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JP2009509493A - Assemblies with piezo actuators and methods of making assemblies with piezo actuators - Google Patents

Assemblies with piezo actuators and methods of making assemblies with piezo actuators Download PDF

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JP2009509493A
JP2009509493A JP2008531664A JP2008531664A JP2009509493A JP 2009509493 A JP2009509493 A JP 2009509493A JP 2008531664 A JP2008531664 A JP 2008531664A JP 2008531664 A JP2008531664 A JP 2008531664A JP 2009509493 A JP2009509493 A JP 2009509493A
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sleeve
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    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/005Arrangement of electrical wires and connections, e.g. wire harness, sockets, plugs; Arrangement of electronic control circuits in or on fuel injection apparatus
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本発明は、例えば機械的な構成部品を操作するための、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリ、例えばピエゾインジェクタであって、複数のピエゾ層(26)からなる多層構造が設けられており、これらのピエゾ層(26)がピエゾ素子(3;21)として保持体(2;29,30)内に保持されており、ピエゾ素子(3;21)に、内部電極(22,23)とコンタクトエレメント(24,25)との間の交互のコンタクト形成部が存在し、かつ保持体(29)のヘッド部(30)を通してコンタクトエレメント(24,25)に向かって案内されている電気的な線路(34,35)が設けられている形式のものに関する。本発明により、電気的な線路が、その長さを適合可能な接続エレメント(50,51,52)を介して、保持体(29)のヘッド部(30)を通してコンタクトエレメント(24,25)に向かって案内されており、前記接続エレメントが、設定可能な長さの電気伝導性のスリーブ(50)からなっており、該スリーブ(50)内に、一方の側で、コネクタ部の電気的な線路の端部(51)が、他方の側で、コンタクトエレメント(24,25)の延長部としての線路の端部(52)が装入可能であるようにした。  The present invention is an assembly having a piezo actuator, for example a piezo injector, for example for operating a mechanical component, and is provided with a multilayer structure comprising a plurality of piezo layers (26). The layer (26) is held as a piezo element (3; 21) in the holding body (2; 29, 30), and the piezo element (3; 21) has an internal electrode (22, 23) and a contact element (24). , 25) and the electrical lines (34, 25) which are guided towards the contact elements (24, 25) through the head part (30) of the holding body (29). 35). According to the invention, the electrical line is connected to the contact element (24, 25) through the head part (30) of the holding body (29) via the connection element (50, 51, 52) whose length can be adapted. The connecting element consists of an electrically conductive sleeve (50) of a configurable length, on one side in the sleeve (50) The end portion (51) of the line can be inserted into the end portion (52) of the line as an extension of the contact element (24, 25) on the other side.

Description

技術分野
本発明は、主請求項の上位概念部に記載した形式の、弁またはこれに類するもののような機械的な構成部品を操作するための、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリ、例えばピエゾインジェクタ、要するに、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリであって、複数のピエゾ層からなる多層構造が設けられており、これらのピエゾ層がピエゾ素子として保持体内に保持されており、ピエゾ素子に、内部電極とコンタクトエレメントとの間の交互のコンタクト形成部が存在し、かつ保持体のヘッド部を通してコンタクトエレメントに向かって案内されている電気的な線路が設けられている形式のものに関する。さらに本発明は、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリを製作する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an assembly with a piezo actuator, for example a piezo injector, for operating a mechanical component such as a valve or the like of the type described in the superordinate conception of the main claim. An assembly including a piezo actuator, which is provided with a multilayer structure composed of a plurality of piezo layers, and these piezo layers are held as a piezo element in a holding body, and the piezo element includes an internal electrode and a contact element. And an electric line that is guided toward the contact element through the head portion of the holding body. The invention further relates to a method of manufacturing an assembly with a piezo actuator.

背景技術
このようなアッセンブリは例えば有利には自動車内で燃料噴射のためのニードルの行程の制御のために利用可能であり、厳密には単段の変換を行う制御のためにも2段の変換を行う制御のためにも利用可能である。上記ピエゾアクチュエータを構成するために、ピエゾ素子を、いわゆる圧電効果の利用下で弁またはこれに類するもののニードル行程の制御を実施し得るように使用し得ることは自体公知である。ピエゾ素子は、適当な結晶構造を有する材料から、外的な電圧の印加時にピエゾ素子の機械的な反応が生じるように構成されている。この機械的な反応は、結晶構造および電圧の印加範囲に依存して、設定可能な方向での押し引き(プッシュまたはプル)を実現する。この種のピエゾアクチュエータは例えば、ストローク運動が高い操作力および高いクロック周波数で進行する用途のために適している。
Such an assembly can be used, for example, in a motor vehicle, preferably for controlling the stroke of a needle for fuel injection, and strictly for a control with a single stage conversion, a two-stage conversion. It can also be used for the control to perform. It is known per se that a piezo element can be used to implement a needle stroke control of a valve or the like under the use of the so-called piezoelectric effect in order to constitute the piezo actuator. The piezo element is configured such that a mechanical reaction of the piezo element occurs from a material having an appropriate crystal structure when an external voltage is applied. This mechanical reaction realizes push-pull in a settable direction (push or pull) depending on the crystal structure and the voltage application range. This type of piezo actuator is suitable, for example, for applications in which the stroke movement proceeds with a high operating force and a high clock frequency.

例えば、このようなピエゾアクチュエータは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第10026005号明細書から公知である。この公知のピエゾアクチュエータは、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するためのインジェクタでノズルニードルを起動制御するために使用され得る。このピエゾアクチュエータでは、ピエゾ素子が、前述の通り、電気的に互いに連結された複数の圧電セラミックス層のスタックとして構成されている。スタックは予備荷重をかけられた状態で2つのストッパ間に保持されている。各圧電セラミックス層はピエゾ層として2つの内部電極間に挟持されており、内部電極を介して外部から電圧が印加され得る。この電圧に基づいて、圧電セラミックス層はそれぞれ、小さなストローク運動を電位降下の方向で実施する。これらのストローク運動は合計されてピエゾアクチュエータの全体のストロークを形成する。この総ストロークは、印加される電圧の高さを介して変更可能であり、機械的な作動部材へ伝達され得る。   For example, such a piezo actuator is known from DE 10026005. This known piezo actuator can be used to activate and control a nozzle needle with an injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. In this piezoelectric actuator, the piezoelectric element is configured as a stack of a plurality of piezoelectric ceramic layers electrically connected to each other as described above. The stack is held between two stoppers in a preloaded state. Each piezoelectric ceramic layer is sandwiched between two internal electrodes as a piezo layer, and a voltage can be applied from the outside via the internal electrodes. Based on this voltage, each piezoelectric ceramic layer performs a small stroke movement in the direction of potential drop. These stroke movements are summed to form the entire stroke of the piezo actuator. This total stroke can be changed via the height of the applied voltage and can be transmitted to the mechanical actuating member.

前記ピエゾアクチュエータでは、異なる電位を導くために、外側の電極を介した内部電極の交互の側方でのコンタクト形成が行われる。外側の電極で、伝導性の面は、ピエゾ素子のそれぞれ1つの側面に取り付けられており、それぞれの内部電極とコンタクト形成されている。これに対して、ドイツ連邦共和国特許出願公開第10335019号明細書から公知のピエゾアクチュエータでは、内部電極と、ピエゾ素子のそれぞれ1つの内側の切欠き内に位置するコンタクトエレメントとの間の内在的なコンタクト形成が行われる。   In the piezo actuator, in order to introduce different potentials, contacts are formed on alternate sides of the internal electrode via the outer electrode. In the outer electrode, the conductive surface is attached to one side surface of the piezo element, and is in contact with each inner electrode. In contrast, in the piezo actuators known from DE 103 35 015 A1, the internal electrodes and the intrinsic contact between the contact elements located in the respective inner notch of the piezo element. Contact formation is performed.

さらに、欧州特許出願公開第1174615号明細書にも、ピエゾ素子がアクチュエータとして内燃機関の噴射インジェクタの直接的なニードル行程制御のために存在するピエゾアクチュエータが記載されている。アクチュエータとしてのピエゾ素子と、ニードルとの間には、膨張補償のための液圧的な変換装置を備えたカップラだけが存在する。この場合、ピエゾ素子の作動により、予備荷重下で噴射ノズルの閉鎖のために保持されたニードルがノズル開口から離間される。それというのも、ニードルが直接変換されてアクチュエータの運動に従うからである。   EP 1174615 also describes a piezo actuator in which a piezo element is present as an actuator for direct needle stroke control of an injection injector of an internal combustion engine. Between the piezo element as the actuator and the needle, there is only a coupler provided with a hydraulic conversion device for expansion compensation. In this case, the operation of the piezo element causes the needle held for closing the injection nozzle under preload to be separated from the nozzle opening. This is because the needle is directly converted and follows the motion of the actuator.

冒頭で述べた背景技術としてのドイツ連邦共和国特許出願公開第10026005号明細書では、外部の電圧源へのピエゾ素子の電気的な接続が、外側の電極の延長部により、ピエゾアクチュエータのベース部分を通して行われる。この延長部はさらにコネクタまで案内され得る。その結果、延長部は機械的にクリティカルでない領域でコンタクト形成される。延長部はその際、電気的に絶縁されて、例えば鋼からなるアクチュエータベースを通して案内され得る。アクチュエータベースにはピエゾ素子が当接または固定されている。さらにこの背景技術から、延長部を外部電極の固定および引張荷重緩和のために注型材料内に保持することが公知である。注型材料はアクチュエータベースの切欠き内に、場合によっては鋼またはポリマーからなる成形部分により包囲されて、装入されている。   In the published German Patent Application No. 10026005 as background art mentioned at the beginning, the electrical connection of the piezo element to an external voltage source is made through the base part of the piezo actuator by means of an extension of the outer electrode. Done. This extension can be further guided to the connector. As a result, the extension is contacted in an area that is not mechanically critical. The extension can then be electrically insulated and guided through an actuator base made of steel, for example. A piezo element is in contact with or fixed to the actuator base. Furthermore, it is known from this background art that the extension is held in the casting material in order to fix the external electrode and relieve the tensile load. The casting material is placed in a notch in the actuator base, possibly surrounded by a molded part made of steel or polymer.

しばしば、前記ピエゾアクチュエータでは、構造長さが用途に合わせて適合されなければならない。これにより、ピエゾアクチュエータのための保持体のヘッド部の領域で、特にアクチュエータベースとコネクタ部との間の供給線路の長さは変化する。公知のピエゾアクチュエータでは、ピエゾ素子に電圧を供給するためのコンタクトエレメントが、一貫した、つまり連続した線により、コネクタ部まで案内される。   Often, in the piezo actuator, the structural length must be adapted to the application. This changes the length of the supply line between the actuator base and the connector part, particularly in the region of the head part of the holding body for the piezoelectric actuator. In known piezo actuators, a contact element for supplying a voltage to the piezo element is guided to the connector part by a consistent or continuous line.

公知の一貫した線は、高圧に対して密なガラス封着部に結合されており、その長さに関して、ピエゾアクチュエータ、例えば噴射インジェクタの、顧客によりそれぞれ異なる固有の長さに適合されなければならない。線は一般に、小さな熱膨張を有する材料、例えばNiFeから製作され、電気伝導性が低く、その上比較的細いので、この場合、線の端部での電気的な接続の実現は極めて困難である。   Known and consistent lines are connected to a dense glass seal against high pressure and must be adapted to the lengths of piezo actuators, eg injection injectors, which vary from customer to customer. . The wire is generally made of a material with a small thermal expansion, for example NiFe, has low electrical conductivity and is relatively thin, so in this case it is very difficult to achieve an electrical connection at the end of the wire. .

発明の開示
本発明は、冒頭で述べた形式の、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリから出発する。アッセンブリは複数のピエゾ層からなる多層構造をピエゾ素子内に有する。ピエゾ層は保持体内に保持されている。その際、ピエゾ素子に、内部電極とコンタクトエレメントとの間の交互のコンタクト形成部が存在する。さらに、電気的な線路としての給電線が保持体のヘッド部を通してコンタクトエレメントに向かって案内されている。本発明により、有利には、電気的な線路が、その長さを適合可能な接続エレメントを介して、保持体のヘッド部を通してコンタクトエレメントに向かって案内されている。接続エレメントはその際、設定可能な長さの電気伝導性のスリーブからなっており、このスリーブ内に、一方の側で、コネクタ部の電気的な線路の端部が、他方の側で、コンタクトエレメントの延長部としての線路の端部が装入可能である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention starts from an assembly with a piezo actuator of the type described at the outset. The assembly has a multilayer structure composed of a plurality of piezoelectric layers in the piezoelectric element. The piezo layer is held in the holding body. At that time, there are alternating contact forming portions between the internal electrodes and the contact elements in the piezoelectric element. Furthermore, a power supply line as an electrical line is guided toward the contact element through the head portion of the holding body. According to the invention, the electrical line is advantageously guided towards the contact element through the head part of the holding body via a connection element whose length can be adapted. The connecting element then consists of an electrically conductive sleeve of a configurable length, in which the end of the electrical line of the connector part on one side contacts the other side. The end of the track as an extension of the element can be inserted.

有利には、ピエゾ素子の方向で接続エレメントの下側に、ピエゾ素子内にまたはピエゾ素子に沿って設けられたコンタクトエレメントに通じる線路が、ガラス封着部内で液体の高圧に対して密に埋設されている。その際、ガラス封着部は有利には保持体のヘッド部の領域に埋設されている。ガラス封着は本発明により比較的簡単に実施され得る。それというのも、長い線端部が存在しないからである。これにより、取り扱い、搬送および組み立ての簡単化が生じる。   Advantageously, the line leading to the contact element provided in the piezo element or along the piezo element is embedded in the glass sealing part in the direction of the piezo element, close to the high pressure of the liquid Has been. In that case, the glass sealing part is preferably embedded in the region of the head part of the holding body. Glass sealing can be performed relatively easily according to the present invention. This is because there are no long line ends. This simplifies handling, transport and assembly.

本発明により線路をガラス封着部の上側で分割したことにより、それゆえ、付加的な差込接続によって、NiFe線による一貫した細い接続の欠点は解消され得る。ピエゾアクチュエータの長さへの線路の簡単な長さ適合および膨張補償が実施され得る。さらに、線路の、コネクタ部側の上側の端部は、自由に選択可能な材料から製作され得る。この場合、コネクタ部に通じる線路はスリーブの外側でフラットピンとして形成されてもよい。   By dividing the line according to the invention on the upper side of the glass seal, the disadvantages of consistent thin connections with NiFe wires can therefore be eliminated by additional plug connections. A simple length adaptation of the line to the length of the piezo actuator and expansion compensation can be implemented. Furthermore, the upper end of the line on the connector part side can be made of a freely selectable material. In this case, the line leading to the connector portion may be formed as a flat pin outside the sleeve.

電気伝導性のスリーブは絶縁スリーブによりヘッド部から絶縁されることができる。さらにガラス封着部と伝導性のスリーブとの間に、付加的な絶縁管が配置されることができ、この絶縁管の外径は、ガラス封着部の外径よりも小さい。スリーブは、NiFe線よりも導電性の高い材料、例えば銅または黄銅から、より大きな太さで製作され得る。   The electrically conductive sleeve can be insulated from the head portion by an insulating sleeve. Further, an additional insulating tube can be disposed between the glass sealing portion and the conductive sleeve, and the outer diameter of the insulating tube is smaller than the outer diameter of the glass sealing portion. The sleeve can be made of a greater thickness from a material that is more conductive than NiFe wire, such as copper or brass.

有利な製作法では、第1の方法ステップで、ピエゾ素子の分極および信号検査ならびに高圧シールの検査を実施し、かつ第2の方法ステップで、接続エレメント内でのコネクタ部とコンタクトエレメントとの間の線路の接続を実施することができる。   In an advantageous manufacturing method, the first method step carries out the polarization and signal inspection of the piezo element and the high-pressure seal, and in the second method step between the connector part and the contact element in the connection element. Can be connected.

図面の簡単な説明
本発明によるアッセンブリの実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は、背景技術による原理的な幾何学構造を有した、ピエゾアクチュエータを備えたピエゾインジェクタの縦断面図であり、
図2は、電気的な線路が外側のコネクタから保持体のヘッド部を通してガラス封着部と共に案内されている、ピエゾ素子の内部電極の内在的なコンタクト形成部を備えたピエゾアクチュエータの本発明による一実施例の部分縦断面図であり、
図3aおよび図3bは、ピエゾ素子のための保持体の、それぞれ異なる長さのヘッド部と、線路のための相応に適合されたスリーブとを示す概略図であり、かつ
図4および図5はそれぞれ、コネクタおよびコンタクトエレメントへと至る線路の端部のためのスリーブを示す詳細図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the assembly according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a piezo injector with a piezo actuator having a basic geometric structure according to the background art,
FIG. 2 shows the invention according to the invention of a piezo actuator with an internal contact forming part of the internal electrode of a piezo element, in which an electrical line is guided from the outer connector through the head part of the holding body together with the glass sealing part. It is a partial longitudinal cross-sectional view of one embodiment,
3a and 3b are schematic views showing different length heads of the holding body for the piezo element and correspondingly adapted sleeves for the track, and FIGS. FIG. 5 is a detail view showing sleeves for the ends of the lines leading to the connectors and contact elements, respectively.

発明の実施形態
図1には、ピエゾアクチュエータを備えた公知の単段のピエゾインジェクタの原理的な構造が示されている。ピエゾインジェクタ1は、その提案される用途に基づいて、以下噴射インジェクタとも呼ばれ、例えば内燃機関において燃料のための噴射システム内で直接的なニードル行程制御のために使用され得る。上側の部分には保持体2が存在する。保持体2はその幾何学寸法の点で実質的に特有の使用場所に適合され得る。保持体2にはここでは図示しないコネクタ部が存在する。やはり特有の使用事例に適合されたコネクタ構成を備えるコネクタ部により、ピエゾ素子3を起動制御するための電圧が接続され得る。
FIG. 1 shows the basic structure of a known single-stage piezo injector with a piezo actuator. Based on its proposed application, the piezo injector 1 is also referred to hereinafter as an injector, and can be used for direct needle stroke control in an injection system for fuel, for example in an internal combustion engine. The holding body 2 exists in the upper part. The holding body 2 can be adapted to a substantially specific use location in terms of its geometric dimensions. The holding body 2 has a connector portion not shown here. A voltage for controlling the activation of the piezo element 3 can be connected by a connector portion having a connector configuration adapted to a specific use case.

コネクタ部から、ここでは電気的な線路4および5としての給電線が、ピエゾ素子3に設けられた外部電極6および7に向かって案内されている。ピエゾ素子3は作動時に、ここでは垂直に下方に存在する、カプラ8を備えた機械的なアッセンブリを介して、ノズルニードル9に作用し、ここではノズル開口10の開放を実施し得る。これにより、ピエゾアクチュエータ1の内部で保持体2の内室を通して案内される燃料は、ここでは図示しない内燃機関の燃焼室内に噴射され得る。   From the connector portion, here, feeder lines as the electrical lines 4 and 5 are guided toward the external electrodes 6 and 7 provided on the piezoelectric element 3. In operation, the piezo element 3 acts on the nozzle needle 9 via a mechanical assembly with a coupler 8, which here is present vertically downward, where the nozzle opening 10 can be opened. Thereby, the fuel guided through the inner chamber of the holding body 2 inside the piezo actuator 1 can be injected into a combustion chamber of an internal combustion engine (not shown).

ピエゾ素子3は、図1によれば、アクチュエータベース11を介して上側で、保持体2の内室内に設けられた球状のシール座に当接する。その際、ピエゾ素子3は良好なシール座を形成するためにばね12により押し付けられる。特に冒頭で述べたコモンレールシステムの場合、ここでは電気的な接続室13に対する高圧シールが必要である。電気的な接続室13を通して、2つの電気的な線路4および5がピエゾ素子3に向かって案内されている。   According to FIG. 1, the piezo element 3 comes into contact with a spherical seal seat provided in the inner chamber of the holding body 2 on the upper side via the actuator base 11. At that time, the piezo element 3 is pressed by the spring 12 in order to form a good sealing seat. In particular, in the case of the common rail system described at the beginning, a high-pressure seal for the electrical connection chamber 13 is required here. Two electrical lines 4 and 5 are guided toward the piezo element 3 through the electrical connection chamber 13.

図1に示した保持体2は特にヘッド部で、一般にその長さLに関して、用途特有の事情、例えば内燃機関における燃料インジェクタとしての事情に適合されなければならない。これにより、電気的な線路を内部で案内する際に、さらにはコンタクト形成に関して、固有の特徴が生じる。 In the holding member 2 is particularly head unit shown in FIG. 1, must generally with respect to its length L o, application-specific circumstances, such as to be adapted to the circumstances of the fuel injector in an internal combustion engine. As a result, when the electrical line is guided inside, a unique characteristic is generated with respect to contact formation.

図2からは、組み立てられた状態にある本発明によるピエゾアクチュエータ20の一部が見て取れる。ここではピエゾ素子21が存在する。ここでは例示的に内部電極22および23にのみ符号が付されている。内部電極22,23には、ピエゾ素子21のスタック構造内で、交互にそれぞれ内側のコンタクトエレメント24および25を介して電圧が供給される。電圧の印加時の電位降下により、内部電極22と内部電極23との間のセラミックシートからなるピエゾ層26内での、冒頭で説明した機械的な反応が生じる。   FIG. 2 shows a part of the piezo actuator 20 according to the invention in the assembled state. Here, the piezoelectric element 21 exists. Here, only the internal electrodes 22 and 23 are indicated by reference numerals. Voltage is supplied to the internal electrodes 22 and 23 alternately via the inner contact elements 24 and 25 in the stack structure of the piezo elements 21. Due to the potential drop at the time of applying the voltage, the mechanical reaction described at the beginning occurs in the piezoelectric layer 26 made of the ceramic sheet between the internal electrode 22 and the internal electrode 23.

ピエゾ素子21はさらに、セラミックスからなるカバープレート27と、鋼からなるアクチュエータベース28とを介して、ピエゾアクチュエータ20の保持体29に当接する。その際、保持体29はヘッド部30を有する。ヘッド部30は燃料供給部31および電気的な接続部32を有する。ピエゾ素子21は保持体29の内部の燃料に対してさらに外側の絶縁層33によりシールされている。   The piezo element 21 further abuts on a holding body 29 of the piezo actuator 20 via a cover plate 27 made of ceramic and an actuator base 28 made of steel. At that time, the holding body 29 has a head portion 30. The head unit 30 includes a fuel supply unit 31 and an electrical connection unit 32. The piezo element 21 is sealed against the fuel inside the holding body 29 by an outer insulating layer 33.

ヘッド部30の内部には、線路34および35としての給電線が絶縁されてはめ込まれている。線路34,35は、ピエゾ素子21への接続のために、高圧に対して密に、有利にはガラス封着部(Glaseinschmelzung)36により圧入されており、かつコンタクトエレメント24および25への接続のためにコンタクト接続部37または38が存在する。コンタクト接続部37,38はそれぞれ絶縁スリーブまたはセンタリングスリーブ39内に位置する。   Inside the head portion 30, feed lines as the lines 34 and 35 are insulated and fitted. The lines 34, 35 are tightly connected to the high pressure for connection to the piezo element 21, preferably press-fitted by a glass seal 36, and are connected to the contact elements 24 and 25. For this purpose, a contact connection 37 or 38 is present. The contact connecting portions 37 and 38 are respectively located in the insulating sleeve or the centering sleeve 39.

図2では、線路34および35が従来慣用の形式で、コンタクト接続部37および38の後、一貫した線として、ここでは詳細には示されていないコネクタ部32まで案内されている。その際、線長さは保持体29のヘッド部30の所要長さLに適合されなければならない。例えばNiFeからなる線路34および35の線は比較的細く、しかも導電性が低いので、線路34および35の端部におけるピン接続の実現は比較的困難である。 In FIG. 2, the lines 34 and 35 are guided in a conventional manner after the contact connections 37 and 38 as a continuous line to a connector part 32 not shown in detail here. At that time, line length is must be adapted to the required length L o of the head portion 30 of the holding member 29. For example, the lines 34 and 35 made of NiFe are relatively thin and have low conductivity, so that it is relatively difficult to realize pin connection at the ends of the lines 34 and 35.

本発明により、図3aおよび図3bならびに図4および図5には、それぞれ異なる長さのヘッド部29内での、線路34および35の用途特有の長さ適合が認識できる。この場合、主に図3を例にとって説明する。部材の符号もほぼ同一である。図3aには、固定の長さLおよびLの他に、ここでは比較的短い長さLvariabelが存在していることが見て取れる。これに対して図3bは、比較的長い長さLvariabelを有する長いヘッド部29を示す。両アッセンブリではそれぞれ1つの電気伝導性のスリーブ50が存在する。スリーブ50は例えば銅、青銅または黄銅からなり、線の両側からの挿入時にフレキシブルなコネクタ状の接続部も形成し得る。 In accordance with the present invention, application specific length adaptations of lines 34 and 35 can be recognized in FIGS. 3a and 3b and FIGS. In this case, description will be made mainly with reference to FIG. The reference numerals of the members are almost the same. In Figure 3a, in addition to the fixed length L 1 and L 2, where it is seen that a relatively short length L variabel exists. In contrast, FIG. 3b shows a long head portion 29 having a relatively long length L variable . There is one electrically conductive sleeve 50 in each assembly. The sleeve 50 is made of, for example, copper, bronze, or brass, and can form a flexible connector-like connection portion when inserted from both sides of the wire.

このようなコネクタ状の接続部はそれぞれ図4および図5から見て取れる。この場合、供給線路34および35はそれぞれ線もしくはピン51および52により代替される。線もしくはピン51,52は両側でスリーブ50内に挿入され、これによりフレキシブルなコネクタ状の接続部を形成する。コンタクトエレメント24または25に接続される下側のピン52はその際、ガラス封着部53を介してヘッド部29内に位置する。ガラス封着部53の上側で、ピン52は、スリーブ50内に開口するまで絶縁スリーブ54内で案内されている。ピン51はその際、他方の端部でコネクタピン55、例えばフラットピンとして形成されてもよい。   Such connector-like connections can be seen from FIGS. 4 and 5, respectively. In this case, the supply lines 34 and 35 are replaced by lines or pins 51 and 52, respectively. Lines or pins 51, 52 are inserted into the sleeve 50 on both sides, thereby forming a flexible connector-like connection. In this case, the lower pin 52 connected to the contact element 24 or 25 is located in the head part 29 via the glass sealing part 53. Above the glass seal 53, the pin 52 is guided in the insulating sleeve 54 until it opens into the sleeve 50. The pin 51 may then be formed as a connector pin 55, for example a flat pin, at the other end.

図5に示した変化態様では、例えばポリマーからなるか、または収縮チューブとして形成される付加的な絶縁管56が取り付けられている。絶縁管56の外径は、ガラス封着部53よりも小さい。これにより、例えばろう接、溶接、圧着または導電性接着剤を用いた接着による、固定的にピン52に取り付けられるスリーブ50共々のガラス封着部53の取り付けが可能となる。その際、スリーブ50の外径はやはりガラス封着部53の直径よりも小さい。   In the variant shown in FIG. 5, an additional insulating tube 56, for example made of polymer or formed as a shrink tube, is attached. The outer diameter of the insulating tube 56 is smaller than that of the glass sealing portion 53. Accordingly, it is possible to attach the glass sealing portion 53 together with the sleeve 50 fixedly attached to the pin 52 by, for example, brazing, welding, pressure bonding, or adhesion using a conductive adhesive. At that time, the outer diameter of the sleeve 50 is still smaller than the diameter of the glass sealing portion 53.

前記ガラス封着部53は、ここで説明したアッセンブリでは、ピエゾ素子21または溶接シーム41(図2参照)の外部への漏れ時、外部への液圧に対する高圧シールとして役立つ。   In the assembly described here, the glass sealing portion 53 serves as a high-pressure seal against the external hydraulic pressure when the piezoelectric element 21 or the welding seam 41 (see FIG. 2) leaks to the outside.

産業上の利用可能性
本発明は、自動車内で燃料噴射のためのニードルの行程の制御のために利用可能であり、厳密には単段の変換を行う制御でも2段の変換を行う制御でも利用可能である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for controlling the stroke of a needle for fuel injection in an automobile. Strictly speaking, the control for performing single-stage conversion or control for performing two-stage conversion is possible. Is available.

背景技術による原理的な幾何学構造を有した、ピエゾアクチュエータを備えたピエゾインジェクタの縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a piezo injector equipped with a piezo actuator having a basic geometric structure according to the background art. 電気的な線路が外側のコネクタから保持体のヘッド部を通してガラス封着部と共に案内されている、ピエゾ素子の内部電極の内在的なコンタクト形成部を備えたピエゾアクチュエータの本発明による一実施例の部分縦断面図である。An embodiment according to the invention of a piezo actuator with an internal contact formation of an internal electrode of a piezo element in which an electrical track is guided from the outer connector through the head of the holding body together with a glass seal. It is a partial longitudinal cross-sectional view. ピエゾ素子のための保持体の、図3aと図3bとでそれぞれ異なる長さのヘッド部と、線路のための相応に適合されたスリーブとを示す概略図である。Fig. 3b is a schematic view of a holding body for a piezo element with different length heads in Figs. 3a and 3b and a correspondingly adapted sleeve for the track. コネクタおよびコンタクトエレメントへと至る線路の端部のためのスリーブを示す詳細図である。FIG. 5 is a detail view showing a sleeve for the end of the line leading to the connector and contact element. コネクタおよびコンタクトエレメントへと至る線路の端部のためのスリーブを示す詳細図である。FIG. 5 is a detail view showing a sleeve for the end of the line leading to the connector and contact element.

Claims (9)

ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリであって、
複数のピエゾ層(26)からなる多層構造が設けられており、これらのピエゾ層(26)がピエゾ素子(3;21)として保持体(2;29,30)内に保持されており、ピエゾ素子(3;21)に、内部電極(22,23)とコンタクトエレメント(24,25)との間の交互のコンタクト形成部が存在し、かつ
保持体(29)のヘッド部(30)を通してコンタクトエレメント(24,25)に向かって案内されている電気的な線路(34,35)が設けられている形式のものにおいて、
電気的な線路が、その長さを適合可能な接続エレメント(50,51,52)を介して、保持体(29)のヘッド部(30)を通してコンタクトエレメント(24,25)に向かって案内されており、
前記接続エレメントが、設定可能な長さの電気伝導性のスリーブ(50)からなっており、該スリーブ(50)内に、一方の側で、コネクタ部の電気的な線路の端部(51)が、他方の側で、コンタクトエレメント(24,25)の延長部としての線路の端部(52)が装入可能である
ことを特徴とする、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリ。
An assembly with a piezo actuator,
A multilayer structure composed of a plurality of piezo layers (26) is provided, and these piezo layers (26) are held in the holding body (2; 29, 30) as piezo elements (3; 21). The element (3; 21) has alternating contact forming portions between the internal electrodes (22, 23) and the contact elements (24, 25), and contacts through the head portion (30) of the holding body (29). In the type in which electrical lines (34, 35) guided towards the elements (24, 25) are provided,
The electrical lines are guided towards the contact elements (24, 25) through the head part (30) of the holding body (29) via connecting elements (50, 51, 52) whose length can be adapted. And
The connecting element comprises an electrically conductive sleeve (50) of a configurable length, into the sleeve (50), on one side, the end (51) of the electrical line of the connector part However, on the other side, the end (52) of the line as an extension of the contact elements (24, 25) can be inserted, and the assembly with a piezo actuator is provided.
ピエゾ素子(21)の方向で接続エレメントの下側に、ピエゾ素子(21)内にまたはピエゾ素子(21)に沿って設けられたコンタクトエレメント(24,25)に通じる線路が、ガラス封着部(53)内で液体の高圧に対して密に埋設されている、請求項1記載のアッセンブリ。   On the lower side of the connection element in the direction of the piezo element (21), a line leading to the contact element (24, 25) provided in the piezo element (21) or along the piezo element (21) is a glass sealing portion. The assembly according to claim 1, wherein the assembly is densely embedded in the liquid within a high pressure. ガラス封着部(53)が保持体(29)のヘッド部(30)の領域に埋設されている、請求項2記載のアッセンブリ。   The assembly according to claim 2, wherein the glass sealing part (53) is embedded in the area of the head part (30) of the holding body (29). 電気伝導性のスリーブ(50)が絶縁スリーブ(54)によりヘッド部(30)から絶縁されている、請求項1から3までのいずれか1項記載のアッセンブリ。   The assembly according to any one of the preceding claims, wherein the electrically conductive sleeve (50) is insulated from the head portion (30) by an insulating sleeve (54). ガラス封着部(53)と伝導性のスリーブ(50)との間に、付加的な絶縁管(54)が配置されており、該絶縁管(54)の外径が、ガラス封着部(53)の外径よりも小さい、請求項2から4までのいずれか1項記載のアッセンブリ。   An additional insulating tube (54) is disposed between the glass sealing portion (53) and the conductive sleeve (50), and the outer diameter of the insulating tube (54) is such that the glass sealing portion ( The assembly according to any one of claims 2 to 4, which is smaller than the outer diameter of 53). 電気的な線路の端部がスリーブ内で金属製のピン(51,52)として形成されている、請求項1から5までのいずれか1項記載のアッセンブリ。   6. An assembly according to claim 1, wherein the end of the electrical line is formed as a metal pin (51, 52) in the sleeve. 金属製のピン(51,52)が一定の長さを有する、請求項6記載のアッセンブリ。   The assembly according to claim 6, wherein the metal pins (51, 52) have a constant length. コネクタ部に通じる線路が、スリーブ(50)の外で、フラットピン(55)として形成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載のアッセンブリ。   The assembly according to claim 1, wherein the line leading to the connector part is formed as a flat pin (55) outside the sleeve (50). 請求項1から8までのいずれか1項記載のピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリを製作する方法において、
第1の方法ステップで、ピエゾ素子(21)の分極および信号検査ならびに高圧シールの検査を実施し、かつ
第2の方法ステップで、接続エレメント(50,51,52)内でのコネクタ部とコンタクトエレメント(34,35)との間の線路(24,25;51,52)の接続を実施する
ことを特徴とする、ピエゾアクチュエータを備えたアッセンブリを製作する方法。
A method for manufacturing an assembly comprising a piezo actuator according to any one of claims 1 to 8,
In the first method step, the polarization and signal inspection of the piezo element (21) and the high-pressure seal are inspected, and in the second method step the connector part and contacts in the connection element (50, 51, 52) A method for producing an assembly with a piezoelectric actuator, characterized in that the connection of the lines (24, 25; 51, 52) to the elements (34, 35) is carried out.
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