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EP1336045B1 - Injektorgehäuse mit einer aktoreinheit und dazwischenliegender dämpfungsscheibe - Google Patents

Injektorgehäuse mit einer aktoreinheit und dazwischenliegender dämpfungsscheibe Download PDF

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Publication number
EP1336045B1
EP1336045B1 EP01996684A EP01996684A EP1336045B1 EP 1336045 B1 EP1336045 B1 EP 1336045B1 EP 01996684 A EP01996684 A EP 01996684A EP 01996684 A EP01996684 A EP 01996684A EP 1336045 B1 EP1336045 B1 EP 1336045B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide bolt
actuator
receiving body
recess
area
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01996684A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1336045A1 (de
Inventor
Ngoc-Tam Vu
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
Original Assignee
Siemens AG
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 filed Critical Siemens AG
Publication of EP1336045A1 publication Critical patent/EP1336045A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1336045B1 publication Critical patent/EP1336045B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • 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
    • 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
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/306—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using mechanical means

Definitions

  • the invention relates to an injector with an actuator unit.
  • accumulator injection systems are increasingly being used in which very high injection pressures and fast switching speeds are used.
  • fuel is conveyed by means of a high pressure pump in a high-pressure accumulator, from which the fuel is injected by means of injectors in the internal combustion engine.
  • the injector is actuated by an electrically actuated actuator unit, wherein above all the use of piezoelectric actuator units for achieving sufficiently short switching times has proved to be advantageous.
  • the extremely fast-switching actuator units with switching times in the range of less than 200 microseconds but their high-frequency mechanical vibrations to the surrounding injector from. These vibrations then propagate along the injector housing and are directed into the cylinder head of the engine. On the surface of the injector housing and the cylinder head, these mechanical vibrations lead to significant noise that adversely affect ride comfort.
  • a longitudinal expansion is caused in a quartz ceramic piezoelectric element by applying a voltage, which is transmitted to a servo valve in the injector, which in turn opens or closes an injection nozzle in the injector.
  • a voltage which is transmitted to a servo valve in the injector, which in turn opens or closes an injection nozzle in the injector.
  • Such an actuator unit has only small travel paths at high restoring forces. To avoid lifting losses, the piezoelectric Actuator be made very stiff. This leads to a particularly high noise emission.
  • an injection valve which increases a deflection of a piezoelectric actuator via a translation device.
  • two pistons are used.
  • the movement of the first piston produces an increased movement of the second piston.
  • an elastomer is used to transfer force between the first and second pistons.
  • the compensation element consists of an oil-filled chamber, which is arranged between the actuator housing and a piezoelectric actuator. By a corresponding filling of the chamber different temperature-induced changes in length between the piezoelectric actuator and the actuator housing can be compensated.
  • EP 0 218 895 A1 discloses a metering valve for metering liquids or gases.
  • the metering valve uses a piezo stack as actuator.
  • a damping piston is provided which limits a liquid-filled damping chamber.
  • the damping piston is in operative connection with one end of the piezo stack.
  • the damping chamber is connected via a throttle gap with a compensation frame in connection.
  • the damping chamber and the compensation chamber form a hermetic sealed, gas-free liquid cushion, which fixes this stationary with respect to the valve housing during the excitation of the piezo stack.
  • a fuel injection valve which has an annular piezoelectric actuator.
  • the actuator is placed in an actuator housing and biased by a biasing spring to pressure.
  • the biasing spring is inserted between a center flange and an upper end plate of the actuator housing.
  • the center flange is located on the piezoelectric actuator and is also connected to an actuating body which is guided through the recess of the piezoelectric actuator.
  • the actuator body is connected at one end to the valve needle. The other end is passed through the upper portion of the actuator housing and through an opening of the housing cover.
  • a further biasing spring is arranged between a lower end plate of the actuator housing and the valve housing.
  • the invention has for its object to provide an arrangement of an injector and an actuator unit, which has a simpler structure and allows better damping of the actuator unit.
  • an injector housing with an actuator unit having the following features:
  • the actuator unit has a top plate with a guide pin.
  • the injector housing has a receiving body with a recess in which the guide pin is inserted.
  • Between the top plate of the actuator and the receiving body is a first Damping disc arranged.
  • a means for exerting a force on the guide pin is arranged, through which the actuator unit is pressed against the first damping disc.
  • the first damping disc prevents a transmission of structure-borne noise from the actuator unit to the injector housing. On voluminous covers to reduce the noise emission can be omitted.
  • the actuator unit is non-positively connected to the injector. Adhesive layers of adhesive between the injector housing and the first damping disk and between the first damping disk and the actuator unit can be dispensed with.
  • injector and actuator unit is therefore suitable for use of a piezoelectric actuator unit having only small travel paths.
  • actor units which are based on another - for example magnetostrictive - effect can also be used as the actuator unit.
  • the guide pin on a shoulder which is arranged in the recess of the receiving body and having a first surface which faces the top plate.
  • This paragraph thus forms a lateral projection of the guide pin.
  • the receiving body has in the recess on a shoulder which has a second surface which faces the first surface.
  • the first surface and the second surface are thus opposite each other.
  • the means for exerting a force on the guide pin is clamped between the first and second surfaces and forces the first surface and the second surface apart. As a result, the guide pin is pressed into the recess, whereby the actuator unit is pressed against the first damping disc.
  • the shoulder of the guide pin and the shoulder of the receiving body are formed radially around the guide pin circumferentially.
  • the force with which the actuator unit is pressed against the first damping disk can be increased since the means for exerting a force on the guide bolt has larger engagement surfaces available.
  • the shoulder of the guide pin is formed as a disc.
  • the means for exerting a force on the guide pin can be designed as a spring.
  • the spring should be designed very hard to avoid lifting losses.
  • the spring may be formed, for example, as a spiral spring, plate spring or tube spring.
  • the receiving body has an opening through which the guide pin is laterally accessible from the outside.
  • the means for exerting a force on the guide pin comprises a stack of crescent discs arranged between the first surface and the second surface.
  • the assembly can be carried out by first the guide pin is inserted into the recess of the receiving body and then from the side of the crescent discs are placed around the guide pin. In order to prevent falling out of the crescent discs after insertion, it is advantageous to rotate the crescent discs around the guide pin.
  • the opening of the receiving body can be closed again after inserting the crescent discs by, for example, a plastic insert is inserted as a lid or the opening is potted with plastic foam.
  • the first damping disk and the second damping disk are made, for example, of ceramics, fiber-reinforced plastic materials or metal foams which are produced from a paste of metal particles and binder by means of a sintering process.
  • the materials for the first damping disk and the second damping disk have the smallest possible elasticity and at the same time low sound transmission properties to avoid lifting losses of the actuator unit.
  • this means can also be configured differently.
  • the guide pin on a lower part and an adjacent upper part, wherein the lower part has a smaller cross-section and a smaller distance from the top plate than the upper part.
  • the recess of the receiving body has a lower portion whose cross section corresponds to the cross section of the lower part of the guide pin, and an upper portion adjacent thereto, whose cross section corresponds to the cross section of the upper part of the guide pin.
  • the upper part of the guide pin is arranged in the upper portion of the receiving body, while the lower part of the guide pin is partially disposed in the lower portion and partially in the upper portion of the recess.
  • the means for exerting a force on the guide pin has a receiving space arranged in the pressure chamber, which opens into a region of the upper portion of the recess in which the lower part of the guide pin is arranged.
  • the pressure chamber is filled with a liquid.
  • the means for applying a force on the guide pin is such that it pressurizes the liquid. Due to the pressure in the pressure chamber, a force is exerted on the upper part of the guide pin from below, by means of which the actuator unit is pressed against the first damping disc.
  • the lower part of the guide pin in the region of the lower portion of the recess has a circumferential groove in which a first sealing ring is arranged. Also for sealing the pressure chamber, it is advantageous if the upper part of the guide pin has a circumferential groove in which a second sealing ring is arranged.
  • an arrangement of a first injector housing and a first actuator unit is provided.
  • the first actuator unit has a piezoelectric actuator element A, which is fixedly connected to a top plate K of the actuator unit (see FIG. 1). Between the top plate K and a bottom plate of the actuator unit, not shown, a tubular spring R is arranged, which biases the actuator element A.
  • a guide pin F is firmly connected, which projects into a recess U of a receiving body AK of the injector (see Figure 1).
  • a first damping disk D1 made of carbon or glass fiber reinforced plastic is arranged.
  • a paragraph ABK of the receiving body AK extends radially around the guide pin F.
  • the guide pin F has a disc S, which forms a shoulder of the guide pin F.
  • the disk S is held in place by a lock washer SI disposed in a groove of the guide bolt F and by a step of the guide bolt F (see FIG. 1).
  • the disc S has a first surface F1, which faces the top plate K.
  • the paragraph ABK of the receiving body AK has a second surface F2, which faces the first surface F1 (see Figure 1).
  • a second damping disk D2 made of carbon or glass fiber reinforced plastic is arranged on the second surface F2.
  • a helical spring FE is arranged, which presses apart the first F1 and the second surface F2.
  • the recess U of the receiving body AK is bounded from above by a screw plug V.
  • an arrangement of a second injector housing and a second actuator unit is provided.
  • the second actuator unit has an actuator element A ', a tubular spring R', a top plate K ', a guide pin F'.
  • a first damping disk D1 ' is arranged between a receiving body AK' of the second injector housing and the top plate K '.
  • the guide pin F ' has a crescent-shaped disc S', which forms a shoulder with a first surface F1 '.
  • lateral opening O is provided through which the guide pin F' is accessible from the side (see Figure 2a).
  • a second damping disc D2' is arranged on the second surface F2 'as in the first embodiment. Between the second damping disk D2 'and the disk S', a stack of half moon disks H is arranged.
  • the crescent discs H each have the shape of a non-closed ring. The opening of this ring is so large that the half-moon disk H can be placed around the guide pin F 'from the lateral opening O (see FIG. 2b).
  • the half-moon discs H are rotated by 90 ° about the guide pin F '.
  • the opening O is then potted with plastic foam.
  • an arrangement of a third injector housing is provided in a third actuator unit.
  • the third actuator unit comprises an actuator element A ", a tube spring R", a top plate K "and a guide pin F”.
  • the guide pin F '' has a lower part UT and an upper part OT adjacent thereto.
  • the lower part UT has a smaller cross-section than the upper part OT (see FIG. 3).
  • a first damping disk D1 " is arranged between a receiving body AK" of the third injector housing and the top plate K ".
  • the recess U '' has an upper portion OA and a lower portion UA.
  • the upper part OT of the guide pin F '' is arranged in the upper portion OA of the recess U ''.
  • the lower part UT of the guide pin F is partly arranged in the lower section UA and partially in the upper section OA of the recess U" (see FIG. 3).
  • the receiving body AK '' has a pressure chamber D, which opens in the region of the lower part UT of the guide pin F '' in the upper portion OA of the recess U '' (see Figure 3).
  • the pressure chamber D is bounded from above by the upper part OT of the guide pin F '' and by a sealing element I and an adjoining stud SS.
  • the pressure chamber D is pressurized so that the liquid arranged in the pressure chamber D on a head plate K '' facing surface of the upper part OT of the guide pin F '' exerts a force, and thus the third actuator unit against the first Damping disk D1 '' is pressed.
  • the sealing element I prevents leakage of the liquid in the pressure chamber D past the stud SS.
  • a groove is provided in the lower part OT of the guide pin F '', in which a first sealing disc Il is arranged.
  • a groove is provided in the upper part OT of the guide pin F '', in which a second sealing washer I2 is arranged.
  • the groove is formed by a piston KO and a disc S '', wherein the disc S '' by a lock washer SI '' is held.
  • the recess U '' of the receiving body AK '' is bounded from above by a screw plug V ''.

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Abstract

Die Aktoreinheit weist eine Kopfplatte (K) mit einem Führungsbolzen (F) auf. Das Injektorgehäuse weist einen Aufnahmekörper (AK) auf mit einer Ausnehmung (U), in der der Führungsbolzen (F) eingeführt ist. Zwischen der Kopfplatte (K) der Aktoreinheit und dem Aufnahmekörper (AK) ist eine erste Dämpfungsscheibe (D1) angeordnet. Im Aufnahmekörper (AK) ist ein Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F) angeordnet, durch das die Aktoreinheit gegen die erste Dämpfungsscheibe (D1) gedrückt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit.
  • Zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen werden zunehmend Speichereinspritzsysteme eingesetzt, bei denen mit sehr hohen Einspritzdrücken und schnellen Schaltgeschwindigkeiten gearbeitet wird. Bei diesen Speichereinspritzsystemen wird Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe in einen Hochdruckspeicher gefördert, von dem aus der Kraftstoff mit Hilfe von Injektoren in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Injektor wird dabei von einer elektrisch angesteuerten Aktoreinheit betätigt, wobei sich vor allem der Einsatz von piezoelektrischen Aktoreinheiten zum Erzielen ausreichend kurzer Schaltzeiten als vorteilhaft erwiesen hat.
  • Insbesondere die extrem schnellschaltenden Aktoreinheiten mit Schaltzeiten im Bereich von unter 200 µs geben jedoch ihre hochfrequenten mechanischen Schwingungen an das umgebende Injektorgehäuse ab. Diese Schwingungen pflanzen sich dann entlang des Injektorgehäuses fort und werden in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine geleitet. Auf der Oberfläche des Injektorgehäuses und des Zylinderkopfes führen diese mechanischen Schwingungen zu erheblichen Störgeräuschen, die den Fahrkomfort negativ beeinflussen.
  • Bei einer piezoelektrischen Aktoreinheit wird in einem aus Quarzkeramik bestehenden Piezoelement durch Anlegen einer Spannung eine Längsdehnung hervorgerufen, die auf ein Servoventil im Injektor übertragen wird, das wiederum eine Einspritzdüse im Injektor öffnet oder schließt. Eine solche Aktoreinheit weist nur kleine Stellwege bei hohen Stellkräften auf. Zur Vermeidung von Hubverlusten sollte die piezoelektrische Aktoreinheit sehr steif ausgeführt sein. Dies führt zu einer besonders hohen Geräuschemission.
  • Um die Geräuschemission von elektrisch betätigten Aktoreinheiten zu vermindern, werden diese herkömmlicherweise mit zusätzlichen Abdeckhauben versehen. Diese Schallisolierung durch Ummantelung ist jedoch aufwendig und teuer, da ein zusätzliches Bauteil hergestellt und montiert werden muss, das darüber hinaus einen großen Raumbedarf aufweist.
  • Aus US 4,995,587 ist ein Einspritzventil bekannt, das eine Auslenkung eines piezoelektrischen Aktors über eine Übersetzungseinrichtung vergrößert. Zur Übertragung der Auslenkung des piezoelektrischen Aktors auf eine Ventilanordnung werden zwei Kolben verwendet. Die Bewegung des ersten Kolbens erzeugt eine vergrößerte Bewegung des zweiten Kolbens. Vorzugsweise wird zur Kraftübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben ein Elastomer verwendet.
  • Aus DE 197 27 992 ist ein Einspritzventil bekannt, bei dem ein Ausgleichselement zur Kompensation temperaturbedingter Längenänderungen vorgesehen ist. Das Ausgleichselement besteht aus einer ölgefüllten Kammer, die zwischen dem Aktorgehäuse und einem piezolelektrischen Aktor angeordnet ist. Durch eine entsprechende Befüllung der Kammer werden unterschiedliche temperaturbedingte Längenänderungen zwischen dem piezoelektrischen Aktor und dem Aktorgehäuse ausgeglichen.
  • Aus EP 0 218 895 A1 ist ein Zumessventil zur Dosierung von Flüssigkeiten oder Gasen bekannt. Das Zumessventil verwendet als Aktor einen Piezostack. Zum Ausgleich von temperaturbedingten Längenänderungen des Piezostacks ist ein Dämpfungskolben vorgesehen, der einen flüssigkeitsgefüllten Dämpfungsraum begrenzt. Der Dämpfungskolben steht in Wirkverbindung mit einem Ende des Piezostacks. Der Dämpfungsraum steht über einem Drosselspalt mit einem Ausgleichsrahmen in Verbindung. Der Dämpfungsraum und der Ausgleichsraum bilden ein hermetisch abgeschlossenes, gasfreies Flüssigkeitspolster, das bei der Erregung des Piezostacks diesen in Bezug auf das Ventilgehäuse stationär festlegt.
  • Aus der nachveröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 01/25613 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, das einen ringförmigen piezoelektrischen Aktor aufweist. Der Aktor ist in einem Aktorgehäuse eingebracht und über eine Vorspannfeder auf Druck vorgespannt. Die Vorspannfeder ist zwischen einem Mittelflansch und einer oberen Endplatte des Aktorgehäuses eingebracht. Der Mittelflansch liegt am piezoelektrischen Aktor auf und ist zudem mit einem Betätigungskörper verbunden, der durch die Ausnehmung des piezoelektrischen Aktors geführt ist. Der Betätigungskörper ist mit einem Ende mit der Ventilnadel verbunden. Das andere Ende ist durch den oberen Bereich des Aktorgehäuses und durch eine Öffnung des Gehäusedeckels geführt. Zwischen dem Aktorgehäusedeckel und einem Deckel des Ventilgehäuses ist ein Dämpfungsglied eingebracht. Zwischen dem Deckel des Ventilgehäuses und dem Betätigungskörper ist eine weitere Vorspannfeder angeordnet. Zudem ist zwischen einer unteren Endplatte des Aktorgehäuses und dem Ventilgehäuse ein zweites Dämpfungsglied angeordnet. Mithilfe der zwischen dem Ventilgehäuse und dem Aktorgehäuse angeordneten Dämpfungsgliedern wird eine Kompensation der Temperaturausdehnung erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung aus einem Injektorgehäuse und einer Aktoreinheit anzugeben, die einfacher aufgebaut ist und eine bessere Dämpfung der Aktoreinheit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit mit folgenden Merkmalen: Die Aktoreinheit weist eine Kopfplatte mit einem Führungsbolzen auf. Das Injektorgehäuse weist einen Aufnahmekörper mit einer Ausnehmung auf, in der der Führungsbolzen eingeführt ist. Zwischen der Kopfplatte der Aktoreinheit und dem Aufnahmekörper ist eine erste Dämpfungsscheibe angeordnet. Im Aufnahmekörper ist ein Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen angeordnet, durch das die Aktoreinheit gegen die erste Dämpfungsscheibe gedrückt wird. Die erste Dämpfungsscheibe verhindert eine Körperschallübertragung von der Aktoreinheit auf das Injektorgehäuse. Auf voluminöse Abdeckhauben zur Verringerung der Geräuschemission kann verzichtet werden.
  • Durch die Ausnehmung, den Führungsbolzen und das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen wird die Aktoreinheit mit dem Injektorgehäuse kraftschlüssig verbunden. Auf Haftschichten aus Klebstoff zwischen dem Injektorgehäuse und der ersten Dämpfungsscheibe und zwischen der ersten Dämpfungsscheibe und der Aktoreinheit kann verzichtet werden.
  • Dies ist vorteilhaft, da Schichten aus Klebstoff komprimierbar sind und zu einem Hubverlust führen. Die Anordnung aus Injektorgehäuse und Aktoreinheit ist folglich für Einsatz einer piezoelektrischen Aktoreinheit, die nur kleine Stellwege aufweist, geeignet.
  • Als Aktoreinheit können jedoch auch Aktoreinheiten eingesetzt werden, die auf einem anderen - zum Beispiel magnetostriktiven - Effekt, beruhen.
  • Beispielsweise weist der Führungsbolzen einen Absatz auf, der in der Ausnehmung des Aufnahmekörpers angeordnet ist und der eine erste Fläche aufweist, die der Kopfplatte zugewandt ist. Dieser Absatz bildet also einen seitlichen Vorsprung des Führungsbolzens. Der Aufnahmekörper weist in der Ausnehmung einen Absatz auf, der eine zweite Fläche aufweist, die der ersten Fläche zugewandt ist. Die erste Fläche und die zweite Fläche liegen sich also gegenüber. Das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen ist zwischen der ersten und der zweiten Fläche eingespannt und drückt die ersten Fläche und die zweite Fläche auseinander. Dadurch wird der Führungsbolzen in die Ausnehmung hineingedrückt, wodurch die Aktoreinheit gegen die erste Dämpfungsscheibe gedrückt wird.
  • Vorzugsweise sind der Absatz des Führungsbolzens und der Absatz des Aufnahmekörpers radial um den Führungsbolzen umlaufend ausgebildet. Dadurch kann die Kraft, mit der die Aktoreinheit gegen erste Dämpfungsscheibe gedrückt wird, erhöht werden, da dem Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen größere Angriffsflächen zur Verfügung stehen.
  • Beispielsweise ist der Absatz des Führungsbolzens als Scheibe ausgebildet.
  • Das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf dem Führungsbolzen kann als Feder ausgestaltet sein. Beim Einsatz einer piezoelektrischen Aktoreinheit sollte die Feder sehr hart ausgebildet sein, um Hubverluste zu vermeiden.
  • Die Feder kann beispielsweise als Spiralfeder, Tellerfeder oder Rohrfeder ausgebildet sein.
  • Zur Vereinfachung der Montage der Aktoreinheit in das Injektorgehäuse ist es vorteilhaft, wenn der Aufnahmekörper eine Öffnung aufweist, durch die der Führungsbolzen von außen seitlich zugänglich ist. Vorzugsweise weist das Mittel zur Ausübung einer Kraft auf den Führungsbolzen einen zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche angeordneten Stapel von Halbmondscheiben auf. In diesem Fall kann die Montage erfolgen, indem zunächst der Führungsbolzen in die Ausnehmung des Aufnahmekörpers eingeführt wird und anschließend von der Seite die Halbmondscheiben um den Führungsbolzen gelegt werden. Um ein Herausfallen der Halbmondscheiben nach dem Einsetzen zu verhindern, ist es vorteilhaft, die Halbmondscheiben um den Führungsbolzen zu drehen.
  • Die Öffnung des Aufnahmekörpers kann nach dem Einsetzen der Halbmondscheiben wieder verschlossen werden, indem beispielsweise ein Kunststoffeinsatz als Deckel eingefügt wird oder die Öffnung mit Kunststoffschaum vergossen wird.
  • Zur weiteren Verringerung der Geräuschemission ist vorteilhaft, auf der zweiten Fläche eine zweite Dämpfungsscheibe anzuordnen.
  • Die erste Dämpfungsscheibe und die zweite Dämpfungsscheibe bestehen beispielsweise aus Keramik, faserverstärkten Kunststoffmaterialien oder Metallschäumen, die aus einer Paste aus Metallpartikeln und Bindemittel durch einen Sinterprozess hergestellt werden. Die Materialien für die erste Dämpfungsscheibe und die zweite Dämpfungsscheibe haben zur Vermeidung von Hubverlusten der Aktoreinheit eine möglichst kleine Elastizität und zugleich geringe Schallübertragungseigenschaften.
  • Statt das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen zwischen einem Absatz des Führungsbolzens und einem Absatz des Aufnahmekörpers einzuspannen, kann dieses Mittel auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise weist dazu der Führungsbolzen einen unteren Teil und einen daran angrenzenden oberen Teil auf, wobei der untere Teil einen kleineren Querschnitt und einen geringeren Abstand zur Kopfplatte aufweist als der obere Teil. In diesem Fall weist die Ausnehmung des Aufnahmekörpers einen unteren Abschnitt, dessen Querschnitt dem Querschnitt des unteren Teils des Führungsbolzens entspricht, und einen daran angrenzenden oberen Abschnitt auf, dessen Querschnitt dem Querschnitt des oberen Teils des Führungsbolzens entspricht. Der obere Teil des Führungsbolzen ist im oberen Abschnitt des Aufnahmekörpers angeordnet, während der untere Teil des Führungsbolzens teilweise im unteren Abschnitt und teilweise im oberen Abschnitt der Ausnehmung angeordnet ist. Das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen weist einen im Aufnahmekörper angeordneten Druckraum auf, der in einen Bereich des oberen Abschnitts der Ausnehmung mündet, in dem der untere Teil des Führungsbolzen angeordnet ist. Der Druckraum ist mit einer Flüssigkeit gefüllt. Das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen ist dergestalt, dass es die Flüssigkeit unter Druck setzt. Aufgrund des Drucks im Druckraum wird auf den oberen Teil des Führungsbolzens von unten her eine Kraft ausgeübt, durch die die Aktoreinheit gegen die erste Dämpfungsscheibe gedrückt wird.
  • Zur Verhinderung einer Leckage von Flüssigkeit aus dem Druckraum ist es vorteilhaft, wenn der untere Teil des Führungsbolzens im Bereich des unteren Abschnitts der Ausnehmung eine umlaufenden Nut aufweist, in der ein erster Dichtungsring angeordnet ist. Ebenfalls zur Abdichtung des Druckraums ist es vorteilhaft, wenn der obere Teil des Führungsbolzens eine umlaufende Nut aufweist, in der ein zweiter Dichtungsring angeordnet ist.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
    • Figur 1
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Injektorgehäuses und einen Teil einer ersten Aktoreinheit mit einem Aktorelement, einer Rohrfeder einer Kopfplatte, einem Führungsbolzen, einer ersten Dämpfungsscheibe, einem Aufnahmekörper, einer Ausnehmung, einer zweiten Dämpfungsscheibe, einer Feder, einer Sicherungsscheibe, einer Scheibe und einer Verschlussschraube.
    Figur 2a
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines zweiten Injektorgehäuses und einen Teil einer zweiten Aktoreinheit mit einem Aktorelement, einer Rohrfeder, einer Kopfplatte, einem Führungsbolzen, einer ersten Dämpfungsscheibe, einem Aufnahmekörper, einer Ausnehmung, einer zweiten Dämpfungsscheibe, einer Öffnung, einer Sicherungsscheibe und einem Stapel von Halbmondscheiben.
    Figur 2b
    zeigt eine Aufsicht auf eine Halbmondscheibe aus Figur 2a.
    Figur 3
    zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines dritten Injektorgehäuses und einen Teil einer dritten Aktoreinheit mit einem Aktorelement, einer Rohrfeder, einer Kopfplatte, einer ersten Dämpfungsscheibe, einem Aufnahmekörper, einem unteren Teil eines Führungsbolzens, einem oberen Teil des Führungsbolzens, einem unteren Abschnitt einer Ausnehmung, einem oberen Teil der Ausnehmung, einem Druckraum, einem ersten Dichtungsring, einem zweiten Dichtungsring, einem Dichtelement, einer Stiftschraube, einer Verschlussschraube und einer Sicherungsscheibe.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung aus einem ersten Injektorgehäuse und einer ersten Aktoreinheit vorgesehen.
  • Die erste Aktoreinheit weist ein piezoelektrisches Aktorelement A auf, das mit einer Kopfplatte K der Aktoreinheit fest verbunden ist (siehe Figur 1). Zwischen der Kopfplatte K und einer nicht dargestellten Bodenplatte der Aktoreinheit ist eine Rohrfeder R angeordnet, die das Aktorelement A vorspannt.
  • Mit der Kopfplatte K ist ein Führungsbolzen F fest verbunden, der in eine Ausnehmung U eines Aufnahmekörpers AK des Injektorgehäuses ragt (siehe Figur 1). Zwischen der Kopfplatte K und dem Aufnahmekörper AK ist eine erste Dämpfungsscheibe D1 aus kohle- oder glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet.
  • In einem unteren Bereich des Aufnahmekörpers AK verläuft ein Absatz ABK des Aufnahmekörpers AK radial um den Führungsbolzen F. Der Führungsbolzen F weist eine Scheibe S auf, die einen Absatz des Führungsbolzens F bildet. Die Scheibe S wird durch eine in einer Nut des Führungsbolzens F angeordnete Sicherungsscheibe SI und durch eine Stufe des Führungsbolzens F an seinem Platz festgehalten (siehe Figur 1). Die Scheibe S weist eine erste Fläche F1 auf, die der Kopfplatte K zugewandt ist. Der Absatz ABK des Aufnahmekörpers AK weist eine zweite Fläche F2 auf, die der ersten Fläche F1 zugewandt ist (siehe Figur 1). Auf der zweiten Fläche F2 ist eine zweite Dämpfungsscheibe D2 aus kohle- oder glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet.
  • Zwischen der zweiten Dämpfungsscheibe D2 und der Scheibe S ist eine spiralförmige Feder FE angeordnet, die die erste F1 und die zweite Fläche F2 auseinander drückt.
  • Die Ausnehmung U des Aufnahmekörpers AK wird von oben durch eine Verschlussschraube V begrenzt.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung aus einem zweiten Injektorgehäuse und einer zweiten Aktoreinheit Vorgesehen.
  • Die zweite Aktoreinheit weist wie die erste Aktoreinheit des ersten Ausführungsbeispiels ein Aktorelement A', eine Rohrfeder R', eine Kopfplatte K', einen Führungsbolzen F', auf.
  • Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen einem Aufnahmekörper AK' des zweiten Injektorgehäuses und der Kopfplatte K' eine erste Dämpfungsscheibe D1' angeordnet.
  • Der Führungsbolzen F' weist eine halbmondförmige Scheibe S' auf, die einen Absatz mit einer erste Fläche F1' bildet. Wie im ersten Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmekörper AK' einen Absatz ABK' auf, der eine zweite Fläche F2' bildet.
  • Im Aufnahmekörper AK' ist eine seitliche Öffnung O vorgesehen, durch die der Führungsbolzen F' von der Seite her zugänglich ist (siehe Figur 2a).
  • Auf der zweiten Fläche F2' ist wie im ersten Ausführungsbeispiel eine zweite Dämpfungsscheibe D2' angeordnet. Zwischen der zweiten Dämpfungsscheibe D2' und der Scheibe S' ist ein Stapel von Halbmondscheiben H angeordnet. Die Halbmondscheiben H weisen jeweils die Form eines nicht geschlossenen Rings auf. Die Öffnung dieses Rings ist so groß, dass die Halbmondscheibe H von der seitlichen Öffnung O aus um den Führungsbolzen F' gelegt werden kann (siehe Figur 2b).
  • Die Halbmondscheiben H werden um 90° um den Führungsbolzen F' gedreht.
  • Die Öffnung O wird anschließend mit Kunststoffschaum vergossen.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung aus einem dritten Injektorgehäuse in einer dritten Aktoreinheit vorgesehen. Wie im ersten Ausführungsbeispiel weist die dritte Aktoreinheit ein Aktorelement A'', eine Rohrfeder R'', eine Kopfplatte K'' und einen Führungsbolzen F" auf.
  • Der Führungsbolzen F'' weist einen unteren Teil UT und eine daran angrenzenden oberen Teil OT auf. Der untere Teil UT weist einen kleineren Querschnitt auf als der obere Teil OT (siehe Figur 3).
  • Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen einem Aufnahmekörper AK'' des dritten Injektorgehäuses und der Kopfplatte K'' eine erste Dämpfungsscheibe D1'' angeordnet.
  • Wie im ersten Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmekörper AK'' eine Ausnehmung U'' auf. Die Ausnehmung U'' weist eine oberen Abschnitt OA und einen unteren Abschnitt UA auf. Der obere Teil OT des Führungsbolzen F'' ist im oberen Abschnitt OA der Ausnehmung U'' angeordnet. Der untere Teil UT des Führungsbolzens F'' ist teilweise im unteren Abschnitt UA und teilweise im oberen Abschnitt OA der Ausnehmung U'' angeordnet (siehe Figur 3).
  • Der Aufnahmekörper AK'' weist einen Druckraum D auf, der im Bereich des unteren Teils UT des Führungsbolzen F'' in den oberen Abschnitt OA der Ausnehmung U'' mündet (siehe Figur 3). Der Druckraum D wird von oben durch den oberen Teil OT des Führungsbolzen F'' und durch ein Dichtelement I und einer daran angrenzenden Stiftschraube SS begrenzt. Durch die Stiftschraube SS wird der Druckraum D mit Druck beaufschlagt, so dass die im Druckraum D angeordnete Flüssigkeit auf einer der Kopfplatte K'' zugewandten Fläche des oberen Teils OT des Führungsbolzen F'' eine Kraft ausübt, und somit die dritte Aktoreinheit gegen die erste Dämpfungsscheibe D1'' gedrückt wird. Das Dichtelement I verhindert eine Leckage der Flüssigkeit im Druckraum D an der Stiftschraube SS vorbei.
  • Zur Verhinderung einer Leckage der Flüssigkeit im Druckraum D an den unteren Teil UT des Führungsbolzens F'' vorbei, ist im unteren Teil OT des Führungsbolzens F'' eine Nut vorgesehen, in der eine erste Dichtungsscheibe Il angeordnet ist.
  • Zur Verhinderung von Leckage der Flüssigkeit im Druckraum D an den oberen Teil OT des Führungsbolzen F'' vorbei, ist im oberen Teil OT des Führungsbolzen F'' eine Nut vorgesehen, in der eine zweite Dichtungsscheibe I2 angeordnet ist. Die Nut wird durch einen Kolben KO und eine Scheibe S'' gebildet, wobei die Scheibe S'' durch eine Sicherungsscheibe SI'' festgehalten wird.
  • Die Ausnehmung U'' des Aufnahmekörpers AK'' wird von oben durch eine Verschlussschraube V'' begrenzt.

Claims (8)

  1. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit,
    - wobei die Aktoreinheit eine Kopfplatte (K, K', K'') mit einem Führungsbolzen (F, F', F'') aufweist,
    - wobei das Injektorgehäuse einen Aufnahmekörper (AK, AK', AK'') mit einer Ausnehmung (U, U', U'') aufweist, in die der Führungsbolzen (F, F', F'') eingeführt ist,
    - wobei zwischen der Kopfplatte (K, K', K'') der Aktoreinheit und dem Aufnahmekörper (AK, AK', AK'') eine erste Dämpfungsscheibe (D1, D1', D1'') angeordnet ist,
    - wobei im Aufnahmekörper (AK, AK', AK'') ein Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F, F', F'') angeordnet ist, durch das die Aktoreinheit gegen die erste Dämpfungsscheibe (D1, D1', D1'') gedrückt wird.
  2. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit nach Anspruch 1,
    - wobei der Führungsbolzen (F, F') einen Absatz aufweist, der in der Ausnehmung (U, U') des Aufnahmekörpers (AK, AK') angeordnet ist und der eine erste Fläche (F1, F1') aufweist, die der Kopfplatte (K, K') zugewandt ist,
    - wobei der Aufnahmekörper (AK, AK') in der Ausnehmung (U, U') einen Absatz (ABK, ABK') aufweist, der eine zweite Fläche (F2, F2') aufweist, die der ersten Fläche (F1, F1') zugewandt ist,
    - wobei das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F, F') zwischen der ersten Fläche (F1, F1') und der zweiten Fläche (F2, F2') eingespannt ist und die erste Fläche (F1, F1') und die zweite Fläche (F2, F2') auseinander drückt.
  3. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit nach Anspruch 2,
    - wobei der Absatz des Führungsbolzens (F, F') und der Absatz (ABK, ABK') des Aufnahmekörpers (AK, AK') radial um den Führungsbolzen (F, F') umlaufend ausgebildet sind.
  4. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit nach Anspruch 2 oder 3,
    - wobei das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F) als Feder (FE) ausgestaltet ist.
  5. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit nach Anspruch 3,
    - wobei der Aufnahmekörper (AK') eine Öffnung (O) aufweist, durch die der Führungsbolzen (F') von außen seitlich zugänglich ist,
    - wobei das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F') einen zwischen der ersten Fläche (F1') und der zweiten Fläche (F2') angeordneten Stapel von Halbmondscheiben (H) aufweist.
  6. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit einem der Ansprüche 2 bis 5,
    - bei dem auf der zweiten Fläche (F2, F2', F2'') eine zweite Dämpfungsscheibe (D2, D2', D2'') angeordnet ist.
  7. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit nach Anspruch 1,
    - wobei der Führungsbolzen (F'') einen unteren Teil (UT) und einen daran angrenzenden oberen Teil (OT) aufweist, wobei der untere Teil (UT) einen kleineren Querschnitt und einen geringeren Abstand zur Kopfplatte (K'') aufweist als der obere Teil (OT),
    - wobei die Ausnehmung (U'') des Aufnahmekörpers (AK'') einen unteren Abschnitt (UA), dessen Querschnitt dem Querschnitt des unteren Teils (UT) des Führungsbolzens (F'') entspricht, und einen daran angrenzenden oberen Abschnitt (OA) aufweist, dessen Querschnitt dem Querschnitt des oberen Teils (OT) des Führungsbolzens (F'') entspricht,
    - wobei der obere Teil (OT) des Führungsbolzens (F'') im oberen Abschnitt (OA) der Ausnehmung (U'') angeordnet ist,
    - wobei der untere Teil (UT) des Führungsbolzens (F'') teilweise im unteren Abschnitt (UA) und teilweise im oberen Abschnitt (OA) der Ausnehmung (U'') angeordnet ist,
    - wobei das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F'') einen im Aufnahmekörper (AK'') angeordneten Druckraum (D) aufweist, der in einen Bereich des oberen Abschnitts (OA) der Ausnehmung (U'') mündet, in dem der untere Teil (UT) des Führungsbolzens (F'') angeordnet ist,
    - wobei der Druckraum (D) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist,
    - wobei das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Führungsbolzen (F'') dergestalt ist, dass es die Flüssigkeit unter Druck setzt.
  8. Injektorgehäuse mit einer Aktoreinheit nach Anspruch 7,
    - wobei der untere Teil (UT) des Führungsbolzens (F'') im Bereich des unteren Abschnitts (UA) der Ausnehmung (U'') eine umlaufende Nut aufweist, in der ein erster Dichtungsring (I1) zum Abdichten des Druckraums (D) angeordnet ist,
    - wobei der obere Teil (OT) des Führungsbolzens (F'') eine umlaufende Nut aufweist, in der ein zweiter Dichtungsring (I2) zum Abdichten des Druckraums (D) angeordnet ist.
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