JP2007527972A - 圧電素子用の接点ピンを配置する方法並びにスリーブ及びアクチュエータユニット - Google Patents

Abstract

燃料インジェクタに組み込まれるアクチュエータユニット（１１）の製造時には、まず初めに圧電素子（８）がプラスチックスリーブ（１）内に導入される。圧電素子（８）のための外部からの電流供給のために、２つの接点ピン（５）が設けられていて、両接点ピンはプラスチックスリーブ（１）の外側で案内されている。接点ピン（５）のポジションを、特にプラスチックスリーブ（１）を備えた圧電素子（８）の注型前に固定するために、本発明によれば、接点ピン（５）のために、係止結合部として形成されたピン支承部（２）を設けることが提案される。係止結合部（２）はこの場合、該係止結合部が接点ピン（５）を、係止結合部への導入後にそのポジションにおいて固定するように、構成されている。特別の構成では、プラスチックスリーブ（１）が一体的な中空体として形成されており、このように構成されていると、組立てを特に簡単に実施することができる。

Description

本発明は、請求項１記載の、圧電素子が導入されるスリーブ、特にプラスチックスリーブに少なくとも１つの接点ピンを配置する方法に関する。スリーブの上端部及び／又は下端部において外周部には、接点ピンのための少なくとも１つのピン支承部が設けられている。そして接点ピンは単数又は複数の接点ワイヤを介して圧電素子と電気的に接触接続されている。さらに本発明は、請求項８記載の、圧電素子を受容するスリーブであって、圧電素子がスリーブの内部に支承されており、スリーブの外周部にスリーブの長手方向軸線に対して平行に、互いに向かい合って位置する２つの接点ピンが配置されていて、両接点ピンが複数の接点ワイヤを用いてスリーブ内に位置する圧電素子と電気的に接続されている形式のものに関する。さらに本発明は、請求項１１記載の、燃料インジェクタに設けられた弁ユニットを制御するために使用可能な圧電式アクチュエータに関する。

スリーブの外縁部に接点ピンを配置する場合には次のような問題がある。すなわちこの場合、後でスリーブ及び挿入された圧電素子をシリコーン又はこれに類した材料によって注型する場合にこれらの部材のポジションが変化しないようにするために、接点ピンは可能な限り確実に固定される。そして接点ピンの上側の接点面が、燃料インジェクタ内へのアクチュエータユニットの組込み後に電気式の制御装置の接続部に対して良好に接近可能であるようにするためには、所定のポジションの正確な維持は不可欠である。さらに、接続部材は隣接した金属部分に対してなお十分に大きな絶縁間隔を有していることが保証されていなければならない。それというのは、アクチュエータには大きな制御電圧が印加されるからである。別の問題点としては次のことも挙げられる。すなわち圧電素子のための接点ワイヤが既にろう接されている接点ピンの取付けに手間がかかる。それというのは、接点ピンは、設けられている孔に極めてルーズに保持されるだけであり、従って前記部分の接合時に簡単に滑り出してしまうおそれがあるからである。

従来、これらの問題は不十分にしか解決されていなかった。例えば製造技術上の理由から２部分から成るプラスチックスリーブが使用されていて、このプラスチックスリーブは上下から圧電素子に被せられている。両スリーブ部分をまとめることによって、スリーブは機械的に比較的不安定であり、特に両接点ピンは極めて不正確にしか位置決めすることができない。さらに組立てのための手間が増える。また両方の接点ピンはプラスチックスリーブの外縁部において孔に導入されており、これらの孔はプラスチックスリーブの上端面に設けられている。保持装置のこのような形式では、接点ピンは比較的可動に配置されているので、その結果注型時に接点ピンの位置は容易に変化するおそれがある。これによって注型の終了したアクチュエータユニットにおいて接点ピンの位置に、もはや修正不能なエラーが生じてしまう。そして最悪の場合アクチュエータユニットは使用不能となり、廃棄されることになる。

ゆえに本発明の課題は、接点ピンを簡単にスリーブの外縁部における所定のポジションにおいて固定し、この際にアクチュエータユニットの組立てを簡単化することである。

この課題は、請求項１、請求項８及び請求項１１記載の構成によって解決される。

請求項１記載の本発明による方法、つまり圧電素子が導入されるスリーブに少なくとも１つの接点ピンを配置する本発明による方法、もしくは請求項８記載のスリーブ及び請求項１１記載の圧電式のアクチュエータには、次のような利点がある。すなわち本発明によれば、少なくとも１つの接点ピンが、係止結合部として形成されたピン支承部によって受容されている。この係止結合部によって接点ピンは、確実な保持部を得ることができ、このようにして簡単な形式で軸方向又は半径方向における移動を防止されて固定されている。接点ピンが側方からクリップ結合されるようになっていると、特に有利である。これによって接点ピンの導入は著しく簡単になる。それというのは、接点ピンは通常、多くの細い接点ワイヤとろう接されていて、これらの接点ワイヤはその第２の端部で圧電素子と接続されているからである。これらの接点ワイヤは極めて敏感であり、不注意な取扱いによって容易に破損してしまう。

圧電式のアクチュエータでは、スリーブが一体的に形成されていると、特に有利である。このようなスリーブは例えば相応な強度をもって容易に射出成形法において製造することができる。スリーブはこれによって形状安定的であり、容易に取り扱うことができるので、接点ピンは係止結合部において確実に固定されることができる。

従属請求項に記載された構成によって、独立請求項である請求項１、請求項８及び請求項１１に記載された方法もしくはスリーブ及び圧電式のアクチュエータの有利な実施形態が得られる。

特に有利な解決策では、スリーブの外縁部に上側のピン支承部が設けられており、この上側のピン支承部が導入補助部を有していて、この導入補助部はくさび形に形成されている。このように構成されていると、接点ピンは極めて簡単に側方から導入され、かつ係止されることができる。そしてこのような係止形式によって、接点ピンはその適正なポジションにおいて特に確実に固定される。

本発明の別の有利な解決策では、下側のピン支承部に支持部が設けられており、該支持部によってコンタクトピンは上からの圧力に抗して固定されている。同時に支持部は、その下に位置する金属部分に対する絶縁体としても有利に働く。

下側のピン支承部においても接点ピンの容易な導入を達成するためには、案内補助部が設けられている。このように構成されていると、接点ピンは上側のピン支承部におけると同様に側方から導入され、かつ係止されることができる。これによって、特に接点ピンが既に多数の接点ワイヤに接続されているような構成では、接点ピンの取付けが容易になる。

本発明の別の有利な構成では、下側のピン支承部に係止体が設けられており、該係止体は有利には突子として形成されていて、接点ピンがその下端部において係止体から滑り落ちることを防止する。

係止ピンのための係止部は、解離可能な係止結合部として形成されているか、又は択一的に解離不能な係止結合部として形成されている。スリーブはこれによって様々な使用例のために万能に使用可能であり、特に修理テストを実施することができる。

次に図面を参照しながら本発明の１実施例を説明する。

図１は、本発明による一体的なスリーブを示す斜視図であり、
図２は、図１に示されたスリーブを上から見た図であり、
図３は、２つの接点ピンがスリーブに固定される様子を示す斜視図であり、
図４は、両接点ピンが係止されたスリーブを示す斜視図であり、
図５は、両接点ピンに接続されている接点ワイヤを備えた圧電素子を示す平面図であり、
図６は、配線された両接点ピンを備えた圧電素子を示す斜視図であり、
図７は、取り付けられた圧電素子と２つの接点ピンと接点ワイヤとを備えた、注型前における一体的なスリーブを示す斜視図である。

図１には、本発明の１実施例に相応して、スリーブ１が斜視図で示されており、このスリーブ１は、後で詳しく述べるように、相応に形成された圧電素子を受容するための取付けスリーブとして構成されている。スリーブ１は有利には、絶縁性のプラスチックから射出成形法で製造されている。図１からさらに分かるように、スリーブ１は一体的に成形されているので、相応な適合精度をもって形状安定的に製造されることができる。スリーブ１の互いに向かい合って位置している端面１０に接続して、正方形に成形された連続した切欠きである孔が設けられており、この横断面正方形の孔は圧電素子を受容するために働く。さらにスリーブ１は、互いに向かい合って位置している２つの側部開口を有している。この側部開口は、該側部開口を通して圧電素子を押し込むことができるような大きさに形成されている。上側の端面にはスリーブ１の外縁部に、直径方向で向かい合って位置する２つの孔が設けられており、両方の孔は接点ピンのためのピン支承部２として働く。ピン支承部２は、端面１０の外縁部に向かって開放するくさび状の導入補助部２ａを有しており、これらの導入補助部２ａを通して、接点ピンを容易にピン支承部２に導入することができる。ピン支承部２の直径及びくさび形の導入補助部２ａは、係止結合部として働くように構成されていて、接点ピンが挿入後にそのポジションにおいて確実に固定されることを保証する。両ピン支承部２は有利には、側部開口が設けられていないスリーブ領域に設けられている。

接点ピンが、例えば電流供給のための極性を区別できるようにするために、異なった太さの直径をもって形成されている場合には、係止結合部２もまた相応に合わせられている。さらに接点ピンは係止結合部の領域において狭窄部又は隆起部を備えて形成されていてもよく、このように構成されていると、接点ピンの鉛直方向におけるずれを回避することができる。

スリーブ１の下側の端面１０には、上側の両ピン支承部２に合わせられて別の２つのピン支承部２が設けられている。この両ピン支承部２は端面１０の内側に、隆起した輪郭をもって一体成形されている。下側端面におけるピン支承部２は、外方に向かって開放するように形成され、導入される接点ピンのために案内補助部４を形成している。両案内補助部の開口には係止体３が設けられており、この係止体３は最も簡単には隆起した輪郭（突子）として形成されている。係止体３は有利にはくさび形に形成されており、このようになっていると、接点ピンの容易な係止を可能にすると共に、接点ピンの脱落を阻止することができる。

上述の係止結合部２は、解離可能であるように形成されていても、又は、本発明の択一的な構成では解離不能に形成されていてもよい。

スリーブ１には例えば別の孔を設けることも可能であり、これらの孔は、例えばブルドン管（Rohrfeder）のような別の部材を固定するために使用することができる。

図２には、上に述べたスリーブ１が平面図で示されている。図面から分かるように、圧電素子を受容するために働く正方形に成形された開口は、端面１０の真ん中に位置している。外周部には、図２で見て左右には、互いに向かい合って位置する２つの係止結合部２が示されている。図２にはさらに、下側の端面１０に設けられた係止体３も示されている。なお付言すれば、図示のスリーブ１は寸法通りには示されていない。

図３及び図４には、スリーブ１における接点ピン５の配置形式及び取付け形式が示されている。両接点ピン５は最も簡単な場合には、ピン（金属ピン）、管又はこれに類したものとして形成されていて、図３における２つの矢印によって示されているように、側方からピン支承部もしくは係止結合部２に導入されて、クリップ結合され、そしてスリーブ１に対するポジションが固定されるように係止される。両接点ピン５はこの場合次のように、すなわちその下端部が下側の端面１０に接触して係止体３によって固定されるように、導入される。接点ワイヤ及び圧電素子が既にろう接されている接点ピン５の取付けについては、以下においてさらに詳しく述べる。

図４には両接点ピン５が取り付けられた状態で示されている。図面を分かり易くするために図示は簡略化されている。実際には、両接点ピン５は予め多数の接点ワイヤとろう接されていて、これらの接点ワイヤは圧電素子との電気的な接続部を形成している。配線された圧電素子はつまり両接点ピン５と一緒に同時にスリーブ１に挿入されねばならない。圧電素子はこの場合１つの接点ピン５と一緒に、両側部開口のうちの１つを通して押し通され、これによって正方形の孔内に位置を占める。一方の接点ピン５はこの際に完全に押し通される。圧電素子が所望のポジションを占めると、接点ワイヤはスリーブ１を取り囲むように案内され、そして両方の接点ピン５は係止結合部２内にクリップ結合されることができる。

図５には圧電素子８が平面図で示されている。圧電素子８は、多数の個々のピエゾ・セラミック円板から成っていてピエゾスタック（Piezostack）と呼ばれる直方体の形にまとめられている。圧電素子８の互いに向かい合って位置している２つの縁部には、それぞれ電極７が設けられており、これらの電極７はそれぞれ、ピエゾスタックの個々の円板と接触接続されている。圧電素子８の左右には、横断面された両接点ピン５が示されている。電極７と接点ピン５との間には、接点ワイヤが巻き付けられている。接点ワイヤ６はこの場合圧電素子８の１つの角隅を取り囲んで案内されている。圧電素子８との電気的な短絡を阻止するために、図６に示されているように各１つのエッジプロテクション９が設けられている。多数の接点ワイヤ６が設けられており、これによって、圧電素子８の絶え間ない長さ変化に基づいて極めて強く負荷される電極７の破損時にも、電気回路の中断を回避することができる。

図６には、接点ピン５とエッジプロテクション９と接点ワイヤ６とを備えたアクチュエータユニット１１が斜視図で示されている。接点ピン５はこの形態では接点ワイヤ６を介してフレキシブルに圧電素子８と接続されている。

図７には、アクチュエータユニット１１として完全に組み立てられた圧電式アクチュエータが示されている。このアクチュエータユニット１１では圧電素子８は、既に述べたように一体的なスリーブ１に挿入されている。さらに両接点ピン５は係止結合部２内にクリップ結合されている。両接点ピン５の露出している上端部は、後で行われる制御装置との電気的な接続のために働く。また多くの接点ワイヤ６が示されており、これらの接点ワイヤ６は、相応なろう接面で電極７にろう接されている。この状態において圧電式アクチュエータ１１は注型のための準備が終了している。

本発明による一体的なスリーブを示す斜視図である。 図１に示されたスリーブを上から見た図である。 ２つの接点ピンがスリーブに固定される様子を示す斜視図である。 両接点ピンが係止されたスリーブを示す斜視図である。 両接点ピンに接続されている接点ワイヤを備えた圧電素子を示す平面図である。 配線された両接点ピンを備えた圧電素子を示す斜視図である。 取り付けられた圧電素子と２つの接点ピンと接点ワイヤとを備えた、注型前における一体的なスリーブを示す斜視図である。

Claims (11)

1. 圧電素子（８）が導入されるスリーブ（１）、特にプラスチックスリーブに少なくとも１つの接点ピン（５）を配置する方法であって、スリーブ（１）の上端部及び／又は下端部における外周部に、接点ピン（５）のために少なくとも１つのピン支承部（２）を設け、接点ピン（５）を単数又は複数の接点ワイヤ（６）を介して圧電素子（８）と接触接続させる形式の方法において、
   ピン支承部（２）を係止結合部として形成し、該係止結合部を、接点ピン（５）が係止結合部（２）への導入後にそのポジションにおいて固定されるように、構成することを特徴とする、圧電素子用の接点ピンを配置する方法。
2. スリーブ（１）の外縁部に上側のピン支承部（２）が設けられており、上側のピン支承部（２）がくさび形の導入補助部（２ａ）を有していて、該導入補助部（２）を通して接点ピン（５）が係止のために側部からピン支承部（２）に導入可能である、請求項１記載の方法。
3. 下側のピン支承部（２）が支持部（４ａ）を有しており、該支持部（４ａ）がコンタクトピン（５）を上からの圧力に抗して固定する、請求項１又は２記載の方法。
4. 下側のピン支承部（２）が案内補助部（４）を有していて、該案内補助部（４）によって接点ピン（５）が側部からスリーブ（１）内に導入可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 下側のピン支承部（２）が係止体（３）を有していて、該係止体（３）が有利には突子として形成されていて、接点ピン（５）の下端部が案内補助部（４）から脱落することを防止する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 接点ピン（５）のための係止結合部（２）が解離可能に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 接点ピン（５）のための係止結合部（２）が解離不能に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の、圧電素子（８）を受容するスリーブであって、圧電素子（８）がスリーブ（１）の内部に支承されており、スリーブ（１）の外周部に長手方向軸線に対して平行に、互いに向かい合って位置する２つの接点ピン（５）が配置されていて、両接点ピン（５）が複数の接点ワイヤ（６）を用いてスリーブ（１）内に位置する圧電素子（８）と接触接続している形式のものにおいて、スリーブ（１）がその上側及び下側の端面（１０）に両接点ピン（５）を固定するためにそれぞれ２つのピン支承部（２）を有しており、該ピン支承部（２）が係止結合部として形成されていることを特徴とするスリーブ。
9. スリーブ（１）の係止結合部（２）がくさび形の導入補助部（２ａ）及び／又は案内補助部（４）を有しており、該導入補助部（２ａ）及び／又は案内補助部（４）を通して接点ピン（５）が側部から導入可能である、請求項８記載のスリーブ。
10. スリーブ（１）が一体的にかつプラスチックスリーブとして形成されている、請求項８又は９記載のスリーブ。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の、燃料インジェクタの弁ユニットを制御するための圧電式アクチュエータであって、圧電式アクチュエータ（１１）が圧電素子（８）を有していて、該圧電素子（８）がプラスチックスリーブ（１）によって取り囲まれていて、圧電素子（８）が接点ワイヤ（６）を介して２つの接点ピン（５）と結合されていて、両接点ピン（５）がプラスチックスリーブ（１）の外縁部に配置されている形式のものにおいて、プラスチックスリーブ（１）が一体的な中空体として成形されており、該プラスチックスリーブ（１）が上側及び下側の端面（１０）に一体に組み込まれた係止結合部（２）を有していて、該係止結合部（２）によって接点ピン（５）がそのポジションにおいて固定可能であることを特徴とする圧電式アクチュエータ。

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