JPH0799784B2 - 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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- JPH0799784B2 JPH0799784B2 JP62002493A JP249387A JPH0799784B2 JP H0799784 B2 JPH0799784 B2 JP H0799784B2 JP 62002493 A JP62002493 A JP 62002493A JP 249387 A JP249387 A JP 249387A JP H0799784 B2 JPH0799784 B2 JP H0799784B2
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- output side
- piezoelectric actuator
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- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
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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
バルブを駆動する圧電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
バルブを駆動する圧電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頁に記載のものがあ
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。
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頁に記載のものがあ
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拡大する充填材料として固体弾
性部材を装着することにより、シール構造を廃止して構
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拡大する充填材料として固体弾
性部材を装着することにより、シール構造を廃止して構
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、前記作動室を形成す
る連結部の壁面を略円錐状に形成すると共に、前記作動
室内における前記入力側ピストンと出力側ピストンとの
間に、前記作動室と略同一形状且つ略同一体積の充填部
材としての固体弾性部材を配置し、且つ前記出力側ピス
トンの先端部に凹球面を形成して、該凹球面に前記固体
弾性部材の一部を挿入して構成している。
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、前記作動室を形成す
る連結部の壁面を略円錐状に形成すると共に、前記作動
室内における前記入力側ピストンと出力側ピストンとの
間に、前記作動室と略同一形状且つ略同一体積の充填部
材としての固体弾性部材を配置し、且つ前記出力側ピス
トンの先端部に凹球面を形成して、該凹球面に前記固体
弾性部材の一部を挿入して構成している。
（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拡大
する固体弾性部材が充填部材として装着され、この固体
弾性部材の弾性および非圧縮性により、入力側シリンダ
と出力側シリンダ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。
する固体弾性部材が充填部材として装着され、この固体
弾性部材の弾性および非圧縮性により、入力側シリンダ
と出力側シリンダ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
の他端側のハウジング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）に詳示するように凹球面
18aが形成されている。連結部16の壁面は略円錐状に形
成されており、入力側シリンダ14と出力側シリンダ17を
連続的で滑らかな曲面で連結したテーパ部16となってい
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固体弾性
部材20が装着されており、固体弾性部材20はゴム等の高
い弾性および非圧縮性を有した材料によって作動室19と
略同一形状、略同一体積に形成されている。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か
ら固体弾性部材20に伝達され、その変位は固体弾性部材
20の弾性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
の他端側のハウジング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）に詳示するように凹球面
18aが形成されている。連結部16の壁面は略円錐状に形
成されており、入力側シリンダ14と出力側シリンダ17を
連続的で滑らかな曲面で連結したテーパ部16となってい
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固体弾性
部材20が装着されており、固体弾性部材20はゴム等の高
い弾性および非圧縮性を有した材料によって作動室19と
略同一形状、略同一体積に形成されている。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か
ら固体弾性部材20に伝達され、その変位は固体弾性部材
20の弾性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21が当接している。ス
プリング21はキャップ22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22はハ
ウジング11に嵌合し固定されており、スプリング21を支
持するとともに出力側ピストン18の軸方向の動きを規制
する。23は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21が当接している。ス
プリング21はキャップ22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22はハ
ウジング11に嵌合し固定されており、スプリング21を支
持するとともに出力側ピストン18の軸方向の動きを規制
する。23は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、固体弾性部材20を変形させて出力側シリンダ17
内に移動させ、出力側ピストン18をスプリング21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、固体弾性部材20を変形させて出力側シリンダ17
内に移動させ、出力側ピストン18をスプリング21の押圧
力に反して軸方向に変位させる。
このとき、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、入力側シリンダ14の直径を
d1、出力側シリンダ17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、入力側シリンダ14の直径を
d1、出力側シリンダ17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、固体弾性部材20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の変位量は入力側シリンダ14
と出力側シリンダ17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
が図ることができ、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。
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の変位量は入力側シリンダ14
と出力側シリンダ17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
が図ることができ、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、充填部材として固体弾性部材20を用いているた
め、固体弾性部材20の変形の際の抵抗および作動室19と
固体弾性部材20のすべり抵抗による出力損失および発熱
が考えられるが、作動室19を形成している入力側シリン
ダ14、テーパ部16および出力側シリンダ17を連続的で滑
らかな曲面で形成するとともに、出力側ピストン18の端
面に凹球面18aを形成しているので、固体弾性部材20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。
め、固体弾性部材20の変形の際の抵抗および作動室19と
固体弾性部材20のすべり抵抗による出力損失および発熱
が考えられるが、作動室19を形成している入力側シリン
ダ14、テーパ部16および出力側シリンダ17を連続的で滑
らかな曲面で形成するとともに、出力側ピストン18の端
面に凹球面18aを形成しているので、固体弾性部材20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
部材として固体弾性部材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。
部材として固体弾性部材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
断面図、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……固
体弾性部材。
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
断面図、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……固
体弾性部材。
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、前記作動室を形成する連結部の壁
面を略円錐状に形成すると共に、前記作動室内における
前記入力側ピストンと出力側ピストンとの間に、前記作
動室と略同一形状且つ略同一体積の充填部材としての固
体弾性部材を配置し、且つ前記出力側ピストンの先端部
に凹球面を形成して、該凹球面に前記固体弾性部材の一
部を挿入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 |
|---|---|---|---|
| JP62002493A JPH0799784B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP62002493A JPH0799784B2 (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 |
|---|---|
| JPS63169778A JPS63169778A (ja) | 1988-07-13 |
| JPH0799784B2 true JPH0799784B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=11530886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62002493A Expired - Lifetime JPH0799784B2 (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) | JPH0799784B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0439304U (ja) * | 1990-07-30 | 1992-04-03 | ||
| CN109569955B (zh) | 2017-09-29 | 2021-10-08 | 精工爱普生株式会社 | 位移放大机构以及使用了该位移放大机构的液体喷射装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165303U (ja) * | 1982-04-30 | 1983-11-04 | 富士精工株式会社 | 圧力伝達装置 |
| JPS6184401A (ja) * | 1984-10-03 | 1986-04-30 | Nippon Soken Inc | 圧電素子アクチユエ−タ |
| JPS6195587A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | Nec Corp | 変位拡大装置 |
-
1987
- 1987-01-07 JP JP62002493A patent/JPH0799784B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63169778A (ja) | 1988-07-13 |
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