(57)【要約】【課題】一枚当たりのダイヤフラムの負担を軽減してダイヤフラムの耐久性を向上ざせる。  【解決手段】スリーブ８、圧電素子基部７、圧電素子ヘッド９、ダイヤフラム群１１によって圧電素子１０を包囲封止した圧電素子封止構造Ａであって、  ダイヤフラム群１１は複数のダイヤフラム１１０、１１１を備え、当該各ダイヤフラム１１０、１１１は互いに弾性作用を発揮するように配置されており、各ダイヤフラム１１０、１１１の外周部１１０ｂ、１１１ｂ及び内周部１１０ａ、１１１ａは互いにシール溶接Ｂにより固定されており、ダイヤフラム群１１における先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂはスリーブ８の内周側にシール溶接Ｂにより固定されており、ダイヤフラム群１１における基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂは圧電素子ヘッド９の外周部９ａの先端側突出部９ｂにシール溶接Ｂにより固定されている【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、
前記圧電素子の外周に配設されたスリーブと、
前記圧電素子の基端側に当接して取り付けられた圧電素子基部と、
前記圧電素子の駆動方向の先端側に取り付けられた圧電素子ヘッドと、
前記スリーブと前記圧電素子ヘッドとに固定されたダイヤフラム群とを備え、
前記スリーブ、圧電素子基部、圧電素子ヘッド、ダイヤフラム群によって前記圧電素子を包囲封止した圧電素子封止構造であって、
前記ダイヤフラム群は複数のダイヤフラムを備え、当該各ダイヤフラムは互いに弾性作用を発揮するように配置されており、
各ダイヤフラムの外周部及び内周部は互いにシール固定されており、
前記ダイヤフラム群における先端側ダイヤフラムの外周部は前記スリーブにシール固定されており、
前記ダイヤフラム群における基端側ダイヤフラムの外周部は前記圧電素子ヘッドにシール固定されていることを特徴とする圧電素子封止構造。
【請求項２】
前記先端側ダイヤフラムの外周部の前記スリーブへのシール固定は、前記先端側ダイヤフラムの外周部が前記スリーブの内周側に前記スリーブの外周側から溶接固定されていることを特徴とする請求項１記載の圧電素子封止構造。
【請求項３】
前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部の前記圧電素子ヘッドへのシール固定は、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部に溶接固定されていることを特徴とする請求項１又２記載の圧電素子封止構造。
【請求項４】
前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部の内周側に溶接固定されていることを特徴とする請求項１又２記載の圧電素子封止構造。
【請求項５】
前記ダイヤフラム群が奇数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの内周部が前記圧電素子ヘッドの中心部傾斜部に溶接固定されていることを特徴とする請求項１又２記載の圧電素子封止構造。
【請求項６】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が互いに反転した反り形状に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の圧電素子封止構造。
【請求項７】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が同じ方向の反り形状に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の圧電素子封止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素子封止構造に関するもので、自動車用コモンレール式燃料噴射装置のインジェクタの駆動部としての圧電素子封止構造に好適である。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの燃料噴射装置には、近年特性の優れるコモンレール方式の燃料噴射装置が実用化されており、燃料噴射装置の構成品であるインジェクタの駆動原として環境対策、高圧噴射、小型化等の観点から積層型圧電素子が使用されている。
【０００３】
圧電素子を使用した燃料噴射弁においては、圧電素子の機能保護のために機能弊害を与える燃料から圧電素子を非接触状態にする圧電素子封止構造が施されている。
【０００４】
この圧電素子封止構造は、インジェクタの作動において圧電素子が積層方向に伸縮するため、圧電素子の伸縮を許容する構造を必要とする。圧電素子の伸縮を許容する構造としてベローズを用いたものが使用されていたが、ベローズを用いたものは体格が大きくなるという難点があり、小型化、高応答性の観点から下記特許文献１に記載されているようにダイヤフラムを用いた圧電素子封止構造が使用されるようになった。
【０００５】
下記特許文献１に記載されているようにダイヤフラムを用いた圧電素子封止構造では、ダイヤフラム（図１の１０、図３の２１、図４の３１、図６の４１、図７の５１）は一枚すなわち単板であるため、単板のダイヤフラムで圧電素子の全伸縮量を負担することになり、単板のダイヤフラムに大きな力が高振動的に作用する。
【０００６】
ダイヤフラムはその厚みは薄く、通常湾曲形状になっているため、ダイヤフラムの加工精度のバラツキにより高振動的な大きな力が作用するとダイヤフラムに亀裂等の不具合が生じる恐れがあり、単板ダイヤフラムを用いた下記特許文献１に記載の圧電素子封止構造においてもやはり耐久性に難点がある。
【特許文献１】特表２００５−５３３９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、圧電素子封止構造においてダイヤフラムを複数備えたダイヤフラム群の構造にして圧電素子の全伸縮量を各ダイヤフラムに分担して負担させることにより、一枚当たりのダイヤフラムの負担を軽減してダイヤフラムの耐久性を向上ざせることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明では、圧電素子と、前記圧電素子の外周に配設されたスリーブと、前記圧電素子の基端側に当接して取り付けられた圧電素子基部と、前記圧電素子の駆動方向の先端側に取り付けられた圧電素子ヘッドと、前記スリーブと前記圧電素子ヘッドとに固定されたダイヤフラム群とを備え、
前記スリーブ、圧電素子基部、圧電素子ヘッド、ダイヤフラム群によって前記圧電素子を包囲封止した圧電素子封止構造であって、
前記ダイヤフラム群は複数のダイヤフラムを備え、当該各ダイヤフラムは互い弾性作用を発揮するように配置されており、各ダイヤフラムの外周部及び内周部は互いにシール固定されており、前記ダイヤフラム群における先端側ダイヤフラムの外周部は前記スリーブにシール固定されており、前記ダイヤフラム群における基端側ダイヤフラムの外周部は前記圧電素子ヘッドにシール固定されていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、前記圧電素子の作動によって加わる前記ダイヤフラム群への負荷を、複数のダイヤフラムで負荷分担することができ、従ってダイヤフラム１枚当たりの負荷を軽減でき、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明では、前記先端側ダイヤフラムの外周部の前記スリーブへのシール固定は、前記先端側ダイヤフラムの外周部が前記スリーブの内周側に前記スリーブの外周側から溶接固定されていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、ダイヤフラムの厚みより大きいスリーブの外周側から溶接しているから、熱容量の大きいスリーブにダイヤフラムが溶け込みスリーブへのダイヤフラムの溶接を確実に行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明では、前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部の前記圧電素子ヘッドへのシール固定は、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部で溶接固定されていることを特徴とする。  
【００１３】
上記構成によれば、前記ダイヤフラム群を偶数のダイヤフラムで構成しているから、ダイヤフラム１枚当たりの負荷を軽減できるに加え、前記基端側ダイヤフラムの外周部を前記圧電素子ヘッドの外周部に位置させることができ、前記基端側ダイヤフラムと前記圧電素子ヘッドとの溶接固定が前記圧電素子ヘッドの外周部で行え溶接がし易い。
【００１４】
請求項４に係る発明では、前記ダイヤフラム群が偶数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの外周部が前記圧電素子ヘッドの外周部の内周側に溶接固定されていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、上記ダイヤフラム１枚当たりの負荷を軽減でき、溶接がし易い効果に加え、前記基端側ダイヤフラムと前記圧電素子ヘッドとの溶接固定を前記圧電素子ヘッドの外周部内周側で行っているから、溶接がし易やすく、かつ熱容量の大きい圧電素子ヘッドに基端側ダイヤフラムが溶け込み圧電素子ヘッドへの基端側ダイヤフラムの溶接を確実に行うことができる。
【００１６】
請求項５に係る発明では、前記ダイヤフラム群が奇数のダイヤフラムを有し、前記基端側ダイヤフラムの内周部が前記圧電素子ヘッドの中心部傾斜部に溶接固定されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、前記ダイヤフラム群を奇数のダイヤフラムで構成することにより、ダイヤフラム１枚当たりの負荷を軽減できるに加え、前記基端側ダイヤフラムの内周部を前記圧電素子ヘッドの中心部傾斜部に位置させることができ、シール溶接固定において基端側ダイヤフラムの内周部と圧電素子ヘッドの中心部とのラップ長さをとることができて良好なシール溶接Ｂを行うことができる。
【００１８】
請求項６に係る発明では、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムを、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が互いに反転した反り形状に配置していることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、互いの弾性反発力が強く、圧電素子１０の伸縮駆動に対して充分対応できる。
【００２０】
請求項７記載の発明では、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムを、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が同じ方向の反り形状に配置していることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、互いに反転した反り形状のダイヤフラムに比してその高さを小さくでき、弾性力を維持すると共に体格を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明になる圧電素子封止構造の実施形態を図に基づき説明する。図１、図２によりは本発明圧電素子封止構造を備えた自動車用燃料噴射装置のインジェクタの全体構造及び要部を説明する。
【００２３】
インジェクタ１は本発明圧電素子封止構造Ａを含む駆動部２、駆動部２へ電源を供給するコネクタ部３、駆動部２により制御される燃料制御部４、燃料制御部４により燃料を噴射する燃料噴射部５を備えている。そして駆動部２はインジェクタボディ６内に収納されている。なお、説明において、図示するように「先端側」とは燃料噴射部５側、「基端側」とはコネクタ部３側を意味する。
【００２４】
本発明圧電素子封止構造Ａは、インジェクタボディ６の基端側において機密的に取り付けられた圧電素子基部７、圧電素子基部７の基端側で機密的に接合された円筒状のスリーブ８、スリーブ８内の先端側に配設された圧電素子ヘッド９、圧電素子基部７と圧電素子ヘッド９との間に圧接して配設された複数枚の圧電素子チップから成る積層型圧電素子１０、スリーブ８の先端側においてスリーブ８と圧電素子ヘッド９に機密的にシール固定されたダイヤフラム群１１を備えており、圧電素子基部７、スリーブ８、圧電素子ヘッド９、ダイヤフラム群１１により密封空間を形成し、この密封空間内に圧電素子１０が配置され、その機能保護のため燃料から非接触状態を保っている。
【００２５】
圧電素子ヘッド９の先端部９０は圧電素子ヘッド受け１２に当接しており、圧電素子ヘッド受け１２はピストン１３に当接し、圧電素子１０の伸長が圧電素子ヘッド９、圧電素子ヘッド受け１２を介してピストン１３を先端側方向へ押し下げ燃料の制御を行う。
【００２６】
次に本発明圧電素子封止構造Ａを図３〜図１０に基づき詳述する。図は何れも本発明圧電素子封止構造Ａの要部であるスリーブ８と圧電素子ヘッド９とダイヤフラム群１１との構造を拡大して示すものである。
【００２７】
図３〜図８は偶数枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群１１の状態を示し、図３〜図６はダイヤフラムが２枚の状態を示し、図７、８はダイヤフラムが４枚の状態を示めす。図９、１０は奇数枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群１１の状態でダイヤフラムが３枚の状態を示す。
【００２８】
先ずダイヤフラムが２枚のダイヤフラム群１１について説明する。図３において、ダイヤフラム群１１は先端側ダイヤフラム１１０と基端側ダイヤフラム１１１の２枚のダイヤフラムを備えている。各ダイヤフラムは薄いステンレス板材をプレス加工により湾曲状に弾性（ばね）作用を有するように形成されている。先端側ダイヤフラム１１０、基端側ダイヤフラム１１１とも中央部は圧電素子ヘッド９の先端部９０が挿通する貫通孔が形成されている。
【００２９】
湾曲状の形成された先端側ダイヤフラム１１０及び基端側ダイヤフラム１１１は、湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されている。すなわち、先端側ダイヤフラム１１０の湾曲の向きは基端側に突出し、基端側ダイヤフラム１１１の湾曲の向きは先端側に突出した状態で互いに反発するように配置されている。湾曲の度合いは種々設定されるが、材質、板厚、大きさ等を勘案し適宜な湾曲形状を設定すればよい。
【００３０】
先端側ダイヤフラム１１０及び基端側ダイヤフラム１１１のスリーブ８及び圧電素子ヘッド９への固定は次のように行う。
【００３１】
先ず、図示するように互い違いに配置した先端側ダイヤフラム１１０及び基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１０ａ、１１１ａをレーザ溶接Ｂで円周（全周）状にシール固定する。
【００３２】
次に、内周部１１０ａ、１１１ａでシール固定した先端側ダイヤフラム１１０及び基端側ダイヤフラム１１１のダイヤフラム群１１を圧電素子ヘッド９の先端部９０が挿通するよにして圧電素子ヘッド９にセットし、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂと圧電素子ヘッド９の外周部９ａの先端側突出部９ｂの内側でレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状にシール固定する。この場合、圧電素子ヘッド９はスリーブ８から取り出した状態でシール固定される。
【００３３】
次に、圧電素子ヘッド９及びダイヤフラム群１１をスリーブ８内にセットし、圧電素子ヘッド９を基端側に押上げた状態（予圧を与える）で先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂをスリーブ８にレーザ溶接Ｂによりで円周（全周）状にシール固定する。これにより先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂ及び基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂのスリーブ８及び圧電素子ヘッド９へのシール固定により、スリーブ８内は密封状態の空間を形成する。
【００３４】
基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂと圧電素子ヘッド９とのレーザ溶接シール固定は、圧電素子ヘッド９の外周部９ａの先端側突出部９ｂ外側から行う。また、先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂとスリーブ８とのレーザ溶接シール固定もスリーブ８の外側から行う。これは先端側ダイヤフラム１１０及び基端側ダイヤフラム１１１に比べて熱容量の大きいスリーブ８及び圧電素子ヘッド９の外側からレーザ光線を照射して行うと熱量が多く高温に熱せられたスリーブ８及び圧電素子ヘッド９に肉部内に先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂ及び基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂの肉部が吸い込み吸収された状態で溶接接合が行われ、全周に亘って強固なシール固定が行われる。
【００３５】
先端側ダイヤフラム１１０と基端側ダイヤフラム１１１のシール固定が完了するとフリー状態となり上記予圧が取り除かれ反作用として先端側ダイヤフラム１１０と基端側ダイヤフラム１１１には先端側方向の負荷が作用する。しかし、この負荷は先端側ダイヤフラム１１０の外側に基端側方向にインジェクタ作動時の燃料圧が作用して相殺されバランスを保っている。
【００３６】
このようにしてスリーブ８及び圧電素子ヘッド９にシール固定されたダイヤフラム群１１は弾性作用を有し圧電素子１０の伸縮作用を可能にすると共に密封構造を形成し、インジェクタの機能を発揮する。
【００３７】
圧電素子１０の繰り返し伸縮作用により、ダイヤフラム群１１には繰り返し伸縮応力が発生するが、繰り返し伸縮応力は先端側ダイヤフラム１１０と基端側ダイヤフラム１１１の２枚のダイヤフラムで負担するため、従来の１枚のダイヤフラム構造のものに比べて負担量が半減するため、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００３８】
また、ダイヤフラム群１１を偶数のダイヤフラムで構成すれば、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂを圧電素子ヘッド９の外周部９ａに位置させることができ、従って、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂと圧電素子ヘッド９とのシール溶接Ｂが容易にできる。
【００３９】
図４は図３に示す実施形態に対して、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂを圧電素子ヘッド９の外周部９ａにシール固定する部位の形状の変形例である。シール固定するの外周部９ａの部位は当該外周部９ａにおいて半径方向に伸びた円周鍔部９ｃである。レーザシール溶接も上記した理由により円周鍔部９ｃにおいて基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂが位置しない側（図の上側）から行っている。このような構造においては、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂの先端を基端側へ折り曲げるのみの単調な形状すみ、基端側ダイヤフラム１１１のプレス加工が容易である。他の部分の構造については、図３に示した例と同様であり、同様の作用効果を発揮する。
【００４０】
図５は図３、図４に示す実施形態に対して、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂを圧電素子ヘッド９の外周部９ａにシール固定する部位の変形例である。シール固定するの外周部９ａの部位は当該外周部９ａにおいてその外周側部９ｄである。レーザシール溶接は外周側部９ｄにおいて基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂの外側から行っている。
【００４１】
このような構造においては、圧電素子ヘッド９の外周部９はシンプルな形状でよく、また、外周側部９ｄの側部長さを大きくとることができるので、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂとの密着強度を確保できる。他の部分の構造については、図３、図４に示した例と同様であり、同様の作用効果を発揮する。
【００４２】
図６は、図３、図４、図５に示す実施形態に対して、基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状を変えた例を示す。図３、図４、図５に示す先端側ダイヤフラム１１０及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状は、湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されているが、図６に示す基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状は、先端側ダイヤフラム１１０の湾曲の反りと同じ方向に反った湾曲形状を呈している。この場合においても、基端側ダイヤフラム１１１は弾性作用を有しており、先端側ダイヤフラム１１０と相俟ってダイヤフラム群１１としての弾性作用を発揮する。
【００４３】
このような構造においては、基端側ダイヤフラム１１１の弾性力は図３、図４、図５に示す基端側ダイヤフラム１１１に比べてやや小さくなるものの基端側ダイヤフラム１１１の高さを小さくすることができ、全体としてダイヤフラム群１１を小型化できる。他の部分の構造については、図５に示した例と同様であり、ほぼ同様の作用効果を発揮する。
【００４４】
なお、圧電素子ヘッド９の外周部９の形状は図５に示した外周側部９ｄを有する形状と同じであったが、外周部９の形状を図３に示す先端側突出部９ｂあるいは図４に示す円周鍔部９ｃの形状にしても良く、先端側突出部９ｂあるいは円周鍔部９ｃの形状であれば上記したような圧電素子ヘッド９の外周部９の外側からの良好なレーザシール溶接固定をしても良い。
【００４５】
図７は、ダイヤフラム群１１としてダイヤフラムを４枚備えた例である。先端側ダイヤフラム１１０と基端側ダイヤフラム１１１との間に２枚の中間ダイヤフラム１１２、１１３を配置した構造である。４枚のダイヤフラム１１０、１１１、１１２、１１３は湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されている。すなわち互いに反発するような配置である。各ダイヤフラムの材質、板圧、形成方法等も図３で説明した内容と同じである。
【００４６】
これらの４枚のダイヤフラムは、まず、先端側ダイヤフラム１１０の内周部１１０ａと中間ダイヤフラム１１２の内周部１１２ａでレーザ溶接Ｂシール固定され、中間ダイヤフラム１１２の外周部１１２ｂと中間ダイヤフラム１１３の外周部１１３ｂでレーザ溶接Ｂシール固定され、中間ダイヤフラム１１３の内周部１１３ａと基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａでレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状シール固定される。
【００４７】
次にこのようにシール固定された一連の４枚のダイヤフラム群１１を圧電素子ヘッド９の先端部９０が挿通するよにして基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂと圧電素子ヘッド９の外周部９ａの外周側部９ｄでレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状シール固定する。
【００４８】
次に、シール固定された４枚のダイヤフラム群１１を圧電素子ヘッド９の先端部９０が挿通するよにして圧電素子ヘッド９にセットし、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂと圧電素子ヘッド９の外周部９ａの外周側部９ｄでレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状にシール固定する。この場合、圧電素子ヘッド９はスリーブ８から取り出した状態でシール固定される。
【００４９】
次に、圧電素子ヘッド９及び４枚のダイヤフラム群１１をスリーブ８内にセットし、圧電素子ヘッド９を基端側に押上げた状態（予圧を与える）で先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂをスリーブ８にレーザ溶接Ｂで円周（全周）状にシール固定する。これにより先端側ダイヤフラム１１０、中間ダイヤフラム１１２、１１３、基端側ダイヤフラム１１１、スリーブ８及び圧電素子ヘッド９による相互のシール固定により、スリーブ８内は密封状態の空間を形成する。                              
【００５０】
先端側ダイヤフラム１１０、中間ダイヤフラム１１２、１１３、基端側ダイヤフラム１１１、スリーブ８及び圧電素子ヘッド９による相互のシール固定が完了するとフリー状態となり上記予圧が取り除かれ反作用としてダイヤフラム群１１には先端側方向の負荷が作用する。しかし、この負荷は先端側ダイヤフラム１１０の外側で基端側方向にインジェクタ作動時の燃料圧が作用して相殺されバランスを保っている。
【００５１】
このようにしてスリーブ８及び圧電素子ヘッド９にシール固定された４枚のダイヤフラム群１１は弾性作用を有し圧電素子１０の伸縮作用を可能にすると共に密封構造を形成し、インジェクタの機能を発揮する。
【００５２】
圧電素子１０の繰り返し伸縮作用により、４枚のダイヤフラム群１１には繰り返し伸縮応力が発生するが、繰り返し伸縮応力は４枚のダイヤフラム１１０、１１２、１１３、１１１で負担するため、従来の１枚のダイヤフラム構造のものに比べて負担量が４分の１に減するため、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００５３】
図８は、図７に示す実施形態に対して、中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状を変えた例を示す。図７に示す先端側ダイヤフラム１１０、中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状は、何れも湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されているが、図８に示す中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状は、先端側ダイヤフラム１１０の湾曲の反りと同じ方向に反った湾曲形状を呈している。この場合においても、中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１は弾性作用を有しており、先端側ダイヤフラム１１０と相俟ってダイヤフラム群１１としての弾性作用を発揮する。
【００５４】
このような構造においては、中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１の弾性力は図７に示す中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１に比べてやや小さくなるものの中間ダイヤフラム１１２、１１３及び基端側ダイヤフラム１１１の高さを小さくすることができ、全体としてダイヤフラム群１１を小型化できる。他の部分の構造については、図７に示した例と同様であり、ほぼ同様の作用効果を発揮する。
【００５５】
なお、図７、図８に示す実施形態において、圧電素子ヘッド９の外周部９ａの形状は図５、及び図５に示した外周側部９ｄを有する形状と同じであるが、外周部９の形状を図３に示す先端側突出部９ｂあるいは図４に示す円周鍔部９ｃの形状にしても良く、先端側突出部９ｂあるいは円周鍔部９ｃの形状であれば上記したような圧電素子ヘッド９の外周部９の外側からの良好なレーザシール溶接固定をしても良い。
【００５６】
図９は、ダイヤフラム群１１としてダイヤフラムを３枚備えた例である。先端側ダイヤフラム１１０と基端側ダイヤフラム１１１との間に１枚の中間ダイヤフラム１１２を配置した構造である。３枚のダイヤフラム１１０、１１１、１１２は何れも中心部に貫通孔を有し、何れも湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されている。すなわち互いに反発するような配置である。各ダイヤフラムの材質、板圧、形成方法等も図３で説明した内容と同じである。
【００５７】
これらの３枚のダイヤフラムは、まず、先端側ダイヤフラム１１０の内周部１１０ａと中間ダイヤフラム１１２の内周部１１２ａでレーザ溶接Ｂによりシール固定され、中間ダイヤフラム１１２の外周部１１２ｂと基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂでレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状シール固定される。
【００５８】
次にこのようにシール固定された一連の３枚のダイヤフラム群１１を圧電素子ヘッド９の先端部９０が挿通するよにして基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａと圧電素子ヘッド９の中心部の傾斜部９ｅでレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状シール固定する。
【００５９】
次に、シール固定された３枚のダイヤフラム群１１を圧電素子ヘッド９の先端部９０が挿通するよにして圧電素子ヘッド９にセットし、基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａと圧電素子ヘッド９の中心部の傾斜部９ｅでレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状にシール固定する。この場合、圧電素子ヘッド９はスリーブ８から取り出した状態でシール固定される。
【００６０】
次に、圧電素子ヘッド９及び３枚のダイヤフラム群１１をスリーブ８内にセットし、圧電素子ヘッド９を基端側に押上げた状態（予圧を与える）で先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂをスリーブ８にレーザ溶接Ｂにより円周（全周）状にシール固定する。これにより先端側ダイヤフラム１１０、中間ダイヤフラム１１２、基端側ダイヤフラム１１１、スリーブ８及び圧電素子ヘッド９による相互のシール固定により、スリーブ８内は密封状態の空間を形成する。                              
【００６１】
先端側ダイヤフラム１１０、中間ダイヤフラム１１２、基端側ダイヤフラム１１１、スリーブ８及び圧電素子ヘッド９による相互のシール固定が完了するとフリー状態となり上記予圧が取り除かれ反作用としてダイヤフラム群１１には先端側方向の負荷が作用する。しかし、この負荷は先端側ダイヤフラム１１０の外側で基端側方向にインジェクタ作動時の燃料圧が作用して相殺されバランスを保っている。
【００６２】
このようにしてスリーブ８及び圧電素子ヘッド９にシール固定された３枚のダイヤフラム群１１は弾性作用を有し圧電素子１０の伸縮作用を可能にすると共に密封構造を形成し、インジェクタの機能を発揮する。
【００６３】
圧電素子１０の繰り返し伸縮作用により、３枚のダイヤフラム群１１には繰り返し伸縮応力が発生するが、繰り返し伸縮応力は３枚のダイヤフラム１１０、１１２、１１１で負担するため、従来の１枚のダイヤフラム構造のものに比べて負担量が３分の１に減するため、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００６４】
また、また、ダイヤフラム群１１を奇数のダイヤフラムで構成すれば、基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａを圧電素子ヘッド９の中心部傾斜部９ｅに位置させることができ、従って、基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａと圧電素子ヘッド９とのラップ長さを充分にとることができ、基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａと圧電素子ヘッド９とのシール溶接Ｂが容易にできる。
【００６５】
図１０は、図９に示す実施形態に対して、中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状を変えた例を示す。図９に示す先端側ダイヤフラム１１０、中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状は、何れも湾曲の向きが互いに反転した反り状態になるように互い違いに配置されているが、図１０に示す中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１の湾曲形状は、先端側ダイヤフラム１１０の湾曲の反りと同じ方向に反った湾曲形状を呈している。この場合においても、中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１は弾性作用を有しており、先端側ダイヤフラム１１０と相俟ってダイヤフラム群１１としての弾性作用を発揮する。
【００６６】
このような構造においては、中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１の弾性力は図９に示す中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１に比べてやや小さくなるものの中間ダイヤフラム１１２及び基端側ダイヤフラム１１１の高さを小さくすることができ、全体としてダイヤフラム群１１を小型化できる。他の部分の構造については、図９に示した例と同様であり、ほぼ同様の作用効果を発揮する。
【００６７】
なお、図９、図１０に示す実施形態において、基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａと圧電素子ヘッド９とのシール固定は、先端側ダイヤフラム１１０及び中間ダイヤフラム１１２の中心部の貫通孔を通して圧電素子ヘッド９の中心部の傾斜部９ｅで行っており、傾斜部９ｅを形成することにより基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａ近傍の湾曲形状を保ってレーザ溶接Ｂによるシール固定を可能にしている。      
【００６８】
以上本発明圧電素子封止構造では、圧電素子封止構造を構成するダイヤフラムを複数のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群１１としているから、圧電素子１０の作動によって加わるダイヤフラム群１１への負荷を、複数のダイヤフラムで負荷分担することができ、従ってダイヤフラム１枚当たりの負荷を軽減でき、ダイヤフラム作製時ダイヤフラム厚み、湾曲形状等のバラツキが生じてもこのバラツキに起因する繰り返し負荷による亀裂等の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００６９】
また、以上本発明圧電素子封止構造では、先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂのスリーブ８へのシール固定は、先端側ダイヤフラム１１０の外周部１１０ｂがスリーブ８の内周側においてスリーブ８の外周側から溶接しているから、熱容量の大きいスリーブ８にダイヤフラム１１０が溶け込みスリーブ８へのダイヤフラム１１０の溶接固定を確実に行うことができる。
【００７０】
また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群１１が偶数のダイヤフラムを有している場合、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂを圧電素子ヘッド９の外周部１１１ｂに位置でき、基端側ダイヤフラム１１１の外周部１１１ｂと圧電素子ヘッド９とのシール溶接Ｂがし易い。
【００７１】
また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群１１が奇数のダイヤフラムを有している場合、基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａを圧電素子ヘッド９の中心部傾斜部９ｅに位置でき、シール溶接固定において基端側ダイヤフラム１１１の内周部１１１ａと圧電素子ヘッド９の中心部とのラップ長さをとることができて良好なシール溶接Ｂを行うことができる。
【００７２】
また、以上本発明圧電素子封止構造では、基端側ダイヤフラム１１１と圧電素子ヘッド９との溶接固定を圧電素子ヘッド９の外周部９ａ内周側で行っているから、溶接がし易やすく、かつ熱容量の大きい圧電素子ヘッド９に基端側ダイヤフラム１１１が溶け込み圧電素子ヘッド９への基端側ダイヤフラム１１１の溶接を確実に行うことができる。
【００７３】
また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群１１を構成する各ダイヤフラムを、当該各ダイヤフラムの湾曲形状が互いに反転した反り形状に配置しているから、互いの弾性反発力が強く、圧電素子１０の伸縮駆動に対して充分対応できる。
【００７４】
また、以上本発明圧電素子封止構造では、ダイヤフラム群１１を構成する基端側ダイヤフラム及び中間ダイヤフラムを、当該基端側ダイヤフラム及び中間ダイヤフラムの湾曲形状が先端側ダイヤフラムと同じ方向の反り形状に配置しているから、互いに反転した反り形状のダイヤフラムに比してその高さを小さくでき、弾性力を維持すると共に体格を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明圧電素子封止構造を備えたインジェクタの実施形態を示す一部断面全体図である。
【図２】図１における本発明圧電素子封止構造部分を示す断面図である。
【図３】本発明圧電素子封止構造の要部を示し、２枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群の例を示す拡大断面図である。
【図４】図３に示す本発明圧電素子封止構造の他の例を示す図である。
【図５】図３に示す本発明圧電素子封止構造の更に他の例を示す図である。
【図６】図３に示す本発明圧電素子封止構造の更に他の例を示す図である。
【図７】本発明圧電素子封止構造の要部を示し、４枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群の例を示す拡大断面図である。
【図８】図７に示す本発明圧電素子封止構造の他の例を示す図である。
【図９】本発明圧電素子封止構造の要部を示し、３枚のダイヤフラムを備えたダイヤフラム群の例を示す拡大断面図である。
【図１０】図９に示す本発明圧電素子封止構造の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  インジェクタ
２  駆動部
３  コネクタ部
４  燃料制御部
５  燃料噴射部
７  圧電素子基部
８  スリーブ
９  圧電素子ヘッド
９ａ  圧電素子ヘッド９の外周部
９ｂ  圧電素子ヘッド９の外周部９ａの先端側突出部
９ｃ  圧電素子ヘッド９の外周部９ａの円周鍔部
９ｄ  圧電素子ヘッド９の外周部９ａの外周側部
９ｅ  圧電素子ヘッド９の中心部傾斜部
９０  圧電素子ヘッド９の先端部
１０  圧電素子
１１  ダイヤフラム群
１１０  先端側ダイヤフラム
１１０ａ  先端側ダイヤフラム１１０の内周部
１１０ｂ  先端側ダイヤフラム１１０の外周部
１１１  基端側ダイヤフラム
１１１ａ  基端側ダイヤフラム１１１の内周部
１１１ｂ  基端側ダイヤフラム１１１の外周部
１１２、１１３  中間ダイヤフラム
１１２ａ、１１３ａ  中間ダイヤフラム１１２、１１３の内周部
１１２ｂ、１１３ｂ  中間ダイヤフラム１１２、１１３の外周部
Ａ  圧電素子封止構造
Ｂ  シール溶接
【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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