DE102010062467A1

DE102010062467A1 - Piezoelectric actuator and method of production of this

Info

Publication number: DE102010062467A1
Application number: DE102010062467A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Kariya-city Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-09
Also published as: JP2011119583A

Abstract

Ein Haftmittel (14) wird auf eine Oberfläche eines Blattelements (15) aufgebracht und das Blattelement (15) wird dann um einen Stapel (2) von piezoelektrischen Elementen herumgewickelt, so dass die Oberfläche des Blattelements (15), auf die das Haftmittel (14) aufgebracht ist, eine äußere periphere Oberfläche des Stapels (2) ummantelt. Auf diese Weise wird eine Arbeit des gleichmäßigen Aufbringens des Haftmittels (14) auf die äußere periphere Oberfläche des Stapels (2) vereinfacht. Des Weiteren wird ein äußerster Teil des Stapels (2) mit einem wärmeschrumpfbaren Material (16) ummantelt. Dann wird Wärme aufgebracht, um das Haftmittel (14) zu härten und das wärmeschrumpfbare Material (16) zu schrumpfen.An adhesive (14) is applied to a surface of a sheet member (15) and the sheet member (15) is then wrapped around a stack (2) of piezoelectric elements so that the surface of the sheet member (15) to which the adhesive (14 ) is coated, an outer peripheral surface of the stack (2) sheathed. In this way, work of uniformly applying the adhesive (14) to the outer peripheral surface of the stack (2) is facilitated. Furthermore, an outermost part of the stack (2) is covered with a heat-shrinkable material (16). Heat is then applied to cure the adhesive (14) and shrink the heat-shrinkable material (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Stellglied und ein Herstellungsverfahren von diesem.The present invention relates to a piezoelectric actuator and a manufacturing method thereof.

Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2009-517879A (entsprechend der WO07063284A1 ) beschreibt eine Einspritzdüse, die eine Ausdehnungskraft von piezoelektrischen Elementen verwendet, um eine Kraftstoffeinspritzöffnung der Einspritzdüse zu öffnen und dadurch eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzöffnung zu ermöglichen. Genauer umfasst die Einspritzdüse ein piezoelektrisches Stellglied, das einen Stapel von piezoelektrischen Elementen (nachstehend als Stapel bezeichnet) aufweist. Ein Ventilelement der Einspritzdüse wird angetrieben, um die Kraftstoffeinspritzöffnung durch eine Ausdehnung des Stapels freizugeben.The Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-517879A (according to the WO07063284A1 ) describes an injection nozzle that uses an expansion force of piezoelectric elements to open a fuel injection port of the injector and thereby allow fuel injection through the fuel injection port. More specifically, the injector includes a piezoelectric actuator having a stack of piezoelectric elements (hereinafter referred to as a stack). A valve member of the injector is driven to release the fuel injection port by expansion of the stack.

Bezugnehmend auf 3A und 3B wird in einem bisher vorgeschlagenen piezoelektrischen Stellglied 100, um ein Anhaften von Kraftstoff an piezoelektrische Elemente an einem Stapel 101 zu beschränken und eine elektrische Isolierung für die piezoelektrischen Elemente bereitzustellen, ein dielektrisches Haftmittel auf eine äußere periphere Oberfläche des Stapels 101 aufgebracht, das heißt, wird mit diesem beschichtet, um eine ringförmige Haftmittelschicht 102 zu bilden, und eine äußere periphere Oberfläche der Haftmittelschicht 102 wird mit einem dielektrischen Material 103 umgeben. Des Weiteren wird eine SUS-Abdeckung 105 an einer Stelle radial außerhalb des dielektrischen Materials 103 platziert, so dass zwischen dem dielektrischen Material 103 und der SUS-Abdeckung 105 eine Lücke 104 radial ausgebildet wird.Referring to 3A and 3B is in a previously proposed piezoelectric actuator 100 to adhere fuel to piezoelectric elements on a stack 101 and to provide electrical insulation for the piezoelectric elements, a dielectric adhesive on an outer peripheral surface of the stack 101 applied, that is, coated with, to form an annular adhesive layer 102 and an outer peripheral surface of the adhesive layer 102 is using a dielectric material 103 surround. Furthermore, a SUS cover 105 at a location radially outward of the dielectric material 103 placed so that between the dielectric material 103 and the SUS cover 105 a gap 104 is formed radially.

Auf ein Implementieren der Beschränkung des Anhaftens des Kraftstoffs an die piezoelektrischen Elemente und der elektrischen Isolierung der piezoelektrischen Elemente, um die Ausdehnungskraft des Stapels 101 zu einem anderen Element zu leiten, ist ein (nicht gezeigter) Faltenbalg („bellows”) mit einem Endteil der SUS-Abdeckung 105 verbunden, so dass der eine Endteil der SUS-Abdeckung 105 durch den Faltenbalg versiegelt ist.On implementing the restriction of adherence of the fuel to the piezoelectric elements and the electrical isolation of the piezoelectric elements to the expansion force of the stack 101 leading to another element is a bellows (not shown) having an end portion of the SUS cover 105 connected so that the one end part of the SUS cover 105 sealed by the bellows.

Es ist jedoch ein Laserschweißen notwendig, um den Faltenbalg mit der SUS-Abdeckung 105 zu verbinden, so dass der Herstellungsprozess kompliziert wird. Des Weiteren stellt der Faltenbalg einen Widerstand gegen die Ausdehnung des Stapels 101 bereit. Deshalb ist es erforderlich, die Ausdehnungskraft des Stapels 101 in Hinblick auf den Betrag des Widerstandes des Faltenbalgs einzustellen. Somit muss eine Länge des Stapels 101 um den Betrag, der dem Betrag des Widerstandes des Faltenbalgs entspricht, verlängert werden.However, laser welding is necessary to secure the bellows with the SUS cover 105 connect so that the manufacturing process becomes complicated. Furthermore, the bellows provides resistance to the expansion of the stack 101 ready. Therefore, it is necessary the expansion force of the stack 101 with regard to the amount of resistance of the bellows. Thus, a length of the stack must be 101 be extended by the amount corresponding to the amount of resistance of the bellows.

Als ein Ergebnis, angesichts der vorstehend diskutierten Nachteile, die sich aus der Verbindung des Faltenbalgs mit der SUS-Abdeckung ergeben, wurde ein Bereitstellen eines Herstellungsverfahrens eines piezoelektrischen Stellglieds gefordert, das kein Bedecken eines radial äußersten Teils eines Stapels, der piezoelektrische Elemente aufweist, mit einer SUS-Abdeckung erfordert, und das ein Anhaften von Kraftstoff an die piezoelektrischen Elemente beschränken kann und eine elektrische Isolierung der piezoelektrischen Elemente zu geringen Kosten bereitstellen kann.As a result, in view of the above-discussed drawbacks resulting from the connection of the bellows to the SUS cover, it has been demanded to provide a manufacturing method of a piezoelectric actuator which does not involve covering a radially outermost part of a stack having piezoelectric elements requires an SUS cover, and which can restrict adhesion of fuel to the piezoelectric elements and can provide electrical isolation of the piezoelectric elements at a low cost.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein piezoelektrisches Stellglied bereitzustellen, das kein Bedecken eines radial äußersten Teils eines Stapels, der piezoelektrische Elemente aufweist, mit einer SUS-Abdeckung erfordert, und das ein Anhaften von Kraftstoff an die piezoelektrischen Elemente beschränken kann und eine elektrische Isolierung der piezoelektrischen Elemente zu geringen Kosten bereitstellen kann.It is therefore an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator which does not require covering a radially outermost part of a stack having piezoelectric elements with an SUS cover, and which can restrict adhesion of fuel to the piezoelectric elements, and a provide electrical insulation of the piezoelectric elements at low cost.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Stellglieds, das in eine Einspritzdüse einzubauen ist, die Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einspritzt, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst einen Ummantelungsschritt des Ummantelns einer äußeren peripheren Oberfläche eines Stapels von piezoelektrischen Elementen mit einer Vielzahl von Materialien, um ein Anhaften von Kraftstoff an die piezoelektrischen Elemente zu beschränken und eine elektrische Isolierung der piezoelektrischen Elemente bereitzustellen. Der Ummantelungsschritt umfasst: einen Vorbereitungsschritt des Aufbringen eines Haftmittels, das dielektrisch ist, auf eine von zwei Oberflächen eines Blattelements, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene des Blattelements entgegengesetzt zueinander gelegen sind; einen ersten Ummantelungsschritt des Wickelns des Blattelements um den Stapel, so dass das Haftmittel, das auf eine der zwei Oberflächen des Blattelements aufgebracht ist, auf die äußere periphere Oberfläche des Stapels aufgebracht wird; einen zweiten Ummantelungsschritt des Aufbringens des Haftmittels auf eine äußere periphere Oberfläche des Blattelements, das um den Stapel herumgewickelt ist, und des Ummantelns einer äußeren peripheren Oberfläche des Blattelements mit einem wärmeschrumpfbaren Material, das bei einem Aufbringen von Wärme auf das wärmeschrumpfbare Material schrumpfbar ist; und einen Fertigstellungsschritt des Erwärmens des Stapels, der mit dem Haftmittel, dem Blattelement und dem wärmeschrumpfbaren Material ummantelt ist, um das Haftmittel zu härten und das wärmeschrumpfbare Material zu schrumpfen. In order to achieve the object of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric actuator to be incorporated in an injector injecting fuel into an internal combustion engine. The method includes a cladding step of encasing an outer peripheral surface of a stack of piezoelectric elements with a plurality of materials to restrict adhesion of fuel to the piezoelectric elements and to provide electrical isolation of the piezoelectric elements. The cladding step includes: a preparatory step of applying an adhesive, which is dielectric, to one of two surfaces of a sheet member located in a direction opposite to a plane of the sheet member opposite to each other; a first cladding step of winding the sheet member around the stack so that the adhesive applied to one of the two surfaces of the sheet member is applied to the outer peripheral surface of the stack; a second cladding step of applying the adhesive to an outer peripheral surface of the sheet member wound around the stack and cladding an outer peripheral surface of the sheet member with a heat-shrinkable material shrinkable upon application of heat to the heat-shrinkable material; and a finishing step of heating the stack encased in the adhesive, the sheet member and the heat-shrinkable material to cure the adhesive and shrink the heat-shrinkable material.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist des Weiteren ebenso ein piezoelektrisches Stellglied bereitgestellt, das durch das vorstehende Verfahren hergestellt ist.Further, in order to achieve the object of the present invention, there is also provided a piezoelectric actuator manufactured by the above method.

Die Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser wird am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängigen Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verstanden, in denen zeigen:The invention, together with additional objects, features and advantages thereof, will be best understood from the following description, the appended claims and the accompanying drawings, in which:

1A eine partielle Querschnittsansicht eines piezoelektrischen Stellglieds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1A a partial cross-sectional view of a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention;

1B eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Bereich IB in 1A angibt; 1B a partially enlarged view showing an area IB in FIG 1A indicates;

2 eine beschreibende Ansicht, die einen Ummantelungsschritt eines Herstellungsverfahrens des piezoelektrischen Stellglieds gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt; 2 5 is a descriptive view showing a cladding step of a manufacturing method of the piezoelectric actuator according to the present embodiment;

3A eine partielle Querschnittsansicht eines bisher vorgeschlagenen piezoelektrischen Stellglieds; und 3A a partial cross-sectional view of a previously proposed piezoelectric actuator; and

3B eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Bereich IIIB in 3A angibt. 3B a partially enlarged view showing an area IIIB in 3A indicates.

Eine Struktur eines piezoelektrischen Stellglieds 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben.A structure of a piezoelectric actuator 1 According to an embodiment of the present invention is with reference to 1A and 1B described.

Das piezoelektrische Stellglied 1 ist zum Beispiel in einer (nicht gezeigten) Einspritzdüse installiert, die in einem entsprechenden Zylinder einer Brennkraftmaschine installiert ist und Kraftstoff direkt in eine (nicht gezeigte) Brennkammer einspritzt. Das piezoelektrische Stellglied 1 umfasst einen Stapel 2 von piezoelektrischen Elementen. Das piezoelektrische Stellglied 1 treibt ein (nicht gezeigtes) Ventilelement der Einspritzdüse durch Ausdehnung oder Kontraktion des Stapels 2 an, um eine (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzöffnung der Einspritzdüse zu öffnen oder zu schließen, um eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzöffnung zu ermöglichen oder zu verhindern.The piezoelectric actuator 1 is installed, for example, in an injector (not shown) installed in a corresponding cylinder of an internal combustion engine and injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown). The piezoelectric actuator 1 includes a stack 2 of piezoelectric elements. The piezoelectric actuator 1 drives a (not shown) valve element of the injection nozzle by expansion or contraction of the stack 2 to open or close a fuel injector port (not shown) of the injector to facilitate or prevent fuel injection through the fuel injector port.

Das piezoelektrische Stellglied 1 umfasst den Stapel 2, zwei Aluminiumoxidisolatoren 3, 4, eine Ummantelungsschicht 5 und ein Gehäuse 7. Die Aluminiumoxidisolatoren 3, 4 isolieren elektrisch entsprechende axiale Enden des Stapels 2. Die Ummantelungsschicht 5 ummantelt äußere periphere Oberflächen des Stapels 2 und der Aluminiumoxidisolatoren 3, 4. Das Gehäuse 7 fixiert und versiegelt Anschlussklemmen 6, über die ein elektrischer Strom an den Stapel 2 zugeführt wird.The piezoelectric actuator 1 includes the stack 2 , two alumina insulators 3 . 4 , a coating layer 5 and a housing 7 , The alumina insulators 3 . 4 electrically isolate corresponding axial ends of the stack 2 , The sheath layer 5 encapsulates outer peripheral surfaces of the stack 2 and the alumina insulators 3 . 4 , The housing 7 fixes and seals terminals 6 , over which an electric current to the stack 2 is supplied.

Die Ummantelungsschicht 5 umfasst eine erste Haftmittelschicht 9, eine erste Harzschicht 10, eine zweite Haftmittelschicht 11 und eine zweite Harzschicht 12, die nacheinander in dieser Reihenfolge von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite in einer radialen Richtung angeordnet sind. Die Ummantelungsschicht 5 begrenzt ein Anhaften von Kraftstoff an den Stapel 2 (das heißt, die gestapelten piezoelektrischen Elemente) und implementiert die elektrische Isolierung des Stapels 2 (das heißt, der gestapelten piezoelektrischen Elemente).The sheath layer 5 comprises a first adhesive layer 9 , a first resin layer 10 , a second adhesive layer 11 and a second resin layer 12 which are sequentially arranged in this order from a radially inner side to a radially outer side in a radial direction. The sheath layer 5 limits adhesion of fuel to the stack 2 (That is, the stacked piezoelectric elements) and implements the electrical insulation of the stack 2 (that is, the stacked piezoelectric elements).

Die erste und zweite Haftmittelschicht 9, 11 sind aus der gleichen Art des Haftmittels 14 (siehe 2) hergestellt, das nach einer Wärmehärtung von diesem verfestigt wird, um ein Elastomer (belastbarer Körper) zu bilden, das heißt, das nach dem Erhitzen von diesem elastisch (belastbar) ist. Ein Material des Haftmittels 14 kann ein organisches Silikonmaterial sein.The first and second adhesive layers 9 . 11 are from the same type of adhesive 14 (please refer 2 ) which is hardened therefrom after heat-hardening to form an elastomer (loadable body), that is, which is elastic (loadable) after being heated therefrom. A material of the adhesive 14 may be an organic silicone material.

Die erste Harzschicht 10 wird durch Rollen eines Blattelements 15 (siehe 2) in eine Röhrenform gebildet. Genauer wird das Blattelement 15 um die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 gewickelt, um die erste Harzschicht 10 zu bilden. Das Blattelement 15 ist ein wärmebeständiges dielektrisches Harzmaterial, das nicht schrumpft, auch wenn Wärme auf dieses aufgebracht wird. Eine Oberflächenrauheit von jeder von zwei entgegengesetzten Oberflächen des Blattelements 15, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene des Blattelements 15 in dem ungewickelten Zustand des Blattelements 15 entgegengesetzt zueinander gelegen sind, ist gleich oder größer als eine Oberflächenrauheit der äußeren peripheren Oberfläche des Stapels 2.The first resin layer 10 is done by rolling a leaf element 15 (please refer 2 ) formed into a tubular shape. The leaf element becomes more precise 15 around the outer peripheral surface of the stack 2 wrapped around the first resin layer 10 to build. The leaf element 15 is a heat-resistant dielectric resin material that does not shrink even when heat is applied thereto. A surface roughness of each of two opposite surfaces of the sheet member 15 moving in a direction perpendicular to a plane of the leaf element 15 in the unwrapped state of the sheet member 15 are opposite to each other is equal to or greater than a surface roughness of the outer peripheral surface of the stack 2 ,

Die zweite Harzschicht 12 wird durch Erwärmen und Schrumpfen eines wärmeschrumpfbaren dielektrischen röhrenförmigen Harzmaterials gebildet (das Harzmaterial der zweiten Harzschicht 12 wird nachstehend als ein wärmeschrumpfbares Material 16 bezeichnet, wie in 2 angegeben ist). Das wärmeschrumpfbare Material 16 ist ein wasserabweisendes Harzmaterial, genauer, ein wasserabweisendes Fluorkohlenwasserstoffharzmaterial oder ein wasserabweisendes Silikonharzmaterial. Eine Oberflächenrauheit der inneren peripheren Oberfläche des wärmeschrumpfbaren Materials 16, an dem das Haftmittel 14 anhaftet, ist gleich oder größer als die Oberflächenrauheit der äußeren peripheren Oberfläche des Stapels 2.The second resin layer 12 is formed by heating and shrinking a heat-shrinkable dielectric tubular resin material (the resin material of the second resin layer 12 is hereinafter referred to as a heat-shrinkable material 16 designated as in 2 is specified). The heat-shrinkable material 16 is a water repellent resin material, more specifically, a water repellent fluorohydrocarbon resin material or a water repellent silicone resin material. A surface roughness of the inner peripheral surface of the heat-shrinkable material 16 to which the adhesive 14 is equal to or greater than the surface roughness of the outer peripheral surface of the stack 2 ,

Das Herstellungsverfahren des piezoelektrischen Stellglieds 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird detailliert mit Bezug auf 2 beschrieben.The manufacturing method of the piezoelectric actuator 1 According to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to 2 described.

Das Herstellungsverfahren des piezoelektrischen Stellglieds 1 umfasst einen Ummantelungsschritt, in dem die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 mit den mehreren Materialien ummantelt wird, um die Ummantelungsschicht 5 zu bilden. Der Ummantelungsschritt umfasst einen Vorbereitungsschritt, einen ersten Ummantelungsschritt, einen zweiten Ummantelungsschritt, einen Entlüftungsschritt und einen Fertigstellungsschritt. Ein Zwischenprodukt, das noch nicht durch den Fertigstellungsschritt verarbeitet wurde und noch nicht als ein Endprodukt gebildet ist, wird nachstehend als eine Stapeleinheit 18 bezeichnet, die den Stapel 2 umfasst.The manufacturing method of the piezoelectric actuator 1 includes one Covering step in which the outer peripheral surface of the stack 2 is coated with the multiple materials around the cladding layer 5 to build. The cladding step includes a preparation step, a first cladding step, a second cladding step, a deaeration step and a finishing step. An intermediate which has not yet been processed by the finishing step and is not yet formed as a final product will be hereinafter referred to as a stacking unit 18 denotes the stack 2 includes.

Als erstes wird in dem Vorbereitungsschritt das Haftmittel 14 auf eine der entgegengesetzten Oberflächen des Blattelements 15 aufgebracht, die in der Richtung senkrecht zu der Ebene des Blattelements 15 in dem ungewickelten Zustand des Blattelements 15 entgegengesetzt zueinander gelegen sind, um die Oberfläche des Blattelements 15 mit dem Haftmittel 14 zu beschichten. Das Haftmittel 14, das auf die Oberfläche des Blattelements 15 in dem Vorbereitungsschritt aufgetragen wird, bildet nach dem Wärmehärten (Wärmeaushärtung) des Haftmittels 14 die erste Haftmittelschicht 9. Das Aufbringen (Auftragen) des Haftmittels 14 auf die Oberfläche des Blattelements 15 in dem Vorbereitungsschritt wird zum Beispiel durch eine Siebdrucktechnik ausgeführt. Als nächstes wird in dem ersten Ummantelungsschritt das Blattelement 15 um den Stapel 2 herumgewickelt, so dass das Haftmittel 14, das auf der Oberfläche des Blattelements 15 aufgetragen ist, auf die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 aufgetragen wird, das heißt, an diesem anhaftet. Das Blattelement 15 bildet die erste Harzschicht 10.First, in the preparation step, the adhesive 14 on one of the opposite surfaces of the sheet member 15 applied in the direction perpendicular to the plane of the sheet member 15 in the unwrapped state of the sheet member 15 are located opposite each other to the surface of the sheet member 15 with the adhesive 14 to coat. The adhesive 14 pointing to the surface of the leaf element 15 is applied in the preparation step, forms after heat-curing (heat-curing) of the adhesive 14 the first adhesive layer 9 , The application (application) of the adhesive 14 on the surface of the leaf element 15 in the preparation step is carried out, for example, by a screen printing technique. Next, in the first cladding step, the sheet member becomes 15 around the pile 2 wrapped around so that the adhesive 14 that is on the surface of the leaf element 15 is applied to the outer peripheral surface of the stack 2 is applied, that is, adheres to this. The leaf element 15 forms the first resin layer 10 ,

Als nächstes wird in dem zweiten Ummantelungsschritt das Haftmittel 14 auf die äußere periphere Oberfläche des Blattelements 15, das um den Stapel 2 herumgewickelt ist, aufgebracht, so dass die äußere periphere Oberfläche des Blattelements 15 mit dem Haftmittel 14 bedeckt ist, und das wärmeschrumpfbare Material 16 wird platziert, um die äußere periphere Oberfläche des Blattelements 15 zu ummanteln. Das Haftmittel 14, das in dem zweiten Ummantelungsschritt aufgebracht wird, bildet nach einem Wärmehärten (Wärmeaushärten) des Haftmittels 14 die zweite Haftmittelschicht 11. Das Aufbringen des Haftmittels 14 in dem zweiten Ummantelungsschritt wird zum Beispiel durch Aufsprühen oder Übertragen (zum Beispiel Transferdruck) des Haftmittels 14 auf die äußere periphere Oberfläche des Blattelements 15 ausgeführt. Das wärmeschrumpfbare Material 16, das in dem zweiten Ummantelungsschritt verwendet wird, wird in eine zylindrische Röhrenform vorgeformt. Wenn das wärmeschrumpfbare Material 16 über der äußeren peripheren Oberfläche der Stapeleinheit platziert wird, ist die äußere periphere Oberfläche des Blattelements 15 durch das wärmeschrumpfbare Material 16 ummantelt.Next, in the second cladding step, the adhesive 14 on the outer peripheral surface of the leaf element 15 that around the stack 2 is wound around, applied so that the outer peripheral surface of the leaf element 15 with the adhesive 14 is covered, and the heat-shrinkable material 16 is placed around the outer peripheral surface of the leaf element 15 to coat. The adhesive 14 which is applied in the second cladding step forms after heat-curing (thermosetting) of the adhesive 14 the second adhesive layer 11 , The application of the adhesive 14 in the second cladding step, for example, by spraying or transferring (for example transfer printing) the adhesive 14 on the outer peripheral surface of the leaf element 15 executed. The heat-shrinkable material 16 used in the second cladding step is preformed into a cylindrical tube shape. When the heat-shrinkable material 16 is placed over the outer peripheral surface of the stacking unit is the outer peripheral surface of the sheet member 15 through the heat-shrinkable material 16 jacketed.

Als nächstes wird in dem Entlüftungsschritt das aufgebrachte Haftmittel 14 vor dem Wärmehärten (Wärmeaushärten) des Haftmittels 14 in einer druckreduzierten Umgebung (einem druckreduzierter Zustand) unter einem Druck, der niedriger als der Atmosphärendruck ist, angeordnet, um das Haftmittel 14 (genauer eine Schicht des Haftmittels 14, die die Schicht 9 bilden wird, und eine Schicht des Haftmittels 14, die die Schicht 11 bilden wird) zu entlüften, das heißt, um Luftblasen (Lufteinschlüsse) aus dem Haftmittel 14 im Wesentlichen zu entfernen. Die druckreduzierte Umgebung (oder der druckreduzierte Zustand) kann durch Entziehen oder Absaugen der Luft oder eines Gases aus einem Inneren eines vorbestimmten Behälters (oder einer Kammer), in dem die Stapeleinheit 18 angeordnet ist, durch eine Vakuumpumpe erzeugt werden.Next, in the deaeration step, the applied adhesive 14 before heat curing (heat curing) of the adhesive 14 in a reduced-pressure environment (a reduced-pressure state) under a pressure lower than the atmospheric pressure, disposed to the adhesive 14 (more precisely, a layer of the adhesive 14 that the layer 9 will form, and a layer of the adhesive 14 that the layer 11 will form) to vent, that is, to air bubbles (air bubbles) from the adhesive 14 essentially to remove. The reduced-pressure environment (or the reduced-pressure state) may be obtained by drawing or sucking the air or a gas from an interior of a predetermined container (or chamber) in which the stacking unit 18 is arranged to be generated by a vacuum pump.

Als letztes wird in dem Fertigstellungsschritt die Stapeleinheit 18 erwärmt, um das Haftmittel 14 zu härten (auszuhärten) und das wärmeschrumpfbare Material 16 zu schrumpfen.Finally, in the completion step, the stacking unit 18 heated to the adhesive 14 to harden (cure) and the heat-shrinkable material 16 to shrink.

Nun werden Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben.Now, advantages of the present embodiment will be described.

Gemäß dem Herstellungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Haftmittel 14 auf die Oberfläche des Blattelements 15 aufgebracht, das heißt, aufgetragen bzw. mit diesem beschichtet. Dann wird das Blattelement 15 um den Stapel 2 herumgewickelt, so dass die Oberfläche des Blattelements 15, auf die das Haftmittel 14 aufgebracht ist, die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 ummantelt. Auf diese Weise wird die Arbeit des gleichförmigen Auftragens bzw. Beschichtens des Haftmittels 14 auf die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 vereinfacht. Des Weiteren wird der radial äußerste Teil des Stapels 2 durch das wärmeschrumpfbare Material 16 ummantelt und die Wärme wird aufgebracht, um das Haftmittel 14 zu härten (auszuhärten) und das wärmeschrumpfbare Material 16 zu schrumpfen. Auf diese Weise wird die Fertigstellungsarbeit des radial äußersten Teils des Stapels 2 im Vergleich zu dem Fall, in dem die SUS-Abdeckung in der Fertigstellungsarbeit verwendet wird, vereinfacht.According to the manufacturing method of the present embodiment, the adhesive becomes 14 on the surface of the leaf element 15 applied, that is, applied or coated with this. Then the leaf element becomes 15 around the pile 2 wrapped around, leaving the surface of the leaf element 15 to which the adhesive 14 is applied, the outer peripheral surface of the stack 2 jacketed. In this way, the work of uniform coating of the adhesive becomes 14 on the outer peripheral surface of the stack 2 simplified. Furthermore, the radially outermost part of the stack 2 through the heat-shrinkable material 16 encased and the heat is applied to the adhesive 14 to harden (cure) and the heat-shrinkable material 16 to shrink. In this way, the finishing work of the radially outermost part of the stack becomes 2 Compared to the case where the SUS cover is used in the finishing work, simplified.

Somit kann die Struktur, die das Anhaften des Kraftstoffs an die piezoelektrischen Elemente beschränken kann und die elektrische Isolierung der piezoelektrischen Elemente implementieren kann, zu geringen Kosten bereitgestellt werden, ohne die Notwendigkeit des Ummantelns des radial äußersten Teils des Stapels 2 mit der SUS-Abdeckung in dem piezoelektrischen Stellglied 1.Thus, the structure that can restrict the adhesion of the fuel to the piezoelectric elements and can implement the electrical isolation of the piezoelectric elements can be provided at a low cost without the need to encase the radially outermost portion of the stack 2 with the SUS cover in the piezoelectric actuator 1 ,

Die Filmdicke (Schichtdicke) des Haftmittels 14, das die erste Haftmittelschicht 9 bildet, ist in Bezug auf ein Sicherstellen der elektrischen Isolierung wichtig und muss streng kontrolliert werden. Dabei, in einem Fall, in dem ein röhrenförmiges Element anstelle des Blattelements 15 als das Element, das die erste Harzschicht 10 bildet, verwendet wird, auch wenn das Haftmittel 14 auf die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 mit hoher Genauigkeit aufgetragen wird, ist es notwendig, zur Zeit des Bedeckens der äußeren peripheren Oberfläche der Stapeleinheit 18 mit dem röhrenförmigen Element die Achse der Stapeleinheit 18 und die Achse des röhrenförmigen Elements genau zueinander auszurichten.The film thickness (layer thickness) of the adhesive 14 containing the first adhesive layer 9 is in terms of ensuring electrical insulation important and must be strictly controlled. In this case, in a case where a tubular member instead of the sheet member 15 as the element that the first resin layer 10 is used, even if the adhesive 14 on the outer peripheral surface of the stack 2 is applied with high accuracy, it is necessary at the time of covering the outer peripheral surface of the stacking unit 18 with the tubular element, the axis of the stacking unit 18 and align the axis of the tubular element exactly to each other.

Dadurch ist die Verwendung des Blattelements 15 gegenüber dem vorstehend diskutierten röhrenförmigen Element vorteilhaft, auf Grund der Tatsache, dass die Ausrichtung der Achse des röhrenförmigen Elements zu der Achse der Stapeleinheit 18 nicht erforderlich ist, in dem Fall, in dem das Blattelement 15, dessen Oberfläche mit dem Haftmittel 14 beschichtet ist, um den Stapel 2 herumgewickelt wird. Deshalb wird der Herstellungsprozess mit Bezug auf diesen Punkt vereinfacht, wodurch die Herstellung des piezoelektrischen Stellglieds 1 zu den geringen Kosten ermöglicht wird.This is the use of the leaf element 15 over the tubular element discussed above, due to the fact that the orientation of the axis of the tubular element to the axis of the stacking unit 18 is not required, in the case where the leaf element 15 whose surface with the adhesive 14 is coated to the pile 2 is wrapped around. Therefore, the manufacturing process is simplified with respect to this point, whereby the production of the piezoelectric actuator 1 at low cost.

Des Weiteren ist das Blattelement 15 das wärmebeständige Material, das bei einer Aufbringung der Wärme nicht schrumpft.Furthermore, the leaf element 15 the heat-resistant material that does not shrink when the heat is applied.

Dadurch ist es möglich, das axiale Schrumpfen des Blattelements 15 durch die Wärme zu vermeiden, so dass es möglich ist, ein Austreten des Haftmittels 14, das auf die äußere periphere Oberfläche des Stapels 2 aufgetragen ist, von den axialen Enden des Blattelements 15 nach außen zu beschränken.This makes it possible, the axial shrinkage of the sheet member 15 by avoiding the heat, so that it is possible leakage of the adhesive 14 pointing to the outer peripheral surface of the stack 2 is applied from the axial ends of the sheet member 15 to restrict to the outside.

Des Weiteren umfasst der Ummantelungsschritt den Entlüftungsschritt, in dem das aufgebrachte Haftmittel 14 vor dem Wärmehärten (Wärmeaushärten) des Haftmittels 14 der druckreduzierten Umgebung (dem druckreduziertem Zustand) ausgesetzt wird, die einen Druck aufweist, der niedriger als der Atmosphärendruck ist, um Luftblasen (Lufteinschlüsse) aus dem Haftmittel 14 im Wesentlichen zu entfernen.Furthermore, the sheathing step comprises the de-aeration step in which the applied adhesive 14 before heat curing (heat curing) of the adhesive 14 the pressure-reduced environment (the pressure-reduced state) is exposed, which has a pressure which is lower than the atmospheric pressure to air bubbles (air bubbles) from the adhesive 14 essentially to remove.

Dadurch ist es möglich, die Luftblasen (Lufteinschlüsse), die in der ersten und zweiten Haftmittelschicht 9, 11 verbleiben, zu beschränken.This makes it possible to remove the air bubbles (air inclusions) in the first and second adhesive layers 9 . 11 remain restricted.

Eine Oberflächenrauheit von jeder der entgegengesetzten Oberflächen des Blattelements 15, die entgegengesetzt zueinander gelegen sind, ist gleich oder größer als die Oberflächenrauheit der äußeren peripheren Oberfläche des Stapels 2. Auf diese Weise, auch wenn sich der Stapel 2 in die axiale Richtung ausdehnt oder kontrahiert, kann die erste Harzschicht 10, die aus dem Blattelement 15 hergestellt ist, der Ausdehnung oder Kontraktion des Stapels 2 folgen, ohne von der ersten oder zweiten Haftmittelschicht 9, 11 abgezogen zu werden.A surface roughness of each of the opposite surfaces of the sheet member 15 which are opposite to each other is equal to or larger than the surface roughness of the outer peripheral surface of the stack 2 , That way, even if the stack is up 2 expands or contracts in the axial direction, the first resin layer 10 coming from the leaf element 15 is made, the expansion or contraction of the stack 2 follow, without the first or second adhesive layer 9 . 11 to be deducted.

Die Oberflächenrauheit der inneren peripheren Oberfläche des wärmeschrumpfbaren Materials 16, an dem das Haftmittel 14 anhaftet, ist gleich oder größer die Oberflächenrauheit der äußeren peripheren Oberfläche des Stapels 2.The surface roughness of the inner peripheral surface of the heat-shrinkable material 16 to which the adhesive 14 is equal to or greater than the surface roughness of the outer peripheral surface of the stack 2 ,

Dadurch, auch wenn der Stapel 2 sich in der axialen Richtung ausdehnt oder kontrahiert, kann das wärmeschrumpfbare Material 16 der Ausdehnung oder der Kontraktion des Stapels 2 folgen, ohne von der zweiten Haftmittelschicht 11 abgezogen zu werden.This, even if the pile 2 can expand or contract in the axial direction, the heat-shrinkable material 16 expansion or contraction of the stack 2 follow without removing the second adhesive layer 11 to be deducted.

Die erste Haftmittelschicht 9 ist das Elastomer (der belastbare Körper).The first adhesive layer 9 is the elastomer (the loadable body).

Deshalb wird der Grad des Zurückhaltens der Ausdehnung oder Kontraktion des Stapels 2 durch die erste Haftmittelschicht 9 reduziert, so dass der Widerstand der ersten Haftmittelschicht 9 gegen die Ausdehnung oder Kontraktion des Stapels 2 reduziert wird. Somit kann die axiale Länge des Stapels 2 im Vergleich zu der bisher vorgeschlagenen Technik, bei der ein Faltenbalg bereitgestellt ist, effektiv reduziert werden.Therefore, the degree of retention of the expansion or contraction of the stack 2 through the first adhesive layer 9 reduces, so that the resistance of the first adhesive layer 9 against the expansion or contraction of the stack 2 is reduced. Thus, the axial length of the stack 2 compared to the previously proposed technique, in which a bellows is provided to be effectively reduced.

Des Weiteren sind das Blattelement 15 und das wärmeschrumpfbare Material 16 entsprechend aus den dielektrischen Harzmaterialien hergestellt, welche die elektrische Isolierung implementieren.Furthermore, the leaf element 15 and the heat-shrinkable material 16 Accordingly, they are made of the dielectric resin materials that implement the electrical insulation.

Dadurch ist es möglich, die elektrische Isolierung für den Stapel 2 weiter zu verbessern.This makes it possible to use the electrical insulation for the stack 2 continue to improve.

Das wärmeschrumpfbare Material 16 ist das Harzmaterial, das wasserabweisend ist.The heat-shrinkable material 16 is the resin material that is water repellent.

Dadurch kann der Wasserinhalt des Kraftstoffs an dem radial äußersten Teil des Stapels 2 blockiert werden, und dadurch ist es möglich, die elektrische Isolierung für den Stapel 2 weiter zu verbessern.Thereby, the water content of the fuel at the radially outermost part of the stack 2 be blocked, and thereby it is possible, the electrical insulation for the stack 2 continue to improve.

Die Konstruktion des piezoelektrischen Stellglieds 1 und das Herstellungsverfahren des piezoelektrischen Stellglieds 1 sind nicht auf diejenigen, die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel diskutiert werden, beschränkt, und können auf verschiedene Arten modifiziert werden. Zum Beispiel ist bei dem piezoelektrischen Stellglied 1 des vorstehenden Ausführungsbeispiels das wärmeschrumpfbare Material 16 in der Röhrenform gestaltet und wird über der Stapeleinheit 18 platziert. Alternativ kann das wärmeschrumpfbare Material 16 in einer Blattform gestaltet sein (das heißt, als ein Blatt des wärmeschrumpfbaren Materials 16 gestaltet sein), und das Haftmittel 14 kann auf eine entsprechende der entgegengesetzten Oberflächen des Blattes des wärmeschrumpfbaren Materials 16 aufgebracht werden, und dann kann das Blatt des wärmeschrumpfbaren Materials 16 um die Stapeleinheit 18 herumgewickelt werden, so dass das Haftmittel 14 an der äußeren peripheren Oberfläche der Stapeleinheit 18 anhaftet.The construction of the piezoelectric actuator 1 and the manufacturing method of the piezoelectric actuator 1 are not limited to those discussed in the above embodiment, and may be modified in various ways. For example, in the piezoelectric actuator 1 of the above embodiment, the heat-shrinkable material 16 designed in the tubular shape and is above the stacking unit 18 placed. Alternatively, the heat-shrinkable material 16 in a sheet form (that is, as a sheet of the heat-shrinkable material 16 be designed), and the adhesive 14 may be on a corresponding one of the opposite surfaces of the leaf of the heat shrinkable material 16 can be applied, and then the sheet of heat-shrinkable material 16 around the stacking unit 18 be wrapped around so that the adhesive 14 on the outer peripheral surface of the stacking unit 18 adheres.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann in einfacher Weise ersichtlich. Die Erfindung im weiteren Sinne ist deshalb nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und die darstellenden Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.Additional advantages and modifications will be readily apparent to those skilled in the art. The invention in a broader sense is therefore not limited to the specific details, the representative apparatus, and the illustrative examples shown and described.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2009-517879 A [0002]
WO 07063284 A1 [0002]

Claims

Method for producing a piezoelectric actuator ( 1 ) to be installed in an injection nozzle that injects fuel into an internal combustion engine, the method comprising a sheathing step of sheathing an outer peripheral surface of a stack (FIG. 2 ) of piezoelectric elements having a plurality of materials for restricting adhesion of fuel to the piezoelectric elements and providing electrical insulation of the piezoelectric elements, the cladding step comprising: a preparatory step of applying an adhesive ( 14 ), which is dielectric, on one of two surfaces of a sheet element ( 15 ) in a direction perpendicular to a plane of the leaf element ( 15 ) are opposite to each other; a first cladding step of winding the sheet member ( 15 ) around the stack ( 2 ), so that the adhesive ( 14 ) projecting onto one of the two surfaces of the leaf element ( 15 ) is applied to the outer peripheral surface of the stack ( 2 ) is applied; a second cladding step of applying the adhesive ( 14 ) on an outer peripheral surface of the leaf element ( 15 ) around the stack ( 2 ) and wrapping an outer peripheral surface of the sheet member (Fig. 15 ) with a heat-shrinkable material ( 16 ), when heat is applied to the heat-shrinkable material ( 16 ) is shrinkable; and a finishing step of heating the stack ( 2 ), which by the adhesive ( 14 ), the leaf element ( 15 ) and the heat-shrinkable material ( 16 ) is coated to the adhesive ( 14 ) and the heat-shrinkable material ( 16 ) to shrink.

Method according to claim 1, wherein the leaf element ( 15 ) is made of a heat-resistant material that does not shrink when heat is applied to the heat-resistant material.

A method according to claim 1 or 2, wherein the coating step further comprises a venting step of venting the applied adhesive ( 14 ) before curing the adhesive ( 14 ) with the heat, by placing the applied adhesive ( 14 ) in a reduced pressure state under a pressure lower than the atmospheric pressure.

A piezoelectric actuator produced by the method according to any one of claims 1 to 3.

A piezoelectric actuator according to claim 4, wherein a surface roughness of each of the two surfaces of said sheet member (16) 15 ) is equal to or greater than a surface roughness of the outer peripheral surface of the stack ( 2 ).

A piezoelectric actuator according to claim 4 or 5, wherein a surface roughness of an inner peripheral surface of said heat-shrinkable material ( 16 ) to which the adhesive ( 14 ), equal to or greater than a surface roughness of the outer peripheral surface of the stack ( 2 ).

A piezoelectric actuator according to any one of claims 4 to 6, wherein the adhesive ( 14 ) after heating the adhesive ( 14 ) forms an elastomer.

A piezoelectric actuator according to claim 7, wherein a material of said adhesive ( 14 ) is an organic silicone material.

Piezoelectric actuator according to one of claims 4 to 8, wherein the sheet element ( 15 ) and the heat-shrinkable material ( 16 ) are each made of a corresponding dielectric resin material.

A piezoelectric actuator according to any one of claims 4 to 9, wherein the heat-shrinkable material ( 16 ) is a water-repellent resin material.

A piezoelectric actuator according to claim 9 or 10, wherein the heat-shrinkable material ( 16 ) is a fluorohydrocarbon resin material or a silicone resin material.