JP2006057517A - Solenoid-driven valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、一般的には、電磁駆動弁に関し、より特定的には、内燃機関に用いられ、電磁力と弾性力とによって駆動する回転駆動式の電磁駆動弁に関する。 The present invention generally relates to an electromagnetically driven valve, and more particularly to a rotationally driven electromagnetically driven valve that is used in an internal combustion engine and is driven by electromagnetic force and elastic force.
実開昭61−200919号公報には、ピン本体の外周面に、その軸方向に沿ってセレーションを形成したノックピンが開示されている(特許文献1)。また、実開昭61−200920号公報には、ピン本体の外周面に、打ち込み孔の壁面に圧接可能な弾性体を付設したノックピンが開示されている(特許文献2)。 Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-200919 discloses a knock pin in which serrations are formed along the axial direction on the outer peripheral surface of a pin body (Patent Document 1). Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-200920 discloses a knock pin in which an outer peripheral surface of a pin body is provided with an elastic body capable of being pressed against a wall surface of a driving hole (Patent Document 2).
さらに、実公昭14−20004号公報には、外周にねじが形成され、その外周の一部に切欠き部を有する押螺子と、切欠き部の外周に配置されたロックナットとを備える押螺子弛緩防止装置が開示されている(特許文献3)。さらに、実公昭37−9013号公報には、袋状の雌捻子と、雌捻子に螺合されるビスと、皿状の頭部を有し、雌捻子の頭部からビスの内端に渡って軸方向に捻じ込まれた止め捻子とを備える緩み止め捻子が開示されている(特許文献4)。
回転駆動式と呼ばれる電磁駆動弁は、ステムを有し、開弁位置と閉弁位置との間で往復運動する駆動弁と、そのステムの先端に当接された一方端およびディスク支持台に揺動自在に支持された他方端を有するディスクと、ディスクに電磁力を作用させる電磁石とを備える。電磁駆動弁は、さらに、ディスクの他方端に設けられ、駆動弁を開弁位置に向けて付勢するトーションバーと、ステムの外周に配置され、駆動弁を閉弁位置に向けて付勢する渦巻きばねとを備える。これらのばねが有する弾性力と、電磁石への電流供給により発生する電磁力とによって、ディスクが他方端を支点に揺動する。そのディスクの動きは、一方端を介してステムへと伝わり、駆動弁が往復運動する。 An electromagnetically driven valve called a rotary drive type has a stem and reciprocates between a valve opening position and a valve closing position, and swings on one end abutting on the tip of the stem and a disk support. A disk having the other end supported movably and an electromagnet for applying an electromagnetic force to the disk. The electromagnetically driven valve is further provided at the other end of the disk, and is disposed on the outer periphery of the stem and urges the drive valve toward the valve opening position, and urges the drive valve toward the valve closing position. And a spiral spring. Due to the elastic force of these springs and the electromagnetic force generated by supplying current to the electromagnet, the disk swings around the other end as a fulcrum. The movement of the disk is transmitted to the stem through one end, and the drive valve reciprocates.
このような電磁駆動弁では、ディスクが、電磁力が作用していない状態で開弁位置と閉弁位置との中間位置に位置決めされるように、トーションバーおよび渦巻きばねが設けられる。そして、この前提のもとに、駆動弁の各リフト位置でこれらのばねのスプリング力に打ち勝ちための電磁力が計算され、その計算結果から電磁石への電流供給が制御される。 In such an electromagnetically driven valve, a torsion bar and a spiral spring are provided so that the disk is positioned at an intermediate position between the valve opening position and the valve closing position when no electromagnetic force is applied. Based on this assumption, the electromagnetic force for overcoming the spring force of these springs is calculated at each lift position of the drive valve, and the current supply to the electromagnet is controlled from the calculation result.
しかしながら、トーションバーおよび渦巻きばねには、製造工程上、回避することができない形状誤差や、ディスク支持台やステムに対する組み付け誤差が発生するため、ディスクが正確に中間位置に設定されない場合が生じる。この場合、各リフト位置で駆動弁が受けるばね荷重に誤差が生じ、ばね荷重に打ち勝ちための正確な電磁力が求められない。これにより、駆動弁の運動が不安定になったり、着座速度(作動音)が大きくなったり、このような誤差を補正する分、電磁石で無駄に電力が消費されたりする。 However, in the torsion bar and the spiral spring, a shape error that cannot be avoided in the manufacturing process and an assembly error with respect to the disk support base and stem occur, and the disk may not be accurately set at the intermediate position. In this case, an error occurs in the spring load received by the drive valve at each lift position, and an accurate electromagnetic force for overcoming the spring load is not required. As a result, the movement of the drive valve becomes unstable, the seating speed (operating sound) increases, and the power is wasted by the electromagnet for correcting such an error.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、駆動弁を安定して往復運動させるとともに、エネルギロスを低減させた電磁駆動弁を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an electromagnetically driven valve that can stably reciprocate the drive valve and reduce energy loss.
この発明に従った電磁駆動弁は、電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁である。電磁駆動弁は、弁軸を有し、弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、駆動弁と距離を隔てた位置に設けられた支持部材と、弁軸に連結された一方端と、支持部材に揺動自在に支持された他方端とを有し、他方端で延びる軸を中心に揺動する揺動部材と、軸上に延びるように設けられ、他方端に固定された捩りばねとを備える。捩りばねは、支持部材に固定され、その固定された支持部材に対する軸周りの位相角が調整可能な固定部を有する。 The electromagnetically driven valve according to the present invention is an electromagnetically driven valve that operates by cooperation of electromagnetic force and elastic force. The electromagnetically driven valve has a valve shaft and reciprocates along the direction in which the valve shaft extends, a support member provided at a position spaced from the drive valve, and one end connected to the valve shaft And a swing member that swings about an axis extending at the other end, and is provided to extend on the shaft and is fixed to the other end. And a torsion spring. The torsion spring is fixed to the support member, and has a fixing portion in which the phase angle around the axis with respect to the fixed support member can be adjusted.
このように構成された電磁駆動弁によれば、固定部を設けることによって、捩りばねを、他方端で延びる軸周りの位相角を調整しながら支持部材に取り付け、その位置に固定することができる。これにより、捩りばねから揺動部材に作用するばね荷重を、設計上決められている値に正確に設定することができる。この場合、揺動部材の実際の揺動時に、捩りばねから揺動部材に作用するばね荷重と、設計上算出されたばね荷重との間に誤差が生じない。このため、揺動部材に、その設計上のばね荷重から求められた電磁力を作用させることで、駆動弁を安定して往復運動させることができる。また、ばね荷重の誤差を解消するように電磁力を作用させる必要がないため、電磁駆動弁で無駄に電力が消費されることを防止できる。 According to the electromagnetically driven valve configured as described above, by providing the fixing portion, the torsion spring can be attached to the support member while adjusting the phase angle around the axis extending at the other end, and can be fixed at that position. . As a result, the spring load acting on the swing member from the torsion spring can be accurately set to a value determined by design. In this case, there is no error between the spring load that acts on the swing member from the torsion spring and the spring load that is calculated by design during the actual swing of the swing member. For this reason, the drive valve can be stably reciprocated by applying an electromagnetic force obtained from the designed spring load to the swing member. Further, since it is not necessary to apply an electromagnetic force so as to eliminate the error of the spring load, it is possible to prevent wasteful power consumption by the electromagnetically driven valve.
また好ましくは、揺動部材は、弁軸が延びる方向に互いに距離を隔てて、複数、設けられている。このように構成された電磁駆動弁によれば、並行リンク機構が採用された電磁駆動弁において、上述の効果を得ることができる。 Preferably, a plurality of swing members are provided at a distance from each other in the direction in which the valve shaft extends. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the above-described effects can be obtained in the electromagnetically driven valve adopting the parallel link mechanism.
また好ましくは、固定部は、セレーションが形成された捩りばねの外周面を含む。支持部材は、固定部が挿入される開口部を有する。開口部の内壁には、固定部に形成されたセレーションに噛み合うセレーションが形成されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、捩りばねの外周面に形成されたセレーションと、開口部の内壁に形成されたセレーションとの噛み合いをずらすことにより、捩りばねの支持部材に対する軸周りの位相角を調整できる。また、セレーション同士の噛み合いは強固であるため、捩りばねを調整された位置により確実に固定することができる。 Preferably, the fixing portion includes an outer peripheral surface of a torsion spring in which serrations are formed. The support member has an opening into which the fixing portion is inserted. A serration that meshes with the serration formed in the fixed portion is formed on the inner wall of the opening. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, by shifting the engagement between the serration formed on the outer peripheral surface of the torsion spring and the serration formed on the inner wall of the opening, the torsion spring is rotated around the axis relative to the support member. Can be adjusted. Further, since the meshing between the serrations is strong, the torsion spring can be reliably fixed at the adjusted position.
また好ましくは、固定部は、テーパ面に形成された捩りばねの外周面を含む。支持部材は、固定部が挿入される開口部を有する。開口部の内壁には、固定部に形成されたテーパ面に圧接されるテーパ面が形成されている。このように構成された電磁駆動弁によれば、テーパ面同士をずらしながら、捩りばねを開口部に押し込むことにより、捩りばねの支持部材に対する軸周りの位相角を任意に調整できる。また、捩りばねの外周面と開口部の内壁との間には、くさび力が発生するため、捩りばねを調整された位置に確実に固定することができる。また、捩りばねの外周面をテーパ状に形成するだけで良いため、捩りばねが加工性に劣る場合であっても、容易にその形状を得ることができる。 Preferably, the fixed portion includes an outer peripheral surface of a torsion spring formed on a tapered surface. The support member has an opening into which the fixing portion is inserted. A tapered surface is formed on the inner wall of the opening so as to be in pressure contact with the tapered surface formed on the fixed portion. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the phase angle around the axis of the torsion spring with respect to the support member can be arbitrarily adjusted by pushing the torsion spring into the opening while shifting the tapered surfaces. Further, since a wedge force is generated between the outer peripheral surface of the torsion spring and the inner wall of the opening, the torsion spring can be reliably fixed at the adjusted position. Further, since it is only necessary to form the outer peripheral surface of the torsion spring in a tapered shape, the shape can be easily obtained even when the torsion spring is inferior in workability.
また好ましくは、固定部は、雄ねじが形成された捩りばねの外周面を含む。支持部材は、固定部が挿入される開口部を有する。開口部の内壁には、固定部に形成された雄ねじが螺合する雌ねじが形成されている。開口部には、固定部が挿入される方向とは反対側からロックナットが締め込まれている。このように構成された電磁駆動弁によれば、捩りばねを開口部に螺合する角度を変更することにより、捩りばねの支持部材に対する軸周りの位相角を任意に調整できる。また、ロックナットと捩りばねとの間に生じる反発力によって、捩りばねが緩むことを防止できる。このため、捩りばねを調整された位置に確実に固定することができる。 Preferably, the fixing portion includes an outer peripheral surface of a torsion spring in which a male screw is formed. The support member has an opening into which the fixing portion is inserted. On the inner wall of the opening, a female screw is formed in which a male screw formed on the fixed portion is screwed. A lock nut is tightened into the opening from the side opposite to the direction in which the fixing portion is inserted. According to the electromagnetically driven valve configured as described above, the phase angle around the axis of the torsion spring with respect to the support member can be arbitrarily adjusted by changing the angle at which the torsion spring is screwed into the opening. Further, it is possible to prevent the torsion spring from being loosened by the repulsive force generated between the lock nut and the torsion spring. For this reason, the torsion spring can be reliably fixed at the adjusted position.
以上説明したように、この発明に従えば、駆動弁を安定して往復運動させるとともに、エネルギロスを低減させた電磁駆動弁を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electromagnetically driven valve in which the drive valve is stably reciprocated and energy loss is reduced.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における電磁駆動弁を示す断面図である。本実施の形態における電磁駆動弁は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の機関バルブ(吸気弁または排気弁)を構成している。本実施の形態では、電磁駆動弁が吸気弁を構成している場合について説明を行なうが、排気弁を構成する場合であっても、同様の構造を備える。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view showing an electromagnetically driven valve according to Embodiment 1 of the present invention. The electromagnetically driven valve in the present embodiment constitutes an engine valve (intake valve or exhaust valve) of an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. In this embodiment, the case where the electromagnetically driven valve constitutes an intake valve will be described, but the same structure is provided even when the exhaust valve is constituted.
図1を参照して、電磁駆動弁10は、回転駆動式の電磁駆動弁であり、その運動機構には、並行リンク機構が適用されている。
Referring to FIG. 1, an electromagnetically driven
電磁駆動弁10は、一方向に延びるステム12を有する駆動弁14と、ステム12の異なる位置に連結され、作用された電磁力および弾性力によって揺動するロアディスク20およびアッパディスク30と、ステム12から離れた位置でステム12と並んで設けられたディスク支持台51と、ディスク支持台51に設けられ、電磁力を発生する開閉兼用電磁石60(以下、たんに電磁石60とも呼ぶ)と、ロアディスク20およびアッパディスク30にそれぞれ設けられ、弾性力をこれらのディスクに作用させるロアトーションバー26およびアッパトーションバー36とを備える。駆動弁14は、ロアディスク20およびアッパディスク30の揺動運動を受けて、ステム12が延びる方向(矢印103に示す方向)に往復運動する。
The electromagnetically driven
駆動弁14は、吸気ポート17が形成されたシリンダヘッド41に搭載されている。シリンダヘッド41の吸気ポート17から図示しない燃焼室に連通する位置には、バルブシート42が設けられている。駆動弁14は、さらに、ステム12の先端に形成された傘部13を有する。駆動弁14の往復運動に伴って、傘部13がバルブシート42に密着したり、バルブシート42から離脱することによって、吸気ポート17の開閉が行なわれる。つまり、ステム12が上昇することによって、駆動弁14が閉弁位置へと位置決めされ、ステム12が下降することによって、駆動弁14が開弁位置へと位置決めされる。
The
ステム12は、傘部13から連続する下部ステム12mと、ラッシュアジャスタ16を介して下部ステム12mに接続された上部ステム12nとから構成されている。ラッシュアジャスタ16は、上部ステム12nと下部ステム12mとの間で緩衝部材として機能し、縮みやすく伸びにくい特性を有する。ラッシュアジャスタ16は、閉弁位置にある駆動弁14の位置決め誤差を吸収し、傘部13をバルブシート42に確実に密着させる。下部ステム12mには、その外周面から突出する連結ピン12pが形成されており、上部ステム12nには、その外周面から突出する連結ピン12qが、連結ピン12pから離れた位置で形成されている。
The
シリンダヘッド41には、下部ステム12mを軸方向に摺動可能なように案内するバルブガイド43が設けられており、バルブガイド43から離れた位置には、上部ステム12nを軸方向に摺動可能なように案内するステムガイド45が設けられている。バルブガイド43およびステムガイド45は、ステム12との高速摺動に耐えられるように、たとえば、ステンレスなどの金属材料から形成されている。
The
図2は、図1中の電磁石を示す斜視図である。図1および図2を参照して、ディスク支持台51には、ロアディスク20とアッパディスク30との間に位置するように電磁石60が設けられている。電磁石60は、開閉兼用コイル62と、吸着面61aおよび61bを有し、磁性材料から形成された開閉兼用コア61とから構成されている。開閉兼用コア61は、ステム12の延びる方向に直交方向に延びる軸部61pを有する。開閉兼用コイル62は、軸部61pの周りを旋回するように設けられており、モノコイル(連続する一続きの線からなるコイル)から構成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the electromagnet in FIG. Referring to FIGS. 1 and 2, an
ディスク支持台51には、さらに、開弁用永久磁石55と、電磁石60を挟んで開弁用永久磁石55の反対側に位置する閉弁用永久磁石56とが設けられている。開弁用永久磁石55は、吸着面55aを有し、吸着面55aと電磁石60の吸着面61bとの間には、ロアディスク20が揺動する空間が規定されている。また、閉弁用永久磁石56は、吸着面56aを有し、吸着面56aと電磁石60の吸着面61aとの間には、アッパディスク30が揺動する空間が規定されている。
The
図3は、図1中のロアディスク(アッパディスク)を示す斜視図である。図1および図3を参照して、ロアディスク20は、一方端22および他方端23を有し、他方端23から一方端22に向けてステム12に交差する方向に延びている。ロアディスク20は、矩形形状の表面21aおよび21bが形成され、一方端22と他方端23との間に渡って延びるアーム部21と、他方端23に位置して設けられ、中空円筒形状を有する軸受け部28とから構成されている。表面21aおよび21bは、それぞれ、電磁石60の吸着面61bおよび開弁用永久磁石55の吸着面55aに向い合っている。
FIG. 3 is a perspective view showing the lower disk (upper disk) in FIG. Referring to FIGS. 1 and 3, the
アーム部21には、一方端22側に位置して、切欠き部29が形成されている。切欠き部29の互いに向い合う壁面には、長孔24が形成されている。他方端23には、一方端22から他方端23に向かう方向の直交方向に延びる中心軸25が規定されている。軸受け部28には、中心軸25に沿って延びる貫通孔27が形成されている。
The
アッパディスク30は、ロアディスク20と同様の形状を備え、ロアディスク20の一方端22、他方端23、アーム部21、表面21a、表面21b、切欠き部29、長孔24、軸受け部28、貫通孔27および中心軸25に対応して、一方端32、他方端33、アーム部31、表面31b、表面31a、切欠き部39、長孔34、軸受け部38、貫通孔37および中心軸35が形成されている。表面31aおよび31bは、それぞれ、電磁石60の吸着面61aおよび閉弁用永久磁石56の吸着面56aに向い合っている。ロアディスク20およびアッパディスク30は、磁性材料から構成されている。
The
ロアディスク20の一方端22は、長孔24に連結ピン12pが挿通されることによって、下部ステム12mに対して揺動自在に連結されている。アッパディスク30の一方端32は、長孔34に連結ピン12qが挿通されることによって、上部ステム12nに対して揺動自在に連結されている。
One
図4は、図1中のIV−IV線上に沿った電磁駆動弁の断面の斜視図である。図5は、図4中のV−V線上に沿った電磁駆動弁の断面図である。図6は、図5中の矢印VIから見たロアトーションバーの端面図である。以下では、ロアトーションバー26の構造およびロアディスク20の取り付け構造について説明を行なうが、アッパトーションバー36およびアッパディスク30についても、同様の構造を備える。
4 is a perspective view of a cross section of the electromagnetically driven valve taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the electromagnetically driven valve along the line VV in FIG. FIG. 6 is an end view of the lower torsion bar as seen from the arrow VI in FIG. Hereinafter, the structure of the
図1および図4から図6を参照して、他方端23には、ロアトーションバー26が貫通孔27に挿入された状態で固定されている。ロアトーションバー26は、ばね鋼から形成されており、中心軸25に沿って棒状に延びる形状を有する。ロアトーションバー26は、その延びる一方の先端に位置して、ディスク支持台51に対して固定される固定部4を有する。ロアトーションバー26は、固定部4が設けられた側の反対側で、ディスク支持台51に対して回転自在に支持されている。
With reference to FIGS. 1 and 4 to 6, a
固定部4の外周面4aには、軸方向に延びる溝が周方向に並んで設けられたセレーションが形成されている。外周面4aに周方向に並んで設けられる溝の数は、たとえば20個であり、これ以外の数であっても良い。ディスク支持台51には、固定部4が挿入される開口部52が形成されている。開口部52の内壁には、外周面4aに形成されたセレーションに噛み合うセレーションが形成されている。
On the outer
固定部4が開口部52に挿入されると、固定部4の外周面4aおよび開口部52の内壁に形成されたセレーション同士が噛み合い、ロアトーションバー26がディスク支持台51に対して固定される。これにより、ロアディスク20の他方端23は、ディスク支持台51に対して中心軸25を中心に揺動自在に支持される。また同様の態様で、アッパディスク30の他方端33は、アッパトーションバー36を介して、ディスク支持台51に対して中心軸35を中心に揺動自在に支持される。ロアディスク20およびアッパディスク30を中心軸25および35をそれぞれ中心に揺動させることによって、駆動弁14を往復運動させることができる。
When the fixing
ロアディスク20には、ロアトーションバー26により、中心軸25を中心に時計周りの方向に付勢する弾性力が加えられる。アッパディスク30には、アッパトーションバー36により、中心軸35を中心に反時計周りの方向に付勢する弾性力が加えられる。電磁石60による電磁力が加わっていない状態で、ロアディスク20およびアッパディスク30は、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36の弾性力によって、開弁側の揺動端と閉弁側の揺動端との中間位置に位置決めされる。
An elastic force is applied to the
本実施の形態では、固定部4の外周面4aに形成されたセレーションが、開口部52の内壁に形成されたセレーションに噛み合う位置を調整しながら、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36を、ディスク支持台51に対して固定する。たとえば、ロアディスク20およびアッパディスク30が、上述の中間位置から開弁側の揺動端に寄って位置決めされている場合には、アッパトーションバー36による反時計周りの弾性力が、ロアトーションバー26による時計周りの弾性力に打ち勝っている。この場合、たとえば、ロアトーションバー26による弾性力を増大させるために、ロアトーションバー26の固定部4が開口部52に対して時計周りの方向にずれるように、セレーション同士が噛み合う位置を調整すれば良い。このように、固定部4は、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36の荷重バランス調整機構として機能し、この固定部4によって、ロアディスク20およびアッパディスク30を、開弁側の揺動端と閉弁側の揺動端との中間位置に正確に位置決めすることができる。
In the present embodiment, the
図7は、開弁側の揺動端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。図8は、中間位置にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。図9は、閉弁側の揺動端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。続いて、電磁駆動弁10の動作について説明を行なう。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an upper disk and a lower disk at the swing end on the valve opening side. FIG. 8 is a schematic diagram showing the upper disk and the lower disk at the intermediate position. FIG. 9 is a schematic view showing an upper disk and a lower disk at the swing end on the valve closing side. Subsequently, the operation of the electromagnetically driven
図7を参照して、駆動弁14が開弁位置にある場合、開閉兼用コイル62には、開閉兼用コア61の軸部61pの周りで矢印111に示す方向に流れる電流を供給する。このとき、アッパディスク30が位置する側では、電流が図7を示す紙面の奥から手前方向へと流れている。これにより、開閉兼用コア61に、矢印112に示す方向に磁束が流れ、アッパディスク30を電磁石60の吸着面61aに引き寄せる電磁力が発生する。一方、ロアディスク20は、開弁用永久磁石55によって、吸着面55aに引き寄せられる。結果、アッパディスク30およびロアディスク20は、中心軸25周りに配置されたロアトーションバー26の弾性力に抗して、図7中に示す開弁側の揺動端に保持されている。
Referring to FIG. 7, when the
図8を参照して、次に、開閉兼用コイル62への電流供給を停止すると、電磁石60に発生していた電磁力が消滅する。これにより、アッパディスク30およびロアディスク20は、ロアトーションバー26の弾性力によって、吸着面61aおよび55aからそれぞれ離脱し、中間位置に向けて揺動し始める。ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36による弾性力は、アッパディスク30およびロアディスク20を中間位置に保持しようとする。このため、中間位置を越えた位置では、アッパトーションバー36によって、アッパディスク30およびロアディスク20に揺動方向と逆方向の力が作用する。しかし、アッパディスク30およびロアディスク20には、揺動する方向に沿って慣性力が作用しているため、アッパディスク30およびロアディスク20は、中間位置を越えた位置まで揺動する。
Next, referring to FIG. 8, when the current supply to the open /
図9を参照して、次に、その中間位置を越えた位置において、再び、開閉兼用コイル62に矢印111に示す方向に電流を流す。このとき、ロアディスク20が位置する側では、電流が図9を示す紙面の手前から奥方向へと流れる。これにより、開閉兼用コア61に、矢印132に示す方向に磁束が流れ、ロアディスク20を電磁石60の吸着面61bに引き寄せる電磁力が発生する。一方、アッパディスク30は、閉弁用永久磁石56によって、吸着面56aに引き寄せられる。
Referring to FIG. 9, next, a current is passed again in the direction indicated by
なおこのとき、電磁石60で発生する電磁力によって、アッパディスク30も電磁石60の吸着面61aに引き寄せられる。しかし、電磁力は、互いの間隔が狭いロアディスク20と電磁石60との間でより大きく作用するため、アッパディスク30およびロアディスク20は、中間位置を越えた位置から図9中に示す閉弁側の揺動端へと揺動する。
At this time, the
以降、開閉兼用コイル62への電流供給の開始と停止とを、以上に説明したタイミングで繰り返す。これにより、アッパディスク30およびロアディスク20を開弁側および閉弁側の揺動端の間で揺動させ、この揺動運動を介して駆動弁14を往復運動させることができる。
Thereafter, the start and stop of the current supply to the open /
この発明の実施の形態1における電磁駆動弁10は、電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁である。電磁駆動弁10は、弁軸としてのステム12を有し、ステム12が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁14と、駆動弁14と距離を隔てた位置に設けられた支持部材としてのディスク支持台51と、ステム12に連結された一方端22および32と、ディスク支持台51に揺動自在に支持された他方端23および33とを有し、他方端23および33で延びる軸としての中心軸25および35を中心に揺動する揺動部材としてのロアディスク20およびアッパディスク30と、中心軸25および35上に延びるように設けられ、他方端23および33に固定された捩りばねとしてのロアトーションバー26およびアッパトーションバー36とを備える。ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36は、ディスク支持台51に固定され、その固定されたディスク支持台51に対する中心軸25および35周りの位相角が調整可能な固定部4を有する。
The electromagnetically driven
固定部4は、セレーションが形成されたロアトーションバー26およびアッパトーションバー36の外周面4aを含む。ディスク支持台51は、固定部4が挿入される開口部52を有する。開口部52の内壁には、固定部4に形成されたセレーションに噛み合うセレーションが形成されている。
The fixing
なお、本実施の形態では、固定部4による荷重バランス調整機構を、ロアディスク20およびアッパディスク30の両方に設けたが、いずれか一方に設けるだけであっても良い。但し、ロアディスク20およびアッパディスク30の両方に設けた場合には、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36のバランスが取れる荷重を容易に変更できる。このため、揺動時にロアディスク20およびアッパディスク30に作用する弾性力を自由に調整することができる。
In the present embodiment, the load balance adjustment mechanism by the fixing
このように構成された、この発明の実施の形態1における電磁駆動弁10によれば、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36に固定部4を設けることによって、電磁石60による電磁力が加わっていない状態で、ロアディスク20およびアッパディスク30を開弁側および閉弁側の揺動端の中間位置に正確に位置決めすることができる。
According to the electromagnetically driven
図10は、駆動弁のリフト量とアッパトーションバーおよびロアトーションバーの合力との関係を示すグラフである。図10を参照して、図中では、アッパトーションバー36およびロアトーションバー26の合力が、駆動弁14を上向きに付勢する方向を正として、縦軸に表わされている。設計上設定された両者の関係、つまり、電磁石60による電磁力が作用していない状態で、ロアディスク20およびアッパディスク30が正確に中間位置に位置決めされる場合の両者の関係が、図中の直線76によって示されている。また、ロアディスク20およびアッパディスク30が中間位置から開弁側に寄って位置決めされる場合の両者の関係が、図中の直線78によって示されており、中間位置から閉弁側に寄って位置決めされる場合の両者の関係が、図中の直線77によって示されている。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the lift amount of the drive valve and the resultant force of the upper torsion bar and the lower torsion bar. Referring to FIG. 10, in the figure, the resultant force of
直線76から78を比較して分かるように、ロアディスク20およびアッパディスク30が中間位置からずれた位置に設定されていると、2つのトーションバーの弾性力が釣り合うバランス点が、図中の矢印79に示す範囲で、設計上のバランス点Pからずれてしまう。この場合、駆動弁14が各リフト位置で受ける2つのトーションバーの合力が、たとえば図中の矢印80に示す範囲で変動し、設計上設定されている合力、つまり、直線76に表わされる合力との間で誤差が生じる。しかしながら、本実施の形態では、ロアディスク20およびアッパディスク30が、開弁側および閉弁側の揺動端の中間位置に正確に位置決めされているため、このような誤差が生じることがない。このため、ロアディスク20およびアッパディスク30に、設計上設定されている合力から算出された電磁力を作用させ、駆動弁14を安定して往復運動させることができる。
As can be seen by comparing the
(実施の形態2)
図11は、この発明の実施の形態2における電磁駆動弁を示す断面図である。図中には、図5に示す範囲と同様の範囲が示されている。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態1における電磁駆動弁10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is a sectional view showing an electromagnetically driven valve according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, a range similar to the range shown in FIG. 5 is shown. The electromagnetically driven valve in the present embodiment basically has the same structure as that of the electromagnetically driven
図11を参照して、本実施の形態では、固定部4の外周面4aが、テーパ面に形成されている。つまり、外周面4aは、中心軸25に対して傾きを持って延在しており、中心軸25に沿って形成された円錐台の側面によって形成されている。開口部52の内壁には、開口部52にロアトーションバー26が挿入された状態で、外周面4aに面接触するテーパ面が形成されている。固定部4には、固定部4の端面4c側から六角孔84が形成されている。
With reference to FIG. 11, in this Embodiment, the outer
ディスク支持台51には、さらに、その側面51c側から開口され、開口部52へと連なる雌ねじ孔81が形成されている。雌ねじ孔81には、締め付け力Pの大きさで、ナット82が締め込まれている。ナット82には、中心軸25に沿って貫通する六角孔83が形成されている。六角孔83は、六角孔84よりも大きく形成されている。固定部4の端面4cが、ナット82により押圧されることによって、外周面4aに形成されたテーパ面が、開口部52の内壁に形成されたテーパ面に圧接されている。このとき、中心軸25と外周面4aの稜線とがなす角度をθ(この場合、外周面4aのテーパ角度は2θ)とすると、P/tanθの大きさを有する、開口部52に対する固定部4の締結力Nが発生する。
The
本実施の形態では、軸方向に貫通孔が形成された特殊六角レンチと、通常の六角レンチとを用いて、ロアトーションバー26をディスク支持台51に対して固定する。より詳細には、固定部4を開口部52に挿入した状態でナット82を軽く締め込む。次に、上述の特殊六角レンチの先端を六角孔83に嵌め込むとともに、通常の六角レンチを、特殊六角レンチに形成された貫通孔を通して六角孔84に嵌め込む。この状態で、通常の六角レンチを回しながらロアトーションバー26を最適な位相角に位置決めし、特殊六角レンチを回すことで、ロアトーションバー26をその位置に固定する。
In the present embodiment, the
この発明の実施の形態2における電磁駆動弁では、固定部4は、テーパ面に形成されたロアトーションバー26の外周面4aを含む。ディスク支持台51は、固定部4が挿入される開口部52を有する。開口部52の内壁には、固定部4に形成されたテーパ面に圧接されるテーパ面が形成されている。
In the electromagnetically driven valve according to Embodiment 2 of the present invention, fixed
ディスク支持台51には、開口部52へと連なる雌ねじ孔81が形成されている。雌ねじ孔81には、固定部4の端面4cを押圧し、外周面4aおよび開口部52の内壁に形成されたテーパ面同士を圧接させる押圧部材としてのナット82が締め込まれる。固定部4には、固定部4を回転軸25周りに回転させる工具としての六角レンチが挿し込まれる第1の工具挿入孔としての六角孔84が、端面4c側から形成されている。ナット82には、六角孔84を露出させ、ナット82を締め込む工具としての特殊六角レンチが挿し込まれる第2の工具挿入孔としての六角孔83が形成されている。
A
図12は、図11中の電磁駆動弁の変形例を示す断面図である。図12を参照して、本変形例では、図11中のナット82に替えて、固定部4の端面4cに接合されたプレート71が設けられている。プレート71は、端面4c上からディスク支持台51の側面51c上にかけて、鍔状に延在しており、その側面51c上にまで延在する位置には、中心軸25を中心とした周方向に延びる長孔71hが形成されている。プレート71は、長孔71hに挿通されたボルト72によって、ディスク支持台51に締結されている。本変形例では、プレート71を回転させながらボルト72を締め込むことによって、ロアトーションバー26を最適な位相角に固定する。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modification of the electromagnetically driven valve in FIG. Referring to FIG. 12, in this modification, a
なお、本実施の形態では、ロアトーションバー26についてのみ説明したが、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36の少なくともいずれか一方に、以上に説明した固定部4が設けられていれば良い。
Although only the
このように構成された、この発明の実施の形態2における電磁駆動弁によれば、実施の形態1に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、固定部4による荷重バランス調整機構が、テーパ面同士の当接によって構成されているため、ロアトーションバー26を中心軸25周りの任意の位相角に位置決めすることができる。これにより、さらに自由度の高い荷重バランス調整が可能となる。また、くさび効果によって、大きな締結力を発生させることができるため、ロアトーションバー26の開口部52に対する緩みを防止することができる。
According to the electromagnetically driven valve according to the second embodiment of the present invention configured as described above, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained. In addition, in the present embodiment, since the load balance adjustment mechanism by the fixed
(実施の形態3)
図13は、この発明の実施の形態3における電磁駆動弁を示す断面図である。図中には、図5に示す範囲と同様の範囲が示されている。本実施の形態における電磁駆動弁は、実施の形態1における電磁駆動弁10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
(Embodiment 3)
13 is a sectional view showing an electromagnetically driven valve according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, a range similar to the range shown in FIG. 5 is shown. The electromagnetically driven valve in the present embodiment basically has the same structure as that of the electromagnetically driven
図13を参照して、本実施の形態では、固定部4の外周面4aに雄ねじが形成されている。固定部4には、固定部4の端面4c側から六角孔88が形成されている。一方、開口部52の内壁には、外周面4aに形成された雄ねじが螺合される雌ねじが形成されている。開口部52には、ロックナット86が、固定部4とは反対側から締め込まれており、固定部4の端面4cは、端面4cに向い合うロックナット86の端面86cによって押圧されている。ロックナット86には、中心軸25が延びる方向に貫通する孔87が形成されている。
Referring to FIG. 13, in the present embodiment, a male screw is formed on outer
図14は、図13中の電磁駆動弁で荷重バランス調整を実施する工程を示す断面図である。図14を参照して、本実施の形態では、まず、固定部4を開口部52に締め込んだ状態とする。図13を参照して、次に、ロックナット86を反対側から軽く締め込み、六角レンチを、孔87を通して六角孔88に嵌め込む。この状態で、六角レンチを回しながらロアトーションバー26を最適な位相角に位置決めし、ロックナット86をさらに固く締め込むことで、ロアトーションバー26をその位置に固定する。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a process of performing load balance adjustment with the electromagnetically driven valve in FIG. 13. Referring to FIG. 14, in the present embodiment, first, fixing
この発明の実施の形態3における電磁駆動弁では、固定部4は、雄ねじが形成されたロアトーションバー26の外周面4aを含む。ディスク支持台51は、固定部4が挿入される開口部52を有する。開口部52の内壁には、固定部4に形成された雄ねじが螺合する雌ねじが形成されている。開口部52には、固定部4が挿入される方向とは反対側からロックナット86が締め込まれている。
In the electromagnetically driven valve according to Embodiment 3 of the present invention, fixed
固定部4には、固定部4を回転軸25周りに回転させる工具としての六角レンチが挿し込まれる工具挿入孔としての六角孔88が、端面4c側から形成されている。ロックナット86には、六角孔88を露出させる孔87が形成されている。
A
なお、本実施の形態では、ロアトーションバー26についてのみ説明したが、ロアトーションバー26およびアッパトーションバー36の少なくともいずれか一方に、以上に説明した固定部4が設けられていれば良い。
Although only the
このように構成された、この発明の実施の形態3における電磁駆動弁によれば、実施の形態1に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、固定部4による荷重バランス調整機構が、ねじ構造によって構成されているため、ロアトーションバー26を中心軸25周りの任意の位相角に位置決めすることができる。これにより、さらに自由度の高い荷重バランス調整が可能となる。
According to the electromagnetically driven valve according to the third embodiment of the present invention configured as described above, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained. In addition, in the present embodiment, since the load balance adjusting mechanism by the fixing
実施の形態1から3では、回転駆動式の電磁駆動弁に並行リンク機構を採用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。ステム12に連結された一方端と、ディスク支持台51に揺動自在に支持された他方端とを有する一枚のディスクと、そのディスクの上下に配置され、ディスクに交互に電磁力を作用させる複数の電磁石とを備える電磁駆動弁にも、実施の形態1から3と同様の態様で、本発明を適用することができる。
In the first to third embodiments, the case where the parallel link mechanism is employed for the rotationally driven electromagnetically driven valve has been described, but the present invention is not limited to this. One disk having one end connected to the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
4 固定部、4a 外周面、10 電磁駆動弁、12 ステム、14 駆動弁、20 ロアディスク、22,32 一方端、23,33 他方端、25,35 中心軸、26 ロアトーションバー、30 アッパディスク、36 アッパトーションバー、51 ディスク支持台、52 開口部、86 ロックナット。 4 fixed part, 4a outer peripheral surface, 10 electromagnetically driven valve, 12 stem, 14 driven valve, 20 lower disk, 22, 32 one end, 23, 33 other end, 25, 35 central axis, 26 lower torsion bar, 30 upper disk , 36 Upper torsion bar, 51 Disc support, 52 opening, 86 Lock nut.
Claims (5)
弁軸を有し、前記弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、
前記駆動弁と距離を隔てた位置に設けられた支持部材と、
前記弁軸に連結された一方端と、前記支持部材に揺動自在に支持された他方端とを有し、前記他方端で延びる軸を中心に揺動する揺動部材と、
前記軸上に延びるように設けられ、前記他方端に固定された捩りばねとを備え、
前記捩りばねは、前記支持部材に固定され、その固定された前記支持部材に対する前記軸周りの位相角が調整可能な固定部を有する、電磁駆動弁。 An electromagnetically driven valve that operates in cooperation with electromagnetic force and elastic force,
A drive valve having a valve shaft and reciprocating along a direction in which the valve shaft extends;
A support member provided at a position spaced apart from the drive valve;
A swing member having one end connected to the valve shaft and the other end swingably supported by the support member, and swinging about an axis extending at the other end;
A torsion spring provided to extend on the shaft and fixed to the other end;
The torsion spring is an electromagnetically driven valve that is fixed to the support member and includes a fixing portion that can adjust a phase angle around the axis with respect to the fixed support member.
前記支持部材は、前記固定部が挿入される開口部を有し、
前記開口部の内壁には、前記固定部に形成されたセレーションに噛み合うセレーションが形成されている、請求項1または2に記載の電磁駆動弁。 The fixing portion includes an outer peripheral surface of the torsion spring formed with serrations,
The support member has an opening into which the fixing portion is inserted,
3. The electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein serrations that mesh with serrations formed in the fixed portion are formed on an inner wall of the opening. 4.
前記支持部材は、前記固定部が挿入される開口部を有し、
前記開口部の内壁には、前記固定部に形成されたテーパ面に圧接されるテーパ面が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁駆動弁。 The fixing portion includes an outer peripheral surface of the torsion spring formed on a tapered surface,
The support member has an opening into which the fixing portion is inserted,
4. The electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein a tapered surface that is pressed against a tapered surface formed in the fixed portion is formed on the inner wall of the opening. 5.
前記支持部材は、前記固定部が挿入される開口部を有し、
前記開口部の内壁には、前記固定部に形成された雄ねじが螺合する雌ねじが形成されており、前記開口部には、前記固定部が挿入される方向とは反対側からロックナットが締め込まれている、請求項1から4のいずれか1項に記載の電磁駆動弁。 The fixing portion includes an outer peripheral surface of the torsion spring in which a male screw is formed,
The support member has an opening into which the fixing portion is inserted,
The inner wall of the opening is formed with a female screw into which a male screw formed on the fixing portion is screwed. A lock nut is tightened on the opening from the side opposite to the direction in which the fixing portion is inserted. The electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein the electromagnetically driven valve is embedded.
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JP2007332880A (en) | Solenoid-driven valve |
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