JP4275463B2 - 電空変換式空気レギュレータ - Google Patents

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Description

【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】
電空変換式空気レギュレータとして従来、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と、こ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を有するフラッパと、このフラッパのノズル通路の開口端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たものが知られている。
【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、フラッパの板ばねが弾性変形して、フラッパと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、分解能（制御電流量（電気量）の変化に対する取出圧力の変化の比）を一層よくすることが要求されている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、分解能を向上させた電空変換式空気レギュレータを得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の電空変換式空気レギュレータは、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と；こ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を有するフラッパと；このフラッパのノズル通路の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；を有する電空変換式空気レギュレータにおいて、上記フラッパに、上記板ばねとコイルボビンを固定するかしめピンと、このかしめピンに形成された、ノズル通路側に突出する円錐状突起とを設け、ノズル通路端面に、この円錐状突起に対応する円錐状凹部を形成したことを特徴としている。
このように、円錐状突起と円錐状凹部の対向部分の間隔により空気流路面積を定めると、フラッパの単位移動量に対する空気流路面積の変化を小さくすることができ、その結果、分解能を高めることができる。
【０００９】
また、フラッパの板ばねの周縁は、該板ばねの上下に位置する環状の弾性緩衝部材で挟着し、耐振動性を向上させることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
図１ないし図３は、本実施形態の電空変換式空気レギュレータ１０を示している。ハウジング１１は、図１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を備えている。
【００１１】
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。
【００１２】
アッパハウジング１１ａ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、中心部にリリーフ弁シート２４を有している。このリリーフ弁シート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室１７を画成する。
【００１３】
連通穴２５は、軸部通路２５ａと径方向通路２５ｂからなり、軸部通路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が軸部通路２５ａ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２７により、図１の下方、つまりリリーフ弁シート２４の連通穴２５（軸部通路２５ａ）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。
【００１４】
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３１が形成され、この通路３１の一部には、オリフィス３１ａが形成されている。オリフィス３１ａは、取出室１７内の圧力によりパイロット圧室３０に所望の圧力を生じさせる。
【００１５】
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２７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、軸部通路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２７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。
【００１６】
第一、第二のアッパハウジング１１ｃと１１ｄの間には、フラッパ４０が支持されている。このフラッパ４０は、円板状の弾性変形可能な板ばね体４０ａと、この板ばね体４０ａの中心部にかしめピン４０ｂを介して固定された有底のコイルボビン部４０ｃと、このコイルボビン部４０ｃの筒状部外周に巻回したコイル（ムービングコイル）４０ｄとを有し、板ばね体４０ａの周縁部が第一、第二のアッパハウジング１１ｃと１１ｄとの間に挟着固定されている。
【００１７】
第二アッパハウジング１１ｄには、その軸部に円柱状の永久磁石アッセンブリ４２が支持されている。この永久磁石アッセンブリ４２は、上記フラッパ４０のコイルボビン部４０ｃと同軸で隙間をもって対向する永久磁石４２ａとヨーク４２ｂとを有している。コイル４０ｄと永久磁石アッセンブリ４２は、板ばね体４０ａを弾性変形させる電磁駆動装置を構成する。第一、第二のアッパハウジング１１ｃ、１１ｄには、永久磁石アッセンブリ４２とフラッパ４０を収納した部屋を大気に連通させる大気連通穴４４、４５が形成されている。
【００１８】
第一アッパハウジング１１ｃには、軸部に位置させて（フラッパ４０の中心位置に一致させて）、パイロット圧室３０に連通するノズル通路４６が形成されている。また、第一アッパハウジング１１ｃのフラッパ４０側の中心部は、円錐状（台）状に突出しており、この円錐状突出部４６ａの中心部と、フラッパ４０のかしめピン４０ｂの頭部とに、図２に詳細を示すように、円錐状凹部４６ｂと円錐状突起４０ｅとが形成されている。図３はフラッパ４０の上下を逆にし分解した状態を描いた図である。すなわち、かしめピン４０ｂは、板ばね４０ａの中心部と有底コイルボビン部４０ｃの円形底部中心とをかしめ固定するもので、このかしめピン４０ｂの頭部に一体に、円錐状突起４０ｅが形成されている。この円錐状突起４０ｅに対応する円錐状凹部４６ｂとノズル通路４６は、正しくセンターが一致しており、また円錐状凹部４６ｂと円錐状突起４０ｅとは形状が正しく対応し、その表面は高い面精度で加工されている。
【００１９】
フラッパ４０の板ばね４０ａの周縁部の上下にはそれぞれ、環状の弾性（ゴム製）緩衝部材４７、４８が位置している。この弾性緩衝部材４７、４８は、第一、第二のアッパハウジング１１ｃと１１ｄの間に挟着されていてその間に板ばね４０ａを挟着支持しており、板ばね４０ａの変形を抑制して耐振動性を向上させる作用をする。
【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４０ｄに正逆の電流を流すと、永久磁石アッセンブリ４２との電磁作用により、フラッパ４０（板ばね体４０ａ）が弾性変形して昇降する。フラッパ４０が昇降すると、かしめピン４０ｂに形成されている円錐状突起４０ｅとノズル通路４６の開口端の円錐状凹部４６ｂ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。円錐状突起４０ｅと円錐状凹部４６ｂ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４０ｄ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、円錐状突起４０ｅと円錐状凹部４６ｂの対向部分の間隔により空気流路面積が定められるため、フラッパ４０の単位移動量に対する空気流路面積の変化を小さくすることができ、その結果、分解能を高めることができる。
【００２２】
図５は、比較のために示す従来の電空式空気レギュレータの図２に対応する縦断面図である。従来品は、フラッパ４０のかしめピン４０ｂの頭部が平面からなっていて、このかしめピン４０ｂに対向するノズル通路４６の端面も平面となっていた。このため、分解能が十分でない。
【００２３】
図４は、フラッパ４０と連通路４６の開口端の形状だけを図２と図５のように変化させ（他の条件は同一として）たとき、コイル４０ｄに流す制御電流と二次圧力取出口１３に取り出される制御圧力との関係を一般的に示すグラフである。制御電流が小さい（フラッパ４０の板ばね４０ａと連通路４６の開口端との隙間が大きい）うちは、本発明品（図２の形状）と従来品（図５の形状）との差異は認められないが、制御電流が大きくなる（フラッパ４０の板ばね４０ａと連通路４６の開口端との隙間が小さくなり始める）と、本発明品の分解能が従来品のそれより高まることが認められる。
【００２４】
以上の実施形態では、フラッパ４０の円錐状突起４０ｅをかしめピン４０ｂの頭部に設けたが、円錐状突起は、フラッパ４０の構造によっては、板ばねに付着させる等の他の構造を取ることができる。
【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分解能を高めることができる。
【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】同要部の拡大断面図である。
【図３】図１の電空変換式空気レギュレータのフラッパを上下を逆転させて描いた分解斜視図である。
【図４】本発明による電空変換式空気レギュレータと従来品の制御分解能の例を示すグラフ図である。
【図５】従来の電空変換式空気レギュレータの要部を示す、図２と対応する拡大断面図である。
【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
１８ リリーフ弁
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 リリーフ弁シート
２５ 連通穴
２５ａ 軸部通路
２５ｂ 径方向通路
２６ 大気連通穴
２７ 圧縮コイルばね
３０ パイロット圧室
３１ ハウジング内通路
３１ａ オリフィス
４０ フラッパ
４０ａ 板ばね体
４０ｂ かしめピン
４０ｃ コイルボビン部
４０ｄ コイル
４０ｅ 円錐状突起
４２ 永久磁石アッセンブリ
４２ａ 永久磁石
４２ｂ ヨーク
４４ ４５ 大気連通穴
４６ ノズル通路
４６ａ 円錐状突出部
４６ｂ 円錐状凹部
４７ ４８ 弾性緩衝部材

Claims (2)

  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と；こ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を有するフラッパと；このフラッパのノズル通路の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；を有する電空変換式空気レギュレータにおいて、
    上記フラッパに、上記板ばねとコイルボビンを固定するかしめピンと、このかしめピンに形成された、ノズル通路側に突出する円錐状突起とを設け、
    ノズル通路端面に、この円錐状突起に対応する円錐状凹部を形成した
    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１記載の電空変換式空気レギュレータにおいて、
    上記フラッパの板ばねの周縁は、該板ばねの上下に位置する環状の弾性緩衝部材に挟着されている電空変換式空気レギュレータ。
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