JP2004309473A - Mechanism for detecting stroke - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ストローク変位する移動体又は弁体の変位量を確実に検出するとともに、その耐久性の向上を図ることが可能なストローク検出機構に関する。 The present invention relates to a stroke detection mechanism capable of reliably detecting a displacement amount of a moving body or a valve body that undergoes a stroke displacement and improving durability thereof.
従来から、例えば、駆動源の駆動作用下に弁体が軸線方向に沿って変位し、圧力流体の連通状態を切り換えるバルブ装置が用いられている。このバルブ装置には、前記弁体の軸線方向に沿った変位量を検出するストローク変位を検出する検出部が設けられ、前記検出部によって弁体の変位量を検出することにより、前記バルブ装置の内部を流通する圧力流体の流量を検出している。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a valve device has been used in which a valve body is displaced along an axial direction under a driving action of a driving source to switch a communication state of a pressure fluid. The valve device is provided with a detection unit that detects a stroke displacement that detects a displacement amount along the axial direction of the valve body. By detecting the displacement amount of the valve body by the detection unit, The flow rate of the pressure fluid flowing inside is detected.
一般的に、この検出部が設けられたバルブ装置は、その内部に圧力流体等が流通する流体通路を有するフレームと、前記フレームに連結されるケースの内部に配設される駆動部と、前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位し、再循環通路内に設けられる弁座に着座・離間して排気ガスの流通状態を切り換える弁体とからなる。 Generally, the valve device provided with the detection unit includes a frame having a fluid passage through which a pressure fluid or the like flows, a driving unit disposed inside a case connected to the frame, A valve body is displaced along the axial direction under the driving action of the driving unit, and seats and separates from a valve seat provided in the recirculation passage to switch a flow state of exhaust gas.
弁体は、その上部に形成される弁軸を介してスライダと一体的に連結されている。そして、前記スライダは、駆動部の駆動作用下にケースの内部を軸線方向に沿って変位する。このスライダの側面にはブラシが設けられ、前記ブラシの先端部が、前記スライダと略平行に設けられた抵抗体に接触するように取り付けられている。そして、前記スライダの変位作用下にブラシが抵抗体に接触している位置によって抵抗値が変化するため、その抵抗値の変化に基づいてスライダの位置を検出し、前記スライダの変位位置を介して弁体の弁開度及び変位量を検出している(例えば、特許文献1参照)。 The valve body is integrally connected to the slider via a valve shaft formed on an upper part of the valve body. Then, the slider is displaced along the axial direction inside the case under the driving action of the driving unit. A brush is provided on a side surface of the slider, and a tip of the brush is attached so as to contact a resistor provided substantially parallel to the slider. Then, since the resistance value changes depending on the position where the brush is in contact with the resistor under the displacement action of the slider, the position of the slider is detected based on the change in the resistance value, and the position of the slider is detected via the displacement position of the slider. The valve opening and displacement of the valve element are detected (for example, see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に係る検出部を有するバルブ装置では、弁体の弁開度及び変位量を検出する手段として、スライダに設けられたブラシを抵抗体に接触させ、その抵抗値の変化により検出している。しかしながら、前記ブラシが、常に抵抗体の表面に接触した状態で軸線方向に沿って変位しているため、前記ブラシの先端部が抵抗体との接触作用下に摩耗するという問題がある。そのため、長年の使用によってブラシと抵抗体との接触不良等が生じ、スライダ及び弁体の正確な変位位置及び変位量を検出することができないことが懸念される。 By the way, in a valve device having a detecting portion according to Patent Document 1, as a means for detecting a valve opening and a displacement amount of a valve body, a brush provided on a slider is brought into contact with a resistor and detected by a change in the resistance value. are doing. However, since the brush is displaced along the axial direction while always in contact with the surface of the resistor, there is a problem that the tip of the brush is worn by the action of contact with the resistor. For this reason, there is a concern that contact failure between the brush and the resistor may occur due to long-term use, and that accurate displacement positions and displacement amounts of the slider and the valve body may not be detected.
また、検出部においては、前記ブラシが設けられ、かつ軸線方向に沿って変位するスライダを設けているが、前記スライダは弁軸の上部に一体的に設けられて、前記弁軸と軸線方向に沿って一体的に変位するため、検出部全体の高さ方向の寸法が大型化するという問題がある。 Further, in the detection unit, the brush is provided, and a slider that is displaced along the axial direction is provided. The slider is integrally provided on an upper portion of the valve shaft, and is provided in the axial direction with the valve shaft. In this case, there is a problem that the size in the height direction of the entire detection unit is increased due to the displacement along the axis.
本発明は、前記の問題等を考慮してなされたものであり、移動体又は弁体のストローク方向への変位量を確実に検出するとともに、その耐久性を向上させることが可能なストローク検出機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems and the like, and a stroke detection mechanism capable of reliably detecting a displacement amount of a moving body or a valve body in a stroke direction and improving its durability. The purpose is to provide.
前記の目的を達成するために、本発明は、流体が流通する流体通路と弁座とを有する弁基部と、
前記弁座に離間・着座することにより前記流体通路を開閉する弁体と、
前記弁基部に連結されるハウジングの内部に配設され、電気信号により軸線方向に沿って駆動する移動体と、
前記移動体と前記弁体とを連結する連結機構とからなるバルブ装置において、前記移動体又は前記弁体を介して前記弁体の軸線方向に沿った変位量を検出するストローク検出機構であって、
前記移動体又は前記弁体の変位作用下に軸線方向に沿って伸縮変位する弾性部材と、
前記弾性部材の端部に当接し、前記弾性部材から付勢される圧力又は荷重を検出する検出部と、
を備え、
前記移動体又は前記弁体の軸線方向に沿った変位量を、前記弾性部材を介して前記検出部で検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a valve base having a fluid passage and a valve seat through which a fluid flows,
A valve body that opens and closes the fluid passage by separating and sitting on the valve seat;
A moving body disposed inside a housing connected to the valve base and driven in an axial direction by an electric signal;
In a valve device including a connecting mechanism that connects the moving body and the valve body, a stroke detection mechanism that detects an amount of displacement of the valve body along an axial direction via the moving body or the valve body. ,
An elastic member that expands and contracts along the axial direction under the displacement action of the moving body or the valve body,
A detection unit that abuts on an end of the elastic member and detects a pressure or a load urged by the elastic member;
With
The displacement of the moving body or the valve body along the axial direction is detected by the detection unit via the elastic member.
本発明によれば、電気信号によって駆動する移動体又は弁体の軸線方向に沿った変位作用下に伸縮変位する弾性部材を設け、前記弾性部材が伸縮変位した際に付勢される圧力又は荷重を検出部で検出している。従って、前記検出部と軸線方向に沿って変位する移動体とが非接触な状態であるため、長年の使用によって移動体と検出部とが接触作用下に摩耗することがなく確実に検出することができるとともに、前記移動体及び検出部の耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, an elastic member that expands and contracts under a displacement action along the axial direction of a moving body or a valve body driven by an electric signal is provided, and a pressure or a load that is urged when the elastic member expands and contracts Is detected by the detection unit. Therefore, since the detection unit and the moving body displaced along the axial direction are in a non-contact state, the moving body and the detection unit can be reliably detected without being worn by the contact action due to long-term use. And the durability of the moving body and the detection unit can be improved.
また、ストローク検出機構をバルブ装置に予め組み付けることができるとともに、その構成を簡素化することができるため、前記検出部の部品点数を削減してコストを低減することができる。 In addition, since the stroke detection mechanism can be pre-assembled in the valve device and its configuration can be simplified, the number of components of the detection unit can be reduced and the cost can be reduced.
さらに、弾性部材の伸縮変位を検出部で検出することにより移動体又は弁体の変位量を検出しているため、検出部に可動部分を追加する必要がなく、ストローク検出機構の軸線方向に沿った大きさを小型化することができる。 Furthermore, since the displacement of the moving body or the valve body is detected by detecting the expansion and contraction displacement of the elastic member by the detection unit, there is no need to add a movable portion to the detection unit, and the displacement along the axial direction of the stroke detection mechanism is eliminated. Size can be reduced.
さらに、検出部を、ハウジングを閉塞するカバー部材に装着される圧力センサとすることにより、流体が流通する流体通路を有する弁基部からの離間距離を確保することができるため、前記圧力センサが流体通路を流通する流体の影響を受けることが防止され、好適に移動体の変位量を検出することができる。 Further, since the detection unit is a pressure sensor attached to a cover member that closes the housing, a separation distance from a valve base having a fluid passage through which fluid flows can be ensured. The influence of the fluid flowing through the passage is prevented, and the displacement amount of the moving body can be suitably detected.
さらにまた、本発明は、軸線方向に沿って変位自在に設けられる移動体と、
前記移動体より圧力又は荷重が付勢され、前記移動体の変位作用下に伸縮変位する弾性部材と、
前記弾性部材を介して圧力又は荷重を受ける検出部と、
を備え、
前記移動体の軸線方向に沿った変位量を、前記弾性部材により圧力又は荷重へと変換して前記検出部で検出することを特徴とする。
Still further, the present invention provides a moving body provided to be displaceable along the axial direction,
An elastic member to which a pressure or a load is urged from the moving body and which expands and contracts under a displacement action of the moving body,
A detection unit that receives a pressure or a load via the elastic member,
With
The displacement of the moving body along the axial direction is converted into a pressure or a load by the elastic member and detected by the detection unit.
本発明によれば、移動体の変位作用下に伸縮変位する弾性部材を設け、前記弾性部材が伸縮変位した際に付勢される圧力又は荷重を検出部で検出している。従って、前記検出部と軸線方向に沿って変位する移動体とを非接触な状態で設けることができ、長年の使用によって検出部と移動体とが接触作用下に摩耗することがなく、前記移動体及び検出部の耐久性を向上させることができる。 According to the present invention, the elastic member that expands and contracts under the action of the displacement of the moving body is provided, and the pressure or load applied when the elastic member expands and contracts is detected by the detection unit. Therefore, the detecting section and the moving body displaced along the axial direction can be provided in a non-contact state, and the detecting section and the moving body do not wear under the contact action due to long-term use, and The durability of the body and the detection unit can be improved.
また、前記移動体の変位方向に沿った一方側に設けられる第1圧力検出体と、
前記移動体と前記第1圧力検出体との間に介装される第1弾性部材と、
前記第1圧力検出体と前記移動体を挟んで対向する位置に設けられる第2圧力検出体と、
前記移動体と前記第2圧力検出体との間に介装される第2弾性部材と、
を備え、
前記第1圧力検出体によって前記第1弾性部材の伸縮変位を検出するとともに、略同時に前記第2圧力検出体によって前記第2弾性部材の伸縮変位を検出している。そのため、第1弾性部材と第2弾性部材による押圧力を第1圧力検出体及び第2圧力検出体によって略同時に検出し、検出信号として制御回路へと出力し、前記第1圧力検出体からの検出信号と、第2圧力検出体からの検出信号とに基づいて演算処理を行うことにより、移動体の変位量の検出精度をより一層向上させることができる。
A first pressure detector provided on one side along a displacement direction of the moving body;
A first elastic member interposed between the moving body and the first pressure detecting body;
A second pressure detector provided at a position opposed to the first pressure detector with the moving body interposed therebetween;
A second elastic member interposed between the moving body and the second pressure detecting body;
With
The expansion and contraction displacement of the first elastic member is detected by the first pressure detector, and the expansion and contraction displacement of the second elastic member is detected by the second pressure detector almost simultaneously. Therefore, the pressing force of the first elastic member and the second elastic member is detected almost simultaneously by the first pressure detecting body and the second pressure detecting body, and is output to the control circuit as a detection signal. By performing arithmetic processing based on the detection signal and the detection signal from the second pressure detector, the accuracy of detecting the displacement of the moving body can be further improved.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、電気信号によって駆動する移動体又は弁体の軸線方向に沿った変位を、圧力又は荷重に変換して検出部で検出しているので、前記検出部に可動部分を必要としない。このため、検出を確実に行なうことが可能となり、且つ、移動体と検出部とが長年の使用によって接触作用下に摩耗することがなく、移動体及び検出部の耐久性を向上させることができる。 That is, since the displacement along the axial direction of the moving body or the valve body driven by the electric signal is converted into pressure or load and detected by the detection unit, the detection unit does not need a movable part. For this reason, the detection can be performed reliably, and the moving body and the detecting section do not wear under the contact action due to long-term use, and the durability of the moving body and the detecting section can be improved. .
また、ストローク検出機構を簡便に組み付けることができるとともに、その構成を簡素化することができる。 Further, the stroke detection mechanism can be easily assembled, and the configuration can be simplified.
さらに、弾性部材の伸縮変位を圧力又は荷重に変換して検出部で検出することにより移動体又は弁体の変位量を検出しているため、前記検出部において軸線方向に沿ったストローク方向への変位が不要であり、ストローク検出機構の軸線方向に沿った大きさを小型化することができる。 Further, since the displacement of the moving body or the valve body is detected by converting the expansion and contraction displacement of the elastic member into a pressure or a load and detecting the displacement by the detecting unit, the detecting unit detects the displacement amount in the stroke direction along the axial direction. No displacement is required, and the size of the stroke detection mechanism along the axial direction can be reduced.
本発明に係るストローク検出機構について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 A preferred embodiment of a stroke detecting mechanism according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1において、参照符号10は、第1の実施の形態に係るストローク検出機構が適用されたバルブ装置を示す。
In FIG. 1,
このバルブ装置10は、図示しない内燃機関の排気系から吸気系への排気ガスの循環を制御する弁部(弁基部)12と、前記弁部12における弁軸14の軸線方向に沿った変位をガイドするガイド部16と、前記弁部12を駆動する駆動部18と、前記弁部12の開閉状態を検出するストローク検出機構20とから構成される。
The
弁部12は弁ボディ22を備え、この弁ボディ22の下部には内燃機関の排気系と連結される入口ポート24と、前記内燃機関の吸気系と連結される出口ポート26とが形成されている。前記入口ポート24及び出口ポート26は、該入口ポート24の上部に形成された連通室28と、前記弁ボディ22内に形成された排気ガスの循環流路である再循環路(流体通路)30によって連通される。
The
入口ポート24には環状の弁座32が配設され、この弁座32には、入口ポート24及び連通室28の内部を介して弁軸14が挿通される。また、前記連通室28は、その側部に接続される再循環路30を介して出口ポート26と連通している。
An
弁軸14は長尺に形成され、その下端部には半径外方向に拡径した弁本体(弁体)34が形成されている。そして、前記弁本体34が前記弁座32に対して着座又は離間することにより入口ポート24の開閉を行う。また、弁軸14の上端から所定長だけ下方に指向した部位には、半径内方向に縮径した細軸状の切欠部36が形成されている。
The
前記弁ボディ22の上部には、金属製材料からなる有底状のハウジング38がねじ部材40を介して連結され、前記ハウジング38は、略円筒状に形成される側壁42と、前記側壁42の下端から一体的かつ略水平方向に延在する底壁44とからなる。なお、前記弁ボディ22の上面とハウジング38の下面との間には、環状のシール部材46(例えば、ガスケット)が挟持されているため、弁ボディ22の連通室28の内部を流通する排気ガスが外部に漏出することが防止される。
A bottomed
また、前記ハウジング38には、その側壁42と底壁44とに跨って窓部48が形成され、前記窓部48を介してハウジング38の内部と外部(大気側)とが連通している。さらに、前記底壁44の略中央部には孔部50が形成され、この孔部50の内部にはガイド部16が配設されている。一方、前記ハウジング38の開口した上部には、ストローク検出機構20が一体的に装着されている。
A
ガイド部16は、弁ボディ22とハウジング38との間に位置するように配設され、このガイド部16は、弁軸14を保持する略円筒状の弁軸ガイド52と、前記弁軸ガイド52の外周側を囲繞するように孔部50に装着される保持部材54と、前記保持部材54の下面と弁ボディ22との間に挟持される薄板状のアンダーカバー56とからなる。この弁軸ガイド52は耐熱性材料(例えば、カーボン焼結体又はステンレス鋼)から形成され、その内部には弁軸14が軸線方向に沿って変位自在に支持されている。
The
また、前記弁軸ガイド52を囲繞する保持部材54は、前記弁軸ガイド52と同様に耐熱性材料から形成され、前記保持部材54の下端部はアンダーカバー56の周縁部を介して弁ボディ22とハウジング38との間に挟持されている。
Further, the holding
アンダーカバー56は耐熱性材料から略カップ状に形成され、開口された上端より半径外方向へと延在する周縁部が、弁ボディ22の上面と保持部材54との間で挟持されている。そして、前記アンダーカバー56の略中央部には挿通孔58が形成され、前記挿通孔58に挿通される弁軸14の外周面を囲繞している。そのため、前記アンダーカバー56によって、前記弁軸ガイド52及び保持部材54が外部から遮蔽される。
The undercover 56 is formed in a substantially cup shape from a heat-resistant material, and a peripheral portion extending radially outward from the opened upper end is sandwiched between the upper surface of the
駆動部18はハウジング38の内部に配設され、略円柱状の内孔を有する第1支持部材60と第2支持部材62とを備えている。この第1支持部材60は、弁軸14の軸線に略直交するように延在するとともに、ハウジング38の上部にその端部が固定される第1周縁部64と、前記弁軸14に沿って延在する筒状の第1膨出部66とからなる。
The
一方、第2支持部材62は、弁軸14の軸線に略直交するように延在するとともに、前記ハウジング38の下部に端部が固定される第2周縁部68と、前記弁軸14に沿って延在し、かつ前記第1支持部材60の第1膨出部66と対向する筒状の第2膨出部70とからなる。ここで、第2膨出部70は、その外周が上方に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。
On the other hand, the
第1支持部材60及び第2支持部材62は、各外周面に形成された第1周縁部64及び第2周縁部68によって、それぞれハウジング38における側壁42の内面に固定され、前記第2周縁部68の下面には、カバー部材72の固着部74が固着される。このカバー部材72は略カップ状に形成され、その略中央部には保持部材54が挿通されている。ここで、第2支持部材62、ハウジング38の側壁42及び底壁44との間に空間76が形成され、この空間76は前記窓部48を介して外部と連通されている。
The first supporting
また、ハウジング38の内部における第1支持部材60と第2支持部材62とによって囲繞された空間76には、弁軸14を駆動するためのコイル78が配設される。前記コイル78は非金属製材料からなるボビン80に巻回され、このボビン80は、第2支持部材62上のスプリングワッシャ82によって、第1支持部材60に指向して弾性的に固定される。このコイル78には、図示しない電源が接続される。
Further, a
一方、第1支持部材60及び第2支持部材62の内孔には、非磁性体材料で略カップ状に形成されたスリーブ部材84がその底面を下にして挿入されている。そして、前記スリーブ部材84の開口された上端は、外方向に湾曲して形成され、前記第1支持部材60の上端に係止される。
On the other hand, a
また、スリーブ部材84の下部には、後述する第2ばね部材112のガイドとして機能するものであって、下方に向かってカップ状に形成され、その略中央部には、前記ハウジング38内に挿入された弁軸14が挿通される挿通孔86が形成される。
A lower portion of the
さらに、スリーブ部材84の内部には、磁性体からなる略円筒状のプランジャ(移動体)88が前記弁軸14と同軸上かつ摺動自在に挿入される。そして、プランジャ88の内周側には、その略中央部において半径内方向に所定長だけ突出したフランジ部90が形成されている。前記フランジ部90の内部には弁軸14が挿通されている。
Further, a substantially cylindrical plunger (moving body) 88 made of a magnetic material is coaxially and slidably inserted into the
前記プランジャ88のフランジ部90と弁軸14の切欠部36との間には、前記プランジャ88と弁軸14とを連結する連結機構92が設けられている。
A
この連結機構92は、前記フランジ部90の上面側に配設される環状のばね受部材94と、前記フランジ部90の下面側に配設される第1リテーナ96と、前記弁軸14における第1リテーナ96より下方に環状溝を介して装着される第2リテーナ98とからなる。
The
環状に形成されるばね受部材94とセンサ部における後述するプレート部材130との間には第1ばね部材(弾性部材)100が介装され、前記第1ばね部材100は、第1リテーナ96を介してプランジャ88を下方(矢印Z1方向)に押圧する方向に付勢している。
A first spring member (elastic member) 100 is interposed between a ring-shaped
第1リテーナ96は、前記プランジャ88の内周径より小径の略円盤状に形成され、その略中央部には上方に向かって所定長だけ突出した突部102が形成されている。そして、前記突部102の内部には挿入穴104が形成され、弁軸14の一部が挿入されて係合される。
The
また、前記第1リテーナ96の略中央部には第1係着孔106が形成され、この第1係着孔106はこれよりも大径に形成される導入孔108と連通状態にある。そして、前記導入孔108は第1リテーナ96の略中央部に形成される第1係着孔106より半径外方向に若干オフセットして形成されている。
Further, a
弁軸14の切欠部36に対して第1リテーナ96を係着させる場合には、弁軸14に第1リテーナ96の導入孔108を挿通させ、前記導入孔108を切欠部36に対向する位置に変位させた後に、前記第1リテーナ96を弁軸14の方向に向かって変位させる。そして、前記第1リテーナ96の第1係着孔106を前記切欠部36に嵌合させるとともに、前記弁軸14の切欠部36の上部側に第1リテーナ96の挿入穴104を係合させる。
When the
一方、第1リテーナ96の下面には、下方に向かって突出した環状壁部110が形成され、この環状壁部110の外周側にはスリーブ部材84との間に第2ばね部材112が介装されるとともに、前記環状壁部110の内周側には、第2リテーナ98(図1参照)との間に第3ばね部材114が介装されている。
On the other hand, on the lower surface of the
すなわち、プランジャ88のフランジ部90は、第1ばね部材100が介装されるばね受部材94に付勢される下方(矢印Z1方向)への弾発力と、第2ばね部材112が介装される第1リテーナ96の下面に付勢される上方(矢印Z2方向)への弾発力との作用下に挟持され、前記プランジャ88が第1リテーナ96とばね受部材94との間に連結されている状態にある。
That is, the
図1に示されるように、第2リテーナ98は略円盤状に形成され、その略中央部に形成される第2係着孔116を、弁軸14の略中央部に形成された環状溝に嵌め込むことにより、前記第2リテーナ98が弁軸14に一体的に係着される。なお、前記第2リテーナ98は、弁軸14において第1リテーナ96の下方となるように配設される。
As shown in FIG. 1, the
ストローク検出機構20は、ハウジング38の上部に装着される蓋状のセンサケース(カバー部材)118と、前記センサケース118の内部に形成される装着穴120を介して配設される検出センサ122と、複数の端子124を介して前記検出センサ122及び駆動部18のコイル78と接続されるコネクタ部132とからなる。
The
センサケース118は、その下端部がハウジング38の内部に挿入され、薄板状の固定カバー126を介してハウジング38の上部に一体的に装着されている。その際、センサケース118の外周面に装着されたシール部材128によってハウジング38の内部の気密が保持される。
The lower end of the
また、センサケース118の内部には、その略中央部に上方に向かって所定深さだけ窪んだ装着穴120が形成されている。そして、前記装着穴120の内部には、プランジャ88を介して弁軸14の変位量を検出し、検出量を電気信号に変換して出力する検出センサ122が配設されている。前記検出センサ122の下面には、薄板状のプレート部材130が設けられている。この検出センサ122は、圧力を検出する圧力センサからなり、前記圧力センサとしては、例えば、歪みゲージをロードセル(荷重変換器)に貼着し、この歪みゲージで検出された歪みを電圧変化として出力するようにしてもよいし、機械的な歪みが生じることにより電圧を発生するピエゾ素子等の圧電素子を用いてもよい。
Further, inside the
そして、前記プレート部材130の下面とばね受部材94との間には、第1ばね部材100が介装されている。
A
また、センサケース118の側方には、所定長だけ突出したコネクタ部132が形成され、前記コネクタ部132には、その内部に配設された端子124を介して図示しない電源と接続されるリード線(図示せず)が接続される。そして、前記コネクタ部132の端子124を介して前記電源からの電流がコイル78へと供給されるとともに、前記端子124の一方は、前記検出センサ122に接続され、前記検出センサ122で検出された第1ばね部材100の押圧力Fに変換された弁軸14の変位量を検出信号としてコネクタ部132より出力している。
A
本発明の第1の実施の形態に係るストローク検出機構20が適用されたバルブ装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The
図1は、弁本体34が弁座32に着座して、入口ポート24と出口ポート26との連通が遮断された弁閉状態を示している。なお、その際、プレート部材130とばね受部材94との間に介装される第1ばね部材100は、プランジャ88の上方(矢印Z2方向)への変位作用下に圧縮されて縮退している状態にある。
FIG. 1 shows a valve closed state in which the
このような弁閉状態において、図示しない電源に接続されたコネクタ部132を介して駆動部18のコイル78に電流を供給する。そして、前記コイル78に電流が供給されることにより弁部12の開弁動作が行われ、前記コイル78への電流の供給を停止することによって前記弁部12の閉弁動作が行われる。
In such a valve closed state, an electric current is supplied to the
すなわち、図示しない制御回路の指示に基づいて、前記電源よりコイル78に所定量の電流が供給されると、該コイル78の励磁作用下に磁界が発生し、プランジャ88がスリーブ部材84の内周面に沿って下方(矢印Z1方向)に移動するように電磁力を受ける。
That is, when a predetermined amount of current is supplied from the power supply to the
また、第2支持部材62の第2膨出部70は、その外周が上方に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されているため、プランジャ88に加わる軸線方向の電磁力が、該プランジャ88の軸線方向に沿った位置に比例する。
Further, since the second bulging
そして、プランジャ88が、そのフランジ部90を介して第1リテーナ96を押圧することにより、第2ばね部材112の弾発力に抗しながら前記プランジャ88が下方向(矢印Z1方向)に変位する。その際、前記第1リテーナ96と連結された弁軸14が、弁軸ガイド52のガイド作用下に下方向(矢印Z1方向)に変位し、この弁軸14の下端部に形成される弁本体34が弁座32から離間することによって、入口ポート24と出口ポート26の間が連通された弁開状態となる。
Then, when the
この際、弁軸14及びプランジャ88の下方(矢印Z1方向)への変位作用下に、ばね受部材94に装着された第1ばね部材100の一端部側が下方(矢印Z1方向)に向かって変位する。そのため、前記第1ばね部材100は、ばね受部材94の変位作用下にその圧縮状態が緩和され軸線方向に沿って伸張する。それに伴って、前記第1ばね部材100のばね受部材94による圧縮作用下にプレート部材130に付勢されていた押圧力Fが、前記第1ばね部材100の伸び量に比例して徐々に小さくなる。そして、弁本体34が弁座32より離間して弁開状態になった際に、前記押圧力Fが最小となる。
At this time, one end side of the
換言すると、弁軸14及びプランジャ88の上方(矢印Z2方向)への変位作用下にばね受部材94を介して第1ばね部材100の弾発力が圧縮された縮退状態が、前記弁軸14及びプランジャ88の下方(矢印Z1方向)への変位作用下に徐々に解除される。
In other words, the retracted state in which the resilient force of the
すなわち、駆動部18の駆動作用下にプランジャ88が軸線方向に沿って変位する際、ばね受部材94に一端部側が装着された第1ばね部材100が伸縮する。その際、前記第1ばね部材100の他端部側が装着されるプレート部材130に、前記第1ばね部材100の押圧力Fが付勢される。そのため、検出センサ122の下面に当接するように設けられたプレート部材130を介して、前記プレート部材130に付勢される押圧力Fが検出センサ122によって検出される。
That is, when the
その結果、弁本体34の開閉状態(変位量)が第1ばね部材100の伸縮変位へと変換され、前記第1ばね部材100の押圧力Fは、プレート部材130を介して隣接する検出センサ122へと伝達される。前記検出センサ122において前記押圧力Fに基づいた電気信号に変換された後、コネクタ部132の端子124を介して検出信号として図示しない制御回路に出力される。
As a result, the open / closed state (displacement amount) of the
なお、このプランジャ88は、前記電磁力と第2ばね部材112の弾発力がつり合う位置で停止する。すなわち、弁部12の開閉量は、コイル78に供給される電流の強弱によって決定される。また、プランジャ88は、第2リテーナ98によってその下限位置が規制されているため、プランジャ88がスリーブ部材84の底面に衝突し、損傷することが回避される。
The
次に、コイル78への電流の供給を停止すると、図2に示されるように、第2ばね部材112の弾発力によってプランジャ88が上方(矢印Z2方向)へと変位し、これに伴って弁軸14は、弁軸ガイド52のガイド作用下に上方(矢印Z2方向)に変位する。そして、この弁軸14の弁本体34が弁座32に着座し、入口ポート24が閉塞された弁閉状態となる。
Next, when the supply of current to the
この際、弁軸14及びプランジャ88の上方(矢印Z2方向)への変位作用下に、ばね受部材94に装着された第1ばね部材100の一端部側が上方(矢印Z2方向)に向かって変位する。そのため、前記第1ばね部材100は、ばね受部材94の変位作用下に軸線方向に沿ってプレート部材130側に徐々に圧縮されて縮退する。それに伴って、前記第1ばね部材100のばね受部材94による圧縮作用下にプレート部材130に付勢される押圧力Fが、前記第1ばね部材100の縮退量に比例して徐々に大きくなる。そして、弁本体34が弁座32に着座して弁閉状態になった際に、前記押圧力Fが最大となる。
At this time, one end of the
すなわち、駆動部18の駆動作用下にプランジャ88が軸線方向に沿って変位する際、ばね受部材94に一端部側が装着された第1ばね部材100が伸縮する。その際、前記第1ばね部材100の他端部側が装着されるプレート部材130に、前記第1ばね部材100の押圧力Fが付勢される。そのため、検出センサ122の下面に当接するように設けられたプレート部材130を介して、前記プレート部材130に付勢される押圧力Fが検出センサ122によって検出される。
That is, when the
その結果、弁本体34の開閉状態(変位量)が第1ばね部材100の伸縮変位へと変換され、前記第1ばね部材100の押圧力Fは、プレート部材130を介して隣接する検出センサ122へと伝達される。前記検出センサ122において前記押圧力Fに基づいた電気信号に変換された後、コネクタ部132の端子124を介して検出信号として図示しない制御回路に出力される。
As a result, the open / closed state (displacement amount) of the
換言すると、プランジャ88の軸線方向に沿った変位作用下に連結機構92を介して第1ばね部材100が軸線方向に沿って伸縮変位する。その際、プランジャ88に連結された弁軸14の変位量が、前記第1ばね部材100の一端部側が装着されるプレート部材130に付勢される押圧力Fに変換され、前記押圧力Fが前記第1ばね部材100の伸縮状態によって増減する。そして、前記プレート部材130に付勢される押圧力Fを、前記プレート部材130に隣接して設けられた検出センサ122によって検出する。その後、前記検出センサ122によって検出された押圧力Fを、電気信号に変換して検出信号としてコネクタ部132の端子124より図示しない制御回路へと出力している。そして、検出回路によって前記検出信号に基づいて弁軸14及びプランジャ88の変位位置及び変位量を算出することにより、弁本体34の弁開度(変位量)を検出することができる。
In other words, the
以上のように、第1の実施の形態では、弁軸14の変位量を検出する検出センサ122をセンサケース118の装着穴120の内部に設け、前記検出センサ122の下面に薄板状のプレート部材130を当接させるように設けている。そして、前記プレート部材130とばね受部材94との間に第1ばね部材100を介装している。そのため、簡便な作業でストローク検出機構20をバルブ装置10に組み付けることができるとともに、前記検出センサ122を予めセンサケース118に組み付けておくことが可能である。それに加えて突出した部位がなく、その構成を簡素化することができるため、ストローク検出機構20の部品点数を削減し、それに伴ってコストを低減することができる。
As described above, in the first embodiment, the
また、検出センサ122は、圧力センサ又は荷重計でよく、可動部分がない非接触式のセンサであるため、構造が簡単で長年の使用によって検出センサ122と前記弁軸14及びプランジャ88とが接触作用下に摩耗することがない。そのため、バルブ装置10におけるストローク検出機構20の耐久性を向上させることができるとともに、前記ストローク検出機構20におけるメンテナンス作業のサイクルを長期化させることができる。
Further, since the
さらに、第1ばね部材100による押圧力Fの変化を検出センサ122で検出することにより、弁軸14の変位量を検出しているため、従来技術におけるスライダのように別個に弁軸14の変位量を検出する目的として、弁軸14及びプランジャ88の上部側に別個に可動する部材を設ける必要がない。そのため、ハウジング38の上部に設けられたストローク検出機構20の高さ方向の寸法が増大することが抑制され、それに伴ってバルブ装置10全体の高さ方向の大きさを小型化することができる。
Further, since the displacement of the
さらにまた、弁軸14の変位量を検出する検出センサ122は、排気ガスが流通する弁部12より離間したセンサケース118の内部に配設されている。そして、前記センサケース118は、弁部12との間にハウジング38を介して連結されているため、前記検出センサ122に対して前記弁部12の内部を流通する排気ガスの熱が伝達されることを防止することができる。
Furthermore, a
また、前記検出センサ122は、高温の排気ガスによって高温に曝される弁軸14と別体に設けられるとともに、前記検出センサ122は、弁軸14が接続されるプランジャ88と第1ばね部材100を介して接続されているため、前記弁軸14の熱が伝達されることを防止することができる。さらに、前記検出センサ122は、その内部に空間を有する第1ばね部材100を介してプランジャ88と接続されているため、前記空間によって熱が好適に冷却される。
The
次に、ストローク検出機構20が適用された変形例に係るバルブ装置200を図3に示す。なお、以下に説明するバルブ装置200、250と第1の実施の形態に係るバルブ装置10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
Next, a
この変形例に係るバルブ装置200では、弁軸202の先端部に形成される弁本体(弁体)204を入口ポート24に向かって徐々に拡径するテーパ状に形成している点、第1リテーナ206の上面及び下面を略平面状に形成している点、前記第1リテーナ206とスリーブ部材84との間に介装された第2ばね部材112(図1参照)を省略している点、及び第1支持部材60の第1膨出部66が下方に向かってテーパ状に形成されるとともに、第2支持部材62の第2膨出部70がテーパ状に形成されていない点で前記バルブ装置10と相違している。
In a
すなわち、図示しない電源に接続されたコイル78に電流を供給し、前記コイル78の励磁作用下にプランジャ88が第1ばね部材100の弾発力に抗して上方(矢印Z2方向)へと変位する。そして、前記プランジャ88の変位作用下に該プランジャ88に連結機構92を介して連結された弁軸202が上方(矢印Z2方向)へと変位し、弁本体204が弁座32より離間した弁開状態となる。
That is, a current is supplied to the
また、コイル78への電流の供給を停止すると、図3に示されるように、第1ばね部材100の弾発力によってプランジャ88が下方(矢印Z1方向)へと押圧され、これに伴って前記プランジャ88と連結機構92を介して連結された弁軸202は、弁軸ガイド52のガイド作用下に下方(矢印Z1方向)へと変位する。そして、この弁軸202の弁本体204が弁座32に着座し、入口ポート24が閉塞された弁閉状態となる。
When the supply of the current to the
なお、第1ばね部材100は、弁本体204が設けられた弁軸202を弁座32に接近させる方向に付勢するリターンスプリングとして機能している。
The
このような構成とすることにより、弁本体204が弁座32に着座して弁閉状態となる際、第1ばね部材100がその弾発作用下にプランジャ88を下方(矢印Z1方向)へと押圧するため、前記プレート部材130に第1ばね部材100を介して付勢される押圧力Fは徐々に小さくなる。そして、弁本体204が弁座32に着座して弁閉状態になった際に、前記押圧力Fが最小となる。
With such a configuration, when the
また、駆動部18の駆動作用下に弁本体204が上方(矢印Z2方向)へと変位して弁開状態となる際、第1ばね部材100がプランジャ88の変位作用下に上方(矢印Z2方向)に向かって縮退するため、前記第1ばね部材100を介してプレート部材130に付勢される押圧力Fが、前記第1ばね部材100の縮退量に比例して徐々に大きくなる。そして、弁本体204が弁座32より離間して弁開状態になった際に、前記押圧力Fが最大となる。
Further, when the
そして、前記プレート部材130に付勢される押圧力Fを、前記プレート部材130に隣接して設けられた検出センサ122によって検出し、前記検出センサ122によって検出された押圧力Fを電気信号に変換してコネクタ部132の端子124より図示しない制御回路へと出力している。このため、検出回路によって前記検出信号に基づいて弁軸14及びプランジャ88の変位位置及び変位量を算出することにより、弁本体204の弁開度(変位量)を検出することができる。
The pressing force F applied to the
上述したように、変形例に係るバルブ装置200では、弁本体204が弁閉状態においてプレート部材130に付勢される押圧力Fが最小となるとともに、前記弁本体204が弁開状態においてプレート部材130に付勢される押圧力Fが最大となる。すなわち、弁本体204が弁閉状態においてプレート部材130に付勢される押圧力Fが最大となるとともに、弁開状態においてプレート部材130に付勢される押圧力Fが最小となる前記バルブ装置10とは反対の特性となる。
As described above, in the
また、図4に示されるストローク検出機構20が適用された他の変形例に係るバルブ装置250では、排気ガスの循環を制御する弁部12を構成する弁軸252が軸線方向(矢印Z1、Z2方向)に沿って変位自在に設けられ、スリーブ部材84の内部に配設される前記弁軸252の上部にプランジャ88が連結機構254を介して一体的に連結されている。前記弁軸252の外周面には、連結機構254を構成する一組の係止リング256a、256bが環状溝を介して所定間隔離間して設けられ、前記係止リング256a、256bの間にはプランジャ88のフランジ部90が挟持されている。すなわち、プランジャ88は、弁軸252に対してフランジ部90を介して軸線方向に沿った相対的な変位が規制されている状態にある。
Further, in a
これにより、弁軸252の軸線方向(矢印Z1、Z2方向)に沿った変位作用下にプランジャ88がフランジ部90を介して前記弁軸252と一体的に変位する。なお、上述した連結機構254は、一組の係止リング256a、256bによってプランジャ88を弁軸252に連結する場合に限定されるものではなく、前記弁軸252に対してプランジャ88を一体的に連結する機構であればよい。
Thus, the
この弁軸252の上端部には、前記プランジャ88の内周径より小径な略円盤状に形成されるばね受部材258が装着されている。そして、ストローク検出機構20を構成する検出センサ122とばね受部材258との間には、第1ばね部材100が介装され、前記第1ばね部材100が、前記ばね受部材258を介して弁軸252及びプランジャ88を下方(矢印Z1方向)に押圧する方向に付勢している。さらに、プランジャ88のフランジ部90とスリーブ部材84の間には、第2ばね部材112が介装されている。
A
すなわち、このような構成とすることにより、弁軸252が軸線方向(矢印Z1、Z2方向)に沿って変位し、このため、弁軸252の上端部に設けられたばね受部材258を介して第1ばね部材100が伸縮変位する。その結果、弁軸252の変位作用下に第1ばね部材100を介して検出センサ122に押圧力Fが付勢され、該押圧力Fを前記検出センサ122によって検出することが可能となる。
That is, with such a configuration, the
このように、弁軸252の軸線方向(矢印Z1、Z2方向)に沿った変位量を検出センサ122によって直接的に検出することが可能となるため、前記弁軸252の軸線方向(ストローク方向)に沿った変位量の検出精度をより一層向上させることができる。
As described above, the displacement amount along the axial direction of the valve shaft 252 (the directions of arrows Z1 and Z2) can be directly detected by the
次に、第2の実施の形態に係るストローク検出機構300を図5及び図6に示す。
Next, a
このストローク検出機構300に、移動体306の変位量を検出する一組の第1センサ(第1圧力検出体)302及び第2センサ(第2圧力検出体)304を設ける場合について説明する。
A case in which a set of a first sensor (first pressure detector) 302 and a second sensor (second pressure detector) 304 for detecting the amount of displacement of the moving
このストローク検出機構300において、図5に示されるように、このような構成された移動体306の軸線方向に沿った変位量が、第1スプリング308の伸縮変位によって第1センサ302へ付勢される押圧力G1として検出されると同時に、第2スプリング310の伸縮変位によって第2センサ304へ付勢される押圧力G2として検出される。
In the
詳細には、移動体306がスライドガイド312に沿って上方(矢印Z2方向)に変位する際、第1スプリング308が縮退するため、第1センサ302に付勢される押圧力G1が大きくなるとともに、移動体306の下方に介装された第2スプリング310は、前記第1スプリング308とは反対方向に伸張するため、第2センサ304に付勢される押圧力G2が小さくなる(G1>G2)。
Specifically, when the moving
また、反対に、移動体306がスライドガイド312に沿って下方(矢印Z1方向)に変位する際、第1スプリング308が伸張するため、第1センサ302に付勢される押圧力G1が小さくなるとともに、移動体306の下方に介装された第2スプリング310は前記第1スプリング308とは反対方向に縮退するため、第2センサ304に付勢される押圧力G2が大きくなる(G1<G2)。
Conversely, when the moving
すなわち、前記移動体306の変位作用下に前記第1スプリング308と第2スプリング310とが相反して対称的に伸縮変位をするため、図7に示されるように、第1センサ302によって検出された押圧力G1に基づいて出力される出力電圧Aと、第2センサ304によって検出される押圧力G2に基づいて出力される出力電圧Bとが、移動体306の軸線方向に沿ったストローク量に対して互いに反比例するように出力される。
That is, since the
そして、前記第1スプリング308と第2スプリング310による押圧力G1、G2をそれぞれ検出する第1センサ302及び第2センサ304とから検出信号を図示しない制御回路へと出力する。そして、前記第1センサ302からの検出信号と第2センサ304からの検出信号とに基づいて演算処理を行うことにより、移動体306の変位量の検出精度を向上させることができる。具体的には、ノイズの低減や増幅、第1センサ302又は第2センサ304のいずれか一方が万が一故障した場合にも、他方のセンサによって検出することができるためフェイルセイフとして機能する。
Then, a detection signal is output to a control circuit (not shown) from the
なお、図6に示されるように、前記移動体306の側面に略直交するように連接プレート314を突出させ、前記連接プレート314と第1センサ302との間に第1スプリング308を介装するとともに、前記連接プレート314と第2センサ304との間に第2スプリング310を介装するようにしてもよい。
As shown in FIG. 6, a connecting
次に、第3の実施の形態に係るストローク検出機構400について説明する。
Next, a
図8に示されるように、このストローク検出機構400は、移動体402の上方に長尺のピストンロッド404を連結し、前記ピストンロッド404の先端部に円盤状のピストン406が連結される。そして、前記ピストン406がシリンダボディ408に形成されるシリンダ室410の内部に装着され、軸線方向に沿って変位する。前記シリンダボディ408の内部には、圧力流体(例えば、圧縮エア)又は圧縮性ガス等が充填されている。このシリンダボディ408には、その側面にシリンダ室410と外部とを連通する連通路412が形成され、前記シリンダボディ408の側面には、前記連通路412と対向する位置に圧力を検出する第3センサ414が装着されている。
As shown in FIG. 8, in the
このような構成とすることにより、移動体402が軸線方向に沿って上方(矢印Z2方向)に変位する際、前記移動体402と連結されたピストン406がシリンダ室410の内部に沿って上方(矢印Z2方向)へと変位し、前記シリンダ室410の内部の圧力流体等が圧縮される。そして、前記圧力流体等の流動作用下に連通路412を介して第3センサ414が押圧される。なお、前記ピストン406がシリンダ室410内の圧力流体等を圧縮しながら上方(矢印Z2方向)へと変位する際、その圧縮抵抗によってピストン406の変位速度が減速されるクッション機能を有している。
With this configuration, when the moving
また、移動体402が軸線方向に沿って下方(矢印Z1方向)に変位する際、前記移動体402と連結されたピストン406がシリンダ室410の内部に沿って下方(矢印Z1方向)へと変位し、前記圧力流体等の流動状態を連通路412を介して第3センサ414によって検出する。
Also, when the moving
すなわち、第3センサ414でシリンダ室410における圧力流体等の圧力変化を検出することにより、移動体402の軸線方向に沿った変位量を検出することができる。
That is, by detecting a change in the pressure of the pressure fluid or the like in the
10、200、250…バルブ装置 12…弁部
14、202、252…弁軸 18…駆動部
20、300、400…ストローク検出機構
22…弁ボディ 24…入口ポート
26…出口ポート 28…連通室
30…再循環路 32…弁座
34、204…弁本体 36…切欠部
38…ハウジング 52…弁軸ガイド
56…アンダーカバー 60…第1支持部材
62…第2支持部材 78…コイル
80…ボビン 84…スリーブ部材
88…プランジャ 90…フランジ部
92…連結機構 94、258…ばね受部材
96、206…第1リテーナ 98…第2リテーナ
100…第1ばね部材 106…第1係着孔
112…第2ばね部材 114…第3ばね部材
116…第2係着孔 118…センサケース
120…装着穴 122…検出センサ
130…プレート部材 132…コネクタ部
10, 200, 250 ...
Claims (4)
前記弁座に離間・着座することにより前記流体通路を開閉する弁体と、
前記弁基部に連結されるハウジングの内部に配設され、電気信号により軸線方向に沿って駆動する移動体と、
前記移動体と前記弁体とを連結する連結機構とからなるバルブ装置において、前記移動体又は前記弁体を介して前記弁体の軸線方向に沿った変位量を検出するストローク検出機構であって、
前記移動体又は前記弁体の変位作用下に軸線方向に沿って伸縮変位する弾性部材と、
前記弾性部材の端部に当接し、前記弾性部材から付勢される圧力又は荷重を検出する検出部と、
を備え、
前記移動体又は前記弁体の軸線方向に沿った変位量を、前記弾性部材を介して前記検出部で検出することを特徴とするストローク検出機構。 A valve base having a fluid passage through which the fluid flows and a valve seat,
A valve body that opens and closes the fluid passage by separating and sitting on the valve seat;
A moving body disposed inside a housing connected to the valve base and driven in an axial direction by an electric signal;
In a valve device including a connecting mechanism that connects the moving body and the valve body, a stroke detection mechanism that detects an amount of displacement of the valve body along an axial direction via the moving body or the valve body. ,
An elastic member that expands and contracts along the axial direction under the displacement action of the moving body or the valve body,
A detection unit that abuts on an end of the elastic member and detects a pressure or a load urged by the elastic member;
With
A stroke detection mechanism, wherein a displacement amount of the moving body or the valve body along an axial direction is detected by the detection unit via the elastic member.
前記検出部は、前記ハウジングを閉塞するカバー部材に装着される圧力センサであることを特徴とするストローク検出機構。 The stroke detection mechanism according to claim 1,
The stroke detection mechanism, wherein the detection unit is a pressure sensor mounted on a cover member that closes the housing.
前記移動体より圧力又は荷重が付勢され、前記移動体の変位作用下に伸縮変位する弾性部材と、
前記弾性部材を介して圧力又は荷重を受ける検出部と、
を備え、
前記移動体の軸線方向に沿った変位量を、前記弾性部材により圧力又は荷重へと変換して前記検出部で検出することを特徴とするストローク検出機構。 A moving body provided displaceably along the axial direction,
An elastic member to which a pressure or a load is urged from the moving body and which expands and contracts under a displacement action of the moving body,
A detection unit that receives a pressure or a load via the elastic member,
With
A stroke detection mechanism, wherein a displacement amount of the moving body along an axial direction is converted into a pressure or a load by the elastic member and detected by the detection unit.
前記移動体の変位方向に沿った一方側に設けられる第1圧力検出体と、
前記移動体と前記第1圧力検出体との間に介装される第1弾性部材と、
前記第1圧力検出体と前記移動体を挟んで対向する位置に設けられる第2圧力検出体と、
前記移動体と前記第2圧力検出体との間に介装される第2弾性部材と、
を備え、
前記第1圧力検出体によって前記第1弾性部材の伸縮変位を検出するとともに、前記第2圧力検出体によって前記第2弾性部材の伸縮変位を検出することを特徴とするストローク検出機構。
The stroke detection mechanism according to claim 3,
A first pressure detector provided on one side along a displacement direction of the moving body;
A first elastic member interposed between the moving body and the first pressure detecting body;
A second pressure detector provided at a position opposed to the first pressure detector with the moving body interposed therebetween;
A second elastic member interposed between the moving body and the second pressure detecting body;
With
A stroke detecting mechanism, wherein the first pressure detector detects the expansion and contraction displacement of the first elastic member, and the second pressure detector detects the expansion and contraction displacement of the second elastic member.
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