(57)【要約】【課題】簡易な構造で収納ケース内の圧電素子を調芯することができ、耐久性・信頼性に優れた圧電アクチュエータを提供すること。【解決手段】圧電アクチュエータ１は、筒状の収納ケース２０に積層型の圧電素子１０を収納すると共に、電力供給用の外部電極３１を備えたハウジング３０を収納ケース２０の一方の開口端部２０１に接合してなる。圧電素子１０とハウジング３０との間には、圧電素子１０を調芯するための調芯部材４０が設けられている。調芯部材４０は、凸状の球面を呈する調芯球面部４０１を有し、ハウジング３０は、調芯部材４０の調芯球面部４０１と嵌合する凹状の球面を呈する調芯球面受け部３０１を有している。調芯部材４０の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺接している。【選択図】図１
2008041983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の収納ケースに積層型の圧電素子を収納すると共に、電力供給用の外部電極を備えたハウジングを上記収納ケースの一方の開口端部に接合してなる圧電アクチュエータにおいて、
上記圧電素子と上記ハウジングとの間には、上記圧電素子を調芯するための調芯部材が設けられ、該調芯部材は、凸状又は凹状の球面を呈する調芯球面部を有し、上記ハウジングは、上記調芯部材の上記調芯球面部と嵌合する凹状又は凸状の球面を呈する調芯球面受け部を有し、上記調芯部材の上記調芯球面部は、上記ハウジングの上記調芯球面受け部に対して摺接していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、上記調芯部材の上記調芯球面部は、凸状の球面を呈していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記調芯部材の上記調芯球面部は、曲率半径が４〜２０ｍｍの球面を呈していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記圧電素子の圧電変位に伴う駆動力を外部へ出力するための駆動部材が上記収納ケースの他方の開口端部に接合されており、
上記圧電素子と上記駆動部材との間には、上記圧電素子の駆動力を上記駆動部材へ伝達するための伝達部材が設けられ、該伝達部材は、凸状の球面を呈する伝達球面部を有し、上記駆動部材は、上記伝達部材の上記伝達球面部と嵌合する凹状の球面を呈する伝達球面受け部を有し、上記伝達部材の上記伝達球面部は、上記駆動部材の上記伝達球面受け部に対して摺接していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４において、上記伝達部材の上記伝達球面部は、曲率半径が１．５〜８ｍｍの球面を呈していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、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するアクチュエータであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型の圧電素子を用いた圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費、排気ガス等の対策の面から、圧電アクチュエータを用いた自動車の燃料噴射用インジェクタの開発が進められている。この圧電アクチュエータは、インジェクタ内に組み込まれ、厳しい環境下において使用されるため、コンパクトな構造や高い耐久性が要求されている。
【０００３】
上記圧電アクチュエータとしては、積層型の圧電素子を収納ケース内に密閉収容したものが知られている。
例えば、特許文献１では、構造の小型化を実現するため、収納ケースと圧電素子に電力を供給するための外部電極を備えたハウジングとを溶接によって接合した圧電アクチュエータの構造が提案されている。しかしながら、上記の構造では、小型化を実現することができるものの、次のような問題が生じる。すなわち、収納ケースとハウジングとの接合は、収納ケース内にハウジングの一部を圧入した後、両者を溶接して接合するが、この圧入や溶接の際に収納ケースに傾きが生じ、部材の組付け不良等が生じる。そのため、収納ケース内の圧電素子に偏芯が生じ、駆動時において偏荷重がかかる。これにより、長時間駆動させると圧電素子に割れ等が生じ、耐久性が低下する。
【０００４】
また、特許文献２〜４では、収納ケースとハウジングとを溶接しない圧電アクチュエータの構造が提案されている。しかしながら、上記の構造では、小型化を実現することが困難となる。例えば、特許文献４では、収納ケースの傾きを補正する機構として小さなボールが組み込まれた構造が示されている。このような構造ではボールを受ける部分を強化しなければ強度不足となるが、強度を高くするにはスペースが必要となり、小型化を実現することができない。
そのため、コンパクトな構造でありながら収納ケース内の圧電素子を調芯することができ、耐久性・信頼性に優れた圧電アクチュエータが望まれている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１９９６７号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３４８８号公報
【特許文献３】特開２０００−１７０６２９号公報
【特許文献４】特開平１０−２８８１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構造で収納ケース内の圧電素子を容易に調芯することができ、耐久性・信頼性に優れた圧電アクチュエータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、筒状の収納ケースに積層型の圧電素子を収納すると共に、電力供給用の外部電極を備えたハウジングを上記収納ケースの一方の開口端部に接合してなる圧電アクチュエータにおいて、
上記圧電素子と上記ハウジングとの間には、上記圧電素子を調芯するための調芯部材が設けられ、該調芯部材は、凸状又は凹状の球面を呈する調芯球面部を有し、上記ハウジングは、上記調芯部材の上記調芯球面部と嵌合する凹状又は凸状の球面を呈する調芯球面受け部を有し、上記調芯部材の上記調芯球面部は、上記ハウジングの上記調芯球面受け部に対して摺接してい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）。
【０００８】
本発明の圧電アクチュエータは、上記圧電素子と上記ハウジングとの間に調芯部材を設けている。この調芯部材の調芯球面部は、上記ハウジングの調芯球面受け部に対して摺動可能に当接しており、両者は互いに嵌合する凹状及び凸状の球面を呈している。すなわち、上記調芯部材は、上記ハウジングの調芯球面受け部の球面の範囲内において、その球面に沿って変位することができる。
【０００９】
そのため、上記圧電アクチュエータの組付け時において、上記収納ケースと上記ハウジングとの溶接により上記収納ケースが上記ハウジングに対して傾いた場合でも、上記収納ケースの傾きに合わせて、上記調芯部材の位置を上記ハウジングの調芯球面受け部の球面において容易に調整することができ、上記調芯部材を上記収納ケースの軸に合わせた状態で配設することができる。そして、上記ハウジングに上記調芯部材を介して、該調芯部材と同軸上に上記圧電素子を配設すれば、上記収納ケースと上記圧電素子との軸を容易に合わせることができ、上記収納ケース内の上記圧電素子を精度良く調芯することができる。
【００１０】
これにより、上記圧電アクチュエータは、上記圧電素子を容易に調芯することができ、上記収納ケースに対する上記圧電素子の偏芯等の組付け不良を防止することができる。そして、駆動時において上記圧電素子に偏荷重がかかり、長時間の使用によって上記圧電素子に割れ等が生じるといった不具合を抑制することができる。それ故に、上記圧電アクチュエータは、高い耐久性・信頼性を有するものとなる。
【００１１】
また、上記圧電素子は、駆動させた際に軸方向に伸長し、この伸長する方向に大きな応力が発生する。しかしながら、本発明の圧電アクチュエータにおいては、上記圧電素子の伸長方向に配設されている上記調芯部材及び上記ハウジングは、上述したように互いに嵌合する球面において摺接している。そのため、駆動時に発生する応力をこの球面によって分散・緩和することができ、上記調芯部材と上記ハウジングとの接触部分における変形等を抑制し、上記圧電素子を安定的に駆動させることができる。これにより、上記圧電アクチュエータの耐久性・信頼性を向上させることができる。
【００１２】
このように、本発明の圧電アクチュエータは、簡易な構造で収納ケース内の圧電素子を調芯することができ、耐久性・信頼性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明においては、上記調芯部材の上記調芯球面部は、凸状の球面を呈していることが好ましい（請求項２）。
すなわち、この場合には、上記ハウジングの上記調芯球面受け部は、凹状の球面を呈する。これにより、上記調芯部材の位置をさらに容易に調整することができる。また、駆動時において、上記調芯部材と上記ハウジングとの接触部分において発生する応力をより一層分散・緩和することができる。
【００１４】
また、上記調芯部材の上記調芯球面部は、曲率半径が４〜２０ｍｍの球面を呈していることが好ましい（請求項３）。
上記曲率半径が４ｍｍ未満の場合には、上記調芯部材及び上記ハウジングは、駆動時に発生する応力を受ける面積が小さくなる。そのため、両者の接触部分において上記圧電素子の駆動力を充分に受けることができず、変形等が生じるおそれがある。また、２０ｍｍを超える場合には、上記調芯部材の位置を精度良く調整することができないおそれがある。
【００１５】
また、上記圧電素子の圧電変位に伴う駆動力を外部へ出力するための駆動部材が上記ケースの他方の開口端部に接合されており、
上記圧電素子と上記駆動部材との間には、上記圧電素子の駆動力を上記駆動部材へ伝達するための伝達部材が設けられ、該伝達部材は、凸状の球面を呈する伝達球面部を有し、上記駆動部材は、上記伝達部材の上記伝達球面部と嵌合する凹状の球面を呈する伝達球面受け部を有し、上記伝達部材の上記伝達球面部は、上記駆動部材の上記伝達球面受け部に対して摺接していることが好ましい（請求項４）。
【００１６】
上記伝達部材の伝達球面部は、上記駆動部材の伝達球面受け部に対して摺接しており、両者は互いに嵌合する凸状及び凹状の球面を呈している。すなわち、上記伝達部材は、上記駆動部材の伝達球面受け部の球面の範囲内において、その球面に沿って変位することができる。そして、上記伝達部材と上記駆動部材との関係は、すでに上述した上記調芯部材と上記ハウジングとの関係と同じである。したがって、圧電アクチュエータの組付け時において、上記収納ケースの他方の開口端部においても、上記圧電素子を精度良く調芯することができる。このように、上記収納ケースの両端部において上記圧電素子を調芯する構造を備えていることにより、上記圧電素子の調芯の精度をさらに向上させ、組付け不良をより一層防止することができる。そして、上記圧電アクチュエータの耐久性・信頼性をより一層優れたものとすることができる。
【００１７】
また、上記伝達部材の上記伝達球面部は、凸状の球面を呈している。上記伝達部材は、上記圧電素子の駆動力を上記駆動部材へ伝達するという役割を持っていることから、上記伝達球面部が凸状の球面を呈していることにより、上記駆動力を効率よく上記駆動部材に伝達することができる。
【００１８】
また、上記伝達部材の上記伝達球面部は、曲率半径が１．５〜８ｍｍの球面を呈していることが好ましい（請求項５）。
上記曲率半径が１．５ｍｍ未満の場合には、上記伝達部材は、上記圧電素子の駆動力を伝達する面積が小さくなる。そのため、上記駆動部材に上記駆動力を充分に伝達することができないおそれがある。また、８ｍｍを超える場合には、上記伝達部材の位置を精度良く調整することができないおそれがある。
【００１９】
また、上記圧電アクチュエータにおいて、上記調芯部材及び上記伝達部材が上記圧電素子の調芯のために変位する方向には、それぞれが変位可能な空間が設けられていることが好ましい。
もし、変位するための空間がなければ、上記調芯部材及び上記伝達部材の位置の調整が不充分となり、上記圧電素子を調芯する効果を充分に発揮することができないおそれがある。
【００２０】
また、上記調芯部材の上記調芯球面部及び上記伝達部材の上記伝達球面部には、テフロン（登録商標）、ポリイミド、シリコーン等の耐熱性樹脂をコーティングしておくことが好ましい。
この場合には、上記調芯部材及び上記伝達部材の位置の調整をよりスムーズに行うことができる。また、上記調芯部材と上記ハウジングとの接触部分、及び上記伝達部材と上記駆動部材との接触部分を保護するという効果も得られる。
【００２１】
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するアクチュエータであることが好ましい（請求項６）。
上記インジェクタは、高温高湿という過酷な条件下で使用される。そのため、上記の優れた圧電アクチュエータを用いることにより、耐久性・信頼性を向上させることができ、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる圧電アクチュエータについて、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に示すごとく、筒状の収納ケース２０に積層型の圧電素子１０を収納すると共に、電力供給用の外部電極３１を備えたハウジング３０を収納ケース２０の一方の開口端部２０１に接合してなる。
圧電素子１０とハウジング３０との間には、圧電素子１０を調芯するための調芯部材４０が設けられている。調芯部材４０は、凸状の球面を呈する調芯球面部４０１を有し、ハウジング３０は、調芯部材４０の調芯球面部４０１と嵌合する凹状の球面を呈する調芯球面受け部３０１を有している。そして、調芯部材４０の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺接している。
以下、これを詳説する。
【００２３】
圧電アクチュエータ１は、図１に示すごとく、収納ケース内２０に圧電素子１０を収納している。圧電素子１０は、セラミック積層体１１を有しており、セラミック積層体１１は、圧電材料からなる圧電層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ユニット体１１０（図５参照）を複数積層して構成されている。また、ユニット体１１０同士は、絶縁性を有するエポキシ樹脂よりなる接着剤１１７によって接着されている。
【００２４】
ユニット体１１０は、図５に示すごとく、上述のとおり圧電層１２と内部電極層１３とを交互に積層してなる。ユニット体１１０は、断面樽形状を呈しており、外周面には相互に対面する一対の電極接合面１１１、１１２が形成されている。すなわち、ユニット体１１０を複数積層して構成されたセラミック積層体１１は、ユニット体１１０と同様に断面樽形状を呈しており、外周面には相互に対面する一対の電極接合面１１１、１１２が形成されている。なお、ユニット体１１０及びセラミック積層体１１の断面形状としては、本例の樽形状に限定されるものではなく、その他、四角形、八角形等の様々な形状とすることもできる。
【００２５】
また、図１に示すごとく、セラミック積層体１１の電極接合面１１１、１１２には、それぞれ側面電極１４が設けられている。各側面電極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、一方の側面電極１４と電気的に接続している内部電極層１３は、他方の側面電極１４に対して電気的に絶縁した状態となっている。つまり、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、セラミック積層体１１の外周面全体は、絶縁性を有するシリコーン樹脂よりなるモールド材１５によって覆われている。
【００２６】
なお、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、側面電極１４は、エポキシ樹脂中にＡｇフィラーを分散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ダメタルを埋設して構成されている。
【００２７】
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１１の一方の端面１１８には、リング部材４１と保持部材４２との２部材により構成された調芯部材４０が設けられている。アルミナよりなる保持部材４２は、セラミック積層体１１の端面１１８に接合されている。また、ＳＵＳ３０４よりなるリング部材４１は、ハウジング３０に対して摺動可能に当接している。
【００２８】
また、セラミック積層体１１のもう一方の端面１１９には、後述の駆動部材２２に圧電素子１０の駆動力を伝達するための接合部材１８及び伝達部材１９が設けられている。アルミナよりなる接合部材１８は、セラミック積層体１１の端面１１９に接合されている。また、ＳＵＳ３０４よりなる伝達部材１９と圧電素子１０の駆動力を外部に出力するための駆動部材２２とは、伝達部材溶接部１９９においてレーザー溶接により接合されている。
【００２９】
また、同図に示すごとく、ハウジング３０は、ＳＵＳ３０４よりなる略円柱状の部材に、一対の外部電極３１を配置したものである。外部電極３１は、側面電極１４と外部電極接続部３１９において電気的に接続されており、保持部材４０及びハウジング３０内を貫通して配置されている。また、外部電極３１とハウジング３０との隙間は、耐熱ゴムよりなるゴムブッシュシール３３により封止してある。また、ハウジング３０には、インジェクタ等に組み込んだ際にシールするためのシールリング３４が設けられている。
【００３０】
また、ハウジング３０は、収納ケース２０内に挿入する挿入部３２を有しており、この挿入部３２は、収納ケース２０の一方の開口端部２０１を封止するように挿入されている。収納ケース２０の開口端部２０１とハウジング３０の挿入部３２とは、ハウジング溶接部３０９においてレーザー溶接により接合されている。
また、収納ケース２０のもう一方の開口端部２０２と駆動部材２２とは、駆動部材溶接部２２９においてレーザー溶接により接合されている。
【００３１】
ここで、調芯部材４０について、図２、図３を用いて詳しく説明する。
調芯部材４０は、図２、図３に示すごとく、上述のとおりリング部材４１と保持部材４２との２部材により構成されている。
図３（ａ）に示すごとく、リング状を呈するリング部材４１には、外部電極３１を貫通させるための貫通穴４１１が設けられている。また、凸状の球面を呈する調芯球面部４０１が設けられている。また、図３（ｂ）に示すごとく、略円柱状を呈する保持部材４２には、外部電極３１を配置するための逃がし溝４２１が設けられている。
【００３２】
また、図２に示すごとく、ハウジング３０には、リング部材４１の調芯球面部４０１と嵌合する凹状の球面を呈する調芯球面受け部３０１が設けられている。そして、リング部材４１の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺動可能に当接している。リング部材４１の外周面４１２とハウジング３０との間には、空間３５が設けられている。
また、調芯部材４０は、リング部材４１の貫通穴４１１及び保持部材４２の逃がし溝４２１に外部電極３１を貫通させている。
【００３３】
なお、リング部材４１の調芯球面部４０１及びハウジング３０の調芯球面受け部３０１の球面の曲率半径は、６ｍｍである。
また、リング部材４１の調芯球面部４０１には、耐熱性に優れたテフロン（登録商標）樹脂がコーティングされている。コーティングする樹脂としては、上記以外にもポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等を用いることもできる。
【００３４】
次に、本例の圧電アクチュエータ１の製造方法について、簡単に説明する。
まず、圧電素子１０を作製する工程を行う。
圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）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する。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（図示略）を成形する。
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。
【００３５】
次いで、成形した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を塗布する。そして、図４に示すごとく、グリーンシートから所望の大きさのシート片１２０を切り出す。このとき、シート片１２０には、電極材料１３０を塗布しなかった部分である控え部１３１が形成される。
なお、電極材料１３０としては、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。
【００３６】
次いで、図４に示すごとく、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、中間積層体（図示略）を形成する。そして、中間積層体を脱脂した後、最高温度１０６０℃で２時間保持して焼成を行う。
これにより、図５に示すごとく、圧電層１２と内部電極層１３とを交互に積層してなるユニット体１１０を作製する。
【００３７】
次いで、作製した複数のユニット体１１０をエポキシ樹脂よりなる接着剤１１７によって接着し、セラミック積層体１１を作製する。そして、セラミック積層体１１の電極接合面１１１、１１２に、導電性接着剤を塗布し、メッシュ状のエキスパンダメタルを配置した後、導電性接着剤を加熱硬化させてエキスパンダメタルを接合する。
これにより、図１に示すごとく、セラミック積層体１１の電極接合面１１１、１１２に、エキスパンダメタルを導電性接着剤に埋設して構成した側面電極１４を形成した圧電素子１０を作製する。
【００３８】
次に、圧電素子１０にハウジング３０を組み付け、さらに圧電素子１０を収納ケース２０に収納する工程を行う（図１参照）。
圧電素子１０におけるセラミック積層体１１の端面１１８、１１９に、保持部材４２、接合部材１８をそれぞれ接着剤により接合する。そして、圧電素子１０の側面電極１４とハウジング３０の外部電極３１とを溶接し、両者を外部電極接続部３１９において接合する。このとき、外部電極３１をリング部材４１の貫通穴４１１及び保持部材４２の逃がし溝４２１に貫通させておく。また、外部電極３１とハウジング３０との隙間は、ゴムブッシュシール３３により封止しておく。
【００３９】
その後、保持部材４２とハウジング３０との間にリング部材４１を配置する。そして、リング部材４１の調芯球面部４０１とハウジング３０の調芯球面受け部３０１とを当接させた状態で、圧電素子１０とハウジング３０とを組み付ける。このとき、リング部材４１の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺動可能に当接した状態となっている。
【００４０】
次いで、圧電素子１０全体を覆うようにモールド材１５を塗布し、加熱硬化させる。そして、圧電素子１０を収納ケース２０の開口端部２０１から収納ケース２０内に収納する。さらに、収納ケース２０の開口端部２０１を封止するようにハウジング３０の挿入部３２を圧入する。その後、収納ケース２０の開口端部２０１とハウジング３０の挿入部３２とをレーザー溶接し、両者をハウジング溶接部３０９において接合する。
【００４１】
このとき、ハウジング３０に対して収納ケース２０に傾きが生じた場合には、収納ケース２０の傾きに合わせて、調芯部材４０の位置をハウジング３０の調芯球面受け部３０１の球面において調整し、収納ケース２０と調芯部材４０との軸を合わせておく。これにより、収納ケース２０と圧電素子１０との軸を合わせることができ、収納ケース２０内の圧電素子１０を調芯することができる。
【００４２】
次いで、接合部材１８に伝達部材１９を介して駆動部材２２を配置する。そして、伝達部材１９と駆動部材２２とをレーザー溶接し、両者を伝達部材溶接部１９９において接合する。さらに、駆動部材２２と収納ケース２０の開口端部２０２とをレーザー溶接し、両者を駆動部材溶接部２２９において接合する。これにより、収納ケース２０内が密閉された状態とする。
以上により、図１の圧電アクチュエータ１を完成させる。
【００４３】
次に、本例の圧電アクチュエータ１の作用効果について説明する。なお、作用効果の説明の便宜上、保持部材４０は、リング部材４１及び保持部材４２を組み合わせた一体的な部材として扱っている。
本例の圧電アクチュエータ１は、圧電素子１０とハウジング３０との間に調芯部材４０を設けている。調芯部材４０の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺動可能に当接しており、両者は互いに嵌合する凸状及び凹状の球面を呈している。すなわち、調芯部材４０は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１の球面の範囲内において、その球面に沿って変位することができる。
【００４４】
そのため、図６に示すごとく、圧電アクチュエータ１の組付け時において、収納ケース２０とハウジング３０との溶接により収納ケース２０がハウジング３０に対して傾いた場合でも、収納ケース２０の傾きに合わせて、調芯部材４０の位置をハウジング３０の調芯球面受け部３０１の球面において容易に調整することができ、調芯部材４０を収納ケース２０の軸を合わせた状態で配設することができる。そして、ハウジング３０に調芯部材４０を介して、調芯部材４０と同軸上に圧電素子１０を配設すれば、収納ケース２０と圧電素子１０との軸を容易に合わせることができ、収納ケース２０内の圧電素子１０を精度良く調芯することができる。
【００４５】
これにより、圧電アクチュエータ１は、圧電素子１０を容易に調芯することができ、収納ケース２０に対する圧電素子１０の偏芯等の組付け不良を防止することができる。そして、駆動時において圧電素子１０に偏荷重がかかり、長時間の使用によって圧電素子１０に割れ等が生じるといった不具合を抑制することができる。それ故に、圧電アクチュエータ１は、高い耐久性を有するものとなる。
【００４６】
また、圧電素子１０は、駆動させた際に軸方向に伸長し、この伸長する方向に大きな応力が発生する。しかしながら、本例の圧電アクチュエータ１においては、圧電素子１０の伸長方向に配設されている調芯部材４０及びハウジング３０は、上述したように互いに嵌合する球面において摺接している。そのため、駆動時に発生する応力をこの球面によって分散・緩和することができ、調芯部材４０とハウジング３０との接触部分（調芯球面部４０１、調芯球面受け部３０１）における変形等を抑制し、圧電素子１０を安定的に駆動させることができる。これにより、圧電アクチュエータ１の耐久性を向上させることができる。
【００４７】
また、本例では、調芯部材４０の調芯球面部４０１は、凸状の球面を呈している。そして、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１は、凹状の球面を呈している。これにより、調芯部材４０の位置をさらに容易に調整することができる。また、駆動時において、調芯部材４０とハウジング３０との接触部分において発生する応力をより一層分散・緩和することができる。
また、調芯部材４０の調芯球面部４０１は、曲率半径が６ｍｍの球面を呈している。そのため、調芯部材４０の位置をさらに精度良く調整することができると共に、圧電素子１０の調芯の精度を高めることができる。
【００４８】
保持部材４０が圧電素子１０の調芯のために変位する方向には、空間３５が設けられている。そのため、調芯部材４０の位置の調整を充分に行うことができ、圧電素子１０を調芯する効果を充分に発揮することができる。
また、調芯部材４０の調芯球面部４０１には、耐熱性樹脂であるテフロン（登録商標）樹脂がコーティングされている。そのため、調芯部材４０の位置の調整をよりスムーズに行うことができる。また、調芯部材４０とハウジング３０との接触部分を保護するという効果も得られる。
【００４９】
このように、本例の圧電アクチュエータ１は、簡易な構造で収納ケース２０内の圧電素子１０を容易に調芯することができ、耐久性・信頼性に優れている。
【００５０】
（実施例２）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１において、調芯部材４０におけるリング部材４１の形状を変更した例である。
本例の調芯部材４０は、図７、図８に示すごとく、保持部材４１とリング部材４２との２部材により構成されている。リング部材４１は、図８（ａ）に示すごとく、ハウジング３０と当接する面には、凹状の球面を呈する調芯球面部４０１が設けられている。また、保持部材４２は、図８（ｂ）に示すごとく、実施例１と同様の形状である。
【００５１】
また、図７に示すごとく、ハウジング３０には、リング部材４１の調芯球面部４０１と嵌合する凸状の球面を呈する調芯球面受け部３０１が設けられている。そして、リング部材４１の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺動可能に当接している。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
【００５２】
（実施例３）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１において、調芯部材４０を１部材で構成した例である。
本例の調芯部材４０は、図９、図１０に示すごとく、１部材で構成されている。調芯部材４０には、図１０に示すごとく、外部電極３１を配置するための逃がし溝４０２が設けられている。また、ハウジング３０と当接する面には、凸状の球面を呈する調芯球面部４０１が設けられている。
【００５３】
また、図９に示すごとく、ハウジング３０には、調芯部材４０の調芯球面部４０１と嵌合する凹状の球面を呈する調芯球面受け部３０１が設けられている。そして、調芯部材４０の調芯球面部４０１は、ハウジング３０の調芯球面受け部３０１に対して摺動可能に当接している。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００５４】
この場合には、調芯部材４０を２部材から１部材としたことで、部品点数を減らすことができる。これにより、圧電素子１０の調芯、圧電アクチュエータ１の組付け作業を容易にすることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５５】
（実施例４）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１において、収納ケース２０の開口端部２０２側にも圧電素子１０を調芯する構造を設けた例である。
本例の伝達部材１９には、図１１に示すごとく、凸状の球面を呈する伝達球面部１９１が設けられている。また、駆動部材２２には、伝達部材１９の伝達球面部１９１と嵌合する凹状の球面を呈する伝達球面受け部２２１が設けられている。そして、伝達部材１９の伝達球面部１９１は、駆動部材２２の伝達球面受け部２２１に対して摺動可能に当接している。
なお、伝達部材１９の伝達球面部１９１及び駆動部材２２の伝達球面受け部２２１の球面の曲率半径は、３ｍｍである。
その他は、実施例１と同様の構成である。
【００５６】
この場合には、伝達部材１９は、駆動部材２２の伝達球面受け部２２１の球面の範囲内において、その球面に沿って変位することができる。そして、伝達部材１９と駆動部材２２との関係は、すでに上述した調芯部材４０とハウジング３０との関係と同じである。したがって、圧電アクチュエータ１の組付け時において、収納ケース２０の開口端部２０２においても、圧電素子１０を精度良く調芯することができる。このように、圧電素子１０の両端に調芯する構造を有していることにより、圧電素子１０の調芯の精度をさらに向上させ、組付け不良をより一層防止することができる。そして、圧電アクチュエータ１の耐久性をより一層優れたものとすることができる。
【００５７】
また、伝達部材１９の伝達球面部１９１は、曲率半径が３ｍｍの球面を呈している。そのため、伝達部材１９の位置をさらに精度良く調整することができると共に、圧電素子１０の調芯の精度を高めることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００５８】
なお、伝達部材１９の伝達球面部１９１にテフロン（登録商標）、ポリイミド、シリコーン等の耐熱性樹脂をコーティングしておくこともできる。この場合には、伝達部材１９の位置の調整をよりスムーズに行うことができる。また、伝達部材１９と駆動部材２２との接触部分を保護するという効果も得られる。
【００５９】
（実施例５）
本例は、実施例１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１２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、駆動部としての積層型圧電素子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。
【００６０】
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。
【００６１】
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（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、本発明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、優れた耐久性及び信頼性を有するものである。そのため、インジェクタ６全体の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１において、圧電アクチュエータの構造を示す説明図。
【図２】実施例１において、調芯部材及びハウジングの形状及び接触部分を示す拡大図。
【図３】実施例１において、（ａ）リング部材を示す説明図、（ｂ）保持部材を示す説明図。
【図４】実施例１において、シートを積層する工程を示す説明図。
【図５】実施例１において、ユニット体を示す説明図。
【図６】実施例１において、収納ケースが傾いた圧電アクチュエータの構造を示す説明図。
【図７】実施例２において、調芯部材のその他の形状の例を示す説明図。
【図８】実施例２において、（ａ）リング部材を示す説明図、（ｂ）保持部材を示す説明図。
【図９】実施例３において、調芯部材のその他の形状の例を示す説明図。
【図１０】実施例３において、調芯部材を示す説明図。
【図１１】実施例４において、伝達部材及び駆動部材の形状及び接触部分を示す拡大図。
【図１２】実施例５において、インジェクタの構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００６６】
１  圧電アクチュエータ
１０  圧電素子
２０  収納ケース
２０１、２０２  開口端部
３０  ハウジング
３０１  調芯球面受け部
３１  外部電極
４０  保持部材
４０１  調芯球面部
６  インジェクタ
【図１】
2008041983.tif 000003
【図２】
2008041983.tif 000004
【図３】
2008041983.tif 000005
【図４】
2008041983.tif 000006
【図５】
2008041983.tif 000007
【図６】
2008041983.tif 000008
【図７】
2008041983.tif 000009
【図８】
2008041983.tif 000010
【図９】
2008041983.tif 000011
【図１０】
2008041983.tif 000012
【図１１】
2008041983.tif 000013
【図１２】
2008041983.tif 000014