DE102005045229A1

DE102005045229A1 - Arrangement with a piezoelectric actuator and a method for its production

Info

Publication number: DE102005045229A1
Application number: DE102005045229A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heinz; Dieter Kienzler; Udo Schaich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JP2009509493A; WO2007033909A1; EP1929620A1

Abstract

Es wird eine Anordnung mit einem Piezoaktor, beispielsweise als Piezoinjektor zur Betätigung eines mechanischen Bauteils, vorgeschlagen, mit einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen (26), die als Piezoelement (3; 21) in einem Haltekörper (2; 29, 30) gehalten sind, wobei am Piezoelement (3; 21) eine wechselseitige Kontaktierung von Innenelektroden (22, 23) mit Kontaktelementen (24, 25) vorhanden ist und mit elektrischen Leitungen (34, 35), die durch ein Kopfteil (30) des Haltekörpers (29) zu den Kontaktelementen (24, 25) geführt sind. Die elektrischen Leitungen sind über ein in seiner Länge anpassbares Verbindungselement (50, 51, 52) durch das Kopfteil (30) des Haltekörpers (29) zu den Kontaktelementen (24, 25) geführt, wobei das Verbindungselement aus einer elektrisch leitenden Hülse (50) in vorggebbaren Länge besteht, in die an einer Seite die Enden (51) der elektrischen Leitungen von einem Steckerteil und an der anderen Seite die Enden (52) der Leitungen als Verlängerungen der Kontaktelemente (24, 25) einbringbar sind.The proposal is for an arrangement with a piezoactuator, for example as a piezoinjector for actuating a mechanical component, having a multilayer structure of piezoelectric layers (26) which are held in a holding body (2, 29, 30) as a piezoelectric element (3, 21) Mutual contacting of internal electrodes (22, 23) with contact elements (24, 25) is present on the piezo element (3, 21) and with electrical lines (34, 35) passing through a head part (30) of the holding body (29) Contact elements (24, 25) are guided. The electrical leads are guided via a length-adjustable connecting element (50, 51, 52) through the head part (30) of the holding body (29) to the contact elements (24, 25), wherein the connecting element consists of an electrically conductive sleeve (50). in prescribable length, in which on one side the ends (51) of the electrical lines of a plug part and on the other side, the ends (52) of the lines as extensions of the contact elements (24, 25) can be introduced.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einen Piezoaktor, beispielsweise als Piezoinjektor zur Betätigung eines mechanischen Bauteils wie ein Ventil oder dergleichen, und ein Verfahren zu dessen Herstellung nach den gattungsgemäßen Merkmalen des Hauptanspruchs.The The invention relates to an arrangement with a piezoelectric actuator, for example as piezo injector for actuation a mechanical component such as a valve or the like, and a process for its preparation according to the generic features of Main claim.

Stand der TechnikState of technology

Ein solche Anordnung ist beispielsweise vorteilhaft zur Steuerung des Hubs einer Nadel für die Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftfahrzeug einsetzbar und zwar sowohl mit einer einstufigen als auch mit einer zweistufigen Übersetzung. Es ist an sich bekannt, dass zum Aufbau des zuvor erwähnten Piezoaktors ein Piezoelement so eingesetzt werden kann, dass unter Ausnutzung des sogenannten Piezoeffekts eine Steuerung des Nadelhubes eines Ventils oder dergleichen vorgenommen werden kann. Das Piezoelement ist aus einem Material mit einer geeigneten Kristallstruktur so aufgebaut, dass bei Anlage einer äußeren elektrischen Spannung eine mechanische Reaktion des Piezoelements erfolgt, die in Abhängigkeit von der Kristallstruktur und der Anlagebereiche der elektrischen Spannung einen Druck oder Zug in eine vorgebbare Richtung darstellt. Derartige Piezoaktoren eignen sich beispielsweise für Anwendungen, bei denen Hubbewegungen unter hohen Betätigungskräften und hohen Taktfrequenzen ablaufen.One Such arrangement is for example advantageous for controlling the Hubs of a needle for the fuel injection can be used in a motor vehicle and although with both a single-stage and a two-stage translation. It is known that for the construction of the aforementioned piezoelectric actuator a piezoelectric element can be used so that under utilization the so-called piezo effect, a control of the needle stroke of a Valve or the like can be made. The piezo element is made of a material having a suitable crystal structure constructed that when an external electrical voltage system a mechanical reaction of the piezoelectric element takes place, depending on from the crystal structure and the plant areas of the electric Stress represents a pressure or train in a predeterminable direction. Such piezo actuators are suitable for applications, for example, in which strokes under high operating forces and high clock frequencies expire.

Beispielsweise ist ein solcher Piezoaktor aus der DE 100 26 005 A1 bekannt, der zur Ansteuerung der Düsennadel bei Injektoren zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Verbrennungsmotors verwendet werden kann. Bei diesem Piezoaktor ist ein Piezoelement, wie erwähnt, als Stapel mehrerer elektrisch miteinander gekoppelter piezokeramischen Schichten aufgebaut, der unter Vorspannung zwischen zwei Anschlägen gehalten ist. Jede piezokeramische Schicht ist als Piezolage zwischen zwei Innenelektroden eingefasst über die von außen eine elektrische Spannung angelegt werden kann. Aufgrund dieser elektrischen Spannung führen die piezokeramischen Schichten dann jeweils kleine Hubbewegungen in Richtung des Potentialgefälles aus, die sich zum Gesamthub des Piezoaktors addieren. Dieser Gesamthub ist über die Höhe der angelegten Spannung veränderbar und kann auf ein mechanisches Stellglied übertragen werden.For example, such a piezoelectric actuator from the DE 100 26 005 A1 known, which can be used to drive the nozzle needle at injectors for injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. In this piezoelectric actuator, a piezoelectric element, as mentioned, constructed as a stack of several electrically coupled together piezoceramic layers, which is held under bias between two stops. Each piezoceramic layer is enclosed as a piezoelectric layer between two internal electrodes via which an electrical voltage can be applied from the outside. Because of this electrical voltage, the piezoceramic layers then each carry out small strokes in the direction of the potential gradient, which add up to the total stroke of the piezoelectric actuator. This total stroke is variable by the amount of voltage applied and can be transferred to a mechanical actuator.

Bei dem zuvor erwähnten Piezoaktor wird zur Heranführung der unterschiedlichen Potentiale eine wechselseitige seitliche Kontaktierung der Innenelektroden über äußere Elektroden vorgenommen, bei der leitende Flächen auf jeweils einer Seitenfläche des Piezoelements angebracht sind, die mit den jeweiligen Innenelektroden kontaktiert sind. Dagegen ist aus der DE 103 35 019 A1 ein Piezoaktor bekannt, bei dem die Kontaktierung der Innenelektroden mit Kontaktelementen erfolgt, die jeweils in einer inneren Ausnehmung des Piezoelements liegen.In the piezoactuator mentioned above, in order to approach the different potentials, mutual lateral contacting of the internal electrodes via external electrodes is carried out, in which conductive surfaces are mounted on a respective side surface of the piezoelectric element, which are in contact with the respective internal electrodes. In contrast, from the DE 103 35 019 A1 a piezoelectric actuator is known, in which the contacting of the internal electrodes takes place with contact elements which lie in each case in an inner recess of the piezoelectric element.

Außerdem ist auch in der EP 1 174 615 A3 ein Piezoaktor beschrieben, bei dem ein Piezoelement als Aktor für die direkte Nadelhubsteuerung eines Einspritzinjektors für einen Verbrennungsmotor vorhanden ist. Zwischen dem Piezoelement als Aktor und der Nadel sitzt lediglich ein Koppler mit einer hydraulischen Übersetzung zum Dehnungsausgleich. Mit einer Aktivierung des Piezoelements wird hierbei die unter Vorspannung zum Verschluss der Einspritzdüse gehaltene Nadel von der Düsenöffnung wegbewegt, da die Nadel direkt übersetzt der Bewegung des Aktors folgt.It is also in the EP 1 174 615 A3 a piezoelectric actuator described in which a piezoelectric element is present as an actuator for the direct Nadelhubsteuerung an injection injector for an internal combustion engine. Between the piezo element as an actuator and the needle sits only a coupler with a hydraulic ratio to the expansion compensation. With an activation of the piezoelectric element in this case the held under bias to the closure of the injection nozzle needle is moved away from the nozzle opening, as the needle directly translated follows the movement of the actuator.

Beim eingangs erwähnten Stand der Technik DE 100 26 005 A1 wird der elektrische Anschluss des Piezoelements an eine externe Spannungsquelle durch eine Verlängerung der äußeren Elektroden durch ein Fußteil des Piezoaktors hindurch vorgenommen. Diese Verlängerung kann auch weiter bis zu einem Stecker geführt werden, so dass diese somit in einem mechanisch unkritischen Bereich kontaktiert werden. Die Verlängerungen können dabei elektrisch isoliert durch den Aktorfuß, z.B. aus Stahl, geführt werden, an dem das Piezoelement anliegt oder befestigt ist. Weiterhin ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, dass die Verlängerungen zur Fixierung und zur Zugentlastung der Außenelektroden in einer Vergussmasse gehalten sind, welche in eine Ausnehmung des Aktorfußes, ggf. von einem Formteil aus Stahl oder Polymer umgeben, eingebracht sind.In the above-mentioned prior art DE 100 26 005 A1 the electrical connection of the piezoelectric element is made to an external voltage source by extending the outer electrodes through a foot portion of the piezoelectric actuator. This extension can also be routed to a connector, so that they are thus contacted in a mechanically non-critical area. The extensions can thereby be electrically isolated by the actuator base, for example made of steel, on which the piezoelectric element is applied or fixed. Furthermore, it is known from this prior art that the extensions for fixing and strain relief of the outer electrodes are held in a potting compound, which are in a recess of the actuator base, possibly surrounded by a molded part made of steel or polymer introduced.

Oft sind bei den zuvor beschriebenen Piezoaktoren die Baulängen anwendungsspezifisch anzupassen. Dadurch variiert die Länge der Zuleitung insbesondere zwischen dem Aktorfuß und dem Steckerteil im Bereich des Kopfteils des Haltekörpers für den Piezoaktors. Bei den bekannten Piezoaktoren werden die Kontaktelemente zur Versorgung des Piezoelements mit der elektrischen Spannung mittels eines durchgehenden Drahtes bis zum Steckerteil weitergeführt.Often In the case of the piezo actuators described above, the overall lengths are application-specific adapt. As a result, the length of the supply line varies in particular between the actuator foot and the plug part in the region of the head part of the holding body for the piezoelectric actuator. In the known piezo actuators, the contact elements for supply of the piezoelectric element with the electrical voltage by means of a continuous Wire continued up to the plug part.

Der bekannte durchgehende Draht ist mit einer hochdruckdichten Glaseinschmelzung verbunden und muss in seiner Länge der jeweiligen kundenspezifischen Länge des Piezoaktors, z.B. eines Einspritzinjektors, angepasst werden. Da der Draht in der Regel aus einem Material mit kleiner Wärmeausdehnung, wie z.B. NiFe hergestellt wird, der schlecht elektrisch leitend und relativ dünn ist, kann hierbei mit dem Ende des Drahtes ein elektrischer Anschluss nur schwer realisiert werden.The known continuous wire is connected to a high-pressure-tight Glaseinschmelzung and must be adjusted in its length of the respective customer-specific length of the piezoelectric actuator, such as an injection injector. Since the wire is usually made of a material with low thermal expansion, such as NiFe, the bad is electrically conductive and relatively thin, this can be difficult to realize an electrical connection with the end of the wire.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Die Erfindung geht von einer eingangs beschriebenen Anordnung mit einem Piezoaktor aus, der einen Mehrschichtaufbau von Piezolagen in einem Piezoelement aufweist, die in einem Haltekörper gehalten sind, wobei am Piezoelement eine wechselseitige Kontaktierung von Innenelektroden mit Kontaktelementen vorhanden ist. Es sind weiterhin Zuführdrähte als elektrische Leitungen durch ein Kopfteil des Haltekörpers zu den Kontaktelementen geführt. Gemäß der Erfindung sind in vorteilhafter Weise die elektrischen Leitungen über ein in seiner Länge anpassbares Verbindungselement durch das Kopfteil des Haltekörpers zu den Kontaktelementen geführt. Das Verbindungselement besteht dabei aus einer elektrisch leitenden Hülse in vorgebbarer Länge, in die an einer Seite die Enden der elektrischen Leitungen von einem Steckerteil und an der anderen Seite die Enden der Leitungen als Verlängerungen der Kontaktelemente einbringbar sind.The Invention is based on an arrangement described above with a Piezoelectric actuator, which has a multi-layer structure of piezoelectric layers in one Comprises piezoelectric element, which are held in a holding body, wherein the Piezoelement a mutual contacting of internal electrodes is present with contact elements. There are still feed wires as electrical lines through a head portion of the holding body to guided the contact elements. According to the invention are advantageously the electrical lines over a in its length customizable connecting element through the head part of the holding body to guided the contact elements. The connecting element consists of an electrically conductive Sleeve in predetermined length, in one side the ends of the electrical wires of one Plug part and on the other side, the ends of the lines as Extensions of the Contact elements are introduced.

In vorteilhafter Weise sind unterhalb des Verbindungselements in Richtung zum Piezoelement die zu den Kontaktelementen im oder am Piezoelement führenden Leitungen in einer Glaseinschmelzung hochdruckdicht gegenüber Flüssigkeiten eingebettet, wobei die Glaseinschmelzung vorzugsweise im Bereich des Kopfteils des Haltekörpers eingebettet ist. Die Glaseinschmelzung kann mit der Erfindung einfacher durchgeführt werden, da keine langen Drahtenden vorhanden sind, somit ergibt sich eine Vereinfachung des Handling, des Transports und der Montage.In Advantageously, are below the connecting element in the direction to the piezoelectric element leading to the contact elements in or on the piezoelectric element Lines in a glass melting highly pressure-tight against liquids embedded, wherein the Glaseinschmelzung preferably in the range the head part of the holding body is embedded. The Glaseinschmelzung can simpler with the invention carried out are, since there are no long wire ends, thus results a simplification of handling, transport and assembly.

Durch die erfindungsgemäße Trennung der Leitungen oberhalb der Glaseinschmelzungen kann daher durch eine zusätzliche Steckverbindung der Nachteil der durchgehenden dünnen Verbindung mit einem NiFe-Draht behoben werden. Es kann eine einfache Längenanpassung der Leitung an die Länge des Piezoaktors und ein Dehnungsausgleich vorgenommen werden. Das obere dem Steckerteil zugewandte Ende der Leitung kann darüber hinaus aus einem frei wählbaren Material hergestellt werden, wobei diese zum Steckerteil führende Leitung aus der Hülse auch zu einem Flachpin ausgebildet werden kann.By the separation according to the invention the lines above the Glaseinschmelzungen can therefore by an additional Plug connection the disadvantage of the continuous thin connection with a NiFe wire be resolved. It can be a simple length adjustment of the line the length of the Piezoactors and a strain compensation are made. The top the plug part facing the end of the line can also from a freely selectable Material are produced, this leading to the connector part line from the sleeve can also be formed into a flat pin.

Die elektrisch leitende Hülse kann durch eine Isolationshülse vom Kopfteil isoliert werden und es kann noch zwischen der Glaseinschmelzung und der leitenden Hülse ein zusätzliches Isolationsrohr angeordnet werden, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Glaseinschmelzung. Die Hülse kann aus einem Material mit besserer elektrischer Leitfähigkeit, z.B. Kupfer oder Messing, und mit größerer Dicke als der NiFe-Draht hergestellt werden.The electrically conductive sleeve can through an insulation sleeve It can be isolated from the headboard and it can still be between the glass meltdown and the conductive sleeve an additional Isolation tube are arranged, whose outer diameter is smaller as the outer diameter the glass fusion. The sleeve can be made of a material with better electrical conductivity, e.g. Copper or brass, and made with greater thickness than the NiFe wire become.

Bei einem vorteilhaften Herstellungsverfahren kann in einem ersten Verfahrensschritt eine Polung und Signalprüfung des Piezoelements sowie eine Prüfung der Hochdruckdichtigkeit und in einem zweiten Verfahrensschritt die Verbindung der Leitungen zwischen dem Steckerteil und den Kontaktelementen im Verbindungselement durchgeführt werden.at an advantageous manufacturing method can in a first step a polarity and signal check of the piezoelectric element and a test the high pressure tightness and in a second process step the connection of the lines between the plug part and the contact elements performed in the connecting element become.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:embodiments the inventive arrangement will be explained with reference to the drawing. Show it:

1 einen Längsschnitt durch einen Piezoinjektor mit einem Piezoaktor in einem prinzipiellen geometrischen Aufbau nach dem Stand der Technik, 1 a longitudinal section through a piezo injector with a piezoelectric actuator in a basic geometric structure according to the prior art,

2 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Piezoaktors mit innenliegender Kontaktierung von Innelektroden eines Piezoelements, bei der die elektrischen Leitungen von einem äußeren Stecker durch ein Kopfteil eines Haltekörpers mitsamt einer Glaseinschmelzung geführt sind, 2 a partial longitudinal section through an inventive embodiment of a piezoelectric actuator with internal contacting of internal electrodes of a piezoelectric element, in which the electrical leads are guided by an outer plug through a head portion of a holding body together with a Glaseinschmelzung

3a und 3b schematische Darstellungen von verschiedenen Längen des Kopfteils eines Haltekörpers für das Piezoelement und entsprechend angepasste Hülsen für die Leitungen und 3a and 3b schematic representations of different lengths of the head portion of a holding body for the piezoelectric element and correspondingly adapted sleeves for the lines and

4 und 5 jeweils eine Detaildarstellung einer Hülse für die Enden der Leitungen zum Stecker und zum Kontaktelement. 4 and 5 in each case a detailed representation of a sleeve for the ends of the lines to the plug and the contact element.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist ein prinzipieller Aufbau eines bekannten einstufigen Piezoinjektors 1 mit einem Piezoaktor gezeigt, der aufgrund seiner vorgeschlagenen Anwendung im Folgenden auch als Einspritzinjektor bezeichnet wird und beispielsweise für eine direkte Nadelhubsteuerung im Einspritzsystem für Kraftstoff bei einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden kann. Im oberen Teil ist ein Haltekörper 2 vorhanden, der in seinen geometrischen Abmessungen im wesentlichen an den spezifischen Einsatzort angepasst werden kann. Am Haltekörper 2 ist ein hier nicht dargestelltes Steckerteil vorhanden, durch das mit einer ebenfalls spezifisch an den Anwendungsfall angepassten Steckerausführung die elektrische Spannung zur Ansteuerung eines Piezoelements 3 angeschlossen werden kann.In 1 is a basic structure of a known single-stage piezoelectric injector 1 shown with a piezoelectric actuator, which is hereinafter also referred to as injection injector due to its proposed application and can be used, for example, for a direct Nadelhubsteuerung in the injection system for fuel in an internal combustion engine. In the upper part is a holding body 2 present, which can be adjusted in its geometrical dimensions substantially to the specific site. On the holding body 2 is a plug part not shown here, by with a likewise adapted specifically to the application plug design, the electrical voltage for driving a piezoelectric element 3 can be connected.

Vom Steckerteil sind hier Zuführdrähte als elektrische Leitungen 4 und 5 zu Außenelektroden 6 und 7 am Piezoelement 3 geführt, das bei einer Betätigung über eine sich hier senkrecht unterhalb befindliche mechanische Anordnung mit einem Koppler 8 auf eine Düsennadel 9 derart wirkt, dass hier eine Freigabe einer Düsenöffnung 10 erfolgen kann. Ein im Inneren des Piezoaktors 1 durch den Innenraum des Haltekörpers 2 geführter Kraftstoff kann somit in den Brennraum eines hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors injiziert werden.From the plug part are here supply wires as electrical lines 4 and 5 to external electrodes 6 and 7 on the piezo element 3 guided, which when actuated by a here below vertically located mechanical arrangement with a coupler 8th on a nozzle needle 9 acts so that here a release of a nozzle opening 10 can be done. One inside the piezo actuator 1 through the interior of the holding body 2 Guided fuel can thus be injected into the combustion chamber of an internal combustion engine, not shown here.

Das Piezoelement 3 liegt nach der 1 über einen Aktorfuß 11 oben an einem balligen Dichtsitz im Innenraum des Haltekörpers 2 an, wobei das Piezoelement 3 zur Bewirkung eines guten Dichtsitzes mit einer Feder 12 angedrückt wird. Insbesondere bei den eingangs erwähnten Common-Rail (CR)-Systemen ist hier eine Hochdruckabdichtung zu einem elektrischen Anschlussraum 13 notwendig, durch den die zwei elektrischen Leitungen 4 und 5 an das Piezoelement 3 geführt sind.The piezo element 3 lies after the 1 via an actuator base 11 at the top of a spherical sealing seat in the interior of the holding body 2 on, wherein the piezoelectric element 3 to effect a good fit with a spring 12 is pressed. In particular, in the case of the common rail (CR) systems mentioned in the introduction, here is a high-pressure seal to an electrical connection space 13 necessary, through which the two electrical wires 4 and 5 to the piezoelectric element 3 are guided.

Der Haltekörper 2 nach der 1 ist insbesondere am Kopfteil in der Regel in seiner Länge Lo an die anwendungsspezifischen Gegebenheiten, beispielsweise als Kraftstoffinjektor am Verbrennungsmotor, anzupassen. Dadurch ergeben sich Besonderheiten bei der Führung der elektrischen Leitungen im Inneren und auch hinsichtlich der Kontaktierungen.The holding body 2 after 1 is in particular on the head part usually in its length Lo to the application-specific circumstances, for example as a fuel injector on the internal combustion engine, adapt. This results in special features in the management of the electrical lines inside and also with respect to the contacts.

Aus 2 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Piezoaktors 20 im zusammengebauten Zustand zu entnehmen. Es ist hier ein Piezoelement 21 vorhanden, bei dem hier nur beispielhaft Innenelektroden 22 und 23 mit einem Bezugszeichen versehen sind, die im Stapelaufbau des Piezoelements 21 wechselseitig jeweils über innere Kontaktelemente 24 und 25 mit einer elektrischen Spannung versorgt werden. Durch das Potentialgefälle bei Anlage einer Spannung wird die in der Beschreibungseinleitung erläuterte mechanische Reaktion in den Piezolagen 26 aus Keramikfolien zwischen den Innenelektroden 22 und 23 bewirkt.Out 2 is a part of a piezoelectric actuator according to the invention 20 to be taken in the assembled state. It is a piezoelectric element here 21 present, here only by way of example internal electrodes 22 and 23 are provided with a reference numeral, which in the stack structure of the piezoelectric element 21 mutually on each inner contact elements 24 and 25 be supplied with an electrical voltage. Due to the potential difference when a voltage is applied, the mechanical reaction described in the introduction to the description becomes known in the piezoelectric layers 26 ceramic foils between the internal electrodes 22 and 23 causes.

Das Piezoelement 21 liegt weiterhin über eine Deckplatte 27 aus Keramik und einen Aktorfuß 28 aus Stahl am Haltekörper 29 des Piezoaktors 20 an, wobei der Haltekörper 29 ein Kopfteil 30 aufweist, das zum einen eine Kraftstoffzufuhr 31 und eine elektrisches Anschlussteil 32 aufweist. Das Piezoelement 21 ist gegenüber dem Kraftstoff im Inneren des Haltekörpers 29 noch mit einer äußeren Isolationsschicht 33 abgedichtet.The piezo element 21 still lies over a cover plate 27 made of ceramic and an actuator base 28 made of steel on the holding body 29 of the piezo actuator 20 on, wherein the holding body 29 a headboard 30 has, on the one hand a fuel supply 31 and an electrical connection part 32 having. The piezo element 21 is opposite the fuel inside the holding body 29 still with an outer insulation layer 33 sealed.

Im Inneren des Kopfteils 30 sind Zuführdrähte als Leitungen 34 und 35 isoliert eingefügt, die zum Anschluss an das Piezoelement 21 hochdruckdicht vorzugsweise mittels einer Glaseinschmelzung 36 eingepresst sind und zum Anschluss an die Kontaktelemente 24 und 25 sind Kontaktverbindungen 37 oder 38 vorhanden, die jeweils in Isolations- oder Zentrierhülsen 39 zu liegen kommen.Inside the headboard 30 are feed wires as lines 34 and 35 Insulated inserted for connection to the piezoelectric element 21 high pressure-tight, preferably by means of a Glaseinschmelzung 36 are pressed and for connection to the contact elements 24 and 25 are contact connections 37 or 38 present, each in isolation or centering sleeves 39 to come to rest.

Bei der Darstellung nach der 2 sind die Leitungen 34 und 35 in herkömmlicher Weise nach den Kontaktverbindungen 37 und 38 als durchgehende Drähte bis zum hier nicht im Detail gezeigten Steckerteil 32 weitergeführt, wobei die Drahtlänge dann der geforderten Länge Lo des Kopfteils 30 des Haltekörpers 29 angepasst werden muss. Da der Draht der Leitungen 34 und 35, zum Beispiel aus NiFe, relativ dünn und schlecht elektrisch leitend ist, ist die Realisierung eines PIN-Anschlusses am Ende der Leitungen 34 und 35 relativ schwierig.In the presentation after the 2 are the wires 34 and 35 in a conventional way after the contact connections 37 and 38 as continuous wires to the connector part not shown in detail here 32 continued, wherein the wire length then the required length Lo of the head part 30 of the holding body 29 must be adjusted. Because the wire of the wires 34 and 35 For example, NiFe, is relatively thin and poorly electrically conductive, the realization of a PIN connector at the end of the lines 34 and 35 relatively difficult.

Erfindungsgemäß sind in 3a und 3b sowie in den Detaildarstellungen nach 4 und 5 Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen eine anwendungsspezifische Längenanpassung der Leitungen 34 und 35 in unterschiedlich langen Kopfteilen 29 erkennbar ist. Hierbei wird im wesentlichen auf die Erläuterungen zu der 3 Bezug genommen, wobei auch die Bezugszeichen für die Bauelemente weitgehend identisch sind. Aus der 3a ist zu entnehmen, dass neben den fixen Längen L₁ und L₂ eine hier relativ kurze Länge L_variabel vorhanden ist; die 3b zeigt dagegen ein langes Kopfteil 29 mit einer relativ großen Länge L_variabel. In beiden Anordnungen ist jeweils eine elektrisch leitende Hülse 50 vorhanden, beispielsweise aus Kupfer, Bronze oder Messing, durch dass bei beidseitigem Einschieben von Drähten auch eine flexible steckerartige Verbindung hergestellt werden kann.According to the invention are in 3a and 3b as well as in the detailed representations 4 and 5 Embodiments shown in which an application-specific length adjustment of the lines 34 and 35 in differently long headboards 29 is recognizable. This is based essentially on the explanations to the 3 Reference is made, wherein the reference numerals for the components are largely identical. From the 3a It can be seen that in addition to the fixed lengths L ₁ and L ₂ here a relatively short length L is _variable ; the 3b on the other hand shows a long headboard 29 with a relatively large length L _variable . In both arrangements is in each case an electrically conductive sleeve 50 existing, for example, copper, bronze or brass, by that with two-sided insertion of wires and a flexible plug-like connection can be made.

Eine solche steckerartige Verbindung ist jeweils aus der 4 und der 5 zu entnehmen, wobei die Zuleitungen 34 und 35 jeweils durch Drähte bzw. Stifte 51 und 52 ersetzt werden, die beidseitig in die Hülse 50 eingeschoben werden und damit die flexible steckerartige Verbindung herstellen. Der untere mit den Kontaktelementen 24 oder 25 verbundene Stift 52 liegt dabei über eine Glaseinschmelzung 53 im Kopfteil 29 und oberhalb der Glaseinschmelzung 53 ist der Stift 52 in einer Isolationshülse 54 geführt bis er in die Hülse 50 mündet. Der Stift 51 kann dabei auch am anderen Ende als Steckerpin 55, zum Beispiel als Flachpin, ausgebildet werden.Such a plug-type connection is in each case from the 4 and the 5 to remove, with the supply lines 34 and 35 each by wires or pins 51 and 52 be replaced, the two-sided in the sleeve 50 be inserted and thus produce the flexible plug-like connection. The lower one with the contact elements 24 or 25 connected pen 52 lies above a Glaseinschmelzung 53 in the headboard 29 and above the glass melt 53 is the pen 52 in an insulation sleeve 54 He guided into the sleeve 50 empties. The pencil 51 can also be at the other end as a plug pin 55 be formed, for example, as a flat pin.

Bei der Variante nach der 5 ist ein zusätzliches Isolationsrohr 56, zum Beispiel aus Polymer oder als Schrumpfschlauch, angebracht, dessen äußerer Durchmesser kleiner ist als die Glaseinschmelzung 53. Hiermit ist eine Montage der Glaseinschmelzung 53 mitsamt der fest auf dem Stift 52 aufgebrachten Hülse 50, zum Beispiel durch löten, schweißen, krimpen oder kleben mit einem Leitkleber, ermöglicht, wobei der Außendurchmesser der Hülse 50 ebenfalls kleiner als der Durchmesser der Glaseinschmelzung 53 ist.In the variant of the 5 is an additional insulation pipe 56 , For example, made of polymer or shrink tubing, attached, whose outer diameter is smaller than the Glaseinschmelzung 53 , This is an assembly of Glaseinschmelzung 53 along with the stuck on the pen 52 applied sleeve 50 For example, by soldering, welding, crimping or gluing with a conductive adhesive, allowing the outer diameter of the sleeve 50 also smaller than the diameter of the glass seal 53 is.

Die zuvor erwähnte Glaseinschmelzung 53 dient in der hier beschriebenen Anordnung als Hochdruckabdichtung gegen den Flüssigkeitsdruck nach außen bei einer Leckage des Piezoelements 21 oder der Schweißnaht 41 (vgl. 2) nach außen.The aforementioned glass fusion 53 used in the arrangement described here as a high-pressure seal against the fluid pressure to the outside at a leakage of the piezoelectric element 21 or the weld 41 (see. 2 ) outward.

Gewerbliche Anwendbarkeitcommercial applicability

Die Erfindung ist zur Steuerung des Hubs einer Nadel für die Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftfahrzeug einsetzbar und zwar sowohl mit einer einstufigen als auch mit einer zweistufigen Übersetzung.The The invention is for controlling the stroke of a fuel injection needle can be used in a motor vehicle and both with a single-stage as well as with a two-stage translation.

Claims

Arrangement with a piezoelectric actuator, with - a multilayer structure of piezoelectric layers ( 26 ), which as a piezo element ( 3 ; 21 ) in a holding body ( 2 ; 29 . 30 ), wherein on the piezo element ( 3 ; 21 ) a mutual contacting of internal electrodes ( 22 . 23 ) with contact elements ( 24 . 25 ) is present and with - electrical lines ( 34 . 35 ) through a headboard ( 30 ) of the holding body ( 29 ) to the contact elements ( 24 . 25 ) are guided, characterized in that - the electrical lines via a length-adjustable connecting element ( 50 . 51 . 52 ) through the head part ( 30 ) of the holding body ( 29 ) to the contact elements ( 24 . 25 ) are guided, wherein - the connecting element of an electrically conductive sleeve ( 50 ) is in vorgebbarere length, in one side of the ends ( 51 ) of the electrical lines of a plug part and on the other side the ends ( 52 ) of the lines as extensions of the contact elements ( 24 . 25 ) can be introduced.

Arrangement according to claim 1, characterized in that - below the connecting element in the direction of the piezoelectric element ( 21 ) to the contact elements ( 24 . 25 ) in or on the piezo element ( 21 ) in a glass meltdown ( 53 ) are highly pressure-tight with respect to liquids embedded.

Arrangement according to claim 2, characterized in that - the glass fusion ( 53 ) in the region of the head part ( 30 ) of the holding body ( 29 ) is embedded.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that - the electrically conductive sleeve ( 50 ) by an insulating sleeve ( 54 ) from the headboard ( 30 ) is isolated.

Arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that - between the Glaseinschmelzung ( 53 ) and the conductive sleeve ( 50 ) an additional insulation tube ( 54 ) is arranged, whose outer diameter is smaller than the outer diameter of the Glaseinschmelzung ( 53 ).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that - the ends of the electrical lines in the sleeve as metallic pins ( 51 . 52 ) are formed.

Arrangement according to claim 6, characterized in that - the metallic pins ( 51 . 52 ) have a constant length.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that - the line leading to the plug part from the sleeve ( 50 ) to a flat pin ( 55 ) is trained.

Method for producing an arrangement with a piezoelectric actuator according to one of the preceding claims, characterized in that - in a first method step, a polarity and signal testing of the piezoelectric element ( 21 ) and a test of high-pressure tightness is performed and - in a second process step, the connection of the lines ( 24 . 25 ; 51 . 52 ) between the plug part and the contact elements ( 34 . 35 ) in the connecting element ( 50 . 51 . 52 ) is carried out.