DE10335019A1 - piezo actuator - Google Patents

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Friedrich Boecking
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Abstract

Es wird ein Piezoaktor, beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils vorgeschlagen, mit einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen mit in Wirkrichtung dazwischen angeordneten Innenelektroden (2, 3), die alternierend mit einer positiven und einer negativen elektrischen Ladung beaufschlagbar sind. Mit einer aufgrund eines jeweils unterschiedlichen Elektrodendesigns der Innenelektroden (2, 3) ist eine wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden (2, 3) jeweils nach außen führbar. Die wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden (2, 3) erfolgt mit Kontaktelementen (5, 6; 12, 13), die in einer inneren Ausnehmung (5, 6) des Piezoaktors (1) mit den jeweiligen Innenelektroden (2, 3) kontaktiert und dabei senkrecht zum Lagenaufbau nach außen geführt sind.A piezoactuator, for example for actuating a mechanical component, is proposed, having a multilayer structure of piezoelectric layers with internal electrodes (2, 3) interposed therebetween, which can be acted upon alternately with a positive and a negative electrical charge. With a due to a different electrode design of the internal electrodes (2, 3) is a mutual contacting of the internal electrodes (2, 3) each outwardly feasible. The mutual contacting of the internal electrodes (2, 3) takes place with contact elements (5, 6, 12, 13) which are in contact with the respective internal electrodes (2, 3) in an internal recess (5, 6) of the piezoactuator (1) are led outwards perpendicular to the layer structure.

Description

Die Erfindung betrifft einen Piezoaktor, beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils wie ein Ventil oder dergleichen, nach den gattungsgemäßen Merkmalen des Hauptanspruchs.The The invention relates to a piezoelectric actuator, for example for actuating a mechanical component such as a valve or the like, according to the generic features of the main claim.

Es ist beispielsweise aus der DE 199 28 189 A1 bekannt, dass unter Ausnutzung des sogenannten Piezoeffekts ein Piezoelement zur Steuerung des Nadelhubes eines Ventils oder dergleichen aus einem Material mit einer geeigneten Kristallstruktur aufgebaut werden kann. Bei Anlage einer äußeren elektrischen Spannung erfolgt eine mechanische Reaktion des Piezoelements, die in Abhängigkeit von der Kristallstruktur und der Anlagebereiche der elektrischen Spannung einen Druck oder Zug in eine vorgebbare Richtung darstellt.It is for example from the DE 199 28 189 A1 It is known that by utilizing the so-called piezoelectric effect, a piezo element for controlling the needle stroke of a valve or the like can be constructed of a material having a suitable crystal structure. When an external electrical voltage is applied, a mechanical reaction of the piezoelectric element takes place, which, depending on the crystal structure and the contact regions of the electrical voltage, represents a pressure or tension in a predeterminable direction.

Der Aufbau eines solchen Piezoaktors erfolgt beim Stand der Technik in mehreren Schichten als sogenannter Multilayer-Aktor, wobei Innenelektroden, über die die elektrische Spannung aufgebracht wird, jeweils in Wirkrichtung zwischen den Schichten angeordnet werden und mittels Kontaktflächen, die außen liegen, kontaktiert werden. Diese sind in der Regel aus einer Grundmetallisierungsschicht sowie Elementen zur Überbrückung der sich in der Regel nicht vermeiden lassenden Delaminationsrisse aufgebaut. Insbesondere können hier Metallgewebe und leitfähige Polymere verwendet werden. Zur Herstellung solcher Piezoaktoren sind in der Regel aufwendige Schleifprozesse notwendig.Of the Construction of such a piezoelectric actuator takes place in the prior art in multiple layers as a so-called multilayer actuator, wherein internal electrodes, over the the electrical voltage is applied, respectively in the effective direction be arranged between the layers and by means of contact surfaces, the Outside lie, be contacted. These are usually made from a base metallization layer as well as elements for bridging the built up usually not avoiding Delaminationsrisse. In particular, you can here metal mesh and conductive Polymers are used. For the production of such piezoelectric actuators As a rule, complex grinding processes are necessary.

Weiterhin müssen diese Außenkontaktierungen wegen der an ihnen anliegenden elektrischen Potentiale gegen die Umgebung isoliert werden. Möglich sind auch eingesinterte Stifte als Außenkontaktierungen, die aber bezüglich des Dehnungsverhalten des Piezoaktors bzw. der Keramik der Piezolagen auch im Fertigungsprozess Nachteile aufweisen.Farther have to these external contacts because of the electrical potentials applied to them against the Be isolated environment. Possible are also sintered pins as external contacts, but in terms of the expansion behavior of the piezoelectric actuator or the ceramic of the piezoelectric layers also have disadvantages in the production process.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der eingangs beschriebene Piezoaktor, der beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Bauteils verwendbar sein kann, weist einen Mehrschichtaufbau von Piezolagen mit in Wirkrichtung dazwischen angeordneten Innenelektroden auf, die alternierend mit einer positiven und einer negativen elektrischen Ladung beaufschlagbar sind. Es ist weiterhin eine aufgrund eines jeweils unterschiedlichen Elektrodendesigns der Innenelektroden wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden nach außen führbar. In vorteilhafter Weise erfolgt erfindungsgemäß die wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden mit Kontaktele menten derart, dass diese in mindestens einer inneren Ausnehmung des Piezoaktors mit den jeweiligen Innenelektroden kontaktiert und dabei senkrecht zum Lagenaufbau nach außen geführt sind.Of the initially described piezoelectric actuator, for example, for actuating a mechanical component can be used, has a multi-layer structure of piezoelectric layers with internal electrodes interposed in the direction of action alternating with a positive and a negative electric Charge can be acted upon. It is still one due to one each different electrode design of the internal electrodes mutual contacting of the internal electrodes outwards feasible. In Advantageously, according to the invention, the mutual contacting the internal electrodes with Kontaktele elements such that these in at least an inner recess of the piezoelectric actuator with the respective internal electrodes contacted and are guided perpendicular to the layer structure to the outside.

Bei einer Ausführungsform können die Kontaktelemente vorteilhaft elektrisch leitende Elemente sein, die in einer einzigen Bohrung durch ein isolierendes Material voneinander getrennt sind und mit einem leitfähigen Stoff jeweils abwechselnd an die jeweiligen Innenelektroden mit dem positiven und dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle geführt sind. Die Kontaktelemente können alternativ auch aus einem flexiblen Elektrodenmaterial hergestellt sein.at an embodiment can the contact elements advantageously be electrically conductive elements, in a single hole through an insulating material from each other are separated and alternately with a conductive material to the respective internal electrodes with the positive and the negative Connection of a voltage source are performed. The contact elements can alternatively be made of a flexible electrode material.

Bevorzugt sind die Kontaktelemente elektrisch leitende Stifte, die mit einem leitfähigen Stoff, z.B. ein Polymer, derart umgeben sind, dass die jeweilige Kontaktierung der Innenelektroden mit dem positiven und dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle durchführbar ist.Prefers are the contact elements electrically conductive pins, with a conductive Fabric, e.g. a polymer, are surrounded such that the respective Contacting of the internal electrodes with the positive and the negative Connection of a voltage source is feasible.

Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass die bisher übliche Außenkontaktierung unter Berücksichtigung der Hub- und Wärmedehnungskompensation in den Piezoaktor hinein verlegt worden ist. Die gesamte Konstruktion wird dadurch robuster und die Herstellung kostengünstiger.With the invention is achieved in an advantageous manner that the usual external contact under consideration the lifting and thermal expansion compensation has been moved into the piezoelectric actuator inside. The entire construction This makes it more robust and cheaper to manufacture.

Die innenliegende Kontaktierung besteht dabei bevorzugt aus zwei einfachen Kontaktstiften, die die elektrischen Pole des Piezoaktors darstellen und durch ein leitfähiges, flexibles Material mit den Innenelektroden verbunden sind. Durch diese neuartige Kontaktierung entstehen vor allem Vorteile hinsichtlich der Kompaktheit, so dass sich auf gleicher Querschnittsfläche gegenüber der konventionellen Außenkontaktierungen mehr aktive Keramikquerschnitte anordnen lassen oder auch ein Piezoaktor mit einem geringerem Platzbedarf realisiert werden kann.The internal contact preferably consists of two simple Contact pins that represent the electrical poles of the piezoelectric actuator and by a conductive, flexible material are connected to the internal electrodes. By This novel contact arises above all advantages in terms the compactness, so that on the same cross-sectional area compared to the conventional external contacts can arrange more active ceramic cross sections or even a piezoelectric actuator can be realized with a smaller footprint.

Ferner ist auch die Robustheit verbessert, da die mechanisch empfindliche Schnittstelle Metall-Keramik zwischen Kontaktelement und Piezolagen im Fertigungsprozess und im Betrieb besser geschützt ist.Further The robustness is also improved as the mechanically sensitive Interface metal-ceramic between contact element and piezo layers is better protected in the manufacturing process and during operation.

Auch die Herstellungskosten können dadurch vermindert werden, dass Schleifarbeitsgänge in der Hartbearbeitung zur Herstellung der Außenkontaktierung entfallen können. Unter Verwendung der Ausnehmungen als Bezugsbasis können Herstellungstoleranzen dann einfacher eingehalten oder eingeengt werden, da die Bezugsbasis während des gesamten Fertigungsprozesses erhalten bleibt. Außerdem ist aufgrund der gleichen äußeren Bauform auch die Kompatibilität zu den bisherigen Piezoaktordesignformen gewährleistet.Also the manufacturing costs can be reduced by grinding operations in the hard machining for the production of external contact can be omitted. Using the recesses as a reference, manufacturing tolerances can be used then be more easily adhered to or narrowed down as the reference base while of the entire manufacturing process is maintained. Besides that is due to the same external design as well the compatibility guaranteed to the previous Piezoaktordesignformen.

Auf einfache Weise können die Kontaktelemente durch die gesamte Länge des Piezoaktors und einen vorgegebenen Bereich nach außen geführt werden. Alternativ es ist auch möglich, die Kontaktelemente nur über einen Teil der Länge des Piezoaktors und einen vorgegebenen Bereich nach außen zu führen.In a simple way, the contact elements through the entire length of the piezoelectric actuator and a predetermined range are led to the outside. Alternatively, it is also possible to guide the contact elements only over part of the length of the piezoelectric actuator and a predetermined range to the outside.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Kontaktelemente außerhalb des Piezoaktors in einem isolierenden Aktorfuß eingebettet und der Piezoaktor und der Aktorfuß sind in eine metallische Hülse derart dichtend eingefügt, dass die gesamte Anordnung im Bereich aggressiver Flüssigkeiten betreibbar ist.According to one advantageous embodiment the contact elements outside of the piezoelectric actuator embedded in an insulating Aktorfuß and the piezoelectric actuator and the actuator base are in a metallic sleeve inserted so tightly, that the whole arrangement is in the range of aggressive liquids is operable.

Die gesamte Anordnung als Piezoaktormodul kann damit in vorteilhafter Weise zur Nadelhubsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, bei der das Piezoaktormodul eine Stahl-Schweißkonstruktion ist, die der Trennung des Piezoaktors vom umgebenden Kraftstoff dient. Ein wesentliches Bauteil stellt dabei der Aktorfuß dar, der hier die mechanische Basis sowie die elektrische Kontaktierung für den Piezo aktor und eine O-Ringnut zur Abdichtung des Kraftstoffes anbietet. Dieser Aktorfuß ist somit einfach als Stahl-Kunststoffspritzgussteil mit eingelegten Kontaktdrähten oder -stiften ausgeführt.The entire arrangement as a piezoelectric actuator can thus in an advantageous Way to Nadelhubsteuerung for the fuel injection can be used in a motor vehicle, in which the piezoelectric actuator is a welded steel construction, the Separation of the piezoelectric actuator from the surrounding fuel is used. An essential Component represents thereby the Aktorfuß, here the mechanical Base and the electrical contact for the piezo actuator and an O-ring groove offers to seal the fuel. This actuator foot is thus simply as a steel plastic injection molded part with inserted contact wires or pins are executed.

Ein wesentlicher Vorteil auch der zuvor genannten Ausführungsform besteht vor allem darin, dass diese Konstruktion gegenüber der bekannten Außenkontaktierung kostengünstiger ist, da etliche Teile und Fertigungsprozesse, wie zuvor erwähnt, eingespart werden.One substantial advantage also of the aforementioned embodiment Above all, this construction is opposite to the known external contact cost-effective is because several parts and manufacturing processes, as mentioned above, saved become.

Die Kontaktelemente können hier beispielsweise nur einen kurzen Bereich aus dem Aktorfuß herausragen und dort mit weiteren, vorzugsweise in einem weiteren Bauteil eingebetteten Kontaktstiften kontaktiert werden, beispielsweise durch Schweißen oder dergleichen. Bevorzugt sind herbei der Aktorfuß und/oder das weitere Bauteil Kunststoffspritzteile und die Hülse ist aus Stahl hergestellt.The Contact elements can Here, for example, protrude only a short range of the Aktorfuß and there with further, preferably embedded in another component Contact pins are contacted, for example by welding or like. The actuator base and / or the further component are preferred Plastic injection parts and the sleeve is made of steel.

Grundsätzlich ist die Verwendung eines Aktorfußes dadurch vorteilhaft, dass der Aktorfuß zwei parallele Bohrungen anbietet, durch die die Kontaktelemente des Piezoaktors geschoben werden können. Je nach Platzbedarf der Durchführungen kann die O-Ringnut des Piezoaktormoduls an dem bestehenden Absatz des Aktorfußes verbleiben oder alternativ auf den Absatz der Hülse verlagert werden, da dort durch die Verlegung der elektrischen Anschlüsse Platz gewonnen wird.Basically the use of an actuator base advantageous in that the actuator foot two parallel holes offered, pushed by the contact elements of the piezoelectric actuator can be. Depending on the space requirements of the bushings can the O-ring groove of the piezoelectric actuator to the existing paragraph of the actuator base remain or alternatively be relocated to the shoulder of the sleeve, since there space is gained by laying the electrical connections.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Piezoaktors werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:embodiments the piezoelectric actuator according to the invention will be explained with reference to the drawing. Show it:

1 einen Längsschnitt durch einen Piezoaktor mit innenliegender Kontaktierung der Innenelektroden, 1 a longitudinal section through a piezoelectric actuator with internal contacting of the internal electrodes,

2 einen Querschnitt durch den Piezoaktor nach der 1, 2 a cross section through the piezoelectric actuator after the 1 .

3 ein Ausführungsbeispiel eines Piezoaktormoduls mit Hülse und Aktorfuß, 3 an embodiment of a piezoelectric actuator with sleeve and actuator foot,

4 eine Abwandlung des Piezoaktormoduls nach der 3 mit einem weiteren Bauteil zur Verlängerung der Kontaktelemente, 4 a modification of the piezoelectric actuator according to the 3 with a further component for extending the contact elements,

5 ein Ausführungsbeispiel mit nur einer Bohrung für die innenliegende Kontaktierung der Innenelektroden, 5 an embodiment with only one bore for the internal contacting of the internal electrodes,

6 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach der 5 und 6 a cross section through the embodiment of the 5 and

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem flexiblen Elektrodenmaterial für die innenliegende Kontaktierung. 7 a further embodiment with a flexible electrode material for the internal contacting.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

In 1 und 2 ist in verschiedenen Ansichten ein als sogenannter Multilayer aufgebauter Piezoaktor 1 gezeigt, der in an sich bekannter Weise aus Piezofolien eines Keramikmaterials mit einer geeigneten Kristallstruktur aufgebaut ist, so dass unter Ausnutzung des sogenannten Piezoeffekts bei Anlage einer äußeren elektrischen Spannung an hier nur beispielhaft mit Bezugszeichen versehene Innenelektroden 2 und 3 eine mechanische Reaktion des Piezoaktors 1 in Wirkrichtung 4 erfolgt.In 1 and 2 is in different views a so-called multilayer piezoelectric actuator 1 shown, which is constructed in a conventional manner from piezo films of a ceramic material having a suitable crystal structure, so that taking advantage of the so-called piezoelectric effect when applying an external electrical voltage to here only by way of example provided with reference numerals internal electrodes 2 and 3 a mechanical reaction of the piezoelectric actuator 1 in the direction of action 4 he follows.

Der hier beschriebene Piezoaktor 1 hat vorzugs- aber nicht notwendigerweise eine rundes Design, wie aus der 2 ersichtlich ist. Im Inneren des Piezoaktors 1 befinden sich zwei in Längsrichtung erstreckte Bohrungen 5 und 6, wobei die Innenelektroden 2 und 3 je nach Polarität an die linke Bohrung 5 oder an die rechte Bohrung 6 herangeführt sind.The piezoactuator described here 1 has preferential but not necessarily a round design, as from the 2 is apparent. Inside the piezo actuator 1 There are two longitudinally extending holes 5 and 6 , wherein the internal electrodes 2 and 3 depending on polarity to the left hole 5 or to the right hole 6 are introduced.

In den Bohrungen 5 und 6 sind Kontaktelemente 7 und 8, hier runde Stifte, in einem leitfähigen aber flexiblen Stoff 9, z.B. Polymer, fest eingebettet, die die Innenelektroden nach außen kontaktieren und darüber hin aus auch eine Zentriermöglichkeit anbieten. Dieses Polymer sollte so beschaffen sein, dass es auf im gegebenen Bauraum die durch Schalthub und Temperaturwechsel entstehende Dehnung aufnimmt, so dass die elektrische Kontaktierung der Innenelektroden über die Lebensdauer des Piezoaktors gegeben ist. Sollte die Kontaktierung zwischen Polymer und Innenelektroden nicht ausreichen, kann diese durch eine Grundmetallisierung in den Bohrungen verbessert werden.In the holes 5 and 6 are contact elements 7 and 8th here round pins, in a conductive but flexible fabric 9 , For example, polymer, firmly embedded, which contact the internal electrodes to the outside and also offer a centering beyond. This polymer should be such that, in the given space, it absorbs the expansion caused by switching stroke and temperature change, so that the electrical contacting of the internal electrodes is ensured over the life of the piezoelectric actuator. If the contact between polymer and internal electrodes is insufficient, this can be improved by a base metallization in the holes.

Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn die Kontaktelemente 7 und 8 unterschiedlich dick oder lang sind, um eine Verwechselung der Pole auszuschließen.It may be expedient if the contact elements 7 and 8th are different thick or long, to avoid confusion of the poles.

Aus 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele eines Piezoaktormoduls 10 zu entnehmen, die im Inneren einer Stahlhülse 11 jeweils einen Piezoaktor 1 enthalten, wie er anhand der vorhergehenden Figuren beschrieben ist.Out 3 and 4 are exemplary embodiments of a piezoelectric actuator module 10 to take that inside a steel sleeve 11 one piezoelectric actuator each 1 included, as described with reference to the preceding figures.

Beim Ausführungsbeispiel nach der 3 sind Kontaktelemente 12 und 13 durch einen Stahl-Kunststoffverband, geführt, der einen isolierenden Aktorfuß 14a, z.B. ein angespritztes Kunststoffteil, das mit Stahl 14b umgeben und in der Stahlhülse 11 fest verankert ist. Somit ist der isolierende Aktorfuß 14 und der Piezoaktor 1 in die Stahlhülse 11 derart dichtend eingefügt, dass die gesamte Anordnung im Bereich aggressiver Flüssigkeiten betreibbar ist.In the embodiment of the 3 are contact elements 12 and 13 through a steel-plastic bandage, which has an insulating actuator base 14a , eg a molded plastic part, with steel 14b surrounded and in the steel sleeve 11 firmly anchored. Thus, the insulating actuator foot 14 and the piezo actuator 1 in the steel sleeve 11 inserted so tightly that the entire arrangement is operable in the field of aggressive liquids.

Das Ausführungsbeispiel nach der 4 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach der 3 dadurch, dass die Kontaktelemente 12 und 13 des Piezoaktors 1 so kurz wie möglich gehalten werden. Ein Aktorfuß 15a, 15b ist hier ebenfalls ein Stahl-Kunststoffverband.The embodiment of the 4 differs from the embodiment of the 3 in that the contact elements 12 and 13 of the piezo actuator 1 be kept as short as possible. An actuator base 15a . 15b Here is also a steel-plastic bandage.

Ein weiteres Bauteil 16, ebenfalls ein Stahl-Kunststoffverband, ist hier mit eingelegten Kontakten 17 und 18 ausgeführt. Diese Kontakte sind hier so gestaltet, dass sie im Aktorfuß 15a mit den Kontaktelementen 12 und 13 vorzugsweise durch Widerstandsschweißen elektrisch verbunden werden können. Am anderen Ende können diese Kontakte 17 und 18 so gestaltet werden, dass sie in eine vorhandene Konstruktion ohne Änderung integriert werden kann. Sie sind beispielsweise so lang, dass diese bei einem Einsatz zur Nadelhubsteuerung in einer Kraftstoffeinspritzung bis zum Flachstecker des Injektors reichen, so dass hier zusätzliche Kontakte und der zugehörige Kontaktierungsprozess entfallen kann.Another component 16 , also a steel-plastic bandage, is here with inlaid contacts 17 and 18 executed. These contacts are here designed to be in the actuator base 15a with the contact elements 12 and 13 preferably can be electrically connected by resistance welding. At the other end, these contacts 17 and 18 be designed so that it can be integrated into an existing construction without modification. For example, they are so long that when used for needle stroke control in a fuel injection, they extend as far as the flat plug of the injector, so that additional contacts and the associated contacting process can be omitted here.

Aus 5 ist ein Längsschnitt und aus 6 ein Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Piezoaktors 20 gezeigt, bei dem im Unterschied zu den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen nur eine Bohrung 21 vorhanden ist, in der die beiden nach außen geführten Kontaktelemente 7 und 8 liegen. Diese werden hier von einem isolierenden Material 22 voneinander elektrisch getrennt, wie es insbesondere auch aus der 6 zu erkennen ist. Die Kontaktelemente 7 und 8 können auch hier aus einem thermisch dehnungsangepassten Material, z.B. Invar hergestellt sein.Out 5 is a longitudinal section and off 6 a cross section through a further embodiment of a piezoelectric actuator 20 shown, in which, in contrast to the previously described embodiments only a bore 21 is present, in which the two outwardly guided contact elements 7 and 8th lie. These are made of an insulating material here 22 electrically isolated from each other, as in particular also from the 6 can be seen. The contact elements 7 and 8th can also be made here of a thermally strain-adapted material, such as Invar.

Die Kontaktelemente 7 und 8 werden hier ebenfalls beispielsweise unter Verwendung eines Klebeprozesses zu den Innenelektroden 2 und 3 der Keramikschichten über ein aus der 6 ersichtliches leitfähiges Polymer 23 kontaktiert. Um die Innenelektroden 2 und 3 wechselweise an die beiden Kontaktelemente 7 und 8 anzubinden, müssen die einzelnen Innenelektrodenlayouts nicht bedruckte Bereiche in Form des hier dargestellten passiven Bereiches 24 aufweisen.The contact elements 7 and 8th are also here, for example, using an adhesive process to the internal electrodes 2 and 3 the ceramic layers over a from the 6 apparent conductive polymer 23 contacted. Around the internal electrodes 2 and 3 alternately to the two contact elements 7 and 8th To connect, the individual internal electrode layouts must not printed areas in the form of the passive area shown here 24 exhibit.

Alternativ könnten die Kontaktelemente gemäß 7 auch aus einem flexiblen Metallgewebe 25 in einem leitfähigen Polymer 23 gebildet sein und z.B. durch einen Lötprozess mit den Innenelektroden 2 und 3 und den nach außen geführten Stiften 26 verbunden werden. Auch ein Verkleben des Metallgewebes 25 mit den Innenelektroden 2 und 3 wäre hier möglich.Alternatively, the contact elements according to 7 also from a flexible metal fabric 25 in a conductive polymer 23 be formed and, for example, by a soldering process with the internal electrodes 2 and 3 and the outward led pins 26 get connected. Also a bonding of the metal fabric 25 with the internal electrodes 2 and 3 would be possible here.

Claims (12)

Piezoaktor, mit – einem Mehrschichtaufbau von Piezolagen mit in Wirkrichtung dazwischen angeordneten Innenelektroden (2,3), die alternierend mit einer positiven und einer negativen elektrischen Ladung beaufschlagbar sind, und mit – einer aufgrund eines jeweils unterschiedlichen Elektrodendesigns der Innenelektroden (2,3) wechselseitigen Kontaktierung der Innenelektroden (2,3), die jeweils nach außen führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die wechselseitige Kontaktierung der Innenelektroden (2,3) mit Kontaktelementen (7,8;12,13;25,26) erfolgt, die in einer inneren Ausnehmung (5,6) des Piezoaktors (1) mit den jeweiligen Innenelektroden (2,3) kontaktiert und dabei senkrecht zum Lagenaufbau nach außen geführt sind.Piezoactuator, with - a multilayer structure of piezoelectric layers with internal electrodes interposed in the direction of action ( 2 . 3 ), which can be acted upon alternately with a positive and a negative electric charge, and with - one due to a respective different electrode design of the internal electrodes ( 2 . 3 ) mutual contacting of the internal electrodes ( 2 . 3 ), which can be guided to the outside, characterized in that - the mutual contacting of the internal electrodes ( 2 . 3 ) with contact elements ( 7 . 8th ; 12 . 13 ; 25 . 26 ), which in an inner recess ( 5 . 6 ) of the piezo actuator ( 1 ) with the respective internal electrodes ( 2 . 3 ) are contacted and are guided perpendicular to the layer structure to the outside. Piezoaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (7,8;12,13) elektrisch leitende Stifte sind, die jeweils mit einem leitfähigen Stoff (9) derart umgeben sind, dass die jeweilige Kontaktie rung der Innenelektroden (2,3) mit dem positiven und dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle durchführbar ist.Piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that - the contact elements ( 7 . 8th ; 12 . 13 ) are electrically conductive pins, each with a conductive material ( 9 ) are surrounded such that the respective Kontaktie tion of the internal electrodes ( 2 . 3 ) is feasible with the positive and the negative terminal of a voltage source. Piezoaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (7,8;25,26) elektrisch leitende Elemente sind, die in einer einzigen Bohrung (21) durch ein isolierendes Material voneinander getrennt sind und mit einem leitfähigen Stoff (23) jeweils abwechselnd an die jeweilige Innenelektroden (2,3) mit dem positiven und dem negativen Anschluss einer Spannungsquelle geführt sind.Piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that - the contact elements ( 7 . 8th ; 25 . 26 ) are electrically conductive elements in a single bore ( 21 ) are separated by an insulating material and with a conductive material ( 23 ) alternately to the respective internal electrodes ( 2 . 3 ) are guided with the positive and the negative terminal of a voltage source. Piezoaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (25) aus einem flexiblen Elektrodenmaterial hergestellt sind.Piezoelectric actuator according to claim 3, characterized in that - the contact elements ( 25 ) are made of a flexible electrode material. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der leitfähige Stoff (9) ein Polymer ist und dass – die Ausnehmungen (5,6) Bohrungen sind, die gegebenenfalls mit einer Grundmetallisierung versehen sind.Piezoelectric actuator according to one of claims 2 to 4, characterized in that - the conductive material ( 9 ) is a polymer and that - the recesses ( 5 . 6 ) Are bores, which are optionally provided with a base metallization. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (7,8;12,13;25,26) durch die gesamte Länge des Piezoaktors (1;20) und einen vorgegebenen Bereich nach außen geführt sind. Piezoelectric actuator according to one of the preceding claims, characterized in that - the contact elements ( 7 . 8th ; 12 . 13 ; 25 . 26 ) through the entire length of the piezoelectric actuator ( 1 ; 20 ) and a predetermined range are led to the outside. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (7,8;12,13;25,26) über einen Teil der Länge des Piezoaktors und einen vorgegebenen Bereich nach außen geführt sind.Piezoelectric actuator according to one of claims 1 to 5, characterized in that - the contact elements ( 7 . 8th ; 12 . 13 ; 25 . 26 ) are guided over a portion of the length of the piezoelectric actuator and a predetermined range to the outside. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (12,13) außerhalb des Piezoaktors in einem isolierenden Aktorfuß (14a,14b;15a,15b,16) eingebettet sind und dass der Piezoaktor (1) und der Aktorfuß (14a,14b;15a,15b) in eine metallische Hülse (11) derart dichtend eingefügt ist, dass die gesamte Anordnung (10) im Bereich aggressiver Flüssigkeiten betreibbar ist.Piezoelectric actuator according to one of the preceding claims, characterized in that - the contact elements ( 12 . 13 ) outside the piezoelectric actuator in an insulating actuator base ( 14a . 14b ; 15a . 15b . 16 ) are embedded and that the piezoelectric actuator ( 1 ) and the actuator base ( 14a . 14b ; 15a . 15b ) in a metallic sleeve ( 11 ) is inserted in such a sealing manner that the entire arrangement ( 10 ) is operable in the field of aggressive liquids. Piezoaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kontaktelemente (12,13) nur einen kurzen Bereich aus dem Aktorfuß (15a) herausragen und dort mit weiteren, vorzugsweise in einem Bauteil (16) eingebetteten Kontaktstiften (17,18) kontaktierbar sind.Piezoelectric actuator according to claim 8, characterized in that - the contact elements ( 12 . 13 ) only a short area from the actuator base ( 15a protrude) and there with other, preferably in a component ( 16 ) embedded contact pins ( 17 . 18 ) are contactable. Piezoaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die weiteren, vorzugsweise in einem Bauteil (16) eingebetteten Kontaktstifte (17,18) durch Schweißen oder dergleichen mit den Kontaktelementen (12,13) kontaktierbar sind. Piezoelectric actuator according to claim 9, characterized in that - the further, preferably in one component ( 16 ) embedded pins ( 17 . 18 ) by welding or the like with the contact elements ( 12 . 13 ) are contactable. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – der Aktorfuß (14a;15a) und/oder das weitere Bauteil (16) Kunststoffspritzteile sind und die Verbandsteile (14b;15b) und die Hülse (11) aus Stahl hergestellt sind.Piezoelectric actuator according to one of claims 8 to 10, characterized in that - the actuator base ( 14a ; 15a ) and / or the further component ( 16 ) Are plastic injection parts and the dressing parts ( 14b ; 15b ) and the sleeve ( 11 ) are made of steel. Piezoaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die gesamte Anordnung (10) zur Nadelhubsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftfahrzeug einsetzbar ist.Piezoelectric actuator according to one of the preceding claims, characterized in that - the entire arrangement ( 10 ) can be used for Nadelhubsteuerung for fuel injection in a motor vehicle.
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