JPH0246823B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁的に作動するリニアモータによつ
て、スライド型バルブを開閉制御させ流体の連通
流量を制御する電動式流量比例制御弁に関するも
のである。

一般にこの種の電動式制御弁は、中空鉄心、該
鉄心上に摺動可能に配設されたボビン、該ボビン
上の電磁コイル、該電磁コイルの巻線に対し直角
に磁束が通るように配設された永久磁石メンバー
からなるリニアモータ部と、鉄心上の連通穴をボ
ビンの動きで開閉作動し、入力ポートと出力ポー
トを連通する流体の流量を制御するスライド型バ
ルブ部とから構成され、電磁コイルに印加される
入力電流値に応答してボビンを作動変位させ、こ
のボビンに応動して流体の連通流量を制御してい
る。

一方、ボビンの一端には、ボビンを非作用位置
に付勢する機能と、電磁コイルの巻線とターミナ
ル端子に電流を送付する機能をもつ一対の導電性
のスプリング手段が設けられている。従来、スプ
リング手段と当接するボビンのスプリングホルダ
ー部はフランジ状となつていたため、入力ポート
からこのスプリングホルダー部を越えて出力ポー
トあるいはリリーフポートへ流れる流体は噴流と
なつてボビンのフランジ状のスプリングホルダー
部に衝突し、この流体の衝突力で、電磁コイルに
電流が流れていないにもかかわらず、ボビンが動
き弁が開くといつた現象が生じた。すなわち、電
磁コイルに流れる電流値に応じた弁の開きが達成
されず、所望の弁機能が保障されえないという不
利益があつた。

そこで、本発明は、上記従来技術の不利益を解
消する新規な電動式流量比例制御弁を提供するこ
とを目的とする。すなわち、本発明の電動式流量
比例制御弁は、入力ポート、出力ポートおよびリ
リーフポートを有するボデイ、該ボデイ内の軸上
に配設され前記入力ポートと出力ポートおよび前
記入力ポートとリリーフポートを各々連通する第
１連通穴と第２連通穴を有する中央部が閉鎖され
た中空鉄心、前記鉄心上に摺動可能に配設され、
前記第１連通穴と第２連通穴の開口面積を相対的
に制御するボビン、前記ボビン上に巻かれた電磁
コイル、前記電磁コイルの巻線に対し直角に磁束
が通るように配設された永久磁石メンバー、前記
ボビンを、前記連通穴の一つを閉し、他の連通穴
を開く方向に付勢すると共に、その一端が前記電
磁コイルの巻線の両端に接続され、他端がターミ
ナル端子に接続されて導電材としても作用する一
対のスプリングとよりなり、前記スプリングと当
接する前記ボビンのスプリングホルダー部を少な
くとも２個のホルダー突起をもつリング状とし、
前記入力ポートからリリーフポートあるいは入力
ポートから出力ポートに流れる流体を前記スプリ
ングホルダー部のホルダー突起間に形成された空
間を通して流すこととしたことを特徴とするもの
である。

なお、本発明において、上記ホルダー部の近く
に位置する永久磁石メンバーの部分の形状を上記
ホルダー部の形状と類似するものとし、ホルダー
突起間に形成された空間に流体を流すガイドとす
ることにより、ホルダー部に衝突する流体はさら
に減少し、一層確実な動弁機構となる。

以下、本発明に従つて一実施例について、添付
図面に基づいて説明する。

本発明の実施例である電動式流量比例制御弁の
中央断面を第１図に示す。この制御弁のボデイは
入力ポート１１と出力ポート１２をもつシリンダ
状の磁性体よりなる第１ボデイと、リリーフポー
ト２１をもつシリンダ状の磁性体よりなる第２ボ
デイ２とよりなり、両者はシリンダ状開口部で合
わされ、ネジ２２で気密的に一体化されている。
ボデイの内部には管状の永久磁石メンバー３が配
設されている。この永久磁石メンバー３は一端が
細くなつた管状の本体３１と、本体３１の内壁面
に固定された永久磁石３２および本体３１の他端
部の後で説明する押さえ３３とよりなる。本体３
１の細い先端は第１ボビン１の出力ポート１２の
入口と当接し、本体３１の内部と出力ポート１２
とを連通させる。また本体３１の細い先端に近い
側周部にボデイの内部と本体３１の内部を連通さ
せる孔３１１が形成されている。永久磁石メンバ
ー３の中心軸にそつて、かつその本体３１の細い
先端と第２ボデイ２のリリーフポート２１の出口
とで気密的に保持された磁性体よりなる管状の中
空鉄心４が設けられている。この中空鉄心４に
は、中央部の遮断壁４１により分けられた第１室
４２と第２室４３、周壁を貫通し、軸と平行な長
円形で円周方向に並んだ複数個の貫通孔よりな
り、各々第１室および第２室に連通する２組の第
１連通穴４４、第２連通穴４５が設けられてい
る。中空鉄心４上には非導電性ボビン５が摺動可
能に配設され、該ボビン５上に電磁コイル５１が
巻かれている。なお、永久磁石メンバー３の永久
磁石３２は電磁コイル５１の巻線に対し直角に磁
束が通るように配設されており、このようにして
永久磁石３２の磁気回路が中空鉄心４、永久磁石
メンバー３によつて形成され、可動コイル型リニ
アモータを構成している。ボビン５は電磁コイル
５１に印加される電流値に応答比例して第１連通
穴４４、第２連通穴４５上を摺動し、該連通穴４
４，４５の開口面積を制御するものである。この
時ボビン５は、一方の連通穴を閉じる時に他方の
連通穴を開くように作用するもので、つまり入力
ポート１１と出力ポート１２間の連通及びリリー
フポート２１間の連通を交互に切換制御するもの
である。

ボビン５の一端を構成するスプリングホルダー
部５３は絶縁性材料で製造されボビン５に一体的
に結合されている。このスプリングホルダー部５
３は、第２図に示すようにリング状であり、後で
説明する一対のスプリング６１，６２が当接する
６個のホルダー突起５３１をもつ。各ホルダー突
起５３１には各々一つの同心円の弧に相当する外
側突出部５３２と各突起５３１の底部に形成され
た一つの円形突出部５３３が形成されている。そ
してスプリング６１は各突起５３１の外側突出部
５３２の外周部に、他のスプリング６２は円形突
出部５３３の外周部にはめこまれる。

一対のスプリング６１，６２は互いに中心径の
異なるコイルスプリングで、上記したボビン５の
スプリングホルダー部５３と第２ボデイ２に支承
されるリング状スプリングホルダー６３の間に圧
縮状態で組みこまれている。このスプリング６
１，６２により、ボビン５は第１図で左方に常時
付勢され、電磁コイル５１に電流が印加されない
時は、永久磁石メンバー３の本体３１の内部に設
けられたストツパー３４に当接し、その結果ボビ
ン５は第１連通穴４４を閉じ第２連通穴４５を開
く位置に保持される。

なお、両スプリング６１，６２のボビン５のス
プリングホルダー部５３に保持される側の端子は
各々スプリングホルダー部５３に形成された貫通
孔５３２，５３２を通り電磁コイル５１の各端に
ハンダ付け等により接続される。なお、スプリン
グ６１，６２どうし、あるいはスプリング６１，
６２とボデイとの間でシヨート等が生じないよう
スプリング６１，６２はフツ素樹脂等で被覆さ
れ、また各端部は樹脂中に埋設する等で固定され
る。また、両スプリング６１，６２の各他端はス
プリングホルダー６３の孔を貫通延在し、対応タ
ーミナル端子７に接続される。ターミナル端子７
はコネクタ（図示せず）を介して適宜電源の正
極、負極に不々接続される。

なお、永久磁石メンバー３の押さえ３３は第３
図に示す６個の位置決め突起３３１と円状突部３
３２を有する。この位置決め突起３３１の形状、
配列は第２図に示すボビン５のスプリングホルダ
ー部５３と類似している。なお、押さえ３３とス
プリングホルダー部５３の配置関係は相対応する
突起５３１と３３１が軸に対して平行の位置にあ
る。すなわち、中心軸から両者を観るとするとボ
ビン５のスプリングホルダー部５３の各ホルダー
突起５３１は永久磁石メンバー３の押さえ３３の
位置決め突起３３１と重なり合うように観える。

なお、押さえ３３の各位置決め突起３３１の先
端は第２ボデイ２の内周壁面と接し、永久磁石メ
ンバー３を中心鉄心４と同軸位置に保持する。ま
た押さえ３３の円状突部３３２の外側部に第３の
コイルスプリング６４の一端が当接する。このコ
イルスプリング６４の他端は前記スプリングホル
ダー６３の最外側に当接する。このコイルスプリ
ング６４は圧縮された状態で挿入されており、永
久磁石メンバー３を第１ボデイ１の出力ポート１
２の入口に押しつけ保持する作用をする。

次に上記構成よりなる電動式流量比例制御弁の
作用について説明する。電磁コイル５１に入力電
流が印加されていない時は、ボビン５は１対のス
プリング６１，６２により第１図に示す左方に付
勢され、第１連通穴４４を閉じ、第２連通穴４５
を開く位置に保持されている。この状態では入力
ポート１１から入る流体は第１連通穴４４が閉じ
ているので出力ポート１２には流れない。入力ポ
ート１１から入る流体はボデイの内周面と永久磁
石メンバー３の外周面とで形成される空間を通
り、つづいて第１図に示す右方に移動し、永久磁
石メンバー３の押さえ３３の位置決め突起３３１
（第３図）の間の空間を通り、さらにボビン５の
スプリングホルダー部５３の外周部およびスプリ
ングホルダー部５３のホルダー突起５３１間に形
成される空間を通り、次に中心鉄心４の開いてい
る第２連通穴４５を通りリリーフポート２１に流
出する。

ここでボビン５のスプリングホルダー部５３の
ホルダー突起５３１間に形成される空間に流体が
流れ、ホルダー突起５３１に衝突する流体はそれ
だけ少くなる。このため流体の衝突に起因するボ
ビン５の変位は効果的に減少する。さらに、本実
施例では上流部にある押さえ３３により流体の流
れがホルダー突起５３１に衝突しないように案内
されているため、ホルダー突起に衝突する流体は
さらに少くなり、実質的にボビン５には流体の衝
突に起因する異常な動きはない。

次の段階として、電磁コイル５１に入力電流を
印加すると、常時形成される電磁コイル５１の巻
線に直角に横切る永久磁石３２、永久磁石メンバ
ー３、中心鉄心４、ボデイ１，２等を介する閉ル
ープの磁気回路により、周知のフレミング左手の
法則により、第１図に示す右方向に電流値に比例
した力が発生する。従つてボビン５は一対のスプ
リング６１，６２の付勢力に抗して右方向に作動
変位し、その結果、第１連通穴４４を開くと共に
第２連通穴４５を閉じる。第１連通穴４４が開く
と、入力ポート１１の流体は永久磁石メンバー３
の本体３１に設けられた貫通孔３１１を通つて該
本体３１の内部空間に入り、つづいて、中空鉄心
４の開いている第１連通穴４４を通り、該中心鉄
心４の第１室４２に入り出力ポート１２に流出す
る。

一方、第１及び第２連通穴４４，４５は十分な
軸方向に長さを有し、ボビン５の右方変位量に応
答比例して、第１連通穴４４の開口面積が増大
し、第２連通穴４５の開口面積が減少する。この
様にボビン５は入力ポート１１と出力ポート１２
間の連通及びリリーフポート２１間の連通を交互
に切換制御するいわゆる三方向タイプの制御弁と
して作用するものである。

本実施例の電動式流量比例制御弁を、例えば自
動車エンジンの排気ガス浄化システムに於て、入
力ポート１１をエアポンプに連結し、出力ポンプ
１２を排気系に連結し、リリーフポート２１をエ
アクリーナに連結し、更にエンジン温度、エンジ
ン負圧、エンジン回転数に応じた信号を作成発生
するコンピユータ等により電磁コイル５１が入力
電気信号を受けるように構成すれば、周知の二次
空気供給システムの機能を達成することができ
る。

なお、本実施例では、流体の流れの抵抗となる
ボビン５のスプリングホルダー部５３は入力ポー
ト１１とリリーフポート２１の間に存在する。し
かし、スプリングホルダー部５３は実施例の位置
に限られるものではなく、流体の流れる経路のな
かに流体の流れの抵抗となるボビンのスプリング
ホルダー部が存在する場合にはそこに本実施例に
示すスプリングホルダー部を適用することができ
る。

以上、詳述したように、本発明による電動式流
量比例制御弁に於ては、ボビンのスプリングホル
ダー部を少なくとも２個のホルダー突起をもつリ
ング状とし、流体をホルダー突起間に形成された
空間を通して流すこととしたため、ホルダー突起
に衝突する流体はそれだけ減少し、ボビンの異常
作動が効果的に減少し、正常な弁機能が保障され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である電動式流量比例
制御弁の断面図、第２図は第１図に示すボビンの
スプリングホルダー部の正面図、第３図は第１図
に示す永久磁石メンバーの押さえの正面図であ
る。図中符号１は第１ボデイ、２は第２ボデイ、
３は永久磁石メンバー、４は中心鉄心、５はボビ
ン、３３は押さえ、５３はスプリングホルダー部
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力ポート、出力ポートおよびリリーフポー
   トを有するボデイ、 該ボデイ内の軸上に配設された前記入力ポート
   と出力ポートおよび前記入力ポートとリリーフポ
   ートを各々連通する第１連通穴と第２連通穴を有
   する中央部が閉鎖された中空鉄心、 前記鉄心上に摺動可能に配設され、前記第１連
   通穴と第２連通穴の開口面積を相対的に制御する
   ボビン、 前記ボビン上に巻かれた電磁コイル、 前記電磁コイルの巻線に対し直角に磁束が通る
   ように配設された永久磁石メンバー、 前記ボビンを、前記連通穴の一つを閉し他の連
   通穴を開く方向に付勢すると共に、その一端が前
   記電磁コイルの巻線の両端に接続され、他端がタ
   ーミナル端子に接続されて導電材としても作用す
   る一対のスプリングとよりなり、 前記スプリングと当接する前記ボビンのスプリ
   ングホルダー部を少なくとも２個のホルダー突起
   をもつリング状とし、前記入力ポートからリリー
   フポートあるいは入力ポートから出力ポートに流
   れる流体を前記スプリングホルダー部のホルダー
   突起間に形成された空間を通して流すこととした
   ことを特徴とする電動式流量比例制御弁。