[发明专利]压电执行元件

说明书

现有技术

本发明涉及一种尤其是用于操作汽车的控制阀或喷油阀的压电执行元件，它具有一个多层的层压结构形式的执行元件体，该层压结构由许多层叠的压电材料层以及位于其间的、起电极作用的金属或导电层构成。所述电极层交替地通过沿执行元件体纵向沿外表侧并且相互对置的、至少为平面电极条形式的金属外电极接通，其中，外电极与用于将压电执行元件与一个电压相连接的连接导线相连接。

这样的压电执行元件例如在罗伯特·博施公司的DE19650900A1中公开了。

当这样的压电多层执行元件的电极层承受脉冲电压时，它在改变其两端之间间距的情况下类似地执行脉动行程。在所述的DE19650900A1中，将电压传给电极层、沿执行元件体纵向位于外壳面两侧的金属外电极覆盖了执行元件体的有效区域。

在压电多层执行元件工作时，由于抗拉强度低，所以可能在由压电陶瓷(例如铅锆钛酸盐)构成的堆叠薄膜与金属或导电的电极层之间出现分层，它作为裂纹向外传入外电极中并可能导致电流中断。

本发明的目的和优点

因此，本发明的目的是，如此实现一种上述类型的压电层压执行元件，即在外电极中中断电流的裂纹被桥接并且由此提高了电接触的可靠性并可以延长压电执行元件的使用寿命。根据权利要求来实现上述目的。

本发明的关键在于，直接靠置于执行元件体上的平面电极条此外还与起桥接作用的附加电极相连，所述附加电极通过细的电支脚在许多位置上与平面电极条相接。

附加电极最好具有一个双梳件的形式，它具有一个平行于电极条的梳背和两个在侧面与梳背相连的平行梳齿尖排，它们的梳齿尖构成了弹性支脚并与平面电极条相接通。

这种双梳状附加电极的优点是，由于弹性梳齿尖细，所以很容易且能可靠地将它固定在电极条上。尤其是为了接通可以采用厚度随意的钎焊层，这种钎焊层还被用于执行元件体的散热。

双梳件的许多可行设计方案允许最佳的固定、简化制造以及实现将双梳附加电极固定到平面电极条上的最佳控制。

起到附加电极作用的双梳件在被固定在执行元件体上的平面电极条上后显示出自身稳定性，这种稳定性能可以通过附加弹性体而进一步加强。所述两个梳齿排在压电执行元件的使用寿命内具有高的克服可能出现的裂纹的可靠性。

通过几乎封闭的梳背和排热的弹性体，可以良好地冷却执行元件体。

本发明的压电执行元件可以有利地被用于汽车中的柴油或汽油喷油器中。这样的压电执行元件可以有利地代替通常在喷油器中被用作调节机构的电磁系统，这是因为它可以更快速地被接通控制。

本发明压电执行元件的上述和其它的有利特征通过下面的描述本发明压电执行元件的多个实施例的说明书内容进一步清楚地说明，如果参靠附图来阅读它们的话。

图面简介

图1以透视图示意地表示配备有双梳附加电极的本发明压电执行元件的优选实施例的局部。

图2以俯视图表示图1的优选实施例。

图3-图9分别表示一个双梳形附加电极及其被固定在电极条上的情况的各种实施例。

图10A、10B示意地表示两个可以借助导线进行的双梳形附加电极的制造方法。

图11A、11B示意地示出成电极刷形式的本发明附加电极的一个替换

实施形式。

实施例

在图1中，以透视图示出了一个配有双梳形附加电极5的压电执行元件的第一实施例。例如成矩形的执行元件体1具有由叠置压电材料层和位于其间的金属或导电的电极层2a、2b构成的多层层压产品形状。电极层2a、2b交替地通过在外壳侧沿执行元件1的纵向而彼此对置的金属外电极3、5触点接通并与同双梳形附加电极5相连的连接导线7相连。

如上所述，在这种压电多层执行元件工作过程中，由于抗拉强度低，所以可能在陶瓷压电材料与金属内电极之间出现分层，它会作为裂纹向外传入平面电极条3中并可能导致电流中断。在图1中举例画出了这样的裂纹4。通过成双梳形式的且由一个平行于平面电极条3的梳背10和两个垂直地从梳背10弯向所属平面电极条3的尖头侧边构成的附加电极5可以桥接如受裂纹4威胁而引起的电流中断，其中，边缘的窄梳齿尖与平面电极条3电连通。双梳件的细梳齿尖6构成了许多个电支脚，它们可以弹性地接收由执行元件行程决定的执行元件体1的运动并由此确保附加电极5可持久地与平面电极条3接触。弹性梳齿尖6可以插入平面电极条3中或者例如钎焊、焊接或粘接地被固定在表面上。

显然，图1的透视图只画出了矩形压电执行元件的一侧。