JPH0694908B2 - Directional control valve using piezoelectric element - Google Patents
Directional control valve using piezoelectric elementInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電素子を用いた方向制御弁に関し、特にノ
ズルフラッパ構造を構成するバイモルフ構造の圧電素子
に係る負荷を小さくすることができる方向制御弁に適用
して有効な技術に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a directional control valve using a piezoelectric element, and more particularly to a directional control capable of reducing a load on a piezoelectric element having a bimorph structure which constitutes a nozzle flapper structure. The technology is effective when applied to valves.
流体圧の流れを制御する方向制御弁としては、圧電素子
の変位を利用して流れを制御できる構造のものがあり、
たとえば、流体圧が流入する作動用流体室と、この作動
用流体室の流入路に接離することにより開閉する圧電素
子と、作動用流体室の流体圧の上昇により作動部材を介
して作動されて流路を切り換える弁体とを備えた構造と
されている。As a directional control valve that controls the flow of fluid pressure, there is a structure that can control the flow by utilizing the displacement of the piezoelectric element.
For example, a working fluid chamber into which a fluid pressure flows, a piezoelectric element that opens and closes by coming into contact with an inflow path of the working fluid chamber, and a working member that is actuated by an increase in fluid pressure in the working fluid chamber. And a valve body for switching the flow path.
また、圧電素子の駆動方法には、連続電圧の印加で片側
変位させる方法、交番電圧の印加で交番変位させる方法
が考えられる。Further, as a driving method of the piezoelectric element, a method of displacing on one side by applying a continuous voltage and a method of displacing by alternating voltage are considered.
たとえば、圧電素子を連続電圧の印加で片側変位させる
駆動方法とした場合、バイモルフ構造である片側は常に
分極方向と逆方向に電圧が印加され、かつ一方側に変位
することにより作動用流体室の流入路の開閉が行われ
る。For example, in the case of a driving method in which the piezoelectric element is displaced on one side by applying a continuous voltage, a voltage is always applied to the one side, which is a bimorph structure, in the direction opposite to the polarization direction, and the piezoelectric element is displaced to one side to cause the working fluid chamber The inflow passage is opened and closed.
しかし、前記のような圧電素子の駆動方法による方向制
御弁では、圧電素子を構成するバイモルフ構造の片側
は、常に分極方向と逆方向に電圧が印加されるので、連
続電圧の印加が長時間行われると、バイモルフ構造の圧
電素子に分極現象による分極劣化が発生される。However, in the directional control valve based on the method of driving a piezoelectric element as described above, a voltage is always applied in the opposite direction to the polarization direction on one side of the bimorph structure that constitutes the piezoelectric element, so continuous voltage application does not occur for a long time. Then, polarization deterioration due to the polarization phenomenon occurs in the piezoelectric element having the bimorph structure.
さらに、圧電素子の変位方向は一方側に限られるので、
同じく連続電圧の印加が長時間行われると、圧電素子は
クリープ現象による変形を生じてくる。Furthermore, since the displacement direction of the piezoelectric element is limited to one side,
Similarly, when the continuous voltage is applied for a long time, the piezoelectric element is deformed due to the creep phenomenon.
特に、圧電素子は機械的強度が比較的小さいためにこの
ような問題点を生じ易い。In particular, the piezoelectric element is apt to cause such a problem because its mechanical strength is relatively small.
なお、このような圧電素子を用いた技術に、たとえば特
公昭49−6043号公報に記載される燃料噴射ノズルが挙げ
られるが、この圧電素子は一端が固着され、他端が自由
端として構成された積層構造であり、本発明のようにバ
イモルフ構造の圧電素子ではなく、従ってクリープ現象
および分極現象が発生されるものではない。A technique using such a piezoelectric element is, for example, a fuel injection nozzle described in Japanese Patent Publication No. 49-6043. This piezoelectric element has one end fixed and the other end configured as a free end. It is a laminated structure and is not a piezoelectric element having a bimorph structure as in the present invention. Therefore, the creep phenomenon and the polarization phenomenon are not generated.
また、この圧電素子に類似するバイモルフ電歪素子を用
いたものに、たとえば実開昭61−14269号公報に記載さ
れる電気式切換弁が挙げられるが、これは特に機械的強
度が弱い圧電素子を用いるものではなく、かつ制御方法
も異なるものである。Further, as an example of using a bimorph electrostrictive element similar to this piezoelectric element, there is an electric switching valve described in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-14269, which is a piezoelectric element having particularly weak mechanical strength. Is not used, and the control method is also different.
さらに、特開昭56−35223号公報に記載されるPWM流量制
御方法および装置においても、前述と同様に機械的強度
が弱い圧電素子を用いるものではなく、従ってクリープ
現象および分極現象の発生を防ぐための技術ではない。Further, in the PWM flow rate control method and apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-35223, a piezoelectric element having weak mechanical strength is not used as in the above case, and therefore creep phenomenon and polarization phenomenon are prevented. It is not a technology for.
そこで、本発明の目的は、パルス電圧の印加による駆動
によって、ノズルフラッパ構造を構成するバイモルフ構
造の圧電素子に係る負荷を小さくすることができ、流体
の漏れ防止と、作動の安定性および長い寿命を持つ圧電
素子を用いた方向制御弁を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to reduce the load on the piezoelectric element of the bimorph structure that constitutes the nozzle flapper structure by driving by applying a pulse voltage, prevent leakage of fluid, and stabilize the operation and long the life. It is to provide a directional control valve using a piezoelectric element that has.
本発明の圧電素子を用いた方向制御弁は、作動用流体室
の流体圧によって変位する作動部材と、この作動部材の
変位によって流路を制御することのできる弁体を形成す
る主軸と、作動用流体室への流入路を開閉して作動用流
体室内の流体圧を制御するノズルフラッパ構造のパイロ
ット用弁体とを備えた方向制御弁に適用されるものであ
り、このパイロット用弁体の駆動源として、パイロット
用弁体に片持ち式構造の非固定側が固定され、パルス電
圧の印加によってパルス幅の時間だけ片側変位するバイ
モルフ構造の圧電素子を用いるものである。A directional control valve using a piezoelectric element of the present invention includes an operating member that is displaced by the fluid pressure of an operating fluid chamber, a main shaft that forms a valve body that can control a flow path by the displacement of the operating member, and an operating member. It is applied to a directional control valve equipped with a pilot valve body having a nozzle flapper structure for controlling the fluid pressure in the working fluid chamber by opening and closing the inflow path to the working fluid chamber. As a source, a non-fixed side of the cantilever type structure is fixed to the pilot valve body, and a bimorph structure piezoelectric element that is displaced on one side for a pulse width time by application of a pulse voltage is used.
特に、ノズルフラッパ構造のパイロット用弁体の駆動に
バイモルフ構造の圧電素子を用いた方向制御弁を、主軸
を有する弁本体部の軸方向の両側に、作動用流体室、作
動部材およびパイロット用弁体を有する駆動部がそれぞ
れ設けられたダブルパイロット形の方向制御弁に適用す
るものである。In particular, a directional control valve that uses a bimorph piezoelectric element to drive a nozzle flapper structure pilot valve body is provided with a working fluid chamber, a working member, and a pilot valve body on both sides in the axial direction of a valve body having a main shaft. The present invention is applied to a double pilot type directional control valve each provided with a drive unit having a.
前記した手段によれば、パルス電圧の印加されたバイモ
ルフ構造の圧電素子は、パルス幅の時間だけ片側変位し
て、ノズルフラッパ構造のパイロット用弁体が作動用流
体室の流入路を開放し、作動用流体室の流体圧の上昇に
より、作動部材を介して作動される弁体を形成する主軸
によって、流体圧の流れを制御することができる。According to the above-mentioned means, the piezoelectric element of the bimorph structure to which the pulse voltage is applied is displaced on one side for the duration of the pulse width, and the pilot valve body of the nozzle flapper structure opens the inflow passage of the working fluid chamber to operate. As the fluid pressure in the working fluid chamber rises, the flow of the fluid pressure can be controlled by the main shaft that forms the valve element that is actuated via the actuating member.
一方、パルス幅の時間以外の時、圧電素子は通常状態に
復帰していて、バイモルフ構造の圧電素子への電圧の印
加が長時間連続で行われることはない。On the other hand, the piezoelectric element returns to the normal state except during the pulse width time, and the voltage is not continuously applied to the piezoelectric element having the bimorph structure for a long time.
それにより、流体の漏れを防止し、また安定した作動と
長い寿命を持つ圧電素子を用いた方向制御弁を得ること
が可能となる。This makes it possible to obtain a directional control valve using a piezoelectric element that prevents fluid leakage and has stable operation and a long life.
第1図は本発明の一実施例である圧電素子を用いた方向
制御弁の断面図、第2図は本実施例の供給電圧電源とし
てDC電源の昇圧回路を用いた場合のタイミング線図、第
3図は本実施例の供給電圧電源としてAC電源の全波整流
回路を用いた場合のタイミング線図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a directional control valve using a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing diagram in the case of using a booster circuit of a DC power supply as a supply voltage power supply of this embodiment, FIG. 3 is a timing diagram when a full-wave rectifier circuit of an AC power supply is used as the supply voltage power supply of this embodiment.
本実施例の圧電素子を用いた方向制御弁は、たとえば、
空気作動形のダブルパイロット形方向制御弁とされ、弁
本体部1と、前記弁本体部1を挟んだ駆動部2a,2bとが
同軸状に結合され、前記駆動部2a,2bの電圧源として電
源部3が接続されている。A directional control valve using the piezoelectric element of the present embodiment is, for example,
It is an air-operated double pilot type directional control valve, in which the valve body 1 and the drive units 2a and 2b sandwiching the valve body 1 are coaxially coupled to each other, and serve as a voltage source for the drive units 2a and 2b. The power supply unit 3 is connected.
前記弁本体部1の下側面には、図示しない流体圧源に接
続されている入力ポート4と、排出ポート5a,5bとが開
設され、また弁本体部1の上側面には、出力ポート6a,6
bが開設されている。An input port 4 connected to a fluid pressure source (not shown) and discharge ports 5a and 5b are provided on the lower side surface of the valve body 1, and an output port 6a is provided on the upper side surface of the valve body 1. , 6
b is open.
弁本体部1の内部には、その軸方向に沿って流路7が形
成され、この流路7の内周面には、その軸方向に沿って
所定の間隔をおいて弁座8a〜8dが周設されている。A flow passage 7 is formed inside the valve body 1 along the axial direction thereof, and valve seats 8a to 8d are formed on the inner peripheral surface of the flow passage 7 at predetermined intervals along the axial direction. Are installed around.
前記流路7には、主軸9がその軸方向に沿って変位自在
に設けられ、この主軸9には、弁座8a〜8dにそれぞれ接
離される主軸弁体10a〜10dが軸方向に所定の間隔をおい
て形成されている。A main shaft 9 is provided in the flow path 7 so as to be displaceable along the axial direction thereof, and main shaft 9 is provided with main shaft valve bodies 10a to 10d which are respectively brought into contact with and separated from valve seats 8a to 8d. Formed at intervals.
主軸9の両端面には、この主軸9の作動部材としてのピ
ストン11a,11bが、この主軸9の端面に対して固定また
は非固定で設けられ、このピストン11a,11bは2つの作
動用流体室12a,12bに仕切り、これらの作動用流体室12
a,12b内で軸方向に沿って変位自在に収容されている。Pistons 11a and 11b as operating members of the main shaft 9 are provided on both end faces of the main shaft 9 in a fixed or non-fixed manner with respect to the end faces of the main shaft 9, and the pistons 11a and 11b have two working fluid chambers. Partitioned into 12a and 12b, these working fluid chambers 12
It is accommodated in a and 12b so as to be displaceable along the axial direction.
これらの作動用流体室12a,12bのうち、第1図において
左側の作動用流体室12aは、ブリード孔13aを通じて外部
に連通されていて、かつ、貫通孔14aを通じて流体室15a
に連通されている。Of these working fluid chambers 12a, 12b, the working fluid chamber 12a on the left side in FIG. 1 is communicated with the outside through the bleed hole 13a and through the through hole 14a.
Is in communication with.
また、流体室15a内には、バイモルフ構造の圧電素子16a
が設けられ、この圧電素子16aは、一端(第1図では下
端)側において固定され、他端が非固定の片持ち式の構
造となっている。Further, in the fluid chamber 15a, the piezoelectric element 16a having a bimorph structure is provided.
The piezoelectric element 16a has a cantilever structure in which one end (lower end in FIG. 1) is fixed and the other end is not fixed.
そして、圧電素子16aの非固定側端部の一側面(第1図
の右側面)には、パイロット用弁体17aが固定されてノ
ズルフラッパ構造となっており、他側面(同図の左側
面)には、パイロット用弁体17aを第1図の右方向に付
勢するスプリング20aが設けられている。The pilot valve body 17a is fixed to one side surface (the right side surface in FIG. 1) of the non-fixed side end of the piezoelectric element 16a to have a nozzle flapper structure, and the other side surface (the left side surface in the figure). 1 is provided with a spring 20a for urging the pilot valve body 17a to the right in FIG.
パイロット用弁体17aは、スプリング20aで付勢されて、
通常時は、入力ポート4に連通する流入路18のノズル19
aを閉塞する。The pilot valve body 17a is biased by the spring 20a,
Normally, the nozzle 19 of the inflow passage 18 communicating with the input port 4
Block a.
一方、パイロット用弁体17aは、電源部3で圧電素子16a
を駆動させることにより、この圧電素子16aをスプリン
グ20aの付勢力に抗して第1図の左側に湾曲変位させる
ことによって、このノズル19aを開くようになってい
る。On the other hand, the pilot valve body 17a includes the piezoelectric element 16a in the power supply unit 3.
The nozzle 19a is opened by bending the piezoelectric element 16a to the left side in FIG. 1 by driving the piezoelectric element 16a against the biasing force of the spring 20a.
ピストン11aおよび圧電素子16a、パイロット用弁体17a
などについて上記した構造は、第1図で見て主軸9の右
端側に同様に設けられたピストン11b、ノズルフラッパ
構造としての圧電素子16bおよびパイロット用弁体17bな
どについても同様であるので、後者の説明は、前者と同
一数字に接尾記号bを付して省略する。Piston 11a, piezoelectric element 16a, pilot valve body 17a
The above-mentioned structure is the same for the piston 11b similarly provided on the right end side of the main shaft 9 as seen in FIG. 1, the piezoelectric element 16b as the nozzle flapper structure, and the pilot valve body 17b. The description is omitted by adding the suffix b to the same numbers as the former.
また、前記電源部3は、回路駆動用のスイッチ21を備え
たワンショットパルス回路22より、このワンショットパ
ルス回路22には供給電圧Eが印加されている。Further, in the power supply unit 3, a supply voltage E is applied to the one-shot pulse circuit 22 by a one-shot pulse circuit 22 having a switch 21 for driving the circuit.
そして、このワンショットパルス回路22のスイッチ21が
ONまたはOFFの状態にされると、パルス電圧としての駆
動電圧が、このワンショットパルス回路22からバイモル
フ構造の圧電素子16aまたは16bに印加される。And the switch 21 of this one-shot pulse circuit 22
When turned on or off, a drive voltage as a pulse voltage is applied from the one-shot pulse circuit 22 to the piezoelectric element 16a or 16b having a bimorph structure.
次に、本実施例の作用を、ワンショットパルス回路22へ
の供給電圧Eの電源電圧として、DC電源の昇圧回路を用
いた場合と、AC電源の全波整流回路を用いた場合とにつ
いて、それぞれ、第2図と第3図を参照しながら説明す
る。Next, the operation of the present embodiment will be described with respect to the case where the booster circuit of the DC power supply is used as the power supply voltage of the supply voltage E to the one-shot pulse circuit 22 and the case where the full-wave rectification circuit of the AC power supply is used. Each will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
まず、第2図は、DC電源の昇圧回路を用いた場合のタイ
ミング線図である。First, FIG. 2 is a timing diagram when a booster circuit of a DC power supply is used.
この場合に、ワンショットパルス回路22に接続されてい
るスイッチ21の状態を第2図(a)のようにONにする
と、DC電源の昇圧回路によって、同図(b)のような1
パルスの駆動電圧が電源部3のワンショットパルス回路
22から、たとえば、一方のバイモルフ構造の圧電素子16
aに印加される。In this case, if the state of the switch 21 connected to the one-shot pulse circuit 22 is turned on as shown in FIG. 2 (a), the booster circuit of the DC power supply causes 1
One-shot pulse circuit with pulse drive voltage of power supply unit 3
22 from, for example, the piezoelectric element 16 of one bimorph structure
applied to a.
この時、圧電素子16aの自由端は、スプリング20aの付勢
力に抗して1パルスの幅の時間だけ、第1図の左側に湾
曲変位する。At this time, the free end of the piezoelectric element 16a is curved and displaced to the left side in FIG. 1 for the time of one pulse width against the biasing force of the spring 20a.
それにより、ノズルフラッパ構造のパイロット用弁体17
aは、第1図の状態のように1パルスの幅に相当する時
間だけノズル19aを開放する。第1図左側の圧電素子16a
は、パルス電圧が印加されている状態図である。As a result, the pilot valve body 17 of the nozzle flapper structure
a opens the nozzle 19a for a time corresponding to the width of one pulse as in the state shown in FIG. Fig. 1 Piezoelectric element 16a on the left side
[Fig. 6] is a state diagram in which a pulse voltage is applied.
さらに、ノズル19aは、1パルスの時間だけ開放された
後、すぐに閉塞される。Further, the nozzle 19a is opened for one pulse time and then immediately closed.
従って、入力ポート4から流入路18、ノズル19a、さら
には、流体室15a、貫通孔14aを経て作動用流体室12aに
流体圧が1パルス分だけ流入される。Therefore, one pulse of fluid pressure flows from the input port 4 into the working fluid chamber 12a through the inflow passage 18, the nozzle 19a, the fluid chamber 15a, and the through hole 14a.
その結果、圧電素子16aの変位による若干の遅れ時間を
もって作動用流体室12aの流体圧は第2図(c)のよう
に増加し、ピストン11aを作動用流体室12aの右方向に押
動するので、主軸9は第1図の右方向に移動する。As a result, the fluid pressure in the working fluid chamber 12a increases as shown in FIG. 2 (c) with a slight delay time due to the displacement of the piezoelectric element 16a, and the piston 11a is pushed to the right of the working fluid chamber 12a. Therefore, the spindle 9 moves to the right in FIG.
さらに、作動用流体室12aの流体圧は、圧電素子16aへの
駆動電圧の印加が終わると同時に、ブリード孔13aから
1パルス分の流体圧が外部へ放出されるので、第2図
(c)のように徐々に低下する。Further, as for the fluid pressure in the working fluid chamber 12a, one pulse of fluid pressure is released to the outside from the bleed hole 13a at the same time when the application of the driving voltage to the piezoelectric element 16a ends, so that FIG. 2 (c). Gradually decreases.
また、作動用流体室12aの流体圧の増加によるピストン1
1aと主軸9の変位の僅かな遅れ時間をもって、入力ポー
ト4から出力ポート6aに流体が流入して、この出力ポー
ト6aの流体厚は第2図(d)のように増加し、入力ポー
ト4の供給流体圧で飽和状態となる。In addition, the piston 1 due to the increase in the fluid pressure in the working fluid chamber 12a
With a slight delay time between the displacement of 1a and the main shaft 9, the fluid flows from the input port 4 to the output port 6a, and the fluid thickness of the output port 6a increases as shown in FIG. It becomes saturated with the supply fluid pressure of.
この時、出力ポート6bから流体圧が排出ポート5bを経て
排出されるので、この出力ポート6bの流体圧は第2図
(g)のように低下する。At this time, since the fluid pressure is discharged from the output port 6b through the discharge port 5b, the fluid pressure at the output port 6b decreases as shown in FIG. 2 (g).
さらに、スイッチ21の状態を第2図(a)のようにOFF
にすると、圧電素子16bにDC電源の昇圧回路によって、
ワンショットパルス回路22から第2図(e)のような1
パルスの駆動電圧が印加される。In addition, switch 21 is turned off as shown in Fig. 2 (a).
Then, by the booster circuit of the DC power supply to the piezoelectric element 16b,
One-shot pulse circuit 22 to 1 as shown in FIG. 2 (e)
A pulse drive voltage is applied.
この時、圧電素子16bの自由端は、スプリング20bの付勢
力に抗して、1パルスの幅に相当する時間だけ第1図の
右側に変位し、パイロット用弁体17bはノズル19bを開放
する。At this time, the free end of the piezoelectric element 16b is displaced to the right in FIG. 1 for a time corresponding to the width of one pulse against the biasing force of the spring 20b, and the pilot valve element 17b opens the nozzle 19b. .
さらに、ノズル19bは、1パルスの時間だけ開放された
後、すぐに閉塞される。Furthermore, the nozzle 19b is opened for one pulse time and then immediately closed.
従って、入力ポート4からの流体圧が流入路18、ノズル
19b、流体室15b、貫通孔14bを経て作動用流体室12bに流
体圧が1パルス分だけ流入される。Therefore, the fluid pressure from the input port 4 is changed to the inflow path 18, the nozzle.
One pulse of fluid pressure is introduced into the working fluid chamber 12b through the fluid chamber 19b, the fluid chamber 15b, and the through hole 14b.
その結果、圧電素子16bの変位による若干の遅れ時間を
もって作動用流体室12bの流体圧は第2図(f)のよう
に増加し、ピストン11bを作動用流体室12b内で第1図の
左方向に押動するので、主軸9も第1図の左方向に移動
する。As a result, the fluid pressure in the working fluid chamber 12b increases as shown in FIG. 2 (f) with a slight delay time due to the displacement of the piezoelectric element 16b, and the piston 11b is moved in the working fluid chamber 12b to the left in FIG. Since it pushes in the direction, the spindle 9 also moves to the left in FIG.
さらに、作動用流体室12bの流体圧は、圧電素子16bへの
駆動電圧の印加が終わると同時に、ブリード孔13bから
1パルス分の流体圧が外部へ放出されるので、第2図
(f)のように徐々に低下する。Further, as for the fluid pressure in the working fluid chamber 12b, one pulse of fluid pressure is released from the bleed hole 13b to the outside at the same time when the application of the drive voltage to the piezoelectric element 16b ends, so that FIG. Gradually decreases.
また、入力ポート4は出力ポート6bと連通されるので、
作動用流体室12bの流体圧によるピストン11bおよび主軸
9の変位の僅かな遅れ時間をもって、出力ポート6bの流
体圧は第2図(g)のように増加し、入力ポート4の供
給流体圧で飽和状態となる。Also, since the input port 4 is communicated with the output port 6b,
With a slight delay time of the displacement of the piston 11b and the main shaft 9 due to the fluid pressure in the working fluid chamber 12b, the fluid pressure at the output port 6b increases as shown in FIG. It becomes saturated.
この時、出力ポート6aは排出ポート5aと連通されるの
で、この出力ポート6aの流体圧は第2図(d)のように
低下する。At this time, since the output port 6a communicates with the discharge port 5a, the fluid pressure at the output port 6a decreases as shown in FIG. 2 (d).
次に、ワンショットパルス回路22の供給電圧Eの電源回
路として、AC電源の全波整流回路を用いた場合の本実施
例の作用を第3図のタイミング線図により説明する。Next, the operation of this embodiment when a full-wave rectification circuit of an AC power supply is used as the power supply circuit for the supply voltage E of the one-shot pulse circuit 22 will be described with reference to the timing diagram of FIG.
この場合、第3図(b)、(e)のように、バイモルフ
構造の圧電素子16a,16bの駆動電圧は、第2図(b)、
(e)のような方形波ではなく、交流波の全波整流波形
になることの他、第3図(c)、(f)のように作動用
流体室12a,12bの流体圧の増加時の立上がり波形なども
第2図(c),(f)の場合とは異なるものの、基本的
には第3図(a)〜(g)のタイミング線図は、第2図
(a)〜(g)のものと対応している。In this case, as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (e), the driving voltage of the piezoelectric elements 16a and 16b of the bimorph structure is as shown in FIG. 2 (b),
When the fluid pressure in the working fluid chambers 12a and 12b increases as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (f), in addition to the square wave as in (e), a full-wave rectified waveform of an AC wave is obtained. Although the rising waveform and the like of FIG. 2 are also different from those in FIGS. 2 (c) and 2 (f), basically the timing diagrams of FIGS. 3 (a) to 3 (g) are shown in FIGS. It corresponds to that of g).
また、第3図(a)〜(g)の各タイミングにおける第
1図の実施例の主軸9およびピストン11a,11bや、ノズ
ルフラッパ構造としての圧電素子16a,16bおよびパイロ
ット用弁体17a,17bなどの動作は、第2図(a)〜
(g)の場合と同様であるので、第3図(a)〜(g)
に関する重複説明は省略する。Further, the main shaft 9 and the pistons 11a and 11b of the embodiment of FIG. 1, the piezoelectric elements 16a and 16b as the nozzle flapper structure, and the pilot valve bodies 17a and 17b at the respective timings of FIGS. The operation of FIG.
Since it is similar to the case of (g), it is shown in FIGS.
A duplicate description of the above will be omitted.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor.
たとえば、本実施例では、バイモルフ構造の圧電素子16
a,16bによる主軸9の変位のための作動部材としてピス
トン11a,11bを使用したが、このピストン11a,11bの代わ
りにダイヤフラムを使用することもできる。For example, in this embodiment, the piezoelectric element 16 having a bimorph structure is used.
Although the pistons 11a and 11b are used as the actuating members for the displacement of the main shaft 9 by the a and 16b, a diaphragm may be used instead of the pistons 11a and 11b.
本願において開示される発明のうち代表的なものについ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。The following is a brief description of the effects obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application.
(1).バイモルフ構造の圧電素子は、パルス電圧の印
加によって駆動され、この圧電素子でノズルフラッパ構
造のパイロット用弁体を開閉するようにしたことによ
り、圧電素子に対する電圧の印加が長時間連続で行われ
ることがないので、分極現象による分極劣化の発生を防
ぐことができる。(1). The bimorph piezoelectric element is driven by the application of a pulse voltage, and the piezoelectric element is used to open and close the pilot valve body of the nozzle flapper structure, so that the voltage can be applied to the piezoelectric element continuously for a long time. Since it does not exist, it is possible to prevent the occurrence of polarization deterioration due to the polarization phenomenon.
(2).バイモルフ構造の圧電素子は、パルス電圧の印
加によって、パルス幅の時間だけ片側変位するのみであ
るので、クリープ現象による変形を防ぐことができる。(2). Since the piezoelectric element having the bimorph structure is only displaced on one side for the duration of the pulse width by the application of the pulse voltage, it is possible to prevent the deformation due to the creep phenomenon.
(3).前記(1)、(2)により、流体の漏れがな
く、作動の安定性および長い寿命を持つ圧電素子を用い
た方向制御弁を得ることができる。(3). According to the above (1) and (2), it is possible to obtain a directional control valve using a piezoelectric element that has no fluid leakage, stability of operation, and long life.
(4).バイモルフ構造の圧電素子は、作動用流体室の
流体圧を制御できるだけの有効断面積があればよいの
で、圧電素子にかかる負荷を小さくすることができるた
めに、方向制御弁の形状を小さくすることが可能であ
る。(4). A bimorph piezoelectric element needs only to have an effective cross-sectional area that can control the fluid pressure in the working fluid chamber, so the load on the piezoelectric element can be reduced, so the shape of the directional control valve must be small. Is possible.
(5).ダブルパイロット形の方向制御弁とすることに
より、ダブルパイロット形の弁は、シングルパイロット
形の弁に比べて最低作動圧が低いので、ワンショットパ
ルス回路のようなパルス幅の時間だけの駆動電圧によっ
て制御が可能である。(5). Since the double pilot type directional control valve has a lower minimum operating pressure than the single pilot type valve, the double pilot type directional control valve can be driven by a drive voltage for a pulse width time like a one-shot pulse circuit. It can be controlled.
第1図は本発明の一実施例である圧電素子を用いた方向
制御弁の断面図、第2図は本実施例の供給電圧電源とし
てDC電源の昇圧回路を用いた場合のタイミング線図、第
3図は本実施例の供給電圧電源としてAC電源の全波整流
回路を用いた場合のタイミング線図である。 1……弁本体部、 2a,2b……駆動部、 3……電源部、 4……入力ポート、 5a,5b……排出ポート、 6a,6b……出力ポート、 7……流路、 8a〜8d……弁座、 9……主軸、 10a〜10d……主軸弁体、 11a,11b……ピストン(作動部材)、 12a,12b……作動用流体室、 13a,13b……ブリード孔、 14a,14b……貫通孔、 15a,15b……流体室、 16a,16b……圧電素子、 17a,17b……パイロット用弁体、 18……流入路、 19a,19b……ノズル、 20a,20b……スプリング、 21……スイッチ、 22……ワンショットパルス回路、 E……供給電圧。FIG. 1 is a cross-sectional view of a directional control valve using a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing diagram in the case of using a booster circuit of a DC power supply as a supply voltage power supply of this embodiment, FIG. 3 is a timing diagram when a full-wave rectifier circuit of an AC power supply is used as the supply voltage power supply of this embodiment. 1 ... Valve body, 2a, 2b ... Drive, 3 ... Power supply, 4 ... Input port, 5a, 5b ... Discharge port, 6a, 6b ... Output port, 7 ... Flow path, 8a ~ 8d …… Valve seat, 9 …… Spindle, 10a ~ 10d …… Spindle valve body, 11a, 11b …… Piston (operating member), 12a, 12b …… Operating fluid chamber, 13a, 13b …… Bleed hole, 14a, 14b ... through hole, 15a, 15b ... fluid chamber, 16a, 16b ... piezoelectric element, 17a, 17b ... pilot valve body, 18 ... inflow passage, 19a, 19b ... nozzle, 20a, 20b ...... Spring, 21 …… Switch, 22 …… One-shot pulse circuit, E …… Supply voltage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−35223(JP,A) 実開 昭61−14269(JP,U) 特公 昭49−6043(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-56-35223 (JP, A) Actually developed 61-14269 (JP, U) JP-B Sho-49-6043 (JP, B1)
Claims (1)
動部材と、前記作動部材の変位によって流路を制御する
ことのできる弁体を形成する主軸と、前記作動用流体室
への流入路を開閉して該作動用流体室内の流体圧を制御
するノズルフラッパ構造のパイロット用弁体とを備え、
前記主軸を有する弁本体部の軸方向の両側に、前記作動
用流体室、前記作動部材および前記パイロット用弁体を
有する駆動部がそれぞれ設けられたダブルパイロット形
の方向制御弁であって、前記パイロット用弁体の駆動源
として、該パイロット用弁体に片持ち式構造の非固定側
が固定され、パルス電圧の印加によってパルス幅の時間
だけ片側変位するバイモルフ構造の圧電素子を用い、該
バイモルフ構造の圧電素子のパルス幅時間のみの変位に
より前記パイロット用弁体を駆動させて前記作動用流体
室への流入路を開放することを特徴とする圧電素子を用
いた方向制御弁。1. An actuating member that is displaced by the fluid pressure of an actuating fluid chamber, a main shaft that forms a valve body whose flow path can be controlled by the displacement of the actuating member, and an inflow path into the actuating fluid chamber. And a pilot valve body having a nozzle flapper structure for opening and closing to control the fluid pressure in the working fluid chamber,
A double pilot type directional control valve in which a drive unit having the working fluid chamber, the working member and the pilot valve body is provided on both sides in the axial direction of a valve main body unit having the main shaft, wherein As a drive source of the pilot valve element, a non-fixed side of the cantilever structure is fixed to the pilot valve element, and a bimorph structure piezoelectric element that is unilaterally displaced by a pulse width time by application of a pulse voltage is used. A directional control valve using a piezoelectric element, wherein the pilot valve body is driven by the displacement of the piezoelectric element only in the pulse width time to open the inflow passage to the working fluid chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156298A JPH0694908B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Directional control valve using piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156298A JPH0694908B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Directional control valve using piezoelectric element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028570A JPH028570A (en) | 1990-01-12 |
| JPH0694908B2 true JPH0694908B2 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=15624753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63156298A Expired - Lifetime JPH0694908B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Directional control valve using piezoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694908B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6302495B1 (en) * | 1999-06-04 | 2001-10-16 | Ge Harris Railway Electronics, Llc | Railway car braking system including piezoelectric pilot valve and associated methods |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5635223A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-07 | Komatsu Ltd | Method and apparatus for control of pwm flow rate |
| JPS6114269U (en) * | 1984-06-30 | 1986-01-27 | 株式会社トキメック | electric switching valve |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP63156298A patent/JPH0694908B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH028570A (en) | 1990-01-12 |
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