JP3598219B2 - 内燃機関用モータ式流量制御弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用モータ式流量制御弁に係り、特に、内燃機関のスロットル弁をバイパスする空気通路に設けられ、内燃機関のアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御装置に用いるに好適な内燃機関用モータ式流量制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の内燃機関用モータ式流量制御弁としては、例えば、米国特許第4,432,318号明細書や特開平7−190227号公報に記載されているように、バルブを駆動するモータのロータ部の上下をそれぞれボールベアリングを用いて、回転支持する構造のものが知られている。しかしながら、ロータ部の上下の2箇所を2個のボールベアリングにより支持する構造であるため、ボールベアリングのガタつきにより、内燃機関の回転振動により共振するため、弁装置の寿命が短いものであった。
【0003】
そこで、本出願人は、先に、特開平10ー82349号公報に記載されているように、1個のボールベアリングを用いるとともに、ボールベアリングとマグネットとマグネットホルダを一体成形してロータを形成する方式を開発している。かかる方式では、ロータ部を軽量化して、共振を防止することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特開平10ー82349号公報に記載されている内燃機関用モータ式流量制御弁は、特に、排気ガス還流量制御弁として用いることを前提に開発されたものであるが、その後、本出願人は、同様の構成の内燃機関用モータ式流量制御弁をアイドル回転数制御装置に用いることを検討した。しかしながら、アイドル回転数制御装置に用いる内燃機関用モータ式流量制御弁について試作検討を行ったところ、ロータを回転させると、バルブシャフトが揺動することが判明した。その原因について検討したところ、アイドル回転数制御装置に用いる内燃機関用モータ式流量制御弁は、排気ガス還流量制御弁に用いるものに比べて小型であるため、バルブの取り付けられたバルブシャフトの同軸度が低下していることに起因することが判明した。バルブシャフトの同軸度低下の要因としては、回転運動を往復運動に変換するネジ部のガタつきや、ボールベアリング部の内外輪間のガタつきがあるが、特に、ボールベアリング部の内外輪間のガタつきに起因することが判明した。即ち、特開平10ー82349号公報に記載されている内燃機関用モータ式流量制御弁においては、同軸度の寸法精度が低下するという問題があった。同軸度が低下すると、内燃機関用モータ式流量制御弁のモータの発生トルクが低下することになる。
【0005】
本発明の目的は、同軸度の寸法精度の向上した内燃機関用モータ式流量制御弁を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、ロータ部とステータ部とからなるモータと、このモータの回転運動によって往復運動するバルブを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、上記ロータ部は、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと1個のボールベアリングとから構成されるとともに、上記ロータ部の一体成形時に、上記ボールベアリングの内輪の内側を基準に固定支持して一体成形するようにしたものである。
かかる構成により、ロータ部の一体成形時のボールベアリングとマグネットの同軸度の寸法精度を向上し得るものとなる。
【0007】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明は、ロータ部とステータ部とからなるモータと、このモータの回転運動によって往復運動するバルブを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、上記ロータ部は、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと1個のボールベアリングとから構成されるとともに、上記ボールベアリングの内輪の内周部の一部は、上記マグネットホルダから露出するようにしたものである。
かかる構成により、ロータ部の一体成形時のボールベアリングとマグネットの同軸度の寸法精度を向上し得るものとなる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図8を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の構成について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の全体構成を示す断面図である。
【0009】
本実施形態による内燃機関用モータ式流量制御弁のモータ部は、ステータ部と、ロータ部とから構成されている。
最初に、ステータ部の構成について説明する。ステータ部は、ボビン1aに収納されたコイル2aと、ボビン1bに収納されたコイル2bを有している。コイル2a,2bに通電することにより、磁界が発生する。また、ステータ部は、磁路を形成するためのヨーク3a,3b,4a,4bを有している。ヨーク3a,3bは、断面C字形状であり、かつ、円環状である。ヨーク4a,4bは、円盤状である。
【0010】
そして、ヨーク3aとヨーク4aの間に、コイル2aを有するボビン1aが配置されている。また、ヨーク3bとヨーク4bの間に、コイル2bを有するボビン1bが配置されている。ヨーク4aとヨーク4bの互いに接する面には、凹凸が形成されており、凹部と凸部を用いて、上下のヨーク4a,4bの位置決めを行う。
【0011】
ヨーク3aの上部には、マグネットホルダー5の上部の平軸受け機能を有する金属製のアッパープレート6が配置されている。ターミナル7は、コイル2a,2bと電気的に接続されている。これらのステータ部は、外装樹脂8によって被覆されているとともに、固定されている。
【0012】
モータのロータ部15は、インサート成形により、リング状のマグネット9,ボールベアリング10及びこれらを支持する樹脂製のマグネットホルダ5が一体的に形成されている。マグネットホルダ5の内側には、雌ネジ5aが形成されている。雌ネジ5aの下側には、バルブシャフト13の最大引き込み位置においてバルブシャフト13の回転を規制するストッパ5bが、マグネットホルダ5と一体的に形成されている。
【0013】
モータのロータ部15は、モータのステータ部内に回転可能に支持されている。ロータ部15の上端は、ステータ部の一部であるアッパープレート6によって回転可能に支持されている。即ち、マグネットホルダ5の上端部の外周は、アッパープレート6の内周面によって回転可能に支持されている。また、ロータ部15の下端は、ボールベアリング10によって回転可能に支持されている。即ち、ロータ部15を構成するボールベアリング10は、マグネットホルダ5に一体的に固定されたボールベアリング内輪10cと、ボール10bと、ボールベアリング外輪10aから構成されており、ボールベアリング外輪10cの上端は、図示の矢印A部において、モータの外装樹脂8の内周側に固定されている。また、外輪の下端は、ウェーブワッシャ11によって、モータ側に与圧されている。ウェーブワッシャ11は、ボールベアリング10の外輪11aとベアリングガイド12の間に挿入されている。
【0014】
バルブシャフト13は、先端にバルブ13cが設けられているとともに、モータの回転運動を往復運動に変換して、バルブシャフト13を往復運動する。そのため、バルブシャフト13は、マグネットホルダ5に形成された雌ネジ5bに対応した雄ネジ13aが設けられている。雄ネジ13aが、雌ネジ5bに係合して、バルブシャフト13はマグネットホルダ5に挿入されている。
【0015】
バルブシャフト13のシャフト部13bの断面形状は、D字型となっており、一方、ベアリングガイド12のシャフト係合部12aの形状も、バルブシャフト13のシャフト部13bの断面形状に合わせたD字型となっている。ベアリングガイド12は、ベアリングガイド14に加締め結合され、固定されているので、ベアリングガイド12は、バルブシャフト13の回転を規制しており、バルブシャフト13を往復動するようにしている。
【0016】
本実施形態におけるモータのロータ部15は、インサート成形により、マグネット9,ボールベアリング10及びこれらを支持する樹脂製のマグネットホルダ5が一体的に形成されている。インサート成形するためには、金型の中に、マグネット及びボールベアリングを固定した上で、注入口から溶融した樹脂を圧入する。ここで、本出願人らが、先に出願した特開平10−82349号公報に記載された構造のものを排気ガス還流量制御弁に適用していたときは、ボールベアリングの外輪を基準として固定する方式(外輪基準固定方式)を採用していたが、この方式では、バルブの取り付けられたバルブシャフトの同軸度が低下することが判明した。そこで、本実施形態においては、ボールベアリングの内輪を基準として固定する方式(内輪基準固定方式)を採用するようにした。
【0017】
ここで、図2〜図8を用いて、本実施形態による内輪基準固定方式により製造されたロータと、従来の外輪基準固定方式により製造されたロータの構成について説明する。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図2,図3は、本実施形態による内輪基準固定方式により製造されたロータの構成を示し、図2は、正面図であり、図3は、横断面図である。また、図4,図5は、従来の外輪基準固定方式により製造されたロータの構成を示し、図4は、正面図であり、図5は、横断面図である。
【0018】
図3に示すように、モータのロータ部15は、マグネット9,ボールベアリング10とマグネットホルダ5により構成されている。マグネット9及びボールベアリング10は、樹脂製のマグネットホルダ5により、一体的に形成され、支持されている。
【0019】
図3に示した本実施形態によるロータ15は、図5に示した従来方式のロータ15’とは、次の点において、構成上の相違がある。即ち、図3に示すように、ボールベアリング10の内輪10cの内周部Xは、図5と対比すると明かなように、樹脂製のマグネットホルダ5によっては、被覆されておらず、マグネットホルダ5から露出している構成となっている。本実施形態においては、ボールベアリング10の内輪10cの内側を基準として金型に支持固定する方式とするため、図2に示す3箇所の切欠部Y1,Y2,Y3に、金型に固定されたピンを挿入し、この3本のピンにより、内輪10cの内側を支持する構成としている。
【0020】
ここで、図6を用いて、従来の外輪基準固定方式とその問題点について説明する。
図6は、従来の外輪基準固定方式とその問題点の模式的な説明図である。
【0021】
マグネット9は、下金型によって、外周方向A1と、上端方向A2と、下端方向A3の3方向から拘束されている。また、ボールベアリング10の外輪10aは、上金型によって、外周方向B1と、上端方向B2と、下端方向B3の3方向から拘束されている。一方、ボールベアリング10の内輪10cは、ボール10bを介して係合しているが、外輪10aと内輪10cは、互いにフリーとなっている。外輪10aは、金型によって拘束されているが、内輪10cはフリーなため、樹脂のインサート時に、例えば、破線で示した内輪10c’のように傾き、そのままの状態でインサートされた樹脂が硬化する場合がある。
【0022】
図7は、ボールベアリングの内輪が傾いたままインサート成形された場合をしめしている。
図7は、従来方式による問題点の説明図である。
【0023】
図6において説明したように、内輪10cが、マグネット9に対して傾いた状態でインサート成形されると、ボールベアリング10の軸中心に対して、マグネット9の軸中心と、マグネットホルダ5に形成される雌ネジ5aの軸中心がズレすことになり、同軸度が低下することになる。
なお、従来方式による同軸度の低下としては、図6において説明したように、内輪10cが傾く場合の他に、外輪10aの軸心に対して、内輪10cの軸心が偏心する場合もある。
【0024】
それに対して、図8を用いて、本実施形態による内輪基準固定方式について説明する。
図8は、本実施形態による内輪基準固定方式の模式的な説明図である。
【0025】
マグネット9は、下金型によって、外周方向A1と、上端方向A2と、下端方向A3の3方向から拘束されている。また、ボールベアリング10の内輪10cは、上金型によって、内周方向C1と、上端方向C2とから拘束されている。また、インサート成形時には、下金型と上金型は、同軸となるように位置決めされる。従って、ボールベアリング10の内輪10cと、マグネット9の同軸度は向上し、また、インサート成形時に金型によって形成される雌ネジ5aの内輪10cやマグネット9に対する同軸度も向上するものとなる。
【0026】
以上説明したように、本実施形態においては、マグネット9とボールベアリング10を、マグネットホルダ5により一体成形する際に、ボールベアリング10の内輪10cの内側を基準とするようにしたので、マグネット9,ボールベアリング10,雌ネジ部5aの同軸度を向上させることができる。その結果、図7において説明したようなロータの揺動が低減するため、モータの発生トルクの性能ばらつきを低減できる。なお、ロータの同軸度は、従来方式に比べて、本実施形態の方式では、約1/4まで低減することができた。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関用モータ式流量制御弁におけるロータの同軸度の寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の全体構成を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる内輪基準固定方式により製造されたロータの正面図である。
【図3】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる内輪基準固定方式により製造されたロータの横断面図である。
【図4】従来の内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる外輪基準固定方式により製造されたロータの正面図である。
【図5】従来の内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる外輪基準固定方式により製造されたロータの横断面図である。
【図6】従来の外輪基準固定方式とその問題点の模式的な説明図である。
【図7】従来方式による問題点の説明図である。
【図8】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる内輪基準固定方式のロータの模式的な説明図である。
【符号の説明】
1a,1b…ボビン
2a,2b…コイル
3…ステータ
4…ステータ
5…マグネットホルダ
6…アッパープレート
7…ターミナル
8…外装
9…マグネット
10…ボールベアリング
10a…外輪
10b…ボール
10c…内輪
11…ウエーブワッシャ
12,14…ベアリングガイド
13…バルブシャフト
15…ロータ部
Claims (2)
- ロータ部とステータ部とからなるモータと、
このモータの回転運動によって往復運動するバルブを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、
上記ロータ部は、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと1個のボールベアリングとから構成されるとともに、
上記ロータ部の一体成形時に、上記ボールベアリングの内輪の内側を基準に固定支持して一体成形したことを特徴とする内燃機関用モータ式流量制御弁。 - ロータ部とステータ部とからなるモータと、
このモータの回転運動によって往復運動するバルブを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、
上記ロータ部は、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと1個のボールベアリングとから構成されるとともに、
上記ボールベアリングの内輪の内周部の一部は、上記マグネットホルダから露出していることを特徴とする内燃機関用モータ式流量制御弁。
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---|---|---|---|
JP20330398A JP3598219B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 内燃機関用モータ式流量制御弁 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP20330398A JP3598219B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 内燃機関用モータ式流量制御弁 |
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JP2000034966A JP2000034966A (ja) | 2000-02-02 |
JP3598219B2 true JP3598219B2 (ja) | 2004-12-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP20330398A Expired - Lifetime JP3598219B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 内燃機関用モータ式流量制御弁 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013096388A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Mikuni Corp | 流量制御弁 |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP20330398A patent/JP3598219B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013096388A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Mikuni Corp | 流量制御弁 |
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