ES2228394T3

ES2228394T3 - HYDRAULIC DEVICE FOR TRANSMITTING THE MOVEMENT OF AN ACTUATOR.

Info

Publication number: ES2228394T3
Application number: ES00127847T
Authority: ES
Inventors: Bernhard Dr. Gottlieb; Andreas Dr. Kappel; Randolf Dr. Mock; Bernhard Fischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: EP1111230A3; DE19962177A1; DE50008741D1; EP1111230A2; EP1111230B1

Abstract

Dispositivo para transmitir el movimiento de un actuador (8) a un órgano de ajuste (3) con un elemento de transmisión que genera una unión activa entre el actuador (8) y el órgano de ajuste (3) y que determina una cámara hidráulica (22) y una cámara acumuladora (24), que están llenas de un líquido hidráulico y que están unidas entre sí mediante al menos un intersticio de estrangulación (36, 37), presentando el elemento de transmisión un primer y un segundo elemento de émbolo (21, 23; 121), estando unidos el primer elemento de émbolo (21; 121) fijamente con el actuador (8) y el segundo elemento de émbolo (23) fijamente con el órgano de ajuste (3), estando configurada entre el primer elemento de émbolo (21; 121) y el segundo elemento de émbolo (23) la cámara hidráulica (22) e incluyendo la cámara acumuladora (24) una zona de cámara acumuladora (242, 243) cargada con presión, que está delimitada mediante fuelles metálicos, caracterizado porque los fuelles metálicos forman un sistema de fuellesondulados (25, 26, 125) y están pretensados mediante un elemento de resorte de tal manera que la zona de la cámara acumuladora está cargada con presión y cuya presión es aproximadamente constante.Device for transmitting the movement of an actuator (8) to an adjustment member (3) with a transmission element that generates an active connection between the actuator (8) and the adjustment member (3) and which determines a hydraulic chamber ( 22) and an accumulator chamber (24), which are filled with a hydraulic liquid and which are joined together by at least one throttle gap (36, 37), the transmission element having a first and a second piston element ( 21, 23; 121), the first piston element (21; 121) being fixedly connected with the actuator (8) and the second piston element (23) fixedly with the adjusting member (3), being configured between the first piston element (21; 121) and the second piston element (23) the hydraulic chamber (22) and including the accumulator chamber (24) a zone of accumulator chamber (242, 243) loaded with pressure, which is delimited by bellows metallic, characterized in that the metal bellows icos form a system of induced bellows (25, 26, 125) and are prestressed by means of a spring element such that the area of the accumulator chamber is loaded with pressure and whose pressure is approximately constant.

Description

Dispositivo hidráulico para transmitir el movimiento de un actuador.Hydraulic device to transmit the actuator movement.

La invención se refiere a un dispositivo hidráulico para transmitir el movimiento de un actuador a un órgano de ajuste según el concepto general de la reivindicación 1, en particular para su utilización en un dosificador de fluidos. Un dispositivo así, denominado en lo que sigue elemento de transmisión, se conoce por la DE 197 08 304 A1 y por la US 4858439.The invention relates to a device hydraulic to transmit the movement of an actuator to an organ adjustment according to the general concept of claim 1, in Particular for use in a fluid dispenser. A device like this, referred to in the following transmission element, It is known from DE 197 08 304 A1 and US 4858439.

En la técnica de los vehículos automotores se utilizan cada vez más sistemas de inyección con acumulador, en los que se trabaja con presiones de inyección muy altas. En estos sistemas de inyección conocidos por ejemplo bajo la denominación sistemas "Common-Rail" se aplica combustible bajo elevada presión en las válvulas de inyección dispuestas en los cilindros de la máquina de combustión. El proceso de inyección en los cilindros se activa mediante apertura y cierre de las válvulas de inyección, siendo controladas las válvulas de inyección mediante actuadores, que funcionan según el principio electromagnético y, para lograr elevadas velocidades de maniobra, también según el principio piezoeléctrico, electroestrictivo o magnetoestrictivo. Los actuadores de las válvulas de inyección accionan entonces, dado el caso intercalando una servovávula, una aguja de válvula en la válvula de inyección.In the technique of motor vehicles, increasingly use accumulator injection systems, in the It works with very high injection pressures. In these known injection systems for example under the name "Common-Rail" systems fuel is applied under high pressure in the injection valves arranged in the combustion machine cylinders. The injection process in The cylinders are activated by opening and closing the valves injection, the injection valves being controlled by actuators, which operate according to the electromagnetic principle and, to achieve high maneuver speeds, also according to the piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive principle. The injection valve actuators then act, given the case by inserting a servo valve, a valve needle in the injection valve

A una válvula de inyección de combustible de serie se le formulan en particular las siguientes exigencias:To a fuel injection valve of In particular, the following requirements are formulated:

La aguja de válvula ha de estar dispuesta en la válvula de inyección, bien sin carga, o bien cargada con una fuerza dependiente de la presión. Caso de que exista una presión de combustible creciente en la aguja de la válvula, ha de garantizarse, para asegurar una estanqueidad suficiente con una presión del combustible creciente, que la aguja de la válvula presione siempre fijamente sobre el asiento de la válvula.The valve needle must be arranged in the injection valve, either without load, or loaded with a force Pressure dependent. If there is a pressure of increased fuel in the valve needle, must be guaranteed, to ensure sufficient tightness with a pressure of increased fuel, let the valve needle always press fixedly on the valve seat.

Además, la válvula de inyección ha de ser insensible frente a alargamientos térmicos o inducidos por la presión. Tampoco debe verse afectada la funcionalidad de la válvula de inyección por efectos de la fatiga, activados por ejemplo por procesos de envejecimiento del actuador. Para evitar modificaciones en la longitud de la válvula de inyección provocados por efectos térmicos, de la presión o bien de la fatiga, se fabrican usualmente las agujas de la válvula y los otros elementos de la válvula de inyección de aceros especiales, que no obstante son muy costosos. Además, es necesario también cuando se utilizan tales aceros especiales costosos prever una distancia suficiente entre los distintos elementos, para poder absorber eventuales alargamientos entre los elementos. Esta distancia de seguridad necesaria de 3 \mum a 5 \mum se pierde no obstante como carrera útil del actuador, lo cual, especialmente cuando se utiliza un piezoactuador que sólo aporta una carrera pequeña, puede dar lugar a problemas al abrir la aguja de la válvula.In addition, the injection valve must be insensitive to thermal elongations or induced by Pressure. Nor should the functionality of the valve be affected. injection due to fatigue effects, activated for example by Actuator aging processes. To avoid modifications in the length of the injection valve caused by effects thermal, pressure or fatigue, are usually manufactured the valve needles and the other valve elements of injection of special steels, which are nonetheless very expensive. In addition, it is also necessary when such steels are used expensive specials provide for a sufficient distance between different elements, to be able to absorb possible extensions between the elements This necessary safety distance of 3 \ mum to 5 \ mum is nevertheless lost as a useful run of the actuator, which, especially when using a piezoactuator which only brings a small career, can lead to problems Open the valve needle.

Para no tener que prever intersticio alguno entre las distintas piezas de la válvula de inyección, se propone en la DE 197 08 304 A1 un elemento hidráulico de transmisión, que transmite la deflexión del actuador en la válvula de inyección a una columna de accionamiento de la servoválvula o bien a un eje de guía de la aguja de la válvula. El elemento de transmisión hidráulico está configurado entonces esencialmente con forma cilíndrica y presenta una cámara hidráulica, que queda limitada por una membrana flexible. Sobre la membrana flexible se apoya la columna de accionamiento de la servoválvula o bien del eje de guía de la aguja de la válvula. Desde la cámara hidráulica, un agujero de unión con efecto de estrangulación conduce a una cámara acumuladora, prevista en el interior del elemento de transmisión y que está cerrada mediante una placa de resorte pretensada. Sobre la placa de resorte está dispuesta en la cámara hidráulica una placa de tapa rígida, que se apoya en el actuador de la válvula de inyección. La cámara hidráulica y la cámara acumuladora están llenas de un medio hidráulico.In order not to have to anticipate any interstitium between the different parts of the injection valve, is proposed in the DE 197 08 304 A1 a hydraulic transmission element, which transmits actuator deflection in the injection valve to a column of actuating the servo valve or to a guide shaft of the valve needle The hydraulic transmission element is configured essentially with cylindrical shape and presents a hydraulic chamber, which is limited by a flexible membrane. The drive column of the the servo valve or the guide shaft of the valve needle. From the hydraulic chamber, a joint hole with the effect of throttling leads to an accumulator chamber, provided in the inside the transmission element and that is closed by a prestressed spring plate. On the spring plate is arranged in the hydraulic chamber a rigid cover plate, which is supports on the actuator of the injection valve. The camera hydraulic and the accumulator chamber are filled with a medium hydraulic.

En estado de reposo se transmite a través del agujero de unión la presión del medio hidráulico que reina en la cámara acumuladora a la cámara hidráulica, con lo que la membrana flexible siempre se apoya en la columna de accionamiento de la servoválvula o bien en el eje de guía de la aguja de la válvula, incluso cuando debido a los efectos térmicos o bien a procesos de envejecimiento resultan desplazamientos en la disposición de los distintos componentes en la válvula de inyección de combustible. Cuando se acciona el actuador, permanece esencialmente invariable la deflexión de este actuador a través del elemento de transmisión sobre la columna de accionamiento de la servoválvula o bien el eje de guía de la aguja de válvula. El agujero de unión entre la cámara hidráulica y la cámara acumuladora está entonces diseñado de tal manera que, debido a que los tiempos de mando se encuentran en la gama de milisegundos, no puede fluir esencialmente ninguna cantidad de medio hidráulico hacia fuera de la cámara hidráulica hacia la cámara acumuladora.In idle state it is transmitted through the union hole the pressure of the hydraulic medium that reigns in the accumulator chamber to the hydraulic chamber, bringing the membrane flexible always rests on the drive column of the servo valve or on the guide shaft of the valve needle, even when due to thermal effects or to processes of aging results displacements in the disposition of different components in the fuel injection valve. When the actuator is actuated, the deflection of this actuator through the transmission element on the actuator column of the servo valve or the shaft guide valve needle. The junction hole between the chamber hydraulic and the accumulator chamber is then designed in such so that, because the command times are in the range of milliseconds, essentially no amount can flow of hydraulic means out of the hydraulic chamber towards the accumulator chamber

No obstante, el elemento de transmisión conocido por la DE 197 08 304 A1 se caracteriza por una estructura complicada. Además, con este elemento de transmisión conocido es difícil asegurar unacompensación de la temperatura a lo largo de toda la gama de trabajo de la válvula de inyección de combustible de unos -40ºC a +150ºC. En esta gran gama de temperaturas puede llegarse a una variación del volumen del medio hidráulico utilizado en el elemento de transmisión de hasta un 20%. Pero una variación de volumen tan grande sólo puede dominarse con mucha dificultad en la estructura prevista en la DE 197 08 304 A1.However, the known transmission element by DE 197 08 304 A1 is characterized by a structure complicated In addition, with this known transmission element is difficult to ensure a temperature compensation along The entire working range of the fuel injection valve about -40ºC to + 150ºC. In this wide range of temperatures you can reach a variation in the volume of the hydraulic medium used in the transmission element of up to 20%. But a variation of such a large volume can only be mastered with much difficulty in the structure provided for in DE 197 08 304 A1.

Es tarea de la presente invención poner a disposición un dispositivo hidráulico sin juego para transmitir el movimiento de un actuador a un órgano de ajuste, que se caracterice por una elevada fiabilidad para elevadas cargas permanentes y fuertes oscilaciones de temperatura.It is the task of the present invention to put provision a hydraulic device without play to transmit the movement of an actuator to an adjustment body, characterized for high reliability for high permanent loads and strong temperature swings.

Esta tarea se resuelve mediante un dispositivo según la reivindicación 1. Otros perfeccionamientos ventajosos se indican en las reivindicaciones secundarias.This task is solved by a device. according to claim 1. Other advantageous improvements are indicated in the secondary claims.

El dispositivo correspondiente a la invención se caracteriza por un elemento de transmisión que presenta un primer elemento de émbolo, unido fijamente con un actuador, y un segundo elemento de émbolo, unido fijamente con un órgano de ajuste, estando configurada entre el primer elemento de émbolo y el segundo elemento de émbolo una cámara hidráulica, e incluyendo una cámara acumuladora unida con la cámara hidráulica mediante un intersticio de estrangulación, una zona cargada con presión, los límites de cuya zona están configurados de forma elástica. Esta estructura garantiza de manera fiable una compensación automática de grandes variaciones de distancia entre el actuador y el órgano de ajuste, que pueden venir provocadas por efectos térmicos de presión o de fatiga. Además, mediante el diseño elástico de una zona de la cámara acumuladora queda asegurado que el elemento de transmisión conserva su funcionalidad a lo largo de una amplia gama de temperaturas, en particular toda la gama de trabajo de una válvula de inyección de combustible de aprox. -40ºC a 150ºC. El elemento de transmisión correspondiente a la invención puede además aplicarse tanto en una válvula de inyección de combustible que abre hacia dentro como en una que abre hacia fuera. Además, se caracteriza el elemento de transmisión por una forma constructiva muy compacta, un rendimiento de transmisión hidromecánica muy elevado y propiedades de transmisión dinámicas sobresalientes, ya que sólo se necesita una cámara hidráulica muy pequeña entre el primer y el segundo elemento de émbolo.The device corresponding to the invention is characterized by a transmission element that has a first piston element, fixedly connected with an actuator, and a second piston element, fixedly connected with an adjustment member, being configured between the first piston element and the second element of piston a hydraulic chamber, and including an accumulator chamber joined with the hydraulic chamber by means of an interstitium of strangulation, an area loaded with pressure, the limits of whose Zone are set elastically. This structure guarantees reliably automatic compensation of large variations distance between the actuator and the adjustment body, which can come caused by thermal effects of pressure or fatigue. In addition, through the elastic design of a chamber area accumulator is ensured that the transmission element retains its functionality over a wide range of temperatures, in particular the entire working range of an injection valve approx. -40 ° C to 150 ° C. The transmission element corresponding to the invention can also be applied both in a fuel injection valve that opens inwards as in one that opens out. In addition, the element of transmission by a very compact constructive form, a performance of very high hydromechanical transmission and properties of outstanding dynamic transmission, since only one is needed Very small hydraulic chamber between the first and second element piston

Según la invención, la zona elástica de la cámara acumuladora está delimitada por un sistema de fuelle ondulado, preferentemente compuesto por unidades de fuelle metálico. Tales unidades de fuelle metálico están diseñadas radialmente muy rígidas, pero muy blandas en dirección axial y pueden de esta manera absorber de manera fiable variaciones de volumen del líquido hidráulico contenido en el elemento de transmisión.According to the invention, the elastic zone of the chamber accumulator is delimited by a system of wavy bellows, preferably composed of metal bellows units. Such Metal bellows units are designed radially very rigid, but very soft in axial direction and can thus absorb reliably variations of hydraulic fluid volume content in the transmission element.

Según otra forma constructiva preferente, se pretensa el actuador mediante un elemento de resorte, que está unido fijamente con el primer elemento de émbolo del elemento de transmisión. Mediante este perfeccionamiento puede dimensionarse un resorte de reposición, que repone el órgano de ajuste a su posición de partida tras el final del proceso de mando del actuador, tal que sea muy pequeño, ya que el funcionamiento del resorte de reposición es apoyado por el movimiento de retraimiento del actuador, que actúa a través del elemento de transmisión sobre el órgano de ajuste.According to another preferred constructive form, prepress the actuator by means of a spring element, which is attached fixedly with the first piston element of the element of transmission. Through this improvement you can size a replacement spring, which restores the adjustment body to its position starting after the end of the actuator control process, such that be very small, since the operation of the replacement spring it is supported by the actuator retraction movement, which acts through the transmission element on the adjustment member.

Según otra forma constructiva preferente, mediante la elección adecuada de las relaciones de tamaños entre las superficies efectivas para la presión del primer elemento de émbolo y del segundo elemento de émbolo, puede tener lugar una transformación de la carrera del movimiento del actuador sobre el órgano de ajuste. Así se logra que también cuando se utiliza un piezoelemento como actuador se genere una carrera suficiente para accionar el órgano de ajuste.According to another preferred constructive form, by choosing the right size relationships between effective surfaces for the pressure of the first piston element and from the second piston element, a transformation of the actuator movement stroke over the adjustment body Thus it is achieved that also when using a piezoelement as an actuator a sufficient stroke is generated to actuate the adjustment body.

La invención se describe a continuación más en detalle en base a los esquemas. Se muestra enThe invention is described below in detail based on the schemes. It shows in

fig. 1 una válvula de inyección de combustible que se abre hacia fuera con un elemento de transmisión hidráulico correspondiente a la invención en una primera forma constructiva;fig. 1 a fuel injection valve that opens out with a hydraulic transmission element corresponding to the invention in a first form constructive

fig. 2 una válvula de inyección de combustible que se abre hacia dentro, con un elemento de transmisión hidráulico correspondiente a la invención en una primera forma constructiva; yfig. 2 a fuel injection valve that opens inwards, with a hydraulic transmission element corresponding to the invention in a first constructive form; Y

fig. 3 una válvula de inyección de combustible que se abre hacia fuera con un elemento de transmisión hidráulico correspondiente a la invención en una segunda forma constructiva;fig. 3 a fuel injection valve that opens out with a hydraulic transmission element corresponding to the invention in a second form constructive

La válvula de inyección de combustible mostrada en la figura 1, que se abre hacia fuera en una cámara de combustión de una máquina de combustión, funciona con combustible que se encuentra bajo elevada presión. En esta válvula de inyección está alojada en la parte superior de una carcasa 1 una unidad de accionamiento, que presenta como pieza esencial un actuador multicapa piezoeléctrico 8 en técnica de bajo voltaje. Este actuador multicapa piezoeléctrico 8 está rodeado por un resorte tubular 9, que está soldado entre una placa de cabecera 10 y una placa de fondo 11, estando pretensado el resorte tubular 9 de tal manera que el actuador multicapa piezoeléctrico 8 se encuentra bajo una tensión previa mecánica. La carcasa 1 está unida además con una placa de fondo 11 de la unidad de accionamiento de manera lo más rígida posible, preferentemente mediante un cordón de soldadura 12.The fuel injection valve shown in figure 1, which opens out in a combustion chamber of a combustion machine, it works with fuel that It is under high pressure. In this injection valve is housed in the upper part of a housing 1 a unit of drive, which features an actuator as an essential part 8 piezoelectric multilayer in low voltage technique. This actuator piezoelectric multilayer 8 is surrounded by a tubular spring 9, which is welded between a header plate 10 and a bottom plate 11, the tubular spring 9 being prestressed in such a way that the multi-layer piezoelectric actuator 8 is under a voltage mechanical prior The housing 1 is also connected with a plate bottom 11 of the drive unit as rigidly possible, preferably by means of a weld bead 12.

El actuador multicapa piezoeléctrico 8 actúa, cuando el mismo recibe una orden eléctrica a través de sus líneas de entrada 19, mediante un elemento hidráulico de transmisión sobre el extremo posterior de una aguja de válvula 3. La aguja de válvula 3 está dispuesta en la parte anterior de la carcasa 1 de la válvula de inyección en un agujero de paso interior 30 y obtura en estado de reposo, mediante un plato de válvula 4 dispuesto en el extremo anterior de la aguja de la válvula 3, un asiento de válvula 2 en la carcasa 1. El estado de partida de cierre en la válvula de inyección queda asegurado al respecto mediante un resorte de tobera 5 pretensado, que está unido con la aguja de la válvula 3 mediante un anillo de sujeción 6 y que oprime el plato de la válvula 4 sobre el asiento de la válvula 2. Cuando el actuador multicapa piezoeléctrico 8 recibe una señal de mando, la deflexión transmitida por el elemento de transmisión 3 al extremo posterior de la aguja de la válvula 3, levanta el plato de la válvula 4 del asiento de la válvula 2, con lo que el combustible que se introduce en una cámara de combustible 13 en la carcasa 1 a través de una tubería de entrada de combustible 7, puede ser inyectado pasando por la aguja de la válvula 3 en la cámara de combustible de la máquina de combustión.The multilayer piezoelectric actuator 8 acts, when he receives an electrical order through his lines of inlet 19, by means of a hydraulic transmission element on the rear end of a valve needle 3. The valve needle 3 it is arranged in the front part of the housing 1 of the valve injection into an inner passage hole 30 and seal in the state of resting, by means of a valve plate 4 arranged at the end front of the valve needle 3, a valve seat 2 in the housing 1. The starting state of closure in the injection valve is secured in this regard by a nozzle spring 5 prestressed, which is connected to the valve needle 3 by means of a clamping ring 6 and pressing the valve plate 4 on the valve seat 2. When the piezoelectric multilayer actuator 8 receives a command signal, the deflection transmitted by the transmission element 3 to the rear end of the needle of the valve 3, lift the valve plate 4 from the seat of the valve 2, bringing the fuel into a chamber of fuel 13 in the housing 1 through an inlet pipe of fuel 7, can be injected through the needle of the 3 valve in the fuel chamber of the machine combustion.

Puesto que el combustible se encuentra bajo una presión muy elevada en la cámara de combustible 13 en la carcasa 1, esta zona ha de permanecer impermeabilizada de manera fiable frente a las demás zonas en la carcasa 1 de la válvula de inyección, en particular frente a la zona de accionamiento. Para la impermeabilización hermética y para una conducción axial muy suave de la aguja de la válvula 3 desde la cámara de combustible 13 hacia la zona en la que se alojan el elemento de transmisión y la unidad de accionamiento, sirve un fuelle metálico 15. Con la cámara de combustible 13 limita un saliente 14 con forma anular, que penetra en el agujero interior 30. En la aguja de la válvula 3 se aloja además una pieza de conexión 16 con forma anular. Entre la pieza de conexión 16 de la aguja de la válvula 3 y el saliente 14 anular que va alrededor en la carcasa 1, está soldado el fuelle metálico 15, que discurre en paralelo a la aguja de la válvula 3, y que sirve para la impermeabilización hermética de la cámara de combustible 13 frente a las otras zonas de carcasa en las que se encuentra la unidad de accionamiento y el elemento de transmisión. Además, la aguja de la válvula 3 está asegurada mediante el fuelle metálico 15 frente al giro. Esto puede resultar especialmente ventajoso cuando está alojado en la válvula de inyección de combustible un tope que limita la carrera para la aguja de la válvula 3.Since the fuel is under a very high pressure in the fuel chamber 13 in the housing 1, this area must remain reliably waterproofed against to the other areas in the housing 1 of the injection valve, in particular facing the drive zone. For the hermetic waterproofing and for very smooth axial conduction of the valve needle 3 from the fuel chamber 13 towards the area in which the transmission element and the unit are housed drive, serves a metal bellows 15. With the camera fuel 13 limits an annular shaped projection 14, which penetrates in the inner hole 30. The valve needle 3 is housed also a connecting piece 16 with an annular shape. Between the piece of connection 16 of the valve needle 3 and the annular projection 14 which goes around in the housing 1, the metal bellows 15 is welded, running parallel to the needle of the valve 3, and serving for the hermetic sealing of the fuel chamber 13 in front of the other housing areas where the drive unit and transmission element. Besides, the Valve needle 3 is secured by metal bellows 15 in front of the turn. This can be especially advantageous when a stopper that is housed in the fuel injection valve limit the stroke for the valve needle 3.

La utilización del fuelle metálico 15 para la conducción de la aguja permite una impermeabilización perfecta, duradera y fiable de la zona de alta presión en la válvula de inyección frente a las demás zonas. El fuelle metálico 15 soporta, tal como han mostrado los cálculos y los ensayos, y a pesar del pequeño espesor de las paredes de por ejemplo 50 \mum hasta 500 \mum, y debido a su muy elevada rigidez radial, presiones muy elevadas, sin sufrir ninguna deformación irreversible. El fuelle metálico 15 puede además estar diseñado de manera que, mediante una suficiente cantidad de ondulaciones, se logre una elevada flexibilidad axial, es decir, un bajo coeficiente elástico en la dirección del movimiento de la aguja de la válvula 3, para no afectar a la deflexión de la aguja de la válvula 3 y para mantener tan pequeñas como sea posible las fuerzas generadas por las variaciones de longitud debidas a la temperatura de la zona de paso de la aguja en la aguja de la válvula 3. Además, mediante la utilización del fuelle metálico 15 puede evitarse con gran fiabilidad una fuga de combustible en la guía de la aguja.The use of the metal bellows 15 for Needle conduction allows perfect waterproofing, durable and reliable high pressure zone in the valve injection compared to other areas. The metal bellows 15 supports, as the calculations and tests have shown, and despite the small wall thickness of for example 50 µm up to 500 um, and due to its very high radial stiffness, very high pressures high, without suffering any irreversible deformation. Bellows metallic 15 may also be designed so that, by means of a sufficient amount of undulations, high axial flexibility, that is, a low elastic coefficient in the direction of movement of the valve needle 3, for not affect the deflection of the valve needle 3 and to maintain as small as possible the forces generated by the length variations due to the temperature of the passage zone of the needle in the needle of the valve 3. Also, by means of the use of the metal bellows 15 can be avoided with great Reliability a fuel leak in the needle guide.

La zona de paso de la aguja formada por el saliente 14 con forma anular, el fuelle metálico 15 y la pieza de conexión 16, puede además estar perfeccionada de tal manera que las fuerzas debidas a la presión que actúan sobre la aguja de la válvula 3 se compensen entre sí, con lo que la aguja de la válvula 3 es, en su conjunto, mantenida libre de esfuerzos. Esto permite diseñar la válvula de inyección de tal manera que sea posible un comportamiento en la conexión prácticamente independiente de la presión del combustible, puesto que las fuerzas de apertura y cierre sólo vienen determinadas entonces por el actuador multicapa piezoeléctrico 8 y la fuerza del resorte de tobera 5 pretensado.The passage area of the needle formed by the protrusion 14 with annular shape, metal bellows 15 and the piece of connection 16, can also be perfected in such a way that the forces due to pressure acting on the valve needle 3 compensate each other, so that the valve needle 3 is, in as a whole, kept stress free. This allows to design the injection valve in such a way that behavior is possible in the connection practically independent of the pressure of the fuel, since the opening and closing forces only come then determined by the piezoelectric multilayer actuator 8 and the force of the prestressed nozzle spring 5.

Además, la zona de paso de la aguja de la válvula formada por el saliente 14 con forma anular, el fuelle metálico 15 y la pieza de conexión 16, puede además estar diseñada también de tal manera que con una presión del combustible creciente resulte en la cámara de combustible 13 una fuerza creciente, con la que el plato de la válvula 4 es oprimido contra el asiento de la válvula aguja 2. Eligiendo el diámetro hidráulico, que viene determinado por el saliente 14, el fuelle metálico 15 y la pieza de conexión 16, existe así la posibilidad de mantener la aguja de la válvula 3 del inyector de la manera deseada en cuanto a esfuerzos de presión, es decir, casi libre de esfuerzos de presión, sobrecompensada o bien subcompensada.In addition, the passage area of the needle of the valve formed by the protrusion 14 with annular shape, the bellows metallic 15 and connection piece 16, can also be designed also in such a way that with increasing fuel pressure a growing force results in the fuel chamber 13, with the that the valve plate 4 is pressed against the seat of the needle valve 2. Choosing the hydraulic diameter, which comes determined by the projection 14, the metal bellows 15 and the piece of connection 16, there is thus the possibility of maintaining the needle of the injector valve 3 in the desired manner in terms of efforts of pressure, that is, almost pressure free, overcompensated or undercompensated.

El fuelle metálico 15 dispone además, debido a su material metálico, de una funcionalidad uniforme en una amplia zona de temperatura de trabajo. Las propias variaciones de longitud térmicas del fuelle metálico 15 dan lugar, debido a la baja constante elástica axial del fuelle metálico 15, sólo a unos esfuerzos introducidos tan pequeños que son despreciables en la aguja de la válvula 3 en dirección axial. El fuelle metálico 15 puede además, debido a su efecto mecánico de resorte en dirección axial, sustituir también total o parcialmente al resorte de tobera 5.The metal bellows 15 also has, due to its metallic material, of uniform functionality over a wide area Working temperature The length variations themselves thermal bellows 15 give rise, due to the low axial elastic constant of the metal bellows 15, only about efforts introduced so small that they are negligible in the valve needle 3 in axial direction. The metal bellows 15 it can also, due to its mechanical spring effect in the direction axial, also completely or partially replace the nozzle spring 5.

Para transmitir la carrera del actuador multicapa piezoeléctrico 8 a la aguja de la válvula 3, se prevé un elemento de transmisión entre la unidad de accionamiento y la aguja de la válvula 3. Este elemento de transmisión sirve entonces primeramente como elemento hidráulico de compensación de juego, para excluir todo juego entre el actuador multicapa piezoeléctrico 8 y la aguja de la válvula 3. Además, puede realizarse mediante el elemento de transmisión una transformación de la carrera.To transmit the multilayer actuator stroke piezoelectric 8 to the needle of the valve 3, an element of transmission between the drive unit and the needle of the valve 3. This transmission element then serves first as hydraulic game compensation element, to exclude all play between the piezoelectric multilayer actuator 8 and the needle of the valve 3. Furthermore, it can be carried out by means of the Transmission a career transformation.

El elemento de transmisión presenta un émbolo primario 21 y un émbolo secundario 23, que están dispuestos en un tramo de agujero que limita con el saliente 14 de forma anular en la carcasa 1. Este tramo de agujero está configurado en dos escalones, con un primer tramo de agujero 31 más ancho que va a continuación de la unidad de accionamiento, en el cual se asienta el émbolo primario 21 y un segundo tramo de agujero más pequeño 32 que limita con el tope 14 de la carcasa 1 y en el que está dispuesto el émbolo secundario 23. El émbolo primario 21 está configurado esencialmente de forma cilíndrica y alojado en la placa de cabecera 10 de la unidad de accionamiento o bien, preferentemente, está unido con ésta fijamente mediante una soldadura. Preferentemente están compuestos la placa de cabecera 10 y el émbolo primario por una pieza. El émbolo secundario 23 está configurado como cilindro hueco e insertado en el extremo posterior de la aguja de válvula 3, estando dispuesta la superficie frontal orientada hacia el émbolo primario 21 del émbolo secundario 23 esencialmente en el mismo plano que la superficie final de la aguja de válvula 3. La aguja de válvula 3 y el émbolo secundario 23 están unidos entre sí igualmente de forma preferente mediante una soldadura, pero al menos libres de juego y de manera lo más rígida posible mecánicamente.The transmission element has a plunger primary 21 and a secondary plunger 23, which are arranged in a hole section that borders the protrusion 14 annularly in the housing 1. This hole section is configured in two steps, with a first section of hole 31 wider that goes after the drive unit, on which the primary piston sits 21 and a second section of smaller hole 32 that borders the stop 14 of the housing 1 and in which the plunger is arranged secondary 23. Primary piston 21 is essentially configured cylindrical and housed in the header plate 10 of the drive unit or, preferably, is connected to it fixedly by welding. They are preferably composed the header plate 10 and the primary piston for one piece. He secondary piston 23 is configured as a hollow cylinder e inserted into the rear end of the valve needle 3, being arranged the front surface facing the primary plunger 21 of the secondary piston 23 essentially in the same plane as the final surface of the valve needle 3. The valve needle 3 and the secondary plunger 23 are also joined together in a manner preferred by welding, but at least free of play and as rigid as possible mechanically.

El émbolo primario 21 y el émbolo secundario 23, están además distanciados entre sí de tal manera que entre las superficies frontales contrapuestas en la zona de la transición del primer tramo de agujero 31 al segundo tramo de agujero 32, está configurada una cámara hidráulica 22. Además, se prevé en el elemento de transmisión una cámara acumuladora 24 compuesta por dos partes, que presenta una primera zona de cámara acumuladora 241 en el agujero interior 30, que viene delimitada por la superficie frontal inferior del émbolo secundario 23 y mediante la pieza de conexión 16 del fuelle metálico 15 en la aguja de la válvula 3. Esta primera zona de cámara acumuladora 241 está conectada mediante un agujero de unión 223 configurado sin estrangulación en la carcasa 1 con una segunda zona de cámara acumuladora 242, que está dispuesta en la zona de carcasa 34 que delimita con el primer tramo de agujero 31 alrededor de la unidad de accionamiento. La segunda zona de cámara acumuladora 242 viene delimitada por dos fuelles ondulados 25, 26, dispuestos concéntricamente uno respecto a otro y un anillo de presión 27, que a su vez es sostenido por un resorte de presión 28, que se apoya en una placa agujereada 29 en la zona de la carcasa 34. El fuelle ondulado 25 que se encuentra en el interior está soldado entonces entre la cara interior del anillo de presión 27 y la cara frontal posterior del émbolo primario 21, que sobresale del primer tramo de agujero 31. El fuelle ondulado exterior 26 está soldado en la cara exterior del anillo de presión 27 y a un escalón de la carcasa 30 que limita con el primer tramo de agujero 31. En el escalón de la carcasa 30 entre ambos fuelles ondulados 25, 26 desemboca el agujero de unión 223.The primary piston 21 and the secondary piston 23, they are also distanced from each other in such a way that between opposing frontal surfaces in the transition zone of the first section of hole 31 to the second section of hole 32, is a hydraulic chamber 22 is configured. In addition, it is provided in the transmission element an accumulator chamber 24 composed of two parts, which presents a first zone of accumulator chamber 241 in the inner hole 30, which is delimited by the surface lower front of the secondary piston 23 and by means of the connection 16 of the metal bellows 15 on the valve needle 3. This first accumulator chamber zone 241 is connected by a junction hole 223 configured without throttling in housing 1 with a second zone of accumulator chamber 242, which is arranged in the housing area 34 that delimits with the first hole section 31 around the drive unit. The second zone of accumulator chamber 242 is delimited by two corrugated bellows 25, 26, arranged concentrically with respect to each other and a ring pressure 27, which in turn is supported by a pressure spring 28, which rests on a perforated plate 29 in the housing area 34. The wavy bellows 25 inside is welded then between the inner face of the pressure ring 27 and the front front face of the primary piston 21, which protrudes from the first section of hole 31. The outer corrugated bellows 26 is welded on the outer face of the pressure ring 27 and one step of the housing 30 which borders the first section of hole 31. In the housing step 30 between both corrugated bellows 25, 26 the junction hole 223 opens.

La cámara hidráulica 22 y la cámara acumuladora 24 están unidas entre sí mediante un intersticio de estrangulación 36, configurado entre la pared perimetral del émbolo secundario 23 y la pared interior del segundo tramo de agujero 32, y mediante un intersticio de estrangulación 37 que está configurado entre la pared perimetral del émbolo primario 21 y la pared interior del primer tramo de agujero 31. Además, todo el espacio interior del elemento de transmisión está lleno de un líquido hidráulico, que se encuentra bajo una pequeña sobrepresión, generada mediante el resorte de presión 28, que carga mediante el anillo de presión 27 la segunda zona de cámara acumuladora 242. Antes de llenar el espacio interior del elemento de transmisión de líquido hidráulico, se desgasifica este líquido hidráulico, para soltar las eventuales pequeñas burbujas de gas existentes en el líquido.The hydraulic chamber 22 and the accumulator chamber 24 are linked together by a strangulation gap 36, configured between the perimeter wall of the secondary piston 23 and the inner wall of the second section of hole 32, and by a choke gap 37 that is configured between the wall perimeter of the primary piston 21 and the inner wall of the first hole section 31. In addition, the entire interior space of the element transmission is filled with a hydraulic fluid, which is located under a small overpressure, generated by the spring of pressure 28, which loads the second through pressure ring 27 accumulator chamber area 242. Before filling the interior space of the hydraulic fluid transmission element, degasses this hydraulic fluid, to release any small ones gas bubbles in the liquid.

La válvula de inyección con el elemento de transmisión funciona como sigue:The injection valve with the element of Transmission works as follows:

Para iniciar el proceso de inyección, se carga el actuador multicapa piezoeléctrico 8 a través de las líneas eléctricas de entrada 19. Esto da lugar a que el actuador multicapa piezoeléctrico 8 se desvíe axialmente y mediante la placa de cabecera 10 desplace el émbolo primario 21 en el tramo de agujero 31.To start the injection process, the 8-layer piezoelectric actuator across the lines electrical input 19. This results in the multilayer actuator piezoelectric 8 deviate axially and by means of the head 10 move the primary piston 21 in the hole section 31.

En el elemento de transmisión, el intersticio de estrangulación 36 en el émbolo secundario 23 y el intersticio de estrangulación 37 en el émbolo primario 21, que generan una unión entre la cámara hidráulica 22 y la cámara acumuladora 24, están dimensionados de tal manera que durante los tiempos típicos de control del actuador multicapa piezoeléctrico 8 de 1 a 5 ms sólo pueda tener lugar un intercambio extremadamente pequeño de líquido hidráulico entre la cámara hidráulica 22 y la cámara acumuladora 24. Esto significa que el volumen del líquido hidráulico durante el tiempo de inyección sólo viene determinado por la compresibilidad del líquido hidráulico, y que la cámara hidráulica 22 puede de ser considerada así como émbolo rígido. La constante elástica c de la cámara hidráulica 22 puede estimarse entonces como sigueIn the transmission element, the interstitium of throttling 36 in the secondary plunger 23 and the interstitium of throttling 37 in the primary piston 21, which generate a joint between the hydraulic chamber 22 and the accumulator chamber 24, they are sized in such a way that during typical times of control of the piezoelectric multilayer actuator 8 from 1 to 5 ms only an extremely small exchange of liquid can take place hydraulic between the hydraulic chamber 22 and the accumulator chamber 24. This means that the volume of the hydraulic fluid during the injection time is only determined by compressibility of the hydraulic fluid, and that the hydraulic chamber 22 can be considered as a rigid piston. The elastic constant c of the hydraulic chamber 22 can then be estimated as follows

k = -1/V * \delta

\hskip0.5cm

y

\hskip0.5cm

V = A*H \Rightarrow dP = -1/(k V) * A dhk = -1 / V * \ delta

 \ hskip0.5cm

Y

 \ hskip0.5cm

V = A * H \ Rightarrow dP = -1 / (k V) * A dh

: k: Compresibilidad del líquido hidráulicok: Compressibility of hydraulic fluid

: V: Volumen de la cámara hidráulicaV: Volume of the hydraulic chamber

: P: PresiónP: Pressure

: A: superficie de sección de la cámara hidráulicaA: surface of hydraulic chamber section

: h: altura de la cámara hidráulicah: height of the hydraulic chamber

con dF = dP/A \Rightarrow dF -1/(k V) * A^{2} dhwith dF = dP / A \ Digh -1 / (k V) * A 2 dh

: F: FuerzaF: Force

resultaresult

c = -dF/dh \Rightarrow c = A/(k h)c = -dF / dh \ Rightarrow c = A / (k h)

La igualdad anterior muestra que la constante elástica c de la cámara hidráulica 22 es tanto más grande cuanto más pequeña sea su altura y cuanto más grande sea su superficie de sección efectiva. Los cálculos de simulación han mostrado además que hay que contar con alargamientos térmicos e inducidos por la presión de un máximo de 50 \mum. Para poder considerar la cámara hidráulica 22 como émbolo rígido, la constante elástica c de la cámara hidráulica 22 ha de encontrarse en la gama de 10^{8} N/m o mayor. Esto significa que, bajo el supuesto de que la compresibilidad k del líquido hidráulico sea aprox. 10*10^{-10}m^{2}/N, lo cual corresponde a un valor típico para un líquido hidráulico, puede lograrse el valor deseado para la constante elástica c, por ejemplo con una superficie de sección de 1 cm^{2} y una altura de 0,1 cm. El dimensionamiento exacto de la altura y la superficie de sección de la cámara hidráulica 22 puede no obstante adaptarse en cada caso a las condiciones en la cámara de inyección, para lograr una forma constructiva compacta.The previous equality shows that the constant elastic c of the hydraulic chamber 22 is the larger the more small is its height and the larger its surface is effective section. Simulation calculations have also shown that we must have thermal and pressure induced elongations of a maximum of 50 µm. To be able to consider the camera hydraulic 22 as rigid piston, the elastic constant c of the hydraulic chamber 22 must be in the range of 10 8 N / m or higher. This means that, under the assumption that the compressibility k of the hydraulic fluid is approx. 10 * 10 - 10 m 2 / N, which corresponds to a typical value for a hydraulic fluid, the desired value for the elastic constant c, for example with a sectional area of 1 cm2 and a height of 0.1 cm. The exact sizing of the height and sectional area of the hydraulic chamber 22 can nevertheless adapt in each case to the conditions in the chamber of injection, to achieve a compact constructive form.

Mediante el diseño de la cámara hidráulica 22 como émbolo rígido, se transmite el movimiento del émbolo primario 21, que es activado por el actuador multicapa piezoeléctrico 8, directamente y con escasas pérdidas al émbolo secundario 23. El movimiento del émbolo secundario 23 es amortiguado entonces sólo débilmente por el líquido hidráulico que se encuentra en la primera zona de la cámara acumuladora 241, puesto que el líquido hidráulico excedente, debido al rápido aumento de presión en la primera zona de la cámara acumuladora 241, es impulsado fuera a través del agujero de unión sin estrangulamiento 223 hacia la segunda zona de la cámara acumuladora 242. Ambos fuelles ondulados 25, 26 dispuestos concéntricamente uno respecto a otro, que delimitan la segunda zona de la cámara acumuladora 242, están diseñados de tal manera que son radialmente muy rígidos, pero no obstante en dirección axial muy blandos. Preferentemente se utilizan entonces como fuelles ondulados fuelles metálicos, que esencialmente se corresponden con el fuelle metálico 15 de la guía de la aguja. En este lugar es no obstante igualmente posible la utilización de materiales elastómeros para los fuelles ondulados 25, 26. Cuando se impulsa líquido hidráulico desde la primera zona de la cámara acumuladora 241 a través del agujero de unión 223 hacia la segunda zona de la cámara acumuladora 242, se expande la segunda zona de la cámara acumuladora 242 contra la fuerza de retención del resorte de presión 28 que carga sobre el anillo de presión 27 axialmente en la dirección de la placa de fondo 11 de la unidad de accionamiento.Through the design of the hydraulic chamber 22 as a rigid piston, the movement of the primary piston is transmitted 21, which is activated by the piezoelectric multilayer actuator 8, directly and with few losses to the secondary piston 23. The secondary piston movement 23 is damped then only weakly by the hydraulic fluid found in the first zone of the accumulator chamber 241, since the hydraulic fluid surplus, due to the rapid increase in pressure in the first zone of the accumulator chamber 241, is driven out through the hole of connection without throttling 223 towards the second zone of the chamber accumulator 242. Both corrugated bellows 25, 26 arranged concentrically one with respect to another, which delimit the second zone of the accumulator chamber 242, they are designed in such a way that they are radially very rigid, but nevertheless in axial direction very soft. They are preferably used as corrugated bellows metal bellows, which essentially correspond to the bellows metal 15 of the needle guide. In this place it is nonetheless equally possible the use of elastomeric materials for corrugated bellows 25, 26. When hydraulic fluid is driven from the first zone of the accumulator chamber 241 through the hole of junction 223 towards the second zone of the accumulator chamber 242, it expands the second zone of the accumulator chamber 242 against the retaining force of the pressure spring 28 loading on the pressure ring 27 axially in the direction of the bottom plate 11 of the drive unit.

El movimiento iniciado por el émbolo primario 21 en el émbolo secundario 23, desplaza la aguja de válvula 3 unida con el émbolo secundario 23 contra la fuerza de reposición del resorte de tobera 5 hacia abajo, con lo que el plato de la válvula 4 se levanta del asiento de la válvula 2 y la válvula de inyección se abre. El desplazamiento longitudinal del actuador multicapa piezoeléctrico 8 se transforma entonces en un desplazamiento del émbolo secundario 23 y con ello de la aguja de válvula 3, que se corresponde con la relación entre las superficies efectivas para la presión del émbolo primario 21 y del émbolo secundario 23 en la cámara hidráulica 22. Mediante una coordinación adecuada entre la superficie del émbolo primario y la superficie del émbolo secundario, puede ajustarse por ejemplo un aumento de la carrera del actuador multicapa piezoeléctrico 8 en relación con la carrera de la aguja de la válvula 3. De esta manera puede asegurarse de manera fiable que la carrera extremadamente corta del actuador multicapa piezoeléctrico 8 es suficiente bajo cualquier condición de funcionamiento de la válvula de inyección para abrir la aguja de la válvula 3.The movement initiated by the primary piston 21 in the secondary piston 23, move the valve needle 3 connected with the secondary piston 23 against the spring restoring force of nozzle 5 down, so that the valve plate 4 is lift off the valve seat 2 and the injection valve will opens. The longitudinal displacement of the multilayer actuator piezoelectric 8 is then transformed into a displacement of the secondary piston 23 and with it the valve needle 3, which corresponds to the relationship between the effective surfaces for the primary piston 21 and secondary piston 23 pressure in the hydraulic chamber 22. Through proper coordination between the surface of the primary piston and the surface of the piston secondary, for example an increase in the stroke of the multi-layer piezoelectric actuator 8 in relation to the stroke of the valve needle 3. This way you can make sure reliable that the extremely short stroke of the multilayer actuator piezoelectric 8 is sufficient under any condition of operation of the injection valve to open the needle of the valve 3.

El proceso de inyección termina cuando el actuador multicapa piezoeléctrico 8 se descarga de nuevo a través de las líneas de entrada eléctricas 19. De esta manera se acorta el actuador multicapa piezoeléctrico 8 hasta su longitud inicial, impidiendo el resorte tubular 9 que la piezocerámica llegue a encontrarse bajo tensión de tracción durante la contracción debido a los efectos de la inercia de las masas. Puesto que el émbolo primario 21 está unido mediante la placa de cabecera 10 fijamente con la unidad de accionamiento, se retrae también mediante la contracción del actuador multicapa piezoeléctrico 8 el émbolo primario 21 desde el primer tramo de agujero 31. De esta manera resulta en la cámara hidráulica 22 durante un breve tiempo una reducción de la presión que, debido a los tiempos de conexión extremadamente cortos del actuador multicapa piezoeléctrico 8 y a la pequeña dimensión del intersticio de estrangulación 36 en el émbolo secundario 23, no puede compensarse inmediatamente mediante una fluencia posterior del líquido hidráulico desde la cámara acumuladora 24 a través de los intersticios de estrangulación 36, 37. Este descenso de presión en la cámara hidráulica 22 en relación con la presión que existe en la cámara acumuladora 24, da lugar a una diferencia de presiones, que cae a través de la cara del émbolo secundario 23 orientada a la cámara hidráulica y de la cara del émbolo secundario 23 orientada a la primera zona de cámara acumuladora 241. De esta manera se apoya la reposición de la aguja de la válvula 3 mediante el resorte de tobera 5, con lo cual se logra un cierre rápido de la válvula de inyección, lo cual repercute favorablemente sobre el desarrollo de la combustión.The injection process ends when the multi-layer piezoelectric actuator 8 is discharged again through the electric input lines 19. In this way the multi-layer piezoelectric actuator 8 to its initial length, preventing the tubular spring 9 from reaching the piezoceramic being under tension during traction due to the effects of the inertia of the masses. Since the plunger primary 21 is connected by the header plate 10 fixedly with the drive unit, it also retracts by means of the contraction of the piezoelectric multilayer actuator 8 the plunger primary 21 from the first section of hole 31. In this way results in the hydraulic chamber 22 for a short time a pressure reduction which, due to connection times extremely short of the piezoelectric multilayer actuator 8 and to the small dimension of the throttle gap 36 in the plunger secondary 23, cannot be compensated immediately by subsequent creep of hydraulic fluid from the chamber accumulator 24 through the throttle interstices 36, 37. This pressure drop in the hydraulic chamber 22 in relation with the pressure that exists in the accumulator chamber 24, it results in a pressure difference, which falls through the face of the plunger secondary 23 oriented to the hydraulic chamber and the face of the secondary piston 23 oriented to the first chamber zone accumulator 241. In this way the replacement of the needle is supported of the valve 3 by means of the nozzle spring 5, whereby achieves a rapid closure of the injection valve, which has an impact favorably on the development of combustion.

Mediante el diseño correspondiente a la invención del elemento de transmisión, es posible además compensar automáticamente todas las variaciones térmicas de longitud en la válvula de inyección debidas a los efectos de fatiga de la unidad de accionamiento o provocadas por la presión. Si por ejemplo se alarga la aguja de la válvula 3 debido al alargamiento térmico o debido a la presión de la válvula de inyección en relación con la carcasa 1, entonces el émbolo secundario 23 es recogido en el segundo tramo de agujero 32. El intersticio de estrangulación 36 en el émbolo secundario 23 está dimensionado además de tal manera que durante los procesos térmicos, que se encuentran en cuanto a tiempo en la gama de unos segundos hasta varios minutos, puede ser intercambiado líquido hidráulico a través de los intersticios de estrangulación 36, 37 entre la cámara acumuladora 24 y la cámara hidráulica 22. Cuando el émbolo secundario 23 se adelanta por lo tanto debido a los fenómenos térmicos en el segundo tramo de agujero 32, fluye líquido hidráulico desde la cámara hidráulica 22 a través de los intersticios de estrangulación 36, 37 hacia la cámara acumuladora 24 hasta que se llegue de nuevo en la cámara hidráulica 22 y en la cámara acumuladora 24 a un equilibrio de presiones. La compensación de longitud queda limitada entonces exclusivamente por la altura de la cámara hidráulica 22.Through the design corresponding to the invention of the transmission element, it is also possible to compensate automatically all thermal variations of length in the injection valve due to the fatigue effects of the unit actuation or caused by pressure. If for example it gets longer the valve needle 3 due to thermal elongation or due to the pressure of the injection valve in relation to the housing 1, then the secondary piston 23 is collected in the second section of hole 32. The throttle gap 36 in the plunger secondary 23 is further dimensioned in such a way that during thermal processes, which are in terms of time in the range from a few seconds to several minutes, it can be exchanged hydraulic fluid through the throttle interstices 36, 37 between the accumulator chamber 24 and the hydraulic chamber 22. When the secondary piston 23 is therefore advanced due to the thermal phenomena in the second section of hole 32, liquid flows hydraulic from the hydraulic chamber 22 through the throttle interstices 36, 37 towards the accumulator chamber 24 until it is reached again in the hydraulic chamber 22 and in the accumulator chamber 24 at a pressure balance. The compensation of length is then limited exclusively by the height of the hydraulic chamber 22.

Para un funcionamiento fiable del elemento de transmisión es necesaria en particular una impermeabilización hermética del líquido hidráulico respecto a la cámara de combustible y a la unidad de accionamiento. Resultan así unas exigencias elevadas a los fuelles ondulados 25, 26, que por lo tanto están constituidos preferentemente como fuelles metálicos. Estos fuelles metálicos están configurados con forma ondulada, ya que de esta manera se puede lograr una constante elástica axial muy pequeña. La deformación axial del fuelle metálico mediante una carga de presión ciertamente no es baja, pero se elimina casi por completo, al igual que las fuerzas que actúan sobre las diferentes ondulaciones del fuelle, en su suma a lo largo de todo el fuelle metálico. Como forma especialmente favorable para las ondulaciones del fuelle se ha acreditado una geometría compuesta, considerada en su sección longitudinal, por segmentos semicirculares unidos uno a otro con tramos intermedios rectos. En relación con una evolución sinusoidal de las ondulaciones, presentan las paredes compuestas por segmentos semicirculares tensiones mecánicas inferiores en dirección axial, con una elevada flexibilidad axial.For reliable operation of the element transmission is necessary in particular a waterproofing Airtight of the hydraulic fluid with respect to the fuel chamber and to the drive unit. This results in demands raised to the wavy bellows 25, 26, which are therefore preferably constituted as metal bellows. These bellows metallic are configured with a wavy shape, since this way a very small axial elastic constant can be achieved. The axial deformation of the metal bellows by means of a pressure load it is certainly not low, but it is almost completely eliminated, just like that the forces acting on the different undulations of the bellows, in its sum throughout the entire metal bellows. As form especially favorable for the undulations of the bellows has credited a composite geometry, considered in its section longitudinal, by semicircular segments linked to each other with straight intermediate sections. In relation to a sinusoidal evolution of the undulations, they present the walls composed by segments semicircular lower mechanical stresses in axial direction, with high axial flexibility.

El líquido hidráulico en la cámara hidráulica 22 y en la cámara acumuladora 24 se encuentra, tal como se ha indicado, bajo una pequeña sobrepresión, generada por el resorte de presión 28, que carga el anillo de presión 27 de la segunda zona de la cámara acumuladora 242. Mediante esta pequeña sobrepresión, cuando se llena a la vez con líquido hidráulico libre de burbujas el elemento de transmisión, queda asegurado que los rápidos procesos de conexión del actuador multicapa piezoeléctrico 8 no dan lugar a cavitaciones en el líquido hidráulico. El resorte de presión 28 puede estar sustituido también alternativamente, en parte o por completo, por el efecto de resorte de los fuelles ondulados 25, 26. Además, existe la posibilidad de prever los intersticios de estrangulación 36, 37 en cada caso sólo en émbolos secundarios 23 o en émbolos primarios 21, con lo que tienen lugar un intercambio de líquido hidráulico entre una de las zonas de la cámara acumuladora 241, 242 y la cámara hidráulica 22. No obstante, pueden estar previstos también intersticios de estrangulación en el émbolo primario 21 y en el émbolo secundario 23.The hydraulic fluid in the hydraulic chamber 22 and in the accumulator chamber 24 is, as indicated, under a small overpressure, generated by the pressure spring 28, which loads the pressure ring 27 of the second zone of the accumulator chamber 242. By this small overpressure, when it is filled at the same time with bubble free hydraulic fluid the transmission element, it is ensured that the rapid processes of connection of the piezoelectric multilayer actuator 8 does not result in Cavitations in the hydraulic fluid. The pressure spring 28 it may also be substituted alternatively, in part or by complete, due to the spring effect of corrugated bellows 25, 26. In addition, there is the possibility of anticipating the interstices of throttling 36, 37 in each case only in secondary pistons 23 or in primary plungers 21, whereby an exchange of hydraulic fluid between one of the zones of the accumulator chamber 241, 242 and the hydraulic chamber 22. However, they may be also provided interstices of throttling in the piston primary 21 and secondary plunger 23.

En la figura 1 se representa una válvula de inyección que se abre hacia fuera. Existe no obstante la posibilidad de emplear el elemento de transmisión correspondiente a la invención en una válvula de inyección que se abra hacia dentro. Tal como se muestra en la figura 2, queda entonces sometida la aguja de la válvula 3 por parte del resorte de tobera 5 a una tensión de presión en lugar de a una tensión de tracción, con lo que la aguja de válvula 3 se asienta en estado de reposo con una punta de aguja cónica 104 sobre un asiento de válvula cónico 102 en la válvula de inyección, por debajo del cual está configurado un agujero de inyección 103 para inyectar combustible en la máquina de combustión.Figure 1 shows a valve injection that opens out. There is however the possibility of using the transmission element corresponding to the invention in an injection valve that opens inwards. As it shown in figure 2, the needle of the valve 3 by the nozzle spring 5 at a pressure voltage instead of a tensile tension, bringing the needle of valve 3 sits in rest state with a needle tip conical 104 on a conical valve seat 102 in the valve injection, below which a hole is configured Injection 103 to inject fuel into the machine combustion.

La válvula de inyección mostrada en la figura 2 funciona exactamente en contraposición a la válvula de inyección mostrada en la figura 1. Por razones de seguridad, la válvula de inyección está diseñada entonces de tal manera que cuando no exista acción de mando sobre el actuador multicapa piezoeléctrico 8, la válvula de inyección está cerrada, es decir, la punta de la aguja 102 es oprimida contra el asiento de la válvula 104.The injection valve shown in figure 2 works exactly as opposed to the injection valve shown in figure 1. For safety reasons, the valve injection is then designed in such a way that when there is no control action on the piezoelectric multilayer actuator 8, the injection valve is closed, that is, the needle tip 102 is pressed against the valve seat 104.

Cuando arranca la máquina de combustión, se realiza a la vez el mando del actuador multicapa piezoeléctrico 8. Este se extiende y desliza así el émbolo primario 21 hacia el primer tramo de agujero 31. El aumento de presión que así resulta en la cámara hidráulica 22 es compensado a través del intersticio de estrangulación 36 en el émbolo secundario 23 y el intersticio de estrangulación 37 en el émbolo primario 21, que se ocupan de un intercambio de líquido hidráulico con la cámara acumuladora 24. De esta manera se genera entonces en fracciones de segundo de nuevo un estado de equilibrio en el que la válvula de inyección sigue permaneciendo cerrada. La válvula de inyección funciona tal que la aguja de la válvula 3 abre siempre que el actuador multicapa piezoeléctrico 8 se descarga y de esta manera retrocede el émbolo primario 21 y con ello también el émbolo secundario 23, al que está fijada la aguja de válvula 3.When the combustion machine starts, it will It also controls the piezoelectric multilayer actuator 8. This extends and thus slides the primary piston 21 towards the first hole section 31. The pressure increase thus resulting in the hydraulic chamber 22 is compensated through the interstitium of throttling 36 in the secondary plunger 23 and the interstitium of throttling 37 in the primary plunger 21, which deal with a hydraulic fluid exchange with the accumulator chamber 24. this way is then generated in fractions of a second again a equilibrium state in which the injection valve continues staying closed The injection valve works such that the valve needle 3 opens whenever the multilayer actuator piezoelectric 8 is discharged and in this way the piston recedes primary 21 and with it also the secondary plunger 23, to which it is valve needle fixed 3.

La figura 3 muestra otra forma constructiva de una válvula de inyección que se abre hacia fuera, en la que la presión básica sobre el líquido hidráulico se genera en el elemento de transmisión mediante un resorte de presión 128 dispuesto centralmente en el émbolo primario 121. Para ello, el émbolo primario 121 está configurado en forma de marmita, estando configurada entre la placa de cabecera 10 y una superficie del fondo del émbolo primario 121 una tercera zona adicional de cámara acumuladora 243. El émbolo primario 121 está entonces dispuesto de tal manera que el mismo se extiende con su superficie de fondo en el primer tramo de agujero 31. Las paredes laterales del émbolo primario 21 se encuentran por el contrario esencialmente en la zona de la carcasa 34, en la que está dispuesta la unidad de accionamiento.Figure 3 shows another constructive form of an injection valve that opens outward, in which the basic pressure on the hydraulic fluid is generated in the element transmission by means of a pressure spring 128 arranged centrally in the primary piston 121. To do this, the piston Primary 121 is configured as a kettle, being configured between the header plate 10 and a bottom surface of the primary piston 121 an additional third chamber zone accumulator 243. Primary piston 121 is then disposed of such that it extends with its bottom surface in the first section of hole 31. The side walls of the plunger primary 21 are on the contrary essentially in the area of the housing 34, in which the unit of drive

El resorte de presión 128, dispuesto en la tercera zona de la cámara acumuladora 243, está soldado entre la placa de cabecera 10 de la unidad de accionamiento y una placa de presión 127 que está prevista en la tercera zona de la cámara acumuladora 243. El resorte de presión queda protegido entonces en relación con la tercera zona de la cámara acumuladora 243 por un fuelle metálico 125.The pressure spring 128, arranged in the third zone of the accumulator chamber 243, is welded between the header plate 10 of the drive unit and a plate of pressure 127 that is planned in the third chamber zone accumulator 243. The pressure spring is then protected in relationship with the third zone of the accumulator chamber 243 by a metal bellows 125.

La segunda zona de la cámara acumuladora 242 está configurada entre la placa de cabecera 10 del actuador multicapa piezoeléctrico 8 y el escalón de la carcasa 35 alrededor de la pared del émbolo primario 121. Esta segunda zona de la cámara acumuladora 242 está unida mediante un agujero de unión 136 con la tercera zona de la cámara acumuladora 243 en el émbolo primario 121. El funcionamiento del elemento de transmisión mostrado en la figura 3 se corresponde con el elemento de transmisión representado en la figura 1. Al prever un resorte de presión 128 situado en el interior, puede no obstante lograrse una elevada presión básica, así como una forma constructiva dado el caso más compacta del elemento de transmisión.The second zone of the accumulator chamber 242 is configured between the header plate 10 of the multilayer actuator piezoelectric 8 and the step of the housing 35 around the wall of the primary piston 121. This second zone of the accumulator chamber 242 is connected by a connection hole 136 with the third zone of the accumulator chamber 243 in the primary piston 121. The operation of the transmission element shown in figure 3 corresponds to the transmission element represented in the Figure 1. When providing a pressure spring 128 located in the inside, however, a high basic pressure can be achieved as well as a constructive form given the most compact case of the element of transmission.

En lugar del resorte de presión 128 situado interiormente, puede cargarse también el volumen delimitado de forma hermética al gas por el fuelle metálico 125 y la placa de cabecera 10 por un gas de presión, de manera que en lugar del resorte de presión mecánico 128, se ocupa un resorte de presión de gas del mantenimiento de la presión básica en las zonas de la cámara acumuladora 241, 242, 243.Instead of the pressure spring 128 located internally, the delimited volume can also be loaded gas-tight by the metal bellows 125 and the header plate 10 by a pressure gas, so that instead of the spring of mechanical pressure 128, a gas pressure spring of the maintenance of the basic pressure in the chamber areas accumulator 241, 242, 243.

Las particularidades de la invención dadas a conocer en la anterior descripción, los dibujos y las reivindicaciones, pueden ser significativos tanto individualmente como también en cualquier combinación para la realización de la invención en sus distintas configuraciones.The particularities of the invention given to know in the previous description, the drawings and the claims, can be significant both individually as well as in any combination for the realization of the invention in its different configurations.

Claims

1. Dispositivo para transmitir el movimiento de un actuador (8) a un órgano de ajuste (3) con1. Device to transmit the movement of an actuator (8) to an adjustment body (3) with

un elemento de transmisión que genera una unión activa entre el actuador (8) y el órgano de ajuste (3) y que determina una cámara hidráulica (22) y una cámara acumuladora (24), que están llenas de un líquido hidráulico y que están unidas entre sí mediante al menos un intersticio de estrangulación (36, 37),a transmission element that generates a union active between the actuator (8) and the adjustment body (3) and that determines a hydraulic chamber (22) and an accumulator chamber (24), that are filled with a hydraulic fluid and that are joined between yes through at least one strangulation gap (36, 37),

presentando el elemento de transmisión un primer y un segundo elemento de émbolo (21, 23; 121), estando unidos el primer elemento de émbolo (21; 121) fijamente con el actuador (8) y el segundo elemento de émbolo (23) fijamente con el órgano de ajuste (3), estando configurada entre el primer elemento de émbolo (21; 121) y el segundo elemento de émbolo (23) la cámara hidráulica (22) e incluyendo la cámara acumuladora (24) una zona de cámara acumuladora (242, 243) cargada con presión, que está delimitada mediante fuelles metálicos,presenting the transmission element a first and a second piston element (21, 23; 121), the first piston element (21; 121) fixedly with the actuator (8) and the second piston element (23) fixedly with the adjusting member (3), being configured between the first piston element (21; 121) and the second piston element (23) the hydraulic chamber (22) and including the accumulator chamber (24) a chamber zone accumulator (242, 243) charged with pressure, which is delimited by metal bellows,

caracterizado porque los fuelles metálicos forman un sistema de fuelles ondulados (25, 26, 125) y están pretensados mediante un elemento de resorte de tal manera que la zona de la cámara acumuladora está cargada con presión y cuya presión es aproximadamente constante. characterized in that the metal bellows form a system of corrugated bellows (25, 26, 125) and are prestressed by means of a spring element such that the area of the accumulator chamber is loaded with pressure and whose pressure is approximately constant.

2. Dispositivo según la reivindicación 1,2. Device according to claim 1,

caracterizado porque la zona de cámara acumuladora (242, 243) cargada con presión es cargada por un resorte de presión (28) a través de una placa de presión (27; 127). characterized in that the accumulator chamber zone (242, 243) loaded with pressure is charged by a pressure spring (28) through a pressure plate (27; 127).

3. Dispositivo según la reivindicación 1,3. Device according to claim 1,

caracterizado porque la zona de la cámara acumuladora (242, 243) cargada con presión es cargada por un resorte de presión de gas. characterized in that the zone of the accumulator chamber (242, 243) loaded with pressure is charged by a gas pressure spring.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3,4. Device according to one of the claims 1 to 3,

caracterizado porque el primer elemento de émbolo (21; 121) y el segundo elemento de émbolo (23) están dispuestos en una zona de un agujero interior de la carcasa (1) configurada en dos escalones, estando distanciados el primer elemento de émbolo (21; 121) y el segundo elemento de émbolo (23) entre sí de tal manera que entre las superficies frontales contrapuestas en la zona de la transición de un primer tramo de agujero (31) a un segundo tramo de agujero (32) está configurada la cámara hidráulica (22), siendo transformada la carrera del primer elemento de émbolo (21; 121) en función de la relación entre las superficies frontales sobre el segundo elemento de émbolo (23). characterized in that the first piston element (21; 121) and the second piston element (23) are arranged in an area of an inner hole of the housing (1) configured in two steps, the first piston element (21) being distanced ; 121) and the second piston element (23) with each other in such a way that between the opposing front surfaces in the transition zone of a first hole section (31) to a second hole section (32) the hydraulic chamber (22), the stroke of the first piston element (21; 121) being transformed as a function of the relationship between the front surfaces on the second piston element (23).

5. Dispositivo según la reivindicación 4,5. Device according to claim 4,

caracterizado porque la cámara acumuladora (24) está configurada en dos partes, con una primera zona de cámara acumuladora (241), delimitada por la superficie frontal inferior del segundo elemento de émbolo (23) y una zona de paso (14, 15, 16) en el órgano de ajuste (3) y una segunda zona de cámara acumuladora (242), que está dispuesta en una zona de carcasa (34) que aloja el actuador y que mediante un agujero de unión (223) está conectada con la primera zona de cámara acumuladora (241), quedando limitada la segunda zona de cámara acumuladora (242) por dos fuelles ondulados (25, 26) dispuestos concéntricos uno respecto a otro y un anillo de presión (27), sobre el que carga un resorte de presión (28). characterized in that the accumulator chamber (24) is configured in two parts, with a first accumulator chamber zone (241), delimited by the lower front surface of the second piston element (23) and a passage zone (14, 15, 16 ) in the adjusting member (3) and a second accumulator chamber zone (242), which is arranged in a housing area (34) that houses the actuator and which is connected to the first by means of a connecting hole (223). accumulator chamber zone (241), the second accumulator chamber zone (242) being limited by two corrugated bellows (25, 26) arranged concentrically with respect to each other and a pressure ring (27), on which a spring of loading pressure (28).

6. Dispositivo según la reivindicación 4,6. Device according to claim 4,

caracterizado porque el primer elemento de émbolo (121) está configurado con forma de marmita y la cámara acumuladora (24) está configurada en tres partes, con una primera zona de cámara acumuladora (241), delimitada por la superficie frontal inferior del segundo elemento de émbolo (23) y una zona de paso (14, 15, 16) en el órgano de ajuste (3), una segunda zona de cámara acumuladora (242), que está configurada en una zona de carcasa (34) que aloja el actuador (8) alrededor del primer elemento de émbolo (121) y una tercera zona de cámara acumuladora (243), configurada en el primer elemento de émbolo (121), estando unida la primera zona de cámara acumuladora (241) con la segunda zona de cámara acumuladora (242) mediante un primer agujero de unión (223) en la carcasa (1) y la segunda zona de cámara acumuladora (242) con la tercera zona de cámara acumuladora (243) mediante un segundo agujero de unión (136) en el primer elemento de émbolo (121) y estando dispuesto en la tercera zona de cámara acumuladora (243) un resorte de presión (128), que está tensado entre una placa de cabecera (10) del actuador (8) y una placa de presión (127) y que es delimitado por un fuelle ondulado (125) o bien un resorte de presión de gas. characterized in that the first piston element (121) is shaped like a kettle and the accumulator chamber (24) is configured in three parts, with a first accumulator chamber zone (241), delimited by the lower front surface of the second element of piston (23) and a passage zone (14, 15, 16) in the adjustment member (3), a second accumulator chamber zone (242), which is configured in a housing area (34) that houses the actuator (8) around the first piston element (121) and a third zone of accumulator chamber (243), configured in the first piston element (121), the first zone of accumulator chamber (241) being connected with the second zone of accumulator chamber (242) by means of a first junction hole (223) in the housing (1) and the second accumulator chamber zone (242) with the third accumulator chamber zone (243) by a second junction hole (136) in the first piston element (121) and being arranged in the third accumulator chamber zone (243) a pressure spring (128), which is tensioned between a head plate (10) of the actuator (8) and a pressure plate (127) and which is delimited by a corrugated bellows (125 ) or a gas pressure spring.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6,7. Device according to one of the claims 1 to 6,

caracterizado porque el actuador (8) es un actuador piezoeléctrico multicapa, que es pretensado por un elemento de resorte (9) y porque el primer elemento de émbolo (21; 121) está alojado fijamente en una placa de cabecera (10) del actuador multicapa (8). characterized in that the actuator (8) is a multilayer piezoelectric actuator, which is prestressed by a spring element (9) and that the first piston element (21; 121) is fixedly housed in a header plate (10) of the multilayer actuator (8).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6,8. Device according to one of the claims 1 to 6,

caracterizado porque el actuador funciona según el principio electroestrictivo o magnetoestrictivo. characterized in that the actuator operates according to the electrostrictive or magnetostrictive principle.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8,9. Device according to one of the claims 1 to 8,

caracterizado porque los fuelles ondulados (25, 26; 125) son fuelles metálicos, que se componen preferentemente por segmentos semicirculares con tramos rectos que se encuentran en cada caso entre los mismos. characterized in that the corrugated bellows (25, 26; 125) are metal bellows, which are preferably composed of semicircular segments with straight sections that are in each case between them.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9,10. Device according to one of the claims 1 to 9,

caracterizado porque los fuelles ondulados (25, 26; 125) están fabricados por un material elastómero. characterized in that the corrugated bellows (25, 26; 125) are made of an elastomeric material.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10,11. Device according to one of the claims 1 to 10,

caracterizado porque la cámara hidráulica (22) está diseñada de tal manera que la constante elástica de la cámara hidráulica (22) es de al menos 10^{8} N/m. characterized in that the hydraulic chamber (22) is designed such that the elastic constant of the hydraulic chamber (22) is at least 10 8 N / m.