JP2009057939A - Piezoelectric element sealing structure - Google Patents

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JP2009057939A JP2007227596A JP2007227596A JP2009057939A JP 2009057939 A JP2009057939 A JP 2009057939A JP 2007227596 A JP2007227596 A JP 2007227596A JP 2007227596 A JP2007227596 A JP 2007227596A JP 2009057939 A JP2009057939 A JP 2009057939A
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Shigeru Kadotani
成 門谷
Akio Iwase
昭夫 岩瀬
Tetsuji Ito
鉄次 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the durability of a diaphragm by reducing a per-unit load on a diaphragm. <P>SOLUTION: The piezoelectric element 10 of the piezoelectric element sealing structure A is surrounded and sealed by a sleeve 8, a piezoelectric element base part 7, a piezoelectric element head 9, and a cluster 11 of diaphragms which are provided with a plurality of diaphragms 110, 111, each of which is arranged so that it can exert elastic action. The outer peripheral parts 110b, 111b and the inner peripheral parts 110a, 111a of respective the diaphragms 110, 111 are fixed to each other by sealing weld (B), and the outer peripheral part 110b of the diaphragm 110 on the tip side of the cluster 11 of diaphragms is fixed on the inner peripheral side of the sleeve 8 by the sealing weld (B). Then the outer peripheral part 111b of the diaphragm 111 on the base end side of the cluster 11 of diaphragms is fixed to the projection 9b on the tip side of the outer peripheral part 9a of the piezoelectric element head 9 by the sealing weld (B). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は圧電素子封止構造に関するもので、自動車用コモンレール式燃料噴射装置のインジェクタの駆動部としての圧電素子封止構造に好適である。   The present invention relates to a piezoelectric element sealing structure, and is suitable for a piezoelectric element sealing structure as a drive unit of an injector of a common rail fuel injection device for automobiles.

自動車用エンジンの燃料噴射装置には、近年特性の優れるコモンレール方式の燃料噴射装置が実用化されており、燃料噴射装置の構成品であるインジェクタの駆動原として環境対策、高圧噴射、小型化等の観点から積層型圧電素子が使用されている。   Recently, common rail fuel injection devices with excellent characteristics have been put into practical use as fuel injection devices for automobile engines, and environmental measures, high-pressure injection, miniaturization, etc. are used as the driving source of injectors that are components of fuel injection devices. From the viewpoint, a multilayer piezoelectric element is used.

圧電素子を使用した燃料噴射弁においては、圧電素子の機能保護のために機能弊害を与える燃料から圧電素子を非接触状態にする圧電素子封止構造が施されている。   A fuel injection valve using a piezoelectric element is provided with a piezoelectric element sealing structure that brings the piezoelectric element into a non-contact state from a fuel that has a functional adverse effect for protecting the function of the piezoelectric element.

この圧電素子封止構造は、インジェクタの作動において圧電素子が積層方向に伸縮するため、圧電素子の伸縮を許容する構造を必要とする。圧電素子の伸縮を許容する構造としてベローズを用いたものが使用されていたが、ベローズを用いたものは体格が大きくなるという難点があり、小型化、高応答性の観点から下記特許文献1に記載されているようにダイヤフラムを用いた圧電素子封止構造が使用されるようになった。   This piezoelectric element sealing structure requires a structure that allows expansion and contraction of the piezoelectric element because the piezoelectric element expands and contracts in the stacking direction during the operation of the injector. A structure using a bellows has been used as a structure that allows expansion and contraction of the piezoelectric element. However, a structure using a bellows has a problem that the physique becomes large. From the viewpoint of downsizing and high responsiveness, Patent Document 1 below. As described, a piezoelectric element sealing structure using a diaphragm has been used.

下記特許文献1に記載されているようにダイヤフラムを用いた圧電素子封止構造では、ダイヤフラム(図1の10、図3の21、図4の31、図6の41、図7の51)は一枚すなわち単板であるため、単板のダイヤフラムで圧電素子の全伸縮量を負担することになり、単板のダイヤフラムに大きな力が高振動的に作用する。   In the piezoelectric element sealing structure using a diaphragm as described in Patent Document 1 below, the diaphragms (10 in FIG. 1, 21 in FIG. 3, 31 in FIG. 4, 41 in FIG. 6, 41 in FIG. 7) are: Since it is a single plate, that is, a single plate, the single plate diaphragm bears the total amount of expansion and contraction of the piezoelectric element, and a large force acts on the single plate diaphragm with high vibration.

ダイヤフラムはその厚みは薄く、通常湾曲形状になっているため、ダイヤフラムの加工精度のバラツキにより高振動的な大きな力が作用するとダイヤフラムに亀裂等の不具合が生じる恐れがあり、単板ダイヤフラムを用いた下記特許文献1に記載の圧電素子封止構造においてもやはり耐久性に難点がある。
特表2005−533968号公報
Since the diaphragm is thin and usually curved, if a large vibrational force is applied due to variations in the processing accuracy of the diaphragm, there is a risk of problems such as cracks in the diaphragm. A single-plate diaphragm was used. The piezoelectric element sealing structure described in Patent Document 1 below also has a problem in durability.
JP 2005-533968 A

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、圧電素子封止構造においてダイヤフラムを複数備えたダイヤフラム群の構造にして圧電素子の全伸縮量を各ダイヤフラムに分担して負担させることにより、一枚当たりのダイヤフラムの負担を軽減してダイヤフラムの耐久性を向上ざせることにある。   The present invention has been made in view of the above points. In the piezoelectric element sealing structure, a diaphragm group structure including a plurality of diaphragms is used, and the entire expansion and contraction amount of the piezoelectric element is shared and borne by each diaphragm. The purpose is to improve the durability of the diaphragm by reducing the load on the diaphragm per sheet.

請求項1に係る発明では、圧電素子と、前記圧電素子の外周に配設されたスリーブと、前記圧電素子の基端側に当接して取り付けられた圧電素子基部と、前記圧電素子の駆動方向の先端側に取り付けられた圧電素子ヘッドと、前記スリーブと前記圧電素子ヘッドとに固定されたダイヤフラム群とを備え、
前記スリーブ、圧電素子基部、圧電素子ヘッド、ダイヤフラム群によって前記圧電素子を包囲封止した圧電素子封止構造であって、
前記ダイヤフラム群は複数のダイヤフラムを備え、当該各ダイヤフラムは互い弾性作用を発揮するように配置されており、各ダイヤフラムの外周部及び内周部は互いにシール固定されており、前記ダイヤフラム群における先端側ダイヤフラムの外周部は前記スリーブにシール固定されており、前記ダイヤフラム群における基端側ダイヤフラムの外周部は前記圧電素子ヘッドにシール固定されていることを特徴とする。
In the invention according to claim 1, the piezoelectric element, the sleeve disposed on the outer periphery of the piezoelectric element, the piezoelectric element base attached in contact with the proximal end side of the piezoelectric element, and the driving direction of the piezoelectric element A piezoelectric element head attached to the distal end side, and a diaphragm group fixed to the sleeve and the piezoelectric element head,
A piezoelectric element sealing structure in which the piezoelectric element is surrounded and sealed by the sleeve, the piezoelectric element base, the piezoelectric element head, and a group of diaphragms;
The diaphragm group includes a plurality of diaphragms, the diaphragms are arranged so as to exert an elastic action, and the outer peripheral part and the inner peripheral part of each diaphragm are sealed and fixed to each other, and the distal end side of the diaphragm group The outer peripheral part of the diaphragm is sealed and fixed to the sleeve, and the outer peripheral part of the base side diaphragm in the diaphragm group is fixed and sealed to the piezoelectric element head.

上記構成によれば、前記圧電素子の作動によって加わる前記ダイヤフラム群への負荷を、複数のダイヤフラムで負荷分担することができ、従ってダイヤフラム1枚当たりの負荷を軽減でき、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。   According to the above configuration, the load applied to the diaphragm group applied by the operation of the piezoelectric element can be shared by a plurality of diaphragms. Therefore, the load per diaphragm can be reduced, and the diaphragm thickness and the curvature can be reduced when the diaphragm is manufactured. Even if variations such as shape occur, it is possible to prevent the occurrence of cracks and the like due to repetitive loads resulting from this variation, and it is possible to improve durability.

請求項2に係る発明では、前記先端側ダイヤフラムの外周部の前記スリーブへのシール固定は、前記先端側ダイヤフラムの外周部が前記スリーブの内周側に前記スリーブの外周側から溶接固定されていることを特徴とする。   In the invention according to claim 2, the seal fixing of the outer peripheral portion of the front end side diaphragm to the sleeve is performed by fixing the outer peripheral portion of the front end side diaphragm to the inner peripheral side of the sleeve from the outer peripheral side of the sleeve. It is characterized by that.

上記構成によれば、ダイヤフラムの厚みより大きいスリーブの外周側から溶接しているから、熱容量の大きいスリーブにダイヤフラムが溶け込みスリーブへのダイヤフラムの溶接を確実に行うことができる。   According to the above configuration, since the welding is performed from the outer peripheral side of the sleeve larger than the thickness of the diaphragm, the diaphragm is melted into the sleeve having a large heat capacity, and the diaphragm can be reliably welded to the sleeve.

請求項3に係る発明では、前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部の前記圧電素子ヘッドへのシール固定は、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部で溶接固定されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the diaphragm group includes an even number of diaphragms, and seal fixing of the outer peripheral portion of the base end side diaphragm to the piezoelectric element head is performed when the outer peripheral portion of the base end side diaphragm is the piezoelectric element. It is characterized by being fixed by welding at the outer periphery of the head.

上記構成によれば、前記ダイヤフラム群を偶数のダイヤフラムで構成しているから、ダイヤフラム1枚当たりの負荷を軽減できるに加え、前記基端側ダイヤフラムの外周部を前記圧電素子ヘッドの外周部に位置させることができ、前記基端側ダイヤフラムと前記圧電素子ヘッドとの溶接固定が前記圧電素子ヘッドの外周部で行え溶接がし易い。   According to the above configuration, since the diaphragm group is composed of an even number of diaphragms, the load per diaphragm can be reduced, and the outer peripheral portion of the base side diaphragm is positioned on the outer peripheral portion of the piezoelectric element head. The base end diaphragm and the piezoelectric element head can be welded and fixed on the outer peripheral portion of the piezoelectric element head, and welding is easy.

請求項4に係る発明では、前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部の内周側に溶接固定されていることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the diaphragm group has an even number of diaphragms, and an outer peripheral portion of the base end side diaphragm is welded and fixed to an inner peripheral side of the outer peripheral portion of the piezoelectric element head. .

上記構成によれば、上記ダイヤフラム1枚当たりの負荷を軽減でき、溶接がし易い効果に加え、前記基端側ダイヤフラムと前記圧電素子ヘッドとの溶接固定を前記圧電素子ヘッドの外周部内周側で行っているから、溶接がし易やすく、かつ熱容量の大きい圧電素子ヘッドに基端側ダイヤフラムが溶け込み圧電素子ヘッドへの基端側ダイヤフラムの溶接を確実に行うことができる。   According to the above configuration, in addition to the effect of reducing the load per diaphragm and facilitating welding, welding fixing between the base end diaphragm and the piezoelectric element head is performed on the inner peripheral side of the outer peripheral portion of the piezoelectric element head. Therefore, the base end diaphragm can be easily welded and the base end diaphragm is melted into the piezoelectric element head having a large heat capacity, so that the base end diaphragm can be reliably welded to the piezoelectric element head.

請求項5に係る発明では、前記ダイヤフラム群が奇数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの内周部が前記圧電素子ヘッドの中心部傾斜部に溶接固定されていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that the diaphragm group has an odd number of diaphragms, and an inner peripheral portion of the base end side diaphragm is welded and fixed to a central inclined portion of the piezoelectric element head.

上記構成によれば、前記ダイヤフラム群を奇数のダイヤフラムで構成することにより、ダイヤフラム1枚当たりの負荷を軽減できるに加え、前記基端側ダイヤフラムの内周部を前記圧電素子ヘッドの中心部傾斜部に位置させることができ、シール溶接固定において基端側ダイヤフラムの内周部と圧電素子ヘッドの中心部とのラップ長さをとることができて良好なシール溶接Bを行うことができる。   According to the above configuration, in addition to reducing the load per diaphragm by configuring the diaphragm group with an odd number of diaphragms, the inner peripheral portion of the base side diaphragm is inclined at the central portion of the piezoelectric element head. In the seal welding fixing, the lap length between the inner peripheral portion of the base end diaphragm and the central portion of the piezoelectric element head can be taken, and good seal welding B can be performed.

請求項6に係る発明では、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムを、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が互いに反転した反り形状に配置していることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is characterized in that the diaphragms of the diaphragm group are arranged in a warped shape in which the curved shapes of the diaphragms are reversed from each other.

上記構成によれば、互いの弾性反発力が強く、圧電素子10の伸縮駆動に対して充分対応できる。  According to the above configuration, the mutual elastic repulsive force is strong and can sufficiently cope with the expansion and contraction driving of the piezoelectric element 10.

請求項7記載の発明では、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムを、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が同じ方向の反り形状に配置していることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that the diaphragms of the diaphragm group are arranged in a warped shape in which the curved shapes of the diaphragms are the same direction.

上記構成によれば、互いに反転した反り形状のダイヤフラムに比してその高さを小さくでき、弾性力を維持すると共に体格を小型化できる。   According to the said structure, the height can be made small compared with the diaphragm of the curvature shape reversed mutually, and a physique can be reduced in size while maintaining an elastic force.

以下、本発明になる圧電素子封止構造の実施形態を図に基づき説明する。図1、図2によりは本発明圧電素子封止構造を備えた自動車用燃料噴射装置のインジェクタの全体構造及び要部を説明する。   Hereinafter, embodiments of a piezoelectric element sealing structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2, an overall structure and a main part of an injector of an automobile fuel injection device having a piezoelectric element sealing structure of the present invention will be described.

インジェクタ1は本発明圧電素子封止構造Aを含む駆動部2、駆動部2へ電源を供給するコネクタ部3、駆動部2により制御される燃料制御部4、燃料制御部4により燃料を噴射する燃料噴射部5を備えている。そして駆動部2はインジェクタボディ6内に収納されている。なお、説明において、図示するように「先端側」とは燃料噴射部5側、「基端側」とはコネクタ部3側を意味する。   The injector 1 includes a drive unit 2 including the piezoelectric element sealing structure A of the present invention, a connector unit 3 that supplies power to the drive unit 2, a fuel control unit 4 that is controlled by the drive unit 2, and a fuel control unit 4 that injects fuel. A fuel injection unit 5 is provided. The drive unit 2 is accommodated in the injector body 6. In the description, as shown in the figure, the “tip side” means the fuel injection part 5 side, and the “base end side” means the connector part 3 side.

本発明圧電素子封止構造Aは、インジェクタボディ6の基端側において機密的に取り付けられた圧電素子基部7、圧電素子基部7の基端側で機密的に接合された円筒状のスリーブ8、スリーブ8内の先端側に配設された圧電素子ヘッド9、圧電素子基部7と圧電素子ヘッド9との間に圧接して配設された複数枚の圧電素子チップから成る積層型圧電素子10、スリーブ8の先端側においてスリーブ8と圧電素子ヘッド9に機密的にシール固定されたダイヤフラム群11を備えており、圧電素子基部7、スリーブ8、圧電素子ヘッド9、ダイヤフラム群11により密封空間を形成し、この密封空間内に圧電素子10が配置され、その機能保護のため燃料から非接触状態を保っている。   The piezoelectric element sealing structure A of the present invention includes a piezoelectric element base 7 that is secretly attached on the proximal end side of the injector body 6, a cylindrical sleeve 8 that is secretly joined on the proximal end side of the piezoelectric element base 7, A piezoelectric element head 9 disposed on the distal end side in the sleeve 8, a laminated piezoelectric element 10 composed of a plurality of piezoelectric element chips disposed in pressure contact between the piezoelectric element base 7 and the piezoelectric element head 9; A diaphragm group 11 secretly sealed to the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 is provided on the distal end side of the sleeve 8, and a sealed space is formed by the piezoelectric element base 7, the sleeve 8, the piezoelectric element head 9, and the diaphragm group 11. And the piezoelectric element 10 is arrange | positioned in this sealed space, and the non-contact state is maintained from the fuel for the function protection.

圧電素子ヘッド9の先端部90は圧電素子ヘッド受け12に当接しており、圧電素子ヘッド受け12はピストン13に当接し、圧電素子10の伸長が圧電素子ヘッド9、圧電素子ヘッド受け12を介してピストン13を先端側方向へ押し下げ燃料の制御を行う。   The tip 90 of the piezoelectric element head 9 is in contact with the piezoelectric element head receiver 12, the piezoelectric element head receiver 12 is in contact with the piston 13, and the expansion of the piezoelectric element 10 is via the piezoelectric element head 9 and the piezoelectric element head receiver 12. Then, the piston 13 is pushed down toward the tip side to control the fuel.

次に本発明圧電素子封止構造Aを図3〜図10に基づき詳述する。図は何れも本発明圧電素子封止構造Aの要部であるスリーブ8と圧電素子ヘッド9とダイヤフラム群11との構造を拡大して示すものである。   Next, the piezoelectric element sealing structure A of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Each of the drawings shows an enlarged structure of the sleeve 8, the piezoelectric element head 9, and the diaphragm group 11, which are the main parts of the piezoelectric element sealing structure A of the present invention.

図3〜図8は偶数枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群11の状態を示し、図3〜図6はダイヤフラムが2枚の状態を示し、図7、8はダイヤフラムが4枚の状態を示めす。図9、10は奇数枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群11の状態でダイヤフラムが3枚の状態を示す。   3 to 8 show the state of the diaphragm group 11 having an even number of diaphragms, FIGS. 3 to 6 show the state of two diaphragms, and FIGS. 7 and 8 show the state of four diaphragms. . 9 and 10 show the state of three diaphragms in the state of the diaphragm group 11 provided with an odd number of diaphragms.

先ずダイヤフラムが2枚のダイヤフラム群11について説明する。図3において、ダイヤフラム群11は先端側ダイヤフラム110と基端側ダイヤフラム111の2枚のダイヤフラムを備えている。各ダイヤフラムは薄いステンレス板材をプレス加工により湾曲状に弾性(ばね)作用を有するように形成されている。先端側ダイヤフラム110、基端側ダイヤフラム111とも中央部は圧電素子ヘッド9の先端部90が挿通する貫通孔が形成されている。   First, the diaphragm group 11 having two diaphragms will be described. In FIG. 3, the diaphragm group 11 includes two diaphragms, a distal end side diaphragm 110 and a proximal end side diaphragm 111. Each diaphragm is formed to have an elastic (spring) action in a curved shape by pressing a thin stainless steel plate. A through hole through which the distal end portion 90 of the piezoelectric element head 9 is inserted is formed at the center of both the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111.

湾曲状の形成された先端側ダイヤフラム110及び基端側ダイヤフラム111は、湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されている。すなわち、先端側ダイヤフラム110の湾曲の向きは基端側に突出し、基端側ダイヤフラム111の湾曲の向きは先端側に突出した状態で互いに反発するように配置されている。湾曲の度合いは種々設定されるが、材質、板厚、大きさ等を勘案し適宜な湾曲形状を設定すればよい。  The distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111 formed in a curved shape are alternately arranged so as to be in a warped state in which the directions of the curves are reversed. That is, the bending direction of the distal end side diaphragm 110 protrudes toward the proximal end side, and the bending direction of the proximal end side diaphragm 111 protrudes toward the distal end side so as to repel each other. The degree of bending is variously set, and an appropriate bending shape may be set in consideration of the material, plate thickness, size, and the like.

先端側ダイヤフラム110及び基端側ダイヤフラム111のスリーブ8及び圧電素子ヘッド9への固定は次のように行う。   The distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111 are fixed to the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 as follows.

先ず、図示するように互い違いに配置した先端側ダイヤフラム110及び基端側ダイヤフラム111の内周部110a、111aをレーザ溶接Bで円周(全周)状にシール固定する。   First, the inner peripheral portions 110a and 111a of the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111 that are alternately arranged as shown in the figure are sealed and fixed in a circumferential (entire circumference) shape by laser welding B.

次に、内周部110a、111aでシール固定した先端側ダイヤフラム110及び基端側ダイヤフラム111のダイヤフラム群11を圧電素子ヘッド9の先端部90が挿通するよにして圧電素子ヘッド9にセットし、基端側ダイヤフラム111の外周部111bと圧電素子ヘッド9の外周部9aの先端側突出部9bの内側でレーザ溶接Bにより円周(全周)状にシール固定する。この場合、圧電素子ヘッド9はスリーブ8から取り出した状態でシール固定される。   Next, the distal end side diaphragm 110 and the diaphragm group 11 of the proximal end side diaphragm 111 which are sealed and fixed by the inner peripheral portions 110a and 111a are set in the piezoelectric element head 9 so that the distal end portion 90 of the piezoelectric element head 9 is inserted, The outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 and the distal end side protruding portion 9b of the outer peripheral portion 9a of the piezoelectric element head 9 are sealed and fixed in a circumferential shape (entire circumference) by laser welding B. In this case, the piezoelectric element head 9 is sealed and fixed in a state where it is taken out from the sleeve 8.

次に、圧電素子ヘッド9及びダイヤフラム群11をスリーブ8内にセットし、圧電素子ヘッド9を基端側に押上げた状態(予圧を与える)で先端側ダイヤフラム110の外周部110bをスリーブ8にレーザ溶接Bによりで円周(全周)状にシール固定する。これにより先端側ダイヤフラム110の外周部110b及び基端側ダイヤフラム111の外周部111bのスリーブ8及び圧電素子ヘッド9へのシール固定により、スリーブ8内は密封状態の空間を形成する。   Next, the piezoelectric element head 9 and the diaphragm group 11 are set in the sleeve 8, and the outer peripheral portion 110 b of the distal end side diaphragm 110 is attached to the sleeve 8 in a state where the piezoelectric element head 9 is pushed up to the proximal end side (preload is applied). The seal is fixed to the circumference (entire circumference) by laser welding B. As a result, a sealed space is formed in the sleeve 8 by sealing the outer peripheral portion 110 b of the distal end side diaphragm 110 and the outer peripheral portion 111 b of the proximal end side diaphragm 111 to the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9.

基端側ダイヤフラム111の外周部111bと圧電素子ヘッド9とのレーザ溶接シール固定は、圧電素子ヘッド9の外周部9aの先端側突出部9b外側から行う。また、先端側ダイヤフラム110の外周部110bとスリーブ8とのレーザ溶接シール固定もスリーブ8の外側から行う。これは先端側ダイヤフラム110及び基端側ダイヤフラム111に比べて熱容量の大きいスリーブ8及び圧電素子ヘッド9の外側からレーザ光線を照射して行うと熱量が多く高温に熱せられたスリーブ8及び圧電素子ヘッド9に肉部内に先端側ダイヤフラム110の外周部110b及び基端側ダイヤフラム111の外周部111bの肉部が吸い込み吸収された状態で溶接接合が行われ、全周に亘って強固なシール固定が行われる。   Laser welding seal fixation between the outer peripheral portion 111 b of the base end side diaphragm 111 and the piezoelectric element head 9 is performed from the outside of the distal end side protruding portion 9 b of the outer peripheral portion 9 a of the piezoelectric element head 9. In addition, laser welding seal fixing between the outer peripheral portion 110 b of the distal end side diaphragm 110 and the sleeve 8 is also performed from the outside of the sleeve 8. This is performed by irradiating a laser beam from the outside of the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 having a larger heat capacity than the distal end diaphragm 110 and the proximal end diaphragm 111, and the sleeve 8 and the piezoelectric element head heated to a high temperature with a large amount of heat. 9, welding is performed in a state where the outer peripheral portion 110 b of the distal end side diaphragm 110 and the outer peripheral portion 111 b of the proximal end side diaphragm 111 are sucked and absorbed in the meat portion, and a strong seal is fixed over the entire circumference. Is called.

先端側ダイヤフラム110と基端側ダイヤフラム111のシール固定が完了するとフリー状態となり上記予圧が取り除かれ反作用として先端側ダイヤフラム110と基端側ダイヤフラム111には先端側方向の負荷が作用する。しかし、この負荷は先端側ダイヤフラム110の外側に基端側方向にインジェクタ作動時の燃料圧が作用して相殺されバランスを保っている。   When the seal fixing of the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111 is completed, a free state is established, and the preload is removed, and a load in the distal end direction acts on the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111 as a reaction. However, this load is offset by the fuel pressure at the time of injector operation acting on the outer side of the distal diaphragm 110 in the proximal direction, thereby maintaining a balance.

このようにしてスリーブ8及び圧電素子ヘッド9にシール固定されたダイヤフラム群11は弾性作用を有し圧電素子10の伸縮作用を可能にすると共に密封構造を形成し、インジェクタの機能を発揮する。   The diaphragm group 11 sealed and fixed to the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 in this way has an elastic action, enables the piezoelectric element 10 to expand and contract, forms a sealing structure, and exhibits the function of an injector.

圧電素子10の繰り返し伸縮作用により、ダイヤフラム群11には繰り返し伸縮応力が発生するが、繰り返し伸縮応力は先端側ダイヤフラム110と基端側ダイヤフラム111の2枚のダイヤフラムで負担するため、従来の1枚のダイヤフラム構造のものに比べて負担量が半減するため、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。   Due to the repeated expansion and contraction action of the piezoelectric element 10, repeated expansion and contraction stress is generated in the diaphragm group 11, but the repeated expansion and contraction stress is borne by the two diaphragms of the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111. Because the burden is halved compared to the diaphragm structure of this type, even if there is a variation in the diaphragm thickness, curved shape, etc. during the fabrication of the diaphragm, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to repeated loads due to this variation, and durability Can be improved.

また、ダイヤフラム群11を偶数のダイヤフラムで構成すれば、基端側ダイヤフラム111の外周部111bを圧電素子ヘッド9の外周部9aに位置させることができ、従って、基端側ダイヤフラム111の外周部111bと圧電素子ヘッド9とのシール溶接Bが容易にできる。   Further, if the diaphragm group 11 is composed of an even number of diaphragms, the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 can be positioned on the outer peripheral portion 9a of the piezoelectric element head 9, and accordingly, the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 can be positioned. The seal welding B between the piezoelectric element head 9 and the piezoelectric element head 9 can be easily performed.

図4は図3に示す実施形態に対して、基端側ダイヤフラム111の外周部111bを圧電素子ヘッド9の外周部9aにシール固定する部位の形状の変形例である。シール固定するの外周部9aの部位は当該外周部9aにおいて半径方向に伸びた円周鍔部9cである。レーザシール溶接も上記した理由により円周鍔部9cにおいて基端側ダイヤフラム111の外周部111bが位置しない側(図の上側)から行っている。このような構造においては、基端側ダイヤフラム111の外周部111bの先端を基端側へ折り曲げるのみの単調な形状すみ、基端側ダイヤフラム111のプレス加工が容易である。他の部分の構造については、図3に示した例と同様であり、同様の作用効果を発揮する。   FIG. 4 is a modification of the shape of the portion where the outer peripheral portion 111 b of the base end side diaphragm 111 is fixed to the outer peripheral portion 9 a of the piezoelectric element head 9 with respect to the embodiment shown in FIG. 3. The portion of the outer peripheral portion 9a for fixing the seal is a circumferential flange portion 9c extending radially in the outer peripheral portion 9a. Laser seal welding is also performed from the side (upper side in the drawing) where the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 is not located in the circumferential flange portion 9c for the reason described above. In such a structure, it is easy to press the base end side diaphragm 111 simply by bending the front end of the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 to the base end side. About the structure of another part, it is the same as that of the example shown in FIG. 3, and exhibits the same effect.

図5は図3、図4に示す実施形態に対して、基端側ダイヤフラム111の外周部111bを圧電素子ヘッド9の外周部9aにシール固定する部位の変形例である。シール固定するの外周部9aの部位は当該外周部9aにおいてその外周側部9dである。レーザシール溶接は外周側部9dにおいて基端側ダイヤフラム111の外周部111bの外側から行っている。   FIG. 5 is a modified example of the portion where the outer peripheral portion 111 b of the base end side diaphragm 111 is sealed to the outer peripheral portion 9 a of the piezoelectric element head 9 with respect to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4. The portion of the outer peripheral portion 9a for fixing the seal is the outer peripheral side portion 9d of the outer peripheral portion 9a. Laser seal welding is performed from the outside of the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 in the outer peripheral side portion 9d.

このような構造においては、圧電素子ヘッド9の外周部9はシンプルな形状でよく、また、外周側部9dの側部長さを大きくとることができるので、基端側ダイヤフラム111の外周部111bとの密着強度を確保できる。他の部分の構造については、図3、図4に示した例と同様であり、同様の作用効果を発揮する。  In such a structure, the outer peripheral portion 9 of the piezoelectric element head 9 may have a simple shape, and since the side length of the outer peripheral side portion 9d can be increased, the outer peripheral portion 111b of the proximal end side diaphragm 111 and The adhesion strength can be secured. About the structure of another part, it is the same as that of the example shown in FIG. 3, FIG. 4, and exhibits the same effect.

図6は、図3、図4、図5に示す実施形態に対して、基端側ダイヤフラム111の湾曲形状を変えた例を示す。図3、図4、図5に示す先端側ダイヤフラム110及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状は、湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されているが、図6に示す基端側ダイヤフラム111の湾曲形状は、先端側ダイヤフラム110の湾曲の反りと同じ方向に反った湾曲形状を呈している。この場合においても、基端側ダイヤフラム111は弾性作用を有しており、先端側ダイヤフラム110と相俟ってダイヤフラム群11としての弾性作用を発揮する。   FIG. 6 shows an example in which the curved shape of the proximal diaphragm 111 is changed with respect to the embodiment shown in FIGS. 3, 4, and 5. The curved shapes of the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111 shown in FIGS. 3, 4, and 5 are alternately arranged so as to be in a warped state in which the directions of bending are reversed, but are shown in FIG. The curved shape of the proximal end side diaphragm 111 exhibits a curved shape that warps in the same direction as the curved warp of the distal end side diaphragm 110. Also in this case, the base end side diaphragm 111 has an elastic action, and exhibits the elastic action as the diaphragm group 11 in combination with the front end side diaphragm 110.

このような構造においては、基端側ダイヤフラム111の弾性力は図3、図4、図5に示す基端側ダイヤフラム111に比べてやや小さくなるものの基端側ダイヤフラム111の高さを小さくすることができ、全体としてダイヤフラム群11を小型化できる。他の部分の構造については、図5に示した例と同様であり、ほぼ同様の作用効果を発揮する。  In such a structure, the elastic force of the base end side diaphragm 111 is slightly smaller than that of the base end side diaphragm 111 shown in FIGS. 3, 4, and 5, but the height of the base end side diaphragm 111 is reduced. As a whole, the diaphragm group 11 can be reduced in size. About the structure of another part, it is the same as that of the example shown in FIG. 5, and substantially the same effect is exhibited.

なお、圧電素子ヘッド9の外周部9の形状は図5に示した外周側部9dを有する形状と同じであったが、外周部9の形状を図3に示す先端側突出部9bあるいは図4に示す円周鍔部9cの形状にしても良く、先端側突出部9bあるいは円周鍔部9cの形状であれば上記したような圧電素子ヘッド9の外周部9の外側からの良好なレーザシール溶接固定をしても良い。  The shape of the outer peripheral portion 9 of the piezoelectric element head 9 was the same as the shape having the outer peripheral side portion 9d shown in FIG. 5, but the shape of the outer peripheral portion 9 was changed to the tip side protruding portion 9b shown in FIG. The shape of the circumferential flange portion 9c shown in FIG. 6 may be used, and if the shape of the tip side protruding portion 9b or the circumferential flange portion 9c is satisfactory, a good laser seal from the outside of the outer circumferential portion 9 of the piezoelectric element head 9 as described above can be obtained. It may be fixed by welding.

図7は、ダイヤフラム群11としてダイヤフラムを4枚備えた例である。先端側ダイヤフラム110と基端側ダイヤフラム111との間に2枚の中間ダイヤフラム112、113を配置した構造である。4枚のダイヤフラム110、111、112、113は湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されている。すなわち互いに反発するような配置である。各ダイヤフラムの材質、板圧、形成方法等も図3で説明した内容と同じである。   FIG. 7 shows an example in which four diaphragms are provided as the diaphragm group 11. In this structure, two intermediate diaphragms 112 and 113 are arranged between the distal diaphragm 110 and the proximal diaphragm 111. The four diaphragms 110, 111, 112, 113 are alternately arranged so as to be in a warped state in which the directions of bending are reversed. That is, they are arranged so as to repel each other. The material, plate pressure, formation method, etc. of each diaphragm are the same as those described in FIG.

これらの4枚のダイヤフラムは、まず、先端側ダイヤフラム110の内周部110aと中間ダイヤフラム112の内周部112aでレーザ溶接Bシール固定され、中間ダイヤフラム112の外周部112bと中間ダイヤフラム113の外周部113bでレーザ溶接Bシール固定され、中間ダイヤフラム113の内周部113aと基端側ダイヤフラム111の内周部111aでレーザ溶接Bにより円周(全周)状シール固定される。   These four diaphragms are first fixed by laser welding B sealing at the inner peripheral portion 110a of the front diaphragm 110 and the inner peripheral portion 112a of the intermediate diaphragm 112, and the outer peripheral portion 112b of the intermediate diaphragm 112 and the outer peripheral portion of the intermediate diaphragm 113. The laser welding B seal is fixed at 113b, and the circumferential (full circumference) seal is fixed by laser welding B at the inner peripheral portion 113a of the intermediate diaphragm 113 and the inner peripheral portion 111a of the proximal end side diaphragm 111.

次にこのようにシール固定された一連の4枚のダイヤフラム群11を圧電素子ヘッド9の先端部90が挿通するよにして基端側ダイヤフラム111の外周部111bと圧電素子ヘッド9の外周部9aの外周側部9dでレーザ溶接Bにより円周(全周)状シール固定する。   Next, the distal end portion 90 of the piezoelectric element head 9 is inserted through the series of four diaphragm groups 11 that are sealed in this manner, and the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 and the outer peripheral portion 9a of the piezoelectric element head 9 are inserted. A circumferential (all circumference) seal is fixed by laser welding B at the outer peripheral side portion 9d.

次に、シール固定された4枚のダイヤフラム群11を圧電素子ヘッド9の先端部90が挿通するよにして圧電素子ヘッド9にセットし、基端側ダイヤフラム111の外周部111bと圧電素子ヘッド9の外周部9aの外周側部9dでレーザ溶接Bにより円周(全周)状にシール固定する。この場合、圧電素子ヘッド9はスリーブ8から取り出した状態でシール固定される。   Next, the four diaphragm groups 11 fixed with the seal are set on the piezoelectric element head 9 so that the distal end portion 90 of the piezoelectric element head 9 is inserted, and the outer peripheral portion 111b of the proximal end side diaphragm 111 and the piezoelectric element head 9 are set. The outer peripheral side 9d of the outer peripheral portion 9a is sealed and fixed in a circumferential (entire) shape by laser welding B. In this case, the piezoelectric element head 9 is sealed and fixed in a state where it is taken out from the sleeve 8.

次に、圧電素子ヘッド9及び4枚のダイヤフラム群11をスリーブ8内にセットし、圧電素子ヘッド9を基端側に押上げた状態(予圧を与える)で先端側ダイヤフラム110の外周部110bをスリーブ8にレーザ溶接Bで円周(全周)状にシール固定する。これにより先端側ダイヤフラム110、中間ダイヤフラム112、113、基端側ダイヤフラム111、スリーブ8及び圧電素子ヘッド9による相互のシール固定により、スリーブ8内は密封状態の空間を形成する。   Next, the piezoelectric element head 9 and the four diaphragm groups 11 are set in the sleeve 8, and the outer peripheral portion 110 b of the distal end side diaphragm 110 is moved in a state where the piezoelectric element head 9 is pushed up to the proximal end side (preloading is applied). The sleeve 8 is sealed with a laser welding B in a circumferential (entire) shape. As a result, the inside of the sleeve 8 forms a sealed space by mutual sealing and fixing by the distal end side diaphragm 110, the intermediate diaphragms 112 and 113, the proximal end side diaphragm 111, the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9.

先端側ダイヤフラム110、中間ダイヤフラム112、113、基端側ダイヤフラム111、スリーブ8及び圧電素子ヘッド9による相互のシール固定が完了するとフリー状態となり上記予圧が取り除かれ反作用としてダイヤフラム群11には先端側方向の負荷が作用する。しかし、この負荷は先端側ダイヤフラム110の外側で基端側方向にインジェクタ作動時の燃料圧が作用して相殺されバランスを保っている。   When the distal end diaphragm 110, the intermediate diaphragms 112 and 113, the proximal end diaphragm 111, the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 complete the mutual sealing and fixing, the preload is removed and the diaphragm group 11 has a distal direction as a reaction. The load of acts. However, the load is offset by the fuel pressure during the operation of the injector in the base end direction outside the front end diaphragm 110 to maintain a balance.

このようにしてスリーブ8及び圧電素子ヘッド9にシール固定された4枚のダイヤフラム群11は弾性作用を有し圧電素子10の伸縮作用を可能にすると共に密封構造を形成し、インジェクタの機能を発揮する。   In this way, the four diaphragm groups 11 which are sealed and fixed to the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 have an elastic action, enable the piezoelectric element 10 to expand and contract, form a sealing structure, and function as an injector. To do.

圧電素子10の繰り返し伸縮作用により、4枚のダイヤフラム群11には繰り返し伸縮応力が発生するが、繰り返し伸縮応力は4枚のダイヤフラム110、112、113、111で負担するため、従来の1枚のダイヤフラム構造のものに比べて負担量が4分の1に減するため、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を大幅に向上させることができる。  Due to the repeated expansion and contraction action of the piezoelectric element 10, repeated expansion and contraction stress is generated in the four diaphragm groups 11, but the repeated expansion and contraction stress is borne by the four diaphragms 110, 112, 113, and 111. Since the burden is reduced by a factor of 4 compared to the diaphragm structure, even if there is a variation in the diaphragm thickness, curved shape, etc. during the fabrication of the diaphragm, it is possible to prevent the occurrence of cracks, etc. due to repeated loads due to this variation. And the durability can be greatly improved.

図8は、図7に示す実施形態に対して、中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状を変えた例を示す。図7に示す先端側ダイヤフラム110、中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状は、何れも湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されているが、図8に示す中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状は、先端側ダイヤフラム110の湾曲の反りと同じ方向に反った湾曲形状を呈している。この場合においても、中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111は弾性作用を有しており、先端側ダイヤフラム110と相俟ってダイヤフラム群11としての弾性作用を発揮する。   FIG. 8 shows an example in which the curved shapes of the intermediate diaphragms 112 and 113 and the proximal diaphragm 111 are changed with respect to the embodiment shown in FIG. The curved shapes of the distal end side diaphragm 110, the intermediate diaphragms 112 and 113, and the proximal end side diaphragm 111 shown in FIG. 7 are all arranged in a staggered manner so that the curved directions are reversed with respect to each other. The curved shapes of the intermediate diaphragms 112 and 113 and the proximal end side diaphragm 111 shown in FIG. 3 are curved in the same direction as the curved warp of the distal end side diaphragm 110. Also in this case, the intermediate diaphragms 112 and 113 and the proximal end side diaphragm 111 have an elastic action, and together with the distal end side diaphragm 110, the elastic action as the diaphragm group 11 is exhibited.

このような構造においては、中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111の弾性力は図7に示す中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111に比べてやや小さくなるものの中間ダイヤフラム112、113及び基端側ダイヤフラム111の高さを小さくすることができ、全体としてダイヤフラム群11を小型化できる。他の部分の構造については、図7に示した例と同様であり、ほぼ同様の作用効果を発揮する。   In such a structure, the elastic forces of the intermediate diaphragms 112 and 113 and the proximal diaphragm 111 are slightly smaller than those of the intermediate diaphragms 112 and 113 and the proximal diaphragm 111 shown in FIG. The height of the base end side diaphragm 111 can be reduced, and the diaphragm group 11 can be downsized as a whole. About the structure of another part, it is the same as that of the example shown in FIG. 7, and substantially the same effect is exhibited.

なお、図7、図8に示す実施形態において、圧電素子ヘッド9の外周部9aの形状は図5、及び図5に示した外周側部9dを有する形状と同じであるが、外周部9の形状を図3に示す先端側突出部9bあるいは図4に示す円周鍔部9cの形状にしても良く、先端側突出部9bあるいは円周鍔部9cの形状であれば上記したような圧電素子ヘッド9の外周部9の外側からの良好なレーザシール溶接固定をしても良い。   In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the shape of the outer peripheral portion 9a of the piezoelectric element head 9 is the same as the shape having the outer peripheral side portion 9d shown in FIGS. The shape may be the shape of the distal end side protruding portion 9b shown in FIG. 3 or the circumferential flange portion 9c shown in FIG. 4, and the piezoelectric element as described above may be used as long as the shape is the distal end side protruding portion 9b or the circumferential flange portion 9c. Good laser seal welding and fixing from the outside of the outer peripheral portion 9 of the head 9 may be performed.

図9は、ダイヤフラム群11としてダイヤフラムを3枚備えた例である。先端側ダイヤフラム110と基端側ダイヤフラム111との間に1枚の中間ダイヤフラム112を配置した構造である。3枚のダイヤフラム110、111、112は何れも中心部に貫通孔を有し、何れも湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されている。すなわち互いに反発するような配置である。各ダイヤフラムの材質、板圧、形成方法等も図3で説明した内容と同じである。   FIG. 9 shows an example in which three diaphragms are provided as the diaphragm group 11. This is a structure in which one intermediate diaphragm 112 is disposed between the distal end side diaphragm 110 and the proximal end side diaphragm 111. The three diaphragms 110, 111, and 112 all have a through hole at the center, and are arranged in a staggered manner so that the curvature directions are reversed. That is, they are arranged so as to repel each other. The material, plate pressure, formation method, etc. of each diaphragm are the same as those described in FIG.

これらの3枚のダイヤフラムは、まず、先端側ダイヤフラム110の内周部110aと中間ダイヤフラム112の内周部112aでレーザ溶接Bによりシール固定され、中間ダイヤフラム112の外周部112bと基端側ダイヤフラム111の外周部111bでレーザ溶接Bにより円周(全周)状シール固定される。   These three diaphragms are first sealed and fixed by laser welding B at the inner peripheral portion 110a of the distal diaphragm 110 and the inner peripheral portion 112a of the intermediate diaphragm 112, and the outer peripheral portion 112b of the intermediate diaphragm 112 and the proximal diaphragm 111 are fixed. A circumferential (full circumference) seal is fixed by laser welding B at the outer peripheral portion 111b.

次にこのようにシール固定された一連の3枚のダイヤフラム群11を圧電素子ヘッド9の先端部90が挿通するよにして基端側ダイヤフラム111の内周部111aと圧電素子ヘッド9の中心部の傾斜部9eでレーザ溶接Bにより円周(全周)状シール固定する。   Next, the distal end portion 90 of the piezoelectric element head 9 is inserted through the series of three diaphragm groups 11 that are sealed and fixed in this manner, so that the inner peripheral portion 111a of the proximal end diaphragm 111 and the central portion of the piezoelectric element head 9 are inserted. A circumferential (all circumference) seal is fixed by laser welding B at the inclined portion 9e.

次に、シール固定された3枚のダイヤフラム群11を圧電素子ヘッド9の先端部90が挿通するよにして圧電素子ヘッド9にセットし、基端側ダイヤフラム111の内周部111aと圧電素子ヘッド9の中心部の傾斜部9eでレーザ溶接Bにより円周(全周)状にシール固定する。この場合、圧電素子ヘッド9はスリーブ8から取り出した状態でシール固定される。   Next, the three diaphragm groups 11 which are sealed and fixed are set on the piezoelectric element head 9 so that the distal end portion 90 of the piezoelectric element head 9 is inserted, and the inner peripheral portion 111a of the proximal end side diaphragm 111 and the piezoelectric element head are set. 9 is fixed to the circumference (entire circumference) by laser welding B at an inclined portion 9e at the center portion of 9. In this case, the piezoelectric element head 9 is sealed and fixed in a state where it is taken out from the sleeve 8.

次に、圧電素子ヘッド9及び3枚のダイヤフラム群11をスリーブ8内にセットし、圧電素子ヘッド9を基端側に押上げた状態(予圧を与える)で先端側ダイヤフラム110の外周部110bをスリーブ8にレーザ溶接Bにより円周(全周)状にシール固定する。これにより先端側ダイヤフラム110、中間ダイヤフラム112、基端側ダイヤフラム111、スリーブ8及び圧電素子ヘッド9による相互のシール固定により、スリーブ8内は密封状態の空間を形成する。   Next, the piezoelectric element head 9 and the three diaphragm groups 11 are set in the sleeve 8, and the outer peripheral portion 110 b of the distal end side diaphragm 110 is moved in a state where the piezoelectric element head 9 is pushed up to the proximal end side (applying preload). The sleeve 8 is fixed by a laser welding B in a circumferential (entire) shape. As a result, a sealed space is formed in the sleeve 8 by mutual sealing and fixing by the distal end side diaphragm 110, the intermediate diaphragm 112, the proximal end side diaphragm 111, the sleeve 8, and the piezoelectric element head 9.

先端側ダイヤフラム110、中間ダイヤフラム112、基端側ダイヤフラム111、スリーブ8及び圧電素子ヘッド9による相互のシール固定が完了するとフリー状態となり上記予圧が取り除かれ反作用としてダイヤフラム群11には先端側方向の負荷が作用する。しかし、この負荷は先端側ダイヤフラム110の外側で基端側方向にインジェクタ作動時の燃料圧が作用して相殺されバランスを保っている。   When the seal fixing by the distal diaphragm 110, the intermediate diaphragm 112, the proximal diaphragm 111, the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 is completed, a free state is obtained, and the preload is removed and the diaphragm group 11 is loaded in the distal direction as a reaction. Works. However, the load is offset by the fuel pressure during the operation of the injector in the base end direction outside the front end diaphragm 110 to maintain a balance.

このようにしてスリーブ8及び圧電素子ヘッド9にシール固定された3枚のダイヤフラム群11は弾性作用を有し圧電素子10の伸縮作用を可能にすると共に密封構造を形成し、インジェクタの機能を発揮する。   In this way, the three diaphragm groups 11 sealed and fixed to the sleeve 8 and the piezoelectric element head 9 have an elastic action, enable the piezoelectric element 10 to expand and contract, form a sealing structure, and function as an injector. To do.

圧電素子10の繰り返し伸縮作用により、3枚のダイヤフラム群11には繰り返し伸縮応力が発生するが、繰り返し伸縮応力は3枚のダイヤフラム110、112、111で負担するため、従来の1枚のダイヤフラム構造のものに比べて負担量が3分の1に減するため、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を大幅に向上させることができる。   The repeated expansion / contraction action of the piezoelectric element 10 causes repeated expansion / contraction stress in the three diaphragm groups 11. However, since the repeated expansion / contraction stress is borne by the three diaphragms 110, 112, 111, the conventional single diaphragm structure Since the burden is reduced to one-third compared to the above, even if there is a variation in the thickness of the diaphragm, the curved shape, etc. during the fabrication of the diaphragm, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to repeated loads due to this variation. , Durability can be greatly improved.

また、また、ダイヤフラム群11を奇数のダイヤフラムで構成すれば、基端側ダイヤフラム111の内周部111aを圧電素子ヘッド9の中心部傾斜部9eに位置させることができ、従って、基端側ダイヤフラム111の内周部111aと圧電素子ヘッド9とのラップ長さを充分にとることができ、基端側ダイヤフラム111の内周部111aと圧電素子ヘッド9とのシール溶接Bが容易にできる。   Further, if the diaphragm group 11 is composed of an odd number of diaphragms, the inner peripheral portion 111a of the base end side diaphragm 111 can be positioned at the central portion inclined portion 9e of the piezoelectric element head 9, and accordingly, the base end side diaphragm The wrap length between the inner peripheral portion 111a of the 111 and the piezoelectric element head 9 can be sufficiently taken, and the seal welding B between the inner peripheral portion 111a of the proximal end side diaphragm 111 and the piezoelectric element head 9 can be easily performed.

図10は、図9に示す実施形態に対して、中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状を変えた例を示す。図9に示す先端側ダイヤフラム110、中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状は、何れも湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されているが、図10に示す中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111の湾曲形状は、先端側ダイヤフラム110の湾曲の反りと同じ方向に反った湾曲形状を呈している。この場合においても、中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111は弾性作用を有しており、先端側ダイヤフラム110と相俟ってダイヤフラム群11としての弾性作用を発揮する。   FIG. 10 shows an example in which the curved shapes of the intermediate diaphragm 112 and the base end side diaphragm 111 are changed with respect to the embodiment shown in FIG. 9. The curved shapes of the distal end side diaphragm 110, the intermediate diaphragm 112 and the proximal end side diaphragm 111 shown in FIG. 9 are alternately arranged so as to be in a warped state in which the curved directions are reversed with respect to each other. The curved shapes of the intermediate diaphragm 112 and the proximal-side diaphragm 111 are curved in the same direction as the curved curvature of the distal-side diaphragm 110. Also in this case, the intermediate diaphragm 112 and the base end side diaphragm 111 have an elastic action, and together with the front end side diaphragm 110, the elastic action as the diaphragm group 11 is exhibited.

このような構造においては、中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111の弾性力は図9に示す中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111に比べてやや小さくなるものの中間ダイヤフラム112及び基端側ダイヤフラム111の高さを小さくすることができ、全体としてダイヤフラム群11を小型化できる。他の部分の構造については、図9に示した例と同様であり、ほぼ同様の作用効果を発揮する。   In such a structure, the elastic force of the intermediate diaphragm 112 and the base end side diaphragm 111 is slightly smaller than that of the intermediate diaphragm 112 and the base end side diaphragm 111 shown in FIG. The height can be reduced, and the diaphragm group 11 can be downsized as a whole. About the structure of another part, it is the same as that of the example shown in FIG. 9, and substantially the same effect is exhibited.

なお、図9、図10に示す実施形態において、基端側ダイヤフラム111の内周部111aと圧電素子ヘッド9とのシール固定は、先端側ダイヤフラム110及び中間ダイヤフラム112の中心部の貫通孔を通して圧電素子ヘッド9の中心部の傾斜部9eで行っており、傾斜部9eを形成することにより基端側ダイヤフラム111の内周部111a近傍の湾曲形状を保ってレーザ溶接Bによるシール固定を可能にしている。   In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the sealing of the inner peripheral portion 111 a of the base end side diaphragm 111 and the piezoelectric element head 9 is performed through the through holes in the central portions of the front end side diaphragm 110 and the intermediate diaphragm 112. This is performed at the inclined portion 9e at the center of the element head 9. By forming the inclined portion 9e, the curved shape near the inner peripheral portion 111a of the base end side diaphragm 111 is maintained, and seal fixing by laser welding B is enabled. Yes.

以上本発明圧電素子封止構造では、圧電素子封止構造を構成するダイヤフラムを複数のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群11としているから、圧電素子10の作動によって加わるダイヤフラム群11への負荷を、複数のダイヤフラムで負荷分担することができ、従ってダイヤフラム1枚当たりの負荷を軽減でき、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。   As described above, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, the diaphragm constituting the piezoelectric element sealing structure is the diaphragm group 11 including a plurality of diaphragms. Therefore, the load applied to the diaphragm group 11 due to the operation of the piezoelectric element 10 is a plurality of loads. The load can be shared by the diaphragm, so the load per diaphragm can be reduced, and even if there is a variation in the diaphragm thickness, curved shape, etc. during the fabrication of the diaphragm, the occurrence of cracks due to repeated loads caused by this variation is prevented. And durability can be improved.

また、以上本発明圧電素子封止構造では、先端側ダイヤフラム110の外周部110bのスリーブ8へのシール固定は、先端側ダイヤフラム110の外周部110bがスリーブ8の内周側においてスリーブ8の外周側から溶接しているから、熱容量の大きいスリーブ8にダイヤフラム110が溶け込みスリーブ8へのダイヤフラム110の溶接固定を確実に行うことができる。   Further, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, the seal fixing of the outer peripheral portion 110b of the front end side diaphragm 110 to the sleeve 8 is performed on the outer peripheral side of the sleeve 8 when the outer peripheral portion 110b of the front end side diaphragm 110 is on the inner peripheral side of the sleeve 8. Since the diaphragm 110 is melted into the sleeve 8 having a large heat capacity, the diaphragm 110 can be securely fixed to the sleeve 8 by welding.

また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群11が偶数のダイヤフラムを有している場合、基端側ダイヤフラム111の外周部111bを圧電素子ヘッド9の外周部111bに位置でき、基端側ダイヤフラム111の外周部111bと圧電素子ヘッド9とのシール溶接Bがし易い。   Further, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, when the diaphragm group 11 has an even number of diaphragms, the outer peripheral portion 111b of the base end side diaphragm 111 can be positioned on the outer peripheral portion 111b of the piezoelectric element head 9, and the base end Seal welding B between the outer peripheral portion 111b of the side diaphragm 111 and the piezoelectric element head 9 is easy.

また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群11が奇数のダイヤフラムを有している場合、基端側ダイヤフラム111の内周部111aを圧電素子ヘッド9の中心部傾斜部9eに位置でき、シール溶接固定において基端側ダイヤフラム111の内周部111aと圧電素子ヘッド9の中心部とのラップ長さをとることができて良好なシール溶接Bを行うことができる。   Further, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, when the diaphragm group 11 has an odd number of diaphragms, the inner peripheral portion 111a of the base end side diaphragm 111 can be positioned at the central inclined portion 9e of the piezoelectric element head 9. In the seal welding fixing, the lap length between the inner peripheral portion 111a of the base end side diaphragm 111 and the central portion of the piezoelectric element head 9 can be taken, and good seal welding B can be performed.

また、以上本発明圧電素子封止構造では、基端側ダイヤフラム111と圧電素子ヘッド9との溶接固定を圧電素子ヘッド9の外周部9a内周側で行っているから、溶接がし易やすく、かつ熱容量の大きい圧電素子ヘッド9に基端側ダイヤフラム111が溶け込み圧電素子ヘッド9への基端側ダイヤフラム111の溶接を確実に行うことができる。   Moreover, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, since the base end side diaphragm 111 and the piezoelectric element head 9 are fixed by welding on the inner peripheral side of the outer peripheral portion 9a of the piezoelectric element head 9, welding is easy. In addition, the base end diaphragm 111 is melted into the piezoelectric element head 9 having a large heat capacity, and the base end diaphragm 111 can be reliably welded to the piezoelectric element head 9.

また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群11を構成する各ダイヤフラムを、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が互いに反転した反り形状に配置しているから、互いの弾性反発力が強く、圧電素子10の伸縮駆動に対して充分対応できる。   Moreover, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, the diaphragms constituting the diaphragm group 11 are arranged in a warped shape in which the curved shapes of the diaphragms are reversed from each other. This can sufficiently cope with the expansion / contraction driving of the element 10.

また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群11を構成する基端側ダイヤフラム及び中間ダイヤフラムを、当該基端側ダイヤフラム及び中間ダイヤフラムの湾曲形状が先端側ダイヤフラムと同じ方向の反り形状に配置しているから、互いに反転した反り形状のダイヤフラムに比してその高さを小さくでき、弾性力を維持すると共に体格を小型化できる。   Moreover, in the piezoelectric element sealing structure of the present invention, the base end side diaphragm and the intermediate diaphragm constituting the diaphragm group 11 are arranged in a warped shape in which the curved shape of the base end side diaphragm and the intermediate diaphragm is the same direction as the front end side diaphragm. Therefore, the height can be reduced as compared with the warped diaphragms reversed to each other, and the physique can be reduced in size while maintaining the elastic force.

本発明圧電素子封止構造を備えたインジェクタの実施形態を示す一部断面全体図である。It is a partial cross section whole view which shows embodiment of the injector provided with the piezoelectric element sealing structure of this invention. 図1における本発明圧電素子封止構造部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric element sealing structure part of this invention in FIG. 本発明圧電素子封止構造の要部を示し、2枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群の例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the principal part of this invention piezoelectric element sealing structure, and shows the example of the diaphragm group provided with the diaphragm of 2 sheets. 図3に示す本発明圧電素子封止構造の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the piezoelectric element sealing structure of this invention shown in FIG. 図3に示す本発明圧電素子封止構造の更に他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of the piezoelectric element sealing structure of this invention shown in FIG. 図3に示す本発明圧電素子封止構造の更に他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of the piezoelectric element sealing structure of this invention shown in FIG. 本発明圧電素子封止構造の要部を示し、4枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群の例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the principal part of this invention piezoelectric element sealing structure, and shows the example of a diaphragm group provided with four diaphragms. 図7に示す本発明圧電素子封止構造の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the piezoelectric element sealing structure of this invention shown in FIG. 本発明圧電素子封止構造の要部を示し、3枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群の例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the principal part of this invention piezoelectric element sealing structure, and shows the example of the diaphragm group provided with the diaphragm of 3 sheets. 図9に示す本発明圧電素子封止構造の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of this invention piezoelectric element sealing structure shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 インジェクタ
2 駆動部
3 コネクタ部
4 燃料制御部
5 燃料噴射部
7 圧電素子基部
8 スリーブ
9 圧電素子ヘッド
9a 圧電素子ヘッド9の外周部
9b 圧電素子ヘッド9の外周部9aの先端側突出部
9c 圧電素子ヘッド9の外周部9aの円周鍔部
9d 圧電素子ヘッド9の外周部9aの外周側部
9e 圧電素子ヘッド9の中心部傾斜部
90 圧電素子ヘッド9の先端部
10 圧電素子
11 ダイヤフラム群
110 先端側ダイヤフラム
110a 先端側ダイヤフラム110の内周部
110b 先端側ダイヤフラム110の外周部
111 基端側ダイヤフラム
111a 基端側ダイヤフラム111の内周部
111b 基端側ダイヤフラム111の外周部
112、113 中間ダイヤフラム
112a、113a 中間ダイヤフラム112、113の内周部
112b、113b 中間ダイヤフラム112、113の外周部
A 圧電素子封止構造
B シール溶接
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injector 2 Drive part 3 Connector part 4 Fuel control part 5 Fuel injection part 7 Piezoelectric element base 8 Sleeve 9 Piezoelectric element head 9a Outer peripheral part 9b of piezoelectric element head 9 Front end side protrusion part 9c of outer peripheral part 9a of piezoelectric element head 9 Piezoelectric 9 d Circumferential flange portion 9 d of outer peripheral portion 9 a of the element head 9 Outer peripheral side portion 9 e of the outer peripheral portion 9 a of the piezoelectric element head 9 Inclined portion of the central portion of the piezoelectric element head 90 90 Tip portion of the piezoelectric element head 9 10 Piezoelectric elements 11 Diaphragm group 110 Front end diaphragm 110a Inner peripheral portion 110b of the front end side diaphragm 110 Outer peripheral portion of the front end side diaphragm 110 111 Base end side diaphragm 111a Inner peripheral portion of the base end side diaphragm 111 111b Outer peripheral portions 112, 113 of the base end side diaphragm 111 113a Intermediate diaphragm 112, 113 The inner peripheral portion 112b, the outer peripheral portion A piezoelectric element sealing structure 113b intermediate diaphragm 112 and 113 B seal welding

Claims (7)

圧電素子と、
前記圧電素子の外周に配設されたスリーブと、
前記圧電素子の基端側に当接して取り付けられた圧電素子基部と、
前記圧電素子の駆動方向の先端側に取り付けられた圧電素子ヘッドと、
前記スリーブと前記圧電素子ヘッドとに固定されたダイヤフラム群とを備え、
前記スリーブ、圧電素子基部、圧電素子ヘッド、ダイヤフラム群によって前記圧電素子を包囲封止した圧電素子封止構造であって、
前記ダイヤフラム群は複数のダイヤフラムを備え、当該各ダイヤフラムは互いに弾性作用を発揮するように配置されており、
各ダイヤフラムの外周部及び内周部は互いにシール固定されており、
前記ダイヤフラム群における先端側ダイヤフラムの外周部は前記スリーブにシール固定されており、
前記ダイヤフラム群における基端側ダイヤフラムの外周部は前記圧電素子ヘッドにシール固定されていることを特徴とする圧電素子封止構造。
A piezoelectric element;
A sleeve disposed on the outer periphery of the piezoelectric element;
A piezoelectric element base attached in contact with the proximal end side of the piezoelectric element;
A piezoelectric element head attached to the front end side in the driving direction of the piezoelectric element;
A diaphragm group fixed to the sleeve and the piezoelectric element head;
A piezoelectric element sealing structure in which the piezoelectric element is surrounded and sealed by the sleeve, the piezoelectric element base, the piezoelectric element head, and a group of diaphragms;
The diaphragm group includes a plurality of diaphragms, and the diaphragms are arranged to exert an elastic action with each other,
The outer peripheral part and inner peripheral part of each diaphragm are sealed and fixed to each other,
The outer peripheral part of the front end side diaphragm in the diaphragm group is sealed and fixed to the sleeve,
A piezoelectric element sealing structure, wherein an outer peripheral portion of a base end side diaphragm in the diaphragm group is fixed to the piezoelectric element head by sealing.
前記先端側ダイヤフラムの外周部の前記スリーブへのシール固定は、前記先端側ダイヤフラムの外周部が前記スリーブの内周側に前記スリーブの外周側から溶接固定されていることを特徴とする請求項1記載の圧電素子封止構造。   2. The seal fixing of the outer peripheral portion of the front end side diaphragm to the sleeve is characterized in that the outer peripheral portion of the front end side diaphragm is welded and fixed to the inner peripheral side of the sleeve from the outer peripheral side of the sleeve. The piezoelectric element sealing structure as described. 前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部の前記圧電素子ヘッドへのシール固定は、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部に溶接固定されていることを特徴とする請求項1又2記載の圧電素子封止構造。   The diaphragm group has an even number of diaphragms, and seal fixing of the outer peripheral portion of the base end side diaphragm to the piezoelectric element head is performed by fixing the outer peripheral portion of the base end side diaphragm to the outer peripheral portion of the piezoelectric element head. 3. The piezoelectric element sealing structure according to claim 1, wherein the piezoelectric element sealing structure is provided. 前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部の内周側に溶接固定されていることを特徴とする請求項1又2記載の圧電素子封止構造。   3. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the diaphragm group has an even number of diaphragms, and an outer peripheral portion of the base end side diaphragm is welded and fixed to an inner peripheral side of the outer peripheral portion of the piezoelectric element head. Element sealing structure. 前記ダイヤフラム群が奇数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの内周部が前記圧電素子ヘッドの中心部傾斜部に溶接固定されていることを特徴とする請求項1又2記載の圧電素子封止構造。   3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the diaphragm group includes an odd number of diaphragms, and an inner peripheral portion of the base end side diaphragm is welded and fixed to a central inclined portion of the piezoelectric element head. Sealing structure. 前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が互いに反転した反り形状に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の圧電素子封止構造。   6. The piezoelectric element sealing structure according to claim 1, wherein the diaphragms of the diaphragm group are arranged in a warped shape in which curved shapes of the diaphragms are reversed from each other. 前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が同じ方向の反り形状に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の圧電素子封止構造。


The piezoelectric element sealing structure according to any one of claims 1 to 5, wherein each diaphragm of the diaphragm group is arranged in a warped shape in which the curved shape of each diaphragm is the same direction.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3101262A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-07 Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. Sealing membrane for piezo actuator

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