CN101122347A - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

一种流量控制阀(1)，包括步进电机(2)、轴向元件(5)、推压装置(6)以及阀元件(7)。轴向元件(5)将步进电机(2)施加的转矩转化成轴向力，并根据该轴向力在步进电机(2)的轴向上移动。推压装置(6)施加推压力。阀元件(7)由推压装置(6)推压以接触轴向元件(5)，并根据推压装置(6)施加的推压力以及从轴向元件(5)传递的轴向力在轴向上移动。阀元件(7)布置在流动通道(3)中，并且通过使轴向元件(5)在轴向上移动以移动阀元件(7)来调节流动通道(3)的开度。

Description

流量控制阀

技术领域

本发明涉及一种流量控制阀，其将步进电机施加的转矩转化为轴向力，并且使用该轴向力操作流动通道的开度。

背景技术

通常，例如为了在空转操作中控制发动机的进气量，采用了如上所述的流量控制阀，该流量控制阀采用用于致动器的步进电机。

这种常规的流量控制阀将步进电机施加的转矩转化为轴向力，并具有根据所述轴向力在轴向上位移的阀体。而后，该常规流量控制阀通过移位阀体来操作流动通道的开度(例如JP2006-37916A，JP11-201004A)。

在此，由步进电机施加的转矩按如下方式被转化为轴向力。即在通过步进电机的通电而旋转的转子上设置螺钉，并且设置在阀体上的螺钉被拧入所述转子的螺钉内。而后，阀体通过预定锁扣装置保持不旋转。因此，当通过使得步进电机通电而使转子旋转时，施加在阀体上的转矩被转化为轴向力，并且阀体在该轴向力的作用下沿轴向发生位移。

然而，对于这种常规流量控制阀，由于某个元件(即开度操作部件，其中从该部件处形成了流动通道，并且该流动通道的开度被进行操作)的轴中心与阀体的轴中心之间存在一定程度的轴向不对准，因此导致以下的阀泄漏问题。

例如，如JP2006-37916A所述，当通过滑阀式方法(spool type valvemethod)实现由阀体打开和关闭流动通道时，需要根据轴向不对准的程度制成较大的滑动间隙，以防止阀体锁定，并且阀泄漏往往是由这种滑动间隙的扩大引起的。同样，如JP11-201004A所述，当通过提升阀方法(poppet valve method)实现阀体打开/关闭流动通道时，根据轴向不对准的程度产生了相对于座靠位置的倾斜，并且阀泄漏往往由这种倾斜引起。

发明内容

本发明解决了以上问题，且本发明的目的是，在采用用于致动器的步进电机的流量控制阀中，通过改善开度操作元件的轴中心与阀体的轴中心之间的轴向不对准程度，来降低阀泄漏的可能性。

为了实现本发明的目的，提供了一种通过调节流动通道的开度来控制流体通道中的流动的流量控制阀。该流量控制阀包括步进电机、轴向元件、推压装置以及阀元件。轴向元件将步进电机施加的转矩转化成轴向力，并根据该轴向力在步进电机的轴向上移动。推压装置施加推压力。阀元件由推压装置推压以接触轴向元件，并根据推压装置施加的推压力以及从轴向元件传递的轴向力在轴向上移动。阀元件布置在流动通道中，并且通过使轴向元件在轴向上位移以移动阀元件，来调节流动通道的开度。

附图说明

从以下描述、附加权利要求以及附图中将会最清楚地了解到本发明以及其附加的目的、特征和优点，图中：

图1是表示根据本发明实施方式的流量控制阀的构造的示意图。

图2A是根据所述实施方式的阀元件的正视图；以及

图2B是根据所述实施方式的阀元件的平面图。

具体实施方式

根据本发明一个实施方式的流量控制阀具有轴向元件和阀元件，其中所述轴向元件将步进电机施加的转矩转化为轴向力，并根据该轴向力在轴向上位移，所述阀元件由预定推压装置推压以接触轴向元件，并根据推压装置施加的推压力和从轴向元件传递的轴向力在轴向上位移。通过使轴向元件在轴向上移动以移动阀元件，流量控制阀来操作流动通道的开度。

通过坐落在限定了预定开口的开口边缘上，阀元件完全关闭了流动通道的开度，并且坐落在开口边缘上的阀元件的座靠面被形成为相对于平行开口边缘的平面而倾斜。

而且，座靠面相对于与开口边缘平行的平面的倾斜角被设定为等于或小于45°。

另外，阀元件具有滑动轴向部分，其插入预定筒形部分并由预定筒形部分可滑动地保持在轴向上，并且该滑动轴向部分在圆周方向上分成等于或多于三个的部分，以滑动接触筒形部分的内周表面。

(实施方式的结构)

以下将参照图1，2描述流量控制阀1的实施方式的结构。

流量控制阀1将步进电机2施加的转矩转化成轴向力，并且采用该轴向力操作流动通道的开度。例如，为了控制空转操作中的发动机(未示出)进气量，流量控制阀1布置在用于空转操作的进气流动通道(被称为旁通流动通道3)(其中，该进气流动通道旁通过节流阀)中，以操作旁通流动通道3的开度。

如图1所示，这种流量控制阀1具有轴向元件5和阀元件7，其中所述轴向元件5将步进电机2施加的转矩转化成轴向力，并根据轴向力在轴向上位移，所述阀元件7在弹簧6(推压装置)的作用下被推压成与轴向元件5接触，并根据弹簧6的推压力以及从轴向元件5传递的轴向力在轴向上位移。通过在轴向上移动轴向元件5以使阀元件7位移，流量控制阀1来操作旁通流动通道3的开度。

另外，步进电机2例如具有带有永久磁铁的转子(未示出)和带有励磁线圈的定子(未示出)，并具有众所周知的构造，由此在响应来自ECU(未示出)的命令使励磁线圈通电时产生了用于使转子旋转的转矩。

轴向元件5在其外周上具有外螺纹9，并且外螺纹9拧入设置于转子上的内螺纹(未示出)内。而且，轴向元件5通过预定锁扣装置(未示出)保持不转动。当步进电机2通电并且内螺纹与转子一起旋转时，通过转子施加在轴向元件5上的转矩被转化成轴向力，并且轴向元件5在该轴向力的作用下沿轴向发生位移。

阀元件7具有凸缘部分11和滑动轴向部分13，其中所述凸缘部分11与轴向元件5的一端接触，并且所述凸缘部分11从与轴向元件5接触的表面的相反一侧被弹簧6推压，所述滑动轴向部分13插入预定筒形部分12并通过预定筒形部分12可滑动地保持在轴向上。在从轴向元件5传递的轴向力和弹簧6的推压力的作用下，阀元件7和轴向元件5一起在轴向上移动。

在此，筒形部分12开口到阀腔15内以形成圆形开口，并且作为旁通流动通道3的一部分，其中该阀腔15作为旁通流量通道3的一部分并容纳阀元件7和弹簧6。而且，筒形部分12设置成与在轴向上面对的步进电机2的旋转轴中心同轴。

凸缘部分11具有坐靠在开口边缘17上的锥形座靠面18，其中该开口边缘17在与轴向元件5邻接的表面的相反一侧上限定了开口16。也就是说，座靠面18被形成为相对于与开口边缘17平行的平面α倾斜。当座靠面18坐落在开口边缘17上时，阀元件7完全封闭旁通流动通道3的开度。此外，座靠面18相对于平面α的倾斜角，也就是锥角θ，被设定为等于或小于45°。

如图2所示，滑动轴向部分13具有四个凸缘21(其以在圆周方向上等角度间隔的方式可滑动地接触筒形部分12的内圆周表面20)，并且在圆周方向上被分成四个部分以滑动接触内圆周表面20。另外，本实施方式的滑动轴向部分13在圆周方向上被分成四个部分，以滑动接触内圆周表面20，但可以被分成三个部分以滑动接触或者可以被分成等于或多于五个部分以滑动接触。此外，滑动接触内圆周表面20的部分不需要被形成为凸缘21的形状，而是可以任意选定。

(实施方式的效果)

本实施方式的流量控制阀1具有轴向元件5和阀元件7，其中所述轴向元件5将步进电机2施加的转矩转化成轴向力，且根据该轴向力在轴向上位移，所述阀元件7在弹簧6的作用下被推压以接触轴向元件5，并根据弹簧6的推压力以及从轴向元件5传递的轴向力在轴向上位移。通过使轴向元件5在轴向上移动以移动阀元件7，流量控制阀1来操作旁通流动通道3的开度。

因此，阀元件7可以位移同时其轴中心不会受到限制，这是因为在轴向元件5和转子之间存在螺纹结构。这样，由于阀元件7可以位移同时其轴中心大体上与筒形部分12的轴中心重合，且独立于转子的轴中心，因此可以降低阀泄漏的可能性。

在此，将描述阀元件7的轴中心的灵活程度比常规阀体要高的原因。即，常规阀体具有两个功能，也就是将转矩转化成轴向力的驱动力转化功能以及主要的阀功能，并且为了实现驱动力转化功能，其具有带步进电机2的转子的螺纹结构。阀体的轴中心明显受到螺纹结构的限制。

另一方面，根据本实施方式的流量控制阀1，常规阀体被分成具有驱动力转化功能的轴向元件5和具有阀功能的阀元件7，并且阀元件7被形成为通过弹簧6接触轴向元件5。因而，尽管阀元件7的轴中心受到推压装置的推压以及与轴向元件接触的限制，但是由弹簧6的推压和与轴向元件5的接触产生的限制与常规螺纹结构相比非常弱。因此，阀元件7的轴中心处的灵活程度比常规阀体更大。

这样，由于阀元件7的轴中心可以变化以与开度操作元件的轴中心大体上重合，因此可以改善开度操作元件的轴中心与阀体的轴中心之间的轴向错位程度，并降低阀泄漏的可能性。

而且，座靠面18被形成为相对于平面α倾斜。

因而，即使在筒形部分12中产生负压，例如使得座靠面18暂时非常紧密地连接在开口边缘17上，因为粘附力较弱，座靠面18也可以很容易地与开口边缘17分离。另外，当开口边缘17被形成为形如垂直于轴向的平面时，如图1所示，所述效果变强。

当座靠面18不相对于与开口边缘17平行的平面α倾斜时(也就是当座靠面18平行于平面α时)，如果在处于完全闭合状态的开口16处产生负压，例如使得座靠面18紧密连接在开口边缘17上，则开口边缘17与座靠面18之间的粘附力变得相当强，并且座靠面18难以与开口边缘17分离。因而，通过使座靠面18相对于与开口边缘17平行的平面α倾斜，可以使粘附力减弱。这样，即使座靠面18暂时非常紧密地连接在开口边缘17上，座靠面18也可以很容易地与开口边缘17分离。

此外，锥角θ被设定为等于或小于45°。

当锥角θ大于45°时，座靠面18受开口边缘17的咬合(biting)变大。因而，通过将锥角θ设定为等于或小于45°，所述咬合变弱。

此外，滑动轴向部分13在圆周方向上被分成四个部分，以与筒形部分12的内圆周表面20滑动接触。

相应地，阀元件7不倾斜，使得阀元件7平滑位移并降低阀的泄漏量。

本领域技术人员很容易了解到其它优点和改进。因此更广含义的本发明并不局限于所示和所述的具体细节、代表性装置以及示例性实施方式。

Claims (4)

1.一种流量控制阀(1)，其通过调节流动通道(3)的开度来控制流动通道(3)中的流动，包括：

步进电机(2)；

轴向元件(5)，其将步进电机(2)施加的转矩转化成轴向力，并根据该轴向力在步进电机(2)的轴向上位移；

用于施加推压力的推压装置(6)；以及

阀元件(7)，其由推压装置(6)推压以接触轴向元件(5)，并根据推压装置(6)施加的推压力以及从轴向元件(5)传递的轴向力在轴向上发生位移，其中该阀元件(7)布置在流动通道(3)中，并且通过使轴向元件(5)在轴向上发生位移以使得阀元件(7)发生位移来调节流动通道(3)的开度。

2.如权利要求1所述的流量控制阀(1)，其特征在于，还包括开口边缘(17)，其限定了流动通道(3)的预定开口(16)，其中阀元件(7)具有座靠面(18)，当阀元件(7)发生位移以完全封闭流动通道(3)的开度时，所述座靠面(18)坐靠在开口边缘(17)上，并且所述座靠面(18)被形成为相对于与开口边缘(17)平行的平面(α)倾斜。

3.如权利要求2所述的流量控制阀(1)，其特征在于，所述座靠面(18)相对于与开口边缘(17)平行的平面(α)的倾斜角(θ)被设定为等于或小于45°。

4.如权利要求1所述的流量控制阀(1)，其特征在于，

所述阀元件(7)具有滑动轴向部分(13)，其插入到预定筒形部分(12)内并通过该预定筒形部分(12)在轴向上可滑动地保持，其中该筒形部分(12)的内圆周表面(20)限定了所述流动通道(3)，并且

所述滑动轴向部分(13)被分成三个或三个以上的部分，这些部分布置在滑动轴向部分(13)的圆周方向上以滑动接触内圆周表面(20)。

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