(57)【要約】  とりわけ内燃機関の噴射バルブ用に構成されたピエゾアクチュエータ（１０）は、圧電材料から成るアクチュエータ本体（１２）と、該アクチュエータ本体（１２）内に配置された少なくとも１対の内部電極（１４）とを有する。該内部電極（１４）は外側に向かって案内されており、それぞれ個々に該アクチュエータ本体（１２）の外表面（１６，２８）において、２つの外部電極（１８）およびアクチュエータ本体のうち１つによってコンタクトされている。本発明では外部電極（１８）は、外側に向かって案内された内部電極（１４）をアクチュエータ本体（１２）の外表面において、実質的に完全に被覆する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピエゾアクチュエータ（１０）であって、
たとえば内燃機関の噴射バルブ用のピエゾアクチュエータ（１０）であり、
圧電材料から成るアクチュエータ本体（１２）と、該アクチュエータ本体（１２）内に配置された少なくとも１対の内部電極（１４）とを有し、
該内部電極（１４）は外側に向かって案内されており、それぞれ個々に該アクチュエータ本体（１２）の外表面（１６，２８）において、２つの外部電極（１８）のうち１つによってコンタクトされている形式のものにおいて、
該外部電極（１８）は、外側に向かって案内された該内部電極（１４）をアクチュエータ本体（１２）の外表面（１６，２８）において、実質的に完全に被覆するように大きく形成されることを特徴とする、ピエゾアクチュエータ。
【請求項２】
アクチュエータ本体（１２）は実質的に平行６面体形に形成されており（図１）、
外部電極（１８）はそれぞれ、実質的に平行６面体形の前記アクチュエータ本体（１２）の相互に隣接して存在する２つの側面（１６）を、実質的に完全に被覆する、請求項１記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項３】
アクチュエータ本体（１２）は実質的にシリンダ形に形成され、たとえば円筒形に形成されており（図２）、
外部電極（１８）はそれぞれ、実質的にシリンダ形のアクチュエータ本体（１２）のシース表面（２８）の半分を、実質的に完全に被覆する、請求項１記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項４】
外部電極（１８）は、アクチュエータ本体（１２）に取り付けられたベースメタライジング（２０）によって形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項５】
外部電極（１８）は変形材料（２２）から形成され、たとえば多数のワイヤを有する網状組織状またはネット状の形状の変形材料（２２）から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項６】
前記変形材料（２２）は、たとえばベースメタライジング（２０）にはんだ付けされている、請求項５記載のピエゾアクチュエータ。
【請求項７】
外部電極（１８）およびアクチュエータ本体（１２）はたとえば、側面（１６）またはシース表面（２８）において、絶縁層（２６）によって包囲されている、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ュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、圧電材料から成るアクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体内に配置された少なくとも１対の内部電極とを有する形式のピエゾアクチュエータ、とりわけ内燃機関の噴射バルブ用のピエゾアクチュエータに関する。前記内部電極は外側に向かって案内され、それぞれ個別に、２つの外部電極のうち１つによって該アクチュエータ本体の外表面においてコンタクトされている。
【０００２】
このような形式のピエゾアクチュエータはとりわけ、内燃機関の噴射バルブに設けられたバルブタペットを制御し、相応に所期のように液状の燃料を供給するのに使用される。このようなアプリケーション事例では、ピエゾアクチュエータのアクチュエータ本体は場合によっては、噴射バルブによって搬送される液状の燃料中にいわゆる「湿式アクチュエータ」として存在し、その際に最大で１８００バールの燃料圧にもさらされる。このように比較的高い圧力により、内部電極の比較的軟質の材料、たとえば銀パラジウム等の材料が、高い圧力に起因してアクチュエータ本体の内側へ押し出されるかないしは突き出されることによって、アクチュエータ本体に配置された内部電極が損傷される可能性がある。
【０００３】
本発明の課題および解決手段
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のピエゾアクチュエータを改善して、アクチュエータ本体がいわゆる「湿式アクチュエータ」として、高圧の液状の燃料中で動作する場合でも、該アクチュエータ本体に設けられた内部電極の損傷が回避されるようにすることである。
【０００４】
前記課題は本発明によれば、請求項１に記載された上位概念による次のアクチュエータによって解決される。すなわち、外側に向かって案内される内部電極がアクチュエータ本体の外表面で、実質的に完全に外部電極によって被覆されるように、該外部電極が大きく形成されたピエゾアクチュエータによって解決される。
【０００５】
本発明の基礎となる思想は、外部電極がアクチュエータ本体の外表面において内部電極を被覆するように、該外部電極を大きく形成することにより、アクチュエータ本体において内部電極が、いずれにせよ既存する外部電極を使用して所期のように保護されることである。このようにして内部電極は、外部電極の比較的安定的な材料によって保護され、内部電極の軟質の材料がアクチュエータ本体の内側へ押し出されるのが確実に阻止される。
【０００６】
ピエゾアクチュエータの本発明による構成は、内部電極のコーナ形のデザインにもインターデジタル形のデザインにも適している。したがって、アクチュエータ本体が実質的に平行６面体形である場合、外部電極はそれぞれ、この実質的に平行６面体形のアクチュエータ本体の相互に隣接して存在する２つの側面を完全に被覆する。このようにして、これらの外部電極の下方で、外側に向かって案内されたコーナ形のデザインの内部電極は確実に保護される。
【０００７】
さらに本発明では、実質的にシリンダ形のアクチュエータ本体も保護することができる。こうするためには外部電極によって、実質的にシリンダ形のアクチュエータ本体のシース表面の半分をそれぞれ、完全に被覆する。
【０００８】
アクチュエータ本体に設けられた内部電極のこのような保護の本発明による効果は、所属の外部電極の寸法が相応に大きく形成されることによって得られる。外部電極をさらに整合または形状変更する必要はない。このようにして本発明では、一般に評価されている外部電極と内部電極とのコンタクト技術を使用することができる。したがって本発明によるピエゾアクチュエータの有利な発展形態では、外部電極はそれぞれ、アクチュエータ本体に取り付けられたベースメタライジングによって、従来のピエゾアクチュエータでも実施されるように形成することができる。
【０００９】
本発明による外部電極において、アクチュエータ本体の周辺の燃料圧に対して所望の安定性および耐圧性を保証するためには、本発明による外部電極は有利には、導電性かつ十分に頑強であると同時に十分にフレキシブルな変形材料によって形成され、とりわけ多数のワイヤを有する網目組織またはネットのような形状の変形材料によって形成される。このことによって、アクチュエータ本体の膨張運動および圧縮運動に追従することができる。
【００１０】
本発明におけるこのような変形材料は、特に有利にはベースメタライジングにはんだ付けされる。というのも、ベースメタライジングおよびはんだ部双方が、その下方に存在する内部電極の付加的な保護部を形成するからである。
【００１１】
外部電極のベースメタライジングによっても、その下方に存在する内部電極がある程度保護されるので、ある特定のアプリケーション事例では、外部電極のベースメタライジングが、外側に向かって案内された内部電極をアクチュエータ本体の外表面で実質的に完全に被覆するように、該ベースメタライジングを大きく形成するだけで十分である。このようなベースメタライジングには、とりわけ複数のワイヤを有する網状組織またはネットのような形状の変形材料が導電的にはんだ付けされるかまたは接着される。この寸法は、比較的大面積のベースメタライジングと比較して小さい。
【００１２】
最後に、本発明にしたがって形成された外部電極および所属のアクチュエータ本体は、さらに絶縁層によって周辺の液状燃料から保護することもできる。
【００１３】
図面の簡単な説明
以下で本発明によるピエゾアクチュエータの実施例を、添付の概略的な図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１  本発明によるピエゾアクチュエータの第１の実施例の平面図である。
図２  本発明によるピエゾアクチュエータの第２の実施例の平面図である。
図３  図２に示されたピエゾアクチュエータの一部の側面図である。
【００１５】
実施例の詳細な説明
図１に、ピエゾアクチュエータ１０の第１の実施例が示されている。このピエゾアクチュエータ１０はいわゆる「湿式アクチュエータ」として、燃料チャンバないしは燃料バルブ内に配置され、基本的な構成要素として平行６面体形のアクチュエータ本体１２を有する。このアクチュエータ本体１２は、積層された個々のディスク形の圧電材料から成るエレメントから構成され、これらのエレメントの相互間には、同様にディスク形の内部電極１４が配置されている。図１に示された実施例では、内部電極１４はコーナ形のデザインの内部電極として形成され、平行６面体形のアクチュエータ本体１２の隣接する２つの側面１６に沿ってＬ字形に延在する。内部電極１４はこれらの側面１６から、アクチュエータ本体１２の内側にある程度突出されている。このようにして内部電極１４は、アクチュエータ本体１２の内部に配置されており、該アクチュエータ本体１２の側面まで、外側に向かって案内されている。
【００１６】
ここで、内部電極１４は外部電極１８に接触する。この外部電極１８は、外側に向かって案内された内部電極１６がアクチュエータ本体１２の側面１６において、該外部電極１８によって実質的に完全に被覆されるように大きく形成される。
【００１７】
外部電極１８はそれぞれ、２つのストライプのベースメタライジング２０によって形成される。これらのベースメタライジング２０はそれぞれ側面１６において、実質的にアクチュエータ本体１２の高さ全体を超えて、次のように大きく延在する。すなわち、外側に向かって案内された内部電極１４がアクチュエータ本体１２の側面１６において、該ベースメタライジング２０によっても実質的に完全に被覆されるように大きく延在する。
【００１８】
内部電極１４に所属するそれぞれ２つのベースメタライジング２０に、アクチュエータ本体１２のコーナの周部に案内された網状組織変形材料２２が、はんだ部２４によって導電的に固定されている。この網状組織変形材料２２は、導電性かつフレキシブルなワイヤ構造体から構成されている。このような網状組織変形材料２２により、内部に内部電極１４が配置されたアクチュエータ本体１２の膨張および収縮が可能になる。それと同時に網状組織変形材料２２は、その下方に設けられたベースメタライジング２０と、とりわけ外側に向かって案内された所属の内部電極１４とが、ピエゾアクチュエータ１０の周辺にある液状燃料の高い圧力で保護されるように、十分に頑強であり、かつ十分に大きく形成される。
【００１９】
外部電極１８と周辺の液状燃料との間で、さらに電気的な絶縁性を保証するためには、すべての外部電極１８と、その下方ないしはその内部に配置されたアクチュエータ本体１２とを、非導電性のプラスチックから成る絶縁層２６によって包囲する。
【００２０】
図２および３に、ピエゾアクチュエータ１０の実施例が示されている。このピエゾアクチュエータ１０も同様にいわゆる「湿式アクチュエータ」として、内燃機関の噴射バルブにおいて液状燃料を調量するために使用される。
【００２１】
図２および３に示されたピエゾアクチュエータ１０は、実質的に円筒形のアクチュエータ本体１２によって構成される。このアクチュエータ本体１２に、インターデジタル形のデザインの内部電極１４が配置されている。図１に示された実施例のように、図２に示された内部電極１４は外側に向かって、円筒形のアクチュエータ本体１２のシース表面２８まで案内され、シース表面２８において、シェル形のベースメタライジング２０と導電接続されている。ベースメタライジング２０には、網状組織変形材料２２がはんだ付けされている。この網状組織変形材料２２もまた、シェル形である。
【００２２】
このように形成された外部電極１８も、次のように大きく形成される。すなわち、外側に向かって案内された内部電極１４をアクチュエータ本体１２のシース表面２８において、実質的に完全に被覆するように大きく形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるピエゾアクチュエータの第１の実施例の平面図である。
【図２】本発明によるピエゾアクチュエータの第２の実施例の平面図である。
【図３】図２に示されたピエゾアクチュエータの一部の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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