JP2007288866A - Piezo actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure high airtightness in the case that a lead wire is connected to a piezoelectric stack. <P>SOLUTION: In the piezoelectric actuator where one end of the lead wire 3 is connected to the piezoelectric stack and the other end of the lead wire 3 is taken out of a casing 2, for a rubber bush 4, which performs sealing between the lead wire 3 and the casing 2, a core insertion hole 412 is made which abuts on the inserted core wire 31 of the lead wire 3. Then, the sealing between the rubber bush 4 and the lead wire 3 is made by the abutment between the core insertion hole 412 and the core wire 31. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、多数のピエゾ素子を積層したピエゾスタックを備えるピエゾアクチュエータに関し、特に燃料噴射装置のインジェクタに好適である。   The present invention relates to a piezo actuator including a piezo stack in which a large number of piezo elements are stacked, and is particularly suitable for an injector of a fuel injection device.

従来の燃料噴射装置は、コモンレール内に蓄えられた高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。インジェクタは、噴孔をニードルにて開閉して開弁時に燃料を噴射するノズルや、ニードルにおける反噴孔側に作用する圧力を制御してノズルの開閉作動を制御するピエゾアクチュエータを備えている(例えば、特許文献1参照)。   A conventional fuel injection device is configured to inject and supply high-pressure fuel stored in a common rail into a combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine via an injector. The injector includes a nozzle that opens and closes the nozzle hole with a needle and injects fuel when the valve is opened, and a piezo actuator that controls the opening and closing operation of the nozzle by controlling the pressure acting on the side of the needle opposite to the nozzle hole ( For example, see Patent Document 1).

ピエゾアクチュエータは、周知のように、多数のピエゾ素子を絶縁層を形成しながら積層してピエゾスタックを形成し、このピエゾスタックに金属製の丸棒のリード電極を接続した後、ピエゾスタックをケーシングに収納している。   As is well known, a piezo actuator forms a piezo stack by laminating a large number of piezo elements while forming an insulating layer, and after connecting a lead electrode of a metal round bar to the piezo stack, the piezo stack is casing. It is stored in.

ここで、ピエゾ素子の最小板厚は数十μmであり、また、比較的高電圧が印加されるため、隣接するピエゾ素子間のショートが発生しやすい環境になっている。したがって、ピエゾアクチュエータ内に水分が浸入すると容易にショートが発生するため、ピエゾアクチュエータは特に高い気密性が要求される。そこで、電極とケーシングとの間は、絶縁と気密を両立すべくガラスハーメチックを施していた。
特開2002−257002号公報
Here, the minimum plate thickness of the piezo element is several tens of μm, and a relatively high voltage is applied, so that an environment in which a short circuit between adjacent piezo elements is likely to occur is obtained. Therefore, a short circuit is easily generated when moisture enters the piezo actuator, and the piezo actuator is required to have particularly high airtightness. Therefore, glass hermetic has been applied between the electrode and the casing to achieve both insulation and airtightness.
JP 2002-257002 A

しかしながら、ピエゾアクチュエータの小型化と電極取り出し自由度を加味すると、ピエゾスタックからの電極取り出しはリード線であることが望まれる。   However, taking into account the downsizing of the piezo actuator and the degree of freedom of electrode extraction, it is desirable that the electrode extraction from the piezo stack is a lead wire.

従来のように、ピエゾスタックにリード電極を接続し、ガラスハーメチックを施した後、リード電極にリード線を接続することも可能であるが、この場合ガラスハーメチックのコストが高いことや、接続箇所が増加することによる信頼性の低下が問題となる。   As in the past, after connecting the lead electrode to the piezo stack and applying glass hermetic, it is also possible to connect the lead wire to the lead electrode, but in this case the cost of glass hermetic is high and the connection location is Decrease in reliability due to increase becomes a problem.

本発明は上記点に鑑みて、ピエゾスタックにリード線を接続した場合に、高い気密性を確保することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to ensure high airtightness when a lead wire is connected to a piezo stack.

本発明は、ピエゾスタック(1)がケーシング(2)に収納され、リード線(3)の一端がピエゾスタック(1)に接続され、リード線(3)の他端がケーシング(2)の外部に取り出されたピエゾアクチュエータであって、リード線(3)とケーシング(2)との間のシールを行うゴムブッシュ(4)は、芯線(31)が挿入される芯線挿入穴(412)が形成されており、その芯線挿入穴(412)は、芯線(31)の外周面が当接可能な穴径となっている内壁を少なくとも一部に有することを特徴とする。   In the present invention, the piezo stack (1) is housed in the casing (2), one end of the lead wire (3) is connected to the piezo stack (1), and the other end of the lead wire (3) is outside the casing (2). The rubber bush (4), which is a piezoelectric actuator taken out in (2) and seals between the lead wire (3) and the casing (2), has a core wire insertion hole (412) into which the core wire (31) is inserted. The core wire insertion hole (412) has at least a part of an inner wall having a hole diameter with which the outer peripheral surface of the core wire (31) can come into contact.

そして、ゴムブッシュ(4)とリード線(3)の被覆部材(32)との当接によりゴムブッシュ(4)とリード線(3)との間のシールを行った場合には、芯線(31)と被覆部材(32)との間を通ってピエゾアクチュエータ内に水分が浸入してしまうが、本発明によると、ゴムブッシュ(4)と芯線(31)との当接によりゴムブッシュ(4)とリード線(3)との間のシールがなされるため、芯線(31)と被覆部材(32)との間からの水分の浸入が防止される。したがって、ピエゾスタック(1)にリード線(3)を接続した場合でも高い気密性を確保することができる。   When the rubber bush (4) and the lead wire (3) are sealed by contact between the rubber bush (4) and the covering member (32) of the lead wire (3), the core wire (31) ) And the covering member (32), moisture enters the piezoelectric actuator. According to the present invention, the rubber bush (4) is brought into contact with the rubber bush (4) and the core wire (31). Since the seal between the lead wire (3) and the lead wire (3) is made, the intrusion of moisture from between the core wire (31) and the covering member (32) is prevented. Therefore, even when the lead wire (3) is connected to the piezo stack (1), high airtightness can be ensured.

この場合、ゴムブッシュ(4)は、芯線挿入穴(412)内に環状の突起(44)を備えることができる。   In this case, the rubber bush (4) can be provided with an annular protrusion (44) in the core wire insertion hole (412).

このようにすれば、ゴムブッシュ(4)と芯線(31)との当接部位の面圧が上がり気密性が向上する。   If it does in this way, the surface pressure of the contact part of rubber bush (4) and core wire (31) will go up, and airtightness will improve.

また、ゴムブッシュ(4)は、ケーシング(2)と当接する部位に環状の突起(45)を備えることができる。   Further, the rubber bush (4) can be provided with an annular protrusion (45) at a portion that comes into contact with the casing (2).

このようにすれば、ゴムブッシュ(4)とケーシング(2)との当接部位の面圧が上がり気密性が向上する。   If it does in this way, the surface pressure of the contact part of rubber bush (4) and casing (2) will go up, and airtightness will improve.

また、ゴムブッシュ(4)は、芯線挿入穴(412)におけるケーシング外部側の端部に、被覆部材(32)の端部が当接する段差部(42)を備えることができる。   Further, the rubber bush (4) can be provided with a stepped portion (42) with which the end of the covering member (32) abuts on the end of the core wire insertion hole (412) on the outer side of the casing.

このようにすれば、段差部(42)はリード線(3)の位置決め用ストッパとして機能する。したがって、芯線(31)の露出部の長さを管理し、被覆部材(32)が段差部(42)に当たる位置まで芯線(31)を芯線挿入穴(412)に挿入することにより、ピエゾスタック(1)の側面電極(14)と芯線(31)との溶接部長さを管理でき、溶接部の信頼性を向上させることができる。   In this way, the stepped portion (42) functions as a positioning stopper for the lead wire (3). Therefore, the length of the exposed portion of the core wire (31) is controlled, and the core wire (31) is inserted into the core wire insertion hole (412) until the covering member (32) contacts the stepped portion (42). The welded portion length between the side electrode (14) and the core wire (31) of 1) can be managed, and the reliability of the welded portion can be improved.

また、芯線(31)を単芯線にすることができる。このようにすれば、芯線(31)がより線である場合の問題、すなわち、線間の隙間を通ってピエゾアクチュエータ内に水分が浸入する問題が発生せず、高い気密性を確実に確保することができる。   Moreover, a core wire (31) can be made into a single core wire. In this way, the problem in the case where the core wire (31) is a stranded wire, that is, the problem of moisture entering the piezo actuator through the gap between the wires does not occur, and high airtightness is reliably ensured. be able to.

また、ゴムブッシュ(4)を、ピエゾスタック(1)におけるピエゾ素子積層方向の一端側に配置し、ケーシング(2)に、ゴムブッシュ(4)が収納される収納穴(221)を形成し、この収納穴(221)に、ピエゾ素子積層方向へのゴムブッシュ(4)の移動を阻止する位置決め面(222)を形成することができる。   Further, the rubber bush (4) is disposed on one end side in the piezoelectric element stacking direction of the piezo stack (1), and a housing hole (221) for housing the rubber bush (4) is formed in the casing (2). A positioning surface (222) for preventing movement of the rubber bush (4) in the piezoelectric element stacking direction can be formed in the storage hole (221).

このようにすれば、ピエゾ素子積層方向へのゴムブッシュ(4)のがたつきが防止される。このため、ゴムブッシュ(4)と芯線(31)との相対移動によるシール部の摩耗が防止され、シール部の信頼性が向上する。また、ゴムブッシュ(4)とピエゾスタック(1)との相対移動による溶接部の破損が防止され、溶接部の信頼性が向上する。   In this way, rattling of the rubber bush (4) in the piezo element stacking direction is prevented. For this reason, wear of the seal portion due to relative movement between the rubber bush (4) and the core wire (31) is prevented, and the reliability of the seal portion is improved. Further, the welded portion is prevented from being damaged by the relative movement between the rubber bush (4) and the piezo stack (1), and the reliability of the welded portion is improved.

また、ゴムブッシュ(4)を、ピエゾスタック(1)におけるピエゾ素子積層方向の一端側に配置し、ゴムブッシュ(4)とピエゾスタック(1)との間に、リード線(3)を案内する案内部材(5)を設けることができる。   Further, the rubber bush (4) is disposed on one end side of the piezo stack (1) in the piezo element stacking direction, and the lead wire (3) is guided between the rubber bush (4) and the piezo stack (1). A guide member (5) can be provided.

ゴムブッシュ(4)と案内部材(5)を一体にして形成する場合には、多くのアンダカットがあって型による成形が容易ではないが、それらを別体にすることにより型による成形が容易になる。   When the rubber bush (4) and the guide member (5) are formed integrally, there are many undercuts and molding with a mold is not easy, but molding with a mold is easy by separating them. become.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るピエゾアクチュエータの断面図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view of a piezo actuator according to a first embodiment of the present invention.

ピエゾアクチュエータは、電荷の充放電により伸縮するピエゾスタック1が収納されるケーシング2を備え、このケーシング2は、金属製の円筒状の筒部材21の一端側開口部に金属製の段付き円筒状のキャップ22が気密的に溶接され、筒部材21の他端側開口部に金属製の薄板状のダイヤフラム23が気密的に溶接されている。また、ダイヤフラム23の中心部には、ピエゾスタック1の変位を伝達する金属製のロッド24が気密的に溶接されている。このロッド24は、円錐台状の円錐部241と、円柱状の円柱部242とを備えている。そして、円錐部241はケーシング2の内部に配設され、円柱部242はダイヤフラム23の中心部に形成された貫通穴に挿入されてケーシング2の外部に突出している。   The piezo actuator includes a casing 2 in which a piezo stack 1 that expands and contracts due to charge and discharge is stored. This casing 2 has a metal stepped cylindrical shape at one end side opening of a cylindrical cylindrical member 21 made of metal. The cap 22 is hermetically welded, and a metal thin diaphragm 23 is hermetically welded to the opening on the other end side of the cylindrical member 21. A metal rod 24 that transmits the displacement of the piezo stack 1 is hermetically welded to the center of the diaphragm 23. The rod 24 includes a truncated cone-shaped conical portion 241 and a columnar cylindrical portion 242. The conical portion 241 is disposed inside the casing 2, and the cylindrical portion 242 is inserted into a through hole formed at the center of the diaphragm 23 and protrudes outside the casing 2.

ピエゾスタック1は、多数のピエゾ素子と内部電極とを交互に積層した積層体11を備え、ピエゾ素子の積層方向(以下、ピエゾ素子積層方向という)両端にアルミナ製の端板12、13が配置され、一方の端板12がケーシング2のキャップ22および後述するゴムブッシュ4に当接し、他方の端板13がロッド24の円錐部241に当接している。積層体11の側面には一対の側面電極14が設けられており、各ピエゾ素子の両側に位置する2つの内部電極のうちの一方が、一方の側面電極14に接続され、他方の内部電極が他方の側面電極14に接続されている。   The piezo stack 1 includes a laminate 11 in which a large number of piezo elements and internal electrodes are alternately laminated, and end plates 12 and 13 made of alumina are arranged at both ends of the piezo elements in the stacking direction (hereinafter referred to as the piezo element stacking direction). One end plate 12 is in contact with the cap 22 of the casing 2 and a rubber bush 4 described later, and the other end plate 13 is in contact with the conical portion 241 of the rod 24. A pair of side electrodes 14 is provided on the side surface of the multilayer body 11, and one of the two internal electrodes located on both sides of each piezo element is connected to one side electrode 14, and the other internal electrode is It is connected to the other side electrode 14.

ピエゾスタック1の側面電極14には、一対のリード線3が接続されている。このリード線3は、芯線31が被覆部材32にて覆われている。本実施形態で用いる芯線31は単芯線である。ケーシング2のキャップ22内には、リード線3とキャップ22との間のシールを行う段付き円柱状のゴムブッシュ4が挿入されている。そして、リード線3は、ゴムブッシュ4を貫通してケーシング2の外部に取り出され、図示しない外部の駆動回路に接続される。なお、ゴムブッシュ4は、耐熱性に富むフッ素ゴムよりなる。また、積層体11の外周、側面電極14の表面、および側面電極14とリード線3の接続部には、ケーシング2との間の絶縁を確保するために絶縁部材(図示せず)が配設されている。   A pair of lead wires 3 is connected to the side electrode 14 of the piezo stack 1. The lead wire 3 has a core wire 31 covered with a covering member 32. The core wire 31 used in the present embodiment is a single core wire. A stepped columnar rubber bush 4 for sealing between the lead wire 3 and the cap 22 is inserted into the cap 22 of the casing 2. The lead wire 3 passes through the rubber bush 4 and is taken out of the casing 2 and connected to an external drive circuit (not shown). The rubber bush 4 is made of fluororubber having high heat resistance. In addition, an insulating member (not shown) is provided on the outer periphery of the laminate 11, the surface of the side electrode 14, and the connection portion between the side electrode 14 and the lead wire 3 in order to ensure insulation between the casing 2. Has been.

図2は、リード線3、ゴムブッシュ4、およびケーシング2のキャップ22を分解して示す断面図である。   FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing the lead wire 3, the rubber bush 4, and the cap 22 of the casing 2. As shown in FIG.

この図2に示すように、ゴムブッシュ4は、リード線3が挿入される一対の挿入穴41が形成されている。この挿通穴41は、3つの挿入穴部411〜413からなり、ケーシング2の内部と外部とを連通するようになっている。   As shown in FIG. 2, the rubber bush 4 has a pair of insertion holes 41 into which the lead wires 3 are inserted. The insertion hole 41 includes three insertion hole portions 411 to 413 and communicates the inside and the outside of the casing 2.

最もケーシング外部側に位置する円柱状の第1挿入穴部411は、芯線31および被覆部材32が挿入されて、被覆部材32の外周面と当接する。中間部に位置する円柱状の第2挿入穴部412は、芯線31のみが挿入されて、芯線31の外周面と当接する。より詳細には、芯線31の外周面は、全周に渡って第2挿入穴部412の内壁面に当接する。この第2挿入穴部412は、本発明の芯線挿入穴に相当する。

最もケーシング内部側に位置する第3挿入穴部413は、一対の芯線31の先端部(すなわち、ケーシング内部側端部)間の間隔を、一対の側面電極14の間隔と同程度の寸法に拡げる機能を有しており、ケーシング外部側から内部側に向かうのに伴って外側に拡がっている。

第1挿入穴部411と第2挿入穴部412は同軸に配置されている。また、自由状態においては、第1挿入穴部411の内径は第2挿入穴部412の内径よりも大きく設定されている。より詳細には、自由状態においては、第1挿入穴部411の内径は被覆部材32の外径よりも大きく、第2挿入穴部412の内径は芯線31の外径よりも小さくなっている。したがって、第1挿入穴部411と第2挿入穴部412との境界には段差部42があり、この段差部42に被覆部材32の端部が当接可能になっている。また、ゴムブッシュ4の外周面には、ゴムブッシュ4の軸線方向中間部に、ゴムブッシュ4の軸線に直交する外周端面43が形成されている。さらに、第2挿入穴部412の内径は第3挿入穴部413の内径よりも小さくなっている。
The cylindrical first insertion hole 411 located on the outermost side of the casing is in contact with the outer peripheral surface of the covering member 32 by inserting the core wire 31 and the covering member 32. Only the core wire 31 is inserted into the cylindrical second insertion hole portion 412 located at the intermediate portion, and comes into contact with the outer peripheral surface of the core wire 31. More specifically, the outer peripheral surface of the core wire 31 contacts the inner wall surface of the second insertion hole 412 over the entire periphery. The second insertion hole 412 corresponds to the core wire insertion hole of the present invention.

The third insertion hole 413 located on the innermost side of the casing expands the distance between the tip ends of the pair of core wires 31 (that is, the ends on the inner side of the casing) to the same size as the distance between the pair of side electrodes 14. It has a function and spreads outward as it goes from the casing outer side to the inner side.

The first insertion hole 411 and the second insertion hole 412 are arranged coaxially. In the free state, the inner diameter of the first insertion hole 411 is set larger than the inner diameter of the second insertion hole 412. More specifically, in the free state, the inner diameter of the first insertion hole 411 is larger than the outer diameter of the covering member 32, and the inner diameter of the second insertion hole 412 is smaller than the outer diameter of the core wire 31. Therefore, there is a step 42 at the boundary between the first insertion hole 411 and the second insertion hole 412, and the end of the covering member 32 can come into contact with the step 42. Further, on the outer peripheral surface of the rubber bush 4, an outer peripheral end surface 43 that is orthogonal to the axis of the rubber bush 4 is formed in an intermediate portion in the axial direction of the rubber bush 4. Further, the inner diameter of the second insertion hole 412 is smaller than the inner diameter of the third insertion hole 413.

ケーシング2のキャップ22は、ゴムブッシュ4が収納される段付き円柱状の収納穴221が形成されている。この収納穴221には、キャップ22の軸線方向中間部に、キャップ22の軸線に直交する内周端面222が形成されている。そして、図1に示すようにピエゾアクチュエータの組み付けが完了した状態では、ゴムブッシュ4の外周端面43がキャップ22の内周端面222に当接して、ピエゾ素子積層方向へのゴムブッシュ4の移動を阻止するようになっている。なお、キャップ22の内周端面222は、本発明の位置決め面に相当する。   The cap 22 of the casing 2 has a stepped cylindrical storage hole 221 in which the rubber bush 4 is stored. An inner peripheral end face 222 that is orthogonal to the axis of the cap 22 is formed in the storage hole 221 at an intermediate portion in the axial direction of the cap 22. As shown in FIG. 1, when the assembly of the piezo actuator is completed, the outer peripheral end surface 43 of the rubber bush 4 abuts on the inner peripheral end surface 222 of the cap 22 to move the rubber bush 4 in the piezo element stacking direction. It comes to stop. The inner peripheral end surface 222 of the cap 22 corresponds to the positioning surface of the present invention.

次に、ピエゾアクチュエータの組み付けについて説明する。図3は、ピエゾアクチュエータを、ピエゾスタック1と、リード線3等の集合体と、筒部材21等の集合体に分解して示す断面図である。   Next, assembly of the piezo actuator will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the piezo actuator disassembled into a piezo stack 1, an assembly such as a lead wire 3, and an assembly such as a cylindrical member 21.

まず、図3に示すように、ピエゾスタック1と、リード線3等の集合体と、筒部材21等の集合体を準備する。   First, as shown in FIG. 3, a piezo stack 1, an assembly such as a lead wire 3, and an assembly such as a cylindrical member 21 are prepared.

リード線3等の集合体は、次のようにして製造する。リード線3の被覆部材32の不要な部分を剥き、ゴムブッシュ4の第1挿入穴部411側からリード線3を挿通穴41に挿入する。リード線3を挿通穴41に挿入する過程において、芯線31は第3挿入穴部413に案内されて外側に拡がる。このとき、第3挿入穴部413の内径は、第2挿入穴部412よりも大きいので、芯線31の取り出しが容易である。また、リード線3を挿通穴41に挿入することにより、第2挿入穴部412の内周面と芯線31が密着して気密性が確保される。この後、このリード線3を通したゴムブッシュ4にケーシング2のキャップ22を被せる。これにより、ゴムブッシュ4とキャップ22との間の気密が行われる。   The assembly of the lead wires 3 and the like is manufactured as follows. Unnecessary portions of the covering member 32 of the lead wire 3 are peeled off, and the lead wire 3 is inserted into the insertion hole 41 from the first insertion hole 411 side of the rubber bush 4. In the process of inserting the lead wire 3 into the insertion hole 41, the core wire 31 is guided by the third insertion hole 413 and spreads outward. At this time, since the inner diameter of the third insertion hole 413 is larger than that of the second insertion hole 412, the core wire 31 can be easily taken out. Further, by inserting the lead wire 3 into the insertion hole 41, the inner peripheral surface of the second insertion hole portion 412 and the core wire 31 are brought into close contact with each other, thereby ensuring airtightness. Thereafter, the cap 22 of the casing 2 is put on the rubber bush 4 through which the lead wire 3 has passed. Thereby, airtightness between the rubber bush 4 and the cap 22 is performed.

ここで、芯線31の露出部の長さL1(図2参照)を管理し、被覆部材32の端部が段差部42に当接する位置までリード線3を挿入することにより、芯線31の挿通穴41からの突出長さL2、ひいては側面電極14と芯線31との溶接部長さを管理することができる。   Here, the length L1 (see FIG. 2) of the exposed portion of the core wire 31 is managed, and the lead wire 3 is inserted to a position where the end portion of the covering member 32 abuts on the stepped portion 42, whereby the insertion hole of the core wire 31 is inserted. The protrusion length L2 from 41, and by extension, the welded portion length between the side electrode 14 and the core wire 31 can be managed.

一方、筒部材21とダイヤフラム23とロッド24を溶接にて一体化して筒部材21等の集合体を製造する。   On the other hand, the cylindrical member 21, the diaphragm 23, and the rod 24 are integrated by welding to produce an aggregate such as the cylindrical member 21.

ピエゾスタック1と、リード線3等の集合体と、筒部材21等の集合体を準備した後に、それらの組み付けを行う。まず、ピエゾスタック1の端面にリード線3等の集合体を配置し、側面電極14にリード線3を溶接する。この後、ピエゾスタック1を筒部材21等の集合体に挿入し、キャップ22を筒部材21の開口部に挿入し、キャップ22と筒部材21を溶接する。これにより、図1に示すピエゾアクチュエータが完成する。   After preparing the piezo stack 1, the assembly of the lead wires 3, and the assembly of the cylindrical member 21, they are assembled. First, an assembly such as the lead wire 3 is disposed on the end face of the piezo stack 1, and the lead wire 3 is welded to the side electrode 14. Thereafter, the piezo stack 1 is inserted into an assembly such as the cylindrical member 21, the cap 22 is inserted into the opening of the cylindrical member 21, and the cap 22 and the cylindrical member 21 are welded. Thereby, the piezo actuator shown in FIG. 1 is completed.

本実施形態では、ゴムブッシュ4の第2挿入穴部412の内周面とリード線3の芯線31が密着して、ゴムブッシュ4とリード線3との間のシールがなされる。したがって、ピエゾスタック1の側面電極14にリード線3を接続する場合でも高い気密性を確保することができる。   In the present embodiment, the inner peripheral surface of the second insertion hole 412 of the rubber bush 4 and the core wire 31 of the lead wire 3 are brought into close contact with each other, and a seal is formed between the rubber bush 4 and the lead wire 3. Therefore, even when the lead wire 3 is connected to the side electrode 14 of the piezo stack 1, high airtightness can be ensured.

また、ゴムブッシュ4の段差部42はリード線3の位置決め用ストッパとして機能するため、芯線31の挿通穴41からの突出長さL2、ひいては側面電極14と芯線31との溶接部長さを管理することができ、溶接部の信頼性を向上させることができる。   Further, since the step portion 42 of the rubber bush 4 functions as a positioning stopper for the lead wire 3, the protruding length L <b> 2 of the core wire 31 from the insertion hole 41, and the welded portion length between the side electrode 14 and the core wire 31 is managed. And the reliability of the welded portion can be improved.

また、ケーシング2のキャップ22に形成された収納穴221の内周端面222により、ピエゾ素子積層方向へのゴムブッシュ4のがたつきが防止される。このため、ゴムブッシュ4と芯線31との相対移動によるシール部の摩耗が防止され、シール部の信頼性が向上する。また、ゴムブッシュ4とピエゾスタック1との相対移動による、側面電極14とリード線3との溶接部の破損が防止され、溶接部の信頼性が向上する。   In addition, the inner peripheral end surface 222 of the housing hole 221 formed in the cap 22 of the casing 2 prevents the rubber bush 4 from rattling in the piezoelectric element stacking direction. For this reason, wear of the seal portion due to relative movement between the rubber bush 4 and the core wire 31 is prevented, and the reliability of the seal portion is improved. Further, damage to the welded portion between the side electrode 14 and the lead wire 3 due to relative movement between the rubber bush 4 and the piezo stack 1 is prevented, and the reliability of the welded portion is improved.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。図4は第2実施形態に係るピエゾアクチュエータにおけるゴムブッシュの断面図、図5は図4のA部の拡大断面図、図6は図4のゴムブッシュにリード線を装着した状態を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. 4 is a cross-sectional view of the rubber bush in the piezo actuator according to the second embodiment, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG. 4, and FIG. It is. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図4、図5に示すように、ゴムブッシュ4の挿通穴41における第2挿入穴部412の内周面には、環状に連続した突起44が2つ形成されている。また、自由状態での突起44の先端の内径は、リード線3の芯線31の外径よりも小さく設定されている。したがって、図6に示すように、リード線3を挿通穴41に挿入すると突起44の先端が弾性変形して芯線31に密着し、突起44と芯線31との当接部位の面圧が上がって気密性が向上する。   As shown in FIGS. 4 and 5, two annularly continuous protrusions 44 are formed on the inner peripheral surface of the second insertion hole portion 412 in the insertion hole 41 of the rubber bush 4. Further, the inner diameter of the tip of the protrusion 44 in the free state is set to be smaller than the outer diameter of the core wire 31 of the lead wire 3. Therefore, as shown in FIG. 6, when the lead wire 3 is inserted into the insertion hole 41, the tip of the protrusion 44 is elastically deformed and closely adheres to the core wire 31, and the surface pressure at the contact portion between the protrusion 44 and the core wire 31 increases. Airtightness is improved.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。図7は第3実施形態に係るピエゾアクチュエータにおけるゴムブッシュの断面図、図8は図7のB部の拡大断面図、図9は図7のゴムブッシュにケーシングのキャップを装着した状態を示す断面図である。なお、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. 7 is a cross-sectional view of the rubber bush in the piezo actuator according to the third embodiment, FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 7, and FIG. FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図7、図8に示すように、ゴムブッシュ4の外周面には、キャップ22の収納穴221に挿入される部位に、環状に連続した突起45が2つ形成されている。また、自由状態での突起45の先端の外径は、キャップ22の収納穴221の内径よりも大きく設定されている。したがって、図9に示すように、ゴムブッシュ4にキャップ22を装着すると突起45の先端が弾性変形して収納穴221の内周面に密着し、突起45と収納穴221の内周面との当接部位の面圧が上がって気密性が向上する。   As shown in FIGS. 7 and 8, two annular protrusions 45 are formed on the outer peripheral surface of the rubber bush 4 at the portion inserted into the storage hole 221 of the cap 22. Further, the outer diameter of the tip of the protrusion 45 in the free state is set to be larger than the inner diameter of the storage hole 221 of the cap 22. Therefore, as shown in FIG. 9, when the cap 22 is attached to the rubber bush 4, the tip of the protrusion 45 is elastically deformed and closely contacts the inner peripheral surface of the storage hole 221, and the protrusion 45 and the inner peripheral surface of the storage hole 221 The surface pressure of the contact portion is increased and the airtightness is improved.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。図10は第4実施形態に係るピエゾアクチュエータの断面図である。なお、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a sectional view of a piezo actuator according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

第1実施形態では、芯線31を案内する第3挿入穴部413を、ゴムブッシュ4に形成したが、本実施形態では、第3挿入穴部413をゴムブッシュ4とは別の部材に形成している。   In the first embodiment, the third insertion hole 413 for guiding the core wire 31 is formed in the rubber bush 4. However, in the present embodiment, the third insertion hole 413 is formed in a member different from the rubber bush 4. ing.

すなわち、図10に示すように、第3挿入穴部413は、ゴムブッシュ4と別体の樹脂製の案内部材5に形成されている。そして、この案内部材5は、ケーシング2のキャップ22に挿入されてゴムブッシュ4とピエゾスタック1との間に配置される。   That is, as shown in FIG. 10, the third insertion hole 413 is formed in the resin guide member 5 that is separate from the rubber bush 4. The guide member 5 is inserted into the cap 22 of the casing 2 and disposed between the rubber bush 4 and the piezo stack 1.

ゴムブッシュ4に第3挿入穴部413も形成する場合には、多くのアンダカットがあって型による成形が容易ではないが、ゴムブッシュ4と別体の案内部材5に第3挿入穴部413を形成することにより、型によるゴムブッシュ4の成形が容易になる。   When the third insertion hole 413 is also formed in the rubber bush 4, there are many undercuts and molding with a mold is not easy, but the third insertion hole 413 is not formed in the guide member 5 separately from the rubber bush 4. Forming the rubber bush 4 by a mold becomes easy.

(他の実施形態)
上記各実施形態のピエゾアクチュエータは、燃料噴射装置のインジェクタに適用することができるとともに、他の機器にも適用することができる。
(Other embodiments)
The piezo actuator of each of the above embodiments can be applied to an injector of a fuel injection device and can also be applied to other devices.

本発明の第1実施形態に係るピエゾアクチュエータの断面図である。1 is a cross-sectional view of a piezo actuator according to a first embodiment of the present invention. 図1のリード線、ゴムブッシュ、およびキャップを分解して示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles and shows the lead wire, rubber bush, and cap of FIG. 図1のピエゾアクチュエータを分解して示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles and shows the piezoelectric actuator of FIG. 本発明の第2実施形態に係るピエゾアクチュエータにおけるゴムブッシュの断面図である。It is sectional drawing of the rubber bush in the piezoelectric actuator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図4のA部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the A section of FIG. 図4のゴムブッシュにリード線を装着した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which mounted | wore the rubber bush of FIG. 4 with the lead wire. 本発明の第3実施形態に係るピエゾアクチュエータにおけるゴムブッシュの断面図である。It is sectional drawing of the rubber bush in the piezoelectric actuator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図7のB部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the B section of FIG. 図7のゴムブッシュにケーシングのキャップを装着した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which attached the cap of the casing to the rubber bush of FIG. 本発明の第4実施形態に係るピエゾアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric actuator which concerns on 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ピエゾスタック、2…ケーシング、3…リード線、4…ゴムブッシュ、31…芯線、32…被覆部材、412…第2挿入穴部(芯線挿入穴)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezo stack, 2 ... Casing, 3 ... Lead wire, 4 ... Rubber bush, 31 ... Core wire, 32 ... Cover member, 412 ... 2nd insertion hole part (core wire insertion hole).

Claims (7)

多数のピエゾ素子を積層したピエゾスタック(1)がケーシング(2)に収納され、芯線(31)を被覆部材(32)にて覆ったリード線(3)の一端が前記ピエゾスタック(1)に接続され、前記リード線(3)の他端が前記ケーシング(2)の外部に取り出されたピエゾアクチュエータであって、
前記リード線(3)と前記ケーシング(2)との間のシールを行うゴムブッシュ(4)を備え、
このゴムブッシュ(4)は、前記芯線(31)が挿入される芯線挿入穴(412)が形成されており、
その芯線挿入穴(412)は、前記芯線(31)の外周面が当接可能な穴径となっている内壁を少なくとも一部に有することを特徴とするピエゾアクチュエータ。
A piezo stack (1) in which a large number of piezo elements are stacked is housed in a casing (2), and one end of a lead wire (3) having a core wire (31) covered with a covering member (32) is attached to the piezo stack (1). A piezoelectric actuator connected and having the other end of the lead wire (3) taken out of the casing (2),
A rubber bush (4) for sealing between the lead wire (3) and the casing (2);
The rubber bush (4) has a core wire insertion hole (412) into which the core wire (31) is inserted,
The core wire insertion hole (412) has at least a part of an inner wall having a hole diameter with which the outer peripheral surface of the core wire (31) can contact.
前記ゴムブッシュ(4)は、前記芯線挿入穴(412)の内周面に環状の突起(44)を備えることを特徴とする請求項1に記載のピエゾアクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the rubber bush (4) includes an annular protrusion (44) on an inner peripheral surface of the core wire insertion hole (412). 前記ゴムブッシュ(4)は、前記ケーシング(2)と当接する部位に環状の突起(45)を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のピエゾアクチュエータ。 The piezo actuator according to claim 1 or 2, wherein the rubber bush (4) includes an annular protrusion (45) at a portion in contact with the casing (2). 前記ゴムブッシュ(4)は、前記芯線挿入穴(412)におけるケーシング外部側の端部に、前記被覆部材(32)の端部が当接する段差部(42)を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のピエゾアクチュエータ。 The said rubber bush (4) is provided with the level | step-difference part (42) with which the edge part of the said covering member (32) contact | abuts at the edge part of the casing outer side in the said core wire insertion hole (412). The piezo actuator according to any one of 1 to 3. 前記芯線(31)は単芯線であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のピエゾアクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the core wire (31) is a single core wire. 前記ゴムブッシュ(4)は、前記ピエゾスタック(1)におけるピエゾ素子積層方向の一端側に配置され、
前記ケーシング(2)は、前記ゴムブッシュ(4)が収納される収納穴(221)が形成され、
この収納穴(221)には、ピエゾ素子積層方向への前記ゴムブッシュ(4)の移動を阻止する位置決め面(222)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のピエゾアクチュエータ。
The rubber bush (4) is disposed on one end side of the piezo stack (1) in the piezo element stacking direction,
The casing (2) is formed with a storage hole (221) in which the rubber bush (4) is stored,
The positioning hole (222) for preventing the movement of the rubber bush (4) in the piezoelectric element stacking direction is formed in the storage hole (221). Piezo actuator described in 1.
前記ゴムブッシュ(4)は、前記ピエゾスタック(1)におけるピエゾ素子積層方向の一端側に配置され、
前記ゴムブッシュ(4)と前記ピエゾスタック(1)との間には、前記リード線(3)を案内する案内部材(5)が設けられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のピエゾアクチュエータ。
The rubber bush (4) is disposed on one end side of the piezo stack (1) in the piezo element stacking direction,
The guide member (5) for guiding the lead wire (3) is provided between the rubber bush (4) and the piezo stack (1). The piezo actuator according to any one of the above.
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