JP2003502564A - ピエゾアクチュエータ - Google Patents
ピエゾアクチュエータInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
-
- H—ELECTRICITY
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
-
- H—ELECTRICITY
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
- H10N30/886—Mechanical prestressing means, e.g. springs
Abstract
(57)【要約】
操作部材に引っ張り力または押圧力を供給するための少なくとも1つのピエゾ素子(2;21;31;41,42)を備えているピエゾアクチュエータが提案される。更に、ピエゾ素子(2;21;31;41,42)に対して平行に配置されている安定化部材(9;22)を備え、該ピエゾ素子および安定化部材の間にはフレキシブルな中間層(11)が設けられている。ピエゾ素子(2;21;31;41,42)および安定化部材(9;22)は作用方向を横断する方向(x,y方向)における幅に比べて作用方向(z軸)において大きな長さを有している。
Description
【0001】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の構成による、例えば、弁または類似
のもののような機械的な部材を操作するためのピエゾアクチュエータに関する。
のもののような機械的な部材を操作するためのピエゾアクチュエータに関する。
【0002】
一般に、いわゆるピエゾ効果を利用して、適当な結晶構造を有する材料から成
るピエゾ素子を形成することは公知である。外部の電圧を印加すると、結晶構造
および電圧の印加領域に依存して前以て決めることができる方向における押圧力
または引っ張り力を表している、ピエゾ素子の機械的な応答が生じる。
るピエゾ素子を形成することは公知である。外部の電圧を印加すると、結晶構造
および電圧の印加領域に依存して前以て決めることができる方向における押圧力
または引っ張り力を表している、ピエゾ素子の機械的な応答が生じる。
【0003】
弁の位置決めの際に、上述したピエゾアクチュエータがしばしば使用される。
その際ここで殊に、例えば弁棒を操作するためのストローク能力は力が比較的大
きい場合には比較的小さいことに注目すべきである。それ故に有効ストロークを
拡大するために一部では普通、機械的なまたはハイドロリックな距離変換を行う
ようにしている。しかしこの種の機械的なまたはハイドロリックな距離変換シス
テムにより一層大きな手間がかかることになり、従って手間がかかればかかるほ
どコストが高くなることになる。
その際ここで殊に、例えば弁棒を操作するためのストローク能力は力が比較的大
きい場合には比較的小さいことに注目すべきである。それ故に有効ストロークを
拡大するために一部では普通、機械的なまたはハイドロリックな距離変換を行う
ようにしている。しかしこの種の機械的なまたはハイドロリックな距離変換シス
テムにより一層大きな手間がかかることになり、従って手間がかかればかかるほ
どコストが高くなることになる。
【0004】
発明の利点
冒頭に述べたピエゾアクチュエータは有利にも、操作部材に引っ張りまたは押
圧力を供給するのに適している少なくとも1つのピエゾ素子を有している。本発
明によれば、ピエゾ素子に対して平行に配置されている安定化部材を備え、該両
素子および部材間にはフレキシブルな中間層が設けられていて、ここでピエゾ素
子および安定化部材は作用方向を横断する方向(x,y方向)における幅に比べ
て作用方向(z軸)において大きな長さを有している。有利なオーダは例えば、
大体5:1ないし50:1の、長さ(z方向)対幅(x,y方向)比である。
圧力を供給するのに適している少なくとも1つのピエゾ素子を有している。本発
明によれば、ピエゾ素子に対して平行に配置されている安定化部材を備え、該両
素子および部材間にはフレキシブルな中間層が設けられていて、ここでピエゾ素
子および安定化部材は作用方向を横断する方向(x,y方向)における幅に比べ
て作用方向(z軸)において大きな長さを有している。有利なオーダは例えば、
大体5:1ないし50:1の、長さ(z方向)対幅(x,y方向)比である。
【0005】
第1の有利な実施形態において、安定化部材は鋼から成っておりかつピエゾア
クチュエータのケーシングに堅固に緊締されている基本または支持プレートとケ
ーシングにおける固定縁との間に保持されている。ケーシングはここでは普通は
同様に鋼から作成されている。その際ピエゾ素子は基本プレートとばね受けとの
間に保持されており、該ばね受けはバイアスばねを介して同様にケーシングに当
接されておりかつ操作部材をガイドする。
クチュエータのケーシングに堅固に緊締されている基本または支持プレートとケ
ーシングにおける固定縁との間に保持されている。ケーシングはここでは普通は
同様に鋼から作成されている。その際ピエゾ素子は基本プレートとばね受けとの
間に保持されており、該ばね受けはバイアスばねを介して同様にケーシングに当
接されておりかつ操作部材をガイドする。
【0006】
本発明によって、簡単な手法で、機械的に比較的敏感でない、例えば自動車の
機関室に使用された場合の振動の影響を受けにくい長い細いピエゾアクチュエー
タが提供されることになる。長く細い構造に基づいた大きなストロークによって
、ストローク変換を省略することができ、その際このピエゾアクチュエータによ
って基本的に引っ張りまたは押圧力を発生することができる。
機関室に使用された場合の振動の影響を受けにくい長い細いピエゾアクチュエー
タが提供されることになる。長く細い構造に基づいた大きなストロークによって
、ストローク変換を省略することができ、その際このピエゾアクチュエータによ
って基本的に引っ張りまたは押圧力を発生することができる。
【0007】
安定化部材とピエゾ素子との間にフレキシブルな中間層、例えばポリマーまた
は類似のもののような合成樹脂が設けられていることによって、ピエゾ素子と安
定化部材との間の相対運動である長手方向の運動を可能にできるのである。しか
しその場合にx方向またはy方向にピエゾ素子が振動するのを回避することがで
きる。このようにして簡単な手法でピエゾ素子における曲げ応力を妨げることが
できる。曲げ応力は場合よってはピエゾアクチュエータの破壊を招くおそれがあ
るものである。
は類似のもののような合成樹脂が設けられていることによって、ピエゾ素子と安
定化部材との間の相対運動である長手方向の運動を可能にできるのである。しか
しその場合にx方向またはy方向にピエゾ素子が振動するのを回避することがで
きる。このようにして簡単な手法でピエゾ素子における曲げ応力を妨げることが
できる。曲げ応力は場合よってはピエゾアクチュエータの破壊を招くおそれがあ
るものである。
【0008】
今ここに述べた実施の形態では下方向に向かう押圧力が供給され、温度は補償
されるようにはなっていない。第2の実施形態では、ピエゾ素子および安定化部
材はセラミック材料から成っており、該セラミック材料は実質的に同じ温度膨張
係数を有しているので、この実施形態は温度補償されている。安定化部材は基本
または支持プレートとケーシングにおける固定縁との間に保持されているが、基
本プレートはばねを介してケーシングに当接している。
されるようにはなっていない。第2の実施形態では、ピエゾ素子および安定化部
材はセラミック材料から成っており、該セラミック材料は実質的に同じ温度膨張
係数を有しているので、この実施形態は温度補償されている。安定化部材は基本
または支持プレートとケーシングにおける固定縁との間に保持されているが、基
本プレートはばねを介してケーシングに当接している。
【0009】
安定化部材は今述べた実施形態では、ピエゾ素子および安定化部材の温度に規
定されて生じる膨張の作用方向が打ち消されて、操作部材の位置が変わらない、
すなわち零点ドリフトが発生しないようにピエゾ素子と機械的に連結されている
。ピエゾ素子は、基本プレートとばね受けとの間に保持されており、該ばね受け
はバイアスばねを介して同様にケーシングに当接されておりかつ操作部材をガイ
ドする。この場合バイアスばねの力は基本プレートにかかるばねの力より著しく
高く、ケーシングとピエゾ素子の材料との間のいずれの温度膨張もばねを介して
補償されるようでなければならない。これまでハイドロリックな結合によって度
々使用されてきたような温度補償の付加的な措置はここではもはや必要ない。
定されて生じる膨張の作用方向が打ち消されて、操作部材の位置が変わらない、
すなわち零点ドリフトが発生しないようにピエゾ素子と機械的に連結されている
。ピエゾ素子は、基本プレートとばね受けとの間に保持されており、該ばね受け
はバイアスばねを介して同様にケーシングに当接されておりかつ操作部材をガイ
ドする。この場合バイアスばねの力は基本プレートにかかるばねの力より著しく
高く、ケーシングとピエゾ素子の材料との間のいずれの温度膨張もばねを介して
補償されるようでなければならない。これまでハイドロリックな結合によって度
々使用されてきたような温度補償の付加的な措置はここではもはや必要ない。
【0010】
ピエゾ素子は本発明では横断方向に積層されているピエゾ層から形成されてお
り、従って操作部材に対して押圧力を及ぼすものであってよいが、長手方向に積
層されているピエゾ層から形成されており、従って操作部材に対して引っ張り力
を及ぼすものであってもよい。
り、従って操作部材に対して押圧力を及ぼすものであってよいが、長手方向に積
層されているピエゾ層から形成されており、従って操作部材に対して引っ張り力
を及ぼすものであってもよい。
【0011】
別の有利な実施形態によれば、安定化部材は、ピエゾ素子の層構造に対してそ
の都度垂直方向に位置しているピエゾ層から成っており、該ピエゾ層はピエゾ素
子と同じ手法で電圧によって制御される。この実施形態では、安定化部材の付加
的なストロークによって温度補償に対して更に有効ストロークが延長される。そ
の際ピエゾ層のコンタクト形成は中間層で行われるようにできるが、外部であっ
てもよい、 別の有利な実施形態では、2つのピエゾ素子は操作部材を表している引っ張り
棒に対して対称的に、中間層によって取り囲まれてピエゾアクチュエータのケー
シングに配置されている。ここでピエゾ素子は引っ張り棒に連結されている支持
プレートとケーシングの固定縁との間に保持されておりかつ支持プレートはばね
を介してケーシングに当接している。
の都度垂直方向に位置しているピエゾ層から成っており、該ピエゾ層はピエゾ素
子と同じ手法で電圧によって制御される。この実施形態では、安定化部材の付加
的なストロークによって温度補償に対して更に有効ストロークが延長される。そ
の際ピエゾ層のコンタクト形成は中間層で行われるようにできるが、外部であっ
てもよい、 別の有利な実施形態では、2つのピエゾ素子は操作部材を表している引っ張り
棒に対して対称的に、中間層によって取り囲まれてピエゾアクチュエータのケー
シングに配置されている。ここでピエゾ素子は引っ張り棒に連結されている支持
プレートとケーシングの固定縁との間に保持されておりかつ支持プレートはばね
を介してケーシングに当接している。
【0012】
本発明の有利な発展形態の今述べたおよびその他の特徴は従属請求項の記載か
らの他に、明細書の説明および図面から明らかであり、その際個々の特徴は単独
でもまたは組み合わされた形においても本発明の実施例におよびその他の分野に
て実現することができかつ有利な並びにそれ自体、ここで保護権利を請求する保
護されるに値する実施形態を表すものである。
らの他に、明細書の説明および図面から明らかであり、その際個々の特徴は単独
でもまたは組み合わされた形においても本発明の実施例におよびその他の分野に
て実現することができかつ有利な並びにそれ自体、ここで保護権利を請求する保
護されるに値する実施形態を表すものである。
【0013】
図面
例えば弁を位置決めするための、構造が細長いタイプの、本発明のピエゾアク
チュエータの実施例を図面に基づいて説明する。その際: 図1は、鋼から成る安定化エレメントを備えた温度補償されていないピエゾアク
チュエータを断面にて示し、 図2は、ピエゾ素子の第1のコンタクト態様を備えた、図1の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図3は、ピエゾ素子の第2のコンタクト態様を備えた、図1の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図4は、セラミックから成る安定化エレメントを備えたピエゾアクチュエータの
温度補償されている、横断面が示されているピエゾ素子を断面にて示し、 図5は、セラミックから成る安定化エレメントを備えたピエゾアクチュエータの
温度補償されている、縦断面が示されているピエゾ素子を断面にて示し、 図6は、ピエゾ素子の第1のコンタクト態様を備えた、図5の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図7は、ピエゾ素子の第2のコンタクト態様を備えた、図5の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図8は、引っ張り棒の両側に配置されている2つのピエゾ素子を備えている温度
補償されていないピエゾアクチュエータを断面にて示す。
チュエータの実施例を図面に基づいて説明する。その際: 図1は、鋼から成る安定化エレメントを備えた温度補償されていないピエゾアク
チュエータを断面にて示し、 図2は、ピエゾ素子の第1のコンタクト態様を備えた、図1の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図3は、ピエゾ素子の第2のコンタクト態様を備えた、図1の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図4は、セラミックから成る安定化エレメントを備えたピエゾアクチュエータの
温度補償されている、横断面が示されているピエゾ素子を断面にて示し、 図5は、セラミックから成る安定化エレメントを備えたピエゾアクチュエータの
温度補償されている、縦断面が示されているピエゾ素子を断面にて示し、 図6は、ピエゾ素子の第1のコンタクト態様を備えた、図5の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図7は、ピエゾ素子の第2のコンタクト態様を備えた、図5の切断線A−Aで沿
った一部を詳細を示し、 図8は、引っ張り棒の両側に配置されている2つのピエゾ素子を備えている温度
補償されていないピエゾアクチュエータを断面にて示す。
【0014】
実施例の説明
図1にはピエゾ素子2を有しているピエゾアクチュエータ1が示されている。
ピエゾ素子はそれ自体公知の手法で、適当な結晶構造を備えた石英材料のピエゾ
シートから成っているので、いわゆる圧電効果を利用して電極3および4に外部
から電圧をかけると力Fnutzの形のピエゾアクチュエータ1の機械的な応答
が行われる。図1の実施例は温度補償されておらずかつ押圧力Fnutzを供給
する。
ピエゾ素子はそれ自体公知の手法で、適当な結晶構造を備えた石英材料のピエゾ
シートから成っているので、いわゆる圧電効果を利用して電極3および4に外部
から電圧をかけると力Fnutzの形のピエゾアクチュエータ1の機械的な応答
が行われる。図1の実施例は温度補償されておらずかつ押圧力Fnutzを供給
する。
【0015】
比較的長くかつ薄いピエゾ素子2はバイアスばね6およびその上に配置されて
いるばね受け7によって下端部が押圧されて上端部が基本または支持プレート8
に圧着される。支持プレート8はピエゾ素子に対して両側で対称形に配置されて
いる安定化部材9によって固定される。安定化部材はピエゾアクチュエータ1の
ケーシング10に上側および下側で支えられている。安定化部材9とピエゾ素子
2との間に中間層11としてフレキシブルな合成樹脂、例えばポリマーが長手方
向に存在している。フレキシブルな中間層11は、長手方向の運動、すなわちピ
エゾ素子2と安定化部材9との間の相対運動ができるようにするが、x方向また
はy方向でのピエゾ素子の振動運動が妨げられるようにするという役目を持って
いる。
いるばね受け7によって下端部が押圧されて上端部が基本または支持プレート8
に圧着される。支持プレート8はピエゾ素子に対して両側で対称形に配置されて
いる安定化部材9によって固定される。安定化部材はピエゾアクチュエータ1の
ケーシング10に上側および下側で支えられている。安定化部材9とピエゾ素子
2との間に中間層11としてフレキシブルな合成樹脂、例えばポリマーが長手方
向に存在している。フレキシブルな中間層11は、長手方向の運動、すなわちピ
エゾ素子2と安定化部材9との間の相対運動ができるようにするが、x方向また
はy方向でのピエゾ素子の振動運動が妨げられるようにするという役目を持って
いる。
【0016】
図2および図3から、ピエゾ素子2のコンタクト3および4の接続の態様が略
示されている。接続はx方向かまたはy方向において行うことができ、その際中
間層11またはその外側で行われるようにしてもよい。
示されている。接続はx方向かまたはy方向において行うことができ、その際中
間層11またはその外側で行われるようにしてもよい。
【0017】
ピエゾアクチュエータ20の第2の実施例が図4に示されており、ここでは同
じ作用をする部材には図1と同じ参照番号が付されている。図4の装置では、1
つのピエゾ素子21および、ピエゾ素子21と近似的に同じ温度膨張係数を有す
るセラミック材料から作成されている安定化部材22が存在している。支持プレ
ート8はここでは、ばね23を介してケーシング10にばねバイアスされており
、その際ばね23のバイアス力は、ケーシング10とピエゾ素子21との間の異
なっている温度膨張がばね23を介して補償されることができるように、バイア
スばね6のバイアス力より著しく高いようになければならない。しかしばね23
を省略することもできる。その場合ピエゾ素子21は図1の場合と似通って、上
側の支持プレート8および場合によっては下側の支持プレートによって結合保持
されるということになる。上側の支持プレート8は、図1に示されているように
、ケーシング10の肩状部に当接されることになる。ばね23によって、安定化
部材22がピエゾ素子のバイアス力によって生じる可能性がある引っ張り力を受
けるのが妨げられる。このバイアス力はばね6によって与えられる。
じ作用をする部材には図1と同じ参照番号が付されている。図4の装置では、1
つのピエゾ素子21および、ピエゾ素子21と近似的に同じ温度膨張係数を有す
るセラミック材料から作成されている安定化部材22が存在している。支持プレ
ート8はここでは、ばね23を介してケーシング10にばねバイアスされており
、その際ばね23のバイアス力は、ケーシング10とピエゾ素子21との間の異
なっている温度膨張がばね23を介して補償されることができるように、バイア
スばね6のバイアス力より著しく高いようになければならない。しかしばね23
を省略することもできる。その場合ピエゾ素子21は図1の場合と似通って、上
側の支持プレート8および場合によっては下側の支持プレートによって結合保持
されるということになる。上側の支持プレート8は、図1に示されているように
、ケーシング10の肩状部に当接されることになる。ばね23によって、安定化
部材22がピエゾ素子のバイアス力によって生じる可能性がある引っ張り力を受
けるのが妨げられる。このバイアス力はばね6によって与えられる。
【0018】
ピエゾアクチュエータ20が操作されると、この実施例においても、ピエゾ素
子21は軸方向に伸張され、従ってバイアスばね6のバイアス力に抗して押圧力
Fnutzが生じる。ここでもピエゾ素子21および安定化部材22は実質的に
同じ温度膨張係数を有しているので、ピエゾ素子21および安定化部材22が温
度に規定されて伸張すると、上に説明したように機械的に取り付けられている場
合には、両エレメント21および22の影響が相殺される方向に作用する。従っ
て、ピエゾ素子21のばねプレート7に連結されている操作部材の位置は変わら
ないようにすることができる。
子21は軸方向に伸張され、従ってバイアスばね6のバイアス力に抗して押圧力
Fnutzが生じる。ここでもピエゾ素子21および安定化部材22は実質的に
同じ温度膨張係数を有しているので、ピエゾ素子21および安定化部材22が温
度に規定されて伸張すると、上に説明したように機械的に取り付けられている場
合には、両エレメント21および22の影響が相殺される方向に作用する。従っ
て、ピエゾ素子21のばねプレート7に連結されている操作部材の位置は変わら
ないようにすることができる。
【0019】
ピエゾアクチュエータ30の第3の実施例が図5に示されており、ここでも同
じ作用をするエレメントには図1または図4に基づいて説明したものと同じ参照
番号が付されている。図5の装置では、ピエゾ素子31が図4の装置とは異なっ
て、長手方向に積層されているピエゾ層配置を備えている。ピエゾアクチュエー
タ30が操作されると、この実施例では、ピエゾ素子31は軸線方向に縮小され
、ひいては操作部材に作用する引っ張り力Fnutzが生じる。
じ作用をするエレメントには図1または図4に基づいて説明したものと同じ参照
番号が付されている。図5の装置では、ピエゾ素子31が図4の装置とは異なっ
て、長手方向に積層されているピエゾ層配置を備えている。ピエゾアクチュエー
タ30が操作されると、この実施例では、ピエゾ素子31は軸線方向に縮小され
、ひいては操作部材に作用する引っ張り力Fnutzが生じる。
【0020】
図6および図7においてここでも、ピエゾ素子31のコンタクト3および4の
接続の態様が示されている。接続はx方向かまたはy方向において行うことがで
き、その際中間層11またはその外側で行われるようにしてもよい。
接続の態様が示されている。接続はx方向かまたはy方向において行うことがで
き、その際中間層11またはその外側で行われるようにしてもよい。
【0021】
図8からピエゾアクチュエータ40の別の実施例が示されており、ここでも同
じ作用をする素子には図1、図4または図5と同じ参照番号が付されている。図
8の装置では、2つのピエゾ素子41および42が操作部材を表している引っ張
り棒43に対して対称的に配置されている。ピエゾ素子41および42および引
っ張り棒43は中間層11によって取り囲まれてピエゾアクチュエータ40のケ
ーシング10に配置されている。ピエゾ素子41および42はここでは更に引っ
張り棒に連結されている支持プレート8およびばね23を介してケーシング10
における上側の固定炎およびケーシング10における下側の固定縁に保持される
。この装置は力Fnutzとして引っ張り力を供給するものであるが、温度補償
されていない。
じ作用をする素子には図1、図4または図5と同じ参照番号が付されている。図
8の装置では、2つのピエゾ素子41および42が操作部材を表している引っ張
り棒43に対して対称的に配置されている。ピエゾ素子41および42および引
っ張り棒43は中間層11によって取り囲まれてピエゾアクチュエータ40のケ
ーシング10に配置されている。ピエゾ素子41および42はここでは更に引っ
張り棒に連結されている支持プレート8およびばね23を介してケーシング10
における上側の固定炎およびケーシング10における下側の固定縁に保持される
。この装置は力Fnutzとして引っ張り力を供給するものであるが、温度補償
されていない。
【図1】
鋼から成る安定化エレメントを備えた温度補償されていないピエゾアクチュエ
ータの断面図である。
ータの断面図である。
【図2】
ピエゾ素子の第1のコンタクト態様を備えた、図1の切断線A−Aで沿った一
部の詳細である。
部の詳細である。
【図3】
ピエゾ素子の第2のコンタクト態様を備えた、図1の切断線A−Aで沿った一
部の詳細である。
部の詳細である。
【図4】
セラミックから成る安定化エレメントを備えたピエゾアクチュエータの温度補
償されている、横断面が示されているピエゾ素子の断面図である。
償されている、横断面が示されているピエゾ素子の断面図である。
【図5】
セラミックから成る安定化エレメントを備えたピエゾアクチュエータの温度補
償されている、縦断面が示されているピエゾ素子の断面図である。
償されている、縦断面が示されているピエゾ素子の断面図である。
【図6】
ピエゾ素子の第1のコンタクト態様を備えた、図5の切断線A−Aで沿った一
部の詳細である。
部の詳細である。
【図7】
ピエゾ素子の第2のコンタクト態様を備えた、図5の切断線A−Aで沿った一
部の詳細である。
部の詳細である。
【図8】
引っ張り棒の両側に配置されている2つのピエゾ素子を備えている温度補償さ
れていないピエゾアクチュエータの断面図である。
れていないピエゾアクチュエータの断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年5月30日(2001.5.30)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
Claims (9)
- 【請求項1】 操作部材に引っ張り力または押圧力を供給するための少なく
とも1つのピエゾ素子(2;21;31;41,42)を備え、 該ピエゾ素子(2;21;31;41,42)に対して平行に配置されている安
定化部材(9;22)を備え、該ピエゾ素子および安定化部材の間にはフレキシ
ブルな中間層(11)が設けられていて、ここでピエゾ素子(2;21;31;
41,42)および安定化部材(9;22)は作用方向を横断する方向(x,y
方向)における幅に比べて作用方向(z軸)において大きな長さを有している ピエゾアクチュエータ。 - 【請求項2】 長さ(z方向)対幅(x,y方向)の比は大体5:1ないし
50:1である 請求項1記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項3】 安定化部材(9)は鋼から成っておりかつピエゾアクチュエ
ータ(1)のケーシング(10)に堅固に緊締されている基本または支持プレー
ト(8)とケーシング(10)における固定縁との間に保持されておりかつ ピエゾ素子(2;21;31;41,42)は基本プレート(8)とばね受け(
7)との間に保持されており、該ばね受けはバイアスばね(6)を介して同様に
ケーシング(10)に当接されておりかつ操作部材をガイドする 請求項1または2記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項4】 ピエゾ素子(21;31)および安定化部材(22)はセラ
ミック材料から成っており、該セラミック材料は実質的に同じ温度膨張係数を有
しており、ここで安定化部材(22)は基本または支持プレート(8)とケーシ
ング(10)における固定縁との間に保持されており、かつ ピエゾ素子(21;31)は基本プレート(8)とばね受け(7)との間に保持
されており、該ばね受けはバイアスばね(6)を介して同様にケーシング(10
)に当接されておりかつ操作部材をガイドし、ここで ピエゾ素子(21;31)および安定化部材(22)の温度に規定されて生じる
膨張が作用方向において打ち消されて操作部材の位置が維持されるように、安定
化部材(22)はピエゾ素子(21;31)に機械的に連結されている 請求項1または2記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項5】 基本プレート(8)はばね(23)を介してケーシング(1
1)に当接している 請求項1記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項6】 ピエゾ素子(21)は横断方向に積層されているピエゾ層か
ら形成されており、従って該ピエゾ素子は操作部材に対して押圧力を及ぼす 請求項3,4または5のいずれか1項記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項7】 ピエゾ素子(31)は長手方向に積層されているピエゾ層か
ら形成されており、従って該ピエゾ素子は操作部材に対して引っ張り力を及ぼす
請求項3,4または5のいずれか1項記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項8】 安定化部材(22)は、ピエゾ素子(21;31)の層構造
に対してその都度垂直方向に位置しているピエゾ層から成っており、該ピエゾ層
はピエゾ素子(21;31)と同じ手法で電圧によって制御される 請求項6または7記載のピエゾアクチュエータ。 - 【請求項9】 2つのピエゾ素子(41;42)は操作部材を表している引
っ張り棒(43)に対して対称的に、中間層(11)によって取り囲まれてピエ
ゾアクチュエータ(40)のケーシング(10)に配置されており、ここで該ピ
エゾ素子(41;42)は引っ張り棒(43)に接続されている支持プレート(
44)とケーシング(10)の固定縁との間に保持されておりかつ支持プレート
(44)はばね(23)を介してケーシング(10)に当接している 請求項1または2記載のピエゾアクチュエータ。
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