KR20020070488A - 압전 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 연료 도우징을 위한 특히 분사 인젝터용 게계 부품의 작동을 위한 압전 액츄에이터에 관한 것으로, 상기 액츄 에이터에 헤드 및 하단 부품(3,4)이 제공되고, 상기 부품 사이에 압전 엘리먼트(2)가 작동 방향으로 고정된다. 압전 엘리먼트(2)와 헤드 및/또는 하단 부품(3,4)사이에 고정된 적어도 하나의 센터링 바디(11,12;14,15)를 포함하며, 헤드 및 하단 부품(3,4) 사이에 압전 엘리먼트(2)를 고정하기 위해 텐션 장치가 배치된다. 센터링 바디는 예를 들어 원추부(11,12) 또는 볼(14,15)이다.

Description

압전 액츄에이터 {Piezo Actuator}
일반적으로 소위 압전 효과를 이용하에 적합한 크리스탈 구조를 가진 물질로 구성될 수 있는 압전 엘리먼트가 공지되어 있다. 외부 전압 장치에서 크리스탈 구조 및 전압 장치 범위에 따라 사전 설정된 방향으로 압력 또는 장력을 의미하는 압전 엘리먼트의 역학 반응이 이루어진다.
내연기관의 연료 도우징을 위한 분사 노즐 또는 밸브가 고압력 및 빠르고 정확한 반응 시간을 요하는 압력 또는 제어 볼트를 구비하는 것이 별도로 공지되어 있다. 그러한 분사장치는 예컨대 "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch" VDI Verlag 1987, 20. Auflage, 391,392 페이지에 기술되어 있다. 상기의 공지된 장치는 분사 노즐에서 니들의 개방과 폐쇄를 위한 압전 액츄에이터가 사용되고, 모든 시스템의 조립은 고가의 비용과 고도의 정확성을 요한다.
특히 공지된 장치에서 압전 액츄 에이터를 헤드 부품 및 하단 부품에 대해 센터링 되도록 중앙으로 배치되고 상기 부품은 연결하는 캐스팅 및 부품의 내장시서로 분리되지 않도록 결합하는데에 특히 어려움이 있다. 이때 대개 부품의 결합은 접착과정에 의해 이루어지며, 조립시 센터링은 일반적으로 시각적 시진에 의해 이루어진다.
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 특징에 의한 특히 기계 부품의 작동을 위한, 예컨대 내연기관의 연료 도우징을 위한 분사 인젝터용 압전 액추에이터에 관한 것이다.
도 1은 압전 엘리먼트 및 두 개의 원추부를 포함하는 압전 액츄 에이터의 고정과 압전 엘리먼트의 고정을 위해 두 개의 파형 스프링을 포함하는 내연기관에서 연료 도우징을 위한 분사 인젝터의 작동을 위한 압전 액츄 에이터를 통한 절단면과 횡단면.
도 2는 도 1과 달리 압전 엘리먼트의 고정을 위해 두 개의 와이어를 포함하는 압전 액츄에이터를 통한 절단면.
도 3은 도 1과 달리 압전 엘리먼트의 고정을 위해 두 개의 원추부가 장착된 압전 액츄 에이터를 통한 절단면.
도 4는 고정을 위해 원추부를 포함하는 압전 액츄 에이터의 헤드 및 하단 부품의 상세도.
도 5는 고정을 위해 원추부를 포함하는 압전 액츄 에이터의 헤드 및 하단 부품의 상세도.
도 6은 고정을 위해 원추부을 갖는 압전 엘리먼트의 상세도.
도 7은 고정을 위해 볼을 갖는 압전 엘리먼트의 상세도.
앞에서 기술된 기계 부품의 작동을 위한 예컨대 내연기관에서 연료 도우징을 위한 분사 인젝터용 압전 액츄 에이터는 바람직하게 헤드 및 하단 부품을 구비하고, 상기 부품 사이에 압전 엘리먼트가 작동 방향으로 고정된다. 이때 적어도 하나의 센터링 바디가 있으며, 상기 센터링 바디는 압전 엘리먼트의 고정을 위해 헤드 및 하단 부품 사이에 배치된다.
간단한 방법으로 본 발명에 따른 장치에 의해 압전 액츄 에이터 전체가 헤드 및 하단 부품으로 센터링됨으로써 압전 엘리먼트 및 압전 액츄 에이터의 일방적 손상을 저지하고 압전 액츄 에이터의 수명을 연장시키는 것이 달성된다.
제 1 실시예에서 바람직한 방법으로 센터링 바디가 원추부, 원뿔대 또는 유사한 바디로, 상기 바디는 압전 엘리먼트 또는 헤드 및/또는 하단 부품에 지지되고 고정을 위해 각각 마주놓인 부품에 대응하는 공동부 내로 맞물린다. 예컨대 헤드 부품 및 하단 부품에 원추부가 있으면, 대응하는 대응부, 여기에서는 압전 엘리먼트에 대응하는 리세스 및 공동부를 헤드 및 하단 부품이 압전 엘리먼트에 의해 센터링되도록 제조되어야 한다.
다른 바람직한 실시예에서도 센터링 바디는 원추부 또는 유사한 바디로, 상기 바디는 고정을 위해 압전 엘리먼트 및 헤드 및/또는 하단 부품의 대응하는 공동부 내로 맞물린다. 헤드 및/또는 하단 부품의 공동부 또는 리세스의 제조를 위해 성형 커터, 예컨대 볼 헤드가 사용된다. 압전 엘리먼트에 예컨대 압전 엘리먼트의 세라믹의 소결시 볼형이 고려되거나 또는 후속 성형 커터 또는 연삭기에 의해 제조될 수 있다.
앞에서 언급한 센터링을 유지하기 위해 텐션 엘리먼트는 적어도 두 개의 와이어로 이루어지고, 상기 와이어는 각 헤드 및 하단 부품에 상기 와이어의 단부로 고정되므로, 상기 와이어는 압전 엘리먼트를, 특히 각각 마주 놓인 면에 고정된다.
조립 후 안정성을 이유로 와이어는 특히 나일론 와이어가 되어야 한다.
본 발명의 또다른 바람직한 변형예는 헤드 및 하단 부품이 파형 스프링에 의해 결합되는데 있다. 상기 파형 스프링은 예컨대 헤드 부품에는 레이져 용접 또는 접착에 의해, 하단 부품에는 행업에 의해 고정된다.
압전 엘리먼트의 전기 접촉은 조립 후 간단한 방법으로 위쪽의 수직으로 뻗어 있는 두 개의 핀을 통해 이루어진다. 따라서 센터링된 압전 액츄 에이터는 다른 조립 과정에서 단일체로 처리될 수 있다.
청구항 및 상세한 설명과 도면으로부터 본 발명의 바람직한 실시예의 상기 특징 및 다른 특징들을 유츄할 수 있고, 개별적인 특징들은 자체로 또는 다수가 결합된 형태로 본 발명의 실시예와 다른 부분에서 구현되며, 바람직한 실시예는 법적으로 청구된다.
본 발명에 따른 압전 액츄 에이터의 실시예가 도면에 의해 상세화된다.
도 1에 따른 도면에 압전 엘리먼트(2)를 포함하는 압전 액츄 에이터(1)가 도시되고, 상기 액츄 에이터는 헤드 부품(3)과 하단 부품(4)사이에 고정된다. 압전 엘리먼트(2)는 공지되어 있듯이 적합한 크리스탈 구조를 가진 석영 물질로 구성되므로, 소위 압전 효과의 이용 하에 외부 전압 장치에서 압전 엘리먼트(2)의 역학반응이 고정 방향으로 이루어진다.
도 1에 따른 장치는 파형 스프링(5,6)으로 고정되고, 상기 스프링은 상부 헤드 부품(3)의 위치(7,8)에 용접, 특히 레이져 용접되어 있으며, 하부로 대응하는 장치(9,10)가 행업되어 있다.
헤드 부품(3)과 하단 부품(4) 사이에 압전 엘리먼트(2)가 센터링 바디(11,12)에 의해 중앙으로 고정된다. 여기에서 센터링 바디(11)는 볼(11,12)이고, 상기 볼은 헤드 및 하단 부품(3,4)에 배치되고 압전 엘리먼트(2)의 대응하는 공동부 또는 리세스에 삽입된다.
도 2에 따른 장치에서 압전 엘리먼트의 고정은 나일론 와이어(13,13a)에 의해 이루어지고, 상기 와이어는 각각 헤드 부품(3)과 하단 부품(4)에 고정된다.
도 3은 볼(14,15)에 의한 센터링의 대안적인 실시예를 도시하고, 상기 센터링에서 압전 엘리먼트의 고정은 예컨대 도 2와 유사하게 각각 헤드 부품(3)과 하단 부품(4)에 고정된 나일론 와이어(13,13a)에 의해 실행될 수 있다. 볼(14,15)은 압전 액츄 에이터의 조립시 헤드 부품(3)과 하단 부품(4) 및 압전 엘리먼트(2)의 각각 대응하는 리세스에 놓이게 한다.
도 4에는 볼(11,12)을 포함하는 압전 액츄 에이터(1)의 헤드 및 하단 부품(3,4)의 상세도가 도시되고, 도 5에는 볼(14,15)을 포함하는 압전 액츄 에이터(1)의 헤드 및 하단 부품(3,4)의 상세도가 도시된다. 도 6에는 볼(11,12)(도4)을 포함하는 장치용 압전 엘리먼트(2)에 대응하는 상세도를, 도 7에는 압전 엘리먼트(2)의 고정을 위한 볼(14,15)을 포함하는 장치용 압전엘리먼트(2)에 대응하는 상세도가 도시된다.

Claims (7)

  1. - 헤드 및 하단 부품(3,4)을 포함하고, 상기 부품 사이에 압전 엘리먼트(2)가 작동 방향으로 고정되며,
    - 압전 엘리먼트(2)와 헤드 및/또는 하단 부품(3,4)사이에 고정된 적어도 하나의 센터링 바디(11,12;14,15)를 포함하며,
    - 압전 엘리먼트(2)의 고정을 위해 헤드 및 하단 부품(3,4) 사이에 배치된 텐션 장치를 포함하는 기계 부품의 작동을 위한 압전 액츄 에이터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 센터링 바디는 원추부(11,12), 원뿔대 또는 유사한 바디이며, 상기 바디는 압전 엘리먼트(2) 또는 헤드 및/또는 하단 부품(3,4)에 지지되고 고정을 위해 마주놓인 부품의 대응하는 공동부 내로 맞물리는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 센터링 바디가 원추부(14,15) 또는 유사한 바디이며, 상기 바디는 고정을 위해 압전 엘리먼트(2)와 헤드 및/또는 하단 부품의 대응하는 공동부 내에 맞물리는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 한에 있어서, 상기 텐션 엘리먼트가 적어도 두 개의 와이어(13,13a)로 구성되고, 상기 와이어의 단부는 각각 헤드 및 하단부품(3,4)에 압전 엘리먼트(2)를 각각, 특히 마주놓인 면에 고정하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 와이어가 나일론 와이어(13,13a)인 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텐션 엘리먼트가 적어도 두 개의 파형 스프링(5,6)으로 구성되고, 상기 스프링의 단부는 각각 헤드 및 하단 부품에 압전 엘리먼트를 각각, 특히 마주놓인 면에 고정되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  7. 상기 파형 스프링(5,6)의 한 단부는 헤드 또는 하단 부품(3,4)과 용접되고(7,8), 다른 단부는 헤드 또는 하단 부품(3,4)에 행업되는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
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