JPS63158301A - Piezoelectric actuator - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
Ｒ皿少旦珀
［産業上の利用分野］
本発明は、圧電アクチュエータに関し、詳しくは圧電素
子の伸縮に応じて、例えば弁体等の移動部材を移動させ
る圧電アクチュエータに関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a piezoelectric actuator, and more particularly to a piezoelectric actuator that moves a movable member, such as a valve body, in accordance with the expansion and contraction of a piezoelectric element. .
［従来の技術］
近年、圧電素子は、その伸長作用の高い応答性に着目し
、アクチュエータとして、高速応答性が要求される分野
で広く用いられている。こうした分野の一例としては、
内燃機関の高速回転に応じて応答性良く燃料噴射を行な
う燃料噴射装置を挙げることができ、燃料噴射弁に圧電
素子を応用した提案が既になされている。この種の燃料
噴射装置として、例えば特開昭４８−４８２３号公報に
示すようなものがあり、以下、第８図に基づいて説明す
る。[Prior Art] In recent years, piezoelectric elements have been widely used as actuators in fields where high-speed response is required, with attention paid to the high responsiveness of their elongation action. An example of such a field is
BACKGROUND OF THE INVENTION Fuel injection devices that inject fuel with good responsiveness in response to high-speed rotation of an internal combustion engine can be mentioned, and proposals have already been made in which piezoelectric elements are applied to fuel injection valves. An example of this type of fuel injection device is the one shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-4823, which will be described below with reference to FIG.
燃料噴射装置Ａでは、電荷の充電・放電を行なう事によ
り伸縮する圧電素子Ａ１が液圧シリンダＡ２内でピスト
ンＡ３を上下方向に駆動する。ピストンＡ３が下方に動
かされると、ピストンＡ３の下方にある制御油Ａ４が加
圧されプランジせ上方部材Ａ５を下降せしめる。こうし
てプランジャ下方部材Ａ５は、プランジャ下方部材Ａ６
に当接しこれを圧下しノズルＡ７を開弁じて、燃料を流
出している。ピストンＡ３の下方には、圧電素子Ａ１に
初期荷重を与え圧電素子Ａ１の動作の安定を図る即ばね
Ａ８が設けられている。In the fuel injection device A, a piezoelectric element A1 that expands and contracts by charging and discharging electric charge drives a piston A3 in the vertical direction within a hydraulic cylinder A2. When the piston A3 is moved downward, the control oil A4 below the piston A3 is pressurized and plunged, causing the upper member A5 to descend. Thus, the plunger lower member A5 becomes the plunger lower member A6.
The nozzle A7 is brought into contact with the nozzle A7, and the nozzle A7 is opened and the fuel flows out. A spring A8 is provided below the piston A3 to apply an initial load to the piezoelectric element A1 and stabilize the operation of the piezoelectric element A1.
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記従来技術は以下に示す問題を有し、
猶一層の改善が望まれていた。[Problems to be solved by the invention] However, the above prior art has the following problems,
Further improvement was desired.
（１）圧電素子Ａ１は、ケーシングＡ９で外側を覆われ
ているが、周囲との充分な絶縁性及び冷却性を保つため
ケーシングＡ９との間を所定の間隙を開けて設置される
。このために、組立の際に圧電素子Ａ１をケーシングＡ
９に対して正確に位置決めするのが難しく、圧電素子Ａ
１がケーシングＡ９内で傾斜した状態で設置されること
がある。(1) The piezoelectric element A1 is covered on the outside by the casing A9, and is installed with a predetermined gap between it and the casing A9 in order to maintain sufficient insulation and cooling performance from the surroundings. For this purpose, the piezoelectric element A1 is attached to the casing A during assembly.
9, it is difficult to accurately position the piezoelectric element A.
1 may be installed in an inclined state within the casing A9.
この状態で圧電素子Ａ１を駆動すると、ピストンＡ３に
よって圧電素子Ａ１に偏った応力がかかり、圧電素子Ａ
１に亀裂等を発生させ破損を起こす問題が生じた。また
、圧電素子Ａ１は、圧電単体を複数枚積層した構成であ
るため、圧電素子Ａ１の全長に微小な誤差が生じ、ピス
トンＡ３と当接する側の端面が圧電素子Ａ１の伸縮方向
と必ずしも垂直にならなかった。このため、上記問題と
同様に、駆動時に圧電素子Ａ１に偏った応力がかかり圧
電素子Ａ１が破損する問題もあった。When the piezoelectric element A1 is driven in this state, a biased stress is applied to the piezoelectric element A1 by the piston A3, and the piezoelectric element A
A problem arose that caused cracks to occur in 1, resulting in damage. Furthermore, since the piezoelectric element A1 has a structure in which a plurality of piezoelectric elements are laminated, a slight error occurs in the overall length of the piezoelectric element A1, and the end surface on the side that contacts the piston A3 is not necessarily perpendicular to the direction of expansion and contraction of the piezoelectric element A1. did not become. For this reason, similar to the above problem, there was also a problem in which uneven stress was applied to the piezoelectric element A1 during driving and the piezoelectric element A1 was damaged.
（２）また、上記のように圧電素子Ａ１が傾斜して設置
されたり圧電素子Ａ１自身に傾きがあった場合には、ピ
ストンＡ３にも斜め方向の押圧力が加わるため、ピスト
ンＡ３に摺動不良が生じ、その摺動部が偏摩耗を起こし
、時にはピストンＡ３を停止させる問題が生じた。(2) In addition, if the piezoelectric element A1 is installed at an angle as described above or if the piezoelectric element A1 itself has an inclination, a pressing force in an oblique direction is also applied to the piston A3, so that the piston A3 will not be able to slide. A defect occurred, causing uneven wear of the sliding part, which sometimes caused the problem of stopping the piston A3.
（３）更に、ピストンＡ３とシリンダＡ２との間には隙
間が存在するため、ピストンＡ３下方に貯えられた制御
油Ａ４が圧電素子Ａ１側に漏れ出し圧電素子Ａ１の押圧
力を充分にプランジャ側に伝達しない問題を有していた
。(3) Furthermore, since there is a gap between the piston A3 and the cylinder A2, the control oil A4 stored below the piston A3 leaks to the piezoelectric element A1 side, and the pressing force of the piezoelectric element A1 is sufficiently applied to the plunger side. There was a problem that the information was not communicated to the public.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、圧電素
子の破損及びアクチユエータとしての動作不良を防止す
ると共に、動作油の圧電素子側への漏洩を防止した圧電
アクチュエータを提供することを目的としている。The present invention was made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator that prevents damage to the piezoelectric element and malfunction of the actuator, and also prevents leakage of hydraulic oil to the piezoelectric element side. It is said that
発明の゛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、本発明は問題点を解決するた
めの手段として次の構成をとった。即ち、本発明は、
圧電素子を備え、該圧電素子の伸縮に応じて移動部材を
移動させる圧電アクチュエータにおいて、上記圧電素子
と移動部材との間に、
上記圧電素子の伸縮に応じて弾性変形する弾性部材を室
壁の少なくとも一部に有し、内部に流体を密封した圧力
室を備えたことを特徴とする圧電アクチュエータを要旨
としている。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, the present invention provides a piezoelectric actuator that includes a piezoelectric element and moves a moving member in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric element, wherein a space between the piezoelectric element and the moving member is elastically deformed in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric element. The gist of the present invention is a piezoelectric actuator characterized by having an elastic member on at least a portion of a chamber wall and having a pressure chamber in which a fluid is sealed.
ここで、圧電素子とは、電圧を加えることにより力学的
な歪みを発生する性質を有した結晶体であればどのよう
なものでもよく、例えばＰＺＴを積層してなるセラミッ
クス等の圧電セラミックス、ポリマー系圧電材料、水晶
等がそうである。Here, the piezoelectric element may be any crystalline material that has the property of generating mechanical strain by applying a voltage, such as piezoelectric ceramics such as ceramics made of laminated PZT, polymers, etc. This includes piezoelectric materials, crystals, etc.
弾性部材とは、自己復元する程度の弾性力を有するもの
であればどのようなものでもよく、例えばベローズある
いはダイヤフラム、ゴム材等がそうである。なお、物性
としては弾性を有ざなくてもその部材が復元するように
構成されていれば、本発明でいう弾性部材に該当する。The elastic member may be anything as long as it has an elastic force sufficient to self-restore, such as a bellows, a diaphragm, a rubber material, or the like. In addition, as long as the member is configured to restore its original state even if it does not have elasticity in terms of physical properties, it corresponds to an elastic member in the present invention.
圧力室に密封される流体とは、圧力を受けてもなるべく
容積の変化しないものであればどのようなものでもよく
、液体をはじめ様々なるものが該当する。The fluid sealed in the pressure chamber may be any fluid as long as its volume does not change as much as possible even when subjected to pressure, and includes various fluids including liquids.
［作用］
以上のように構成された圧電アクチュエータにあっては
、例えば、圧電素子が傾いて取り付けられたり、圧電素
子自身の外形に傾きがあった場合に、圧電素子の下がっ
た側の伸縮性部材が縮むと共に圧電素子の上がった側の
伸縮性部材が伸びる。[Function] In the piezoelectric actuator configured as described above, for example, when the piezoelectric element is installed at an angle, or when the outer shape of the piezoelectric element itself is inclined, the elasticity of the lower side of the piezoelectric element is reduced. As the member contracts, the elastic member on the raised side of the piezoelectric element expands.
このため、少なくとも圧電素子の伸長時には、圧力室の
圧電素子側端面が圧電素子の端面と一様な面圧で当接す
る。従って圧電素子に偏った応力が加わらず圧電素子に
応力集中を生じさせることがない。Therefore, at least when the piezoelectric element is expanded, the end surface of the pressure chamber on the piezoelectric element side contacts the end surface of the piezoelectric element with uniform surface pressure. Therefore, uneven stress is not applied to the piezoelectric element, and no stress concentration occurs in the piezoelectric element.
また、内部に流体を密封した圧力室によって、圧電素子
の変位あるいは発生圧力を、大きな変位あるいは発生圧
力に増幅して移動部材に伝えることができるが、圧力室
は、その加えられる圧力の方向が変ったとしても、移動
部材に加わる圧力の方向を常にその移動方向とすること
ができ、移動部材の正常な移動が確保される。In addition, a pressure chamber with a fluid sealed inside can amplify the displacement or generated pressure of the piezoelectric element to a large displacement or generated pressure and transmit it to the moving member. Even if the moving member changes, the direction of the pressure applied to the moving member can always be the moving direction, and normal movement of the moving member is ensured.
更に、圧電素子の押圧力は、従来例に示したピストンＡ
３のような摺動部を備えた移動部材により伝えられるも
のではなく、流体を密封した圧力室により伝えられるた
め、流体が圧電素子側に漏れ出すことがない。Furthermore, the pressing force of the piezoelectric element is the same as that of the piston A shown in the conventional example.
The fluid is not transmitted by a moving member having a sliding part as in No. 3, but is transmitted by a sealed pressure chamber, so that the fluid does not leak toward the piezoelectric element.
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１実施例としての圧電アクチュエー
タの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a piezoelectric actuator as a first embodiment of the present invention.
同図に示すように、圧電アクチュエータ１はアクチュエ
ータハウジング３とアウタカバー５とから外形が形成さ
れている。アウタカバー５は、ねじ部材７によりアクチ
ュエータハウジング３に固定され、その内側上面の中心
部には孔９が穿設されている。ざらにアウタカバー５に
は、図示しない駆動回路から電圧を印加される２本の電
極１１がハーメチックシール１１ａを介して嵌挿されて
いる。As shown in the figure, the piezoelectric actuator 1 has an outer shape formed by an actuator housing 3 and an outer cover 5. The outer cover 5 is fixed to the actuator housing 3 by screw members 7, and has a hole 9 bored in the center of its inner upper surface. Roughly speaking, two electrodes 11 to which a voltage is applied from a drive circuit (not shown) are fitted into the outer cover 5 via a hermetic seal 11a.
アクチュエータハウジング３の内部には、圧電素子１３
が設けられている。圧電素子１３は、ＰＺＴを積層して
構成されたもので、図における上下方向に伸縮し、その
上端には円筒状の突部１５を有した円盤状の絶縁部材１
７が、またその下端には円盤状の絶縁部材１９が備えら
れている。そうして上記突部１５を上記アウタカバー５
の孔９に嵌合させることにより圧電素子１３が固設され
、アクチュエータハウジング３の内壁と一定の間隙をお
くよう位置決めされる。ざらに圧電アクチュエータ１の
破損の際に圧電素子１３が漏電することのないよう、ア
クチュエータハウジング３の内壁にはフッ素樹脂製の絶
縁性被膜２１が被覆されている。なお圧電素子１３は、
導線２３により電極１１と接続され、電圧が印加される
。Inside the actuator housing 3, a piezoelectric element 13 is provided.
is provided. The piezoelectric element 13 is constructed by laminating PZT, and has a disc-shaped insulating member 1 that expands and contracts in the vertical direction in the figure and has a cylindrical protrusion 15 at its upper end.
7, and a disk-shaped insulating member 19 is provided at its lower end. Then, the protrusion 15 is attached to the outer cover 5.
The piezoelectric element 13 is fixed by being fitted into the hole 9 of the actuator housing 3, and is positioned with a constant gap from the inner wall of the actuator housing 3. The inner wall of the actuator housing 3 is coated with an insulating coating 21 made of fluororesin so that the piezoelectric element 13 does not leak current when the piezoelectric actuator 1 is damaged. Note that the piezoelectric element 13 is
It is connected to the electrode 11 by a conducting wire 23 and a voltage is applied thereto.
絶縁部材１９の圧電素子１３と反対方向にはベローズ２
５が設けられている。ベローズ２５は、円筒形状でその
周面が蛇腹部２５ａにて形成されてあり、その上面２５
ｂは絶縁部材１９と面接触しており、またその端部２５
Ｇはアクチュエータハウジング３の端部３ａに位置する
ようなされている。なおベローズ２５はステンレス鋼を
溶接また成形加工にて一体にて構成しである。そしてプ
ランジャバレル２７は、上記ベローズ２５の端部２５Ｃ
を挟持し、ベローズ２５とで囲む圧力室２９を形成する
。プランジャバレル２７は、圧力室２９のデッドボリュ
ームを低減するよう、凸形状となり、その内部にはガイ
ド部３１が形成され、ガイド部３１によって運動方向が
規制されるプランジャ３３が組み込まれている。なお圧
力室２９には燃料、即ち制御油が密封されており、該制
御油中に気泡が混入しないようプランジャバレル２７に
設けられたエア抜き孔３５を用いて組み立て時に空気を
排除するようなされている。またアクチュエータハウジ
ング３とベローズ２５との接触部分、ベローズ２５とプ
ランジャバレル２７との接触部分、及びプランジャバレ
ル２７とプランジャ３３との接触部分には、各々をシー
ルするゴム製でリング状のシール部材３７，３９．４１
が配設されている。A bellows 2 is provided in the direction opposite to the piezoelectric element 13 of the insulating member 19.
5 is provided. The bellows 25 has a cylindrical shape, and its circumferential surface is formed by a bellows portion 25a, and its upper surface 25
b is in surface contact with the insulating member 19, and its end 25
G is located at the end 3a of the actuator housing 3. The bellows 25 is integrally constructed of stainless steel by welding or molding. The plunger barrel 27 is connected to the end 25C of the bellows 25.
A pressure chamber 29 is formed by sandwiching and surrounding the bellows 25. The plunger barrel 27 has a convex shape to reduce the dead volume of the pressure chamber 29, has a guide portion 31 formed therein, and incorporates a plunger 33 whose movement direction is regulated by the guide portion 31. The pressure chamber 29 is sealed with fuel, that is, control oil, and air is removed during assembly using an air bleed hole 35 provided in the plunger barrel 27 to prevent air bubbles from entering the control oil. There is. Further, ring-shaped rubber seal members 37 are provided at the contact portions between the actuator housing 3 and the bellows 25, the contact portions between the bellows 25 and the plunger barrel 27, and the contact portions between the plunger barrel 27 and the plunger 33. ,39.41
is installed.
次に上記圧電アクチュエータ１の動作を説明する。電極
１１に電圧が印加されると、圧電素子１３が伸長し、絶
縁部材１９を介してベローズ２５の上面２５ｂを押圧し
、ベローズ２５の蛇腹部を圧縮する。この時、圧力室２
９に密封された制御油の一部がガイド部３１側に流出し
、プランジャ３３を圧電素子１３と反対方向に押圧、移
動する。Next, the operation of the piezoelectric actuator 1 will be explained. When a voltage is applied to the electrode 11, the piezoelectric element 13 expands, presses the upper surface 25b of the bellows 25 via the insulating member 19, and compresses the bellows portion of the bellows 25. At this time, pressure chamber 2
A part of the control oil sealed in 9 flows out to the guide portion 31 side, and presses and moves the plunger 33 in the opposite direction to the piezoelectric element 13.
一方、圧電素子１３が短縮するとベローズ２５が自己の
復元力等により蛇腹部２５ａを伸ばす。この時ガイド部
３１にある制御油の全部もしくは一部が圧力室２９側に
流出し、プランジャ３３を圧電素子１３側に引っばり、
移動する。On the other hand, when the piezoelectric element 13 shortens, the bellows 25 stretches the bellows portion 25a due to its own restoring force or the like. At this time, all or part of the control oil in the guide portion 31 flows out to the pressure chamber 29 side, pulling the plunger 33 toward the piezoelectric element 13,
Moving.
次に、本第１実施例の圧電７クチユエータ１を好適に使
用したディーゼル機関の燃料噴射弁について第２図の断
面図にて説明する。Next, a fuel injection valve for a diesel engine that preferably uses the piezoelectric 7 actuator 1 of the first embodiment will be described with reference to the sectional view of FIG. 2.
第２図に示すように燃料噴射弁５０は、本圧電アクチュ
エータ１、圧電アクチュエータ１と燃料流入口゛５２と
を組み付けた燃料噴射弁本体５４、この燃料噴射弁本体
５４にノズルホルダ５６によりスペーサ５８を介して固
定されるノズル６０等を備えている。As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 50 includes a piezoelectric actuator 1, a fuel injection valve body 54 in which the piezoelectric actuator 1 and a fuel inlet 52 are assembled, and a spacer 58 attached to the fuel injection valve body 54 by a nozzle holder 56. It is equipped with a nozzle 60 etc. which are fixed via the.
燃料噴射弁本体５４、スペーサ５８、ノズル６Ｏ内には
互いに直列に配置された制御ロッド６２、加圧ピン６４
及びニードル６６が摺動可能に挿入される。制御ロッド
６２の上方には燃料室６８が形成され、この燃料室６８
には図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料が燃料
流入口５２を介して供給される。従って燃料室６８内の
燃料圧が制御ロッド６２の上面に作用する。ニードル６
６は円錐状をなす受圧面７０を有し、この受圧面７０の
周りにニードル加圧室７２が形成される。ニードル加圧
室７２は一方では燃料通路７４を介して燃料室６８に連
結され、他方ではニードル６６の周りに形成された環状
の燃料通路７６を介して、ノズル６０の先端に形成され
たノズル孔７８に連結される。また燃料噴射弁本体５４
内に加圧ピン６４を下方に向けて付勢する付勢ばね８０
が挿入され、ニードル６６はこの付勢ばね８０によって
も下方に押圧される。制御ロッド６２はその中間部に円
錐状をなす受圧面８２を有し、この受圧向８２の周りに
制御ロッド加圧室８４が形成される。A control rod 62 and a pressure pin 64 are arranged in series with each other in the fuel injection valve body 54, spacer 58, and nozzle 6O.
and needle 66 are slidably inserted. A fuel chamber 68 is formed above the control rod 62, and this fuel chamber 68
Fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is supplied through a fuel inlet 52 . Therefore, the fuel pressure within the fuel chamber 68 acts on the upper surface of the control rod 62. Needle 6
6 has a conical pressure receiving surface 70, and a needle pressurizing chamber 72 is formed around this pressure receiving surface 70. The needle pressurizing chamber 72 is connected to the fuel chamber 68 via a fuel passage 74 on the one hand, and to the nozzle hole formed at the tip of the nozzle 60 via an annular fuel passage 76 formed around the needle 66 on the other hand. 78. Also, the fuel injection valve body 54
a biasing spring 80 that biases the pressure pin 64 downward;
is inserted, and the needle 66 is also pressed downward by this biasing spring 80. The control rod 62 has a conical pressure receiving surface 82 in its middle portion, and a control rod pressurizing chamber 84 is formed around this pressure receiving direction 82 .
制御ロッド加圧室８４はシリンダ形状をし、この制御ロ
ンド加圧室８４内には圧電アクチュエータ１のプランジ
ャ３３が摺動可能に挿入される。The control rod pressurizing chamber 84 has a cylinder shape, and the plunger 33 of the piezoelectric actuator 1 is slidably inserted into the control rod pressurizing chamber 84 .
制御ロッド加圧室８４内の燃料、即ち制御油が加圧され
ていない場合にはニードル６６には制御ロッド６２の上
面に作用する下向きの力と、付勢ばね８０による下向き
の力と、ニードル６６の受圧面７０に作用する上向きの
力が加わる。このとき下向きの力の総和が上向きの力よ
りも若干大きくなるように制御ロッド６２の径、付勢ば
ね８０のばね力およびニードル６６の受圧面７００面積
が設定されている。従って通常ニードル６６には下向き
の力が作用しており、斯くして通常ニードル６６はノズ
ル孔７８を閉鎖している。When the fuel in the control rod pressurizing chamber 84, that is, the control oil, is not pressurized, the needle 66 receives a downward force acting on the upper surface of the control rod 62, a downward force from the biasing spring 80, and the needle 66. An upward force acting on the pressure receiving surface 70 of 66 is applied. At this time, the diameter of the control rod 62, the spring force of the biasing spring 80, and the area of the pressure receiving surface 700 of the needle 66 are set so that the sum of the downward forces is slightly larger than the upward forces. Therefore, a downward force is applied to the normal needle 66, and the normal needle 66 thus closes the nozzle hole 78.
次いで圧電アクチュエータ１に電圧が印加されると圧電
素子１３が伸びるためにプランジャ３３が左方に移動し
、その結果制御ロンド加圧室８４内の制御油圧が上昇す
る。このとき制御ロッド６２の受圧向８２に上向きの力
が作用するために制御ロッド６２が上昇し、斯くしてニ
ードル６６が上昇するためにノズル孔７８から燃料が噴
射される。Next, when a voltage is applied to the piezoelectric actuator 1, the piezoelectric element 13 expands, so the plunger 33 moves to the left, and as a result, the control oil pressure in the control rond pressurizing chamber 84 increases. At this time, since an upward force acts on the pressure receiving direction 82 of the control rod 62, the control rod 62 rises, and thus the needle 66 rises, so that fuel is injected from the nozzle hole 78.
一方、圧電アクチュエータ１への電圧の印加が停止せし
められると圧電素子１３は縮み、その結果制御ロッド加
圧室８４内の制御油圧が低下するために制御ロッド６２
およびニードル６６が下降して燃料噴射が停止せしめら
れる。On the other hand, when the voltage application to the piezoelectric actuator 1 is stopped, the piezoelectric element 13 contracts, and as a result, the control oil pressure in the control rod pressurizing chamber 84 decreases, so that the control rod 62
Then, the needle 66 is lowered to stop fuel injection.
以上詳述してきた本第１実施例の圧電アクチュエータ１
は、一部壁面がベローズ２５にて形成され内部に制御油
を密封した圧力室２９が、絶縁部材１９を介して圧電素
子１３と面接触するようなされ、圧電素子の変位を圧力
室２９で増幅してプランジャ３３に伝えるよう構成され
ている。このため、ベローズ２５から圧電素子に加えら
れる荷重は常に圧電素子１３の伸縮軸方向に作用し、例
え圧電素子１３が傾斜して取り付けられたり、圧電素子
１３自身の外形に傾きがあった場合にも、圧電素子１３
に偏った応力が加わることなく、圧電素子１３を破損さ
せるようなことがない。またプランジャ３３の上部端面
３３ａには常に垂直方向の一様な力が加えられるため、
プランジャ３３がガイド部３１で摺動不良を生じること
もなく、プランジャ３３の摺動動作の安定を図ることが
できる。更に圧力室２９はベローズ２５、プランジャバ
レル２７、及びシール部材３９．４１でほぼ完全な密封
状態となされているため、圧電素子駆動時の圧力室２９
の制御油リーク及びプランジャ３３の駆動ロスを防止す
ることができる。Piezoelectric actuator 1 of the first embodiment described above in detail
A pressure chamber 29 whose wall surface is partially formed of bellows 25 and whose inside is sealed with control oil is in surface contact with the piezoelectric element 13 via an insulating member 19, and the displacement of the piezoelectric element is amplified by the pressure chamber 29. It is configured to transmit the information to the plunger 33. Therefore, the load applied to the piezoelectric element from the bellows 25 always acts in the direction of the expansion/contraction axis of the piezoelectric element 13, even if the piezoelectric element 13 is installed at an angle or the outer shape of the piezoelectric element 13 itself is inclined. Also, piezoelectric element 13
Since uneven stress is not applied to the piezoelectric element 13, the piezoelectric element 13 is not damaged. Further, since a uniform vertical force is always applied to the upper end surface 33a of the plunger 33,
The plunger 33 does not slide poorly on the guide portion 31, and the sliding operation of the plunger 33 can be stabilized. Furthermore, since the pressure chamber 29 is almost completely sealed by the bellows 25, the plunger barrel 27, and the seal members 39 and 41, the pressure chamber 29 is closed when the piezoelectric element is driven.
Control oil leak and drive loss of the plunger 33 can be prevented.
また本実施例にあっては、ベローズ２５の復元力で圧電
素子１３に一定荷重を加えるようなされており、従来例
のように皿バネ等の特別の与荷重手段を用いることなし
に圧電素子１３の作動安定を図ることができ、部品点数
を減少させることができる。更に、従来例の場合、圧電
素子に密着させるべきピストンが圧電素子の駆動速度に
追随できず圧電素子に衝撃を与えることがあったが、実
施例の場合、ベローズ２５の質量が小さいために往復運
動部全体の質量を低減することができ、この結果、往復
運動部が圧電素子１３の駆動速度に充分追随でき、圧電
素子１３に不必要な衝撃を与えるようなこともない。Further, in this embodiment, a constant load is applied to the piezoelectric element 13 by the restoring force of the bellows 25, and the piezoelectric element 13 can be loaded without using a special loading means such as a disc spring as in the conventional example. The operation can be stabilized, and the number of parts can be reduced. Furthermore, in the case of the conventional example, the piston, which was supposed to be in close contact with the piezoelectric element, could not follow the driving speed of the piezoelectric element and gave an impact to the piezoelectric element, but in the case of the example, the mass of the bellows 25 is small, so the piston cannot reciprocate. The mass of the entire moving part can be reduced, and as a result, the reciprocating part can sufficiently follow the driving speed of the piezoelectric element 13, and no unnecessary impact is applied to the piezoelectric element 13.
なお、本実施例の圧電アクチュエータ１を用いたディー
ゼル機関の燃料噴射弁５０は、上記圧電アクチュエータ
１の多くの利点から、優れた信頼性を得ることができる
。Note that the diesel engine fuel injection valve 50 using the piezoelectric actuator 1 of this embodiment can obtain excellent reliability due to the many advantages of the piezoelectric actuator 1 described above.
次に本発明の第２実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第３図は本発明の第２実施例としての圧電アクチュエー
タの断面図である。同図において、上述した第１図に示
す第１実施例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. 3 is a sectional view of a piezoelectric actuator as a second embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
本実施例の圧電アクチュエータ８６は、第１実施例のプ
ランジャバレル２７及びその内蔵部品に代わり、スリー
ブ環８８及び第２のベローズ９０を嵌入し第２のベロー
ズ９０でロッド９１を摺動させるものであり、他の構成
は全く同じものである。第２のベローズ９０は、ベロー
ズ２５と同様に円筒形状でその周面が蛇腹部９０ａにて
形成されており、その上部内面９０ｂがロッド９１と当
接している。なお第２のベローズ９０の径はベローズ２
５の径より小さく、またそのばね定数はベローズ２５の
ばね定数より小さいものである。圧力室９２は、ベロー
ズ２５．スリーブ環８８及び第２のベローズ９０により
形成され、制御油が密封されている。In the piezoelectric actuator 86 of this embodiment, a sleeve ring 88 and a second bellows 90 are fitted in place of the plunger barrel 27 and its built-in parts in the first embodiment, and the rod 91 is slid by the second bellows 90. The other configurations are exactly the same. The second bellows 90 has a cylindrical shape like the bellows 25, and its circumferential surface is formed by a bellows portion 90a, and its upper inner surface 90b is in contact with the rod 91. Note that the diameter of the second bellows 90 is the same as that of the bellows 2.
5, and its spring constant is smaller than that of the bellows 25. The pressure chamber 92 has a bellows 25. It is formed by a sleeve ring 88 and a second bellows 90, and is sealed with control oil.
スリーブ環８８は、エア扱き孔９４を有しシール部材９
６とシール部材９６を締付けるためのボルト９８とが一
体的に構成されている。上記エア扱き孔９４は、圧力室
９２に制御油を封入する際に気泡を埃くために用いられ
る。締付は部材９９は、アクチュエータハウジング３に
ベローズ２５゜スリーブ環８８．及び第２のベローズ９
０を締付は固定するものである。The sleeve ring 88 has an air handling hole 94 and a sealing member 9
6 and a bolt 98 for tightening the seal member 96 are integrally constructed. The air handling hole 94 is used to remove air bubbles when filling the pressure chamber 92 with control oil. For tightening, the member 99 is attached to the actuator housing 3 with a bellows 25° sleeve ring 88. and second bellows 9
Tightening 0 is to fix it.
上記圧電アクチュエータ８６は、圧電素子１３を伸長し
、絶縁部材１９を介してベローズ２５の上面２５ｂを押
圧し、ベローズ２５の蛇腹部２５ａを圧縮する。この時
、第２のベローズ９０の蛇腹部も圧縮し第２のベローズ
９０の上部内面９０ｂがロッド９１を押圧する。一方、
圧電素子１３が短縮すると、ベローズ２５及び第２のベ
ローズ９０のそれぞれの蛇腹部２５ａ、９０ａが伸び、
図示しないスプリング等の復元力を受けてロッド９１が
圧電素子１３側に移動する。The piezoelectric actuator 86 extends the piezoelectric element 13, presses the upper surface 25b of the bellows 25 via the insulating member 19, and compresses the bellows portion 25a of the bellows 25. At this time, the bellows portion of the second bellows 90 is also compressed, and the upper inner surface 90b of the second bellows 90 presses the rod 91. on the other hand,
When the piezoelectric element 13 shortens, the bellows portions 25a and 90a of the bellows 25 and the second bellows 90 expand,
The rod 91 moves toward the piezoelectric element 13 due to the restoring force of a spring or the like (not shown).
以上の如く構成された本実施例の圧電アクチュエータ８
６は、第１実施例と同一な効果を有している。更に、本
実施例は、圧力室９２のロッド側もベローズとして構成
されているために、より一層圧力室９２の密封性が高い
。また第２のベローズ９０がベローズ２５に内蔵される
よう構成されているため、デッドボリュームを最少限に
低減でき、圧電素子１３の駆動時に圧力室９２の昇圧力
が高くとれロッド９１への押圧力を大きくとることがで
きる。また第２のベローズ９０のばね定数がベローズ２
５のばね定数より小さくしであるため、ベローズ２５の
動きを第２のベローズ９０へ応答遅れなく伝える効果が
ある。なお、上記実施例のようにベローズ２５．スリー
ブ環８８．及び第２のベローズ９０を別体とするのでは
なく、溶接等の手段によって一体に形成したものであっ
てもよく、より一層圧力室９２の密封性を高めることが
できる。Piezoelectric actuator 8 of this embodiment configured as described above
6 has the same effect as the first embodiment. Furthermore, in this embodiment, since the rod side of the pressure chamber 92 is also configured as a bellows, the sealing performance of the pressure chamber 92 is even higher. Furthermore, since the second bellows 90 is built into the bellows 25, the dead volume can be reduced to a minimum, and the pressure in the pressure chamber 92 can be increased to a high level when the piezoelectric element 13 is driven. can be made larger. In addition, the spring constant of the second bellows 90 is
Since the spring constant is smaller than the spring constant of 5, it has the effect of transmitting the movement of the bellows 25 to the second bellows 90 without response delay. Note that, as in the above embodiment, the bellows 25. Sleeve ring 88. Instead of forming the second bellows 90 separately, it may be formed integrally by means such as welding, and the sealing performance of the pressure chamber 92 can be further improved.
次に本発明の第３実施例を説明する。第４図は本発明の
第３実施例としての圧電アクチュエータの断面図である
。本実施例の圧電アクチュエータ１０１の第１実施例と
の相違点は、アクチュエータハウジング１０３．アウタ
カバー１０５．プランジャバレル１０７の形状とベロー
ズ２５の代わりにダイヤフラム１０９が用いられたこと
にあり、これらの相違点を中心に説明をする。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a sectional view of a piezoelectric actuator as a third embodiment of the present invention. The difference between the piezoelectric actuator 101 of this embodiment and the first embodiment is that the actuator housing 103. Outer cover 105. The difference lies in the shape of the plunger barrel 107 and the use of a diaphragm 109 instead of the bellows 25, and the explanation will focus on these differences.
即ち、第４図に示すように、アウタカバー１０５はナツ
ト１１１によりアクチュエータハウジング１０３に固定
され、しかもアウタカバー１０５には、２本の電極１１
３が嵌挿されると共に圧電素子１１５がアクチュエータ
ハウジング１０３の内壁と一定の間隙をおいて固設され
ている。圧電素子１１５のプランジャバレル１０７側に
は絶縁部材１１７が固着されており、この絶縁部材１１
７に形成された凹部１１７ａに円板１１９が嵌合してい
る。第５図の平面図に示すように、円板１１９の周囲に
は円形のダイヤフラム１０９が固着されている。ダイヤ
フラム１０９は、第６図の部分側面図に示すように２枚
のステンレス鋼の薄平板１０９ａ、１０９ｂを同心波状
に成形したもので、しかも第５図に示すように径線状に
２つのピン穴１０９ｃ、１０９ｄを備えている。再び第
４図に戻り、このダイヤフラム１０９は、１組の円環状
のリテーナリング１２１，１２３により挟まれた状態で
、両リテーナリング１２１，１２３に形成された２箇所
の貫通孔とピン穴１０９Ｇ、１０９ｄとをボルト１２５
，１２７で夫々貫通して締め付けることにより上記プラ
ンジャバレル１０７に固定される。プランジャバレル１
０７にはガイド部１２９が形成され、ガイド部１２９に
よって運動方向が規制されるプランジャ１３１が組み込
まれている。なおダイヤフラム１０９．リテーナリング
１２３およびプランジャバレル１０７により囲まれた部
分には、制御油が密封されており、圧力室１３３を形成
している。That is, as shown in FIG.
3 is fitted and inserted, and the piezoelectric element 115 is fixed to the inner wall of the actuator housing 103 with a certain gap therebetween. An insulating member 117 is fixed to the plunger barrel 107 side of the piezoelectric element 115, and this insulating member 11
A disc 119 is fitted into a recess 117a formed in 7. As shown in the plan view of FIG. 5, a circular diaphragm 109 is fixed around the disk 119. The diaphragm 109 is formed by forming two stainless steel thin flat plates 109a and 109b into a concentric wave shape as shown in the partial side view of FIG. 6, and has two pins radially arranged as shown in FIG. It has holes 109c and 109d. Returning to FIG. 4 again, this diaphragm 109 is sandwiched between a pair of annular retainer rings 121, 123, and has two through holes formed in both retainer rings 121, 123, a pin hole 109G, 109d and bolt 125
, 127, respectively, and are fixed to the plunger barrel 107 by tightening them. Plunger barrel 1
A guide portion 129 is formed in 07, and a plunger 131 whose movement direction is regulated by the guide portion 129 is incorporated. Note that the diaphragm 109. Control oil is sealed in a portion surrounded by the retainer ring 123 and the plunger barrel 107, forming a pressure chamber 133.
次に上記圧電アクチュエータ１０１の動作を説明する。Next, the operation of the piezoelectric actuator 101 will be explained.
電極１１３に電圧が印加されると、圧電素子１１５が伸
長しダイヤフラム１０９を押圧する。この時、圧力室１
３３に密封された制御油がプランジャ１３１を圧電素子
１１５と反対側に押圧、移動する。一方、圧電素子１１
５が短縮するとダイヤフラム１０９が自己の復元力等に
より復元し、プランジャ１３１を圧電素子側に引っばり
、移動する。When a voltage is applied to electrode 113, piezoelectric element 115 expands and presses diaphragm 109. At this time, pressure chamber 1
33 presses and moves the plunger 131 to the side opposite to the piezoelectric element 115. On the other hand, piezoelectric element 11
5 is shortened, the diaphragm 109 restores itself due to its own restoring force, pulling the plunger 131 toward the piezoelectric element and moving it.
こうして構成された第３実施例の圧電アクチュエータ１
０１では、ダイヤフラム１０９から圧電素子１１５に加
えられる荷重は常に圧電素子１１５の伸縮軸方向に作用
し、第１実施例と同様に、圧電素子１１５に偏った応力
を加えることなく圧電素子１１５を破損させることがな
い。また第１実施例と同様にプランジャ１３１の１習動
動作の安定を図ることができ、しかも圧力室１３３の制
御油リークを防止することもできる。Piezoelectric actuator 1 of the third embodiment configured in this way
In Embodiment 01, the load applied from the diaphragm 109 to the piezoelectric element 115 always acts in the direction of the expansion and contraction axis of the piezoelectric element 115, and as in the first embodiment, the piezoelectric element 115 is damaged without applying biased stress to the piezoelectric element 115. I have nothing to do. Further, as in the first embodiment, it is possible to stabilize the one-stroke movement of the plunger 131, and furthermore, leakage of control oil from the pressure chamber 133 can be prevented.
更に、本実施例ではダイヤフラム１０９が複数枚積層し
て構成されているため、ダイヤフラム１０９自身のバネ
定数を低く抑えることができ、圧電アクチュエータの動
作の安定を図ることができる。また、ダイヤフラム１０
９を複数枚積層した構成とすると、圧電アクチュエータ
１０１の駆動時に各積層板が互いにずれて、各積層板間
に隙間が発生し圧電素子１１５の変位を充分に圧力室１
３３に伝達しない問題が生じるが、本実施例のようにダ
イヤフラム１０９にピン穴１０９ｃ、１０９ｄを設けて
ボルト締めすることによりこの問題を解決することがで
きる。Furthermore, in this embodiment, since the diaphragm 109 is configured by laminating a plurality of layers, the spring constant of the diaphragm 109 itself can be kept low, and the operation of the piezoelectric actuator can be stabilized. Also, diaphragm 10
9, when the piezoelectric actuator 101 is driven, the laminated plates are shifted from each other, creating gaps between the laminated plates, and the displacement of the piezoelectric element 115 is sufficiently controlled by the pressure chamber 1.
However, this problem can be solved by providing pin holes 109c and 109d in the diaphragm 109 and tightening bolts as in this embodiment.
次に本発明の第４実施例を説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
第７図は本発明の第４実施例としての圧電アクチュエー
タの断面図である。同図において、上述した第１図に示
す第１実施例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. 7 is a sectional view of a piezoelectric actuator as a fourth embodiment of the present invention. In this figure, parts that are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
本実施例の圧電アクチュエータ１５１の第１実施例との
相違点は、アクチュエータハウジング３の形状及び圧電
素子１３により押圧される圧力室の構成にある。The piezoelectric actuator 151 of this embodiment differs from the first embodiment in the shape of the actuator housing 3 and the configuration of the pressure chamber pressed by the piezoelectric element 13.
即ち、第７図に示すように、アクチュエータハウジング
３の図下部分には肉厚を大きくしたシリンダ部分１５３
が形成されており、このシリンダ部分１５３にベローズ
１５５が内蔵されている。That is, as shown in FIG. 7, the lower part of the actuator housing 3 has a cylinder part 153 with increased wall thickness.
A bellows 155 is built into this cylinder portion 153.
ベローズ１５５は筒状容器部１５７と拡開部１５９とよ
り構成され、ステンレス鋼で一体成形されたものである
。筒状容器部１５７は、円筒形状をし、その周面に蛇腹
部１５７ａを備えると共に一端１５７ｂが底板１５７Ｃ
により閉塞されている。The bellows 155 is composed of a cylindrical container portion 157 and an expanded portion 159, and is integrally molded from stainless steel. The cylindrical container portion 157 has a cylindrical shape and has a bellows portion 157a on its circumferential surface, and one end 157b has a bottom plate 157C.
It is blocked by.
また拡開部１５９は、筒状容器部１５７の他端１５７ｄ
から拡開されたもので、円環状***部１５９ａと円環状
陥没部１５９ｂとを備えている。Further, the expanded portion 159 is located at the other end 157d of the cylindrical container portion 157.
It is expanded from the top and includes an annular raised portion 159a and an annular depressed portion 159b.
上記のベローズ１５５は、円環状陥没部１５９ｂの外底
側をシリンダ部分１５３の上面１５３ａで係止すること
により、円環状***部１５９ａを圧電素子１３の下側の
絶縁部材１９に当接し、絶縁部材１９を押圧している。The bellows 155 is configured such that the outer bottom side of the annular recessed portion 159b is locked with the upper surface 153a of the cylinder portion 153, so that the annular raised portion 159a abuts against the insulating member 19 on the lower side of the piezoelectric element 13, thereby providing insulation. The member 19 is pressed.
また円環状陥没部２９ｂにはシール性を向上させるＯリ
ング１６１が装着され、上記絶縁部材１９とＯリング１
６１とが当接している。Further, an O-ring 161 for improving sealing performance is attached to the annular recessed portion 29b, and the insulating member 19 and the O-ring 1
61 are in contact with each other.
こう゛して構成された圧力室１６３には燃料、即ち制御
油が密封されている。また下絶縁部材１９の下面にはピ
ストン部材１６５が固着されており、圧力室１６３のデ
ッドボリュームを低減するようなされている。The thus configured pressure chamber 163 is sealed with fuel, that is, control oil. Further, a piston member 165 is fixed to the lower surface of the lower insulating member 19 to reduce the dead volume of the pressure chamber 163.
次に上記圧電アクチュエータ１の動作を説明する。電極
１１に電圧が印加されると、圧電素子１３が伸長し、下
絶縁部材１９を介してベローズ１５５の円環状***部１
５９ａを押圧する。この時、０リング１６１も同時に押
圧され、円環状***部１５９ａと共に押しつぶされる。Next, the operation of the piezoelectric actuator 1 will be explained. When a voltage is applied to the electrode 11, the piezoelectric element 13 expands, and the annular raised portion 1 of the bellows 155 passes through the lower insulating member 19.
Press 59a. At this time, the O-ring 161 is also pressed and crushed together with the annular protrusion 159a.
そうすると拡開部１５９で囲まれた部分の容積が小さく
なり、その小さくなった容積の制御油が拡開部１５９か
ら筒状容器部１５７に圧送され、蛇腹部１５７ａが伸び
る。この結果、底板１５７Ｃは図下方向に移動する。一
方、電極１１からの電圧印加を停止すると、圧電素子１
３が短縮する。そうするとベローズ１５５の復元力およ
び底板１５７Ｃに加えられる図示しないバネ材等からの
復元力により、蛇腹部１５７ａが縮み拡開部１５９で囲
まれた部分の面積が大きくなり、円環状***部１５９ａ
とＯリング１６１とが弾性復元する。即ち、底板１６１
が圧電アクチュエータ１の駆動部分にあたり、圧電素子
１３の伸縮に応じて底板１６１Ｃが駆動される。As a result, the volume of the area surrounded by the expanded portion 159 becomes smaller, and the reduced volume of control oil is pumped from the expanded portion 159 to the cylindrical container portion 157, thereby extending the bellows portion 157a. As a result, the bottom plate 157C moves downward in the figure. On the other hand, when the voltage application from the electrode 11 is stopped, the piezoelectric element 1
3 is shortened. Then, due to the restoring force of the bellows 155 and the restoring force from a spring material (not shown) applied to the bottom plate 157C, the bellows part 157a contracts, and the area surrounded by the expanded part 159 increases, and the annular raised part 159a
and O-ring 161 are elastically restored. That is, the bottom plate 161
corresponds to the driving portion of the piezoelectric actuator 1, and the bottom plate 161C is driven according to the expansion and contraction of the piezoelectric element 13.
こうして構成された本実施例の圧電アクチュエータ１５
１では、ベローズ１５５とＯリング１６１とから圧電素
子１１５に加えられる荷重が常に圧電素子１３の伸縮軸
方向に作用し、上記各実施例と同様に、圧電素子１３に
偏った応力を加えることがなく、圧電素子１３の破損を
防止することができる。また、圧電素子１３の変位を圧
力室１６３を介して圧力室１６３の底板１５７Ｃに伝達
するようなされているため、底板１５７Ｃに加わる圧力
の方向は常に一方向となり、例えば底板１５７Ｃに弁体
を当接させて摺動させようとしても、上記各実施例と同
様にその摺動部に動作不良が発生することがない。The piezoelectric actuator 15 of this embodiment configured in this way
1, the load applied to the piezoelectric element 115 from the bellows 155 and the O-ring 161 always acts in the expansion/contraction axis direction of the piezoelectric element 13, and as in each of the above embodiments, it is possible to apply biased stress to the piezoelectric element 13. Therefore, damage to the piezoelectric element 13 can be prevented. Furthermore, since the displacement of the piezoelectric element 13 is transmitted to the bottom plate 157C of the pressure chamber 163 via the pressure chamber 163, the direction of the pressure applied to the bottom plate 157C is always one direction. Even if an attempt is made to make them slide in contact with each other, no malfunction will occur in the sliding portions, as in each of the above embodiments.
更に、本実施例では、圧力室１６３を形成するベローズ
１５５の拡開部１５９を、上部から押圧する絶゛縁部材
１９で封止するよう構成されており、従来例のように摺
動部分にて封止するものではない。このため摺動部分に
よる隙間か全くなく、圧力室１６３の密封性が遥かに高
いという本実施例特有の効果を有する。Furthermore, in this embodiment, the expanded portion 159 of the bellows 155 forming the pressure chamber 163 is sealed with an insulating member 19 that is pressed from above. It is not intended to be sealed. Therefore, there is no gap due to the sliding portion, and the sealing performance of the pressure chamber 163 is much higher, which is an effect unique to this embodiment.
なお、上記第４実施例は、本発明でいう弾性部材として
ベローズ１５５と０リング１６１とを用いるよう構成さ
れていたが、例えばＯリングだけで上記弾性部材を構成
するようにしてもよい。Although the fourth embodiment is configured to use the bellows 155 and the O-ring 161 as the elastic member referred to in the present invention, the elastic member may be formed of only an O-ring, for example.
以上、本発明の実施例を詳述してきたが、本発明は、上
記実施例に何等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種々なる態様となり得る。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments in any way, and can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.
及豆のＡ１
以上詳述してきた本発明の圧電アクチュエータは、圧電
素子の伸縮に応じて弾性変形する弾性部材を室壁の少な
くとも一部に有し、内部に流体を密封した圧力室を、圧
電素子と移動部材との間に備えるようなされている。こ
のために圧電素子が傾斜して取り付けられたり、圧電素
子自身の外形に傾きがあっても圧電素子を破損させるよ
うなことがなく、また移動部材の摺動動作の安定を図る
ことができる。更に、従来のピストンを用いた場合に比
べて遥かに圧力室の密封性を高めることができ、圧力室
の流体漏れを防ぎ移動部材の駆動ロスを防止することが
できる。Part A1 The piezoelectric actuator of the present invention, which has been described in detail above, has an elastic member that elastically deforms in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric element in at least a part of the chamber wall, and a pressure chamber in which a fluid is sealed inside is connected to a piezoelectric actuator. It is arranged between the element and the moving member. Therefore, even if the piezoelectric element is installed at an angle or the outer shape of the piezoelectric element is inclined, the piezoelectric element will not be damaged, and the sliding movement of the moving member can be stabilized. Furthermore, compared to the case where a conventional piston is used, the sealing performance of the pressure chamber can be improved far more, and fluid leakage in the pressure chamber can be prevented and drive loss of the moving member can be prevented.
第１図は本発明の第１実施例としての圧電アクチュエー
タの断面図、第２図は上記圧電アクチュエータを好適に
使用したディーゼル機関の燃料噴射弁の断面図、第３図
は本発明の第２実施例としての圧電アクチュエータの断
面図、第４図は本発明の第３実施例としての圧電アクチ
ュエータの断面図、第５図はこの第３実施例の圧電アク
チュエータに用いられるダイヤフラムの平面図、第６図
はこのダイヤフラムの部分側面図、第７図は本発明の第
４実施例としての圧電アクチュエータの断面図、第８図
は従来の圧電アクチュエータの断面図、である。
１、・８６，１０１，１５１
・・・圧電アクチュエータ
３．１０３・・・アクチュエータハウジング５．１０５
・・・アウタカバー
１３．１１５・・・圧電素子
２５．１５５・・・ベローズ
２９，９２，１３３．１６３・・・圧力室３３．９１，
１３１・・・プランジャ（ロッド）９０・・・第２のベ
ローズ
１０９・・・ダイヤフラム
１６１・・・０リングFIG. 1 is a cross-sectional view of a piezoelectric actuator as a first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a sectional view of a piezoelectric actuator as a third embodiment of the present invention, FIG. 5 is a plan view of a diaphragm used in the piezoelectric actuator of the third embodiment, and FIG. 6 is a partial side view of this diaphragm, FIG. 7 is a sectional view of a piezoelectric actuator as a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view of a conventional piezoelectric actuator. 1,・86,101,151...Piezoelectric actuator 3.103...Actuator housing 5.105
... Outer cover 13.115 ... Piezoelectric element 25.155 ... Bellows 29, 92, 133.163 ... Pressure chamber 33.91,
131...Plunger (rod) 90...Second bellows 109...Diaphragm 161...0 ring
Claims (1)
を移動させる圧電アクチュエータにおいて、上記圧電素
子と移動部材との間に、 上記圧電素子の伸縮に応じて弾性変形する弾性部材を室
壁の少なくとも一部に有し、内部に流体を密封した圧力
室を備えたことを特徴とする圧電アクチユエータ。[Scope of Claims] A piezoelectric actuator that includes a piezoelectric element and moves a moving member in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric element, wherein a space between the piezoelectric element and the moving member is elastically deformed in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric element. A piezoelectric actuator comprising a pressure chamber having an elastic member on at least a portion of a chamber wall and having a fluid sealed inside.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/073,155 US4803393A (en) | 1986-07-31 | 1987-07-14 | Piezoelectric actuator |
| GB8716686A GB2193386B (en) | 1986-07-31 | 1987-07-15 | Piezoelectric actuator |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18034986 | 1986-07-31 | ||
| JP61-180349 | 1986-07-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63158301A true JPS63158301A (en) | 1988-07-01 |
Family
ID=16081676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62102444A Pending JPS63158301A (en) | 1986-07-31 | 1987-04-24 | Piezoelectric actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63158301A (en) |
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