DE19930585A1 - Piezoaktor mit verbesserter elektrischer Kontaktierung und Verwendung eines derartigen Piezoaktors - Google Patents

Abstract

Es wird ein Piezoaktor (1) angegeben, der zur elektrischen Kontaktierung einer Elektrode (14, 15) eines Aktorkörpers (11) eine Kontaktfahne (20, 21) aufweist. Durch eine Expansion und Kontraktion des Aktorkörpers tritt in der Kontaktfahne eine mechanische Spannung auf, die dadurch minimiert wird, daß die Kontaktaufnahme ein Mittel zum Anpassen der Ausdehnung an ein Ausmaß der Expansion und Kontraktion aufweist. Das Mittel ist z. B. ein Verformungsmaterial in Form eines Drahtgeflechts. Der Piezoaktor wird zur Ansteuerung eines Einspritzventils in einer Brennkraftmaschine eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Piezoaktor, der zur elektrischen Kontaktierung einer Elektrode eine elektrisch leitfähige Kon­ taktfahne aufweist. Daneben wird eine Verwendung eines derar­ tigen Piezoaktors angegeben.

Ein Piezoaktor ist üblicherweise aus mehreren zu einem sta­ pelförmigen Aktorkörper angeordneten Piezoelementen aufge­ baut. Jedes Piezoelement besteht aus einer Piezokeramik­ schicht, die beiderseits mit einer metallischen Elektrode versehen ist. Wird an diese Elektroden eine elektrische Span­ nung angelegt, so reagiert die Piezokeramikschicht mit einer Gitterverzerrung. Als Folge davon expandiert und kontrahiert das Piezoelement und damit der Aktorkörper in einer Richtung, die durch die Anordnung der Piezokeramikschicht und der Elek­ troden eines Piezoelements bestimmt ist. Entsprechend einem Ausmaß der Expansion und Kontraktion kommt zu einer nutzbaren Änderung einer Ausdehnung eines stapelförmigen Aktorkörpers.

Aus DE 197 15 488 ist ein derartiger Piezoaktor bekannt. Der Piezoaktor verfügt über einen Aktorkörper mit einem Mehr­ schichtaufbau, umfassend zumindest einen Stapel alternieren­ der Elektroden- und Piezokeramikschichten. Eine Elektroden­ schicht dient jeder benachbarten Piezokeramikschicht als Elektrode. Dazu erfolgt eine elektrische Kontaktierung der Elektrodenschichten in einer alternierenden Polarität. Die alternierende Polarität wird mit Hilfe zweier Metallisie­ rungsstreifen erreicht, die seitlich am Aktorkörper ange­ bracht sind. Ein Metallisierungsstreifen erstreckt sich über eine Höhe, die sich aus übereinander gestapelten, elektrisch aktiven Schichten des Aktorkörpers ergibt. Einer der Metalli­ sierungsstreifen ist mit jeder zweiten Elektrodenschicht elektrisch leitend verbunden und gegen jede dazwischen lie­ gende erste Elektrodenschicht isoliert. Dagegen ist der zweite Metallisierungsstreifen gegen jede zweite Elektroden­ schicht isoliert und mit jeder ersten Elektrodenschicht elek­ trisch leitend verbunden.

Um die elektrische Kontaktierung jeder einzelnen Elektroden­ schicht sicher zu stellen, erfolgt in dem bekannten Piezoak­ tor eine Spannungszuführung an einen Metallisierungsstreifen über eine streifenförmige, elektrisch leitfähige Kontaktfahne in Form einer mit Kupfer kaschierten Kunststoffolie. Die Kon­ taktfahne ist dabei über eine ihrer Kanten an einen Metalli­ sierungsstreifen angelötet. Die Kontaktfahne erstreckt sich ebenfalls über die gesamte Höhe der elektrisch aktiven Schichten des Aktorkörpers. Eine vom Aktorkörper wegweisende Außenkante der Kontaktfahne ist mit einem starren elektri­ schen Anschlußelement verbunden. Mit Hilfe der Kontaktfahne wird ein eventuell auftretender Riß in einem Metallisierungs­ streifen elektrisch überbrückt. Dadurch zeigt der Piezoaktor eine hohe Zyklenzahl und damit eine hohe Lebensdauer. Ein Zy­ klus umfaßt eine einmalige Expansion und Kontraktion des Pie­ zoaktors bzw. des Aktorkörpers in einer bestimmten Richtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Piezoaktor anzugeben, der gegenüber einem bekannten Piezoaktor eine weiter verbesserte elektrische Kontaktierung und damit eine noch höhere Zyklen­ zahl und Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Piezoaktor angegeben, aufwei­ send einen Aktorkörper zu einer Expansion und Kontraktion in einer bestimmten Richtung und mindestens eine am Aktorkörper befestigte, elektrisch leitfähige Kontaktfahne, die eine Aus­ dehnung in der Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfahne ein Mittel zu einem Anpassen der Ausdehnung an ein Ausmaß der Expansion und Kontraktion aufweist.

Entsprechend dem Ausmaß der Expansion und Kontraktion des Ak­ torkörpers während eines Zyklusses kommt es zu einer Änderung einer Ausdehnung des Aktorkörpers in der bestimmten Richtung. Die Ausdehnung umfaßt beispielsweise eine Höhe des Aktorkör­ pers. Aufgrund dieser Änderung kann in der Kontaktfahne, die am Aktorkörper befestigt ist, eine mechanische Spannung auf­ treten.

Diese mechanischen Spannungen sind beispielsweise dann beson­ ders groß, wenn in einem Bereich der Metallisierungsstreifen, in dem der Aktorkörper piezoelektrisch inaktiv ist, ein Riß durch eine Polarisierung des Piezoaktors entstanden ist (Po­ lungsriß). Bei der Expansion und Kontraktion findet bei einem solchen Riß eine relativ große Änderung eines Ausmaßes des Aktorkörpers statt. Durch diese großen Änderungen treten große mechanische Spannungen in der Kontaktfahne auf, insbe­ sondere dann, wenn die Kontaktfahne mit einem starren elek­ trischen Anschlußelement fest verbunden ist.

Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, diese mechanische Spannung in der Kontaktfahne zu verringern. Dies gelingt da­ durch, daß die Ausdehnung der Kontaktfahne im Betrieb des Ak­ torkörpers automatisch an die sich ständig ändernde Ausdeh­ nung des Aktorkörpers angepaßt wird. Das Anpassen erfolgt da­ bei insbesondere in einem Kontaktierungsbereich der Kontakt­ fahne, in dem die Kontaktfahne am Aktorkörper befestigt ist.

Das Anpassen kann im Hinblick auf die mechanische Spannung in der Kontaktfahne an ein maximales, minimales oder mittleres Ausmaß der Expansion und Kontraktion des Aktorkörpers erfol­ gen. Dies hängt von der Anwendung und von dem Mittel ab, das dazu eingesetzt wird.

In einer besonderen Ausgestaltung ist der Piezoaktor dadurch gekennzeichnet, daß der Aktorkörper eine Oberfläche aufweist, an der mindestens eine Elektrode angeordnet ist, die Kontakt­ fahne mit der Elektrode elektrisch verbunden und an minde­ stens zwei Punkten der Oberfläche befestigt ist, ein Abstand zwischen den Punkten von der Expansion und Kontraktion ab­ hängt, die Kontaktfahne das Mittel zumindest zwischen den zwei Punkten aufweist und das Mittel ein Verformungsmaterial aufweist.

Vorzugsweise sind die Punkte Bestandteil einer ebenen Ober­ fläche und entlang der durch die Expansion und Kontraktion bestimmten Richtung nacheinander angeordnet. Die Punkte kön­ nen aber auch von dieser Richtung abweichend angeordnet sein. Ebenso kann die Oberfläche gewölbt oder anders gestaltet - sein.

Insbesondere gibt es eine Vielzahl von Punkten, an denen die Kontaktfahne am Aktorkörper befestigt ist. Auf diese Weise ist beispielsweise die Kontaktfahne entlang einer gesamten Kante der Kontaktfahne am Aktorkörper befestigt. Insbesondere ist die Vielzahl von Punkten an der Oberfläche entlang der Richtung der Expansion und Kontraktion der Aktorkörpers aus­ gerichtet.

Der Abstand zwischen zwei Punkten hängt von einer elektri­ schen Spannung ab, die an den Elektroden des Aktorkörpers an­ gelegt ist, und damit von der Expansion und Kontraktion des Aktorkörpers. Wegen des veränderlichen Abstands von einem Punkt zu einem anderen verfügt die Kontaktfahne insbesondere zwischen den Punkten ein Mittel, das dazu geeignet ist, die Ausdehnung der Kontaktfahne an das Ausmaß der Expansion und Kontraktion anzupassen.

Das Mittel bzw. die ganze Kontaktfahne ist beispielsweise eine metallische Blattfeder, die entlang einer Kante der Blattfeder an wenigen Punkten der Oberfläche des Aktorkörpers mechanisch befestigt ist. Die Punkte sind abweichend von der Richtung angeordnet, in der der Aktorkörper expandiert und kontrahiert. Bei der Expansion und Kontraktion des Aktorkör­ pers verbiegt sich dadurch die Blattfeder. Die Ausdehnung der Blattfeder in der fraglichen Richtung wird an das Ausmaß der Expansion und Kontraktion angepaßt. Die zu kontaktierenden Elektroden des Aktorkörpers sind nur durch einen Berührungs­ kontakt mit der Blattfeder elektrisch verbunden. Die Elektro­ den sind so an der Oberfläche angeordnet, daß beim Verbiegen der Blattfeder der elektrische Kontakt aufrecht erhalten bleibt.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Mittel ein Verformungsmaterial auf, das elastisch und/oder plastisch verformbar sein kann. Diese Eigenschaft ist vor­ zugsweise nicht auf die durch die Expansion und Kontraktion des Aktorkörpers bestimmte Richtung beschränkt. Eine Bewegung innerhalb der Kontaktfahne in dieser Richtung führt gleich­ zeitig zu einer Zugkraft, die sich in jede Richtung und über die gesamte Kontaktfahne erstrecken kann. Besonders vorteil­ haft ist es daher, wenn das Mittel bezüglich jeder Raumrich­ tung verformbar ist.

In einer besonderen Ausgestaltung ist der Piezoaktor dadurch gekennzeichnet, daß an der Kontaktfahne ein starres elektri­ sches Anschlußelement befestigt ist, so daß die Oberfläche des Aktorkörpers und das Anschlußelement mittelbar durch die Kontaktfahne verbunden sind. Beispielsweise ist die Kontakt­ fahne über eine Kante an der Oberfläche des Aktorkörpers be­ festigt. An einer von der Oberfläche des Aktorkörpers wegwei­ senden Außenkante ist das starre elektrische Anschlußelement befestigt. Diese Anschlußelement dient einer elektrischen Kontaktierung der Kontaktfahne und damit einer elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten. Es ist beispielsweise nahezu parallel zur Oberfläche bzw. der Richtung der Expan­ sion und Kontraktion ausgerichtet und weist eine größere Höhe auf als der Aktorkörper. Somit überragt das Anschlußelement den Aktorkörper in der Richtung der Expansion und Kontrak­ tion. Das Anschlußelement kann aber auch auf einer beliebigen elektrisch leitfähigen Oberfläche der Kontaktfahne angebracht sein.

Die Kontaktfahne weist das Verformungsmaterial insbesondere im Kontaktierungsbereich auf. In einer besonderen Ausgestal­ tung ist der Piezoaktor dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verformungsmaterial zumindest von der Oberfläche des Aktor­ körpers bis zum Anschlußelement erstreckt. In einer weiteren Ausgestaltung kann sich aber auch über die gesamte Kontakt­ fahne erstrecken. Das Verformungsmaterial kann auch bei einem starren elektrischen Anschlußelement lokalisiert sein. Es treten zwar während des Betriebs in der Kontaktfahne mechani­ sche Spannungen auf. Diese werden aber bis zum Anschlußele­ ment hin verringert.

In einer besonderen Ausgestaltung weist das Verformungsmate­ rial eine Vielzahl von Drähten auf. Das Verformungsmaterial ist beispielsweise ein flexibles Drahtgeflecht. In einem Drahtgeflecht ist eine Vielzahl von dünnen Drähten miteinan­ der verwoben oder verflochten.

Das Drahtgeflecht ist vorteilhaft so bemessen, daß jede zu kontaktierende Elektrode elektrisch und gleichzeitig mecha­ nisch kontaktiert ist. Ein einzelner Draht ist so dünn, daß das Material des Drahts bei einer betriebsbedingten Verfor­ mung elastisch bleibt und daß keine festigkeitsvermindernde Materialveränderung (z. B. Versprödung) auftritt. Ein Draht hat beispielsweise einen Durchmesser von wenigen µm. Das Drahtgeflecht besteht aus einer so großen Zahl von einzelnen Drähten, daß jede Elektrode auch bei einem eventuell auftre­ tenden Riß eines Metallisierungsstreifens oder eines einzel­ nen Drahtes stets kontaktiert bleibt.

Eine Beweglichkeit eines Drahtgeflechts läßt sich insbeson­ dere dadurch erhöhen, daß mehrere parallel zur Richtung der Expansion und Kontraktion verlaufende Drähte (Schußfäden) aus dem Geflecht entfernt werden. Dadurch wird erreicht, daß die verbleibenden Drähte im wesentlichen zueinander parallel an­ geordnet sind. In einer besonderen Ausgestaltung ist ein ein­ zelner Draht auf diese Weise nicht mit anderen Drähten ver­ flochten. Eine besonders hohe Beweglichkeit wird dadurch er­ reicht, daß ein Draht zudem keinen Kreuzungs- bzw. Berüh­ rungspunkt mit anderen Drähten aufweist. Alle Drähte sind so­ mit annähernd parallel zueinander angeordnet. Wenn sich diese Form des Geflechts über die gesamte Kontaktfahne erstreckt und die Kontaktfahne mit einem elektrischen Anschlußelement verbunden ist, das mindestens die Höhe des Aktorkörpers auf­ weist, erfolgt auf diese Weise die elektrische Kontaktierung der Elektroden quasi über eine Drahtbürste.

Neben den beschriebenen Formen ist jedes Drahtgeflecht denk­ bar, das einem Draht des Drahtgeflechts einen möglichst gro­ ßen Bewegungsspielraum gibt und das so das Entstehen einer Zugkraft im Draht einschränkt. Als Muster (Webart) eines Drahtgeflechts kommt beispielsweise eine glatte Bindungen (1 : 1-Bindung, plain weave) oder eine Köperbindung (2 : 2-Bin­ dung, twilled weave) in Frage. Ein einzelner Draht kann im Querschnitt annähernd kreisrund oder ellipsoid sein. Ebenso ist eine kalandrierte (gewalzte, calendered) Ausführungsform des Drahtes denkbar.

Das Verformungsmaterial weist vorzugsweise ein elektrisch leitendes Material auf, insbesondere ein elektrisch leitendes Material, das zumindest einen aus der Gruppe Aluminium, Ei­ sen, Kupfer, Karbonfaser und/oder Messing ausgewählten Stoff aufweist. Eine Karbonfaser zeigt eine geringe Materialermü­ dung und ist deshalb besonders für eine Anwendung geeignet, bei der eine extreme Lastspielzahl erreicht werden muß. Ein Draht aus einem Edelstahl kann besonders dünn gestaltet sein und trotzdem die Anforderung an eine hohe Elastizität bzw. Belastbarkeit erfüllen.

Die Kontaktfahne bzw. das Mittel der Kontaktfahne ist vor­ zugsweise mit Hilfe eines elektrisch leitenden Verbindungs­ mittels an der Oberfläche des Aktorkörpers angebracht. Das Verbindungsmittel fungiert als mechanische Befestigung und stellt gleichzeitig den elektrischen Kontakt zwischen einer Elektrode und der Kontaktfahne her.

Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Oberflä­ che des Aktorkörpers eine Metallisierung aufweist. Die Metal­ lisierung, beispielsweise in Form eines Metallisierungsstrei­ fens, dient einer sicheren elektrischen Kontaktierung einer Elektrode. Die Kontaktfahne kann mit Hilfe des Verbindungs­ mittels auch unmittelbar an der Oberfläche, d. h. an jede zu kontaktierende Elektrode direkt, angebracht sein.

Das Verbindungsmittel kann ein Lot sein. Diese Lösung bietet sich vor allem für Kupfer an, das sehr gut mit einem Weichlot gelötet werden kann. Bei Verwendung eines Mittels aus Edel­ stahl weist das Verbindungsmittel beispielsweise ein Schweiß­ material auf. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwen­ dung eines Leitklebers. Ein Leitkleber enthält beispielsweise elektrisch leitende Kügelchen. Die Dichte und Größe der Kü­ gelchen im Leitkleber ist dabei so gewählt, daß zu jeder Zeit ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktfahne und jeder einzelnen Elektrodenschicht vorhanden ist. Ein Leitkleber ist insbesondere für Aluminium und für Karbonfaser geeignet.

Für eine Anwendung des Piezoaktors kann es vorteilhaft sein, wenn der Piezoaktor inklusive einer zugehörigen Kontaktfahne und eines entsprechenden Anschlußelements mit einer Isolier­ masse formschlüssig verbunden ist. Trotz dieser Maßnahme sollte die Kontaktfahne, insbesondere aber jeder einzelne Draht eines Verformungsmaterials einen möglichst großen Bewe­ gungsspielraum haben. Dies gelingt dadurch, daß die Kontakt­ fahne eine Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann sich dabei auf den Bereich der Kontaktfahne beschränken, der das Verformungsmaterial aufweist. Die Beschichtung verhindert ei­ nen kraftschlüssigen Kontakt zwischen der Kontaktfahne und der Isoliermasse. Für diesen Fall besteht die Beschichtung beispielsweise aus einem niedrigviskosen Material, das als ein Gleitmittel fungiert. Eine andere Lösung besteht darin, ein elastisches, insbesondere hochelastisches Material als Beschichtung der Kontaktfahne zu benutzen. Dieses Material weist beispielsweise ein Silikonelastomer auf. Die Beschich­ tung kann als elastische Umhüllung allein der Kontaktfahne ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist ein formschlüs­ siger Verbund aus einem Piezoaktor, inklusive seiner An­ schlußelemente und Kontaktfahnen, und einer hochelastischen Isoliermasse. In diesem Verbund fungiert die Isoliermasse gleichzeitig als Beschichtung der Kontaktfahne.

Das Material einer Beschichtung kann nur eine Oberfläche des Mittels zum Anpassen der Ausdehnung der Kontaktfahne an die Expansion und Kontraktion des Aktorkörpers benetzen. Insbe­ sondere bei einem Verformungsmaterial in Form eines Drahtge­ flechts kann die Beschichtung auch zusätzlich einen Zwischen­ raum zwischen mehreren Drähten (Masche) ausfüllen.

Die Beschichtung birgt einen zusätzlichen Vorteil in sich: Sie kann einer Dämpfung einer Schwingung im Piezoaktor die­ nen, die im Betrieb des Piezoaktors möglicherweise auftritt. Eine derartige Schwingung kann zu einer Rißbildung und zu ei­ ner Fortpflanzung eines Risses im Piezoaktor beitragen. Mit einer Beschichtung, die eine auftretende Schwingung dämpft, erhöht sich die zu erwartende Zyklenzahl des Piezoaktors.

Als Keramik des Aktorkörpers eines vorgestellten Piezoaktors kann eine beliebige PZT-Keramik (= Bleizirkonattitanat) ein­ gesetzt werden. Eine Elektrodenschicht ist aus einem geeigne­ ten Material, vorzugsweise einer silberhaltigen Einbrennpa­ ste. Eine Elektrodenschicht kann einen zusätzlichen oxidi­ schen Zuschlag zur besseren Haftung auf einer Piezokeramik­ schicht sowie ein anderes Metall allein oder als weiteren Zu­ satz enthalten, beispielsweise Platin oder Palladium.

Auf der Basis der Erfindung ist eine sichere elektrische Kon­ taktierung eines Piezoaktors gewährleistet. Dadurch, daß sich die Ausdehnung der elektrisch leitfähigen Kontaktfahne stän­ dig an die sich ändernde Ausdehnung des Aktorkörpers anpaßt, zeichnet sich der Piezoaktor durch eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Zyklenzahl aus. Eine hohe Flexibilität und Biegsamkeit der Kontaktfahne insbesondere in Form eines Drahtgeflechts verhindert die Entstehung einer rißtreibenden Kraft in der Kontaktfahne. Darüber hinaus verhindert die Na­ tur eines Drahtgeflechts weitgehend die Ausbreitung eines vorhandenen Risses.

Ein hier beschriebener Piezoaktor wird vorzugsweise zur An­ steuerung eines Einspritzventils, insbesondere eines Ein­ spritzventils einer Brennkraftmaschine verwendet.

Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Zeichnungen wird im folgenden ein Piezoaktor vorgestellt. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen der bezeichneten Gegenstände dar.

Fig. 1 zeigt einen Piezoaktor von einer Seite.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Piezoaktors der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in einem Querschnitt ein Verformungsmaterial in Form von Drähten, die eine Beschichtung aufweisen.

Fig. 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Verformungsmaterials in Form eines Drahtgeflechts.

Fig. 6 zeigt ein Einspritzventil mit einem Piezoaktor.

Der Piezoaktor 1 nach Fig. 1 besteht aus einem Aktorkörper 11 in Form eines Stapels von Piezokeramikschichten 16 und da­ zwischen angeordneten Elektrodenschichten 14 und 15. Eine Piezokeramikschicht 16 besteht aus einem PZT-Material. Das Material einer Elektrodenschicht 14 und 15 umfaßt eine sil­ berhaltige Einbrennpaste.

An den beiden seitlichen Oberflächen 12 und 13 des Aktorkör­ pers 11, parallel zu der Richtung 19, in der die Expansion 17 und Kontraktion 18 des Aktorkörpers 11 stattfindet, ist je­ weils ein Metallisierungsstreifen 28 bzw. 29 angebracht. Ein Metallisierungsstreifen besteht aus einer eingebrannten Sil­ berpaste. Jeweils eine elektrisch leitfähige Kontaktfahne 20 bzw. 21 ist über ein Lot 27 mit dem Metallisierungsstreifen 28 und 29 der Oberfläche 12 und 13 des Aktorkörpers 11 mecha­ nisch und elektrisch leitend verbunden. Die Verbindung er­ folgt jeweils über die Höhe der zu kontaktierenden Elektro­ denschichten 14 bzw. 15. An den Außenkanten der Kontaktfahnen 20 und 21 sind starre elektrische Anschlußelemente 31 und 32 in Form von elektrisch leitfähigen Stiften angelötet. Die An­ schlußelemente 31 und 32 überragen den Aktorkörper 11.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Piezoaktors 1 abgebildet, der in Fig. 1 dargestellt ist. Gezeigt sind zwei Punkte 121 und 122 einer ganzen Punktmenge der mit einer Metallisierung 28 versehenen Oberfläche 12 des Aktorkörpers 11. An den Punk­ ten 121 und 122 ist die Kontaktfahne 20 befestigt. Die Punkte 121 und 122 befinden sich im Abstand 123 voneinander. Bei ei­ ner Expansion 17 des Aktorkörpers 11 in der Richtung 19 ver­ größert sich der Abstand 123 um das Ausmaß 124. Dagegen ver­ kleinert sich der Abstand 123 bei der Kontraktion 18 des Ak­ torkörpers 11 um das Ausmaß 125.

Die Kontaktfahne 20 bzw. 21 weist zumindest ein Mittel 24 bzw. 25 zum Anpassen der Ausdehnung 22 der Kontaktfahne 20 und 21 an das Ausmaß 124 und 125 der Expansion 17 und Kon­ traktion 18 des Aktorkörpers 11 auf.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Mittel 24 bzw. 25 ein Verformungsmaterial 241 bzw. 251, das eine Vielzahl von Drähten 26 aufweist. Die Drähte 26 sind im wesentlichen par­ allel zueinander angeordnet. In Fig. 3 ist das Verformungs­ material 241 und 251 dargestellt. Ein einzelner Draht 26 hat einen nahezu kreisrunden Querschnitt. Jeder Draht 26 ist von einer hochelastischen Beschichtung 30 aus einem Silikonela­ stomer umgeben. Die Beschichtung 30 füllt zudem den Zwischen­ raum zwischen zwei Drähten 26 aus.

Das Verformungsmaterial 241 bzw. 251 ist in der Lage, jeder Änderung des Abstands 123 zwischen den Punkten 121 und 122 soweit zu folgen, daß die Kontaktfahne 20 bzw. 21 bei der Ex­ pansion 17 und Kontraktion 18 des Aktorkörpers 11 nahezu frei von mechanischer Spannung ist.

Zwei weitere Ausführungsbeispiele eines Piezoaktors 1 unter­ scheiden sich vom beschriebenen Ausführungsbeispiel durch das Verformungsmaterial 241 bzw. 251 der Kontaktfahne 20 bzw. 21. Es liegt jeweils ein Drahtgeflecht unterschiedlicher Webart vor. Fig. 3 zeigt eine Webart mit einer glatten Bindung (1 : 1-Bindung, plain weave) und Fig. 4 eine mit einer Köper­ bindung (2 : 2-Bindung, twilled weave).

Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch die Kombina­ tion der beschriebenen Merkmale der Kontaktfahne 20 bzw. 21 mit den Merkmalen eines in der Druckschrift DE 197 15 488 an­ gegebenen Piezoaktors.

Der Piezoaktor 1 wird zur Ansteuerung eines Einspritzventils 60 (Fig. 6) einer Brennkraftmaschine benutzt. Dabei ist der Piezoaktor 1 über einen Kolben 61 mit einer Düsennadel 62 des Einspritzventils 60 verbunden.

Claims (19)

1. Piezoaktor (1), aufweisend

• - einen Aktorkörper (11) zu einer Expansion (17) und Kon­ traktion (18) in einer bestimmten Richtung (19) und
• - mindestens eine am Aktorkörper (11) befestigte, elektrisch leitfähige Kontaktfahne (20, 21), die eine Ausdehnung (22) in der Richtung (19) aufweist,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Kontaktfahne (20, 21) ein Mittel (24, 25) zu einem An­ passen der Ausdehnung (22) an ein Ausmaß (124, 125) der Expansion (17) und Kontraktion (18) aufweist.

2. Piezoaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Aktorkörper (11) eine Oberfläche (12, 13) aufweist, an der mindestens eine Elektrode (14, 15) angeordnet ist,
• - die Kontaktfahne (20, 21) mit der Elektrode (14, 15) elek­ trisch verbunden und an mindestens zwei Punkten (121, 122) der Oberfläche (12, 13) befestigt ist,
• - ein Abstand (123) zwischen den Punkten (121, 122) von der Expansion (17) und Kontraktion (18) abhängt,
• - die Kontaktfahne (20, 21) das Mittel (24, 25) zumindest zwischen den zwei Punkten (121, 122) aufweist und
• - das Mittel (24, 25) ein Verformungsmaterial (241, 251) aufweist.

3. Piezoaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kontaktfahne (20, 21) ein starres elektrisches Anschlußelement (31, 32) be­ festigt ist, so daß die Oberfläche (12, 13) des Aktorkör­ pers (11) und das Anschlußelement (31, 32) mittelbar durch die Kontaktfahne (20, 21) verbunden sind.

4. Piezoaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verformungsma­ terial (241, 251) zumindest von der Oberfläche (12, 13) des Aktorkörpers (11) bis zum Anschlußelement (31, 32) er­ streckt.

5. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verformungsma­ terial (241, 251) über die ganze Kontaktfahne (20, 21) er­ streckt.

6. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungsmaterial (241, 251) ein elektrisch leitendes Material aufweist.

7. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungsmaterial (241, 251) eine Vielzahl von Drähten (26) aufweist.

8. Piezoaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (26) im we­ sentlichen zueinander parallel angeordnet sind.

9. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungsmaterial (241, 251) ein elektrisch leitendes Material aufweist, das zumindest einen aus der Gruppe Aluminium, Eisen, Kupfer, Karbonfaser und/oder Messing ausgewählten Stoff aufweist.

10. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfahne (20, 21) mit Hilfe eines elektrisch leitenden Verbindungsmit­ tels (27) mit der Elektrode (14, 15) verbunden ist.

11. Piezoaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (27) ein Lot aufweist.

12. Piezoaktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (27) ein Schweißmaterial aufweist.

13. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (27) einen Leitkleber aufweist.

14. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, die Oberfläche (12, 13) eine Metallisierung (28, 29) aufweist, über die die Kontakt­ fahne (20, 21) der Elektrode (14, 15) verbunden ist.

15. Piezoaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (28, 29) eine Einbrennmetallisierung aufweist.

16. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfahne (20, 21) eine Beschichtung (30) aufweist.

17. Piezoaktor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (30) elastisch ist.

18. Piezoaktor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (28) ein Silikonelastomer aufweist.

19. Verwendung eines Piezoaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Ansteuerung eines Einspritzventils (60), insbe­ sondere eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine.