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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR TRANSMITTING DISPLACEMENT, INJECTION VALVE HAVING SUCH A DEVICE AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A TRANSMISSION ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/017014
Kind Code:
A1
Abstract:
Mechanical transmission elements (14) having substantially a cylindrical shape, whose periphery is substantially triangular and whose edges are rounded off, are used to transmit the displacement of an actuator (1), especially in an injection valve. The large width of the transmission element makes it possible to create flat support areas so that friction is reduced during transmission.

Inventors:
FRANK WILHELM (DE)
LEWENTZ GUENTER (DE)
LIXL HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/002887
Publication Date:
April 08, 1999
Filing Date:
September 29, 1998
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
FRANK WILHELM (DE)
LEWENTZ GUENTER (DE)
LIXL HEINZ (DE)
International Classes:
F02M51/00; F02M47/02; F02M51/06; F02M59/46; F16H21/44; F16K31/10; H02N2/00; (IPC1-7): F02M51/06; F02M47/02; F02M59/46; F16H21/44; F16K31/10
Foreign References:
EP0295770A11988-12-21
US4101076A1978-07-18
EP0790402A21997-08-20
US4101076A1978-07-18
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AG (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AG (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors, mit einem Übertragungselement (14,22), das einen ersten, ei nen zweiten und einen dritten Auflagebereich (15,16,17) auf weist, wobei der zweite Auflagebereich (16) dem Aktor (1), der dritte Auflagebereich (17) dem Stellglied (6) und der er ste Auflagebereich (15) einem Gegenlager (8) zugeordnet ist, wobei sich das Übertragungselement (14,22) bei Einwirken des Aktors (1) mit dem ersten Auflagebereich (15) gegen das Ge genlager (8) abstützt und durch eine Drehbewegung um einen Drehpunkt mit der dritten Auflagefläche (17) das Stellglied (6) bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement im wesentlichen eine Zylinder form aufweist, daß die Zylinderform im wesentlichen senkrecht zur Übertra gungsrichtung angeordnet ist, und daß die Auflagebereiche (15,16,17) als Zylinderoberfläche vorzugsweise in der Richtung der Zylinderachse ausgebildet sind.
2. Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors, mit einem Übertragungselement (30), das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Auflagebereich (15,16,17) aufweist, wobei der zweite Auflagebereich (16) dem Aktor (1), der drit te Auflagebereich (17) dem Stellglied (6) und der erste Auf lagebereich (15) einem Gegenlager (8) zugeordnet ist, wobei sich das Übertragungselement (30) bei Einwirken des Aktors (1) mit dem ersten Auflagebereich (15) gegen das Gegenlager (8) abstützt und durch eine Drehbewegung um einen Drehpunkt mit der dritten Auflagefläche (17) das Stellglied (6) bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (30) im wesentlichen in der Form einer Platte ausgebildet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Übertragungsrichtung angeordnet ist, daß der erste, der zweite und der dritte Auflagebereich (15,16,17) als gekrümmte Oberfläche auf der Platte ausge bildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagebereiche (15,16,17) durch eine entsprechende Krüm mung der Zylinderoberfläche ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß eine Führungsscheibe (9,32) vorgesehen ist, daß die Führungsscheibe (9,32) eine Ausnehmung aufweist, die mindestens teilweise der Form des Übertragungselementes (14,22,30) angepaßt ist, daß das Übertragungselement (14,22,30) in die Ausnehmung eingelegt ist und von der Füh rungsscheibe (9) mindestens teilweise seitlich geführt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung der Führungsscheibe (9) zur Aufnahme von zwei gegenüberliegenden Übertragungselementen (14,22) ausgebildet ist, die symmetrisch zueinander und auf einer Achse angeord net sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (14,22) im Querschnitt im wesentli chen eine Dreiecksform aufweist, wobei die Eckbereiche abge rundet sind und als Auflagebereiche (15,16,17) dienen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (14,22) eine Übertragungsfläche (40) aufweist, die dem Aktor zugeordnet ist, daß die Übertragungs fläche (40) gegenüber dem Aktor (1) geneigt angeordnet ist, so daß sich der zweite Auflagebereich (16) bei der Auslenkung des Aktors (1) entlang der Übertragungsfläche (40) ver schiebt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsscheibe (32) vorgesehen ist, daß die Führungsscheibe (32) eine kreisförmige Ausnehmung aufweist, daß die Führungsscheibe Führungskeile (33) auf weist, die auf den Kreismittelpunkt gerichtet sind, daß meh rere Übertragungselemente (30) in die Ausnehmung eingelegt sind, wobei zwischen zwei Übertragungselementen jeweils ein Führungskeil (33) angeordnet ist, so daß die Übertragungsele mente (30) sternförmig zum Kreismittelpunkt ausgerichtet sind.
9. Verfahren zum Herstellen eines Übertragungselementes (14,22) für einen Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungselement (14,22) aus einer zylinderförmigen Stange (25) herausgearbeitet wird, wobei zu erst die Kontur des Übertragungselementes (14,22) in Längs richtung in die Stange (25) eingebracht wird und anschließend die Stange (25) in Scheiben unterteilt wird, wobei eine Schei be ein Übertragungselement (14,22) darstellt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontur die Form des ersten und des dritten Auflageberei ches (15,17) eingebracht wird, und daß die Zylinderfläche der Stange (25) als zweiter Auflagebereich (16) verwendet wird.
11. Einspritzventil mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1.
Description:
Beschreibung Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung, Einspritzventil mit einer solchen Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Übertragungselementes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen der Auslenkung eines Aktors gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1 und 2, ein Einspritzventil mit einer solchen Vor- richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11, und ein Verfahren zum Herstellen eines Übertragungselementes ge- mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Aus US 4,101,076 ist ein Einspritzventil bekannt, das einen piezoelektrischen Aktor aufweist, der über ein mechanisches Ubertragungselement direkt eine Einspritznadel steuert. Das Übertragungselement weist zwei unterschiedlich lange Hebelar- me auf, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und in einem Auflagebereich miteinander verbunden sind. Der kür- zere Hebelarm ist dem piezoelektrischen Aktor und der längere Hebelarm der Einspritznadel zugeordnet. Das Übertragungsele- ment liegt im Auflagebereich am Gehäuse des Einspritzventiles auf. Die Auslenkung des piezoelektrischen Aktors wird durch die unterschiedlichen Langen der zwei Hebelarme in eine grö- ßere Auslenkung der Einspritznadel umgesetzt.

Die Form des Übertragungselementes bietet nur eine mäßige Steifigkeit, die insbesondere bei hochdynamischen Schaltungs- vorgängen zu einer Ungenauigkeit der Übertragung der Auslen- kung führt.

Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, eine Vorrichtung zum Übertragen einer Auslenkung eines Aktors bereit zu stellen, die einfach aufgebaut ist und kostengünstig zu fertigen ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An- spruchs 1,2,9 und 11 gelöst. Ein wesentlicher Vorteil der Er-

findung liegt in der Form des Übertragungselementes, die eine hohe Steifigkeit gewährleistet, so daß eine direkte Übertra- gung der Auslenkung auch bei hoch dynamischen Vorgängen ge- währleistet ist. Zudem gewährt das Verfahren nach Anspruch 8 eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung identischer Über- tragungselemente.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er- läutert ; es zeigen : Figur 1 ein Einspritzventil mit zwei Übertragungselementen, Figur 2 eine schematische Sicht von oben auf die Übertra- gungselemente mit einer Führungsplatte, Figur 3 ein Einspritzventil mit einem Übertragungselement, Figur 4 eine erste Form des Übertragungselementes, Figur 5 eine zweite Form des Übertragungselementes, Figur 6 eine dritte Form des Übertragungselementes, Figur 7 eine vierte Form des Übertragungselementes, Figur 8 ein weiteres Einspritzventil, Figur 9 eine fünfte Form des Übertragungslementes, und Figur 10 ein Übertragungselement im Querschnitt.

Figur 1 zeigt schematisch einen Teil eines Einspritzventils mit einem Aktor 1, der in diesem Ausführungsbeispiel als pie- zoelektrischer Aktor ausgebildet ist. Der Aktor 1 ist in ei- nem Gehäuse 2 eingebracht und durch Spannfedern 11 gegen eine Auslenkung vorgespannt, wobei die Spannfedern 11 gegen das Gehäuse 2 abgestützt sind. Mit einem Ende ist der Aktor 1 ge- gen eine Abschlußplatte des Gehäuses 2 abgestützt. Das zweite Ende des Aktors 1 liegt an einem Aktorkolben 10 an, der zy- linderförmig ausgebildet ist und in einer zylinderförmigen Ausnehmung des Gehäuses 2 geführt ist.

Das Gehäuse 2 ist in eine Aufnahmeöffnung 4 eines Ventilge- häuses 3 eingeschoben und über Befestigungsmittel fest mit dem Ventilgehäuse 3 verschraubt. In der Aufnahmeöffnung 4 ist eine Abstandscheibe 9 angeordnet, auf der das Gehäuse 2 auf- liegt. Die Aufnahmeöffnung 4 weist eine mittige, kreisförmige Vertiefung 5 auf, die in eine Bohrung 20 übergeht, die zu ei- nem Ventilsitz 19 und einer Steuerkammer 18 geführt ist. In der Bohrung 20 ist ein Stellglied 6 in Form eines Kolbens ausgebildet, der mit einer Spitze zum Ventilsitz 19 geführt ist. Am Ventilsitz 19 liegt ein Ventilglied 7 an, das die Steuerkammer 18 gegen die Bohrung 20 abdichtet.

Zwischen dem Aktorkolben 10 und dem Stellglied 6 sind zwei mechanische Übertragungselemente 14,22 angeordnet. Die zwei Übertragungselemente 14,22 sind symmetrisch und gegenüberlie- gend zur Mittenachse 21 angeordnet. Die Übertragungselemente 14,21 sind identisch ausgebildet und in der Vertiefung 5 ein- gebracht. Die Vertiefung 5 weist eine ringförmige Auflageflä- che 8 auf, die vom Ventilgehäuse 3 gebildet ist, und die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stellgliedes 6 und parallel zur Druckfläche des Aktorkolbens 10 angeordnet ist. Der Aktorkolben 10 und das Stellglied 6 sind symmetrisch zueinander und mittig zur Mittenachse 21 angeordnet.

Die Übertragungselemente 14,22 liegen jeweils mit einem er- sten Auflagebereich 15 auf der Auflagefläche 8 auf. Zudem liegt jedes Übertragungselement 14,22 mit einem dritten Auf- lagebereich 17 auf der Oberseite des Stellgliedes 6 auf. Au- ßerdem liegt jedes Übertragungselement 14 mit einem zweiten Auflagebereich 16 am Aktorkolben 10 an. Der zweite Auflagebe- reich 16 liegt zwischen dem ersten und dem zweiten Auflagebe- reich 17, wobei der erste und der dritte Auflagebereich 15, 17 auf der Unterseite und der zweite Auflagebereich 16 auf der Oberseite des Übertragungselementes 14 angeordnet ist.

Die Übertragungselemente 14,22 sind in ihrer Position senk- recht zur Bewegungsrichtung des Aktors 10 und des Stellglie-

des 6 zum einen durch die Vertiefung 5 und zum anderen durch die Abstandscheibe 9 festgelegt. Die Abstandscheibe 9 weist eine durchgehende Ausnehmung auf, in der die Ubertragungsele- mente 14,22 eingebracht sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß das erste und das zweite Übertragungselement 14,22 sym- metrisch zueinander und symmetrisch zur Mittenachse 21 und symmetrisch zum Aktorkolben 10 und zum Stellglied 6 angeord- net sind.

Figur 2a zeigt schematisch von oben die Anordnung des Aktor- kolbens 10 in Bezug auf das erste und das zweite Übertragung- selement 14,22 und das Stellglied 6. Der Aktorkolben 10 weist einen größeren Durchmesser als das Stellglied 6 auf.

Zudem ist die kreisförmige Aufnahmeöffnung 4 und die mittig und symmetrisch zur Aufnahmeöffnung 4 eingebrachte Vertiefung 5 dargestellt. Die Vertiefung 5 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet. In der Vertiefung 5 sind das erste und das zwei- te Übertragungselement 14,22 symmetrisch zu einer Symmetrie- achse M angeordnet, die durch die Mittenachse 21 führt.

In Figur 2a ist schraffiert die Abstandscheibe 9 eingezeich- net, die kreisförmig ausgebildet ist und deren Außenumfang im wesentlichen der Aufnahmeöffnung 4 entspricht.

Die Abstandscheibe 9 ist in Figur 2b noch einmal deutlicher erkennbar dargestellt. Die Führungsscheibe 9 weist eine Ju- stierausnehmung 24 auf, die im wesentlichen einem Rechteck mit einem mittig überlagerten Kreis entspricht. Die Rechteck- form dient dazu, das erste und das zweite Übertragungselement 14,22 auf einer Achse und symmetrisch zueinander zu justie- ren. Die mittige, kreisförmige Ausnehmung ist notwendig, da- mit der kreisförmige Aktorkolben 10 sich ungehindert in Rich- tung auf das erste und das zweite Übertragungselement bewegen kann. Deshalb ist der kreisförmige Teil der Justierausnehmung der Abstandscheibe 9 mindestens so groß wie der Querschnitt des Aktorkolbens 10.

Die Anordnung nach Figur 1 funktioniert folgendermaßen :

Bei einer Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 1 dehnt sich der Aktor 1 gegen die Federkraft der Spannfedern 11 in Richtung auf das Stellglied 6 aus. Dabei drückt der Aktorkol- ben 10 auf den zweiten Auflagebereich 2 des ersten und des zweiten Übertragungselementes 14,22. Das erste und das zwei- te Übertragungselement 14,22 liegen jeweils mit einem ersten Auflagebereich 15 auf der Auflagefläche 8, die durch das Ven- tilgehäuse 3 gebildet ist. Zudem liegen das erste und das zweite Übertragungselement 14,22 mit einem dritten Auflage- bereich 17 jeweils auf dem Stellglied 6 auf. Das Stellglied 6 ist beweglich in der Bohrung 20 gelagert. Der Druck des Ak- torkolbens 10 bewirkt, daß sich das erste und das zweite Übertragungselement 14,22 mit dem ersten Auflagebereich 15 am Ventilgehäuse 3 abstützen und sich in eine Arbeitsposition bewegen, in der durch die dritten Auflagebereiche 17 das Stellglied 6 in Richtung auf das Ventilglied 7 verschoben wird.

Auf diese Weise wird das Stellglied 7 vom zugeordneten Ven- tilsitz 19 abgehoben und die Steuerkammer 18 wird geöffnet, so daß beispielsweise Kraftstoff, der in der Steuerkammer 18 unter einem hohen Druck vorliegt, über die Bohrung 20 zu ei- nem Abfluß abfließen kann. Gleichzeitig fließt über eine er- ste Drossel und einen Zulaufkanal 12 Kraftstoff mit hohem Druck in die Steuerkammer 18 zu. Bei geöffnetem Ventilsitz 19 fließt jedoch mehr Kraftstoff ab, als über die Drossel zu- fließt. Damit sinkt der Druck in der Steuerkammer. In der Steuerkammer 18 ist weiterhin ein Stellkolben 23 vorgesehen, der den Druck der Steuerkammer 18 auf eine Ventilnadel über- trägt. Die Ventilnadel ist einer Einspritzdüse zugeordnet und öffnet oder schließt abhängig vom Druck in der Steuerkammer die Einspritzdüse, über die Kraftstoff in eine Brennkraftma- schine gespritzt wird. Dazu ist die Einspritzdüse zudem an einen Zulaufkanal 12 angeschlossen, der Kraftstoff unter ho- hem Druck führt.

Wird nun die Ansteuerung des Aktors 1 abgeschaltet, so ver- kürzt sich der Aktor 1 und wird von den Spannfedern 11 und von dem ersten und dem zweiten Übertragungselement 14,22 nach oben in Richtung Anschlußplatte des Gehäuses 2 in seine Ausgangslage geschoben. Der Druck in der Steuerkammer 18 drückt das Ventilglied 7, das beispielsweise als Kugel ausge- bildet ist, auf den Ventilsitz 19 und gleichzeitig das Stell- glied 6 in Richtung auf das erste und das zweite Übertragung- selement 14,22. Dadurch werden das erste und das zweite Übertragungselement 14,22 in die Ausgangsposition zurückbe- wegt.

Die Drehung des ersten und des zweiten Übertragungselementes 14,22 erfolgt über einen Drehpunkt, der jeweils über dem er- sten Auflagebereich 15 im ersten bzw. im zweiten Übertragung- selement 14,22 angeordnet ist. Da der zweite Auflagebereich 16, auf dem der Aktorkolben 10 auf dem ersten bzw. auf dem zweiten Übertragungselement aufliegt, einen kürzeren Abstand als der dritte Auflagebereich 17 zum Drehpunkt aufweist, wird die Auslenkung des Aktors in eine vergrößerte Auslenkung des Stellgliedes 6 umgesetzt.

Eine besonders präzise und leichtgängige Steuerung des Stell- gliedes 6 wird dadurch erreicht, daß das erste und das zweite Übertragungselement 14,22 durch die Abstandscheibe 9 präzi- ses zueinander, zum Aktorkolben 10 und zum Stellglied 6 ju- stiert sind. Vorzugsweise wird über eine entsprechende Wahl der Dicke der Führungsscheibe 9 auch eine Einstellung des Ab- standes zwischen dem Aktorkolben 10 und dem ersten und dem zweiten Übertragungselement 14,22 und damit auch eine Ein- stellung des Abstandes zwischen dem Aktorkolben 10 und dem Stellglied 6 erreicht. Die präzise Justage des ersten und des zweiten Übertragungselementes 14,22, die zugleich die Bewe- gung des Aktorkolbens 10 nicht behindert, wird im wesentli- chen durch die Justierausnehmung 24 erreicht, die in die Ab- standscheibe 9 eingebracht ist. Wesentlich ist dabei die be- sondere Form der Justierausnehmung, die aus einem Rechteck

mit einem mittig überlagerten Kreis gebildet ist. In einer einfachen Ausbildung der Führungsscheibe 9 ist die Justier- ausnehmung nur als viereckige Ausnehmung ausgebildet Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Einspritz- ventiles, bei dem zur Übertragung der Auslenkung des Aktors 1 nur ein einziges Übertragungselement 14 vorgesehen ist. Das Übertragungselement 14 liegt dabei mit dem ersten Auflagebe- reich 15 auf der Auflagefläche 8 des Ventilgehäuses 3 auf und wird von der Führungsscheibe 9 geführt. Der zweite Auflagebe- reich 16 liegt am Aktorkolben 10 an. Der dritte Auflagebe- reich 17 des Übertragungselementes 14 liegt mittig am Stell- glied 6 auf. Die Anordnung nach Figur 3 funktioniert entspre- chend der Anordnung nach Figur 1, wobei die Auslenkung des Aktors 1 nur über ein einziges Übertragungselement 14 auf das Stellglied 6 übertragen wird.

In Figur 3 ist der Drehpunkt D des Übertragungselementes 14 eingezeichnet. Der Drehpunkt D liegt senkrecht über dem er- sten Auflagebereich 15. Der zweite Auflagebereich 16 weist einen ersten effektiven Abstand a zum Drehpunkt D auf. Mit effektiver Abstand ist der Abstand gemeint, der für eine He- belwirkung von Bedeutung ist. Der dritte Auflagebereich 17 ist um einen zweiten effektiven Abstand b vom Drehpunkt D entfernt. Die Übersetzung der Aktorauslenkung wird durch das Verhältnis des ersten effektiven Abstandes a zum zweiten ef- fektiven Abstand b festgelegt. Das Übersetzungsverhältnis Ü ist definiert durch Ü = a/b. Durch die Form des Übertragung- selementes wird der erste und der zweite effektive Abstand a, b und damit das Übersetzungsverhältnis festgelegt.

Anstelle der Anordnung mit einem Übertragungselement nach Fi- gur 3 oder der Anordnung mit zwei Übertragungselementen nach Figur 1 können auch mehrere Übertragungselemente verwendet werden. Für eine reibungsarme Ansteuerung des Stellgliedes 6 ist es jedoch notwendig, daß die Kraft des Aktorkolbens 10 mittig oder gleichmäßig verteilt auf das Stellglied 6 über-

tragen wird, damit kein Drehmoment im Stellglied 6 erzeugt wird. Dazu ist es notwendig, die Übertragungselemente 14,22 symmetrisch zur Mittenachse 21, die mittig durch das Stell- glied 6 läuft, auszurichten.

Figur 4 zeigt in einer Perspektive ein Übertragungselement 14. Das Übertragungselement 14 weist im wesentlichen die Form eines Zylinders auf, dessen Mantelfläche FM senkrecht zu den Begrenzungsflächen FG angeordnet ist. Die Begrenzungsflächen FG sind identisch ausgebildet. Die Begrenzungsfläche FG weist dabei vorteilhafterweise eine Dreiecksform auf, wobei die Ek- ken abgerundet sind.

Wesentlich bei der Form des Übertragungselementes 14 ist, daß die Breite B nahezu genauso groß ist, wie die Lange L des Übertragungselementes. Durch die relativ große Breite B wer- den für den ersten, den zweiten und den dritten Auflagebe- reich 15,16,17 längliche Auflageflächen erreicht, die schmal, aber dafür relativ lang sind. Dadurch werden relativ große Auflageflächen für den ersten, den zweiten und den dritten Auflagebereich 15,16,17 erreicht. Damit wird eine punktuelle Druckbelastung vermieden und eine flächige Druck- belastung am Aktorkolben 10, auf der Auflagefläche 8, auf dem Stellglied 6 und auf dem Übertragungselement 14,22 erreicht.

Die Breite der Auflagefläche 15,16,17 wird im wesentlichen durch die Krümmung des Übertragungselementes 14,22 in den entsprechenden Bereichen festgelegt. Die Form der Auflagebe- reiche 15,16,17 ist so zu wählen, daß einerseits das Überset- zungsverhältnis gegeben ist, und andererseits der Verschleiß durch Reibung oder Kaltverfestigung durch eine zu hohe Flä- chenpressung ein Minimum darstellt. Die Krümmung sollte im Bereich der Auflageflächen 15,16,17 so klein wie möglich sein. Zudem sollte das Übertragungselement 14 so hoch wie möglich und so breit wie möglich sein, damit eine möglichst hohe Steifigkeit erreicht wird. Wesentlich ist dabei das Ver- hältnis der Höhe H, der Lange L und der Breite B des Übertra-

gungselementes 14 zueinander, die so zu wählen sind, daß bei gegebener Übersetzung eine ausreichende Steifigkeit gegeben ist.

Das Übertragungselement 14 ist auf der Unterseite zwischen dem ersten und dem dritten Auflagebereich 15,17 etwas nach Innen gewölbt, damit das Übertragungselement 14 nur im ersten und im dritten Auflagebereich 15,17 definiert auf der Aufla- gefläche 8 und dem Aktorkolben 6 aufliegt und zudem eine Dre- hung des Übertragungselementes 14 um den Drehpunkt D möglich ist, ohne daß das Übertragungselement 14 in einem anderen Be- reich am Ventilgehäuse 3 anstößt.

In Figur 4 sind zudem der erste, der zweite und der dritte Auflagebereich 15,16,17 als gestrichelte Linie dargestellt.

Die Auflagebereiche 15,16,17 sind im wesentlichen in Form einer Linienkontaktierung ausgebildet, mit der der erste, der zweite und der dritte Auflagebereich 15,16,17 auf dem Ak- torkolben 10, auf dem Stellglied 6 bzw. auf der Auflagefläche 8 aufliegen. Der Abstand zwischen dem ersten und dem dritten Auflagebereich 15,17 ist als Hebelbreite A bezeichnet. Lie- gen der erste und der dritte Auflagebereich 15,17 auf einer ebenen Platte auf, so wird die Hebelhöhe H durch den Abstand des zweiten Auflagebereichs 16 von der ebenen Platte defi- niert. Versuche haben ergeben, daß eine ausreichende Steifig- keit des Übertragungselementes 14 bei zugleich geringer Reib- bewegung des Hebels an den Kontaktstellen erreicht wird, wenn das Verhältnis der Hebelhöhe H zur Hebelbreite A H/A kleiner gleich 1 ist. Ein bevorzugtes Verhältnis der Hebelhöhe zur Hebelbreite H/A liegt im Bereich zwischen 1/4 bis zu 3/4,5.

Mit diesen Abmessungen wird zum einen eine ausreichende Stei- figkeit erreicht und zugleich die Relativbewegung des Über- tragungselementes 14 beim Auslenken des piezoelektrischen Ak- tors auf ein notwendiges Mindestmaß reduziert. Zudem haben Versuche ergeben, daß das Übertragungselement 14 vorzugsweise eine Hebelbreite B von 2 bis 13 mm hat.

Die Belastung des Übertragungselementes 14 wird zudem dadurch reduziert, daß der erste, der zweite und der dritte Auflage- bereich 15,16,17, die im wesentlichen Auflagelinien dar- stellen, möglichst parallel zueinander angeordnet sind. Eine bevorzugte, maximale Abweichung in der Parallelität der er- sten, zweiten und dritten Auflagelinie zwischen zwei Auflage- linien liegt im Bereich von 50 Hm bei einer bevorzugten He- belbreite von bis zu 6 mm. Der Abrieb des Übertragungselemen- tes 14 wird in besonderer Weise reduziert, wenn der erste, der zweite und der dritte Auflagebereich 15,16,17, die als Auflagelinien ausgebildet sind, eine Abweichung W der Paral- lelität zwischen zwei Auflagelinien aufweisen, die geringer als 10 pm bezogen auf die Hebelbreite von 6 mm ist. Dies ist schematisch in Figur 4a dargestellt.

Zur Reduzierung der Reibung, die am Übertragungselement 14 auftritt, ist es vorteilhaft, daß die Oberflächen des Uber- tragungselementes 14, insbesondere im Bereich des ersten, des zweiten und des dritten Auflagebereiches 15,16,17 eine hohe Oberflächengüte aufweisen, deren Rz-Wert vorzugsweise kleiner als 1 pm ist. Mit Rz ist die Rauhtiefe nach der DIN-Norm 4768 bezeichnet, Zudem wird mit einem Härtewert von größer 60 HRC (Hårte nach Rockwell) ein Übertragungselement 14 ermöglicht, das den hohen Belastungen standhält.

Die Reibungskräfte, die am Übertragungselement 14 angreifen, werden zudem durch eine Schmierung, beispielsweise über den Betrieb im Kraftstoffleckstrom des Injektors, reduziert.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Übertragungs- elementes 14 besteht darin, mindestens den ersten, den zwei- ten und den dritten Auflagebereich 15,16,17 mit einer Ober- flächenbeschichtung zu versehen, die die Reibung bei der Be- wegung des Ubertragungselementes 14 reduziert und zudem die hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität und die gefor- derte Härte erfüllt. Vorzugsweise wird als Beschichtung eine Titan-Nitrit-Schicht verwendet. Das Übertragungselement 14

ist vorzugsweise aus einem sehr steifen Material gebildet, dessen Elastizitätsmodul deutlich über dem von Stahl liegt und beispielsweise größer als 500 000 N/mm2 ist.

Weiterhin haben Versuche gezeigt, daß vorteilhafterweise die Rundungsradien des ersten, des zweiten und des dritten Aufla- gebereiches 15,16,17 im Bereich von 5 bis 30 mm liegen. Da- bei hat sich gezeigt, daß es von Vorteil ist, daß das Ver- hältnis zwischen dem Rundungsradius R1, R2 und der Auflage- kraft, mit der der erste, der zweite und der dritte Auflage- bereich 15,16,17 auf einer Kontaktstelle aufliegen, vor- zugsweise folgende Relation aufweist : Rundungsradi- us/Kontaktkraft 2 7,5 mm/1000 Newton. Bei Einhaltung dieses Verhältnisses wird der Verschleiß am Übertragungselement 14 in vorteilhafter Weise reduziert.

Die vorgenannten Dimensionen des Übertragungselementes 14 sind nicht auf die in Figur 4 konkret dargestellte Ausfüh- rungsform beschränkt, sondern auch bei anderen Formen wie z. B. denen in Figur 5 und Figur 6 dargestellten Ausführungs- formen von Vorteil.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung nur eines Übertra- gungselements 14 entsprechend Figur 3, da dadurch die Her- stellungskosten gesenkt werden und der notwendige Bauraum re- duziert wird.

Figur 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des Übertra- gungselementes 14. Die wesentliche Form des Übertragungsele- mentes 14 ist die Zylinderform, dessen Begrenzungsflächen weitgehend einem Dreieck mit abgerundeten Ecken entsprechen.

Zudem ist das Übertragungselement 14 senkrecht zur Drehrich- tung möglichst breit ausgebildet, d. h. der Zylinder ist rela- tiv lang in bezug auf die Größe der Begrenzungsflächen. Da- durch wird die Steifigkeit des Übertragungselementes 14 er- höht. Der erste, der zweite und der dritte Auflagebereich sind jeweils mit einer Krümmung mit einem vorgegebenen Radius

ausgebildet. Dabei stellen diese Bereiche im wesentlichen die Form einer Zylinderoberfläche dar. Der Krümmungsradius ist vorzugsweise in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Auf- lagebereich 15,16,17 identisch.

Das Übertragungselement der Figur 5 weist eine obere vorzugs- weise plane Übertragungsfläche 40 auf, die sich von einem er- sten Rundungsbereich 41 bis zu einem zweiten Rundungsbereich 42 erstreckt. Der erste und der zweite Rundungsbereich 41,42 sind in Längsrichtung zur Zylinderform des Übertragugnsele- mentes angeordnet. Der zweite Rundungsbereich 42 ist über der dritten Auflagefläche 17 angeordnet. Der erste Rundungsbe- reich 41 ist zwischen der ersten und der zweiten Auflageflä- che 17 angeordnet. Die Übertragungsfläche 40 ist in Richtung zum zweiten Rundungsbereich 42 nach oben geneigt, d. h. stei- gend ausgebildet. Die Übertragungsfläche 40 geht an den bei- den Rundungsbereichen 40,41 in eine Krümmung mit dem Radius Rl über. Die Funktion der geneigten Übertragungsfläche 40 be- ruht darin, daß der Aktorkolben 10 in der Ruheposition am zweiten Rundungsbereich 42 aufliegt, der höher als der erste Rundungsbereich 41 ist. Damit istder zweite Auflagebereich 16 auf dem zweiten Rundungsbereich 42 angeordnet. Der dritte Auflagebereich 17 ist unter dem zweiten Auflagebereich 16 an- geordnet, wobei der dritte und der zweite Auflagebereich den gleichen seitlichen Abstand zum ersten Auflagebereich 15 auf- weisen. Wird nun der Aktorkolben 10 ausgelenkt, so wird die Auslenkung direkt, d. h. ohne Übersetzung, über den dritten Auflagebereich 17 auf das zugeordnete Stellglied 6 übertra- gen.

Wird nun der Aktorkolben 10 weiter ausgelenkt, so verschiebt sich der zweite Auflagebereich 16 auf der Übertragungsfläche 40 in Richtung auf den ersten Rundungsbereich 41. Dadurch werden die seitlichen Abstände, die der zweite und der dritte Auflagebereich 16,17 vom ersten Auflagebereich 15 haben, un- terschiedlich groß, wobei der Abstand des zweiten Auflagebe- reich 16 kleiner wird und der Abstand des dritten Auflagebe-

reich 17 konstant bleibt. Dadurch wird die Auslenkung des Ak- torkolbens 10 in eine größere Auslenkung des Stellgliedes 6 umgesetzt. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Auslenkung des Aktorkolbens 10 und der Auslenkung des Stellgliedes 6 nimmt mit zunehmender Auslenkung des Aktorkolbens 10 zu. Be- sonders vorteilhaft ist dabei, daß bei Beginn der Auslenkung des Aktorkolbens 10 das Übersetzungsverhältnis Eins ist und anschließend das Übersetzungsverhältnis zunimmt.

Durch die Steigung der Übertragungsfläche 40 wird das Ver- hältnis zwischen der Auslenkung des Aktors 1 und der Auslen- kung des Stellglieds 6 festgelegt.

Dadurch wird zuerst das Ventilglied 7 gegen den Druck in der Steuerkammer 18 vom Ventilsitz 19 mit großer Kraft und klei- ner Übersetzung abgehoben. Für diesen Vorgang ist eine große Kraftübertragung notwendig. Dies wird mit dem Übersetzungs- verhältnis von Eins erreicht. Wenn das Ventilglied 7 vom Ven- tilsitz abgehoben ist, sinkt der Druck in der Steuerkammer 18. Bei niedrigem Druck ist die Kraft, die zum weiteren Off- nen des Abflusses notwendig ist, geringer und ein schnelles Öffnen des Abflusses erhöht die Dynamik des Servoventils, so daß eine Übersetzung der Auslenkung des Aktorkolbens in die- sem Fall von Vorteil ist. Durch die variable Übersetzung der Auslenkung kann der Aktor 1 in der Leistung optimal angepaßt werden. Zudem wird die Dynamik erhöht.

Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Übertragungselementes, bei dem der erste und der zweite Run- dungsbereich 41,42 der Übertragungsfläche 40 einen kleineren Abstand aufweisen und die Steigung, mit der die Übertragungs- fläche 40 vom ersten zum zweiten Rundungsbereich 41,42 an- steigt, größer ist. Dadurch nimmt das Übersetzungsverhältnis mit der Auslenkung des Aktorkolbens 10 schneller zu als bei der Ausführungsform der Figur 5. Zudem ist die maximale Über- setzung geringer als bei Figur 5, da der Abstand des ersten Rundungsbereiches 41 vom zweiten Rundungsbereich 42 kleiner

ist als bei Figur 5. Vorzugsweise kann auch die Steigung der Übertragungsfläche 40 gleich der Steigung der Übertragungs- fläche 40 der Ausführungsform der Figur 5 sein.

Figur 7 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Übertragungselementes 14, das aus einer zylinderförmigen Stange herausgearbeitet wird. Dabei wird zuerst in die Stange 25 das Profil der Unterseite, die zwischen dem ersten und dem dritte Auflagebereich 15,17 angeordnet ist, eingebracht. An- schließend wird die profilierte Stange in einzelne Scheiben aufgeteilt. Dadurch werden die Scheiben der Stange, die die Übertragungselemente 14 darstellen, identisch in der Form und insbesondere identisch in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Auflagebereich 15,16,17 ausgebildet. Eine geringe Variation der Dicke der Übertragungselemente ist für eine ge- naue und präzise Ansteuerung des Stellgliedes 6 weniger von Bedeutung.

Vorzugsweise weist der erste Auflagebereich 15, der dritte Auflagebereich 17 und der Ausnahmebereich 26, der zwischen dem ersten und dem dritten Auflagebereich 15,17 auf der Un- terseite des Übertragungselementes 14 in das Übertragungsele- ment 14 eingebracht ist, den gleichen Radius R2 auf. In einer weiteren Ausführungsform weisen der erste und der dritte Auf- lagebereich 15,17 einen ersten, und der Ausnahmebereich 26 einen zweiten, größeren Radius auf.

Das Profil wird vorteilhafter Weise durch Schleifen in die Stange 25 eingebracht. Das Abtrennen der Scheiben erfolgt beispielsweise durch Drahterodieren, Laser-oder Elektronen- strahlschweißen. In einer Weiterbildung wird vor dem Abtren- nen der Scheiben in die Stange 25 noch die Kontur, d. h. die Krümmung des zweiten Auflagebereiches 16 oder die Übertra- gungsfläche 40 eingebracht, wenn diese unterschiedlich zur Krümmung der Stange 25 ausgebildet werden soll.

Figur 8 zeigt ein weiteres Einspritzventil, bei dem zwischen dem Aktorkolben 10 und dem Stellglied 6 dritte Übertragungse- lemente 30 in der Vertiefung 5 vorgesehen sind. Das Stell- glied 6 wird durch Blattfedern 31 in Richtung auf die dritten Übertragungselemente 30 und den Aktorkolben 10 vorgespannt.

Figur 9 zeigt von oben die dritten Ubertragungselemente 30 mit einer Justierscheibe 32. Die Justierscheibe 32 ist als umlaufender Ring ausgebildet, von dem ausgehend Führungsnasen 33 in Richtung Kreismittelpunkt geführt sind. Zwischen zwei Führungsnasen 33 ist jeweils ein drittes Übertragungselement 30 eingelegt.

Das dritte Übertragungselement 30 ist im wesentlichen in Form einer ebenen Platte ausgeführt, die in den Bereichen, in de- nen der Aktorkolben 10, das Stellglied 6 oder die Auflageflä- che 8 anliegt, leicht gekrümmt ist, damit die Reibung redu- ziert ist.

Figur 10 zeigt im Querschnitt A-A die Anordnung nach Figur 9.

Dabei sind im Querschnitt die gerundete erste, zweite und dritte Auflagefläche 15,16,17 des Übertragungselementes 30 zu erkennen.