JP2019109068A - Displacement detection device and flow control device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変位検出装置及びそれを用いた流量制御装置に関する。 The present invention relates to a displacement detection device and a flow control device using the same.
従来、二つの部材の相対変位を二つの部材を通る磁束密度の変化によって検出可能な変位検出装置が知られている。例えば、特許文献1には、磁力発生部、磁気回路を形成する磁気回路形成部、及び、磁束を検出可能な磁気センサを備え、ハウジングに対するニードルの変位を検出可能な変位検出装置が記載されている。
BACKGROUND Conventionally, a displacement detection device is known that can detect relative displacement of two members by a change in magnetic flux density passing through the two members. For example,
特許文献1に記載の変位検出装置では、ニードルとの間に磁気回路を形成する磁気回路形成部は、燃料噴射弁のハウジングの外側に設けられている。このため、ハウジングの厚みやハウジングとニードルとの間の隙間が磁気抵抗の増加要因の1つであるエアギャップとなる。このため、比較的ニードルのリフト量が小さい場合、検出される信号におけるノイズに対する磁束の変化量に応じた信号が小さくなり、リフト量が検出できないおそれがある。
In the displacement detection device described in
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検出部材の変位量の検出精度を向上可能な変位検出装置及びそれを用いた流量制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described point, and an object thereof is to provide a displacement detection device capable of improving detection accuracy of a displacement amount of a detection target member and a flow control device using the same. .
本発明の変位検出装置は、基準部材(20)に対する被検出部材(30)の変位(Dm)を検出可能である。変位検出装置は、基準側磁性部(51、52、251、252、351、352)、被検出側磁性部(56、356、456)、磁気発生部(53、54)、磁束密度検出部(55)、非磁性部(57、58)及び最小距離変化部(60、360、460)を備える。 The displacement detection device of the present invention can detect the displacement (Dm) of the detected member (30) with respect to the reference member (20). The displacement detection device includes a reference side magnetic unit (51, 52, 251, 252, 351, 352), a detection side magnetic unit (56, 356, 456), a magnetism generation unit (53, 54), a magnetic flux density detection unit 55) A nonmagnetic part (57, 58) and a minimum distance change part (60, 360, 460).
基準側磁性部は、磁性材料で形成されており、基準部材に固定されている。被検出側磁性部は、磁性材料で形成されており、被検出部材と一体に移動可能に設けられる。磁気発生部は、基準側磁性部に設けられており、基準側磁性部と被検出側磁性部とを通る磁気回路を形成可能である。磁束密度検出部は、基準側磁性部と被検出側磁性部とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能である。非磁性部は、非磁性材料で形成されており、基準側磁性部に接続されている、または、基準側磁性部に対向するように設けられる。 The reference-side magnetic portion is formed of a magnetic material and is fixed to the reference member. The to-be-detected side magnetic part is formed of a magnetic material, and provided so as to be movable integrally with the to-be-detected member. The magnetism generation part is provided in the reference-side magnetic part, and can form a magnetic circuit passing through the reference-side magnetic part and the detected-side magnetic part. The magnetic flux density detection unit can detect the magnetic flux density of the magnetic circuit passing through the reference-side magnetic unit and the detected-side magnetic unit. The nonmagnetic portion is formed of a nonmagnetic material, and is connected to the reference magnetic portion or provided to face the reference magnetic portion.
最小距離変化部は、被検出側磁性部の外面である被検出側外面(561)に設けられている。また、最小距離変化部は、被検出部材が移動したとき、基準側磁性部の内面である基準側磁性内面(512、522)から被検出側外面までの最小距離(Lmin、L1min、L2min)が変化する。 The minimum distance change portion is provided on the detected outer surface (561) which is the outer surface of the detected magnetic portion. In the minimum distance change portion, when the member to be detected moves, the minimum distance (Lmin, L1min, L2min) from the reference inner magnetic surface (512, 522) which is the inner surface of the reference magnetic portion to the outer surface to be detected is Change.
最小距離変化部は、基準部材に対して被検出部材が移動したとき、最小距離が変化する。最小距離が変化したとき、磁気回路のエアギャップが変化し、磁束密度の変化量が大きくなる。このため、被検出部材の変位が微小であっても、磁束密度の変化量を検出できる。したがって、変位検出装置は、基準部材に対して被検出部材の微小な変位量を検出できる。 The minimum distance change portion changes the minimum distance when the detected member moves relative to the reference member. When the minimum distance changes, the air gap of the magnetic circuit changes, and the amount of change in magnetic flux density increases. Therefore, even if the displacement of the member to be detected is minute, the amount of change in magnetic flux density can be detected. Therefore, the displacement detection device can detect a minute displacement amount of the detected member relative to the reference member.
また、本発明の流量制御装置は、基準部材(20)、被検出部材(30)、駆動部(40)、上述の変位検出装置、流量演算部(101)及び駆動制御部(102)を備える。基準部材は、流体が流通可能な通孔(250)を有する。被検出部材は、基準部材に対して移動したとき、通孔から流体が流れる。駆動部は、通孔を有する基準部材に対して被検出部材を駆動可能である。流量演算部は、基準部材に対する被検出部材の変位に基づき、通孔から流体が流れる量である流量(Q)を演算する。駆動制御部は、流量に基づいて、駆動部を制御する。上述と同様の効果を奏する。 In addition, the flow control device of the present invention includes a reference member (20), a detected member (30), a drive unit (40), the above-described displacement detection device, a flow rate calculation unit (101), and a drive control unit (102). . The reference member has a through hole (250) through which fluid can flow. When the detected member moves relative to the reference member, fluid flows from the through hole. The drive unit can drive the detected member relative to a reference member having a through hole. The flow rate calculating unit calculates a flow rate (Q), which is the amount of fluid flowing from the through hole, based on the displacement of the detected member relative to the reference member. The drive control unit controls the drive unit based on the flow rate. The same effect as described above is obtained.
以下、複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、それぞれの実施形態において他の実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments will be described based on the drawings. In each embodiment, substantially the same parts as those in the other embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
(第一実施形態)
図1には、第一実施形態による変位検出装置1が適用される燃料噴射弁10の断面図を示す。なお、図1には、弁ハウジング20が有する噴射ノズル25の中心軸CA30に沿って弁部材30が弁座259に接触するよう移動する方向である閉弁方向、及び、弁部材30が弁座259から離間するよう移動する方向である開弁方向を図示する。
First Embodiment
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a
燃料噴射弁10は、例えば、図示しない直噴式エンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンを直噴式エンジンに噴射供給する。燃料噴射弁10は、「基準部材」としての弁ハウジング20、「被検出部材」としての弁部材30、駆動部40、及び、変位検出装置1を備える。
The
弁ハウジング20は、第一筒部材21、第二筒部材22、第三筒部材23、第四筒部材24、及び、噴射ノズル25を有する。第一筒部材21、第二筒部材22、第三筒部材23及び第四筒部材24は、いずれも略円筒状の部材であって、第一筒部材21、第二筒部材22、第三筒部材23、第四筒部材24の順に同軸となるように、配置されている。
The
第一筒部材21は、燃料噴射弁10において直噴式エンジンが有する燃焼室側に位置する。第一筒部材21の閉弁方向側の端部には、噴射ノズル25が設けられている。第一筒部材21の開弁方向側の端部には、変位検出装置1が設けられている。
The
第二筒部材22は、変位検出装置1の開弁方向側に設けられている。変位検出装置1は、第一筒部材21と第二筒部材22との間に位置している。第二筒部材22は、磁性材料から形成されている。
The second
第三筒部材23は、第二筒部材22と接続するよう第二筒部材22の開弁方向側に設けられている。第三筒部材23は、非磁性材料から形成されている。
The third
第四筒部材24は、第三筒部材23と接続するよう第三筒部材23の開弁方向側に設けられている。第四筒部材24は、磁性材料から形成されている。
The fourth
噴射ノズル25は、第一筒部材21の閉弁方向側の端部に設けられている。噴射ノズル25は、有底筒状の部材であって、第一筒部材21に溶接されている。噴射ノズル25は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル25は、弁ハウジング20の内部と外部とを連通する「通孔」としての噴孔250を複数有する。噴孔250の周囲には、弁部材30と接触可能な弁座259が形成されている。噴孔250は、流体が流通可能である。
The
弁部材30は、弁ハウジング20内に往復移動可能に収容されている。弁部材30は、軸部31、シール部32、係合部33、及び、摺動部34を有する。
The
軸部31は、第一筒部材21、及び、第二筒部材22の内側に位置する棒状の部位である。軸部31は、シール部32が設けられる側とは反対側の端部に開口を有する通路310及び通路310のシール側と軸部31の外側とを連通する孔311を有する。
The
シール部32は、軸部31の弁座259側の端部に弁座259に接触可能に設けられている。シール部32と弁座259とが接触すると噴孔250を介した弁ハウジング20内と外部との燃料の流れを規制される。また、シール部32と弁座259から離間すると噴孔250を介した弁ハウジング20内と外部との燃料の流れが許容される。
The
係合部33は、軸部31のシール部32とは反対側に設けられている。係合部33は、外径が軸部31の外径に比べ大きい。係合部33の弁座259側の端面331は、可動コア41に接触可能に形成されている。
The
摺動部34は、軸部31のシール部32側の端部に設けられる略円筒状の部位である。摺動部34は、外壁341の一部が面取りされている。摺動部34は、外壁341の面取りされていない部分が噴射ノズル25の内壁と摺動可能である。これにより、弁部材30は、弁座259側の先端部での往復移動が案内される。
The sliding
駆動部40は、弁部材30を駆動可能であり、弁ハウジング20に対して弁部材30を移動可能に設けられている。また、駆動部40は、可動コア41、固定コア42、コイル43及びスプリング44、45を備える。
The
可動コア41は、磁気安定化処理が施されている略円筒状の部材である。可動コア41は、係合部33の噴射ノズル25側に往復移動可能に設けられる。可動コア41は、略中央に貫通孔410を有する。貫通孔410には、弁部材30の軸部31が挿通されている。
The
固定コア42は、磁気安定化処理が施されている略円筒状の部材である。固定コア42は、弁ハウジング20の第四筒部材24と溶接され、弁ハウジング20の内側に固定されている。
The fixed
コイル43は、略円筒状の部材であって、第二筒部材22、第三筒部材23、及び、第四筒部材24の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル43は、電力が供給されると磁界を発生し、固定コア42、可動コア41、第二筒部材22、及び、第四筒部材24を通る磁気回路を形成する。これにより、固定コア42と可動コア41との間に磁気吸引力が発生し、可動コア41は、固定コア42に吸引される。
The
スプリング44の一端は、係合部33のスプリング接触面332に接触するよう設けられている。スプリング44の他端は、固定コア42の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ11の一端に接触している。スプリング44は、軸方向に伸縮力を有している。これにより、スプリング44は、弁部材30を可動コア41とともに弁座259の方向、閉弁方向に付勢している。
One end of the
スプリング45の一端は、可動コア41の閉弁方向側の端面411に接触するよう設けられている。スプリング45の他端は、第二筒部材22が有する環状の段差面221に接触している。スプリング45は、軸方向に伸縮力を有している。これにより、スプリング45は、可動コア41を弁座259とは反対の方向、すなわち、弁部材30の開弁方向に付勢している。
One end of the
本実施形態では、スプリング44の付勢力は、スプリング45の付勢力に比べ大きく設定されている。これにより、コイル43に電力が供給されていない状態では、シール部32は弁座259に接触した状態、すなわち、閉弁状態となる。
In the present embodiment, the biasing force of the
第四筒部材24の第三筒部材23とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ12が圧入及び溶接されている。燃料導入パイプ12の内側には、フィルタ13が設けられている。フィルタ13は、燃料導入パイプ12の導入口14から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。
A substantially cylindrical
燃料導入パイプ12及び第四筒部材24の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にはコネクタ15が設けられている。コネクタ15には、コイル43へ電力を供給するための端子16がインサート成形されている。また、コイル43の径方向外側には、コイル43を覆う筒状のホルダ17が設けられている。
The radial outer sides of the
燃料導入パイプ12の導入口14から流入する燃料は、固定コア42の内側、アジャスティングパイプ11の内側、弁部材30の通路310及び孔311を流通する。また、流入した燃料は、第二筒部材22及び第一筒部材21と軸部31との間の隙間を流通し、噴射ノズル25の内部に導かれる。燃料導入パイプ12の導入口14から第一筒部材21と軸部31との間の隙間までが噴射ノズル25の内部に燃料を導入する燃料通路となる。
The fuel flowing from the
変位検出装置1は、弁ハウジング20に対する弁部材30の変位である移動変位Dmを検出可能である。
The
従来、二つの部材の相対変位を二つの部材を通る磁束密度の変化によって検出可能な変位検出装置が知られている。例えば、特許文献1には、磁力発生部、磁気回路を形成する磁気回路形成部、及び、磁束を検出可能な磁気センサを備え、ハウジングに対するニードルの変位を検出可能な変位検出装置が記載されている。特許文献1に記載の変位検出装置では、ニードルとの間に磁気回路を形成する磁気回路形成部は、燃料噴射弁のハウジングの外側に設けられている。このため、ハウジングの厚みやハウジングとニードルとの間の隙間が磁気抵抗の増加要因であるエアギャップとなる。このため、比較的ニードルのリフト量が小さい場合、検出される信号におけるノイズに対する磁束の変化量に応じた信号が小さくなり、リフト量が検出できないおそれがある。そこで、変位検出装置1は、被検出部材の変位量の検出精度を向上可能にする。
BACKGROUND Conventionally, a displacement detection device is known that can detect relative displacement of two members by a change in magnetic flux density passing through the two members. For example,
変位検出装置1は、第一筒部材21と第二筒部材22との間に設けられている。変位検出装置1は、「基準側磁性部」としてのハウジング側磁性部51、52、「磁気発生部」としての磁石53、54、及び、「磁束密度Φ検出部」としての磁気センサ55を備える。また、変位検出装置1は、「被検出側磁性部」としての弁部材側磁性部56、非磁性部57、58、及び、カバー59を備える。さらに、変位検出装置1は、最小距離変化部60をさらに備える。
The
図2及び図3に示すように、ハウジング側磁性部51は、磁性材料から形成されている部材であって、弁部材30の中心軸CA30に垂直な断面形状が、中心角が約180度の略円弧状となるように、形成されている。ハウジング側磁性部51は、図3の紙面左側において、軸部31または弁部材側磁性部56に対向する位置に設けられている。ハウジング側磁性部51は、円弧部511、突部513及び基準側磁性内面としての磁性内面512を有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the housing-side
円弧部511は、筒状のカバー59の内壁面591に沿うよう設けられている略半円弧状の部位である。突部513は、円弧部511から弁部材30の径方向外側から径方向内側に向かって、突出するよう形成されている。また、突部513は、弁部材30の径方向内側の内壁面が弁部材側磁性部56の形状に沿うように、凹状に形成されている。
The
磁性内面512は、突部513の内壁面である。また、磁性内面512は、弁部材側磁性部56に隣り合うよう設けられている。磁性内面512と弁部材側磁性部56との間には燃料や空気などの流体を除く他の部材が存在していない。
The magnetic
ハウジング側磁性部52は、磁性材料から形成されている部材であって、図3に示すように、弁部材30の中心軸CA30に垂直な断面形状が、中心角が約180度の略円弧状となるように、形成されている。ハウジング側磁性部52は、図3の紙面右側において、弁部材30の軸部31または弁部材側磁性部56に対向する位置に設けられている。ハウジング側磁性部52は、円弧部521、突部523及び基準側磁性内面としての磁性内面522をさらに有する。
The housing-side
円弧部521は、カバー59の内壁面591に沿うよう設けられている略半円弧状の部位である。突部523は、円弧部521から弁部材30の径方向外側から径方向内側に向かって、突出するよう形成されている。また、突部523は、弁部材30の径方向内側の内壁面が弁部材側磁性部56の形状に沿うように、凹状に形成されている。
The
磁性内面522は、円弧部521の内壁面である。また、磁性内面522は、弁部材側磁性部56に隣り合うよう設けられている。磁性内面522と弁部材側磁性部56との間には燃料や空気などの流体を除く他の部材が存在していない。磁性内面512、522は、軸部31に対向している。また、ハウジング側磁性部51、52は、一体に形成されている。ハウジング側磁性部51、52は、別体であってもよい。
The magnetic
磁石53は、ハウジング側磁性部51とハウジング側磁性部52との間に設けられている。磁石53は、図3の紙面上側に位置している。磁石53は、磁気回路を形成可能である。磁石53は、図3に示すように、ハウジング側磁性部51、弁部材側磁性部56、及び、ハウジング側磁性部52を通る磁気回路MC53を形成する。
The
磁石54は、ハウジング側磁性部51とハウジング側磁性部52との間に設けられている。磁石54は、図3の紙面下側に位置している。磁石54は、磁気回路を形成可能である。磁石54は、図3に示すように、ハウジング側磁性部51、弁部材側磁性部56、及び、ハウジング側磁性部52を通る磁気回路MC54を形成する。磁石53、54は、永久磁石であり、磁石53、54が永久磁石であることによって、外部からエネルギが不要になる。
The
磁気センサ55は、ハウジング側磁性部51に設けられている。本実施形態では、磁気センサ55は、図3の紙面左上側に位置するハウジング側磁性部51に設けられている。磁気センサ55は、検出面551、552がハウジング側磁性部51に接触するよう設けられている。磁気センサ55は、ハウジング側磁性部51中の磁気回路MC53の磁束密度Φを検出し、当該検出した磁束密度Φに応じた信号を出力する。
The
弁部材側磁性部56は、弁部材30と一体に移動可能なよう軸部31に設けられている。非磁性部57は、非磁性材料から形成されている略環状の部材である。非磁性部57は、ハウジング側磁性部51、52の閉弁方向側に位置している。非磁性部58は、非磁性材料から形成されている略環状の部材である。非磁性部58は、ハウジング側磁性部51、52の開弁方向側に位置している。
The valve member
カバー59は、ハウジング側磁性部51、52及び非磁性部57、58の径方向外側に位置している。カバー59は、非磁性材料から筒状に形成され、外径が第一筒部材21及び第二筒部材22と同じ外径を有する。
The
図4に示すように、変位検出装置1において、弁部材30の中心軸CA30に垂直であってハウジング側磁性部51、52の中心軸CA30に沿う方向における閉弁方向側の端面515、525を含む仮想平面を第一仮想平面VP11とする。また、弁部材30の中心軸CA30に垂直であってハウジング側磁性部51、52の中心軸CA30に沿う方向における開弁方向側の端面516、526を含む仮想平面を第二仮想平面VP12とする。なお、図4では、弁部材30が弁座259に接触しているときの変位検出装置1の状態を示す。
As shown in FIG. 4, in the
変位検出装置1では、図3に示す磁気回路MC53、MC54は、図4、5に示す第一仮想平面VP11と第二仮想平面VP12との間に形成される。したがって、第一仮想平面VP11と第二仮想平面VP12との間におけるハウジング側磁性部51、52と弁部材側磁性部56との間の隙間の大きさが当該磁気回路におけるエアギャップとして磁気抵抗となる。
In the
最小距離変化部60は、被検出側外面としての弁部材側磁性部56の外面である弁部材側外面561に設けられている。弁部材側外面561は、磁性内面512、522に対向する。磁性内面512、522から弁部材側外面561までの最も短い距離を最小距離Lminとする。磁性内面512、522と弁部材側外面561とを結ぶ無数の線分において、最も長さが小さい線分を最小線分Smとする。最小距離Lminは、最小線分Smにより、設定される。
The minimum
最小距離変化部60は、磁性内面512、522に対向しており、弁部材30の移動方向に対して対称に傾斜している。また、最小距離変化部60は、弁部材30の開弁方向に向かって、弁部材側磁性部56の径が小さくなるように、形成されている。弁部材30の開弁方向における最小距離変化部60の端部を開弁側距離変化端部603とする。弁部材30の閉弁方向における最小距離変化部60の端部を閉弁側距離変化端部604とする。第一仮想平面VP11は、開弁側距離変化端部603と閉弁側距離変化端部604との間に設けられる。
The minimum
図5に示すように、最小距離変化部60は、弁ハウジング20に対して弁部材30が移動したとき、最小距離Lminが変化する。図5には、弁部材30が弁座259から離間しているときの変位検出装置1の状態を示す。弁部材30が開弁方向に移動し、弁部材側磁性部56が第一仮想平面VP11を通過するとき、最小距離Lminが小さくなる。初期状態から弁部材30が開弁方向へ移動した量を弁部材移動量Mnとする。
As shown in FIG. 5, when the
図6に示すように、縦軸に、弁部材移動量Mnを記載し、横軸に、検出される磁束密度Φを記載する。弁部材30が開弁方向への移動するに伴い、弁部材移動量Mnが増加する。また、弁部材側磁性部56が第一仮想平面VP11を通過する。弁部材移動量MnがMn1になったとき、閉弁側距離変化端部604が第一仮想平面VP11を通過し始める。
As shown in FIG. 6, the vertical axis represents the valve member movement amount Mn, and the horizontal axis represents the detected magnetic flux density Φ. As the
弁部材側磁性部56が第一仮想平面VP11を通過するとき、最小距離Lminが小さくなる。最小距離Lminが小さくなるとき、磁気回路MC53、MC54のエアギャップが小さくなる。磁気回路MC53、MC54のエアギャップが小さくなるとき、磁気回路MC53、MC54における磁気抵抗が小さくなる。このため、磁束密度Φは、大きくなる。弁部材移動量MnがMn1より大きくなるとき、最小距離Lminが変化しない。最小距離Lminが変化しないとき、磁気回路MC53、MC54のエアギャップが変化しないため、磁束密度Φは、一定となる。
When the valve member
(a)変位検出装置1では、最小距離変化部60は、弁ハウジング20に対して弁部材30が移動したとき、最小距離Lminが変化する。最小距離Lminが変化したとき、磁気回路MC53、MC54のエアギャップが変化する。エアギャップが変化するとき、磁束密度Φの変化量が大きくなる。このため、弁部材30の変位が微小であっても、磁束密度Φの変化量を検出できる。したがって、変位検出装置1は、弁ハウジング20に対する弁部材30の微小な変位量を検出できる。
(A) In the
(b)また、変位検出装置1は、弁ハウジング20に対する弁部材30の微小な変位量を検出することができる。このため、磁気センサ55及びハウジング側磁性部51、52を大きくする必要がなくなる。これにより、変位検出装置1を小型化可能になる。
(B) Further, the
(c)変位検出装置1では、非磁性材料から形成されている非磁性部57、58は、ハウジング側磁性部51、52の閉弁方向側及び開弁方向側に位置している。これにより、第一仮想平面VP11と第二仮想平面VP12との間を除く領域で磁気回路が形成されにくくなる。このため、磁束の迂回を防止することができる。したがって、弁ハウジング20に対する弁部材30の変位の検出精度をさらに向上することができる。
(C) In the
(d)変位検出装置1では、ハウジング側磁性部51、52は、それぞれ弁部材30の中心軸CA30に垂直な断面形状が、中心角が約180度の円弧状となるように、形成されている。これにより、ハウジング側磁性部51、52は、弁部材30の径外方向の全周に設けられる。このため、弁部材30の微小な変位を確実に検出することができる。したがって、弁ハウジング20に対する弁部材30の変位の検出精度をさらに向上することができる。
(D) In the
(e)また、ハウジング側磁性部51,52の突部513,523と弁部材側磁性部56とは、隣り合うよう設けられている。ここで、「隣り合う」とは、突部513,523と弁部材側磁性部56との間に燃料や空気が流通可能な隙間はあるものの、流体を除く部材が存在しない状態を意味する。これにより、ハウジング側磁性部51,52と弁部材側磁性部56とを通る磁気回路のエアギャップが比較的小さくなるため、弁部材30の変位が微小であっても検出される信号におけるノイズに対する磁束密度の変化量に応じた信号が大きくなる。したがって、変位検出装置1は、弁ハウジング20に対する弁部材30の微小な変位量を確実に検出することができる。
(E) Further, the
(第二実施形態)
第二実施形態では、ハウジング側磁性部の形態、弁部材側磁性部及び最小距離変化部が複数設けられている点を除き、第一実施形態と同様である。
Second Embodiment
The second embodiment is the same as the first embodiment except that the form of the housing-side magnetic part, and the valve-member-side magnetic part and the minimum distance change part are provided in plural.
図7に示すように、第二実施形態の変位検出装置2のハウジング側磁性部251、252は、開弁側磁性凸部253及び閉弁側磁性凸部254を非磁性部57、58側に有する。また、変位検出装置2は、第一弁部材側磁性部261、第二弁部材側磁性部262、第一最小距離変化部263及び第二最小距離変化部264を有する。
As shown in FIG. 7, the housing-side
開弁側磁性凸部253及び閉弁側磁性凸部254は、弁ハウジング20の外側から内側に延びるように形成されている。開弁側磁性凸部253は、弁部材30の開弁方向側に第一端255を有し、弁部材30の閉弁方向側に第二端256を有する。閉弁側磁性凸部254は、開弁側に第三端257を有し、閉弁側に第四端258を有する。初期状態では、第一端255は、第一仮想平面VP11上に設けられている。第四端258は、第二仮想平面VP12上に設けられている。
The valve-opening side magnetic
第一弁部材側磁性部261は、弁部材30の開弁方向側に設けられている。第二弁部材側磁性部262は、弁部材30の閉弁方向側に設けられている。第一最小距離変化部263及び第二最小距離変化部264は、第一実施形態と同様に、弁部材30の移動方向に対して対称に傾斜している。
The first valve member-side
第一最小距離変化部263は、第一弁部材側磁性部261の側面に設けられている。また、第一最小距離変化部263は、第一開弁側距離変化端部631及び第二閉弁側距離変化端部632を有する。第二最小距離変化部264は、第二弁部材側磁性部262の側面に設けられている。また、第二最小距離変化部264は、第三開弁側距離変化端部633及び第四閉弁側距離変化端部634を有する。
The first minimum
初期状態では、第一開弁側距離変化端部631は、第一端255と第二端256との間に設けられている。第二閉弁側距離変化端部632は、第二端256と第三端257との間に設けられている。第三開弁側距離変化端部633は、第三端257と第四端258の間に設けられている。第四閉弁側距離変化端部634は、第四端258よりも弁部材30の閉弁方向側に設けられている。
In the initial state, the first valve opening side distance
磁性内面512、522から第一弁部材側磁性部261の側面までの最も短い距離を第一最小距離L1minとする。第一最小距離変化部263は、弁ハウジング20に対して弁部材30が移動したとき、第一最小距離L1minが変化する。磁性内面512、522から第二弁部材側磁性部262の側面までの最も短い距離を第二最小距離L2minとする。第二最小距離変化部264は、弁ハウジング20に対して弁部材30が移動したとき、第二最小距離L2minが変化する。
The shortest distance from the magnetic
第二実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏する。さらに、変位検出装置2は、複数の最小距離変化部60として、第一最小距離変化部263及び第二最小距離変化部264を備える。複数の最小距離変化部60が設けられる場合、弁ハウジング20に対して弁部材30が移動したとき、最小距離変化部60の数に応じて、エアギャップが変化し、磁束密度Φの変化量がさらに大きくなる。このため、弁ハウジング20に対する弁部材30の微小な変位量を検出しやすくなる。
Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, the
(第三実施形態)
第三実施形態では、ハウジング側磁性部、弁部材側磁性部及び最小距離変化部の形態が異なる点を除き、第一実施形態と同様である。
Third Embodiment
The third embodiment is the same as the first embodiment except that the configurations of the housing-side magnetic portion, the valve member-side magnetic portion, and the minimum distance change portion are different.
図8に示すように、変位検出装置3のハウジング側磁性部351、352は、磁性内面512、522を弁部材30に対向しつつ、弁部材30の開弁方向側及び閉弁方向側に設けられている。弁部材側磁性部356は、弁部材30の軸方向における断面が段付き形状となるように形成されており、段差面357を側面に有する。最小距離変化部360は、弁部材側磁性部356の側面に形成されている。また、最小距離変化部60は、弁部材30の開弁方向に向かって、弁部材側磁性部356の径が小さくなるように、形成されている。第三実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏する。
As shown in FIG. 8, the housing-side
(第四実施形態)
第四実施形態の変位検出装置4は、流量制御装置100に用いられる。第四実施形態の変位検出装置4の構成は、第一実施形態の変位検出装置1の構成と同様である。
Fourth Embodiment
The displacement detection device 4 of the fourth embodiment is used for the
図9に示すように、流量制御装置100は、変位検出装置4、流量演算部101及び駆動制御部102を備える。
変位検出装置4は、移動変位Dmを検出する。検出された移動変位Dmは、流量演算部101に出力される。流量演算部101は、変位検出装置4で検出された移動変位Dmに基づき、噴孔250から流体が流れる量である流量Qを演算する。演算された流量Qは、駆動制御部102に出力される。駆動制御部102は、流量Qに基づいて、駆動部40をフィードバック制御する。このように、変位検出装置4は、流量制御装置100に用いられても、第一実施形態と同様の効果を奏する。
As shown in FIG. 9, the
The displacement detection device 4 detects the movement displacement Dm. The detected movement displacement Dm is output to the flow
(他の実施形態)
上述の実施形態では、変位検出装置は、燃料噴射弁におけるノズルボディに対する弁部材の変位を検出するとした。しかしながら、変位検出装置が適用される分野はこれに限定されない。また、上述の実施形態では、非磁性部材は、ハウジング側磁性部を挟むような位置にしているとした。しかしながら、非磁性部材が設けられる位置はこれに限定されない。さらに、上述の実施形態では、磁気回路の磁束密度の大きさを検出可能な磁束センサを「磁束密度検出部」として備えることとした。しかしながら、「磁束密度検出部」は、これに限定されない。また、上述の実施形態では、磁石は、電磁石であってもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the displacement detection device detects the displacement of the valve member with respect to the nozzle body in the fuel injection valve. However, the field to which the displacement detection device is applied is not limited to this. Further, in the above-described embodiment, the nonmagnetic member is positioned to sandwich the housing side magnetic portion. However, the position at which the nonmagnetic member is provided is not limited to this. Furthermore, in the above-described embodiment, the magnetic flux sensor capable of detecting the magnitude of the magnetic flux density of the magnetic circuit is provided as the “magnetic flux density detection unit”. However, the “magnetic flux density detection unit” is not limited to this. Moreover, in the above-mentioned embodiment, a magnet may be an electromagnet.
図10に示すように、第一実施形態において、開弁側距離変化端部603は、第一仮想平面VP11上に、設けられてもよい。
図11に示すように、第一実施形態において、弁部材側磁性部56は、第二仮想平面VP12上に設けられてもよい。このとき、最小距離変化部60は、弁部材30の開弁方向に向かって、弁部材側磁性部56の径が大きくなるように、対称に傾斜している。開弁側距離変化端部603は、第二仮想平面VP12よりも弁部材30の開弁方向側に設けられている。なお、開弁側距離変化端部603は、第二仮想平面VP12上に設けられてもよい。
As shown in FIG. 10, in the first embodiment, the valve opening side distance changing
As shown in FIG. 11, in the first embodiment, the valve member-side
図12に示すように、弁部材側磁性部556は、複数の溝部557を有する。溝部557は、弁部材30の軸方向に延びるように形成されており、弁部材30の開弁方向に向かって、大きくなるように、形成されている。
As shown in FIG. 12, the valve member-side
図13に示すように、ハウジング側磁性部51、52は、筒状から一部が切り取られた形状であってもよい。また、磁石53は、一つであってもよい。さらに、弁ハウジング20は、切り欠き211を有してもよい。第一筒部材21と第二筒部材22とは、切り欠かれていない第一筒部材21の部位212によって接続されている。切り欠き211により、変位検出装置1を燃料噴射弁10に組み付けやすくなる。したがって、比較的容易に弁部材30の変位を検出することが可能な燃料噴射弁10を製造することができる。
As shown in FIG. 13, the housing side
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can implement with various forms.
1,2,3,4・・・変位検出装置、
20・・・弁ハウジング(基準部材)、
30・・・弁部材(被検出部材)、
51、52、251、252、351、352・・・ハウジング側磁性部(基準側磁性部)、
512、522・・・磁性内面(基準側磁性内面)、
53、54・・・磁気発生部、 55・・・磁束密度検出部、
56、356、456・・・被検出側磁性部、
561・・・弁部材側外面(被検出側外面)、
60、360、460・・・最小距離変化部。
1, 2, 3, 4 ... displacement detection device,
20: Valve housing (reference member),
30 ... valve member (detected member),
51, 52, 251, 252, 351, 352 ... housing side magnetic part (reference side magnetic part),
512, 522 ··· Magnetic inner surface (reference side magnetic inner surface),
53, 54 ··· Magnetic generation unit, 55 · · · Magnetic flux density detection unit,
56, 356, 456 ... to be detected magnetic part,
561 ····· Valve member side outer surface (detected side outer surface),
60, 360, 460 ... minimum distance change part.
Claims (6)
磁性材料で形成されており、前記基準部材に固定されている基準側磁性部(51、52、251、252、351、352)と、
磁性材料で形成されており、前記被検出部材と一体に移動可能に設けられる被検出側磁性部(56、356、456)と、
前記基準側磁性部に設けられており、前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路を形成可能な磁気発生部(53、54)と、
前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能な磁束密度検出部(55)と、
非磁性材料で形成されており、前記基準側磁性部に接続されている、または、前記基準側磁性部に対向するように設けられる非磁性部(57、58)と、
前記被検出側磁性部の外面である被検出側外面(561)に設けられており、前記被検出部材が移動したとき、前記基準側磁性部の内面である基準側磁性内面(512、522)から前記被検出側外面までの最小距離(Lmin、L1min、L2min)が変化する最小距離変化部(60、360、460)と、
を備える変位検出装置。 A displacement detection device capable of detecting displacement (Dm) of a detected member (30) with respect to a reference member (20),
Reference-side magnetic portions (51, 52, 251, 252, 351, 352) formed of a magnetic material and fixed to the reference member;
To-be-detected side magnetic parts (56, 356, 456) which are formed of a magnetic material and provided so as to be movable integrally with the to-be-detected member;
A magnetism generation portion (53, 54) provided in the reference side magnetic portion and capable of forming a magnetic circuit passing through the reference side magnetic portion and the detected side magnetic portion;
A magnetic flux density detection unit (55) capable of detecting a magnetic flux density of a magnetic circuit passing through the reference side magnetic unit and the detected magnetic unit;
A nonmagnetic portion (57, 58) formed of a nonmagnetic material and connected to the reference side magnetic portion or provided to face the reference side magnetic portion;
A reference side magnetic inner surface (512, 522) which is provided on the outer surface (561) to be detected which is the outer surface of the magnetic portion to be detected and which is the inner surface of the reference magnetic portion when the member to be detected moves. A minimum distance change portion (60, 360, 460) in which the minimum distance (Lmin, L1min, L2min) from the sensor to the outer surface on the detected side changes;
A displacement detection device comprising:
前記基準部材に対して移動したとき、前記通孔から流体が流れる被検出部材(30)と、
前記基準部材に対して前記被検出部材を駆動可能な駆動部(40)と、
前記基準部材に対する前記被検出部材の変位(Dm)を検出可能な変位検出装置(1、2、3、4)と、
前記基準部材に対する前記被検出部材の変位に基づき、前記通孔から流体が流れる量である流量(Q)を演算する流量演算部(101)と、
前記流量に基づいて、前記駆動部を制御する駆動制御部(102)と、
を備え、
前記変位検出装置は、
磁性材料で形成されており、前記基準部材に固定されている基準側磁性部(51、52、251、252、351、352)と、
磁性材料で形成されており、前記被検出部材と一体に移動可能に設けられる被検出側磁性部(56、356、456)と、
前記基準側磁性部に設けられており、前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路を形成可能な磁気発生部(53、54)と、
前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能な磁束密度検出部(55)と、
非磁性材料で形成されており、前記基準側磁性部に接続されている、または、前記基準側磁性部に対向するように設けられる非磁性部(57、58)と、
前記被検出側磁性部の外面である被検出側外面(561)に設けられており、前記被検出部材が移動したとき、前記基準側磁性部の内面である基準側磁性内面(512、522)から前記被検出側外面までの最小距離(Lmin、L1min、L2min)が変化する最小距離変化部(60、360、460)と、
を有する流量制御装置。 A reference member (20) having a through hole (250) through which fluid can flow;
A detected member (30) in which fluid flows from the through hole when it moves relative to the reference member;
A drive unit (40) capable of driving the detected member relative to the reference member;
Displacement detection devices (1, 2, 3, 4) capable of detecting displacement (Dm) of the detected member relative to the reference member;
A flow rate calculating unit (101) for calculating a flow rate (Q), which is an amount of fluid flowing from the through hole, based on the displacement of the detected member relative to the reference member;
A drive control unit (102) that controls the drive unit based on the flow rate;
Equipped with
The displacement detection device is
Reference-side magnetic portions (51, 52, 251, 252, 351, 352) formed of a magnetic material and fixed to the reference member;
To-be-detected side magnetic parts (56, 356, 456) which are formed of a magnetic material and provided so as to be movable integrally with the to-be-detected member;
A magnetism generation portion (53, 54) provided in the reference side magnetic portion and capable of forming a magnetic circuit passing through the reference side magnetic portion and the detected side magnetic portion;
A magnetic flux density detection unit (55) capable of detecting a magnetic flux density of a magnetic circuit passing through the reference side magnetic unit and the detected magnetic unit;
A nonmagnetic portion (57, 58) formed of a nonmagnetic material and connected to the reference side magnetic portion or provided to face the reference side magnetic portion;
A reference side magnetic inner surface (512, 522) which is provided on the outer surface (561) to be detected which is the outer surface of the magnetic portion to be detected and which is the inner surface of the reference magnetic portion when the member to be detected moves. A minimum distance change portion (60, 360, 460) in which the minimum distance (Lmin, L1min, L2min) from the sensor to the outer surface on the detected side changes;
Flow control device.
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