JP4929913B2 - Flow control valve - Google Patents
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本発明は、ステッピングモータから付与される回転力を軸力に変換し、この軸力を利用して流路の開度を操作する流量制御弁に関する。 The present invention relates to a flow rate control valve that converts a rotational force applied from a stepping motor into an axial force and uses this axial force to manipulate the opening of a flow path.
従来から、例えば、エンジンのアイドル運転時の吸入空気量を制御するため、ステッピングモータをアクチュエータとする上記のような流量制御弁が用いられている。
この従来の流量制御弁は、ステッピングモータから付与される回転力を軸力に変換し、この軸力に応じて軸方向に変位する弁体を備え、弁体を変位させて流路の開度を操作するものである(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, for example, in order to control the amount of intake air when the engine is idling, a flow control valve as described above using a stepping motor as an actuator has been used.
This conventional flow control valve is provided with a valve body that converts a rotational force applied from a stepping motor into an axial force and is displaced in the axial direction in accordance with the axial force. (For example, refer to
ここで、ステッピングモータから付与される回転力は、次のようにして軸力に変換される。すなわち、ステッピングモータへの通電により回転するロータにネジを設け、このロータのネジを弁体に設けたネジと螺合させ、さらに、所定の係止手段により弁体を回動不能に保つ。これにより、ステッピングモータに通電してロータを回転させると弁体に付与される回転力は軸力に変換され、この軸力により弁体は軸方向へ変位する。 Here, the rotational force applied from the stepping motor is converted into an axial force as follows. That is, a screw is provided on a rotor that is rotated by energizing the stepping motor, the screw of the rotor is screwed with a screw provided on the valve body, and the valve body is kept non-rotatable by a predetermined locking means. Accordingly, when the stepping motor is energized and the rotor is rotated, the rotational force applied to the valve body is converted into an axial force, and the valve body is displaced in the axial direction by this axial force.
ところで、従来の流量制御弁によれば、開度操作される流路を形成する部材(被開度操作部材)の軸心と、弁体の軸心との軸ズレ度の存在により、以下のような弁漏れの問題を抱えている。 By the way, according to the conventional flow control valve, due to the presence of the degree of axial misalignment between the shaft center of the member (opening operation member) that forms the flow path to be operated and the shaft center of the valve body, Have problems with such valve leaks.
例えば、特許文献1に記載のように、弁体による流路開閉がスプール弁方式である場合、弁体のロック防止のため軸ズレ度に応じて摺動隙間を広げる必要があり、このような摺動隙間の拡大により弁漏れが発生しやすくなる。また、特許文献2に記載のように、弁体による流路開閉がポペット弁方式である場合、軸ズレ度に応じて着座位置に対する傾きが発生し、この傾きにより弁漏れが発生しやすくなる。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ステッピングモータをアクチュエータとする流量制御弁において、被開度操作部材の軸心と弁体の軸心との軸ズレ度を改善し弁漏れの虞を低減することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flow control valve having a stepping motor as an actuator between an axis of an opening operation member and an axis of a valve body. The purpose is to improve the degree of shaft misalignment and reduce the risk of valve leakage.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の流量制御弁は、ステッピングモータから付与される回転力を軸力に変換し、軸力に応じて軸方向に変位する軸部材と、所定の付勢手段により軸部材に当接するように付勢され、付勢手段から付与される付勢力および軸部材から伝達される軸力に応じて軸方向に変位する弁部材とを備え、軸部材を軸方向に変位させることで、弁部材を変位させて流路の開度を操作する。
[Means of Claim 1]
According to a first aspect of the present invention, the flow control valve converts the rotational force applied from the stepping motor into an axial force, and the shaft member is displaced in the axial direction according to the axial force. And a valve member that is displaced in the axial direction in response to the urging force applied from the urging means and the axial force transmitted from the shaft member, and displacing the shaft member in the axial direction, The valve member is displaced to manipulate the opening of the flow path.
これにより、弁部材は、従来の弁体よりも軸心の自由度が向上する。すなわち、従来の弁体は、回転力を軸力に変換する駆動力変換機能および本来の弁機能の2つの機能を具備しており、駆動力変換機能を実現するため、ステッピングモータのロータとの間に螺合構造を有している。そして、この螺合構造により弁体の軸心は強く束縛されている。 Thereby, the degree of freedom of an axis of a valve member improves rather than the conventional valve body. That is, the conventional valve body has two functions of a driving force conversion function that converts a rotational force into an axial force and an original valve function, and in order to realize the driving force conversion function, It has a threaded structure between them. The axial center of the valve body is strongly bound by this screwing structure.
これに対し、請求項1に記載の流量制御弁では、従来の弁体を、駆動力変換機能を具備する軸部材と、弁機能を具備する弁部材とに分割し、付勢手段により弁部材を軸部材に当接させている。したがって、弁部材の軸心は、付勢手段の付勢と軸部材の当接とに束縛されるものの、従来の螺合構造に比較すると、付勢手段の付勢と軸部材の当接とによる束縛は大幅に弱い。この結果、弁部材は、従来の弁体よりも軸心の自由度が向上する。
On the other hand, in the flow rate control valve according to
このため、弁部材の軸心を被開度操作部材の軸心に略一致するように変化させることができるので、被開度操作部材の軸心と弁体の軸心との軸ズレ度を改善し、弁漏れの虞を低減することができる。 For this reason, the axial center of the valve member can be changed so as to substantially coincide with the axial center of the opening operation member. The risk of valve leakage can be reduced.
また、請求項1に記載の流量制御弁によれば、弁部材は、所定の筒状部に挿入されて軸方向に摺動自在に支持される唯一の摺動軸部を有し、摺動軸部は、筒状部の内周面に、周方向に3ヶ所以上に分かれて摺接している。
これにより、弁部材の傾きがなくなるので、弁部材の変位がスムーズになり、弁洩れ量が低減される。
According to the flow control valve of the first aspect, the valve member has the only sliding shaft portion that is inserted into the predetermined cylindrical portion and is slidably supported in the axial direction. The shaft portion is in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylindrical portion in three or more locations in the circumferential direction.
Thereby, since the inclination of the valve member is eliminated, the displacement of the valve member becomes smooth, and the amount of valve leakage is reduced.
最良の形態1の流量制御弁は、ステッピングモータから付与される回転力を軸力に変換し、軸力に応じて軸方向に変位する軸部材と、所定の付勢手段により軸部材に当接するように付勢され、付勢手段から付与される付勢力および軸部材から伝達される軸力に応じて軸方向に変位する弁部材とを備え、軸部材を軸方向に変位させることで、弁部材を変位させて流路の開度を操作する。
The flow control valve of the
また、弁部材は、所定の筒状部に挿入されて軸方向に摺動自在に支持される唯一の摺動軸部を有し、摺動軸部は、筒状部の内周面に、周方向に3ヶ所以上に分かれて摺接している。 In addition, the valve member has a single sliding shaft portion that is inserted into a predetermined cylindrical portion and is slidably supported in the axial direction, and the sliding shaft portion is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion, It is in sliding contact with three or more locations in the circumferential direction.
〔実施例1の構成〕
実施例1の流量制御弁1の構成を、図1および図2を用いて説明する。
流量制御弁1は、ステッピングモータ2から付与される回転力を軸力に変換し、この軸力を利用して流路の開度を操作するものであり、例えば、エンジン(図示せず)のアイドル運転時の吸入空気量を制御するため、スロットルバルブを迂回するアイドル運転用の吸入空気流路(バイパス流路3とする)に配されて、バイパス流路3の開度を操作する。
[Configuration of Example 1]
The structure of the
The
この流量制御弁1は、図1に示すように、ステッピングモータ2から付与される回転力を軸力に変換し、軸力に応じて軸方向に変位する軸部材5と、スプリング6により軸部材5に当接するように付勢され、スプリング6による付勢力および軸部材5から伝達される軸力に応じて軸方向に変位する弁部材7とを備える。そして、流量制御弁1は、軸部材5を軸方向に変位させることで、弁部材7を変位させてバイパス流路3の開度を操作する。
As shown in FIG. 1, the
なお、ステッピングモータ2は、例えば、永久磁石を具備するロータ(図示せず)と、界磁コイルを具備するステータ(図示せず)とを有し、ECU(図示せず)からの指令に応じて界磁コイルに通電が行われると、ロータを回転させる回転力を発生する周知の構造を有するものである。
The
軸部材5は、外周に雄ネジ9が設けられ、雄ネジ9は、ロータに設けられた雌ネジ(図示せず)に螺合している。また、軸部材5は、所定の係止手段(図示せず)により回動不能に保たれている。そして、ステッピングモータ2に通電が行われ、ロータとともに雌ネジが回転すると、ロータから軸部材5に付与される回転力は軸力に変換され、この軸力により軸部材5は軸方向へ変位する。
The
弁部材7は、軸部材5の先端に当接されるとともに軸部材5の当接を受ける面の反対側からスプリング6により付勢される鍔部11、所定の筒状部12に挿入されて軸方向に摺動自在に支持される摺動軸部13を有する。そして、弁部材7は、軸部材5から伝達される軸力、および、スプリング6による付勢力に応じて、軸部材5とともに軸方向に変位する。
The
ここで、筒状部12は、バイパス流路3の一部をなし弁部材7およびスプリング6を収容する弁室15に開口して円状の開口部をなすとともにバイパス流路3の一部をなす。また、筒状部12は、軸方向を向くステッピングモータ2の回転軸心と同軸的に設けられている。
Here, the
鍔部11は、軸部材5の当接を受ける面とは反対側に、開口部16を形成する開口縁17に着座するテーパ状の着座面18が設けられている。つまり、着座面18は、開口縁17に平行な平面αに対し傾斜するように設けられている。そして、着座面18が開口縁17に着座することで、弁部材7は、バイパス流路3の開度を全閉とする。また、平面αに対する着座面18の傾斜角、つまり、テーパ角θは、45°以下に設定されている。
The
摺動軸部13は、図2に示すように、筒状部12の内周面20に摺接する4つの鍔21が周方向に等角度間隔で設けられ、周方向に4ヶ所に分かれて摺接している。なお、実施例1の摺動軸部13は、周方向に4ヶ所に分かれて内周面20に摺接しているが、3ヶ所に分けて摺接させてもよく、5ヶ所以上に分けて摺接させてもよい。また、内周面20に摺接する部位は、鍔21の形態にする必要はなく自在に選択できる。
As shown in FIG. 2, the
〔実施例1の効果〕
実施例1の流量制御弁1は、ステッピングモータ2から付与される回転力を軸力に変換し、軸力に応じて軸方向に変位する軸部材5と、スプリング6により軸部材5に当接するように付勢され、スプリング6による付勢力および軸部材5から伝達される軸力に応じて軸方向に変位する弁部材7とを備え、軸部材5を軸方向に変位させることで、弁部材7を変位させてバイパス流路3の開度を操作する。
これにより、弁部材7は、軸部材5とロータとの螺合構造により軸心を拘束されることなく、変位することができる。このため、弁部材7は、ロータの軸心とは無関係に、自身の軸心を筒状部12の軸心に略一致させて変位することができるので、弁漏れの虞を低減することができる。
[Effect of Example 1]
The
Thereby, the
また、着座面18は、平面αに対し傾斜するように設けられている。
これにより、例えば、筒状部12内に負圧が発生して着座面18が開口縁17に一時的に強く密着しても、密着力が弱いので、着座面18は、容易に開口縁17から離座することができる。なお、この効果は、図1に示すように、開口縁17が軸方向に垂直な平面状に設けられている場合に大きくなる。
The
Thereby, for example, even if a negative pressure is generated in the
また、テーパ角θは45°以下に設定されている。
テーパ角θが45°を超えると、着座面18への開口縁17の噛み込みが激しくなる。そこで、テーパ角θを45°以下に設定することで、このような噛み込みを緩和できる。
Further, the taper angle θ is set to 45 ° or less.
When the taper angle θ exceeds 45 °, the opening
また、唯一の摺動軸部13は、筒状部12の内周面20に、周方向に4ヶ所に分かれて摺接している。
これにより、弁部材7の傾きがなくなるので、弁部材7の変位がスムーズになり、弁洩れ量が低減される。
The only sliding
Thereby, since the inclination of the
1 流量制御弁
2 ステッピングモータ
3 バイパス流路(流路)
5 軸部材
6 スプリング(付勢手段)
7 弁部材
12 筒状部
13 摺動軸部
1
5
7
Claims (1)
所定の付勢手段により前記軸部材に当接するように付勢され、前記付勢手段から付与される付勢力および前記軸部材から伝達される前記軸力に応じて軸方向に変位する弁部材とを備え、
前記軸部材を軸方向に変位させることで、前記弁部材を変位させて流路の開度を操作し、
前記弁部材は、所定の筒状部に挿入されて軸方向に摺動自在に支持される唯一の摺動軸部を有し、
この摺動軸部は、前記筒状部の内周面に、周方向に3ヶ所以上に分かれて摺接していることを特徴とする流量制御弁。 A shaft member that converts the rotational force applied from the stepping motor into an axial force and is displaced in the axial direction in accordance with the axial force;
A valve member that is urged to abut against the shaft member by predetermined urging means, and that is displaced in the axial direction in accordance with the urging force applied from the urging means and the axial force transmitted from the shaft member; With
By displacing the shaft member in the axial direction, the valve member is displaced to manipulate the opening of the flow path,
The valve member has a single sliding shaft portion that is inserted into a predetermined cylindrical portion and is slidably supported in the axial direction,
The flow control valve is characterized in that the sliding shaft portion is in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylindrical portion at three or more locations in the circumferential direction.
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