JPH10160026A - 弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁の閉鎖部材を、閉鎖位置と開放位置にそれ
ぞれ保持するために、特に電力の必要のない弁を提供す
る。 【解決手段】 弁は、閉鎖及び開放位置の間を往復移動
可能な閉鎖部材２と、閉鎖位置から開放位置に、ばね力
に抗して閉鎖部材２を移動するための電気的に制御可能
なアクチュエータ３とを備えている。開放位置に閉鎖部
材２を保持するための保持手段が更に設けられ、この保
持手段は閉鎖部材２を開放位置に確実にロックするため
の圧電屈曲部４によって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
分に記載された弁に関し、特に、第１及び第２の設定位
置の間を往復移動可能な閉鎖部材と、ばね力に抗して第
１の設定位置から第２の設定位置に閉鎖部材を移動する
ための電気的に制御可能なアクチュエータと、閉鎖部材
を第２の設定位置に保持するための保持手段とを備えた
弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁弁は例えば米国特許第４６７８００
０号に開示されており、ここでは、閉鎖部材を、電磁ア
クチュエータによってばね力に抗して閉鎖位置に移動さ
せることができる。閉鎖部材は、閉鎖部材と摩擦接触す
る保持手段によって、この位置に保持される。

【０００３】従来技術では、このような保持手段は環状
圧電素子によって形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな保持手段は、閉鎖位置に確実に閉鎖部材を固定把持
するために電力を継続的に必要とするという欠点があ
る。

【０００５】そこで、ドイツ特許公開第４３２６８３８
号において、双安定電磁設定方法として、ばね力によっ
て復帰可能なアーマチュアを、過変位（目的位置を越え
て変移させること）によってラッチとラッチ解除を交互
に行なうことのできるロック機構と機械的動作結合させ
ることが提案されている。ここで、ロック機構のラッチ
状態においては、アーマチュアは、その出発位置に戻ら
ないようにされている。しかしながら、ボールペンのよ
うに動作するこの原理は比較的複雑である。

【０００６】従って、本発明の目的は、保持手段が、閉
鎖部材の両方の設定位置において電力供給を必要とせ
ず、しかも単純な構造を持つように改良された、請求項
１の前提部分に記載された弁を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は請求項１に記載の特徴により達成される。即ち、保
持手段は、閉鎖部材を第２の設定位置に確実にロックす
る圧電屈曲部により形成されている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】図１を参照して、弁１は、第１及び第２の
設定位置の間を往復移動可能な閉鎖部材２と、ばね６の
力に抗して第１の設定位置から第２の設定位置に閉鎖部
材を移動させるための電気的に制御可能なアクチュエー
タ３とを備えている。

【００１０】図示の第２の設定位置にある状態において
は、ノズル口８ａは開放される。一方、第１の設定位置
においては、閉鎖部材２が弁座８ｂに接触してノズル口
８ａを閉鎖する。

【００１１】電気的に制御可能なアクチュエータ３は、
ここではコイルとして構成されている。一方、閉鎖部材
２の一部は、コイルの励起によって双方向矢印５の方向
に移動可能なアーマチュア２ａとなっている。ばね６
の、一方の側は突当部７に支持され、他方の側は閉鎖部
材２の周縁フランジ２ｂ上に支持されている。

【００１２】封止部２ｃが閉鎖部材２の弁座８ｂに対向
する端部に取り付けられている。ばね６は、閉鎖部材２
を第１の位置、即ち、閉鎖位置に押しつけるように予め
圧縮応力を与えられており、この位置では、閉鎖部材２
は弁座８ｂ上に封止部２ｃが乗った状態で静止してい
る。

【００１３】アクチュエータ３の励起によって、閉鎖部
材２は、ばね６の力に抗して図示の第２の設定位置に移
動する。

【００１４】この第２の設定位置に閉鎖部材２を保持す
るために、従来は、アクチュエータ３は継続的に電流を
供給しなければならなかった。このことを避けるため
に、圧電屈曲部４により形成された保持手段が設けられ
ている。この圧電屈曲部４は、第２の設定位置に確実に
閉鎖部材２をロックするように制御可能である。

【００１５】圧電屈曲部４は、主に、図に実線で示すロ
ック位置と、破線で示す解放位置の間を往復移動可能で
ある。

【００１６】圧電屈曲部４と閉鎖部材２の協動は、特に
図２から明白である。圧電屈曲部４は、その一方の側を
ベアリング９に把持され、電圧が印加されると、図示の
ように屈曲する。圧電屈曲部４は、閉鎖部材２の移動方
向（双方向矢印５）に対して実質的に直角方向に屈曲す
るため、閉鎖部材２がアクチュエータ３によって保持さ
れなくなり、ばね６によって閉鎖位置に押し込まれた
時、圧電屈曲部４は閉鎖部材２と接触する。すると、圧
電屈曲部４は閉鎖部材２の進路を塞ぎ、閉鎖部材２と接
触して確実にロックする。この場合、圧電屈曲部４は、
閉鎖部材２と静止突当部、例えば、弁ハウジングの間に
挟持される。

【００１７】しかしながら、圧電屈曲部４がその休止位
置において閉鎖部材２の横にあるか下にあるかは問題で
はない。いずれの状態でもアクチュエータ３あるいは圧
電屈曲部４を対応して制御することにより可能である。

【００１８】図３〜図６を参照して、アクチュエータ３
及び圧電屈曲部４の種々の制御方法を説明する。これら
の図において、アクチュエータ３の信号パターンを参照
数字３０で、圧電屈曲部４の信号パターンを参照数字４
０で示す。

【００１９】［実施の形態１］図３は、休止位置にある
圧電屈曲部４を閉鎖部材２の横に位置づける制御方法を
示す。時刻ｔ０において、閉鎖部材２は第１の設定位
置、即ち、弁座８ｂ上に位置づけられる。第１の設定位
置から第２の設定位置へ閉鎖部材２を移動するために、
アクチュエータ３を時刻ｔ１に起動させると、閉鎖部材
２がばね６の力に抗して後退される。同時に、圧電屈曲
部４も制御パルスを受け、その結果、圧電屈曲部４が屈
曲する。圧電屈曲部４は、最初は、閉鎖部材２の周縁フ
ランジ２ｂの側壁に当接しており、次に、閉鎖部材２が
十分に後退すると直ちに閉鎖部材２の下側に滑り込む。
時刻ｔ２においては、アクチュエータ３にはもはや負荷
は与えられず、その結果、閉鎖部材２は、ばね６の力に
よって第１の閉鎖位置に押し戻される。この場合、閉鎖
部材２は、周縁フランジ２ｂの下側で圧電屈曲部４と接
触して確実にロックされる。その後、時刻ｔ３におい
て、圧電屈曲部４の制御は切断される。圧電屈曲部４
は、エネルギーの供給なしに閉鎖部材２によって把持さ
れる。

【００２０】この第２の位置から第１の位置に閉鎖部材
２を復帰させるためには、時刻ｔ４で、アクチュエータ
３を短時間作動させて閉鎖部材２を短時間持ち上げるだ
けでよい。その結果、圧電屈曲部４と閉鎖部材２との接
触は絶たれ、圧電屈曲部４はロック位置から解放位置に
自動的に復帰する。次に、アクチュエータ３の作動が時
刻ｔ５において停止すると、閉鎖部材２は、ばね６の力
によって弁座８ｂ上の閉鎖位置に移動する。

【００２１】［実施の形態２］図４は、閉鎖部材２を閉
鎖位置に移動することができる別の制御の例を示してい
る。この変形例では、時刻ｔ４に起動されるのはアクチ
ュエータ３ではなく圧電屈曲部４である。そのため、圧
電屈曲部４は、閉鎖部材２によって引き起こされる摩擦
力に抗して解放位置へ横方向へ変位可能である。この場
合の克服すべき摩擦力は、圧電屈曲部４と閉鎖部材２と
の接触角並びにばね６の力の作用線によって調節でき
る。

【００２２】図３の方法では、十分な調節経路を与える
圧電屈曲部４を設けるだけでよい。変位力はこの場合に
は必要ない。一方、図４の方法では、圧電屈曲部４は、
閉鎖部材２によって引き起こされた摩擦力を克服するた
めに、更に、十分な変位力を与えられるようにしなけれ
ばならない。

【００２３】［実施の形態３及び４］図５及び６には、
圧電屈曲部４の休止位置が閉鎖部材２の下側、即ち、ロ
ック位置にある場合の信号パターンが示されている。

【００２４】図５を参照して、実施の形態３において
は、閉鎖部材２は時刻ｔ０には第２の位置に位置づけら
れており、この位置で圧電屈曲部４によってロックされ
ている。時刻ｔ１におけるアクチュエータ３の制御によ
って、閉鎖部材２は少し持ち上げられ、圧電屈曲部４を
同時に作動させることによって、圧電屈曲部４は偏向さ
れ、その解放位置に変位される。アクチュエータ３は、
時刻ｔ２において作動停止され、圧電屈曲部４はそれよ
り後の時刻ｔ３において作動停止されるため、閉鎖部材
２は弁座８ｂ上の閉鎖位置に移動する。この場合、圧電
屈曲部４は、閉鎖部材２の周縁フランジ２ｂの側壁上に
当接している。

【００２５】ノズル口８ａを開放するためには、時刻ｔ
４においてアクチュエータ３を作動させ、閉鎖部材２は
押し上げるだけでよい。閉鎖部材２が十分に押し戻され
ると直ちに圧電屈曲部４は閉鎖部材２の下に自動的に滑
り込む。その結果、時刻ｔ５におけるアクチュエータ３
の作動停止後、閉鎖部材２は圧電屈曲部４と接触して確
実にロックされる。

【００２６】図６による制御方法（実施の形態４）で
は、時刻ｔ０に、閉鎖部材２は第２の位置に位置づけら
れ、圧電屈曲部４によってロックされている。時刻ｔ１
〜ｔ２の間に圧電屈曲部４を制御することによって、十
分な変位力が生じ、閉鎖部材２によって引き起こされる
摩擦力に抗して圧電屈曲部４を横方向に変位させる。そ
の結果、閉鎖部材２は解放され、ばね６によってその閉
鎖位置に移動される。圧電屈曲部４の駆動停止後、この
圧電屈曲部４は閉鎖部材２の周縁フランジ２ｂの側壁上
に再び当接する。ノズル口８ａを開放するためには、ア
クチュエータ３は時刻ｔ３及びｔ４の間で作動させる。
その結果、圧電屈曲部４が自動的に閉鎖部材２の下側の
休止位置に戻るまで、閉鎖部材２は弁座８ｂから持ち上
げられている。アクチュエータ３の作動停止後、閉鎖部
材２は圧電屈曲部４上に位置し、これによりロックされ
る。

【００２７】最後の例は特に単純なタイプの制御を示し
ている。即ち、閉鎖部材２の設定動作のために、アクチ
ュエータ３あるいは圧電屈曲部４のみを制御するだけで
ある。圧電屈曲部４の起動の場合には、閉鎖部材２は開
放位置から閉鎖位置に移動し、アクチュエータ３の起動
の場合には、閉鎖位置から開放位置に移動する。

【００２８】図５の制御方法には、圧電屈曲部４が力を
必要とせずに移動できるという利点がある。一方、図６
の制御方法では、圧電屈曲部４は、更に、閉鎖部材２に
よって引き起こされる摩擦力を克服しなければならな
い。このために、図６の制御方法では、閉鎖部材２を閉
鎖位置に移動するためには、圧電屈曲部４を起動させる
だけでよい。

【００２９】全ての実施の形態において、電力は閉鎖部
材を移動させるためだけに必要である。閉鎖部材が２つ
の設定位置のうち１つに位置づけられると、更なる電力
の供給なしにその位置に保持される。

【００３０】

【発明の効果】本発明による弁は、第１及び第２の設定
位置の間を往復移動可能な閉鎖部材と、第１の設定位置
から第２の設定位置に、ばね力に抗して閉鎖部材を移動
させるための電気的に制御可能なアクチュエータと、閉
鎖部材を第２の設定位置に保持するための保持手段とを
有し、保持手段が閉鎖部材を第２の設定位置に確実にロ
ックするための圧電屈曲部によって形成されるため、保
持手段としての圧電屈曲部が非常に単純でコンパクトな
構造であるとともに、簡単に制御できる。また、保持手
段が、閉鎖部材の両方の設定位置において電力供給を必
要としない。そして、本発明による弁は、単純な構造で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弁の概略断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略断面図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１による屈曲部及びアクチ
ュエータを制御するための信号パターンを示す図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態２による屈曲部及びアクチ
ュエータを制御するための信号パターンを示す図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態３による屈曲部及びアクチ
ュエータを制御するための信号パターンを示す図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態４による屈曲部及びアクチ
ュエータを制御するための信号パターンを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 弁 ２ 閉鎖部材 ２ａ アーマチュア ２ｂ 周縁フランジ ２ｃ 封止部 ３ アクチュエータ ４ 圧電屈曲部 ６ ばね ７ 突当部 ８ａ ノズル口 ８ｂ 弁座

フロントページの続き (71)出願人 597075890 Ｅｃｋｅｎｅｒｓｔｒ．４−６，30179 Ｈａｎｎｏｖｅｒ，ＦＥＤＥＲＡＬ ＲＥ ＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＧＥＲＭＡＮＹ (72)発明者 ヤン−ペーター オッセンブリュッケ ドイツ連邦共和国，30853 ランゲンハー ゲン，コンラート−アデナウアシュトラー セ 38 (72)発明者 ラルフ ヒデッセン ドイツ連邦共和国，31275 レルテ，ハー ゼンダーム 129 (72)発明者 フランツ リエック ドイツ連邦共和国，31303 ブルクドルフ, ドロッセルシュトラーセ １アー

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）第１及び第２の設定位置の間を往
   復移動可能な閉鎖部材（２）と、 （ｂ）上記第１の設定位置から上記第２の設定位置に、
   ばね力に抗して上記閉鎖部材（２）を移動させるための
   電気的に制御可能なアクチュエータ（３）と、 （ｃ）上記閉鎖部材を上記第２の設定位置に保持するた
   めの保持手段とを有し、 （ｄ）上記保持手段は、上記閉鎖部材（２）を上記第２
   の設定位置に確実にロックするための圧電屈曲部（４）
   によって形成されることを特徴とする弁。
2. 【請求項２】 上記屈曲部（４）は解放位置とロック位
   置の間を往復移動可能であることを特徴とする請求項１
   に記載の弁。
3. 【請求項３】 上記屈曲部（４）は、上記閉鎖部材
   （２）の移動方向（５）に対して実質的に直角に移動可
   能であることを特徴とする請求項２に記載の弁。
4. 【請求項４】 上記屈曲部（４）は、電気的制御によっ
   て上記解放位置から上記ロック位置に移動可能であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の弁。
5. 【請求項５】 上記屈曲部（４）は、上記閉鎖部材
   （２）との摩擦によって上記ロック位置に保持されるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の弁。
6. 【請求項６】 上記屈曲部の上記ロック位置は、上記閉
   鎖部材（２）の上記アクチュエータ（３）の制御によっ
   て解除できることを特徴とする請求項２に記載の弁。
7. 【請求項７】 上記屈曲部（４）は、その休止位置にお
   いて上記解放位置に位置づけられることを特徴とする請
   求項２に記載の弁。
8. 【請求項８】 上記屈曲部（４）は、その休止位置にお
   いて上記ロック位置に位置づけられることを特徴とする
   請求項２に記載の弁。
9. 【請求項９】 上記閉鎖部材（２）との接触が解除され
   た後、上記屈曲部（４）は自動的に解放位置に移動可能
   であることを特徴とする請求項２に記載の弁。
10. 【請求項１０】 上記ロック位置において、上記屈曲部
    （４）は上記閉鎖部材（２）と突当部との間に把持され
    ることを特徴とする請求項２に記載の弁。
11. 【請求項１１】 上記屈曲部（４）は、上記解放位置と
    上記ロック位置のいずれにおいても電力の供給なしに保
    持されることを特徴とする請求項２に記載の弁。