(57)【要約】本発明の一貫してエラストマから成るシール部材は、燃料噴射弁のためのピエゾアクチュエータのヘッドプレート（１５）に嵌め込まれる。シール部材の第１の端部には環状のシール突起（６）が一体成形されていて、このシール突起（６）は、インジェクタ本体（２）に対してシールするために働いている。シール部材は、コンタクトピン（７）を収容するための貫通案内部を有しており、この貫通案内部の周りには、コンタクトピン（７）に対してシールするためのシールリップ（８）が一体成形されている。シール突起（６）によるシール作用と、シールリップ（８）によるシール作用とは互いに分離されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁のためのピエゾアクチュエータのヘッドプレート（１５）に嵌め込むことができるシール部材（１，１７）であって、前記ピエゾアクチュエータは、インジェクションエンジンのインジェクタ本体（２）に組み込むために設けられている形式のものにおいて、
シール部材（１，１７）がエラストマを有していて、
シール部材（１，１７）の、インジェクタ本体（２）に挿入可能な第１の端部に少なくとも１つの環状のシール突起（６）が一体成形されていて、このシール突起（６）は、インジェクタ本体（２）に対してシールするために働いており、
シール部材（１，１７）は、コンタクトピン（７，１６）を収容するための少なくとも１つの貫通案内部を有しており、この貫通案内部は長手方向でシール部材（１，１７）を貫通して延びており、少なくとも１つの貫通案内部（９）が第２のシール部材によってコンタクトピン（７，１６）に対してシールされており、
一方の少なくとも１つの環状のシール突起（６）によるシール作用と、他方の第２のシール部材によるシール作用とは互いに分離されていることを特徴とする、シール部材。
【請求項２】
第２のシール部材がシールリップ（８）であって、該シールリップ（８）は、シール部材の第１の端部に、少なくとも１つの貫通案内部（９）の周りにそれぞれ一体成形されている、請求項１記載のシール部材。
【請求項３】
シール部材の第１の端部とは反対側の端部にエラストマグロメット（５）が一体成形されていて、シール部材（１，１７）がエラストマグロメット（５）によってピエゾアクチュエータのヘッドプレート（１５）に嵌め込み可能である、請求項１又は２記載のシール部材。
【請求項４】
エラストマグロメット（５）は、ピエゾアクチュエータのヘッドプレート（１５）に嵌め込まれる際にピエゾアクチュエータを外部に対して密に閉じるように成形されている、請求項３記載のシール部材。
【請求項５】
エラストマグロメット（５）の内面が、ピエゾアクチュエータのヘッドプレート（１５）に一体成形された段部（２０）に対する対応部として形成されている、請求項３又は４記載のシール部材。
【請求項６】
エラストマグロメット（５）が接合過程の際にピエゾアクチュエータ並びにコンタクトピン（７，１６）の位置決めの際の位置決め補助手段として働く、請求項３から５までのいずれか１項記載のシール部材。
【請求項７】
エラストマグロメット（５）の外面が、ピエゾアクチュエータの組み込みのためにインジェクタ本体（２）に設けられた切欠（３）に対する対応部として形成されていて、インジェクタ本体（２）への組み込み後は形状接続的に切欠（３）に当接する、請求項３から６までのいずれか１項記載のシール部材。
【請求項８】
一方の少なくとも１つの環状のシール突起（６）と、他方の第２のシール部材とが、シール作用を分離するために、長手方向に対して横方向で、異なる平面に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のシール部材。
【請求項９】
少なくとも１つの環状のシール突起（６）が、シール作用を分離するために、第２のシール部材に対して半径方向で間隔をおいて配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のシール部材。
【請求項１０】
ピエゾ積層体（１１）と、請求項１から９までのいずれか１項記載のシール部材（１，１７）とを有したピエゾアクチュエータ。
【請求項１１】
ピエゾ積層体（１１）の導線（１２）がコンタクトピン（７，１６）に電気的に接続されていて、このコンタクトピン（７，１６）は、シール部材（１，１７）の少なくとも１つの貫通案内部（９）を貫通して案内される、請求項１０記載のピエゾアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁のためのピエゾアクチュエータのヘッドプレート（Kopfplatte / head plate）に嵌め込むことができるシール部材と、このような形式のシール部材を備えたピエゾアクチュエータとに関する。
【０００２】
内燃機関のための燃料噴射装置として、高圧アキュムレータ噴射システムを使用するものが増えている。このような噴射システムは（ディーゼルエンジンのための）コモンレールシステムおよび（オットーエンジンのための）ＨＰＤＩ噴射システムとして公知である。このような噴射システムでは、燃料は高圧ポンプで、エンジンの全てのシリンダのうちの１つに共通の１つのアキュムレータから供給される。このアキュムレータから噴射弁が個々のシリンダに設けられている。噴射弁の開閉の制御は電磁的にまたは電気的に行われる。この場合、このために電気的なピエゾアクチュエータが考慮される。
【０００３】
この場合、ピエゾアクチュエータは通常、噴射弁のノズルニードルに加えられる圧力を液圧的に制御する制御弁またはサーボ弁に作用する。噴射弁のノズルニードルは即ち、ピエゾアクチュエータによって直接に制御されるのではなく、制御弁またはサーボ弁を介して間接的に制御される。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第１９８４４７４２号明細書には、プラスチックスリーブに挿入されたピエゾアクチュエータのためのコンタクトが記載されている。このコンタクトは、ピエゾアクチュエータを電気的に接続ピンに接続させており、この接続ピンには外部の導線を接続することができる。接続ピンはこの場合、摩擦接続的に及び／又は形状接続的にプラスチックスリーブにプレス嵌めされているか、流し込み成形されており、接続ピンにはそれぞれ導電的な導体路が接続されている。この導体路は、接続ピンから、ピエゾアクチュエータの電気的な接続部へと通じている。接続ピンをプラスチックスリーブに形状接続的に射出成形により埋め込むことによりまたは摩擦接続的にプレス嵌めすることにより、プラスチックスリーブは、接続ピンにおける力を完全に吸収する固定端として働く。ピエゾ接続部に直接設けられた敏感なコンタクト端部は、力の作用を受けない。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許第１９８４４７４３号明細書には、コンタクトピンをシールし、位置決めするためのコンタクト支持体が記載されている。コンタクト支持体はコンタクトピンのための孔を有していて、このコンタクトピンには溶接舌片が、コンタクトピンに溶接できるように配置されている。孔の上縁部にはそれぞれ１つのシールリップが、シールリップの直径の中心線が、孔の中心から溶接舌片の方向でずれているように偏心的に配置されている。この偏心的なシールリップは、一方では、コンタクトピンへの弾性的な当接によって、コンタクトピンとコンタクト支持体との間の確実なシールのために働く。同時に、シールリップは、溶接舌片の方にずらされた偏心的なジオメトリにより、コンタクトピンが、製造誤差とは無関係に溶接舌片に位置決めされ、かつ溶接舌片に押し付けられることを保証する。
【０００６】
本発明の課題は、僅かな構造的な手間で、ピエゾアクチュエータのインジェクタ本体に対するシールと、コンタクトピンのシールとが得られることである。
【０００７】
この課題は本発明によれば、請求項１に記載のシール部材と、請求項１０に記載のピエゾアクチュエータとによって解決される。
【０００８】
本発明によるシール部材は、内燃機関の燃料噴射弁のためのピエゾアクチュエータのヘッドプレートに差し込み可能であって、この場合、ピエゾアクチュエータはインジェクションエンジンのインジェクタ本体に組み込むために設けられている。シール部材はエラストマから成っている。シール部材の、インジェクタ本体に挿入可能な第１の端部には、少なくとも１つの環状のシール突起が一体成形されており、このシール突起は、インジェクタ本体に対するシール作用を生ぜしめる。シール部材はコンタクトピンを収容するために少なくとも１つの貫通案内部を有していて、この貫通案内部は長手方向でシール部材を貫通して延びている。少なくとも１つの貫通案内部は、第２のシール部材によってコンタクトピンに対してシールされている。この場合、一方の少なくとも１つ環状のシール突起のシール作用と、他方の第２のシール手段のシール作用とは互いに分離されている。
【０００９】
噴射弁のピエゾアクチュエータのための本発明によるシール部材により、エラストマ材料から製造された唯１つの構成部分によって異なるシール個所をシールすることができる。シール部材を取り囲むシール突起によって、インジェクタケーシングに設けられた、ピエゾアクチュエータを挿入する孔を、シール部材の周りでシールすることができる。このような閉鎖シールによって、インジェクタケーシングの内側、即ちアクチュエータのための組み付け室は、外側空間から密に絶縁され得る。
【００１０】
ピエゾアクチュエータのための電気的な接続部材は、コンタクトピンとしてシール部材を貫通して案内される。このために本発明によるエラストマ構成部分は少なくとも１つの貫通案内部を有していて、この貫通案内部内にコンタクトピンが押し込まれる。これにより種々異なる電気的な接続部材が互いに絶縁される。さらに、接続部材の正確な位置が保証される。これは自動的な製造のために極めて重要である。
【００１１】
アクチュエータ内室とインジェクタケーシングの外側空間との間の貫通案内部により形成される接続部を、種々の液体、汚染などに対してシールするために、少なくとも１つの貫通案内部が第２のシール手段によってコンタクトピンに対してシールされている。
【００１２】
構成部分により形成される種々異なるシールは、互いに完全に独立して作用し、相互に妨害し合うことはない。シール突起の領域における変形は、第２のシール部材によって生ぜしめられるシールに対して影響を与えず、逆に第２のシール部材の領域におけるシールの変形も、シール突起によって生ぜしめられるシールに対して影響を与えない。両シール作用は即ち互いに切り離されていて、変形が生じてもシール性に影響を与えない。
【００１３】
本発明によるエラストマ部分は簡単かつ安価に製造され、簡単な組み付けを可能にし、全ての必要な機能をカバーする。提供される構成スペースは最良に利用することができる。
【００１４】
第２のシール手段がリールリップであると有利である。このシールリップは、シール部材の第１の端部に、少なくとも１つの貫通案内部の周りにそれぞれ一体成形されている。
【００１５】
本発明のこのような構成では、本発明のエラストマ部分の、外側空間に面した側にフレキシブルなシールリップが設けられていて、このシールリップはコンタクトピンをスリーブ状に取り囲む。このようにして、アクチュエータ内室とインジェクタケーシングの外側空間との間に貫通案内部により形成される接続部を種々の液体や汚染等に対して確実にシールすることができる。一方の少なくとも１つの環状のシール突起のシール作用と、他方のシール部材の第１の端部に一体成形されたシールリップのシール作用とはこの場合、完全に互いに分離されている。環状のシール突起の領域の変形時には、フレキシブルなシールリップは、コンタクトピンのための貫通案内部をそれまで通り確実にシールする。逆にコンタクトピンに強制的な力がかかると、シールリップは、コンタクトピンの摺動を補償し、この場合、これにより、少なくとも１つのシール突起により生ぜしめられるシールが損なわれることはない。
【００１６】
本発明の有利な構成によれば、シール部材の、第１の端部とは反対側の端部に、エラストマグロメットが一体成形されている。この場合、シール部材がエラストマグロメットによってピエゾアクチュエータのヘッドプレートに嵌め込み可能である。ピエゾアクチュエータを、インジェクタケーシングにピエゾアクチュエータのために設けられた切欠に組み込む際に、エラストマグロメットはピエゾアクチュエータのヘッドプレートを取り囲み、これによりピエゾアクチュエータの緩衝された振動吸収性の支承を可能にする。これにより特に、ピエゾアクチュエータの敏感な導線が保護される。
【００１７】
エラストマグロメットが、ピエゾアクチュエータのヘッドプレートへの被せ嵌めの際に、ピエゾアクチュエータを外部に対して密に閉じるように成形されていると有利である。一体成形されたエラストマグロメットによって、本発明によるシール部材はさらに、第３のシール作用を満たし、ピエゾアクチュエータを湿気、埃等から保護することができる。
【００１８】
この場合、エラストマグロメットの内側が、ピエゾアクチュエータのヘッドプレートに一体成形された段部に対する対応部として形成されていると有利である。組み付けの際には、一体成形されたエラストマグロメットを備えたシール部材が、ヘッドプレートに一体成形された段部に被せ嵌められる。スリーブが、ヘッドプレートの対応部として形成されていることにより、ピエゾアクチュエータの改善された機械的な位置固定が得られる。
【００１９】
エラストマグロメットは同時に、接合プロセスにおいて、ピエゾアクチュエータとコンタクトピンの位置決めの際に位置決め補助手段として働くと有利である。ピエゾアクチュエータの組み付けの際には、まず最初にコンタクトピンを、シール部材の貫通案内部に押し込み、それぞれ１つの導線ワイヤに電気的に接続する。次いで、ピエゾアクチュエータのヘッドプレートが最初にシール部材内に押し込まれ、同時にコンタクトピンがシール部材から引き出され、次いで相応に短縮される。続いて、ピエゾアクチュエータが嵌め込まれたシール部材とともに、インジェクタケーシングにこのために設けられた切欠内に組み込まれる。このように一体成形されたエラストマグロメットを備えたシール部材は、ピエゾアクチュエータの組み付けの際に位置決め補助手段として働く。
【００２０】
エラストマグロメットの外面が、ピエゾアクチュエータの組み付けのためにインジェクタ本体に設けられた切欠の対応部として形成されていて、インジェクタ本体への組み付け後には、形状接続的に切欠に当接すると有利である。このようにして、安定した機械的な、ピエゾアクチュエータのインジェクタ本体への装着が保証される。さらに、ピエゾアクチュエータは、インジェクタ本体に対して相対的に正確に位置決めされているように保証される。
【００２１】
本発明の有利な構成によれば、一方の少なくとも１つの環状のシール突起と、他方の第２のシール手段とは、シール作用を切り離すために、長手方向に対して横方向で見て、異なる平面に配置されている。シール個所が異なる平面に位置していることにより、シール個所の領域における変形は、別のシール個所に影響を与えない。シール突起の領域におけるシール部材の変形は、例えばシールリップによって実現されるコンタクトピンのシールに影響を与えない。逆に、強制的な力によって、コンタクトピンのためのシールリップの領域に変形が生じた場合は、インジェクタ本体に設けられた切欠に対するピエゾアクチュエータのシールが損なわれないことが保証されている。
【００２２】
本発明の別の有利な構成によれば、シール作用を切り離すために、少なくとも１つの環状のシール突起が、第２のシール手段に対して半径方向で間隔をおいて配置されている。このような形式の半径方向の間隔によっても、一方のシール個所の領域における変形が他方のシール個所に影響を与え、場合によってはこのシール個所を不密にしてしまうことが回避される。シール個所が異なる平面に配置されている、本発明による上記の構成と比較して、この構成ではシール部材は比較的扁平に形成される。
【００２３】
本発明によるピエゾアクチュエータは、ピエゾ積層体と、上述した形式のシール部材とを有している。この場合、ピエゾ積層体の導線は、シール個所の貫通案内部に案内されるコンタクトピンに電気的に接続されている。シール部材によって、コンタクトピンは機械的に位置固定される。このようにしてピエゾ積層体の導線のための所定の負荷軽減が得られる。これにより外部からコンタクトピンに作用する力が、ピエゾ積層体の導線を損なうことは回避される。
【００２４】
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２５】
図１には、本発明によるシール部材１が、インジェクタ本体２の前記シール部材１のために設けられた切欠３に挿入されている図が示されている。切欠３は、その下端部に、エンジンに向かって円錐状に拡大している区分４を有している。シール部材１には、エラストマグロメット５が一体成形されていて、これは前記区分４に対する対応部材として形成されている。エラストマグロメット５によってシール部材１をピエゾアクチュエータのヘッドプレートに差し込むことができる。シール部材１は下方から切欠３内に、エラストマグロメット５が、切欠３の区分４に形状接続的に当接するまで挿入される。
【００２６】
シール部材１は完全にエラストマから製造されている。シール部材１の上端部には、環状の２つのシール突起６が一体成形されている。これらのシール突起６は、シール部材１を切欠３内に挿入する際に圧縮されて、これにより切欠３は外方に対してシールされる。これによりインジェクタ本体２の内部は、周囲に対して気密にシールされている。このようにして、ピエゾアクチュエータのための組み付け室は周囲の影響、特に種々様々な形式の液体から保護され、これによりピエゾアクチュエータの確実な機能が、車両の耐用期間全体にわたって保証される。
【００２７】
シール部材１は長手方向で延びる２つの貫通案内部を有している。これらの貫通案内部はコンタクトピン７を収容するために働く。このコンタクトピン７は、ピエゾアクチュエータの電気的な導線に接続されている。コンタクトピン７を介して制御電圧がピエゾアクチュエータにかけられる。シール部材１の上端部には、各貫通案内部の周りにフレキシブルなシールリップ８が一体成形されている。このシールリップ８は挿入されたコンタクトピン７を密に取り囲む。このようにして、外部からの液体がピエゾアクチュエータの内部に進入できないことが保証されている。
【００２８】
本発明によるシール部材１では、環状のシール突起６によって得られるシール作用は、フレキシブルなシールリップ８によって得られるシール作用とは完全に分離されている。これにより、プレス嵌めにより生じる、環状のシール突起６の領域における変形は、フレキシブルなシールリップ８のシール作用に影響を与えない。逆に場合によっては生じる、コンタクトピン７の何らかの強制的な状態はシールリップ８のフレキシブル性によって補償され、この場合、これによりシール突起６の作用が損なわれることはない。熱膨張および振動により生じる相対運動は、エラストマ材料により補償され、緩衝することができる。
【００２９】
これらのシール作用が互いに切り離されていて、相互に妨げ合わないことを保証するために、異なるシール部材の間に緩衝機能を満たす十分なエラストマ材料が設けられていなければならない。図示の実施例では、シール部材１によって実現される種々異なるシール作用は、シール突起６とシールリップ８とが、シール部材１の長手方向に対して横方向で種々異なる平面に位置していることにより切り離される。
【００３０】
図２には図１のシール部材１の横断面図が示されている。この図には、シール部材１によって実現される種々異なるシール作用が示されている。環状のエラストマ突起６は、インジェクタ本体に設けられた対応する切欠に対するシール部材１のシールのために働く。長手方向でシール部材１を貫通して延びる貫通案内部９は、両コンタクトピン７を収容するために働く。シールリップ８は、コンタクトピン７をピエゾアクチュエータに対してシールするために働く。ピエゾアクチュエータの導線は平らに面取りされた部分１０に溶接されるか、またはその他の方法で電気的に接続される。シール部材１の下端部には、エラストマグロメット５が一体成形されていて、このエラストマグロメット５によってシール部材１がピエゾアクチュエータのヘッドプレートに差し込まれる。
【００３１】
図３には、ピエゾアクチュエータの構成全体の概観が示されている。ピエゾ積層体１１は、電圧信号を導線１２にかけることにより長手方向で変形することができる。ピエゾ積層体１１は、管状のばね１３の内側に位置していて、管状のばね１３は底部プレート１４に溶接されている。管状のばね１３はヘッドプレート１５に、ピエゾ積層体１１のための戻し力として作用する所定のプレロード下で結合されている。
【００３２】
ピエゾアクチュエータの組み付けのためにコンタクトピン１６は、シール部材１７の貫通案内部とヘッドプレート１５の側方のスリット１８とを通って挿入される。面取り部１９は導線１２に導電的に接続、例えば溶接される。溶接技術としてはこの場合特に、レーザー放射溶接、アーク溶接、抵抗溶接が考えられる。次いで、シール部材１７はヘッドプレート１５に向かって動かされる。この場合、コンタクトピン１６はシール部材１７から引き出される。シール部材１７は一体成形された段部２０に被せ嵌められる。これにより、ピエゾ積層体１１と、ヘッドプレート１５と、シール部材１７とは互いに相対的に位置決めされている。コンタクトピン１６は所望の長さに短縮することができる。
【００３３】
次いで、組み立てられたピエゾアクチュエータは、インジェクタ本体に設けられた相応の切欠に挿入され、所望の位置で位置固定される。これは例えば、ピエゾアクチュエータがインジェクタ本体に対して、かしめ部材によってかしめられることによって行うことができる。この場合、ねじ山２１はかしめ部材を位置固定するために働く。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるシール部材の組み付け状態を示した図である
【図２】本発明によるシール部材の縦断面図である
【図３】本発明によるシール部材が使用されるピエゾアクチュエータの概略図である
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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