JPS63257149A

JPS63257149A - 圧電素子装置

Info

Publication number: JPS63257149A
Application number: JP9033087A
Authority: JP
Inventors: 田口　俊夫
Original assignee: Yashima Denki Co Ltd
Current assignee: Yashima Denki Co Ltd
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-10-25

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、圧電素子に打撃を加え電圧を発生させる圧
電素子装置に関する。

（ロ）従来の技術従来、ライター等、気体燃料を使用する機器においては
、圧電素子装置を使用し、この圧電素子を打撃して生じ
た電圧で、火花放電を起こさせて気体燃料を着火するも
のが知られている。この従来の圧電素子装置の１例を第
６図に示す。

第６図（ａ）は、従来圧電素子装置の待機状態を示す縦
断面図である。外ケースａは、挿入穴すを有しており、
この挿入穴すの奥部には、セラミック圧電素子Ｃが位置
している。挿入穴すには、ハンマーケースｄが摺動自在
に挿入されている。ハンマーケースｄは、復帰バネｅに
より、第６図（ａ）紙面右方向に付勢される。

ハンマーケースｄには、ハンマーｆ　カ第６　図（ａ）
紙面左右方向に進退自在に支持されている。ハンマーｆ
の右端には、圧縮バネｇが当接し、ハンマ−ｆがハンマ
ーケースｄに対して、左方向に付勢される。

ハンマーｒ右端部には、ピンｈが突設されている。この
ピンｈは、ハンマーケースｄのガイド窓ｉ及び外ケース
ａのガイド窓ｊにガイドされる。

ハンマーケースｄが左方に押動されると〔第６図（ｂ）
参照〕、ハンマーｆは、ピンがガイド窓ｊの段部ｊ＋に
係止しているため左方には動かず、圧縮バネｇ及び復帰
バネｅが圧縮される。

さらに、ハンマーケースｄが左方に押動されると〔第６
図（Ｃ）参照〕、ピンｈがガイド窓ｉの傾斜部１１にガ
イドされて、下方に動く。そしてガイド窓段部ｊ、とピ
ンとの係止が解け、圧縮バネｇの付勢力によりハンマー
ｆが左方に突出し、圧電素子Ｃを打つ。ハンマーケース
ｄは、その後復帰バネｅの付勢力により、もとの位置に
戻る。この時、ハンマーｆは、ピンｈがガイド窓ｉ左端
部に押動される結果、やはりもとの位置に戻り、ピンｈ
は再びガイド窓段部ｊｌと係止する〔第６図（ａ）参照
〕。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来圧電素子を作動させるには、ハンマーケースｄ
を押動し、圧縮バネｇを直接圧縮するわけであるが、ハ
ンマーケースｄを押動するための操作力Ｆは以下の式で
表せる。

Ｆ＝Ｆｅ＋Ｆｇ＋ＦｈここでＦｅは、復帰バネｅの圧縮力、Ｆｇは圧縮バネｇ
の圧縮力、Ｆｈは、ピンｈが下方に移動し段部ｊ１より
外れる時の摩擦力である。この式でもわかるように、操
作力Ｆにはある程度の大きさが必要となる。

一方、近年圧電素子を応用した圧電／光スィッチが提案
されている。この圧電／光スィッチは、圧電素子を打撃
して得られる電圧で、発光素子を駆動し、光信号に変換
する。この光信号は、光ファイバにより伝送され、離れ
て設けられる負荷のオン／オフ等を行うものである。

上記圧電／光スィッチは、防爆性に優れる利点を有する
が、圧電素子打撃に、上記従来の圧電素子装置を適用す
ると、圧電／光スィッチのアクチュエータを作動させる
のに大きな荷重が必要となり、圧電／光スィッチの適用
範囲は、大きく制限される不都合が生じる。

もちろん、圧縮バネを弱いものとすれば、操作荷重は小
さくなるが、圧電素子に加わる打撃力が低下し、圧電素
子装置の性能は低下する。

この発明は、上記に鑑みなされたもので、操作荷重が小
さくかつ、大きな圧電素子打撃力の得られる圧電素子装
置の提供を目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段この発明の圧電素子装置の構成を、実施例に対応する第
１図を用いて説明すると、圧電素子４と、圧電素子４を
前端部２ａで打撃し、後端部２ｂが支持固定される板バ
ネ２と、仮バネ前端部２ａを圧電素子４打撃方向に付勢
する打撃バネ５と、仮バネ２前方に回転自在に軸支され
、そのカム片１０が板バネ先端部２ａに当接し押動する
カム９と、このカム９を回転させるアクチュエータ７と
、このアクチュエータ７を復帰させる復帰バネ１１とよ
りなるものである。

（ホ）作用この発明め圧電素子装置の作用を、実施例に対応する第
２図を用いて説明する。この発明では、２つのてこを利
用している。即ち、アクチュエータフの荷重点Ｐの回転
半径ｒ、をカム片１０回転半径ｒ２より大きくすれば、
１つのてこが構成される。一方、板バネ前端部２ａと、
後端部２ｂ間の距離Ｊ、は、打撃バネ５により付勢され
る位置と板バネ後端部２ｂ間の距離β２よりも大きく、
ここでもう１つのてこが構成される。これら２つのてこ
により、小さな荷重で、板バネ２及び打撃バネ５を弾性
変形させることができる。

また、圧電素子４を打撃する際に摺動する部分がないた
め、板バネ２及び打撃バネ５に蓄えられた弾性エネルギ
が、摩擦によって損失することはなく、高い打撃力が得
られる。

（へ）実施例この発明の一実施例を、第１図乃至第５図に基づいて以
下に説明する。

第１図は、この圧電素子装置ｌの側面図を示している。

２は、後端部２ｂを図示しないハウジングに支持固定さ
れる板バネである。板バネ前端部２ａ上面には、ハンマ
３が固着されている。ハンマ３上方には、セラミック圧
電素子４が位置している。

一方、板バネ前端部２ａ下面には、打撃バネ５の上端５
ａが接している。この打撃バネ下端５ｂは、図示しない
ハウジングに螺着されるネジ６により支持される。この
ネジ６は、打撃バネ５の圧縮力を調整するためのもので
ある。

７は、アクチュエータである。アクチュエータ７は、帯
状の金属板よりなり、前端部７ａには、回転軸８を挿通
するための軸挿通部７ｂ・７ｂが折曲げ成形されている
（第５図も参照）。

軸挿通部７ｂ・７ｂ間には、カム本体９が取付けられる
。このカム本体９は、合成樹脂より構成されるもので、
後面９ａには、カム片１０が一体に設けられている。こ
のカム片１０は、肉薄の連結部１０ａでカム本体９につ
ながっている。また、圧電素子装置１待機時には、連結
部１０ａの弾性力により、カム片１０は連結部１０ａを
中心として、第１図紙面反時計方向に付勢され、当接部
ｌｏｂが、カム本体後面９ａに当接している。

アクチュエータ７は、復帰用のコイルバネ１１により、
第１図紙面反時計方向に付勢される。この復帰バネ■１
は、アクチュエータ７をもとの位置に復帰させるための
ものである。

次に、第２図乃至第４図を参照しながら、この実施例圧
電素子装置１の動作を説明する。

第２図は、アクチュエータ後端部７ｃの荷重点Ｐに荷重
が加わり、アクチュエータ７が第２図紙面時計方向に回
転した状態を示している。カム本体９は、アクチュエー
タ７と共に回転するが、この時カム片１０の先端１０ｃ
が板バネ先端部２ａに当接し、これを下方に押動する。

カム片１０は、当接１０ｂがカム本体後面９ａに当接し
ているため回動しない。

荷重点Ｐと回転軸日中心Ｃとの距！１−１　はカム片先
端１０ｃとの距離ｒ２よりも大きい。ここで１つのてこ
が構成される。また、仮バネ前端部２ａと後端部２ｂ間
の距離１１は、もちろん圧縮バネ上端５ａが接触する位
置と仮バネ後端部２ｂ間との距離１２よりも太き（、こ
こでもう１つのてこが構成される。従って、小さい荷重
で、板バネ２を下方に反らせると共に、打撃バネ５を圧
縮させることができる。

さらに、アクチュエータ７が時計方向に回転すると、第
３図に示すように、カム片先端１０ｃが板バネ前端部２
ａより外れる。そして、板バネ２が、それ自体の弾性力
及び打撃バネ５の弾性力により上方に復帰する。この時
、ハンマー３が圧電素子４を打撃し、電圧が発生する。

この電圧は。

図示しないリードにより取出される。

荷重点Ｐに加わっていた荷重がなくなると、アクチュエ
ータ７は、復帰バネ１１の力により第４図紙面反時計方
向に回動し、もとの位置に復帰する。この時、カム片１
０は板バネ前端部２ａに斜下方より当接するが、カム片
１０が連結部１０ａを中心として第４図紙面時計方向に
回動することにより、カム片１０は、板バネ前端部２ａ
上方に逃げることができる。上方に逃げたカム片１０は
、連結部１０ａの弾性により、当接部９がカム本体裏面
９ａに　当接するまで反時計方向に回動し、もとの状態
に戻る（第１図参照）。

なお、上記実施例では、圧電素子４を固定しているが、
逆にハンマーを固定し、圧電素子を板バネ先端部に固着
するようにしてもよい。

また、打撃バネ及び復帰バネは、コイルバネに限定され
ず、アクチュエータの形状も上記実施例のものに限定さ
れず、適宜設計変更可能である。

（ト）発明の詳細な説明したように、この発明の圧電素子装置は、てこの
原理を用いて板バネ及び打撃バネを弾性変形させるため
、少ない荷重で操作することができる利点を有する。

また、圧電素子打撃の際、仮バネ及び打撃バネには、摺
動する部分がないため、弾性エネルギの摩擦による損失
がなく、高い打撃力が得られる利点を有している。

さらに、圧電素子打撃のための弾性力を、板バネと打撃
バネとに分担しているため、個々の弾性係数は、従来よ
りも小さくなり、圧電素子装置の組立てが容易となる利
点をも存している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る圧電素子装置の側
面図、第２図、第３図及び第４図は、それぞれ同圧電素
子装置の動作を説明する側面図、第５図は、同圧電素子
装置のアクチュエータを下方より見た斜視図、第６１Ｊ
（ａ）、第６図（ｂ）及び第６図（Ｃ）は、それぞれ従
来の圧電素子装置及びその動作を説明するだめの断面図
である。２：板バネ、　　　　　４：圧電素子。５：打撃バネ、　　　　フェアクチュエータ。９：カム本体、　　　　１０：カム片。１１：復帰バネ。特許出願人　　　　　　　　八洲電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第１図第２区第３図第４図第５図に

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧電素子と、この圧電素子をその前端部で打撃し
、その後端部が支持固定される板バネと、この板バネ前
端部を前記圧電素子打撃方向に付勢する打撃バネと、前
記板バネ前方に回動自在に軸支され、そのカム片が前記
板バネ先端に当接し押動するカムと、このカムを回動さ
せるアクチュエータと、このアクチュエータを復帰させ
る復帰バネとよりなることを特徴とする圧電素子装置。
（２）前記カムには、カム片が回動可能に設けられ、前
記アクチュエータ復帰時に、このカム片が回動し、前記
板バネ前端部より逃げる特許請求の範囲第１項記載の圧
電素子装置。
（３）前記板バネ前端部には、ハンマーが固着され、こ
のハンマー上方に前記圧電素子が支持固定される特許請
求の範囲第１項又は第２項の圧電素子装置。