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    • 专利摘要:
    Ein piezoelektrischer Aktuator (1) ist ein Aktuator einschließlich eines gestapelten piezoelektrischen Elementes (10), das in einem Aufnahmegehäuse (20) mit einer im Wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit (24) untergebracht ist, die einen erweiterbaren Abschnitt (21) aufweist, der zumindest an einem Teil davon in einer axialen Richtung ausgebildet ist, und eine Antriebsplatte (22), die an einem der Endabschnitte der fassförmigen Einheit (24) angeordnet ist, wobei das gestapelte piezoelektrische Element (10) ein Blockelement (12) aufweist, das an einer Endseite eines Keramikplattenstapels (11) in jene Richtung gefügt ist, in der die Keramikplatten gestapelt sind, und ein Übertragungselement (13), das an die andere Endseite gefügt ist, damit es an der Antriebsplatte (22) anliegt. Das Blockelement (12) und das Übertragungselement (13) umschließen Umkreise mit Querschnittsformen, die eine axiale Richtung des Keramikplattenstapels (11) schneiden und Querschnittsformen mit großem Durchmesser aufweisen, die in Kreisen sind, die größere Durchmesser als die Umkreise aufweisen.
    公开号:DE102004012863A1
    申请号:DE200410012863
    申请日:2004-03-16
    公开日:2004-10-28
    发明作者:Yutaka Kariya Yamada
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F02M51-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Aktuatormit einem gestapelten piezoelektrischen Element, das in einem Aufnahmegehäuse untergebrachtist.
    [0002] Esist ein herkömmlicherpiezoelektrischer Aktuator bekannt, bei dem ein gestapeltes piezoelektrischesElement mit einem Keramikplattenstapel in einem Gehäuse geschlossenuntergebracht ist, das einen erweiterbaren Abschnitt aufweist, derals ein Teil davon ausgebildet ist (siehe die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP-2002-26410 ).
    [0003] Dadas gestapelte piezoelektrische Element bei einem derartigen piezoelektrischenAktuator von der äußeren Umgebungisoliert werden kann, gibt es folgende Vorteile, dass die elektrischeIsolierung des gestapelten piezoelektrischen Elementes mit hoher Zuverlässigkeitgewährleistetwerden kann, und dass dessen Funktion für eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
    [0004] Derherkömmlichepiezoelektrische Aktuator hat jedoch die folgenden Nachteile. Beijener Situation, bei der das gestapelte piezoelektrische Element innerhalbdes Gehäusesexzentrisch untergebracht ist, dann kann nämlich ein Risiko auftreten,dass eine Außenumfangsfläche derKeramikstapel, die das gestapelte piezoelektrische Element bilden,mit einer Innenumfangsflächedes Gehäusesin Kontakt gelangt.
    [0005] Zusätzlich weichtdie Erweiterungsrichtung des erweiterbaren Abschnittes von der axialenRichtung in jener Situation ab, bei der die Antriebskraft des gestapeltenpiezoelektrischen Elementes auf eine Betätigungsfläche an einem Ende des Gehäuses exzentrischwirkt, was zu einem Risiko führen kann,dass die Betätigungsfläche geneigtwird.
    [0006] Beijener Situation, dass eine piezoelektrische Versetzung in dem gestapeltenpiezoelektrischen Element bei jenem Zustand erzeugt wird, bei demdie Außenumfangsfläche mitder Innenumfangsflächedes Gehäusesin Kontakt ist, dann tritt dort ein Reiben zwischen den Flächen auf,was zu einem anderen Risiko führenkann, dass eine Beschädigung einesIsolierfilmes der Keramikstapel oder an einer Wandfläche desGehäusesauftritt.
    [0007] Fallszusätzlichdie Betätigungsfläche geneigtwird, dann kann ein Risiko auftreten, dass die Antriebskraft despiezoelektrischen Aktuators nicht zur Außenseite mit einer guten Effizienz übertragen werdenkann.
    [0008] Dievorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehend genanntenherkömmlichenNachteile geschaffen, und es ist ihre Aufgabe, einen piezoelektrischenAktuator mit hoher Qualitätvorzusehen, der die Exzentrizitäteines gestapelten piezoelektrischen Elementes unterdrücken kann,das darin eingebaut ist.
    [0009] Gemäß einemersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein piezoelektrischerAktuator einschließlicheines gestapelten piezoelektrischen Elementes vorgesehen, das ineinem Aufnahmegehäusemit einer wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit aufweist, dieeinen erweiterbaren Abschnitt aufweist, der an zumindest einem Teildavon in einer axialen Richtung ausgebildet ist, und eine Antriebsplatte,die an einem der Endabschnitte der fassförmigen Einheit angeordnet ist,wobei das gestapelte piezoelektrische Element ein Blockelement aufweist, dasan einer Endseite eines Stapels von Keramikplatten in einer Richtunggefügtist, in der die Keramikplatten gestapelt sind, und ein Übertragungselement, dasan die andere Endseite zum Anliegen an die Antriebsplatte gefügt ist,wobei zumindest entweder das Blockelement oder das Übertragungselementeinen Umkreis mit einer Querschnittsform umschließt, der dieaxiale Richtung des Keramikplattenstapels im rechten Winkel schneidet,und eine Querschnittsform mit großem Durchmesser aufweist, derin einem Kreis mit einem Durchmesser ist, der größer ist als jener des Umkreises.
    [0010] Beidem piezoelektrischen Aktuator gemäß dem ersten Aspekt der vorliegendenErfindung hat zumindest entweder das Blockelement oder das Übertragungselementdie Querschnittsform mit dem großen Durchmesser.
    [0011] Zusätzlich kannbei dem piezoelektrischen Aktuator ein Spalt jederzeit zwischender Außenumfangsfläche desKeramikplattenstapels und der Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses aufgrund desAbschnittes gehalten werden, der die Querschnittsform mit dem großen Durchmesserentweder bei dem Blockelement oder dem Übertragungselement aufweist,wodurch ein Kontakt zwischen dem Keramikplattenstapel und dem Aufnahmegehäuse sichervermieden werden kann.
    [0012] Zusätzlich istbei dem piezoelektrischen Aktuator der Keramikplattenstapel entwederan das Blockelement oder das Übertragungselementgefügt, dasdie Querschnittsform mit dem großen Durchmesser aufweist undan das Ende des gestapelten piezoelektrischen Elementes angeordnetist. Falls eine axiale Mitte entweder von dem Blockelement oder dem Übertragungselementund eine axiale Mitte des Aufnahmegehäuses eingestellt sind, dannkönnen daherdie axialen Mitten des Aufnahmegehäuses und des Keramikplattenstapelseingestellt werden, und eine Exzentrizität des gestapelten piezoelektrischen Elementeskann unterdrücktwerdend, die innerhalb des Aufnahmegehäuses auftreten kann.
    [0013] Dadurchkann bei dem gestapelten piezoelektrischen Element eine durch denKeramikplattenstapel erzeugte Antriebskraft zu der Antriebsplatte mithoher Effizienz übertragenwerden.
    [0014] Wiedies vorstehend gemäß dem piezoelektrischenAktuator des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung beschriebenist, besteht kein Risiko, dass bei dem Keramikplattenstapel innerhalbdes Aufnahmegehäuseseine Exzentrizitäthervorgerufen wird.
    [0015] Dadurchhat der piezoelektrische Aktuator eine bessere Funktion zum Abgebender Antriebskraft des gestapelten piezoelektrischen Elementes mitguter Effizienz sowie außerdemeine bessere Haltbarkeit und Zuverlässigkeit, was ein Risiko hinsichtlichStörungenbei dem Aufnahmegehäusereduzieren kann.
    [0016] Gemäß einemzweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein piezoelektrischerAktuator einschließlicheines gestapelten piezoelektrischen Elementes vorgesehen, das ineinem Aufnahmegehäusemit einer im Wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit aufweist, dieeinen erweiterbaren Abschnitt aufweist, der zumindest an einem Teildavon in einer axialen Richtung ausgebildet ist, und eine Antriebsplatte,die an einem der Endabschnitte der fassförmigen Einheit angeordnet ist,wobei das gestapelte piezoelektrische Element ein Blockelement aufweist,das an einer Endseite eines Keramikplattenstapels gefügt ist,und ein Übertragungselement, dasan der anderen Endseite zum Anliegen an die Antriebsplatte gefügt ist,sowie eine Basiseinheit, die an einem Ende des Aufnahmegehäuses gefügt ist, wobeidie Basiseinheit eine externe Elektrode aufweist, die zum Zuführen einerLeistung zu den Keramikplattenstapel von einer externen Stelle hindurch tritt,wobei das Blockelement einen Elektrodenanschluss aufweist, der einenAufnahmeabschnitt aufweist, in die die externe Elektrode eingefügt ist,die von der Basiseinheit vorsteht, und in die die externe Elektrodeeingepasst ist, und das Übertragungselementhat eine Einstellstelle zum Einstellen einer axialen Mitte des Aufnahmegehäuses undeiner axialen Mitte des gestapelten piezoelektrischen Elementes, sodass sich diese zueinander annähern.
    [0017] Beidem piezoelektrischen Aktuator gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegendenErfindung kann die Exzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes innerhalb des Aufnahmegehäuses durchjenen Aufbau unterdrücktwerden, bei dem die externe Elektrode in den Elektrodenanschlusseingefügtund eingepasst ist, und durch die Funktion der Einstellstelle des Übertragungselementes.
    [0018] Dadurchbesteht bei dem piezoelektrischen Aktuator kein Risiko, dass dieInnenumfangsfläche desAufnahmegehäusesmit einer Außenumfangsfläche desKeramikplattenstapels in Kontakt gelangt.
    [0019] Folglichhat der piezoelektrische Aktuator eine bessere Funktion zum Abgebender Antriebskraft des gestapelten piezoelektrischen Elementes mithoher Effizienz, und außerdemeine bessere Haltbarkeit, wodurch ein Risiko hinsichtlich Störungen desgestapelten piezoelektrischen Elementes und des Aufnahmegehäuses reduziertwerden.
    [0020] Dievorliegende Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugtenAusführungsbeispiele derErfindung nachfolgend zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
    [0021] Zuden Zeichnungen:
    [0022] 1 zeigt eine Querschnittsansichtdes Aufbaus eines piezoelektrischen Aktuators gemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung,
    [0023] 2 zeigt eine perspektivischeAnsicht eines Keramikplattenstapels gemäß dem ersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung,
    [0024] 3A, 3B zeigen Querschnittsansichten von Aufbauteneines gestapelten piezoelektrischen Elementes gemäß dem erstenAusführungsbeispiel, dasim rechten Winkel eine Richtung schneidet, in der das gestapeltepiezoelektrische Element gestapelt ist,
    [0025] 4 zeigt eine beschreibendeAnsicht einer Stapelprozedur des Keramikplattenstapels gemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung,
    [0026] 5 zeigt eine Querschnittsansichtdes Aufbaus eines gebrannten Körpersgemäß dem erstenAusführungsbeispiel,
    [0027] 6 zeigt eine beschreibendeAnsicht eines Aufnahmeprozesses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
    [0028] 7 zeigt eine beschreibendeAnsicht einer Montagestruktur, die bei dem Aufnahmeprozess gemäß dem erstenAusführungsbeispielbewirkt wird,
    [0029] 8 zeigt eine Querschnittsansichtdes Aufbaus eines weiteren piezoelektrischen Aktuators gemäß dem erstenAusführungsbeispiel,
    [0030] 9 zeigt eine Querschnittsansichtdes Aufbaus eines piezoelektrischen Aktuators gemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung,
    [0031] 10 zeigt eine Querschnittsansichtdes Aufbaus eines piezoelektrischen Aktuators gemäß einemdritten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung,
    [0032] 11 zeigt eine beschreibendeAnsicht eines Aufbaus, bei dem eine externe Elektrode in einen Elektrodenanschlusseingepasst wird,
    [0033] 12 zeigt eine Querschnittsansichtdes Aufbaus eines weiteren piezoelektrischen Aktuators gemäß dem drittenAusführungsbeispiel,und
    [0034] 13 zeigt eine Querschnittsansichtder Querschnittsform eines Übertragungselementes 1 (insbesonderedie Querschnittsform eines Fügeabschnittesdes Übertragungselementes)gemäß dem erstenAusführungsbeispiel.
    [0035] Einpiezoelektrischer Aktuator 1 und ein Verfahren zum Herstellendes piezoelektrischen Aktuators 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme aufdie 1 bis 8 beschrieben.
    [0036] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist der piezoelektrische Aktuator gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Aktuatoreinschließlicheines gestapelten piezoelektrischen Elementes 10, das ineinem Aufnahmegehäuse 20 miteiner im Wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit 24 aufgenommenist, die einen erweiterbaren Abschnitt 21 aufweist, derzumindest an einem Teil davon in einer axialen Richtung ausgebildetist, und eine Antriebsplatte 22, die an einem der Endabschnitteder fassförmigenEinheit 24 angeordnet ist, wobei das gestapelte piezoelektrischeElement 10 ein Blockelement 12 aufweist, das aneiner Endseite eines Keramikplattenstapels 11 in jene Richtunggefügtist, in der die Keramikplatten gestapelt sind, und ein Übertragungselement 13,das an der anderen Endseite zum Anliegen an die Antriebsplatte 22 gefügt ist.
    [0037] Dannumschließendas Blockelement 12 und das Übertragungselement 13 Umkreisemit Querschnittsformen, die die axiale Richtung des Keramikplattenstapels 11 inrechten Winkeln schneiden, und sie haben Querschnittsformen mitgroßemDurchmesser, die in Kreisen mit Durchmessern sind, welche größer sindals jene der Umkreise.
    [0038] DerAufbau des piezoelektrischen Aktuators wird nachfolgend im einzelnenbeschrieben.
    [0039] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist das gestapelte piezoelektrische Element 10 einElement einschließlichdes Keramikplattenstapels 11 mit Keramiklagen 111 undElektrodenlagen 112, die abwechselnd gestapelt sind.
    [0040] DerKeramikplattenstapel 11 hat insgesamt 450 Lagen mit denKeramiklagen 111, die jeweils eine Dicke von 80 μm aufweisen,und den Elektrodenlagen 112, die jeweils eine Dicke von2 bis 3 μm aufweisen,die übereinanderabwechselnd gestapelt sind, und er ist vorzugsweise als ein im Wesentlichen oktagonalesPrisma mit einer Gesamtlängevon 43 mm ausgebildet.
    [0041] Wiedies in den 3A, 3B gezeigt ist, beträgt dannbei dem Keramikplattenstapel 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel der DurchmesserDd eines Umkreises 118 mit einer oktagonalen Querschnittsform,der jene Richtung im rechten Winkel schneidet, in der die Keramikplattengestapelt sind, 9,2 mm.
    [0042] EineSeitenelektrode 116 (6)ist jeweils an entgegengesetzten Seiten 115 (2) des Keramikplattenstapelsdes gestapelten piezoelektrischen Elementes 10 gefügt.
    [0043] JedeSeitenelektrode 16 ist in einem elektrischen Kontakt miteiner jeweiligen Elektrodenlage 112, und die Elektrodenlagen 112,die mit einer Seitenelektrode 116 im elektrischen Kontaktsind, sind von der anderen Seitenelektrode 116 elektrischisoliert.
    [0044] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist das Blockelement 12 ein im Wesentlichen zylindrisches Elementaus Aluminiumoxid. Eine Querschnittsform des Blockelementes 12,das eine axiale Richtung davon im rechten Winkel schneidet, istso konfiguriert, dass sie mit einer Querschnittsform mit großem Durchmesserausgebildet ist, die in einem Inkreis 128 (Di = 9,5 mm)ist, der einen größeren Durchmesser alsjenen des Umkreises 18 des Keramikplattenstapels 11 aufweist.
    [0045] Dannist eine konkave Nut 123 an einer Endseite des Blockelementes 12 ausgebildet,die einer Endseite davon entgegengesetzt ist, die dem Keramikplattenstapel 11 zugewandtist, so dass sie entgegen einer Richtung des Blockelementes 12 gerichtet ist,die sich mit der axialen Richtung im Wesentlichen im rechten Winkelschneidet. Dann ist ein Paar vorstehende Abschnitte 125 entlangbeiden Seitenabschnitten der konkaven Nut 123 ausgebildet.
    [0046] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist bei dem gestapelten piezoelektrischen Element 10 dasBlockelement 12 so angeordnet, dass die konkave Nut 123 soangeordnet ist, dass sie an jener Position mündet, die im Wesentlichen mitder Umfangsposition der Seite 115 übereinstimmt.
    [0047] Zusätzlich sindSeiten des Blockelementes 12, die im Wesentlichen mit denSeiten 115 übereinstimmen,derart eben verarbeitet, dass Ebenen ähnlich den Seiten 115 ausgebildetsind. Dann ist ein Endabschnitt der Seitenelektrode 16 soaufgebaut, dass er sich überdie Ebene hinaus erstreckt, die an einer Außenumfangsfläche desBlockelementes 12 ausgebildet ist, so dass er das Innereder konkaven Nut 123 erreicht.
    [0048] Dannist ein Verbindungsabschnitt zwischen der externen Elektrode 31,die so angeordnet ist, dass sie sich durch die Basiseinheit 30 hindurcherstreckt, was späterbeschrieben ist, und dem Endabschnitt der Seitenelektrode 116 soaufgebaut, dass er im Inneren der konkaven Nut 123 in dem Blockelement 12 angeordnetist.
    [0049] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist das Übertragungselement 13 zusätzlich einElement zum Übertrageneiner Antriebskraft, die mit einer piezoelektrischen Versetzungdes gestapelten piezoelektrischen Elementes 10 verknüpft ist,zu der Antriebsplatte 22. Bei diesem Ausführungsbeispielwird ein Übertragungselement 13 übernommen,das aus Aluminiumoxid geschaffen ist.
    [0050] Dieses Übertragungselement 13 istein Element, das mit einer doppelzylindrischen Form ausgebildetist, die aus einer Kombination aus einem im Wesentlichen zylindrischgeformten Fügeabschnitt 138 undeinem Stangenabschnitt 132 resultiert. Es ist so aufgebaut,dass der Fügeabschnitt 131 aneiner Endseite des Keramikplattenstapels 11 gefügt ist und dasseine distale Endseite des Stangenabschnitts 132 an dieAntriebsplatte 22 des Aufnahmegehäuses 20 anliegt.
    [0051] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist das Übertragungselement 13 soaufgebaut, dass ein AußendurchmesserDt des Fügeabschnitts 131 9,3mm beträgt,und dass ein AußendurchmesserDr des Stangenabschnitts 132 5,6 mm beträgt. Wiedies in der 3B gezeigtist, ist der Fügeabschnitt 131 dannso aufgebaut, dass er die Querschnittsform mit großem Durchmesseraufweist, die in einem Inkreis (der mit Dt = 9,3 mm übereinstimmt) 138 ist,der einen größeren Durchmesserals jenen des Umkreises 118 des Keramikplattenstapels 11 aufweist.
    [0052] Hierbeiist eine Oberflächenverarbeitungbei einer Außenumfangsfläche desFügeabschnittes 138 sovorgesehen, dass der Oberflächenrauhigkeitsgrad derAußenumfangsfläche desFügeabschnitts 131 12,5Rz oder kleiner ist, um den Gleitwiderstand zwischen der Außenumfangsfläche desFügeabschnitts 131 undeiner Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäuses 20 zureduzieren.
    [0053] Esist zu beachten, dass anstelle der Oberflächenbearbeitung zum Regulierendes Oberflächenrauhigkeitsgradesoder in Kombination mit der Oberflächenverarbeitung eine Oberflächenbehandlungunter Verwendung eines Fluorkunststoffes wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen(Teflon: Handelsname) an der Außenumfangsfläche desFügeabschnittes 131 undder Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäuses 20 vorgesehenwerden kann.
    [0054] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist das Aufnahmegehäuseein Element, das mit einer Glasform ausgebildet ist, das eine imWesentlichen zylindrische fassförmigeEinheit 24 mit einem Außendurchmesser von 10,1 mmund einen Innendurchmesser Dc = 9,5 mm aufweist, und eine Antriebsplatte 22,die eine Betätigungsfläche 100 zumAbgeben der Antriebskraft des piezoelektrischen Aktuators 1 zueiner äußeren Stellebildet.
    [0055] Dannist eine Betätigungsendseite 221 an derRückseiteder Antriebsplatte 22 zum Anliegen an der distalen Endseitedes Übertragungselementes 13 ausgebildet.
    [0056] Wiedies in der 1 gezeigtist, hat die fassförmigeEinheit 24 einen erweiterbaren Abschnitt 21, derin der Näheeines Endabschnittes davon nahe der Betätigungsendseite 221 vorgesehenist, wobei der erweiterbare Abschnitt 21 ein metallischer Balgist, der aus einem Austenit-Edelstahl ausgebildet ist und einen Außendurchmesservon 9,5 mm und einen Innendurchmesser Dv = 6,1 mm aufweist.
    [0057] Dannist dieser erweiterbare Abschnitt 21 an einer Außenumfangsseitedes Stangenabschnitts 132 des Übertragungselementes 13 angeordnet,das das gestapelte piezoelektrische Element 10 bildet.
    [0058] Zusätzlich istdie Antriebsplatte 22 an den Endabschnitt der fassförmigen Einheit 24 lasergeschweißt, diedem erweiterbaren Abschnitt 21 zugewandt ist.
    [0059] Wiedies in der 1 gezeigtist, sind bei der Basiseinheit 3 ein Paar externe Elektroden 31,die aus einer Fe-Ni-Legierung ausgebildet sind, derart angeordnet,dass sie durch die Basiseinheit 30 so hindurch treten,dass sie von dieser vorstehen.
    [0060] Esist zu beachten, dass Materialien für die Basiseinheit und denAnschluss nicht darauf beschränktsind, und dass Materialien wie zum Beispiel Edelstahl verwendetwerden können,die eine hermetische Abdichtungsbehandlung ermöglichen und die gut schweißbar sind.
    [0061] Dannwird ein Spalt zwischen der externen Elektrode 31 und derBasiseinheit 30 durch eine hermetische Abdichtung 33 abgedichtet,die aus Glas gebildet ist.
    [0062] Darüber hinausist ein Einfügungsabschnitt 32,der zum Einfügenin die fassförmigeEinheit 24 des Aufnahmegehäuses 20 angepasstist, an einem Endabschnitt der Basiseinheit 30 ausgebildet,der dem Aufnahmegehäuse 20 zugewandtist.
    [0063] Wiedies in der 7 gezeigtist, ist der piezoelektrische Aktuator 1 des Ausführungsbeispiels durchFügen desAufnahmegehäuses 20 andie Basiseinheit 30 durch einen Laserschweißvorgangdes Einfügungsabschnittes 32 aufgebaut,der in die fassförmigeEinheit 24 eingefügtist.
    [0064] Dannwird eine Einfügungspositionfür das gestartetepiezoelektrische Element 10 innerhalb des Aufnahmegehäuses 20 dadurchbegrenzt, dass das Anliegen des Endabschnittes der Basiseinheit 30,wo der Einfügungsabschnitt 32 vorgesehenist, an die vorstehenden Abschnitte 125 des Blockelementes 12 desgestapelten piezoelektrischen Elementes 10 ermöglicht wird.
    [0065] AlsNächsteswird ein Prozess zum Herstellen des piezoelektrischen Aktuators 1 desAusführungsbeispielsbeschrieben.
    [0066] DerProzess zum Herstellen des piezoelektrischen Aktuators 1 istein Prozess einschließlicheines Elementausbildungsprozesses zum Vorbereiten eines gestapeltenpiezoelektrischen Elements 10, eines Aufnahmeprozesseszum Einfügendes so ausgebildeten gestapelten piezoelektrischen Elementes 10 voneinem offenen Endabschnitt des Aufnahmegehäuses 20 und einesFügeprozesseszum Fügen derBasiseinheit 30 an den offenen Endabschnitt des Aufnahmegehäuses 20,wobei das gestapelte piezoelektrische Element 10 darineingefügtist.
    [0067] Zunächst wirdder Elementausbildungsprozess zum Vorbereiten eines gestapeltenpiezoelektrischen Elementes 10 beschrieben.
    [0068] BeimVorbereiten des Keramikstapels 11, der das gestapelte piezoelektrischeElement 10 bildet, wird ein Grünling (nicht gezeigt) aus einem Schlammim voraus vorbereitet, der ein Material für ein piezoelektrisches Elementist.
    [0069] DieserSchlamm ist derart, dass ein Bindemittel und kleine Mengen einesWeichmachers und ein Anti-Schaummittel einem Keramikmaterial wie zumBeispiel Bleizirkonattitanat (PZT) zugefügt sind, das zu einer piezoelektrischenKeramik wird, und danach wird das Keramikmaterial in einem organischen Lösemitteldispergiert.
    [0070] Beidiesem Ausführungsbeispielwurde der Schlamm auf einen Trägerfilmbeschichtet, der nicht gezeigt ist, indem ein Rakelverfahren verwendet wird,um einen Grünling(nicht gezeigt) mit einer Dicke von 100 μm zu erzeugen. Es ist zu beachten, dasszusätzlichzu dem Rakelverfahren ein Extrusionsgießverfahren sowie andere verschiedeneVerfahren als Verfahren zum Herstellen eines Grünlings aus einem Schlamm übernommenwerden können.
    [0071] Wiedies in der 4 gezeigtist, werden als NächstesBlattstücke 521 ausdem so ausgebildeten Grünlinggeschnitten und gestapelt. Die Blattstücke 521 werden dadurchausgebildet, dass eine Ag-Pd-Paste, die ein leitendes Material ist,auf die Oberflächedes Grünlingsmittels eines Siebdruckprozesses gedruckt wird.
    [0072] Beidiesem Ausführungsbeispielwird ein Elektrodendruckmuster 502, das durch einen Elektrodenabschnitt 503 undeinen blanken Abschnitt 504 gebildet ist, auf einer Oberfläche einesentsprechenden Blattstückes 521 ausgebildet,indem die Ag-Pd-Pastean dem jeweiligen Blattstück 521 beschichtetwird, wobei eine Stelle auf dem Blattstück 521, das einenAußenumfangsabschnittbildet, davon unbeschichtet bleibt.
    [0073] Dannwerden beim Stapeln der Blattstücke 521 dieBlattstücke 521 sogestapelt, wie dies in der 4 gezeigtist, und zwar dass die blanken Abschnitte 504 der Blattstücke 521 sogestapelt und angeordnet sind, dass sie ihre Positionen abwechselnd ändern, umdadurch eine gestapelte Zwischeneinheit (nicht gezeigt) vorzubereiten.
    [0074] Darüber hinauswurde die so ausgebildete gestapelte Zwischeneinheit so gebrannt,dass eine gebrannte Einheit 113 vorbereitet ist, die eineim Wesentlichen rechteckige prismenartige Form zeigt, wie dies inder 5 gezeigt ist.
    [0075] Beidiesem Ausführungsbeispielist zu beachten, dass die gestapelte Einheit so gehalten wurde,dass sie in einer Atmosphärevon 1200°Cgebrannt wurde, und danach wurde die so gebrannte gestapelte Einheitin dem Ofen gekühlt.
    [0076] Dannbilden die Elektrodenabschnitte 503, die an den Oberflächen derso gestapelten Blattstückebeschichtet sind, verschiedene Elektrodenlagen 112, diebei der gebrannten Einheit 113 Lagen bilden, wie dies inder 5 gezeigt ist.
    [0077] Somitist die gebrannte Einheit 113 so aufgebaut, dass die Elektrodenabschnitte 503 derElektrodenlagen 112 an jeder anderen Lage an den entgegengesetztenSeiten der gebrannten Einheit 113 freiliegen können, undder Elektrodenabschnitt 503 liegt an einer Seite der Elektrodenlage 112 frei,wohingegen der blanke Abschnitt 504 an der anderen Seite davonfreiliegt.
    [0078] Wiedies in der 2 gezeigtist, werden dann bei diesem Ausführungsbeispielvier Eckenabschnitte der gebrannten Einheit 113 abgeflacht,und ein Paar Seiten 115, an die die Seitenelektroden 116 gefügt sind,werden an jenen Seiten ausgebildet, an denen die Elektrodenabschnitte 503 unddie blanken Abschnitte 504 in der Stapelrichtung abwechselnd erscheinen,wodurch ein Keramikplattenstapel 11 vorbereitet wird, dereine oktagonale prismenartige Form zeigt.
    [0079] Wiedies in der 1 gezeigtist, ist darüber hinausdie Seitenelektrode 116 an die jeweilige Seite 115 desKeramikplattenstapels 11 mit einem leitenden Klebemittel(siehe 6) gefügt, unddas Blockelement 12 und das Übertragungselement 13 sindan einer Endseite des Keramikplattenstapels 11 in jene Richtunggefügt,in der die Keramikplatten bei dem Keramikplattenstapel 11 gestapeltsind, und an die andere Endseite davon, wodurch das gestapelte piezoelektrischeElement 10 vorbereitet ist.
    [0080] AlsNächsteswird der Aufnahmeprozess zum Aufnehmen des gestapelten piezoelektrischen Elements 10 indas Aufnahmegehäuse 20 beschrieben.
    [0081] BeimImplementieren dieses Prozesses wird die Basiseinheit 30 anden Endabschnitt des gestapelten piezoelektrischen Elements 10 imvoraus montiert, das dem Blockelement 12 zugewandt ist, wiedies in der 6 gezeigtist.
    [0082] Beidiesem Ausführungsbeispielsind das Blockelement 12 und die Basiseinheit 30 zusammenmontiert,wobei das Blockelement 12 und die Basiseinheit 30 aneinanderanliegen, und zwar durch einen Punktschweißvorgang der Endabschnitteder Seitenelektroden 116 an die Basiseinheit 30.
    [0083] Dannist das gestapelte piezoelektrische Element 10 in dem Innerendes Aufnahmegehäuses 20 untergebracht,und der Einfügungsabschnitt 32 der Basiseinheit 30 istin einen Aufnahmeabschnitt 241 an dem Endabschnitt desAufnahmegehäuses 20 eingefügt, wodurchdas Aufnahmegehäuse 20,das gestapelte piezoelektrische Element und die Basiseinheit 30 miteinandermontiert sind.
    [0084] AlsNächstesist der Fügeprozessein Prozess zum Fügendes Einfügungsabschnittes 32 der Basiseinheit 30 andie fassförmigeEinheit 24 des Aufnahmegehäuses 20.
    [0085] Beidem Fügeprozessbei diesem Ausführungsbeispielsind die Basiseinheit 30 und das Aufnahmegehäuse 20 durcheinen Laserschweißvorganganeinander gefügt.Wie dies in der 7 gezeigtist, wird hierbei ein Laserstrahl zu einer Außenumfangsseite des Aufnahmegehäuses 241 ausgesendet,wo der Einfügungsabschnitt 32 untergebrachtist, und der Aufnahmeabschnitt 241 und der Einfügungsabschnitt 32 werdenso verschmolzen dass sie zusammen verschweißt sind, so dass sowohl derAufnahmeabschnitt 241 als auch der Einfügungsabschnitt 32 starrmiteinander fixiert sind, wodurch der piezoelektrische Aktuator 1 vorbereitetist.
    [0086] Somitist gemäß dem piezoelektrischenAktuator 1 des Ausführungsbeispielsein Stützzwischenraum(Dc – Di)zwischen der Innenumfangsflächeder fassförmigenEinheit 24 des Aufnahmegehäuses 20 und der Außenumfangsfläche desIsolierelementes 12 auf 0,2 mm festgelegt.
    [0087] Zusätzlich istein Stützzwischenraum(Dc – Dt)zwischen der Innenumfangsflächeder fassförmigenEinheit 24 und einer Außenumfangsfläche des Fügeabschnittes 131 des Übertragungselementes 13 auf0,2 mm festgelegt.
    [0088] Dadurchkann bei dem piezoelektrischen Aktuator 2 des Ausführungsbeispielsdie Exzentrizität zwischendem Übertragungselement 13 undder Antriebsplatte 22 auf 0,2 mm oder kleiner unterdrückt werden.
    [0089] Folglichkann gemäß dem piezoelektrischen Aktuator 1 desAusführungsbeispielsdie Antriebskraft des Übertragungselementes 13 zuder Antriebsplatte 22 mit hoher Effizienz übertragenwerden, indem die Exzentrizitätdes Übertragungselementes 13 bezüglich derAntriebsplatte 22 unterdrückt wird.
    [0090] Zusätzlich wirddurch Festlegen des Stützzwischenraumes(Dc – Dt)zwischen der Innenumfangsflächeder fassförmigenEinheit 24 und der Außenumfangsfläche desFügeabschnittes 131 des Übertragungselementes 13,der als ein Gleitabschnitt dient, auf 0,2 mm der Gleitwiderstandunterdrückt, derdurch den Fügeabschnitt 131 bezüglich derInnenumfangsflächeder fassförmigenEinheit 24 erzeugt wird.
    [0091] Dadurchkann bei dem piezoelektrischen Aktuator gemäß dem Ausführungsbeispiel die Antriebskraftdes gestapelten piezoelektrischen Elements mit guter Effizienz abgegebenwerden.
    [0092] Darüber hinausbeträgtein Zwischenraum (Dv – Dr)zwischen einem Innenumfang des erweiterbaren Abschnittes 21 undeiner Außenumfangsfläche desStangenabschnittes 132 des Übertragungselementes 13 0,5mm, und er ist größer alsdie Stützzwischenräume (Dc – Di) und(Dc – Dt)festgelegt.
    [0093] Dadurchwird bei dem piezoelektrischen Aktuator gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Risiko reduziert,dass der erweiterbare Abschnitt 21 das Übertragungselement 13 stört. Dadurchwird ein Risiko reduziert, dass eine Störung bei dem erweiterbarenAbschnitt durch den Betrieb des gestapelten piezoelektrischen Elements 10 hervorgerufenwird.
    [0094] Außerdem sindbei dem piezoelektrischen Aktuator 1 des AusführungsbeispielsAußendurchmesserDi, Dt des Blockelementes 12 und es Übertragungselementes 13 größer alsein AußendurchmesserDd des Keramikplattenstapels 11 festgelegt.
    [0095] Dadurchwird ein Risiko reduziert, dass eine Außenumfangsfläche desKeramikplattenstapels 11, der das gestapelte piezoelektrischeElement 10 bildet, und eine Innenumfangsfläche desAufnahmegehäuses 20 miteinanderin Kontakt gelangen. Dadurch wird ein Risiko reduziert, dass Störungen wiezum Beispiel ein elektrischer Austritt aus einem beschädigten Abschnittan der Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäuses 20 hervorgerufenwird, oder Störungen,die aus einer Beschädigungder Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäuses 20 resultieren.
    [0096] Beidiesem Ausführungsbeispielist zu beachten, dass die Querschnittsformen des Keramikplattenstapels 11 unddes Blockelementes 12 mit einer im Wesentlichen oktogonalenForm ausgebildet sind, und dass die Querschnittsform des Übertragungselementes 13 miteiner im Wesentlichen runden Form ausgebildet ist. Diese Querschnittsformen beidem Ausführungsbeispielsind nicht darauf beschränkt,und sie könnenin vielfältigenFormen einschließlicheines Kreises, eines Quadrates, eines Rechteckes und einer Fassformausgebildet sein.
    [0097] Darüber hinauskönnenverschiedene Kombinationen von Formen für die Querschnittsform des Keramikplattenstapels 11 undder Querschnittsform des Blockelementes 12 oder des Übertragungselementes 13 übernommenwerden.
    [0098] DieMaterialien des Blockelementes 12 und des Übertragungselementes 13 sindbei diesem Ausführungsbeispielnicht auf Aluminiumoxid beschränkt,und die Materialien mit einem höheren Elastizitätsmodul(eine hohe Versetzungsübertragungsfunktion)und hoher elektrischer Isolierfunktion wie zum Beispiel Siliziumnitrit,Aluminiumnitrit, Zirkonia und dergleichen können bei diesen Elementen 12 und 13 verwendetwerden.
    [0099] Außerdem istbei dem piezoelektrischen Aktuator 1 des Ausführungsbeispielsdie Exzentrizität desgestapelten piezoelektrischen Elements 10 so gestaltet,dass sie durch Ausbilden von Abschnitten, die Querschnittsformenmit großemDurchmesser zeigen an sowohl dem Blockelement 12 als auch dem Übertragungselement 13 unterdrückt wird.
    [0100] Anstelledieser Konstruktion kann die Exzentrizität des gestapelten piezoelektrischenElements 10 auch so gestaltet sein, dass sie durch Ausbilden einesAbschnitts, der die Querschnittsform mit großem Durchmesser zeigt, entwederan dem Blockelement 12 oder dem Übertragungselement 13 unterdrückt wird.
    [0101] Wiedies in der 8 gezeigtist, kann das gestapelte piezoelektrische Element 10 zusätzlich in demAufnahmegehäuse 20 untergebrachtwerden, nachdem eine im Wesentlichen runde Buchse 110 über demgestapelten piezoelektrischen Element 10 angeordnet wurde,bei der die Außendurchmesser jenerAbschnitte des Blockelementes 12 und des Übertragungselementes 13,die die Querschnittsformen mit großem Durchmesser zeigen, gemäß der Dickeder Buchse 110 reduziert sind.
    [0102] Dabeikann die Außenumfangsfläche des gestapeltenpiezoelektrischen Elements 10 des weiteren durch die Buchse 110 nochsicherer geschützt werden.
    [0103] Zusätzlich kanndie Buchse 110 aus PPS (Polyphenylensulfid) vorbereitetsein. Durch PPS (Polyphenylensulfid) kann die piezoelektrische Wirkungdes gestapelten piezoelektrischen Elements 10 dadurch verfeinertwerden, dass der Gleitwiderstand unterdrückt wird, der an der Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses 20 auftritt.
    [0104] Esist zu beachten, dass das Material der Buchse 110 nichtauf PPS (Polyphenylensulfid) beschränkt ist, und dass irgendeinanderes Material wie zum Beispiel NY66 (Nylon 66) und PET (Polyethylentelephtalat)verwendet werden kann, sofern dieses eine bessere Isolierung undbessere Wärmebeständigkeitseigenschaftenaufweist.
    [0105] Einzweites Ausführungsbeispielist derart gestaltet, dass der Anlageaufbau zwischen dem Übertragungselementund dem Aufnahmegehäuse aufder Grundlage des ersten Ausführungsbeispiels abgewandeltist.
    [0106] Beieinem piezoelektrischen Aktuator 1 gemäß diesem Ausführungsbeispielist ein Außendurchmessereines Fügeabschnittes 131 eines Übertragungselementes 13 sogestaltet, dass er im Wesentlichen mit einem Außendurchmesser eines Keramikstapels 11 übereinstimmt,wie dies in der 9 gezeigtist.
    [0107] Andererseitsist ein konvexer distaler Endabschnitt 133, der im Wesentlichensphärischvorsteht, an einem distalen Ende eines Stangenabschnitts 132 des Übertragungselementes 13 ausgebildet.
    [0108] Dannist ein Eingriffsabschnitt 222 an der Fläche einerSeite einer Antriebsplatte 22 vorgesehen, die an einemEndabschnitt des Aufnahmegehäuses 20 gefügt ist,der dem Übertragungselement 13 derartzugewandt ist, dass er im Wesentlichen konisch und koaxial zu eineraxialen Mitte des Aufnahmegehäuses 20 ausgespartist, um den konvexen distalen Endabschnitt 133 auf zunehmen.
    [0109] Beidem piezoelektrischen Aktuator 1 des Ausführungsbeispielskann die Einstellung der axialen Mitte eines gestapelten piezoelektrischenElements 10 mit guter Effizienz durch jenen Aufbau bewirktwerden, bei dem der konvexe distale Endabschnitt 133 des Übertragungselementes 113 in demEingriffsabschnitt 222 in der Antriebsplatte 22 aufgenommenist.
    [0110] Wenndas Übertragungselement 13,das an der Antriebsplatte 22 exzentrisch anliegt, den imWesentlich sphärischkonvexen distalen Abschnitt 133 entlang einer Neigung desEingriffsabschnitts 222 gleitet, damit er den tiefstenAbschnitt an der Mitte des Eingriffsabschnittes 22 erreicht,dann ist es möglich,die Mitten der Elemente mit hoher Effizienz einzustellen.
    [0111] Esist zu beachten, dass die verbleibenden Abschnitte des Aufbaus unddie Funktion des piezoelektrischen Aktuators 1 ähnlich wiebei dem ersten Ausführungsbeispielsind.
    [0112] Während derkonvexe distale Endabschnitt 133 an der Seite des Übertragungselementes 13 angeordnetist und der konisch ausgesparte Eingriffsabschnitt 22 inder Antriebsplatte 22 ausgebildet ist, kann zusätzlich beidiesem Ausführungsbeispieldiese Beziehung so umgekehrt werden, dass eine konkave Aussparungan dem distalen Ende des Übertragungselementes 13 ausgebildetsein kann und dass der konvexe Vorsprung an dem distalen Ende des Übertragungselementesausgebildet ist, und der konvexe Vorsprung kann an der Fläche derAntriebsplatte 22 ausgebildet sein.
    [0113] Eindrittes Ausführungsbeispielist ein Beispiel, bei dem das Fahren zum Unterdrücken der Exzentrizität an derSeite des Isolierelementes auf der Grundlage des piezoelektrischenAktuators 1 des ersten Ausführungsbeispiels abgewandeltist. Der piezoelektrische Aktuator des Ausführungsbeispiels wird unterBezugnahme auf die 10, 11 beschrieben.
    [0114] Beidiesem Ausführungsbeispielstimmt ein Außendurchmessereines Blockelementes 12 im Wesentlichen mit einem Außendurchmessereines Keramikplattenstapels 11 überein.
    [0115] Dannwird anstelle des Verfahrens zum Unterdrücken der Exzentrizität des gestapeltenpiezoelektrischen Elementes 10 durch den Kontakt der Außenumfangsfläche desBlockelementes 12 mit der Innenumfangsfläche desAufnahmegehäuses 20 die Exzentrizität einesgestapelten piezoelektrischen Elements 10 durch eine Passungzwischen einem Elektrodenanschluss 117, der an dem Blockelement 12 angeordnetist, und einer externen Elektrode 31 unterdrückt, dieso angeordnet ist, dass die durch eine Basiseinheit 30 hindurchtritt.
    [0116] Wiedies nämlichin der 11 gezeigt ist,ist bei dem gestapelten piezoelektrischen Element 10 des Ausführungsbeispielsdie externe Elektrode 31 bezüglich des Elektrodenanschlusses 117 eingefügt, deran einem Endabschnitt einer zweiten Elektrode 116 kontinuierlichvorgesehen ist, und sie ist an einer Seite des Blockelementes 12 befestigt,so dass die externe Elektrode 31 in den Elektrodenanschluss 117 gepasstist.
    [0117] ImSinne der Klarheit bezüglichder Form des Elektrodenanschlusses 117 wurde das Blockelement 12 weggelassen.
    [0118] DerElektrodenanschluss 117 ist ein Element mit einem Fügeabschnitt 171 zumKlemmen, wie dies in der 11 gezeigtist, damit ein Endabschnitt 166 der Seitenelektrode 16 undein Aufnahmeabschnitt 173 fixiert sind, in die die stiftartigeexterne Elektrode 31 eingefügt wird, die eine im Wesentlicherunde Querschnittsform aufweist.
    [0119] DerFügeabschnitt 171 hateine im Wesentlichen ebene plattenartige Rückplatte und ein Paar bestehendaus einer linken und einer rechten geknickten Platte, die sich zubeiden Seitenabschnitten der Rückplattefortsetzen, und die derart zurückgefaltet sind,dass sie der Rückplattezugewandt sind. Dann wird der Endabschnitt der Seitenelektrode 116 geklammertund fixiert, die in einen Spalt zwischen der Rückplatte und den gefaltetenPlatten eingefügtist.
    [0120] Wiedies in der 11 gezeigtist, hat die Querschnittsform des Aufnahmeabschnittes 173,der sich mit einer Einfügungsrichtungdes externen Anschlusses 31 schneidet, eine im Wesentlichenkonstante Form in der Einfügungsrichtung,und sie ist als eine im Wesentlichen bogenartige Form ausgebildet, dieeiner Außenumfangsfläche derexternen Elektrode 31 folgt.
    [0121] Beidiesem Ausführungsbeispielist der Bogen des Aufnahmeabschnittes 173 so ausgebildet, dasser einen Winkel von ungefähr270° derartabdeckt, dass eine Öffnungan einer Stelle vorgesehen ist.
    [0122] Wiedies in der 11 gezeigtist, ist bei diesem Ausführungsbeispieldie Form des Bogens des Aufnahmeabschnittes 173 so ausgebildet,dass sie einen Innendurchmesser von 1,3 mm bezüglich eines Außendurchmessersder externen Elektrode hat, der 1,2 mm aufweist.
    [0123] Dadurchkann gemäß dem Einfügungsaufbauder externen Elektrode 31 in den Aufnahmeabschnitt 173 dieExzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes 10 auf 0,1mm oder weniger unterdrücktwerden.
    [0124] Wiedies in der 11 gezeigtist, ist darüber hinausbei dem Elektrodenanschluss 117 des Ausführungsbeispielsein Verbindungsabschnitt 172 zwischen dem Fügeabschnitt 171 unddem Aufnahmeabschnitt 17 angeordnet, wobei sich der Verbindungsabschnitt 172 normalzu der Einfügungsrichtungder externen Elektrode 31 erstreckt.
    [0125] Wiedies in der 11 gezeigtist, kann dadurch bei dem gestapelten piezoelektrischen Element 10 desAusführungsbeispielsder Elektrodenanschluss 117 in jenem Zustand angeordnetwerden, bei dem der Aufnahmeabschnitt 173 innerhalb der konkavenNut 123 des Blockelementes 12 angeordnet ist,wenn der Fügeabschnitt 171 ander Außenumfangsfläche desBlockelementes 12 befestigt wird.
    [0126] Dadurchkann gemäß dem Elektrodenanschluss 117 dieexterne Elektrode 31 dann eingefügt werden, die gerade ausgebildetist, so dass die Positionsabweichung der externen Elektrode 31 innerhalbdes Querschnittes unterdrücktwerden kann, der eine Richtung der axialen Mitte davon schneidet,wodurch es möglichist, die Wirkung der axialen Mitteneinstellung weiter zu verbessern,wobei die externe Elektrode 31 verwendet wird.
    [0127] Wiedies vorstehend beschrieben ist, ist der Elektrodenanschluss 117 despiezoelektrischen Aktuators 10 des Ausführungsbeispiels daher so aufgebaut,dass die externe Elektrode 31 in der axialen Richtung eingefügt werdenkann, und, dass die Relativbewegung in jener Richtung begrenzt werden kann,die im Wesentlichen normal zu der axialen Richtung ist.
    [0128] Dannwird der Elektrodenanschluss 117 in das Blockelement 12 angeordnet.Andererseits wird die externe Elektrode 30 so angeordnet,dass sie durch die Basiseinheit 30 hindurch tritt und durch einehermetische Abdichtung fixiert wird, wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispielbeschrieben ist.
    [0129] Dadurchkann gemäß dem Einfüge- undEinpassaufbau zwischen dem Elektrodenanschluss 117 undder externen Elektrode 31 die Abweichung der axialen Mittedes gestapelten piezoelektrischen Elementes 10 relativzu der Basiseinheit 30 unterdrückt werden, die koaxial andem Aufnahmegehäuse 20 gefügt ist.
    [0130] Folglichwird gemäß dem piezoelektrischen Aktuator 1 desAusführungsbeispielsein Risiko reduziert, dass das gestapelte piezoelektrische Element 10 innerhalbdes Aufnahmegehäuses 20 exzentrisch ist.
    [0131] Esist zu beachten, dass der restliche Abschnitt des Aufbaus und dieFunktion des piezoelektrischen Aktuators 1 gleich sind,wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispielbeschrieben ist.
    [0132] Wiedies in der 12 gezeigtist, kann darüberhinaus anstelle Anlageaufbaus zwischen dem Übertragungselement 13 undder Antriebsplatte 22 gemäß diesem Ausführungsbeispieljener Aufbau übernommenwerden, der bei dem zweiten Ausführungsbeispielbeschrieben ist.
    [0133] Dabeikann die Exzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes 10 innerhalbdes Aufnahmegehäuses 20 auchunterdrücktwerden.
    [0134] Beidem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Blockelementso aufgebaut, dass es die Querschnittsform mit dem großen Durchmesser aufweist,und das Übertragungselementist so aufgebaut, dass es den konvexen distalen Endabschnitt aufweist,der zu der Antriebsplatte vorsteht, wodurch es wünschenswert ist, dass die Antriebsplattemit dem an deren Oberflächeausgebildeten konkaven Eingriffsabschnitt, der dem Übertragungselementzugewandt ist, so aufgebaut ist, dass der konvexe distale Endabschnittdes Übertragungselementsin dem Eingriffsabschnitt untergebracht ist.
    [0135] Dabeikann die Exzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes relativ zu dem Aufnahmegehäuse durchjenen Aufbau weiter reduziert werden, bei dem die Außenumfangsfläche desBlockelementes an der Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses anliegtund der konvexe distale Endabschnitt des Übertragungselementes in demEingriffsabschnitt der Antriebsplatte untergebracht ist.
    [0136] Insbesonderekann gemäß dem Aufbau,bei dem der konvexe distale Endabschnitt des Übertragungselementes in demEingriffsabschnitt der Antriebsplatte untergebracht ist, der Gleitwiderstandder Außenumfangsfläche desgestapelten piezoelektrischen Elementes gegen die Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses unterdrückt werden,oder der Kontakt des gestapelten piezoelektrischen Elementes mitdem Aufnahmegehäusekann vermieden werden.
    [0137] Zusätzlich istes vorzuziehen, dass der konvexe distale Endabschnitt eine im Wesentlichen sphärische Formzeigt, und, dass der Eingriffsabschnitt eine Aussparung ist, diemit einer im Wesentlichen konischen Form ausgebildet ist.
    [0138] Indiesem Fall könnendie Mitten des konvexen distalen Endabschnittes und des Eingriffsabschnittesnahe aneinander mit guter Effizienz angeordnet werden, in dem derkonvexe distale Endabschnitt an dem Eingriffsabschnitt anliegt.
    [0139] Zusätzlich sindsowohl das Übertragungselement,als auch das Blockelement vorzugsweise so aufgebaut, dass sie Querschnittsformenmit großem Durchmesseraufweisen.
    [0140] Indiesem Fall kann die Exzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes noch sicherer unterdrückt werden,in dem das Übertragungselementund das Blockelement mit den Querschnittsformen mit dem großem Durchmesseran den Endabschnittes des gestapelten piezoelektrischen Elementesjeweils angeordnet werden.
    [0141] Gemäß dem Übertragungselementund dem Blockelement, die voneinander beabstandet in der axialenRichtung angeordnet sind, wobei der Keramikplattenstapel dazwischengehalten ist, kann der Kontakt zwischen der Außenumfangsfläche desKeramikplattenstapels und der Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses sicherverhindert werden.
    [0142] Zusätzlich sinddie Stützzwischenräume, welchedie Spalte zwischen den Außenumfangsflächen derAbschnitte des Blockelementes und des Übertragungselementes sind,die die Querschnittsform mit dem großen Durchmesser zeigen, undder Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäusesvorzugsweise enger als ein Spalt zwischen dem Innendurchmesser deserweiterbaren Abschnittes des Aufnahmegehäuses und der Außenumfangsfläche des gestapeltenpiezoelektrischen Elementes festgelegt, das an Innenumfangsseitedes erweiterbaren Abschnitts angeordnet ist.
    [0143] Indiesem Fall besteht ein reduziertes Risiko, dass die Erweiterungs-und Zusammenziehungsbewegungen des gestapelten piezoelektrischenElementes gestörtwerden oder, dass der erweiterbare Abschnitt beschädigt wird,auch wenn das gestapelte piezoelektrische Element innerhalb derBereiche der Stützzwischenräume exzentrischist.
    [0144] Dadurchbesteht ein reduziertes Risiko, dass der erweiterbare Abschnittdas gestapelte piezoelektrische Element stört.
    [0145] Zusätzlich sinddie Stützzwischenräume vorzugsweisein einem Bereich von 0,01 mm bis 0,5 mm, wobei beide Werte enthaltensind.
    [0146] Indiesem Fall könnendie Unterdrückungder Exzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes und die Unterdrückung desGleitwiderstandes des gestapelten piezoelektrischen Elementes innerhalbdes Aufnahmegehäusesdurch geeignetes Festlegen der Stützzwischenräume einander kompatibel geschaffenwerden.
    [0147] Wennandererseits die Stützzwischenräume unter0,01 mm sind, dann erhöhtsich der Gleitwiderstand zwischen der Innenumfangsfläche desAufnahmegehäusesund der Außenumfangsfläche desgestapelten piezoelektrischen Elementes, und daher besteht ein Risiko,dass die Bewegung des gestapelten piezoelektrischen Elementes innerhalbdes Aufnahmegehäusesgestörtwird.
    [0148] Fallsdie Stützzwischenräume über 0,5mm sind, dann besteht zusätzlichein Risiko, dass die Exzentrizitätdes piezoelektrischen Elementes nicht ausrecheichend unterdrückt werdenkann.
    [0149] Zusätzlich wirdeine Oberflächenbehandlung miteinem Fluorkunststoff vorzugsweise auf die Außenumfangsfläche desAbschnittes des Übertragungselementesaufgebracht, der die Querschnittsform mit dem großen Durchmesserzeigt.
    [0150] Dabeiwird der Gleitwiderstand zwischen der Außenumfangsfläche des Übertragungselementes undder Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäusesunterdrückt,wodurch es möglichist, den Gleitwiderstand innerhalb des Aufnahmegehäuses zureduzieren.
    [0151] Esist zu beachten, dass Polytetrafluorethylen (Teflon: Handelsname)als ein Fluorkunststoff erhältlichist.
    [0152] Zusätzlich istder Grad der Oberflächenrauhigkeitdes Abschnittes des Übertragungselementes, derdie Querschnittsform mit dem großen Durchmesser zeigt, vorzugsweiseso geschaffen, dass die arithmetisch mittlere Rauhigkeit Rz 12,5Rz oder weniger beträgt.
    [0153] Hierbeiwird das arithmetische Mittel der Rauhigkeit Rz als ein Index zumAngeben der Oberflächenrauhigkeitverwendet, die als eine 10.-Mittel-Rauhigkeit auf der Grundlagedes japanischen Industriestandards (JIS) reguliert ist.
    [0154] Dannwird der Gleitwiderstand zwischen der Außenumfangsfläche des Übertragungselementes undder Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäusesunterdrückt,wenn die Oberflächenrauhigkeitder Außenumfangsfläche 12,5Rz oder weniger beträgt, wodurches möglichist, den Gleitwiderstand des gestapelten piezoelektrischen Elementesinnerhalb des Aufnahmegehäuseszu reduzieren.
    [0155] Fallsandererseits die Oberflächenrauhigkeit derAußenumfangsfläche 12,5Rz überschreitet, dannwird ein Risiko hervorgerufen, dass der Gleitwiderstand des gestapeltenpiezoelektrischen Elementes innerhalb des Aufnahmegehäuses ansteigt.
    [0156] Zusätzlich istdas Buchsenelement, das eine im Wesentlichen zylindrische Form zeigt,vorzugsweise zwischen dem gestapelten piezoelektrischen Elementund dem Aufnahmegehäuseangeordnet.
    [0157] Durchdas Anordnen des Buchsenelementes zwischen dem gestapelten piezoelektrischenElement und dem Aufnahmegehäusewird der Gleitwiderstand zwischen dem gestapelten piezoelektrischenElement und dem Aufnahmegehäuseunterdrückt,um dadurch den Gleitwiderstand des gestapelten piezoelektrischenElementes innerhalb des Aufnahmegehäuses zu reduzieren.
    [0158] Zusätzlich istder piezoelektrische Aktuator vorzugsweise ein Aktuator, der innerhalbeiner Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Gebrauch bei einer Brennkraftmaschineeingebaut ist. DA eine gute Haltbarkeit und eine hohe Betriebszuverlässigkeitfür den piezoelektrischenAktuator erforderlich sind, sind die Funktion und der Wirkungsgradbei dem ersten Aspekt der Erfindung besonders wirksam.
    [0159] Gemäß dem zweitenAspekt der vorliegenden Erfindung umschließt das Übertragungselement den Umkreismit der Querschnittsform, die die axiale Richtung des Keramikplattenstapelsim rechten Winkel schneidet und die Querschnittsform mit großem Durchmesseraufweist, die in dem Inkreis mit dem Durchmesser ist, der größer istals jener des Umkreises, und die Einstellstelle ist vorzugsweisedie Außenumfangsfläche desAbschnittes des Übertragungselementes,dass die Querschnittsform mit großem Durchmesser zeigt.
    [0160] ImFalle einer Kombination des Einfügungs- undEinpassaufbaus zwischen der externen Elektrode und dem Elektrodenanschlussmit dem Anlageaufbau zwischen der Außenumfangsfläche des Abschnittes,der die Querschnittsform mit dem großen Durchmesser zeigt, undder Innenumfangsfläche desAufnahmegehäuseskann die Exzentrizitätdes gestapelten piezoelektrischen Elementes mit guter Wirksamkeitunterdrücktwerden.
    [0161] Zusätzlich istdie Oberflächenbehandlung mitdem Fluorkunststoff vorzugsweise an der Außenumfangsfläche desAbschnittes des Übertragungselementesvorgesehen, dass die Querschnittsform mit dem großen Durchmesserzeigt.
    [0162] Dabeiwird der Gleitwiderstand zwischen der Außenumfangsfläche desgestapelten piezoelektrischen Elementes und der Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses unterdrückt, wodurches möglichist, den Gleitwiderstand des gestapelten piezoelektrischen Elementesinnerhalb des Aufnahmegehäuseszu reduzieren.
    [0163] Zusätzlich istdie Oberflächenrauhigkeitder Außenumfangsfläche desAbschnittes des Übertragungselementes,an dem die Querschnittsform mit dem großen Durchmesser ausgebildetist, vorzugsweise so gestaltet, dass die arithmetische mittlere RauhigkeitRz 12,5 Rz oder weniger beträgt.
    [0164] Dabeiwird der Gleitwiderstand zwischen der Außenumfangsfläche desgestapelten piezoelektrischen Elementes und der Innenumfangsfläche des Aufnahmegehäuses unterdrückt, wodurches möglichist, den Gleitwiderstand des gestapelten piezoelektrischen Elementesinnerhalb des Aufnahmegehäuseszu reduzieren.
    [0165] Darüber hinausist die Einstellstelle der konvexe distale Endabschnitt, der andem distalen Ende des Übertragungselementesausgebildet ist, und der konvexe distale Endabschnitt ist vorzugsweiseso aufgebaut, dass er in dem konkaven Eingriffsabschnitt untergebrachtist, der in der Flächeder Antriebsplatte angeordnet ist. Durch Kombinieren des Einfügungs- und Einpassaufbauszwischen dem Elektrodenanschluss und der externe Elektrode mit demAufnahmeaufbau zwischen dem konvexen distalen Endabschnitt des Übertragungselementesund dem Eingriffsabschnitt der Antriebsplatte kann die Exzentrizität des gestapeltenpiezoelektrischen Elementes unterdrückt werden, während derGleitwiderstand des gestapelten piezoelektrischen Elementes innerhalbdes Aufnahmegehäusesunterdrücktwird.
    [0166] Zusätzlich zeigtder konvexe distale Endabschnitt vorzugsweise eine im WesentlichensphärischeForm, und der Eingriffsabschnitt ist vorzugsweise eine Aussparung,die eine im Wesentlichen konische Form zeigt.
    [0167] Zusätzlich istder piezoelektrische Aktuator vorzugsweise jener Aktuator, der inder Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Gebrauch bei der Brennkraftmaschineeingebaut ist. Da eine gute Haltbarkeit und eine hohe Betriebszuverlässigkeitfür denpiezoelektrischen Aktuator erforderlich sind, ist die Funktion unddie Wirksamkeit besonders wirksam, die bei dem zweiten Aspekt dervorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
    [0168] Einpiezoelektrischer Aktuator 1 ist ein Aktuator einschließlich einesgestapelten piezoelektrischen Elementes 10, das in einemAufnahmegehäuse 20 miteiner im Wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit 24 untergebrachtist, die einen erweiterbaren Abschnitt 21 aufweist, derzumindest an einem Teil davon in einer axialen Richtung ausgebildetist, und eine Antriebsplatte 22, die an einem der Endabschnitteder fassförmigenEinheit 24 angeordnet ist, wobei das gestapelte piezoelektrischeElement 10 ein Blockelement 12 aufweist, das aneiner Endseite eines Keramikplattenstapels 11 in jene Richtunggefügtist, in der die Keramikplatten gestapelt sind, und ein Übertragungselement 13,das an die andere Endseite gefügtist, damit es an der Antriebsplatte 22 anliegt. Das Blockelement 12 unddas Übertragungselement 13 umschließen Umkreisemit Querschnittsformen, die eine axiale Richtung des Keramikplattenstapels 11 schneidenund Querschnittsformen mit großemDurchmesser aufweisen, die in Kreisen sind, die größere Durchmesserals die Umkreise aufweisen.
    权利要求:
    Claims (17)
    [1] Piezoelektrischer Aktuator einschließlich eines gestapeltenpiezoelektrischen Elementes, das in einem Aufnahmegehäuse miteiner im Wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit untergebrachtist, die einen erweiterbaren Abschnitt aufweist, der zumindest aneinem Teil davon in einer axialen Richtung ausgebildet ist, undeiner Antriebsplatte, die an einem der Endabschnitte der fassförmigen Einheit angeordnetist, wobei das gestapelte piezoelektrische Element ein Blockelement,das an einer Endseite eines Keramikplattenstapels in jene Richtunggefügtist, in der die Keramikplatten gestapelt sind, und ein Übertragungselementaufweist, das an die andere Endseite so gefügt ist, dass es an der Antriebsplatteanliegt, wobei zumindest entweder das Blockelement oder das Übertragungselementeinen Umkreis mit einer Querschnittsform umschließt, diedie axiale Richtung des Keramikplattenstapels im rechten Winkelschneidet, und eine Querschnittsform mit großem Durchmesser aufweist, diein einem Kreis mit einem größerem Durchmesserals der Umkreis ist.
    [2] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 1, wobei das Blockelementso aufgebaut ist, dass es die Querschnittsform mit dem großen Durchmesseraufweist, wobei das Übertragungselement soaufgebaut ist, dass es einen konvexen distalen Endabschnitt aufweist,der zu der Antriebsplatte vorsteht, und wobei die Antriebsplatteeinen konkaven Eingriffsabschnitt aufweist, der in der Fläche an jenerSeite von ihr vorgesehen ist, die dem Übertragungselement zugewandtist.
    [3] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 2, wobei der konvexedistale Endabschnitt eine im Wesentlichen sphärische Form zeigt, und wobeider Eingriffsabschnitt eine Aussparung ist, die eine im Wesentlichenkonische Form zeigt.
    [4] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 1, wobei sowohldas Übertragungselementals auch das Blockelement so aufgebaut sind, dass sie eine Querschnittsformmit großemDurchmesser aufweisen.
    [5] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis4, wobei Stützzwischenräume, die Spaltezwischen den Außenumfangsflächen des Blockelementesund des Übertragungselementes, denAußenumfangsflächen jenerAbschnitte, die die Querschnittsformen mit großem Durchmesser aufweisen,und einer Innenumfangsflächedes Aufnahmegehäusessind, enger als ein Spalt zwischen einem Innendurchmesser des erweiterbarenAbschnittes des Aufnahmegehäusesund einer Außenumfangsfläche desgestapelten piezoelektrischen Elementes festgelegt sind, das aneiner Innenumfangsseite des erweiterbaren Abschnittes positioniertist.
    [6] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis5, wobei die Stützzwischenräume in einemBereich von jeweils einschließlich0,01 mm bis 0,5 mm sind.
    [7] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis6, wobei eine Oberflächenbehandlungmit einem Fluorkunststoff an der Außenumfangsfläche jenesAbschnittes des Übertragungselementsvorgesehen ist, der die Querschnittsform mit großem Durchmesser aufweist.
    [8] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis7, wobei die Oberflächenrauhigkeit derAußenumfangsfläche jenesAbschnittes des Übertragungselementes,der die Querschnittsform mit großem Durchmesser aufweist, dergestaltist, dass die arithmetische mittlere Rauhigkeit 12,5 Rz oder wenigerbeträgt.
    [9] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis6, wobei ein Buchsenelement, das eine im Wesentlichen zylindrischeForm aufweist, zwischen dem gestapelten piezoelektrischen Elementund dem Aufnahmegehäuseangeordnet ist.
    [10] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis9, wobei der piezoelektrische Aktuator ein Aktuator ist, der zumEinbau in eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung beieiner Brennkraftmaschine geeignet ist.
    [11] Piezoelektrischer Aktuator einschließlich einesgestapelten piezoelektrischen Elementes, das in einem Aufnahmegehäuse miteiner im Wesentlichen zylindrischen fassförmigen Einheit untergebrachtist, die einen erweiterbaren Abschnitt aufweist, der zumindest aneinem Teil davon in einer axialen Richtung ausgebildet ist, undeiner Antriebsplatte, die an einem Endabschnitt der fassförmigen Einheitangeordnet ist, wobei das gestapelte piezoelektrische Element einBlockelement, das an einer Endseite eines Keramikplattenstapelsgefügtist, und ein Übertragungselementaufweist, das an die andere Endseite gefügt ist, damit es an der Antriebsplatteanliegt, sowie einer Basiseinheit, die an einem Ende des Aufnahmegehäuses gefügt ist,wobei die Basiseinheit eine externe Elektrode aufweist, die dorthindurch tritt, um dem Keramikplattenstapel Leistung von einem externenOrt zuzuführen,wobei das Blockelement so aufgebaut ist, dass es einen Elektrodenanschlussaufweist, der einen Unterbringungsabschnitt aufweist, in dem dievon der Basiseinheit vorstehende externen Elektrode eingefügt ist undin dem die externe Elektrode eingepasst ist, und wobei das Übertragungselementeine Einstellstelle zum Einstellen einer axialen Mitte des Aufnahmegehäuses undeiner axialen Mitte des gestapelten piezoelektrischen Elementesaufweist, damit sich diese zueinander annähern.
    [12] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 11, wobei das Übertragungselementeinen Umkreis mit einer Querschnittsform umschließt, dieeine axiale Richtung des Keramikplattenstapels schneidet, und eineQuerschnittsform mit großemDurchmesser aufweist, die in einem Kreis ist, der einen größeren Durchmesserals der Umkreis aufweist, und wobei die Einstellstelle eine Außenumfangsfläche jenesAbschnittes des Übertragungselementesist, an dem die Querschnittsform mit großem Durchmesser ausgebildetist.
    [13] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 12, wobei eine Oberflächenbehandlungmit einem Fluorkunststoff an der Außenumfangsfläche jenes Abschnittesdes Übertragungselementesvorgesehen ist, an dem die Querschnittsform mit großem Durchmesserausgebildet ist.
    [14] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 12 oder 13, wobeidie Oberflächenrauhigkeitder Außenumfangsfläche jenesAbschnittes des Übertragungselementes,an dem die Querschnittsform mit großem Durchmesser ausgebildetist, dergestalt ist, dass die arithmetische mittlere Rauhigkeit12,5 Rz oder weniger beträgt.
    [15] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 11, wobei die Einstellstelleein konvexer distaler Endabschnitt ist, der an einem distalen Endedes Übertragungselementesausgebildet ist, und wobei der konvexe distale Endabschnitt so aufgebautist, dass er in einem konkaven Eingriffsabschnitt untergebrachtist, der in einer Flächeder Antriebsplatte angeordnet ist.
    [16] Piezoelektrischer Aktuator gemäß Anspruch 15, wobei der konvexedistale Endabschnitt eine im Wesentlichen sphärische Form zeigt, und wobeider Eingriffsabschnitt eine Aussparung ist, die eine im Wesentlichenkonische Form zeigt.
    [17] Piezoelektrischer Aktuator gemäß einem der Ansprüche 10 bis16, wobei der piezoelektrische Aktuator ein Aktuator ist, der zumEinbau in eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung beieiner Brennkraftmaschine geeignet ist.
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    引用文献:
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    法律状态:
    2011-01-20| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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