JP3123248B2 - Channel area variable mechanism - Google Patents

Channel area variable mechanism

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JP3123248B2
JP3123248B2 JP04236155A JP23615592A JP3123248B2 JP 3123248 B2 JP3123248 B2 JP 3123248B2 JP 04236155 A JP04236155 A JP 04236155A JP 23615592 A JP23615592 A JP 23615592A JP 3123248 B2 JP3123248 B2 JP 3123248B2
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淳二 森脇
真郎 織田
哲史 林
武宏 度会
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体の変位を変位拡
大機構を用いて拡大し、その拡大した変位によりバルブ
を移動させて流路の開口面積(以下単に流路面積とい
う。)を変化させる流路面積可変機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention enlarges the displacement of a piezoelectric body using a displacement enlarging mechanism, and moves the valve by the enlarged displacement to thereby increase the opening area of the flow passage (hereinafter simply referred to as flow passage area). The present invention relates to a variable channel area mechanism for changing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車・産業機械・プラント等の
多くの分野において、油・空気・冷却水等の流体の流量
を高精度かつ高速(リアルタイム)に制御したいという
要望がある。その流路面積を変化させるのに従来の電磁
弁では応答性・精度において問題がある。そこで、以上
を両立するものとして、ピエゾ素子等の圧電体をアクチ
ュエータに用いたものが知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, in many fields such as automobiles, industrial machines, and plants, there is a demand for controlling the flow rate of fluid such as oil, air, and cooling water with high accuracy and at high speed (real time). In order to change the flow path area, the conventional solenoid valve has a problem in response and accuracy. Therefore, a device using a piezoelectric body such as a piezo element as an actuator has been known as a device that achieves both of the above.

【0003】圧電体は、印加された電圧に対して極めて
応答性よく伸縮を起こすため駆動源としては好適である
が、変位が極めて微小である。例えば、100枚程度の
円盤状圧電体を積層して構成した積層型圧電体でも変位
が数10ミクロン程度であるため、実用段階では変位を
拡大して利用されている。
A piezoelectric body is suitable as a driving source because it expands and contracts with extremely high response to an applied voltage, but has a very small displacement. For example, even a laminated piezoelectric body formed by laminating about 100 disk-shaped piezoelectric bodies has a displacement of about several tens of microns, and is used with an enlarged displacement in a practical stage.

【0004】この積層型圧電体の微小変位を拡大するた
めの機構として従来用いられていたのが、いわゆるパス
カルの原理を用いた拡大機構である。これは、積層型圧
電体の伸縮により駆動される大断面積のピストンの変位
を、作動油を介して小断面積のピストンに伝達し、その
断面積比に相当する変位に拡大するというものである
(例えば、特開平1−312283号の「圧電体アクチ
ュエータを備えた油圧切換弁」等参照)。これにより、
数10ミクロンの積層型圧電体の変位が、1ミリ程度の
変位として小断面積のピストンより得られる。この小断
面積ピストンによりバルブ等を移動させ、流路面積を変
化させていた。
[0004] An enlargement mechanism using the so-called Pascal's principle has been used as a mechanism for enlarging the minute displacement of the laminated piezoelectric body. This means that the displacement of a large-area piston driven by the expansion and contraction of a laminated piezoelectric body is transmitted to a small-area piston through hydraulic oil and expanded to a displacement corresponding to the cross-sectional area ratio. (For example, see “Hydraulic switching valve with piezoelectric actuator” in JP-A-1-313283). This allows
A displacement of the laminated piezoelectric body of several tens of microns can be obtained from a piston having a small cross-sectional area as a displacement of about 1 mm. The valve or the like is moved by the small cross-sectional area piston to change the flow area.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た積層型圧電体と変位拡大機構とを組み合わせた従来例
では、流路面積可変機構に加えて、パスカルの原理を用
いた変位拡大機構を備えており、それらはどちらも精密
構造を有する。その従来の変位拡大機構においては、油
もれを極力少なくしたシリンダとピストンを用いるが、
それでもシリンダ内の作動油が漏れ出すと、元々1ミリ
程度の変位しかない小断面積ピストンのストロークが減
少してしまい、正常な切替動作ができなくなってしま
う。
However, in the conventional example in which the above-mentioned laminated piezoelectric body and the displacement enlarging mechanism are combined, a displacement enlarging mechanism using the principle of Pascal is provided in addition to the channel area variable mechanism. And they both have a precision structure. In the conventional displacement enlargement mechanism, a cylinder and piston that minimize oil leakage are used,
However, if the hydraulic oil in the cylinder leaks, the stroke of the piston having a small cross-sectional area, which originally has a displacement of about 1 mm, is reduced, and a normal switching operation cannot be performed.

【0006】そのため、シリンダ内からの作動油の流出
を補償するためのチェック弁機構を設け、シリンダ内の
作動油が不足したときにはチェック弁を介してシリンダ
内に給油する必要があり、その結果、構造が複雑になっ
てコストアップにもつながっていた。また、積層型圧電
体の変位を印加電圧等で制御しても、上記作動油の漏れ
によりバルブの位置を一定に定めることができないた
め、流路面積を連続的に最適な状態に切り替えられず、
制御性が劣っていた。
For this reason, it is necessary to provide a check valve mechanism for compensating the outflow of hydraulic oil from the cylinder, and to supply oil into the cylinder via the check valve when the hydraulic oil in the cylinder runs short. The structure became complicated, leading to an increase in cost. Further, even if the displacement of the laminated piezoelectric body is controlled by an applied voltage or the like, the position of the valve cannot be fixed at a constant value due to the leakage of the hydraulic oil, so that the flow path area cannot be continuously switched to an optimal state. ,
Controllability was poor.

【0007】さらに、変位の拡大率は大断面積のピスト
ンと小断面積のピストンとの断面積比で決まるため、例
えば30倍の拡大率を得るためには断面積比も30倍に
する必要がある。従って、必ず小断面積ピストンと、そ
のの30倍の断面積を持つ大断面積ピストンが必要とな
り、また小断面積のピストンの大きさも極端には小さく
できないため、必然的に拡大機構の所要スペースも大き
くなってしまう。
Further, since the enlargement rate of the displacement is determined by the cross-sectional area ratio between the piston having a large cross-sectional area and the piston having a small cross-sectional area, the cross-sectional area ratio must be increased to 30 times in order to obtain an enlargement rate of, for example, 30 times. There is. Therefore, a small cross-sectional area piston and a large cross-sectional area piston having a cross-sectional area 30 times as large as the piston are required, and the size of the small cross-sectional area piston cannot be extremely reduced. Will also be large.

【0008】そこで本発明は、簡易な構成で、所要スペ
ースも相対的に小さくすることが可能でありながら、流
路面積の可変幅も大きく設定可能かつ圧電体のストロー
クに対して流路面積を連続的に変化可能な流路面積可変
機構を提供することを課題とする。
Accordingly, the present invention has a simple structure, and it is possible to set the variable width of the flow path area to be large while reducing the required space relatively, and to increase the flow path area with respect to the stroke of the piezoelectric body. It is an object to provide a channel area variable mechanism that can be continuously changed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の流路面積可変機構は、流体通路に介装された
バルブを移動させることにより上記流路の開口面積を変
化可能な流路面積可変機構であって、印加された電圧に
応じて伸縮する圧電体により駆動され、該圧電体の伸縮
方向に摺動可能な摺動部材と、平行して配置され、上記
摺動部材の押圧方向側に当接する2本の棒状部材と、該
2本の棒状部材に挟持された、弾性を有する平板状のた
わみ板と、上記棒状部材を挟み上記摺動部材の反対側に
おいて、上記棒状部材それぞれと対応し、且つ相互に対
向するように設けられ、上記棒状部材が軸と直交方向に
移動すると上記棒状部材同士が接近可能な斜面と、を備
え、上記バルブを上記たわみ板のたわみ中心部に当接さ
せて該たわみ方向に移動可能に配置すると共に、上記た
わみ板は、上記圧電体への非印加状態時には上記バルブ
側に初期たわみが生じるように配置したことを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a variable-flow-path area mechanism according to the present invention comprises a flow passage capable of changing the opening area of the flow passage by moving a valve interposed in a fluid passage. A road area variable mechanism, which is driven by a piezoelectric body that expands and contracts in accordance with an applied voltage, is disposed in parallel with a sliding member that can slide in the expansion and contraction direction of the piezoelectric body, Two rod-shaped members abutting on the pressing direction side, an elastic flat plate-shaped flexible plate sandwiched between the two rod-shaped members, and the rod-shaped member sandwiched between the rod-shaped members and opposite to the sliding member. A slope provided so as to correspond to each of the members and opposed to each other, and to allow the rod-shaped members to approach each other when the rod-shaped member moves in a direction perpendicular to the axis; To bend in the direction of deflection With movably disposed, said deflection plate, at the time of non-application state to said piezoelectric body, characterized in that arranged so that the initial deflection occurs in the valve side.

【0010】[0010]

【作用】本発明の流路面積可変機構によれば、電圧を印
加して圧電体を伸張させると、摺動部材が圧電体の摺動
方向に摺動し、その摺動部材に押圧された2本の棒状部
材は軸と直交方向に斜面を下り、互いの距離が接近す
る。従って、たわみ板の両端間の距離が短くなり、たわ
み板は初期たわみが生じていた側にさらにたわみ、バル
ブを押圧して移動させる。バルブが移動することにより
流路の開口面積を変化させることが可能である。
According to the channel area variable mechanism of the present invention, when the voltage is applied to expand the piezoelectric body, the sliding member slides in the sliding direction of the piezoelectric body and is pressed by the sliding member. The two rod-shaped members descend on the slope in a direction perpendicular to the axis, and the distance between the rods approaches each other. Therefore, the distance between both ends of the flexure plate is shortened, and the flexure plate flexes further to the side where the initial flexure has occurred, and presses and moves the valve. The opening area of the flow path can be changed by moving the valve.

【0011】一方、電圧の印加をやめると圧電体は元の
状態に復帰し、たわみ板は自身の弾性復元力によって元
の初期たわみ状態に復帰する。それに伴い、バルブも元
の位置に戻り、流路面積も元の状態に復帰する。ここ
で、たわみ板の両端の距離が短くなった変位と、たわみ
板のたわみ量との関係、すなわち変位拡大率に関して説
明する。まず、たわみ板を円弧の一部と仮想し、その変
位拡大率k1を図5(A)を参照して説明する。初期た
わみ状態(図中記号aで示す。)での曲率半径をR、円
弧の両端間の直線距離が変位△xだけ短くなった後(図
中記号bで示す。)の曲率半径をrとし、円弧の中心部
の変位分をk1・△xとすると、図5(A)に示す幾何
学的関係より、変位拡大率k1は、次式のように示され
る。
On the other hand, when the application of the voltage is stopped, the piezoelectric body returns to the original state, and the flexible plate returns to the original initial bending state by its own elastic restoring force. Accordingly, the valve returns to the original position, and the flow path area returns to the original state. Here, the relationship between the displacement in which the distance between both ends of the flexible plate is shortened and the amount of deflection of the flexible plate, that is, the displacement enlargement ratio will be described. First, the deflection plate is assumed to be a part of a circular arc, and the displacement enlargement ratio k1 will be described with reference to FIG. Let R be the radius of curvature in the initial deflection state (indicated by the symbol a in the figure), and r be the radius of curvature after the linear distance between both ends of the arc has been reduced by the displacement Δx (indicated by the symbol b in the figure). If the displacement at the center of the arc is k1 △ x, the displacement magnifying power k1 is given by the following equation from the geometrical relationship shown in FIG.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】そして、変位△x=0.025mmとした
場合の、曲率半径R及び図5(A)中の角度θと変位拡
大率k1との関係を示すグラフを図5(B)に示す。こ
のグラフからも判るように、円弧と見なした場合には、
20倍程度までの拡大率が得られる。
FIG. 5B is a graph showing the relationship between the radius of curvature R, the angle θ in FIG. 5A, and the displacement magnifying power k1 when the displacement Δx is 0.025 mm. As can be seen from this graph, when considered as an arc,
An enlargement factor of up to about 20 times can be obtained.

【0014】次に、たわみ板の中央付近のたわみ度合が
他の部分より大きい場合のように、三角形で近似可能な
場合の変位拡大率k2を図6(A)を参照して説明す
る。初期たわみ状態(図中記号cで示す。)から、両端
間の直線距離が変位△xだけ短くなった後(図中記号d
で示す。)の中心部の変位分をk2・△xとすると、図
6(A)に示す幾何学的関係より、変位拡大率k2は、
次式のように示される。
Next, with reference to FIG. 6 (A), the displacement enlargement ratio k2 when the degree of deflection near the center of the bending plate is larger than that of the other portions and when it can be approximated by a triangle will be described. From the initial deflection state (indicated by the symbol c in the figure), the linear distance between both ends is reduced by the displacement Δx (the symbol d in the figure).
Indicated by ) Is k2 · △ x, the displacement magnification k2 is given by the geometric relationship shown in FIG.
It is shown as the following equation.

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】そして、△x=0.025mm、L=20
mmとした場合の、図6(A)中の角度θと変位拡大率
k2との関係を示すグラフを図6(B)に示す。このグ
ラフからも判るように、三角形と見なした場合には、2
5倍程度までの拡大率が得られる。
Then, Δx = 0.025 mm, L = 20
FIG. 6B is a graph showing the relationship between the angle θ and the displacement magnification k2 in FIG. As can be seen from this graph, when considered as a triangle, 2
An enlargement factor of up to about 5 times can be obtained.

【0017】このように、圧電体の微小変位をたわみ板
により拡大し、そのたわみ板のたわみによりバルブ内筒
を移動させて流路面積の変更を行なうため、簡易な構成
で所要スペースも相対的に小さくすることが可能であり
ながら、十分な変位拡大率も得られ、流路面積を連続的
に変化可能である。
As described above, since the minute displacement of the piezoelectric body is enlarged by the flexure plate and the valve inner cylinder is moved by the flexure of the flexure plate to change the flow path area, the required space is relatively simple and the required space is relatively small. However, a sufficient displacement magnification can be obtained, and the flow path area can be continuously changed.

【0018】[0018]

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図1
は一実施例の流路面積可変機構の断面図である。図1に
示すように、中空のシリンダ15の下端には、略円筒形
の第1ハウジング17が螺合され、その第1ハウジング
17の下端には、さらに略円筒形の第2ハウジング18
が螺合されている。シリンダ15内には積層型圧電体2
7、積層型圧電体27の下端に当接する第1ピストン3
0が順番に内蔵されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a channel area variable mechanism according to one embodiment. As shown in FIG. 1, a substantially cylindrical first housing 17 is screwed to a lower end of the hollow cylinder 15, and a substantially cylindrical second housing 18 is further screwed to the lower end of the first housing 17.
Is screwed. In the cylinder 15, a laminated piezoelectric body 2 is provided.
7. First piston 3 abutting on lower end of laminated piezoelectric body 27
0 are built in in order.

【0019】また、第1ハウジング17の中央部には、
第1ピストン30の摺動突起30aが摺動可能な摺動孔
24を有する仕切り部26が設けられている。第1ピス
トン30は、仕切り部26との間にプリセットスプリン
グ35を挟み、かつ摺動突起30aを摺動孔24に挿通
した状態で配置されている。プリセットスプリング35
は押圧された状態で設置されており、第1ピストン30
を介して積層型圧電体27に押圧力を加えているリング
状のスプリングである。
In the center of the first housing 17,
A partition 26 having a sliding hole 24 in which the sliding protrusion 30a of the first piston 30 can slide is provided. The first piston 30 is disposed with the preset spring 35 interposed between the first piston 30 and the partition 26 and with the sliding protrusion 30 a inserted through the sliding hole 24. Preset spring 35
Is installed in a pressed state, and the first piston 30
This is a ring-shaped spring that applies a pressing force to the laminated piezoelectric body 27 through the.

【0020】仕切り部26を挟んで積層型圧電体27の
反対側には、本発明における摺動部材としての第2ピス
トン40、棒状部材43、たわみ板45、キャップ4
7、バルブ50等が収納されている。第2ピストン40
は、略円盤形状にされており、第2ハウジング18の内
周に沿って軸線方向に摺動可能にされている。
On the opposite side of the laminated piezoelectric body 27 across the partition 26, a second piston 40 as a sliding member in the present invention, a rod-shaped member 43, a flexible plate 45, a cap 4
7. The valve 50 and the like are stored. Second piston 40
Is substantially disk-shaped, and is slidable in the axial direction along the inner periphery of the second housing 18.

【0021】棒状部材43は図2に示すように円柱形状
をしており、その外周には、軸方向にスリット部43a
が形成されている。一方、たわみ板45は、ばね用鋼板
等で製作され長方形の平板状にされている。そして、た
わみ板45の両端部をスリット部43aに差し込むよう
にして取り付けることにより、たわみ板45は並行に配
置された2本の棒状部材43に挟持されることになる。
The rod-shaped member 43 has a cylindrical shape as shown in FIG.
Are formed. On the other hand, the flexure plate 45 is made of a steel plate for a spring or the like and has a rectangular flat plate shape. Then, by attaching both ends of the flexible plate 45 so as to be inserted into the slits 43a, the flexible plate 45 is sandwiched between two rod-shaped members 43 arranged in parallel.

【0022】キャップ47は、棒状部材43を挟み第2
ピストン40の反対側に配置されており、リング状の2
つのスクリュー49a、49bによりねじ締め固定され
ている。キャップ47の形状を図3を参照してさらに詳
しく説明する。図3(A)はキャップ47の上面図、
(B)はそのA−A断面図、(C)は同じく(A)のB
−B断面図である。キャップ47は略円筒状で、棒状部
材43の長さ以上の幅を持つ、相互に対向する2つの斜
面48が設けられている。本実施例の斜面48は、図3
(B)に示すように、それぞれ軸方向に対して角度θを
有している。
The cap 47 has a second
It is arranged on the opposite side of the piston 40 and has a ring-like shape.
It is screwed and fixed by two screws 49a and 49b. The shape of the cap 47 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3A is a top view of the cap 47,
(B) is a sectional view taken along the line A-A, and (C) is a sectional view (B) of (A).
It is -B sectional drawing. The cap 47 has a substantially cylindrical shape, and is provided with two mutually facing inclined surfaces 48 having a width equal to or longer than the length of the rod-shaped member 43. The slope 48 of this embodiment is the same as that shown in FIG.
As shown in (B), each has an angle θ with respect to the axial direction.

【0023】棒状部材43は、第2ピストン40の下面
により押圧されて、キャップ47の斜面48に押し付け
られている。そして、第2ピストン40の下面中央部に
は、棒状部材43の半径と同じ程度の長さの突起40a
が設けられており、棒状部材43が第2ピストン40の
下面に当接した状態で、たわみ板45が第2ピストン4
0側へたわむのを防止するストッパの役割を果たしてい
る。
The rod 43 is pressed by the lower surface of the second piston 40 and is pressed against the slope 48 of the cap 47. A projection 40 a having a length approximately equal to the radius of the rod-shaped member 43 is provided at the center of the lower surface of the second piston 40.
Is provided, and in a state where the rod-shaped member 43 is in contact with the lower surface of the second piston 40, the flexible plate 45 is
It serves as a stopper for preventing deflection to the zero side.

【0024】図1に戻り、スクリュー49a,49bの
下方には、バルブ55が配置されている。バルブ55は
シャフト部55aとバルブ本体部55bとを備えてお
り、シャフト部55aはスクリュー49a,49b及び
キャップ47の内部に挿通されてている。
Referring back to FIG. 1, a valve 55 is disposed below the screws 49a and 49b. The valve 55 includes a shaft portion 55a and a valve body portion 55b, and the shaft portion 55a is inserted through the screws 49a and 49b and the cap 47.

【0025】バルブ本体部55bは、リターンスプリン
グ60によってたわみ板45側に付勢されており、シャ
フト部55aの先端がたわみ板45のたわみ中心部45
aに当接した状態で移動が規制されている。そして、バ
ルブ本体部55bは、第2ハウジング18内をその内周
面に沿って摺動自在にされており、その外周は、Oリン
グ57によってシールされている。
The valve body 55b is urged toward the flexible plate 45 by a return spring 60, and the tip of the shaft portion 55a is connected to the flexible central portion 45 of the flexible plate 45.
The movement is restricted in the state of contact with a. The valve body 55b is slidable in the second housing 18 along the inner peripheral surface thereof, and the outer periphery thereof is sealed by an O-ring 57.

【0026】また、バルブ本体部55bには、その側面
部と下面部とを連通するようにバルブ側流路R1が設け
られており、一方、第2ハウジング18には、内部と外
部とを連通するハウジング側流路R2が設けられてい
る。第2ハウジング18の外部は上室側とつながり、内
部は下室側とつながるようにされている。従って、両流
路R1,R2が連通することにより、例えば上室側から
下室側へ作動油が流入可能な状態となる。
The valve main body 55b is provided with a valve-side flow path R1 so as to communicate the side surface and the lower surface thereof, while the second housing 18 communicates the inside and the outside. A housing-side flow path R2 is provided. The outside of the second housing 18 is connected to the upper chamber side, and the inside is connected to the lower chamber side. Therefore, when the two flow paths R1 and R2 communicate with each other, for example, the operating oil can flow from the upper chamber to the lower chamber.

【0027】なお、本実施例においては、積層型圧電体
27に電圧を印加しない状態では、両流路R1,R2は
非連通とされ、流路面積は「0」となるように設定され
ている。次に、本流路面積可変機構の作動について説明
する。積層型圧電体27に電圧が印加されると、積層型
圧電体27は保存されている電荷量に比例した変位を発
生する。積層型圧電体27が伸張すると、プリセットス
プリング35に逆らって第1ピストン30を押し下げ
る。
In this embodiment, when no voltage is applied to the laminated piezoelectric element 27, the two flow paths R1 and R2 are not communicated, and the flow path area is set to "0". I have. Next, the operation of the present channel area variable mechanism will be described. When a voltage is applied to the multilayer piezoelectric body 27, the multilayer piezoelectric body 27 generates a displacement proportional to the stored charge amount. When the multilayer piezoelectric body 27 expands, the first piston 30 is pushed down against the preset spring 35.

【0028】通常、第2ピストン40は、棒状部材43
を介してキャップ47の斜面48からの反力によって第
1ピストン30に押し付けられているだけので、第1ピ
ストン30の動きと同調して、積層型圧電体27の変位
分だけ軸線方向に変位xだけ押し下げられる。
Normally, the second piston 40 is
, The cap 47 is merely pressed against the first piston 30 by the reaction force from the slope 48 of the cap 47, so that the displacement x of the laminated piezoelectric body 27 in the axial direction is synchronized with the movement of the first piston 30. Only depressed.

【0029】そのため、2本の棒状部材43は、第2ピ
ストン40に押圧されキャップ47の斜面48に沿って
それぞれ下降する。この下降により、棒状部材43は第
2ピストン40の移動方向と直交する方向へ変位yだけ
移動する。この変位yは、上記変位xと図3で示した斜
面48の角度θとを用いて、y=xtan θと表すことが
できる。
Therefore, the two rod-shaped members 43 are pressed by the second piston 40 and respectively descend along the slopes 48 of the cap 47. Due to this lowering, the rod-shaped member 43 moves by a displacement y in a direction orthogonal to the moving direction of the second piston 40. The displacement y can be expressed as y = xtan θ using the displacement x and the angle θ of the slope 48 shown in FIG.

【0030】すなわち、2本の棒状部材43は、互いの
距離が2y=2xtan θだけ近づき、その変位2yだ
け、たわみ板45の両端間の距離が短くなる。そのた
め、図2(B)にも示すように、たわみ板45は初期た
わみが生じていた側(バルブ55側)にさらにたわむ。
この場合のたわみ板中心部45aのたわみ量zは、上記
変位2yに対して変位拡大率k=10〜25倍程度に拡
大されたものとなる。この変位拡大に関する原理につい
ては、上記「作用」の欄でも説明したので、詳しい説明
は省略する。
That is, the distance between the two rod members 43 approaches each other by 2y = 2 × tan θ, and the distance between both ends of the flexible plate 45 becomes shorter by the displacement 2y. Therefore, as shown in FIG. 2B, the flexure plate 45 flexes further to the side where the initial flexure occurred (the valve 55 side).
In this case, the flexure amount z of the flexure plate central portion 45a is enlarged to about 10 to 25 times the displacement enlargement ratio k with respect to the displacement 2y. The principle of the displacement enlargement has also been described in the above-mentioned section of “action”, so that detailed description will be omitted.

【0031】従って、たわみ量zと変位xとの関係は、
z=x・2ktan θとなり、角度θ=45degでは、
変位xに対して、たわみ量zは、20〜50倍程度にな
る。このように、たわみ板45の中心部45aがバルブ
55側に移動することにより、バルブ55は下方に付勢
されて移動し、バルブ側流路R1がハウジング側流路R
2と連通するようになる。すると、例えば上室側よりハ
ウジング側流路R2を通って流入してきた作動油は、バ
ルブ側流路R1より第2ハウジング18内部に導かれ、
下室側に流出していく。
Accordingly, the relationship between the deflection z and the displacement x is
z = x · 2ktan θ, and at an angle θ = 45 deg,
The deflection z is about 20 to 50 times the displacement x. As described above, when the central portion 45a of the flexible plate 45 moves toward the valve 55, the valve 55 is urged downward to move, and the valve-side flow path R1 is moved to the housing-side flow path R.
Communicates with 2. Then, for example, the operating oil flowing from the upper chamber through the housing-side flow path R2 is guided into the second housing 18 from the valve-side flow path R1.
It flows out to the lower chamber side.

【0032】そして、たわみ量Z分だけバルブ55が移
動し、両流路R1,R2の連通面積が変更できるので、
流路面積を連続的に変化でき、従って、流量も連続的に
制御可能である。以上説明したように、積層型圧電体2
7の微小変位を、斜面48を移動する棒状部材43とそ
の間に挟持されたたわみ板45といった簡単な構造によ
り拡大し、たわみ板45のたわみによりバルブ55を移
動させて流路面積の変更を行なうため、簡易な構成で所
要スペースも相対的に小さくすることが可能でありなが
ら、十分な変位拡大率も得られ、流路面積も連続的に変
化させて制御することができる。
Then, the valve 55 moves by the amount of deflection Z, and the communication area between the two flow paths R1 and R2 can be changed.
The flow area can be continuously varied, and thus the flow rate can also be continuously controlled. As described above, the multilayer piezoelectric body 2
7 is enlarged by a simple structure such as the rod-shaped member 43 moving on the slope 48 and the flexure plate 45 sandwiched therebetween, and the valve 55 is moved by the flexure of the flexure plate 45 to change the flow path area. Therefore, while a required space can be relatively reduced with a simple configuration, a sufficient displacement enlargement ratio can be obtained, and control can be performed by continuously changing the flow path area.

【0033】次に、別実施例を説明しておく。図4
(A)に示すものは、棒状部材43と第2ピストン40
との間に、ころ60をそれぞれ介在させてある。このよ
うにすることで、作動時には棒状部材43ところ60と
が逆方向に回転するため、棒状部材43が斜面48上を
転がるようになり、第2ピストン40及び斜面48との
間の摩擦によるロスが低減される。このころ60は、棒
状部材43と斜面48との間に設けても良い。
Next, another embodiment will be described. FIG.
(A) shows a rod-shaped member 43 and a second piston 40.
And rollers 60 are interposed therebetween. By doing so, the rod-shaped member 43 rotates in the opposite direction to the rod-shaped member 43 at the time of operation, so that the rod-shaped member 43 rolls on the slope 48, and the loss due to friction between the second piston 40 and the slope 48. Is reduced. The rollers 60 may be provided between the rod 43 and the slope 48.

【0034】また、図4(B)に示すものは、棒状部材
43とたわみ板45とを一体化したものである。この場
合は、たわみ板45の端を曲げて筒状部45bを形成
し、棒状部材43の役割を行わせるようにしたものであ
る。以上本発明は、このような実施例に何等限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々なる態様で実施し得る。例えば、たわみ板45の中
心部分の板厚を薄くすれば、たわみ板45の中心部45
aの曲がり度合がさらに大きくなり、三角形近似により
近づき、さらに大きな変位拡大率を得ることができる。
なお、板厚を薄くするのではなく、たわみ板45の幅を
小さくしても同様の効果が得られる。
FIG. 4B shows an example in which the rod-shaped member 43 and the flexible plate 45 are integrated. In this case, the end of the flexible plate 45 is bent to form a cylindrical portion 45b so that the rod-shaped member 43 can be played. As described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, if the thickness of the central portion of the flexible plate 45 is reduced, the central portion 45 of the flexible plate 45 can be reduced.
The degree of bending of “a” is further increased, and closer to triangular approximation, so that a larger displacement magnification can be obtained.
The same effect can be obtained by reducing the width of the flexible plate 45 instead of reducing the thickness.

【0035】また、斜面48の形状として、図3に示す
ように平面の斜面とすることが困難な場合は、例えば円
錐形状にしても同様に実施可能である。さらに、本実施
例においては、積層型圧電体27をアクチュエータとし
て用いたものを挙げたが、ソレノイド等他の種類のアク
チュエータでも同様の変位拡大が行われる。但し、積層
型圧電体27のように、基本的性質として変位がきわめ
て微小なアクチュエータに用いた方が効果的ではある。
When it is difficult to form the inclined surface 48 into a flat inclined surface as shown in FIG. 3, for example, a conical shape can be used. Further, in the present embodiment, an example in which the laminated piezoelectric body 27 is used as an actuator has been described. However, the same displacement enlargement is performed by another type of actuator such as a solenoid. However, it is more effective to use it for an actuator whose displacement is extremely small as a basic property like the laminated piezoelectric body 27.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流路面積
可変機構によれば、圧電体の微小変位をたわみ板により
拡大し、その切替用たわみ板のたわみによりバルブ内筒
を移動させて流路面積の変更を行なうため、簡易な構成
で所要スペースも相対的に小さくすることが可能であり
ながら、十分な変位拡大率も得られ、流路面積の可変幅
も大きく設定可能である。また、圧電体のストロークに
対して流路面積を連続的に変化可能であるため、流量制
御が容易に実現できる。
As described above, according to the variable channel area mechanism of the present invention, the minute displacement of the piezoelectric body is enlarged by the flexure plate, and the valve inner cylinder is moved by the flexure of the switching flexure plate. Since the flow path area is changed, the required space can be relatively reduced with a simple configuration, a sufficient displacement enlargement ratio is obtained, and the variable width of the flow path area can be set large. Further, since the flow path area can be continuously changed with respect to the stroke of the piezoelectric body, flow rate control can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例の流路面積可変機構の断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a channel area variable mechanism according to an embodiment of the present invention.

【図2】 棒状部材とたわみ板の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a rod-shaped member and a flexible plate.

【図3】 (A)はキャップの上面図、(B)は(A)
のA−A断面図、(C)は(A)のB−B断面図であ
る。
FIG. 3A is a top view of the cap, and FIG.
(A) is a sectional view taken along the line AA, and (C) is a sectional view taken along the line BB of (A).

【図4】 別実施例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment.

【図5】 (A)はたわみ板を円弧で近似した場合の幾
何学的関係を示す説明図、(B)は曲率半径R及び角度
θと変位拡大率k1との関係を示すグラフである。
FIG. 5A is an explanatory diagram showing a geometric relationship when a flexible plate is approximated by an arc, and FIG. 5B is a graph showing a relationship between a curvature radius R and an angle θ and a displacement magnification k1.

【図6】 (A)はたわみ板を三角形で近似した場合の
幾何学的関係を示す説明図、(B)は角度θと変位拡大
率k2との関係を示すグラフである。
FIG. 6A is an explanatory diagram showing a geometric relationship when a flexible plate is approximated by a triangle, and FIG. 6B is a graph showing a relationship between an angle θ and a displacement magnification k2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R1…バルブ側流路、 R2…ハウジン
グ側流路、15…シリンダ、 17…第1ハウジン
グ、 18…第2ハウジング、27…積層型圧電体、
30…第1ピストン、 40…第2ピストン、4
3…棒状部材、 45…たわみ板、 45a…
(たわみ板の)中心部、47…キャップ、 48…
斜面、 55…バルブ
R1: valve side flow path, R2: housing side flow path, 15: cylinder, 17: first housing, 18: second housing, 27: laminated piezoelectric body,
30: first piston, 40: second piston, 4
3 ... Bar-shaped member, 45 ... Flexible plate, 45a ...
The center (of the flexure), 47 ... cap, 48 ...
Slope, 55 ... Valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 度会 武宏 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−312283(JP,A) 特開 昭63−125872(JP,A) 特開 平2−236606(JP,A) 実開 平2−138250(JP,U) 実開 昭61−147405(JP,U) 実開 昭62−130274(JP,U) 実開 昭61−50448(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/02 H02N 2/00 F16F 9/44 - 9/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Takehiro 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Japan Inside Denso Co., Ltd. (56) References JP-A 1-312283 (JP, A) JP-A 63 JP-A-2-258606 (JP, A) JP-A-2-236606 (JP, A) JP-A-2-138250 (JP, U) JP-A-61-147405 (JP, U) JP-A-62-130274 (JP, U) ) Actually open 61-50448 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F16K 31/02 H02N 2/00 F16F 9/44-9/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流体通路に介装されたバルブを移動させ
ることにより上記流路の開口面積を変化可能な流路面積
可変機構であって、 印加された電圧に応じて伸縮する圧電体により駆動さ
れ、該圧電体の伸縮方向に摺動可能な摺動部材と、 平行して配置され、上記摺動部材の押圧方向側に当接す
る2本の棒状部材と、 該2本の棒状部材に挟持された、弾性を有する平板状の
たわみ板と、 上記棒状部材を挟み上記摺動部材の反対側において、上
記棒状部材それぞれと対応し、且つ相互に対向するよう
に設けられ、上記棒状部材が軸と直交方向に移動すると
上記棒状部材同士が接近可能な斜面と、 を備え、上記バルブを上記たわみ板のたわみ中心部に当
接させて該たわみ方向に移動可能に配置すると共に、上
記たわみ板は、上記圧電体への非印加状態時には上記バ
ルブ側に初期たわみが生じるように配置したことを特徴
とする流路面積可変機構。
1. A passage area variable mechanism capable of changing an opening area of the passage by moving a valve interposed in a fluid passage, the mechanism being driven by a piezoelectric body that expands and contracts in accordance with an applied voltage. A sliding member slidable in the direction of expansion and contraction of the piezoelectric body; two rod members arranged in parallel and abutting on the pressing direction side of the sliding member; and sandwiched between the two rod members. And a flat flexible plate having elasticity, and provided on the opposite side of the sliding member with the rod-shaped member therebetween so as to correspond to each of the rod-shaped members and face each other, and the rod-shaped member is provided with a shaft. And a slope that allows the rod-shaped members to approach each other when moved in the orthogonal direction.The valve is disposed so as to be movable in the bending direction by contacting the valve with the center of the bending of the bending plate. , Non-application to the above piezoelectric body During state flow area varying mechanism, characterized in that it arranged so that the initial deflection occurs in the valve side.
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