JPH10508933A - 圧電積層体を有する弁およびその弁の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ハウジング(１)とハウジングに具備される少なくとも１の密封着座部(２、３)と、ハウジング(１)上の第１の端部に自己保持されて装着される１の圧電積層体(６)とを備え、ハウジングは第２の端部を有し、密封着座部(２、３)が圧電積層体(６)に供給される制御電圧により開閉される弁。且つ圧電積層体(６)の第１の端部が密封配合体(７)内に埋め込まれ、密封配合体(７)自体はハウジング(１)に少なくとも一部含まれる。これにより圧電積層体(６)はハウジング(１)に対し堅固に連結される。圧電積層体(６)の第１の端部はハウジング(１)に対し密封されて固定され保持される。これにより積層体(６)は長い動作中でも変位されない。従つて再調整が不要になる。

Description

【発明の詳細な説明】 圧電積層体を有する弁およびその弁の製造法 （技術分野） 本発明はハウジングと、内部に形成された少なくとも一の密封着座部と、ハウ ジング上の第１の端部に自己保持状態で装着される１個の圧電積層体とを備え、 ハウジングの、第２の端部での密封着座部が積層体に供給する制御電圧により開 閉可能に構成される弁に関する。 本発明はまたハウジングと、内部に形成される少なくとも一の密封着座部と、 ハウジング上の第１の端部に自己保持状態で装着された１個の圧電積層体とを備 え、ハウジングの第２の端部での密封着座部が積層体に供給する制御電圧により 開閉可能に構成される弁を製造する方法に関する。 （背景技術） 一般的な弁およびその製法は独特許３４００６４５Ｃ２により公知である。こ こに開示される制御弁においては、積層体の第１の端部はハウジングの２個の半 部間に把持され固定されており、休止状態では２個の対向する弁着座部の一方上 に第２の端部が圧接される。積層体の第２の端部の位置は正確には決定されず、 第１の端部での固定に寄与する部材の寸法の製造公差に左右されるため、第１の 端部を固定した後密封着座部を正確に位置調整する必要がある。ある一定の時間 の経過後、その装着部位での機械的ゆるみにより積層体の機械的バイアス力が変 化すると、前に調整したパラメータが変動し、再調整が必要になる。 また欧州特許０５６５５１０Ａ２には圧電積層体を備えた別の弁が示されてい る。この公知の弁において、圧電積層体の把持部が制御バネにより３個の支承ベ アリングに対し圧接され、積層体の他方の自由端部は機械的バイアス力で密封着 座部と接触して閉鎖するように設けられている。しかして電圧が圧電積層体に供 給されたとき、圧電積層体が偏向され、密封着座部から離間されて対向する第２ の密封着座部に対し圧接し閉鎖状態にされる。電圧の遮断動作あるいは逆動作に する場合に、積層体が当初の位置へ再移動する。従って圧電積層体は一方の密封 着座部において交互に密封する固定体として直接的に機能する。このような動作 を行うために、積層体はハウジング内において正確に位置調整し固定することが 必要になる。密封着座部および３個の支承ベアリングの少なくとも一の両方は、 このために調整可能に設けられる。この弁もある一定の時間の経過後再調整する ことが必須になる。 （発明の開示） 本発明によれば、複雑な調整を必要とせず、ある一定の時間の経過後に再調整 を必要としない、圧電積層体を備えた弁が提供される。本発明による積層体が、 ハウジングに少なくとも一部が含まれる密封配合体内に埋め込まれ、積層体は密 封配合体を介してハウジングと連結される。且つ積層体はハウジング内でクラン プ止めされることなく、密封配合体を介しハウジング内に固定される構成がとら れ、積層体に加わる機械的荷重が減少される。しかして第１の端部の装着領域に おいて定置動作を行わないので、再調整が不要になる。積層 体は分離されて装着され、密封配合体の固化後に再び除去可能な型により密封可 能にされる。このため型内に充填される密封材料が、確実にハウジングに対し固 化された状態で突出され、また固化された密封材料とハウジングとを接離可能に 連結してハウジングと積層体とを堅牢に形状適合させるために、少なくとも一部 がハウジングに含ませられる。一方好適な実施例によれば、密封配合体を注入す る分離型を使用せずに、積層体の第１の端部をハウジングの中空部内に突出させ 。中空部を充填するような密封配合体によりハウジング内に固定される。 制御電圧を印加しない状態での積層体の当初の状態により、積層体が密封着座 部と接触しないか、あるいは機械的バイアス力で密封着座部と当接できる。所定 の機械的バイアス力が密封着座部において所望の固定圧が得られるように選択さ れる。 好ましい実施例によれば、密封着座部がハウジングの開口部内に変位可能に挿 入され、調整後に開口部に付設される小さな管上に形成される。本発明による実 施例においては、まず積層体がバイアス力なくハウジング内に配置され、積層体 を密封着座部と接触させる所定のバイアス力を調整するため第１の端部が密封可 能にされる。次に軸方向に変位可能な密封着座部が所定のバイアス力を受けたと き、密封着座部が積層体の第２の端部に対し圧接され、一方積層体に所定の電圧 が印加されて、この結果密封着座部に対する曲げが制御され得る。この状態下で 密封着座部はハウジングに対し堅固に固 定可能になる。更に積層体に対し機械的に荷重を加わえ、例えば積層体をハウジ ング内に挿入した後その固定前に重量体を積層体上に配置することにより、積層 体を曲げることも可能である。次いで密封配合体は積層体がこの曲げ状態を維持 して注入される。機械的荷重は密封配合体の固化後に除去され得る。 一方ハウジング内に圧電積層体を挿入して所定の偏向度の曲げを行った後、電 圧が圧電積層体に供給される。この状態下で、積層体はハウジング内に固定され る。これらの実施例では密封着座部を調整する必要がなくなるので、密封着座部 をハウジングに対し再調整の要がないように、例えば一体連結可能になる。 本発明の弁着座部を製造する方法によれば、積層体の第１の端部は密封配合体 を注入することによりハウジングと堅固に連結され、これにより積層体がハウジ ングに対し密封されて固定され保持される。これにより積層体は、例えば密封配 合体の固化後に与える制御電圧が印加されていない初期の状態で配置され保持さ れる。更に既述のように、積層体に電圧を供給した後積層体の第１の端部を密封 することが可能になる。 積層体に所定の機械的バイアス力を与える別の方法によれば、まずバイアス力 なしに第１の端部をハウジング内に配置し、次に密封配合体を注入することによ り第１の端部をハウジングと堅固に連結し、所定のバイアス力によつて軸方向に 変位可能な密封着座部を積層体の他方の端部に対し圧接する か、あるいは所定の反力により積層体により密封着座部を変位させる。最終的に 最終位置に移動された密封着座部をハウジングに対し堅固に固定する。 本発明の更に別の特徴と利点とは以下に述べる説明および参照する添付図面か ら明らかとなろう。 （図面の簡単な説明） 図１は圧電積層体を有した弁の長手方向の簡略断面図、図２は図１の線II−II に沿つた断面図、図３は本発明により実現される機械的バイアス力を積層体に加 えた状態での弁の断面図、図４は本発明による弁の第２の実施例の長手方向の簡 略断面図、図５は本発明による弁の第３の実施例の長手方向の簡略断面図である 。 （発明を実施するための最良の形態） 図１および図２に示す本発明による実施例においては、弁が直平行六面体形の ハウジング１を備え、ハウジング１の内部には非調整可能な空気入口着座部２お よび空気出口着座部３が固設される。空気入口着座部２および空気出口着座部３ は、良好な密封を得るため弾性体で作られたいわゆるインサート体として構成さ れ、空気入口連結部２’あるいは空気出口連結部３’に付設される。且つハウジ ング１の内部空間５は信号出口部４と連通される。圧電積層体６は一方が所定の 機械的バイアス力により空気入口着座部２上に配置され、他方が密封配合体７に よりハウジング１内に固設される。 圧電積層体６は接続ラインおよび保護抵抗器９を介しコンタクトピン８と接続 されている。これらの接続ライン、保護 抵抗器９および保護抵抗器９も密封配合体７内に埋め込まれ固定されている。 ハウジング１の、信号出口部４から遠い端部には外周部において開口する中空 部５’が具備され、この中空部内には密封配合体７が注入される。中空部５’の 、信号出口部４の方向は仕切プレート10により閉鎖され、また中空部５’の対向 端部はコンタクトピン８を有する基部８’により閉鎖されている。 弁を組み立てる際、先ず圧電積層体６から組み立てるとき、積層体を貫通させ るためのスロツトを有した仕切プレート10と、接続ラインと、保護抵抗器９と、 コンタクトピン８を有する基部８’とを含むサブ組立体が構成される。次にこの サブ組立体は中空部を介してハウジング１内に挿入される。圧電積層体６は、仕 切プレート10と接続ラインの端部を受容するスロツトを有する基部８’とにより 、所定の位置ではゆるく保持された状態から固定作業が開始される。ハウジング １には圧電積層体６の上部のほぼ中心部に補助組立口径部11が形成される。図３ に示されるように、補助組立口径部11を介し、重量体13で荷重されたピンが挿入 され、圧電積層体６上に配置されて圧電積層体６に所定のバイアス力が与えられ る。従つて圧電積層体６の自由端部は空気入口着座部２、仕切プレート10および 所定の機械的バイアス力で支承され、これに伴い圧電積層体が僅かに湾曲される 。 ここで図３の中空部５’はハウジング１に形成されるゲート溝14を通して流体 密封配合体７、特に鋳入樹脂で完全に充 填され、これによりゲート溝14も密封配合体７で充填される。密封配合体７が固 化した後、圧電積層体６は、その所定位置に固設される。次に重量体13は除去さ れる。補助組立口径部11はボール体12により圧力密封されるように閉鎖される。 この時点で弁は動作可能状態となる。 本発明による弁の上述の構造は、重量体13により圧電積層体６の機械的バイア ス力を極めて正確に決定できるという利点を有している。ハウジング１、密封着 座部２、３、仕切プレート10および圧電積層体６での製造公差および圧電積層体 ６の形状の欠陥が圧電積層体６の所定バイアス力に殆ど影響を及ぼさないので、 再調整を不要にすることができる。 図４に示す本発明の別の実施例においては、保護抵抗器９および基部８’で予 め組み立てられた圧電積層体６が先ず仕切プレート10によりハウジング内に再配 置される。次にハウジング１の中空部５’が密封配合体７で充填される。この密 封配合体が固化した後、圧電積層体６は圧力密封するようにハウジング１内に固 設される。空気出口着座部３を有した空気出口連結部３’は組立口径部15により ハウジング内にルーズに配置されており、圧電積層体６上にその自重を利用して 配置されている。空気出口着座部３の正確な位置は圧電積層体６に電圧を、好ま しくは後述の動作中に空気出口連結部３’を開口させる電圧を加えるようにして 決定可能である。次に空気出口着座部３は接着剤16により所望位置に固定される 。空気入口着座部２の組立も、ハウジング１の組立口径部15’により同様の方法 で実現され得、これにより圧電積層体６に は電圧が供給され、後述の動作中に空気入口着座部２が閉鎖される。接着剤が固 化した後、弁は動作可能状態になる。本実施例の場合、空気出口着座部３の開口 あるいは空気入口着座部２の閉鎖時の動作電圧は、弁の着座部を調整する必要な く予め、極めて正確に決定可能である。ハウジング１、弁着座部、仕切プレート 10あるいは圧電積層体６における製造公差は説明した組立および圧電積層体６の 異なる材料の特性および曲げ特性により補完可能である。所定のバイアス力を得 るため、軸方向に変位可能な空気入口着座部２あるいは空気出口着座部３は所定 のバイアス力を加えることにより電気的にバイアスされた圧電積層体６に対し加 圧されるか、あるいは曲がつた圧電積層体６による所定の反力の場合、空気入口 着座部２、３は変位され、従つて２個の密封着座部２、３をハウジング１におけ る最終的な固定位置に達する。 図５に示す本発明による更に別の実施例においては実質的に図３に示す実施例 に相応するが、図示の当初の位置では圧電積層体６には制御電圧が印加されてお らず、対向する２個の密封着座部２、３のいずれとも接触されていない。圧電積 層体６の位置を制御電圧を印加することなく初期位置に決定するため、密封配合 体を注入する前に圧電積層体６が密封着座部２上に配置され、所定の電圧が圧電 積層体６に印加される。この電圧は密封配合体７が固化した後電圧を遮断し、圧 電積層体６の、空気出口着座部３あるいは空気入口着座部２からの所定の距離が 図５に示すようになるように設定される。図３の実施例に比し図５の実施例では 空気入口着座部２およ び空気出口着座部３が分離した小さな管として形成されることなく単に対応する 口径部22、23が具備されるだけで、開口部内部に空気入口および出口用の密封着 座部２、３を構成する弾性部材が圧入される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジング(１)とハウジングに形成される少なくとも１の密封着座部(２、 ３)と、ハウジング(１)上の第１の端部に自己保持されて装着される１の圧電積 層体(６)とを備え、ハウジングは第２の端部を有し、密封着座部(２、３)が圧電 積層体(６)に供給される制御電圧により開閉され、圧電積層体(６)の第１の端部 は密封配合体(７)内に埋め込まれ、密封配合体(７)はハウジング(１)に少なくと も一部が含まれ、圧電積層体(６)は密封配合体(７)を介しハウジング(１)と堅牢 に連結されることを特徴とする弁。 ２．制御電圧を印加されていない状態の圧電積層体(６)が機械的バイアス力によ り密封着座部(２、３)と接触されるように構成されてなることを特徴とする請求 項１の弁。 ３．制御電圧を印加されていない状態の圧電積層体(６)が密封着座部(２、３)と 非接触になるよう構成されてなることを特徴とする請求項１の弁。 ４．圧電積層体(６)の第１の端部はハウジング(１)の中空部(５')内に突出され 、中空部(５')を充填する密封配合体(７)によりハウジング内に固定されるよう に構成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一の弁。 ５．ハウジング(１)の外周部で開口する中空部(５')がコンタクトピン(８)を有 する基部(８')により閉鎖され、接触ピン自体は中空部(５')内に突出され同時に 密封配合体(７)に埋め込まれることを特徴とする請求項４の弁。 ６．中空部(５')はハウジング(１)の内部と対向する側部で 積層体(６)用の貫通スロツトを有する仕切プレート(10)により閉鎖されることを 特徴とする請求項４あるいは５の弁。 ７．密封着座部(２、３)がハウジング(１)の開口部に変位可能に挿入される小さ な管(２'、３')上に形成され、調整後ハウジング(１)に付設されることを特徴と する請求項１〜６のいずれかの一の弁。 ８．密封着座部(２、３)がハウジング(１)に対し調整可能ではない小さな管(２' 、３')により構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの一の弁。 ９．密封着座部(２、３)がハウジング(１)の内部に突出され、ハウジング(１)の 開口部（22、23）内に圧接される小さな管(２'、３')の端部に装着される弾性部 材が具備されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの一の弁。 10．ハウジング(１)とハウジングに形成される少なくとも１の密封着座部(２、 ３)と、ハウジング(１)上の第１の端部に自己保持されて装着される１の圧電積 層体(６)とを形成し、ハウジングに第２の端部を持たせ、密封着座部（２、３） を圧電積層体（６）に供給する制御電圧により開閉可能に作成し、第１の端部を 密封着座部を注入することによりハウジング（１）と堅固に連結せしめ、圧電積 層体(６)をハウジング(１)に対し密封して固定保持させるように設けることを特 徴とする弁を製造する方法。 11．圧電積層体(６)の第１の端部をハウジング(１)の中空部(５')内に密封して 突出させることを特徴とする請求項10の方法。 12．密封配合体(７)の固化の後圧電積層体(６)を電気的にバイアスして曲げ、密 封着座部(２、３)をハウジング(１)内で軸方向に変位可能に装着し、所定のバイ アス力を受けている密封着座部(２、３)を圧電積層体(６)の他方の端部と接触さ せ、所定の反力により密封着座部(２、３)を圧電積層体(６)の他方端部により最 終位置に変位させ、密封着座部(２、３)はハウジング(１)に対し最終的に堅固に 固定してなることを特徴とする請求項10あるいは11の方法。 13．圧電積層体(６)を密封して機械的に保持するか、電気的にバイアスし、積層 体を密封着座部(２、３)と接触させる制御電圧を印加しない当初の位置での積層 体の所定の機械的バイアス力を与えるよう設けるか、あるいは制御電圧を印加し ない状態で密封着座部(２、３)からの積層体(６)の所定距離を決定することを特 徴とする請求項10あるいは11の方法。 14．穴(11)をハウジング(１)の壁部の、特に積層体(６)のほぼ中央に貫通して延 設し、密封配合体を注入する前にピン形の部材(13)を積層体(６)の所定の曲げ荷 重用の穴に挿入し、密封配合体(７)の固化後穴(11)を圧入されるボール体(12)の ような固定体(12)により圧力して密封せしめ閉鎖させるように設けることを特徴 とする請求項13の方法。 15．サブ組立体を積層体(６)により形成し、積層体を仕切プレート(10)と基部( ８')と接続ラインとを有し、中空部(５')はハウジング(１)の内部と対向する側 部を仕切プレートにより閉鎖し、積層体(６)の第１の端部用の保持スロツトを有 した基部(８')によりハウジング(１)の外周部で開口する中空 部(５')を閉鎖させ、サブ組立体をハウジング(１)の円周部において中空部(５') の開口端部に挿入されハウジング(１)内に挿入することを特徴とする請求項９〜 14のいずれかの一の方法。