DE102008001525A1

DE102008001525A1 - Piezoelectric actuator module

Info

Publication number: DE102008001525A1
Application number: DE200810001525
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heinz; Udo Schaich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-05
Also published as: EP2113652B1; EP2113652A1

Abstract

Ein piezoelektrisches Aktormodul (2) für ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen Aktorkörper (10) und an den Aktorkörper (10) angefügte Übergangsstücke (11, 12) auf. Ferner ist ein Schrumpfschlauch (13) vorgesehen, der mit den Übergangsstücke (11, 12) verbunden ist und den Aktorkörper (10) umgibt. In einem Zwischenraum zwischen dem Aktorkörper (10) und dem Schrumpfschlauch (13) ist eine innere Schutzschicht (16) ausgebildet, die auf der Basis eines Elastomers gebildet ist. Ferner ist der Schrumpfschlauch (13) mit einem Schichtsystem (20) aus einer metallischen Beschichtung (21) und einer Lackschicht (22) versehen. Die metallische Beschichtung (21) gewährleistet dabei eine Diffusionssperre für einen das Aktormodul (2) umgebenden Brennstoff.A piezoelectric actuator module (2) for a fuel injection valve (1) has an actuator body (10) and transition pieces (11, 12) attached to the actuator body (10). Further, a shrink tube (13) is provided, which is connected to the transition pieces (11, 12) and surrounds the actuator body (10). In an intermediate space between the actuator body (10) and the shrink tube (13) an inner protective layer (16) is formed, which is formed on the basis of an elastomer. Furthermore, the heat-shrinkable tube (13) is provided with a layer system (20) made of a metallic coating (21) and a lacquer layer (22). The metallic coating (21) ensures a diffusion barrier for a fuel surrounding the actuator module (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

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.The The invention relates to a piezoelectric actuator module for a fuel injection valve and a fuel injection valve with such a piezoelectric actuator module. Specially concerned the invention the field of injectors for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.

Aus der EP 1 174 615 A2 ist ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil ist 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 gegenüber im Dieselbrennstoff enthaltenes Wasser und den üblichen Kraftstoffzusätzen, erforderlich.From the EP 1 174 615 A2 For example, a fuel injection valve with a piezoelectric actuator is known. The known fuel injection valve is designed as an injector with direct needle control. Since the piezoelectric actuator is arranged in a space of the fuel injection valve, which is traversed during operation of high-pressure fuel, a suitable sealing of the actuator to media, especially against diesel fuel contained in the water and the usual fuel additives required.

Um eine solche Abdichtung des Aktors gegenüber Medien zu erzielen, ist es denkbar, dass der Aktor von einer metallischen Schutzhülse oder einem aus Metall bestehenden Wellbalg umgeben ist. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass eine axiale Dehnung des piezoelektrischen Aktors beeinträchtigt wird oder ein entsprechend großer Herstellungsaufwand erforderlich ist, um eine axiale Dehnung des Aktors nicht übermäßig zu beeinträchtigen. Speziell ist die Herstellung eines dünnwandigen Wellbalgs aus Metall aufwändig und mit entsprechend großen Kosten verbunden.Around to achieve such a sealing of the actuator to media, It is conceivable that the actuator of a metallic protective sleeve or a corrugated metal bellows is surrounded. This solution However, has the disadvantage that an axial elongation of the piezoelectric Actor is affected or a correspondingly large Manufacturing effort is required to axial stretching of the actuator not overly impaired. Specifically, the production of a thin-walled bellows is made Metal consuming and with correspondingly large costs connected.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße piezoelektrische Aktormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass ein zuverlässiger Schutz des Aktorkörpers gewährleistet ist, der mit relativ geringen Kosten realisiert werden kann.The Piezoelectric actuator module according to the invention the features of claim 1 and the invention Have fuel injection valve with the features of claim 10 the advantage that a reliable protection of the actuator body guaranteed, realized with relatively low cost can be.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktormoduls und des im Anspruchs 10 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of specified in claim 1 piezoelectric actuator module and specified in claim 10 Fuel injection valve possible.

In vorteilhafter Weise kann das piezoelektrische Aktormodul in einem Raum angeordnet sein, der im Betrieb mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff gefüllt ist. Dabei kann der Druck des Brennstoffes beispielsweise 250 MPa (2500 bar) betragen. Hierbei besteht die Gefahr, dass Brennstoff oder Bestandteile des Brennstoffs, insbesondere Wasser, zu dem Aktorkörper vordringt und die Funktionsfähigkeit beeinträchtigt oder zum Ausfall des piezoelektrischen Aktormoduls führt. Durch die metallische Beschichtung des Schrumpfschlauches ist eine diffusionsfeste Abdichtung gewährleistet. Die innere Schutzschicht, die zwischen dem Aktorkörper und dem Schrumpfschlauch im Zwischenraum vorgesehen ist, ist nicht notwendigerweise ausreichend diffusionsfest gegen Brennstoff und dessen Bestandteile sowie gegebenenfalls andere Stoffe. Durch die metallische Beschichtung wird allerdings bereits die Diffusionsbeständigkeit der Abdichtung gewährleistet, so dass eine größere Freiheit bei der Wahl des Materials für die innere Schutzschicht besteht. Ferner kann in vorteilhafter Weise die innere Schutzschicht vor der Montage des Schrumpfschlauches auf die Außenfläche des Aktorkörpers aufgebracht werden. Dadurch kann ein aufwändiges Befüllen des Zwischenraums, das luftblasenfrei erfolgen sollte, entfallen. Somit kann die Herstellung des Brennstoffeinspritzventils weiter vereinfacht werden. Außerdem kann der Zwischenraum relativ klein ausgestaltet werden, so dass sich ein optimierter Bauraum des piezoelektrischen Aktormoduls ergibt.In Advantageously, the piezoelectric actuator module in a Space to be located in operation with high-pressure fuel is filled. In this case, the pressure of the fuel, for example 250 MPa (2500 bar). There is a risk that fuel or Components of the fuel, in particular water, to the actuator body penetrates and impairs the functionality or leads to failure of the piezoelectric actuator module. Due to the metallic coating of the shrink tubing is a diffusion-resistant Seal ensured. The inner protective layer, the between the actuator body and the shrink tubing in the space is not necessarily sufficiently diffusion-resistant against fuel and its constituents and, if appropriate, others Substances. By the metallic coating, however, already ensures the diffusion resistance of the seal, so that greater freedom in the choice of material for the inner protective layer. Furthermore, in an advantageous manner Make the inner protective layer before installing the shrink tube on the outer surface of the actuator body be applied. This can be a time-consuming filling the space that should be free of air bubbles, omitted. Thus, the production of the fuel injection valve can continue be simplified. In addition, the gap may be relative be designed small, so that an optimized space of the piezoelectric actuator module results.

Dadurch kann der Platzbedarf des Aktormoduls im Brennstoffeinspritzventil reduziert werden.Thereby can the space requirement of the actuator module in the fuel injector be reduced.

Vorteilhaft ist es, dass an einer Außenseite des Schrumpfschlauches eine metallische Beschichtung vorgesehen ist und/oder dass an einer Innenseite des Schrumpfschlauches eine metallische Beschichtung vorgesehen ist. Die an der Außenseite des Schrumpfschlauches vorgesehene metallische Beschichtung kann auch nach dem Aufbringen des Schrumpfschlauches und gegebenenfalls auch nach dem Schrumpfen des Schrumpfschlauches erfolgen. Somit erfolgt keine Verformung der metallischen Beschichtung während der Herstellung, so dass die Gefahr einer Rissbildung in der metallischen Beschichtung umgangen ist. Außerdem ist die an der Außenseite vorgesehene metallische Beschichtung zuverlässig gegenüber einer Aktoranbindung des piezoelektrischen Aktors beziehungsweise an die Außenseite des Aktors geführte Innenelektrodenschichten geschützt. Das Aufbringen der metallischen Beschichtung an der Innenseite des Schrumpfschlauches hat den Vorteil, dass die metallische Beschichtung gegenüber mechanischer Beschädigung von außen geschützt ist.Advantageous is it that on an outside of the shrink tubing a metallic coating is provided and / or that at one Inside the shrink tube a metallic coating is provided. The on the outside of the shrink tube provided metallic coating can also after application the shrink tube and possibly also after shrinking the heat shrink tubing done. Thus, no deformation occurs the metallic coating during manufacture, so the risk of cracking in the metallic coating is bypassed. Besides that is on the outside provided metallic coating reliably an actuator connection of the piezoelectric actuator or Protected to the outside of the actuator guided internal electrode layers. The application of the metallic coating on the inside of the Shrink tubing has the advantage that the metallic coating against mechanical damage from outside is protected.

In vorteilhafter Weise ist die innere Schutzschicht auf der Basis eines Elastomers gebildet. Die innere Schutzschicht stützt dabei den Schrumpfschlauch von innen ab, so dass auch bei hohen Druckschwankungen, beispielsweise bei Inbetriebsetzung des Brennstoffeinspritzventils, eine übermäßige radiale Dehnung des Schrumpfschlauches verhindert ist, so dass Spannungen in der metallischen Beschichtung reduziert und somit die Entstehung von Rissen verhindert ist.Advantageously, the inner protective layer is formed on the basis of an elastomer. The inner protective layer supports the shrink tube from the inside, so that even at high pressure fluctuations, for example when starting the fuel injector, excessive radial expansion of the shrink tube is prevented, so that reduces stresses in the metallic coating and thus the emergence of Cracks is prevented.

In vorteilhafter Weise ist der Schrumpfschlauch an zumindest einer Seitenfläche, an der die metallische Beschichtung vorgesehen ist, zumindest abschnittsweise wellenförmig ausgestaltet. Durch die wellenförmige Ausgestaltung der Metallschicht sind die bei einer axialen Dehnung des Schrumpfschlauches auftretenden Spannungen reduziert, so dass die Entstehung von Rissen in der metallischen Beschichtung verhindert ist. Dabei ist es ferner von Vorteil, dass der Schrumpfschlauch zumindest abschnittsweise wellrohrförmig ausgestaltet ist. Dadurch kann die Elastizität des Schrumpfschlauches, insbesondere in axialer Richtung, günstig beeinflusst werden. Außerdem ist eine solche Ausgestaltung von Vorteil, wenn sowohl die Innenseite als auch die Außenseite des Schrumpfschlauches mit jeweils einer metallischen Beschichtung versehen sind.In Advantageously, the shrink tube is at least one Side surface on which the metallic coating is provided is at least partially wavy designed. Due to the wavy configuration of the metal layer are the occurring at an axial elongation of the shrink tube Reduced stresses, so that the formation of cracks in the metallic Coating is prevented. It is also advantageous that the shrink tube at least partially corrugated tube designed is. As a result, the elasticity of the shrink tube, in particular in the axial direction, be favorably influenced. Furthermore Such an embodiment is advantageous if both the inside as well as the outside of the shrink tube with each a metallic coating are provided.

Vorteilhaft ist es, dass der Schrumpfschlauch in einem ungeschrumpften Ausgangszustand bereits eng an dem Übergangsstück anliegt, so dass der Zwischenraum zwischen dem Aktorkörper und dem Schrumpfschlauch relativ klein vorgegeben ist. Neben dem dadurch optimierten Platzbedarf des hergestellten Aktormoduls kann dadurch die mechanische Belastung einer bereits vor dem Schrumpfen auf den Schrumpfschlauch aufgebrachten Metallschicht verringert werden. Beim Schrumpfen des Schrumpfschlauches erfolgt dann nämlich nur noch eine relativ geringe Verformung, so dass auch die Metallschicht nur noch wenig verformt wird. Risse oder Abplatzungen der Metallschicht werden dadurch verhindert. Somit kann die Dichtfunktion gewährleistet werden, indem der Schrumpfschlauch so aufgeweitet ist, dass er bereits sehr eng über die Übergangsstücke, das heißt Aktorkopf und Aktorfuß, des Aktormoduls passt.Advantageous it is that the shrink tube in an un-shrunk initial state already tight against the transition piece, so that the gap between the actuator body and the shrink tube is relatively small. In addition to the optimized space requirements of the manufactured Aktormoduls can thereby the mechanical stress one already applied to the shrink tube before shrinking Metal layer can be reduced. When shrinking the shrink tube then only a relatively small deformation takes place, so that the metal layer is only slightly deformed. cracks or spalling of the metal layer are prevented. Consequently the sealing function can be ensured by the Shrink tubing is so widened that he is already very tight over the transition pieces, that is actuator head and actuator base, the actuator module fits.

Die Metallschicht kann sehr dünn ausgestaltet sein, beispielsweise mit einer Schichtdicke, die kleiner als 1 μm ist. Dies ist möglich, da die metallische Beschichtung auf dem als Träger dienenden Schrumpfschlauch aufliegt, wodurch die mechanische Stabilität gewährleistet ist. Der Schrumpfschlauch kann einseitig innen, einseitig außen oder beidseitig gewellt sein. Dabei ist es von Vorteil, dass eine Wellenstruktur zumindest auf der Seite besteht, auf der die Metallschicht aufgebracht ist.The Metal layer can be made very thin, for example with a layer thickness smaller than 1 μm. This is possible because the metallic coating on the as Carrier serving shrink tube rests, causing the mechanical stability is ensured. Of the Heat shrink tubing can be single sided inside, single sided outside or be wavy on both sides. It is advantageous that a Wave structure exists at least on the side on which the metal layer is applied.

In vorteilhafter Weise ist die metallische Beschichtung mit einer Lackschicht überdeckt. Dadurch kann ein mechanischer und chemischer Schutz der metallischen Beschichtung erreicht werden. Ferner kann die Lackschicht in Bezug auf die metallische Beschichtung als Isolierschicht dienen. Dies ist speziell bei einer Innenbeschichtung von Vorteil, um eine Kurzschlussbildung am Aktorkörper zu verhindern.In Advantageously, the metallic coating is covered with a lacquer layer. This allows a mechanical and chemical protection of the metallic Coating can be achieved. Furthermore, the lacquer layer with respect on the metallic coating serve as an insulating layer. This is especially advantageous in an interior coating to a short circuit formation to prevent the actuator body.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

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:preferred Embodiments of the invention are in the following Description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements with matching reference numerals are provided, explained in more detail. It shows:

1 eine auszugsweise, schematische Schnittdarstellung eines Brennstoffeinspritzventils mit einem piezoelektrischen Aktormodul entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a partial, schematic sectional view of a fuel injection valve with a piezoelectric actuator module according to a first embodiment of the invention;

2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Aktormoduls des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in weiterem Detail; 2 the in 1 labeled II section of the actuator module of the fuel injection valve of the first embodiment of the invention in further detail;

3 den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt eines Aktormoduls eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung und 3 the in 1 labeled III section of an actuator module of a fuel injection valve according to a second embodiment of the invention and

4 den in 3 gezeigten Ausschnitt entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 the in 3 shown section according to a third embodiment of the invention.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. 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 einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Ein Aktormodul 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung eignet sich besonders für solch einen Injektor. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und das erfindungsgemäße Aktormodul 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a fuel injector 1 in a partial, schematic sectional view. The fuel injector 1 can be used in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. A preferred use of the fuel injection valve 1 consists of a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure to several fuel injection valves 1 leads. An actuator module 2 of the fuel injection valve 1 of the first embodiment of the invention is particularly suitable for such an injector. The fuel injection valve according to the invention 1 and the actuator module according to the invention 2 However, they are also suitable for other applications.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Düsenkörper 3 auf, der mit einem nicht dargestellten Ventilgehäuse verbunden ist. Innerhalb des Düsenkörpers 3 ist eine Ventilnadel 4 vorgesehen. Ein Ventilschließkörper 5 der Ventilnadel 4 wirkt mit einer innerhalb des Düsenkörpers 3 ausgebildeten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammen. Das Aktormodul 2 dient zum Betätigen der Ventilnadel 5 wie es durch den Doppelpfeil 7 veranschaulicht ist. Bei einer Betätigung der Ventilnadel 4 wird der Ventilschließkörper 5 aus seinem Sitz gehoben, wobei sich der zwischen dem Ventilschließkörper 5 und der Ventilsitzfläche 6 gebildete Dichtsitz öffnet und Brennstoff über eine Düsenöffnung 8 abgespritzt wird.The fuel injector 1 has a nozzle body 3 on, which is connected to a valve housing, not shown. Inside the nozzle body 3 is a valve needle 4 intended. A valve closing body 5 the valve needle 4 acts with a within the nozzle body 3 trained valve seat surface 6 to a sealing seat together. The actuator module 2 used to actuate the valve needle 5 as indicated by the double arrow 7 is illustrated. Upon actuation of the valve needle 4 becomes the valve closing body 5 lifted from his seat, with the between the valve closing body 5 and the Ven tilsitzfläche 6 formed sealing seat opens and fuel through a nozzle opening 8th is hosed.

Das piezoelektrische Aktormodul 2 weist einen Aktorkörper 10 auf, an den Übergangsstücke 11, 12 angefügt sind. Dabei ist das Übergangsstück 11 als Aktorfuß ausgestaltet. Das Übergangsstück 12 ist als Aktorkopf ausgestaltet.The piezoelectric actuator module 2 has an actuator body 10 on, at the transition pieces 11 . 12 are attached. Here is the transition piece 11 designed as actuator foot. The transition piece 12 is designed as an actuator head.

Ferner weist das piezoelektrische Aktormodul 2 einen Schrumpfschlauch 13 auf, der an einem Ende 14 mit dem Übergangsstück 11 und an einem weiteren Ende 15 mit dem Übergangsstück 12 verbunden ist. Die Verbindung kann dabei direkt oder mittelbar erfolgen. Beispielsweise kann der Schrumpfschlauch 13 mit den Übergangsstücken 11, 12 durch Kleben verbunden sein. Andere Möglichkeiten wie Vulkanisieren oder dergleichen sind ebenfalls möglich. Außerdem kann die Verbindung über mit den Übergangsstücken 11, 12 durch Schweißen verbundene Hülsen erfolgen.Furthermore, the piezoelectric actuator module 2 a shrink tube 13 on, at one end 14 with the transition piece 11 and at another end 15 with the transition piece 12 connected is. The connection can be made directly or indirectly. For example, the shrink tube 13 with the transition pieces 11 . 12 be connected by gluing. Other possibilities such as vulcanization or the like are also possible. In addition, the connection can be over with the transition pieces 11 . 12 done by welding sleeves connected.

Ein Zwischenraum zwischen dem Aktorkörper 10 und dem Schrumpfschlauch 13 ist mit einer inneren Schutzschicht 16 gefüllt, wobei die innere Schutzschicht 16 vorzugsweise auf der Basis eines Elastomers ausgebildet ist. Bei der Herstellung des Aktormoduls 2 kann noch vor dem Montieren des Schrumpfschlauches 13 die innere Schutzschicht 16 auf eine Außenfläche 17 des Aktorkörpers 10 aufgetragen werden. Anschließend kann der Schrumpfschlauch 13 montiert und geschrumpft werden. Nach dem Schrumpfen ist der Zwischenraum zwischen dem Aktorkörper 10 und dem Schrumpfschlauch 13 vollständig mit der inneren Schutzschicht 16 gefüllt. Im Unterschied zu einer starren Hülse ergibt sich somit der Vorteil, dass ein relativ aufwändiger Prozessschritt zur blasenfreien Befüllung des Zwischenraums entfallen kann.A space between the actuator body 10 and the shrink tube 13 is with an inner protective layer 16 filled, with the inner protective layer 16 is preferably formed on the basis of an elastomer. In the manufacture of the actuator module 2 can still before mounting the shrink tube 13 the inner protective layer 16 on an outer surface 17 of the actuator body 10 be applied. Subsequently, the heat shrink tubing 13 mounted and shrunk. After shrinking is the space between the actuator body 10 and the shrink tube 13 completely with the inner protective layer 16 filled. In contrast to a rigid sleeve thus results in the advantage that a relatively complex process step for bubble-free filling of the gap can be omitted.

Der Schrumpfschlauch 13 weist Seitenflächen 18, 19, nämlich eine Außenseite 18 und eine Innenseite 19, auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenseite 19 des Schrumpfschlauchs 13 mit einem Schichtsystem 20, das eine oder mehrere Schichten aufweisen kann, beschichtet. Entsprechend kann auch die Außenseite 18 des Schrumpfschlauches 13 zusätzlich oder alternativ mit einem entsprechenden Schichtsystem beschichtet sein.The shrink tube 13 has side surfaces 18 . 19 namely, an outside 18 and an inside 19 , on. In this embodiment, the inside is 19 of the shrink tube 13 with a layer system 20 coated with one or more layers. Accordingly, the outside can 18 of the shrink tube 13 additionally or alternatively be coated with a corresponding layer system.

Die Ausgestaltung eines möglichen Schichtsystems 20 an der Innenseite 19 des Schrumpfschlauches 13 ist im Folgenden anhand der 2 in weiterem Detail beschrieben.The design of a possible layer system 20 on the inside 19 of the shrink tube 13 is below based on the 2 described in more detail.

2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Aktormoduls 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Schichtsystem 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine metallische Beschichtung 21 und eine Lackschicht 22 auf. Der Schrumpfschlauch 13 ist zumindest abschnittsweise wellbalgförmig ausgestaltet, wobei diese Ausgestaltung bereits vor dem Schrumpfen vorgegeben oder während des Schrumpfprozesses erreicht werden kann. Auf die Innenseite 19 des Schrumpfschlauches 13 ist die metallische Beschichtung 21 aufgebracht, die sehr dünn ausgestaltet sein kann. Die metallische Beschichtung dient als Diffusionssperre und gewährleistet eine diffusionsdichte Abdichtung des Aktorkörpers 10 gegenüber der Umgebung. Die mechanische Stabilität der metallischen Beschichtung 21 ist dabei durch den als Träger dienenden Schrumpfschlauch 13 gewährleistet. Dabei ist der Schrumpfschlauch 13 vorzugsweise bereits relativ eng ausgestaltet montiert, so dass während des Schrumpfens mechanische Spannungen in der metallischen Beschichtung 21 möglichst gering sind, um die Ausbildung von Rissen, insbesondere Mikrorissen, in der metallischen Beschichtung 21 zu verhindern. Ferner ist die metallische Beschichtung 21 durch die Lackschicht 22 gegenüber der inneren Schutzschicht 16 und dem Aktorkörper 10 elektrisch isoliert. Dadurch wird eine Kurzschlussbildung am Aktorkörper 10, insbesondere zwischen Außenelektrodenanbindungen oder Elektrodenschichten, verhindert. 2 shows the in 1 with II designated section of the actuator module 2 of the fuel injection valve 1 according to the first embodiment of the invention. The shift system 20 has a metallic coating in this embodiment 21 and a varnish layer 22 on. The shrink tube 13 is at least partially configured bellows-shaped, this configuration can be predetermined before shrinking or can be achieved during the shrinking process. On the inside 19 of the shrink tube 13 is the metallic coating 21 applied, which can be designed very thin. The metallic coating serves as a diffusion barrier and ensures a diffusion-tight seal of the actuator body 10 opposite the environment. The mechanical stability of the metallic coating 21 is thereby by serving as a support shrink tube 13 guaranteed. Here is the shrink tube 13 preferably already mounted relatively tight, so that during shrinkage mechanical stresses in the metallic coating 21 As low as possible to the formation of cracks, especially microcracks, in the metallic coating 21 to prevent. Furthermore, the metallic coating 21 through the paint layer 22 opposite the inner protective layer 16 and the actuator body 10 electrically isolated. This will cause a short circuit on the actuator body 10 , in particular between outer electrode connections or electrode layers prevented.

Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 ist durch die wellbalgförmige Ausgestaltung des Schrumpfschlauches 13 eine gewisse Elastizität der metallischen Beschichtung 21 gewährleistet, so dass die auftretenden mechanischen Spannungen in der metallischen Beschichtung 21 reduziert sind. Ferner kann durch die wellbalgförmige Ausgestaltung des Schrumpfschlauches 13 die Elastizität des Schrumpfschlauches 13 weiter verbessert werden.During operation of the fuel injection valve 1 is due to the bellows-shaped configuration of the shrink tube 13 a certain elasticity of the metallic coating 21 ensures that the mechanical stresses occurring in the metallic coating 21 are reduced. Furthermore, by the bellows-shaped configuration of the shrink tube 13 the elasticity of the shrink tube 13 be further improved.

3 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt eines Aktormoduls 2 eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schrumpfschlauch 13 an der Innenseite 19 mit dem Schichtsystem 20 beschichtet. Das Schichtsystem 20 weist dabei zumindest die metallische Beschichtung 21 und optional auch die Lackschicht 22 auf. Außerdem ist der Schrumpfschlauch 13 an der Innenseite 19 zumindest abschnittsweise wellenförmig ausgestaltet. Allerdings ist der Schrumpfschlauch 13 an seiner Außenseite 18 nicht wellenförmig ausgestaltet, sondern im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgestaltet. 3 shows the in 1 with II designated section of an actuator module 2 a fuel injection valve 1 according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the shrink tube 13 on the inside 19 with the layer system 20 coated. The shift system 20 has at least the metallic coating 21 and optionally also the lacquer layer 22 on. In addition, the shrink tube 13 on the inside 19 at least partially wavy designed. However, the shrink tube is 13 on its outside 18 not wave-shaped, but designed substantially cylinder jacket-shaped.

Im Bereich des Übergangsstückes 12 ist die Innenseite 19 des Schrumpfschlauches 13 zylindermantelförmig ausgestaltet und dadurch an die Außengeometrie des Übergangsstückes 12 angepasst. Die Verbindung zwischen dem Schrumpfschlauch 13 und dem Übergangsstück 12 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiels mittels eines Klebstoffes 23.In the area of the transition piece 12 is the inside 19 of the shrink tube 13 designed cylinder jacket and thereby to the outer geometry of the transition piece 12 customized. The connection between the shrink tubing 13 and the transition piece 12 takes place in this embodiment by means of an adhesive 23 ,

4 zeigt den in 3 gezeigten Ausschnitt eines Aktormoduls 2 eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenseite 19 des Schrumpfschlauches 13 zylindermantelförmig ausgestaltet, wobei an der Innenseite 19 kein Schichtsystem vorgesehen ist. Die Außenseite 18 des Schrumpfschlauches 13 ist zumindest abschnittsweise wellenförmig ausgestaltet. Dabei ist die Außenseite 18 in diesem Ausführungsbeispiel allerdings in einem Bereich des Übergangsstückes 12 zumindest im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgestaltet, da in diesem Bereich im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 keine mechanischen Spannungen in dem Schrumpfschlauch 13 und somit auch nicht in dem Schichtsystem 20 auftreten. Das Schichtsystem 20 ist auf die Außenseite 18 aufgebracht und weist zumindest die metallische Beschichtung 21 auf. 4 shows the in 3 shown section of an actuator module 2 a fuel injection valve 1 according to a third embodiment of the invention. In this embodiment, the inside is 19 of the shrink tube 13 designed cylinder-shaped, with the inside 19 no layer system is provided. The outside 18 of the shrink tube 13 is configured wavy at least in sections. Here is the outside 18 in this embodiment, however, in a region of the transition piece 12 designed at least substantially cylinder jacket, since in this area during operation of the fuel injection valve 1 no mechanical stresses in the shrink tubing 13 and therefore not in the shift system 20 occur. The shift system 20 is on the outside 18 applied and has at least the metallic coating 21 on.

Die metallische Beschichtung 21 an der Außenseite 18 kann auch nach dem Aufschrumpfen des Schrumpfschlauches 13 und/oder dem Verkleben des Schrumpfschlauches 13 mittels des Klebstoffs 23 an dem Übergangsstück 12 erfolgen. Dadurch können mechanische Spannungen in der metallischen Beschichtung 21, die während der Montage des Schrumpfschlauches 13, insbesondere beim Schrumpfen, auftreten können, von vornherein vermieden werden. Die metallische Beschichtung 21 kann außerdem mit einer Lackschicht 22 versehen werden.The metallic coating 21 on the outside 18 can also after shrinking the shrink tube 13 and / or the bonding of the shrink tube 13 by means of the adhesive 23 at the transition piece 12 respectively. This can cause mechanical stresses in the metallic coating 21 during the assembly of the shrink tube 13 , especially when shrinking, can be avoided from the outset. The metallic coating 21 can also with a paint layer 22 be provided.

Es ist anzumerken, dass das Schichtsystem 20 zumindest die metallische Beschichtung 21 aufweist. Dabei können auch weitere Schichten entsprechend der Lackschicht 22 vorgesehen sein. Ferner kann die metallische Beschichtung 21 auch aus mehreren Teilschichten bestehen. Außerdem kann die im Wesentlichen metallische Beschichtung 21 gegebenenfalls auch nichtmetallische Bestandteile aufweisen.It should be noted that the layer system 20 at least the metallic coating 21 having. In this case, other layers corresponding to the paint layer 22 be provided. Furthermore, the metallic coating 21 also consist of several partial layers. In addition, the substantially metallic coating 21 optionally also have non-metallic constituents.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen des Aktormoduls 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist somit eine Abdichtung des Aktorkörpers 10 gegenüber umgebende Medien, insbesondere Dieselbrennstoff, gewährleistet. Die Abdichtung erfolgt dabei sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Ferner wird eine Diffusion von Medien durch den beschichteten Schrumpfschlauch 13 verhindert. Außerdem können Hubdehnungen des Aktorkörpers 10 gewährleistet werden beziehungsweise kann eine Beeinträchtigung der Hubdehnung verringert werden. Außerdem sind Wärmedehnungen des Aktorkörpers 10 und der inneren Schutzschicht 16 im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils, die in radialer Richtung auftreten, gewährleistet. Ferner sind auch Kompressionen des Aktorkörpers 10 und der inneren Schutzschicht 16 ermöglicht. Außerdem besteht der Vorteil, dass die Herstellung des Aktormoduls 2 relativ kostengünstig möglich ist. Die innere Schutzschicht 16 ist vorzugsweise isolierend ausgestaltet. Durch die Ausgestaltung des Schichtsystems 20 mit der Lackschicht 22 kann außerdem in kostengünstiger Weise eine zusätzliche Sicherheit gegen Kurzschlüsse erfolgen. Speziell an der Außenfläche 17 kann die Lackschicht 22 auch einen gewissen Schutz gegenüber mechanischer Beschädigung der metallischen Beschichtung 21 gewährleisten. Außerdem besteht der Vorteil, dass der Schrumpfschlauch 13 hinsichtlich der Ausgestaltung einer Wellenstruktur an der Außenseite 18 und/oder an der Innenseite 19 weitgehend beliebig geformt werden kann. Speziell kann die Wellenlänge und die Amplitude einer solchen Wellenstruktur den Anforderungen gemäß angepasst werden.In the described embodiments of the actuator module 2 of the fuel injection valve 1 is thus a seal of the actuator body 10 to surrounding media, especially diesel fuel guaranteed. The seal takes place both in the radial and in the axial direction. Furthermore, a diffusion of media through the coated shrink tubing 13 prevented. In addition, stroke expansions of the actuator body 10 be ensured or can be reduced impairment of the stroke. In addition, thermal expansions of the actuator body 10 and the inner protective layer 16 in the operation of the fuel injection valve, which occur in the radial direction guaranteed. Furthermore, compressions of the actuator body are also 10 and the inner protective layer 16 allows. In addition, there is the advantage that the production of the actuator module 2 relatively inexpensive is possible. The inner protective layer 16 is preferably designed insulating. Due to the design of the layer system 20 with the paint layer 22 can also be done in an inexpensive manner additional security against short circuits. Especially on the outer surface 17 can the paint layer 22 also some protection against mechanical damage to the metallic coating 21 guarantee. There is also the advantage that the shrink tube 13 in terms of the design of a wave structure on the outside 18 and / or on the inside 19 can be largely arbitrarily shaped. Specifically, the wavelength and the amplitude of such a wave structure can be adjusted according to requirements.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments limited.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1174615 A2 [0002]

Claims

Piezoelectric actuator module ( 2 ), in particular actuator module for fuel injection valves, with an actuator body ( 10 ) and at least one of the actuator body ( 10 ) attached transition piece ( 11 . 12 ), characterized in that a shrink tube ( 13 ) is provided, which the actuator body ( 10 ) surrounds that in a space between the actuator body ( 10 ) and the shrink tubing ( 13 ) an inner protective layer ( 16 ) is formed and that on at least one side surface ( 18 . 19 ) of the shrink tube ( 13 ) an at least substantially metallic coating ( 21 ) is provided.

Actuator module according to claim 1, characterized in that on an outer side ( 18 ) of the shrink tube ( 13 ) an at least substantially metallic coating ( 21 ) is provided.

Actuator module according to claim 1 or 2, characterized in that on an inner side ( 19 ) of the shrink tube ( 13 ) an at least substantially metallic coating ( 21 ) is provided.

Actuator module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inner protective layer ( 16 ) is formed on the basis of an elastomer.

Actuator module according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the heat-shrinkable tube ( 13 ) on at least one side surface ( 18 . 19 ), at which the metallic coating ( 21 ) is provided, at least partially configured wave-shaped.

Actuator module according to Claim 5, characterized in that the heat-shrinkable tube ( 13 ) Is designed at least partially corrugated pipe.

Actuator module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shrink tube ( 13 ) by gluing with the transition piece ( 11 . 12 ) connected is.

Actuator module according to one of claims 1 to 7, characterized in that the shrink tube ( 13 ) in an unchreatened initial state already close to the transition piece ( 11 . 12 ) is applied, so that the intermediate space between the actuator body ( 10 ) and the shrink tubing ( 13 ) is relatively small.

Actuator module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the metallic coating ( 21 ) at least partially with a lacquer layer ( 22 ) is covered.

Fuel injection valve, in particular injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines with a piezoelectric actuator module ( 2 ) according to one of claims 1 to 9 and at least indirectly with the actuator module ( 2 ) operable valve closing body ( 5 ), which is provided with a valve seat surface ( 6 ) cooperates to a sealing seat.