JP2005354818A - モータ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータを構成する部品数を削減して、構成部品数の更なる削減を図ることができるモータ弁を提供すること。
【解決手段】 モータ式ＥＧＲ弁１０において、４個のヨーク２３と４個の端子２４とを一体的にインサート成形したボビン２５にコイル線を巻装したステータ２２と、Ｎ極とＳ極とを相互に着磁したマグネット３６を備えステータ２２に内装されるロータ３０と、ステータ２２を覆う金属製のカバー２１とによってモータ１５を構成する。また、ステータ２２においてヨークを２個１組として軸方向に積層して４層構造とし、上から２層目および３層目ではヨーク２３ｂ，２３ｃの突出部２３２ｂ〜２３４ｂ，２３２ｃ〜２３４ｃの一部が互いに重なり合うように配置する一方、その他の層では突出部が軸方向において重複しないように各ヨークを配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータで駆動されるモータ弁に係り、例えば、所定の通路に対するガスの導入を制御するのに使用されるモータ弁に関する。

従来、この種のモータ弁として、例えば、エンジンの排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）に使用されるモータ式ＥＧＲ弁がある。「ＥＧＲ」とは、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気ガスの一部をＥＧＲ通路を通じて吸気通路へ再循環させることである。エンジンでは、このＥＧＲガスを吸気通路に導入して外気と混合させて燃焼室へ吸入させることにより、燃焼室での可燃混合気の燃焼温度を下げ、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を少なくすることができる。

特許番号第２９７８６７７号の特許公報には、この種のモータ式ＥＧＲ弁の一例が「電動制御弁装置」として開示されている。図１５に示すように、この装置は、電動モータ１０１によりバルブ（弁体）１０２を開閉させるものである。この装置は、弁体１０１が当接するバルブシート（弁座）１０３と、弁体１０２から延びるバルブシャフト（弁軸）１０４と、弁軸１０４を駆動するために、弁軸１０４とは別体に設けられたモータ軸１０５と、両軸１０４，１０５の間に介在されたジョイント１０６とを備える。電動モータ１０１のロータ１０７に設けられた雌ネジ１０８には、モータ軸１０５に設けられた雄ネジ１０９が螺合される。ハウジング１１０と弁軸１０４との間には、第１のバネ１１１が設けられ、ハウジング１１０とモータ軸１０５との間には、第２のバネ１１２が設けられる。第１のバネ１１１は、弁体１０２が閉じる方向へ弁軸１０４を付勢し、第２のバネ１１２は、弁体１０２が開く方向へ弁軸１０４を付勢する。

従って、電動モータ１０１のロータ１０７を回転させて雄ネジ１０９と雌ネジ１０８の関係によりモータ軸１０５を下方へ移動させることにより、弁軸１０４が第１のバネ１１１の付勢力に抗して押し下げられ、弁体１０２が開かれる。反対に、ロータ１０７を逆転させて第２のバネ１１２の付勢力に抗してモータ軸１０５を上方へ移動させることにより、第１のバネ１１１の付勢力により弁軸１０４が引き上げられ、弁体１０２が閉じられる。

この装置によれば、弁軸１０４に対してモータ軸１０５が別体に設けられ、両軸１０４，１０５がジョイント１０６及び両バネ１１１，１１２を介して連結される。これにより、電動モータ１０１と弁体１０２及び弁軸１０４との間に多少の組み付けバラツキが存在しても、そのバラツキを両軸１０４，１０５の間で吸収することができる。例えば、全閉時に電動モータ１０１が多少動いたとしても、その動きを両軸１０４，１０５の間で吸収させることができ、弁体１０２と弁座１０３を互いに確実に密着させることができる。

ところが、前記従来の装置では、弁軸１０４とモータ軸１０５が互いに別体に設けられることから、構成部品数が増え、部品の組み付けが複雑になるという問題があった。
そこで、弁軸１０４とモータ軸１０５を一体に設けることが考えられる。例えば、特開平８−５１７５５号公報には、上記弁軸とモータ軸をスクリューシャフト（ネジ軸）として一体化させたタイプのモータ式ＥＧＲ弁が開示されている。しかしながら、弁軸とモータ軸を単に一体化させただけでは、上記従来の装置の効果は得られず、電動モータと弁体との間に存在する組み付けバラツキを吸収することができない。このため、全閉時に弁体と弁座との間の密着性が損なわれるおそれがあった。

そして、本出願人は、この問題を解消するための発明を特願２００−２１３８５９号（特開２００２−３４２２８号公報）にて提案した。この発明は、弁座に当接可能に設けられた弁体と、その弁体から延びる弁軸と、ロータを含むモータと、ロータ及び弁軸の一方に設けられた雌ネジとその他方に設けられて雌ネジに螺合される雄ネジとを備え、ロータを回転させて雄ネジと雌ネジの関係により弁軸をその軸線方向へ移動させることにより弁体を開閉させるようにしたモータ弁であって、弁軸を弁体が閉じられる方向へ付勢するための弁ばねと、弁体が全閉となるときに雄ネジのネジ山と雌ネジのネジ山との間に設けられる遊びとを備えたものである。

このような構成により、弁体が弁座に当接して全閉となるときには、弁体が閉じる方向へ弁ばねにより弁軸が付勢され、これにより弁体が全閉状態に保持される。この状態で、モータと弁体との間の組付バラツキがあったり、ロータが不用意に回転したりしても、それらは弁軸及びロータの雄ネジのネジ山と雌ネジのネジ山との間の遊びで吸収されることになる。このため、全閉時における弁体の密着性を確保することができるようになっている。

特許第２９７８６７７号公報 特開平８−５１７５５号公報 特開２００２−３４２２８号公報

上記した特開２００２−３４２２８号公報に開示されたモータ弁においては、部品点数の削減が図られている。しかしながら、現在、モータ弁に対して更なる部品点数の削減が要求されている。そこで、本願発明者は、モータ部分に着目して、モータの構成部品を削減すべく試行錯誤を重ねた。その結果、本願発明者は、モータの性能を低下させることなく、モータの構成部品の削減を図ることができるモータの構成を考え出した。

また、上記した特開２００２−３４２２８号公報に開示されたモータ弁では、高温下で使用する場合に、モータ部と弁部との相対的な配置がずれてしまうおそれがあった。なぜなら、モータのケーシングが樹脂製でモータシャフトが鉄系部品であるため、線膨脹に差があり、高温下では膨脹による寸法差が大きくなってしまうからである。そして、このような位置ズレが発生してしまうと、弁の開度制御を精度よく行えなくなる。

そこで、本発明は上記した事情に鑑みなされたものであり、モータを構成する部品数を削減して、構成部品数の更なる削減を図ることができるモータ弁を提供することを第１の課題とする。また、構成部品数の更なる削減を図った上で高温下においても弁の開度制御を精度よく行うことができるモータ弁を提供することを第２の課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るモータ弁は、モータと、弁ボディに形成された弁座に当接可能に設けられた弁体と、前記弁体から延びる弁軸とを備え、モータを駆動させて前記弁軸をその軸線方向へ移動させることにより前記弁体を開閉させるモータ弁であって、前記モータは、４個のヨークと複数の端子とが一体的にインサート成形されたボビンにコイル線が巻装されたステータと、Ｎ極とＳ極とを相互に着磁したマグネットを備え、前記ステータに内装されるロータと、前記ステータを覆う磁性体のカバーとを備えており、前記各ヨークは、同一形状であり、略円板形状であって径方向へ突出する複数の突出部が形成された基部と、その基部の内周縁から折り曲げられた略テーパ形状の複数の磁極歯とを備え、前記ステータは、前記ヨークが２個を１組として軸方向に重ねて積層された４層構造になっており、前記４層構造のうち２層および３層では２個の前記ヨークがそれぞれの前記突出部の一部が互いに重なり合うように配置される一方、その他の層では前記各突出部が軸方向において重複しないように前記各ヨークが配置され、前記カバーが前記ステータに圧入され、前記突出部と前記ケースの内周面とが接触していることを特徴とするものである。

従来、モータ弁におけるステータは、コイル線が巻装されたボビンを２個用意し、それらを樹脂モールドすることにより形成されていた。これに対して、このモータ弁では、ステータを、４個のヨークと複数の端子（バイポーラ駆動の場合には４個、ユニポーラ駆動の場合には５個あるいは６個）とが一体的にインサート成形されたボビンにコイル線を巻装して形成している。このため、従来行われていた樹脂モールドを廃止することができる。また、一体化により部品の組み付け工数も削減することができる。

そして、モータにおいて磁気回路を形成するために、ステータの外部を覆う円筒形状の磁性体材料が必要であった。しかしがら、このモータ弁では、モータのカバーを磁性体材料で形成し、このカバーでステータを覆うことにより磁気回路を形成するようにしている。これにより、磁気回路を形成するために必要であった磁性体材料の削減が図られている。

ここで、上記のモータ弁において、ステータとカバーとが接触、より詳細に述べると、ステータのヨークとカバーとが接触していないと磁気回路を形成することができないおそれがある。そして、磁気回路がうまく形成されないと、モータの性能が低下してモータ弁の制御精度が低下してしまう。

しかしながら、このモータ弁では、ヨークの形状を、略円板形状であって径方向へ突出する複数の突出部が形成された基部と、その基部の内周縁から折り曲げられた略テーパ形状の複数の磁極歯とを備えるものとし、カバーをステータに圧入することにより、突出部の先端部とカバーの内周面とを確実に接触させている。このため、モータにおいて磁気回路を確実に形成することができる。これにより、モータの性能を低下させることがない。また、複数のヨークの形状は同一形状であるので、製造コストを低減することができる。

また、このモータ弁では、積層部分となる２層および３層を除く各層における各ヨークの各突出部が軸方向において重複しないように各ヨークを配置している。これにより、すべての突出部とカバーとの接触を確保した状態でカバーをステータに対して圧入することができる。つまり、カバーをステータに対して圧入した後に、すべての突出部とカバーの内周面とを確実に接触させることができる。

また、本発明に係るモータ弁においては、前記突出部は、略１２０度間隔で３個形成されており、各突出部の円周方向における幅寸法がそれぞれ異なることが望ましい。

これにより、各層における各ヨークの各突出部が軸方向において重複しないように各ヨークを確実に配置することができ、すべての突出部とカバーの内周面とをより確実に接触させることができるとともに、その接触面積を増やすことができるからである。
なお、突出部の幅寸法は、モータで必要とされる磁力を発生させる磁気回路を構成することができる幅を確保しておけばよい。

ここで、カバーをステータに対して圧入する際に、各層における突出部とカバーの内周面とが接触した状態で行われる。ところが、突出部を備えるヨークは４層構造になっていて、同一の外径寸法であるため、上層における突出部はカバーに対してかなりの距離を接触した状態で圧入されてしまう。その結果、カバーの内周面あるいは突出部が削れてしまい、突出部とカバーの内周面との接触を確保することができないおそれがある。また、カバーや突出部の削れた粉がモータ内部に飛散してしまい、モータの故障の原因となるおそれもある。

そこで、本発明に係るモータ弁においては、前記カバーには、前記カバーを前記ステータに装着する際に圧入が開始されるまで最下層以外の前記ヨークの前記突出部との接触を回避するために、径を他の部分よりも大きくした階段形状の拡径部が形成されていることが望ましい。

これにより、カバーをステータに対して圧入する際に、突出部とカバーとが接触した状態で圧入される距離を短くすることができる。このため、カバーの内周面あるいは突出部が削れてしまうような事態を確実に防止することができる。従って、突出部とカバーの内周面とを確実に接触させることができる。

また、本発明に係るモータ弁においては、前記拡径部の高さは、前記カバーを前記ステータに圧入した後に、前記ヨークの前記突出部が前記カバーと接触する位置よりも低くなるように設定されていることが望ましい。なお、拡径部の高さは、軸方向の長さを意味する。

これにより、各層におけるヨークの突出部とカバー内周面との接触、言い換えると圧入開始がほぼ同時に行われ、かつ圧入する深さを最小にすることができる。これにより、カバーをステータに圧入するに必要な力を小さくすることができるのでカバーの圧入を確実に行うことができる。

さらに、本発明に係るモータ弁おいては、前記弁ボディには、前記カバーの外周部に当接して前記カバーとで前記ステータの下端部を狭持するために前記カバー側に突出した凸部が設けられ、前記凸部付近で前記カバーが前記弁ボディに締結されていることが望ましい。

このように弁ボディの凸部とカバーとを当接させた状態でカバーを弁ボディに締結することにより、高温下で使用してステータの樹脂部分の寸法が変化しても、モータ部分と弁体との相対的な位置ずれを少なくすることができる。したがって、高温下においても、弁の開度制御を精度よく行うことができる。

本発明に係るモータ弁によれば、モータの部品構成および構成部品の形状などを上記したように工夫することにより、部品点数の更なる削減を図ることができる。また、弁ボディに設けた凸部にカバーを当接させた状態で弁ボディに締結しているので、高温下においても、モータ部と弁部との相対的な位置ずれを少なくすることができる。これにより、高温下においても、弁の開度制御を精度よく行うことができる。

以下、本発明のモータ弁を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、本発明のモータ弁をエンジンの排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）に使用されるモータ式ＥＧＲ弁に適用したものである。そこで、このモータ式ＥＧＲ弁の概略構成を図１に示す。図１は、モータ式ＥＧＲ弁の概略構成を示す断面図である。

モータ式ＥＧＲ弁１０には、弁ボディ１１と、弁座１２と、弁体１３と、弁軸１４と、ステップモータ（以下、単に「モータ」と言う。）１５とが備わっている。
モータ１５は、弁軸１４を介して弁体１３を駆動するためのものである。このモータ１５は、図１中で弁ボディ１１の上方に配置され、図２に示すように、弁ボディ１１に対して３本のネジ１８により締結され固定されている。なお、図２は、モータ式ＥＧＲ弁の平面図である。モータ１５には、図１に示すように、金属製のカバー２１と、カバー２１に収容されたステータ２２およびロータ３０とが備わっている。ステータ２２には、４個のヨーク２３と、４個の端子２４と、これらが一体的にインサート成形されたボビン２５とが備わっている。そして、ボビン２５には、コイル線２６が上下２段に巻装されている。また、ボビン２５の上端部には、４個の端子２４を内部に収容するコネクタ２７部が一体的に形成されている。

そして、ステータ２２においては、図３に示すように、ヨーク２３が２個を１組として軸方向に積層状に配置され４層構造をなしている。つまり、上から１層目と２層目とで１組をなし、上から３層目と４層目とで別の１組をなしている。このため、２層目と３層目に位置するヨーク２３ｂと２３ｃは、後述する基部２３１ｂと２３１ｃとが接触している。なお、図３は、ステータの概略構成を示す正面図である。また、説明の都合上、上から１層目のヨークについては添え字「ａ」を、２層目のヨークについては添え字「ｂ」を、３層目のヨークについては添え字「ｃ」を、４層目のヨークについては添え字「ｄ」を適宜付けることにする。例えば、３層目のヨークをヨーク２３ｃ、このヨーク２３ｃの基部を２３１ｃのように表記する。

ここで、これら４個のヨーク２３ａ〜２３ｄには、同一形状のヨーク２３が共通使用されている。ヨーク２３は、図４に示すように、鉄板などをプレス成形したもので略円環板状をなしており、基部２３１と複数の磁極歯２３５とを備えている。本実施の形態では、磁極歯２３５は１２個である。基部２３１は、略リング状の平板であり、径方向外側に突出した突出部２３２，２３３，２３４と、６個の切り欠き２３６とを備えている。これらの突出部２３２，２３３，２３４は、略１２０度間隔で設けられている。また、突出部２３２，２３３，２３４の幅寸法（周方向長さ）は、それぞれ異なっている。これらのことにより、後述するように、各層における各ヨークの各突出部が軸方向において重複しないように各ヨークを配置することができるようになっている。また、各ヨーク２３の突出部２３２〜２３４とカバー２１の内周面との接触面積を増やすことができる。なお、図４は、ヨークの概略構成を示す平面図である。

そして、基部２３１の内周縁に磁極歯２３５が設けられている。磁極歯２３５は、図５に示すように、基部２３１の内周縁からほぼ直角に折り曲げられ略テーパ形状をなすものである。なお、図５は、ヨークの概略構成を示す正面図である。

このような各ヨーク２３は、ステータ２２において、４層のうち上から２層目および３層目では２個のヨークがそれぞれの突出部の一部が互いに重なり合うように配置される一方、その他の層では各突出部が軸方向において重複しないように配置されている。そして、２層目および４層目のヨークは図５に示す状態で設置され、１層目および３層目のヨークは図５を上下反転させた状態で設置される。
そこで、この配置関係を図６および図７を参照しながら説明する。図６は、ステータの平面図である。図７は、ステータにおける各ヨークの配置関係を示す図である。図６および図７に示すように、ステータ２２においては、２層目および３層目のヨーク２３ｂ，２３ｃの突出部２３２ｂと２３４ｃとが一部重なり合い、突出部２３３ｂと２３３ｃとが一部重なり合い、突出部２３４ｂと２３２ｃとが一部重なり合っている。そして、１層目のヨーク２３ａの突出部２３２ａ，２３３ａ，２３４ａ、２層目（３層目）のヨーク２３ｂ（２３ｃ）の突出部２３２ｂ（２３４ｃ），２３３ｂ（２３３ｃ），２３４ｂ（２３２ｃ）、４層目のヨーク２３ｄの突出部２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄのそれぞれが、軸方向において重ならないように、各ヨーク２３ａ〜２３ｄが配置されている。

このため、すべての突出部２３２ａ〜２３２ｄ，２３３ａ〜２３３ｄ，２３４ａ〜２３４ｄとカバー２１との接触を確保した状態で、カバー２１をステータ２２に圧入することができる。つまり、カバー２１をステータ２２に圧入した後に、すべての突出部２３２ａ〜２３２ｄ，２３３ａ〜２３３ｄ，２３４ａ〜２３４ｄとカバー２１の内周面とを確実に接触させることができる。なお、上記したように各層のヨーク２３ａ〜２３ｄを配置するときの位置決めは、各ヨーク２３ａ〜２３ｄの基部２３１に設けられた切り欠き２３６を利用して行うようになっている。

ここで、単純に円筒形のカバーをステータ２２に圧入すると、突出部２３２，２３３，２３４を備えるヨーク２２が４層分存在するため、上層における突出部はカバーと接触した状態でかなりの距離を圧入する必要がある。そうすると、カバーの内周面あるいは突出部２３２，２３３，２３４が削れてしまい、突出部２３２，２３３，２３４とカバーの内周面との接触を確保することができないおそれがある。また、カバーや突出部２３２，２３３，２３４の削れた粉がモータ内部に飛散してしまい、モータの故障の原因となるおそれもある。

また、カバー側面に開口を設けて、ステータへの圧入時にカバーの弾性力を利用して、カバーをステータに圧入することも考えられる。しかしながら、カバー側面に開口を設けると、カバーをステータに圧入した後に、ヨークの突出部とカバーの内周面とが密着しないおそれがある。また、開口部を塞ぐ部材が必要になる。

そこで、本実施の形態では、図８に示すように、カバー２１の側面に開口を設けることなく、径を他の部分よりも大きくした拡径部４０を３個形成している。この拡径部４０は、図９に示すように、階段形状をなしている。これにより、カバー２１をステータ２２に装着する際に圧入が開始されるまで４層目以外の各ヨーク２３ａ，２３ｂ，２３ｃの各突出部２３２ａ〜２３２ｃ，２３３ａ〜２３３ｃ，２３４ａ〜２３４ｃとの接触を回避することができる。なお、図８は、カバーの概略構成を示す平面図である。図９は、カバーの概略構成を示す正面図である。

このため、カバー２１をステータ２２に圧入する際に、４層目以外の各ヨーク２３ａ，２３ｂ，２３ｃの各突出部２３２ａ〜２３２ｃ，２３３ａ〜２３３ｃ，２３４ａ〜２３４ｃとカバー２１とが接触した状態で圧入される距離を短くすることができる。したがって、カバー２１の内周面あるいは突出部２３２，２３３，２３４が削れてしまうような事態を確実に防止することができるため、突出部２３２，２３３，２３４とカバー２１の内周面とを確実に接触させることができる。

また、拡径部４０の高さＨ１，Ｈ２は、カバー２１をステータ２２に圧入した後に、各ヨーク２３ａ〜２３ｄの各突出部２３２ａ〜２３２ｄ，２３３ａ〜２３３ｄ，２３４ａ〜２３４ｄがカバー２１と接触する位置よりも低くなるように設定されている。具体的には、高さＨ１は、カバー２１をステータ２２に圧入した後に、１層目のヨーク２３ａの各突出部２３２ａ，２３３ａ，２３４ａがカバー２１と接触する位置よりも若干低く（１〜２ｍｍ程度低く）なるように設定されている。高さＨ２は、カバー２１をステータ２２に圧入した後に、３層目のヨーク２３ｃの各突出部２３２ｃ，２３３ｃ，２３４ｃがカバー２１と接触する位置よりも若干低く（１〜２ｍｍ程度低く）なるように設定されている。

このように拡径部４０の高さを設定することにより、各層のヨーク２３ａ〜２３ｄの各突出部２３２ａ〜２３２ｄ，２３３ａ〜２３３ｄ，２３４ａ〜２３４ｄとカバー２１の内周面との接触、言い換えると圧入開始がほぼ同時に行われる。これにより、カバー２１をステータ２２に圧入するのに必要な力を小さく、かつ圧入深さを小さく設定することができるので、カバー２１の圧入を確実に行うことができる。

したがって、このようなカバー２１を使用することにより、ステータ２２に対してカバー２１を確実に圧入することができるため、突出部２３２，２３３，２３４とカバー２１の内周面とを確実に接触させることができる。これにより、モータ１５において磁気回路を確実に形成することができる。

そして、このようなカバー２１には、図８に示すように、モータ１５と弁ボディ１１とを締結するネジ１８が貫通する貫通孔４１が３個形成されている。これらの貫通孔４１は、モータ１５を弁ボディ１１に取り付けた際に、弁ボディ１１に形成されたネジ孔５１（図１０参照）に対応する位置に設けられている。また、カバー２１には、ステータ２２に設けられたコネクタ部２７が貫通する貫通孔４２が形成されている。

また、ステータ２２に備わる４個の端子２４には、同一形状の端子が共通使用されている。端子２４は、鉄板などをプレス成形したものである。各端子２４の基端部分が、ボビン２５内に埋設されている。なお、各端子２４には、ボビン２５に巻装されたコイル線２６の末端がマイクロスポット溶接などによって接続されている。そして、各端子２４は、ボビン２５に一体成形されたコネクタ部２７内に配置されている。ここで、コイル線２本でバイポーラ駆動するモータは上記した構成をとるが、コイル線４本でユニポーラ駆動するモータでは端子が少なくとも５個、通常は６個必要となる。

図１に戻って、ロータ３０は、ステータ２２内に配置されている。ロータ３０は、その上端部に設けられた軸受３１と弁ボディ１１に設けられた軸受３２とにより、ステータ２２に対して回転可能に配置されている。ロータ３０と軸受３２との間には、ロータ３０の振動を防止するための圧縮ばね３３が設けられている。

ロータ３０には、弁軸１４が連結されている。この実施の形態では、ロータ３０の中心に雌ネジ３４が設けられ、弁軸１４の基端部に雄ネジ３５が設けられている。なお、雌ネジ３４のネジ山と雄ネジ３５のネジ山との間には遊びが設けられている。そして、これら雌雄両ネジ３４，３５が互いに螺合されることにより、弁軸１４がロータ３０に連結される。この実施の形態で、ロータ３０は樹脂により形成され、弁軸１４はＳＵＳにより形成されている。なお、雌ネジ３４と雄ネジ３５との構造などは、特開２００２−３４２２８号公報に開示されているものと基本的に同じであるので、ここでは詳細な説明は省略する。

また、ロータ３０には、円筒状のマグネット３６が装着されている。このマグネット３６は、ステータ２２の内側面に対応している。マグネット３６には、ステータ２２に備わる４個のヨーク２３の磁極歯２３５に対応する数のＮ極、Ｓ極が交互に着磁されている。例えば、本実施の形態では、ヨーク２２の磁極歯２３５が１２個であるから、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ１２極ずつ交互に着磁されている。

そして、上記のロータ３０が配設されたステータ２２にカバー２１が圧入されてモータ１５が構成されている。ここで、ステータ２２は、４個のヨーク２３と４個の端子２４とが一体的にインサート成形されたボビン２５にコイル線２６を巻装して形成されたものである。このため、従来行われていた樹脂モールドを廃止することができる。また、一体化により部品の組み付け工数も削減することができる。

そして、金属製のカバー２１でステータ２２を覆って磁気回路を形成している。これにより、磁気回路を形成するために必要であった磁性体材料を不要にすることができる。また、カバー２１に拡径部４０を形成しているので、カバー２１をステータ２２に圧入するに必要な力を小さくすることができる。このため、カバー２１のステータ２２に対する圧入を確実に行うことができる。その結果、ステータ２２に備わる各ヨーク２３の各突出部２３２〜２３４をカバー２１の内周面に確実に接触させることができる。このように、モータ式ＥＧＲ弁１０においては、モータ１５の性能を低下させることなく部品点数を削減することができる。

一方、弁ボディ１１には、図１に示すように、入口ポート１６と出口ポート１７とが形成されている。そして、弁座１２が入口ポート１６と出口ポート１７との間に設けられている。弁体１３は、弁座１２に当接可能に設けられている。弁軸１４は、弁体１２からモータ１５へ延設され、ロータ３０に連結されている。この弁軸１４は、弁ボディ１１に設けられた軸受１８により、その中央付近を支持されている。この軸受１８は、弁ボディ１１の上面１１ａに設けられた凹み１９に嵌め込まれている。この軸受１８はスラスト軸受であり、軸受１８および弁軸１４の接触部分は、弁軸１４の回り止めのために円形状ではない特定の断面形状（本実施の形態では「Ｄ字形状」）をなしている。つまり、弁軸１４は、回転することなくその軸線方向へのみ移動可能になっている。

そして、モータ式ＥＧＲ弁１０は、モータ１５のロータ３０を回転させて雌ネジ３４および雄ネジ３５の関係で弁軸１４をその軸線方向へ往復動させることにより、弁体１３を弁座１２に対して移動させて開閉するようになっている。

ここで、弁軸１４には、雄ネジ３５の下端にバネ受け６０が圧入固定されている。このバネ受け６０と軸受け３２との間に、弁体１３が閉じる方向へ弁軸１４を付勢するための弁ばね６１が設けられている。さらに、バネ受け６０の弁バネ６１が配置される面とは反対の面には突起６２が設けられている。この突起６２は、弁体１３が全閉となった後にさらに数ステップ分閉方向へ回転させると、ロータ３０側に設けられた当接片３７に当接して、ロータ３０の回転を規制するためのものである。

これらの突起６２および当接片３７による回転方向のストッパ機構でロータ３０の回転が規制され、耐久性が高められる。これは、このストッパ機構がない場合、雌雄両ネジ３４，３５がくさび効果によりくい込んでしまうが、ストッパ機構が設けられていることによりそのようなことが防止されるからである。このように、雌雄両ネジ３４，３５の耐久性を高めることができ、モータ式ＥＧＲ弁１０を長期間にわたって精度良く作動させることができる。

また、弁ボディ１１の上面１１ａの外縁部には、図１０に示すように、上面１１ａから突出した凸部５２が３箇所が設けられている。図１０は、弁ボディの概略構成を示す平面図である。これらの凸部５２は、上面視で略Ｖ字形状をなし、その角部近傍にネジ孔５１が設けられている。このような凸部５２を設けることにより、ステータ２２の下端部を弁ボディ１１とカバー２１とで狭持しつつ、金属製のカバー１１と凸部５２とを当接させた状態で、弁ボディ１１とモータ１５とをネジ１８によって締結することができる。これにより、モータ式ＥＧＲ弁１０が高温になり、ステータ２２の樹脂部分の寸法が変化しても、モータ１５と弁ボディ１１との相対的な位置ずれが少ない。このため、高温下においても、モータ１５、弁軸１４、弁体１３、および弁座１２等の間の相対的な位置ずれが少ないので、弁の開度制御を精度よく行うことができるようになっている。

そして、上記した構成を有するモータ式ＥＧＲ弁１０を開くには、図１に示すように弁体１３が全閉となった状態から、モータ１５のロータ３０を回転させて弁軸１４を弁ばね６１の付勢力に抗して移動させる。これにより、図１１に示すように、弁体１３が弁座１２から離れて入口ポート１６と出口ポート１７とが連通し、高温のＥＧＲガスが図示しないエンジンの吸気通路へ導入される。そして、モータ１５の回転角度によって弁体１３の軸方向への移動量を制御して、ＥＧＲガスの流量を制御する。なお、図１１は、モータ式ＥＧＲ弁の開弁した状態を示す図である。

一方、モータ１５のロータ３０を逆転させて弁軸１４を上記と逆方向へ移動させると、図１に示すように、弁体１３が弁座１２に着座して入口ポート１６と出口ポート１７とが遮断される。これにより、図示しないエンジンの吸気通路へのＥＧＲガスの導入が遮断される。

そして、モータ式ＥＧＲ弁１０では、弁体１３が弁座１２に当接して全閉となるときには、弁体１３が閉じる方向へ弁軸１４が弁ばね６１により付勢され、これにより弁体１３が全閉状態に保持される。この状態で、モータ１５、弁軸１４、弁体１３、および弁座１２等の間に部品の組付バラツキがあったり、ロータ３０が不用意に回転したりしても、それらが弁軸１４およびロータ３０の雌ネジ３４のネジ山と雄ネジ３５のネジ山との間に設けた遊びで吸収されることになる。このため、部品組付バラツキの有無に拘わらず、全閉時における弁体１３の弁座１２に対する密着性を確保することができ、回転方向のストッパ機構はこのバラツキを吸収するステップ分以上閉じ方向に回転させたときに当たる。

また、モータ式ＥＧＲ弁１０が高温になり、ステータ２２（ボビン２５）の樹脂部分が寸法変化したとしても、モータ１５と弁ボディ１１とは、線膨脹差の少ない金属製のカバー２１と弁ボディ１１の凸部５２とが当接した状態でネジ１８により締結されているため、モータ１５、弁軸１４、弁体１３、および弁座１２等の間の相対的な位置ずれが少ない。このため、高温下においても、ＥＧＲガスの流量制御を精度よく行うことができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るモータ式ＥＧＲ弁１０によれば、同一形状の４個のヨーク２３と同一形状の４個の端子２４とを一体的にインサート成形したボビン２５にコイル線を巻装したステータ２２と、Ｎ極とＳ極とを相互に着磁したマグネット３６を備えステータ２２に内装されるロータ３０と、ステータ２２を覆う金属製のカバー２１とによってモータ１５が構成されている。これにより、樹脂モールドを廃止することができるとともに、一体化により部品の組み付け工数を削減することができる。

そして、ヨーク２３を、略円板形状であって径方向へ突出する突出部２３２，２３３，２３４が形成された基部２３１と、基部２３１の内周縁から折り曲げられた略テーパ形状の１２個の磁極歯２３５とを備える形状にし、ステータ２２においてヨークを２個１組として軸方向に重ねて積層して４層構造とし、上から２層目および３層目ではヨーク２３ｂ，２３ｃの突出部２３２ｂ〜２３４ｂ，２３２ｃ〜２３４ｃの一部が互いに重なり合うように配置する一方、その他の層では突出部が軸方向において重複しないように各ヨークを配置している。これにより、すべての突出部２３２，２３３，２３４とカバー２１との接触を確保した状態で、カバー２１をステータ２２に対して圧入することができる。したがって、カバー２１をステータ２２に対して圧入した後に、すべての突出部２３２，２３３，２３４とカバー２１の内周面とを確実に接触させることができるため、モータ１５において磁気回路を確実に形成することができる。

また、カバー２１に、径を他の部分よりも大きくした階段形状の拡径部４０を形成しているので、カバー２１をステータ２２に圧入するのに必要な力を小さくすることができる。また、カバー２１をステータ２２に対して圧入する際に、突出部２３２，２３３，２３４とカバー２１とが接触した状態で圧入される距離を短くすることができる。このため、カバー２１の内周面あるいは突出部２３２，２３３，２３４が削れてしまうような事態を確実に防止することができる。

このようにモータ式ＥＧＲ弁１０では、モータの性能を低下させることなく、構成部品数の更なる削減を図ることができる。

さらに、モータ式ＥＧＲ弁１０では、モータ１５と弁ボディ１１とを、金属製のカバー２１と弁ボディ１１の凸部５２とが当接した状態でネジ１８により締結しているので、モータ式ＥＧＲ弁１０が高温になり、ステータ２２（ボビン２５）の樹脂部分が寸法変化したとしても、モータ１５、弁軸１４、弁体１３、および弁座１２等の間の相対的な位置ずれが少ない。このため、高温下においても、ＥＧＲガスの流量制御を精度よく行うことができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、本発明のモータ弁を、エンジンのＥＧＲ装置に使用されるモータ式ＥＧＲ弁に適用したが、ＥＧＲ装置以外のガス制御装置に使用されるモータ弁に適用することもできる。

モータ式ＥＧＲ弁の概略構成を示す断面図である。 モータ式ＥＧＲ弁の概略構成を示す平面図である。 ステータの概略構成を示す正面図である。 ヨークの概略構成を示す平面図である。 ヨークの概略構成を示す正面図である。 ステータの概略構成を示す平面図である。 ステータにおける各ヨークの配置関係を示す図である。 カバーの概略構成を示す平面図である。 カバーの概略構成を示す正面図である。 弁ボディの概略構成を示す平面図である。 モータ式ＥＧＲ弁が開弁した状態を示す図である。

符号の説明

１０ モータ式ＥＧＲ弁
１１ 弁ボディ
１２ 弁座
１３ 弁体
１４ 弁軸
１５ モータ
２１ カバー
２２ ステータ
２３ ヨーク
２４ 端子
２５ ボビン
２６ コイル線
３０ ロータ
３６ マグネット
４０ 拡径部
２３１ 基部
２３２，２３３，２３４ 突出部
２３５ 磁極歯

Claims (5)

1. モータと、弁ボディに形成された弁座に当接可能に設けられた弁体と、前記弁体から延びる弁軸とを備え、モータを駆動させて前記弁軸をその軸線方向へ移動させることにより前記弁体を開閉させるモータ弁であって、
   前記モータは、
   ４個のヨークと複数の端子とが一体的にインサート成形されたボビンにコイル線が巻装されたステータと、
   Ｎ極とＳ極とを相互に着磁したマグネットを備え、前記ステータに内装されるロータと、
   前記ステータを覆う磁性体のカバーとを備えており、
   前記各ヨークは、同一形状であり、
   略円板形状であって径方向へ突出する複数の突出部が形成された基部と、
   その基部の内周縁から折り曲げられた略テーパ形状の複数の磁極歯とを備え、
   前記ステータは、前記ヨークが２個を１組として軸方向に重ねて積層された４層構造になっており、
   前記４層構造のうち上から２層および３層では２個の前記ヨークがそれぞれの前記突出部の一部が互いに重なり合うように配置される一方、その他の層では前記各突出部が軸方向において重複しないように前記各ヨークが配置され、
   前記カバーが前記ステータに圧入され、前記突出部と前記ケースの内周面とが接触していることを特徴とするモータ弁。
2. 請求項１に記載するモータ弁において、
   前記突出部は、略１２０度間隔で３個形成されており、各突出部の円周方向における幅寸法がそれぞれ異なることを特徴とするモータ弁。
3. 請求項１または請求項２に記載するモータ弁において、
   前記カバーには、前記カバーを前記ステータに装着する際に圧入が開始されるまで最下層以外の前記ヨークの前記突出部との接触を回避するために、径を他の部分よりも大きくした階段形状の拡径部が形成されていることを特徴とするモータ弁。
4. 請求項３に記載するモータ弁において、
   前記拡径部の高さは、前記カバーを前記ステータに圧入した後に、前記ヨークの前記突出部が前記カバーと接触する位置よりも低くなるように設定されていることを特徴とするモータ弁。
5. 請求項１から請求項４に記載するいずれか１つのモータ弁において、
   前記弁ボディには、前記カバーの外周部に当接して前記カバーとで前記ステータの下端部を狭持するために前記カバー側に突出した凸部が設けられ、
   前記凸部付近で前記カバーが前記弁ボディに締結されていることを特徴とするモータ弁。

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