JPH06249083A

JPH06249083A - 電動式アクチュエータ

Info

Publication number: JPH06249083A
Application number: JP5039863A
Authority: JP
Inventors: Hiroomi Nemoto; 浩臣根本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-01
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】弁体を有する弁ステムと、弁ステムを動かす
可動体の軸受に摩擦が生じず、弁口の開閉が正確に行な
われるようにすること。【構成】弁本体１８は、排気室２１を有する下部ケー
ス１８ａと、この下部ケース１８ａに対して固定され、
外側にコイル３１を巻装し、中空部に可動体３４を摺動
自由に収容した円筒ケース１８ｂとを具備している。排
気室２１の弁口２２を閉じる弁体２５を有する弁ステム
２４は、軸受２６を挿通して円筒ケース１８ｂ内に伸び
ており、弁ステム２４の先端に磁性材からなるプレート
３７が固定されている。プレート３７の折り曲げ部３７
ａは、可動体３４に形成される凹部３６の大径部３６ａ
に軸の側方向にガタを有して係合している。プレート３
７には、このプレート３７が凹部３６に係合する方向に
補助バネ３９が作用している。コイル３１への通電によ
り可動体３４が磁化されたとき、プレート３７が可動体
３４に吸引されて弁ステム２４と可動体３４が連結され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＥＧＲ弁（exhaust gas
recirculation valve)などにおける電動式アクチュエー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の電動式アクチュエータが使用さ
れる代表的な例は上述のＥＲＧ弁である。このＥＧＲ弁
は、一般的には内燃機関のマニホルドの上部に配設され
るもので、排気室と、排気室の弁口を開閉する電磁弁機
構を有している。すなわち、排気室の弁口は弁ステムの
一端に設けられた弁体で開閉される。また、弁ステムは
排気室を気密に挿通して外側に伸びており、コイルの励
磁によって動作する可動体と結合されている。

【０００３】ＥＧＲ弁はこのように構成されていて、コ
イルの励磁によって弁体が弁口を開閉し、排気ガスの流
通を制御するものである。

【０００４】ところで、ＥＧＲ弁等に使用される電動式
アクチュエータでは、弁ステムの配置と弁体は弁口に対
し精密に組み立てられていて、かつ正確に動作すること
が要求される。そうでないと、弁ステムの傾き等によっ
て弁体が弁口に十分着座しないで、弁体と弁口の間に予
期しない排気ガス漏出路が形成されるおそれがある。ま
た弁体と弁座との接触部の摩耗を生じるおそれも生じ
る。

【０００５】弁を構成する各部材の正確な配置を行なう
ためには、正確な弁ステムの軸受が必要であり、また、
可動体と弁ステムは常に弁口と共通の軸線上に保持され
ていることが望ましい。しかし、このように正確な可動
体と弁ステムの軸受による保持は、可動体および弁ステ
ムとそれぞれの軸受の間が摩擦しやすいため、また、弁
ステムと可動体が一体的に結合されているために非常に
困難である図６は従来の電動式アクチュエータ概要図で
ある。同図について説明すると、弁ステム１は一端に弁
体２を有し、他端に可動体３を有し、これらは一体的に
構成されている。弁体３は、ケース状の弁本体によって
形成される排気室の流通路に設けられた弁座４の弁口５
を開閉する。

【０００６】また、弁ステム１は第１軸受６で軸支さ
れ、可動体３は第２軸受７で軸支される。一般的に電動
式アクチュエータでは、第２軸受７の外側にコイル（図
示せず）配設され、上記可動体３は磁性を有する鉄心で
構成される。そして、コイルに通電して発生する磁力に
より可動体３が動作し、可動体３と一体の弁ステム１が
移動して弁体２が弁口５を開き、または閉じる。

【０００７】上記の電動式アクチュエータでは、弁体２
と弁口５の接触部８、弁ステム１と第１軸受６、可動体
３と第２軸受７の３点軸受構造のため、弁構成部品の組
み立て上の寸法ずれ等による誤差で弁ステム１に軸の側
方への力が作用し、弁が閉じ切らなかったり、各接触部
の摩擦が大になるという不具合が生じやすい。

【０００８】この問題を回避するため、米国特許第５，
０２０，５０５号に開示されるような電動式アクチュエ
ータが知られている。

【０００９】図７はその概要図である。同図について図
６と共通要素に共通符号を付して説明すると、可動体１
３は円筒状に構成されていて、その内周面に、中心に開
口９を有する突出部１０が形成されている。そして、弁
ステム１１の基端に形成される小径部１１ａが開口９内
を隙間１２を介して挿通している。小径部１１ａの先端
部にはストッパ１４が固定され、このストッパ１４と突
出部１０の一側面との間に波板状の弾性体１５が介在さ
れていて、ストッパ１４と突出部１０を離間する方向に
バネ力が作用している。また、このバネ力の作用は、弁
ステム１１の大径部１１ｂとの小径部１１ｂとの間に形
成された肩部１６に突出部１０の一側面が係止すること
により規制されている。

【００１０】図７の電動式アクチュエータでは、弁ステ
ム１１は可動体１３に対して、弾性体１５が伸縮でき、
かつ突出部１０の一側面が肩部１６に当って動きが規制
される範囲で軸方向に自由度を有している。また、弁ス
テム１１は可動体３に対して、小径部１１ａが間隙１２
を介して開口９の周縁によって規制される範囲で軸の側
方向に対する動きの自由度を有している。

【００１１】したがって、可動体１３に対し、軸方向お
よび軸の側方向に一定範囲で移動できる弁ステム１１は
一定の範囲で自由度を有しているので、図６の可動体と
弁ステムとが一体構造のものに比べて、第１、第２の軸
受６、７や接触部８に無理な力が作用せず、円滑な弁の
開閉動体が行なわれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７の構成に
よると、弾性体の経時変化等による押圧力の管理が難し
いという問題がある。また、弁ステムと可動体とは弾性
体を介して結合されるため、動作時に時間的、空間的に
ズレが生じやすいという問題がある。

【００１３】本発明は、可動体と弁ステムとが磁気回路
内に組込まれていることに着目してなされたもので、可
動体が磁化されたときのみ、その磁気吸引力を利用して
可動体と弁ステムを連結することにより、上記の問題点
を解決した電動式アクチュエータを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は流体通路を備えた流体室を有するケースお
よび、このケースに対し固定して設けられる円筒ケース
により構成される弁本体と、前記流体通路に設けられた
弁口を開閉する弁体を有し、上記ケースを挿通して円筒
ケース内に伸長する弁ステムと、上記円筒ケース内に設
けられており、上記円筒ケース外に設けられたコイルに
電流を流して生じる磁力により動作し、上記弁ステムを
駆動する可動体とからなる電動式アクチュエータにおい
て、上記弁ステムは、上記可動体に対し軸方向および軸
の側方向に可動自在な別体で構成され、かつ上記可動体
と上記弁ステムとは磁力による吸引手段で連結される構
成としたことを特徴とする。

【００１５】上記の磁力による吸引手段は、上記弁ステ
ムに固定されていて、上記可動体に吸着される磁性材の
プレートにより構成するとよい。

【００１６】

【作用】コイルに電流が流れないときは可動体が弁ステ
ムを吸引しないので、可動体と弁ステムは分離されてい
て、可動体と弁ステムの軸の側方向の相対的移動量を大
きくとくるこができる。この両者が分離された状態を弁
体が弁口を閉じる着座時としておくことにより、弁ステ
ムと弁体が接触する部位に摩擦などの負荷が生じず、所
期のセット荷重でスムーズに弁口を閉塞できる。また、
可動体が磁化されることで弁ステムは可動体に吸着さ
れ、両者は一体的に連結されるので、この可動体により
弁システムを確実に動作させることができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図を参照して説明す
る。

【００１８】図１は第１実施例に係る電動式アクチュエ
ータの断面図、図２は図１のＡ部の拡大図である。この
電動式アクチュエータは例えば内燃機関のＥＧＲ弁にお
ける排気室の弁口を開閉し、排気ガスの流量を加減する
ために使用される。

【００１９】図１において、ケース状の弁本体１８は下
部ケース１８ａおよび、下部ケース１８ａに対して一体
的に設けられた円筒ケース１８ｂとから構成される。下
部ケース１８ａの内部には、排気ガスの入口１９と出口
２０を有する排気室２１が形成されている。排気室２１
の出口２０には弁口２２を有する弁座２３が装着されて
いて、弁口２２は弁ステム２４の一端に設けられた弁体
２５によって開閉される。

【００２０】下部ケース１８ａの上部と円筒ケース１８
ｂとが接続する部位における弁本体１８の内部には、円
板状の軸受２６が設けられていて、この軸受２６の下部
外周縁が、弁本体１８の内壁に形成された段部２７に係
止されている。弁ステム２４は、この軸受２６の中心部
の軸孔２８を挿通して円筒ケース１８ｂ内に伸長してい
る。

【００２１】軸受２６の下面には可撓性を有するシール
部材２９が装着されていて、その周縁は軸受２６と一緒
に段部２７に係止されている。弁ステム２４はこのシー
ル部材２９を気密に貫いているので、排気室２１はシー
ル部材２９により密閉され、軸孔２８と弁ステム２４と
の間に隙間が生じていも、排気室２１から排気ガスが大
気中に漏出すことがない。

【００２２】円筒フレーム１８ｂの外周には鍔３０が突
設されており、円筒フレーム１８ｂに巻装されたコイル
３１がこの鍔３０で支持されている。コイル３１の外側
を覆うようにハウジング３２が設けられており、ハウジ
ング３２の内周端縁３３が鍔３０の外周に嵌合され、係
止されている。

【００２３】円筒ケース１８ｂの中空部には鉄心によっ
て構成される可動体３４および、この可動体３４を軸方
向に押圧する弁バネ３５が収容されている。円筒ケース
１８ｂの内周面は可動体３４の軸受となっており、可動
体３４は上記の弁バネ３５に押されて円筒ケース１８ａ
内を摺動するとき、弁体２５が弁口２２を閉じる方向に
上記弁ステム２４を押し動かす。一方、コイル３１に電
流が流れて可動体３４が磁化されることにより、この可
動体３４は弁バネ３５を圧縮する方向に移動し、このと
き弁ステム２４は可動体３４に吸引されて移動する（詳
細は後述する）。

【００２４】上記の円筒フレーム１８ａと、可動体３４
と、弁ステム２４と、弁口２２のそれぞれは、共通軸線
上に揃うように配設されている。そして、可動体３４と
弁ステム２４とはこの共通軸線に沿って移動することと
が望ましい。それにより、上述の各部材の間には無理な
負荷が作用せず、したがって摩擦などが生じず、弁体２
５は弁口２２を正確に開閉することができる。

【００２５】しかし、上述のような理想的な配置は現実
には難しく、また可動部材である可動体３４と弁ステム
２４には軸の側方向（横方向）に力が作用し易いもので
ある。そのため、可動体３４と弁ステム２４とが一体構
成であると、可動体３４と円筒ケース１８ｂとの間、弁
ステム２４と軸受２６との間および、弁体２５と弁座２
３の間の各接触部に無理な力が作用し、摩擦が生じる。

【００２６】そこで、本実施例では可動体３４と弁ステ
ム２４が別体とされていて、可動体３４が磁化されてい
ないときは、弁ステム２４は可動体３４に対して軸方向
および軸の側方向に所定の範囲で可動自由であり、可動
体３４が磁化されたときにのみ磁力吸引手段により可動
体３４と弁ステム２４が連結する構成とされている。

【００２７】このため、可動体３４の下端部には大径部
３６ａと小径部３６ｂとが段部３６ｃを介して接続する
２段構造の凹部３６が形成されている。一方、弁ステム
２４の端部には磁性材からなるプレート３７が固着され
ている。プレート３７は円板の外周部を直角に折り曲げ
たカップ形状の断面を有しており、その折り曲げ部３７
ａが凹部３６の大径部３６ａの内側に若干のガタを有し
た状態で嵌っており、かつプレート３７の周縁部が段部
３６ｃと係合するように構成されている。

【００２８】弁ステム２４に対するプレート３７の固定
手段は任意であるが、本実施例ではプレート３７の中心
部に係合孔３８を開設し、この係合孔３８に弁ステム２
４を通したうえ、弁ステム２４に形成した切り欠き部２
４ａに係合孔３８を係止させている。そして、プレート
３７の一側面を補助バネ３９の一端で押している。この
補助バネ３９の他端は軸受２６の上面に設けた受座４０
に係止されている。また、弁ステム２４の端部には帽子
形状の押さえ板４１が溶接等により固着されていて、こ
の押さえ板４１が、プレート３７の補助バネ３９で押さ
れる側と反対の側面を押さえている。このように、プレ
ート３７は補助バネ３９と押え板４１に挾まれて弁ステ
ム２４にしっかりと固定されている。

【００２９】次に作用を説明する。

【００３０】本実施例では、コイル３１に電流が流れて
いないときは可動体３４には磁力が作用せず、したがっ
て、可動体３４は弁バネ３５に押されて円筒ケース１８
ｂ内を図１において下方に移動する。このとき、可動体
３４の軸方向の動きはプレート３７が凹部３６の段部３
６ｃと係合していることにより、このプレート３７を介
して弁ステム２４に伝わる。そして、弁ステム２４の軸
方向の移動により、弁ステム２４と一体の弁体２５が弁
口２２を閉じる。

【００３１】上記のようにして弁を閉じるときは可動体
３４は磁化されていないので、この可動体３４とプレー
ト３７とは分離された状態にあり、補助バネ３９による
弱い押上げ力により、プレート３７は可動体３４の段部
３６ｃで軸方向に軽く接しているだけである。

【００３２】したがって、弁ステム２４に対し、軸の側
方への力が作用したとき、プレート３７と凹部３６と大
径部３６ａとの間に形成されている隙間を介して、この
弁ステム２４は可動体３４と関係なく軸の側方に動くこ
とができ、それにより弁ステム２４には無理な力が作用
せず、弁体２５には弁口２２を正確に閉じるうえで支障
が生じない。

【００３３】一方、コイル３１に電流が流れたときは、
鉄心である可動体３４は磁化されて、弁バネ３５を圧縮
しながら円筒ケース１８ｂ内を図１において上方に移動
する。このとき、可動体３４が磁化されることにより、
磁性材からなるプレート３７が可動体３４に吸引されて
両者は連結される。したがって弁ステム２４も可動体３
４と一体に移動し、弁体２５が弁口２２を開いて排気ガ
スの流れを可能とする。

【００３４】なお、第１実施例において、プレート３７
を押上げている補助バネ３９はなくても構わない。この
補助バネ３９があると、その弾発力でプレート３７は可
動体３４の段部３６ｃと常時接触できるので、弁ステム
２４は可動体３４に追従してスムーズに移動でき、弁体
２５による弁口２２の開閉も滑らかになる。

【００３５】しかし、補助バネ３９がなくても、プレー
ト３７が可動体３４の段部３６ｃと接触していれば、弁
システムは可動体３４に押されて弁体２５が弁口２２を
閉じる方向に移動することができる。また、補助バネ３
９がなくても可動体３４の磁化により、この可動体３４
にプレート３７を吸引させて弁体２５が弁口２２を開く
方向に弁ステム２４を移動させるうえで不具合はない。
なお、ハウジング３２には弁位置センサ４２が設けられ
ている。

【００３６】図３は第２実施例を示す断面図で、図４は
図３のＢ部の拡大図、図５は図３のＢ部の変形例を示す
拡大図である。図３と図４に示す第２実施例では、プレ
ート３７と可動体３４の吸引部の構成が第１実施例と相
異している。

【００３７】第２実施例では、磁性材で構成されるプレ
ート３７の外周の折り曲げ部３７ｂを可動体３４の側に
曲げ形成したカップ形状の断面構造とされている。ま
た、可動体３４の下端面には所定深さの凹部４３が形成
され、さらに下端外周にはプレート３７の折り曲げ部３
７ｂが係合できる環状切欠き部４４が形成されている。
しかも、プレート３７の折り曲げ部３７ｂと環状切欠き
部４４の間には、弁ステム２４が軸の側方に少し移動で
きる程度のガタが形成されている。また、可動体３４の
軸方向の動きは、プレート３７の折り曲げ部３７ｂの端
面が環状切欠き部４４の段部に係合することにより伝達
される構成となっている。

【００３８】第２実施例のその他の構成は第１実施例と
ほぼ同様であり、プレート３７は、その中心部の係合孔
３８が弁ステム２４に形成された切欠き２４ａに係合し
ている。また、弁ステム２４の端部に固定された押さえ
板４５でプレート３７の一側面が押さえられている。プ
レート３７の他側面は、このプレート３７と軸受２６の
間に介在した補助バネ４５によりプレート３７と可動体
３４とが適当の押圧力で常時接触する構成とされてい
る。

【００３９】第２実施例の作用は第１実施例と同じであ
る。すなわち、コイル３１に電流が流れず可動体３４が
磁化されていないときは、プレート３７は可動体３４に
吸着されず、プレート３７の折り曲げ部３７ｂと可動体
３４の環状切欠き部４４の間に形成されるガタを介して
プレート３７は可動体３４と関係なく軸の側方に動け
る。したがって、弁ステム２４に軸の側方の力が作用し
たとき、弁ステム２４はその作用に追従でき、弁体２５
と弁口２２の接触部に無理な力が働かない。

【００４０】またコイル３１に電流が流れて、可動体３
４が磁化されたときは、プレート３７は可動体３４に吸
着され、第１実施例と同様弁ステム２４は可動体３４と
一体に軸方向に動き弁体２５が弁口２２を開くことがで
きる。

【００４１】図５は図４の変形例であり、補助バネ４７
の配置が図４と異なっているが、他の構成は図４と同じ
である。図５の変形例では、可動体３４の端部に形成さ
れた凹部４３の底に補助バネ４７の一端を係止し、補助
バネ４７の他端を弁ステム２４に固着した押さえ板４５
の側面に係止している。

【００４２】したがって、この変形例によると、補助バ
ネ４７の弾発力は、常に可動体３４と弁ステム２４を離
間させる方向に作用するが、これによる弁ステム２４の
動きは弁体２５が弁座２２に接することにより規制され
る。また、可動体３４の他方向の動きは補助バネ４７よ
りも強い弾発力を有する弁バネ３５により規制される。

【００４３】図５の変形例において、補助バネ４７はプ
レート３７が可動体３４に吸引されるときおよび、プレ
ート３７が可動体３４に押されて動くときの急激な動き
に対する緩衝作用として動く。それにより弁体２５によ
る弁口２２の開閉をスムーズに行ない、かつ各接触部の
摩耗を低減できる。

【００４４】なお、上記の各図に示す補助バネ４６、４
７は必ずしもなくても第１実施例と同様所期の作用効果
を達成できる。

【００４５】また、第１、第２実施例では弁ステム２４
と可動体３４とを磁力による吸引手段で連結する具体例
としてプレート３７を用いた例を示したが、このプレー
ト３７の構造や、プレート３７と可動体３４との嵌り合
いの構造などは図示例に限定されない。要は可動体３４
と弁ステム２４が分離されていて、可動体３４が磁化さ
れたときにのみ、その磁力で弁ステム２４が可動体３４
に吸引され両者が連結される構造てあればよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電動式ア
クチュエータによると、可動体と弁ステムは別体とされ
ていて、両者は、可動体が磁化されたときのみ磁気によ
る吸引手段で連結されて動作するので、弾性体を用いた
連結構造に比べて押力の管理が不要となり、メンテナン
スが容易である。また、可動体と弁ステムは磁石により
吸着されて両者間に弾性体が介在しないから可動体の動
きは直に弁ステムに伝わり、両者間に時間的および空間
時のずれが生じず弁口の開閉動作が正確に行なわれると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】図１のＡ部の拡大図である。

【図３】第２実施例の断面図である。

【図４】図３のＢ部の拡大図である。

【図５】図３のＢ部の変形例の拡大図である。

【図６】第１従来例の概要図である。

【図７】第２従来例の概要図である。

【符号の説明】

１８…弁本体、１８ａ…下部ケース、１８ｂ…円筒ケー
ス、２１…排気室、２２…弁口、２３…弁座、２４…弁
ステム、２５…弁体、３１…コイル、３４……可動体、
３５…弁バネ、３６…凹部、３７…プレート、３９…受
座。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通路を備えた流体室を有するケース
および、このケースに対し固定して設けられる円筒ケー
スにより構成される弁本体と、前記流体通路に設けられ
た弁口を開閉する弁体を有し、前記ケースを挿通して円
筒ケース内に伸長する弁ステムと、前記円筒ケース内に
設けられており、前記円筒ケース外に設けられたコイル
に電流を流して生じる磁力により動作して前記弁ステム
を駆動する可動体とからなる電動式アクチュエータにお
いて、前記弁ステムは、前記可動体に対し軸方向および軸の側
方向に可動自在な別体で構成され、かつ前記可動体と前
記弁ステムとは磁力による吸引手段で連結される構成と
したことを特徴とする電動式アクチュエータ。
【請求項２】前記吸引手段は、前記弁ステムに固定さ
れていて、前記可動体に吸着される磁性材のプレートに
より構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動
式アクチュエータ。