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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stellantrieb für einen
Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
des Anspurchs 1, die Verwendung eines derartigen Stellantriebs,
sowie eine Kraftstoffinjektoranordnung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 12.
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Ein
Stellantrieb ist beispielsweise aus der
DE 198 58 085 C1 bekannt
und umfasst einen länglichen piezoelektrischen
Aktor, dessen bei Ansteuerung resultierende Längenänderung in Axialrichtung auf
ein hydraulisches Servoventil eines Kraftstoffinjektors übertragen
wird. Hierzu steht eine Bodenplatte des Piezoaktors über einen
Hebelübersetzer
mit einem axial geführten
Ventilkolben des Servoventils in Wirkverbindung. Die vom Piezoaktor
mittels des Hebelübersetzers
auf den Ventilkolben übertragene
Bewegung wird im Kraftstoffinjektor zum Öffnen und Schließen eines
Kraftstoff-Einspritzventils genutzt.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Verwendung eines mittels eines piezoelektrischen
Aktors betätigten Servoeinspritzventils
ist es, dass mit einem vergleichsweise kleinen Hub (im μm-Bereich)
des Piezoaktors ein davon unabhängiger,
in der Regel um ein Vielfaches größerer Hub des Einspritzventilkörpers erzielt
werden kann (Hydraulische Hubübersetzung). Zudem
ergibt sich hierbei der Vorteil, dass die Bewegung des Einspritzventilkörpers zum Öffnen und Schließen der
Einspritzpassage durch den Druck des Kraftstoffs getrieben wird,
der zu Zwecken der Einspritzung in die Brennkammer ohnehin unter
ver gleichsweise großem
Druck stehend im Bereich des Einspritzventils bereitsteht. Für die Ansteuerung
des Einspritzventils genügt
daher ein Aktor mit vergleichsweise geringem Hub und vergleichsweise
geringer Aktorkraft.
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Stellantriebe
und Krafstoffinjektoranordnungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. 12 sind beispielsweise aus der
DE 32 05 654 A1 sowie der
DE 101 32 756 A1 bekannt.
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Bei
dem aus der
DE 32 05
654 A1 bekannten Stellantrieb ist ein den Piezoaktor aufnehmendes Stellglied-Gehäuse mit
einer zylindrischen Umfangswand mit Kabelöffnungen und einer Belüftungsöffnung vorgesehen.
Der Zweck der Belüftungsöffnung ist
in dieser Veröffentlichung
nicht explizit angegeben. Diesbezüglich wird lediglich erwähnt, dass durch
die Belüftungsöffnung ständig eine
Verbindung zwischen dem Inneren des Stellglied-Gehäuses und der
Umgebung aufrecht erhalten wird.
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Bei
dem Stellantrieb gemäß der
DE 101 32 756 A1 ist
ebenfalls ein Injektorgehäuse
vorgesehen, welches den Piezoaktor aufnimmt. Die Abstützung des
Piezoaktors zum Gehäuse
erfolgt über
ein Stützglied,
welches einen Stufenring umfasst, der mit einer Spannhülse zusammenwirkt.
Diese Spannhülse
ist als umfangsseitig gegen die Wandung eines Gehäuseraumes
verschraubbare Gewindehülse
ausgebildet. Um auf diese Spannhülse
zugreifen zu können bzw.
einen am Außenumfang
der Spannhülse
radial abstehenden Spanndorn zwecks Verspannung der Spannhülse betätigen zu
können,
besitzt das Injektorgehäuse
einen sektorförmigen
Ausschnitt.
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Aus
der
DE 197 12 921
A1 sowie der
DE
39 03 842 A1 sind jeweils aktorbetätigte Kraftstoffinjektoren
bekannt, bei welchen durch das jeweilige Stellantriebgehäuse hindurch
verlaufende Passagen vorgesehen sind. Nicht explizit offenbart ist
jedoch, dass diese Passagen einen Gasaustausch zur Atmosphäre ermöglichen.
In der
DE 197 12 921
A1 ist diese Passage z. B. als "Kühlmittel-Zuführöffnung" bezeichnet.
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Für die bekannten
Stellantriebe bzw. die damit gebildeten Injektoranordnungen hat
sich herausgestellt, dass die Stellantriebe eine begrenzte Lebensdauer
besitzen, die von der Installationsumgebung abhängt. Insbesondere ist anzunehmen,
dass bei Vorhandensein von Kraftstoff wie Diesel oder Benzin oder
Schmierstoffen wie dem Motoröl
einer Brennkraftmaschine in der Installationsumgebung die Lebensdauer
auf Grund eines Eindringens dieser "schädlichen" Medien in den Gehäuseinnenraum verkürzt wird.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer
eines Stellantriebs für
einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine zu verlängern.
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Die
Grundidee der Erfindung besteht darin, der Gasaustauschverbindung
eine hemmende oder blockierende Wirkung hinsichtlich des Durchtritts
einer Flüssigkeit
zu verleihen.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der Erfindung wird diese Grundidee durch einen Stellantrieb
nach Anspruch 1 gelöst.
Bei dieser Lösung
ist wesentlich, dass in der Gasaustauschverbindung des Stellantriebs
ein Material angeordnet ist, welches den Gasaustausch nicht behindert
und gleichzeitig den Durchtritt einer Flüssigkeit hemmt oder blockiert.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der Erfindung wird diese Grundidee durch eine Kraftstoffinjektoranordnung
nach Anspruch 12 realisiert. Bei dieser Lösung ist wesentlich, dass die
Stellantriebe der Kraftstoffinjektoranordnung mit einem gemeinsamen
Fil terelement verbunden sind, welches den Gasaustausch nicht behindert
und gleichzeitig den Durchtritt einer Flüssigkeit hemmt oder blockiert.
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Die
abhängigen
Ansprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei
internen betrieblichen Versuchen der Anmelderin hat sich überraschenderweise
herausgestellt, dass die Anordnung eines piezokeramischen Bauteils
wie dem hier interessierenden Piezoaktor in einem "möglichst hermetisch" abgedichteten Gehäuse in einer
schädliche
Medien aufweisenden Installationsumgebung die Lebensdauer des Bauteils
in der Praxis nicht verlängert
sondern tendenziell sogar eher verkürzt.
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Demgegenüber führt die
erfindungsgemäße Schaffung
einer Druck ausgleichenden, jedoch dem Durchtritt einer Flüssigkeit
hemmenden oder blockierenden Gasaustauschverbindung zwischen dem
Gehäuseinnenraum
und der Atmosphäre
zu einer erheblichen Verlängerung
der Lebensdauer.
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Der
Wirkmechanismus der Erfindung ist nicht ganz klar. Eine mögliche Erklärung besteht
darin, dass bei einem möglichst
hermetisch abgedichteten Gehäuse
unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Unterdruck im Gehäuseinnenraum
entsteht (z. B. durch Temperaturschwankungen), durch welchen schädliche Medien
durch die in der Praxis nicht absolut hermetisch auszubildende Abdichtung
hindurch in den Gehäuseinnenraum
gelangen können.
Andere mögliche
Erklärungen
bestehen beispielsweise darin, dass sich nach der Fertigung eines
hermetisch abgeschlossenen Stellantriebs die Konzentration irgendeines
die Lebensdauer verkürzenden
Gases im Gehäuseinnenraum
erhöht
bzw. dass eine der atmosphärischen
Luft ähnelnde
Füllung
des Gehäuseinnenraumseine positive
Wirkung auf die Lebensdauer besitzt.
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Um
zu vermeiden, dass in einer Installationsumgebung mit schädlichen
Umgebungsmedien diese Medien in nennenswerten Mengen über die Ausgleichspassage
in den Gehäuseinnenraum
gelangen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb von Vorteil,
wenn die Ausgleichspassage an der Gehäuseaußenseite in einen Leitungsanschlussstutzen
mündet.
Zum einen wird mit einem solchen Anschlussstutzen ein leicht zugänglicher
Platz zur Integration eines Filterelements geschaffen, mittels welchem
z. B. eine Luftdurchlässigkeit
bei gleichzeitiger Reduzierung der Durchlässigkeit für schädliche Medien wie Öl, Kraftstoff
und Wasser erzielt werden kann. Unabhängig davon besitzt ein derartiger
Anschlussstutzen den Vorteil, dass daran eine Ausgleichsleitung
anschließbar
ist, welche von dem Stutzen zu einem "sauberen" Bereich führt. Insbesondere kann durch
eine derart angeschlossene Leitung eine schädliche Medien enthaltende unmittelbare
Installationsumgebung des Stellantriebs durchgangen bzw. überbrückt werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher mehrere Stellantriebe für eine Kraftstoffinjektoranordnung
einer Brennkraftmaschine verwendet werden, ist vorgesehen, dass
eine Mehrzahl dieser Stellantriebe, insbesondere sämtliche
Stellantriebe, über
ihre jeweiligen Leitungsanschlussstutzen und eine daran angeschlossene
Ausgleichsleitung mit einem für
diese Stellantriebe gemeinsamen Filterelement verbunden sind. Dies
besitzt den konstruktiven Vorteil, dass dieses Filterelement mehrfach
genutzt ist. Dabei soll keineswegs ausgeschlossen sein, dass auch
bei Verwendung eines solchen Mehrfachfilterelements jede betreffende
Ausgleichsleitung und/oder jeder betreffende Stellantrieb ebenfalls
ein Filterelement in seiner Ausgleichspassage enthält. Zum
einen kann damit die Filterwirkung verbessert werden und zum anderen
ergibt sich eine größere Flexibilität hinsichtlich
der Anwendungskonfigurationen für
jeden einzelnen Stellantrieb.
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Ein
derartiger Leitungsanschlussstutzen ist in einer bevorzugten Ausführungsform
als Schlauchanschlussstutzen ausgebildet, so dass daran ein Schlauch
anschließbar
ist, insbesondere z. B. durch einfaches Aufstecken eines Schlauchendes.
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Insbesondere
im Hinblick auf eine einfache Installation des Stellantriebs samt
angeschlossener Ausgleichsleitung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn der Leitungsanschlussstutzen etwa auf axialer Höhe einer
zur elektrischen Kontaktierung des Stellantriebs vorgesehenen Kontaktbaugruppe angeordnet
ist.
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In
einer Ausführungsform
weist das Stellantriebgehäuse
einen hülsenförmigen,
in einer Axialrichtung langgestreckten Gehäuseabschnitt auf, in welchem
angeordnet ist:
- – ein in Axialrichtung festgelegter
Gehäusekopf, an
welchem sich ein erstes Ende des Piezoaktors axial abstützt,
- – der
in Axialrichtung wirkende Piezoaktor, und
- – ein
in Axialrichtung bewegbar geführter
Aktorboden, an welchem sich ein zweites Ende des Piezoaktors axial
abstützt
und welcher in Wirkverbindung mit einem Stellglied des Kraftstoffinjektors bringbar
ist.
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Bei
einem solchen an sich bekannten Aufbau des Stellantriebs kann ein
Teil der gemäß der Erfindung
vorgesehenen Ausgleichspassage in einfacher Weise z. B. von dem
Gehäusekopf
begrenzt sein. Insbesondere kann dieser Teil der Ausgleichspassage
sich in axialer Richtung an einem Spalt oder einer beabsichtigt
ausgebildeten bzw. belassenen Undichtigkeit zwischen einer Außenumfangsfläche des
Gehäusekopfes
und einer Innenwandung des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts
erstreckend ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise realisierbar
durch eine nicht ringsherum verlaufende Verschweißung des Gehäusekopfes
im hülsenförmigen Gehäuseabschnitt.
Auch kann ein solcher Teil der Ausgleichspassage in Axialrichtung
durch den Gehäusekopf hindurch
sich erstreckend vorgesehen sein, sei es mittels einer hierfür vorgesehenen
axialen Durchgangsöffnung
oder durch Nutzung einer im Gehäusekopf
zum Durchtritt eines elektrischen Kontaktierungsstiftes üblicherweise
ohnehin vorgesehenen axialen Durchgangsöffnung, die zu diesem Zweck
mit einer gewissen Gasdurchlässigkeit
auszubilden ist.
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Auch
kann ein Teil der Ausgleichspassage von einer gehäusekopfseitigen
Stirnseite des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts
begrenzt sein. Dieser Teil kann sich z. B. unmittelbar an den vorerwähnten Gehäusekopfdurchtritt
anschließen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass eine zur elektrischen Kontaktierung des Stellantriebs
vorgesehene Kontaktbaugruppe an dem gehäusekopfseitigen Ende des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts
angeordnet ist und einen Kunststoffmantel (z. B. Umspritzung) aufweist,
durch welche hindurch die Ausgleichspassage verläuft. Beispielsweise kann sich
ein Kunststoffmaterial der Kontaktbaugruppe unmittelbar an der genannten Stirnseite
des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts und/oder
der Stirnseite des Gehäusekopfes
befinden und diese Stirnseitenbereiche über eine Aussparung des Kunststoffmaterials
(oder einen gasdurchlässigen
Grenzbereich zwischen Kunststoffmaterial und Gehäusekopf) mit der Außenseite
der Kontaktbaugruppe, insbesondere mit einem daran ausgebildeten
Leitungsanschlussstutzen verbinden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Material welches einen Druck ausgleichenden Gasaustausch
durch die Ausgleichspassage hindurch nicht behindert, gleichzeitig
jedoch den Durchtritt einer Flüssigkeit
hemmt oder blockiert, von einem mikroporösen Material gebildet. Derartige
Materialien an sich sind in der Technik wohlbekannt. Im Hinblick auf
die hier interessierende Verwendung des Stellantriebs für den Kraftstoffinjektor einer
Brennkraftmaschine ist es bereits von großem Vorteil, wenn das Material
so gewählt
ist, dass der Durchtritt von Wasser und Öl durch dieses Material vermieden
wird.
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Dieses
mikroporöse
Material kann beispielsweise das oben bereits erwähnte Filterelement
im Bereich eines Leitungsanschlussstutzens oder einer nachgeordneten
Leitung bzw. Filtereinrichtung ausbilden. Alternativ oder zusätzlich kann
ein mikroporöses
Material jedoch auch im Inneren des Stellantriebs angeordnet sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das mikroporöse
Material in Form einer Membran angeordnet, die sich über den
gesamten Querschnitt eines Abschnitts der Ausgleichspassage erstreckt. Eine
solche Membran kann beispielsweise an ihrem Rand ringsherum mit
der Innenseite der Wandung des Ausgleichspassagenabschnitts verschweißt sein (z.
B. mittels Ultraschallverschweißung,
Laserverschweißung
etc.). Alternativ kann die Membran auch durch eine ringsherum abdichtende
Presspassung in den Ausgleichspassagenabschnitt eingefügt sein.
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Besonders
vorteilhaft ist es beispielsweise, wenn das mikroporöse Material
von ePTFE ("expanded
polytetrafluorethylene",
expandiertes Polytetrafluorethylen) gebildet ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung besteht in der Verwendung eines Stellantriebs der
oben beschriebenen Art innerhalb des Motorblocks der Brennkraftmaschine,
bei welcher z. B. eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung im Wesentlichen vollständig innerhalb
des Motorblocks angeordnet ist. Damit ist insbesondere der Fall
gemeint, in welchem Komponenten der Einspritzeinrichtung innerhalb
des Motorblocks untergebracht sind, die ohne Einschränkung ihrer
Funktion auch außerhalb
desselben angeordnet werden könnten.
Bei dieser Konstruktion besteht eine erhöhte Gefahr eines Eintrags von
schädlichen
Medien in den Stellantrieb. Diese Problematik ergibt sich somit
insbesondere für
Common-Rail-Dieselmotoren mit innerhalb eines Zylinderkopfdeckels liegenden
Einspritzkomponenten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es stellen dar:
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1 eine
perspektivische Gesamtansicht eines piezoelektrischen Stellantriebs
für einen
Kraftstoffinjektor eines Dieselmotors,
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2 eine
Seitenansicht des Stellantriebs,
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3 einen
Axiallängsschnitt
entlang der Linie III-III in 2,
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4 eine
Draufsicht des Stellantriebs,
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4, und
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 4.
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Die
Figuren zeigen einen Stellantrieb 10 zur Betätigung eines
(nicht dargestellten) Einspritzventils eines Dieselmotors in einem
Kraftfahrzeug.
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In
an sich bekannter Weise bildet der dargestellte Stellantrieb 10 zusammen
mit dem damit verbundenen Einspritzventil einen Dieselinjektor zum Einspritzen
des Dieselkraftstoffes in einen Brennraum des Motors. Mehrere solcher
Stellantriebe 10 sind hierbei als eine Injektoranordnung
zusammengefasst und über
jeweilige Hochdruckleitungen mit einem gemeinsamen Hochdruck-Kraftstoffspeicher ("Common-Rail") verbunden. Die
Injektoranordnung ist im Wesentlichen vollständig in einem Motorblock (hier:
im Zylinderkopf integriert) untergebracht.
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Auf
Grund dieser Installationsumgebung ist jeder Stellantrieb 10 vor
allem dem Einfluss von Dieselkraftstoff und Motoröl ausgesetzt.
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Der
Stellantrieb 10 umfasst ein insgesamt mit 12 bezeichnetes
Stellantriebgehäuse
und einen im Inneren des Gehäuses 12 untergebrachten
Piezoaktor 14.
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Der
Piezoaktor 14 ist als so genannter Piezostapel aus einer
Vielzahl von in einer Axialrichtung A gestapelten und miteinander
verbundenen Piezoelementen gebildet, so dass durch Anlegen einer
Steuerspannung in bekannter Weise eine Axiallängenänderung dieses piezokeramischen
Bauteils bewirkt werden kann. Diese ansteuerbare Längenänderung des
Piezoaktors 14 wird im Betrieb des Stellantriebs über eine
Wirkverbindung auf ein Stellglied des am Stellantrieb angebundenen
Kraftstoffeinspritzventils übertragen,
um die Kraftstoffeinspritzung anzusteuern.
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Das
Gehäuse 12 weist
einen hülsenförmigen,
in der Axialrichtung A langgestreckten Gehäuseabschnitt 16 auf,
in welchem der in Axialrichtung A wirkende Piezoaktor 14 untergebracht
ist. Ein erstes, in den Figuren oberes Ende des Piezoaktors 14 stützt sich
axial an der Innenseite eines Gehäusekopfes 18 ab, der
mit dem oberen Ende des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts 16 verschweißt ist.
Das andere, zweite Ende des Piezoaktors 14 stützt sich
axial an der Oberseite eines Aktorbodens 20 ab, der im
Inneren des Gehäuseabschnitts 16 in
Axialrichtung bewegbar geführt
ist.
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In
an sich bekannter Weise wirkt im Betrieb des Stellantriebs 10 ein
nach unten weisender Vorsprung 22 des Aktorbodens auf einen
Ventilkolben eines Servoventils des Kraftstoffinjektors.
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Um
ein Eindringen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in den
Innenraum des Gehäuseabschnitts 16 zu
verhindern, ist eine ringförmige Abdichtmembran 24 einerseits
an ihrem Außenumfang
mit der Innenumfangfläche
des Gehäuseabschnitts 16 verschweißt und andererseits
an ihrer Innenumfangsfläche
mit der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 22 verschweißt.
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Die
mit 26 bezeichnete Überwurfmutter
ist mittels eines Drahtrings 28 am Außenumfang des Gehäuseabschnitts 16 gehalten
und dient zur Verschraubung mit dem (nicht dargestellten) Einspritzventil.
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Ferner
erkennt man in den Figuren eine im Wesentlichen als Kunststoffumspritzung
(mit darin integrierter metallischer Leiteranordnung) ausgebildete elektrische
Kontaktbaugruppe 30, mittels welcher zwei axial durch den
Gehäusekopf 18 hindurch
nach oben aus dem Gehäuseinnenraum
herausgeführte Kontaktstifte 32 elektrisch
mit zwei entsprechenden Kontaktstiften 34 eines Steckverbinders 36 elektrisch verbunden
werden. Dieser Steckverbinder 36 bildet einen integralen
Bestandteil der Kunststoffumspritzung der Kontaktbaugruppe 30.
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Wenngleich
der Durchtritt des Kontaktstifts 32 durch den Gehäusekopf 18 mittels
einer Kunststoff-Isolierhülse 38 mehr
oder weniger abdichtend ausgebildet ist und die Kunststoffumspritzung
sich am Außenumfang
des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts 16 etwa
bis in den axial mittleren Bereich des Gehäuses 12 erstreckt,
so ist in der Praxis die Abdichtung an diesen beiden Stellen nicht
vollkommen, so dass prinzipiell die Gefahr besteht, dass schädliche Medien
wie das Motoröl
aus der Installationsumgebung des Stellantriebs 10 in den
Gehäuseinnenraum
gelangen und zu einem vergleichsweise raschen Ausfall des Piezoaktors 14 führen.
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Bei
dem dargestellten Stellantrieb 10 wird ein solcher frühzeitiger
Ausfall jedoch vermieden durch Vorsehen einer Druck ausgleichenden
Gasaustauschverbindung in Form einer Ausgleichspassage, die den
Gehäuseinnenraum,
in welchem der Piezoaktor 14 untergebracht ist, mit einem
Schlauchanschlussstutzen 40 verbindet, auf welchen bei
der Montage der Einspritzanlage ein Ausgleichsschlauch aufgesteckt
wird, der (über
eine an einer Motorblockwandung angeordnete Schlauchdurchführung) in
einen atmosphärischen
Bereich außerhalb
des Motorblocks führt,
in welchem die Konzentration schädlicher
Medien wesentlich kleiner als innerhalb des Motorblocks ist.
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Die
durch das Stellantriebgehäuse 12 hindurch
verlaufende Ausgleichspassage ermöglicht einen Druck ausgleichenden
und somit die Lebensdauer des Stellantriebs verlängernden Gasaustausch zwischen
dem Gehäuseinnenraum
und der Atmosphäre.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft diese
Ausgleichspassage ausgehend von dem Gehäuseinnenraum zunächst durch
die elektrischen Durchführungen
für die
Kontaktstifte 32. An dieser Stelle erfolgt nämlich keine
vollkommene Abdichtung an der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche der
Isolierhülse 38 zu
den daran anliegenden Bauteilen (Kontaktstifte 32 und Anlagefläche am Gehäusekopf 18).
Von dort verläuft
die Ausgleichspassage weiter zwischen der Stirnseite des Gehäusekopfes 18 und
dem darüber
liegenden Kunststoffmaterial der Kontaktbaugruppe 30 nach
radial auswärts,
um schließlich
durch eine in einer radialen Richtung langgestreckten Aussparung 42 dieser Kunststoffumspritzung
hindurch in den Schlauchanschlussstutzen 40 zu münden. Wie
es in 6 ersichtlich ist, setzt sich die Aussparung 42 des
Kunststoffmaterials kanalartig nach radial innen bis in den Bereich
der elektrischen Kontaktstiftdurchführungen fort, wobei in dieser
radialen Richtung zur Vergrößerung des
Kanalquerschnitts bei der dargestellten Ausführungsform auch die Stirnseite
des Gehäusekopfes 18 etwas
ausgespart ist.
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Der
Schlauchanschlussstutzen 40 liegt etwa auf axialer Höhe des Steckverbinders 36,
ist diesem gegenüber
jedoch in Umfangsrichtung der Kontaktbaugruppe 30 winkelversetzt
angeordnet. Diese beiden Anschlusseinrichtungen sind somit bei der
Montage des Kraftstoffinjektors gut zugänglich.
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Die
beschriebene Ausgleichspassage schafft gewissermaßen eine
Belüftung
bzw. Entlüftung
des von dem Stellantriebgehäuse 12 eingeschlossenen
Piezoaktors 14. Diese Belüftung bzw. Entlüftung stellt
während
des Betriebs des Piezoaktors 14 einen Druckausgleich zur
Atmosphäre
sicher. Da der dargestellte Stellantrieb 10 zur Integration
in den Motorblock des Dieselmotors vorgesehen ist, befindet sich
der Schlauchanschlussstutzen 40 in einem Bereich mit schädlichen
Medien. Daher wird die Ausgleichspassage ausgehend von diesem Stutzen 40 durch
einen daran aufgesteckten Schlauch in einen "sauberen" Bereich fortgesetzt, wo ein Luftaustausch
problemlos gestattet werden kann.
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Abgesehen
von der beschriebenen Ausgleichspassage sollten alle Pfade, die
vom Gehäuseinnenraum
nach außen
führen,
möglichst
hermetisch abgedichtet sein. Zur verbesserten Abdichtung dieser
unerwünschten
Pfade sind bei dem Stellantrieb 10 eigens hierfür vorgesehene
Dichtungseinrichtung an zwei besonders kritischen Stellen vorgesehen.
Zum einen besteht die Gefahr des Durchtritts schädlicher Materialien entlang
der Außenumfangsfläche des
Kontaktstiftes 32. Es ist nämlich bekannt, dass auch mit
einer Kunststoffumspritzung eines Kontaktstiftes in der Regel keine
vollkommene Abdichtung erzielt werden kann. Bei dem dargestellten Stellantrieb 10 ist
zur Verbesserung der Abdichtung daher ein O-Ring 44 angeordnet.
Ein zweiter hinsichtlich der Abdichtung kritischer Bereich ist die
ringförmige
Grenzfläche
zwischen der Innenseite der Kunststoffumspritzung und der Außenseite
des hülsenförmigen Gehäuseabschnitts 16.
Auch an dieser Grenzfläche
ist zur verbesserten Abdichtung ein O-Ring 46 angeordnet.
Damit ist das Gehäuse 12 so ausgeführt, dass
dessen Innenraum zum einen möglichst
gut vor schädlichen
Medien geschützt
ist und zum anderen eine kontrollierte Belüftung bzw. Entlüftung über den
Ausgleichsschlauch stattfinden kann.
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Die
Belüftung
bzw. Entlüftung
ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
mit einem Druckausgleichselement in Form einer gasdurchlässigen, jedoch
Wasser und Öl
abweisenden ePTFE-Membran 48 geschützt. Diese
Membran 48 ist in einem kanalartigen Ausgleichspassagenabschnitt
eingeschweißt,
der sich beim dargestellten Stellantrieb 10 im Übergangsbereich
zwischen dem Schlauchanschlussstutzen 40 und der Mantelfläche der
Kontaktbaugruppe 30 befindet (6).
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Bei
Verwendung des Stellantriebs 10 in einer weniger schädlichen
unmittelbaren Installationsumgebung könnte somit auf einen Ausgleichsschlauch bzw.
den hierfür
bereitgestellten Schlauchanschlussstutzen 40 auch verzichtet
werden. Um den Stellantrieb möglichst
universell einsetzen zu können,
ist es jedoch bevorzugt, wie dargestellt einen Leitungsanschlussstutzen
wie den Schlauchanschlussstutzen 40 sowie ein darin angeordnetes
Filterelement (ePTFE-Membran 48) vorzusehen.
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Zusammenfassend
werden bei dem Stellantrieb 10 die piezokeramischen Bauteile
im Gehäuseinneren
während
des Betriebs gegen umgebende Medien geschützt, welche die Dauerhaltbarkeit
und Funktionsfähigkeit
nachteilig beeinflussen können,
z. B. Motoröl,
Kraftstoff und Wasser. Gleichzeitig wird ein Druck ausgleichender
Gasaustausch des Gehäuseinnenraums
zur (Luft)-Atmosphäre ermöglicht.
Das Vorsehen des Schlauchanschlussstutzens 40 mit dem darin
integrierten Druckausgleichselement ermöglicht eine flexible Anpassung
an unterschiedliche geometrische Einbaubedingungen. Die hier vorgesehene
kompakte Integration des "Medien-Filters" (ePTFE-Membran)
benötigt
keinen zusätzlichen Bauraum.
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Eine
bevorzugte Verwendung des Stellantriebs 10 ist die Ansteuerung
eines Common-Rail-Injektors, der im Wesentlichen vollständig innerhalb des
Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine eingebaut ist. Bei dieser
Installationsumgebung ist die erfindungsgemäße Gestaltung besonders vorteilhaft.