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WO2012025197A1 - Piezoelectric valve - Google Patents

Piezoelectric valve Download PDF

Info

Publication number
WO2012025197A1
WO2012025197A1 PCT/EP2011/004029 EP2011004029W WO2012025197A1 WO 2012025197 A1 WO2012025197 A1 WO 2012025197A1 EP 2011004029 W EP2011004029 W EP 2011004029W WO 2012025197 A1 WO2012025197 A1 WO 2012025197A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
valve
piezo
solid
base portion
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/004029
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gebhard Munz
Original Assignee
Festo Ag & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Festo Ag & Co. Kg filed Critical Festo Ag & Co. Kg
Publication of WO2012025197A1 publication Critical patent/WO2012025197A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/007Piezoelectric stacks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04Constructional details
    • H02N2/043Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification

Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric valve, with a valve housing, in which a movable control unit is arranged, which has a control body with a base portion and two side by side projecting from the base portion control fingers, wherein the control body is pivotally mounted at its base portion relative to the valve housing about a pivot axis and the two control fingers, each with a closure section, project beyond one of two valve seats arranged on the valve housing, the control unit also having two piezoactuators each assigned to one of the control fingers, by their individual activation the respective associated closure section with simultaneous bending of the control body against the latter Valve seat is pressed, so that the base portion including the other control finger is pivoted about the pivot axis and thereby of this other control finger associated closure portion of the associated valve seat is removed.
  • a piezo valve of this type known from EP 1 207 329 B1 contains a control unit arranged in a valve housing which consists of a control body with two integrated piezo actuators designed as bending transducers.
  • the control body has a base portion pivotally mounted on the valve housing and two protruding from the base portion Bending transducer piezoelectric actuators each projecting with a closure portion via a valve seat arranged on the valve housing. Normally, the closure portions are pressed by spring means to the valve seats and each seal a valve channel. To release the largest possible flow cross section, each piezoelectric actuator can be activated so that it is pressed with its actuator force to the associated valve seat. This leads to a deflection of the control body, wherein the base portion is pivoted relative to the valve housing, wherein it entrains the other piezoelectric actuator and thus removes it from its associated valve seat.
  • the piezoelectric transducers of the known piezoelectric valve allow reliable operation and precise operation.
  • the actuation force principle limits are set, which also applies to the controllable nominal diameters and pressure ranges.
  • piezo valves with different sizes are made available. In order to be able to control large pressures or nominal diameters, relatively large dimensions of the control unit are therefore required.
  • DE 103 03 856 B3 describes a device for switching a valve in which a designed as a piezo-translator piezoelectric actuator acts via an actuating lever on the valve to be controlled, wherein the actuating lever is connected via a solid-state joint with a housing-fixed bearing body.
  • WO 96/19836 A1 describes a piezo-actuatable drive element which has two piezoactuators embodied as stack-type translators, which are arranged next to one another and together act on a tiltable limb.
  • each control finger is connected via an integrated solid-state joint of the control body to the base portion and that the two piezoelectric actuators are formed by respect to the control body separate Stapeltranslatoren, each on the one hand to one of the control finger and on the other hand supported on the base portion of the control body, so that by their selective activation of the respectively associated control finger in the region of the solid-state joint with respect to the base portion is pivotable.
  • Each of the controllable by the control fingers valve seats is associated with a fluid-flow valve channel. It would be possible to control the fluid transfer between these two valve channels by the control unit. It is expedient, however, the additional presence of another, third valve channel, so that there is the possibility to connect this third valve channel optionally with one or the other of the two controllable valve channels.
  • an embodiment of the piezo valve as a 3/3-way piezo valve, which also makes it possible to close the two controllable valve channels simultaneously and separate from the third valve channel.
  • the piezo valve can in principle be operated digitally as a switching valve.
  • its use as a proportional valve is considered to be particularly advantageous, wherein the two piezoactuators are variably electrically actuated independently of each other, so that each closure section can continuously assume a plurality of open positions in which it is arranged at different distances from the respectively associated valve seat is.
  • the output-side fluid pressure and / or flow can be variably set and set in a regulated manner as required.
  • the solid-state joints advantageously result from a respective bendable, relatively thin material web, which is connected at one end to the base portion and at the other end to the associated control finger.
  • a respective bendable, relatively thin material web which is connected at one end to the base portion and at the other end to the associated control finger.
  • the control body is a one-piece component, preferably of metal, in particular of steel.
  • each closure section expediently carries a closure surface which, in order to close a valve channel, can sealingly abut the associated valve seat.
  • the closure surface can be part of a separate sealing element arranged on the closure section or is a direct component of the closure section, for example formed by a surface section of the control finger.
  • an L-shaped design is recommended for the control finger, wherein the longer L-leg forms the closure section and the shorter L-leg is connected to the associated solid-body joint.
  • the force introduction point for the associated piezoelectric actuator is in this case in particular at the shorter L-leg and in particular at that outer surface of this shorter L-leg, the longer L-leg. turned away in the opposite direction.
  • a particularly space-saving arrangement can be obtained if the piezoelectric actuators are accommodated together in a lateral recess of the control body, which are bounded on the one hand by the adjoining the solid joints rear end portions of the control fingers and on the other hand by an opposite end wall of the base portion.
  • the piezoelectric actuators are in this case arranged in particular such that they act on one of the two rear end sections of the control fingers at one end and on the other end are supported directly or indirectly on the inner surface of the end wall facing the recess.
  • the two control fingers are designed in particular identical.
  • Their closure sections can preferably have a rod-shaped form. It is expedient to have an arrangement in which they are aligned parallel to each other with transverse spacing in the deactivated state.
  • the two controllable valve seats are located on the same longitudinal side of the control body.
  • a particularly advantageous pivotal mounting of the control body on the base portion is realized by means of a knife edge bearing.
  • a pivot bearing device which has two bearing components, which in one case is a bearing groove and in the other case is a bearing blade engaging in the bearing groove. Of these two bearing components, one is located at the base portion of the control body and the other at the valve body.
  • the bearing blade is arranged on the valve housing.
  • the bearing blade is supported on the boundary surface of the bearing groove.
  • the base portion is therefore only loose on the pivot bearing device on the valve body.
  • spring means are present, which are effective between the base portion and the valve housing and constantly press the base portion of the arranged on the valve housing bearing component, without hindering the pivoting movement.
  • the piezo valve is in particular designed so that both closure sections in the deactivated state of the respective associated piezoelectric actuator occupy a closed position sealingly abutting the opposite valve seat.
  • the piezo actuators When the piezo actuators are deactivated then the valve channels assigned to the two controllable valve seats are shut off.
  • This closed position is achieved in particular by the fact that the piezo valve is equipped with spring means which are constantly effective between the valve housing and the control fingers to act on the latter in the direction of the closed position.
  • the spring means may hereby be, for example, di- act directly on the control fingers in the area of the closure sections or in the area of the solid-state joints. If the introduction of force of the spring means in the region of the solid-state joints, so that preferably the necessary holding force can be applied to pivot in the presence of a cutting edge bearing the base portion on the valve housing.
  • the spring means may for example be formed by coil springs, but are preferably realized in the form of at least one leaf spring.
  • the two control fingers extend expediently in mutually parallel, spaced-apart Auslenkebenen extending perpendicular to the pivot axis of the existing between the base portion and the valve housing pivot bearing.
  • the piezoelectric actuators are in this context preferably arranged so that their longitudinal axes are parallel to these Auslenkebenen, wherein expediently the longitudinal axis of a piezoelectric actuator in the one Auslenkebene and the longitudinal axis of the other piezoelectric actuator in the other Auslenkebene.
  • control finger and a piezoelectric actuator are arranged axially successively, a particularly flat design of the control unit can be realized. If there is interest in a short construction, this can be realized by means of a juxtaposition in which a control finger and a piezoelectric actuator are arranged alongside one another in one and the same deflection plane.
  • the base section expediently has a base plate, from which two finger carriers projecting at a transverse distance from one another protrude, in each case with an intermediate shifter. tion of one of the solid joints of the control finger is pivotally mounted. In this way, a free space can be obtained between the two solid joints, which advantageously supports the desired independence between the pivoting movements of the two control fingers.
  • the piezo valve is expediently equipped with an electronic control device for the piezoelectric actuators.
  • a control head arranged on the valve housing can be present, which contains the electronic control device.
  • this control device can be designed so that a controlled operation of the piezo valve is possible.
  • the control device may be designed to take into account measured values obtained by a pressure sensor and / or a flow sensor when controlling the piezo actuators. This at least one pressure sensor and / or flow sensor is preferably an immediate component of the piezo valve.
  • FIG. 2 shows an exploded view of a valve unit of the piezo valve which is responsible for the fluid control
  • FIG. 3 shows the piezo valve of Figure 1 in longitudinal section according to
  • Figure 5 is a sectional view similar to Figure 4, wherein the one closure portion an open position and the other closure portion the
  • FIG. 6 shows the arrangement from FIG. 5 with reversed positions of the closure sections
  • FIG. 7 shows an individual view of the control unit movably accommodated in the valve housing in a side view with a viewing direction according to arrow VII from FIG.
  • Figure 8 shows a top view of the control unit
  • FIG. 9 shows a perspective individual representation of the control unit
  • FIG. 10 shows a section of the piezo valve in the deactivated state
  • FIG. 11 shows a representation comparable to FIG. 10, wherein one piezoactuator is activated and the other piezoactuator is deactivated
  • FIG. 12 shows the arrangement of FIG. 11 with reversed activation and deactivation of the two piezoactuators
  • Figure 13 is a side view of the control unit in a state according to Figure 11 and
  • FIG. 14 shows a side view of the control unit in a state according to FIG. 12.
  • Piezo valve contains a valve unit 2 with a valve housing 3. In the interior of the valve housing 3, a valve chamber 4 is formed.
  • valve housing 3 is block-shaped or cuboid. It expediently contains a lower part 5 with a bottom wall 5a and a circumferential, upwardly projecting side wall 5b. On the bottom wall 5 a opposite edge of the side wall 5 b, a housing cover 6 is placed, in particular with the interposition of a circumferential seal. 7
  • the valve chamber 4 is located mainly in the lower part 5 and is closed at the top by the housing cover 6.
  • the valve chamber 4 and in particular also the valve housing 3 have an elongate shape with a longitudinal axis 8.
  • a vertical axis 12 extends at right angles to the longitudinal axis 8 and extends perpendicular to the bottom wall 5 a by way of example.
  • a perpendicular to the longitudinal axis 8 and the vertical axis 12 axis is hereinafter referred to as the transverse axis 13.
  • a first and second valve channel 14a, 14b In the valve chamber 4 open on the inner surface of the bottom wall 5a, a first and second valve channel 14a, 14b. Their mouths are arranged in the direction of the transverse axis 13 at a distance from each other and framed by a first and second valve seat, which is fixedly arranged on the valve housing 3. In Axial direction of the longitudinal axis 8 are the two valve seats 15a, 15b expediently at the same height.
  • the two valve channels 14a, 14b each open to an outer surface of the valve housing 3.
  • the first valve channel 14a forms a feed channel which can be connected to a pressure source P
  • the second valve channel 14b forms a venting channel which can be connected to the atmosphere R.
  • a connection unit 16 arranged at the outer mouth of the first valve channel 14a allows the connection of a fluid line leading to a pressure source (not shown).
  • a muffler 17 is connected by way of example.
  • a third valve channel 14c opens on the one hand also in the valve chamber 4 and on the other hand to an outer surface of the valve housing 3. It is used in the embodiment as connectable with a consumer A working channel.
  • a connection unit 16 is likewise arranged, with which a fluid line leading to the consumer to be controlled can be detachably connected.
  • first and second valve channels 14a, 14b are controllable by a control unit 23 arranged in the valve chamber 4, this does not apply to the third valve channel 14c. This flows constantly unaffected by the control unit 23 in the valve chamber 4 and therefore does not need in the region of its inner mouth and no valve seat.
  • the valve chamber 4 has a longitudinal extent along the longitudinal axis 8 and in this case has two opposite end regions, which are to be referred to below as the front and rear end region.
  • the two valve Seats 15a, 15b are exemplarily placed in the front end region of the valve chamber 4.
  • a first bearing component 22a of a pivot bearing device 22 is arranged on the bottom wall 5a. It is designed as in the axial direction of the transverse axis 13 extending and upwardly projecting into the valve chamber 4 projection which tapers like a blade and therefore hereinafter also referred to as a bearing blade.
  • a movable control unit 23 is arranged inside the Ventilkamer 4. The same is shown separately again in FIGS. 7 to 9, 13 and 14. It is an assembly which comprises, as essential components, a control body 24 which is designed in particular in one piece and two first and second piezoactuators 25a, 25b designed as stacking transformers.
  • the control unit 23 extends in the axial direction of
  • the control body 24 which consists in particular of metal and in this case preferably of steel, has a second bearing component 22b at its rear end section extending in addition to the first bearing component 22a
  • Swivel bearing device 22 This is a longitudinal groove formed on the underside of the control body 24 facing the bottom wall 5a and extending in the transverse direction 13, which is also referred to below as a bearing groove. With this bearing groove 22b, the control body 24 sits on the bearing blade 22a, so that the same engages in the bearing groove 22b.
  • a line contact the an extending in the axial direction of the transverse axis 13
  • Pivot axis 26 defined by which the control body 24 relative to the valve housing 3 according to double arrow 27 is pivotable.
  • pivot bearing device 22 could also be generated in other ways, for example, by bores in the valve housing 3 and in the control body 24, are inserted into the bearing pin.
  • control body 24 can be labeled, but can be easily manufactured and allows a very simple pivoting mounting of the control body 24 by this is placed only on the first bearing component 22a.
  • bearing blade 22a and bearing groove 22b could also be reversed.
  • the control body 24 has a base section 28 and two first and second control fingers 31a, 31b which are arranged alongside one another and project away from the base section 28 at a lateral distance from one another in the same direction. While the base portion 28 forms the rear end portion of the control body 24, the two control fingers 31 a, 31 b belong to the front end portion of the control body 24.
  • the second bearing component 22 b is disposed on the base portion 28. Consequently, the pivotal mounting of the control body 24 takes place at this base portion 28.
  • first control finger 31a projects beyond the first valve seat 15a with a longitudinal section designated as the first closure section 32a
  • second control finger 31b projects beyond the second valve seat 15b with a longitudinal section designated as a second closure section 32b.
  • the two closure sections 32a, 32b are expediently formed by the base sections 28 axially opposite end portions of the control fingers 31a, 31b.
  • Each closure section 32a, 32b has, at its side facing the associated valve seat 15a, 15b, a closure surface 33 in the region opposite this valve seat 15a, 15b, which sealing surface can be brought into abutment against the opposite valve seat 15a, 15b in order to contact the relevant valve seat 15a 15b valve port 14a or 14b shut off.
  • the closure surface 33 may be formed directly by an outer surface of the associated control finger 31a, 31b, but is expediently located on a sealing element 34 which is in particular made of material with rubber-elastic properties and which is fixed to the control finger 31a, 31b.
  • a first solid-state joint 35a is interposed, between the second control finger 31b and the base portion 28, a second solid-state joint 35b.
  • the solid joints 35a, 35b are integral and in particular integral parts of the control body 24 and cause mutually independent hinged connections between each control finger 31a, 31b and the base portion 28.
  • the hinge axes 36 of both solid joints 35a, 35b are parallel to the pivot axis 26.
  • Each control finger 31a, 31b and the base portion 28 are pivotable about the respective associated hinge axis 36 relative to each other. However, this only with a corresponding expenditure of force, since the solid-state joints 35a, 35b have a relatively high torque stiffness.
  • each solid-body joint 35 a, 35 b is expediently of one type bendable material web 37 of the control body 24 is formed, which extends in the axial direction of the longitudinal axis 8 and which engages at one end on one of the control fingers 31a, 31b and the other end on the base portion 28.
  • Such a material web 37 can be realized, in particular, by two incisions 38 which are spaced apart from one another and which are introduced into the control body 24 from opposite sides.
  • the stiffness of the solid-body joint 35a, 35b is determined here by the thickness of the material web 37 and the depth and width of the incisions 38.
  • the base section 28 includes a base plate 42 integrally formed therein which extends in a plane parallel to the pivot axis 26 and from the rear side, particularly in the region of the pivot axis 26, as a termination wall 43 designated projection protrudes in a direction perpendicular to the plane of extension of the base plate 42 first direction.
  • the first direction points away from the bottom wall 5a in the direction of the housing cover 6.
  • first and second finger carrier 44a, 44b are spaced apart in the axial direction of the transverse axis 13.
  • Each finger carrier 44a, 44b carries one of the two control fingers 31a, 31b with the interposition of a solid-state joint 35a, 35b. Their transverse distance corresponds expediently to that between the two finger carriers 44a, 44b.
  • the First solid-state joint 35a is seated in the above-mentioned first direction, for example vertically, between the first finger carrier 44a and the rear end section of the first control finger 31a.
  • the same arrangement applies to the second solid-state joint 35b with respect to the second finger carrier 44b and the second control finger 31b.
  • the material web of each solid-state joint 35a, 35b is integrally connected at one end to one of the finger carriers 44a, 44b and at the other end to the rear end portion of one of the control fingers 31a, 31b.
  • the two control fingers 31a, 31b are preferably L-shaped.
  • the longer L-leg 46 forms the associated closure portion 32a, 32b, while the shorter L-leg 47 forms the rear end portion of the control finger 31a, 31b and is connected at its end face to the respective subsequent solid-state joint 35a, 35b.
  • the two longer L-legs 46 extend substantially axially, ie in the axial direction of the longitudinal axis 8, while the shorter L-legs 47 extend in the axial direction of the vertical axis 12 and thus also at right angles to the plane of extension of the base plate 42.
  • force introduction surface 48 is oriented backwards and the end wall 43 facing.
  • the base plate 42, the end wall 43, the finger carriers 44a, 44b projecting in the same direction as the end wall 43, and the shorter L legs 47 of the control fingers 31a, 31b define a longitudinal recess 52 of the control body 24 which is adjacent to the bottom wall 5a opposite top and also in the axial direction of the transverse axis 13 oriented sites is open.
  • the control body 24 thus has a U-shaped longitudinal section in this area.
  • the recess 52 serves to receive the two piezoactuators 25a, 25b.
  • the two piezoactuators 25a, 25b each have a longitudinal extent with longitudinal axes 53a, 53b. They are aligned in the recess 52 so that their longitudinal axes 53a, 53b parallel to each other and in particular also parallel to the
  • Each piezoactuator 25a, 25b has an axially oriented rear end face 54, with which it is supported directly or indirectly on the inside on the end wall 43, and also an oppositely and exemplarily forward facing front end face 55, with which he
  • Piezoactuators 25a, 25b in the region of the force introduction surface 48 expediently only selectively or linearly in a limited area, which is designated as force introduction point 56 and which is defined in particular by a protruding into the recess 52 hump-like projection on the force introduction surface 48. This is particularly well in the enlarged section of FIG. 3
  • the piezo actuators 25a, 25b could be supported with their rear end surfaces 54 directly on the end wall 43.
  • the electrical actuation serving-serving contact means 58 are arranged.
  • a preferably variable drive voltage can be applied to them for preferably stepless activation of each piezoactuator 25a, 25b.
  • the two piezo actuators 25a, 25b are in particular actuatable independently of each other.
  • both piezoelectric actuators 25a, 25b In the deactivated state of both piezoelectric actuators 25a, 25b, that is to say when no drive voltage is applied to any of the piezoactuators 25a, 25b, the control body 24 adopts a basic position which can be seen, for example, from FIGS. 3, 4, 7 and 10.
  • the two control fingers and in particular their closure portions 32a, 32b extend parallel to each other and in particular also parallel to the longitudinal axis 8.
  • both closure portions 32a, 32b are under bias and shut off the associated valve channel 14a, 14b at the respectively associated valve seat 15a, 15b at.
  • the two valve seats 15a, 15b are located on the same longitudinal side of the control body 24, for example below this.
  • the pivot bearing device 22 is arranged on the same longitudinal side of the control body 24 as the valve seats 15a, 15b.
  • control fingers 31a, 31b project away from the recess 52 and from the base section 28, respectively. This results in particular a pertinent arrangement, that in each case a control finger 31a, 31b and a piezoelectric actuator 25a, 25b are arranged axially in succession.
  • the control fingers 31a, 31b are turned backwards from the finger carriers 44a, 44b and extend over the fingers
  • Piezoactuators 25a, 25b away.
  • the piezo valve 1 builds shorter in this case, but at the same time a little higher.
  • the first control finger 31a extends in a first deflection plane 62a
  • the second control finger 31b extends in a second deflection plane 62b parallel thereto.
  • Both Auslenkebenen 62 a, 62 b extend at right angles to the pivot axis 26 of the pivot bearing device 22nd
  • the piezoactuators 25a, 25b are preferably arranged such that the longitudinal axis 53a of the first piezoelectric actuator 25a extends in the first deflection plane 62a and the longitudinal axis 53b of the second piezoelectric actuator 25b in the second deflection plane 62b.
  • their longitudinal axes 53a, 53b expediently run parallel to the longitudinal axes of the preferably rod-shaped closure sections 32a, 32b.
  • spring means 63 which are effective between the control body 24 and the valve housing 3.
  • spring means 63 are shown in Figures 10 to 12 as a single helical compression springs - to which it may in principle also act in practice -, but they are expediently realized in the form of at least one and preferably exactly one leaf spring consisting of figures 2 and 3 can be seen.
  • the spring means 63 constantly act on both control fingers 31a, 31b in the direction of one of the opposing valves. tilsitz 15a, 15b adjacent closed position. In the process, they act individually on each control finger 31a 31b in the region of the closure sections 32a, 32b.
  • the force introduction point of the spring means 63 is in this case in particular at the axial height of the closure surfaces 33.
  • the spring means 63 are formed so that they also act on the base portion and constantly press with its second bearing component 22b to the first bearing component 22a.
  • the spring means 63 serve to bias the control body 24 on the one hand against the two valve seats 15a, 15b and on the other hand in the region of designed as a knife-edge bearing pivot bearing device 22nd
  • the spring means 63 may have a support portion 64 which is supported on the inner surface of the housing cover 6 facing the valve chamber 4 and have four spring arms 65 which project away from this support portion 64, two of which point toward the upwardly facing end face of the end wall 43 press and two more on the closure surface 33 opposite top of each control finger 31a 31b.
  • a preferred mode of operation of the piezo valve 1 is as follows: In the deactivated state of the two piezo actuators 25a, 25b, the control body 24 assumes the basic position, which is synonymous with the assumption of a closed position on the associated valve seat 15a, 15b closing position of both closure portions 32a, 32b.
  • the second piezoactuator 25b designed as a stack translator When activated, the second piezoactuator 25b designed as a stack translator experiences an extension due to the so-called reverse piezoelectric effect, with the result that it introduces a relatively high first actuating force Fi into the second control finger 31b at the force introduction point 56. Due to the fact that the force introduction point 56 of the first actuating force Fi is arranged at a first distance Li from the associated second solid-state joint 35b, a torque, which tends to act on the second control finger 31b relative to the base portion 28, acts on the second control finger 31b according to arrow 66 to pivot toward the second valve seat 15b.
  • control body 24 is also supported on the pivot bearing device 22 in the same direction as the second valve seat 15b, but intervening therebetween and not secured to the valve housing 3, deflection of the control body in the region of the second solid-state joint 35b occurs in the above-mentioned first one Direction, in the exemplary embodiment so directed upward away from the bottom wall 5a, instead.
  • the base portion 28 is pivoted about the pivot axis 26 and there is also a slight pivoting of the second control finger 31b to the second valve seat 15b, but the deflection is so small that the closed position is not canceled.
  • a secure closed position can be promoted in particular by the fact that an elastically yielding sealing element 34 is used, which compensates the pivoting angle while maintaining the sealing contact.
  • Piezoactuator 25a wherein the second piezoelectric actuator 25b remains deactivated. This state is shown in FIGS. 6, 12 and 14.
  • the same motion sequences take place here with reversed rollers of the control fingers and solid-body joints, which were described above upon activation of the second piezoactuator 25b, wherein now the first control finger 31a according to arrow 66 to the first Valve seat 15a is pressed so that the taking place in the region of the first solid-state joint 35a
  • the intensity of the deflection of the two control fingers 31a, 31b which can also be referred to as a stroke, and thus their distance to the assigned valve seat, which position is in the open position lifted from the associated valve seat 15a, 15b, can expediently be set variably. Since the distance of a closure surface 33 from the valve seat 15 a, 15 b the the
  • the flow ie the flow rate
  • the piezo valve can be used as a proportional valve with steady operating behavior.
  • the variable deflection is very easy simply achieve that the two piezo actuators 25a, 25b are variably activated with different levels of drive voltages.
  • the piezo valve can thus be used in particular as a 3/3 -way proportional valve, wherein it either simultaneously blocks the first and the second valve channel 14a, 14b or alternatively connects with the first or second valve channel 14a, 14b and at the same time separated from the other of these two said first and second valve channels 14a, 14b.
  • a plurality of different distances between each closure section 32a, 32b and the associated valve seat 15a, 15b are continuously adjustable.
  • the piezo actuators 25a, 25b are able to generate very high compressive forces.
  • the stack translators expediently consist of a plurality of thin ceramic disks, for example with thicknesses between 0.3 and 1 mm, in which metal electrodes for the supply of the drive voltage are located.
  • the individual disks are stacked and glued together in pairs with opposite polarization direction. This results in an electrically parallel and mechanically connected in series stack of piezoelectric disks whose thickness increases with electrical control, the Truhafte change in length of the
  • Piezo stack resulting from the sum of the change in thickness of the individual elements.
  • the maximum change in length of the piezo actuators 25a, 25b is relatively small. This is however through a more than compensated for a stroke ratio obtained in connection with the articulated control fingers 31a, 31b. It is thus possible to realize relatively large deflection strokes of the control fingers 31a, 31b in the region of the valve seats 15a, 15b. Overall, it is thus possible to control a wide range of flow rates or pressures with one and the same piezo valve.
  • the mentioned stroke ratio results in particular from the fact that the second distance L2 between each solid-body joint 35a, 35b and the closure surface 33 of the control finger 31a, 31b arranged thereon is greater than the distance between the said solid-state joint 35a, 35b and that of the associated piezoactuator 25a, 25b acted force application point 56 of the respective control finger 31a, 31b.
  • an approximately twenty-fold stroke ratio is realized via the two control fingers 31a, 31b, each of which is pivotably mounted via a solid-body joint.
  • the force introduction point 56 is spaced in a different direction from the solid-state joint 35a, 35b as the closure surface 33.
  • the first distance Li is measured in particular in the axial direction of the vertical axis 12, while the second distance L2 in the axis direction of the longitudinal axis 8 measures.
  • the piezo valve 1 is expediently equipped with an electronic control device 68, via which the two piezo actuators 25a, 25b can be electrically controlled.
  • the electronic control device 68 is realized by using at least one printed circuit board 71 equipped with electronic components.
  • the piezo valve 1 can have an actuation head 72 attached to the valve housing 3, in the interior of which the electronic control device 68 is located, and which in particular lies on top of the valve body
  • Housing cover 6 is placed.
  • the housing cover 6 may have apertures 73 through which the contact means 58 are passed, so that they lead into an inner space 74 of the An horrkopfes 72, in which the electronic control device 68 is housed and in which they are contacted with this electronic control device 68.
  • An externally accessible electromechanical interface 75 allows electrical communication of the internal electronic control device 68 with an external control electronics, not shown.
  • the internal electronic control device 68 is assigned a pressure sensor 76 which detects the pressure prevailing in the valve chamber 4 and consequently the pressure prevailing in the third valve channel 14c so that it can be utilized in the electrical control of the piezoactuators 25a, 25b, in particular during controlled operation ,
  • the piezo valve can be realized very inexpensively, because suitable stack translators are made available at low cost on the market by different manufacturers. Since the piezo valve covers a very high pressure range, it saves the provision of several, specially adapted for different pressure ranges valves, which in the Manufacturing promises a high cost saving. Due to the almost friction-free construction with solid-state joints, the valve design shows a very low hysteresis and thus enables very exact pressure and / or flow specifications. Since the control unit 24 and the piezo actuators 25a, 25b composed control unit 23 has a high rigidity, occur even at large pressure differences only small differences in lift. This results in a very good controllability of the valve. The construction realized in the exemplary embodiment is temperature-compensated and extremely insensitive to tolerances.

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Abstract

The invention relates to a piezoelectric valve, which has a valve housing (3) and a control unit (23) movably arranged in the valve housing. The control unit (23) has a control body (24), which has a base section (28) and two control fingers (31a, 31b), which each protrude by means of an interconnected respective solid-body joint (35a, 35b) and which each cooperate with a respective valve seat (15a, 15b). Each control finger (31a, 31b) can be operated by a piezoelectric actuator (25a, 25b) designed as a stack translator. The activation of a piezoelectric actuator (25a, 25b) causes the control body (24) to be deflected and one of the control fingers (31a, 31b) to lift off the associated valve seat (15a, 15b).

Description

FESTO AG & Co. KG, 73734 Esslingen Piezoventil  FESTO AG & Co. KG, 73734 Esslingen Piezo valve
Die Erfindung betrifft ein Piezoventil, mit einem Ventilgehäuse, in dem eine bewegliche Steuereinheit angeordnet ist, die einen Steuerkörper mit einem Basisabschnitt und zwei nebeneinander von dem Basisabschnitt wegragenden Steuerfingern aufweist, wobei die Steuerkörper an seinem Basisabschnitt bezüglich dem Ventilgehäuse um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist und die beiden Steuerfinger mit jeweils einem Verschlussabschnitt über jeweils einen von zwei am Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzen ragen, wobei die Steuerein- heit ferner zwei jeweils einem der Steuerfinger zugeordnete Piezoaktoren aufweist, durch deren einzelne Aktivierung der jeweils zugeordnete Verschlussabschnitt unter gleichzeitigem Durchbiegen des Steuerkörpers an den ihm gegenüberliegenden Ventilsitz andrückbar ist, so dass der Basisabschnitt einschließlich des anderen Steuerfingers um die Schwenkachse verschwenkt wird und dadurch der diesem anderen Steuerfinger zugeordnete Verschlussabschnitt von dem ihm zugeordneten Ventilsitz entfernt wird. The invention relates to a piezoelectric valve, with a valve housing, in which a movable control unit is arranged, which has a control body with a base portion and two side by side projecting from the base portion control fingers, wherein the control body is pivotally mounted at its base portion relative to the valve housing about a pivot axis and the two control fingers, each with a closure section, project beyond one of two valve seats arranged on the valve housing, the control unit also having two piezoactuators each assigned to one of the control fingers, by their individual activation the respective associated closure section with simultaneous bending of the control body against the latter Valve seat is pressed, so that the base portion including the other control finger is pivoted about the pivot axis and thereby of this other control finger associated closure portion of the associated valve seat is removed.
Ein aus der EP 1 207 329 Bl bekanntes Piezoventil dieser Art enthält eine in einem Ventilgehäuse angeordnete Steuereinheit, die aus einem Steuerkörper mit zwei integrierten, als Biegewandler ausgebildeten Piezoaktoren besteht. Der Steuerkörper hat einen am Ventilgehäuse verschwenkbar gelagerten Basisabschnitt und zwei von dem Basisabschnitt wegragende Biegewandler-Piezoaktoren, die jeweils mit einem Verschlussabschnitt über einen am Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz ragen. Normalerweise sind die Verschlussabschnitte durch Federmittel an die Ventilsitze angedrückt und verschließen jeweils einen Ventilkanal. Um einen möglichst großen Strömungsquerschnitt freizugeben, kann jeder Piezoaktor so aktiviert werden, dass er mit seiner Aktorkraft an den zugeordneten Ventilsitz angedrückt wird. Dies führt zu einem Durchbiegen des Steuerkörpers, wobei der Basisabschnitt relativ zum Ventilgehäuse verschwenkt wird, wobei er den anderen Piezoaktor mitnimmt und diesen folglich von dem ihm zugeordneten Ventilsitz entfernt. A piezo valve of this type known from EP 1 207 329 B1 contains a control unit arranged in a valve housing which consists of a control body with two integrated piezo actuators designed as bending transducers. The control body has a base portion pivotally mounted on the valve housing and two protruding from the base portion Bending transducer piezoelectric actuators each projecting with a closure portion via a valve seat arranged on the valve housing. Normally, the closure portions are pressed by spring means to the valve seats and each seal a valve channel. To release the largest possible flow cross section, each piezoelectric actuator can be activated so that it is pressed with its actuator force to the associated valve seat. This leads to a deflection of the control body, wherein the base portion is pivoted relative to the valve housing, wherein it entrains the other piezoelectric actuator and thus removes it from its associated valve seat.
Die Piezobiegewandler des bekannten Piezoventils ermöglichen zwar einen zuverlässigen Betrieb und eine exakte Betätigung. Allerdings sind der Betätigungskraft prinzipbedingt Grenzen gesetzt, was entsprechend auch für die steuerbaren Nennweiten bzw. Druckbereiche gilt. Somit werden je nach Anforderungs- profil Piezoventile mit unterschiedlichen Baugrößen zur Verfügung gestellt. Um große Drücke bzw. Nennweiten beherrschen zu können, bedarf es also relativ großer Abmessungen der Steuereinheit . Although the piezoelectric transducers of the known piezoelectric valve allow reliable operation and precise operation. However, the actuation force principle limits are set, which also applies to the controllable nominal diameters and pressure ranges. Thus, depending on the requirement profile, piezo valves with different sizes are made available. In order to be able to control large pressures or nominal diameters, relatively large dimensions of the control unit are therefore required.
Aus der DE 20 2009 007 298 Ul ist ein Piezoantrieb für Ventile beschrieben, der einen Piezostapelaktor aufweist, der auf einen schwenkbar gelagerten Hebel einwirkt, der seinerseits mit einem wippenartig gelagerten Ventilglied zusammenwirkt. From DE 20 2009 007 298 Ul a piezo drive for valves is described, which has a piezo stack actuator, which acts on a pivotally mounted lever, which in turn interacts with a rocker-like mounted valve member.
Die DE 103 03 856 B3 beschreibt eine Vorrichtung zum Schalten eines Ventils, bei der ein als Piezo-Translator ausgebildeter piezoelektrischer Aktor über einen Betätigungshebel auf das zu steuernde Ventil einwirkt, wobei der Betätigungshebel über ein Festkörpergelenk mit einem gehäusefesten Lagerkörper verbunden ist . In der WO 96/19836 AI wird ein piezo-aktuatorisches Antriebselement beschrieben, das über zwei als Stapeltranslatoren ausgebildete Piezoaktoren verfügt, die nebeneinander angeordnet sind und gemeinsam an einem verkippbaren Schenkel angreifen. DE 103 03 856 B3 describes a device for switching a valve in which a designed as a piezo-translator piezoelectric actuator acts via an actuating lever on the valve to be controlled, wherein the actuating lever is connected via a solid-state joint with a housing-fixed bearing body. WO 96/19836 A1 describes a piezo-actuatable drive element which has two piezoactuators embodied as stack-type translators, which are arranged next to one another and together act on a tiltable limb.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Piezo- ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei kompakten Abmessungen einen relativ großen Fluiddruckbereich steuern kann. It is the object of the present invention to provide a piezoelectric valve of the type mentioned, which can control a relatively large fluid pressure range in compact dimensions.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass jeder Steuerfinger über ein integriertes Festkörpergelenk des Steuerkörpers mit dem Basisabschnitt verbunden ist und dass die beiden Piezoaktoren von bezüglich dem Steuerkörper gesonderten Stapeltranslatoren gebildet sind, die sich jeweils einerseits an einem der Steuerfinger und andererseits am Basisabschnitt des Steuerkörpers abstützen, so dass durch ihre selektive Aktivierung der jeweils zugeordnete Steuerfinger im Bereich des Festkörpergelenkes bezüglich dem Basisabschnitt verschwenkbar ist . To solve this problem is provided in connection with the features mentioned above, that each control finger is connected via an integrated solid-state joint of the control body to the base portion and that the two piezoelectric actuators are formed by respect to the control body separate Stapeltranslatoren, each on the one hand to one of the control finger and on the other hand supported on the base portion of the control body, so that by their selective activation of the respectively associated control finger in the region of the solid-state joint with respect to the base portion is pivotable.
Auf diese Weise liegt ein Piezoventil vor, bei dem die beiden Verschlussabschnitte mit als Stapeltranslatoren konzipierten Piezoaktoren betätigt werden, so dass sehr hohe Betätigungskräfte zur Verfügung stehen. Der konzeptionelle Nachteil geringen Hubes von Stapeltranslatoren wird dadurch mehr als kompensiert, dass die Verschlussabschnitte an bezüglich dem Basisabschnitt verschwenkbaren Steuerfingern angeordnet sind, auf die auch die Stapeltranslatoren einwirken, so dass durch entsprechende Wahl unterschiedlicher Abstände zwischen dem zur Schwenklagerung dienenden Festkörpergelenk und einerseits dem Verschlussabschnitt sowie andererseits dem Krafteinleitungsbereich des Stapeltranslators eine Hebelübersetzung rea- lisierbar ist, mit der sich ein relativ großer Hub des zugeordneten Verschlussabschnittes verwirklichen lässt . Dabei ergibt sich auch bei relativ großem Hub eine sehr steife Steuereinheit, d.h. eine Aktuatorik mit großem Kraftüber- schuss. Dies ermöglicht die Verwirklichung eines Piezoventils mit sehr hohem steuerbarem Druckbereich und dementsprechend einem sehr breiten Einsatzfeld. Bedingt durch die Festkörpergelenke lässt sich der Steuerkörper verhältnismäßig einfach herstellen und verfügt von Hause aus über eine sehr gute Struktursteifigkeit . In this way, there is a piezoelectric valve in which the two closure sections are actuated with designed as a stack translators piezo actuators, so that very high actuation forces are available. The conceptual disadvantage of low stroke stack converters is more than compensated that the closure portions are arranged with respect to the base portion pivotable control fingers on which the stack translators act, so that by appropriate choice of different distances between the serving for pivotal solid joint and on the one hand the closure portion and on the other hand, a force transmission range of the stack translator realizes a is lisierbar, with which a relatively large stroke of the associated closure portion can be realized. Even with a relatively large stroke, this results in a very stiff control unit, ie an actuator system with a large excess of force. This allows the realization of a piezo valve with a very high controllable pressure range and accordingly a very wide field of application. Due to the solid state joints, the control body can be relatively easily manufactured and has a very good structural rigidity from home.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Jedem der von den Steuerfingern steuerbaren Ventilsitze ist ein von einem Fluid durchströmbarer Ventilkanal zugeordnet. Es wäre möglich, durch die Steuereinheit den Fluidübertritt zwischen diesen beiden Ventilkanälen zu steuern. Zweckmäßig ist allerdings das zusätzliche Vorhandensein eines weiteren, dritten Ventilkanals, so dass die Möglichkeit besteht, diesen dritten Ventilkanal wahlweise mit dem einen oder anderen der beiden steuerbaren Ventilkanäle zu verbinden. Zweckmäßig ist eine Ausgestaltung des Piezoventils als 3/3-Wege-Piezoventil, das auch noch die Möglichkeit bildet, die beiden steuerbaren Ventilkanäle gleichzeitig zu verschließen und vom dritten Ventilkanal abzutrennen. Each of the controllable by the control fingers valve seats is associated with a fluid-flow valve channel. It would be possible to control the fluid transfer between these two valve channels by the control unit. It is expedient, however, the additional presence of another, third valve channel, so that there is the possibility to connect this third valve channel optionally with one or the other of the two controllable valve channels. Suitably, an embodiment of the piezo valve as a 3/3-way piezo valve, which also makes it possible to close the two controllable valve channels simultaneously and separate from the third valve channel.
Das Piezoventil kann prinzipiell als Schaltventil digital betrieben werden. Besonders vorteilhaft wird jedoch die Nutzung als Proportionalventil angesehen, wobei die beiden Piezo- aktoren unabhängig voneinander variabel elektrisch ansteuerbar sind, so dass jeder Verschlussabschnitt stufenlos mehrere Offenstellungen einnehmen kann, in denen er mit unterschiedlichem Abstand zum jeweils zugeordneten Ventilsitz angeordnet ist . Dadurch kann der ausgangsseitige Fluiddruck und/oder Durchfluss variabel und bei Bedarf auch in geregelter Weise vorgegeben bzw. eingestellt werden. The piezo valve can in principle be operated digitally as a switching valve. However, its use as a proportional valve is considered to be particularly advantageous, wherein the two piezoactuators are variably electrically actuated independently of each other, so that each closure section can continuously assume a plurality of open positions in which it is arranged at different distances from the respectively associated valve seat is. As a result, the output-side fluid pressure and / or flow can be variably set and set in a regulated manner as required.
Die Festkörpergelenke resultieren zweckmäßigerweise aus je einem biegbaren, verhältnismäßig dünnen Materialsteg, der einenends mit dem Basisabschnitt und andernends mit dem zugeordneten Steuerfinger verbunden ist. Es liegt hierbei insbesondere eine einstückige Verbindung vor. Besonders vorteilhaft ist eine gesamthafte Realisierung des Steuerkörpers als einstückiges Bauteil, vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl . The solid-state joints advantageously result from a respective bendable, relatively thin material web, which is connected at one end to the base portion and at the other end to the associated control finger. In this case, in particular, there is a one-piece connection. Particularly advantageous is an overall realization of the control body as a one-piece component, preferably of metal, in particular of steel.
Jeder Verschlussabschnitt trägt in dem den zugeordneten Ventilsitz gegenüberliegenden Bereich zweckmäßigerweise eine Verschlussfläche, die zum Verschließen eines Ventilkanals dichtend am zugeordneten Ventilsitz anliegen kann. Die Verschlussfläche kann Bestandteil eines am Verschlussabschnitt angeordneten separaten Dichtelementes sein oder ist ein direkter Bestandteil des Verschlussabschnittes, beispielsweise gebildet von einem Oberflächenabschnitt des Steuerfingers. In the area opposite the associated valve seat, each closure section expediently carries a closure surface which, in order to close a valve channel, can sealingly abut the associated valve seat. The closure surface can be part of a separate sealing element arranged on the closure section or is a direct component of the closure section, for example formed by a surface section of the control finger.
Vorzugsweise liegt ein größerer Abstand zwischen dem Festkörpergelenk und der Verschlussfläche vor als zwischen dem Fest- körpergelenk und der am Steuerfinger angeordneten Krafteinleitungsstelle, an der der zugeordnete Piezoaktor angreift. Auf diese Weise ergibt sich eine optimale Hubübersetzung für die bezüglich dem Basisabschnitt verschwenkbaren Steuerfinger. Selbst wenn eine zwanzigfache Übersetzung des Nutzhubes vorgenommen wird, der beispielsweise im Bereich von 30 μτη liegt, entsteht ein für Pneumatikanwendungen immer noch sehr steifer Antrieb mit großem Kraftüberschuss . Dadurch ist nicht nur ein sehr hoher Druckbereich abdeckbar, sondern es ergeben sich auch für die bedarfsweise Regelung des Ventilbetriebes wesentliche Vorteile. Preferably, there is a greater distance between the solid-body joint and the closure surface than between the solid-body joint and the force introduction point arranged on the control finger, against which the associated piezoactuator acts. In this way, there is an optimal stroke ratio for the pivotable relative to the base portion control finger. Even if a twenty-fold translation of Nutzhubes is made, which is for example in the range of 30 μτη, created for pneumatic applications still very rigid drive with high power surplus. This not only a very high pressure range can be covered, but result also for the required control of the valve operation significant advantages.
Für den Steuerfinger empfiehlt sich insbesondere eine L- förmige Gestaltung, wobei der längere L-Schenkel den Verschlussabschnitt bildet und der kürzere L-Schenkel mit dem zugeordneten Festkörpergelenk verbunden ist. Die Krafteinleitungsstelle für den zugehörigen Piezoaktor befindet sich hierbei insbesondere am kürzeren L-Schenkel und insbesondere an derjenigen Außenfläche dieses kürzeren L-Schenkels, die dem längeren L-Schenkel. in die entgegengesetzte Richtung abgewandt ist. In particular, an L-shaped design is recommended for the control finger, wherein the longer L-leg forms the closure section and the shorter L-leg is connected to the associated solid-body joint. The force introduction point for the associated piezoelectric actuator is in this case in particular at the shorter L-leg and in particular at that outer surface of this shorter L-leg, the longer L-leg. turned away in the opposite direction.
Eine besonders platzsparende Anordnung lässt sich erhalten, wenn die Piezoaktoren gemeinsam in einer seitlichen Ausnehmung des Steuerkörpers aufgenommen sind, die einerseits von den sich an die Festkörpergelenke anschließenden rückseitigen Endabschnitten der Steuerfinger begrenzt sind und andererseits von einer gegenüberliegenden Abschlusswand des Basisabschnittes. Die Piezoaktoren sind hierbei insbesondere so angeordnet, dass sie einenends auf jeweils einen der beiden rückseitigen Endabschnitte der Steuerfinger einwirken und andernends sich direkt oder indirekt an der der Ausnehmung zugewandten Innenfläche der Abschlusswand abstützen. A particularly space-saving arrangement can be obtained if the piezoelectric actuators are accommodated together in a lateral recess of the control body, which are bounded on the one hand by the adjoining the solid joints rear end portions of the control fingers and on the other hand by an opposite end wall of the base portion. The piezoelectric actuators are in this case arranged in particular such that they act on one of the two rear end sections of the control fingers at one end and on the other end are supported directly or indirectly on the inner surface of the end wall facing the recess.
Die beiden Steuerfinger sind insbesondere identisch gestaltet . Ihre Verschlussabschnitte können vorzugsweise eine stab- förmige Form haben. Zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der sie im deaktivierten Zustand parallel mit Querabstand zueinander ausgerichtet sind. The two control fingers are designed in particular identical. Their closure sections can preferably have a rod-shaped form. It is expedient to have an arrangement in which they are aligned parallel to each other with transverse spacing in the deactivated state.
Es ist auch vorteilhaft, wenn sich die beiden steuerbaren Ventilsitze auf der gleichen Längsseite des Steuerkörpers befinden. Die Kraftrichtung, mit der sich die Verschlussab- schnitte bei Aktivierung des ihnen zugeordneten Piezoaktors an einem Ventilsitz abstützen, ist dann bei beiden Steuerfingern die gleiche. It is also advantageous if the two controllable valve seats are located on the same longitudinal side of the control body. The direction of force with which the closure sections are supported on activation of their associated piezoelectric actuator on a valve seat, then is the same for both control fingers.
Eine besonders vorteilhafte Schwenklagerung des Steuerkörpers am Basisabschnitt wird mittels einer Schneidenlagerung realisiert. Hierbei kommt eine Schwenklagereinrichtung zum Einsatz, die zwei Lagerkomponenten hat, bei der es sich im einen Fall um eine Lagernut und im anderen Fall um eine in die Lagernut eingreifende Lagerschneide handelt. Von diesen beiden Lagerkomponenten befindet sich die eine am Basisabschnitt des Steuerkörpers und die andere am Ventilgehäuse. Vorzugsweise ist die Lagerschneide am Ventilgehäuse angeordnet. A particularly advantageous pivotal mounting of the control body on the base portion is realized by means of a knife edge bearing. In this case, a pivot bearing device is used which has two bearing components, which in one case is a bearing groove and in the other case is a bearing blade engaging in the bearing groove. Of these two bearing components, one is located at the base portion of the control body and the other at the valve body. Preferably, the bearing blade is arranged on the valve housing.
Die Lagerschneide stützt sich an der Begrenzungsfläche der Lagernut ab. Der Basisabschnitt liegt also an der Schwenklagereinrichtung nur lose am Ventilkörper an. Zweckmäßigerweise sind jedoch Federmittel vorhanden, die zwischen dem Basisabschnitt und dem Ventilgehäuse wirksam sind und die den Basis- abschnitt ständig an die am Ventilgehäuse angeordnete Lagerkomponente andrücken, ohne die Schwenkbeweglichkeit zu behindern. The bearing blade is supported on the boundary surface of the bearing groove. The base portion is therefore only loose on the pivot bearing device on the valve body. Conveniently, however, spring means are present, which are effective between the base portion and the valve housing and constantly press the base portion of the arranged on the valve housing bearing component, without hindering the pivoting movement.
Das Piezoventil ist insbesondere so ausgelegt, dass beide Verschlussabschnitte im deaktivierten Zustand des jeweils zugeordneten Piezoaktors eine am gegenüberliegenden Ventilsitz dichtend anliegende Schließstellung einnehmen. Bei deaktivierten Piezoaktoren sind dann die den beiden steuerbaren Ventilsitzen zugeordneten Ventilkanäle abgesperrt. Diese Schließstellung wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Piezoventil mit Federmitteln ausgestattet ist, die ständig zwischen dem Ventilgehäuse und den Steuerfingern wirksam sind, um letztere in Richtung der Schließstellung zu beaufschlagen. Die Federmittel können hierbei beispielsweise di- rekt im Bereich der Verschlussabschnitte oder im Bereich der Festkörpergelenke auf die Steuerfinger einwirken. Erfolgt die Krafteinleitung der Federmittel im Bereich der Festkörpergelenke, kann damit vorzugsweise auch die notwendige Haltekraft aufgebracht werden, um bei Vorhandensein einer Schneidenlagerung den Basisabschnitt am Ventilgehäuse verschwenkbar zu fixieren. The piezo valve is in particular designed so that both closure sections in the deactivated state of the respective associated piezoelectric actuator occupy a closed position sealingly abutting the opposite valve seat. When the piezo actuators are deactivated then the valve channels assigned to the two controllable valve seats are shut off. This closed position is achieved in particular by the fact that the piezo valve is equipped with spring means which are constantly effective between the valve housing and the control fingers to act on the latter in the direction of the closed position. The spring means may hereby be, for example, di- act directly on the control fingers in the area of the closure sections or in the area of the solid-state joints. If the introduction of force of the spring means in the region of the solid-state joints, so that preferably the necessary holding force can be applied to pivot in the presence of a cutting edge bearing the base portion on the valve housing.
Die Federmittel können beispielsweise von Schraubenfedern gebildet sein, sind vorzugsweise jedoch in Form mindestens einer Blattfeder verwirklicht . The spring means may for example be formed by coil springs, but are preferably realized in the form of at least one leaf spring.
Die beiden Steuerfinger erstrecken sich zweckmäßigerweise in zueinander parallelen, mit Abstand zueinander angeordneten Auslenkebenen, die sich rechtwinkelig zur Schwenkachse der zwischen dem Basisabschnitt und dem Ventilgehäuse vorhandenen Schwenklagerung erstrecken. Die Piezoaktoren sind in diesem Zusammenhang vorzugsweise so angeordnet, dass ihre Längsachsen parallel zu diesen Auslenkebenen verlaufen, wobei zweckmäßigerweise die Längsachse des einen Piezoaktors in der einen Auslenkebene und die Längsachse des anderen Piezoaktors in der anderen Auslenkebene verläuft . The two control fingers extend expediently in mutually parallel, spaced-apart Auslenkebenen extending perpendicular to the pivot axis of the existing between the base portion and the valve housing pivot bearing. The piezoelectric actuators are in this context preferably arranged so that their longitudinal axes are parallel to these Auslenkebenen, wherein expediently the longitudinal axis of a piezoelectric actuator in the one Auslenkebene and the longitudinal axis of the other piezoelectric actuator in the other Auslenkebene.
Wenn jeweils ein Steuerfinger und ein Piezoaktor axial aufeinanderfolgend angeordnet sind, lässt sich eine besonders flache Bauweise der Steuereinheit realisieren. Besteht Interesse an einer kurzen Bauweise, kann dies mittels einer Nebeneinanderanordnung realisiert werden, bei der jeweils ein Steuerfinger und ein Piezoaktor in ein und derselben Auslenkebene längsseits nebeneinander angeordnet sind. If in each case a control finger and a piezoelectric actuator are arranged axially successively, a particularly flat design of the control unit can be realized. If there is interest in a short construction, this can be realized by means of a juxtaposition in which a control finger and a piezoelectric actuator are arranged alongside one another in one and the same deflection plane.
Der Basisabschnitt verfügt zweckmäßigerweise über eine Grundplatte, von der zwei mit Querabstand zueinander angeordnete Fingerträger wegragen, an denen jeweils unter Zwischenschal- tung eines der Festkörpergelenke einer der Steuerfinger schwenkbeweglich angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich zwischen den beiden Festkörpergelenken ein Freiraum erhalten, der die angestrebte Unabhängigkeit zwischen den Schwenkbewegungen der beiden Steuerfinger vorteilhaft unterstützt. The base section expediently has a base plate, from which two finger carriers projecting at a transverse distance from one another protrude, in each case with an intermediate shifter. tion of one of the solid joints of the control finger is pivotally mounted. In this way, a free space can be obtained between the two solid joints, which advantageously supports the desired independence between the pivoting movements of the two control fingers.
Das Piezoventil ist zweckmäßigerweise mit einer elektronischen Steuereinrichtung für die Piezoaktoren ausgestattet . Hierzu kann ein am Ventilgehäuse angeordneter Ansteuerkopf vorhanden sein, der die elektronische Steuereinrichtung beinhaltet. Diese Steuereinrichtung kann bei Bedarf so ausgebildet sein, dass eine geregelte Betriebsweise des Piezoventils möglich ist. Insbesondere kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um von einem Drucksensor und/oder Durchflusssensor erhaltene Messwerte bei der Ansteuerung der Piezoaktoren zu berücksichtigen. Dieser mindestens eine Drucksensor und/oder Durchflusssensor ist vorzugsweise ein unmittelbarer Bestandteil des Piezoventils. The piezo valve is expediently equipped with an electronic control device for the piezoelectric actuators. For this purpose, a control head arranged on the valve housing can be present, which contains the electronic control device. If required, this control device can be designed so that a controlled operation of the piezo valve is possible. In particular, the control device may be designed to take into account measured values obtained by a pressure sensor and / or a flow sensor when controlling the piezo actuators. This at least one pressure sensor and / or flow sensor is preferably an immediate component of the piezo valve.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:
Figur 1 eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Piezoventils in einer perspektivischen Außenansicht , 1 shows an advantageous embodiment of the piezoelectric valve according to the invention in a perspective external view,
Figur 2 eine für die Fluidsteuerung verantwortliche Ventil- einheit des Piezoventils in einer Explosionsdarstellung, FIG. 2 shows an exploded view of a valve unit of the piezo valve which is responsible for the fluid control;
Figur 3 das Piezoventil aus Figur 1 im Längsschnitt gemäß 3 shows the piezo valve of Figure 1 in longitudinal section according to
Schnittlinie III-III, wobei der Bereich eines Festkörpergelenkes ergänzend vergrößert abgebildet ist, Figur 4 einen Querschnitt durch die Ventileinheit des Section line III-III, wherein the area of a solid-state joint is shown enlarged in addition, Figure 4 shows a cross section through the valve unit of
Piezoventils gemäß Schnittlinie IV- IV aus Figur 3 in der Schließstellung beider Verschlussabschnitte,  Piezo valve according to section line IV-IV of Figure 3 in the closed position of both closure sections,
Figur 5 eine Schnittdarstellung vergleichbar der Figur 4, wobei der eine Verschlussabschnitt eine Offenstellung und der andere Verschlussabschnitt die Figure 5 is a sectional view similar to Figure 4, wherein the one closure portion an open position and the other closure portion the
Schließstellung einnimmt,  Closed position,
Figur 6 die Anordnung aus Figur 5 mit vertauschten Stellungen der Verschlussabschnitte, Figur 7 eine Einzeldarstellung der im Ventilgehäuse beweglich untergebrachten Steuereinheit in einer Seitenansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil VII aus Figur 8, FIG. 6 shows the arrangement from FIG. 5 with reversed positions of the closure sections, FIG. 7 shows an individual view of the control unit movably accommodated in the valve housing in a side view with a viewing direction according to arrow VII from FIG.
Figur 8 eine Draufsicht von oben auf die Steuereinheit mit Figure 8 shows a top view of the control unit with
Blickrichtung gemäß Pfeil VIII aus Figur 7,  Viewing direction according to arrow VIII of Figure 7,
Figur 9 eine perspektivische Einzeldarstellung der Steuereinheit , FIG. 9 shows a perspective individual representation of the control unit,
Figur 10 einen Ausschnitt des Piezoventils im deaktivierten FIG. 10 shows a section of the piezo valve in the deactivated state
Zustand beider Piezoaktoren, Figur 11 eine Darstellung vergleichbar Figur 10, wobei der eine Piezoaktor aktiviert und der andere Piezoaktor deaktiviert ist,  FIG. 11 shows a representation comparable to FIG. 10, wherein one piezoactuator is activated and the other piezoactuator is deactivated,
Figur 12 die Anordnung aus Figur 11 mit vertauschter Aktivierung und Deaktivierung der beiden Piezoaktoren, Figur 13 eine Seitenansicht der Steuereinheit in einem Zustand gemäß Figur 11 und FIG. 12 shows the arrangement of FIG. 11 with reversed activation and deactivation of the two piezoactuators, Figure 13 is a side view of the control unit in a state according to Figure 11 and
Figur 14 eine Seitenansicht der Steuereinheit in einem Zustand gemäß Figur 12. FIG. 14 shows a side view of the control unit in a state according to FIG. 12.
Das in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Denoted in its entirety by reference numeral 1
Piezoventil enthält eine Ventileinheit 2 mit einem Ventilgehäuse 3. Im Innern des Ventilgehäuses 3 ist eine Ventilkammer 4 ausgebildet . Piezo valve contains a valve unit 2 with a valve housing 3. In the interior of the valve housing 3, a valve chamber 4 is formed.
Beispielhaft ist das Ventilgehäuse 3 blockförmig oder quaderförmig ausgebildet. Es enthält zweckmäßigerweise ein Unterteil 5 mit einer Bodenwand 5a und einer umlaufenden, nach oben ragenden Seitenwand 5b. Auf den der Bodenwand 5a entgegengesetzten Rand der Seitenwand 5b ist ein Gehäusedeckel 6 aufgesetzt, insbesondere unter Zwischenschaltung einer umlaufenden Dichtung 7. By way of example, the valve housing 3 is block-shaped or cuboid. It expediently contains a lower part 5 with a bottom wall 5a and a circumferential, upwardly projecting side wall 5b. On the bottom wall 5 a opposite edge of the side wall 5 b, a housing cover 6 is placed, in particular with the interposition of a circumferential seal. 7
Die Ventilkammer 4 befindet sich hauptsächlich im Unterteil 5 und ist nach oben hin vom Gehäusedeckel 6 verschlossen. The valve chamber 4 is located mainly in the lower part 5 and is closed at the top by the housing cover 6.
Die Ventilkammer 4 und insbesondere auch das Ventilgehäuse 3 haben eine längliche Gestalt mit einer Längsachse 8. Rechtwinkelig zur Längsachse 8 verläuft eine Hochachse 12, die sich exemplarisch senkrecht zur Bodenwand 5a erstreckt. Eine zur Längsachse 8 und zur Hochachse 12 rechtwinkelige Achse sei im Folgenden als Querachse 13 bezeichnet. The valve chamber 4 and in particular also the valve housing 3 have an elongate shape with a longitudinal axis 8. A vertical axis 12 extends at right angles to the longitudinal axis 8 and extends perpendicular to the bottom wall 5 a by way of example. A perpendicular to the longitudinal axis 8 and the vertical axis 12 axis is hereinafter referred to as the transverse axis 13.
In die Ventilkammer 4 münden an der Innenfläche der Bodenwand 5a ein erster und zweiter Ventilkanal 14a, 14b. Ihre Mündungen sind in der Richtung der Querachse 13 mit Abstand zueinander angeordnet und von einem ersten bzw. zweiten Ventilsitz, der fest am Ventilgehäuse 3 angeordnet ist, umrahmt. In Achsrichtung der Längsachse 8 liegen die beiden Ventilsitze 15a, 15b zweckmäßigerweise auf gleicher Höhe. In the valve chamber 4 open on the inner surface of the bottom wall 5a, a first and second valve channel 14a, 14b. Their mouths are arranged in the direction of the transverse axis 13 at a distance from each other and framed by a first and second valve seat, which is fixedly arranged on the valve housing 3. In Axial direction of the longitudinal axis 8 are the two valve seats 15a, 15b expediently at the same height.
Die beiden Ventilkanäle 14a, 14b münden jeweils zu einer Außenfläche des Ventilgehäuses 3 aus. Der erste Ventilkanal 14a bildet beim Ausführungsbeispiel einen mit einer Druckquelle P verbindbaren Speisekanal, der zweite Ventilkanal 14b einen mit der Atmosphäre R verbindbaren Entlüftungskanal. Eine an der Außenmündung des ersten Ventilkanals 14a angeordnete Anschlusseinheit 16 ermöglicht den Anschluss einer zu einer nicht abgebildeten Druckquelle führenden Fluidleitung. An die Außenmündung des zweiten Ventilkanals 14b ist exemplarisch ein Schalldämpfer 17 angeschlossen. The two valve channels 14a, 14b each open to an outer surface of the valve housing 3. In the exemplary embodiment, the first valve channel 14a forms a feed channel which can be connected to a pressure source P, while the second valve channel 14b forms a venting channel which can be connected to the atmosphere R. A connection unit 16 arranged at the outer mouth of the first valve channel 14a allows the connection of a fluid line leading to a pressure source (not shown). At the outer mouth of the second valve channel 14b, a muffler 17 is connected by way of example.
Ein dritter Ventilkanal 14c mündet einerseits ebenfalls in die Ventilkammer 4 und andererseits zu einer Außenfläche des Ventilgehäuses 3. Er wird beim Ausführungsbeispiel als mit einem Verbraucher A verbindbarer Arbeitskanal genutzt. An der Außenmündung des dritten Ventilkanals 14c ist ebenfalls eine Anschlusseinheit 16 angeordnet, mit der sich eine zum anzusteuernden Verbraucher führende Fluidleitung lösbar anschließen lässt. A third valve channel 14c opens on the one hand also in the valve chamber 4 and on the other hand to an outer surface of the valve housing 3. It is used in the embodiment as connectable with a consumer A working channel. At the outer mouth of the third valve channel 14c, a connection unit 16 is likewise arranged, with which a fluid line leading to the consumer to be controlled can be detachably connected.
Während der erste und zweite Ventilkanal 14a, 14b von einer in der Ventilkammer 4 angeordneten Steuereinheit 23 steuerbar sind, gilt dies nicht für den dritten Ventilkanal 14c. Dieser mündet ständig unbeeinflusst von der Steuereinheit 23 in die Ventilkammer 4 und benötigt daher im Bereich seiner Innenmündung auch keinen Ventilsitz. While the first and second valve channels 14a, 14b are controllable by a control unit 23 arranged in the valve chamber 4, this does not apply to the third valve channel 14c. This flows constantly unaffected by the control unit 23 in the valve chamber 4 and therefore does not need in the region of its inner mouth and no valve seat.
Die Ventilkammer 4 hat eine Längserstreckung entlang der Längsachse 8 und verfügt dabei über zwei einander entgegengesetzte Endbereiche, die im Folgenden als vorderer und hinterer Endbereich bezeichnet werden sollen. Die beiden Ventil- sitze 15a, 15b sind exemplarisch im vorderen Endbereich der Ventilkammer 4 platziert. The valve chamber 4 has a longitudinal extent along the longitudinal axis 8 and in this case has two opposite end regions, which are to be referred to below as the front and rear end region. The two valve Seats 15a, 15b are exemplarily placed in the front end region of the valve chamber 4.
Im hinteren Endbereich der Ventilkammer 4 ist an der Bodenwand 5a eine erste Lagerkomponente 22a einer Schwenklagereinrichtung 22 angeordnet. Sie ist als sich in Achsrichtung der Querachse 13 erstreckender und nach oben in die Ventilkammer 4 hineinragender Vorsprung gestaltet, der schneidenartig spitz zuläuft und daher im Folgenden auch als Lagerschneide bezeichnet wird. In the rear end region of the valve chamber 4, a first bearing component 22a of a pivot bearing device 22 is arranged on the bottom wall 5a. It is designed as in the axial direction of the transverse axis 13 extending and upwardly projecting into the valve chamber 4 projection which tapers like a blade and therefore hereinafter also referred to as a bearing blade.
Im Innern der Ventilkamer 4 ist eine bewegliche Steuereinheit 23 angeordnet. Selbige ist in Figuren 7 bis 9, 13 und 14 auch nochmals gesondert abgebildet. Es handelt sich bei ihr um eine Baugruppe, die als wesentliche Bestandteile einen insbesondere einstückig ausgebildeten Steuerkörper 24 und zwei als Stapeltranslatoren ausgebildete erste und zweite Piezoaktoren 25a, 25b umfasst . Inside the Ventilkamer 4, a movable control unit 23 is arranged. The same is shown separately again in FIGS. 7 to 9, 13 and 14. It is an assembly which comprises, as essential components, a control body 24 which is designed in particular in one piece and two first and second piezoactuators 25a, 25b designed as stacking transformers.
Die Steuereinheit 23 erstreckt sich in Achsrichtung der The control unit 23 extends in the axial direction of
Längsachse 8 und dabei sowohl über die erste Lagerkomponente 22a als auch die beiden Ventilsitze 15a, 15b hinweg. Longitudinal axis 8 and thereby both on the first bearing component 22a and the two valve seats 15a, 15b away.
Der insbesondere aus Metall und hierbei vorzugsweise aus Stahl bestehende Steuerkörper 24 verfügt an seinem sich neben der ersten Lagerkomponente 22a erstreckenden rückwärtigen Endabschnitt über eine zweite Lagerkomponente 22b der The control body 24, which consists in particular of metal and in this case preferably of steel, has a second bearing component 22b at its rear end section extending in addition to the first bearing component 22a
Schwenklagereinrichtung 22. Es handelt sich hierbei um eine an der der Bodenwand 5a zugewandten Unterseite des Steuerkörpers 24 ausgebildete und sich in der Querrichtung 13 erstreckende Längsnut, die im Folgenden auch als Lagernut bezeichnet wird. Mit dieser Lagernut 22b sitzt der Steuerkörper 24 auf der Lagerschneide 22a, so dass selbige in die Lagernut 22b eingreift. Hierbei liegt eine Linienberührung vor, die eine sich in Achsrichtung der Querachse 13 verlaufende Swivel bearing device 22. This is a longitudinal groove formed on the underside of the control body 24 facing the bottom wall 5a and extending in the transverse direction 13, which is also referred to below as a bearing groove. With this bearing groove 22b, the control body 24 sits on the bearing blade 22a, so that the same engages in the bearing groove 22b. Here is a line contact, the an extending in the axial direction of the transverse axis 13
Schwenkachse 26 definiert, um die der Steuerkörper 24 relativ zum Ventilgehäuse 3 gemäß Doppelpfeil 27 verschwenkbar ist. Pivot axis 26 defined by which the control body 24 relative to the valve housing 3 according to double arrow 27 is pivotable.
Prinzipiell könnte die Schwenklagereinrichtung 22 auch auf andere Weise generiert werden, beispielsweise durch Bohrungen im Ventilgehäuse 3 und im Steuerkörper 24, in die Lagerbolzen eingesteckt sind. Die beim Ausführungsbeispiel realisierte Schwenklagereinrichtung 22, die als Schneidenlagerung In principle, the pivot bearing device 22 could also be generated in other ways, for example, by bores in the valve housing 3 and in the control body 24, are inserted into the bearing pin. The realized in the embodiment pivot bearing device 22, the cutting edge
bezeichenbar ist, lässt sich jedoch einfach herstellen und ermöglicht eine sehr einfache schwenkbewegliche Montage des Steuerkörpers 24, indem dieser lediglich auf die erste Lagerkomponente 22a aufgelegt wird. can be labeled, but can be easily manufactured and allows a very simple pivoting mounting of the control body 24 by this is placed only on the first bearing component 22a.
Die Anordnung von Lagerschneide 22a und Lagernut 22b könnte auch vertauscht sein. The arrangement of bearing blade 22a and bearing groove 22b could also be reversed.
Der Steuerkörper 24 verfügt über einen Basisabschnitt 28 und über zwei längsseits nebeneinander angeordnete und mit Querabstand zueinander von dem Basisabschnitt 28 in die gleiche Richtung wegragende erste und zweite Steuerfinger 31a, 31b. Während der Basisabschnitt 28 den hinteren Endbereich des Steuerkörpers 24 bildet, gehören die beiden Steuerfinger 31a, 31b zum vorderen Endbereich des Steuerkörpers 24. The control body 24 has a base section 28 and two first and second control fingers 31a, 31b which are arranged alongside one another and project away from the base section 28 at a lateral distance from one another in the same direction. While the base portion 28 forms the rear end portion of the control body 24, the two control fingers 31 a, 31 b belong to the front end portion of the control body 24.
Die zweite Lagerkomponente 22b ist an dem Basisabschnitt 28 angeordnet . Mithin erfolgt die Schwenklagerung des Steuerkörpers 24 an diesem Basisabschnitt 28. The second bearing component 22 b is disposed on the base portion 28. Consequently, the pivotal mounting of the control body 24 takes place at this base portion 28.
Während der erste Steuerfinger 31a mit einem als erster Verschlussabschnitt 32a bezeichneten Längenabschnitt über den ersten Ventilsitz 15a ragt, ragt der zweite Steuerfinger 31b mit einem als zweiter Verschlussabschnitt 32b bezeichneten Längenabschnitt über den zweiten Ventilsitz 15b. Die beiden Verschlussabschnitte 32a, 32b sind zweckmäßigerweise von den dem Basisabschnitt 28 axial entgegengesetzten Endabschnitten der Steuerfinger 31a, 31b gebildet. While the first control finger 31a projects beyond the first valve seat 15a with a longitudinal section designated as the first closure section 32a, the second control finger 31b projects beyond the second valve seat 15b with a longitudinal section designated as a second closure section 32b. The two closure sections 32a, 32b are expediently formed by the base sections 28 axially opposite end portions of the control fingers 31a, 31b.
Jeder Verschlussabschnitt 32a, 32b weist an seiner dem zugeordneten Ventilsitz 15a, 15b zugewandten Seite in dem diesem Ventilsitz 15a, 15b gegenüberliegenden Bereich eine Verschlussfläche 33 auf, die am gegenüberliegenden Ventilsitz 15a, 15b dichtend zur Anlage bringbar ist, um den zu dem betreffenden Ventilsitz 15a, 15b gehörenden Ventilkanal 14a oder 14b abzusperren. Die Verschlussfläche 33 kann direkt von einer Außenfläche des zugehörigen Steuerfingers 31a, 31b gebildet sein, befindet sich zweckmäßigerweise jedoch an einem insbesondere aus Material mit gummielastischen Eigenschaften bestehenden Dichtelement 34, das am Steuerfinger 31a, 31b fixiert ist. Each closure section 32a, 32b has, at its side facing the associated valve seat 15a, 15b, a closure surface 33 in the region opposite this valve seat 15a, 15b, which sealing surface can be brought into abutment against the opposite valve seat 15a, 15b in order to contact the relevant valve seat 15a 15b valve port 14a or 14b shut off. The closure surface 33 may be formed directly by an outer surface of the associated control finger 31a, 31b, but is expediently located on a sealing element 34 which is in particular made of material with rubber-elastic properties and which is fixed to the control finger 31a, 31b.
Zwischen den ersten Steuerfinger 31a und den Basisabschnitt 28 ist ein erstes Festkörpergelenk 35a zwischengeschaltet, zwischen den zweiten Steuerfinger 31b und den Basisabschnitt 28 ein zweites Festkörpergelenk 35b. Die Festkörpergelenke 35a, 35b sind integrale und insbesondere einstückige Bestandteile des Steuerkörpers 24 und bewirken voneinander unabhängige gelenkige Verbindungen zwischen jedem Steuerfinger 31a, 31b und dem Basisabschnitt 28. Die Gelenkachsen 36 beider Festkörpergelenke 35a, 35b verlaufen parallel zu der Schwenkachse 26. Jeder Steuerfinger 31a, 31b und der Basisabschnitt 28 sind um die jeweils zugeordnete Gelenkachse 36 relativ zueinander verschwenkbar. Dies allerdings nur bei entsprechendem Kraftaufwand, da die Festkörpergelenke 35a, 35b über eine relativ hohe Drehmomentensteifigkeit verfügen. Between the first control finger 31a and the base portion 28, a first solid-state joint 35a is interposed, between the second control finger 31b and the base portion 28, a second solid-state joint 35b. The solid joints 35a, 35b are integral and in particular integral parts of the control body 24 and cause mutually independent hinged connections between each control finger 31a, 31b and the base portion 28. The hinge axes 36 of both solid joints 35a, 35b are parallel to the pivot axis 26. Each control finger 31a, 31b and the base portion 28 are pivotable about the respective associated hinge axis 36 relative to each other. However, this only with a corresponding expenditure of force, since the solid-state joints 35a, 35b have a relatively high torque stiffness.
Der vergrößerte Ausschnitt in Figur 3 macht deutlich, dass jedes Festkörpergelenk 35a, 35b zweckmäßigerweise von einem biegbaren Materialsteg 37 des Steuerkörpers 24 gebildet ist, der sich in Achsrichtung der Längsachse 8 erstreckt und der einenends an einem der Steuerfinger 31a, 31b und andernends am Basisabschnitt 28 angreift. Ein solcher Materialsteg 37 lässt sich insbesondere durch zwei zueinander beabstandete Einschnitte 38 realisieren, die von einander entgegengesetzten Seiten her in den Steuerkörper 24 eingebracht werden. Die Steifigkeit des Festkörpergelenks 35a, 35b wird hierbei durch die Dicke des Materialsteges 37 sowie die Tiefe und Breite der Einschnitte 38 bestimmt. The enlarged detail in FIG. 3 makes it clear that each solid-body joint 35 a, 35 b is expediently of one type bendable material web 37 of the control body 24 is formed, which extends in the axial direction of the longitudinal axis 8 and which engages at one end on one of the control fingers 31a, 31b and the other end on the base portion 28. Such a material web 37 can be realized, in particular, by two incisions 38 which are spaced apart from one another and which are introduced into the control body 24 from opposite sides. The stiffness of the solid-body joint 35a, 35b is determined here by the thickness of the material web 37 and the depth and width of the incisions 38.
In der aus der Zeichnung ersichtlichen vorteilhaften Gestaltung des Steuerkörpers 24 enthält der Basisabschnitt 28 eine einstückig in ihn integrierte Grundplatte 42, die sich in einer zu der Schwenkachse 26 parallelen Ebene erstreckt und von der rückseitig, insbesondere im Bereich der Schwenkachse 26, ein als Abschlusswand 43 bezeichneter Fortsatz in einer zur Ausdehnungsebene der Grundplatte 42 rechtwinkeligen ersten Richtung wegragt. Die erste Richtung weist beim Ausführungsbeispiel von der Bodenwand 5a weg nach oben in Richtung zum Gehäusedeckel 6. In the advantageous embodiment of the control body 24 that can be seen from the drawing, the base section 28 includes a base plate 42 integrally formed therein which extends in a plane parallel to the pivot axis 26 and from the rear side, particularly in the region of the pivot axis 26, as a termination wall 43 designated projection protrudes in a direction perpendicular to the plane of extension of the base plate 42 first direction. In the exemplary embodiment, the first direction points away from the bottom wall 5a in the direction of the housing cover 6.
An der der Abschlusswand 43 axial entgegengesetzten Vorderseite der Grundplatte 42 schließen sich zwei ebenfalls in der ersten Richtung, und somit beim Ausführungsbeispiel nach oben wegragende Fortsätze an, die auf Grund ihrer Funktion als erste und zweite Fingerträger 44a, 44b bezeichnet seien. Die Beiden Fingerträger 44a, 44b sind in Achsrichtung der Querachse 13 zueinander beabstandet . At the end wall 43 axially opposite front side of the base plate 42, two also in the first direction, and thus projecting upward in the exemplary embodiment, which are designated on the basis of their function as the first and second finger carrier 44a, 44b. The two finger carriers 44a, 44b are spaced apart in the axial direction of the transverse axis 13.
Jeder Fingerträger 44a, 44b trägt unter Zwischenschaltung eines Festkörpergelenkes 35a, 35b einen der beiden Steuerfinger 31a, 31b. Deren Querabstand entspricht dabei zweckmäßigerweise demjenigen zwischen den beiden Fingerträgern 44a, 44b. Das erste Festkörpergelenk 35a sitzt in der oben genannten ersten Richtung, exemplarisch also vertikal, zwischen dem ersten Fingerträger 44a und dem rückwärtigen Endabschnitt des ersten Steuerfingers 31a. Die gleiche Anordnung gilt für das zweite Festkörpergelenk 35b bezüglich des zweiten Fingerträgers 44b und des zweiten Steuerfingers 31b. Der Materialsteg jedes Festkörpergelenkes 35a, 35b ist einenends einstückig mit einem der Fingerträger 44a, 44b und andernends mit dem rückwärtigen Endabschnitt eines der Steuerfinger 31a, 31b verbunden. Each finger carrier 44a, 44b carries one of the two control fingers 31a, 31b with the interposition of a solid-state joint 35a, 35b. Their transverse distance corresponds expediently to that between the two finger carriers 44a, 44b. The First solid-state joint 35a is seated in the above-mentioned first direction, for example vertically, between the first finger carrier 44a and the rear end section of the first control finger 31a. The same arrangement applies to the second solid-state joint 35b with respect to the second finger carrier 44b and the second control finger 31b. The material web of each solid-state joint 35a, 35b is integrally connected at one end to one of the finger carriers 44a, 44b and at the other end to the rear end portion of one of the control fingers 31a, 31b.
Die beiden Steuerfinger 31a, 31b sind vorzugsweise L- förmig gestaltet. Der längere L-Schenkel 46 bildet den zugeordneten Verschlussabschnitt 32a, 32b, während der kürzere L-Schenkel 47 den rückwärtigen Endabschnitt des Steuerfingers 31a, 31b bildet und an seiner Stirnseite mit dem sich jeweils anschließenden Festkörpergelenk 35a, 35b verbunden ist. Somit erstrecken sich die beiden längeren L-Schenkel 46 im Wesentlichen axial, also in Achsrichtung der Längsachse 8, während die kürzeren L-Schenkel 47 in Achsrichtung der Hochachse 12 und somit auch rechtwinkelig zur Ausdehnungsebene der Grundplatte 42 verlaufen. The two control fingers 31a, 31b are preferably L-shaped. The longer L-leg 46 forms the associated closure portion 32a, 32b, while the shorter L-leg 47 forms the rear end portion of the control finger 31a, 31b and is connected at its end face to the respective subsequent solid-state joint 35a, 35b. Thus, the two longer L-legs 46 extend substantially axially, ie in the axial direction of the longitudinal axis 8, while the shorter L-legs 47 extend in the axial direction of the vertical axis 12 and thus also at right angles to the plane of extension of the base plate 42.
Die in die entgegengesetzte Richtung wie der zugeordnete längere L-Schenkel 46 weisende Außenfläche jedes kürzeren L- Schenkels 47, die im Folgenden als Krafteinleitungsfläche 48 bezeichnet sei, ist nach rückwärts orientiert und der Abschlusswand 43 zugewandt. The in the opposite direction as the associated longer L-leg 46 facing outer surface of each shorter L-leg 47, which is hereinafter referred to as force introduction surface 48 is oriented backwards and the end wall 43 facing.
Gemeinsam begrenzen die Grundplatte 42, die Abschlusswand 43, die in die gleiche Richtung wie die Abschlusswand 43 ragenden Fingerträger 44a, 44b und die kürzeren L-Schenkel 47 der Steuerfinger 31a, 31b eine längsseitige Ausnehmung 52 des Steuerkörpers 24, die an der der Bodenwand 5a entgegengesetzten Oberseite und auch an den in Achsrichtung der Querachse 13 orientierten Seiten offen ist. Der Steuerkörper 24 hat in diesem Bereich also einen U-förmigen Längsschnitt. Die Ausnehmung 52 dient zur Aufnahme der beiden Piezoaktoren 25a, 25b. Together, the base plate 42, the end wall 43, the finger carriers 44a, 44b projecting in the same direction as the end wall 43, and the shorter L legs 47 of the control fingers 31a, 31b define a longitudinal recess 52 of the control body 24 which is adjacent to the bottom wall 5a opposite top and also in the axial direction of the transverse axis 13 oriented sites is open. The control body 24 thus has a U-shaped longitudinal section in this area. The recess 52 serves to receive the two piezoactuators 25a, 25b.
Die beiden Piezoaktoren 25a, 25b haben jeweils eine Längserstreckung mit Längsachsen 53a, 53b. Sie sind in der Ausnehmung 52 so ausgerichtet, dass ihre Längsachsen 53a, 53b parallel zueinander und insbesondere auch parallel zu der The two piezoactuators 25a, 25b each have a longitudinal extent with longitudinal axes 53a, 53b. They are aligned in the recess 52 so that their longitudinal axes 53a, 53b parallel to each other and in particular also parallel to the
Längsachse 8 verlaufen. Jeder Piezoaktor 25a, 25b hat eine axial orientierte hintere Stirnfläche 54, mit der er sich direkt oder indirekt innen an der Abschlusswand 43 abstützt, und außerdem eine entgegengesetzt und exemplarisch nach vorne weisende vordere Stirnfläche 55, mit der er sich an der Longitudinal axis 8 run. Each piezoactuator 25a, 25b has an axially oriented rear end face 54, with which it is supported directly or indirectly on the inside on the end wall 43, and also an oppositely and exemplarily forward facing front end face 55, with which he
Krafteinleitungsfläche 48 von jeweils einem der beiden Steuerfinger 31a, 31b abstützt. Force introduction surface 48 of each one of the two control fingers 31a, 31b is supported.
Während die Abstützung bezüglich der Abschlusswand 43 insbesondere großflächig erfolgen kann, stützen sich beide While the support with respect to the end wall 43 can be made in particular over a large area, both are based
Piezoaktoren 25a, 25b im Bereich der Krafteinleitungsfläche 48 zweckmäßigerweise nur punktuell oder linienförmig in einem begrenzten Bereich ab, der als Krafteinleitungsstelle 56 bezeichnet sei und der insbesondere definiert ist von einem in die Ausnehmung 52 hineinragenden höckerartigen Vorsprung an der Krafteinleitungsfläche 48. Man erkennt dies besonders gut in dem vergrößerten Ausschnitt der Figur 3. Piezoactuators 25a, 25b in the region of the force introduction surface 48 expediently only selectively or linearly in a limited area, which is designated as force introduction point 56 and which is defined in particular by a protruding into the recess 52 hump-like projection on the force introduction surface 48. This is particularly well in the enlarged section of FIG. 3
Prinzipiell könnten sich die Piezoaktoren 25a, 25b mit ihren hinteren Stirnflächen 54 direkt an der Abschlusswand 43 abstützen. Zweckmäßiger ist jedoch die beim Ausführungsbeispiel realisierte Bauform, bei der eine nur mittelbare bzw. indirekte Abstützung unter Zwischenschaltung je einer Justierschraube 57 erfolgt, die in ein die Abschlusswand 43 durchsetzendes Gewindeloch eingeschraubt ist und geringfügig von der Rückseite her in die Ausnehmung 52 hineinragt. Mit Hilfe der Justierschrauben 57 lässt sich die axiale Vorspannung der Piezoaktoren 25a, 25b einstellen. In principle, the piezo actuators 25a, 25b could be supported with their rear end surfaces 54 directly on the end wall 43. Appropriately, however, is the embodiment realized in the embodiment, in which only indirect or indirect support with the interposition of an adjusting screw 57 takes place, which is screwed into a the end wall 43 passing through threaded hole and slightly from the rear protrudes into the recess 52. With the help of the adjusting screws 57, the axial bias of the piezo actuators 25a, 25b set.
An jedem Piezoaktor 25a, 25b sind der elektrischen Ansteue- rung dienende Kontaktmittel 58 angeordnet. An ihnen lässt sich eine bevorzugt variable Ansteuerspannung zur bevorzugt stufenlosen Aktivierung jedes Piezoaktors 25a, 25b anlegen. Die beiden Piezoaktoren 25a, 25b sind insbesondere unabhängig voneinander betätigbar. At each piezoelectric actuator 25a, 25b, the electrical actuation serving-serving contact means 58 are arranged. A preferably variable drive voltage can be applied to them for preferably stepless activation of each piezoactuator 25a, 25b. The two piezo actuators 25a, 25b are in particular actuatable independently of each other.
Im deaktivierten Zustand beider Piezoaktoren 25a, 25b, also wenn an keinem der Piezoaktoren 25a, 25b eine Ansteuerspannung anliegt, nimmt der Steuerkörper 24 eine beispielsweise aus Figuren 3, 4, 7 und 10 ersichtliche Grundstellung ein. Hierbei erstrecken sich die beiden Steuerfinger und insbesondere deren Verschlussabschnitte 32a, 32b parallel zueinander und insbesondere auch parallel zu der Längsachse 8. In dieser Grundstellung liegen beide Verschlussabschnitte 32a, 32b unter Vorspannung und Absperrung des zugeordneten Ventilkanals 14a, 14b am jeweils zugeordneten Ventilsitz 15a, 15b an. Die beiden Ventilsitze 15a, 15b befinden sich auf der gleichen Längsseite des Steuerkörpers 24, exemplarisch unterhalb diesem. Die Schwenklagereinrichtung 22 ist auf der gleichen Längsseite des Steuerkörpers 24 angeordnet wie die Ventilsitze 15a, 15b. In the deactivated state of both piezoelectric actuators 25a, 25b, that is to say when no drive voltage is applied to any of the piezoactuators 25a, 25b, the control body 24 adopts a basic position which can be seen, for example, from FIGS. 3, 4, 7 and 10. Here, the two control fingers and in particular their closure portions 32a, 32b extend parallel to each other and in particular also parallel to the longitudinal axis 8. In this basic position, both closure portions 32a, 32b are under bias and shut off the associated valve channel 14a, 14b at the respectively associated valve seat 15a, 15b at. The two valve seats 15a, 15b are located on the same longitudinal side of the control body 24, for example below this. The pivot bearing device 22 is arranged on the same longitudinal side of the control body 24 as the valve seats 15a, 15b.
Zugunsten einer flachen Bauweise der Steuereinheit 23 ragen die Steuerfinger 31a, 31b von der Ausnehmung 52 bzw. vom Basisabschnitt 28 weg. Hierdurch ergibt sich insbesondere eine dahingehende Anordnung, dass jeweils ein Steuerfinger 31a, 31b und ein Piezoaktor 25a, 25b axial aufeinanderfolgend angeordnet sind. Bei einer nicht abgebildeten alternativen Bauform sind die Steuerfinger 31a, 31b ausgehend von den Fingerträgern 44a, 44b nach rückwärts gewandt und erstrecken sich über die In favor of a flat design of the control unit 23, the control fingers 31a, 31b project away from the recess 52 and from the base section 28, respectively. This results in particular a pertinent arrangement, that in each case a control finger 31a, 31b and a piezoelectric actuator 25a, 25b are arranged axially in succession. In an alternative embodiment, not shown, the control fingers 31a, 31b are turned backwards from the finger carriers 44a, 44b and extend over the fingers
Piezoaktoren 25a, 25b hinweg. Das Piezoventil 1 baut in diesem Fall kürzer, zugleich aber auch etwas höher. Piezoactuators 25a, 25b away. The piezo valve 1 builds shorter in this case, but at the same time a little higher.
Der erste Steuerfinger 31a erstreckt sich in einer ersten Auslenkebene 62a, der zweite Steuerfinger 31b in einer dazu parallelen zweiten Auslenkebene 62b. Beide Auslenkebenen 62a, 62b erstrecken sich rechtwinkelig zur Schwenkachse 26 der Schwenklagereinrichtung 22. The first control finger 31a extends in a first deflection plane 62a, the second control finger 31b extends in a second deflection plane 62b parallel thereto. Both Auslenkebenen 62 a, 62 b extend at right angles to the pivot axis 26 of the pivot bearing device 22nd
Die Piezoaktoren 25a, 25b sind vorzugsweise so angeordnet, dass die Längsachse 53a des ersten Piezoaktors 25a in der ersten Auslenkebene 62a verläuft und die Längsachse 53b des zweiten Piezoaktors 25b in der zweiten Auslenkebene 62b. Im deaktivierten Zustand der beiden Piezoaktoren 25a, 25b verlaufen deren Längsachsen 53a, 53b zweckmäßigerweise parallel zu den Längsachsen der bevorzugt stabförmigen Verschlussabschnitte 32a, 32b. The piezoactuators 25a, 25b are preferably arranged such that the longitudinal axis 53a of the first piezoelectric actuator 25a extends in the first deflection plane 62a and the longitudinal axis 53b of the second piezoelectric actuator 25b in the second deflection plane 62b. In the deactivated state of the two piezoactuators 25a, 25b, their longitudinal axes 53a, 53b expediently run parallel to the longitudinal axes of the preferably rod-shaped closure sections 32a, 32b.
Die gleichzeitige Anlage beider Verschlussabschnitte 32a, 32b an den ihnen zugeordneten Ventilsitzen 15a, 15b in der Grundstellung, wird durch Federmittel 63 hervorgerufen, die zwischen dem Steuerkörper 24 und dem Ventilgehäuse 3 wirksam sind. Der Übersichtlichkeit wegen sind diese Federmittel 63 in den Figuren 10 bis 12 als einzelne Schraubendruckfedern gezeigt - um solche es sich in der Praxis prinzipiell auch handeln kann -, wobei sie aber zweckmäßigerweise in Form mindestens einer und vorzugsweise genau einer Blattfeder realisiert sind, die aus Figuren 2 und 3 ersichtlich ist. The simultaneous abutment of both closure portions 32a, 32b at their associated valve seats 15a, 15b in the basic position, is caused by spring means 63, which are effective between the control body 24 and the valve housing 3. For the sake of clarity, these spring means 63 are shown in Figures 10 to 12 as a single helical compression springs - to which it may in principle also act in practice -, but they are expediently realized in the form of at least one and preferably exactly one leaf spring consisting of figures 2 and 3 can be seen.
Die Federmittel 63 beaufschlagen beide Steuerfinger 31a, 31b ständig in Richtung einer am jeweils gegenüberliegenden Ven- tilsitz 15a, 15b anliegenden Schließstellung. Sie wirken dabei im Bereich der Verschlussabschnitte 32a, 32b individuell auf jeden Steuerfinger 31a 31b ein. Die Krafteinleitungsstelle der Federmittel 63 befindet sich hierbei insbesondere auf axialer Höhe der Verschlussflächen 33. The spring means 63 constantly act on both control fingers 31a, 31b in the direction of one of the opposing valves. tilsitz 15a, 15b adjacent closed position. In the process, they act individually on each control finger 31a 31b in the region of the closure sections 32a, 32b. The force introduction point of the spring means 63 is in this case in particular at the axial height of the closure surfaces 33.
Vorzugsweise sind die Federmittel 63 so ausgebildet, dass sie darüber hinaus auch den Basisabschnitt beaufschlagen und ständig mit seiner zweiten Lagerkomponente 22b an die erste Lagerkomponente 22a andrücken. Somit dienen die Federmittel 63 zur Vorspannung des Steuerkörpers 24 einerseits gegen die beiden Ventilsitze 15a, 15b und andererseits im Bereich der als Schneidenlagerung konzipierten Schwenklagereinrichtung 22. Preferably, the spring means 63 are formed so that they also act on the base portion and constantly press with its second bearing component 22b to the first bearing component 22a. Thus, the spring means 63 serve to bias the control body 24 on the one hand against the two valve seats 15a, 15b and on the other hand in the region of designed as a knife-edge bearing pivot bearing device 22nd
Bei einer Ausgestaltung als Blattfeder 63a können die Federmittel 63 einen sich an der der Ventilkammer 4 zugewandten Innenfläche des Gehäusedeckels 6 abstützenden Abstützabschnitt 64 aufweisen und über vier von diesem Abstützabschnitt 64 wegragende Federarme 65 verfügen, von denen zwei auf die nach oben weisende Stirnfläche der Abschlusswand 43 drücken und zwei weitere auf die der Verschlussfläche 33 entgegengesetzte Oberseite je eines Steuerfingers 31a 31b. In one embodiment as a leaf spring 63a, the spring means 63 may have a support portion 64 which is supported on the inner surface of the housing cover 6 facing the valve chamber 4 and have four spring arms 65 which project away from this support portion 64, two of which point toward the upwardly facing end face of the end wall 43 press and two more on the closure surface 33 opposite top of each control finger 31a 31b.
In Figur 10 ist gestrichelt bei 63' angedeutet, dass die gleichzeitige Vorspannung des Steuerkörpers 24 gegen die Ventilsitze 15a 15b und gegen die erste Lagerkomponente 22a auch durch zentral wirkende Federmittel 634 realisiert werden könnte, die im Bereich der Festkörpergelenke auf den Steuerkörper 24 einwirken. In Figure 10 dashed lines at 63 'indicated that the simultaneous bias of the control body 24 against the valve seats 15a 15b and against the first bearing component 22a could also be realized by centrally acting spring means 63 4 , which act on the control body 24 in the solid state joints.
Eine bevorzugte Betriebsweise des Piezoventils 1 gestaltet sich wie folgt: Im deaktivierten Zustand der beiden Piezoaktoren 25a, 25b nimmt der Steuerkörper 24 die Grundstellung ein, was gleichbedeutend ist mit der Einnahme einer dichtend am zugeordneten Ventilsitz 15a, 15b anliegenden Schließstellung beider Verschlussabschnitte 32a, 32b. A preferred mode of operation of the piezo valve 1 is as follows: In the deactivated state of the two piezo actuators 25a, 25b, the control body 24 assumes the basic position, which is synonymous with the assumption of a closed position on the associated valve seat 15a, 15b closing position of both closure portions 32a, 32b.
Um den ersten Verschlussabschnitt 32a vom ersten Ventilsitz 15a abzuheben, so dass durch die Ventilkammer 4 hindurch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventilkanal 14a und dem dritten Ventilkanal 14c hergestellt wird, erfolgt eine elektrische Aktivierung des zweiten Piezoaktors 25b. Dieser Betriebszustand des aktivierten zweiten Piezoaktors 25b ist aus Figuren 5, 11 und 13 ersichtlich. Der erste Piezoaktor 25a bleibt hierbei deaktiviert. In order to lift the first closure portion 32a from the first valve seat 15a, so that a fluid connection between the first valve channel 14a and the third valve channel 14c is established through the valve chamber 4, an electrical activation of the second piezoelectric actuator 25b takes place. This operating state of the activated second piezoelectric actuator 25b can be seen in FIGS. 5, 11 and 13. The first piezoelectric actuator 25a remains deactivated.
Bei seiner Aktivierung erfährt der als Stapeltranslator ausgebildete zweite Piezoaktor 25b auf Grund des sogenannten umgekehrten piezoelektrischen Effektes eine Verlängerung, was zur Folge hat, dass er an der Krafteinleitungsstelle 56 eine relativ hohe erste Stellkraft Fi in den zweiten Steuerfinger 31b einleitet. Bedingt dadurch, dass die Krafteinleitungs- stelle 56 der ersten Stellkraft Fi mit einem ersten Abstand Li zum zugeordneten zweiten Festkörpergelenk 35b angeordnet sind, wirkt auf den zweiten Steuerfinger 31b relativ zum Basisabschnitt 28 ein Drehmoment, das danach trachtet, den zweiten Steuerfinger 31b gemäß Pfeil 66 in Richtung zum zweiten Ventilsitz 15b zu verschwenken. When activated, the second piezoactuator 25b designed as a stack translator experiences an extension due to the so-called reverse piezoelectric effect, with the result that it introduces a relatively high first actuating force Fi into the second control finger 31b at the force introduction point 56. Due to the fact that the force introduction point 56 of the first actuating force Fi is arranged at a first distance Li from the associated second solid-state joint 35b, a torque, which tends to act on the second control finger 31b relative to the base portion 28, acts on the second control finger 31b according to arrow 66 to pivot toward the second valve seat 15b.
Dies hat zur Folge, dass der zweite Steuerfinger 31b im Bereich seiner Verschlussfläche 33 mit einer zweiten Stellkraft F2 an den zweiten Ventilsitz 15b angedrückt wird. Die Krafteinleitungsstelle der zweiten Stellkraft F2 ist dabei unter einem zweiten Abstand L2 zum zweiten Festkörpergelenk 35b angeordnet . Auf Grund dessen, dass der zweite Ventilsitz 15b nicht nachgeben kann, fungiert er als Widerlager für den zweiten Steuerfinger 31b im Bereich der Verschlussfläche 33. This has the consequence that the second control finger 31b is pressed in the region of its closure surface 33 with a second actuating force F2 to the second valve seat 15b. The force introduction point of the second actuating force F2 is arranged at a second distance L2 to the second solid-state joint 35b. Due to the fact that the second valve seat 15b can not yield, it acts as an abutment for the second control finger 31b in the region of the closure surface 33.
Da der Steuerkörper 24 außerdem auch an der Schwenklagereinrichtung 22 in der gleichen Richtung abgestützt ist wie am zweiten Ventilsitz 15b, dazwischen jedoch frei liegt und am Ventilgehäuse 3 nicht befestigt ist, findet ein Durchbiegen des Steuerkörpers im Bereich des zweiten Festkörpergelenkes 35b in der oben erwähnten ersten Richtung, beim Ausführungs- beispiel also nach oben von der Bodenwand 5a weggerichtet, statt. Bei diesem Durchbiegen wird einerseits der Basisabschnitt 28 um die Schwenkachse 26 verschwenkt und es findet auch ein geringfügiges Verschwenken des zweiten Steuerfingers 31b um den zweiten Ventilsitz 15b statt, wobei die Auslenkung jedoch so gering ist, dass die Schließstellung nicht aufgehoben wird. Eine sichere Schließstellung kann insbesondere dadurch begünstigt werden, dass ein elastisch nachgiebiges Dichtelement 34 verwendet wird, das den Schwenkwinkel unter Beibehaltung des Dichtkontaktes kompensiert . In addition, since the control body 24 is also supported on the pivot bearing device 22 in the same direction as the second valve seat 15b, but intervening therebetween and not secured to the valve housing 3, deflection of the control body in the region of the second solid-state joint 35b occurs in the above-mentioned first one Direction, in the exemplary embodiment so directed upward away from the bottom wall 5a, instead. In this bending on the one hand, the base portion 28 is pivoted about the pivot axis 26 and there is also a slight pivoting of the second control finger 31b to the second valve seat 15b, but the deflection is so small that the closed position is not canceled. A secure closed position can be promoted in particular by the fact that an elastically yielding sealing element 34 is used, which compensates the pivoting angle while maintaining the sealing contact.
Nachdem der Basisabschnitt 28 beim Durchbiegen des Steuerkörpers 24 im Bereich seines zweiten Festkörpergelenkes 35b von der Bodenwand 5a weg nach oben verschwenkt wird, findet automatisch auch ein entsprechendes Verschwenken des ebenfalls am Basisabschnitt 28 angeordneten ersten Festkörpergelenkes 35a statt. Dies hat zur Folge, dass der an dem ersten Festkörpergelenk 35a angeordnete erste Steuerfinger 31a, da er in dieser Richtung nicht blockiert wird, mitgenommen wird und von dem ihm zugeordneten ersten Ventilsitz 15a abhebt. Dadurch ist die Verbindung des ersten Ventilkanals 14a zur Ventilkammer 4 freigegeben. Wird der zweite Piezoaktor 25b in der Folge wieder deaktiviert, kehrt der Steuerkörper 24 auf Grund der dem elastischen zweiten Festkörpergelenk 35b inherenden Rückstellkräfte wieder in die Grundstellung zurück und es sind wieder sowohl der erste als auch der zweite Ventilkanal 14a, 14b abgesperrt . After the base portion 28 is pivoted upward in bending of the control body 24 in the region of its second solid-body joint 35b of the bottom wall 5a, a corresponding pivoting of the likewise arranged on the base portion 28 first solid-state joint 35a automatically takes place. As a result, the first control finger 31a arranged on the first solid-state joint 35a, since it is not blocked in this direction, is entrained and lifts off from its associated first valve seat 15a. As a result, the connection of the first valve channel 14 a to the valve chamber 4 is released. If the second piezoelectric actuator 25b is deactivated again in the sequence, the control body 24 returns to the basic position due to the restoring forces inherent in the elastic second solid-body joint 35b, and again both the first and the second valve channels 14a, 14b are shut off.
Soll nun der zweite Ventilkanal 14b mit der Ventilkammer 4 und über diese hinweg mit dem dritten Ventilkanal 14c verbunden werden, geschieht dies durch Aktivierung des ersten If the second valve channel 14b is now to be connected to the valve chamber 4 and over the latter to the third valve channel 14c, this is done by activating the first valve
Piezoaktors 25a, wobei der zweite Piezoaktor 25b deaktiviert bleibt. Dieser Zustand ergibt sich aus Figuren 6, 12 und 14. Es finden dabei mit vertauschten Rollen der Steuerfinger und Festkörpergelenke die gleichen Bewegungsabläufe statt, die oben bei Aktivierung des zweiten Piezoaktors 25b geschildert wurden, wobei nun der erste Steuerfinger 31a gemäß Pfeil 66 an den ersten Ventilsitz 15a angedrückt wird, so dass das im Bereich des ersten Festkörpergelenkes 35a stattfindende Piezoactuator 25a, wherein the second piezoelectric actuator 25b remains deactivated. This state is shown in FIGS. 6, 12 and 14. The same motion sequences take place here with reversed rollers of the control fingers and solid-body joints, which were described above upon activation of the second piezoactuator 25b, wherein now the first control finger 31a according to arrow 66 to the first Valve seat 15a is pressed so that the taking place in the region of the first solid-state joint 35a
Durchbiegen des Steuerkörpers 24 eine Mitnahme des zweiten Steuerfingers 31b zur Folge hat, so dass dieser gemäß. Pfeil 67 von dem ihm zugeordneten zweiten Ventilsitz 15b entfernt wird. Bending of the control body 24 entails entrainment of the second control finger 31b, so that this according to. Arrow 67 is removed from its associated second valve seat 15b.
Die Intensität der auch als Hub bezeichenbaren Auslenkung der beiden Steuerfinger 31a, 31b und somit deren in der vom zugeordneten Ventilsitz 15a, 15b abgehobenen Offenstellung eingenommener Abstand zum zugeordneten Ventilsitz, lässt sich zweckmäßigerweise variabel einstellen. Da der Abstand einer Verschlussfläche 33 vom Ventilsitz 15a, 15b den dem The intensity of the deflection of the two control fingers 31a, 31b, which can also be referred to as a stroke, and thus their distance to the assigned valve seat, which position is in the open position lifted from the associated valve seat 15a, 15b, can expediently be set variably. Since the distance of a closure surface 33 from the valve seat 15 a, 15 b the the
hindurchströmenden Fluid zur Verfügung gestellten Strömungs- querschnitt definiert, lässt sich auf diese Weise der Durch- fluss, also die Strömungsrate regulieren. Somit lässt sich das Piezoventil als Proportionalventil mit stetigem Betriebsverhalten nutzen. Die variable Auslenkung lässt sich sehr einfach dadurch erzielen, dass die beiden Piezoaktoren 25a, 25b variabel mit unterschiedlich hohen Ansteuerspannungen aktivierbar sind. In this way, the flow, ie the flow rate, can be regulated by means of the flow cross-section provided by the fluid flowing through. Thus, the piezo valve can be used as a proportional valve with steady operating behavior. The variable deflection is very easy simply achieve that the two piezo actuators 25a, 25b are variably activated with different levels of drive voltages.
Das Piezoventil kann somit insbesondere als 3/3 -Wege- Proportionalventil genutzt werden, wobei es den dritten Ventilkanal 14c entweder gleichzeitig sowohl vom ersten als auch vom zweiten Ventilkanal 14a, 14b absperrt oder alternativ mit dem ersten oder zweiten Ventilkanal 14a, 14b verbindet und zugleich vom anderen dieser beiden genannten ersten und zweiten Ventilkanäle 14a, 14b abtrennt. Dabei sind jeweils stufenlos eine Mehrzahl unterschiedlicher Abstände zwischen jedem Verschlussabschnitt 32a, 32b und dem diesem zugeordneten Ventilsitz 15a, 15b einstellbar. The piezo valve can thus be used in particular as a 3/3 -way proportional valve, wherein it either simultaneously blocks the first and the second valve channel 14a, 14b or alternatively connects with the first or second valve channel 14a, 14b and at the same time separated from the other of these two said first and second valve channels 14a, 14b. In each case, a plurality of different distances between each closure section 32a, 32b and the associated valve seat 15a, 15b are continuously adjustable.
Auf Grund ihrer Ausgestaltung als Stapeltranslatoren sind die Piezoaktoren 25a, 25b in der Lage, sehr hohe Drückkräfte zu erzeugen. Due to their configuration as stack translators, the piezo actuators 25a, 25b are able to generate very high compressive forces.
Die Stapeltranslatoren bestehen zweckmäßigerweise in an sich bekannter Bauweise aus einer Vielzahl dünner Keramikscheiben, beispielsweise mit Dicken zwischen 0,3 und 1 mm, auf denen sich metallische Elektroden für die Zuführung der Ansteuerspannung befinden. Die einzelnen Scheiben werden paarweise mit entgegengesetzter Polarisationsrichtung aufeinander geschichtet und verklebt . Es ergibt sich somit ein elektrisch parallel und mechanisch in Reihe geschalteter Stapel von Piezoscheiben, deren Dicke sich bei elektrischer Ansteuerung vergrößert, wobei die gesamthafte Längenänderung des The stack translators expediently consist of a plurality of thin ceramic disks, for example with thicknesses between 0.3 and 1 mm, in which metal electrodes for the supply of the drive voltage are located. The individual disks are stacked and glued together in pairs with opposite polarization direction. This results in an electrically parallel and mechanically connected in series stack of piezoelectric disks whose thickness increases with electrical control, the Gesamthafte change in length of the
Piezostapels aus der Summe der Dickenänderung der Einzelelemente resultiert. Piezo stack resulting from the sum of the change in thickness of the individual elements.
Trotz des Stapelaufbaus ist die maximale Längenänderung der Piezoaktoren 25a, 25b relativ gering. Dies wird jedoch durch eine in Verbindung mit den gelenkig gelagerten Steuerfingern 31a, 31b erhaltene Hubübersetzung mehr als kompensiert. Es lassen sich somit relativ große Auslenkhübe der Steuerfinger 31a, 31b im Bereich der Ventilsitze 15a, 15b verwirklichen. Insgesamt besteht somit die Möglichkeit zur Steuerung einer großen Bandbreite von Durchflüssen bzw. Drücken mit ein und demselben Piezoventil . Despite the stack construction, the maximum change in length of the piezo actuators 25a, 25b is relatively small. This is however through a more than compensated for a stroke ratio obtained in connection with the articulated control fingers 31a, 31b. It is thus possible to realize relatively large deflection strokes of the control fingers 31a, 31b in the region of the valve seats 15a, 15b. Overall, it is thus possible to control a wide range of flow rates or pressures with one and the same piezo valve.
Die erwähnte Hubübersetzung ergibt sich insbesondere dadurch, dass der zweite Abstand L2 zwischen jedem Festkörpergelenk 35a, 35b und der Verschlussfläche 33 des daran angeordneten Steuerfingers 31a, 31b größer ist als der Abstand zwischen dem besagten Festkörpergelenk 35a, 35b und der vom zugeordneten Piezoaktor 25a, 25b beaufschlagten Krafteinleitungsstelle 56 des betreffenden Steuerfingers 31a, 31b. The mentioned stroke ratio results in particular from the fact that the second distance L2 between each solid-body joint 35a, 35b and the closure surface 33 of the control finger 31a, 31b arranged thereon is greater than the distance between the said solid-state joint 35a, 35b and that of the associated piezoactuator 25a, 25b acted force application point 56 of the respective control finger 31a, 31b.
Beim Ausführungsbeispiel ist über die beiden jeweils über ein Festkörpergelenk verschwenkbar gelagerten Steuerfinger 31a, 31b eine ca. zwanzigfache Hubübersetzung verwirklicht. In the exemplary embodiment, an approximately twenty-fold stroke ratio is realized via the two control fingers 31a, 31b, each of which is pivotably mounted via a solid-body joint.
Bei der beispielhaften Anordnung ist die Krafteinleitungsstelle 56 in einer anderen Richtung vom Festkörpergelenk 35a, 35b beabstandet wie die Verschlussfläche 33. Der erste Abstand Li misst sich insbesondere in der Achsrichtung der Hochachse 12, während sich der zweite Abstand L2 in der Achs- richtung der Längsachse 8 misst. In the exemplary arrangement, the force introduction point 56 is spaced in a different direction from the solid-state joint 35a, 35b as the closure surface 33. The first distance Li is measured in particular in the axial direction of the vertical axis 12, while the second distance L2 in the axis direction of the longitudinal axis 8 measures.
Das Piezoventil 1 ist zweckmäßigerweise mit einer elektronischen Steuereinrichtung 68 ausgestattet, über die die beiden Piezoaktoren 25a, 25b elektrisch ansteuerbar sind. Exemplarisch ist die elektronische Steuereinrichtung 68 unter Verwendung mindestens einer mit elektronischen Bauteilen bestückten Platine 71 realisiert. Das Piezoventil 1 kann zusätzlich zu der Ventileinheit 2 einen an das Ventilgehäuse 3 angesetzten Ansteuerkopf 72 aufweisen, in dessen Innern sich die elektronische Steuereinrichtung 68 befindet und der insbesondere oben auf den The piezo valve 1 is expediently equipped with an electronic control device 68, via which the two piezo actuators 25a, 25b can be electrically controlled. By way of example, the electronic control device 68 is realized by using at least one printed circuit board 71 equipped with electronic components. In addition to the valve unit 2, the piezo valve 1 can have an actuation head 72 attached to the valve housing 3, in the interior of which the electronic control device 68 is located, and which in particular lies on top of the valve body
Gehäusedeckel 6 aufgesetzt ist. Der Gehäusedeckel 6 kann Durchbrechungen 73 aufweisen, durch die die Kontaktmittel 58 hindurchgeführt sind, so dass sie in einen Innenraum 74 des Ansteuerkopfes 72 führen, in dem die elektronische Steuereinrichtung 68 untergebracht ist und in dem sie mit dieser elektronischen Steuereinrichtung 68 kontaktiert sind. Housing cover 6 is placed. The housing cover 6 may have apertures 73 through which the contact means 58 are passed, so that they lead into an inner space 74 of the Ansteuerkopfes 72, in which the electronic control device 68 is housed and in which they are contacted with this electronic control device 68.
Eine von außen her zugängliche elektromechanische Schnittstelle 75 ermöglicht eine elektrische Kommunikation der internen elektronischen Steuereinrichtung 68 mit einer nicht dargestellten externen Steuerelektronik. An externally accessible electromechanical interface 75 allows electrical communication of the internal electronic control device 68 with an external control electronics, not shown.
Der internen elektronischen Steuereinrichtung 68 ist beim Ausführungsbeispiel ein Drucksensor 76 zugeordnet, der den in der Ventilkammer 4 und mithin den im dritten Ventilkanal 14c herrschenden Druck erfasst, so dass er bei der elektrischen Ansteuerung der Piezoaktoren 25a, 25b verwertbar ist, insbesondere bei einem geregelten Betrieb. In the exemplary embodiment, the internal electronic control device 68 is assigned a pressure sensor 76 which detects the pressure prevailing in the valve chamber 4 and consequently the pressure prevailing in the third valve channel 14c so that it can be utilized in the electrical control of the piezoactuators 25a, 25b, in particular during controlled operation ,
Es wäre auch möglich, zusätzlich oder alternativ einen Durchflusssensor zu integrieren, so dass ein druckgeregelter und/oder durchflussgeregelter Betrieb des Piezoventils 1 möglich ist. It would also be possible to additionally or alternatively integrate a flow sensor, so that a pressure-controlled and / or flow-controlled operation of the piezo valve 1 is possible.
Das Piezoventil kann sehr kostengünstig realisiert werden, weil geeignete Stapeltranslatoren am Markt von verschiedenen Herstellern preisgünstig zur Verfügung gestellt werden. Da das Piezoventil einen sehr hohen Druckbereich abdeckt, erspart man sich die Bereitstellung mehrerer, für unterschiedliche Druckbereiche speziell angepasster Ventile, was in der Fertigung eine hohe Kosteneinsparung verspricht. Durch den nahezu reibungsfreien Aufbau mit Festkörpergelenken zeigt der Ventilaufbau eine sehr geringe Hysterese und ermöglicht somit sehr exakte Druck- und/oder Durchflussvorgaben. Da die sich aus dem Steuerkörper 24 und den Piezoaktoren 25a, 25b zusammensetzende Steuereinheit 23 eine hohe Steifigkeit aufweist, treten auch bei großen Druckunterschieden nur geringe Hubunterschiede auf. Mithin ergibt sich eine sehr gute Regelbarkeit des Ventils. Der beim Ausführungsbeispiel realisierte Aufbau ist temperaturkompensiert und äußerst toleranzunempfindlich. The piezo valve can be realized very inexpensively, because suitable stack translators are made available at low cost on the market by different manufacturers. Since the piezo valve covers a very high pressure range, it saves the provision of several, specially adapted for different pressure ranges valves, which in the Manufacturing promises a high cost saving. Due to the almost friction-free construction with solid-state joints, the valve design shows a very low hysteresis and thus enables very exact pressure and / or flow specifications. Since the control unit 24 and the piezo actuators 25a, 25b composed control unit 23 has a high rigidity, occur even at large pressure differences only small differences in lift. This results in a very good controllability of the valve. The construction realized in the exemplary embodiment is temperature-compensated and extremely insensitive to tolerances.

Claims

Ansprüche claims
1. Piezoventil, mit einem Ventilgehäuse (3), in dem eine bewegliche Steuereinheit (23) angeordnet ist, die einen Steuerkörper (24) mit einem Basisabschnitt (28) und zwei nebeneinander von dem Basisabschnitt (28) wegragenden Steuerfingern (31a, 31b) aufweist, wobei der Steuerkörper (24) an seinem Basisabschnitt (28) bezüglich dem Ventilgehäuse (3) um eine Schwenkachse (26) verschwenkbar gelagert ist und die beiden Steuerfinger (31a, 31b) mit jeweils einem Verschlussabschnitt (32a, 32b) über jeweils einen von zwei am Ventilgehäuse (3) angeordneten Ventilsitzen (15a, 15b) ragen, wobei die Steuereinheit (23) ferner zwei jeweils einem der Steuerfinger (31a, 31b) zugeordnete Piezoaktoren (25a, 25b) aufweist, durch deren einzelne Aktivierung der jeweils zugeordnete Verschlussabschnitt (32a, 32b) unter gleichzeitigem Durchbiegen des Steuerkörpers (24) an den ihm gegenüberliegenden Ventilsitz (15a, 15b) andrückbar ist, so dass der Basisabschnitt (28) einschließlich des anderen Steuerfingers (31b, 31a) um die Schwenkachse (26) verschwenkt wird und dadurch der diesem anderen Steuerfinger (31b, 31a) zugeordnete Verschlussabschnitt (32b, 32a) von dem ihm zugeordneten Ventilsitz (15b, 15a) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steuerfinger (31a, 31b) über ein integriertes Festkörpergelenk (35a, 35b) des Steuerkörpers (24) mit dem Basisabschnitt (28) verbunden ist und dass die beiden Piezoaktoren (25a, 25b) von bezüglich dem Steuerkörper (24) gesonderten Stapeltranslatoren gebildet sind, die sich jeweils einerseits an einem der Steuerfinger (31a, 31b) und andererseits am Basisabschnitt (28) des Steuerkörpers (24) abstützen, so dass durch ihre selektive Aktivierung der jeweils zugeordnete Steuerfinger (31a, 31b) im Bereich des Festkörpergelenkes (35a, 35b) bezüglich dem Basisabschnitt (28) verschwenkbar ist . 1. Piezo valve, comprising a valve housing (3) in which a movable control unit (23) is arranged which has a control body (24) with a base section (28) and two control fingers (31a, 31b) projecting side by side from the base section (28) wherein the control body (24) at its base portion (28) relative to the valve housing (3) about a pivot axis (26) is pivotally mounted and the two control fingers (31a, 31b), each with a closure portion (32a, 32b) via one of two arranged on the valve housing (3) valve seats (15a, 15b) protrude, wherein the control unit (23) further comprises two each one of the control fingers (31a, 31b) associated piezoelectric actuators (25a, 25b), by their individual activation of the respective associated closure portion (32a, 32b) while the control body (24) is simultaneously deflectable against the valve seat (15a, 15b) opposite it, so that the base section (28) including the other control Fingers (31b, 31a) is pivoted about the pivot axis (26) and thereby the said other control finger (31b, 31a) associated closure portion (32b, 32a) is removed from its associated valve seat (15b, 15a), characterized in that each Control finger (31a, 31b) is connected via an integrated solid-state joint (35a, 35b) of the control body (24) to the base portion (28) and that the two piezoelectric actuators (25a, 25b) are formed by stacked transformers separate from the control body (24), each supported on one hand on one of the control fingers (31a, 31b) and on the other hand on the base portion (28) of the control body (24), so that by their selective activation of the respectively associated control fingers (31a, 31b) in the region of the solid-state joint (35a, 35b) with respect to the base portion (28) is pivotable.
2. Piezoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventilsitze (15a, 15b) jeweils einem in eine Ventilkammer (4) einmündenden ersten bzw. zweiten Ventilkanal (14a, 14b) zugeordnet sind, wobei außerdem auch noch ein dritter Ventilkanal (14c) in von der Steuereinheit (23) unbe- einflusster Weise in die Ventilkammer (4) einmündet. 2. Piezo valve according to claim 1, characterized in that the two valve seats (15a, 15b) in each case one in a valve chamber (4) opening first or second valve channel (14a, 14b) are assigned, wherein also also a third valve channel (14c ) into the valve chamber (4) in an uninfluenced manner by the control unit (23).
3. Piezoventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es als Proportionalventil ausgebildet ist, wobei die beiden Piezoaktoren (25a, 25b) derart variabel elektrisch aktivierbar sind, dass stufenlos eine Mehrzahl unterschiedlicher Abstände zwischen jedem Verschlussabschnitt (32a, 32b) und dem jeweils zugeordneten Ventilsitz (15a, 15b) einstellbar ist. 3. piezo valve according to claim 1 or 2, characterized in that it is designed as a proportional valve, wherein the two piezoelectric actuators (25a, 25b) are variably electrically activated such that continuously a plurality of different distances between each closure portion (32a, 32b) and the each associated valve seat (15a, 15b) is adjustable.
4. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Festkörpergelenke (35a, 35b) von einem biegbaren Materialsteg (37) gebildet ist, der einstückig einerseits mit dem Basisabschnitt (28) und andererseits mit dem zugeordneten Steuerfinger (31a, 31b) verbunden ist. 4. Piezoelectric valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the two solid joints (35a, 35b) of a flexible material web (37) is formed, which in one piece with the base portion (28) and on the other hand with the associated control finger (31a, 31b) is connected.
5. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (32a, 32b) eine dem zugeordneten Ventilsitz (15a, 15b) gegenüberliegende Verschlussfläche (33) aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Festkörpergelenk (35a, 35b) und der Verschlussfläche (33) größer ist als der Abstand zwischen dem Festkörpergelenk (35a, 35b) und der vom zugeordneten Piezoaktor (25a, 25b) beaufschlagten Krafteinleitungsstelle (56) des Steuerfingers (31a, 31b) . 5. Piezoelectric valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the closure portion (32a, 32b) has an associated valve seat (15a, 15b) opposite closure surface (33), wherein the distance between the solid-state joint (35a, 35b) and the closure surface (33) is greater than the distance between the solid-body joint (35a, 35b) and that of the associated piezoelectric actuator (25a, 25b) acted upon force application point (56) of the control finger (31a, 31b).
6. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerfinger (31a, 31b) L-förmig gestaltet ist, wobei der längere L-Schenkel (46) den Verschlussabschnitt (32a, 32b) bildet und der kürzere L-Schenkel (47) mit dem zugeordneten Festkörpergelenk (35a, 35b) verbunden ist, wobei sich die vom zugeordneten Piezoaktor (25a, 25b) beaufschlagte Krafteinleitungsstelle (56) des Steuerfingers (31a, 31b) zweckmäßigerweise an dem kürzeren L-Schenkel (47) befindet und hierbei zweckmäßigerweise an der dem längeren L-Schenkel (46) entgegengesetzten Außenfläche des kürzeren L-Schenkels (47) . 6. Piezo valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control finger (31 a, 31 b) is designed L-shaped, wherein the longer L-leg (46) forms the closure portion (32 a, 32 b) and the shorter L Leg (47) with the associated solid-state joint (35a, 35b) is connected, wherein the acted upon by the associated piezoelectric actuator (25a, 25b) force application point (56) of the control finger (31a, 31b) is located on the shorter leg L (47) and expediently at the outer surface of the shorter L-leg (47) opposite the longer L-leg (46).
7. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezoaktoren (25a, 25b) gemeinsam in einer seitlichen Ausnehmung (52) des Steuerkörpers (24) aufgenommen sind, die auf einer Seite von den sich an die Festkörpergelenke (35a, 35b) anschließenden rückseitigen Endabschnitten der Steuerfinger (31a, 31b) und auf der entgegengesetzten Seite von einer Abschlusswand (43) des Basisabschnittes (28) begrenzt ist, wobei sich die Piezoaktoren (25a, 25b) jeweils einerseits an den rückseitigen Endabschnitten der Steuerfinger (31a, 31b) und andererseits an der Abschlusswand (43) abstützen. 7. Piezoelectric valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piezoelectric actuators (25a, 25b) are accommodated together in a lateral recess (52) of the control body (24) on one side of the to the solid state joints (35a , 35b) adjoining rear end portions of the control fingers (31a, 31b) and on the opposite side of a terminal wall (43) of the base portion (28) is limited, wherein the piezoelectric actuators (25a, 25b) on the one hand at the rear end portions of the control fingers ( 31a, 31b) and on the other hand on the end wall (43).
8. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Steuerfinger (31a, 31b) im deaktivierten Zustand der Piezoaktoren (25a, 25b) parallel zueinander erstrecken und/oder dass die beiden Ventilsitze (15a, 15b) auf der gleichen Längsseite des Steuerkörpers (24) angeordnet sind. 8. Piezo valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the two control fingers (31a, 31b) in the deactivated state of the piezoelectric actuators (25a, 25b) extend parallel to each other and / or that the two valve seats (15a, 15b) the same longitudinal side of the control body (24) are arranged.
9. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenklagerung des Steuerkörpers (24) durch eine Schneidenlagerung realisiert ist, die als eine Lagerkomponente (22b) eine Lagernut und als andere Lagerkomponente (22a) eine in die Lagernut eingreifende Lagerschneide aufweist, wobei die eine Lagerkomponente (22b) am Basisabschnitt (28) des Steuerkörpers (24) und die andere Lagerkomponente (22a) am Ventilgehäuse (3) angeordnet ist. 9. Piezo valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pivot bearing of the control body (24) is realized by a cutting bearing, as a bearing component (22b) a bearing groove and as another bearing component (22a) engaging in the bearing groove bearing blade wherein the one bearing component (22b) on the base portion (28) of the control body (24) and the other bearing component (22a) on the valve housing (3) is arranged.
10. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilgehäuse (3) und dem Steuerkörper (24) wirkende Federmittel (63, 63*) vorhanden sind, die die beiden Steuerfinger (31a, 31b) ständig in Richtung einer am zugeordneten Ventilsitz (15a, 15b) anliegenden Schließstellung beaufschlagen, wobei diese Federmittel (63, 63 ' ) zweckmäßigerweise entweder im Bereich der Verschlussabschnitte (32a, 32b) oder im Bereich der Festkörpergelenke (35a, 35b) auf den Steuerkörper (24) einwirken. 10. Piezo valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that between the valve housing (3) and the control body (24) acting spring means (63, 63 *) are present, the two control fingers (31 a, 31 b) constantly in the direction act on a closed valve seat (15a, 15b) adjacent closed position, said spring means (63, 63 ') expediently either in the region of the closure portions (32a, 32b) or in the region of the solid state joints (35a, 35b) acting on the control body (24) ,
11. Piezoventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (63, 63 λ) auch den Basisabschnitt beaufschlagen und diesen zweckmäßigerweise an eine am Ventilgehäuse (3) angeordnete und zu seiner Schwenklagerung dienende Lagerkomponente (22a) andrücken. 11. Piezo valve according to claim 10, characterized in that the spring means (63, 63 λ ) also act on the base portion and expediently press this on a valve housing (3) and serving for its pivot bearing bearing component (22 a).
12. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Steuerfinger (31a, 31b) in zueinander parallelen, rechtwinkelig zur Schwenkachse (26) der Schwenklagerung des Basisabschnittes (28) verlaufenden Auslenkebenen (62a, 62b) erstrecken. 12. Piezoelectric valve according to one of claims 1 to 13, characterized in that the two control fingers (31a, 31b) in mutually parallel, perpendicular to the pivot axis (26) of the pivotal mounting of the base portion (28) extending Auslenkebenen (62a, 62b) extend.
13. Piezoventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezoaktoren (25a, 25b) mit in jeweils einer der Auslenkebenen (62a, 62b) verlaufenden Längsachsen (53a, 53b) angeordnet sind, wobei zweckmäßigerweise jeweils ein Steuerfinger (31a, 31b) und ein Piezoaktor (25a, 25b) axial aufeinanderfolgend angeordnet sind. 13. Piezo valve according to claim 12, characterized in that the piezo actuators (25a, 25b) with in each case one of the Auslenkebenen (62a, 62b) extending longitudinal axes (53a, 53b) are arranged, wherein expediently in each case a control finger (31a, 31b) and a piezoelectric actuator (25a, 25b) are arranged axially successively.
14. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (28) zwei mit Querabstand zueinander angeordnete Fingerträger (44a, 44b) aufweist, die jeweils unter Zwischenschaltung von einem der Festkörpergelenke (35a, 35b) einen der Steuerfinger (31a, 31b) tragen. 14. Piezo valve according to one of claims 1 to 13, characterized in that the base portion (28) has two transversely spaced finger carrier (44a, 44b), each with the interposition of one of the solid-state joints (35a, 35b) one of the control fingers ( 31a, 31b).
15. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (24) ein einstückiges, zweckmäßigerweise aus Metall bestehendes Bauteil ist. 15. Piezo valve according to one of claims 1 to 14, characterized in that the control body (24) is a one-piece, suitably made of metal component.
16. Piezoventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilgehäuse (3) ein eine elektronische Steuereinrichtung (68) für die Piezoaktoren (25a, 25b) aufnehmender Ansteuerkopf (72) angeordnet ist. 16. Piezo valve according to one of claims 1 to 15, characterized in that on the valve housing (3) an electronic control device (68) for the piezo actuators (25a, 25b) receiving the drive head (72) is arranged.
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