WO 2000034645 A1 WO2000034645 A1 WO 2000034645A1 DE 9903818 W DE9903818 W DE 9903818W WO 0034645 A1 WO0034645 A1 WO 0034645A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
drive piston
receiving element
actuator
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1999/003818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wendelin KLÜGL
Gerd Schmutzler
Günter LEWENTZ
Stefan Lehmann
Johannes Fitzner
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2000034645A1 publication Critical patent/WO2000034645A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • 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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means

Definitions

  • the invention relates to an element for transmitting a movement according to the preamble of claim 1 and in particular an injection valve with such an element.
  • an element is known from DE 197 08 304 AI.
  • High-pressure accumulator injection systems are increasingly being used to supply fuel to internal combustion engines.
  • Such injection systems are known as common rail systems (for diesel engines) and HPDI injection systems (for gasoline engines).
  • the fuel is fed with a high-pressure pump into a pressure accumulator common to all cylinders of the engine, from which the injection valves on the individual cylinders are supplied.
  • the opening and closing of the injection valves can be controlled electromagnetically or electrically, for example by means of piezo actuators, which consist of a number of stacked piezo elements.
  • the piezo actuator usually acts on a servo valve that hydraulically controls the pressure that is exerted on the nozzle needle of the injection valve.
  • the nozzle needle of the injection valve is therefore not controlled directly by the piezo actuator, but indirectly via the servo valve.
  • the element known from the publication mentioned at the outset for transmitting a movement consists of a transmission module which, when used in an injection valve, is arranged between the piezo actuator and a drive stamp for the servo valve.
  • the transmission module is essentially cylindrical and has a pressure chamber which is delimited by a flexible membrane.
  • the drive stamp for the service is located on the flexible membrane valve on.
  • a connecting bore with a throttling effect leads from the pressure chamber to a compensation chamber which is provided in the interior of the transmission module and is closed off by a prestressed spring plate.
  • the pressure chamber and the compensation chamber are filled with a hydraulic medium.
  • a rigid cover plate against which the piezo actuator rests is arranged above the compensation chamber.
  • the pressure of the transmission medium is transferred from the compensation chamber through the connecting bore into the pressure chamber, so that the flexible membrane always bears against the drive stamp, even if the total length of the arrangement changes due to thermal effects or aging effects.
  • the piezo actuator is actuated, the hydraulic transmission medium cannot get out of the fast enough
  • the known arrangement has the disadvantage of a complicated structure, since the connecting bore and the compensation chamber, including the spring plate which pressurizes the transmission medium, are formed within the transmission module.
  • the hydraulic transmission medium is enclosed under pressure in the transmission module. Even a slight leak in the system leads to a loss of transmission medium. The resulting pressure drop in the transmission module immediately results in a failure of the transmission module and thus of the injection valve.
  • the object of the present invention is therefore to design the element mentioned at the outset for transmitting a movement such that it is reliable with a simple structure. This object is achieved with the measures specified in claim 1. Preferred embodiments of the invention are set out in the claims following this claim 1.
  • the element according to the invention is preferably used in connection with an injection valve for internal combustion engines.
  • a play-compensating transmission element is provided between an actuator and an actuator, which comprises a drive piston and a receiving element, which engage telescopically and which enclose a chamber with a hydraulic medium.
  • the gap between the drive piston and the receiving element is dimensioned in such a way that a brief rise in pressure in the chamber is not compensated for, but longer-lasting pressure differences are reduced.
  • the transmission element according to the invention has the advantage of forming an open system which is not very sensitive to faults and with which varying distances can be compensated for and bridged. There are no complex shaped components; assembly is simple and component tolerances can be reduced.
  • Another advantage of the transmission element according to the invention is that the hydraulic medium is not under an increased pressure in the idle state. It is thus possible to connect the space around the transmission element in an injection valve, for example, to the essentially pressure-free fuel return system.
  • a piezo actuator 2 is installed in the housing 1 of the injection valve. When actuated electrically via feed lines (not shown), the piezo actuator 2 acts on a valve lifter 4 via a transmission element 3. The valve lifter 4 bears against a valve element 5 of a servo valve. As long as the piezo actuator 2 is not actuated, the valve element 5 is pressed into its valve seat 7 by a valve spring 6.
  • valve lifter 4 When the piezo actuator 2 is actuated, the valve lifter 4 lifts the valve element 5 from the valve seat 7, so that fuel can flow past the valve element 5 in the known manner and the injection valve thereby opens.
  • the transmission element 3 is designed as a hydraulic compensating element.
  • the transmission element 3 consists of a drive piston 31, which is fixedly attached to the piezo actuator 2 or is permanently connected to it, and a receiving element 32, which is permanently connected to the valve lifter 4 or is therefore of integral design.
  • the outer diameter of the receiving element 32 is larger than that of the drive piston 31.
  • Drive piston 31 and receiving element 32 thus form the inner part and outer part of a telescopic arrangement, for the longitudinal adjustment of the inner part and outer part, that is to say drive piston 31 and receiving element 32, are axially displaceable relative to one another, the distance s changing by which Cover drive piston 31 and receiving element 32 in the axial direction.
  • the chamber 322 is preferably radially symmetrical about the longitudinal axis of the transmission element 3.
  • a spring 33 is arranged in the chamber 322, preferably a spiral spring, which presses the drive piston 31 and the receiving element 32 apart in the axial direction.
  • the spring 33 thus causes the valve tappet 4 to always rest without play both on the drive piston 31 connected to the piezo actuator 2 and on the valve element 5 of the servo valve, even in the idle state, regardless of length tolerances, thermal changes in length and the like.
  • the end face of the drive piston 31 does not lie directly against the opposite end face of the depression 321 in the receiving element 32 outside the chamber 322.
  • the chamber 322 in the transmission element 3 is filled with a hydraulic medium.
  • the space 8 around the transmission element 3 in the housing 1 of the injection valve also contains hydraulic medium.
  • the hydraulic medium is preferably the fuel for the respective engine.
  • the hydraulic medium in space 8 can therefore, if the hydraulic medium is the fuel, for example, be connected to the substantially unpressurized fuel return line from the injection valve to the tank of the vehicle.
  • the space 8 can also be closed to the outside by membranes, sealing washers and the like.
  • the hydraulic medium in the idle state that is to say when the injection valve is closed, the piezo actuator 2 is not activated and thermal and other effects are balanced, is essentially not under an increased pressure. Only when the piezo actuator 2 is activated and its length is increased as a result, the drive piston 2 exerts pressure on the hydraulic medium. Since the hydraulic medium does not cause the rapid pressure increase associated therewith by rapid outflow through the narrow gap between the cylindrical outer wall of the drive piston 31 and the cylindrical inner wall of the receiving element
  • valve 32 can reduce, there is this pressure on the receiving element 32 to the valve tappet 4, so that the drive piston 31, receiving element 32 and valve tappet 4 move downward and push the valve element 5 of the servo valve away from the valve seat 7 against the action of the valve spring 6. ken.
  • the distance or gap between the cylindrical outer wall of the drive piston 31 and the cylindrical inner wall of the recess 321 in the receiving element 32 is, as said, so small that during the short time of actuation of the piezo actuator 2, the hydraulic medium cannot escape from the chamber 322 through this gap .
  • this distance or gap is dimensioned such that during the remaining, much longer period of a work cycle in which the valve is closed, liquid can flow through this gap into the chamber 322, in cooperation with the spring
  • the present invention is characterized by the transmission element 3, which is constructed telescopically.
  • a telescope arrangement consists of an outer part, in which an inner part is arranged coaxially and which can be displaced relative to the outer part in the direction of the common longitudinal axis of the two parts, as a result of which the overall length of the telescopic arrangement changes.
  • the space surrounding the outer and inner parts of the telescopic assembly forms the chamber in which the hydraulic medium is located, which can be pressurized to transmit force and movement.
  • the distance between the outer wall of the inner part and the inner wall of the outer part of the telescopic arrangement is dimensioned such that the connection with a throttling effect is produced between the chamber 322 acting as a pressure chamber and the compensation chamber 8. If there is a long pressure difference between the pressure chamber and the compensation chamber, the hydraulic medium between the outer part and the inner part of the telescopic arrangement can flow into or out of the pressure chamber. However, a rapid rise in pressure in the pressure chamber as a result of actuation of the actuator 2 cannot be compensated for, so that a force and therefore a movement can be transmitted via the increased pressure.
  • a preferred embodiment of the element according to the invention which is used in an injection valve for an internal combustion engine, consists of only three simply designed parts; the drive piston 31, which is firmly attached to the piezo Actuator 2 of the injection valve is attached, the receiving element 32, which is fixedly arranged on a valve tappet 4 for the servo valve or is integrally formed therewith, and the spring 33 between the drive piston and the receiving element.
  • Drive piston 31 and receiving element 32 form the inner part or outer part of a telescope arrangement.
  • the hydraulic function of this transmission element 3 is determined by the shape and the dimensioning of the drive piston and receiving element, in particular by the distance of the outer wall of the drive piston from the opposite inner wall of the receiving element and the degree of overlap of the drive piston and receiving element.
  • the cylindrical drive piston preferably dips a distance s into the cylindrical recess 322 in the receiving element 32.
  • End faces of drive piston 31 and receiving element 32 have axial cutouts which form chamber 321 for the hydraulic transmission medium.
  • the distance or gap between drive piston 31 and recess 321 is dimensioned such that when the periodic activation of the
  • the chamber can be filled with hydraulic medium to compensate for play if the total length of the arrangement changes.
  • the medium can flow out of the chamber. The compensation can take place at every work cycle.

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Abstract

Zwischen dem Piezoaktor (2) und dem Ventilelement (5) eines Servoventils für ein Einspritzventil ist ein spielausgleichendes Übertragungselement (3) vorgesehen, das einen Antriebskolben (31) und ein Aufnahmeelement (32) umfasst, die teleskopartig ineinandergreifen und die eine Kammer (322) mit einem hydraulischen Medium umschliessen. Der Spalt zwischen Antriebskolben (31) und Aufnahmeelement (32) ist so bemessen, dass ein kurzzeitiger Druckanstieg in der Kammer (322) nicht ausgeglichen wird, länger andauernde Druckdifferenzen jedoch abgebaut werden.

Description

Beschreibung
Element zur Übertragung einer Bewegung und Einspritzventil mit einem solchen Element
Die Erfindung betrifft ein Element zur Übertragung einer Bewegung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere ein Einspritzventil mit einem solchen Element. Ein solches Element ist aus der DE 197 08 304 AI bekannt.
Für die Kraftstoffversorgung von Verbrennungsmotoren werden zunehmend Hochdruck-Speichereinspritzsysteme verwendet. Solche Einspritzsysteme sind als Common-Rail-Systeme (für Dieselmotoren) und HPDI-Einspritzsysteme (für Ottomotoren) be- kannt . Bei diesen Einspritzsystemen wird der Kraftstoff mit einer Hochdruckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher gefördert, von dem aus die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern versorgt werden. Die Steuerung des Öffnens und Schließens der Einspritzventile kann elektromagnetisch oder elektrisch erfolgen, etwa mittels Piezoaktoren, die aus einer Anzahl von aufeinandergestapelten Piezoelementen bestehen.
Der Piezoaktor wirkt dabei in der Regel auf ein Servoventil ein, das hydraulisch den Druck steuert, der auf die Düsennadel des Einspritzventils ausgeübt wird. Die Düsennadel des Einspritzventils wird also vom Piezoaktor nicht direkt angesteuert, sondern indirekt über das Servoventil.
Das aus der eingangs genannten Druckschrift bekannte Element zur Übertragung einer Bewegung besteht aus einem Übertragungsmodul, das bei der Verwendung in einem Einspritzventil zwischen dem Piezoaktor und einem Antriebsstempel für das Servoventil angeordnet ist. Das Übertragungsmodul ist im e- sentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist eine Druckkammer auf, die von einer flexiblen Membran begrenzt ist. An der flexiblen Membran liegt der Antriebsstempel für das Ser- voventil an. Von der Druckkammer führt eine Verbindungsbohrung mit Drosselwirkung zu einer Ausgleichskammer, die im Inneren des Übertragungsmoduls vorgesehen ist und durch eine vorgespannte Federplatte abgeschlossen ist. Die Druckkammer und die Ausgleichskammer sind mit einem hydraulischen Medium gefüllt. Über der Ausgleichskammer ist eine starre Abdeck- platte angeordnet, an der der Piezoaktor anliegt.
Im Ruhezustand überträgt sich der Druck des Übertragungsmedi- ums aus der Ausgleichskammer durch die Verbindungsbohrung in die Druckkammer, so daß die flexible Membran immer am Antriebsstempel anliegt, auch wenn sich die Gesamtlänge der Anordnung durch thermische Effekte oder Alterungseinflüsse ändert. Andererseits kann das hydraulische Übertragungsmedium bei Ansteuerung des Piezoaktors nicht schnell genug aus der
Druckkammer abfließen, so daß sich bei einer elektrischen Ansteuerung des Piezoaktors, bei der die Ansteuerzeiten im Bereich von Millisekunden liegen, die Bewegung des Piezoaktors über das Übertragungsmodul praktisch unverändert auf den An- triebsstempel für das Servoventil überträgt.
Die bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil eines komplizierten Aufbaus, da die Verbindungsbohrung und die Ausgleichskammer einschließlich der das Übertragungsmedium unter Druck setzenden Federplatte innerhalb des Übertragungsmoduls ausgebildet sind. Das hydraulische Übertragungsmedium ist unter Druck im Übertragungsmodul eingeschlossen. Schon eine geringe Undichtigkeit im System führt zu einem Verlust von Übertragungsmedium. Der resultierende Druckabfall im Übertra- gungsmodul hat unmittelbar einen Ausfall des Übertragungsmoduls und damit des Einspritzventils zur Folge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das eingangs genannte Element zur Übertragung einer Bewegung so aus- zugestalten, daß es bei einfachem Aufbau zuverlässig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den diesem Anspruch 1 folgenden Ansprüchen angeführt. Das erfindungsgemäße Element wird vorzugswei- se in Verbindung mit einem Einspritzventil für Verbrennungsmotoren angewendet.
Gemäß der Erfindung ist zwischen einem Aktor und einem Stellglied ein spielausgleichendes Übertragungselement vorge- sehen, das einen Antriebskolben und ein Aufnahmeelement umfaßt, die teleskopartig ineinandergreifen und die eine Kammer mit einem hydraulischen Medium umschließen. Der Spalt zwischen Antriebskolben und Aufnahmeelement ist so bemessen, daß ein kurzzeitiger Druckanstieg in der Kammer nicht ausgegli- chen wird, länger andauernde Druckdifferenzen jedoch abgebaut werden.
Das erfindungsgemäße Übertragungselement hat den Vorteil, ein für Störungen wenig empfindliches offenes System zu bilden, mit dem variierende Abstände ausgeglichen und überbrückt werden können. Es gibt keine kompliziert geformte Bauteile; die Montage ist einfach und die Bauteiltoleranzen können herabgesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Übertragungselements ist, daß das hydraulische Medium im Ruhezustand nicht unter einem erhöhten Druck steht. Es ist damit möglich, den Raum um das Übertragungselement bei einem Einspritzventil zum Beispiel an das im wesentlichen drucklose Kraftstoff- RücklaufSystem anzuschließen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Darstellung in der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch das Oberteil eines Einspritzventils zeigt. Die Figur der Zeichnung zeigt schematisch einen Teil eines Emspπtzventils im Schnitt. In das Gehäuse 1 des Emspritz- ventils ist ein Piezoaktor 2 eingebaut. Der Piezoaktor 2 wirkt, wenn er elektrisch über (nicht gezeigte) Zuleitungen angesteuert wird, über ein Ubertragungselement 3 auf einen Ventilstoßel 4 ein. Der Ventilstoßel 4 liegt an einem Venti- lelement 5 eines Servoventils an. Das Ventilelement 5 wird, solange der Piezoaktor 2 nicht angesteuert ist, von einer Ventilfeder 6 in seinen Ventilsitz 7 gedruckt.
Bei der Ansteuerung des Piezoaktors 2 hebt der Ventilstoßel 4 das Ventilelement 5 vom Ventilsitz 7 ab, so daß auf die bekannte Weise Kraftstoff am Ventilelement 5 vorbei abfließen kann und sich dadurch das Einspritzventil öffnet.
Um jegliches Spiel zwischen dem Piezoaktor 2 und dem Ventilelement 5 auszuschließen, ist das Ubertragungselement 3 als hydraulisches Ausgleichselement ausgebildet. Dazu besteht das Ubertragungselement 3 aus einem Antriebskolben 31, der fest am Piezoaktor 2 angebracht oder fest damit verbunden ist, und einem Aufnahmeelement 32, das fest mit dem Ventilstoßel 4 verbunden oder damit emstuckig ausgebildet ist.
An der dem Antriebskolben 31 zugewandten Seite ist der Außen- durchmesser des Aufnahmeelements 32 großer als der des Antriebskolbens 31. Der im Verbindungsbereich im wesentlichen zylindrische Antriebskolben 31 ragt um e ne Strecke s in eine zylmderformige axiale Vertiefung 321 im Aufnahmeelement 32. Zwischen der zylindrischen Außenwand des Antriebskolbens 31 und der zylindrischen Innenwand der Vertiefung 321 ist ein geringer Abstand oder ein kleiner Spalt vorgesehen.
Antriebskolben 31 und Aufnahmeelement 32 bilden somit Innenteil und Außenteil einer Teleskopanordnung, zu deren Langen- Verstellung Innenteil und Außenteil, das heißt Antriebskolben 31 und Aufnahmeelement 32, relativ zueinander axial verschiebbar sind, wobei sich die Strecke s ändert, um die sich Antriebskolben 31 und Aufnahmeelement 32 in Axialrichtung überdecken.
An der dem Aufnahmeelement 32 zugewandten Stirnseite des An- triebskolbens 31 und/oder an der dem Antriebskolben 31 zugewandten Stirnseite des Aufnahmeelements 32 ist/sind Aussparungen vorgesehen, die eine Kammer 322 bilden. Die Kammer 322 ist vorzugsweise radialsymmetrisch um die Längsachse des Übertragungselements 3 ausgebildet. In der Kammer 322 ist ei- ne Feder 33 angeordnet, vorzugsweise eine Spiralfeder, die Antriebskolben 31 und Aufnahmeelement 32 in Axialrichtung auseinanderdrückt .
Die Feder 33 bewirkt somit, daß der Ventilstößel 4 auch im Ruhezustand unabhängig von Längentoleranzen, thermischen Längenänderungen und dergleichen immer spielfrei sowohl an dem mit dem Piezoaktor 2 verbundenen Antriebskolben 31 als auch am Ventilelement 5 des Servoventils anliegt. Dabei liegt die Stirnseite des Antriebskolbens 31 außerhalb der Kammer 322 nicht direkt an der gegenüberliegenden Stirnseite der Vertiefung 321 im Aufnahmeelement 32 an.
Im Betrieb ist die Kammer 322 im Übertragungselement 3 mit einem hydraulischen Medium gefüllt. Auch der Raum 8 um das Übertragungselement 3 im Gehäuse 1 des Einspritzventils enthält hydraulisches Medium. Das hydraulische Medium ist vorzugsweise der Kraftstoff für den jeweiligen Motor.
Es ist nicht erforderlich, daß das hydraulische Medium im Raum 8 unter einem erhöhten Druck steht. Der Raum 8 kann daher, wenn das hydraulische Medium der Kraftstoff ist, zum Beispiel mit der im wesentlichen drucklosen Kraftstoff- Rückleitung vom Einspritzventil zum Tank des Fahrzeugs in Verbindung stehen. Der Raum 8 kann aber auch durch Membranen, Dichtscheiben und dergleichen nach außen abgeschlossen sein. Auch in der Kammer 322 im Übertragungselement 3 steht das hydraulische Medium im Ruhezustand, das heißt bei geschlossenem Einspritzventil, nicht angesteuertem Piezoaktor 2 und ausgeglichenen thermischen und sonstigen Effekten, im wesentlichen nicht unter einem erhöhten Druck. Erst wenn der Piezoaktor 2 angesteuert wird und dadurch seine Länge vergrößert, wird vom Antriebskolben 2 Druck auf das hydraulische Medium ausgeübt. Da das hydraulische Medium den damit verbundenen schnellen Druckanstieg nicht durch schnelles Abströmen durch den engen Spalt zwischen der zylindrischen Außenwand des Antriebskolbens 31 und der zylindrischen Innenwand des Aufnahmeelements
32 abbauen kann, gibt es diesen Druck über das Aufnahmeelement 32 an den Ventilstößel 4 weiter, so daß sich Antriebskolben 31, Aufnahmeelement 32 und Ventilstößel 4 zusammen nach unten bewegen und das Ventilelement 5 des Servoventils gegen die Wirkung der Ventilfeder 6 vom Ventilsitz 7 wegdrük- ken .
Der Abstand oder Spalt zwischen der zylindrischen Außenwand des Antriebskolbens 31 und der zylindrischen Innenwand der Vertiefung 321 im Aufnahmeelement 32 ist wie gesagt so gering, daß während der kurzen Zeit der Ansteuerung des Piezoaktors 2 das hydraulische Medium nicht durch diesen Spalt aus der Kammer 322 entweichen kann. Andererseits ist dieser Ab- stand oder Spalt jedoch so bemessen, daß während der restlichen, viel längeren Zeit eines Arbeitstaktes, in der das Ventil geschlossen ist, durch diesen Spalt Flüssigkeit in die Kammer 322 strömen kann, um im Zusammenwirken mit der Feder
33 ein eventuelles Ventilspiel auszugleichen. Auf die gleiche Weise erfolgt ein Ausgleich durch langsames Abfließen des hydraulischen Mediums, wenn der Piezoaktor 2 etwa aufgrund thermischer Effekte bereits im nicht angesteuerten Zustand permanent Druck auf das Übertragungselement 3 ausübt, der das Ventilelement 5 gegen die Wirkung der Ventilfeder 6 vom Ven- tilsitz 7 abzuheben sucht. Der Ausgleich kann gegebenenfalls in jeder Richtung bei jedem Arbeitstakt erneut stattfinden. Der Abstand der Stirnseite des Antriebskolbens 31 von der Stirnseite des Aufnahmeelements 32 um die Kammer 322 herum ist auf πeden Fall groß genug, um das Aus- und Einströmen des hydraulischen Mediums bei den genannten Ausgleichsvorgangen nicht zu behindern. Gegebenenfalls können durch Abstandhalter, Nuten oder dergleichen m diesem Bereich geeignete Zu- und Abstromkanale geschaffen werden.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch das Uber- tragungselement 3, das teleskopartig aufgebaut ist. Eine Teleskopanordnung besteht im einfachsten Fall aus einem Außenteil, m dem koaxial ein Innenteil angeordnet ist, das sich relativ zum Außenteil in Richtung der gemeinsamen Langsachse der beiden Teile verschieben laßt, wodurch sich die Gesamt- lange der Teleskopanordnung ändert.
Bei der vorliegenden Erfindung bildet der Raum, der den Außenteil und Innenteil der Teleskopanordnung umschließt, die Kammer, m der sich das hydraulische Medium befindet, das zur Übertragung von Kraft und einer Bewegung unter Druck gesetzt werden kann. Der Abstand zwischen der Außenwand des Innenteils und der Innenwand des Außenteils der Teleskopanordnung ist so bemessen, daß dadurch die Verbindung mit Drosselwirkung zwischen der als Druckkammer wirkenden Kammer 322 und dem Ausgleichsraum 8 hergestellt wird. Bei einer langer bestehenden Druckdifferenz zwischen Druckkammer und Ausgleichsraum kann so das hydraulische Medium zwischen Außenteil und Innenteil der Teleskopanordnung m die Druckkammer hinein bzw. daraus abfließen. Ein schneller Druckanstieg in der Druckkammer als Folge einer Betätigung des Aktors 2 kann jedoch nicht ausgeglichen werden, so daß sich über den erhöhten Druck eine Kraft und damit eine Bewegung übertragen laßt.
Eine bevorzugte Ausfuhrungsform des erfmdungsgemaßen Ele- ments, die bei einem Emspritzventil für einen Verbrennungsmotor zur Anwendung kommt, besteht aus lediglich drei einfach gestalteten Teilen; dem Antriebskolben 31, der fest am Piezo- aktor 2 des Einspritzventils angebracht ist, dem Aufnahmeelement 32, das fest an einem Ventilstößel 4 für das Servoventil angeordnet oder einstückig damit ausgebildet ist, und der Feder 33 zwischen Antriebskolben und Aufnahmeelement . Antriebs- kolben 31 und Aufnahmeelement 32 bilden das Innenteil bzw. Außenteil einer Teleskopanordnung. Die hydraulische Funktion dieses Übertragungselements 3 wird von der Form und der Bemessung von Antriebskolben und Aufnahmeelement bestimmt, insbesondere vom Abstand der Außenwand des Antriebskolben von der gegenüberliegenden Innenwand des Aufnahmeelements und dem Grad der Überdeckung von Antriebskolben und Aufnahmeelement .
Vorzugsweise taucht der zylinderförmige Antriebskolben um eine Strecke s in die zylinderför ig ausgeformte axiale Vertie- fung 322 im Aufnahmeelement 32 ein. Die gegenüberliegenden
Stirnseiten von Antriebskolben 31 und Aufnahmeelement 32 weisen axiale Aussparungen auf, die die Kammer 321 für das hydraulische Übertragungsmedium bilden. Der Abstand oder Spalt zwischen Antriebskolben 31 und Vertiefung 321 ist so bemes- sen, daß bei der kurzzeitigen periodischen Ansteuerung des
Servoventils über den Piezoaktor praktisch kein hydraulisches Medium aus der Kammer 322 entweicht, andererseits aber während der viel längeren restlichen Zeit des Arbeitstaktes, in der das Ventil geschlossen ist, die Kammer bei einer Änderung der Gesamtlänge der Anordnung spielausgleichend mit hydraulischem Medium befüllt werden kann bzw. das Medium aus der Kammer abfließen kann. Der Ausgleich kann bei jedem Arbeitstakt stattfinden.

Claims

Patentansprüche
1. Element zur Übertragung einer Bewegung von einem Aktor (2) zu einem Stellglied (5), mit einem spielausgleichenden Ubertragungselement (3) zwischen dem Aktor (2) und dem Stellglied (5) mit einer Kammer (322), m der sich e n hydraulisches Medium befindet, das unter Druck gesetzt werden kann, um dadurch die Bewegung zu übertragen, wobei eine Verbindung von der Kammer (322) zu einem anderen Raum (8) besteht, die derart ausgebildet ist, daß ein kurzzeitiger Druckanstieg in der Kammer (322) im wesentlichen nicht zu einem Ausstromen des hydraulischen Mediums aus der Kammer (322) fuhrt, eine zeitlich langer anhaltende Druckdifferenz edoch einen Ausgleich des hydraulischen Mediums zwischen dem Raum (8) und der Kammer (322) bewirkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ubertragungselement (3) ein Außenteil (31; 32) und ein Innenteil (32; 31) umfaßt, die teleskopartig langsver- schiebbar ineinandergreifen, wobei in dem von Außenteil (31; 32) und Innenteil (32; 31) umschlossenen Raum die Kammer
(322) ausgebildet ist, und wobei der Spalt zwischen der Außenwand des Innenteils (32; 31) und der Innenwand des Außen- teils (31; 32) so bemessen ist, daß dadurch die obige Verbindung zwischen der Kammer (322) und dem Raum (8) hergestellt wird.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außenteil (31; 32) und Innenteil (32; 31) eine Feder (33) angeordnet ist, die Außenteil (31; 32) und Innenteil (32; 31) m Längsrichtung auseinanderdruckt.
3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) in der Kammer (322) angeordnet ist.
4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil von einem Aufnahmeelement (32) gebildet wird und das Innenteil von einem Antriebskolben (31) , wobei der An- triebskolben (32) axial verschiebbar in eine Vertiefung (321) im Aufnahmeelement (32) ragt.
5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (322) durch eine Aussparung im Antriebskolben (31) und/oder dem Aufnahmeelement (32) gebildet wird.
6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (33) derart in der Kammer (322) zwischen Antriebskolben (31) und Aufnahmeelement (32) angeordnet ist, daß der Antriebskolben (31) und das Aufnahmeelement (32) in Längsrichtung auseinandergedrückt werden.
7. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben (31) mit dem Aktor (2) fest verbunden ist.
8. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (32) mit einem Stößel (4), der auf das Stellglied (5) einwirkt, fest verbunden oder einstückig damit aus- gebildet ist.
9. Einspritzventil zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil ein Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfaßt, wobei das Element zwischen einem Piezoaktor (2) und dem Ventilelement (5) eines Servoventils angeordnet ist.
10. Einspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Medium der für den Motor verwendete Kraftstoff ist.
11. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (8) mit einer im wesentlichen drucklosen Kraftstoffleitung in Verbindung steht.
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