WO2016045831A1 - Actuator module with a stack of piezoceramics - Google Patents

Actuator module with a stack of piezoceramics Download PDF

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WO2016045831A1
WO2016045831A1 PCT/EP2015/067503 EP2015067503W WO2016045831A1 WO 2016045831 A1 WO2016045831 A1 WO 2016045831A1 EP 2015067503 W EP2015067503 W EP 2015067503W WO 2016045831 A1 WO2016045831 A1 WO 2016045831A1
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WO
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actuator module
stack
piezoceramics
outer electrode
connection
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/067503
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Gruenberger
Udo Schaich
Daniel Hammer
Tobias Steffens
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/872—Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an actuator module with a stack of
  • Piezoceramics wherein between the individual piezoceramics mutually guided out of the stack inner electrodes are arranged, which are each connected to an outer electrode, and wherein each of the outer electrode is connected to a connecting wire.
  • Such an actuator module is known from DE 199 45 267 Cl.
  • This actuator module has a stack of piezoceramics, between which mutually guided out of the stack inner electrodes are arranged. These internal electrodes are applied to the piezoceramics, for example, by screen printing technology.
  • the internal electrodes are directly or indirectly connected to external electrodes at opposite outer sides of the stack. At the opposite two outer electrodes are each a lead wire soldered either in the transverse direction or longitudinal direction or through
  • connection wires and plug contacts can be attached to the outer electrodes, where then then the connecting wires are attached.
  • the invention has for its object to provide an actuator module in which the force acting on the piezoceramic load through a connecting wire or vice versa that of the piezoceramics on the
  • Terminal wire is reduced buzzing load. Disclosure of the invention
  • Decoupling element is arranged. This arranged so
  • Decoupling element has several advantages. First of all, this will affect the piezoceramics during manufacture or assembly
  • connection element and the connection element adjoins the decoupling element off the stack. This is a preferred one
  • Decoupling element can be attached.
  • connection element in the region of an insulating element between the stack and a Aktormodulfappel the
  • the insulating element is made of plastic, for example, and prevents a short circuit between the opposing outer electrodes and the Aktormodulfuß preferably made of a metallic, electrically conductive material.
  • the isolation element also allows a fixation and alignment of components in the actuator module.
  • the connection wire is fastened to the connection element with an end freed from insulation, and the further isolated insulated connection wire is led out of the actuator module through a passage opening through the actuator module bus.
  • connection element is fixed to the insulation element. This embodiment prevents, for example, initiated by the lead wire loads on the decoupling element to get redirected. In addition, this achieves a fixation of the components connected or interacting with the connection element.
  • the fixing takes place by means of at least one engaging in the insulating element tab.
  • This tab can be impressed for example by a heated tool in the insulation element.
  • connection wire is fastened to the connection element mechanically or by means of a thermal connection method.
  • a mechanical fastening method can be produced, for example, by a crimping connection, in which the connecting element is bent around the insulation-free end of the connecting wire.
  • Connection method is, for example, by a soldering, a
  • Laser welding or a resistance welding can be displayed.
  • Connection element integrally formed The component thus formed may be formed as a stamped and bent part.
  • the outer electrode has a meandering structure.
  • This meander structure makes it possible to fasten the decoupling element, which is formed integrally with the connection element, by a clip fastening on the outer electrode with the meandering structure.
  • the outer electrode In a further embodiment of the invention, the outer electrode, the
  • the component thus formed can be produced as a stamped and bent part.
  • the punched-bent part thus installed combines the functions of mechanical decoupling of the stack of piezoceramics from the connecting wires, the electrical connection in the connecting wire and the fixing of the components via the engaging in the insulating element tab in the mounted state.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a schematically illustrated injector with an inventively designed actuator module
  • Figure 2 is a schematic view of an inventively designed
  • FIG. 3 shows a detail view with a decoupling element and subsequent connecting element adjoining an outer electrode
  • FIG. 4 shows a detail view with an outer electrode which has a meander structure and a clipped-in decoupling element and
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an injector 1 of an injection device in which the actuator module according to the invention is installed.
  • Injectors are attached to an internal combustion engine as part of a
  • Fitted fuel injection system and the respective injector 1 is for
  • the injector 1 has a holding body 2, in which a recess 3 for receiving the actuator module 4 is embedded. Below the holding body 2 is a
  • Injector body 5 is arranged and by means of a screw 6 with the
  • Bolted body 2 In an injector needle guide of the injector body 5, an injector needle 7 is longitudinally movably guided, the spray openings 8 dominates the end side of the injector body 5. Sits the Injektornadel 5 in a
  • Spray openings 8 adjacent valve seat is a flow connection for fuel from a schematically illustrated feed 9 to the
  • Spray openings 8 interrupted. Is the Injektornadel 5, however, from the
  • Valve seat moves toward the actuator module 4 out, which is
  • Flow connection is released and it gets over the feeder For example, injected from a high-pressure accumulator fuel injected via the spray openings 8 in an associated combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the longitudinal adjustment of the injector needle 5 is controlled by the actuator module 4 with the inclusion of a coupler 10.
  • the actuator module 4 has a stack 11 of piezoceramics, wherein between the individual piezoceramics mutually guided out of the stack 11 inner electrodes 12a, 12b are arranged, which are each connected to an outer electrode 13a, 13b.
  • inner electrodes 12a, 12b are arranged, which are each connected to an outer electrode 13a, 13b.
  • Outer electrode 13a, 13b lying opposite opposite sides of the stack 11 of piezoceramics is - as will be explained in more detail below - connected to a connecting wire 14a, 14b.
  • a voltage is sent to the actuator module 4 for actuating the same by a control device.
  • the stack 11 of piezoceramics undergoes an elongation by utilizing a suitable crystal structure which is used for adjusting the injector needle 7. If the electrical voltage is switched off, the elongation of the stack 11 is released and the injector needle 7 is moved back to the starting position.
  • the stack 11 of piezoceramics is supported directly or indirectly on an actuator module base 16. For example, between the stack 11 of piezoceramics
  • Piezoceramics and the Aktormodulfuß 16 an insulation element 15, which is made for example of plastic, be arranged and / or the
  • Aktormodulfuß 16 at least partially surrounded.
  • the Aktormodulfuß 16 is defined in the recess 3 in the holding body 2, and at a current to the insulating element 15 opposite end of the stack 11 of the piezoceramics is moved by a defined path and thereby performs the switching function in the injector 1.
  • the Anuschlußdrumblete 14a, 14b are passed through the Aktormodulfuß 16 and connected to a connector part 17. An electrical connection to the control device is made via the plug part 17.
  • Connection wire 14a, 14b is arranged. In this case, the connecting wire 14a, 14b directly to the decoupling element 18 or as in the illustrated
  • Embodiments is shown to be attached to a connecting element 19, which in turn cooperates with the interaction of the decoupling element 18 with the outer electrode 13a, 13b.
  • the resulting possibilities are described in detail in the embodiments described in Figures 3 and 4 in more detail.
  • FIG. 2 shows that the decoupling element 18 and the connecting element 19 are arranged on the outside of the insulating element 15 and the respective connecting wire 14a, 14b connected thereto is guided through the actuator module base 16.
  • the connecting wire 14a, 14b in the field of implementation by the Aktormodulfuß 16 is of course isolated from this, if the
  • Aktormodulfuß 16 is made of a conductive material.
  • the decoupling element 18 is U-shaped and is integrally formed, for example, with the outer electrode 13a and the
  • Connection element 19 is formed in the illustrated embodiment as a stamped and bent part.
  • the U-shaped decoupling element 18 prevents vibrations of the stack 11 of piezoceramics from transferring to the contact point on the connection element 19 with the respective connection wire 14a, 14b and stimulating the contact point to vibrate.
  • the decoupling element 18 protects the piezocontacting from acting forces in the production or assembly of the actuator module 4.
  • the width of the decoupling element 18 and also of the connection element 19 are reduced with respect to the width of the outer electrode 2. This ensures that, in particular, the U-shaped region of the decoupling element 18 is elastic.
  • the connecting element 19 has lateral crimping portions 20a, 20b which correspond at most to the width of the outer electrode 13a and which can be bent by means of a crimping tool around a stripped end region of the connecting wire 14a for a permanent and reliable contacting.
  • each of the connecting wires 14a, 14b but also by means of a thermal connection method to be connected to the connection element 19.
  • crimping sections 20a, 20b need not be provided.
  • connection element 19 mechanically to the
  • Isolation element 15 connect, at least one tab 21 on the
  • Connection element 19 is provided, which can be impressed for example by a heated tool in the isolation of the decoupling element 15.
  • each of the outer electrodes 13a, 13b has a meandering structure 22 and is correspondingly wave-shaped.
  • the decoupling element 18 and the connecting element 19 are made flat, the decoupling function is ensured by a suitable punch geometry.
  • a connecting tab 23 is mechanically and electrically connected in an end region 24 of the stack 11 of piezoceramics and can produce a possible offset of the two planes, namely ceramic and insulation.
  • the connection element 19 can in turn be suitably connected to the insulation element 15, in the illustrated embodiment by a positive connection between the crimp sections 20a, 20b formed here as bending tabs.
  • the connection wire 14a is soldered to the connection element 19, for example.

Abstract

The invention relates to an actuator module 4 with a stack 11 a piezoceramics. Inner electrodes 12a, 12b which are led out of the stack 11 in an alternating manner are arranged between the individual piezoceramics, each said inner electrode being connected to an outer electrode 13a, 13b, and each of the outer electrodes 13a, 13b is connected to a respective connection wire 14a, 14b. According to the invention, an actuator module 4 is provided in which the load applied by the connection wires 13a, 13b to the piezoceramics or, conversely, the load applied by the piezoceramics to the connection wires is reduced. This is achieved in that a U-shaped decoupling element 18 is arranged between each outer electrode 13a, 13b and the corresponding connection wire 14a, 14b.

Description

Beschreibung Titel:  Description Title:
Aktormodul mit einem Stapel von Piezokeramiken  Actuator module with a stack of piezoceramics
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aktormodul mit einem Stapel von The present invention relates to an actuator module with a stack of
Piezokeramiken, wobei zwischen den einzelnen Piezokeramiken wechselseitig aus dem Stapel herausgeführte Innenelektroden angeordnet sind, die jeweils mit einer Außenelektrode verbunden sind, und wobei jede der Außenelektrode mit einem Anschlussdraht verbunden ist. Piezoceramics, wherein between the individual piezoceramics mutually guided out of the stack inner electrodes are arranged, which are each connected to an outer electrode, and wherein each of the outer electrode is connected to a connecting wire.
Stand der Technik State of the art
Ein derartiges Aktormodul ist aus der DE 199 45 267 Cl bekannt. Dieses Aktormodul weist einen Stapel von Piezokeramiken auf, zwischen denen wechselseitig aus dem Stapel herausgeführte Innenelektroden angeordnet sind. Diese Innenelektroden sind beispielsweise durch Siebdrucktechnik auf die Piezokeramiken aufgebracht. Die Innenelektroden sind an gegenüberliegenden Außenseiten des Stapels direkt oder indirekt mit Außenelektroden verbunden. An den gegenüberliegenden zwei Außenelektroden sind je ein Anschlussdraht entweder in Querrichtung oder Längsrichtung angelötet oder durch Such an actuator module is known from DE 199 45 267 Cl. This actuator module has a stack of piezoceramics, between which mutually guided out of the stack inner electrodes are arranged. These internal electrodes are applied to the piezoceramics, for example, by screen printing technology. The internal electrodes are directly or indirectly connected to external electrodes at opposite outer sides of the stack. At the opposite two outer electrodes are each a lead wire soldered either in the transverse direction or longitudinal direction or through
Widerstandsschweißen oder Laserschweißen befestigt. Anstelle von den Anschlussdrähten können auch Steckkontakte an den Außenelektroden angebracht werden, an denen dann anschließend die Anschlussdrähte befestigt werden. Resistance welding or laser welding attached. Instead of the connecting wires and plug contacts can be attached to the outer electrodes, where then then the connecting wires are attached.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aktormodul anzugeben, bei dem die auf die Piezokeramiken einwirkende Belastung durch einen Anschlussdraht beziehungsweise umgekehrt die von den Piezokeramiken auf den The invention has for its object to provide an actuator module in which the force acting on the piezoceramic load through a connecting wire or vice versa that of the piezoceramics on the
Anschlussdraht einwirrkende Belastung verringert ist. Offenbarung der Erfindung Terminal wire is reduced buzzing load. Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen der jeweiligen This task is solved by the fact that between the respective
Außenelektrode und dem zugehörigen Anschlussdraht ein Outside electrode and the associated connection wire
Entkoppelungselement angeordnet ist. Dieses so angeordnete Decoupling element is arranged. This arranged so
Entkopplungselement hat mehrere Vorteile. Zunächst einmal werden dadurch die auf die Piezokeramiken bei der Herstellung oder Montage einwirkenden  Decoupling element has several advantages. First of all, this will affect the piezoceramics during manufacture or assembly
Belastungen reduziert. Die Stelle, in der eine Kraft und/oder Energie für den Kontaktierungsprozess mit dem Anschlussdraht eingebracht wird, ist dadurch von der relativ empfindlichen Piezokeramik entkoppelt. Darüber hinaus werdenReduced loads. The point in which a force and / or energy is introduced for the contacting process with the connecting wire is thereby decoupled from the relatively sensitive piezoceramic. Beyond that
Belastungen, die im Betrieb des so ausgebildeten Aktormoduls durch den Anschlussdraht - beispielsweise durch Schwingungen verursacht - auf die Piezokeramiken einwirken, gedämpft oder gänzlich verhindert. Loads that act on the piezoceramics in the operation of the actuator module thus formed by the connecting wire - for example, caused by vibrations - damped or completely prevented.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Anschlussdraht an einem In a further development of the invention, the connecting wire to a
Anschlusselement befestigt, und das Anschlusselement schließt abseits des Stapels an das Entkopplungselement an. Dies ist eine bevorzugte Attached connection element, and the connection element adjoins the decoupling element off the stack. This is a preferred one
Ausgestaltungsform, wobei aber der Anschlussdraht auch direkt an dem Embodiment, but with the lead wire also directly to the
Entkopplungselement befestigt sein kann. Decoupling element can be attached.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Anschlusselement im Bereich eines Isolationselements zwischen dem Stapel und einem Aktormodulfuß des In a further development of the invention, the connection element in the region of an insulating element between the stack and a Aktormodulfuß the
Aktormoduls angeordnet. Das Isolationselement ist beispielsweise aus Kunststoff hergestellt und verhindert einen Kurzschluss zwischen den gegenüberliegenden Außenelektroden und dem vorzugsweise aus einem metallischen, elektrisch leitenden Werkstoff hergestellten Aktormodulfuß. Das Isolationselement ermöglicht darüber hinaus eine Fixierung und Ausrichtung von Bauteilen in dem Aktormodul. Der Anschlussdraht wird mit einem von einer Isolation befreiten Ende an dem Anschlusselement befestigt und durch eine Durchgangsöffnung durch den Aktormodulfuß wird der weiterführende isolierte Anschlussdraht aus dem Aktormodul herausgeführt. Actuator module arranged. The insulating element is made of plastic, for example, and prevents a short circuit between the opposing outer electrodes and the Aktormodulfuß preferably made of a metallic, electrically conductive material. The isolation element also allows a fixation and alignment of components in the actuator module. The connection wire is fastened to the connection element with an end freed from insulation, and the further isolated insulated connection wire is led out of the actuator module through a passage opening through the actuator module bus.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Anschlusselement an dem Isolationselement fixiert. Diese Ausgestaltung verhindert, dass beispielsweise von dem Anschlussdraht eingeleitete Belastungen auf das Entkopplungselement weitergeleitet werden. Darüber hinaus wird dadurch eine Fixierung der mit dem Anschlusselement verbundenen oder zusammenwirkenden Bauteile erreicht. In a further embodiment of the invention, the connection element is fixed to the insulation element. This embodiment prevents, for example, initiated by the lead wire loads on the decoupling element to get redirected. In addition, this achieves a fixation of the components connected or interacting with the connection element.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Fixierung mittels zumindest einer in das Isolationselement eingreifenden Lasche. Diese Lasche kann beispielsweise durch ein beheiztes Werkzeug in das Isolationselement eingeprägt werden. In a further embodiment of the invention, the fixing takes place by means of at least one engaging in the insulating element tab. This tab can be impressed for example by a heated tool in the insulation element.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Anschlussdraht an dem Anschlusselement mechanisch oder mittels eines thermischen Verbindungsverfahrens befestigt. Ein mechanisches Befestigungsverfahren ist beispielsweise durch eine Krimp- Verbindung_herstellbar, bei dem das Anschlusselement um das isolationsfreie Ende des Anschlussdrahts herumgebogen wird. Ein thermisches In a development of the invention, the connection wire is fastened to the connection element mechanically or by means of a thermal connection method. A mechanical fastening method can be produced, for example, by a crimping connection, in which the connecting element is bent around the insulation-free end of the connecting wire. A thermal
Verbindungsverfahren ist beispielsweise durch einen Lötvorgang, eine Connection method is, for example, by a soldering, a
Laserschweißung oder eine Widerstandsschweißung darstellbar. Laser welding or a resistance welding can be displayed.
In Weiterbildung der Erfindung sind das Entkopplungselement und das In development of the invention, the decoupling element and the
Anschlusselement einstückig ausgebildet. Das so gebildete Bauteil kann als Stanz- Biegeteil ausgebildet sein. Connection element integrally formed. The component thus formed may be formed as a stamped and bent part.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Außenelektrode eine Mäanderstruktur auf. Diese Mäanderstruktur ermöglicht es, das einstückig mit dem Anschlusselement ausgebildete Entkopplungselement durch eine Klips- Befestigung an der Außenelektrode mit der Mäanderstruktur zu befestigen. In a further embodiment of the invention, the outer electrode has a meandering structure. This meander structure makes it possible to fasten the decoupling element, which is formed integrally with the connection element, by a clip fastening on the outer electrode with the meandering structure.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenelektrode, das In a further embodiment of the invention, the outer electrode, the
Entkopplungselement und das Anschlusselement einstückig ausgebildet. Das so gebildete Bauteil kann als Stanz- Biegeteil hergestellt werden. Das so verbaute Stanz- Biegeteil vereint im montierten Zustand die Funktionen der mechanischen Entkopplung des Stapels der Piezokeramiken von den Anschlussdrähten, die elektrische Verbindung im Anschlussdraht und die Fixierung der Bauteile über die in das Isolationselement eingreifende Lasche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Decoupling element and the connecting element integrally formed. The component thus formed can be produced as a stamped and bent part. The punched-bent part thus installed combines the functions of mechanical decoupling of the stack of piezoceramics from the connecting wires, the electrical connection in the connecting wire and the fixing of the components via the engaging in the insulating element tab in the mounted state. Further advantageous embodiments of the invention are the
Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben sind. Refer to the drawing description, in the embodiments illustrated in the figures are described in more detail.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Injektor mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Aktormodul,  1 shows a longitudinal section through a schematically illustrated injector with an inventively designed actuator module,
Figur 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Figure 2 is a schematic view of an inventively designed
Aktormoduls,  actuator module,
Figur 3 eine Detailansicht mit einem an eine Außenelektrode anschließenden Entkopplungselement und anschließendem Anschlusselement, und FIG. 3 shows a detail view with a decoupling element and subsequent connecting element adjoining an outer electrode, and
Figur 4 eine Detailansicht mit einer Außenelektrode, die eine Mäanderstruktur aufweist und einem eingeklipsten Entkopplungselement und FIG. 4 shows a detail view with an outer electrode which has a meander structure and a clipped-in decoupling element and
Anschlusselement.  Connection element.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Injektor 1 einer Einspritzvorrichtung, in dem das erfindungsgemäße Aktormodul verbaut ist. Eine Anzahl von FIG. 1 shows a longitudinal section through an injector 1 of an injection device in which the actuator module according to the invention is installed. A number of
Injektoren sind an einer Brennkraftmaschine als Teil eines Injectors are attached to an internal combustion engine as part of a
Kraftstoffeinspritzsystems angebaut und der jeweilige Injektor 1 ist zur Fitted fuel injection system and the respective injector 1 is for
Einspritzung von Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff oder Benzin, in einen Brennraum oder Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Injektor 1 weist einen Haltekörper 2 auf, in den eine Ausnehmung 3 zur Aufnahme des Aktormoduls 4 eingelassen ist. Unterhalb des Haltekörpers 2 ist ein Injection of fuel, for example diesel fuel or gasoline, formed in a combustion chamber or intake tract of the internal combustion engine. The injector 1 has a holding body 2, in which a recess 3 for receiving the actuator module 4 is embedded. Below the holding body 2 is a
Injektorkörper 5 angeordnet und mittels einer Verschraubung 6 mit dem Injector body 5 is arranged and by means of a screw 6 with the
Haltekörper 2 verschraubt. In einer Injektornadelführung des Injektorkörpers 5 ist eine Injektornadel 7 längsbeweglich geführt, die Spritzöffnungen 8 endseitig des Injektorkörpers 5 beherrscht. Sitzt die Injektornadel 5 in einem den Bolted body 2. In an injector needle guide of the injector body 5, an injector needle 7 is longitudinally movably guided, the spray openings 8 dominates the end side of the injector body 5. Sits the Injektornadel 5 in a
Spritzöffnungen 8 benachbarten Ventilsitz, ist eine Strömungsverbindung für Kraftstoff von einer schematisch dargestellten Zuführung 9 zu den Spray openings 8 adjacent valve seat, is a flow connection for fuel from a schematically illustrated feed 9 to the
Spritzöffnungen 8 unterbrochen. Ist die Injektornadel 5 dagegen aus dem Spray openings 8 interrupted. Is the Injektornadel 5, however, from the
Ventilsitz in Richtung zu dem Aktormodul 4 heraus bewegt, ist die Valve seat moves toward the actuator module 4 out, which is
Strömungsverbindung freigegeben und es wird über die Zuführung beispielsweise aus einem Hochdruckspeicher zugeführter Kraftstoff über die Spritzöffnungen 8 in einen zugehörigen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Längsverstellung der Injektornadel 5 wird von dem Aktormodul 4 unter Einbezug eines Kopplers 10 gesteuert. Flow connection is released and it gets over the feeder For example, injected from a high-pressure accumulator fuel injected via the spray openings 8 in an associated combustion chamber of the internal combustion engine. The longitudinal adjustment of the injector needle 5 is controlled by the actuator module 4 with the inclusion of a coupler 10.
Das Aktormodul 4 weist einen Stapel 11 von Piezokeramiken auf, wobei zwischen den einzelnen Piezokeramiken wechselseitig aus dem Stapel 11 herausgeführte Innenelektroden 12a, 12b angeordnet sind, die jeweils mit einer Außenelektrode 13a, 13b verbunden sind. Jede der beiden auf The actuator module 4 has a stack 11 of piezoceramics, wherein between the individual piezoceramics mutually guided out of the stack 11 inner electrodes 12a, 12b are arranged, which are each connected to an outer electrode 13a, 13b. Each of the two up
gegenüberliegenden Seiten des Stapels 11 von Piezokeramiken liegende Außenelektrode 13a, 13b ist - wie nachfolgend noch genauer erläutert wird - mit einem Anschlussdraht 14a, 14b verbunden. Über die Anschlussdrähte 14a, 14b wird von einer Steuereinrichtung eine elektrische Spannung an das Aktormodul 4 zur Betätigung desselben gesendet. Bei Anliegen einer elektrischen Spannung erfährt der Stapel 11 von Piezokeramiken durch Ausnutzung einer geeigneten Kristallstruktur eine Längung, die zur Verstellung der Injektornadel 7 genutzt wird. Wird die elektrische Spannung abgeschaltet, wird die Längung des Stapels 11 aufgehoben und die Injektornadel 7 wird zurück in die Ausgangslage bewegt. Outer electrode 13a, 13b lying opposite opposite sides of the stack 11 of piezoceramics is - as will be explained in more detail below - connected to a connecting wire 14a, 14b. Via the connection wires 14a, 14b, a voltage is sent to the actuator module 4 for actuating the same by a control device. When an electrical voltage is applied, the stack 11 of piezoceramics undergoes an elongation by utilizing a suitable crystal structure which is used for adjusting the injector needle 7. If the electrical voltage is switched off, the elongation of the stack 11 is released and the injector needle 7 is moved back to the starting position.
Der Stapel 11 von Piezokeramiken stützt sich direkt oder indirekt an einem Aktormodulfuß 16 ab. Beispielsweise kann zwischen dem Stapel 11 von The stack 11 of piezoceramics is supported directly or indirectly on an actuator module base 16. For example, between the stack 11 of
Piezokeramiken und dem Aktormodulfuß 16 ein Isolationselement 15, das beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist, angeordnet sein und/oder den Piezoceramics and the Aktormodulfuß 16 an insulation element 15, which is made for example of plastic, be arranged and / or the
Aktormodulfuß 16 zumindest teilweise umgeben. Der der Aktormodulfuß 16 ist in der Ausnehmung 3 in dem Haltekörper 2 festgelegt, und bei einer Bestromung wird das zu dem Isolationselement 15 gegenüber liegende Ende des Stapels 11 der Piezokeramiken um einen definierten Weg bewegt und führt dadurch die Schaltfunktion in dem Injektor 1 aus. Aktormodulfuß 16 at least partially surrounded. The Aktormodulfuß 16 is defined in the recess 3 in the holding body 2, and at a current to the insulating element 15 opposite end of the stack 11 of the piezoceramics is moved by a defined path and thereby performs the switching function in the injector 1.
Die Anuschlußdrähte 14a, 14b sind durch den Aktormodulfuß 16 hindurchgeführt und mit einem Steckerteil 17 verschaltet. Über das Steckerteil 17 wird eine elektrische Verbindung zu der Steuereinrichtung hergestellt. The Anuschlußdrähte 14a, 14b are passed through the Aktormodulfuß 16 and connected to a connector part 17. An electrical connection to the control device is made via the plug part 17.
Um zu verhindern, dass sich Schwingungen des Stapels 1 von den To prevent vibrations of the stack 1 from the
Piezokeramiken auf eine Kontaktstelle mit jedem der Anschlussdrähte 3a, 3b übertragen und diese zum Schwingen anregen, ist ausweislich der Figur 2 ein nachfolgend noch genauer beschriebenes Entkopplungselement 18 vorgesehen, das zwischen jeder Außenelektrode 13a, 13b und dem zugehörigen Piezo-ceramics on a contact point with each of the connecting wires 3a, 3b transmitted and stimulate these to vibrate, it is evident from Figure 2 a subsequently described in more detail decoupling element 18 is provided between each outer electrode 13a, 13b and the associated
Anschlussdraht 14a, 14b angeordnet ist. Dabei kann der Anschlussdraht 14a, 14b direkt an dem Entkopplungselement 18 oder aber wie bei den dargestelltenConnection wire 14a, 14b is arranged. In this case, the connecting wire 14a, 14b directly to the decoupling element 18 or as in the illustrated
Ausführungsbeispielen dargestellt ist, an einem Anschlusselement 19 befestigt sein, das wiederum unter Zwischenwirkung des Entkopplungselements 18 mit der Außenelektrode 13a, 13b zusammenwirkt. Die sich hierbei ergebenden Möglichkeiten werden detailliert in den unter den Figuren 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen genauer beschrieben. In der Figur 2 ist abschließend dargestellt, dass das Entkopplungselement 18 und das Anschlusselement 19 außen an dem Insolationselement 15 angeordnet sind und der damit verbundene jeweilige Anschlussdraht 14a, 14b durch den Aktormodulfuß 16 hindurch geführt ist. Dabei ist der Anschlussdraht 14a, 14b im Bereich der Durchführung durch den Aktormodulfuß 16 selbstverständlich gegenüber diesem isoliert, falls derEmbodiments is shown to be attached to a connecting element 19, which in turn cooperates with the interaction of the decoupling element 18 with the outer electrode 13a, 13b. The resulting possibilities are described in detail in the embodiments described in Figures 3 and 4 in more detail. Finally, FIG. 2 shows that the decoupling element 18 and the connecting element 19 are arranged on the outside of the insulating element 15 and the respective connecting wire 14a, 14b connected thereto is guided through the actuator module base 16. In this case, the connecting wire 14a, 14b in the field of implementation by the Aktormodulfuß 16 is of course isolated from this, if the
Aktormodulfuß 16 aus einem leitenden Werkstoff hergestellt ist. Aktormodulfuß 16 is made of a conductive material.
In der Detailansicht gemäß Figur 3 des in Figur 2 dargestellten Aktormoduls 4 ist ersichtlich, dass das Entkopplungselement 18 U-förmig ausgebildet ist und einstückig beispielsweise mit der Außenelektrode 13a und dem In the detailed view according to FIG. 3 of the actuator module 4 shown in FIG. 2, it can be seen that the decoupling element 18 is U-shaped and is integrally formed, for example, with the outer electrode 13a and the
Anschlusselement 19 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Stanz- Biegeteil ausgebildet ist. Das U-förmig ausgebildete Entkopplungselement 18 verhindert, dass sich Schwingungen des Stapels 11 von Piezokeramiken auf die Kontaktstelle an dem Anschlusselement 19 mit dem jeweiligen Anschlussdraht 14a, 14b übertragen und die Kontaktstelle zum Schwingen anregen. Genauso schützt das Entkopplungselement 18 die Piezokontaktierung vor einwirkenden Kräften bei der Herstellung beziehungsweise Montage des Aktormoduls 4. Die Breite des Entkopplungselements 18 und auch des Anschlusselements 19 sind gegenüber der Breite der Außenelektrode 2 reduziert. Dadurch ist gewährleistet, dass insbesondere der U-förmige Bereich des Entkopplungselements 18 elastisch ist. Das Anschlusselement 19 weist seitliche Krimpabschnitte 20a, 20b auf, die maximal der Breite der Außenelektrode 13a entsprechen, und die mittels eines Krimpwerkzeugs um einen abisolierten Endbereich des Anschlussdrahts 14a für eine dauerhafte und zuverlässige Kontaktierung gebogen werden können. Alternativ kann jeder der Anschlussdrähte 14a, 14b aber auch mittels eines thermischen Verbindungsverfahrens mit dem Anschlusselement 19 verbunden sein. Für diesen Fall brauchen keine Krimpabschnitte 20a, 20b vorgesehen sein. Connection element 19 is formed in the illustrated embodiment as a stamped and bent part. The U-shaped decoupling element 18 prevents vibrations of the stack 11 of piezoceramics from transferring to the contact point on the connection element 19 with the respective connection wire 14a, 14b and stimulating the contact point to vibrate. In the same way, the decoupling element 18 protects the piezocontacting from acting forces in the production or assembly of the actuator module 4. The width of the decoupling element 18 and also of the connection element 19 are reduced with respect to the width of the outer electrode 2. This ensures that, in particular, the U-shaped region of the decoupling element 18 is elastic. The connecting element 19 has lateral crimping portions 20a, 20b which correspond at most to the width of the outer electrode 13a and which can be bent by means of a crimping tool around a stripped end region of the connecting wire 14a for a permanent and reliable contacting. Alternatively, each of the connecting wires 14a, 14b but also by means of a thermal connection method to be connected to the connection element 19. For this case, crimping sections 20a, 20b need not be provided.
Um insbesondere das Anschlusselement 19 mechanisch an das In particular, the connection element 19 mechanically to the
Isolationselement 15 anzubinden, ist zumindest eine Lasche 21 an dem Isolation element 15 connect, at least one tab 21 on the
Anschlusselement 19 vorgesehen, die beispielsweise durch ein beheiztes Werkzeug in die Isolation des Entkopplungselements 15 eingeprägt werden kann. Connection element 19 is provided, which can be impressed for example by a heated tool in the isolation of the decoupling element 15.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 weist jede der Außenelektroden 13a, 13b eine Mäanderstruktur 22 auf und ist entsprechend wellenförmig ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das Entkopplungselement 18 und das Anschlusselement 19 flach ausgeführt, die Entkopplungsfunktion wird durch eine geeignete Stanzgeometrie gewährleistet. Eine Verbindungslasche 23 ist in einem Endbereich 24 des Stapels 11 von Piezokeramiken mechanisch und elektrisch angebunden und kann einen möglichen Versatz der zwei Ebenen, nämlich Keramik und Isolation, herstellen. Das Anschlusselement 19 kann wiederum in geeigneter Weise an das Isolationselement 15 angebunden ein, in der dargestellten Ausbildung durch einen Formschluss zwischen den hier als Biegelaschen ausgebildeten Krimpabschnitten 20a, 20b Weiterhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Anschlussdraht 14a mit dem Anschlusselement 19 beispielsweise verlötet. In the embodiment according to FIG. 4, each of the outer electrodes 13a, 13b has a meandering structure 22 and is correspondingly wave-shaped. In this embodiment, the decoupling element 18 and the connecting element 19 are made flat, the decoupling function is ensured by a suitable punch geometry. A connecting tab 23 is mechanically and electrically connected in an end region 24 of the stack 11 of piezoceramics and can produce a possible offset of the two planes, namely ceramic and insulation. The connection element 19 can in turn be suitably connected to the insulation element 15, in the illustrated embodiment by a positive connection between the crimp sections 20a, 20b formed here as bending tabs. Furthermore, in this exemplary embodiment, the connection wire 14a is soldered to the connection element 19, for example.
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass beliebige Einzelkomponenten der beschriebenen Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung untereinander kombiniert sein können. Finally, it is pointed out that any individual components of the embodiments described can be combined with one another within the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Aktormodul (4) mit einem Stapel (11) von Piezokeramiken, wobei 1. actuator module (4) with a stack (11) of piezoceramics, wherein
zwischen den einzelnen Piezokeramiken wechselseitig aus dem Stapel (11) herausgeführte Innenelektroden (12a, 12b) angeordnet sind, die jeweils mit einer Außenelektrode (13a, 13b) verbunden sind, und wobei jede der Außenelektroden (13a, 13b) mit jeweils einem Anschlussdraht (14a, 14b) verbunden ist,  inner electrodes (12a, 12b) leading out of the stack (11) are arranged between the individual piezoceramics, which are each connected to an outer electrode (13a, 13b), and wherein each of the outer electrodes (13a, 13b) are each provided with a connecting wire (14a , 14b),
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen Außenelektrode (13a, 13b) und dem zugehörigen Anschlussdraht (14a, 14b) ein  characterized in that between the respective outer electrode (13a, 13b) and the associated connection wire (14a, 14b) a
Entkopplungselement (18) angeordnet ist.  Decoupling element (18) is arranged.
2. Aktormodul (4) nach Anspruch 1, 2. Actuator module (4) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (18) U-förmig ausgebildet ist.  characterized in that the decoupling element (18) is U-shaped.
3. Aktormodul (4) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Actuator module (4) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anschlussdraht (14a, 14b) an einem Anschlusselement (19) befestigt ist, und das Anschlusselement (19) abseits des Stapels (11) an das Entkopplungselement (18) anschließt.  characterized in that each connecting wire (14a, 14b) is fastened to a connecting element (19), and the connecting element (19) adjoins the decoupling element (18) away from the stack (11).
4. Aktormodul (4) nach Anspruch 3, 4. Actuator module (4) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (19) im Bereich eines Isolationselements (15) zwischen dem Stapel (11) und einem Aktormodulfuß (16) des Aktormoduls (4) angeordnet ist.  characterized in that the connecting element (19) in the region of an insulating element (15) between the stack (11) and a Aktormodulfuß (16) of the actuator module (4) is arranged.
5. Aktormodul (4) nach Anspruch 4, 5. Actuator module (4) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (19) an dem Isolationselement (15) fixiert ist. characterized in that the connecting element (19) is fixed to the insulating element (15).
6. Aktormodul (4) nach Anspruch 5, 6. Actuator module (4) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung mittels einer in das Isolationselement (15) eingreifenden Lasche (21) erfolgt.  characterized in that the fixing by means of a in the insulating element (15) engaging tab (21).
7. Aktormodul (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, 7. Actuator module (4) according to one of claims 3 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussdraht (14a, 14b) an dem Anschlusselement (19) mittels eines mechanischen oder mittels eines thermischen Verbindungsverfahrens befestigt ist.  characterized in that the connecting wire (14a, 14b) is fixed to the connecting element (19) by means of a mechanical or by means of a thermal connection method.
8. Aktormodul (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, 8. Actuator module (4) according to one of claims 3 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (18) und das Anschlusselement (19) einstückig ausgebildet sind.  characterized in that the decoupling element (18) and the connecting element (19) are integrally formed.
9. Aktormodul (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, 9. actuator module (4) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektrode (13a, 13b) eine Mäanderstruktur (22) aufweist.  characterized in that the outer electrode (13a, 13b) has a meandering structure (22).
10. Aktormodul (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 7 und 9, 10. Actuator module (4) according to one of claims 3 to 7 and 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektrode (13a, 13b), das Entkopplungselement (18) und das Anschlusselement (19) einstückig ausgebildet sind.  characterized in that the outer electrode (13a, 13b), the decoupling element (18) and the connecting element (19) are integrally formed.
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