JP2003262283A

JP2003262283A - 空気制御弁

Info

Publication number: JP2003262283A
Application number: JP2002064073A
Authority: JP
Inventors: Akira Furukawa; 晃古川; Doshi Imai; 動志今井; Yuichiro Miura; 雄一郎三浦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】グリスや異物等の飛散を防止することによっ
て、異物咬み込みによるバルブロックを防止する空気制
御弁を提供すること。【解決手段】空気制御弁１は、ケース体１０と、リード
逃げ室１１、コイル室１２、マグネット室１４、ホルダ
室２０とを備えて構成する。コイル室１２にステップモ
ータ１７を配置して、ステップモータ１７の駆動により
ロータ１６を回転させて、弁軸１８を軸方向に移動可能
に構成する。弁軸１８の一端には、弁体２１を装着し、
弁体２１が弁座７に対して接近・離隔することによって
バイパス通路５ｂ内に流入する空気量を調整する。一
方、ケース体１１には、中間壁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
にそれぞれ連通孔２３、２４、２５を設けることによっ
て圧力差の発生によってバルブ室４から流入する空気
を、ホルダ室２０、コイル室１２、リード逃げ室１１、
マグネット室１４に流通可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの駆動で弁
軸を軸方向に移動して弁体を弁座から接近・離隔するこ
とによって空気の通気量を制御する空気制御弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、スロットルボディに向か
って、制御された空気量を送給する空気制御弁は、ステ
ップモータを備え、ステップモータの駆動により弁軸を
移動することによって弁体の位置を調整するように構成
していた。

【０００３】つまり、上記の空気制御弁３１は、図４に
示すように、スロットルボディ３内に配置された弁座７
に向かって進退可能に配置する弁体３２と弁体３２から
弁座７の反対側に延設する弁軸３３とを備えている。弁
体３２は、スロットルボディ３のバルブ室４と通じるホ
ルダ室３４内に配置され、弁軸３３はホルダ室３４から
ステップモータ３６を構成するコイル室３５内に延設さ
れている。ホルダ室３４とコイル室３５とはケース体４
０で囲まれるとともに、お互いに壁体４１で遮られてい
る。ステップモータ３６は、弁軸３３に螺合するロータ
３７とロータ３７の周りに装着するマグネット３８と、
マグネット３８の周りを囲うコイル３９とを備えて構成
されている。

【０００４】そして、ステップモータ３６を駆動する
と、つまりコイル３９を通電することによってマグネッ
ト３８とロータ３７との間に磁気回路が形成され、それ
によってロータ３７が回転される。ロータ３７と弁軸３
３とは、ねじで結合していることから、ロータ３７の回
転により弁軸３３が左右方向に移動して弁体３２を、弁
座７に対して接近・離隔する方向に移動させることとな
る。コイル３９に流れる電流を制御することによって、
ロータ３７の回転を制御することができ、それによって
弁体３２の位置を制御することができる。従って弁体３
２が弁座７から離れる位置によってスロットル弁８の上
流側からバルブ室４内に流れる空気量を調整することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に記載さ
れた空気制御弁３１は、ホルダ室３４とコイル室３５と
は、壁体４１で遮蔽されていることから、スロットル弁
８の上流通路５ａ及び下流通路５ｃ相当部で圧力急変が
生じると、上流通路５ａないし下流通路５ｃと、コイル
室３５及びリード逃げ室４２との間で圧力差が生じ、バ
ルブ室４を通ってホルダ室３４に入りこんだ空気は、空
気制御弁内３１の弁軸３３の周りの隙間からコイル室３
５内に入り込むことになる。

【０００６】一方、弁軸３３とロータ３７とは、ねじの
回転をスムーズにするためにグリスやオイルが塗布され
ている。圧力の急変で弁軸３３の周りを通ってきた空気
は、グリス又はオイルを飛散させることとなってグリス
やオイルの膜をはがすこととなり、ロータ３７や弁軸３
３等の寿命劣化につながっていた。又、ねじの噛み合い
による摩耗粉やごみ等の異物が飛散してベアリングまた
は弁軸３３のねじ部に咬み込むことによって、バルブロ
ックというトラブルを発生させる要因となっていた。

【０００７】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、ロータや弁軸のねじ部に塗布されたグリスやオイル
を飛散することによる関係部位の寿命劣化の防止、又ね
じの噛み合いにより発生する摩耗粉やごみがねじ部やベ
アリング内に噛み込むことによって生じるバルブロック
を防止できる空気制御弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る空気制御弁
は、上述の課題を解決するために、以下のように構成す
るものである。すなわち、請求項１記載の発明によれ
ば、空気制御弁は、ケース体内に形成されてステップモ
ータを構成するコイル室と、空気量を制御するために移
動可能な弁体を支持するホルダ室と、弁体から延設して
コイル室とホルダ室内を挿通する弁軸と、弁体における
コイル室と反対側に配置するリード逃げ室とを備えてい
る。又、コイル室とホルダ室、コイル室とリード逃げ室
にはそれぞれ連通孔が形成されている。

【０００９】そして、ステップモータの駆動により、ス
テップモータ内のロータを回転させてロータに螺合する
弁軸を軸方向に移動させることによって、ホルダ室内に
配置された弁体を左右方向に移動可能に構成するととも
に、ステップモータに流す電流を制御することによっ
て、弁体の弁座からの移動量を制御することができ、こ
れによって、例えば、スロットル弁の上流側から下流側
に流れる空気量を調整することができる。

【００１０】この際、ホルダ室内の圧力が急変すると、
空気通路内に圧力差が生じ、空気制御弁におけるホルダ
室内の空気は、ホルダ室とコイル室とを連通する連通孔
を通ってコイル室に入り、さらにコイル室から連通孔を
通ってリード逃げ室に流れることになるから、弁軸の周
りの隙間からコイル室内に入る空気は極めて少なくな
り、ねじ部に塗布されたグリスやオイル又はねじの噛み
合いによって発生する異物やゴミ等を飛散させにくくな
る。これによって、グリスやオイルが塗布された部位を
保護することができ、弁軸やロータ等の部品の長寿命化
を図ることができるとともに、摩耗粉等の異物を飛散さ
せることもないから、異物の咬み込み等によるバルブロ
ックを防止できる。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、コイル室内
に流入した空気は、マグネット室内にも連通孔を介して
流入することから、マグネット室内に圧力差が生じるこ
となく、マグネット室内に配置されているベアリング内
のグリスの飛散及びベアリング内への異物の咬み込み等
を防止することができる。

【００１２】請求項３記載の発明によれば、空気制御弁
は、ケース体内に形成されてステップモータを構成する
コイル室と、空気量を制御するために移動可能な弁体を
支持するホルダ室と、弁体から延設して前記ホルダ室と
前記コイル室内とを挿通する弁軸とを備えている。ま
た、弁軸はホルダ室内においてシール部材でシールされ
ている。

【００１３】そして、請求項１記載の発明と同様に、コ
イル室内に配置されたステップモータの駆動により、ス
テップモータ内のロータを回転させてロータに螺合する
弁軸を軸方向に移動させることによって、ホルダ室内に
配置された弁体を左右方向に移動可能に構成するととも
に、ステップモータに流す電流を制御することによっ
て、弁体の移動量を制御することができ、これによっ
て、例えば、スロットル弁の上流側から下流側に流れる
空気量を調整することができる。

【００１４】この際、弁軸はシール部材でシールされて
いることから、ホルダ室からコイル室へ流れようとする
空気は、シール部材で遮蔽されてコイル室には浸入する
ことができない。従って、ねじ部材に塗布されていたグ
リスやオイルの飛散あるいはねじ部の噛み合いにより発
生する異物やゴミ等の飛散による咬み込みを発生するこ
となくロータや弁軸の長寿命化を図ることができるとと
もに、バルブロック発生の防止を図ることができる。

【００１５】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の空気制御弁において、コイル室には、大気と連通す
る大気連通孔を形成していることから、ステップモータ
の駆動により発生する熱を大気連通孔から逃がすことが
でき、発熱によるコイル室内の膨張を防止することがで
きる。これによって、安定した空気制御を行なうことが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】第１の実施形態における空気制御弁１は、
図１に示すように、スロットル弁８の通路５の途中に配
置してスロットル弁８の上流通路５ａからバイパス通路
５ｂを介して下流通路５ｃに導入する空気量を調整する
ものであり、中空状のケース体１０と、ケース体１０内
の一端に配置するリード逃げ室１１と、リード逃げ室１
１に隣接するコイル室１２と、コイル室１２に中間壁１
０ａを介して隣接するホルダ室２０との各室を備えて構
成され、ケース体１０をスロットルボディ３のバルブ室
４に装着するように配置している。

【００１８】コイル室１２には、電流を流すことにより
通電する筒状のコイル１３を設けるとともに、コイル１
３の内部にマグネット室１４を設けて円筒状のマグネッ
ト１５を収納している。マグネット１５の内部には、内
周面にねじリード１６ａを形成するロータ１６がマグネ
ット１５とともに回転可能に配置されている。さらに、
ロータ１６は、外周面にねじリード１８ａを形成する弁
軸１８にねじリード１６ａで螺合可能に配置され、ロー
タ１６の回転により弁軸１８を左右方向に移動可能にし
ている。なお、コイル１３、マグネット１５、ロータ１
６でステップモータ１７を構成する。

【００１９】弁軸１８は一端をリード逃げ室１１に挿入
可能に配置し、多端にバルブ室４内に配置する弁体２１
を取り付けている。弁体２１には一端が開口された筒状
の弁体ホルダ２２を取り付け、ホルダ室２０を囲うよう
に配置されている。ホルダ室２０とコイル室１３との間
に形成される中間壁１０ａには、ホルダ室２０とコイル
室１３とを連通する第１の連通孔２３が形成され、コイ
ル室１３とリード逃げ室１１との間に形成される中間壁
１０ｂには、コイル室１３とリード逃げ室１１とを連通
する第２の連通孔２４が形成されている。さらに、コイ
ル室１３とマグネット室１４との間に形成される中間壁
１０ｃには、コイル室１３とマグネット室１４を連通す
る第３の連通孔２５が形成されている。この連通孔２
３、２４、２５を形成することによって、ホルダ室２０
からコイル室１３内に入り込む空気は、第１の連通孔２
３を通り、さらにコイル室１３から、一方では第２の連
通孔２４を通ってリード逃げ室１１内に流入し、他方で
は、第３の流通孔２５を通ってマグネット室１４に流入
可能としている。

【００２０】一方、スロットルボディ３には、空気の通
路５からバルブ室４との間に、空気制御弁１の弁体２１
に対向する位置に弁座７が設けられ、スロットル弁８の
上流通路５ａからバイパス通路５ｂを通ってスロットル
弁８の下流通路５ｃに導入する空気量を調整している。

【００２１】バイパス通路５ｂから送り込まれる空気量
は、弁体２１が弁座７に対して接近したり離隔したりし
てその開口量を調整することによって制御される。

【００２２】なお、コイル室１３内で構成されるステッ
プモータ１７は、図２に示すように、コイル１３に流れ
る磁束によって交互にＮ極・Ｓ極を周方向に形成し、コ
イル１３への通電方向を交互に行なうことによって、マ
グネット１５の周方向に形成するＮ極・Ｓ極を順次移動
させてマグネット１５を回転する。マグネット１５の回
転に伴ってロータ１６を回転させることによって弁軸１
８を軸方向に移動することとなる。そして、コイル１３
に流れる電流を制御することによって、ロータ１６の回
転を制御することとなって、弁軸１８及び弁体２１の軸
方向への移動量を調整することができる。このステップ
モータ１７は、具体的には、例えば、パーマネントマグ
ネットタイプやハイブリットタイプのものが使用され
る。

【００２３】次に、上記のように構成された空気制御弁
１の作用について説明する。

【００２４】空気制御弁１は、コイル１３に電流を流し
て通電させることによって、マグネット１５及びロータ
１６を回転させる。ロータ１６の回転によって、ロータ
１６のねじリード１６ａが、螺合する弁軸１８のねじリ
ード１８ａの周りを回転することとなり、左右方向に移
動が規制されているロータ１６に対して、弁軸１８が軸
方向に移動される。

【００２５】弁軸１８の軸方向の移動によって、弁軸１
８に連結する弁体２１が、スロットルボディ３内に形成
された弁座７に対して接近・離隔して、スロットル弁８
の上流通路５ａ側からバルブ室４内のバイパス通路５ｂ
に流入する空気量を調整することとなる。

【００２６】この際、スロットル弁８の急開切替え時に
おいて、スロットル弁８の下流通路５ｃ側に圧力差が生
じて、バルブ室４内に空気が流れ込むと、この空気は、
ホルダ室２０からコイル室１２側に向かって流れること
となる。そして、ホルダ室２０から第１の連通孔２３を
通ってコイル室１２に流れ、さらに一部の空気はコイル
室１２から第２の連通孔２４を通ってリード逃げ室１１
に流入し、別の空気はコイル室１２から第３の連通孔２
５を通って、マグネット室１４に流入することとなる。

【００２７】これによって、空気制御弁１の各室内の空
気は同等の圧力となって、一部に集中して流れ込むこと
がない。つまり、弁軸１８には、ロータ１６とのねじ結
合によるグリスやオイルが塗布され、又、マグネット室
にはコイルに対して回動可能なマグネットがベアリング
１９で支持されることから、ベアリング１９にグリスが
塗布されている。従って、圧力差が発生することによっ
て、急な流れによる空気は、弁軸１８の周りに入り込ん
だり、又マグネット室１４内に入り込んだりしてグリス
やオイルあるいは異物を飛散させることとなるが、空気
制御弁１内に流れ込んだ空気がすべて同圧となっている
ことから、圧力差による勢いのある空気は弁軸１８の周
りあるいはマグネット室１４内に入り込まない。よって
グリスやオイルあるいは異物の飛散を防止することがで
きる。グリスやオイルあるいは異物の飛散がないことか
ら、ねじ部分において、異物の咬み合いによるバルブロ
ックというトラブルを生じることがない。

【００２８】次に第２の形態の空気制御弁１Ａを、図３
によって説明する。この形態の空気制御弁１Ａは、弁軸
１８の周りをシールするように構成するものであり、第
１の形態における空気制御弁１と異なる部位については
新たな符号を、又、同一部位については、同符号を付記
することにする。

【００２９】空気制御弁１Ａは、第１の形態と同様に、
ケース体１０とリード逃げ室１１と、コイル室１２と、
コイル室１２に中間壁１０ｄを介して隣接するホルダ室
２０との各室を備えて構成されている。コイル室１２に
は、コイル１３、マグネット１５、ロータ１６から構成
するステップモータ１７が内蔵されている。

【００３０】そして、コイル１３の通電により、マグネ
ット１５とともに回転するロータ１６が、そのねじリー
ド１６ａで弁軸１８のねじリード１８ａを螺合可能に構
成することによって、弁軸１８を左右方向に移動可能に
構成している。

【００３１】弁軸１８は、一端をリード逃げ室１１に挿
入し、多端に弁体２１を取り付けている。弁体２１には
筒状の弁体ホルダ２２を取り付け、ホルダ室２０を囲っ
ている。ホルダ室２０とコイル室１３との間に形成され
る中間壁１０ｄは、弁軸１８の周りを囲うようにホルダ
室２０内に突出する突出壁１０ｅを形成し、弁軸１８の
弁体２１側に形成する軸部１８ｂを支持するシール部材
（図例ではＯリング）２７を内部に形成した溝１０ｆに
係着している。このシール部材２７により、圧力差の発
生でバルブ室４から流入する空気を遮断する。なお、シ
ール部材２７は、Ｏリングでなくオイルシールやダスト
シールあるいは、その他の密閉可能なシール部材であっ
てもよい。

【００３２】なお、この形態では、第１の形態による空
気制御弁１のように、ホルダ室２０とコイル室１２との
間の中間壁１０ａに形成する第１の流通孔２３及びコイ
ル室１２とリード逃げ室１１との間の中間壁１０ｂに形
成する第２の流通孔２４、さらにコイル室１２とマグネ
ット室１４との間の中間壁１０ｃに形成する第３の流通
孔２５は形成されておらず、コイル室１２において、大
気と連通する大気連通孔２６が形成されている。

【００３３】従って、この形態では、大気連通孔２６
は、コイル室１２内が常時大気圧となっていることか
ら、ステップモータ１７の作動により発生する熱を大気
連通孔２６から逃がすことができ、発熱によるコイル室
１２内の膨張を防止することができる。

【００３４】この第２の形態の空気制御弁１Ａは、スロ
ットル通路５における下流通路５ｃとホルダ室２０との
間に圧力差が生じてバルブ室４からホルダ室２０に流入
した空気が、ホルダ室２０とコイル室１２の間に形成す
る中間壁１０ｃによって遮られ、又弁軸１８にはシール
部材２７が装着していることから、コイル室１２側に
は、圧力差により勢いのある空気は一切入らない。ただ
し、コイル室１２には大気側に通じる大気連通孔２６が
形成されていることから、コイル室１２内は常時大気圧
となって、ステップモータ１７の作動によって発生する
熱を逃がすことができ、コイル室１２の膨張を防止する
ことができる。

【００３５】以上により、スロットル弁８の急開切替え
における、スロットル弁８の下流通路５ｃ側とコイル室
１２との間で発生した圧力差による空気の流入は、第１
の形態の空気制御弁１、第２の形態の空気制御弁１Ａに
おいても、弁軸１８の周りに流入することはなく、弁軸
１８の周りに付着したグリスやオイルあるいは異物等を
飛散させることがない。又、マグネット室１４内に配置
されたベアリング１９に付着したグリスをも飛散させな
い。これによって、飛散したグリスやオイルあるいは異
物等による咬み込みを無くしてバルブロックを生じさせ
ないことから、バイパス通路へ５の安定した空気量を調
整できる空気制御弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の形態における空気制御弁を示す
断面図である。

【図２】図１におけるステップモータの原理を説明する
原理説明図である。

【図３】本発明の第２の形態による空気制御弁を示す断
面図である。

【図４】従来の空気制御弁を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１Ａ空気制御弁３スロットルボディ５通路７弁座８スロットル弁１０ケース体１０ａ中間壁１０ｂ中間壁１０ｃ中間壁１１リード逃げ室１２コイル室１３コイル１４マグネット室１５マグネット１６ロータ１６ａねじリード１７ステップモータ１８弁軸１８ａねじリード１９ベアリング２０ホルダ室２１弁体２３第１の連通孔２４第２の連通孔２５第３の連通孔２６大気連通孔２７シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三浦雄一郎愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3H062 AA02 AA15 BB26 BB28 CC02 DD01 HH02 HH10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース体と、前記ケース体内に配置され
て弁体を収納するホルダ室と、前記ケース体に配置され
るとともにステップモータを内蔵するコイル室と、前記
弁体から延設して前記ホルダ室と前記コイル室内とを挿
通する弁軸と、前記弁軸に対して前記ホルダ室と反対側
に配置するリード逃げ室と、を備えて構成され、前記ス
テップモータは、前記弁軸に螺合可能なロータを有し、
前記ロータを回動することによって前記ロータと螺合す
る前記弁軸を前記弁体とともに軸方向に移動させて空気
の通気量を制御する空気制御弁であって、前記コイル室は、一方で前記ホルダ室に前記ケース体内
に形成した連通孔で連通され、他方で前記リード逃げ室
に前記ケース体内に形成した連通孔で連通されているこ
とを特徴とする空気制御弁。
【請求項２】前記コイル室は、前記コイル室内に配置
するとともに前記ロータを内嵌するマグネットを備える
マグネット室と、連通孔を介して連通されることを特徴
とする請求項１記載の空気制御弁。
【請求項３】ケース体と、前記ケース体内に配置され
て弁体を収納するホルダ室と、前記ケース体に配置され
るとともにステップモータを内蔵するコイル室と、前記
弁体から延設して前記ホルダ室と前記コイル室内とを挿
通する弁軸と、を備えて構成され、前記ステップモータ
は、前記弁軸に螺合可能なロータとを有し、前記ロータ
を回動することによって前記ロータと螺合する前記弁軸
を前記弁体とともに軸方向に移動させて空気の通気量を
制御する空気制御弁であって、前記弁軸は、前記コイル
室から前記ホルダ室内に突出する部位において、シール
部材でシールされていることを特徴とする空気制御弁。
【請求項４】前記コイル室には、大気と連通する大気
連通孔が形成されていることを特徴とする請求項３記載
の空気制御弁。