DE102009046093A1

DE102009046093A1 - Piezoelectric actuator for fuel injector of fuel injection system of air compressing, self-ignition internal combustion engine, has encapsulation for partially enclosing transition piece and actuator body and releasing active region of body

Info

Publication number: DE102009046093A1
Application number: DE102009046093A
Authority: DE
Inventors: Andre Boehm; Carsten Raupach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-05

Abstract

The actuator (2) has an actuator body (9) with a set of ceramic layers (25) and a set of electrode layers (26) that are arranged between the ceramic layers. A transition piece (20) is attached to the actuator body, and an encapsulation (35) partially encloses the transition piece and the actuator body. The encapsulation releases an active region (29) of the actuator body. The encapsulation encloses the actuator body up to an outer electrode connection (31, 32) or at a distance from the outer electrode connection.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Aktor für ein Brennstoffeinspritzventil und ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen oder von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.The invention relates to a piezoelectric actuator for a fuel injection valve and a fuel injection valve with a piezoelectric actuator. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, auto-ignition internal combustion engines or mixture-compression, spark-ignition internal combustion engines.

Aus der DE 103 327 A1 ist ein Injektor für Einspritzsysteme von Brennkraftmaschinen, insbesondere von direkteinspritzenden Dieselmotoren, bekannt. Der bekannte Injektor umfasst einen in einem Injektorkörper angeordneten Piezoaktor, der über Federmittel einerseits mit dem Injektor und andererseits mit einem hülsenartigen Übersetzerkolben in Anlage gehalten wird. Hierbei wird durch den über den Übersetzerkolben auf den Piezoaktor wirkenden Druck der Piezoaktor an seiner Oberseite gegen den Injektorkörper abgedichtet. Ein elektrischer Anschluss kann durch eine abgewinkelte Bohrung aus dem Injektorkörper herausgeführt werden.From the DE 103 327 A1 is an injector for injection systems of internal combustion engines, in particular direct injection diesel engines, known. The known injector comprises a piezoelectric actuator arranged in an injector body, which is held in abutment via spring means on the one hand with the injector and on the other hand with a sleeve-like booster piston. In this case, the piezoactor is sealed on its upper side against the injector body by the pressure acting on the piezoelectric actuator via the booster piston. An electrical connection can be led out of the injector body through an angled bore.

Bei einem piezoelektrischen Aktor besteht das Problem, dass gegebenenfalls eine Kapselung mittels einer metallischen Hülse oder dergleichen erforderlich ist, wobei über die metallische Hülse ein Kurzschluss erzeugt werden kann. Beispielsweise kann eine Außenelektrode mit der metallischen Hülse in Kontakt gelangen, so dass ein Kurzschluss auftritt. Deshalb muss der Aktor zuverlässig angeordnet, insbesondere zentriert sein. Beispielsweise kann der Aktorkörper im Bereich eines Übergangsstücks an seinem Endabschnitt umfänglich gehalten werden. Dies verlängert jedoch den Aktorkörper durch ein entsprechend langes keramisches Endstück beziehungsweise verringert bei vorgegebener Aktorlänge die Anzahl der wirksamen keramischen Schichten des aktiven Bereichs und somit des Dehnungsvermögens des Aktorkörpers.In a piezoelectric actuator, there is the problem that, if necessary, encapsulation by means of a metallic sleeve or the like is required, whereby a short circuit can be generated via the metallic sleeve. For example, an outer electrode can come into contact with the metallic sleeve, so that a short circuit occurs. Therefore, the actuator must be reliably arranged, in particular centered. For example, the actuator body can be circumferentially held in the region of a transition piece at its end portion. However, this lengthens the actuator body by a correspondingly long ceramic end piece or, for a given actuator length, reduces the number of effective ceramic layers of the active region and thus of the expansion capacity of the actuator body.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 11 haben demgegenüber den Vorteil, dass eine zuverlässige Ausrichtung des Aktorkörpers gewährleistet ist und zugleich die Länge eines aktiven Bereichs des Aktorkörpers relativ groß ist. Speziell kann sich der aktive Bereich des Aktorkörpers fast über die gesamte Länge des Aktorkörpers erstrecken.The piezoelectric actuator according to the invention with the features of claim 1 and the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 11 have the advantage that a reliable alignment of the actuator body is ensured and at the same time the length of an active region of the actuator body is relatively large. Specifically, the active region of the actuator body can extend almost over the entire length of the actuator body.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktors und des im Anspruch 11 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the specified in claim 1 piezoelectric actuator and the fuel injection valve specified in claim 11 are possible.

In vorteilhafter Weise ist zumindest eine Außenelektrodenanbindung vorgesehen, wobei die Umspritzung den Aktorkörper bis zu der Außenelektrodenanbindung oder beabstandet von der Außenelektrodenanbindung abschnittsweise umgibt. Insbesondere kann die Umspritzung den Aktorkörper bis zu der Außenelektrodenanbindung oder etwas beabstandet von der Außenelektrodenanbindung abschnittsweise umgeben. Hierdurch kann sich die Umspritzung zumindest im Wesentlichen bis zu der Außenelektrodenanbindung erstrecken. Im Bereich der Außenelektrodenanbindung ist somit ein Dehnungsvermögen des Aktorkörpers unbeeinflusst. Vorzugsweise erstreckt sich die Außenelektrodenanbindung entlang einer Längsachse des Aktorkörpers gerade über den aktiven Bereich. Durch die Umspritzung kann somit eine Anordnung des Aktorkörpers in Bezug auf das Übergangsstück gewährleistet werden. Speziell kann eine Zentrierung des Aktorkörpers in Bezug auf das Übergangsstück beziehungsweise in Bezug auf eine Längsachse des piezoelektrischen Aktors mit dem Aktorkörper gewährleistet werden. Der Aktorkörper kann hierbei in die Umspritzung gestellt und fixiert werden. Dadurch ist ein Wandern des Aktorkörpers in Bezug auf das Übergangsstück während des Betriebs, bei dem eine Vielzahl von Betätigungen des Aktorkörpers zum Dehnen und Zusammenziehen des Aktorkörpers entlang der Längsachse erfolgt, verhindert.In an advantageous manner, at least one outer electrode connection is provided, wherein the encapsulation surrounds the actuator body in sections up to the outer electrode connection or at a distance from the outer electrode connection. In particular, the encapsulation can surround the actuator body in sections up to the outer electrode connection or slightly spaced from the outer electrode connection. As a result, the encapsulation may extend at least substantially up to the outer electrode connection. In the area of the external electrode connection, an expansion capacity of the actuator body is thus unaffected. Preferably, the outer electrode connection extends along a longitudinal axis of the actuator body just above the active region. The encapsulation can thus ensure an arrangement of the actuator body with respect to the transition piece. Specifically, a centering of the actuator body with respect to the transition piece or with respect to a longitudinal axis of the piezoelectric actuator with the actuator body can be ensured. The actuator body can be placed and fixed in the encapsulation. Thereby, a migration of the actuator body with respect to the transition piece during operation, in which a plurality of actuations of the actuator body for expanding and contracting the actuator body takes place along the longitudinal axis prevented.

Vorteilhaft ist es, dass der Aktorkörper an einer Stirnseite des Aktorkörpers, an die das Übergangsstück angefügt ist, eine Fase aufweist, und dass die Umspritzung zum abschnittsweisen Umgeben des Aktorkörpers den Aktorkörper zumindest an der Fase und/oder zumindest im Wesentlichen nur an der Fase umgibt. Hierdurch kann ein aktiver Bereich des Aktorkörpers in seiner Länge weiter optimiert werden. Durch die Fase wird die Anordnung, insbesondere symmetrische Anordnung, des Aktorkörpers bezüglich des Übergangsstücks auf Grund des ausgebildeten Formschlusses gewährleistet.It is advantageous that the actuator body on a front side of the actuator body, to which the transition piece is attached, has a chamfer, and that the encapsulation for partially surrounding the actuator body surrounds the actuator body at least on the chamfer and / or at least substantially only on the chamfer , As a result, an active region of the actuator body can be further optimized in its length. The chamfer ensures the arrangement, in particular symmetrical arrangement, of the actuator body with respect to the transition piece on the basis of the formed positive connection.

Vorteilhaft ist es auch, dass sich der aktive Bereich des Aktorkörpers weitgehend bis zu einer Stirnseite des Aktorkörpers, an die das Übergangsstück angefügt ist, erstreckt. Hierbei ist es speziell von Vorteil, dass die Elektrodenschicht des aktiven Bereichs, die am nächsten an der Stirnseite des Aktorkörpers, an die das Übergangsstück angefügt ist, angeordnet ist, durch eine keramische Trennschicht von der Stirnseite des Aktorkörpers getrennt ist. Hierbei können eine Dicke der keramischen Trennschicht und eine durchschnittliche Dicke der einzelnen keramischen Schichten des aktiven Bereichs in vorteilhafter Weise von der gleichen Größenordnung sein. Speziell unterscheiden sich die Dicken der Trennschicht und der einzelnen keramischen Schichten somit um weniger als den Faktor 10. Hierbei ist außerdem neben der vorteilhaften Zentrierung und langen Ausgestaltung des aktiven Bereichs eine elektrische Isolierung der Elektrodenschichten gegenüber einem beispielsweise metallischen Übergangsstück gewährleistet.It is also advantageous that the active region of the actuator body extends largely to an end face of the actuator body, to which the transition piece is attached. In this case, it is particularly advantageous that the electrode layer of the active region, which is arranged closest to the end face of the actuator body to which the transition piece is attached, is separated from the end face of the actuator body by a ceramic separating layer. In this case, a thickness of the ceramic separating layer and an average thickness of the individual ceramic layers of the active region may advantageously be of the same order of magnitude. In particular, the thicknesses of the separating layer and of the individual ceramic layers thus differ by less than a factor of 10. Here, in addition to the advantageous centering and long design of the active region, an electrical insulation of the electrode layers against an example metallic transition piece is ensured.

In vorteilhafter Weise ist das Übergangsstück, das an den Aktorkörper angefügt ist, als Aktorfuß ausgestaltet. Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Dichthülse vorgesehen ist, die den Aktorkörper gegenüber der Umgebung abdichtet, dass die Dichthülse durch Verbinden mit dem Übergangsstück zumindest näherungsweise an der Längsachse ausgerichtet ist und dass der Aktorkörper durch die Umspritzung bezüglich der Längsachse zumindest im Wesentlichen zentriert und umfänglich beabstandet zu der Dichthülse ausgerichtet ist. Um eine gute Medienbeständigkeit und eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten, ist die Dichthülse vorzugsweise als metallische Dichthülse ausgestaltet. Somit kann ein vorgegebener Abstand des Aktorkörper und der gegebenenfalls an der Außenseite des Aktorkörpers vorgesehenen Elektrodenanbindungen zur Hülse sichergestellt werden. Kurzschlüsse zwischen den Außenelektrodenanbindungen und der Dichthülse sind somit in allen Betriebszuständen verhindert. Gleichzeitig kann der Ausschuss an der Montagelinie in der Hochspannungsprüfung, in der stark unsymmetrische Aktorkörper detektiert werden können, verringert werden.Advantageously, the transition piece, which is attached to the actuator body, designed as Aktorfuß. Further, it is advantageous that a sealing sleeve is provided, which seals the actuator body relative to the environment, that the sealing sleeve is aligned by connecting to the transition piece at least approximately on the longitudinal axis and that the actuator body at least substantially centered by the encapsulation with respect to the longitudinal axis and circumferentially spaced aligned with the sealing sleeve. In order to ensure a good media resistance and a reliable seal, the sealing sleeve is preferably designed as a metallic sealing sleeve. Thus, a predetermined distance of the actuator body and possibly provided on the outside of the actuator body electrode connections are ensured to the sleeve. Short circuits between the outer electrode connections and the sealing sleeve are thus prevented in all operating states. At the same time, the scrap can be reduced at the assembly line in the high-voltage test, in which highly asymmetrical actuator bodies can be detected.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a fuel injection valve with a piezoelectric actuator in a partial, schematic sectional view according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem piezoelektrischen Aktor 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen oder gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das beispielsweise Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignet sich besonders für solche Brennstoffeinspritzventile 1. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und der erfindungsgemäße Aktor 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a fuel injector 1 with a piezoelectric actuator 2 in an excerpt, schematic sectional view according to an embodiment. The fuel injector 1 can in particular serve as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines or mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines. A preferred use of the fuel injection valve 1 consists of a fuel injection system with a common rail, for example, diesel fuel under high pressure to several fuel injection valves 1 leads. The piezoelectric actuator according to the invention 2 is particularly suitable for such fuel injectors 1 , The fuel injection valve according to the invention 1 and the actuator according to the invention 2 However, they are also suitable for other applications.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 und einen mit dem Ventilgehäuse 3 verbundenen Düsenkörper 4 auf. Der piezoelektrische Aktor 2 ist in einem innerhalb des Ventilgehäuses 3 ausgebildeten Aktorraums 5 angeordnet. Ferner ist innerhalb des Düsenkörpers 4 ein Brennstoffraum 6 ausgebildet, der im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff gefüllt ist.The fuel injector 1 has a valve housing 3 and one with the valve body 3 connected nozzle body 4 on. The piezoelectric actuator 2 is in one inside the valve body 3 trained actuator room 5 arranged. Furthermore, within the nozzle body 4 a fuel room 6 formed during operation of the fuel injection valve 1 is filled with high pressure fuel.

Der piezoelektrische Aktor 2 weist elektrische Zuleitungen 7, 8 auf, über die ein Aktorkörper 9 des piezoelektrischen Aktors 2 geladen und entladen werden kann. Beim Laden dehnt sich der Aktorkörper 9 entlang einer Längsachse 10 aus und zieht sich beim Entladen wieder zusammen. Hierdurch ist eine Betätigung einer Ventilnadel 11 möglich, wie es durch den Doppelpfeil 12 veranschaulicht ist. Der piezoelektrische Aktor 2 steht hierbei in geeigneter Wirkverbindung mit der Ventilnadel 11, die direkt oder indirekt, beispielsweise mittels eines hydraulischen Kopplers, besteht. Die Ventilnadel 11 weist einen Ventilschließkörper 13 auf, der mit einer an dem Düsenkörper 4 ausgestalteten Ventilsitzfläche 14 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Entsprechend der Bewegung der Ventilnadel 11 wird ein Abspritzen von Brennstoff aus dem Brennstoffraum 6 über eine in dem Düsenkörper 4 vorgesehene Düsenöffnung 15 ermöglicht.The piezoelectric actuator 2 has electrical leads 7 . 8th on, over which an actuator body 9 of the piezoelectric actuator 2 loaded and unloaded. When loading the actuator body expands 9 along a longitudinal axis 10 out and retracts when unloading. This is an actuation of a valve needle 11 possible as indicated by the double arrow 12 is illustrated. The piezoelectric actuator 2 stands here in suitable operative connection with the valve needle 11 which consists directly or indirectly, for example by means of a hydraulic coupler. The valve needle 11 has a valve closing body 13 on, with one on the nozzle body 4 designed valve seat surface 14 cooperates to a sealing seat. According to the movement of the valve needle 11 is a spray of fuel from the fuel chamber 6 about one in the nozzle body 4 provided nozzle opening 15 allows.

Der piezoelektrische Aktor 2 weist Übergangsstücke 20, 21 auf. Hierbei ist das Übergangsstück 20 als Aktorfuß 20 ausgebildet, während das Übergangsstück 21 als Aktorkopf 21 ausgebildet ist. Der Aktorkörper 9 ist zwischen den Übergangsstücken 20, 21 angeordnet. Hierbei weist der Aktorkörper eine Stirnfläche 22, an die der Aktorfuß 20 angefügt ist, und eine Stirnfläche 23 auf, an die der Aktorkopf 21 angefügt ist.The piezoelectric actuator 2 has transition pieces 20 . 21 on. Here is the transition piece 20 as an actuator foot 20 formed while the transition piece 21 as an actuator head 21 is trained. The actuator body 9 is between the transition pieces 20 . 21 arranged. Here, the actuator body has an end face 22 to which the actuator base 20 is attached, and an end face 23 on, to which the actuator head 21 is attached.

Ferner weist der piezoelektrische Aktor 2 eine Dichthülse 24 auf, die einerseits über eine Schweißnaht mit dem Aktorfuß 20 und andererseits über eine weitere Schweißnaht mit dem Aktorkopf 21 verbunden ist. Die Dichthülse 24 ist vorzugsweise als metallische Dichthülse 24 ausgestaltet. Hierdurch ist der Aktorkörper 9 gegenüber dem Aktorraum 5 abgedichtet. Die Dichthülse 24 ist hierbei medienbeständig, insbesondere beständig gegenüber Brennstoff, Öl, Wasser oder anderen Medien, die den piezoelektrischen Aktor 2 umgeben.Furthermore, the piezoelectric actuator 2 a sealing sleeve 24 on the one hand via a weld with the actuator foot 20 and on the other hand via another weld with the actuator head 21 connected is. The sealing sleeve 24 is preferably as a metallic sealing sleeve 24 designed. As a result, the actuator body 9 opposite the actuator room 5 sealed. The sealing sleeve 24 is resistant to media, especially resistant to fuel, oil, water or other media, the piezoelectric actuator 2 surround.

Der Aktorkörper 9 des piezoelektrischen Aktors 2 weist eine Vielzahl von keramischen Schichten 25 und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten 25 angeordneten Elektrodenschichten 26, 27, 28 auf. Hierbei sind zur Vereinfachung der Darstellung nur die Elektrodenschichten 26, 27, 28 gekennzeichnet. Die Elektrodenschicht 27 ist von allen Elektrodenschichten am nächsten an der Stirnfläche (Stirnseite) 22 und somit an dem Übergangsstück 20 angeordnet. Die Elektrodenschicht 28 ist hingegen am nächsten an der Stirnfläche (Stirnseite) 23 und somit dem Übergangsstück 21 angeordnet. Zwischen den Elektrodenschichten 27, 28 befindet sich somit ein aktiver Bereich 29 des Aktorkörpers 9. In dem aktiven Bereich 29 kommt es beim Laden und Entladen des Aktorkörpers 9 zu einem Hub auf Grund des piezoelektrischen Effekts in den keramischen Schichten 25, die aus piezokeramischen Material gebildet sind. The actuator body 9 of the piezoelectric actuator 2 has a variety of ceramic layers 25 and a plurality of between the ceramic layers 25 arranged electrode layers 26 . 27 . 28 on. Here, only the electrode layers are to simplify the illustration 26 . 27 . 28 characterized. The electrode layer 27 is of all electrode layers closest to the end face (front side) 22 and thus at the transition piece 20 arranged. The electrode layer 28 on the other hand is closest to the end face (front side) 23 and thus the transition piece 21 arranged. Between the electrode layers 27 . 28 is thus an active area 29 of the actuator body 9 , In the active area 29 it comes when loading and unloading the actuator body 9 to a stroke due to the piezoelectric effect in the ceramic layers 25 made of piezoceramic material.

An einer Außenseite 30 des Aktorkörpers 9 sind in diesem Ausführungsbeispiel Außenelektrodenanbindungen 31, 32 angebracht. Hierbei ist die Außenelektrodenanbindung 31 mit einem Teil der Elektrodenschichten verbunden, während die Außenelektrodenanbindung 32 mit den anderen Elektrodenschichten verbunden ist. Hierbei sind die Elektrodenschichten abwechselnd mit den Außenelektrodenanbindungen 31, 32 verbunden. Die elektrischen Zuleitungen 7, 8 sind auf geeignete Weise durch den Aktorfuß 20 und zu den Außenelektrodenanbindungen 31, 32 geführt und mit den Außenelektrodenanbindungen 31, 32 elektrisch kontaktiert.On an outside 30 of the actuator body 9 are external electrode connections in this embodiment 31 . 32 appropriate. Here is the external electrode connection 31 connected to a part of the electrode layers, while the external electrode connection 32 connected to the other electrode layers. Here, the electrode layers are alternating with the external electrode connections 31 . 32 connected. The electrical leads 7 . 8th are suitably through the actuator foot 20 and to the external electrode connections 31 . 32 guided and with the external electrode connections 31 . 32 electrically contacted.

Bei der Herstellung und im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht das Problem, dass es über die metallische Dichthülse 24 zu einem Kurzschluss kommen kann. Beispielsweise können die Außenelektrodenanbindungen 31, 32 über die metallische Dichthülse 24 miteinander kurzgeschlossen werden. Außerdem kann zumindest eine der Außenelektrodenanbindungen 31, 32 über die Dichthülse 24 mit den Übergangsstücken 20, 21 kurzgeschlossen werden. Speziell bei sehr langen Aktorkörpern 9, die entlang der Längsachse 10 ausgedehnt sind, können sich bereits relativ kleine Schrägstellungen des Aktorkörpers 9 in einer solchen Fehlfunktion auswirken. Beispielsweise kann der Aktorkörper 9 gegenüber der Längsachse 10 verkippt zwischen den Übergangsstücken 20, 21 angeordnet sein. Möglich ist es auch, dass der Aktorkörper 9 im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 zwar weitgehend koaxial zu der Längsachse 10 ausgerichtet ist, aber in radialer Richtung auf die Dichthülse 24 zuwandert. Solche Fehlstellungen sind auch während der Montage denkbar, so dass beispielsweise bei einer Hochspannungsprüfung ein Ausschuss erkannt wird. Diese und ähnliche Probleme, die bei einer ungenügenden Positionierung des Aktorkörpers 9 zwischen den Übergangsstücken 20, 21 auftreten, sind möglichst zu vermeiden, um den Ausschuss zu verringern und eine Fehlfunktion während des Betriebs zu verhindern. Speziell ist eine Ausrichtung des Aktorkörpers 9 bezüglich der Längsachse 10 erforderlich.In the manufacture and operation of the fuel injector 1 there is the problem that it is over the metallic sealing sleeve 24 can come to a short circuit. For example, the external electrode connections 31 . 32 over the metallic sealing sleeve 24 be shorted together. In addition, at least one of the outer electrode connections 31 . 32 over the sealing sleeve 24 with the transition pieces 20 . 21 be shorted. Especially with very long actuator bodies 9 along the longitudinal axis 10 are extended, can already relatively small inclinations of the actuator body 9 in such a malfunction. For example, the actuator body 9 opposite the longitudinal axis 10 tilts between the transition pieces 20 . 21 be arranged. It is also possible that the actuator body 9 during operation of the fuel injection valve 1 Although largely coaxial with the longitudinal axis 10 is aligned, but in the radial direction on the sealing sleeve 24 immigrates. Such misalignments are also conceivable during assembly, so that, for example, in a high-voltage test a reject is detected. These and similar problems associated with insufficient positioning of the actuator body 9 between the transition pieces 20 . 21 should be avoided as much as possible in order to reduce waste and prevent malfunction during operation. Specifically, an orientation of the actuator body 9 with respect to the longitudinal axis 10 required.

Der piezoelektrische Aktor 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des Ausführungsbeispiels weist zur Lösung dieser Problematik im Bereich des Übergangsstück 20 eine Umspritzung 35 auf. Zusätzlich oder alternativ kann eine entsprechende Umspritzung auch im Bereich des Übergangsstücks 21 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist allerdings zumindest eine Umspritzung 35 an dem als Aktorfuß ausgestalteten Übergangsstück 20 vorgesehen. Die Umspritzung 35 umgibt hierbei zum einen abschnittsweise das Übergangsstück 20. Die Umspritzung 35 umschließt das Übergangsstück 20 hierbei in dem Abschnitt 36 umfänglich. Der Abschnitt 36, in dem die Umspritzung 35 das Übergangsstück 20 umgibt, kann sich allerdings auch zumindest im Wesentlichen über die gesamte, entlang der Längsachse 10 betrachtete Länge des Übergangsstücks 20 erstrecken. Ferner umgibt die Umspritzung 35 den Aktorkörper 9 abschnittsweise. Hierdurch ist der Aktorkörper 9 von der Umspritzung 35 in einem Abschnitt 37 umfänglich umgeben. Der Abschnitt 37 reicht hierbei maximal bis zu dem aktiven Bereich 29. Hierdurch ist der aktive Bereich 29 des Aktorkörpers 9 von der Umspritzung 35 freigelassen.The piezoelectric actuator 2 of the fuel injection valve 1 of the embodiment has to solve this problem in the region of the transition piece 20 an encapsulation 35 on. Additionally or alternatively, a corresponding encapsulation in the region of the transition piece 21 be provided. Preferably, however, at least one encapsulation 35 on the designed as Aktorfuß transition piece 20 intended. The encapsulation 35 hereby partially surrounds the transition piece 20 , The encapsulation 35 encloses the transition piece 20 here in the section 36 extensively. The section 36 in which the overmolding 35 the transition piece 20 However, at least substantially over the entire, along the longitudinal axis 10 considered length of the transition piece 20 extend. Furthermore, the encapsulation surrounds 35 the actuator body 9 sections. As a result, the actuator body 9 from the encapsulation 35 in a section 37 surrounded circumferentially. The section 37 This maximum reaches up to the active area 29 , This is the active area 29 of the actuator body 9 from the encapsulation 35 released.

Zwischen der Elektrodenschicht 27 und der Stirnseite 22 befindet sich eine keramische Trennschicht 39. Eine entsprechende Trennschicht 40 befindet sich zwischen der Elektrodenschicht 28 und der Stirnseite 23 des Aktorkörpers 9. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Trennschicht 39 abschnittsweise von der Umspritzung 35 umgeben, so dass zwischen dem aktiven Bereich 29 und dem Abschnitt 37 ein gewisser Abstand verbleibt. Ferner ist die Umspritzung 35 etwas beabstandet zu den Außenelektrodenanbindungen 31, 32 ausgestaltet.Between the electrode layer 27 and the front side 22 there is a ceramic separating layer 39 , An appropriate separation layer 40 is located between the electrode layer 28 and the front side 23 of the actuator body 9 , In this embodiment, the separation layer 39 sections of the encapsulation 35 surrounded, so that between the active area 29 and the section 37 a certain distance remains. Furthermore, the encapsulation 35 slightly spaced from the outer electrode connections 31 . 32 designed.

Die Trennschicht 39 weist eine Fase 41 auf. Hierbei ist die Fase 41 im Bereich der Stirnseite 22 an der Trennschicht 39 des Aktorkörpers 9 ausgestaltet. Die Umspritzung 35 umgibt den Aktorkörper 9 zumindest im Bereich der Fase 41. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Abschnitt 37 etwas weiter als die Fase 41 ausgestaltet ist.The separation layer 39 has a chamfer 41 on. Here is the chamfer 41 in the area of the front side 22 at the interface 39 of the actuator body 9 designed. The encapsulation 35 surrounds the actuator body 9 at least in the area of the chamfer 41 , In this embodiment, the section extends 37 a bit further than the chamfer 41 is designed.

Eine Dicke 42 der Trennschicht 39 ist relativ klein vorgegeben. Speziell können die Dicke 42 der keramischen Trennschicht 39 und eine durchschnittliche Dicke 43 der keramischen Schichten 25 des Aktorkörpers 9 von der gleichen Größenordnung sein.A thickness 42 the separation layer 39 is given relatively small. Specifically, the thickness 42 the ceramic separation layer 39 and an average thickness 43 the ceramic layers 25 of the actuator body 9 be of the same order of magnitude.

In Bezug auf die Gesamtlänge des Aktorkörpers 9 entlang der Längsachse 10 ergibt sich somit ein relativ großer aktiver Bereich 29, der sich fast über die gesamte Länge des Aktorkörpers 9 erstreckt. Die Trennschichten 39, 40 ermöglichen hierbei eine elektrische Isolierung gegenüber den Übergangsstücken 20, 21.In relation to the total length of the actuator body 9 along the longitudinal axis 10 This results in a relatively large active area 29 that extends almost the entire length of the actuator body 9 extends. The separating layers 39 . 40 allow this one electrical insulation against the transition pieces 20 . 21 ,

Durch die Umspritzung 35 ist der Aktorkörper 9 bezüglich der Längsachse 10 des piezoelektrischen Aktors 2 ausgerichtet. Auf Grund der Verbindung der Dichthülse 24 mit den Übergangsstücken 20, 21 ist auch die Dichthülse 24 zuverlässig bezüglich der Längsachse 10 ausgerichtet. Hierdurch kann ein gewünschter Abstand zwischen dem Aktorkörper 9 und der Dichthülse 24 vorgegeben werden, der auch im Betrieb eingehalten ist.By the encapsulation 35 is the actuator body 9 with respect to the longitudinal axis 10 of the piezoelectric actuator 2 aligned. Due to the connection of the sealing sleeve 24 with the transition pieces 20 . 21 is also the sealing sleeve 24 Reliable with respect to the longitudinal axis 10 aligned. This allows a desired distance between the actuator body 9 and the sealing sleeve 24 be specified, which is also observed during operation.

Zwischen der Fase 41 des Aktorkörpers 9 und der auch an die Fase 41 gespritzten Umspritzung 35 ist eine formschlüssige Verbindung und somit Zentrierung des Aktorkörpers 9 gewährleistet. Dies verhindert ein Wandern des Aktorkörpers 9 in radialer Richtung. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel die Dichthülse 24 an der Umspritzung 35 entlang geführt, so dass der gewünschte Abstand zwischen dem Aktorkörper 9 beziehungsweise den Außenelektrodenanbindungen 31, 32 und der Dichthülse 24 über die Lebensdauer des Brennstoffeinspritzventils 1 zuverlässig eingehalten ist.Between the chamfer 41 of the actuator body 9 and also to the chamfer 41 sprayed overmoulding 35 is a positive connection and thus centering of the actuator body 9 guaranteed. This prevents a wandering of the actuator body 9 in the radial direction. Furthermore, in this embodiment, the sealing sleeve 24 at the overmoulding 35 guided along so that the desired distance between the actuator body 9 or the external electrode connections 31 . 32 and the sealing sleeve 24 over the life of the fuel injector 1 is reliably adhered to.

Eine zusätzlich oder alternativ im Bereich des Übergangsstücks 21 vorgesehene Umspritzung kann entsprechend der Umspritzung 35 ausgestaltet sein. Hierbei kann eine entsprechende Ausgestaltung des Aktorkörpers 9 an der Stirnseite 23 vorgegeben sein, insbesondere eine Fase 44.An additional or alternative in the area of the transition piece 21 provided encapsulation can according to the encapsulation 35 be designed. In this case, a corresponding embodiment of the actuator body 9 at the front 23 be predetermined, in particular a chamfer 44 ,

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 103327 A1 [0002]

Claims

Piezoelectric actuator ( 2 ), in particular actuator for fuel injection valves, with an actuator body ( 9 ) comprising a plurality of ceramic layers ( 25 ) and a plurality of between the ceramic layers ( 25 ) arranged electrode layers ( 26 ), and at least one of the actuator body ( 9 ) attached transition piece ( 20 ), characterized in that an encapsulation ( 35 ) is provided which at least partially the transition piece ( 20 ) and sections of the actuator body ( 9 ) and that the encapsulation ( 35 ) an active area ( 29 ) of the actuator body ( 9 ).

Piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that at least one external electrode connection ( 31 . 32 ) is provided, and that the encapsulation ( 35 ) the actuator body ( 9 ) to the outer electrode connection ( 31 . 32 ) or spaced from the external electrode connection ( 31 . 32 ) surrounds in sections.

Piezoelectric actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator body ( 9 ) on a front side ( 22 ) of the actuator body ( 9 ) to which the transition piece ( 20 ), a bevel ( 41 ), and that the encapsulation ( 35 ) for partially surrounding the actuator body ( 9 ) the actuator body ( 9 ) at least on the chamfer ( 41 ) and / or at least substantially only at the chamfer ( 41 ) surrounds.

Piezoelectric actuator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the active region ( 29 ) of the actuator body ( 9 ) largely up to an end face ( 22 ) of the actuator body ( 9 ) to which the transition piece ( 20 ) is attached extends.

Piezoelectric actuator according to claim 4, characterized in that the electrode layer ( 27 ) of the active area ( 29 ) closest to the end face ( 22 ) of the actuator body ( 9 ) to which the transition piece ( 20 ) is arranged, by a ceramic separating layer ( 39 ) from the front side ( 22 ) of the actuator body ( 9 ) is disconnected.

Piezoelectric actuator according to claim 5, characterized in that a thickness ( 42 ) of the ceramic separating layer ( 39 ) and an average thickness ( 43 ) of the individual ceramic layers ( 25 ) of the active area ( 29 ) are of the same order of magnitude.

Piezoelectric actuator according to claim 5 or 6, characterized in that the ceramic separating layer ( 39 ) on the front side ( 22 ) a chamfer ( 41 ) having.

Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the transition piece ( 20 ) connected to the actuator body ( 9 ) is added, as Aktorfuß ( 20 ) is configured.

Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 8, characterized in that a sealing sleeve ( 24 ) is provided, which the actuator body ( 9 ) seals against the environment that the sealing sleeve ( 24 ) by connecting to the transition piece ( 20 ) at least approximately on a longitudinal axis ( 10 ) and that the actuator body ( 9 ) by the encapsulation ( 35 ) with respect to the longitudinal axis ( 10 ) at least substantially centered and circumferentially spaced from the sealing sleeve ( 24 ) is aligned.

Piezoelectric actuator according to claim 9, characterized in that the sealing sleeve ( 24 ) as a metallic sealing sleeve ( 24 ) is configured.

Fuel Injector ( 1 ), in particular injector, for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a piezoelectric actuator ( 2 ) according to one of claims 1 to 10 and one of the actuator ( 2 ) operable valve closing body ( 13 ), which is provided with a valve seat surface ( 14 ) cooperates to a sealing seat.