JPH03186674A - 圧電弁装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、燃料噴射弁などに利用される圧電弁装置に
関する。

Ｂ、従来の技術 圧電弁装置は弁体の駆動部に圧電素子を用いたものであ
り、例えばガソリンエンジンの燃焼室に燃料を噴射する
燃料噴射弁に用いられる。

このような燃料噴射弁の従来例を第７図および第８図に
示す。

第７図に示す燃料噴射弁は、ケース２の上端にニードル
弁４を螺着し、ケース２に対して上下動するバルブボデ
ィ５内にニードル弁４の先端を挿入し、その先端部でバ
ルブボディ５に設けられた噴射孔５ａを開閉する構造と
されている。そして。

バルブボディ５とニードル弁４の基部との間に積層型圧
電体８を設け、圧電体８が伸長すると圧縮ばね６の力に
抗してバルブボディ５が下方にリフトし、ニードル弁４
が噴射口５ａから離れる。これにより、流体入口１０か
ら供給される燃料が噴射口５ａから噴射される。

第８図に示す燃料噴射弁は、ケース１４の中に前進後退
可能に弁１６を設け、片持状のバイモルフ圧電素子１８
により弁１６を進退させるようにしたもので、弁１６が
後退することに゛より噴射口２０が開き燃料が噴射され
、弁１６が前進することにより噴射口が閉じる。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら第７図に示す従来技術は、積層型圧電体８
を用いているためバルブボディ５を前進後退させる力は
大きいものの、変位量が小さいので、この種の燃料噴射
弁に用いるには積層型圧電体８の圧電体の積層枚数を多
くする必要があり、コストが高くなるとともに燃料噴射
弁全体も大型化してしまう。

第８図に示す従来技術は、大型化せずに変位量を大きく
取れるものの、単体のバイモルフ圧電素子１８を用いて
いるため、弁を前進後退させる力が不充分である。また
、バイモルフ圧電素子１８の先端が円弧を描いて運動す
るため、弁１６に斜め方向の力、すなわち弁体の軸方向
に対して角度を持った方向に働く力が加わり、弁１６が
スムーズに動かなくなることがある。

この発明は、小型で変位量が大きく、大きな力でスムー
ズに弁体を動かすことのできる圧電弁装置を提供するこ
とを目的とする。

００課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図および第２図に対応づけて本発明
を説明すると、本発明は、バルブボディの流体出口を閉
塞する弁体２０を弁駆動手段ＶＤで駆動して流体の流れ
を制御する弁装置に適用される。そして上述の目的は、
以下の構成で達成される。

弁駆動手段ＶＤは、弁体２０を囲む環状部３１の内側に
その中心に向かって複数の舌状部３２を放射状に突設さ
せた弾性体３０と、舌状部３２の表裏面に接着されてな
るバイモルフ圧電素子４０とを有し、舌状部３２の表裏
方向の撓みにより弁体２０を押動するように構成される
。

Ｅ０作用 バイモルフ圧電素子４０に通電すると、舌状部３２がそ
の表裏方向に撓み弁体２０を軸方向に押動する。それぞ
れの舌状部は片持状となっており先端の変位量を大きく
できる。また、複数の舌状部３２のそれぞれにバイモル
フ圧電素゛子４０が設けられるので大きな力を発生でき
る。さらに、内側に向かって放射状に突設された複数の
舌状部３２の先端で弁体２０を押動するから、弁体２０
の軸方向に対して角度を持った力が発生せず、弁体２０
がスムーズに動く。

なお１本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
１本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明する。

第１図は、この実施例の圧電弁装置における弁駆動部を
示す斜視図である。第２図は第１図の■−■断面図、第
３図は第１図に示す舌状部を拡大した図、第４図は第２
図の電気接続構造を示す要部拡大図、第５図は第４図に
示すリード端子と対をなす他方のリード端子の電気接続
構造を示す拡大図である。

この圧電弁装置の駆動部ＶＤは、弁体２０を囲む環状部
３１の内側にその中心に向かって放射状に４枚の舌状部
３２を突設して成る弾性体３０と、舌状部３２の表裏に
表裏方向の極性を互いに逆にして接着された一対の圧電
素子４０とを有する。

一対の圧電素子４０によりバイモルフ圧電素子が構成さ
れる。舌状部３２の先端の表裏には、第３図および第４
図に示すように、それぞれ絶縁シート５１を介して先端
部材５２が設けられ、舌状部３２の先端にあけられた一
対の孔３２ａを通る接続部材５３を介して上下一対の先
端部材５２が接続されている。この先端部材５２は耐摩
耗性を有し、弁体２０側と接触する際に圧電素子４０お
よび舌状部３２を保護する。

次に、圧電素子４０とリード端子６１．６２との接続構
造を説明する。

一方のリード端子６１は、第１図に示すような環状部３
１の左側に設けられ、他方のリード端子６２はリード端
子６１と対向する右側に設けられる。ここで１弾性体３
０は導電性材料で形成され。

その表裏に８枚の圧電素子４０が導電性を持って接着さ
れているから、第４図に示すとおり、リード端子６１を
弾性体３０と電気的に接続することにより、８枚の圧電
素子４０の内側面の各電極がリード端子６１と接続され
る。

一方、リード端子６２と各圧電素子４０の外側表面側と
の接続は次のように行われる。

第１図に示す環状部３１の切欠き３１ａの部分には第５
図に示す断面形状の絶縁部材６３が装着される。また、
第４図かられかるように、絶縁部材６３に連なって圧電
素子４０の外周端とリード端子６１．６２との間の環状
部３１の表裏にはリング状の絶縁シート６４が貼着され
ている。そして、絶縁部材６３の上にリード端子６２の
基部電極６２ａが被せられる。さらに、圧電素子４０と
絶縁部材６３の境界部を跨ぐように電極シート６５が表
裏に貼着される。この電極シート６４は環状部３１と同
形のリング状を呈し、環状部３１のほぼ全周の表裏に設
けられ、各舌状部３２の表裏の圧電素子４０の外側電極
と電気的に接続される。また、このような電気接続部は
絶縁性樹脂材から成る゛ケース７１の中に埋設される。

すなわち、ケース７１は環状部３１と、その表裏の各部
材を一体的に全体に埋設するリング状を呈する。

第６図は上述した弁駆動部ＶＤを備えた燃料噴射弁の断
面を示している。

バルブボディ８０には、上述した弁駆動装置がそのケー
ス７１を介して設置され１表裏に圧電素子４０を接着し
た舌状部３２がバルブボディ８０の中央部に突出してい
る。そして、その舌状部３２の先端に設けた先端部材（
第６図では不図示）の上面に弁体２０がそのフランジ２
０ａを介して保持されている。バルブボディ８０の上部
には調節ねじ８１が螺合され、そのねじ８１の下面と弁
体２０のフランジ２０ａの上面との間にばね８２が介在
され、弁体２０を常時下方に付勢している。

その結果、バルブボディ８０の先端にあけられている燃
料噴射口８０ａが弁体２０により閉塞されている。

さらに、弁駆動装置のリード端子６１．６２は、それぞ
れシール材８３によりシールされてバルブボディ８０の
外部に導かれている。また、バルブボディ８０にはスト
ッパ用のリング状フランジ８４が設けられ、このフラン
ジ８４の下方位置で弁体２０のストッパ２０ｂを突設さ
せ、フランジ８４とストッパ２０ｂとの係合により弁体
２０の上方リフト量を規制している。

また、バルブボディ８０には燃料供給口８０ｂと燃料流
出口８０ｃとが形成され、バルブボディ８０内を所定の
燃圧の燃料が流通する。したがって、弁駆動部ＶＤのう
ち燃料に触れる部分をナイロンやテフロン等の樹脂皮膜
によりコーティングし腐食等を防止する。

以下本実施例の動作について説明する。

一対のリード端子６１．６２を介して全圧電素子４０が
通電されると、舌状部３２の表裏に接着されている圧電
素子４０は極性が表裏逆になってバイモルフ圧電素子を
構成しているので、一方の圧電素子は伸び、他方の圧電
素子は縮む、これにより４枚の舌状部３２は、弁体２０
の軸方向に撓み、舌状部３２の先端部材が弁体２０をフ
ランジ２０ａを介して上方にリフトさせ、弁体２０の先
端が燃料噴射口８０ａから離れて燃料が噴射される。圧
電素子４０への通電を断てば４枚の舌状部３２の撓みが
なくなり、ばね８２により弁体２０が下方に押動されて
燃料噴射口８０ａが閉塞される。

以上説明したように本実施例によれば次のような効果が
得られる。

■舌状部３２の表裏に接着されたバイモルフ型圧電素子
４０の働きにより、舌状部３２の撓み量を大きくでき、
従来の積層型圧電素子８（第７図）を用いた燃料噴射弁
に比べ変位量を大きくできる。

その結果、装置全体を小型化できる。

■４つの舌状部３２が協働してｌっの弁体２０を駆動す
るので、従来の１つのバイモルフ圧電素子１８（第８図
）を用いた燃料噴射弁に比べ大きな力を発生できる。

■４つの舌状部３２が環状部３１の内側に向かって噴射
状に突設され、各舌状部３２の先端が１つの弁体２０を
押動するので、従来のように弁体の軸方向に対して角度
を持った力が加わることがなく、弁体２０の動きがスム
ーズになる。

■従来のバイモルフ圧電素子は弁体に直接接触していた
ので（第８図参照）圧電素子が割れる等の問題があった
が、本実施例は先端部材５２により圧電素子４０や舌状
部３２が保護され、割れ等が発生することを防止できる
。

以上の実施例では、導電性を有する弾性体３０により舌
状部３２や環状部３１を形成し、この弾性体３０を一方
の電極として用いたが、他に代わりとなる電極を設けれ
ば弾性体は必ずしも導電性を必要としむい。

Ｇ１発明の詳細 な説明したように本発明によれば、環状部から片持梁と
して内方に突出する複数の舌状部の表裏に圧電素子を設
けてバイモルフ圧電素子を構成し、舌状部をその表裏方
向に撓ませその撓みにより弁体を押動するようにしたの
で、従来の積層型圧電素子を用いた場合に比べ、小型の
圧電素子で変位量と力を大きくでき、弁装置の小型化が
図られるとと゛もに、弁体の軸に対し斜めの力が発生せ
ず、弁体の動きをスムーズにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧電弁装置における弁駆動部の要部だ
けを示す斜視図、第２図は第１図の■−■断面図、第３
図は第１図の要部を拡大した図。 第４図は第２図の要部を拡大した図、第５図は第２図の
リード端子と対をなすリード端子の電気接続構造を説明
する図、第６図は第１図の弁駆動装置を備えた燃料噴射
弁の一例を示す縦断面図である。 第７図および第８図は従来例を説明する図である。 ２０：弁体　　　　　　　３０：弾性体３１：環状部　
　　　　　３２：舌状部４０：圧電素子　　　　　５２
：先端部材６１．６２：リード端子　７１：絶縁ケース
８０：バルブボディ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バルブボディの流体出口を閉塞する弁体を弁駆動手段で
   駆動して流体の流れを制御する弁装置において、 前記弁駆動手段は、前記弁体を囲む環状部の内側にその
   中心に向かって複数の舌状部を放射状に突設させて成る
   弾性体と、前記舌状部の表裏面に接着されてなるバイモ
   ルフ圧電素子とを有し、前記舌状部の表裏方向の撓みに
   より前記弁体を押動することを特徴とする圧電弁装置。