JP4275487B2 - 電空変換式空気レギュレータ - Google Patents

Description

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。

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、二次圧力取出口、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、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、パイロット圧室を大気に連通させるノズル通路、及び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とこの板ばね上に設けたコイルとを有するフラッパを備えた装置が知られている。

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。

一方、コイルに与えるアナログ入力信号（例えば電流量）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。

この電空変換式空気レギュレータでは従来、フラッパの板ばね上にコイル配線を導き、このコイル配線を最短距離でコイルリード線に接続していた。しかし、最近の電空変換式空気レギュレータは、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おり、コイル配線とコイルリード線をランダムに接続していた従来装置では、半田部の信頼性に欠け、またＦＰＣを使用したとしてもＦＰＣの剛性が板ばねのそれよりも大きくなり、分解能を高めるためにマイナスの影響があることが明らかになってきた。

本発明は、以上の問題意識に基づき、特にコイル配線とコイルリード線との接続構造を改良し、給電部の信頼性を向上させ、配線部材の剛性による影響をフラッパに与えることなく高い分解能を持っ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。

本発明は、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とこの板ばね上に設けたコイルとを有するフラッパと；を備え、該フラッパのコイルに流すアナログ入力信号の大小に応じて上記板ばねのノズル通路の開口端に対する位置を変化させる電空変換式空気レギュレータにおいて、上記コイルに対する一対のコイル配線を、上記板ばね上のコイルの中心部近傍に導いた後、コイルの径方向外方に向けて互いに反対方向に導き、一方、上記コイルの一対のリード線を円形をなすコイル巻線の径方向の略対向位置から中心側に導いて上記一対のコイル配線にそれぞれ接続したことを特徴としている。
この構成によれば、コイル中心内に配線通路を設けることができ、そこに配線を通すことが可能となり、配線の影響を受けずに良好な動作特性を確保することができる。

より具体的には、フラッパを、板ばねと、コイルを巻回したコイルボビンと、このコイルボビンを支持するコイルボビン受けと、このコイルボビン受けと板ばねをコイル中心で固定する固定ピンとによって構成し、このコイルボビン受けには、固定ピン中心に対する略回転対称位置に位置させて、板ばね側裏面からコイルボビン側表面に延びる一対の配線通路をコイル中心側から外周側に向けて形成し、この一対のコイル配線を、板ばね上を導いた後、一対の配線通路を介してコイルボビン受け表面に導き、コイルの一対のリード線に接続することができる。

一対のコイル配線は、ＦＰＣから構成するのが実際的である。また、一対のコイル配線の一方には、板ばねの径方向と略平行な方向から中心部に向かって延びる第一の直線部と、この第一の直線部の内方端部からコイル中心の同心円上に延びる半円弧状部と、この半円弧状部の端部から上記第一の直線部の延長線上を延びる第二の直線部とを設け、一対のコイル配線の他方には、上記第一の直線部と平行に延びる直線部を設けることができる。

本発明によれば、コイル配線とコイルリード線との接続構造における配線部材の剛性による影響をフラッパに与えることなく、分解能、信頼性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態の電空変換式空気レギュレータ１０の全体構造を示している。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、図２ないし図４にも明らかなように、円形の弾性変形可能な板ばね４１と、平面円形のコイルボビン受け４２と、コイル（ムービングコイル）４３を巻回したコイルボビン４４とを有している。これらの板ばね４１、コイルボビン受け４２、コイル４３、コイルボビン４４は、同心構造であり、板ばね４１とコイルボビン受け４２の中心部には固定ピン孔４１ａ、４２ａが形成され、この固定ピン孔４１ａ、４２ａに挿通した固定ピン４５と止め輪４６によって、板ばね４１とコイルボビン受け４２が結合固定されている。コイルボビン受け４２の周縁には、コイルボビン４４を同心に保持する環状段部４２ｂが形成されていて、両者は係合状態で接着固定されている。板ばね４１の周縁部は第一、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。コイルボビン受け４３とコイルボビン４４とは一体に成形することも可能である。

コイルボビン受け４２には、一対の配線通路４２ｐ、４２ｎが形成されている。この一対の配線通路４２ｐ、４２ｎは、固定ピン孔４２ａを中心とする略回転対称位置に位置しており、中心側の貫通孔４２ｐ１、４２ｎ１と、この貫通孔から径方向と平行な方向に外側に延びる表面半田付け凹部４２ｐ２、４２ｎ２とからなっている。すなわち、貫通孔４２ｐ１と４２ｎ１は、コイルボビン受け４２の板ばね４１側裏面とコイル４３側表面を連通させ、表面半田付け凹部４２ｐ２、４２ｎ２はコイルボビン受け４２の表面上において互いに反対方向に延びている。

一方、板ばね４１上には、ＦＰＣからなる一対のコイル配線４７ｐ、４７ｎが接着されて導かれている。この一対のコイル配線のうち、コイル配線４７ｐは、ハウジング１１の外部に延びる半径方向と平行な方向の第一直線部４７ｐ１、固定ピン孔４１ａ（コイル中心）と同心の略半円径部４７ｐ２及び第一直線部４７ｐ１の延長線上に位置する第二の直線部４７ｐ３を有しており、第二直線部４７ｐ３の先端部は、板ばね４１に対してフリーな半田付け端部４７ｐｓを構成している。これに対し、コイル配線４７ｎは、コイル配線４７ｐの第一直線部４７ｐ１と平行をなしていて、ハウジング１１の内外に延び、その内側先端部は、板ばね４１に対してフリーな半田付け端部４７ｎｓを構成している。半田付け端部４７ｐｓと４７ｎｓは、互いに反対の方向に延び、それぞれ配線通路４２ｐの貫通孔４２ｐ１と、配線通路４２ｎの貫通孔４２ｎ１を通ってコイルボビン受け４２の表面に導かれ、表面半田付け凹部４２ｐ２と４２ｎ２に位置されている。

コイル４３の一対のコイルリード線４３ａは、コイルボビン４４の内側の径方向の略対向位置に導かれていて、その基部は熱収縮チューブ（絶縁チューブ）４３ｂに覆われており、一対の先端露出部４３ａ１が、表面半田付け凹部４２ｐ２上に位置させた半田付け端部４７ｐｓと表面半田付け凹部４２ｎ２上に位置させた半田付け端部４７ｎｓにそれぞれ半田付けされている。

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５２が支持されている。この永久磁石アッセンブリ５２は、上記フラッパ４０のコイルボビン４４と同軸で隙間をもって対向する永久磁石５２ａとヨーク５２ｂとを有している。コイル４３と永久磁石アッセンブリ５２は、板ばね４１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５２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５４、５５が形成されている。

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５６が形成されている。このノズル通路５６は、フラッパ４０の固定ピン４５の頭部に対向している。

フラッパ４０の板ばね４１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４１を挟着支持しており、板ばね４１の変形を抑制して耐振動性を向上させる作用をする。

上記構成の本電空変換式空気レギュレータ１０は、コイル４３に正逆の電流を流すと、永久磁石アッセンブリ５２との電磁作用により、フラッパ４０（板ばね４１）が弾性変形して昇降する。フラッパ４０が昇降すると、固定ピン４５とノズル通路５６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。固定ピン４５とノズル通路５６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４３に流す電流の大小によって変化させることができる。

そして、本実施形態によると、コイル４３に対する一対のコイル配線４７ｐ、４７ｎが一旦板ばね４１の中心部（固定ピン４５）近傍に導かれて後、径方向外方に向けて互いに反対方向に導かれており、一方、コイル４３の一対のリード線４３ａを円形をなすコイル巻線の径方向の略対向位置から中心側に導いて一対のコイル配線４７ｐｓ、４７ｎｓにそれぞれ接続したので、配線部材の剛性による影響がフラッパに及ぶのを防ぐと同時に、コイル中心に対する半田重量やコイル配線重量等のアンバランスを防ぎ、良好な動作特性を確保することができる。

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１のレギュレータのフラッパ-コイル部分の分解斜視図である。 同組立状態の斜視図である。 図３のIV-IV線に沿う断面図である。

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
４１ 板ばね
４１ａ ４２ａ 固定ピン孔
４２ コイルボビン受け
４２ｂ 環状段部
４２ｐ ４２ｎ 配線通路
４２ｐ１ ４２ｎ１ 貫通孔
４２ｐ２ ４２ｎ２ 表面半田付け凹部
４３ コイル
４３ａ コイルリード線
４３ｂ 熱収縮チューブ
４４ コイルボビン
４５ 固定ピン
４６ 止め輪
４７ ４８ 弾性緩衝部材
４７ｐ ４７ｎ コイル配線
５２ 永久磁石アッセンブリ
５２ａ 永久磁石
５２ｂ ヨーク
５４ ５５ 大気連通穴
５６ ノズル通路

Claims (4)

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とこの板ばね上に設けたコイルとを有するフラッパと；を備え、該フラッパのコイルに流すアナログ入力信号の大小に応じて上記板ばねのノズル通路の開口端に対する位置を変化させる電空変換式空気レギュレータにおいて、
   上記コイルに対する一対のコイル配線を、上記板ばね上のコイルの中心部近傍に導いた後、コイルの径方向外方に向けて互いに反対方向に導き、一方、上記コイルの一対のリード線を円形をなすコイル巻線の径方向の略対向位置から中心側に導いて上記一対のコイル配線にそれぞれ接続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、
   上記フラッパは、上記板ばねと、上記コイルを巻回したコイルボビンと、このコイルボビンを支持するコイルボビン受けと、このコイルボビン受けと板ばねをコイル中心で固定する固定ピンとを有し、
   このコイルボビン受けには、上記固定ピン中心に対する略回転対称位置に位置させて、板ばね側裏面からコイルボビン側表面に延びる一対の配線通路がコイル中心側から外周側に向けて形成されており、
   上記一対のコイル配線は、上記板ばね上を導かれた後、上記一対の配線通路を介してコイルボビン受け表面に導かれ、上記コイルの一対のリード線に接続されている電空変換式空気レギュレータ。
3. 請求項１または２記載の電空変換式空気レギュレータにおいて、
   上記一対のコイル配線は、ＦＰＣである電空変換式空気レギュレータ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の電空変換式空気レギュレータにおいて、
   上記一対のコイル配線の一方は、板ばねの径方向と略平行な方向から中心部に向かって延びる第一の直線部と、この第一の直線部の内方端部からコイル中心の同心円上に延びる半円弧状部と、この半円弧状部の端部から上記第一の直線部の延長線上を延びる第二の直線部とを有し、
   上記一対のコイル配線の他方は、上記第一の直線部と平行に延びる直線部を有している電空変換式空気レギュレータ。

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