CN104676067A - 步进电机驱动式的控制阀 - Google Patents

Abstract

在步进电机驱动式的控制阀中，抑制转子的振摆回转，提高耐振性。在控制阀(1)中，转子(31)呈中空形状，主体(5)(第2主体(8))具有在与转子(31)的相对面与阀孔(24)同轴地形成的浮凸部(52)，和在阀孔(24)与浮凸部(52)之间与阀孔(24)同轴地设置的滑动轴承(36)。齿条引导(44)呈在轴线方向上同轴地一体成型有大径部(46)和小径部(48)的阶梯筒状，大径部(46)以插通于浮凸部(52)的方式嵌合并固定于主体(5)，小径部(48)伸入转子(31)的内部空间。工作杆(32)以贯穿转子(31)的内部空间的方式设置，并被以滑动轴承(36)为一端侧的轴承、以小径部(48)为另一端侧的轴承地可旋转地支承。

Description

步进电机驱动式的控制阀

技术领域

本发明涉及步进电机驱动式的控制阀，特别涉及适于向车辆安装的控制阀。

背景技术

车辆用冷暖装置具有包括压缩机、室外热交换器、蒸发器、室内热交换器等的制冷循环，在制暖运转时和制冷运转时，室外热交换器的功能被切换。在制暖运转时，室外热交换器作为蒸发器来发挥功能。此时，在冷媒在制冷循环中循环的过程中，室内热交换器散热，通过该热，车厢内的空气被加热。另一方面，在制冷运转时，室外热交换器作为冷凝器发挥功能。此时，在室外热交换器中冷凝后的冷媒在蒸发器中蒸发，通过其蒸发潜热，车厢内的空气被冷却。此时，还进行除湿。

在像这样根据制冷循环的运转状态、多个蒸发器发挥功能的情况下，需要调整流过各蒸发器的冷媒流量的比例。多个冷凝器发挥功能时也是一样。因此，有时在冷媒循环通路的特定位置设置能电子地调整阀开度的控制阀。特别是在需要进行阀开度的精密控制的情况下，会采用常见于住宅用冷暖装置的那样的步进电机驱动式的控制阀。这是因为能通过步数(驱动脉冲数)的设定，准确地调整阀体的变位量、进而准确地调整阀开度。

作为这样的控制阀，有具备将转子的旋转运动变换成驱动轴的平动运动，来沿阀部的开闭方向驱动阀体的动作变换机构的构造。作为该动作变换机构，例如采用丝杆机构(例如参照专利文献1)。是在控制阀的主体上形成内螺纹，并在与转子一体的轴上形成外螺纹，在该轴的前端支承阀体的构造。能通过转子的旋转来将轴向轴线方向驱动，使阀体平动。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2010-38219号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

然而，这样的控制阀中，丝杠机构本身多兼具转子的轴承功能，特别在安装于车辆时等易受到振动的环境下，存在无法得到足够的耐久性这样的问题。即、这样的控制阀是转子在保持有质量大的磁石的状态下被比较不稳定的悬臂状地保持的结构，且无法避免定子线圈的吸引力产生些许的偏心。因此，在转子旋转动作时，其轴承部可能会作用较大的转矩。特别是在安装于车辆的情况下，会进一步受到来自外部的振动，故容易发生因转子的惯性力引起的振摆回转。因此，在丝杠作为轴承发挥功能时，螺纹部所负载的荷重较大，无法得到足够的耐久性的可能性较大。

本发明的目的之一在于，在步进电机驱动式的控制阀中，抑制转子的振摆回转，使耐振性提高。

〔用于解决课题的手段〕

为解决上述课题，本发明一个方案的控制阀包括：主体，具有从上游侧导入流体的导入口、向下游侧导出流体的导出口、以及连通导入口和导出口的阀孔；阀体，通过接合或分离于阀孔，来开闭阀部；步进电机，包含用于将阀体向阀部的开闭方向驱动的转子；工作杆，与转子同轴状地设置，在一端部支承阀体；筒状的引导部件，其一端侧以固定于主体的方式竖立设置，另一端侧作为工作杆的轴承发挥功能；以及动作变换机构，通过将转子的围绕轴线的旋转运动变换成工作杆的轴线方向的平动运动，来将阀体向阀部的开闭方向驱动。

转子呈中空形状；主体具有在与转子的相对面、与阀孔同轴地设置的嵌合部，和在阀孔与嵌合部之间、与阀孔同轴地设置的支承部。引导部件呈在轴线方向上同轴地一体成型有大径部和小径部的阶梯筒状，大径部以插通于嵌合部的方式嵌合并固定于主体，小径部伸入转子的内部空间；工作杆以贯穿转子的内部空间的方式而设，被以主体的支承部为一端侧的轴承、以引导部件的小径部为另一端侧的轴承地可旋转地支承。

根据该方案，在主体中向确保了与阀孔的同轴度的嵌合部嵌合阶梯筒状的引导部件的大径部。由此，能高精度地得到引导部件与阀孔的同轴度。另一方面，主体上还设有确保了与阀孔的同轴度的支承部。引导部件的小径部被确保了与大径部的同轴度。因此，能高精度地得到成为工作杆的一端侧的轴承的主体的支承部与成为另一端侧的轴承的引导部件的小径部的同轴度。此外，由于引导部件的小径部伸入转子的内部空间，故能充分得到该小径部与支承部的间隔、即轴承间隔。即，能以双支承、而不是单支承地支承成为转子的旋转轴的工作杆，且能确保两轴承的同轴度。因此，即使受到了来自外部的振动，也能防止或抑制转子的振摆回转，能稳定地维持其旋转。其结果，能提高作为控制阀的耐振性。

〔发明效果〕

通过本发明，能在步进电机驱动式的控制阀中抑制转子的振摆回转，提高耐振性。

附图说明

图1是表示实施方式的控制阀的构成的一个剖视图。

图2是图1的A-A箭头方向剖视图。

图3是表示为说明控制阀的外观及内部构成而部分地切开的状态的立体图。

图4是表示转子及工作杆的构成部件的分解立体图。

图5是详细表示转子芯的构成的图。

图6是详细表示齿条引导的构成的图。

图7是详细表示齿条的构成的图。

图8是详细表示阻挡构件的构成的图。

图9是示意性地表示齿条的动作的图。

图10是表示控制阀的动作的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施方式。

图1是表示实施方式控制阀的构成的一个剖视图。图2是图1的A-A箭头方向剖视图。图3是表示为说明控制阀的外观及内部构成而部分切开的状态的立体图。

控制阀1适用于例如安装于车辆的热泵式的冷暖装置。该车辆用冷暖装置具有用配管连接压缩机、室内冷凝器、室外热交换器、蒸发器及储液器的制冷循环(冷媒循环回路)。通过冷媒在制冷循环内一边变化状态一边循环的过程中所进行的热交换，来进行车厢内的空调运转。冷媒循环回路中配设有用于恰当控制冷暖的各种控制阀，控制阀1构成其一。控制阀1被构成为其开度被调整成设定开度的比例阀，调整从上游侧向下游侧流动的冷媒的流量。

如图1所示，控制阀1被构成为步进电机驱动式的电动阀，是组装阀本体2和电机单元4而构成的。阀本体2具有收容阀部的主体5。电机单元4被以密封主体5的上端开口部的方式安装。主体5是在棱柱状的第1主体6的上半部组装阶梯圆筒状的第2主体8而构成的。第1主体6由铝合金构成，第2主体8由铜合金构成。此外，在变形例中，也可以用不锈钢(以下标记为“SUS”)构成第2主体8。

在第1主体6的一侧面的上部，设有从上游侧导入冷媒的导入口10，在相反侧面的下部，设有向下游侧导出冷媒的导出口12。在第1主体6的中央，形成有上下方向的连接通路14，其上游侧通路16连通于导入口10，下游侧通路18连通于导出口12。在第1主体6的上半部，形成有朝上方阶段性地扩径的阶梯圆孔状的安装孔20。连接通路14构成安装孔20的一部分。

另一方面，第2主体8呈其外径及内径朝下方阶段性地缩径的阶梯圆筒状，具有与安装孔20互补形状的外形。第2主体8以从第1主体6的上方嵌合于安装孔20的方式被安装。在第1主体6与第2主体8之间，在连接通路14的位置装有密封用的O环22。

在第2主体8的下端部设有阀孔24，在其上端开口部形成阀座26。在第2主体8的与导入口10的相对面，设有连通内外的连通孔28。阀孔24介由该连通孔28与上游侧通路16连通。此外，在连通孔28的外侧设有上下贯穿第2主体8的连通路30，使得能将上游侧通路16的冷媒也导入电机单元4侧。

在第2主体8的内部，插通有从电机单元4的转子31同轴状地延伸的工作杆32(主轴)。工作杆32在一端部(下端部)支承针状的阀体34。阀体34通过从上游侧接合/分离于阀座26而开闭阀部。

在第2主体8的轴线方向中段压入圆筒状的滑动轴承36，在紧邻其的上方段压入圆筒状的引导部件38(作为“圆筒部件”来发挥功能)。在本实施方式中，作为滑动轴承36，采用了以筒状的金属网为芯材进行了补强的树脂轴承。滑动轴承36是采用聚四氟乙烯(以下标记为“PTFE”)作为其树脂材料的无油轴承(具有自润滑性的轴承)。滑动轴承36通过施以精压(sizing)加工而提高了内径的尺寸精度及与第2主体8的同轴性。通过这样的工艺，既维持了滑动轴承36的低摩擦及耐磨损性，又提高了耐承重性能。此外，在变形例中，也可以取代金属网而采用钢板材料作为芯材。

在引导部件38的内周面，形成有内螺纹39(作为“内螺纹部”发挥功能)。引导部件38是通过在SUS构成的管材的内周面切削加工出内螺纹39而得到的。在本实施方式中，以推力大、耐磨损性优良的台形螺纹构成内螺纹39。在变形例中，也可以以三角螺纹构成内螺纹39。在引导部件38的轴线方向中央，设有沿半径方向向外突出的法兰部40，随着该法兰部40的下面卡定于第2主体8的阶梯部，其压入量被限制。更详细来说，引导部件38被轻压入到第2主体8，并以被紧固于第2主体8的上端的小径的螺纹环42从上方按压的方式固定。另外，在变形例中，也可以仅通过压入来将引导部件38相对于第2主体8固定。

也如图2所示那样，在第2主体8的上面竖立设置有齿条引导44(作为“引导部件”发挥功能)。齿条引导44的下半部被制成大径部46、上半部被制成小径部48，下端部被固定在第2主体8的上面。更详细来说，使齿条引导44的下端部外插嵌合于通过在第2主体8的上面成型环状的嵌合槽50而得到的浮凸(emboss)部52，并以被紧固于第2主体8的上端的大径的螺纹环54从上方按压的方式而固定。浮凸部52作为与阀孔24同轴地形成的“嵌合部”来发挥功能。此外，在变形例中，也可以通过将齿条引导44向第2主体8压入或铆接来固定。

在本实施方式中，是通过基于车床的车削加工来使第2主体8成形的，故阀孔24(阀座26)、被压入滑动轴承36的阶梯部的嵌合孔、被压入引导部件38的阶梯部的嵌合孔、以及浮凸部52成为同轴状。因此，滑动轴承36、引导部件38及齿条引导44相对于阀孔24(阀座26)的同轴度较高。滑动轴承36作为支承轴60的下端部的“支承部”来发挥功能。

工作杆32是组装轴60、蜗杆62及阻挡构件64而构成的。轴60是对由SUS构成的棒材进行切削加工而得到的，下半部扩径而形成为圆筒状，并在其外周面形成有外螺纹66。在本实施方式中，以推力大、耐磨损性优良的台形螺纹构成了外螺纹66。在变形例中，也可以以三角螺纹构成外螺纹66。该外螺纹66与引导部件38的内螺纹39相螺合。即、轴60的下半部作为“外螺纹部”来发挥功能。此外，在本实施方式中，对外螺纹66及内螺纹39施以DLC(Diamond-Like Carbon)处理来提高了其耐承重性能。另外，在变形例中，也可以取代DLC处理而采用耐承重性能、耐磨损性、滑动阻抗降低性优良的其它表面处理。或者，也可以采用析出硬化型的不锈钢。

在轴60的上半部外插有阻挡构件64及蜗杆62。轴60的上半部的剖面被构成为非圆形，阻挡构件64及蜗杆62也具有同形状的插通孔。因此，防止了阻挡构件64及蜗杆62插通嵌合于轴60后、它们相对变位的情况。阻挡构件64被夹持在轴60的下半部与蜗杆62之间。

在轴60的下半部内部，从上方起收容有弹簧63(作为“势能赋予部件”发挥功能)、弹簧支座65、阀体34。在轴60的下端开口部，被同心状地压入圆筒状的压入衬套67，可滑动地从下方支承阀体34。阀体34由SUS构成，弹簧支座65及压入衬套67由铜合金构成。

阀体34贯穿压入衬套67，但在其上端部具有沿半径方向向外突出的法兰部69。通过该法兰部69的下面被卡定于压入衬套67的上面，来防止阀体34向下方的脱落。弹簧支座65将弹簧63向下方(闭阀方向)赋予的势能力传递到阀体34。此外，阀体34的上端为半球状的曲面，成为点接触于弹簧支座65的底面的状态。通过这样的构成，即使弹簧支座65多少有些倾斜，其影响也不会及于阀体34的轴线方向的运动。另外，阀体34在不与阀座26相接触的状态下，与压入衬套67及弹簧支座65一体地旋转，但在接触于阀座26的状态下，旋转被限制。阀体34的曲面形状抑制在这样的时候、在与弹簧支座65之间发生磨损的情况。

也如图3所示那样，齿条引导44的小径部48上的圆周方向的1个部位沿半径方向向外压痕成凹状，成为按预定宽度上下平整地延伸的引导部68。引导部68与蜗杆62的轴线平行地延伸，收容有小片状的齿条70。齿条70具有棱柱状的本体71。该本体71呈与引导部68为互补形状的剖面长方形状，并在其内面侧与蜗杆62啮合。齿条70随着蜗杆62的旋转而被引导部68引导着沿上下方向平动。在本体71的上面，突出设置有在齿条70位于上死点时被卡定的卡定部72，在下面，突出设置有在齿条70位于下死点时被卡定的卡定部74。关于该齿条70的构成及动作的详细情况，将在后面说明。

如图1所示，在作为齿条引导44的大径部46与小径部48的分界的阶梯部，设有连通内外的连通孔76。另外，在齿条引导44的下端部的内周面，形成有用于连通内外的连通槽77。该连通槽77与连通路30连通，使得能将上游侧通路16的冷媒也导入电机单元4侧。大径部46空有小间隙地插通于转子31的下端部。该间隙被设定成能防止转子31的振摆回转的程度。

另一方面，电机单元4被构成为含有转子31和定子线圈33的步进电机。电机单元4是具有有底圆筒状的容器35、并在该容器35的内部配置转子31、在外部配置定子线圈33而构成的。容器35是覆盖配置阀体34及其驱动机构的空间、并内包转子31的筒状部件，划分出冷媒压力发生作用的内部的压力空间和不发生作用的外部的非压力空间。

容器35包括非磁性的圆筒状的本体80、封闭本体80的上端开口部的圆板状的端部件82、以及连设于本体80的下端的环状的连接部件84。连接部件84在其下端部形成有外螺纹，也作为螺纹环来发挥功能。在第1主体6的上端部，形成有可与该外螺纹螺合的内螺纹，通过将连接部件84螺合紧固于第1主体6，能将电机单元4固定于主体5。如图所示，连接部件84以外插于第2主体8的上半部的方式组装。在第1主体6的上端部与连接部件84之间，装有密封用的O环86，防止从导入口10导入的冷媒从容器35与主体5之间通过而泄漏到外部。此外，在变形例中，也可以通过压入、铆接、熔接等将容器35(连接部件84)固定于第1主体6。

定子线圈33收容励磁线圈88，被配设在容器35的外周。定子线圈33被固定于主体5。另外，定子线圈33向主体5的连接例如可通过螺固、熔接、硬焊(brazing)、铆接等来进行。由于定子线圈33被配置在不受冷媒的压力影响的大气中，故只要以能耐受控制阀1所被适用的环境、例如汽车安装环境下的振动的强度来固定就足够，无需像需要耐压固定的容器35那样的固定强度。

转子31具有以轴60为轴线的圆筒状的转子芯90和沿转子芯90的外周而设的磁体92。在转子芯90的内部，形成有几乎涉及其全长的内部空间。在转子芯90的内周面，沿圆周方向每隔45度地设有平行于轴线地延伸的引导部94。引导部94由平行于轴线地延伸的突条(肋)构成。

多个引导部94的上端部沿半径方向向内伸出，并连结于圆筒轴96。该圆筒轴96被同轴地固定于工作杆32(主轴)的上端部。该固定通过使圆筒轴96嵌合于工作杆32的上端部、并紧固螺母98来进行。在圆筒轴96的预定部位，设有用于规定齿条70的上死点的阻挡构件99。

通过以上这样的结构，成为转子31的旋转轴的工作杆32被齿条引导44的小径部48和滑动轴承36两点支承。此外，齿条引导44的大径部46与引导部94的间隙被设定使得能限制转子31的振动。因此，即使控制阀1被安装于车辆，转子31也不易受到振动的影响，能围绕轴线稳定地旋转。此外，工作杆32在蜗杆62的位置被齿条引导44轴支承，但蜗杆62和齿条引导44都是由自润滑性的树脂材料构成的，因此两者间不会发生磨损的问题。

随着转子31的旋转，齿条70上下平动。随着转子31向一个方向的旋转，齿条70上升，在到达预先设定的上死点时，齿条70和阻挡构件99相互卡定，从而限制轴60的旋转。由此，轴60向下方(闭阀方向)的变位被限制。另外，随着转子31向另一方向(相反方向)的旋转，齿条70下降，在到达预先设定的下死点时，齿条70与阻挡构件64相互卡定，从而限制轴60的旋转。由此，轴60提高方(开阀方向)的变位被限制。即、在本实施方式中，阻挡构件99作为“第1阻挡构件”发挥功能，阻挡构件64作为“第2阻挡构件”发挥功能。并且，蜗杆62、齿条70、阻挡构件64及阻挡构件99作为用于限制轴60向一方向及另一方向的旋转量的“阻挡机构”发挥功能。

接下来说明构成控制阀1的各部分的详细情况。

图4是表示转子31及工作杆32的构成部件的分解立体图。

如图所示，轴60具有从下方提高方阶段性地小径化的阶梯圆柱状的外形。在轴60的紧邻外螺纹66的上方段，设置了具有非圆形剖面的(所谓的D-cut构造)嵌合部102。在轴60的上端部形成有外螺纹104。从轴60的下端开口部依次插入弹簧63、弹簧支座65、阀体34，通过压入压入衬套67而将它们保持在轴60内。

工作杆32从该轴60的上方依次插通阻挡构件64、蜗杆62来进行组装。阻挡构件64及蜗杆62分别通过用含有玻璃纤维的聚亚苯基硫醚(以下标记为“PPS”)等树脂材料(玻璃纤维强化树脂)进行注射成型而得到，并设有与嵌合部102互补形状的插通孔。因此，阻挡构件64及蜗杆62在向轴60组装的同时被定位，且能防止组装后的错位。

在组装控制阀1时，如图1所示，依次向第2主体8组装滑动轴承36和引导部件38，并通过螺纹环42固定。从该状态起，将如上述那样组装后的工作杆32螺合于引导部件38，进行同轴组装。然后，在使齿条70啮合于蜗杆62的状态下，从上方组装齿条引导44。此时，一边进行位置配合、使得齿条70收于引导部68，一边使齿条引导44的下端部嵌合于浮凸部52，并通过螺纹环54固定于第2主体8。从该状态起，使转子芯90外插于齿条引导44进行组装，并通过将螺母98紧固于从转子芯90突出的外螺纹104，来将转子31固定于工作杆32。另外，在变形例中，对于转子芯90与轴60的固定，也可以采用基于固定环或防松螺母的接合。

图5是详细表示转子芯90的构成的图。(A)是立体图，(B)是表示将(A)部分切开后的状态的图。(C)是俯视图，(D)是仰视图。(E)是(C)的B-B箭头方向剖视图，(F)是(C)的C-C箭头方向剖视图。

转子芯90是通过将PPS等树脂材料注射成型而得到的，具有自润滑性。转子芯90具有圆筒状的本体106，并在该本体106的内周面每隔45度地突出设置有引导部94。在本体106的下端，设有沿半径方向向外突出的法兰部108，在上端设有向外突出的一对爪部110。在该法兰部108与爪部110之间，以夹入的方式支承未图示的磁体92。

引导部94的下端部呈锥形，使得容易向齿条引导44插入。通过多个引导部94的内周面的假想圆被构成得比齿条引导44的大径部46略大，但两者的间隙被设定成足够小，以使得能防止转子芯90的振摆回转。阻挡构件99被一体地设于多个引导部94之一，具有面向转子芯90的一个旋转方向的卡定面112(作为“第1被卡定面”发挥功能)。

图6是详细表示齿条引导44的构成的图。(A)是立体图，(B)是主视图，(C)是俯视图，(B)是仰视图。(E)是(B)的D-D箭头方向剖视图。

齿条引导44是通过将含有玻璃纤维的PPS等树脂材料注射成型而得到的，具有自润滑性。齿条引导44设有3个连通孔76，使得上下贯穿大径部46和小径部48的阶梯部。另外，在大径部46的下端内周部，环状地形成有预定深度的连通槽77。在引导部68的一个侧壁的上端面，设有由小突起构成的承压部114，在引导部68的另一个侧面的下端面，一体地设有由小突起构成的承压部116。承压部114是在齿条70于上死点卡定转子芯90时、从相反侧支持该齿条70的构件。承压部116是在齿条70于下死点卡定阻挡构件64时、从相反侧支持齿条70的构件。此外，关于齿条70的卡定动作的详细情况，将在后面说明。

图7是详细表示齿条70的构成的图。(A)是表示齿条70的立体图。(B)是表示齿条70被安装于齿条引导44的状态的图。

如图7的(A)所示，齿条70是通过将PPS等树脂材料注射成型而得到的，具有自润滑性。齿条70在棱柱状的本体71的一个侧面形成有多段齿。

在本体71的上面的宽度方向一侧的一半部分突出设有卡定部72，在下面的宽度方向一侧的一半部分突出设有卡定部74。卡定部72具有面向转子31的一个旋转方向、抵接于阻挡构件99来卡定转子芯90的旋转的卡定面122(作为“第1卡定面”发挥功能)。另一方面，卡定部74具有面向转子31的另一旋转方向、抵接于阻挡构件64来卡定工作杆32的旋转的卡定面124(作为“第2卡定面”发挥功能)。卡定面122、124相对于转子31的旋转方向彼此朝向相反方向。

如图7的(B)所示，齿条70嵌合于引导部68，被引导向长度方向(与齿相交的方向)平动。齿条70的宽度与引导部68的开口宽度几乎相等，故齿条70随着蜗杆62的旋转而仅向平动方向变位，向旋转方向的变位被限制。在上死点，如图所示，卡定部72以与卡定面122相反侧的面抵接于承压部114。在下死点，卡定部74以与卡定面124相反侧的面抵接于承压部116。

图8是详细表示阻挡构件64的构成的图。(A)是立体图、(B)是主视图、(C)是右侧面图、(D)是左侧面图、(E)是俯视图、(F)是仰视图。

阻挡构件64是通过将PPS等树脂材料注射成型而得到的，具有环状的本体130。本体130上所形成的插通孔132如已述的那样，被形成为能与轴60的切型102嵌合的非圆形。

从本体130的侧面，沿半径方向向外突出地设有卡定部134。卡定部134是与齿条70相互卡定而使工作杆32的旋转停止的部分。卡定部134上形成有面向旋转方向的卡定面136(作为“第2被卡定面”发挥功能)。在本体130的上面，设有与蜗杆62嵌合而彼此高精度地定位的嵌合突起138。另外，在本体130的下面，设有与轴60嵌合而彼此高精度地定位的嵌合突起140。

图9是示意性地表示齿条70的动作的图。(A)表示齿条70到达上死点时的状态，(B)表示齿条70到达下死点时的状态。此外，各图相当于从齿条引导44的背面侧(引导部68侧)来看的图。

如图9的(A)所示，在随着转子31的正转、齿条70到达上死点时，卡定部72的卡定面122与阻挡构件99的卡定面112抵接而卡定。其结果，转子31的旋转停止，阀体34向闭阀方向的驱动也停止。此时，在阻挡构件99抵接于卡定部72的同时，承压部114从与阻挡构件99的相反侧承受卡定部72，故能使作用于卡定部72的旋转方向的力为压缩力。由此，能防止向卡定部72作用剪断力的局部应力，能维持其耐久性。

另一方面，如图9的(B)所示，在随着转子31的逆转、齿条70到达下死点时，卡定部74的卡定面124与卡定部134的卡定面136抵接而卡定。其结果，转子31的旋转停止，阀体34向开阀方向的驱动也停止。此时，在卡定部134抵接于卡定部74的同时，承压部116从与卡定部134相反侧承受卡定部74，故能使作用于卡定部74的旋转方向的力为压缩力。由此，能防止对卡定部74作用剪断力的局部应力，能维持其耐久性。

此外，在本实施方式中，轴60及引导部件38的动作变换机构的螺纹节距被设定为0.5mm，而蜗杆62及齿条70的阻挡机构的螺纹节距被定为1.2mm。即、阻挡机构的螺纹节距被设定得比动作变换机构的螺纹节距大。由此，能进行精密的阀开度调整，并能加大轴60的每1转的齿条70的平动量。由此，能加大卡定部72与阻挡构件99的抵接面、及卡定部74与阻挡构件64的抵接面，使得能充分确保它们的卡定力。

如上这样构成的控制阀1作为能基于电机单元4的驱动控制来调整其阀开度的步进电机动作式的控制阀来发挥功能。下面说明控制阀1的整体动作。图10是表示控制阀的动作的剖视图。已说明的图1表示闭阀状态，图10表示全开状态。

在控制阀1的流量控制中，车辆用冷暖装置的未图示的控制部计算与设定开度相应的步进电机的驱动步数，向励磁线圈88提供驱动电流(驱动脉冲)。由此，转子31旋转时，轴60也随之旋转。此时，轴60通过与引导部件38间的螺纹机构而提高下方向、即阀部的开闭方向平动，阀部的开度被调整为设定开度。即、该螺纹机构作为通过将转子31的围绕轴线的旋转运动变换成轴60(工作杆32)的轴线方向的平动运动(直线前进运动)、来沿阀部的开闭方向驱动阀体34的“动作变换机构”发挥功能。

此外，齿条70被沿引导部68驱动，由此，阀体34的动作范围被限制为图1所示的下死点与图10所示的上死点的范围。即、随着转子31从图1所示的闭阀状态起被向一方向旋转驱动(正转)，阀体34成为开阀状态。即、随转子31一起旋转的轴60通过螺纹机构而上升，压入衬套67以吊起的方式使阀体34向开阀方向变位。此时，相对于与轴60一体地上升的蜗杆62，齿条70向相反方向(即下方)平动。随着转子31向一方向旋转，阀部的开度变大，在齿条70到达下死点时，如图10所示，阻挡构件64、进而转子31的旋转被卡定，阀体34停于全开位置。

另一方面，在转子31被向另一方向(相反方向)旋转驱动(逆转)时，阀部的开度变小。即、随转子31一起逆旋转的轴60通过螺纹机构而下降，阀体34被压入衬套67支承着向闭阀方向变位。此时，弹簧63的势能力介由弹簧支座65而被传递到阀体34，故阀体34与压入衬套67一体地稳定变位。此时，相对于与轴60一体地下降的蜗杆62，齿条70向相反方向(即上方)平动。由此，在齿条70到达上死点时，如图1所示，阻挡构件99、进而转子31的旋转被卡定，阀体34停于闭阀位置。另外，在阀体34落座于阀座26的同时，与压入衬套67的卡定状态被解除，故在阀体34与阀座26之间不会作用过度的按压力。

这样，随着转子31的旋转，轴60和齿条70相对于轴线方向向彼此相反的方向平动，齿条70收于转子31的内部空间地进行变位。因此，能将控制阀1的内部机构整体的轴线方向的平动行程抑制得较小，能将控制阀1构成得紧凑。

转子31的转速对应于控制指令值的驱动步数，故未图示的控制部能将控制阀1控制为任意开度。在本实施方式中，针对转子31的每1转、阀体34的行程为0.5mm。

如以上说明的那样，根据本实施方式，通过在限制轴60的旋转范围的阻挡机构中采用齿条70，构造上能确保足够的刚性。此外，由于使齿条70沿一体地设于主体5(第2主体8)的齿条引导44向平动方向引导，故能稳定地维持齿条70的动作。其结果，能使阻挡机构稳定地发挥功能。另外，由于用树脂材料构成蜗杆62、齿条70及齿条引导44，故能将蜗杆62向旋转方向及平动方向动作时的动作音、以及阻挡机构发挥功能时的冲击声抑制得较小。此外，由于这些部件是由树脂材料构成的，故还具有不存在使振动变大那样的共振点的优点。

另外，在主体5(第2主体8)中，阶梯圆筒状的齿条引导44的大径部46被嵌合于确保了与阀孔24的同轴度的浮凸部52。由此，能高精度地得到齿条引导44与阀孔24的同轴度。另一方面，主体5上海设有确保了与阀孔24的同轴度的滑动轴承36。齿条引导44的小径部48确保了与大径部46的同轴度。因此，能高精度地得到成为工作杆32的一端侧的轴承的滑动轴承36与成为另一端侧的轴承的小径部48的同轴度。此外，因小径部48伸入到转子31的内部空间，故能充分设定该小径部48与滑动轴承36的间隔、即轴承间隔。即、能以两点支承、而不是单点支承地支承成为转子31的旋转轴的工作杆32，且能确保两轴承的同轴度。因此，即使安装于车辆、受到振动，也能防止或抑制转子31的振摆回转，能使其旋转维持稳定。其结果，能提高作为控制阀1的耐振性。

以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明并非限定于该特定的实施方式，显然在本发明技术思想的范围内能进行各种变形。

在上述实施方式中，表示了作为针对1个导入口、有1个导出口的二向阀来构成控制阀的例子。在变形例中，也可以构成为针对1个导入口、有2个导出口的三向阀，或针对2个导入口、有2个导出口的四向阀。

在上述实施方式中，作为控制阀，表示了落座或分离于阀座来阀部的构造，但也可以是插拔于阀孔来开闭阀部的构造。此外，在上述实施方式中，作为控制阀，表示了使阀体平动来开闭阀部的构造，但也可以是使阀体围绕轴线转动来开闭阀部的蝴蝶阀。此时，将转子的旋转动作变换成轴的平动动作的动作变换机构被省略。

在上述实施方式中，作为阻挡机构，表示了转子侧的阻挡构件在旋转方提高被卡定的结构(阻挡构件及齿条的各卡定面面向旋转方向的结构)，但也可以是齿条在轴线方提高被卡定的结构(阻挡构件及齿条的各卡定面面向轴线方向的结构)。

在上述实施方式中，使动作变换机构的螺纹节距与阻挡机构的螺纹节距不同，但也可以使其相等。

在上述实施方式中，作为支承部，表示了向第2主体8压入作为另外的部件的滑动轴承36的结构，但也可以相对于第2主体8一体成型作为支承部的支承孔。此时，也可以对该支承孔施以DLC等固体润滑涂层。

在上述实施方式中，是将主体5分割成第1主体6和第2主体8来构成的，但也可以一体构成。此时，优选构成为圆筒状，使得能用车床车削主体5。

在上述实施方式中，表示了将控制阀适用于电动汽车的冷暖装置的例子，但显然也可以适用于装配内燃机的汽车、或同时装配内燃机和电动机的混合动力式汽车的冷暖装置。此外，不限于车辆，能适用于安装电驱动阀的装置，当然也能适用于水或油等冷媒以外的流体流动的装置。

此外，本发明不限定于上述实施方式和变形例，能在不脱离技术思想的范围内将构成要素变形而具体化。也可以通过组合上述实施方式和变形例所公开的多个构成要素，来形成各种发明。此外，也可以从上述实施方式及变形例所示的全部构成要素中删除一些构成要素。

〔标号说明〕

1控制阀、2阀本体、4电机单元、5主体、6第1主体、8第2主体、10导入口、12导出口、20安装孔、24阀孔、26阀座、31转子、32工作杆、33定子线圈、34阀体、35容器、36滑动轴承、38引导部件、39内螺纹、44齿条引导、52浮凸部、60轴、62蜗杆、64阻挡构件、66外螺纹、67压入衬套、68引导部、70齿条、72,74卡定部、99阻挡构件、112卡定面、114,116承压部、122,124卡定面、134卡定部、136卡定面、138,140嵌合突起。

Claims (7)

1.一种步进电机驱动式的控制阀，其特征在于，包括：

主体，具有从上游侧导入流体的导入口、向下游侧导出流体的导出口、以及连通上述导入口和上述导出口的阀孔，

阀体，通过接合或分离于上述阀孔，来开闭阀部，

步进电机，包含用于将上述阀体向上述阀部的开闭方向驱动的转子，

工作杆，与上述转子同轴状地设置，在一端部支承上述阀体，

筒状的引导部件，其一端侧以固定于上述主体的方式竖立设置，另一端侧作为上述工作杆的轴承发挥功能，以及

动作变换机构，通过将上述转子的围绕轴线的旋转运动变换成上述工作杆的轴线方向的平动运动，来将上述阀体向上述阀部的开闭方向驱动；

其中，上述转子呈中空形状；

上述主体具有在与上述转子的相对面、与上述阀孔同轴地设置的嵌合部，和在上述阀孔与上述嵌合部之间、与上述阀孔同轴地设置的支承部；

上述引导部件呈在轴线方向上同轴地一体成型有大径部和小径部的阶梯筒状，上述大径部以插通于上述嵌合部的方式嵌合并固定于上述主体，上述小径部伸入上述转子的内部空间；

上述工作杆以贯穿上述转子的内部空间的方式而设，被以上述主体的支承部为一端侧的轴承、以上述引导部件的小径部为另一端侧的轴承地可旋转地支承。

2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，

上述引导部件的大径部被插通于上述转子的一端部；

上述大径部的外周面与上述转子的内周面的间隙被设定得能限制上述转子的振动。

3.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，

上述主体是向形成有上述导入口和上述导出口的第1主体组装形成有上述阀孔的第2主体而构成的；

上述阀孔、上述嵌合部及上述支承部同轴地设置于上述第2主体的被车削加工了的部分。

4.如权利要求3所述的控制阀，其特征在于，

该控制阀还包括圆筒部件，以嵌合于被车削加工了的嵌合孔的方式与上述阀孔同轴地固定于上述第2主体；

上述动作变换机构包括在上述一端侧的轴承与上述另一端侧的轴承之间一体地设于上述工作杆的外螺纹部，和一体地设于上述第2主体、与上述外螺纹部啮合的内螺纹部；

上述内螺纹部被形成在上述圆筒部件的内周面。

5.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，

该控制阀还包括用于限制上述工作杆的旋转范围的阻挡机构；

上述阻挡机构包括：

蜗杆，一体地设于上述工作杆、并被上述引导部件的小径部支承，

齿条，与上述蜗杆啮合，并被上述引导部件引导，使得能平行于上述蜗杆的轴线地平动，

第1阻挡构件，在上述蜗杆的一端侧与上述工作杆一体而设，通过与向一方向移动来的上述齿条相互卡定，来限制上述工作杆的旋转，以及

第2阻挡构件，在上述蜗杆的另一端侧与上述工作杆一体而设，通过与向另一方向移动来的上述齿条相互卡定，来限制上述工作杆的旋转；

上述齿条被构成得在上述转子的内部空间内进行变位。

6.如权利要求3所述的控制阀，其特征在于，

该控制阀还包括用于限制上述工作杆的旋转范围的阻挡机构；

上述阻挡机构包括：

蜗杆，一体地设于上述工作杆、并被上述引导部件的小径部支承，

齿条，与上述蜗杆啮合，并被上述引导部件引导，使得能平行于上述蜗杆的轴线地平动，

第1阻挡构件，在上述蜗杆的一端侧与上述工作杆一体而设，通过与向一方向移动来的上述齿条相互卡定，来限制上述工作杆的旋转，以及

第2阻挡构件，在上述蜗杆的另一端侧与上述工作杆一体而设，通过与向另一方向移动来的上述齿条相互卡定，来限制上述工作杆的旋转；

上述齿条被构成得在上述转子的内部空间内进行变位。

7.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于，

该控制阀还包括用于限制上述工作杆的旋转范围的阻挡机构；

上述阻挡机构包括：

蜗杆，一体地设于上述工作杆、并被上述引导部件的小径部支承，

齿条，与上述蜗杆啮合，并被上述引导部件引导，使得能平行于上述蜗杆的轴线地平动，

第1阻挡构件，在上述蜗杆的一端侧与上述工作杆一体而设，通过与向一方向移动来的上述齿条相互卡定，来限制上述工作杆的旋转，以及

第2阻挡构件，在上述蜗杆的另一端侧与上述工作杆一体而设，通过与向另一方向移动来的上述齿条相互卡定，来限制上述工作杆的旋转；

上述齿条被构成得在上述转子的内部空间内进行变位。