(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータ（１）と、
充填物質（７）と、
を備え、
前記充填物質（７）で前記圧電アクチュエータ（１）を取り囲んで構成され、
前記充填物質（７）は、疎水性物質を含むスリーブ（８）中に配設され、
室温で３０％から６０％の湿度における前記スリーブ（８）の最大の湿気吸収が重量０．１％から重量０．３％であり、
前記スリーブ（８）はポリブチレンテレフタレートを備える熱可塑性ポリエステルを備え、前記充填物質（７）はシリコンエラストマーを備え、
前記スリーブ（８）は、前記スリーブ（８）の機械的安定性を強化する物質を、さらに含み、
前記スリーブ（８）の機械的安定性を強化する物質は、ガラス繊維を含む、
ことを特徴とする圧電アクチュエータユニット（Ａ）。
【請求項２】
前記ガラス繊維は、
重量２０％と重量４０％との間の割合で、前記スリーブ（８）に含有される、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータユニット（Ａ）。
【請求項３】
前記充填物質（７）は、
ケイ砂を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータユニット（Ａ）。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータ（１）は、
圧電セラミック（２）と電極層（３）の積層体と、
を備え、
前記積層体の側面には、互いに極性の異なる外部接触部（４）がそれぞれ配設されて、前記電極層（３）に接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータユニット（Ａ）。
【請求項５】
前記スリーブ（８）の前記疎水性物質は、前記圧電アクチュエータ（１）に対して化学的安定性を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータユニット（Ａ）。
【請求項６】
前記スリーブ（８）の前記疎水性物質は、圧電セラミック物質に対して又は前記圧電アクチュエータ（１）の外部接触部の電気伝導性物質に対して化学的安定性を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータユニット（Ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐用年数を延長する手段を有する圧電アクチュエータユニットにおける圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータの耐用年数をできるだけ長く維持するためには、環境的影響から圧電アクチュエータを保護する手段が重要である。
【０００３】
特許文献１によって開示される金属チューブに設けられた圧電アクチュエータは、金属チューブと圧電アクチュエータの間に微小孔又は泡、網、又は繊維の成分を含む圧力伝達媒体を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２００６０２５１７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする目的は、有害な環境的影響から圧電アクチュエータを保護する手段を有する圧電アクチュエータを特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明で特定された圧電アクチュエータユニットは、
圧電アクチュエータと、充填物質とを備え、
前記充填物質で前記圧電アクチュエータを取り囲んで構成され、
前記充填物質は、疎水性物質を含むスリーブ中に配設される。
【０００７】
圧電アクチュエータ内に湿気が浸透すると、圧電アクチュエータの耐用年数が大きく減少することが実験的に知られている。本明細書で開示されるアクチュエータユニットのスリーブの疎水性物質は、上述した湿気を圧電アクチュエータから隔離できるという利点を有する。スリーブにおける疎水性物質の割合は、圧電アクチュエータに全く又はほとんど湿気が及ばないように高く選択される。
【０００８】
圧電アクチュエータ又は圧電性多層部は、好ましくは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックを含む圧電セラミック層と、次の物質の内、好ましくは１つを含む電極層の積層とを含む：銀、パラジウム、白金、銅、又はニッケル。
【０００９】
外部接触部は、積層体の両側面にそれぞれ取り付けられることが好ましい。外部接触部は、電極層に含まれる物質を含んでもよい。外部接触部は、ピン状、層状、あるいは連続する層状に設計されることができる。各外部接触部は、電極層の積層と接触し、そこで、前記各積層の電極層は、それぞれ一方の端部で前記外部接触部と接触して、前記積層体の対応する側面に広がっている。
【００１０】
一実施形態によれば、スリーブは、充填物質と結合する物質であって、充填物質とスリーブとの間に、可能な限り空洞を生じない物質を含む。
【００１１】
スリーブは、例えその物質がスリーブから圧電アクチュエータの対応する部分に拡散しても、圧電アクチュエータの少なくとも一部とであっても、全く化学反応を生じない化学的に安定な物質であることが好ましい。さらに、上述したような化学的安定性を有する疎水性物質が特に好ましい。圧電セラミック層の各外表面は、外部接触部の各表面と同様に、圧電アクチュエータの少なくとも一部と見なされる。そのため、スリーブは、圧電セラミックの物質又は外部接触部の電気伝導性物質と化学反応を生じる物質を、全く含まないように設計される。
【００１２】
スリーブ中の疎水性物質の割合は、室温で３０から６０％の湿度においては、スリーブの最大の湿気吸収が重量０．１％から重量０．３％、さらに好ましくは重量０．２％を示すように選択されれば好ましい。
【００１３】
スリーブは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のような熱可塑性ポリエステルを含む物質を含むのが好ましい。この物質は、疎水性を有すると同時に、スリーブに十分な機械的強度、あるいは充填物質の形状を安定させる安定性を与え、例えば自動車のエンジン室で生じる温度に対する耐久性を有することが知られている。さらに、スリーブに含まれるポリブチレンテレフタレートは、化学的に安定しているので、それらの一部は圧電アクチュエータから解離することがなく、上述した圧電アクチュエータを化学的に汚染しないという利点を有する。
【００１４】
アクチュエータユニットの一実施形態によれば、スリーブは、疎水性物質と、スリーブの機械的強度を強化する、例えば、ガラス繊維のような物質とを含む。スリーブに含まれるガラス繊維は、スリーブの機械的強度及び温度耐久性を増加するという利点がある。
【００１５】
ガラス繊維は、スリーブ中に重量２０から重量４０％の割合で含有されれば好ましく、重量３０％であればさらに好ましい。
【００１６】
スリーブの引張応力に対する弾性係数は、９０００から１１０００ＭＰａの間であれば好ましく、１００００ＭＰａであればさらに好ましい。スリーブの破壊応力は、１３０から１４０ＭＰａの間であれば好ましく、１３５ＭＰａであればさらに好ましい。
【００１７】
アクチュエータユニットの一実施形態によれば、圧電アクチュエータとスリーブとの間にある充填物質は、ガソリン、ディーゼル燃料、あるいは、非腐食性燃料のような燃料に接触したときに分解しない物質を含む。
【００１８】
充填物質の一実施形態によれば、該充填物質は、シリコンエラストマーを含む。
【００１９】
充填物質は、ケイ砂及び／又は結合剤のような添加物を含んでもよい。結合剤は、圧電アクチュエータの外側とスリーブの内側への充填物質の付着性を向上させる。
【００２０】
１つの実施形態によれば、スリーブは射出成形品である。
【００２１】
本明細書で開示される発明を次の実施例と図を用いて、さらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、アクチュエータユニットの透視図である。
【図２】図２Ａは、図１に示すアクチュエータユニットの横断面図である。図２Ｂは、図１に示すアクチュエータユニットの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示されたアクチュエータユニットＡは、充填物質７に取り囲まれた圧電アクチュエータ１あるいは圧電性多層部を含み、圧電アクチュエータ１は、圧電セラミック層２と電極層３を互いに積み重ねてなる積層体を備えている。電極層３は２つの積層を形成して、該２つの積層は前記積層体の異なる側面に繋がっていて、前記積層体の対応する側面に配設された外部接触部４に接続されている。外部接触部４は、ワイヤー状又はピン状に形成された接続部５、６にそれぞれ接続されて、圧電アクチュエータ１が電気的に外部と接続できるようにしている。充填物質７は、シリコンエラストマーを含むのが好ましい。シリコンエラストマーに加えて、充填物質７にケイ砂と結合剤を含むとさらに好ましい。充填物質７は、圧電アクチュエータの外側と接触している。つまり、充填物質７は、圧電セラミック層２の両外面と、外部接触部４の外面とに接触している。充填物質７は、スリーブ８によって外部から隔離されている。スリーブ８の長さ又は高さは、圧電アクチュエータ１の高さに等しい。スリーブ８は、ポリブチレンテレフタレートとガラス繊維で製造され、ガラス繊維は、スリーブに重量３０％の割合で含有される。
【００２４】
図２ａは、図１に示されたアクチュエータユニットＡの横断面図であり、図２ｂは同じくと縦断面図であるが、これらは、外部接触部４と圧電セラミック層２の外表面が充填物質７に取り囲まれた様子を含めて、圧電アクチュエータの周囲の様子を示している。充填物質は、好ましくは円筒形状のスリーブ８によって外部から隔離される。また、図２ａは、互いに異なる外部接触部４に接続する極性の異なる矩形の電極層３を上下に重ねて配設した状態を示している。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  圧電アクチュエータユニット
１  圧電アクチュエータ
２  圧電セラミック層
３  電極層
４  外部接触部
５  第１の接続部
６  第２の、極性の異なる接続部
７  充填物質
８  スリーブ
【図１】
0005941247.tif 000002
【図２ａ）】
0005941247.tif 000003
【図２ｂ）】
0005941247.tif 000004