JP2006283756A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】スタックへの電気的接続部の密封又は絶縁個所を高静圧力又は化学的な影響から保護することを可能な圧電アクチュエータを提供する。
【解決手段】燃料噴射装置に用いられる圧電アクチュエータは、噴射装置の蓄圧容積室内に嵌め込まれる１つ以上の圧電要素のスタックと、スタック内の電極と、基部とその基部から突出するステム部とを備える電気コネクタ装置と、を備えている。基部は、スタックと関連する隣接端面と当接するための基部端面を画成する。本体部材の基部は、蓄圧室によって画成される内面と当接するためのシール面をさらに画成する。電気コネクタ装置は、本体部材の外部境界の内側に配置される第１及び第２端子部材と第１及び第２接触面とを備える端子手段をさらに備えている。第１及び第２接触板の各々は、第１及び第２端子部材のそれぞれ１つの第１端に電気的に接続される。第１及び第２端子部材は、外部電源と接続可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧電アクチュエータに関し、特に、内燃機関における燃料噴射装置に用いられるのに適する形式の圧電アクチュエータ用電気コネクタ装置に関する。

所定量の燃料を内燃機関の燃焼空間内に送給するための自動車用燃料噴射装置は、典型的には、噴射制御室内に含まれる燃料の圧力を制御するように作動可能である制御ピストンを備えている。制御室は、噴射弁ニードルと関連する表面によって、部分的に画成され、制御室内の燃料圧力の変化によって、弁ニードルを関連するシート面に係合または離脱させるように移動させる。その結果、エンジンの燃焼空間内への加圧燃料の送給が制御される。

燃料噴射装置に制御ピストンの移動を制御する圧電アクチュエータを配備することが知られている。この目的に用いられる圧電アクチュエータは、一般的に、圧電要素又は圧電層を多数重ねたスタックを有する積層体の形態にある。圧電要素の各々は、導電層によって分離されている。導電層は、内部電極層として作用する。スタック体は、内部電極層と電気的接触するように配置された正及び負の分配電極を備えている。分配電極は、電源に接続可能であり、電圧を内部電極層に印加する。

内部電極の両端への電圧の印加によって、印加電圧の大きさと極性に対応するスタックの拡張及び収縮が生じる。このスタック長さの変化を利用して、制御ピストンを移動させ、弁ニードルの開閉を制御する。

圧電スタックに圧縮力を加えることによって、その性能と寿命に有益な影響を及ぼすことが知られている。圧縮点火内燃機関に用いられる圧電作動可能な燃料噴射装置の場合、圧電スタックを燃料によって満たされた蓄圧容積部又は蓄圧室内に配置する手法が知られている。典型的には、蓄圧容積部内の燃料は、２０００バールに達する圧力に維持されるので、圧電スタックは、静圧力による高圧縮負荷を受ける。この形式のアクチュエータは、欧州特許第０９９５９０１号に例示されている。スタックをポリマー外被又はスリーブ内に封入することによって、高圧燃料がスタック構造内に侵入するのを防止する。

圧電アクチュエータを高圧流体環境内に配置することによって、関連する利点が得られるが、スタックへの電気的接続部が蓄圧容積部内の高圧燃料から十分かつ確実に密封されることを確保する必要がある。また、燃料が充填された環境での高静圧力または侵襲的な化学的作用が、スタックを密封あるいは絶縁するための措置に悪影響を与えないことが重要である。

本発明の目的は、これらの問題に対処する電気コネクタ装置を提供することにある。

本発明の第１態様によれば、燃料噴射装置に用いられる圧電アクチュエータが提供される。このアクチュエータは、噴射装置の蓄圧室内に嵌め込まれる１つ以上の圧電要素のスタックと、電場をスタック内に生成するための分配電極手段と、電気コネクタ装置とを備えている。電気コネクタ装置は、外部境界を画成し、基部とその基部から突出するステム部とを備える本体部材を備えている。基部は、スタックと関連する隣接端面と当接するための基部端面を画成する。本体部材の基部は、使用時に、蓄圧室によって画成される嵌合面と当接するためのシール面をさらに画成する。電気コネクタ装置は、外部電源と接続するための端子手段をさらに備えている。端子手段は、本体部材の外部境界の内側に配置される第１及び第２端子部材を備えている。第１及び第２端子部材は、使用時に、外部電源と接続可能であり、電源を分配電極手段に供給可能である。端子手段は、第１及び第２接触板をさらに備え、これらの第１及び第２接触板の各々は、第１及び第２端子部材のそれぞれ１つの第１端に電気的に接続される。

第１及び第２端子部材は、本体部材内に長手方向に延在し、第１及び第２端子部材の各々は、端子手段の第１及び第２端子ブレードのそれぞれ１つと電気的に接続する第２端を有している。

分配電極手段は、スタックの両側にそれぞれ配置される第１及び第２分配電極を備え、第１及び第２接触板の各々は、第１及び第２分配電極のそれぞれ１つの内面と接触可能な半径方向外面を備えていることが好適である。

使用時に、アクチュエータを高温及び高圧環境内に配置することによって生じる問題を考慮して、端子部材の第２端は、ステム部の上端面に取り付けられ、端子部材の第１端は、基部の基部端面に取り付けられることが好適である。端子部材の端部は、本体部材のそれぞれの端面にのみ取り付けられるので、本体部材と端子部材との間の膨張と収縮の差は、より容易に調整され、端子部材内の機械的な応力と歪を制限することができる。さらに、端子部材と本体部材は、応力と歪の大きさをさらに制限するために、膨張係数が実質的に同じとなるように選定された材料から形成されることが好適である。

基部が、蓄圧室によって画成された嵌合面と係合するシール面をもたらすと共に、端子部材を支持かつ絶縁し、及びアクチュエータが用いられている侵襲性環境から保護するように機能することが、本発明の格別の利点である。既存の設計では、前述の機能は、異なる部品によって達成されることが多い。好ましくは、基部の肩領域が、シール面を画成する。さらに、本体部材は、セラミック材料の単一体であることが好適である。

一実施形態において、より長い少なくとも１つの端子部材を収容するために、コネクタ装置の全長が、延長部材を設けることによって延長されていてもよい。１つ以上の延長部材を本体部材に加えることによって、コネクタ装置を特定の用途に適合させる融通性が改良される。

第２態様によれば、本発明は、燃料噴射装置に用いられる圧電アクチュエータを提供する。このアクチュエータは、噴射装置の蓄圧室内に嵌め込まれる１つ以上の圧電要素のスタックと、電場をスタック内に生成するための分配電極手段と、外部境界を画成し、基部とその基部から突出するステム部とを備える本体部材を備える電気コネクタ装置とを備えている。基部は、スタックと関連する隣接端面と当接するための基部端面を画成し、蓄圧室によって画成される内面と当接するためのシール面をさらに画成する。電気コネクタ装置は、外部電源と接続するための端子手段をさらに備えている。端子手段は、本体部材の外部境界の内側に配置される少なくとも１つの端子部材と、少なくとも１つの接触板とを備えている。接触板又はその各々は、少なくとも１つの端子部材のそれぞれ１つの第１端に電気的に接続される。さらに、少なくとも１つの端子手段は、使用時に、外部電源に接続可能であり、電圧を分配電極手段に供給可能である。

他の態様において、本発明は、一端に固定されたノズル本体を有する噴射装置本体を備える燃料噴射装置を提供する。ノズル本体は、穴を画成し、この穴内において、噴射弁ニードルが、ノズル本体に設けられた出口開口からの燃料噴射を制御するように滑動可能である。噴射装置本体は、蓄圧室を画成し、この蓄圧室内に、第１又は第２態様において前述した圧電アクチュエータが嵌め込まれる。

前述したような好ましい特徴は、本発明の各態様に適用可能であることに、留意すべきである。

より容易に理解され得るように、以下、単なる例示にすぎないが、添付の図面を参照して、本発明を説明する。

図１は、内燃機関内で用いられるのに適した圧電燃料噴射装置２を示している。燃料噴射装置２は、噴射装置本体４を備えている。噴射装置本体４は、加圧燃料源に接続される入口６を画成する第１（上側）端と、噴射ノズル本体８が接続される第２（下側）端とを有している。ノズル本体８は、軸方向穴１６を備え、この軸方向穴１６内において、弁ニードル１８が滑動可能である。上側及び下側という用語は、図面の表示に関連して呼ばれるもので、それらによって記載される部品を特定の位置付けに限定することを意図したものではないことが理解されるであろう。噴射装置本体４は、その両端間に、入口通路１０と蓄圧容積部又は蓄圧室１２の形態にある燃料通路を画成している。

燃料は、コモンレール又は他の適切な加圧燃料源から、入口６を介して、噴射装置本体４に供給される。なお、コモンレール又は他の加圧燃料源は、燃料をエンジンの１つ以上の他の噴射装置（図示せず）に供給するように配置されてもよい。加圧燃料は、入口６から、入口通路１０と蓄圧容積部１２を通って、ノズル本体８によって画成された軸方向穴１６の一部を形成する環状室１４に運ばれる。

蓄圧容積部１２は、（総称的に２０で示される）圧電スタック式アクチュエータを収容している。アクチュエータ２０の直線状の拡張と収縮は、制御ピストン２２を介して、弁ニードル１８に伝達される。制御ピストン２２は、アクチュエータ２０の第１端（最下端）に取付けられるか又は連結され、制御室２３内の燃料の体積、従って、圧力を制御するように作用する。制御室２３内の燃料の圧力を制御することによって、制御ピストン２２の位置が、１つ以上のノズル出口（図示せず）を通して燃料噴射が行なわれる位置と、行われない位置とに制御される。

アクチュエータ２０は、圧電要素のスタック２４を備えている。これらの圧電要素の各々は、当該技術において知られているように、内部電極層によって分離されている（個々の圧電要素と内部電極は、図１には示されていない）。スタック２４は、正及び負の分配電極２６ａ、２６ｂ（その１つのみが図１に示されている）の形態にある分配電極手段を備えている。分配電極２６ａ、２６ｂは、スタック２４の背向する側面に沿って長手方向に延在し、スタック２４の内部電極と電気的に接触している。

電気コネクタ装置又はモジュール３０が、蓄圧容積部１２の天井部又は上端に配置され、噴射装置本体４に設けられた長手方向ドリル穴又は通路４１を通って延在している。図１には、コネクタモジュール３０が詳細に示されていないが、このモジュールが１対の正及び負の端子ブレード３２、３４を有する端子手段を備え、これらの端子ブレード３２、３４が、噴射装置本体４内に設けられた横方向凹部４２内に位置するように、コネクタモジュール３０から突出していることが表示されている。端子ブレード３２、３４は、外部電源プラグに好都合な固定点をもたらし、コネクタモジュール３０を介して、印加電圧を分配電極２６ａ、２６ｂに導き、内部スタック電極に導くように作用する。この印加電圧を制御することによって、スタック２４の長さが増減され、これによって、制御ピストン２２の軸方向位置を制御し、制御室２３内の圧力を制御することができる。

図１のコネクタモジュール３０について、以下にさらに詳細に説明する。図２〜４を参照すると、コネクタモジュール３０は、ブロック形状の基部３６ａを有するモジュール本体部材３６を備えている。基部３６ａにはテーパが設けられ、略円筒状のステム部３６ｂに連なり、それらの間に環状肩領域３６ｃを画成している。環状肩領域３６ｃは、後でさらに詳細に述べるように、加圧燃料が蓄圧容積部１２から漏洩するのを防ぐように開口（４１）と係合するシール面として作用する。コネクタモジュール３０は、それが配置される侵襲性環境に耐えうるように、高品位アルミナのようなセラミック材料から形成されることが好ましい。しかし、コネクタモジュールは、条件が許容される場合には低弾性材料から形成されてもよい。

本体部材３６の基部３６ａは、モジュール３０の実質的に平坦な基部端面３１を画成し、ステム部３６ｂは、モジュール３０の上端面３３を画成している。モジュール３０の端子手段は、正及び負の端子ピン３８ａ、３８ｂの形態にある第１及び第２端子部材を備えている。端子ピン３８ａ、３８ｂは、互いに並んでモジュール３０内部に長手方向に延在し、上端面３３から突出する端子ブレード３２、３４で終端している。端子ピン３８ａ、３８ｂは、それらの第１端がモジュール３０の上端面３３で終端し、それらの第２端がモジュール３０の基部端面３１で終端するように配置されている。端子ピン３８ａ、３８ｂのこれらの端部は、金属化領域（モジュール３０の上端面３３の金属化領域３７ａ、３７ｂのみが図示されている）によって、それらのそれぞれの端面３１、３３に固定されている。金属化領域３７ａ、３７ｂは、端子ブレード３２、３４間の電気アークを防ぐように作用する横溝３５によって互いに分離されている。金属化領域３７ａ、３７ｂは、例えば、インクプリンティング、蒸着、ろう付けのような技術によって形成される。同様に、正及び負の端子ブレード３２、３４は、ステム部３６ｂの上面から上方に延在し、それらの対応する金属化領域３７ａ、３７ｂに、高強度の接触部が得られるようなろう付けまたは同等の技術によって固着される。

端子ピン３８ａ、３８ｂは、本体部材３６の上側及び下側端面３１、３３又はそれらの領域に固定されているので、各端子ピン３８ａ、３８ｂの外面の大部分は、コネクタモジュール３０に固定して接触されていない。その結果、使用中にこれらの部品の加熱によって生じ得る本体部材３６と端子ピン３８ａ、３８ｂとの間の膨張差は、より容易に吸収されるだろう。されに、端子ピン３８ａ、３８ｂを形成する材料は、その膨張係数がコネクタモジュール３０のセラミック材料の膨張係数と実質的に同じとなるように選定されるのが本発明の特徴である。その結果、端子ピン３８ａ、３８ｂに加えられる引張力又は圧縮力が制限される。この実施形態において、端子ピン３８ａ、３８ｂは、コバール（KOVAR、登録商標）のような低膨張合金から形成されるが、適切な化学的及び電気的性質を示す他の材料が端子ピン３８ａ、３８ｂを形成するのに用いられてもよいことが理解されるべきである。

図３及び図４を特に参照すると、モジュール３０の基部端面３１は、矩形状の第１及び第２凹部３９を画成するような形状を有し、これらの凹部３９内に、対応する形状の金属接触板４０ａ、４０ｂが嵌入されている。各接触板４０ａ、４０ｂは、端子ピン３８ａ、３８ｂのそれぞれ１つが貫通し得る穴を画成し、これによって、接触板４０ａ、４０ｂを端子ピン３８ａ、３８ｂを介して端子ブレード３２、３４に電気的に接続する。従って、端子ブレード３２、３４、端子ピン３８ａ、３８ｂ、及び接触板４０ａ、４０ｂがコネクタモジュール３０の端子手段を共に形成し、外部電源からスタック２４のそれぞれの分配電極２６ａ、２６ｂに至る正及び負の導体経路をもたらすことが理解されるだろう。接触板４０ａ、４０ｂは、その半径方向外面が、本体部材３６の基部３６ａの半径方向外面と同一面に位置するように配置されている。この実施形態では、接触板４０ａ、４０ｂは、鉄、ニッケル、及び銅を含む合金から形成されるが、他の適切な材料が用いられてもよいことが理解されるべきである。例えば、インバール（INVAR、登録商標）、コバール（COVAR、登録商標）、インコロイ（INCOLOY、登録商標)などの材料が利用可能である。

図５〜７を参照すると、コネクタモジュール３０がスタック２４に取付けられかつ結合されたとき、基部３６ａの基部端面３１は、スタック２４の実質的に平坦な上端面と隣接して配置され、そこに当接する。さらに、基部３６ａは、その境界の輪郭、すなわち、「外包面」がスタック２４の上端面と実質的に一致するような形状を有し、その結果、スタック２４とコネクタモジュール３０との間に大きい幾何学的な推移が存在しない。スタック２４とコネクタモジュール３０が一緒に組み込まれると、組み込まれたそれらは、使用時に高圧燃料を含む蓄圧容積部１２内に嵌め込まれる。従って、本発明の格別の利点は、基部３６ａの断面がスタック２４の断面と同等に構成されるので、高い静圧力の悪影響が避けられる点にある。加えて、比較的低強度の材料（例えば、オーバモールドされたプラスチック部分）が高圧燃料に露出するのが避けられる。すでに提案されている設計では、プラスチック構造のコネクタモジュール縁がスタック２４の境界から張出しているので、高圧燃料がコネクタモジュールを加圧し、時間の経過と共に、コネクタモジュールがスタック２４から外れることによって、噴射装置の欠損をもたらすことがある。本発明では、コネクタモジュール３０がスタック２４から張出していないので、この問題が回避される。

基部３６ｂの輪郭がスタック２４の輪郭と一致しているので、第１及び第２分配電極２６ａ、２６ｂは、スタック２４の端面を超えて上方に延在し、それらの内側を向いた面が接触板４０ａ、４０ｂの半径方向外面と接触することができる。この装置の利点は、特に、コネクタモジュール３０がここに記載される形式の圧電アクチュエータに用いられるとき、接触板４０ａ、４０ｂが分配電極２６ａ、２６ｂに対して剛性のある接触面をもたらすことにある。これは、コネクタ端子が分配電極と接続するためにスタックの上面の上方及びその周囲を通ってスタックの側面に延在し、コネクタ端子と分配電極との間の接触がスタックの側面に沿った点において生じるという、すでに提案されている設計を超える著しい改良点である。

図８は、蓄圧容積部１２内に設置された（スタック２４とコネクタモジュール３０を備える）アクチュエータ２０と、コネクタモジュール３０が噴射装置本体４と共に形成するシール界面を詳細に示している。アクチュエータ２０が噴射装置２の蓄圧容積部１２内に設置されると、モジュール３０のステム部３６ｂが蓄圧容積部１２と連通する長手方向通路４１を貫通して延在し、端子ブレード３２、３４がこの通路４１の上端開口から横方向凹部４２内に突出する。横方向凹部４２は、アクチュエータ２０を外部電源に接続するための配線ハーネスコネクタ（図示せず）を受けるためのコネクタソケットを構成する。ステム領域３６ｂは、モジュール３０の環状肩領域３６ｃが長手方向通路４１の下端と蓄圧容積部１２との間の連通領域において蓄圧容積部１２の嵌合内面４４と係合する位置まで、通路４１内に嵌め込まれている。内面４４は、コネクタモジュール３０の肩領域３６ｃが係合する均一な表面をもたらすために、実質的に切頭円錐形状である。これは、使用時における高圧流体の漏れに対して、実質的に流体密封のシールが達成されることを確実にする。このようなコネクタモジュール３０によるシール機能は、アクチュエータ２０に作用する静圧力で損なわれることはなく、むしろ静圧力はシール機能を向上させるように作用し，これにより、実質的に漏れのないシールの設置が達成される。

アクチュエータ２０は、高圧燃料で満たされた蓄圧容積部内に配置されるので、アクチュエータ２０が劣化しないように保護する必要がある。この目的のために、アクチュエータは、電気絶縁および化学的保護を目的として、大半がポリマースリーブ内に封入される。このカプセル化スリーブは、便宜上、図８には示されていないが、スタック２４の全長に沿って、コネクタモジュール３６の基部３６ａ上まで延在している。カプセル化スリーブは、それがモジュール３０と蓄圧容積部１２の壁との間の密封接触点を阻害しなければ、肩領域３６ｃ上まで延在することも可能である。

図９にさらに明瞭に示されているように、肩領域３６ｃは、切頭円錐形状の上側の第１シート領域５２と、少なくとも部分的には切頭円錐形状をなし、下に向かうにつれて漸次円筒面に遷移する下側の第２シート領域５４とを備えている。上側の第１シート領域５２も部分的に切頭円錐形状であってもよいことが理解されるべきある。上側シート領域５２と下側シート領域５４との間の境界部分はシートライン５６を画成し、このシートライン５６は、アクチュエータ２０が噴射装置２の蓄圧容積部１２内に設置されたとき、内面４４と係合する。内面４４と係合するシートライン５６の形態をとることにより、モジュール３０によって達成されるシールの有効性が高まる。これは次の理由による。即ち、使用時においてアクチュエータ２０に加えられる静圧力が比較的大きなシート領域に分散する場合は、その分、モジュールのシール特性が低下するが、本実施形態の場合は、アクチュエータ２０に作用する静圧力が狭い縁部に集中するからである。さらに、シートライン５６は、使用時に変形するように準備されてもよく、従って、モジュール３０は、内面４４またはシートライン５６の偏心を考慮してシートライン５６上に据え付けられる。

この実施形態のコネクタモジュール３０は単一部品であり、セラミック本体部材３６は、製作中に、必要に応じて個々の用途に対してコネクタモジュール３０のシール特性を最適化するように形成される。しかし、仕様によっては、コネクタモジュール３０のステム部３６ｂが嵌め込まれる通路４１が、コネクタモジュール３０が単一部品として製作されるのには長過ぎる場合がある。このような特定の仕様は、図１０ａ及び図１０ｂに示されるように、コネクタモジュール６０が、本体部材６２とそれに取り付けられた延長部材６４から形成される、本発明の代替的実施形態によって対処される。図１０ａ及び図１０ｂにおける本体部材６２の構成は、前述の実施形態における本体部材３６と実質的に同じであることが理解されるだろう。従って、本体部材６２について、ここでは再び詳細には説明しない。

前述した実施形態と同様に、本体部材６２は、その内部に長手方向に延在する第１及び第２端子ピン６６ａ、６６ｂを含む端子手段を備えている。端子ピン６６ａ、６６ｂは、それぞれ、本体部材６２の上側端面６１及び下側端面６３で終端する両端部を有している。同様に、端子ピン６８ａ、６８ｂは、延長部材６４の内部に長手方向に延在し、その上側端面６５及び下側端面６７で終端する。端子ピン６６ａ、６６ｂ；６８ａ、６８ｂの端は、本体部材６２及び延長部材６４の関連する端面６１、６３；６５、６７に、金属化領域（図示せず）によって固着される。

コネクタモジュール６０を組み立てるために、延長部材６４の下端面６５が、例えば、ろう付けによって本体部材６２に固定され取り付けられる。これにより、本体部材６２の端子ピン６６ａ、６６ｂと延長部材６４の端子ピン６８ａ、６８ｂとの間に電気的接続が得られる。本体部材６２と延長部材６４との正確な位置合わせは、延長部材６４に突起７２を設け、本体部材６２の面６１に対応する凹部７４を設けることによって、確実に行なわれるようにするとよい。他の適切な相補的な部分も、この目的のために設けられてもよい。コネクタモジュール６０を完成させるために、端子手段の一部を形成する端子ブレード７０ａ、７０ｂが、ろう付け又は他の方法によって、延長部材６４の上端面６７に取り付けられる。

前述の構成の結果、上記延長されたコネクタモジュール６０が仮に単一のセラミック体部分として製作された場合に生じ得る構造的な剛性低下を回避しつつ、コネクタモジュールの全長を、特定の噴射装置の設置に適するように延長することができる。

端子ピン６６ａ、６６ｂ；６８ａ、６８ｂは、本体部材６２と延長部材６４との間の分岐点において、互いに接合又は電気的に接続される比較的短い別個の部分として述べたが、各端子は、代替的に、延長されたモジュール６０の全長に亘って延在する単一の比較的長い部材から形成されてもよいことが理解されるべきである。

他の実施形態が、図１１に示されている。この図において、同様の部品は、同様の参照番号によって示される。この実施形態において、モジュール３０の基部３６ａは、ステム領域３６ｂとは別体の部品である。基部３６ａは肩領域３６ｃで終端し、基部領域の上端面の凹部８０はポケットを画成し、このポケット内にステム領域３６ｂが嵌め込まれ、適切な接着剤によってそこに固定される。モジュール３０をこのように形成することによって、基部３６ａとステム領域３６ｂが単一部品として形成された場合にそれらの連続部分に生じる応力を回避する。

基部３６ａはセラミック体であるので、燃料蓄圧容積部１２内の高い圧力と温度に対する耐性を有し、さらに化学的侵食に対する耐性も有している。ステム領域３６ｂもセラミックから形成されるとよい。しかし、必要に応じて、ステム領域３６ｂを代替的材料、例えば、プラスチックから形成することも可能である。基部３６ａ自体も、それが配置される環境が許せば、セラミック以外の材料から形成されてもよいことが理解されるべきである。しかし、燃料噴射機器内に用いられる場合はセラミック体の基部３６ａが好ましい。

前述の実施形態で参照した端子ピン３８ａ、３８ｂは、「ロッド状」又は「ワイヤ」の形態を有するものに制限されず、金属シート材料から打抜かれた金属板でもよいし又は他の方法によって形成されてもよい。ロッド状端子ピンは、ドリル穴を穿設したセラミック部品に挿入するのに最適であるが、打抜かれた端子ピンは、プラスチックをオーバモールドさせることによって得られるステム領域内に配置されるインサートの形状に容易に作製できる利点がある。

本発明の具体的な好ましい実施形態について述べたが、ここで述べた実施形態は、単なる例示にすぎず、添付の請求項に記載される本発明の範囲内から逸脱することなく、変形形態及び修正形態がなされ得ることが理解されるべきである。

例えば、この明細書では、コネクタモジュール３０は、正と負の極性に対応して、端子ブレード３２、３４、端子ピン３８ａ、３８ｂ、及び接触板４０ａ、４０ｂを備えるとして述べたが、本発明は、単一の端子部材が、本体部材３６、６２を貫通し、適切な部品と接続するために単一の接触板で終端するように配置されるコネクタモジュールにも適用可能である。逆に、特定の用途において必要であれば、本発明は、３つ以上の端子ブレード、端子ピン、及び接触板を備えるコネクタモジュールにも適用可能である。

本発明の圧電アクチュエータを有する燃料噴射装置の断面図である。 図１における圧電アクチュエータのコネクタ装置を上方から見た拡大透視図である。 図２におけるコネクタ装置を下方から見た拡大透視図である。 図２及び図３におけるコネクタ装置の断面図である。 スタック式圧電アクチュエータに取り付けられたときの図２〜図４におけるコネクタ装置の側面図である。 図５におけるコネクタ装置と圧電アクチュエータの断面図である。 スタック式圧電アクチュエータに取り付けられたときのコネクタ装置の透視図である。 噴射装置の蓄圧容積部内に設置されたときの図７に示される圧電アクチュエータの拡大部分断面図である。 図８に示される噴射装置の蓄圧容積部内の設置されたときの圧電アクチュエータのさら拡大された部分断面図である。 本発明の代替的実施形態を示す図である。 本発明の代替的実施形態を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態である。

符号の説明

２ 圧電燃料噴射装置
４ 噴射装置本体
６ 入口
８ 噴射ノズル本体
１０ 入口通路
１２ 蓄圧容積部
１４ 環状室
１６ 軸方向穴
１８ 弁ニードル
２０ アクチュエータ
２２ 制御ピストン
２３ 制御室
２４ スタック
２６ａ 第１分配電極
２６ｂ 第２分配電極
３０ コネクタモジュール
３１ 基部端面
３２ 正の端子ブレード
３３ 上端面
３４ 負の端子ブレード
３５ 横溝
３６ モジュール本体部材
３６ａ 基部
３６ｂ ステム部
３６ｃ 肩領域
３７ａ、３７ｂ 金属化領域
３８ａ 正の端子ピン
３８ｂ 負の端子ピン
３９ 第２凹部
４０ａ、４０ｂ 接触板
４１ 長手方向通路
４２ 横方向凹部
４４ 嵌合内面
５２ 第１上側シート領域
５４ 第２下側シート領域
５６ シートライン
６０ コネクタモジュール
６１ 上端面
６２ 本体部材
６３ 下端面
６４ 延長部材
６５ 上端面
６６ａ 第１端子ピン
６６ｂ 第２端子ピン
６７ 下端面
６８ａ、６８ｂ 端子ピン
７０ａ、７０ｂ 端子ブレード
７２ 突起
７４ 凹部
８０ 凹部

Claims (14)

1. 燃料噴射装置に用いられる圧電アクチュエータ（２０）において、
   前記噴射装置の蓄圧容積室（１２）内に嵌め込まれる１つ以上の圧電要素のスタック（２４）と、
   電場を前記スタック（２４）内に生成するための分配電極手段（２６ａ、２６ｂ）と、
   外部境界を画成し、基部（３６ａ）と該基部（３６ａ）から突出するステム部（３６ｂ）とを備える本体部材（３６）を含む電気コネクタ装置（３０）であって、前記基部（３６ａ）は、前記スタック（２４）と関連する隣接端面と当接するための基部端面（３１）を画成するとともに、前記蓄圧室（１２）により画成される内面（４４）と当接するためのシール面を画成しているような電気コネクタ装置（３０）と
   を備え、
   前記電気コネクタ装置（３０）は、外部電源と接続するための端子手段をさらに備え、前記端子手段は、前記本体部材（３６）の外部境界の内側に並設される第１及び第２端子部材（３８ａ、３８ｂ）と、第１及び第２接触板（４０ａ、４０ｂ）とを備え、前記第１接触板（４０ａ）は前記第１端子部材（３８ａ）の第１端に電気的に接続され、前記第２接触板（４０ｂ）は前記第２端子部材（３８ｂ）の第１端に電気的に接続されており、前記第１端子部材（３８ａ）及び第２端子部材（３８ｂ）は、使用時に、外部電源とさらに接続可能に構成され、前記分配電極手段（２６ａ、２６ｂ）に電圧を供給可能であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記第１端子部材（３８ａ）は、前記端子手段の第１端子ブレード（３２）と電気的に接続する第２端を有し、前記第２端子部材（３８ｂ）は、前記端子手段の第２端子ブレード（３４）と電気的に接続する第２端を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記第１及び第２端子部材（３８ａ、３８ｂ）の各々の前記第２端は、前記ステム部（３６ｂ）の上端面（３３）に取り付けられ、前記第１及び第２端子部材（３８ａ、３８ｂ）の各々の前記第１端は、前記基部（３６ａ）の前記基部端面（３１）に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記分配電極手段は、前記スタック（２４）の各側に配置される第１及び第２分配電極（２６ａ、２６ｂ）を備え、前記第１接触板（４０ａ）は前記第１分配電極（２６ａ）に接続され、前記第２接触板（４０ｂ）は前記第２分配電極（２６ｂ）に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記第１及び第２接触板（４０ａ、４０ｂ）は、前記第１及び第２分配電極（２６ａ、２６ｂ）の内面と接触するための半径方向外面を備えていることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記基部端面（３１）には、前記第１及び第２接触板（４０ａ、４０ｂ）を収容可能な凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記シール面は、前記基部（３６ａ）の肩領域（３６ｃ）によって画成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記肩領域（３６ｃ）は、第１シート領域（５２）と第２シート領域（５４）とを備え、前記第１シート領域（５２）と第２シート領域（５４）との境界部分が、前記内面（４４）と係合するためのシートライン（５６）を画成していることを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
9. 前記第１及び第２端子部材（３８ａ、３８ｂ）と前記本体部材（３６）の材料は、それらの膨張係数が実質的に同じになるように選定されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
10. 前記本体部材（３６）は、セラミック材料の単一体で構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
11. 前記基部（３６ａ）と前記ステム（３６ｂ）とが、別体の部品で構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
12. 前記本体部材（３６、６２）は、少なくとも１つの端子部材（３８ａ、３８ｂ）を収容可能であるように全長を延長させるための延長部材（６４）を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
13. 一端に固定されたノズル本体（８）を有する噴射装置本体（４）を備えた燃料噴射装置において、前記ノズル本体（８）には穴（１６）が画成され、該穴（１６）の内部には噴射弁ニードル（１８）が滑動可能に設けられ、前記噴射弁ニードル（１８）を滑動させることにより、前記ノズル本体（８）に設けた出口開口からの燃料噴射を制御可能であり、前記噴射装置本体（４）には蓄圧室（１２）が画成され、該蓄圧室（１２）の内部に、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ（２０）が嵌め込まれていることを特徴とする燃料噴射装置。
14. 燃料噴射装置に用いられる圧電アクチュエータ（２０）において、
    前記噴射装置の蓄圧容積室（１２）内に嵌め込まれる１つ以上の圧電要素のスタック（２４）と、
    電場を前記スタック（２４）内に生成するための分配電極手段（２６ａ、２６ｂ）と、
    外部境界を画成し、基部（３６ａ）と該基部（３６ａ）から突出するステム部（３６ｂ）とを備える本体部材（３６）を含む電気コネクタ装置（３０）であって、前記基部（３６ａ）は、前記スタック（２４）と関連する隣接端面と当接するための基部端面（３１）を画成するとともに、前記蓄圧室（１２）によって画成される内面（４４）と当接するためのシール面を画成しているような電気コネクタ装置（３０）と
    を備え、
    前記電気コネクタ装置（３０）は、外部電源と接続するための端子手段をさらに備え、前記端子手段は、前記本体部材（３６）の外部境界の内側に配置される少なくとも１つの端子部材（３８ａ、３８ｂ）と、少なくとも１つの接触板（４０ａ、４０ｂ）とを備え、前記接触板（４０ａ、４０ｂ）は、前記端子部材（３８ａ、３８ｂ）の第１端に電気的に接続され、前記少なくとも１つの端子部材（３８ａ、３８ｂ）は、使用時に、外部電源とさらに接続可能に構成され、前記分配電極手段（２６ａ、２６ｂ）に電圧を供給可能であることを特徴とする圧電アクチュエータ。

Images