DE102006048307B4

DE102006048307B4 - Mittels des inversen Piezoeffekts betätigbares Federelement

Info

Publication number: DE102006048307B4
Application number: DE102006048307A
Authority: DE
Inventors: Kurt Buehner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-02
Filing date: 2006-10-01
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: DE202006020000U1; DE102006048307A1

Abstract

Mittels des inversen Piezoeffekts betätigbares Federelement (1, 11, 21, 31, 52) zum Betreiben bei einer Arbeitsfrequenz, die in der Nähe seiner Resonanzfrequenz liegt, das einen Träger (2, 12, 22, 32) beinhaltet, auf den mindestens ein Körper (7) aus einem piezoelektrischen Material aufgebracht ist, wobei der Träger (2, 12, 22, 32) in nicht vom Körper (7) bedeckten Bereichen Mittel (3, 4, 13, 14, 15, 23, 24, 35, 36, 37) zum Fixieren des Trägers (2, 12, 22, 32) an stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden und an zu bewegenden Massen (42, 54 bzw. 43, 55) aufweist, wobei das Verhältnis des Abstands zwischen den Mitteln (15, 23, 37) zum Fixieren der zu bewegenden Masse (43, 55) und dem (den) piezoelektrischen Körpern) (7) und des Abstands zwischen den Mitteln (13, 14, 24, 35, 36) zum Fixieren an der (den) stabilen, gewichtigen als Halterung dienenden Masse(n) (42, 54) und dem (den) piezoelektischen Körpern) (7) ≥ 1,5...

Description

Die Erfindung betrifft ein mittels des inversen Piezoeffekts betätigbares Federelement zum Betreiben bei einer Arbeitsfrequenz, die in der Nähe seiner Resonanzfrequenz liegt, das einen Träger beinhaltet, auf den mindestens ein Körper aus einem piezoelektrischen Material aufgebracht ist, wobei der Träger in nicht vom Körper bedeckten Bereichen Mittel zum Fixieren des Trägers an stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden und an zu bewegenden Massen aufweist, wobei das Verhältnis des Abstands zwischen den Mitteln zum Fixieren der zu bewegenden Masse und dem (den) piezoelektrischen Körpern) und des Abstands zwischen den Mitteln zum Fixieren an der (den) stabilen, gewichtigen als Halterung dienenden Masse(n) und dem (den) piezoelektischen Körpern) ≥ 1,5 ist, und wobei der Träger aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. Solche Federelemente sind in der DE 102 45 722 A1 und der DE 103 09 994 A1 beschrieben, wobei deren Träger aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), wie Duroplasten, bestehen. Diese Federelemente sind bezüglich der Konstanz ihrer elastischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, der Kräfte, die auf sie übertragen werden können, und der Frequenzen, bei denen sie betrieben werden können, nicht voll befriedigend. Insbesondere wurde festgestellt, dass beim Arbeiten mit zunehmend höheren Frequenzen und entsprechend dickeren Trägerplatten, das Dämpfungsverhalten sich so ändert, dass beim Erregen des Federelements sein Wirkungsgrad mit zunehmender Dicke der Trägerplatte schlechter wird.
In der DE 100 60 018 A1 ist ein piezoelektrischer Aktuator insbesondere für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Der Aktuator besteht im wesentlichen aus einem plattenförmigen Träger mit mindestens jeweils zwei an seiner Unterseite und Oberseite beabstandeten Piezostacks, mit einem Abtrieb im Bereich der Trägerlängsmitte, wobei der Abtrieb derart zwischen den auf der Ober- und der Unterseite des Trägers benachbarten Piezostacks angeordnet ist, dass der Abstand zwischen dem Abtrieb und den dem Abtrieb zugewandten Enden der Piezostacks kleiner ist als der Abstand zwischen den anderen Enden der Piezostacks und den Trägerenden, wobei der Abtrieb über ein mit dem Träger fest verbundenes Ventilschließgerät eines Ventilkörpers erfolgt, und wobei die Trägerenden über Federbänder mit einer Halterung verbunden sind. Über die Stacks werden keine Aussagen gemacht. Der Aktuator soll auch bei ungewöhnlich großen Hüben eine kompakte Bauweise mit geringem Gewicht zulassen. Der Hub kommt durch eine Verbiegung der Piezoplatten zustande.
Auch aus der DE 196 20 826 C2 ist ein piezoelektischer Biegewandler mit einem elektrisch isolierenden Tragkörper, beipielsweise aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz, bekannt. Zur elektrischen Kontaktierung ist der Tragkörper länger als der Piezoelektret. Der Biegewandler ist so aufgebaut, dass die inneren Elektroden auch bei Materialermüdung voll funktionsfähig bleibt. Der Biegewandler dient zum Ansteuern u. a. von Strickmaschinen und muss deshalb zu einer großen Auslenkung fähig sein.
In der DE 30 46 535 A1 ist ein piezoelektrischer Biegewandler beschrieben, bei dem Schichten aus einem piezoelektrischen Material beidseitig auf einem Tragkörper aus einem mit Graphitfasern verstärkten Kunststoff aufgebracht sind. Fixiert wird der Wandler an einer Halterung, indem Schicht und Tragkörper eingespannt werden. Die Zwischenlage zwischen den piezoelektrischen Platten hat in der parallel zur Längsrichtung der Graphitfasern verlaufenden x-Richtung einen großen Elastizitätsmodul und eine große Verankerungswirkung auf die piezoelektischen Platten, so dass hier ein großer Auslenkbetrag erzielbar ist.
Ein Biegewandler der aus der DE 30 46 535 A1 bekannten Art ist in der DE 40 25 436 A1 beschrieben. Der Tragkörper kann aus einem Metall, einem isolierenden Material oder aus einem mit Graphitfasern verstärkten Kunststoff bestehen. Der Tragkörper ist länger als die Schicht aus dem piezoelektrischen Material. über den freien Teil des Tragkörpers ist der Biegewandler elektrisch kontaktiert. Die Kontaktierung der Innenelektrode ist dadurch auf sichere und einfache Weise möglich. Die Graphitfasern sind so gelegt, dass sie parallel zu der Richtung verlaufen, in der sich der elektromechanische Wandler zur Erzeugung der Auslenkung dehnen oder kürzen soll. Es ist dabei davon auszugehen, dass in dieser Richtung die Graphitfaserschicht ihren größten Elastitizitätsmodul besitzt.
In der DE 199 20 576 C1 sind Biegewandler beschrieben. Der Tragkörper kann mittels Fasern aus Glas, Graphit oder Aramid verstärkt sein. Aramid wird bevorzugt, weil es den Tragkörper berührungssicher macht und es einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als –0,5·10^–6/K aufweist. Der Tragkörper ist länger als die Schicht aus dem piezoelektrischen Material. über den freien Teil des Tragkörpers ist der Biegewandler elektrisch kontaktiert. Ein Biegewandler mit einem Träger aus glasfaserverstärkten Duroplasten zeigt bei gleicher Betriebsspannung eine geringere Auslenkung als ein Biegewandler mit einem Träger aus einem graphitfaserverstärkten Kunststoff.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein einfach aufgebautes Federelement anzugeben, das hohe Rückstellkräfte aufzubauen vermag, das gegenüber Temperaturänderungen relativ unabhängige elastische Eigenschaften hat und das bei hohen Arbeitsfrequenzen und hohen Beschleunigungen betreibbar und berührungssicher ist. Ein besonders wichtiger Aspekt der Aufgabe ist, dass das Federelement gut reproduzierbare Schwingungseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem Federelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Federelement handelt es sich um einen elektromechanischen Wandler. Als piezoelektrisches Material wird im allgemeinen ein keramisches Material in Plattenform verwendet (nicht zwingend). Deshalb wird im folgenden das erfindungsgemäße Federelement auch als PKF-Element (Piezo-Keramik-Federelement) und der Körper aus dem piezokeramischen Material auch als PK-Platte bezeichnet. Im folgenden wird das Trägermaterial auch kurz als CFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff) bezeichnet.
Gegenüber den aus GFK bestehenden Trägern haben die aus CFK bestehenden Träger einen höheren E-Modul, wobei die Abnahme des E-Moduls bei Temperaturerhöhung bei CFK geringer ist und außerdem der E-Modul bei Rückkehr zur ursprünglichen Temperatur wieder derselbe ist. Es kommt hinzu, dass die Arbeitstemperatur, d. h. die Temperatur, auf die das Trägermaterial erhitzt werden kann, ohne dass der Kunststoff welch wird, und dadurch seine Elastizität verliert, bei dem erfindungsgemäßen Träger bei ≤ 150°C und bei dem aus GFK bestehenden Träger die Arbeitstemperatur bei ≤ 80°C liegt. Gegenüber den aus GFK bestehenden Trägern lassen sich bei aus CFK bestehenden Trägern höhere Rückstellkräfte bei gleichzeitig sehr hoher Festigkeit aufbauen. Das erfindungsgemäße Federelement kann in der Ausgestaltung als Doppelfeder (s. u.), wobei die Trägerplatte eine Dicke von etwa 4 bis etwa 8 mm, einer Länge von etwa 100 bis etwa 220 mm und einer Breite von etwa 60 bis etwa 110 mm hat, eine Rückstellkraft von > (grösser) 2700 N aufbauen, ohne dass es reißt. Wegen des höheren E-Moduls lassen sich außerdem Federelemente mit Trägern aus CFK bei höheren Frequenzen betreiben, als entsprechende mit einem Träger aus GFK. Die aus CFK bestehenden Träger haben eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit. Sie erhöhen deshalb im Betrieb ihre Temperatur nur wenig, so dass auch aus diesem Grund sichergestellt ist, dass sich ihre elastischen Eigenschaften im Betrieb nur wenig ändern. Hinzu kommt, dass bei Verwendung eines Trägers aus CFK zur Erreichung einer gleich hohen Federkonstante wie bei Verwendung eines Trägers aus GFK unter sonst gleichen Bedingungen der Träger dünner gemacht werden kann, wodurch die innere Reibung und damit auch die Dämpfung geringer ist. Entsprechend ist die erzeugte Wärme geringer, d. h. zusammen mit der guten Wärmeableitung ist sichergestellt (geringe Verlustleistung), dass sich ein Federelement mit einem Träger aus CFK wesentlich weniger erwärmt als ein solcher aus GFK, mit allen hiermit verbundenen Vorteilen, insbesondere dem, dass die erfindungsgemäßen Federelemente bei höheren Frequenzen betrieben werden können als die mit Trägern aus GFK. Zusätzlich wirkt eine Erniedrigung der Dämpfung auch beschleunigungserhöhend.
Zusammenfassend läßt sich insbesondere sagen, dass nach Aufwärmen und Abkühlen wieder derselbe E-Modul erreicht wird und mit zunehmender Dicke des Trägers die Dämpfung des Schwingvorgangs zunimmt. Eine Trägerplatte aus CFK bei gleichem E-Modul beziehungsweise bei gleicher Federkonstante und sonst gleichen Abmessungen dünner als eine aus GFK. Die auf die Trägeroberfläche aufgebrachte Isolationsschicht gewährleistet Berührungssicherheit, d. h. verhindert, dass bei angelegter Spannung ein elektrisches Potential an dem CFK liegt. Die Isolationsschicht hat allerdings eine geringe Einbuße an Kraftschlüssigkeit zur Folge. Dieser Nachteil wird aber aufgewogen durch die Verminderung des Dämpfungsproblems bei CFK und durch die anderen o. g. vorteilhaften Eigenschaften gegenüber GFK.
Die gut reproduzierbaren Eigenschaften des erfindungsgemäßen Federelements erlauben eine sehr genaue Steuerung der Betriebsbedingungen (Frequenz, Phasenverschiebung, Amplitude der Schwingung, Beschleunigungen).
Es wirkt sich zudem die gute Wärmeleitfähigkeit von CFK günstig aus, weil dadurch die Erwärmung des Federelements viel geringer als bei GFK ist, und deshalb die Temperaturabhängigkeit der physikalischen Eigenschaften sich wenig auswirkt, und dadurch für weitgehend konstante Betriebsbedingungen sorgt.
Das erfindungsgemäße Federelement ist – entsprechend angepaßt – analog den Federelementen mit Trägern aus GFK in Einheiten zur Erregung von Massen, beispielsweise in Vibratoren, Schwingfördereinheiten zum Fördern und Sortieren von Teilen, wie sie beispielsweise in dem Patent DE 102 45 722 B4 und der Patentanmeldung DE 103 09 994 A1 beschrieben sind, in Antrieben mit periodisch betätigten Ventilen, wie sie beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2005 015 765 A1 beschrieben sind, und in Injektoren einsetzbar, jedoch mit größerer Effektivität. Der in der letztgenannten Patentanmeldung beschriebene Antrieb läßt sich in vorteilhafter Weise auch mit einem der Betriebsspannung aufgeprägten einstellbaren Tastverhältnis betreiben. Es ist auf diese Weise beispielsweise möglich, intermittierendes Zudosieren auf Betriebsabläufe abzustimmen, bei denen Material in Abhängigkeit von zeitlichen Vorgaben zudosiert werden muß. D. h. mit anderen Worten: das intermittierende Zudosieren (Zudosierintervall) wird regelmäßig von Zeiten unterbrochen, während denen kein Zudosieren erfolgt. Einem solchen Betriebsablauf folgt beispielsweise das Kraftstoffeinspritzen in Dieselmotoren, bei dem in vorteilhafter Weise der in der letztgenannten Patentanmeldung beschriebene Antrieb eingesetzt werden kann, wobei die (Betriebs- bzw. Steuer-)Spannungsquelle über die Motorendrehzahl gesteuert wird, und wobei auch Verfahren angegeben werden, um einen abrupten Beginn und ein abruptes Ende der Schwingbewegung zu Beginn und am Ende des Zudosierintervalls zu ermöglichen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Isolationsschicht zwischen etwa 0,3 und etwa 1 mm dick ist. Isolationsschichten dieser Dicke gewährleisten, dass die elektrische Isolation ausreichend und die Beeinträchtigung der Kraftschlüssigkeit gering ist.
Es ist vorteilhaft, wenn das eine Ende des Trägers mit Mitteln zur Befestigung an der stabilen, gewichtigen als Halterung dienenden Masse (im folgenden auch als schwere Masse bezeichnet), wie einem dem Federelement Halt gebendes Unterteil eines Systems, beispielsweise der Halterung eines Ventilantriebs, und das entgegengesetzte Ende mit Mitteln zur Befestigung an der zu bewegenden Masse, wie dem Stössel eines Ventils oder dem Oberteil einer Schwingfördereinheit, ausgestattet ist (Einfachfeder) oder wenn der Träger an den Enden mit Mitteln zur Befestigung an der schweren Masse und in einem mittleren Bereich mit Mitteln zur Befestigung an der zu bewegenden Masse ausgestattet ist (Doppelfeder). Gegenüber der Einfachfeder ist die Doppelfeder insbesondere dadurch ausgezeichnet, dass der Schwingweg der zu bewegenden Masse linearer ist und dass auf einfache Weise grössere Federkonstanten D erreichbar sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Federelements sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen
1 in schematischer Darstellung ein Federelement in Aufsicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
1a in schematischer Seitenansicht das in der 1 gezeigte Federelement, wobei der Schichtaufbau gezeigt ist,
2 in schematischer Aufsicht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federelements,
2a in schematischer Seitenansicht das in der 2 gezeigte Federelement, wobei der Schichtaufbau nicht sichtbar gemacht ist, da er derselbe ist wie bei der in den 1 und 1a gezeigten Ausführungsform,
3 in schematischer Aufsicht eine Variante des in der 2 und 2a gezeigten Federelements mit im mittleren Bereich des Elements vorhandenen Mitteln zum Befestigen der zu bewegenden Masse,
4 in schematischer perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federelements,
5 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Ermittlung von Schwingungsparametern,
6 in einem Diagramm die Veränderung der Resonanzfrequenz eines PKF-Elements bei Änderung der Temperatur,
7 in schematischer Querschnittsdarstellung eine Versuchsanordnung um die Wirksamkeit von Federelementen mit Trägern aus CFK beim intermittierenden Zudosieren zu demonstrieren, und
8 in einem skizzierten Diagramm die Beschleunigung und die Steuerspannung aufgetragen gegen die Zeit beim intermittierenden Zudosieren von Kraftstoff in einen Dieselmotor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen beschrieben, mit denen sich die Erfindung veranschaulichen läßt. Es sei aber klargestellt, dass von diesen Beispielen im Rahmen der Ansprüche mannigfaltige Abweichungen möglich sind.
In den 1 und 1a ist ein PKF-Element 1 gezeigt, das einen Träger aus einer länglichen rechteckigen Trägerplatte 2 aufweist. Die Trägerplatte weist an ihren Enden Bohrungen 3 und 4 auf, welche Teil der Mittel zum Fixieren, beispielsweise mit Schrauben, der Trägerplatte einerseits an an einer schweren Masse und andererseits an einer zu bewegenden Masse sind. Es handelt sich also bei dem Federelement 1 um eine Einfachfeder. Die Trägerplatte 2 besteht aus einem kohlefaserverstärkten Epoxidharz. Das kohlefaserverstärkte Epoxidharz ist mit einer Oberflächenschicht 5 aus Epoxidharz überzogen. Die beiden Hauptflächen der Trägerplatte sind mit einer Metallschicht 6 versehen, beispielsweise aus einem aufgedampften oder einem auflaminierten Silberbelag. Beidseitig ist auf der Trägerplatte je eine PK-Platte 7 so aufgebracht, dass der Abstand der PK-Platten von der Fixierung an der schweren Masse kleiner ist, als der Abstand der PK-Platten von der Fixierung an der zu bewegenden Masse.
Die der Trägerplatte zugewandte und die von ihr abgewandte Oberfläche der PK-Platte sind je mit einer Metallschicht 8 versehen, beispielsweise mit einer aufgedampften oder auflaminierten Silberschicht. Die Metallschicht 8 auf der PK-Platte ist mit der Metallschicht 6 auf der Trägerplatte verlötet. Die Lötschicht hat das Bezugszeichen 9. Die beiden Anschlüsse 10 sind für die elektrische Kontaktierung vorgesehen. Die Trägerplatte 2 ist etwa 65 bis etwa 80 mm lang, etwa 20 bis etwa 60 mm breit und ist ≥ etwa 3 mm, bevorzugt etwa 3,5 bis etwa 15 mm und ganz bevorzugt etwa 4 bis etwa 7 mm dick.
Alle in dieser Anmeldung beschriebenen Federelemente werden bevorzugt mit einer Spannungsquelle erregt, welche eine variable Wechselspannung mit variabler Frequenz und variabel einstellbarer Phasenlage liefert. Betrieben werden die Federelemente mit einer Frequenz, die in der Nähe ihrer Resonanzfrequenz (maximaler Abstand ± etwa 10 Hz) liegt, aber nicht mit dieser zusammenfällt.
In den 2 und 2a ist ein PKF-Element 11 gezeigt, das einen Träger aus einer länglichen rechteckigen Trägerplatte 12 aufweist. Die Trägerplatte weist an ihren Enden Bohrungen 13 und 14 und in ihrer Mitte Bohrungen 15 auf, die Teil der Mittel zum Fixieren, beispielsweise mit Schrauben, der Trägerplatte einerseits an einer schweren Masse und andrerseits zum Fixieren an einer zu bewegenden Masse bilden. Auf den Verbindungslinien zwischen den Bohrungen an den Enden und in der Mitte sind beidseitig mindestens je eine PK-Platte 7 aufgebracht. Es handelt sich also bei dem Federelement 11 um eine Doppelfeder. Die Trägerplatte 12 besteht aus demselben Material wie die Trägerplatte 2. Die (nicht gezeigten) Schichten zwischen der Trägerplatte 12 und den PK-Platten 7 sind dieselben wie beim in den 1 und 1a gezeigten PKF-Element. Die PK-Platten sind so auf der Trägerplatte aufgebracht, dass der Abstand der PK-Platten von den Bohrungem 13 und 14 kleiner ist, als der Abstand der PK-Platten von den Bohrungen 15. Die Trägerplatte 12 ist etwa 100 bis etwa 220 mm lang, etwa 20 bis etwa 110 mm breit, und ist ≥ etwa 3 mm, bevorzugt etwa 3,5 bis etwa 15 mm und ganz bevorzugt etwa 4 bis etwa 7 mm dick.
Die 3 zeigt ein PKF-Element 21, das als Träger eine runde Platte 22 aufweist und bei dem auch im mittleren Bereich mindestens eine Bohrung 23 als Teil der Mittel zum, beispielsweise mit Schrauben, Befestigen der zu bewegenden Masse vorgesehen sind. Bohrungen 24, die Teil der Mittel zum Befestigen des PKF-Elements an der schweren Masse sind, befinden sich an der Peripherie der Platte 22. Auf den Verbindungslinien zwischen der Bohrung 23 und den Bohrungen 24 ist jeweils eine PK-Platte 7 näher bei den Bohrungen 24 als bei der Bohrung 23 aufgebracht. Zu jeder PK-Platte 7 gibt es gegenüber auf der Gegenfläche der Platte 22 eine gleich gestaltete PK-Platte. Die Trägerplatte 22 besteht aus demselben Material wie die Trägerplatte 2. Die (nicht gezeigten) Schichten zwischen der Trägerplatte 22 und den PK-Platten, sind dieselben wie beim in den 1 und 1a gezeigten PKF-Element.
Bei allen plattenförmigen Trägern sind die auf eine Oberfläche befindlichen PK-Platten normalerweise parallel geschaltet und die auf der anderen Oberfläche befindlichen PK-Platten werden mit betragsmäßig gleichen Antriebskräften wie die auf der einen Oberfläche befindlichen PK-Platten und synchron mit diesen jedoch gegenüber diesen phasenverschoben betrieben.
Die 4 zeigt ein weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen PKF-Elements. Bei dem Federelement 31 besteht der Träger aus einem Quader 32, aus kohlefaserverstärktem Epoxidharz. Der Quader ist von vier Mantelflächen 33 und zwei quadratischen Endfächen 34 eingerahmt. Senkrecht zu zweien der Mantelflächen ist der Quader an den Enden und in der Mitte mit je zwei Löchern 35, 36, und 37 durchbohrt, welche Teil der Mittel zum Fixieren sind und zur Aufnahme von – beispielsweise – Schrauben dienen. Auf die Mantelflächen sind in den Zonen zwischen den Bereichen, die durchbohrt sind, je eine PK-Platte 7 aufgebracht, welche gleich groß sind und von den Bohrungen 35 und 36 dieselben Abstände und von den Bohrungen 37 auch dieselben Abstände haben, welche aber größer sind wie die zu den Bohrungen in den Endbereichen. Die (nicht gezeigten) Schichten zwischen den Mantelflächen 33 und den PK-Platten sind dieselben wie beim in den 1 und 1a gezeigten PKF-Element. Im Betrieb schwingen alle PK-Platten synchron und die PK-Platten auf den zueinander parallelen Mantelflächen werden mit betragsmäßig gleichen Antriebskräften jedoch phasenverschoben betrieben, während sie sich von den anderen PK-Platten, mit deren Normalen sie einen Winkel von 90° bilden, nicht nur in den Phasenlagen, sondern gegebenenfalls auch bezüglich der erregenden elektrischen Kräfte unterscheiden können. Werden die die PK-Platten, welche im Winkel von 90° zueinander stehen, unabhängig von einander elektronisch angesteuert, lassen sich vor- und rückwärts gerichtete Gleitbewegungen, beispielsweise beim Fördern und Sortieren, erzeugen (Schwinger mit zwei Freiheitsgraden). Der Quader 32 ist etwa 100 bis etwa 220 mm lang und hat einen Querschnitt von etwa 20·20 mm bis etwa 100·100 mm und bevorzugt etwa 30·30 mm bis etwa 50·50 mm. Die Quaderquerschnitte können auch nichtquadratisch sein.
Die Träger aller beschriebenen PKF-Elemente können im Bereich zwischen den PK-Platten und den Mitteln zur Fixierung der zu bewegenden Masse verjüngen, um eine – bevorzugt – kontinuierliche Verminderung der Federkonstanten in Richtung der Mittel zur Befestigung der zu bewegenden Masse zu erreichen. Dieser Effekt kann auch durch Bohrungen zunehmender Dichte durch den genannten Bereich erreicht werden.
Die Messungen der Schwingungsparameter erfolgt mit einem Gerät 41, das schematisch in der 5 dargestellt ist. Auf eine schwere Masse m₁ 42 ist ein PKF-Element 11, wie es in den 2 und 2a dargestellt ist, mit seinen Enden aufgeschraubt. in der Mitte des PKF-Elements ist eine zu bewegende Masse m₂ 43 befestigt, auf der ein Beschleunigungsgeber 44 aufgebracht ist. Mit dem Beschleunigungsgeber werden mittels eines Dehnungsmessstreifens Schwingwege y ermittelt und von diesen elektronisch deren 2. Ableitung gebildet, um die Beschleunigung a zu erhalten.
Bei festgelegter Frequenz erhält man aus dem gemessenen Schwingweg y wie folgt die Beschleunigung:
Der Schwingweg der harmonischen Schwingung ist y = y0·sinωt (1)seine 1. Ableitung ist ẏ = –ω0·y·sinωt und
seine 2. Ableitung ÿ = ω0 2·y0·sinωt = ω0 2·y0 = a0 (2)
Wird der Ausdruck für a in (2) in das Grundgesetz der Mechanik F = m2·a (3)eingesetzt, erhält man F = m2·ω0 2·y0 (4)
F ist gleich der Aktionskraft. Da feststellbar ist, dass das Federelement beim Abschalten wieder in seine Nullage zurückkehrt, ist gewährleistet, dass die Rückstellkraft so groß wie die Aktionskraft ist.
Mittels der Vorrichtung 41 läßt sich der Einfluß der Trägerdicke auf die Dämpfung zeigen. Die Dämpfung vermindert die Ausgangskraft des Federelements. Werden zwei Federelemente gemäß 2 und 2a, von denen das eine eine Trägerplatte aus GFK und das andere eine aus CFK hat, welche dieselbe Resonanzfrequenz haben (was bedeutet, dass bei sonst gleichen Abmessungen die Trägerplatte aus GFK dicker ist als die aus CFK), in der Vorrichtung 41 untersucht, so wird mit der oben beschriebenen Methode ermittelt, dass bei gleicher Energiezufuhr beim Federelement mit CFK-Träger die erzeugte Beschleunigung und somit die Aktionskraft größer ist als bei dem Federelement mit einem GFK-Träger.
Anhand des Diagramms in der 6 wird erläutert, wie sich der E-Modul eines in die Vorrichtung 41 (s. 5) eingespannten erfindungsgemäßen Federelements bei Temperaturänderung verschiebt. In dem Diagramm ist Frequenz f gegen Schwingweg y aufgetragen. Wird die Frequenz variiert, erhält man die Resonanzkurve im Bereich, in dem die Arbeitsfrequenz mit der Resonanzkurve übereinstimmt. Bei Raumtemperatur erhält man die Kurve I. Wird die Temperatur beispielsweise um 30°C erhöht, erhält man die Kurve II (Bei Temperaturerhöhung nimmt die Resonanzfrequenz ab). Aus der Differenz Δf der Resonanzmaxima wird – wegen
die Änderung der Federkonstante D und damit die Änderung des E-Moduls ermittelt. Die Temperatur des Federelements läßt sich mit einem Thermo- oder einem PT-Element ermitteln. Gegenüber einem Federelement mit einem Träger aus GFK ist bei einem erfindungsgemäßen Federelement mit einem Träger aus CFK bei einer Temperaturänderung, wie unten gezeigt wird, die Verschiebung der Resonanzfrequenz geringer.
Anwendungsbeispiele sollen die Erfindung noch mehr verdeutlichen.
Im Beispiel 1 wird die Rückstellkraft einer Doppelfeder (s. 2 und 2a) ermittelt.
Bei einem erfindungsgemäßen PKF-Element 11, wie es in den 2 und 2a gezeigt ist, hatte der Träger die Abmessungen:
Länge: 180 mm
Breite: 80 mm
Dicke: 6 mm
Der Kunststoff im CFK und die isolierende Oberflächenschicht bestanden aus Epoxidharz.
Das Federelement wurde in die in der 5 gezeigte Vorrichtung 41 eingespannt und mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz f₀ von 260 Hz erregt. f₀ = 260 Hz entspricht (wegen ω0 = 2π·f₀)ω₀ = 1632/s. Es wurde eine Beschleunigung a₀ von ± 135 g = ± 1350 m/s² gemessen. Daraus ergibt sich für eine Masse m₂ von 2 kg eine Aktionskraft F von 2700 N. Die Rückstellkraft ist gleich diesem Wert.
Beim Beispiel 2 wurde die Temperaturabhängigkeit des E-Moduls gemessen. Eine in die Vorrichtung 41 eingespannte Doppelfeder, die mit der im Beispiel 1 angewandten identisch war, wurde auf Raumtemperatur temperiert. Die Doppelfeder hatte eine Resonanzfrequenz f₀₁ von 260 Hz, wie durch Aufnahme der Resonanzkurve über Arbeitsfrequenzen in diesem Bereich ermittelt wurde (s. Kurve I in der 6). Die Doppelfeder wurde dann um 30°C erwärmt und es wurde erneut die Resonanzkurve (Kurve II) aufgenommen. Es wurde festgestellt, dass sich das Kurvenmaximum um ein Δf von ca. 0,3 Hz nach dem kleineren Wert f₀₂ verschoben hatte.
Anschließend wurde das Federelement wieder auf Raumtemperatur temperiert. Es wurde festgestellt, dass sich wieder genau dieselbe Resonanzfrequenz f₀₁ einstellte.
Vergleichbare Versuche mit PKF-Elementen mit Trägern aus GFK ergaben eine Verschiebung um ca. 2 Hz zu kleineren Werten. Damit ist bewiesen, dass der Träger aus CFK in PKF-Elementen einen konstanteren E-Modul hat. Außerdem wurde festgestellt, dass beim Abkühlen auf Raumtemperatur bei der Resonanzfrequenz des Federelements mit GFK-Träger eine Differenz zum Ursprungswert blieb.
Ein weiteres Aanwendungsbeispiel wurde durchgeführt, um Vorgänge beim intermittierenden Einspritzen von Kraftstoff in einen Dieselmotor zu erläutern. Die dabei verwendete Anordnung ist schematisch in der 7 gezeigt. Bei der Anordnung sind die beiden Enden eines Antriebs 52, mit einem PKF-Element mit CFK-Träger, wie es in den 2 und 2a gezeigt ist, das mit Schrauben 53 durch Bohrungen 13, 14 und 15 hindurch an einem Ventilkörper 54 und einem Stössel 55 festgemacht ist. Der Stössel 55 läuft ventilseitig konisch in eine kegelförmige Nadelspitze 56 aus, die von oben in einen Ventilsitz 57 eintaucht, der eine dem Negativ der Nadelspitze entsprechende kegelförmige Vertiefung bildet, welche an ihrer Spitze eine Öffnung 58 aufweist. Unter der Öffnung steht ein offenes, klar durchsichtiges Becherglas 59. In der Wand der Vertiefung endet ein Rohr 60, welches das Ventil mit einem Kraftstoffbehälter 61 verbindet, der mittels einer durch einen Stempel 62 veranschaulichten Pumpe unter einen Druck von max. 200 bar gesetzt werden kann. Die Länge des Stössels 55 kann mittels einer Schraube 63 verändert werden, um den Druck auf das Ventil zu variieren.
Beim Einspritzen von Kraftstoff in den Dieselmotor wird das Einspritzen abhängig von der Motorendrehzahl aus- und eingeschaltet. Das Ein- und Ausschalten erfolgt über einen Impulsgenerator, der dazu drehzahlgesteuert ist. Die Drehzahl ist definiert als die Umdrehungen der Kolbenwelle pro sec. Den Vorgang illustriert das Diagramm in der 8, in dem die Steuerspannung und die Beschleunigung gegen die Zeit aufgetragen sind. In den Zeitabschnitten z₁ wird intermittierend Kraftstoff mit einer festgelegten Anzahl von Schaltimpulsen pro sec (in dem Diagramm durch Oszillationen in den Zeitabschnitten z₁ angedeutet) durch ein Ventil eingespritzt. Beim Einspritzen wird pro Schwingungsperiode zweimal eingespritzt, d. h. die Anzahl der Schaltimpulse/sec ist gleich dem doppelten Zahlenwert der angewandten Frequenz. In den Zeitabschnitten z₂ ist das Ventil ständig geschlossen. z₃ = z₁ + z₂ ist die Zeit zwischen dem Beginn eines Einspritzvorganngs und dem Beginn des nächsten, wobei
das Tastverhältnis ist.
Dieser Vorgang läßt sich mit der in der 7 gezeigten Anordnung simulieren, wobei die rasche Verteilung des eingespritzten Materials hinter der Öffnung 58 gezeigt werden soll. Bei der Durchführung des Anwendungsbeispiels war die Nadelspitze 56 soweit in den Ventilsitz 57 eingeführt, dass es an dessen Wand anlag, und Kraftstoff wurde in den Kraftstoffbehälter 61 eingefüllt, so dass der Rohrausgang unterhalb des Flüssigkeitsspiegels lag.
In dem Kraftstoffbehälter wurde kontinuierlich ansteigend Druck aufgebaut (max. 200 bar), und gleichzeitig wurde der Antrieb mit der festgelegten Frequenz intermittierend erregt.
Zuvor wurde durch Drehen an der Schraube 63 die Nadelspitze 56 gegen den Ventilsitz 57 gedrückt, wobei der Antrieb leicht nach oben verbogen und damit vorgespannt wurde. Durch vorangehende Versuche war festgelegt worden, um wieviel die Schraube gedreht werden muß, damit, wenn in dem Kraftstoffbehälter ein Druck von etwa 80 bar aufgebaut ist, sich die vom Antrieb und vom Kraftstoff auf die Nadelspitze 56 wirkenden Drücke kompensieren. Heben sich die Drücke auf, beginnt der Antrieb zu schwingen.
Die Betriebsparameter waren die folgenden:
Verschlussdruck auf den Ventilsitz gegen vorgespannten Antrieb: ca. 80 bar (statischer Druck)
Kraftstoffdruck variabel zwischen 0 und 200 bar einstellbar. Arbeitsfrequenz f_a: 600 Hz (die entsprechende Kreisfrequenz ω0 = 2π·f_a = 3760 s^–1)
Periodenzeit: 1,6 ms,
Das Federelement schwang pro Einspritzvorgang 10 bis 20 mal, was einer Zeitdauer/Einspritzvorgang von 16 bis 32 ms entspricht.
Beschleunigung a₀ am Stössel während des Einspritzens > ca. ± 60 g = > ± 600 ms^–2 max.
Verschlussweg des Stössels daher:
Die ermittelte Beschleunigung und der Verschlussweg sind bei Verwendung von erfindungsgemäßen Federelementen mit Trägern aus CFK in vorteilhafter Weise höher als bei Federelementen mit Trägern aus GFK. Die erfindungsgemäßen Federelemente sind deshalb beispielsweise bei höheren Drücken einsetzbar.
Visuell war bei dem Ausführungsbeispiel zu erkennen, dass sich in dem Becherglas 59 ausgehend von der Öffnung 58 eine birnenförmige Wolke aus kleinen Flüssigkeitstropfen ausbreitete, woraus die hohe Geschwindigkeit ablesbar war, mit der das injizierte Material verteilt wird.

Claims

Mittels des inversen Piezoeffekts betätigbares Federelement (1, 11, 21, 31, 52) zum Betreiben bei einer Arbeitsfrequenz, die in der Nähe seiner Resonanzfrequenz liegt, das einen Träger (2, 12, 22, 32) beinhaltet, auf den mindestens ein Körper (7) aus einem piezoelektrischen Material aufgebracht ist, wobei der Träger (2, 12, 22, 32) in nicht vom Körper (7) bedeckten Bereichen Mittel (3, 4, 13, 14, 15, 23, 24, 35, 36, 37) zum Fixieren des Trägers (2, 12, 22, 32) an stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden und an zu bewegenden Massen (42, 54 bzw. 43, 55) aufweist, wobei das Verhältnis des Abstands zwischen den Mitteln (15, 23, 37) zum Fixieren der zu bewegenden Masse (43, 55) und dem (den) piezoelektrischen Körpern) (7) und des Abstands zwischen den Mitteln (13, 14, 24, 35, 36) zum Fixieren an der (den) stabilen, gewichtigen als Halterung dienenden Masse(n) (42, 54) und dem (den) piezoelektischen Körpern) (7) ≥ 1,5 ist, und wobei der Träger (2, 12, 22, 32) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2, 12, 22, 32) mit Kohlefasern verstärkt ist, und mit einer isolierenden Oberflächenschicht (5) bedeckt ist.
Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus einem Duroplasten besteht.
Federelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Duroplast aus mindestens einem Material aus der Gruppe Epoxidharze, gehärtete UP-Harze und Phenol- und Furanharze besteht.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Oberflächenschicht (5) aus einem Thermoplasten oder einem Duroplasten besteht.
Federelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast aus mindestens einem Material aus der Gruppe PTFE und PTFE-Derivate besteht.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Duroplast in der isolierenden Oberflächenschicht (5) aus mindestens einem Material aus der Gruppe Epoxidharze, gehärtete UP-Harze und Phenol- und Furanharze besteht.
Federelement nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Duroplast in der isolierenden Oberflächenschicht (5) derselbe wie der im Träger (2, 12, 22, 32) ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Oberflächenschicht (5) zwischen 0,3 und 1 mm dick ist.
Federelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer angelegten Spannung von 300 V die isolierende Oberflächenschicht (5) zwischen 0,4 und 0,6 mm dick ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf die isolierende Oberflächenschicht (5) eine Metallschicht (6) aufgebracht ist.
Federelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (6) aufgedampft oder auflaminiert ist.
Federelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (6) aus mindestens einem Material aus der Gruppe Kupfer, Silber, Gold und Nickel besteht.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (7) aus dem piezoelektrischen Material mindestens auf der dem Träger (2, 12, 22, 32) zugewandten Seite mit einer Metallschicht (8) bedeckt ist.
Federelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (8) auf dem Körper (7) aus dem piezoelektrischen Material aufgedampft ist.
Federelement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (8) auf dem Körper (7) aus dem piezoelektrischen Material mit der Metallschicht (6) auf dem Träger (2, 12, 22, 32) verbunden ist.
Federelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschichten (6) und (8) miteinander verlötet sind.
Federelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Metallschichten (6) und (8) aus demselben Metall bestehen.
Federelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (2, 12, 22, 32) zu jedem piezoelektrischen Körper (7) gegenüberliegend und von ihm abgewandt ein gleicher piezoelektrischer Körper (7) aufgebracht ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2, 12, 22, 32) im Querschnitt rechteckig, quadratisch, ein regelmäßiges Vieleck bildend, kreisrund oder ellipsoid ist.
Federelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2, 12, 22, 32) ein Hohlkörper oder ein Vollkörper ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Trägers (2, 12, 22, 32) mit Mitteln (3) zur Befestigung an der stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden Masse (42, 54) und das entgegengesetzte Ende mit Mitteln (4) zur Befestigung an der zu bewegenden Masse (43, 55) ausgestattet ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2, 12, 22, 32) an den Enden mit Mitteln (13, 14, 24, 35, 36) zur Befestigung an der stabilen, gewichtigen als Halterung dienenden Masse (42, 54) und in einem mittleren Bereich mit Mitteln (15, 23, 37) zur Befestigung an der zu bewegenden Masse (43, 55) ausgestattet ist.
Federelement nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Körper (7) auf Verbindungslinien zwischen den Mitteln (13, 14, 24) zur Befestigung an der stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden Masse (42, 54) und den Mitteln (15, 23) zur Befestigung an der zu bewegenden Masse (43, 55) aufgebracht sind.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2, 12, 22, 32) eine Platte ist.
Federelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (2, 12, 22, 32) quadratisch oder rechteckig ist, wobei die längere Abmessung parallel zur Verbindungslinie zwischen den Fixierungen (3, 4, 13, 14, 15, 23, 24, 35, 36, 37) verläuft.
Federelement nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Trägerplatte (2, 12, 22, 32) ≥ 3 mm und ≤ 50 mm ist.
Federelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Trägerplatte (2, 12, 22, 32) zwischen 3,5 und 15 mm liegt.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 24, 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (22) kreisrund ist und ihre Peripherie an mehreren Stellen an der stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden Masse (42, 54) und ihre Mitte an der zu bewegenden Masse (43, 55) fixiert ist und dass mindestens einseitig zwischen jeder Fixierung (24) an der Peripherie und der Fixierung (23) in der Mitte ein piezoelektischer Körper (7) aufgebracht ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall des ein regelmäßiges Vieleck bildenden Querschnitts auf den entlang der Verbindungslinien zwischen den Mitteln (13, 14, 24) zum Fixieren an der stabilen, gewichtigen als Halterung dienenden Masse (42, 54) und den Mitteln (15, 23) zum Fixieren an der zu bewegenden Masse (43, 55) sich erstreckenden Mantelflächenbereichen eine Anzahl von Paaren piezoelektischer Körper (7), derart aufgebracht ist, dass die zu einem Paar gehörenden piezoelektischen Körper (7) einander gegenüber und von einander abgewandt und zueinander parallel aufgebracht sind.
Federelement nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (32) ein Quader mit rechteckigem Querschnitt ist.
Federelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass auf den entlang der Verbindungslinie zwischen den Mitteln (35, 36) zum Fixieren an der stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden Masse (42, 54) und den Mitteln (37) zum Fixieren an der zu bewegenden Masse (43, 55) sich erstreckenden Mantelflächenbereichen je zwei Paare von piezoelektrischen Körpern (7) aufgebracht sind, wobei die piezoelektrischen Körper (7) jedes Paares einander gegenüber und von einander abgewandt und zueinander parallel aufgebracht sind und die Normalen des einen Paares mit den Normalen des anderen Paares einen rechten Winkel bilden.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 28 dadurch gekennzeichnet, dass im Fall des einen runden Querschnitt bildenden Trägers (2, 12, 22, 32) auf den entlang der Verbindungslinie zwischen den Mitteln (3, 13, 14, 24) zum Fixieren an der stabilen, gewichtigen, als Halterung dienenden Masse (42, 54) und den Mitteln (4, 15, 23) zum Fixieren an der zu bewegenden Masse (43, 55) sich erstreckenden durch entsprechende Tangentialflächen definierten Mantelbereichen eine Anzahl von Paaren piezoelektrischer Körper (7) derart aufgebracht ist, dass die zu einem Paar gehörenden piezoelektrischen Körper (7) einander gegenüber und von einander abgewandt und zueinander parallel aufgebracht sind.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass sofern die Mittel (15, 23) zur Fixierung der zu bewegenden Masse (43, 55) sich im mittleren Bereich des Tägers (12, 22, 32) befinden, diese bezüglich dieses mittleren Bereichs punkt- oder spiegelsymmetrisch sind.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Träger (2, 12, 22, 32) im Bereich zwischen den piezoelektrischen Körpern (7) und den Mitteln (15, 23, 37) zur Befestigung an der zu bewegenden Masse (43, 55) verjüngt.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, das der Körper (7) aus dem piezoelektrischen Material eine Platte aus einem piezokeramischen Material ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Frequenzen ≥ 5 kHz betreibbar ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Frequenzen zwischen 100 Hz. und 5 kHz betreibbar ist.
Federelement nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Frequenzen zwischen 200 Hz und 500 Hz betreibbar ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Beschleunigungen ≥ 5000 m/sec² betreibbar ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Beschleunigungen zwischen 100 m/sec² und 5000 m/sec² betreibbar ist.
Federelement nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Beschleunigungen zwischen 200 m/sec² und 2000 m/sec² betreibbar ist.
Federelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass als zu bewegende Masse der Stössel (55) eines Ventils (51) dient.
Federelement nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (51) Teil einer Vorrichtung zum intermittierenden Injizieren ist.