(57)【要約】【課題】  ピエゾ式インジェクタに使用されるピエゾ駆動装置においてピエゾ素子に初期荷重の負荷するばね部材形状を工夫し、負荷範囲が大きく、当接部が摩耗しにくいばね部材を得る。【解決手段】  ばね部材３１は環状の板ばねからなり、板面の径方向断面形状を略Ｖ字状としてあるので、同スペースに設置可能な皿ばねよりばね力が大きくなる。ピエゾ式インジェクタのピエゾ駆動装置において、ピエゾスタックと一体に変位する第１ピストンと、縦穴の下端部に配設したプレート部材の間に、２個のばね部材３１を組み合わせたプリセットスプリングを配置するとき、ばね部材３１のＶ字の中間部３１３と第１ピストン、プレート部材の当接部では相対変位が生じないので、摩耗が防止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が可動部材に他端側が固定部材に支持され、前記可動部材を介して所定荷重を負荷する荷重負荷機構用ばね部材であって、環状の板ばねからなり、前記環状の板ばねは、内周環状部と外周環状部が同一方向に反り、これら内周環状部と外周環状部の間に、その反り方向と反対方向に張り出す中間環状部を有する形状となっていることを特徴とするばね部材。
【請求項２】
前記環状の板ばねは、板面の径方向断面が略Ｖ字状の断面形状となっていることを特徴とする請求項１記載のばね部材。
【請求項３】
前記ばね部材を構成する前記環状の板ばねは、一枚の環状平板をプレス成形してなることを特徴とする請求項１または２記載のばね部材。
【請求項４】
前記環状の板ばねにおいて、中間環状部の板厚は、内周環状部および外周環状部の板厚よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のばね部材。
【請求項５】
前記環状の板ばねの最大板厚をＴｍａｘ、内径をＤｉｎ、外径をＤｏｕｔとした時、下記式（１）
Ｔｍａｘ≦（Ｄｏｕｔ−Ｄｉｎ）／４・・・（１）
を満足することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のばね部材。
【請求項６】
前記ばね部材が、複数の前記環状の板ばねを組み合わせた複合ばねからなり、複数の前記環状の板ばねのうち少なくとも２個は、前記内周環状部および前記外周環状部が互いに当接するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のばね部材。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１つに記載のばね部材を用いたピエゾ駆動装置であって、
ピエゾ素子に追従して変位する可動部材と固定部材との間に前記環状の板ばねを設け、
前記環状の板ばねによって前記ピエゾ素子に予荷重を負荷することを特徴とするピエゾ駆動装置。  
【請求項８】
請求項７記載のピエゾ駆動装置と、該ピエゾ駆動装置によって駆動される制御弁と、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室を備え、該制御室と低圧通路との間を前記制御弁で開閉することにより前記制御室の圧力を増減させて燃料噴射を制御することを特徴とするピエゾ式インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾ式インジェクタ等に使用されるピエゾ駆動装置に関し、詳しくは、ピエゾ駆動装置においてピエゾ素子に初期荷重を付与するために、または他の荷重負荷機構に用いられるばね部材の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の燃料噴射装置において、ピエゾ駆動装置を備えたピエゾ式インジェクタが知られ、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。ピエゾ駆動装置は、通常、通電により変位を発生するピエゾ素子と、ピエゾ素子の変位を伝達するためのピストン部材を有し、該ピストン部材の往復動に伴い油圧室の圧力を増減させるようになっている。この油圧室の圧力により、あるいは油圧制御弁を介してノズルニードルを駆動し、燃焼噴射を制御することができる。
【０００３】
従来技術として、特許文献１があり、ピエゾ素子の一端側にピストンを配置し、ピエゾ素子によりピストンを作動させて該ピストンにより画定されたシリンダ室の油圧を変化させるインジェクタ用アクチュエータが開示されている。
【特許文献１】特公平７−９４８１２号公報
【０００４】
図９（ａ）は、ピエゾ駆動装置の一例を示す図で、ピエゾスタック（ピエゾ素子）１０１の変位を、第１ピストン１０２および第２ピストン１０３と油密室１０４とからなる油圧伝達装置を介して伝達する構成となっている。この構成において、通電によりピエゾスタック１０１を伸長させると、第１ピストン１０２が一体に変位し、油密室１０４の圧力を上昇させる。これに伴い、第２ピストン１０３が図示しない油圧制御弁を開弁すると、ノズルニードルの背圧が低下して、ノズルニードルがリフトし、燃焼が噴射される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ピエゾスタック１０１の使用に際しては、破損を防止する目的で圧縮力を付与することが一般に行われる。例えば、図９（ａ）のピエゾ駆動装置では、第１ピストン１０２とその下方に配設したプレート部材１０６との間に皿ばね１０５を設置して、ピエゾスタック１０１に所定の初期荷重を付与している。すなわち、従来の皿ばね１０５は、図９（ｂ）に示すように、可動部材（図９（ａ）では第１ピストン１０２）と、固定部材（図９（ａ）ではプレート部材１０６）の間に配設されて、両部材に負荷を与える形で用いられる。ところが、その負荷は比較的小さく、要求されるばね力が大きい場合に十分対応できないおそれがあった。また、一方が可動部材である場合、その変位に伴い皿ばね１０５と両部材との当接部で相対すべりが生じ、磨耗するという問題があった。
【０００６】
図１０のように、複数の皿ばねを直列に重ねて配置する構成も知られるが、ばね力は小さく、当接部の磨耗発生も避けられない。
【０００７】
一方、特許文献１では、皿ばねのような圧縮ばねにより圧電素子に偏荷重が作用するのを回避するために、これに代えて、圧電素子付勢用に中空筒状ばねを用いることを提案している。この中空筒状ばねは、筒壁中間部に螺旋状のスリットを形成してばね弾性を付与した金属筒体で、圧電素子周りに挿入されており、その一端側にピストンを一体形成して圧電素子を支持するようになっている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の構成では、圧電素子付勢用の中空筒状ばね形状が複雑で、所望のばね特性を得るため、筒壁に多くのスリットを精度よく形成する必要があり、製作に時間とコストがかかる。また、ピエゾ素子の伸縮方向（インジェクタの軸方向）の寸法が大きくなり、大きな搭載スペースが必要となる、といった不具合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、これら問題点に鑑み、ピエゾ素子等の部材に荷重を与えるばね形状を見直し、付与可能な負荷範囲が大きく、しかも簡易な構成で搭載スペースが小さいばね部材を得ることを第１の目的とする。また、可動部材の変位に伴い、ばね部材と隣接する部材との当接部で摩耗が発生するのを抑制することを第２の目的とする。そして、このようなばね部材を用いて、小型で製作が容易であり、高性能と高信頼性を兼ね備えたピエゾ駆動装置およびピエゾ式インジェクタを実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１は荷重負荷機構に用いられるばね部材であって、一端側が可動部材に他端側が固定部材に支持されて、該可動部材を介して所定荷重を負荷する。このばね部材は、環状の板ばねからなり、内周環状部と外周環状部が同一方向に反り、これら内周環状部と外周環状部の間に、その反り方向と反対方向に張り出す中間環状部を有する形状となっている。
【００１１】
上記構成において、ばね部材に負荷が作用すると、内周側の半部は外側に広がろうとする一方、外周側の半部は内側に縮もうとする。このため、従来の皿ばねのように自由に変形できず、大きな反発力が発生するために、ばねを大型化することなく、ばね力を大きくできる。このばね力は板厚によって調整可能であり、要求に応じた所望のばね力が実現できる。また、内周側と外周側から反対方向の力が作用するために、中間環状部とこれに当接する部材との間では相対変位が生じず、摩耗発生が防止できる。かくして、簡単な構成で、部材に与える負荷範囲が大きく、摩耗が発生しにくいばね部材を得ることができる。このばね部材は、プレスにより容易に形成でき、伸縮方向の寸法が小さいので、小さなスペースで搭載可能である。
【００１２】
請求項２の発明のように、具体的には、ばね部材となる環状の板ばねを、板面の径方向断面形状が略Ｖ字状となるように構成することができる。略Ｖ字状とすることで、内周環状部と外周環状部が同一方向に反り、中間環状部が反対方向に張り出すばね形状を容易に実現して、上述した効果を得ることができる。
【００１３】
請求項３の発明のように、ばね部材を構成する環状の板ばねは、一枚の環状平板をプレス成形することで、容易に形成することができる。
【００１４】
請求項４の発明のように、環状の板ばねにおいて、中間環状部の板厚を、内周環状部および外周環状部の板厚よりも大きくすると、ばね力を大きくすることができ、内外周部が薄肉であるので製作加工が比較的容易にできる。さらに、負荷時の応力が集中する中間環状部の板厚を大きくすることにより、最大応力が低減すると同時に応力分布も均一化され信頼性が向上する。
【００１５】
請求項５の発明のように、環状の板ばねの最大板厚をＴｍａｘ、内径をＤｉｎ、外径をＤｏｕｔとした時、下記式（１）
Ｔｍａｘ≦（Ｄｏｕｔ−Ｄｉｎ）／４・・・（１）
を満足する構成とすると、曲げ成形時に板厚が平面部長より短くなるようにして、加工を容易にすることができる。
【００１６】
請求項６の発明のように、ばね部材を、複数の環状の板ばねを組み合わせた複合ばねとすることもできる。この場合、複数の環状の板ばねのうち少なくとも２個を、内周環状部および外周環状部が互いに当接するように配置するとよい。
【００１７】
例えば、２個の環状の板ばねを、内周環状部および外周環状部が互いに当接するようにして、可動部材と固定部材の間に配設した時、両部材とばね部材とは中間環状部のみで当接するので、相対変位が生じず、両部材との間で摩耗が発生することがない。
【００１８】
請求項７は、請求項１ないし６いずれか１つに記載のばね部材を用いたピエゾ駆動装置であって、ピエゾ素子に追従して変位する可動部材と固定部材との間に、前記環状の板ばねを設け、前記環状の板ばねによって前記ピエゾ素子に予荷重を負荷する。
【００１９】
上述したように小さい搭載スペースで負荷範囲の大きい前記ばね部材をピエゾ駆動装置に用いることで、簡易な構成でピエゾ素子に所望の初期荷重を負荷することができ、摩耗の発生も抑制できる。よって、小型で製作が容易であり、高性能かつ高信頼性を備えたピエゾ駆動装置を実現することができる。また、可動部材を介して荷重を負荷するので、ピエゾ素子に偏荷重が加わるのを抑制でき、固定部材を前記ばね部材の組付け時の高さ調節部材として用いることで、初期荷重の設定等が容易になる。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項７記載のピエゾ駆動装置を用いたピエゾ式インジェクタであり、ピエゾ駆動装置によって駆動される制御弁と、ノズルニードルに閉弁方向の圧力を作用させる制御室を備え、この制御室と低圧通路との間を制御弁で開閉することにより、制御室の圧力を増減させて燃料噴射を制御するようになっている。
【００２１】
高性能かつ高信頼性の本発明のピエゾ駆動装置を駆動部に用いることで、インジェクタの燃料噴射を制御性よく行うことができる。さらに、ピエゾ式インジェクタの全長（ピエゾ素子の積層方向）を小さくすることができ、車両への搭載性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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１、２は第１の実施形態におけるばね部材３１構成を示す図で、図４は、ばね部材３１を組み込んだピエゾ駆動装置１を駆動部とするピエゾ式インジェクタ構成を示す図である。ここでは、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。ピエゾ式インジェクタはエンジンの各気筒に対応して設けられ（図４にはそのうち１つのみを示す）、図略の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。コモンレールには図略の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。
【００２３】
まず、図４により、ピエゾ式インジェクタの全体構成について説明する。図中、ピエゾ式インジェクタは、ピエゾ駆動装置１が収容されるハウジングＨ１の下端に、バルブボディＨ２、Ｈ３を介してノズルボディＨ４を配設し、リテーナＨ５で油密に固定してなる。ハウジングＨ１内には、上下方向に高圧燃料通路６２が形成され、上側部に突設した燃料導入管６３を介して、外部のコモンレール（図略）に連通している。ハウジングＨ１上側部には、また、低圧燃料通路６４に連通する燃料導出管６５が突設され、燃料導出管６５から流出する燃料は、燃料タンク（図略）へ戻される。
【００２４】
ハウジングＨ１は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴６１内に、ピエゾ駆動装置１を収容している。縦穴６１は、高圧燃料通路６２の側方に平行に設けられ、低圧燃料通路６４は、縦穴６１とピエゾ駆動装置１との間の隙間を経由してさらに下方に延びている。ピエゾ駆動装置１は、ピエゾ素子であるピエゾスタック２の駆動力を、第１、第２ピストン４１、４３および油密室４２からなる油圧伝達装置によって伝達し、３方弁構造の制御弁５に駆動するようになっている。
【００２５】
制御弁５は、弁体５１が高圧通路５２または低圧通路５４を選択的に閉鎖することにより、ノズルニードル４５の背圧室４６を、図示しない連通路を介して高圧通路５２または低圧通路５４に選択的に連通させて、ノズルニードル４５の背圧を増減する。高圧通路５２は高圧燃料通路６２に、低圧通路５４は低圧燃料通路６４にそれぞれ連通している。弁体５１の下方にはスプリング５３が配設されて、弁体５１を上方に付勢している。
【００２６】
弁体５１は、ピエゾ駆動装置１が作動しない状態で低圧通路５４を閉鎖する上端位置にあり、高圧通路５２が開放されて背圧室４６に高圧燃料が流入する。この時、背圧室４６の圧力でノズルニードル４５は下端位置にあり、燃料噴射はなされない。ピエゾ駆動装置１が作動して弁体５１を下端位置に押し下げると、背圧室４６と高圧通路５２の連通が遮断され、低圧通路５４が開放される。すると、背圧室４６の圧力が低下し、ノズルニードル４５が上昇して噴孔４７から燃料が噴射される。
【００２７】
ピエゾ素子としてのピエゾスタック２は、ＰＺＴ等の圧電セラミック層と電極層を交互に積層した公知の構成で、積層方向（図の上下方向）を伸縮方向として、筒状ケーシング１１に収容される。ピエゾスタック２には電極リード棒２ａ、２ｂが接続され、筒状ケーシング１１上方に装着されるコネクタ１２を介して、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。ケーシング１１内には、ピエゾスタック２の下端面に当接して一体に上下動するロッド１３が収容され、ロッド１３外周を取り巻くケーシング１１下端部筒壁は伸縮可能に折り曲げ成形されてベローズ１５となっている。
【００２８】
ベローズ１５の下端縁は、ケーシング１１の底面を構成する円盤状部材１４の外周に溶接固定されており、円盤状部材１４の上面はロッド１３の下端面に当接している。これにより、円盤状部材１４は、ケーシング１１の下方に位置する第１ピストン４１に、ピエゾスタック２の変位を伝達可能となっている。ベローズ１５は、ピエゾスタック２の変位に追従して上下方向に伸縮し円盤状部材１４の変位を可能とする。また、後述するプリセットスプリング３とともに、ピエゾスタック２に圧縮方向の予荷重を与えている。
【００２９】
油圧伝達装置を構成する可動部材としての第１ピストン４１は、縦穴６１の下端部内に摺動自在に設けられて、ピエゾスタック２の変位に追従して上下方向に摺動するようになっている。第１ピストン４１は上端閉鎖の筒状で、その筒状部内に、第２ピストン４３が摺動自在に設けられている。第２ピストン４３の小径の下半部は、第１ピストン４１の筒状部から下方に突出し、ピン状の先端部が制御弁５の弁体５１に当接している。第１ピストン４１の上部内壁面と第２ピストン４３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４２を形成している。
【００３０】
油密室４２は、第１ピストン４１の変位を油圧に変換し、第２ピストン４３に伝達する。ＰＺＴ等の圧電セラミックは金属と熱変形量が異なるため、両者を混在させる手段として、このように油圧を利用した変位伝達装置を用いるとよい。これにより、部材間で異なる熱変形量を吸収して、良好な伝達性能を維持することができる。また、本実施形態のように第１ピストン４１内に第２ピストン４３を収容する構成とすると、ピエゾ駆動装置１の軸方向長を短縮することができる。
【００３１】
なお、第１ピストン４１と円盤状部材１４の間には、油密室４２と縦穴６１内を連通する通路にボール弁を配設してなる逆止弁４４が設けられる。逆止弁４４は、油密室４２方向への作動油の流入のみを許容し、燃料リーク等で油密室４２の圧力が低下した時に、低圧燃料通路６４から油密室４２に燃料を補充する。円盤状部材１４の下端面は凹型の曲面形状に、これに当接する逆止弁４４構成部材の上端面は凸型の曲面形状に成形してある。このように、凹凸曲面にて当接させることにより自動調心が可能である。
【００３２】
図５（ａ）のように、縦穴６１の下端部内には、固定部材となるプレート部材１６がバルブボディＨ２の上面に載置され、このプレート部材１６と第１ピストン４１の下端面との間に、プリセットスプリング３が配設されている。プレート部材１６およびプリセットスプリング３はリング状で、第２ピストンの小径の下半部外周に配置される。図５（ｂ）のように、本実施形態では、プリセットスプリング３は、２個のばね部材３１を上下方向に重ねた複合ばねからなる。このばね部材３１形状は、本発明の特徴部分であり、以下に詳細に説明する。
【００３３】
図１（ａ）はばね部材３１の全体構成を示す斜視図、図１（ｂ）はその断面形状を示す斜視図で、図示するように、ばね部材３１は環状の板ばねからなり、その板面は、径方向の中間部が図の下方に略Ｖ字状に凹陥した形状となっている。具体的には、図２のように、内周環状部（以下、内周部という）３１１と外周環状部（以下、外周部）３１２が同一方向（図の上方）に略弓なりに反り、中間環状部（以下、中間部という）３１３は、内外周部３１１、３１２の反り方向と反対方向（図の下方）に張り出している。
【００３４】
図２において、このばね部材３１に負荷Ｆが作用した時、内周部３１１から中間部３１３にかけては外側に広がろうとし、一方、外周部３１２から中間部３１３にかけては内側に縮もうとする。このため、ばね部材３１の変形は従来の皿ばねのように自由でなく、大きな反発力が発生する。従って、同じスペースに設置可能な皿ばねに比べて、ばね力の大きなばねが得られる。
【００３５】
このような形状のばね部材３１は、例えば、ばね用鋼材からなる環状平板をプレス成形して得ることができる。ばね力は板厚を変更することによって調整することができ、例えば、板厚を薄くすることによりばね力は小さくなる。よって、ばね力小から大まで任意に調整可能で、荷重負荷範囲の大きなばね部材を実現できる。
【００３６】
ここで、図３のように、ばね部材３１を構成する環状板ばねは、その最大板厚をＴｍａｘ、内径をＤｉｎ、外径をＤｏｕｔとした時、下記式（１）
Ｔｍａｘ≦（Ｄｏｕｔ−Ｄｉｎ）／４・・・（１）
を満足する形状とするとよい。この構成とすると、曲げ成形時に板厚が平面部長より短くなるので、略Ｖ字形状への加工を容易にすることができる。
【００３７】
この時、図３のように、中間部３１３の板厚が他の部分より厚く、内周部３１１または外周部３１２側が薄くなる形状とすることもできる。この構成とすると、ばね力を大きくするために板厚を厚くした場合でも、内周部３１１および外周部３１２の板厚が薄いので、成形加工が容易になる。さらに、負荷時の応力が集中する中間環状部の板厚を大きくすることにより、最大応力が低減すると同時に応力分布も均一化され信頼性が向上する。
【００３８】
このようなばね部材３１を複数組み合わせて、プリセットスプリング３とする場合には、図５（ｂ）のように内周部３１１と内周部３１１、外周部３１２と外周部３１２が互いに当接するようにし、この状態で図５（ａ）のピエゾ駆動装置１に組み込む。この時、上方のばね部材３１の中間部３１３が可動部材である第１ピストン４１に、下方のばね部材３１の中間部３１３が固定部材であるプレート部材１６に当接する。このようにプリセットスプリング３がピエゾ駆動装置１の下端に位置する構成であると、組み付けがしやすく、プレート部材１６を高さ調節部材として用いることで、セット荷重の調整等が容易にできる。
【００３９】
これにより、可動部材である第１ピストン４１下端面に上向きの荷重が負荷され、第１ピストン４１を円盤状部材１４に押し付けて一体に変位可能とする。さらに、円盤状部材１４およびロッド１３を介してピエゾスタック２に作用して、ピエゾスタック２の圧縮力となる。従って、プリセットスプリング３の圧縮力とベローズ１５によって与えられる圧縮力の和が、ピエゾスタック２に必要な所定の予荷重となるように、これら付勢力を設定するとよい。また、プリセットスプリング３の付勢力は、変位を伝達する各部材間の接触圧を高め、ピエゾスタック２の変位が第１ピストン４１まで伝達される際の損失を最小限に抑制している。
【００４０】
次に、上記構成のピエゾ式インジェクタの作動を説明する。ピエゾ駆動装置１のピエゾスタック２が放電状態で縮小している状態では、制御弁５の弁体５１がスプリング５３により上方に付勢されて低圧通路５４を閉鎖し、高圧通路５２に連通する背圧室４６の圧力によって、ノズルニードル５は噴孔を閉鎖する下端位置にある。
【００４１】
この状態から、ピエゾスタック２に通電して伸長させると、これと一体に変位する円盤状部材１４が第１ピストン４１を押し下げる。第１ピストン４１がプリセットスプリング３を押し縮めながら下降すると、これに伴い油密室４２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第２ピストン４３が下降し、制御弁５の弁体５１を押し下げると、低圧通路５４が開放されて、高圧通路５２を閉鎖する。これにより、低圧通路５４に連通する背圧室４６の圧力が降下し、ノズルニードル４５がリフトすると、噴孔４７から燃料が噴射される。
【００４２】
その後、ピエゾスタック２を放電により収縮させると、第１ピストン４１が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４２の圧力が降下して弁体５１の押し下げ力が解除される。すると、弁体５１が再び上方に移動して低圧通路５４を閉鎖し、高圧通路５２と連通する背圧室４６圧力が再び上昇して、ノズルニードル５を下降させ、噴射が終了する。
【００４３】
本実施形態において、ピエゾ駆動装置１は、ピエゾスタック２に予荷重を付与するプリセットスプリング３を、板面中央が略Ｖ字に凹陥する環状のばね部材３１により構成したので、同一スペースに設置可能な従来の皿ばねに比べてばね力が大きくなり、ピエゾスタック２に必要な荷重を容易に付与することができる。なお、ばね部材３１形状は、従来の皿ばねを並列配置した構造と同等であり、内周部３１１側の環状半部と外周部３１３の環状半部がそれぞれ従来の皿ばねに相当する形状となっているので、ばね部材１個の負荷が低減し、へたりに強い構造となる。
【００４４】
さらに、２個のばね部材３１を組み合わせて上下左右対称構造とし、しかも内周部３１１同士、外周部３１２同士が互いに当接させて、中間部３１３が第１ピストン４１およびプレート部材１６と当接するように設置したので、可動部材である第１ピストン４１の変位でばね部材３１が伸縮しても、当接部に相対すべりが生じない。よって、摩耗の発生を防止できる。
【００４５】
このようなばね部材３１を用いることにより、ピエゾスタック２の伸縮を速やかに、効率よく伝達可能なピエゾ駆動装置１が得られる。また、油圧伝達装置がコンパクトな構成であるので、小型で高性能かつ高信頼性のピエゾ駆動装置１を実現し、ピエゾ式インジェクタの噴射制御性を向上させることができる。
【００４６】
上記実施形態では、ピエゾ式インジェクタのピエゾ駆動装置１への適用例を示したが、本発明のばね部材３１は、図６のように、一端側が可動部材７１に他端側が固定部材７２に支持され、可動部材７１を介して所定部材（図示せず）に初期荷重を負荷する荷重負荷機構であれば、いずれに用いることもできる。このような荷重負荷機構においても、ばね部材３１は小さい設置スペースで、所望のばね特性を実現し（ばね力小から大まで任意に調整可能）、可動部材７１が変位しても、中間部３１２と可動部材７２の当接部では相対すべりが生じないので、摩耗の発生を抑制できる、といった同様の効果が得られる。
【００４７】
また、図７のように、可動部材７１と固定部材７２の間に、複数のばね部材３１を組み合わせた複合ばねとして配設することもできる。この場合も、複数のばね部材３１の内周部３１１同士、外周部３１３同士が当接するように配置することで、比較的小さな設置スペースで、変位が大きく、ばね力小から大まで対応可能な複合ばねとすることができる。また、可動部材７１および固定部材７２と中間部３１２を当接させたので、当接部における相対すべりをなくして、摩耗の発生を防止することができる。
【００４８】
また、図８のように、ばね部材３１を内周側半部３１ａと外周側半部３１ｂに二分割した構成とすることもできる。すなわち、内周側半部３１ａと外周側半部３１ｂは外径の異なる環状の板ばねよりなり、その板面は反対方向に傾斜している。このように内周側半部３１ａおよび外周側半部３１ｂに分割することで、ばね力は分割しない形状よりもやや小さくなるものの、一枚の平板をプレス成形によりばね部材３１形状とするよりも、製作が容易になる。よって、簡易に所望の効果を得たい場合に有利であり、小さいスペースで、ばね力小から中まで任意に調整可能であり、変位の大きい複合ばねとすることができる。
【００４９】
以上のように、本発明のばね部材は、ピエゾ駆動装置やその他の荷重負荷機構用のばね部材として好適に利用することができる。なお、前記実施形態では、板面の径方向断面が略Ｖ字形状のばね部材のみ示したが、これに限らず、内周部と外周部が同一方向に反り、中間部が反対方向に張り出す形状となっていれば、同様の効果が得られる。
【００５０】
なお、本発明のばね部材が適用されるピエゾ駆動装置やピエゾ式インジェクタの構成は、前記実施形態で示したものに限らない。例えば、前記実施形態では、ピエゾ駆動装置の変位伝達装置を、第１ピストン内に第２ピストンが収容される構成としたが、スペースに余裕がある場合には、第１ピストンと第２ピストンを軸方向に並べて配置してもよい。また、第１ピストンの受圧面積を第２ピストンよりも大きくして第１ピストンの変位を拡大伝達する構成としてもよい。さらに、前記実施形態は３方弁構造の制御弁を駆動するインジェクタへの適用例としたが、制御弁を２方弁構造としたり、ノズルニードルの背圧制御機構が異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図で、（ａ）はばね部材の全体構成を示す斜視図、（ｂ）はばね部材の径方向断面を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態のばね部材の径方向断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるばね部材形状を示す断面図である。
【図４】本発明のピエゾ駆動装置を組み込んだピエゾ式インジェクタの全体構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は図４のＡ図拡大断面図、（ｂ）は本発明のばね部材を用いたプリセットスプリングの径方向断面図である。
【図６】本発明のばね部材を用いた荷重負荷機構の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明のばね部材を用いた荷重負荷機構の他の構成例を示す断面図である。
【図８】本発明のばね部材を用いた荷重負荷機構のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図９】（ａ）は従来のピエゾ駆動装置の主要部構成を示す部分断面図、（ｂ）は図８のＢ図拡大断面図である。
【図１０】従来のピエゾ駆動装置の主要部構成を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ピエゾ駆動装置
１１  ケーシング
１２  コネクタ
１３  ロッド
１４  円盤状部材
１５  ベローズ
２  ピエゾスタック
３  プリセットスプリング
３１  バネ部材
３１１  内周環状部
３１２  外周環状部
３１３  中間環状部
４１  第１ピストン
４２  油密室
４３  第２ピストン
４４  逆止弁
４５  ノズルニードル
４６  背圧室
４７  噴孔
５  制御弁
５１  弁体
５２  高圧通路
５３  スプリング
５４  低圧通路
６１  縦穴
６２  高圧燃料通路
６４  低圧燃料通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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