JP3090569B2 - 超磁歪式アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば超磁歪式噴射弁
や開閉弁等に好適に用いられる超磁歪式アクチュエータ
に関し、特に、熱膨張により特性が変化するのを防止で
きるようにした超磁歪式アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、筒状のケーシングと、該ケーシ
ングの一端側に設けられる駆動対象物を駆動すべく、該
ケーシング内に軸方向に伸長して設けられ、一端側が前
記駆動対象物に取付けられる超磁歪シャフトと、該超磁
歪シャフトの周囲に位置して前記ケーシング内に設けら
れ、該超磁歪シャフトに磁場をかけることにより、該超
磁歪シャフトを軸方向に伸縮させる電磁コイルとからな
る超磁歪式アクチュエータを用いた燃料噴射弁は、例え
ば特開平３−２４３１７４号公報等によって知られてい
る。

【０００３】この種の従来技術による燃料噴射弁では、
ケーシングの一端側に燃料の噴射口を有する弁座を設
け、該弁座に駆動対象物となる外開き式の弁体を着座さ
せるべく、該弁体を弁ばねにより常時閉弁方向に付勢す
ると共に、超磁歪シャフトの一端側を弁体に固着し、電
磁コイルからの磁場により該超磁歪シャフトが伸長した
ときに、該超磁歪シャフトにより弁体を弁ばねに抗して
リフトさせ、前記噴射口からケーシング内の燃料を外部
に向けて噴射させるようにしている。

【０００４】また、ケーシングの他端側には、前記超磁
歪シャフトの他端側端面に当接する蓋体を設け、該蓋体
により超磁歪シャフトを前記弁体と共に弁座側に向けて
押圧し、前記弁ばねのばね荷重を調整するようにしてい
る。そして、超磁歪シャフトは電磁コイルからの磁場に
より縮小変形するときに、前記蓋体から離間するのを規
制され、弁体を弁ばねに抗して弁座から確実にリフトさ
せることができるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による燃料噴射弁では、ケーシングの一端側に駆
動対象物となる弁体を設け、ケーシングの他端側には蓋
体を設け、該蓋体と弁体との間で超磁歪シャフトをケー
シング内に位置決めするようにしているから、超磁歪シ
ャフトの周囲に設けた電磁コイルが外部からの給電によ
り発熱すると、このときの熱影響等によって超磁歪シャ
フトが前記蓋体と弁体との間で軸方向に熱膨張すること
がある。そして、蓋体はケーシングに一体的に固定され
ているので、超磁歪シャフトは熱膨張時に弁体側に向け
て伸びてしまい、超磁歪シャフトの熱膨張により弁体が
開弁方向に変位して弁座から離座することがあり、シー
ル不良等の原因になるという問題がある。

【０００６】そこで、本出願人は先の特願平４−１４３
１７５号（以下、先行技術という）において、有底筒状
のシャフトカバーを超磁歪シャフトと電磁コイルとの間
に設け、該シャフトカバーの開口部側をケーシングの一
端側に固定し、シャフトカバーの底部が超磁歪シャフト
の基端部を保持した状態でケーシングの他端側に熱膨張
できる構成とした超磁歪式アクチュエータを提案した。

【０００７】この先行技術による超磁歪式アクチュエー
タでは、シャフトカバーを超磁歪シャフトの熱膨張率に
対応する熱膨張率をもった非磁性材料により筒状に形成
し、筒状部の長さ寸法を超磁歪シャフトの全長に対応さ
せ、底部に設けたストッパ部に超磁歪シャフトの基端側
端面を押付け、超磁歪シャフトの位置決めを行うことに
より、超磁歪シャフトが熱膨張したときには、シャフト
カバーの筒状部も同様に熱膨張するから、シャフトカバ
ーのストッパ部側で超磁歪シャフトの熱膨張分を吸収し
て相殺できるようになっている。

【０００８】然るに、上述した先行技術による超磁歪式
アクチュエータでは、シャフトカバーが超磁歪シャフト
よりも電磁コイルに近い位置に配設されるため、該電磁
コイルの発熱によってシャフトカバーが超磁歪シャフト
よりも先に熱膨張することがあり、この場合には超磁歪
シャフトの先端が弁体の押圧部から離れてしまい、超磁
歪シャフトを電磁コイルからの磁場で駆動しても、弁体
のリフト量が減少してしまうことになる。

【０００９】本発明は上述した先行技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は、周囲温度の上昇によって超磁
歪シャフトやシャフトカバーが熱膨張しても、駆動対象
物の変位量が過小となるのを防止でき、所定以上の変位
量を確保できるようにした超磁歪式アクチュエータを提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による超磁歪式アクチュエータは、筒状のケ
ーシングと、該ケーシング内に軸方向に伸長して設けら
れ、外側から磁場が作用したときに伸縮する超磁歪シャ
フトと、該超磁歪シャフトによって軸方向に駆動すべ
く、前記ケーシングの一端側に変位可能に設けられ、該
超磁歪シャフトの一端側に微小な一側ギャップを介して
対面した駆動対象物と、前記超磁歪シャフトを軸方向に
亘って収納する長さ寸法をもって筒状に形成され、開口
端となる一端側が前記ケーシングに固定され、閉塞端と
なる他端側が前記超磁歪シャフトの他端側に係合するシ
ャフトカバーと、該シャフトカバーとケーシングとの間
に設けられ、前記超磁歪シャフトに磁場を作用させる電
磁コイルと、前記ケーシングの他端側に設けられ、前記
シャフトカバーが熱膨張するのを規制すべく、前記シャ
フトカバーの閉塞端に微小な他側ギャップを介して対面
した規制部材とからなり、前記シャフトカバーは前記超
磁歪シャフトに熱膨張率が近似した材料によって形成
し、前記規制部材側の他側ギャップは前記駆動対象物側
の一側ギャップよりも大きなギャップ寸法をもって形成
する構成としている。

【００１１】また、請求項２の発明によると、前記駆動
対象物は前記ケーシング外に突出する外開き式の弁体に
よって構成し、該弁体を前記超磁歪シャフトの伸縮によ
って開，閉弁する構成としている。

【００１２】また、請求項３の発明は、前記ケーシング
と超磁歪シャフトとの間に加圧流体の流路を形成し、こ
の流体を前記弁体の開，閉によってケーシング外に吐出
させる構成としている。

【００１３】

【００１４】

【作用】上記構成により、電磁コイルの発熱等によって
超磁歪シャフトが軸方向に伸びるように熱膨張したとき
には、これに対応してシャフトカバーも軸方向他端側に
熱膨張するようになり、この熱膨張分をシャフトカバー
の他端側の他側ギャップで相殺するように吸収すること
ができる。また、シャフトカバーが超磁歪シャフトより
先に大きく熱膨張した場合には、シャフトカバーが他側
ギャップ分だけ熱膨張したときに該シャフトカバーの閉
塞端が規制部材に当接し、シャフトカバーがそれ以上過
大に他端側に移動するのを防止できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づき、超磁歪式噴射弁を例に挙げて説明する。

【００１６】図において、１は電磁ステンレス鋼等の磁
性材料により段付円筒状に形成された筒状のケーシング
を示し、該ケーシング１は上，下両端側がカシメ部１
Ａ，１Ｂとなり、内周側には該カシメ部１Ｂから所定寸
法上側に位置して環状突起１Ｃが設けられている。ま
た、該ケーシング１の上端側は薄肉に形成され、後述す
る規制部材１７を蓋体１５と共に位置決めするための環
状段部１Ｄが内周側に形成されている。さらに、前記環
状突起１Ｃと環状段部１Ｄとの間には燃料の流通穴１
Ｅ，１Ｅが径方向に穿設され、該各流通穴１Ｅは燃料配
管等を介して燃料ポンプ（いずれも図示せず）からの燃
料をケーシング１内に流通させるようになっている。

【００１７】２はケーシング１の一部をなし、該ケーシ
ング１の下部内周側に設けられた有底筒状のバルブガイ
ドを示し、該バルブガイド２は、ケーシング１の内径に
対応する外径をもって円筒状に形成されたスペーサ筒３
と、該スペーサ筒３の下端側に設けられた後述する弁座
部材４とから大略構成されている。

【００１８】４はケーシング１の下端側に設けられた弁
座部材を示し、該弁座部材４の上側中央には筒状突部４
Ａが突出形成され、該筒状突部４Ａの内周側は軸方向に
伸長する段付きの弁軸挿通穴４Ｂとなっている。また、
筒状突部４Ａには径方向外側から弁軸挿通穴４Ｂに向け
て斜め下向きに燃料流入孔４Ｃ，４Ｃが穿設され、該各
燃料流入孔４Ｃからの燃料は後述の弁軸５Ａと弁軸挿通
孔４Ｂとの間の隙間を介して後述の弁座部４Ｅ側に流入
する。なお、筒状突部４Ａの周囲には環状の保持溝４Ｄ
が形成されている。

【００１９】一方、弁座部材４の下面側には、弁軸挿通
孔４Ｂの下端側に位置して弁座部４Ｅが形成されてい
る。そして、前記バルブガイド２はケーシング１内に下
端側から嵌合され、スペーサ筒３の上端を後述するスト
ッパ筒１１のフランジ部１１Ｄを介して環状突起１Ｃに
当接させた状態で、弁座部材４の外周側下面をカシメ部
１Ｂで固定することにより、ケーシング１内に一体化さ
れている。

【００２０】５は前記弁座部材４に軸方向に変位可能に
設けられた駆動対象物としての外開き式の弁体を示し、
該弁体５は、弁座部材４の弁軸挿通穴４Ｂ内を軸方向に
伸長する弁軸５Ａと、該弁軸５Ａの上端側に固着された
円板状のばね受板５Ｂと、前記弁軸５Ａの下端側に一体
形成された半球形状の弁部５Ｃとから大略構成されてい
る。そして、該弁体５は弁軸５Ａが弁座部材４の弁軸挿
通穴４Ｂ内に挿通され、弁部５Ｃの球面状をなす上面側
が弁座部４Ｅに離，着座する。また、該弁体５のばね受
板５Ｂと弁座部材４の保持溝４Ｄとの間には、筒状突部
４Ａの周囲に位置して弁ばね６が配設され、該弁ばね６
は弁体５を常時上向きに閉弁方向へと付勢している。そ
して、弁体５が後述の超磁歪シャフト１０により弁ばね
６に抗して開弁されるときには、バルブガイド２内の燃
料が筒状突部４Ａの各燃料流入孔４Ｃを介して弁座部４
Ｅと弁部５Ｃとの間から外部に向けて噴射される。

【００２１】７はバルブガイド２内に移動可能に設けら
れたばね受部材を示し、該ばね受部材７は中央の下側に
筒状凸部７Ａが突設され、該筒状凸部７Ａの径方向外側
には鍔状のばね受部７Ｂが形成されている。また、該ば
ね受部７Ｂには上下方向に燃料の流通孔７Ｃ，７Ｃ，…
が穿設されている。そして、該ばね受部材７の上側には
筒状凸部７Ａ内にスぺーサ８を介して超磁歪シャフト１
０の下端側が当接し、該筒状凸部７Ａの下端側は微小
（５μｍ前，後）な一側ギャップＧa を介して前記弁体
５の弁軸５Ａと対面し、超磁歪シャフト１０の熱膨張時
等に弁部５Ｃが弁座部４Ｅから不用意に離座してしまう
のを防止している。ここで、スぺーサ８は磁性材料によ
り所要の厚みをもって円柱状に形成され、例えば超磁歪
シャフト１０との合計寸法を調整することによって一側
ギャップＧa の寸法を合わせるようになっている。

【００２２】９はばね受部材７の筒状凸部７Ａ周囲に位
置して、ばね受部材７とバルブガイド２の弁座部材４と
の間に配設された設定ばねを示し、該設定ばね９は超磁
歪シャフト１０をばね受部材７等を介して常時上向きに
付勢することにより、超磁歪シャフト１０に初期荷重を
付与している。

【００２３】１０はケーシング１内の中心部に軸方向に
伸長して設けられた超磁歪シャフトを示し、該超磁歪シ
ャフト１０は、例えばネオジム（Ｎｄ）−鉄母合金また
はジスプロシウム（Ｄｙ）−鉄、テルビウム（Ｔｂ）−
鉄母合金等の超磁歪材料から細長い円柱形状をなすロッ
ドとして形成され、後述する電磁コイル１２からの磁場
により、例えば常温（２５℃）下では１ｋＯｅ（キロエ
ルステッド）の磁場で全長Ｌに対して１０００ＰＰＭ
（１０００×１０^-6）の比率で軸方向に伸び変形する。

【００２４】また、該超磁歪シャフト１０は１×１０^-5
／℃程度の熱膨張率α（線膨張係数）を有し、周囲温度
が１℃上昇する毎に全長Ｌに対して、軸方向に寸法（Ｌ
×α）だけ熱膨張する。さらに、該超磁歪シャフト１０
の伸び（変形）量は図２に示す特性線ａの如く、周囲温
度が１℃上昇する毎に約３ＰＰＭずつ減少する。例え
ば、超磁歪シャフト１０は常温下に於ける全長Ｌを６０
ｍｍとした場合に、２５℃では６０μｍの伸び量を有す
るが、１００℃では４６．５μｍまで減少してしまう。
そして、該超磁歪シャフト１０は後述するコイルボビン
１３の摺動穴１３Ａ内にストッパ筒１１を介して挿通さ
れている。

【００２５】１１はコイルボビン１３の摺動穴１３Ａ内
に超磁歪シャフト１０と共に挿嵌されたシャフトカバー
としてのストッパ筒を示し、該ストッパ筒１１は超磁歪
シャフト１０に近似する熱膨張率αをもった非磁性の金
属材料またはセラミック材料等により、前記超磁歪シャ
フト１０を軸方向に亘って収納する長さ寸法をもって細
長い筒状に形成されている。そして、ストッパ筒１１は
筒状部１１Ａの上端側が閉塞端となり、下面側が平坦な
当接面１１Ｂとなった円板状のストッパ部１１Ｃがロー
付等の手段により固着されている。そして、該ストッパ
筒１１のストッパ部１１Ｃは当接面１１Ｂが前記超磁歪
シャフト１０の上端側端面１０Ａに係合している。

【００２６】一方、該ストッパ筒１１の開口端側となる
筒状部１１Ａの下端側には径方向外向きに突出する大径
のフランジ部１１Ｄが一体形成され、該フランジ部１１
Ｄの外周側はケーシング１の環状突起１Ｃとバルブガイ
ド２のスペーサ筒３上端との間で挟持され、ケーシング
１に固定されている。また、該フランジ部１１Ｄには、
前記ばね受部部材７の各流通孔７Ｃに対向する部位に上
下方向の流通孔１１Ｅ，１１Ｅ，…が穿設されている。

【００２７】ここで、前記超磁歪シャフト１０は上端側
端面１０Ａがストッパ筒１１のストッパ部１１Ｃに当接
して軸方向に位置決めされ、下端側がストッパ筒１１の
開口端側から僅かに下向きに突出し、スぺーサ８を介し
てばね受部材７の筒状凸部７Ａ内に嵌合されている。そ
して、超磁歪シャフト１０は設定ばね９によりばね受部
材７を介して常時上向きに付勢され、その上端側がスト
ッパ筒１１のストッパ部１１Ｃに押付けられている。

【００２８】１２は前記ストッパ筒１１とケーシング１
の間に設けられた電磁コイルを示し、該電磁コイル１２
は鍔付円筒状のコイルボビン１３に巻回され、コイルボ
ビン１３の上端側に立設された端子ピン１４，１４を介
して外部から給電されることにより励磁される。そし
て、該電磁コイル１２は超磁歪シャフト１０に磁場を作
用させることにより、該超磁歪シャフト１０を軸方向に
伸縮変形させ、弁体５を開閉弁方向に駆動する。また、
コイルボビン１３の内周側には軸方向に伸長する摺動穴
１３Ａが形成され、該摺動穴１３Ａ内には前記ストッパ
筒１１が挿嵌されている。

【００２９】１５はカシメ部１Ａに当接してケーシング
１内の上端側に配設された蓋体を示し、該蓋体１５は磁
性材料によって厚肉の円板状に形成され、後述の規制部
材１７と共に磁路を形成している。ここで、該蓋体１５
には各端子ピン１４の周囲に小径筒状の絶縁部材１６，
１６が装着され、該各絶縁部材１６は各端子ピン１４と
蓋体１５との間を絶縁し、ケーシング１の内部の燃料が
外部に漏れるのを防止している。

【００３０】１７は前記蓋体１５の下端に当接して設け
られた規制部材を示し、該規制部材１７は大略円板状に
形成され、該規制部材１７の中央には下向きに円柱状の
突起部１７Ａが突出形成されている。そして、該規制部
材１７は前記蓋体１５と共に環状段部１Ｄとカシメ部１
Ａとの間に固定され、このとき該規制部材１７の突起部
１７Ａは前記ストッパ筒１１のストッパ部１１Ｃに、前
記一側ギャップＧa よりも大きな微小な他側ギャップＧ
b （２５μｍ前，後）を介して対面するようになってい
る。

【００３１】本実施例による超磁歪式噴射弁は以上の如
く構成されるもので、次に、常温（２５℃）下で全長Ｌ
＝６０ｍｍの超磁歪シャフト１０を用い、常温から１０
０℃の温度範囲に亘って弁体５を最低限のリフト量Ｈｍ
（４０μｍ）以上で駆動する場合の動作を説明する。

【００３２】まず、常温下で電磁コイル１２に図３中の
特性線１８の如く噴射パルスを給電し、該電磁コイル１
２により超磁歪シャフト１０に磁場をかけると、該超磁
歪シャフト１０は上端側端面１０Ａがストッパ筒１１の
ストッパ部１１Ｃに当接して上向きの変位が規制されて
いるので、超磁歪シャフト１０は下向きに６０μｍ伸び
変形し、ばね受部材７をスーペサ８を介して下向きに変
位させる。この結果、弁体５は図４に示す如く、弁部５
Ｃを設定ばね９および弁ばね６に抗して弁座部４Ｅから
離座させ、バルブガイド２内の燃料を弁座部４Ｅと弁部
５Ｃとの間から外部に向けて噴射させる。この場合、弁
体５のリフト量は、超磁歪シャフト１０の伸び（変形）
量６０μｍから一側ギャップＧa （５μｍ前，後）の値
を差引いた５５μｍ前，後となる（図２参照）。

【００３３】ここで、弁体５は外開き式の構成であるか
ら、当該超磁歪式噴射弁を筒内直接噴射式の噴射弁とし
て用いた場合に、燃焼室（図示せず）内の圧力が弁体５
に外部から作用したときでも、弁体５は弁座部４Ｅに押
付けられて着座し続け、電磁コイル１２に噴射パルスを
給電するまでは弁体５が不用意に開弁するのを防止でき
る。

【００３４】また、超磁歪シャフト１０の上端側端面１
０Ａをストッパ筒１１のストッパ部１１Ｃに替えて、蓋
体等を介してケーシング１に固定した場合には、ケーシ
ング１は燃料や外気に直接接触して冷却されるのに対
し、超磁歪シャフト１０は電磁コイル１２によって温度
上昇が大きいので、該超磁歪シャフト１０の熱膨張はケ
ーシング１の熱膨張よりも大きくなり、該超磁歪シャフ
ト１０はストッパ部１１Ｃによって上向きの伸びが規制
され、熱膨張で下向きに伸びてしまう。そして、超磁歪
シャフト１０が下向きに熱膨張すると、これにより弁体
５が下向きに押動され、最悪の場合には弁体５の弁部５
Ｃが弁座部４Ｅから離座してシール不良の原因となった
り、弁体５を開弁させるときに超磁歪シャフト１０の熱
膨張分が加算され、弁体５のリフト量が正規のリフト量
よりも過大となってしまう。

【００３５】そこで、本実施例では、ストッパ筒１１を
超磁歪シャフト１０の熱膨張率αに近似する熱膨張率を
もった非磁性材料により筒状に形成し、筒状部１１Ａの
長さ寸法を超磁歪シャフト１０の全長Ｌに対応させ、ス
トッパ部１１Ｃに超磁歪シャフト１０の上端側端面１０
Ａを押付け、該超磁歪シャフト１０の位置決めを行うよ
うにしている。これにより、超磁歪シャフト１０が熱膨
張したときには、ストッパ筒１１の筒状部１１Ａも同様
に熱膨張するから、ストッパ筒１１のストッパ部１１Ｃ
側で超磁歪シャフト１０の熱膨張分を吸収して相殺で
き、超磁歪シャフト１０の熱膨張による上向きの伸びを
許し、下向きの伸びを防止できる。

【００３６】しかし、ストッパ筒１１は超磁歪シャフト
１０よりも電磁コイル１２に近い位置に配設されている
ため、該電磁コイル１２の発熱によってストッパ筒１１
が超磁歪シャフト１０よりも先に、図２中の特性線ｂ′
の如く熱膨張することがある。そして、この場合には超
磁歪シャフト１０が設定ばね９により弁体５のリフト方
向とは逆向きに押動され、一側ギャップＧa が図２中の
特性線Ｃの如く増大するから、超磁歪シャフト１０を電
磁コイル１２からの磁場で駆動しても、弁体５のリフト
量が図３中の特性線１９（図２中の特性線ｄ）の如く減
少してしまうことになる。

【００３７】そこで、ストッパ筒１１のストッパ部１１
Ｃと規制部材１７の突起部１７Ａとの間に一側ギャップ
Ｇa よりも大きな２５μｍ前，後の隙間からなる他側ギ
ャップＧb を形成し、電磁コイル１２の発熱によってス
トッパ筒１１が超磁歪シャフト１０よりも先に熱膨張し
ても、他側ギャップＧb として設けた隙間２５μｍを限
度としてストッパ筒１１のストッパ部１１Ｃが上向きに
伸びるのを許しつつ、ストッパ筒１１の熱膨張が２５μ
ｍに達したときには、これ以上の熱膨張を規制部材１７
の突起部１７Ａで規制する。

【００３８】即ち、他側ギャップＧb は図２に示す特性
線ｂの如くストッパ筒１１の熱膨張（特性線ｂ′）に応
じて２５μｍ前，後から漸次減少する。このとき、超磁
歪シャフト１０の上端側端面１０Ａはストッパ筒１１の
熱膨張分だけ、図１中の上方へ移動することによって、
一側ギャップＧa は図２に示す特性線Ｃの如く、常温下
の設定値５μｍから漸次増加する。

【００３９】そして、周囲温度が７０度前，後に達して
図５に示す如く、ストッパ筒１１のストッパ部１１Ｃが
規制部材１７の突起部１７Ａに当接すると、他側ギャッ
プＧb は図２中の特性線ｂのように零となり、このとき
一側ギャップＧa は図２に示す如く最大となって、弁体
５のリフト量は特性線ｄの如く４０μｍ前，後まで減少
することになる。

【００４０】さらに、周囲温度が７０℃よりもさらに上
昇したときには、他側ギャップＧbは零のままで、スト
ッパ筒１１の熱膨張による伸びは規制部材１７により規
制されているから、超磁歪シャフト１０自身の熱膨張に
より一側ギャップＧａは減少し始めるものの、周囲温度
が１００℃以上に上昇するまでは一側ギャップＧa が図
６に示す如く零となることはない。そして、ストッパ筒
１１と超磁歪シャフト１０とは通常、７０℃前，後の温
度下で熱平衡に達し、両者の温度が均一となった場合に
は、一側ギャップＧa の減少と超磁歪シャフト１０の伸
び量（図２中の特性線ａ）とを合わせて、弁体５のリフ
ト量を図３に示す最低限のリフト量Ｈｍ（４０μｍ）以
上として確保することができる。

【００４１】かくして、本実施例によれば、常温から１
００℃までの温度範囲で弁体５を４０μｍ以上のリフト
量をもって駆動でき、超磁歪シャフト１０が熱膨張して
弁体５が閉弁シール不良となったり、ストッパ筒１１が
超磁歪シャフト１０よりも先に熱膨張して弁体５のリフ
ト量が４０μｍ以下まで低下するという問題を解消でき
る。

【００４２】なお、前記実施例では、一側ギャップＧa
を５μｍ前，後とし、他側ギャップＧb を２５μｍ前，
後にするものとして述べたが、これに替えて、一側ギャ
ップＧa を５μｍ以下とし、他側ギャップＧb を１５〜
２５μｍ程度としてもよい。

【００４３】また、前記実施例では、外開き式の弁体５
を用いた超磁歪式噴射弁を例に挙げて説明したが、本発
明はこれに限らず、例えば特開平３−２４３１７４号公
報に記載のように内開き式の弁体を用いた超磁歪式噴射
弁に適用してもよく、この場合には磁場がかけられたと
きに軸方向に縮小変形する超磁歪シャフトを用いればよ
い。

【００４４】さらに、本発明の超磁歪式アクチュエータ
は超磁歪式噴射弁に適用したものに限らず、例えば電磁
式開閉弁等の電磁ソレノイドに替えて当該超磁歪式アク
チュエータを用いてもよく、この場合には駆動対象物と
なるスプール弁体やポペット弁体等に超磁歪シャフトの
一端側を一側ギャップＧa を介して取付けるようにすれ
ばよい。また、ディスクブレーキ等に適用してもよく、
この場合には超磁歪シャフトの伸縮変形を摩擦パッドに
伝えてディスクに制動力を付与する構成とすればよい。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、電磁コイルと超磁歪シャフトとの間には、
開口端となる一端側がケーシングに固定され、閉塞端と
なる他端側が超磁歪シャフトの他端側に係合するシャフ
トカバーを設け、該シャフトカバーを前記超磁歪シャフ
トに熱膨張率が近似した材料によって形成すると共に、
前記ケーシングの他端側には該シャフトカバーの閉塞端
が熱膨張するのを規制する微小な他側ギャップを介して
対面する規制部材を設け、該規制部材側の他側ギャップ
は駆動対象物側の一側ギャップよりも大きなギャップ寸
法をもって形成する構成としたから、電磁コイルの発熱
等によって超磁歪シャフトが軸方向に伸びるように熱膨
張したときには、これに対応してシャフトカバーも軸方
向他端側に熱膨張させることにより、この熱膨張分を前
記シャフトカバーの他端側で他側ギャップによって相殺
するように吸収することができる。また、シャフトカバ
ーが超磁歪シャフトより先に大きく熱膨張した場合で
も、シャフトカバーが他側ギャップ分だけ熱膨張したと
きに該シャフトカバーの閉塞端が規制部材に当接するか
ら、シャフトカバーがそれ以上過大に他端側に移動する
のを防止できる。

【００４６】かくして、超磁歪シャフトが電磁コイルの
発熱等によって熱膨張したときや、シャフトカバーが時
間差をもって超磁歪シャフトより先に熱膨張したときで
も、シャフトカバーの熱膨張によって超磁歪シャフトの
熱膨張分を相殺できると共に、駆動対象物の変位量が過
小となるのを防止でき、少なくとも最低限の変位量を確
保して信頼性を大幅に向上させることができる。

【００４７】また、請求項２に記載の発明は、駆動対象
物をケーシング外に突出する外開き式の弁体とし、該弁
体を超磁歪シャフトの伸縮によって開，閉弁する構成と
しているため、超磁歪式噴射弁を筒内直接噴射式の噴射
弁として用いた場合に、燃焼室内の圧力が弁体に外部か
ら作用したときでも、電磁コイルに給電するまでは弁体
が不用意に開弁するのを防止できる。そして、超磁歪式
噴射弁等に適用したときには、外開き式の弁体のリフト
量が熱膨張によって過小となるのを防止でき、例えば４
０μｍ以上のリフト量を確保できると共に、シール不良
等の発生をなくすことができる。さらに、請求項３に記
載の発明は、ケーシングと超磁歪シャフトとの間に加圧
流体の流路を形成し、この流体を弁体の開，閉によって
ケーシング外に吐出させる構成としているため、この流
体によってケーシング内を冷却でき、弁体の開，閉によ
って流体をケーシング外に吐出させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による超磁歪式噴射弁を示す縦
断面図である。

【図２】磁界による超磁歪シャフトの伸び量、一側ギャ
ップ、他側ギャップおよび弁体のリフト量と周囲温度と
の関係を示す特性線図である。

【図３】噴射パルスと弁体のリフト量とを示す特性線図
である。

【図４】超磁歪式噴射弁が開弁した状態を示す図１と同
様の縦断面図である。

【図５】ストッパ筒が熱膨張して閉塞端が規制部材に当
接した状態を示す図１と同様の縦断面図である。

【図６】ストッパ筒および超磁歪シャフトが熱膨張し、
一側ギャップが減少した状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ バルブガイド ５ 弁体（駆動対象物） ５Ａ 弁軸 １０ 超磁歪シャフト １１ ストッパ筒（シャフトカバー） １２ 電磁コイル １７ 規制部材 １７Ａ 突起部 Ｇa 一側ギャップ Ｇb 他側ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−22571（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312118（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288206（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−9160（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−9163（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−9164（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−50367（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のケーシングと、該ケーシング内に
   軸方向に伸長して設けられ、外側から磁場が作用したと
   きに伸縮する超磁歪シャフトと、該超磁歪シャフトによ
   って軸方向に駆動されるように、前記ケーシングの一端
   側に変位可能に設けられ、該超磁歪シャフトの一端側に
   微小な一側ギャップを介して対面した駆動対象物と、前
   記超磁歪シャフトを収納すべく軸方向に伸長し、開口端
   となる一端側が前記ケーシングに固定され、閉塞端とな
   る他端側が前記超磁歪シャフトの他端側に係合するシャ
   フトカバーと、該シャフトカバーとケーシングとの間に
   設けられ、前記超磁歪シャフトに磁場を作用させる電磁
   コイルと、前記ケーシングの他端側に設けられ、前記シ
   ャフトカバーが熱膨張するのを規制すべく、前記シャフ
   トカバーの閉塞端に微小な他側ギャップを介して対面し
   た規制部材とからなり、 前記シャフトカバーは前記超磁歪シャフトに熱膨張率が
   近似した材料によって形成し、前記規制部材側の他側ギ
   ャップは前記駆動対象物側の一側ギャップよりも大きな
   ギャップ寸法をもって形成する 構成としてなる超磁歪式
   アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記駆動対象物は前記ケーシング外に突
   出する外開き式の弁体によって構成し、該弁体を前記超
   磁歪シャフトの伸縮によって開，閉弁する構成としてな
   る請求項１に記載の超磁歪式アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記ケーシングと超磁歪シャフトとの間
   に加圧流体の流路を形成し、この流体を前記弁体の開，
   閉によってケーシング外に吐出させる構成としてなる請
   求項２に記載の超磁歪式アクチュエータ。