KR900006635B1

KR900006635B1 - 고속 전자밸브

Info

Publication number: KR900006635B1
Application number: KR1019860000124A
Authority: KR
Inventors: 다께오 구시다
Original assignee: 지이제루 기기 가부시기가이샤; 모찌즈끼 가즈시게
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1986-01-11
Publication date: 1990-09-15
Also published as: JPH0442903B2; GB2171498B; GB8601129D0; DE3600498A1; US4678000A; KR860006004A; DE3600498C2; JPS61167364A; GB2171498A

Abstract

내용 없음.

Description

고속 전자밸브

제1도는 본 발명에 관한 고속 전자밸브의 단면도.

제2도는 동상의 고속 전자밸브에 있어서의 보유수단을 나타낸 확대단면도.

제3도는 동상의 고속 전자밸브 및 종래의 전자밸브에 있어서의 여자전류의 변화 특성을 나타낸 특성도.

제4도는 동상의 고속 전자밸브 및 종래의 전자밸브에 있어서의 발생력의 변화특성을 나타낸 특성선도.

제5도는 동상의 고속 전자밸브 및 종래의 전자밸브에 있어서의 전기자의 변위 특성을 나타낸 특성선도.

제6도는 동상의 고속 전자밸브에 있어서의 홀딩수단의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전자작동기 4 : 고정자

5 : 전기자 14 : 홀딩수단

15 : 절연층 16 : 압전소자(壓電素子)

17 : 전곡판 18 : 절연판

본 발명은 고속구동의 전자밸브에 관한 것으로 예컨대 연료분사밸브의 개폐를 제어하는 전자밸브에 사용되는 것에 관한 것이다.

종래 이와같은 종류의 전자밸브로서는 예컨대 일본국 특개소 55-26099호 공보에 게재한 것으로 널리 알려져 있다.

이와같은 전자밸브는 고정자에 마련된 여자코일을 여자함으로서 전기자를 고정자에 대하여 움직이도록 하고있다.

그러나, 상술한 종래예에 있어서는 여자코일의 자기(自己) 인덕턴스 때문에 여자전류는 제3도 점선으로 나타낸 바와같이 원만하게 치솟아 오르고, 전기자가 소정위치에 도달한 곳에서 이 여자전류는 일단 감소하였다가 서서히 소정한 값을 향하여 진행하고 있다.

따라서, 발생력도 제4도의 점선으로 나타낸 바와같이 여자전류의 변화에 따라서 서서히 커져 나아가고있다.

이 때문에 전기자는 제5도의 점선으로 나다낸 바와같이 시간에 대하여 완만하게 변위하여 여자코일에의 동전개시시 T₀에서 T₂초후로 소정위치에 도달하게 되어 전자밸브의 고속응동성(應動'性)을 저하시킨다고하는 문제점이 있었다.

그래서, 본 발명은 전술한 바 여자전류의 위로 치솟는 특성에 기인하는 종래예의 문제점을 해결하여, 고속의 전자밸브를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

그리고, 본 발명의 요지로 하는 바는, 여자코일을 여자함에 따라 전기자를 고정자에 대하여 움직이는 전자작동기를 구비하고, 이 전자작동기의 전기자가 밸브막대에 연결되어, 이 밸브막대의 주위에 동전에 대응하여 전기자를 보호하는 홀딩 수단(holding mean)을 마련한 고속 전자밸브에 있다.

따라서 여자코일이 여자하기 전에 전기자가 고정자에 대하여 고정되도록 전기자를 홀딩(holding)하고, 그여자전류를 흐르게 한 다음, 제3도 및 제4도의 실선으로 나타낸 바와같이 여자전류가 소정치에 도달하여 충분한 발생력을 얻을 수 있었던 곳에서(시각 T₀), 전기자의 홀딩을 해제하므로, 이 전기자는 시각 T₀에서 재빨리 변위하여 종래의 것보다 짧은 T₁초 후에는 소정위치에 도달할 수 있으므로, 결국 상술한 과제를 달성할 수 있다.

다음에 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제1도에서 전자 작동기(1)는 연료분사밸브 본체(2)에 장치된 전자밸브를 구성하고 있으며, 하우징(3)은 고정자(4)의 바깥둘레에 굳게 장착되어 있고, 이 하우징(3) 내에는 전자작동기(1)가 수납되어 있다.

전자작동기(1)는 자성제로 형성하는 고정자(4)와 마찬가지로 자성제로 형성하는 전기자(5)를 지녔으며, 이 고정자(4)와 전기자(5)가 대향되도록 배치되어 있다. 고정자(4)의 상부면에는 중심구멍(6)을 중심으로동심원상으로 예컨네 4개의 요부(7)가 형성되어 있다. 이 요부(7)에는 여자코일(8)이 감겨져 있으며, 이 코일(8)의 서로 이웃하는 권선 방향은 각기 반대로 되어 있어, 그 동전방향이 반대로 되도록 설정하고 있다.

또, 전기자(5)에는 밸브막대(9)가 고정되어 있다.

이 밸브막대(9)는 고정자(4)의 중심구멍(6) 및 밸브본체(2)에 슬립(slip)이 자유롭도록 삽입되어 있는 동시에 밸브본체(2)에 마련된 스프링실(10)을 관통하는 부분에는 스프링 받침판(11)이 장치되어 있다.

그리고, 스프링실(10)의 저부(10a)와 이 스프링 받침판(11)의 사이에는 스프링(12)이 반력적으로 장치되었으며, 이 스프링(12)은 밸브막대(9)를 윗방향으로 가압하고 있다.

나아가서 연료분사밸브본체(2)의 중앙부에서, 밸브막대(9)의 외주면에 형성된 부재실(13)에는 홀딩수단(14)이 배설되어 있다. 이 홀딩수단(14)은 제2도에도 나타낸 바와같이 밸브막대(9)의 외주면을 둘러싸도록 절연층(15)이 형성되어 있는 동시에 환상으로 형성된 압전소자(16)(예컨데 TiBao₂, BaTio₃등)와 마찬가지로 환상으로 형성된 전극판(17)이 번갈아 적층되어서 절연층(15)을 게재하여 밸브막대(9)에 환상으로 장착되어 있다. 그리고, 압전소자(16)와 전극판(17)은 부재실(13)의 상부면(13a)(또는 하부면(13b))에 굳게 붙혀졌으며 이 부재실(13)의 하부면(13b)(또는 상부면(13a)) 및 측면(13c)과 이 압전소자(16) 및 전극판(17)과의 간곡에는 압전소자(16) 보다 부드러운 재질로 형성한 절연판(l8)이 충전되어서 구성되어 있다. 전극판(17)은 전원(E)의 플러스축 또는 마이너스축에 번갈아 접속되도록 배선되어 있다.

따라서, 스위치(SW)를 넣음에 따라서 각 압전소자(16)에는 전원(E)의 전압이 각기 인가된다.

이 결과, 압전소자(16)는 역 압전효과에 의하여 지름방향으로 형상의 변형이 생기어(제2도, 2점쇄선), 상기 밸브막대(9)를 누를수 있게 작용하다.

밸브막대(9)의 하단에는 원주상의 밸브헤드(19)가 형성되어 있으며, 여자코일(8)의 작용에 의하여 전기자(5)가 고정자(4) 쪽으로 끌어당기면 밸브헤드(19)는 밸브본체(2)에 마련된 밸브시이트(20)에 착석하여, 밸브본체(2)에 마련된 연료입구통로(21)와 연료출구통로(22)의 연동을 차단한다.

그리고, 여자코일(8)의 여자를 정지하면 전기자(5)는 스프링(12)의 가압력에 의하여 윗방향으로 이동하므로, 밸브헤드(19)는 밸브사이트(20)에서 떨어져서 연료입구통로(21)와 연료출구통로(20)는 연통로(23)를 게재하여 연통되도록 되어 있다.

그런데, 상기 구성에서 제3도-제5도를 기초로 그 작용를 설명하면, 연료입구통로(21)와 연료출구통로(22)를 연통하는 경우에는, 여자코일(8)의 여자를 정지하면, 스프링(10)의 가압력에 의하여 밸브막대(9)는 윗방향으로 이동하며, 밸브헤드(19)는 밸브시이트(20)에서 떨어져서 입구통로(21)와 출구통로(22)는 연통로(23)를 게재하여 연통된다.

다음에, 연료입구통로(21)와 연료출구통로(22)를 차단하는경우, 전술한입구통로(21)와 출구통로(22)를 연동할때에 미리 스위치(SW)을 온(On)하여 압전소자(16)를 작용시켜서 밸브막대(9)를 고정한다.

그런다음, 여자코일(8)에 여자전류를 흐르게 한다.

이것은 차단을 개시할 때 T₀보다 충분히 앞당겨서 하도록 하여야 하고, 차단을 개시할 때 T₀에는 여자전류가 제3도 실선으로 나타낸 바와같이 소정값(1N)에 도달하도록 한다.

그리고, 전술한 시각(T₀)에서 스위치(SW)를 오프(off)하면, 밸브막대(9)는 압전소자(16)의 고정된 상태에서 해제됨과 동시에 제4도에 나다낸 바와같이 발생력은 충분한 값에 도달하고 있으므로, 전기자(5)는 짧은 시간 T₁내에서 고정자(4)에 끌어 당겨서 소정위치까지 이동하고(제5도 실선) 밸브헤드(19)가 밸브시이트(20)에 착석하여 입구통로(21)와 출구통로(22)를 차단한다.

여자전류는 전기자(5)가 소정위치에 도달한 곳에서 제3도에 나타낸 바와같이 일단 감소하지만 그 후 원위치에 되돌아간다.

더우기, 제6도에는 압전소자(16) 및 전극판(17)의 다른 실시예를 나타내었는바 상이한 점만을 설명하면, 압전소자(16) 및 전극판(17)는 각기 속히 빈 원통상으로 형성된 것을 동심원상이 되도록 지름방향으로 번갈아 적층하고 있다.

또, 본 실시예에 있어서는 상술한 바와같이 여자코일(8)의 여자전류를 증가하여 이 코일(8)의 기자력(起磁力)을 증대시키지 않고 고정자(4)의 변위함에 소요하는 시간을 종래의 것에 비하여 단축할 수 있으므로 여자코일(8)의 인가전압을 종래와 마찬가지로 하는 한편, 여자코일(8)의 감는 수를 종래의 것의 2배로 하고있다.

이 때문에 여자코일(8)의 권선저항은 2배로 되지만, 여자전류는 대략 1/2(1N≒1/2 1N)되기 때문에 여자코일(8)에 있어서의 소비전력을 종래의 반분으로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 전기자에 연결된 밸브막대의 주위에 홀딩수단을 마련하여, 여자코일의 여자하기 전에 전기자가 고정자에 대하여 고정되도록 밸브막대를 홀딩수단을 홀딩하며, 그런다음, 여자코일을 여자하고, 이 여자코일에 의한 발생력이 소정 값에 도달한 곳에서 전기자의 보호를 해제하도록 하였으므로, 전기자의 이동이 여자전류가 위로 치솟는 것을 기대하지 않고서도 고속화 할 수 있다.

또, 압전소자를 사용하여 홀딩수단을 구성하였으므로, 종래의 전자밸브의 구조를 복잡하게 하지 않고 간단한 구조로 고속 구동할 수 있는 전자밸브를 실현할 수 있다.

나아가서, 압전소자자체, 고속응답성을 지니고 있으므로 고정밀도로 전자밸브의 작동시간을 제어할 수 있다.

그뿐더러 종래와 같이 여자코일의 여자전류를 크게 잡아서 작동초기에 있어서의 발생력을 크게할 필요가 없으므로 감는 수를 증대하여 소비전력을 작게할 수 있다고 하는 효과를 성취할 수 있는 것이다.

Claims

여자코일(8)을 여자함에 따라 전기자(5)를 고정자(4)에 대하여 움직이는 전자작동기(1)를 구비하였으며, 이 전자작동기(1)의 전기자(5)가 밸브막대(9)에 연결되고, 이 밸브막대(9)의 주위를 동전함에 따라서 전기자(5)를 홀딩하는 홀딩수단(14)을 마련한 것을 특징으로 하는 고속 전자밸브.
제1항에 있어서, 홀딩수단(14)은 압전소자(16)를 지닌 것을 특징으로 하는 고속 전자밸브.
제2항에 있어서, 홀딩수단(14)은 압전소자(16)가 전극판(17) 사이에 끼워서 구성된 것을 특징으로 하는 고속 전자밸브.