JPH112350A - 液圧式伝達比変更装置を備えた電気式固体アクチュエータ - Google Patents

液圧式伝達比変更装置を備えた電気式固体アクチュエータ

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JPH112350A
JPH112350A JP10129176A JP12917698A JPH112350A JP H112350 A JPH112350 A JP H112350A JP 10129176 A JP10129176 A JP 10129176A JP 12917698 A JP12917698 A JP 12917698A JP H112350 A JPH112350 A JP H112350A
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Gunter Guerich
グンター・ギユリッヒ
Hermann Josef Laumen
ヘルマン・ヨーゼフ・ラウメン
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FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏洩のないように形成され、同時に、温度
補償を可能にする、液圧式伝達比変更装置を備えた電気
式固体アクチュエータを提供する。 【解決手段】 本発明は、操作手段を操作するため、特
に弁を操作するための液圧式伝達比変更装置を備えた電
気式固体アクチュエータに関する。このアクチュエータ
は液体を充填した予圧室４を備え、この予圧室の一方の
側がアクチュエータ本体２に連結されたダイヤフラム３
によって画成され、予圧室の他方の側が大きな面積の弾
性的なプレート本体５によって画成されている。プレー
ト本体は伝達室７の一方の側を画成し、伝達室の他方の
側は弾性的に支持された小さな面積のピストン本体８に
よって画成されている。このピストン本体は操作手段１
４に作用し、プレート本体５に弁開口２１が設けられ、
この弁開口は予圧室４と伝達室７を接続し、かつダイヤ
フラム３に連結された弁体２２によって閉鎖可能であ
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、操作手段を操作す
るため、特に弁を操作するための液圧式伝達比変更装置
を備えた電気式固体アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電式または磁歪式アクチュエータの形
をした固体アクチュエータは、供給される電気エネルギ
ーが高い効率でかつ摩擦、遊びおよび摩耗なしに変換可
能であるという利点がある。１５００μ／ｍまでのオー
ダーの、供することができるアクチュエータ操作ストロ
ークは、一連の用途では小さすぎるので、大きな操作ス
トロークを達成するために、伝達比の変更が行われる。
この場合、液体、すなわち非圧縮性媒体を用いて操作ス
トロークを大きくすることができる伝達比変更装置が有
利であることが判った。しかし、長期間の使用のために
は、例えばJend-ritza およびSchroeder 著の“構造(Ko
nstruktion)４６”（１９９４年）第３７６〜３８０頁
に示されているような漏洩を回避することが重要であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、漏洩のないように形成され、同時に、温度補償を
可能にし、それによって例えば後続配置の操作手段の操
作が長期間にわたって所定の切換え位置で可能である、
液圧式伝達比変更装置を備えた電気式固体アクチュエー
タを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、液体を充填した予圧室を備え、この予圧室の一方の
側がアクチュエータ本体に連結されたダイヤフラムによ
って画成され、予圧室の他方の側が大きな面積の弾性的
なプレート本体によって画成され、プレート本体が伝達
室の一方の側を画成し、伝達室の他方の側が弾性的に支
持された小さな面積のピストン本体によって画成され、
このピストン本体が操作手段に作用し、プレート本体に
弁開口が設けられ、この弁開口が予圧室と伝達室を接続
し、かつダイヤフラムに連結された弁体によって閉鎖可
能であることを特徴とする、操作手段を操作するため、
特に弁を操作するための液圧式伝達比変更装置を備えた
電気式固体アクチュエータによって解決される。この場
合、互いに連通する予圧室と伝達室は、密封閉鎖された
系として形成され、アクチュエータ本体が電気的エネル
ギーで付勢されたときに、アクチュエータ本体の長さ変
更の結果、アクチュエータ本体がダイヤフラムに作用
し、このダイヤフラムが更に、大きな面積のプレート本
体に作用し、ダイヤフラムの弁体によってプレート本体
の弁開口が閉鎖されるという利点がある。その際、伝達
室に閉じ込められた液体はその非圧縮性に基づいて、操
作手段がプレート本体とピストン本体の面積の比によっ
て定められる伝達比に相応して摺動し、アクチュエータ
本体が電気的エネルギーで継続付勢されると、この位置
に保持される。アクチュエータ本体が非作用になると、
ダイヤフラムが弁体と共に後退するので、プレート本体
とピストン本体が弾性作用で後退すると、予圧室と伝達
室の間で液体の交換が生じ得る。これにより、伝達室に
常に所定の量の液体が充填され、従って長期間の使用で
も再現可能な操作ストロークが達成される。ダイヤフラ
ムからプレート本体へのアクチュエータ本体の長さ変化
の伝達は基本的には、中間に配置された伝達手段によっ
て行われる。しかし、本発明の実施形に従って、弁体が
同時に、ダイヤフラムとプレート本体の間で伝達手段を
形成していると合目的である。これにより、アクチュエ
ータ本体の操作力によって同時に、弁体と弁開口の間に
必要なシール力が加えられる。
【０００５】アクチュエータ本体の側で予圧室を閉鎖す
るダイヤフラムは一般的に薄く形成されるので、予圧室
の或る程度の容積縮小を伝達室内への液体の吸込み補充
によって補償するために、ダイヤフラムの変形は充分で
ある。この場合更に、温度変動による液体の容積変化
も、或る程度まで、操作精度に悪影響を与えずに、補償
可能である。
【０００６】本発明の好ましい実施形では、予圧室が容
積を補償する手段に接続されている。これは例えば、予
圧室に付設された貯蔵室によって行われる。この貯蔵室
は例えばガス泡貯蔵器のように形成されているので、ア
クチュエータの静止状態で、予圧室と伝達室の充填が同
じ圧力で不変である。プレート本体とピストン本体の弾
性的な支持部を適切に設計すると、容積を補償して予圧
を調節する際に、大きな温度上昇による液体の容積増大
が操作精度の影響を与えない。このような容積補償の構
造は更に、アクチュエータが電流供給部との接続を除い
て、液体供給に関して独立した系として形成可能である
という利点がある。
【０００７】本発明の他の実施形では、予圧室が圧力媒
体供給部に接続されている。このような構造により、予
め設定可能な液体の予圧を維持しながら、液体交換を行
うことができるという利点がある。特に有利な実施形で
は、液体管路内の弁を操作するための電気的な固体アク
チュエータのために、本発明に従い、予圧室が漏洩室に
接続されている。これにより、高い切換え頻度およびま
たは高い切換え速度を有する、液体管路を備えた弁、特
にスライド弁を、液体を漏らさぬように形成する必要が
なく、液体管路から液体の一部が漏洩部を経て弁範囲に
常に流出するという利点がある。漏洩室を弁に適切に配
置し、漏洩室と予圧室を接続することにより、一方で
は、予圧室と、それに接続された伝達室に常に液体が充
填される。他方では、漏洩液体を排出するために弁の他
の漏洩範囲に絞り作用が生じるので、この範囲が圧力保
持弁のように作用し、予圧室内で充分な圧力の保持が保
証される。
【０００８】漏洩室と予圧室の少なくとも一方が、圧力
保持弁を介して液体排出部に接続されていると特に有利
である。これにより、予圧室内で所定の予圧を生じるこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態の概略図に基づいて本
発明を詳しく説明する。図１に示した電気式固体アクチ
ュエータはアクチュエータケーシング１を備え、このア
クチュエータケーシング内にはアクチュエータ本体２が
設けられている。この場合、アクチュエータ本体２は圧
電装置として形成してもよいし、磁歪装置として形成し
てもよい。しかし、圧電装置は、構造が簡単で、実際に
損失を生じることなく作動し、そして冷却が不要である
という利点がある。圧電装置の他の利点は切換え速度が
高速であるということにある。
【００１０】アクチュエータケーシング２は比較的に薄
いダイヤフラム３によって閉鎖されている。このダイヤ
フラムはアクチュエータ本体２に直接作用連結されてい
る。ダイヤフラム３はアクチュエータ本体２と反対の側
で、予圧室４を密封閉鎖している。この予圧室４は他方
では、大きな面積の弾性的なプレート本体５によって同
様に密封閉鎖されている。このプレート本体は弾性ベロ
ー６の底側を形成している。伝達室７が弾性ベロー６に
よって予圧室４に対して閉鎖されている。この伝達室は
他方の側が弾性ベロー９の一部としてのピストン本体８
によって画成されている。弾性ベロー６と弾性ベロー９
は支持体１０に固定されている。この支持体は接続通路
１１を備え、この接続通路は同時に伝達室７の一部を形
成している。
【００１１】図示した実施の形態の場合には、操作すべ
き操作手段１２として、液圧滑り弁が設けられている。
この滑り弁はスライドケーシング１３を備えている。こ
のスライドケーシング内で弁スライダ（弁体、スライダ
本体）１４が戻しばね１５の力に抗して軸方向に摺動可
能に案内されている。弁スライダ１４は突起１６を備え
ている。この突起には、伝達室７を閉鎖するピストン本
体８が支持されている。スライドケーシング１３内には
流入通路１７と流出通路１８が設けられている。図には
弁の閉鎖位置が示してある。弁スライダ１４が戻しばね
１５の力に抗して矢印１９の方向に摺動すると、弁スラ
イダ１４内の環状溝２０によって、流入通路１７と流出
通路１８が直接的に連通する。
【００１２】プレート本体５は弁開口２１を備えてい
る。この弁開口には、ダイヤフラム３に連結された弁体
２２が付設されている。静止位置において、弾性ベロー
６を介して弾性的に支持されたプレート本体５はその弁
開口２１が弁体２２に押し付けられている。それによっ
て、弁体２２は同時に、アクチュエータ本体２の長さ変
化をプレート本体５に直接伝達する伝達手段としての働
きをする。予圧室４と伝達室７には、液体、すなわち非
圧縮性媒体が充填されている。アクチュエータ本体２に
電圧が印加され、アクチュエータ本体の長さが変化する
と、同じ寸法だけプレート本体５も摺動する。プレート
本体５の面積がピストン本体８の面積よりも大きく、所
望の伝達比であるので、液体が予圧室７．１の上側部分
から押されて接続通路１１を通過する。電圧室の下側部
分７．２の容積が小さいので、この液体の量はピストン
本体８を大きく摺動させることになる。これに応じて、
スライド本体１４は同じ寸法だけ摺動し、それによって
液体流入通路１７と液体流出通路１８を連通する。
【００１３】アクチュエータ本体２の電圧が除去される
と、アクチュエータ本体は直ちに収縮するので、ダイフ
ラム３の弁体２２はプレート本体５の弁開口２１を短時
間開放し、それによってプレート本体５が戻るときに、
予圧室４と伝達室７の間で液体の交換が生じ得る。従っ
て、伝達室７には常に同じ量の液体が充填され、操作時
にスライダ本体１４が常に同じ操作ストロークを行うこ
とが保証される。予圧室４と伝達室７のために選択され
た空間形状に応じて、予圧室４が供給管路２３を介して
容積を補償するための手段２４に接続されていると合目
的である。この手段は図示のように、例えばガス泡貯蔵
器のような小さな貯蔵室によって形成可能である。この
貯蔵室により、一方では、弁２１，２２の開放時に予圧
室４と伝達室７内に同じ圧力が生じる。これによって同
時に、大きな温度変化の際に、使用される液体の膨張が
軸方向における伝達形状を変化させることがなく、貯蔵
室の範囲において吸収されるので、予圧室４と伝達室７
の容積が不変である。
【００１４】スライダ本体１４の範囲に生じる漏洩液体
は、突起１６の範囲の漏洩管路２５と、戻しばね１５の
範囲の漏洩管路２６を経て排出される。図２の実施の形
態は原理的には、図１に基づいて説明した実施の形態と
同じように形成されている。従って、図１の実施の形態
を参照することができる。図１に示した、例えばガス泡
貯蔵器の形をした容積補償のための手段２４の個所に、
圧力媒体供給部を接続することができる。この圧力媒体
供給部によって、予め設定可能な予圧が予圧室４と伝達
室７内で維持される。図２の実施の形態の場合には、予
圧室４の圧力媒体供給は溢流管路２９によって行われ
る。この溢流管路によって、漏洩液体の一部がスライダ
本体２０の漏洩捕集室３０から予圧室４に圧力媒体供給
のように導かれる。漏洩捕集室３０と漏洩液体排出管路
２８の間に、圧力保持弁２７を設けたことにより、この
系の場合には、予圧室４が一定の予圧に保たれるので、
熱に起因する圧力液体の容積の変化は、伝達系に不利な
作用を及ぼさない。
【００１５】図２の実施の形態の場合には、支持体１０
が予圧室４の上側部分７．１内に達する突出部７．３を
備えている。この突出部によって、この部分の全体の容
積が小さくなる。図１と異なり、ダイヤフラム３は弁体
を形成している。これは例えば、ダイヤフラム３寄りの
弁開口３２の側が、リング状突出部によって画成される
ことによって可能である。この突出部はプレート本体５
の面から幾分突出し、ダイヤフラムの弁座を形成してい
る。
【００１６】更に、プレート本体５およびまたはピスト
ン本体８をそれぞれダイヤフラム状に形成し、変形でき
るようにおよび弾性的に撓むことができるようにするこ
とができる。その際、弾性ベローの配置を省略すること
ができる。大きな操作ストロークの場合には、プレート
本体５、特にピストン本体８をいわゆる条溝ダイヤフラ
ムとして形成し、それによって大きく曲がるようにする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】弁スライダを操作するためのアクチュエータの
基本原理を示す図である。
【図２】圧力媒体供給部を備えた図１の実施の形態の変
形例を示す図である。
【符号の説明】
２ アクチュエータ本体 ３ ダイヤフラム ４ 予圧室 ５ プレート本体 ６，９ 弾性ベロー ７ 伝達室 ８ ピストン本体 １０ 支持体 １４ 操作手段 ２１ 弁開口 ２２ 弁体 ２４ 容積補償手段 ２７ 圧力保持弁 ２８ 液体排出部 ２９ 溢流管路 ３０ 漏洩室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グンター・ギユリッヒ ドイツ連邦共和国、52074 アーヒエン、 エブロネンウインケル、６ (72)発明者 ヘルマン・ヨーゼフ・ラウメン ドイツ連邦共和国、52525 ハインスベル ク、ニイゲン、21

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体を充填した予圧室（４）を備え、こ
    の予圧室の一方の側がアクチュエータ本体（２）に連結
    されたダイヤフラム（３）によって画成され、予圧室の
    他方の側が大きな面積の弾性的なプレート本体（５）に
    よって画成され、プレート本体（５）が伝達室（７）の
    一方の側を画成し、伝達室の他方の側が弾性的に支持さ
    れた小さな面積のピストン本体（８）によって画成さ
    れ、このピストン本体が操作手段（１４）に作用し、プ
    レート本体（５）に弁開口（２１）が設けられ、この弁
    開口が予圧室（４）と伝達室（７）を接続し、かつダイ
    ヤフラム（３）に連結された弁体（２２）によって閉鎖
    可能であることを特徴とする、操作手段を操作するた
    め、特に弁を操作するための液圧式伝達比変更装置を備
    えた電気式固体アクチュエータ。
  2. 【請求項２】 弁体（２２）がダイヤフラム（３）とプ
    レート本体（５）の間で伝達手段を形成していることを
    特徴とする請求項１記載の固体アクチュエータ。
  3. 【請求項３】 予圧室（４）が容積を補償する手段（２
    ４；２９，３０）に接続されていることを特徴とする請
    求項１または２記載の固体アクチュエータ。
  4. 【請求項４】 予圧室（４）が圧力媒体供給部に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つ
    に記載の固体アクチュエータ。
  5. 【請求項５】 予圧室（４）が漏洩室（３０）に接続さ
    れていることを特徴とする液体管路内の弁（１４）を操
    作するための固体アクチュエータ。
  6. 【請求項６】 漏洩室（３０）と予圧室（４）の少なく
    とも一方が、圧力保持弁（２７）を介して液体排出部
    （２８）に接続されていることを特徴とする請求項１〜
    ５のいずれか一つに記載の固体アクチュエータ。
  7. 【請求項７】 弁体（２２）がダイヤフラム（３）の一
    体の構成要素を形成していることを特徴とする請求項１
    〜６のいずれか一つに記載の固体アクチュエータ。
  8. 【請求項８】 プレート本体（５）とピストン本体
    （８）の少なくとも一方がそれぞれ、弾性ベロー（６，
    ９）を介して支持体（１０）に固定されていることを特
    徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の固体アク
    チュエータ。
  9. 【請求項９】 プレート本体（５）とピストン本体
    （８）の少なくとも一方がダイヤフラム状に形成されて
    いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記
    載の固体アクチュエータ。
JP10129176A 1997-05-14 1998-05-12 液圧式伝達比変更装置を備えた電気式固体アクチュエータ Withdrawn JPH112350A (ja)

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DE29708546U DE29708546U1 (de) 1997-05-14 1997-05-14 Elektrischer Festkörperaktuator mit hydraulischer Übersetzung
DE29708546:8 1997-05-14

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Publication Number Publication Date
JPH112350A true JPH112350A (ja) 1999-01-06

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ID=8040310

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