JPH069164U - Giant magnetostrictive actuator - Google Patents
Giant magnetostrictive actuatorInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超磁歪ロッドが熱膨張するのを防止し、特性
不良の発生をなくす。
【構成】 超磁歪ロッド11を収容するストッパ筒9の
外側には、コイルボビン6との間にガス封入部10を設
け、該ガス封入部10内に断熱性を有する空気、窒素、
二酸化炭素等のガスGを封入し、電磁コイル7からの熱
を遮断して超磁歪ロッド11に熱が伝わるのを防止す
る。電磁コイル7が発熱しても、この熱が超磁歪ロッド
11に伝わるのを防止でき、該超磁歪ロッド11が熱膨
張して長さ寸法が変化し、ばね受3の先端に設ける弁体
4が弁座から不用意に離座してシール不良等が発生する
のを防止できる。
(57) [Abstract] [Purpose] Prevents the giant magnetostrictive rod from expanding thermally and eliminates the occurrence of characteristic defects. A gas sealing part 10 is provided between the coil cylinder 6 and the coil bobbin 6 outside the stopper cylinder 9 for accommodating the giant magnetostrictive rod 11, and the gas sealing part 10 has heat insulating air, nitrogen,
A gas G such as carbon dioxide is enclosed to block heat from the electromagnetic coil 7 and prevent heat from being transferred to the giant magnetostrictive rod 11. Even if the electromagnetic coil 7 generates heat, this heat can be prevented from being transmitted to the giant magnetostrictive rod 11, the giant magnetostrictive rod 11 is thermally expanded and its length is changed, and the valve body 4 provided at the tip of the spring bearing 3 is Can be prevented from being unintentionally separated from the valve seat, resulting in a defective seal or the like.
Description
【0001】[0001]
本考案は、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。 The present invention relates to a giant magnetostrictive actuator suitably used in, for example, a giant magnetostrictive injection valve and an on-off valve, and more particularly to a giant magnetostrictive actuator capable of preventing characteristics from changing due to thermal expansion.
【0002】[0002]
一般に、筒状のケーシングと、該ケーシングの軸方向に伸長して該ケーシング 内に設けられ、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、磁 場がかけられたときに軸方向に伸縮する超磁歪ロッドと、該超磁歪ロッドの周囲 に位置して前記ケーシング内に設けられ、外部から通電されることにより該超磁 歪ロッドに磁場をかける電磁コイルと、前記ケーシングの他端側に設けられ、該 ケーシング内で前記超磁歪ロッドを軸方向に位置決めする位置決め部材とからな 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3−24317 4号公報等により知られている。 Generally, a cylindrical casing and an axial direction when the magnetic field is applied to drive an object to be driven which is provided in the casing by extending in the axial direction of the casing and provided on one end side of the casing. A giant magnetostrictive rod that expands and contracts, an electromagnetic coil that is provided inside the casing around the giant magnetostrictive rod, applies a magnetic field to the giant magnetostrictive rod by being energized from the outside, and the other end of the casing. A fuel injection valve using a giant magnetostrictive actuator, which is provided on the side of the casing and comprises a positioning member for axially positioning the giant magnetostrictive rod in the casing, is known from, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-243174. ing.
【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内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、超磁歪ロッドの一端 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ロッドが縮小したとき に、該超磁歪ロッド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。In this type of conventional fuel injection valve, a valve seat having a fuel injection port is provided on one end side of the casing, and an inward opening type valve body to be driven should be seated on the valve seat. , The valve body is always urged in the valve closing direction by a valve spring, and one end side of the giant magnetostrictive rod is fixed to the valve body, and when the giant magnetostrictive rod is contracted by the magnetic field from the electromagnetic coil, the giant magnetostrictive rod is The rod lifts the valve body against the valve spring, and the fuel in the casing is injected from the injection port to the outside.
【0004】 また、ケーシングの他端側には、前記超磁歪ロッドの他端側端面に当接する位 置決め部材としての蓋体を設け、該蓋体により超磁歪ロッド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 、超磁歪ロッド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確実にリフトさせるようになっ ている。Further, a lid body as a positioning member that abuts on the other end side end surface of the giant magnetostrictive rod is provided on the other end side of the casing, and the giant magnetostrictive rod is seated together with the valve body by the lid body. The spring load of the valve spring is adjusted by pressing the valve spring toward the side. When the giant magnetostrictive rod is contracted and deformed by the magnetic field from the electromagnetic coil, the giant magnetostrictive rod is restricted from being separated from the lid body, and the valve body is reliably lifted against the valve spring.
【0005】[0005]
ところで、上述した従来技術では、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ロ ッドをケーシング内で軸方向に位置決めするようにしているから、超磁歪ロッド の周囲に設けた電磁コイルが外部からの通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ロッド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、超磁歪ロッドはケーシングに比較して熱膨張率が大きく、蓋体は ケーシングに一体的に固定されているので、超磁歪ロッドは熱膨張時に弁体側に 向けて伸びてしまう。 By the way, in the above-mentioned conventional technique, a valve body to be driven is provided on one end side of the casing, and a lid body is provided on the other end side of the casing, and the giant magnetostrictive rod is provided between the lid body and the valve body. Since the magnet is positioned in the casing in the axial direction, when the electromagnetic coil provided around the supermagnetostrictive rod generates heat due to external energization, the supermagnetostrictive rod and the lid body are affected by the thermal effect at this time. Thermal expansion may occur in the axial direction with the valve body. Since the giant magnetostrictive rod has a larger coefficient of thermal expansion than the casing and the lid is integrally fixed to the casing, the giant magnetostrictive rod expands toward the valve body side during thermal expansion.
【0006】 このため従来技術では、超磁歪ロッドの熱膨張によって弁ばねのばね荷重が変 化するばかりでなく、電磁コイルからの磁場によって超磁歪ロッドを変形させた ときに、弁体のリフト量が変化し、噴射流量の特性等が熱影響によって変動する という問題がある。また、駆動対象物となる弁体を外開き式とし、超磁歪ロッド が伸び変形したときに弁体を開弁させる構成とすると、超磁歪ロッドの熱膨張に 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。Therefore, in the prior art, not only the spring load of the valve spring changes due to thermal expansion of the giant magnetostrictive rod, but also the lift amount of the valve element when the giant magnetostrictive rod is deformed by the magnetic field from the electromagnetic coil. Changes, and there is a problem that the characteristics of the injection flow rate and the like change due to thermal effects. In addition, if the valve body to be driven is an open type and the valve body is opened when the giant magnetostrictive rod expands and deforms, the valve body is displaced in the valve opening direction due to thermal expansion of the giant magnetostrictive rod. Then, the valve seat may be separated from the valve seat, which may cause a seal failure.
【0007】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は電磁コイル から発生する熱が超磁歪ロッドに伝えられるのを効果的に遮断でき、超磁歪ロッ ドが軸方向に熱膨張するのを防止できると共に、例えば弁体等の駆動対象物を安 定して駆動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。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The present invention can effectively prevent the heat generated from the electromagnetic coil from being transferred to the giant magnetostrictive rod, so that the giant magnetostrictive rod can be axially moved. It is an object of the present invention to provide a giant magnetostrictive actuator capable of preventing thermal expansion of the actuator and stably driving a driven object such as a valve body.
【0008】[0008]
上述した課題を解決するために第1の考案は筒状のケーシングと、該ケーシン グの軸方向に伸長して該ケーシング内に設けられ、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、磁場がかけられたときに軸方向に伸縮する超磁 歪ロッドと、該超磁歪ロッドの周囲に位置して前記ケーシング内に設けられ、外 部から通電されることにより該超磁歪ロッドに磁場をかける電磁コイルとからな る超磁歪式アクチュエータにおいて、前記超磁歪ロッドと電磁コイルとの間には 該電磁コイルからの熱が超磁歪ロッドに及ぶのを遮断する断熱手段を設けたこと を特徴としてなる構成を採用している。 In order to solve the above-mentioned problems, a first invention is to drive a cylindrical casing and an object to be driven which is provided inside the casing by extending in the axial direction of the casing and provided at one end side of the casing. Therefore, a giant magnetostrictive rod that expands and contracts in the axial direction when a magnetic field is applied, and a giant magnetostrictive rod that is provided inside the casing located around the giant magnetostrictive rod and is energized from the outside In a giant magnetostrictive actuator consisting of an electromagnetic coil for applying a magnetic field, a heat insulating means for blocking heat from the electromagnetic coil from reaching the giant magnetostrictive rod is provided between the giant magnetostrictive rod and the electromagnetic coil. The characteristic configuration is adopted.
【0009】 また、第2の考案は筒状のケーシングと、該ケーシングの軸方向に伸長して該 ケーシング内に設けられ、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、磁場がかけられたときに軸方向に伸縮する超磁歪ロッドと、該超磁歪ロ ッドの周囲に位置して前記ケーシング内に設けられたコイルボビンと、該コイル ボビンに巻回され、外部から通電されることにより前記超磁歪ロッドに磁場をか ける電磁コイルとからなる超磁歪式アクチュエータにおいて、前記コイルボビン は前記電磁コイルからの熱が超磁歪ロッドに及ぶのを遮断する断熱性材料によっ て形成したことを特徴としてなる構成を採用している。A second invention is a cylindrical casing and a magnetic field for driving an object to be driven which is provided inside the casing by extending in the axial direction of the casing and which is provided on one end side of the casing. A giant magnetostrictive rod that expands and contracts in the axial direction when applied, a coil bobbin provided in the casing around the giant magnetostrictive rod, wound around the coil bobbin, and energized from the outside. Thus, in a giant magnetostrictive actuator consisting of an electromagnetic coil that applies a magnetic field to the giant magnetostrictive rod, the coil bobbin is made of a heat insulating material that blocks heat from the electromagnetic coil from reaching the giant magnetostrictive rod. Is adopted.
【0010】[0010]
上記構成により、電磁コイルが通電によって発熱しても、このときの熱が超磁 歪ロッドに伝わるのを断熱手段または断熱性を有するコイルボビンによって遮断 でき、超磁歪ロッドが熱膨張するのを防止できる。 With the above configuration, even if the electromagnetic coil generates heat due to energization, the heat at this time can be blocked from being transmitted to the giant magnetostrictive rod by the heat insulating means or the coil bobbin having the heat insulating property, and the giant magnetostrictive rod can be prevented from thermally expanding. .
【0011】[0011]
以下、本考案の実施例を図1ないし図4に基づき説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0012】 図1および図2は本考案の第1の実施例を示している。1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
【0013】 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 、超磁歪式噴射弁の外枠を構成する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1A,1Bとなり、該ケーシング1の内周側にはカシメ 部1A,1B間で軸方向にそれぞれ所定寸法離間して環状段部1C,1D,1E が形成されている。また、該ケーシング1には環状段部1D、1E間で径方向に 燃料の流入穴1Fが穿設され、該流入穴1Fには燃料ポンプが配管(いずれも図 示せず)を介して接続され、燃料をケーシング1内に流入させる。In the drawings, reference numeral 1 denotes a cylindrical casing which is formed of a magnetic material such as electromagnetic stainless steel into a stepped cylindrical shape and constitutes an outer frame of a giant magnetostrictive injection valve. The casing 1 has both upper and lower ends. The sides are caulked portions 1A, 1B, and annular step portions 1C, 1D, 1E are formed on the inner peripheral side of the casing 1 so as to be spaced from each other by a predetermined distance in the axial direction between the caulked portions 1A, 1B. Further, a fuel inflow hole 1F is formed in the casing 1 in a radial direction between the annular step portions 1D and 1E, and a fuel pump is connected to the inflow hole 1F via a pipe (neither is shown). , The fuel is flowed into the casing 1.
【0014】 2はケーシング1の下端側内周に設けられた弁座部材を示し、該弁座部材2は 耐摩耗性の高い材料により比較的厚肉の円板状に形成され、該弁座部材2はケー シング1のカシメ部1Bと環状段部1Eとの間にカシメ固定され、ケーシング1 の下端側を閉塞している。また、該弁座部材2の中心側には燃料の噴射口2Aが 穿設され、該噴射口2Aの周囲には外向きに擂り鉢状の弁座2Bが形成されてい る。Reference numeral 2 denotes a valve seat member provided on the inner periphery of the lower end side of the casing 1, and the valve seat member 2 is formed of a material having high wear resistance into a relatively thick disc shape, The member 2 is fixed by caulking between the caulking portion 1B of the casing 1 and the annular step portion 1E, and closes the lower end side of the casing 1. Further, a fuel injection port 2A is formed on the center side of the valve seat member 2, and a mortar-shaped valve seat 2B is formed outwardly around the injection port 2A.
【0015】 3はケーシング1内の下端側に設けられたばね受を示し、該ばね受3は、ケー シング1の環状段部1D,1E間でケーシング1内に摺動可能に挿嵌された円板 状のばね受部3Aと、該ばね受部3Aの下面中央から下向きに突設された円柱状 のボス部3Bとから大略構成され、ばね受部3Aの上面側中央には浅底の凹部3 Cが形成されている。そして、ばね受3の凹部3C内には後述する超磁歪ロッド 11の下端が嵌合して取付けられている。Reference numeral 3 denotes a spring bearing provided on the lower end side in the casing 1, and the spring bearing 3 is a circle slidably fitted in the casing 1 between the annular step portions 1D and 1E of the casing 1. The spring receiving portion 3A is generally composed of a plate-shaped spring receiving portion 3A and a cylindrical boss portion 3B protruding downward from the center of the lower surface of the spring receiving portion 3A. 3 C is formed. The lower end of a giant magnetostrictive rod 11, which will be described later, is fitted and mounted in the recess 3C of the spring receiver 3.
【0016】 4はケーシング1の下端側に該ケーシング1の外側から取付けられた駆動対象 物としての弁体を示し、該弁体4は、棒状の弁軸4Aと、該弁軸4Aの下端から 拡開するように弁軸4Aに一体形成された半球状の弁部4Bとから構成されてい る。そして、該弁体4は弁軸4Aの上端を前記弁座部材2の噴射口2Aを介して ケーシング1内に挿入し、ばね受3のボス部3Bの下端に該弁軸4Aの上端を固 着して取付けられている。そして、該弁体4はばね受3と共に超磁歪ロッド11 の伸縮時に軸方向に変位し、弁部4Bが弁座部材2の弁座2Bに離着座すること により開,閉弁を行う。Reference numeral 4 denotes a valve body as a drive target which is attached to the lower end side of the casing 1 from the outside of the casing 1. The valve body 4 includes a rod-shaped valve shaft 4A and a lower end of the valve shaft 4A. It is composed of a hemispherical valve portion 4B integrally formed with the valve shaft 4A so as to open. Then, the valve body 4 inserts the upper end of the valve shaft 4A into the casing 1 through the injection port 2A of the valve seat member 2, and fixes the upper end of the valve shaft 4A to the lower end of the boss portion 3B of the spring receiver 3. It is worn and installed. The valve body 4 is axially displaced together with the spring bearing 3 when the giant magnetostrictive rod 11 is expanded and contracted, and the valve portion 4B is seated on the valve seat 2B of the valve seat member 2 to open and close the valve.
【0017】 5はばね受3のボス部3B周囲に位置してばね受部3Aと弁座部材2との間に 配設された付勢手段としての設定ばねを示し、該設定ばね5はばね受3のばね受 部3Aを介して超磁歪ロッド11を常時上向きに付勢し、超磁歪ロッド11に初 期荷重を付与している。Reference numeral 5 denotes a setting spring that is located around the boss portion 3B of the spring receiver 3 and that is arranged between the spring receiving portion 3A and the valve seat member 2 and serves as a biasing means. The giant magnetostrictive rod 11 is constantly urged upward through the spring bearing portion 3A of the bridge 3 to apply an initial load to the giant magnetostrictive rod 11.
【0018】 6はケーシング1内に配設された段付円筒状のコイルボビンを示し、該コイル ボビン6の内周側は軸方向に伸長するストッパ挿入穴6Aとなっている。Reference numeral 6 denotes a stepped cylindrical coil bobbin arranged in the casing 1, and an inner peripheral side of the coil bobbin 6 has a stopper insertion hole 6A extending in the axial direction.
【0019】 7は該コイルボビン6に巻回された電磁コイルを示し、該電磁コイル7はコイ ルボビン6の上端側に立設された端子ピン8,8に接続され、外部からの通電に より励磁されて磁場を発生させる。そして、該電磁コイル7は超磁歪ロッド11 に磁場をかけることによって、この超磁歪ロッド11を軸方向に伸び変形させ、 ばね受3に固着された弁体4を開弁方向に駆動する。Reference numeral 7 denotes an electromagnetic coil wound around the coil bobbin 6, and the electromagnetic coil 7 is connected to terminal pins 8 and 8 erected on the upper end side of the coil bobbin 6 and excited by external energization. And generate a magnetic field. By applying a magnetic field to the giant magnetostrictive rod 11, the electromagnetic coil 7 axially expands and transforms the giant magnetostrictive rod 11, and drives the valve body 4 fixed to the spring bearing 3 in the valve opening direction.
【0020】 9は前記コイルボビン6のストッパ挿入穴6A内に設けられたストッパ筒を示 し、該ストッパ筒9は超磁歪ロッド11に近い熱膨張率を有した非磁性材料によ り細長い筒状に形成され、コイルボビン6のストッパ挿入穴6A内を軸方向に伸 びる筒状部9Aと、該筒状部9Aの上端側を閉塞したストッパ部9Bと、該筒状 部9Aの下端側に設けられた鍔状のフランジ部9Cとから大略構成されている。 また、該ストッパ筒9には筒状部9Aとフランジ部9Cとの間に位置して筒状部 9Aよりも大径の環状蓋部9Dが形成され、該環状蓋部9Dはストッパ筒9をコ イルボビン6のストッパ挿入穴6A内に挿入したときに、該ストッパ挿入穴6A の下端側に嵌合されてストッパ挿入穴6Aを閉塞する。そして、該ストッパ筒9 とコイルボビン6との間には筒状の空間がガス封入部10として形成され、該ガ ス封入部10内には、例えば断熱作用を有する断熱手段として空気、窒素、二酸 化炭素等のガスGが封入されている。Reference numeral 9 denotes a stopper tube provided in the stopper insertion hole 6 A of the coil bobbin 6, and the stopper tube 9 is an elongated tubular shape made of a nonmagnetic material having a thermal expansion coefficient close to that of the giant magnetostrictive rod 11. A cylindrical portion 9A formed in the axial direction in the stopper insertion hole 6A of the coil bobbin 6, a stopper portion 9B closing the upper end side of the cylindrical portion 9A, and a lower end side of the cylindrical portion 9A. And a flange portion 9C having a flange shape. Further, an annular lid portion 9D having a diameter larger than that of the tubular portion 9A is formed on the stopper tube 9 between the tubular portion 9A and the flange portion 9C, and the annular lid portion 9D serves as the stopper tube 9. When inserted into the stopper insertion hole 6A of the coil bobbin 6, the lower end side of the stopper insertion hole 6A is fitted to close the stopper insertion hole 6A. A tubular space is formed between the stopper cylinder 9 and the coil bobbin 6 as a gas sealing portion 10. Inside the gas sealing portion 10, for example, air, nitrogen, and nitrogen are used as heat insulating means having a heat insulating action. A gas G such as carbon oxide is enclosed.
【0021】 さらに、ストッパ筒9は筒状部9Aがストッパ部9Bおよびフランジ部9Cの 厚さ分を含めて超磁歪ロッド11の全長Lにほぼ対応する長さ寸法をもって形成 され、その熱膨張率も超磁歪ロッド11の熱膨張率にほぼ対応しているので、た とえ電磁コイル7からの熱が超磁歪ロッド11に伝わって超磁歪ロッド11が軸 方向に熱膨張した場合でも、ストッパ筒9はこれにほぼ対応して熱膨張し、超磁 歪ロッド11の熱膨張分をストッパ部9B側で吸収することによって超磁歪ロッ ド11がばね受3を軸方向に変位させるのを防止できるようになっている。Further, in the stopper cylinder 9, the cylindrical portion 9A is formed with a length dimension substantially corresponding to the total length L of the giant magnetostrictive rod 11 including the thicknesses of the stopper portion 9B and the flange portion 9C, and the coefficient of thermal expansion thereof. Also substantially corresponds to the coefficient of thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11, so even if the heat from the electromagnetic coil 7 is transferred to the giant magnetostrictive rod 11 and the giant magnetostrictive rod 11 thermally expands in the axial direction, the stopper cylinder is 9 substantially expands correspondingly and absorbs the thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11 on the stopper portion 9B side, thereby preventing the giant magnetostrictive rod 11 from displacing the spring bearing 3 in the axial direction. It is like this.
【0022】 11はストッパ筒9の筒状部9A内に挿嵌された超磁歪ロッドを示し、該超磁 歪ロッド11は、例えばネオジム(Nd)−鉄母合金またはジスプロシウム(D y)−鉄、テルビウム(Tb)−鉄母合金等の超磁歪材料から正の磁歪特性をも った細長い円柱状ロッドとして形成され、該超磁歪ロッド11は電磁コイル7か らの磁場により、例えば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。また、該 超磁歪ロッド11は、例えば1×10-5/℃程度の熱膨張率α(線膨張係数)を 有し、周囲温度がt℃上昇したときに全長Lに対して軸方向に寸法△L、Reference numeral 11 denotes a giant magnetostrictive rod inserted into the tubular portion 9 A of the stopper barrel 9. The giant magnetostrictive rod 11 is, for example, neodymium (Nd) -iron master alloy or dysprosium (D y) -iron. , A terbium (Tb) -iron master alloy, etc., is formed as a slender cylindrical rod having a positive magnetostrictive characteristic, and the supermagnetostrictive rod 11 is, for example, 1 kOe (kg) by the magnetic field from the electromagnetic coil 7. In the magnetic field of Oersted, it is elongated and deformed in the axial direction at a ratio of 1000 PPM (1000 × 10 −6 ) with respect to the total length L. Further, the giant magnetostrictive rod 11 has a coefficient of thermal expansion α (coefficient of linear expansion) of, for example, about 1 × 10 −5 / ° C., and is dimensioned in the axial direction with respect to the total length L when the ambient temperature rises by t ° C. ΔL,
【0023】[0023]
【数1】 △L=L×α×t だけ熱膨張する。## EQU1 ## Thermal expansion of ΔL = L × α × t.
【0024】 ここで、該超磁歪ロッド11は下端側がストッパ筒9から下向きに突出してば ね受3の凹部3C内に嵌合され、上端側はストッパ筒9のストッパ部9Bに当接 されている。そして、該超磁歪ロッド11は設定ばね5によりばね受3を介して 常時上向きに付勢され、該ばね受3とストッパ筒9との間でコイルボビン6の軸 方向に位置決めされている。Here, the lower end side of the giant magnetostrictive rod 11 projects downward from the stopper cylinder 9 and is fitted into the concave portion 3C of the spring receiver 3, and the upper end side thereof contacts the stopper portion 9B of the stopper cylinder 9. There is. The giant magnetostrictive rod 11 is constantly urged upward by the setting spring 5 via the spring bearing 3 and is positioned between the spring bearing 3 and the stopper cylinder 9 in the axial direction of the coil bobbin 6.
【0025】 12はケーシング1内の上端側に設けられた厚肉円板状の蓋体を示し、該蓋体 12には、下面中央から下向きに突出する円柱状の突起部12Aが一体形成され 、該突起部12Aの径方向外側に離間して一対のシール部材挿嵌穴12B,12 Bが上,下方向に穿設されている。ここで、蓋体12は突起部12Aがコイルボ ビン6のストッパ挿入穴6Aに上側に嵌合され、前記ガス封入部10をガスGの 封入後に閉塞している。そして、該蓋体12の外周側はケーシング1のカシメ部 1Aと環状段部1Cとの間で挟持され、ケーシング1の上端側に固着されている 。また、該蓋体12の各シール部材挿嵌穴12B内には小径筒状の各シール部材 13が挿嵌され、該各シール部材13を介して各端子ピン8がケーシング1外へ と上向きに突出している。Reference numeral 12 denotes a thick disk-shaped lid body provided on the upper end side in the casing 1, and the lid body 12 is integrally formed with a columnar projection 12A projecting downward from the center of the lower surface. A pair of seal member insertion holes 12B, 12B are formed in the upward and downward directions so as to be spaced radially outward of the protrusion 12A. The protrusion 12A of the lid body 12 is fitted in the stopper insertion hole 6A of the coil bobbin 6 on the upper side, and the gas filling portion 10 is closed after the gas G is filled. The outer peripheral side of the lid body 12 is sandwiched between the caulking portion 1A and the annular step portion 1C of the casing 1 and fixed to the upper end side of the casing 1. In addition, the small-diameter cylindrical seal members 13 are inserted into the seal member insertion holes 12B of the lid body 12, and the terminal pins 8 face upward to the outside of the casing 1 through the seal members 13. It is protruding.
【0026】 本実施例による超磁歪式アクチュエータは上述の如き構成を有するもので、次 にその作動について説明する。The giant magnetostrictive actuator according to the present embodiment has the above-mentioned configuration, and its operation will be described below.
【0027】 まず、電磁コイル7に図2中の特性線14の如く噴射パルスを給電し、該電磁 コイル7により超磁歪ロッド11に磁場をかけると、該超磁歪ロッド11はこの ときの磁場の強さに応じて伸び変形し、設定ばね5に抗してばね受3に固着した 弁体4を図2に示す特性線15の如きリフト量をもって下向きに変位させる。そ して、弁体4は超磁歪ロッド11の伸び変形によって下向きに駆動され、弁部4 Bが弁座2Bに離着座することにより開,閉弁動作を行う。First, when an injection pulse is fed to the electromagnetic coil 7 as shown by a characteristic line 14 in FIG. 2 and a magnetic field is applied to the giant magnetostrictive rod 11 by the electromagnetic coil 7, the giant magnetostrictive rod 11 produces a magnetic field at this time. The valve body 4 which is stretched and deformed according to the strength and fixed to the spring bearing 3 against the set spring 5 is displaced downward with a lift amount as shown by a characteristic line 15 shown in FIG. Then, the valve body 4 is driven downward by the extension deformation of the giant magnetostrictive rod 11, and the valve portion 4B is seated on and off the valve seat 2B to perform the opening and closing operations.
【0028】 ここで、弁体4は外開き式の弁体であるから、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4に外 部から作用したときでも、弁体4は弁座2Bに押付けられて着座し続け、電磁コ イル7に噴射パルスを給電するまでは弁体4が不用意に開弁するのを防止できる 。しかし、燃焼室からの熱や電磁コイル7の発熱等による熱影響を受けると、超 磁歪ロッド11は熱膨張し軸方向に伸びてしまう。Here, since the valve body 4 is an outwardly opening type valve body, when the super magnetostrictive injection valve is used as an in-cylinder direct injection type injection valve, the inside of the combustion chamber (not shown) is Even when pressure acts on the valve body 4 from the outside, the valve body 4 is pressed against the valve seat 2B and continues to be seated, and the valve body 4 is inadvertently opened until the electromagnetic coil 7 is supplied with an injection pulse. Can be prevented. However, when it is affected by heat from the combustion chamber or heat generated by the electromagnetic coil 7, the giant magnetostrictive rod 11 thermally expands and expands in the axial direction.
【0029】 この場合、超磁歪ロッド11の上端側端面11Aをストッパ筒9のストッパ部 9Bに替えて、従来技術で述べた如く蓋体等を介してケーシング1に固定すると 、超磁歪ロッド11の熱膨張率αはケーシング1の熱膨張率よりも大きいから、 超磁歪ロッド11は熱膨張による上向きの伸びが規制され、下向きに伸びてしま う。そして、超磁歪ロッド11が下向きに熱膨張すると、これにより弁体4が下 向きに押動され、最悪の場合には弁体4の弁部4Bが弁座2Bから離座してシー ル不良の原因となる。また、噴射パルスを電磁コイル7に給電して超磁歪ロッド 11を伸び変形させるときには、超磁歪ロッド11の熱膨張分が伸び量に加算さ れ、弁体4は図2中に仮想線で示す特性線16の如くリフト量の特性が変化して しまう。In this case, when the upper end side end surface 11 A of the giant magnetostrictive rod 11 is replaced with the stopper portion 9 B of the stopper tube 9 and fixed to the casing 1 via the lid or the like as described in the prior art, Since the coefficient of thermal expansion α is larger than the coefficient of thermal expansion of the casing 1, the upward expansion of the giant magnetostrictive rod 11 is restricted by the thermal expansion, and the giant magnetostrictive rod 11 expands downward. Then, when the giant magnetostrictive rod 11 thermally expands downward, the valve body 4 is pushed downward by this, and in the worst case, the valve portion 4B of the valve body 4 separates from the valve seat 2B and seal failure occurs. Cause of. Further, when the injection pulse is supplied to the electromagnetic coil 7 to expand and deform the giant magnetostrictive rod 11, the amount of thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11 is added to the amount of expansion, and the valve body 4 is shown by a virtual line in FIG. The characteristic of the lift amount changes as shown by the characteristic line 16.
【0030】 そこで、本実施例では、超磁歪ロッド11を収容するストッパ筒9の外側に、 コイルボビン6との間に筒状の空間としてのガス封入部10を設け、該ガス封入 部10内には断熱性を有する空気、窒素、二酸化炭素等のガスGを封入し、電磁 コイル7が通電によって発熱しても、ガス封入部10内に封入したガスGによっ て熱を遮断でき、超磁歪ロッド11に電磁コイル7からの熱が伝わるのを防止で きるようにしている。Therefore, in the present embodiment, a gas sealing portion 10 as a cylindrical space is provided between the coil bobbin 6 and the stopper cylinder 9 that houses the giant magnetostrictive rod 11, and the gas sealing portion 10 is provided with the gas sealing portion 10. Is filled with a gas G having a heat insulating property such as air, nitrogen, carbon dioxide, etc., and even if the electromagnetic coil 7 generates heat due to energization, the heat can be blocked by the gas G enclosed in the gas enclosure 10 and thus the giant magnetostriction is generated. The heat from the electromagnetic coil 7 is prevented from being transmitted to the rod 11.
【0031】 これによって、当該超磁歪式アクチュエータを使用している間に電磁コイル7 が発熱しても、この熱が超磁歪ロッド11に伝わって該超磁歪ロッド11が温度 上昇するのを防止することができ、該超磁歪ロッド11が熱膨張によって長さ寸 法が変化し、ばね受3の先端に設ける弁体4が弁座から不用意に離座してシール 不良等が発生するのを防止できる。Thus, even if the electromagnetic coil 7 generates heat while using the giant magnetostrictive actuator, this heat is prevented from being transmitted to the giant magnetostrictive rod 11 and raising the temperature of the giant magnetostrictive rod 11. The length dimension of the giant magnetostrictive rod 11 changes due to thermal expansion, and the valve body 4 provided at the tip of the spring bearing 3 is inadvertently separated from the valve seat to cause sealing failure. It can be prevented.
【0032】 また、本実施例では、ストッパ筒9を超磁歪ロッド11の熱膨張率αに近い熱 膨張率をもった非磁性材料により筒状に形成すると共に、該ストッパ筒9の全長 を超磁歪ロッド11の全長Lにほぼ対応させて形成し、ストッパ筒9内に収納し た超磁歪ロッド11の上端側端面11Aをストッパ部9Bに押付け、該超磁歪ロ ッド11をケーシング1内で軸方向に位置決めするようにしている。これにより 、超磁歪ロッド11が外部からの熱影響で僅かでも熱膨張するときには、このと きにストッパ筒9の筒状部9Aもほぼ同様に熱膨張するから、ストッパ筒9のス トッパ部9B側で超磁歪ロッド11の熱膨張分を吸収して相殺でき、超磁歪ロッ ド11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。そして 、設定ばね5のばね荷重が超磁歪ロッド11の熱膨張によって変化するのを防止 でき、超磁歪ロッド11に一定の初期荷重を付与し続けることができる。Further, in this embodiment, the stopper tube 9 is formed in a tubular shape from a non-magnetic material having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion α of the giant magnetostrictive rod 11, and the stopper tube 9 has an overall length exceeding 100 mm. The upper end side end surface 11A of the super magnetostrictive rod 11 which is formed so as to correspond to the total length L of the magnetostrictive rod 11 and is housed in the stopper cylinder 9 is pressed against the stopper portion 9B, and the supermagnetostrictive rod 11 is set in the casing 1. It is positioned in the axial direction. As a result, when the giant magnetostrictive rod 11 thermally expands even slightly due to the influence of heat from the outside, the tubular portion 9A of the stopper cylinder 9 also thermally expands in the same manner at this time, so that the stopper portion 9B of the stopper cylinder 9 is expanded. On the side, the thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11 can be absorbed and offset, and the upward extension due to the thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11 can be allowed and the downward extension can be prevented. The spring load of the setting spring 5 can be prevented from changing due to the thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11, and a constant initial load can be continuously applied to the giant magnetostrictive rod 11.
【0033】 従って、本実施例によれば、超磁歪ロッド11の熱膨張を効果的に抑えること ができると共に、わずかでも超磁歪ロッド11が熱膨張した場合には、この熱膨 張による超磁歪ロッド11の寸法変化をストッパ筒9の熱膨張による寸法変化で 相殺でき、弁体4のリフト量特性が変化するのを確実に防止できると共に、弁体 4を図2中の特性線15の如く正規のリフト量で駆動でき、弁座2Bと弁部4B との間でシール不良等の問題が発生するのを解消できる。Therefore, according to the present embodiment, the thermal expansion of the giant magnetostrictive rod 11 can be effectively suppressed, and even if the giant magnetostrictive rod 11 thermally expands even a little, the giant magnetostrictive strain due to this thermal expansion will occur. The dimensional change of the rod 11 can be offset by the dimensional change of the stopper cylinder 9 due to the thermal expansion, and the change of the lift amount characteristic of the valve body 4 can be reliably prevented. It is possible to drive with a normal lift amount, and it is possible to solve the problem of defective sealing between the valve seat 2B and the valve portion 4B.
【0034】 次に、図3は本考案の第2の実施例を示し、本実施例の特徴は、超磁歪式アク チュエータを内開き式の噴射弁に適用し、ストッパ筒をセラミック材料によって 構成したことにある。なお、本実施例では前記第1の実施例と同一の構成要素に 同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which is characterized in that the giant magnetostrictive actuator is applied to an inward opening type injection valve and the stopper cylinder is made of a ceramic material. There is something I did. In this embodiment, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0035】 図中、21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21は前記第1の実施例で述べたケーシン グ1とほぼ同様に形成され、上端側にカシメ部21Aおよび環状段部21B,2 1Cが設けられているものの、該ケーシング21は環状段部21Cの下側が筒状 の嵌合部21Dとなっている。In the figure, reference numeral 21 denotes a cylindrical casing formed of a magnetic material such as electromagnetic stainless steel in a stepped cylindrical shape, and the casing 21 is substantially the same as the casing 1 described in the first embodiment. Although the caulking portion 21A and the annular step portions 21B and 21C are provided on the upper end side of the casing 21, the casing 21 has a tubular fitting portion 21D on the lower side of the annular step portion 21C.
【0036】 22はケーシング21の嵌合部21D内周側に嵌合固着された有蓋筒状のバル ブボディを示し、該バルブボディ22の下端側は弁座部材23によって閉塞され 、該弁座部材23には内側に弁座23Aを有する燃料の噴射口23Bが形成され ている。また、バルブボディ22には蓋部22Aの中央に貫通穴22Bが形成さ れ、該貫通穴22Bには後述の弁軸26Aが筒状のシール部材24を介して摺動 可能に挿嵌されている。そして、該バルブボディ22には径方向に燃料の流入穴 25が穿設され、該流入穴25は燃料配管等を介して燃料ポンプ(いずれも図示 せず)からの燃料をバルブボディ22内に流通させるようになっている。Reference numeral 22 denotes a cylindrical tubular body with a lid fitted and fixed to the inner peripheral side of the fitting portion 21D of the casing 21, and the lower end side of the valve body 22 is closed by a valve seat member 23. At 23, a fuel injection port 23B having a valve seat 23A inside is formed. Further, a through hole 22B is formed in the center of the lid portion 22A in the valve body 22, and a valve shaft 26A described later is slidably inserted into the through hole 22B via a cylindrical seal member 24. There is. A fuel inflow hole 25 is bored in the valve body 22 in the radial direction. The inflow hole 25 allows fuel from a fuel pump (neither is shown) to flow into the valve body 22 through a fuel pipe or the like. It is supposed to be distributed.
【0037】 26はケーシング21の下端側に設けられた駆動対象物としての内開き式の弁 体を示し、該弁体26は、バルブボディ22の貫通穴22Bにシール部材24を 介して摺動可能に挿嵌された弁軸26Aと、該弁軸26Aの下端側に一体形成さ れ、弁座部材23の弁座23Aに離着座するポペット型の弁部26Bとから構成 されている。また、該弁体26の弁軸26Aと弁部26Bとの間には環状平板か らなるばね受27が設けられ、該ばね受27とバルブボディ22の蓋部22Aと の間には弁体26を常時閉弁方向に付勢する付勢手段としての弁ばね28が配設 されている。そして、ばね受27には周方向に所定間隔をもって連通穴27A, 27A,…が穿設され、該各連通穴27Aはバルブボディ22内を弁座部材23 内に常時連通させている。Reference numeral 26 denotes an inward opening type valve body provided as a driven object on the lower end side of the casing 21, and the valve body 26 slides in a through hole 22 B of the valve body 22 via a seal member 24. It is configured by a valve shaft 26A that can be inserted and fitted, and a poppet-type valve portion 26B that is integrally formed on the lower end side of the valve shaft 26A and that is seated on and off the valve seat 23A of the valve seat member 23. Further, a spring bearing 27 made of an annular flat plate is provided between the valve shaft 26A of the valve body 26 and the valve portion 26B, and the valve body is provided between the spring bearing 27 and the lid portion 22A of the valve body 22. A valve spring 28 is provided as a biasing means for constantly biasing the valve 26 in the valve closing direction. Communication holes 27A, 27A, ... Are bored in the spring receiver 27 at predetermined intervals in the circumferential direction, and the communication holes 27A allow the valve body 22 to communicate with the valve seat member 23 at all times.
【0038】 29はケーシング21の上端側に固定された環状の蓋体を示し、該蓋体29に は中央に貫通穴29Aが、該貫通穴29Aの径方向外側にはシール部材挿嵌穴2 9B,29Bがそれぞれ上,下方向に穿設されている。そして、各シール部材挿 嵌穴29B内には小径筒状のシール部材30,30が装着され、外部からの雨水 等が各端子ピン31の周囲からコイルボビン6内に浸入するのを防止している。 そして、該蓋体29はケーシング21の環状段部21Bとの間にカシメ部21A によってカシメ固定されている。Reference numeral 29 denotes an annular lid body fixed to the upper end side of the casing 21. The lid body 29 has a through hole 29A at the center thereof, and a seal member insertion hole 2 is provided outside the through hole 29A in the radial direction. 9B and 29B are provided in the upper and lower directions, respectively. Then, small-diameter cylindrical seal members 30, 30 are mounted in the respective seal member insertion holes 29B to prevent rainwater and the like from the outside from entering the coil bobbin 6 from around the terminal pins 31. . The lid 29 is caulked and fixed to the annular step portion 21B of the casing 21 by a caulking portion 21A.
【0039】 32はコイルボビン6のストッパ挿入穴6A内に超磁歪ロッド33と共に挿嵌 されたストッパ筒を示し、該ストッパ筒32は断熱作用の大きなセラミック材料 から細長い筒状に形成され、コイルボビン6のストッパ挿入穴6A内を軸方向に 伸びる筒状部32Aと、該筒状部32Aの上端側を閉塞したストッパ部32Bと 、該筒状部32Aの下端側に設けられた鍔状のフランジ部32Cとから大略構成 されている。また、超磁歪ロッド33は前記第1の実施例で述べた超磁歪ロッド 11とほぼ同様に構成されている。Reference numeral 32 denotes a stopper tube inserted into the stopper insertion hole 6 A of the coil bobbin 6 together with the giant magnetostrictive rod 33. The stopper tube 32 is formed of a ceramic material having a large heat insulating effect into an elongated tube shape, and A tubular portion 32A that extends in the stopper insertion hole 6A in the axial direction, a stopper portion 32B that closes the upper end side of the tubular portion 32A, and a flange-shaped flange portion 32C that is provided on the lower end side of the tubular portion 32A. It is composed of and. The giant magnetostrictive rod 33 has substantially the same configuration as the giant magnetostrictive rod 11 described in the first embodiment.
【0040】 さらに、34は超磁歪ロッド33の変位を弁体26に伝達する変位伝達機構を 示し、該変位伝達機構34は、ケーシング21の嵌合部21C内に摺動可能に挿 嵌され、上,下両面側にボス部35A,35Bが一体に設けられた円板状の摺動 板35と、該摺動板35のボス部35Bから径方向外向きに突設されたブラケッ ト36と、該ブラケット36にピン結合され、下向きに垂下された伝達リンク3 7と、略「く」の字状に屈曲して形成され、ケーシング21の嵌合部21Dにピ ン38を介して回動可能にピン結合された回動リンク39とからなり、該回動リ ンク39は一端側が伝達リンク37にピン結合され、他端側が弁体26の弁軸2 6Aにピン結合されている。Reference numeral 34 denotes a displacement transmission mechanism that transmits the displacement of the giant magnetostrictive rod 33 to the valve body 26. The displacement transmission mechanism 34 is slidably fitted in the fitting portion 21C of the casing 21, A disc-shaped sliding plate 35 integrally provided with boss portions 35A and 35B on both upper and lower sides, and a bracket 36 projecting radially outward from the boss portion 35B of the sliding plate 35. , A transmission link 37 that is pin-connected to the bracket 36 and hangs downward, and is formed by bending in a substantially V-shape, and rotates via a pin 38 to the fitting portion 21D of the casing 21. The rotation link 39 is pin-combined so that the rotation link 39 has one end pinned to the transmission link 37 and the other end pinned to the valve shaft 26A of the valve body 26.
【0041】 ここで、摺動板35のボス部35Aはストッパ筒32の筒状部32A内に下側 から挿嵌され、ストッパ筒32をケーシング21内に固定するときに超磁歪ロッ ド33の下端側端面に所定荷重をもって押付けられている。そして、電磁コイル 7に通電を行い、超磁歪ロッド33を伸び変形させたときには、超磁歪ロッド3 3の下端側がストッパ筒32内で下向きに変位し、ケーシング21の嵌合部21 D内で摺動板35が伝達リンク37と共に下向きに押動されるので、これにより 回動リンク39は矢示A方向に回動され、弁体26を弁ばね28に抗して所望の リフト量で開弁させる。Here, the boss portion 35 A of the sliding plate 35 is inserted into the tubular portion 32 A of the stopper tube 32 from below, and when the stopper tube 32 is fixed in the casing 21, It is pressed against the end face on the lower end side with a predetermined load. Then, when the electromagnetic coil 7 is energized and the giant magnetostrictive rod 33 is expanded and deformed, the lower end side of the giant magnetostrictive rod 33 is displaced downward in the stopper tube 32 and slides in the fitting portion 21 D of the casing 21. Since the moving plate 35 is pushed downward together with the transmission link 37, the rotating link 39 is rotated in the direction of arrow A, and the valve body 26 is opened against the valve spring 28 with a desired lift amount. Let
【0042】 かくして、このように構成される本実施例でも、前記第1の実施例とほぼ同様 の作用効果を得ることができるが、特に本実施例では、超磁歪ロッド33とコイ ルボビン6との間に断熱作用の大きなセラミック材料からなるストッパ筒32を 設けることにより、超磁歪ロッド33をコイルボビン6内で安定して支持するこ とができ、当該超磁歪式アクチュエータの機械的な強度を向上させることができ ると共に、超磁歪ロッド33の伸縮を変位伝達機構34を介して内開き式の弁体 26に伝達することにより、該弁体26を大きなリフト量をもって開,閉弁させ ることができ、高価な超磁歪材料からなる超磁歪ロッド33を短尺に形成するこ とができる。Thus, in this embodiment having the above-described structure, it is possible to obtain substantially the same effects as the first embodiment. However, particularly in this embodiment, the giant magnetostrictive rod 33 and the coil bobbin 6 are connected. By providing the stopper tube 32 made of a ceramic material having a large heat insulating effect between the coils, the giant magnetostrictive rod 33 can be stably supported in the coil bobbin 6, and the mechanical strength of the giant magnetostrictive actuator is improved. In addition, the expansion / contraction of the giant magnetostrictive rod 33 is transmitted to the inward opening type valve body 26 via the displacement transmitting mechanism 34, thereby opening and closing the valve body 26 with a large lift amount. Therefore, the giant magnetostrictive rod 33 made of an expensive giant magnetostrictive material can be formed in a short length.
【0043】 次に、図4は本考案の第3の実施例を示し、本実施例の特徴は、超磁歪式アク チュエータをエンジンの吸気弁または排気弁の弁体を開,閉弁させるためのアク チュエータとして用いると共に、コイルボビンをセラミック等の断熱性材料によ って形成したことにある。Next, FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, which is characterized in that the giant magnetostrictive actuator opens and closes the valve body of the intake valve or the exhaust valve of the engine. In addition to being used as an actuator, the coil bobbin is made of a heat insulating material such as ceramic.
【0044】 図中、41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41は上、下両端側がカシメ部41A,4 1Bとなり、該ケーシング41の内周側にはカシメ部41A,41B間で軸方向 にそれぞれ所定寸法離間して環状段部41C,41D,41Eが形成されている 。In the figure, reference numeral 41 denotes a cylindrical casing formed of a magnetic material such as electromagnetic stainless steel in a stepped cylindrical shape. The casing 41 has caulked portions 41A and 41B at both upper and lower ends thereof, and the casing is On the inner peripheral side of 41, annular stepped portions 41C, 41D, 41E are formed between the crimped portions 41A, 41B with a predetermined distance in the axial direction.
【0045】 42はケーシング41の下端側内周に設けられたロッドガイドを示し、該ロッ ドガイド42は耐摩耗性の高い材料により比較的厚肉の円板状に形成され、その 中心側にはロッド挿通穴42Aが穿設されている。そして、該ロッドガイド42 はケーシング41のカシメ部41Bと環状段部41Eとの間にカシメ固定され、 ケーシング41の下端側を閉塞している。Reference numeral 42 denotes a rod guide provided on the inner circumference of the lower end side of the casing 41. The rod guide 42 is made of a material having high wear resistance and is formed in a relatively thick disc shape. A rod insertion hole 42A is formed. The rod guide 42 is caulked and fixed between the caulking portion 41B of the casing 41 and the annular step portion 41E, and closes the lower end side of the casing 41.
【0046】 43はケーシング41の下端側に設けられた駆動対象物としてのプッシュロッ ドを示し、該プッシュロッド43は、ケーシング41の環状段部41D,41E 間でケーシング41内に摺動可能に挿嵌された円板状のばね受部43Aと、該ば ね受部43Aの下面中央から下向きに突設された円柱状のボス部43Bと、該ボ ス部43Bの下端側から下向きに伸長し、ロッドガイド42のロッド挿通穴42 Aを介してケーシング41外に突出した小径の軸部43Cとから構成され、ばね 受部43Aの上面側中央には浅底の凹部43Dが形成されている。そして、該プ ッシュロッド43の凹部43D内には後述する超磁歪ロッド48の下端が嵌合し て取付けられている。Reference numeral 43 denotes a push rod as a drive target provided on the lower end side of the casing 41, and the push rod 43 is slidable in the casing 41 between the annular step portions 41 D and 41 E of the casing 41. The inserted disc-shaped spring receiving portion 43A, the cylindrical boss portion 43B protruding downward from the center of the lower surface of the spring receiving portion 43A, and the downward extending from the lower end side of the boss portion 43B. And a small diameter shaft portion 43C protruding outside the casing 41 through the rod insertion hole 42A of the rod guide 42, and a shallow recess 43D is formed in the center of the upper surface side of the spring receiving portion 43A. . A lower end of a giant magnetostrictive rod 48, which will be described later, is fitted and attached in the recess 43D of the push rod 43.
【0047】 44はプッシュロッド43のボス部43B周囲に位置してばね受部43Aとロ ッドガイド42との間に配設された付勢手段としての設定ばねを示し、該設定ば ね44はプッシュロッド43のばね受部43Aを介して超磁歪ロッド48を常時 上向きに付勢し、超磁歪ロッド48に初期荷重を付与している。ここで、プッシ ュロッド43の軸部43C先端には、例えば自動車用エンジンの吸気弁または排 気弁の弁体(図示せず)が取付けられ、この弁体は超磁歪ロッド48の伸縮時に 開,閉弁される。Reference numeral 44 denotes a setting spring as an urging means arranged around the boss portion 43B of the push rod 43 and arranged between the spring receiving portion 43A and the rod guide 42. The giant magnetostrictive rod 48 is constantly urged upward through the spring bearing portion 43A of the rod 43 to apply an initial load to the giant magnetostrictive rod 48. Here, a valve body (not shown) of, for example, an intake valve or an exhaust valve of an automobile engine is attached to the tip of the shaft portion 43C of the push rod 43, and the valve body opens when the giant magnetostrictive rod 48 expands or contracts. The valve is closed.
【0048】 45はケーシング41内に配設された段付円筒状のコイルボビンを示し、該コ イルボビン45は断熱性の大きいラミック材料等により段付筒状に形成され、該 コイルボビン45の内側は後述する超磁歪ロッド48が保持される摺動穴45A となっている。Reference numeral 45 denotes a stepped cylindrical coil bobbin disposed in the casing 41. The coil bobbin 45 is formed in a stepped cylindrical shape by a Lamic material or the like having a large heat insulating property, and the inside of the coil bobbin 45 will be described later. The sliding hole 45A holds the giant magnetostrictive rod 48.
【0049】 46はコイルボビン45に巻回された電磁コイルを示し、該電磁コイル46は コイルボビン45の上端側に立設された端子ピン47,47に接続され、外部か らの通電により励磁されて磁場を発生させる。そして、該電磁コイル46は超磁 歪ロッド48に磁場をかけることによって、この超磁歪ロッド48を軸方向に伸 び変形させ、プッシュロッド43を前記弁体の開弁方向に駆動する。Reference numeral 46 denotes an electromagnetic coil wound around the coil bobbin 45. The electromagnetic coil 46 is connected to terminal pins 47, 47 provided upright on the upper end side of the coil bobbin 45, and is excited by energization from the outside. Generate a magnetic field. Then, the electromagnetic coil 46 applies a magnetic field to the giant magnetostrictive rod 48 to extend and deform the giant magnetostrictive rod 48 in the axial direction and drive the push rod 43 in the valve opening direction of the valve body.
【0050】 48はコイルボビン45の摺動穴45A内に挿通された超磁歪ロッドを示し、 該超磁歪ロッド48は、前記各実施例で述べた超磁歪ロッド11,33と同様の 超磁歪材料によってコイルボビン45の摺動穴45Aに対応する径に形成されて いる。そして、該超磁歪ロッド48は下端側端面がコイルボビン45の摺動穴4 5Aから下向きに突出してプッシュロッド43の凹部43D内に嵌合されている 。そして、該超磁歪ロッド48は設定ばね44によりプッシュロッド43を介し て常時上向きに付勢され、該プッシュロッド43と後述するストッパ49との間 でコイルボビン45の軸方向に位置決めされている。Reference numeral 48 denotes a giant magnetostrictive rod inserted into the sliding hole 45 A of the coil bobbin 45. The giant magnetostrictive rod 48 is made of the same giant magnetostrictive material as the giant magnetostrictive rods 11 and 33 described in the above embodiments. The coil bobbin 45 has a diameter corresponding to the sliding hole 45A. The end surface of the giant magnetostrictive rod 48 on the lower end side projects downward from the sliding hole 45A of the coil bobbin 45 and is fitted into the recess 43D of the push rod 43. The giant magnetostrictive rod 48 is constantly urged upward by the setting spring 44 via the push rod 43, and is positioned in the axial direction of the coil bobbin 45 between the push rod 43 and a stopper 49 described later.
【0051】 49はケーシング41の上端内側に嵌合され、環状段部41C上に位置決めさ れたストッパを示し、該ストッパ49は磁性材料から厚肉の円板状に形成され、 該ストッパ49の下面中央には下向きに突出する円柱状の突起部49Aが一体形 成されている。ここで、ストッパ49はケーシング41内に挿嵌され、その下面 外周側をケーシング41の環状段部41Cに当接させると共に、突起部49Aが 前記コイルボビン45の摺動穴45A内に嵌合され、該突起部49Aの先端は前 記超磁歪ロッド48の端面に当接することにより、超磁歪ロッド48をコイルボ ビン45内で軸方向に位置決めしている。また、該ストッパ49には突起部49 Aから径方向外側に離間して一対の端子ピン挿通穴49B,49Bが上,下方向 に穿設され、該各端子ピン挿通穴49B内には小径筒状の各インシュレータ50 を介して前記各端子ピン47が挿通されている。Reference numeral 49 denotes a stopper fitted inside the upper end of the casing 41 and positioned on the annular step portion 41C. The stopper 49 is made of a magnetic material in the shape of a thick disk, and the stopper 49 At the center of the lower surface, a cylindrical projection 49A that projects downward is integrally formed. Here, the stopper 49 is fitted in the casing 41, the outer peripheral side of the lower surface thereof is brought into contact with the annular step portion 41C of the casing 41, and the protrusion 49A is fitted in the sliding hole 45A of the coil bobbin 45. The tip of the projection 49A abuts on the end surface of the giant magnetostrictive rod 48, whereby the giant magnetostrictive rod 48 is axially positioned in the coil bobbin 45. Further, a pair of terminal pin insertion holes 49B, 49B are formed in the stopper 49 so as to be spaced radially outward from the projection 49A, and the terminal pin insertion holes 49B are formed in the upward and downward directions. Each terminal pin 47 is inserted through each insulator 50.
【0052】 51はケーシング41内の上端側にカシメ部41Aと前記ストッパ49との間 で挟持された厚肉円板状の蓋体を示し、該蓋体51には、該蓋体51の中心から 径方向に離間し、ストッパ49の各端子ピン挿通穴49Bとその中心が一致する シール部材挿嵌穴51B,51Bがそれぞれ上,下方向に穿設されている。そし て、該各シール部材挿嵌穴51B内には小径筒状の各シール部材52が挿嵌され 、該各シール部材52を介して各端子ピン47がケーシング41外へと上向きに 突出している。Reference numeral 51 denotes a thick disk-shaped lid body sandwiched between the caulking portion 41 A and the stopper 49 on the upper end side in the casing 41, and the lid body 51 has a center portion of the lid body 51. Are spaced apart from each other in the radial direction, and seal member insertion holes 51B and 51B are formed in the upper and lower directions, respectively, the respective terminal pin insertion holes 49B of the stopper 49 being aligned with the center thereof. Then, each small-diameter cylindrical seal member 52 is inserted into each seal member insertion hole 51B, and each terminal pin 47 is projected upward to the outside of the casing 41 via each seal member 52. .
【0053】 以上の如く構成される本実施例によっても前記各実施例とほぼ同様の作用効果 を得ることができるものの、特に本実施例では、電磁コイル46が巻回されるコ イルボビン45を大きな断熱作用を有するセラミック材料等によって形成し、該 コイルボビン45の摺動穴45A内には、該摺動穴45Aに対応する径に形成さ れた超磁歪ロッド48を配設して超磁歪式アクチュエータを構成したから、電磁 コイル46と超磁歪ロッド48との間にコイルボビン45を介在させるだけで電 磁コイル46と超磁歪ロッド48との間の断熱を行うことができ、電磁コイル4 6によって超磁歪ロッド48に効率よく磁場を作用させ、大きな変位量をもって プッシュロッド43の駆動を行うことができる。Although the present embodiment configured as described above can obtain substantially the same operation and effect as each of the above-described embodiments, particularly in this embodiment, the coil bobbin 45 around which the electromagnetic coil 46 is wound is large. A giant magnetostrictive rod 48, which is made of a ceramic material having a heat insulating effect, is disposed in the sliding hole 45A of the coil bobbin 45 and has a diameter corresponding to the sliding hole 45A. Therefore, heat insulation between the electromagnetic coil 46 and the super magnetostrictive rod 48 can be performed only by interposing the coil bobbin 45 between the electromagnetic coil 46 and the super magnetostrictive rod 48. The push rod 43 can be driven with a large displacement by efficiently applying a magnetic field to the magnetostrictive rod 48.
【0054】 なお、前記各実施例では、超磁歪式アクチュエータを超磁歪式噴射弁または吸 (排)気弁の弁体を駆動するアクチュエータとして用いた場合に適用した場合を 例に挙げて説明したが、本考案はこれに限らず、例えば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ロッド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。In each of the embodiments, the case where the giant magnetostrictive actuator is used as an actuator for driving the valve body of the giant magnetostrictive injection valve or the intake (exhaust) air valve has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a disc brake or the like. In this case, if the expansion / contraction deformation of the giant magnetostrictive rod is transmitted to the friction pad to apply the braking force to the disc. Good.
【0055】[0055]
以上詳述した通り本考案によれば、超磁歪ロッドと電磁コイルとの間に、該電 磁コイルからの熱が超磁歪ロッドに及ぶのを遮断する断熱手段を設けたから、電 磁コイルが通電によって発熱しても、電磁コイルから該超磁歪ロッドに伝わろう とする熱を断熱手段により遮断して、超磁歪ロッドが熱膨張によって軸方向の長 さ寸法が変化するのを防止できると共に、駆動対象物を安定して駆動することが でき、当該超磁歪式アクチュエータの信頼性を向上できる。 As described above in detail, according to the present invention, the heat insulating means for blocking the heat from the electromagnetic coil from reaching the giant magnetostrictive rod is provided between the giant magnetostrictive rod and the electromagnetic coil. Even if the heat is generated by the heat, the heat that tries to transfer from the electromagnetic coil to the giant magnetostrictive rod is blocked by the heat insulating means, so that the length dimension in the axial direction of the giant magnetostrictive rod can be prevented from changing due to thermal expansion. The object can be driven stably, and the reliability of the giant magnetostrictive actuator can be improved.
【0056】 また、コイルボビンを断熱性材料によって形成するようにすれば、コイルボビ ンにより電磁コイルと超磁歪ロッドとの間を効果的に断熱することができ、これ らの間に断熱材を介挿するために別途大きなスペースを設ける必要がなくなるた め、電磁コイルから超磁歪ロッドに効率よく磁場を作用させ、駆動対象物に大き な変位を与えることができる。If the coil bobbin is made of a heat insulating material, the coil bobbin can effectively insulate the electromagnetic coil from the giant magnetostrictive rod, and a heat insulating material is interposed between them. Therefore, it is not necessary to separately provide a large space, so that it is possible to efficiently apply a magnetic field from the electromagnetic coil to the giant magnetostrictive rod to give a large displacement to the driven object.
【図1】本考案の第1の実施例による外開き式の超磁歪
式噴射弁を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outer opening type giant magnetostrictive injection valve according to a first embodiment of the present invention.
【図2】噴射パルスと弁体のリフト量とを示す特性線図
である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing an injection pulse and a valve lift amount.
【図3】第2の実施例による内開き式の超磁歪式噴射弁
を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an inward opening type giant magnetostrictive injection valve according to a second embodiment.
【図4】第3の実施例による超磁歪式アクチュエータを
示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view showing a giant magnetostrictive actuator according to a third embodiment.
1,21,41 ケーシング 2,23 弁座部材 2A,23B 噴射口 2B,23A 弁座 3,27 ばね受 4,26 弁体(駆動対象物) 7,46 電磁コイル 10 ガス封入部 11,33,48 超磁歪ロッド 32 ストッパ筒(断熱手段) 34 変位伝達機構 38 ピン 39 回動リンク 43 プッシュロッド(駆動対象物) 45 コイルボビン G ガス(断熱手段) 1, 21, 41 Casing 2, 23 Valve seat member 2A, 23B Injection port 2B, 23A Valve seat 3,27 Spring receiver 4,26 Valve body (object to be driven) 7,46 Electromagnetic coil 10 Gas injection part 11, 33, 48 Giant Magnetostrictive Rod 32 Stopper Cylinder (Adiabatic Means) 34 Displacement Transmission Mechanism 38 Pin 39 Pivoting Link 43 Push Rod (Drive Object) 45 Coil Bobbin G Gas (Adiabatic Means)
Claims (2)
方向に伸長して該ケーシング内に設けられ、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、磁場
がかけられたときに軸方向に伸縮する超磁歪ロッドと、
該超磁歪ロッドの周囲に位置して前記ケーシング内に設
けられ、外部から通電されることにより該超磁歪ロッド
に磁場をかける電磁コイルとからなる超磁歪式アクチュ
エータにおいて、前記超磁歪ロッドと電磁コイルとの間
には該電磁コイルからの熱が超磁歪ロッドに及ぶのを遮
断する断熱手段を設けたことを特徴とする超磁歪式アク
チュエータ。1. A tubular casing, and a magnetic field applied to drive a drive target provided at one end of the casing extending in the axial direction of the casing and provided inside the casing. A giant magnetostrictive rod that expands and contracts in the axial direction,
A giant magnetostrictive actuator comprising: an electromagnetic coil provided around the giant magnetostrictive rod in the casing and applying a magnetic field to the giant magnetostrictive rod by being energized from the outside, wherein the giant magnetostrictive rod and the electromagnetic coil are provided. A giant magnetostrictive actuator characterized in that heat insulating means for blocking heat from the electromagnetic coil from reaching the giant magnetostrictive rod is provided between and.
方向に伸長して該ケーシング内に設けられ、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、磁場
がかけられたときに軸方向に伸縮する超磁歪ロッドと、
該超磁歪ロッドの周囲に位置して前記ケーシング内に設
けられたコイルボビンと、該コイルボビンに巻回され、
外部から通電されることにより前記超磁歪ロッドに磁場
をかける電磁コイルとからなる超磁歪式アクチュエータ
において、前記コイルボビンは前記電磁コイルからの熱
が超磁歪ロッドに及ぶのを遮断する断熱性材料によって
形成したことを特徴とする超磁歪式アクチュエータ。2. A tubular casing, and a magnetic field applied to drive an object to be driven which is provided inside the casing and extends in the axial direction of the casing. A giant magnetostrictive rod that expands and contracts in the axial direction,
A coil bobbin provided in the casing located around the giant magnetostrictive rod, and wound around the coil bobbin,
In a giant magnetostrictive actuator including an electromagnetic coil that applies a magnetic field to the giant magnetostrictive rod by being energized from the outside, the coil bobbin is formed of a heat insulating material that blocks heat from the electromagnetic coil from reaching the giant magnetostrictive rod. A giant magnetostrictive actuator characterized in that
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