DE102008001524A1 - Piezoelektrisches Aktormodul - Google Patents

Piezoelektrisches Aktormodul Download PDF

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DE102008001524A1
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Udo Schaich
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Robert Bosch GmbH
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    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means

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Abstract

Ein piezoelektrisches Aktormodul (2) für ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen Aktorkörper (11) und an den Aktorkörper (11) angefüge Übergangsstücke (9, 10) auf. Dabei ist ein Wellbalg (20) vorgesehen, der mit den Übergangsstücken (9, 10) verbunden ist und den Aktorkörper (11) umgibt. Der Wellbalg (20) besteht aus einem elastischen Schlauch (30), der auf einer Außenseite (32) ene metallische Schicht (31) aufweist. Diese metallische Schicht wird weiterhin durch einen Schrumpfschlauch (28) dauerhaft vor chemischen und mechanischen Angriffen geschützt. Dabei ist die Außenseite (32) gewellt ausgestaltet, so dass die metallische Schicht (31) eine Wellenstruktur aufweist. Bei dieser Ausgestaltung kann die metallische Schicht (31) sehr dünn ausgestaltet sein und beispielsweise eine Schichtdicke aus einem Bereich von 0,1 µm bis 10 µm aufweisen. Dadurch kann der Aktorkörper (11) gegenüber einem umgebenden Brennstoff geschützt werden, wobei eine kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Aktormodul für ein Brennstoffeinspritzventil und ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem piezoelektrischen Aktormodul. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
  • Aus der EP 1 174 615 A2 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil ist dabei als Injektor mit direkter Nadelsteuerung ausgestaltet. Da der piezoelektrische Aktor in einem Raum des Brennstoffeinspritzventils angeordnet ist, der im Betrieb von unter hohem Druck stehenden Brennstoff durchflossen ist, ist eine geeignete Abdichtung des Aktors gegenüber Medien, insbesondere Feuchtigkeit (Diesel, Wasser oder anderen elektrisch leitenden Substanzen) enthaltenden Dieselbrennstoff, erforderlich.
  • Um bei einem bekannten Brennstoffeinspritzventil eine Abdichtung gegen den Dieselbrennstoff zu erreichen, ist es denkbar, dass eine metallische Hülse oder ein metallisch ausgestalteter Wellbalg vorgesehen ist. Solch eine Lösung hat allerdings den Nachteil, dass die Elastizität zum Ausgleichen eines Hubs des Aktors gering ist oder der Herstellungsaufwand groß ist, um die funktionellen Anforderungen, insbesondere eine ausreichende Elastizität, zu erfüllen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße piezoelektrische Aktormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 12 haben den Vorteil, dass eine kostengünstig herzustellende, zuverlässige Abdichtung eines Aktorkörpers gegenüber einem Brennstoff, insbesondere im Brennstoff enthaltene elektrisch leitende Substanzen, gewährleistet ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktormoduls und des im Anspruch 12 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Das Übergangsstück, mit dem der Wellbalg direkt oder mittelbar verbunden ist, kann als Aktorkopf oder als Aktorfuß ausgestaltet sein. Insbesondere ist es von Vorteil, dass der Wellbalg sowohl mit dem Aktorfuß als auch mit dem Aktorkopf verbunden ist, um den Aktorkörper gegenüber der Umgebung zu schützen. Beispielsweise kann das piezoelektrische Aktormodul in einem Raum eines Brennstoffventils angeordnet sein, in dem Brennstoff, insbesondere Dieselbrennstoff, vorgesehen ist. Der Brennstoff kann dabei unter hohem Druck stehen, beispielsweise unter einem Druck von bis zu 250 MPa (2500 bar). Somit besteht die Gefahr, dass im Dieselbrennstoff enthaltenes Wasser oder ein anderer Bestandteil des Dieselbrennstoffs zu dem Aktorkörper gelangt und diesen beschädigt. Solche Beschädigungen können die Funktion des piezoelektrischen Aktormoduls beeinträchtigen oder auch zum Ausfall des piezoelektrischen Aktormoduls führen.
  • In vorteilhafter Weise ist die metallische Schicht auf einer Außenseite des elastischen Schlauches aufgebracht. Dadurch wird das Material des elastischen Schlauches von der Einwirkung des Brennstoffs geschützt.
  • Vorteilhaft ist es, dass die metallische Schicht als sehr dünne metallische Schicht mit einer Schichtdicke aus einem Bereich von 0,1 μm bis etwa 10 μm ausgestaltet ist. Die metallische Schicht kann dabei durch Abscheiden auf dem elastischen Schlauch hergestellt werden. Die metallische Schicht kann sehr dünn ausgestaltet sein, da der elastische Schlauch als Träger dient und somit die mechanische Festigkeit gewährleistet ist. Speziell können Schichtdicken im Bereich von 0,1 μm bis etwa 10 μm realisiert werden.
  • Die Form des Wellbalges kann durch die Formgebung des elastischen Schlauchs vorgegeben werden. Die metallische Schicht wird auf dem elastischen Schlauch abgeschieden, so dass die Geometrie der abgeschiedenen metallischen Schicht durch die Form des elastischen Schlauches beeinflusst ist. Um eine Elastizität des Wellbalgs zum Ausgleich der Hubbewegungen des Aktorkörpers zu verbessern, weist der elastische Schlauch zumindest abschnittsweise eine Wellenstruktur auf. Dabei kann der elastische Schlauch in dem Abschnitt in einer axialen Richtung gewellt ausgestaltet sein. Diese wellenförmige Ausgestaltung ist vorzugsweise in einem mittleren Abschnitt des elastischen Schlauches vorgesehen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, dass der elastische Schlauch abschnittsweise in einer Umfangsrichtung gewellt ausgestaltet ist, wobei eine solche Ausgestaltung vorzugsweise in Endabschnitten des elastischen Schlauches vorgesehen ist.
  • Somit besteht die Möglichkeit, radiale und axiale Dehnungen der durch die metallische Schicht gegebenen Metallbeschichtung zu erreichen, ohne dass Mikrorisse erzeugt werden. Die Wellen des Wellbalges können dabei sowohl radial als auch axial gestaltet sein. Je nach Anwendungsfall sind aber auch anders ausgestaltete Wellenformen möglich. Durch die dünne Ausgestaltung der metallischen Schicht kann eine elastische Dehnung relativ leicht verwirklicht werden, ohne dass die metallische Schicht Risse bekommt. Ferner besteht der Vorteil, dass die Profilform des Wellbalges weitgehend frei gestaltet werden kann, so dass je nach Anwendungsfall sehr feine Rillen, große oder kleine Radien, leichtere Übergänge von Radialrillen zu Axialrillen und dergleichen möglich sind.
  • Durch die Wellen des Wellbalges sind unzulässige Zugspannungen in der metallischen Schicht vermieden, wenn sich der Aktorkörper axial ausdehnt oder wenn sich der elastische Schlauch radial dehnt. Somit ist auch ein gewisser Ausgleich gegenüber Druck- und Temperaturschwankungen der Umgebung des piezoelektrischen Aktormoduls möglich.
  • Vorteilhaft ist es, dass der elastische Schlauch an zumindest einem Ende mit einer metallischen Endhülse verbunden ist und dass der elastische Schlauch mittels der metallischen Endhülse mit dem Übergangsstück verbunden ist. Die Verbindung des elastischen Schlauches mit der Endhülse aus Metall kann beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren erfolgen. Die Endhülse ist vorzugsweise mit dem Übergangsstück druckdicht verschweißt. Dadurch kann eine zuverlässige Abdichtung gegenüber der Umgebung erfolgen.
  • Ferner ist es vorteilhaft, dass der elastische Schlauch an zumindest einem Ende durch Kleben direkt mit dem Übergangsstück verbunden ist. Dabei ist der eingesetzte Klebstoff langzeitbeständig und vorzugsweise kraftstoffbeständig ausgestaltet. Insbesondere in diesem Fall ist es ferner von Vorteil, wenn ein außenliegender Schrumpfschlauch vorgesehen ist, der den mit der metallischen Schicht versehenen elastischen Schlauch und zumindest abschnittsweise das Übergangsstück umgibt, so dass ein zusätzlicher Schutz des Klebstoffs gegenüber dem umgebenden Brennstoff oder dergleichen gegeben ist, insbesondere um eine chemische Einwirkung des Brennstoffes auf den Klebstoff zu verhindern oder zumindest zu verringern. Der Einsatz eines Schrumpfschlauchs kann aber auch in anderen Fällen von Vorteil sein.
  • Vorzugsweise ist der elastische Schlauch auf der Basis eines Polymers gebildet, das heißt als Polymerschlauch ausgestaltet.
  • Vorteilhaft ist es auch, dass die Enden des elastischen Schlauches durch ringförmige Spannelemente abgedichtet sind, die zugleich zur Befestigung oder zumindest als Bestandteil einer Befestigung des Wellbalges an Übergangsstücken dienen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung eines Brennstoffeinspritzventils mit einem piezoelektrischen Aktormodul entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des piezoelektrischen Aktormoduls des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in weiterem Detail;
  • 3 eine Ausgestaltung eines Wellbalgs eines Aktormoduls eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3A eine alternative Ausgestaltung eines Wellbalgs eines Aktormoduls eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einer möglichen Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 4 den in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt eines piezoelektrischen Aktormoduls eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 5 den in 4 gezeigten Ausschnitt entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem piezoelektrischen Aktormodul 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße piezoelektrische Aktormodul 2 eignet sich besonders für solch ein Brennstoffeinspritzventil 1. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und das erfindungsgemäße Aktormodul 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Düsenkörper 3 auf, der mit einem nicht dargestellten Ventilgehäuse verbunden ist. In dem Düsenkörper 3 ist eine Ventilnadel 4 mit einem Ventilschließkörper 5 angeordnet. Der Ventilschließkörper 5 bildet mit einer Ventilsitzfläche 6 des Düsenkörpers 3 einen Dichtsitz. Die Ventilnadel 4 ist direkt oder indirekt von dem Aktormodul 2 betätigbar, wie es durch den Doppelpfeil 7 veranschaulicht ist. Bei einer Betätigung der Ventilnadel 4 wird der Ventilschließkörper 5 aus seinem Sitz gehoben, wodurch der zwischen dem Ventilschließkörper 5 und der Ventilsitzfläche 6 gebildete Dichtsitz geöffnet wird und Brennstoff über eine Düsenöffnung 8 abgespritzt wird.
  • Das Aktormodul 2 weist Übergangsstücke 9, 10 auf, die an einen Aktorkörper 11 gefügt sind. Dabei ist das Übergangsstück 9 als Aktorfuß ausgestaltet. Das Übergangsstück 10 ist als Aktorkopf ausgestaltet. Der Aktorkörper 11 weist eine Vielzahl von keramischen Schichten auf. Zwischen den keramischen Schichten des Aktorkörpers 11 sind innenliegende Elektrodenschichten angeordnet. Ferner sind Elektrodenanbindungen vorgesehen, die abwechselnd mit den innenliegenden Elektrodenschichten verbunden sind. Diese Elektrodenanbindungen sind mit elektrischen Leitungen 12, 13 verbunden, über die der Aktorkörper 11 im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils geladen und entladen werden kann. Dadurch werden Längenänderungen des Aktorkörpers 11 entlang einer Achse 14 bewirkt, um die Ventilnadel 4 anzusteuern. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 kann das Aktormodul 2 von einem Brennstoff umgeben sein. Speziell bei luftverdichenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen kann der Brennstoff unter hohem Druck stehen. Der Aktorkörper 11 muss gegenüber diesem Brennstoff und seinen Bestandteilen, wie beispielsweise Wasser, abgedichtet werden, um die Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.
  • Das Aktormodul 2 weist einen Wellbalg 20 auf. Der Wellbalg 20 ist an einem Ende 21 im Bereich des Übergangsstück 9 mit einer metallischen Endhülse 23 verbunden, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren. Die metallische Endhülse 23 ist durch eine umlaufende Schweißnaht 25 mit dem Übergangsstück 9 verbunden. Ferner ist der Wellbalg 20 an einem Ende 22 im Bereich des Übergangsstücks 10 mit einer metallischen Endhülse 24 verbunden. Die metallische Endhülse 24 ist außerdem über eine Schweißnaht 26 mit dem Übergangsstück 10 verbunden. Dadurch ist eine Abdichtung des Aktorkörpers 11 gegenüber der Umgebung gewährleistet. Außerdem ist ein Zwischenraum zwischen dem Wellbalg 20 und dem Aktorkörper mit einem Füllmittel 27, insbesondere einem Elastomer, aufgefüllt. Zudem ist ein Schrumpfschlauch 28 vorgesehen, der sowohl den Wellbalg 20 als auch abschnittsweise die metallischen Endhülsen 23, 24 umschließt. Durch den Schrumpfschlauch 28 ist ein gewisser Schutz des Wellbalges 20 und der Verbindungen zwischen dem Wellbalg 20 und den metallischen Endhülsen 23, 24 gewährleistet. Insbesondere kann ein Klebstoff, der zur Verbindung des Wellbalges 20 mit den metallischen Endhülsen 23, 24 dient, durch den Schrumpfschlauch 28 geschützt werden. Das Füllmittel 27 ermöglicht außerdem eine Stabilisierung des Wellbalges 20 in Bezug auf Druckschwankungen der Umgebung, um das Auftreten von Rissen oder dergleichen in dem Wellbalg 20 zu verhindern, die bei übermäßigen radialen Dehnungen auftreten können. Die Ausgestaltung des Wellbalges 20 des Aktormoduls 2 ist auch im Folgenden anhand der 2 in weiterem Detail beschrieben.
  • 2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Aktormoduls 2 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im weiteren Detail. Der Wellbalg 20 weist einen als Polymerschlauch 30 ausgebildeten elastischen Schlauch auf, auf den von außen eine metallische Schicht 31 aufgebracht ist. Die metallische Schicht 31 kann beispielsweise durch Bedampfung, Sputtern oder chemische Abscheidung auf eine Außenseite 32 des Polymerschlauchs 30 aufgebracht werden. Die metallische Schicht 31 nimmt dabei eine Ausgestaltung entsprechend der Außenseite 32 an. Eine Dicke der metallischen Schicht 31 kann in Bezug auf die gewünschte Schutz- bzw. Dichtwirkung vorgegeben sein. Da die metallische Schicht 31 mechanisch von dem Polymerschlauch 30 gestützt ist, kann eine sehr dünne metallische Schicht 31 hergestellt werden, ohne dass im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 ein Reißen oder die Entstehung von Mikrorissen in der metallischen Schicht 31 zu befürchten ist. Eine gewisse Elastizität der metallischen Schicht 31 wird dabei durch die wellenförmige Struktur der Außenseite 32 des Polymerschlauchs 30 günstig beeinflusst, um bei Dehnungen des Aktorkörpers in Richtung der Achse 14 auftretende Längenänderungen oder bei Druck- und Temperaturschwankungen in radialer Richtung auftretende Dehnungen des Wellbalgs 20 auszugleichen. Außerdem wird der Polymerschlauch 30 und somit auch die metallische Schicht 31 des Wellbalges 20 von innen durch das Füllmittel 27 gestützt. Das Füllmittel 27 kann auch als Elastomerschicht ausgestaltet sein. Speziell kann das Füllmittel 27 als elastische Polymerschicht, beispielsweise auf der Basis eines Silikonelastomers, gebildet sein. Der Wellbalg 20, der in diesem Ausführungsbeispiel aus der metallischen Schicht 31 und dem Polymerschlauch 30 besteht, ist außerdem von dem Schrumpfschlauch 28 umschlossen, der vorzugsweise als dünner Schrumpfschlauch ausgestaltet ist und als mechanischer Schutz für die metallisierte Außenseite 32 des Polymerschlauches 30, das heißt die metallische Schicht 31, dient. Die wellenförmige Struktur des Schrumpfschlauches 28 ergibt sich dabei durch das Schrumpfen während der Herstellung des Aktormoduls 2, so dass die Ausgestaltung des Schrumpfschlauches 28 an die metallisierte Außenseite 32 des Polymerschlauches 30 angepasst ist. Somit ergibt sich eine in axialer Richtung laufende Wellenstruktur sowohl der metallischen Schicht 31 als auch des Schrumpfschlauches 28.
  • 3 zeigt einen Wellbalg 20 mit einer metallisierten Außenseite 32 eines Polymerschlauchs 30 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Polymerschlauch 30 Endabschnitte 33, 34 und einen mittleren Abschnitt 35 auf. Dabei sind abschnittsweise unterschiedliche Ausgestaltungen des Polymerschlauchs 30 vorgegeben, die zu entsprechend unterschiedlichen Ausgestaltungen des Wellbalges 20 nach der Beschichtung mit der metallischen Schicht 31 führen. In den Endabschnitten 33, 34 weist der hergestellte Wellbalg 20 in Umfangsrichtung eine wellenförmige Struktur auf. Im Unterschied dazu weist der Wellbalg 20 im mittleren Abschnitt 35 eine in Richtung der Achse 14 verlaufende Wellenstruktur auf. Die Endabschnitte 33, 34 des Wellbalges 20 ermöglichen durch ihre Struktur eine gewisse Aufdehnung in radialer Richtung, wie es durch die Doppelpfeile 36, 36' und die unterbrochen dargestellten Konturen 37, 37' veranschaulicht ist. Der mittlere Abschnitt 35 des Wellbalgs 20 ermöglicht durch seine Struktur Längenänderungen in axialer Richtung, wie es durch den Doppelpfeil 38 veranschaulicht ist. Bei solchen Längenänderungen variiert der Abstand zwischen den Enden 21, 22 des Wellbalges 20.
  • 3A zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Wellbalgs 20 entsprechend einer möglichen Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei weist der hergestellte Wellbalg 20 in diesem Fall in den Endabschnitten 33, 34 jeweils eine in Richtung der Achse 14 verlaufende Wellenstruktur auf, um Längenänderungen in axialer Richtung zu ermöglichen. Ferner ist im mittleren Abschnitt 35 eine in Umfangsrichtung gewellte Struktur vorgesehen, um eine gewisse Aufdehnung in radialer Richtung zu ermöglichen, wie es durch die Kontur 37 veranschaulicht ist.
  • Bei der in der 3A dargestellten alternativen Ausgestaltung sind als Variante sozusagen die in der 3 dargestellten Ausgestaltungen der Endabschnitte 33, 34 mit der Ausgestaltung des Abschnitts 35 getauscht, um eine größere axiale Dehnung zu ermöglichen. Je nachdem, ob die Radial- oder die Axialdehnung größer sein soll, können unterschiedliche Abschnitte 33, 34, 35 ausgestaltet werden. Allgemein können zwei oder mehr unterschiedlich ausgestaltete Abschnitte vorgesehen sein, wobei in den 3 und 3A zwei Varianten gezeigt sind, bei denen jeweils drei Abschnitte 33, 34, 35 vorgesehen sind.
  • 4 zeigt den in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt eines Aktormoduls 2 eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in der 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, bei dem eine Innenseite 32' des Polymerschlauchs 30 im Ausgangszustand im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgestaltet ist, ist bei dem in der 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel auch die Innenseite 32' wellenförmig ausgestaltet. Außerdem erstreckt sich die wellenförmige Ausgestaltung des Polymerschlauches 30 des Wellbalges 20 weiter in den Zwischenraum zwischen dem Aktorkörper 11 und dem Wellbalg 20. Der verbleibende Zwischenraum ist wiederum mit dem Füllmittel 27 aufgefüllt. Auf diese Weise kann der Polymerschlauch 30, der mit der metallischen Schicht 31 an seiner Außenseite 32 beschichtet ist, auch nach innen zu dem Aktorkörper 11 hin gewellt ausgestaltet sein. Dadurch entstehen ebenfalls keine radialen Volumenänderungen in dem Füllmittel 27, aber der gegebenenfalls relativ steif ausgestaltete Polymerschlauch 30 wird insbesondere in axialer Richtung deutlich weicher. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Ausgestaltungen möglich sind, wobei die Wellenstrukturen und -geometrien des Polymerschlauchs 30 an der Innenseite 32' und der Außenseite 32 unterschiedlich ausgeführt sein können, insbesondere in Bezug auf Wellenlänge und Amplitude. Die in diesem Ausführungsbeispiel an der Außenseite 32 vorgesehene metallische Schicht 31 ist dabei an die Wellenstruktur und -geometrie des Polymerschlauchs 30 an der Außenseite 32 angepasst.
  • 5 zeigt den in 4 gezeigten Ausschnitt eines Aktormoduls 2 eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wellbalg 20 mit einem Schrumpfschlauch 28 umgeben, der auch abschnittsweise das Übergangsstück 10 umschließt und im Bereich des Übergangsstücks 10 über den Wellbalg 20 hinausragt. Ferner weist das Übergangsstück 10 eine umlaufende Rille 40 auf. Im Bereich der umlaufenden Rille 40 erstrecken sich sowohl der Wellbalg 20 als auch der darüberliegende Schrumpfschlauch 28 über das Übergangsstück 10. Ferner ist ein ringförmiges Spannelement 41 vorgesehen, das von außen auf den Schrumpfschlauch 28 einwirkt und im Bereich der umlaufenden Rille 40 positioniert ist. Somit beaufschlagt das ringförmige Spannelement 41 sowohl den Schrumpfschlauch 28 als auch den Wellbalg 20, wobei zumindest der Wellbalg 20 zumindest teilweise in die umlaufende Rille 40 hineingedrückt wird. Auf diese Weise ist eine Abdichtung und Verbindung zwischen dem Schrumpfschlauch 28 und dem Wellbalg 20 sowie zwischen dem Wellbalg 20 und dem Übergangsstück 10 im Bereich der umlaufenden Rille 40 ausgebildet. Die dadurch erzielte Dichtwirkung kann gegebenenfalls durch weitere Verbindungsmittel, insbesondere einen Klebstoff, weiter verbessert werden.
  • Der Schrumpfschlauch 28 schützt die metallische Schicht 31 gegen mechanische Beschädigung. Ferner kann der Schrumpfschlauch 28 auch einen Schutz gegenüber dem Brennstoff gewährleisten, insbesondere gegenüber einem chemischen Angriff. Beispielsweise kann der Schrumpfschlauch 28 einen zur Verbindung dienenden Klebstoff gegenüber der chemischen Einwirkung eines Brennstoffes schützen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1174615 A2 [0002]

Claims (13)

  1. Piezoelektrisches Aktormodul (2), insbesondere Aktormodul für Brennstoffeinspritzventile, mit einem Aktorkörper (11) und einem an den Aktorkörper (11) angefügten Übergangsstück (9, 10), dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellbalg (20) vorgesehen ist, der zumindest mittelbar mit dem Übergangsstück (9, 10) verbunden ist und der den Aktorkörper (11) umgibt, und dass der Wellbalg (20) zumindest einen elastischen Schlauch (30) und zumindest eine zumindest mittelbar auf den elastischen Schlauch (30) aufgebrachte zumindest im Wesentlichen metallische Schicht (31) aufweist.
  2. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (31) auf eine Außenseite (32) des elastischen Schlauches (30) aufgebracht ist.
  3. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (31) als sehr dünne metallische Schicht (31) mit einer Schichtdichte aus einem Bereich von etwa 0,1 μm bis etwa 10 μm ausgestaltet ist.
  4. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen in einer axialen Richtung gewellt ausgestaltet ist.
  5. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) in einem mittleren Abschnitt (35) in der axialen Richtung gewellt ausgestaltet ist.
  6. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung gewellt ausgestaltet ist.
  7. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) zumindest in einem Endabschnitt (33, 34) in der Umfangsrichtung gewellt ausgestaltet ist.
  8. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) zumindest in einem Endabschnitt (33, 34) in der axialen Richtung gewellt ausgestaltet ist und dass der elastische Schlauch (30) zumindest in einem mittleren Abschnitt (35) in der Umfangsrichtung gewellt ausgestaltet ist.
  9. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) an zumindest einem Ende (21, 22) mit einer metallischen Endhülse (23, 24) verbunden ist und dass der elastische Schlauch (30) zumindest mittels der metallischen Endhülse (23, 24) mit dem Übergangsstück (9, 10) verbunden ist.
  10. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) an zumindest einem Ende (21, 22) durch Kleben direkt mit dem Übergangsstück (9, 10) verbunden ist.
  11. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein außenliegender Schrumpfschlauch (28) vorgesehen ist, der den mit der metallischen Schicht (31) versehenen elastischen Schlauch (30) umgibt.
  12. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Schlauch (30) auf der Basis eines Polymers gebildet ist.
  13. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen Aktormodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem zumindest mittelbar mit dem Aktormodul (2) betätigbaren Ventilschließkörper (5), der mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt.
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