JP6209093B2 - 流量制御弁 - Google Patents
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Description
しかし、閉弁状態において吸入口に弁体を当接させた方が構成簡素となり位置精度を出し易い。
駆動源によって正逆方向に回転可能な回転シャフトと、
前記回転シャフトの一端部に係合して設けられ、当該回転シャフトの回転に基いて当該回転シャフトの軸方向に沿って移動することにより、前記第1開口部を外周部によって開閉するとともに、前記第2開口部に、一端部が接離する弁体と、
前記弁体を前記回転シャフトの他端部側に付勢する付勢部材とを備え、
前記弁体の一端部に、前記第1開口部が前記弁体の外周部によって全閉状態になる場合に、前記第2開口部に当接する当接部と、流体を流通させる流路部が設けられていることを特徴とする。
また、弁体の当接部が第2開口部に当接しても、当該弁体の一端部には流路部が設けられており、この流路部を流体が流れるので、閉弁状態において吸入口を閉鎖することなく、小流量制御時の流量安定性を確保できる。
また、当接部に傾斜面が形成されているので、第2開口部に当接部が入り込むことが可能となる。したがって、弁自体を大きくしなくても弁体の移動量を大きくとることができるので、弁自体をコンパクトにしつつ弁体の制御幅を広げることができる。
図1および図2は本発明に係る流量制御弁の一例を示す断面図である。図1および図2に示すように、流量制御弁は、ボデー100と、駆動源としてのモータ(ステッピングモータ)101と、弁体102とを備えている。
モータ101はモータケース105内に設けられている。このモータケース105は、内部が円筒中空の円柱状に形成され、その内周面側にモータ101のステータとして、内周面に沿う環状の二つのコイル101aが軸方向に沿って前後に並んで設けられている。コイル101aはコイルボビン101bに巻かれた状態で、コイル支持部材101cに支持されている。
円環状のコイル101aの内側には、円筒状のマグネット101dを外周に固定した状態に備えている回転体101eが設けられている。この回転体101eがステータに対して回転するロータになっており、ステータとロータからモータが構成され、マグネット101dを有する回転体101eが電磁力により回転するようになっている。
また、回転シャフト106の一端部側は、その外周面に雄ねじ部106aが形成されている。なお、ここでは、雄ねじ部106a以外の部分をシャフト部106bとする。
回転シャフト106は、雄ねじ部106aの径が、シャフト部106bの径より大きくなっており、雄ねじ部106aが回転シャフト106の他の部分に対して拡径された形状になっている。この雄ねじ部106aには、後述のように弁体102の雌ねじ部114aが螺合するようになっている。
また、回転シャフト106の他端部(上端部)は、上述のように回転体101eの内側に配置されている状態で、軸支持部108により回転自在に支持されている。軸支持部108は、滑り軸受として機能するとともにラジアル軸受およびスラスト軸受として機能している。すなわち、回転シャフト106が軸支持部108により回転中心を規定されているとともに、回転シャフト106の軸方向に沿って、回転シャフト106の一端部から他端部に向う方向の移動が規制されている。なお、その反対方向への移動は、後述のように付勢部材としての圧縮コイルばね122により規制されている。
貫通孔109および第1開口部110は、ボデー100の周方向に所定間隔で複数設けられている。そして、この第1開口部110が弁体102によって開閉されるようになっている。
弁部材111は、図3(a)に示すように、円筒状に形成されており、その外周面が弁体装填部104の内周面に摺接している(図1および図2参照)。したがって、第1開口部110は弁部材111の外周面(外周部)によって開閉されるようになっている。
また、弁部材111の一端部は円形状に開口しており、他端部には円板状の閉塞板111aが設けられ、図3(b)に示すように、この閉塞板111aの中央部に円形状の貫通孔111bが形成されている。また、閉塞板111aには、貫通孔111bに対して放射状に配置された4つの矩形状の貫通孔111cが形成されている。これら4つの貫通孔111cは周方向に等間隔で配置されている。
図1および図2に示すように、本体部114の内部の円筒状の孔の内周面に雌ねじ部114aが形成され、この雌ねじ部114aに回転シャフト106の一端部の雄ねじ部106aが螺合している。雌ねじ部114aが形成された孔の一端部は閉塞して当接面(当接部)114bとなっており、この当接面114bに回転シャフト106の一端面が当接可能となっている。
また、本体部114の外径は、弁部材111の閉塞板111aに設けられた貫通孔111bの内径とほぼ等しいか若干小さくなっており、これによって、本体部114は貫通孔11bを通して弁部材111に挿通可能となっている。
図4に示すように、当接部115は、本体部114の一端部に周方向に等間隔で4つ設けられており、周方向に隣り合う当接部115,115の間には流路部117が周方向の等間隔で4つ設けられている。当接部115は、本体部114の先端部に設けられた接頭円錐状の部分を流路部117となる部分で切り欠いて形成されたものであり、当接部115の規制部116側を向く当接面(抜止部)115aがリブ113に当接可能となっている。
また、当接部115は、ボデー100の閉塞板111aに形成された矩形の貫通孔111cを通過可能となるような大きさに形成され、この当接部115の規制部116側を向き、かつ本体部114と直交する面が抜止部(当接面)115aとされている。したがって、当接部115が貫通孔111cを通過した後、本体部114を軸回りに45°回転させることによって、当接部115の抜止部115aがリブ113に当接可能となる。
また、図1および図2に示すように、ボデー100の一端部(下端部)に設けられた閉塞板の中央部には貫通孔(吸入孔)119が設けられており、この吸入孔119の内側端部の開口縁部に第1開口部118が設けられている。
そして、4つの当接部115のそれぞれの傾斜面115bは第1開口部118に当接可能となっている。すなわち、移動部材112の一端部が吸入孔119に進入して、傾斜面115bが第1開口部118に当接することによって、それ以上の移動部材112の移動を規制するようになっている。したがって、傾斜面115bは移動部材112の移動を規制するためのストッパ面となっており、これによって、閉弁時における弁体102の位置決めを行っている。
また、傾斜面115bが第1開口部118に当接した状態において、当該第1開口部118と本体部114との間には流路部117があるので、この流路部117を通して流体(空気)が流通可能となっている。
この切欠部120は流路部117の軸方向の延長線上に配置されており、弁部材111の閉塞板111aに設けられた4つの矩形の貫通孔111cとほぼ等しい形状・大きさとなっている。
また、規制部材121の断面形状は、矩形の貫通孔111cおよび切欠部120とほぼ等しいか若干小さくなっており、貫通孔111cおよび切欠部120が移動部材112の軸方向に重なって配置された場合に、貫通孔111cおよび切欠部120に挿通されることで、弁部材111と移動部材112に係合する、つまり弁体102に係合するようになっている。この規制部材121は円板105aを介してモータケース105に固定されているので、弁体102の軸回りの回転を規制することができる。
この場合、モータ101を作動させて、回転シャフト106を正方向に回転させることによって、回転シャフト106の雄ねじ部106aを、移動部材112の雌ねじ部114aに所定長さだけ螺合する。
この場合、弁部材111の4つの貫通孔111cを、移動部材112の4つの当接部115に周方向において合わせたうえで、移動部材112を弁部材111に挿通する。これによって、当接部115が貫通孔111cを通過するとともに、本体部114が中央の貫通孔111bを通過する。
そして、当接部115が貫通孔111cを通過して、リブ113を越えた場合に、移動部材112(本体部114)を軸回りに45°回転させる。これによって、当接部115の抜止部115aと弁部材111のリブ113が対向して、抜止部115aがリブ113に当接可能となるとともに、規制部材121が弁部材111の貫通孔111cと周方向において合致する。
次に、移動部材112を弁部材111にさらに挿通する(弁部材111を移動部材112に外挿する)ことによって、規制部材121が貫通孔111cに挿通される。これによって、弁部材111の回転が規制される。
この状態では弁部材111は軸回りの回転が規制部材112によって規制されるとともに、弁部材111のリブ113が移動部材112の抜止部115aに当接しているので、移動部材112からの抜け出、つまりモータ101からの抜け出が防止されている。
次に、抜け出が防止された弁部材111と移動部材112とからなる弁体102を弁体装填部104に装填するとともに、圧縮コイルばね122の上端部を弁部材111の閉塞板111aに当接する。なお、この状態では圧縮コイルばね122は圧縮されていない。
弁部材111が所定距離だけ上側に移動すると、弁部材111が移動部材112の規制部116に当接し、弁部材111のそれ以上の上側(回転シャフト106の他端部側)への移動が規制される。
また、弁部材111が上側に移動することによって、規制部材121の一端面(下端面)は、弁部材111の一端面(下端面)より下方に位置する。
その後、モータケース105をモータ装填部103に固定することによって、弁体102のモータ101への組み付けを終了する。この状態において、弁体102は圧縮コイルばね122によって常に上方に付勢されている。弁体102の移動部材112には回転シャフト106が螺合しているので、前記上方への付勢力は回転シャフト106が受け、さらに軸支持部108が受けることになる。
この際、移動部材112はその雌ねじ部114aが形成された孔の当接面114bに回転シャフト106の一端面(下端面)が当接するまで上向きに移動し、当接した時点でモータ101による回転シャフト106の回転が停止する。そして移動部材112の一端部(下端部)が吸入孔119の第1開口部118から完全に離間して、第1開口部118を完全に開放する。
そして、スロットルバルブよりも上流側のサージタンクから配管を経由して吸入孔119に導かれた空気は、弁体装填部104に流入し、吐出孔110から吐出してエンジンに流入する。
また、弁体102は、弁部材111が吐出孔110を閉鎖した後または、閉鎖と同時に移動部材112の一端部(下端部)の傾斜面115bが吸入孔119の第1開口部118に当接することによって、それ以上の移動部材112の下方への移動が規制される。
また、傾斜面115bが第2開口部118に当接した状態において、第2開口部118と本体部114との間には流路部117があるので、この流路部117を通して流体(空気)が流通可能となっている。
また、移動部材112の当接部115が第2開口部118に当接しても、移動部材112の一端部には流路部117が設けられており、この流路部117を通して流体が流通可能となっているので、閉弁状態において吸入口(第2開口部)118を閉鎖することなく、流路を確保できる。
加えて、当接部115に傾斜面115bが形成されているので、第2開口部118に当接部115が入り込むことが可能となる。したがって、弁自体を大きくしなくても弁体102の移動量を大きくとることができるので、弁自体をコンパクトにしつつ弁体102の制御幅を広げることができる。
また、規制部材121は弁部材111が抜止部115aに当接可能となって抜け出が防止された場合に、弁部材111の軸回りの回転を規制するので、弁部材111の移動部材112からの抜け出を確実に防止できる。
101 モータ
102 弁体
106 回転シャフト
106a 雄ねじ部
110 第1開口部
114a 雌ねじ部
114b 当接面(当接部)
115 当接部
117 流路部
118 第2開口部
122 圧縮コイルばね(付勢部材)
Claims (4)
- 流体が通過する第1開口部と流体が通過する第2開口部が形成されたボデーと、
駆動源によって正逆方向に回転可能な回転シャフトと、
前記回転シャフトの一端部に係合して設けられ、当該回転シャフトの回転に基いて当該回転シャフトの軸方向に沿って移動することにより、前記第1開口部を外周部によって開閉するとともに、前記第2開口部に、一端部が接離する弁体と、
前記弁体を前記回転シャフトの他端部側に付勢する付勢部材とを備え、
前記弁体の一端部に、前記第1開口部が前記弁体の外周部によって全閉状態になる場合に、前記第2開口部に当接する当接部と、流体を流通させる流路部が設けられていることを特徴とする流量制御弁。 - 前記当接部は前記弁体の周方向に所定間隔で複数設けられ、周方向において隣り合う当接部間に前記流路部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の流量制御弁。
- 前記当接部に、前記弁体の一端部側に向かうほど前記弁体の軸側に傾き、かつ前記第2開口部に当接する傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の流量制御弁。
- 前記弁体に、当該弁体が前記回転シャフトの軸方向の他端部側に移動して、当該弁体の外周部が前記第1開口部を全開状態とした場合に、前記回転シャフトの一端部に当接する当接部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の流量制御弁。
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