JP6484441B2 - solenoid valve - Google Patents
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Description
本発明は自動車のエンジン冷却系における電磁弁に関する。 The present invention relates to a solenoid valve in an automobile engine cooling system.
自動車のエンジン冷却系では、機械式または電動のウォータポンプとサーモスタットやバルブを用いたシステムがある。そして近年のハイブリッド車や、アイドリングストップ車の普及とあいまって、電動式ウォータポンプの需要が増えている。これは、これらの車はエンジンが止まっていてもエンジンや室内を適切な温度に保つ必要があるからである。 In an automobile engine cooling system, there is a system using a mechanical or electric water pump and a thermostat or a valve. Along with the recent spread of hybrid vehicles and idling stop vehicles, the demand for electric water pumps is increasing. This is because these vehicles need to keep the engine and the room at an appropriate temperature even when the engine is stopped.
自動車のエンジンルーム内に冷却系を配置するには、前記ポンプ等の機器を備え付ける土台や、組み付け部品や水路ホースが必要となる。これらの部品や水路ホースは、組み付けスペースのコンパクト化を困難とし、重量の増加や組み付け工数の増大化という課題を有している。 In order to arrange a cooling system in the engine room of an automobile, a base on which equipment such as the pump is provided, an assembly part, and a waterway hose are required. These parts and the waterway hose make it difficult to make the assembly space compact, and have the problems of increasing the weight and increasing the number of assembly steps.
特許文献1には、電磁石と圧縮ばねで、鉄等の磁性体でできた弁体を開閉制御する電磁弁が示されている。これは、エンジン、ラジエータ、ヒータコア等の機器を冷却液の循環路で接続して、車両用の冷却装置を構成したものである。そして、電動ウォータポンプで送り出された前記冷却液が、前記電磁弁で制御されている。ここでも、まとめられる機器はなるべく一体化して、更なる、前記循環路の効率化と、冷却装置全体の省スペース化をすることが課題となっている。
そこで本発明は、冷却系を構成する機器の一体化により、循環路の効率化と、冷却装置全体の省スペース化及び、組み付け工数の省力化を可能とする電磁弁を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic valve that can improve efficiency of a circulation path, save space in the entire cooling device, and save labor in assembling man-hours by integrating devices constituting a cooling system. To do.
本発明の目的は、電動機に隣接した電磁弁であって、磁性を帯びた弁体と、該弁体の付勢手段と、電磁コイルと、流入路と、流出路を有し、前記電磁コイルは、前記電動機のステータコアのティース部を該電動機ロータの回転軸方向に延長して巻き線コアとし、少なくとも、前記付勢手段の付勢力と前記電磁コイルの磁力で前記弁体を移動させることを特徴とする電磁弁によって達成される。 An object of the present invention is an electromagnetic valve adjacent to an electric motor, which has a magnetic valve body, an urging means for the valve body, an electromagnetic coil, an inflow path, and an outflow path, and the electromagnetic coil Extends the tooth portion of the stator core of the motor in the direction of the rotation axis of the motor rotor to form a winding core, and moves the valve body by at least the urging force of the urging means and the magnetic force of the electromagnetic coil. This is achieved by a characteristic solenoid valve.
本発明の電磁弁は、電動機と一体化することで、自動車の冷却系装置の部品点数の削減、組み付け工数の削減の効果がある。また、前記部品点数の削減により、前記冷却系装置の軽量化、信頼性の向上、省スペース化の効果がある。また、省スペース化により、前記冷却系装置の循環路の短縮化が可能となり冷却機能の効率化が図れる効果がある。 By integrating the electromagnetic valve of the present invention with an electric motor, there is an effect of reducing the number of parts of an automobile cooling system and reducing the number of assembly steps. Further, the reduction in the number of parts has the effect of reducing the weight of the cooling system, improving the reliability, and saving the space. In addition, the space saving can shorten the circulation path of the cooling system device, and can effectively improve the cooling function.
また、本発明の電磁弁の電磁コイルの磁場の向きと、前記電磁弁に隣接する電動機の駆動磁場とは、直交しているので、お互いの磁場の干渉を最小化する効果がある。 In addition, since the direction of the magnetic field of the electromagnetic coil of the electromagnetic valve of the present invention and the driving magnetic field of the electric motor adjacent to the electromagnetic valve are orthogonal, there is an effect of minimizing the interference between the magnetic fields.
図1に基づいて、本発明の電磁弁の実施の一例を説明する。図1(A)は流路遮断時の、本発明の電磁弁及びこれに隣接する電動機の断面図である。図1(B)はX1−X1矢視による断面図で、同図(C)はX2−X2矢視による断面図である。 Based on FIG. 1, an example of implementation of the solenoid valve of this invention is demonstrated. FIG. 1A is a cross-sectional view of the solenoid valve of the present invention and the electric motor adjacent thereto when the flow path is shut off. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along arrow X1-X1, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along arrow X2-X2.
図1(A)に示すように本発明の電磁弁は電磁弁ハウジング1と電磁コイル4から成る。そして、電磁弁ハウジング1の内部には、流路11と、流路12と、電磁弁13と、弁体軸13aと、弁体規制部13bと、付勢ばね13cが構成されている。本発明の電磁弁は、電動機に接近して構成されていて、電磁弁ハウジング1と電動機ハウジング2は接するか、非常に近接して存在してもよいし、一体成形されていてもよい。
As shown in FIG. 1 (A), the electromagnetic valve of the present invention comprises an
前記電動機は電動機ハウジング2と、ロータ21と、回転軸22と、ステータコア3を有する。該ステータコア3には、電動機用巻き線31aと31bを有する。そして、ステータコア3には、ティース芯部33とティース部32が形成されている。電動機用巻き線31aと31bは、ティース芯部33に巻かれている。更に、ティース部32が回転軸22の方向に延長されティース延長部32aを構成している。ティース延長部32aは、電磁コイル4の巻き線コア41として用いられ、電磁弁用巻き線42が巻かれている。
The electric motor has an
ティース延長部32aは、図1(A)に示す例では、ステータコア3の外周円筒壁よりも回転軸22方向に飛び出した部分である。該飛び出し部全体を巻き線コア41として、電磁弁用巻き線42を巻いてもよいし、前記飛び出し部の一部を巻き線コア41として、電磁弁用巻き線42を巻いてもよい。
In the example shown in FIG. 1A, the
弁体13は例えば永久磁石を含む部材で構成されていて、上下方向に磁場が発生するように、S極とN極に磁化されている。弁体13は弁体軸13aを通じて、弁体規制部13bによって、上下方向のみに動けるように規制されている。弁体13と弁体規制部13bの間には付勢ばね13cが装着されていて、弁体規制部13bに対して、弁体13を一方向へ付勢している。
The
次に図2と図3に基づいて、本発明の電磁弁の動作説明をする。図2は、流路12に対して、矢印方向aの向きに、冷却液の圧力が掛かっている場合である。図2(A)においては、弁体13が流路12を塞いでいるために、流路12と流路11は遮断されている。付勢ばね13cに圧縮ばねを用いた場合は、付勢ばね13cの反発力によって、弁体13が電磁弁ハウジング1底部に押し付けられて、流路12を塞いでいる。付勢ばね13cの反発力により、矢印方向aの液圧に抗して弁体13が電磁弁ハウジング1底部に押し付けられている。
Next, the operation of the solenoid valve of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a case where the coolant pressure is applied to the
図2(B)は、電磁コイル4で上下方向に磁場を発生させて、磁力の反発力によって、弁体13を上方へ移動させている状態である。このとき、流路12と流路11は接続して、流路12は流入路となり、流路11は矢印方向bへ流出する流出路となる。前記磁力による反発力と矢印方向aの液圧の和が付勢ばね13cの反発力より大きくなれば、弁体13が上方へ移動する。
FIG. 2B shows a state where a magnetic field is generated in the vertical direction by the
電磁コイル4に流す電流を調整して前記磁力を弱めたり、前記電流を止めて前記磁力を止めたりすることにより、付勢ばね13cの反発力により弁体13は再び下方へ移動して、流路12は遮断される。また、矢印方向aの液圧が強い場合は、付勢ばね13cの反発力を強めるほか、電磁コイル4で弁体13を引き付ける磁場を発生させて、弁体13を下方へ移動させるようにしてもよい。
By adjusting the current flowing through the
電磁コイル4をDUTY制御電流により励磁し、弁体13に対する反発力若しくは引力を発生させて、流路12の開口面積を段階的に変化させる構成をとることもできる。
The
図3は、流路11に対して、矢印方向cの向きに、冷却液の圧力が掛かっている場合である。図3(A)においては、弁体13が流路12を塞いでいるために、流路12と流路11は遮断されている。付勢ばね13cに圧縮ばねを用いた場合は、付勢ばね13cの反発力によって、弁体13が電磁弁ハウジング1底部に押し付けられて、流路12を塞いでいる。付勢ばね13cの反発力と矢印方向cの液圧によって弁体13が電磁弁ハウジング1底部に押し付けられている。
FIG. 3 shows the case where the coolant pressure is applied to the
図3(B)は、電磁コイル4で上下方向に磁場を発生させて、磁力の反発力によって、弁体13を上方へ移動させている状態である。このとき、流路12と流路11は接続して、流路11は流入路となり、流路12は矢印方向dへの流出路となる。前記磁力による反発力が矢印方向cの液圧と付勢ばね13cの反発力の和より大きくなれば、弁体13が上方へ移動する。電磁コイル4に流す電流を調整して前記磁力を弱めたり、前記電流を止めて前記磁力を止めたりすることにより、付勢ばね13cの反発力により弁体13は再び下方へ移動して、流路12は遮断される。
FIG. 3B shows a state where a magnetic field is generated in the vertical direction by the
以上の電磁弁の構成により、自動車の冷却系装置の部品点数の削減、組み付け工数の削減の効果がある。また、前記部品点数の削減により、前記冷却系装置の軽量化、信頼性の向上、省スペース化の効果がある。また、省スペース化により、前記冷却系装置の循環路の短縮化が可能となり冷却機能の効率化が図れる効果がある。 With the above-described configuration of the solenoid valve, there is an effect of reducing the number of parts of the automobile cooling system and reducing the number of assembly steps. Further, the reduction in the number of parts has the effect of reducing the weight of the cooling system, improving the reliability, and saving the space. In addition, the space saving can shorten the circulation path of the cooling system device, and can effectively improve the cooling function.
本発明の電磁弁は、電磁コイル4と電動機用巻き線31a及び31bが接近している特徴がある。しかし、電磁コイル4と前記電動機用巻き線(31aと31b)の巻き軸の属する面が互いに直交しているので、互いの磁気的な干渉は最小に抑えることができるという効果がある。この理由を、図4を使って説明する。図4(A)は、本発明の電磁弁に係る電磁コイル4の巻き線42である。また、電動機用巻き線のうち、回転軸22(図4には表示せず)に対して回転対称の関係にある電動機用巻き線31aと31bが示されている。
The electromagnetic valve of the present invention is characterized in that the
ここで、磁気的な干渉とは、電動機用の巻き線が作る磁場によって電磁弁用の巻き線に誘導起電力が生じたり、電磁弁用の巻き線が作る磁場によって電動機用の巻き線に誘導起電力が生じたりすることをいう。 Here, magnetic interference means that an induced electromotive force is generated in the winding for the electromagnetic valve by the magnetic field generated by the winding for the motor, or the induction for the winding for the motor is generated by the magnetic field generated by the winding for the electromagnetic valve. An electromotive force is generated.
図4(A)は、電動機用巻き線31aと31bが作る磁場Z1が、電磁弁用巻き線42に与える影響を示す図である。回転軸に対して回転対称にある巻き線31aと31bは同一方向、向きと強さの磁場を発生する。磁場の概略は矢印付の曲線で示している。該矢印は逆向きの場合もある。巻き線42に誘導起電力を生じさせる磁場は、42の巻き軸の方向の成分を有する磁場である。しかし、磁場Z1には該方向の成分は少ない。このため、磁場Z1が誘導起電力として、電磁弁用巻き線42に与える影響は少ない。
FIG. 4A is a diagram showing the influence of the magnetic field Z1 created by the
電動機の巻き線の中、前記31aと31b以外の巻き線も、電磁弁用巻き線42と直交しているという点で同様であり、電磁弁用巻き線42に与える影響は少ない。しかし、磁場Z1にある巻き線42に電流を流すと、該巻き線42を回転させようとするローレンツ力が作用するため、これに抗する程度に該巻き線42は固定されていなければならない。 Among the windings of the electric motor, the windings other than 31a and 31b are the same in that they are orthogonal to the solenoid valve winding 42, and the influence on the solenoid valve winding 42 is small. However, when a current is passed through the winding 42 in the magnetic field Z1, a Lorentz force that attempts to rotate the winding 42 acts, so the winding 42 must be fixed to an extent that resists this.
次に、電磁弁用巻き線42が作る磁場が電動機用巻き線31aと31bに与える影響について説明する。図4(B)に電磁弁用巻き線42が作る磁場の概略を磁力線Z2aとZ2bで示す。矢印がそれぞれ逆の場合もあり得る。これらの磁力線は、電磁弁用巻き線42の巻き軸に対して、回転対称になる。そうすると、電動機用巻き線31aと31bには等しい強さで、同方向逆向きの磁場となる。これらは電動機用巻き線31aと31bにたいして、それぞれ逆向きの誘導起電力を発生させる。しかしここで、電動機用巻き線31aと31bを短絡しておけば、これらの誘導起電力は相殺される。したがって、電磁弁用巻き線42が作る磁場が電動機用巻き線に影響を与えなくなる。
Next, the influence of the magnetic field created by the solenoid valve winding 42 on the
以上説明したように、本発明の電磁弁は、電動機用巻き線と接近していながらも、お互いの影響を最小化した配置とする効果がある。この効果により、電磁弁用の電磁コイル4をDUTY制御するにも好適な配置といえる。このように、電動機と電磁弁の磁気的な干渉を最小化するには、前記電動機ロータの回転軸の延長直線が、電磁弁の電磁コイル4の巻き線コアを貫く配置であってもよい。
As described above, the electromagnetic valve of the present invention has an effect of minimizing the influence of each other while being close to the winding for the motor. Due to this effect, it can be said that the arrangement is suitable for DUTY control of the
本発明の電磁弁を、例えば、電動ウォータバルブとして用いて、前記電動機を電動ウォータポンプとすれば、本発明の電磁弁とこれに隣接する電動機は、自動車の冷却系に適用することができる。 If the electromagnetic valve of the present invention is used as, for example, an electric water valve and the electric motor is an electric water pump, the electromagnetic valve of the present invention and the electric motor adjacent thereto can be applied to a cooling system of an automobile.
1…電磁弁ハウジング、11…流路、12…流路、13…弁体、13a…弁体軸、
13b…弁体規制部、13c…付勢ばね、2…電動機ハウジング、21…ロータ、
22…回転軸、3…ステータコア、31a…電動機用巻き線、31b…電動機用巻き線、32…ティース、32a…ティース延長部、33…ティース芯部、4…電磁コイル、
41(32a)…巻き線コア、42…電磁弁用巻き線。
DESCRIPTION OF
13b ... Valve regulating part, 13c ... Biasing spring, 2 ... Motor housing, 21 ... Rotor,
22 ... Rotating shaft, 3 ... Stator core, 31a ... Winding for motor, 31b ... Winding for motor, 32 ... Teeth, 32a ... Teeth extension, 33 ... Teeth core, 4 ... Electromagnetic coil,
41 (32a) ... winding core, 42 ... winding for solenoid valve.
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