WO2004047191A2 - Piezo actuator contact mechanism for an injection valve and method for producing said actuator - Google Patents

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WO2004047191A2
WO2004047191A2 PCT/DE2003/003771 DE0303771W WO2004047191A2 WO 2004047191 A2 WO2004047191 A2 WO 2004047191A2 DE 0303771 W DE0303771 W DE 0303771W WO 2004047191 A2 WO2004047191 A2 WO 2004047191A2
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Roland Albert
Kord Witte
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Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the invention relates to a piezo actuator contact for an injection valve of an internal combustion engine, with connection pins projecting in parallel from a piezo actuator to which an electrical external connection can be connected, and with a head plate placed on the piezo actuator and the connection pins, the openings having a larger diameter than the connection pins for passage of these pins to form an annular gap between each pin and the wall of the opening in question.
  • the invention also relates to a method for producing such a piezo actuator contact.
  • High-pressure injection systems are increasingly being used for the fuel supply to internal combustion engines.
  • Pump-nozzle-diesel injection systems and accumulator injection systems such as common rail systems (for diesel engines) and HPDI injection systems (for gasoline engines) are known.
  • the fuel is pumped with a high-pressure pump into a pressure accumulator common to all cylinders of the engine, from which the injection valves on the individual cylinders are supplied.
  • the opening and closing of the high-pressure injection valves can be controlled electromagnetically or electrically; In the present case, electrical piezo actuators are used.
  • the nozzle needle of the injection valve can be controlled directly or indirectly by the piezo actuator via a control or servo valve.
  • connection pins With electrical excitation via the connection pins, a deformation of the actuator body is known to occur in a piezo actuator generated in the longitudinal direction; this stroke of the actuator is used to control the valve. Since the piezoceramic is particularly sensitive to chemical environmental influences, it is customary to provide an actuator housing or a head plate, from which, however, the contacts for the electrical external connection of the actuator must be able to be brought out in the most sealing manner possible.
  • an electrical connection device for mounting on parallel projecting connection pins of a piezoelectric module provided with a head plate which comprises a carrier body made of insulating material with bores for pushing the connection pins through.
  • Such an intermediate device is often used to enable further contacting of the piezo actuator via plug connectors, that is, it is intended to produce the transition from the connecting pins (which are unsuitable for a direct plug connection) to suitable contact elements arranged in the carrier body, which then make contact with the mating contact - structure the other connector half are pluggable.
  • connection devices of this type are also intended to protect the piezo actuator from harmful environmental influences such as those prevailing in the vicinity of an internal combustion engine, it is advisable to provide the device with an insulating plastic encapsulation after application to the piezo actuator, which at the same time also provides a connector housing for insertion and securing Forms the seat of a connector half to be connected. Problems may arise during the encapsulation if the injection compound processed at high temperature and high pressure reaches the piezo actuator.
  • the electrical contacting of the piezo actuator in a diesel engine is to be arranged within the cylinder head below the cylinder head cover in the future.
  • the piezo actuator, or its housing and its plug would be permanently flushed with motor oil during operation, which could destroy the piezo actuator in the event of penetration.
  • a glass bushing is arranged in a through opening, in which the respective connecting pin is guided, the glass bushing being arranged sealingly to the guided connecting pin and sealingly to the wall of the opening in question.
  • the glass bushing also provides the electrical insulation of the connection pins against the metallic head plate of the piezo actuator and at least part of the centering of the pins.
  • the sealed piezo actuator contact according to the invention can be produced simply and inexpensively and enables simple assembly, in particular without a difficult one
  • the invention provides an oil-tight contact for a housed piezo actuator, in which the available space is optimally used.
  • the connecting pin can also be melted indirectly with glass instead of directly.
  • the respective connection pin is surrounded in the passage opening by a metal sleeve, the inside diameter of which is dimensioned for tightly enclosing the connection pin, and if the metal sleeve with the connection pin is guided in the glass bushing and introduced in a sealing manner.
  • the metal sleeve with the connecting pin pushed into it can be guided in the center of the glass leadthrough in particular.
  • the piezo actuator contact according to the invention can be easily combined with an electrical connection device known per se for further contacting of the connection pins.
  • a part of the piezo actuator contact can be provided together with the connecting device in the usual way with a plug injection made of plastic.
  • a method according to the invention for producing a piezo actuator contact consists in inserting a connecting pin into a passage opening and in that the sealing pin is melted through a glass cover in the passage opening.
  • the glass leadthrough can also be introduced in a sealing manner, by gluing, for example by means of an adhesive layer, to the connecting pin, to the wall of the opening in question or to both.
  • FIG. 1 in a partially cut-open representation, a piezo actuator contact according to the invention with a connecting device attached and with plug gating,
  • Figure 2 is an enlargement of the sealing area in a section along the line B-B in Figure 1.
  • FIG. 1 shows the piezo actuator contact according to the invention with the connection pins 1 and a head plate 3 placed on the pins 1 and on the top side of the piezo actuator or the piezo actuator housing 2.
  • a connecting device with a contact body and a carrier body 4 made of insulating material is also shown.
  • Metallic, angled contact members 5 are cast into the carrier body 4. The outer free ends of the contact members 5 protrude laterally, they serve to slide on the plug contacts of external leads (not shown).
  • the connection pins 1 are typically welded to the associated contact element 5.
  • a plug injection 6 made of plastic material, which is achieved by overmolding the carrier body 4 and the upper part 7 of the (metallic) piezo actuator housing 2 while maintaining the accessibility of the contact members 5.
  • the through openings 8 in the head plate 3 for the connecting pins 1 passing through them can also be seen in FIG. 1.
  • the actuator space 9 located below the head plate 3 the piezo actuator (not shown) is used to seal permanently against the penetration of liquid media by means of the sealing area 10 described in more detail below (see FIG. 2).
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the sealing area 10 shown in section along the line B-B in FIG. 1.
  • the openings 8 are each provided over their entire length with a glass bushing 12 into which the respective connector pin 1 is melted. This can be carried out in a process-reliable manner by means of a known method, for example by heating a glass granulate. In contrast to separate small sealing elements, the possibility of damaging the seal during assembly is very low.
  • the glass bushing 12 also takes over the centering and the electrical insulation of the connecting pin 1 (diameter: approx. 2 mm) in the opening 8 of the head plate 3.
  • FIG. 2 for example only for the left connecting pin 1, a variant is also shown in which the connecting pin 1 is first inserted into a metal sleeve 13 which tightly surrounds the pin 1. The metal sleeve 13 is then melted into the opening 8 with the connecting pin 1.
  • a plastic molded part 4 of the further contact can advantageously take over the further centering of the pin 1.
  • this molded part 4 offers additional protection for the glass leadthrough 12 located underneath against damage or loss of sealing in subsequent manufacturing processes, for example in the event of a final plastic encapsulation.
  • the molded parts 4 for the different openings 8 are typically connected to one another in one piece, in particular which forms the carrier body 4 of the further contact.
  • the piezo actuator can also easily have more than two contacts or pins 1.
  • the top plate 3 is often mounted in connection with a tube spring known per se for the piezo actuator.
  • the piezo actuator usually designed as a multi-layer piezo stack, can then be introduced into a tubular spring which is welded to a base plate.
  • the tubular spring is connected to the head plate 3 in such a way that it is under a certain pretension, which acts as the desired restoring force for the piezo actuator.
  • This arrangement can in the following in the piezo actuator housing 2, cf. Figure 1, are used.

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Abstract

According to the invention, an end plate (3) is placed on the piezo actuator and the contact pins (1), said plate comprising through-openings (8) for the passage of the pins (1). To create a permanent and in particular oil-tight seal between the piezo actuator and the external contact mechanism, each through-opening (8) is provided with a glass passage (12), in which the respective contact pin (1) is centrally positioned and into which said pin (1) is fused, sealed on all sides in relation to the walls of the respective opening (8).

Description

Beschreibungdescription
Piezoaktorkontaktierung für Einspritzventil und Verfahren zu dessen HerstellungPiezo actuator contact for injection valve and method for its production
Die Erfindung betrifft eine Piezoaktorkontaktierung für ein Einspritzventil eines Verbrennungsmotors, mit parallel aus einem Piezoaktor hervorstehenden Anschlussstiften, an die eine elektrische Außenverbindung anschließbar ist, und mit ei- ner auf den Piezoaktor und die Anschlussstifte aufgesetzten Kopfplatte, die Öffnungen größeren Durchmessers als die Anschlussstifte zum Durchtritt dieser Stifte unter Bildung jeweils eines Ringspaltes zwischen jedem Stift und der Wandung der betreffenden Öffnung aufweist. Die Erfindung betrifft au- ßerdem ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Piezoaktorkontaktierung .The invention relates to a piezo actuator contact for an injection valve of an internal combustion engine, with connection pins projecting in parallel from a piezo actuator to which an electrical external connection can be connected, and with a head plate placed on the piezo actuator and the connection pins, the openings having a larger diameter than the connection pins for passage of these pins to form an annular gap between each pin and the wall of the opening in question. The invention also relates to a method for producing such a piezo actuator contact.
Eine derartige Piezoaktorkontaktierung ist bereits aus der DE 199 40 347 A 1 bekannt.Such a piezo actuator contact is already known from DE 199 40 347 A1.
Für die Kraftstoffversorgung von Verbrennungsmotoren werden zunehmend Hochdruck-Einspritzsysteme verwendet. Bekannt sind Pumpe-Düse-Dieseleinspritzsysteme und Speichereinspritzsysteme wie Common-Rail-Systeme (für Dieselmotoren) und HPDI- Einspritzsysteme (für Ottomotoren) . Bei den Speichereinspritzsystemen wird der Kraftstoff mit einer Hochdruckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher gefördert, von dem aus die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern versorgt werden. Die Steuerung des Öffnens und Schließens der Hochdruck-Einspritzventile kann elektromagnetisch oder elektrisch erfolgen; im vorliegenden Fall werden dazu elektrische Piezoaktoren herangezogen. Die Düsennadel des Einspritzventils kann vom Piezoaktor direkt oder indirekt, über ein Steuer- oder Servoventil, angesteuert werden.High-pressure injection systems are increasingly being used for the fuel supply to internal combustion engines. Pump-nozzle-diesel injection systems and accumulator injection systems such as common rail systems (for diesel engines) and HPDI injection systems (for gasoline engines) are known. In the storage injection systems, the fuel is pumped with a high-pressure pump into a pressure accumulator common to all cylinders of the engine, from which the injection valves on the individual cylinders are supplied. The opening and closing of the high-pressure injection valves can be controlled electromagnetically or electrically; In the present case, electrical piezo actuators are used. The nozzle needle of the injection valve can be controlled directly or indirectly by the piezo actuator via a control or servo valve.
Bei elektrischer Erregung über die Anschlussstifte wird in einem Piezoaktor bekanntlich eine Verformung des Aktorkörpers in Längsrichtung erzeugt; dieser Hub des Aktors wird zur Steuerung des Ventils verwertet. Da die Piezokeramik insbesondere gegen chemische Umgebungseinflüsse empfindlich ist, ist es üblich, ein Aktorgehäuse bzw. eine Kopfplatte vorzuse- hen, aus dem jedoch die Kontakte für die elektrische Außenverbindung des Aktors in möglichst abdichtender Weise herausführbar sein müssen.With electrical excitation via the connection pins, a deformation of the actuator body is known to occur in a piezo actuator generated in the longitudinal direction; this stroke of the actuator is used to control the valve. Since the piezoceramic is particularly sensitive to chemical environmental influences, it is customary to provide an actuator housing or a head plate, from which, however, the contacts for the electrical external connection of the actuator must be able to be brought out in the most sealing manner possible.
Aus der eingangs genannten deutschen Offenlegungsschrift DE 199 40 347 A 1 ist eine elektrische Verbindungsvorrichtung zum Aufsetzen auf parallel hervorstehende Anschlussstifte eines mit einer Kopfplatte versehenen piezoelektrischen Bausteins bekannt, die einen Trägerkörper aus Isoliermaterial mit Bohrungen zum Hindurchschieben der Anschlussstifte um- fasst. Eine solche Zwischenvorrichtung wird häufig benutzt, um eine Weiterkontaktierung des Piezoaktors über Steckverbinder zu ermöglichen, das heißt, sie soll den Übergang von den (für eine unmittelbare Steckverbindung wenig geeigneten) Anschlussstiften zu passenden, im Trägerkörper angeordneten, Kontaktgliedern herstellen, welche dann mit den Gegenkontakt- gliedern der anderen Verbinderhälfte zusammensteckbar sind.From the aforementioned German published patent application DE 199 40 347 A 1, an electrical connection device for mounting on parallel projecting connection pins of a piezoelectric module provided with a head plate is known, which comprises a carrier body made of insulating material with bores for pushing the connection pins through. Such an intermediate device is often used to enable further contacting of the piezo actuator via plug connectors, that is, it is intended to produce the transition from the connecting pins (which are unsuitable for a direct plug connection) to suitable contact elements arranged in the carrier body, which then make contact with the mating contact - structure the other connector half are pluggable.
Da derartige Verbindungsvorrichtungen den Piezoaktor auch vor schädlichen Umgebungseinflüssen schützen sollen, wie sie im Umfeld eines Verbrennungsmotors herrschen, empfiehlt es sich, die Vorrichtung nach dem Aufbringen auf den Piezoaktor mit einer isolierenden Umspritzung aus Kunststoff zu versehen, die gleichzeitig auch ein Verbindergehäuse zum Einstecken und sicheren Sitz einer anzuschließenden Steckverbinderhälfte bildet. Beim Umspritzen können jedoch Probleme auftreten, falls die bei hoher Temperatur und hohem Druck verarbeitete Spritzmasse bis zum Piezoaktor vordringt. Um dies zu vermeiden und um für die aus dem Aktorgehäuse ausgetretenen An- schlussstifte keine separaten Dichtelemente, beispielsweise O-Ringe, an einer Durchgangsstelle im Trägerkörper — mit entsprechend erschwerter Handhabung beim Herstellen und Aufsetzen der Vorrichtung auf die Stifte — vorsehen zu müssen, schlägt die bekannte Vorrichtung kopfplattenseitig am Trägerkörper angeformte Manschetten vor, die dicht passend in den Ringspalt der jeweils zugeordneten Kopfplattenöffnung eingeführt werden.Since connection devices of this type are also intended to protect the piezo actuator from harmful environmental influences such as those prevailing in the vicinity of an internal combustion engine, it is advisable to provide the device with an insulating plastic encapsulation after application to the piezo actuator, which at the same time also provides a connector housing for insertion and securing Forms the seat of a connector half to be connected. Problems may arise during the encapsulation if the injection compound processed at high temperature and high pressure reaches the piezo actuator. In order to avoid this and in order not to have to provide separate sealing elements, for example O-rings, at the passage point in the carrier body for the connecting pins emerging from the actuator housing - with correspondingly more difficult handling when manufacturing and placing the device on the pins - proposes the known device on the head plate side molded sleeves, which are inserted tightly into the annular gap of the associated head plate opening.
Für zukünftige Anwendungen von piezogesteuerten Ventilen in Verbrennungsmotoren dürfte der allgemeine Schutz vor dem Eindringen von flüssigen Medien in den Raum des Piezos gegenüber den nur bei der Herstellung auftretenden Abdichtungsproble- men, wie dem Umspritz-Problem und der Verhinderung des Eindringens von Reinigungs- und Schmiermitteln während des Fertigungsprozesses, in den Vordergrund treten. Insbesondere soll zukünftig die elektrische Kontaktierung des Piezoaktors in einem Dieselmotor innerhalb des Zylinderkopfes unterhalb des Zylinderkopfdeckeis angeordnet werden. Dadurch würde der Piezoaktor, bzw. sein Gehäuse und sein Stecker, im Betrieb permanent von Motoröl umspült, das im Falle des Eindringens den Piezoaktor zerstören könnte.For future applications of piezo-controlled valves in internal combustion engines, the general protection against the penetration of liquid media into the space of the piezo against the sealing problems that only occur during manufacture, such as the encapsulation problem and the prevention of the penetration of cleaning agents and lubricants, is likely of the manufacturing process come to the fore. In particular, the electrical contacting of the piezo actuator in a diesel engine is to be arranged within the cylinder head below the cylinder head cover in the future. As a result, the piezo actuator, or its housing and its plug, would be permanently flushed with motor oil during operation, which could destroy the piezo actuator in the event of penetration.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei geringem baulichen Aufwand eine auch dauerhaft und in schwieriger UmgebungsSituation zuverlässige Abdichtung der Piezoaktorkontaktierung zu gewährleisten.It is an object of the invention to ensure a reliable sealing of the piezo actuator contact, which is also durable and in a difficult environmental situation, with little construction effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Piezoaktorkontaktierung gemäß Anspruch 1 gelöst, die gemäß Anspruch 3 hergestellt werden kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Unteranspruch gekennzeichnet.According to the invention, this object is achieved by the piezo actuator contacting according to claim 1, which can be produced according to claim 3. An advantageous embodiment of the invention is characterized in a subclaim.
Bei der erfindungsgemäßen Piezoaktorkontaktierung der eingangs genannten Art ist in einer Durchtrittsöffnung eine Glasdurchführung angeordnet, in der der jeweilige Anschlussstift geführt ist, wobei die Glasdurchführung abdichtend zum geführten Anschlussstift und abdichtend zur Wandung der betreffenden Öffnung angeordnet ist. Dabei leistet die Glasdurchführung neben der vollständigen und sicheren Abdichtung, die innerhalb der Kopfplatte, also an der kleinsten (kürzesten) zu dichtenden Stelle vorgenommen wird, gleichzeitig die elektrische Isolation der Anschluss- stifte gegen die metallische Kopfplatte des Piezoaktors und mindestens einen Teil der Zentrierung der Anschlussstifte.In the piezo actuator contact according to the invention of the type mentioned at the outset, a glass bushing is arranged in a through opening, in which the respective connecting pin is guided, the glass bushing being arranged sealingly to the guided connecting pin and sealingly to the wall of the opening in question. In addition to the complete and secure sealing that is carried out inside the head plate, i.e. at the smallest (shortest) point to be sealed, the glass bushing also provides the electrical insulation of the connection pins against the metallic head plate of the piezo actuator and at least part of the centering of the pins.
Die erfindungsgemäße abgedichtete Piezoaktorkontaktierung lässt sich einfach und kostengünstig herstellen, ermöglicht eine einfache Montage, insbesondere ohne eine schwierigeThe sealed piezo actuator contact according to the invention can be produced simply and inexpensively and enables simple assembly, in particular without a difficult one
Handhabung extrem kleiner separater Dichtmittel wie z. B. 0- Ringe zu erfordern, und bietet vor allem eine dauerhaft sichere Abdichtungsfunktion gegenüber flüssigen Medien mit hohen Drücken. Insbesondere schafft die Erfindung eine öldichte Kontaktierung für einen gehäusten Piezoaktor, bei der der zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt wird.Handling extremely small separate sealants such. B. 0-rings required, and above all offers a permanently safe sealing function against liquid media with high pressures. In particular, the invention provides an oil-tight contact for a housed piezo actuator, in which the available space is optimally used.
Der Anschlussstift kann statt unmittelbar auch mittelbar mit Glas umschmolzen werden. Dazu ist es von Vorteil, wenn der jeweilige Anschlussstift in der Durchtrittsöffnung von einer Metallhülse umgeben ist, deren Innendurchmesser zur dichten Umschließung des Anschlussstiftes dimensioniert ist, und wenn die Metallhülse mit dem Anschlussstift in der Glasdurchführung geführt und abdichtend eingebracht ist. Die Metallhülse mit dem in sie hinein geschobenen Anschlussstift kann in der Glasdurchführung insbesondere zentriert geführt sein.The connecting pin can also be melted indirectly with glass instead of directly. For this purpose, it is advantageous if the respective connection pin is surrounded in the passage opening by a metal sleeve, the inside diameter of which is dimensioned for tightly enclosing the connection pin, and if the metal sleeve with the connection pin is guided in the glass bushing and introduced in a sealing manner. The metal sleeve with the connecting pin pushed into it can be guided in the center of the glass leadthrough in particular.
Die erfindungsgemäße Piezoaktorkontaktierung kann ohne weiteres mit einer an sich bekannten elektrischen Verbindungsvor- richtung zur Weiterkontaktierung der Anschlussstifte kombiniert werden. Ein Teil der Piezoaktorkontaktierung kann gemeinsam mit der Verbindungsvorrichtung in der üblichen Weise mit einer Steckeranspritzung aus Kunststoff versehen werden.The piezo actuator contact according to the invention can be easily combined with an electrical connection device known per se for further contacting of the connection pins. A part of the piezo actuator contact can be provided together with the connecting device in the usual way with a plug injection made of plastic.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Piezoaktorkontaktierung besteht darin, dass ein Anschlussstift in eine Durchtrittsöffnung eingebracht wird, und dass der An- schlussstift durch eine Glasumsch elzung in der Durchtrittsöffnung eingeschmolzen wird. Grundsätzlich kann die Glasdurchführung jedoch auch, zum Anschlussstift, zur Wandung der betreffenden Öffnung oder zu beiden hin, durch Einkleben, beispielsweise mittels einer Klebeschicht, abdichtend eingebracht werden.A method according to the invention for producing a piezo actuator contact consists in inserting a connecting pin into a passage opening and in that the sealing pin is melted through a glass cover in the passage opening. In principle, however, the glass leadthrough can also be introduced in a sealing manner, by gluing, for example by means of an adhesive layer, to the connecting pin, to the wall of the opening in question or to both.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows:
Figur 1, in teilweise aufgeschnittener Darstellung, eine erfindungsgemäße Piezoaktorkontaktierung mit aufgesetzter Verbindungsvorrichtung und mit Steckeranspritzung,FIG. 1, in a partially cut-open representation, a piezo actuator contact according to the invention with a connecting device attached and with plug gating,
Figur 2 eine Vergrößerung des Abdichtungsbereicb.es in einem Schnitt entlang der Linie B-B in Figur 1.Figure 2 is an enlargement of the sealing area in a section along the line B-B in Figure 1.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Piezoaktorkontaktierung mit den Anschlussstiften 1 und einer auf die Stifte 1 und die Oberseite des Piezoaktors bzw. des Piezoaktorgehäuses 2 aufgesetzten Kopfplatte 3. Ferner dargestellt ist eine weiter- kontaktierende VerbindungsVorrichtung mit einem Trägerkörper 4 aus Isoliermaterial. In den Trägerkörper 4 sind metallische, in der dargestellten Weise abgewinkelte Kontaktglieder 5 eingegossen. Die äußeren freien Enden der Kontaktglieder 5 stehen seitlich ab, sie dienen zum Aufschieben der Steckkontakte von äußeren Zuleitungen (nicht dargestellt) . Die Anschlussstifte 1 werden mit dem zugehörigen Kontaktglied 5 typischerweise verschweißt. Dargestellt ist außerdem eine Ste- ckeranspritzung 6 aus Kunststoffmaterial, die durch Umsprit- zen des Trägerkörpers 4 und des oberen Teils 7 des (metallischen) Piezoaktorgehäuses 2, unter Bewahrung der Zugänglichkeit der Kontaktglieder 5, zu Stande kommt.FIG. 1 shows the piezo actuator contact according to the invention with the connection pins 1 and a head plate 3 placed on the pins 1 and on the top side of the piezo actuator or the piezo actuator housing 2. A connecting device with a contact body and a carrier body 4 made of insulating material is also shown. Metallic, angled contact members 5 are cast into the carrier body 4. The outer free ends of the contact members 5 protrude laterally, they serve to slide on the plug contacts of external leads (not shown). The connection pins 1 are typically welded to the associated contact element 5. Also shown is a plug injection 6 made of plastic material, which is achieved by overmolding the carrier body 4 and the upper part 7 of the (metallic) piezo actuator housing 2 while maintaining the accessibility of the contact members 5.
Erkennbar in Figur 1 sind auch die Durchtrittsöffnungen 8 in der Kopfplatte 3 für die durch sie durchgehenden Anschlussstifte 1. Der unterhalb der Kopfplatte 3 liegende Aktorraum 9 mit dem Piezoaktor (nicht dargestellt) wird mittels des im Folgenden näher beschriebenen Abdichtungsbereiches 10 (vgl. Figur 2) dauerhaft gegen das Eindringen von flüssigen Medien abgedichtet.The through openings 8 in the head plate 3 for the connecting pins 1 passing through them can also be seen in FIG. 1. The actuator space 9 located below the head plate 3 the piezo actuator (not shown) is used to seal permanently against the penetration of liquid media by means of the sealing area 10 described in more detail below (see FIG. 2).
Figur 2 zeigt vergrößert den im Schnitt entlang der Linie B-B in Figur 1 dargestellten Abdichtungsbereich 10. Zwischen dem zentralen Bereich und der Peripherie 11 der Kopfplatte 3 sind zwei Durchtrittsöffnungen 8, jeweils mit einem hindurchge- führten Anschlussstift 1, dargestellt. Die Öffnungen 8 sind jeweils über ihre ganze Länge mit einer Glasdurchführung 12 versehen, in die der jeweilige Anschlussstift 1 eingeschmolzen ist. Dies kann auf prozesssichere Weise mittels eines bekannten Verfahrens, beispielsweise durch Erhitzen eines Glas- granulats, durchgeführt werden. Die Beschädigungsmöglichkeiten der Abdichtung bei der Montage sind, anders als bei separaten kleinen Dichtelementen, sehr gering. Die Glasdurchfuhrung 12 übernimmt außerdem die Zentrierung und die elektrische Isolierung des Anschlussstiftes 1 (Durchmesser: ca. 2 mm) in der Öffnung 8 der Kopfplatte 3.FIG. 2 shows an enlarged view of the sealing area 10 shown in section along the line B-B in FIG. 1. Between the central area and the periphery 11 of the head plate 3, two through openings 8, each with a connecting pin 1 passed through, are shown. The openings 8 are each provided over their entire length with a glass bushing 12 into which the respective connector pin 1 is melted. This can be carried out in a process-reliable manner by means of a known method, for example by heating a glass granulate. In contrast to separate small sealing elements, the possibility of damaging the seal during assembly is very low. The glass bushing 12 also takes over the centering and the electrical insulation of the connecting pin 1 (diameter: approx. 2 mm) in the opening 8 of the head plate 3.
In Figur 2 ist, beispielhalber nur beim linken Anschlussstift 1, auch eine Variante dargestellt, bei der der Anschlussstift 1 zunächst in eine den Stift 1 dicht umschließende Metallhül- se 13 eingeschobenen wird. Anschließend wird die Metallhülse 13 mit dem Anschlussstift 1 in der Öffnung 8 eingeschmolzen.In FIG. 2, for example only for the left connecting pin 1, a variant is also shown in which the connecting pin 1 is first inserted into a metal sleeve 13 which tightly surrounds the pin 1. The metal sleeve 13 is then melted into the opening 8 with the connecting pin 1.
Oberhalb der Glasdurchführung 12 kann ein Kunststoff-Formteil 4 der Weiterkontaktierung vorteilhaft die weitere Zentrierung des Stifts 1 übernehmen. Dieses Formteil 4 bietet gleichzeitig einen zusätzlichen Schutz der jeweils darunter befindlichen Glasdurchführung 12 gegen eine Beschädigung bzw. einen Dichtungsverlust bei nachfolgenden Herstellungsprozessen, beispielsweise bei einer finalen Kunststoffumspritzung. Die Formeile 4 für die verschiedenen Öffnungen 8 werden typischerweise einstückig miteinander zusammenhängend, insbeson- dere den Trägerkörper 4 der Weiterkontaktierung bildend, ausgeführt .Above the glass bushing 12, a plastic molded part 4 of the further contact can advantageously take over the further centering of the pin 1. At the same time, this molded part 4 offers additional protection for the glass leadthrough 12 located underneath against damage or loss of sealing in subsequent manufacturing processes, for example in the event of a final plastic encapsulation. The molded parts 4 for the different openings 8 are typically connected to one another in one piece, in particular which forms the carrier body 4 of the further contact.
Auch bei mechanischen Belastungen wie Motorvibrationen kann durch die mechanisch sehr stabile Glasdurchführung 12 die Abdichtung/elektrische Isolation der Piezoaktorkontaktierung aufrechterhalten werden, so dass keine Kurzschlüsse bzw. Undichtigkeiten im Zusammenhang mit der Durchführung der Stifte 1 auftreten.Even with mechanical loads such as motor vibrations, the sealing / electrical insulation of the piezo actuator contact can be maintained by the mechanically very stable glass leadthrough 12, so that no short circuits or leaks occur in connection with the implementation of the pins 1.
Der Piezoaktor kann im übrigen ohne weiteres auch mehr als zwei Kontakte bzw. Anschlussstifte 1 aufweisen.The piezo actuator can also easily have more than two contacts or pins 1.
Die Kopfplatte 3 wird häufig im Zusammenhang mit einer an sich bekannten Rohrfeder für den Piezoaktor montiert . Der Piezoaktor, üblicherweise als Vielschicht-Piezostack ausgeführt, kann dann in eine Rohrfeder eingebracht werden, die mit einer Fußplatte verschweißt wird. Die Rohrfeder ist mit der Kopfplatte 3 so verbunden, dass sie unter einer gewissen Vorspannung steht, welche als erwünschte Rückstellkraft für den Piezoaktor wirkt . Diese Anordnung kann im Folgenden in das Piezoaktorgehäuse 2, vgl. Figur 1, eingesetzt werden. The top plate 3 is often mounted in connection with a tube spring known per se for the piezo actuator. The piezo actuator, usually designed as a multi-layer piezo stack, can then be introduced into a tubular spring which is welded to a base plate. The tubular spring is connected to the head plate 3 in such a way that it is under a certain pretension, which acts as the desired restoring force for the piezo actuator. This arrangement can in the following in the piezo actuator housing 2, cf. Figure 1, are used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Piezoaktorkontaktierung für ein Einspritzventil eines Verbrennungsmotors, mit aus einem Piezoaktor hervorstehenden Anschlussstiften (1) , an die eine elektrische Außenverbindung anschließbar ist, und mit einer auf den Piezoaktor und die Anschlussstifte (1) aufgesetzten Kopfplatte (3), in der Öffnungen (8) zum Durchtritt der Anschlussstifte (1) vorgesehen sind, wobei die Öffnungen (8) einen größeren Durchmesser als die Anschlussstifte (1) aufweisen, so dass zwischen jedem Anschlussstift (1) und der Wandung der betreffenden Öffnung (8) jeweils ein Ringspalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Durchtrittsöffnung (8) eine Glasdurchführung (12) angeordnet ist, in der der jeweilige Anschlussstift (1) geführt ist, wobei die Glasdurchführung (12) abdichtend zum geführten Anschlussstift (1) und abdichtend zur Wandung der betreffenden Öffnung (8) angeordnet ist.1. Piezo actuator contact for an injection valve of an internal combustion engine, with connection pins (1) protruding from a piezo actuator, to which an electrical external connection can be connected, and with a head plate (3) placed on the piezo actuator and the connection pins (1), in which openings (8 ) are provided for the passage of the connection pins (1), the openings (8) having a larger diameter than the connection pins (1), so that an annular gap is formed between each connection pin (1) and the wall of the relevant opening (8) , characterized in that a glass bushing (12) is arranged in a passage opening (8), in which the respective connection pin (1) is guided, the glass bushing (12) sealing against the guided connection pin (1) and sealing against the wall of the opening in question (8) is arranged.
2. Piezoaktorkontaktierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussstift (1) in der Durchtrittsöffnung (8) von einer Metallhülse (13) umgeben ist, deren Innendurchmesser zur dichten Umschließung des Anschlussstiftes (1) dimensioniert ist, und dass die Metallhül- se (13) mit dem Anschlussstift (1) in der Glasdurchführung (12) geführt und abdichtend eingebracht ist.2. Piezo actuator contacting according to claim 1, characterized in that a connecting pin (1) in the passage opening (8) is surrounded by a metal sleeve (13), the inner diameter of which is dimensioned for tightly enclosing the connecting pin (1), and in that the metal sleeve (13) with the connecting pin (1) in the glass bushing (12) and introduced sealingly.
3. Verfahren zur Herstellung einer Piezoaktorkontaktierung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussstift (1) in eine Durchtrittsöffnung (8) eingebracht wird, und dass der Anschlussstift (1) durch eine Glasumschmelzung (12) in der Durchtrittsöffnung (8) eingeschmolzen wird. 3. A method for producing a piezo actuator contact according to claim 1 or 2, characterized in that a connecting pin (1) is introduced into a passage opening (8), and that the connecting pin (1) by a glass melt (12) in the passage opening (8) is melted down.
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