DE10139550A1 - Sleeve-shaped hollow body for piezo-actuator module e.g. for vehicle injection system, has corrugated outer surface with parallel corrugations formed in axial direction parallel to longitudinal axis of body - Google Patents
Sleeve-shaped hollow body for piezo-actuator module e.g. for vehicle injection system, has corrugated outer surface with parallel corrugations formed in axial direction parallel to longitudinal axis of bodyInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hülse für ein Piezo-Aktormodul, insbesondere für Piezo-Aktormodule von Injektoren für Speichereinspritzsysteme. The present invention relates to a sleeve for a Piezo actuator module, in particular for piezo actuator modules from Injectors for storage injection systems.
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. Actuator modules with a piezoelectric actuator are used, for example, in motor vehicle technology to control injection valves of an internal combustion engine. The piezoelectric actuators are surrounded by a hollow body, which can also be used to bias the actuator. Such a hollow body is shown for example in FIGS. 4a and 4b. The known hollow bodies are constructed cylindrically, wherein they have a thin-walled, smooth outer surface.
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. When using the sleeve with injectors for Fuel injection systems is the sleeve of fuel surround. With today's known storage injection systems the fuel surrounding the sleeve cannot insignificant pressure level are brought. In the operation of the Accumulator injection systems are also subject to tax surges this fuel volume passed, which to others Cause excessive pressure. Both of the above Basic pressure level as well as the pressure increases mentioned act on the cylinder sleeve. If these pressure spikes exceed a certain value, however, it can become a The sleeve will buckle if the sleeve does not sufficient stability against pressure fluctuations having.
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. The sleeve-shaped hollow body according to the invention for a Piezo actuator module with the features of claim 1 has the advantage that it also has high Pressure peaks have sufficient stability. This is achieved in that the Lateral surface of the sleeve-shaped hollow body with several Shafts formed parallel to each other is formed. The formation of the waves results in an increased Stiffness of the hollow body, so that even when used in Accumulator injection systems with high pressures Damage to the piezo actuator due to a buckling of the Hollow body can be reliably prevented in the event of pressure fluctuations can. The waves can cover the entire hollow body be trained or only in certain areas.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Wellen in Axialrichtung parallel zur Längsachse des hülsenförmigen Hohlkörpers ausgebildet. According to a first preferred embodiment of the In the present invention, the shafts are in the axial direction parallel to the longitudinal axis of the sleeve-shaped hollow body educated.
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. According to another preferred embodiment of the In the present invention, the waves are diagonal to Longitudinal axis of the tubular hollow body. The Slope of the waves in the circumferential direction over the entire Length of the hollow body remain constant or also too or lose weight.
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. According to another preferred embodiment of the In the present invention, the waves run in Circumferential direction perpendicular to the longitudinal axis of the sleeve-shaped Hollow body. This results in an annular corrugation on Hollow body, the diameter of the hollow body to the Troughs the inner diameter of a comparable cylindrical sleeve corresponds.
Vorzugsweise weisen die einzelnen Wellen voneinander einen gleichen Abstand auf. D. h., die Wellenberge bzw. Wellentäler der Wellung sind voneinander gleich beabstandet. The individual shafts preferably have one another same distance on. That is, the wave crests or Troughs of the corrugation are the same from each other spaced.
Je nach Anwendungsfall ist es jedoch auch möglich, dass die einzelnen Wellen voneinander vorzugsweise unterschiedliche Abstände aufweisen. Depending on the application, it is also possible that the individual waves preferably different from each other Have clearances.
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. According to a further preferred embodiment of the present invention are on the lateral surface of the sleeve-shaped hollow body several different trained waves provided, which overlap. That is, there are, for example, axial and diagonal waves provided, which overlap. Here are different combinations of overlapping Waves possible, with more than two different ones Waves can overlap each other. Through this overlay different waves arise on the outer surface different elevations and depressions, both of which a regular pattern as well as an irregular pattern, z. B. at different intervals of a wave type, can have.
Vorzugsweise ist der hülsenförmige Hohlkörper aus einem Federstahl oder Aluminium hergestellt. The sleeve-shaped hollow body is preferably made of one Made of spring steel or aluminum.
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. It should be noted that the waves of the invention sleeve-shaped hollow body both rounded wave crests or troughs as well as with an edge May have wave crests or wave troughs.
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. The hollow body according to the invention preferably has both waves on its outer circumference as well as its inner circumference on. He can also particularly preferably, for example be made from sheet metal.
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. The sleeve-shaped hollow body according to the invention can thus a high with simple and inexpensive to manufacture Provide stability so that a buckling or Compression of the hollow body due to Pressure fluctuations in the fuel surrounding the hollow body can be prevented.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Several embodiments of the invention are in the Drawing and are shown in the following Description explained in more detail.
Fig. 1a zeigt eine schematische Draufsicht eines hülsenförmigen Hohlkörpers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 1a is a schematic plan view showing a sleeve-shaped hollow body according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 1b zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1a dargestellten hülsenförmigen Hohlkörpers; Fig. 1b shows a schematic side view of the sleeve-shaped hollow body shown in Fig. 1a;
Fig. 2a zeigt eine schematische Draufsicht eines hülsenförmigen Hohlkörpers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2a shows a schematic plan view of a sleeve-like hollow body according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 2b zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 2a dargestellten hülsenförmigen Hohlkörpers; FIG. 2b shows a schematic side view of the sleeve-shaped hollow body shown in FIG. 2a;
Fig. 3a zeigt eine schematische Draufsicht eines hülsenförmigen Hohlkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 3a shows a schematic plan view of a sleeve-like hollow body according to a third embodiment of the present invention;
Fig. 3b zeigt eine schematische Seitenansicht des in Fig. 3a gezeigten hülsenförmigen Hohlkörpers; FIG. 3b shows a schematic side view of the sleeve-shaped hollow body shown in FIG. 3a;
Fig. 3c zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 3b; Fig. 3c shows a sectional view along the line AA of Fig. 3b;
Fig. 3d zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 3b; Fig. 3d shows a sectional view along the line BB of Fig. 3b;
Fig. 3e zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von Fig. 3a und Fig. 3e shows a sectional view along the line CC of Fig. 3a and
Fig. 3f zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D von Fig. 3a; Fig. 3f shows a sectional view along the line DD of Fig. 3a;
Fig. 4a zeigt eine Draufsicht eines Hohlkörpers für ein Piezo-Aktormodul gemäß dem Stand der Technik und Fig. 4a shows a plan view of a hollow body for a piezo-actuator module according to the prior art, and
Fig. 4b zeigt eine Seitenansicht des Hohlkörpers für ein Piezo-Aktormodul gemäß dem Stand der Technik. FIG. 4b shows a side view of the hollow body for a piezo-actuator module according to the prior art.
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. A sleeve-shaped hollow body for a piezo actuator module according to a first exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 1a and 1b.
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. As shown in FIGS. 1a and 1b, the sleeve-shaped hollow body 1 is designed for a piezo actuator module with a plurality of shafts 3 on its outer circumference. More precisely, the shafts 3 are arranged on a lateral surface 2 of the hollow body 1 such that the shafts 3 are arranged parallel to the longitudinal axis XX in the longitudinal direction of the hollow body 1 . As can be seen from the figures, the waves 3 alternately form a wave crest 4 and a wave trough 5 . The waves 3 run over the entire lateral surface 2 of the hollow body 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. As shown in FIGS. 1a and 1b, the distance between the individual shafts 3 from one another, ie the distance from wave crests 4 immediately adjacent to one another or from wave troughs 5 directly adjacent to one another, remains constant around the entire circumference of the hollow body. This results in a uniform and symmetrical structure of the hollow body.
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. Due to the formation of the shafts 3 on the lateral surface 2 of the hollow body, increased stability can be achieved in comparison with the cylindrical hollow bodies known from the prior art. This makes the hollow body 1 insensitive to pressure fluctuations, so that buckling due to pressure fluctuations can be prevented. As can be seen from Fig. 1a, the shafts are formed both on the outer circumference and on the inner circumference.
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. A sleeve-shaped hollow body according to a second exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 2a and 2b. The same or functionally identical parts are designated with the same reference numerals as in the first embodiment.
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. As shown in FIGS. 2a and 2b, in contrast to the first exemplary embodiment, the shafts 3 are arranged perpendicular to the longitudinal axis XX of the hollow body 1 in the second exemplary embodiment. The shafts 3 thus run parallel to the circumference of the hollow body 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. As in the first embodiment, the distances between the individual shafts 3 are the same. In other words, the distance from a wave crest 4 to the immediately adjacent wave crest 4 or the distance from a wave valley 5 to the immediately adjacent wave trough 5 is constant over the entire length of the hollow body 1 . The shafts 3 are thus ring-shaped and are provided on the entire lateral surface 2 of the hollow body 1 (cf. FIG. 2b). As in the first exemplary embodiment, the shafts extending in the circumferential direction likewise increase the stability of the hollow body 1 , so that damage to the hollow body as a result of pressure fluctuations can be effectively prevented.
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. A sleeve-shaped hollow body 1 according to a third exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS . 3a to 3f. The same or functionally identical parts are identified by the same reference numerals as in the two previous exemplary embodiments.
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. The third exemplary embodiment differs from the two first exemplary embodiments in that in the third exemplary embodiment two differently designed types of waves overlap one another. Specifically, as shown in particular in Fig. 3b, a first axial corrugation 3 and a second extending in the circumferential direction of the corrugation 3 layer '. The first corrugation has waves 3 which run parallel to the longitudinal axis XX of the sleeve-shaped hollow body 1 . The second corrugation, on the other hand, has corrugations 3 'which run in the circumferential direction perpendicular to the longitudinal axis XX of the sleeve-shaped hollow body 1 . As a result, raised regions 6 are formed at the intersections of the waves 3 and 3 ', more precisely at the intersections of the wave crests 4 and 4 ' of the two different corrugations, and sinks 7 at the intersections of the wave troughs 5 and 5 '. In Fig. 3b, these raised portions 6 and the drain 7 are only shown schematically, in order to preserve the clarity of the figure.
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. However, the superimposition of the horizontal and vertical waves creates a lateral surface 2 with a structured surface consisting of a multiplicity of raised areas and depressions. A particularly high stability of the sleeve-shaped hollow body is provided by the overlapping shafts. The combination of the two corrugations can in particular prevent the hollow body from buckling in the longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction.
Es sei angemerkt, dass in den Figuren zur Übersichtlichkeit jeweils nur einige Wellen bzw. Wellenberge und Wellentäler bezeichnet sind. It should be noted that in the figures for clarity only a few waves or wave crests and wave valleys are designated.
Insbesondere durch Änderung der Wellenlänge können erfindungsgemäß auch Hohlkörper 1 mit unterschiedlichen Stabilitäten an unterschiedlichen Stellen bereitgestellt werden. In particular, by changing the wavelength, hollow bodies 1 with different stabilities can also be provided at different points.
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. The present invention thus relates to a sleeve-shaped hollow body 1 for a piezo actuator module. The hollow body 1 has a lateral surface 2 , which is wave-shaped. A plurality of shafts 3 arranged parallel to one another are formed, which can extend in different directions on the hollow body.
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. The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention is for illustrative purposes only Purposes and not for the purpose of restricting the Invention. Various are within the scope of the invention Changes and modifications possible without the scope of Invention as well as leaving its equivalents.
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