JP2003269410A - 電空変換式空気レギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉す
る主弁と、二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に
応じて移動し、主弁を開閉作動させる浮動ピストンと、
パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路を有する
ノズル体と、このノズル体のノズル通路の開口端に対向
する弾性変形可能な板ばねからなるフラッパと、このフ
ラッパのノズル体に対する位置をアナログ入力信号の大
小に応じて変化させる電磁駆動装置とを有する電空変換
式空気レギュレータの低背化を図る。 【構成】 ノズル体の少なくとも一部を永久磁石を有す
る永久磁石アッセンブリから構成して、この永久磁石ア
ッセンブリの軸部にノズル通路を形成し、フラッパを、
この永久磁石アッセンブリの周囲に位置する、外周部に
コイルを巻回したコイルボビン部と、このコイルボビン
部に結合された板ばね体とから構成し、永久磁石アッセ
ンブリとフラッパのコイルとにより電磁駆動装置を構成
した電空変換式空気レギュレータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、アナログ入力信号（電気入力
量）の大小に応じて空圧出力を変化させる電空変換式空
気レギュレータに関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】従来の電空変換式空気レギ
ュレータとしては、一次圧力導入口と、二次圧力取出口
と、一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁
と、二次圧力取出口とパイロット圧室との圧力差に応じ
て移動し、上記主弁を開閉作動させるとともに二次圧力
取出口を大気に連通させる浮動ピストンと、パイロット
圧室を大気に連通させるノズル通路を有するノズル体
と、このノズル体のノズル通路の開口端に対向する弾性
変形可能な板ばねからなるフラッパと、このフラッパの
ノズル体に対する位置をアナログ入力信号（例えば電
流）の大小に応じて変化させる電磁駆動装置とを備える
ものがある。

【０００３】このような電空変換式空気レギュレータに
おいてパイロット圧室と大気の連通面積が一定である場
合、二次圧力の変動によって、浮動ピストンが二次圧力
取出口側に移動すると、主弁が一次圧力導入口と二次圧
力取出口の間を開き、一次圧力導入口の空気が二次圧力
取出口に流れて二次圧力取出口内の圧力が高まる。一
方、浮動ピストンがパイロット圧室側に移動すると二次
圧力取出口の空気が大気側に流れ、二次圧力取出口の圧
力が低下する。このような動作により、二次圧力取出口
の圧力がほぼ一定に保たれる。

【０００４】一方、電磁駆動装置に与える電流量を変化
させると、その電流量の大小に応じて、板ばねからなる
フラッパが弾性変形して、フラッパとノズル体のノズル
通路の開口端との距離が変化し、パイロット圧室と大気
の連通面積が変化する。その結果、パイロット圧室から
大気側に排出される空気量が変化し、パイロット圧室の
圧力が変化するので、二次圧力取出口の圧力を調整する
ことができる。

【０００５】この電空変換式空気レギュレータでは、低
背化（軸方向長の短縮）が要求されている。しかしなが
ら、本発明者の解析によれば、この低背化の要求に対し
て、従来構造では、電磁駆動装置構造と、二次圧力取出
口とパイロット圧室を連通させる連通路に設けるオリフ
ィス構造が問題であった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、電空変換式空気レギュレータ
の低背化を実現するため、永久磁石とコイルフラッパと
を有する電磁駆動装置の構造（及び）二次圧力取出口と
パイロット圧室との連通路に設けるオリフィス構造を改
良することを目的とする。

【０００７】

【発明の概要】本発明は、電磁駆動装置構造の改良に着
目した態様では、一次圧力導入口と；二次圧力取出口
と；上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する
主弁と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差
に応じて移動し、上記主弁を開閉作動させる浮動ピスト
ンと；上記パイロット圧室を大気に連通させるノズル通
路を有するノズル体と；このノズル体のノズル通路の開
口端に対向する弾性変形可能な板ばねからなるフラッパ
と；このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ入
力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動装置と；を有
する電空変換式空気レギュレータにおいて、ノズル体の
少なくとも一部を永久磁石を有する永久磁石アッセンブ
リから構成して、この永久磁石アッセンブリの軸部に上
記ノズル通路を形成し、フラッパを、この永久磁石アッ
センブリの周囲に位置する、外周部にコイルを巻回した
コイルボビン部と、このコイルボビン部に結合された板
ばね体とから構成し、この永久磁石アッセンブリとフラ
ッパのコイルとにより、電磁駆動装置を構成してなるこ
とを特徴としている。従来装置では、ノズル体と永久磁
石アッセンブリとがフラッパの板ばね体を挟んで反対側
に位置していたのに対し、本発明のように、ノズル体を
永久磁石アッセンブリから構成すれば（永久磁石アッセ
ンブリをノズル体とすれば）、低背化が可能となる。

【０００８】この態様では、一次圧力導入口、二次圧力
取出口、及び主弁を有するロアハウジングと；円柱状マ
グネットを有するアッパハウジングと；このロアハウジ
ングとアッパハウジングとの間に浮動ピストンの上下の
ダイアフラムを挟着保持するミドルハウジングと；を設
け、このミドルハウジングに、二次圧力取出口とパイロ
ット圧室とを連通させる連通路のオリフィスを形成する
ことで、さらに低背化を図ることができる。オリフィス
は、ミドルハウジングに直接形成する他、ミドルハウジ
ングとは別部材からなるオリフィス体に形成し、ミドル
ハウジングにこのオリフィス体を挿入する穴部を形成す
ることができる。

【０００９】本発明は、二次圧力取出口とパイロット圧
室との連通路に設けるオリフィス構造の改良に着目した
態様では、ロアハウジング、アッパハウジング及びこの
ロアハウジングとアッパハウジングの間に位置するミド
ルハウジングを有するハウジング；ロアハウジングに備
えられた一次圧力導入口、二次圧力取出口、及びこの一
次圧力導入口と二次圧力導入口間を開閉する主弁；アッ
パハウジングに備えられたパイロット圧室及びこのパイ
ロット圧室を大気に連通させるノズル通路を有するノズ
ル体；アッパハウジングとミドルハウジング、及びミド
ルハウジングとロアハウジングとの間にそれぞれ上下の
ダイアフラムが挟着保持された浮動ピストン；この浮動
ピストンは、その上下に上記パイロット圧室と上記二次
圧力取出口を画成し、上記二次圧力取出口とパイロット
圧室の圧力差に応じて移動して上記主弁を開閉作動させ
ること；ノズル体のノズル通路の開口端に対向する弾性
変形可能な板ばねからなるフラッパ；及びこのフラッパ
のノズル通路開口端に対する位置をアナログ入力信号の
大小に応じて変化させる電磁駆動装置と；を有し、ミド
ルハウジングに、二次圧力取出口とパイロット圧室とを
連通させる連通路のオリフィスが備えられていることを
特徴としている。このようにミドルハウジングに連通路
のオリフィスを形成することで、アッパハウジングにオ
リフィスを形成していた従来構造よりも、低背化を図る
ことができる。

【００１０】オリフィスは、ミドルハウジングに直接形
成する他、ミドルハウジングとは別部材からなるオリフ
ィス体に形成し、ミドルハウジングにこのオリフィス体
を挿入する穴部が形成することができる。

【００１１】この態様においては、ノズル体の少なくと
も一部を、永久磁石を有する円柱状の永久磁石アッセン
ブリから構成して、この永久磁石アッセンブリの軸部に
ノズル通路を形成し、フラッパは、この永久磁石アッセ
ンブリの周囲に位置する、外周部にコイルを巻回したコ
イルボビン部と、このコイルボビン部に結合された板ば
ね体とから構成することで、一層の低背化を図ることが
できる。

【００１２】

【発明の実施形態】本実施形態の電空変換式空気レギュ
レータ１０は、図１、図２の下方から順に、ロアハウジ
ング１１ａ、ミドルハウジング１１ｂ、第一アッパハウ
ジング１１ｃ、第二アッパハウジング１１ｄ及びキャッ
プ体１１ｅからなるハウジング１１を有している。

【００１３】ロアハウジング１１ａには、一次圧力導入
口１２と二次圧力取出口１３とが開口している。一次圧
力導入口１２と二次圧力取出口１３の間は、通路１４に
よって連通しており、この通路１４が主弁１５によって
開閉される。主弁１５は圧縮ばね１６の力によって常時
通路１４を閉じている。ロアハウジング１１ａ内には、
二次圧力取出口１３及び通路１４に連通する二次圧力取
出室１７が形成されている。

【００１４】第一アッパハウジング１１ｃとミドルハウ
ジング１１ｂの間、及びミドルハウジング１１ｂとロア
ハウジング１１ａの間にはそれぞれ、浮動ピストン２０
のパイロットダイアフラム２１及びコントロールダイア
フラム２２の周縁部が気密に挟着されている。浮動ピス
トン２０は、パイロットダイアフラム２１とコントロー
ルダイアフラム２２の間にリリーフ室２３を有し、中心
部にスペーサブロック２４を有している。このスペーサ
ブロック２４には、取出室１７とリリーフ室２３とを連
通させる連通穴２５が形成されており、リリーフ室２３
はミドルハウジング１１ｂに形成した大気連通穴２６に
よって大気と連通している。この浮動ピストン２０は、
ロアハウジング１１ａ内に上述の二次圧力取出口１３
（二次圧力取出室１７）を画成する。

【００１５】連通穴２５は、軸方向通路２５ａと径方向
通路２５ｂからなり、軸方向通路２５ａが主弁１５と一
体に設けたリリーフ弁１８によって開閉される。すなわ
ち、リリーフ弁１８が連通穴２５を閉じているときは取
出室１７内の空気がリリーフ室２３に流れることはな
く、主弁１５（リリーフ弁１８）と浮動ピストン２０と
の相対位置が離隔してリリーフ弁１８が軸方向通路２５
ａを開くと、取出室１７内の空気は、連通穴２５、リリ
ーフ室２３、大気連通穴２６を介して大気に開放される
（リリーフされる）。浮動ピストン２０は、第一アッパ
ハウジング１１ｃと浮動ピストン２０との間に挿入した
圧縮コイルばね３３により、図１の下方、つまりスペー
サブロック２４の連通穴２５がリリーフ弁１８に当接し
てリリーフ通路を閉じる方向に移動付勢されている。

【００１６】第一アッパハウジング１１ｃと浮動ピスト
ン２０との間には、パイロット圧室３０が形成されてい
る。ロアハウジング１１ａ、ミドルハウジング１１ｂ及
び第一アッパハウジング１１ｃにはそれぞれ、このパイ
ロット圧室３０を取出室１７に連通させるハウジング内
連通路３１ａ、３１ｂ及び３１ｃが形成されている。図
３、図４に拡大して示すように、ミドルハウジング１１
ｂの連通路３１ｂは段付穴を有し、この段付穴に、オリ
フィス３２ａを有するオリフィス体３２が挿入されてい
る。オリフィス３２ａは、取出室１７内の圧力変化をタ
イムラグを与えてパイロット圧室３０に生じさせる。こ
のように、オリフィス３２ａをミドルハウジング１１ｂ
に設けることにより、電空変換式空気レギュレータ１０
の低背化に寄与する。またオリフィス体３２は、単に連
通路３１ｂの段付穴に挿入され、ロアハウジング１１ａ
によって抜け止められるため、特別な固定構造は不要で
ある。またオリフィス径の変更には、オリフィス体３２
を変更で対処できる。

【００１７】以上の構成により、二次圧力取出口１３側
の圧力（取出室１７内の圧力）が急に上がり、圧縮コイ
ルばね３３の力に打ち勝って浮動ピストン２０を押し上
げる程高くなると、軸方向通路２５ａがリリーフ弁１８
から離れて取出室１７内の空気を大気にリリーフする。
つまり、取出室１７（二次圧力取出口１３）側の圧力が
下がる。逆に、取出室１７の圧力が急に下降し、パイロ
ットダイアフラム２１と圧縮コイルばね３３による下向
きの力がコントロールダイアフラム２２による上向きの
力よりも大きくなると、浮動ピストン２０は下降してリ
リーフ弁１８を介して主弁１５を圧縮ばね１６の力に抗
して押し下げ、通路１４を開く。従って、一次圧力導入
口１２側の一次圧力が二次圧力取出室１７（二次圧力取
出口１３）側に導かれ、該取出室１７（二次圧力取出口
１３）の圧力が上昇する。つまり、浮動ピストン２０
は、二次圧力取出口１３とパイロット圧室３０の圧力差
に応じて移動し、主弁１５を開閉作動させる。二次圧力
取出室１７の圧力変動に応じて以上の動作が繰り返され
る結果、一次圧力導入口１２からの一次圧力に拘わら
ず、二次圧力取出口１３に一定の二次圧力を取り出すこ
とができる。

【００１８】第一アッパハウジング１１ｃには、浮動ピ
ストン２０の軸部に位置させて、円柱状の永久磁石アッ
センブリ４０が支持されている。この永久磁石アッセン
ブリ４０は、永久磁石４０ａとヨーク４０ｂとからなっ
ており、その軸部に、パイロット圧室３０に連通するノ
ズル通路４１が形成されている。このノズル通路４１の
上端部には、上端部を円錐状としたノズル体４１ａが被
着され、この円錐状部の頂点部分にノズル通路４１が開
口している。

【００１９】第二アッパハウジング１１ｄとキャップ体
１１ｅとの間には、フラッパ４３が支持されている。す
なわち、フラッパ４３は、円板状の弾性変形可能な板ば
ね体４３ａと、この板ばね体４３ａの中心部に固定され
たコイルボビン部４３ｂと、このコイルボビン部４３ｂ
の外周に巻回したコイル（ムービングコイル）４３ｃと
を有し、板ばね体４３ａの周縁部が第二アッパハウジン
グ１１ｄとキャップ体１１ｅとの間に挟着固定されてい
る。コイルボビン部４３ｂは、永久磁石アッセンブリ４
０と同心で該永久磁石アッセンブリ４０の外周に隙間を
もって対向しており、コイル４３ｃと永久磁石アッセン
ブリ４０は、板ばね体４３ａを弾性変形させる電磁駆動
装置を構成する。第二アッパハウジング１１ｄには、永
久磁石アッセンブリ４０とフラッパ４３を収納した部屋
を大気に連通させる大気連通穴４４が形成されている。

【００２０】上記構成の本電空変換式空気レギュレータ
１０は、コイル４３ｃに正逆の電流を流すと、永久磁石
アッセンブリ４０との電磁作用により、板ばね体４３ａ
が弾性変形して昇降する。板ばね体４３ａが昇降する
と、ノズル通路４１の開口端との距離が変化し、その変
化量は電流（または電圧）（アナログ電気入力信号）の
大きさに比例する。フラッパ４３の板ばね体４３ａとノ
ズル通路４１の開口端との距離が大きくなると、パイロ
ット圧室３０から逃げる空気の量が多くなり、小さくな
ると少なくなるから、二次圧力取出口１３での取出二次
圧力を、コイル４３ｃに流す電流の大小によって変化さ
せることができる。

【００２１】そして、本実施形態によると、永久磁石ア
ッセンブリ４０自体にノズル通路４１が形成されており
（ノズル通路４１を形成するノズル体を永久磁石アッセ
ンブリ４０としており）、このノズル通路４１の開口端
との距離を変化させる板ばね体４３ａを有するフラッパ
４３は、この永久磁石アッセンブリ４０の周囲に位置す
る、外周部にコイル４３ｃを巻回したフコイルボビン部
４３ｂを有するため、レギュレータ１０の低背化を図る
ことができる。

【００２２】図７は、比較のために示す従来の電空変換
式空気レギュレータの図１に対応する縦断面図である。
ノズル通路４１は、永久磁石アッセンブリ４０’とは別
体であるノズル体４１’に形成されており、永久磁石ア
ッセンブリ４０’は、フラッパ４３の板ばね体４３ａを
挟んで、このノズル体４１’の反対側に位置している。
またフラッパ４３のコイルボビン部４３ｂはこの永久磁
石アッセンブリ４０’の周囲に位置している。このた
め、全体の軸方向長が長い。これに対し、本実施形態の
電空変換式レギュレータ１０は、図７の永久磁石アッセ
ンブリ４０’の長さ分だけ短縮できる。また、図７のレ
ギュレータでは、オリフィス体３２’は、アッパハウジ
ング１１ｃに着脱可能に設けられている。これに対し、
本実施形態のレギュレータ１０は、ミドルハウジング１
１ｂにオリフィス３２ａを形成しているため、このオリ
フィス体３２の設置スペースだけ軸方向長の短縮ができ
る。図７では、図１ないし図４の本発明の実施形態と共
通の構成要素に共通の符号を付している。

【００２３】図５、図６は本発明の第二の実施形態を示
している。この実施形態では、第一の実施形態のオリフ
ィス体３２を省略し、ミドルハウジング１１ｂに形成す
るハウジング内連通路３１ｂに直接オリフィス３２ａを
形成している。この実施形態は、オリフィス径の変更の
可能性がない機種に好適である。

【００２４】以上の実施形態では、アッパハウジングを
１１ｃと１１ｄに二つに分割したが、分割せずに単一の
アッパハウジングとしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、電空変換式空気レギュ
レータの低背化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電空変換式空気レギュレータの一
実施形態を示す縦断面図である。

【図２】同分解斜視図である。

【図３】図１の電空変換式空気レギュレータのオリフィ
ス部分の拡大断面図である。

【図４】図３の斜視図である。

【図５】本発明による電空変換式空気レギュレータのオ
リフィス部分の別の実施形態を示す拡大断面図である。

【図６】図５の斜視図である。

【図７】従来の電空変換式空気レギュレータの一例を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 電空変換式空気レギュレータ １１ ハウジング １１ａ ロアハウジング １１ｂ ミドルハウジング １１ｃ 第一アッパハウジング １１ｄ 第二アッパハウジング １１ｅ キャップ体 １２ 一次圧力導入口 １３ 二次圧力取出口 １４ 通路 １５ 主弁 １６ 圧縮ばね １７ 二次圧力取出室 ２０ 浮動ピストン ２１ パイロットダイアフラム ２２ コントロールダイアフラム ２３ リリーフ室 ２４ スペーサブロック ２５ 連通穴 ２５ａ 軸方向通路 ２５ｂ 径方向通路 ２６ 大気連通穴 ３０ パイロット圧室 ３１ａ ３１ｂ ３１ｃ ハウジング内連通路 ３２ オリフィス体 ３２ａ オリフィス ３３ 圧縮コイルばね ４０ 永久磁石アッセンブリ ４０ａ 永久磁石 ４１ ノズル通路 ４１ａ ノズル体 ４２ａ 大気連通穴 ４３ フラッパ ４３ａ 板ばね体 ４３ｂ コイルボビン部 ４３ｃ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H002 BA01 BB03 BC01 BD01 BE01 3H056 AA01 BB07 BB31 BB32 CA07 CC02 CC12 CD04 DD02 DD04 GG02 GG12 5H633 BB02 GG03 GG05 GG06 GG07 GG09 GG16 HH02 HH04 HH05 JA02 JA05 JA10 JB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次圧力導入口と；二次圧力取出口と；
   上記一次圧力導入口と二次圧力取出口間を開閉する主弁
   と；上記二次圧力取出口とパイロット圧室の圧力差に応
   じて移動し、上記主弁を開閉作動させる浮動ピストン
   と；上記パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路
   を有するノズル体と；このノズル体のノズル通路の開口
   端に対向する弾性変形可能な板ばねからなるフラッパ
   と；このフラッパのノズル体に対する位置をアナログ入
   力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動装置と；を有
   する電空変換式空気レギュレータにおいて、 上記ノズル体の少なくとも一部を永久磁石を有する永久
   磁石アッセンブリから構成して、この永久磁石アッセン
   ブリの軸部に上記ノズル通路を形成し、 上記フラッパを、この永久磁石アッセンブリの周囲に位
   置する、外周部にコイルを巻回したコイルボビン部と、
   このコイルボビン部に結合された板ばね体とから構成
   し、 上記永久磁石アッセンブリとフラッパのコイルとによ
   り、上記電磁駆動装置を構成してなることを特徴とする
   電空変換式空気レギュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電空変換式空気レギュレ
   ータにおいて、上記一次圧力導入口、二次圧力取出口、
   及び主弁を有するロアハウジングと；上記円柱状マグネ
   ットを有するアッパハウジングと；このロアハウジング
   とアッパハウジングとの間に上記浮動ピストンの上下の
   ダイアフラムを挟着保持するミドルハウジングと；を有
   し、このミドルハウジングに、二次圧力取出口とパイロ
   ット圧室とを連通させる連通路のオリフィスが備えられ
   ている電空変換式空気レギュレータ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電空変換式空気レギュレ
   ータにおいて、上記オリフィスは、ミドルハウジングと
   は別部材からなるオリフィス体に形成され、ミドルハウ
   ジングにこのオリフィス体を挿入する穴部が形成されて
   いる電空変換式空気レギュレータ。
4. 【請求項４】 ロアハウジング、アッパハウジング及び
   このロアハウジングとアッパハウジングの間に位置する
   ミドルハウジングを有するハウジング；上記ロアハウジ
   ングに備えられた一次圧力導入口、二次圧力取出口、及
   びこの一次圧力導入口と二次圧力導入口間を開閉する主
   弁；上記アッパハウジングに備えられたパイロット圧室
   及びこのパイロット圧室を大気に連通させるノズル通路
   を有するノズル体；上記アッパハウジングとミドルハウ
   ジング、及びミドルハウジングとロアハウジングとの間
   にそれぞれ上下のダイアフラムが挟着保持された浮動ピ
   ストン；この浮動ピストンは、その上下に上記パイロッ
   ト圧室と上記二次圧力取出口を画成し、上記二次圧力取
   出口とパイロット圧室の圧力差に応じて移動して上記主
   弁を開閉作動させること；上記ノズル体のノズル通路の
   開口端に対向する弾性変形可能な板ばねからなるフラッ
   パ；及びこのフラッパのノズル通路開口端に対する位置
   をアナログ入力信号の大小に応じて変化させる電磁駆動
   装置と；を有し、 上記ミドルハウジングに、二次圧力取出口とパイロット
   圧室とを連通させる連通路のオリフィスが備えられてい
   ることを特徴とする電空変換式空気レギュレータ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電空変換式空気レギュレ
   ータにおいて、上記オリフィスは、ミドルハウジングと
   は別部材からなるオリフィス体に形成され、ミドルハウ
   ジングにこのオリフィス体を挿入する穴部が形成されて
   いる電空変換式空気レギュレータ。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の電空変換式空気
   レギュレータにおいて、上記ノズル体の少なくとも一部
   は、永久磁石を有する円柱状の永久磁石アッセンブリか
   ら構成されていて、この永久磁石アッセンブリの軸部に
   上記ノズル通路が形成されており、 上記フラッパは、この永久磁石アッセンブリの周囲に位
   置する、外周部にコイルを巻回したコイルボビン部と、
   このコイルボビン部に結合された板ばね体とから構成さ
   れている電空変換式空気レギュレータ。