WO2004004021A2 - Piezoaktor sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Piezoaktor sowie verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a piezo actuator, in particular for actuating a valve device for injecting fuel for internal combustion engines, and a method for producing a piezo actuator.
  • Piezo actuators are used, for example, in fuel injection devices for actuating a valve needle for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a piezo actuator is shown in the schematic exploded view in FIG. 3.
  • the piezo actuator comprises a piezo stack 1, which is connected via wire contacts 2, 3 to a contact pin 4, 5 in each case.
  • insulating foils 6 are to be attached to the piezo stack 1. After contacting, the piezo stack 1 is made into an upper housing part 8 and a lower housing part 9
  • the piezo actuator according to the invention comprises a piezo stack and a spacer made of an insulating material.
  • the spacer is arranged adjacent to the piezo stack and is designed for positioning contact elements for the piezo stack.
  • a wiring element makes contact between the contact elements and the piezo stack.
  • the piezo actuator according to the invention thus has no potting compound which has to cure in a complex manner, so that in particular a significantly reduced assembly time is obtained. Furthermore, the insulating foils required in the prior art and the necessary assembly process can be removed. fall. In addition, no reworking is necessary due to the possible leakage of the casting compound. Furthermore, the piezo actuator according to the invention has significant cost advantages since, in comparison with the costs for the casting compound and the housing which is still necessary, the shrinking element can be obtained as inexpensive mass-produced goods. It should be noted that the shrinking element is particularly preferably shrunk using hot air.
  • the fixing force applied by the shrink housing according to the invention can be adjusted to a certain extent by selecting different shrinking materials with regard to their shrinking ratio and selecting the shrinking temperature. This can ensure in particular that sufficient fixing forces are exerted on the individual components of the piezo actuator in the final assembled state.
  • the shrinking element is preferably designed as a shrink tube which is slipped over the preassembled components of the piezo actuator.
  • the shrinking element is designed as a rectangular or square shrink film, which is rolled around the preassembled components of the piezo actuator, so that a shrink tube that is open or slotted in the longitudinal direction is created, which is then shrunk onto the components of the piezo actuator. It should be noted that it is also possible to connect the slotted shrink tube at the joint point selectively or over the entire slot length.
  • the contact elements are particularly preferably formed integrally with the spacer. This can be realized, for example, in that the contact elements are also cast in when the spacer is produced by means of casting.
  • the contact elements are arranged in the spacer formed recesses arranged.
  • two essentially cylindrical contact pins are provided as contact elements, which can be inserted into a correspondingly formed recess in the spacer.
  • the contact elements are only on one section, e.g. connected to the spacer at one point or circumference. This can be done for example by gluing.
  • the contact elements are finally fixed to the spacer using the shrink tube. This arrangement of the contact elements allows them to vibrate freely to a certain extent and thus also to a certain extent enable relative movements between the contact elements and other components connected to them without damaging the piezo actuator.
  • the inside of the shrink element is preferably coated with an adhesive. This enables an even better fixation of the piezo actuator components by the shrink-fit shrink tube.
  • the contact elements are designed such that twisting of the contact element relative to the spacer is prevented. This can be achieved, for example, in that the contact elements are designed as triangular bars, square bars or polygonal bars, or in that the contact elements have a protruding element as an anti-rotation device or a knurling.
  • the piezo stack and the spacer are first produced.
  • the spacer is then arranged adjacent to the piezo stack and the spacer is fitted with contact elements.
  • the contact elements are integral during casting of the spacer can be integrated into this.
  • a wiring of the contact elements with the Pie zostack ⁇ takes place by means of appropriate wiring members, so that a teilvormont Arthur unit.
  • a shrink element is arranged on the outside of this partially pre-assembled unit, which then fixes the components of the partially pre-assembled unit by shrinking.
  • the piezo actuator can be used immediately after the shrinking of the shrink element without curing time or the like. An increased fixing force can be obtained if the inside of the shrinking element is provided with an adhesive, which provides an additional fixing force for fixing the components of the piezo actuator when the shrinking element shrinks.
  • the partially pre-assembled unit can be obtained in different ways. Either by fixing the spacers and then positioning them when shrinking (the wiring is usually very elastic and does not keep the spacers in position) or the spacers are fixed on the stack with adhesive or double-sided adhesive tape, which means that neither wiring nor shrinking additional fixation necessary
  • Figure 1 is a schematic exploded view of a
  • FIG. 2 shows a sectional view of the piezo actuator in the assembled state in accordance with the exemplary embodiment according to the invention
  • Figure 3 is a schematic exploded view of a piezo actuator according to the prior art.
  • the piezo actuator according to the invention comprises an essentially cuboid piezo stack 1, which is rather connected via wire contacts 2, 3 in each case by means of a contact pin 4, 5.
  • a first spacer 10 and a second spacer 11 are arranged between the wire contacts 2, 3 and the piezo stack 1.
  • the spacers are made of an insulating material and are made in advance, for example, by injection molding or the like. manufactured.
  • Spacers 10, 11 are each provided with a cutout 13 or 14 in order to accommodate a contact PM 4 or 5, respectively.
  • the contact pins are essentially cylindrical and the cutouts 13, 14 in the spacers are accordingly formed.
  • the spacers 10, 11 are formed on the spacers, which can be produced, for example, by means of a partial edge in the contact pins.
  • the contact pins 4, 5 can simply be inserted into the spacers 10, 11 from above.
  • the spacers 10, 11 each have a stop 16 or 17 at their lower end.
  • an interference fit between the spacer and the pin can also be provided.
  • the piezo actuator according to the invention comprises a shrink element 12 which forms the outer termination of the piezo actuator.
  • the shrinking element 12 is shown in its theoretical geometry after shrinking over the unit pre-assembled from the above-mentioned components. Before shrinking, the shrinking element has a tubular shape.
  • the production of the piezo actuator according to the invention is as follows: In a first step, the piezo stack 1 and the spacers 10 and 11 are manufactured separately in a known manner.
  • the contact pins 4, 5 can either be integrated in the same way during the manufacture of the spacers, or they can be inserted into the correspondingly formed recesses 13, 14 after the manufacture of the spacers 10, 11.
  • the spacers with the assembled or integral contact pins 4, 5 are then arranged adjacent to the piezo stack 1, and the wire contacts 2, 3 are wired to these components in a known manner for contacting the contact pins 4, 5 with the piezo stack 1.
  • these components of the piezo actuator that have been preassembled in this way already have a certain intrinsic stability, so that no additional devices for holding individual components in the preassembled unit are necessary.
  • a shrink tube 12 is then loosely pushed over the preassembled structural unit and then shrunk by means of shrinking, for example by means of hot air, to finally fix the components of the piezo actuator. This ensures inexpensive and quick assembly of the piezo actuator.
  • the piezo actuator according to the invention is used in particular as an actuator for actuating injection valves for injecting fuel, for example in accumulator injection systems. Since such piezo actuators are mass-produced, there are great manufacturing-related cost advantages from the present invention.

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Piezoaktor mit einem Piezostack (1) und einem aus einem isolierenden Material hergestellten Distanzstück (10, 11), welches benachbart zum Piezostack (1) angeordnet ist. Das Distanzstück (10, 11) ist zur Fixierung von Kontaktelementen (4, 5) ausgebildet. Ein Kontakt zwischen den Kontaktelementen (4, 5) und dem Piezostack (1) wird über ein Verdrahtungselement (2, 3) hergestellt. Ein Schrumpfelement (12) umgibt den Piezoaktor von außen und fixiert die einzelnen Bauteile des Piezoaktors.

Description

Beschreibung
Piezoaktor sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Piezoaktor, insbesondere zur Betätigung einer Ventileinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff für Brennkraftmaschinen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Piezoaktors.
Piezoaktoren werden beispielsweise bei Kraftstoffemspritz- einrichtungen zur Betätigung einer Ventilnadel zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine verwendet. Ein derartiger Piezoaktor ist in der schematischen Explosionsdarstellung m Fig. 3 gezeigt. Der Piezoaktor umfasst einen Piezostack 1, welcher über Drahtkontakte 2, 3 mit jeweils einem Kontaktpin 4, 5 verbunden w rd. Um hierbei unbeabsichtigte Kontaktierungen am Piezoaktor zu vermeiden, sind Isolierfolien 6 am Piezostack 1 anzubringen. Nach dem Kontaktieren wird der Piezostack 1 in eine aus einem oberen Gehauseteil 8 und einem unteren Gehauseteil 9 bestehende
Kunststoffhulse eingebracht und mit einer Silikonmasse 7 vergossen. In Fig. 3 ist in der Explosionsdarstellung die Silikonmasse in ihrer theoretischen Geometrie nach dem Ausharten dargestellt. Da durch das Einbringen einer Vergussmasse mit einer zu hohen Viskosität die Kontaktierdrahte 2, 3 beschädigt werden konnten, muss eine äußerst niedrige Viskosität gewählt werden. Durch diese niedrige Viskosität besteht jedoch die Gefahr, dass die Vergussmasse auslauft und am Fertigteil sogenannte "Haute" bildet, welche in einem anschlie- ßenden zusätzlichen Arbeitsgang aufwendig entfernt werden müssen. Weiterhin sind aufgrund der niedrigen Viskosität der Vergussmasse lange Aushartezeiten notwendig, in denen die Kontaktpins 4, 5 gegen Lageanderungen fixiert werden müssen. Dies macht die Herstellung der Piezoaktoren besonders kosten- und zeitintensiv und erfordert weiterhin entsprechende Haltevorrichtungen, um Lageanderungen der Kontaktpins , 5 zu verhindern . Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Piezoaktoren ist, dass die als Vergussmasse verwendete Silikonmasse bei Kontakt mit Kraftstoffen oder Reinigungsmitteln aufquillt. Hierdurch kann es zu Beschädigungen am Piezoaktor kommen. Dies kann insbesondere bei Verwendung von Piezoaktoren in Kraftstoff- emspπtzventilen nicht ausgeschlossen werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Piezoaktor bereitzustellen, welcher einen einfachen und kosten- gunstigen Aufbau aufweist sowie ein Herstellverfahren zur Herstellung eines Piezoaktors bereitzustellen, welches schnell und kostengünstig durchfuhrbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Piezoaktor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelost, die Unteranspruche zeigen jeweils bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Der erfmdungsgemaße Piezoaktor umfasst einen Piezostack so- wie ein aus einem isolierenden Material hergestelltes Distanzstuck. Das Distanzstuck ist dabei benachbart zum Piezostack angeordnet und ist für eine Positionierung von Kontaktelementen für den Piezostack ausgebildet. Ein Verdrahtungselement stellt einen Kontakt zwischen den Kontaktelemen- ten und dem Piezostack her. Die oben genannten Bauteile des Piezoaktors werden dabei von einem Schrumpfelement , welches die Piezoaktorbauteile von außen umgibt, fixiert. Das Schrumpfelement wird dabei über die lose benachbart zueinander bzw. verdrahteten Bauteile des Piezoaktors geschoben und anschließend geschrumpft. Durch die beim Schrumpfen des
Schrumpfelements entstehenden Kräfte werden die einzelnen Komponenten dabei sicher fixiert. Im Vergleich mit dem Stand der Technik weist der erfmdungsgemaße Piezoaktor somit keine Vergussmasse auf, welche aufwendig ausharten muss, so dass insbesondere eine signifikant reduzierte Montagezeit erhalten wird. Weiterhin können die im Stand der Technik notwendigen Isolierfolien sowie der dazu notwendige Montagevorgang ent- fallen. Darüber hinaus ist keine Nacharbeit aufgrund evtl. ausgelaufener Vergussmasse notwendig. Weiterhin weist der er- fmdungsgemaße Piezoaktor deutliche Kostenvorteile auf, da im Vergleich mit den Kosten für die Vergussmasse und des weiter- hm notwendigen Gehäuses das Schrumpfelement als kostengünstige Massenware bezogen werden kann. Es sei angemerkt, dass das Schrumpfelement besonders bevorzugt mittels Heißluft geschrumpft wird. Weiterhin sei angemerkt, dass die durch das erf dungsgemaße Schrumpfgehause aufgebrachte Fixierkraft durch Auswahl unterschiedlichen Schrumpfmaterials hinsichtlich dessen Schrumpfungsverhaltnis sowie Auswahl der Schrumpftemperatur in gewissem Umfang eingestellt werden kann. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass ausreichende Fixierkrafte auf die einzelnen Bauteile des Pie- zoaktors im endmontierten Zustand ausgeübt werden.
Vorzugsweise ist das Schrumpfelement als Schrumpfschlauch ausgebildet, welcher über die vormontierten Bauteile des Piezoaktors ubergestreift wird. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schrumpfelement als eine rechteckige oder quadratische Schrumpffolie ausgebildet, welche um die vormontierten Bauteile des Piezoaktors herumgerollt wird, so dass ein in Längsrichtung offener bzw. geschlitzter Schrumpfschlauch entsteht, welcher anschließend über die Bauteile des Piezoaktors aufgeschrumpft wird. Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, den geschlitzten Schrumpfschlauch an der Stoßstelle punktuell oder über die gesamte Schlitzlange zu verbinden.
Besonders bevorzugt sind die Kontaktelemente integral mit dem Distanzstuck ausgebildet. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass bei der Herstellung des Distanzstuckes mittels Gießen, die Kontaktelemente mit eingegossen werden .
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Kontaktelemente in im Distanzstuck ge- bildeten Aussparungen angeordnet. Beispielsweise sind als Kontaktelemente zwei im Wesentlichen zylinderformige Kontakt- pins vorgesehen, welche in eine entsprechend gebildete Aussparung im Distanzstuck eingeschoben werden können.
Gemäß einer noch anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Kontaktelemente nur an einem Abschnitt, z.B. an einem Punkt oder einer Umfangslmie, mit dem Distanzstuck verbunden. Dies kann beispielsweise mittels Kle- ben erfolgen. Eine abschließende Fixierung der Kontaktelemente am Distanzstuck erfolgt dabei mittels des Schrumpf- schlauchs. Durch diese Anordnung der Kontaktelemente können diese in gewissem Umfang frei schwingen und somit auch in gewissem Umfang Relativbewegungen zwischen den Kontaktelementen und weiteren mit diesen in Verbindung stehenden Bauteilen ohne Beschädigung des Piezoaktors ermöglichen.
Vorzugsweise ist das Schrumpfelement an seiner Innenseite mit einem Klebstoff beschichtet. Dadurch kann eine noch bessere Fixierung der Piezoaktorbauteile durch den aufgeschrumpften Schrumpfschlauch ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Kontaktelemente derart ausgebildet, dass em Verdrehen des Kontaktelements gegenüber dem Distanzstuck verhindert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Kontaktelemente als Dreikantstab, Vierkantstab oder Vieleckstab ausgebildet sind, oder dass die Kontaktelemente em vorstehendes Element als Verdrehsicherung oder eine Randelung aufweisen.
Beim erfmdungsgemaßen Verfahren zur Herstellung eines Piezoaktors wird zuerst der Piezostack und das Distanzstuck hergestellt. Anschließend wird das Distanzstuck benachbart zum Piezostack angeordnet und das Distanzstuck mit Kontaktelementen bestuckt. Wie vorher beschrieben, ist hierzu eine Alternative, dass die Kontaktelemente integral bei einem Gießen des Distanzstucks in dieses integriert werden. Anschließend erfolgt eine Verdrahtung der Kontaktelemente mit dem Pie¬ zostack mittels entsprechender Verdrahtungselemente, so dass eine teilvormontierte Einheit entsteht. An dieser teilvormon- tierten Einheit wird an deren Außenseite ein Schrumpfelement angeordnet, welches anschließend durch Schrumpfen die Bauteile der teilvormontierten Einheit fixiert. Beim erf dungsge- maßen Verfahren kann somit auf das aufwendige Vergießen des Piezostacks mit kontaktierten Kontaktelementen und das Aus- harten verzichtet werden. Dadurch wird die zur Herstellung des Piezoaktors benotigte Zeit deutlich verringert. Weiterhin sind erfmdungsgemaß keine aufwendigen Nachbearbeitungsschritte mehr notwendig. Der Piezoaktor kann unmittelbar nach dem Schrumpfen des Schrumpfelements ohne Aushartezeit o.a. verwendet werden. Eine vergrößerte Fixierkraft kann dabei erhalten werden, wenn die Innenseite des Schrumpfelements mit einem Klebstoff versehen wird, welcher beim Schrumpfen des Schrumpfelements eine zusätzliche Fixierkraft zur Fixierung der Bauteile des Piezoaktors bereitstellt.
Es sei angemerkt, dass die teilvormontierte Einheit auf verschiedene Arten erhalten werden kann. Entweder durch Fixierung der Distanzstucke und anschließendes Positionieren beim Schrumpfen (die Verdrahtung ist in der Regel sehr elastisch und halt die Distanzstucke nicht auf Position) oder die Distanzstucke werden mittels Kleber oder doppelseitigem Klebeband auf dem Stack fixiert, wodurch sowohl beim Verdrahten wie auch beim Schrumpfen keine zusätzliche Fixierung notig
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Explosionsdarstellung eines
Piezoaktors gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 2 eine Schnittansicht des Piezoaktors im montierten Zustand gemäß dem erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiel, und
Figur 3 eine schematische Explosionsdarstellung eines Piezoaktors gemäß dem Stand der Technik.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 em Ausfuhrungsbeispiel eines Piezoaktors gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in F g. 1 gezeigt, umfasst der erfindungsgemaße Piezoaktor einen im Wesentlichen quaderformigen Piezostack 1, wel- eher über Drahtkontakte 2, 3 jeweils mittels einem Kontaktpin 4, 5 verbunden ist. Zwischen den Drahtkontakten 2, 3 und dem Piezostack 1 ist em erstes Distanzstuck 10 und em zweites Distanzstuck 11 angeordnet. Die Distanzstucke sind aus einem isolierenden Material hergestellt und werden im Voraus bei- spielsweise mittels Spritzgießen o.a. hergestellt. In den
Distanzstucken 10, 11 ist jeweils eine Aussparung 13 bzw. 14 vorgesehen, um je einen Kontaktpm 4 bzw. 5 aufzunehmen. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Kontaktpins im Wesentlichen zy- lmderformig und somit sind die Aussparungen 13, 14 in den Distanzstucken entsprechend gebildet. Um ein Verdrehen der
Kontaktpins 4, 5 im montierten Zustand in den Distanzstucken 10, 11 zu verhindern, sind an den Distanzstucken vorstehende Bereiche 15 gebildet, welche beispielsweise mittels teilweisem Randein der Kontaktpins hergestellt werden können. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, können die Kontaktpins 4, 5 einfach von oben in die Distanzstucke 10, 11 eingeschoben werden. Um em Herausfallen der Kontaktpins 4, 5 zu verhindern, weisen die Distanzstucke 10, 11 an ihrem unteren Ende jeweils einen Anschlag 16 bzw. 17 auf. Zur richtigen Positionierung der Kontaktpins 4, 5 kann auch eine Presspassung zwischen Distanzstuck und dem Pin vorgesehen werden. Weiterhin umfasst der erfindungsgemaße Piezoaktor ein Schrumpfelement 12, welches den äußeren Abschluss des Piezoaktors bildet. In Fig. 1 ist das Schrumpfelement 12 in seiner theoretischen Geometrie nach dem Schrumpfen über die aus den oben erwähnten Bauteilen vormontierten Einheit dargestellt. Vor dem Schrumpfen weist das Schrumpfelement eine schlauch- formige Gestalt auf.
Die Herstellung des erfindungsgemaßen Piezoaktors ist dabei wie folgt: In einem ersten Schritt wird in bekannter Weise der Piezostack 1 und die Distanzstucke 10 und 11 separat hergestellt. Dabei können die Kontaktpins 4, 5 entweder integral gleich bei der Herstellung der Distanzstucke in diese integriert werden, oder sie werden nach dem Herstellen der Dis- tanzstucke 10, 11 in die entsprechend gebildeten Aussparungen 13, 14 eingeschoben. Anschließend werden die Distanzstucke mit den montierten bzw. integralen Kontaktpins 4, 5 benachbart zum Piezostack 1 angeordnet und die Drahtkontakte 2, 3 werden zur Kontaktierung der Kontaktpins 4, 5 mit dem Pie- zostack 1 in bekannter Weise mit diesen Bauteilen verdrahtet. Nach der Verdrahtung weisen diese derart vormontierten Bauteile des Piezoaktors schon eine gewisse Eigenstabilitat auf, so dass keine zusätzlichen Einrichtungen zum Halten einzelner Bauteile in der vormontierten Einheit notwendig sind. An- schließend wird em Schrumpfschlauch 12 lose über die vormontierte Baueinheit geschoben und anschließend mittels Schrumpfen, beispielsweise mittels Heißluft, zur endgültigen Fixierung der Bauteile des Piezoaktors aufgeschrumpft. Somit ist eine kostengünstige und schnelle Montage des Piezoaktors si- chergestellt .
Erfmdungsgemaß wird somit eine besonders kompakte Bauweise des Piezoaktors ermöglicht. Weiterhin ergeben sich keine Probleme infolge des Quellens einer im Stand der Technik ver- wendeten Vergussmasse bei Eindringen von Kraftstoffen oder
Reinigungsmitteln m den Piezoaktor, da das isolierende Material für die Distanzstucke 10, 11 beliebig auswahlbar ist. Weiterhin erfolgt bei der Montage des erfmdungsgemaßem Piezoaktors keine Ausdunstung von Losungsmitteln. Da erfmdungs- gemaß weiterhin das Gehäuse durch den billigen und ein geringes Gewicht aufweisenden Schrumpfschlauch ersetzt wird, er- gibt sich weiterhin eine Gewichtsersparnis beim erfmdungsge- maßen Piezoaktor.
Der erfmdungsgemaße Piezoaktor wird insbesondere als Aktor zur Betätigung von Einspritzventilen zur Einspritzung von Kraftstoff, beispielsweise bei Speichereinspritzsystemen, verwendet. Da derartige Piezoaktoren in Serienfertigung hergestellt werden, ergeben sich große herstellungsbedingte Kos- tenvorteile durch die vorliegende Erfindung.
Die vorhergehende Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschrankung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer A- quivalente zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Piezoaktor, insbesondere zur Betätigung einer Ventilein- richtung zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend: - einen Piezostack (1), ein aus einem isolierenden Material hergestelltes Distanzstuck (10, 11), das benachbart zum Piezostack (1) angeordnet ist, wobei das Distanzstuck (10, 11) zur Positionierung von Kontaktelementen (4, 5) für den Piezostack (1) ausgebildet ist, em Verdrahtungselement (2, 3) zur Bereitstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen den Kontaktelementen (4, 5) und dem Piezostack (1), und em Schrumpfelement (12), welches den Piezoaktor von außen umgibt und im geschrumpften Zustand die Bauteile des Piezoaktors fixiert.
2. Piezoaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrumpfelement (12) als Schrumpfschlauch oder als Schrumpffolie ausgebildet ist.
3. Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4, 5) integral im Distanzstuck (10, 11) gebildet ist.
Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4, 5) in im Distanzstuck (10, 11) gebildeten Aussparungen (13, 14) angeordnet ist.
Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4, 5) an einem Abschnitt am Distanzstuck mit diesem verbunden ist und mittels des Schrumpfelements am Distanzstuck fixierbar ist.
6. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schrumpf element
(12) an seiner Innenseite einen Klebstoff aufweist.
7. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4, 5) derart ausgebildet ist, dass es im montierten Zustand im Distanzstuck (10, 11) gegen ein Verdrehen gegenüber dem Distanzstuck (10, 11) gesichert ist.
8. Piezoaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (4, 5) als zwei Kontaktpins ausgebildet sind, wobei die Kontaktpins eine geometrische Gestalt von Dreikantstaben oder Vierkantstaben o- der Vieleckstaben aufweisen oder wobei die Kontaktpins wenigstens em vorstehendes Element als Verdrehsicherung aufweisen .
9. Verfahren zur Herstellung eines Piezoaktors, umfassend die Schritte:
Herstellen eines Piezostacks (1),
Herstellen eines Distanzstucks (10, 11) aus einem isolierenden Material, Anordnen von Kontaktelementen (4, 5) am Distanzstuck (10, 11),
Anordnen des Distanzstucks (10, 11) benachbart zum Piezostack (1) ,
Verdrahten der Kontaktelemente (4, 5) mit dem Piezostack (1) mittels eines Verdrahtungselements (2, 3), so dass eine vormontierte Einheit erhalten wird,
- Anordnen eines Schrumpfelements (12) an der Außenseite der vormontierten Einheit, und
Schrumpfen des Schrumpfelements (12) zur Fixierung der Bauteile der vormontierten Einheit.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (4, 5) bei der Herstel- lung des Distanzstücks (10, 11) integral mit diesem, insbesondere mittels Gießen, gebildet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass die Kontaktelemente (4, 5) in im Distanzstück (10, 11) ausgebildeten Aussparungen (13, 14) angeordnet werden .
12. 'Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Schrumpfelements (12) einen Klebstoff aufweist, welcher beim Schrumpfen des Schrumpfelements (12) eine zusätzliche Fixierung der Bauteile der vormontierten Einheit ermöglicht.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005027235A1 (de) * 2003-09-08 2005-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Kontaktierter piezoaktor
WO2005035971A1 (de) * 2003-10-14 2005-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Piezoaktor und zugehöriges herstellungsverfahren
WO2005036663A2 (de) * 2003-10-14 2005-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Aufnahmehülse für einen piezoaktor
WO2005048365A1 (de) * 2003-11-12 2005-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Kontaktierung für einen aktor und zugehöriges herstellungsverfahren
EP1564823A1 (de) * 2004-02-12 2005-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Kontaktierungsmatte für einen Aktor, Positionierungshilfe hierfür und zugehöriges Verfahren
WO2005088744A1 (de) * 2004-03-10 2005-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur anordnung eines kontaktpins für ein piezoelement sowie hülse und aktoreinheit
EP1650816A1 (de) * 2004-10-22 2006-04-26 Delphi Technologies, Inc. Piezoelektrischer Aktor
WO2010040693A1 (de) * 2008-10-06 2010-04-15 Epcos Ag Piezoaktor mit aussenelektrode

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004011696A1 (de) * 2004-03-10 2005-09-29 Siemens Ag Verfahren zum Vergießen einer zylindrischen Montagehülse, in der insbesondere ein piezoelektrischen Stapelaktor angeordnet ist, sowie Vorrichtung
DE102004024123A1 (de) * 2004-05-14 2005-12-08 Siemens Ag Kopfplattenbaugruppe für einen Aktor und Herstellungsverfahren für einen Aktor
DE102004024867B3 (de) * 2004-05-19 2005-12-22 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kontaktierung eines piezoelektrischen Aktors
DE502004011367D1 (de) 2004-07-21 2010-08-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Verbessern der Langzeitstabilität eines piezoelektrischen Aktors und piezoelektrischer Aktor
DE102005025137A1 (de) * 2005-06-01 2006-12-07 Siemens Ag Piezoelektrische Aktoreinheit mit verbesserter Wärmeableitung sowie Kraftstoffinjektor
US7218037B2 (en) 2005-07-26 2007-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for improving the long-term stability of a piezoelectric actuator and a piezoelectric actuator
DE102006006076B4 (de) * 2006-02-09 2014-10-02 Continental Automotive Gmbh Piezo-Aktor, Verfahren zum Herstellen eines Piezo-Aktors und Einspritzsystem mit einem solchen
DE102006014606B4 (de) * 2006-03-29 2011-04-07 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines gekapselten Hochdruckaktors
DE102009009164B4 (de) * 2009-02-16 2014-10-02 Continental Automotive Gmbh Piezoelektrischer Aktor, Verfahren zur Herstellung des Aktors und Injektor
US8181534B2 (en) 2010-01-06 2012-05-22 Daniel Measurement And Control, Inc. Ultrasonic flow meter with transducer assembly, and method of manufacturing the same while maintaining the radial position of the piezoelectric element
DE102019110736B4 (de) * 2019-04-25 2022-12-01 Pi Ceramic Gmbh Aktuator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19715488C1 (de) * 1997-04-14 1998-06-25 Siemens Ag Piezoaktor mit neuer Kontaktierung und Herstellverfahren
DE19715487A1 (de) * 1997-04-14 1998-10-22 Siemens Ag Piezoelektrischer Aktor mit einem Hohlprofil
DE19753930A1 (de) * 1997-12-05 1999-06-10 Ceramtec Ag Verfahren zur Anbringung von Außenelektroden an Festkörperaktoren
DE19818068A1 (de) * 1998-04-22 1999-10-28 Siemens Ag Piezoelektronischer Aktor für einen Stellantrieb
DE10017331C1 (de) * 2000-04-07 2001-06-07 Daimler Chrysler Ag Piezoelektrischer Vielschichtaktuator und Verfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548170A (ja) * 1991-08-09 1993-02-26 Toyota Motor Corp 圧電積層体
DE19653555C2 (de) * 1996-12-20 2002-10-31 Siemens Ag Piezoelektrischer Aktor
DE19910111B4 (de) * 1999-03-08 2007-06-06 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines elektrotechnischen Bauteils mit einer kunststoffpassivierten Oberfläche und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19715488C1 (de) * 1997-04-14 1998-06-25 Siemens Ag Piezoaktor mit neuer Kontaktierung und Herstellverfahren
DE19715487A1 (de) * 1997-04-14 1998-10-22 Siemens Ag Piezoelektrischer Aktor mit einem Hohlprofil
DE19753930A1 (de) * 1997-12-05 1999-06-10 Ceramtec Ag Verfahren zur Anbringung von Außenelektroden an Festkörperaktoren
DE19818068A1 (de) * 1998-04-22 1999-10-28 Siemens Ag Piezoelektronischer Aktor für einen Stellantrieb
DE10017331C1 (de) * 2000-04-07 2001-06-07 Daimler Chrysler Ag Piezoelektrischer Vielschichtaktuator und Verfahren zu seiner Herstellung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 344 (E-1390), 29. Juni 1993 (1993-06-29) -& JP 05 048170 A (TOYOTA MOTOR CORP), 26. Februar 1993 (1993-02-26) *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005027235A1 (de) * 2003-09-08 2005-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Kontaktierter piezoaktor
US7504762B2 (en) 2003-10-14 2009-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Receiving sleeve for a piezoelectric actuator
WO2005035971A1 (de) * 2003-10-14 2005-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Piezoaktor und zugehöriges herstellungsverfahren
WO2005036663A2 (de) * 2003-10-14 2005-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Aufnahmehülse für einen piezoaktor
US7564169B2 (en) 2003-10-14 2009-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Piezo actuator and associated production method
WO2005036663A3 (de) * 2003-10-14 2005-09-15 Siemens Ag Aufnahmehülse für einen piezoaktor
WO2005048365A1 (de) * 2003-11-12 2005-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Kontaktierung für einen aktor und zugehöriges herstellungsverfahren
EP1564823A1 (de) * 2004-02-12 2005-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Kontaktierungsmatte für einen Aktor, Positionierungshilfe hierfür und zugehöriges Verfahren
US7495372B2 (en) 2004-03-10 2009-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Method for mounting a contact pin for a piezoelectric element, sleeve, and actuator unit
WO2005088744A1 (de) * 2004-03-10 2005-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur anordnung eines kontaktpins für ein piezoelement sowie hülse und aktoreinheit
EP1650816A1 (de) * 2004-10-22 2006-04-26 Delphi Technologies, Inc. Piezoelektrischer Aktor
WO2010040693A1 (de) * 2008-10-06 2010-04-15 Epcos Ag Piezoaktor mit aussenelektrode
JP2012504858A (ja) * 2008-10-06 2012-02-23 エプコス アクチエンゲゼルシャフト 外部電極を有する圧電アクチュエータ
US9214620B2 (en) 2008-10-06 2015-12-15 Epcos Ag Piezoelectric actuator with outer electrode

Also Published As

Publication number Publication date
DE10229494A1 (de) 2004-01-29
AU2003247238A1 (en) 2004-01-19
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