HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der ErfindungBACKGROUND
OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein geschichtetes piezoelektrisches
Element mit einem Keramiklaminat, das durch abwechselndes Schichten
von Keramiklagen und Elektrodenlagen ausgebildet wird.The
The present invention relates to a layered piezoelectric
Element with a ceramic laminate made by alternating layers
ceramic layers and electrode layers.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands
der Technik2. Description of the associated stand
of the technique
Bei
einem geschichteten piezoelektrischen Element, das durch abwechselndes
Schichten von Keramiklagen und Elektrodenlagen ausgebildet wird, ist
es möglich,
eine Stauchung bei den jeweiligen Keramiklagen zu erzeugen, indem
eine elektrische Spannung zwischen den angrenzenden Elektrodenlagen
aufgebracht wird.at
a layered piezoelectric element, which is alternately
Layers of ceramic layers and electrode layers is formed
it possible
generate a compression in the respective ceramic layers by
an electrical voltage between the adjacent electrode layers
is applied.
Dementsprechend
ist es üblich,
ein Paar bestehend aus Seitenelektroden einzuordnen, die jeweils
mit den abwechselnden Elektrodenlagen verbunden sind, und zwar an
der entsprechenden seitlichen Fläche
des geschichteten piezoelektrischen Elementes. Die Elektrodenlagen,
die mit einem von dem Paar Seitenelektroden elektrisch verbunden sind,
sind nicht mit dem anderen aus dem Paar der Seitenelektroden elektrisch
verbunden.Accordingly
it is usual,
arrange a pair consisting of side electrodes, each
are connected to the alternating electrode layers, namely on
the corresponding lateral surface
of the layered piezoelectric element. The electrode layers,
which are electrically connected to one of the pair of side electrodes
are not electrical with the other of the pair of side electrodes
connected.
Bei
dem vorstehend beschriebenen geschichteten piezoelektrischen Element
ist es möglich,
eine elektrische Leistung über
eine externe Elektrode zuzuführen,
um elektrische Leistung von einer externen Leistungsquelle zu den
jeweiligen Keramiklagen zuzuführen,
indem eine elektrische Spannung zwischen dem Paar der Seitenelektroden
aufgebracht wird (siehe zum Beispiel die Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift
JP-10-229227 (Absatz Nummer 0024, Fig. 3).at
the layered piezoelectric element described above
Is it possible,
an electrical power over
to supply an external electrode
to transfer electrical power from an external power source to the
to supply the respective ceramic layers,
by applying an electrical voltage between the pair of side electrodes
is applied (see, for example, Japanese Unexamined Patent Publication
JP-10-229227 (paragraph number 0024, Fig. 3).
Das
vorstehend beschriebene geschichtete piezoelektrische Element kann
eine große
Dehnung insgesamt verwirklichen, indem eine Dehnung in den jeweiligen
Keramiklagen erzeugt wird.The
Layered piezoelectric element described above can
a big
Realize total stretch by stretching in each
Ceramic layers is generated.
Jedoch
gibt es bei diesem herkömmlichen geschichteten
piezoelektrischen Element das folgende Problem. Es treten nämlich elektrische
Störungen wie
zum Beispiel Kabelbrüche
wahrscheinlich in den Verbindungen zwischen den Seitenelektroden
und den externen Elektroden oder anderen aufgrund der Spannung auf,
die durch die Expansion und/oder das Zusammenziehen des geschichteten
piezoelektrischen Elementes selbst oder durch eine externe Kraft
hervorgerufen wird.however
there is this conventional layered
piezoelectric element the following problem. Electric occurs
Disorders like
for example cable breaks
probably in the connections between the side electrodes
and the external electrodes or others due to the voltage
caused by the expansion and / or contraction of the layered
piezoelectric element itself or by an external force
is caused.
Es
ist allgemein bekannt, dass eine Vorlast auf das geschichtete piezoelektrische
Element in der Schichtrichtung während
des Gebrauches aufgebracht werden muss. Auf dieser Tatsache hat
der Anmelder herausgefunden, dass die in der Schichtrichtung des
piezoelektrischen Elementes aufgebrachte axiale Schwingung durch
die Vorlast begrenzt werden könnte,
wenn das piezoelektrische Element eine Kraft wie zum Beispiel eine
Schwingung von der Außenseite
aufnimmt, aber die Schwingung vertikal zu der axialen (Schicht-)richtung übt eine übermäßig große Spannung
auf die Verbindungen zwischen den Seitenelektroden des piezoelektrischen
Elementes und den externen Elektroden aus.It
is commonly known to have a preload on the layered piezoelectric
Element in the layer direction during
of use must be applied. On this fact has
the applicant found that the in the layer direction of the
Piezoelectric element applied by axial vibration
the preload could be limited
when the piezoelectric element has a force such as a
Vibration from the outside
picks up, but the vibration vertical to the axial (layer) direction exerts an excessively large tension
on the connections between the side electrodes of the piezoelectric
Elementes and the external electrodes.
Wenn
außerdem
die externen Elektroden durch Klammern oder Anderem befestigt sind
und das geschichtete piezoelektrische Element etc. von der Außenseite
erwärmt
werden, dann wird eine Spannung auf die Verbindungen zwischen den
Seitenelektroden und den externen Elektroden aufgrund der Differenz
der thermischen Ausdehnung zwischen den Seitenelektroden des geschichteten
piezoelektrischen Elementes und den externen Elektroden aufgebracht.If
Moreover
the external electrodes are fastened by clips or other means
and the layered piezoelectric element etc. from the outside
heated
then there will be tension on the connections between the
Side electrodes and the external electrodes due to the difference
the thermal expansion between the side electrodes of the layered
Piezoelectric element and the external electrodes applied.
Insbesondere
besteht bei den geschichteten piezoelektrischen Element, das bei
einer Einspritzvorrichtung für
die Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine eingebaut ist,
bei dem die externen Elektroden an die Seitenelektroden gelötet oder
abgelötet
sind, wenn die Betriebsbedingungen aufgrund der Schwingung und/oder
der hohen Temperatur der Kraftmaschine schlecht sind, ein höheres Risiko
der Erzeugung von Störungen
bei den Verbindungen zwischen den Seitenelektroden und den externen
Elektroden.In particular
exists in the layered piezoelectric element that at
an injector for
the fuel injection of an internal combustion engine is installed,
where the external electrodes are soldered to the side electrodes or
unsoldered
if the operating conditions due to the vibration and / or
the high temperature of the engine are bad, a higher risk
the generation of disturbances
the connections between the side electrodes and the external ones
Electrodes.
Die
vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der vorstehend genannten
Probleme bei dem Stand der Technik geschaffen, indem ein geschichtetes
piezoelektrisches Element mit einer hohen elektrischen Zuverlässigkeit
vorgesehen wird.The
The present invention has been made to solve the above
Problems in the prior art created by a layered
piezoelectric element with high electrical reliability
is provided.
Die
vorliegende Erfindung ist ein geschichtetes piezoelektrisches Element
mit einem Keramiklaminat, das durch abwechselndes Schichten von
Keramiklagen und Elektrodenlagen ausgebildet ist; und Seitenelektroden,
die jeweils an eine Seitenfläche des
Keramiklaminats gefügt
sind und abwechselnd sowie elektrisch mit den Elektrodenlagen verbunden sind;
wobei
jede Seitenelektrode über
einen Elektrodenanschluss, der sich von der Seitenelektrode erstreckt, mit
einer externen Elektrode zum Zuführen
elektrischer Leistung von einer externen Leistungsquelle elektrisch
verbunden ist; und es dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektrodenanschlüsse eine
mechanische Kopplungsstruktur aufweisen, um das Einführen der
externen Elektroden darin zu ermöglichen,
und zwar in der axialen Richtung des geschichteten piezoelektrischen
Elementes, und zum Begrenzen der Relativbewegung der externen Elektroden
im wesentlichen vertikal zu der axialen Richtung (ein erster Aspekt).The present invention is a layered piezoelectric element having a ceramic laminate formed by alternately layering ceramic layers and electrode layers; and side electrodes which are each joined to a side surface of the ceramic laminate and are alternately and electrically connected to the electrode layers; in which
each side electrode is electrically connected to an external electrode for supplying electrical power from an external power source via an electrode terminal extending from the side electrode; and characterized in that
the electrode connections a mechanical coupling lent structure to allow insertion of the external electrodes therein, in the axial direction of the layered piezoelectric element, and to limit the relative movement of the external electrodes substantially vertical to the axial direction (a first aspect).
Bei
dem erfindungsgemäßen geschichteten piezoelektrischen
Element sind die Seitenelektroden und die externen Elektroden zum
Zuführen
elektrischer Leistung von einer externen elektrischen Leistungsquelle
miteinander über
die Elektrodenanschlüsse
elektrisch verbunden, die sich von den Seitenelektroden erstrecken.at
the layered piezoelectric according to the invention
Element are the side electrodes and the external electrodes for
Respectively
electrical power from an external electrical power source
with each other about
the electrode connections
electrically connected which extend from the side electrodes.
Bei
dem geschichteten piezoelektrischen Element sind die Elektrodenanschlüsse nämlich zwischen
den Seitenelektroden und den externen Elektroden angeordnet, die
wahrscheinlich durch eine Spannung aufgrund einer externen Kraft
wie zum Beispiel eine Schwingung von der Außenseite ausgesetzt sind.at
namely the layered piezoelectric element, the electrode connections are between
the side electrodes and the external electrodes
probably due to tension due to an external force
such as being exposed to vibration from the outside.
Daher
besteht ein geringeres Risiko, dass die Spannung aufgrund der externen
Kraft wie zum Beispiel eine Schwingung eine Einfluss auf die elektrischen
Verbindungen zwischen den externen Elektroden und den Seitenelektroden
des geschichteten piezoelektrischen Elementes hat.Therefore
there is less risk that the voltage due to the external
Force such as vibration has an impact on electrical
Connections between the external electrodes and the side electrodes
of the layered piezoelectric element.
Des
Weiteren hat jeder Elektrodenanschluss zumindest eine mechanische
Kopplungsstruktur, die das Einfügen
der externen Elektrode in selbige ermöglicht, während die Relativbewegung im
wesentlichen vertikal zu der axialen Richtung des geschichteten
piezoelektrischen Elementes begrenzt wird.Of
Furthermore, each electrode connection has at least one mechanical one
Coupling structure that the insertion
the external electrode in the same, while the relative movement in
substantially vertical to the axial direction of the layered
piezoelectric element is limited.
Der
Elektrodenanschluss hat nämlich
eine Struktur zum Halten der darin eingefügten externen Elektrode, während er
die Relativbewegung der externen Elektrode im wesentlichen vertikal
zu der axialen Richtung begrenzt.The
Has electrode connection
a structure for holding the external electrode inserted therein while it
the relative movement of the external electrode is essentially vertical
limited to the axial direction.
Wenn
die externen Elektroden und die Elektrodenanschlüsse montiert werden und miteinander verbunden
werden, dann ist es dementsprechend möglich, die beiden sicher zu
verbinden, während
die Positionen der externen Elektroden und der Elektrodenanschlüsse miteinander
im Querschnitt des geschichteten piezoelektrischen Elementes übereinstimmen,
der entlang einer Ebene verläuft,
die vertikal zu der axialen Richtung davon ist, und die optimale
Positionsbeziehung zwischen den beiden gewährleisten, die frei von überflüssigen Spannungen
in der axialen Richtung ist.If
the external electrodes and the electrode connections are mounted and connected together
accordingly, it is accordingly possible to safely secure the two
connect while
the positions of the external electrodes and the electrode terminals with each other
match in cross section of the layered piezoelectric element,
that runs along a plane,
which is vertical to the axial direction thereof, and the optimal one
Ensure positional relationship between the two, free of superfluous tension
in the axial direction.
In
einem Zustand, bei dem die externe Elektrode und die Elektrodenanschlüsse miteinander ausschließlich mittels
der mechanischen Kopplungsstrukturen verbunden sind, die bei den
Elektrodenanschlüssen
enthalten sind, ist es möglich,
eine Spannung zu reduzieren, die zwischen den Seitenelektroden des
geschichteten piezoelektrischen Elementes und den externen Elektroden
auftreten kann, und eine günstige
elektrische Verbindung zwischen den beiden aufrecht zu erhalten,
indem die Relativbewegung zwischen den beiden aufgrund einer externen Kraft
wie zum Beispiel eine Schwingung vertikal zu der axialen Richtung
begrenzt wird.In
a state in which the external electrode and the electrode terminals are connected to each other only by
of the mechanical coupling structures that are connected to the
electrode terminals
included, it is possible
to reduce a voltage between the side electrodes of the
layered piezoelectric element and the external electrodes
can occur and a cheap
to maintain electrical connection between the two
by the relative movement between the two due to an external force
such as a vibration vertical to the axial direction
is limited.
Zusätzlich zu
der vorstehend beschriebenen Wirkung, dass die Relativbewegung zwischen
den externen Elektroden und den Seitenelektroden durch die vorstehend
beschriebene Erfindung begrenzt wird, auch wenn die externen Elektroden
an der Seite der externen elektrischen Leistungsquelle durch Klammern
oder Anderem befestigt sind, wird eine Spannung, die in den Verbindungsabschnitten
der externen Elektroden mit den Seitenelektroden aufgrund der Differenz
der thermischen Ausdehnung zwischen dem geschichteten piezoelektrischen
Element und den externen Elektroden auftreten kann, durch die Elektrodenanschlüsse absorbiert,
und eine gute elektrische Verbindung zwischen den beiden kann in
geeigneter Weise aufrecht erhalten werden.In addition to
the effect described above that the relative movement between
the external electrodes and the side electrodes by the above
described invention is limited, even if the external electrodes
by brackets on the side of the external electrical power source
or other are attached, a voltage is applied in the connecting portions
of the external electrodes with the side electrodes due to the difference
the thermal expansion between the layered piezoelectric
Element and the external electrodes can occur, absorbed by the electrode terminals,
and a good electrical connection between the two can be in
appropriately maintained.
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, ist das erfindungsgemäße geschichtete
piezoelektrische Element ein Element mit einer hohen elektrischen Zuverlässigkeit,
und es kann die günstige
elektrisch Leitfähigkeit
zwischen den externen Anschlüssen und den
Seitenelektroden für
eine lange Zeitperiode in einem stabilen Zustand gewährleisten.How
as described above, it is layered according to the invention
piezoelectric element an element with high electrical reliability,
and it can be the cheap one
electrical conductivity
between the external connections and the
Side electrodes for
ensure a long period of time in a stable condition.
Bei
der vorliegenden Erfindung hat jeder Elektrodenanschluss vorzugsweise
einen Aufnahmebereich, der mit der externen Elektrode elektrisch verbunden
und die Relativbewegung im wesentlichen vertikal zu der axialen
Richtung begrenzt, während
die axiale Bewegung der externen Elektrode zugelassen wird (ein
zweiter Aspekt).at
In the present invention, each electrode terminal preferably has
a receiving area that is electrically connected to the external electrode
and the relative movement substantially vertical to the axial
Direction limited while
the axial movement of the external electrode is permitted (a
second aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
die Relativbewegung im wesentlichen vertikal zu der axialen Richtung
zu begrenzen und die externen Elektroden in den Elektrodenanschlüssen sicher
zu halten, während
die Aufnahmebereiche zum Zulassen der axialen Bewegung verwendet
werden, wodurch die zuverlässige
elektrische Verbindung zwischen den beiden weiter verbessert ist.In
in this case it is possible
the relative movement substantially vertical to the axial direction
limit and secure the external electrodes in the electrode connections
to hold while
the receiving areas are used to allow axial movement
be, making the reliable
electrical connection between the two is further improved.
Vorzugsweise
ist ein Isolierelement an einer Endfläche des geschichteten piezoelektrischen
Elementes gefügt,
wenn dies in der axialen Richtung betrachtet wird, und die Elektrodenanschlüsse sind
in dem Isolierelement angebracht (ein dritter Aspekt).Preferably
is an insulating member on an end face of the layered piezoelectric
Element added,
if this is viewed in the axial direction and the electrode terminals are
mounted in the insulating element (a third aspect).
In
diesem Fall ist die elektrische Zuverlässigkeit des geschichteten
piezoelektrischen Elementes weiter verbessert, da die Elektrodenanschlüsse in dem
Isolierelement angeordnet sind, das an der axialen Endfläche des
geschichteten piezoelektrischen Elementes gefügt ist, während die Isolierung der Elektrodenanschlüsse in geeigneter
Weise und ausreichend gewährleistet
wird.In this case, the electrical reliability of the layered piezoelectric element is further improved because the electrode connections in the insulating element is arranged, which is joined to the axial end face of the layered piezoelectric element, while the insulation of the electrode connections is suitably and sufficiently ensured.
Vorzugsweise
sind die Elektrodenanschlüsse
an den Seitenflächen
des geschichteten piezoelektrischen Elementes oder an den Seitenflächen einer
inaktiven Lage befestigt, die keine piezoelektrische Wirkung aufweist
und an einem Ende des geschichteten piezoelektrischen Elementes
geschichtet ist (ein vierter Aspekt).Preferably
are the electrode connections
on the side surfaces
of the layered piezoelectric element or on the side surfaces of one
attached inactive position, which has no piezoelectric effect
and at one end of the layered piezoelectric element
is layered (a fourth aspect).
Wenn
die Elektrodenanschlüsse
an den Seitenflächen
des geschichteten piezoelektrischen Elementes befestigt sind, dann
ist es möglich,
die axiale Länge
des geschichteten piezoelektrischen Elementes zu verkürzen.If
the electrode connections
on the side surfaces
of the layered piezoelectric element are then attached
Is it possible,
the axial length
to shorten the layered piezoelectric element.
Wenn
alternativ die Elektrodenanschlüsse an
den Seitenflächen
der inaktiven Lage des geschichteten piezoelektrischen Elementes
befestigt sind, dann ist es möglich,
ein Risiko zu verringern, bei dem die Spannung, die durch die piezoelektrische Versetzung
des geschichteten piezoelektrischen Elementes hervorgerufen wird,
auf die Fügeabschnitte zwischen
den Elektrodenanschlüssen
und den Seitenflächen
aufgebracht wird, wodurch Störungen
wie zum Beispiel das Lösen
der Fügung
beseitigt werden.If
alternatively, the electrode connections
the side surfaces
the inactive position of the layered piezoelectric element
are attached, then it is possible
reduce a risk at which the voltage caused by the piezoelectric displacement
of the layered piezoelectric element,
on the joining sections between
the electrode connections
and the side surfaces
is applied, causing interference
such as loosening
of coincidence
be eliminated.
Vorzugsweise
hat jeder Elektrodenanschluss einen Aufnahmebereich, in dem ein
stiftartiges vorderes Ende der externen Elektrode eingefügt ist,
und der Aufnahmebereich ist zum Erzeugen einer Druckkraft geeignet,
um die externe Elektrode einzuspannen (ein fünfter Aspekt).Preferably
each electrode connection has a receiving area in which a
pin-like front end of the external electrode is inserted,
and the receiving area is suitable for generating a compressive force,
to clamp the external electrode (a fifth aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
den Elektrodenanschluss mit der externen Elektrode durch Einfügen der
externen Elektrode in den Aufnahmebereich mechanisch zu koppeln.In
in this case it is possible
the electrode connection with the external electrode by inserting the
to mechanically couple the external electrode into the receiving area.
Wenn
der Aufnahmebereich und der externe Anschluss mechanisch so miteinander
gekoppelt sind, wie dies vorstehend beschrieben ist, dann ist es möglich, die
Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen den beiden zu verbessern und
Störungen
wie zum Beispiel schlechtere Verbindungen zu beschränken.If
the recording area and the external connection mechanically with each other
are coupled, as described above, then it is possible to
reliability
to improve the electrical connection between the two and
disorders
such as restricting poorer connections.
Diesbezüglich kann
die Druckkraft eine elastische Kraft sein, die durch die elastische
Verformung des Aufnahmebereiches hervorgerufen wird, in dem die
externe Elektrode eingefügt
ist.In this regard
the compressive force be an elastic force by the elastic
Deformation of the recording area is caused in which the
external electrode inserted
is.
Vorzugsweise
ist eine Außenumfangsform eines
Querschnittes der externen Elektroden entlang einer Ebene, die vertikal
zu der axialen Richtung davon ist, im wesentlichen gleich einer
Innenumfangsform eines Querschnittes des Aufnahmebereiches entlang
einer Ebene, die vertikal zu der axialen Richtung davon ist (ein
sechster Aspekt).Preferably
is an outer peripheral shape of a
Cross-section of the external electrodes along a plane that is vertical
to the axial direction thereof is substantially equal to one
Inner peripheral shape of a cross section of the receiving area along
a plane that is vertical to the axial direction thereof (a
sixth aspect).
In
diesem Fall ist eine Kontaktfläche
zwischen der externen Elektrode und dem Aufnahmebereich ausreichend
groß,
um in günstiger
Weise die elektrische Leitfähigkeit
zwischen den beiden aufrecht zu erhalten.In
in this case is a contact area
sufficient between the external electrode and the receiving area
large,
order in cheaper
Way the electrical conductivity
to maintain between the two.
Vorzugsweise
ist die Querschnittsform des Aufnahmeabschnittes entlang einer Ebene
vertikal zu der axialen Richtung davon eine im wesentlichen kreisrunde
Ringform, eine im wesentlichen halbkreisförmige Ringform, eine im wesentlichen
ovale Ringform, eine im wesentlichen U-förmige Form, eine im wesentlichen
hakenförmige
Form, eine im wesentlichen quadratische Form, eine im wesentlichen
halbquadratische Form oder eine im wesentlichen rechteckige Form
(ein siebter Aspekt).Preferably
is the cross-sectional shape of the receiving section along a plane
a substantially circular vertical to the axial direction thereof
Ring shape, a substantially semicircular ring shape, one essentially
oval ring shape, a substantially U-shaped shape, a substantially
hooked
Shape, an essentially square shape, an essentially
semi-square shape or a substantially rectangular shape
(a seventh aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
die eingefügte externe
Elektrode durch den Aufnahmebereich mit jener Querschnittsform zu
halten, die zum Einspannen der externen Elektrode geeignet ist.In
in this case it is possible
the inserted external
Electrode through the receiving area with that cross-sectional shape
hold that is suitable for clamping the external electrode.
Falls
die jeweilige Querschnittsform des Aufnahmebereiches an einem Teil
des Umfanges davon offen ist, dann ist es möglich, das Einfügen der
externen Elektrode einfach durchzuführen, auch wenn ein Maßfehler
vorhanden ist.If
the respective cross-sectional shape of the receiving area on a part
of the scope of it is open, then it is possible to insert the
external electrode easy to carry out even if a dimensional error
is available.
Vorzugsweise
ist die Querschnittsform der externen Elektrode entlang einer Ebene,
die vertikal zu der axialen Richtung davon ist, eine im wesentlichen
kreisrunde Form, eine im wesentlichen ovale Form, eine im wesentlichen
quadratische Form oder eine im wesentlichen rechteckige Form (ein
achter Aspekt).Preferably
is the cross-sectional shape of the external electrode along a plane,
which is vertical to the axial direction thereof is essentially one
circular shape, an essentially oval shape, an essentially
square shape or a substantially rectangular shape (a
eighth aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
die Zuverlässigkeit
der Kopplungsstruktur zwischen der externen Elektrode und dem Elektrodenanschluss
zu verbessern, da die Steifigkeit der externen Elektrode ausreichend
hoch ist.In
in this case it is possible
the reliability
the coupling structure between the external electrode and the electrode connection
improve because the rigidity of the external electrode is sufficient
is high.
Falls
die externe Elektrode eine im wesentlichen kreisrunde Querschnittsform
aufweist, dann ist vorzugsweise insbesondere deren Bearbeitung relativ
einfach, wie dies vorstehend beschrieben ist.If
the external electrode has a substantially circular cross-sectional shape
then their processing is preferably relative
simply as described above.
Falls
die externe Elektrode zusätzlich
eine kreisrunde Querschnittsform aufweist, dann ist es möglich, eine
breite Kontaktfläche
zwischen dem Außenumfang
der externen Elektrode und der Fläche des Elektrodenanschlusses
zu gewährleisten.If
the external electrode in addition
has a circular cross-sectional shape, then it is possible to
wide contact area
between the outer circumference
the external electrode and the surface of the electrode connection
to ensure.
Dadurch
ist es möglich,
die erforderliche Genauigkeit zum Formen des Elektrodenanschlusses zu
reduzieren, der darin die externe Elektrode aufnimmt, wodurch die
Bearbeitung des Elektrodenanschlusses vereinfacht ist.This makes it possible to have the required accuracy for shaping the electrode connection to reduce, which receives the external electrode therein, whereby the processing of the electrode connection is simplified.
Vorzugsweise
sind die Elektrodenanschlüsse
einstückig
mit den Seitenelektroden (ein neunter Aspekt).Preferably
are the electrode connections
one piece
with the side electrodes (a ninth aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
die verbundenen Abschnitte zwischen den Seitenelektroden und den
Elektrodenanschlüssen
zu beseitigen, um die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung zwischen den beiden weiter zu verbessern.In
in this case it is possible
the connected sections between the side electrodes and the
electrode terminals
eliminate the reliability
to further improve the electrical connection between the two.
Vorzugsweise
sind die externen Elektroden und die Elektrodenanschlüsse durch
mechanische Kopplungsstrukturen miteinander gekoppelt, und des weiteren
sind sie zumindest durch eines der folgenden Fügeverfahren aneinander gefügt; Schweißen, Löten, Verstemmen,
Hartlöten
und Kleben (ein zehnter Aspekt).Preferably
the external electrodes and the electrode connections are through
mechanical coupling structures coupled together, and further
are they joined together by at least one of the following joining methods; Welding, soldering, caulking,
brazing
and gluing (a tenth aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
den besten Fügezustand
dadurch zu erhalten, dass die externen Elektroden, die an optimalen
Positionen angeordnet sind, an die Elektrodenanschlüsse gefügt werden, während die
optimale Positionsbeziehung zwischen den beiden aufrecht erhalten
wird, und ohne das eine überflüssige Spannung
in der Einfügungsrichtung mittels
der mechanischen Kopplungsstruktur des vorstehend beschriebenen
Elektrodenanschlusses erzeugt wird.In
in this case it is possible
the best condition
by maintaining the external electrodes that are at optimal
Positions are arranged to which electrode connections are joined while the
maintain optimal positional relationship between the two
and without that an unnecessary tension
in the direction of insertion by means of
the mechanical coupling structure of that described above
Electrode connection is generated.
Somit
ist es möglich,
die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung weiter zu verbessern, da die Kopplung
der externen Elektroden mit den Elektrodenanschlüssen noch steifer ist.Consequently
Is it possible,
the reliability
to further improve the electrical connection since the coupling
of the external electrodes with the electrode connections is even stiffer.
Vorzugsweise
sind die Seitenelektroden wellige Metallplatten, vermaschte Metallplatten,
poröse (d.h.
schwammartige) Metallplatten, gewebte Metallplatten oder Metallplatten
mit einer Vielzahl gestanzter Löcher
(ein elfter Aspekt).Preferably
the side electrodes are wavy metal plates, meshed metal plates,
porous (i.e.
sponge-like) metal plates, woven metal plates or metal plates
with a variety of punched holes
(an eleventh aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
eine Spannung zu absorbieren, die in der Seitenelektrode aufgrund der
piezoelektrischen Versetzung des geschichteten piezoelektrischen
Elementes erzeugt werden kann, und zwar durch die Dehnbarkeit der
Seitenelektrode.In
in this case it is possible
absorb a voltage in the side electrode due to the
piezoelectric displacement of the layered piezoelectric
Element can be generated, namely by the elasticity of the
Side electrode.
Dadurch
besteht ein geringeres Risiko, dass sich die Seitenelektrode von
der Seitenfläche
des geschichteten piezoelektrischen Elementes löst, und es ist möglich, die
Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindung mit den jeweiligen Elektrodenlagen für eine lange
Zeitperiode aufrecht zu erhalten.Thereby
there is less risk that the side electrode of
the side surface
of the layered piezoelectric element triggers, and it is possible to
reliability
the electrical connection with the respective electrode layers for a long time
To maintain time period.
Diesbezüglich ist
die vorstehend beschriebene wellige Metallplatte eine Metallplatte,
die so gebogen ist, dass eine Spitze und ein Tal abwechselnd in der
Längsrichtung
vorhanden sind. Die wellige Metallplatte hat eine hohe Dehnbarkeit
aufgrund der Expansion und des Zusammenziehens der Intervalle zwischen
den angrenzenden Spitzen oder Tälern.In this regard
the wavy metal plate described above is a metal plate,
which is curved so that a peak and a valley alternate in the
longitudinal direction
available. The wavy metal plate has a high elasticity
due to the expansion and contraction of the intervals between
the adjacent peaks or valleys.
Die
vermaschte Metallplatte ist eine Metallplatte, in der Maschen ausgebildet
sind. Die vermaschte Metallplatte hat eine hohe Dehnbarkeit aufgrund
der Verformung der Maschen.The
meshed metal plate is a metal plate in which meshes are formed
are. The meshed metal plate has a high elasticity due to
the deformation of the mesh.
Des
weiteren ist die poröse
Metallplatte eine Metallplatte, die durch das Auseinanderziehen
eines topfreiniger-artigen Elementes aus dünnen Metalldrähten ausgebildet
ist, die miteinander verwickelt sind. Die poröse Metallplatte hat ein hohe
Dehnbarkeit aufgrund der Änderung
des Verwicklungsgrades der dünnen
Metalldrähte.Of
another is the porous
Metal plate a metal plate by pulling apart
a pot cleaner-like element formed from thin metal wires
is that are involved with each other. The porous metal plate has a high one
Extensibility due to the change
the degree of entanglement of the thin
Metal wires.
Die
gewebte Metallplatte ist eine Metallplatte, die aus dünnen Metalldrähten gedreht
ist. Die gewebte Metallplatte hat eine hohe Dehnbarkeit aufgrund
der Verformung von ihren Maschen.The
woven metal plate is a metal plate that is turned from thin metal wires
is. The woven metal plate has a high stretch due to
the deformation of their mesh.
Die
Metallplatte mit einer Vielzahl gestanzter Löcher ist ein so genanntes Stanzmetall.
Diese Platte hat eine hohe Dehnbarkeit aufgrund der elastischen Verformung
von Bereichen mit kleiner Steifigkeit zwischen den Löchern.The
Metal plate with a large number of punched holes is a so-called punched metal.
This plate has a high elasticity due to the elastic deformation
of areas with little stiffness between the holes.
Vorzugsweise
sind die Seitenelektroden an die Elektrodenlagen gefügt, in dem
sie gelötet
oder über
ein elektrisch leitendes Klebemittel geklebt sind (ein zwölfter Aspekt).Preferably
the side electrodes are joined to the electrode layers in the
they soldered
or about
an electrically conductive adhesive is glued (a twelfth aspect).
In
diesem Fall ist es möglich,
die elektrische Verbindung zwischen der Seitenelektrode und den jeweiligen
Elektrodenlagen oder zwischen der Seitenelektrode und einer filmartigen
Elektrodenlage in günstiger
Weise aufrecht zu erhalten, an die die jeweiligen Elektrodenlagen
elektrisch verbunden sind, und zwar über eine lange Zeitperiode
durch die zuverlässige
Verbindung der Seitenelektrode mit der Seitenfläche des geschichteten piezoelektrischen Elementes.In
in this case it is possible
the electrical connection between the side electrode and the respective
Electrode layers or between the side electrode and a film-like
Electrode position in a cheaper way
Way to maintain the respective electrode layers
are electrically connected over a long period of time
through the reliable
Connection of the side electrode to the side surface of the layered piezoelectric element.
Vorzugsweise
ist das geschichtete piezoelektrische Element ein Einspritzvorrichtungsantriebselement,
das in einer Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines Kraftstoffes
in eine Brennkraftmaschine eingebaut ist (ein dreizehnter Aspekt).Preferably
the layered piezoelectric element is an injector drive element,
that in an injector for injecting a fuel
is built into an internal combustion engine (a thirteenth aspect).
In
diesem Fall ist die vorliegende Erfindung besonders wirksam, die
die elektrische Zuverlässigkeit
verbessert, da das geschichtete piezoelektrische Element in einer
rauen Umgebung wie zum Beispiel unter aggressiven Schwingungen oder
hoher Temperatur verwendet wird.In
In this case, the present invention is particularly effective
the electrical reliability
improved because the layered piezoelectric element in one
harsh environment such as under aggressive vibrations or
high temperature is used.
Die
vorliegende Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele der
Erfindung nachfolgend zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.The present invention will become apparent from the description of the preferred embodiments the invention can be seen below together with the accompanying drawings.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGENSUMMARY
THE DRAWINGS
Zu
den Zeichnungen:To
the drawings:
1 zeigt Druckschritte zum
Drucken des Elektrodenmusters bei einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; 1 shows printing steps for printing the electrode pattern in a first embodiment of the present invention;
2 zeigt Schritte zum Herstellen
eines Keramiklaminats durch Schichten bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 2 Fig. 11 shows steps for manufacturing a ceramic laminate by layering in the first embodiment;
3 zeigt eine Schnittansicht
einer Laminatstruktur des Keramiklaminats bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 3 shows a sectional view of a laminate structure of the ceramic laminate in the first embodiment;
4 zeigt eine Draufsicht
eines Elektrodenanschlusses bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 4 shows a plan view of an electrode terminal in the first embodiment;
5 zeigt eine Vorderansicht
des Elektrodenanschlusses bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 5 shows a front view of the electrode terminal in the first embodiment;
6 zeigt eine seitliche Schnittansicht
des Elektrodenanschlusses bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und stellt
dessen Struktur bei dem ersten Ausführungsbeispiel dar; 6 Fig. 12 is a sectional side view of the electrode terminal in the first embodiment, and shows its structure in the first embodiment;
7 zeigt eine Vorderansicht
eines Elementes zum Ausbilden einer Seitenelektrode bei dem ersten
Ausführungsbeispiel; 7 Fig. 12 shows a front view of a member for forming a side electrode in the first embodiment;
8 zeigt eine Vorderansicht
der Seitenelektrode bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 8th shows a front view of the side electrode in the first embodiment;
9 zeigt eine vergrößerte Ansicht
eines Teils A in der 8 bei
dem ersten Ausführungsbeispiel; 9 shows an enlarged view of part A in FIG 8th in the first embodiment;
10 zeigt eine seitliche
Schnittansicht einer Struktur eines geschichteten piezoelektrischen Elementes
bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 10 Fig. 14 shows a sectional side view of a structure of a layered piezoelectric element in the first embodiment;
11 zeigt eine Vorderansicht
des geschichteten piezoelektrischen Elementes bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 11 shows a front view of the layered piezoelectric element in the first embodiment;
12 zeigt eine Draufsicht
des geschichteten piezoelektrischen Elementes bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 12 shows a plan view of the layered piezoelectric element in the first embodiment;
13 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur einer Basis bei dem ersten Ausführungsbeispiel; 13 Fig. 14 shows a sectional view of a structure of a base in the first embodiment;
14 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer Struktur zum Einfügen
der externen Elektrode in einen Elektrodenanschluss bei dem ersten
Ausführungsbeispiel,
von dem ein Isolierelement und die Basis weggelassen sind; 14 Fig. 12 is a perspective view of a structure for inserting the external electrode into an electrode terminal in the first embodiment, from which an insulating member and the base are omitted;
15 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur des geschichteten piezoelektrischen Elementes bei
dem ersten Ausführungsbeispiel,
nachdem die Basis montiert wurde; 15 Fig. 14 shows a sectional view of a structure of the layered piezoelectric element in the first embodiment after the base is assembled;
16 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur eines piezoelektrischen Aktuators, bei der das geschichtete
piezoelektrische Element bei dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut ist; 16 Fig. 14 is a sectional view showing a structure of a piezoelectric actuator in which the layered piezoelectric element is installed in the first embodiment;
17 zeigt eine Vorderansicht
einer Seitenelektrode bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung; 17 shows a front view of a side electrode in a second embodiment of the present invention;
18 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 1 bei einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, bei dem eine externe Elektrode in einen Aufnahmebereich
eingefügt
ist; 18 shows a sectional view of a structure number 1 in a third embodiment of the present invention, in which an external electrode is inserted into a receiving area;
19 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 2 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externen Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 19 shows a sectional view of a structure number 2 in the third embodiment in which an external electrode is inserted in a receiving area;
20 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 3 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 20 shows a sectional view of a structure number 3 in the third embodiment in which an external electrode is inserted in a receiving area;
21 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 4 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 21 shows a sectional view of a structure number 4 in the third embodiment, in which an external electrode is inserted in a receiving area;
22 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 5 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 22 shows a sectional view of a structure number 5 in the third embodiment, in which an external electrode is inserted in a receiving area;
23 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 6 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 23 shows a sectional view of a structure number 6 in the third embodiment, in which an external electrode is inserted in a receiving area;
24 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 7 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 24 shows a sectional view of a structure number 7 in the third embodiment in which an external electrode is inserted in a receiving area;
25 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 1 bei einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, bei dem eine externe Elektrode in eine Aufnahmebereich
eingefügt
ist; 25 shows a sectional view of a structure number 1 in a fourth embodiment of the present invention, in which an external electrode is inserted into a receiving area;
26 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 2 bei dem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist; 26 shows a sectional view of a structure number 2 in the fourth embodiment in which an external electrode is inserted in a receiving area;
27 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur Nummer 3 bei dem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem eine
externe Elektrode in einen Aufnahmebereich eingefügt ist;
und 27 shows a sectional view of a structure number 3 in the fourth embodiment in which an external electrode is inserted in a receiving area; and
28 zeigt eine Schnittansicht
einer Struktur einer Einspritzvorrichtung bei einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei dem das geschichtete piezoelektrische
Element des ersten Ausführungsbeispiels
eingebaut ist. 28 11 shows a sectional view of a structure of an injector in a fifth embodiment of the present invention, in which the layered piezoelectric element of the first embodiment is installed.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION
THE PREFERRED EMBODIMENTS
(Erstes Ausführungsbeispiel)(First embodiment)
Ein
erfindungsgemäßes geschichtetes
piezoelektrisches Element 10 von diesem Ausführungsbeispiel
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 16 beschrieben.A layered piezoelectric element according to the invention 10 of this embodiment is described with reference to FIG 1 to 16 described.
Wie
dies in 10 bis 12 gezeigt ist, hat das geschichtete
piezoelektrische Element 10 von diesem Ausführungsbeispiel
ein Keramiklaminat 11, das durch abwechselndes Schichten
von Keramiklagen 111 und Elektrodenlagen 112 ausgebildet
ist, wobei jede Seitenfläche 115 des
Keramiklaminats 11 an eine Seitenelektrode 16 gefügt ist,
die abwechselnd und elektrisch mit den Elektrodenlagen 112 verbunden
ist.Like this in 10 to 12 is shown has the layered piezoelectric element 10 a ceramic laminate from this embodiment 11 by alternating layers of ceramic layers 111 and electrode layers 112 is formed, each side surface 115 of the ceramic laminate 11 to a side electrode 16 is added, which alternately and electrically with the electrode layers 112 connected is.
Wie
dies in der 15 gezeigt
ist, sind bei diesem piezoelektrischen Element 10 jede
Seitenelektrode 16 mit einer externen Elektrode 31 zum
Zuführen
von Leistung von einer externen Leistungsquelle über einen Elektrodenanschluss 17 elektrisch verbunden,
der sich von der Seitenelektrode 16 erstreckt.Like this in the 15 are shown in this piezoelectric element 10 each side electrode 16 with an external electrode 31 for supplying power from an external power source via an electrode connection 17 electrically connected, extending from the side electrode 16 extends.
Diesbezüglich hat
der Elektrodenanschluss 17 eine mechanische Kopplungsstruktur,
bei der die externe Elektrode 31 in der axialen Richtung
eingefügt
werden kann, und die Relativbewegung der externen Elektrode 31 im
wesentlichen vertikal zu der axialen Richtung kann verhindert werden.In this regard, the electrode connector 17 a mechanical coupling structure in which the external electrode 31 can be inserted in the axial direction, and the relative movement of the external electrode 31 substantially vertical to the axial direction can be prevented.
Die
Einzelheiten davon werden nachfolgend beschrieben.The
Details of this are described below.
Wie
in dies in den 10 und 11 gezeigt ist, ist das geschichtete
piezoelektrische Element 10 ein Element, bei dem die Keramiklagen 111 abwechselnd
mit den Elektrodenlagen 112 geschichtet sind, und eine
Isolierlage 12 und ein Leitelement 13 sind daran
gefügt.As in this in the 10 and 11 is shown is the layered piezoelectric element 10 an element where the ceramic layers 111 alternating with the electrode layers 112 are layered, and an insulating layer 12 and a guide 13 are attached to it.
Das
Keramiklaminat 11 wird durch abwechselndes Schichten der
30 bis 100 μm
dicken Keramiklage 111 und der 1 bis 2 μm dicken Elektrodenlage 112 ausgebildet.The ceramic laminate 11 is achieved by alternately layering the 30 to 100 μm thick ceramic layer 111 and the 1 to 2 μm thick electrode layer 112 educated.
Wie
dies in den 10 und 11 gezeigt ist, ist das Isolierelement 12 ein
im wesentlichen säulenartiges
Element, das aus einem Isoliermaterial wie zum Beispiel Aluminiumoxid
besteht, und es hat einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich
dem des Keramiklaminats 11 ist.Like this in the 10 and 11 is shown is the insulating element 12 a substantially columnar member made of an insulating material such as alumina and has a diameter substantially equal to that of the ceramic laminate 11 is.
In
der Nähe
von einem Ende des Isolierelementes 12 gegenüber dem
Keramiklaminat 11 ist eine Nut 123, die sich quer über das
Ende in der Richtung im wesentlichen orthogonal zu der axialen Richtung
erstreckt. Ein paar Vorsprünge 125 ist
an den gegenüberliegenden
Seiten der Nut 123 ausgebildet.Near one end of the insulating element 12 compared to the ceramic laminate 11 is a groove 123 extending across the end in the direction substantially orthogonal to the axial direction. A few tabs 125 is on opposite sides of the groove 123 educated.
Gemäß dem geschichteten
piezoelektrische Element 10 bei diesem Ausführungsbeispiel
gemäß den 11 und 12 ist das Isolierelement 12 an
dem Keramiklaminat 11 so gefügt, dass die Nut 123 an
der Position mündet,
die im wesentlichen der Umfangsposition der Seitenflächen 115 übereinstimmt.According to the layered piezoelectric element 10 in this embodiment according to the 11 and 12 is the insulating element 12 on the ceramic laminate 11 so joined that the groove 123 opens at the position which is essentially the circumferential position of the side surfaces 115 matches.
Seitenflächen, deren
Positionen im wesentlichen mit der Umfangsposition der Seitenflächen 115 übereinstimmen,
werden ähnlich
wie die Seitenflächen 115 plan
bearbeitet, sodass Fügebereiche 171 (6) der Elektrodenanschlüsse 17 daran
gefügt werden
können,
die später
beschrieben werden.Side surfaces, their positions essentially with the circumferential position of the side surfaces 115 match, will be similar to the side faces 115 machined plan so that joining areas 171 ( 6 ) of the electrode connections 17 can be added to it, which will be described later.
Das
Leitelement 13 ist ein Element zum Leiten der Antriebskraft
gemäß der Versetzung
des geschichteten piezoelektrischen Elementes 10 nach außen.The guiding element 13 is an element for guiding the driving force according to the displacement of the layered piezoelectric element 10 outward.
Das
geschichtete piezoelektrische Element 10 von diesem Ausführungsbeispiel
ist in einer Einfassung 20 so eingebaut, dass ein Ende
des Leitelementes 13 mit einer Antriebsplatte 22 der
Einfassung 20 in Kontakt ist.The layered piezoelectric element 10 of this embodiment is in an enclosure 20 installed so that one end of the guide element 13 with a drive plate 22 the edging 20 is in contact.
Wie
dies in den 2 und 3 gezeigt ist, zeigt das
Keramiklaminat 11 eine Teilelektrodenstruktur, die durch
Schichten von im wesentlichen runden Blächen 521 ausgebildet
wird, die jeweils einen Elektrodenbereich 503 und einen
Reservebereich 504 aufweisen.Like this in the 2 and 3 shown shows the ceramic laminate 11 a partial electrode structure formed by layers of essentially round sheets 521 is formed, each having an electrode area 503 and a reserve area 504 exhibit.
In
der seitlichen Fläche
des Außenumfanges des
Keramiklaminats 11, in der die Elektrodenbereiche 503 abwechselnd
frei liegen, wie dies in der 3 gezeigt
ist, ist ein Paar seitliche Flächen 115, die
einander entgegengesetzt und parallel zu der axialen Richtung angeordnet
sind. Dementsprechend hat ein Querschnitt des Keramiklaminats 11 entlang einer
Ebene vertikal zu der Schichtrichtung im wesentlichen eine Fassform.In the side surface of the outer circumference of the ceramic laminate 11 in which the electrode areas 503 are alternately exposed, as in the 3 is shown is a pair of side faces 115 which are opposite to each other and arranged parallel to the axial direction. Accordingly, it has a cross section of the ceramic laminate 11 along a plane vertical to the layer direction in the we noticeably a barrel shape.
Diesbezüglich soll
der Querschnitt des Keramiklaminats 11 nicht auf die Fassform
bei diesem Ausführungsbeispiel
beschränkt
sein, sondern sie kann eine andere Form wie zum Beispiel eine Poligonform
wie zum Beispiel ein Quadrat oder ein Achteck aufweisen.In this regard, the cross section of the ceramic laminate 11 is not limited to the barrel shape in this embodiment, but it may have another shape such as a polygon shape such as a square or an octagon.
Wie
dies in der 11 gezeigt
ist, ist die Seitenelektrode 16 an die jeweilige seitliche
Fläche 115 gefügt. Jede
Seitenelektrode 16 ist mit den Elektrodenlagen 112 elektrisch
verbunden, die die Elektrodenbereiche 503 enthalten, die
in den abwechselnden Lagen der jeweiligen seitlichen Flächen 115 frei liegen,
während
die Elektrodenlagen 112, die mit einer der Seitenelektroden 16 elektrisch
verbunden sind, von der anderen Seitenelektrode 16 elektrisch isoliert
sind. Ein Ende von den jeweiligen Seitenelektroden 16 ist
an dem Elektrodenanschluss 17 befestigt, der an die seitliche
Fläche
des Isolierelementes 12 durch Verstemmen gefügt ist,
wie dies in der 11 gezeigt
ist.Like this in the 11 is shown is the side electrode 16 to the respective side surface 115 together. Each side electrode 16 is with the electrode layers 112 electrically connected to the electrode areas 503 included in the alternating layers of the respective side surfaces 115 are exposed while the electrode layers 112 with one of the side electrodes 16 are electrically connected from the other side electrode 16 are electrically isolated. One end of the respective side electrodes 16 is on the electrode connector 17 attached to the side surface of the insulating element 12 is done by caulking, as in the 11 is shown.
Wie
dies in den 8 und 9 gezeigt ist, hat insbesondere
die Seitenelektrode 16 von diesem Ausführungsbeispiel einen vermaschten
Bereich 165 (siehe 7)
mit einer Masche, der durch eine Vielzahl Einschnitte 169 an
der Fläche
davon und einem ebenen Endbereich 166 ausgebildet ist.Like this in the 8th and 9 shown has in particular the side electrode 16 a meshed area of this embodiment 165 (please refer 7 ) with a stitch through a large number of incisions 169 on the surface of it and a flat end area 166 is trained.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Seitenelektrode 16 an die seitliche Fläche 115 des
Keramiklaminats 11 gefügt,
während
der vermaschte Bereich 165 an einer seitlichen Fläche der
aktiven Keramiklage 11 klebt. Die Seitenelektrode 16 ist
zum Absorbieren einer Spannung geeignet, die auf eine Fläche aufgebracht
wird, die an die seitliche Fläche 115 gefügt ist,
und zwar aufgrund der hohen Dehnbarkeit des vermaschten Bereiches 165.In this embodiment, the side electrode 16 to the side surface 115 of the ceramic laminate 11 added while the meshed area 165 on a side surface of the active ceramic layer 11 sticks. The side electrode 16 is suitable for absorbing a voltage that is applied to a surface that is connected to the side surface 115 is due to the high elasticity of the meshed area 165 ,
Diesbezüglich soll
die Seitenelektrode mit der Dehnbarkeit nicht auf die vermaschte
Metallplatte wie bei diesem Ausführungsbeispiel
beschränkt
sein, sondern sie kann eine wellige Metallplatte, eine poröse Metallplatte,
eine gewebte Metallplatte, eine Metallplatte oder dergleichen sein,
die teilweise Löcher aufweist.In this regard
the side electrode with the extensibility is not meshed on the
Metal plate as in this embodiment
limited
but it can be a wavy metal plate, a porous metal plate,
a woven metal plate, a metal plate or the like,
which has some holes.
Wie
in den 4 bis 6 gezeigt ist, ist der Elektrodenanschluss 17 ein
Element mit dem Fügeabschnitt 171 zum
Befestigen des Endbereiches 166 der Seitenelektrode 16 durch
Verstemmen, und mit einem Aufnahmebereich 173 zum Aufnehmen
der stiftartigen externen Elektrode 31, die darin mit einem im
wesentlichen kreisrunden Querschnitt eingefügt ist.As in the 4 to 6 is shown is the electrode connector 17 an element with the joining section 171 for fastening the end area 166 the side electrode 16 by caulking, and with a recording area 173 to hold the pin-like external electrode 31 which is inserted therein with a substantially circular cross section.
Der
Fügebereich 171 ist
eine im wesentlichen ebene Platte, und er hat eine Rückplatte 176, die
eine größere Breite
als die Seitenelektrode 16 aufweist, und ein Paar bestehend
aus einer linken und einer rechten geknickten Platte 174,
die so geknickt sind, dass sie der Rückplatte 176 gegenüber liegen,
und die mit der Rückplatte über Biegebereich 175 gekoppelt
sind, die sich im wesentlichen parallel zu der Einfügungsrichtung
der externen Elektrode an entgegen gesetzten Enden der Rückplatte 176 erstrecken.
Das Paar geknickte Platten 174 ist so ausgebildet, dass
deren Enden gegenüber
den Biegebereichen 175 einander zugewandt sind.The joining area 171 is a substantially flat plate and has a back plate 176 which is wider than the side electrode 16 and a pair of left and right kinked plates 174 that are bent so that they are the back plate 176 lie opposite, and the one with the back plate over the bending area 175 are coupled, which are substantially parallel to the direction of insertion of the external electrode at opposite ends of the back plate 176 extend. The pair of kinked plates 174 is designed so that its ends opposite the bending areas 175 are facing each other.
Wie
dies in der 4 gezeigt
ist, zeigt die Querschnittsform des Aufnahmebereiches 173 im wesentlichen
vertikal zu dessen Einfügungsrichtung eine
im wesentlichen konstante Form in der Einfügungsrichtung der externen
Elektrode 31, während eine
im wesentlichen gekrümmte
Form, entlang des Außenumfanges
der externen Elektrode 31 mit einem im wesentlichen kreisrunden
Querschnitt ausgebildet wird.Like this in the 4 is shown shows the cross-sectional shape of the receiving area 173 substantially vertical to its direction of insertion, a substantially constant shape in the direction of insertion of the external electrode 31 while having a substantially curved shape, along the outer circumference of the external electrode 31 is formed with a substantially circular cross section.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Krümmung
des Aufnahmebereiches 173 über ungefähr 270 Grad ausgebildet, wie
dies in der 4 gezeigt
ist, während
eine Öffnung
an einer Position freigelassen ist.In this embodiment, the curvature of the receiving area 173 over about 270 degrees as shown in the 4 is shown while an opening is left open at one position.
Ein
Innendurchmesser des gekrümmten
Aufnahmebereiches 173 ist geringfügig kleiner als ein Außendurchmesser
der externen Elektrode 31, wie dies in der 14 gezeigt ist.An inner diameter of the curved receiving area 173 is slightly smaller than an outer diameter of the external electrode 31 how this in the 14 is shown.
Wenn
die externe Elektrode 31 eingefügt wird, dann wird dementsprechend
der Aufnahmebereich 173 elastisch verformt, wodurch der
Außenumfang
der eingefügten
externen Elektrode 31 durch die elastische Kraft gedrückt und
gehalten wird.If the external electrode 31 is inserted, then the recording area accordingly 173 elastically deformed, creating the outer circumference of the inserted external electrode 31 is pressed and held by the elastic force.
Wie
dies in den 4 bis 6 gezeigt ist, ist der Elektrodenanschluss 17 von
diesem Ausführungsbeispiel
des weiteren mit einem Kopplungsbereich 172 versehen, der
zwischen dem Fügebereich 171 und
dem Aufnahmebereich 173 angeordnet ist und sich im wesentlichen
vertikal zu der Einfügungsrichtung
der externen Elektrode 31 erstreckt.Like this in the 4 to 6 is shown is the electrode connector 17 of this embodiment further with a coupling area 172 provided between the joining area 171 and the recording area 173 is arranged and is substantially vertical to the direction of insertion of the external electrode 31 extends.
Bei
diesem Elektrodenanschluss 17 wird die Anordnung des Fügebereiches 171 und
des Aufnahmebereiches 173 im Querschnitt vertikal zu der
Einfügungsrichtung
durch den Kopplungsbereich 172 geändert, das heißt der Fügebereich 171 ist
mit dem Aufnahmebereich 173 verbunden.With this electrode connection 17 the arrangement of the joining area 171 and the recording area 173 in cross section vertical to the direction of insertion through the coupling area 172 changed, that is the joining area 171 is with the recording area 173 connected.
Wie
dies in der 10 gezeigt
ist, ist es dadurch bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 10 von
diesem Ausführungsbeispiel
möglich, den
Fügebereich 171 an
den Außenumfang
des Isolierelementes 12 zu befestigen und den Elektrodenanschluss 17 anzuordnen,
während
der Aufnahmebereich 173 innerhalb der Nut 123 des
Isolierelementes 12 angeordnet wird.Like this in the 10 is shown, it is the laminated piezoelectric element 10 possible from this embodiment, the joining area 171 to the outer circumference of the insulating element 12 to attach and the electrode connector 17 arrange while recording Area 173 inside the groove 123 of the insulating element 12 is arranged.
Außerdem ist
das Kopplungselement 172 in der Richtung im wesentlichen
vertikal zu dem Aufnahmebereich 173 zum Aufnehmen der externen Elektrode 31 so
gebogen, dass die Spannung absorbiert wird, auch wenn die externe
Elektrode 31 an der Seite der externen Leistungsquelle
durch eine Klammer oder Anderem befestigt ist, wobei die Spannung in
dem Fügebereich
zwischen der externen Elektrode 31 und der Seitenelektrode 16 aufgrund
der Differenz der thermischen Ausdehnung zwischen dem geschichteten
piezoelektrischen Element 10 und der externen Elektrode 31 auftreten
kann, wodurch ein geringeres Risiko besteht, dass die Spannung oder Anderes
auf den Verbindungsabschnitt zwischen der externen Elektrode 31 und
dem Elektrodenanschluss 17 aufgebracht wird.In addition, the coupling element 172 in the direction substantially vertical to the receiving area 173 to accommodate the external electrode 31 bent so that the voltage is absorbed even when the external electrode 31 is attached to the side of the external power source by a bracket or the like, the tension being in the joint area between the external electrode 31 and the side electrode 16 due to the difference in thermal expansion between the layered piezoelectric element 10 and the external electrode 31 can occur, whereby there is less risk that the voltage or otherwise on the connection portion between the external electrode 31 and the electrode connector 17 is applied.
Wie
dies in der 13 gezeigt
ist, sind die externen Elektroden 31 von diesem Ausführungsbeispiel
an einer Basis 30 mit einer im wesentlichen säulenartigen
Form angeordnet, die im wesentlichen koaxial zu dem geschichteten
piezoelektrischen Element 10 montiert ist.Like this in the 13 is shown are the external electrodes 31 from this embodiment on a base 30 arranged with a substantially columnar shape that is substantially coaxial with the layered piezoelectric element 10 is mounted.
In
der Basis 30 treten die externen Elektroden 31 jeweils
durch ein paar Durchgangslöcher 130 hindurch,
die darin in der axialen Richtung vorgesehen sind, und ein Spalt
zwischen dem Durchgangsloch 130 und der externen Elektrode 31 wird
durch eine hermetische Glasdichtung 135 abgedichtet.In the base 30 kick the external electrodes 31 through a few through holes each 130 therethrough provided in the axial direction and a gap between the through hole 130 and the external electrode 31 is through a hermetic glass seal 135 sealed.
Wie
dies in der 15 gezeigt
ist, sind das geschichtete piezoelektrische Element 10 und
die Basis 30 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
an der selben Achse zusammen montiert, während ein vorstehendes Ende
des Vorsprunges 125 des Isolierelementes 12 an
einem axialen Ende der Basis 30 anliegt.Like this in the 15 are shown are the layered piezoelectric element 10 and the base 30 According to this embodiment, assembled together on the same axis while a protruding end of the projection 125 of the insulating element 12 at one axial end of the base 30 is applied.
Die
externe Elektrode 31, die so angeordnet ist, dass sie durch
die Basis 30 hindurch tritt, die mit dem so montierten
geschichteten piezoelektrischen Element 10 montiert ist,
wird in den Aufnahmebereich 173 des Elektrodenanschlusses 17 (siehe 14) eingefügt, um die
mechanische Kopplung zu gewährleisten.The external electrode 31 that is arranged so that it passes through the base 30 passes through that with the layered piezoelectric element thus assembled 10 is mounted in the recording area 173 of the electrode connection 17 (please refer 14 ) inserted to ensure the mechanical coupling.
Nachdem
die externen Elektroden 31 und die Aufnahmebereiche 173 mechanisch
miteinander gekoppelt wurden, werden sie bei diesem Ausführungsbeispiel
durch einen Laser-Punktschweißvorgang aneinander
gefügt.After the external electrodes 31 and the recording areas 173 were mechanically coupled to each other, they are joined together in this embodiment by a laser spot welding process.
Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen des geschichteten piezoelektrischen
Elementes bei diesem Ausführungsbeispiel
beschrieben.As
next
describes a method of manufacturing the layered piezoelectric
Element in this embodiment
described.
Wie
dies in der 11 gezeigt
ist, hat der Prozess zum Herstellen des geschichteten piezoelektrischen
Elementes 10 einen Elementausbildungsprozess zum Herstellen
des Keramiklaminats 11, einen Anschlussherstellungsprozess
zum Herstellen der Elektrodenanschlüsse 17, einen Elektrodenherstellungsprozess
zum Herstellen der Seitenelektroden 16 und einen Prozess
zum Fügen
der Seitenelektroden 16 und der Elektrodenanschlüsse 17 an
die seitlichen Flächen
des geschichteten piezoelektrischen Elementes 10.Like this in the 11 has shown the process of making the layered piezoelectric element 10 an element formation process for manufacturing the ceramic laminate 11 , a connection manufacturing process for making the electrode connections 17 , an electrode manufacturing process for manufacturing the side electrodes 16 and a process for joining the side electrodes 16 and the electrode connections 17 on the side surfaces of the layered piezoelectric element 10 ,
Einzelheiten
davon werden nachfolgend beschrieben.details
of which are described below.
Zunächst wird
der Elementausbildungsprozess zum Herstellen des Keramiklaminats 11 beschrieben.First, the element formation process for making the ceramic laminate 11 described.
Wenn
das Keramiklaminat 11 hergestellt wird, dann wird ein Roh-Blech 500 (siehe 1) aus einem Schlamm für das Roh-Blech
im voraus vorbereitet, der ein Material des piezoelektrischen Elementes
ist.If the ceramic laminate 11 is produced, then a raw sheet 500 (please refer 1 ) prepared in advance from a slurry for the raw sheet, which is a material of the piezoelectric element.
Der
Schlamm wird dadurch vorbereitet, dass ein Keramikmaterial für piezoelektrische
Keramiken wie zum Beispiel Bleizirkonattitanat (PZT) in einem organischen
Lösemittel
gelöst
wird, nachdem diesem ein Bindemittel und eine äußerst kleine Menge eines Weichmachers
und eines Antischaummittels hinzugefügt wurde.The
Mud is prepared by using a ceramic material for piezoelectric
Ceramics such as lead zirconate titanate (PZT) in an organic
solvent
solved
after this becomes a binder and an extremely small amount of a plasticizer
and an anti-foaming agent was added.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird der Schlamm auf einen nicht gezeigten Trägerfilm durch ein Rakelverfahren
aufgetragen, um ein 100 μm
dickes Roh-Blech 500 zu erzeugen (1). Diesbezüglich können andere Verfahren wie zum
Beispiel ein Extrusionsgussverfahren oder andere Verfahren als das
Rakelverfahren zum Erzeugen des Roh-Bleches 500 aus dem
Schlamm übernommen
werden.In this exemplary embodiment, the sludge is applied to a carrier film, not shown, by a doctor blade method, around a 100 μm thick raw sheet 500 to create ( 1 ). In this regard, methods other than the extrusion molding method or methods other than the doctor blade method for producing the raw sheet can be used 500 be taken from the mud.
Wie
dies in der 1 gezeigt
ist, wird eine Fläche
des Roh-Bleches 500,
das eine Laminatfläche 501 wird,
mit einer leitenden Ag-Pd-Paste durch Siebdruck beschichtet. Durch
Beschichten der Ag-Pd-Paste an der Laminatfläche 501 außer einem Bereich
entsprechend deren Außenumfang
ist es möglich,
ein gedrucktes Elektrodenmuster 502 auszubilden, das den
Elektrodenbereich 503 und den Reservebereich 504 an
der Laminatfläche 501 aufweist.Like this in the 1 is shown, a surface of the raw sheet 500 which is a laminate surface 501 is coated with a conductive Ag-Pd paste by screen printing. By coating the Ag-Pd paste on the laminate surface 501 besides an area corresponding to its outer circumference, it is possible to have a printed electrode pattern 502 form that the electrode area 503 and the reserve area 504 on the laminate surface 501 having.
Außerdem werden
bei diesem Ausführungsbeispiel
zwei Arten von gedruckten Elektrodenmustern 502 mit einer
Spiegelbild-Beziehung an der Fläche
des Roh-Bleches 500 ausgebildet, wie dies in der 1 gezeigt ist, indem die
Position des Reservebereiches 504 bei dem Blechstück 521 mit
einer Angrenzenden abgewechselt wird, wenn das Roh-Blech 500 gestanzt
wird, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist.In addition, in this embodiment, two types of printed electrode patterns 502 with a mirror image relationship on the surface of the raw sheet 500 trained as this in the 1 is shown by the position of the reserve area 504 at the piece of sheet metal 521 is alternated with an adjacent one when the raw sheet metal 500 is punched like this in the 1 and 2 is shown.
Wie
dies in der 2 gezeigt
ist, werden danach die Blechstücke 521 jeweils
mit den gedruckten Elektrodenmustern 502 aus dem Roh-Blech 500 gestanzt
und sequentiell geschichtet.Like this in the 2 is shown, then the sheet metal pieces 521 each with the printed electrode samples 502 from the raw sheet 500 punched and layered sequentially.
Wie
dies in der 2 gezeigt
ist, werden die Blechstücke 521 mit
zwei Arten von gedruckten Elektrodenmustern 502 mit einer
Spiegelbild-Beziehung abwechselnd geschichtet, um ein Zwischenlaminat (nicht
gezeigt) zu erzeugen, das dann gebrannt wird, damit es zu einem
Keramiklaminat 11 (nicht gezeigt) wird.Like this in the 2 is shown, the sheet metal pieces 521 with two types of printed electrode patterns 502 alternately layered with a mirror image relationship to produce an intermediate laminate (not shown) which is then fired to form a ceramic laminate 11 (not shown).
Dann
bilden die Elektrodenbereiche 503, die an den Laminatflächen 501 geschichtet
sind, geschichtete Elektrodenlagen 112 in dem Keramiklaminat 11,
wie die in der 3 gezeigt
ist. In dem Keramiklaminat 11 legen die jeweiligen Elektrodenlagen 112 abwechselnd
den Elektrodenbereich 503 an den jeweiligen gegenüberliegenden
Seitenflächen
frei, und die Elektrodenlage 112 legt den Elektrodenbereich 503 an
einer seitlichen Fläche
frei, die den Reservebereich 504 an der anderen seitlichen
Fläche frei
legt.Then form the electrode areas 503 that on the laminate surfaces 501 are layered, layered electrode layers 112 in the ceramic laminate 11 like that in the 3 is shown. In the ceramic laminate 11 lay the respective electrode layers 112 alternately the electrode area 503 free on the respective opposite side surfaces, and the electrode layer 112 sets the electrode area 503 on a side surface that clears the reserve area 504 exposes on the other side surface.
Wie
dies in der 10 gezeigt
ist, ist das geschichtete piezoelektrische Element 10 bei
diesem Ausführungsbeispiel
ein Element, bei dem das Isolierelement 12 an einer von
den Endflächen
des Keramiklaminats 11 gefügt ist, und das Leitelement 13 ist
an deren anderer Endfläche
gefügt.Like this in the 10 is shown is the layered piezoelectric element 10 in this embodiment, an element in which the insulating element 12 on one of the end faces of the ceramic laminate 11 is added, and the guide element 13 is joined on the other end face.
Diesbezüglich ist
bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 10 von
diesem Ausführungsbeispiel
die jeweilige seitliche Fläche,
an denen der Elektrodenbereich 503 und der Reservebereich 504 in
der Schichtrichtung abwechselnd frei liegt, so plan bearbeitet,
dass daraus ein Paar bestehend aus im wesentlichen Planare seitliche
Flächen 115 resultiert (siehe 12).In this regard, the layered piezoelectric element 10 of this embodiment, the respective lateral surface on which the electrode area 503 and the reserve area 504 is alternately exposed in the direction of the layer, machined so flat that a pair consisting essentially of planar lateral surfaces 115 results (see 12 ).
Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen des Elektrodenanschlusses 17 beschrieben.Next is a method of making the electrode terminal 17 described.
Wie
dies in den 4 bis 7 gezeigt ist, ist jeder
Elektrodenanschluss 17 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Anschluss,
der durch Schneiden eines ebenen Metallbleches (nicht gezeigt) wie
zum Beispiel aus rostfreiem Stahl mit 0,2 mm Dicke ausgebildet wird,
um ein Element mit einer vorbestimmten Form zu erhalten, das dann
geeignet gebogen wird.Like this in the 4 to 7 each electrode connector is shown 17 in this embodiment, a terminal formed by cutting a flat metal sheet (not shown) such as 0.2 mm thick stainless steel to obtain an element having a predetermined shape, which is then appropriately bent.
Zunächst wird
eine abgewickelte Form des Elektrodenanschlusses 17 aus
dem ebenen Metallblech geschnitten. Dann wird ein erster Pressvorgang
an dem Schneidelement mit der abgewickelten Form durchgeführt, um
den Aufnahmebereich 173 mit einer im wesentlichen gekrümmten Form
auszubilden und um den Kopplungsbereich 172 im wesentlichen
orthogonal zu der Einfügungsrichtung
des Aufnahmebereiches 173 zu biegen, wie dies in der 4 bis 7 gezeigt ist.First, a developed form of the electrode connection 17 cut from the flat metal sheet. Then a first pressing operation is carried out on the cutting element with the unwound shape around the receiving area 173 with a substantially curved shape and around the coupling area 172 substantially orthogonal to the direction of insertion of the receiving area 173 to bend like this in the 4 to 7 is shown.
Des
weiteren wird ein zweiter Pressvorgang durchgeführt, um den Fügebereich 171 zu
biegen, wie dies in den 4 bis 7 gezeigt ist, bei denen
Teile, die die geknickten Platten 174 ausbilden, entgegen
der Seite des Kopplungsbereiches 172 so gebogen werden,
dass die Rückplatte 176 den
geknickten Platten 174 zugewandt ist, wobei zwischen den
beiden ein vorbestimmter Spalt ist.Furthermore, a second pressing process is carried out around the joining area 171 to bend like this in the 4 to 7 is shown in which parts that the kinked plates 174 train against the side of the coupling area 172 be bent so that the back plate 176 the kinked plates 174 is facing, with a predetermined gap between the two.
Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen der Seitenelektrode 16 beschrieben.Next is a method of manufacturing the side electrode 16 described.
Die
Seitenelektroden 16 bei diesem Ausführungsbeispiel werden dadurch
hergestellt, dass ein 0,1 mm dickes Metallplattenelement verarbeitet
wird, das zum Beispiel aus rostfreiem Stahl besteht, wie dies in
den 8 und 9 gezeigt ist.The side electrodes 16 in this embodiment, are manufactured by processing a 0.1 mm thick metal plate element made, for example, of stainless steel, as shown in FIGS 8th and 9 is shown.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
werden zunächst
Schnittmuster 161 und 162 von schlitzartigen Einschnitten 169,
die in gleichen Intervallen in der Breitenrichtung angeordnet sind,
an der Fläche
des Metallplattenelementes 160 im wesentlichen in den gleichen
Intervallen in der Längsrichtung
ausgebildet, wie dies in der 7 gezeigt
ist.In this embodiment, cutting patterns are used first 161 and 162 of slit-like incisions 169 , which are arranged at equal intervals in the width direction, on the surface of the metal plate member 160 formed at substantially the same intervals in the longitudinal direction as in the 7 is shown.
Die
Schnittmuster 161 und 162 haben zwei Musterarten,
bei denen die Schnittpositionen einander umgekehrt sind. Die Schnittmuster 161 und 162 sind
in der Längsrichtung
des Metallplattenelementes 160 abwechselnd angeordnet.The pattern 161 and 162 have two types of patterns in which the cutting positions are reversed. The pattern 161 and 162 are in the longitudinal direction of the metal plate member 160 arranged alternately.
Wie
dies in der 7 gezeigt
ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel
das Schneiden durchgeführt,
während
ein Endabschnitt des Metallplattenelementes 160 freigelassen
wird, um den Endbereich 166 auszubilden.Like this in the 7 is shown, in this embodiment, the cutting is performed while an end portion of the metal plate member 160 is released to the end area 166 train.
Wie
die in den 8 und 9 gezeigt ist, wird die Seitenelektrode 16 dadurch
ausgebildet, dass das Metallplattenelement 160, das dem
Schneidprozess (7) ausgesetzt
ist, in der Längsrichtung
gedehnt wird, damit es eine vorbestimmte Länge hat.Like the one in the 8th and 9 is shown, the side electrode 16 formed in that the metal plate member 160 that the cutting process ( 7 ) is stretched in the longitudinal direction to have a predetermined length.
Die
Seitenelektrode 16 hat ein maschenartiges Erscheinungsbild
aufgrund der Flächeneinschnitte 169 (siehe 7) und eine hohe Dehnbarkeit
in der Längsrichtung
aufgrund der Maschenstruktur, wie dies in der 9 gezeigt ist.The side electrode 16 has a mesh-like appearance due to the surface cuts 169 (please refer 7 ) and a high extensibility in the longitudinal direction due to the mesh structure, as in the 9 is shown.
Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Fügen der
Seitenelektroden 16 und der Elektrodenanschlüsse 17 an
das geschichtete piezoelektrische Element 10 beschrieben.Next is a method for joining the side electrodes 16 and the electrode connections 17 to the layered piezoelectric element 10 described.
Wenn
die Seitenelektroden 16 und die Elektrodenanschlüsse 17 an
das geschichtete piezoelektrische Element gefügt werden, dann wird jede Seitenelektrode 16 im
voraus an den entsprechenden Elektrodenanschluss 17 gefügt.If the side electrodes 16 and the electrode connections 17 be attached to the layered piezoelectric element, then each side electrode 16 in advance to the corresponding electrode connection 17 together.
Zunächst wird
der Endbereich 166 der Seitenelektrode 16 in einen
Spalt zwischen der Rückplatte 176 und
den geknickten Platten 174 von dem Fügebereich 171 in den
Elektrodenanschluss 17 eingefügt. Dann wird eine Kompressionslast
aufgebracht, um den Spalt zwischen den geknickten Platten 174 und
der Rückplatte 176 zu
reduzieren, sodass der darin eingefügte Endbereich 166 durch
Verstemmen befestigt wird.First, the end area 166 the side electrode 16 into a gap between the back plate 176 and the kinked plates 174 from the joining area 171 into the electrode connector 17 inserted. A compression load is then applied to the gap between the kinked panels 174 and the back plate 176 to reduce, so that the inserted end area 166 is fastened by caulking.
Diesbezüglich können der
Fügebereich 171 und
die Seitenelektrode 16 durch Löten, Schweißen, durch ein elektrisch leitendes
Klebemittel, Hartlöten, Verhauben,
die Kombination davon oder dergleichen außer dem Verstemmen wie bei
diesem Ausführungsbeispiel
aneinander gefügt
werden.In this regard, the joining area 171 and the side electrode 16 by soldering, welding, an electrically conductive adhesive, brazing, hooding, the combination thereof or the like other than caulking as in this embodiment.
Wie
dies in der 11 gezeigt
ist, wird danach die Seitenelektrode 16 an die seitliche
Fläche 115 des
geschichteten piezoelektrischen Elementes 10 über ein
elektrisch leitendes Klebemittel gefügt, das ein Kunstharz und Silberpulver
aufweist, und der Fügebereich 171 des
Elektrodenanschlusses 17 wird an den Außenumfang des Isolierelementes 12 gefügt.Like this in the 11 is shown, then becomes the side electrode 16 to the side surface 115 of the layered piezoelectric element 10 joined by an electrically conductive adhesive, which has a synthetic resin and silver powder, and the joining area 171 of the electrode connection 17 is attached to the outer circumference of the insulating element 12 together.
Wie
dies in der 12 gezeigt
ist, erstreckt sich der Kopplungsbereich 172 des Elektrodenanschlusses 17 von
dem Fügebereich 171 nach
innen, wie dies vorstehend beschrieben ist.Like this in the 12 is shown, the coupling area extends 172 of the electrode connection 17 from the joining area 171 inside as described above.
Dadurch
wird bei dem Elektrodenanschluss 17, in den der Fügebereiche 171 an
den Außenumfang
des Isolierelementes 12 gefügt ist, der Aufnahmebereich 173 des
Elektrodenanschlusses 17 in der Nut 123 des Isolierelementes 12 angeordnet.This will result in the electrode connection 17 , in which the joining areas 171 to the outer circumference of the insulating element 12 is added, the recording area 173 of the electrode connection 17 in the groove 123 of the insulating element 12 arranged.
Wie
dies in der 15 gezeigt
ist, werden danach das geschichtete piezoelektrische Element 10 und
die Basis 30 zusammen montiert, während die vorstehenden Enden
der Vorsprünge 125 des
Isolierelementes 12 mit dem Ende der Basis 30 in
Kontakt gebracht werden.Like this in the 15 is shown, then the layered piezoelectric element 10 and the base 30 assembled together while the protruding ends of the protrusions 125 of the insulating element 12 with the end of the base 30 be brought into contact.
Gleichzeitig
damit werden die externen Elektroden 31, die durch Basis 30 hindurch
treten, in die Aufnahmebereiche 173 der Elektrodenanschlüsse 17 eingefügt (siehe 4). Dadurch werden die externen
Elektroden 31, die in die Aufnahmebereiche 173 eingefügt sind,
durch den Druck fest darin gehalten, der von den Aufnahmebereichen 173 ausgeübt wird, um
dadurch die elektrische Verbindung zwischen den beiden zu gewährleisten.At the same time, the external electrodes 31 by base 30 step through into the receiving areas 173 of the electrode connections 17 inserted (see 4 ). This will make the external electrodes 31 that in the recording areas 173 are inserted, held firmly in place by the pressure of the receiving areas 173 is exercised to thereby ensure the electrical connection between the two.
Wie
dies in der 15 gezeigt
ist, werden gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
des weiteren die externen Elektroden 31 und die Aufnahmebereiche 173 durch
den Laser-Punktschweißvorgang
aneinander gefügt.Like this in the 15 is shown, according to this embodiment, the external electrodes 31 and the recording areas 173 joined together by the laser spot welding process.
Während die
externen Elektroden 31 und die Aufnahmebereiche 173 durch
die Kombination der vorstehend beschriebenen Einfügungsstruktur
und des Laserschweißvorganges
aneinander gefügt
werden, kann diesbezüglich
bei diesem Ausführungsbeispiel
ausschließlich
die Einfügungsstruktur
verwendet werden. Alternativ können
die externen Elektroden 31 und die Aufnahmebereiche 173 durch
die Kombination der vorstehend beschriebenen Einfügungsstruktur
und eine Fügeeinrichtung
wie zum Beispiel Löten,
Hartlöten
oder Kleben mit einem elektrisch leitenden Klebemittel gekoppelt
werden.While the external electrodes 31 and the recording areas 173 can be joined together by the combination of the above-described insertion structure and the laser welding process, only the insertion structure can be used in this embodiment in this regard. Alternatively, the external electrodes 31 and the recording areas 173 by the combination of the above-described insertion structure and a joining device such as, for example, soldering, brazing or gluing, can be coupled with an electrically conductive adhesive.
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, werden bei dem geschichteten piezoelektrischen
Element 10 die Seitenelektroden 16 mit den externen
Elektroden 31 zum Zuführen
von elektrischer Leistung von der externen elektrischen Leistungsquelle über die
Elektrodenanschlüsse 17 elektrisch
verbunden, die sich von den Seitenelektroden 16 erstrecken.As described above, the layered piezoelectric element 10 the side electrodes 16 with the external electrodes 31 for supplying electrical power from the external electrical power source via the electrode terminals 17 electrically connected, extending from the side electrodes 16 extend.
Dementsprechend
besteht ein geringeres Risiko bei dem geschichteten piezoelektrischen
Element 10, dass eine übermäßig große Kraft
aufgrund einer externen Schwingung oder anderem auf die Verbindungsabschnitte
zwischen den externen Elektroden 31 und den Elektrodenanschlüssen 17 aufgebracht
wird.Accordingly, there is less risk with the layered piezoelectric element 10 that an excessive force due to an external vibration or other on the connecting portions between the external electrodes 31 and the electrode connections 17 is applied.
Zusätzlich hat
der Elektrodenanschluss 17 eine mechanische Kopplungsstruktur
zum Ermöglichen
der Einfügung
der externen Elektrode 31 in der axialen Richtung und außerdem zum
Begrenzen der Relativbewegung davon in der Richtung im wesentlichen
vertikal zu der axialen Richtung.In addition, the electrode connection has 17 a mechanical coupling structure to allow the insertion of the external electrode 31 in the axial direction and also to limit the relative movement thereof in the direction substantially vertical to the axial direction.
Außerdem hat
der Elektrodenanschluss 17 den Kopplungsbereich 172,
der in der Richtung im wesentlichen vertikal zu dem Aufnahmebereich 173 zum
Aufnehmen der externen Elektrode 31 gebogen ist.Also has the electrode connector 17 the coupling area 172 that is in the direction substantially vertical to the recording area 173 to accommodate the external electrode 31 is bent.
Gemäß dem Elektrodenanschluss 17 mit
einer derartigen mechanischen Kopplungsstruktur besteht dadurch
ein geringeres Risiko, dass die elektrischen Störungen bei den Kopplungsbereichen
zwischen den Elektrodenanschlüssen 17 und
den externen Elektroden 31 auftreten, auch wenn eine übermäßig große externe
Kraft oder dergleichen aufgrund der Schwingung vertikal zu der Schichtrichtung
des geschichteten piezoelektrischen Elementes 10 darauf
aufgebracht wird.According to the electrode connection 17 With such a mechanical coupling structure, there is therefore a lower risk that the electrical interference in the coupling areas between the electrode connections 17 and the external electrodes 31 occur even when an excessive external force or the like due to the vibration vertical to the layer direction of the layered piezoelectric element 10 is applied to it.
Auch
wenn eine Spannung aufgebracht wird, die durch die Differenz der
thermischen Ausdehnung zwischen dem geschichteten piezoelektrischen
Element 10 und den externen Elektroden 31 hervorgerufen
wird, besteht außerdem
ein geringeres Risiko, dass die elektrischen Störungen bei den Kopplungsbereichen
zwischen den Elektrodenanschlüssen 17 und
den externen Elektroden 31 auftreten.Even when a voltage is applied by the difference in thermal expansion between the layered piezoelectric element 10 and the external electrodes 31 is also less likely to cause electrical interference in the coupling areas between the electrode terminals 17 and the external electrodes 31 occur.
Während die
Elektrodenanschlüsse 17 an den
Außenumfang
des Isolierelementes 12 bei diesem Ausführungsbeispiel gefügt sind,
können
die Elektrodenanschlüsse 17 alternativ
an den Außenumfang
des geschichteten piezoelektrischen Elementes gefügt werden.
Des weiteren kann eine inaktive Lage, die keine piezoelektrische
Wirkung erzeugt, an einem Ende des geschichteten piezoelektrischen
Elementes angeordnet werden, und die Elektrodenanschlüsse 17 können an
den Außenumfang der
inaktiven Lage gefügt
werden.While the electrode connections 17 to the outer circumference of the insulating element 12 are joined in this embodiment, the electrode connections 17 alternatively, be joined to the outer periphery of the layered piezoelectric element. Furthermore, an inactive layer which does not produce a piezoelectric effect can be arranged at one end of the layered piezoelectric element, and the electrode connections 17 can be added to the outer circumference of the inactive layer.
Wie
dies in der 16 gezeigt
ist, kann das geschichtete piezoelektrische Element 10 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
in einer Aufnahmeeinfassung 20 aufgenommen werden, um einen
piezoelektrischen Aktuator 4 zu bilden.Like this in the 16 is shown, the layered piezoelectric element 10 according to this embodiment in a receiving bezel 20 be added to a piezoelectric actuator 4 to build.
Die
Aufnahmeeinfassung 20 ist eine becherartige Einfassung
einschließlich
eines Röhrenkörperbereiches 24,
eines dehnbaren Bereiches 21, der zumindest in einem Teil
des Körperbereiches 24 ausgebildet
ist, und einer Antriebsplatte 22, die an einem Ende des
Körperbereiches 24 lasergeschweißt ist.The reception mount 20 is a cup-like bezel including a tubular body area 24 , a stretchable area 21 that is at least in part of the body area 24 is formed, and a drive plate 22 that at one end of the body area 24 is laser welded.
Wie
dies in der 16 gezeigt
ist, ist der dehnbare Bereich 24 der Aufnahmeeinfassung 20 dazu
geeignet, sich gemäß der Versetzung
des geschichteten piezoelektrischen Elementes 10 zu dehnen
und zusammenzuziehen, das im Inneren der Einfassung aufgenommen
ist. Die Aufnahmeeinfassung 20 ist dazu geeignet, die Antriebsplatte 22 als
eine aktive Fläche 40 des
piezoelektrischen Aktuators 4 zu bewegen.Like this in the 16 is the stretchable area 24 the receiving bezel 20 suitable to move according to the displacement of the layered piezoelectric element 10 stretch and contract that is housed inside the bezel. The reception mount 20 is suitable for the drive plate 22 as an active area 40 of the piezoelectric actuator 4 to move.
Wie
dies in der 16 gezeigt
ist, ist es möglich,
einen abgedichteten piezoelektrischen Aktuator 4 dadurch
auszubilden, dass das geschichtete piezoelektrische Element 10 in
die Aufnahmeeinfassung 20 aufgenommen wird und das die
Basis 30 an das Ende der Aufnahmeeinfassung 20 lasergeschweißt wird.Like this in the 16 is shown, it is possible to use a sealed piezoelectric actuator 4 thereby form that the layered piezoelectric element 10 in the reception mount 20 is included and that is the basis 30 at the end of the recording enclosure 20 is laser welded.
(Zweites Ausführungsbeispiel)(Second embodiment)
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind die Seitenelektrode und der Elektrodenanschluss bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
einstückig
miteinander ausgebildet.at
this embodiment
are the side electrode and the electrode terminal in the first
embodiment
one piece
trained with each other.
Wie
dies in der 17 gezeigt
ist, hat die Seitenelektrode 18 bei diesem Ausführungsbeispiel einen
Anschlussbereich 181 mit im wesentlichen der gleichen Form
wie der Elektrodenanschluss 17 bei dem ersten Ausführungsbeispiel
an einem Ende davon.Like this in the 17 has the side electrode 18 in this embodiment, a connection area 181 with essentially the same shape as the electrode connection 17 at one end thereof in the first embodiment.
Und
zwar hat die Seitenelektrode 18 bei diesem Ausführungsbeispiel
eine Form, als sei der verstemmte Abschnitt bei dem Elemente zum
Koppeln der Seitenelektrode an den Elektrodenanschluss bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
weggelassen (siehe 14),
sodass beide Elemente einstückig
miteinander ausgebildet sind.And that has the side electrode 18 in this embodiment, a shape as if the caulked portion is omitted from the element for coupling the side electrode to the electrode terminal in the first embodiment (see 14 ), so that both elements are made in one piece.
Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen der Seitenelektrode 18 bei
diesem Ausführungsbeispiel
beschrieben.Next is a method of manufacturing the side electrode 18 described in this embodiment.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird ein Element mit einer abgewickelten Form der Seitenelektrode 18 aus
einem Metallplattenelement mit 0,1 mm Dicke wie zum Beispiel rostfreier
Stahl geschnitten, wie dies in der 17 gezeigt
ist.According to this embodiment, an element having a developed shape of the side electrode 18 cut from a metal plate member 0.1 mm thick, such as stainless steel, as shown in FIG 17 is shown.
Wie
dies in der 17 gezeigt
ist, sind schlitzartige Einschnitte an dem Element vorgesehen, während ein
Endabschnitt des Metallplattenelementes ohne Einschnitt in der gleichen
Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel belassen wird,
um eine maschenartige Struktur auszubilden.Like this in the 17 is shown, slit-like cuts are provided on the member while leaving an end portion of the metal plate member without a cut in the same manner as in the first embodiment to form a mesh-like structure.
Des
weiteren wird ein Drückvorgang
im wesentlichen gleich dem ersten Drückvorgang bei dem ersten Ausführungsbeispiel
an dem einem Endabschnitt durchgeführt, um einen Anschlussbereich 181 mit
einem Aufnahmebereich 183 und einem Kopplungsbereich 182 auszubilden,
wie dies in der 17 gezeigt
ist.Furthermore, a pressing operation is performed substantially the same as the first pressing operation in the first embodiment at the one end portion around a connection area 181 with a recording area 183 and a coupling area 182 train how this in the 17 is shown.
Andere
Strukturen und Funktionsweisen/Wirkungen sind gleich wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.Other
Structures and functions / effects are the same as that
first embodiment.
(Drittes Ausführungsbeispiel)(Third embodiment)
Dieses
Ausführungsbeispiel
beruht auf dem Elektrodenanschluss bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
während
eine Form des Aufnahmebereiches davon geändert ist. Dieses Ausführungsbeispiel wird
unter Bezugnahme auf die 18 bis 24 beschrieben.This embodiment is based on the electrode connection in the first embodiment, while a shape of the receiving area thereof is changed. This embodiment is described with reference to FIG 18 to 24 described.
Diesbezüglich hat
die in den 22 bis 24 gezeigte externe Elektrode 31 eine
im wesentlichen rechteckigen Querschnitt.In this regard, the 22 to 24 shown external electrode 31 a substantially rectangular cross section.
Davon
zeigen die 18 bis 21 Aufnahmebereiche 173,
in die eine externe Elektrode 31 mit einem im wesentlichen
runden Querschnitt einzufügen ist.Of which show 18 to 21 receiving areas 173 in which an external electrode 31 with an essentially round cross section.
Andererseits
zeigen die 22 bis 24 Aufnahmebereiche 173,
in die eine externe Elektrode 31 mit einem im wesentlichen
quadratischen Querschnitt in Eingriff zu bringen ist.On the other hand, they show 22 to 24 receiving areas 173 in which an external electrode 31 is to be brought into engagement with a substantially square cross section.
Die 18 und 22 zeigen Aufnahmebereiche 173,
die mit einem gesamten Außenumfang
des Querschnittes einer externen Elektrode 31 in Kontakt zu
bringen sind.The 18 and 22 show recording areas 173 that with an entire outer circumference of the cross section of an external electrode 31 are to be brought into contact.
Andererseits
zeigen die 19 bis 21, 23 und 24 Aufnahmebereiche 173,
die mit einem Teil des Außenumfangs
des Querschnittes einer externen Elektrode 31 in Kontakt
zu bringen sind.On the other hand, they show 19 to 21 . 23 and 24 receiving areas 173 with a part of the outer circumference of the cross section of an external electrode 31 are to be brought into contact.
Andere
Strukturen und Funktionsweisen/Wirkungen sind gleich wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.Other
Structures and functions / effects are the same as that
first embodiment.
(Viertes Ausführungsbeispiel)Fourth Embodiment
Dieses
Ausführungsbeispiel
beruht auf dem ersten Ausführungsbeispiel,
während
eine Form des Aufnahmebereiches des Elektrodenanschlusses und der
Querschnitt der externen Elektrode geändert sind. Dieses Ausführungsbeispiel
wird unter Bezugnahme auf die 25 bis 27 beschrieben.This embodiment is based on the first embodiment, while a shape of the receiving area of the electrode terminal and the cross section of the external electrode are changed. This embodiment is described with reference to FIG 25 to 27 described.
Die 25 zeigt eine Eingriffsstruktur
einer externen Elektrode 31 mit einer im wesentlichen ovalen
Form mit einem Aufnahmebereich 173, der eine ovale Ringform
aufweist, die zu der externen Elektrode 31 passt.The 25 shows an engagement structure of an external electrode 31 with an essentially oval shape with a receiving area 173 , which has an oval ring shape facing the external electrode 31 fits.
Andererseits
zeigt die 26 eine andere Eingriffsstruktur
einer externen Elektrode 31 mit einer im wesentlichen runden
Form mit einem Aufnahmebereich 173, der eine ovale Ringform
aufweist.On the other hand, the 26 another engagement structure of an external electrode 31 with a substantially round shape with a receiving area 173 , which has an oval ring shape.
Des
weiteren zeigt die 27 eine
Eingriffsstruktur einer externen Elektrode 31 mit einem
rechteckigen Querschnitt mit einem Aufnahmebereich 173,
der eine rechteckige Form aufweist.Furthermore shows the 27 an engagement structure of an external electrode 31 with a rectangular cross section with a receiving area 173 which has a rectangular shape.
Die 25 und 27 zeigen den Aufnahmebereich 173,
der geeignet ist, mit einem gesamten Außenumfang des Querschnittes
der externen Elektrode 31 in Kontakt zu gelangen.The 25 and 27 show the recording area 173 which is suitable with an entire outer circumference of the cross section of the external electrode 31 to get in touch.
Andererseits
zeigt die 26 den Aufnahmebereich 173,
der dazu geeignet ist, mit einem Teil des Außenumfanges des Querschnittes
der externen Elektrode 31 in Kontakt zu gelangen.On the other hand, the 26 the recording area 173 , which is suitable with a part of the outer circumference of the cross section of the external electrode 31 to get in touch.
Andere
Strukturen und Funktionsweisen/Wirkungen sind gleich wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.Other
Structures and functions / effects are the same as that
first embodiment.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)(Fifth embodiment)
Dieses
Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung, bei der das geschichtete piezoelektrische
Element 1 des ersten Ausführungsbeispieles eingebaut
ist, wobei dessen Inhalt unter Bezugnahme auf die 28 beschrieben wird.This embodiment relates to an injector in which the layered piezoelectric element 1 of the first embodiment is installed, the content of which with reference to the 28 is described.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, wird die Einspritzvorrichtung 6 von diesem Ausführungsbeispiel
beschrieben, während
ein piezoelektrischer Aktuator 8 verwendet wird, in dem
das geschichtete piezoelektrische Element 10 bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
als eine Leistungsquelle eingebaut ist. Die Einspritzvorrichtung 6 ist
zum Einspritzen eines mit hohem Druck beaufschlagten Kraftstoffes
bei ungefähr
180 MPa geeignet, der in einer nicht gezeigten Common-Rail gespeichert
ist, und zwar in einem Kraftmaschinenzylinder.Like this in the 28 is shown, the injector 6 described by this embodiment while a piezoelectric actuator 8th is used in which the layered piezoelectric element 10 is installed as a power source in the first embodiment. The injector 6 is suitable for injecting a high-pressure fuel at approximately 180 MPa, which is stored in a common rail, not shown, in an engine cylinder.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, ist die Einspritzvorrichtung 6 einen Baugruppe mit
einem Gehäuse 80 mit
dem piezoelektrischen Aktuator 8 darin, mit einem Düsengehäuse 60,
der einen Einspritzdüsenbereich 61 mit
einer Einspritzdüse 65 ausbildet.Like this in the 28 is shown is the injector 6 an assembly with a housing 80 with the piezoelectric actuator 8th in it, with a nozzle housing 60 that has an injector area 61 with an injector 65 formed.
Das
Gehäuse 80 hat
mit einer im wesentlichen säulenartigen
Form hat eine Aussparung 81 mit einem im wesentlichen runden Querschnitt,
der von einer Endfläche
an einer Seite eines Steckers 70 gebohrt ist, während er
von der Mittelachse exzentrisch versetzt ist, einen ersten Zylinder 83 mit
einem im wesentlichen runden Querschnitt, der von einer Endfläche einer
Seite eines Düsengehäuses 60 gebohrt ist,
und einen Kraftstoffzuführungspfad 82,
der im wesentlichen an der selben Achse wie die Aussparung 81 von
der letztgenannten Endfläche
angrenzend an dem ersten Zylinder 83 und der Aussparung 81 gebohrt
ist, wie dies in der 28 gezeigt
ist.The housing 80 has a substantially columnar shape has a recess 81 with a substantially round cross-section starting from an end face on one side of a plug 70 a first cylinder is drilled while being eccentrically offset from the central axis 83 having a substantially round cross-section, from an end face of one side of a nozzle housing 60 is drilled and a fuel supply path 82 which is essentially on the same axis as the recess 81 from the latter end face adjacent to the first cylinder 83 and the recess 81 is drilled like this in the 28 is shown.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, sind die Aussparung 81 und der erste Zylinder 83 durch
ein Verbindungsloch 84 miteinander in Verbindung, das von
dem Boden der Aussparung 81 im wesentlichen an der selben
Achse gebohrt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Verbindungsloch 84 einen
kleineren Durchmesser als die Aussparung 81 und der erste
Zylinder 83. Außerdem
mündet
der Kraftstoffzuführungspfad 82 an
einem Fügebereich 820,
der an einem Ende des Gehäuses 80 an
einer Seite des Steckers 70 angeordnet ist, und er ist
mit der nicht gezeigten Common-Rail über ein Kraftstoffeinführungsrohr 825 verbunden,
das in dem Fügebereich 820 angeordnet
ist.Like this in the 28 is shown are the recess 81 and the first cylinder 83 through a connection hole 84 connected to each other by the bottom of the recess 81 is drilled on substantially the same axis. In this embodiment, the communication hole has 84 a smaller diameter than the recess 81 and the first cylinder 83 , The fuel supply path also opens 82 at a joining area 820 that is on one end of the case 80 on one side of the connector 70 is arranged, and it is with the common rail, not shown, via a fuel introduction pipe 825 connected that in the joining area 820 is arranged.
Des
weiteren hat ein Fügebereich 880,
der an einem hinteren Ende des Gehäuses 80 ausgebildet
ist, einen Auslasspfad 88, der in einem später beschriebenen
Drei-Wege-Ventil 62 gebohrt und mit diesem in Verbindung
ist, und der Auslasspfad 88 ist mit einem Kraftstoffauslassrohr 885 gekoppelt,
das Kraftstoff auslässt.Furthermore has a joining area 880 that is at a rear end of the case 80 is formed, an outlet path 88 in a three-way valve described later 62 drilled and connected to it, and the outlet path 88 is with a fuel outlet pipe 885 coupled, the fuel escapes.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, hat das Gehäuse 80 den
piezoelektrischen Aktuator 8 innerhalb der Aussparung 81.
Ein erster Tauchkolben 830 ist im Inneren des ersten Zylinders 83 untergebracht. Der
erste Tauchkolben 830 hat einen Körperbereich 831, der
innerhalb des ersten Zylinders 83 gleitet, und einen Wellenbereich 832,
der durch das Verbindungsloch 84 hindurch tritt.Like this in the 28 is shown has the housing 80 the piezoelectric actuator 8th inside the recess 81 , A first plunger 830 is inside the first cylinder 83 accommodated. The first plunger 830 has a body area 831 that is inside the first cylinder 83 slides, and a waveband 832 through the connection hole 84 steps through.
An
der Endfläche
des Wellenbereiches 832 ist der erste Tauchkolben 830 mit
der Antriebsplatte 22 in Kontakt, die die aktive Fläche des
piezoelektrischen Aktuators 8 ist, und zwar über eine
Antriebskraftübertragungseinheit 85.At the end face of the wave range 832 is the first plunger 830 with the drive plate 22 in contact which is the active area of the piezoelectric actuator 8th is, via a driving force transmission unit 85 ,
Die
Antriebskraftübertragungseinheit 85 hat eine
Vorspannstange 853, die mit dem ersten Tauchkolben 830 beziehungsweise
dem piezoelektrischen Aktuator 8 an deren entsprechenden
axial gegenüberliegenden
Enden in Kontakt ist, eine Schraubenfeder 852 zum Vorspannen
der Vorspannstange 853 zu dem piezoelektrischen Aktuator 8 und
einen Federsitz 851.The power transmission unit 85 has a tension rod 853 that with the first plunger 830 or the piezoelectric actuator 8th is in contact at their respective axially opposite ends, a coil spring 852 for pretensioning the pretensioning rod 853 to the piezoelectric actuator 8th and a feather seat 851 ,
Die
Vorspannstange 853 hat einen Sitzbereich 854,
der einen größeren Durchmesser
als die Schraubenfeder 852 in der Nähe eines Endes davon an der
Seite des piezoelektrischen Aktuators 8 aufweist. Die Vorspannstange 853 wird
zu dem piezoelektrischen Aktuator 8 aufgrund einer Vorspannkraft gedrückt, die
durch die Schraubenfeder 852 auf den Sitzbereich 854 aufgebracht
wird.The tension rod 853 has a seating area 854 which has a larger diameter than the coil spring 852 near one end thereof on the side of the piezoelectric actuator 8th having. The tension rod 853 becomes the piezoelectric actuator 8th pressed due to a biasing force by the coil spring 852 to the seating area 854 is applied.
Der
Federsitz 851 ist mit einem Fach im Eingriff, das sich
von der Aussparung 81 zu dem Verbindungsloch 84 erstreckt,
um die axiale Position von einem Ende der Schraubenfeder 852 zu
begrenzen. In einem mittleren Bereich des Federsitzes 851 ist
ein Durchgangsloch zum Einfügen
der Vorspannstange 853.The feather seat 851 is engaged with a compartment that extends from the recess 81 to the connection hole 84 extends to the axial position of one end of the coil spring 852 to limit. In a central area of the spring seat 851 is a through hole for inserting the pretensioning rod 853 ,
Die
Einspritzvorrichtung 6 ist zum Aufbringen einer elektrischen
Spannung auf die verschiedenen Keramiklagen 111 (siehe 10) des geschichteten piezoelektrischen
Elementes 1 über
die externen Elektroden 31 (siehe 15) geeignet, die so angeordnet sind,
dass sie durch die Basis 30 hindurch treten, indem eine
vorbestimmte elektrische Spannung auf ein Elektrodenpaar (nicht
gezeigt) aufgebracht wird, das in dem Stecker 70 enthalten
ist.The injector 6 is for applying an electrical voltage to the various ceramic layers 111 (please refer 10 ) of the layered piezoelectric element 1 via the external electrodes 31 (please refer 15 ) that are arranged so that they pass through the base 30 pass through by applying a predetermined electrical voltage to a pair of electrodes (not shown) located in the connector 70 is included.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, hat das Düsengehäuse 60 einen
zweiten Zylinder 63, der an einer Endfläche an einer Seite eines Gehäuses 80 an der
selben Achse gebohrt ist, das Drei- Wege-Ventil 62, das mit dem
Kraftstoffzuführungspfad 82 oder dem
Auslasspfad 88 in Verbindung ist, und den Einspritzdüsenbereich 61.Like this in the 28 is shown has the nozzle housing 60 a second cylinder 63 that is on an end face on one side of a housing 80 the three-way valve is drilled on the same axis 62 that with the fuel supply path 82 or the outlet path 88 and the injector area 61 ,
Der
zweite Zylinder 63 ist so ausgebildet, dass er mit dem
ersten Zylinder 83 in Verbindung ist, wenn das Düsengehäuse 60 an
dem Gehäuse 80 montiert
ist. Bei dem zweiten Zylinder 63 ist ein zweiter Tauchkolben 630 enthalten,
der entlang dem Erstgenannten gleitet.The second cylinder 63 is designed to match the first cylinder 83 is connected when the nozzle housing 60 on the housing 80 is mounted. The second cylinder 63 is a second plunger 630 included that slides along the former.
Dementsprechend
ist eine einzige Druckkammer 806 zwischen dem ersten Tauchkolben 830 und
dem zweiten Tauchkolben 630 von der ersten Zylinder 83 zu
dem zweiten Zylinder 63 vorhanden.Accordingly, there is a single pressure chamber 806 between the first plunger 830 and the second plunger 630 from the first cylinder 83 to the second cylinder 63 available.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel
die Druckkammer 806 mit einem Arbeitsfluid gefüllt, sodass
sich der zweite Tauchkolben 630 in Übereinstimmung mit der Bewegung
des ersten Tauchkolbens 830 bewegen kann.Like this in the 28 is shown, the pressure chamber in this embodiment 806 filled with a working fluid so that the second plunger 630 in accordance with the movement of the first plunger 830 can move.
Diesbezüglich hat
der zweite Zylinder 63 einen kleineren Durchmesser als
der erste Zylinder 83. Dadurch wird gemäß der Einspritzvorrichtung 6 bei diesem
Ausführungsbeispiel
der Hub des ersten Tauchkolbens 830 verstärkt, um
den zweiten Tauchkolben 630 mit einem größeren Hub
anzutreiben.In this regard, the second cylinder 63 a smaller diameter than the first cylinder 83 , This will, according to the injector 6 in this embodiment, the stroke of the first plunger 830 reinforced to the second plunger 630 to drive with a larger stroke.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, hat das Drei-Wege-Ventil 62 einen Ventilkörper (nicht
gezeigt) zum wahlweise Verbinden des Kraftstoffzuführungspfades 82 oder
des Auslasspfades 88 mit einer Staudruckkammer 610,
was später
beschrieben wird. Der Ventilkörper
wird durch eine Hubbewegung des zweiten Tauchkolbens 630 zu
dem Düsengehäuse 60 betätigt, damit
der Auslasspfad 88 mit der Staudruckkammer 610 in
Verbindung ist.Like this in the 28 is shown has the three-way valve 62 a valve body (not shown) for selectively connecting the fuel supply path 82 or the outlet path 88 with a dynamic pressure chamber 610 what will be described later. The valve body is moved by a stroke of the second plunger 630 to the nozzle housing 60 operated so that the outlet path 88 with the dynamic pressure chamber 610 is connected.
Der
Ventilkörper
ist dazu geeignet, den Kraftstoffzuführungspfad 88 mit
der Staudruckkammer 610 zu verbinden, wenn der zweite Tauchkolben 630 an
der Seite des Gehäuses 80 angeordnet
ist.The valve body is adapted to the fuel supply path 88 with the dynamic pressure chamber 610 to connect when the second plunger 630 on the side of the case 80 is arranged.
Während die
Staudruckkammer 610 der Einspritzvorrichtung 6 bei
diesem Ausführungsbeispiel normalerweise
unter einem hohen Druck gehalten wird, in dem der mit hohen Druck
beaufschlagte Kraftstoff darin eingeführt wird, wird der Innendruck der
Staudruckkammer 610 nämlich
reduziert, wenn die Staudruckkammer 610 mit dem Auslasspfad 88 durch
die Hubbewegung des zweiten Tauchkolbens 630 zu dem Düsengehäuse 60 in
Verbindung ist.During the dynamic pressure chamber 610 the injector 6 In this embodiment, is normally kept under a high pressure by introducing the high pressure fuel therein, the internal pressure of the dynamic pressure chamber 610 namely reduced when the dynamic pressure chamber 610 with the outlet path 88 by the stroke movement of the second plunger 630 to the nozzle housing 60 is connected.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, hat der Einspritzdüsenbereich 61 die
Einspritzdüse 65,
die an einem vorderen Ende des Düsengehäuses 60 angeordnet
ist, eine Düsennadel 615 zum Öffnen/Schließen der
Einspritzdüse 65 und
einem Kraftstoffsammelraum 612 zum Speichern des Kraftstoffes,
bevor er eingespritzt wird.Like this in the 28 has shown, the injector area 61 the injector 65 that are at a front end of the nozzle housing 60 is arranged, a nozzle needle 615 to open / close the injector 65 and a fuel collection room 612 to store the fuel before it is injected.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, hat die Einspritzdüse 65 ein
Nadelloch 650, das an der selben Achse wie die Mittellinie
der Einspritzdüse 65 gebohrt
ist. Das Nadelloch 650 öffnet
sich als eine Öffnung
zum Einspritzen des Kraftstoffes an einem vorderen Ende der Einspritzdüse 65.Like this in the 28 is shown has the injector 65 a pinhole 650 that is on the same axis as the center line of the injector 65 is drilled. The pinhole 650 opens as an opening for injecting fuel at a front end of the injector 65 ,
Die
Düsennadel 615 ist
ein zweifach abgestuftes Element mit einer im wesentlichen säulenartigen
Form mit einem vorderen Ende, das einen kleineren Durchmesser als
der andere Abschnitt aufweist, und er ist in dem Nadelloch 650 so
enthalten, dass ein abgestufter Abschnitt 616, dessen Durchmesser
sich ändert,
in dem Kraftstoffsammelraum 612 angeordnet ist. Außerdem ist
die Düsennadel 615 zum Öffnen/Schließen der Öffnung an
dem vorderen Ende der Einspritzdüse 65 durch
ein kugelartiges spitzen Ende 613 davon geeignet.The nozzle needle 615 is a double-stepped member having a substantially columnar shape with a front end having a smaller diameter than the other section, and is in the pinhole 650 so included that a graduated section 616 whose diameter changes in the fuel collection space 612 is arranged. In addition, the nozzle needle 615 to open / close the opening at the front end of the injector 65 through a spherical pointed end 613 of them suitable.
Wie
dies in der 28 gezeigt
ist, ist an dem anderen Ende von der Düsennadel 615 die Staudruckkammer 610 mit
dem Drei-Wege-Ventil 62 in Verbindung.
Eine Feder 618, die in der Staudruckkammer 610 angeordnet
ist, spannt die Düsennadel 615 in
die Richtung zum Schließen
der Öffnung
an dem vorderen Ende der Einspritzdüse 65 vor.Like this in the 28 is shown is at the other end of the nozzle needle 615 the dynamic pressure chamber 610 with the three-way valve 62 in connection. A feather 618 that in the dynamic pressure chamber 610 is arranged, the nozzle needle tensions 615 in the direction of closing the opening at the front end of the injector 65 in front.
Des
weiteren ist der Kraftstoffzuführungspfad 82 zum
Zuführen
eines mit hohem Druck beaufschlagten Kraftstoffes mit dem Kraftstoffsammelraum 612 mit
einem im wesentlichen runden Querschnitt in Verbindung, der an dem
Außenumfang
des abgestuften Abschnittes 616 der Düsennadel 615 ausgebildet ist,
wie dies in der 28 gezeigt
ist. Der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff in dem Kraftstoffsammelraum 612 übt einen
Druck auf den abgestuften Abschnitt 616 der Düsennadel 615 in
die Richtung zum Bewegen der Düsennadel 615 zu
dem Gehäuse 80 aus.Furthermore, the fuel supply path is 82 for supplying a high pressure fuel to the fuel plenum 612 with a substantially round cross-section in connection, which on the outer periphery of the stepped portion 616 the nozzle needle 615 is trained as this in the 28 is shown. The high pressure fuel in the fuel plenum 612 exerts pressure on the stepped portion 616 the nozzle needle 615 in the direction to move the nozzle needle 615 to the housing 80 out.
Der
Betrieb der Einspritzvorrichtung 6 bei diesem Ausführungsbeispiel,
die bei dem Common-Rail-Einspritzsystem für eine nicht gezeigte Dieselkraftmaschine
angewendet wird, wird nachfolgend beschrieben.Operation of the injector 6 In this embodiment, which is applied to the common rail injection system for a diesel engine, not shown, will be described below.
Wenn
der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff bei 180 MPa von der
Einspritzdüse 65 in den
Kraftmaschinenzylinder durch den Betrieb der Einspritzvorrichtung 6 eingespritzt
wird, dann wird eine vorbestimmte elektrische Spannung auf den piezoelektrischen
Aktuator 8 aufgebracht, wie dies in der 28 gezeigt ist.When the high pressure fuel is injected at 180 MPa 65 into the engine cylinder through the operation of the injector 6 is injected, then a predetermined voltage is applied to the piezoelectric actuator 8th upset like this in the 28 is shown.
Die
Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators 8 aufgrund der
aufgebrachten elektrischen Spannung bewirkt, dass die Vorspannstange 853 der Antriebskraftübertragungseinheit 85 mit
einer ersten Betätigungsfläche 100 des
piezoelektrischen Aktuators 8 in Kontakt gelangt, um sich
zu dem ersten Tauchkolben 830 zu bewegen.The expansion of the piezoelectric actuator 8th due to the applied electrical voltage causes the pretensioning rod 853 the driving force transmission unit 85 with a first actuation area 100 of the piezoelectric actuator 8th comes into contact to the first plunger 830 to move.
Der
erste Tauchkolben 830 wird mit der Vorspannstange 853 in
Kontakt gebracht und bewegt sich in dem ersten Zylinder 83 zu
den Düsengehäuse 60.
Wenn das Volumen in dem ersten Zylinder 83 durch die Versetzung
des ersten Tauchkolbens 830 reduziert wird, dann strömt das Arbeitsfluid
in der Druckkammer 806 in den zweiten Zylinder 63,
um den zweiten Tauchkolben 630 zu der Einspritzdüse 65 zu
bewegen, sodass sich das Volumen in dem zweiten Zylinder 63 vergrößert.The first plunger 830 comes with the tension rod 853 contacted and moves in the first cylinder 83 to the nozzle housing 60 , If the volume in the first cylinder 83 by moving the first plunger 830 is reduced, then the working fluid flows in the pressure chamber 806 in the second cylinder 63 to the second plunger 630 to the injector 65 to move so that the volume in the second cylinder 63 increased.
Durch
den Hub des zweiten Tauchkolbens 630 wird der Ventilkörper des
Drei-Wege-Ventils 62 nach unten zu der Einspritzdüse 65 gedrückt, wie dies
in der 28 gezeigt ist.
Wenn der Ventilkörper nach
unten gedrückt
wird, dann wird der Kanal von dem Kraftstoffzuführungspfad 82 zu der
Staudruckkammer 610 geschlossen, und stattdessen wird der Kanal
von dem Auslasspfad 88 zu der Staudruckkammer 610 geöffnet. Somit
wird der Kraftstoff in der Staudruckkammer 610 zu der Außenseite
von dem Kraftstoffauslassrohr 858 durch den Auslasspfad 88 ausgelassen,
wodurch der Innendruck der Staudruckkammer 610 reduziert
wird.By the stroke of the second plunger 630 becomes the valve body of the three-way valve 62 down to the injector 65 pressed like this in the 28 is shown. When the valve body is pushed down, the channel is removed from the fuel supply path 82 to the dynamic pressure chamber 610 closed, and instead the channel is exhausted 88 to the dynamic pressure chamber 610 open. Thus the fuel in the dynamic pressure chamber 610 to the outside of the fuel outlet pipe 858 through the outlet path 88 omitted, which creates the internal pressure of the dynamic pressure chamber 610 is reduced.
Die
zwischen der Staudruckkammer 610 und dem Kraftstoffsammelraum 612 aufgrund
der Reduzierung des Innendruckes in der Staudruckkammer 610 erzeugte
Druckdifferenz erzeugt eine Kraft zum Hochdrücken der Düsennadel 615 zu dem
Gehäuse 80,
wie dies in der 28 gezeigt
ist. Wenn sich die Düsennadel 615 zu
dem Gehäuse 80 dadurch
bewegt, dann wird die Öffnung
an dem vorderen Ende der Einspritzdüse 615 geöffnet, die
durch das spitzen Ende 613 der Düsennadel 615 geschlossen
wird. Wenn die Öffnung
geöffnet
wird, dann wird mit hohen Druck beaufschlagter Kraftstoff in der
Kraftstoffsammelkammer 612 in den Kraftmaschinenzylinder
eingespritzt.The between the dynamic pressure chamber 610 and the fuel accumulator 612 due to the reduction of the internal pressure in the dynamic pressure chamber 610 generated pressure difference creates a force to push up the nozzle needle 615 to the housing 80 how this in the 28 is shown. If the nozzle needle 615 to the housing 80 moved thereby, then the opening at the front end of the injector 615 opened by the pointed end 613 the nozzle needle 615 is closed. When the opening is opened, high pressure fuel will be in the fuel collection chamber 612 injected into the engine cylinder.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
werden die an den verschiedenen Kraftmaschinenzylindern angebrachten
Einspritzvorrichtungen 6 diesbezüglich durch eine Kraftmaschinen-ECU
(nicht gezeigt) zum Steuern der Kraftmaschine so gesteuert, dass
die Kraftstoffeinspritzung bei einer genauen Zeitgebung wiederholt
wird, wie dies vorstehend beschrieben ist.According to this embodiment, the injectors attached to the various engine cylinders 6 in this regard, controlled by an engine ECU (not shown) for controlling the engine so that the fuel injection is repeated at an accurate timing as described above.
Andere
Strukturen und Funktionsweisen/Wirkungen sind gleich wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.Other
Structures and functions / effects are the same as that
first embodiment.
Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsbeispiele
beschrieben ist, die zum Zwecke der Darstellung ausgewählt wurden,
sollte klar sein, dass vielfältige
Abwandlungen durch einen Fachmann geschaffen werden können, ohne
das der Umfang der Erfindung verlassen wird.While the invention has been described with reference to the specific embodiments selected for purposes of illustration, it should be understood that various modifications can be made by one skilled in the art without departing from the scope of the invention becomes.
Ein
geschichtetes piezoelektrisches Element mit einer hohen elektrischen
Zuverlässigkeit
wird vorgesehen. Das geschichtete piezoelektrische Element 10 hat
ein Keramiklaminat 11, das durch abwechselndes Schichten
von Keramiklagen 111 und Elektrodenlagen 112 ausgebildet
wird, und Seitenelektroden 16, die an die seitlichen Flächen 115 des
Keramiklaminats 11 gefügt
sind und abwechselnd und elektrisch mit den Elektrodenlagen 112 verbunden
sind. Die Seitenelektroden 16 sind über Elektrodenanschlüsse 17,
die sich von den Seitenelektroden erstrecken, mit externen Elektroden 31 zum
Zuführen elektrischer
Leistung von einer externen elektrischen Leistungsquelle elektrisch
verbunden. Die Elektrodenanschlüsse
haben mechanische Kopplungsstrukturen, um das Einfügen der
externen Elektroden darin in der axialen Richtung zuzulassen, und
um die Relativbewegung der externen Elektroden im wesentlichen vertikal
zu der axialen Richtung zu begrenzen.A layered piezoelectric element with high electrical reliability is provided. The layered piezoelectric element 10 has a ceramic laminate 11 by alternating layers of ceramic layers 111 and electrode layers 112 is formed, and side electrodes 16 that on the side surfaces 115 of the ceramic laminate 11 are joined and alternately and electrically with the electrode layers 112 are connected. The side electrodes 16 are about electrode connections 17 extending from the side electrodes with external electrodes 31 electrically connected to supply electrical power from an external electrical power source. The electrode terminals have mechanical coupling structures to allow the external electrodes to be inserted therein in the axial direction and to limit the relative movement of the external electrodes substantially vertically to the axial direction.