JP2000039082A - 電動制御弁装置 - Google Patents
電動制御弁装置Info
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
モータの力をスプリングの力に比べて大きくする必要が
あり、モータの大型化を招いていた。 【解決手段】 バルブシャフトをハウジングに対してバ
ルブが閉弁する方向に付勢するバルブシャフトスプリン
グと、モータシャフトをハウジングに対してバルブが開
弁する方向に付勢するモータシャフトスプリングとを設
け、バルブの閉時に、バルブシャフトとモータシャフト
とが離間可能とした。
Description
ス再循環制御装置に用いられる電動制御弁装置に関する
ものである。
いられる電動式制御弁として、実開昭62−136680号、特
開平2−238162号公報がある。排ガス再循環制御弁は、
閉弁時に排気ガスの圧力を受けると共に、着座面に付着
するデポジットや、軸受け部に付着するデポジット等に
抗して弁が確実に動作して、排ガスの再循環が確実に制
御されるようにするために、所定以上の開、閉弁力と締
切力を必要とし、同時に制御性より求められる早い応答
性を確保しなければならない。また、大量に生産する上
で制御弁の組み立て時に於いても容易な組み立て性を有
する構造としなければならない。
種類のものがあり、その1つは押式制御弁(バルブを押
して開く)で、もう1つは引上げ式制御弁(バルブを引
っ張って開く)である。図8に押式制御弁の一例として
実開昭62−136680号公報に示されたものと類似のものを
示す。図に於いてハウジング1は、エンジンの排気系
(図示していない)に連通する入力ポート2と、エンジ
ンの吸気系(図示していない)に連通する出力ポート
3、還流通路4を有する。バルブシート6は、還流通路4
内に圧入されている。9は軸受けであるブッシュ、8は
ブッシュへのデポジット進入防止の為のホルダであり、
バルブシート6と同一軸上でハウジング1との間に挟ま
れている。
するよう配置され、バルブシャフト7にカシメ構造等に
より固定される。バルブシャフト7はブッシュ9を貫通
しその他端にはスプリングホルダ10をかしめ構造等にて
固定している。12はスプリングAでありスプリングホル
ダA10とハウジング1間にバルブ5が閉弁方向に付勢す
るよう縮設されている。20は、ステッピングモータ本体
であり取り付けネジ46により軸心が一致するようにハウ
ジング1に取り付けられている。23はコイルで、24
はヨークである。39はリード線でありコイル23と電気
的に接続されている。31はマグネット、32はマグネット
31を保持し内周部にモータシャフト33のネジ部33a と勘
合するネジ部32a を形成するロータ。33はロータ32の
回転をネジ部32a ,33a により直線運動に変換され往復
動するモータシャフト、34はモータシャフト33に圧入さ
れたストッパピン、41はモータシャフト33の軸受け作用
及び、D穴による回転防止作用をするモータブッシュで
ある。
フト33の先端は球状に加工された接触部38を有し、
バルブシャフト7と接触している。37はモータシャフ
ト33の端部とモータハウジング21の間に設けられた
渦巻きばねであり、常時モータシャフト33を引き込む
(図に向かって右方向に移動させる)ように回転力を与
え、かつ、その回転力は通電時のモータトルクに対して
十分小さく、非通電時のそれよりも大きくなるようにな
されている。この力の関係を図9に示す。図9の横軸は
弁位置を、縦軸はシャフトにかかる力に換算したスプリ
ングとモータの力を示している。
(閉弁)が確保されている。しかしその為モータによる
開弁動作時には、2つのバネ力に同時に抗して動作する
構成となっており、特に全開付近での負荷が大きく、電
動モータ特にステッパモータの発生トルクが少ない場合
に於いては、過負荷による脱調現象(ステッパモータで
はその制御を駆動パルス数によるオープンループ制御で
行っている為、駆動パルス数と実際の回転ステップ数が
ずれる脱調現象が発生すると制御が正しく行われな
い。)が発生しやすくなる。その為、全開付近での負荷
を基準にモータ駆動スピード、モータパワーを決定しな
ければならず、また、応答性の低下を防止するためにも
必然的にパワーの大きい大型モータを選定する必要があ
る。
よって閉弁されるが、バルブシャフト7がブッシュ9に
付着したデポジット(図示せず)などにより、動作しに
くくなってもモータの駆動力を閉弁の為に使用すること
が出来ないと言う不都合がある。
弁の例を説明する。図10は特開平2−238162号公報に
示されたものと類似の引上げ式制御弁構造である。バル
ブシャフト7とモータシャフト33との間にスプリング
50を設け、モータシャフト33からの駆動力をバルブ
シャフト7に伝達する為に、スプリング50に初期荷重
を与えるようバルブシャフト7とモータシャフト33の
最大離間距離を規制する構造(スプリングホルダ10)
を有しており、そのため大きいスペースを必要としてい
る。この為、その構成が複雑で制御弁の組み立て時に上
方からの積立式組み立て方式がとれず特別な組み立て手
順が必要となる。また締切力の確保は、バルブ5の着座
後さらにモータシャフト33を駆動することにより、ス
プリング50を圧縮して確保する為、モータ20は弁の
締切力以上の駆動力を必要とし当然大型となっていた。
置は以上のように構成されているので、次のような問題
がある。押式制御弁においては 1.バルブの閉弁力より大きい駆動力を有するモータを
必要とするためモータの小型化が困難である。 2.閉弁力がスプリングのみに頼っており、デポジット
の付着による弁の動作不良が生じ易い。
り大きいモータ駆動力を要するため、モータの小型化が
困難である。 4.バルブシャフトとモータシャフトの締結構造が複雑
で組立性に劣る。 5.バルブシャフトとモータシャフトの間に、与圧のた
めのバイアススプリングを配置するため、バルブの前長
が長くなり大型となる。
めになされたものであり、電動制御弁において、弁を開
くに要する電動機の力が、弁の閉めきり力より小さくて
すむ制御弁の構造を得ることを目的とする。
の締結作業が容易に行えるシャフト締結構造を得ること
を目的とする。
弁装置は、バルブを動かすバルブシャフトと、このバル
ブシャフトと別体に設けられ、このバルブシャフトを駆
動するモータシャフトと、バルブシャフト及びモータシ
ャフトを摺動可能に支承するハウジングと、バルブシャ
フトをハウジングに対してバルブが閉弁する方向に付勢
するバルブシャフトスプリングと、モータシャフトをハ
ウジングに対してバルブが開弁する方向に付勢するモー
タシャフトスプリングとを設け、バルブの閉時に、バル
ブシャフトとモータシャフトとが離間可能なものであ
る。
このバルブシャフトと別体に設けられ、このバルブシャ
フトを駆動するモータシャフトと、バルブシャフトをバ
ルブが閉弁する方向に付勢するバルブシャフトスプリン
グと、バルブシャフトとモータシャフトとを所定の遊び
を有するように連結する連結手段とを設けたものであ
る。
あるものである。
このバルブシャフトと別体に設けられ、このバルブシャ
フトを駆動するモータシャフトと、バルブシャフトをバ
ルブが閉弁する方向に付勢するバルブシャフトスプリン
グと、バルブシャフトとモータシャフトとを締結する締
結手段を設け、バルブ本体にモータ本体を組み付け後に
電動モータを駆動してバルブシャフトとモータシャフト
とを締結手段により締結するものである。
形態1を図1について説明する。図1は、押式電動制御
弁装置であるステッパモータ駆動式排気ガス再循環制御
弁の内部構造図である。図に於いて従来と同一番号は同
一又は相当品を示す。14はモータ及び弁本体の冷却を
行う水冷通路である。バルブシート6は、還流通路4a内
に圧入されロールピン13にて抜け止めを行っている。9
は軸受けであるブッシュ、8はブッシュへのデポジット
進入防止の為のホルダであり、バルブシートと同一軸上
でハウジング1との間に挟まれている。5はバルブであ
り、バルブシート6に当接するよう配置されバルブシャ
フト7にカシメ構造により固定される。バルブシャフト
7はブッシュ9を貫通、その他端にはスプリングホルダ
A10及びワッシャ13をかしめ構造にて固定している。12
はスプリングAでありスプリングホルダA10とハウジン
グ1間にバルブ5が閉弁方向に付勢するよう縮設されて
いる。
付けネジ46により軸心が一致するようにハウジング1に
取り付けられている。22はボビンでありコイル23が巻き
付けられ、外周に磁路を設けるヨークA24、ヨークB25
が設けられる。29はターミナルでありコイル23と電気的
に接続されておりモータハウジング21とコネクタ部を形
成する。27は2つのコイル部を磁気的に遮蔽するプレー
トA、26はモータハウジング21が外装成形される時にコ
イル部内周に樹脂が流れ込むのを防止するプレートBで
ある。
し内周部にモータシャフト33のネジ部33a と勘合するネ
ジ部32a 及びモータシャフトの軸方向ストッパ32b を形
成するロータ、30はロータ32両端に装着されるベアリン
グ。28はベアリング側圧用の板バネ。33はロータ32の回
転をネジ部32a ,33a により直線運動に変換され往復動
するモータシャフト、34はモータシャフト33に圧入され
たストッパピン、41はモータシャフト33の軸受け作用及
び、D穴による回転防止作用をするモータブッシュであ
る。
グ1との間に配置されたモータホルダでありベアリング
30及び、モータブッシュ41を保持する。モータシャフト
33の先端には、スプリングホルダB42及び、ジョイント
43がカシメ構造により固定されている。44はスプリング
Bであり、スプリングホルダB42とモータホルダ40間に
バルブ5が開弁する方向に付勢するよう縮設されてい
る。
位置に対応した力を示す。図1、図2では、まずバルブ
の全閉状態からスタートする場合、開弁動作時は、ター
ミナル29にコントロールユニット(図示せず)から送ら
れたパルス状の電圧により、マグネット31を含むロータ
32がステップ状に開弁方向回転を行う。この時送信パル
ス数とステップ数は一致しており正確なオープンループ
制御が行える。このステップ状の回転をロータ32のネジ
部32a とモータシャフト33のネジ部33a により直線運動
に変換し、モータシャフトは開弁方向(図示下方)に移
動する。この時モータシャフト33はスプリングB44の力
によってその移動を補助される。そして移動が進みジョ
イント43とスプリングホルダA10が当接した瞬間スプリ
ングA12の力が加わるためモータの移動に必要な力は、
両スプリングの差となる。その後の移動では、両スプリ
ングのバネ定数を加えた荷重分増加する事となる。
ーミナル29にコントロールユニット(図示せず)から送
られたパルス状の電圧により、マグネット31を含むロー
タ32がステップ状に閉弁方向回転を行う。そして閉弁が
進みジョイント43とスプリングホルダ10が離れた瞬間に
モータシャフト33にはスプリングB44の荷重が加わり、
バルブ5には、締切力としてのスプリングA荷重が加わ
る事となる。上記作動状態を具体的数値で一例を示す
と、図2においてスプリングの設定は開弁位置を基準と
して設定し、スプリングA12においては、セット位置に
おける荷重を2Kgf 、バネ定数を0.05kgf/mm、スプリン
グB44においては、セット位置における荷重を1.2Kgf、
バネ定数を0.05kgf/mm、モータシャフト起動から開弁に
至るストロークを1mm、開弁してから全開に至るストロ
ークを4.5mm とすると、図2に示す様にモータに加わる
最大の荷重はモータ駆動開始点及び全開点が等しく1.25
Kgf となる。一方、バルブの締切力は、スプリングA12
のセット位置における荷重に等しく、2Kgf である。
44が無い場合)では、図2と同一の締切力を得る為には
スプリングA12の荷重条件は同じであるからモータの必
要力は、最大時(バルブ全開時)2.225Kgfとなりその差
は歴然である。
図3について説明する。実施の形態2は押式又は引き上
げ式の電動制御弁に適応するものであるが、図3では、
押式電動制御弁装置を示す。ステッパモータ駆動の排気
ガス再循環制御弁の内部構造図である。前記した実施例
1に両シャフトを連結する手段を追加した物であり、同
一または相当部分には同一符号を付して説明を省略す
る。82はモータシャフト33とバルブシャフト7とを
連結する連結手段であり、具体例としては止めピン等を
用いればよい。
開弁動作時は実施例1と同様でありその動作の説明は省
略する。一方バルブ閉弁動作時は、全開から弁着座位置
までの通常の閉弁動作は実施例1と同様であるが、ブッ
シュ9とバルブシャフト7間へのデポジットの侵入によ
りバルブシャフト7の摺動動作不良時には、モータシャ
フト33とバルブシャフト7とが連結手段82によって連結
されているのでモータ駆動力による強制閉弁が可能とな
り、スプリング力のみによる閉弁力不足を補う事が出来
る。又、弁の全閉後はモータの駆動力によって弁がさら
に強く弁座に押し付けられる。
図4ないし図7について説明する。図4は、電動制御弁
装置であるステッパモータ駆動式排気ガス再循環制御弁
の内部構造図である。前記した実施例2のものと同一ま
たは相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本
実施例に於いては、バルブ5の開弁方向が引き上げ方向
で示しているので、バルブシート6、バルブ5、スプリ
ングA12のセット方向が図3とは逆向きとなっている。
また、スプリングホルダ10の固定にはスナップリング53
が用いられている。ステッパモータ20についても、開弁
方向が引き上げ方向となっているため、モータシャフト
33に設けられたストッパピン34が上端部に設けられてい
る。
結部は、スナップフィット構造となっており図5は図4
の断面HHの拡大図、図6は締結部の分解斜視図であ
り、図に於いて、モータシャフト33下端の両側に設けら
れた切り欠き部33cにより締結穴33bに貫通した貫通穴
33dが設けられている。締結穴33bには、バイアススプ
リング50及び、ワッシャ51が挿入されており、クリップ
52を切り欠き部33cに装着したときに締結穴内部に突設
した突部52aにより保持されている。
とき、クリップの締結部端面52bと切り欠き部33cがク
リップ33の外周部たわみによるスプリング力によって圧
接されている。また、クリップ52のモータシャフト33へ
の装着は図5において左方向から装着し、まずクリップ
の装着斜部52cをモータシャフト33の角部33gに押しつ
けクリップ52を開きながら押し込むそしてクリップ52の
角部52gがモータシャフトの反対方向角部33eを越えた
時クリップ52が閉じ同時に凸部52aが干渉穴33dに装着
されモータシャフト33からの離脱を防止している。
ステップモータ本体20とバルブ部との組み付け後に、モ
ータを駆動することによる押しつけ力により、バルブシ
ャフト7とモータシャフト33の締結穴33b を勘合させ
る。モータシャフト33にはワッシャ51、クリップ52がバ
イアスバネ50を圧縮して装着されており、モータ駆動に
よってバルブシャフト7の先端に設けられた円錐部7a
が、クリップ52の突部52aを外周方向に押し広げワッシ
ャ51を介してバイアススプリング50をさらに圧縮する事
により円錐部7aを乗り越えバルブシャフト7の溝部7bに
勘合し締結が完了する。
52d が外周部支点52h を中心に拡大、曲げ部52e の曲げ
角度が縮小する方向に変形するためクリップ52の鍵部52
f側端が開く方向に変形する。しかし、鍵部52f がモー
タシャフトの外周面33f に当接しクリップ52が右方向に
離脱することを防止している。また、凸部52a のバルブ
シャフト7当接部52j は直線状でなく凹円弧状に切り欠
いているのでバルブシャフト7による凸部52a 拡張時に
鍵部52f 側端が開く事により両凸部52a の端面が平行で
なくなる事によるクリップ52を右方向に移動させる分力
を発生しない。
シャフト33の引き上げ力は、切り欠き部端部33e よりク
リップ52の勘合部52c に伝達され凸部52a からバルブシ
ャフト7の溝部7bの端面7cに伝達されバルブを開弁させ
る。閉弁時には、モータシャフト33が下降する事により
スプリングA12の力によってスプリングホルダ10を介し
てバルブシャフト7を閉弁させる。そしてバルブ5がバ
ルブシート6に着座した閉弁後はバイアススプリング50
を圧縮しながらモータシャフト33に設けられたストッパ
ピン34とロータ32のストッパ面32b が当接して停止す
る。このオーバストロークは、バルブシャフト7切り欠
き部7b厚さとクリップ厚さ、およびクリップ厚さとモー
タシャフト33切り欠き部33c 厚さにより設けられてい
る。
形態4であり、締結部構造のみ拡大して記載する。図に
おいて33はモータシャフト、33b は締結穴、33g は締結
穴33b 内部に設けられた締結部。7はバルブシャフト、
7bはバルブシャフト外周部に設けられた溝部。50はバイ
アスバネ、51はワッシャ。60はC形状をしたリングであ
り切り欠き60a を有し全体にバネ性を有する。
テップモータ本体20とバルブ部との組み付け時は、モー
タによる押しつけ力により、バルブシャフト7とモータ
シャフト33の締結穴33b を勘合させる。モータシャフト
33にはワッシャ51、リング60がバイアスバネ50を圧縮し
て装着されており、モータ駆動によってバルブシャフト
7の先端に設けられた円錐部7aが、リング60の内周部60
b を外周方向に押し広げワッシャ51を介してバイアスス
プリング50をさらに圧縮する事により円錐部7aを乗り越
えバルブシャフト7の溝部7bに勘合し締結が完了する。
この時、リング60の拡張は溝部33g によって許容さ
れ、リング60の内周部60b と溝部7bはリング60のバネ力
によって圧接される。
態4のモータシャフト33とバルブシャフト7の形状、構
成はそれぞれ逆であってもよく同様の効果を得る事が出
来る。
式制御弁装置はその駆動源としてステッパモータを使用
しているがその他の回転式電動モータでもよく、またリ
ニヤソレノイド等の直接往復作動する電動駆動装置であ
ってもよい。
ブシャフトをバルブが閉弁する方向に付勢するバルブシ
ャフトスプリングと、バルブシャフトとモータシャフト
との間に設けられ、バルブの閉弁時にバルブシャフトを
バルブが閉弁する方向に付勢するバイアススプリングと
を設けたので、バルブシャフトスプリングとバイアスス
プリングの付勢力とをバルブの閉弁力に用いることがで
き、バルブの閉弁力を大きくすることができる。
を所定の遊びを有するように連結する連結手段を設けた
ので、バルブシャフトとモータシャフトとの大きなずれ
を防止できたり、バルブ閉方向に付勢するバイアススプ
リングを所定の遊び分だけ弾性変形させることができ、
その付勢力によりバルブの閉弁力を大きくすることがで
きる。
組立が容易なものである。
を締結する締結手段を備え、バルブ本体にモータ本体を
組み付け後に電動モータを駆動してバルブシャフトとモ
ータシャフトとを締結手段により締結するので、バルブ
シャフトとモータシャフトとの組み付けが容易となり、
装置の製造コストを低減できる。
装置の内部構造図である。
表す説明図である。
装置の内部構造図である。
装置の内部構造図である。
ある。
る。
る。
造図である。
溝部、12 スプリングA、20 ステップモータ、33 モ
ータシャフト、33b 締結穴、33c 切り欠き部、33d
干渉穴、 33g 締結溝、44 スプリングB、50 バ
イアススプリング、52 クリップ、52c 勘合部、52d
クリップ外周部、52f 鍵部、52j 当接部、60 リング
Claims (4)
- 【請求項1】 電動モータを駆動源としてバルブの開閉
を行う電動制御弁装置であって、 バルブを動かすバル
ブシャフトと、 このバルブシャフトと別体に設けら
れ、このバルブシャフトを駆動するモータシャフトと、 前記バルブシャフト及び前記モータシャフトを摺動可能
に支承するハウジングと、 前記バルブシャフトを前記
ハウジングに対してバルブが閉弁する方向に付勢するバ
ルブシャフトスプリングと、 前記モータシャフトを前
記ハウジングに対してバルブが開弁する方向に付勢する
モータシャフトスプリングとを備え、 前記バルブの閉時に、前記バルブシャフトと前記モータ
シャフトとが離間可能なことを特徴とする電動制御弁装
置。 - 【請求項2】 電動モータを駆動源としてバルブの開閉
を行う電動制御弁装置であって、 バルブを動かすバル
ブシャフトと、 このバルブシャフトと別体に設けら
れ、このバルブシャフトを駆動するモータシャフトと、
前記バルブシャフトをバルブが閉弁する方向に付勢す
るバルブシャフトスプリングと、 前記バルブシャフトとモータシャフトとを所定の遊びを
有するように連結する連結手段とを備えた電動制御弁装
置。 - 【請求項3】 連結手段はスナップフィット構造である
ことを特徴とする請求項2記載の電動制御弁装置。 - 【請求項4】 電動モータを駆動源としてバルブの開閉
を行う電動制御弁装置であって、 バルブを動かすバル
ブシャフトと、 このバルブシャフトと別体に設けら
れ、このバルブシャフトを駆動するモータシャフトと、
前記バルブシャフトをバルブが閉弁する方向に付勢す
るバルブシャフトスプリングと、 前記バルブシャフトと前記モータシャフトとを締結する
締結手段を備え、バルブ本体にモータ本体を組み付け後
に電動モータを駆動して前記バルブシャフトと前記モー
タシャフトとを前記締結手段により締結することを特徴
とする電動制御弁装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20742399A JP3371856B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 電動制御弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20742399A JP3371856B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 電動制御弁装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5167894A Division JP2978677B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 電動制御弁装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000039082A true JP2000039082A (ja) | 2000-02-08 |
JP3371856B2 JP3371856B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=16539519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20742399A Expired - Lifetime JP3371856B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 電動制御弁装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3371856B2 (ja) |
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