JPH02108842A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関の吸入空気流量制御用の弁装置に係
り、特に自動車用ガソリンエンジンの絞り弁をバイパス
する空気流量を制御してエンジンのアイドル回転速度を
制御するのに好適な電磁作動型流量制御弁に関する。

［従来の技術］ 自動車用のエンジンでは、そのアイドル回転速度が排ガ
スの状態や燃費に大きく影響し、かつオートマチック・
トランスミッション方式の自動車では、このアイドル回
転速度が所定値に充分に安定化されているか否かが、ク
リープ（アイドル状態での車両の這い出し）防止の見地
から、重要なファクターとなっており、このため、エン
ジン回転速度を検出して、それが所定の目標値に収斂す
るように、絞り弁をバイパスする吸入空気流量を電気的
にフィードバック制御する、いわゆるｌ５Ｏ（アイドル
・スピード・コントローラ）の装備が広く行なわれるよ
うになってきた。

ところで、このようなＩＳＣでは、アクチュエータ（弁
能動用の電気−機械変換器）によって上記した絞り弁を
バイパスする吸入空気流量を制御する弁装置が必要にな
るが、このような弁装置の従来例としては、例えば特開
昭６２−７５０４６号公報や、あるいは米国特許第４４
２８３５６号明細書に開示されているような回転弁装置
が知られており、これらの従来例によれば、弁が全閉位
置にあるときでの空気の漏洩を充分に少なく抑え、良好
な制御性を与えることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、回転弁体の固着や、その回動角に対す
る開弁特性の設定について配慮されておらず、さらには
吸入空気流量制御用の弁体と、それを即動するためのア
クチュエータとの有機的な結合という点については、特
に配慮されておらず、比較的複雑な構成を必要とすると
いう問題があった。

本発明の目的は、回転弁体の固着や、開弁特性の設定に
ついての問題がなく、かつ、アクチュエータを含む弁装
置全体の構成が単純で、ローコスト化が容易で電磁作動
型として好適な流量制御弁を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、中心軸が偏心した円柱面の一部をバルブシ
ート面とする回転弁体を備え、該回転弁体の回動による
流路を開閉制御する方式の弁装置において、上記回転弁
体のバルブシート面の、該回転弁体の回動方向に沿った
長さを、この回転弁体により開閉制御される流路側のバ
ルブシート面の上記回転弁体の回動方向に沿った長さよ
りも大になるように設定することにより達成され、さら
には、弁体を含む磁気回路により電磁アクチュエータが
形成されるようにし、流量制御のための弁体の開閉駆動
力が弁体自身から発生するようにして達成される。

［作用コ 回転弁体の回動範囲の全域において、上記回転弁体のバ
ルブシート面が常に上記流路側のバルブシート面に対向
した状態で流量制御が行なわれるので、弁体の回動角に
対する開弁特性の設定が容易になり、他方、アクチュエ
ータの電磁陳動機構の一部が弁体で構成され、それ自体
で駆動力を発生して回動し、流量制御が行なわれるため
、可動部分が最小限に抑えられ、構成の単純化とローニ
ス１〜化が充分に達成される。

［実施例］ 以下、本発明による電磁作動型流量制御弁について、図
示の実施例により詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例で、それぞれ正断
面図と横断面図を示し、これらの図において、１は弁体
、２は弁体１の回動軸、３はセンターヨーク、４は電磁
コイル、５はポールピース、６はリターンスプリング、
７は隔壁、８，９は空気道路、１０はコイルキャップ、
１２．１３は空気管、１４は調整ねじ、１５は電磁コイ
ル４の端子である。なお、６ａはリターンスプリング６
の固定部を表わす。

弁体１は、はぼ円筒形の一部をなすようにして形成され
ているバルブシート面１ａと、扇形をした保持部１ｂ、
ｌｃとで形成され、回動軸２により、センターヨーク３
とハウジング１１に図示のようにして軸支され、第２図
の矢印六方向およびこれと反対の方向に回動自在に取付
けられている。

そして、このとき、第２図から明らかなように、このバ
ルブシート面１ａは、その円筒面の中心軸が回動軸２に
対して偏心しており、バルブシート面１ａの半径が矢印
Ａ方向に漸増するようにして形成されている。さらに、
このバルブシート面１ａは、その回動方向に沿った円周
方向の長さが、これにより流量制御されるべき空気通路
８，９側のバルブシート面の、同じく弁体１の回動方向
に沿った長さよりも充分に大となるように形状設定され
ており、この結果、弁体１の回動制御範囲の全域にわた
って、この弁体１のバルブシート面１ａは、空気通路８
，９側のバルブシート面に常に対向しており、これから
外れることがないようにしである。

また、これらの弁体１および回動軸２は、後述するよう
に、電磁アクチュエータとしての機能を発揮させるため
の磁気回路の一部を構成するようになっているため、軟
鋼などの所定の磁性材料で作られている。

電磁コイル４はセンターヨーク３を中心として巻回され
、端子１５を介して外部の制御装置に接続されており、
センターヨーク３から所定の磁界を発生させる働きをす
る。

ポールピース５は、電磁コイル４による磁界に対して磁
気回路の一部を構成するように、軟鋼などの磁性材料か
らなるコイルキャップ１０の、図において下端部に接触
するようにして、ハウジング１１の内面に取付けられ、
或いはコイルキャップ１０と一体に作られ、このとき、
特に第２図の破線で示すところから明らかなように、弁
体１が所定の回動位置にあるとき、そのバルブシート面
１ａに対して向かい合うようにして設置されている。

リターンスプリング６は回動軸２と固定部６ａとの間に
、第２図の矢印Ａと反対方向の回動力が働くようにして
取付けられている。従って、電磁コイル４に通電されて
いないときには、弁体１は。

このリターンスプリング６の働きにより、第２図に示す
ように、その後部が調整ねじ１４に当接して止められた
位置に静止している。なお、この静止位置は弁の全閉位
置であり、かつ、図から明らかなように、調整ねじ１４
により任意に調整可能である。

空気通路８，９は、大略、矩形断面をなし、隔壁７によ
り区分されている。そして、それらの−方の端部（図で
は左端部）は開口されたままに保たれ、弁体１が図示の
位置にあるとき、弁体１のバルブシート面１ａに開口部
分が一様に密着するような形状に作られ、他方の端部は
適当な部材で塞がれている。

空気管１２，１３はそれぞれ空気通路８，９に連通して
取付けられ、それらの一方、例えば空気管１２はエンジ
ンの吸気管の絞り弁の上流側に連通され、他方、すなわ
ち空気管１３は絞り弁の下流側に連通される。

次に、この実施例の動作について説明する。

まず、上記したように、弁体１は、リターンスプリング
６の働きにより、第２図の矢印Ａと反対方向の回動力を
受けており、このため、電磁コイル４に通電されていな
いときには、調整ねじ１４により規定されている、図示
の位置に戻されている。そして、この結果、空気通路８
，９の開口部分は弁体１のバルブシート面１ａにより塞
がれ。

空気通路８と９、延いては空気管１２と１３との間での
空気の流通は遮断、或いは最小限の流量にされている。

次に、端子１５を介して、電磁コイル４に所定の大きさ
の電流を供給すると、これによる磁界により磁束が現わ
れ、センターヨーク３からコイルキャップ１ｏ、ポール
ピース５、それから弁体１を介して再びセンターヨーク
３に戻る磁気回路に磁束が流れ、この結果、ポールピー
ス５と弁体１との間に吸引力が現われ、電磁アクチュエ
ータとして機能する。

この吸引力は、ポールピース５と弁体１の形状や、この
ときでの位置関係が図示のようになっているため、弁体
１に対して、第２図の矢印Ａ方向の回動力となって現わ
れ、この結果、リターンスプリング６による復帰力に抗
して、弁体１は矢印Ａ方向に回動しようとし、電磁コイ
ル４に供給している電流の大きさを所定値以上にすると
、ここで弁体１は回動を始め、その吸引力がリターンス
プリングの復帰力と釣合った位置１例えば第２図に破線
で示した位置に動く。

ところで、上記したように、弁体１のバルブシート面１
ａは、回動軸２に対して偏心しており、この結果、静止
位置から矢印Ａ方向に回動すると。

バルブシート面１ａは空気通路８，９の開口端部から離
れてこれらの間での密着状態が破れ、はぼ回動角に比例
した空隙が空気通路８，９の開口端部に現われることに
なる。

このように、空気通路８，９の開口端部から弁体１のバ
ルブシート面１ａが離れると、ここに現われた隙間によ
り、下側の空気通路８と上側の空気通路９との間が連通
され、ここに空気管１２と空気管１３との間での空気流
路が形成され、開弁動作が得られることになる。そして
、このときの弁開度は、上記した空隙の寸法にほぼ比例
し、リターンスプリング６の復帰力と電磁コイル４によ
る起磁力、すなわちこの電磁コイル４に供給されている
電流の大きさにより決定され、結局、この電流を制御す
ることにより、任意に弁開度を制御できることになる。

従って、この実施例によれば、弁關動用のアクチュエー
タが弁装置と機能的に一体化され、ポールピース５と弁
体１との間に働く吸引力により、この弁体１が直接駆動
されるようになり、この結果、可動部分を、全体として
、はとんど弁体１だけに限ることができ、構成の簡略化
とコストダウンを充分に図ることができる。

また、この実施例によれば、偏心円筒面をバルブシート
面としだ回動弁による空気流量制御方式としているので
、このバルブシート面が密着するのは全閉位置に限られ
、第２図に示すように、開弁動作はバルブシート面が離
れる方向への移動により行なわれバルブシート面での摺
動がないので、エンジンの吸入空気中に含まれる可能性
の高い粘着性物質の付着による、弁体の固着による弁動
作不良の発生を充分に抑えることができ、高い信頼性を
容易に保つことができる。

さらに、この実施例では、弁体１の全閉位置を調整ねじ
１４により規定するようになっているから、リターンス
プリング６により弁体１が全閉位置に復帰したとき、最
終的な停止位置はこの調整ねじ１４に弁体１が当接する
ことにより与えられるので、全閉位置で弁体１のバルブ
シート面１ａが空気通路８，９の開口部分に食い込むよ
うになるのが防止でき、弁作動が不能になる虞れがなく
、この面でも充分な信頼性を保つことができる。

次に、本発明の他の一実施例について、第３図により説
明する。

上記第１図及び第２図で説明した実施例では、弁体１の
バルブシート面１ａを、回動角度にほぼ比例して中心か
らの寸法が変化する、いわば単純偏心円筒面とでもいう
べきものとしていたが、この第３図の実施例は、このバ
ルブシート面１ａとして、このバルブシート面をなす円
柱面が、半径を異にする少なくとも２の円柱面の合成面
からなる、いわゆる異形偏心円筒面を有するものとし、
これにより弁体１の回動角に対するバルブシート面まで
の距離の変化が非直線となるようにし、回動角の増加に
伴い、成る角度以上ではバルブシート面での空隙寸法の
回動角に対する変化率が変化し、非直線開弁特性が与え
られるようにしたもので１図において、破線で示したの
が第１図と第２図の実施例の場合で、実線がこの第３図
の実施例の場合を示している。

この実施例によれば、第４図に示すように、電磁コイル
４に供給される電流値に対して空気流量を非直線的に制
御することができる。

なお、このときの特性は、弁体１のバルブシート面１ａ
の形状により任意に決定することができるのは、言うま
でもなく、従って、この第３図はあくまでも本発明の一
実施例にすぎない。

さらに、上記実施例では、ハウジング１１の弁体１が収
容されている部分の大きさに余裕がもたせてあり、弁体
１とハウジング１１の間に充分な空隙が存在するように
なっているので、この部分での粘着性物質の付着などに
よる弁体１の固着の発生を確実になくすことができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、回転弁体の回動に伴う弁体のバルブシ
ート面と、流路側でのバルブシート面との空隙寸法の変
化により流量制御が行なわれるように構成したので、弁
体固着の発生を充分に抑えることができると共に、開弁
特性の設定を容易に行なうことができ、かつ、弁機構と
アクチュエータとの有機的な構成の一体化が充分に与え
られるため、単純な構成で充分な信頼性が得られ、Ｉｓ
Ｃなどに適用して高精度の制御が可能な電磁作動型流量
制御弁をローコストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁作動型流量制御弁の一実施例
を示す正断面図、第２図は同じくその横断面図、第３図
は本発明の他の一実施例を示す横断面図、第４図は流量
特性図である。 １・・・・・・弁体、２・・・・・・回動軸、３・・・
・・・センターヨーク、４・・・・・・電磁コイル、５
・・・・・・ポールピース、６・・・・・・リターンス
プリング、７・・・・・・隔壁、８，９・・・・・・空
気通路、１０・・・・・・コイルキャップ、１１・・・
・・ハウジング、１２，１３・・・・・・空気管、１４
・・・・・・調整ねじ、１５・・・・・・端子。 第１図 第３図 １Ｏ：コイルキャップ ＩＩ：ハウジ′ンク°゛ 第４図 電　シ瓦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心軸が偏心した円柱面の一部をバルブシート面と
   する回転弁体を備え、該回転弁体の回動により流路を開
   閉制御する方式の弁装置において、上記回転弁体のバル
   ブシート面の、該回転弁体の回動方向に沿つた長さを、
   この回転弁体により開閉制御される流路側のバルブシー
   ト面の上記回転弁体の回動方向に沿つた長さよりも大に
   なるように設定し、上記回転弁体の回動範囲の全域にお
   いて、上記回転弁体のバルブシート面が常に上記流路側
   のバルブシート面に対向した状態で流量制御が行なわれ
   るように構成したことを特徴とする流量制御弁。 ２、請求項１の発明において、上記バルブシート面をな
   す円柱面が、半径を異にする少なくとも２の円柱面で構
   成されていることを特徴とする流量制御弁。 ３、請求項１の発明において、上記回転弁体により開閉
   制御される流路が往路と復路とが隣接した２のバルブシ
   ート面を備え、これら２のバルブシート面がほぼ同じ条
   件で上記回転弁体により開閉制御されるように構成され
   ていることを特徴とする流量制御弁。 ４、円柱面の一部をバルブシート面とする回転弁体を備
   え、該回転弁体の回動により流路を開閉制御する方式の
   弁装置において、上記回転弁体を磁路の一部とし、かつ
   、その回動により磁気抵抗が変化する磁気回路を設け、
   該磁気回路の起磁力を制御することにより、上記回転弁
   体の回動位置が制御されるように構成したことを特徴と
   する流量制御弁。 ５、請求項４の発明において、上記磁気回路の起磁力が
   、電磁コイルによつて与えられるように構成されている
   ことを特徴とする流量制御弁。 ６、請求項４の発明において、上記回転弁体を全閉方向
   に回動偏倚させるばね機構を設け、上記磁気回路による
   上記回転弁体の回動方向が開弁方向になるように構成し
   たことを特徴とする流量制御弁。 ７、請求項６の発明において、上記回転弁体の全閉位置
   を規定する、調整可能な係止機構が設けられていること
   を特徴とする電磁作動型流量制御弁。