JP3719566B2 - 電磁弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体通路を開閉する電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンアイドル運転中に吸気バイパス通路の吸気流量を制御するアイドルスピード制御弁（以下、「アイドルスピード制御弁」をＩＳＣ弁という）として電磁弁を用いたものが知られている。このようにＩＳＣ弁として電磁弁を用いたものでは、▲１▼電磁弁のコイル部への通電オフ時、スプリングの付勢力により可動子としての弁部材を閉弁方向に付勢して吸気バイパス通路を閉塞し、▲２▼コイル部への通電オン時、スプリングの付勢力に抗して弁部材を吸引することにより吸気バイパス通路を開放している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような構造を有する電磁弁を用いたＩＳＣ弁では、例えば電流供給源の故障やコイル部の断線等が発生すると弁部材を開弁方向に吸引する磁力が発生しないためＩＳＣ弁が閉弁したままになる。ＩＳＣ弁が閉弁するとアイドル運転時においてエンジンへの吸入空気量がゼロとなるためエンジンが停止するという問題がある。エンジンが停止すると、エンジン駆動力を利用するパワーステアリングも作動しなくなる。したがって、アイドル運転時におけるエンジン停止を防ぐフェイルセーフのため、電流供給源の故障やコイル部の断線等によるコイル部への通電オフ状態においてもＩＳＣ弁を開弁させ所定流量の空気をエンジンに吸入させる必要が生じている。
【０００４】
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、コイル部の断線等で通電されなくなっても所定流量を流すことができる電磁弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電磁弁によると、コイル部への通電オフ時に可動子に対して互いに反対方向に働く付勢手段の付勢力と永久磁石の磁力との釣り合いにより可動子の位置が決定され、可動子とともに移動する弁部材の当接部がシート部から所定距離離間し流体通路が開放されるので、コイル部の断線等で通電されなくなっても弁部材の当接部がシート部に当接することを防止し、流体通路を閉塞することなく所定の流量を流すことができる。
【０００６】
また、コイル部に双方向に電流を供給できる電流供給手段を備えることにより、永久磁石の磁束と同一方向の磁束が発生するようにコイル部への通電をオンしたとき、弁部材は第１の方向に移動し、永久磁石の磁束と反対方向の磁束が発生するようにコイル部への通電をオンしたとき、弁部材が第１の方向と反対方向の第２の方向に移動する。したがって、固定子に対して可動子を吸引および離間の両方向に往復移動可能に駆動し、流体通路の流量を制御するとともに、電磁弁を閉弁して流体通路を閉塞することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の電磁弁によると、コイル部を一つのコイルで構成することにより、電磁弁の体格を小さくすることができる。
【０００８】
本発明の請求項３記載の電磁弁によると、固定子が、コイル部が巻装された円筒状のボビンの内周側に設けられた固定コアと、ボビンの外周側に設けられたヨークと、ボビンの軸方向側に設けられたプレートとから構成され、永久磁石がヨーク内に設けられている。したがって、電磁弁の体格を大きくすることなく永久磁石自体の体積を大きくすることができるので、永久磁石に大きな磁力を得ることができる。
【０００９】
本発明の請求項４記載の電磁弁によると、付勢手段の付勢力を調整可能な調整手段を備えることにより、コイル部への通電オフ時における可動子のリフト位置を容易に調整することができる。
本発明の請求項５記載の電磁弁によると、一つのコイルへの通電オフ時に可動子に対して互いに反対方向に働く付勢手段の付勢力と永久磁石の磁力との釣り合いにより可動子の位置が決定され、可動子とともに移動する弁部材の当接部がシート部から所定距離離間し流体通路が開放されるので、一つのコイルの断線等で通電されなくなっても弁部材の当接部がシート部に当接することを防止し、流体通路を閉塞することなく所定の流量を流すことができる。
【００１０】
また、一つのコイルに双方向に電流を供給できる電流供給手段を備えることにより、永久磁石の磁束と同一方向の磁束が発生するように一つのコイルへの通電をオンしたとき、弁部材は開弁方向に移動し、永久磁石の磁束と反対方向の磁束が発生するように一つのコイルへの通電をオンしたとき、弁部材が閉弁方向に移動するため、固定子に対して可動子を吸引および離間の両方向に往復移動可能に駆動し、流体通路の流量を制御するとともに、電磁弁を閉弁して流体通路を閉塞することができる。
【００１１】
また、固定子が、コイル部が巻装された円筒状のボビンの内周側に設けられた固定コアと、ボビンの外周側に設けられたヨークと、ボビンの軸方向側に設けられたプレートとから構成され、永久磁石がヨーク内に設けられている。したがって、電磁弁の体格を大きくすることなく永久磁石自体の体積を大きくすることができるので、永久磁石に大きな磁力を得ることができる。
【００１２】
本発明の請求項６記載の電磁弁によると、請求項１〜５のいずれか一項記載の電磁弁をＩＳＣ弁として用いることにより、コイル部への通電オフ時においてもエンジンに所定流量の空気を吸入できるのでアイドル運転時におけるエンジン停止を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による電磁弁をＩＳＣ弁として用いた例を図１に示す。
ＩＳＣ弁１０は、エンジンのアイドル回転速度制御に用いられるものであり、アイドリング時において図示しないスロットル弁をバイパスする空気流量を制御する。ＩＳＣ弁１０のハウジング１１内に空気通路６０が形成されている。空気通路６０は断面コ字状に形成されており、流入口６１および流出口６２を有する。空気通路６０の流入口６１と流出口６２との間には後述する弁部材としての弁部４１が当接可能なシート部１１ａが形成されている。
【００１４】
直動型の電磁アクチュエータ２０は、円筒形状のヨーク２１、ヨーク２１内に収容されボビン２２に巻回された一つのコイルから構成されたコイル部２３、ボビン２２の内周に配設された固定コア２４、固定コア２４にねじ結合し後述する付勢手段としてのスプリング２８の付勢力を調節するアジャスティングスクリュウ２５、固定コア２４に対して往復移動可能に配設された可動コア２６、ヨーク２１内に取付けられた永久磁石２７、ボビン２２の一方の軸方向側に設けられた円板状のプレート２９からなる。永久磁石２７に発生する磁束は、後述する可動コア２６を固定コア２４側に吸引するように働く。
【００１５】
固定子としてのヨーク２１、固定コア２４およびプレート２９はそれぞれ鉄等の磁性体により形成されており、固定の磁気回路を形成している。
可動コア２６は鉄等の磁性体により形成されており、後述するシャフト３０に圧入固定されてヨーク２１の中空部に挿入されている。可動コア２６およびシャフト３０は可動子を構成している。可動コア２６は、スプリング２８により固定コア２４から離れる方向、つまり弁部４１が空気通路６０を閉塞する方向に付勢されている。図示しない電流供給手段からコイル部２３への通電オフ時、永久磁石２７の吸引力とスプリング２８の付勢力とのつり合いにより可動コア２６は図１に示すリフト位置に保持されている。アジャスティングスクリュウ２５のねじ込み量を変更してスプリング２８の付勢力を調整することにより可動コア２６のリフト位置を調整することができる。
【００１６】
永久磁石２７の発生する磁力と同一方向の磁力が発生する方向へ図示しない電流供給手段からコイル部２３への通電をオンするとき、可動コア２６はスプリング２８の付勢力に抗してコイル部２３に発生する磁力により固定コア２４側に吸引される。コイル部２３へはコネクタ５０にモールドされたターミナル５１から電流が供給される。
【００１７】
シャフト３０の一方の端部はアジャスティングスクリュウ２５の内壁と摺動しており、シャフト３０の他方の端部はベローズ４０に固定されている。シャフト３０の中央部はシャフト３０の芯出しを行う板ばね３１に支持されており、板ばね３１の外周部はベローズ４０とヨーク２１との間で挟持されている。シャフト３０は、可動コア２６およびベローズ４０の弁部４１とともに往復移動する。
【００１８】
ベローズ４０は弁部４１、蛇腹部４２およびフランジ部４３からなり、例えば四フッ化エチレン樹脂で形成されている。ベローズ４０はフランジ部４３の外周で板ばね３１とともにハウジング１１の内周壁に形成された段差部１１ｂとヨーク２１との間に挟持されている。弁部４１の当接部４１ａはハウジング１１の内壁に形成されたシート部１１ａに着座可能である。ベローズ４０の内部と空気通路６０の流入口側は弁部４１に設けた貫通孔４１ｂにより連通されている。したがってベローズ４０の内部と空気通路６０の流入口側との差圧がキャンセルされるので空気流れの上下流の圧力差により弁部４１が受ける力をキャンセルすることができる。
【００１９】
次に、ＩＳＣ弁１０の作動について説明する。
(1) 図２の（Ａ）に示すように、コイル部２３への通電オフ時、ヨーク２１、可動コア２６、固定コア２４およびプレート２９からなる磁気回路に永久磁石２７の磁束が流れる。可動コア２６が前記磁気回路を流れる磁束から受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ1 と、固定コア２４から離れる方向にスプリング２８から受ける付勢力Ｆ2 とのつり合いにより可動コア２６は図１に示す位置に保持されており、このとき、当接部４１ａはシート部１１ａから離座している。したがってコイル部２３への通電オフ時、空気通路６０には流入口６１からシート部１１ａと当接部４１ａとのクリアランスを介して流出口６２に空気が流れるので、電流供給手段の故障やコイル部２３の断線等でコイル部２３に磁束が発生しない通電オフ時においても、エンジンに空気を吸入可能であり、エンジン停止を防止することができる。
【００２０】
(2) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と反対になるようにコイル部２３に電流を供給すると、永久磁石２７に発生する磁束とコイル部２３で発生する永久磁石２７と反対方向の磁束によって図２の（Ｂ）に示すように通電オフ時に比べ可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ1 が減少し、可動コア２６は通電オフ時よりも固定コア２４から離間するとともに当接部４１ａがシート部１１ａに近づく閉弁方向である第２の方向に移動する。そして、弁部４１の当接部４１ａがシート部１１ａに当接し空気通路６０が閉塞される。
【００２１】
(3) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と同一方向になるように、前述した(2) と反対方向にコイル部２３に電流を供給すると、可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ1 が増加するので、図２の（Ｃ）に示すように可動コア２６は通電オフ時よりも開弁方向である第１の方向としての固定コア２４側に吸引される。したがって、シート部１１ａと当接部４１ａとの間に形成されるクリアランスが増大するので空気通路６０を流れる空気流量が通電オフ時に比べて増加する。
【００２２】
前述した(2) および(3) のコイル部２３への通電オン時において、コイル部２３に供給する電流量および方向を電流供給手段により調整することにより、可動コア２６のリフト位置を規定し空気通路６０の吸気流量を制御することができる。
次に、第１実施例の効果を図４に示す比較例と比べて説明する。
【００２３】
図４に示す比較例としてのＩＳＣ弁７０は、ヨーク８１、固定コア８２、プレート８３および可動コア２６で形成される磁気回路中に永久磁石を配設しないものである。シャフト８５には可動コア２６が圧入固定されており、シャフト８５の一方にベローズ４０の弁部４１が固定されているので、シャフト８５は可動コア２６およびベローズ４０の弁部４１とともに往復移動する。可動コア２６はスプリング８４により閉弁方向に付勢されており、弁部４１はスプリング８６により開弁方向に付勢されている。スプリング８４の付勢力はスプリング８６の付勢力よりも大きくなるように設定されているので、コイル部２３への通電オフ時弁部４１の当接部４１ａはハウジング７１の内壁に形成されたシート部７１ａに当接するので空気通路６０が閉塞される。したがって、図４に示す比較例では例えば電流供給手段の故障やコイル部２３の断線等により固定コア８２側に可動コア２６を吸引する磁力が発生しなくなると当接部４１ａがシート部７１ａに当接したままとなる。すると、図３に示すようにエンジンアイドリング時においてエンジンへの吸入空気量がほぼゼロとなるためエンジンが停止してしまう。
【００２４】
スプリング８６の付勢力をスプリング８４の付勢力よりも大きくすることによりコイル部２３への通電オフ時において当接部４１ａをシート部７１ａから離間させることは可能であるが、コイル部２３への供給電流方向を双方向にしてもコイル部２３に発生する磁力は固定コア８２側に可動コア２６を吸引する方向に働くだけであるため当接部４１ａをシート部７１ａに当接させ空気通路６０を閉塞することができない。
【００２５】
一方第１実施例においては、コイル部２３への通電オン、オフにかからわず可動コア２６を吸引する磁束を発生する永久磁石２７をヨーク２１に配設している。可動コア２６を吸引する磁力とスプリング２８の付勢力とを調整することにより、図３に示すようにコイル部２３への通電オフ時においても当接部４１ａをシート部１１ａから所定距離離間させ、空気通路６０に所定量の空気を流すことができる。また、コイル部２３への電流供給方向をコイル部２３に発生する磁束流れ方向が永久磁石２７の磁束流れ方向と反対になるように、つまり磁束減少方向に供給すれば固定コア側に可動コア２６を吸引する磁力が弱められ当接部４１ａがシート部１１ａに当接することができるので空気通路６０を閉塞することができる。
【００２６】
また、図４に示す比較例では、ＩＳＣ弁７０への通電がオフされるエンジン停止中において、エンジン周囲の温度が低下すると弁部４１がシート部７１ａに凍りつきＩＳＣ弁７０が作動不能になることがある。一方、図１に示す本実施例では、ＩＳＣ弁１０への通電がオフされるエンジン停止中において、弁部４１がシート部１１ａから離間しているので弁部４１がシート部１１ａに凍りつくことを防止できる。
【００２７】
また、ヨーク２１内に永久磁石２７を取付けているので可動コア２６を軽量化できる。これにより、可動コア２６の応答性が向上し、正確な流量制御が可能となる。
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図５に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２８】
ベローズ９０は弁部材としての弁部９１、連結部９２、蛇腹部９３およびフランジ部９４からなる。連結部９２は、ハウジング９５に形成されたシート部９５ａを挟んで弁部９１と蛇腹部９３とを連結している。ベローズ９０はフランジ部９４の外周で板ばね３１とともにハウジング９５の内周壁に形成された段差部９５ｂとヨーク２１との間に挟持されている。
【００２９】
弁部９１の当接部９１ａはハウジング９５の内壁に形成されたシート部９５ａに着座可能である。ベローズ９０の内部と空気通路６０の流入口側は連結部９２に設けた貫通孔９２ａにより連通されている。
スプリング２８の付勢力は当接部９１ａがシート部９５ａから離座する方向に働き、永久磁石２７の磁力は固定コア２４に可動コア２６を吸引する方向、つまり当接部９１ａがシート部９５ａに着座する方向に働く。
【００３０】
次に、ＩＳＣ弁１００の作動について説明する。
(1) コイル部２３への通電オフ時、可動コア２６が永久磁石２７の磁力により固定コア２４側に吸引される吸引力と、固定コア２４から離れる方向にスプリング２８から受ける付勢力とのつり合いにより可動コア２６は図５に示す位置に保持されており、このとき、当接部９１ａはシート部９５ａから離座している。したがってコイル部２３への通電オフ時、空気通路６０には流入口６１からシート部９１ａと当接部９５ａとのクリアランスを介して流出口６２に空気が流れるので、電流供給手段の故障やコイル部２３の断線等でコイル部２３に磁束が発生しない通電オフ時においても、エンジンに空気を吸入可能であり、エンジン停止を防止することができる。
【００３１】
(2) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と反対になるようにコイル部２３に電流を供給すると、永久磁石２７に発生する磁束とコイル部２３で発生する永久磁石２７と反対方向の磁束によって通電オフ時に比べ可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力が減少し、可動コア２６は通電オフ時よりも固定コア２４から離間するとともに当接部９１ａがシート部９５ａから離間する開弁方向である第２の方向に移動する。したがって、シート部９５ａと当接部９１ａとの間に形成されるクリアランスが増大するので空気通路６０を流れる空気流量が通電オフ時に比べて増加する。
【００３２】
(3) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と同一方向になるように、前述した(2) と反対方向にコイル部２３に電流を供給すると、可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力が増加するので、可動コア２６は通電オフ時よりも閉弁方向である第１の方向としての固定コア２４側に吸引される。そして、弁部９１の当接部９１ａがシート部９５ａに当接し空気通路６０が閉塞される。
【００３３】
前述した(2) および(3) のコイル部２３への通電オン時において、コイル部２３に供給する電流量および方向を電流供給手段により調整することにより、可動コア２６のリフト位置を規定し空気通路６０の吸気流量を制御することができる。
以上説明した本発明の実施例では、コイル部２３への通電オフ時に可動子に対して互いに反対方向に働くスプリング２８の付勢力と永久磁石２７の磁力との釣り合いにより可動子の位置が決定され、弁部の当接部がシート部から所定距離離間し空気通路６０が開放されるので、コイル部２３の断線等で通電されなくなっても弁部の当接部がシート部に当接することを防止し、空気通路６０を閉塞することなくエンジンに所定の空気を流すことができる。したがって、コイル部２３への通電ができなくなってもエンジンのアイドル運転状態を保持できる。
【００３４】
さらに、コイル部２３への通電がオフされるエンジン停止中においても、弁部材の当接部がシート部から離間しているので、弁部の当接部がシート部に凍りつくことを防止できる。
また、コイル部２３に双方向に電流を供給できる電流供給手段を備えることにより、空気通路６０を流れる空気流量を制御するとともに、電磁弁を閉弁して空気通路６０を閉塞することができる。さらに、コイル部２３を一つのコイルで構成しているので、電磁弁の体格を小さくすることができる。
【００３５】
また本発明の上記実施例では、可動子ではなく磁気回路中のヨーク２１内に永久磁石２７が配設されているので、可動子全体の重量を軽くできる。その結果、可動子の応答性が向上し正確な空気流量制御ができる。さらに、電磁弁の体格を大きくすることなく永久磁石２７自体の体積を大きくすることができるので、永久磁石２７に大きな磁力を得ることができる。
【００３６】
また本発明の上記実施例では、スプリング２８の付勢力をアジャスティングスクリュウ２５のねじ込み量で容易に調整することができるので、電磁弁に加工誤差または製造誤差等があっても、各電磁弁の製造ばらつきを解消し、コイル部２３への通電オフ時における弁部のリフト位置を容易に調整できる。
また上記複数の本実施例では、アイドル運転時における吸気バイパス通路の吸気流量を調節するＩＳＣ弁に本発明の電磁弁を用いた例について説明したが、コイル部への通電をオフした状態においても流体通路を閉塞せず所定量の流体流量を保持する目的で本発明の電磁弁を用いることは可能である。
【００３７】
また本実施例では、永久磁石を固定子としてのヨーク２１に取付けたが、可動子としての可動コア２６に取付けることも可能である。さらに、ヨーク２１および可動コア２６の両方に永久磁石を取付け、固定コア２１に可動コア２６を吸引するか固定コア２１から可動コア２６を離間させる方向に磁力を加えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による電磁弁をＩＳＣ弁に用いた例を示す断面図である。
【図２】第１実施例のＩＳＣ弁の作動を示す断面図であり、（Ａ）はコイル部への通電オフ時を示し、（Ｂ）は磁束減少方向にコイル部に電流を供給した状態を示し、（Ｃ）は磁束増加方向にコイル部に電流を供給した状態を示す。
【図３】第１実施例および比較例におけるコイル部に供給する電流と吸気流量との関係を示す特性図である。
【図４】第１実施例の比較例によるＩＳＣ弁を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による電磁弁をＩＳＣ弁に用いた例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ＩＳＣ弁（電磁弁）
１１ ハウジング
１１ａ シート部
２０ 電磁アクチュエータ
２１ ヨーク（固定子）
２２ ボビン
２３ コイル部
２４ 固定コア（固定子）
２６ 可動コア（可動子）
２７ 永久磁石
２８ スプリング（付勢手段）
２９ プレート（固定子）
３０ シャフト（可動子）
４０ ベローズ
４１ 弁部（弁部材）
４１ａ 当接部
６０ 空気通路
７０ ＩＳＣ弁（電磁弁）
９０ ベローズ
９１ 弁部（弁部材）
９１ａ 当接部
９５ａ シート部
１００ ＩＳＣ弁（電磁弁）
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体通路を開閉する電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンアイドル運転中に吸気バイパス通路の吸気流量を制御するアイドルスピード制御弁（以下、「アイドルスピード制御弁」をＩＳＣ弁という）として電磁弁を用いたものが知られている。このようにＩＳＣ弁として電磁弁を用いたものでは、▲１▼電磁弁のコイル部への通電オフ時、スプリングの付勢力により可動子としての弁部材を閉弁方向に付勢して吸気バイパス通路を閉塞し、▲２▼コイル部への通電オン時、スプリングの付勢力に抗して弁部材を吸引することにより吸気バイパス通路を開放している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような構造を有する電磁弁を用いたＩＳＣ弁では、例えば電流供給源の故障やコイル部の断線等が発生すると弁部材を開弁方向に吸引する磁力が発生しないためＩＳＣ弁が閉弁したままになる。ＩＳＣ弁が閉弁するとアイドル運転時においてエンジンへの吸入空気量がゼロとなるためエンジンが停止するという問題がある。エンジンが停止すると、エンジン駆動力を利用するパワーステアリングも作動しなくなる。したがって、アイドル運転時におけるエンジン停止を防ぐフェイルセーフのため、電流供給源の故障やコイル部の断線等によるコイル部への通電オフ状態においてもＩＳＣ弁を開弁させ所定流量の空気をエンジンに吸入させる必要が生じている。
【０００４】
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、コイル部の断線等で通電されなくなっても所定流量を流すことができる電磁弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電磁弁によると、コイル部への通電オフ時に可動子に対して互いに反対方向に働く付勢手段の付勢力と永久磁石の磁力との釣り合いにより可動子の位置が決定され、可動子とともに移動する弁部材の当接部がシート部から所定距離離間し流体通路が開放されるので、コイル部の断線等で通電されなくなっても弁部材の当接部がシート部に当接することを防止し、流体通路を閉塞することなく所定の流量を流すことができる。
【０００６】
また、コイル部に双方向に電流を供給できる電流供給手段を備えることにより、永久磁石の磁束と同一方向の磁束が発生するようにコイル部への通電をオンしたとき、弁部材は第１の方向に移動し、永久磁石の磁束と反対方向の磁束が発生するようにコイル部への通電をオンしたとき、弁部材が第１の方向と反対方向の第２の方向に移動する。したがって、固定子に対して可動子を吸引および離間の両方向に往復移動可能に駆動し、流体通路の流量を制御するとともに、電磁弁を閉弁して流体通路を閉塞することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の電磁弁によると、コイル部を一つのコイルで構成することにより、電磁弁の体格を小さくすることができる。
【０００８】
本発明の請求項３記載の電磁弁によると、固定子が、コイル部が巻装された円筒状のボビンの内周側に設けられた固定コアと、ボビンの外周側に設けられたヨークと、ボビンの軸方向側に設けられたプレートとから構成され、永久磁石がヨーク内に設けられている。したがって、電磁弁の体格を大きくすることなく永久磁石自体の体積を大きくすることができるので、永久磁石に大きな磁力を得ることができる。
【０００９】
本発明の請求項４記載の電磁弁によると、付勢手段の付勢力を調整可能な調整手段を備えることにより、コイル部への通電オフ時における可動子のリフト位置を容易に調整することができる。
本発明の請求項５記載の電磁弁によると、一つのコイルへの通電オフ時に可動子に対して互いに反対方向に働く付勢手段の付勢力と永久磁石の磁力との釣り合いにより可動子の位置が決定され、可動子とともに移動する弁部材の当接部がシート部から所定距離離間し流体通路が開放されるので、一つのコイルの断線等で通電されなくなっても弁部材の当接部がシート部に当接することを防止し、流体通路を閉塞することなく所定の流量を流すことができる。
【００１０】
また、一つのコイルに双方向に電流を供給できる電流供給手段を備えることにより、永久磁石の磁束と同一方向の磁束が発生するように一つのコイルへの通電をオンしたとき、弁部材は開弁方向に移動し、永久磁石の磁束と反対方向の磁束が発生するように一つのコイルへの通電をオンしたとき、弁部材が閉弁方向に移動するため、固定子に対して可動子を吸引および離間の両方向に往復移動可能に駆動し、流体通路の流量を制御するとともに、電磁弁を閉弁して流体通路を閉塞することができる。
【００１１】
また、固定子が、コイル部が巻装された円筒状のボビンの内周側に設けられた固定コアと、ボビンの外周側に設けられたヨークと、ボビンの軸方向側に設けられたプレートとから構成され、永久磁石がヨーク内に設けられている。したがって、電磁弁の体格を大きくすることなく永久磁石自体の体積を大きくすることができるので、永久磁石に大きな磁力を得ることができる。
【００１２】
本発明の請求項６記載の電磁弁によると、請求項１〜５のいずれか一項記載の電磁弁をＩＳＣ弁として用いることにより、コイル部への通電オフ時においてもエンジンに所定流量の空気を吸入できるのでアイドル運転時におけるエンジン停止を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による電磁弁をＩＳＣ弁として用いた例を図１に示す。
ＩＳＣ弁１０は、エンジンのアイドル回転速度制御に用いられるものであり、アイドリング時において図示しないスロットル弁をバイパスする空気流量を制御する。ＩＳＣ弁１０のハウジング１１内に空気通路６０が形成されている。空気通路６０は断面コ字状に形成されており、流入口６１および流出口６２を有する。空気通路６０の流入口６１と流出口６２との間には後述する弁部材としての弁部４１が当接可能なシート部１１ａが形成されている。
【００１４】
直動型の電磁アクチュエータ２０は、円筒形状のヨーク２１、ヨーク２１内に収容されボビン２２に巻回された一つのコイルから構成されたコイル部２３、ボビン２２の内周に配設された固定コア２４、固定コア２４にねじ結合し後述する付勢手段としてのスプリング２８の付勢力を調節するアジャスティングスクリュウ２５、固定コア２４に対して往復移動可能に配設された可動コア２６、ヨーク２１内に取付けられた永久磁石２７、ボビン２２の一方の軸方向側に設けられた円板状のプレート２９からなる。永久磁石２７に発生する磁束は、後述する可動コア２６を固定コア２４側に吸引するように働く。
【００１５】
固定子としてのヨーク２１、固定コア２４およびプレート２９はそれぞれ鉄等の磁性体により形成されており、固定の磁気回路を形成している。
可動コア２６は鉄等の磁性体により形成されており、後述するシャフト３０に圧入固定されてヨーク２１の中空部に挿入されている。可動コア２６およびシャフト３０は可動子を構成している。可動コア２６は、スプリング２８により固定コア２４から離れる方向、つまり弁部４１が空気通路６０を閉塞する方向に付勢されている。図示しない電流供給手段からコイル部２３への通電オフ時、永久磁石２７の吸引力とスプリング２８の付勢力とのつり合いにより可動コア２６は図１に示すリフト位置に保持されている。アジャスティングスクリュウ２５のねじ込み量を変更してスプリング２８の付勢力を調整することにより可動コア２６のリフト位置を調整することができる。
【００１６】
永久磁石２７の発生する磁力と同一方向の磁力が発生する方向へ図示しない電流供給手段からコイル部２３への通電をオンするとき、可動コア２６はスプリング２８の付勢力に抗してコイル部２３に発生する磁力により固定コア２４側に吸引される。コイル部２３へはコネクタ５０にモールドされたターミナル５１から電流が供給される。
【００１７】
シャフト３０の一方の端部はアジャスティングスクリュウ２５の内壁と摺動しており、シャフト３０の他方の端部はベローズ４０に固定されている。シャフト３０の中央部はシャフト３０の芯出しを行う板ばね３１に支持されており、板ばね３１の外周部はベローズ４０とヨーク２１との間で挟持されている。シャフト３０は、可動コア２６およびベローズ４０の弁部４１とともに往復移動する。
【００１８】
ベローズ４０は弁部４１、蛇腹部４２およびフランジ部４３からなり、例えば四フッ化エチレン樹脂で形成されている。ベローズ４０はフランジ部４３の外周で板ばね３１とともにハウジング１１の内周壁に形成された段差部１１ｂとヨーク２１との間に挟持されている。弁部４１の当接部４１ａはハウジング１１の内壁に形成されたシート部１１ａに着座可能である。ベローズ４０の内部と空気通路６０の流入口側は弁部４１に設けた貫通孔４１ｂにより連通されている。したがってベローズ４０の内部と空気通路６０の流入口側との差圧がキャンセルされるので空気流れの上下流の圧力差により弁部４１が受ける力をキャンセルすることができる。
【００１９】
次に、ＩＳＣ弁１０の作動について説明する。
(1) 図２の（Ａ）に示すように、コイル部２３への通電オフ時、ヨーク２１、可動コア２６、固定コア２４およびプレート２９からなる磁気回路に永久磁石２７の磁束が流れる。可動コア２６が前記磁気回路を流れる磁束から受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ1 と、固定コア２４から離れる方向にスプリング２８から受ける付勢力Ｆ2 とのつり合いにより可動コア２６は図１に示す位置に保持されており、このとき、当接部４１ａはシート部１１ａから離座している。したがってコイル部２３への通電オフ時、空気通路６０には流入口６１からシート部１１ａと当接部４１ａとのクリアランスを介して流出口６２に空気が流れるので、電流供給手段の故障やコイル部２３の断線等でコイル部２３に磁束が発生しない通電オフ時においても、エンジンに空気を吸入可能であり、エンジン停止を防止することができる。
【００２０】
(2) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と反対になるようにコイル部２３に電流を供給すると、永久磁石２７に発生する磁束とコイル部２３で発生する永久磁石２７と反対方向の磁束によって図２の（Ｂ）に示すように通電オフ時に比べ可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ1 が減少し、可動コア２６は通電オフ時よりも固定コア２４から離間するとともに当接部４１ａがシート部１１ａに近づく閉弁方向である第２の方向に移動する。そして、弁部４１の当接部４１ａがシート部１１ａに当接し空気通路６０が閉塞される。
【００２１】
(3) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と同一方向になるように、前述した(2) と反対方向にコイル部２３に電流を供給すると、可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ1 が増加するので、図２の（Ｃ）に示すように可動コア２６は通電オフ時よりも開弁方向である第１の方向としての固定コア２４側に吸引される。したがって、シート部１１ａと当接部４１ａとの間に形成されるクリアランスが増大するので空気通路６０を流れる空気流量が通電オフ時に比べて増加する。
【００２２】
前述した(2) および(3) のコイル部２３への通電オン時において、コイル部２３に供給する電流量および方向を電流供給手段により調整することにより、可動コア２６のリフト位置を規定し空気通路６０の吸気流量を制御することができる。
次に、第１実施例の効果を図４に示す比較例と比べて説明する。
【００２３】
図４に示す比較例としてのＩＳＣ弁７０は、ヨーク８１、固定コア８２、プレート８３および可動コア２６で形成される磁気回路中に永久磁石を配設しないものである。シャフト８５には可動コア２６が圧入固定されており、シャフト８５の一方にベローズ４０の弁部４１が固定されているので、シャフト８５は可動コア２６およびベローズ４０の弁部４１とともに往復移動する。可動コア２６はスプリング８４により閉弁方向に付勢されており、弁部４１はスプリング８６により開弁方向に付勢されている。スプリング８４の付勢力はスプリング８６の付勢力よりも大きくなるように設定されているので、コイル部２３への通電オフ時弁部４１の当接部４１ａはハウジング７１の内壁に形成されたシート部７１ａに当接するので空気通路６０が閉塞される。したがって、図４に示す比較例では例えば電流供給手段の故障やコイル部２３の断線等により固定コア８２側に可動コア２６を吸引する磁力が発生しなくなると当接部４１ａがシート部７１ａに当接したままとなる。すると、図３に示すようにエンジンアイドリング時においてエンジンへの吸入空気量がほぼゼロとなるためエンジンが停止してしまう。
【００２４】
スプリング８６の付勢力をスプリング８４の付勢力よりも大きくすることによりコイル部２３への通電オフ時において当接部４１ａをシート部７１ａから離間させることは可能であるが、コイル部２３への供給電流方向を双方向にしてもコイル部２３に発生する磁力は固定コア８２側に可動コア２６を吸引する方向に働くだけであるため当接部４１ａをシート部７１ａに当接させ空気通路６０を閉塞することができない。
【００２５】
一方第１実施例においては、コイル部２３への通電オン、オフにかからわず可動コア２６を吸引する磁束を発生する永久磁石２７をヨーク２１に配設している。可動コア２６を吸引する磁力とスプリング２８の付勢力とを調整することにより、図３に示すようにコイル部２３への通電オフ時においても当接部４１ａをシート部１１ａから所定距離離間させ、空気通路６０に所定量の空気を流すことができる。また、コイル部２３への電流供給方向をコイル部２３に発生する磁束流れ方向が永久磁石２７の磁束流れ方向と反対になるように、つまり磁束減少方向に供給すれば固定コア側に可動コア２６を吸引する磁力が弱められ当接部４１ａがシート部１１ａに当接することができるので空気通路６０を閉塞することができる。
【００２６】
また、図４に示す比較例では、ＩＳＣ弁７０への通電がオフされるエンジン停止中において、エンジン周囲の温度が低下すると弁部４１がシート部７１ａに凍りつきＩＳＣ弁７０が作動不能になることがある。一方、図１に示す本実施例では、ＩＳＣ弁１０への通電がオフされるエンジン停止中において、弁部４１がシート部１１ａから離間しているので弁部４１がシート部１１ａに凍りつくことを防止できる。
【００２７】
また、ヨーク２１内に永久磁石２７を取付けているので可動コア２６を軽量化できる。これにより、可動コア２６の応答性が向上し、正確な流量制御が可能となる。
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図５に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２８】
ベローズ９０は弁部材としての弁部９１、連結部９２、蛇腹部９３およびフランジ部９４からなる。連結部９２は、ハウジング９５に形成されたシート部９５ａを挟んで弁部９１と蛇腹部９３とを連結している。ベローズ９０はフランジ部９４の外周で板ばね３１とともにハウジング９５の内周壁に形成された段差部９５ｂとヨーク２１との間に挟持されている。
【００２９】
弁部９１の当接部９１ａはハウジング９５の内壁に形成されたシート部９５ａに着座可能である。ベローズ９０の内部と空気通路６０の流入口側は連結部９２に設けた貫通孔９２ａにより連通されている。
スプリング２８の付勢力は当接部９１ａがシート部９５ａから離座する方向に働き、永久磁石２７の磁力は固定コア２４に可動コア２６を吸引する方向、つまり当接部９１ａがシート部９５ａに着座する方向に働く。
【００３０】
次に、ＩＳＣ弁１００の作動について説明する。
(1) コイル部２３への通電オフ時、可動コア２６が永久磁石２７の磁力により固定コア２４側に吸引される吸引力と、固定コア２４から離れる方向にスプリング２８から受ける付勢力とのつり合いにより可動コア２６は図５に示す位置に保持されており、このとき、当接部９１ａはシート部９５ａから離座している。したがってコイル部２３への通電オフ時、空気通路６０には流入口６１からシート部９１ａと当接部９５ａとのクリアランスを介して流出口６２に空気が流れるので、電流供給手段の故障やコイル部２３の断線等でコイル部２３に磁束が発生しない通電オフ時においても、エンジンに空気を吸入可能であり、エンジン停止を防止することができる。
【００３１】
(2) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と反対になるようにコイル部２３に電流を供給すると、永久磁石２７に発生する磁束とコイル部２３で発生する永久磁石２７と反対方向の磁束によって通電オフ時に比べ可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力が減少し、可動コア２６は通電オフ時よりも固定コア２４から離間するとともに当接部９１ａがシート部９５ａから離間する開弁方向である第２の方向に移動する。したがって、シート部９５ａと当接部９１ａとの間に形成されるクリアランスが増大するので空気通路６０を流れる空気流量が通電オフ時に比べて増加する。
【００３２】
(3) コイル部２３に発生する磁束方向が永久磁石２７の磁束方向と同一方向になるように、前述した(2) と反対方向にコイル部２３に電流を供給すると、可動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力が増加するので、可動コア２６は通電オフ時よりも閉弁方向である第１の方向としての固定コア２４側に吸引される。そして、弁部９１の当接部９１ａがシート部９５ａに当接し空気通路６０が閉塞される。
【００３３】
前述した(2) および(3) のコイル部２３への通電オン時において、コイル部２３に供給する電流量および方向を電流供給手段により調整することにより、可動コア２６のリフト位置を規定し空気通路６０の吸気流量を制御することができる。
以上説明した本発明の実施例では、コイル部２３への通電オフ時に可動子に対して互いに反対方向に働くスプリング２８の付勢力と永久磁石２７の磁力との釣り合いにより可動子の位置が決定され、弁部の当接部がシート部から所定距離離間し空気通路６０が開放されるので、コイル部２３の断線等で通電されなくなっても弁部の当接部がシート部に当接することを防止し、空気通路６０を閉塞することなくエンジンに所定の空気を流すことができる。したがって、コイル部２３への通電ができなくなってもエンジンのアイドル運転状態を保持できる。
【００３４】
さらに、コイル部２３への通電がオフされるエンジン停止中においても、弁部材の当接部がシート部から離間しているので、弁部の当接部がシート部に凍りつくことを防止できる。
また、コイル部２３に双方向に電流を供給できる電流供給手段を備えることにより、空気通路６０を流れる空気流量を制御するとともに、電磁弁を閉弁して空気通路６０を閉塞することができる。さらに、コイル部２３を一つのコイルで構成しているので、電磁弁の体格を小さくすることができる。
【００３５】
また本発明の上記実施例では、可動子ではなく磁気回路中のヨーク２１内に永久磁石２７が配設されているので、可動子全体の重量を軽くできる。その結果、可動子の応答性が向上し正確な空気流量制御ができる。さらに、電磁弁の体格を大きくすることなく永久磁石２７自体の体積を大きくすることができるので、永久磁石２７に大きな磁力を得ることができる。
【００３６】
また本発明の上記実施例では、スプリング２８の付勢力をアジャスティングスクリュウ２５のねじ込み量で容易に調整することができるので、電磁弁に加工誤差または製造誤差等があっても、各電磁弁の製造ばらつきを解消し、コイル部２３への通電オフ時における弁部のリフト位置を容易に調整できる。
また上記複数の本実施例では、アイドル運転時における吸気バイパス通路の吸気流量を調節するＩＳＣ弁に本発明の電磁弁を用いた例について説明したが、コイル部への通電をオフした状態においても流体通路を閉塞せず所定量の流体流量を保持する目的で本発明の電磁弁を用いることは可能である。
【００３７】
また本実施例では、永久磁石を固定子としてのヨーク２１に取付けたが、可動子としての可動コア２６に取付けることも可能である。さらに、ヨーク２１および可動コア２６の両方に永久磁石を取付け、固定コア２１に可動コア２６を吸引するか固定コア２１から可動コア２６を離間させる方向に磁力を加えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による電磁弁をＩＳＣ弁に用いた例を示す断面図である。
【図２】第１実施例のＩＳＣ弁の作動を示す断面図であり、（Ａ）はコイル部への通電オフ時を示し、（Ｂ）は磁束減少方向にコイル部に電流を供給した状態を示し、（Ｃ）は磁束増加方向にコイル部に電流を供給した状態を示す。
【図３】第１実施例および比較例におけるコイル部に供給する電流と吸気流量との関係を示す特性図である。
【図４】第１実施例の比較例によるＩＳＣ弁を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による電磁弁をＩＳＣ弁に用いた例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ＩＳＣ弁（電磁弁）
１１ ハウジング
１１ａ シート部
２０ 電磁アクチュエータ
２１ ヨーク（固定子）
２２ ボビン
２３ コイル部
２４ 固定コア（固定子）
２６ 可動コア（可動子）
２７ 永久磁石
２８ スプリング（付勢手段）
２９ プレート（固定子）
３０ シャフト（可動子）
４０ ベローズ
４１ 弁部（弁部材）
４１ａ 当接部
６０ 空気通路
７０ ＩＳＣ弁（電磁弁）
９０ ベローズ
９１ 弁部（弁部材）
９１ａ 当接部
９５ａ シート部
１００ ＩＳＣ弁（電磁弁）
Claims (6)
- 流体通路途中に設けられたシート部と、
このシート部に着座することで前記流体通路を閉じ、前記シート部から離座することで前記流体通路を開く弁部材と、
コイル部を有する固定子と、
この固定子とともに磁気回路を形成し、前記弁部材とともに移動自在な可動子と、
前記固定子と前記可動子とで構成される磁気回路中の前記固定子内に前記磁気回路に直列に配設され、前記固定子側に前記可動子を吸引する方向に働く磁力を発生する永久磁石と、
この永久磁石から前記可動子が受ける磁力と反対方向に前記可動子を付勢する付勢手段と、
前記コイル部に双方向に電流を供給可能な電流供給手段とを備え、
前記コイル部への通電オフ時、前記弁部材が前記シート部から所定距離離間する所定距離離間位置に位置することにより前記流体通路は開放され、前記永久磁石の磁束と同一方向の磁束が発生するように前記コイル部への通電をオンしたとき、前記弁部材は前記所定距離離間位置から第１の方向に移動し、前記永久磁石の磁束と反対方向の磁束が発生するように前記コイル部への通電をオンしたとき、前記弁部材が前記所定距離離間位置から前記第１の方向と反対方向の第２の方向に移動することを特徴とする電磁弁。 - 前記コイル部は一つのコイルからなることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
- 前記固定子は、前記コイル部が巻装された円筒状のボビンの内周側に設けられた固定コアと、前記ボビンの外周側に設けられたヨークと、前記ボビンの軸方向側に設けられたプレートとから構成され、前記永久磁石が前記ヨーク内に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の電磁弁。
- 前記付勢手段の付勢力を調整可能な調整手段を備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電磁弁。
- 流体通路途中に設けられたシート部と、
このシート部に着座することで前記流体通路を閉じ、前記シート部から離座することで前記流体通路を開く弁部材と、
一つのコイルが巻装された円筒状のボビンの内周側に設けられた固定コアと、前記ボビンの外周側に設けられたヨークと、前記ボビンの軸方向側に設けられたプレートとからなる固定子と、
この固定子とともに磁気回路を形成し、前記弁部材とともに移動自在な可動子と、
前記固定子と前記可動子とで構成される磁気回路中の前記ヨーク内に前記磁気回路に直列に配設され、前記固定子側に前記可動子を吸引する方向に働く磁力を発生する永久磁石と、
この永久磁石から前記可動子が受ける磁力と反対方向に前記可動子を付勢する付勢手段と、
前記一つのコイルに双方向に電流を供給可能である電流供給手段とを備え、
前記一つのコイルへの通電オフ時、前記弁部材が前記シート部から所定距離離間する所定距離離間位置に位置することにより前記流体通路は開放され、前記永久磁石の磁束と同一方向の磁束が発生するように前記一つのコイルへの通電をオンしたとき、前記弁部材は前記シート部から前記所定距離離間位置よりさらに離間し、前記永久磁石の磁束と反対方向の磁束が発生するように前記一つのコイルへの通電をオンしたとき、前記弁部材が前記所定距離離間位置から前記シート部に着座することを特徴とする電磁弁。 - 請求項１〜５のいずれか一項記載の電磁弁は、エンジンのアイドルスピード制御弁として用いられることを特徴とする。
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