JP2016080131A

JP2016080131A - 直動式アクチュエータ

Info

Publication number: JP2016080131A
Application number: JP2014215014A
Authority: JP
Inventors: 健二村岡; Kenji Muraoka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】センサー搭載性の自由度を向上させつつ、部品点数を削減できる直動式アクチュエータを提供する。【解決手段】ＥＧＲ配管３５を通過するＥＧＲ量を直線方向に移動する弁体７７によって制御し、弁体７７の移動位置を検知するセンサーアッセンブリ９０を備えるＥＧＲバルブ６０であって、センサーアッセンブリ９０は、弁体７７に設けられるマグネット７９の移動位置を検知するセンサーアッセンブリ９０と、を備える。また、マグネット７９は、支持部材７８を介して弁体７７に設けられる。さらに、少なくとも弁体７７及びマグネット７９は、組み付け時にはバルブアッセンブリ７０に含まれる。【選択図】図２

Description

本発明は、弁体の移動位置検知手段を備える直動式アクチュエータの技術に関する。

直動式アクチュエータとしては、例えばエンジンのＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置に設けられるＥＧＲバルブが公知である。ＥＧＲバルブは、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側へ導き再度吸気させるＥＧＲ装置の排気再循環量（ＥＧＲ量）を調整する流量調整弁である。

ＥＧＲバルブに備えられ、弁体の移動位置を検知する移動位置センサーも公知である（例えば、特許文献１）。ＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）は、ＥＧＲ装置に適正なＥＧＲ量を通過させるためのＥＧＲ開度をＥＧＲバルブに指令しつつ、移動位置センサーによって実際の弁体の移動位置を検知してフィードバック制御を行っている。

図４を用いて、従来のＥＧＲバルブ１６０の構成について説明する。
なお、図４では、ＥＧＲバルブ１６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図４に示される弁体１７７の開閉方向に従って説明するものとする。

ＥＧＲバルブ１６０は、バルブアッセンブリ１７０と、モーターアッセンブリ１８０と、センサーアッセンブリ１９０と、を備えている。バルブアッセンブリ１７０は、バルブシャフト１７４と、スプリング１７５と、バルブハウジング１７６と、弁体１７７と、を備えている。

バルブシャフト１７４は、モーターアッセンブリ１８０に収納される直動式ＤＣモーターの駆動軸と同軸上に配置され、バルブハウジング１７６に収納されている。バルブシャフト１７４には、スプリング１７５と、弁体１７７と、が設けられている。スプリング１７５は、バルブシャフト１７４を開閉方向の閉側に向けて付勢するように構成されている。弁体１７７は、バルブシャフト１７４の開閉方向の開側に固設されている。

センサーアッセンブリ１９０は、ホールＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１９１と、ケース１９２と、センサーシャフト１９３と、マグネット１９４と、センサースプリング１９５と、を備えている。

センサーシャフト１９３は、バルブシャフト１７４と同軸上に配置されている。センサーシャフト１９３の開閉方向の開側の端面は、モーターアッセンブリ１８０に収納される直動式ＤＣモーターの駆動軸の端面と当接している。このような構成とすることで、センサーシャフト１９３は、バルブシャフト１７４の開閉方向の動きに同期する。

マグネット１９４は、センサーシャフト１９３の中途部に設けられている。センサースプリング１９５は、センサーシャフト１９３を開閉方向の開側に向けて付勢するように構成されている。

このような構成とすることで、センサーアッセンブリ１９０では、マグネット１９４が弁体１７７の開閉方向の動きと同期し、マグネット１８４の発生する磁界が電気信号に変換され、コントローラ（図示略）によって弁体１７７の開閉方向の移動位置が検知される。

図５を用いて、ＥＧＲバルブ１６０の組み付け工程について説明する。
なお、図５では、ＥＧＲバルブ１６０の組み付け工程を一部断面視として模式的に表している。

ＥＧＲバルブ１６０は、バルブアッセンブリ１７０と、モーターアッセンブリ１８０と、センサーアッセンブリ１９０と、から構成されている。ＥＧＲバルブ１６０の組み付け時には、センサーシャフト１９３の開閉方向の開側の端面をモーターアッセンブリ１８０に収納される直動式ＤＣモーターの駆動軸の端面と当接させて、センサーアッセンブリ１９０をモーターアッセンブリ１８０に組み付けている。

ところで、ＥＧＲバルブ１６０は、バルブアッセンブリ１７０とモーターアッセンブリ１８０とセンサーアッセンブリ１９０とを組み付けて構成しているため、スプリング１７５とセンサースプリング１９５、或いは、バルブシャフト１７４とセンサーシャフト１９３のように、同様の作用をする部材を有している。そのため、ＥＧＲバルブ１６０では、部品点数を削減することが望まれている。

また、ＥＧＲバルブ１６０では、センサーシャフト１９３を直動式ＤＣモーターの駆動軸と同軸上に配置する必要があるため、センサーアッセンブリ１９０の配置自由度が低い。

特開２０１１−１７５９８号公報

本発明の解決しようとする課題は、センサー搭載性の自由度を向上させつつ、部品点数を削減できる直動式アクチュエータを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、配管を通過する流体の流量を直線方向に移動する弁体によって制御し、該弁体の移動位置を検知する移動位置検知手段を備える直動式アクチュエータであって、前記移動位置検知手段は、前記弁体に設けられるマグネットの移動位置を検知する移動位置検知手段と、を備えるものである。

請求項２においては、請求項１記載の直動式アクチュエータであって、前記マグネットは、支持部材を介して前記弁体に設けられるものである。

請求項３においては、請求項１又は２記載の直動式アクチュエータであって、少なくとも前記弁体及び前記マグネットは、組み付け時には一構成ユニットに含まれるものである。

本発明の直動式アクチュエータによれば、センサー搭載性の自由度を向上させつつ、部品点数を削減することができる。また、移動位置検知手段を配置する自由度を向上することができる。

エンジンの構成を示した模式図。ＥＧＲバルブの構成を示す模式図。ＥＧＲバルブの組み付け工程を示す模式図。従来のＥＧＲバルブの構成を示す模式図。従来のＥＧＲバルブの組み付け工程を示す模式図。

図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成を模式的に表している。また、図１では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン１００は、本発明の直動式アクチュエータに係る実施形態であるＥＧＲバルブ６０を備えるものである。本実施形態のエンジン１００は、産業用の直列４気筒ディーゼルエンジンとされている。

エンジン１００は、エンジン本体４０と、制御手段としてのＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）５０（以下、コントローラ５０）と、を備えている。エンジン本体４０は、気筒４１が形成されるシリンダブロック４２と、シリンダヘッド（図示略）と、吸気系統１０と、排気系統２０と、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置３０と、を備えている。

吸気系統１０は、気筒４１・・４１に外気を吸入するための系統である。吸気系統１０では、外気側からシリンダヘッドに接続される吸気マニホールド１５に向かって、エアクリーナ１１、吸気マニホールド１５の順でそれぞれ配置されている。

排気系統２０は、排気ガスを排出するための系統である。排気系統２０では、シリンダヘッドに接続される排気マニホールド２５から外気側に向かって、排気マニホールド２５、マフラー２１の順でそれぞれ配置されている。

ＥＧＲ装置３０は、排気系統２０から排気流量の一部をＥＧＲ流量として吸気系統１０に還流させるための経路であって、排気系統２０の中途部と吸気系統１０の中途部とをＥＧＲ配管３５によって接続している。ＥＧＲ装置３０では、排気系統２０から吸気系統１０に向かって、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲバルブ６０の順でそれぞれ配置されている。

ＥＧＲバルブ６０は、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ流量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０には、移動位置検知手段としてのホールＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）９１が備えられている。ホールＩＣ９１は、弁体７７（図２参照）の移動位置を検知するものである。ＥＧＲバルブ６０及びホールＩＣ９１は、コントローラ５０と接続されている。ＥＧＲバルブ６０の構成について、詳しくは後述する。

コントローラ５０は、エンジン１００を総合的に制御するものである。コントローラ５０には、ＥＧＲバルブ６０と、ホールＩＣ９１と、が接続されている。コントローラ５０は、ＥＧＲ装置３０に適正なＥＧＲ量を通過させるためのＥＧＲ開度をＥＧＲバルブ６０に指令する機能を有している。また、コントローラ５０は、ホールＩＣ９１によって実際の弁体７７の移動位置を検知する機能を有している。

図２を用いて、ＥＧＲバルブ６０の構成について説明する。
なお、図２では、ＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図２に示される弁体７７の開閉方向に従って説明するものとする。さらに、以下では、図２に示される上流側又は下流側に従って説明するものとする。

ＥＧＲバルブ６０は、本発明の直動式アクチュエータに係る実施形態である。ＥＧＲバルブ６０は、上述したように、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、構成ユニットとしてのバルブアッセンブリ７０と、構成ユニットとしてのモーターアッセンブリ８０と、構成ユニットとしてのセンサーアッセンブリ９０と、を備えている。

バルブアッセンブリ７０は、バルブシャフト７４と、スプリング７５と、バルブハウジング７６と、弁体７７と、支持部材７８と、マグネット７９と、備えている。

バルブハウジング７６は、開閉方向において分割可能に構成されている。バルブハウジング７６には、スプリング収納室７６Ａと、ＥＧＲ通路７６Ｂと、が形成されている。ＥＧＲ通路７６Ｂでは、上流側及び下流側がＥＧＲ配管３５と連通されている。

バルブシャフト７４は、後述する直動式ＤＣモーターの駆動軸８２と同軸上に配置され、上述したようにバルブハウジング７６に収納され、スプリング収納室７６Ａ及びＥＧＲ通路７６Ｂを貫通している。バルブシャフト７４には、スプリング７５と、弁体７７と、支持部材７８と、が設けられている。

スプリング７５は、バルブシャフト７４の開閉方向の閉側に設けられ、スプリング収納室７６Ａに収容されている。スプリング７５は、バルブシャフト７４を開閉方向の閉側に向けて付勢するように構成されている。

弁体７７は、バルブシャフト７４の開閉方向の開側に固設され、ＥＧＲ通路７６Ｂに収納されている。弁体７７には、円錐状の傾斜部が形成されている。弁体７７の傾斜部は、弁体７７が開閉方向に移動することによって、ＥＧＲ通路７６Ｂを開閉するように構成されている。

支持部材７８は、略Ｌ字形状に形成されている。支持部材７８の一側は、バルブシャフト７４の開閉方向の閉側に固設され、支持部材７８の他側は、バルブハウジング７６から延出され、ケース９２に収納されている。支持部材７８の他側には、マグネット７９が固設されている。

マグネット７９は、後述するホールＩＣ９１の近傍に配置されている。マグネット７９は、バルブシャフト７４及び支持部材７８を介して弁体７７に固設されているため、弁体７７の開閉方向の動きと同期する。

モーターアッセンブリ８０は、直動式ＤＣモーターを構成すべく、駆動軸８２と、コイル８３と、がケース８１に収納されている。直動式ＤＣモーターは、コイル８３が通電されることによって、駆動軸８２が開閉方向に移動する構成とされている。

このような構成とすることで、バルブアッセンブリ７０では、直動式ＤＣモーターによってバルブシャフト７４が開閉方向に駆動され、バルブシャフト７４が開閉方向に駆動されることによって弁体７７が開閉方向に移動され、弁体７７が開閉方向に移動されることによって、ＥＧＲ通路７６Ｂが開閉される、或いは、ＥＧＲ通路７６Ｂの開口面積が調整される。

センサーアッセンブリ９０は、ホールＩＣ９１と、ケース９２と、センサーハウジング９３と、を備えている。

ホールＩＣ９１は、ホール素子とアンプやシュミットトリガ回路から構成されており、ホール効果を利用して、マグネット７９の発生する磁界を電気信号に変換してコントローラ５０に出力する非接触の磁気センサーである。

ケース９２は、センサーハウジング９３に設けられている。ケース９２には、ホールＩＣ９１と、バルブアッセンブリ７０の支持部材７８と、バルブアッセンブリ７０のマグネット７９と、が収納されている。センサーハウジング９３は、バルブハウジング７６の開閉方向の閉側に設けられている。

このような構成とすることで、センサーアッセンブリ９０では、マグネット７９が弁体７７の開閉方向の動きと同期し、ホールＩＣ９１によってマグネット７９の発生する磁界を電気信号に変換し、コントローラ５０によって弁体７７の開閉方向の移動位置が検知される。

図３を用いて、ＥＧＲバルブ６０の組み付け工程について説明する。
なお、図３では、ＥＧＲバルブ６０の組み付け工程を一部断面視として模式的に表している。

ＥＧＲバルブ６０は、上述したように、構成ユニットとしてのバルブアッセンブリ７０と、構成ユニットとしてのモーターアッセンブリ８０と、構成ユニットとしてのセンサーアッセンブリ９０と、から構成されている。ＥＧＲバルブ６０の組付け時には、センサーアッセンブリ９０がバルブアッセンブリ７０に組み付けられ、さらにモーターアッセンブリ８０がバルブアッセンブリ７０に組み付けられる。

ここで、特記すべき事項として、バルブアッセンブリ７０には、弁体７７と、支持部材７８と、マグネット７９と、が含まれているものとする。ＥＧＲバルブ６０の組付け時には、支持部材７８及びマグネット７９をケース９２に収納し、センサーアッセンブリ９０がバルブアッセンブリ７０に組み付けられる。

ＥＧＲバルブ６０の効果について説明する。
ＥＧＲバルブ６０によれば、部品点数を削減することができる。

すなわち、ＥＧＲバルブ６０によれば、バルブシャフト７４に支持部材７８を介してマグネット７９を設けることによって、従来のＥＧＲバルブ１６０のセンサースプリング１９５及びセンサーシャフト１９３（図４参照）を削減し、部品点数を削減することができる。

また、ＥＧＲバルブ６０によれば、センサーアッセンブリ９０の配置自由度を向上することができる。

すなわち、ＥＧＲバルブ６０によれば、バルブシャフト７４に支持部材７８を介してマグネット７９を設けることによって、支持部材７８の形状次第によってバルブアッセンブリ７０に対しセンサーアッセンブリ９０を自由に配置することができる。

さらに、ＥＧＲバルブ６０によれば、センサーシャフト１９３の先端部の摩耗、それに伴う位置検出精度の悪化等のセンサーシャフト１９３によって生じる弊害を回避することができる。

なお、本実施形態では、直動式アクチュエータをＥＧＲバルブ６０としたがこれに限定されない。例えば、油圧配管又は冷媒配管の流量制御弁であっても適用し、同様の効果を得ることができる。

６０ＥＧＲバルブ（直動式アクチュエータ）
７０バルブアッセンブリ
７７弁体
７８支持部材
７９マグネット
９０センサーアッセンブリ
９１ホールＩＣ（移動位置検知手段）
１００エンジン

Claims

配管を通過する流体の流量を直線方向に移動する弁体によって制御し、該弁体の移動位置を検知する移動位置検知手段を備える直動式アクチュエータであって、
前記移動位置検知手段は、前記弁体に設けられるマグネットの移動位置を検知する移動位置検知手段と、を備える、
直動式アクチュエータ。
請求項１記載の直動式アクチュエータであって、
前記マグネットは、支持部材を介して前記弁体に設けられる、
直動式アクチュエータ。
請求項１又は２記載の直動式アクチュエータであって、
少なくとも前記弁体及び前記マグネットは、組み付け時には一構成ユニットに含まれる、
直動式アクチュエータ。