JP4221481B2 - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、圧電アクチュエータ用の電気コネクタ装置に関し、特に、内燃機関の燃料噴射器において使用するのに適する形式の圧電アクチュエータ用の電気コネクタ装置に関するものである。また、本発明は、電気コネクタ装置を内蔵するアクチュエータ、及び電気コネクタ装置を形成する方法にも関係している。

内燃機関等の燃焼スペース内に所定量の燃料を供給するための燃料噴射器は、該燃料噴射器の制御チャンバ内に収容された燃料の圧力を制御すべく作動可能なピストンを一般に備えている。この制御チャンバは、ニードル弁に関連付けられた表面により部分的に画成されており、該制御チャンバ内の燃料圧力の変化がニードル弁の運動を生じさせるようになっていて、それにより燃料が内燃機関の燃焼スペース内に供給されるようになっている。

制御ピストンの運動を制御するため、かかる燃料噴射器に圧電アクチュエータを設けることは既知である。このような圧電アクチュエータは、一般に、内部電極として作用する金属層もしくは導電層により分離された複数の圧電材料層又は圧電セラミック材料層を有する多層ラミネート、即ち、“スタック”の形態の圧電体から構成されている。正及び負の配電電極(distribution electrode)はスタック上に設けられていて、内部電極と接触を行なっている。当該配電電極は外部電圧源に接続されており、それにより電圧がスタックの両端間に印加されるのを可能にしている。

圧電アクチュエータは、電気エネルギを機械エネルギもしくは運動エネルギに変換するべく配列されていて、内部電極への外部電圧の印加により、該印加電圧の大きさ及び極性に応じて、圧電材料を伸張又は収縮させるようになっている。この伸張又は収縮に起因するスタックの長さの変化が制御ピストンの運動、従って、ニードル弁の開閉を生じさせることになる。

圧電スタックに加えられる圧縮荷重の大きさは、圧電アクチュエータの特性及び耐久性に著しく影響を及ぼすことが分かっている。更に具体的に言うと、スタックを形成している圧電材料もしくは圧電セラミック材料は、圧縮応力に耐えることができるが、大きな引張応力には耐えることができない。従って、スタックにかかる圧縮荷重が燃料噴射器の作動サイクルの間中維持されることを確保するのが有利である。

ディーゼルエンジンで使用される既知の圧電作動式燃料噴射器において、圧電スタックはしばしば、該圧電スタックにかけられる圧縮荷重が静水圧によりもたらされるように、燃料で満たされた蓄圧体積もしくは蓄圧室内に配置されている。この形式のアクチュエータは、本出願人の同時係属出願である特許文献１に記載されている。蓄圧室内の燃料は、一般的には２０００バールに達するほどの高圧であるから、スタックの静水圧荷重は高い。スタックは、スタック構造内に燃料が侵入するのを防止するように作用するポリマーケーブルもしくはスリーブ内にカプセル化されている。

一例として、特許文献２は、燃料噴射器において使用するための圧電アクチュエータの既知の電気コネクタ装置について記載している。圧電素子のスタックは、第１及び第２の配電電極と、各配電電極に電圧を印加する第１及び第２端子を有する電気コネクタとを備えている。

このような高圧環境内に配置されたスタックの場合、該スタックへの電気的接続が蓄圧室内の高圧燃料から適切に封止されるのを確実にするだけでなく、該スタックの絶縁もしくは封止が高静水圧力により有害な影響を受けないよう確実にすることが課題になっている。

欧州特許出願公開第０９９５９０１号明細書 特開２００２−０５４５２７号公報

本発明の目的は、上述した問題に対処する圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータと共に使用する電気コネクタ装置とを提供することにある。

本発明の第１の形態によると、１つ以上の圧電素子のスタックと、使用時に電圧が印加される正の配電電極及び負の配電電極と、電気コネクタ装置とを備えた圧電アクチュエータが提供されている。この電気コネクタ装置は、該正及び負の配電電極にそれぞれ接続するための正及び負の端子から構成されており、該正及び負の端子の各々が使用時に前記スタックの端面に隣接して位置する端子端面を有している。該電気コネクタ装置の前記正及び負の端子の各々は、前記正及び負の配電電極のうちの対応する一方のものの内側接触面に接触するための半径方向外方接触面を有している。

正及び負の配電電極は、スタックの長さに変化をもたらすため該スタックの両端間に電圧を印加できるように、使用時に外部電圧源に接続している。この電気コネクタ装置は、圧電アクチュエータが高圧流体（例えば、燃料）で満たされた蓄圧体積もしくは蓄圧室内に配置される場合に特に有利である。

好適な実施形態において、前記正及び負の端子の各々の前記端子端面は、端子基部により画定されている。各端子基部は、正及び負の配電電極のうちの対応する一方に接触するための前記外方接触面を画定している。好ましい特徴は、前記正及び負の端子の各端子基部がブロックの形態をとっていることである。代表的には、該端子ブロックは、それらがスタックの端面の直ぐ近くに位置するように配設されている。端子端面はスタックの端面に接着剤により取り付けられるのが好都合である。

中実の端子ブロックを介して正及び負の配電電極への接触を行なうことにより、電気コネクタ装置の剛性が向上する。更に、使用されるかも知れない封止材料の押出し通路を最小にするか全く排除することができる。更なる利点は、端子アセンブリの“包絡面”全体がスタックのそれに類似しているため、端子及びスタック間の幾何形状的変化が除去され、より都合良くスタックのカプセル化が行なわれることである。

更なる好適な実施形態において、正及び負の端子の各々は、その端子ブロックから延びて、使用時に外部電圧源に接続するための端子ブレードで終端している端子ステム（端子茎部）を備えている。

前記正及び負の端子、特に該端子のステム及びブロックから成る該端子の領域は、例えばアラミド系紙ワッシャである絶縁層により相隔てられていることが好ましい。

該絶縁層については、前記正及び負の端子に接着剤により結合されていることが好ましく、該正及び負の端子の一方が絶縁層のどちらかの側面に設置されている。

特に好適な実施形態において、圧電アクチュエータは、絶縁スリーブを更に備えており、各端子ステムの少なくとも一部分が前記絶縁スリーブ内に受け入れられている。絶縁スリーブは熱収縮性材料から形成されるのが典型的である。この絶縁スリーブの設置は、端子間に電気アークが発生するのを防止する作用があると共に、アセンブリの周囲部材（例えば、燃料噴射器ハウジングの胴部）に向かうアークの発生を防止している。

好適な一実施形態において、圧電アクチュエータは、端子の絶縁スリーブを囲む環状シールを備えている。好ましいのは、正及び負の端子の各々のステム及びブロックがそれらの間に段部を画成しており、該段部によって、環状シールが着座する当接面を形成していることである。

環状シールは、軸対称の形状をなしていると共に、セラミック材料から形成されていることが好ましい。更に、環状シールは接着剤により当接面に結合されていることが好ましい。当該環状シールは、上述した形式の圧電作動可能な燃料噴射器に採用された場合、絶縁スリーブを囲んで位置していて、蓄圧室と、使用時に外部電圧源に接続する電気コネクタ装置の部材（即ち、端子ブレード）との間にシールを提供している。

更なる好適な実施形態において、環状シールは、その外周面に１つ以上の環状溝を備えている。溝の設置は、環状シールと圧電アクチュエータに設けられた周囲のカプセル化スリーブとの間の封止機能を向上させるように作用している。

圧電スタックは、配電電極に接続する複数の導電材料層を組み入れた複数の圧電材料もしくは圧電セラミック材料の層からなっている。好適な実施形態において、該圧電材料もしくは圧電セラミック材料の各層は、正及び負の電極対を形成する導電材料層により分離されている。配電電極は、スタックの外側表面に設けられているのが好ましい。

本発明の第２の形態によると、上述した圧電アクチュエータにおいて使用するための電気コネクタ装置が提供されている。

本発明の第３の形態によると、本発明の第２の形態による電気コネクタ装置を形成するための方法が提供されており、該方法は、導電材料のブロックを用意する工程と、該ブロックを機械加工して、少なくとも端子ブレードと端子基部とをそれぞれ有する正及び負の端子を画成する工程と、該正及び負の端子を分離するよう前記ブロックを軸方向に二分する工程と、前記正及び負の端子を互いに電気的に絶縁するため、前記正及び負の端子の間に絶縁層を挟む工程とを含んでいる。

各端子は、端子基部と端子ブレードとの間に端子ステムを備えていることが好ましい。

本発明の第４の形態によると、本発明の第２の形態の電気コネクタ装置を形成するための方法は、内部に絶縁層を有する導電材料のブロックを用意する工程と、次いで該ブロックを機械加工して、前記絶縁層により分離された前記正及び負の端子を画成する工程とを含んでいる。

本発明の第５の形態によると、本発明の第１の形態による圧電アクチュエータを形成するための方法は、（ｉ）前記端子端面を前記圧電スタックの端面に付ける工程と、（ii）次いで正及び負の配電電極を前記圧電スタックのそれぞれ外側面に設けて、前記正の配電電極が前記圧電スタックと前記正の端子との間の移り変わり部もしくは遷移部にまたがると共に、前記負の配電電極が前記圧電スタックと前記負の端子との間の移り変わり部にまたがるようにする工程とを含んでいる。

この方法は、一実施形態によると、第１の導電性エポキシ樹脂層を前記正の端子と前記圧電スタックの第１側面にまたがって設けて前記正の配電電極を画定するようにする工程と、第２の導電性エポキシ樹脂層を前記負の端子と前記圧電スタックの第２側面にまたがって設けて前記負の配電電極を画定するようにする工程とを含んでいる。

本発明のこの形態は、両端子及びスタックを互いに組み合わせた後に、電気コネクタ装置の配電電極を形成する便利な方法を提供するものである。従って、電気コネクタ装置及びスタックを互いに組み合わせるのと同時に脆い配電電極をコネクタ端子に接続する必要がなくなる。代わりに、配電電極は、スタック及び両端子を接触させ互いに固定（即ち、接着）した後にのみ形成されることになる。

この明細書のために、図の方向付けについて言及するに際して便宜上、“上側”及び“下側”という呼称が使用されているが、これは限定として解釈されるべきでない。

次に、本発明について、添付図面を参照し、単なる一例として説明することにする。

図１を参照すると、圧縮点火式内燃機関（ディーゼルエンジン）の圧電作動式燃料噴射器は、総括的に符号１０で表わされる圧電アクチュエータを備えており、該圧電アクチュエータは、燃料噴射器のピストン１２の運動を制御するために配置されている。そして、このピストンは、燃料噴射器のニードル弁(valve needle)１６の背部に配置された制御チャンバ１４内の燃料圧力を制御している。制御チャンバ１４内の燃料圧力を制御することにより、燃料噴射器のニードル弁１６は、いずれにせよ噴射が１つ以上の燃料噴射器出口１８を経由して起こるべく制御するように、ニードル弁座部に向かい移動され、かつニードル弁座部から離れる方に移動されている。

噴射のための高圧燃料は、出口１８から遠くにある燃料噴射器の上端に配置された燃料噴射器入口２０に供給されるようになっている。この入口２０は、蓄圧室２２を経由して、燃料を下流側の燃料噴射器通路２４に供給し、ひいては、燃料噴射器出口１８に供給するものである。従って、蓄圧室２２は高圧燃料でいっぱいになっており、圧電アクチュエータ１０のスタック２６が配置されるのは、この蓄圧室内である。

スタック２６は、既知の方法で内部電極（図示せず）により分離された複数の圧電素子から構成されている。正及び負の配電電極（図示せず）の形態である外部電極がスタック２６に設けられていて、スタックの内部電極と適切な接触を行なっている。

電気コネクタ２８即ちコネクタモジュールは、蓄圧室２２の上端のところに配置されていて、電圧を前記正及び負の配電電極に供給するものである。コネクタモジュール２８は、正及び負の配電電極のそれぞれ１つに接続する正及び負の端子を備えていて、外部電圧がスタックの内部電極に印加されるのを可能としている。図１に示した圧電アクチュエータ１０の縮尺比では、電気コネクタの個々の端子は識別することができない。スタック２６の両端にかかる電圧を制御することにより、スタック２６の長さを伸張及び収縮させ、それにより制御ピストン１２を運動させて制御チャンバ１４内の圧力を制御することが可能となる。

圧電スタック２６を蓄圧室２２内の高周囲圧力から保護するため、スタック２６は配電電極を備え、既知の方法でポリマーケーブル又はスリーブ内にカプセル化されている。圧電スタック２６は燃料で満たされた蓄圧室２２内に配置されているので、コネクタモジュール２８がこの蓄圧室内の燃料から封止されているだけでなく、そのための各所要封止部分が悪影響を受けることなく蓄圧室２２内の大きな静圧力に耐え得ることが重要である。

このコネクタモジュール２８は、図２にもっと詳細に示されており、同図において、コネクタモジュール２８は、第１の正端子３０と第２の負端子３２を備えていることが分かる。正端子３０及び負端子３２の各々は３つの部分、即ち、適当な接続手段（図示せず）を介して外部電圧源と協働する端子ブレード３０ａ，３２ａの形態の上端部分、端子ステムもしくは胴部３０ｂ，３２ｂの形態の拡径中間部分、及び基部３０ｃ，３２ｃの形態の下端部分を備えている。端子ブレード３０ａ，３２ａは、それらの間に空室３８を画成するよう離れて置かれているのに対して、各端子のステム３０ｂ，３２ｂ及び基部３０ｃ，３２ｃは、絶縁部材４０によりその近隣から隔てられている。該絶縁部材４０は、絶縁材料の層、即ち絶縁層の形をとっていると共に、正及び負端子のステム３０ｂ，３２ｂの間及び基部３０ｃ，３２ｃの間にそれぞれ挟まれている。

各端子３０，３２の基部３０ｃ，３２ｃは、実質的に平らな下側端面３０ｄ，３２ｄをそれぞれ有する中実ブロックの形を取っている。当該端子の下側端面３０ｄ，３２ｄは、第１の正端子３０及び第２の負端子３２から構成される端子アセンブリの実質的に平らな接触表面を画成するように、互いに同一平面にある。端子の下側端面３０ｄ，３２ｄは、スタック２６の実質的に平らな上側端面４２の直ぐ近傍にあって、該上側端面に当接して配置されている。各端子基部３０ｃ，３２ｃの上面は、それが関連するステム３０ｂ，３２ｂと交差するところに、当接面３４を画定する段部領域を画成している。

スタック２６には正及び負の配電電極４４ａ，４４ｂが設けられており、その各電極は、端子基部３０ｃ，３２ｃのうちの正又は負の関連する基部の半径方向外方接触面３０ｅ，３２ｅと接触を行なっている。基部の外方接触面３０ｅ，３２ｅと接触を行なうために、正及び負の配電電極４４ａ，４４ｂの各々は、スタックの端面４２を越えて突出する領域を有しており、各配電電極４４ａ，４４ｂの接触面はその内側表面、即ち、内向きに面する表面にある。

端子３０，３２のステム３０ｂ，３２ｂは、絶縁スリーブもしくはチューブ４６内に受け入れられている。該スリーブ４６は、熱収縮性材料から形成されるのが代表的である。環状のセラミックシール３６は、スリーブ４６の外側に位置していて、当接面３４に封止態様で着座している。

コネクタモジュール２８及び圧電スタック２６が前述した方法で一旦電気接触状態にされたら、次にスタック２６を外側スリーブ又はシールド４７内にカプセル化するが、該スリーブは、燃料噴射器内に組み込まれたときに、スタック２６の諸素子を蓄圧室２２内の周囲高圧力燃料から保護する。組み立てられた圧電アクチュエータ１０及びコネクタモジュール２８を外側スリーブ４７内にカプセル化し得る方法は、本出願人の同時係属出願である特許文献３に記載されている。

国際公開第０２／０６１８５６号パンフレット

図３は、電気コネクタの別個の諸要素と、コネクタモジュール２８を組み立て得る方法とをより明瞭に図解している。図３（ａ）は負端子３２を示し、図３（ｃ）は正端子３０を示している。双方の端子３０，３２は同一でよいが、コネクタ装置の不適正な接続又は逆付け接続を確実に避けるために、ブレードの面取り加工及び／又はブレードの長さに差を設けてもよい。

各端子３０，３２のステム３０ｂ，３２ｂ及び基部３０ｃ，３２ｃの双方は、リン青銅のような適当な導電材料から形成されている。圧電アクチュエータの動的変位を損なわないように、端子ステム３０ｂ，３２ｂはできるだけ剛性でなければならず、そのため端子材料はこの点を考慮して選択されている。端子ブレード３０ａ，３２ａは金又はニッケルメッキされるのが典型的である。

図３の（ｂ）は、正及び負端子３０，３２のステム３０ｂ，３２ｂ間に位置する絶縁層４０を示している。代表的には、絶縁層４０は、ステムもしくは胴部４０ａと交差部４０ｂとを有するＴ形ワッシャの形を取っている。絶縁層４０を形成する材料は、端子３０，３２に使用される材料に近い機械的弾性係数を有するものが選ばれる。この特性をもつ材料の使用は、実質的に均一な応力区域が圧電スタック２６上に得られることを保証するものである。これは、スタック２６を形成する脆いセラミックの圧電材料として、重要である。

代表的には、例えば、絶縁層４０はアラミド系絶縁紙のような紙から形成されていてもよい。或いは、絶縁層４０はセラミック材料から形成されてもよいが、これは端子３０，３２間の層厚が増す結果になるであろう。

絶縁層４０の胴部もしくはステム４０ａの輪郭は、端子ステム３０ｂ，３２ｂの輪郭にほぼ適合するよう形作られている。絶縁層４０の交差部４０ｂは、端子基部３０ｃ，３２ｃの輪郭に適合するよう形作られている。各端子ステム３０ｂ，３２ｂの内向きに面した（内側）平らな表面３０ｆ，３２ｆは接着剤で被覆されている。次に、端子ステム３０ｂ，３２ｂは、それらの間に絶縁層４０を挟むように接合される。その後、接着剤が硬化され、硬化工程中に端子３０，３２が圧縮され一緒に合わされる。接着剤の硬化後、各端子基部３０ｃ，３２ｃの下側端面３０ｄ，３２ｄを研磨するか、或いは別の手段で機械加工して、微量の硬化接着剤でも除去することが重要である。これは、スタックの端面４２に係合する実質的に平らな表面を提供することを確実にするものである。また、環状のセラミックシール３６の配置前に、スタック２６の軸方向剛度に悪影響を及ぼし得る微量の硬化接着剤でも段付き当接面３４から除去することも重要である。

一旦端子３０，３２が絶縁層４０をそれらの間に保持して互いに組み立てられたら、熱収縮性スリーブ４６を、接着された部分、即ち、端子３０，３２に被せて配置する。スリーブ４６の設置は、端子３０，３２間にアークが発生するのを防止すると共に、圧電アクチュエータ１０が燃料噴射器内に組み込まれたときに周囲の燃料噴射器胴部（図示せず）に向かうアークの発生を防止するものである。代表的には、熱収縮性スリーブ４６はフッ化ポリマーから形成された薄肉部材である。スリーブ４６は、端子３０，３２の周りにぴったり嵌合する“形に成る”ように、熱を加えることにより変形される。スリーブ４６と一緒に組み立てられた端子３０，３２は、図５に示されている。

端子基部３０ｃ，３２ｃの当接面３４に更に接着剤を塗布して環状のセラミックシール３６を該当接面３４に固定する。代表的には、この環状のセラミックシール３６は、機械加工可能なセラミックの形態を取っていると共に、軸対称の形状である（即ち、スタック軸心に対して平行なその軸心を中心として対称である）。環状のセラミックシール３６の軸対称の形状は、フッ化ポリマーの熱収縮性スリーブ４６に対して最良の封止特性を提供することが分かった。その上、対称形状である結果として、セラミックシール３６内の内部応力が最小にされる。特に図４（ｃ）及び図４（ｄ）から分かるように、環状のセラミックシール３６は、その外周面に複数の環状の溝又は凹部４８も備えている。また、溝４８は、環状のセラミックシール３６と外側のカプセル化用スリーブ４７との間の封止を向上させるように作用している。

電気コネクタ２８が完全に組み立てられた場合、それは、図２及び図５に示す外観を有することになる。電気コネクタ２８がスタック２６の上に装着されたときに、第１及び第２の配電電極４４ａ，４４ｂは、該配電電極の内側表面が端子基部３０ｃ，３２ｃの外方接触面３０ｅ，３２ｅと接触を行なうように、スタックの端面４２を越え上方に延びている。この点が、コネクタ端子及び配電電極間の接触がスタック側壁に沿った部位にあり、端子ブレードがスタックの上側表面にかぶさって囲むように延びており、下がっている従前提案の設計と異なっている点である。

本発明の電気コネクタ装置の特別な利点、特に電気コネクタが上述した形式の燃料噴射器アクチュエータ用に使用されるときの利点は、コネクタ端子３０，３２とスタック２６の配電電極４４ａ，４４ｂとの接触が端子基部３０ｃ，３２ｃの外方接触面３０ｅ，３２ｅのところでスタックの配電電極４４ａ，４４ｂの内向き表面との協働を通じて行なわれることである。接触領域は、蓄圧室２２内の燃料のために大きな静圧力を受け、これは電気接触に利するよう作用する。更に、端子基部３０ｃ，３２ｃは細い端子ブレードよりも一層剛性な接触表面を配電電極に与えるものである。また、端子３０，３２の“外側包絡面(outer envelope)”はスタック２６のそれに似ているので、これら部材間に大きな幾何学的な移り変わりはなく、従って、スタック２６及び端子３０，３２のアセンブリのカプセル化を容易に実現することができる。

端子３０，３２を配電電極４４ａ，４４ｂに接続する諸工程は、幾つかの順序の１つで達成される。例えば、配電電極４４ａ，４４ｂは、先ずスタック２６に半田付けしてもよい。端子３０，３２をスタックの端面４２に接着剤で付け、最終工程として、配電電極４４ａ，４４ｂを端子３０，３２に半田付けする。代案として、端子３０，３２を先ずスタックの端面４２に接着剤で付け、次に配電電極４４ａ，４４ｂをスタック２６と端子３０，３２とに半田付けして、所要の電気接続を完了する。更なる別の組立方法においては、端子３０，３２を最初にスタック２６の端面４２に接着剤で付け、その後、導電性の第１及び第２のエポキシ樹脂層を、スタック２６と端子３０，３２との間の移り変わりの部分にまたがって、接着剤で付けられた部材（３０，３２及び２６）上に塗布し、正及び負の配電電極４４ａ，４４ｂをそれぞれ形成する。組立順序の最終工程において、スタック２６を外側カプセル化スリーブ４７内に配置すると、これがスタック２６の全体を囲むと共に、環状のセラミックシール３６の長さの途中まで延びる（即ち、図２に最も明瞭に見ることができる）。

配電電極４４ａ，４４ｂは、スタック２６に半田付けするか、或いは他の手段でスタック２６に接合されてもよい。一旦端子３０，３２を配電電極４４ａ，４４ｂと接触させたら、半田を付けて電気接続を固定する。

使用時には、カプセル化したアクチュエータ装置１０は燃料噴射器の燃料充填した蓄圧室２２内に配置されている。端子ブレード３０ａ，３２ａの上端は、ハーネスコネクタを介して外部供給電圧に接触されていて、スタック２６の電圧制御を可能としている。外側のカプセル化したスリーブと環状のセラミックシール３６のため、種々のスタック素子と電気接触の領域とは蓄圧室２２内の高圧燃料から保護されている。

コネクタモジュール２８を形成する方法の一つは、最初に、導電材料から形成された１本の備蓄棒材（即ち、端子３０，３２のため）と、絶縁材料の別個の層（即ち、絶縁層４０のため）とを用意する。次に、この棒材を機械加工して、第１及び第２の端子ブレード３０ａ，３２ａ、第１及び第２の端子ステム３０ｂ，３２ｂ並びに第１及び第２の端子基部３０ｃ，３２ｃを有する所要の端子構造を画定する。棒材はその重心軸に沿って切断、即ち、二等分され、（図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように）正及び負の端子に分ける。次いで絶縁層４０を（図３（ｄ）に示すように）端子３０，３２の間に挟んでから、前述した次の組立工程が続く。

コネクタモジュール２８を構成する別の方法は図６に関連して最もよく例示されている。端子材料及び絶縁材料は、符号５０で表わされているように矩形の“ブロック”として先ず形成され、その後、このブロックは図３（ｄ）に示した構造を形成するように機械加工される。この場合に必要なことは、絶縁層４０を最初のブロック５０内で端子３０，３２間に既に設けておきながら該ブロック５０を機械加工して端子ブレード３０ａ，３２ａ、端子ステム３０ｂ、３２ｂ並びに端子基部３０ｃ，３２ｃを形成することである。

本発明の電気コネクタ装置と共に用いられる圧電アクチュエータを有する形式の燃料噴射器の概略図である。 本発明の電気コネクタ装置の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は組立前の図２の電気コネクタ装置の諸部材を示す斜視図、（ｄ）は完全に組み立てたときに電気コネクタ装置の端子モジュールを示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図３の（ｄ）の端子モジュールが組み立てられた後の電気コネクタ装置の更なる組立工程を図解する斜視図である。 圧電アクチュエータと一緒に組立終了した電気コネクタ装置の斜視図（即ち、図２に類似する図）である。 図２〜図５の電気コネクタ装置を製造する場合に使用し得る“コネクタ用ブロック”の斜視図である。

符号の説明

１０ 圧電アクチュエータ
２６ スタック
３０ 正の端子
３０ａ 端子ブレード
３０ｂ 端子ステム
３０ｃ 端子基部
３０ｄ 端子端面
３０ｅ 半径方向外方接触面
３２ 負の端子
３２ａ 端子ブレード
３２ｂ 端子ステム
３２ｃ 端子基部
３２ｄ 端子端面
３２ｅ 半径方向外方接触面
３４ 当接面
３６ 環状シール
４０ 絶縁層
４２ スタックの端面
４４ａ 正の配電電極
４４ｂ 負の配電電極
４６ 絶縁スリーブ
４７ 外側スリーブ（外側カプセル化手段）
４８ 環状溝
５０ 導電材料のブロック

Claims (19)

1. 燃料噴射器において使用するための圧電アクチュエータ（１０）であって、
   １つ以上の圧電素子のスタック（２６）と、
   使用時に電圧が印加される正の配電電極（４４ａ）及び負の配電電極（４４ｂ）と、
   該正の配電電極（４４ａ）及び該負の配電電極（４４ｂ）にそれぞれ接続するための正及び負の端子（３０，３２）から構成されており、該正及び負の端子（３０，３２）の各々が前記スタック（２６）の端面（４２）に隣接して位置する端子端面（３０ｄ，３２ｄ）を有している電気コネクタ装置と、
   を備えており、
   前記正及び負の端子（３０，３２）の各々は、前記正の配電電極（４４ａ）及び前記負の配電電極（４４ｂ）のうちの対応する一方のものの内側接触面に接触する半径方向外方接触面（３０ｅ，３２ｅ）を有している、圧電アクチュエータ。
2. 前記正及び負の端子（３０，３２）の各々の前記端子端面（３０ｄ，３２ｄ）が端子基部（３０ｃ，３２ｃ）により画定されており、各端子基部（３０ｃ，３２ｃ）が前記正の配電電極（４４ａ）及び前記負の配電電極（４４ｂ）のうちの対応する一方のものに接触する前記外方接触面（３０ｅ，３２ｅ）を画定している、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 各端子基部はブロック（３０ｃ，３２ｃ）の形態をとっている、請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記正及び負の端子（３０，３２）の各々は、その端子ブロック（３０ｃ，３２ｃ）から延びて、使用時に外部電圧源に接続するための端子ブレード（３０ａ，３２ａ）で終端している端子ステム（３０ｂ，３２ｂ）を備えている、請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記正及び負の端子（３０，３２）の各々の前記端子ステム（３０ｂ，３２ｂ）及び前記端子ブロック（３０ｃ，３２ｃ）は絶縁層（４０）により相隔てられている、請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記絶縁層（４０）は前記正及び負の端子（３０，３２）に結合されており、該正及び負の端子（３０，３２）の一方が接着剤により前記絶縁層（４０）のどちらかの側面に設置されている、請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
7. 絶縁スリーブ（４６）を更に備えており、各端子ステム（３０ｂ，３２ｂ）の少なくとも一部分が前記絶縁スリーブ内に受け入れられている、請求項４〜６のうちのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記絶縁スリーブ（４６）は熱収縮性材料から形成されている、請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
9. 前記絶縁スリーブ（４６）を囲む環状シール（３６）を更に備えている、請求項７又は８に記載の圧電アクチュエータ。
10. 前記正及び負の端子（３０，３２）の各々の前記端子ステム（３０ｂ，３２ｂ）及び前記端子ブロック（３０ｃ，３２ｃ）は、それらの間に段部を画成しており、該段部が前記環状シール（３６）のための当接面（３４）を画定している、請求項９に記載の圧電アクチュエータ。
11. 前記環状シール（３６）は接着剤により前記当接面（３４）に結合されている、請求項１０に記載の圧電アクチュエータ。
12. 前記環状シール（３６）は軸対称の形状をなしている、請求項９〜１１のうちのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
13. 前記環状シール（３６）はその周面に１つ以上の環状溝（４８）を備えている、請求項９〜１２のうちのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
14. 前記圧電スタック（２６）と前記電気コネクタ装置の少なくとも一部分とをカプセル化するための外側カプセル化手段（４７）を更に備えている、請求項１〜１３のうちのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
15. 請求項１〜１４のうちのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ（１０）において使用するための電気コネクタ装置。
16. 請求項１５に記載の電気コネクタ装置を形成するための方法であって、
    導電材料のブロックを用意する工程と、
    該ブロックを機械加工して、少なくとも端子ブレード（３０ａ，３２ａ）と端子基部（３０ｃ，３２ｃ）とをそれぞれ有する正及び負の端子（３０，３２）を画成する工程と、
    該正及び負の端子（３０，３２）を分離するよう前記ブロックを軸方向に二分する工程と、
    前記正及び負の端子（３０，３２）を互いに電気的に絶縁するため、前記正及び負の端子（３０，３２）の間に絶縁層（４０）を挟む工程と、
    を含む方法。
17. 請求項１５に記載の圧電アクチュエータを形成するための方法であって、
    内部に絶縁層（４０）を有する導電材料のブロック（５０）を用意する工程と、
    次いで該ブロック（５０）を機械加工して、前記絶縁層（４０）により分離された前記正及び負の端子（３０，３２）を画定する工程と、
    を含んでいる、方法。
    
18. 請求項１〜１４のうちのいずれか１項に記載の圧電アクチュエータを形成する方法であって、
    （ｉ）前記正及び負の端子（３０，３２）の各々の前記端子端面（３０ｄ，３２ｄ）を前記圧電スタック（２６）に付ける工程と、
    （ii）次いで正及び負の配電電極（４４ａ，４４ｂ）を前記スタック（２６）のそれぞれ外側面に設けて、前記正の配電電極が前記スタック（２６）と前記正の端子（３０）との間の移り変わり部にまたがると共に、前記負の配電電極が前記スタック（２６）と前記負の端子（３２）との間の移り変わり部にまたがるようにする工程と、
    を含む方法。
19. 第１の導電性エポキシ樹脂層を前記正の端子（３０）と前記スタック（２６）の第１側面とに設けて前記正の配電電極（４４ａ）を画定する工程と、第２の導電性エポキシ樹脂層を前記負の端子（３２）と前記スタック（２６）の第２側面とに設けて前記負の配電電極（４４ｂ）を画定する工程とを含む、請求項１８に記載の方法。

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