JPS62204079A - 電歪式切換弁 - 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〕 本発明は電歪式三方弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の圧力流体を制御する為の三方弁は、弁体とソレノ
イドによって駆動するが応答性が十分でない。高速応答
のアクチュエータとして電歪式アクチュエータがあるが
、電歪式アクチュエータはストロークが小さいという性
質上、直接スプールを駆動することができない。そこで
電歪式アクチュエータを弁開閉のトリガとするだけで弁
開閉及びその状態の維持を行うことが特開昭５９−２０
６６６８号公報に示されている。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記公報に示されるものでは、ポンプ室を形成
するピストンの面積×電歪式アクチュエータのストロー
クよりも弁体の大径部面積Ｘストロークが小さくなって
は制御できない為、弁体の外径、ストロークが制限され
てしまい、大流量の圧力流体を制御するだけの開口面積
を取ることができないという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記問題点を解決するため、各ポートを選択
的に連通・遮断させるスプールの両端に、第１制御用ロ
ッド及び第２制御用ロッドを配した。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例の三方弁を中心軸に沿って切断
した断面図である。同図において、１は三方弁であって
、電歪式アクチュエータ２により作動するポンプ３と、
このポンプ３の作動により駆動される第１制御ロツド４
ａと、所要の機器にその制御用又は駆動用の流体を供給
する為の制御用ポート５と、高圧アキュームレータ２６
に接続される高圧ポート６と、略大気圧に保たれたリザ
ーバに接続されたリターンポート７と、第１．　２制御
用ロッド４ａ、４ｂを駆動させる為の低圧ポート８を具
備している。

ケーシング９は円板状のディスタンスピース１０を介し
てシリンダボディ１１にネジ結合されている。シリンダ
ボディ１１には高圧ポート６、制御用ポート５、リター
ンポート７、低圧ポート８が設けられ、シリンダボディ
１１内には、第１制御用ロツド４ａ、スプール１２、第
２制御用口・ノド４ｂが軸方向に摺動自在に収容される
。

リターンポート７は図示しないタンクに導通している。

タンクには作動油が入っており、リターンポート７は略
大気圧に維持されている。高圧ポート６は高圧アキュー
ムレータ２６に導通しており、高圧アキュームレータ２
６には図示しない高圧ポンプやプレッシャレギュレータ
等を経て作動油が２００気圧で供給されている。

また低圧ポート８には低圧アキュームレータ２５が接続
されており、この低圧アキュームレータ２５には図示し
ない高圧ポンプやプレッシャレギュレータ等を経て５０
気圧の作動油で供給されている。制御用ポート５は第２
図に示すエンジンの吸排気弁３２を駆動するパワーピス
トン２７の入口２８に接続されている。パワーピストン
２７は、シリンダ２９とピストン３０とによって構成さ
れ制御用ポート５から油圧が供給されるとスプリング３
１に打ち勝って吸排弁３２を開けるようになっている。

ケーシング９は上端が閉じた円筒状であって、上から電
歪式アクチュエータ２、コツプ形状のピストン１３、皿
バネ１４が収容される。ポンプ室１５はピストン１３の
下端面、ディスタンスピース１０及びケーシング９内面
により形成され、ピストン１３の外周に嵌着させたＯリ
ング５０によりケーシング９内への漏れを防いでいる。

低圧ポート８の圧力は、シリンダボディ１１に形成した
通路５１とディスタンスピース１０に設けた絞り１７を
介してポンプ室１５内に導かれている。また、ディスタ
ンスピースには、ポンプ室１５内の圧力を制御用ロッド
４ａに伝える貫通孔１８が設けである。

−第２制御用ロツド４ｂは大径部１９、小径部２０をも
つ円柱状であり、小径部２０の下端面は鏡面仕上げされ
ており、同じく鏡面仕上げされているシリンダボディ１
１のシート２１面、と密着している。また、大径部１９
の上端は球面状でありスプール スプール１２は制御用ロッド４ｂの大径部１９より大き
な径を有し、又スプール１２には制御用ポート５とリタ
ーンポート７、又制御用ポート５と高圧ポート６を導通
させる溝２２．２３が設けである。

第１制御用ロツド４ａも円柱状で制御用ロッド４ｂの大
径部１９と同径を有し、その上端面は鏡面仕上げされて
おり、下端は球面状でスプール１２に接触している。第
１．第２制御用ロツド４ａ。

４ｂ及びスプール１２とシリンダボディ１１のクリアラ
ンスはすべて２〜３μｍ程度にしてあり、圧力のモレを
極力小さくしている。

シリンダボディ１１の第２制御用ロツド４ｂの小径部２
０まわりには油だまり２４が設けてあり、油だまり２４
には低圧アキュームレータ２５の圧力が導かれる。この
圧力は前述の如く通路５１及び絞り１７を介してポンプ
室１５にも導かれている。そして第１制御用ロツド４ａ
の下端及び第２制御用ロツド４ｂの上端まわりの空間４
１．４２はリターンポート７に通路５２．５３を介して
導通している為、第１図における上下方向の力は、第１
ｉ１［＋用ロッド４ａの上端にかかる下向きの力Ｆ、と
、第２制御用ロツド４ｂの大径部１９から小径部２０の
面積を引いた部分にかかる上向き力Ｆ２であり、その関
係はＦ＋＞Ｆｚとなり第１図に示す状態を保持する。

高圧ポート６は高圧アキュームレータ２６と導通してお
り、図示しないポンプにより常に高圧に保たれている。

電歪式アクチュエータ２は薄い（約０．５１ｍ　）　　
円板状の電歪素子を約５０桟積層して円柱状としたもの
である。電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセラミックであり
、チタン酸−ジルコン酸鉛も主成分としており、その厚
み方向に５００■の電圧を印加すると１μｍ伸びる。こ
れを５０枚積層して各々の素子の厚み方向に５００■印
加すると、全体として５０μｍの伸長が得られる。この
電圧を解除するか又は若干の負電圧を印加すれば５０μ
ｍの縮小を起こして元の長さに戻る。電圧の印加、解除
はリード線２７を介して外部のコントローラによって行
われる。電歪式アクチュエータ２の伸縮は直接ピストン
１３に伝達され、ピストン１３は電歪式アクチュエータ
２が伸長した時ポンプ室１５の油を圧縮し、電歪式アク
チュエータ２が縮小した時は皿バネ１４の付勢力によっ
てポンプ室１５を拡大する。

成木実施例の作動を説明する。

第１図の状態において、制御ポート５はリターンポート
７と導通しており、パワーピストン２７には油圧が導入
されておらず、吸排気弁３２はスプリング３１により閉
じられている。この時、電歪式アクチュエータ２には５
００■の電圧が印加されていて電歪式アクチェエータ２
は伸長しているが、ポンプ室１５にはφ０．１龍程度の
絞り１７より低圧ポート８の圧力が導入され、ポンプ室
１５と油だまり２４の圧力は５０気圧になっている。

ここで制御用ロッド４ｂの小径部２０には油圧がかから
ない為、制御用ロフト４ａとの面積差により第１図の状
態を維持する。

吸排気弁３２を開けたい時、電歪式アクチュエータ２の
電圧を解除又は若干の負電圧を印加する。

すると、電歪式アクチュエータ２は縮小し、ピストン１
３は皿バネ１４によりポンプ室１５を拡大させ、瞬時に
ポンプ室１５の圧力を下げる。すなわち第１制御用ロツ
ド４ａの上端にかかる下向きの力を、第２制御用ロツド
４ｂの大径部１９から小径部２０の面積を引いた部分に
かかる上向きの力より小さくする為、スプール１２は図
中上方に移動する。スプール１２が０．５龍移動すると
制御用ポート５とリターンポート７は遮断され、制御用
ポート５と高圧ポート６が導通し、パワーピストン２７
に２００気圧が供給される。その結果、スプリング３１
の力に打ち勝って吸排気弁３２を開ける方向にピストン
３０を移動させる。

スプール１２が１鶴移動し第１制御用ロツド４ａの上端
面がディスタンスピース１０の下端面に密着すると、ポ
ンプ室１５が絞り１７からの圧力流入により低圧ポート
８と同圧の５０気圧になったとしても、制御用ロッド４
ａの下向きに作用する力は、ディスタンスピース１０の
貫通孔１８の面積部分だけである。それに対し、制御用
ロッド４ｂの上向きの力は大径部１９全体に作用する為
、吸排気弁３２の開の状態を維持する。

吸排気弁３２を閉じたい時には、電歪式アクチュエータ
２に５００Ｖの電圧を印加する。すると、電歪式アクチ
ュエータ２は伸長し、ピストン１３は押し下げられ、ポ
ンプ室１５内の圧力を上昇させる。すなわち第１制御用
ロツド４ａの上端に作用する下向きの力が、第２制御用
ロツド４ｂの下端面に上向きに作用する力よりも大きく
なる為、スプール１２は図中下方に移動する。０．５　
ｍ移動すると、制御用ポート５と高圧ポート６は遮断さ
れ、制御用ポート５とリターンポート７が導通ずる。そ
の結果パワーピストン２７に供給されていた２００気圧
の圧力が略大気圧に開放され、スプリング３１の力によ
り、吸排気弁３２は閉じる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の電歪式三方弁を用いれば、
ポンプ室のわずかな容積変動で、スプールの開閉駆動を
行なわしめることができ、ひいては電歪式三方弁の小型
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例を示す断面図、第２゛図は油圧消費部の
実施例を示す断面図である。 ２・・・電歪式アクチュエータ、４ａ・・・第１制御用
ロツド、４ｂ・・・第２制御用ロッド、５・・・制御用
ポート　６・・・高圧ポート、７・・・リターンポート
、１２・・・スプール、１５・・・ポンプ室。 代理人弁理士　岡　　部　　　隆 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　高圧源に連通する高圧ポートと、圧力消費部に連通す
   る制御用ポートと、リザーバに連通するリターンポート
   と、 軸方向に移動することにより前記高圧ポート、制御用ポ
   ート、リターンポートとを選択的に連通・遮断を行うス
   プールと、 一端が前記スプールの一端側に連接し、他端に受圧面を
   有する第１制御用ロッドと、 一端が前記スプールの他端側に連接し、他端に前記第１
   制御用ロッドの受圧面と同一面積の大受圧面、及びこの
   大受圧面より面積が小さく、一定低圧力を受ける小受圧
   面を有する第２制御用スプールと、 前記第１制御用ロッドの受圧面に面して形成されると共
   に、前記一定低圧力が絞りを介して導入されるポンプ室
   と、 前記ポンプ室内の圧力を増減させる電歪式ポンプとを備
   え、 前記ポンプ室内の圧力が所定圧力より低くなった場合に
   は、前記一定低圧力が前記第２制御用ロッドの大受圧面
   に作用する電歪式三方弁。