JPH0436139Y2 - - Google Patents

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JPH0436139Y2
JPH0436139Y2 JP1986111091U JP11109186U JPH0436139Y2 JP H0436139 Y2 JPH0436139 Y2 JP H0436139Y2 JP 1986111091 U JP1986111091 U JP 1986111091U JP 11109186 U JP11109186 U JP 11109186U JP H0436139 Y2 JPH0436139 Y2 JP H0436139Y2
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piezoelectric element
piston
piezoelectric
actuator
fuel
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Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 [産業上の利用分野] 本考案はアクチユエータに関し、詳しくは圧電
素子を用いた圧電アクチユエータに関する。
[Detailed Description of the Invention] Purpose of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to an actuator, and specifically relates to a piezoelectric actuator using a piezoelectric element.

[従来の技術] 圧電素子は応答性が良いため、従来より、各種
のアクチユエータに広く応用されている。例え
ば、圧電素子の高速応答性を利用した内燃機関の
燃料噴射弁(特開昭48−4823等)が知られてい
る。このような燃料噴射弁に用いられた圧電アク
チユエータを第4図に示す。この圧電アクチユエ
ータは金属製のアクチユエータ本体51に摺動自
在に支持された金属製のピストン52、ピストン
52の一端に形成した小径孔52aに凸部54a
が嵌合されたセラミツク製の下絶縁部材54、下
絶縁部材54に一端を接着された圧電素子56、
圧電素子56の他端が接着されたセラミツク製の
上絶縁部材58、上絶縁部材58に設けられた凸
部58aと嵌合する小径孔60aを有してアクチ
ユエータ本体51にボルト62により取付けられ
た金属製アウタカバ60、金属製アウタカバ60
にハーメチツクシール64を介して取付けられた
2本の電極66a,66bを備えている。
[Prior Art] Since piezoelectric elements have good responsiveness, they have been widely applied to various actuators. For example, a fuel injection valve for an internal combustion engine (Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-4823, etc.) that utilizes the high-speed response of a piezoelectric element is known. A piezoelectric actuator used in such a fuel injection valve is shown in FIG. This piezoelectric actuator includes a metal piston 52 slidably supported by a metal actuator body 51, and a convex portion 54a in a small diameter hole 52a formed at one end of the piston 52.
a ceramic lower insulating member 54 fitted with a piezoelectric element 56 having one end glued to the lower insulating member 54;
An upper insulating member 58 made of ceramic to which the other end of the piezoelectric element 56 is bonded, a small diameter hole 60a that fits into a convex portion 58a provided on the upper insulating member 58, and is attached to the actuator body 51 with bolts 62. Metal outer cover 60, metal outer cover 60
Two electrodes 66a and 66b are attached to the electrodes through a hermetic seal 64.

上記圧電素子56はチタン酸ジルコン酸鉛系の
圧電単位(比重5.3g/cm3)を多数積層した積層
構造体である。この圧電素子56の外周には各圧
電単体同士を接続する2種類の3本の電極56
a,56bも設けられている。各電極56a,5
6bと前記電極66a,66bが各々接続されて
いる。
The piezoelectric element 56 is a laminated structure in which a large number of lead zirconate titanate piezoelectric units (specific gravity 5.3 g/cm 3 ) are laminated. On the outer periphery of the piezoelectric element 56, two types of three electrodes 56 are provided to connect the individual piezoelectric elements.
Each of the electrodes 56a, 56b is also provided.
6b is connected to the electrodes 66a and 66b.

この圧電素子56の両端に接着された下絶縁部
材54と上絶縁部材58とは、圧電素子56をア
クチユエータ本体1及びアウタカバ60から各々
電気的に絶縁する。
The lower insulating member 54 and the upper insulating member 58 bonded to both ends of the piezoelectric element 56 electrically insulate the piezoelectric element 56 from the actuator main body 1 and the outer cover 60, respectively.

また、ピストン52の摺動部52bにはバツク
アツプリング68により変形が防止されたOリン
グ70を装着している。一方、ピストン52とア
クチユエータ本体51との間には圧電素子56を
圧縮する方向にピストン52を付勢する皿バネ7
2、皿バネ72とアクチユエータ本体51との間
に設けたリング状のプリロード調整用スペーサ7
4を設けている。更にアクチユエータ本体51内
にはアクチユエータ本体51と圧電素子56とを
絶縁する絶縁スリーブ76が嵌挿されている。
Furthermore, an O-ring 70 that is prevented from being deformed by a back-up spring 68 is attached to the sliding portion 52b of the piston 52. On the other hand, a disc spring 7 is provided between the piston 52 and the actuator body 51 to bias the piston 52 in a direction that compresses the piezoelectric element 56.
2. Ring-shaped preload adjustment spacer 7 provided between the disc spring 72 and the actuator body 51
There are 4. Further, an insulating sleeve 76 is fitted into the actuator body 51 to insulate the actuator body 51 and the piezoelectric element 56.

この圧電アクチユエータは、第4図の状態から
電極66を介して圧電素子56に正の電圧を印加
すると、これにより圧電素子56が伸長し、皿バ
ネ72のバネ力に抗して下絶縁部材54と共にピ
ストン52を図下方に摺動する。また、圧電素子
56に負の電圧を印加すると、これにより圧電素
子56が縮小し、皿バネ72のバネ力によりピス
トン52を図上方に摺動する。
In this piezoelectric actuator, when a positive voltage is applied to the piezoelectric element 56 via the electrode 66 from the state shown in FIG. At the same time, the piston 52 is slid downward in the figure. Furthermore, when a negative voltage is applied to the piezoelectric element 56, the piezoelectric element 56 contracts, and the spring force of the disc spring 72 causes the piston 52 to slide upward in the figure.

[考案が解決しようとする問題点] しかしながら、こうした従来の圧電アクチユエ
ータには以下の如き問題点があつた。即ち、 (1) 従来の圧電アクチユエータは、金属製のアク
チユエータ本体内に圧電素子を収納する都合
上、絶縁部材を設ける必要があり、圧電アクチ
ユエータの全長が長くなるという問題があつ
た。
[Problems to be solved by the invention] However, such conventional piezoelectric actuators have the following problems. (1) Conventional piezoelectric actuators have had the problem of increasing the overall length of the piezoelectric actuator because it is necessary to provide an insulating member to accommodate the piezoelectric element within the metal actuator body.

(2) また、圧電アクチユエータの駆動時には圧電
素子自身にも大きな力が加わり、絶縁部材が接
着された圧電素子の両端面が適切な平面度及び
平行度を備えて組立てられないと、圧電素子に
応力集中や曲げ応力が生じ、圧電素子に亀裂や
割れが発生するという問題もあつた。
(2) Also, when a piezoelectric actuator is driven, a large force is applied to the piezoelectric element itself, and if the piezoelectric element is not assembled with appropriate flatness and parallelism on both end faces of the piezoelectric element to which the insulating material is bonded, the piezoelectric element will be damaged. There was also the problem that stress concentration and bending stress occurred, causing cracks and cracks in the piezoelectric element.

(3) 圧電素子の伸縮量は通常0.1mm前後であるた
め、例えば圧電アクチユエータを燃料噴射弁に
用いるときのように作動油の油圧源として使用
する際には、油圧室の組立寸法管理が重要とな
る。従つて、従来のごとく圧電アクチユエータ
の構成部品点数が多いと、各部品の加工寸法バ
ラツキにより伸縮方向の組立寸法出しが困難で
あつた。よつて、組立に際しては、予め種々の
厚さの絶縁部材を製作し、適当な厚さの絶縁部
材を選んで組み込んでいたので、組立に時間が
かかるという問題があつた。
(3) The amount of expansion and contraction of a piezoelectric element is usually around 0.1 mm, so when using a piezoelectric actuator as a hydraulic source for hydraulic oil, such as when using a fuel injection valve, it is important to manage the assembly dimensions of the hydraulic chamber. becomes. Therefore, when a piezoelectric actuator has a large number of component parts as in the past, it is difficult to assemble the piezoelectric actuator in the expansion and contraction direction due to variations in the processing dimensions of each component. Therefore, when assembling, insulating members of various thicknesses are manufactured in advance, and an insulating member of an appropriate thickness is selected and assembled, which poses a problem in that assembly takes time.

(4) 一方、圧電素子が伸縮する際の速度は、
100μsec以下と非常に高速である。従つて、圧
電素子と連動して動くピストンの重量が圧電ア
クチユエータの高速応答性に及ぼす影響は大き
い。更に、ピストンを縮小方向に付勢するバネ
のバネ力は、圧電素子が縮む際にピストンを追
従させることにより決まるため、ピストンの重
量が大きいとバネ力を大きくしなければならな
かつた。このバネ力を大きくすると駆動力の大
きな圧電素子を使用する必要があり、大きな圧
電素子を必要とするという問題もあつた。
(4) On the other hand, the speed at which the piezoelectric element expands and contracts is
It is extremely fast, less than 100μsec. Therefore, the weight of the piston that moves in conjunction with the piezoelectric element has a large effect on the high-speed response of the piezoelectric actuator. Furthermore, the spring force of the spring that biases the piston in the contraction direction is determined by making the piston follow the piezoelectric element when it contracts, so if the weight of the piston is large, the spring force must be increased. If this spring force is increased, it is necessary to use a piezoelectric element with a large driving force, and there is also a problem that a large piezoelectric element is required.

そこで本考案は上記の問題点を解決することを
目的とし、簡単な構成を有する圧電アクチユエー
タを提供することを目的としてなされた。
Therefore, the present invention has been made with the aim of solving the above-mentioned problems and providing a piezoelectric actuator having a simple configuration.

考案の構成 [問題点を解決するための手段] かかる目的を達成すべく、本考案は問題点を解
決するための手段として次の構成をとつた。即
ち、 圧電素子を具備し、アクチユエータ本体に摺動
自在に支持され上記圧電素子の伸縮と共に移動す
るピストンを備えた圧電アクチユエータにおい
て、 上記ピストンが電気的絶縁性を有するセラミツ
クにより形成されると共に、 上記ピストンに摺動方向と同軸に上記圧電素子
の一端を嵌挿可能に形成された嵌合孔に上記圧電
素子の一端を嵌挿し、 かつ、上記アクチユエータ本体に取り付けられ
た電気的絶縁性を有するアウタカバを備え、 該アウタカバに上記摺動方向と同軸に上記圧電
素子の他端を嵌挿可能に形成された嵌合孔に、所
定厚さに調整されたシムと共に上記圧電素子の他
端を嵌挿し、 更に、一端が上記圧電素子に接続された電極を
上記アウタカバに貫装したことを特徴とする圧電
アクチユエータの構成がそれである。
Structure of the invention [Means for solving the problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following structure as a means for solving the problems. That is, in a piezoelectric actuator comprising a piezoelectric element, a piston that is slidably supported by an actuator body and moves as the piezoelectric element expands and contracts, the piston is formed of ceramic having electrical insulation properties, and One end of the piezoelectric element is fitted into a fitting hole formed in the piston so that one end of the piezoelectric element can be fitted coaxially with the sliding direction of the piston, and an electrically insulating outer cover is attached to the actuator main body. The other end of the piezoelectric element is fitted into a fitting hole formed in the outer cover so that the other end of the piezoelectric element can be fitted coaxially with the sliding direction, together with a shim adjusted to a predetermined thickness. Further, the structure of the piezoelectric actuator is characterized in that an electrode having one end connected to the piezoelectric element is inserted through the outer cover.

上記圧電素子は、材質が電圧を加えると変位や
力が発生するものであればよく、チタン酸ジルコ
ン酸鉛系に限らず、例えばチタン酸バリウム系,
複合ペロブスカイト・チタン酸ジルコン酸鉛系で
もよい。また、その性質は、例えば加えた電界の
方向に変位するものでもよく、または加えた電界
と直角方向に変位するものでもよい。更に、その
構造は、例えば薄い圧電単体を多数積層したもの
でもよく、あるいは、厚い圧電単体を数個積層し
たものでもよい。
The piezoelectric element may be made of any material as long as it generates displacement or force when a voltage is applied, and is not limited to lead zirconate titanate-based materials, such as barium titanate-based materials, etc.
Composite perovskite/lead zirconate titanate may also be used. Moreover, the property may be such that it is displaced in the direction of the applied electric field, or it may be displaced in a direction perpendicular to the applied electric field. Furthermore, the structure may be, for example, one in which a large number of thin piezoelectric elements are laminated, or one in which several thick piezoelectric elements are laminated.

[作用] 上記構成を有する本考案の圧電アクチユエータ
は、圧電素子の端が、ピストンとアウタカバとの
嵌合孔に所定厚さに調整されたシムと共に嵌挿さ
れ、ピストンの先端位置が補正される。また、ピ
ストンとアウタカバとが、圧電素子を電気的に絶
縁すると共に、アウタカバが圧電素子に接続され
た電極を電気的に絶縁した状態で支持する。
[Operation] In the piezoelectric actuator of the present invention having the above configuration, the end of the piezoelectric element is fitted into the fitting hole between the piston and the outer cover together with a shim adjusted to a predetermined thickness, and the tip position of the piston is corrected. . Further, the piston and the outer cover electrically insulate the piezoelectric element, and the outer cover supports the electrode connected to the piezoelectric element in an electrically insulated state.

[実施例] 以下本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図は本考案の一実施例を示す圧電アクチユ
エータの断面図である。この第1図において、上
述した第4図に示す従来の圧電アクチユエータと
同じ部品については同一符号を付して詳細な説明
を省略する。
FIG. 1 is a sectional view of a piezoelectric actuator showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts that are the same as those of the conventional piezoelectric actuator shown in FIG. 4 described above are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted.

上記本実施例の圧電アクチユエータはアクチユ
エータ本体51に摺動自在に支持されたセラミツ
ク製のピストン2を備えている。
The piezoelectric actuator of this embodiment described above includes a piston 2 made of ceramic and slidably supported by an actuator body 51.

このピストン2はアルミナを主成分とする比重
が3g/cm3の電気的絶縁性のあるセラミツクによ
り形成され、一端には圧電素子56の外形よりわ
ずかに大きい径の嵌合孔2cが穿設されている。
また、この嵌合孔2cには、圧電素子56の6箇
所の電極56aと同間隔に6箇所の溝2dも形成
されている(第2図参照)。上記溝2dの位置と
電極56aの位置とを合せて嵌合孔2cに圧電素
子56の一端が嵌挿されている。
This piston 2 is made of electrically insulating ceramic with a specific gravity of 3 g/cm 3 and whose main component is alumina, and a fitting hole 2 c having a diameter slightly larger than the outer diameter of the piezoelectric element 56 is bored at one end. ing.
Moreover, six grooves 2d are also formed in the fitting hole 2c at the same intervals as the six electrodes 56a of the piezoelectric element 56 (see FIG. 2). One end of the piezoelectric element 56 is fitted into the fitting hole 2c, aligning the position of the groove 2d with the position of the electrode 56a.

また、アクチユエータ本体51の上部にはボル
ト62により取付けられたアウタカバ4が設けら
れている。このアウタカバ4はアルミナを主成分
とする電気的絶縁性を有するセラミツクにより形
成され、ピストン2の嵌合孔2c及び6箇所の溝
2dと同じ形状の嵌合孔4a及び6箇所の溝4b
が設けられている。この溝4bの位置と電極56
a,56bとの位置とを合せて嵌合孔4aに円盤
状のシム6と共に圧電素子56の他端が嵌挿され
ている。一方、このアウタカバ4には棒状の2本
の電極8a,8bが貫装されている。この2本の
電極8a,8bの一端は圧電素子56の電極56
a,56bに各々接続されている。上記シム6は
組立時にその厚さを調整してピストン2の先端位
置を補正するためのものである。このシム6は単
純な形状であるので製作も容易であり、また厚さ
の調整も容易である。
Further, an outer cover 4 is provided on the upper part of the actuator main body 51 and is attached with bolts 62. The outer cover 4 is made of electrically insulating ceramic mainly composed of alumina, and has a fitting hole 4a and six grooves 4b having the same shape as the fitting hole 2c and six grooves 2d of the piston 2.
is provided. The position of this groove 4b and the electrode 56
The other end of the piezoelectric element 56 is fitted into the fitting hole 4a together with the disk-shaped shim 6, aligning with the positions of the piezoelectric element 56a and 56b. On the other hand, two rod-shaped electrodes 8a and 8b are inserted through the outer cover 4. One end of these two electrodes 8a, 8b is the electrode 56 of the piezoelectric element 56.
a and 56b, respectively. The shim 6 is used to correct the position of the tip of the piston 2 by adjusting its thickness during assembly. Since the shim 6 has a simple shape, it is easy to manufacture, and its thickness can be easily adjusted.

上述のごとく本実施例の圧電アクチユエータ
は、2本の電極8a,8bを介して圧電素子56
に正の電圧を印加すると、圧電素子56が急速に
伸長し、ピストン2を皿バネ72のバネ力に抗し
て図下方に高速移動する。また、圧電素子56に
加えられた電圧を取り去ると、圧電素子56が急
速に縮小し、この縮小に追従して皿バネ72のバ
ネ力によりピストン2を図上方に高速移動する。
As described above, the piezoelectric actuator of this embodiment connects the piezoelectric element 56 via the two electrodes 8a and 8b.
When a positive voltage is applied to the piezoelectric element 56, the piezoelectric element 56 rapidly expands, and the piston 2 moves at high speed downward in the figure against the spring force of the disc spring 72. Furthermore, when the voltage applied to the piezoelectric element 56 is removed, the piezoelectric element 56 rapidly contracts, and following this contraction, the piston 2 is moved upward in the figure at high speed by the spring force of the disc spring 72.

次に、本実施例の圧電アクチユエータを好適に
用いた燃料噴射弁について説明する。第第3図に
示すようにこの燃料噴射弁は、本圧電アクチユエ
ータのアクチユエータ本体51が螺入された燃料
噴射弁本体10、ノズル孔11が形成されたノズ
ル孔12、スペーサ14、ノズル12及びスペー
サ14を燃料噴射弁本体10に固定するノズルホ
ルダ16、燃料噴射弁本体10に螺入され燃料流
入口18が形成された接続部材20等を備えてい
る。
Next, a fuel injection valve that suitably uses the piezoelectric actuator of this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, this fuel injection valve includes a fuel injection valve body 10 into which an actuator body 51 of the piezoelectric actuator is screwed, a nozzle hole 12 in which a nozzle hole 11 is formed, a spacer 14, a nozzle 12, and a spacer. The nozzle holder 16 fixes the fuel injection valve 14 to the fuel injection valve body 10, and the connecting member 20 is screwed into the fuel injection valve body 10 and has a fuel inlet 18 formed therein.

上記燃料噴射弁本体10内には軸方向に摺動可
能に挿入された制御ロツド22が設けられ、ノズ
ル12及びスペーサ14内には同じく軸方向に摺
動可能に挿入された加圧ピン24及びニードル2
5が各々直列に配設されている。また、燃料噴射
弁本体10内には制御ロツド22の後端に燃料流
入口18と連通した燃料室26が形成され、この
燃料室26には図示しない燃料ポンプにより加圧
された燃料が供給される。従つて、燃料室26の
燃料圧が制御ロツド22の後端に作用する。
A control rod 22 is provided inside the fuel injection valve body 10 so as to be slidable in the axial direction, and a pressure pin 24 and a pressure pin 24 are also provided inside the nozzle 12 and the spacer 14 so as to be slidable in the axial direction. needle 2
5 are arranged in series. Further, within the fuel injection valve body 10, a fuel chamber 26 is formed at the rear end of the control rod 22 and communicates with the fuel inlet 18, and pressurized fuel is supplied to this fuel chamber 26 by a fuel pump (not shown). Ru. Therefore, the fuel pressure in the fuel chamber 26 acts on the rear end of the control rod 22.

更に、制御ロツド22はその中間部に円錘状を
なす受圧面22aを有し、燃料噴射弁本体10内
には上記受圧面22aの周りに制御ロツド加圧室
28が形成されている。この制御ロツド加圧室2
8は圧電アクチユエータのアクチユエータ本体5
1、ピストン2及び燃料噴射弁本体10により形
成された圧力室30に連通している。
Further, the control rod 22 has a conical pressure receiving surface 22a at its intermediate portion, and a control rod pressurizing chamber 28 is formed in the fuel injection valve body 10 around the pressure receiving surface 22a. This control rod pressurization chamber 2
8 is the actuator body 5 of the piezoelectric actuator
1, it communicates with a pressure chamber 30 formed by the piston 2 and the fuel injection valve body 10.

一方燃料噴射弁本体10内には加圧ピン24を
図下方に向けて付勢するばね32が挿入され、ニ
ードル25はこのばね32により加圧ピン24を
介して下方に押圧される。このニードル25には
その中間部に円錘状をなす受圧面34が形成さ
れ、ノズル12内にはこの受圧面34の周りにニ
ードル加圧室36が設けられている。ニードル加
圧室36は、燃料噴射弁本体10、スペーサ1
4、ノズル12内に各々穿設された燃料通路3
8,40,42により燃料室26と連通されると
共に、ニードル28の周りに形成された環状の燃
料通路44を介してノズル孔11に連通されてい
る。
On the other hand, a spring 32 is inserted into the fuel injection valve body 10 to urge the pressure pin 24 downward in the figure, and the needle 25 is pressed downward by the spring 32 via the pressure pin 24. This needle 25 has a conical pressure receiving surface 34 formed in its middle portion, and a needle pressurizing chamber 36 is provided in the nozzle 12 around this pressure receiving surface 34 . The needle pressurizing chamber 36 includes the fuel injection valve main body 10 and the spacer 1.
4. Fuel passages 3 each bored in the nozzle 12
8 , 40 , and 42 communicate with the fuel chamber 26 , and communicate with the nozzle hole 11 via an annular fuel passage 44 formed around the needle 28 .

上述した本燃料噴射弁は、燃料流入口18を介
して燃料室26に所定圧の燃料が供給されると、
燃料室26内の燃料圧により制御ロツド22を図
下方に押圧し、ばね32のばね力と共に加圧ピン
24を介してニードル25を図下方に押圧する。
これにより燃料通路44とノズル孔11との連通
を遮断する(第3図の状態)。従つて、ノズル孔
11から燃料は噴射されない。
The present fuel injection valve described above, when fuel at a predetermined pressure is supplied to the fuel chamber 26 through the fuel inlet 18,
The fuel pressure in the fuel chamber 26 presses the control rod 22 downward in the figure, and together with the spring force of the spring 32, the needle 25 is pressed downward in the figure via the pressure pin 24.
This blocks communication between the fuel passage 44 and the nozzle hole 11 (the state shown in FIG. 3). Therefore, no fuel is injected from the nozzle hole 11.

次に、この状態から、圧電アクチユエータの圧
電素子56に正の電圧を印加し、ピストン2を移
動すると、圧力室30の圧力が上昇する。これに
伴つて制御ロツド加圧室28の圧力が上昇して制
御ロツド22を図上方に押し上げる。一方、燃料
室26と燃料通路38,40,42を介して連通
したニードル加圧室36には上記燃料ポンプによ
る燃料圧が常に加わつているので、この圧力によ
りニードル25をばね32のばね力に抗して図上
方に押し上げる。従つて、燃料通路44とノズル
孔11とが連通され、ノズル孔11より燃料が噴
射される。
Next, from this state, when a positive voltage is applied to the piezoelectric element 56 of the piezoelectric actuator and the piston 2 is moved, the pressure in the pressure chamber 30 increases. Along with this, the pressure in the control rod pressurizing chamber 28 increases, pushing the control rod 22 upward in the figure. On the other hand, since the fuel pressure from the fuel pump is always applied to the needle pressurizing chamber 36, which communicates with the fuel chamber 26 through the fuel passages 38, 40, and 42, this pressure causes the needle 25 to be moved by the spring force of the spring 32. Push it upwards in the figure. Therefore, the fuel passage 44 and the nozzle hole 11 are communicated with each other, and fuel is injected from the nozzle hole 11.

また、圧電素子56に加えられた電圧を取り去
ると、ピストン2が図右方に移動し、燃料室26
の燃料圧とばね32のばね力とにより制御ロツド
22、加圧ピン24を介してニードル25を図下
方に押し下げる。よつて、燃料通路44とノズル
孔11との連通が遮断され、燃料噴射を停止す
る。
Furthermore, when the voltage applied to the piezoelectric element 56 is removed, the piston 2 moves to the right in the figure, and the fuel chamber 26
The fuel pressure and the spring force of the spring 32 push the needle 25 downward in the figure via the control rod 22 and the pressure pin 24. Therefore, communication between the fuel passage 44 and the nozzle hole 11 is cut off, and fuel injection is stopped.

上述したごとく本実施例の圧電アクチユエータ
によると、ピストン2及びアウタカバ4を電気的
絶縁性を有するセラミツク製とすることにより、
圧電素子56の両端に絶縁部材を設けることが不
要となり、圧電アクチユエータの全長を短くする
ことができると共にハーメチツクシール64も不
要となり、電気的構成が簡素になつて、組立も容
易になる。また、ピストン2とアウタカバ4との
嵌合孔2c,4aに圧電素子56の端を嵌挿する
ので、組立が容易になるばかりでなく、組付け時
に圧電素子56が径方向にずれてしまうことがな
い。よつて、組立不良により、圧電素子56の亀
裂や割れを招くおそれが少なくなる。
As described above, according to the piezoelectric actuator of this embodiment, by making the piston 2 and the outer cover 4 from ceramic having electrical insulation properties,
It is no longer necessary to provide an insulating member at both ends of the piezoelectric element 56, the total length of the piezoelectric actuator can be shortened, and the hermetic seal 64 is also no longer necessary, simplifying the electrical configuration and facilitating assembly. Furthermore, since the ends of the piezoelectric element 56 are fitted into the fitting holes 2c and 4a between the piston 2 and the outer cover 4, assembly is not only facilitated, but also the piezoelectric element 56 is prevented from shifting in the radial direction during assembly. There is no. Therefore, there is less possibility that the piezoelectric element 56 will crack or crack due to assembly defects.

しかも、電気的絶縁性を有するので、金属部材
により嵌合孔が形成される場合に比してシヨート
のおそれがない。
Moreover, since it has electrical insulating properties, there is no risk of shortening compared to the case where the fitting hole is formed of a metal member.

更に、部品点数が減少することにより、圧電素
子56の両端面を適切な平面度及び平行度を具備
して組立てることが容易となり、駆動時、圧電素
子56に亀裂や割れを生ずる恐れがない。更に、
部品点数が減少することにより、組立が容易とな
ると共に、各部品の加工寸法バラツキによる伸縮
方向の組立誤差が少なくなる。一方、シム6の形
状が単純になることにより厚さ調整も容易とな
る。場合によつてはシム6が不要となる。
Furthermore, since the number of parts is reduced, it becomes easy to assemble both end faces of the piezoelectric element 56 with appropriate flatness and parallelism, and there is no fear that the piezoelectric element 56 will crack or break when driven. Furthermore,
By reducing the number of parts, assembly becomes easier, and assembly errors in the expansion/contraction direction due to variations in processing dimensions of each part are reduced. On the other hand, since the shape of the shim 6 is simple, the thickness can be easily adjusted. In some cases, the shim 6 is not necessary.

また、上記ピストン2を圧電素子56よりも小
さい比重のセラミツク製として軽量化を図ること
により、皿バネ72のバネ力を弱くすることがで
き、更には圧電素子56の駆動力を小さくするこ
とも可能となる。従つて、圧電素子56に加える
電力を少なくすることもでき、あるいは圧電素子
56を小さくすることも可能である。
Furthermore, by making the piston 2 made of ceramic having a specific gravity smaller than that of the piezoelectric element 56 to reduce its weight, the spring force of the disc spring 72 can be weakened, and furthermore, the driving force of the piezoelectric element 56 can be reduced. It becomes possible. Therefore, the electric power applied to the piezoelectric element 56 can be reduced, or the piezoelectric element 56 can be made smaller.

また、本実施例の圧電アクチユエータを燃料噴
射弁に用いることにより、燃料噴射弁が小さくな
ると共に、圧電素子56に亀裂や割れの発生が減
少するので、燃料噴射弁の故障率が改善される。
また、圧電アクチユエータの応答性がより良くな
るので、より好適な燃料噴射を行なうことも可能
となる。
Further, by using the piezoelectric actuator of this embodiment in a fuel injection valve, the fuel injection valve becomes smaller and the occurrence of cracks and cracks in the piezoelectric element 56 is reduced, so that the failure rate of the fuel injection valve is improved.
Furthermore, since the piezoelectric actuator has better responsiveness, it is also possible to perform more suitable fuel injection.

以上本考案の実施例について説明したが、本考
案はこのような実施例に何等限定されるものでは
なく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.

考案の効果 以上、詳述したように本考案の圧電アクチユエ
ータによると、構成部品を減らすことができ、従
つて、全長を短くすることもできるという優れた
効果を奏する。また、部品点数の減少により、組
立が容易となると共に、圧電素子の両端面を適切
な平面度及び平行度を具備して組立てることも容
易となり、圧電素子の亀裂や割れといつた問題を
生じないという効果も奏する。更に、ピストンと
アウタカバとの嵌合孔に圧電素子の端を嵌挿する
ので、組立が容易になるばかりでなく、組付け時
に径方向にずれることがない。しかも、電気的絶
縁性を有するので、シヨートのおそれがない。
Effects of the Invention As detailed above, the piezoelectric actuator of the present invention has excellent effects in that the number of components can be reduced and the overall length can also be shortened. In addition, the reduction in the number of parts makes assembly easier, and it also becomes easier to assemble the piezoelectric element with appropriate flatness and parallelism on both end faces, which can prevent problems such as cracks and cracks in the piezoelectric element. It also has the effect of not being there. Furthermore, since the end of the piezoelectric element is fitted into the fitting hole between the piston and the outer cover, not only is assembly easy, but there is no possibility of displacement in the radial direction during assembly. Moreover, since it has electrical insulation properties, there is no risk of shot.

また、アウタカバに電極を直接嵌挿でき、ハー
メチツクシールを旋す必要がなく電極構造が簡単
になる。
In addition, the electrode can be inserted directly into the outer cover, and there is no need to rotate the hermetic seal, simplifying the electrode structure.

一方、部品点数が減少するので、組立時の寸法
のばらつきが小さくなり、シムの厚さの調整によ
り容易にピストンの先端位置の補正ができる。ま
た、ピストンの重量を低減できるので、圧電素子
に加える電力を少なくすることもでき、あるいは
圧電素子を小さくすることもできる。
On the other hand, since the number of parts is reduced, variations in dimensions during assembly are reduced, and the position of the tip of the piston can be easily corrected by adjusting the thickness of the shim. Furthermore, since the weight of the piston can be reduced, the electric power applied to the piezoelectric element can be reduced, or the piezoelectric element can be made smaller.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す圧電アクチユ
エータの断面図、第2図は第1図のA−A断面
図、第3図は実施例の圧電アクチユエータを用い
た燃料噴射弁の断面図、第4図は従来の圧電アク
チユエータの断面図、である。 2,52……ピストン、4,60……アウタカ
バ、56……圧電素子。
Fig. 1 is a sectional view of a piezoelectric actuator showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along line AA in Fig. 1, and Fig. 3 is a sectional view of a fuel injection valve using the piezoelectric actuator of the embodiment. , FIG. 4 is a sectional view of a conventional piezoelectric actuator. 2, 52... Piston, 4, 60... Outer cover, 56... Piezoelectric element.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 圧電素子を具備し、アクチユエータ本体に摺動
自在に支持され上記圧電素子の伸縮と共に移動す
るピストンを備えた圧電アクチユエータにおい
て、 上記ピストンが電気的絶縁性を有するセラミツ
クにより形成されると共に、 上記ピストンに摺動方向と同軸に上記圧電素子
の一端を嵌挿可能に形成された嵌合孔に上記圧電
素子の一端を嵌挿し、 かつ、上記アクチユエータ本体に取り付けられ
た電気的絶縁性を有するアウタカバを備え、 該アウタカバに上記摺動方向と同軸に上記圧電
素子の他端を嵌挿可能に形成された嵌合孔に、所
定厚さに調整されたシムと共に上記圧電素子の他
端を嵌挿し、 更に、一端が上記圧電素子に接続された電極を
上記アウタカバに貫装したことを特徴とする圧電
アクチユエータ。
[Claims for Utility Model Registration] A piezoelectric actuator comprising a piezoelectric element and a piston that is slidably supported on an actuator body and moves as the piezoelectric element expands and contracts, wherein the piston is made of ceramic having electrical insulation properties. one end of the piezoelectric element is fitted into a fitting hole that is formed so that one end of the piezoelectric element can be fitted into the piston coaxially with the sliding direction; the piezoelectric element together with a shim adjusted to a predetermined thickness into a fitting hole formed in the outer cover so that the other end of the piezoelectric element can be fitted coaxially with the sliding direction; A piezoelectric actuator characterized in that the other end of the piezoelectric actuator is inserted into the outer cover, and an electrode having one end connected to the piezoelectric element is inserted through the outer cover.
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DE3218576C2 (en) * 1982-05-17 1984-11-08 Honeywell Gmbh, 6050 Offenbach Piezoelectric actuator

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