DE10139550A1

DE10139550A1 - Hülse für ein Piezo-Aktormodul

Info

Publication number: DE10139550A1
Application number: DE10139550A
Authority: DE
Inventors: Holger Rapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-03-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hülsenförmigen Hohlkörper (1) für ein Piezo-Aktormodul. Der Hohlkörper (1) weist dabei eine Mantelfläche (2) auf, welche wellenförmig gebildet ist. Dabei sind mehrere parallel zueinander angeordnete Wellen (3) ausgebildet, welche in unterschiedliche Richtungen am Hohlkörper verlaufen können.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hülse für ein Piezo-Aktormodul, insbesondere für Piezo-Aktormodule von Injektoren für Speichereinspritzsysteme.
Aktormodule mit einem piezoelektrischen Aktor werden beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik zum Steuern von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Die piezoelektrischen Aktoren sind dabei von einem Hohlkörper umgeben, welcher gleichzeitig auch zur Vorspannung des Aktors verwendet werden kann. Ein derartiger Hohlkörper ist beispielsweise in den Fig. 4a und 4b dargestellt. Die bekannten Hohlkörper sind zylindrisch aufgebaut, wobei sie eine dünnwandige glatte Mantelfläche aufweisen.
Bei einer Verwendung der Hülse bei Injektoren für Kraftstoffeinspritzanlagen ist die Hülse von Kraftstoff umgeben. Bei den heute bekannten Speichereinspritzanlagen kann der die Hülse umgebende Kraftstoff auf ein nicht unerhebliches Druckniveau gebracht werden. Im Betrieb der Speichereinspritzanlagen werden zudem Absteuerstöße durch dieses Kraftstoffvolumen geleitet, welche zu weiteren Drucküberhöhungen führen. Sowohl das oben angesprochene Grund-Druckniveau als auch die erwähnten Drucküberhöhungen wirken auf die Zylinderhülse. Wenn diese Druckspitzen einen bestimmten Wert überschreiten, kann es jedoch zu einem Einknicken der Hülse kommen, wenn die Hülse keine ausreichende Stabilität gegenüber den Druckschwankungen aufweist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße hülsenförmige Hohlkörper für ein Piezo-Aktormodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass er auch gegenüber hohen Druckspitzen eine ausreichende Stabilität aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Mantelfläche des hülsenförmigen Hohlkörpers mit mehreren, parallel zueinander ausgebildeten Wellen gebildet ist. Durch die Ausbildung der Wellen ergibt sich eine erhöhte Steifigkeit des Hohlkörpers, so dass auch bei Verwendung in Speichereinspritzsystemen mit hohen Drücken eine Beschädigung des Piezo-Aktors durch ein Einknicken des Hohlkörpers bei Druckschwankungen sicher verhindert werden kann. Die Wellen können dabei am gesamten Hohlkörper ausgebildet sein oder auch nur an bestimmten Teilbereichen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Wellen in Axialrichtung parallel zur Längsachse des hülsenförmigen Hohlkörpers ausgebildet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verlaufen die Wellen diagonal zur Längsachse des hülsenförmigen Hohlkörpers. Dabei kann die Steigung der Wellen in Umfangsrichtung über die gesamte Länge des Hohlkörpers konstant bleiben oder auch zu- oder abnehmen.
Gemäß einer weiteren anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verlaufen die Wellen in Umfangsrichtung senkrecht zur Längsachse des hülsenförmigen Hohlkörpers. Somit ergibt sich eine ringförmige Wellung am Hohlkörper, wobei der Durchmesser des Hohlkörpers an den Wellentälern dem Innendurchmesser einer vergleichbaren zylindrischen Hülse entspricht.
Vorzugsweise weisen die einzelnen Wellen voneinander einen gleichen Abstand auf. D. h., die Wellenberge bzw. Wellentäler der Wellung sind voneinander gleich beabstandet.
Je nach Anwendungsfall ist es jedoch auch möglich, dass die einzelnen Wellen voneinander vorzugsweise unterschiedliche Abstände aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind an der Mantelfläche des hülsenförmigen Hohlkörpers mehrere unterschiedlich ausgebildete Wellen vorgesehen, welche sich überlagern. D. h., es sind beispielsweise axiale und diagonale Wellen vorgesehen, welche sich überlagern. Hierbei sind unterschiedlichste Kombinationen von sich überlagernden Wellen möglich, wobei auch mehr als zwei unterschiedliche Wellen einander überlagern können. Durch diese Überlagerung unterschiedlicher Wellen entstehen an der Mantelfläche unterschiedliche Erhebungen und Senkungen, welche sowohl ein regelmäßiges Muster als auch ein unregelmäßiges Muster, z. B. bei unterschiedlichen Abständen einer Wellenart, aufweisen können.
Vorzugsweise ist der hülsenförmige Hohlkörper aus einem Federstahl oder Aluminium hergestellt.
Es sei angemerkt, dass die Wellen des erfindungsgemäßen hülsenförmigen Hohlkörpers sowohl abgerundete Wellenberge bzw. Wellentäler als auch mit einer Kante versehene Wellenberge bzw. Wellentäler aufweisen können.
Der erfindungsgemäße Hohlkörper weist vorzugsweise sowohl an seinem Außenumfang als auch seinem Innenumfang Wellen auf. Dabei kann er besonders bevorzugt beispielsweise auch aus einem Blechmaterial hergestellt werden.
Der erfindungsgemäße hülsenförmige Hohlkörper kann somit bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit eine hohe Stabilität bereitstellen, so dass ein Einknicken oder Zusammendrücken des Hohlkörpers aufgrund von Druckschwankungen im den Hohlkörper umgebenden Kraftstoff verhindert werden kann.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1a zeigt eine schematische Draufsicht eines hülsenförmigen Hohlkörpers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1b zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1a dargestellten hülsenförmigen Hohlkörpers;
Fig. 2a zeigt eine schematische Draufsicht eines hülsenförmigen Hohlkörpers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2b zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 2a dargestellten hülsenförmigen Hohlkörpers;
Fig. 3a zeigt eine schematische Draufsicht eines hülsenförmigen Hohlkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3b zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 3a gezeigten hülsenförmigen Hohlkörpers;
Fig. 3c zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 3b;
Fig. 3d zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 3b;
Fig. 3e zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von Fig. 3a und
Fig. 3f zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D von Fig. 3a;
Fig. 4a zeigt eine Draufsicht eines Hohlkörpers für ein Piezo-Aktormodul gemäß dem Stand der Technik und
Fig. 4b zeigt eine Seitenansicht des Hohlkörpers für ein Piezo-Aktormodul gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1a und 1b ein hülsenförmiger Hohlkörper für ein Piezo-Aktormodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in Fig. 1a und 1b gezeigt, ist der hülsenförmige Hohlkörper 1 für ein Piezo-Aktormodul mit einer Vielzahl von Wellen 3 an seinem äußeren Umfang ausgebildet. Genauer sind die Wellen 3 an einer Mantelfläche 2 des Hohlkörpers 1 derart angeordnet, dass die Wellen 3 in Längsrichtung des Hohlkörpers 1 parallel zur Längsachse X-X angeordnet sind. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, bilden die Wellen 3 abwechselnd einen Wellenberg 4 und ein Wellental 5. Die Wellen 3 verlaufen dabei über die gesamte Mantelfläche 2 des Hohlkörpers 1.
Wie in den Fig. 1a und 1b gezeigt, ist der Abstand der einzelnen Wellen 3 voneinander, d. h. der Abstand von einander unmittelbar benachbarten Wellenbergen 4 bzw. von einander unmittelbar benachbarten Wellentälern 5 um den gesamten Umfang des Hohlkörpers gleich bleibend. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiger und symmetrischer Aufbau des Hohlkörpers.
Durch die Ausbildung der Wellen 3 an der Mantelfläche 2 des Hohlkörpers kann im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten zylindrischen Hohlkörpern eine erhöhte Stabilität realisiert werden. Dadurch wird der Hohlkörper 1 unempfindlich gegenüber Druckschwankungen, sodass ein Einknicken infolge von Druckschwankungen verhindert werden kann. Wie aus Fig. 1a ersichtlich ist, sind die Wellen sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang ausgebildet.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2a und 2b ein hülsenförmiger Hohlkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Wie in den Fig. 2a und 2b gezeigt, sind die Wellen 3 im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel beim zweiten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Längsachse X-X des Hohlkörpers 1 angeordnet. Somit verlaufen die Wellen 3 parallel zum Umfang des Hohlkörpers 1.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind die Abstände der einzelnen Wellen 3 voneinander gleich. D. h., der Abstand eines Wellenbergs 4 zum unmittelbar benachbarten Wellenberg 4 bzw. der Abstand eines Wellentals 5 zum unmittelbar benachbarten Wellental 5 ist über die gesamte Länge des Hohlkörpers 1 konstant. Die Wellen 3 sind somit ringförmig ausgebildet und an der gesamten Mantelfläche 2 des Hohlkörpers 1 vorgesehen (vgl. Fig. 2b). Wie beim ersten Ausführungsbeispiel erhöhen die in Umfangsrichtung verlaufenden Wellen ebenfalls die Stabilität des Hohlkörpers 1, so dass Beschädigungen des Hohlkörpers infolge von Druckschwankungen wirkungsvoll verhindert werden können.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3a bis 3f ein hülsenförmiger Hohlkörper 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie in der beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den beiden ersten Ausführungsbeispielen dadurch, dass beim dritten Ausführungsbeispiel zwei unterschiedlich ausgebildete Wellenarten einander überlagern. Genauer, wie insbesondere in Fig. 3b gezeigt, überlagern sich eine erste axiale Wellung 3 und eine zweite in Umfangsrichtung verlaufende Wellung 3'. Die erste Wellung weist dabei Wellen 3 auf, welche parallel zur Längsachse X-X des hülsenförmigen Hohlkörpers 1 verlaufen. Die zweite Wellung weist hingegen Wellen 3' auf, welche in Umfangsrichtung senkrecht zur Längsachse X-X des hülsenförmigen Hohlkörpers 1 verlaufen. Dadurch bilden sich an den Schnittpunkten der Wellen 3 und 3', genauer an den Schnittpunkten der Wellenberge 4 und 4' der beiden unterschiedlichen Wellungen erhabene Bereiche 6 und an den Schnittpunkten der Wellentäler 5 und 5' Senken 7. In Fig. 3b sind diese erhabenen Bereiche 6 und die Senken 7 nur schematisch dargestellt, um die Übersichtlichkeit der Figur zu wahren.
Durch die Überlagerung der horizontalen und vertikalen Wellen entsteht jedoch eine Mantelfläche 2 mit einer strukturierten Oberfläche bestehend aus einer Vielzahl von erhabenen Bereichen und Senken. Durch die einander überlagernden Wellen wird eine besonders hohe Stabilität des hülsenförmigen Hohlkörpers bereitgestellt. Durch die Kombination der beiden Wellungen kann insbesondere ein Knicken des Hohlkörpers in Längsrichtung und senkrecht zur Längsrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass in den Figuren zur Übersichtlichkeit jeweils nur einige Wellen bzw. Wellenberge und Wellentäler bezeichnet sind.
Insbesondere durch Änderung der Wellenlänge können erfindungsgemäß auch Hohlkörper 1 mit unterschiedlichen Stabilitäten an unterschiedlichen Stellen bereitgestellt werden.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung einen hülsenförmigen Hohlkörper 1 für ein Piezo-Aktormodul. Der Hohlkörper 1 weist dabei eine Mantelfläche 2 auf, welche wellenförmig gebildet ist. Dabei sind mehrere parallel zueinander angeordnete Wellen 3 ausgebildet, welche in unterschiedliche Richtungen am Hohlkörper verlaufen können.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

1. Hülsenförmiger Hohlkörper für ein Piezo-Aktormodul, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) eine Mantelfläche (2) aufweist, welche wellenförmig mit mehreren parallel zueinander angeordneten Wellen (3) ausgebildet ist.

2. Hülsenförmiger Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (3) in Axialrichtung parallel zu einer Längsachse (X-X) des Hohlkörpers (1) ausgebildet sind.

3. Hülsenförmiger Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen diagonal zur Mantelfläche (2) ausgebildet sind.

4. Hülsenförmiger Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (3') in Umfangsrichtung senkrecht zur Längsachse (X-X) des Hohlkörpers (1) ausgebildet sind.

5. Hülsenförmiger Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wellen (3) von einander gleich beabstandet sind.

6. Hülsenförmiger Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wellen (3) voneinander unterschiedlich beabstandet sind.

7. Hülsenförmiger Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mantelfläche (2) mehrere unterschiedlich ausgebildete Wellen (3, 3') vorgesehen sind, welche sich überlagern.

8. Hülsenförmiger Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (3) an der inneren Mantelfläche und/oder der äußeren Mantelfläche des Hohlkörpers (1) gebildet sind.

9. Hülsenförmiger Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenberge und/oder Wellentäler (5) der Wellen (3) abgerundet sind oder eine Kante aufweisen.

10. Hülsenförmiger Hohlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus Federstahl oder aus Aluminium hergestellt ist.