JP5176678B2 - Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator and its manufacturing method that can be reduced in size by a simple configuration. <P>SOLUTION: A piezoelectric actuator 1 includes a pipe 20 which is provided at its tip with a shrinkable part 21 which houses a piezoelectric element 10 and is expanded and contracted in axial direction, and a tubular housing 30 which houses a pair of terminal leads 41 electrically connecting a pair of power supply wires 42 for supplying electric power from the outside and a pair of external electrodes 14 connected to the piezoelectric element 10 while being connected in the axial direction on the rear end side of the pipe 20. The housing 30 allows the pair of terminal leads 41 to be inserted thereto collectively, and provides airtight sealing between the pair of terminal leads 41 and itself using a seal part 32 of a seal material. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、積層型の圧電素子を備えた圧電アクチュエータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator provided with a laminated piezoelectric element and a method for manufacturing the same.

従来、自動車等の内燃機関の燃料噴射用インジェクタに用いられる圧電アクチュエータとしては、金属ベローズ等からなる伸縮部を有する金属等からなるパイプ部内に、電圧を印加することにより駆動（変位）する圧電素子を収納したものが知られている（特許文献１、２参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a piezoelectric actuator used in a fuel injection injector for an internal combustion engine such as an automobile, a piezoelectric element that is driven (displaced) by applying a voltage to a pipe portion made of metal or the like having a telescopic portion made of a metal bellows or the like. Is known (see Patent Documents 1 and 2).

例えば、図１４に示すごとく、圧電アクチュエータ９１は、パイプ部９２０に金属製のハウジング部９３０及びシール用部材９３１を連結し、そのハウジング部９３０及びシール用部材９３１の内部に圧電素子９１０の外部電極９１４に接合された一対のターミナルリード９４１を挿通させ、外部からターミナルリード９４１及び外部電極９１４を介して圧電素子９１０に電力を供給することができるよう構成されている。   For example, as shown in FIG. 14, the piezoelectric actuator 91 includes a pipe 920 connected to a metal housing 930 and a sealing member 931, and external electrodes of the piezoelectric element 910 are connected to the housing 930 and the sealing member 931. A pair of terminal leads 941 joined to 914 are inserted, and electric power can be supplied to the piezoelectric element 910 from the outside via the terminal leads 941 and the external electrodes 914.

また、同図に示すごとく、圧電アクチュエータ９１は、内部への燃料の浸入防止や圧電素子９１０に対する湿度対策のために、シール用部材９３１の後端に設けられた二つの挿通孔９３３にターミナルリード９４１を一本ずつ通し、それぞれの挿通孔９３３をシール材よりなるシール部９３２によってシールしている。   Further, as shown in the figure, the piezoelectric actuator 91 has a terminal lead in two insertion holes 933 provided at the rear end of the sealing member 931 in order to prevent the intrusion of fuel into the inside and to prevent humidity against the piezoelectric element 910. 941 is passed one by one, and each insertion hole 933 is sealed by a seal portion 932 made of a sealing material.

特開平２−１３７２８２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-137282 特表２００５−５２１８２２号公報JP 2005-521822 A

しかしながら、従来の圧電アクチュエータの構造では、パイプ部の後端側にハウジング部及びシール用部材の二つの部材を連結する。また、シール用部材においては、二つの挿通孔を設け、その挿通孔にターミナルリードを一本ずつ通してシールする。そのため、圧電アクチュエータの軸方向及び径方向の大型化が問題となっていた。これにより、従来の圧電アクチュエータは、それ自体を小型化することが困難であった。また、圧電アクチュエータを内蔵するインジェクタ全体の小型化、軽量化、様々な構造（バリエーション）への対応も困難であった。   However, in the conventional piezoelectric actuator structure, the housing member and the sealing member are connected to the rear end side of the pipe portion. Further, the sealing member is provided with two insertion holes, and the terminal leads are passed through the insertion holes one by one for sealing. Therefore, the enlargement of the piezoelectric actuator in the axial direction and the radial direction has been a problem. As a result, it has been difficult to reduce the size of the conventional piezoelectric actuator itself. In addition, it has been difficult to reduce the size and weight of the injector including the piezoelectric actuator and to cope with various structures (variations).

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構造で小型化を実現することができる圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator that can be miniaturized with a simple structure and a method for manufacturing the same.

本発明は、内燃機関の燃料噴射用のインジェクタに内蔵される圧電アクチュエータであって、
圧電素子を収容すると共に軸方向に伸縮する伸縮部を先端に設けたパイプ部と、
該パイプ部の後端側において軸方向に連結しており、上記圧電素子に接続された一対の外部電極と外部から電力を供給する一対の電力供給用ワイヤとの間を電気的に接続する一対のターミナルリードを収容する筒状のハウジング部とを有しており、
該ハウジング部は、その内部において上記一対のターミナルリードをまとめて挿通させると共に、該一対のターミナルリードとの間をシール材よりなるシール部により気密的に封止してなり、かつ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）により構成されていると共に、インジェクタボディに当接する当接面を有しており、
上記シール部は、上記シール材を窒素雰囲気中において処理することにより形成されており、
上記ハウジング部の上記当接面は、上記シール部を形成する際に生じた窒化層を除去する加工を施してあることを特徴とする圧電アクチュエータにある（請求項１）。 The present invention is a piezoelectric actuator built in an injector for fuel injection of an internal combustion engine,
A pipe portion that houses a piezoelectric element and that is provided with an expansion / contraction portion at the tip thereof that extends and contracts in the axial direction;
A pair connected in the axial direction on the rear end side of the pipe portion and electrically connecting between a pair of external electrodes connected to the piezoelectric element and a pair of power supply wires for supplying power from the outside. A cylindrical housing portion that accommodates a terminal lead of
The housing unit, in its interior with is inserted together the pair of terminal leads, Ri Na and sealed hermetically sealed by a sealing portion made of a sealing material between the pair of terminal leads, and stainless steel (SUS) and has a contact surface that contacts the injector body,
The sealing part is formed by processing the sealing material in a nitrogen atmosphere,
The contact surface of the housing part is a piezoelectric actuator characterized in that a process for removing a nitrided layer generated when the seal part is formed is performed (Claim 1).

本発明の圧電アクチュエータは、上記パイプ部の後端側に上記ハウジング部が軸方向に連結している。そして、上記ハウジング部は、その内部において上記一対のターミナルリードを挿通させると共に上記シール部により気密的に封止（シール）してなる。
すなわち、従来のように、上記一対のターミナルリードを挿通させるための部材と上記シール部によってシールするための部材とを別体で構成するのではなく、これらを上記ハウジング部一部材により構成している。そのため、上記パイプ部の後端側に連結される部分の軸方向長さを従来よりも短縮することができる。これにより、上記圧電アクチュエータの軸方向の小型化（全長短縮化）を実現することができる。 In the piezoelectric actuator of the present invention, the housing part is connected in the axial direction to the rear end side of the pipe part. The housing portion is inserted through the pair of terminal leads and hermetically sealed (sealed) by the seal portion.
That is, unlike the conventional case, the member for inserting the pair of terminal leads and the member for sealing by the seal portion are not configured separately, but are configured by one member of the housing portion. Yes. Therefore, the axial length of the portion connected to the rear end side of the pipe portion can be reduced as compared with the conventional case. As a result, it is possible to reduce the axial size of the piezoelectric actuator (shortening the overall length).

また、上記ハウジング部は、筒状を呈しており、その内部において上記一対のターミナルリードをまとめて挿通させると共に上記シール部によりシールしてなる。
すなわち、従来のように、二つの孔を設けて上記ターミナルリードを一本ずつ通し、それぞれの孔をシールするのではなく、上記ハウジング部の内部に設けられた一つの孔に上記ターミナルリードを二本まとめて通し、その孔をシールしている。そのため、上記ハウジング部の外径を従来よりも小さくすることができる。これにより、上記圧電アクチュエータの径方向の小型化を実現することができる。 The housing portion has a cylindrical shape, and the pair of terminal leads are collectively inserted therein and sealed by the seal portion.
That is, instead of providing two holes and passing the terminal leads one by one as in the prior art, and sealing each hole, the terminal leads are inserted into one hole provided in the housing portion. This hole is put through and the hole is sealed. Therefore, the outer diameter of the housing part can be made smaller than before. Thereby, size reduction in the radial direction of the piezoelectric actuator can be realized.

このように、本発明によれば、簡易な構造で小型化を実現することができる圧電アクチュエータを提供することができる。
また、これによって、圧電アクチュエータを例えば燃料噴射用のインジェクタに内蔵する場合には、インジェクタ全体の小型化、軽量化を実現することができ、様々な構造（バリエーション）にも対応することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric actuator that can be downsized with a simple structure.
Further, when the piezoelectric actuator is incorporated in, for example, an injector for fuel injection, the entire injector can be reduced in size and weight, and various structures (variations) can be dealt with.

本発明において、上記ハウジング部は、上記シール部よりも後方に延設された筒状の延設部を有し、該延設部の内部において上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを接合してなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとの接合部を上記ハウジング部の内部に収容することができる。これにより、上記圧電アクチュエータをさらに軸方向に小型化することができる。 In the present invention, the housing part has a cylindrical extension part extending rearward from the seal part, and the terminal lead and the power supply wire are joined inside the extension part. (Claim 2).
In this case, the joint portion between the terminal lead and the power supply wire can be accommodated in the housing portion. Thereby, the piezoelectric actuator can be further downsized in the axial direction.

また、上記ハウジング部の上記延設部は、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとの接合部に対向する位置に内外に貫通する開口孔を有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記開口孔を用いて上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを接合することができる。すなわち、例えば、上記開口孔から接合用の電極を差し込んで抵抗溶接により接合することができる。これにより、上記ハウジング部の内部において、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを容易に接合することができる。また、接合後には、上記開口孔から上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとの接合状態を確認することができる。 Moreover, it is preferable that the extension part of the housing part has an opening hole penetrating inward and outward at a position facing a joint part between the terminal lead and the power supply wire.
In this case, the terminal lead and the power supply wire can be joined using the opening hole. That is, for example, a joining electrode can be inserted from the opening hole and joined by resistance welding. Thus, the terminal lead and the power supply wire can be easily joined inside the housing portion. Moreover, after joining, the joining state of the terminal lead and the power supply wire can be confirmed from the opening hole.

また、上記一対の電力供給用ワイヤは、ブッシュガイド部に収容されており、該ブッシュガイド部は、その先端部が上記ハウジング部内に挿入されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記ブッシュガイド部の先端部を上記ハウジング部内に挿入することにより、上記圧電アクチュエータをさらに軸方向に小型化することができる。
なお、上記ブッシュガイド部とは、上記電力供給用ワイヤの形状を保持し、該電力供給ワイヤと共に別部材に容易に組み付けるためのものである。例えば、上記圧電アクチュエータをインジェクタに用いる場合には、上記電力供給用ワイヤを収容した上記ブッシュガイド部は、インジェクタ側に組み付けられる。 Preferably, the pair of power supply wires are accommodated in a bush guide portion, and the tip end portion of the bush guide portion is inserted into the housing portion.
In this case, the piezoelectric actuator can be further downsized in the axial direction by inserting the distal end portion of the bush guide portion into the housing portion.
The bush guide portion is for holding the shape of the power supply wire and easily assembling it with another member together with the power supply wire. For example, when the piezoelectric actuator is used for an injector, the bush guide portion containing the power supply wire is assembled on the injector side.

また、上記ハウジング部の内周面には、凹状又は凸状のハウジング係合部が軸方向に設けられており、上記ブッシュガイド部の外周面には、凸状又は凹状のブッシュガイド係合部が軸方向に設けられており、上記ハウジング係合部と上記ブッシュガイド係合部とは、互いに係合していることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記ハウジング部内に挿入される上記ブッシュガイド部の周方向の位置決めを、上記ハウジング係合部と上記ブッシュガイド係合部とを係合させることによって容易に行うことができる。これにより、上記ブッシュガイド部を所望の位置に配設することができ、抜け、ガタ等を防止することができる。
なお、上記ハウジング係合部及びブッシュガイド係合部は、互いに係合し、上記ブッシュガイド部の位置決めをすることができれば、その他の形状を採用することもできる。 A concave or convex housing engaging portion is provided in the axial direction on the inner peripheral surface of the housing portion, and a convex or concave bush guide engaging portion is provided on the outer peripheral surface of the bush guide portion. Is preferably provided in the axial direction, and the housing engaging portion and the bush guide engaging portion are preferably engaged with each other.
In this case, the positioning of the bush guide portion inserted into the housing portion in the circumferential direction can be easily performed by engaging the housing engagement portion and the bush guide engagement portion. Accordingly, the bush guide portion can be disposed at a desired position, and can be prevented from coming off or loose.
The housing engaging portion and the bush guide engaging portion may be engaged with each other to adopt other shapes as long as the bush guide portion can be positioned.

また、上記ブッシュガイド部の外周面には、外方に突出する突起部が設けられており、該突起部は、上記ハウジング部の上記延設部の上記開口孔に係合していることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記ハウジング部内に挿入される上記ブッシュガイド部の位置決めを、上記ブッシュガイド部の上記突起部を上記ハウジング部の上記開口孔に係合させることによって容易に行うことができる。これにより、上記ブッシュガイド部を所望の位置に配設することができ、抜け、ガタ等を防止することができる。
また、上記ブッシュガイド部の上記突起部は、上記ハウジング部の上記延設部の上記開口孔に係合し、上記ブッシュガイド部の位置決めをすることができれば、その他の形状を採用することもできる。 Further, a projecting portion protruding outward is provided on the outer peripheral surface of the bush guide portion, and the projecting portion is engaged with the opening hole of the extending portion of the housing portion. Preferred (claim 6).
In this case, the positioning of the bush guide portion inserted into the housing portion can be easily performed by engaging the projection portion of the bush guide portion with the opening hole of the housing portion. Accordingly, the bush guide portion can be disposed at a desired position, and can be prevented from coming off or loose.
Further, the protrusion of the bush guide portion can be engaged with the opening hole of the extended portion of the housing portion, and other shapes can be adopted as long as the bush guide portion can be positioned. .

また、上記圧電アクチュエータは、内燃機関の燃料噴射用のインジェクタに内蔵されるアクチュエータである。
この場合には、上記圧電アクチュエータの小型化により、上記インジェクタ全体の小型化、軽量化を実現することができる。また、上記インジェクタの様々な構造（バリエーション）に対応することができる。 The piezoelectric actuator is an actuator built in an injector for fuel injection of an internal combustion engine .
In this case, downsizing and weight reduction of the whole injector can be realized by downsizing the piezoelectric actuator. Moreover, it can respond to various structures (variations) of the injector.

また、上記ハウジング部は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）により構成されていると共に、インジェクタボディに当接する当接面を有しており、上記シール部は、上記シール材を窒素雰囲気中において処理することにより形成されており、上記ハウジング部の上記当接面は、上記シール部を形成する際に生じた窒化層を除去する加工を施してある。
すなわち、上記シール部を窒化処理によって形成した場合には、上記ハウジング部の表面には窒化層が形成され、非常に硬くなる。そして、上記ハウジング部の上記当接面は、上記インジェクタボディとの接触により磨耗し易くなる。よって、上記当接面に形成された窒化層を除去する加工を施しておくことにより、上記当接面の磨耗を抑制することができる。 The housing part is made of stainless steel (SUS) and has an abutting surface that abuts the injector body. The sealing part is obtained by processing the sealing material in a nitrogen atmosphere. The contact surface of the housing portion is formed so as to remove a nitride layer generated when the seal portion is formed .
That is, when the sealing part is formed by nitriding, a nitrided layer is formed on the surface of the housing part and becomes very hard. And the said contact surface of the said housing part becomes easy to wear by the contact with the said injector body. Therefore, wear of the contact surface can be suppressed by performing a process of removing the nitride layer formed on the contact surface.

また、上記シール部は、ハーメチックシール等により構成することができる。
ハーメチックシールとは、例えば、上記ハウジング部を構成するステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属と上記シール部を構成するガラス材料との熱膨張差による圧縮応力及びガラス濡れによる接着でシールしてなるものである。具体的には、上記ハウジング部と上記一対のターミナルリードとの間にガラス材料を配設し、熱処理を行うことによって両者の間をシールすることができる。
なお、ガラス材料としては、ソーダバリウムガラス、ホウケイ酸ガラス等を用いることができる。 Moreover, the said seal part can be comprised by a hermetic seal etc.
A hermetic seal is formed by, for example, sealing with a compression stress due to a difference in thermal expansion between a metal such as stainless steel (SUS) constituting the housing part and a glass material constituting the seal part and adhesion due to glass wetting. is there. Specifically, a glass material can be disposed between the housing part and the pair of terminal leads, and a heat treatment can be performed to seal between the two.
As the glass material, soda barium glass, borosilicate glass, or the like can be used.

次に、上記請求項３の圧電アクチュエータを製造する方法において、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを接合するに当たっては、
両者を上記ハウジング部の後端開口部から挿入した一方の接合用電極と上記ハウジング部の上記延設部の上記開口孔から挿入した他方の接合用電極とにより挟持し、上記両者を介して両接合用電極間に電流を流し、上記両者を抵抗溶接により接合することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法がある（請求項７）。 Next, in the method of manufacturing the piezoelectric actuator according to claim 3, in joining the terminal lead and the power supply wire,
Both are sandwiched between one joining electrode inserted from the rear end opening of the housing part and the other joining electrode inserted from the opening hole of the extension part of the housing part, and both are interposed via the both. flowing a current between bonding electrode, there is a method of manufacturing a piezoelectric actuator, characterized in that joining by resistance welding the two (claim 7).

この製造方法では、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを接合するに当たっては、上記ハウジング部の後端開口部から挿入した一方の接合用電極と上記開口孔から径方向に挿入した他方の接合用電極とにより、両者を接合部において容易かつ確実に挟持することができる。そのため、上記ハウジング部の内部において、上記両者を抵抗溶接により精度良く接合することができる。   In this manufacturing method, when joining the terminal lead and the power supply wire, one joining electrode inserted from the rear end opening of the housing portion and the other joining inserted in the radial direction from the opening hole. With the electrode for use, both can be easily and reliably held at the joint. Therefore, in the inside of the said housing part, both of the above can be joined with high accuracy by resistance welding.

また、上記製造方法において、上記ターミナルリードは、平板形状であることが好ましい（請求項８）。
すなわち、上記ターミナルリードは、一般的に上記電力供給用ワイヤよりも径や厚みが大きい。したがって、上記ターミナルリードを平板形状とすることにより、該ターミナルリードに上記電力供給用ワイヤを接触（密着）させ易くなり、両者の接合を容易に行うことができる。 Moreover, in the said manufacturing method, it is preferable that the said terminal lead is flat plate shape ( Claim 8 ).
That is, the terminal lead is generally larger in diameter and thickness than the power supply wire. Therefore, by making the terminal lead into a flat plate shape, the power supply wire can be easily brought into contact (adhered) to the terminal lead, and both can be easily joined.

（実施例１）
本発明の実施例にかかる圧電アクチュエータ及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例の圧電アクチュエータ１は、図１、図２に示すごとく、自動車等のエンジンの燃料噴射用インジェクタに用いられるものである。
圧電アクチュエータ１は、同図に示すごとく、圧電素子１０を収容すると共に軸方向に伸縮する伸縮部２１を先端に設けたパイプ部２０と、パイプ部２０の後端側において軸方向に連結しており、圧電素子１０に接続された一対の外部電極１４と外部から電力を供給する一対の電力供給用ワイヤ４２との間を電気的に接続する一対のターミナルリード４１を収容する筒状のハウジング部３０とを有する。
そして、ハウジング部３０は、その内部において一対のターミナルリード４１をまとめて挿通させると共に、一対のターミナルリード４１との間をシール材よりなるシール部３２により気密的に封止（シール）してなる。
以下、これを詳説する。 Example 1
A piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
The piezoelectric actuator 1 of this example is used for a fuel injection injector of an engine such as an automobile as shown in FIGS.
As shown in the figure, the piezoelectric actuator 1 accommodates the piezoelectric element 10 and is connected in the axial direction at the rear end side of the pipe part 20 with the pipe part 20 provided at the tip with an expansion / contraction part 21 extending and contracting in the axial direction. A cylindrical housing portion that houses a pair of terminal leads 41 that electrically connect between a pair of external electrodes 14 connected to the piezoelectric element 10 and a pair of power supply wires 42 that supply power from the outside. 30.
The housing portion 30 has a pair of terminal leads 41 collectively inserted therein and is hermetically sealed (sealed) with a seal portion 32 made of a sealing material between the pair of terminal leads 41. .
This will be described in detail below.

なお、本例の圧電アクチュエータ１においては、パイプ部２０側を先端側、ハウジング部３０側を後端側としている。   In the piezoelectric actuator 1 of this example, the pipe portion 20 side is the front end side, and the housing portion 30 side is the rear end side.

図１に示すごとく、圧電素子１０は、圧電材料よりなる圧電層１２と導電性を有する内部電極層１３とを交互に積層してなるセラミック積層体１１を有している。セラミック積層体１１は、断面樽形状を呈しており、相互に対面する一対の電極接合面１１８、１１９を形成してなる。
なお、セラミック積層体１１の断面形状としては、用途等によって円形、四角形、八角形等の様々な形状とすることもできる。 As shown in FIG. 1, the piezoelectric element 10 has a ceramic laminate 11 in which piezoelectric layers 12 made of a piezoelectric material and conductive internal electrode layers 13 are alternately laminated. The ceramic laminate 11 has a barrel shape in cross section, and is formed with a pair of electrode joint surfaces 118 and 119 that face each other.
In addition, as cross-sectional shape of the ceramic laminated body 11, it can also be set as various shapes, such as circular, a square, and an octagon, according to a use etc.

また、セラミック積層体１１の電極接合面１１８、１１９には、それぞれ外部電極１４が設けられている。各外部電極１４は、セラミック積層体１１の積層方向の一層おきの内部電極層１３と電気的に接続しており、かつ、一方の外部電極１４と電気的に接続している内部電極層１３は、他方の外部電極１４に対して電気的に絶縁した状態となっている。すなわち、本例のセラミック積層体１１は、いわゆる電極控え構造（部分電極構造）を有している。
また、外部電極１４の側面外周は、シリコーン樹脂よりなる絶縁樹脂１５でモールドされている。 In addition, external electrodes 14 are provided on the electrode bonding surfaces 118 and 119 of the ceramic laminate 11. Each external electrode 14 is electrically connected to every other internal electrode layer 13 in the stacking direction of the ceramic laminate 11, and the internal electrode layer 13 electrically connected to one external electrode 14 is In this state, the other external electrode 14 is electrically insulated. That is, the ceramic laminate 11 of this example has a so-called electrode holding structure (partial electrode structure).
The outer periphery of the side surface of the external electrode 14 is molded with an insulating resin 15 made of silicone resin.

本例の圧電層１２は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）よりなる圧電セラミックスで構成されている。また、内部電極層１３は、Ａｇ／Ｐｄ合金により構成されている。
また、外部電極１４は、Ａｇフィラーをエポキシ樹脂中に含有させた導電性接着剤に、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンドメタルを埋設して構成されている。このエキスパンドメタルは、後述するターミナルリード４１に接合されており、電気的に接続している。 The piezoelectric layer 12 of this example is composed of piezoelectric ceramics made of lead zirconate titanate (PZT). The internal electrode layer 13 is made of an Ag / Pd alloy.
The external electrode 14 is configured by embedding a mesh-like expanded metal obtained by processing a metal plate in a conductive adhesive containing an Ag filler in an epoxy resin. This expanded metal is joined to a terminal lead 41, which will be described later, and is electrically connected.

また、同図に示すごとく、セラミック積層体１１の先端面１１１には、アルミナよりなる伝達部材１８が接合されている。伝達部材１８は、圧電素子１０の駆動力をパイプ部２０の駆動板２２に伝達するための部材であり、圧電アクチュエータ１の使用時において、駆動板２２と当接するように構成されている。
また、セラミック積層体１１の後端面１１２には、アルミナよりなる略円柱形状のブロック部材１９が接合されている。 Further, as shown in the figure, a transmission member 18 made of alumina is joined to the front end surface 111 of the ceramic laminate 11. The transmission member 18 is a member for transmitting the driving force of the piezoelectric element 10 to the driving plate 22 of the pipe portion 20, and is configured to contact the driving plate 22 when the piezoelectric actuator 1 is used.
A substantially cylindrical block member 19 made of alumina is joined to the rear end surface 112 of the ceramic laminate 11.

また、パイプ部２０は、有底円筒状を呈している。パイプ部２０は、円筒状を呈する胴部２３と底部をなす駆動板２２とにより構成されている。駆動板２２は、伝達部材１８から伝達された圧電素子１０の駆動力を外部へと伝達するための部材である。胴部２３と駆動板２２とは、レーザー溶接により接合されている。
また、胴部２３の先端側においては、軸方向に伸縮可能な伸縮部２１が伝達部材１８の外周に設けられている。伸縮部２１は、オーステナイト系ステンレスよりなる金属ベローズにより構成されている。 Moreover, the pipe part 20 is exhibiting the bottomed cylindrical shape. The pipe part 20 is comprised by the trunk | drum 23 which exhibits cylindrical shape, and the drive plate 22 which makes | forms a bottom part. The drive plate 22 is a member for transmitting the driving force of the piezoelectric element 10 transmitted from the transmission member 18 to the outside. The trunk | drum 23 and the drive plate 22 are joined by laser welding.
In addition, on the distal end side of the body portion 23, an expansion / contraction portion 21 that can expand and contract in the axial direction is provided on the outer periphery of the transmission member 18. The expansion / contraction part 21 is comprised with the metal bellows which consists of austenitic stainless steel.

また、図１、図２に示すごとく、ハウジング部３０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）よりなり、円筒状を呈している。ハウジング部３０の内部には、一対のターミナルリード４１を収容するための収容孔３１が軸方向に貫通して設けられている。また、ハウジング部３０の先端部は、パイプ部２０の後端開口部２０２内に挿入されており、溶接により接合されている。また、ハウジング部３０の表面には、圧電アクチュエータ１を内蔵するインジェクタのインジェクタボディに当接する当接面３０３を有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the housing part 30 is made of stainless steel (SUS) and has a cylindrical shape. A housing hole 31 for housing the pair of terminal leads 41 is provided in the housing portion 30 so as to penetrate in the axial direction. Moreover, the front-end | tip part of the housing part 30 is inserted in the rear-end opening part 202 of the pipe part 20, and is joined by welding. Further, the surface of the housing part 30 has a contact surface 303 that contacts the injector body of the injector incorporating the piezoelectric actuator 1.

また、ハウジング部３０は、収容孔３１において一対のターミナルリード４１を収容している。一対のターミナルリード４１は、収容孔３１を貫通するように、収容孔３１に挿通させて収容されている。また、ハウジング部３０は、後端開口部３０２において、一対のターミナルリード４１との間をシール部３２によりシールしてなる。シール部３２は、ソーダバリウムガラスよりなるシール材により構成されている。   The housing portion 30 accommodates a pair of terminal leads 41 in the accommodation hole 31. The pair of terminal leads 41 is inserted and accommodated in the accommodation hole 31 so as to penetrate the accommodation hole 31. Further, the housing portion 30 is formed by sealing the gap between the pair of terminal leads 41 at the rear end opening 302 with the seal portion 32. The seal portion 32 is made of a seal material made of soda barium glass.

また、ハウジング部３０の収容孔３１を貫通するように配設された一対のターミナルリード４１は、その先端部が圧電素子１０の外部電極１４に接合されており、その後端部が電力供給用ワイヤ４２に接合されている。すなわち、ターミナルリード４１は、圧電素子１０の外部電極１４と電力供給用ワイヤ４２との間を電気的に接続している。   Further, the pair of terminal leads 41 disposed so as to penetrate the housing hole 31 of the housing portion 30 are joined to the external electrode 14 of the piezoelectric element 10 at the front end portion, and the power supply wire at the rear end portion thereof 42 is joined. That is, the terminal lead 41 electrically connects the external electrode 14 of the piezoelectric element 10 and the power supply wire 42.

次に、上記構成の圧電アクチュエータ１を製造する方法について説明する。
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛よりなるセラミックス原料粉末を準備し、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてスラリーを作製した。そして、ドクターブレード法により、上記スラリーをキャリアフィルム上に塗布し、一定厚みのグリーンシートを成形した。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法以外にも、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。 Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 1 having the above configuration will be described.
First, a ceramic raw material powder made of lead zirconate titanate serving as a piezoelectric material was prepared, and a slurry was prepared by adding a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, and the like. And the said slurry was apply | coated on the carrier film with the doctor blade method, and the green sheet of fixed thickness was shape | molded.
In addition to the doctor blade method used in this example, an extrusion molding method and various other methods can be used as the green sheet molding method.

次いで、図３に示すごとく、上記グリーンシート上において、内部電極層１３を形成する部分にペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金よりなる電極材料１３０を塗布した。このとき、電極材料１３０を塗布しない控え部１３１も形成した。
そして、上記グリーンシートから所望の大きさのシート片１２０を切り出し、そのシート片１２０を積層し、中間積層体１１０を作製した。このとき、シート片１２０に形成された控え部１３１の位置が交互となるように、シート片１２０を積層した。 Next, as shown in FIG. 3, an electrode material 130 made of a pasty Ag / Pd alloy was applied to the portion where the internal electrode layer 13 was formed on the green sheet. At this time, the holding portion 131 where the electrode material 130 was not applied was also formed.
And the sheet piece 120 of the desired magnitude | size was cut out from the said green sheet, the sheet piece 120 was laminated | stacked, and the intermediate laminated body 110 was produced. At this time, the sheet pieces 120 were laminated so that the positions of the holding portions 131 formed on the sheet pieces 120 were alternated.

次いで、図４に示すごとく、得られた中間積層体１１０を脱脂した後、９００〜１０００℃で１〜５時間焼成を行った。これにより、圧電層１２と内部電極層１３とを交互に積層してなるセラミック積層体１１を得た。
そして、セラミック積層体１１の電極接合面１１８、１１９に導電性接着剤を塗布した後、塗布した導電性接着剤に一対のエキスパンドメタルを配置し、導電性接着剤を加熱硬化させた。これにより、セラミック積層体１１の電極接合面１１８、１１９に側面電極１４を形成した。
さらに、図示を省略したが、セラミック積層体１１の先端面１１１に伝達部材１８を接合し、後端面１１２にブロック部材１９を接合した。これにより、圧電素子１０を得た。 Next, as shown in FIG. 4, the obtained intermediate laminate 110 was degreased and then fired at 900 to 1000 ° C. for 1 to 5 hours. As a result, a ceramic laminate 11 in which the piezoelectric layers 12 and the internal electrode layers 13 were alternately laminated was obtained.
And after apply | coating a conductive adhesive to the electrode joining surfaces 118 and 119 of the ceramic laminated body 11, a pair of expanded metal was arrange | positioned to the apply | coated conductive adhesive, and the conductive adhesive was heat-hardened. Thereby, the side electrodes 14 were formed on the electrode bonding surfaces 118 and 119 of the ceramic laminate 11.
Further, although not shown, the transmission member 18 is joined to the front end surface 111 of the ceramic laminate 11, and the block member 19 is joined to the rear end surface 112. Thereby, the piezoelectric element 10 was obtained.

次いで、図５を参照のごとく、ハウジング部３０の後端開口部３０２に、予め作製しておいたシール部成形体３２０を配置した。シール部成形体３２０は、ソーダバリウムよりなるガラス粉末を所望の形状にプレス成形することにより作製したものである。シール部成形体３２０は、ハウジング部３０の収容孔３１の内径に合致した外径を有する円板状を呈しており、軸方向に貫通する挿通孔３２１が二つ形成されている。
そして、一対のターミナルリード４１を、ハウジング部３０の収容孔３１を貫通するように収容孔３１にまとめて挿通させた。このとき、二本のターミナルリード４１をシール部成形体３２０の二つの挿通孔３２１にそれぞれ一本ずつ通した。 Next, as shown in FIG. 5, a seal part molded body 320 prepared in advance was disposed in the rear end opening 302 of the housing part 30. The seal part molded body 320 is produced by press-molding glass powder made of soda barium into a desired shape. The seal part molded body 320 has a disk shape having an outer diameter that matches the inner diameter of the housing hole 31 of the housing part 30, and two insertion holes 321 that penetrate in the axial direction are formed.
Then, the pair of terminal leads 41 were inserted into the accommodation hole 31 so as to penetrate the accommodation hole 31 of the housing part 30. At this time, the two terminal leads 41 were respectively passed through the two insertion holes 321 of the seal portion molded body 320.

次いで、同図を参照のごとく、シール部成形体３２０及び一対のターミナルリード４１を組み付けたハウジング部３０を電気炉に入れ、窒素雰囲気中において９００〜１０００℃で熱処理した。これにより、ハウジング部３０と一対のターミナルリード４１との間をシール部３２によりシールした。その後、ハウジング部３０を酸洗浄し、乾燥させた。
ここで、本例では、窒化処理に伴ってハウジング部３０の表面（特に当接面３０３）に形成された窒化層（図示略）を研削して除去した。 Next, as shown in the figure, the housing part 30 in which the seal part molded body 320 and the pair of terminal leads 41 were assembled was put in an electric furnace and heat-treated at 900 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. As a result, the space between the housing portion 30 and the pair of terminal leads 41 was sealed by the seal portion 32. Then, the housing part 30 was acid-washed and dried.
Here, in this example, the nitride layer (not shown) formed on the surface (particularly the contact surface 303) of the housing portion 30 in accordance with the nitriding treatment was removed by grinding.

次いで、同図を参照のごとく、ハウジング部３０の収容孔３１に収容された一対のターミナルリード４１の先端部と圧電素子１０の一対の外部電極１４とを溶接により接合した。
そして、圧電素子１０の側面外周にシリコーン樹脂よりなる絶縁樹脂１５を塗布し、１８０℃、１時間の条件で加熱して硬化させた。これにより、圧電素子１０の外周面１００を絶縁樹脂によりモールドした。 Next, as shown in the figure, the tip ends of the pair of terminal leads 41 accommodated in the accommodation holes 31 of the housing portion 30 and the pair of external electrodes 14 of the piezoelectric element 10 were joined by welding.
Then, an insulating resin 15 made of a silicone resin was applied to the outer periphery of the side surface of the piezoelectric element 10 and cured by heating at 180 ° C. for 1 hour. Thereby, the outer peripheral surface 100 of the piezoelectric element 10 was molded with the insulating resin.

次いで、図５に示すごとく、圧電素子１０及びハウジング部３０をパイプ部２０の後端開口部２０２から収納した。そして、パイプ部２０の後端開口部２０２内にハウジング部３０の先端部を挿入し、溶接により接合した。
そして、一対のターミナルリード４１の後端部と一対の電力供給用ワイヤ４２とを溶接により接合した。
以上により、図１の圧電アクチュエータ１を作製した。 Next, as shown in FIG. 5, the piezoelectric element 10 and the housing part 30 were accommodated from the rear end opening 202 of the pipe part 20. And the front-end | tip part of the housing part 30 was inserted in the rear-end opening part 202 of the pipe part 20, and it joined by welding.
The rear end portions of the pair of terminal leads 41 and the pair of power supply wires 42 were joined by welding.
Thus, the piezoelectric actuator 1 shown in FIG. 1 was produced.

次に、本例の圧電アクチュエータ１における作用効果について説明する。
本例の圧電アクチュエータ１は、パイプ部２０の後端側にハウジング部３０が軸方向に連結している。そして、ハウジング部３０は、その内部において一対のターミナルリード４１を挿通させると共にシール部３２により気密的に封止（シール）してなる。
すなわち、従来（図１４参照）のように、一対のターミナルリードを挿通させるための部材とシール部によってシールするための部材とを別体で構成するのではなく、これらをハウジング部３０一部材により構成している。そのため、パイプ部３０の後端側に連結される部分の軸方向長さを従来よりも短縮することができる。これにより、圧電アクチュエータ１の軸方向の小型化（全長短縮化）を実現することができる。 Next, the effect of the piezoelectric actuator 1 of this example is demonstrated.
In the piezoelectric actuator 1 of this example, the housing part 30 is connected to the rear end side of the pipe part 20 in the axial direction. The housing portion 30 has a pair of terminal leads 41 inserted therethrough and hermetically sealed (sealed) with a seal portion 32.
That is, as in the prior art (see FIG. 14), the member for inserting the pair of terminal leads and the member for sealing by the seal portion are not configured separately, but these are formed by one member of the housing portion 30. It is composed. Therefore, the axial length of the part connected to the rear end side of the pipe part 30 can be shortened compared with the past. Thereby, size reduction (shortening of the total length) of the axial direction of the piezoelectric actuator 1 is realizable.

また、ハウジング部３０は、筒状を呈しており、その内部において一対のターミナルリード４１をまとめて挿通させると共にシール部３２によりシールしてなる。
すなわち、従来（図１４参照）のように、二つの孔を設けてターミナルリードを一本ずつ通し、それぞれの孔をシールするのではなく、ハウジング部３０の内部に設けられた一つの孔（収容孔３１）にターミナルリード４１を二本まとめて通し、その孔（収容孔３１）をシールしている。そのため、ハウジング部３０の外径を従来よりも小さくすることができる。これにより、圧電アクチュエータ１の径方向の小型化を実現することができる。 The housing portion 30 has a cylindrical shape, and a pair of terminal leads 41 are collectively inserted therein and sealed by a seal portion 32.
That is, as in the conventional case (see FIG. 14), two holes are provided and the terminal leads are passed one by one, and each hole is not sealed, but one hole (accommodation) provided in the housing portion 30 is accommodated. Two terminal leads 41 are passed through the hole 31) and the hole (accommodating hole 31) is sealed. Therefore, the outer diameter of the housing part 30 can be made smaller than before. Thereby, size reduction of the diameter direction of the piezoelectric actuator 1 is realizable.

また、本例では、ハウジング部３０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）により構成されており、シール部３２は、シール材を窒素雰囲気中において処理することにより形成されている。そして、ハウジング部３０の当接面３０３は、シール部３２を形成する際に生じた窒化層を除去する加工を施してある。すなわち、ハウジング部３０の当接面３０３に形成された窒化層を削っておく。そのため、ハウジング部３０の表面が窒化層によって非常に硬くなり、インジェクタボディとの接触により磨耗し易くなることを抑制することができる。   Moreover, in this example, the housing part 30 is comprised with stainless steel (SUS), and the seal part 32 is formed by processing a sealing material in nitrogen atmosphere. The contact surface 303 of the housing part 30 is processed to remove a nitrided layer generated when the seal part 32 is formed. That is, the nitride layer formed on the contact surface 303 of the housing part 30 is shaved. Therefore, it can be suppressed that the surface of the housing portion 30 becomes very hard due to the nitride layer and is easily worn by contact with the injector body.

このように、本例によれば、簡易な構造で小型化を実現することができる圧電アクチュエータ１を提供することができる。
また、これによって、圧電アクチュエータ１を内蔵するインジェクタ全体の小型化、軽量化を実現することができ、様々な構造（バリエーション）にも対応することができる。 Thus, according to this example, it is possible to provide the piezoelectric actuator 1 that can be downsized with a simple structure.
In addition, this makes it possible to reduce the overall size and weight of the injector incorporating the piezoelectric actuator 1, and to cope with various structures (variations).

なお、本例の圧電アクチュエータ１は、パイプ部２０の伸縮部２３として金属ベローズを用いたベローズ型の圧電アクチュエータであるが、パイプ部の伸縮部としてダイヤフラムを用いたダイヤフラム型の圧電アクチュエータとした場合であっても、本例と同様の作用効果が得られる。   The piezoelectric actuator 1 of this example is a bellows-type piezoelectric actuator using a metal bellows as the expansion / contraction part 23 of the pipe part 20, but a diaphragm-type piezoelectric actuator using a diaphragm as the expansion / contraction part of the pipe part. Even in this case, the same effect as in this example can be obtained.

（実施例２）
本例は、圧電アクチュエータにおけるハウジング部の構成を変更した例である
本例では、図６、図７に示すごとく、ハウジング部３０は、シール部３２よりも後方に延設された筒状の延設部３３を有する。ハウジング部３０は、延設部３３の内部においてターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合してなる。また、延設部３３は、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２との接合部４３に対向する位置に、内外に貫通する二つの開口孔３３１を有する。
その他は、実施例１と同様の構成である。 (Example 2)
This example is an example in which the configuration of the housing part in the piezoelectric actuator is changed. In this example, as shown in FIGS. 6 and 7, the housing part 30 has a cylindrical extension extending rearward from the seal part 32. It has an installation part 33. The housing portion 30 is formed by joining a terminal lead 41 and a power supply wire 42 inside the extending portion 33. The extending portion 33 has two opening holes 331 penetrating inward and outward at a position facing the joint portion 43 between the terminal lead 41 and the power supply wire 42.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、本例の圧電アクチュエータ１の製造方法について説明する。
本例では、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合するに当たっては、まず、図８、図９に示すごとく、ハウジング部３０の後端開口部３０２から第１接合用電極７１を挿入し、一対のターミナルリード４１間に配置した。そして、ハウジング部３０の延設部３３の二つの開口孔３３１からそれぞれ第２接合用電極７２を径方向に挿入した。これにより、ターミナルリード４１及び電力供給用ワイヤ４２を第１接合用電極７１と第２接合用電極７２とにより挟持した。 Next, the manufacturing method of the piezoelectric actuator 1 of this example is demonstrated.
In this example, in joining the terminal lead 41 and the power supply wire 42, first, as shown in FIGS. 8 and 9, the first joining electrode 71 is inserted from the rear end opening 302 of the housing portion 30. , Between the pair of terminal leads 41. Then, the second joining electrodes 72 were respectively inserted in the radial direction from the two opening holes 331 of the extending portion 33 of the housing portion 30. As a result, the terminal lead 41 and the power supply wire 42 were held between the first bonding electrode 71 and the second bonding electrode 72.

次いで、同図に示すごとく、ターミナルリード４１及び電力供給用ワイヤ４２を介して、第１接合用電極７１と第２接合用電極７２との間に電流を流した。これにより、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合部４３において抵抗溶接により接合した。
その他は、実施例１と同様の製造方法である。 Next, as shown in the figure, a current was passed between the first joining electrode 71 and the second joining electrode 72 via the terminal lead 41 and the power supply wire 42. As a result, the terminal lead 41 and the power supply wire 42 were joined at the joint 43 by resistance welding.
Others are the same manufacturing methods as Example 1.

次に、本例の圧電アクチュエータ１における作用効果を説明する。
本例の圧電アクチュエータ１において、ハウジング部３０は、シール部３２よりも後方に延設された筒状の延設部３３を有し、延設部３３の内部においてターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合してなる。そのため、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２との接合部４３をハウジング部３０の内部に収容することができる。これにより、圧電アクチュエータ１をさらに軸方向に小型化することができる。 Next, functions and effects of the piezoelectric actuator 1 of this example will be described.
In the piezoelectric actuator 1 of this example, the housing part 30 has a cylindrical extension part 33 extending rearward from the seal part 32, and the terminal lead 41 and the power supply wire are provided inside the extension part 33. 42 is joined. Therefore, the joint 43 between the terminal lead 41 and the power supply wire 42 can be accommodated in the housing 30. Thereby, the piezoelectric actuator 1 can be further downsized in the axial direction.

また、ハウジング部３０の延設部３３は、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２との接合部４３に対向する位置に、内外に貫通する開口孔３３１を有する。そのため、開口孔３３１を用いてターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合することができる。すなわち、本例のように、開口孔３３１から接合用電極（第２接合用電極７２）を差し込んで抵抗溶接により接合することができる。これにより、ハウジング部３０の内部において、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを容易に接合することができる。また、接合後には、開口孔３３１からターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２との接合状態を確認することができる（図７参照）。   The extending portion 33 of the housing portion 30 has an opening hole 331 penetrating inward and outward at a position facing the joint portion 43 between the terminal lead 41 and the power supply wire 42. Therefore, the terminal lead 41 and the power supply wire 42 can be joined using the opening hole 331. That is, as in this example, the joining electrode (second joining electrode 72) can be inserted from the opening hole 331 and joined by resistance welding. Thereby, the terminal lead 41 and the power supply wire 42 can be easily joined inside the housing portion 30. Moreover, after joining, the joining state of the terminal lead 41 and the power supply wire 42 can be confirmed from the opening hole 331 (see FIG. 7).

また、本例の製造方法において、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合するに当たっては、両者をハウジング部３０の後端開口部３０２から挿入した第１接合用電極７１とハウジング部３０の延設部３３の開口孔３３１から挿入した第２接合用電極７２とにより挟持し、両者を介して両接合用電極７１、７２間に電流を流し、両者を抵抗溶接により接合する。
そのため、第１接合用電極７１と開口孔３３１から径方向に挿入した第２接合用電極７２とにより、ターミナルリード４１と電力供給用ワイヤ４２とを接合部４３において容易かつ確実に挟持することができる。そのため、ハウジング部３０の内部において、両者を抵抗溶接により精度良く接合することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the manufacturing method of this example, when joining the terminal lead 41 and the power supply wire 42, the first joining electrode 71 and the housing part 30 inserted from the rear end opening 302 of the housing part 30 are used. It clamps by the 2nd electrode 72 for insertion inserted from the opening hole 331 of the extension part 33, an electric current is sent between both electrodes 71 and 72 via both, and both are joined by resistance welding.
Therefore, the terminal lead 41 and the power supply wire 42 can be easily and reliably held at the joint 43 by the first joining electrode 71 and the second joining electrode 72 inserted in the radial direction from the opening hole 331. it can. Therefore, in the housing part 30, both can be joined with high precision by resistance welding.
The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

（実施例３）
本例は、圧電アクチュエータにおけるハウジング部周辺の構成をさらに詳しく説明した例である
本例では、図１０に示すごとく、ハウジング部３０の後端側には、一対の電力供給用ワイヤ４２を収容するためのブッシュガイド部５０が連結されている。ブッシュガイド部５０の内部には、一対の電力供給用ワイヤ４２をそれぞれ１本ずつ収容するための二つの収容孔５１が設けられている。 (Example 3)
In this example, the configuration around the housing part in the piezoelectric actuator is described in more detail. In this example, a pair of power supply wires 42 are accommodated on the rear end side of the housing part 30 as shown in FIG. The bush guide part 50 for this is connected. Inside the bush guide portion 50, two accommodation holes 51 for accommodating one pair of power supply wires 42 are provided.

そして、ブッシュガイド部５０は、二つの収容孔５１において、一対の電力供給用ワイヤ４２を収容している。一対の電力供給用ワイヤ４２は、収容孔５１に一本ずつ挿通させて収容されている。また、ブッシュガイド部５０は、その先端部がハウジング部３０内に挿入されている。   The bush guide portion 50 accommodates a pair of power supply wires 42 in the two accommodation holes 51. The pair of power supply wires 42 are accommodated by being inserted into the accommodation holes 51 one by one. Further, the bush guide portion 50 has a tip portion inserted into the housing portion 30.

また、図１１、図１２に示すごとく、ハウジング部３０の内周面３００には、凹状のハウジング係合部３４が軸方向に設けられている。ハウジング係合部３４は、延設部３３の開口孔３３１の両側に一つずつ合計四つ設けられている。
また、ブッシュガイド部５０の外周面５００には、凸状のブッシュガイド係合部５４が軸方向に設けられている。ブッシュガイド係合部５４は、ハウジング部３０のハウジング係合部３４に対向する位置にそれぞれ一つずつ合計四つ設けられている。
そして、ハウジング係合部３４とブッシュガイド係合部５４とは、ハウジング部３０及びブッシュガイド部５０が周方向に移動しないように、互いに係合している。 As shown in FIGS. 11 and 12, a concave housing engagement portion 34 is provided in the axial direction on the inner peripheral surface 300 of the housing portion 30. A total of four housing engaging portions 34 are provided on each side of the opening hole 331 of the extending portion 33.
A convex bush guide engaging portion 54 is provided on the outer peripheral surface 500 of the bush guide portion 50 in the axial direction. A total of four bush guide engaging portions 54 are provided, one at each position facing the housing engaging portion 34 of the housing portion 30.
The housing engaging portion 34 and the bush guide engaging portion 54 are engaged with each other so that the housing portion 30 and the bush guide portion 50 do not move in the circumferential direction.

また、同図に示すごとく、ブッシュガイド部５０の外周面５００には、凸状の突起部５５が軸方向に設けられている。突起部５５は、ハウジング部３０の開口孔３３１に対向する位置に二つずつ合計四つ設けられている。開口孔３３１に対向する位置にある二つの突起部５５は、ブッシュガイド部５０が軸方向及び周方向に移動しないように、その対向する開口孔３３１に係合している。
その他は、実施例２と同様の構成である。 Further, as shown in the figure, a convex protrusion 55 is provided on the outer peripheral surface 500 of the bush guide portion 50 in the axial direction. A total of four projecting portions 55 are provided at two positions facing the opening hole 331 of the housing portion 30. The two protrusions 55 at positions facing the opening hole 331 are engaged with the facing opening holes 331 so that the bush guide portion 50 does not move in the axial direction and the circumferential direction.
Other configurations are the same as those of the second embodiment.

次に、本例の圧電アクチュエータ１における作用効果を説明する。
本例の圧電アクチュエータ１において、一対の電力供給用ワイヤ４２は、ブッシュガイド部５０に収容されており、ブッシュガイド部５０は、その先端部がハウジング部３０内に挿入されている。すなわち、ブッシュガイド部５０の先端部をハウジング部３０内に挿入することにより、圧電アクチュエータ１をさらに軸方向に小型化することができる。 Next, functions and effects of the piezoelectric actuator 1 of this example will be described.
In the piezoelectric actuator 1 of this example, the pair of power supply wires 42 are accommodated in the bush guide portion 50, and the distal end portion of the bush guide portion 50 is inserted into the housing portion 30. That is, the piezoelectric actuator 1 can be further downsized in the axial direction by inserting the distal end portion of the bush guide portion 50 into the housing portion 30.

また、ハウジング部３０の内周面３００には、凹状のハウジング係合部３４が軸方向に設けられており、ブッシュガイド部５０の外周面５００には、凸状のブッシュガイド係合部５４が軸方向に設けられている。そして、ハウジング係合部３４とブッシュガイド係合部５４とは、互いに係合している。そのため、ハウジング部３０内に挿入されるブッシュガイド部５０の周方向の位置決めを、ハウジング係合部３４とブッシュガイド係合部５４とを係合させることによって容易に行うことができる。これにより、ブッシュガイド部５０を所望の位置に配設することができ、抜け、ガタ等を防止することができる。   A concave housing engaging portion 34 is provided in the axial direction on the inner peripheral surface 300 of the housing portion 30, and a convex bush guide engaging portion 54 is provided on the outer peripheral surface 500 of the bush guide portion 50. It is provided in the axial direction. The housing engaging portion 34 and the bush guide engaging portion 54 are engaged with each other. Therefore, the circumferential positioning of the bush guide portion 50 inserted into the housing portion 30 can be easily performed by engaging the housing engaging portion 34 and the bush guide engaging portion 54. Thereby, the bush guide part 50 can be arrange | positioned in a desired position, and omission, backlash, etc. can be prevented.

また、ブッシュガイド部５０の外周面５００には、外方に突出する突起部５５が設けられている。そして、突起部５５は、ハウジング部３０の延設部３３の開口孔３３１に係合している。そのため、ハウジング部３０内に挿入されるブッシュガイド部５０の軸方向及び周方向の位置決めを、ブッシュガイド部５０の突起部５５をハウジング部３０の開口孔３３１に係合させることによって容易に行うことができる。これにより、ブッシュガイド部５０を所望の位置に配設することができ、抜け、ガタ等を防止することができる。
その他は、実施例２と同様の作用効果を有する。 Further, the outer peripheral surface 500 of the bush guide portion 50 is provided with a protruding portion 55 that protrudes outward. The projecting portion 55 is engaged with the opening hole 331 of the extending portion 33 of the housing portion 30. Therefore, the axial and circumferential positioning of the bush guide portion 50 inserted into the housing portion 30 can be easily performed by engaging the protrusion 55 of the bush guide portion 50 with the opening hole 331 of the housing portion 30. Can do. Thereby, the bush guide part 50 can be arrange | positioned in a desired position, and omission, backlash, etc. can be prevented.
The other effects are the same as those of the second embodiment.

なお、本例では、ハウジング部３０に凹状のハウジング係合部３４が設けられており、ブッシュガイド部５０に凸状のブッシュガイド係合部５４が設けられているが、これに代えて、ハウジング部３０に凸状のハウジング係合部３４を設け、ブッシュガイド部５０に凹状のブッシュガイド係合部５４を設けることもできる。   In this example, the housing portion 30 is provided with a concave housing engaging portion 34, and the bush guide portion 50 is provided with a convex bush guide engaging portion 54. A convex housing engaging portion 34 may be provided in the portion 30, and a concave bush guide engaging portion 54 may be provided in the bush guide portion 50.

また、ハウジング係合部３４及びブッシュガイド係合部５４は、互いに係合し、ハウジング部３０及びブッシュガイド部５０の周方向位置を決めることができれば、その他の形状を採用することもできる。
また、ブッシュガイド部５０の突起部５５も、ハウジング部３０の開口孔３３１に係合し、ブッシュガイド部５０の位置を決めることができれば、その他の形状を採用することもできる。 Further, the housing engaging portion 34 and the bush guide engaging portion 54 can be engaged with each other, and other shapes can be adopted as long as the circumferential positions of the housing portion 30 and the bush guide portion 50 can be determined.
Further, the protrusion 55 of the bush guide portion 50 can be engaged with the opening hole 331 of the housing portion 30 to determine the position of the bush guide portion 50, and other shapes can be adopted.

（実施例４）
本例は、実施例１〜３の圧電アクチュエータ１をインジェクタ６に用いた例である。
本例のインジェクタ６は、図１３に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。
このインジェクタ６は、同図に示すごとく、駆動部としての圧電アクチュエータ１が収容される上部ハウジング６２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部６４が形成される下部ハウジング６３を有している。 Example 4
In this example, the piezoelectric actuator 1 according to the first to third embodiments is used as an injector 6.
The injector 6 of this example is applied to a common rail injection system of a diesel engine as shown in FIG.
As shown in the figure, the injector 6 includes an upper housing 62 in which the piezoelectric actuator 1 serving as a drive unit is accommodated, and a lower housing 63 that is fixed to the lower end of the injector 6 and in which an injection nozzle portion 64 is formed. Yes.

上部ハウジング６２は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴６２１内に、積層型圧電素子１が挿通固定されている。
縦穴６２１の側方には、高圧燃料通路６２２が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング６２上側部に突出する燃料導入管６２３内を経て外部のコモンレール（図示略）に連通している。 The upper housing 62 is substantially cylindrical, and the laminated piezoelectric element 1 is inserted and fixed in a vertical hole 621 that is eccentric with respect to the central axis.
A high-pressure fuel passage 622 is provided in parallel to the side of the vertical hole 621, and an upper end portion thereof communicates with an external common rail (not shown) through a fuel introduction pipe 623 protruding to the upper side of the upper housing 62. .

上部ハウジング６２上側部には、また、ドレーン通路６２４に連通する燃料導出管６２５が突設し、燃料導出管６２５から流出する燃料は、燃料タンク（図示略）へ戻される。
ドレーン通路６２４は、縦穴６２１と駆動部となる圧電アクチュエータ１との間の隙間６０を経由し、さらに、この隙間６０から上下ハウジング６２、６３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁６５１に連通してしる。 A fuel lead-out pipe 625 communicating with the drain passage 624 protrudes from the upper portion of the upper housing 62, and the fuel flowing out from the fuel lead-out pipe 625 is returned to a fuel tank (not shown).
The drain passage 624 passes through a gap 60 between the vertical hole 621 and the piezoelectric actuator 1 serving as a drive unit, and further, a three-way valve, which will be described later, by a passage (not shown) extending downward from the gap 60 in the upper and lower housings 62 and 63. It communicates with 651.

噴射ノズル部６４は、ピストンボデー６３１内を上下方向に摺動するノズルニードル６４１と、ノズルニードル６４１によって開閉されて燃料溜まり６４２から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔６４３を備えている。燃料溜まり６４２は、ノズルニードル６４１の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路６２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル６４１は、燃料溜まり６４２から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室６４４から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室６４４の圧力が降下すると、ノズルニードル６４１がリフトして、噴孔６４３が開放され、燃料噴射がなされる。   The injection nozzle section 64 has a nozzle needle 641 that slides in the vertical direction in the piston body 631, and an injection hole 643 that is opened and closed by the nozzle needle 641 and injects high-pressure fuel supplied from a fuel reservoir 642 into each cylinder of the engine. I have. The fuel reservoir 642 is provided around the middle portion of the nozzle needle 641, and the lower end portion of the high-pressure fuel passage 622 is opened here. The nozzle needle 641 receives the fuel pressure in the valve opening direction from the fuel reservoir 642 and receives the fuel pressure in the valve closing direction from the back pressure chamber 644 provided facing the upper end surface, and the pressure in the back pressure chamber 644 is reduced. When lowered, the nozzle needle 641 is lifted, the nozzle hole 643 is opened, and fuel is injected.

背圧室６４４の圧力は３方弁６５１によって増減される。３方弁６５１は、背圧室６４４と高圧燃料通路６２２、またはドレーン通路６２４と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路６２２またはドレーン通路６２４へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。この弁体は、上記駆動部１により、その下方に配設される大径ピストン６５２、油圧室６５３、小径ピストン６５４を介して、駆動される。   The pressure in the back pressure chamber 644 is increased or decreased by the three-way valve 651. The three-way valve 651 is configured to selectively communicate with the back pressure chamber 644 and the high pressure fuel passage 622 or the drain passage 624. Here, a ball-shaped valve body that opens and closes a port communicating with the high-pressure fuel passage 622 or the drain passage 624 is provided. The valve body is driven by the drive unit 1 through a large-diameter piston 652, a hydraulic chamber 653, and a small-diameter piston 654 disposed below the valve body.

そして、本例においては、上記構成のインジェクタ６における駆動源として、実施例１〜３の圧電アクチュエータ１を用いている。この圧電アクチュエータ１は、上記のごとく、簡易な構造で小型化を実現することができるものである。そのため、インジェクタ６全体の小型化、軽量化を実現することができる。また、インジェクタ６の様々な構造（バリエーション）に対応することができる。   And in this example, the piezoelectric actuator 1 of Examples 1-3 is used as a drive source in the injector 6 of the said structure. As described above, the piezoelectric actuator 1 can be downsized with a simple structure. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the injector 6 as a whole. Further, various structures (variations) of the injector 6 can be handled.

実施例１における、圧電アクチュエータの構造を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of a piezoelectric actuator in the first embodiment. 実施例１における、ハウジング部の構造を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of a housing portion in the first embodiment. 実施例１における、シート片を積層する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of laminating | stacking the sheet piece in Example 1. FIG. 実施例１における、圧電素子を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a piezoelectric element in Example 1. 実施例１における、圧電素子及びハウジングをパイプ部に収納する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process in which the piezoelectric element and housing in Example 1 are accommodated in a pipe part. 実施例２における、ハウジング部の構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the housing part in Example 2. FIG. 図６をＡ方向から見た説明図。Explanatory drawing which looked at FIG. 6 from the A direction. 実施例３における、ターミナルリードと電力供給用ワイヤとを接合する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of joining a terminal lead and the wire for electric power supply in Example 3. FIG. 図８のＢ−Ｂ断面を示す説明図。Explanatory drawing which shows the BB cross section of FIG. 実施例３における、ハウジング部及びブッシュガイド部の構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the housing part and bush guide part in Example 3. FIG. 図１０のＣ−Ｃ断面を示す説明図。Explanatory drawing which shows the CC cross section of FIG. 図１０をＤ方向から見た説明図。Explanatory drawing which looked at FIG. 10 from the D direction. 実施例４における、インジェクタの構造を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the injector in Example 4. FIG. 従来における、圧電アクチュエータの構造を示す説明図。An explanatory view showing the structure of a conventional piezoelectric actuator.

符号の説明Explanation of symbols

１ 圧電アクチュエータ
１０ 圧電素子
１４ 外部電極
２０ パイプ部
２１ 伸縮部
３０ ハウジング部
３２ シール部
４１ ターミナルリード
４２ 電力供給用ワイヤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric actuator 10 Piezoelectric element 14 External electrode 20 Pipe part 21 Expansion / contraction part 30 Housing part 32 Seal part 41 Terminal lead 42 Power supply wire

Claims (8)

内燃機関の燃料噴射用のインジェクタに内蔵される圧電アクチュエータであって、
圧電素子を収容すると共に軸方向に伸縮する伸縮部を先端に設けたパイプ部と、
該パイプ部の後端側において軸方向に連結しており、上記圧電素子に接続された一対の外部電極と外部から電力を供給する一対の電力供給用ワイヤとの間を電気的に接続する一対のターミナルリードを収容する筒状のハウジング部とを有しており、
該ハウジング部は、その内部において上記一対のターミナルリードをまとめて挿通させると共に、該一対のターミナルリードとの間をシール材よりなるシール部により気密的に封止してなり、かつ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）により構成されていると共に、インジェクタボディに当接する当接面を有しており、
上記シール部は、上記シール材を窒素雰囲気中において処理することにより形成されており、
上記ハウジング部の上記当接面は、上記シール部を形成する際に生じた窒化層を除去する加工を施してあることを特徴とする圧電アクチュエータ。 A piezoelectric actuator built in an injector for fuel injection of an internal combustion engine,
A pipe portion that houses a piezoelectric element and that is provided with an expansion / contraction portion at the tip thereof that extends and contracts in the axial direction;
A pair connected in the axial direction on the rear end side of the pipe portion and electrically connecting between a pair of external electrodes connected to the piezoelectric element and a pair of power supply wires for supplying power from the outside. A cylindrical housing portion that accommodates a terminal lead of
The housing unit, in its interior with is inserted together the pair of terminal leads, Ri Na and sealed hermetically sealed by a sealing portion made of a sealing material between the pair of terminal leads, and stainless steel (SUS) and has a contact surface that contacts the injector body,
The sealing part is formed by processing the sealing material in a nitrogen atmosphere,
The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the contact surface of the housing part is subjected to a process for removing a nitrided layer generated when the seal part is formed . 請求項１において、上記ハウジング部は、上記シール部よりも後方に延設された筒状の延設部を有し、該延設部の内部において上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを接合してなることを特徴とする圧電アクチュエータ。   2. The housing part according to claim 1, wherein the housing part has a cylindrical extension part extending rearward from the seal part, and the terminal lead and the power supply wire are joined inside the extension part. A piezoelectric actuator characterized by comprising: 請求項２において、上記ハウジング部の上記延設部は、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとの接合部に対向する位置に内外に貫通する開口孔を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。   3. The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein the extending portion of the housing portion has an opening hole penetrating inward and outward at a position facing a joint portion between the terminal lead and the power supply wire. 請求項２又は３において、上記一対の電力供給用ワイヤは、ブッシュガイド部に収容されており、該ブッシュガイド部は、その先端部が上記ハウジング部内に挿入されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。   4. The piezoelectric actuator according to claim 2, wherein the pair of power supply wires are accommodated in a bush guide portion, and the bush guide portion has a distal end portion inserted into the housing portion. . 請求項４において、上記ハウジング部の内周面には、凹状又は凸状のハウジング係合部が軸方向に設けられており、上記ブッシュガイド部の外周面には、凸状又は凹状のブッシュガイド係合部が軸方向に設けられており、上記ハウジング係合部と上記ブッシュガイド係合部とは、互いに係合していることを特徴とする圧電アクチュエータ。   5. The concave or convex housing engaging portion is provided in the axial direction on the inner peripheral surface of the housing portion, and the convex or concave bush guide is provided on the outer peripheral surface of the bush guide portion. An engagement portion is provided in an axial direction, and the housing engagement portion and the bush guide engagement portion are engaged with each other. 請求項４又は５において、上記ブッシュガイド部の外周面には、外方に突出する突起部が設けられており、該突起部は、上記ハウジング部の上記延設部の上記開口孔に係合していることを特徴とする圧電アクチュエータ。   6. The outer peripheral surface of the bush guide portion according to claim 4, wherein a protruding portion protruding outward is provided, and the protruding portion engages with the opening hole of the extended portion of the housing portion. A piezoelectric actuator characterized in that 請求項３に記載の圧電アクチュエータを製造する方法において、上記ターミナルリードと上記電力供給用ワイヤとを接合するに当たっては、In the method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 3, in joining the terminal lead and the power supply wire,
両者を上記ハウジング部の後端開口部から挿入した一方の接合用電極と上記ハウジング部の上記延設部の上記開口孔から挿入した他方の接合用電極とにより挟持し、上記両者を介して両接合用電極間に電流を流し、上記両者を抵抗溶接により接合することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。Both are sandwiched between one joining electrode inserted from the rear end opening of the housing part and the other joining electrode inserted from the opening hole of the extension part of the housing part, and both are interposed via the both. A method of manufacturing a piezoelectric actuator, wherein an electric current is passed between bonding electrodes and the two are bonded by resistance welding. 請求項７において、上記ターミナルリードは、平板形状であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。8. The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 7, wherein the terminal lead has a flat plate shape.
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