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Die Erfindung betrifft eine Aktuatoreinheit für ein Einspritzventil einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Aktuatoreinheit.
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Eine Aktuatoreinheit für ein Einspritzventil einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs umfasst typischerweise ein als Stapel ausgebildetes Bauelement, das eine Mehrzahl von Elektrodenschichten sowie eine Mehrzahl von auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten aufweist, wobei jede Werkstoffschicht zwischen zwei der Elektrodenschichten angeordnet ist. Ein solches Bauelement von übereinander und alternierend zueinander gestapelten Schichten von Werkstoffschicht und Elektrodenschicht wird allgemein als Stapel bezeichnet. Das heutzutage bekannteste elektronische Bauelement dieser Art ist allgemein ein Piezoaktor bezeichneter Stapel, der als Betätigungselement in Einspritzventilen der verschiedensten Motortypen für Kraftfahrzeuge zur Anwendung kommt. Die Werkstoffschichten sind bei diesem Piezoaktor Keramikschichten.
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Üblicherweise weist ein solcher Stapel, in der Draufsicht betrachtet, einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf. Der Stapel wird typischerweise an zwei sich gegenüberliegenden Umfangsseiten elektrisch kontaktiert. Um dies technologisch sorgfältig durchführen zu können, wurden die Elektrodenschichten in der Vergangenheit geometrisch so ausgelegt, dass sich nur jede zweite Elektrodenschicht seitlich bis zu einer der beiden Umfangsseiten erstreckt, während sich die jeweils anderen Elektrodenschichten nicht bis zu dieser einen Umfangsseite hin erstrecken. Entsprechendes gilt fur die andere Umfangsseite des Stapels analog. Darüber hinaus sind sog. vollaktive Stapel bekannt, bei denen die Elektrodenschichten und die Werkstoffschichten die gleiche Fläche aufweisen, wodurch sich sämtliche Elektrodenschichten jeweils bis an die gegenüberliegenden Umfangsseiten erstrecken.
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Die elektrische Kontaktierung der Elektrodenschichten erfolgt über zwei Außenelektroden, welche allgemein an zumindest einer Umfangsseite des Bauelements und typischerweise an zwei sich gegenüberliegenden Umfangsseiten mit jeweiligen Elektrodenschichten elektrisch verbunden sind. Die Art der Kontaktierung hängt dabei davon ab, ob es sich um einen vollaktiven Stapel handelt oder nicht.
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Da das fertig gestellte Bauelement von einer Rohrfeder umgeben ist, welche typischerweise aus einem Metall besteht, ist eine Isolierung der Außenelektroden an der zumindest einen Umfangsseite des Bauelements erforderlich. Die Rohrfeder dient dazu, im Betrieb der Aktuatoreinheit den Bauelementstapel vorzuspannen und dadurch eine Beschädigung zu verhindern. Ferner dient die Rohrfeder dazu, eine Rückstellkraft für den ausgelenkten Bauelementstapel bereitzustellen. Als Isolationsmaterial zwischen der Rohrfeder und den Außenelektroden des Bauelementstapels ist auf dem Bauelementstapel außenumfangsseitig eine Schicht, z. B. aus Silikon, vorgesehen, welche zumindest die Außenelektroden bedeckt.
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Während des Betriebs der Aktuatoreinheit kann durch die standige Auslenkung des Bauelementstapels die Isolationsschicht an der Rohrfeder aufgescheuert werden, so dass es unter Umständen zu einem elektrischen Kontakt und damit Kurzschluss zwischen den Außenelektroden und der Rohrfeder kommen kann. Der hieraus resultierende Defekt ist jedoch nicht mit den wirtschaftlichen Anforderungen an moderne Kraftfahrzeuge vereinbar.
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Aus diesem Grund wurde bereits versucht, die Isolationsschicht in einer solchen Dicke bereitzustellen, dass ein Aufscheuern bis zu den Außenelektroden nicht möglich ist. Bei manchen Aktuatoreinheiten steht jedoch der dafür notwendige Platz für die Isolationsschicht nicht zur Verfügung. Es besteht deshalb die Notwendigkeit nach einer Lösung, welche mit einem wesentlich geringeren Platzbedarf auskommt.
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Aus der
EP 1 425 804 B1 ist eine Aktuatoreinheit für ein Einspritzventil einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs bekannt. Diese umfasst ein als Stapel ausgebildetes elektronisches Bauelement mit einer Mehrzahl von Elektrodenschichten, eine Mehrzahl von auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten, wobei jede Werkstoffschicht zwischen zwei der Elektrodenschichten angeordnet ist, zwei Außenelektroden, welche an zumindest einer Umfangsseite des Bauelements mit jeweiligen Elektrodenschichten elektronisch verbunden sind, und eine Isolationsschicht, welche auf der zumindest einen Umfangsseite zumindest die Außenelektroden bedeckt, eine das Bauelement umgebende Rohrfeder, ein aus Isoliermaterial bestehenden Zylinder, welcher zwischen der Rohrfeder und dem Bauelement angeordnet ist.
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Die
WO 2007/093921 A2 zeigt einen piezoelektrischen Aktuator für ein Einspritzventil einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeuges, wo die Isolierung eines piezoelektrischen Stapelaktors gezeigt ist. Hier sind Polymid-Folien und insbesondere Capton-Folien zur Isolierung offenbart. Es wird ein „Barrier coating” verwendet, das gegenüber verschiedenen Substanzen, denen es im Betrieb ausgesetzt ist, resistent ist. Die aus einem Polymid, zum Beispiel Capton, vorgesehene Isolierschicht ist Teil dieses Barrier coatings. Dieses besteht aus einer Schichtenfolge von Isolierschicht, Metallfilm und Fluorpolymerschicht.
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Die
DE 10 2006 002 695 A1 zeigt die elektrische Passivierung von Elektroden mittels Oberflächen eines elektronischen Bauelements. Die Passivierung erfolgt hier zum Beispiel so, dass eine aus Epoxid bestehende Kunststofffolie auf die Oberflächen auflaminiert wird.
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Aus der
DE 39 23 416 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilkörpers aus faserverstärktem Kunstofflaminat mit einer thermoplastischen Matrix in einem durch Druck und Temperatur als wesentliche Prozessparameter bestimmten Umformungsprozess gezeigt.
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In der
DE 10 2008 013 689 A1 wird eine Folienanordnung offenbart, welche eine Schicht A und eine Schicht B aufweist, welche Schicht A und Schicht B polymerbasiert ausgebildet sind und bei welcher die Schichten A und B unverstreckt sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aktuatoreinheit für ein Einspritzventil einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs anzugeben, bei welcher die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen einer Rohrfeder und einer Außenelektrode eines Bauelementstapels verringert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Aktuatoreinheit anzugeben.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Aktuatoreinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft ein Aktuatoreinheit für ein Einspritzventil einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Die Aktuatoreinheit umfasst ein als Stapel ausgebildetes elektronisches Bauelement. Das Bauelement weist eine Mehrzahl an Elektrodenschichten und eine Mehrzahl von auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten auf, wobei jede Werkstoffschicht zwischen zwei der Elektrodenschichten angeordnet ist. Das Bauelement umfasst ferner zwei Außenelektroden, welche an zumindest einer Umfangsseite des Bauelements mit jeweiligen Elektrodenschichten elektrisch verbunden sind. Es ist schließlich eine Isolationsschicht vorgesehen, insbesondere aus Silikon, welche auf der zumindest einen Umfangsseite zumindest die Außenelektroden bedeckt. Die Aktuatoreinheit weist ferner eine das Bauelement umgebende Rohrfeder auf. Erfindungsgemäß ist eine aus Isoliermaterial bestehende Folie, welche lösbar zwischen der Rohrfeder und dem Bauelement angeordnet ist, vorgesehen.
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Die Folie ist durch plastische Verformung in eine rohrförmige Gestalt mit einem kleineren Radius des Bauelements gebracht wodurch die rohrförmige Folie eine Eigenspannung aufweist, durch welche eine kraftschlüssige Verbindung zu dem Bauelement herstellbar ist.
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Dadurch, dass die Folie mit dem Bauelement nicht klebend oder anderweitig haftend verbunden ist, wird Platz für die Kleberschicht eingespart. Hierdurch werden auch keine Fremdstoffe eingebracht, deren reaktive Eigenschaften im Betrieb der Aktuatoreinheit nicht vollständig abgeschätzt werden können. Die Schichtdicke der Folie kann abhängig von dem zur Verfügung stehenden Platz in der Aktuatoreinheit gewählt werden. Darüber hinaus lässt sich die Aktuatoreinheit auf einfache Weise herstellen. Die Verwendung einer Folie zwischen der Rohrfeder und dem Bauelement erlaubt eine raumsparende Isolierung zwischen dem Bauelement und der Rohrfeder. Im Vergleich zu bisher vorgesehenen Isolationsschichten kann die Folie dabei bis zu zehnmal dünner realisiert sein. Insbesondere kann die Aktuatoreinheit damit in sog. Inline-Injektoren zum Einsatz kommen. Die Verwendung einer Folie als Isolationsmaterial ermöglicht darüber hinaus einen aus Fertigungssicht und Kostensicht günstigen Isolationsschutz.
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Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn die Folie aus Polyimid gebildet ist. Bevorzugt wird hierbei Kapton verwendet, da dessen Materialeigenschaften in Kombination mit dem Material der Isolationsschicht, in der Regel Silikon, aus der Vergangenheit bestens bekannt sind.
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Die Folie weist zweckmäßigerweise eine Dicke zwischen 20 und 100 μm, insbesondere zwischen 20 und 50 μm und am meisten bevorzugt von 25 μm auf. Gegenüber herkömmlichen Isolationsmaterialien, welche eine Schichtdicke von 250 bis 300 μm aufweisen, kann hierdurch der Umfang der Aktuatoreinheit wesentlich verringert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Folie durch plastische Verformung in die rohrförmige Gestalt gebracht, wodurch die rohrförmige Folie eine Eigenspannung aufweist, durch welche eine kraftschlüssige Verbindung zu dem Bauelement herstellbar ist. Auf diese Weise ist die einfache Montage gewährleistet. Ferner wird hierdurch der Verzicht auf die klebenden oder haftenden Materialien ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise ist die Folie derart ausgestaltet, dass ein erstes Ende der Folie und ein zweites Ende der Folie benachbart zueinander zum Liegen kommen. Hierdurch ist eine einfache Montage möglich. Darüber hinaus kann die Folie mit minimaler Dicke bereitgestellt werden. Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn das erste Ende der Folie und das zweite Ende der Folie auf Stoß aneinander grenzen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das erste Ende der Folie und das zweite Ende der Folie überlappen. Hierdurch ist in jedem Falle sichergestellt, dass kein direkter Kontakt der Isolationsschicht des Bauelements mit der Rohrfeder möglich ist. Eine Vergrößerung der Gesamtdicke der Folie lokal im Bereich der Überlappung kann dadurch vermieden werden, dass das erste und das zweite Ende der Folie jeweils einen rampenförmigen Verlauf aufweisen, wodurch auch im Überlappungsbereich eine gleichmäßige Dicke der Folie erzielbar ist.
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In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Ende der Folie und dem zweiten Ende der Folie in Erstreckungsrichtung des Bauelements ein Schlitz ausgebildet. Hierdurch ist die Montage der Folie an dem Bauelement besonders einfach. Sofern der Schlitz der rohrförmigen Folie außerhalb, d. h. neben oder benachbart zu, einer jeweiligen Außenelektrode angeordnet ist, besteht auch keinerlei Gefahr, dass die Außenelektrode und die Rohrfeder in elektrischen Kontakt zueinander geraten.
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Die Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Folie für eine Aktuatoreinheit der oben beschriebenen Art. Bei diesem Verfahren wird eine aus Isoliermaterial bestehende, im Wesentlichen blattförmige Folie mit einer ersten Hauptseite und einer der ersten Hauptseite gegenüberliegenden zweiten Hauptseite bereitgestellt. Die Folie wird auf der ersten Hauptseite zumindest abschnittsweise mit einer Kraft beaufschlagt zur Erzeugung einer plastischen Verformung der Folie auf dieser ersten Hauptseite. Dabei erfolgt die Kraftbeaufschlagung derart, dass die blattförmige Folie in eine rohrförmige Form gebracht wird, so dass ein erstes Ende der Folie und ein zweites Ende der Folie benachbart zueinander zum Liegen kommen.
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Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt hierbei die Erkenntnis zu Grunde, dass ein Polyimid, insbesondere Kapton, thermisch nicht verformt werden kann. Alternativ zu einer thermischen Verformung wird deshalb die zunächst blattförmige Folie lokal mit mechanischem Stress beaufschlagt. Erfolgt die Stressbeaufschlagung auf eine gezielte Weise, so kann die blattförmige Folie in die gewünschte rohrförmige Form gebracht werden und als Isolationsschicht in der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit verwendet werden.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet die erste Hauptseite der Folie eine Außenseite der rohrförmigen Folie aus, wobei die Kraftbeaufschlagung durch zwei lateral bewegte Platten erfolgt, zwischen denen die Platte gebogen und/oder gefaltet und/oder gerollt wird. In diesem Zusammenhang kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, wenn a) die Folie über einen Kern gegebener Querschnittsform gewickelt wird, b) die zwei Platten über die um den Kern gewickelte Folie bewegt werden, und c) der Kern herausgezogen wird, wobei Schritt b) vor und/oder nach Schritt c) durchgeführt werden kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung bildet die erste Hauptseite der Folie eine Innenseite der rohrförmigen Folie aus. Die rohrförmige Form der Folie kann dadurch erzeugt werden, dass die erste Hauptseite über eine scharfe Kante oder Klinge gezogen wird.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Folie in eine Prägeform eingelegt wird und die erste Hauptseite durch einen daran angepassten Prägestempel mit Druck beaufschlagt wird. Es ist in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn die Folie nach jedem Prägevorgang seitlich um ein vorgegebenes Maß versetzt wird. Als Prägestempel kann hierbei auch eine mit entsprechenden Vorsprüngen versehene Walze verwendet werden, welche in einer Richtung über die zunächst blattförmige Folie bewegt wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn während der mechanischen Beaufschlagung mit Stress die Folie auf einem nachgiebigen Untergrund liegt, so dass sich die Vorsprünge der Walze in gewünschter Weise in die Folie eindrücken können.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung werden auf der ersten Hauptseite durch einen Griffel im Wesentlichen parallel verlaufende Drucklinien erzeugt, wobei die Linien in Richtung einer Rotationsachse verlaufen und wobei der Abstand zweier benachbarter Linien in Abhängigkeit eines zu erzielenden Radius der rohrförmigen Folie gewählt wird.
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An dieser Stelle sei betont, dass sämtliche Verfahren nicht einen Materialabtrag oder dergleichen bezwecken. Sämtliche Verfahren basieren lediglich darauf, eine plastische Verformung der insbesondere aus Polyimid bestehenden Folie zu bezwecken.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Radius der hergestellten rohrförmigen Folie kleiner als der Radius des Bauelements gewählt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Aktuatoreinheit der oben beschriebenen Art. Bei diesem Verfahren werden ein als Stapel ausgebildetes Bauelement, eine Rohrfeder und eine aus Isoliermaterial bestehende rohrförmige Folie bereitgestellt, wobei die rohrförmige Folie nach einem Verfahren der oben beschriebenen Art hergestellt ist. Die rohrförmige Folie wird in Erstreckungsrichtung des Bauelements über das Bauelement geschoben, wobei in einer Sollposition der Folie diese aufgrund ihrer Eigenspannung und Reibkräfte kraftschlüssig mit dem Bauelement verbunden ist. Schließlich wird die Rohrfeder in Erstreckungsrichtung des Bauelements über das mit der Folie versehene Bauelement geschoben.
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Das Verfahren zum Herstellen der Aktuatoreinheit kommt damit ohne die Verwendung von Zusatzstoffen aus, welche für eine Haftung der Komponenten aneinander sorgen. Aufgrund dieses Verzichts auf Zusatzstoffe lässt sich einerseits eine Aktuatoreinheit mit minimalem Durchmesser bereitstellen. Andererseits können Probleme aufgrund von nicht aneinander angepassten Materialien vermieden werden. Darüber hinaus ist die Handhabung während der Fertigung auf einfachste Weise möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel, das in schematischer Darstellung die Herstellung einer erfindungsgemäßen, rohrförmigen Folie zeigt,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel, das in schematischer Darstellung die Herstellung einer erfindungsgemäßen, rohrförmigen Folie zeigt,
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel, das in schematischer Darstellung die Herstellung einer erfindungsgemäßen, rohrförmigen Folie zeigt, und
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5 ein viertes Ausführungsbeispiel, das in schematischer Darstellung die Herstellung einer erfindungsgemäßen, rohrförmigen Folie zeigt.
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1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit 1 für ein Einspritzventil einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Im Zentrum der Aktuatoreinheit 1 ist ein als Stapel ausgebildetes elektronisches Bauelement 10 angeordnet. üblicherweise weist ein solcher Stapel, in der Draufsicht betrachtet, einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf. Der Stapel wird typischerweise an zwei sich gegenüberliegenden Umfangsseiten elektrisch kontaktiert. Das Bauelement 10 umfasst (in 1 nicht sichtbar) eine Mehrzahl von Elektrodenschichten oder eine Mehrzahl von auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten, wobei jede der Werkstoffschichten zwischen zwei der Elektrodenschichten angeordnet ist. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über zwei Außenelektroden, welche mit jeweiligen Elektrodenschichten elektrisch verbunden sind. Um den mit den zwei Außenelektroden versehenen Bauelementstapel mechanisch schützen zu können, ist außenumfangsseitig eine Isolationsschicht auf die Umfangsseiten des Bauelementstapels aufgebracht. Hierbei ergibt sich der in der 1 dargestellte in etwa kreisförmige Querschnitt des Bauelements 10. Die Isolationsschicht besteht insbesondere aus Silikon, wobei auch andere Materialien zum Einsatz kommen können.
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Durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die zwei Außenelektroden kann eine senkrecht zur Blattebene erfolgende Auslenkung des Bauelementsstapels erreicht werden. Um eine Beschädigung des Bauelementstapels während dessen aktuatorischer Betätigung verhindern zu können und andererseits eine Rückstellkraft auf den Bauelementstapel ausüben zu können, wenn eine Ansteuerung über die zwei Außenelektroden nicht mehr erfolgt, ist eine das Bauelement 10 umgebende Rohrfeder 20 vorgesehen. Die Rohrfeder 20 ist typischerweise aus einem Metall gefertigt. Um aufgrund der permanenten Relativbewegung des Bauelements 10 und der Rohrfeder 20 zueinander einen Abtrag der Isolationsschicht des Bauelements 10 und damit eventuell einen elektrischen Kontakt zwischen einer der Außenelektroden und der metallischen Rohrfeder 20 zu verhindern, ist zwischen dem Bauelement 10 und der Rohrfeder 20 eine aus Isoliermaterial bestehende Folie 30 angeordnet. Um den Außendurchmesser der Aktuatoreinheit 1 möglichst gering halten zu können, ist die Folie 30 weder mit dem Bauelement 10 noch mit der Rohrfeder 20 verklebt. Die Fixierung der Folie 20 an dem Bauelement 10 erfolgt vielmehr durch eine kraftschlüssige Verbindung aufgrund einer Eigenspannung der Folie durch plastische Verformung und Reibung an der Isolationsschicht des Bauelements 10.
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Als Material für die Folie wird ein Polyimid, insbesondere Kapton, verwendet. Polyimid bzw. Kapton weisen die Eigenschaft auf, dass diese nicht auf thermische Weise deformiert und damit in die rohrförmige Gestalt gebracht werden können. Die Erfindung sieht deshalb eine andere Bearbeitung einer zunächst blattförmigen Folie vor, um diese in die in 1 gezeigte rohrförmige Form zu bringen. Aufgrund der nachfolgend näher beschriebenen Verarbeitung weist die Folie 30 im Bereich zweier aneinander grenzender Enden – eines ersten Endes 33 und eines zweiten Endes 34 – einen Schlitz 31 auf.
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Der Herstellung der Folie 30 liegt das Prinzip zu Grunde, auf einer Hauptseite der Folie lokal eine Kraft auszuüben, welche zu einer Deformation der zunächst blattförmigen Folie führt. Sofern die Ausübung der Kraft auf geeignete Weise erfolgt, kann die blattförmige Folie in eine rohrförmige Form gebracht werden, welche bevorzugt einen Radius aufweist, der kleiner ist als der Radius des Bauelements 10. Auf diese Weise wird die notwendige Eigenspannung der Folie 30 an dem Bauelement 10 erzeugt, wodurch die eingangs erwähnte kraftschlüssige Verbindung gegeben ist.
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Zweckmäßigerweise kommen das erste Ende 33 der Folie und das zweite Ende 34 der Folie 30 benachbart zueinander zum Liegen. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn das erste Ende 33 und das zweite Ende 34 der Folie auf Stoß aneinander grenzen, da dann ein Kurzschluss zwischen der metallischen Rohrfeder 20 und einer eventuell freiliegenden Außenelektrode zuverlässig verhindert werden kann. Alternativ ist auch ein Überlappen des ersten Endes 33 und des zweiten Endes 34 der Folie 30 möglich. Dabei ist es gegebenenfalls zweckmäßig, wenn das erste und das zweite Ende 33, 34 der Folie 30 rampenförmig ausgebildet sind, so dass im Bereich des Überlapps eine der Dicke der Folie entsprechende Dicke erzielbar ist.
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In einer weiteren, wie in 1 dargestellten Ausgestaltung kann zwischen dem ersten Ende 33 und dem zweiten Ende 34 der Folie 30 in Erstreckungsrichtung des Bauelements, d. h. senkrecht zur Blattebene, ein Schlitz 31 ausgebildet sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn der Schlitz 31 der rohrförmigen Folie 30 außerhalb, d. h. benachbart zu, einer jeweiligen Außenelektrode angeordnet ist.
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In den nachfolgend beschriebenen 2 bis 5 werden verschiedene Verfahren zur „Transformation” einer blattförmigen Folie 30' in eine rohrförmige Folie 30 beschrieben.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der 2 erfolgt die Transformation durch Biegen und/oder Falten und/oder Rollen der zunächst blattförmigen Folie 30'. Dabei kann die blattförmige Folie 30' zunächst um einen Kern gewickelt werden und mit dem Kern zwischen zwei Platten 40, welche in den mit A und B gezeigten Richtungen bewegt werden, verformt werden. Sobald die Folie eine gewisse Eigenspannung aufweist, kann der Kern herausgezogen werden und der Verformungsvorgang zwischen den beiden Platten 40 fortgeführt werden, bis die rohrförmige Gestalt mit dem gewünschten Radius erreicht ist. Die Bearbeitung erfolgt in dieser Variante auf einer späteren Außenseite der rohrförmigen Folie.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 wird die zunächst blattförmige Folie 30' in Pfeilrichtung C über eine scharfe Kante oder Klinge 42 gezogen. Durch die Kraftbeaufschlagung im Bereich der Spitze 43 der Kante oder Klinge 42 erfolgt die plastische Verformung auf einer Hauptseite, welche die spätere Innenseite der rohrförmigen Folie 30 ausbildet.
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In einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 4 erfolgt eine Prägung mit einem Stempel, der z. B. V-förmig sein kann, welcher die Folie 30' in eine entsprechende, inverse Form hineindrückt (vgl. Bewegungsrichtung D des Prägestempels). Durch wiederholtes Prägen, wobei die Folie nach jedem Prägevorgang geringfügig lateral versetzt wird, entsteht schließlich die rohrförmige Gestalt der Folie 30. Die Prägung kann alternativ auch mit einer Walze mit axial verlaufenden Vorsprüngen erfolgen, wobei die Walze über die Folie 30' fährt, während diese auf einem weichen Untergrund liegt. Dabei können die Walze und der Untergrund relativ statisch sein, während die Folie während des Verformungsvorgangs durch das Werkzeug bewegt wird.
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Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß 5 werden auf einer Hauptseite der blattförmigen Folie 30', welche die spätere Innenseite der rohrförmigen Folie ausbildet, mit einem Griffel Linien 32 plastischer Verformung „aufgebracht”, wobei die Linien 32 parallel in einem vorgegebenen Abstand erzeugt werden, um den gewünschten Radius der rohrförmigen Folie 30 zu erzeugen. Durch den Abstand der parallel verlaufenden Linien 32 kann der Radius eingestellt werden.
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Durch die plastische Verformung der aus Polyimid bestehenden Folie, welche isolierende Eigenschaften aufweist, kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Folie 30 und dem Bauelement 10 erzeugt werden. Die kraftschlüssige Verbindung wird durch die Eigenspannung der rohrförmigen Folie 30 und die Reibung der Folie 30 an dem Isoliermaterial des Bauelements 10 erzielt. Vorzugsweise wird als Material für die Folie 30 Kapton verwendet, da dieses im Hinblick auf die Materialeigenschaften der Isolationsschicht (Silikon) des Bauelements erprobt ist.
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Die Folie 30 kann prinzipiell in einer beliebigen Dicke ausgestaltet werden. Es ist jedoch insbesondere möglich, Dicken von bis zu 25 μm zu erreichen, was in etwa einem Zehntel der bisher notwendigen Isolationsdicken entspricht. Hierdurch kann der Außendurchmesser der Aktuatoreinheit gering gehalten werden, so dass die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit auch in einem sog. Inline-Injektor zum Einsatz kommen kann.
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Erzielt wird die geringe Dicke der Isolationsschicht dadurch, dass auf die Verwendung eines Adhesivs verzichtet werden kann. Durch den Verzicht auf einen Klebstoff können auch keine unerwarteten Probleme im Hinblick auch nicht aneinander angepasste Materialien des Klebstoffs und des Silikons des Bauelements bzw. der Folie auftreten. Das Herstellungsverfahren ist einfach und kostengünstig.