WO2012059378A1 - Verfahren zur herstellung einer aktoreinheit sowie hülse zur aufnahme eines piezoaktors - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer aktoreinheit sowie hülse zur aufnahme eines piezoaktors Download PDF

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WO2012059378A1
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WO
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sleeve
face
filling
opening
piezoelectric actuator
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PCT/EP2011/068756
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Johann Kreiter
Siegfried Fellner
Georg KÜGERL
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Epcos Ag
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Publication date
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Definitions

  • Piezoactuators often comprise several layers of a
  • Piezo actuators can be used for example for actuating an injection valve in a motor vehicle.
  • a sleeve is for the protection of a
  • Piezoactuators are known for example from DE 10 2004 031 404 AI and DE 10 2006 025 177 AI.
  • An object is to provide a new method for producing an actuator unit or a new sleeve, which in particular the reliability and the life of a piezoelectric actuator is increased.
  • a process for producing an actuator unit is specified.
  • the actuator unit has a piezoelectric actuator.
  • the actuator unit has a sleeve with a first end face and a second end face.
  • the actuator unit has a potting compound.
  • the introduction of the piezoelectric actuator takes place in the sleeve.
  • the piezoelectric actuator is thereby introduced from the side of the sleeve with the first end face in the sleeve.
  • a filling opening of a filling element for example the Opening a needle, arranged in an axial position near or in the region of the axial position of the second end face of the sleeve.
  • the filling opening is closer to the second end face of the sleeve than to the first
  • the axial position may refer to the major axis of the sleeve.
  • the main axis or main longitudinal axis extends between the first
  • the cavity is filled in such a way that the potting compound to a maximum of a first end face of the
  • Piezo actuator is enough.
  • the first end face of the piezoactuator is arranged closer to the first end face of the sleeve than a second end face of the piezoactuator.
  • connection elements are provided.
  • the connection elements are used for external
  • connection elements can, for example, on the side surfaces of the piezoelectric actuator
  • connection element is applied to each of two side surfaces of the piezoelectric actuator.
  • Connection elements protrude over the first, for example
  • the axial position of the filling opening near or in the region of the axial position of the second end face of the sleeve is advantageously chosen such that turbulences in the casting compound, which can lead, for example, to undesired air inclusions in the casting compound, are avoided during the filling process.
  • the potting compound is introduced into the sleeve in such a way that the potting compound surrounds the piezoactor as completely as possible.
  • the potting compound is preferably introduced into the sleeve such that the potting compound is flush with the first end face of the piezoelectric actuator. In particular, the filling is stopped at the latest when the potting compound is flush with the first end face of the piezoelectric actuator. This prevents potting compound exceeds the level of the first end face of the piezoelectric actuator.
  • End face advantageously has an opening.
  • the piezoelectric actuator is inserted into the sleeve so that the
  • Piezo actuator enters the opening.
  • the second end face of the piezoelectric actuator is inserted into or through the opening.
  • the opening is for example a breakthrough.
  • the breakthrough is
  • the aperture has a dimension which corresponds approximately to the dimension of the second end face of the piezoelectric actuator.
  • the dimension of the second end face of the piezoelectric actuator is smaller or at most equal to the dimension of the opening, so that the second end face of the piezoelectric actuator easily in the
  • Manufacturing tolerances can lead to a gap between the opening on the second end face of the sleeve and the
  • Piezo actuator come. Through this gap potting compound when casting the actuator unit from the sleeve on the
  • the method further comprises the step that a sealing element on the second end face of the sleeve is preferably arranged detachably.
  • the sealing element serves to seal the sleeve on the side of the second end face. The attachment of the sealing element takes place before filling the cavity.
  • the sealing element is preferably arranged on the second end face of the sleeve such that an escape of the casting compound from the sleeve over the side of the second
  • the attachment of the sealing element can be done for example after the introduction of the piezoelectric actuator in the sleeve and before arranging the filling opening in the cavity.
  • the method further comprises the step of curing the potting compound.
  • the sealing element is removed from the second end face of the sleeve after the curing process.
  • sealing element is suitably releasably attached, this can be easily in an automatic
  • the filling element is introduced from the first end face of the sleeve into the sleeve.
  • the filling element is preferably from the side of the first end face of the sleeve along the piezoelectric actuator along
  • the filling element is moved away during the filling of the cavity with the sealing compound from the second end face of the sleeve in the direction of the first end face of the sleeve and thus away from the second end face of the sleeve.
  • the filling opening of the filling element is advantageously held during filling of the cavity above or just below the Vergussmassenguess in the cavity.
  • "above or just below the potting compound level” advantageously means 1 to 2 mm above or below the potting compound level
  • the second end face of the sleeve advantageously has at least one filling opening
  • the filling element for example, a hole, on.
  • the filling of the filling is used to fill the cavity with the potting compound over the Filling opening m of the second end face m introduced the cavity.
  • the filling opening of the filling is used to fill the cavity with the potting compound over the Filling opening m of the second end face m introduced the cavity.
  • the second side of the sealing element advantageously corresponds to the side of the sealing element which adjoins the cavity of the sleeve.
  • the filling opening is different from the previously described opening through which the piezoelectric actuator is guided.
  • the filling opening has a dimension that is different from the dimension of the previously described opening.
  • the filling opening has a smaller dimension than the previously described opening, through which the
  • Piezoaktor is guided.
  • the at least one filling opening is offset radially with respect to the main axis of the actuator unit or the sleeve to the previously described opening in the second end face of the sleeve.
  • the filling element can be guided along the piezoelectric actuator during insertion into the cavity.
  • the potting compound is pressed from the side of the second end face in the direction of the first end face of the sleeve.
  • the filling element remains stationary, for example. As a result, turbulence and thus air pockets in the potting compound can be largely avoided. This helps to increase the life of the
  • the piezoelectric actuator is introduced into the sleeve such that the first end face of the piezoelectric actuator and the first end face of the sleeve have the same axial position with respect to the main axis.
  • the height or length of the sleeve corresponds approximately to the height of the piezoelectric actuator. It can thereby be achieved that the sealing compound is flush with the first end face of the piezoelectric actuator and at the same time with the first end face of the sleeve. This increases the stability and life of the actuator unit.
  • the actuator can be facilitated because the potting compound is always filled to a certain level, ie up to at most the first end face of the piezoelectric actuator and thus the sleeve, and consuming cleaning of the first end face of the piezoelectric actuator and the connection ⁇ elements of the potting compound, the would have to be done in additional steps, are therefore superfluous. Manufacturing costs can be reduced in this way.
  • a sleeve for receiving a piezoelectric actuator.
  • the sleeve has a first end face and a second end face. In the second end face, a first opening is provided. Radially offset with respect to a main axis of the sleeve to the first opening at least one further or second opening is provided.
  • the first opening is different or separate from the second opening.
  • the first opening has a diameter that is different from the diameter of the second opening.
  • the first opening has a larger diameter than the second opening.
  • the sleeve is designed to protect the piezoelectric actuator from environmental influences, such as
  • the sleeve can thus increase the life of the piezoelectric actuator.
  • the sleeve contains a material having hydrophobic properties. At the same time, the material should balancing of the potting compound sufficient mechanical
  • the sleeve includes a material comprising a thermoplastic polyester, for example
  • PBT Polybutylene terephthalate
  • the first opening for receiving an end face of a piezoelectric actuator is provided.
  • the at least one further opening is provided for introducing a filling element into an interior of the sleeve for filling the sleeve with a potting compound.
  • Opening allows the filling opening of the filling element on the piezoelectric actuator along in the interior of the sleeve
  • the second or further opening is, for example, a bore.
  • the sleeve is in one piece
  • Actuator unit comprises a piezoelectric actuator.
  • the actuator unit further comprises the previously described sleeve.
  • Piezoelectric actuator is at least partially disposed in the first opening of the sleeve.
  • the actuator unit has a potting compound surrounding the piezoactuator.
  • the piezo actuator points a first end face and a second end face.
  • the potting compound extends to a maximum of the first end face of the piezoelectric actuator.
  • the piezoelectric actuator is at least
  • the second end face of the piezoactuator can protrude out of the first opening of the sleeve.
  • Piezoactors are avoided at joints of several sleeve parts when introducing the piezoelectric actuator.
  • the main axis of the sleeve extends through the first opening. Above the first opening of the piezoelectric actuator is arranged. Above the other opening is only the potting compound
  • Piezoelectric covering especially over the region of the first opening, no potting compound available.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an actuator unit
  • FIG. 3 is a schematic representation of the actuator unit of FIG. 2 during casting
  • Figure 4 is a schematic representation of the actuator unit
  • Figure 1 shows a multilayer piezoelectric actuator 1.
  • Piezoelectric actuator 1 has a stack 2 of a plurality of piezoelectric layers 3 arranged one above the other.
  • Piezoactuator 1 has a first end face 14 'and a second end face 13'.
  • the stack 2 is subdivided into an active area 6 and two inactive areas 7.
  • the inactive regions 7 adjoin the active region 6 in the stacking direction and form the end pieces of the stack 2.
  • the active region 6 of the stack 2 has electrode layers 4 arranged between the piezoelectric layers 3.
  • the piezoactuator 1 is designed such that only electrode layers 4 associated with the same electrical polarity reach as far as an edge region - Il of the piezoelectric actuator 1 extend.
  • the electrode layers 4 associated with the other electrical polarity do not extend all the way to the edge of the piezoactuator 1 at this point.
  • the electrode layers 4 are accordingly each formed in the form of intermeshed combs. Via contact surfaces in the form of metallizations 5 on the outside of the stack 2, an electrical voltage can be applied to the electrode layers 4. When a voltage is applied to the electrode layers 4, a deformation of the fresh piezoelectric material occurs in the active region 6.
  • each designed as a wire or pin connection element 8 (see Figures 2 to 4) is mounted, which is an electrical contact of the
  • Piezoactuator 1 allows to the outside.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows the actuator unit shortly before the termination of its manufacture, which is described in detail in FIGS. 3 and 4.
  • the actuator unit has a sleeve 9.
  • the sleeve 9 is cylindrical.
  • the sleeve 9 consists ⁇ example, from polybutylene terephthalate (PBT).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the sleeve 9 is made in one piece.
  • the sleeve 9 has a first end ⁇ surface 14 and a second end face. 13
  • the piezoelectric actuator 1 from FIG. 1 is arranged in the sleeve 9.
  • the piezoactuator 1 is in particular arranged in the sleeve 9 such that the first end face 14 'of the piezoactuator 1 is arranged closer to the first end face 14 of the sleeve 9 than the second end face 13' of the piezoactuator 1.
  • the first end face 14 of the sleeve 9 has an opening 18.
  • the opening 18 is designed to receive the piezoelectric actuator 1 in the interior of the sleeve 9.
  • the height or length of the sleeve 9 corresponds approximately to the height of the piezoelectric actuator. 1
  • the first end face 14 'of the piezoelectric actuator 1 is flush with the first
  • the first end face 14 'of the piezoelectric actuator 1 and the first end face 14 of the sleeve thus have the same axial position with respect to the
  • Connection elements 8 of the piezoelectric actuator 1 protrude from the first end face 14 'of the piezoactuator 1 and, consequently, also out of the first end face 14 of the sleeve 9.
  • the second end face 13 of the sleeve 9 forms the bottom of the sleeve 9.
  • the second end face 13 has an opening 17, in particular an opening on.
  • the breakthrough is preferably a square fürbruck.
  • the main axis 16 extends through the opening 17.
  • the second end face 13 'of the piezoelectric actuator 1 is inserted into the opening 17 or passed therethrough. In particular, the second one stands out
  • a gap or a gap may occur between the opening 17 and the piezoactuator 1. Potting material 11 can escape through this gap when casting the actuator unit. To escape the potting compound 11 from the
  • Sealing element 10 attached to the second end face 13 of the sleeve 9.
  • the sealing element 10 closes the side of the second end face 13 of the sleeve 9.
  • the sealing element 10 is pressed onto the end face 13 of the sleeve by machine.
  • the sealing element 10 is detachably attached.
  • the sealing element 10 is only during the casting of the actuator unit and during a subsequent curing process of the potting compound 11th
  • the sealing element 10 is a sealing disc.
  • the sealing element 10 is deformable.
  • the sealing element 10 consists of a foam.
  • the sealing element 10 adapts to the protruding from the side of the second end face 13 of the sleeve 9 second end face 13 'of the piezoelectric actuator 1.
  • the second end face 13 has according to this embodiment ⁇ example, a further opening 19.
  • the end face 13 may have a plurality of further openings 19.
  • the further opening 19 is offset radially with respect to the main axis 16 to the opening 17.
  • the further opening 19 is, for example, a bore.
  • the further opening 19 serves as example ⁇ for introducing a filling element 15 (see
  • the potting compound 11 surrounds the piezoelectric actuator 1.
  • Potting compound 11 preferably contains a silicone elastomer.
  • the potting compound 11 may have a quartz sand and adhesion-promoting materials.
  • the potting compound 11 is connected to the outside of the piezoelectric actuator 1 in conjunction, ie both outer surfaces of the
  • the potting compound 11 is bounded by the sleeve 9.
  • the potting compound 11 is filled to level.
  • the potting compound 1 is flush with the first end face 14 'of the piezoelectric actuator 1 and, consequently, with the first end face 14 of the sleeve 9.
  • the potting compound 11 may also reach just below the first end face 14 'of the piezoactuator 1. In any case, the exceeds
  • Connection elements 8 which protrudes from the first end face 14 'of the piezoelectric actuator 1, free of potting compound 11th
  • FIGS 3 and 4 show the described actuator unit during its manufacture, in particular during the
  • Opening 18 is inserted into the sleeve 9.
  • the piezoelectric actuator 1 is introduced in such a way that the second end face 13 'of the
  • Piezoactuator 1 is inserted into the opening 17, so that the second end face 13 'of the piezoelectric actuator 1 protrudes from the second end face 13 of the sleeve 9 (see Figure 2).
  • the first end face 14 'of the piezoactuator 1 terminates flush with the first end face 14 of the sleeve 9, as described in connection with FIG. In a second step, the above described
  • Sealing element 10 releasably attached to the second end face 13 of the sleeve 9, preferably pressed by machine.
  • the sealing element 10 is mounted such that the second
  • End face 13 is sealed against leakage of the potting compound 11 during casting, as described in connection with Figure 2.
  • the gap between the peripheral wall of the opening 17 and the piezoelectric actuator 1 is sealed by the sealing element 10.
  • the filling opening is introduced such that the filling opening is arranged in an axial position prior to the beginning of the introduction of the potting compound 11, which is close to the axial position of the second end face 13 of the sleeve 9 with respect to a
  • Main axis 16 is located.
  • the filling opening is immediately above the second end face 13 of the sleeve
  • the filling element 15 can from the side of the first
  • End face 14 of the sleeve 9 are inserted into the cavity, as the figure 4 can be seen.
  • the filling element 15 is introduced via the opening 18 into the cavity and advanced to the first end face 13 of the sleeve 9 on the piezoelectric actuator 1 along (not explicitly shown).
  • the actuator unit has no further opening 19 on the side of the second end face 13 of the sleeve 9 for introducing the filling element 15.
  • the filling element 15 can also be introduced into the cavity from the side of the second end face 13 of the sleeve 9, as can be seen from FIG.
  • the sealing element 10 is pierced. Since the sealing element 10 consists of a flexible material, for example foam, the sealing element 10 nestles against the filling element 15 in such a way that the potting compound 11 does not escape through the piercing opening during casting. In addition, the piercing ⁇ opening automatically closes upon removal of the filling element 15 again, thereby, for example, during a
  • Potting compound 11 comes through the piercing opening.
  • the filling opening of the filling element 15 is arranged directly above the bottom, which is formed by the second end face 13 of the sleeve 9.
  • the cavity between the inside of the sleeve 9 and the piezoelectric actuator 1 via the filling opening of the filling element 15 is filled with the potting compound 11. If the filling element 15 on the side of the first
  • the filling element 15 in the direction of the first end face 14 moves (not explicitly shown), so that the filling element 15, in particular the filling of the filling 15, is always kept close to the Vergussmassengive.
  • Filling element 15 are also kept just below the Vergussmassen ⁇ levels.
  • the respective arrangement of the filling opening in the immediate vicinity of Vergussmassen rises a uniform filling of the cavity is made possible. Turbulence in the potting compound 11, which can lead to air inclusions in the cured potting compound 11 are avoided.
  • Turbulences that can lead to air inclusions in the cured potting compound 11 are avoided.
  • the cavity is filled until the potting compound 11 extends to the first end face 14 'of the piezoelectric actuator 1. Once the potting compound 11 has reached the level of the first end face 14 'of the piezoelectric actuator 1, the filling process is stopped. After filling the cavity, the filling element 15 is removed. In particular, in the embodiment shown in Figure 3, the filling element 15 is moved back in the direction of the second end face 13 of the sleeve 9. The filling opening is then led out of the opening 19 and then pulled out of the sealing element 10. In the embodiment shown in Figure 4, the filling element 15 is after completion of the filling already in the immediate vicinity of the first end face 14 of the sleeve 9 and is pulled in the direction of the first end face 14 and thus removed from the actuator unit.
  • the sealing element 10 preferably automatically, is removed from the second end face 13 of the sleeve 9 in a last step.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinheit angegeben, die einen Piezoaktor (1), eine Hülse (9) mit einer ersten Stirnfläche (14) und einer zweiten Stirnfläche (13) sowie eine Vergussmasse (11) aufweist. Das Verfahren umfasst: - Einbringen des Piezoaktors (1) in die Hülse (9), wobei der Piezoaktor von der Seite der Hülse (9) mit der ersten Stirnfläche (14) aus in die Hülse (9) eingebracht wird, - Anordnen einer Befüllöffnung eines Befüllelements (15) in einer axialen Position nahe der axialen Position der zweiten Stirnfläche (13) der Hülse (9), - Befüllen eines Hohlraums zwischen der Innenseite der Hülse (9) und dem Piezoaktor (1) mit der Vergussmasse (11) über die Befüllöffnung des Befüllelements (15), derart dass die Vergussmasse (11) bis maximal an eine erste Stirnfläche (14') des Piezoaktors (1) reicht. Weiterhin wird eine Hülse (9) zur Aufnahme eines Piezoaktors (1) angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinheit sowie Hülse zur Aufnahme eines Piezoaktors
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinheit sowie eine Hülse zur Aufnahme eines Piezoaktors angegeben.
Piezoaktoren umfassen oftmals mehrere Schichten eines
piezoelektrischen Materials. Piezoaktoren können zum Beispiel zum Betätigen eines Einspritzventils in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Eine Hülse ist zum Schutz eines
Piezoaktors vor Umwelteinflüssen von Bedeutung, wenn die Lebensdauer des Piezoaktors möglichst lang gehalten werden soll.
Piezoaktoren sind beispielsweise aus der DE 10 2004 031 404 AI und der DE 10 2006 025 177 AI bekannt. Eine Aufgabe ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinheit oder eine neue Hülse anzugeben, wodurch insbesondere die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer eines Piezoaktors erhöht wird. Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinheit angegeben. Die Aktoreinheit weist einen Piezoaktor auf. Die Aktoreinheit weist eine Hülse mit einer ersten Stirnfläche und einer zweiten Stirnfläche auf. Die Aktoreinheit weist eine Vergussmasse auf. In einem ersten Schritt erfolgt das Einbringen des Piezoaktors in die Hülse. Der Piezoaktor wird dabei von der Seite der Hülse mit der ersten Stirnfläche aus in die Hülse eingebracht. In einem zweiten Schritt wird eine Befüllöffnung eines Befüllelements , beispielsweise die Öffnung einer Nadel, in einer axialen Position nahe oder im Bereich der axialen Position der zweiten Stirnfläche der Hülse angeordnet. Insbesondere ist die Befüllöffnung näher an der zweiten Stirnfläche der Hülse als an der ersten
Stirnfläche der Hülse angeordnet. Die axiale Position kann sich auf die Hauptachse der Hülse beziehen. Die Hauptachse bzw. Hauptlängsachse erstreckt sich zwischen der ersten
Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche der Hülse. In einem dritten Schritt wird ein Hohlraum, der zwischen einer
Innenseite der Hülse und dem Piezoaktor gebildet ist, mit der Vergussmasse über die Befüllöffnung des Befüllelements befüllt. Der Hohlraum wird dabei derart befüllt, dass die Vergussmasse bis maximal an eine erste Stirnfläche des
Piezoaktors reicht. Die erste Stirnfläche des Piezoaktors ist näher an der ersten Stirnfläche der Hülse angeordnet als eine zweite Stirnfläche des Piezoaktors.
Am Piezoaktor sind beispielsweise zwei Anschlusselemente vorgesehen. Die Anschlusselemente dienen zur externen
Kontaktierung des Aktors. Die Anschlusselemente können beispielsweise an den Seitenflächen des Piezoaktors
angeordnet sein. Vorzugsweise ist an zwei Seitenflächen des Piezoaktors je ein Anschlusselement aufgebracht. Die
Anschlusselemente ragen zum Beispiel über die erste
Stirnfläche des Piezoaktors hinaus
Die axiale Position der Befüllöffnung nahe oder im Bereich der axialen Position der zweiten Stirnfläche der Hülse ist vorteilhafterweise derart gewählt, dass Turbulenzen in der Vergussmasse, die beispielsweise verstärkt zu unerwünschten Lufteinschlüssen in der Vergussmasse führen können, beim Befüllvorgang vermieden werden. Die Vergussmasse wird derart in die Hülse eingebracht, dass die Vergussmasse den Piezoaktor möglichst vollständig umgibt. Die Vergussmasse wird vorzugsweise derart in die Hülse eingebracht, dass die Vergussmasse bündig mit der ersten Stirnfläche des Piezoaktors abschließt. Insbesondere wird die Befüllung spätestens dann gestoppt, wenn die Vergussmasse bündig mit der ersten Stirnfläche des Piezoaktors abschließt. Dadurch wird verhindert, dass Vergussmasse das Niveau der ersten Stirnfläche des Piezoaktors überschreitet. Eine
Bedeckung der ersten Stirnfläche des Piezoaktors und/oder der zur externen Kontaktierung des Piezoaktors aus der ersten Stirnfläche des Aktors herausragenden Anschlusselemente durch die Vergussmasse wird dadurch vermieden. Dies trägt zur
Erhöhung der Lebensdauer und Zuverlässigkeit der
Aktoreinheit, insbesondere des Piezoaktors, bei. Zudem wird eine Automatisierung der Herstellung der Aktoreinheit
erleichtert, da aufwändige, zum Teil nicht automatisch durchführbare Reinigungsprozesse der ersten Stirnfläche und/oder der Anschlusselemente entfallen.
In einer vorteilhaften Ausführung bildet die zweite
Stirnfläche der Hülse einen Boden der Hülse. Die zweite
Stirnfläche weist vorteilhafterweise eine Öffnung auf. Der Piezoaktor wird so in die Hülse eingebracht, dass der
Piezoaktor in die Öffnung eintritt.
Insbesondere wird die zweite Stirnfläche des Piezoaktors in die Öffnung ein bzw. durch diese hindurchgeführt. Die Öffnung ist beispielsweise ein Durchbruch. Der Durchbruch ist
insbesondere ein Vierkantdurchbruch. Der Durchbruch weist eine Abmessung auf, welche in etwa der Abmessung der zweiten Stirnfläche des Piezoaktors entspricht. Vorzugsweise ist die Abmessung der zweiten Stirnfläche des Piezoaktors kleiner oder maximal gleich der Abmessung des Durchbruchs, so dass die zweite Stirnfläche des Piezoaktors leicht in den
Durchbruch eingeführt werden kann. Auf Grund von
Fertigungstoleranzen kann es zu einem Spalt zwischen der Öffnung an der zweiten Stirnseite der Hülse und dem
Piezoaktor kommen. Durch diesen Spalt könnte Vergussmasse beim Vergießen der Aktoreinheit aus der Hülse über die
Öffnung im Boden der Hülse austreten.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt, dass ein Dichtelement an der zweiten Stirnfläche der Hülse vorzugsweise lösbar angeordnet wird. Das Dichtelement dient zum Abdichten der Hülse auf der Seite der zweiten Stirnfläche. Das Anbringen des Dichtelements erfolgt vor dem Befüllen des Hohlraums.
Das Dichtelement ist vorzugsweise derart an der zweiten Stirnfläche der Hülse angeordnet, dass ein Austreten der Vergussmasse aus der Hülse über die Seite der zweiten
Stirnfläche der Hülse beim Befüllen des Hohlraums verhindert wird. Das Anbringen des Dichtelements kann beispielsweise nach dem Einbringen des Piezoaktors in die Hülse und vor dem Anordnen der Befüllöffnung in dem Hohlraum erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt des Aushärtens der Vergussmasse. In einem weiteren Schritt wird das Dichtelement von der zweiten Stirnfläche der Hülse nach dem Aushärtevorgang entfernt.
Da das Dichtelement zweckmäßigerweise lösbar angebracht ist, kann dieses auf einfache Weise in einem automatischen
Herstellungsschritt entfernt werden. In einer vorteilhaften Ausführung wird das Befüllelement von der ersten Stirnfläche der Hülse aus in die Hülse eingeführt.
Das Befüllelement wird dabei bevorzugt von der Seite der ersten Stirnfläche der Hülse am Piezoaktors entlang in
Richtung der zweiten Stirnfläche der Hülse geführt.
In einer vorteilhaften Ausführung wird das Befüllelement während des Befüllens des Hohlraums mit der Vergussmasse von der zweiten Stirnfläche der Hülse weg in Richtung der ersten Stirnfläche der Hülse und somit von der zweiten Stirnfläche der Hülse weg bewegt.
Insbesondere wird die Befüllöffnung des Befüllelements vorteilhafterweise während des Befüllens des Hohlraums oberhalb oder knapp unterhalb des Vergussmassenniveaus im Hohlraum gehalten. Dabei bedeutet „oberhalb oder knapp unterhalb des Vergussmassenniveaus" vorteilhafterweise 1 bis 2 mm oberhalb oder unterhalb des Vergussmassenniveaus. Durch eine derartige Führung des Befüllelements können Turbulenzen in der Vergussmasse, die beispielsweise verstärkt zu
unerwünschten Lufteinschlüssen in der Vergussmasse führen können, vermieden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das
Befüllelement von der zweiten Stirnfläche der Hülse aus in die Hülse eingebracht.
Zu diesem Zweck weist die zweite Stirnfläche der Hülse vorteilhafterweise wenigstens eine Einfüllöffnung,
beispielsweise eine Bohrung, auf. Das Befüllelement ,
insbesondere die Befüllöffnung des Befüllelements , wird zum Befüllen des Hohlraums mit der Vergussmasse über die Einfüllöffnung m der zweiten Stirnfläche m den Hohlraum eingeführt. Insbesondere wird die Befüllöffnung des
Befüllelements in eine erste Seite des Dichtelements
eingeführt und tritt an einer zweiten Seite des Dichtelements wieder aus. Die zweite Seite des Dichtelements entspricht vorteilhafterweise der Seite des Dichtelements, welche an den Hohlraum der Hülse grenzt.
Die Einfüllöffnung ist verschieden von der bereits vorher beschriebenen Öffnung, durch die der Piezoaktor geführt ist. Die Einfüllöffnung weist eine Abmessung auf, die von der Abmessung der vorher beschriebenen Öffnung verschieden ist. Insbesondere weist die Einfüllöffnung eine kleinere Abmessung auf, als die vorher beschriebene Öffnung, durch die der
Piezoaktor geführt ist. Die wenigstens eine Einfüllöffnung ist bezüglich der Hauptachse der Aktoreinheit bzw. der Hülse radial zu der vorher beschriebenen Öffnung in der zweiten Stirnfläche der Hülse versetzt. Dadurch kann das Befüll- element beim Einbringen in den Hohlraum am Piezoaktor entlang geführt werden. Nachdem das Befüllelement in den Hohlraum eingebracht worden ist, wird die Vergussmasse von der Seite der zweiten Stirnfläche aus in Richtung der ersten Stirnfläche der Hülse gedrückt. Das Befüllelement bleibt hierbei zum Beispiel stationär. Dadurch können Turbulenzen und somit Lufteinschlüsse in der Vergussmasse weitgehend vermieden werden. Dies trägt zur Erhöhung der Lebensdauer der
Aktoreinheit bei.
In einer vorteilhaften Ausführung wird der Piezoaktor derart in die Hülse eingebracht, dass die erste Stirnfläche des Piezoaktors und die erste Stirnfläche der Hülse die gleiche axiale Position in Bezug auf die Hauptachse aufweisen. Vorteilhafterweise entspricht die Höhe bzw. Länge der Hülse in etwa der Höhe des Piezoaktors. Dadurch kann erreicht werden, dass die Vergussmasse mit der ersten Stirnfläche des Piezoaktors und gleichzeitig mit der ersten Stirnfläche der Hülse bündig abschließt. Dadurch wird die Stabilität und Lebensdauer der Aktoreinheit erhöht. Eine automatische
Fertigung der Aktoreinheit kann erleichtert werden, da die Vergussmasse immer auf ein bestimmtes Niveau, also bis maximal zu der ersten Stirnfläche des Piezoaktors und somit der Hülse, aufgefüllt wird und aufwändige Reinigungsarbeiten der ersten Stirnfläche des Piezoaktors sowie der Anschluss¬ elemente von der Vergussmasse, die in zusätzlichen Schritten erfolgen müssten, somit überflüssig sind. Fertigungskosten können auf diese Weise reduziert werden.
Es wird weiterhin eine Hülse angegeben zur Aufnahme eines Piezoaktors. Die Hülse weist eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche auf. In der zweiten Stirnfläche ist eine erste Öffnung vorgesehen. Radial bezüglich einer Hauptachse der Hülse zu der ersten Öffnung versetzt ist wenigstens eine weitere oder zweite Öffnung vorgesehen.
Die erste Öffnung ist verschieden bzw. getrennt von der zweiten Öffnung. Die erste Öffnung hat einen Durchmesser, der verschieden von dem Durchmesser der zweiten Öffnung ist.
Insbesondere weist die erste Öffnung einen größeren Durchmesser auf, als die zweite Öffnung. Die Hülse ist dazu ausgelegt, den Piezoaktor vor Umwelteinflüssen, wie
beispielsweise hohen Temperaturen, die etwa im Motorraum eines Kraftfahrzeugs auftreten, zu schützen. Die Hülse kann somit die Lebensdauer des Piezoaktors erhöhen. Vorzugsweise enthält die Hülse ein Material das hydrophobe Eigenschaften aufweist. Gleichzeitig sollte das Material eine zur Formsta- bilisierung der Vergussmasse ausreichende mechanische
Festigkeit bzw. Stabilität aufweisen. Weiterhin sollte besagtes Material gegenüber Temperaturen beständig sein.
Vorzugsweise enthält die Hülse ein Material umfassend ein thermoplastisches Polyester, beispielsweise
Polybutylenterephthalat (PBT) . PBT hat weiterhin den Vorteil, dass das Material auf Grund seiner chemischen Stabilität nicht zum Piezoaktor absondert und diesen chemisch
verunreinigt .
In einer vorteilhaften Ausführung ist die erste Öffnung zur Aufnahme einer Stirnfläche eines Piezoaktors vorgesehen. Die wenigstens eine weitere Öffnung ist zum Einbringen eines Befüllelements in einen Innenraum der Hülse zum Befüllen der Hülse mit einer Vergussmasse vorgesehen.
Der radiale Versatz zwischen der ersten und der zweiten
Öffnung ermöglicht, dass die Befüllöffnung des Befüllelements an dem Piezoaktor entlang in den Innenraum der Hülse
eingebracht werden kann. Die zweite oder weitere Öffnung ist beispielsweise eine Bohrung.
In einer Aus führungs form ist die Hülse einstückig
ausgebildet .
Es wird weiterhin eine Aktoreinheit angegeben. Die
Aktoreinheit umfasst einen Piezoaktor. Die Aktoreinheit umfasst weiterhin die vorher beschriebene Hülse. Der
Piezoaktor ist zumindest teilweise in der ersten Öffnung der Hülse angeordnet.
In einer Aus führungs form weist die Aktoreinheit eine den Piezoaktor umgebende Vergussmasse auf. Der Piezoaktor weist eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche auf. Die Vergussmasse reicht bis maximal an die erste Stirnfläche des Piezoaktors reicht.
In einer Aus führungs form ist der Piezoaktor zumindest
teilweise in der ersten Öffnung angeordnet. Insbesondere kann die zweite Stirnfläche des Piezoaktors aus der ersten Öffnung der Hülse herausragen.
Durch die einstückig ausgebildete Hülse kann ein Austreten der Vergussmasse an Verbindungsstellen verschiedener
Hülsenteile vermieden werden. Des Weiteren kann durch die einstückige Ausführung der Hülse ein Verkanten des
Piezoaktors an Verbindungsstellen von mehreren Hülsenteilen beim Einbringen des Piezoaktors vermieden werden.
In einer vorteilhaften Ausführung der Aktoreinheit verläuft die Hauptachse der Hülse durch die erste Öffnung. Oberhalb der ersten Öffnung ist der Piezoaktor angeordnet. Oberhalb der weiteren Öffnung ist lediglich die Vergussmasse
angeordnet. Insbesondere ist über dem Bereich, den der
Piezoaktor abdeckt, insbesondere über dem Bereich der ersten Öffnung, keine Vergussmasse vorhanden.
Die beschriebenen Gegenstände werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele und Figuren näher erläutert. Dabei zeigt :
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Piezoaktors,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Aktoreinheit, Figur 3 eine schematische Darstellung der Aktoreinheit aus Figur 2 während des Vergießens,
Figur 4 eine schematische Darstellung der Aktoreinheit aus
Figur 2 während des Vergießens in einer weiteren
Aus führungs form.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit bzw. zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert
dargestellt sein.
Figur 1 zeigt einen vielschichtigen Piezoaktor 1. Der
Piezoaktor 1 weist einen Stapel 2 aus mehreren übereinander angeordneten piezoelektrischen Schichten 3 auf. Der
Piezoaktor 1 weist eine erste Stirnfläche 14' und eine zweite Stirnfläche 13' auf.
Entlang der Stapelrichtung ist der Stapel 2 in einen aktiven Bereich 6 und zwei inaktive Bereiche 7 unterteilt. Die inaktiven Bereiche 7 grenzen in Stapelrichtung an den aktiven Bereich 6 an und bilden die Endstücke des Stapels 2. Der aktive Bereich 6 des Stapels 2 weist zwischen den piezoelektrischen Schichten 3 angeordnete Elektrodenschichten 4 auf. Um die Elektrodenschichten 4 im aktiven Bereich 6 einfach kontaktieren zu können, ist der Piezoaktor 1 so ausgebildet, dass sich nur jeweils der gleichen elektrischen Polarität zugeordnete Elektrodenschichten 4 bis zu einem Randbereich - Il des Piezoaktors 1 erstrecken. Die der anderen elektrischen Polarität zugeordneten Elektrodenschichten 4 erstrecken sich an dieser Stelle nicht bis ganz zum Rand des Piezoaktors 1. Die Elektrodenschichten 4 sind demnach jeweils in Form von ineinander geschobenen Kämmen ausgebildet. Über Kontaktflächen in Form von Metallisierungen 5 an der Außenseite des Stapels 2 kann an die Elektrodenschichten 4 eine elektrische Spannung angelegt werden. Beim Anlegen einer Spannung an die Elektrodenschichten 4 tritt eine Verformung des piezoelek- frischen Materials im aktiven Bereich 6 auf.
An den Metallisierungen 5 ist jeweils ein als Draht oder Pin ausgeführtes Anschlusselement 8 (siehe Figuren 2 bis 4) angebracht, welches eine elektrische Kontaktierung des
Piezoaktors 1 nach außen ermöglicht.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer
Aktoreinheit. Insbesondere zeigt Figur 2 die Aktoreinheit kurz vor dem Beenden von deren Herstellung, welche in den Figuren 3 und 4 im Detail beschrieben ist.
Die Aktoreinheit weist eine Hülse 9 auf. Die Hülse 9 ist zylinderförmig ausgebildet. Die Hülse 9 besteht beispiels¬ weise aus Polybutylenterephthalat (PBT) . Die Hülse 9 ist einstückig ausgeführt. Die Hülse 9 weist eine erste Stirn¬ fläche 14 und eine zweite Stirnfläche 13 auf. Der Piezoaktor 1 aus Figur 1 ist in der Hülse 9 angeordnet. Der Piezoaktor 1 ist insbesondere derart in der Hülse 9 angeordnet, dass die erste Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 näher an der ersten Stirnfläche 14 der Hülse 9 angeordnet ist als die zweite Stirnfläche 13' des Piezoaktors 1. Die erste Stirnfläche 14 der Hülse 9 weist eine Öffnung 18 auf. Die Öffnung 18 ist zur Aufnahme des Piezoaktors 1 in den Innenraum der Hülse 9 ausgelegt. Die Höhe bzw. Länge der Hülse 9 entspricht in etwa der Höhe des Piezoaktors 1.
Insbesondere schließt in diesem Ausführungsbeispiel die erste Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 bündig mit der ersten
Stirnfläche 14 der Hülse ab. Die erste Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 und die erste Stirnfläche 14 der Hülse weisen folglich die gleiche axiale Position in Bezug auf die
Hauptachse 16 der Aktoreinheit oder der Hülse 9 auf, wobei sich die Hauptachse 16 zwischen der ersten Stirnfläche 14 und der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 erstreckt. Die
Anschlusselemente 8 des Piezoaktors 1 ragen aus der ersten Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 und, folglich, auch aus der ersten Stirnfläche 14 der Hülse 9 heraus.
Die zweite Stirnfläche 13 der Hülse 9 bildet den Boden der Hülse 9. Die zweite Stirnfläche 13 weist eine Öffnung 17, insbesondere einen Durchbruch, auf. Der Durchbruch ist vorzugsweise ein Vierkantdurchbruck. Die Hauptachse 16 verläuft durch die Öffnung 17. Die zweite Stirnfläche 13' des Piezoaktors 1 ist in die Öffnung 17 eingeführt bzw. durch diese hindurchgeführt. Insbesondere ragt die zweite
Stirnfläche 13' des Piezoaktors 1 aus der Öffnung 17 und somit über die zweite Stirnfläche 13 der Hülse 9 hinaus.
Zwischen der Öffnung 17 und dem Piezoaktor 1 kann es auf Grund von Fertigungstoleranzen zu einer Lücke bzw. einem Spalt (nicht explizit dargestellt) kommen. Durch diese Lücke kann Vergussmaterial 11 beim Vergießen der Aktoreinheit austreten. Um ein Austreten der Vergussmasse 11 aus der
Öffnung 17 und, folglich, aus der Seite der zweiten
Stirnfläche 13 der Hülse 9 zu verhindern, ist ein Dichtelement 10 an der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 angebracht. Das Dichtelement 10 verschließt die Seite der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9. Das Dichtelement 10 ist auf die Stirnfläche 13 der Hülse maschinell aufgepresst. Das Dichtelement 10 ist lösbar angebracht. Vorzugsweise ist das Dichtelement 10 lediglich während des Vergießens der Aktoreinheit sowie während eines anschließenden Aushärtevorgangs der Vergussmasse 11
angebracht, wie in Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 näher erläutert wird.
Das Dichtelement 10 ist eine Dichtscheibe. Das Dichtelement 10 ist verformbar. Das Dichtelement 10 besteht aus einem Schaumstoff. Beim Anbringen des Dichtelements 10 an die zweite Stirnfläche 13 der Hülse 9 passt sich das Dichtelement 10 an die aus der Seite der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 herausragende zweiten Stirnfläche 13' des Piezoaktors 1 an. Die zweite Stirnfläche 13 weist gemäß diesem Ausführungs¬ beispiel eine weitere Öffnung 19 auf. Die Stirnfläche 13 kann eine Mehrzahl von weiteren Öffnungen 19 aufweisen. Die weitere Öffnung 19 ist bezüglich der Hauptachse 16 radial zur Öffnung 17 versetzt. Die weitere Öffnung 19 ist beispiels- weise eine Bohrung. Die weitere Öffnung 19 dient beispiels¬ weise zum Einbringen eines Befüllelements 15 (siehe
insbesondere Figur 4) in den Innenraum der Hülse zum Befüllen der Hülse 9 mit der Vergussmasse 11. Oberhalb der weiteren Öffnung 19 ist Vergussmasse 11 angeordnet, wie aus Figur 2 ersichtlich ist.
Die Vergussmasse 11 umhüllt den Piezoaktor 1. Die
Vergussmasse 11 enthält vorzugsweise ein Silikon-Elastomer. Zusätzlich zu dem Silikon-Elastomer kann die Vergussmasse 11 ein Quarzsand sowie haftvermittelnde Materialien aufweisen. Die Vergussmasse 11 steht mit der Außenseite des Piezoaktors 1 in Verbindung, d.h. sowohl mit Außenflächen der
piezokeramischen Schichten 3 als auch mit den Außenflächen der Metallisierungen 5 sowie den Anschlusselementen 8. Nach außen wird die Vergussmasse 11 von der Hülse 9 begrenzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vergussmasse 11 auf Niveau aufgefüllt. Insbesondere schließt die Vergussmasse 1 bündig mit der ersten Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 und, folglich, mit der ersten Stirnfläche 14 der Hülse 9 ab. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Vergussmasse 11 auch bis knapp unterhalb der ersten Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 reichen. In jedem Fall überschreitet die
Vergussmasse 11 das Niveau der ersten Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 nicht. Insbesondere ist der Bereich der
Anschlusselemente 8, welcher aus der ersten Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 herausragt, frei von Vergussmasse 11.
Aufwändige Reinigungsarbeiten der Anschlusselemente 8 nach dem Vergießen der Aktoreinheit entfallen dadurch. Ein
automatischer Herstellungsprozess der Aktoreinheit wird somit erleichtert .
Die Figuren 3 und 4 zeigen die beschrieben Aktoreinheit aus während deren Herstellung, insbesondere während des
Vergießens .
In einem ersten Schritt wird der Piezoaktor 1 über die
Öffnung 18 in die Hülse 9 eingebracht. Die Piezoaktor 1 wird derart eingebracht, dass die zweite Stirnfläche 13' des
Piezoaktors 1 in den Durchbruch 17 eingeführt wird, so dass die zweite Stirnfläche 13' des Piezoaktors 1 aus der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 hinausragt (siehe Figur 2) . Die erste Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 schließt bündig mit der ersten Stirnfläche 14 der Hülse 9 ab, wie in Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben wurde. In einem zweiten Schritt wird das oben beschriebene
Dichtelement 10 lösbar an der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 angebracht, vorzugsweise maschinell angepresst. Das Dichtelement 10 wird derart angebracht, dass die zweite
Stirnfläche 13 gegen ein Austreten der Vergussmasse 11 beim Vergießen abgedichtet ist, wie in Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben ist. Insbesondere wird durch das Dichtelement 10 der Spalt zwischen der umlaufenden Wand der Öffnung 17 und dem Piezoaktor 1 abgedichtet. In einem dritten Schritt wird das Befüllelement 15,
insbesondere eine Befüllöffnung des Befüllelements 15, in die Hülse 9, insbesondere in den Hohlraum zwischen der Innenwand der Hülse 9 und dem Piezoaktor 1, eingebracht. Die Befüll- öffnung wird derart eingebracht, dass die Befüllöffnung vor Beginn des Einbringens der Vergussmasse 11 in einer axialen Position angeordnet ist, die nahe der axialen Position der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 in Bezug auf eine
Hauptachse 16 liegt. Insbesondere wird die Befüllöffnung unmittelbar über der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse
angeordnet (nicht explizit dargestellt in den Figuren 3 und 4) .
Das Befüllelement 15 kann von der Seite der ersten
Stirnfläche 14 der Hülse 9 aus in den Hohlraum eingeführt werden, wie der Figur 4 entnommen werden kann. Insbesondere wird in diesem Fall das Befüllelement 15 über die Öffnung 18 in den Hohlraum eingebracht und bis zu der ersten Stirnfläche 13 der Hülse 9 am Piezoaktor 1 entlang vorgeschoben (nicht explizit dargestellt) . In diesem Fall weist die Aktoreinheit keine weitere Öffnung 19 auf der Seite der zweiten Stirn- fläche 13 der Hülse 9 zum Einbringen des Befüllelements 15 auf .
Alternativ dazu kann das Befüllelement 15 auch von der Seite der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 aus in den Hohlraum eingeführt werden, wie aus Figur 3 ersichtlich ist. Dafür weist die Hülse 9, insbesondere die zweite Stirnfläche 13 der Hülse 9, die wenigstens eine weitere Öffnung 19 (siehe Figur 2) auf, über die das Befüllelement 15 von der Seite der zweiten Stirnfläche 13 aus in den Hohlraum eingebracht wird. Beim Einbringen des Befüllelements 15, insbesondere der
Befüllöffnung, in den Hohlraum über die Öffnung 19, wird das Dichtelement 10 durchstochen. Da das Dichtelement 10 aus einem flexiblen Material, beispielsweise Schaumstoff, besteht, schmiegt sich das Dichtelement 10 derart an das Befüllelement 15 an, dass es nicht zu einem Austreten der Vergussmasse 11 durch die Durchstechöffnung während des Vergießens kommt. Zudem verschließt sich die Durchstech¬ öffnung nach dem Entfernen des Befüllelements 15 wieder automatisch, wodurch es beispielsweise während eines
anschließenden Aushärtevorgangs zu keinem Austreten der
Vergussmasse 11 durch die Durchstechöffnung kommt. Nachdem das Befüllelement 15 das Dichtelement 10 durchstochen hat, ist die Befüllöffnung des Befüllelement 15 unmittelbar über dem Boden, der durch die zweite Stirnfläche 13 der Hülse 9 gebildet ist, angeordnet. In einem nächsten Schritt wird der Hohlraum zwischen der Innenseite der Hülse 9 und dem Piezoaktor 1 über die der Befüllöffnung des Befüllelements 15 mit der Vergussmasse 11 befüllt . Wird das Befüllelement 15 über die Seite der ersten
Stirnfläche 14 aus eingeführt (Figur 4), so wird beim
Befüllen des Hohlraums das Befüllelement 15 in Richtung der ersten Stirnfläche 14 bewegt (nicht explizit dargestellt) , so dass das Befüllelement 15, insbesondere die Befüllöffnung des Befüllelements 15, immer dicht über dem Vergussmassenniveau gehalten wird. Alternativ kann die Befüllöffnung des
Befüllelements 15 auch knapp unterhalb des Vergussmassen¬ niveaus gehalten werden. Durch das jeweilige Anordnen der Befüllöffnung in unmittelbarer Nähe des Vergussmassenniveaus wird ein gleichmäßiges Befüllen des Hohlraums ermöglicht. Turbulenzen in der Vergussmasse 11, die zu Lufteinschlüssen in der ausgehärteten Vergussmasse 11 führen können, werden vermieden .
Wird das Befüllelement 15 über die Seite der zweiten
Stirnfläche 13 aus eingeführt (Figur 3), so verbleibt das Befüllelement 15 während des Befüllens des Hohlraums immer in der gleichen Position. Insbesondere wird die Vergussmasse 11 von der Seite der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 aus durch den Befülldruck in Richtung der Seite der ersten
Stirnfläche 14 der Hülse 9 gedrückt. Somit wird ein
gleichmäßiges Befüllen des Hohlraums sichergestellt und
Turbulenzen, die zu Lufteinschlüssen in der ausgehärteten Vergussmasse 11 führen können, werden vermieden.
Der Hohlraum wird so lange befüllt, bis die Vergussmasse 11 bis an die erste Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 reicht. Sobald die Vergussmasse 11 das Niveau der ersten Stirnfläche 14' des Piezoaktors 1 erreicht hat, wird der Befüllvorgang gestoppt . Nach dem Befüllen des Hohlraums wird das Befüllelement 15 entfernt. Insbesondere bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Befüllelement 15 zurück in Richtung der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 bewegt. Die Befüllöffnung wird dann aus der Öffnung 19 herausgeführt und anschließend aus dem Dichtelement 10 herausgezogen. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Befüllelement 15 nach Beenden des Befüllvorgangs bereits in unmittelbarer Nähe der ersten Stirnfläche 14 der Hülse 9 und wird in Richtung der ersten Stirnfläche 14 gezogen und somit aus der Aktoreinheit entfernt.
In einem nächsten Schritt wird die Vergussmasse 11
ausgehärtet. Dies kann über mehrere Stunden hinweg in einem Ofen bei hohen Temperaturen durchgeführt werden.
Nach dem Aushärten der Vergussmasse 11 wird in einem letzten Schritt das Dichtelement 10, vorzugsweise automatisch, von der zweiten Stirnfläche 13 der Hülse 9 entfernt.
Bezugs zeichenliste
1 Piezoaktor
2 Stapel
3 Piezoelektrische Schicht
4 Elektrodenschicht
5 Metallisierung
6 Aktiver Bereich
7 Inaktiver Bereich
8 Anschlusselement
9 Hülse
10 Dichtelement
11 Vergussmasse
13 Stirnfläche
14 Stirnfläche
13' Stirnfläche
14' Stirnfläche
15 Befüllelement
16 Hauptachse
17 Öffnung
18 Öffnung
19 Öffnung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinheit aufweisend einen Piezoaktor (1), eine Hülse (9) mit einer ersten Stirnfläche (14) und einer zweiten Stirnfläche (13) sowie eine Vergussmasse (11), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Einbringen des Piezoaktors (1) in die Hülse (9), wobei der Piezoaktor (1) von der Seite der Hülse (9) mit der ersten Stirnfläche (14) aus in die Hülse (9)
eingebracht wird,
- Anordnen einer Befüllöffnung eines Befüllelements (15) in einer axialen Position nahe der axialen Position der zweiten Stirnfläche (13) der Hülse (9) in Bezug auf eine Hauptachse (16) der Hülse (9),
- Befüllen eines Hohlraums, der zwischen einer Innenseite der Hülse (9) und dem Piezoaktor (1) gebildet ist, mit der Vergussmasse (11) über die Befüllöffnung des
Befüllelements (15), derart dass die Vergussmasse (11) bis maximal an eine erste Stirnfläche (14') des
Piezoaktors (1) reicht, wobei die erste Stirnfläche (14') des Piezoaktors (1) näher an der ersten
Stirnfläche (14) der Hülse (9) angeordnet ist als eine zweite Stirnfläche (13') des Piezoaktors (1) .
Verfahren nach Anspruch 1,
umfassend den Schritt:
Anordnen eines Dichtelements (10) an der zweiten
Stirnfläche (13) der Hülse (9) zum Abdichten der Hülse (9) auf der Seite der zweiten Stirnfläche (13) vor dem Befüllen des Hohlraums.
3. Verfahren nach Anspruch 2
aufweisend die Schritte:
- Aushärten der Vergussmasse (11),
- Entfernen des Dichtelements (9) von der zweiten
Stirnfläche (13) der Hülse (9) nach dem
Aushärtevorgang .
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
wobei das Dichtelement (16) derart an der zweiten
Stirnfläche (13) der Hülse (9) angeordnet wird, dass ein Austreten der Vergussmasse (11) aus der Hülse (9) über die Seite der zweiten Stirnfläche (13) der Hülse (9) beim Befüllen des Hohlraums verhindert wird.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei die zweite Stirnfläche (13) der Hülse (9) einen Boden der Hülse (9) bildet, die zweite Stirnfläche (13) eine Öffnung (17) aufweist, und der Piezoaktor (1) derart in die Hülse (9) eingebracht wird, dass der Piezoaktor (1) in die Öffnung (17) eintritt.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei das Befüllelement (15) von der ersten Stirnfläche (14) der Hülse (9) aus in die Hülse (9) eingeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei das Befüllelement (15) während des Befüllens des Hohlraums mit der Vergussmasse (11) von der zweiten
Stirnfläche der Hülse (9) weg in Richtung der ersten Stirnfläche (14) der Hülse (9) bewegt wird.
8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei die Befüllöffnung des Befüllelements (15) während des Befüllens des Hohlraums oberhalb oder knapp unterhalb des Vergussmassenniveaus im Hohlraum gehalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei das Befüllelement (15) von der zweiten Stirnfläche (13) der Hülse (9) aus in die Hülse (9) eingebracht wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9,
wobei die zweite Stirnfläche (13) der Hülse (9)
wenigstens eine Einfüllöffnung (19) aufweist, und wobei das Befüllelement (15) zum Befüllen des Hohlraums mit der Vergussmasse (11) über die Einfüllöffnung (19) in der zweiten Stirnfläche (13) in den Hohlraum eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 9 und 10,
wobei die Befüllöffnung des Befüllelements (15) in eine erste Seite des Dichtelements (10) eingeführt wird und einer zweiten Seite des Dichtelements (10) wieder
austritt .
12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei der Hohlraum so lange mit der Vergussmasse (11) befüllt wird, bis die Vergussmasse (11) mit der ersten Stirnfläche (14') des Piezoaktors (1) bündig abschließt und das Befüllen daraufhin gestoppt wird, so dass die Vergussmasse (11) das Niveau der ersten Stirnfläche (14') des Piezoaktors nicht überschreitet.
13. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei der Piezoaktor (1) derart in die Hülse (9)
eingebracht wird, dass die erste Stirnfläche (14') des Piezoaktors (1) und die erste Stirnfläche (14) der Hülse (9) die gleiche axiale Position in Bezug auf die
Hauptachse (16) aufweisen.
14. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,
wobei das Befüllelement (15) eine Nadel ist.
15. Hülse (9) zur Aufnahme eines Piezoaktors (1),
wobei die Hülse (9) eine erste Stirnfläche (14) und eine zweite Stirnfläche (13) aufweist, und wobei in der zweiten Stirnfläche (13) eine erste Öffnung (17) und radial bezüglich einer Hauptachse (16) der Hülse (9) zu der ersten Öffnung (17) versetzt wenigstens eine weitere Öffnung (19) vorgesehen ist.
16. Hülse (9) nach Anspruch 15,
wobei die Hülse (9) einstückig ausgebildet ist.
17. Aktoreinheit umfassend einen Piezoaktor (1) und die Hülse
(9) nach Anspruch 15 oder Anspruch 16,
wobei der Piezoaktor (1) zumindest teilweise in der ersten Öffnung (17) der Hülse (9) angeordnet ist.
18. Aktoreinheit nach Anspruch 17,
aufweisend eine den Piezoaktor (1) umgebende Vergussmasse (11), wobei der Piezoaktor (1) eine erste Stirnfläche (14') und eine zweite Stirnfläche (13') aufweist, und wobei die Vergussmasse (11) bis maximal an die erste Stirnfläche (14') des Piezoaktors (1) reicht. Aktoreinheit nach Anspruch 18,
wobei die Hauptachse (16) der Hülse (9) durch die erste Öffnung (17) verläuft, und wobei oberhalb der weiteren Öffnung (19) die Vergussmasse (11) angeordnet ist.
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