CN103228901A

CN103228901A - 压电执行器模块和燃料喷射阀

Info

Publication number: CN103228901A
Application number: CN2011800587710A
Authority: CN
Inventors: M.科普夫
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: DE102010062518A1; EP2649295B1; CN103228901B; WO2012076255A1; EP2649295A1

Abstract

本发明涉及一种压电执行器模块（2），其尤其用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，所述压电执行器模块包括执行器体（3）和至少一个转接件（4）。所述转接件（4）具有贴靠面（25）。在此所述执行器体（3）借助设置在所述执行器体3的端部（28）上的端面（26）贴靠在所述转接件（4）的贴靠面（25）上。所述转接件（4）具有围边（6），所述围边包围所述贴靠面（25）。在此所述围边（6）在所述执行器体（3）的端部（28）处将所述执行器体（3）全面地定位在所述贴靠面（25）上。由此可实现所述执行器体（3）的外部电极（16）的可靠的电接触，因为避免了所述执行器体（3）和所述转接件（4）之间的相对运动。此外还提出一种具有这种压电执行器模块（2）的内燃机喷射阀（1）。

Description

压电执行器模块和燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种压电执行器模块和燃料喷射阀。本发明尤其涉及用于空气压缩的、自点火的内燃机的燃料喷射装置的喷射器的领域。

背景技术

在设计压电的执行器模块时可考虑，通过塑料包覆的铜线来实现执行器模块的压电执行器的电接触，所述铜线通过用作执行器脚部的钢件导引。在此，通过合适的密封套筒能够向外确保密封。然而在此有问题的是，压电执行器相对于执行器脚部的定位，因为由于相对运动会出现铜线的负载，所述负载会影响电接触的寿命。在极端情况下，所述铜线会从外部电极上断开。

发明内容

具有权利要求1所述的特征的、按本发明的压电执行器模块和具有权利要求10所述的特征的、按本发明的燃料喷射阀具有以下优点，即实现了改善的结构并且尤其实现了执行器体在转接件上的改善的布置。其优点尤其在于，实现了执行器体相对于转接件的可靠的定位，与此同时实现了在寿命期限内可靠的电接触。

通过在从属权利要求中阐述的措施实现了在权利要求1中说明的压电执行器模块和在权利要求1中说明的燃料喷射阀的有利的改进方案。

转接件以有利的方式包括金属基体，其中围边（Einfassung）被喷射到所述金属基体上。所述转接件尤其可构造为执行器脚部，其中馈电线通过执行器脚部导引。所述围边以有利的方式可以是基体的注塑包覆部的一部分。在此，所述注塑包覆部能够以有利的方式将所述用于执行器体的馈电线固定在其位置上。还能够设置其他的转接件，从而将执行器体在其两个端部上分别插入到所述转接件中。在此，所述其他的转接件能够根据所述转接件设计。由此尤其能够以有利的方式设计导引馈电线的执行器脚部和执行器头部并且将其可靠地安装在执行器体上。由此能够将执行器模块的各个构件可靠地安装在一起并且在安装好状态下相互定位。在此，在寿命期间避免了执行器模块的各个零件的不期望的相对运动。

有利的是，所述围边具有边缘接片，所述边缘接片至少部分区段地围绕贴靠面延伸，执行器体借助其端面贴靠在所述贴靠面上。在此还有利的是，执行器体借助其端部嵌入到所述围边的边缘接片中。转接件的贴靠面的大小在此至少近似等于执行器体的端面的大小。因此，能够通过边缘接片可靠地定位执行器体。尤其能够关于转接件在中心定位所述执行器体。在此能够通过边缘接片全面地达到执行器体的围边，从而防止执行器体借助其端面在贴靠面上移动。因此，能够在安装执行器体时省去对执行器体的沿纵轴线的单独定向。

还有利的是，执行器体在外侧上具有外部电极，执行器体在外部电极和执行器体的端部上的端面之间具有被动区域，并且围边的边缘接片在执行器体的被动区域处包围执行器体。在此，边缘接片能够至少部分地贴靠在执行器体的被动区域上。但是不会贴靠在执行器体的主动区域上，在所述主动区域中设置执行器体的内部电极层。因为在执行器体的被动区域中不会发生执行器体的长度变化、尤其是长度延展，所以从一开始就避免了围边和执行器体之间的摩擦。因此还避免了在执行器体的外侧上的磨损，所述磨损可能会导致内部电极之间的电击穿。因此可以在寿命期间确保功能性。此外，能够可靠地将热量从执行器体的变热的主动区域排放到周围环境中，所述热量排放不会被优选由塑料构成的围边阻止，因为围边位于执行器体的被动区域中。

还有利的是，沿着执行器体的纵轴线，围边的边缘接片的高度不大于执行器体的被动区域的高度。尤其有利的是，执行器体的主动区域就被动区域而言是非常大的。因此，在结构大小方面具有较大的延展能力。也可通过围边的边缘接片的较小高度来确保相应较小的被动区域的围边。围边的其它元件能够以到执行器体外侧的一定的间距越过围边的边缘接片突出来。因此，即使在被动区域的高度较小时，还能确保将执行器体可靠地定位在转接件上。在此，能够在寿命期间避免馈电线从外部电极断开。此外，从一开始就防止了安装的不精确性，因为预先设定了期望的安装公差。

还有利的是，转接件的围边的边缘接片具有至少一个凹部，在所述凹部上将电触头从围边导引出来，并且所述电触头与执行器体的外部电极连接。所述电触头在此可以是馈电线的一部分，并且在合适的位置从优选由塑料制成的围边中导引出来。因此，在围边的区域中还能确保电触头到转接件的例如由钢制成的基体是电绝缘的。例如所述电触头能够被喷射到围边中。因此，能够可靠地关于由围边固定的执行器体定位所述电触头。因此从一开始就避免了运行时在执行器体的外部电极与电触头之间的相对运动。因此避免了所述电连接的影响、尤其是电触头从外部电极上断开。

附图说明

在以下描述中借助附图详细阐述了本发明的优选实施例，在这些附图中相应的元件标有一致的附图标记。其中：

图1根据本发明的实施例示出了具有压电执行器模块的燃料喷射阀的简要示意图；并且

图2示出了本发明的实施例的燃料喷射阀的在图1中示出的压电执行器模块的转接件的空间示意图。

具体实施方式

图1根据本发明的实施例示出了具有压电执行器模块2的燃料喷射阀1的简要示意图。燃料喷射阀1能够尤其当作用于空气压缩的、自点火的内燃机的喷射器。所述压电执行器模块2尤其适用于这种燃料喷射阀1。但是，按本发明的燃料喷射阀1以及按本发明的压电执行器模块2也适用于其它应用情况。

压电执行器模块2具有执行器体3和转接件4。在此实施例中，所述转接件4构造为执行器脚部4。所述执行器脚部4具有由金属材料、尤其是不锈钢制成的基体5。所述执行器脚部4还具有由塑料制成的注塑包覆部6，所述塑料包覆部形成围边6用于执行器体3。所述注塑包覆部6在此被喷射到基体5上。所述金属基体5具有倒棱7，压电执行器模块2借助所述倒棱可支撑在燃料喷射阀1的壳体件（未示出）中。

此外，燃料喷射阀1还具有喷嘴体8，在所述喷嘴体中布置有喷针9。所述喷针9在此与阀座的设置在喷嘴体8上的阀座面10共同作用。所述喷嘴体8具有一个或多个喷孔11。所述压电执行器模块2用来直接或间接地操纵喷针9，如同通过双箭头12标出的一样。在操纵喷针9时，所述喷针由阀座面10抬升，从而打开密封座，并且燃料通过打开的密封座穿过喷孔11喷射到内燃机或类似物的燃烧室中。

在所述实施例中，执行器体3具有四个外侧13、14、15，其中在所述示图中遮盖了其中一个外侧。执行器体3尤其能够至少近似地具有横截面为正方形的正方形造型。在此，外侧13至15之间的过渡部能够构造为倒圆的。

在执行器体3的外侧14上设置外部电极16。其他的外部电极设置在执行器体3的背向所述外侧14的被遮盖的侧面上。外部电极16和未示出的其它外部电极交替地与执行器体3的电极层连接。在此，位于内部的电极层分别设置在执行器体3的压电陶瓷层之间。执行器体3沿着纵轴线17具有三个区域18、19、20。在区域19中设置多个电极层和多个设置在电极层之间的陶瓷层。所述区域19因此是执行器体3的主动区域19。在区域18、20中未设置电极层。所述区域18、20在此由陶瓷材料构成。因此，所述区域18、20是执行器体3的被动区域18、20。在压电执行器模块2运行时，执行器体3的延展特性只在主动区域19中出现。被动区域18、20原则上保持其沿着纵轴线17看的高度18或高度20恒定不变。

外部电极16只在执行器体3的主动区域19上延伸。执行器体3的被动区域18、20是放空的。

下面还参照图2描述了所述实施例的燃料喷射阀1的压电执行器模块2的构造。

图2示出了图1所示的转接件4、即执行器脚部4的空间示图。所述执行器脚部4具有贴靠面25，所述贴靠面优选设置在执行器脚部4的基体5上。由此贴靠面25构造在基体5的金属材料上。由此能够有利地将力从执行器体3传递到执行器脚部4上，以便支撑在燃料喷射阀的壳体件上。由此避免了操纵喷针9时的减震（Dämpfung）。

执行器体3具有端面26、27。执行器体3的区域18、19、20位于所述端面26、27之间。执行器体3的总高度在此通过区域18的高度18、区域19的高度以及区域20的高度20的总和给出。所述总高度通常预先设定。为了在总高度预先设定的情况下最优化执行器体3的最大可能的行程，主动区域应设置得尽量大。在另一方面这意味着，被动区域18、20应尽量小。区域18的高度18尤其小。

执行器体3具有端部28、29。端部28的端面26在此面向执行器脚部4。执行器体3的端部29的端面27背向端面26。所述执行器体3借助端部28的端面26贴靠在贴靠面25上。执行器脚部4的围边6部分地包围贴靠面25。因此在安装好的状态下，执行器体3的端部28被围边6围起来。所述围边6的内部几何形状30、尤其是内壁30在此与执行器体3、尤其是外侧13至15的构造相匹配。内部几何形状30的倒圆的棱边31尤其可与执行器体3的外侧13至15之间的过渡部相匹配。因此一方面实现了将执行器体3可靠地安装在执行器脚部4上。尤其可使执行器体3关于纵轴线17在中心对中。另一方面，在安装之后，尤其在运行期间，执行器体3的端部28由围边6固定。因此，避免了执行器体3的端部28关于转接件4的贴靠面25相对运动。因此，在由注塑包覆部6形成的围边6与执行器体3之间也不存在相对运动。

围边6具有边缘接片32，所述边缘接片在所述实施例中具有区段33、34。因此，所述边缘接片32部分区段地围绕贴靠面25延伸。在此，如果执行器体3安装在执行器脚部4上，则所述贴靠面25在端面26上包围执行器体3的端部28。因此，执行器体3在其端部28处全面地定位在贴靠面25上。在此，执行器体3不会在任何侧面上从贴靠面25上移出。

围边6的边缘接片32具有高度35。所述高度35优选在两个区段33、34上是恒定不变的。围边6的边缘接片32的高度35在此预设得不大于执行器体3的被动区域18的高度18。因此，边缘接片32在执行器体3的被动区域18处包围所述执行器体3。因此，尤其避免了外部电极16在边缘接片32上的接触或夹持。因为在运行时被动区域18不会出现长度变化，也就是说，高度18是恒定不变的，所以在执行器体3与边缘接片32之间也不会出现摩擦。因为围边6的其余元件不接触执行器体3的主动区域19，所以在运行时执行器体3和围边6之间根本不会出现摩擦。因此，从一开始就防止引起各个电极层之间的短路或其它影响。此外，还不会由于围边6阻挡从主动区域19排放热量。

压电执行器模块2具有馈电线40。所述馈电线40在电触头41、42处终结，所述电触头部分区段地从围边6中导引出并且部分区段地铸入到围边6中。电触头41、42因此还相对于金属基体5是电绝缘的。所述电触头41、42可构造为线状的触头41、42、尤其是销41、42。所述电触头41与外部电极6电连接。另一电触头42与另一外部电极电连接。所述连接可例如通过钎焊形成。

因为执行器体3在其端部28上嵌入到注塑包覆部6的边缘接片32中，所以设置在边缘接片32的区段33、34之间的电触头41、42关于执行器体3并因此关于外部电极16位置固定地布置。因此在运行时，从一开始就避免了相应的电连接的负载。由此能够在寿命期间确保电接触连接。

在所述实施例中，围边6的边缘接片32具有凹部43、44，所述凹部将区段33、34相互分开。电触头41、42在此在凹部43、44上从围边6中导引出来。这能够在外部电极16的区域中形成电连接、尤其是钎焊连接，所述外部电极的区域非常接近被动区域18或邻接到被动区域18上。因此，在运行时通过执行器体3的主动区域19的延展（Dehnung）避免了延展特性的影响或电连接的负载。

此外在构造围边6时还有利的是，贴靠面25的大小近似与执行器体3的端面26的大小相等。

因此，能够通过注塑包覆部6来实现执行器体3的有利的围边。在此主动区域19或主动区域19中的主动层保持不接触，其中也不干扰热量排放。此外，在安装时尤其实现了执行器体3相对于执行器脚部4的中心定位。相应的构造还能够设置用于执行器头部，其中所述执行器头部上的电触头41、42当然不是必需的。

本发明并不局限于所述的实施例。

Claims

1. 一种压电执行器模块（2），其尤其用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，所述压电执行器模块具有执行器体（3）和至少一个转接件（4），所述转接件具有贴靠面（25），其中所述执行器体（3）借助设置在所述执行器体（3）的端部（28）上的端面（26）贴靠在所述转接件（4）的贴靠面（25）上，其中所述转接件（4）具有围边（6），所述围边至少部分地包围所述贴靠面（25），并且其中所述围边（6）在所述执行器体（3）的端部（28）处将所述执行器体（3）全面地定位在所述贴靠面（25）上。

2. 按权利要求1所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述围边（6）具有边缘接片（32），所述边缘接片至少部分区段地围绕所述贴靠面（25）延伸。

3. 按权利要求2所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述执行器体（3）在至少一个外侧（14）上具有至少一个外部电极（16），所述执行器体（3）在所述外部电极（16）与所述执行器体（3）的端部（28）上的端面（26）之间具有被动区域（18），并且所述围边（6）的边缘接片（32）在所述执行器体（3）的被动区域（18）处包围所述执行器体（3）。

4. 按权利要求2或3所述的压电执行器模块，

其特征在于，

沿着所述执行器体（3）的纵轴线（17），所述围边（6）的边缘接片（32）的高度（35）不大于所述执行器体（3）的被动区域（18）的高度（18）。

5. 按权利要求2至4中任一项所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述执行器体（3）借助其端部（28）嵌入到所述围边（6）的边缘接片（32）中。

6. 按权利要求2至5中任一项所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述转接件（4）的围边（6）的边缘接片（32）具有至少一个凹部（43、44），在所述凹部（43、44）处电触头（41、42）从所述围边（6）导引出来，并且所述电触头（41、42）与所述执行器体（3）的外部电极（16）连接。

7. 按权利要求1至6中任一项所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述转接件（4）的贴靠面（25）的大小近似与所述执行器体（3）的端面（26）的大小相等。

8. 按权利要求1至7中任一项所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述转接件（4）具有金属基体（5），并且将所述围边（6）喷射到所述金属基体（5）上。

9. 按权利要求8所述的压电执行器模块，

其特征在于，

所述转接件（4）构造为执行器脚部（4）并且/或者设置其他构造为执行器头部的转接件（4）。

10. 一种燃料喷射阀（1）、尤其是用于空气压缩的、自点火的内燃机的燃料喷射装置的喷射器，其具有按权利要求1至9中任一项所述的压电执行器模块（2）。