JP2004179422A - ロータリソレノイド - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造でロータの回転エネルギーを低減すると共に、信頼性の向上及びコストの低減を図ったロータリソレノイドを提供すること。
【解決手段】回転軸18と、回転軸18と一体的に固定された永久磁石20と、回転軸18を周方向一方向にに付勢するスプリング21と、永久磁石20と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部14A、14Bが形成されコイル30が巻回されたヨーク12と、コイル30を選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段36、37と、を備えたロータリソレノイド10において、永久磁石20は永久磁石20の半径方向に着磁したこと。
【選択図】図1
【解決手段】回転軸18と、回転軸18と一体的に固定された永久磁石20と、回転軸18を周方向一方向にに付勢するスプリング21と、永久磁石20と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部14A、14Bが形成されコイル30が巻回されたヨーク12と、コイル30を選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段36、37と、を備えたロータリソレノイド10において、永久磁石20は永久磁石20の半径方向に着磁したこと。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリソレノイド、特にバルブの回転駆動に使用されるロータリソレノイドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロータリソレノイドとしては、回転軸の回転角度を回転軸に一体的に固定されたカムをストッパ部材に当接させて規制する2位置制御のものが知られている。このロータリソレノイドにおいては、回転軸の回転速度が速く、カムとストッパ部材の当接時の衝突音や当接時の衝撃によるストッパ部材の摩耗、軸受の摩耗等の問題があった。
【0003】
これに対して、回転軸と、回転軸と一体的に固定された永久磁石と、回転軸を周方向一方向に付勢するスプリングと、永久磁石と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部が形成されコイルが巻回されたヨークと、コイルを選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段と、を備えたロータリソレノイドであって、回転軸の回転角度をストッパ部材により規制する2位置制御のロータリソレノイドにおいて、回転軸の運動エネルギーを、回転軸に一体的に固定されたカムをゴムとナイロン樹脂等からなるストッパ部材と当接させ、吸収させるダンパー機構が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−55718号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術においては、ダンパー機構を採用するため、大きなスペースを必要としたり、部品点数増によるコストアップ等の問題があった。
【0006】
よって、本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、簡単な構造でロータの回転エネルギーを低減すると共に、信頼性の向上及びコストの低減を図ったロータリソレノイドを提供することを、その技術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために講じた第1の技術的手段は、回転軸と、回転軸の回転範囲を規制する規制手段と、前記回転軸と一体的に固定された永久磁石と、前記回転軸を周方向一方向に付勢するスプリングと、前記永久磁石と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部が形成されコイルが巻回されたヨークと、前記コイルを選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段と、を備えたロータリソレノイドにおいて、前記永久磁石は該永久磁石の半径方向に着磁されたことである。
【0008】
上記した技術的手段によれば、永久磁石を半径方向に着磁したことにより、永久磁石の回転に伴って、コイルに鎖交する永久磁石による磁束の変化量は回転に対し一定となる。このため、一定電流を通電した際に回転軸に発生する回転トルクは、回転軸の回転範囲において一定トルクとなり、回転範囲内であれば電流と回転トルクは比例関係となる。また、磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を減らす方向に作用し、永久磁石の回転中の電流増加を緩やかにする。これにより、コイルを励磁した際には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度が小さくなる。
【0009】
上記した技術的課題を解決するために講じた第2の技術的手段は、前記通電制御手段は、前記コイルの通電を制御するスイッチング素子と、コイルへの通電遮断時、コイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイル端子間を短絡させる手段とから構成されていることである。
【0010】
上記した技術的手段によれば、コイルへの通電遮断時、スプリングの付勢により永久磁石が回転し、コイルに鎖交する永久磁石による磁束が変化し、その変化量は回転軸の回転に対して一定となる。この一定の磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を増加させる方向に作用する。このとき、コイル通電制御手段をコイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイルの端子間を短絡させる手段で構成したことにより、永久磁石の回転途中でもコイルに電流を流し続けることが可能となり、永久磁石の回転途中の電流減少量が緩やかになる。これにより、コイルへの通電遮断時には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度が小さくなる。
【0011】
尚、以上のロータリソレノイドは、例えば、内燃機関の有効吸気管長又は内燃機関の吸気スワールを制御するために前記内燃機関の吸気通路内に備えられたバルブの弁体を開閉する装置に適用される。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、インテークマニホールド(以下インマニと称す)1の要部縦断面を示す。図2は、図1の▲2▼−▲2▼断面を示す。図9は、図1の▲9▼−▲9▼断面を示す。インマニ1は、回転軸18を回転駆動するロータリソレノイド10等からなる回転駆動手段と、回転軸18の回転範囲を規制する規制手段と、回転軸18に一体的に固定され吸気通路61を開閉するバルブ50からなる弁部材と、バルブ50が配設される吸気通路61等が設けられるハウジング60等から構成される。また、ロータリソレノイド10への通電により、吸気通路61を全閉方向(図示時計方向)にバルブ50を回転させ、通電の遮断により吸気通路61を全開方向(図示反時計方向)にバルブ50を回転させ、吸気通路61を開閉する。
【0014】
図2に示すように、ロータリソレノイド10は、磁性体のヨーク12を備える。ヨーク12は、略U字型を呈し、その先端部には、所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部14A,14Bが形成されている。
【0015】
一対のステータ部14A,14Bの間には、回転軸18に同心的且つ一体的に固定された永久磁石20が配設されている。永久磁石20の断面は真円となっており、永久磁石20のN極及びS極と対向するステータ部14A,14Bの内周面は、円弧状となっている。永久磁石20は、半径方向に一定の強さに着磁されている。
【0016】
ヨーク12のコア部16には、図示しないボビンを介してコイル30が巻回されている。コイル30の一端には電源VBが接続され、他端には通電制御手段を構成するトランジスタ36のコレクタが接続されている。トランジスタ36のエミッタは接地されており、ベースには、図示されない制御手段から駆動信号が、印加されるようになっている。駆動信号がトランジスタ36のベースに印加されると、コレクタとエミッタとが導通し、電源VBからコイル30にバルブ50を全閉する順方向の電流が流れ、コイル30が励磁される。コイル30が励磁されると、ステータ部14AにはN極が、ステータ部14BにはS極が、各々、形成され、永久磁石20はバルブ50が吸気通路61を全閉する方向に回転するようになっている。また、コイル30の両端間には、駆動信号が遮断されると、バルブ50が全閉する順方向に電流の流れを許容するダイオード37が配設され短絡されている。尚、図2は、コイル30が通電されていない非励磁となっている状態を示す。
【0017】
図1及び図5に示すように、回転軸18は、回転軸18と一体的に回転するアーム19とハウジング60に固定されたプレート13の間に介設されたトーションコイルスプリング(スプリング)21により付勢され、全開方向(図示反時計方向)に回転され、アーム19がハウジング60に累合されたボルトからなる全開ストッパ71に当接し、全開位置に保持される。図8に示すように、トーションコイルスプリング21の回転トルクは全開位置が最も小さく、全閉位置に近づくにつれて一定の割合で増加していく。このとき、本実施形態では、図3に示すように、永久磁石20に一体的に固定された回転軸18は、永久磁石20のN極がステータ部14Aを吸引する磁力と永久磁石20のS極がステータ部14Bを吸引する磁力とがバランスする中立状態から図示時計回り方向に30°回転した状態にある。尚、図3の状態は、コイル30は通電されておらず、非励磁となっている状態を示す。
【0018】
次に、インマニ1におけるロータリソレノイド10の作用について説明する。
【0019】
コイル30が通電され励磁されると、ステータ部14A、14Bの間に発生する磁場から回転トルクを受けて、図4に示すように、非通電時の状態から68°回転し、図5の破線で示すように、アーム19と全閉ストッパ72が当接し(98°の位置で当接し)、全閉位置で保持される。
【0020】
このとき、永久磁石20を半径方向に着磁したことにより、永久磁石20の回転に伴って、コイル30に鎖交する永久磁石20による磁束の変化量は回転に対し一定となる。このため、図8に示すように、一定電流を通電した際に、回転軸18に発生する回転トルクは、回転軸18の回転範囲内において略一定トルクとなり、又電流の一定の増加量に対するトルクの増加は略一定となるため、図10に示すように、回転範囲内であれば電流と回転トルクは略比例関係となる。
【0021】
コイル30が通電され励磁されると、図6に示すように、通電に伴いコイル30には自己誘導により破線で示すような電流が流れ、回転トルクが発生しようとする。ところが、通電によりコイル30に流れる電流が増加し、回転軸18の回転トルクがトーションコイルスプリング21の回転トルクを上回ると、永久磁石20が図6のA点にて回転を開始し、コイル30に鎖交する永久磁石20による磁束が一定に変化し、コイル30の電流値を減らす方向に一定の起電力が発生する。これにより、図6の実線で示すようにコイル30の電流値の増加が緩やかになってその変化量は一定になり、図8で示すように電流値と回転トルクは略比例関係なので、発生トルクの増加量も一定となる。その発生トルクの増加量は、図8に示すようにトーションコイルスプリング21の付勢力(回転トルク)と略同一になり、釣合いながら回転し、回転速度が小さくなる。
【0022】
一方、コイル30の通電が遮断され非励磁となると、図5に示すように回転軸18と一体的に回転するアーム19とハウジング60に固定されたプレート13の間に介設されたトーションコイルスプリング21により、全開方向(図示反時計方向)に回転され、アーム19が全開ストッパ71に当接し、全開位置に保持される。
【0023】
コイル30の通電が遮断され非励磁にされると、図7に示すように、通電の遮断に伴いコイル30には自己誘導により破線で示すような電流が流れる。ところが、通電の遮断により、コイル30に流れる電流が減少し、回転軸18の回転トルクが、図7のB点にてトーションコイルスプリング21の付勢力による回転トルクを下回ると、永久磁石20が全開方向(図示反時計方向)に回転し、コイル30に鎖交する永久磁石20による磁束が変化し、コイル30の電流値を増やす方向に起電力が発生する。このとき、通電制御手段を構成するコイル30の両端間に配設されたダイオード37による短絡により順方向に電流が流れ、図7の実線で示すようにコイル30の電流値の減少が緩やかになって、その変化量は一定になり発生トルクの減少量も一定となる。その発生トルクの減少量は、図8に示すようにトーションコイルスプリング21の付勢力(回転トルク)と略同一になり、釣合いながら回転し、回転速度が小さくなる。
【0024】
なお、本実施形態のロータリソレノイド10は、内燃機関の有効吸気管長又は内燃機関の吸気スワールを制御するために内燃機関の吸気通路内に備えられるバルブの適用するこができる。
【0025】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1に記載の発明によれば、永久磁石を半径方向に着磁したことにより、永久磁石の回転に伴って、コイルに鎖交する永久磁石による磁束の変化量は回転に対し一定となる。このため、一定電流を通電した際に回転軸に発生する回転トルクは、回転軸の回転範囲において一定トルクとなり、回転範囲内であれば電流と回転トルクは比例関係となる。また、磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を減らす方向に作用し、永久磁石の回転中の電流増加を緩やかにする。これにより、コイルを励磁した際には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度が小さくすることができる。
【0026】
また、請求項2に記載の発明によれば、コイルへの通電遮断時、スプリングの付勢により永久磁石が回転し、コイルに鎖交する永久磁石による磁束が変化し、その変化量は回転軸の回転に対して一定となる。この一定の磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を増加させる方向に作用する。このとき、コイル通電制御手段をコイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイルの端子間を短絡させる手段で構成したことにより、永久磁石の回転途中でもコイルに電流を流し続けることが可能となり、永久磁石の回転途中の電流減少量が緩やかになる。これにより、コイルへの通電遮断時には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るロータリソレノドを組み付けたインマニの要部断面図である。
【図2】本発明の図1に示すII−IIラインより見た断面図である。
【図3】本発明のロータリソレノドの非通電状態を示す状態説明図である。
【図4】本発明のロータリソレノドの通電状態を示す状態説明図である。
【図5】本発明のロータリソレノドの規制手段を示す構造説明図である。
【図6】本発明のロータリソレノドの通電時の電流特性を示す説明図である。
【図7】本発明のロータリソレノドの通電遮断時の電流特性を示す説明図である。
【図8】本発明のロータリソレノドの回転範囲における角度×トルク特性を示す説明図である。
【図9】本発明の図1に示すIX−IXラインより見たインマニのバルブを示す断面図である。
【図10】本発明のロータリソレノドの回転範囲における電流×トルク特性を示す説明図である。
【符号の説明】
10・・・ロータリソレノイド
12・・・ヨーク
14A・・・ステータ部
14B・・・ステータ部
18・・・回転軸
19・・・ストッパ(規制手段)
20・・・永久磁石
21・・・トーションコイルスプリング(スプリング)
30・・・コイル
36・・・トランジスタ(通電制御手段)
37・・・ダイオード(通電制御手段)
71・・・全開ストッパ(規制手段)
72・・・全閉ストッパ(規制手段)
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリソレノイド、特にバルブの回転駆動に使用されるロータリソレノイドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロータリソレノイドとしては、回転軸の回転角度を回転軸に一体的に固定されたカムをストッパ部材に当接させて規制する2位置制御のものが知られている。このロータリソレノイドにおいては、回転軸の回転速度が速く、カムとストッパ部材の当接時の衝突音や当接時の衝撃によるストッパ部材の摩耗、軸受の摩耗等の問題があった。
【0003】
これに対して、回転軸と、回転軸と一体的に固定された永久磁石と、回転軸を周方向一方向に付勢するスプリングと、永久磁石と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部が形成されコイルが巻回されたヨークと、コイルを選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段と、を備えたロータリソレノイドであって、回転軸の回転角度をストッパ部材により規制する2位置制御のロータリソレノイドにおいて、回転軸の運動エネルギーを、回転軸に一体的に固定されたカムをゴムとナイロン樹脂等からなるストッパ部材と当接させ、吸収させるダンパー機構が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−55718号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術においては、ダンパー機構を採用するため、大きなスペースを必要としたり、部品点数増によるコストアップ等の問題があった。
【0006】
よって、本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、簡単な構造でロータの回転エネルギーを低減すると共に、信頼性の向上及びコストの低減を図ったロータリソレノイドを提供することを、その技術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために講じた第1の技術的手段は、回転軸と、回転軸の回転範囲を規制する規制手段と、前記回転軸と一体的に固定された永久磁石と、前記回転軸を周方向一方向に付勢するスプリングと、前記永久磁石と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部が形成されコイルが巻回されたヨークと、前記コイルを選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段と、を備えたロータリソレノイドにおいて、前記永久磁石は該永久磁石の半径方向に着磁されたことである。
【0008】
上記した技術的手段によれば、永久磁石を半径方向に着磁したことにより、永久磁石の回転に伴って、コイルに鎖交する永久磁石による磁束の変化量は回転に対し一定となる。このため、一定電流を通電した際に回転軸に発生する回転トルクは、回転軸の回転範囲において一定トルクとなり、回転範囲内であれば電流と回転トルクは比例関係となる。また、磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を減らす方向に作用し、永久磁石の回転中の電流増加を緩やかにする。これにより、コイルを励磁した際には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度が小さくなる。
【0009】
上記した技術的課題を解決するために講じた第2の技術的手段は、前記通電制御手段は、前記コイルの通電を制御するスイッチング素子と、コイルへの通電遮断時、コイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイル端子間を短絡させる手段とから構成されていることである。
【0010】
上記した技術的手段によれば、コイルへの通電遮断時、スプリングの付勢により永久磁石が回転し、コイルに鎖交する永久磁石による磁束が変化し、その変化量は回転軸の回転に対して一定となる。この一定の磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を増加させる方向に作用する。このとき、コイル通電制御手段をコイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイルの端子間を短絡させる手段で構成したことにより、永久磁石の回転途中でもコイルに電流を流し続けることが可能となり、永久磁石の回転途中の電流減少量が緩やかになる。これにより、コイルへの通電遮断時には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度が小さくなる。
【0011】
尚、以上のロータリソレノイドは、例えば、内燃機関の有効吸気管長又は内燃機関の吸気スワールを制御するために前記内燃機関の吸気通路内に備えられたバルブの弁体を開閉する装置に適用される。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、インテークマニホールド(以下インマニと称す)1の要部縦断面を示す。図2は、図1の▲2▼−▲2▼断面を示す。図9は、図1の▲9▼−▲9▼断面を示す。インマニ1は、回転軸18を回転駆動するロータリソレノイド10等からなる回転駆動手段と、回転軸18の回転範囲を規制する規制手段と、回転軸18に一体的に固定され吸気通路61を開閉するバルブ50からなる弁部材と、バルブ50が配設される吸気通路61等が設けられるハウジング60等から構成される。また、ロータリソレノイド10への通電により、吸気通路61を全閉方向(図示時計方向)にバルブ50を回転させ、通電の遮断により吸気通路61を全開方向(図示反時計方向)にバルブ50を回転させ、吸気通路61を開閉する。
【0014】
図2に示すように、ロータリソレノイド10は、磁性体のヨーク12を備える。ヨーク12は、略U字型を呈し、その先端部には、所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部14A,14Bが形成されている。
【0015】
一対のステータ部14A,14Bの間には、回転軸18に同心的且つ一体的に固定された永久磁石20が配設されている。永久磁石20の断面は真円となっており、永久磁石20のN極及びS極と対向するステータ部14A,14Bの内周面は、円弧状となっている。永久磁石20は、半径方向に一定の強さに着磁されている。
【0016】
ヨーク12のコア部16には、図示しないボビンを介してコイル30が巻回されている。コイル30の一端には電源VBが接続され、他端には通電制御手段を構成するトランジスタ36のコレクタが接続されている。トランジスタ36のエミッタは接地されており、ベースには、図示されない制御手段から駆動信号が、印加されるようになっている。駆動信号がトランジスタ36のベースに印加されると、コレクタとエミッタとが導通し、電源VBからコイル30にバルブ50を全閉する順方向の電流が流れ、コイル30が励磁される。コイル30が励磁されると、ステータ部14AにはN極が、ステータ部14BにはS極が、各々、形成され、永久磁石20はバルブ50が吸気通路61を全閉する方向に回転するようになっている。また、コイル30の両端間には、駆動信号が遮断されると、バルブ50が全閉する順方向に電流の流れを許容するダイオード37が配設され短絡されている。尚、図2は、コイル30が通電されていない非励磁となっている状態を示す。
【0017】
図1及び図5に示すように、回転軸18は、回転軸18と一体的に回転するアーム19とハウジング60に固定されたプレート13の間に介設されたトーションコイルスプリング(スプリング)21により付勢され、全開方向(図示反時計方向)に回転され、アーム19がハウジング60に累合されたボルトからなる全開ストッパ71に当接し、全開位置に保持される。図8に示すように、トーションコイルスプリング21の回転トルクは全開位置が最も小さく、全閉位置に近づくにつれて一定の割合で増加していく。このとき、本実施形態では、図3に示すように、永久磁石20に一体的に固定された回転軸18は、永久磁石20のN極がステータ部14Aを吸引する磁力と永久磁石20のS極がステータ部14Bを吸引する磁力とがバランスする中立状態から図示時計回り方向に30°回転した状態にある。尚、図3の状態は、コイル30は通電されておらず、非励磁となっている状態を示す。
【0018】
次に、インマニ1におけるロータリソレノイド10の作用について説明する。
【0019】
コイル30が通電され励磁されると、ステータ部14A、14Bの間に発生する磁場から回転トルクを受けて、図4に示すように、非通電時の状態から68°回転し、図5の破線で示すように、アーム19と全閉ストッパ72が当接し(98°の位置で当接し)、全閉位置で保持される。
【0020】
このとき、永久磁石20を半径方向に着磁したことにより、永久磁石20の回転に伴って、コイル30に鎖交する永久磁石20による磁束の変化量は回転に対し一定となる。このため、図8に示すように、一定電流を通電した際に、回転軸18に発生する回転トルクは、回転軸18の回転範囲内において略一定トルクとなり、又電流の一定の増加量に対するトルクの増加は略一定となるため、図10に示すように、回転範囲内であれば電流と回転トルクは略比例関係となる。
【0021】
コイル30が通電され励磁されると、図6に示すように、通電に伴いコイル30には自己誘導により破線で示すような電流が流れ、回転トルクが発生しようとする。ところが、通電によりコイル30に流れる電流が増加し、回転軸18の回転トルクがトーションコイルスプリング21の回転トルクを上回ると、永久磁石20が図6のA点にて回転を開始し、コイル30に鎖交する永久磁石20による磁束が一定に変化し、コイル30の電流値を減らす方向に一定の起電力が発生する。これにより、図6の実線で示すようにコイル30の電流値の増加が緩やかになってその変化量は一定になり、図8で示すように電流値と回転トルクは略比例関係なので、発生トルクの増加量も一定となる。その発生トルクの増加量は、図8に示すようにトーションコイルスプリング21の付勢力(回転トルク)と略同一になり、釣合いながら回転し、回転速度が小さくなる。
【0022】
一方、コイル30の通電が遮断され非励磁となると、図5に示すように回転軸18と一体的に回転するアーム19とハウジング60に固定されたプレート13の間に介設されたトーションコイルスプリング21により、全開方向(図示反時計方向)に回転され、アーム19が全開ストッパ71に当接し、全開位置に保持される。
【0023】
コイル30の通電が遮断され非励磁にされると、図7に示すように、通電の遮断に伴いコイル30には自己誘導により破線で示すような電流が流れる。ところが、通電の遮断により、コイル30に流れる電流が減少し、回転軸18の回転トルクが、図7のB点にてトーションコイルスプリング21の付勢力による回転トルクを下回ると、永久磁石20が全開方向(図示反時計方向)に回転し、コイル30に鎖交する永久磁石20による磁束が変化し、コイル30の電流値を増やす方向に起電力が発生する。このとき、通電制御手段を構成するコイル30の両端間に配設されたダイオード37による短絡により順方向に電流が流れ、図7の実線で示すようにコイル30の電流値の減少が緩やかになって、その変化量は一定になり発生トルクの減少量も一定となる。その発生トルクの減少量は、図8に示すようにトーションコイルスプリング21の付勢力(回転トルク)と略同一になり、釣合いながら回転し、回転速度が小さくなる。
【0024】
なお、本実施形態のロータリソレノイド10は、内燃機関の有効吸気管長又は内燃機関の吸気スワールを制御するために内燃機関の吸気通路内に備えられるバルブの適用するこができる。
【0025】
【発明の効果】
以上の如く、請求項1に記載の発明によれば、永久磁石を半径方向に着磁したことにより、永久磁石の回転に伴って、コイルに鎖交する永久磁石による磁束の変化量は回転に対し一定となる。このため、一定電流を通電した際に回転軸に発生する回転トルクは、回転軸の回転範囲において一定トルクとなり、回転範囲内であれば電流と回転トルクは比例関係となる。また、磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を減らす方向に作用し、永久磁石の回転中の電流増加を緩やかにする。これにより、コイルを励磁した際には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度が小さくすることができる。
【0026】
また、請求項2に記載の発明によれば、コイルへの通電遮断時、スプリングの付勢により永久磁石が回転し、コイルに鎖交する永久磁石による磁束が変化し、その変化量は回転軸の回転に対して一定となる。この一定の磁束変化によりコイルに一定の大きさの起電力が発生し、その方向はコイルに流れる電流値を増加させる方向に作用する。このとき、コイル通電制御手段をコイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイルの端子間を短絡させる手段で構成したことにより、永久磁石の回転途中でもコイルに電流を流し続けることが可能となり、永久磁石の回転途中の電流減少量が緩やかになる。これにより、コイルへの通電遮断時には、スプリングによる回転トルクと回転軸に発生する回転トルクが釣合いながら回転することとなり、回転軸の回転速度を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るロータリソレノドを組み付けたインマニの要部断面図である。
【図2】本発明の図1に示すII−IIラインより見た断面図である。
【図3】本発明のロータリソレノドの非通電状態を示す状態説明図である。
【図4】本発明のロータリソレノドの通電状態を示す状態説明図である。
【図5】本発明のロータリソレノドの規制手段を示す構造説明図である。
【図6】本発明のロータリソレノドの通電時の電流特性を示す説明図である。
【図7】本発明のロータリソレノドの通電遮断時の電流特性を示す説明図である。
【図8】本発明のロータリソレノドの回転範囲における角度×トルク特性を示す説明図である。
【図9】本発明の図1に示すIX−IXラインより見たインマニのバルブを示す断面図である。
【図10】本発明のロータリソレノドの回転範囲における電流×トルク特性を示す説明図である。
【符号の説明】
10・・・ロータリソレノイド
12・・・ヨーク
14A・・・ステータ部
14B・・・ステータ部
18・・・回転軸
19・・・ストッパ(規制手段)
20・・・永久磁石
21・・・トーションコイルスプリング(スプリング)
30・・・コイル
36・・・トランジスタ(通電制御手段)
37・・・ダイオード(通電制御手段)
71・・・全開ストッパ(規制手段)
72・・・全閉ストッパ(規制手段)
Claims (3)
- 回転軸と、
回転軸の回転範囲を規制する規制手段と、
前記回転軸と一体的に固定された永久磁石と、
前記回転軸を周方向一方向に付勢するスプリングと、
前記永久磁石と所定のギャップを隔てて対向する一対のステータ部が形成されコイルが巻回されたヨークと、
前記コイルを選択的に励磁又は非励磁とするように通電を制御する通電制御手段と、を備えたロータリソレノイドにおいて、
前記永久磁石は該永久磁石の半径方向に着磁されたことを特徴とするロータリソレノイド。 - 前記通電制御手段は、前記コイルの通電を制御するスイッチング素子と、コイルへの通電遮断時、コイルの通電方向と同一方向に電流が流れる様にコイル端子間を短絡させる手段とから構成されていることを特徴とする請求項1に記載のロータリソレノイド。
- 内燃機関の有効吸気管長又は内燃機関の吸気スワールを制御するために前記内燃機関の吸気通路内に備えられたバルブの弁体を開閉する請求項1乃至2に記載のロータリソレノイド。
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