DE10164171A1 - Piezoelektrischer Aktuator mit von piezoelektrischer Einrichtung getrenntem Isolierelement - Google Patents
Piezoelektrischer Aktuator mit von piezoelektrischer Einrichtung getrenntem IsolierelementInfo
- Publication number
- DE10164171A1 DE10164171A1 DE10164171A DE10164171A DE10164171A1 DE 10164171 A1 DE10164171 A1 DE 10164171A1 DE 10164171 A DE10164171 A DE 10164171A DE 10164171 A DE10164171 A DE 10164171A DE 10164171 A1 DE10164171 A1 DE 10164171A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric device
- piezoelectric actuator
- insulating element
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 21
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 17
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000784 Nomex Polymers 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 description 1
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004763 nomex Substances 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/503—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
- H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
In einem piezoelektrischen Aktuator (1), der eine in Schichten aufgebaute piezoelektrische Einrichtung (10) mit einer Vielzahl von aufeinander geschichteten piezoelektrischen Schichten verwendet, ist außen von der Seitenfläche der piezoelektrischen Einrichtung (10) ein Metallgehäuse (2) vorgesehen. Zwischen der piezoelektrischen Einrichtung (10) und dem Gehäuse (2) befindet sich ein Isolierelement (4), das aus einem von der piezoelektrischen Einrichtung (10) getrennten Stück hergestellt ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen
Aktuator, der eine piezoelekrische Einrichtung
verwendet.
Für piezoelektrische Aktuatoren wurden bislang
verschiedene Konstruktionen vorgeschlagen. Zum Beispiel
ist der in der Japanischen Offenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 7-335952 offenbarte piezoelektrische Aktuator mit
einer piezoelektrischen Einrichtung versehen, deren
Umfang mit einem äußeren dichten Film (einer Harzform)
gleichmäßiger Dicke beschichtet ist.
Des weiteren hat der in der Japanischen Auslegeschrift
(Kokoku) Nr. 6-28832 offenbarte piezoelektrische Aktuator
einen abgedichteten Aufbau, bei dem an einer Seitenfläche
einer piezoelektrischen Einrichtung ein auseinander
ziehbares Gehäuse angeordnet ist.
Darüber hinaus offenbart die Japanischen Offenlegungs
schrift Nr. 2-250678 einen piezoelektrischen Aktuator,
bei dem der Zwischenraum zwischen einer piezoelektrischen
Einrichtung und einem Gehäuse hermetisch mit einem
Silikonöl gefüllt ist.
Es ist nach wie vor schwierig, herkömmliche piezo
elektrische Aktuatoren in Vorrichtungen einzusetzen, an
die im Einsatz hohe Anforderungen gestellt werden, etwa
in einer Einspritzdüse (Kraftstoffeinspritzsystem) für
beispielsweise einen Verbrennungsmotor eines Motor
fahrzeugs. So muss der Aktuator in einer Einspritzdüse
zum Beispiel klein und schnell ansprechend sein.
Um für eine elektrische Isolierung zwischen der piezo
elektrischen Einrichtung und dem Gehäuse zu sorgen, muss
zwischen diesen ein bestimmter Isolationsabstand
eingehalten werden. Mit Hinblick auf eine Miniaturisie
rung (Verkleinerung des Durchmessers) trägt das
Einbringen eines Harzes usw. stärker zur Miniaturisierung
bei, als wenn nur für den Isolationsabstand gesorgt wird.
Wenn die elektrische Isolierung durch die angesprochene
Harzform erfolgt, verhindert diese das Auseinander- und
Zusammenziehen der piezoelektrischen Einrichtung, was zu
einer Verringerung der von der piezoelektrischen
Einrichtung aufzubringenden Kraft führt. Zudem kann die
Harzform durch den wiederholten Auseinanderzieh- und
Zusammenziehvorgang reißen, sodass es zu einer
Verschlechterung der elektrischen Isolierung kommen kann.
Die Risswahrscheinlichkeit nimmt in einer Einspritzdüse,
die ein schnelles Ansprechverhalten erfordert, besonders
stark zu.
Die Erfindung zielt angesichts des Stands der Technik
darauf ab, einen piezoelektrischen Aktuator zur Verfügung
zu stellen, der sich leicht miniaturisieren lässt und der
eine starke elektrische Isolierung aufzeigt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden bei einem
piezoelektrischen Aktuator, der eine in Schichten
aufgebaute piezoelektrische Einrichtung mit abwechselnd
aufgeschichteten piezoelektrischen Schichten und
Elektrodenschichten verwendet, Vorkehrungen für ein
Metallgehäuse, das sich außen von der Seitenfläche der
piezoelektrischen Einrichtung befindet, und für ein von
der piezoelektrischen Einrichtung getrenntes Isolier
element getroffen, das sich zwischen der piezo
elektrischen Einrichtung und dem Gehäuse befindet.
Es werden nun die Funktionsweise und die Wirkung der
Erfindung erläutert.
Bei der Erfindung befindet sich das Isolierelement
zwischen der piezoelektrischen Einrichtung und dem
Gehäuse. Das Isolierelement besteht aus einem von der
piezoelektrischen Einrichtung getrennten Stück. Wenn es
zu dem Auseinanderziehen und Zusammenziehen der piezo
elektrischen Einrichtung kommt, werden daher die
Bewegungen durch das Isolierelement kaum eingeschränkt.
Folglich wird auch die durch die piezoelektrische
Einrichtung erzeugte Kraft durch das Isolierelement kaum
verringert.
Außerdem kommt es, anders als bei der Harzform, zu keinem
Reißen des Isolierelements infolge der durch die
Auseinanderzieh- und Zusammenziehbewegungen der piezo
elektrischen Einrichtung verursachten Auseinanderzieh-
und Zusammenziehbewegungen des Isolierelements. Infolge
dessen lässt sich bezogen auf das Isolierelement ein
hohes elektrisches Isoliervermögen aufrecht erhalten.
Durch die Anwesenheit des Isolierelements kann verglichen
mit dem Fall, dass das Isolierelement fehlt, der Abstand
zwischen dem Metallgehäuse und der piezoelektrischen
Einrichtung verringert werden. Der piezoelektrische
Aktuator lässt sich daher miniaturisieren.
Erfindungsgemäß wird demnach ein piezoelektrischer
Aktuator mit hohem elektrischen Isoliervermögen erzielt,
der sich leicht miniaturisieren lässt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist der, dass das
Isolierelement vorzugsweise eine aus Harz oder Papier
hergestellte zylinderförmige Hülse sein sollte. Da das
Isolierelement in Form einer Hülse vorliegt, kann das
Isolierelement in diesem Fall einfach durch Einschieben
der piezoelektrischen Einrichtung in die Hülse angeordnet
werden, sodass sich der piezoelektrische Aktuator leicht
zusammenbauen lässt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das
Isolierelement in Form einer um die piezoelektrische
Einrichtung herum gewickelten Harz- oder Papierlage
vorliegen. Das Isolierelement wird also in diesem Fall
beim Zusammenbau gewickelt, sodass sich für das Isolier
element leicht eine optimale Form erzielen lässt, die der
Querschnittsform, Größe usw. der piezoelektrischen
Einrichtung entspricht.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es
vorzuziehen, dass zumindest die sich überlappenden
Abschnitte des gewickelten Lagenmaterials aneinander
haften. Und zwar wird das Lagenelement vorzugsweise mit
einer Klebeschicht beschichtet oder vorzugsweise aus
einem selbstklebenden Harz hergestellt, sodass die sich
überlappenden Abschnitte aneinander haften. Bei dieser
Alternative kommt es in dem Gehäuse zu keiner
Verschiebung der sich überlappenden Abschnitte des
Isolierelements, sodass sich eine stabile Anordnung
ergibt.
Dabei ist zu beachten, dass die mit Klebemittel
beschichtete Lage beim Herumwickeln um die piezo
elektrische Einrichtung an der piezoelektrischen
Einrichtung anhaften kann. In diesem Fall ist das
Anhaften solange akzeptabel, wie sich die piezo
elektrische Einrichtung auseinanderziehen und zusammen
ziehen kann. Das Anhaften trägt sogar zu einer stabilen
Anordnung des Isolierelements bei.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es
vorzuziehen, dass die maximale Dicke des Isolierelements
nicht mehr als 0,3 mm beträgt. In diesem Fall kann das
Wärmeabstrahlvermögen des Isolierelements gesteigert
werden.
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen und anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 veranschaulichend den Aufbau eines piezo
elektrischen Aktuators gemäß Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 2 im Querschnitt den piezoelektrischen Aktuator
gemäß Ausführungsbeispiel 1 (Querschnittsansicht entlang
der Linie A-A in Fig. 1);
Fig. 3 in Perspektivansicht eine piezoelektrische
Einrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 4(a) und Fig. 4(b) in Draufsicht jeweils eine piezo
elektrische Schicht mit einer inneren Elektrodenschicht
und Fig. 4(c) in Perspektivansicht den Schichtaufbau aus
piezoelektrischen Schichten und inneren Elektroden
schichten bei Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 5 in Querschnittansicht einen piezoelektrischen
Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 2;
Fig. 6 in Querschnittansicht einen piezoelektrischen
Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 3;
Fig. 7 in Querschnittansicht einen piezoelektrischen
Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 4;
Fig. 8 in Querschnittansicht einen weiteren piezo
elektrischen Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 4;
Fig. 9 veranschaulichend den Aufbau einer Einspritzdüse
gemäß Ausführungsbeispiel 5;
Fig. 10 in Querschnittansicht einen piezoelektrischen
Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 6;
Fig. 11 in Querschnittansicht einen weiteren piezo
elektrischen Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 4; und
Fig. 12 in Querschnittansicht einen weiteren piezo
elektrischen Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 4.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird ein piezo
elektrischer Aktuator gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, setzt sich der
piezoelektrische Aktuator 1 bei diesem Ausführungs
beispiel aus einer in Schichten aufgebauten piezo
elektrischen Einrichtung 10 mit einer Vielzahl von
aufeinander geschichteten piezoelektrischen Schichten
zusammen.
Außen von der Seitenfläche der piezoelektrischen
Einrichtung 10 befindet sich ein Metallgehäuse 2.
Zwischen der piezoelektrischen Einrichtung 10 und dem
Gehäuse 2 ist ein Isolierelement 4 angeordnet, das aus
einem von der piezoelektrischen Einrichtung 10 getrennten
Stück hergestellt ist.
Das Ausführungsbeispiel wird im Folgenden ausführlicher
erläutert.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, weist die
piezoelektrische Einrichtung 10 innere Elektroden
schichten 21, 22 auf, die zwischen den piezoelektrischen
Schichten 11 angeordnet sind, sodass sie abwechselnd
positive und negative Elektroden bilden. Wie in den
Zeichnungen gezeigt ist, liegen die einen inneren
Elektrodenschichten 21 zu einer Seitenfläche 101 und die
anderen inneren Elektrodenschichten 22 zu der anderen
Seitenfläche 102 frei. An den Seitenflächen 101 und 102
der piezoelektrischen Einrichtung befinden sich Seiten
elektroden 31, 32 aus gebranntem Silber, die die frei
liegenden Enden der inneren Elektrodenschichten 21 bzw.
22 elektrisch verbinden. Das gebrannte Silber, aus denen
die Seitenelektroden 31 und 32 bestehen, wird durch
Aushärten einer Ag-Paste aus Ag (97%) und einem Glas
frittenbestandteil (3%) hergestellt.
Mit den Seitenelektroden 31 und 32 sind durch ein
leitendes Klebemittel, das aus 80% Ag und 20% Epoxidharz
besteht, äußere Elektroden 34 verbunden (in Fig. 1
gezeigt).
Bei der in Fig. 3 gezeigten piezoelektrischen Einrichtung
10 werden der in Aufschichtungsrichtung mittlere
Abschnitt als Antriebsabschnitt 111, die Abschnitte, die
von beiden Seiten den Antriebsabschnitt bedecken, als
Pufferabschnitte 112 und die Abschnitte, die von beiden
Seiten die Pufferabschnitte 112 bedecken, als
Blindabschnitte 113 bezeichnet.
Es werden nun ein Verfahren zur Herstellung der piezo
elektrischen Einrichtung 10 und ihr genauer Aufbau
erläutert.
Die piezoelektrische Einrichtung 10 dieses Ausführungs
beispiels kann durch ein weithin verwendetes Grünlagen
verfahren hergestellt werden. Bei diesem bekannten
Verfahren wird ein Pulver der Hauptbestandteile des
piezoelektrischen Materials, wie etwa Bleimonoxid,
Zirkoniumoxid, Titanoxid, Nioboxid, Strontiumcarbonat
usw., abgemessen, um die gewünschte Zusammensetzung der
Grünlage zu erzielen. In der Praxis werden unter
Berücksichtigung der Bleiabdampfung die Bestandteile in
einem gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis um 1-2%
angereicherten Verhältnis gemischt. Die Komponenten
werden mit einen Mischer trocken gemischt und kurzzeitig
bei 800-950°C gebrannt.
Danach wird das kurzzeitig gebrannte Pulver unter Zugabe
reinen Wassers und eines Dispergiermittels in eine
Schlämme umgewandelt. Die Schlämme wird durch eine
Umwerfmühle nass pulverisiert, getrocknet, entfettet und
durch eine Kugelmühle mit einem Lösungsmittel, Binde
mittel, Weichmacher, Dispergiermittel usw. gemischt.
Danach wird die Schlämme innerhalb einer Vakuum
vorrichtung von einem Rührer gerührt, sodass sie vakuum
entschäumt und die Viskosität eingestellt werden kann.
Die Schlämme wird mit Hilfe einer Abziehklingen
vorrichtung in eine Grünlage gleichmäßiger Dicke geformt.
Die erholte Grünlage wird mit einer Pressmaschine oder
einer Schneidevorrichtung zu einem rechteckigen Körper
vorbestimmter Größe gestanzt bzw. geschnitten. Die
Grünlage kann gemeinhin für den Antriebsabschnitt, die
Pufferabschnitte und die Blindabschnitte verwendet
werden.
Eine der Seitenflächen der ausgebildeten Grünlage wird
unter Verwendung einer Paste aus beispielsweise
Silber : Palladium = 7 : 3 (nachstehend als "Ag/Pd-Paste"
bezeichnet) durch Siebdruck mit einem Muster bedruckt.
Die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen ein Beispiel der mit dem
Muster bedruckten Grünlage. Zur Vereinfachung der
Beschreibung sind den im Großen und Ganzen identischen
Teilen die gleichen Bezugszahlen zugewiesen.
Mit der Ag/Pd-Paste wird die Grünlage 11 im Wesentlichen
auf der gesamten die piezoelektrische Schicht definieren
den Oberfläche mit Mustern 21 (22) bedruckt, die etwas
kleiner als die Oberfläche sind, um die inneren
Elektrodenschichten 21 (22) zu bilden. Die unbedruckten
Abschnitte 119, an denen die inneren Elektrodenschichten
21 (22) nicht ausgebildet sind, befinden sich an den
beiden entgegengesetzten Seiten der Oberfläche der
Grünlage 11. Und zwar sind die inneren Elektroden
schichten 21 (22) so angeordnet, dass sie nicht die
beiden entgegengesetzten Seiten der Grünlage 11
erreichen, sondern das gegenüberliegende andere Ende
erreichen.
Entsprechend den Spezifikationen für den Verschiebungs
betrag des Antriebsabschnitts 111 und der Puffer
abschnitte 112 wird eine vorbestimmte Anzahl Grünlagen 11
angefertigt, die jeweils die inneren Elektrodenschichten
21 (22) aufweisen. Außerdem wird die für die Puffer
abschnitte 112 und die Blindabschnitt 113 benötigte
Anzahl an Grünlagen ohne darauf aufgedruckte innere
Elektrodenschichten angefertigt.
Als nächstes werden die Grünlagen 11 übereinander gelegt.
Fig. 4(c) zeigt in einer auseinandergezogenen Ansicht der
piezoelektrischen Einrichtung 10 den Schichtaufbau der
Grünlagen 11. Dabei ist zu beachten, dass Fig. 4(c) in
erster Linie den Antriebsabschnitt und die damit
zusammenhängenden Abschnitte zeigt.
Die Grünlagen 11 mit den inneren Elektrodenschichten 21
(22) darauf werden so aufeinander gelegt, dass die
unbedruckten Teile 119 der Elektroden wie in der Figur
gezeigt abwechselnd links und rechts angeordnet sind.
Dadurch bilden die inneren Elektrodenschichten 21 der
Grünlagen 11, die in der Figur die rechte Seitenfläche
101 erreichen und dort frei liegen, eine innere Elektrode
einer Polarität und bilden die inneren Elektroden
schichten 22, die die linke Seitenfläche 102 erreichen
und dort frei liegen, eine innere Elektrode entgegen
gesetzter Polarität.
In dem in Fig. 4(c) gezeigten mittleren Antriebsabschnitt
111 sind lediglich die Grünlagen 11 mit den darauf
ausgebildeten inneren Elektrodenschichten 21 (22)
aufeinander geschichtet. In den Pufferabschnitten 112
sind die Grünlagen 11 so aufeinander geschichtet, dass
sich zwischen ihnen die Grünlagen 12 ohne innere
Elektrodenschicht befinden. In den Blindabschnitten 113
sind lediglich die Grünlagen 12 ohne innere Elektroden
schichten aufeinander geschichtet. Auf diese Weise wird
der in Fig. 3 gezeigte mehrlagige Aufbau erzielt.
Nachdem die aufeinander geschichteten Grünlagen durch
Heißwassergummipressen usw. einem Thermokompressions-
Bindungsvorgang unterzogen wurden, werden sie in einem
elektrischen Ofen bei 400-700°C entfettet und bei
900-1200°C gebrannt.
Danach werden die Seiten des Schichtaufbaus mit der Ag-
Paste beschichtet und ausgehärtet, um die Seiten
elektroden 31, 32 zu bilden. Die Seitenelektroden können
beispielsweise auch durch Aushärten einer Ag/Pd-Paste
ausgebildet werden, obwohl sie bei diesem Ausführungs
beispiel aus ausgehärtetem Silber bestehen.
Als Material für die inneren Elektrodenschichten können,
anders als bei diesem Ausführungsbeispiel, auch Kupfer,
Nickel, Platin, Silber/Palladium usw. verwendet werden.
Die in Fig. 3 rechts gezeigte Seitenelektrode 31 befindet
sich auf den frei liegenden Abschnitten der inneren
Elektrodenschichten 21 einer Polarität, sodass die
inneren Elektrodenschichten elektrisch verbunden werden
können. Die andere, in Fig. 3 links gezeigte Seiten
elektrode 32 befindet sich auf den frei liegenden
Abschnitten der inneren Elektrodenschichten 22 entgegen
gesetzter Polarität, um so die inneren Elektroden
schichten 22 elektrisch zu verbinden.
Danach werden die äußeren Elektroden 34 (Fig. 1) mit den
Seitenelektroden 31 und 32 durch eine darauf aufgebrachte
leitende Klebemittelpaste verbunden und gebrannt.
Anschließend wird der mit den äußeren Elektroden 34
versehene Schichtaufbau in Fluorinertsubstanz
(hergestellt von 3M) eingetaucht und werden die piezo
elektrischen Schichten 11 durch Anlegen einer Gleich
stromspannung zwischen den inneren Elektrodenschichten 21
und 22 über die äußeren Elektroden 23 polarisiert, um die
piezoelektrische Einrichtung 10 zu erzielen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden an die Seiten
elektroden gewellte SUS304-Folien mit einer Dicke von
0,05 mm angebracht, um die äußeren Elektroden zu bilden.
Anstelle des bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten
Verbindungsverfahrens können die äußeren Elektroden auch
durch Löten, Hartlöten usw. angebracht werden. Wahlweise
ist es auch möglich, die äußeren Elektroden mit den
inneren Elektroden mittels eines elektrisch leitenden
Klebemittels zu verbinden, ohne die Seitenelektroden
auszubilden. Außerdem kann als Material für die äußeren
Elektroden, anders als bei diesem Ausführungsbeispiel,
eine Metallfolie oder ein Metalldraht (einschließlich
eines beschichteten Drahts) usw. verwendet werden,
die/der elektrisch leitend ist.
Die äußeren Elektroden 34 können im Wesentlichen mit der
gesamten Länge der Seitenelektroden verbunden werden,
obwohl sie in diesem Ausführungsbeispiel nur mit Teilen
der Seitenelektroden verbunden sind.
Die äußeren Elektroden 34 können jeweils gebildet werden,
indem zwei Stücke, d. h. ein elektrisch außen von dem
Gehäuse verbundenes Stück und ein elektrisch mit den
Seitenelektroden der piezoelektrischen Einrichtung
verbundenes Stück, durch Schweißen, Löten, Hartlöten oder
Verstemmen usw. verbunden werden.
Danach wird die piezoelektrische Einrichtung 10 zusammen
mit dem in Form einer Hülse vorliegenden Isolierelement 4
in dem aus rostfreien Stahl hergestellten Gehäuse 2
untergebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird für
das Isolierelement 4 eine 0,3 mm dicke zylinderförmige
Harzhülse aus Nylon 66 verwendet. Das Nylon 66 der
Harzhülse kann durch verschiedene andere Harzmaterialien
mit elektrischem Isoliervermögen ersetzt werden. Bezogen
auf Einspritzdüsen usw., die einer hohen Temperatur
ausgesetzt sind, lassen sich insbesondere wärmebeständige
Materialien wie Polyphenylensulfid, Fluorkohlenstoffharz,
Polyimid, Polyimid/-amid, Silikonharz usw. effektiv
einsetzen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser
der Harzhülse senkrecht zur Auseinanderzieh- und
Zusammenziehrichtung der piezoelektrischen Einrichtung
größer als der Umkreis eines Querschnitts der piezo
elektrischen Einrichtung. Wahlweise kann der Innen
durchmesser der Harzhülse aber auch senkrecht zur
Auseinanderzieh- und Zusammenziehrichtung der
piezoelektrischen Einrichtung etwas kleiner als der
Umkreis des Querschnitts der piezoelektrischen
Einrichtung sein. Bei dieser Alternative ist die Hülse
mit einem Schlitz versehen, sodass sich die Hülse nach
dem Zusammenbau in Durchmesserrichtung ausdehnt. Aufgrund
ihrer Elastizität kann sich die Hülse daher an der
piezoelektrischen Einrichtung halten.
Das Gehäuse 2 ist an seinem einen Ende mit einem
auseinanderziehbaren Teil 21 zur Absorption der
Auseinanderzieh- und Zusammenziehbewegung der piezo
elektrischen Einrichtung 10 versehen. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird für das auseinanderziehbare Teil
21 ein Balg verwendet, in dem abwechselnd Teile 211
großen Durchmessers und Teile 212 kleinen Durchmessers
angeordnet sind. Anstelle dessen können auch andere
Konstruktionen Anwendung finden, zum Beispiel ein
Doppelrohraufbau, bei dem zwei durch einen O-Ring
abgedichtete Rohre gleitend angeordnet sind.
Die piezoelektrische Einrichtung 10 ist bei diesem
Ausführungsbeispiel außerdem an ihrem einen Ende mit
einem Stempelelement 25 versehen, dessen vorderes Ende
mit einer unteren Platte 28 verbunden ist. Das vordere
Ende des auseinanderziehbaren Teils 21 und die untere
Platte 28 sind an ihren Außenumfängen miteinander
verschweißt, sodass das vordere Ende abgedichtet ist.
Des weiteren ist die piezoelektrische Einrichtung 10 an
dem anderen Ende (Oberseite in Fig. 1) mit einer oberen
Platte 27 versehen, die an den Außenumfängen mit dem
oberen Ende des Gehäuses 2 verschweißt ist, sodass sich
ein abgedichteter Aufbau ergibt. Vor dem Umfangsschweißen
wird die Luft in den Gehäuse 2 mit trockener Luft
getauscht, um eine Beeinträchtigung, etwa durch innere
Korrosion usw., zu verhindern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es von Bedeutung, dass
für das Isolierelement 4 eine Harzhülse verwendet wird,
die aus einem von der piezoelektrischen Einrichtung 10
getrennten Stück hergestellt ist. Und zwar befindet sich
bei diesem Ausführungsbeispiel das in Form einer Hülse
vorliegende Isolierelement 4, das nicht an der piezo
elektrischen Einrichtung 10 anhaftet, zwischen der
piezoelektrischen Einrichtung 10 und dem Gehäuse 2. Wenn
es zu dem Auseinanderziehen und Zusammenziehen der
piezoelektrischen Einrichtung 10 kommt, werden die
Bewegungen daher durch das Isolierelement 4 kaum
eingeschränkt. Folglich wird auch die durch die piezo
elektrische Einrichtung 10 erzeugte Kraft kaum durch das
Isolierelement 4 gesenkt.
Des weiteren kommt es, anders als bei der Harzform, zu
keinem Reißen des Isolierelements infolge der
Auseinanderzieh- und Zusammenziehbewegungen der piezo
elektrischen Einrichtung. Daher kann bezogen auf das
Isolierelement 4 ein hohes elektrisches Isolations
vermögen aufrecht erhalten werden. Durch die Anwesenheit
des Isolierelements 4 kann der Abstand zwischen dem
Metallgehäuse 2 und der piezoelektrischen Einrichtung 10
verglichen mit dem Fall, dass das Isolierelement fehlt,
verringert werden. Daher lässt sich der piezoelektrische
Aktuator 1 miniaturisieren.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird
anstelle des aus der Harzhülse bestehenden Isolier
elements in Ausführungsbeispiel 1 ein Isolierelement 42
verwendet, das aus gewickeltem Isolationspapier
hergestellt ist. Und zwar wird bei diesem Ausführungs
beispiel für das Isolierelement 42 ein 0,18 mm dickes
Nomex-Aramidpapier (hergestellt von Du Pont) angefertigt
und mit einer Wicklung oder mehr um den Außenumfang der
Seitenfläche der piezoelektrischen Einrichtung 10
gewickelt. Für das gewickelte Isolierelement 42 kann
anstelle des Isolationspapiers auch ein Lagenmaterial wie
ein Harzfilm usw. eingesetzt werden. Als Lagenmaterial
können auch ein Klebeband und ein Selbstverschweißungs
band mit einer Klebeschicht verwendet werden. Als Selbst
verschweißungsband kann beispielsweise ein selbst
verschweißendes Silikongummiband Nr. 66, hergestellt von
Nittoshinko Corp., usw. verwendet werden. Der Aufbau ist
bei diesem Ausführungsbeispiel ansonsten der gleiche wie
bei Ausführungsbeispiel 1.
Da sich bei diesem Ausführungsbeispiel das Isolierelement
42 dadurch ergibt, dass dieses um die piezoelektrische
Einrichtung 10 gewickelt wird, lässt sich der Zusammenbau
stark vereinfachen. Abgesehen von dem einfachen Zusammen
bau lässt sich die gleiche Funktionsweise und die gleiche
Wirkung wie bei Ausführungsbeispiel 1 erzielen.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird
anstelle des als Harzhülse vorliegenden Isolierelements
in Ausführungsbeispiel 1 ein an der Innenwand des
Gehäuses 2 anhaftendes Isolierelement 43 verwendet. Und
zwar wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Innenwand
des Gehäuses 2 mit einem wärmehärtenden Polyamidharz
beschicht, gehärtet und bei 250 W gebrannt. Das Polyamid
harz kann auch durch Harzmaterialien wie Epoxidharz,
Silikonharz usw. oder anorganische Materialien wie Glas
usw. ersetzt werden. Der Aufbau dieses Ausführungs
beispiels ist ansonsten der gleiche wie bei Ausführungs
beispiel 1.
Da das Isolierelement 43 bei diesem Ausführungsbeispiel
als eine Einheit mit dem Gehäuse 2 hergestellt ist, lässt
sich das Isolierelement 43 stabil befestigen. Abgesehen
von der stabilen Befestigung lassen sich die gleiche
Funktionsweise und die gleiche Wirkung wie bei
Ausführungsbeispiel 1 erzielen.
Bei dem in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungs
beispiel ist die Querschnittsform der piezoelektrischen
Einrichtung 10 verglichen mit dem Ausführungsbeispiel 1
abgewandelt. Und zwar weist die piezoelektrische
Einrichtung 10 bei dem in Fig. 7 gezeigten piezo
elektrischen Aktuator 1 eine tonnenförmige Querschnitts
form auf. Bei dem in Fig. 8 gezeigten piezoelektrischen
Aktuator 1 weist die piezoelektrische Einrichtung 10 eine
achteckige (polygonale) Querschnittsform auf. Die piezo
elektrische Einrichtung 10 in dem piezoelektrischen
Aktuator 1 kann außerdem eine wie in Fig. 11 gezeigte
runde Querschnittsform oder eine wie in Fig. 12 gezeigte
elliptische Querschnittsform aufweisen.
Verglichen mit Ausführungsbeispiel 1 ähnelt die
Querschnittsform der piezoelektrischen Einrichtung 10 bei
diesen piezoelektrischen Aktuatoren 1 mehr einem Kreis,
sodass die piezoelektrische Einrichtung 10 einen großen
Teil des Innenraums des kreisförmigen Gehäuses 2
einnehmen kann. Indem der Hohlraum effektiv genutzt wird,
kann daher ein kleiner piezoelektrischer Aktuator mit
hoher Leistung erzielt werden. Abgesehen davon lassen
sich die gleiche Funktionsweise und die gleiche Wirkung
wie bei Ausführungsbeispiel 1 erzielen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der piezoelektrische
Aktuator gemäß Ausführungsbeispiel 1 in einer Einspritz
düse 5 eingebaut.
Bei diesem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel kommt
die Einspritzdüse 5 bei einem Commonrail-Einspritzsystem
für einen Dieselmotor zum Einsatz. Wie in der Figur
gezeigt ist, setzt sich die Einspritzdüse 5 aus einem
oberen Gehäuse 52, in dem der piezoelektrische Aktuator 1
als Antriebsabschnitt untergebracht ist, und einem
unteren Gehäuse 53 zusammen, der in sich ein Einspritz
düsenteil 54 aufweist und an dem unteren Ende des oberen
Gehäuses 52 befestigt ist.
Das obere Gehäuse 52 ist im Wesentlichen zylinderförmig
und weist ein gegenüber der Mittelachse exzentrisches
Längsloch 521 auf, in das der piezoelektrische Aktuator 1
eingeschoben und befestigt ist.
Neben dem Längsloch 521 und parallel dazu befindet sich
eine Hochdruckkraftstoffleitung 522. Das obere Ende der
Leitung 522 ist über ein Kraftstoffeinleitungsrohr 523,
das sich von dem oberen Abschnitt des oberen Gehäuses 52
nach oben erstreckt, mit einem (nicht in der Figur
gezeigten) äußeren Commonrail verbunden.
Aus dem oberen Teil des oberen Gehäuses 52 ragt ein
Kraftstoffablassrohr 525 vor und ist mit einer Ablauf
leitung 524 verbunden. Aus dem Ablassrohr 525
abgelassener Kraftstoff wird zu einem (nicht gezeigten)
Kraftstofftank zurückgeführt.
Die Ablaufleitung 524 steht mit einem Spalt 50 zwischen
dem Längsloch 521 und dem Antriebsabschnitt (piezo
elektrische Einrichtung) 1 in Verbindung und ist über
eine (nicht gezeigte) sich von dem Spalt 50 nach unten
erstreckende Leitung in dem oberen und unteren Gehäuse
52, 53 mit einem Dreiwegeventil 551 verbunden, das
nachstehend diskutiert wird.
Das Einspritzdüsenteil 54 setzt sich aus einer Düsennadel
541, die vertikal in einem Kolbenkörper 531 gleiten kann,
und einem Einspritzloch 543 zusammen, das durch die
Düsennadel 541 geöffnet und geschlossen wird, um den von
einer Kraftstoffwanne 542 aus zugeführten Hochdruck
kraftstoff in jeden Motorzylinder einzuspritzen. Die
Kraftstoffwanne 542 umgibt den Mittelteil der Düsennadel
541. Das untere Ende der Hochdruckkraftstoffleitung 522
öffnet sich in die Kraftstoffwanne 542. Die Düsennadel
541 erfährt in Ventilöffnungsrichtung einen Kraftstoff
druck von der Kraftstoffwanne 542 und in Ventilschließ
richtung einen Kraftstoffdruck von einer Gegendruckkammer
544, die ihrer oberen Endfläche zugewandt ist. Wenn der
Druck der Gegendruckkammer 544 abnimmt, wird die Düsen
nadel 541 angehoben und öffnet sich das Einspritzloch
543, sodass es zu der Kraftstoffeinspritzung kommt.
Der Druck in der Gegendruckkammer 544 wird durch das
Dreiwegeventil 551 erhöht oder gesenkt. Das Dreiwege
ventil 551 verbindet die Gegendruckkammer 544 selektiv
mit der Hochdruckkraftstoffleitung 522 oder der Ablauf
leitung 524. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das
Dreiwegeventil 551 einen kugelförmigen Ventilkörper zum
Öffnen und Schließen einer mit der Hochdruckkraftstoff
leitung 522 oder der Ablaufleitung 524 verbunden Öffnung
auf. Der Ventilkörper wird durch den Antriebsabschnitt 1
über einen Kolben 552 großen Durchmessers, eine
Hydraulikdruckkammer 553 und einen Kolben 554 kleinen
Durchmessers angetrieben, die unterhalb des Antriebs
abschnitts 1 angeordnet sind.
Der piezoelektrische Aktuator 1 ist in den Längsloch 521
der Einspritzdüse 5 so eingeschoben, dass sich der Spalt
50 ergibt, durch den der Kraftstoff hindurchgeht. Der
piezoelektrische Aktuator 1 ist so angeordnet, dass der
Gehäusekörper 41 befestigt ist und sich das Vorderende
des auseinanderziehbaren Teils 42 hin und her bewegt.
Um die Größe der Einspritzdüse 5 zu verringern, ist der
Innendurchmesser des Längslochs 521 eingeschränkt und ist
der piezoelektrische Aktuator 1 entsprechend geformt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie auch in den
Fig. 1 und 2 gezeigt ist, in dem piezoelektrischen
Aktuator 1 das aus einem getrennten Stück hergestellte
Isolierelement 4 zwischen der piezoelektrischen
Einrichtung 10 und dem Gehäuse 2 vorgesehen. Wenn es zu
dem Auseinanderziehen und dem Zusammenziehen der piezo
elektrischen Einrichtung 10 kommt, werden daher die
Bewegungen durch das Isolierelement kaum eingeschränkt.
Folglich wird auch die durch die piezoelektrischen
Einrichtung 10 erzeugte Kraft durch das Isolierelement 4
kaum verringert.
Wie zuvor beschrieben wurde, kommt es außerdem zu keinem
Reißen des Isolierelements 4 infolge der Auseinanderzieh-
und Zusammenziehbewegungen der piezoelektrischen
Einrichtung 10. Dadurch kann bezogen auf das Isolier
element 4 ein hohes elektrisches Isolationsvermögen
aufrecht erhalten werden. Der piezoelektrische Aktuator
gemäß diesem Ausführungsbeispiel gewährleistet daher ein
schnelles Ansprechverhalten, wie es beim Einsatz der
piezoelektrischen Aktuators 1 in der Einspritzdüse 5
erforderlich ist, und kann das Leistungsvermögen und die
Haltbarkeit der Einspritzdüse 5 verbessern.
Bei dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel wird
eine piezoelektrische Einrichtung 10 verwendet, deren
Aufbau sich teilweise von dem der piezoelektrischen
Einrichtung in Ausführungsbeispiel 1 unterscheidet.
Und zwar liegen bei dem Ausführungsbeispiel 1 an keiner
der Seitenfläche der piezoelektrischen Einrichtung 10
innere Elektrodenschichten beider Polarität frei, während
bei diesem Ausführungsbeispiel positive und negative
Elektroden frei liegen.
Wenn die jeweilige piezoelektrische Schicht zu dünn ist,
um für einen ausreichenden Isolationsabstand zwischen den
positiven und negativen Elektroden zu sorgen, kann das
gleiche Isolierelement 4 wie in Ausführungsbeispiel 1
Anwendung finden, wenn wie in Fig. 10 gezeigt eine
Isolationsbeschichtung 36 vorgesehen wird, die die
positive und negative Elektrode isoliert. Für diese
Isolationsbeschichtung wird vorzugsweise ein fettartiges,
gelartiges Isolierelement verwendet, in dem keine Risse
auftreten und das die Auseinanderzieh- und Zusammenzieh
bewegung der piezoelektrischen Einrichtung nicht
verhindert. Abgesehen davon gleicht das Ausführungs
beispiel dem Ausführungsbeispiel 1.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele
nur der Erläuterung der Erfindung dienen und dass, wie
der Fachmann unschwer erkennt, weitere Änderungen und
Abwandlungen vorgenommen werden können.
Claims (8)
1. Piezoelektrischer Aktuator (1), der eine in
Schichten aufgebaute piezoelektrische Einrichtung (10)
mit abwechselnd aufeinander geschichteten piezo
elektrischen Schichten (11) und Elektrodenschichten (20,
22) verwendet, mit:
einem Metallgehäuse (3), das sich außen von der Seitenfläche der piezoelektrischen Einrichtung (10) befindet; und
einem Isolierelement (4; 42; 43), das sich zwischen der piezoelektrischen Einrichtung (10) und dem Gehäuse (2) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (4; 42; 43) aus einem von der piezoelektrischen Einrichtung (10) getrennten Stück hergestellt ist.
einem Metallgehäuse (3), das sich außen von der Seitenfläche der piezoelektrischen Einrichtung (10) befindet; und
einem Isolierelement (4; 42; 43), das sich zwischen der piezoelektrischen Einrichtung (10) und dem Gehäuse (2) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (4; 42; 43) aus einem von der piezoelektrischen Einrichtung (10) getrennten Stück hergestellt ist.
2. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach Anspruch 1, bei
dem das Isolierelement eine zylinderförmige Harz- oder
Papierhülse (4) ist.
3. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach Anspruch 1, bei
dem das Isolierelement eine um die piezoelektrische
Einrichtung (10) gewickelte Papier- oder Harzlage (42)
ist.
4. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach Anspruch 3, bei
dem zumindest sich überlappende Abschnitte der
gewickelten Lage (42) aneinander haften.
5. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach Anspruch 1, bei
dem das Isolierelement (43) an der Innenwand des Gehäuses
(2) anhaftet.
6. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, bei dem die piezoelektrische
Einrichtung (10) senkrecht zu ihrer Auseinanderzieh- und
Zusammenziehrichtung einen polygonalen oder tonnen
förmigen Querschnitt aufweist.
7. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, bei dem die maximale Dicke des
Isolierelements (4; 42; 43) nicht mehr als 0,3 mm
beträgt.
8. Piezoelektrischer Aktuator (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, der in einer Einspritzdüse (5)
eingebaut ist und die Einspritzdüse antreibt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000400207A JP2002203997A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10164171A1 true DE10164171A1 (de) | 2002-07-25 |
Family
ID=18864845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10164171A Withdrawn DE10164171A1 (de) | 2000-12-28 | 2001-12-27 | Piezoelektrischer Aktuator mit von piezoelektrischer Einrichtung getrenntem Isolierelement |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6731048B2 (de) |
JP (1) | JP2002203997A (de) |
DE (1) | DE10164171A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10350061A1 (de) * | 2003-10-27 | 2005-05-25 | Robert Bosch Gmbh | Aktormodul |
DE102006006077A1 (de) * | 2006-02-09 | 2007-08-16 | Siemens Ag | Piezokeramischer Vielschicht-Aktor, Verfahren zum Herstellen eines piezokeramischen Vielschicht-Aktors und Einspritzsystem |
WO2007131965A1 (de) * | 2006-05-17 | 2007-11-22 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor |
DE102010044739A1 (de) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Epcos Ag | Verfahren zum Herstellen von piezoelektrischen Aktoren aus einem Materialblock |
DE10237587B4 (de) * | 2002-08-16 | 2012-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Piezoaktors |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6787975B2 (en) * | 2000-05-31 | 2004-09-07 | Denso Corporation | Piezoelectric device for injector |
DE10121270A1 (de) * | 2001-04-30 | 2003-02-06 | Epcos Ag | Passivierungsmaterial für ein elektrisches Bauteil sowie piezoelektrisches Bauteil in Vielschichtbauweise |
JP3900918B2 (ja) * | 2001-12-10 | 2007-04-04 | 株式会社デンソー | 圧電アクチュエータ |
DE10233906A1 (de) | 2002-07-25 | 2004-02-19 | Siemens Ag | Einspritzmodul |
DE10341333B4 (de) * | 2003-09-08 | 2006-06-08 | Siemens Ag | Piezoaktor und Verfahren zum Herstellen eines Piezoaktors |
DE102004024123A1 (de) * | 2004-05-14 | 2005-12-08 | Siemens Ag | Kopfplattenbaugruppe für einen Aktor und Herstellungsverfahren für einen Aktor |
US7145282B2 (en) * | 2004-07-15 | 2006-12-05 | Delphi Technologies, Inc. | Actuator |
DE112005001022B4 (de) * | 2005-01-06 | 2014-08-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktuators und piezoelektrischer Aktuator |
DE102005054361A1 (de) * | 2005-11-15 | 2007-05-24 | Fev Motorentechnik Gmbh | Hochdruckkraftstoffinjektor |
GB0602955D0 (en) * | 2006-02-14 | 2006-03-29 | Delphi Tech Inc | Piezoelectric actuator |
JP2009527118A (ja) * | 2006-02-14 | 2009-07-23 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 圧電装置のバリヤ被覆 |
US7608984B2 (en) * | 2006-05-15 | 2009-10-27 | Adaptivenergy, Llc | Motion amplification using piezoelectric element |
JP4983405B2 (ja) * | 2007-05-30 | 2012-07-25 | 株式会社デンソー | 圧電アクチュエータ及びその製造方法 |
CN101679122A (zh) * | 2007-06-15 | 2010-03-24 | 株式会社村田制作所 | 压电瓷器组成物及压电陶瓷电子部件 |
DE102007053303A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor und Piezoaktormodul mit einem Schutzschichtsystem |
JP2010232806A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 圧電振動子、圧電発振器、電子機器、及び圧電振動子の製造方法 |
FR2944144A3 (fr) * | 2009-04-03 | 2010-10-08 | Renault Sas | Actionneur a stabilite amelioree. |
JP2011129736A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Denso Corp | 圧電アクチュエータ |
DE102010027278B4 (de) * | 2010-07-15 | 2020-07-02 | Metismotion Gmbh | Thermisch volumenneutraler Hubübertrager sowie Dosierventil mit einem solchen Hubübertrager und Verwendung des Dosierventils |
WO2013065710A1 (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 京セラ株式会社 | 圧電アクチュエータ |
JP6017937B2 (ja) * | 2012-11-28 | 2016-11-02 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム |
CN105358263B (zh) * | 2013-07-03 | 2017-05-17 | 奥林巴斯株式会社 | 超声波振动器件、超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置 |
WO2016006392A1 (ja) * | 2014-07-09 | 2016-01-14 | 株式会社村田製作所 | 電子部品内蔵モジュール |
WO2016121278A1 (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 京セラ株式会社 | 積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム |
GB2550155B (en) * | 2016-05-10 | 2020-08-05 | Camlin Tech Limited | Vacuum circuit interrupter with piezoelectric actuator and vacuum circuit breaker incorporating same |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4051396A (en) * | 1974-02-28 | 1977-09-27 | Channel Products, Inc. | Encapsulation to prevent fracture of piezoelectric high voltage mechanism |
US4011474A (en) * | 1974-10-03 | 1977-03-08 | Pz Technology, Inc. | Piezoelectric stack insulation |
JPS59231884A (ja) * | 1983-06-15 | 1984-12-26 | Nippon Soken Inc | 積層形圧電体 |
JPS6077684A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-02 | Asahi Okuma Ind Co Ltd | アクチユエ−タ− |
JPH0628832B2 (ja) | 1985-06-07 | 1994-04-20 | キヤノン株式会社 | 微動機構 |
JPH02250678A (ja) | 1989-03-23 | 1990-10-08 | Tokin Corp | 積層型圧電アクチュエータ |
JPH02263425A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルミ電解コンデンサ |
US5148077A (en) * | 1990-09-28 | 1992-09-15 | Caterpillar Inc. | Coating surrounding a piezoelectric solid state motor stack |
US5148070A (en) * | 1991-08-30 | 1992-09-15 | Platt Saco Lowell Corporation | Apparatus for commutation of an electric motor |
US5218259A (en) * | 1992-02-18 | 1993-06-08 | Caterpillar Inc. | Coating surrounding a piezoelectric solid state motor stack |
JPH07241743A (ja) * | 1994-03-08 | 1995-09-19 | Chichibu Onoda Cement Corp | 超精密微動装置 |
JPH07335952A (ja) | 1994-06-14 | 1995-12-22 | Chichibu Onoda Cement Corp | 積層型圧電アクチュエーター素子およびその製造方法 |
JP3261922B2 (ja) * | 1994-07-26 | 2002-03-04 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振部品の製造方法 |
JPH10144539A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Hitachi Ltd | 電気絶縁線輪 |
US6512323B2 (en) * | 2000-03-22 | 2003-01-28 | Caterpillar Inc. | Piezoelectric actuator device |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000400207A patent/JP2002203997A/ja active Pending
-
2001
- 2001-12-19 US US10/021,025 patent/US6731048B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-27 DE DE10164171A patent/DE10164171A1/de not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10237587B4 (de) * | 2002-08-16 | 2012-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Piezoaktors |
DE10350061A1 (de) * | 2003-10-27 | 2005-05-25 | Robert Bosch Gmbh | Aktormodul |
DE102006006077A1 (de) * | 2006-02-09 | 2007-08-16 | Siemens Ag | Piezokeramischer Vielschicht-Aktor, Verfahren zum Herstellen eines piezokeramischen Vielschicht-Aktors und Einspritzsystem |
DE102006006077B4 (de) * | 2006-02-09 | 2009-04-09 | Continental Automotive Gmbh | Piezokeramischer Vielschicht-Aktor, Verfahren zum Herstellen eines piezokeramischen Vielschicht-Aktors und Einspritzsystem |
US7851979B2 (en) | 2006-02-09 | 2010-12-14 | Continental Automotive Gmbh | Piezoceramic multilayer actuator, method for producing a piezoceramic multilayer actuator, and injection system |
WO2007131965A1 (de) * | 2006-05-17 | 2007-11-22 | Robert Bosch Gmbh | Piezoaktor |
DE102010044739A1 (de) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Epcos Ag | Verfahren zum Herstellen von piezoelektrischen Aktoren aus einem Materialblock |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020084723A1 (en) | 2002-07-04 |
JP2002203997A (ja) | 2002-07-19 |
US6731048B2 (en) | 2004-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10164171A1 (de) | Piezoelektrischer Aktuator mit von piezoelektrischer Einrichtung getrenntem Isolierelement | |
DE10208417B4 (de) | Laminierte piezoelektrische Vorrichtung und deren Verwendung | |
DE10163005A1 (de) | Piezoelektrische Vorrichtung und deren Herstellungsverfahren | |
DE60221586T2 (de) | Elektrisch aktivierbarer Antrieb aus Polymer und Diaphragmapumpe mit diesem Antrieb | |
DE69109990T2 (de) | Piezoelektrischer Antrieb. | |
DE102007000357B4 (de) | Mehrschichtiges piezoelektrisches Element und piezoelektrische Betätigungseinrichtung | |
DE102006035470A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Schichtelements | |
DE10164246A1 (de) | Piezoelektrische Einrichtung für eine Einspritzvorrichtung, Verfahren zu ihrer Herstellung und eine Einspritzvorrichtung | |
WO2007012654A1 (de) | Momolithischer piezoaktor mit drehung der polarisationsrichtung im übergangsbereich sowie verwendung des piezoaktors | |
DE19914411A1 (de) | Piezoelektrischer Aktor | |
DE1275627B (de) | Piezoelektrischer Einbaukoerper | |
DE69031839T2 (de) | Geschichtete Keramikanordnung und Verfahren zur deren Herstellung | |
DE3832658A1 (de) | Geschichtetes verstellglied | |
DE102005035158A1 (de) | Geschichtetes piezoelektrisches Element und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE19802302A1 (de) | Piezoelektrischer Aktor | |
WO2001078160A1 (de) | Piezokeramischer biegewandler sowie verwendung des piezokeramischen biegewandlers | |
DE10232383A1 (de) | Aufbau zum Übertragen eines Hubs eines piezoelektrischen Elements | |
EP1476907A2 (de) | Piezoaktor mit strukturierter aussenelektrode | |
DE102004026572A1 (de) | Herstellungsverfahren für piezoelektrisches Schichtelement | |
DE10028014A1 (de) | Elektronisches Bauelement des Chiptyps | |
DE102007000210A1 (de) | Piezoelektrische Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben | |
EP2030261B1 (de) | Piezoelektrischer aktor | |
DE102008043651A1 (de) | Piezoelektrisches Schichtelement | |
DE102004006266B4 (de) | Brennkraftmaschinen-Kraftstoffeinspritzvorrichtung | |
DE10039218A1 (de) | Piezoelektrische Aktuatoranordnung, inbesondere zur Betätigung eines Ventils in einem Kraftfahrzeug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130702 |