(57)【要約】【課題】ピエゾアクチュエータに予荷重を印加するばね部材の設置構造を工夫して、ばね部材のガイド機能の向上と耐摩耗性の向上を両立させる。【解決手段】  ピエゾスタック６変位を伝達するピエゾピストン１およびバルブピストン２を設けた構成において、バルブピストン２の小径部周りにピエゾプリセットスプリング３と支持部材４を配設し、ピエゾピストン１を介してピエゾプリセットスプリング３によりピエゾスタック６に所定の予荷重を印加する。ピエゾプリセットスプリング３は、２枚の皿ばね３１、３２を重ねてなり、支持部材４はバルブピストン２の小径部が挿通される筒状部４１の外周を、皿ばね３１、３２の内径ガイド部４３とする。筒状部４１の下端から径方向外方に張り出す環状部４２は、ピエゾプリセットスプリング３の座面４４となる。内径側をガイドすることで、位置決め、位置合わせが容易になり、摩擦面が小さくなる。【選択図】        図１
2006316769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピエゾアクチュエータの変位をピストン部材を介して伝達する駆動部を備えており、該駆動部によりノズルニードルを昇降させて噴孔を開閉することにより燃料を噴射するピエゾインジェクタにおいて、
上記ピストン部材に設けた小径部周りに、上記ピエゾアクチュエータに予荷重を印加する環状ばね部材と、該環状ばね部材を支持する支持部材を配置するとともに、
上記支持部材を、内周に上記ピストン部材の小径部が挿通配置され外周が上記環状ばね部材の内径ガイド部となる筒状部と、該筒状部の端縁から径方向外方に張り出して上記環状ばね部材に当接する座面となる環状部とを有する構成としたことを特徴とするピエゾインジェクタ。
【請求項２】
上記環状ばね部材が、断面ハの字状の複数枚の皿ばねを直列に重ねてなる請求項１記載のピエゾインジェクタ。
【請求項３】
上記支持部材は、上記環状部の外周縁部が、上記ピストン部材が収容されるインジェクタボデーの縦穴内周面に当接ないし近接して位置決めされる構成とした請求項１または２記載のピエゾインジェクタ。
【請求項４】
上記ピストン部材は、上記ピエゾアクチュエータと一体に変位するピエゾピストンと、上記ノズルニードルの背圧を制御する制御弁を駆動するバルブピストンを有し、これらピエゾピストンおよびバルブピストン間に油密室を形成して、油圧を介して上記ピエゾアクチュエータの変位を伝達する構成とした請求項１ないし３のいずれか記載のピエゾインジェクタ。
【請求項５】
上記環状ばね部材は、外径側下端部が上記支持部材の上記環状部の座面に当接支持され、外径側上端部が上記ピエゾピストンの端面に当接してこれを上記ピエゾアクチュエータ方向に付勢する請求項４記載のピエゾインジェクタ。
【請求項６】
上記ピエゾピストンを上端閉鎖の筒状として、この筒状部内に上記バルブピストンを摺動自在に挿置し、上記筒状部の上部内壁面と上記バルブピストン上端面とで囲まれる空間に作動油を充填して上記油密室とするとともに、上記ピエゾピストンの下方に突出する上記バルブピストンの下端部を小径として、この小径部の周りに上記支持部材および上記環状ばね部材を配置した請求項４または５記載のピエゾインジェクタ。
【請求項７】
上記ピエゾピストンと上記バルブピストンを上下方向にこの順で配置し、上記ピエゾピストンの下端面と上記バルブピストンの上端面の間に形成される空間に作動油を充填して上記油密室とするとともに、上記ピエゾピストンの一部を小径として、この小径部の周りに上記支持部材および上記環状ばね部材を配置した請求項４または５記載のピエゾインジェクタ。
【請求項８】
上記ピストン部材が、上記ピエゾアクチュエータと一体に変位して上記ノズルニードルの背圧を制御する制御弁を開閉する、あるいは上記ピエゾアクチュエータと一体に変位して上記ノズルニードルを直接開閉する構成とした請求項１ないし３のいずれか記載のピエゾインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置に適用され、ピエゾアクチュエータを用いてノズルニードルを駆動するピエゾインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置では、各気筒に共通のレールを設けて高圧燃料を蓄圧し、所定のタイミングでインジェクタを駆動して各気筒に所定量の燃料を噴射するようになっている。コモンレール用のインジェクタとしては、ピエゾアクチュエータを駆動部に用いたピエゾインジェクタがあり、応答性が良いことから高度な燃料噴射制御が期待されている。ここで、ピエゾインジェクタの駆動部は、通常、ピエゾアクチュエータの変位をピストン部材と油圧を介して伝達する油圧伝達装置を備えている。
【０００３】
油圧伝達装置を備えるピエゾインジェクタの従来技術として、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２５７００２号公報
【０００４】
ピエゾインジェクタは、一般に、ノズルニードルの背圧を制御弁で制御する構成となっている。この際、ピエゾアクチュエータとの熱膨張率の差から、制御弁と直接結合することができず、制御弁側部材に動力を伝達させるために、油圧伝達装置が用いられる。特許文献１に記載されるピエゾインジェクタは、ピエゾスタックと一体に変位するピエゾピストンと制御弁の弁体を駆動するバルブピストンを有し、シリンダ内に直列に配設したピエゾピストン、バルブピストンの間に油密室を設けている。制御弁は、ノズルニードルに背圧を作用させる制御室と低圧通路の間を開閉し、アクチュエータを構成するピエゾスタックに通電しない状態では、低圧通路を閉鎖する位置にある。この時、制御室は、高圧通路と連通して高圧となっており、ノズルニードルが噴孔を閉鎖している。
【０００５】
ピエゾスタックに通電するとピエゾピストンがこれと一体に変位し、油密室の圧力を上昇させる。これに伴ってバルブピストンが制御弁の弁体を押し下げ、低圧通路を開放すると、制御室の圧力が降下し、ノズルニードルがリフトして燃料が噴射される。このように、ピストン部材と油圧を介在させることで、構成部材間で異なる熱変形量を油密室への燃料流入・燃料リークにより吸収して良好な伝達性能を維持できる利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ピエゾスタックをアクチュエータとして使用するには、予め荷重を印加する必要があり（プリセット荷重）、通常、ばね部材が用いられる。この目的に使用されるばね部材には、一般的に次に挙げる２つの機能が求められる。その１つは、インジェクタの体格が年々小型化していく傾向があることから、ばね部材も小型であること、もう１つは、ピエゾスタック仕様にもよるが、インジェクタボデー内に収容されて例えば３００〜５００Ｎの予荷重を負荷できることであり、これらの要求を満足するばね部材の１つに皿ばねがある。
【０００７】
しかしながら、皿ばねは、荷重を伝達する両座面、さらに位置をガイドする外周または内周が、荷重振幅によって摺動するために、各当接面で摩擦による摩耗が生じる懸念がある。また、皿ばねは、複数枚を組み合わせて使用する場合、適用部位における皿ばね自体の位置決めに加えて、皿ばね同士の位置合わせが必要となる。この際、位置決めないし位置合わせの仕方によっては、摩擦面が大きくなったり摩耗が生じやすくなる。また、位置決めや位置合わせが適切になされないと、所定の予荷重が得られない、あるいはピエゾアクチュエータの発生力を効果的に伝達できない、といったおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ピエゾインジェクタにおいて、ピエゾアクチュエータに予荷重を印加するばね部材の設置構造を工夫して、コンパクトで組付けが容易であり、ばね部材のガイド機能を向上させて、ばね部材およびピエゾアクチュエータの性能を効果的に発揮させるとともに、耐摩耗性を向上させたピエゾインジェクタ構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のピエゾインジェクタは、ピエゾアクチュエータの変位をピストン部材を介して伝達する駆動部を備えており、該駆動部によりノズルニードルを昇降させて噴孔を開閉することにより燃料を噴射するピエゾインジェクタにおいて、
上記ピストン部材に設けた小径部周りに、上記ピエゾアクチュエータに予荷重を印加する環状ばね部材と、該環状ばね部材を支持する支持部材を配置するとともに、
上記支持部材を、内周に上記ピストン部材の小径部が挿通配置され外周が上記環状ばね部材の内径ガイド部となる筒状部と、該筒状部の端縁から径方向外方に張り出して上記環状ばね部材に当接する座面となる環状部とで構成したことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、ピストン部材の外周に配置した筒状部の外周面を、環状ばね部材の内径ガイドとし、筒状部に続く環状部を座面として環状ばね部材を支持するので、位置決めが容易で位置ずれも生じにくい。このように内径側をガイドする構成とすると、作動時の外形変形を考慮して筒状部と環状ばね部材との隙間を大きくする必要がないので、位置決め精度が向上する。また、ピストン部材の一部を小径としてその外周に環状ばね部材と支持部材を配置したので、構成がコンパクトであり、支持部材を硬質材料で構成することで耐摩耗性を向上できる。さらに筒状部が介在するので、ピストン部材との干渉が防止されて、ばね部材の発生荷重を適切に印加でき、かつピエゾアクチュエータの発生力を効果的に伝達することができる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記環状ばね部材を、断面ハの字状の複数枚の皿ばねを直列に重ねた構成とする。
【００１２】
本発明の支持部材は、複数の皿ばねを重ねた場合でも、それらの内径側を筒状部の内径ガイド部に案内させることで、複数の皿ばねの位置合わせと個々の位置決めが同時にできる。この時、複数の皿ばねの内径側端部を当接させると、内径ガイド部との摩擦面が振幅より小さくなり耐摩耗性を向上できる。また、複数の皿ばねを直列に組み合わせることでばね定数が低下し、ピエゾアクチュエータの出力に対する損失を低減できる。
【００１３】
請求項３の発明において、上記支持部材は、上記環状部の外周縁部が、上記ピストン部材が収容されるインジェクタボデーの縦穴内周面に当接ないし近接して位置決めされる構成とする。
【００１４】
インジェクタボデーに設けた縦穴の内周面を、支持部材の外周ガイドとすれば、位置決めが容易にでき、環状ばね部材を安定して支持するとともに、ピストン部材との干渉等による駆動力の損失を防止できる。
【００１５】
請求項４の発明において、上記ピストン部材は、上記ピエゾアクチュエータと一体に変位するピエゾピストンと、上記ノズルニードルの背圧を制御する制御弁を駆動するバルブピストンを有し、これらピエゾピストンおよびバルブピストン間に油密室を形成して、油圧を介して上記ピエゾアクチュエータの変位を伝達する。
【００１６】
ピエゾアクチュエータとともにピエゾピストンが変位すると、油密室の圧力が上昇してバルブピストンを変位させ、制御弁を駆動する。好適には、このように複数のピストンの間に油密室を設けて油圧伝達装置を構成すると、ピエゾアクチュエータの発生力を効果的に伝達できる。
【００１７】
請求項５の発明において、上記環状ばね部材は、外径側下端部が上記支持部材の上記環状部の座面に当接支持され、外径側上端部が上記ピエゾピストンの端面に当接してこれを上記ピエゾアクチュエータ方向に付勢する。
【００１８】
油圧伝達装置を有する構成において、具体的には、環状ばね部材をピエゾピストンの端面と支持部材の環状部の間に介設することで、ピエゾピストンをピエゾアクチュエータに押しつけて一体に変位可能とするとともに、ピエゾピストンを介してピエゾアクチュエータに設定荷重を印加することができる。
【００１９】
請求項６の発明では、上記ピエゾピストンを上端閉鎖の筒状として、この筒状部内に上記バルブピストンを摺動自在に挿置し、上記筒状部の上部内壁面と上記バルブピストン上端面とで囲まれる空間に作動油を充填して上記油密室とするとともに、上記ピエゾピストンの下方に突出する上記バルブピストンの下端部を小径として、この小径部の周りに上記支持部材および上記環状ばね部材を配置する。
【００２０】
筒状のピエゾピストン内にバルブピストンを収容し、摺動範囲が重なるように構成すると、各ピストンの摺動長を確保しながら装置の軸方向長を短くでき、ピエゾインジェクタをよりコンパクトな構造とすることができる。
【００２１】
請求項７の発明では、上記ピエゾピストンと上記バルブピストンを上下方向にこの順で配置し、上記ピエゾピストンの下端面と上記バルブピストンの上端面の間に形成される空間に作動油を充填して上記油密室とするとともに、上記ピエゾピストンの一部を小径として、この小径部の周りに上記支持部材および上記環状ばね部材を配置する。
【００２２】
ピエゾピストンとバルブピストンを一直線上に配置する構成とすることもできる。この構成では、ピエゾピストンをバルブピストンより大径とすると、小径のバルブピストンによりピエゾアクチュエータの変位を拡大して伝達することができる。
【００２３】
請求項８の発明のように  上記ピストン部材が、上記ピエゾアクチュエータと一体に変位して上記ノズルニードルの背圧を制御する制御弁を開閉する、あるいは上記ピエゾアクチュエータと一体に変位して上記ノズルニードルを直接開閉する構成とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。図２は第１の実施形態におけるピエゾインジェクタ（以下、インジェクタと称する）Ｉ構成を示す概略図で、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置への適用例として説明する。エンジンの各気筒に対応して設けられるインジェクタＩは（ここではそのうち１つのみを示す）、コモンレールから燃料（ここでは軽油）の供給を受けるようになっている。コモンレールには高圧サプライポンプにより圧送される燃料が噴射圧力に相当する所定の高圧で蓄えられる。
【００２５】
図中、インジェクタＩは、上半部をピエゾアクチュエータとしてのピエゾスタック６を有する駆動部１０１、中間部を制御弁７を有する制御弁部１０２、下端部をノズルニードル８を有するノズル部１０３としている。インジェクタＩは、図略の燃焼室壁に取付けられ、上記各部１０１〜１０３の構成部品が収納されるインジェクタボデー５内には、燃料導入口５１にて図略のコモンレールに連通する高圧通路５２、燃料導出口５４にて図略の燃料タンクへ連通する低圧通路５３等の通路が形成される。
【００２６】
ノズル部１０３は、インジェクタボデー５の下端部内に、段付のノズルニードル８を摺動自在に保持している。ノズルニードル８は大径の上半部を摺動部とし、小径の下半部周囲の空間は油溜まり室８１を構成しており、その壁面に開口する高圧通路５２を介してコモンレールから高圧燃料が供給されている。インジェクタボデー５の先端にはサック部８４が形成され、サック部８４形成壁を貫通して燃料を噴射するための噴孔８５が形成される。
【００２７】
ノズルニードル８は下端位置にある時に、円錐形状の先端部が油溜まり室８１とサック部８４の境界部に設けられるノズルシート８６に着座し、サック部８４を閉じて油溜まり室８１から噴孔８５への燃料供給を遮断する。ノズルニードル８がリフトしてノズルシート８６から離座し、サック部８４を開くと燃料が噴射される。
【００２８】
ノズルニードル８の上方に形成される空間は、ノズル背圧を制御する制御室８２となる。制御室８２はオリフィス通路７２を介して制御弁部１０２の弁室７１と常時連通するとともに、オリフィス通路５５を介して高圧通路５２と常時連通し、これらオリフィス通路７２、５５を介して制御油としての燃料が導入されている。この燃料圧はノズルニードル８に下向きに作用して、制御室８２内に配設されるスプリング８３とともにノズルニードル８を閉弁方向に付勢する。一方、油溜まり室８１の高圧燃料がノズルニードル８の段付部および先端部の円錐面に上向きに作用しノズルニードル８を開弁方向に付勢している。
【００２９】
制御弁部１０２の制御弁７は３方弁構造で、大径の弁部７ａが弁室７１内に収容されて、弁室７１の天井面に形成した低圧側シート７４または底面に形成した高圧側シート７３のいずれかに選択的に着座するようになっている。低圧側シート７４は連通路５７を介して低圧通路５３に連通し、一方、高圧側シート７３は連通路５６を介して高圧通路５２に連通している。制御弁７は、大径の弁部７ａに続く細径部７ｂとその下方の摺動部７ｃを有しており、細径部７ｂ周りの空間に連通路５６を接続して制御弁７に加わる圧力をバランスさせるようになっている。
【００３０】
制御弁７は、駆動部１０１により押圧駆動されることで上下動し、弁部７ａのシート位置が切り替わる。上端位置にある時には、弁部７ａの上部テーパ面が弁室７１天井面の低圧側シート７４に着座して低圧通路５３への連通を遮断し、高圧通路５２と弁室７１を連通させる。下端位置にある時には、弁部７ａの下部テーパ面が弁室７１底面の高圧側シート７３に着座して、高圧通路５２への連通を遮断し、低圧通路５３と弁室７１を連通させる。これに伴い、弁室７１と常時連通する制御室８２の圧力、すなわちノズルニードル８の背圧が増減する。
【００３１】
制御弁７の摺動部７ｃ下方にはバルブスプリング７５が配設されて、制御弁７を上方に付勢している。このようにバルブスプリング７５を弁室７１外に配置することで、弁室７１容積すなわち制御室８２容積を小さくできるので、応答性が向上する。
【００３２】
駆動部１０１は、ピエゾスタック６の駆動力を、ピストン部材を介して制御弁部１０２の制御弁７に伝達する。ピエゾスタック６と、ピストン部材としてのピエゾピストン１およびバルブピストン２は、インジェクタボデー５の上端部に設けた縦穴６１に収容される。ピエゾスタック６はＰＺＴ等の圧電セラミック層と電極層を交互に積層してなり、積層方向（上下方向）を伸縮方向として、図示しない駆動回路により充放電されるようになっている。縦穴６１はインジェクタボデー５の中心軸に対して偏心して設けられ、その側方に平行に延びる低圧通路５３と通路５８にて連通している。
【００３３】
図１（ａ）に駆動部１０１の構成を拡大して示す。ピエゾピストン１は上端閉鎖の筒状で、その上端面にピエゾスタック６の下端面が当接している。ピエゾピストン１は一定径で外周面が縦穴６１の内周面に密接し、該内周面に案内されて上下方向に摺動するようになっている。バルブピストン２は一定径の摺動部が、筒状のピエゾピストン１に下方から内挿され、その内周面に対して摺動自在となっている。バルブピストン２の小径の下端部は、ピエゾピストン１の筒状部から下方に突出し、制御弁７の上端面に当接している（図２参照）。ピエゾピストン１の上部内壁面とバルブピストン２の上端面とで囲まれる空間には、作動油としての燃料が充填されて油密室６２を形成している。これらピストン１、２と油密室６２は油圧伝達装置を構成しており、このようにピエゾピストン１内をバルブピストン２が摺動する構成とすると、装置がコンパクトにできる。
【００３４】
ピエゾピストン１の下方には、バルブピストン２の小径の下端部外周に、環状ばね部材としてのピエゾプリセットスプリング３と、これを支持する支持部材４が配設される。ピエゾプリセットスプリング３として、ここでは、断面ハの字形の同一形状の２枚の皿ばね３１、３２を用いている。具体的には、図示するように、２枚の皿ばね３１、３２の内径側が当接するように、すなわち、断面ハの字形の皿ばね３１直上に断面逆ハの字形の皿ばね３２が重なるように、直列に配設すると、ばね定数を低減することができる。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、支持部材４は断面逆Ｔ字形で、中央に貫通穴を有する筒状部４１と、筒状部４１の下端縁から径方向外方に張り出す環状部４２からなる。図１（ａ）に示すように、筒状部４１の内周には、バルブピストン２の小径の下端部が挿通配置され、筒状部４１外周面は、ピエゾプリセットスプリング３の内径側端縁３３を案内する内径ガイド部４３となっている。筒状部４１の内周径は、バルブピストン２の小径の下端部より大径として隙間を形成し、バルブピストン２の動作時に干渉しないようになっている。
【００３６】
環状部４２は、ピエゾプリセットスプリング３の固定端（下端外周縁部）３４に当接してこれを支持する座面４４を構成している。環状部４２は縦穴６１の底面上に載置されており、その外周縁は縦穴６１の内周面に当接して位置決めされるようになっている。ピエゾプリセットスプリング３の他端側（上端外周縁部）はピエゾピストン１の筒状部下端面に当接している。また、ピエゾプリセットスプリング３の外径側と縦穴６１の内周面との間には、ピエゾプリセットスプリング３の変形を考慮して十分な隙間が設定される。これにより、ピエゾピストン１の下端面に、ピエゾプリセットスプリング３の発生荷重が上向きに負荷され、ピエゾスタック６の予荷重として利用されるとともに、ピエゾピストン１をピエゾスタック６に押し付けて一体に変位可能としている。環状部４２の厚さを調整することで、寸法調整部材として利用することもできる。
【００３７】
上記構成のピエゾインジェクタＩの作動を説明する。図２はピエゾスタック６に通電した状態を示しており、ピエゾスタック６が充電されて伸長する。これに伴い、ピエゾピストン１がピエゾプリセットスプリング３を押し縮めながら下方に移動して、油密室６２の作動油（ここでは軽油）が圧縮される。この作動油の圧力でバルブピストン２が下方に移動し、制御弁７を押し下げて低圧側シート７４から離座させ、さらに下方変位して高圧側シート７３に着座させる。これにより、制御室８２がオリフィス通路７２、弁室７１、低圧側シート７４、連通路５７を介して低圧通路５３に連通し、制御室８２の圧力が降下する。そしてノズルニードル８に加わる下向きの付勢力が上向きの付勢力を下回ると、ノズルニードル８がノズルシート８６から離座して、噴孔８５から燃料が噴射される。
【００３８】
次に、ピエゾスタック６を再び放電して収縮させると、ピエゾピストン１がピエゾプリセットスプリング３の付勢力で上方へ移動し、油密室６２の圧力が降下して制御弁７の押し下げ力が解除される。すると、制御弁７が高圧側シート７３から離座し低圧側シート７４に着座して、制御室８２と低圧通路５３の間が遮断される。制御室８２は、連通路５６、高圧側シート７３、弁室７１、オリフィス通路７２を介して流入する高圧燃料とオリフィス通路５５から流入する高圧燃料とにより圧力が再び上昇し、ノズルニードル８に加わる下向きの付勢力が上向きの付勢力を上回ると、ノズルニードル８が着座して噴射が終了する。
【００３９】
本実施形態の構成によれば、ピエゾスタック６の変位を油圧伝達装置を用いて効率よく伝達し、制御性よく燃料噴射を行うことができる。特に、本実施形態では、ピエゾスタック６に予荷重を印加するピエゾプリセットスプリング３を、バルブピストン２の小径部外周に配置するとともに、これを案内する支持部材４を設けたので、位置決めや予荷重の調整等が容易にできる。すなわち、本実施形態のようにピエゾプリセットスプリング３を複数の皿ばね３１、３２にて構成した場合には、複数の皿ばね３１、３２の位置合わせが重要であるが、支持部材４に内径ガイド部４３となる筒状部４１を設けたので、筒状部４１に皿ばね３１、３２を順に外挿することで、内径ガイド部４３に案内されて、皿ばね３１、３２の位置合わせが容易にできる。また、個々の皿ばね３１、３２の位置決めも同時になされる。
【００４０】
また、支持部材４は、環状部４２の外周縁部が縦穴６１の内周面を外径ガイドとして位置決めされるので、これを座面４３とするピエゾプリセットスプリング３の位置が安定し、筒状部４１内周に挿通されるバルブピストン２と干渉するおそれもない。従って、ピエゾプリセットスプリング３のばね力を効果的に利用して、ピエゾピストン１に所望の設定荷重を印加し、発生した駆動力を効率よく伝達できる。
【００４１】
この効果を、図４に示す構成と比較してさらに説明する。図４は、支持部材４を設けず、縦穴６１の内周面を外径ガイドとするピエゾプリセットスプリング３’を配設した例で、ピエゾプリセットスプリング３’を構成する２枚の皿ばね３５、３６は寸法調整シム３７上に配置され、外径側端縁３８が縦穴６１の内周面に近接して位置している。この構成では、ピエゾプリセットスプリング３’の外形変形を考慮して縦穴６１の内周面との隙間を大きめに設定しなければならず、位置決め精度が低下する。しかも、大きく変形するピエゾプリセットスプリング３’の外周側が縦穴６１の内周面に対して摺動するので、振幅分摩擦面が発生することになる。また、インジェクタボデー５は、通常、複数のボデー部材を軸方向に積層し、リテーニングナットで締結することにより一体化されるが、ボデー部材をリテーニングナットで締結する時のねじ締結軸力で、内径側へ径収縮歪みが生じることがある。このため、外周側がガイドされる構成とすると、この影響を受けやすくなる。
【００４２】
これに対し、本実施形態の構成では、支持部材４中央の筒状部４１に内径ガイド部４３を設け、皿ばね３１、３２の内周側（重なり側）をガイドするので、摩擦面が振幅の半分となりずれ幅を小さくできる。また、リテーニングナットのねじ締結軸力の影響を受けないので、内径ガイド部４３との隙間を小さくして位置決め精度を向上できる。さらに、図４の構成では、外径ガイドとなる縦穴６１はインジェクタボデー５の構成部材であるが、本実施形態では支持部材４が他の部材を兼ねないので、ガイド機能に適した材料を選定することが可能となる。具体的には、硬質セラミック等の硬質材料を用いることができ、皿ばね３１、３２との当接面の耐摩耗性を大きく向上できる。
【００４３】
図３は、本発明の第２の実施形態を示す図である。本実施形態の基本構成は上記第１の実施形態と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。本実施形態では、図３のようにインジェクタボデー５の縦穴６１内にシリンダ形成部材６３を配置し、その内部にピストン部材であるピエゾピストン１とバルブピストン２を軸方向に直列に配設している。シリンダ形成部材６３は、上半部内に形成した大径シリンダ内に大径のピエゾピストン１を、下半部内に形成した小径シリンダ内に小径のバルブピストン２を摺動自在に配置し、これらピストン１、２間に形成される空間を油密室６２としている。このようにすると、ピエゾスタック６および大径ピストン１の変位を、油密室６２を介して拡大して伝達することができる。この変位拡大率は、ピストン１、２の受圧面積比に応じて決まる。
【００４４】
ピエゾピストン１の上端部は、シリンダ形成部材６３の上方に突出しており、フランジ状の上端面１１の下方に設けた小径部１２の外周に、支持部材４とピエゾプリセットスプリング３が配設されている。支持部材４は、環状部４２がシリンダ形成部材６３上に配設され、外周端縁部が縦穴６１内周面に当接している。支持部材の筒状部４１内周には、ピエゾピストン１の小径部１２が挿通され、外周はピエゾプリセットスプリング３の内径ガイドとなっている。ピエゾプリセットスプリング３は、上記第１の実施形態と同様、皿ばね３１、３２を重ねた構成となっている。
【００４５】
ピエゾピストン１のフランジ状の上端面１１の上には、ピエゾスタック６との間に支持部材１３が配設されている。本実施形態では、ピエゾスタック６の下端部に半球状部６４を有しており、対向する支持部材１３の上端面中央には、テーパ状の凹部１４を設けている。このように、ピエゾスタック６の半球状部６４と支持部材１３の凹部１４が当接するようにすると、軸ずれを吸収することができるので、効率よくピエゾスタック６の変位を伝達することができる。
【００４６】
本実施形態においても、ピエゾピストン１の小径部１２周りに、ピエゾプリセットスプリング３とその内径側を案内する支持部材４を配設することで、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
上記各実施形態では、ピエゾプリセットスプリング３は、皿ばねを２枚直列に組み合わせて構成しているが、これに限るものではなく、枚数や配置は必要に応じて適宜設定変更することができる。また、ピエゾプリセットスプリング３は、環状ばね部材であればよく、皿ばね以外に、波板ばね等、他の形状のものを用いてもよい。
【００４８】
上記各実施形態では、複数のピストン１、２間に油密室６２を設けて油圧を介して駆動力を伝達する構成としたが、ピエゾスタック６と一体のピストン部材によってノズルニードル８の背圧を制御する制御弁７を開閉する構成、あるいはピエゾスタック６と一体のピストン部材によってノズルニードル８を直接開閉する構成とすることもできる。
【００４９】
また、上記各実施形態では、制御弁部１０２を３方弁構造としたが、３方弁構造でなく、弁室７１と低圧通路５３との間を連通状態と遮断状態とに切り替える２方弁構造としたピエゾインジェクタに適用することももちろんできる。また、弁体形状や、その他の構成を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるピエゾインジェクタの主要部構成を示す断面図、（ｂ）は、第１の実施形態で用いられる支持部材の全体断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるピエゾインジェクタの全体構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるピエゾインジェクタの主要部構成を示す概略断面図である。
【図４】ピストン部材が収容される縦穴内周面を環状ばね部材の外径ガイドとしたピエゾインジェクタの主要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｉ  ピエゾインジェクタ
１０１  ノズル部
１０２  制御弁部
１０３  ピエゾ駆動部
１  ピエゾピストン
２  バルブピストン
３  ピエゾプリセットスプリング（環状ばね部材）
３１、３２  皿ばね
４  支持部材
４１  筒状部
４２  環状部
４３  内径ガイド部
４４  座面
５  インジェクタボデー
５２  高圧通路
５３  低圧通路
５６  噴孔
６  ピエゾスタック（ピエゾアクチュエータ）
６１  縦穴
６２  油密室
７  制御弁
７１  弁室
７３  低圧側シート
７４  高圧側シート
８  ノズルニードル
８１  油溜まり室
８２  制御室
【図１】
2006316769.tif 000003
【図２】
2006316769.tif 000004
【図３】
2006316769.tif 000005
【図４】
2006316769.tif 000006