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CN1878948B - 执行机构的接触垫和相应的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使执行机构、尤其是用于喷射装置的喷射器的压电执行机构电接触的接触垫(9)，带有多个并排布置的电导线(5)和在单个导线(5)之间的多个机械横向连接件。并提出横向连接件分别由接线柱销(3、4、20-22)构成。此外本发明包括一种相应的制造方法。

Description

执行机构的接触垫和相应的制造方法
本发明涉及一种用于使执行机构、尤其是用于喷射装置的喷射器运行的压电执行机构电连接的接触垫，以及一种相应的制造方法。
为了喷射器的机械控制，现代内燃机喷射装置越来越多的采用压电执行机构，它与传统的电磁执行机构相比具有更好的动态特性。这样的压电执行机构习惯上具有一个压电柱，在压电柱中大量层状压电元件上下重叠地布置，其中分别有层状电极处在单个的压电元件之间。压电柱的电接触通过金属化条来实现，它布置在压电柱的对置的侧面上，并且伸展到压电柱的整个长度上，其中压电柱的单个层状电极交替地与两个金属化条中的一个相连接。两个金属化条又与两个接线柱销相连接，它布置在压电柱对置的侧面上，为了在外侧可以实现电接触，接线柱销正面由压电执行机构向外伸出。
由DE 100 26 635 A1已是众所周知的，为了压电柱金属化条与相应的接线柱销的电连接使用了金属丝网形式的接触垫，其中接触垫具有所谓的纬线和经线。在这里纬线相互平行地布置，由一种导电材料构成，并且使分别相应的接线柱销与压电柱的金属化条连接。相反所谓的经线在接触垫之内相对于纬线成直角走向，并且为了使纬线在力学上更稳固，经线与纬线彼此相连接。
在这种众所周知的接触垫上存在的缺陷是，在压电执行机构工作时在接触垫中可能产生折断和裂缝。
因此本发明的任务是，对开头所述的众所周知的接触垫做出改进，使它在执行机构工作时不损坏。
此外接触垫也应在压电执行机构成本经济的批量生产时使得压电执行机构能电接触。
该任务从上面所描述的众所周知的接触垫出发，通过按本发明的接触垫解决，并且关于相应的制造方法通过按本发明的用于制造所述接触垫的方法得到解决。
本发明以该技术认识为依据，在执行机构工作时，在接触垫内产生的裂缝由于压电柱的长度变化而引起，即由此所谓的经线受到机械负荷。
因此在本发明的范围下规定，在接触垫的电导线之间的横向连接件不通过单独的经线，而是通过执行机构的接线柱销建立。它的优点是，因为执行机构的接线柱销在装配状态在接触垫内对于执行机构具有最大的间距，并且因此受到由执行机构工作条件决定的长度变化的影响最小。
因此根据本发明的接触垫在传统的方式下具有多个并排布置的电导线，为了形成接触垫，电导线通过横向连接件相互连接。然而在这里与现有技术相反，在单个电导线之间的横向连接件由接线柱销构成，它在装配状态用做执行机构的电接触。
为了机械地引导单个电导线，优选根据本发明的接触垫的接线柱销具有导线导向机构。这样的导线导向机构例如可以由接线柱销的削平部分或者凹槽来构成，然而其他的导线导向机构的结构方案也是可以的。
在本发明的优选的实施例中，在接触垫内的接线柱销沿着电导线的纵向基本上等距离地布置.它的优点是，在同一型号的制好的执行机构中，在执行机构的金属化条和相应的接线柱销之间的导线长度是不变的.
此外本发明包含了普遍的技术原理，为了相互连接在接线柱销之间的接触垫的单个电导线，代替不灵活的导线经线使用了一种柔软的材料(例如硅树脂)。通过在接触垫的单个电导线之间连接的柔软性可有利地防止在将来的工作中由于压电柱的长度变化导致连接损坏。
为了避免在将来工作中的损坏，优选使柔软的材料是弹性的和/或者减振的。然而理论上也是可以的，柔软的材料具有一种塑性变形的特性。不过重要的是，为了补偿执行机构在将来的工作中执行机构体的长度变化，材料要足够柔软。
在本发明的优选实施例中接触垫的单个电导线裹入柔软的材料中，为此例如单个的电导线可以用柔软材料包封或者压力注塑包封。
作为用于接触垫的单个电导线柔软连接的材料，硅树脂或者其它含硅树脂的材料特别合适，因为硅树脂具有良好的弹性，并且表现出良好的减振特性。然而本发明关于电导线柔软连接所使用的材料并不局限在硅树脂上，而是原则上也可以用其他的具有合适的变形特性的材料来实现。
在单个电导线连接成接触垫时有利的是良好的可操作性，因为例如接触垫可以卷在备用滚筒上，其中卷上的接触垫使得大量执行机构可电接触。那么接触垫可以用另一种有效的和成本经济的制造方法下预制。
然而本发明不仅涉及到上面所描述的接触垫，而且涉及到带有这样的接触垫的执行机构来使两个相应的接线柱销与执行机构体电连接。
此外带有根据本发明的接触垫的执行机构的优点是，可以放弃用浇注材料(例如硅树脂)对执行机构的完全实心浇注，因为接触垫的单个电导线已经通过柔软的材料得到足够的支承。
然而在根据本发明的执行机构中原则上也是可以的，执行机构以传统的方式用浇注材料(例如硅树脂)完全实心地浇注。然而在执行机构这样完全的浇注中，浇注材料鉴于它的材料特性有别于相互连接接触垫的单个电导线的柔软材料。因此用于接触垫的单个电导线连接的柔软材料优选具有润湿性和流动特性，它使得柔软材料可以通过浸泽过程敷到接触垫的电导线上，其中柔软材料在硬化时在接触垫的单个电导线之间形成连接桥。与此相反整个执行机构实心浇注的浇注材料优选具有润湿性和流动特性，它保证在执行机构内小的空腔也要填满。
那么根据本发明的接触垫的制造可以在另一种制造方法的范围下进行，这样制成的接触垫可以与执行机构本体相连接。
本发明的其它有利的改进方案在从属权利要求中描述，或者下面将借助于附图与本发明优选的实施例的描述一起做进一步说明。如图所示：
图1是一个带有两个相应的接线柱销的压电柱和一个使压电柱与接线柱销电接触的接触垫的透视图，
图2是图1所示的接触垫的部分横截面示图，
图3是一个用于实施根据本发明的制造方法的装置示意图，
图4是带有图3所示的接线柱销和接触垫的压电柱的横截面示意图，
图5所示是在预装配状态下的图1和图2所示的根据本发明的接触垫，以及
图6所示是在横截面上带有一根电导线的根据本发明的接触垫的接线柱销。
在图1中所示的横截面示图表示的是一个压电柱1，它具有大量上下重叠布置的层状压电元件，其中在各个压电元件之间分别布置有一个电极层。
在图中可看见的压电柱1的前侧面上敷上一个贯穿压电柱整个长度的金属化条2。
另外一个这样的金属化条涂敷在图中不可看见的压电柱1的后侧面上，其中压电柱1的各个电极层交替地与金属化条2和不可看到的背面金属化条相连接。
在这里电接触通过两个布置在压电柱1的侧面，并且相互平行指向的接线柱销3、4实现。
接线柱销3通过大量电导线5与金属化条2相连接，而接线柱销4通过遮挡着的另外的电导线与布置在压电柱1的背面、并且不可看见的金属化条相连接。
在这里单个的电导线5分别通过焊接点6、7与接线柱销3和金属化条2相连接。
金属化条2与接线柱销3通过大量的电导线5相连接的实际优点是，在将来压电执行机构工作中压电柱1的长度变化时，单个电导线5可以单独地跟随压电柱1的移动，由此降低了电导线5损坏的危险。
此外大量的电导线5导致工作可靠性的提高，因为当在通过电导线5中的一个所建立的电连接断开时，也还可以通过其他的电导线5保证可靠的接触。
由于绘图技术的原因单个电导线5在图1中是单独描绘的。然而由在图2中所示的横截面示图看得很清楚，单个电导线5被嵌入到材料8中，并且形成接触垫9，其中材料8在单个电导线5之间形成机械连接桥。
在这里材料8是硅树脂，它具有弹性的和减振的变形特性，因此在压电执行机构将来的工作中，压电柱1的长度变化不会导致电导线5或者焊接点6、7的损坏。
在接触垫9与压电柱1和接线柱销3、4连接之前，在这里电导线5用柔性材料8包裹可以在单独的制造工艺的范围下进行。为此例如可以把单个的电导线5浸入到液化硅树脂浸渍池中，其中电导线5的表面用硅树脂润湿，以在单个电导线5之间形成连接桥。
图3所示是一个在极其简化的形式下用于制造带有根据本发明的接触垫的压电执行机构的装置。
为此该装置具有两个备用滚筒10、11，准备好的接触垫12、13分别卷在上面。
然后带有接线柱销14、15的接触垫12、13从备用滚筒10、11上放下，并且敷在压电柱18的金属化条16、17上。
然后紧接着接触垫12与金属化条16焊接在一起，并且接着在接线柱销14和备用滚筒10之间切断。
以类似的方式接触垫13与金属化条17焊接在一起，然后在接线柱销15和备用滚筒11之间切断。
然后在下一个工作步骤中接触垫12沿着顺时针方向包裹压电柱18，直到接线柱销14占据在图4中所示的终端位置。
以类似的方式接触垫13也沿着顺时针方向包裹压电柱18，直到接线柱销15占据在图4中所示的终端位置。
然后最终整个压电单元还可以被实心浇注，这是众所周知的，因此为了简化起见不再进一步说明.
此外图5表示的是在预装配状态下带有三个接线柱销20、21、22和多个电导线23的接触垫19，其中接线柱销20至22与电导线23焊接在一起，并且相对于电导线23成直角走向。因此接触垫19可以预制，其中如上面所描述的接触垫19可以存放在备用滚筒上。
最后图6所示是通过接触垫19的接线柱销21的横截面。由此清楚可见，接线柱销21在电导线23的区域具有一个削平部分24，它使得电导线23与接线柱销21的焊接更简单。
本发明并不局限在上面所描述的优选的实施例上。相反可以有大量的同样利用了本发明构思的变型方案，都属于保护范围。

Claims (12)

1.用于使喷射装置的喷射器的压电执行机构电接触的接触垫(9、19)，带有
-多个并排布置的电导线(5、23)和
-在各个电导线(5、23)之间的多个机械的横向连接件，所述横向连接件分别由执行机构的接线柱销(3、4、20-22)组成，其特征在于，为了机械引导电导线(5、23)，接线柱销(3、4、20-22)具有导线导向机构。
2.根据权利要求1所述的接触垫(9、19)，其特征在于，导线导向机构由接线柱销(3、4、20-22)的削平部分(24)构成。
3.根据权利要求1所述的接触垫(9、19)，其特征在于，导线导向机构由在接线柱销(3、4、20-22)中的凹槽组成，其中凹槽沿着电导线(5、23)的纵向分布。
4.根据权利要求1所述的接触垫(9、19)，其特征在于，接线柱销(3、4、20-22)沿着电导线(5、23)的纵向基本上等距离地布置。
5.根据权利要求1所述的接触垫(9、19)，其特征在于，接线柱销(3、4、20-22)沿着电导线(5、23)的纵向以一个间距间隔布置，在完成接触的执行机构中该间距大于电导线(5、23)的长度。
6.根据权利要求1所述的接触垫(9、19)，其特征在于，接线柱销(3、4、20-22)通过焊接与电导线(5、23)相连接。
7.根据权利要求1所述的接触垫(9、19)，其特征在于，在接线柱销(3、4、20-22)之间的各个电导线(5、23)通过柔软的材料(8)相互连接。
8.根据权利要求7所述的接触垫，其特征在于，柔软的材料(8)是弹性的和/或者减振的。
9.根据权利要求7或者8所述的接触垫，其特征在于，各个电导线(5、23)裹入柔软的材料(8)中。
10.根据权利要求1所述的接触垫，其特征在于，各个电导线(5、23)用柔软材料(8)包封。
11.喷射装置的喷射器的压电执行机构，带有根据上述的权利要求中任一项所述的接触垫(9、19)，用于使两个接线柱销(3、4、20-22)与压电柱(18)电连接。
12.喷射装置的喷射器，带有根据权利要求11所述的执行机构。
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