電動(dòng)閥的制作方法
【專利摘要】要抑制電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥中的流量特性的變化。電動(dòng)閥(1)包括：接觸/分離于閥座(26)來(lái)開(kāi)閉閥部的閥芯(34)；在內(nèi)空部(S)以部分插通的方式可沿軸線方向滑動(dòng)地支承閥芯(34)的軸(60)；被配置于內(nèi)空部(S)的彈簧(63)；被配置于內(nèi)空部(S)，且被夾裝在彈簧(63)與閥芯(34)之間，一端側(cè)承受彈簧(63)，另一端側(cè)與閥芯(34)的端部抵接的彈簧架(65)；以及將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成軸(60)的平移運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)。閥芯(34)與彈簧架(65)彼此的抵接面分別被制成球面，一者的抵接面為凸球面(S1)，另一者的抵接面為曲率半徑比凸球面(S1)大的凹球面(S2)。閥芯(34)的球面的中心位于閥芯(34)的軸線上。
【專利說(shuō)明】
電動(dòng)閥
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)用空調(diào)裝置的制冷循環(huán)中一般設(shè)有對(duì)循環(huán)的冷媒進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)、使壓縮后的冷媒冷凝的冷凝器、使冷凝的液態(tài)冷媒節(jié)流膨脹而成為霧狀的氣液混合冷媒并送出的膨脹閥、以及使該霧狀的冷媒蒸發(fā)而利用其蒸發(fā)潛熱冷卻車(chē)室內(nèi)的空氣的蒸發(fā)器等。作為膨脹閥，感測(cè)蒸發(fā)器的出口側(cè)的冷媒的溫度和壓力地自動(dòng)開(kāi)閉閥部的機(jī)械式的膨脹閥被廣泛采用。另一方面，隨著近年的電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)輛的普及，在驅(qū)動(dòng)部中利用步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)閥開(kāi)度的精密控制的電動(dòng)膨脹閥也正被采用。
[0003]這樣的電動(dòng)膨脹閥為使閥體中所設(shè)的小口徑的閥孔開(kāi)閉而具有例如針狀的閥芯，并且具有將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸的平移運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)該閥芯的動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)(例如參照專利文獻(xiàn)I ) O該動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)例如由被設(shè)在閥體與軸之間的螺紋機(jī)構(gòu)構(gòu)成。軸隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)該螺紋機(jī)構(gòu)，軸被沿軸線方向驅(qū)動(dòng)。閥芯被支承在軸的前端，落座/脫離于閥孔的開(kāi)口端部所形成的閥座來(lái)開(kāi)閉閥部。為確保閥芯的落座性能，閥芯被彈性地可相對(duì)變位地支承于軸。
[0004]具體來(lái)說(shuō)，軸的前端部被制成中空形狀，閥芯被以可部分插入的方式可滑動(dòng)地支承。在軸的內(nèi)空部配設(shè)有沿使閥芯向閉閥方向、即使閥芯從軸突出的方向賦予勢(shì)能的彈簧。在閥芯落座時(shí)，該彈簧發(fā)生彈性形變，由其彈性反作用力將閥芯向閥座推壓，故能得到良好的落座性能。此外，通過(guò)像這樣彈性地支承閥芯，能在閥芯落座后使軸停止，故能吸收與閥芯相連的部件的公差及部件間的組裝誤差。需要說(shuō)明的是，在軸的前端部設(shè)有能卡定閥芯的后端部的支承部，故閥芯不會(huì)從軸上脫落。
[0005]通過(guò)這樣的構(gòu)成，閥芯與軸基本成為一體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)，但由于閥芯在開(kāi)始落座后會(huì)從閥座受到摩擦力，故在閉閥時(shí)，在彈簧發(fā)生彈性形變的期間，閥芯與軸會(huì)相對(duì)變位。由于該相對(duì)變位，彈簧會(huì)扭曲，若該扭曲力作用于閥芯，則有可能使落座后的閥芯的姿勢(shì)改變。因此，在專利文獻(xiàn)I的構(gòu)成中，在閥芯與彈簧之間夾裝球狀的彈簧架(球)。由此，即使彈簧扭曲了，其扭曲力也會(huì)因球的旋轉(zhuǎn)而被釋放，難以傳遞到閥芯，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的閉閥狀態(tài)。
[0006][在先技術(shù)文獻(xiàn)]
[0007][專利文獻(xiàn)]
[0008][專利文獻(xiàn)I]日本特開(kāi)2014-196810號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]〔發(fā)明所要解決的課題〕
[0010]然而，通過(guò)發(fā)明人們的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在上述構(gòu)成的情況下，由于球的自由度較高，故其中心容易從閥芯的軸線上偏離，容易使閥芯進(jìn)行旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。并且，其會(huì)因閥芯的局部摩擦而導(dǎo)致閥座的偏摩耗。這樣的閥座的偏摩耗有可能使閥孔的剖面形狀變得不規(guī)則(V、邙O)，使當(dāng)初對(duì)該電動(dòng)閥設(shè)定的流量特性發(fā)生變化。
[0011]需要說(shuō)明的是，這樣的問(wèn)題并不限于上述電動(dòng)膨脹閥，在閥芯被彈性地支承于軸、將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成該軸的平移運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)閥芯的電動(dòng)閥中同樣可能發(fā)生。
[0012]本發(fā)明的目的之一在于，抑制電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥中的流量特性的變化。
[0013]〔用于解決課題的手段〕
[0014]本發(fā)明的一個(gè)方案是電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥。該電動(dòng)閥包括:閥體，具有從上游側(cè)導(dǎo)入流體的導(dǎo)入口、向下游側(cè)導(dǎo)出流體的導(dǎo)出口、以及使所述導(dǎo)入口和所述導(dǎo)出口連通的閥孔；閥芯，通過(guò)接觸/分離于閥孔的開(kāi)口端部所形成的閥座來(lái)開(kāi)閉閥部；電機(jī)，包含用于沿閥部的開(kāi)閉方向驅(qū)動(dòng)閥芯的轉(zhuǎn)子;軸，連動(dòng)于轉(zhuǎn)子地旋轉(zhuǎn)，并具有向前端側(cè)開(kāi)口的內(nèi)空部，以在該內(nèi)空部部分插通的方式可沿軸線方向滑動(dòng)地支承閥芯;彈簧，被配置在內(nèi)空部，用于向使閥芯從軸的前端開(kāi)口部突出的方向賦予勢(shì)能;彈簧架，被配置于內(nèi)空部，且被夾裝在彈簧與閥芯之間，其一端側(cè)承受彈簧，另一端側(cè)與閥芯的端部抵接；以及動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成軸的軸線方向的平移運(yùn)動(dòng)。
[0015]閥芯與彈簧架彼此的抵接面分別被制成球面，且一者的抵接面被制成凸球面、另一者的抵接面被制成曲率半徑比凸球面大的凹球面；閥芯的球面的中心位于閥芯的軸線上。
[0016]根據(jù)該方案，通過(guò)使閥芯和彈簧架彼此的抵接面分別為球面，能使兩者的軸線不易偏離。此外，通過(guò)使閥芯和彈簧架的一者的抵接面為凸球面、使另一者的抵接面為曲率半徑比它大的凹球面，能緩解球面形狀彼此的構(gòu)造上的拘束，使閥芯發(fā)揮適度的調(diào)心功能。其結(jié)果，能抑制閥座的摩耗導(dǎo)致的流量特性的變化。
[0017]〔發(fā)明效果〕
[0018]通過(guò)本發(fā)明，能抑制電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)閥中的流量特性的變化。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是表不實(shí)施方式的電動(dòng)閥的構(gòu)成的一個(gè)剖視圖。
[0020]圖2是圖1的A-A箭頭方向剖視圖。
[0021 ]圖3是表示轉(zhuǎn)子和工作桿的構(gòu)成部件的分解立體圖。
[0022]圖4是表示閥芯和彈簧架的各結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況的圖。
[0023]圖5是表示控制閥的動(dòng)作的剖視圖。
[0024]圖6是表示閥芯和彈簧架的支承構(gòu)造的部分放大圖。
[0025]圖7是表示閥芯與彈簧架的抵接狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0026]圖8是表示凸球面與凹球面的半徑比、最大接觸應(yīng)力、接觸面半徑之間的關(guān)系的圖。
[0027]圖9是表示實(shí)施方式的作用效果的圖。
[0028]圖1O是表示比較例中的閥芯的調(diào)心功能的示意圖。
[0029]圖11是表示球面接觸的作用的圖。
[0030]圖12是表示變形例的電動(dòng)閥的主要部分的圖。
[0031 ]圖13是表不另一變形例的電動(dòng)閥的主要部分的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。需要說(shuō)明的是，在以下的說(shuō)明中，為說(shuō)明方便，有時(shí)以圖示的狀態(tài)為基準(zhǔn)表述各構(gòu)造的位置關(guān)系。
[0033]圖1是表示實(shí)施方式的電動(dòng)閥的構(gòu)成的一個(gè)剖視圖。圖2是圖1的A-A箭頭方向剖視圖。本實(shí)施方式的電動(dòng)閥被具體化為適用于汽車(chē)用空調(diào)裝置的制冷循環(huán)的電動(dòng)膨脹閥。該制冷循環(huán)中設(shè)有對(duì)循環(huán)的冷媒進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)、使壓縮后的冷媒冷凝的冷凝器、使冷凝的液態(tài)冷媒節(jié)流膨脹而成為霧狀的氣液混合冷媒并送出的膨脹閥、以及使該霧狀的冷媒蒸發(fā)而利用其蒸發(fā)潛熱冷卻車(chē)室內(nèi)的空氣的蒸發(fā)器等。在該制冷循環(huán)中循環(huán)的冷媒中含有潤(rùn)滑用的油(冷凍機(jī)油)，對(duì)循環(huán)路徑中所配置的各機(jī)器的滑動(dòng)部施以適度的潤(rùn)滑。需要說(shuō)明的是，以下為說(shuō)明方便，重點(diǎn)說(shuō)明作為主要結(jié)構(gòu)的膨脹閥的構(gòu)造，并省略這以外的詳細(xì)情況的說(shuō)明。
[0034]如圖1所示，電動(dòng)閥I被構(gòu)成為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的電動(dòng)膨脹閥，是將閥本體2和電機(jī)單元4組裝而構(gòu)成的。閥本體2具有收容閥部的閥體5。電機(jī)單元4被以密封閥體5的上端開(kāi)口部的方式安裝。閥體5是在棱柱狀的第I閥體6的上半部組裝階梯圓筒狀的第2閥體8而構(gòu)成的。第I閥體6由鋁合金構(gòu)成，第2閥體8由銅合金構(gòu)成。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以用不銹鋼(以下記作“SUS” )構(gòu)成第2閥體8。
[0035]在第I閥體6的一個(gè)側(cè)面的上部設(shè)有用于從上游側(cè)導(dǎo)入冷媒的導(dǎo)入口10，在相反側(cè)面的下部設(shè)有用于向下游側(cè)導(dǎo)出冷媒的導(dǎo)出口 12。在第I閥體6的中央形成有上下方向的連接通路14，其上游側(cè)通路16連通于導(dǎo)入口 10，下游側(cè)通路18連通于導(dǎo)出口 12。在第I閥體6的上半部形成有朝上方階段性地?cái)U(kuò)徑的階梯圓孔狀的安裝孔20。連接通路14構(gòu)成安裝孔20的一部分。
[0036]另一方面，第2閥體8呈其外徑和內(nèi)徑朝下方階段性地縮徑的階梯圓筒狀，具有與安裝孔20互補(bǔ)形狀的外形。第2閥體8被以從第I閥體6的上方嵌合于安裝孔20的方式安裝。在第I閥體6與第2閥體8之間，在連接通路14的位置夾裝有密封用的O環(huán)22。
[0037]在第2閥體8的下端部設(shè)有閥孔24，在其上端開(kāi)口部形成有閥座26。在第2閥體8的與導(dǎo)入口 10的相對(duì)面，設(shè)有連通內(nèi)外的連通孔28。閥孔24介由該連通孔28與上游側(cè)通路16連通。另外，在連通孔28的外側(cè)設(shè)有使第2閥體8上下貫通的連通路30，使得能夠?qū)⑸嫌蝹?cè)通路16的冷媒也導(dǎo)入到電機(jī)單元4側(cè)。
[0038]在第2閥體8的內(nèi)部，插通有從電機(jī)單元4的轉(zhuǎn)子31同軸狀地延伸出的工作桿32(主軸)。工作桿32在一端部(下端部)支承有針狀的閥芯34。閥芯34通過(guò)從上游側(cè)落座/脫離于閥座26來(lái)開(kāi)閉閥部。
[0039]在第2閥體8的軸線方向中段壓入了圓筒狀的滑動(dòng)軸承36，在其正上段壓入了圓筒狀的引導(dǎo)部件38(作為“圓筒部件”發(fā)揮功能)。在本實(shí)施方式中，作為滑動(dòng)軸承36，采用了以筒狀的金屬網(wǎng)為芯材進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)的樹(shù)脂軸承?；瑒?dòng)軸承36是采用聚四氟乙烯(以下記作“PTFE”)作為該樹(shù)脂材料的無(wú)油軸承(具有自潤(rùn)滑性的軸承)?；瑒?dòng)軸承36通過(guò)施以尺寸精(sizing)加工而提高了內(nèi)徑的尺寸精度和與第2閥體8的同軸性。通過(guò)這樣的作業(yè)，維持滑動(dòng)軸承36的低摩擦和耐摩耗性，并提高了耐荷重性能。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以取代金屬網(wǎng)而以鋼板材作為芯材。
[0040]在引導(dǎo)部件38的內(nèi)周面形成有雌螺紋部39(作為“雌螺紋部”發(fā)揮功能)。引導(dǎo)部件38是通過(guò)在由SUS制成的管材的內(nèi)周面切削加工出雌螺紋部39而得到的。在本實(shí)施方式中，以推力大、耐摩耗性優(yōu)異的梯形螺紋構(gòu)成雌螺紋部39。在變形例中，也可以以三角螺紋構(gòu)成雌螺紋部39。在引導(dǎo)部件38的軸線方向中央設(shè)有沿半徑方向向外突出的法蘭部40，該法蘭部40的下面被卡定于第2閥體8的階梯部，由此限制其壓入量。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，引導(dǎo)部件38被相對(duì)于第2閥體8輕壓入，并被緊固于第2閥體8的上端的小徑的環(huán)螺釘42從上方壓住而固定。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以僅通過(guò)向第2閥體8壓入來(lái)固定引導(dǎo)部件38。
[0041]也如圖2所示的那樣，在第2閥體8的上面立設(shè)有齒條導(dǎo)軌44(作為“引導(dǎo)部件”發(fā)揮功能)。齒條導(dǎo)軌44的下半部為大徑部46，上半部為小徑部48，下端部被固定在第2閥體8的上面。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，使齒條導(dǎo)軌44的下端部外插嵌合于通過(guò)在第2閥體8的上面成型出環(huán)狀的嵌合槽50而得到的浮雕(emboss)部52，并利用被緊固于第2閥體8的上端的大徑的環(huán)螺釘54從上方按壓來(lái)進(jìn)行固定。浮雕部52作為與閥孔24同軸地形成的“嵌合部”來(lái)發(fā)揮功能。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以通過(guò)壓入或鉚接來(lái)將齒條導(dǎo)軌44固定于第2閥體8。
[0042]在本實(shí)施方式中，是通過(guò)車(chē)床的旋削加工成形出第2閥體8的，故閥孔24(閥座26)、滑動(dòng)軸承36所被壓入的階梯部的嵌合孔、引導(dǎo)部件38所被壓入的階梯部的嵌合孔、以及浮雕部52是同軸的。因此，滑動(dòng)軸承36、引導(dǎo)部件38和齒條導(dǎo)軌44相對(duì)于閥孔24(閥座26)的同軸度較高。滑動(dòng)軸承36作為支承軸60的下端部的“支承部”來(lái)發(fā)揮功能。
[0043]如圖1所示，工作桿32是組裝軸60、蝸桿62和擋塊64而構(gòu)成的。軸60是通過(guò)對(duì)由SUS制成的棒狀材料進(jìn)行切削加工而得到的，其下半部被擴(kuò)徑而形成為圓筒狀，并在其外周面形成有雄螺紋部66。在本實(shí)施方式中，以推力大、耐摩耗性優(yōu)異的梯形螺紋構(gòu)成雄螺紋部66。在變形例中，也可以以三角螺紋構(gòu)成雄螺紋部66。該雄螺紋部66與引導(dǎo)部件38的雌螺紋部39螺合。雄螺紋部66和雌螺紋部39是使軸60相對(duì)于閥體5沿軸線方向相對(duì)變位的絲杠，構(gòu)成后述的“螺紋機(jī)構(gòu)” ο即，軸60的下半部作為“雄螺紋部”發(fā)揮功能。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，對(duì)雄螺紋部66和雌螺紋部39施以DLC(類金剛石膜)處理而提高了其耐荷重性能。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以取代DLC處理而采用耐荷重性能、耐摩耗性、降低滑動(dòng)阻抗優(yōu)異的其它表面處理。或者，也可以采用析出硬化型的不銹鋼。
[0044]在軸60的上半部外插有擋塊64和蝸桿62。軸60的上半部的剖面被構(gòu)成為非圓形，擋塊64和蝸桿62也具有相同形狀的插通孔。因此，防止了擋塊64和蝸桿62被插通嵌合于軸60后它們相對(duì)變位的情況。擋塊64被夾在軸60的下半部與蝸桿62之間。
[0045]在軸60的下半部設(shè)有朝下方(即軸60的前端側(cè))開(kāi)口的內(nèi)空部S。在內(nèi)空部S，從上方起收容有彈簧63(作為“賦予勢(shì)能部件”發(fā)揮功能)、彈簧架65、閥芯34。在軸60的下端開(kāi)口部，圓筒狀的襯套67(壓入襯套)被同心狀地壓入，可滑動(dòng)地從下方支承閥芯34。閥芯34由SUS制成，彈簧架65和襯套67由銅合金制成。襯套67作為“支承部”發(fā)揮功能。需要說(shuō)明的是，軸60與襯套67成為一體，故也可以將兩者一并廣義地看作“軸”。襯套67的下端開(kāi)口部構(gòu)成該軸的“前端開(kāi)口部”。
[0046]閥芯34貫通于襯套67，在其上端部具有沿半徑方向向外突出的法蘭部69。該法蘭部69的下面被卡定于襯套67的上面，由此防止閥芯34向下方的脫落。彈簧架65將彈簧63向下方(閉閥方向)賦予的勢(shì)能力傳遞給閥芯34。需要說(shuō)明的是，閥芯34的上端被制成半球狀的凸球面，彈簧架65的底面被制成凹球面，兩者以各自的球面抵接。通過(guò)這樣的構(gòu)成，閥芯34與彈簧架65的軸線難以偏移，即使偏移了，也能得到兩者間的調(diào)心作用。另外，閥芯34在未與閥座26接觸的狀態(tài)下是與襯套67和彈簧架65—體地旋轉(zhuǎn)的，但在接觸于閥座26的狀態(tài)下，由于摩擦，旋轉(zhuǎn)被限制。閥芯34的曲面形狀抑制在這樣的時(shí)候與彈簧架65之間的摩耗的發(fā)生。并且，通過(guò)閥芯34與彈簧架65的球面接觸，閥芯34相對(duì)于閥孔24和閥座26的自動(dòng)調(diào)心功能被適度發(fā)揮。關(guān)于其詳細(xì)情況，將在后面說(shuō)明。
[0047]齒條導(dǎo)軌44的小徑部48的周向的I處沿半徑方向向外凹狀地凹陷，成為按預(yù)定寬度上下平直地延伸的引導(dǎo)部68。引導(dǎo)部68與蝸桿62的軸線平行地延伸，收容有小片狀的齒條70。齒條70具有棱柱狀的本體71。該本體71呈與引導(dǎo)部68互補(bǔ)形狀的剖面長(zhǎng)方形狀，在其內(nèi)面?zhèn)扰c蝸桿62嚙合。齒條70隨著蝸桿62的旋轉(zhuǎn)而被引導(dǎo)部68引導(dǎo)著地沿上下方向平移。在本體71的上面突設(shè)有在齒條70處于上止點(diǎn)時(shí)被卡定的卡定部72，在下面突設(shè)有在齒條70處于下止點(diǎn)時(shí)被卡定的卡定部74。該齒條70的構(gòu)成和動(dòng)作的詳細(xì)情況將在后面說(shuō)明。
[0048]在作為齒條導(dǎo)軌44的大徑部46與小徑部48的分界的階梯部，設(shè)有使內(nèi)外連通的連通孔76。此外，在齒條導(dǎo)軌44的下端部的內(nèi)周面，形成有用于使內(nèi)外連通的連通槽77。該連通槽77構(gòu)成連通路30的一部分。通過(guò)這樣的構(gòu)成，上游側(cè)通路16的冷媒也被導(dǎo)入電機(jī)單元4偵U。另外，在軸60的軸線方向中間部，形成有使內(nèi)外連通的連通孔150。連通孔150構(gòu)成連通路30的一部分，使導(dǎo)入口 10與內(nèi)空部S連通。從導(dǎo)入口 1導(dǎo)入連通路30的液態(tài)冷媒通過(guò)連通孔150、內(nèi)空部S、閥芯34與襯套67的間隙后，被從襯套67的下端開(kāi)口部導(dǎo)出。即，包含連通孔150的連通路30作為向內(nèi)空部S導(dǎo)入液態(tài)冷媒的“冷媒導(dǎo)入通路”發(fā)揮功能。大徑部46被空有小間隙地插通于轉(zhuǎn)子31的下端部。該間隙被設(shè)定為能防止轉(zhuǎn)子31的振擺回轉(zhuǎn)的程度。
[0049]另一方面，電機(jī)單元4是作為含有轉(zhuǎn)子31和定子線圈33的步進(jìn)電機(jī)而構(gòu)成的。電機(jī)單元4具有有底圓筒狀的殼體35，是在該殼體35的內(nèi)部配置轉(zhuǎn)子31，并在外側(cè)配置定子線圈33而構(gòu)成的。殼體35是覆蓋配置閥芯34及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間、并內(nèi)包轉(zhuǎn)子31的筒狀部件，劃分出冷媒的壓力進(jìn)行作用的內(nèi)部的壓力空間和不進(jìn)行作用的外部的非壓力空間。
[0050]殼體35包括非磁性的圓筒狀的本體80、封閉本體80的上端開(kāi)口部的圓板狀的端部件82、以及連設(shè)于本體80的下端的環(huán)狀的連接部件84。連接部件84在其下端部形成有雄螺紋，也作為環(huán)螺釘發(fā)揮功能。在第I閥體6的上端部形成有能與該雄螺紋螺合的雌螺紋，通過(guò)將連接部件84螺合緊固于第I閥體6，能將電機(jī)單元4相對(duì)于閥體5固定。如圖所示，連接部件84被以外插于第2閥體8的上半部的方式組裝。在第I閥體6的上端部與連接部件84之間夾裝密封用的O環(huán)86，防止從導(dǎo)入口 10導(dǎo)入的冷媒從殼體35與閥體5之間通過(guò)而向外部泄漏。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以通過(guò)壓入、鉚接、熔接等將殼體35(連接部件84)固定于第I閥體6。
[0051 ]定子線圈33收容勵(lì)磁線圈88，被配設(shè)在殼體35的外周。定子線圈33被相對(duì)于閥體5固定。需要說(shuō)明的是，定子線圈33對(duì)閥體5的連接可以通過(guò)例如螺固、熔接、釬焊、鉚接等來(lái)實(shí)現(xiàn)。定子線圈33被配置在不受冷媒壓力影響的大氣中，故電動(dòng)閥I只要以能耐受所適用的環(huán)境、例如汽車(chē)安裝環(huán)境下的振動(dòng)的強(qiáng)度固定就足夠了，無(wú)需將殼體35耐壓固定那樣的固定強(qiáng)度。
[0052]轉(zhuǎn)子31具有以軸60為軸線的圓筒狀的轉(zhuǎn)子芯90、和沿轉(zhuǎn)子芯90的外周而設(shè)的磁體92 ο在轉(zhuǎn)子芯90的內(nèi)部形成有幾乎遍及其全長(zhǎng)的內(nèi)部空間。在轉(zhuǎn)子芯90的內(nèi)周面，沿周向每隔45度地設(shè)有平行于軸線地延伸的引導(dǎo)部94。引導(dǎo)部94由平行于軸線地延伸的突條(肋)構(gòu)成。
[0053]多個(gè)引導(dǎo)部94的上端部沿半徑方向向內(nèi)延伸，與圓筒軸96連接。該圓筒軸96被同軸地固定于工作桿32的上端部。該固定是通過(guò)使圓筒軸96嵌合于工作桿32的上端部、并緊固螺母98來(lái)進(jìn)行的。在圓筒軸96的預(yù)定位置設(shè)有用于規(guī)定齒條70的上止點(diǎn)的擋塊99。
[0054]通過(guò)以上這樣的構(gòu)成，轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)軸的工作桿32被齒條導(dǎo)軌44的小徑部48和滑動(dòng)軸承36兩點(diǎn)支承。并且，齒條導(dǎo)軌44的大徑部46與引導(dǎo)部94的間隙被設(shè)定得能防止轉(zhuǎn)子31的振動(dòng)。因此，S卩使將電動(dòng)閥I安裝于車(chē)輛，轉(zhuǎn)子31也難以受到振動(dòng)的影響，能繞軸線穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。需要說(shuō)明的是，工作桿32在蝸桿62的位置是被齒條導(dǎo)軌44軸支承的，但蝸桿62和齒條導(dǎo)軌44都是由自潤(rùn)滑性的樹(shù)脂材料制成的，故兩者間不會(huì)發(fā)生摩耗的問(wèn)題。
[0055]隨著轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)，齒條70上下平移。隨著轉(zhuǎn)子31朝一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，齒條70上升，在到達(dá)預(yù)先規(guī)定的上止點(diǎn)時(shí)，齒條70與擋塊99彼此卡定，從而限制軸60的旋轉(zhuǎn)。由此，軸60向下方(閉閥方向)的變位被限制。此時(shí)，軸60位于其下止點(diǎn)。另外，隨著轉(zhuǎn)子31向另一方向(相反方向)的旋轉(zhuǎn)，齒條70下降，在到達(dá)預(yù)先規(guī)定的下止點(diǎn)時(shí)，齒條70和擋塊64彼此卡定，從而限制軸60的旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，軸60位于其上止點(diǎn)。由此，軸60向上方(開(kāi)閥方向)的變位被限制。即，在本實(shí)施方式中，擋塊99作為“第I擋塊”發(fā)揮功能，擋塊64作為“第2擋塊”發(fā)揮功能。并且，蝸桿62、齒條70、擋塊64和擋塊99作為用于限制軸60向一方向和另一方向的旋轉(zhuǎn)量的“擋塊機(jī)構(gòu)”發(fā)揮功能。
[0056]接下來(lái)說(shuō)明構(gòu)成電動(dòng)閥I的各部分的詳細(xì)情況。
[0057]圖3是表示轉(zhuǎn)子31和工作桿32的構(gòu)成部件的分解立體圖。軸60具有從下方向上方階段性地小徑化的階梯圓柱狀的外形。在軸60的挨著雄螺紋部66的上段，設(shè)有具有非圓形剖面(所謂的D形加工構(gòu)造)的嵌合部102。在雄螺紋部66的內(nèi)部形成有內(nèi)空部S，在成形嵌合部102的平坦面時(shí)，以內(nèi)空部S的一部分露出的方式形成連通孔150。此時(shí)，如圖示那樣雄螺紋部66的上端部的一部分形成缺口。但該缺口部152被形成在雄螺紋部66的不與雌螺紋部39嚙合的位置(參照?qǐng)D1、圖2)。即，連通孔150被形成在軸60的雄螺紋部66與引導(dǎo)部件38的雌螺紋部39不相嚙合的部分。在軸60的上端部形成有雄螺紋104。從軸60的下端開(kāi)口部依次插入彈簧63、彈簧架65、閥芯34，并通過(guò)壓入襯套67來(lái)將它們保持在軸60內(nèi)。
[0058]工作桿32從該軸60的上方依次插通擋塊64、蝸桿62來(lái)進(jìn)行組裝。擋塊64和蝸桿62分別是通過(guò)將含有玻璃纖維的聚苯硫醚(以下記作“PPS”)等樹(shù)脂材料(玻璃纖維強(qiáng)化樹(shù)脂)射出成形而得到的，設(shè)有與嵌合部102互補(bǔ)形狀的插通孔。因此，擋塊64和蝸桿62在向軸60組裝的同時(shí)被定位，并且被防止組裝后的偏移。連通孔150以在擋塊64與雄螺紋部66的間隙處開(kāi)口的方式形成。
[0059]在組裝電動(dòng)閥I時(shí)，如圖1所示，向第2閥體8依次組裝滑動(dòng)軸承36和引導(dǎo)部件38，并通過(guò)環(huán)螺釘42固定。從該狀態(tài)起將如上述那樣組裝好的工作桿32螺合于引導(dǎo)部件38，同軸地組裝。然后，在使齒條70嚙合于蝸桿62的狀態(tài)下從上方組裝齒條導(dǎo)軌44。此時(shí)，一邊定位齒條70使其收容在引導(dǎo)部68內(nèi)，一邊使齒條導(dǎo)軌44的下端部嵌合于浮雕部52，并通過(guò)環(huán)螺釘54固定于第2閥體8。從該狀態(tài)起使轉(zhuǎn)子芯90以外插于齒條導(dǎo)軌44的方式進(jìn)行組裝，并將螺母98緊固于從轉(zhuǎn)子芯90突出的雄螺紋104，從而將轉(zhuǎn)子31固定于工作桿32。需要說(shuō)明的是，在變形例中，也可以通過(guò)基于擋圈或防松螺母(push nut)的接合來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)子芯90與軸60的固定。
[0060]圖4是表示閥芯34和彈簧架65的各構(gòu)成的詳細(xì)情況的圖。圖4的(A)?(C)表示閥芯34的構(gòu)成。(A)是俯視圖，(B)是主視圖。(C)表示閥芯34被插通于軸60內(nèi)時(shí)的狀態(tài)。圖4的(D)?(G)表示彈簧架65的構(gòu)成。(D)是俯視圖，(E)是(D)的C-C箭頭方向剖視圖，(F)是(D)的D-D箭頭方向剖視圖。(G)表示彈簧架65被插通于軸60內(nèi)時(shí)的狀態(tài)。
[0061 ]如圖4的(A)和(B)所示，閥芯34呈針狀，具有長(zhǎng)條狀的本體110、被設(shè)在本體110的前端側(cè)的閥形成部112、以及在本體110的后端側(cè)沿半徑方向突出的法蘭部69。閥芯34的凸球面SI被設(shè)在法蘭部69的后端側(cè)。如圖1所示，本體110被襯套67可沿其內(nèi)周面滑動(dòng)地支承。閥形成部112具有剖面朝著前端逐漸縮小的錐形狀。隨著閥形成部112插入閥孔24，閥芯34落座于閥座26。法蘭部69作為“卡定部”發(fā)揮功能，通過(guò)其下面被卡定于襯套67的上面，來(lái)防止閥芯34從軸60脫落。在閥芯34的法蘭部69的周緣部等間隔地設(shè)有多個(gè)平坦面160(在本實(shí)施方式中為3個(gè))。由此，如圖4的(C)所示那樣，形成軸60的內(nèi)壁與各平坦面160的間隙，這些間隙構(gòu)成連通路30的一部分。
[0062]另一方面，如圖4的(D)?(F)所示，彈簧架65呈上半部縮徑的階梯圓柱狀，其下面被制成能與凸球面SI抵接的凹球面S2。在彈簧架65的周緣部等間隔地設(shè)有多個(gè)平坦面162(在本實(shí)施方式中是4個(gè))。由此，如圖4的(G)所示那樣，形成軸60的內(nèi)壁與各平坦面162的間隙，這些間隙構(gòu)成連通路30的一部分。彈簧架65被可沿軸60的內(nèi)空部S的內(nèi)周面在軸線方向上滑動(dòng)地支承。
[0063]如上那樣構(gòu)成的電動(dòng)閥I作為能根據(jù)電機(jī)單元4的驅(qū)動(dòng)控制來(lái)調(diào)整其閥開(kāi)度的步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作式的控制閥來(lái)發(fā)揮功能。以下說(shuō)明電動(dòng)閥I的整體動(dòng)作。圖5是表示控制閥的動(dòng)作的剖視圖。已說(shuō)明的圖1表示了閉閥狀態(tài)，圖5表示了全開(kāi)狀態(tài)。
[0064]在電動(dòng)閥I的流量控制中，車(chē)輛用冷暖氣裝置的未圖示的控制部計(jì)算與設(shè)定開(kāi)度相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)，并向勵(lì)磁線圈88提供驅(qū)動(dòng)電流(驅(qū)動(dòng)脈沖)。由此，在轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸60也隨之旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，軸60通過(guò)與引導(dǎo)部件38間的螺紋機(jī)構(gòu)(絲杠)沿上下方向、SP閥部的開(kāi)閉方向平移，閥部的開(kāi)度被調(diào)整為設(shè)定開(kāi)度。即，該螺紋機(jī)構(gòu)作為通過(guò)將轉(zhuǎn)子31的繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成軸60 (工作桿32)的軸線方向的平移運(yùn)動(dòng)(直線運(yùn)動(dòng))來(lái)沿閥部的開(kāi)閉方向驅(qū)動(dòng)閥芯34的“動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)”發(fā)揮功能。
[0065]此外，由于齒條70被沿引導(dǎo)部68驅(qū)動(dòng)，閥芯34的動(dòng)作范圍被限制在圖1所示的下止點(diǎn)與圖5所示的上止點(diǎn)之間的范圍內(nèi)。即，通過(guò)從圖1所示的閉閥狀態(tài)起、轉(zhuǎn)子31被沿一方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(正轉(zhuǎn))，閥芯34成為開(kāi)閥狀態(tài)。即，隨轉(zhuǎn)子31—起旋轉(zhuǎn)的軸60通過(guò)螺紋機(jī)構(gòu)而上升，襯套67以托起的方式使閥芯34向開(kāi)閥方向變位。此時(shí)，相對(duì)于與軸60—體地上升的蝸桿62，齒條70向相反方向(即下方)平移。隨著轉(zhuǎn)子31向一方向旋轉(zhuǎn)，閥部的開(kāi)度變大，在齒條70到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，如圖5所示那樣，擋塊64被卡定、進(jìn)而轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)被卡定，閥芯34停止在全開(kāi)位置。
[0066]另一方面，當(dāng)轉(zhuǎn)子31被向另一方向(相反方向)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(逆轉(zhuǎn))時(shí)，閥部的開(kāi)度變小。即，隨著轉(zhuǎn)子31逆旋轉(zhuǎn)的軸60通過(guò)螺紋機(jī)構(gòu)而下降，閥芯34被襯套67支承著地向閉閥方向變位。此時(shí)，彈簧63的賦予勢(shì)能力介由彈簧架65而傳遞至閥芯34，故閥芯34與襯套67—體地穩(wěn)定變位。此時(shí)，相對(duì)于與軸60—體地下降的蝸桿62，齒條70向相反方向(即上方)平移。由此，當(dāng)齒條70到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，如圖1所示那樣，擋塊99被卡定、進(jìn)而轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)被卡定，閥芯34停止在閉閥位置。需要說(shuō)明的是，閥芯34在落座于閥座26的同時(shí)，與襯套67的卡合狀態(tài)被解除，故不會(huì)對(duì)閥芯34與閥座26之間作用繞軸線的較大旋轉(zhuǎn)力。
[0067]這樣，隨著轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)，軸60和齒條70在軸線方向上向彼此相反的方向平移，齒條70被限定在轉(zhuǎn)子31的內(nèi)部空間內(nèi)地變位。因此，能將電動(dòng)閥I的內(nèi)部機(jī)構(gòu)整體的軸線方向的平移行程抑制得較小，能使電動(dòng)閥I構(gòu)成得緊湊。
[0068]轉(zhuǎn)子31的轉(zhuǎn)速是與作為控制指令值的驅(qū)動(dòng)步數(shù)對(duì)應(yīng)的，故未圖示的控制部能將電動(dòng)閥I控制在任意的開(kāi)度。在本實(shí)施方式中，針對(duì)轉(zhuǎn)子31的每I轉(zhuǎn)，閥芯34行程0.5mm。
[0069]電動(dòng)閥I被輸入與基于蒸發(fā)器的出口溫度等計(jì)算出的閥開(kāi)度相應(yīng)的指令信號(hào)。電動(dòng)閥I基于該指令信號(hào)控制閥開(kāi)度。從冷凝器側(cè)介由導(dǎo)入口 10導(dǎo)入電動(dòng)閥I的液態(tài)冷媒隨著通過(guò)該閥部而被節(jié)流膨脹(隔熱膨脹)，成為霧狀的氣液混合冷媒，并從導(dǎo)出口 12向蒸發(fā)器
B山寸出O
[0070]圖6是表示閥芯34和彈簧架65的支承構(gòu)造的部分放大圖。本圖表示相對(duì)于圖1和圖2所示的各剖面、繞軸線轉(zhuǎn)了 45度的剖面。圖7是表示閥芯34與彈簧架65的抵接狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖7的(A)表示荷重作用于彼此的抵接面的狀態(tài)。圖7的(B)是圖7的(A)的B部放大圖。
[0071]如圖6所示，閥芯34的本體110被襯套67可沿軸線方向滑動(dòng)地支承。在本實(shí)施方式中，為確保閥芯34的順滑滑動(dòng)，本體110的外徑dl與襯套67的內(nèi)徑d2的差被設(shè)定得滿足
0.0lmm^d2-dl ^0.03mm的公差。此外，為確保閥芯34的穩(wěn)定的滑動(dòng)，使在襯套67中插通閥芯34的部分的軸線方向的長(zhǎng)度L比閥芯34的本體110的直徑大。具體來(lái)說(shuō)，將在襯套67中支承本體110的部分的長(zhǎng)度L設(shè)定為滿足I SL/dl S 1.5的值。這是考慮到，若支承長(zhǎng)度L小于上述范圍，則閥芯34容易相對(duì)于軸60的軸線(閥孔24的軸線)傾斜，若大于上述范圍，則難以進(jìn)行滿足上述公差的加工。
[0072]在本實(shí)施方式中，如圖示那樣，閥孔24的開(kāi)口端被制成相對(duì)于軸線成直角的平坦面，閥芯34的錐狀的閥形成部112相對(duì)于閥孔24插拔。閥座26原本是邊沿狀的，但在反復(fù)進(jìn)行閥芯34的落座/脫離的初期階段，會(huì)與閥形成部112的錐面相磨合地適度摩耗，通過(guò)該初期摩耗而穩(wěn)定成微小的錐面。該閥座26的錐面是相對(duì)于軸線幾乎對(duì)稱的形狀。在本實(shí)施方式中，為抑制該初期摩耗變成偏摩耗的情況，如上述那樣使閥芯34和彈簧架65兩者的抵接面為球面。在這樣的構(gòu)成中，選定各部件的形狀和材質(zhì)，使得閥芯34落座于閥座26時(shí)的閥芯34與閥座26的摩擦力比閥芯34與彈簧架65的摩擦力更大。
[0073]如圖7的(A)所示，凸球面SI的中心01位于閥芯34的軸線LI上(參照單點(diǎn)劃線)。另一方面，凹球面S2的中心02位于彈簧架65的軸線L2上(參照雙點(diǎn)劃線)。在圖示的例子中，閥芯34與彈簧架65彼此的軸線是幾乎一致的。在本實(shí)施方式中，使凹球面S2的曲率半徑(以下也稱作“球座半徑R”)比凸球面SI的曲率半徑(以下也稱作“球半徑r”)大。具體來(lái)說(shuō)，以滿足1.4r SRS4r的方式設(shè)定兩球面的形狀和大小。
[0074]其理由如下。即，在本實(shí)施方式中，為精細(xì)地控制閥芯34從閥座26的抬起量，使圖6等所示的絲杠(雄螺紋部66、雌螺紋部39)的節(jié)距盡可能地小。但考慮到絲杠的齒型加工性精度、耐久性、強(qiáng)度等，該小節(jié)距化也是有限度的。因此，將該節(jié)距設(shè)定為0.5?0.6mm。進(jìn)而考慮到導(dǎo)程角和螺紋的效率，使雄螺紋部66的外徑為3.5?6.0mm程度?？紤]到要在該雄螺紋部66的內(nèi)部配置彈簧63、彈簧架65、閥芯34等，將軸60的內(nèi)空部S的內(nèi)徑設(shè)定為2.5?4.5mm程度。并且，為使凸球面SI收容在該內(nèi)徑內(nèi)而使其球半徑r為ImmSr S 2mm。此外，將與該凸球面SI抵接的凹球面S2的球座半徑R設(shè)定為滿足1.4r S R S 4r。
[0075]另外，關(guān)于上述設(shè)定，還考慮到了與接觸應(yīng)力相關(guān)的赫茲理論。即，也如圖7的(B)所示那樣，認(rèn)為閥芯34落座時(shí)，荷重F作用于閥芯34與彈簧架65之間，接觸應(yīng)力σ的應(yīng)力分布出現(xiàn)在凸球面SI與凹球面S2的接觸面CS。此時(shí)，接觸面CS相對(duì)于軸線L1、L2是幾乎垂直的，成為半徑rc(也稱“接觸面半徑rc”)的圓形狀。接觸應(yīng)力σ在接觸面CS的中心處成為最大接觸應(yīng)力omax，沿半徑方向向外逐漸變小。
[0076]圖8是表示凸球面SI與凹球面S2的半徑比R/r同最大接觸應(yīng)力omax、接觸面半徑rc的關(guān)系(解析結(jié)果)的圖。該圖的橫軸表示半徑比R/r，縱軸分別表示最大接觸應(yīng)力omax、接觸面半徑rc ο圖中的粗線表示最大接觸應(yīng)力_ax，細(xì)線表示接觸面半徑rc。該圖中分別表示了凸球面SI的球半徑r為1.0mm(細(xì)點(diǎn)線)、1.2mm(粗點(diǎn)線)、1.4mm(實(shí)線)、1.6mm(單點(diǎn)劃線)、1.8mm(雙點(diǎn)劃線)、2.0mm(虛線)時(shí)的情況。在此，假定閥芯34和彈簧架65為同種金屬，設(shè)它們的縱彈性系數(shù)K為195MPa、屈服應(yīng)力osS320MPa進(jìn)行了試算。
[0077]由該解析結(jié)果可知以下結(jié)論。即，球半徑r與球座半徑R的比、即半徑比R/r越大，接觸面半徑rc就越小，最大接觸應(yīng)力omax就越大。但半徑比R/r超過(guò)4時(shí)成為收斂趨勢(shì)。需要說(shuō)明的是，根據(jù)赫茲理論，當(dāng)最大接觸應(yīng)力omax超過(guò)屈服應(yīng)力Os的2倍時(shí)(omax>2os)，接觸面CS在其全面上屈服，由于塑性形變和摩耗而形成永久的平面?？紤]到初期摩耗導(dǎo)致的閥芯34與閥座26的磨合，優(yōu)選0maxS2.40s(參照雙點(diǎn)劃線框)。另一方面，當(dāng)半徑比R/r接近I時(shí)，凸球面SI與凹球面S2的抵接狀態(tài)成為接近嵌合的形狀，成為閥芯34和彈簧架65容易被其抵接部的形狀拘束的狀態(tài)。其結(jié)果，可能無(wú)法得到閥芯34的自動(dòng)調(diào)心功能。因此，在本實(shí)施方式中，將能既確保閥芯34的適度的調(diào)心功能，又能抑制閥芯34與彈簧架65的摩耗的范圍定為上述設(shè)定范圍(1.4rSRS4r:參照粗線箭頭)。
[0078]圖9是表示實(shí)施方式的作用效果的圖。圖9的(A)表示本實(shí)施方式的閥部的耐摩耗試驗(yàn)的結(jié)果。即，針對(duì)閥芯和彈簧架以彼此的球面抵接、且球面半徑比R/r處于上述設(shè)定范圍的構(gòu)造，計(jì)測(cè)了使閥部反復(fù)開(kāi)閉動(dòng)作時(shí)的開(kāi)閥位置。另一方面，圖9的(B)表示比較例的閥部的耐摩耗試驗(yàn)的結(jié)果。該比較例是如專利文獻(xiàn)I所示那樣使閥芯側(cè)的抵接面為平坦面、使彈簧架側(cè)的抵接面為球面的例子。各圖的橫軸表示距原點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)，縱軸表示閥部的開(kāi)口面積。需要說(shuō)明的是，這里的所謂“原點(diǎn)”，是表示軸60位于下止點(diǎn)、轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)停止的位置。
[0079]在該下止點(diǎn)附近，如圖6所示那樣，閥芯34的法蘭部69從襯套67分離，閥芯34與軸60的動(dòng)作連接被解除。即，在開(kāi)閥時(shí)，是通過(guò)介由彈簧架65傳遞的彈簧63的賦予勢(shì)能力來(lái)保持法蘭部69抵接于襯套67的上端面的狀態(tài)的，但在閉閥時(shí)，由于閥芯34從閥座26受到的反作用力，彈簧63被壓縮，法蘭部69從襯套67的上端面(后端面)分離。
[0080]由圖9的(A)所示可知，根據(jù)本實(shí)施方式，即使使閥部進(jìn)行10萬(wàn)次開(kāi)閉動(dòng)作，以原點(diǎn)為基準(zhǔn)的閉閥位置(閥芯34完全落座于閥座26、開(kāi)口面積成為零的位置)幾乎沒(méi)有變化?？紤]這是由于通過(guò)如上述那樣使閥芯34和彈簧架65進(jìn)行球面接觸，兩者的軸不容易偏離，且能適度地發(fā)揮閥芯34的調(diào)心功能，抑制偏摩耗，閥座26穩(wěn)定于微小的初期摩耗。需要說(shuō)明的是，在原點(diǎn)位置和閉閥位置之間存在預(yù)定脈沖量的控制。這表示在閥芯34落座于閥座26后，至軸60到達(dá)下止點(diǎn)的期間(例如從落座時(shí)起經(jīng)過(guò)1/3?I轉(zhuǎn)的期間)，彈簧63被壓縮且軸60會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
[0081]與此不同，在比較例中，隨著閥部反復(fù)開(kāi)閉，閉閥位置接近原點(diǎn)。認(rèn)為這是由于閥芯和彈簧架以球面和平坦面相抵接，故兩者的軸容易偏離。即，由該軸偏對(duì)閥芯施加橫向力，反復(fù)出現(xiàn)閥芯以偏心的狀態(tài)落座于閥座的單端接觸。此外，由于該軸偏，在落座后引起閥芯的旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。認(rèn)為由于這些主要原因，閥座產(chǎn)生偏摩耗，在每次落座時(shí)都會(huì)增進(jìn)該偏摩耗。換言之，通過(guò)本實(shí)施方式能避免這樣的事態(tài)，能抑制閥座的摩耗導(dǎo)致的流量特性的變化。
[0082]在此考察本實(shí)施方式和比較例中的落座機(jī)構(gòu)。圖10是表示比較例中的閥芯的調(diào)心功能的示意圖。圖10的(A)?(G)例示了從開(kāi)閥狀態(tài)向閉閥狀態(tài)的移行過(guò)程中的閥芯動(dòng)作。圖11是表示球面接觸的作用的圖。圖11的(A)和(B)表示閥芯與彈簧架以平面和球面接觸的情況。圖11的(C)表示閥芯與彈簧架彼此以球面接觸的情況。各圖的上方部分表示落座后的閥芯與彈簧架的動(dòng)作，中間部分表示該閥芯與彈簧架的抵接部附近，下方部分表示從下方看彈簧架的抵接面的摩耗狀態(tài)的樣子。
[0083]如圖10的(A)所示，設(shè)想在閥芯134與彈簧架165以平面和球面接觸的構(gòu)成中，兩者的軸線偏離了。在圖示的例子中，閥芯134的軸線LI與閥座26(閥孔24)的軸線L3偏離了，其結(jié)果，閥芯134的軸線LI和彈簧架165的軸線L2相偏離。在如圖示那樣閥芯134從閥孔24完全分離的狀態(tài)下，閥芯134和彈簧架165—體地旋轉(zhuǎn)。
[0084]從該狀態(tài)起軸60下降時(shí)，如圖1O的(B)所示，成為閥芯134相對(duì)于閥座26以偏離了軸線的狀態(tài)進(jìn)行接觸的單端接觸的狀態(tài)，閥芯134以局部接觸于閥座26的狀態(tài)一邊滑動(dòng)一邊旋轉(zhuǎn)。軸60進(jìn)一步下降時(shí)，如圖1O的(C)所示，閥芯134受到來(lái)自閥座26的抵抗力而傾斜，并且閥芯134和彈簧架165開(kāi)始滑動(dòng)，閥芯134進(jìn)行旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。由此，在閥座26產(chǎn)生局部的摩耗(偏摩耗)。但如圖10的(D)和(E)所示那樣，隨著閥芯134的錐面插入閥孔24，閥芯134自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)心動(dòng)作，使得與閥孔24軸線相一致。像這樣，如圖10的(F)所示，在閥芯134落座于閥座26時(shí)，成為閥芯134停止旋轉(zhuǎn)、相對(duì)于彈簧架165完全滑動(dòng)的狀態(tài)。由于落座后軸60也要下降預(yù)定量，故如圖10的(G)所示那樣，閥芯134從襯套167分離。閥芯134在反復(fù)進(jìn)行閉閥動(dòng)作時(shí)，每次都會(huì)進(jìn)行上述的旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)，從而會(huì)增進(jìn)閥座26的偏摩耗，成為電動(dòng)閥的流量特性發(fā)生變化的原因。
[0085]圖11的(A)和(B)中表示了彈簧架167的抵接面為平面的另一比較例。在該比較例中，也容易發(fā)生上述的旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。如圖11的(A)所示，若能保持閥芯34和彈簧架167的軸線相一致的理想狀態(tài)，則即使反復(fù)落座，也能將彈簧架167的摩耗面FS抑制得較小，能將接觸面CS維持得較小。其結(jié)果，落座時(shí)彈簧架167的旋轉(zhuǎn)力難以傳至閥芯34，能抑制閥座26的偏摩耗。然而，實(shí)際上由于平面與球面之間不存在拘束力，是很難維持兩者的軸線一致的。即，如圖11的(B)所示那樣，閥芯34和彈簧架167彼此的軸線容易偏離，容易發(fā)生閥芯34的旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。因此，在反復(fù)進(jìn)行落座的過(guò)程中，彈簧架167的摩耗面FS逐漸變大，從而接觸面CS也變大。其結(jié)果，在落座后彈簧架167的旋轉(zhuǎn)力也會(huì)較大地傳至閥芯34，容易增進(jìn)偏摩耗。
[0086]關(guān)于此點(diǎn)，在本實(shí)施方式中如圖11的(C)所示那樣使閥芯34和彈簧架65的抵接面都成為球面，故不易發(fā)生軸偏，即使反復(fù)落座，也能將彈簧架65的摩耗面FS維持得較小，能將接觸面CS維持得較小。其結(jié)果，能抑制在落座后彈簧架65的旋轉(zhuǎn)力傳至閥芯34的情況，能抑制閥座26的偏摩耗。
[0087]以上說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于該特定的實(shí)施方式，當(dāng)然可以在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種各樣的變形。
[0088]圖12是表示變形例的電動(dòng)閥的主要部分的圖。圖12的(A)是表示閥芯和彈簧架的支承構(gòu)造的部分放大圖。圖12的(B)是圖12的(A)的C部放大圖。在本變形例中，在閥孔224的開(kāi)口端部設(shè)置錐面230，并將閥座26設(shè)定為其內(nèi)周端。通過(guò)這樣的構(gòu)成，閥芯34側(cè)的錐面與閥孔224側(cè)的錐面230早期容易磨合，能抑制閥座26的偏摩耗。
[0089]圖13是表示另一變形例的電動(dòng)閥的主要部分的圖。在本變形例中，與上述實(shí)施方式相反，對(duì)閥芯234設(shè)置凹球面S2，對(duì)彈簧架265設(shè)置凸球面SI。通過(guò)這樣的構(gòu)成，也能得到球面彼此的調(diào)心作用(軸偏抑制作用)，通過(guò)使兩球面的半徑比R/r處于上述設(shè)定范圍內(nèi)，能得到與上述實(shí)施方式同樣的效果。
[0090]在上述實(shí)施方式中，表示了使上述電動(dòng)閥的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)的例子，但也可以采用DC電機(jī)等其它電機(jī)。
[0091]在上述實(shí)施方式中，將上述電動(dòng)閥構(gòu)成為小口徑的膨脹閥，但也可以構(gòu)成為不具有膨脹功能的控制閥。例如也可以構(gòu)成為大口徑的開(kāi)閉閥或流量調(diào)整閥。
[0092]在上述實(shí)施方式中，表示了采用針狀的閥芯34的例子，但作為閥芯，也可以采用這以外的形狀。例如，可以在圖4的(B)所示的本體110的前端部設(shè)置外徑比該本體110還大的閥形成部。此時(shí)，可對(duì)閥形成部采用球狀、圓柱狀、錐狀等各種各樣的形狀。通過(guò)加大閥形成部，能使閥部控制的流量更大。但在本體110的后端側(cè)，要與上述實(shí)施方式或變形例一樣地設(shè)置凸球面或凹球面。
[0093]在上述實(shí)施方式中，表示了閥孔24的內(nèi)徑比閥芯34 (閥形成部112)的外徑小、閥芯34落座/脫離于閥座26的構(gòu)成。在變形例中，也可以采用使閥孔的內(nèi)徑比閥芯(形成部)的外徑大、閥芯不受到閥座的反作用力地插拔于閥孔的滑閥。即使是這樣的電動(dòng)閥，通過(guò)采用上述實(shí)施方式或變形例的球面抵接構(gòu)造，也能提高閥芯的自動(dòng)調(diào)心功能。
[0094]在上述實(shí)施方式中，表示了軸60與轉(zhuǎn)子31同軸地設(shè)置的例子。在變形例中，也可以采用轉(zhuǎn)子與軸彼此被設(shè)置在不同軸線上的構(gòu)成。例如，可以采用兩者的軸線平行的構(gòu)成。并且，可以在轉(zhuǎn)子軸與軸之間夾設(shè)齒輪機(jī)構(gòu)。
[0095]上述實(shí)施方式的電動(dòng)閥優(yōu)選適用于采用替代制冷劑(HFC_134a)等作為冷媒的制冷循環(huán)，但也可以適用于采用二氧化碳那樣工作壓力高的冷媒的制冷循環(huán)。在該情況下，在制冷循環(huán)中取代冷凝器而設(shè)置氣體冷卻器等外部熱交換器。
[0096]在上述實(shí)施方式中，表示了將上述電動(dòng)閥適用于汽車(chē)用空調(diào)裝置的制冷循環(huán)的例子，但并不限于車(chē)輛用，也可以適用于安裝電動(dòng)膨脹閥的空調(diào)裝置。此外，還可以構(gòu)成為控制冷媒以外的流體的流動(dòng)的電動(dòng)閥。
[0097]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式和變形例，在不脫離發(fā)明思想的范圍內(nèi)可以使構(gòu)成要素變形具體化。還可以通過(guò)將上述實(shí)施方式和變形例所公開(kāi)的多個(gè)構(gòu)成要素適當(dāng)組合而形成各種發(fā)明。此外，也可以從上述實(shí)施方式和變形例所示的全部構(gòu)成要素中刪除幾個(gè)構(gòu)成要素。
[0098]〔標(biāo)號(hào)說(shuō)明〕
[0099]I電動(dòng)閥、4電機(jī)單元、5閥體、10導(dǎo)入口、12導(dǎo)出口、24閥孔、26閥座、31轉(zhuǎn)子、32工作桿、34閥芯、39雌螺紋、60軸、63彈簧、64擋塊、65彈簧架、66雄螺紋、67襯套、69法蘭部、70齒條、99擋塊、110本體、112閥形成部、230錐面、234閥芯、265彈簧架、CS接觸面、01中心、02中心、R球座半徑、S內(nèi)空部、SI凸球面、S2凹球面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)閥，其特征在于，包括: 閥體，具有從上游側(cè)導(dǎo)入流體的導(dǎo)入口、向下游側(cè)導(dǎo)出流體的導(dǎo)出口、以及使所述導(dǎo)入口和所述導(dǎo)出口連通的閥孔， 閥芯，通過(guò)接觸/分離于所述閥孔的開(kāi)口端部所形成的閥座來(lái)開(kāi)閉閥部， 電機(jī)，包含用于沿所述閥部的開(kāi)閉方向驅(qū)動(dòng)所述閥芯的轉(zhuǎn)子， 軸，連動(dòng)于所述轉(zhuǎn)子地旋轉(zhuǎn)，并具有向前端側(cè)開(kāi)口的內(nèi)空部，以在該內(nèi)空部部分插通的方式可沿軸線方向滑動(dòng)地支承所述閥芯， 彈簧，被配置在所述內(nèi)空部，用于向使所述閥芯從所述軸的前端開(kāi)口部突出的方向賦予勢(shì)能， 彈簧架，被配置于所述內(nèi)空部，且被夾裝在所述彈簧與所述閥芯之間，其一端側(cè)承受所述彈簧，另一端側(cè)與所述閥芯的端部抵接，以及 動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)，將所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成所述軸的軸線方向的平移運(yùn)動(dòng)； 其中，所述閥芯與所述彈簧架彼此的抵接面分別被制成球面，且一者的抵接面被制成凸球面、另一者的抵接面被制成曲率半徑比所述凸球面大的凹球面； 所述閥芯的球面的中心位于所述閥芯的軸線上。2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)閥，其特征在于， 使得所述閥芯落座于所述閥座時(shí)的所述閥芯與所述閥座的摩擦力比所述閥芯與所述彈簧架的摩擦力大。3.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)閥，其特征在于， 所述彈簧架被可沿所述軸的內(nèi)周面在軸線方向上滑動(dòng)地支承著。4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)閥，其特征在于， 所述閥芯包括被所述軸可滑動(dòng)地支承的本體、被設(shè)置所述本體的前端側(cè)而落座/脫離于所述閥座的閥形成部、以及在所述本體的后端側(cè)沿半徑方向突出的卡定部，所述閥芯的球面被設(shè)置在所述卡定部的后端側(cè)； 所述軸包括支承部，該支承部使所述閥芯的本體可滑動(dòng)地貫通，并通過(guò)以后端面沿軸線方向卡定所述卡定部，來(lái)防止所述閥芯脫落； 在開(kāi)閥時(shí)，通過(guò)介由所述彈簧架傳遞來(lái)的所述彈簧的賦予勢(shì)能力，保持所述卡定部抵接于所述支承部的后端面的狀態(tài)； 在閉閥時(shí)，利用所述閥芯落座于所述閥座而產(chǎn)生的反作用力，介由所述彈簧架使所述彈簧壓縮，所述卡定部從所述支承部的后端面分離。5.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)閥，其特征在于， 所述閥芯的一端部具有剖面朝著其前端逐漸變小的形狀，隨著其前端部插入所述閥孔，所述閥芯落座于所述閥座。6.如權(quán)利要求4或5所述的電動(dòng)閥，其特征在于， 在所述支承部插通所述閥芯的部分的軸線方向的長(zhǎng)度比所述閥芯的本體的直徑大。7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)閥，其特征在于， 所述動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)具有螺紋機(jī)構(gòu)，該螺紋機(jī)構(gòu)包括一體地設(shè)于所述軸的雄螺紋部，和一體地設(shè)于所述閥體、與所述雄螺紋部嚙合的雌螺紋部。
【文檔編號(hào)】F16K1/36GK105889531SQ201610084078
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月6日
【發(fā)明人】高橋和司, 湯淺智宏, 大江勇人
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Tgk