JP2015161349A - パイロット圧調整装置、サーボ弁、および、アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層された圧電素子をケーシング内に備え、圧電素子が積層される積層方向にエンド部材16をストローク可能な圧電ユニット6と、エンド部材16に押圧されエンド部材16と共に積層方向にストロークする押圧部材11と、圧電ユニット6を収容してケーシング15を少なくとも外周側から保持するホルダ13と、エンド部材16とは反対側の押圧部材11の端部16aとの間に作動流体が流れる流路を形成するノズル12と、を備え、ホルダ13は、ケーシング15の外周面15aとの間で第一の間隙G1を形成する第一内周面28と、積層方向における第一内周面28の両側に配され、第一の間隙G1よりも小さい第二の間隙G2を形成する第二内周面29と、を備える。
【選択図】図2
Description
また、特許文献2には、サーボ弁のスプール位置を決めるためのパイロット圧調整装置として、バイモルフ型圧電素子や、積層型圧電素子を用いて圧力調整絞りを作動させる技術が開示されている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の破損を低減し信頼性を向上することが可能なパイロット圧調整装置、サーボ弁、および、アクチュエータを提供することを目的とする。
この発明に係るパイロット圧調整装置は、積層された圧電素子をケーシング内に備え、前記圧電素子が積層される積層方向にエンド部材をストローク可能な圧電ユニットと、前記エンド部材に押圧され前記エンド部材と共に前記積層方向にストロークする押圧部材と、前記圧電ユニットを収容して前記ケーシングを少なくとも外周側から保持するホルダと、前記エンド部材とは反対側の前記押圧部材の端部との間に作動流体が流れる流路を形成するノズルと、を備え、前記ホルダは、前記ケーシングの外周面との間で第一の間隙を形成する第一内周面と、前記積層方向における前記第一内周面の両側に配され、前記第一の間隙よりも小さい第二の間隙を形成する第二内周面と、を備える。
このように構成することで、積層方向における第一内周面の両側で、ホルダの内周面と圧電ユニットの外周面との隙間を小さくすることができる。これにより、圧電ユニットを少なくとも積層方向の2カ所でホルダに対して正確に位置決めすることができる。そのため、圧電ユニットのエンド部材と、押圧部材との同軸度、および、平行度を確保することができる。また、ケーシングの外周面と第一内周面との間隙が、ケーシングの外周面と第二内周面との間隙に対して大きく形成されていることで、圧電ユニットをホルダ内に円滑に収容することができる。
このように構成することで、第二ホルダに対して押圧部材を取り付けた後に、第二ホルダに対して第一ホルダを取り付けることができる。また、第一ホルダを第二ホルダに嵌め合いにより取り付けるため、第一ホルダと第二ホルダとの同軸度を確保できる。その結果、圧電素子の破損を低減しつつ、組立性を向上することができる。
このように構成することで、パイロット圧調整装置における圧電素子の破損を低減できるため、圧電ユニットによる高応答を実現しつつサーボ弁の信頼性を向上できる。
このように構成することで、大きな制御量、および、高い応答性を確保しつつ、アクチュエータの信頼性を向上できる。
図1は、この発明の実施形態におけるアクチュエータの概略構成図である。
この実施形態におけるアクチュエータ1は、内燃機関の吸気バルブ、および、排気バルブを作動させるアクチュエータである。
ここで、アクチュエータを用いて吸気バルブ、および、排気バルブを作動させる場合、吸気バルブ、および、排気バルブを一般的なカムにより作動させる場合よりも、複雑な動作が可能となる。とりわけ、燃費向上や、排気ガス中の有害物質を低減するための試験などにおいては、アクチュエータを用いて吸気バルブ、および、排気バルブを作動させることが有効である。
サーボ弁2は、アクチュエータ本体3を駆動するための作動流体の圧力を電気的に制御する。このサーボ弁2は、パイロット圧調整装置4と、サーボ弁本体5と、を備えている。
図2に示すように、パイロット圧調整装置4は、ピエゾアクチュエータ6と、押圧部材11と、ノズル12と、ホルダ13と、を備えている。
受圧部17は、上記エンド部材16の端部16aを位置決めする凹部17bが中央に形成された円盤状に形成されている。
ロッド部18は、積層方向の外側に向かって延びる円柱状に形成されている。ロッド部18の端部18aは、ノズル12の端面12aとの間に隙間S1を形成する。
第一ホルダ26は、ピエゾアクチュエータ6を収容し、ピエゾアクチュエータ6のケーシング15を少なくとも外周側から保持する。第一ホルダ26は、その内部に円柱状の空間が形成された筒状に形成されている。
また、例えば、第一内周面28の積層方向における長さL1は、第一内周面28のエンド部材16側に形成された第二内周面29の積層方向における長さL2と同程度とされている。また、積層方向でエンド部材16とは反対側に形成される第二内周面29の積層方向における長さL3は、第一内周面28の積層方向における長さL1の半分程度とされ十分に短く形成されている。
収容部30は、押圧部材11の受圧部17および弾性部材19を収容する円柱状の空間を形成する。この収容部30には、積層方向と直交する方向に広がる円環状の支持面30aが形成されている。上述した弾性部材19は、この支持面30aと受圧部17との間に僅かに圧縮された状態で挟まれている。
ここで、図示を省略したが、上述したパイロット圧調整装置4には、シールが必要な箇所に適宜Oリングなどのシール部材50が取り付けられている。
まず、第二ホルダ27の内部に、押圧部材11、および、弾性部材19を配置する。
次いで、第二ホルダ27を第一ホルダ26に嵌め合いにより取り付ける。
さらに、第一ホルダ26にピエゾアクチュエータ6を挿入して、ピエゾアクチュエータ6を第一ホルダ26に取り付ける。
また、蓋部45をボルト46a,46bにより第一ホルダ26に取り付ける。
その後、ボルト46a,46bによって蓋部45の位置を調整して、第一ホルダ26に対するピエゾアクチュエータ6の積層方向の位置を調整する。
その結果、エンド部材16を押圧部材11により積層方向に直交する横方向の力が作用することを低減することができるため、ピエゾアクチュエータ6の破損を低減し信頼性を向上できる。
さらに、上述した実施形態のアクチュエータ1によれば、大きな制御量、および、高い応答性を確保しつつ、アクチュエータ1の信頼性を向上することができる。
2 サーボ弁
3 アクチュエータ本体
4 パイロット圧調整装置
5 サーボ弁本体
6 ピエゾアクチュエータ(圧電ユニット)
7 スプール
8 ロッド
11 押圧部材
12 ノズル
12a 端面
13 ホルダ
15 ケーシング
15a 外周面
16 エンド部材
16a 端部
17 受圧部
17a 外周面
17b 凹部
18 ロッド部
18a 端部
18b 溝
18c 外周面
19 弾性部材
20 流路
21 主流路
22 空間
23 タンク
24 ドレン流路
26 第一ホルダ
26a 外周面
27 第二ホルダ
28 第一内周面
29 第二内周面
30 収容部
30a 支持面
31 孔部
32 固定部
33 段差部
34 内周面
35 段差部
36 外周面
37 外周面
38 縁部
40 内周面
41 内周面
42 ブロック
43 凹部
45 蓋部
46a,46b ボルト
47a,47b 孔部
48 雌ネジ部
50 シール部材
G1 第一の間隙
G2 第二の間隙
G3 第三の間隙
G4 第四の間隙
P ピエゾ素子(圧電素子)
P1 第一ポンプ(第一流体供給部)
P2 第二ポンプ(第二流体供給部)
S1 隙間
Claims (4)
- 積層された圧電素子をケーシング内に備え、前記圧電素子が積層される積層方向にエンド部材をストローク可能な圧電ユニットと、
前記エンド部材に押圧され前記エンド部材と共に前記積層方向にストロークする押圧部材と、
前記圧電ユニットを収容して前記ケーシングを少なくとも外周側から保持するホルダと、
前記エンド部材とは反対側の前記押圧部材の端部との間に作動流体が流れる流路を形成するノズルと、
を備え、
前記ホルダは、
前記ケーシングの外周面との間で第一の間隙を形成する第一内周面と、
前記積層方向における前記第一内周面の両側に配され、前記第一の間隙よりも小さい第二の間隙を形成する第二内周面と、を備えるパイロット圧調整装置。 - 前記ホルダは、
前記圧電ユニットを保持する第一ホルダと、
前記押圧部材を摺動可能に支持する第二ホルダと、を備え、
前記第一ホルダは、前記第二ホルダに嵌め合いにより取り付けられる請求項1に記載のパイロット圧調整装置。 - 作動流体を供給する第一流体供給部、および、第二流体供給部と、
前記第一流体供給部から供給される作動流体によりパイロット圧力を調整する請求項1又は2に記載のパイロット圧調整装置と、
前記パイロット圧調整装置により調整されたパイロット圧力に応じて、前記第二流体供給部から供給される作動流体の圧力を調整するスプールと、を備えるサーボ弁。 - 請求項3に記載のサーボ弁を備え、
前記サーボ弁により調整された作動流体によって駆動するアクチュエータ。
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