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CN1183609C - 压电执行元件 - Google Patents

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Abstract

压电执行元件，特别是用于操作机动车内燃机上的控制或喷油阀，具有一个形式为多层迭板的圆柱形压电执行元件体(1)，它由上下堆叠的压电材料层和位于其间的金属或导电的、用作电极的、相互交替的第一和第二电极层(10，11)制成，这些第一和第二电极层(10，11)分别交替地由一个导电的第一和第二共同电极连接件(12，13)触点接触，执行元件体(1)或者具有一个内纵向孔(2)，至少该第一共同电极连接件(12)设置在由内纵向孔(2)构成的执行元件体(1)的内壁(3)上，并且在那里与每个第一电极层(10)触点接通，或者执行元件体(1)没有内纵向孔(2)，第一和第二电极层(10，11)分别在相互错开角度的位置上在执行元件体(1)的圆柱体外壁(4)上露出，并且在那里分别与第一和第二电极连接件(12，13)触点接通。

Description

压电执行元件
技术领域
本发明涉及一种特别适合于操作机动车内燃机上的控制或喷油阀的压电执行元件，它具有多层迭板形式的圆柱形压电执行元件体，后者由上下堆叠的压电材料层以及位于它们之间的金属或者说导电的第一和第二电极层构成，第一和第二电极层被用作电极、相互交替，其中，这些第一和第二电极层分别交替地由导电的第一和第二共同电极连接件触点接通。
背景技术
一般知道圆柱结构形式的压电高压执行元件，它们由陶瓷单个盘件与固定电极堆叠成一个圆柱体(参见US专利4460842)。电极板被通到圆柱堆垛的外壳面，用于外部的电极连接，并且在那里被这样直角弯曲，使得形成相互错开角度的条形电极连接件，它们可以分别使相互对应的电极触点接通。
对于使用压电执行元件来操纵机动车内燃机喷油阀而言，圆柱形的执行元件具有优点，这是因为它可以最佳地利用喷射器体中以及内燃机汽缸盖内圆孔中的现有结构空间。这样，在喷射器体或壳体内在执行元件旁也可以设置一个高压孔。
执行元件体的圆形轮廓要求电极有一个特殊结构，以便使电极与相配的电极连接件可以在电以及机械上合理地连接。
发明内容
按照以上所述，本发明的目的是，提供一种压电执行元件，该执行元件特别适合操作机动车内燃机上的控制或喷油阀，并且具有形式为多层迭板的圆柱形压电执行元件体，它由上下层叠的压电材料层和位于其间的金属或者说导电的、用作电极的、相互交替设置的多个第一及第二电极层构成。在该压电执行元件中，电极层能够与相对应的电极连接件形成机械上稳定、节省占位以及可靠的触点接通。
按照本发明，提出了一种压电执行元件，该压电执行元件具有一个形式为多层迭板的圆柱形压电执行元件体，它由多个上下堆叠的压电材料层和位于其间的金属或导电的、用作电极的、相互交替的第一和第二电极层制成，其中，这些第一和第二电极层分别交替地由一个导电的第一和第二共同电极连接件触点接通，其中，第一和第二电极层分别通到执行元件体的圆柱体外壁上，并且分别仅与第一和第二电极连接件触点接通，其中，第一电极层同第一电极连接件触点接通的部位与第二电极层同第二电极连接件触点接通的部位分别处于圆周角度延伸区域不重合的位置上。
有利的是，第一和第二电极层的、在执行元件体的圆柱体外壁上露出的部位，以及与第一和第二电极层触点接通的第一和第二电极连接件，位于圆柱体外周面上相互相对的相反侧上。
有利的是，每个第一电极层绕第二电极连接件具有一个与之绝缘的留空。
有利的是，每个第二电极层绕第一电极连接件具有一个与之绝缘的留空。
有利的是，第一和/或第二电极连接件构成窄的、沿执行元件体的纵向分布的条。
有利的是，第一和/或第二电极连接件分别构成一个沿执行元件体纵向分布的、在所述圆柱体外壁上具有可延伸到接近180°角度范围的圆弧形接触面。
有利的是，该压电执行元件是用于操作机动车内燃机上的控制或喷油阀的压电执行元件。
以这种方式实现了一个具有优点的压电执行元件，尽管有电极连接件，但执行元件的外轮廓却没有或者几乎没有偏离圆柱形，这样，这种压电执行元件可以窄小地配合安装在喷射器体的圆柱形孔中，其中，在喷射体的壁上还有用于高压孔的位置。
本发明的上述及其它特征在以下的描述各种实施例的说明书部分中变得更加清楚，如果结合附图来读该部分内容的话。
附图说明
图1A和图1B分别示出了根据本发明第一方案的压电执行元件的立体图以及纵剖图，
图2A和图2B分别示出了根据本发明第一方案构型的压电执行元件的一个变型结构的立体图以及纵剖图，
图3A和图3B分别示出了根据本发明第二方案的压电执行元件的立体图以及纵剖图，
图4至图8分别以横截面示出了在图3A和3B中示出的压电执行元件实施例的变型结构。
具体实施方式
图1A示出了一个圆柱形压电执行元件体1，它设有一个圆柱形内纵向孔2。
根据图1B，在压电执行元件1中与第二电极层11交替设置的第一电极层10在执行元件体1的由中心内纵向孔2构成的内壁3上露出，并且在那里与一个第一共同电极连接件12触点接通，而导电的第二电极层11在执行元件体1的圆柱体外壁4上露出，并且在那里与一个第二共同电极连接件13触点接通。以这种方式，将第一共同电极连接件12和第二共同电极连接件13分开设置在执行元件体1的内和外面上。在图1B所示的执行元件体1的截面中也可看出，与第一共同电极连接件12触点接触的第一电极层10没有伸展到圆柱体外壁4，与第二共同电极连接件13触点接通的第二电极层11没有伸展到达由孔2构成的执行元件体1的内壁3。
在原理上，第一共同电极连接件12可以呈圆形覆盖执行元件体1的整个内壁3，而第二共同电极连接件也可以呈圆形覆盖执行元件体1的整个外壁4。另外，第一和第二电极连接件12，13也可以仅以条形平行于执行元件体1的纵轴线设置。
在图2A和2B中示出的、根据本发明第一方案构型的压电执行元件的变型结构与在图1A和1B中示出的第一实施形式的区别在于，第一和第二电极层10和11都没有在压电执行元件体1的圆柱体外壁4上露出，而是仅仅在由内纵向孔2构成的内壁3上分别与第一和第二共同电极连接件12和13触点接触。
第一和第二共同电极连接件12和13构成窄的接触条，它们沿执行元件体1的纵向位于内壁3上。
在图2A和2B中示出的本发明压电执行元件实施例的优点在于大大地利用了有效的压电面积。
而在图1A和1B中所示的本发明压电执行元件的实施例的优点在于，例如一个金属销形式的偏压元件可以穿过内孔2，以便在执行元件体1的两个端面上施加一个机械偏压。由此可以取消在执行元件体1的外面上设置弓形拉紧夹。
按照本发明第二方案构型的压电执行元件没有内孔，如图3A和3B所示。交替设置的第一和第二电极层10和11分别在圆柱形执行元件体1的相对的外壳面上露出，并且在那里分别与第一和第二电极连接件12，13触点接通。在图3A的立体视图中可看出，第一和第二电极连接件12，13分别可利用的接触面在原理上可伸展达到圆柱体外壳面的几乎180℃。第一和第二电极连接件12，13则分别构成圆柱体外壳面的一个半壳层。为了使第一和第二电极连接件12，13相互绝缘，这些电极连接件留空出两个条，它们位于直径上相互相对的相反两端。
在图4A和4B中示出的剖视图示出了这样一种变型结构，它带有第一和第二共同电极连接件12和13的宽接触面。按照图4B，每个第一电极层10绕半壳状的第二电极连接件13留空，其中，该留空17由不带电极材料的陶瓷制成。同样，每个第二电极层11绕第一共同电极连接件12留空，以使该共同电极连接件12相对于第二电极层11绝缘。该留空18也由不带电极材料的陶瓷构成。按照图4A和4B，留空17，18的形状分别是圆弧形，其中，第一和第二留空的圆弧所占的角度范围比第二和第一电极连接件的半壳所占的角度范围大一点。
在原理上，第一和第二共同电极连接件的接触面越小，则压电执行元件的电极面被越好地利用。对此，在图5A，5B，6，7中示出了解决方案。在此，第一和第二电极连接件12，13构成了窄的、位于直径上相反端的接触条，它们沿纵向方向位于压电执行元件体1的外壳外面4上。因此，相应的留空17和18可以变得这样小，即，它们只占第一和第二电极层10，11相应电极面积的小面积段。
与图4和图5有所不同，图6至图8的变型结构示出仅仅一个截面视图。其中，仅可看到一个电极层，例如第一电极层10和绕第二电极连接件13的接触条的留空17。根据图6和图7，这些留空17被限制在第一电极层10的小面积段上。同样，留空18(未示出)绕构成第一共同电极连接件12的接触条成形。
根据图6，留空17，18具有扇形块的形状。根据图7，留空17，18分别具有相应地在第一和第二电极层上弧形切口的形状。与图5至7中不同的是，在图8中，第一和第二共同电极连接件12，13与图4中类似地实施成宽的半壳层形式，第一电极层的每个留空17绕第二电极连接件13呈大致月牙形。第二电极层11的第二留空18(未示出)绕第一电极连接件12有相同的形状。
在所有图3至8示出的实施例中，第一和第二电极层10，11都是根据图3B错位配置的，其中，每个第一和第二电极层10，11在直径上相对的相反端分别在圆柱体外壳面上露出，并且在那里分别与第一和第二共同电极连接件12，13的窄接触条(见图5，6及7)或者与第一和第二共同电极连接件12，13的更宽的接触壳层(图4和图8)触点接通。本发明压电执行元件的、在附图中示出的实施例的外轮廓与圆柱形形状没有或几乎没有偏差，该圆柱形形状对于预定的使用目的而言是最佳的。

Claims (7)

1、压电执行元件，该压电执行元件具有一个形式为多层迭板的圆柱形压电执行元件体(1)，它由多个上下堆叠的压电材料层和位于其间的金属或导电的、用作电极的、相互交替的第一和第二电极层(10，11)制成，其中，这些第一和第二电极层(10，11)分别交替地由一个导电的第一和第二共同电极连接件(12，13)触点接通，其特征在于，第一和第二电极层(10，11)分别通到执行元件体(1)的圆柱体外壁(4)上，并且分别仅与第一和第二电极连接件(12，13)触点接通，其中，第一电极层同第一电极连接件触点接通的部位与第二电极层同第二电极连接件触点接通的部位分别处于圆周角度延伸区域不重合的位置上。
2、根据权利要求1所述的压电执行元件，其特征在于，第一和第二电极层的、在执行元件体(1)的圆柱体外壁(4)上露出的部位，以及与第一和第二电极层触点接通的第一和第二电极连接件(12，13)，位于圆柱体外周面上相互相对的相反侧上。
3、根据权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于，每个第一电极层(10)绕第二电极连接件(13)具有一个与之绝缘的留空(17)。
4、根据权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于，每个第二电极层(11)绕第一电极连接件(12)具有一个与之绝缘的留空(18)。
5、根据权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于，第一和/或第二电极连接件(12，13)构成窄的、沿执行元件体的纵向分布的条。
6、根据权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于，第一和/或第二电极连接件(12，13)分别构成一个沿执行元件体(1)纵向分布的、在所述圆柱体外壁上具有可延伸到接近180°角度范围的圆弧形接触面。
7、根据权利要求1或2所述的压电执行元件，其特征在于，该压电执行元件是用于操作机动车内燃机上的控制或喷油阀的压电执行元件。
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