JP2003247654A - 流量制御弁 - Google Patents
流量制御弁Info
- Publication number
- JP2003247654A JP2003247654A JP2002044600A JP2002044600A JP2003247654A JP 2003247654 A JP2003247654 A JP 2003247654A JP 2002044600 A JP2002044600 A JP 2002044600A JP 2002044600 A JP2002044600 A JP 2002044600A JP 2003247654 A JP2003247654 A JP 2003247654A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- rotor
- step motor
- flow control
- control valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度で高速に且つ高い分解能を持って弁の開
閉を制御することができる流量制御弁を提供する。 【解決手段】ロータRの内側に雌ねじ部17aを有する
内筒17が設けられ、内筒17の雌ねじ部に弁軸16の
雄ねじ部16aを螺合させ、ステップモータMの回転駆
動によりロータRが回転し弁軸16が軸方向に移動し
て、弁体7を開閉動作させる流量制御弁である。ステッ
プモータMがハイブリッド型ステップモータにより構成
される。ステップモータMのロータRを回転自在に支持
するころがり軸受の可動部を軸方向の一方に付勢する付
勢手段が設けられる。
閉を制御することができる流量制御弁を提供する。 【解決手段】ロータRの内側に雌ねじ部17aを有する
内筒17が設けられ、内筒17の雌ねじ部に弁軸16の
雄ねじ部16aを螺合させ、ステップモータMの回転駆
動によりロータRが回転し弁軸16が軸方向に移動し
て、弁体7を開閉動作させる流量制御弁である。ステッ
プモータMがハイブリッド型ステップモータにより構成
される。ステップモータMのロータRを回転自在に支持
するころがり軸受の可動部を軸方向の一方に付勢する付
勢手段が設けられる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のアイド
ル回転数制御弁等に適用され、ステップモータによって
軸方向に移動するリフト式の弁体を備えた流量制御弁に
関する。
ル回転数制御弁等に適用され、ステップモータによって
軸方向に移動するリフト式の弁体を備えた流量制御弁に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば内燃機関のアイドル回転数
制御弁に使用される流量制御弁として、ステップモータ
によって軸方向に移動するリフト式の弁体を備えた流量
制御弁が知られている(例えば実開昭57−54636
号公報等参照)。
制御弁に使用される流量制御弁として、ステップモータ
によって軸方向に移動するリフト式の弁体を備えた流量
制御弁が知られている(例えば実開昭57−54636
号公報等参照)。
【0003】この流量制御弁は、弁体が軸受により軸方
向に摺動可能に支持された弁軸の先端に固定され、弁軸
の末端部に雄ねじ部が形成され、弁体と弁ハウジング間
にコイルばねが弁の閉鎖方向に弁軸を付勢するように装
着される。そして、この弁軸を軸方向に移動させて弁の
開閉駆動を行なうために、ステップモータが弁ハウジン
グ上に固定される。
向に摺動可能に支持された弁軸の先端に固定され、弁軸
の末端部に雄ねじ部が形成され、弁体と弁ハウジング間
にコイルばねが弁の閉鎖方向に弁軸を付勢するように装
着される。そして、この弁軸を軸方向に移動させて弁の
開閉駆動を行なうために、ステップモータが弁ハウジン
グ上に固定される。
【0004】このステップモータは、モータハウジング
内にステータコイルを巻装したステータが固定され、ス
テータの内側に複数の永久磁石を有するロータが軸受を
介して回転自在に支持され、ロータの内側に雌ねじ部を
有する内筒が取り付けられ、内筒内に弁軸の雄ねじ部を
挿入して螺合させ、弁軸の回転を阻止しながらロータと
内筒を回転させ、弁軸をその軸方向に移動させるように
構成される。
内にステータコイルを巻装したステータが固定され、ス
テータの内側に複数の永久磁石を有するロータが軸受を
介して回転自在に支持され、ロータの内側に雌ねじ部を
有する内筒が取り付けられ、内筒内に弁軸の雄ねじ部を
挿入して螺合させ、弁軸の回転を阻止しながらロータと
内筒を回転させ、弁軸をその軸方向に移動させるように
構成される。
【0005】このようなアイドル回転数制御弁は、ステ
ップモータの回転駆動により、ロータが回転し、その内
側の雌ねじ部が回転することにより、その内側で螺合す
る雄ねじ部を有する弁軸が軸方向に移動し、これによっ
て、弁体がリニアに移動して、弁ハウジング内に設けた
ポートが開閉される。
ップモータの回転駆動により、ロータが回転し、その内
側の雌ねじ部が回転することにより、その内側で螺合す
る雄ねじ部を有する弁軸が軸方向に移動し、これによっ
て、弁体がリニアに移動して、弁ハウジング内に設けた
ポートが開閉される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のリ
ニアに移動する弁体を備えた流量制御弁の駆動モータと
して、従来、PM型のステップモータが使用されてい
た。このPM型ステップモータは、ロータに突極歯がな
く、ロータの永久磁石が円周方向に磁化されているた
め、ロータの磁極数を多くすることができず、また、ス
テータの磁極数も多くすることができないため、1ステ
ップ当りのロータの回転角度は、最小としても約15度
程度となり、ステップモータを駆動して弁の開度を制御
するためのパルス数に対するモータの回転角の分解能が
低いという問題があった。
ニアに移動する弁体を備えた流量制御弁の駆動モータと
して、従来、PM型のステップモータが使用されてい
た。このPM型ステップモータは、ロータに突極歯がな
く、ロータの永久磁石が円周方向に磁化されているた
め、ロータの磁極数を多くすることができず、また、ス
テータの磁極数も多くすることができないため、1ステ
ップ当りのロータの回転角度は、最小としても約15度
程度となり、ステップモータを駆動して弁の開度を制御
するためのパルス数に対するモータの回転角の分解能が
低いという問題があった。
【0007】また、従来の流量制御弁に使用されるPM
型ステップモータは、ロータとステータの組み付けにが
たつきが発生しやすく、ステータとロータの間隙(エア
ギャップ)を最小に設定することが困難であった。この
ために、ステータとロータ間のエアギャップが比較的大
きくなり、ディテントトルク(無励磁時最大静止トル
ク)が減少し、モータの回転速度を上げると、脱調が発
生しやすいという問題があった。このような理由から、
流量制御弁の弁を開閉駆動するPM型ステップモータへ
のパルスの指令入力は、最大で約200pps(毎秒あたりの
パルス数)が限度であり、より速い速度で高精度に弁の
開閉を行う制御弁の開発要求があった。
型ステップモータは、ロータとステータの組み付けにが
たつきが発生しやすく、ステータとロータの間隙(エア
ギャップ)を最小に設定することが困難であった。この
ために、ステータとロータ間のエアギャップが比較的大
きくなり、ディテントトルク(無励磁時最大静止トル
ク)が減少し、モータの回転速度を上げると、脱調が発
生しやすいという問題があった。このような理由から、
流量制御弁の弁を開閉駆動するPM型ステップモータへ
のパルスの指令入力は、最大で約200pps(毎秒あたりの
パルス数)が限度であり、より速い速度で高精度に弁の
開閉を行う制御弁の開発要求があった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、高精度で高速に且つ高い分解能を持って弁の開閉を
制御することができる流量制御弁を提供することを目的
とする。
で、高精度で高速に且つ高い分解能を持って弁の開閉を
制御することができる流量制御弁を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の流量制御弁は、軸方向に摺動可能に支持さ
れ雄ねじ部を有する弁軸と、弁軸の先端に固定された弁
体と、弁軸をその軸方向に移動させるステップモータ
と、を備え、ステップモータのロータの内側に雌ねじ部
を有する内筒が設けられ、内筒の雌ねじ部に弁軸の雄ね
じ部を螺合させ、ステップモータの回転駆動により該弁
軸が軸方向に移動して、弁体を開閉動作させる流量制御
弁において、ステップモータがステータとロータの双方
に突状の極歯を設けたハイブリッド型ステップモータに
より構成され、ステップモータのロータを回転自在に支
持するころがり軸受の可動部を軸方向の一方に付勢する
付勢手段が設けられたことを特徴とする。
に、本発明の流量制御弁は、軸方向に摺動可能に支持さ
れ雄ねじ部を有する弁軸と、弁軸の先端に固定された弁
体と、弁軸をその軸方向に移動させるステップモータ
と、を備え、ステップモータのロータの内側に雌ねじ部
を有する内筒が設けられ、内筒の雌ねじ部に弁軸の雄ね
じ部を螺合させ、ステップモータの回転駆動により該弁
軸が軸方向に移動して、弁体を開閉動作させる流量制御
弁において、ステップモータがステータとロータの双方
に突状の極歯を設けたハイブリッド型ステップモータに
より構成され、ステップモータのロータを回転自在に支
持するころがり軸受の可動部を軸方向の一方に付勢する
付勢手段が設けられたことを特徴とする。
【0010】ここで、上記付勢手段は、ロータの軸方向
の中心位置がステータの軸方向の中心位置に対しずらし
て配設されることにより、ロータに生じる磁力によりこ
ろがり軸受の可動部に軸方向の付勢力を生じさせるよう
に構成することができる。また、ロータを支持するころ
がり軸受の可動部をばね手段により軸方向に付勢して付
勢手段とすることもできる。
の中心位置がステータの軸方向の中心位置に対しずらし
て配設されることにより、ロータに生じる磁力によりこ
ろがり軸受の可動部に軸方向の付勢力を生じさせるよう
に構成することができる。また、ロータを支持するころ
がり軸受の可動部をばね手段により軸方向に付勢して付
勢手段とすることもできる。
【0011】また、請求項2の流量制御弁は、上記の構
成において、ステップモータのステータのステータコア
が鋼板を積層して形成され、ステータコアの外周部の一
部に僅かな突出部が形成された状態で、ステータコアを
モータケーシング内に圧入して、ステータコアが組み付
けられ、ステップモータのロータのロータコアが鋼板を
積層して形成され、ロータコアの内周部に僅かな突出部
が形成された状態で、ロータコア内に内筒を圧入して、
ロータコアが組み付けられたことを特徴とする。
成において、ステップモータのステータのステータコア
が鋼板を積層して形成され、ステータコアの外周部の一
部に僅かな突出部が形成された状態で、ステータコアを
モータケーシング内に圧入して、ステータコアが組み付
けられ、ステップモータのロータのロータコアが鋼板を
積層して形成され、ロータコアの内周部に僅かな突出部
が形成された状態で、ロータコア内に内筒を圧入して、
ロータコアが組み付けられたことを特徴とする。
【0012】また、請求項3の流量制御弁は、上記構成
において、弁軸が内筒の内側と摺動ガイド部により軸方
向に摺動可能に支持され、弁軸と内筒間及び弁軸と摺動
ガイド部間に隙間を形成して、弁軸の先端がラジアル方
向に浮動可能な構造とし、弁軸の先端の弁体が閉鎖時に
弁座に着座する際、弁座の開口部に合わせて弁体がラジ
アル方向に動き閉弁することを特徴とする。
において、弁軸が内筒の内側と摺動ガイド部により軸方
向に摺動可能に支持され、弁軸と内筒間及び弁軸と摺動
ガイド部間に隙間を形成して、弁軸の先端がラジアル方
向に浮動可能な構造とし、弁軸の先端の弁体が閉鎖時に
弁座に着座する際、弁座の開口部に合わせて弁体がラジ
アル方向に動き閉弁することを特徴とする。
【0013】
【作用】上記構成の流量制御弁は、ステップモータの回
転駆動によりロータが回転し、ロータの内側でねじ部を
介して螺合した弁軸が軸方向に移動して、弁体を開閉動
作させ、流量を制御する。この流量制御弁のステップモ
ータは、ステータとロータの双方に突状の極歯を設けた
ハイブリッド型ステップモータにより構成されるから、
従来のPM型ステップモータを使用する場合より、1ス
テップあたりの回転角度を例えば約6度と小さくするこ
とができる。また、ステップモータのロータを回転自在
に支持するころがり軸受の可動部が、付勢手段により軸
方向の一方に付勢されるから、これによってころがり軸
受つまりロータのがたつきが防止される。このため、ス
テータコアの内周端とロータの外周端のエアギャップを
例えば20μm〜100μmと従来より大幅に縮小するこ
とができ、モータのディテントトルクを高くして、高速
でも脱調の少ない高精度の流量制御を行うことができ
る。
転駆動によりロータが回転し、ロータの内側でねじ部を
介して螺合した弁軸が軸方向に移動して、弁体を開閉動
作させ、流量を制御する。この流量制御弁のステップモ
ータは、ステータとロータの双方に突状の極歯を設けた
ハイブリッド型ステップモータにより構成されるから、
従来のPM型ステップモータを使用する場合より、1ス
テップあたりの回転角度を例えば約6度と小さくするこ
とができる。また、ステップモータのロータを回転自在
に支持するころがり軸受の可動部が、付勢手段により軸
方向の一方に付勢されるから、これによってころがり軸
受つまりロータのがたつきが防止される。このため、ス
テータコアの内周端とロータの外周端のエアギャップを
例えば20μm〜100μmと従来より大幅に縮小するこ
とができ、モータのディテントトルクを高くして、高速
でも脱調の少ない高精度の流量制御を行うことができ
る。
【0014】また、請求項2の構成によれば、ステータ
コアのがたつきを防止できると共に、ロータのがたつき
を防止できるから、ステータコアの内周端とロータの外
周端のエアギャップをさらに縮小することができ、モー
タのディテントトルクを高くして、高速時や振動発生時
でも脱調の少ない高精度の流量制御を行うことができ
る。
コアのがたつきを防止できると共に、ロータのがたつき
を防止できるから、ステータコアの内周端とロータの外
周端のエアギャップをさらに縮小することができ、モー
タのディテントトルクを高くして、高速時や振動発生時
でも脱調の少ない高精度の流量制御を行うことができ
る。
【0015】また、請求項3の構成によれば、弁軸の先
端がラジアル方向に浮動可能な構造とされ、弁軸の先端
の弁体が閉鎖時に弁座に着座する際、弁座の開口部に合
わせて弁体がラジアル方向に動き閉弁するから、弁の閉
鎖時のシール性を改善すると共に、弁体や弁座の摩耗を
防止することができる。
端がラジアル方向に浮動可能な構造とされ、弁軸の先端
の弁体が閉鎖時に弁座に着座する際、弁座の開口部に合
わせて弁体がラジアル方向に動き閉弁するから、弁の閉
鎖時のシール性を改善すると共に、弁体や弁座の摩耗を
防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は内燃機関のアイドル回転数
制御弁として使用される流量制御弁の側面図を示してい
る。この流量制御弁は、ステップモータMの駆動により
軸方向に移動する弁軸16とその先端のリフト式の弁体
7を有し、弁体7が弁ハウジング1の弁室2内に配置さ
れるように、ステップモータMが固定部に取り付けられ
る。弁室2内には弁体7によって開閉される円環状の弁
座5が設けられ、弁室2の上部に出口ポート4が形成さ
れ、弁座5を通した弁室2の他側に入口ポート3が形成
されている。
に基づいて説明する。図1は内燃機関のアイドル回転数
制御弁として使用される流量制御弁の側面図を示してい
る。この流量制御弁は、ステップモータMの駆動により
軸方向に移動する弁軸16とその先端のリフト式の弁体
7を有し、弁体7が弁ハウジング1の弁室2内に配置さ
れるように、ステップモータMが固定部に取り付けられ
る。弁室2内には弁体7によって開閉される円環状の弁
座5が設けられ、弁室2の上部に出口ポート4が形成さ
れ、弁座5を通した弁室2の他側に入口ポート3が形成
されている。
【0017】ステップモータMは、ステータとロータの
双方に突状の極歯を設けたハイブリッド(Hybrid)型ス
テップモータとして構成され、円筒型のモータハウジン
グ9の前部にフランジ10が形成されると共に、弁軸1
6の先端部をガイドする小径部が段状に形成され、フラ
ンジ10を介して固定部に固定される。モータハウジン
グ9内には、ステータSのステータコア11が固定され
ている。ステータコア11は、図3に示すような平面形
状に打ち抜かれた珪素鋼板製の積層板を所定の厚さに積
層して構成され、ここでは円周上に8個の突状の極歯1
1aが形成され、各極歯11aには2個の小歯11bが
突設され、16極のステータが形成される。
双方に突状の極歯を設けたハイブリッド(Hybrid)型ス
テップモータとして構成され、円筒型のモータハウジン
グ9の前部にフランジ10が形成されると共に、弁軸1
6の先端部をガイドする小径部が段状に形成され、フラ
ンジ10を介して固定部に固定される。モータハウジン
グ9内には、ステータSのステータコア11が固定され
ている。ステータコア11は、図3に示すような平面形
状に打ち抜かれた珪素鋼板製の積層板を所定の厚さに積
層して構成され、ここでは円周上に8個の突状の極歯1
1aが形成され、各極歯11aには2個の小歯11bが
突設され、16極のステータが形成される。
【0018】各極歯11aと極歯11a間に8個のスロ
ット11cが形成され、スロット11c内にスロット絶
縁体30が装着され、スロット絶縁体30内にステータ
コイル12が巻装されている。ステータコア11は上記
のように積層鋼板を所定の厚さに積層して形成されてい
るが、図4に示すように、その中の一部の積層板には、
その外周部に僅かに突出する突出部11dが形成されて
いる。
ット11cが形成され、スロット11c内にスロット絶
縁体30が装着され、スロット絶縁体30内にステータ
コイル12が巻装されている。ステータコア11は上記
のように積層鋼板を所定の厚さに積層して形成されてい
るが、図4に示すように、その中の一部の積層板には、
その外周部に僅かに突出する突出部11dが形成されて
いる。
【0019】このような突出部11dを有するステータ
コア12を円筒型のモータハウジング9内に圧入する
と、突出部11dが圧入部となり、それ以外の部分がガ
イド部となって、ステータコア11を円滑にハウジング
内に圧入することができる。また、ハウジングの内径寸
法やコアの外形寸法にばらつきがある場合でも、ステー
タコア11をがたつきを生じさせずに、強固にハウジン
グ内に装着することができる。
コア12を円筒型のモータハウジング9内に圧入する
と、突出部11dが圧入部となり、それ以外の部分がガ
イド部となって、ステータコア11を円滑にハウジング
内に圧入することができる。また、ハウジングの内径寸
法やコアの外形寸法にばらつきがある場合でも、ステー
タコア11をがたつきを生じさせずに、強固にハウジン
グ内に装着することができる。
【0020】モータハウジング9の末端部には、コネク
タピン28を設けたコネクタ27が嵌着され、そのコネ
クタピン28にステータコイル12の接続線が接続され
る。コネクタ27は、合成樹脂によりモータハウジング
9の末端に嵌入可能な形状に成形され、シール材29を
介してハウジング内に嵌合され、固定ねじにより固定さ
れている。
タピン28を設けたコネクタ27が嵌着され、そのコネ
クタピン28にステータコイル12の接続線が接続され
る。コネクタ27は、合成樹脂によりモータハウジング
9の末端に嵌入可能な形状に成形され、シール材29を
介してハウジング内に嵌合され、固定ねじにより固定さ
れている。
【0021】モータハウジング9内でステータSの内側
位置には、前部と後部に各々軸受支持部13,14が取
り付けられ、前部の軸受支持部13には、さらに摺動ガ
イド部15がモータハウジング9の先端位置で固定され
ている。この前後の軸受支持部13,14内に、ころが
り軸受21,22を介してロータRが回転自在に取付ら
れる。
位置には、前部と後部に各々軸受支持部13,14が取
り付けられ、前部の軸受支持部13には、さらに摺動ガ
イド部15がモータハウジング9の先端位置で固定され
ている。この前後の軸受支持部13,14内に、ころが
り軸受21,22を介してロータRが回転自在に取付ら
れる。
【0022】ロータRは、内筒17の外周にロータコア
18と永久磁石19を嵌着して構成される。ロータコア
18は左右に分けて形成され、間に永久磁石19を挟む
ように装着される。左右のロータコア18は、例えば8
個の突極部18aを有する形状に打ち抜かれた珪素鋼板
製の積層板を所定の厚さ積層して構成され、相互に半ス
ロット分(ここでは22.5度)だけずらして装着する
ことにより、ロータRとしてはステータSに対応した1
6個の突極部18aを形成している。
18と永久磁石19を嵌着して構成される。ロータコア
18は左右に分けて形成され、間に永久磁石19を挟む
ように装着される。左右のロータコア18は、例えば8
個の突極部18aを有する形状に打ち抜かれた珪素鋼板
製の積層板を所定の厚さ積層して構成され、相互に半ス
ロット分(ここでは22.5度)だけずらして装着する
ことにより、ロータRとしてはステータSに対応した1
6個の突極部18aを形成している。
【0023】両側のロータコア18の間に挟まれて配設
された永久磁石19は軸方向(厚さ方向)にs極とn極
が着磁されており、両側のロータコア18に相違した磁
極を生じさせることにより、ロータコア18の各突極部
18aにs極とn極を交互に形成している。
された永久磁石19は軸方向(厚さ方向)にs極とn極
が着磁されており、両側のロータコア18に相違した磁
極を生じさせることにより、ロータコア18の各突極部
18aにs極とn極を交互に形成している。
【0024】また、このロータコア18の場合も上記ス
テータコア11と同様に、内筒17の外周部に外嵌する
際、圧入部を設けてがたつきなく装着している。すなわ
ち、図5に示すように、ロータコア18中の一部の積層
板には、その内周部に僅かに突出する突出部18bが形
成されている。このような突出部18bを内周部に有す
るロータコア18を内筒17の外周部に外嵌させるよう
に圧入すると、突出部18bが圧入部となり、それ以外
の部分がガイド部となって、ロータコア18を円滑に内
筒17の外周部に圧入することができる。また、ロータ
コア18の内径寸法やコア内筒17の外形寸法にばらつ
きがある場合でも、ロータコア18をがたつきを生じさ
せずに装着することができる。
テータコア11と同様に、内筒17の外周部に外嵌する
際、圧入部を設けてがたつきなく装着している。すなわ
ち、図5に示すように、ロータコア18中の一部の積層
板には、その内周部に僅かに突出する突出部18bが形
成されている。このような突出部18bを内周部に有す
るロータコア18を内筒17の外周部に外嵌させるよう
に圧入すると、突出部18bが圧入部となり、それ以外
の部分がガイド部となって、ロータコア18を円滑に内
筒17の外周部に圧入することができる。また、ロータ
コア18の内径寸法やコア内筒17の外形寸法にばらつ
きがある場合でも、ロータコア18をがたつきを生じさ
せずに装着することができる。
【0025】さらに、このようなロータコア18と内筒
17からなるロータRをモータハウジング9内に装着す
る場合、ころがり軸受21,22を介してロータRは回
転自在に取り付けられるが、一般に使用されるころがり
軸受21,22にはそのアウターレースとボール間、そ
のインナーレースとボール間に僅かながら隙間があり、
この隙間によってロータRにがたつきが生じる。このよ
うなころがり軸受21,22に起因したロータRのがた
つきを防止するために、ころがり軸受21,22の可動
部(ここではインナーレース)つまりロータに、その軸
方向への付勢力を常に生じさせ、ころがり軸受内の隙間
を最小にしている。
17からなるロータRをモータハウジング9内に装着す
る場合、ころがり軸受21,22を介してロータRは回
転自在に取り付けられるが、一般に使用されるころがり
軸受21,22にはそのアウターレースとボール間、そ
のインナーレースとボール間に僅かながら隙間があり、
この隙間によってロータRにがたつきが生じる。このよ
うなころがり軸受21,22に起因したロータRのがた
つきを防止するために、ころがり軸受21,22の可動
部(ここではインナーレース)つまりロータに、その軸
方向への付勢力を常に生じさせ、ころがり軸受内の隙間
を最小にしている。
【0026】すなわち、図6に示すように、ステータS
の軸方向の中心位置C1に対し、ロータRの軸方向の中
心位置C2が僅かに軸方向にずらして装着されている。
ステータSの中心位置C1とロータRの中心位置C2を
軸方向にずらして装着すると、ロータRとステータSは
磁力により相互に吸引される状態にあるから、ロータR
にはそのずれを解消する軸方向に付勢力が発生する。
の軸方向の中心位置C1に対し、ロータRの軸方向の中
心位置C2が僅かに軸方向にずらして装着されている。
ステータSの中心位置C1とロータRの中心位置C2を
軸方向にずらして装着すると、ロータRとステータSは
磁力により相互に吸引される状態にあるから、ロータR
にはそのずれを解消する軸方向に付勢力が発生する。
【0027】この軸方向の付勢力はこの場合、図7に示
すように、内筒17を含むロータRを左側に押すように
作用し、これによって、ころがり軸受21,22は、そ
のインナーレースがアウターレースに対し軸方向に僅か
にずれる。このずれによって、ころがり軸受21,22
のアウターレースとボール間、インナーレースとボール
間の隙間を最小にし、ロータRのがたつきを防止するこ
とができる。
すように、内筒17を含むロータRを左側に押すように
作用し、これによって、ころがり軸受21,22は、そ
のインナーレースがアウターレースに対し軸方向に僅か
にずれる。このずれによって、ころがり軸受21,22
のアウターレースとボール間、インナーレースとボール
間の隙間を最小にし、ロータRのがたつきを防止するこ
とができる。
【0028】このようなロータRの中心位置C2をステ
ータSの中心位置C1に対して軸方向にずらす手段とし
ては、ころがり軸受21または22のインナーレースを
スプリングシムまたはスプリングワッシャ等により、軸
方向に付勢して行うこともできる。
ータSの中心位置C1に対して軸方向にずらす手段とし
ては、ころがり軸受21または22のインナーレースを
スプリングシムまたはスプリングワッシャ等により、軸
方向に付勢して行うこともできる。
【0029】一方、内筒17内には雌ねじ部17aが形
成されており、この雌ねじ部17aに螺合するように、
雄ねじ部16aを設けた弁軸16が内筒17内に挿入さ
れる。弁軸16の先端部付近には、凸条16bが軸方向
に形成され、この凸条16bが、軸受支持部13に固定
された摺動ガイド部15のキー溝に摺動可能に嵌合す
る。これにより、弁軸16は、摺動ガイド部15によっ
て回転を阻止されて軸方向に移動可能に支持される。
成されており、この雌ねじ部17aに螺合するように、
雄ねじ部16aを設けた弁軸16が内筒17内に挿入さ
れる。弁軸16の先端部付近には、凸条16bが軸方向
に形成され、この凸条16bが、軸受支持部13に固定
された摺動ガイド部15のキー溝に摺動可能に嵌合す
る。これにより、弁軸16は、摺動ガイド部15によっ
て回転を阻止されて軸方向に移動可能に支持される。
【0030】したがって、ステップモータMが作動して
ロータRが回転すると、雌ねじ部17a、雄ねじ部16
aを介して弁軸16を軸方向へ移動させる力が生じ、弁
軸16が軸方向に移動する。弁軸16の先端には略円錐
型の弁体7が固定され、弁体7の末端にはばね保持用カ
ップ25が取り付けられ、その中にコイルばね24が装
着される。このコイルばね24より弁体7は常時ケーシ
ング9から突出する側つまり閉弁側に付勢される。
ロータRが回転すると、雌ねじ部17a、雄ねじ部16
aを介して弁軸16を軸方向へ移動させる力が生じ、弁
軸16が軸方向に移動する。弁軸16の先端には略円錐
型の弁体7が固定され、弁体7の末端にはばね保持用カ
ップ25が取り付けられ、その中にコイルばね24が装
着される。このコイルばね24より弁体7は常時ケーシ
ング9から突出する側つまり閉弁側に付勢される。
【0031】このような構造のステップモータMは、上
記のごとく、ステータSのステータコア11ががたつき
なく圧入・固定され、ロータRのロータコア18もがた
つきを抑えて内筒17に圧入・固定されているから、ス
テータコア11の内周端とロータコア18の外周端との
間隙(エアギャップ)は、例えば20μm〜100μmと
僅かな隙間に設定することができる。
記のごとく、ステータSのステータコア11ががたつき
なく圧入・固定され、ロータRのロータコア18もがた
つきを抑えて内筒17に圧入・固定されているから、ス
テータコア11の内周端とロータコア18の外周端との
間隙(エアギャップ)は、例えば20μm〜100μmと
僅かな隙間に設定することができる。
【0032】ここで、エアギャップを20μm以上とす
ることにより、空気中の塵の粒径より隙間を僅かに大き
くし、エアギャップに空気中の塵が噛み込むことがない
ようにしている。また、ステータSとロータR間のエア
ギャップを20μm〜100μmと小さくすることによ
り、ステップモータMの無励磁時最大静止トルク(ディ
テントトルク)を増大させ、高速回転時や振動発生時の
脱調を防止し、正確に弁を駆動制御することができる。
ることにより、空気中の塵の粒径より隙間を僅かに大き
くし、エアギャップに空気中の塵が噛み込むことがない
ようにしている。また、ステータSとロータR間のエア
ギャップを20μm〜100μmと小さくすることによ
り、ステップモータMの無励磁時最大静止トルク(ディ
テントトルク)を増大させ、高速回転時や振動発生時の
脱調を防止し、正確に弁を駆動制御することができる。
【0033】また、ステップモータMをハイブリッド型
とし、そのロータRとステータSに突状の極歯を設ける
と共に、それらの極数を多くして、1ステップあたりの
回転角度を例えば5〜6度にすることにより、モータの
コントローラへの駆動パルス信号の供給を例えば800pps
まで高め、モータの最大回転速度を高めると共に、弁開
度制御の分解能を高めることができる。
とし、そのロータRとステータSに突状の極歯を設ける
と共に、それらの極数を多くして、1ステップあたりの
回転角度を例えば5〜6度にすることにより、モータの
コントローラへの駆動パルス信号の供給を例えば800pps
まで高め、モータの最大回転速度を高めると共に、弁開
度制御の分解能を高めることができる。
【0034】このような流量制御弁のステップモータM
は、その先端部にシール材26を嵌挿し、図1のよう
に、弁ハウジング1の弁室2の開口部にその先端部を差
し込むように装着され、フランジ10を介して固定ボル
トで締付固定される。ステップモータMの作動により、
ロータRが回転して弁軸16が前進すると、その先端の
弁体7が円環状の弁座5内に進入し、着座して閉弁され
るが、この弁体7が弁座5に着座する際の弁体のシール
性を、弁軸16の先端をラジアル方向に浮動構造とする
ことにより、改善している。
は、その先端部にシール材26を嵌挿し、図1のよう
に、弁ハウジング1の弁室2の開口部にその先端部を差
し込むように装着され、フランジ10を介して固定ボル
トで締付固定される。ステップモータMの作動により、
ロータRが回転して弁軸16が前進すると、その先端の
弁体7が円環状の弁座5内に進入し、着座して閉弁され
るが、この弁体7が弁座5に着座する際の弁体のシール
性を、弁軸16の先端をラジアル方向に浮動構造とする
ことにより、改善している。
【0035】すなわち、ステップモータMの寸法のばら
つき、ステップモータMを弁ハウジング1に取り付けた
際の取付位置寸法のばらつきなどにより、弁体7の配設
位置にラジアル方向のばらつきが発生する。この弁体7
のラジアル方向の位置のばらつきは、弁体7が弁座5の
内部に進入し着座したとき、弁体7と弁座5に隙間つま
り弁のシール性不良を生じさせる。
つき、ステップモータMを弁ハウジング1に取り付けた
際の取付位置寸法のばらつきなどにより、弁体7の配設
位置にラジアル方向のばらつきが発生する。この弁体7
のラジアル方向の位置のばらつきは、弁体7が弁座5の
内部に進入し着座したとき、弁体7と弁座5に隙間つま
り弁のシール性不良を生じさせる。
【0036】このような弁のシール性不良を改善するた
めに、この流量制御弁では、弁軸16の先端つまり弁体
7を、ラジアル方向にばらつき寸法の範囲で動き得る浮
動構造としている。すなわち、弁軸16の先端部付近を
支持する摺動ガイド部15と弁軸16間に隙間を形成
し、弁体7が閉弁時にそのラジアル方向に例えば0.5
mm〜1.0mmの範囲で動き得る構造としている。これに
より、閉弁時に、弁体7が弁座5内に進入して着座する
際、その位置ずれを補正する方向にずれて着座し、閉弁
時のシール性を良好にする。
めに、この流量制御弁では、弁軸16の先端つまり弁体
7を、ラジアル方向にばらつき寸法の範囲で動き得る浮
動構造としている。すなわち、弁軸16の先端部付近を
支持する摺動ガイド部15と弁軸16間に隙間を形成
し、弁体7が閉弁時にそのラジアル方向に例えば0.5
mm〜1.0mmの範囲で動き得る構造としている。これに
より、閉弁時に、弁体7が弁座5内に進入して着座する
際、その位置ずれを補正する方向にずれて着座し、閉弁
時のシール性を良好にする。
【0037】上記構成の流量制御弁は、アイドル回転数
制御弁の制御弁として、図1のように、内燃機関の吸気
管の一部に設けたアイドル用バイパス通路の弁ハウジン
グ1の開口部に差し込むように取り付けられる。ステッ
プモータMは図示しないコントローラに接続され、コン
トローラは、内燃機関の冷却水温度などに基づき算出さ
れた回転数になるように、ドライバ回路を介してステッ
プモータMを回転駆動し、弁の開度を制御する。
制御弁の制御弁として、図1のように、内燃機関の吸気
管の一部に設けたアイドル用バイパス通路の弁ハウジン
グ1の開口部に差し込むように取り付けられる。ステッ
プモータMは図示しないコントローラに接続され、コン
トローラは、内燃機関の冷却水温度などに基づき算出さ
れた回転数になるように、ドライバ回路を介してステッ
プモータMを回転駆動し、弁の開度を制御する。
【0038】このような構造の流量制御弁は、上記のよ
うにステップモータMのロータRとステータSのがたつ
きをなくし、その間の隙間を例えば20〜100μmと
極小に設定することが可能であるから、ディテントトル
クを高くして脱調を防止すると共に、ステータ・ロータ
の磁極数の増大により1ステップあたりの回転角度を例
えば5〜6度と小さくし、駆動パルス信号の供給を最大
で800ppsとすることができる。
うにステップモータMのロータRとステータSのがたつ
きをなくし、その間の隙間を例えば20〜100μmと
極小に設定することが可能であるから、ディテントトル
クを高くして脱調を防止すると共に、ステータ・ロータ
の磁極数の増大により1ステップあたりの回転角度を例
えば5〜6度と小さくし、駆動パルス信号の供給を最大
で800ppsとすることができる。
【0039】したがって、従来のPM型ステップモータ
を使用した流量制御弁の場合、1ステップあたりの流量
の変化は約0.7m3/hであったが、本発明の流量制御
弁では、1ステップあたりの流量の変化を約0.0375m3/
hとして、その分解能を大幅に向上させ、流量を高精度
で制御することができる。さらに、弁軸先端の弁体7を
そのラジアル方向に一定の範囲で浮動可能な構造とした
から、弁体7と弁座5の中心位置にずれが生じていて
も、閉弁時にはそのずれが補正され、弁閉鎖時のシール
性を向上させることができる。また、閉弁時の弁体7と
弁座5の位置ずれが補正されるから、弁体や弁座の摩耗
を抑制することができる。
を使用した流量制御弁の場合、1ステップあたりの流量
の変化は約0.7m3/hであったが、本発明の流量制御
弁では、1ステップあたりの流量の変化を約0.0375m3/
hとして、その分解能を大幅に向上させ、流量を高精度
で制御することができる。さらに、弁軸先端の弁体7を
そのラジアル方向に一定の範囲で浮動可能な構造とした
から、弁体7と弁座5の中心位置にずれが生じていて
も、閉弁時にはそのずれが補正され、弁閉鎖時のシール
性を向上させることができる。また、閉弁時の弁体7と
弁座5の位置ずれが補正されるから、弁体や弁座の摩耗
を抑制することができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量制御
弁によれば、弁を駆動するステップモータのステータと
ロータの磁極数の増加により1ステップあたりの回転角
度を小さくし、ステータコアの内周端とロータの外周端
のエアギャップを従来より大幅に縮小し、これによっ
て、ステップモータのディテントトルクを高くし、高速
時や振動発生時にも、脱調の少ない高精度の流量制御を
行うことができる。また、1ステップあたりの流量の変
化を少なくして、その分解能を大幅に向上させ、高い精
度で流量を制御することができる。
弁によれば、弁を駆動するステップモータのステータと
ロータの磁極数の増加により1ステップあたりの回転角
度を小さくし、ステータコアの内周端とロータの外周端
のエアギャップを従来より大幅に縮小し、これによっ
て、ステップモータのディテントトルクを高くし、高速
時や振動発生時にも、脱調の少ない高精度の流量制御を
行うことができる。また、1ステップあたりの流量の変
化を少なくして、その分解能を大幅に向上させ、高い精
度で流量を制御することができる。
【図1】本発明の一実施形態を示す流量制御弁の部分断
面図である。
面図である。
【図2】同流量制御弁の軸方向断面図である。
【図3】同流量制御弁の軸方向と垂直な断面図である。
【図4】ステータコアを圧入する際の断面説明図であ
る。
る。
【図5】ロータコアを圧入する際の断面説明図である。
【図6】ロータとステータの中心位置のずれを示す拡大
断面図である。
断面図である。
【図7】ロータの軸方向へのずれを示す説明図である。
1−弁ハウジング
5−弁室
7−弁体
9−モータハウジング
11−ステータコア
12−ステータコイル
13、14−軸受支持部
15−摺動ガイド部
16−弁軸
16a―雄ねじ部
17−内筒
17a−雌ねじ部
18−ロータコア
19−永久磁石
M−ステップモータ
R−ロータ
S−ステータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 三浦 雄一郎
愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会
社デンソー内
Fターム(参考) 3H062 AA02 AA15 BB33 CC02 DD01
EE06
Claims (5)
- 【請求項1】 軸方向に摺動可能に支持され雄ねじ部を
有する弁軸と、該弁軸の先端に固定された弁体と、該弁
軸をその軸方向に移動させるステップモータと、を備
え、該ステップモータのロータの内側に雌ねじ部を有す
る内筒が設けられ、該内筒の雌ねじ部に該弁軸の雄ねじ
部を螺合させ、該ステップモータの回転駆動により該弁
軸が軸方向に移動して、該弁体を開閉動作させる流量制
御弁において、 前記ステップモータがステータとロータの双方に突状の
極歯を設けたハイブリッド型ステップモータにより構成
され、該ステップモータのロータを回転自在に支持する
ころがり軸受の可動部を軸方向の一方に付勢する付勢手
段が設けられたことを特徴とする流量制御弁。 - 【請求項2】 前記ステップモータのステータのステー
タコアが鋼板を積層して形成され、該ステータコアの外
周部の一部に僅かな突出部が形成された状態で、該ステ
ータコアをモータケーシング内に圧入して、該ステータ
コアが組み付けられ、該ステップモータのロータのロー
タコアが鋼板を積層して形成され、該ロータコアの内周
部に僅かな突出部が形成された状態で、該ロータコア内
に前記内筒を圧入して、該ロータコアが組み付けられた
ことを特徴とする請求項1記載の流量制御弁。 - 【請求項3】 前記弁軸が内筒の内側と摺動ガイド部に
より軸方向に摺動可能に支持され、該弁軸と内筒間及び
弁軸と摺動ガイド部間に隙間を形成して、該弁軸の先端
がラジアル方向に浮動可能な構造とし、該弁軸の先端の
弁体が閉鎖時に弁座に着座する際、該弁座の開口部に合
わせて該弁体がラジアル方向に動き閉弁することを特徴
とする請求項1記載の流量制御弁。 - 【請求項4】 前記付勢手段は、前記ロータの軸方向の
中心位置が前記ステータの軸方向の中心位置に対しずら
して配設されることにより、該ロータに生じる磁力によ
りころがり軸受の可動部を軸方向に付勢するように構成
された請求項1記載の流量制御弁。 - 【請求項5】 前記付勢手段は、前記ロータを支持する
ころがり軸受の可動部をばね手段により軸方向に付勢す
るように構成された請求項1記載の流量制御弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002044600A JP2003247654A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 流量制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002044600A JP2003247654A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 流量制御弁 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003247654A true JP2003247654A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28659121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002044600A Pending JP2003247654A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 流量制御弁 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003247654A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007032675A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Fuji Koki Corp | 電動弁 |
JP2009543966A (ja) * | 2006-07-18 | 2009-12-10 | コンチネンタル オートモーティブ カナダ インコーポレイテッド | アイドル・エアコントロールバルブ・ワイヤのストレス軽減手段、および補助アセンブリ |
-
2002
- 2002-02-21 JP JP2002044600A patent/JP2003247654A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007032675A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Fuji Koki Corp | 電動弁 |
JP2009543966A (ja) * | 2006-07-18 | 2009-12-10 | コンチネンタル オートモーティブ カナダ インコーポレイテッド | アイドル・エアコントロールバルブ・ワイヤのストレス軽減手段、および補助アセンブリ |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040426 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050412 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050426 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050913 |