DE102009002300A1 - Piezoelektrischer Aktor und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktors - Google Patents

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Abstract

Ein piezoelektrischer Aktor (2), der insbesondere als Aktor für Brennstoffeinspritzventile dient, weist einen Aktorkörper (13) auf. Der Aktorkörper (13) umfasst eine Vielzahl von keramischen Schichten (25-28) und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (25-28) angeordneten Elektrodenschichten (30-34). Dabei sind die Elektrodenschichten (30-34) aus einem Werkstoff (46, 47) gebildet, der eine metallische Komponente und eine Glaskomponente aufweist. Durch die Glaskomponente des Werkstoffs (46, 47) wird eine Anbindung an die keramischen Schichten (25-28) erzielt, um die keramischen Schichten (25-28) miteinander mechanisch zu verbinden. Die metallische Komponente des Werkstoffs (46, 47) ist als gesinterte metallische Komponente ausgestaltet, so dass elektrisch leitende Elektrodenschichten (30-34) gebildet sind. Ferner ist ein Verfahren angegeben, dass die Herstellung solch eines piezoelektrischen Aktors (2) mit niedrigen Kosten ermöglicht.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Aktor für ein Brennstoffeinspritzventil, ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem piezoelektrischen Aktor und ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktors. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
  • Denkbar ist es, ein piezoelektrisches Bauelement in monolithischer Vielschichtbauweise mit einem Stapel aus mehreren Keramikschichten und jeweils zwischen zwei Keramikschichten angeordneten Elektrodenschichten herzustellen.
  • Solch ein Verfahren zur Herstellung hat aber den Nachteil, dass die Herstellung aufwändig ist und somit die Herstellungskosten relativ groß sind.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1, das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 8, der erfindungsgemäße Linearantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass eine Herstellung des piezoelektrischen Aktors vereinfacht ist. Speziell ist eine kostengünstige Herstellung möglich.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruchs 1 angegebenen piezoelektrischen Aktors, des im Anspruch 8 angegebenen Brennstoffeinspritzventils, des im Anspruch 9 angegebenen Linearantriebs und des im Anspruch 10 angegebenen Verfahrens möglich.
  • Piezoelektrische Aktoren mit einer Vielzahl von keramischen Schichten und einer Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten angeordneten Elektrodenschichten können auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. Hierbei ist es denkbar, dass keramische Grünfolien genutzt werden, die mit einer Innenelektrodenpaste, beispielsweise auf einer AgPd-Basis, bedruckt und laminiert werden. Im weiteren Prozess kann die Organik aus dem Laminat ausgebrannt und der gesamte Aktorkörper im sogenannten Co-Firing gesintert werden. Dieser Weg ist wegen der Folienherstellung sehr kostenintensiv und kann angewendet werden, wenn sehr dünne Keramikschichten realisiert werden sollen. Für höhere Schichtdicken der Keramik, die somit auch höhere Ansteuerspannungen erforderlich machen, sind Verfahren denkbar, bei denen zuvor galvanisch beschichtete oder mit aufgedruckter und eingebrannter Paste aus Metall und Glas versehene, gesinterte und plan geschliffene beziehungsweise geläppte Keramikscheiben aufeinander gestapelt und mittels eines organischen Klebstoffs zu dem Vielschichtaktor verbunden werden. Dieser organische Klebstoff kann auch als Leitkleber ausgestaltet sein, um auch ohne Metallisierung der Keramikscheiben die Elektrodenschichten auszubilden. Ferner ist es als weiteres Verfahren zum Fügen von solchen gesinterten Keramikteilen möglich, Lötverfahren einzusetzen, bei denen die gesinterten Keramikteile in einem Galvanikprozess oder über eine aufgedruckte und eingebrannte Paste aus Metall und Glas mit einer lötbaren Metallschicht, beispielsweise aus Silber, AgPd, Platin oder Gold, versehen werden. In einem anschließenden Weich- oder Hartlötprozess, beispielsweise mittels Sn-Lot oder AgCu-Lot, kann das Fügen der Teile zu einem festen Verbund erfolgen. Allerdings sind diese Verfahren zur Herstellung relativ aufwändig. Bei dem Cofiring-Verfahren ist außerdem die Sintertemperatur durch den Schmelzpunkt der Innenelektrodenlegierung eingeschränkt, so dass der Einfluss der Diffusion des Innenelektrodenmaterials in die Keramik beim Sintern beherrscht werden muss. Bei den geklebten Varianten ist die Betriebstemperatur und Steifigkeit des Aktors von dem Polymer begrenzt. Die gelötete Variante ist in der Regel das mit den größten Kosten verbundene Verfahren.
  • Für eine kostengünstige, robuste Möglichkeit zur Herstellung von keramischen Vielschicht-Aktorkörpern mit höherer Schichtdicke, beispielsweise von mehr als 1 mm, können in vorteilhafter Weise keramische Scheiben zum Ausbilden der keramischen Schichten dienen, die als gesinterte Keramikpressteile hergestellt werden können. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die keramischen Scheiben in einem Tablettenprozess hergestellt werden. Bei solch einem Tablettenprozess kann eine schnell laufende Tablettenpresse keramische Scheiben, die zum Ausbilden der keramischen Schichten des Aktorskörpers dienen, in großer Stückzahl mit hoher Präzision und unter geringem Kostenaufwand aus einem gewünschten piezoelektrischen Material herstellen. Die keramischen Scheiben können dabei relativ flach ausgestaltet sein. Die keramischen Scheiben lassen sich auf Grund ihrer einfachen Geometrie und ihrem geringen organischen Binderanteil in einem einfachen Durchlaufofen in einem Prozessschritt entbindern und sintern, was bei einlagigem Sinterbesatz zu einer sehr gleichmäßigen Atmosphäre und damit Sinterergebnis führt, da auch flüchtige Bestandteile gleichmäßig abdampfen. Nach der Sinterung können die keramischen Scheiben in einem ebenfalls kostengünstig realisierbaren Massen-Schleifverfahren planparallel auf eine sehr gut definierbare Dicke bearbeitet werden. Hierbei kann beispielsweise ein Schablonenläppverfahren eingesetzt werden. Ferner können die keramischen Scheiben einfach gereinigt werden.
  • Ferner kann in vorteilhafter Weise ein Fügeverfahren durchgeführt werden, bei dem die einzelnen keramischen Scheiben zu dem Aktorkörper verbunden werden. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die vorbereiteten keramischen Scheiben auf der ersten Seite mit einem Werkstoff, insbesondere einer Paste aus einer Metallkomponente und einer Glaskomponente, vollflächig bedruckt und durchgetrocknet werden. Anschließend kann in vorteilhafter Weise die zweite Seite bedruckt werden, wobei vorzugsweise ein Trocknungsvorgang bei niedrigerer Temperatur und mit kürzerer Zeit durchgeführt wird, so dass nur ein leichter flüchtiges Lösungsmittel abdampft und das zweite, deutlich schwerer flüchtige Lösungsmittel, das sozusagen als Weichmacher dient, in der aus der Paste gebildeten Schicht verbleibt und diese in einem klebrig-plastischen Zustand hält. Die so vorbereiteten keramischen Scheiben können passgenau aufeinander gestapelt und dann verpresst werden, so dass sich die getrocknete Pastenschicht und die klebrige Pastenschicht miteinander verbinden und die einzelnen Scheiben zusammengehalten sind. Dieser Verbund kann dann verpresst werden. Der verpresste Verbund kann dann in vorteilhafter Weise in einem kombinierten Entbinderungs- und Einbrennvorgang fertig gestellt werden, bei dem der in der Paste enthaltene Glasanteil die Anbindung zur Keramik ausbildet und der Metallanteil zu einer weitgehend dichten und elektrisch gut leitfähigen Schicht versintert.
  • Somit kann der Werkstoff, insbesondere die als Einbrennpaste dienende Paste, mit der metallischen Komponente und der Glaskomponente für zwei Aufgaben dienen. Zum einen als Fügematerial, um eine mechanische Verbindung herzustellen, und zum anderen als Stromleiter.
  • Eine Abstufung der Körnung von metallischen Partikeln, die die metallische Komponente bilden, ist vorzugsweise so gestaltet, dass eine möglichst hohe Packungsdichte schon in dem vorgetrockneten Zustand erzielt wird. Dadurch kann eine Schwundrissbildung beim Sintern vermieden werden. Der Volumenanteil der Glaskomponente liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 15 Volumenprozent. Die Zusammensetzung der metallischen Komponente und der Glaskomponente kann in Abhängigkeit von der zu fügenden Keramik, das heißt dem Material der keramischen Schichten, und der dafür zulässigen Prozesstemperatur vorgegeben sein. Als Metall mit hoher Leitfähigkeit kommt auf Grund der zu anderen Edelmetallen relativ geringen Kosten vorzugsweise Silber oder eine auf Silber basierende Legierung zur Anwendung. Die Glaskomponente kann je nach Einbrenntemperatur und der zu fügenden Keramik bleihaltig oder bleifrei ausgebildet sein.
  • Somit kann durch den Werkstoff, der zumindest eine metallische Komponente und zumindest eine Glaskomponente aufweist, sowohl eine Verbindung der einzelnen keramischen Schichten erfolgen als auch als Innenelektroden dienende Elektrodenschichten hergestellt werden. Hierbei können die gesinterten Keramikscheiben, die die keramischen Schichten bilden, kostengünstig hergestellt werden. Hierdurch kann ein monolithischer anorganischer Stapelverbund hergestellt werden, wobei gleichzeitig die als Innenelektroden dienenden Elektrodenschichten ausgebildet werden. Die Elektrodenschichten können hierbei in einem Postfiring-Prozess bei relativ niedrigen Einbrenntemperaturen, beispielsweise aus einem Bereich von 600°C bis 700°C, gebildet werden. Hierdurch ist eine weitgehende oder völlige Unabhängigkeit von der Sintertemperatur der Keramik möglich, so dass in vorteilhafter Weise die für das Keramikmaterial günstigste Prozesstemperatur gewählt werden kann. Beispielsweise kann für eine auf PZT basierte Keramik eine Temperatur aus einem Bereich von etwa 1000°C bis etwa 1100°C gewählt werden. Für andere bleifreie Materialien können gegebenenfalls sogar noch höhere Temperaturen gewählt sein.
  • 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 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktors entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem piezoelektrischen Aktor 2 entsprechend einem 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 einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignet sich besonders für solch ein Brennstoffeinspritzventil 1. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Ein weiterer spezieller Anwendungsfall ist ein Linearantrieb mit dem piezoelektrischen Aktor 2, wobei der piezoelektrische Aktor 2 zumindest näherungsweise in einer resonanten Betriebsart betätigbar ist. Auf Grund des resonanten Betriebs kann bei verhältnismäßig niedrigen Betriebsspannungen und damit geringen elektrischen Feldern gearbeitet werden. Hierbei eignet sich besonders ein Aktor 2, bei dem die Schichtdicken eines keramischen materials in einem Bereich von etwa 1 mm bis etwa 3 mm liegen.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 und einen mit dem Ventilgehäuse 3 verbundenen Brennstoffeinlassstutzen 4 auf. An den Brennstoffeinlassstutzen 4 kann eine Brennstoffleitung angeschlossen werden. Dadurch ist Brennstoff über den Brennstoffeinlassstutzen 4 in einen im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Aktorraum 5 einleitbar. Der Aktorraum 5 ist durch ein Gehäuseteil 6 von einem ebenfalls im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Brennstoffraum 7 getrennt. In dem Gehäuseteil 6 sind Durchlassöffnungen 8, 9 vorgesehen, um den über den Brennstoffeinlassstutzen 4 in den Aktorraum 5 geführten Brennstoff in den Brennstoffraum 7 zu leiten.
  • Außerdem ist ein Ventilsitzkörper 10 vorgesehen, der mit dem Ventilgehäuse 3 verbunden ist. An dem Ventilsitzkörper 10 ist eine Ventilsitzfläche 11 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 12 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Dabei ist der Ventilschließkörper 12 einstückig mit einer Ventilnadel 15 ausgebildet, über die der Ventilschließkörper 12 mit einer im Aktorraum 5 vorgesehenen Druckplatte 16 verbunden ist. Das Gehäuseteil 6 führt die Ventilnadel 15 in Richtung einer Achse 17 des Brennstoffeinspritzventils 1. Eine Ventilfeder 18, die einerseits an dem Gehäuseteil 6 und andererseits an der Druckplatte 16 anliegt, beaufschlagt die Ventilnadel 15 mittels der Druckplatte 16 mit einer Schließkraft. Dadurch ist der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 gebildete Dichtsitz im Ausgangszustand geschlossen.
  • Außerdem ist an dem Ventilgehäuse 3 ein Anschlusselement 20 vorgesehen, um eine elektrische Zuleitung an das Brennstoffeinspritzventil 1 anzuschließen. Die elektrische Zuleitung kann dabei mittels eines Steckers an elektrische Leitungen 21, 22 angeschlossen werden, die durch das Gehäuse 3 und einen an einen Aktorkörper 13 des Aktors 2 angefügten Aktorfuß 23 an den Aktorkörper 13 geführt sind. Ferner ist an den Aktorkörper 13 des Aktors 2 ein Aktorkopf 24 angefügt. Der piezoelektrische Aktor 2 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel den Aktorkörper 13, den Aktorfuß 23 und den Aktorkopf 24.
  • Der Aktorkörper 13 des piezoelektrischen Aktors 2 weist eine Vielzahl von keramischen Schichten 25, 26, 27, 28 und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten 25, 26, 27, 28 angeordneten Elektrodenschichten 30, 31, 32, 33, 34 auf. Dabei sind zur Vereinfachung der Darstellung nur die keramischen Schichten 25, 26, 27, 28 und die Elektrodenschichten 30, 31, 32, 33, 34 gekennzeichnet. Die Elektrodenschichten 30 bis 34 sind abwechselnd mit der elektrischen Leitung 21 und der elektrischen Leitung 22 verbunden. Zum Verbinden der Elektrodenschichten 30 bis 34 mit den elektrischen Leitungen 21, 22 dienen Außenelektrodenanbindungen 40, 41.
  • Über die elektrischen Leitungen 21, 22 kann der piezoelektrische Aktor 2 geladen werden, wobei sich dieser in Richtung der Achse 17 ausdehnt, wodurch der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 ausgebildete Dichtsitz geöffnet wird. Dadurch kommt es zum Abspritzen von Brennstoff aus dem Brennstoffraum 7 über einen Ringspalt 42 und den geöffneten Dichtsitz. Beim Entladen zieht sich der piezoelektrische Aktor 2 wieder zusammen, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 ausgebildete Dichtsitz geschlossen ist.
  • Die keramischen Schichen 25 bis 28 des Aktorkörpers 13 sind durch keramische Scheiben 25 bis 28 gebildet. Ferner sind die Elektrodenschichten 30 bis 34 aus einem Werkstoff gebildet, der zumindest eine metallische Komponente und zumindest eine Glaskomponente aufweist. Die Elektrodenschichten 30 bis 34 sorgen hierbei für eine mechanische Verbindung der keramischen Schichten 25 bis 28. Die Ausgestaltung des Aktorkörpers 13 und die Herstellung des Aktorkörpers 13 des piezoelektrischen Aktors 2 ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 in weiterem Detail beschrieben.
  • 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung des piezoelektrischen Aktors 2. Das Verfahren beginnt mit einem Schritt 43. In einem Tablettenprozess können mittels einer schnell laufenden Tablettenpresse eine Vielzahl von flachen, keramischen Scheiben 25, 26 mit hoher Präzision und unter geringem Kostenaufwand hergestellt werden. Hierbei werden die keramischen Scheiben 25, 26 aus einem piezoelektrischen Material hergestellt. Die keramischen Scheiben 25, 26 werden dann entbindert und gesintert. Nach der Sinterung erfolgt im Schritt S1 ein Schleifen der keramischen Scheiben 25, 26. Dadurch ist eine erste Seite 44 der keramischen Scheibe 25 planparallel zu einer zweiten Seite 45 der keramischen Schicht 25. Entsprechend werden eine erste Seite 44' und eine zweite Seite 45' der keramischen Scheibe 26 und die Seiten einer Vielzahl von weiteren keramischen Scheiben in einem Massen-Schleifverfahren planparallel bearbeitet, so dass die keramischen Scheiben 25, 26 eine definierte Dicke aufweisen.
  • Dann werden die keramischen Scheiben 25, 26 im Schritt S2 an ihren ersten Seiten 44, 44' mit einer Paste 46A, 46B aus einem Werkstoff 46 vollflächig bedruckt. Dieser Werkstoff 46 weist eine metallische Komponente und eine Glaskomponente auf. Die Paste 46A auf der ersten Seite 44 der keramischen Scheibe 25 sowie die Paste 46B auf der ersten Seite 44' der keramischen Scheibe 26 werden dann im Schritt S3 getrocknet, insbesondere durchgetrocknet. Anschließend werden die keramischen Scheiben gewendet.
  • Im Schritt S3 werden die keramischen Scheiben 25, 26 an ihren zweiten Seiten 45, 45' mit einer Paste 47A, 47B aus einem Werkstoff 47 bedruckt. Der Werkstoff 47 weist hierbei eine metallische Komponente und eine Glaskomponente auf. Außerdem weist der Werkstoff 47 ein erstes Lösungsmittel und ein zweites Lösungsmittel auf, wobei das erste Lösungsmittel leichter flüchtig ist als das zweite Lösungsmittel. Das zweite Lösungsmittel des Werkstoffs 47 dient hierbei als Weichmacher.
  • Im folgenden Schritt S4, in dem die keramischen Scheiben 25, 26 einem weiteren Trocknungsprozess ausgesetzt werden, dampft nur das leichter flüchtige Lösungsmittel ab, während das deutlich schwerer flüchtige zweite Lösungsmittel in den Pasten 47A, 47B verbleibt und diese in einem klebrig-plastischen Zustand hält. Diese so vorbereiteten keramischen Scheiben 25, 26 werden im folgenden Schritt S5 mit einer Vielzahl weiterer keramischen Scheiben 27, 28 passgenau aufeinander gestapelt. Hierbei wird die Keramische Scheibe 25 so auf die keramische Scheibe 26 gestapelt, dass die erste Seite 44 der keramischen Scheibe 25 der zweiten Seite 45' der keramischen Scheibe 26 zugewandt ist. Die an der ersten Seite 44 der keramischen Schicht 25 vorgesehene, durchgetrocknete Paste 46A aus dem Werkstoff 46 wird hierbei mit der auf der zweiten Seite 45' der keramischen Scheibe 26 vorgesehenen, teilgetrockneten Paste 47B aus dem Werkstoff 47 zusammengefügt. Ferner werden die aufeinander gestapelten keramischen Schichten 25 bis 28 verpresst. Bei diesem Verpressen verbindet sich unter anderem die getrocknete Paste 46A der keramischen Scheibe 25 mit der teilgetrockneten, klebrigen Paste 47B der keramischen Scheibe 26. Somit sind die einzelnen keramischen Schichten 25 bis 28 über die Pasten 46A, 46B, 47A, 47B zusammengehalten. Für die Pasten 46A, 46B, 47A, 47B können unterschiedliche Werkstoffe 46, 47 vorgesehen sein, wobei der Werkstoff 47 im Unterschied zu dem Werkstoff 46 neben einem ersten Lösungsmittel auch das schwerflüchtige zweite Lösungsmittel enthält. Allerdings kann aus praktischen Gründen auch der gleiche Werkstoff für die Pasten 46A, 46B, 47A, 47B zum Einsatz kommen, so dass der Werkstoff 46 identisch mit dem Werkstoff 47 ist. Das Durchtrocknen der Pasten 46A, 46B kann dabei auf geeignete Weise erfolgen. Möglich ist es allerdings auch, dass die Pasten 46A, 46B nur teilweise getrocknet werden, so dass auch diese einen klebrig-plastischen Zustand während der Schritte S2, S3, S4 und S5 aufweisen.
  • Entsprechend sind im Schritt S5 auch zwischen den keramischen Schichten 26, 27, 28 getrocknete und/oder klebrige Pastenschichten 48, 49 vorgesehen.
  • Der im Schritt S5 hergestellte, verpresste Verbund der keramischen Schichten 25 bis 28 und der Elektrodenschichten 30 bis 34 wird dann im Schritt S6 in einem kombinierten Entbinderungs- und Einbrennvorgang fertig gestellt. Der in den Werkstoffen 46, 47 enthaltene Glasanteil bildet hierbei die Anbindung zu dem keramischen Material der keramischen Schichten 25 bis 28, die durch die keramischen Scheiben 25 bis 28 gebildet sind, aus. Ferner weist die metallische Komponente der Werkstoffe 46, 47 metallische Partikel auf, die in einer Körnung abgestuft sind, welche eine hohe Packungsdichte im vorgetrockneten Zustand erreicht. Die metallische Komponente versintert hierbei zu jeweils einer weitgehend dichten und elektrisch gut leitfähigen Elektrodenschicht 30 bis 34. Somit bilden sich im Schritt S6 Elektrodenschichten 30 bis 34 aus, die zum einen eine mechanische Verbindung der keramischen Schichten 25 bis 28 untereinander ermöglichen und zum anderen eine vorteilhafte, elektrisch gut leitende Schichtstruktur aufweisen. Speziell ist eine Schwundrissbildung beim Sintern verhindert oder zumindest erheblich verringert.
  • Somit wird im Schritt S6 der Aktorkörper 13 aus einer Vielzahl von keramischen Schichten 25 bis 28 und einer Vielzahl von Elektrodenschichten 30 bis 34 gebildet. Im Schritt S7 endet das Verfahren.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (14)

  1. Piezoelektrischer Aktor (2), insbesondere Aktor für Brennstoffeinspritzventile, mit einem Aktorkörper (13), der eine Vielzahl von keramischen Schichten (2528) und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (2528) angeordneten Elektrodenschichten (3034) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Elektrodenschichten (3034) aus zumindest einem Werkstoff (46, 47) gebildet ist, der zumindest eine metallische Komponente und zumindest eine Glaskomponente aufweist.
  2. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenschicht (3034) durch die Glaskomponente des Werkstoffs (46, 47) mit benachbarten keramischen Schichten (2528) mechanisch verbunden ist.
  3. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil der Glaskomponente an dem Werkstoff (46, 47) etwa 15 Volumenprozent beträgt.
  4. Piezoelektrischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Komponente des Werkstoffs (46, 47) gesintert ist und dass die Elektrodenschicht (3034) durch die gesinterte metallische Komponente des Werkstoffs (46, 47) als elektrisch leitende Elektrodenschicht (3034) ausgebildet ist.
  5. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstufung der Körnung von metallischen Partikeln der metallischen Komponente des Werkstoffs (46, 47) so gestaltet ist, dass eine hohe Packungsdichte des Werkstoffs (46, 47) in einem vorgetrockneten Zustand erreicht ist.
  6. Piezoelektrischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Komponente des Werkstoffs (46, 47) Silber und/oder zumindest eine Silberlegierung aufweist.
  7. Piezoelektrischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Schichten (2528) durch keramische Scheiben gebildet sind, die durch die Elektrodenschichten (3034) miteinander verbunden sind.
  8. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen Aktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem von dem piezoelektrischen Aktor (2) betätigbaren Ventilschließkörper (12), der mit einer Ventilsitzfläche (11) zu einem Dichtsitz zusammen wirkt.
  9. Linearantrieb mit einem piezoelektrischen Aktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der piezoelektrische Aktor (2) zumindest näherungsweise in einer resonanten Betriebsart betätigbar ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktors (2), das folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Herstellen von mehreren keramischen Scheiben (2528) aus einem piezoelektrischen Material; b) Entbindern und Sintern der keramischen Scheiben (2528); c) Aufbringen eines Werkstoffs (46), der zumindest eine metallische Komponente und zumindest eine Glaskomponente aufweist, auf erste Seiten (44, 44') der keramischen Scheiben (2528); d) zumindest teilweises Trocknen des auf die ersten Seiten (44, 44') der keramischen Scheiben (2528) aufgebrachten Werkstoffs (46); e) Stapeln der keramischen Scheiben (2528), auf die der Werkstoff (46) aufgebracht ist, zu einem Verbund und f) Entbindern und Einbrennen des gestapelten Verbunds, wobei sich die Glaskomponente des Werkstoffs (46) an die keramischen Scheiben (2528) anbindet und wobei die metallische Komponente des Werkstoffs (46) gesintert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte: e) Aufbringen eines Werkstoffs (47), der zumindest eine metallische Komponente und zumindest eine Glaskomponente aufweist, auf zweite Seiten (45, 45') der keramischen Scheiben (2528) und f) zumindest teilweises Trocknen des auf die zweiten Seiten (45, 45') der keramischen Scheiben (2528) aufgebrachten Werkstoffs (47).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der auf die zweiten Seiten (45, 45') aufgebrachte Werkstoff (47) ein erstes Lösungsmittel und ein zweites Lösungsmittel aufweist, dass das erste Lösungsmittel leichter flüchtig ist als das zweite Lösungsmittel und dass beim teilweisen Trocknen des auf die zweiten Seiten (45, 45') der keramischen Scheiben (2528) aufgebrachten Werkstoffs (47) das zweite Lösungsmittel nicht oder nur teilweise abdampft.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die ersten Seiten (44, 44') der keramischen Scheiben (2528) aufgebrachte Werkstoff (46) beim Trocknen zumindest im Wesentlichen durchgetrocknet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Scheiben (2528) in einem Tablettenprozess aus dem piezoelektrischen Material hergestellt werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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