(57)【要約】【課題】特に直接噴射式の内燃機関（１０）のための燃料噴射装置（１４）であって、ケーシング（１６）と、弁エレメント（１８）を操作するためのピエゾアクチュエータ（３０）とを有しており、該ピエゾアクチュエータ（３０）が前記ケーシング（１６）に支承されている形式のものを改良して、ピエゾアクチュエータが長い耐用年数を有し、燃料漏れに対して確実にシールすることができ、しかも安価に製造可能なものを提供する。【解決手段】ケーシング（１６）に支承されているピエゾアクチュエータ（３０）の支承部に固体形継手（４２）が設けられている。【選択図】図２
2006329200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）のための燃料噴射装置（１４）であって、ケーシング（１６）と、弁エレメント（１８）を操作するためのピエゾアクチュエータ（３０）とを有しており、該ピエゾアクチュエータ（３０）が前記ケーシング（１６）に支承されている形式のものにおいて、
ケーシング（１６）に支承されているピエゾアクチュエータ（３０）の支承部に固体形継手（４２）が設けられていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
固体形継手（４２）が継手区分（４８）を有しており、該継手区分（４８）の少なくとも２つの平面に切欠（５０）が形成されていて、それによって互いに少なくともほぼ直交する継手ウエブ（５２）が形成されている、請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
固体形継手（４２）が少なくとも１つの通路（６２）を有しており、該通路（６２）を通って、ピエゾアクチュエータ（３０）のための電気的な接続ケーブル（６４）が貫通ガイドされている、請求項１又は２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記通路（６２）が閉鎖質量体（６６）によって少なくとも部分的に充填されている、請求項３記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
ピエゾアクチュエータ（３０）が固体形継手（４２）に接着（５８）されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
固体形継手（４２）がケーシング（１６）内に緊締、成形又は溶接されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に直接噴射式の内燃機関のための燃料噴射装置であって、ケーシングと、弁エレメントを操作するためのピエゾアクチュエータとを有しており、該ピエゾアクチュエータが前記ケーシングに支承されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような燃料噴射装置は市場により公知である。この公知の燃料噴射装置は燃料収集管路（レール）に接続され、この燃料収集管路内に燃料が高圧下で蓄えられている。この燃料噴射装置は、この燃料噴射装置に配属された、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する。燃料としてはディーゼルもガソリンも使用することができる。
【０００３】
公知の燃料噴射装置は、ピエゾアクチュエータ（圧電アクチュエータ）によって間接的に又は直接的に操作される弁エレメントを有している。間接的に操作される場合、ピエゾアクチュエータと弁エレメントとの間に液圧式のカプラ（連結部材）が介在されており、この液圧式のカプラによって液圧的な増大、一般的にはストローク増大が生ぜしめられるようになっている。このような形式で、比較的小さいストロークを有するピエゾアクチュエータによって、本来の弁エレメントにおいて大きいストロークを実現することもできる。直接的に操作される場合も、ストロークは同じである。また、液圧式の切換弁を切り換えるためにピエゾアクチュエータを使用することも知られている。この切換弁は、燃料噴射装置の弁エレメントの位置に影響を及ぼすことができる。
【０００４】
燃料噴射装置の運転中にピエゾアクチュエータによる横方向力の影響を受けないようにするために、玉継手軸受（玉継手形支承部）として形成されたピエゾアクチュエータが相応にケーシング側に固定されている。このような玉継手軸受は、特に、ピエゾアクチュエータの領域内に生じる高い燃料圧を確実にシールするためにも、比較的正確に製作する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料噴射装置を改良して、ピエゾアクチュエータが長い耐用年数を有し、燃料漏れに対して確実にシールすることができ、しかも安価に製造可能なものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決した本発明によれば、特に直接噴射式の内燃機関のための燃料噴射装置であって、ケーシングと、弁エレメントを操作するためのピエゾアクチュエータとを有し、該ピエゾアクチュエータが前記ケーシングに支承されている形式のものにおいて、ピエゾアクチュエータをケーシングで支承する支承部に固体形継手（Festkoerpergelenk）が設けられている。有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料噴射装置によれば、ケーシングに対するピエゾアクチュエータの玉継手軸受を省くことができる。これによって、一方では製作上の問題がなくなり、他方ではシールの問題がなくなる。これに対して、本発明に従って設けられた固体形継手は、非常に安価に製作され、一体的に構成されており、従って完全に液密である。ピエゾアクチュエータが比較的小さい力で固体形継手に対して押しつけられる低い圧力においても、良好なシールが維持される。また、本発明による燃料噴射装置は、簡単でしかも早く製作することができる。何故ならば全部で少数の構成部分を組み立てるだけでよいからである。しかもこのような固体形継手は、非常に小さく構成することができ、また複雑な幾何学形状（ジオメトリー）も有することができ、ひいては使用の多様性をさらに高めることができる。
【０００８】
本発明による燃料噴射装置のための根拠は、ピエゾアクチュエータにおいて補償しようとする角度誤差が比較的小さく、典型的な場合０．１５°〜０．１７°であって、これは支承部（軸受）とは反対側の、ピエゾアクチュエータのヘッドの変位約０．２ｍｍに相当する、という認識に基づいている。このような角度誤差は、典型的な固体軸受によって、ピエゾアクチュエータに作用する横方向力が１ニュートンを超えることなしに、補償することができる。互いにほぼ直交し合う２つの継手ウエブ（Gelenksteg;継手橋絡部若しくは継手ブリッジ部）を備えた固体形継手の構成において、このような特性は、典型的な場合０．５ｍｍの比較的幅の広いウエブにおいて得られる。この場合、高い液体圧力においても固体形継手の形状安定性が維持される。
【０００９】
固体形継手の一体的な構成によって、真っ直ぐに延びる通路を比較的簡単に設けることができるので、電気的な接続ケーブルを簡単に引き込むことができる。これは同様に、このような真っ直ぐに延びる通路を液密に充填、特に流し込み成形する閉鎖質量体のためにも当てはまる。固定継手の高い形状安定性に基づいて、固体形継手はケーシング内に緊締、成形又は溶接されるか、或いはその他の形式で高い力によって固定することができる。ピエゾアクチュエータを固体形継手に接着することも、軸受の形状安定性に基づいて簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の特に有利な実施例について図面を用いて詳しく説明する。
【００１１】
図１では、内燃機関は全体が符号１０で示されている。内燃機関１０は特に燃焼室１２を有しており、この燃焼室１２内に燃料が燃料噴射装置１４によって直接噴射される。
【００１２】
燃料噴射装置１４はケーシング１６を有しており、このケーシング１６内に、その長手方向で可動なニードル状の弁エレメント１８が受容されている。弁エレメント１９によって、燃料吐出通路２０は高圧接続部２２に接続されるか、又はこの高圧接続部２２から分離される。高圧接続部２２を介して、燃料噴射装置は燃料収集管路２４（レール）に接続され、この燃料収集管路内に燃料例えばディーゼルが非常に高い圧力下で蓄えられている。このために、燃料はフィード装置２６によって燃料貯蔵タンク２８から燃料収集管路２４内に送られる。
【００１３】
燃料噴射装置１４においては、弁エレメント１８を操作するためにピエゾアクチュエータ３０が用いられる。このピエゾアクチュエータ３０は、図示していないアウトプットステージ（Endstufe）を介在させて制御及び調整装置３２によって制御される。図示の実施例では、ピエゾアクチュエータ３０は、液圧式のカプラ３４を介在させて弁エレメント１９に連結されている。これによってピエゾアクチュエータ３０のストロークを増大させることができる。
【００１４】
特に図２に示されているように、このピエゾアクチュエータ３０は細長い円筒形の部分より構成されている。アクチュエータ３０は、ケーシング１６の細長い切欠３６内に受容されており、この切欠３６は通路３８を介して高圧接続部２２に接続されている。切欠３６は、外方に向かって閉鎖エレメント４０によって閉鎖されている。この閉鎖エレメント４０によって、固体形継手４２はケーシング側の段部４４に押しつけられる。このために、固体形継手４２は緊締区分４６を有しており、この緊締区分４６は、固体形継手４２の継手区分４８よりも大きい直径を有している。継手区分４８は、図示の実施例では全体的に円筒形であって、ピエゾアクチュエータ３０の直径とほぼ同じ直径を有している。しかしながら基本的にまったく別の横断面幾何学形状、例えば正方形の形状も考えられる。固体形継手４２の継手区分４８及び緊締区分４６は、全体が一体的な構成を有している。
【００１５】
図３にも示されているように、固体形継手４２は、第１のシリンダ平面内に形成されたスリット状の切欠５０ａ及び５０ｂによって、及び第２のシリンダ平面内に形成されたスリット状の切欠５０ｃ及び５０ｄによって形成される。切欠５０は、中央にそれぞれ継手ウエブ５２ａ，５２ｂ（継手橋絡部若しくは継手ブリッジ部）が残存するように、継手区分４８内に側方から形成される。典型的な実施例では、継手ウエブ５２ａ，５２ｂは約０．５ｍｍの厚さを有している。
【００１６】
図４の概略的な機能図にも示されているように、２つの継手ウエブ５２ａ，５２の長手方向軸線５４ａ，５４ｂは、固体形継手４２若しくはピエゾアクチュエータ３０の長手方向で見て互いに直交している、つまり直角である。これらの切欠５０ａ，５０ｂによって、継手区分４８の曲げ剛性（曲げに対する強さ）は、軸線５４ａ，５４ｂを中心にして所望に弱められ、それによって相応の撓み軸受若しくは撓み支承部（Biegelager）が得られる。２つのシリンダ平面内にそれぞれ１つの撓み支承部が形成されていて、これらの２つの撓み支承部が互いに直交する撓み軸線を有していることによって、ピエゾアクチュエータ３０を２つの空間方向５６ａ及び５６ｂ（図３参照）で変位させることができるカルダン軸受的な支承部が得られる。
【００１７】
ピエゾアクチュエータ３０は符号５８で示された箇所で、固体形継手４２の継手区分４８に接着されている。これによってピエゾアクチュエータ３０と継手区分４８との間の非常に堅固な結合が得られる。製作精度に基づいて、燃料噴射装置１４の運転中に、固体形継手４２とは反対側の、ピエゾアクチュエータ３０の端部において強制変位が得られる。このような形式の強制変位は、それぞれの空間方向５６ａ，５６ｂで０．２ｍｍの大きさである。固体形継手４２によるピエゾアクチュエータ３０のカルダン支承部によって、ピエゾアクチュエータ３０の以上のような変位が実現され、この際にピエゾアクチュエータ３０に許容できない横方向力が作用することはない。典型的な場合、ピエゾアクチュエータ３０に作用する横方向力は、１ニュートン以下に保たれる。これによってピエゾアクチュエータ３０の耐用年数は著しく高められる。
【００１８】
固体形継手４２内で、ピエゾアクチュエータ３０とは反対側の緊締区分４６に円筒形の凹部６０が設けられている。この凹部６０から２つの傾斜通路６２ａ，６２ｂが延在しており、これらの通路６２ａ，６２ｂは緊締区分４６の近傍に開口している（図３の符号６４）。これらの通路６２ａ，６２ｂを通ってそれぞれ１つの電気的な接続ケーブル６４ａ，６４ｂが貫通ガイドされている。これらの通路６２ａ，６２ｂは、ガラス溶融物６６によって液密に閉鎖されているか若しくは流し込み成形されている。電気的な接続ケーブル６４ａ，６４ｂはプラグエレメント６８に接続されており、このプラグエレメント６８は閉鎖エレメント４０と固体形継手４２との間で緊締されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】燃料噴射装置を備えた内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示した燃料噴射装置の領域の部分的な断面図である。
【図３】図１に示した燃料噴射装置の固体形継手を示す斜視図である。
【図４】図３に示した固体形継手の機能を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  内燃機関、  １２  燃焼室、  １４  噴射装置、  １６  ケーシング、  １８  弁エレメント、  ２０  燃料吐出通路、  ２２  高圧接続部、  ２４  燃料収集管路、  ２６  フィード装置、  ２８  燃料貯蔵タンク、  ３０  ピエゾアクチュエータ、  ３２  制御及び調整装置、  ３４  液圧式のカプラ、  ３６  切欠、  ３８  通路、  ４０  閉鎖エレメント、  ４２  固体形継手、  ４４  段部、  ４６  緊締区分、  ４８  継手区分、  ５０  切欠、  ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ  スリット状の切欠、  ５２ａ，５２ｂ  継手ウエブ、  ５４ａ，５４ｂ  長手方向軸線、  ５６ａ，５６ｂ  空間方向、  ５８  接着箇所、  ６０  円筒形の凹部、  ６２ａ，６２ｂ  傾斜通路、  ６４ａ，６４ｂ  電気的な接続ケーブル、  ６６  ガラス溶融物、  ６８  プラグエレメント
【図１】
2006329200.tif 000003
【図２】
2006329200.tif 000004
【図３】
2006329200.tif 000005
【図４】
2006329200.tif 000006