JP2009117834A - 保護層システムを備えたピエゾアクチエータ及びピエゾアクチエータモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は結合部分（４，５）の間に配置されたピエゾエレメントを有し、少なくともピエゾエレメントを取囲む、内に位置する絶縁する第１の層体（１１）とその上にある金属製の第２の層体とから成る保護層システムを有しているピエゾアクチエータを改良すること。
【解決手段】第２の層体が少なくとも２つの金属層（２，３；９，１０）から成り、該２つの層（２，３；９，１０）が、結合部分（４，５）もしくはアクチエータヘッド（７）及び／又はアクチエータフット（８）に向いた一方の層の側方領域（２′，３′）が所定の値だけ他方の層を越えて突出するように互いに重ねられており、ピエゾアクチエータ（１）を包んだあとで突出する側方領域（２′，３′）が各結合部分と緊密に結合されていること。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１に述べた形式の保護層システムにおける有利には金属製の外側の保護層を有するピエゾアクチエータ及びピエゾアクチエータモジュールに関する。このピエゾアクチエータ及びピエゾアクチエータモジュールは燃焼機関において燃料を正確な時点にかつ量的に正確に調量するためにピエゾインジケータにおいて使用されることができる。

このようなピエゾインジケータは主として保持体と該保持体内に配置されたピエゾアクチエータとから成っている。このピエゾアクチエータはアクチエータヘッドとアクチエータフットとの間に配置された、相上下して重ねられたピエゾエレメントを有している。このピエゾエレメントはそれぞれ内電極で囲まれたピエゾ層から成っている。ピエゾエレメントはピエゾ層のために適した結晶構造（ピエゾセラミック）を有する材料を使用して形成され、内電極に高い電圧が作用した場合に、ピエゾエレメントの機械的なリアクションが行なわれ、このリアクションが電気的な電圧の作業領域と結晶構造とに関連して所定の方向の押圧力又は張り力を発生させる。ピエゾアクチエータはピエゾインジケータにてノズルニードルと結合され、ピエゾエレメントに電圧が作用することでノズル開口を開放する。

ディーゼルピエゾインジェクタにおいてはいわゆる直接的なノズルニードル制御に際してピエゾアクチエータは直接ディーゼル燃料内で高圧で運転される。ピエゾエレメントを例えばその電気的な絶縁作用に関して保護するためには、ピエゾアクチエータをディーゼル耐性のエラストマで包むことが公知である。この場合の欠点はこのために使用されたエラストマがディーゼル燃料、水並びに燃料内のその他の媒体に対し拡散不動ではないことである。

例えばＷＯ２００１４８８３４Ａからは、ピエゾアクチエータの電気的な絶縁が例えば射出成形によって施されるプラスチックから成る保護外套によって行なわれるピエゾアクチエータが公知である。さらにＤＥ１０１３９８７１Ａ１号明細書からはピエゾアクチエータが周囲の媒体に対し安定した金属スリーブで保護もしくはカプセル化され、アクチエータヘッドとアクチエータフットとにおける結合部分と固定的に例えば溶接によって結合されていることが公知である。
ＷＯ２００１４８８３４Ａ号明細書 ＤＥ１０１３９８７１Ａ１号明細書

本発明は結合部分の間に配置されたピエゾエレメントを有し、少なくともピエゾエレメントを取囲む、内側の絶縁する第１の層体、プラスチックをベースとしたいわゆるベースコートとその上にある金属製の第２の層体とから成るピエゾアクチエータを改良すること。

本発明の特徴は有利な形式で第２の層体がいわゆるトップコートとして少なくとも２つの層から成り、該第２の層体が少なくとも２つの層から成り、該２つの層が、１つの層の結合部分に向いた側方の領域が所定の値だけ他方の層を越えて突出するように重ねられて位置していることである。この場合にはピエゾアクチエータを取囲んだあとで、突出する側方の領域は各結合部分と緊密に結合されている。

この場合、第２の層体は少なくとも２つの金属スリーブから成り、該金属スリーブが互いに交差させられて取付けられているか又は少なくとも２つの通常は薄い金属フォイルから成り、該金属フォイルが互いに交差させられて巻き付けられるか取付けられている。この場合、一方の金属フォイルの側方領域はそれぞれ他方の金属フォイルを越えて突出している。金属フォイルを使用した場合には有利な形式で第１の層体はピエゾアクチエータを取囲むゲルとその上にある成形ホースとから成ることができる。第１の層体は有利にはペルフルオルエーテルゲルを含有し、成形ホースを使用する場合にはこの成形ホースはＰＴＦＥ−成形ホース（ＰＴＦＥ＝ポリテトラフルオルエチレン）であることができる。

この場合、結合部位は有利にはアクチエータヘッド及び／又はアクチエータフットであって、該アクチエータヘッド及び／又はアクチエータフットを介してピエゾアクチエータモジュールが別の装置に保持される。この場合には有利な形式でピエゾアクチエータモジュールもしくはピエゾアクチエータは燃焼機関における燃料の噴射システムのためのピエゾアクチエータの構成部分である。この場合、燃料は保護層システムの周囲を流れる。

ピエゾアクチエータのための、提案された金属製の保護層システムは、ピエゾアクチエータの運動が妨げられておらず、ピエゾアクチエータが燃料から効果的に保護されていることで有利である。薄い少なくとも２つの金属製フォイル又はスリーブを有する金属製の保護層システムは簡単な形式で、材料及び／又は形状接続的な結合方法でピエゾアクチエータに固定される。

ピエゾアクチエータモジュールの金属製の結合部分に固定的に結合された保護システムの十分な動的な回動が保証されるように、本発明によれば少なくとも２つの金属フォイル又はスリーブは、それぞれ選択的に１つの金属フォイル又はスリーブがアクチエータヘッド又はアクチエータフット又はピエゾアクチエータモジュールの任意の結合部分に固定されるように構成されている。金属フォイルは互いに交差させられて巻き付けられるか又は取付けられる。

この場合、金属スリーブ又は金属フォイルは互いに簡単な形式で例えばディーゼル耐性の電気的に絶縁するエラストマで接着される。したがってこのように互いに交差させられるかもしくは櫛形に取付けられた金属製のフォイル又はスリーブによってディーゼル燃料のために長い拡散路が得られ、ひいては場合によってはディーゼル燃料が金属製の保護層システムに侵入した場合に、ディーゼル燃料が本来のピエゾ電気的な層に達するまでに多くの時間が過ぎ去ることが達成される。

本発明のピエゾアクチエータモジュールを説明するために示されたピエゾアクチエータ１は有利な実施例として金属フォイル２と３をトップコートとして備えている。このようなピエゾアクチエータモジュールは明細書冒頭に評価した公知技術によって既に公知であり、例えばそこに記述したように燃焼機関において燃料のための噴射システムにおけるニードル行程制御のために使用される。

この場合、２つの金属フォイル２と３はそれぞれ交代に金属フォイル２が領域２′でかつ金属フォイル３が領域３′で側方へ突出するように取付けられている。したがって金属フォイル２，３は互いに交差して巻き付けられているか取付けられている。

図２からは断面図で、領域２′と３′とがピエゾアクチエータモジュール６の結合部分４，５内に達し、そこで結合部分４，５にそれぞれ交代に結合できることが示されている。相応する構成は金属スリーブによっても達成可能である。

図３にはピエゾアクチエータモジュール６における結合部分としてアクチエータヘッド７とアクチエータフット８とを有する実施例が示されている。この実施例においては交差した結合が図２による実施例と同じ形式で行なわれる。この場合、金属フォイル２と３は互いに簡単な形式で、ディーゼル耐性の電気的に絶縁するエラストマで接着でき、したがってディーゼル燃料が金属フォイル２と３とから成る金属製の保護層システムに侵入することが阻止されるという先に述べた利点が達せられる。

図４には、横断面で、第２の層体（トップコート）として金属スリーブ９を有するピエゾアクチエータ１が示されている。この場合には第１の絶縁層体１１（ベースコート）としてペルフルオルエーテルゲルが存在している。ペルフルオルエーテルゲルはピエゾアクチエータ１を取囲んでいる。さらに図５には、第１の層体１１（ベースコート）が例えばペルフルオルエーテルゲルの上に取付けられた成形ホース１２を有する実施例が示されている。成形ホース１２の上には図１から３までの金属フォイル２，３が位置している。

２つの交差させられて取付けられる金属フォイルを保護層システムとして有するピエゾアクチエータの概略図。 保護層を有する本発明のピエゾアクチエータの断面図。 保護層システムと結合部分としてのアクチエータヘッド及びアクチエータフットとを有する本発明によるピエゾアクチエータモジュールの断面図。 第２の層体として金属スリーブ（Ｔｏｐｃｏａｔ）を有するピエゾアクチエータの横断面図。 成形ホースの上に第２の層体（Ｔｏｐｃｏａｔ）として金属フォイルを有するピエゾアクチエータの横断面図。

符号の説明

１ ピエゾアクチエータ
２，３ 金属フォイル
４，５ 結合部分
６ ピエゾアクチエータモジュール
７ アクチエータヘッド
８ アクチエータフット
９，１０ 金属スリーブ
１１ 第１の層体（ベースコート）
１２ 成形ホース

Claims (9)

1. 結合部分（４，５）の間に配置されたピエゾエレメントを有するピエゾアクチエータ（１）と、少なくともピエゾアクチエータを取囲む、内側の絶縁する第１の層体（１１）とその上にある金属製の第２の層体とから成る保護層システムとを有するピエゾアクチエータモジュールにおいて、前記第２の層体が少なくとも２つの層（２，３；９，１０）から成り、該層（２，３；９，１０）が、前記結合部分（４，５）へ向いた一方の層の側方の領域（２′，３′）が所定の値だけそれぞれ他方の層（２，３；９，１０）を越えて突出するように互いに重ねられており、ピエゾアクチエータ（１）を包んだあとで突出する前記側方の領域（２′，３′）が各結合部分（４，５）と緊密に結合されていることを特徴とする、ピエゾアクチエータモジュール。
2. 第２の層体が少なくとも２つの金属スリーブ（９，１０）から成り、該金属スリーブ（９，１０）が互いに交差させられて取付けられている、請求項１記載のピエゾアクチエータモジュール。
3. 第２の層体が少なくとも２つの金属フォイル（２，３）から成り、該金属フォイルが互いに交差させられて巻き付けられているか又は取付けられており、一方の金属フォイル（２，３）の側方領域（２′，３′）がそれぞれ他方の金属フォイル（２，３）を越えて突出している、請求項１記載のピエゾアクチエータモジュール。
4. 第１の層体（１１）がピエゾアクチエータ（１）を取囲むゲルとその上にある成形ホース（１２）とから成っている、請求項３記載のピエゾアクチエータモジュール。
5. 前記成形ホース（１２）がＰＴＦＥ成形ホースである、請求項４記載のピエゾアクチエータモジュール。
6. 第１の層体（１１）がペルフルオルエーテルゲルを含んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載のピエゾアクチエータモジュール。
7. 結合部分がアクチエータヘッド（７）及び／又はアクチエータフット（８）である、請求項１から６までのいずれか１項記載のピエゾアクチエータモジュール。
8. 金属フォイル（２，３）又は金属スリーブ（９，１０）が互いにエラストマ層で結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のピエゾアクチエータモジュール。
9. ピエゾアクチエータモジュール（６）又はピエゾアクチエータ（１）が燃焼機関における燃料のための噴射システムのためのピエゾインジェクタであって、燃料が保護層システムの周囲を流れる、請求項１から８までのいずれか１項記載のピエゾアクチエータモジュール又はピエゾアクチエータ。

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