DE10039218A1 - Piezoelektrische Aktuatoranordnung, inbesondere zur Betätigung eines Ventils in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Piezoelektrische Aktuatoranordnung, inbesondere zur Betätigung eines Ventils in einem KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Es wird eine piezoelektrische Aktuatoranordnung vorgeschlagen, insbesondere zur Betätigung eines Ventils in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Aktuatorgehäuse (10) mit einer Gehäuseachse (12) und einer axial einenends offenen und axial andernends verschlossenen Aufnahmeöffnung (14), einen axial länglichen, mit einem ersten Längsende (18) voraus durch das offene Ende der Aufnahmeöffnung in diese einführbaren Hubkörper (16) aus piezoelektrischem Material, eine auf das piezoelektrische Material aufgebrachte Elektrodenanordnung (22) und elektrische Zuleitungsmittel (24, 32) zur Spannungszufuhr zu der Elektrodenanordnung. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß die Zuleitungsmittel im Bereich des ersten Längsendes des Hubkörpers mit der Elektrodenanordnung kontaktiert sind, von dort innerhalb der Aufnahmeöffnung längs des Hubkörpers zumindest bis annähernd in den Bereich eines axial gegenüberliegenden zweiten Längsendes (20) des Hubkörpers verlaufen und anschließend durch einen Austrittskanal aus dem Aktuatorgehäuse herausgeführt sind (Figur 1).
Description
Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Aktuatoranord
nung, insbesondere zur Betätigung eines Ventils in einem
Kraftfahrzeug, umfassend ein Aktuatorgehäuse mit einer Ge
häuseachse und einer axial einenends offenen und axial an
derenends verschlossenen Aufnahmeöffnung, einen axial läng
lichen, mit einem ersten Längsende voraus durch das offene
Ende der Aufnahmeöffnung in diese einführbaren Hubkörper
aus piezoelektrischem Material, eine auf das piezoelektri
sche Material aufgebrachte Elektrodenanordnung und elektri
sche Zuleitungsmittel zur Spannungszufuhr zu der Elektro
denanordnung.
Piezoelektrische Aktuatoren werden beispielsweise zur Ven
tilbetätigung in Kraftstoffeinspritzsystemen von Kraftfahr
zeugen eingesetzt. Bei gattungsgemäßen Aktuatoranordnungen
ist es zur Kontaktierung der Elektrodenanordnung des Piezo
materials bekannt, elektrische Leiterdrähte im Bereich des
ersten Längsendes des Hubkörpers an die Elektrodenanordnung
anzulöten oder anzuschweißen und die Leiterdrähte durch ei
ne Gehäusebohrung im Bereich des verschlossenen Endes der
Aufnahmeöffnung des Aktuatorgehäuses nach außen zu führen.
Das erste Längsende des Hubkörpers ist dabei im Bereich des
verschlossenen Endes der Aufnahmeöffnung gegen Axialbewe
gungen abgestützt, während das axial gegenüberliegende
zweite Längsende des Hubkörpers ein Hubende bildet, das bei
Spannungsanlegung an die Elektrodenanordnung Axialhübe aus
führt. Deswegen werden die Leiterdrähte im Bereich des er
sten Längsendes des Hubkörpers an diesem befestigt, weil so
vermieden wird, daß sich die Leiterdrähte mitbewegen und
möglicherweise Risse in den Löt- oder Schweißstellen ent
stehen.
Diese bekannte Lösung hat das montagetechnische Problem,
daß beim Einführen des Hubkörpers in die Aufnahmeöffnung
des Aktuatorgehäuses die zuvor angelöteten oder ange
schweißten Leiterdrähte blind in die Gehäusbohrung eingefä
delt werden müssen. Eine automatische Montage ist hier aus
geschlossen, aber auch die manuelle Montage wirft große Mü
hen für das Arbeitspersonal auf. Die Leiterdrähte können
nämlich nicht gezielt mit der Hand in die Gehäusebohrung
geführt werden, da der Hubkörper sie verdeckt, sobald er in
die Aufnahmeöffnung eingeschoben ist. Es kann dann nur dar
auf vertraut werden, durch Hin- und Herdrehen und -schieben
des Hubkörpers mit den Leiterdrähten in die Gehäusebohrung
zu treffen. Zu der Unsicherheit, ob die Gehäusebohrung ge
troffen wird, kommt der Zeitaufwand durch unvermeidliche
Fehlversuche hinzu, so daß sich insgesamt eine zeitaufwen
dige und beschwerliche Montage ergibt.
Die Erfindung sieht vor, daß bei einer Aktuatoranordnung
der eingangs bezeichneten Art die Zuleitungsmittel im Be
reich des ersten Längsendes des Hubkörpers mit der Elektro
denanordnung kontaktiert sind, von dort innerhalb der Auf
nahmeöffnung längs des Hubkörpers zumindest bis annähernd
in den Bereich eines axial gegenüberliegenden zweiten
Längsendes des Hubkörpers verlaufen und anschließend durch
einen Austrittskanal aus dem Aktuatorgehäuse herausgeführt
sind.
Hierdurch kann eine wesentliche Montageerleichterung er
reicht werden. Indem die Zuleitungsmittel ausgehend von der
Stelle ihrer Kontaktierung mit der Elektrodenanordnung zu
nächst zum zweiten Längsende hin geführt werden, müssen
beim Einschieben des Hubkörpers in das Gehäuse keine vor
auslaufenden Teile der Zuleitungsmittel blind in irgendeine
Gehäusebohrung eingefädelt werden. Im Bereich des zweiten
Längsendes des Hubkörpers wird es wesentlich leichter sein,
auf die Zuleitungsmittel zuzugreifen, und zwar selbst dann,
wenn der Hubkörper bereits voll in die Aufnahmeöffnung des
Aktuatorgehäuses eingeschoben ist. Die Einfädelung der Zu
leitungsmittel in den Austrittskanal und damit die Heraus
führung der Zuleitungsmittel aus dem Aktuatorgehäuse läßt
sich dann erheblich bequemer und vor allem unter ständiger
visueller Beobachtung bewerkstelligen. Mit Fehlversuchen
ist an sich nicht mehr zu rechnen. Insbesondere ermöglicht
die erfindungsgemäße Lösung eine verstärkte Automatisierung
des Montagevorgangs, wobei die angesprochenen Erleichterun
gen selbstverständlich auch bei manueller Montage zutage
treten.
Oftmals erfordern es die Platzverhältnisse am Einbauort der
Aktuatoranordnung, daß ein zum Anschluß eines Spannungsver
sorgungskabels dienender Steckanschluß in einem dem ersten
Längsendes des Hubkörpers nahen Bereich des Aktuatorgehäu
ses angeordnet ist. Um die Zuleitungsmittel geschützt in
diesen Gehäusebereich zu führen, kann der Austrittskanal in
der Gehäusewand des Aktuatorgehäuses annähernd parallel
oder spitzwinklig zur Gehäuseachse in Richtung vom zweiten
Längsende des Hubkörpers zum ersten Längsende hin verlaufen
und sich über letzteres hinaus erstrecken.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß
die Zuleitungsmittel zumindest auf einem wesentlichen Teil
ihrer innerhalb der Aufnahmeöffnung verlaufenden Länge von
einer Streifenmaterialanordnung aus Blech gebildet sind.
Die Steifigkeit des Blechs gewährleistet, daß der Hubkör
pers sicher und präzise in die Aufnahmeöffnung eingesetzt
werden kann, ohne daß die innerhalb der Aufnahmeöffnung be
findlichen Teile der Zuleitungsmittel dies durch uner
wünschtes Verknäueln behindern, wie es etwa bei Leiterdräh
ten durchaus vorkommen kann. Montagetechnisch besonders
günstig ist es dabei, wenn die Streifenmaterialanordnung an
dem Hubkörper vor dessen Einführung in die Aufnahmeöffnung
montierbar ist.
Vorzugsweise reicht die Streifenmaterialanordnung in den
Bereich des ersten Längsendes des Hubkörpers und ist dort
mit der Elektrodenanordnung kontaktiert, insbesondere am
Außenmantel des Hubkörpers. Hierzu kann die Streifenmate
rialanordnung mit der Elektrodenanordnung verlötet oder
verschweißt sein. Ein dauerhaft sicherer elektrischer Kontakt
ergibt sich, wenn die Streifenmaterialanordnung zu ih
rer Kontaktierung randseitig von der Elektrodenanordnung
umgriffen ist.
Zweckmäßigerweise wird die Streifenmaterialanordnung wenig
stens auf einem Teil ihrer dem Hubkörper zugewandten Seite
mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht überzogen
sein. Insbesondere bei einem Aktuatorgehäuse aus einem me
tallischen Werkstoff empfiehlt es sich zur Vermeidung elek
trischer Kurzschlüsse außerdem, daß die Streifenmate
rialanordnung auch wenigstens auf einem Teil ihrer dem Um
fangsmantel der Aufnahmeöffnung zugewandten Seite mit einer
elektrisch isolierenden Materialschicht überzogen ist.
Die Streifenmaterialanordnung sollte vorteilhafterweise
axial zumindest bis annähernd in den Bereich des zweiten
Längsendes des Hubkörpers reichen, vorzugsweise sogar über
dieses hinausreichen. Innerhalb der Aufnahmeöffnung kann
dann eine durch den Austrittskanal aus dem Aktuatorgehäuse
herausgeführte Leiterdrahtanordnung an die Streifenmate
rialanordnung angeschlossen sein. Ein einfacher Anschluß
der Leiterdrahtanordnung ist beispielsweise dadurch mög
lich, daß die Streifenmaterialanordnung mindestens eine U-
förmig gebogene Tasche aufweist, in die die Leiter
drahtanordnung hineingreift. Zur sicheren Kontaktherstel
lung kann es bereits genügen, wenn die Leiterdrahtanordnung
in der Tasche durch Quetschen derselben festgeklemmt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Leiterdrahtanordnung
aber auch in der Tasche verlötet oder verschweißt sein.
Gelegentlich wird das Aktuatorgehäuse eine Ausgestaltung
besitzen, bei der es sich axial wesentlich über das zweite
Längsende des Hubkörpers hinaus erstreckt. Die Gehäusebe
reiche axial jenseits des Hubkörpers können beispielsweise
zur Aufnahme eines die Axialhübe des Hubkörpers weiterlei
tenden Stößels oder Kolbens dienen. Wenn in einem solchen
Fall ein einstückiges Aktuatorgehäuse verwendet wird, kann
der Zugriff auf die Leiterdrahtanordnung schwierig sein,
falls der Hubkörper schon voll in das Aktuatorgehäuse ein
geschoben ist. Es muß dann nämlich möglicherweise tief in
das Aktuatorgehäuse hineingegriffen werden, um die Leiter
drahtanordnung zu fassen zu bekommen. Um dies zu vermeiden,
wird empfohlen, das Aktuatorgehäuse mit zwei insbesondere
annähernd im Bereich des zweiten Längsendes des Hubkörpers
axial geteilten Gehäuseteilen auszuführen, deren einer den
Hubkörper zumindest größtenteils aufnimmt und deren anderer
im wesentlichen den über das zweite Längsende des Hubkör
pers hinausreichenden Teil des Aktuatorgehäuses bildet, wo
bei die beiden Gehäuseteile nach Anschluß der Leiter
drahtanordnung an die Streifenmaterialanordnung zusammen
setzbar sind. Sämtliche notwendigen Arbeiten an der
Schnittstelle zwischen Streifenmaterialanordnung und Lei
terdrahtanordnung können dann bequem vor dem Zusammenbau
der Gehäuseteile ausgeführt werden.
Bei einer aus der Praxis bekannten Lösung einer gattungsge
mäßen Aktuatoranordnung werden elektrische Leiterdrähte
aus dem Aktuatorgehäuse herausgeführt und außerhalb des Ak
tuatorgehäuses mit Steckerfahnen verbunden, die anschlie
ßend mit einem Kunststoffmaterial umspritzt werden. Auf
diese Weise wird in situ, also unmittelbar am Ort des Aktuatorgehäuses,
ein Stecker hergestellt, an den ein Span
nungsversorgungskabel angeschlossen werden kann. Um dabei
einen festen Halt des Steckers am Aktuatorgehäuse zu ge
währleisten, wird dieses mit umspritzt. Es ist leicht nach
vollziehbar, daß diese Art der Steckerherstellung sehr auf
wendig ist, einerseits weil die Steckerfahnen exakt an dem
Aktuatorgehäuse positioniert werden müssen, andererseits
weil das Aktuatorgehäuse häufig aus Metall besteht und die
Anspritzung eines Kunststoffteils an ein Metallteil schwie
rig ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist dagegen bevorzugt vor
gesehen, daß die Zuleitungsmittel auf einem Teil ihrer Län
ge in einem gesondert von dem Aktuatorgehäuse vorgefertig
ten Steckerbauteil verlaufen, welches fest, jedoch lösbar
an dem Aktuatorgehäuse montierbar ist und einen Steckan
schluß für ein Spannungsversorgungskabel bildet. Dies er
leichtert zum einen die Herstellung des Steckerbauteils
selbst, zum anderen wird hierdurch eine separate Prüfung
des Steckerbauteils ermöglicht, etwa im Hinblick auf elek
trische Eigenschaften und Dichtigkeit gegenüber Eindringen
von Feuchtigkeit. Sollte sich bei dieser Prüfung heraustel
len, daß das Steckerbauteil fehlerhaft ist, so kann es als
Ausschuß weggeworfen werden, ohne zugleich das Aktuatorge
häuse mitwegwerfen zu müssen, wie es bei der bekannten Lö
sung mit angespritztem Stecker erforderlich sein kann. Auch
kann das Steckerbauteil nötigenfalls zu einem späteren
Zeitpunkt ausgetauscht werden, falls es im Betrieb Schäden
erleidet.
Für die Idee, ein Kunststoff-Steckerbauteil separat von dem
Aktuatorgehäuse herzustellen, insbesondere dann, wenn das
Aktuatorgehäuse aus einem metallischen Werkstoff, etwa
Stahl, gefertigt ist, und das Steckerbauteil fest, jedoch
lösbar an dem Aktuatorgehäuse zu befestigen, wird im Rahmen
der Erfindung die Beanspruchung selbständigen Schutzes vor
behalten, unabhängig vom konkreten Verlauf der Zuleitungs
mittel im Aktuatorgehäuse und unabhängig von der konkreten
Ausgestaltung der Zuleitungsmittel.
Eine sehr gute Abdichtung zwischen Steckerbauteil und Ak
tuatorgehäuse läßt sich erzielen, wenn das Steckerbauteil
ein Steckergehäuse mit einem insbesondere einstückig ange
formten Gehäusefortsatz aufweist, mit dem es in den Aus
trittskanal hineingreift. Zugleich kann der Gehäusefortsatz
als Positionierungshilfe zur korrekten Positionierung des
Steckerbauteils gegenüber dem Aktuatorgehäuse dienen.
Gemäß einer bevorzugten Variante ist der Gehäusefortsatz
als länglicher Dorn ausgebildet, der sich im wesentlichen
durch den gesamten Austrittskanal hindurch erstreckt und
gewünschtenfalls in die Aufnahmeöffnung des Aktuatorgehäu
ses hineinreicht, wobei die Zuleitungsmittel durch den Dorn
hindurch verlaufen. Diese Maßnahme sorgt für eine besonders
einfache Montage der Aktuatoranordnung, weil der Gehäuse
dorn von außen her sehr leicht in den Austrittskanal einge
führt werden kann.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen des Gegenstandes der
Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Be
schreibung und der Zeichnung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an
hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es stellen
dar
Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch ein Ausführungsbei
spiel der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung;
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend II-II der Fig. 1;
Fig. 3 eine Vergrößerung eines Ausschnitts A der Fig. 2;
und
Fig. 4 eine Vergrößerung eines Ausschnitts B der Fig. 2.
Die in den Figuren gezeigte Aktuatoranordnung dient zur Be
tätigung eines nicht näher dargestellten Steuer- oder Ein
spritzventils in einem Kraftstoffeinspritzsystem, bei
spielsweise einem Common-Rail-Dieseleinspritzsystem. Sie
umfaßt ein zylindrisches Aktuatorgehäuse 10 mit einer Ge
häuseachse 12 und einer axialen Aufnahmeöffnung 14. Das Ak
tuatorgehäuse 10 kann aus einem Metall, vorzugsweise Stahl,
gefertigt sein, was speziell dann der Fall sein wird, wenn
es Kanäle enthält, die Teil eines Hochdruckleitungssystems
für Kraftstoff sind. Eine Fertigung aus Kunststoff ist je
doch im Rahmen der Erfindung keineswegs ausgeschlossen.
Durch ein offenes axiales Ende der Aufnahmeöffnung 14 ist
ein axial länglicher Hubkörper 16 aus piezoelektrischem Ma
terial in das Aktuatorgehäuse 10 eingesetzt.
Im Bereich eines verschlossenen Sackendes der Aufnahmeöff
nung 14 ist der Hubkörper 16 mit einem ersten, allgemein
mit 18 bezeichneten axialen Ende axial unbeweglich an dem
Aktuatorgehäuse 10 abgestützt. Mit seinem axial gegenüber
liegenden Ende 20 führt der Hubkörper 16 bei Anlegen einer
elektrischen Spannung an das Piezomaterial axiale Hubbewe
gungen aus, die auf einen nicht näher dargestellten, ebenfalls
in dem Aktuatorgehäuse 10 untergebrachten Betäti
gungsstößel oder -kolben übertragen werden. Zur Erzielung
möglichst großer Axialhübe ist der Hubkörper 16 aus einer
Vielzahl axial übereinander gestapelter Einzelschichten aus
Piezomaterial gebildet, zwischen denen sich dünne Metall
schichten befinden. Die Metallschichten sind abwechselnd
mit zwei am Außenmantel des Hubkörpers 16 angeordneten Fla
chelektroden 22 verbunden, welche der Spannungszufuhr zu
den Metallschichten dienen. Details eines solchen Hubkör
pers können beispielsweise der DE 199 09 452 C1 entnommen
werden.
Bevor der Hubkörper 16 in das Aktuatorgehäuse 10 eingebaut
wird, wird nahe des unbeweglichen Hubkörperendes 18 jede
der Elektroden 22 mit einem streifenförmigen Leiterblech 24
kontaktiert, welches sich axial bis zu dem Hubkörperende 20
und etwas darüber hinaus erstreckt. Die Elektroden 22 wer
den dabei um die schmalseitigen Ränder der Blechstreifen 24
herumgelegt, um für eine bessere Kontaktierung zu sorgen.
Dies ist insbesondere in Fig. 3 in einem mit dem Bezugs
zeichen 26 gekennzeichneten Bereich gut zu erkennen. In
diesem Bereich 26, wo die Elektroden 22 die Leiterbleche 24
übergreifen, werden die Leiterbleche 24 zudem zweckmäßiger
weise mit den Elektroden 22 verlötet oder verschweißt, so
daß die Leiterbleche 24 fest an dem Hubkörper 16 gehalten
sind.
Im Anschluß an den Bereich ihrer Kontaktierung mit den
Elektroden 22 sind die Leiterbleche 24 auf ihren beiden
Flachseiten mit einer Isolierschicht 28, beispielsweise ei
nem aufgeklebten Isolierband oder einer Eloxierschicht,
versehen, um bei Berührung der metallischen Gehäusewand
oder des Piezomaterials des Hubkörpers 16 elektrische Fehl
funktionen zu vermeiden. Die Leiterbleche 24 können im Ab
stand von der Außenseite des Hubkörpers 16 gehalten sein.
Aufgrund ihrer Isolation können sie sich allerdings auch an
die Außenseite des Hubkörpers 16 anschmiegen.
Wie insbesondere Fig. 4 zu entnehmen ist, sind die über
den Hubkörper 16 hinausragenden Enden der Leiterbleche 24
U-förmig zu Taschen 30 umgebogen, welche zum Anschluß von
Leiterdrähten 32 dienen. Der Kontakt zwischen den Leiter
drähten 32 und den Taschen 30 kann beispielsweise dadurch
hergestellt werden, daß die Leiterdrähte 32 in die Taschen
30 hineingelegt und darin durch Zusammenquetschen der Ta
schen 30 festgeklemmt werden. Selbstverständlich ist auch
ein Verschweißen oder Verlöten der Leiterdrähte 32 in den
Taschen 30 möglich.
Um die Leiterdrähte 32 nach außen zu führen, ist in das Ak
tuatorgehäuse 10 eine als Austrittskanal dienende Gehäuse
bohrung 34 unter einem kleinem spitzen Winkel zur Achse 12
eingearbeitet. Die Gehäusebohrung 34 erstreckt sich dabei
weg von dem Hubkörperende 20 axial über das Hubkörperende
18 hinaus und führt jenseits dieses Hubkörperendes 18 aus
dem Aktuatorgehäuse 10 heraus.
Die Anbringung der Gehäusebohrung 34 wird dadurch erleich
tert, daß sie an einer axialen Stirnfläche ausmündet, die
im vorliegenden Beispielfall von einer Ringschulter 36 in
einem axialen Endbereich 38 des Aktuatorgehäuses 10 gebil
det ist. Außerhalb der Gehäusebohrung 34 enden die Leiterdrähte
32 in einem allgemein mit 40 bezeichneten Stecker
bauteil, das mit einem Steckanschluß 42 für ein nicht näher
dargestelltes, von einer Aktuatorsteuerung kommendes Span
nungsversorgungskabel ausgeführt ist.
Das Steckerbauteil 40 ist ein gesondert von dem Aktuatorge
häuse 10 hergestelltes Bauteil. Es weist ein aus Kunststoff
vorzugsweise in einem Spritzverfahren gefertigtes Stecker
gehäuse 44 mit einem Halterungsring 46 auf, mit dem es auf
den axialen Endbereich 38 des Aktuatorgehäuses 10 axial
aufsteckbar und daran beispielsweise mittels einer gestri
chelt angedeuteten Klemmschraube 48 festklemmbar ist. Die
Ringschulter 36 dient dabei als ein axialer Positionieran
schlag für das Steckerbauteil 40.
Einstückig mit dem Steckergehäuse 44 ist ein langgestreck
ter, dornartiger Gehäusefortsatz 50 ausgebildet, der paßge
nau in die Gehäusebohrung 34 eingreift und sich durch diese
hindurch bis in die Aufnahmeöffnung 14 erstreckt. Auf diese
Weise wird eine hohe Dichtigkeit gegen Eindringen von
Schmutz oder Feuchtigkeit in die Aufnahmeöffnung 14 er
reicht.
Die Leiterdrähte 32 sind integraler Teil des Steckerbau
teils 40. Sie verlaufen in dem Dorn 50 und treten an dessen
in die Aufnahmeöffnung 14 ragender Spitze aus. Bei der Mon
tage der Aktuatoranordnung wird das Steckerbauteil 40 mit
seinem Dorn 50 in die Gehäusebohrung 34 gesteckt, und es
wird der mit den Leiterblechen 24 vorbereitete Hubkörper 16
in die Aufnahmeöffnung 14 eingeführt. Sodann werden die aus
dem Dorn 50 herauslaufenden Enden der Leiterdrähte 32 mit
den Taschen 30 der Leiterbleche 24 kontaktiert. Um bei die
ser Kontaktierungstätigkeit bequemen Zugang zu den Taschen
30 und den Drahtenden zu haben, ist das Aktuatorgehäuse 10
axial mehrteilig ausgeführt.
Speziell weist es einen ersten Gehäuseteil 52 auf, der
axial derart bemessen ist, daß der Hubkörper 16 zumindest
größtenteils darin untergebracht werden kann. Ein zweiter
Gehäuseteil 54 schließt axial an den ersten Gehäuseteil 52
an. Er erstreckt sich bis weit jenseits des Hubkörperendes
20 und dient beispielsweise zur Aufnahme des weiter oben
angesprochene Betätigungsstößels.
Die Gehäusebohrung 34 befindet sich an dem ersten Gehäuse
teil 52, so daß zunächst das Steckerbauteil 40 an dem er
sten Gehäuseteil 52 montiert werden kann und der Anschluß
der Leiterdrähte 32 an die Bleche 24 hergestellt werden
kann, bevor der zweite Gehäuseteil 54 und gegebenenfalls
weitere Gehäuseteile an den ersten Gehäuseteil 52 angebaut
werden. Im vorliegenden Beispielfall reicht der erste Ge
häuseteil 52 axial im wesentlichen bis zum Hubkörperende
20, wobei die Taschen 30 axial über ihn hinausragen, wie
insbesondere in Fig. 4 gut zu erkennen ist. Die Löt-,
Schweiß- oder Klemmarbeiten an den Taschen 30 können so oh
ne Behinderungen durchgeführt werden können.
Claims (15)
1. Piezoelektrische Aktuatoranordnung, insbesondere zur Be
tätigung eines Ventils in einem Kraftfahrzeug, umfassend
ein Aktuatorgehäuse (10) mit einer Gehäuseachse (12) und
einer axial einenends offenen und axial anderenends we
nigstens im wesentlichen verschlossenen Aufnahmeöffnung
(14); einen axial länglichen, mit einem ersten Längsende
(18) voraus durch das offene Ende der Aufnahmeöffnung
(14) in diese einführbaren Hubkörper (16) aus piezoelek
trischem Material; eine auf das piezoelektrische Materi
al aufgebrachte Elektrodenanordnung (22) und elektrische
Zuleitungsmittel (24, 32) zur Spannungszufuhr zu der
Elektrodenanordnung (22), dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuleitungsmittel (24, 32) im Bereich des ersten
Längsendes (18) des Hubkörpers (16) mit der Elektroden
anordnung (22) kontaktiert sind, von dort innerhalb der
Aufnahmeöffnung (14) längs des Hubkörpers (16) zumindest
bis annähernd in den Bereich eines axial gegenüberlie
genden zweiten Längsendes (20) des Hubkörpers (16) ver
laufen und anschließend durch einen Austrittskanal (34)
aus dem Aktuatorgehäuse (10) herausgeführt sind.
2. Aktuatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Austrittskanal (34) im Aktuatorgehäuse (10)
annähernd parallel oder spitzwinklig zur Gehäuseachse
(12) in Richtung vom zweiten Längsende (20) des Hubkör
pers (16) zum ersten Längsende (18) hin verläuft und
sich über letzteres hinaus erstreckt.
3. Aktuatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Zuleitungsmittel (24, 32) zumin
dest auf einem wesentlichen Teil ihrer innerhalb der
Aufnahmeöffnung (14) verlaufenden Länge von einer Strei
fenmaterialanordnung (24) aus Blech gebildet sind.
4. Aktuatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Streifenmaterialanordnung (24) an dem Hub
körper (16) vor dessen Einführung in die Aufnahmeöffnung
(14) montierbar ist.
5. Aktuatoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Streifenmaterialanordnung (24) in
den Bereich des ersten Längsendes (18) des Hubkörpers
(16) reicht und dort mit der Elektrodenanordnung (22)
kontaktiert ist, insbesondere am Außenmantel des Hubkör
pers (16).
6. Aktuatoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Streifenmaterialanordnung (24) zu ihrer
Kontaktierung randseitig von der Elektrodenanordnung um
griffen ist.
7. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Streifenmaterialanordnung
(24) wenigstens auf einem Teil ihrer dem Hubkörper (16)
zugewandten Seite mit einer elektrisch isolierenden Ma
terialschicht (28) überzogen ist.
8. Aktuatoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Streifenmaterialanordnung (24) auch wenig
stens auf einem Teil ihrer dem Umfangsmantel der Aufnah
meöffnung (14) zugewandten Seite mit einer elektrisch
isolierenden Materialschicht (28) überzogen ist.
9. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Streifenmaterialanordnung
(24) axial zumindest bis annähernd in den Bereich des
zweiten Längsendes (20) des Hubkörpers (16) reicht, vor
zugsweise über dieses hinausreicht, und innerhalb der
Aufnahmeöffnung (14) eine durch den Austrittskanal (34)
aus dem Aktuatorgehäuse (10) herausgeführte Leiter
drahtanordnung (32) an die Streifenmaterialanordnung
(24) angeschlossen ist.
10. Aktuatoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Streifenmaterialanordnung (24) mindestens
eine U-förmig gebogene Tasche (30) bildet, in die die
Leiterdrahtanordnung (32) zu ihrem Anschluß hinein
greift.
11. Aktuatoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Leiterdrahtanordnung (32) in der mindestens
einen Tasche (30) festgeklemmt und vorzugsweise
verlötet oder verschweißt ist.
12. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Aktuatorgehäuse
(10) axial wesentlich über das zweite Längsende (20)
des Hubkörpers (16) hinaus erstreckt, wobei das Aktua
torgehäuse (10) zwei insbesondere annähernd im Bereich
des zweiten Längsendes (20) des Hubkörpers (16) axial
geteilte Gehäuseteile (52, 54) umfaßt, deren einer (52)
den Hubkörper (16) zumindest größtenteils aufnimmt und
deren anderer (54) im wesentlichen den über das zweite
Längsende (20) des Hubkörpers (16) hinausreichenden
Teil des Aktuatorgehäuses (10) bildet, und daß die bei
den Gehäuseteile (52, 54) nach Anschluß der Leiter
drahtanordnung (32) an die Streifenmaterialanordnung
(24) zusammensetzbar sind.
13. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsmittel (24,
32) auf einem Teil ihrer Länge in einem gesondert von
dem Aktuatorgehäuse (10) vorgefertigten Steckerbauteil
(40) verlaufen, welches fest, jedoch lösbar an dem Ak
tuatorgehäuse (10) montierbar ist und einen Steckan
schluß (42) für ein externes Spannungsversorgungskabel
bildet.
14. Aktuatoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steckerbauteil (40) ein Steckergehäu
se (44) mit einem insbesondere einstückig angeformten
Gehäusefortsatz (50) aufweist, mit dem es in den Aus
trittskanal (34) hineingreift.
15. Aktuatoranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Gehäusefortsatz (50) als länglicher
Dorn ausgebildet ist, der sich im wesentlichen durch
den gesamten Austrittskanal (34) hindurch erstreckt und
gewünschtenfalls in die Aufnahmeöffnung (14) des Aktua
torgehäuses (10) hineinreicht, und daß die Zuleitungs
mittel (24, 32) durch den Dorn (50) hindurch verlaufen.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004066404A1 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-05 | Siemens Vdo Automotive Spa | Fuel injector with an electrical connector |
WO2004065781A1 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-05 | Siemens Vdo Automotive S.P.A. | Terminal adapter and metering device comprising same |
WO2006081895A1 (de) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Ausrichtung elektrischer überbrückungen in injektoren |
DE102004058715B4 (de) * | 2004-12-06 | 2010-08-12 | Continental Automotive Gmbh | Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005040198A1 (de) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Robert Bosch Gmbh | Anordnung mit einem Piezoaktor |
JP2008202407A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Denso Corp | インジェクタの製造方法 |
DE102009009164B4 (de) * | 2009-02-16 | 2014-10-02 | Continental Automotive Gmbh | Piezoelektrischer Aktor, Verfahren zur Herstellung des Aktors und Injektor |
EP2713040B1 (de) * | 2012-09-26 | 2017-06-07 | Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. | Elektrischer Steckverbinder |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2213205A (en) * | 1987-12-29 | 1989-08-09 | Toyota Motor Co Ltd | Piezoelectric actuator for a unit fuel injector |
DE19715487A1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-10-22 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Aktor mit einem Hohlprofil |
DE19858085C1 (de) * | 1998-12-16 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57136859U (de) * | 1981-02-18 | 1982-08-26 | ||
JPH06291382A (ja) * | 1993-04-02 | 1994-10-18 | Hitachi Metals Ltd | 圧電素子組立体の製造方法 |
DE19843535A1 (de) * | 1998-09-23 | 2000-03-30 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
DE19909452C1 (de) * | 1999-03-04 | 2000-03-23 | Bosch Gmbh Robert | Piezoelektrischer Aktor |
-
2000
- 2000-08-11 DE DE10039218A patent/DE10039218A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-08-09 WO PCT/DE2001/002950 patent/WO2002014679A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2213205A (en) * | 1987-12-29 | 1989-08-09 | Toyota Motor Co Ltd | Piezoelectric actuator for a unit fuel injector |
DE19715487A1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-10-22 | Siemens Ag | Piezoelektrischer Aktor mit einem Hohlprofil |
DE19858085C1 (de) * | 1998-12-16 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004066404A1 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-05 | Siemens Vdo Automotive Spa | Fuel injector with an electrical connector |
WO2004065781A1 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-05 | Siemens Vdo Automotive S.P.A. | Terminal adapter and metering device comprising same |
EP1445471A1 (de) * | 2003-01-24 | 2004-08-11 | Siemens VDO Automotive S.p.A. | Elektrischer Anschlussadapter und Dosiergerät mit einem solchen Anschluss |
US7385335B2 (en) | 2003-01-24 | 2008-06-10 | Siemens Vdo Automotive Spa | Metering device with an electrical connector |
DE102004058715B4 (de) * | 2004-12-06 | 2010-08-12 | Continental Automotive Gmbh | Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors |
WO2006081895A1 (de) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Ausrichtung elektrischer überbrückungen in injektoren |
US7770824B2 (en) | 2005-01-31 | 2010-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Orientation of electrical bridges in injectors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002014679A1 (de) | 2002-02-21 |
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