JP4663514B2 - 圧電素子接続部材およびこれを用いた駆動部材 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子とピン支持体とを電気的に接続するための圧電素子接続部材およびこれを用いた駆動部材に関し、より詳しくは、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射ノズルに用いられる、駆動部材およびこれに用いられる圧電素子接続部材に関するものである。

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コモンレールに高圧燃料を蓄圧し、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に接続された燃料噴射ノズルからシリンダ内に噴射する燃料噴射装置が注目されている。

このコモンレールを用いた燃料噴射装置は、シリンダ内に燃料タンクから供給された燃料を直接噴射するのではなく、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て、コモンレールに接続された燃料噴射ノズルから高圧の燃料がタイミングよくエンジンシリンダ内に噴射されることにより、ディーゼルエンジンの燃焼効率を高めて、有害排気物質を削減しようとするものである。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が使用され、タイミングよく燃料を噴射させる構成のものが用いられている。

この従来の燃料噴射ノズルの駆動部の例の断面図を図３に示す。

駆動部は、図３に示すように、円筒状でステンレス（ＳＵＳ）等から成る金属製のケース110内に圧電素子102等が収容されて成る。ケース110の下方側の端面には、ダイヤフラム106がレーザ溶接等によってケース110に溶接接合されている。また、ケース110内部には、印加する電圧の変化により伸縮する圧電素子102と、圧電素子102の下方側の端面に当接してケース110内を摺動するピストン103が収容されている。さらに、ケース110の上方側の端面には、コネクタ107がレーザ溶接等によってケース110に溶接接合されている。圧電素子102とコネクタ107との間には圧電素子102を支持するためのピン支持体101が設けられており、ピン支持体101とコネクタ107とを貫通して設けられたピンを通じ、ピン支持体101の端面に設けられた電極を介して、圧電素子102に電圧が印加される。

なお、ピン支持体101およびコネクタ107の外周面はケース110の内周面に接着固定されており、圧電素子102は、ピン支持体101によってケース110の上方側に動かないように支持される。

ケース110内部には、図３に示すように、ダイヤフラム106に隣接して、中央に貫通穴104ａを有する板状のシート部材104がケース110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104の貫通穴104ａには、ピストン103のロッド部103ａが摺動自在に貫通されている。このロッド部103ａの端部は、ダイヤフラム106に当接されており、圧電素子102の伸縮により駆動された往復のストロークがピストン103を介してダイヤフラム106に伝わるように構成されている。また、ロッド部103ａの外周側における、ピストン103とシート部材104との間に配置されたバネ105は、ピストン103を圧電素子102に向けて付勢するように配置されている。

そして、コネクタ107とピン支持体101とを介してピンから圧電素子102へ通電された電気信号により圧電素子102が軸方向に縮んで、ダイヤフラム106が上方に移動すると、燃料噴射ノズルの燃料弁を開閉するニードルが作動して、燃料噴射ノズル（図示せず）から燃料がエンジンシリンダ内に噴射される（下記の特許文献１または特許文献２参照）。

また、この従来のピン支持体101はエポキシ樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチックス等の樹脂から成っていた。
特開2004−150276号公報 特開平７−131085号公報

しかしながら、ピン支持体101はエポキシ樹脂やＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチックス等の樹脂から成るため、ケース110に挿入するまでの組立作業中にピン支持体101に静電気による電荷が溜まる場合があった。また、図示しないが、ピン支持体101と圧電素子102とを電気的に接続した後に両者を樹脂カバーで覆う場合があり、その場合、ケース110に挿入するまでの組立作業中にピン支持体101に静電気による電荷がさらに溜まり易くなっていた。以上のようにしてピン支持体101に溜まった電荷が、最終的にピンを介して圧電素子102に流れてしまい、圧電素子102が静電破損してしまう場合があるという問題点があった。

また、最近では、地球環境保護の面から排ガス規制が強化されつつあり、排ガスに含まれるＰＭやＮＯｘ等の有害物質をさらに削減するため、燃料噴射の制御をより適確なものとして内燃機関における燃焼効率を高めることが要求されるようになってきた。

この要求に応えるため、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は、より高圧な燃料の噴射圧に耐えるとともに、燃料噴射のタイミングをより精確なものとするために、高応答速度なものが要求されるようになってきた。そのため、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は、高圧下においても燃料噴射ノズルを確実に開閉させるために変位が大きく、高応答速度の圧電素子102を使用した駆動部を有する構成と成りつつある。さらにダイヤフラム106には燃料からの高い圧力が加わるため、ピン支持体101に非常に高い圧力が加わるようになってきた。

そして、従来の樹脂製のピン支持体101ではこの高圧や圧電素子102の駆動力によって変形が生じ、圧電素子102との当接面が変形する場合があった。その結果、ピン支持体101と圧電素子102とを電気的に接続できなくなり、圧電素子102を作動させることができなくなる場合があった。

従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、圧電素子が静電破損することがなく、燃料からの高い圧力や圧電素子の駆動力によって圧電素子支持部材の圧電素子との当接面が変形することがない、圧電素子の保持手段および燃料噴射ノズルの駆動部材を提供することにある。

本発明の圧電素子接続部材は、圧電素子とピン支持体との間に配置されて、前記圧電素子と前記ピン支持体により保持されるピンとを電気的に接続する圧電素子接続部材であって、セラミック材料からなる板体と、該板体の一主面から他主面にかけて形成された、前記圧電素子と前記ピンとを電気的に接続する導電路と、を備え、前記セラミック材料の体積固有抵抗値が１０ ^５ Ω・ｍ〜１０ ^６ Ω・ｍであることを特徴とする。

また、本発明の圧電素子接続部材は、上記構成において好ましくは、前記セラミック材料は、チタンまたはクロムを含有するアルミナ質セラミックスであることを特徴とする。

また、本発明の駆動部材は、圧電素子と、ピン支持体と、請求項１または請求項２記載の圧電素子接続部材とを、前記圧電素子と前記ピン支持体との間に前記圧電素子接続部材を配置させた状態で筒状ケースの内部に格納してなる。

本発明の圧電素子接続部材は、体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍのセラミック材料から成る板体と、この板体の一主面から他主面にかけて形成された導電路とを備えてなり、圧電素子とピン支持体との間に配置されて圧電素子とピン支持体により保持されるピンとを導電路を介して電気的に接続することから、ピン支持体をケースに挿入するまでの組立作業中にピン支持体に静電気による電荷が溜まったとしても、ピン支持体と圧電素子との間に配置された圧電素子接続部材の表面に漏れ電流が発生し、ピン支持体に高い電位が溜まるということを防止できる。これによって、ピンおよび導電路を介して圧電素子へ高電圧が印加されるのを防止することができ、圧電素子が静電破損することを防止できる。

また、圧電素子接続部材は剛性の高いセラミック材料からなり、この圧電素子接続部材が圧電素子に当接することになるので、圧電素子との当接面が変形しにくく、圧電素子の電気的接続を確保できる。

また、本発明の圧電素子接続部材は、上記構成において好ましくは、セラミック材料は、チタンまたはクロムを含有するアルミナ質セラミックスであることから、導電路間に印加される高圧静電気を適切に放電させるとともに導電路間を流れる圧電素子の駆動信号を確実に絶縁でき、圧電素子の駆動に伴う圧縮応力が加わっても変形し難く、圧電素子の電極と導電路との電気的接続を確保できるものとすることができる。

本発明の駆動部材は、圧電素子と、ピン支持体と、本発明の圧電素子接続部材とを、圧電素子とピン支持体との間に圧電素子を配置させた状態で筒状ケースの内部に格納してなることから、上記本発明の圧電素子接続部材によって圧電素子の静電破損を防止できるとともに、圧電素子接続部材の圧電素子との当接面が変形しにくく、圧電素子の電気的接続が確保できるものとなる。そして、圧電素子が伸縮動作して生じる変位を精確に燃料噴射ノズル側に伝え、正常かつ安定に作動可能な燃料噴射ノズルの駆動部材となる。

次に、本発明の圧電素子接続部材およびこれを用いた燃料噴射ノズルの駆動部材を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の駆動部材の実施の形態の一例を示す断面図、図２は本発明の駆動部材の実施の形態の他の例を示す断面図であり、１はピン支持体、１ｂは一端部をピン支持体１の他主面（図１においては上面）側に突出させるようにして取着された金属製のピン、１ｃはピン支持体１の一主面（図１においては下面）に設けられてピン１ｂの他端部（図１においては下端側）に電気的に接続された配線導体、２は圧電素子接続部材８の一主面（図１においては下面）に当接するとともに電極が導電路８ａに当接されて電気的に接続された圧電素子、８は他主面（図１においては上面）がピン支持体１の一主面に当接し、一主面が圧電素子２に当接するように圧電素子２とピン支持体１との間に配置され、一主面から他主面にかけて導電路８ａが形成された板状の圧電素子接続部材、10は筒状のケースである。

本発明の圧電素子接続部材８は、両主面間を導通するように形成され、かつ一主面側で圧電素子２の電極に当接され、他主面側でピン支持体１の配線導体１ｃに当接される導電路８ａを備える体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍのセラミックスから成る。

導電路８ａは、例えばセラミックス板体の内部に貫通するようにメタライズ導体を形成し、一主面および他主面で圧電素子２の電極および配線導体１ｃに接続しやすいように広面積のメタライズ層が形成されているものでもよいし、セラミック板体の両主面間に貫通孔を設け、その貫通孔内に鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属棒を挿通させ、両主面側で金属板を接続したものでもよいし、金属板の代わりに比較的太い金属棒を挿通させただけのものでもよいし、また、セラミック板体の側面に形成されたメタライズ導体による導電路８ａを経由させたものでもよいし、または側面に接するように配置された金属板等を経由させて構成されたものでもよい。導体部８ａは、セラミックス板体の少なくとも一方の主面または側面に接しておればよく、静電気の電荷を放電させる機能を果たすことができる。

この構成により、ピン支持体１をケース10に挿入するまでの組立作業中にピン支持体１に静電気による電荷が溜まったとしても、ピン支持体１に当接されて導電路８ａが接続された圧電素子接続部材８の表面に漏れ電流が発生し、ピン支持体１に高い電位が溜まるということを防止でき、圧電素子２へ高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を防止できる。一方、圧電素子２を駆動する信号は、静電気によるものほど高電圧ではないので、体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍの絶縁体によって接続導体８ａ間で短絡することなく、圧電素子２に伝達される。

また、圧電素子接続部材８がピン支持体１と圧電素子２との間に配置されることにより、圧電素子接続部材８は硬質であるから、圧電素子２との当接面が変形しにくく、圧電素子２との電気的接続を確保できる。

圧電素子接続部材８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。このような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を保持して接続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、導電路８ａ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圧電素子接続部材８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。

体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｍ〜１０^６Ω・ｍの低絶縁体から成る圧電素子接続部材８は、セラミックスと金属との複合材料等から成る。セラミックスと金属との複合材料としては、例えば、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、圧電素子接続部材８の体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｍ未満であると、接続導体８ａ間の電気的な絶縁を保持できなくなるおそれがある。即ち、ピン１ｂに高電圧（1000Ｖ程度）の電気信号を伝送させると、圧電素子接続部材８内部を通じて接続導体８ａ間での漏れ電流が大きくなり、または、電気的短絡してしまい、圧電素子２に電気信号を伝送できなくなるおそれがある。また、圧電素子接続部材８の体積固有抵抗値が１０^６Ω・ｍを超えて大きくなると、圧電素子接続部材８の表面に沿面放電のような漏れ電流が発生し難くなり、ピン支持体１をケース10に挿入するまでの組立作業中にピン支持体１等に静電気による電位が溜まり易くなる。そして、この電荷がピン１ｂ等を伝わって圧電素子２へ高電圧が印加され、圧電素子２を静電破損させてしまうおそれがある。

また、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。

導電路８ａをメタライズ層によって形成する場合は、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、圧電素子接続部材８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。圧電素子接続部材８の両主面間を導通するメタライズ層は、圧電素子接続部材８の側面に形成されるか圧電素子接続部材８の上下主面を貫通するようにして設けられる貫通導体によって形成される。圧電素子接続部材８に貫通導体を設ける場合、圧電素子接続部材８の所定の位置に上下主面間を貫通する貫通孔を設けておき、この貫通孔に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埋め込んで約1500℃の温度で焼成することによって貫通導体を形成する。

なお、好ましくは、このメタライズ層の露出する表面には電解メッキ法または無電解メッキ法等により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。

次に、この圧電素子接続部材８を使用した本発明の燃料噴射ノズルの駆動部材について図１を用いて以下詳細に説明する。

本発明の燃料噴射ノズルの駆動部は、筒状のケース10と、ケース10内に配置されて格納されたピン支持体１と、ピン支持体１の下面に配線導体１ｃと導電路８ａとが電気的に接続されるように当接配置された上記構成の圧電素子接続部材８と、圧電素子接続部材８の下面に配置され導電路８ａに電極が電気的に接続されるように当接配置された圧電素子２とを具備する。

駆動部材は、図１に示すように、円筒状でＳＵＳ等から成る金属製のケース10内に圧電素子２等が格納されて成る。ケース10の下方側の端面には、ダイヤフラム６がレーザ溶接等によってケース10に溶接接合されている。また、ケース10内部には、印加する電圧の変化により伸縮する圧電素子２と、圧電素子２の下方側の端面に当接してケース10内を摺動するピストン３が収容されている。さらに、ケース10の上方側の端面には、コネクタ７がレーザ溶接等によってケース10に溶接接合されている。圧電素子２とコネクタ７との間には圧電素子２およびピン１ｂを支持するためのピン支持体１が設けられるとともに、ピン支持体１と圧電素子２とを電気的に接続するための圧電素子接続部材８が配置される。ピン支持体１とコネクタ７とを貫通して設けられたピン１ｂおよびピン支持体１の端面に設けられた電極１ｃと圧電素子接続部材８の導電路８ａとを介して、圧電素子２に電圧が印加される。

なお、ピン支持体１およびコネクタ７の外周面はケース10の内周面に接着固定されており、圧電素子２は、ピン支持体１によってケース10の上方側に動かないように支持される。

ケース10内部には、図１に示すように、ダイヤフラム６に隣接して、中央に貫通穴４ａを有する板状のシート部材４がケース10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４の貫通穴４ａには、ピストン３のロッド部３ａが摺動自在に貫通されている。このロッド部３ａの端部は、ダイヤフラム６に当接されており、圧電素子２の伸縮により駆動された往復のストロークがピストン３を介してダイヤフラム６に伝わるように構成されている。また、ロッド部３ａの外周側における、ピストン３とシート部材４との間に配置されたバネ５は、ピストン３を圧電素子２に向けて付勢するように配置されている。

そして、コネクタ７とピン支持体１と圧電素子接続部材８とを介して圧電素子２へ通電された電気信号により圧電素子２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し、燃料弁が開閉することによって燃料噴射ノズル（図示せず）から燃料がエンジンシリンダ内に噴射される。

以上により、ピン支持体１をケース10に挿入するまでの組立作業中にピン支持体１に静電気による電荷が溜まったとしても、ピン支持体１に当接された圧電素子接続部材８の表面に漏れ電流が発生し、ピン支持体１に高い電位が溜まるということを防止でき、ピン１ｂ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を防止できる。なお、組立作業中の静電気のみならず、燃料噴射ノズルとして動作中にピン１ａ間に印加される高電圧サージ等にも効果を有する。

また、圧電素子接続部材８により、圧電素子２からピン支持体１の下面に直接応力が加わるのを防止でき、圧電素子２との当接面が変形するのを防止し、ピン支持体１と圧電素子２とが確実に電気的に接続できるようになり、高応答速度の圧電素子２の変位を燃料噴射ノズルに適確に伝達させることができる。

図１において、筒状の金属製のケース10の内周面には突出部10ａが設けられ、突出部10ａの下面に圧電素子接続部材８の上側主面の外周部が当接するように配置されている。これにより、圧電素子２が軸方向に伸縮した際に加わる圧力を圧電素子接続部材８で支えることができ、ピン支持体１に変形やクラック等の破損が生じるのを防止することができる。そして、コモンレールに蓄圧される燃料がより高圧になっても精確に作動する燃料噴射ノズルの駆動部材とすることが可能になる。

この構成において、圧電素子接続部材８の上側主面は、外周部が円弧状に面取りされた曲面とされるのが好ましく、この形状にすることにより、圧電素子接続部材８の外周部が突出部10ａに強く押し付けられる状態となっても圧電素子接続部材８に応力集中が生ずることなく、圧電素子接続部材８にクラック等の破損が生ずるのを防止することができる。

ピン支持体１はエポキシ樹脂やＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチックス等の樹脂、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックス，Ｓｉ_３Ｎ_４質セラミックス，ＳｉＣ質セラミックス等のセラミックスから成っている。Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックス，Ｓｉ_３Ｎ_４質セラミックス，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、ピン１ｂ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ピン支持体１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。このピン支持体１は、圧電素子２をケース10内の所定位置に支持するとともに、圧電素子２に電気信号を伝達するための２本の金属製のピン１ｂ同士を互いに電気的に絶縁して保持する機能を有する。

また、ピン１ｂは、燃料噴射ノズルの駆動部材に取着されたコネクタ７から圧電素子２に電気信号を伝達する機能を有し、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、棒状に成形されて成るものである。従って、ピン１ｂは少なくとも一対（２本）が使用されるが、導通される電気信号によっては複数本使用される場合もあるし、１本でよい場合もある。このピン１ｂは、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴット（塊）を圧延加工法や押し出し加工法等、従来周知の金属加工法により所定の棒状に加工することによって製作される。

ピン支持体１はエポキシ樹脂やＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチックス等の樹脂から成る場合、ピン支持体１の成型時に金属製のピン１ｂと金属製の配線導体１ｃとを金型内に予めセットしておき、次いで金型内に樹脂を流し込むことによって、ピン支持体１が形成される。なお、ピン１ｂは必ずしもピン支持体１に密着されて、または接合されている必要はない。

ピン支持体１が、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックス，Ｓｉ_３Ｎ_４質セラミックス，ＳｉＣ質セラミックス等のセラミックスから成る場合、ピン１ｂが挿通される貫通孔１ａを少なくとも一対形成しておき、一主面（図１の下方面）の貫通孔１ａの開口部に、予めＭｏ，Ｍｎ，Ｗ等のメタライズ層から成る配線導体１ｃが形成されている。例えば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される。

ピン支持体１にメタライズ層から成る配線導体１ｃを形成するには、上述の圧電素子接続部材にメタライズ層を施す方法と同じ方法を用いればよい。

そして、その配線導体１ｃに銀（Ａｇ）ろうやＡｇ−銅（Ｃｕ）ろう等のろう材を介してピン１ｂの他端部が接合され、ピン１ｂの一端部はピン支持体１の他主面（図１の上方面）に突出するようにピン１ｂが取着される。また、配線導体１ｃは、ピン１ｂの他端側を平板状に成形することによりピン１ｂと一体に形成されたものとしてもよいし、上記形成のメタライズ層の上にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等から成る金属板がＡｇろうやＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を介して接合されることで成っていてもよい。

そして、ピン１ｂをピン支持体１に設けられた貫通孔１ａに挿通し、ピン１ｂを配線導体１ｃにＡｇろうやＡｇ−Ｃｕろう等のろう材を加熱溶融することによってピン１ｂをピン支持体１にろう付けし、ピン支持体１を作製する。

なお、配線導体１ｃがメタライズ層の上に金属板がろう材を介して接合されて成る構成である場合、ピン１ｂをピン支持体１にろう付け接合する際に、金属板もメタライズ層の上にろう付け接合される。以上のようにして、ピン支持体１が完成する。

また、ピン１ｂをピン支持体１の一主面側の配線導体１ｃの１点のみでろう付け接合するのは、ピン１ｂとピン支持体１との接合される面積を最小限としてピン支持体１にピン１ｂとの熱膨張差による応力が加わるのを最小限に抑え、ピン支持体１にクラック等の破損が生ずるのを防止するためである。本発明において、ピン支持体１に、ピン１ｂを１点で固定するだけでよいのは、これで十分機能する上に、上記効果を奏させるためであるが、さらに強度を持たせるためにピン１ｂをピン支持体１の他主面側でも接合して固定したり、貫通孔１ａの内部でも接合したりしてもよいことは言うまでもない。

なお、ケース10は筒状でＳＵＳ等から成る金属製のものである。

次に、ピン支持体１を改良した本発明の燃料噴射ノズルの駆動部材について図２を用いて以下詳細に説明する。

図２におけるピン支持体１は、第一の絶縁基体11および第二の絶縁基体12を備え、第一の絶縁基体11は、他主面側の外周部に支持部１ｄを有しこの支持部１ｄを含む他主面に別体にされた第二の絶縁基体12の一主面が当接されている。
すなわち、本実施の形態例におけるピン支持体１は、図１に示す実施の形態例に対して、第一の絶縁基体11および第二の絶縁基体12に2分割された構成を有し、さらに、第一の絶縁基体11の他主面に外周が第一の絶縁基体11の外周よりも内側に位置する第二の絶縁基体12が当接されたものである。そして、第一の絶縁基体11の一主面側に圧電素子接続用部材が当接されるように配置される。

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、Ａｌ_２Ｏ_３質セラミックス，Ｓｉ_３Ｎ_４質セラミックス，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。

第一の絶縁基体11の外径より第二の絶縁基体12の外径が小さい形状であるために、第一の絶縁基体11の他主面外周部に支持部１ｄを設けることができる形状となる。そして、この支持部１ｄを含む面で第一の絶縁基体11と第二の絶縁基体12とに二分割されている構成とされている。

そして、支持部１ｄを、図２に示すように、ケース10の内周面に形成された突出部10ａに当接するようにケース内に配置させる。この構成によって、第一の絶縁基体11の一主面に当接された圧電素子２が電気信号によって駆動されて縮んだり伸びたりした際においても、ピン支持体１が支持部１ｄでケース10に支持固定され、圧電素子２の伸縮による変位が圧電素子２の第一の絶縁基体11に当接されている側と反対側に確実に伝えられる。

圧電素子２をケース10内でずれないように強固に確実に支持固定するためには、圧電素子２が縮んだり伸びたりした際においても第一の絶縁基体11が変形しないことが要求される。そのため第一の絶縁基体11には、硬くて２本のピン１ｂを互いに絶縁させることが可能な絶縁材料であるセラミックスが好適に使用できる。

また、第一の絶縁基体11と第二の絶縁基体12とが支持部１ｄを含む面で二分割されていることによって、応力が加わり最もクラックが入りやすいピン支持体１の部位に管理不能のクラックが入って破損することがない。

なお、ピン支持体１の他の構成部材は、図１に示す実施の形態例と同様であるので説明を省略する。

以上により、高応答速度の圧電素子の変位を燃料噴射ノズルに適確に伝達させることができ、また高圧力を支える部分においてクラック等の破損が生じることのないピン支持体１およびこれを用いた燃料噴射ノズルの駆動部材を提供することができる。そして、コモンレールに蓄圧される燃料がより高圧力になっても精確に作動する燃料噴射ノズルとすることが可能になる。また、作業中等に圧電素子２が静電破壊されることがなく、信頼性の高い駆動部材となる。

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。例えば、上記においてピン１ｂは、セラミックスと熱膨張係数の近い金属部材を用いる例について説明したが、銅（Ｃｕ）等の電気抵抗値の低い金属材料から成ってもよく、この構成により、外部からの電気信号をピン１ｂで損なうことなく、より適確に圧電素子２に伝えることが可能となる。

本発明の燃料噴射ノズルの駆動部材の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の燃料噴射ノズルの駆動部材の実施の形態の他の例を示す断面図である。 従来の燃料噴射ノズルの駆動部材の例を示す断面図である。

符号の説明

１：ピン支持体
１ｃ：配線導体
２：圧電素子
８：圧電素子接続部材
８ａ：導電路
10：ケース
10ａ：突出部

Claims (3)

1. 圧電素子とピン支持体との間に配置されて、前記圧電素子と前記ピン支持体により保持されるピンとを電気的に接続する圧電素子接続部材であって、
   セラミック材料からなる板体と、該板体の一主面から他主面にかけて形成された、前記圧電素子と前記ピンとを電気的に接続する導電路と、を備え、
   前記セラミック材料の体積固有抵抗値が１０ ^５ Ω・ｍ〜１０ ^６ Ω・ｍであることを特徴とした圧電素子接続部材。
2. 前記セラミック材料は、チタンまたはクロムを含有するアルミナ質セラミックスであることを特徴とする請求項１記載の圧電素子接続部材。
3. 圧電素子と、ピン支持体と、請求項１または請求項２記載の圧電素子接続部材とを、前記圧電素子と前記ピン支持体との間に前記圧電素子接続部材を配置させた状態で筒状ケースの内部に格納してなる駆動部材。
   

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