WO2005031885A1 - Piezoelectric element - Google Patents

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WO2005031885A1
WO2005031885A1 PCT/DE2004/001956 DE2004001956W WO2005031885A1 WO 2005031885 A1 WO2005031885 A1 WO 2005031885A1 DE 2004001956 W DE2004001956 W DE 2004001956W WO 2005031885 A1 WO2005031885 A1 WO 2005031885A1
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piezoelectric element
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Bertram Sugg
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric element for a piezoelectric actuator, which can be used in particular for actuating a fuel injector, according to the preamble of claim 1.
  • Piezoelectric actuators in particular for actuating fuel injection valves, are known in diverse designs, for example from DE 195 00 706 AI.
  • the piezoelectric actuators consist of several stacked piezoelectric layers, each of which is coated on one surface with an electrode.
  • the piezo actuators consist of several hundred such piezoelectric layers stacked one above the other, the electrodes formed between the layers being alternately contacted with one another in order to generate an electric field aligned in the same direction in the individual layers. In this way, a relatively large actuation stroke of the piezoelectric actuator is achieved.
  • the object of the present invention is to create a piezoelectric element with internal contacting of the electrodes for a piezoelectric actuator, which generate an actuator stroke which is particularly suitable for actuating fuel injection valves.
  • the inventive piezoelectric element with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a piezoelectric actuator with a very large overall length can be assembled in a modular manner. This enables an actuator stroke that is adapted to the respective requirements to be implemented, which enables the use of the piezoelectric actuator, in particular for actuating fuel valves.
  • the contact holes can be made, for example, in the green body of the ceramic body or by suitable processing of the sintered ceramic body.
  • the modules are electrically contacted by inserting the contact pins or contact pins into the corresponding contact holes of the neighboring module.
  • the contact pins are either sintered into the ceramic body or inserted into the prepared sintered ceramic body in correspondingly prepared receiving holes with suitable measures.
  • An electrical contact of the contact pins in the receiving holes to the corresponding internal electrode or the plated-through hole can be made in particular in the latter embodiment, for example, by an electrically conductive adhesive or by a corresponding press connection in the receiving holes, the receiving holes then like the contact holes for the plug connection can be lined with electrically conductive material and / or generate a contact point over the end face of the contact pins.
  • electrically conductive materials for the contact pins.
  • the cylinder wall of the contact holes and / or the end face of the contact holes can be lined with electrically conductive material, so that the electrical contact between the contact pin and the contact hole is made via the cylindrical outer surface and / or is produced over the end face of the inserted pin.
  • Another alternative possibility is to establish the contact between the contact pin and the contact hole by means of an electrically conductive adhesive.
  • FIG. 2 shows two individual modules of the piezoelectric element according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a piezoelectric element which is composed of, for example, three modules 10.1, 10.2 and 10.3.
  • Each module 10.1, 10.2, 10.3 has several stacked piezoelectric layers 11.1 to 11.n., which form a piezoelectric, ceramic body. Electrodes 12.1 to 12.n are arranged between the piezoelectric layers 1 1.1 to 1 l .n.
  • each module 10.1 and 10.2 has ten piezoelectric layers and ten electrode layers as examples.
  • the electrodes 12.1 to 12.n arranged in layers are alternating by means of a first one
  • a first connection opening 15 and a second connection opening 16 are introduced into the piezoelectric layers 11.1 to 1In.
  • the adjacent electrode is surrounded by a first recess 17 in the region of the first connection openings 15 and by a second recess 18 in the region of the second connection openings 16.
  • the connection openings 15, 16 are guided through the electrodes to be contacted such that an electrical connection of the respective electrode layer is realized by means of the respective plated-through hole 13, 14.
  • the modules 10.1 and 10.2 have a first end face 20.1 and a second end face 20.2.
  • a first contact hole 21 and a second contact hole 22 are made in the first end face 20.1.
  • the first contact hole 21 leads to the first electrode 12.1 arranged in the first layer plane and the second contact hole 22 leads to the second electrode arranged in the second layer plane
  • a first contact pin 23 and a second contact pin 24 are formed on the second end face 20.2.
  • the first contact pin 23 is electrically conductively connected to the first via 13 and the second Griffinie ⁇ in to the second via 14.
  • the Kunststoffie ⁇ ins 23, 24 are made of metallic materials and are for example in the Grünkö ⁇ er of the modules 10.1, 10.2,
  • a first receiving hole 25 for the first contact pin 23 and a second receiving hole 26 for the second contact pin 24 are provided on the end face 20.2 according to FIG.
  • Contact pins 23, 24 form an electrical connection to the corresponding electrode layer and / or the corresponding plated-through hole 13, 14.
  • the first contact hole 21 leads to a contact surface 21.1 on the first electrode 12.1 arranged in the first layer plane and the second contact hole 22 leads to a second contact surface 22.2 on the second electrode 12.2 arranged in the second layer plane.
  • the contact pins 23, 24 form an electrical plug connection, which are inserted into the corresponding contact holes 21, 22.
  • the first contact pin 23 of the first module 10.1 is inserted into the first contact hole 21 of the second module 10.2 and the second contact pin 24 of the first module 10.1 into the second contact hole 22 of the second module 10.2.
  • the connection between the second module 10.2 and the third module 10.3 takes place in the same way, the contact pins 23, 24 of the second module 10.2 being inserted into the corresponding contact holes 21, 22 of the third module 10.3.
  • the outer end faces of the contact pins 23, 24 can be used, which press on the corresponding contact surfaces 22.1 and 22.2 of the contact holes 21, 22.
  • the necessary pressure for contacting is realized by the pre-tensioned modules 10.1, 10.2 and 10.3 for forming the piezoelectric element for the actuator arrangement.

Abstract

Disclosed is a piezoelectric element comprising a plurality of superimposed layers (11.1 to 11.n) which are made of a piezoelectric ceramic material and each of which is coated with at least one electrode (12.1 to 12.n) on one surface. Said electrodes (2.1 to 12.n) are alternatingly interconnected in an electrical manner by means of a through-connection (13, 14) that is guided through the layers (11.1 to 11.n). The inventive piezoelectric element is composed of modules (10.1, 10.2, 10.3) which are electrically interconnected with the aid of a plug-in connection (21, 22, 23, 24).

Description

Piezoelektrisches ElementPiezoelectric element
Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Element für einen piezoelektrischen Aktor, der insbesondere zur Betätigung eines Brennstoffeinspritzventils verwendbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piezoelectric element for a piezoelectric actuator, which can be used in particular for actuating a fuel injector, according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Piezoelektrische Aktoren, insbesondere zur Betätigung von Brennstoffeinspritzventilen, sind in vielfältigen Bauformen, beispielsweise aus der DE 195 00 706 AI bekannt. Die piezoelektrischen Aktoren bestehen aus mehreren übereinander gestapelten piezoelektrischen Schichten, die jeweils an einer Oberfläche mit einer Elektrode beschichtet sind. Dabei bestehen die Piezoaktoren aus mehreren hundert derartig übereinander geschichteten piezoelektrischen Schichten, wobei die zwischen den Schichten ausgebildeten Elektroden alternierend miteinander kontaktiert sind, um in den einzelnen Schichten ein in gleicher Richtung ausgerichtetes elektrisches Feld zu erzeugen. Auf diese Weise wird ein relativ großer Betätigungshub des piezoelektrischen Aktors erreicht.Piezoelectric actuators, in particular for actuating fuel injection valves, are known in diverse designs, for example from DE 195 00 706 AI. The piezoelectric actuators consist of several stacked piezoelectric layers, each of which is coated on one surface with an electrode. The piezo actuators consist of several hundred such piezoelectric layers stacked one above the other, the electrodes formed between the layers being alternately contacted with one another in order to generate an electric field aligned in the same direction in the individual layers. In this way, a relatively large actuation stroke of the piezoelectric actuator is achieved.
Aus der DE 197 57 877 AI ist bereits bekannt, an Stelle einer außenliegendenFrom DE 197 57 877 AI is already known, instead of an external one
Kontaktierung der Elektroden eine innenliegende Elektrodenkontaktierung vorzunehmen, wobei in den piezoelektrischen Schichten eine Verbindungsöffnung von Elektrode zu Elektrode vorgesehen ist und wobei alternierend nur in jeder zweiten Schicht mittels einer in die Verbindungsöffnungen eingebrachten elektrisch leitenden Paste eine alternierende Kontaktierung der in der entsprechenden Schicht ausgebildeten Elektrode erfolgt. Die durch die piezoelektrischen Schichten geführte Durchkontaktierung ist jedoch auf eine Anzahl von Schichten beschränkt, so dass mit dieser Ausfuhrungsform kein großer Aktorhub realisierbar ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine piezoelektrisches Element mit innenliegender Kontaktierung der Elektroden für einen piezoelektrischen Aktor zu schaffen, das einen Aktorhub erzeugen, der insbesondere geeignet ist, um Brennstoffeinspritzventile zu betätigen.Contacting the electrodes to make an internal electrode contact, a connection opening from electrode to electrode being provided in the piezoelectric layers and alternating contacting of the electrode formed in the corresponding layer only taking place in every second layer by means of an electrically conductive paste introduced into the connection openings. However, the plated-through hole passed through the piezoelectric layers is limited to a number of layers, so that no large actuator stroke can be achieved with this embodiment. The object of the present invention is to create a piezoelectric element with internal contacting of the electrodes for a piezoelectric actuator, which generate an actuator stroke which is particularly suitable for actuating fuel injection valves.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße piezoelektrische Element mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein piezoelektrischer Aktor mit einer sehr großen Gesamtlänge modular zusammengesetzt werden kann. Dadurch lässt sich ein den jeweiligen Anforderungen angepasster Aktorhub realisieren, der den Einsatz des piezoelektrischen Aktors, insbesondere zur Betätigung von Brennstoffventilen ermöglicht.The inventive piezoelectric element with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a piezoelectric actuator with a very large overall length can be assembled in a modular manner. This enables an actuator stroke that is adapted to the respective requirements to be implemented, which enables the use of the piezoelectric actuator, in particular for actuating fuel valves.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention emerge from the subclaims.
Besonders vorteilhaft ist es, eine geeignete Loch-Pin-Anordnung an den Modulen des piezoelektrischen Aktors auszubilden und die elektrische Kontaktierung der Module über eine entsprechende Loch-Pin-Steckverbindung zu realisieren. Dabei können die Kontaktierlöcher beispielsweise in den Grünkörper des keramischen Körpers oder durch eine geeignete Bearbeitung des gesinterten keramischen Körpers eingebracht werden.It is particularly advantageous to design a suitable hole-pin arrangement on the modules of the piezoelectric actuator and to implement the electrical contacting of the modules via a corresponding hole-pin plug connection. The contact holes can be made, for example, in the green body of the ceramic body or by suitable processing of the sintered ceramic body.
Die elektrische Kontaktierung der Module wird durch Einstecken der Kontaktierpins bzw. Kontaktstifte in die entsprechenden Kontaktierlöcher des benachbarten Moduls realisiert. Die Kontaktierpins sind dabei entweder in den keramischen Körper eingesintert oder in den fertiggesinterten keramischen Körper in entsprechend vorbereitete Aufnahmelöcher mit geeigneten Maßnahmen elektrisch leitend eingesetzt. Ein elektrischer Kontakt der Kontaktierpins in den Aufnahmelöchern zu der entsprechenden innenliegenden Elektrode oder der Durchkontaktierung kann dabei insbesondere bei der letztgenannten Ausführung zum Beispiel durch einen elektrisch leitenden Kleber hergestellt werden oder durch eine entsprechende Pressverbindung in den Aufnahmelöchern, wobei die Aufnahmelöcher, dann wie die Kontaktierlöcher für die Steckverbindung mit elektrisch leitendem Material ausgekleidet sein können und/oder eine Kontaktstelle über die Stirnfläche der Kontaktierpins erzeugen. Um mechanische Schädigungen, die durch die thermische Ausdehnung auftreten können, zu vermeiden, e pfiehlt es sich, sehr duktile, elektrisch leitende Materialien für die Kontaktierpins zu verwenden.The modules are electrically contacted by inserting the contact pins or contact pins into the corresponding contact holes of the neighboring module. The contact pins are either sintered into the ceramic body or inserted into the prepared sintered ceramic body in correspondingly prepared receiving holes with suitable measures. An electrical contact of the contact pins in the receiving holes to the corresponding internal electrode or the plated-through hole can be made in particular in the latter embodiment, for example, by an electrically conductive adhesive or by a corresponding press connection in the receiving holes, the receiving holes then like the contact holes for the plug connection can be lined with electrically conductive material and / or generate a contact point over the end face of the contact pins. To avoid mechanical damage that can occur due to thermal expansion, e it is advisable to use very ductile, electrically conductive materials for the contact pins.
Damit eine elektrisch leitende Kontaktierung zwischen den Modulen über die Loch-Pin- Steckverbindung sichergestellt ist, kann die Zylinderwand der Kontaktierlöcher und/oder die Endfläche der Kontaktierlöcher mit elektrisch leitendem Material ausgekleidet sein, so dass der elektrische Kontakt zwischen Kontaktierpin und Kontaktierloch über die zylindrische Mantelfläche und/oder über die Stirnfläche des eingeführten Pins hergestellt wird. Eine weitere alternative Möglichkeit besteht darin, die Kontaktierung zwischen Kontaktierpin und Kontaktierloch mittels eines elektrisch leitenden Klebers herzustellen.To ensure an electrically conductive contact between the modules via the hole-pin plug connection, the cylinder wall of the contact holes and / or the end face of the contact holes can be lined with electrically conductive material, so that the electrical contact between the contact pin and the contact hole is made via the cylindrical outer surface and / or is produced over the end face of the inserted pin. Another alternative possibility is to establish the contact between the contact pin and the contact hole by means of an electrically conductive adhesive.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
Es zeigenShow it
Figur 1 einen aus einzelnen Modulen aufgebautes piezoelektrische Element und1 shows a piezoelectric element made up of individual modules and
Figur 2 zwei einzelne Module des piezoelektrischen Elements gemäß Figur 1.2 shows two individual modules of the piezoelectric element according to FIG. 1.
Ausführungsbeispielembodiment
Figur 1 zeigt ein piezoelektrisches Element, das aus beispielsweise drei Modulen 10.1, 10.2 und 10.3 zusammengesetzt ist. Jeder Modul 10.1, 10.2, 10.3 besitzt mehrere übereinander gestapelte piezoelektrische Schichten 11.1 bis 11.n., die einen piezoelektrischen, keramischen Körper bilden. Zwischen den piezoelektrischen Schichten 1 1.1 bis 1 l .n sind Elektroden 12.1 bis 12.n angeordnet. Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel besitzt jeder Modul 10.1 und 10.2 als Beispiel jeweils zehn piezoelektrische Schichten und jeweils zehn Elektrodenschichten. Die schichtweise angeordneten Elektroden 12.1 bis 12.n sind alternierend mittels einer erstenFigure 1 shows a piezoelectric element which is composed of, for example, three modules 10.1, 10.2 and 10.3. Each module 10.1, 10.2, 10.3 has several stacked piezoelectric layers 11.1 to 11.n., which form a piezoelectric, ceramic body. Electrodes 12.1 to 12.n are arranged between the piezoelectric layers 1 1.1 to 1 l .n. In the present exemplary embodiment, each module 10.1 and 10.2 has ten piezoelectric layers and ten electrode layers as examples. The electrodes 12.1 to 12.n arranged in layers are alternating by means of a first one
Durchkontaktierung 13 und einer zweiten Durchkontaktierung 14 elektrisch miteinander verbunden. Die erste Kontaktierung 13 verbindet dabei die ungeradzahligen Elektroden die zweite Durchkontaktierung 14 die geradzahligen Elektroden. Zur Herstellung der alternierenden Kontaktierung zwischen den Elektrodenschichten sind in die piezoelektrischen Schichten 1 1.1 bis 1 l.n eine erste Verbindungsöffnung 15 und eine zweite Verbindungsöffnung 16 eingebracht. Zur Ausbildung der alternierenden Kontaktierung ist die jeweils benachbarte Elektrode mit einer ersten Aussparung 17 im Bereich der ersten Verbindungsöffnungen 15 und von einer zweiten Aussparung 18 im Bereich der zweiten Verbindungsöffnungen 16 umgeben. Die Verbindungsöffnungen 15, 16 sind durch die zu kontaktierenden Elektroden derart geführt, dass eine elektrische Verbindung der jeweiligen Elektrodenschicht mittels der jeweiligen Durchkontaktierung 13, 14 realisiert wird.Via 13 and a second via 14 electrically connected to each other. The first contact 13 connects the odd-numbered electrodes, the second via 14 connects the even-numbered electrodes. In order to produce the alternating contact between the electrode layers, a first connection opening 15 and a second connection opening 16 are introduced into the piezoelectric layers 11.1 to 1In. To form the alternating contact, the adjacent electrode is surrounded by a first recess 17 in the region of the first connection openings 15 and by a second recess 18 in the region of the second connection openings 16. The connection openings 15, 16 are guided through the electrodes to be contacted such that an electrical connection of the respective electrode layer is realized by means of the respective plated-through hole 13, 14.
Die Module 10.1 und 10.2 weisen gemäß Figur 2 eine erste Stirnfläche 20.1 und eine zweite Stirnfläche 20.2 auf. In die erste Stirnfläche 20.1 ist ein erstes Kontaktierloch 21 und ein zweites Kontaktierloch 22 eingebracht. Das erste Kontaktierloch 21 fuhrt zu der in der ersten Schichtebene angeordneten ersten Elektrode 12.1 und das zweite Kontaktierloch 22 zu der in der zweiten Schichtebene angeordneten zweiten ElektrodeAccording to FIG. 2, the modules 10.1 and 10.2 have a first end face 20.1 and a second end face 20.2. A first contact hole 21 and a second contact hole 22 are made in the first end face 20.1. The first contact hole 21 leads to the first electrode 12.1 arranged in the first layer plane and the second contact hole 22 leads to the second electrode arranged in the second layer plane
12.2. An der zweiten Stirnfläche 20.2 sind ein erster Kontaktierpin 23 und ein zweiter Kontaktierpin 24 ausgebildet. Der erste Kontaktierpin 23 ist mit der ersten Durchkontaktierung 13 und der zweite Kontaktieφin mit der zweiten Durchkontaktierung 14 elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktieφins 23, 24 sind aus metallischem Materialien ausgeführt und sind beispielsweise in den Grünköφer der Module 10.1 , 10.2,12.2. A first contact pin 23 and a second contact pin 24 are formed on the second end face 20.2. The first contact pin 23 is electrically conductively connected to the first via 13 and the second Kontaktieφin to the second via 14. The Kontaktieφins 23, 24 are made of metallic materials and are for example in the Grünköφer of the modules 10.1, 10.2,
10.3 eingesintert. Es ist aber genauso möglich, die Kontaktieφins 23, 24 nach dem Sintern in die Module 10.1, 10.2 einzusetzen. Um mechanische Schädigungen auf Grund thermischer Ausdehnung zu vermeiden, ist es zweckmäßig, als Kontaktieφins 23, 24 sehr duktile, elektrischleitende Materialien zu verwenden. Ist jedoch auch denkbar, zur Realisierung der Kontaktierpins 23, 24 geeignete Keramik-Metall-Materialen (Cermet-10.3 sintered. But it is also possible to use the Kontaktieφins 23, 24 after sintering in the modules 10.1, 10.2. In order to avoid mechanical damage due to thermal expansion, it is advisable to use very ductile, electrically conductive materials as Kontaktieφins 23, 24. However, it is also conceivable to use ceramic-metal materials (cermet
Material) zu verwenden.Material).
Zum Einsetzen der Kontaktieφins 23, 24 in die Modul 10.1, 10.2 sind gemäß Figur 2 an der Stirnfläche 20.2 ein erstes Aufnahmeloch 25 für den ersten Kontaktieφin 23 und ein zweites Aufnahmeloch 26 für den zweiten Kontaktierpin 24 vorgesehen. DieIn order to insert the contact pins 23, 24 into the modules 10.1, 10.2, a first receiving hole 25 for the first contact pin 23 and a second receiving hole 26 for the second contact pin 24 are provided on the end face 20.2 according to FIG. The
Kontaktierpins 23, 24 bilden eine elektrische Verbindung zu der entsprechenden Elektrodenschicht und/oder der entsprechenden Durchkontaktierung 13, 14 aus. Es ist aber genauso denkbar, beispielsweise den zweiten Kontaktierpin 24 in das tiefere, zweite Kontaktierloch 22 des zweiten Moduls 10.2 einzusetzen und im ersten Modul 10.1 das Aufnahmeloch 26 als entsprechendes Kontaktierloch 22 auszubilden. Am Modul 10.2 führt das erste Kontaktierloch 21 auf eine Kontaktierfläche 21.1 an der in der ersten Schichtebene angeordneten ersten Elektrode 12.1 und das zweite Kontaktierloch 22 zu einer zweiten Kontaktierfläche 22.2 an der in der zweiten Schichtebene angeordneten zweiten Elektrode 12.2.Contact pins 23, 24 form an electrical connection to the corresponding electrode layer and / or the corresponding plated-through hole 13, 14. However, it is also conceivable, for example, to insert the second contact pin 24 into the deeper, second contact hole 22 of the second module 10.2 and to design the receiving hole 26 as a corresponding contact hole 22 in the first module 10.1. On module 10.2, the first contact hole 21 leads to a contact surface 21.1 on the first electrode 12.1 arranged in the first layer plane and the second contact hole 22 leads to a second contact surface 22.2 on the second electrode 12.2 arranged in the second layer plane.
Zum Aufbau des piezoelektrischen Aktors werden gemäß Figur 1 beispielsweise drei gleiche Module 10.1, 10.2 und 10.3 zusammengesetzt. Dabei bilden die Kontaktierpins 23, 24 eine elektrische Steckverbindung aus, die in die entsprechenden Kontaktierlöcher 21, 22 eingesteckt werden. Dazu wird der erste Kontaktierpin 23 des ersten Moduls 10.1 in das erste Kontaktierloch 21 des zweiten Moduls 10.2 und der zweite Kontaktierpin 24 des ersten Moduls 10.1 in das zweite Kontaktierloch 22 des zweiten Moduls 10.2 eingeführt. Die Verbindung zwischen dem zweiten Modul 10.2 und dem dritten Modul 10.3 erfolgt in gleicher Weise, wobei die Kontaktierpins 23, 24 des zweiten Moduls 10.2 in die entsprechenden Kontaktierlöcher 21 , 22 des dritten Moduls 10.3 eingesteckt werden.To build the piezoelectric actuator, three identical modules 10.1, 10.2 and 10.3 are assembled according to FIG. 1, for example. The contact pins 23, 24 form an electrical plug connection, which are inserted into the corresponding contact holes 21, 22. For this purpose, the first contact pin 23 of the first module 10.1 is inserted into the first contact hole 21 of the second module 10.2 and the second contact pin 24 of the first module 10.1 into the second contact hole 22 of the second module 10.2. The connection between the second module 10.2 and the third module 10.3 takes place in the same way, the contact pins 23, 24 of the second module 10.2 being inserted into the corresponding contact holes 21, 22 of the third module 10.3.
Zur Realisierung der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden der einzelnen Module 10.1, 10.2., 10.3 sind an den Kontaktierpins 23, 24 und den Kontaktierlöchern 21 , 22 entsprechend zusammenwirkende, elektrisch leitende Kontaktflächen ausgebildet.To implement the electrical connection between the electrodes of the individual modules 10.1, 10.2., 10.3, correspondingly interacting, electrically conductive contact surfaces are formed on the contact pins 23, 24 and the contact holes 21, 22.
Beispielsweise können die äußeren Stirnflächen der Kontaktierpins 23, 24 genutzt werden, die auf die entsprechenden Kontaktierflächen 22.1 und 22.2 der Kontaktierlöcher 21 , 22 drücken. Der notwendige Druck zur Kontaktierung wird durch die unter Vorspannung gehaltene Module 10.1, 10.2 und 10.3 zur Ausbildung des piezoelektrischen Elements für die Aktoranordnung realisiert. Es ist aber genauso denkbar, die Kontaktieφins 23, 24 mittels eines elektrisch leitenden Klebers in die entsprechenden Kontaktierlöcher 21 , 22 einzusetzen. Darüber hinaus ist es zur Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Kontaktieφins 23, 24 und den Kontaktierlöchern 21, 22 möglich, eine Auskleidung der Kontaktierlöcher 21, 22 mit einem elektrisch leitenden Material vorzusehen. Durch passgerechtes Einfügen derFor example, the outer end faces of the contact pins 23, 24 can be used, which press on the corresponding contact surfaces 22.1 and 22.2 of the contact holes 21, 22. The necessary pressure for contacting is realized by the pre-tensioned modules 10.1, 10.2 and 10.3 for forming the piezoelectric element for the actuator arrangement. But it is also conceivable to use the Kontaktieφins 23, 24 by means of an electrically conductive adhesive in the corresponding contact holes 21, 22. In addition, in order to implement the electrically conductive connection between the contact holes 23, 24 and the contact holes 21, 22, it is possible to provide the contact holes 21, 22 with an electrically conductive material. By fitting the
Kontaktierpins 23, 24 in die entsprechenden Kontaktierlöcher 21, 22 wird dann eine an der Zylinderfläche ausgebildete elektrische Verbindung realisiert. Bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, dass die elektrisch leitende Auskleidung der Kontaktierlöcher 21 , 22 eine elektrisch leitende Verbindung zur entsprechenden Durchkontaktierung 13, 14 und/oder der entsprechenden Elektrodenschicht realisiert. Es ist aber genauso denkbar, eine Kombination von Kontaktierung an der Zylinderfläche und an der Kontaktierfläche 21.1, 22.2 der Kontaktierlöcher 21, 22 vorzunehmen. Contact pins 23, 24 in the corresponding contact holes 21, 22 then an electrical connection formed on the cylinder surface is realized. In this embodiment, it is necessary that the electrically conductive lining of the contact holes 21, 22 realize an electrically conductive connection to the corresponding plated-through hole 13, 14 and / or the corresponding electrode layer. It however, it is equally conceivable to make a combination of contacting on the cylinder surface and on the contacting surface 21.1, 22.2 of the contacting holes 21, 22.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10.1 bis 10.3 Module10.1 to 10.3 modules
1 1.1 bis l l .n piezoelektrische Schichten1 1.1 to l l .n piezoelectric layers
12.1 bis !2.n Elektroden12.1 to! 2.n electrodes
13 erste Durchkontaktierung13 first via
14 zweite Durchkontaktierung14 second via
15 erste Verbindungsöffnung15 first connection opening
16 zweite Verbindungsöffnung16 second connection opening
17 erste Aussparung17 first recess
18 zweite Aussparung18 second recess
20.1 erste Stirnfläche20.1 first face
20.2 zweite Stirnfläche20.2 second face
21 erstes Kontaktierloch21 first contact hole
21.1 erste Kontaktierfläche21.1 first contact surface
22 zweites Kontaktierloch22 second contact hole
22.2 zweite Kontaktierfläche22.2 second contact surface
23 erster Kontaktieφin23 first contact
24 zweiter Kontaktieφin24 second contact
25 erstes Aufnahmeloch25 first receiving hole
26 zweites Aufnahmeloch 26 second receiving hole

Claims

Ansprüche Expectations
1. Piezoelektrisches Element mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten aus einem piezoelektrischen Keramikwerkstoff, die jeweils auf einer Oberfläche mit mindestens einer Elektrode beschichtet sind, wobei die Elektroden alternierend miteinander elektrisch verbunden sind, und wobei die elektrische Verbindung mittels einer durch die Schichten geführten Durchkontaktierung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten zu einem piezoelektrischen Modul (10.1, 10.2, 10.3) zusammengefasst sind und dass jeder Modul (10.1, 10.2, 10.3) Mittel zur elektrischen Kontaktierung des jeweils benachbarten Moduls (10.1, 10.2, 10.3) aufweist.1. Piezoelectric element with a plurality of layers of a piezoelectric ceramic material arranged one above the other, each of which is coated on one surface with at least one electrode, the electrodes being alternately electrically connected to one another, and the electrical connection being formed by means of a plated-through hole is characterized in that several layers are combined to form a piezoelectric module (10.1, 10.2, 10.3) and that each module (10.1, 10.2, 10.3) has means for electrically contacting the respectively adjacent module (10.1, 10.2, 10.3).
2. Piezoelektrisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur elektrischen Kontaktierung der Module (10.1, 10.2, 10.3) mittels einer Steckverbindung realisiert sind.2. Piezoelectric element according to claim 1, characterized in that the means for electrically contacting the modules (10.1, 10.2, 10.3) are realized by means of a plug connection.
3. Piezoelektrisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung mittels an gegenüberliegenden Stirnflächen der Module (10.1, 10.2, 10.3) ausgebildeten Kontaktieφins (23, 24) und Kontaktierlöchern (21, 22) realisiert ist.3. Piezoelectric element according to claim 2, characterized in that the plug connection is realized by means of contact pins (23, 24) and contact holes (21, 22) formed on opposite end faces of the modules (10.1, 10.2, 10.3).
4. Piezoelektrisches Element nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass einem in einer Stirnfläche (20.1 ,20.2) des einen Moduls (10.1, 10.2, 10.3) angeordneter Kontaktieφin (23, 24) ein in einer gegenüberliegenden Stirnfläche (20.1, 20.2) des benachbarten Moduls (10.1 , 10.2, 10.3) ausgebildetes Kontaktierloch (21 , 22) zugeordnet ist.4. Piezoelectric element according to claim 3, characterized in that one in one end face (20.1, 20.2) of one module (10.1, 10.2, 10.3) arranged Kontaktieφin (23, 24) one in an opposite end face (20.1, 20.2) of the adjacent Module (10.1, 10.2, 10.3) trained contact hole (21, 22) is assigned.
5. Piezoelektrisches Element nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den benachbarten Modulen (10.1 , 10.2, 10.3) an den Kontaktierpins (23, 24) und an den Kontaktierlöchern (21, 22) entsprechend zusammenwirkende, elektrisch leitende Kontaktflächen ausgebildet sind.5. Piezoelectric element according to claim 4, characterized in that to realize the electrically conductive connection between the adjacent modules (10.1, 10.2, 10.3) on the contact pins (23, 24) and on the Contact holes (21, 22) are formed correspondingly interacting, electrically conductive contact surfaces.
Piezoelektrisches Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen zur Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den benachbarten Modulen (10.1, 10.2, 10.3) mittels an den Kontaktierpins (23, 24) ausgebildete Stirnflächen gebildet sind, die mit einer in den entsprechenden Kontaktierlöchern (21, 22) zusammenwirkenden Kontaktierflächen (21.1, 22.2) zusammenwirken.Piezoelectric element according to claim 5, characterized in that the contact surfaces for realizing the electrically conductive connection between the adjacent modules (10.1, 10.2, 10.3) are formed by means of end faces formed on the contact pins (23, 24) and having one in the corresponding contact holes (21, 22) interacting contact surfaces (21.1, 22.2) interact.
7. Piezoelektrisches Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen zur Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den benachbarten Modulen (10.1, 10.2, 10.3) durch eine Auskleidung der Kontaktierlöcher (21, 22) mit einem elektrisch leitenden Material gebildet sind und dass die entsprechenden Kontaktierpins (23, 24) passgerecht in die Kontaktierlöcher (21 , 22) eingefügt sind.7. Piezoelectric element according to claim 5, characterized in that the contact surfaces for realizing the electrically conductive connection between the adjacent modules (10.1, 10.2, 10.3) are formed by lining the contact holes (21, 22) with an electrically conductive material and that the corresponding contact pins (23, 24) are inserted in the contact holes (21, 22) in a suitable manner.
8. Piezoelektrisches Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen zur Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den benachbarten Modulen (10.1, 10.2, 10.3) durch einen elektrisch leitenden Kleber zwischen den Kontaktieφins (23, 24) und den Kontaktierlöchern (21, 22) ausgebildet sind.8. Piezoelectric element according to claim 5, characterized in that the contact surfaces for realizing the electrically conductive connection between the adjacent modules (10.1, 10.2, 10.3) by an electrically conductive adhesive between the Kontaktieφins (23, 24) and the contact holes (21, 22) are formed.
9. Piezoelektrisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierpins (23, 24) aus einem duktilen, elektrisch leitenden Material bestehen.9. Piezoelectric element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pins (23, 24) consist of a ductile, electrically conductive material.
10. Piezoelektrisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktieφins (23, 24) in den keramischen Körper eingesintert sind.10. Piezoelectric element according to one of the preceding claims, characterized in that the Kontaktieφins (23, 24) are sintered into the ceramic body.
1 1. Piezoelektrisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierpins (23, 24) in den keramischen Körper eingesetzt sind. 1 1. Piezoelectric element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact pins (23, 24) are inserted into the ceramic body.
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