JP3815846B2

JP3815846B2 - Piezo actuator

Info

Publication number: JP3815846B2
Application number: JP11952697A
Authority: JP
Inventors: 俊治大木; 雅彦飯泉; 孝之荒井; 隆福田
Original assignee: Kyocera Corp; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2017-05-09
Also published as: JPH10313578A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射弁等に用いられるピエゾアクチュエータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内燃料噴射方式の火花点火式内燃機関に適用する燃料噴射弁には高度の応答性及び開閉精度が求められる。このような要求に応える燃料噴射弁として、ピエゾアクチュエータに信号電流を供給して伸縮させることにより針弁の開閉を制御するようにしたものが知られている。
【０００３】
ピエゾアクチュエータは、円盤状のピエゾ素子と正負の電極板とを交互に多数積層して形成されており、電極板から延設された端子を介して通電を制御することにより伸縮変位させることができる（特開平５−１２１７９１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のピエゾアクチュエータでは、電極板から延設された端子を正極または負極同士で隣接するものにハンダ付けにより逐次連結し、端部に位置する端子に接続したリード線によりすべてのピエゾ素子に通電を行う構成となっている。
【０００５】
ところが、このため１カ所でも端子の連結部分が剥がれたり端子が折れたりすると、そこから先の電極及び素子には通電できなくなってしまうという問題が生じる。端子は通常は１つの電極毎に複数設けられているので、そのうちの１つの端子が折損したとしてもただちに通電ができなくなるわけではないが、ピエゾアクチュエータではその変位による伸縮動作や電極板の歪み、さらには振動等が作用するので端子の折損を起こしやすく、しかも端子同士の接続箇所が多数に及ぶので、確実な信頼性を得るために改善すべき余地が大きいといえる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、板状のピエゾ素子と電極板とを交互に積層してなるアクチュエータにおいて、各電極板から放射状に延設した端子を相互に連結する導電性材料からなる縦通部材を設け、前記縦通部材には、前記端子が臨むスリット状の溝部を備え、前記溝部に臨む端子部分と縦通部材とを接合部として各電極板に通電するように図る。
【０００７】
請求項２の発明は、上記発明の端子を、電極板から放射状に延びる腕部とこの腕部の先端から腕部に対して略直角方向に延びる突起部とを有すると共に、前記縦通部材の溝部に各電極板の端子を挿通した状態で縦通部材の表面側に端子突起部を接合した構成とする。
【０００８】
請求項３の発明は、上記発明の縦通部材を、ピエゾ素子の外周面に絶縁状態で着座する脚部を設けた構成とする。
【０００９】
請求項４の発明は、上記脚部の高さをアクチュエータ全長の１．５％以上に設定したものとする。
【００１０】
請求項５の発明は、上記縦通部材を、ピエゾ素子の変位方向に沿って伸縮自在な弾性部材で形成したものとする。
【００１１】
請求項６の発明は、上記発明の電極板を、ピエゾ素子の円周方向に沿って交互に突出する複数組の端子を有するものとする。
【００１２】
請求項７の発明は、上記発明において正負の電極をそれぞれ円周上１８０間隔で２個の端子を有する構成とすると共に、正極の端子と負極の端子とは円周上９０度間隔で配置したものとする。
【００１３】
請求項８の発明は、上記発明において、ピエゾ素子を包囲すると共に正負電極の各縦通部材を保持する円筒状部材を絶縁体で形成すると共に、この絶縁体の周囲に金属皮膜を形成したものとする。
【００１４】
請求項９の発明は、上記円筒状部材を、その一方の端部をアクチュエータ端部に設けられる端板に固定した構成とする。
【００１５】
【作用・効果】
請求項１以下の各発明によれば、アクチュエータの伸縮方向に多数配列された電極板は、それぞれの端子が、隣接するもの同士ではなく、縦通部材に接続していることから、仮に一部の端子が折損するようなことがあっても他の電極及び素子への通電がとぎれてしまうようなことがなく、また縦通部材により各端子が共通に保持された構成となることから全体として端子の強度が向上し、振動等の外力に対して破損しにくくなる。これらにより、ピエゾアクチュエータの信頼性が極めて高いものとなる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、縦通部材の溝部を通して端子突起部が縦通部材の外側面に露出するので、端子と縦通部材をハンダ付け等により接続するときの作業が容易であり、優れた生産性が得られる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、縦通部材がその脚部によりピエゾ素子の外側に乗った状態で各電極端子に嵌合するので、端子と縦通部材とを接続するときの作業性がより向上する。
【００１８】
請求項４の発明によれば、上記縦通部材の脚部の高さをアクチュエータ長の１．５％以上と長くとったことにより、アクチュエータが伸縮変位するときの電極端子の歪み方向の変形しろが十分に確保されることになり、これにより端子の破損をより確実に防止できる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、縦通部材がピエゾ素子の変位方向に沿って伸縮自在であるので、端子との接続部分も素子の変位に伴って容易に変位し、したがって伸縮時に端子に無理な力が作用するのを回避してその耐久性を向上できる。
【００２０】
請求項６または請求項７の発明によれば、正負電極の端子がピエゾ素子の周囲に交互に位置するように複数箇所にあるので、強い振動等の外力または慣性力がピエゾ素子に側方から作用して一方向に変形し、これにより何れかの端子が破損するようなことがあっても他方側の端子により通電が確保されるので、振動等に対する信頼性が一層向上する。
【００２１】
請求項８の発明によれば、円筒状部材に保持されることで縦通部材の強度が向上すると共に、円筒状部材外周を覆う金属皮膜により素子及び電極からのノイズが外部に放射されるのを防止できる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、上記円筒状部材の一端がアクチュエータ端部の端板に固定されているので、円筒状部材の保持強度を確保してより耐久性の高いものとすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施形態につき図面を示して説明する。図１は第１の実施形態としてのピエゾアクチュエータを適用した燃料噴射弁１の概略断面構造を示している。
【００２４】
燃料噴射弁１は、筒状の本体１１の内部にアクチュエータ１２が収装されるとともに、この本体１１の先端部には、内部に針弁１３を収装したノズルボディ１４が設けられている。
【００２５】
アクチュエータ１２は、詳細は後述するが、薄板状のピエゾ素子を多数積層して円柱状に形成されている。その背後側の端部に設けられた端板１５は、本体１１に嵌合したキャップ１６に対してボール１７を介して位置決めされている。先端側にはピストン１８が設けられており、このピストン１８は本体内に形成されたシリンダ部１９にシールリング２０を介して油密的にかつ摺動可能に嵌合している。
【００２６】
ピストン１８の前方にはシリンダ部１９との間に圧力室２１が画成されており、この圧力室２１に収装された皿ばね２２の張力によりピストン１８は背後方向に付勢されている。
【００２７】
ノズルボディ１４にはその先端部に開口した噴孔２３を開閉する針弁１３が収装されている。この針弁１３は、基端部が太径のピストン部２４となっており、このピストン部２４がホルダ内周に形成されたシリンダ部２５に沿って摺動可能に保持されている。ピストン部２４の背後部に画成された圧力室２６にはコイルスプリング２７が介装されており、このスプリング２７の張力により針弁１３は閉弁方向に付勢されている。
【００２８】
ピストン部２４よりも前方のノズルボディ１４内の空間は燃料室２８となっており、この燃料室２８には燃料供給口２９に接続した燃料通路３１を介して所定圧力に調圧された燃料が供給される。また背後の圧力室２６は通路３０を介してその背後の圧力室２１と連通している。
【００２９】
この燃料噴射弁では、図示しない燃料噴射制御回路により、例えば内燃機関の回転数及び吸入空気量をパラメータとして燃料噴射量を決定し、該燃料噴射量に相当するパルス幅を有する噴射信号をアクチュエータ１２に付与して燃料噴射を行わせる。
【００３０】
このような噴射信号が入力したときの燃料噴射弁１の作動の詳細は次のとおりである。まず、この燃料噴射弁１では、非噴射時にはアクチュエータ１２は伸張状態にあり、圧力室２１の容積を小さく保っている。燃料室２８に供給されている燃料の圧力は、針弁ピストン部２４とシリンダ部２５との間の摺動間隙を介して圧力室２６及び２１にも作用しているため、針弁１３の前後圧力は平衡しており、したがって針弁１３はスプリング２７の張力により閉弁保持されている。
【００３１】
この状態から圧縮方向への駆動信号が印加されると、アクチュエータ１２及びピストン１９は速やかに所期の位置にまで収縮するため、圧力室２１はその容積を拡大して圧力を低下させる。この圧力低下は通路３０を介して直ちに針弁背後の圧力室２６に伝えられるが、このとき針弁ピストン部２４とシリンダ部２５との間の摺動間隙がオリフィスとして作用するので、圧力室２６の圧力低下に対して燃料室２８の圧力変化に遅れを生じ、燃料室２８は相対的に高圧になる。このピストン部２４の前後圧力差に基づき、針弁１３はスプリング２７に抗して背後方向にリフト作動し、噴孔２３を開放して燃料噴射を行う。
【００３２】
そのときの要求燃料噴射量に応じて定められた時間が経過した後に再びアクチュエータ１２を伸張させると、これにより圧力室２１及び２６の圧力が上昇するため針弁１３が閉弁方向に移動して燃料噴射は終了する。非噴射時の針弁１３の閉弁状態は上述のようにピストン２４前後の圧力平衡状態により保持される。
【００３３】
ところで、こうした燃料噴射弁１において、既述したようにアクチュエータ１２の電極が振動等により破損して部分的に作動しない素子が生じるとその分だけ伸縮変位量が減少してしまうため、噴射信号に対応した燃料噴射量が得られなくなる。本発明は、このような電極の破損に原因する作動不良を起こさないピエゾアクチュエータを得ることを目的としており、そのための具体的な構成例としては図２以下に示した通りである。
【００３４】
図２または図３において、アクチュエータ１２は円盤状のピエゾ素子と正負の電極とを交互に多数積層した構造からなっており、正極の電極板には外側に向けて１８０度間隔で１対の端子１２Ａが、負極の電極板には同じく１対の端子１２Ｂが設けられ、かつ正負の各端子１２Ａと１２Ｂは互いに９０度間隔となるように向きが決められている。
【００３５】
アクチュエータ１２の軸方向に多数配列された各端子１２Ａまたは１２Ｂを相互に連結するように、各端子列には略コの字断面形状を有する導電性材料からなる縦通部材３２が取り付けられる。縦通部材３２の外側面には軸方向にスリット状の溝部３２ａが形成されており、この溝部３２ａを介してのハンダ付け等により縦通部材３２と端子１２Ａまたは端子１２Ｂとが電気的に接続される。
【００３６】
このような構成によれば、アクチュエータ１２の伸縮方向に多数配列された電極板は、それぞれの端子１２Ａまたは１２Ｂが、隣接するもの同士ではなく、縦通部材３２に接続していることから、仮に多数の端子のうちの一部が折損するようなことがあっても他の電極及び素子への通電がとぎれてしまうようなことがなく、また縦通部材３２により各端子１２Ａまたは１２Ｂが共通に保持された構成となることから全体として端子の強度が向上し、振動等の外力に対して破損しにくくなる。
【００３７】
縦通部材３２を伸縮性に富んだ弾性材料で形成し、その端部を端板１５またはピストン１８に固定してアクチュエータ１２とともに伸縮するように構成することもでき、これによれば縦通部材３２と端子１２Ａまたは１２Ｂとの接続部分も素子と共に軸方向に変位することとなるため、端子折損等の不具合を起こすおそれはさらに低減する。
【００３８】
また、この実施形態では、正負電極の端子１２Ａ，１２Ｂがピエゾ素子の周囲に交互に位置するように複数箇所に設けられているので、強い振動等の外力または慣性力がアクチュエータ１２の側方から作用して一方向に変形し、これにより何れかの側の端子が破損するようなことがあっても他方側の端子により通電が確保されるので、振動等に対する信頼性が一層向上する。
【００３９】
図４と図５に本発明の第２の実施形態を示す。これは図示したように端子１２Ａまたは１２Ｂの先端部両側方に突起部１２ｐを設けられて略Ｔ字形状に形成されるとともに、この突起部１２ｐが嵌合する第二の溝部３２ｂが縦通部材３２に外側向きに開放する態様で形成されている。
【００４０】
また、縦通部材３２には素子外周面に着座するように脚部３２ｃが形成されている。脚部３２ｃは素子や電極板を短絡しないように電気的に絶縁される。これは縦通部材３２ないし脚部３２ｃ全体を電気絶縁体で形成して端子１２Ａ，１２Ｂとの接続部分のみ金属で形成するか、または脚部３２ｃと素子表面との間に絶縁体を介在させることで絶縁状態が確保される。
【００４１】
上記溝部３２ａ、３２ｂは図４に示されるように縦通部材３２の一端側で開放しており、この開放部を介して縦通部材３２を各端子列に挿入したうえで溝部３２ｂ上面に端子突起部１２ｐをハンダ付けすることで縦通部材３２と各端子１２Ａまたは１２Ｂとの電気的接続がなされる。
【００４２】
このように、この実施形態によれば、縦通部材３２の溝部３２ａ、３２ｂを通して端子突起部１２ｐが縦通部材３２の外側面に露出するので、端子１２Ａ、１２Ｂと縦通部材３２をハンダ付け等により接続するときの作業が容易であり、優れた生産性が得られる。
【００４３】
また、縦通部材３２がその脚部３２ｃにより素子外周部に乗った状態で各電極端子１２Ａまたは１２Ｂに嵌合するので、接続作業のときに縦通部材３２を保持しておく必要がなく、したがって作業性が一層向上する。
【００４４】
ところで、本出願人の知見によれば、上記各実施の形態において、端子１２Ａまたは１２Ｂの素子表面からの突出高さ、または縦通部材脚部３２ｃの高さＣＬ（図５参照）をアクチュエータ１２全長の１．５％以上に長くとることにより、アクチュエータ１２が伸縮変位するときの端子の歪み方向の変形しろが十分に確保されるのでその破損をより確実に防止することができる。
【００４５】
図６〜図８は本発明の第３の実施形態である。これは、図３のものと同様にアクチュエータ１２の周囲に配設された４箇の縦通部材３２が嵌合する嵌合溝３３ａを備えた円筒状部材３３にてアクチュエータ１２を包囲した構成を有する。円筒状部材３３は隣接する縦通部材３２同士の短絡を防止するために電気絶縁体から形成されると共に、その外周面には金属皮膜３３ｂが形成されている。また、この円筒状部材３３はその一端部が端板１５に固定されている。
【００４６】
この実施形態によれば、円筒状部材３３の嵌合溝３３ａに保持されることで縦通部材３２の強度が向上すると共に、円筒状部材３３の外周を覆う金属皮膜３３ｂにより素子及び電極からのノイズが外部に放射されるのを防止できる。また、円筒状部材３３の一端を端板１５に固定した構成により円筒状部材３３の保持強度を確保してより耐久性の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としてのピエゾアクチュエータを適用した燃料噴射弁の概略断面図。
【図２】上記実施形態のピエゾアクチュエータの側面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態としてのピエゾアクチュエータの要部斜視図。
【図５】同じく正面断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態としてのピアゾアクチュエータの側面断面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図８】図７のＣ部拡大図。
【符号の説明】
１燃料噴射弁
１１燃料噴射弁の本体
１２アクチュエータ
１２Ａ，１２Ｂ端子
１２ｐ端子の突出部
１３針弁
１４ノズルボディ
１５端板
１６キャップ
１７ボール
１８ピストン
１９シリンダ部
２０シールリング
２１圧力室
２２皿ばね
２３噴孔
２４ピストン部
２５シリンダ部
２６圧力室
２７コイルスプリング
２８燃料室
２９燃料供給口
３０通路
３２縦通部材
３２ａ、３２ｂ溝部
３２ｃ脚部
３３円筒状部材
３３ａ嵌合溝
３３ｂ金属皮膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a piezoelectric actuator used for a fuel injection valve or the like.
[0002]
[Prior art]
High responsiveness and opening / closing accuracy are required for a fuel injection valve applied to a spark ignition internal combustion engine of an in-cylinder fuel injection system. As a fuel injection valve that meets such a demand, there is known a fuel injection valve that controls the opening and closing of a needle valve by supplying a signal current to a piezo actuator to expand and contract.
[0003]
The piezo actuator is formed by alternately laminating a large number of disk-shaped piezo elements and positive and negative electrode plates, and can be expanded and contracted by controlling energization via a terminal extending from the electrode plate. (See JP-A-5-121791).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In conventional piezo actuators, the terminals extending from the electrode plates are sequentially connected to the adjacent positive and negative electrodes by soldering, and all the piezo elements are energized by lead wires connected to the terminals located at the ends. It is configured to do.
[0005]
However, if the connecting portion of the terminal is peeled off or the terminal is broken even at one place, there is a problem in that it becomes impossible to energize the electrodes and elements from there. Since a plurality of terminals are usually provided for each electrode, even if one of the terminals breaks, it does not immediately stop energization. However, in a piezo actuator, expansion and contraction due to the displacement, distortion of the electrode plate, Furthermore, since vibrations and the like act on the terminals, the terminals are easily broken, and there are many connection points between the terminals. Therefore, it can be said that there is a large room for improvement in order to obtain reliable reliability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided an actuator formed by alternately laminating plate-like piezo elements and electrode plates, and a longitudinal member made of a conductive material that interconnects terminals extending radially from each electrode plate. The longitudinal member is provided with a slit-like groove portion facing the terminal, and the terminal portion facing the groove portion and the longitudinal member are connected to each electrode plate as a joint portion .
[0007]
According to a second aspect of the invention, the terminal of the invention, which has a projecting portion extending substantially perpendicularly to the arm portion and the arm portion radially extending from the electrode plate from the tip of the arm portion, of the longitudinal members It is set as the structure which joined the terminal protrusion part to the surface side of the longitudinal member in the state which inserted the terminal of each electrode plate in the groove part.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, the longitudinal member of the present invention is provided with a leg portion that is seated in an insulated state on the outer peripheral surface of the piezo element.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the height of the leg portion is set to 1.5% or more of the total length of the actuator.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, the longitudinal member is formed of an elastic member that can expand and contract along the displacement direction of the piezo element.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, the electrode plate of the present invention has a plurality of sets of terminals that alternately protrude along the circumferential direction of the piezo element.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the above invention, the positive and negative electrodes each have two terminals at intervals of 180 on the circumference, and the positive terminal and the negative terminal are arranged at intervals of 90 degrees on the circumference. Shall.
[0013]
According to an eighth aspect of the present invention, in the above invention, a cylindrical member surrounding the piezoelectric element and holding each longitudinal member of the positive and negative electrodes is formed of an insulator, and a metal film is formed around the insulator. And
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, the cylindrical member is configured such that one end thereof is fixed to an end plate provided at an actuator end.
[0015]
[Action / Effect]
According to each of the first and following aspects, a part of the electrode plates arranged in the expansion / contraction direction of the actuator is temporarily partly because each terminal is connected to the longitudinal member instead of adjacent ones. Even if the terminal of the terminal breaks, the power supply to other electrodes and elements is not interrupted, and since the terminals are held in common by the longitudinal member, as a whole The strength of the terminal is improved and it is difficult to be damaged by external force such as vibration. As a result, the reliability of the piezoelectric actuator becomes extremely high.
[0016]
According to the invention of claim 2, since the terminal protrusion is exposed on the outer surface of the longitudinal member through the groove portion of the longitudinal member, the operation when connecting the terminal and the longitudinal member by soldering or the like is easy, Excellent productivity can be obtained.
[0017]
According to the invention of claim 3, since the longitudinal member is fitted to each electrode terminal in a state where the longitudinal member is on the outside of the piezo element by the leg portion, the workability when the terminal and the longitudinal member are connected is further improved. improves.
[0018]
According to the invention of claim 4, since the height of the leg portion of the longitudinal member is made as long as 1.5% or more of the actuator length, the deformation of the electrode terminal in the strain direction when the actuator is expanded and contracted is allowed. Is sufficiently ensured, whereby the breakage of the terminal can be prevented more reliably.
[0019]
According to the invention of claim 5, since the longitudinal member is extendable along the displacement direction of the piezo element, the connecting portion with the terminal is easily displaced along with the displacement of the element, so that it is impossible for the terminal during expansion / contraction. It is possible to improve the durability by avoiding the application of excessive force.
[0020]
According to the invention of claim 6 or claim 7, since the terminals of the positive and negative electrodes are located at a plurality of locations so as to be alternately arranged around the piezo element, external force such as strong vibration or inertial force is applied to the piezo element from the side. Even if one of the terminals is damaged due to the action, the energization is ensured by the terminal on the other side, so that the reliability with respect to vibration or the like is further improved.
[0021]
According to the eighth aspect of the invention, the strength of the longitudinal member is improved by being held by the cylindrical member, and noise from the element and the electrode is radiated to the outside by the metal film covering the outer periphery of the cylindrical member. Can be prevented.
[0022]
According to the ninth aspect of the present invention, since one end of the cylindrical member is fixed to the end plate of the actuator end portion, the holding strength of the cylindrical member can be secured and the durability can be further increased. .
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, several embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic sectional structure of a fuel injection valve 1 to which a piezo actuator as a first embodiment is applied.
[0024]
In the fuel injection valve 1, an actuator 12 is accommodated in a cylindrical main body 11, and a nozzle body 14 in which a needle valve 13 is accommodated is provided at a distal end portion of the main body 11.
[0025]
As will be described in detail later, the actuator 12 is formed in a cylindrical shape by laminating a large number of thin plate-like piezoelectric elements. An end plate 15 provided at an end portion on the back side is positioned through a ball 17 with respect to a cap 16 fitted to the main body 11. A piston 18 is provided on the distal end side, and this piston 18 is fitted in a cylinder portion 19 formed in the main body through a seal ring 20 in an oil-tight and slidable manner.
[0026]
A pressure chamber 21 is defined in front of the piston 18 with the cylinder portion 19, and the piston 18 is urged backward by the tension of the disc spring 22 housed in the pressure chamber 21.
[0027]
The nozzle body 14 is provided with a needle valve 13 for opening and closing a nozzle hole 23 opened at the tip thereof. The needle valve 13 has a piston portion 24 having a large base end, and the piston portion 24 is slidably held along a cylinder portion 25 formed on the inner periphery of the holder. A coil spring 27 is interposed in the pressure chamber 26 defined behind the piston portion 24, and the needle valve 13 is urged in the valve closing direction by the tension of the spring 27.
[0028]
A space in the nozzle body 14 in front of the piston portion 24 is a fuel chamber 28, and fuel adjusted to a predetermined pressure via a fuel passage 31 connected to the fuel supply port 29 is stored in the fuel chamber 28. Supplied. Further, the pressure chamber 26 behind is in communication with the pressure chamber 21 behind it through a passage 30.
[0029]
In this fuel injection valve, a fuel injection control circuit (not shown) determines a fuel injection amount using, for example, the rotational speed of the internal combustion engine and an intake air amount as parameters, and sends an injection signal having a pulse width corresponding to the fuel injection amount to the actuator 12. To inject fuel.
[0030]
Details of the operation of the fuel injection valve 1 when such an injection signal is input are as follows. First, in the fuel injection valve 1, the actuator 12 is in an extended state during non-injection, and the volume of the pressure chamber 21 is kept small. Since the pressure of the fuel supplied to the fuel chamber 28 also acts on the pressure chambers 26 and 21 via the sliding gap between the needle valve piston portion 24 and the cylinder portion 25, The pressure is balanced, so the needle valve 13 is held closed by the tension of the spring 27.
[0031]
When a drive signal in the compression direction is applied from this state, the actuator 12 and the piston 19 quickly contract to their intended positions, so that the pressure chamber 21 expands its volume and lowers the pressure. This pressure drop is immediately transmitted to the pressure chamber 26 behind the needle valve through the passage 30. At this time, since the sliding gap between the needle valve piston portion 24 and the cylinder portion 25 acts as an orifice, the pressure chamber 26 The pressure change in the fuel chamber 28 is delayed with respect to the pressure drop, and the fuel chamber 28 has a relatively high pressure. Based on the pressure difference between the front and rear of the piston portion 24, the needle valve 13 is lifted backward against the spring 27 to open the injection hole 23 and perform fuel injection.
[0032]
When the actuator 12 is extended again after a time determined according to the required fuel injection amount at that time, the pressure in the pressure chambers 21 and 26 increases thereby, and the needle valve 13 moves in the valve closing direction. The fuel injection ends. The closed state of the needle valve 13 at the time of non-injection is maintained by the pressure equilibrium state around the piston 24 as described above.
[0033]
By the way, in the fuel injection valve 1, as described above, when the electrode of the actuator 12 is damaged due to vibration or the like and an element that does not partially operate is generated, the amount of expansion / contraction displacement is reduced by that amount. The corresponding fuel injection amount cannot be obtained. An object of the present invention is to obtain a piezo actuator that does not cause malfunction due to such electrode breakage, and a specific configuration example therefor is as shown in FIG.
[0034]
2 or 3, the actuator 12 has a structure in which a large number of disk-shaped piezo elements and positive and negative electrodes are alternately stacked, and the positive electrode plate has a pair of terminals at intervals of 180 degrees toward the outside. The negative electrode plate 12A is similarly provided with a pair of terminals 12B, and the positive and negative terminals 12A and 12B are oriented so as to be 90 degrees apart from each other.
[0035]
A longitudinal member 32 made of a conductive material having a substantially U-shaped cross-sectional shape is attached to each terminal row so that a large number of terminals 12A or 12B arranged in the axial direction of the actuator 12 are connected to each other. A slit-like groove 32a is formed on the outer surface of the longitudinal member 32 in the axial direction, and the longitudinal member 32 and the terminal 12A or the terminal 12B are electrically connected by soldering or the like through the groove 32a. Is done.
[0036]
According to such a configuration, the electrode plates arranged in the expansion / contraction direction of the actuator 12 have the respective terminals 12A or 12B connected to the longitudinal members 32 instead of adjacent ones. Even if a part of a large number of terminals breaks, the current to other electrodes and elements is not interrupted, and each terminal 12A or 12B is shared by the longitudinal member 32. Since it becomes the structure hold | maintained, the intensity | strength of a terminal improves as a whole and it becomes difficult to damage with respect to external forces, such as a vibration.
[0037]
The longitudinal member 32 may be formed of an elastic material rich in stretchability, and its end portion may be fixed to the end plate 15 or the piston 18 so as to expand and contract with the actuator 12. Since the connection portion between the terminal 32 and the terminal 12A or 12B is also displaced in the axial direction together with the element, the possibility of causing problems such as terminal breakage is further reduced.
[0038]
Further, in this embodiment, since the positive and negative electrode terminals 12A and 12B are provided at a plurality of locations so as to be alternately positioned around the piezo element, external force such as strong vibration or inertial force is applied from the side of the actuator 12. Even if it acts and deforms in one direction, and the terminal on either side is damaged by this, current is ensured by the terminal on the other side, so that the reliability with respect to vibration or the like is further improved.
[0039]
4 and 5 show a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, protrusions 12p are provided on both sides of the tip of the terminal 12A or 12B to form a substantially T-shape, and the second groove 32b into which the protrusion 12p is fitted has a longitudinal member. 32 is formed so as to open outward.
[0040]
The longitudinal member 32 is formed with a leg portion 32c so as to be seated on the outer peripheral surface of the element. The leg 32c is electrically insulated so as not to short-circuit the element and the electrode plate. This is because the longitudinal member 32 or the entire leg portion 32c is formed of an electrical insulator, and only the connection portion between the terminals 12A and 12B is formed of metal, or an insulator is interposed between the leg portion 32c and the element surface. This ensures the insulation state.
[0041]
As shown in FIG. 4, the groove portions 32a and 32b are opened on one end side of the longitudinal member 32, and the longitudinal members 32 are inserted into the respective terminal rows through the open portions, and terminals are formed on the upper surface of the groove portion 32b. By soldering the protrusion 12p, the longitudinal member 32 and each terminal 12A or 12B are electrically connected.
[0042]
Thus, according to this embodiment, since the terminal protrusion 12p is exposed to the outer surface of the longitudinal member 32 through the grooves 32a and 32b of the longitudinal member 32, the terminals 12A and 12B and the longitudinal member 32 are soldered. The work when connecting by means of, for example, is easy, and excellent productivity can be obtained.
[0043]
Further, since the longitudinal member 32 is fitted to each electrode terminal 12A or 12B in a state where the longitudinal member 32 rides on the outer peripheral portion of the element by the leg portion 32c, it is not necessary to hold the longitudinal member 32 at the time of connection work. Therefore, workability is further improved.
[0044]
By the way, according to the knowledge of the present applicant, in each of the above embodiments, the protrusion height of the terminal 12A or 12B from the element surface or the height CL (see FIG. 5) of the longitudinal member leg 32c is determined by the actuator 12. By setting the length to 1.5% or more of the total length, a sufficient margin of deformation in the direction of distortion of the terminal when the actuator 12 is expanded and contracted can be ensured, and the breakage can be prevented more reliably.
[0045]
6 to 8 show a third embodiment of the present invention. This is a configuration in which the actuator 12 is surrounded by a cylindrical member 33 having fitting grooves 33a into which the four longitudinal members 32 arranged around the actuator 12 are fitted in the same manner as in FIG. Have. The cylindrical member 33 is formed of an electrical insulator to prevent a short circuit between adjacent longitudinal members 32, and a metal film 33b is formed on the outer peripheral surface thereof. Further, one end of the cylindrical member 33 is fixed to the end plate 15.
[0046]
According to this embodiment, the strength of the longitudinal member 32 is improved by being held in the fitting groove 33a of the cylindrical member 33, and the metal film 33b covering the outer periphery of the cylindrical member 33 is used to remove the element and the electrode from the element. Noise can be prevented from being radiated to the outside. Moreover, the holding strength of the cylindrical member 33 can be secured by the configuration in which one end of the cylindrical member 33 is fixed to the end plate 15, and the durability can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a fuel injection valve to which a piezo actuator as a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a side view of the piezo actuator of the embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a main part of a piezo actuator as a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front sectional view of the same.
FIG. 6 is a side cross-sectional view of a piazo actuator as a third embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
8 is an enlarged view of a portion C in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 11 Fuel injection valve main body 12 Actuator 12A, 12B Terminal 12p Projection part 13 Needle valve 14 Nozzle body 15 End plate 16 Cap 17 Ball 18 Piston 19 Cylinder part 20 Seal ring 21 Pressure chamber 22 Disc spring 23 Injection Hole 24 Piston portion 25 Cylinder portion 26 Pressure chamber 27 Coil spring 28 Fuel chamber 29 Fuel supply port 30 Passage 32 Longitudinal members 32a, 32b Groove portion 32c Leg portion 33 Cylindrical member 33a Fitting groove 33b Metal film

Claims

In an actuator formed by alternately laminating plate-like piezoelectric elements and electrode plates,
Provide a longitudinal member made of a conductive material that interconnects terminals extending radially from each electrode plate,
The longitudinal member is provided with a slit-like groove portion facing the terminal,
A piezoelectric actuator , wherein each electrode plate is energized with a terminal portion facing the groove and a longitudinal member as a joint .

The terminal has an arm portion extending radially from the electrode plate and a protrusion portion extending from the tip of the arm portion in a direction substantially perpendicular to the arm portion, and the terminal of each electrode plate is inserted into the groove portion of the longitudinal member . 2. The piezo actuator according to claim 1, wherein the piezo actuator has a structure in which a terminal protrusion is joined to the surface side of the longitudinal member in a state.

The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the longitudinal member has a leg portion seated in an insulating state on an outer peripheral surface of the piezoelectric element.

4. The piezo actuator according to claim 3, wherein the height of the leg is set to 1.5% or more of the total length of the actuator.

2. The piezo actuator according to claim 1, wherein the longitudinal member is formed of an elastic member that can expand and contract along a displacement direction of the piezo element.

The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the electrode plate has a plurality of sets of terminals protruding alternately along a circumferential direction of the piezoelectric element.

5. The piezo according to claim 4, wherein each of the positive and negative electrodes has two terminals at intervals of 180 on the circumference, and the positive terminal and the negative terminal are arranged at intervals of 90 degrees on the circumference. Actuator.

The cylindrical member surrounding the piezoelectric element and holding the longitudinal members of the positive and negative electrodes is formed of an insulator, and a metal film is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member. Item 5. The piezo actuator according to any one of Items 4 to 5.

The piezoelectric actuator according to claim 8, wherein one end of the cylindrical member is fixed to an end plate provided at an end of the actuator.