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DE19909106C2 - Temperature compensated piezoelectric actuator unit - Google Patents

Temperature compensated piezoelectric actuator unit

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DE19909106C2
DE19909106C2 DE19909106A DE19909106A DE19909106C2 DE 19909106 C2 DE19909106 C2 DE 19909106C2 DE 19909106 A DE19909106 A DE 19909106A DE 19909106 A DE19909106 A DE 19909106A DE 19909106 C2 DE19909106 C2 DE 19909106C2
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DE
Germany
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sleeve
piezo element
actuator unit
thermal expansion
housing
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DE19909106A
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German (de)
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Ulrich Augustin
Wilhelm Frank
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens Corp
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Description

Die Erfindung betrifft eine Aktoreinheit mit einem Pie­ zoelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an actuator unit with a pie zoelement according to the preamble of claim 1.

Aktoreinheiten mit einem Piezoelement werden beispiels­ weise in der Kraftfahrzeugtechnik zum Steuern von Einspritz­ ventilen in einem Verbrennungsmotor eingesetzt. So ist aus der DE 38 44 134 C2 ein Einspritzventil bekannt, bei dem eine Düsennadel über eine Stelleinrichtung von einem Piezoelement betätigt wird. Das Piezoelement löst dabei über eine Wirkver­ bindung die Stelleinrichtung aus und wird von einem hülsen­ förmigen Gehäuse in seiner Position fixiert.Actuator units with a piezo element are used, for example as in automotive engineering to control injection valves used in an internal combustion engine. So that's it DE 38 44 134 C2 an injection valve is known in which a Nozzle needle via an actuator from a piezo element is operated. The piezo element triggers via a circuit binding the actuator and is from a sleeve shaped housing fixed in position.

Die üblicherweise verwendeten Piezoelemente bestehen aus Quarzkeramik, die sich bei einer Temperaturerhöhung in der Aktoreinheit ausdehnt, wodurch sich die Position des Piezo­ elements in bezug auf die Stelleinrichtung verschiebt und da­ mit die Wirkverbindung zwischen dem Piezoelement und der Stelleinrichtung verändert.The piezo elements usually used consist of Quartz ceramics, which develop when the temperature rises in the Actuator unit expands, causing the position of the piezo elements in relation to the actuating device and there with the operative connection between the piezo element and the Adjusting device changed.

Um diesen Temperatureffekt des Piezoelements zu kompen­ sieren, wird das das Piezoelement aufnehmende Gehäuse im all­ gemeinen aus Invar gefertigt, da dieser Werkstoff einen ähn­ lichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Quarzkeramik zeigt. Das Invargehäuse kann deshalb weitgehend die sich bei einer Temperaturänderung ergebende Änderung in der Ausdehnung des Piezoelements nachvollziehen, so daß die Position des Piezoelements in bezug auf die Stelleinrichtung und damit die Wirkverbindung zu dieser Stelleinrichtung im wesentlichen un­ beeinflußt bleibt.To compensate for this temperature effect of the piezo element sieren, the housing accommodating the piezo element in space generally made of Invar, since this material is similar thermal expansion coefficients such as quartz ceramic shows. The Invar housing can therefore largely be the case a change in expansion resulting in a change in temperature of the piezo element, so that the position of the Piezo element with respect to the actuator and thus the Active connection to this control device essentially un remains influenced.

Die Herstellung des Aktorgehäuses aus Invar hat jedoch den Nachteil, daß Invar ein relativ teuerer und zudem weicher Werkstoff ist. Darüber hinaus läßt sich mit einem Invargehäu­ se auch keine vollständige Kompensation des Temperatureffekts der Quarzkeramik erreichen.However, the manufacture of the actuator housing from Invar has the disadvantage that Invar is a relatively expensive and also softer Material. It can also be used with an invar housing no complete compensation of the temperature effect of quartz ceramics.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Aktoreinheit mit einem Piezoelement bereit zu stellen, die kostengünstig eine vollständige Kompensation des Temperatu­ reffekts auf das Piezoelement gewährleistet.The object of the present invention is therefore a To provide actuator unit with a piezo element, the  cost-effective full temperature compensation guaranteed on the piezo element.

Diese Aufgabe wird durch ein Aktorgehäuse gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an actuator housing 1 solved. Preferred embodiments are in the dependent ones Claims specified.

Bei der erfindungsgemäßen Aktoreinheit besteht ein ein Piezoelement aufnehmendes Gehäuse aus wenigstens einer inne­ ren Hülse, einer mittleren Hülse und einer äußeren Hülse, die ineinandergesteckt sind, wobei die innere Hülse form- und/oder kraftschlüssig an einem oberen Endabschnitt mit dem Piezoelement und an einem unteren Endabschnitt mit einem un­ teren Endabschnitt der mittleren Hülse verbunden ist und die äußere Hülse form- und/oder kraftschlüssig an einem oberen Endabschnitt mit einem oberen Endabschnitt der mittleren Hül­ se verbunden ist und weiter an einem unteren Endabschnitt mit einer Stelleinrichtung verbunden werden kann, wobei die inne­ re Hülse, die mittlere Hülse und die äußere Hülse aus wenig­ stens zwei verschiedenen Werkstoffen bestehen, die so ausge­ wählt sind, daß der sich ergebende thermische Ausdehnungs­ koeffizient des Hülsenverbundes im wesentlichen dem des Pie­ zoelements entspricht.In the actuator unit according to the invention there is a Piezo element housing from at least one inside ren sleeve, a middle sleeve and an outer sleeve, the are inserted into each other, the inner sleeve and / or non-positively at an upper end portion with the Piezo element and at a lower end section with an un teren end portion of the middle sleeve is connected and the outer sleeve positive and / or non-positive on an upper End portion with an upper end portion of the middle sleeve se is connected and further at a lower end portion with an actuator can be connected, the inner re sleeve, the middle sleeve and the outer sleeve from little at least two different materials exist that are so are chosen that the resulting thermal expansion coefficient of the sleeve composite essentially that of the pie zoelements corresponds.

Der gefaltete Aufbau des Aktorgehäuses aus drei mitein­ ander verbundenen Hülsen, die aus zwei verschiedenen Werk­ stoffen bestehen, ermöglicht eine mechanische Differenzbil­ dung verschiedener (relativ großer) thermischer Ausdehnungs­ koeffizienten und damit eine vollständige Kompensation der thermischen Ausdehnung des Piezoelements, da die Werkstoffe dann so aufeinander abgestimmt werden können, daß der sich ergebende thermische Gesamtausdehnungskoeffizient an den des Piezoelements angepaßt ist.The folded structure of the actuator housing consists of three other connected sleeves made from two different works existing materials, enables a mechanical difference different (relatively large) thermal expansion coefficients and thus a complete compensation of the thermal expansion of the piezo element because of the materials can then be coordinated so that the resulting thermal expansion coefficient to that of Piezo element is adapted.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, als Werkstoffe für die Hülsen im Vergleich zu Invar kostengünstige Materialien zu verwenden, die darüber hinaus auch eine höhere Festigkeit zeigen und sich einfacher verarbeiten, z. B. verschweißen, lassen.There is also the possibility of materials for the sleeves are inexpensive materials compared to Invar to use, which also have higher strength show and process yourself easier, e.g. B. weld, to let.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die innere Hülse und die äußere Hülse aus einem Werkstoff mit einer geringen thermischen Ausdehnung, vorzugsweise aus einem chrom­ legierten Stahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizient von 10 . 10-6 m/m°C und die mittlere Hülse aus einem Werkstoff mit einer hohen thermischen Ausdehnung, vorzugsweise aus ei­ nem nickellegierten Stahl mit einem thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten von 17,5 10-6 m/m°C gefertigt. Mit einem sol­ chen Hülsenverbund läßt sich ein thermischer Gesamtausdeh­ nungskoeffizient von 2,5 10-6 m/m°C erzielen, der genau dem eines vorgespannten Piezoelements entspricht. Diese Werkstof­ fe sind darüber hinaus besonders kostengünstig und leicht zu verarbeiten.According to a preferred embodiment, the inner sleeve and the outer sleeve are made from a material with a low thermal expansion, preferably from a chromium-alloyed steel with a thermal expansion coefficient of 10. 10 -6 m / m ° C and the middle sleeve made of a material with a high thermal expansion, preferably egg nem nickel alloy steel with a thermal expansion coefficient of 17.5 10 -6 m / m ° C. With such a sleeve composite, a thermal total expansion coefficient of 2.5 10 -6 m / m ° C can be achieved, which corresponds exactly to that of a pre-stressed piezo element. These materials are also particularly inexpensive and easy to process.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to drawings tert. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Aktoreinheit; Fig. 1 shows a longitudinal section through a first form of execution of an actuator unit according to the invention;

Fig. 2A einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Aktoreinheit; und Fig. 2A is a longitudinal section through a second exporting approximate shape of an actuator unit according to the invention; and

Fig. 2B eine Aufsicht auf die in Fig. 2A gezeigte Aus­ führungsform. Fig. 2B is a plan view of the embodiment shown in Fig. 2A.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Aktoreinheit, die im we­ sentlichen aus einem Piezoelement 1, einem mit dem Piezoele­ ment verbundenen Betätigungsstift 2 und einem das Piezoele­ ment aufnehmenden Gehäuse 3 besteht. Das Piezoelement 1 ist dabei vorzugsweise zylindrisch ausgeformt und kann aus mehre­ ren übereinandergestapelten Einzelelementen aufgebaut sein, die in einer Vorspanneinrichtung verkapselt sind, wobei das Piezoelement 1 mit einer Kraft von vorzugsweise 800 bis 1000 N vorgespannt wird. Fig. 1 shows schematically an actuator unit, which consists essentially of a piezo element 1 , an actuating pin 2 connected to the piezo element and a housing 3 accommodating the piezo element. The piezo element 1 is preferably cylindrical in shape and can be constructed from several individual elements stacked on top of one another which are encapsulated in a pretensioning device, the piezo element 1 being pretensioned with a force of preferably 800 to 1000 N.

Über den Betätigungsstift 2 kann das Piezoelement mit einer Stelleinrichtung, z. B. einem hydraulischen Ventil, in Verbindung stehen, das wiederum eine Düsennadel in einem Ein­ spritzventil ansteuern kann. Im Piezoelement 1 kann durch An­ legen einer Spannung eine Längsdehnung erzeugt werden, die über den Betätigungsstift 2 die Stelleinrichtung auslöst, die dann die Düsennadel im Einspritzventil öffnet.About the actuating pin 2 , the piezo element with an adjusting device, for. B. a hydraulic valve, are connected, which in turn can control a nozzle needle in an injection valve. In the piezo element 1 , a longitudinal expansion can be generated by applying a voltage, which triggers the actuating device via the actuating pin 2 , which then opens the nozzle needle in the injection valve.

Das das Piezoelement 1 aufnehmende Gehäuse 3 ist vor­ zugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet und setzt sich aus einer Kopfplatte 31, einer Bodenplatte 32 und einem Hül­ senverbund 33 zusammen. Das Piezoelement 1 ist dabei mit einer Stirnfläche fest mit einer Innenfläche der Kopfplatte 31 verbunden. In der Bodenplatte 32 des Gehäuses 3 ist weiterhin eine Öffnung 321 vorgesehen, aus der der am Piezoelement 1 angebrachte Betätigungsstift 2 herausragt, um eine Verbindung mit der Stelleinrichtung herstellen zu können.The housing 3 accommodating the piezo element 1 is also preferably cylindrical and is composed of a head plate 31 , a base plate 32 and a sleeve composite 33 . The piezo element 1 is firmly connected to an inner surface of the head plate 31 with an end face. In the base plate 32 of the housing 3 there is also an opening 321 from which the actuating pin 2 attached to the piezo element 1 protrudes in order to be able to establish a connection with the actuating device.

Der Hülsenverbund 33, der das Piezoelement 1 vollständig einschließt, besteht aus drei ineinandergesteckten Hülsen 331, 332, 333. Die innere Hülse 331 ist dabei an ihrem oberen Endabschnitt form- und/oder kraftschlüssig mit der Kopfplatte 31 verbunden, wobei vorzugsweise eine Schweißverbindung 311 ausgeführt wird. An der inneren Hülse 331 ist weiterhin in einem unteren Endabschnitt eine ringförmig umlaufende Schul­ ter 334 ausgebildet ist. Auf dieser Schulter 334 sitzt die mittlere Hülse 332 mit einer in einem unteren Endabschnitt ringförmig umlaufenden Nut 335 auf. An dieser mittleren Hülse 332 ist außerdem in einem oberen Endabschnitt 4 eine weitere ringförmig umlaufende Nut 336 ausgebildet, in die die äußere Hülse 333 mit einer in einem oberen Endabschnitt umlaufenden Schulter 337 eingreift. Diese äußere Hülse 333 weist in ihrem unteren Endabschnitt weiterhin vorzugsweise einen verbreiter­ ten Flanschbereich 338 auf, der form- und/oder kraftschlüssig mit der Bodenplatte 32, vorzugsweise in Form einer Schweiß­ verbindung 322, verbunden ist. Diese Bodenplatte 32 kann wie­ derum fest an der Stelleinrichtung angebracht werden.The sleeve assembly 33 , which completely encloses the piezo element 1 , consists of three nested sleeves 331 , 332 , 333 . The inner sleeve 331 is connected at its upper end section to the head plate 31 in a positive and / or non-positive manner, a weld connection 311 preferably being carried out. On the inner sleeve 331 an annular circumferential school ter 334 is also formed in a lower end portion. The middle sleeve 332 is seated on this shoulder 334 with a groove 335 which is annular in a lower end section. On this middle sleeve 332 , a further annular circumferential groove 336 is also formed in an upper end section 4 , into which the outer sleeve 333 engages with a shoulder 337 encircling in an upper end section. This outer sleeve 333 preferably has in its lower end section a widened th flange region 338 , which is positively and / or non-positively connected to the base plate 32 , preferably in the form of a welded connection 322 . This bottom plate 32 can again be firmly attached to the actuating device.

Alternativ zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform kann das Gehäuse 3 auch ohne Bodenplatte 32 ausgeführt wer­ den, wobei dann der Flanschbereich 338 der äußeren Hülse 333 mit der Stelleinrichtung fest verbunden wird.As an alternative to the embodiment shown in FIG. 1, the housing 3 can also be designed without a base plate 32 , in which case the flange region 338 of the outer sleeve 333 is firmly connected to the actuating device.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Hülsenverbund 33 wird zur Kraftübertragung im wesentlichen die gesamte Länge aller drei Hülsen 331, 332, 333 des Hülsenverbundes genutzt.In the sleeve assembly 33 shown in FIG. 1, essentially the entire length of all three sleeves 331 , 332 , 333 of the sleeve assembly is used for power transmission.

Das aus einer Quarzkeramik bestehende vorgespannte Pie­ zoelement 1 dehnt sich bei einer Temperaturerhöhung aus, wo­ bei der thermische Ausdehnungskoeffizient αp der Quarzkeramik bei 2,5 . 10-6 m/m°C liegt. Es ergibt sich dann eine Längenän­ derung des Piezoelements von Δx = αp . x . ΔT, wobei x die Länge des Piezoelements und ΔT die Temperaturdifferenz [in °C] ist. The pre-stressed piezocouple 1 consisting of a quartz ceramic expands when the temperature rises, where the thermal expansion coefficient α p of the quartz ceramic is 2.5. 10 -6 m / m ° C. A length change of the piezo element of Δx = α p then results. x. ΔT, where x is the length of the piezo element and ΔT is the temperature difference [in ° C].

Um zu verhindern, daß diese durch eine Temperaturände­ rung hervorgerufene Längenänderung des Piezoelements 1 die Position des Piezoelements in bezug auf die Stelleinrichtung verschiebt und damit die Wirkverbindung zwischen Piezoelement und Stelleinrichtung beeinflußt, wird diese Längenanordnung durch eine entsprechende thermische Anpassung des Gehäuses 3 der Aktoreinheit aufgefangen. Die relevante Länge y des Ge­ häuses 3 zur Aufnahme der durch eine Temperaturänderung her­ vorgerufenen Längenänderung des Piezoelements 1 ist dabei der Abstand zwischen der als Bezugsebene a1 in Fig. 1 bezeichnete Anliegefläche des Piezoelements 1 an der Kopfplatte 31 des Gehäuses 3 und die als Bezugsebene a2 gekennnzeichnete Anlie­ gefläche des. Gehäuses 3 an der Stelleinrichtung gegeben.In order to prevent this change in length of the piezoelectric element 1 caused by a temperature change, the position of the piezoelectric element is shifted with respect to the actuating device and thus influences the operative connection between the piezoelectric element and the actuating device, this length arrangement is absorbed by a corresponding thermal adaptation of the housing 3 of the actuator unit. The relevant length y of the housing 3 for receiving the change in length of the piezo element 1 caused by a temperature change is the distance between the contact surface designated as reference plane a 1 in FIG. 1 of the piezo element 1 on the top plate 31 of the housing 3 and the reference plane a 2 marked contact surface of the housing 3 given on the actuating device.

Unter der Annahme, daß der Betätigungsstift 2 im wesent­ lichen keiner thermischen Längsdehnung bei Temperaturänderun­ gen unterliegt, muß die Länge y des Hülsenverbundes 33 die Längenänderung des Piezoelements 1 mitvollziehen, um eine Po­ sitionsverschiebung des Piezoelements 1 in bezug auf die Stelleinrichtung bei einer Temperaturänderung zu verhindern. Da bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform die Länge x des Piezoelements 1 im wesentlichen der für eine Temperatur­ ausdehnung relevanten Länge y des Hülsenverbundes 33 ent­ spricht, bedeutet dies, daß der thermische Ausdehnungskoeffi­ zient des Hülsenverbundes 33 auf den thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten des Piezoelements 1 abgestimmt werden muß.Assuming that the actuating pin 2 is not subject to any thermal longitudinal expansion in the case of temperature changes, the length y of the sleeve assembly 33 must follow the change in length of the piezo element 1 in order to prevent a position shift of the piezo element 1 with respect to the actuating device in the event of a temperature change . Since in the embodiment shown in FIG. 1 the length x of the piezo element 1 essentially corresponds to the length y of the sleeve assembly 33 relevant for a temperature expansion, this means that the thermal expansion coefficient of the sleeve assembly 33 is based on the thermal expansion coefficient of the piezo element 1 must be coordinated.

Gemäß der Erfindung werden die Werkstoffe für die Hülsen 331, 332, 333 so gewählt, daß die innere Hülse 331 und die äußere Hülse 333 aus einem Werkstoff A gefertigt werden, die mittlere Hülse 332 dagegen aus einem Werkstoff B, wobei das Material A einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizi­ enten als das Material B besitzt. Hieraus ergibt sich ein thermischer Ausdehnungskoeffizient αH für den Hülsenverband 33 von
According to the invention, the materials for the sleeves 331 , 332 , 333 are chosen so that the inner sleeve 331 and the outer sleeve 333 are made of a material A, the middle sleeve 332, however, made of a material B, the material A being a lower one thermal expansion coefficient than the material B has. This results in a thermal expansion coefficient α H for the sleeve assembly 33 of

αH = 2 . αA - αB,
α H = 2. α A - α B ,

wobei αA der thermische Ausdehnungskoeffizient des Werkstof­ fes A und αB der thermische Ausdehnungskoeffizient des Werk­ stoffes B ist.where α A is the thermal expansion coefficient of the material A and α B is the thermal expansion coefficient of the material B.

Wenn als Werkstoff A ein chromlegierter Stahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizient αA = 10 . 10-6 m/m°C und als Werkstoff B nickellegierter chemisch beständiger Stahl mit αB = 17,5 . 10-6 m/m°C verwendet werden, ergibt sich dann für den Hülsenverbund 33 gemäß der obigen Formel ein thermi­ scher Ausdehnungskoeffizient von αH = 2,5 . 10-6 m/m°C, der dem des vorgespannten Piezoelements entspricht. Durch den Hülsenverbund 33 läßt sich so somit vollständig die aufgrund einer Temperaturänderung hervorgerufene Längenänderung des Piezoelements 1 kompensieren. Der Einsatz von chromlegiertem Stahl als Werkstoff A und nickellegiertem chemisch beständi­ gen Stahl als Werkstoff B ermöglicht eine kostengünstige Her­ stellung des Gehäuses 3. Durch die Verwendung dieser Werk­ stoffe wird außerdem eine einfache Verarbeitung und eine hohe Festigkeit des Gehäuses erreicht.If material A is a chromium alloy steel with a thermal expansion coefficient α A = 10. 10 -6 m / m ° C and as material B nickel-alloyed chemically resistant steel with α B = 17.5. 10 -6 m / m ° C are used, then results for the sleeve assembly 33 according to the above formula, a thermal expansion coefficient of α H = 2.5. 10 -6 m / m ° C, which corresponds to that of the pre-stressed piezo element. The sleeve assembly 33 can thus completely compensate for the change in length of the piezo element 1 caused by a change in temperature. The use of chromium-alloyed steel as material A and nickel-alloyed chemically resistant steel as material B enables the housing 3 to be manufactured inexpensively. Through the use of these materials, simple processing and high strength of the housing are also achieved.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Aktoreinheit. Bei dieser Ausführungsform ist im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform die in­ nere Hülse 311 an ihrem unteren Endabschnitt über eine Schweißverbindung 339 an den unteren Endabschnitt der mittle­ ren Hülse 332 angeschlossen. Die mittlere Hülse 332 ist wie­ derum an ihrem oberen Endabschnitt mit dem oberen Endab­ schnitt der äußeren Hülse 333 über eine Schweißverbindung 340 verbunden. Fig. 2 shows a second embodiment of an inventive actuator unit. In this embodiment, in contrast to the embodiment shown in FIG. 1, the inner sleeve 311 is connected at its lower end section via a welded joint 339 to the lower end section of the middle sleeve 332 . The middle sleeve 332 is in turn connected at its upper end section to the upper end section of the outer sleeve 333 via a weld connection 340 .

Die Schweißverbindungen 339, 340 sowie auch die Schweiß­ verbindungen 311 zwischen der inneren Hülse 331 und der Kopf­ platte 31 sowie die Schweißverbindung 322 zwischen der äuße­ ren Hülse 333 und der Bodenplatte 32 sind dabei - wie Fig. 2B zeigt - vorzugsweise in Form von Schweißpunkten ausgeführt, wodurch eine besonders einfache Gehäusefertigung möglich wird. Zwischen der inneren Hülse 331, der mittleren Hülse 332 und der äußeren Hülse 333 ist weiterhin ein radiales Spiel vorgesehen, so daß sich die unterschiedlichen radialen Hülsenausdehnungen bei Temperaturänderungen ausgleichen lassen, ohne daß innere Spannungen im Hülsenverbund 33 auftreten.The welded connections 339 , 340 and also the welded connections 311 between the inner sleeve 331 and the head plate 31 and the welded connection 322 between the outer sleeve 333 and the base plate 32 are - as shown in FIG. 2B - preferably carried out in the form of welding spots , which makes particularly simple housing manufacture possible. Radial play is also provided between the inner sleeve 331 , the middle sleeve 332 and the outer sleeve 333 , so that the different radial sleeve expansions can be compensated for in the event of temperature changes without internal stresses occurring in the sleeve assembly 33 .

Claims (5)

1. Piezoelektrische Aktoreinheit, insbesondere zur Betätigung eines Brennstoffeinspritzventils mit folgenden Merkmalen:
  • a) ein Piezoelement (1) ist in einem hülsenförmigen Gehäuse (3) angeordnet,
  • b) das Gehäuse (3) besteht aus zwei verschiedenen, derart ge­ wählten Werkstoffen, dass der sich ergebende thermische Aus­ dehnungskoeffizient des Hülsenverbundes (33) im wesentlichen dem des Piezoelements (1) entspricht,
  • c) ein oberer Endabschnitt des Gehäuses ist form- und/oder kraftschlüssig mit dem Piezoelement (1) verbunden;
dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) das Gehäuse (3) wenigstens eine innere Hülse (331), eine mittlere Hülse (332) und eine äußere Hülse (333) aufweist, die ineinandergesteckt sind,
  • b) die innere Hülse (331) form- und/oder kraftschlüssig an einem oberen Endabschnitt mit dem Piezoelement (1) und an ei­ nem unteren Endabschnitt mit dem unteren Endabschnitt der mittleren Hülse (332) verbunden ist,
  • c) die äußere Hülse (333) form- und/oder kraftschlüssig mit einem oberen Endabschnitt der mittleren Hülse (332) verbunden ist,
  • d) die innere Hülse (331) und die äußere Hülse (333) aus ei­ nem Werkstoff A und die mittlere Hülse (332) aus einem Werk­ stoff B bestehen, wobei der Werkstoff A einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff B be­ sitzt.
1. Piezoelectric actuator unit, in particular for actuating a fuel injector with the following features:
  • a) a piezo element ( 1 ) is arranged in a sleeve-shaped housing ( 3 ),
  • b) the housing ( 3 ) consists of two different materials selected in such a way that the resulting thermal expansion coefficient of the sleeve assembly ( 33 ) essentially corresponds to that of the piezo element ( 1 ),
  • c) an upper end section of the housing is positively and / or non-positively connected to the piezo element ( 1 );
characterized in that
  • a) the housing ( 3 ) has at least one inner sleeve ( 331 ), a middle sleeve ( 332 ) and an outer sleeve ( 333 ) which are inserted into one another,
  • b) the inner sleeve ( 331 ) is positively and / or non-positively connected at an upper end section to the piezo element ( 1 ) and at a lower end section to the lower end section of the middle sleeve ( 332 ),
  • c) the outer sleeve ( 333 ) is positively and / or non-positively connected to an upper end section of the middle sleeve ( 332 ),
  • d) the inner sleeve ( 331 ) and the outer sleeve ( 333 ) made of a material A and the middle sleeve ( 332 ) made of a material B, the material A having a lower coefficient of thermal expansion than the material B be.
2. Aktoreinheit gemäß Anspruch 1, wobei die innere Hülse (331) und die äußere Hülse (333) aus einem chromlegierten Stahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 10 . 10-6 m/m°C und die mittlere Hülse (332) aus einem nickelle­ gierten Stahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 17,5 . 10-6 m/m°C besteht.2. Actuator unit according to claim 1, wherein the inner sleeve ( 331 ) and the outer sleeve ( 333 ) made of a chromium alloy steel with a coefficient of thermal expansion of 10. 10 -6 m / m ° C and the middle sleeve ( 332 ) made of a nickel-alloyed steel with a thermal expansion coefficient of 17.5. 10 -6 m / m ° C exists. 3. Aktoreinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die innere Hülse (331), die mittlere Hülse (332) und die äußere Hülse (333) formschlüssig miteinander verbunden sind.3. Actuator unit according to claim 1 or 2, wherein the inner sleeve ( 331 ), the middle sleeve ( 332 ) and the outer sleeve ( 333 ) are positively connected to one another. 4. Aktoreinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die innere Hülse (331), die mittlere Hülse (332) und die äußere Hülse (333) vorzugsweise punktförmig miteinander verschweißt sind.4. Actuator unit according to claim 1 or 2, wherein the inner sleeve ( 331 ), the middle sleeve ( 332 ) and the outer sleeve ( 333 ) are preferably spot welded together. 5. Aktoreinheit gemäß Anspruch 4, wobei zwischen der inneren Hülse (331) der mittleren Hülse (332) und der äußeren Hülse (333) jeweils ein radiales Spiel vorgesehen ist.5. Actuator unit according to claim 4, wherein a radial clearance is provided between the inner sleeve ( 331 ), the middle sleeve ( 332 ) and the outer sleeve ( 333 ).
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