KR20020032625A - 조절 및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 조정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전류 공급에 의해 팽창될 수 있는 압전 유닛 및 상기 압전 유닛의 길이 변동을 보상하기 위한 공차 보상 엘리먼트를 포함하는 조절- 및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 조정 장치(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 압전 유닛은 교대로 전류가 공급될 수 있는 적어도 2 개의 압전 액추에이터(4,5)를 포함하고, 상기 압전 액추에이터는 종방향 폭과 관련하여 실질적으로 연속 배치된다. 압전 유닛의 팽창은 레버 장치(3)에 의해 틸팅 운동으로 변환될 수 있다. 제어될 조절- 및/또는 차단 장치의 작동 유닛(2)이 틸팅 운동에 의해 작동될 수 있고, 작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치(3)의 섹션(16)이 실질적으로 작동 유닛(2)의 운동 방향에 대해 횡으로 배치된다.
Description
DE 196 46 511 C1 에는 틸팅 운동을 발생시키기 위해 고주파 범위에서 사용되는 압전 액추에이터식 구동- 또는 조정 엘리먼트가 공지되어 있다. 구동- 또는 조정 엘리먼트에서 압전 액티브 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 영역이 제공되고, 상기 두 영역은 제 3 영역을 통해 서로 연결된다. 제 3 영역은 압전 패시브 물질로 이루어진다. 전압이 예컨대 구동- 또는 조정 엘리먼트의 제 1 영역에 인가됨으로써, 상기 영역은 종방향 폭과 관련하여 상응하게 팽창되므로, 전체 압전 구동- 또는 조정 엘리먼트에서 대칭축에 대해 상응하는 벤딩(bending)이 이루어진다. 구동- 또는 조정 엘리먼트에서 벤딩각의 전환은 전압이 구동 엘리먼트의 제 2 영역에 인가됨으로써 달성될 수 있다.
구동- 또는 조정 엘리먼트 내에 압전 액추에이터를 삽입할 경우, 구동될 또는 조정될 엘리먼트의 위치에는 영향을 미치지 않기 위해, 항상 특히 온도 변동에 의해 야기되는 액추에이터의 팽창 공차를 보상해야하는 문제가 발생된다.
EP 0 477 400 A1 에는 압전 액추에이터의 편향이 유압 챔버를 통해 전달되는, 압전 액추에이터의 트랜스포머용의, 조정 방향으로 작용하는 적응성 기계적 공차 보상용 장치가 공지되어 있다.
상기 공지된 장치에서 유압 챔버는 소위 유압 증감기로서 작동한다. 유압 챔버는 이를 제한하는 2 개의 피스톤 사이에서 공동 보상 체적을 포함한다. 상기 2 개의 피스톤 중 제 1 피스톤은 더 작은 직경으로 형성되어, 제어될 밸브 부재에 연결되고, 제 2 피스톤은 더 큰 직경으로 형성되어, 압전 액추에이터에 연결된다. 더 큰 피스톤이 압전 액추에이터에 의해 특정 경로 구간을 중심으로 움직이는 경우, 휴지 위치에서 하나 또는 다수의 스프링에 의해 미리 설정된 위치와 관련하여 고정된 밸브 부재의 작동 피스톤이 피스톤 직경의 증가 비율만큼 증가된 행정을 실행하는 방식으로, 유압 챔버가 2 개의 피스톤 사이에서 고정된다. 이 경우 밸브 부재, 스프링 및 압전 액추에이터는 공동축 상에 연속 배치된다.
제어될 작동 유닛의 위치가 변경되지 않고, 부품 내의 온도 변화 및 사용된 물질의 상이한 온도 팽창 계수에 의한 공차 및 경우에 따른 세팅 효과가 유압 챔버의 보상 체적을 통해 보상될 수 있다.
그러나 2 개의 피스톤 사이에 배치된 유압 챔버에 의한 압전 액추에이터의 길이 변동의 보상은 비싼 구조를 필요로 하고, 발생하는 누설 손실 및 유압 챔버의 재충전과 관련하여 문제가 된다.
본 발명의 목적은 공차 보상에 의해 구조적으로 간단한 방식으로 구현되고, 작은 조립 공간 및 가급적 적은 부품을 필요로 하는, 압전 유닛을 포함한 조절-및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 조정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 조절- 및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 조정 장치에 관한 것이다.
조절- 및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 본 발명에 따른 조정 장치의 2 개의 실시예가 도면에 도시되고, 하기의 설명부에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 레버 장치가 L-형 및 T-형 연결 엘리먼트를 포함하는, 본 발명의 제 1 실시예의 개략도이고,
도 2는 레버 장치가 2 개의 L-형 연결 엘리먼트를 포함하는, 제 2 실시예의 개략도이고,
도 3은 도 2의 커팅 라인 A-A를 따라 자른 개략적인 단면도이다.
청구항 제 1항의 특징을 가진, 조절- 및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 본 발명에 따른 조정 장치는 연속 배치된 압전 액추에이터에 의해 슬림한 구조 형태가 구현되는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 조정 장치에서, 각 하나의 압전 액추에이터의 연료 공급에 의해 야기된 길이 팽창은, 제어될 조절- 및/또는 차단 장치의 작동 유닛이 상응하는 조정 운동을 실행하는 방식으로, 레버 장치에 의해 틸팅 운동으로 변환된다.
압전 유닛의 공차에 관련된 길이 변동의 보상은 본 발명에 따른 조정 장치에서 추가 부품없이 가능한데, 그 이유는 작동 유닛과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치의 섹션이 실질적으로 작동 유닛의 운동 방향에 대해 횡으로 배치되기 때문이다. 따라서 특히 온도에 따른 압전 유닛의 팽창은 바람직한 방법으로 작동 유닛의 조정 운동을 야기하지 않는다. 따라서 조정 장치의 필요한 공간 또는 조립 공간이 바람직하게 감소된다.
본 발명에 따른 조정 장치는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 유체를 제어하기 위한 밸브의 제어를 위해 제공된다. 상기 밸브는 차량의 내연 기관용 연료 분사 밸브, 특히 커먼-레일-인젝터일 수 있다. 물론 본 발명에 따른 조정 장치는 고주파 제어가 요구되는 다른 분야에서도 사용 가능하다.
본 발명의 대상의 추가 장점 및 바람직한 실시예는 설명부, 도면 및 청구항에서 제시될 수 있다.
도면들은 2 개의 기술된 실시예에서 각각 추가로 도시되지 않은 커먼-레일-연료 분사 밸브인, 조절- 및/또는 차단 장치의 작동 유닛(2)을 제어하기 위한 조정 장치(1)를 아주 간단하게 도시한다.
도 1에 따라, 조정 장치(1)가 전류 공급에 의해 팽창될 수 있는 압전 유닛 및 레버 장치(3)를 포함한다는 것을 알 수 있다. 상기 압전 유닛은 교대로 전류가 공급될 수 있는 2 개의 압전 액추에이터(4,5)를 포함하고, 상기 압전 액추에이터의 팽창은 레버 장치(3)에 의해 틸팅 운동으로 변환될 수 있고, 작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치(3)의 섹션(16)은 실질적으로 작동 유닛(2)의 운동 방향에 대해 횡으로 배치된다.
2 개의 압전 액추에이터(4,5)는 종방향 폭과 관련하여 실질적으로 연속 배치된다. 물론 압전 유닛은 대체 실시예에서 연속 배치된 2 개 이상의 압전 액추에이터(4,5)도 포함할 수 있다.
레버 장치(3)는 레버 아암으로 사용되는 연결 엘리먼트(6,7)를 포함하고, 제 1 연결 엘리먼트(6)가 L-형으로 형성되고, 제 2 연결 엘리먼트(7)는 T-형으로 형성된다. 연속 배치된 2 개 이상의 압전 액추에이터(4,5)를 포함한 실시예에서, 연결 엘리먼트(3)의 개수는 레버 장치(3)에 상응하게 매칭된다.
압전 액추에이터(4,5)의 종방향 폭에 대해 수평으로 배치된 L-형 및 T-형 연결 엘리먼트(6,7)의 횡방향 섹션(8,9)이 압전 액추에이터(4,5)의 헤드 영역(10,11)과 함께 장치에 제공됨으로써, 레버 장치(3)는 압전 액추에이터(4,5)와 상호 작용하도록 연결된다.
특히 압전 액추에이터(4,5)의 필요한 초기 응력을 야기하기 위해, 2 개의 연결 엘리먼트(6,7)의 횡방향 섹션(8,9)은 각각 스프링(12,13)으로 형성된 가압 엘리먼트에 의해 압전 액추에이터(4,5)의 헤드 섹션(10,11)에 대해 가압된다. 가급적 큰 행정을 달성하기 위해, 압전 액추에이터(4,5)가 공지된 "멀티 레이어(Multilayer)"-구조 방식으로 다수의 얇은 층으로 구성된다. 압전 액추에이터(4,5)의 전류 공급시 상기 층들이 서로 분리되지 않기 위해, 상기 층들은 초기 응력을 받아야만 하고, 이 경우 제공된 힘은 대략 1000 N 일 수 있다.
압전 액추에이터(4,5)의 종방향 폭에 대해 평행하게 연장되는 제 1 연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)은 제 2 연결 엘리먼트(7)의 횡방향 섹션(9)에 관절형으로 연결된다. 제 1 연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)의 자유 단부는 하나의 리세스(15)를 포함하고, 상기 리세스 내에 제 2 연결 엘리먼트(7)의 횡방향섹션(9)의 실질적으로 구형 헤드형 단부가 수용된다.
또한 대안적으로 레버 장치(3)의 2 개의 연결 엘리먼트(6,7) 사이의 가급적 마찰이 없는 상호 작용 연결을 구현하는, 횡방향 섹션(9) 및 종방향 섹션(14)의 다른 구조적 실시예도 고려될 수 있다.
작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치(3)의 섹션(16)은 종방향 섹션(17)으로서 형성된다, 작동 유닛(2)은 홀형 리세스(18)를 포함하고, 상기 리세스는 작동 유닛(2)의 작동 방향에 대해 횡으로 배치된 T-형 연결 엘리먼트(7)의 종방향 섹션(17)의 자유 단부를 수용한다.
이 경우 도 1에 도시된 조정 장치(1)는 하기에서 기술될 방식으로 작동한다.
상부 압전 액추에이터(4)의 전류 공급시 그의 헤드 영역(10)이 제 1 연결 엘리먼트(6)의 횡방향 섹션(8)의 자유 단부에 대해 가압되고, 이로 인해 전체 연결 엘리먼트(6)가 스프링(12)의 탄성력에 대해 상부로 이동된다.
연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)에 관절형으로 연결된 연결 엘리먼트(7)의 횡방향 섹션(9)의 단부도 마찬가지로 상부로 이동되고, 스프링(13)과 압전 액추에이터(5)의 헤드 영역(11) 사이에 배치된 횡방향 섹션(8)의 단부는 이동되지 않는다. 이로 인해 표기된 각(20)에 의해서도 암시되는 바와 같이, 연결 엘리먼트(7)가 도 1에 표기된 회전 포인트(19)를 중심으로 움직인다.
따라서 작동 유닛(2)과 상호 작용 연결된 종방향 섹션(17)은 틸팅 운동을 실행하고, 이로 인해 작동 유닛(2)이 우측으로 이동하고, 조절- 및/또는 차단 장치는 상응하게 제어된다.
하부 압전 액추에이터(5)의 전류 공급에 의해 그의 헤드 영역(11)이 상부로 이동됨으로써, 스프링(13)의 탄성력에 대해 헤드 영역(11)과 함께 장치에 위치한 연결 엘리먼트(7)의 횡방향 섹션(9)의 단부도 마찬가지로 상부로 이동된다.
연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)에 관절형으로 연결된 횡방향 섹션(9)의 다른 단부는 움직이지 않는데, 그 이유는 연결 엘리먼트(7)의 횡방향 섹션(8)이 압전 액추에이터(4)와 스프링(12) 사이에서 고정되기 때문이다. 이로 인해 도 1에 표시된 연결 엘리먼트(7)가 회전 포인트(21)를 중심으로 움직인다.
따라서 작동 유닛(2)에 상호 작용하도록 연결된 종방향 섹션(17)이 틸팅 운동을 실행하고, 이로 인해 작동 유닛(2)이 좌측으로 이동하고, 조절- 및/또는 차단 장치는 상응하게 제어된다.
동일하게 실행되고, 동일한 힘으로 초기 응력을 받는 압전 액추에이터(4,5)가 온도에 관련된 길이 변동시 2 개가 동일하게 팽창되거나 또는 수축됨으로써, 연결 엘리먼트(7)의 종방향 섹션(17)은 틸팅 운동을 실행하지 않고, 단지 도 1에서 파선으로 암시된 바와 같이 하부로만 이동된다.
리세스(18) 내의 종방향 섹션(17)이 작동 유닛(2)의 운동 방향에 대해 횡으로 배치됨으로써, 공차 보상을 실행하기 위해서는, 리세스(18) 내의 종방향 섹션(17)이 경우에 따라 리세스(18)의 공간을 확장시키는 추가 그루우브에 의해 확장될 수 있는 충분한 축방향 동작 유격 공간을 가지면 된다.
따라서 온도에 제약되는 압전 액추에이터(4,5)의 길이 변동이 작동 유닛(2) 및 제어된 연료 밸브의 위치에 전체적으로 영향을 미치지 않는다는 것이 보장된다.
도 2와 관련하여, 조정 장치(1)의 제 2 실시예가 도시되고, 상기 실시예에서 개관의 용이함을 위해 기능이 동일한 부품은 도 1에 사용된 도면 부호로 표기된다.
도 1의 실시예와 달리 여기서 도시된 조정 장치(1)는, 레버 장치(3)가 2 개의 L-형 연결 엘리먼트(6,7')을 포함한다는 점에서 구분된다.
물론 상기 연결 엘리먼트는 다른 구조적 형태를 가질 수도 있지만, 본 발명에 따른 형태에서 전체 조정 장치(1)의 조립 폭은 여전히 좁게 형성된다.
조정 장치(1)의 제 2 실시예의 작동 방식은 도 1에 따른 제 1 실시예와 동일하다.
도 3에는 도 2에 따른 2 개의 L-형 연결 엘리먼트(6,7') 사이의 관절형 연결부의 단면도가 도시된다.
이 경우 연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)의 자유 단부가 후방 절단된 그루우브(23)를 포함하고, 상기 그루우브(23)는 실질적으로 헤머 헤드로서 형성된 연결 엘리먼트(7')의 횡방향 섹션(9)의 단부를 수용한다. 그루우브(23)의 후방 절단부(24)에 의해 연결 엘리먼트(7)가 작동 유닛(2)의 운동 방향에 대해 횡으로 그루우브(23) 내에 고정되고, 연결 엘리먼트(7)의 종방향 섹션(17)이 그루우브(23)로부터 돌출하여 작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된다.
Claims (12)
- 전류 공급에 의해 팽창될 수 있는 압전 유닛을 포함하고, 압전 유닛의 길이 변동의 보상을 위해 공차 보상 엘리먼트(16)가 제공되는, 조절- 및/또는 차단 장치를 제어하기 위한 조정 장치(1)에 있어서,상기 압전 유닛은 교대로 전류가 공급될 수 있는 적어도 2 개의 압전 액추에이터(4,5)를 포함하고, 상기 압전 액추에이터는 종방향 폭과 관련하여 실질적으로 연속 배치되고,상기 압전 유닛의 팽창은 레버 장치(3)에 의해 틸팅 운동으로 변환될 수 있고, 제어될 조절- 및/또는 차단 장치의 작동 유닛(2)이 틸팅 운동에 의해 작동될 수 있고, 상기 작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치(3)의 섹션(16)이 실질적으로 상기 작동 유닛(2)의 운동 방향에 대해 횡으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치(3)의 섹션(16)이 동시에 압전 유닛의 길이 변동을 보상하기 위한 공차 보상 엘리먼트로서 상기 작동 유닛(2)의 작동 방향에 대해 횡으로 제공되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 레버 장치(3)가 레버 아암으로서 사용되는 적어도 2 개의 연결 엘리먼트(6,7,7')를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1 연결 엘리먼트(6)가 적어도 거의 L-형으로 형성되고, 상기 제 2 연결 엘리먼트(7)는 실질적으로 T-형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 2 개의 연결 엘리먼트(6,7')가 실질적으로 L-형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전 액추에이터(4,5)의 종방향 폭에 대해 수평으로 배치된 상기 2 개의 연결 엘리먼트(6,7,7')의 횡방향 섹션(8,9)이 각각 압전 액추에이터(4,5)의 헤드 영역(10,11)에 인접하고, 각 하나의 횡방향 섹션(8,9)이 상기 헤드 영역(10,11)을 가압하는 가압 엘리먼트에 제공되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 압전 액추에이터(4,5)의 종방향 폭에 대해 평행하게 연장된 제 1 연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)이 제 2 연결 엘리먼트(7,7')의 횡방향 섹션(9)과상호 작용하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 7항에 있어서,상기 제 1 연결 엘리먼트(6)의 종방향 섹션(14)이 제 2 연결 엘리먼트(7,7')의 횡방향 섹션(9)에 관절형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 작동 유닛(2)과 상호 작용하도록 연결된 레버 장치(3)의 섹션(16)이 압전 액추에이터(4,5)의 종방향 폭에 대해 평행하게 배치된 제 2 연결 엘리먼트(7,7')의 종방향 섹션(17)인 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 9항에 있어서,상기 작동 유닛(2)은 제 2 연결 엘리먼트(7,7')의 종방향 섹션(17)의 자유 단부를 수용하는 리세스(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제어될 조절- 및/또는 차단 장치가 유체를 제어하기 위한 밸브인 것을 특징으로 하는 조정 장치.
- 제 11항에 있어서,상기 밸브가 연료 분사 밸브인 것을 특징으로 하는 조정 장치.
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