JP2011009187A - コネクタ部材、圧電アクチュエータ、および燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐圧力性、耐衝撃性に比較的優れたコネクタ部材を提供する。
【解決手段】柱状の絶縁基体１２と、少なくとも一部が絶縁基体の内部を通り、絶縁基体の一方端面１２Ａおよび絶縁基体の周面に少なくとも一部が露出した導体部と、を備えて構成されたコネクタ部材１であって、絶縁基体は、他方端面１２Ｂの周縁に、他方端面と垂直な内壁面１４Ｃを内面の一部に備える凹部が設けられており、導体部は、凹部に配置された端子と、絶縁基体の内部を通り端子から一方端面に向かって延在し、絶縁基体の一方端面から少なくとも一部が露出した導体ピン１３と、を有して構成されており、端子は、絶縁基体の周面に露出した外側面と、凹部の内壁面１４Ｃと対向する内側面とを備え、端子の内側面の周縁部には面取部が形成されており、金属ロウを介して、端子と凹部の内壁面とが接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ部材、圧電アクチュエータ、および燃料噴射装置に関する。例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射装置、およびこの燃料噴射装置に用いられる圧電アクチュエータ、および、該圧電アクチュエータに設けられたコネクタ装置等に関する。

近年、自動車の排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質が社会問題化する中で、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排ガス規制対策として、ディーゼルエンジンの内部に各気筒（シリンダ）の燃料噴射ノズルに接続され、各気筒の燃料噴射ノズルへ均一な量の燃料を供給する、いわゆるコモンレールを備えた燃料噴射装置提案されている。このコモンレールを用いた燃料噴射装置は、燃料噴射の前にコモンレールの中に燃料を圧縮して溜めておき、最も燃焼効率が高まるタイミングでこの燃料をコモンレールからシリンダ内に噴射するように構成されている。コモンレールを用いた燃料噴射装置を用いることで、ディーゼルエンジンの燃焼効率を比較的向上させるとともに、有害排気物質を比較的低減することができる。コモンレールからシリンダ内に燃料を噴射するための燃料噴射ノズルの駆動部には、通電させることによって変位する圧電素子の動作によって、所望のタイミングで燃料を噴射させる構成のものが用いられている。

このような、コモンレールからシリンダ内に燃料を噴射する、圧電素子を備えた圧電アクチュエータの一例が、例えば下記特許文献１に記載されている。図８（ａ）は、例えば下記特許文献１に示される、従来の圧電アクチュエータの一例について説明する概略断面図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す従来の圧電アクチュエータ１００が備えるコネクタ１３０の一部を拡大して示す図である。図８では、下記特許文献１に示される圧電アクチュエータ１００のうち、複数の圧電素子が積層されてなるスタック部１２４に電圧を印加するための電気コネクタ１３０周辺について、拡大して示している。

図８に示すコネクタ１３０は、導体ピン１３８ａ、１３８ｂが挿通された貫通孔を備える絶縁基体１３６と、絶縁基体１３６の他方端面１３１の側に配置された導体板１４０ａ、１４０ｂを備えて構成されている。絶縁基体１３６の他方端面１３１の周縁には、略矩形状の切欠部１３９ａ、１３９ｂが設けられている。導体板１４０ａおよび１４０ｂは、これら切欠部１３９ａおよび１３９ｂに各々配置され、メタライズ層および金属ロウとが積層された接合層を介して、導体板１４０ａ、１４０ｂと絶縁基体１３６とが接合されている。

導体ピン１３８ａ、１３８ｂは、導体板１４０ａ、１４０ｂに各々設けられた貫通孔に挿通されており、導体ピン１３８ａと導体板１４０ａ、導体ピン１３８ｂと導体板１４０ｂと、が夫々電気的に接続されている。導体板１４０ａの側面には電極板１２６ａが接合され、導体板１４０ｂの側面には電極板１２６ｂが接合されている。各電極板１２６ａおよび１２６ｂは、図中上下方向に沿って延在し、同じく図中上下方向に沿って積層された複数の圧電素子（スタック部１２４を構成する図示しない複数の圧電素子）の内部電極と、電気的に接続されている。アクチュエータ１２４には、導体ピン１３８ａおよび１３８ｂから、導体板１４０ａおよび１４０ｂを介して電圧が印加されて、複数の圧電素子が図中上下方向に伸縮する。

特開２００６−２８３７５６号公報

圧電アクチュエータ１００では、導体板１４０ａが略矩形状に形成され、導体板１４０ａの、切欠部１３９ａの内側壁面と対向する内側面１４１ａの周縁、および、導体板１４０ａの露出した外側面１４２ａの周縁のいずれにも、特に大きな面取り加工等は施されていない。圧電アクチュエータ１００に設けられるコネクタ１００は、燃料を噴射する際、絶縁基体１３６の一方端面１３１の側から、図中上下方向に沿った比較的大きな圧力を受ける。係る従来の構成のコネクタ１３０では、係る圧力を繰り返し受けた際、特に導体板１４０ａの内側面１４１ａの側の接合層において、クラック等の不良が比較的生じ易いといった課題があった。

本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、耐圧力性、耐衝撃性に比較的優れたコネクタ部材、圧電アクチュエータ、および燃料噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明は、柱状の絶縁基体と、少なくとも一部が前記絶縁基体の内部を通り、前記絶縁基体の一方端面および前記絶縁基体の周面に少なくとも一部が露出した導体部と、を備えて構成されたコネクタ部材であって、前記絶縁基体は、他方端面の周縁に、前記他方端面と垂直な内壁面を内面の一部に備える凹部が設けられており、前記導体部は、前記凹部に配置された端子と、前記絶縁基体の内部を通り前記端子から前記一方端面に向かって延在し、前記絶縁基体の前記一方端面から少なくとも一部が露出した導体ピンと、を有して構成されており、前記端子は、前記絶縁基体の前記周面に露出した外側面と、前記凹部の前記内壁面と対向する内側面とを備え、前記端子の前記内側面の周縁部には面取部が形成されており、金属ロウを介して、前記端子と前記凹部の内壁面とが接合されていることを特徴とするコネクタ部材を提供する。

また、前記端子の前記外側面と接合する電極板と、前記導体ピンに入力された電気信号を前記電極板を介して受け取り、前記電気信号に応じて動作する圧電素子と、を備えて構成された圧電アクチュエータを、併せて提供する。

また、圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの動作に応じて開閉する制御弁と、を備え、前記制御弁の開閉によって、圧力容器に貯留された噴射の噴射動作を制御する燃料噴射装置を、併せて提供する。

本発明のコネクタ部材は、比較的大きな圧力を外部から受けた場合であっても、導体と絶縁基体との接合層に生じる、クラック等の破損が比較的少ない。本発明のコネクタ部材は、耐圧力性能、耐衝撃性能が比較的高い。該コネクタ部材を備えた圧電アクチュエータは、比較的大きな圧力を繰り返し発生させた場合においても、比較的高い信頼性を有している。また、該圧電アクチュエータを備えた燃料噴射装置は、噴射する燃料の圧力を比較的高めた状態においても、燃料噴射動作を安定して繰り返し実施することができる。本発明の燃料噴射装置は、耐久性および動作信頼性が比較的高い。

（ａ）は、コネクタ部材の実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は概略断面図である。 図１（ｂ）に示す２つの導体板１５のうち一方の側の近傍を拡大して示す図である。 （ａ）は、本実施形態の導体板１５について説明する概略斜視図であり、（ｂ）は導体板１５について説明する概略断面図である。 本発明のコネクタ部材の他の実施形態について説明する断面図である。 本発明のコネクタ部材の他の実施形態について説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は(ａ)に示すコネクタ部材の斜視図、（ｃ）はさらに他の例を示す断面図、（ｄ）（ｃ）に示すコネクタ部材の斜視図である。 本発明のコネクタ部材の他の実施形態について説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は(ａ)に示すコネクタ部材の斜視図、（ｃ）はさらに他の例を示す断面図、（ｄ）（ｃ）に示すコネクタ部材の斜視図である。 燃料噴射装置の一実施形態について説明する概略断面図である。 （ａ）は、従来の圧電アクチュエータの一例について説明する概略断面図、（ｂ）は、図５（ａ）に示す従来の圧電アクチュエータが備えるコネクタの一部を拡大して示す図である。

以下、本発明のコネクタ部材、圧電アクチュエータ、および燃料噴射装置の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は下記実施形態の範囲に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

図１（ａ）は、コネクタ部材の実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は概略断面図である。図１に示すコネクタ部材１は、絶縁基体１２と、一部が絶縁基体１２の内部を通過するように設けられた、絶縁基体１２の一方端面１２Ａの側と、絶縁基体１２の側面１２Ｃの側と、を電気的に接続するための導体部１１とを備える。

絶縁基体１２は、一方端面１２Ａから他方端面１２Ｂに向けて延在する貫通孔１２ｂと、他方端面１２Ｂの周縁の少なくとも一部に設けられた切欠部１４（凹部）とを有している。絶縁基体１２の切欠部１４は、略矩形形状の凹部であり、絶縁基体１２の他方端面１２Ｂに略平行な底面１４Ｂと、この底面１４Ｂと略垂直な内壁面１４Ｃとを有している。底面１４Ｂには、貫通孔１２ｂの一方端が開口している。

絶縁基体１２は、例えば、セラミックスを主成分として構成されており、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質セラミックス、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）質セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）質セラミックス等のセラミックス等が好適である。これらセラミックスは比較的硬度も高く、外部から圧力を受けた場合でも変形し難い。絶縁基体12は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質セラミックスから成る場合、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末を所定形状の金型内に充填するとともにこれを一定圧力で押圧して柱状の生の成形体とし、しかる後、この生の成形体を約１６００℃の高温で焼成することによって製作することができる。

導体部１１は、貫通孔１２ｂに挿通されて、一方端面１２Ａから一部が露出した導体ピン１３と、切欠部１４に配置されて導体ピン１３と電気的に接続された導体板１５（端子）とを備えて構成されている。導体ピン１３は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料を主成分とする。導体ピン１３の、一方端面１２Ａの側の突出部は、絶縁基体１２の一方端面１２Ａの側に設けられた、モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）等を含むメタライズ層、および該メタライズ層に積層された銀（Ａｇ）ろうやＡｇ−銅（Ｃｕ）ろう等のロウ材によって、絶縁基体１２の一方端面１２Ａと接合されている。本実施形態では、導体ピン１３は、切欠部１４の底面１４Ｂに開口した貫通孔１２Ｂの一端から一部が突出している。また、導体ピン１３の、一方端面１２Ａから突出した突出部には、端子ブレード１７がロウ付け接合されている。なお、導体ピン
１３は、例えば銅（Ｃｕ）等の電気抵抗値の比較的低い金属材料を主成分としてもよく、この場合、外部からの電気信号のピン部材１３における損失が比較的小さい。

図２は、図１（ｂ）に示す２つの導体板１５のうち一方の側の近傍を拡大して示す図である。また
、図３（ａ）は、本実施形態の導体板１５について説明する概略斜視図であり、図３（ｂ）は、導体板１５について説明する概略断面図である。導体板１５は、切欠部１４に配置されている。導体板１５は、切欠部１４に対応する略矩形形状であって、他方端面１２Ｂの側に露出する露出側主面１５Ｂと、切欠部１４の底面１４Ｂと対向する対向主面１５Ａと、絶縁基体１２の側面１２Ｃの側に露出した第１側面１５Ｃと、切欠部１４の内壁面１４Ｃと対向する第２側面１５Ｄとを有している。導体板１５は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等から成る金属板であり、貫通孔１５ｂが設けられている。導体板１５の貫通孔１５ｂには、切欠部１４の底面１４Ｂの開口から突出した導体ピン１３の一部が挿通されている。

導体板１５は、第２側面１５Ｄを含む表面部分が、メタライズ層１９ａおよび金属ロウ１９ｂを含んで構成された接合層１９を介して、切欠部１４の内面と接合されている。より詳しくは、本実施形態では、切欠部１４の底面１４Ｂと導体板１５の対向主面１５Ａとが、また、切欠部１４の内壁面１４Ｃと導体板１５の第２側面１５Ｄとが、モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）等のメタライズ層１９ａ、および、このメタライズ層１９ａの表面に設けられた、銀（Ａｇ）ろうやＡｇ−銅（Ｃｕ）ろう等からなる金属ロウ１９ｂを介して接合されている。また、導体板１５の貫通孔１５Ｂと、この貫通孔１５Ｂに挿通された導体ピン１３の一部とが、上記メタライズ層およびロウ材を介して接合されている。かかる構成とすることで、導体板１５と導体ピン１３は、比較的強固に接合され、コネクタ部材が外部から圧力を受けた場合であっても、導体ピン１３と導体板１５との電気的接続を、良好に維持することができる。

絶縁基体１２にメタライズ層を施す方法としては、例えば、成型体を焼成の後に、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ等の金属粉末に適当なバインダ，溶剤を混合して成る導体ペーストを、第一の絶縁基体１１，第二の絶縁基体１２の所定部位にスクリーン印刷法などにより印刷塗布し、約１５００℃の温度で焼成することによってメタライズ層を形成する。好ましくは、このメタライズ層に電解メッキ法または無電解メッキ法等によりニッケル（Ｎｉ）等の金属から成る金属層を被着させておくのがよく、この構成によりメタライズ層が酸化や腐食等により劣化するのを防止できるとともに、ろう材との接合性を良好にする。

本実施形態では、導体板１５の第２側面１５Ｄの周縁部に面取領域２１を有し、第２側面１５Ｄの面積が、第１側面１５Ｃの面積に比べて小さくされている。本実施形態では、面取り領域２１は、露出側主面１５Ｂに沿った周辺部分（面取り領域２１ｂ）、対向主面１５Ａに沿った周辺部分（面取り領域２１ａ）のいずれにも面取り領域が設けられている。一方、本実施形態では、第１側面１５Ｃの周縁部には面取領域は設けられていない。

第２の側面１５Ｄの周縁部に面取領域を有するとは、第２の側面１５Ｄから、第２の側面１５Ｄに連なる周面に至るコーナー部分の少なくとも一部が、面取加工されていることをいう。より具体的には、例えば、露出側主面１５Ｂに沿った周辺部分に設けられた面取り領域２１ｂは、第２の側面１５Ｄに平行な方向に沿った断面視において、第２の側面１５を含む仮想平面１５Ｄ´の断面線と、第２の側面１５Ｄに連なる周面を含む仮想平面１５Ｂ´（ここでは、露出側主面１５Ｂを含む仮想平面１５Ｂ´のみ例示しておく）の断面線に比べ、導体板１５の内側中心により近い位置にある部分をいう。図２において、面取り領域２１ａおよび面取り領域２１ｂは、図中Ｘが約２６０μｍ、図中Ｙが約７０μｍとされている。これらＸ、Ｙの大きさについては、特に限定されない。なお、図に示す導体
板１５においては、第１側面１５Ｃの周縁部に面取り領域は設けられていないが、第１側面１５Ｃの面取り領域が、第２側面１５Ｄの側の面取り領域よりも小さければ、第１側面１５Ｃの周辺に面取り領域が形成されていてもよい。

本実施形態では、露出側主面１５Ｂに面取り領域２１ｂを有し、この面取領域２１ｂを覆うように金属ロウ１９ｂが設けられ、接合層１９の表面、すなわち金属ロウ１９ｂの表面が凹状に形成されている。この面取り領域２１ｂを有することで、導体板１５の露出側主面１５Ｂの周縁において、接合層１９が比較的大きな体積を占めるとともに、表面積も比較的広くなっている。かかる構成のコネクタ部材によれば、絶縁基体１２の他方主面１２Ｂの側に圧力や衝撃を受けた際、接合層１９がこの力を比較的良好に緩衝することができる。

また、本実施形態では、対向主面１５Ａの側にも面取り領域２１ａが備えられている。図３に示すように、切欠部１４の底面１４Ｂおよび内壁面１４Ｃにわたってメタライズ層１９Ａを設けた場合、底面１４Ｂと内壁面１４Ｃとのコーナー部に、比較的多くのメタライズ材が溜まって生じるメタライズ溜り１９Ｄが生じ易い。仮に、導体板１５が面取り領域２１aを有さない場合、このメタライズ溜りの影響で、導体板１５をロウ付けする際に
露出側主面１５Ｂの位置が不安定になるといった問題がある。 対向主面１５Ａに沿った
面取り領域２１ａを備えることで、ロウ付け部材１の作製時において、導体板１５の固定位置、より詳しくは露出側主面１５Ｂの位置を、比較的安定化させることができる。導体板１５の第１側面１５Ｃの側は、特に面取領域等は設けられておらず、比較的大きな面積の第１側面１５Ｃが露出している。

図７は、本発明のコネクタ部材の他の実施形態について説明する断面図である。以下に示す実施形態では、上記実施形態における絶縁基体１２に対応する部材が、第一の絶縁基体３１および第２の絶縁基体３２との、２つの部材を備えて構成されている。第一の絶縁基体11および第二の絶縁基体12は、セラミックス，樹脂から成る。第一の絶縁基体11は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）質セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）質セラミックス等のセラミックスから成る場合、セラミックスは硬質であることから変形しにくく、圧電素子２を支持する部材としては好適である。特に、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスは、導体ピン１３同士および配線導体１ｃ同士の電気的な絶縁を確実なものとし、圧縮応力が加わっても変形し難いことから第一の絶縁基体11には好適であり、他にＳｉ_３Ｎ_４質セラミックス，ＳｉＣ質セラミックスも大きな圧縮応力に耐え得ることから好適に使用することができる。

本実施形態のように、第一の絶縁基体11と第二の絶縁基体12とを別々の部材とし、各基体を組み合わせることで柱状の絶縁部材を構成した場合、柱状部材に比較的大きな圧力が加わったときも、これら部材の分割部分が微小に変位して応力が分散される。かかる実施形態では、絶縁部材にクラック等の破損が生じるのを抑制することができる。これにより、柱状部材自体にコントロールのできないクラックが生じるのを防止し、設計通りに信頼性の高い燃料噴射ノズルを提供することができる。

また、図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第一の絶縁基体３1の一方主面外周側に凸部３１ｄ
を設け、凸部３１ｄの内側で第一の絶縁基体３1の第二の絶縁基体３2との当接面が凹面になっており、第二の絶縁基体３2の当接面がこれと嵌合する凸面になって当接されている
例を示す。なお、図８は本発明のコネクタ部材の他の例を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）の第一の絶縁基体11および第二の絶縁基体12の斜視図、（ｃ）はさらに他の例を示す断面図、（ｄ）は（ｃ）の第一の絶縁基体11および第二の絶縁基体12の斜視図である。

この構成においても、高圧を支える第一の絶縁基体３1の一方主面側の、最もクラック
が生じて破損しやすい部分において、第二の絶縁基体３2が予め別体として分割されてい
るために、第一の絶縁基体３1と第二の絶縁基体３2との間の部分にクラック等の破損が抑制されている。

また、第一の絶縁基体３1の一方主面側および第二の絶縁基体３2の他方主面側の外周部から導体ピン１３までの沿面距離を長くすることができる。この結果、第一の絶縁基体３1および第二の絶縁基体３2の外周部を小さくしても外周部から導体ピン１３までの絶縁距離を確保できるようになり、第一の絶縁基体３1および第二の絶縁基体３2を小型化することができる。

また沿面距離を長くできることによって、導体ピン１３に高電圧の電気信号を伝送させるということが可能となる。導体ピン１３に高電圧の電気信号を伝送させても、第一の絶縁基体３1および第二の絶縁基体３2の間の沿面で外周部と導体ピン１３とが、または一対の導体ピン１３の間で電気的短絡するのを防止できる。

さらに、第一の絶縁基体３1および第二の絶縁基体３2の当接面に形成された凸面または凹面によって、第二の絶縁基体３2と第一の絶縁基体３1とが互いに位置ずれしないように固定できる。その結果、圧電素子や燃料からの高圧な圧力やエンジンからの振動等がコネクタ部材に加わっても、第二の絶縁基体３２と第一の絶縁基体３１とが互いに位置ずれすることによって導体ピン１３がせん断破損等してしまうのが抑制されている。

ここで好ましくは、第一の絶縁基体３１の凸部３１ｄの内側面は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、全周にわたって曲面状となった第一の曲面部３1ｄとされているとともに、
第二の絶縁基体３2の第一の曲面部３1ｄに当接する側の端面も全周にわたって曲面状となった第二の曲面部３2ｄとされているのがよい。この構成により、圧電素子２や燃料から
の高圧やエンジンからの振動等が圧電素子用支持部材１に加わって、第一の絶縁基体３1
と第二の絶縁基体３2とが当接する面にせん断応力が作用し、第二の絶縁基体12の外周部
が凸部１ｄの内側面に擦り付けられるようになっても、第二の絶縁基体３2の外周部およ
び凸部１ｄの内側面に応力集中が発生するのを抑制することができる。

さらに好ましくは、第二の曲面部３2ｄの曲率半径は第一の曲面部３1ｄの曲率半径よりも若干大きいのがよく、この構成により曲面の加工が容易になり、第二の曲面部３2ｄを
第一の曲面部３1ｄの内側面に容易に嵌め合わせることができ、応力集中の発生も抑制す
ることができる。例えば、第一の曲面部３1ｄの曲率半径が0.8ｍｍである場合には、第二の曲面部３2ｄの曲率半径を１ｍｍとするとよい。

また好ましくは、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、第二の絶縁基体３2の第二の曲面
部３２ｄの起点となる部位には段差部３２ｃが形成されているのがよい。この構成により、段差部３２ｃの外周で第二の絶縁基体３２が凸部３１ｄの内側面に当接されて第一の絶縁基体３１に対して正確に位置合わせされるとともに、第一の絶縁基体３１と第二の絶縁基体３２とが多少位置ずれしたとしても、段差部３２ｃによって第二の曲面部３2ｄと第
一の曲面部３1ｄに隙間が形成されるようになるので、第一の絶縁基体３1と第二の絶縁基体３2との当接部で応力が発生するのを防止でき、応力集中の発生を抑制することができ
る。例えば、段差部３2ｃの段差寸法は0.15ｍｍ〜0.3ｍｍとするとよい。

この他にも当接面に凹凸面を形成する例として、第一の絶縁基体３1の当接面に導体ピ
ン１３を取り囲む溝状に形成された凹面を形成し、第二の絶縁基体３2の当接面にこれと
嵌合する凸形状の突出部を形成したり、凹凸を逆にしたり、当接面に一対の導体ピン１３のそれぞれを取り囲むように凹面および凸面の少なくとも一方を形成したり、これらを組
み合わせて、一対の導体ピン１３双方を取り囲むとともに、その内側にそれぞれの導体ピン１３を取り囲む凹面や凸面を設けたり、一方の導体ピン１３の周囲に凹面を設け、他方の導体ピン１３の周囲に凸面を設けたりしてもよい。当接面に一対の導体ピン１３のそれぞれの導体ピン１３を取り囲むように凹面や凸面を形成する場合は、一対の導体ピン１３の間の沿面距離も長くすることができるので、導体ピン１３の間に高電圧を印加することができるものとなる。また、第一の絶縁基体３1と第二の絶縁基体３2との回転ずれを制止する機能を持たせることもできる。

また、第二の絶縁基体３2の第一の絶縁基体３1に対する位置ずれ防止のために、図６（ａ），（ｂ）に示すように、導体ピン１３と圧電素子用支持部材１の外周部との間に点状または部分的な線状に、第一の絶縁基体３1の他主面側に凹部または凸部からなる第一の
係止部３1ａを設けるとともに、第二の絶縁基体３2の一主面（第一の絶縁基体３1側）に
第一の係止部３1ａに係合する凸部または凹部からなる第二の係止部３2ａを設けるという構成としてもよい。この構成により、第二の絶縁基体３2の第一の絶縁基体３1に対しての水平方向の位置ずれを防止することができる。

ここで、第一の係止部３1ａおよび第二の係止部３2ａは複数個設けられるのがよく、これにより、第二の絶縁基体３2の第一の絶縁基体３1に対する水平方向の回転ずれを制止することができる。またこの構成により、間に第一の係止部３1ａおよび第二の係止部３2ａが設けられている第一の絶縁基体３1の他主面側の外周部から導体ピン１３までの絶縁距
離を長くできるという効果もある。

また、第二の絶縁基体３2の第一の絶縁基体３1に対する位置ずれ防止のために、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、第一の絶縁基体３1の他主面側の中心部に凹部または凸部か
らなる第一の係止部３1ａを設けるとともに、第二の絶縁基体３2の一主面（第一の絶縁基体３1）側に第一の係止部３1ａに係合する凸部または凹部からなる第二の係止部３2ａを
設けるという構成としてもよい。この構成によって、第二の絶縁基体３2の第一の絶縁基
体３1に対しての水平方向の位置ずれを防止することができるとともに、第一の係止部３1ａまたは第二の係止部３2ａに関して対向する導体ピン１３間の絶縁距離を長くできると
いう効果があり、導体ピン１３間の距離を短くして第一の絶縁基体11および第二の絶縁基体12を小型化できる、または、導体ピン１３に高電圧の電気信号を伝送させても、導体ピン１３間で電気的短絡するのを防止できる。

なお、図６（ａ）〜（ｄ）の構成は組み合わせてもよく、この構成によって、第二の絶縁基体３2の第一の絶縁基体３1に対しての水平方向の位置ずれをより確実に防止することができるとともに、第一の絶縁基体３1の他主面側の外周部から導体ピン１３までの絶縁
距離を増大できかつ第一の係止部３1ａまたは第二の係止部３2ａに関して対向する導体ピン１３間の絶縁距離を長くできる。

また６（ａ）〜（ｄ）の構成は５（ａ）〜（ｄ）の当接面に凹面または凸面を設けた構成の一例等と組み合わせてもよい。

好ましくは、第一の絶縁基体３1および第二の絶縁基体３2のいずれか一方、または両方が体積固有抵抗値１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍの低絶縁性材料を用いて作製してもよい。この構成により、圧電素子用支持部材１をケース10に挿入するまでの組立作業中に圧電素子用支持部材１に静電気による電位が溜まったとしても、圧電素子用支持部材１の表面に沿面放電が生じるように漏れ電流が発生し、圧電素子用支持部材１に高い電位が溜まるということを防止でき、導体ピン１３を介して圧電素子２へ電圧が加わるのを防止することができる。そして、圧電素子２が静電破損することのない圧電素子用支持部材１を提供することが可能になる。

体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍの低絶縁性材料としては、例えば、セラミックスと金属との複合材料，導電性樹脂（樹脂と金属との複合材料）が挙げられる。セラミックスと金属との複合材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスとチタン（Ｔｉ）との複合材料や、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスと酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）との複合材料が挙げられる。これらは、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスの原料粉末にＴｉまたはＣｒ_２Ｏ_３の粉末を混ぜたものを用意し、これを用いて生の成形体を形成し、約1600℃の高温で焼成することによって作製される。Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスの原料粉末の量に対し、ＴｉまたはＣｒ_２Ｏ_３の量を適宜調整することによって体積固有抵抗値１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍを実現することができる。

なお、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスとＴｉとの複合材料から成る場合、Ｔｉの融点は1675℃であり、融点が焼成温度に近いため、Ｔｉが焼成時に溶融してしまう可能性がある。このため、その製造方法として好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックスの原料粉末の量に酸化チタン（ＴｉＯ_２）の粉末を混ぜたものを用意し、これを用いて生の成形体を形成し、約1600℃の高温で焼成する。しかる後、約1300℃の還元雰囲気炉で焼成することによってＴｉＯ_２をＴｉに還元させ、Ｔｉを溶融させることなくＡｌ_２Ｏ_３質セラミックスとＴｉとの複合材料を作製することができる。

図４〜図６に示す実施形態のように、柱状の絶縁部材を、２つ以上の絶縁部材組み合わせて構成することで、導体と絶縁基体との接合層に生じる、クラック等の破損をより好適に抑制することができる。耐圧力性能・耐衝撃性能を向上させる点で、複数の絶縁体を組み合わせて柱状部材を構成することが好ましい。

図４は、本発明の圧電アクチュエータの一実施形態である圧電アクチュエータ４０、および圧電アクチュエータ４０を備えて構成された、本発明の燃料噴射ノズルの一実施形態である燃料噴射ノズル５０を説明する概略断面図である。

圧電アクチュエータ４０は、上記コネクタ部材１と、コネクタ部材１の導体板１５の第１側面１５Ｃと接合された電極板４４と、複数の圧電素子（図示せず）が積層されてなる圧電スタック４２と、を備えて構成されている。圧電スタック４２は、複数の圧電素子が積層されてなり、最上層に配置されたセラミック基板等の絶縁板を介して、上記絶縁基体１２の他方主面１２Ｂと当接している。

電極板４４は、導体板１５の第１側面１５Ｃと溶接接合されている。導体板１５の第１側面１５Ｃは、周縁線に面取領域等を備えておらず、第２側面１５Ｄと比較しても面積が比較的大きい。電極板４４はこの第１側面１５Ｃと溶接接合されており、接合強度が比較的高く、かつ接合部分の電気抵抗も小さい。

電極板４４は、絶縁基体１２の一方端面１２Ａの側から他方端面１２Ｂの側に向かう方向に沿って延在し、圧電スタック４２を構成する、積層された複数の圧電素子とそれぞれ電気的に接続されている。図の左右に設けられた電極板４４をそれがぞれ所定の電位に設定されることで、圧電スタック４２を構成する各圧電素子に所定の電圧が印加される。複数の圧電素子は、電極板４４から入力された電位に応じて、絶縁基体１２の一方端面１２Ａの側から他方端面１２Ｂの側に向かう方向（図中上下方向）に沿って伸縮する。複数の圧電素子が積層されてなる圧電スタック４２では、比較的大きな圧力が発生し、図中上下方向に沿って比較的大きく伸縮する。

燃料噴射ノズル５０は、例えばＳＵＳ等からなる筒状部材５０ａの内部に、圧電アクチュエータ４０、およびピストン部６０が収納された構成とされている。筒状部材５０ａは
、圧電アクチュエータ４０における端子ブレード１７に対応する部位が開口しており、外部電源と接続された図示しないコネクタが、端子ブレード１７と接続される。このコネクタから端子ブレード１７に印加された電圧は、導体ピン１３、導電板１５、および電極板４４を介して圧電スタック４２に伝わる。

筒状部材５０ａの下方側の端面には、ダイヤフラム６６がレーザ溶接等によって接合されている。また、筒状部材５０ａの内部には、印加する電圧の変化により伸縮する圧電スタック４２の下方側の端面に当接して摺動するピストン６３が収容されている。ダイヤフラム６６に隣接して、中央に貫通穴６４ａを有する板状のシート部材６４が、筒状部材５０ａの軸芯方向に直交するように接合されている。そして、このシート部材６４の貫通穴６４ａには、ピストン６３のロッド部６３ａが摺動自在に貫通されている。このロッド部６３ａの端部は、ダイヤフラム６６に当接されており、圧電スタック４２によって駆動されたピストン６３の変位をダイヤフラム６６に伝えるように構成されている。また、ロッド部６３ａの外周側における、ピストン６３とシート部材６４との間に配置されたバネ５６は、ピストン６３を圧電スタック４２に向けて付勢するように配置されている。

かかる燃料噴射ノズル５０では、コネクタ部材１を介して圧電スタック４２へ通電された電気信号に応じて、圧電スタック４２が軸方向に伸縮して、ダイヤフラム６の中央部が上下に変位する。燃料噴射ノズル５０は、例えばディーゼルエンジン等のコモンレー装着されて、ダイアフラム６の上下動にともないエンジンシリンダ内に燃料が噴射されるよう構成される。本実施形態の圧電アクチュエータ、および燃料噴射ノズルでは、圧電スタック４２の動作によって絶縁基体１２の他方端面１２Ｂの側に比較的大きな圧力がかかった場合でも、絶縁基体１２と導電板１５との接合部分におけるクラック等の発生が、比較的少なくされている。また、導電板１５の第１側面１５Ｃと電極板４４との接合強度も比較的高く、この導電板１５と電極板４４との接合不良も発生し難い。本実施形態の燃料噴射ノズルは、蓄圧される燃料が比較的高圧になっても、燃料噴射動作を比較的精確に実施させることが可能になる。

なお、本発明は上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能である。

１ コネクタ部材
１２ 絶縁基体
１２ 絶縁基体
１２Ａ 一方端面
１２Ｃ 側面
１１ 導体部
１２Ａ 一方端面
１２Ｂ 他方端面
１２Ｃ 側面
１２ｂ 貫通孔
１４ 切欠部
１４Ｂ 底面
１４Ｃ 内壁面
１５ 導体板
１５Ａ 対向主面
１５Ｂ 露出側主面
１５Ｃ 第１側面
１５Ｄ 第２側面
４０ 圧電アクチュエータ

Claims (12)

1. 柱状の絶縁部材と、
   少なくとも一部が前記絶縁部材の内部を通り、前記絶縁基体の一方端面および前記絶縁基体の周面に少なくとも一部が露出した導体部と、を備えて構成されたコネクタ部材であって、
   前記絶縁部材は、他方端面の周縁に、前記他方端面と垂直な内壁面を内面の一部に備える凹部が設けられており、
   前記導体部は、前記凹部に配置された端子と、前記絶縁部材の内部を通り前記端子から前記一方端面に向かって延在し、前記絶縁部材の前記一方端面から少なくとも一部が露出した導体ピンと、を有して構成されており、
   前記端子は、前記絶縁部材の前記周面に露出した外側面と、前記凹部の前記内壁面と対向する内側面とを備え、
   前記端子の前記内側面の周縁部には面取部が形成されており、
   金属ロウを介して、前記端子と前記凹部の内壁面とが接合されていることを特徴とするコネクタ部材。
2. 前記金属ロウは、前記凹部の前記内側面、および前記端子の前記面取部を被覆することを特徴とする請求項１記載のコネクタ部材。
3. 前記端子の前記外側面の周縁部にも、前記内側面の周縁部の面取部よりも小さい面取部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のコネクタ部材。
4. 前記凹部は、前記他方端面と略平行な底面を備えるとともに、前記端子は前記底面と対向する主面を備え、
   前記凹部の底面と、前記端子の前記対向面とが、前記金属ロウ層を介して接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコネクタ部材。
5. 前記凹部の内面に前記貫通孔の開口が形成されており、
   前記端子は貫通孔を備え、
   前記凹部の内面の前記開口から突出した前記導体ピンの一部が、前記端子の前記貫通孔に挿通されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコネクタ部材。
6. 前記絶縁部材は、
   前記他方端面を含む第一の絶縁基体と、
   前記第一の絶縁基体と当接した、前記一方端面を含む第二の絶縁基体と、
   を備えて構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコネクタ部材。
7. 前記第一部材は、前記他方端面と反対の側の面に凹部を備え、
   前記第二部材の前記一方端面と反対の側の端部の一部が、前記凹部内に配置されていることを特徴とする請求項６記載のコネクタ部材。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のコネクタ部材と、
   前記端子の前記外側面と接合する電極板と、
   前記導体ピンに入力された電気信号を前記電極板を介して受け取り、前記電気信号に応じて動作する圧電素子と、を備えて構成された圧電アクチュエータ。
9. 前記電極板が、前記端子の前記外側面と溶接接合されていることを特徴とする請求項８記載の圧電アクチュエータ。
10. 前記電極板は、前記一方端面から前記他方端面に向かう方向に沿って延在し、
    前記圧電素子は、前記電極板の延在方向に沿って複数積層されており、
    複数の圧電素子が前記電極板と各々電気的に接続されていることを特徴とする請求８または９記載の圧電アクチュエータ。
11. 前記絶縁基体の前記他方端面と、前記圧電素子の端面と、が当接されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
12. 請求項８〜１１のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、
    前記圧電アクチュエータの動作に応じて開閉する制御弁と、を備え、
    前記制御弁の開閉によって、圧力容器に貯留された噴射の噴射動作を制御する燃料噴射装置。

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