WO2020016917A1 - 弁装置 - Google Patents

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WO2020016917A1
WO2020016917A1 PCT/JP2018/026680 JP2018026680W WO2020016917A1 WO 2020016917 A1 WO2020016917 A1 WO 2020016917A1 JP 2018026680 W JP2018026680 W JP 2018026680W WO 2020016917 A1 WO2020016917 A1 WO 2020016917A1
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valve
point
force
valve device
plate
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PCT/JP2018/026680
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Inventor
村上　陽亮
Original Assignee
株式会社ショ－ワ
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Priority to JP2019538467A priority patent/JP6646796B1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2093—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F16K31/0665—Lift valves with valve member being at least partially ball-shaped
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    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/047—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
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    • F16K2200/00—Details of valves
    • F16K2200/30—Spring arrangements
    • F16K2200/305—Constructional features of springs
    • F16K2200/3051—Generally flat springs

Definitions

  • the present invention relates to a valve device that can be opened and closed by an actuator having an operating rod capable of moving forward and backward.
  • a valve device that opens and closes a valve by an actuator includes a direct-acting valve device that opens and closes a valve directly, and a pilot valve device that opens and closes a main circuit by driving a valve body using a pressure difference of a fluid.
  • a direct acting valve device is known, for example, from US Pat.
  • the direct acting valve device disclosed in Patent Document 1 opens and closes a valve using a solenoid, which is a type of actuator.
  • a solenoid which is a type of actuator.
  • the valve body closes the valve seat.
  • a current is supplied to the exciting coil, the plunger of the solenoid generates an axial thrust.
  • the operating rod integral with the plunger moves in the axial direction by the thrust of the plunger and pushes the push rod.
  • the pushed push rod separates the valve body from the valve seat. As a result, the valve opens.
  • the pilot-type valve device known in Patent Document 2 includes a pilot chamber for applying an internal pressure to the main valve in a valve closing direction, and a pilot valve for adjusting the internal pressure of the pilot chamber. That is, the valve operation has two stages.
  • the pilot-type valve device known in Patent Document 2 can open and close a large valve with a small operating force.
  • the structure of the valve device is complicated.
  • the valve operation is performed in two stages, it is necessary to consider the delay in the response of the opening and closing operation of the valve.
  • An object of the present invention is to provide a valve device capable of opening and closing a large valve with a small operation force by a simple configuration.
  • An actuator having an operating rod capable of moving forward and backward, A first pushing member that can advance in the same direction as the operating rod by being pushed by the operating rod that advances, It extends in a direction intersecting with the axial direction of the first pressing member, has a force point pressed by the first pressing member at one end on the axis center side of the first pressing member, and has another point different from the axis center.
  • a plate-like member having at least one moment arm having a fulcrum at an end and having an action point between the force point and the fulcrum;
  • a second push member that can advance in the same direction as the first push member by receiving a force from the point of action of the moment arm;
  • a valve capable of opening and closing according to the advance and retreat operation of the second push member;
  • a valve device comprising:
  • the principle of “lever” can be adopted.
  • a large valve can be opened and closed with a small operating force by using a mechanical boosting mechanism utilizing the principle of "lever” and using a simple configuration without using a pilot valve.
  • FIG. 1 is a sectional view of a valve device according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a guide plate, a first pushing member, a plate-like member, a second pushing member, and a periphery of a valve of the valve device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded view of a guide board, a first pushing member, a plate-like member, and a second pushing member shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a perspective view of a combination configuration of a guide board, a first pressing member, and a plate-like member illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a relationship among a guide plate, a first pressing member, a plate-like member, and a second pressing member illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a guide plate, a first pushing member, a plate-like member, a second pushing member, and a periphery of a valve of the valve device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a combination configuration of a plate member and a second pressing member shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 is an operation diagram of the valve device shown in FIG. 1. It is the figure which looked at the modification 1 of the plate-shaped member shown in FIG. 3 from the axial direction. It is the figure which looked at the modification 2 of the plate-shaped member shown in FIG. 3 from the axial direction.
  • the valve device 10 is a coaxial direct-acting valve that includes an actuator 20, a first pressing member 30, a plate-like member 50, a second pressing member 60, and a valve 70 as main components. is there.
  • the actuator 20 includes an operating rod 24 capable of moving forward and backward (that is, slide), and is preferably configured by an electromagnetic solenoid.
  • the electromagnetic solenoid 20 (actuator 20) is configured by a push solenoid that advances the plunger 23 by exciting the exciting coil 21. Further, it is more preferable that the electromagnetic solenoid 20 is a so-called proportional solenoid in which the advance distance of the plunger 23 is proportional to the current supplied to the exciting coil 21. With the configuration of the proportional solenoid, the opening of the valve 70 can be adjusted according to the advance distance of the plunger 23.
  • the electromagnetic solenoid 20 includes an exciting coil 21, a core 22 provided inside the exciting coil 21, a plunger 23 guided inside the core 22 so as to be able to advance and retreat, and a plunger 23. And a rod-shaped (including a tubular) operating rod 24 connected to the control rod 23.
  • the excitation coil 21, the core 22, the plunger 23, and the operating rod 24 are housed in a solenoid housing 25.
  • An open one end of the solenoid housing 25 is closed by a lid 26.
  • the operating rod 24 is supported on the core 22 and the lid 26 by bushes 27 and 28 (bearings 27 and 28).
  • the distal end 24 a of the operating rod 24 in the advance direction penetrates the lid 26.
  • the first push member 30, the plate-like member 50, the second push member 60, and the valve 70 are located on the center line CL of the operating rod 24. These members are arranged in the direction from the actuator 20 to the valve 70 in the order of the first pressing member 30, the plate-shaped member 50, the second pressing member 60, and the valve 70.
  • a shaft 61 which will be described later, is arranged closer to the actuator 20 than the plate member 50, and the operated portion 62 and the push rod 63 are arranged closer to the valve 70 than the plate member 50. .
  • the first pushing member 30 is a cylindrical member that can advance in the same direction as the operating rod 24 by being pushed by the operating rod 24 that advances, and has a shaft center CL ( It has a through-hole 31 penetrating the center line CL of the operating rod 24). More specifically, the first pressing member 30 includes a cylindrical main body 32 and a circular flange-shaped pressing portion 33 integrally formed at the tip of the main body 32.
  • the rear end surface 32 a of the main body 32 is in contact with the front end surface 24 a so that the rear end surface 32 a can be pushed by the front end surface 24 a of the operating rod 24.
  • the main body 32 is supported by a guide board 40 so as to be able to advance and retreat in the axial direction of the first pushing member 30.
  • the distal end surface 33a of the push portion 33 (the distal end portion 33) is a tapered male tapered surface.
  • the distal end surface 33a of the pushing portion 33 is not limited to the male tapered surface, and may be, for example, a convex or concave curved surface. As described above, it is preferable that the distal end surface 33a of the pushing portion 33 is a male tapered surface or a curved surface. The reason will be described later.
  • the guide board 40 overlaps the end face of the lid 26 (the face opposite to the electromagnetic solenoid 20), and is attached to the solenoid housing 25.
  • An end surface 40a of the guide board 40 (a surface 40a opposite to the electromagnetic solenoid 20) is provided with a concave portion 41 recessed from the end surface 40a and a support portion 42 bulging from the end surface 40a.
  • the recess 41 is a circular depression with reference to the center line CL of the operating rod 24.
  • the diameter and the depth of the concave portion 41 are set to a size that does not interfere with the forward / backward movement of the pushing portion 33.
  • the support portion 42 is a circular portion surrounding the edge of the concave portion 41 and extends to the side opposite to the electromagnetic solenoid 20.
  • the end surface 42a (the distal end surface 42a) of the support portion 42 is a flat surface orthogonal to the center line CL of the operating rod 24.
  • the plate-shaped member 50 is formed in a flat plate shape by a plate-shaped elastic body (for example, a steel plate made of spring steel).
  • the plate surface of the plate-shaped member 50 faces the tip surface 33a of the pushing portion 33 and the end surface 42a of the support portion 42.
  • the plate member 50 includes at least one (more preferably, a plurality of) moment arms 51 and an annular frame portion 52. 1 to 9 show a plate-like member 50 including a plurality of moment arms 51.
  • the plurality of moment arms 51 are elongated in a direction intersecting with the axial direction of the first pushing member 30, that is, in a direction orthogonal to the center line CL of the operating rod 24.
  • the plurality of moment arms 51 are arranged at regular intervals at intervals in the circumferential direction, and are integrally connected by a frame 52.
  • each moment arm 51 utilizes the principle of leverage. That is, as shown in FIG. 5, each moment arm 51 has a force point P1 at one end 51 a on the axis center CL side (center line CL side) of the first pressing member 30, and has a different side from the axis center CL. Has a fulcrum P2 at the other end portion 51b thereof, and has an action point P3 between the fulcrum P1 and the fulcrum P2 (between the fulcrum P1 and the fulcrum P2 and the back side of the fulcrum P1 and the fulcrum P2). . As described above, each moment arm 51 constitutes a mechanical booster mechanism using the principle of “lever”.
  • One end 51a of the moment arm 51 faces the distal end surface 33a of the pushing portion 33 so that it can be pushed by the male tapered distal end surface 33a.
  • the point of the one end 51a of the moment arm 51 pressed by the distal end surface 33a of the pressing portion 33 of the first pressing member 30 is the power point P1.
  • Each moment arm 51 has one force point P1.
  • the other end 51b of the moment arm 51 is supported directly or via a flat washer 53 by the end surface 42a of the support portion 42.
  • a point supported by the end surface 42a of the support portion 42 at the other end 51b of the moment arm 51 is a fulcrum P2.
  • the frame part 52 connects the portions provided with the plurality of moment arms 51 at which the fulcrum P2 is arranged.
  • the action point P3 is a point at which the force applied to the force point P1 is increased and applied to the second pressing member 60 (presses the second pressing member 60).
  • the distance (first distance) from the fulcrum P2 to the power point P1 is L1.
  • the distance (second distance) from the fulcrum P2 to the action point P3 is L2, which is shorter than the first distance L1 (L2 ⁇ L1).
  • the force (input) acting on the force point P1 is W1
  • the force (acting force) acting on the action point P3 is W2.
  • the width Wd1 of the portion 54 where the frame 52 and the plurality of moment arms 51 are connected is smaller than the width Wd2 of the portion 55 where the action point P3 is arranged.
  • the second pressing member 60 is located on the opposite side of the plate member 50 from the first pressing member 30, and receives the force from the action point P ⁇ b> 3 of each moment arm 51 to be the same as the first pressing member 30. You can advance in any direction.
  • the second pressing member 60 includes a shaft 61 supported by the through hole 31 of the first pressing member 30 so as to advance and retreat, and a tip of the shaft 61. And a push rod 63 extending from the affected portion 62 to a side opposite to the first pushing member 30.
  • the shaft 61, the acting portion 62, and the push rod 63 are located on the center line CL of the operating rod 24, and are integrally formed by being integrally formed or by connecting individual members.
  • an actuated surface 64 and an interference prevention recess 65 are provided.
  • the acted surface 64 is a surface that receives a force from the acting point P3 of each of the plurality of moment arms 51, and is a circular annular surface based on the center line CL of the operating rod 24.
  • the annular actuated surface 64 intersects the axial direction of the first pressing member 30 (a surface orthogonal to the center line CL of the operating rod 24) in order to uniformly hit each of the acting points P3. That is, the plane is preferably parallel to the plurality of moment arms 51.
  • the cross section of the annular work surface 64 is tapered so that the cross section tapers toward the action point P3.
  • the interference prevention recess 65 is recessed from the facing surface 62a.
  • Each moment arm 51 that has received the force at the force point P1 elastically deforms toward the facing surface 62a of the second pressing member 60. Since the interference preventing concave portion 65 is provided on the facing surface 62a, the facing surface 62a does not interfere with each of the elastically deformed moment arms 51. By having the interference preventing recess 65, each moment arm 51 can easily be elastically deformed even though each moment arm 51 and the opposing surface 62a are close to each other.
  • distal end surface 33a of the pushing portion 33 of the first pushing member 30 shown in FIG. 5 is preferably a male tapered surface or a curved surface.
  • the tip surface 33a is a plane along the surface of the moment arm 51.
  • the distal end surface 33a that has advanced in the advance direction (the direction of the arrow Ag) of the operating rod 24 comes into surface contact with the surface of the moment arm 51.
  • the position of the force point P1 changes radially outward (in a direction away from the center line CL) of the distal end surface 33a. Accordingly, the force applied to the action point P3 tends to be small. That is, in such a form, it is difficult to sufficiently exert the effect of the booster mechanism.
  • the distal end surface 33a of the pushing portion 33 is a male tapered surface or a curved surface. Therefore, even if the moment arm 51 pressed by the distal end surface 33a is bent, it is possible to prevent a change in the position of the force point P1. As a result, the force applied to the action point P3 can be kept large. That is, by making the distal end surface 33a a male taper surface or a curved surface, the effect of the booster mechanism can be more sufficiently exerted. This is the reason why the distal end surface 33a is formed as a male tapered surface or a curved surface.
  • the distal end surface 33a of the pressing portion 33 is formed as a male tapered surface or a curved surface from the viewpoint of ease of designing the first pressing member 30 and the like. It may be a surface or a curved surface.
  • the first pressing member 30 and the second pressing member 60 may be urged by an urging member 67 made of a compression coil spring in a direction away from each other in the axial direction.
  • the valve 70 includes a valve housing 71, a valve seat 72, a valve body 73, a pressing member 74, and a biasing member 75.
  • the valve housing 71 is attached to the solenoid housing 25 directly or via the guide panel 40, and houses the plate member 50 and the second pressing member 60. Further, the valve housing 71 houses a valve seat 72, a valve body 73, a pressing member 74, and a biasing member 75, and has a first port 71a and a second port 71b through which a fluid can pass.
  • the first port 71a is a fluid inlet
  • the second port 71b is a fluid outlet.
  • the second port 71b is located closer to the second pressing member 60 than the first port 71a.
  • the axial centers of the valve seat 72, the valve element 73, the pressing member 74, and the urging member 75 are located at the axial center CL (on the center line CL) of the first pressing member 30 and the second pressing member 60. Are arranged in this order in the advancing direction.
  • the valve seat 72 is a hollow member that can be screwed into the valve housing 71, and has a flow path 72a penetrating in the axial direction and a seat surface 72b.
  • the seating surface 72b is a female tapered surface formed on the end surface opposite to the second pressing member 60.
  • the flow path 72a penetrates the valve seat 72 in the axial direction, radially penetrates the valve seat 72 toward the second port 71b, and penetrates the seat surface 72b.
  • the push rod 63 is arranged in the flow path 72a, and can move forward and backward through the valve seat 72.
  • the valve body 73 is a member that opens and closes the valve seat 72, and is preferably spherical.
  • the distal end of the push rod 63 can push the valve body 73 against the valve seat 72.
  • the pressing member 74 presses the valve body 73 against the valve seat 72 by the urging force of the urging member 75 such as a compression coil spring.
  • valve device 10 As shown in FIG. 1, when the excitation coil 21 of the electromagnetic solenoid 20 is not energized, the plunger 23 and the operating rod 24 are at the retracted position. Therefore, the push rod 63 does not push the valve body 73. The valve body 73 is pressed against the valve seat 72 by a pressing member 74 and a biasing member 75. Thus, valve 70 is closed.
  • the plunger 23 and the operating rod 24 advance (move in the direction of the arrow Ag) by the magnetic force generated by the excitation coil 21.
  • the advanced operating rod 24 pushes the first push member 30 to advance the first push member 30 toward the plate-shaped member 50.
  • the distal end surface 33 a of the pushing portion 33 of the first pushing member 30 pushes out the force point P ⁇ b> 1 of each moment arm 51.
  • Each moment arm 51 pressed by the force point P1 undergoes elastic deformation, and pushes out the acting surface 64 of the second pushing member 60 by the action point P3.
  • valve device 10 of the first embodiment is summarized as follows.
  • the valve device 10 An actuator 20 having an operating rod 24 capable of moving forward and backward; A first push member 30 that can advance in the same direction as the operating rod 24 by being pushed by the operating rod 24 that advances,
  • the first push member 30 has a force point P1 that extends in a direction intersecting with the axial direction of the first push member 30 and is pressed by the first push member 30 at one end 51a on the axial center CL side of the first push member 30.
  • a plate-shaped member 50 having at least one moment arm 51, having a fulcrum P2 at the other end 51b on a side different from the CL, and having an action point P3 between the force point P1 and the fulcrum P2;
  • a second pressing member 60 that can advance in the same direction as the first pressing member 30 by receiving a force from the action point P3 of the moment arm 51;
  • a valve 70 capable of opening and closing according to the advance and retreat operation of the second push member 60; Is provided.
  • the principle of “lever” can be adopted.
  • the large valve 70 can be opened and closed with a small operating force by using a mechanical boosting mechanism utilizing the principle of “lever” and using a simple configuration without using a pilot valve.
  • the plate-shaped member 50 has a plurality of the moment arms 51 arranged at intervals in a circumferential direction,
  • the force point P1 of each of the plurality of moment arms 51 is pushed by the distal end portion 33 (the pushing portion 33) of the first pushing member 30,
  • the second pushing member 60 has an affected surface 64 that receives a force from the action point P3 of each of the plurality of moment arms 51. Therefore, a stable valve operation in which the force point P1 and the action point P3 are not biased in the circumferential direction can be performed.
  • the plurality of moment arms 51 are integrally connected by an annular frame portion 52 of the plate member 50 on which the fulcrum P2 is disposed. Therefore, by integrating the plurality of moment arms 51, the position of each moment arm 51 can be set accurately.
  • the plate member 50 has a width Wd1 of a portion 54 where the frame portion 52 and the plurality of moment arms 51 are connected, and a position where the action point P3 is disposed. Is smaller than the width Wd2 of the portion 55 to be formed.
  • the moment arm 51 has a spring property (spring component). As shown in FIG. 1, the thrust of the actuator 20 is transmitted to the valve 70 via the spring property of the moment arm 51. Therefore, a relatively large “spring constant” can be arbitrarily set. Moreover, the opening and closing movement characteristics of the valve 70 can be separated from the mass on the actuator 20 side. Therefore, valve opening characteristics with high responsiveness to minute pressure fluctuations at the entrances and exits 71a and 71b (first port 71a and second port 71b) of the valve 70 and fluctuations in the thrust of the actuator 20 can be obtained.
  • the plate-shaped member 50 is an elastic body. Therefore, the moment arm 51 is easily elastically deformed in the direction of the center line CL of the operating rod 24, so that the valve 70 can be smoothly opened and closed.
  • the actuator 20 is an electromagnetic solenoid. Therefore, the actuator 20 in which the operating rod 24 moves forward and backward can have a relatively simple configuration.
  • the valve device 10 according to the present invention is not limited to the embodiment as long as the effects and effects of the present invention are exhibited.
  • the frame portion 52 may be configured to connect the plurality of moment arms 51 to each other.
  • the frame portion 52 may be configured to connect one end portions 51 a of the plurality of moment arms 51 to each other.
  • the frame portion 52 may be configured to connect portions of the plurality of moment arms 51 that are each in the middle of the longitudinal direction.
  • the valve device 10 of the present invention is suitable for use in a vehicle height adjusting device of a saddle type vehicle.
  • Valve device 20 Actuator (electromagnetic solenoid) 24 Operating rod 30 First pushing member 33 Tip end 50 Plate member 51
  • Moment arm 51a One end of first pushing member on the axis center side 51b The other end on the side different from the axis center 52 Frame 54 Frame and a plurality of frames The part where the moment arm is connected 55 The part where the point of action is arranged 60
  • the second pressing member 64 The actuated surface 70 Valve CL P1 A force point at one end on the axis center side P2 A fulcrum at the other end P3 An action point between the force point and the fulcrum Wd1 A width Wd2 of a portion where the frame and the plurality of moment arms are connected.

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Abstract

弁装置(10)は、進退動作が可能な作動ロッド(24)を備えたアクチュエータ(20)と、前記作動ロッド(24)に押されて前記作動ロッド(24)と同方向に進出する第１押し部材(30)と、前記第１押し部材(30)の軸方向と交差する方向に延びたモーメントアーム(51)を具備する板状部材(50)と、前記モーメントアーム(51)の作用点(P3)からの力を受けて前記第１押し部材(30)と同方向に進出する第２押し部材(60)と、前記第２押し部材(60)の進退動作によって開閉する弁(70)とを備える。前記モーメントアーム(51)は、前記第１押し部材(30)の軸中心(CL)側の一端部(51a)に前記第１押し部材(30)によって押される力点(P1)を有し、前記軸中心(CL)とは異なる側の他端部(51b)に支点(P2)を有し、前記力点(P1)と前記支点(P2)との間に前記作用点(P3)を有する。

Description

弁装置
　本発明は、進退動作が可能な作動ロッドを備えたアクチュエータによって開閉可能な、弁装置に関する。
　アクチュエータによって弁を開閉する弁装置には、弁を直接に開閉する直動式弁装置と、流体の圧力差を用いて弁体を駆動させることにより主回路を開閉するパイロット式弁装置とがある。直動式弁装置は、例えば特許文献１によって知られている。
　特許文献１で知られている直動式弁装置は、アクチュエータの一種であるソレノイドを用いて弁を開閉する。ソレノイドの励磁用コイルが非励磁の状態では、弁体が弁座を閉じている。励磁用コイルに電流が供給されることによって、ソレノイドのプランジャは軸方向の推力を発生する。プランジャと一体の作動ロッドは、プランジャの推力によって軸方向へ移動し、プッシュロッドを押す。押されたプッシュロッドは、弁体を弁座から離す。この結果、弁が開く。
　特許文献２で知られているパイロット式弁装置は、メインバルブに対して閉弁方向に内圧を作用させるパイロット室と、このパイロット室の内圧を調整するパイロット弁とを備えている。つまり、弁動作が２段階になる。
特開２０１６－１７５５５５号公報 特開２０１７－００８９７０号公報
　しかしながら、特許文献１で知られている直動式弁装置では、ソレノイドを用いて、弁を直接、開閉するので、比較的大型のソレノイドを用いる必要があるとともに、消費電力も多くなりがちである。特に、弁の口径が大きいほど、その傾向が高い。
　一方、特許文献２で知られているパイロット式弁装置は、小さい操作力によって大きい弁を開閉することができる。しかし、弁装置の構造が複雑である。しかも、弁動作が２段階になるので、弁の開閉動作の応答性の遅れに対する配慮も必要である。
　本発明は、簡単な構成により、小さい操作力によって大きい弁を開閉することができる弁装置を、提供することを課題とする。
　本発明によれば、
　進退動作が可能な作動ロッドを備えたアクチュエータと、
　進出する前記作動ロッドによって押されることにより前記作動ロッドと同方向に進出可能な第１押し部材と、
　前記第１押し部材の軸方向と交差する方向に延び、前記第１押し部材の軸中心側の一端部に前記第１押し部材によって押される力点を有し、前記軸中心とは異なる側の他端部に支点を有し、前記力点と前記支点との間に作用点を有する、少なくとも１つのモーメントアームを具備する板状部材と、
　前記モーメントアームの前記作用点から力を受けることにより、前記第１押し部材と同方向に進出可能な第２押し部材と、
　前記第２押し部材の進退動作に従って開閉動作が可能な弁と、
を備える弁装置が提供される。
　支点と力点と作用点とを有したモーメントアームを、用いることによって、「てこ」の原理を採用することができる。「てこ」の原理を利用した、機械的な倍力機構を採用して、パイロット弁を用いることのない簡単な構成により、小さい操作力によって大きい弁を開閉することができる。
本発明による弁装置の断面図である。 図１に示される弁装置のガイド盤と第１押し部材と板状部材と第２押し部材と弁周りの拡大図である。 図２に示されるガイド盤と第１押し部材と板状部材と第２押し部材の分解図である。 図２に示されるガイド盤と第１押し部材と板状部材との組み合わせ構成の斜視図である。 図２に示されるガイド盤と第１押し部材と板状部材と第２押し部材との関係を示す説明図である。 図２に示される板状部材と第２押し部材との組み合わせ構成の斜視図である。 図１に示される弁装置の作用図である。 図３に示される板状部材の変形例１を軸方向から見た図である。 図３に示される板状部材の変形例２を軸方向から見た図である。
　本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
　図１に示されるように、弁装置１０は、アクチュエータ２０と第１押し部材３０と板状部材５０と第２押し部材６０と弁７０とを主要な構成要素とした、同軸直動式バルブである。
　アクチュエータ２０は、進退動作（つまりスライド）が可能な作動ロッド２４を備えており、電磁ソレノイドによって構成されることが好ましい。この電磁ソレノイド２０（アクチュエータ２０）は、励磁用コイル２１の励磁によってプランジャ２３を前進させるプッシュ型ソレノイドによって構成されている。さらに、この電磁ソレノイド２０は、励磁用コイル２１に供給される電流に従ってプランジャ２３の進出距離が比例する、いわゆる比例ソレノイドであることが、より好ましい。比例ソレノイドの構成であれば、プランジャ２３の進出距離に従って、弁７０の開度を調整することができる。
　詳しく述べると、電磁ソレノイド２０は、励磁用コイル２１と、この励磁用コイル２１の内側に設けられたコア２２と、このコア２２の内部に進退動作が可能に案内されたプランジャ２３と、このプランジャ２３に連結された棒状（管状を含む）の作動ロッド２４とを備えている。
　これらの励磁用コイル２１とコア２２とプランジャ２３と作動ロッド２４とは、ソレノイドハウジング２５に収納されている。このソレノイドハウジング２５の中の、開放された一端は、リッド２６によって塞がれている。作動ロッド２４は、ブッシュ２７，２８（軸受２７，２８）によってコア２２とリッド２６とに支持されている。この作動ロッド２４の進出方向（矢印Ａｇ方向）の先端部２４ａは、リッド２６を貫通している。
　第１押し部材３０と板状部材５０と第２押し部材６０と弁７０とは、作動ロッド２４の中心線ＣＬ上に位置している。これらの部材は、アクチュエータ２０から弁７０へと向かう方向に、第１押し部材３０、板状部材５０、第２押し部材６０、及び、弁７０の順に配置されている。第２押し部材６０は、後述する軸６１が、板状部材５０よりもアクチュエータ２０側に配置され、被作用部６２及びプッシュロッド６３が、板状部材５０よりも弁７０側に配置されている。
　図１乃至図３に示されるように、第１押し部材３０は、進出する作動ロッド２４によって押されることにより、作動ロッド２４と同方向に進出可能な筒状の部材であり、軸中心ＣＬ（作動ロッド２４の中心線ＣＬ）を貫通した貫通孔３１を有する。詳しく述べると、第１押し部材３０は、筒状の本体３２と、この本体３２の先端に一体に構成された円形フランジ状の押し部３３とを備えている。
　図１、図２、及び、図７に示す形態において、本体３２の後端面３２ａは、作動ロッド２４の先端面２４ａによって押されることが可能に、この先端面２４ａに接している。この本体３２は、第１押し部材３０の軸方向へ進退可能に、ガイド盤４０によって支持されている。
　押し部３３（先端部３３）の先端面３３ａは、先細り状の雄テーパ面である。なお、押し部３３の先端面３３ａは、雄テーパ面に限定されるものではなく、例えば凸状または凹状の曲面であってもよい。このように、押し部３３の先端面３３ａは、雄テーパ面や曲面であることが好ましい。その理由については後述する。
　図１及び図２に示されるように、ガイド盤４０は、リッド２６の端面（電磁ソレノイド２０とは反対側の面）に重なっており、ソレノイドハウジング２５に取り付けられている。このガイド盤４０の端面４０ａ（電磁ソレノイド２０とは反対側の面４０ａ）には、この端面４０ａから窪んだ凹部４１と、端面４０ａから膨出した支持部４２とが、設けられている。凹部４１は、作動ロッド２４の中心線ＣＬを基準とした円形状の窪みである。凹部４１の径と深さは、押し部３３の進退運動に干渉しない大きさに設定されている。支持部４２は、凹部４１の縁を囲んだ円還状の部分であり、電磁ソレノイド２０とは反対側へ延びている。支持部４２の端面４２ａ（先端面４２ａ）は、作動ロッド２４の中心線ＣＬに対して直交した平坦面である。
　図３及び図４に示されるように、板状部材５０は、板状の弾性体（例えば、ばね鋼の鋼板）によって、平板状に構成されている。この板状部材５０の板面は、押し部３３の先端面３３ａと支持部４２の端面４２ａとに向いている。より詳しく述べると、板状部材５０は、少なくとも１つ（より好ましくは複数）のモーメントアーム５１と、環状の枠部５２とを備える。図１乃至図９では、複数のモーメントアーム５１を備える板状部材５０を示している。
　図２も参照すると、複数のモーメントアーム５１は、第１押し部材３０の軸方向と交差する方向、つまり、作動ロッド２４の中心線ＣＬに対して直交する方向に細長く延びている。これら複数のモーメントアーム５１は、周方向に間隔をあけて等ピッチに配置され、枠部５２によって一体に連結されている。
　本発明の重要なポイントは、各モーメントアーム５１が「てこ」の原理を利用したことにある。つまり、図５に示されるように、各モーメントアーム５１は、第１押し部材３０の軸中心ＣＬ側（中心線ＣＬ側）の一端部５１ａに力点Ｐ１を有し、軸中心ＣＬとは異なる側の他端部５１ｂに支点Ｐ２を有し、力点Ｐ１と支点Ｐ２との間（力点Ｐ１と支点Ｐ２との間であって、且つ、力点Ｐ１及び支点Ｐ２の裏面側）に作用点Ｐ３を有する。このように、各モーメントアーム５１は、「てこ」の原理を利用した、機械的な倍力機構を構成する。
　モーメントアーム５１の一端部５１ａは、押し部３３の、雄テーパ状の先端面３３ａによって押されることが可能に、この先端面３３ａに向かい合っている。モーメントアーム５１の一端部５１ａにおける、第１押し部材３０の押し部３３の先端面３３ａによって押される点が、力点Ｐ１である。１つのモーメントアーム５１当たり、１つの力点Ｐ１を有している。
　モーメントアーム５１の他端部５１ｂは、支持部４２の端面４２ａによって、直接にまたは平ワッシャ５３を介して支持されている。モーメントアーム５１の他端部５１ｂにおける、支持部４２の端面４２ａによって支持されている点が、支点Ｐ２である。枠部５２は、複数のモーメントアーム５１それぞれに備えられる、支点Ｐ２が配置される部分同士を連結している。
　作用点Ｐ３は、力点Ｐ１に受けた力を増大して第２押し部材６０に付与する（第２押し部材６０を押す）点である。
　支点Ｐ２から力点Ｐ１までの距離（第１距離）はＬ１である。支点Ｐ２から作用点Ｐ３までの距離（第２距離）はＬ２であり、第１距離Ｌ１よりも短い（Ｌ２＜Ｌ１）。ここで、力点Ｐ１に働く力（入力）をＷ１し、作用点Ｐ３に働く力（作用力）をＷ２とする。「てこ」の原理により、式「Ｌ１×Ｗ１＝Ｌ２×Ｗ２」が成立する。Ｗ２＝Ｗ１×（Ｌ１／Ｌ２）であり、Ｌ１／Ｌ２＞１であるため、入力Ｗ１に対して作用力Ｗ２を大きくすることができる。すなわち、小さい操作力Ｗ１によって大きい作用力Ｗ２を得ることができる。
　板状部材５０は、枠部５２と複数のモーメントアーム５１とが連結されている部位５４の幅Ｗｄ１が、前記作用点Ｐ３が配置される部位５５の幅Ｗｄ２よりも狭い。
　第２押し部材６０は、板状部材５０に対し第１押し部材３０とは反対側に位置しており、各モーメントアーム５１の作用点Ｐ３から力を受けることにより、第１押し部材３０と同方向に進出可能である。
　詳しく述べると、図２、図５及び図６に示されるように、第２押し部材６０は、第１押し部材３０の貫通孔３１に進退可能に支持された軸６１と、この軸６１の先端に一体に設けられた円盤状の被作用部６２と、この被作用部６２から第１押し部材３０とは反対側へ延びたプッシュロッド６３とを備える。軸６１と被作用部６２とプッシュロッド６３とは、作動ロッド２４の中心線ＣＬ上に位置しており、一体に形成または個々の部材同士の結合によって、一体的に構成される。
　被作用部６２の、複数のモーメントアーム５１に向かい合う対向面６２ａには、被作用面６４と干渉防止用凹部６５とが設けられている。
　被作用面６４は、複数のモーメントアーム５１の各々の作用点Ｐ３から力を受ける面であって、作動ロッド２４の中心線ＣＬを基準とした円形の環状面である。この環状の被作用面６４は、各々の作用点Ｐ３に対して均一に当たるために、第１押し部材３０の軸方向と交差する面（作動ロッド２４の中心線ＣＬに対して直交する面）、つまり、複数のモーメントアーム５１に対して平行な面であることが好ましい。さらに、環状の被作用面６４は、各々の作用点Ｐ３との接触位置を正確にするために、その断面が、作用点Ｐ３に近付くにつれて先細りとなるテーパ状であることが好ましい。
　干渉防止用凹部６５は、対向面６２ａから窪んでいる。力点Ｐ１に力を受けた各モーメントアーム５１は、第２押し部材６０の対向面６２ａへ向かって弾性変形をする。対向面６２ａに干渉防止用凹部６５を設けたので、弾性変形した各モーメントアーム５１に対向面６２ａが干渉することはない。干渉防止用凹部６５を有することにより、各モーメントアーム５１と対向面６２ａとが近接しているにもかかわらず、各モーメントアーム５１は容易に弾性変形をすることができる。
　ここで、図５に示される、第１押し部材３０の押し部３３の先端面３３ａを、雄テーパ面や曲面にすることが好ましい理由を、説明する。
　先ず、先端面３３ａが、モーメントアーム５１の面に沿った平面である場合を、想定する。この場合には、作動ロッド２４の進出方向（矢印Ａｇ方向）へ進出した先端面３３ａは、モーメントアーム５１の面に面接触することになる。これでは、先端面３３ａに押されたモーメントアーム５１が曲がるにつれて、力点Ｐ１の位置が、先端面３３ａの径方向外側（中心線ＣＬから離れる方向）へ、変化してしまう。その分、作用点Ｐ３に作用させる力は、小さくなりがちである。すなわち、このような形態では、倍力機構の効果を、十分に発揮し難い。
　これに対して本発明では、押し部３３の先端面３３ａが雄テーパ面または曲面である。このため、先端面３３ａに押されたモーメントアーム５１が曲がっても、力点Ｐ１の位置の変化を防ぐことができる。その結果、作用点Ｐ３に作用させる力を大きいままに維持することができる。つまり、先端面３３ａを雄テーパ面または曲面にすることにより、倍力機構の効果を、より一層十分に発揮することができる。これが、先端面３３ａを、雄テーパ面や曲面にした理由である。
　なお、本発明では、第１押し部材３０の設計のし易さ等の観点から、押し部３３の先端面３３ａを雄テーパ面や曲面にしているが、第２押し部材６０の側を雄テーパ面や曲面にしてもよい。
　図２に示されるように、第１押し部材３０と第２押し部材６０とは、互いに軸方向へ離反する方向に、圧縮コイルばねからなる付勢部材６７によって付勢されてもよい。
　図１及び図２に示されるように、第２押し部材６０のプッシュロッド６３は、弁７０を開閉する。このため、弁７０は、第２押し部材６０の進退動作に従って開閉動作が可能である。この弁７０は、弁ハウジング７１と弁座７２と弁体７３と押し付け部材７４と付勢部材７５とを備える。
　弁ハウジング７１は、ソレノイドハウジング２５に対して直接にまたはガイド盤４０を介して取り付けられており、板状部材５０と第２押し部材６０とを収納している。さらに弁ハウジング７１は、弁座７２と弁体７３と押し付け部材７４と付勢部材７５とを収納するとともに、流体が通過可能な第１ポート７１ａと第２ポート７１ｂとを有している。例えば、第１ポート７１ａは流体の入口であり、第２ポート７１ｂは流体の出口である。この第２ポート７１ｂは、第１ポート７１ａよりも第２押し部材６０側に位置している。
　弁座７２と弁体７３と押し付け部材７４と付勢部材７５とは、それぞれの軸中心が、第１押し部材３０の軸中心ＣＬ（中心線ＣＬ上）に位置するとともに、第２押し部材６０の進出方向にこの順に配列されている。
　弁座７２は、弁ハウジング７１にねじ込み可能な中空部材であって、軸方向に貫通した流路７２ａと、座面７２ｂとを有する。座面７２ｂは、第２押し部材６０とは反対側の端面に形成された雌テーパ面である。流路７２ａは、弁座７２の軸方向に貫通するとともに、第２ポート７１ｂへ向かって弁座７２を径方向にも貫通しており、座面７２ｂを貫通している。プッシュロッド６３は、流路７２ａに配置されており、弁座７２を貫通して進退可能である。
　弁体７３は、弁座７２を開閉する部材であって、球状であることが好ましい。プッシュロッド６３の先端は、弁座７２に対して弁体７３を押し出し可能である。押し付け部材７４は、圧縮コイルばね等の付勢部材７５の付勢力によって弁体７３を弁座７２に押し付けている。
　次に、弁装置１０の動作を説明する。図１に示されるように、電磁ソレノイド２０の励磁用コイル２１に通電されていない状態では、プランジャ２３と作動ロッド２４は後退位置にある。このため、プッシュロッド６３は弁体７３を押していない。弁体７３は、押し付け部材７４と付勢部材７５とによって弁座７２に押し付けられている。従って、弁７０は閉じている。
　その後、励磁用コイル２１に通電をすると、励磁用コイル２１が発生した磁力によってプランジャ２３と作動ロッド２４は進出する（矢印Ａｇ方向へ進む）。進出した作動ロッド２４は、第１押し部材３０を押し、板状部材５０に向けて第１押し部材３０を進出させる。図５に示されるように、第１押し部材３０の押し部３３の先端面３３ａは、各モーメントアーム５１の力点Ｐ１を押し出す。力点Ｐ１を押された各モーメントアーム５１は弾性変形をし、作用点Ｐ３によって第２押し部材６０の被作用面６４を押し出す。このようにして第２押し部材６０が押されると、図７に示されるように、第２押し部材６０のプッシュロッド６３の先端は、付勢部材７５の付勢力に抗して弁体７３を押し出す。この結果、弁７０が開くので、第１ポート７１ａと第２ポート７１ｂとの間は、流路７２ａを介して連通する。そのため、第１ポート７１ａに供給された流体は、流路７２ａを通って第２ポート７１ｂから排出される。
　その後、図１に示されるように、励磁用コイル２１への通電を停止すると、第２押し部材６０を押す力がなくなるので、付勢部材７５の付勢力によってプッシュロッド６３は後退する。この結果、弁７０が閉じるとともに、第２押し部材６０、各モーメントアーム５１（図２参照）、作動ロッド２４及びプランジャ２３は元の後退位置に戻る。
　実施例１の弁装置１０の説明をまとめると、次の通りである。
　図１乃至図７に示されるように、弁装置１０は、
　進退動作が可能な作動ロッド２４を備えたアクチュエータ２０と、
　進出する前記作動ロッド２４によって押されることにより前記作動ロッド２４と同方向に進出可能な第１押し部材３０と、
　前記第１押し部材３０の軸方向と交差する方向に延び、前記第１押し部材３０の軸中心ＣＬ側の一端部５１ａに前記第１押し部材３０によって押される力点Ｐ１を有し、前記軸中心ＣＬとは異なる側の他端部５１ｂに支点Ｐ２を有し、前記力点Ｐ１と前記支点Ｐ２との間に作用点Ｐ３を有する、少なくとも１つのモーメントアーム５１を具備する板状部材５０と、
　前記モーメントアーム５１の前記作用点Ｐ３から力を受けることにより、前記第１押し部材３０と同方向に進出可能な第２押し部材６０と、
　前記第２押し部材６０の進退動作に従って開閉動作が可能な弁７０と、
を備える。
　このように、力点Ｐ１と支点Ｐ２と作用点Ｐ３とを有したモーメントアーム５１を、用いることによって、「てこ」の原理を採用することができる。「てこ」の原理を利用した、機械的な倍力機構を採用して、パイロット弁を用いることのない簡単な構成により、小さい操作力によって大きい弁７０を開閉することができる。
　さらに、図３乃至図６に示されるように、
　前記板状部材５０は、周方向に間隔をあけて配置された複数の前記モーメントアーム５１を有し、
　前記複数のモーメントアーム５１の各々の前記力点Ｐ１は、前記第１押し部材３０の先端部３３（押し部３３）によって押され、
　前記第２押し部材６０は、前記複数のモーメントアーム５１の各々の前記作用点Ｐ３から力を受ける被作用面６４を有する。
　このため、力点Ｐ１や作用点Ｐ３が周方向に偏らない、安定した弁動作をさせることができる。
　さらに、図３及び図５に示されるように、前記支点Ｐ２が配置される、前記板状部材５０の環状の枠部５２によって、前記複数のモーメントアーム５１は、一体に連結されている。このため、複数のモーメントアーム５１を一体化することによって、各モーメントアーム５１の位置を正確に設定することができる。
　さらに、図３及び図５に示されるように、前記板状部材５０は、前記枠部５２と前記複数のモーメントアーム５１とが連結されている部位５４の幅Ｗｄ１が、前記作用点Ｐ３が配置される部位５５の幅Ｗｄ２よりも狭い。
　従って、モーメントアーム５１は、ばね性（ばね成分）を有する。図１に示されるように、アクチュエータ２０の推力は、モーメントアーム５１のばね性を介して弁７０に伝達される。このため、比較的大きい「ばね定数」を任意に設定することができる。しかも、弁７０の開閉運動特性を、アクチュエータ２０側の質量とは分離することができる。従って、弁７０の出入り口７１ａ，７１ｂ（第１ポート７１ａ及び第２ポート７１ｂ）の微妙な圧力変動や、アクチュエータ２０の推力の変動に対して、応答性の高い開弁特性を得ることができる。
　さらに、図１及び図７に示されるように、前記板状部材５０は弾性体である。このため、モーメントアーム５１が、作動ロッド２４の中心線ＣＬの方向に弾性変形し易いので、弁７０をスムースに開閉動作させることができる。
　さらに、図１に示されるように、前記アクチュエータ２０は電磁ソレノイドである。このため、作動ロッド２４が進退運動をするアクチュエータ２０を、比較的簡単な構成とすることができる。
　なお、本発明による弁装置１０は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。
　例えば、本発明では、上記枠部５２は、複数のモーメントアーム５１同士を連結する構成であればよい。例えば、図８に示される変形例１のように、枠部５２は、複数のモーメントアーム５１の一端部５１ａ同士を連結する構成でもよい。また、図９に示される変形例２のように、枠部５２は、複数のモーメントアーム５１のなかの、それぞれ長手途中の部分同士を連結する構成でもよい。
　本発明の弁装置１０は、鞍乗り型車両の車高調整装置に採用するのに好適である。
　１０　　弁装置
　２０　　アクチュエータ（電磁ソレノイド）
　２４　　作動ロッド
　３０　　第１押し部材
　３３　　先端部
　５０　　板状部材
　５１　　モーメントアーム
　５１ａ　第１押し部材の軸中心側の一端部
　５１ｂ　軸中心とは異なる側の他端部
　５２　　枠部
　５４　　枠部と複数のモーメントアームとが連結されている部位
　５５　　作用点が配置される部位
　６０　　第２押し部材
　６４　　被作用面
　７０　　弁
　ＣＬ　　作動ロッドの中心線（軸中心）
　Ｐ１　　軸中心側の一端部に有した力点
　Ｐ２　　他端部に有した支点
　Ｐ３　　力点と支点との間に有した作用点
　Ｗｄ１　枠部と複数のモーメントアームが連結されている部位の幅
　Ｗｄ２　作用点が配置される部位の幅

Claims (6)

  1. 　進退動作が可能な作動ロッドを備えたアクチュエータと、
    　進出する前記作動ロッドによって押されることにより前記作動ロッドと同方向に進出可能な第１押し部材と、
    　前記第１押し部材の軸方向と交差する方向に延び、前記第１押し部材の軸中心側の一端部に前記第１押し部材によって押される力点を有し、前記軸中心とは異なる側の他端部に支点を有し、前記力点と前記支点との間に作用点を有する、少なくとも１つのモーメントアームを具備する板状部材と、
    　前記モーメントアームの前記作用点から力を受けることにより、前記第１押し部材と同方向に進出可能な第２押し部材と、
    　前記第２押し部材の進退動作に従って開閉動作が可能な弁と、
    を備える弁装置。
  2. 　前記板状部材は、周方向に間隔をあけて配置された複数の前記モーメントアームを有し、
    　前記複数のモーメントアームの各々の前記力点は、前記第１押し部材の先端部によって押され、
    　前記第２押し部材は、前記複数のモーメントアームの各々の前記作用点から力を受ける被作用面を有する、請求項１に記載の弁装置。
  3. 　前記支点が配置される、前記板状部材の環状の枠部によって、前記複数のモーメントアームは、一体に連結されている、請求項２に記載の弁装置。
  4. 　前記板状部材は、前記枠部と前記複数のモーメントアームとが連結されている部位の幅が、前記作用点が配置される部位の幅よりも狭い、請求項３に記載の弁装置。
  5. 　前記板状部材は弾性体である、請求項１～４のいずれか１項に記載の弁装置。
  6. 　前記アクチュエータは電磁ソレノイドである、請求項１～５のいずれか１項に記載の弁装置。
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