KR100778645B1 - 압전식 액추에이터 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량 내연 기관의 제어 밸브 또는 분사 밸브를 작동시키기 위한 압전식 액추에이터에 관한 것이다. 상기 액추에이터는 적층된 압전 재료층들과 상기 층들 사이에 배치되며 전극으로 사용되는 금속 또는 전기 전도성 층들로 이루어진 다층 라미네이트의 형태인 압전식 액추에이터 본체(1)를 포함한다. 상기 전극층들은 공통의 전기 전도성 전극 리드(3)와 접촉하며, 액추에이터 본체(1)는 공통의 전극 리드(3)를 포함하는 틈새(5)를 유지하면서 금속 모듈 벽(2)에 의해 둘러싸인다. 압전식 액추에이터는 공통의 전극 리드(3)가 삼차원으로 구조화된 면 또는 삼차원으로 구조화된 본체의 형태로 구성되고, 액추에이터 본체(1)에 접한 전극 리드의 부분은 액추에이터 본체(1)로부터 열을 분산시키기 위해 틈새(5) 내로 돌출한 연장부(31,32) 또는 확대부(9)를 포함하며, 틈새(5) 내에 열전도성 부가 입자를 갖는 엘라스토머 충전제(7)를 갖는다.
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압전식 액추에이터 본체, 전극 리드, 모듈 벽, 틈새, 접속 와이어, 탄성 엘라스토머, 금속 세그먼트

Description

압전식 액추에이터{Piezoelectric Drive}
본 발명은 차량 내연 기관의 제어 밸브 또는 분사 밸브를 작동시키기 위한 압전식 액추에이터에 관한 것이다. 상기 액추에이터는, 적층된 압전 재료층들과 상기 층들 사이에 배치되며 전극으로 사용되는 금속 또는 전기 전도성 층들로 이루어진 다층 라미네이트(laminate)의 형태인 압전식 액추에이터 본체(piezoelectric actuator body)를 포함한다. 상기 전극층들은 공통의 전기 전도성 전극 리드(lead)들을 통해 접촉되며, 액추에이터 본체는 공통의 전극 리드들을 포함하는 틈새(interstice)를 유지하면서 금속 모듈 벽에 의해 둘러싸인다.
상기와 같은 압전식 액추에이터는 예컨대 로베르트 보쉬 게엠베하의 DE 196 50 900 A1에 공지되어 있다.
일반적으로 공지된 바와 같이, 압전식 액추에이터는 예컨대 자동차의 분사 밸브, 및 안티록 시스템(anti-lock system)과 트랙션(traction) 제어 시스템을 갖는 브레이크 시스템에 사용될 수 있다.
압전식 액추에이터가 설치된 상기와 같은 분사 밸브는 태핏(tappet) 형태의 폐쇄 기구에 의해 제어되는 분사 노즐을 갖는다. 태핏에는 노즐에 공급된 연료의 압력에 의해 작동하는 노즐측 작용면이 배치되며, 압축력은 폐쇄 장치의 개방 방향으로 태핏을 민다. 상기 작용면보다 더 큰 횡단면을 갖는, 태핏의 플런저형(plungerlike) 단부는 제어 챔버 내로 돌출한다. 상기 제어 챔버 내의 압력은 폐쇄 장치의 폐쇄 방향으로 태핏을 움직이고자 한다. 제어 챔버는 유입 스로틀(throttle)을 통해서 고압 연료 공급부에 연결되며, 통상적으로 스로틀링된, 또는 배출 스로틀과 결합된 배출 밸브를 통해서 낮은 압력을 갖는 연료 복귀 라인에 연결된다. 배출 밸브가 폐쇄되어 있을 경우 제어 챔버에는 높은 압력이 생기며, 상기 압력에 의해 태핏은 그 노즐측 작용면의 압력에 대항하여, 폐쇄 장치의 폐쇄 방향으로 이동하거나 폐쇄 위치에 유지된 채 있다. 배출 밸브의 개방시 제어 챔버 내의 압력은 강하하는데, 압력 강하의 정도는 유입 스로틀의 크기, 및 개방된 배출 밸브 또는 상기 밸브와 결합된 배출 스로틀의 스로틀 저항의 크기에 의해 결정된다. 결과적으로 배출 밸브 개방시 제어챔버 내의 압력은, 태핏의 노즐측 작용면에 작용하는 압축력으로 인해 폐쇄 장치의 개방 방향으로 태핏이 이동하거나 개방 위치에 유지되도록 감소한다.
전자기적으로 작동하는 분사 밸브에 비하여 압전식 액추에이터는 더 빠르게 스위칭할 수 있다. 그러나 압전식 액추에이터의 구성에서는, 내부 손실에 의해 액추에이터의 압전 본체에 손실열이 발생하는데, 이에 대해 액추에이터가 과열되지 않도록 방출되어야 한다는 것이 고려되어야 한다. 압전 세라믹의 세라믹 재료는 낮은 열 전도성을 갖기 때문에, 특히 그 길이가 그 폭보다 더 긴 액추에이터의 경우 실질적으로 세라믹 재료로 구성된 액추에이터 본체 내의 분산은 불리하다.
액추에이터 본체의 작동 부품에 위치한 전극에 의해, 전극층에 대해 횡방향으로 액추에이터 본체의 열 전도성은 전극층에 대해 수직 방향일 때보다 3 내지 5 팩터(factor) 더 큰데, 이는 압전 세라믹 재료의 열 전도성이 낮기 때문이다. 이 팩터는 물론 세라믹 층의 두께, 액추에이터 본체 에지로부터의 전극층의 두께와 같은 기하학적 조건에 따른다. 언급한 바와 같이, 열 전도는 전극층에 대해 수직 방향으로는 불량하기 때문에, 열은 액추에이터 본체 작동 부품의 전극을 통해 외부의 공통 전극 리드까지 이어진 경로를 취한다. 외부에 위치한 상기 공통 전극 리드는 금속 액추에이터 베이스, 및 액추에이터 헤드 영역에 있는 금속 지지 플레이트에 접촉해서는 안되기 때문에, 액추에이터 본체에서 발생하는 열도 추가 조치 없이는 이들 금속 본체로 분산될 수 없다. 특히 공통의 전극 리드에 인가되는 약 200 볼트의 높은 전압으로 인해, 액추에이터 모듈의 금속 부품에 대해 공통의 전극 리드를 절연하기 위한 특별한 조치가 필요하다.
예컨대 연료, 물, 엔진 오일 등과 같은 액체 냉각제에 의한 액추에이터 냉각은 이론적으로는 가능하나 불리한데, 그 이유는 첫째 연료와 엔진 오일에 함유된 수분으로 인한 단락의 위험 때문이고, 두 번째로는 특히 액추에이터의 가열시, 사용된 냉각제가 액추에이터 모듈로부터 배출되는 것을 막아야 하는 복잡한 밀봉으로 인해 액추에이터 모듈이 비싸지기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은, 작동중 가열된 액추에이터 본체가 액체 냉각제를 사용하지 않고서도 확실히 냉각될 수 있고, 또한 압전식 액추에이터가 간단히 조립될 수 있으며 액체 냉각시 요구되는 특별한 밀봉이 없어도 되는, 압전식 액추에이터를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 공통의 전극 리드가 삼차원으로 구조화된 면 또는 삼차원으로 구조화된 본체의 형태로 형성되고, 액추에이터 본체에 인접한 공통 전극 리드의 부분이 액추에이터 본체로부터의 열 분산을 위해 틈새 내로 돌출한 연장부 또는 확대부를 가짐으로써 이뤄진다.
한 실시예에 있어서, 공통의 전극 리드들의 연장부(lengthened portions)는 액추에이터 본체의 측벽에 대해 평행하게 위치한 파형 밴드 또는 박막의 형태로 형성된다.
다른 실시예에 있어서, 외부에 위치한 공통의 전극 리드들은 보다 큰 열 전도성 표면을 형성하기 위해, 액추에이터 본체와 모듈 벽 사이의 틈새 내에서 한 번 또는 여러 번 접힘으로써 연장된다.
바람직하게, 공통의 전극 리드들을 위해 파형 밴드를 사용하면 파고의 디자인에 의해서도 냉각면이 확대될 수 있다.
확대 또는 연장된 공통의 전극 리드들로부터 방출된 열은 바람직하게는, 틈새를 채우고, 연장된 공통의 전극 리드를 둘러싸는 열 전도성 엘라스토머에 의해 모듈 벽으로 전도된다.
확대 또는 연장된 공통의 전극 리드들의 냉각 작용은, 전기 전도성 입자를 가지며 충전 팩터가 높은 엘라스토머를 사용함으로써 더욱 증가한다. 이 경우 모듈 벽의 내부는 예컨대 래커층 또는 산화물 층에 의해 전기적으로 절연되어야 한다.
또한 공통의 전극 리드들의 열 분산 표면적을 확대하기 위해서는, 리드 와이어의 연장도 고려해 볼 수 있다. 와이어 길이, 및 열을 방출하는 리드 와이어의 표면적은 액추에이터 본체와 모듈 벽 사이의 틈새 내에서 와이어가 접힘으로써 증가할 수 있다.
또한 경우에 따라 여러 번 접혀진 공통의 전극 리드들의 연장부를, 연장된 각각 하나의 리드 와이어와 조합하는 것도 가능하다.
금속 세그먼트(segment)를 틈새 내에 삽입한 다음, 양측의 연장된 전극 리드들과 상기 세그먼트를 납땜 또는 용접하는 것은 더욱 바람직하다. 이들 금속 세그먼트는 적합하게는 구리로 되어 있고 전기 절연층이 있는 모듈 벽에 접착된다.
내부가 전기 절연된 모듈 벽과 공통의 전극 리드들 사이에 배치되고 고정을 위해 탄성 접착제 또는 탄성 엘라스토머로 함침된(saturated) 금속 울 또는 금속 망(메시)을 사용하면 비용면에서는 유리하지만 완전히 효율적이지는 않다.
본 발명에 따른 압전식 액추에이터의 앞서 언급한 모든 실시예에 있어, 바람직하게 틈새는 열 전도성 입자가 혼합된 엘라스토머로 채워질 수 있다.
상기 특징들을 갖는 압전식 액추에이터는 양호한 열 분산을 위해 연장되거나 확대된 외부에 위치한 공통의 전극 리드들을, 액추에이터로부터 열을 분산하기 위해 사용한다. 이로써 열 분산을 위해서는 고정 본체만이 사용되므로, 액추에이터의 액체 냉각시에 경우에 따라 있을 수 있는 누설 문제가 발생하지 않을 수 있다. 액추에이터 본체를 엘라스토머 또는 이와 유사한 것으로 둘러쌈으로써 응결수 또는 기타 오염물에 의한 단락이 발생할 위험은 없다.
본 발명에 의한 압전식 액추에이터는 특히 커먼레일(common rail) 디젤 분사 시스템 및 PDE 분사 시스템에 바람직하게 사용될 수 있다. 휘발유 직접 분사 밸브도 상기와 같은 압전식 액추에이터에 의해 바람직하게 구현될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 언급한 또한 추가의 과제 및 장점이 다수의 실시예를 도시하는 도면에 따라 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 압전식 액추에이터의 원리적 실시예의 개략적 종단면도.
도 1b는 본 발명에 따른 압전식 액추에이터의 다른 실시예의 횡단면도.
도 2 내지 도 9는, 각각 본 발명에 따른 압전식 액추에이터의 컷아웃을 도시하는 종단면으로서, 연장 및/또는 확대된 공통의 전극 리드들의 여러 변형예를 도시한 도면.
부분 단면으로서 도 1a에 종방향으로 도시된 본 발명에 따른 압전식 액추에이터의 제 1 실시예에서, 액추에이터 본체(1)는 적층된 압전 재료층들과 상기 층들 사이에 배치되며 전극으로 사용되는 금속 또는 전기 전도성 층들로 이루어진 다층 라미네이트의 형태를 가질 수 있으며, 상기 본체의 좌측과 우측 정면들은 두 개의 스프링 밴드(도시 않음)에 의해, 하부의 금속 액추에이터 베이스(6)와, 작동 헤드에 위치한 분리벽으로서 구성된 상부의 축방향 가동 플레이트(4) 사이에서 탄성적으로 예비 응력을 받는다. 액추에이터 모듈은 금속 모듈 벽(2)에 의해 둘러싸여 있다. 도 1a에는 단지 좌측 스프링 밴드(11) 만이 도시된다. 예비 응력을 위해 사용되는 스프링 밴드들은 가동 플레이트(4)를 가압하는 압축 스프링으로 대체될 수도 있다.
도 1b에서, 액추에이터 본체(1)의 2 개의 외부 종방향 측면에는 공통의 전도성 전극 리드(3)들이 있으며, 상기 리드들 각각은 종방향 측면 쪽으로 뻗은 개별 전극층들과 접촉한다. 언급한 바와 같이 액추에이터 본체(1)에서 발생하는 열은 주로 그 측면으로 안내된다. 거기서 열은 공통의 전극 리드(3)들에 의해 흡수되고, 전극 리드의 확대부 또는 연장부(31, 32)를 통해 주변, 특히 모듈 벽(2)으로 분산된다. 공통의 전극 리드(3)들의 연장부(31, 32)는 U 형이고 액추에이터 본체(1)의 측벽에 평행하게 틈새(5) 내로 돌출한다(명료성을 위해 도 1a의 우측에서 연장부(31)만이 도시되어 있다). 도 1b에 의한 단면도에는, 공통의 전극 리드(3)들과 접촉하는 액추에이터 본체(1)의 측면이 도시된다. 화살표 Z는 전극 구역을 나타낸다. 모듈 벽(2)의 내부를 전기적으로 절연시키는 절연층(10)도 도시되며, 상기 절연층은 공통 전극 리드(3)의 연장부(31, 32)들이 모듈 벽(2)에 단락을 일으키지 않도록 한다. 도 1b에서 스프링 밴드(11)는, 액추에이터 본체(1)의 측면을 따라 위치하지만 공통의 전도성 전극 리드(3)들에 의해 커버되지는 않는다(도 1a의 도면과는 다르게).
도 1b에는, 2 개의 전극 리드(3)들이 연장부(31, 32)를 갖는 것이 도시된다.
도 2에 도시된 변형예는, 파형 금속 밴드 또는 파형 금속 박막이 공통의 전극 리드(3)로 사용되는 점이 도 1의 실시예와 다르다. 이 경우 공통의 전극 리드(3)들의 연장부(31)도 마찬가지로 파형 금속 밴드로 구성된다. 또한 틈새(5)는 열 전도성이 양호한 엘라스토머(7)로 채워지며, 엘라스토머는 공통의 전극 리드(3)의 연장부(31)에서 방출된 열을 흡수해서 특히 금속성 모듈 벽(2)으로 분산시킨다. 열 전도성을 높이기 위해 엘라스토머는 열 전도성 충전제로 채워질 수 있다.
도 3에 도시된 변형예에서 공통의 전극 리드(3)들은, 공통의 전극 리드로서 사용되는 파형 밴드의 파고 즉 연장부(31) 중 적어도 몇몇이 더 높게 연장되므로, 냉각을 위해 효율적인 공통의 전극 리드(3)들의 표면이 확대된다. 또한 도 3에 도시된 변형예에서도 틈새(5)는 경우에 따라 열 전도성 충전제를 첨가한 가운데, 열 전도성이 양호한 엘라스토머(7)로 채워질 수 있다.
도 4에 도시된 변형예에서, 공통의 전극 리드(3)로서 사용되는 파형 밴드의 연장부(31)는 틈새(5) 내에서 여러 번 접히므로, 열 분산을 위해 유효한 표면적은 도 2에 비해 확실히 더 커진다.
열 발산에 유효한 표면적을 확대하기 위해 공통의 전극 리드(3)들을 접는 다른 형태가 도 5에 도시되어 있다. 이 경우 틈새(5) 내로 돌출한, 공통의 파형 전극 리드(3)의 구부러진 2 개의 단부 섹션 즉 연장부(31)는 파형이 아닌 직선으로 연장된다.
도 6에 도시된 변형예의 경우, 모듈 벽(2)의 내부에 전기 절연층(18)이 있는데, 이는 경우에 따라 여러 번 접힌, 그리고 파형으로 연장된 공통의 전극 리드(3)들의 단부 섹션이 모듈 벽에 접촉하는 것과, 열 전도성 엘라스토머(7)에 첨가된 전기 전도성 입자(17)가 모듈 벽(2)에서 단락을 일으키는 것을 방지하기 위해서이다. 또한 서로 대향하는 두 전극 즉 공통의 전극 리드(3)의 연장부(31)에서의 단락이 방지될 수 있도록, 입자와 같은 전기 전도성 충전제는 액추에이터 본체(1) 둘레 전체로 뻗어 있어서는 안된다. 이와는 반대로, 전기 절연성을 가지며 열 전도성이 양호한 첨가제를 함유하는 모든 변형예의 경우, 엘라스토머(7)는 액추에이터 주위 전체로 뻗을 수 있고 또한 뻗어야 한다.
도 7a 및 7b에 도시된 본 발명에 따른 압전식 액추에이터의 변형예에서, 리드 와이어(12)는 틈새(5)로 연장되어, 열 분산을 개선하기 위한 공통의 전극 리드(3)의 연장부를 형성한다. 리드 와이어(12)의 와이어 길이는 틈새(5) 내에서 접힘으로써 더욱 증가할 수 있다.
도 7b에 따른 변형예는 연장된 파형 밴드 모양의 공통의 전극 리드(3)와 도 7a에서와 같이 연장된 리드 와이어(12)와의 조합을 포함한다. 공통의 전극 리드(3)의 연장부(31)는 여러 지점에서 연장된 리드 와이어(12)와 접촉한다.
도 8에 도시된 변형예는 더욱 바람직한데, 주로 구리로 된 금속 세그먼트(9)가 틈새(5) 내에 삽입된다. 공통의 전극 리드(3)로 사용되는 파형 밴드의 양측은 금속 세그먼트(9)와 납땜 또는 용접된다. 모듈 벽(2)에는 전기 절연층(18)이 형성되며, 금속 세그먼트(9)는 전기 절연층(18)에 접착제(111)로 접착된다.
도 9에 도시된 변형예는 저렴하기는 하지만 완전히 효과적이지는 않은데, 여기서 금속 울 또는 금속 망(13)은 공통의 전극 리드(3)로서 사용된 파형 밴드와 전기 절연층(18)에 의해 전기적으로 절연된 모듈 벽(2)의 내측 사이에 삽입되며, 고정을 위해 탄성 접착제 또는 엘라스토머(27)로 함침되어 있다. 액추에이터 베이스(6)는 엘라스토머 플라스틱 디스크 또는 세라믹 디스크(19)에 의해 금속 울 또는 금속 망(13)에 대해 전기적으로 절연된다.
상기한 바와 같이, 도 2 내지 9에 도시된, 공통의 전극 리드들을 연장 또는 확대하기 위한 조치들은 서로 조합될 수도 있다. 또한 열 전도성이 양호한 분말 또는 입자로 채워진 엘라스토머는 그 자체로서도 분명히 열 분산을 개선할 수 있으며 해결책으로 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 특히 차량 내연 기관의 제어 밸브 또는 분사 밸브를 작동시키기 위한 압전식 액추에이터로서, 상기 액추에이터는 적층된 압전 재료층들과 상기 층들 사이에 배치되며 전극으로 사용되는 금속 또는 전기 전도성 층들로 이루어진 다층 라미네이트의 형태인 압전식 액추에이터 본체(1)를 포함하며, 상기 전극층들은 공통의 전기 전도성 전극 리드(3)들에 의해 접촉되고, 상기 액추에이터 본체(1)는 공통의 전극 리드(3)들을 포함하는 틈새(5)를 유지하면서 금속 모듈 벽(2)에 의해 둘러싸이는 압전식 액추에이터에 있어서,
    상기 공통의 전극 리드(3)들은 삼차원으로 구조화된 면 또는 삼차원으로 구조화된 본체의 형태로 구성되고, 상기 액추에이터 본체(1)에 접한 상기 전극 리드(3)의 부분은 액추에이터 본체(1)로부터 열을 분산시키기 위해 틈새(5) 내로 돌출한 연장부(31, 32) 또는 확대부를 포함하며, 상기 틈새(5)는 열전도성 첨가제를 함유하는 엘라스토머(7, 17, 27)로 채워지는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공통의 전극 리드(3)들은 액추에이터 본체(1)의 서로 대향하는 두 측면에 제공되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공통의 전극 리드(3)들의 연장부(31, 32)는 상기 액추에이터 본체의 측벽에 평행하게 위치한 파형 밴드 또는 파형 박막의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공통의 전극 리드(3)들의 연장부(31, 32)를 형성하는 박막은 상기 틈새(5) 내에서 여러 번 접히는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 공통의 전극 리드(3)들의 연장부(31, 32)는 공통의 전극 리드들과 접촉하는 리드 와이어(12)의 연장부/확대부로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 연장된 각각의 리드 와이어(12)는 틈새(5) 내에서 여러 번 접히는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 틈새(5) 내로 돌출한 공통의 전극 리드(3)들의 각각 하나의 연장부(31, 32)는 그 길이 방향으로 다수의 지점에서, 상기 틈새(5) 내로 돌출한 각각의 리드 와이어(12)의 연장부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 공통의 전극 리드(3)들은 각각 상기 틈새(5) 내에서 액추에이터 모듈의 종방향으로 위치한 금속 세그먼트(9)를 통해 확대되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 각각의 금속 세그먼트(9)는 전기 절연층(10)에 의해 액추에이터 벽(2)의 내측에 대해 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 각각의 금속 세그먼트(9)는 접착제(111)에 의해 상기 절연층(10)에 접착되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 공통의 전극 리드(3)의 확대부 또는 연장부(31, 32)는 각각 금속 울 또는 금속망(13) 등으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액추에이터 본체(1)와 상기 모듈 벽(2) 사이의 틈새(5)는 부가적으로 열 전도성 엘라스토머(7, 27)로 채워지는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 열 전도성 엘라스토머(7)는 전기 전도성 입자(17)들로 채워지는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 모듈 벽(2)의 내측은 전기 절연층(18)에 의해 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 압전식 액추에이터.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19928183A1 (de) * 1999-06-19 2001-01-04 Bosch Gmbh Robert Piezoaktor
DE19928185B4 (de) * 1999-06-19 2006-05-24 Robert Bosch Gmbh Piezoaktor
DE10002437A1 (de) * 2000-01-21 2001-08-16 Bosch Gmbh Robert Piezoaktor
US20010033125A1 (en) * 2000-04-20 2001-10-25 Tokin Corporation Multilayer piezoelectric actuator device having a conductive member attached to an external electrode thereof
DE10039424A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-28 Siemens Ag Dosierventil mit einem hydraulischen Übertragungselement
DE10206115A1 (de) * 2001-03-06 2002-09-19 Ceramtec Ag Piezokeramische Vielschichtaktoren sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung
DE10144919A1 (de) * 2001-09-12 2003-05-22 Siemens Ag Vorrichtung umfassend einen piezoelektrischen Aktor
DE10230032A1 (de) * 2002-07-04 2004-01-22 Daimlerchrysler Ag Piezoelektrischer Aktor für umströmende Medien sowie Verwendung eines entsprechenden piezoelektrischen Aktors
DE10360450A1 (de) * 2003-02-27 2004-09-09 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE10328373B4 (de) * 2003-06-24 2015-10-08 Continental Automotive Gmbh Piezoelektrisches Bauteil mit Temperiervorrichtung und Verwendung des Bauteils
DE102004050880B4 (de) * 2004-10-19 2010-11-25 Continental Automotive Gmbh Kraftstoffinjektor mit Wärmetauscheinrichtung
KR100969361B1 (ko) * 2004-11-24 2010-07-09 현대자동차주식회사 푸쉬 풀 케이블 연결 조인트
DE102005014163B4 (de) * 2005-03-29 2015-09-17 Continental Automotive Gmbh Piezoelektrische Aktoreinheit mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit sowie Kraftstoffinjektor
EP1788232A1 (de) 2005-11-16 2007-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Aktorvorrichtung und Fluidinjektor
DE102006004289A1 (de) * 2006-01-31 2007-08-02 Robert Bosch Gmbh Piezoelektrischer Aktor mit integriertem Piezoelektrischem Transformator
DE102006006077B4 (de) 2006-02-09 2009-04-09 Continental Automotive Gmbh Piezokeramischer Vielschicht-Aktor, Verfahren zum Herstellen eines piezokeramischen Vielschicht-Aktors und Einspritzsystem
US7679273B2 (en) 2006-07-31 2010-03-16 Delphi Technologies, Inc. Strain tolerant metal electrode design
DE102006051325A1 (de) 2006-10-31 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Anordnung eines Piezoaktors in einer Hülse eines Piezoaktormoduls
DE102007004559B4 (de) * 2007-01-30 2020-02-27 Robert Bosch Gmbh Piezoaktormodul oder Piezoaktor mit einem ummantelnden Schutzschichtsystem und Verfahren zur Herstellung eines solchen Schutzschichtsystems
WO2010101056A1 (ja) * 2009-03-04 2010-09-10 京セラ株式会社 積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム
US8517284B2 (en) 2009-05-13 2013-08-27 Caterpillar Inc. System and method for internal cooling of a fuel injector
DE102014221001A1 (de) * 2014-10-16 2016-04-21 Picofine GmbH Antriebsvorrichtung und -verfahren zur linearen und/oder rotatorischen Positionierung
WO2016191297A1 (en) * 2015-05-22 2016-12-01 Nordson Corporation Piezoelectric jetting system and method with amplification mechanism
DE102019110736B4 (de) 2019-04-25 2022-12-01 Pi Ceramic Gmbh Aktuator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148077A (en) * 1990-09-28 1992-09-15 Caterpillar Inc. Coating surrounding a piezoelectric solid state motor stack
EP0844678A1 (de) * 1996-11-25 1998-05-27 CeramTec AG Innovative Ceramic Engineering Aussenelektrode für einen monolithischen Vielschichtaktor
KR0175068B1 (ko) * 1989-11-14 1999-04-15 아오야마 히사노리 유체유량제어밸브 및 밸브체

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011474A (en) * 1974-10-03 1977-03-08 Pz Technology, Inc. Piezoelectric stack insulation
JPS60104762A (ja) * 1983-11-10 1985-06-10 Nippon Soken Inc 電歪式アクチュエータ及びそれを用いた燃料噴射弁
US5218259A (en) * 1992-02-18 1993-06-08 Caterpillar Inc. Coating surrounding a piezoelectric solid state motor stack
JPH0897479A (ja) * 1994-09-22 1996-04-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 積層型圧電アクチュエータ
DE19626671C1 (de) * 1996-07-03 1997-10-16 Fraunhofer Ges Forschung Piezoelektrischer Leistungsaktor mit Kühlung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19650900A1 (de) * 1996-12-07 1998-06-10 Bosch Gmbh Robert Piezoelektrischer Aktuator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0175068B1 (ko) * 1989-11-14 1999-04-15 아오야마 히사노리 유체유량제어밸브 및 밸브체
US5148077A (en) * 1990-09-28 1992-09-15 Caterpillar Inc. Coating surrounding a piezoelectric solid state motor stack
EP0844678A1 (de) * 1996-11-25 1998-05-27 CeramTec AG Innovative Ceramic Engineering Aussenelektrode für einen monolithischen Vielschichtaktor

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Publication number Publication date
DE19856185A1 (de) 2000-06-15
WO2000034701A1 (de) 2000-06-15
EP1053425A1 (de) 2000-11-22
EP1053425B1 (de) 2004-03-17
JP2002532051A (ja) 2002-09-24
DE59908886D1 (de) 2004-04-22
KR20010040656A (ko) 2001-05-15
US6452308B1 (en) 2002-09-17

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