JPH01220781A

JPH01220781A - 弁装置

Info

Publication number: JPH01220781A
Application number: JP4529188A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Toda; 正之任田; Satoshi Ichikawa; 聡市川; Shigeki Yoshioka; 茂樹吉岡; Naohiko Inoue; 井上　直彦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-09-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は各種流体の流動を制御する際に使用される弁装
置に関し、特には交流又は直流パルス電源により駆動さ
れる振動子と、この振動子にスペーサを介して連結され
た一対の弾性体で成る移動子とによって構成された超音
波リニアモータを利用して、可動心を移動させるように
した装置に関するものである。

従来の技術上記の弁装置に関して従来から各種のものが知られてお
り、その−例として第４図に示したソレノイドバルブｌ
が多用されている。即ちソレノイドバルブ１は一端に開
口部２ａを有するバルブハウジング２の内方に中空部３
ａを有する固定鉄心３が収納固定されているとともに、
該中空部３ａ内にコイル４が巻着されており、且つ前記
ハウジング２の開口部２ａから可動鉄心５がバルブハウ
ジング２の内方へスライド自在に挿通されている。

６は可動鉄心５とハウジング２間に配置されたリターン
スプリングである。上記ソレノイドバルブｌの構成によ
れば、コイル４に所定の電流を流すことにより電磁力が
発生して可動鉄心５がバルブハウジング２の外方から内
方へ向けて引き込まれるように吸引作動され、該コイル
４への通電を停止するとリターンスプリング６の作用に
よって可動鉄心５がバルブハウジング２の内方から外方
へ突出するように移動する。従って上記の可動鉄心５に
図外の弁体を取着しておくことによって、各種流体の流
動を制御する弁装置が得られる。

更に他の弁装置例として、実開昭６１−７７４８３号公
報にはバイモルフ圧電素子を利用した弁装置の構造が開
示されている。即ち第５図に示した如く、バルブハウジ
ング２の内方に圧電／電歪素子を主体とするバイモルフ
圧電素子積層体９の両端部９ａを固定しておき、流体の
入力ボートｌＯと出力ボート１１とを結ぶ流体路中にポ
ペット弁１２を設ける一方、上記流体路から分岐するシ
リンダ部Ｉ３にピストン１４を配置し、このピストン１
４と前記バイモルフ圧電素子積層体９及びポペット弁１
２とを夫々駆動軸１５．１６を用いて連結しである。１
７．１７はバイモルフ圧電素子積層体９への通電用端子
である。このような構成によれば通電用端子１７．１７
からバイモルフ圧電素子積層体９に所定の電流を流すと
、伸縮作用に基づいて該バイモルフ圧電素子積層体９の
自由端側か上下方向に変位して、前記ピストン１４をシ
リンダ部１３内で摺動移動させ、前記ポペット弁１２の
作用に基づいて入力ボート１０及び出カポ−）１１間の
流体の流動を制御することができる。

発明が解決しようとする課題しかしながらこのような従来の弁装置、特に第４図に示
したソレノイドバルブｌの場合、コイル４に流す電流に
よって発生する電磁力を駆動源として可動鉄心３を移動
させているため、作動時に電磁ノイズが発生して他の機
器に悪影響を与えてしまうことがあるという難点を有し
ている外、可動鉄心５に高価な磁性材料を使用しなけれ
ばならないため、コストが高くなってしまうという難点
を有している。又作動時にあっても電磁ヒステリシスの
ために可動鉄心５の往復運動の周期に限界があり、該可
動鉄心のストローク量を充分に大きく取ることが出来な
いという課題がある。

更に第５図に示した弁装置の場合、圧電／電歪素子を主
体とするバイモルフ圧電素子積層体９の伸縮動作を利用
した弁構造であるため、ポペット弁１２の動きが高速で
ある反面、該ポペット弁１２のストローク量が極めて小
さく、従ってこのような弁装置を適用することができる
被制御装置が限定されてしまい、汎用性に乏しいという
課題がある。

そこで本発明はこのような従来の各種弁装置が有してい
る課題をなくし、作動時に電磁ノイズを発生することが
なく、且つ可動心のストローク量を任意に選べることが
できる上、高速作動を可能とし、しかも装置全体の軽量
化と簡易化がはかれて製作が容易な弁装置を提供するこ
とを目的とするものである。

課題を解決するための手段本発明は上記の目的を達成するために、一端に開口部を
有するバルブハウジングの内方に、弾性体で成る平板状
の接続部及び該接続部の両端部から略垂直方向に突設さ
れた弾性体で成る一対の駆動足とによって構成された移
動子及び該移動子に固定されて前記両駆動足に振動を与
える圧電振動子又は電歪振動子とから成る超音波リニア
モータを収納固定するとともに、バルブハウジングの開
口部には前記超音波リニアモータにより駆動される可動
心をスライド自在に挿通し、且つ前記バルブハウジング
と移動子との間に該移動子を可動心細へ押圧する付勢力
を保持するスプリング手段を配備した構成にしである。

作用超音波リニアモータを構成する振動子に高周波電圧を印
加すると、該振動子が周波数に応じた伸縮動作をおこな
い、共振周波数の異なる一対の駆動足に位相の異なる振
動変位を発生させて、この振動変位によって移動子が可
動心を左右方向へ移動させることができる。この時スプ
リング手段の付勢力によって移動子の駆動足が可動心の
面に対して常時適度に圧接され、上記移動子及び可動心
との摩擦力に基づく移動が安定して継続される。

従って該可動心に所定形状の弁体を取着しておくことに
よって、該弁体によって各種流体の流動を制御すること
ができるという作用がもたらされる。

実施例以下図面を参照して本発明にかかる弁装置の一実施例を
説明する。

第１図に示した構成において、２１は一端に開口部２１
ａを有するバルブハウジングであって、このバルブハウ
ジング２１の内方にガイド部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
が設けられ、且つバルブハウジング２１の略中心位置に
前記開口部２１ａに連通ずる中空部２３が形成されてい
る。２４はバ゛　　ルブハウジング２１の外方から中空
部２３内に挿脱自在に挿通された可動心であり、この可
動心２４は第２図に示した如く半円筒状部材を主体とし
てその上面に平坦部２４ａが形成されている。又ガイド
部材２２ｃの表面に溝部３０．３０が形成されて、この
溝部３０．３０と前記可動心２４間にベアリング３１．
３１が配置されていて、可動心２４が中空部２３の内方
を自在に移動可能となっている。

更に前記ガイド部材２２ａ、２２ｂの中間部位に凹部２
５が形成され、該凹部２５内には、支持体２５ａ、２５
ｂに支持された超音波リニアモータ２６が収納されてい
て、バルブハウジング２１の孔部２１　ａを介して導入
されたリード線２７゜２７が上記超音波リニアモータ２
６に接続されている。３２ははバルブハウジング２１と
超音波リニアモータ２６との間に配備されて、該超音波
リニアモータ２６を可動心２４側に押圧するスプリング
手段としての皿ばねである。

次に第３図により前記超音波リニアモータ２６の一例を
説明する。即ちこの超音波リニアモータ２６は移動子３
５と圧電振動子又は電歪振動子（以下単に振動子という
）３６を主体として構成されていて、上記移動子３５は
弾性体で成る平板状の接続部３５ａと、この接続部３５
ａの両端部から垂直方向に突設された一対の駆動足３５
ｂ。

３５ｃとから成っている。更に上記駆動足３５ｂ。

３５ｃの先端部に摩擦部材３５ｄ、３５ｅが固着されて
いて、前記可動心２４に対して適度な摩凍力を持って当
接するようにしている。尚本実施例の場合にあっては摩
掠部材３５ｄ、３５ｅが可動心２４に形成された前記平
坦部２４ａ（第２図）上に当接しており、両者の接触面
積を大きくして摩擦力をより一層高めるようにしている
。尚第２図の段差部２４ｂ、２４ｂは可動心２４の移動
範囲を限定するストッパとしての機能を有している。

前記駆動足３５ｂ、３５ｃはその厚み、即ち図示の寸法
Ａと寸法Ｂとが異なっており、そのため両駆動足３５ｂ
、３５ｃの共振周波数も異なり、且つ振動変位も相違し
ている。

一方振動子３６はスペーサ３７．３７を介して前記駆動
足３５ｂ、３５ｃ間に挟着固定されている。ここでスペ
ーサ３７．３７と駆動足３５ｂ。

３５ｃとは例えばエポキシ系の接着剤によって接着され
ている。この振動子３６に対して前記リード線２７．２
７が接続されて、該リード線２７゜２７を介して図外の
電源から振動子３６に駆動電力が供給される。

上記駆動足３５ｂ、３５ｃ及び接続部３５ａは弾性材料
、例えばアルミニウム、黄銅、ステンレス、鉄、ガラス
材料、ジュラルミン或はこれらを複合した材料等の振動
を良好に伝達し得る弾性材料から構成される。

又振動子３６は積層型の圧電素子、又は電歪素子から構
成されており、上記以外にも単板の圧電、電歪振動子、
又は単板の圧電、電歪振動子と弾性振動体を組み合わせ
た所謂ランジュバン振動子等を用いることが出来る。こ
の振動子３６に駆動周波電圧を加えると、その周波電圧
の周波数に応じ　　。

た周波数で伸縮する。そしてこの伸縮が共振周波数の異
なる駆動足３５ｂ、３５ｃに伝達されて、該駆動足３５
ｂ、３５ｅに駆動力を付与することが出来る。

本発明゛にかがる弁装置の動作を以下に説明する。

先ず図外の操作スイッチを操作して、モータ駆動用電源
から前記リード線２７．２７に特定の駆動周波数を持つ
駆動電圧を加えると、この駆動電圧が超音波リニアモー
タ２６の振動子３６に印加され、該振動子３６が周波数
に応じた振動を開始するとともにこの振動が両駆動足３
５ｂ、３５ｃに伝えられる。駆動足ａｓｂ、３５ｃはそ
の共振周波数が異なっているので、両者の振動変位も異
なり、駆動足３５ｂ、３５ｃの先端部が楕円振動して該
先端部に取り付けられた摩擦部材３５ｄ、３５ｅと可動
心２４との摩擦力によって該可動心２４が中空部２３内
を左動又は右動する。この左動又は右動の選択は、振動
子３６に印加する駆動電圧の周波数を変えることによっ
て切り換えることができる。この時スプリング手段とし
ての皿ばね３２は移動子３５の上方から該移動子３５の
駆動足３５ｂ、３５ｃを可動心２４側に押圧するので、
該駆動足３５ｂ、３５ｃと可動心２４とは常時適度に圧
接されており、駆動足３５ｂ、３５ｅの位相の異なる前
記振動変位が可動心２４側に伝えられて、該可動心２４
の移動がスムーズに進行する。

前記駆動足３５ｂと駆動足３５ｃとの共振周波数の差は
、前記振動変位が交互に生じるように選択されている。

上記共振周波数自体は、各駆動足の長さの変更及び材質
の変更等によって任意の値とすることが出来て、所望の
移動特性を有するリニアモータを得ることができる。又
移動子３５の走行速度は駆動電圧を変更することによっ
て自在に調節することが出来る。

可動心２４の移動を停止する際には、超音波リニアモー
タ２６に対する駆動電圧の供給を停止すれば良い。

本実施例によれば、可動心２４のストローク量を大きく
することができて９例えば該ストロークｈｔを１０ｇ＋
ｍ（こすることが容易であり、又該ストローク量をＩｘ
ｍとした場合には超音波リニアモータ２６自体は３００
〜４００ｗｍの直線運動が可能であるため、約２００Ｈ
ｚの高速駆動を行わせることができる。更に可動心２４
を駆動する立ち上がり、立ち下がり時のオーバーシュー
トも極めて小さいという作用が得られる。

発明の効果以上詳細に説明した如く、本発明にかかる弁装置によれ
ば、一端に開口部を有するバルブハウジングの内方に、
弾性体で成る平板状の接続部及び該接続部の両端部から
略垂直方向に突設された弾性体で成る一対の駆動足とに
よって構成された移動子及び該移動子に固定されて前記
両駆動足に振動を与える圧電振動子又は電歪振動子とか
ら成る超音波リニアモータを収納固定するとともに、バ
ルブハウジングの開口部には前記超音波リニアモータに
より駆動される可動心をスライド自在に挿通し、且つ前
記バルブハウジングと移動子との間に該移動子を可動心
側へ押圧する付勢力を保持するスプリング手段を配備し
た構成にしたので、以下に記す作用効果がもたらされる
。即ちバルブハウジングの内方に収納固定された超音波
リニアモータの振動子に所定の周波電圧を印加すること
によって、該振動子が周波数に応じた伸縮動作を行い、
共振周波数の異なる一対の駆動足に位相の異なる振動変
位を発生させて、この振動変位によって移動子が押圧さ
れた可動心をバルブハウジングの内方に形成された中空
部に沿って移動させることができる。その際バルブハウ
ジングと移動子との間に配備したスプリング手段の付勢
力によって移動子の前記駆動足が可動心の面に対して常
時圧接され、該駆動足と可動６面との摩擦力に基づく可
動心の移動を安定して継続することができて、該可動心
に固定された弁体をスムーズに操作させることが出来る
。又可動心の在勤、左動は駆動電圧の周波数を変えるこ
とによって切り換え可能であるから、リターンスプリン
グ等の復帰手段を必要としない利点があり、更に可動心
のストローク量も自在に設定することができるので、汎
用性が広いという効果が得られる。又駆動時に電磁ノイ
ズが発生することがないので、他の機器に悪影響を与え
てしまう惧れかない。

更に本発明によれば超音波リニアモータ及びバルブハウ
ジング等の重量が小であるため、装置自体の重量の軽減
化及び小形化が可能であり、且つ設置のための大きなス
ペースを必要としない利点がある。又装置自体の構成が
簡易化され、可動心が特定の材料に限定されることもな
いので、製作及び組付性が良好となり、コストが低廉に
なる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる弁装置の一実施例を示す要部断
面図、第２図は同可動心の形状例を示す斜視図、第３図
は本発明で用いた超音波リニアモータの一例を示す正面
図、第４図、第５図は従来の弁装置例を示す要部断面図
である。２１−−−バルブハウジング、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
・・・ガイド部材、２３・・・中空部、２４・・・可動
心、２４ａ・・・平坦部、２６・・・超音波リニアモー
タ、３１・・・ベアリング、３２・・・皿ばね（スプリ
ング手段）、３５・・・移動子、３５ａ・・・接続部、
３５ｂ、３５ｃ”・駆動足、３５ｄ、３５ｅ”・摩擦部
材、３６・・・振動子、３７・・・スペーサ、外２名第４図第５図１リ　　　＋＋　　　　１２２１・・・バルブハウジング２１ａ・・・開口部２４・・・可動心２６・・・超音波リニアモータ３０・・・溝部３目・・・ベアリング３２・・・皿ばね（スプリング手段）３５・・移動子３５ａ・・・接続部　　　　　　　　　　稠３５ｂ、　
３５ｅ−駆動足３５ｄ・・・摩擦部材３６・・振動子３７・スペーサ第１図へＩ／ｌピン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端に開口部を有するバルブハウジングの内方に
、弾性体で成る平板状の接続部及び該接続部の両端部か
ら略垂直方向に突設された弾性体で成る一対の駆動足と
によって構成された移動子及び該移動子に固定されて前
記両駆動足に振動を与える圧電振動子又は電歪振動子と
から成る超音波リニアモータを収納固定するとともに、
バルブハウジングの開口部には前記超音波リニアモータ
により駆動される可動心をスライド自在に挿通し、且つ
前記バルブハウジングと移動子との間に該移動子を可動
心側へ押圧する付勢力を保持するスプリング手段を配備
したことを特徴とする弁装置。