JPH01312283A - 圧電体アクチユエータを備えた油圧切換弁 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電体アクチュエータを備えた油圧切換弁に
関する。

［技術的背景と従来技術］ 一般に、油圧切換弁の駆動源としては電磁コイルが用い
られているが、応答性が３０ミリ秒〜１００ミリ秒かか
り、高速で切換弁を作動させる際に応答が遅れるといっ
た問題がある。

一方、素子に歪を与えたときに電圧を発生するいわゆる
圧電素子の特性を利用して、円盤状の素子を円柱状に積
層し、これに電圧を印加したときに、円盤状の素子が厚
さ方向に伸長する作動を駆動力として用いる圧電体装置
が提案されている。

この圧電体装置は応答性が０．１ミリ秒〜１ミリ秒と、
従来の電磁コイルに比べて高い応答性を得ることができ
るが、圧電体の変位量が１０〜１００ミクロンと小さい
ので、切換弁の駆動装置として使用する場合には圧電体
の変位を拡大する機構を付加する必要がある。この変位
拡大機構の１つに油圧ピストンを用い、このピストンの
面積の差を利用して変位量を拡大する機構がある。

第４図は圧電体アクチュエータを利用した油圧切換弁の
作動機構の概要を示すもので、全体を符号１で示す切換
弁は、ケーシング２内に圧電素子を用いた圧電体３が装
備されている。この圧電体３は、例えば薄い円盤状の圧
電素子を例えば１００枚程度積層して構成されるもので
、各素子の間には金属箔等から成る薄い層間電極が挾ま
れる。これらの電極は１つおきにプラスのリード線とマ
イナスのリード線に接続される。そしてプラス電極とマ
イナス電極との間に５例えば約５００の電圧を印加する
ことによって各圧電素子に電場をかければ、各素子は厚
さ方向に伸長し、圧電体３は第４図の中心線から下半分
の■の状態に示すように軸方向に伸長する。

圧電体３の軸方向一端部には大径のピストン４がその一
面がとりつけられてあって、ケーシング２のシリンダ内
に挿入され、ピストン４の他面とシリンダ底壁との間に
油圧室５を形成している。

この油圧室５は小径の油圧室６に連通し、油圧室６には
小径のピストン７が挿入されている。ピストン７は切換
弁の弁体８の先端に当接しており、弁体８はスプリング
１０により常時ケーシングに形成した弁座９に向けて付
勢されている。

弁体８は、弁座９との間で開閉弁を構成していて入口１
１から導入されて、出口１２に通ずる通路１３内の作動
油の流れを制御する。したがって、圧電体３が不作動の
状態においては、第４図の中心線より上半分のＩに示す
ように大径ピストン４は原位置に止まり、切換弁の弁体
８は弁座９に押圧されて作動油の流路を閉じている。圧
電体３に電圧を印加すると、前述したように、圧電体３
は第４図の下半分の図■のように伸長し、大径ビス１−
ン４を押し出す。これにより油圧室５の作動油が小径シ
リンダ６へ押し出され、小径ピストン７を移動させる。

この小径ピストン７の移動により。

弁体８はスプリング１０の弾力に抗して弁座９がら押し
戻され、切換弁は流路を開く。

いま、大径ピストン４のストロークをＸ　Ｌ　ｌ受正面
積をＳよ、小径ピストン７のス１−ロークをＸｏ。

受圧面積をＳｏとすると、 Ｘ、＝（Ｓよ／Ｓ０）　ｘｘ。

となり、大径ピストン４のストロークは大小のピストン
４，７の面積比に応じて拡大されて小径ピストン７に伝
達される。

以上に示す圧電体と変位拡大機構を組合せることにより
圧電体アクチュエータが構成され、数１０ミクロンの圧
電体の変位は１ミリ程度のストロークとして出力される
。したがって、このス１〜ロータにより切換弁を操作す
るように構成することで圧電体アクチュエータによる油
圧切換弁を得ることができる。

以上に示す機構においては、シリンダ５，６に密封され
る油の漏れや温度変化が問題になる。すなわち、シリン
ダ５，６の油が漏れ出すと小径ピストン７のストローク
は減少してしまい、油圧切換弁の正常な切換作動ができ
なくなる。また、油の温度が上昇したり、周辺の機器の
温度変化によっても油圧切換弁の開閉が不具合となる。

シリンダ内からの油の流出を補償するために、チエツク
弁１５を設けて、例えば作動油通路１２側と連通し、シ
リンダ内の油が不足したときには、作動油通路１２側の
油をチエツク弁１５を介してシリンダ５，６に供給する
手段が知られている。

この手段によれば、シリンダ内の油の不足は解消するが
逆に、作動油通路１２側の圧力が高いと、この作動油が
シリンダに導入されて、圧電体を弾性変形させてしまい
、大径ピストン４の位置を変化させたり、小径ピストン
７を押し出す現象をもたらす。この結果、駆動装置を作
動させても油圧切換弁が正常に作動しない不都合が発生
する。

この不都合を解消するために、ケーシングに貫通孔を設
けて作動油通路又はチエツク弁付近の作動油を大径ピス
トンの裏側に導入することが考えられる。これにより、
チエツク弁から高圧の油がシリンダ内に導入されて大径
ピストンの受圧面を押圧しても、同じ作動油が大径ピス
トンの裏側にも導入されるので、大径ピストンに作用す
るカをほぼバランスさせることができる。

しかしながら、大径ピストンの裏側に作動油を導入する
と、大径ピストンに直結する圧電体も作動油中に浸漬さ
れることになり、油中の水分や金属不純物、ゴミ等によ
って圧電体に印加した電圧が漏電するといった新たな問
題を生ずる。

特開昭６０−１０４７６２号公報には、圧電体を金属ベ
ローズ又はゴム体で被覆して絶縁流体を封入することで
圧電体が作動油に浸漬することを防止し、上述した問題
を解決する手段が提案されている。しかし、この手段は
圧電体を燃料噴射弁の加圧ポンプのピストン駆動に用い
たものであって、油圧を利用した変位拡大機構を備えた
ものではない。

また、駆動力源となる圧電体は円盤状の圧電素子を板厚
方向に多数積層して使用するので、横ずれをおこしやす
く、圧電素子間にギャップが生じやすい。このギャップ
は作動時にいわゆる遊びとなって応答性やストロークを
不安定とする要因となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、圧電体アクチュエータを駆動源として
利用する油圧切換弁において、圧電体の作動が確実でし
かも圧電体への作動油の侵入を防止した油圧切換弁を提
供するものである。

［発明の構成］ ケーシングの長手方向に沿って油圧切換弁と圧電体アク
チュエータとを配設し、該圧電体アクチュエータの変位
を拡大して油圧切換弁に伝達すべくした油圧切換弁にお
いて、 小径のシリンダ状貫通孔を形成した仕切り壁と、前記シ
リンダ状貫通孔によって互いに連通せしめられ、かつ前
記仕切壁の両側にそれぞれ形成された弁室およびアクチ
ュエータ室を備えるケーシングと、 多数の円盤状の圧電素子をこれら圧電素子の間に電極を
挿置してその軸方向に積層した円柱状の圧電体と、それ
ぞれが前記シリンダ状貫通孔の中心軸と同心的に配設さ
れ、前記圧電体の軸方向の一端面に当接する面と該圧電
体の円柱状周面に緩く嵌装される円筒壁面とを有し、前
記ケーシングに固着されるシリンダ状部材と、前記圧電
体の軸方向の他端面に当接する面を少くとも有し、前記
支持壁と前記シリンダ状部材との間に配設されて該シリ
ンダ部材に対し前記シリンダ状貫通孔の中心軸に沿って
相対的に移動可能のピストン状部材とを含み前記圧電体
を液密に被覆する保持体と、前記ピストン状部材を前記
シリンダ状部材に向けて弾発するばね手段とから成り、
前記アクチュエータ室内に配置された圧電体アクチュエ
ータと、前記弁室に連通せしめて前記仕切壁に形成した
作動軸排出通路と、前記弁室内に前記シリンダ状貫通孔
の中心軸に沿って移動可能に配置され、前記弁室と作動
油排出通路との連通孔を開閉する弁体と、該弁体を前記
連通孔に圧接する方向に弾発するばね手段と、前記弁室
を圧力作動油源に連通せしめる作動油導入口とを備えた
油圧切換弁と。

前記ケーシングのアクチュエータ室の内壁に前記仕切壁
の壁面に連接して形成された前記シリンダ状貫通孔の内
径の数倍ないし十数倍の内径を有し該シリンダ状貫通孔
の中心軸に同心的に形成されたシリンダ壁と、該シリン
ダ壁に液密的に嵌合せしめられて前記圧電体アクチュエ
ータのピストン状部材と一体的に移動する大径ピストン
と、前記シリンダ状貫通孔内に液密的にかつその中心軸
方向に摺動自在に挿置され、その軸方向一端は前記油圧
切換弁の弁体が前記弁室と作動油排出通路との連通孔を
閉じた状態において前記油圧切換弁の弁体に当接せしめ
られる小径ピストンと、前記シリンダ壁と大径ピストン
および小径ピストンの他端部とで囲まれる空間に作動油
を封入せしめた圧力室とよりなる変位拡大手段と、 前記ケーシング内に形成され、前記作動油排出通路と前
記圧力室とを前記作動油排出通路の作動油を圧力室に供
給する方向にのみ作用するチエツク弁を介して連通ずる
作動油供給通路と、前記作動油排出通路内の作動油圧力
を前記大径ピストンの前記圧力室に面する圧力面に対し
前記シリンダ状貫通孔の中心軸方向の反対側に形成した
受圧面に伝達する圧力伝達通路とを備えた作動油補償手
段とからなる構成を具備している。

［発明の作用］ 圧電体は、円盤状の圧電素子を１００枚程度積層して電
極を挾みこんである。この圧電体に電圧を印加すると圧
電体は０．１ミリ秒〜１ミリ秒という短い応答時間で伸
長する。しかしながら変位量は１０〜１００ミクロンと
少なく、このままでは機器の駆動源としては充分ではな
い。そこで本発明では大径ピストンと小径ピストンによ
り密封した油圧室の大径ピストンに圧電体の変位を伝達
し、パスカルの原理を利用して小径ピストンを拡大変位
する機構とを組合せることによって、充分な変位量（ス
トローク）を有し、かつ応答性の良い圧電体アクチュエ
ータを得ることができる。油圧室の作動油は作動により
洩れが生ずることもあるが、これを補償するために、チ
エツク弁を介して外部の作動油を油圧室に導入する。同
じ作動油は大径ピストンの裏側にも導入され、大径ピス
トンにかかる力をバランスする。

そして、この圧電体アクチュエータの出力を利用して油
圧切換弁を操作するので応答が早く、作動の確実な油圧
切換作用が可能である。

［実施例］ 以下、第１図乃至第３図を用いて本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明による圧電体アクチュエータを用いた油
圧切換弁の第１実施例を示すものである。

圧電体アクチュエータは、次のとおりに構成される。先
ず、円筒状に形成した第１のケーシング３０内に第１の
保持部材である有底円筒状のベース３２がオイルシール
リング３１を介して液密に嵌着され、第１のケーシング
３０の周壁に形成した貫通孔３３を利用してセットビス
等により両者は固着される。このベース３２内には、該
ベース３２の開口端より、円盤状の圧電素子と電極とを
円柱状に積層して構成した圧電体３５が一端部より挿入
される。圧電素子は先述したように例えば１００枚を重
ねたもので、電極は１枚おきに同極のリード線３６に連
結される。

ベース３２の開口端側の外周には、段付円筒状部材４ｏ
が嵌装される。該段付円筒状部材４０は、ベース３２に
嵌合する側の軸方向端部の大径内筒部４０１の開口端縁
に爪４２を形成し、該爪４２を半径方向内方に折り曲げ
てベース３２の外周に形成した環状溝３７に係合させる
ことによりベース３２に係止される。この際に、ベース
３２の外周と段付円筒状部材４０の内周との間には、ベ
ース３２の外周に形成した環状溝に装着したオイルシー
ル４４を介在させてベース３２の内周面と大径円筒部４
０１の外周面との間の液密を保ち、圧電体３５への作動
油等の侵入を防止する。

段付円筒状部材４０は、軸方向の一端部に形成した前記
大径円筒部４０１に接続して、これより直径を小とした
中径円筒部４０２の一方の端部を第１の段部４０３を介
して同軸的に形成し、さらに該中径円筒部４０２の他方
の端部には第２の段部４０４を形成し、前記中径円筒部
４０２の直径より小なる外径を有する細径部４６を同軸
的に形成する。

一方、柱状の圧電体３５の外周には、前記ベース３２よ
り突出した部分を囲むように第２の保持部材である内径
を圧電体３５の外径よりやや大とした有底筒状のピスト
ン状部材４８を嵌装する。

このピストン状部材４８の先端部に細径の円筒状外壁を
有する首部５０を同軸的に形成し、この首部５０を段付
円筒状部材４ｏの細径部４６にその中心軸に沿って形成
された中心孔４０５内に摺動自在に支承せしめる。そし
て首部５ｏと細径部４６の間にはオイルシール５２を挿
入し、両者間を液密に封止している。圧電体３５は円盤
状の素子を多数枚積層したものであるので、横ずれ等を
生ずるおそれもあるが、有底筒状のピストン状部材４８
で圧電体３５を包囲することにより横ずれ等の発生が防
止できる。

ピストン状部材４８のベース３２側の端部は、該ベース
３２の内壁に摺動自在とし、その外周に環状部材４９が
半径方向に突出されるように固定される。前記環状部材
４９と段付円筒状部材４゜の第１の段部４０３との間に
は、コイルばね５４が設けられてピストン状部材４８を
常時圧電体３５側へ押圧する。

ピストン状部材４８の首部５０を形成した側の端部の裏
側はプレート３８を介して圧電体３５に当接させ、圧電
体３５はばね５４により常時予圧を与えられ、圧電体の
作動は安定する。ピストン状部材４８の首部５０には、
その自由端部に開口する挿入孔５６が同軸的に形成され
、この挿入孔５６に大径ピストン６０の中心に形成され
た円柱状のボス６２が挿入される。挿入孔５６とボス６
２との間はしばりばねとなっており、大径ピストン６０
とピストン状部材４８は一体で運動する。

第１のケーシング３０の端部には第２のケーシング６５
の円筒状端部６５１がねじ６６を介して螺装される。該
円筒状端部６５１の内部には同軸的に有底孔６５２が前
記第１のケーシング３０への螺装端より形成されており
、その開口端側には前記段付円筒状部材４０の大径円筒
部４０１の外周面に緩く嵌合す゛る第１の筒状内壁面６
５３が、またその底部側には前記大径ピストン６０の外
周に液密に嵌合する第２の筒状内壁面６５５および該内
壁面６５５に直交する平面状の底壁面６５４がそれぞれ
形成され、該底壁面６５４と大径ピストン６０との間に
第２の筒状内壁面６５５で囲まれる第１の油圧室６８が
形成されている。すなわち大径ピストン６０は第２の筒
状内壁面６５５内を軸方向に摺動して第１の油圧室６８
内の作動油を加圧する。大径ピストン６ｏの外周部に形
成した溝にオイルシールリング６７を嵌装して摺動部の
液密を保つ。

第２のケーシング６５の底壁面６５４の中心部には、小
径のシリンダ状貫通孔７ｏが軸線に沿って形成される。

そして、この貫通孔７ｏに直交するとともに該貫通孔７
ｏに連通し、がっ両端が第２のケーシング６５の外周面
に開口する段付の貫通孔７２が設けられ、この貫通孔７
２の開口部の一方にはチエツク弁７５がとりつけられ、
他方の開口部はプラグ７２１で閉塞される。チエツク弁
７５は中心部に細孔７５５を設けたプラグ状の弁座体７
５１を貫通孔７２の開口部にとりつけ、貫通孔７２内に
封入したコイルスプリング７５３によってボール７５２
を弁座体７５１に押圧して弁座体７５１の細孔７５５を
常時閉じるように構成したものである。

シリンダ状貫通孔７ｏには棒状の小径ピストン７６が挿
入される。この小径ピストン７６の一端は第１の油圧室
６８内に突出し、その先端は大径ピストン６０の中心部
に設けた第２の油圧室となる有底孔６０１に挿入される
０貫通孔７２と第１の油圧室６８の間は通路７４１で連
通され、小径ピストン７６には貫通孔７２とシリンダ状
貫通孔７０が直交する部分に相当する位置の外周に環状
溝７６２を形成して、チエツク弁７５から導入される作
動油が常時通路７４１へ流れるようにする。

第２ケーシグ６５の円筒状端部６５１と軸方向反対側の
端部には、端面６５６に開口する段付孔８０が形成され
、シリンダ状貫通孔７０の第１の油圧室６８に連通する
端部とは反対側の端部は、前記段付孔８０の小径孔８０
１に開口する。そして、この小径孔８０１に直交して圧
油の出口となる貫通孔８２が第２のケーシング６５に設
けられる。シリンダ状貫通孔７０に挿入した小径ピスト
ン７６の第１の油圧室６８とは反対側の端部７６４はこ
の小径孔８０１に突出する。小径ピストン７６とシリン
ダ状貫通孔７０との間は、シリンダ状貫通孔７ｏの内壁
面に形成した段部に挿入したオイルシールリング８４で
液密に保たれ、このオイルシールリング８４はスナップ
リング８６で抜き止めされる。小径ピストン７６にはっ
ば７６６が形成され、スナップリング８６により第１の
油圧室６８側への動きが規制される。

第２ケーシング６５の端部６５６から形成される段付孔
８０は、端面６５６に開口する大径孔８０２と、該大径
孔８０２と同軸的に配置された前述の小径孔８０１及び
大径孔８０２から小径孔８０１に向って径が小となるよ
うに形成したテーパー面８０４とを備える。

大径孔８０２には筒状部材８６が大径孔８０２の内周面
との間に形成したねじ８６２を介して螺装される。この
筒状部材８６には第２のケーシング６５の軸線に平行に
複数個の貫通孔８６４が形成してあり、圧油の入口通路
を構成する。また、該筒状部材８６はその中心部に小径
孔８０１に向って開口する有底孔８６５を有し、該有底
孔８６５内に筒形の弁体９２を第２のケーシング６５の
中心軸に沿って摺動自在に支承する。この筒形の弁体９
２は円筒部９２４とこの円筒部９２４に直交する底部９
２６を有し、円筒部９２４と底部９２６との接合面はテ
ーパ一部９２２を形成する。円筒部９２４は筒状部材８
６の有底孔８６５に摺動自在に嵌合され、テーパー部９
２２は前述のテーパー面８０４に当接する。

また、弁体９２の底部９２６には複数個の孔９２８が設
けられ、圧油の逃げる孔を形成する。

弁体９２の内側には有底孔８６５の底面との間にコイル
ばね９６が挿入され、弁体９２のテーパ一部９２２をテ
ーパー面８０４に常時押圧する。

また、弁体９２の底部９２６の底面には小径ピストン７
６の端部７６４の先端が当接する。本発明における油圧
弁は、第２のケーシング６５の前記端面６５６に開口す
る段付孔８０を形成した端部、段付孔８０に螺装された
筒状部材８６、該筒状部材８６内に配設された筒形の弁
体９２、該弁体９２を弾発するコイルばね９６、第２の
ケーシング６５に形成された貫通孔８２により構成され
る。

第２のケーシング６５の前記円筒状端部６５１には、そ
の外周面から該円筒状端部６５１の内側の段付有底孔６
５２に向けて、段付有底孔６５２に挿入された前記役付
円筒状部材４０の中径円筒部４０２と円筒状端部６５１
の第１の筒状内壁面６５３との間に形成される間隙部６
５８に開口する貫通孔６５９が設けられる。

以下、本装置の作用を説明する。

圧電体３５に電圧が印加されると、圧電体３５を構成す
る各圧電素子は伸長し、圧電体３５の変位はプレート３
８を介してビス１−ン状部材４８の裏面に伝達される。

これによりピストン状部材４８はコイルばね５４の弾力
に抗してベース３２から離れる方向に中心軸方向に移動
し、その首部５０の外周面は段付円筒状部材４０の細径
部４６に形成した中心孔４０５内を中心軸方向に摺動す
る。大径ピストン６０は中心部のボス６２により首部５
０の挿入孔５６に結合されているので、大径ピストン６
ｏはピストン状部材４８に押されて第１の油圧室６８を
圧縮する。第１の油圧室６８内には予め作動油が密封さ
れており、この作動油が圧縮されて室６０１内に突出す
る小径ピストン７６の頭部に伝達され、小径ピストン７
６を大径ピストン６０から離れる方向に摺動する。この
ときの小径ピストン７６の移動量と大径ピストン６０の
移動量との比率は小径ピストン７６の受圧面積と大径ピ
ストン６０の受圧面積の比に対応したものになる。

小径ピストン７６は、その先端部７６４で筒形の弁体９
２の底面９２６を押し、コイルばね９６の押圧力８０に
抗して弁体９２を移動させ、そのテーパ一部９２２を第
２のケーシング５の段付孔８０に形成したテーパー面８
０４から離間させて間隙を形成する。

弁体９２の円筒部９２４の外周面が第２のケーシング６
５の大径孔８０２に面する部分には入口孔８６４を介し
て油圧回路の作動油が導入され、作動油は弁体９２のテ
ーパ一部９２２とテーパー面８０４との間隙を通り、小
径孔８０１から第２のケーシング６５の外周面に通ずる
貫通孔８２に流出し、油圧弁が開口した状態となる。

圧電体３５への電圧の印加を遮断すると、圧電素子は初
期状態に収縮し、コイルばね５４の作用によりピストン
状部材４８及び大径ピストン６０はベース３２に近接す
る方向に戻され、油圧室６８内の作動油は減圧される。

これにより小径ピストン７６の弁体９２に対する抑圧も
解除され、コイルばね９６の作用によって弁体９２はテ
ーパー面８０４に押圧されて油圧弁が閉じる。

弁体９２の底部９２６には孔９２８が設けてあり、小径
部８０１の作動油は弁体９２の内側にも導入され、弁体
９２にかかる作動油の圧力をバランスする。

この作用をくり返すことで、油圧弁の開閉が行なわれる
が、油圧室６８内の作動油が不足した場合には、チエツ
ク弁７５が開き、周囲の油圧回路の作動油が自動的に導
入される。すなわち、油圧室６８内の圧力が周囲の圧力
より低くなると、弁体７５２がばね７５３に抗して押し
下げられ、細孔７５５から作動油が貫通孔７２に流入す
る。この貫通孔７２はシリンダ状貫通孔７０と交叉して
いるが、シリンダ状貫通孔７０に挿置されている小径ピ
ストン７６にはこの交叉部に相当する位置に細径部７６
２が形成してあり、作動油はこの細径部７６２を通って
チエツク弁７５とは反対側まで流れ、通路７４１を介し
て油圧室６８に供給される。

同時に１周囲の作動油は第２のケーシング６５に設けた
貫通孔６５９を介して段付円筒状部材４０の段付有底孔
６５２内の中径円筒部４０２と円筒状端部６５１の第１
の円筒状内壁面６５３との間の間隙６５８に導入され、
大径ピストン６０の裏面にも作用して前述した態様によ
って大径ピストン６０に作用する圧力をバランスする。

大径ピストン６０のボス６２を固定したピストン状部材
４８の首部５０は段付円筒状部材４０の細径部４６の中
心孔４０５に液密的に摺動自在とされているから、大径
ピストン６０の裏面に導入された作動油が段付円筒状部
材４０の内部に侵入するおそれはなく、また作動油は各
所に配したオイルシールリングによって圧電体３５への
侵入が防止される。

次に、第２図により本発明の第２実施例を説明するが第
１図と同様の構成については同一の符号を付して詳細な
説明は省略する。

本実施例においても、円筒状の第１のケーシング３０内
に第１の保持部材である有底円筒状のベース３２がオイ
ルシールリング３１を介して液密に嵌着され、ベース３
２内には該ベース３２内の開口端より圧電体３５が一端
部より挿入される。

ベース３２の先端側は外側に段部３２１と内側に段付孔
３２４を形成した円筒部３２２となり、その内周面３２
５に対して保持体であるシリンダ状部材１５０の段付円
筒部１５１が挿入される。

内周面３２５と段付円筒部１５１の間にはオイルシール
リング１１５が嵌着されて液密を保つ。シリング状部材
１５０の大径部１５２とベース３２の円筒部３２２の外
周面３２６とはほぼ等しい径寸法を有しており、両者の
外周部にシリンダ状の第２ケーシング１００が内部に形
成した孔１０３を介して嵌着される。第２ケーシング１
００の第１ケーシング３０に対向する側の端部は、外周
面にねじ部１０１を形成した円筒部１０２となり、円筒
部１０２とシリンダ状部材１５０とはセットビス１２０
により固着される。

第１ケーシング３０と第２ケーシング１００は。

第１ケーシング３０の端部の内周面に形成したねじ部３
０２と第２ケーシング１００の外周面に形成したねじ部
１０１を螺合することにより装着される。

シリンダ状部材１５０は中心軸上に大小の径をもつ段付
の貫通孔を有しており、大径の孔１５５はその内径寸法
が圧電体３５の外径寸法に対して緩く勘合する寸法を有
し、圧電体３５の伸縮を案内する。シリンダ状部材１５
０の段付円筒部１５１とは反対側の外周は、大径部１５
２から径が減少するようにテーパ一部１５３が形成され
先端の小径部１５４に連続する。

シリンダ状部材１５０の孔１０３はやや小径の筒状内壁
面１０５に連続し、この壁面の軸線に直交する平面壁１
０４に達する。筒状内壁面１０５内には大径ピストン１
６０が摺動自在に挿入される。

大径ピストンの中央部にはピストン上面に開口する有底
の円筒部１６２が形成され、円筒部１６２はオイルシー
ルリング１６４を介してシリンダ状部材１５０の小径部
１５４の孔１５６に挿入される。大径ピストン１６０の
円筒部１６２の底部１６３はプレート３８を介して圧電
体３５に当接する。大径ピストン１６０の円筒部１６２
が形成する空間１６５内にはコイルばね１６６が挿入さ
れ、また、大径ピストン１６０の上面と第２ケーシング
１００の筒状内壁面１０５及び平面壁１０４との間で第
１の油圧室６８が画成される。

大径ピストン１６０の外周面と第２ケーシング１００の
筒状内壁面１０５の間には液密を保っためのオイルシー
ルリング１０８が挿入される。

第２ケーシング１００の平面壁１０４からは軸線に沿っ
て貫通孔１１０が油圧弁の出口となる小径孔１１２に開
口するように形成される。第２シリンダ１００の端部に
は段付の円筒部１１４が形成され、この円筒部に刻成し
たねじ１１６を介して弁体を支える円筒部材１８０が螺
装される０円筒部材１８０には作動油の入口１８２が形
成され、第２ケーシング１００の段付円筒部１１４の内
側の大径孔１１５に通じている。大径孔１１５と小径孔
１１２との間はテーパー孔１１７で連結される。

円筒部材１８０の中心には有底筒状の支持部１８４が形
成され、第１実施例と同様の弁体９２及びコイルばね９
６が嵌装される。弁体９２のテーパ一部９２２はテーパ
ー孔１１７との間で離接して開閉弁を構成し、弁体９２
の底面に当接するように小径ピストン７０が貫通孔１１
０内に挿入される。この小径ピストン７０と、貫通孔１
１０に直交して配置される作動油の補充用のチエツク弁
７５及び通路７２等は第１実施例と同様である。

さらに、第２のケーシング１００には、貫通孔１１９を
設けて大径ピストン１６０の裏側にも作動油を導入して
バランスをとるようにしである。

この実施例の作用は、第１実施例の作用と同様であるが
、圧電体３５の変位は大径ピストン１６０の円筒部１６
２に直接に伝達されるので、装置の構成部品が少なくて
すみ、また、圧電体３５に予圧を付与するコイルばねの
装着手段も簡素化されている。

次に第３図により本発明の第３実施例を説明するが、第
１図と同様の構成については同一の符号を付して詳細な
説明は省略する。

本実施例においても、円筒状の第１のケーシング３０内
に図示しないベースを介して圧電体３５が装嵌される。

第１ケーシング３０の端部にはねじ部２０２を利用して
円筒状の第２ケーシング２００の円筒部２０１が螺装さ
れるが、この際に両ケーシング３０，２００の内孔部に
シリンダ状部材２２０が挿入され、シリンダ状部材２２
０の外周部に形成したフランジ２２１を第１ケーシング
３０の段部３０５と第２ケーシング２００の円筒部２０
１の先端２０５で挟持することでシリンダ状部材２２０
は固定される。第１ケーシング３０とシリンダ状部材２
２０との間にはオイルシールリング３０７が嵌装され、
液密に保たれる。

シリンダ状部材２２０はテーパ一部２２４を介して小径
部２２６が形成されていて、小径部２２６の内孔は第２
の保持部材であるピストン状部材２５０の首部２５１を
摺動自在に支えている。

そして、この摺動部にはオイルシールリング２５２が嵌
装されて液密を保つ。ピストン状部材２５０の内径は圧
電体３５を緩く支持する寸法を有している。

ピストン状部材２５０の首部２５１の先端２５５は、第
２ケーシング２００の内孔に形成された第１の油圧室６
８に挿入された大径ピストン２３０の裏面に当接する。

大径ピストン２３０の外周にはオイルシールリング２３
１があって摺動部の液密を保ち、大径ピストン２３０の
表面中央には小径の円筒状突起２３５が形成され、円筒
状突起２３５の内側には大径ピストン２３０の軸線上に
有底孔２３３が形成しである。

第１油圧室６８内には皿ばね２４０が嵌装され、大径ピ
ストン２３０を介してピストン状部材２５０を常時圧電
体３５側に向けて押圧している。

大径ピストン２３０に従動する小径ピストン７０の構成
は前述の実施例と同様である。小径ピストン７０の先端
は弁体２７０を押圧するが、弁体２７０と係合する弁座
体２６０は第２ケーシング２００とは別体の部材に構成
されている。そして、第２ケーシング２００の内部には
、作動油の通路となる内孔２０８と内孔２０８から外周
部に通ずる貫通孔２０６が形成しである。

油圧室６８に対して作動油を補充するためのチエツク弁
７５が設けられるが、チエツク弁７５の通路７２に直交
して油圧室６８に開口する通路２１０は油圧室６８側か
ら穿孔される。

第２ケーシング２００には内孔に貫通する複数個の孔２
０４が形成してあり、大径ピストン２３０の裏側にも外
部の作動油を導入する。

本実施例の作用も前述の実施例と同様であるが、圧電体
に予圧を付与する皿ばねを油圧室内に挿入したので、予
圧ばねの設置スペースを別個に設ける必要がなくなる。

［発明の効果］ 本発明は以上のように、圧電体アクチュエータを備えた
油圧切換弁において、圧電体アクチュエータの邸動源で
ある円盤状の圧電素子と電極とを多数積層して構成した
圧電体を保持体であるシリンダ状部材内に直接に、又は
シリンダ状部材内に摺動自在に配置されたピストン状部
材内に緩く嵌合するように挿入したので、圧電の印加を
受けて各圧電素子が板厚方向に伸長する際にも圧電素子
が横ずれを起こす不都合が防止できる。そして。

この圧電体にばね手段により圧縮予圧を付与しているの
で、素子間のギャップは除去され、迅速かつ確実な作動
が確保される。

圧電体は応答が迅速であるが変位量が小さいので油圧切
換弁のアクチュエータとして使用する場合には変位の拡
大機構を付設する必要がある。本発明では油圧室をはさ
んで対向するように配置した大小の径を持つピストンを
備え、パスカルの原理によって大径ピストンの変位量を
拡大して小径ピストンに伝達するように拡大機構を構成
し、圧電体の変位量を拡大して充分なストロークを有す
るアクチュエータを得ている。そして、油圧室の作動油
が不足した場合に備えてチエツク弁を油圧室に連結し、
必要時には外部の作動油を油圧室内に導入するが、同じ
作動油を大径ピストンの裏側にも導入して大径ピストン
に作用する油圧力をバランスさせである。

この作動油が圧電体部分に侵入すると、電流のリーク等
の不具合をひきおこす場合もあるが、本発明では上述し
たように圧電体をピストン状部材又はシリンダ状部材で
覆い、摺動部に液密手段を介在させたので圧電体側に作
動油が侵入することはなく、不具合も生じない。

圧電体アクチュエータと油切換弁を共通のケーシング内
に収容し、アクチュエータの小径ビストンのストローク
を利用して切換弁の弁体を駆動するから、コンパクトで
しかも作動が迅速かつ確実で信頼性の高い油圧切換弁を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は本発明
の他の実施例を示す断面図、第３図は本発明の他の実施
例を示す要部の断面図、第４図は従来技術を示す説明図
である。 ３０・・・第１ケーシング、 ６５．１００，２００・・・第２ケーシング、３２・・
・ベース、３５・・・圧電体、４０　、１５０　、２２
０−’、ｙリンダ状部材、４８．２５０・・・ピストン
状部材、 ５０．２５１・・・首部、 ５２．１６４，２５２・・・オイルシール、５４．１６
６．２４０・・・予圧ばね、６０．１６０，２３０・・
・大径ピストン、６８・・・油圧室、７０・・・小径ピ
ストン、７５・・・チエツク弁、９２，２７０・・・弁
体、第　　３　　：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ケーシングの長手方向に沿つて油圧切換弁と圧電体ア
   クチユエータとを配設し、該圧電体アクチユエータの変
   位を拡大して油圧切換弁に伝達すべくした油圧切換弁に
   おいて、 小径のシリンダ状貫通孔を形成した仕切り壁と、前記シ
   リンダ状貫通孔によつて互いに連通せしめられ、かつ前
   記仕切壁の両側にそれぞれ形成された弁室およびアクチ
   ユエータ室を備えるケーシングと、 多数の円盤状の圧電素子をこれら圧電素子の間に電極を
   挿置してその軸方向に積層した円柱状の圧電体と、それ
   ぞれが前記シリンダ状貫通孔の中心軸と同心的に配設さ
   れ、前記圧電体の軸方向の一端面に当接する面と該圧電
   体の円柱状周面に緩く嵌装される円筒壁面とを有し、前
   記ケーシングに固着されるシリンダ状部材と、前記圧電
   体の軸方向の他端面に当接する面を少くとも有し、前記
   支持壁と前記シリンダ状部材との間に配設されて該シリ
   ンダ部材に対し前記シリンダ状貫通孔の中心軸に沿つて
   相対的に移動可能のピストン状部材とを含み前記圧電体
   を液密に被覆する保持体と、前記ピストン状部材を前記
   シリンダ状部材に向けて弾発するばね手段とから成り、
   前記アクチユエータ室内に配置された圧電体アクチユエ
   ータと、前記弁室に連通せしめて前記仕切壁に形成した
   作動軸排出通路と、前記弁室内に前記シリンダ状貫通孔
   の中心軸に沿つて移動可能に配置され、前記弁室と作動
   油排出通路との連通孔を開閉する弁体と、該弁体を前記
   連通孔に圧接する方向に弾発するばね手段と、前記弁室
   を圧力作動油源に連通せしめる作動油導入口とを備えた
   油圧切換弁と、前記ケーシングのアクチユエータ室の内
   壁に前記仕切壁の壁面に連接して形成された前記シリン
   ダ状貫通孔の内径の数倍ないし十数倍の内径を有し該シ
   リンダ状貫通孔の中心軸に同心的に形成されたシリンダ
   壁と、該シリンダ壁に液密的に嵌合せしめられて前記圧
   電体アクチユエータのピストン状部材と一体的に移動す
   る大径ピストンと、前記シリンダ状貫通孔内に液密的に
   かつその中心軸方向に摺動自在に挿置され、その軸方向
   一端は前記油圧切換弁の弁体が前記弁室と作動油排出通
   路との連通孔を閉じた状態において前記油圧切換弁の弁
   体に当接せしめられる小径ピストンと、前記シリンダ壁
   と大径ピストンおよび小径ピストンの他端部とで囲まれ
   る空間に作動油を封入せしめた圧力室とよりなる変位拡
   大手段と、 前記ケーシング内に形成され、前記作動油排出通路と前
   記圧力室とを前記作動油排出通路の作動油を圧力室に供
   給する方向にのみ作用するチエツク弁を介して連通する
   作動油供給通路と、前記作動油排出通路内の作動油圧力
   を前記大径ピストンの前記圧力室に面する圧力面に対し
   前記シリンダ状貫通孔の中心軸方向の反対側に形成した
   受圧面に伝達する圧力伝達通路とを備えた作動油補償手
   段とからなることを特徴とする圧電体アクチユエータを
   備えた油圧切換弁。