JP2005282414A - Control valve - Google Patents

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Keiichi Kanesugi
啓一 兼杉
Hidehiro Adachi
秀博 安立
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Valeo Thermal Systems Japan Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a problem caused by micro vibrations of a plunger in pulse width modulation (PWM). <P>SOLUTION: A control valve in which movement of its valve element is controlled, comprises: an electromagnetic coil energized and controlled by the pulse width modulation; the plunger moved by an attraction force from the electromagnetic coil; an adjusting spring resisting the attraction force; and a diaphragm of the plunger converting into a force against the adjusting spring. For applying friction to a member which is displaced together with the valve element, grease is sealed in a circumference of the plunger. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、主に自動車用空調装置の冷媒圧縮用の可変容量圧縮機に用いられる制御弁に関し、特にパルス幅変調制御方式の制御弁に関する。   The present invention relates to a control valve mainly used in a variable capacity compressor for refrigerant compression of an automobile air conditioner, and more particularly to a control valve of a pulse width modulation control system.

自動車用空調装置に採用されている可変容量圧縮機は、クランク室内に傾斜角度可変に設けられた斜板が回転軸の回転によって揺動運動をし、その揺動運動によって複数のピストンが回転軸と平行な方向に往復動することにより冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。このとき、クランク室内の圧力を制御弁により変化させることにより、斜板の傾斜角度を変え、ピストンのストロークを変えて冷媒の吐出容量を可変とするようにしている。   A variable capacity compressor employed in an air conditioner for an automobile has a swash plate provided with a variable inclination angle in a crank chamber that oscillates by the rotation of a rotating shaft, and a plurality of pistons rotate by the oscillating motion. The refrigerant is sucked, compressed, and discharged by reciprocating in a direction parallel to the direction. At this time, by changing the pressure in the crank chamber by the control valve, the inclination angle of the swash plate is changed, and the stroke of the piston is changed to make the refrigerant discharge capacity variable.

このような、制御弁は、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路とに、それぞれ連動して動作する2つの第1及び第2弁体を配して、クランク室に入れる冷媒の流量とクランク室から抜き出す冷媒の流量とを伝達ロッドの移動量に比して制御するようにした制御弁が提案されている(例えば特許文献1)。
特開平5−99136
Such a control valve has two first and second valve bodies that operate in conjunction with a refrigerant passage that connects the discharge chamber and the crank chamber and a refrigerant passage that connects the crank chamber and the suction chamber, respectively. A control valve has been proposed in which the flow rate of refrigerant entering the crank chamber and the flow rate of refrigerant extracted from the crank chamber are controlled in comparison with the amount of movement of the transmission rod (for example, Patent Document 1).
JP-A-5-99136

制御弁にあって、電磁コイルに発生する磁気的な吸引力は、パルス幅変調(PWM)により制御されている例が多く、このパルス幅変調によって弁開度を制御している例では、パルス幅変調周波数が高い方が電力返還効率が良いために、PWM周波数は400HZ程度に設定されている。   In the control valve, the magnetic attractive force generated in the electromagnetic coil is often controlled by pulse width modulation (PWM). In the example in which the valve opening is controlled by this pulse width modulation, Since the power return efficiency is better when the width modulation frequency is higher, the PWM frequency is set to about 400 Hz.

400HZのPWM周波数では、プランジャに徴振動(0.03mm程)が生じることから、特にボール弁の第1の弁体が共振を起こしてしまい、目標とする開度より大きくなり、制御特性、特に吐出圧をクランク室内に導入する導入制御に問題が生じていた。   At a PWM frequency of 400 Hz, the vibration of the plunger (about 0.03 mm) is generated, so that the first valve body of the ball valve resonates and becomes larger than the target opening, especially the control characteristics, There has been a problem with the introduction control for introducing the discharge pressure into the crank chamber.

そこで、この発明は、PWM周波数制御によるプランジャの微振動によって引き起こされる不都合を防ぐことにより制御弁の制御の安定化を図ることを課題とするものである。   Accordingly, an object of the present invention is to stabilize control of a control valve by preventing inconvenience caused by minute vibration of a plunger by PWM frequency control.

上記課題を達成するため、この発明に係る制御弁では、パルス幅変調により通電制御される電磁コイルからプランジャに対して発生する磁気的な吸引力と、この吸引力に対抗する調整ばねのばね力と、前記プランジャの反電磁コイル側に設けたダイヤフラムにより前記調整ばねのばね力に対抗する力との平衡関係から弁体の位置が定まる制御弁において、前記弁体と共に変位する部材にフリクシヨンを与える手段を備えたことにある(請求項1)。これにより、PWM周波数の制御に発生する弁体の微振動が抑えられ、開度が所定量に保持される。ここで用いられる弁体は2つの弁機構を持ち、一方がスプール型の弁体、他方がボール型の弁体より成っている(請求項2)。   In order to achieve the above object, in the control valve according to the present invention, the magnetic attractive force generated from the electromagnetic coil that is energized and controlled by pulse width modulation to the plunger, and the spring force of the adjusting spring that counteracts this attractive force In a control valve in which the position of the valve body is determined from a balanced relationship with a force that opposes the spring force of the adjustment spring by a diaphragm provided on the anti-electromagnetic coil side of the plunger, a friction is given to a member that is displaced together with the valve body Means are provided (claim 1). Thereby, the slight vibration of the valve body which occurs in the control of the PWM frequency is suppressed, and the opening degree is held at a predetermined amount. The valve body used here has two valve mechanisms, one of which is a spool-type valve body and the other is a ball-type valve body (Claim 2).

弁体と共に変位する部材にフリクシヨンを与える手段としては、第1に前記ダイヤフラムで囲まれる前記プランジャの周囲にグリースを封入したことにある(請求項3)。第2に前記プランジャの動きに対抗する調整ばねが装着されるプッシュロッドに傾斜したばね座を取付けたことにある(請求項4)。第3に前記プランジャの動きに対抗する調整ばねが装着されるプッシュロッドにオーリングを設けたことにある(請求項5)。第4に前記弁体の動きに連動するロッドの側面に液体の圧力を加えたことにある(請求項6)。   As a means for giving the friction to the member that is displaced together with the valve body, first, grease is sealed around the plunger surrounded by the diaphragm. Second, an inclined spring seat is attached to a push rod to which an adjustment spring that opposes the movement of the plunger is mounted. Third, an O-ring is provided on a push rod to which an adjustment spring that opposes the movement of the plunger is mounted (Claim 5). Fourth, the pressure of the liquid is applied to the side surface of the rod interlocked with the movement of the valve body (Claim 6).

これらにより、第1の例ではプランジャはグリスの粘性にてフリクシヨンが与えられ、また、第2の例では傾斜したばね座により、プッシュロッドに装着された調整ばねにオフセット効果が持たされ、プッシュロッドに接触してフリクシヨンが与えられ、さらに、第3の例ではプッシュロッドにオーリングが設けられることからフリクシヨンが与えられ、さらにまた、第4の例では弁体の動きに連動するロッドの側面に圧力が加えられることからクリクシヨンが与えられる。   As a result, in the first example, the plunger is given a friction due to the viscosity of the grease, and in the second example, an inclined spring seat has an offset effect on the adjustment spring mounted on the push rod. In addition, in the third example, the push rod is provided with an o-ring in the third example, so that the friction is given, and in the fourth example, on the side surface of the rod interlocked with the movement of the valve body. Crisis is given because pressure is applied.

以上のように、この発明によれば、パルス幅変調(PWM)を用いる制御弁の弁体に発生する微振動が抑えられ、弁体の開度が所定量に保たれ、流量制御が安定することになる。即ち、プランジャの周囲に配されたオイルの粘性によりフリクシヨンが与えられるし、調整ばねの傾斜ばね座により、調整ばねがプッシュロッドに接触してクリクシヨンが与えられるし、プッシュロッドにオーリングが接触してフリクシヨンが与えられるし、弁体の動きに連動するロッドの側面に圧力が加えられてフリクシヨンが与えられることによる。   As described above, according to the present invention, the slight vibration generated in the valve body of the control valve using pulse width modulation (PWM) is suppressed, the opening degree of the valve body is maintained at a predetermined amount, and the flow rate control is stabilized. It will be. That is, the friction is given by the viscosity of the oil arranged around the plunger, the tilting spring seat of the adjusting spring gives the adjustment by the adjusting spring contacting the push rod, and the O-ring contacts the push rod. This is because the friction is applied, and the friction is applied by applying pressure to the side surface of the rod interlocked with the movement of the valve body.

以下、この発明の実施例と図面にもとづいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention and drawings will be described.

図1乃至図3において、この発明の第1の実施例の制御弁1が示されている。この制御弁1は可変容量圧縮機のクランク室内の圧力制御のために用いられるもので、大別して機械的出力部2と弁部21より成っている。この機械的出力部2はボディ3aより延びて筒状に形成のケース3bの内側には、ボビン4に巻装の電磁コイル5が収納されている。   1 to 3, a control valve 1 according to a first embodiment of the present invention is shown. This control valve 1 is used for pressure control in the crank chamber of the variable capacity compressor, and is roughly composed of a mechanical output portion 2 and a valve portion 21. The mechanical output portion 2 extends from the body 3a and accommodates an electromagnetic coil 5 wound around a bobbin 4 inside a cylindrical case 3b.

そして、このボビン4の中心の貫通孔に非磁性材のガイドパイプ6が設けられ、該ガイドパイプ6の内部で、図面上で上方に磁性材より成る吸引ロッド7が嵌着され、下方に下記するプランジャ9が上下動するプランジャ作動室10が形成されている。   A guide pipe 6 made of a non-magnetic material is provided in the through-hole at the center of the bobbin 4, and a suction rod 7 made of a magnetic material is fitted in the guide pipe 6 in the upper part of the drawing. A plunger working chamber 10 in which the plunger 9 that moves up and down is formed.

前記吸引ロッド7は、その軸方向に縦孔11が形成され、該縦孔11の下方は小径部で上方は大径部となり、大径部側に蓋12が設けられて閉じられている。この縦孔11内には、プッシュロッド14が摺動自在に配され、その下端は下記するプランジャ9に当接され、その上端は前記縦孔11の大径部に至り、調整ばね16に当接されている。即ち、調整ばね16はプッシュロッド14に取付られたばね座15と蓋12に螺合する調整ねじ17との間に介在されている。この調整ねじ17を回動することで前記調整ばね16のセット力を変化させることができる。   The suction rod 7 is formed with a vertical hole 11 in the axial direction, the lower hole 11 has a small-diameter portion and the upper portion has a large-diameter portion, and is closed with a lid 12 provided on the large-diameter portion side. A push rod 14 is slidably disposed in the vertical hole 11, and a lower end thereof is brought into contact with a plunger 9 described below, and an upper end thereof reaches a large diameter portion of the vertical hole 11 and contacts the adjustment spring 16. It is touched. That is, the adjustment spring 16 is interposed between a spring seat 15 attached to the push rod 14 and an adjustment screw 17 screwed into the lid 12. The setting force of the adjustment spring 16 can be changed by rotating the adjustment screw 17.

プランジャ9は、磁性材料で作られ、その下端に設けられたダイヤフラム19により区切られたプランジャ作動室10内に配され、上端を前記プッシュロッド14に当接され、下端をダイヤフラム19を介して下記する弁体25に当接されている。即ち、プランジャ9は、プッシュロッド14の調整ばね16と前記した吸引ロッド9からの吸引力との平衡関係により、その位置が定められ、前記電磁コイル5の無通電時には、調整ばね16のばね力により弁体25を支える戻しばね28に抗してプランジャ9は最も下方に変位されている。なお、前記プランジャ作動室10内には、粘性の高い液体であるシリコングリースが封入されている。   The plunger 9 is made of a magnetic material and is disposed in a plunger working chamber 10 defined by a diaphragm 19 provided at the lower end thereof. The upper end of the plunger 9 is brought into contact with the push rod 14 and the lower end thereof is connected through the diaphragm 19 to the following. The valve body 25 is abutted. That is, the position of the plunger 9 is determined by the equilibrium relationship between the adjustment spring 16 of the push rod 14 and the suction force from the suction rod 9 described above, and the spring force of the adjustment spring 16 when the electromagnetic coil 5 is not energized. Thus, the plunger 9 is displaced most downward against the return spring 28 that supports the valve body 25. The plunger working chamber 10 is filled with silicon grease, which is a highly viscous liquid.

弁部21は、前記機械的出力部2のボディ3aにダイヤフラム19を介在して取付られているもので、弁ハウジング22には、縦方向に縦孔23が形成され、上方側は大径部23aとなり、該大径部23aに横方向に形成の連通孔24を介して可変容量圧縮機の吸入圧が導かれている。   The valve portion 21 is attached to the body 3a of the mechanical output portion 2 with a diaphragm 19 interposed therebetween. A vertical hole 23 is formed in the valve housing 22 in the vertical direction, and the upper side is a large diameter portion. 23a, and the suction pressure of the variable capacity compressor is guided to the large diameter portion 23a through a communication hole 24 formed in the lateral direction.

また、前記縦孔23内に、スプール型の弁体25が配され、該スプール型の弁体25は、弁座26と縦孔23に対して摺動自在となっており、下方へ延びるロッド25bが連結されている。このスプール型の弁体25は、戻しばね28により前記プランジャ9方向へ付勢され、その頭部25aが前記プランジャ9の下部に当接している。このスプール型の弁体25の変位により弁座26との関係からクランク室内に連通の連通孔30を介して該クランク室内の圧力が前記大径部23a内に抜ける制御が行われる。なお、前記電磁コイル5の無通電時には、スプール型の弁体25は全閉状態となっている。   Further, a spool type valve element 25 is disposed in the vertical hole 23, and the spool type valve element 25 is slidable with respect to the valve seat 26 and the vertical hole 23, and extends downward. 25b is connected. The spool-type valve body 25 is urged toward the plunger 9 by a return spring 28, and a head portion 25 a abuts against a lower portion of the plunger 9. Due to the displacement of the spool type valve element 25, the pressure in the crank chamber is controlled to be released into the large diameter portion 23a through the communication hole 30 communicating with the crank chamber from the relationship with the valve seat 26. When the electromagnetic coil 5 is not energized, the spool type valve element 25 is fully closed.

ボール型の弁体31は、前記縦孔23に接続し、クランク室との連通の連通孔33と吐出室と連通の連通孔34との間に設けられ、前記ロッド27により押圧されて開く弁で、戻しばね35により前記ロッド方向に押圧され、前記電磁コイル5の無通電時には、前記調整ばね16のばね力により押されたロッド27にて押圧され、弁座36から離れて全開状態となっている。したがって、吐出圧がクランク室へ流入できる状態となっている。   A ball-type valve body 31 is connected to the vertical hole 23 and is provided between a communication hole 33 communicating with the crank chamber and a communication hole 34 communicating with the discharge chamber, and is opened by being pressed by the rod 27. Therefore, when the electromagnetic coil 5 is not energized, it is pressed by the rod 27 pressed by the spring force of the adjustment spring 16 and is separated from the valve seat 36 to be fully opened. ing. Therefore, the discharge pressure can flow into the crank chamber.

上述の構成において、制御弁1の作動を説明すると、電磁コイル5は400HZのパルス幅変調(PWM)により通電制御され、その電磁コイル5に発生する磁気的な吸引力に比例してプランジャ9を調整ばね16に抗して所定量変位させている。   In the above-described configuration, the operation of the control valve 1 will be described. The electromagnetic coil 5 is energized and controlled by pulse width modulation (PWM) of 400 HZ, and the plunger 9 is moved in proportion to the magnetic attractive force generated in the electromagnetic coil 5. A predetermined amount is displaced against the adjustment spring 16.

そのプランジャ9の変位量即ちスプール型の弁体25のストロール量が0から最大まで移動すると、ロッド25bが後退してまず全開状態のボール弁31が徐々に絞られ、略中間位置で完全に閉じられる(図3のPd−Pc線)。即ち、吐出圧のクランク室への供給が変化される。それから中間位置を過ぎると、全閉状態であったスプール型の弁体25が開き始め徐々に拡大し、図3のPc−Ps線のように制御され、クランク室内の圧力の流出が変化される。   When the displacement amount of the plunger 9, that is, the stroke amount of the spool type valve element 25 moves from 0 to the maximum, the rod 25b moves backward, and the ball valve 31 in the fully opened state is gradually throttled, and is completely closed at a substantially intermediate position. (Pd-Pc line in FIG. 3). That is, the supply of the discharge pressure to the crank chamber is changed. After that, when the intermediate position is passed, the spool-type valve body 25 that has been fully closed begins to open and gradually expands, and is controlled as indicated by the Pc-Ps line in FIG. 3, and the outflow of pressure in the crank chamber is changed. .

このプランジャ9には、400HZの微振動(0.03mm程)が生じるが、プランジャ9の周囲に封入のシリコングリースにより、フリクシヨンが与えられ、もって微振動が吸収されることになる。従って、前記スプール型の弁体25に連結のロッド27にて開閉制御されるボール型の弁体31に微振動を伝えず、従来のように目標開度より大きくなるとの不都合を防いで、目標とする開度に設定ができるものである。   Although a slight vibration (about 0.03 mm) of 400 HZ is generated in the plunger 9, friction is given around the plunger 9 by the sealed silicon grease, and the fine vibration is absorbed. Therefore, a slight vibration is not transmitted to the ball-type valve body 31 which is controlled to be opened and closed by the rod 27 connected to the spool-type valve body 25, and the inconvenience of exceeding the target opening as in the prior art is prevented. Can be set to the opening.

図4において、この発明の第2の実施例が示されている。この例では、プッシュロッド14にフリクシヨンを与えることでボール型の弁体31に微振動を伝えなくしたものである。即ち、調整ばね16のばね座15に所定の傾斜(θ)を持たせて、該調整ばね16にオフセット効果を与え、調整ばね16をプッシュロッド14に接触させることで行わせる。これによっても、プランジャ9に生じる微振動を吸収することができる。   FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In this example, a fine vibration is not transmitted to the ball-shaped valve body 31 by giving a friction to the push rod 14. In other words, the spring seat 15 of the adjustment spring 16 is given a predetermined inclination (θ) to give an offset effect to the adjustment spring 16, and the adjustment spring 16 is brought into contact with the push rod 14. Also by this, the fine vibration generated in the plunger 9 can be absorbed.

図5において、この発明の第3の実施例が示されている。この例では、前記例と同様にプッシュロッド14にフリクシヨン与えることで、ボール型の弁体31に微振動を伝えなくしたものである。即ち、プッシュロッド14の一ヶ所又は2ヶ所にオーリング38a,38bを設けることで行わせる。これによっても、プランジャ9に生じる微振動を吸収することができる。   FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this example, a fine vibration is not transmitted to the ball-shaped valve body 31 by applying a friction to the push rod 14 as in the above example. In other words, the O-rings 38a and 38b are provided at one or two places of the push rod 14. Also by this, the fine vibration generated in the plunger 9 can be absorbed.

図6において、この発明の第4の実施例が示されている。この例では、スプール型の弁体25のロッド25bにフリクシヨンを与えることで、ボール型の弁体31に微振動を伝えなくしたものである。即ち、ロッド25bに当たるように縦孔23の側面に圧力供給孔40を穿設し、この圧力供給孔40を介して例えば吐出圧をロッド25bの側面に圧力を加えることで行わせる。これによっても、プランジャ9に生じる微振動を吸収することができる。なお、前記第2から4までの実施例にあって、説明から外れた部分で前記第1の実施例と同一の部分は同一の番号を付して説明を省略した。   FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. In this example, a fine vibration is not transmitted to the ball-type valve body 31 by applying a friction to the rod 25b of the spool-type valve body 25. That is, the pressure supply hole 40 is formed in the side surface of the vertical hole 23 so as to hit the rod 25b, and for example, discharge pressure is applied to the side surface of the rod 25b through the pressure supply hole 40. Also by this, the fine vibration generated in the plunger 9 can be absorbed. In the second to fourth embodiments, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and omitted from the description.

この発明の第1の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Example of this invention. 同上の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part same as the above. 前記第1の実施例の弁体の動きと、開度の関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the movement of the valve body of the said 1st Example, and the relationship of an opening degree. この発明の第2の実施例を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the 2nd Example of this invention. この発明の第3の実施例を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the 3rd Example of this invention. この発明の第4の実施例を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the 4th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御弁
2 機械的出力部
5 電磁コイル
7 吸引ロッド
9 プランジャ
10 プランジャ作動室
11 縦孔
14 プッシュロッド
15 ばね座
16 調整ばね
19 ダイヤフラム
21 弁部
23 縦孔
24 連通孔
25 スプール型の弁体
25b ロッド
30 連通孔
31 ボール型の弁体
38a,38b オーリング
40 圧力供給孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control valve 2 Mechanical output part 5 Electromagnetic coil 7 Suction rod 9 Plunger 10 Plunger working chamber 11 Vertical hole 14 Push rod 15 Spring seat 16 Adjustment spring 19 Diaphragm 21 Valve part 23 Vertical hole 24 Communication hole 25 Spool type valve body 25b Rod 30 Communication hole 31 Ball type valve element 38a, 38b O-ring 40 Pressure supply hole

Claims (6)

パルス幅変調により通電制御される電磁コイルからプランジャに対して発生する磁気的な吸引力と、
この吸引力に対抗する調整ばねのばね力と、
前記プランジャの反電磁コイル側に設けたダイヤフラムにより前記調整ばねのばね力に対抗する力との平衡関係から弁体の位置が定まる制御弁において、
前記弁体と共に変位する部材にフリクシヨンを与える手段を備えたことを特徴する制御弁。
Magnetic attraction force generated from the electromagnetic coil that is energized and controlled by pulse width modulation to the plunger;
The spring force of the adjusting spring against this suction force;
In the control valve in which the position of the valve body is determined from the equilibrium relationship with the force against the spring force of the adjustment spring by the diaphragm provided on the anti-electromagnetic coil side of the plunger,
A control valve comprising means for giving a friction to a member that is displaced together with the valve body.
前記弁体は、2つの弁機能を持ち、一方がスプール型の弁体、他方がボール型の弁体により成ることを特徴する請求項1記載の制御弁。   2. The control valve according to claim 1, wherein the valve body has two valve functions, one is a spool-type valve body and the other is a ball-type valve body. 前記ダイヤフラムで囲まれる前記プランジャの周囲にグリースを封入して該ダイヤフラムの動きにフリクシヨンを与えるようにした請求項1記載の制御弁。   2. The control valve according to claim 1, wherein grease is sealed around the plunger surrounded by the diaphragm so as to give a friction to the movement of the diaphragm. 前記プランジャの動きに対抗する調整ばねが装着されるプッシュロッドに傾斜したばね座を取付け、前記調整ばねにオフセット効果を持たせ、該プッシュロッドにフリクシヨンを与えるようにしたことを特徴する請求項1記載の制御弁。   2. A tilted spring seat is attached to a push rod to which an adjustment spring that opposes the movement of the plunger is mounted, and an offset effect is given to the adjustment spring to give a friction to the push rod. The control valve described. 前記プランジャの動きに対抗する調整ばねが装着されるプッシュロッドにオーリングを設けて、該プッシュロッドにフリクシヨンを与えるようにしたことを特徴する請求項1記載の制御弁。   The control valve according to claim 1, wherein an o-ring is provided on a push rod to which an adjustment spring that opposes the movement of the plunger is provided to give a friction to the push rod. 前記弁体の動きに連動するロッドの側面に液体の圧力を加えて、該弁体にフリクシヨンを与えるようにしたことを特徴する請求項1又は2記載の制御弁。   3. The control valve according to claim 1, wherein a liquid pressure is applied to a side surface of the rod interlocked with the movement of the valve body to give a friction to the valve body.
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