JPH07101761B2 - 圧電アクチユエ−タの変位拡大構造 - Google Patents
圧電アクチユエ−タの変位拡大構造Info
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- JPH07101761B2 JPH07101761B2 JP62002494A JP249487A JPH07101761B2 JP H07101761 B2 JPH07101761 B2 JP H07101761B2 JP 62002494 A JP62002494 A JP 62002494A JP 249487 A JP249487 A JP 249487A JP H07101761 B2 JPH07101761 B2 JP H07101761B2
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- piezoelectric actuator
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、圧電アクチュエータの変位量を所望の変位量
に拡大する変位拡大構造に関する。
に拡大する変位拡大構造に関する。
(従来の技術) 近時、マイクロコンピュータ等の発達により装置の自動
制御技術にめざましい進歩が見られる。これに伴って、
アクチュエータに対して高い応答性および信頼性が求め
られており、これらの観点から圧電アクチュエータが注
目されている。このような圧電アクチュエータは、例え
ば、車両における減衰力可変型液圧緩衝器の減衰力切換
バルブを駆動するアクチュエータとして用いられてい
る。ところが、圧電アクチュエータは変位量が小さくあ
まり実用的ではないため、変位量拡大構造を用いて対応
を図っている。
制御技術にめざましい進歩が見られる。これに伴って、
アクチュエータに対して高い応答性および信頼性が求め
られており、これらの観点から圧電アクチュエータが注
目されている。このような圧電アクチュエータは、例え
ば、車両における減衰力可変型液圧緩衝器の減衰力切換
バルブを駆動するアクチュエータとして用いられてい
る。ところが、圧電アクチュエータは変位量が小さくあ
まり実用的ではないため、変位量拡大構造を用いて対応
を図っている。
従来のこの種の圧電アクチュエータの変位拡大構造とし
ては、例えば、「圧電/電歪アクチュエータ」森北出版
(株)、1986年7月1日発行、85項に記載のものがあ
り、第4図のように示される。同図において、1はハウ
ジングであり、ハウジング1内には入力側シリンダ2お
よび出力側シリンダ3が形成されている。入力側シリン
ダ2内には積層型の圧電アクチュエータ4が設けられて
おり、圧電アクチュエータ4の先端部にはオイルシール
5を介して入力側ピストン6が摺動自在に設けられてい
る。一方、出力側シリンダ3内にはオイルシール7を介
して出力側ピストン8が摺動自在に設けられ、入力側シ
リンダ2、入力側ピストン6、出力側シリンダ3および
出力側ピストン8によって形成された作動室9内には変
位量を拡大する充填部材として作動油が封入されてい
る。そして、圧電アクチュエータ4に電圧が印加される
と、微少(例えば、数μm〜20μm)の変位が生じ、こ
の変位により入力側ピストン6は変位と同量だけ入力側
シリンダ2内を出力側シリンダ3側に摺動する。このと
き、入力側ピストン6の変位は作動油を介して出力側ピ
ストン8の変位に変換される。ここで、圧電アクチュエ
ータ4の変位量をΔl1、入力側シリンダ2の直径d1、出
力側シリンダ3の直径をd2とすると出力側ピストン8の
変位量Δl2は次式によって求められる。
ては、例えば、「圧電/電歪アクチュエータ」森北出版
(株)、1986年7月1日発行、85項に記載のものがあ
り、第4図のように示される。同図において、1はハウ
ジングであり、ハウジング1内には入力側シリンダ2お
よび出力側シリンダ3が形成されている。入力側シリン
ダ2内には積層型の圧電アクチュエータ4が設けられて
おり、圧電アクチュエータ4の先端部にはオイルシール
5を介して入力側ピストン6が摺動自在に設けられてい
る。一方、出力側シリンダ3内にはオイルシール7を介
して出力側ピストン8が摺動自在に設けられ、入力側シ
リンダ2、入力側ピストン6、出力側シリンダ3および
出力側ピストン8によって形成された作動室9内には変
位量を拡大する充填部材として作動油が封入されてい
る。そして、圧電アクチュエータ4に電圧が印加される
と、微少(例えば、数μm〜20μm)の変位が生じ、こ
の変位により入力側ピストン6は変位と同量だけ入力側
シリンダ2内を出力側シリンダ3側に摺動する。このと
き、入力側ピストン6の変位は作動油を介して出力側ピ
ストン8の変位に変換される。ここで、圧電アクチュエ
ータ4の変位量をΔl1、入力側シリンダ2の直径d1、出
力側シリンダ3の直径をd2とすると出力側ピストン8の
変位量Δl2は次式によって求められる。
すなわち、出力側ピストン8の変位量は入力側シリンダ
2と出力側シリンダ3の断面積比から、圧電アクチュエ
ータ4の変位量の 倍となる。
2と出力側シリンダ3の断面積比から、圧電アクチュエ
ータ4の変位量の 倍となる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の圧電アクチュエータの
変位拡大構造にあっては、作動室9内に充填部材として
作動油を封入する構成となっていたため、作動油を密閉
するためのシール構造が必要になるとともに、作動油が
蒸発によって減少するので作動油の供給が必要となる。
したがって、構造が複雑になるとともに性能の維持が難
しくなる。その結果、コストの高騰を招くとともに、耐
久性および信頼性を低下させるという問題点があった。
変位拡大構造にあっては、作動室9内に充填部材として
作動油を封入する構成となっていたため、作動油を密閉
するためのシール構造が必要になるとともに、作動油が
蒸発によって減少するので作動油の供給が必要となる。
したがって、構造が複雑になるとともに性能の維持が難
しくなる。その結果、コストの高騰を招くとともに、耐
久性および信頼性を低下させるという問題点があった。
(発明の目的) そこで本発明は、圧電アクチュエータの作動室内に圧電
アクチュエータの変位を変換する作動液体の封入された
ブラダを充填部材として装着することにより、シールの
構造を廃止して構造の簡素化を図り,コストの低減およ
び耐久性、信頼性の向上を図ることを目的としている。
アクチュエータの変位を変換する作動液体の封入された
ブラダを充填部材として装着することにより、シールの
構造を廃止して構造の簡素化を図り,コストの低減およ
び耐久性、信頼性の向上を図ることを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 本発明による圧電アクチュエータの変位拡大構造は、上
記目的を達成するために、圧電アクチュエータの変位を
伝達する入力側ピストンと、入力側ピストンを摺動自在
に支持する入力側シリンダと、入力側シリンダより小さ
い断面積を有し、入力側シリンダに連続して形成された
出力側シリンダと、出力側シリンダ内に摺動自在に設け
られた出力側ピストンと、入力側シリンダと出力側シリ
ンダを連結する連結部と、入力側ピストン、入力側シリ
ンダ、出力側ピストン、出力側シリンダおよび連結部に
より形成された作動室と、を備え、圧電アクチュエータ
の変位を作動室内の充填部材により拡大する圧電アクチ
ュエータの変位拡大構造において、前記入力側ピストン
と出力側ピストンの間における前記作動室内に、充填部
材として作動液体が封入されたブラダを配置し、且つ前
記出力側ピストンの先端部に凸球面を形成すると共に、
該凸球面が突出して当接する凹球面を前記ブラダに形成
した構成としている。
記目的を達成するために、圧電アクチュエータの変位を
伝達する入力側ピストンと、入力側ピストンを摺動自在
に支持する入力側シリンダと、入力側シリンダより小さ
い断面積を有し、入力側シリンダに連続して形成された
出力側シリンダと、出力側シリンダ内に摺動自在に設け
られた出力側ピストンと、入力側シリンダと出力側シリ
ンダを連結する連結部と、入力側ピストン、入力側シリ
ンダ、出力側ピストン、出力側シリンダおよび連結部に
より形成された作動室と、を備え、圧電アクチュエータ
の変位を作動室内の充填部材により拡大する圧電アクチ
ュエータの変位拡大構造において、前記入力側ピストン
と出力側ピストンの間における前記作動室内に、充填部
材として作動液体が封入されたブラダを配置し、且つ前
記出力側ピストンの先端部に凸球面を形成すると共に、
該凸球面が突出して当接する凹球面を前記ブラダに形成
した構成としている。
(作用) 本発明では、作動室内に圧電アクチュエータの変位を変
換する作動液体の封入されたブラダが充填部材として装
着され、この作動流体およびブラダの非圧縮性により、
入力側ピストンと出力側ピストンの断面積比だけ拡大さ
れた変位が得られる。したがって、シール構造が廃止さ
れて構造の簡素化が図られ、コストの低減および耐久
性、信頼性の向上が図られる。
換する作動液体の封入されたブラダが充填部材として装
着され、この作動流体およびブラダの非圧縮性により、
入力側ピストンと出力側ピストンの断面積比だけ拡大さ
れた変位が得られる。したがって、シール構造が廃止さ
れて構造の簡素化が図られ、コストの低減および耐久
性、信頼性の向上が図られる。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1〜3図は本発明の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第1〜3図において、11はハウ
ジングであり、ハウジング11内には円柱状に形成された
積層型の圧電アクチュエータ12が装着されており、圧電
アクチュエータ12の一端側はバックアッププレート13を
介しカシメ部11aによってカシメ固定される。圧電アク
チュエータ12は電源を接続するためのハーネス12aを有
しており、ハーネス12aはハウジング11と干渉しないよ
う切欠き11bより引き出される。圧電アクチュエータ12
の他端側の圧電アクチュエータ11内部には入力側シリン
ダ14が形成されており、入力側シリンダ14内には入力側
ピストン15が摺動自在に設けられている。入力側ピスト
ン15は圧電アクチュエータ12の端面に当接しており、圧
電アクチュエータ12の変位を伝達する。入力側シリンダ
14には連結部16を介して出力側シリンダ17が連続して形
成されており、出力側シリンダ17は入力側シリンダ14よ
り小さな直径で形成されている。出力側シリンダ17内に
は出力側ピストン18が摺動自在に設けられており、出力
側ピストン18の先端部には第1図(b)に詳示するよう
に凸球面18aが滑らかな略半球状に形成されている。連
結部16は断面略U字状に形成されており、入力側シリン
ダ14内と出力側シリンダ17内を連通している。入力側シ
リンダ14、入力側ピストン15、連結部16、出力側シリン
ダ17および出力側ピストン18は作動室19を形成してお
り、作動室19内には充填部材として作動液体20の封入さ
れたブラダ21が装着されている。作動液体20はオイル等
の非圧縮性の液体が用いられ、ブラダ21は弾性および非
圧縮性を有するゴム等によって作動室19と略同一形状、
略同一体積に形成されている。ブラダ21の出力側シリン
ダ17側には凹球部21aが形成されており、凹球部21a内に
は出力側ピストン18の球面18aが突出し当接している。
したがって、圧電アクチュエータ12の変位は入力側ピス
トン15、作動液体20およびブラダ21に伝達され、その変
位は作動液体20およびブラダ21の変形によって出力側ピ
ストン18に伝達される。
ジングであり、ハウジング11内には円柱状に形成された
積層型の圧電アクチュエータ12が装着されており、圧電
アクチュエータ12の一端側はバックアッププレート13を
介しカシメ部11aによってカシメ固定される。圧電アク
チュエータ12は電源を接続するためのハーネス12aを有
しており、ハーネス12aはハウジング11と干渉しないよ
う切欠き11bより引き出される。圧電アクチュエータ12
の他端側の圧電アクチュエータ11内部には入力側シリン
ダ14が形成されており、入力側シリンダ14内には入力側
ピストン15が摺動自在に設けられている。入力側ピスト
ン15は圧電アクチュエータ12の端面に当接しており、圧
電アクチュエータ12の変位を伝達する。入力側シリンダ
14には連結部16を介して出力側シリンダ17が連続して形
成されており、出力側シリンダ17は入力側シリンダ14よ
り小さな直径で形成されている。出力側シリンダ17内に
は出力側ピストン18が摺動自在に設けられており、出力
側ピストン18の先端部には第1図(b)に詳示するよう
に凸球面18aが滑らかな略半球状に形成されている。連
結部16は断面略U字状に形成されており、入力側シリン
ダ14内と出力側シリンダ17内を連通している。入力側シ
リンダ14、入力側ピストン15、連結部16、出力側シリン
ダ17および出力側ピストン18は作動室19を形成してお
り、作動室19内には充填部材として作動液体20の封入さ
れたブラダ21が装着されている。作動液体20はオイル等
の非圧縮性の液体が用いられ、ブラダ21は弾性および非
圧縮性を有するゴム等によって作動室19と略同一形状、
略同一体積に形成されている。ブラダ21の出力側シリン
ダ17側には凹球部21aが形成されており、凹球部21a内に
は出力側ピストン18の球面18aが突出し当接している。
したがって、圧電アクチュエータ12の変位は入力側ピス
トン15、作動液体20およびブラダ21に伝達され、その変
位は作動液体20およびブラダ21の変形によって出力側ピ
ストン18に伝達される。
出力側ピストン18はフランジ部18bを有しており、フラ
ンジ部18bには板状のスプリング22が当接している。ス
プリング22はキャップ23によって支持されており、出力
側ピストン18を作動室19側に押圧する。キャップ23はハ
ウジング11に嵌合し固定されており、スプリング22を支
持するとともに出力側ピストン18の軸方向の移動を規制
する。24はハウジング11の外周部に設けられたOリング
であり、ハウジング11と図外の取付機体との間隙をシー
ルする。
ンジ部18bには板状のスプリング22が当接している。ス
プリング22はキャップ23によって支持されており、出力
側ピストン18を作動室19側に押圧する。キャップ23はハ
ウジング11に嵌合し固定されており、スプリング22を支
持するとともに出力側ピストン18の軸方向の移動を規制
する。24はハウジング11の外周部に設けられたOリング
であり、ハウジング11と図外の取付機体との間隙をシー
ルする。
このような圧電アクチュエータは例えば液圧緩衝器にお
いては減衰力を変化させるアクチュエータとして用いら
れる。
いては減衰力を変化させるアクチュエータとして用いら
れる。
次に、上記圧電アクチュエータの作用について説明す
る。
る。
圧電アクチュエータ12にハーネス12aより駆動電圧が印
加されると、圧電アクチュエータ12内の電解誘起歪みに
より軸方向に変位が生じ全長が増加する。第3図に示す
ように、この変位は入力側ピストン15を作動室19側に移
動させ、ブラダ21内の作動液体20の圧力を高めて凹球部
21aを外方に変形させ、出力側ピストン18をスプリング2
2の押圧力に反して軸方向に変位させる。
加されると、圧電アクチュエータ12内の電解誘起歪みに
より軸方向に変位が生じ全長が増加する。第3図に示す
ように、この変位は入力側ピストン15を作動室19側に移
動させ、ブラダ21内の作動液体20の圧力を高めて凹球部
21aを外方に変形させ、出力側ピストン18をスプリング2
2の押圧力に反して軸方向に変位させる。
このときの入力側ピストン15と出力側ピストン18の変位
量の関係は、入力側ピストン15の変位量をΔl1、出力側
ピストン18の変位量をΔl2、入力側ピストン15の直径を
d1、出力側ピストン18の直径をd2とすると次式のように
なる。
量の関係は、入力側ピストン15の変位量をΔl1、出力側
ピストン18の変位量をΔl2、入力側ピストン15の直径を
d1、出力側ピストン18の直径をd2とすると次式のように
なる。
例えば、d1=12mm,d2=1.2mmのときΔl1=5μm=0.00
5mmとすると、 となる。
5mmとすると、 となる。
すなわち、作動液体20およびブラダ21は入力側ピストン
15の押圧によって変形するが、非圧縮性のため体積変化
はない。そのため、入力側ピストン15の変位量は入力側
ピストン15と出力側ピストン18の断面積比だけ拡大さ
れ、出力側ピストン18の変位量として出力される。した
がって、従来のもののようなシール構造が不用となり、
構造の簡素化を図ることができ、その結果、コストの低
減および耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
15の押圧によって変形するが、非圧縮性のため体積変化
はない。そのため、入力側ピストン15の変位量は入力側
ピストン15と出力側ピストン18の断面積比だけ拡大さ
れ、出力側ピストン18の変位量として出力される。した
がって、従来のもののようなシール構造が不用となり、
構造の簡素化を図ることができ、その結果、コストの低
減および耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
一方、充填部材として作動液体20が封入されたブラダ21
を用いているため、ブラダ21の変形の際の抵抗および作
動室19とブラダ21のすべり抵抗による出力損失および発
熱が考えられる。ところが、ブラダ21に凹球部21aを形
成するとともに、出力側ピストン18の端面に滑らかな球
面18aを形成し、この球面18aを凹球部21a内に突出し当
接させているので、ブラダ21を円滑に変形させることが
でき、出力損失および発熱を低減させることができる。
を用いているため、ブラダ21の変形の際の抵抗および作
動室19とブラダ21のすべり抵抗による出力損失および発
熱が考えられる。ところが、ブラダ21に凹球部21aを形
成するとともに、出力側ピストン18の端面に滑らかな球
面18aを形成し、この球面18aを凹球部21a内に突出し当
接させているので、ブラダ21を円滑に変形させることが
でき、出力損失および発熱を低減させることができる。
なお、本発明に係る圧電アクチュエータは例えば減衰力
可変型液圧緩衝器の適用されるものであるが、これに限
られるものではなく、このような圧電アクチュエータを
用いて好適なものには、すべての制御装置に適用可能で
ある。
可変型液圧緩衝器の適用されるものであるが、これに限
られるものではなく、このような圧電アクチュエータを
用いて好適なものには、すべての制御装置に適用可能で
ある。
(効果) 本発明によれば、圧電アクチュエータの作動室内に充填
部材として作動液体の封入されたブラダを装着している
ので、シール構造を廃止して構造の簡素化を図ることが
でき、コストの低減および耐久性、信頼性の向上を図る
ことができる。
部材として作動液体の封入されたブラダを装着している
ので、シール構造を廃止して構造の簡素化を図ることが
でき、コストの低減および耐久性、信頼性の向上を図る
ことができる。
第1〜3図は本発明に係る圧電アクチュエータの変位拡
大構造の一実施例を示す図であり、第1図(a)はその
正面断面図、第1図(b)はその出力側ピストンの拡大
図、第2図はその側面図、第3図はその作用を説明する
ための要部断面図、第4図は従来の圧電アクチュエータ
の変位拡大構造を示す正面断面図である。 12……圧電アクチュエータ、 14……入力側シリンダ、 15……入力側ピストン、 16……連結部、 17……出力側シリンダ、 18……出力側ピストン、 19……作動室、 20……作動液体、 21……ブラダ。
大構造の一実施例を示す図であり、第1図(a)はその
正面断面図、第1図(b)はその出力側ピストンの拡大
図、第2図はその側面図、第3図はその作用を説明する
ための要部断面図、第4図は従来の圧電アクチュエータ
の変位拡大構造を示す正面断面図である。 12……圧電アクチュエータ、 14……入力側シリンダ、 15……入力側ピストン、 16……連結部、 17……出力側シリンダ、 18……出力側ピストン、 19……作動室、 20……作動液体、 21……ブラダ。
Claims (1)
- 【請求項1】圧電アクチュエータの変位を伝達する入力
側ピストンと、入力側ピストンを摺動自在に支持する入
力側シリンダと、入力側シリンダより小さい断面積を有
し、入力側シリンダに連続して形成された出力側シリン
ダと、出力側シリンダ内に摺動自在に設けられた出力側
ピストンと、入力側シリンダと出力側シリンダを連結す
る連結部と、入力側ピストン、入力側シリンダ、出力側
ピストン、出力側シリンダおよび連結部により形成され
た作動室と、を備え、圧電アクチュエータの変位を作動
室内の充填部材により拡大する圧電アクチュエータの変
位拡大構造において、前記入力側ピストンと出力側ピス
トンの間における前記作動室内に、充填部材として作動
液体が封入されたブラダを配置し、且つ前記出力側ピス
トンの先端部に凸球面を形成すると共に、該凸球面が突
出して当接する凹球面を前記ブラダに形成したことを特
徴とする圧電アクチュエータの変位拡大構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62002494A JPH07101761B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | 圧電アクチユエ−タの変位拡大構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62002494A JPH07101761B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | 圧電アクチユエ−タの変位拡大構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169779A JPS63169779A (ja) | 1988-07-13 |
| JPH07101761B2 true JPH07101761B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=11530908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62002494A Expired - Lifetime JPH07101761B2 (ja) | 1987-01-07 | 1987-01-07 | 圧電アクチユエ−タの変位拡大構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101761B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4318978C2 (de) * | 1993-06-08 | 1996-09-05 | Heidelberger Druckmasch Ag | Piezoelektrischer Aktuator |
| WO2000004287A1 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Csir | Generating displacement and thermoacoustic refrigerator |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6184401A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-04-30 | Nippon Soken Inc | 圧電素子アクチユエ−タ |
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-
1987
- 1987-01-07 JP JP62002494A patent/JPH07101761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63169779A (ja) | 1988-07-13 |
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