JPS60129482A - 圧電素子駆動の制御弁 - Google Patents

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】 ［技術分野］ 本発明は圧電素子駆動の制御弁に関し、特に圧電素子の
熱変位に基づく弁体開度の変動を補償し得る温度補償付
きの圧電素子駆動の制御弁に関する。本発明の制御弁は
車両等のアンチスキッド制御用ブレーキ液圧制御弁に使
用して有効である。

［従来技術１　′ 最近一般産業機械、車両などの制御の高速化に伴ない従
来の電磁ソレノイド駆動の電電制御弁に代えて、応答性
、耐久性にずぐれ７こ圧電素子駆動の制御弁が提案され
いている。ところが、圧電素子は熱膨張係数λが１Ｘ１
０　／’Ｃと小ざく、制御弁内の他の部材のそれ（λ←
（１２〜２３）×１０−’／’Ｃ）に比し相当なひらき
があるため、制御弁の周囲１Ｌ使用流体の温度の範囲が
広い場合たとえば車両等□に使用する制御弁のように広
いｉｌｌ範囲（−３０〜１００℃）で使用する場合には
、圧電素子と他の部材との間に熱膨張または収縮時の熱
−位鏝に大きな差を生じ、弁体の開度に変動をもたらし
、正常な作動が困難であった。従っで、この種の制御弁
は使用可能な温度範囲が非常に狭いという問題点があっ
た。

［発明の［１的］ 本発明はこのような事情を背景としてなされたものであ
り、本発明の目的とするところは、［［変化に伴なう圧
電素子の熱変位の影響を補償し１１１使用可能な温度範
囲を大きくなし得る圧電索子駆動の制御弁を提供Ｊるこ
とにある。

［発明の構成１ このような目的を達成するためになされた本発明の要旨
と’？１−るところは流路をＩＭＩ閉し得る弁体を圧電
素子を介して開閉動作可能とした圧電素子駆動の制御弁
において、前記制御弁に圧電素子を取付けるための圧電
素子取付部材の基端部側を固定し、該ＦＥｔ４素子取付
部材の先端部側を熱膨張、収縮自在とすると共に該先端
部に前記圧電素子の−”端部を連結固定し、しかも圧電
素子と圧電素子取付部材との熱変位方向が互いに逆向き
でかつ熱変位量が同じとなるように構成したことにある
。ここに熱変位量が同じとは、完全に同一に限らず多少
相違する場合をも含むものである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図において、２は有底円筒状のハウジングであり、
その間口端部にはボート４．６を有Ｊ゛る弁本体８がｖ
Ａ＠されることによって結合されている。１Ｏはシール
部材である。

弁本体８にはボート４に連通する室−１２が形成され、
ざらに室１２は流路１４を介してハウジング２内側に向
って連通され、その開口部にはテーバ状の弁座が形成□
されているＪ弁本体８の中心部内側には円柱状の突部１
６が設【づられ、この突部１６に円柱状の圧電素子取付
部材１８が接合されている。また、ハウジング２内には
０リング２０を装着した第１のピストン２２が摺動可能
に嵌合され、かつピストン２２はハウジング２内の底部
側の室２３に配設された皿ばね２４により押圧されてお
り、取付部′＠１８が熱膨張ま１＝は収縮ににり変位し
ても常にその先端部に圧接するようにされている。そし
て、取付部材１８には中心部に貫通円孔を有する積層型
の圧電素子（ＰＺＴ）２６が移動可能に嵌合され、かつ
圧電素子２６の一端部はピストン２２の一側面に形成さ
れたざぐり孔に嵌込まれると共にこのざぐり孔底面が圧
電素子２６の固定端をなすようにされている。圧電素子
２６は薄いドーナツ状のセラミックの素子を多数枚電極
を挾んで積層形成したものであり、リード線２８を湧し
て電圧を掛けることにより、その電圧に応じて積層した
方向に全体が伸縮するものである。圧電素子の伸縮によ
り球弁３ｏが弁本体８のテーパ状弁座に着座または離座
し得る。なお、圧電素子２６は取付部材１８と同じ長さ
とされ、また両者の熱膨張係数は同じとなるようにされ
てりる・ また、圧電素子２６の他端側には弁体としての１Ｘｔ記
球弁３０の固着された第２のピストン３２がハウジング
２内に摺動可能に嵌合され、かつピストン３２中心部に
形成されに円孔には突部１６が摺動可能に嵌合されてい
る。３４．３６は０リングであφ。ピストン３２は圧縮
コイルばね３８により、圧電素子２６に接する方向に押
圧され、常時圧電素子２６の側端面に圧接されると共に
圧電素子の他端部はピストン２２のざぐり孔底面に押付
けられ、常に取付部材１８の端面と同一平面上に位置す
るようにされている。このようにして、両部材の一端部
側が連結固定される。また、弁本体８内側とピストン３
２との間に形成された室４０はボート６、流路４２を介
してピストン２２側方の室２３に連通され、両室の圧力
が同じになるようにされている。なおくピストン２２は
ハウジング２底部に植設されたピン（図示せず）によっ
索子２６に電圧が印加されていないときは第１図に示す
ようにボート４から室１２、流路１４を通りさらに室４
０をへてボー１−６に連通される流路は開放されている
が、注型素子２６に電圧が印加されると球弁３０が流路
１４を閉鎖し、前記ボート４．６問を連通する流路が遮
断される。ついで、電圧が印加されなくなるとばね３８
によってピストン３２が押戻され、第１図に示すように
再びポー１〜４．６間の流路が連通される。すなわち上
記実施例゛の制御弁４４は第２図ａＳｂに示す切換機能
を秦Ｊる。図上Ｐ−ＺＴの記号は圧電素子に電圧が印加
されている場合を示す。なお、ポート４側を流入口とす
れば、ばね３８の付勢力によって法会３Ｏが少しでも開
弁動作をしたとき室４０内に流入する流体の圧力ににっ
てビスＩ・ン３２が押戻され速やかに流路が開放される
利点がある。また、周囲温度、使用流体の渇疫などが上
昇すると、取付は部材１８は右方（図上）に熱膨張しそ
の先端部は皿ばね２４と室２３内の流体圧との押圧力に
抗してピストン２２を右方に移動させる。従って、同時
に圧電素子２６の固定端もピストン２２と一緒に同方向
に移動するが、一方圧電素子２６は左方（図１−）に熱
膨張しピストン３２を左方に移動させる。ところで、取
付部材１８と圧電素子２６の熱膨張係数が同じで、かつ
長さも同じとされているので、両者の熱による良さ方向
の変位量いわゆる熱変位量が同一となり、しかも変位方
向が逆向きであるから圧電素子２６の法会３０取付ＬＪ
側端部の位置は変わらない、渇麿が下り収縮する場合も
同様である。すなわち、渇麿が変化しても法会３０の開
度が変動したり、閉じられた弁が開放されたりすること
などはなく、その結果使用可能な温度範囲を大ぎくする
ことができる。

第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、ピスト
ン３２に立設された段付状ピン４６にはばね４８に付勢
された状態で弁体５０が取付けられており、かつ弁体５
Ｏは弁室５２内に形成されたテーパ状の弁座に着座可能
とされ、前記実施例の場合とは反対に、圧電素子に電圧
が印加されていない場合には、ポート４．６問が遮断さ
れ、電圧が印加されると、ポー１〜４．６間が連通され
る。

なお、変更を要しない部分は前記と同一の番号を付して
説明を省略する。この実施例の制御弁５４は第４図ｃＳ
ｄに示す切換機能を奏する。

前記各実施例において圧電素子と圧電素子取付部材とは
、同心状でなく、平行に配設してもよく、また両部材を
複数個並べて配置することも可能である。

次に前記各実施例の制御弁４４．５４を車両のアンチス
キッド制御用液圧装置におけるブレーキ液圧制御弁とし
て使用した例を第５図に基づいて説明づる。

マスクシリンダ５６と左右前輪Ｗ１、Ｗ２のホイールシ
リンダ５８．６０とを連通ずる各管路には制御プ餘４４
が設（）られ、さらに前記各制御弁４４と各ホイールシ
リンダ５８．６０とを接続する管路から分岐されリザー
バ６２に連通する管路には、それぞれ制御弁５４が設け
られ、さらにリザーバ６２は逆ｌ［弁６４．６６、液圧
ポンプ６８を介して管路によりマスクシリンダ５６に連
通されている。後輪についても同様に構成されるが、後
輪の左右を同時に制御してもよい。また、車輪には、車
輪速磨を検出する車速センサＤ１、Ｄ２が設けられ、こ
の車速センサから得られた車輪回転速度に比例したパル
ス信号はコントロールコニツト６９に入力として加えら
れ、車両速度、スリップ率、減速磨などを演算し、制御
信号Ｓ１、Ｓ２を発生する。これらの制御信号８１．８
２．はそれぞれ制御弁４４．５４の圧電素子（ＰＺＴ）
に供給される。ホイールシリンダ５８．６０のブレーキ
液圧を増圧させる場合には制御信号Ｓ１、Ｓ２は共に低
レベルであるが、ブレーキ液圧を減圧させる場合には制
御信号Ｓ１、Ｓ２は共に高レベルであり、ブレーキ液圧
を一定に保持する場合には制御信号Ｓ１は高レベルであ
り、制御信号８２は低レベルとなる。制御弁４４．５４
は、制御信号８１、Ｓ２が高レベルのとぎはそれぞれ圧
電素子に電圧が印加されＰＺＴ位置側におかれ、制御信
号Ｓ１、Ｓ２が低レベルのときはノーマル位置におかれ
る。

以下その作用について説明Ｊる。

いま仮りに車両が等速状態にあるとき運転者がブレーキ
ペダル７０を踏み始めると、ブレーキ開始時点において
はコントロールユニツ１−６９は車輪が所定の減速痕、
スリップ率に辻していないことを判断し、制御信号Ｓ１
、Ｓは低レベルの状態にある。従って各制御弁はす、ｄ
位置に切換えられ、車輪にブレーキが掛けられる。すな
わち地圧モードとなる。

ブレーキ液圧の上昇により、車輪が所定の減速瓜、また
はスリップ率に達し、これを越えようとすると、制御信
号Ｓ１、Ｓ２は共に高レベルとなり各制御弁はａ、Ｃ位
置に切換えられ、ホイールシリンダがリザーバ側に連通
され、ブレーキ液圧が減圧される。すなわち減圧モード
となる。

車輪の減速度が所定の減速度に回復し、これＪ：り小さ
くなろうとするとぎには制御信号＄１は高レベル、制御
信号Ｓ２は低レベルとなり、制御弁はａ、ｄ位置に切換
えられ、マスクシリンダに連通Ｊる流路はづべて閉鎖さ
れ、ブレーキ液圧は一定に保持される。ずなわち保持モ
ードとなる。

ついで、車輪の回転が所定の加速度以上に回復すると制
御信号Ｓ１、Ｓ２は再び低レベルとなり、制ｉｌｌ弁は
ｂ　、　（＋位置に切換えられ車輪に対するブレーキ力
が増加する。

アンデスキッド制御装置においては前述のＪ：うにブレ
ーキ作用時に制御弁を開閉させてブレーキ液圧を適正に
維持させるものであるが、既述の如く本実施例の制御弁
によれば温度の変化に伴なう弁開度の変動をなくすよう
にされているので、車両等のように周囲温度、使用温度
の変１１する範囲が非常に広い場合においても制御弁が
正常に作動し、ブレーキ液圧の緻密な制御が可能となる
。また、圧電素子は応答性がよいので、制御信号に応じ
て迅速に制御弁を開閉でき、ブレーキ液圧の適確な制御
が可能となる。

前記各実施例の制御弁は液体に限らず気体についても使
用できる。また、本発明は２位置切換弁に限らず３位置
切換弁にも適用でき、さらに方向制御に限らず流量制御
等に使用する制御弁にも適用できる。さらに、圧電素子
に印加する電圧を段階的に変化させて、弁体をデジタル
的に移動させることによってデジタル流量制御弁と覆る
ことも可能である。

以上本発明の二、三の実施例について説明したが本発明
はこのような実施例に何隻限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施
し得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳記したように、本発明によれば、弁体のｎｆｌ閉
動作可能とされた圧電素子の一端部が熱変位自在の圧電
素子取付部材先端部に連結固定され、しかも上記両部材
の熱変位方向が互いに逆向きで・、かつ熱変位量が同じ
とされているので、温度変化に伴なう弁体の変位をな（
すことができ、温度変化にかかわらず、制御弁を正常に
作動させ得、制御弁の使用可能な温ｆｌｉｔ範囲を大き
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示づ断面図、第２図はその
シンボル図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図
、第４図はそのシンボル図、第５図は前記各実施例を車
両のアンチスキッド制御装置に適用し１こ例を示す液圧
回路図である。 １８・・・圧電素子取付部材 ２６・・・圧電素子 ３０・・・体弁（弁体） 代理人　弁理士　定立　勉 他１名 第１図 第２図 第３図 ４−ＸＸ ０ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 、１　流路を開、閉じ得る弁体を圧電素子を介して開閉
   動作可能とした圧電素子駆動の制御弁において、前記制
   御弁に圧電素子を取付けるための圧電素子取付部材の基
   端部側を固定し、該圧電素子取付部材の先端部側を熱膨
   張、収縮自在とすると共に該先端部に前記圧電素子の一
   端部を連結固定し、しかも圧電素子と圧電素子取付部材
   との熱変位方向が互いに逆向きでかつ熱変位量が同じと
   な一葛ように構成されたことを特徴とする圧電素子駆動
   の制御弁。 １．２　圧電素子は中空円筒状の積層型圧電素子であり
   、圧電索子取付部材は前記圧電素子の中空部に卿挿され
   た圧電素子と同じ長さと同じ熱１１１３眼係数を有する
   ものである特許請求の範囲第１項記載の店電索子駆動の
   制御弁。