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Title:
ACTUATOR FOR A FUEL INJECTOR, AND FUEL INJECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/032485
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuator for a fuel injector, in particular a common rail injector, comprising a magnetic coil (1) surrounding an opening, wherein a piston (2) is inserted in the opening, which piston at least in some sections consists of a first magnetostrictive material, so the piston (2) experiences an elastic length change under the effect of a magnetic field produced by the magnetic coil (1). According to the invention, a pipe body (3) is arranged between the magnetic coil (1) and the piston (2), on which the piston (2) is supported in the axial direction, wherein the pipe body (3) at least in some sections consists of a second magnetostrictive material so that the pipe body (3) experiences an elastic length change parallel to the piston (2) under the effect of a magnetic field produced by the magnetic coil (1), wherein the magnetostrictive materials of the piston (2) and of the pipe body (3) behave in opposing manners under the effect of the magnetic field. The invention also relates to a fuel injector comprising such an actuator.

Inventors:
SENGSEIS GEORG (AT)
Application Number:
PCT/EP2016/064882
Publication Date:
March 02, 2017
Filing Date:
June 27, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
F02M47/04; F02M51/06; F02M61/16
Foreign References:
EP1965064A22008-09-03
EP1591656A22005-11-02
JP2000257527A2000-09-19
EP1260701A12002-11-27
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Claims:
Ansprüche

1. Aktor für einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, umfassend eine eine Öffnung umschließende Magnetspule (1), wobei in die Öffnung ein Kolben (2) eingesetzt ist, der zumindest abschnittsweise aus einem ersten

magnetostriktiven Material besteht, so dass der Kolben (2) unter Einwirkung eines von der Magnetspule (1) erzeugten Magnetfelds eine elastische Längenänderung erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Magnetspule (1) und dem Kolben (2) ein Rohrkörper (3) angeordnet ist, an dem der Kolben (2) in axialer Richtung abgestützt ist, wobei der Rohrkörper (3) zumindest abschnittsweise aus einem zweiten

magnetostriktiven Material besteht, so dass der Rohrkörper (3) unter Einwirkung eines von der Magnetspule (1) erzeugten Magnetfelds eine elastische Längenänderung parallel zum Kolben (2) erfährt, wobei sich die magnetostriktiven Materialien des Kolbens (2) und des Rohrkörpers (3) unter Einwirkung des Magnetfelds gegensätzlich verhalten.

2. Aktor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass sich das magnetostriktive Material des Kolbens (2) unter Einwirkung eines Magnetfelds zusammenzieht und sich das magnetostriktive Material des Rohrkörpers (3) unter Einwirkung eines Magnetfelds ausdehnt.

3. Aktor nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) mindestens einen Endabschnitt (2.1, 2.2) besitzt, der die Magnetspule (1) und/oder den Rohrkörper (3) in axialer Richtung überragt.

4. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) mittels der Federkraft einer Feder (4) gegen den Rohrkörper (3) axial vorgespannt ist, wobei vorzugsweise die Feder (4) einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer Stützfläche (5) abgestützt, die am Kolben (2) oder an einem mit dem Kolben (2) fest verbundenen Körper (22) ausgebildet ist.

5. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) mittels der Federkraft einer Kolbenvorspannfeder (6) axial vorgespannt ist, wobei vorzugsweise die Kolbenvorspannfeder (6) einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer Stützfläche (7) abgestützt ist, die am Kolben (2) oder an einem mit dem Kolben (2) fest verbundenen Körper (23) ausgebildet ist.

6. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist.

7. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (1) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Betätigung einer Düsennadel (8), die zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (9) in einer Hochdruckbohrung (10) eines Düsenkörpers (11) hubbeweglich aufgenommen ist.

8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) und der Kolben (2) des Aktors über ein Kopplervolumen (12) hydraulisch gekoppelt sind, wobei vorzugsweise das Flächenverhältnis der an der Düsennadel (8) und am Kolben (2) ausgebildeten hydraulischen Wirkflächen (13, 14) zur Begrenzung des Kopplervolumens (12) derart gewählt ist, dass eine Kraft- oder Wegübersetzung bewirkbar ist.

9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplervolumen (12) in zwei Kopplerräume (15, 16) unterteilt ist, die über einen Verbindungskanal (17) hydraulisch verbunden sind, wobei vorzugsweise der Verbindungskanal (17) in einer Zwischenplatte (18) ausgebildet ist, die zwischen dem Düsenkörper (11) und einem Injektorkörper (19) angeordnet ist, in dem der Aktor aufgenommen ist.

10. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt (2.1) des Kolbens (2) in einer Führungsbohrung (32) eines Haltekörpers (20) aufgenommen ist, wobei vorzugsweise der Endabschnitt (2.1) ein Volumen (34) innerhalb der Führungsbohrung (32) begrenzt, das über mindestens eine Drosselbohrung (33) mit einem Hochdruckbereich (35) hydraulisch verbunden ist.

Description:
Beschreibung Titel

Aktor für einen Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffinjektor

Die Erfindung betrifft einen Aktor für einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem solchen Aktor.

In Verbindung mit dem Kraftstoffinjektor dient der Aktor der Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel, um einen Einspritzvorgang einzuleiten und/oder zu beenden.

Stand der Technik

In Kraftstoffinjektoren kommen überwiegend elektromagnetische oder piezoelektrische Aktoren zum Einsatz. Darüber hinaus sind aber auch Kraftstoffinjektoren mit magnetostriktiven Aktoren bekannt.

Aus der Offenlegungsschrift US 2014/0217932 AI geht beispielsweise ein Kraftstoffinjektor mit einem magnetostriktiven Aktor hervor, der einen Stab aus einem

magnetostriktiven Material umfasst, der von einer Magnetspule umgeben ist. Wird über die Magnetspule ein magnetisches Feld erzeugt, dehnt sich das magnetostriktive Material aus, so dass der Stab eine Längung erfährt. Die Längung des Stabs bewirkt eine axiale Verschiebung eines Kolbens, die wiederum in eine Hubbewegung einer Düsennadel umgesetzt wird.

Mittels derartiger magnetostriktiver Aktoren lassen sich jedoch nur vergleichsweise kleine Hübe realisieren. Denn die Längenänderung eines Körpers aus

magnetostriktivem Material beruht auf dem Effekt, dass sich unter Einwirkung eines Magnetfelds die Ausrichtung der magnetischen Domänen ändert. Das Volumen des Körpers bleibt unverändert.

Um bei Einsatz eines solchen Aktors in einem Kraftstoffinjektor ausreichend große Hübe zu realisieren, kann eine Einrichtung zur Wegübersetzung vorgesehen werden. Alternativ oder ergänzend kann der Körper vorgespannt werden.

Wie sich die Vorspannung auswirkt, ist schematisch in der Figur 6 dargestellt. Die Vorspannung eines Körpers aus einem magnetostriktiven Material bewirkt eine Ausrichtung der magnetischen Domänen quer zur Dehnungsrichtung (a). Bei einem nicht vorgespannten Körper sind demgegenüber die magnetischen Domänen nicht ausgerichtet (b). Unter Einwirkung eines Magnetfelds richten sich die magnetischen Domänen parallel zur Dehnungsrichtung aus (c), wobei die Längenänderung Ali größer als die Längenänderung ΔΙ 2 ist.

Die Längenänderung ist elastisch, d. h., dass nach sich der Körper wieder zusammenzieht, wenn das Magnetfeld abgebaut wird. Dabei muss die Längenänderung nicht zwingend eine Dehnung des Körpers bewirken. Denn es sind auch magnetostriktive Materialien bekannt, die sich unter Einwirkung eines Magnetfelds zusammenziehen (siehe Fig. 7, welche beispielhaft zwei gegensätzlich wirkende magnetostriktive Materialien in einer Gegenüberstellung zeigt).

Um größere Hübe zu erzielen, kann ferner der Körper aus magnetostriktivem Material größer dimensioniert werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass der Bauraumbedarf steigt.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen magnetostriktiven Aktor für einen

Krafstoffinjektor anzugeben, der im Vergleich zu den bekannten magnetostriktiven Aktoren größere Arbeitshübe bei annähernd gleichem Bauraumbedarf und annähernd gleicher Stärke des Magnetfelds ermöglicht. Ferner soll der Aktor zur direkten Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel in einem Kraftstoffinjektor geeignet sein und auf diese Weise einen rücklaufmengenfreien Betrieb des Kraftstoffinjektors ermöglichen. Zur Lösung der Aufgabe wird der Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Ferner wird ein Kraftstoffinjektor mit einem solchen Aktor vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entneh- men.

Offenbarung der Erfindung

Der für einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, vorgeschlagene Aktor umfasst eine eine Öffnung umschließende Magnetspule. In die Öffnung ist ein Kolben eingesetzt, der zumindest abschnittsweise aus einem ersten

magnetostriktiven Material besteht, so dass der Kolben unter Einwirkung eines von der Magnetspule erzeugten Magnetfelds eine elastische Längenänderung erfährt. Erfindungsgemäß ist zwischen der Magnetspule und dem Kolben ein Rohrkörper angeordnet, an dem der Kolben in axialer Richtung abgestützt ist. Der Rohrkörper besteht zumindest abschnittsweise aus einem zweiten magnetostriktiven Material, so dass der Rohrkörper unter Einwirkung eines von der Magnetspule erzeugten Magnetfelds eine elastische Längenänderung parallel zum Kolben erfährt. Dabei verhalten sich die magnetostriktiven Materialien des Kolbens und des Rohrkörpers unter Einwirkung des Magnetfelds gegensätzlich. Das heißt, dass sich der eine Körper zusammenzieht, während sich der andere Körper ausdehnt.

Die axiale Abstützung des Kolbens am Rohrkörper bewirkt eine mechanische Kopplung der beiden Körper. Diese wiederum hat zur Folge, dass sich die Längenänderun- gen der beiden Körper addieren. Die Längenänderung in Summe ist größer als die eines jeden einzelnen Körpers, so dass auf diese Weise ein größerer Arbeitshub bei annähernd gleichem Bauraumbedarf, zumindest in axialer Richtung, und annähernd gleicher Stärke des Magnetfelds realisierbar ist. Wesentlich ist die Verwendung unterschiedlicher magnetostriktiver Materialien, die sich unter Einwirkung eines Magnetfelds gegensätzlich verhalten. Ein magnetostriktives Material, das sich unter Einwirkung ausdehnt, ist beispielsweise Terfenol-D. Gegensätzlich verhält sich beispielsweise Samfenol-D, d. h., dass sich Samfenol-D unter Einwirkung eines Magnetfelds zusammenzieht. Wesentlich ist ferner, dass die Körper aus unterschiedlichen magnetostriktiven Materialien parallel geschaltet und gekoppelt werden, so dass sich ihre Längenänderungen addieren.

Vorzugsweise ist der Kolben zylinderförmig und der Rohrkörper hohlzylinderförmig ausgeführt. Die Magnetspule ist weiterhin vorzugsweise ringförmig. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Winkellage der Bauteile zueinander unerheblich ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die vorstehend genannten Bauteile auch eine von einer kreis- oder ringförmigen Querschnittsform abweichende Querschnittsform, beispielsweise eine vier- oder mehreckige Querschnittsform, aufweisen können.

Bevorzugt besteht der Kolben zumindest abschnittsweise aus einem magnetostriktiven Material, das sich unter Einwirkung eines Magnetfelds zusammenzieht. Dieses Material kann beispielsweise Samfenol-D sein. Der Rohrkörper besteht in diesem Fall aus einem magnetostriktiven Material, das sich unter Einwirkung eines Magnetfelds ausdehnt, wie beispielsweise Terfenol-D. Diese Materialkombination besitzt den Vorteil, dass der Aktor in der Weise in einem Kraftstoffinjektor verbaut werden kann, dass die Bewegungsrichtung des Kolbens beim Zusammenziehen der Bewegungsrichtung der Düsennadel entspricht. Es muss demnach keine Einrichtung zur Richtungsumkehr vorgesehen werden. Konkrete Ausführungsbeispiele werden nachfolgend in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor näher beschrieben.

Des Weiteren bevorzugt besitzt der Kolben mindestens einen Endabschnitt, der die Magnetspule und/oder den Rohrkörper in axialer Richtung überragt. Diese Ausgestaltung des Kolbens erleichtert zum Einen die axiale Abstützung am Rohrkörper, vorzugsweise über einen ersten Endabschnitt, der zumindest den Rohrkörper in axialer Richtung überragt. Zum Anderen kann der Kolben leichter mit der Düsennadel gekoppelt werden, wobei vorzugsweise die Kopplung über einen zweiten Endabschnitt des Kolbens erfolgt, der den Rohrkörper und die Magnetspule in axialer Richtung überragt.

Vorteilhafterweise ist der Kolben mittels der Federkraft einer Feder gegen den Rohrkörper axial vorgespannt. Die Feder stellt sicher, dass die axiale Abstützung des Kolbens am Rohrkörper erhalten bleibt, und zwar selbst dann, wenn nach Abbau des Magnetfelds der Kolben und der Rohrkörper wieder ihre jeweilige Ausgangsform einnehmen. Zugleich bewirkt die Feder eine axiale Vorspannung des Rohrkörpers, wodurch der magnetostriktive Effekt - wie eingangs beschrieben - noch gesteigert wird. Der Rohrkörper ist hierzu bevorzugt an seinem der Feder abgewandten Ende gehäuseseitig abgestützt. Das heißt, dass die Längenänderung, insbesondere Dehnung, des Rohrkörpers entgegen der Federkraft der Feder erfolgt. Dabei führt der Rohrkörper den Kolben mit, so dass sich zu der Längenänderung des Kolbens die Längenänderung des Rohrkörpers addiert.

Die zur axialen Vorspannung des Kolbens gegenüber dem Rohrkörper vorgesehene Feder ist vorzugsweise einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer Stützfläche abgestützt, die am Kolben oder an einem mit dem Kolben fest verbundenen Körper ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Kolben zur Ausbildung der Stützfläche einen Bundabschnitt aufweisen, im Bereich dessen er einen vergrößerten Außendurchmesser besitzt. Über den Bundabschnitt kann der Kolben zugleich am Rohrkörper axial abgestützt sein.

Die Feder ist vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet und auf den Kolben aufgeschoben, so dass sie weiterhin vorzugsweise einen an den Bundabschnitt anschließenden Endabschnitt des Kolbens umgibt. Auf diese Weise wird zum Einen eine in axialer Richtung besonders kompakt bauende Anordnung erreicht. Zum Anderen kann über den Kolben eine Führung der Feder bewirkt werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kolben mittels der Federkraft einer weiteren Feder, und zwar einer Kolbenvorspannfeder, axial vorgespannt ist. Die axiale Vorspannung bewirkt, dass der magnetostriktive Effekt verstärkt wird und der Kolben unter Einwirkung eines Magnetfelds eine größere Längenänderung erfährt. Besteht der Kolben zumindest abschnittsweise aus einem magnetostriktiven Material, das sich unter Einwirkung eines Magnetfelds zusammenzieht, erfolgt die Vorspannung des Kolbens in Dehnungsrichtung. Das heißt, dass der Kolben durch die Vorspannkraft gedehnt bzw. gestreckt wird.

Da sich die magnetostriktiven Materialen des Kolbens und des Rohrkörpers unter Einwirkung eines Magnetfelds gegensätzlich verhalten, gilt Gleiches analog für die axiale Vorspannung der Körper zur Verstärkung des magnetostriktiven Effekts. Das heißt, dass bei einer Dehnung des Kolbens durch die Kolbenvorspannfeder der Rohrkörper durch die Vorspannkraft der anderen Feder gestaucht wird. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kolbenvorspannfeder einerseits gehäuseseitig und andererseits an einer Stützfläche abgestützt ist, die am Kolben oder an einem mit dem Kolben fest verbundenen Körper ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Stützfläche an einem Bundabschnitt des Kolbens ausgebildet sein. Die Kolbenvorspannfeder kann als Schraubendruckfeder ausgebildet und auf den Kolben aufgeschoben sein, so dass sie einen Abschnitt des Kolbens umgibt. Zum Einen wird auf diese Weise eine in axialer Richtung besonders kompakt bauende Anordnung erreicht, zum Anderen kann über den Kolben eine Führung der Feder bewirkt werden.

Vorteilhafterweise ist der Kolben aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Die mehrtei- lige Ausführung ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Materialien, so dass eine optimale Abstimmung des Materials auf die jeweilige Funktion eines Teils erfolgen kann. Beispielsweise kann zumindest ein Endabschnitt des Kolbens aus einem besonders verschleißfesten Material gefertigt sein, um die Robustheit einer hieran ausgebildete Anschlag-, Kontakt- und/oder Führungsfläche zu steigern. Ferner vereinfacht die mehrteilige Ausführung des Kolbens die Montage des Aktors. Dies gilt insbesondere, wenn der Kolben im Bereich seiner beiden Enden einen sich nach radial außen erstreckenden Bundabschnitt zur Ausbildung einer Stützfläche besitzt. Denn dann kann ein zur Ausbildung eines Bundabschnitts dienendes Teil erst nach dem Einsetzen des Kolbens in den Rohrkörper mit dem Kolben verbunden werden. Die Verbindung der meh- reren Teile des Kolbens kann beispielsweise über eine Steck-, Press-, Schraub-, Klebe- und/oder Schweißverbindung bewirkt werden.

Da die Vorteile eines erfindungsgemäßen Aktors insbesondere bei Einsatz in einem Kraftstoffinjektor zum Tragen kommen, wird ferner ein Kraftstoffinjektor zum Einsprit- zen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem solchen

Aktor vorgeschlagen. Der Aktor dient der Betätigung einer Düsennadel, die zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung in einer Hochdruckbohrung eines Düsenkörpers hubbeweglich aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Düsennadel über den Aktor direkt betätigbar. Das heißt, dass - im Unterschied zur indirekten An- Steuerung über ein Steuerventil - keine Absteuermenge anfällt, die einem Rücklauf zugeführt werden muss. Eine direkte Betätigung der Düsennadel ist möglich, da über den erfindungsgemäßen Aktor vergleichsweise große Arbeitshübe realisierbar sind.

Bevorzugt sind die Düsennadel und der Kolben des Aktors über ein Kopplervolumen hydraulisch gekoppelt. Die hydraulische Kopplung besitzt den Vorteil, dass in einfacher Weise zusätzlich eine Kraft- oder Wegübersetzung realisierbar ist, indem das Flächenverhältnis der an der Düsennadel und am Kolben ausgebildeten hydraulischen Wirkflächen zur Begrenzung des Kopplervolumens entsprechend gewählt ist. Eine auf diese Weise bewirkte Kraft- oder Wegübersetzung kann unterstützend eingesetzt werden.

Des Weiteren bevorzugt ist das Kopplervolumen zur hydraulischen Kopplung der Düsennadel und des Kolbens in zwei Kopplerräume unterteilt, die über einen Verbindungskanal hydraulisch verbunden sind. Der Verbindungskanal ist vorzugsweise in einer Zwischenplatte ausgebildet, die zwischen dem Düsenkörper und einem

Injektorkörper des Kraftstoffinjektors angeordnet ist, in dem der Aktor aufgenommen ist. Die Trennung des Kopplervolumens in zwei Kopplerräume erleichtert den Ausgleich etwaiger Achsfehler zwischen der Längsachse der Düsennadel und der Längsachse des Kolbens. Dies gilt insbesondere, wenn zur radialen Begrenzung der Kopplerräume jeweils eine an der Zwischenplatte axial abgestützte Dichthülse vorgesehen ist, in welcher ein Endabschnitt der Düsennadel bzw. des Kolbens hubbeweglich aufgenommen ist.

Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass ein Endabschnitt des Kolbens in einer Führungsbohrung eines Haltekörpers des Kraftstoffinjektors aufgenommen ist. Über die Führungsbohrung wird in einfacher Weise eine Führung des Kolbens bewirkt. Das radiale Spiel zwischen dem Kolben, dem Rohrkörper und der Magnetspule kann dementsprechend ausreichend groß gewählt werden, um die gewünschten Längenänderungen sicherzustellen. Ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Endabschnitt des Kolbens innerhalb der Führungsbohrung ein Volumen begrenzt, das über mindestens eine Drosselbohrung mit einem Hochdruckbereich hydraulisch verbunden ist. Das Volumen kann in diesem Fall dazu genutzt werden, etwaige Eigenschwingungen des Kolbens bei einer Längenänderung zu dämpfen bzw. zu kompensieren. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktor gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor mit einem Aktor gemäß der Fig. 2,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktor gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor mit einem Aktor gemäß der Fig. 4,

Fig. 6 schematische Darstellung der Ausrichtung der magnetischen Domänen in einem magnetostriktiven Material und

Fig. 7 Diagramm zur Darstellung der Längenänderungen magnetostriktiver Materialien, die sich unter Einwirkung eines Magnetfelds gegensätzlich verhaltenen. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Der in der Fig. 1 dargestellte Aktor umfasst eine ringförmige Magnetspule 1 zur Einwirkung auf einen Kolben 2, der aus einem ersten magnetostriktiven Material besteht. Der Kolben 2 ist abschnittsweise von einem Rohrkörper 3 umgeben, der aus einem zweiten magnetostriktiven Material besteht. Das erste und das zweite magnetostriktive Material verhalten sich unter Einwirkung eines Magnetfelds gegensätzlich, wobei sich das Material des Kolbens 2 zusammenzieht und das des Rohrkörpers 3 ausdehnt (siehe Pfeile in Fig. 1). Wird die Magnetspule 1 bestromt, bildet sich ein auf den Rohrkörper 3 und den Kolben 2 einwirkendes Magnetfeld aus. Dieses hat zur Folge, dass sich der Rohrkörper 3 ausdehnt (Pfeil 24) und der Kolben 2 zusammenzieht (Pfeil 25). Da der Kolben 2 in axialer Richtung am Rohrkörper 3 abgestützt ist, führt die Dehnung des Rohrkörpers 3 zu einer Anhebung des Kolbens 2. Gleichzeitig zieht sich der Kolben 2 zusammen. Beide Längenänderungen addieren sich zu einer Summenbewegung (Pfeil 26), die dem Arbeitshub des Aktors entspricht.

Die Längenänderungen des Rohrkörpers 3 und des Kolbens 2 sind elastisch. Das heißt, dass nach Abbau des Magnetfelds beide Körper ihre Ausgangsform wieder einnehmen. Um bei der Rückstellung zu gewährleisten, dass der Kolben 2 und der Rohrkörper 3 mechanisch gekoppelt bleiben, ist eine Feder 4 vorgesehen, die den Kolben 2 gegen den Rohrkörper 3 axial vorspannt. Die als Schraubendruckfeder ausgebildete Feder 4 ist hierzu einerseits gehäuseseitig an einem Haltekörper 20 abgestützt, andererseits an einer ringförmigen Stützfläche 5, die an einem Bundabschnitt des Kolbens 2 ausgebildet ist, über den der Kolben 2 zugleich am Rohrkörper 3 axial abgestützt ist. Die Stützfläche 5 kann auch an einem Körper 22 ausgebildet sein, der mit dem Kolben 2 fest verbunden ist (siehe Bezugszeichen in Klammern). Die Feder 4 wird von einem Endabschnitt 2.1 des Kolbens 2 durchsetzt, der endseitig in einer Führungsbor- hung 32 des Haltekörpers 20 hubbeweglich aufgenommen und geführt ist. Dabei begrenzt der Endabschnitt 2.1 des Kolbens 2 ein innerhalb der Führungsbohrung 32 ausgebildetes Volumen 34, das über Drosselbohrungen 33 in Verbindung mit einem Hochdruckbereich 35 des Kraftstoffinjektors steht. Über das Volumen 34 wird auf diese Weise zugleich eine Dämpfung des Kolbens 2 bewirkt, die Eigenschwingungen minimiert. Die Führung der Feder 4 wird über den Kolben 2 bewirkt.

Über die am Bundabschnitt des Kolbens 2 bzw. am Körper 22 abgestützte Feder 4 wird auch der Rohrkörper 3 axial vorgespannt. Die axiale Vorspannung bewirkt eine Stauchung des Rohrkörpers 3. Diese hat zur Folge, dass unter Einwirkung eines Magnetfelds der magnetostriktive Effekt verstärkt wird.

Um den magnetostriktiven Effekt weiter zu verstärken, ist ferner eine Kolbenvorspannfeder 6 zur axialen Vorspannung des Kolbens 2 vorgesehen. Die Federkraft der ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgebildeten Kolbenvorspannfeder 6 bewirkt jedoch ei- ne Dehnung des Kolbens 2. Die Kolbenvorspannfeder 6 ist hierzu einerseits gehäuseseitig, nämlich an einem Injektorkörper 19, andererseits an einer ringförmigen Stützfläche 7 des Kolbens 2 abgestützt. Die ringförmige Stützfläche 7 kann wiederum an einem Bundabschnitt des Kolbens 2 oder an einem Körper 23 ausgebildet sein, der im Bereich eines weiteren Endabschnitts (2.2) mit dem Kolben 2 fest verbunden ist

(siehe Bezugszeichen in Klammern).

Der Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktors zu entnehmen. Bei dieser Ausführungsform ist lediglich eine Feder 4 vorgese- hen, die den Kolben 2 gegen den Rohrkörper 3 axial vorspannt. Auf eine zusätzliche

Kolbenvorspannfeder 6 wurde verzichtet. Zudem weist der Kolben 2 an seinem der Feder 4 abgewandten Ende einen modifizierten Endabschnitt 2.2 auf. Dieser besitzt einen im Vergleich zum übrigen Kolben 2 vergrößerten Außendurchmesser, der insbesondere zur hydraulischen Kopplung mit einer Düsennadel 8 eines Kraftstoffinjektors geeig- net ist. Der Endabschnitt 2.2 kann durch den Kolben 2 selbst oder durch einen mit dem

Kolben 2 fest verbundenen Körper 23 (siehe Bezugszeichen in Klammern) ausgebildet werden.

Der Fig. 3 ist beispielsweise ein Kraftstoffinjektor mit einem Aktor gemäß der Fig. 2 zu entnehmen. Der Aktor ist in einem Injektorkörper 19 aufgenommen, in dem seitlich ein

Zulaufkanal 21 ausgebildet ist. Der Injektorkörper 19 ist über eine Zwischenplatte 18 mit einem Düsenkörper 11 verbunden, in dem eine Hochdruckbohrung 10 ausgebildet ist, die über den Zulaufkanal 21 mit Kraftstoff versorgbar ist. In der Hochdruckbohrung 10 ist die Düsennadel 8 aufgenommen, über deren Hubbewegung Einspritzöff- nungen 9 freigebbar oder verschließbar sind. Der Aktor dient der Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel 8.

Zur Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel 8 sind der Kolben 2 des Aktors und die Düsennadel 8 über ein Kopplervolumen 12 hydraulisch gekoppelt. Die Zwischen- platte 18 unterteilt dabei das Kopplervolumen 12 in einen oberen und einen unteren

Kopplerraum 15, 16, die über einen Verbindungskanal 17 verbunden sind. Der obere Kopplerraum 16 wird von einer hydraulischen Wirkfläche 14 des Kolbens 2 begrenzt. Die Begrenzung des unteren Kopplerraums 15 wird durch eine an der Düsennadel 8 ausgebildete hydraulische Wirkfläche 13 bewirkt. Das Flächenverhältnis der hydrauli- sehen Wirkflächen 13, 14 ist derart gewählt, dass über die hydraulische Kopplung zugleich eine Kraft- oder Wegverstärkung erzielt wird. In radialer Richtung werden beide Kopplerräume 15, 16 jeweils von einer Dichthülse 27, 28 begrenzt, die an der Zwischenplatte 18 abgestützt und über die Federkraft einer Feder 29, 30 gegen die Zwischenplatte 18 axial vorgespannt ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktors ist in der Fig. 4 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der der Fig. 2 dadurch, dass der Kolben 2 mehrteilig ausgeführt ist.

In der Fig. 4 umfasst der Kolben 2 drei Teile, und zwar den eigentlichen Kolben 2 und die Körper 22, 23, die mit dem Kolben 2 fest verbunden sind. Der Körper 23 weist einen Kragen 31 zur Abstützung der Feder 30 auf, deren Federkraft die Dichthülse 28 in Richtung der Zwischenplatte 18 beaufschlagt. Um die Robustheit des Kolbens 2 im Bereich des Körpers 23 zu steigern, ist der Körper 23 aus einem Material ausgebildet, das nicht magnetostriktiv, sondern besonders verschleißfest ist.

In der Fig. 5 ist ein Kraftstoffinjektor mit einem Aktor gemäß der Fig. 4 dargestellt. Wie der Fig. 5 zu entnehmen ist, kann auch der Körper 22 aus einem Material gefertigt sein, das nicht magnetostriktiv, sondern besonders verschleißfest ist.

Die Fig. 6 und 7 wurden bereits eingangs erläutert, so dass weitere Ausführungen hierzu entbehrlich sind.