KR20010043243A - 압전 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층성 적층물 형태의 액추에이터 바디를 갖는, 특히 자동차의 제어 밸브 또는 분사 밸브 작동용 압전 액추에이터에 관한 것이다. 상기 적층물은 금속층 또는 전극으로 사용되는 도전층(12, 13)을 포함하는 압전 물질(11)이 서로 겹쳐져있는 층으로 구성된다. 상기 금속층 또는 도전층은 액추에이터 바디(10)의 종방향으로 측면상에 놓인 공동 전극 경로(14, 15)에 의해 교대로 접촉된다. 또한 압전 액추에이터는 상기 압전 액추에이터에 작동 전압을 공급하기 위해 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 전기적으로 접촉되어있는 전기 접속 도체(16, 17)를 포함한다. 액추에이터 바디(10)는 밸브 단부의 반대편에 놓인 적어도 하나의 전면(9)에 압전 비활성 세라믹 물질로 된 커버층(8)을 포함하며, 접속 도체(16, 17)는 상기 커버층(18) 영역 내에서만 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 접촉된다.

Description

압전 액추에이터{Piezoelectric actuator}

상기 형태의 압전 액추에이터는 예를 들어 로베르트 보쉬 게엠베하의 DE 196 50 900 A1에 공지되어있다.

상기 다층성 압전 액추에이터는 그 전극층에 맥동된 전기 전압이 공급될 때 두 전면부 사이의 간격 변동 하에 맥동되는 행정과 유사하게 실행된다. 제어 밸브 또는 분사 밸브쪽 전면은 밸브에 액추에이터 행정을 전달하는 태핏 방식의 기관을 갖는다.

위에 인용된 DE 196 50 900 A1에서는 액추에이터 바디의 활성 영역내에서 압전 엑추에이터의 접속이 실행된다. 이 경우 전극층에 전압을 전달하는, 액추에이터 바디의 양 측면에 놓인 전극 경로가 액추에이터 바디의 활성 영역의 전체 길이를 오버랩하고, 전기 접속 도체가 액추에이터의 행정에 함께 작용해야 한다는 단점이 있다. 또한 납땜 연결에 의한 콘택팅은 액추에이터가 작동하는 동안 균열을 형성하는 경향이 있기 때문에 접속 도체와 공동 전극 경로와의 콘택팅도 문제가 된다.

본 발명은 다층성 적층물 형태의 액추에이터 바디를 갖는, 특히 자동차의 제어 밸브 또는 분사 밸브 작동용 압전 액추에이터에 관한 것이다. 상기 적층물은 금속층 또는 전극으로 사용되는 도전층을 포함하는 압전 물질이 서로 겹쳐져있는 층으로 구성된다. 상기 금속층 또는 도전층은 액추에이터 바디의 외부 측면상에 종방향으로 놓인 공동 전극 경로에 의해 교대로 접촉된다. 또한 압전 액추에이터는 상기 압전 액추에이터에 작동 전압을 공급하기 위해 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 전기적으로 접촉되어있는 전기 접속 도체(16, 17)를 포함한다.

도 1은 제 1 실시예에 따라 형성된 압전 액추에이터의 종단면의 일부를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제 2 실시예를 도시한 도 1 과 동일한 도면.

이와 같은 압전 액추에이터는, 압전 엑추에이터 내지는 거기에 장착된 밸브의 수명동안 접속 도체와 공동 전극 경로와의 확실한 콘택팅이 달성되고, 동시에 일반 납땜 연결이 클램핑 조인트로 대체될 수 있도록 형성되어야 한다.

본 발명의 핵심은 접속 도체와 공동 전극 경로간의 콘택팅을 압전 액추에이터의 활성 영역으로부터 제거하는 것이다.

이는 바람직하게는 엑추에이터 바디가 밸브의 반대편에 놓인 적어도 하나의 전면에 압전 비활성 세라믹 물질로 된 커버층을 포함하고, 접속 도체가 상기 커버층의 영역내에서만 각각 공동 전극 경로와 전기적으로 접촉됨으로써 달성된다.

본원에 설명된 압전 액추에이터의 콘택팅을 위해서는 단지 밸브 반대편에 놓인 액추에이터 바디의 전면만 중요함에도 불구하고 압전 액추에이터 바디는 그 밸브측 단면에 압전 비활성 커버층도 포함할 수 있다.

접속 도체와 공동 전극 경로의 콘택팅이 액추에이터 행정에 종속되지 않는, 액추에이터 바디의 압전 비활성 커버층 영역내에 위치함에 따라 압전 액추에이터의 활성 영역에 더이상 어떠한 접속도 존재하지 않으며, 납땜 위치에서의 균열 형성 및 액추에이터 작동시의 접촉 문제가 방지된다.

본 발명에 따른 압전 액추에이터의 실시예에서는 커버층의 외부 표면에서 공동 전극 경로가 접속 도체와 접촉된다.

본 발명에 따른 압전 액추에이터의 제 2 실시예에서는 공동 전극 경로가 커버층의 전면에까지 이르고, 거기서 접속 도체와 접촉된다.

공동 전극 경로와 접속 도체의 콘택팅은 납땜되거나 클램핑될 수 있다.

밸브 하우징을 관통하여 액추에이터 바디로 가는 접속 도체의 공급부를 위해 압전 비활성 커버층에서 상기 접속 도체가 공동 전극 경로와 접촉되는 콘택 위치가 서로 정반대쪽에 대립 배치되는 것이 유리할 수 있다. 이는 원형 횡단면을 갖는 압전 액추에이터뿐만 아니라 직사각형 또는 정사각형 횡단면을 갖는 압전 액추에이터에도 적용된다.

액추에이터 바디를 따라 연장되는 공동 전극 경로의 형상은 본 출원의 대상이 아니므로 이어서 기술되는 실시예에서는 간단하게 제시되고, 상기 전극 경로는 액추에이터 바디의 외부 표면에 인접하는 평평한 스트립 또는 브리지의 형태를 갖는다.

하기에는 도면과 관련하여 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 상이한 2 개의 실시예가 설명된다.

도 1은 다층성 적층물 형태의 액추에이터 바디를 갖는 압전 액추에이터의 제 1 실시예를 절단된 종단면의 형태로 나타낸 것이다. 상기 적층물은 금속층 또는 전극으로 사용되는 도전층(12, 13)을 포함하는 압전 물질(11)이 서로 겹쳐져있는 층으로 구성된다. 상기 금속층 또는 도전층은 액추에이터 바디(10)의 외부 측면상에 종방향으로 놓인 공동 전극 경로(14, 15)에 의해 교대로 접촉된다. 또한 압전 액추에이터는 상기 압전 액추에이터에 작동 전압을 공급하기 위해 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 전기적으로 접촉되어있는(잘려진 채로 도시된) 전기 접속 도체(16, 17)를 포함한다. 도시된 바와 같이 압전 액추에이터 바디(10)의 외부 표면상에 대립 배치된 정반대 측면에 공동 전극 경로(14, 15)가 놓이고, 상기 액추에이터 바디(10)에서는 서로 교대로 나타나는 전극층(12, 13)이 액추에이터 바디(10)의 외부 표면에서 교대로 노출된다. 전극 경로(14, 15)는 도 1에 도시된 것과 다른 형태를 가질 수 있으며, 여기서는 단지 예로서 액추에이터 바디(10)의 축방향으로 연장되는 직선의 평면 스트립 또는 브리지의 형태를 갖는다.

액추에이터 바디(10)는 액추에이터 행정에 종속되는 밸브쪽 전면부의 반대편에 놓인 전면부(도 1에서 상부)에 압전 비활성 세라믹 물질로 된 커버층(18)을 가지며, 접속 도체(16, 17)는 상기 커버층(18) 영역내에서만 전극 경로(14, 15)와 전기적으로 접촉된다. 도 1에 따라 접속 도체(16, 17)와 공동 전극 경로(14, 15)간의 접촉 위치가 커버층(18)의 외부 표면에 놓인다. 각 접속 도체(16, 17)는 각각의 공동 전극 경로(14, 15)와 납땜에 의해 또는 클램핑 조인트에 의해 접속될 수 있다. 물론 상기 접속 도체(16, 17)중 하나는 납땜되고, 다른 하나는 클램핑되는 방식도 가능하다.

도 2에 따라 공동 전극 경로(14, 15)가 압전 비활성 커버층(18)의 커버면 위로 우회되는 경우, 액추에이터 바디가 단단히 조여짐에 따라 공동 경로가 접속 도체(16, 17)와 고정 접촉되는 것도 바람직하다. 여기에 기술된 다층성 압전 액추에이터는 기계적 조임 하에 설치되어야만 한다. 그렇지 않으면 작동시 서로 분리될 수 있다. 기계적 조임은 적절한 조임 부재에 의해 액추에이터 바디(10)의 전면부상으로 제공됨에 따라 도면에는 도시되지 않은, 밸브쪽 전면부에서의 액추에이터 행정이 상기 조임 부재에 의해 제공된 조임에 대해 실행된다.

물론 액추에이터 바디(10)의 밸브쪽 전면부도 커버층(18)과 유사하게 압전 비활성 커버층을 가질 수 있다.

또한 접속 도체(16, 17)의 접촉 위치는 커버층(18)의 외부 표면 및 전면(9) 상에 제공될 수 있으며, 이는 도 1 및 2에 따른 실시예의 결합을 의미한다.

종합해볼때 도 1 및 2와 관련하여 예로서 전술한 압전 액추에이터는 액추에이터의 수명에 걸쳐서 지속력이 높고 콘택 납땜시 균열 형성의 경향이 약한, 간단하고 확실한 콘택팅을 제공하며, 공동 전극 경로와 전압 공급용 접속 도체 사이의 콘택팅은 액추에이터의 압전 활성 영역으로부터 제거된다.

Claims (6)

1. 액추에이터 바디(10)의 외부 측면상에 종방향으로 놓인 공동 전극 경로(14, 15)에 의해 교대로 접촉되는 금속층, 또는 전극으로 사용되는 도전층(12, 13)을 포함하는 압전 물질(11)이 서로 겹쳐져있는 층으로 구성된 다층성 적층물 형태의 액추에이터 바디 및 상기 압전 액추에이터에 작동 전압을 공급하기 위해 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 전기적으로 접촉되어있는 전기 접속 도체(16, 17)를 포함하는 압전 액추에이터, 특히 자동차의 제어 밸브 또는 분사 밸브 작동용 압전 액추에이터에 있어서,

   액추에이터 바디(10)는 밸브 단부의 반대편에 놓인 적어도 하나의 전면(9)에 압전 비활성 세라믹 물질로 된 커버층(8)을 포함하며, 접속 도체(16, 17)는 상기 커버층(18) 영역 내에서만 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공동 전극 경로(14, 15)가 커버층(18)의 외부 측면에서 접속 도체(16, 17)와 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공동 전극 경로(14, 15)가 각각 커버층(18)의 전면(9)까지 이르고, 거기서 접속 도체(16, 17)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접속 도체(16, 17)는 공동 전극 경로(14, 15)와 납땜 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접속 도체(16, 17)는 클램핑 조인트에 의해 공동 전극 경로와 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극층(12, 13)이 액추에이터 바디(10)의 외부 표면의 서로 정반대편 측면에서 교대로 각각 공동 전극 경로(14, 15)와 전기 접촉되고, 접속 도체(16, 17)와 각 전극 경로의 접촉 위치도 마찬가지로 서로 정반대편 위치에 놓이는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.