JPH0723573Y2

JPH0723573Y2 - 内燃機関の補助空気制御弁

Info

Publication number: JPH0723573Y2
Application number: JP1988014060U
Authority: JP
Inventors: 久明佐藤
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2003-02-04
Also published as: JPH01118140U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、内燃機関の補助空気通路に介装されるアイ
ドルスピード制御弁等の補助空気制御弁に関し、特にロ
ータリバルブ形式の補助空気制御弁に関する。

従来の技術ロータリバルブ形式の補助空気制御弁として、例えば実
開昭59-142572号公報に記載のように、弁体を備えた回
動軸に開弁用電磁コイルと閉弁用電磁コイルとを固定
し、かつケーシング側に各電磁コイルに対応した一対の
永久磁石を固定した構成のものが知られている。このも
のでは、開弁用電磁コイルに通電すると開弁方向へのト
ルクが発生し、また閉弁用コイルに通電すると閉弁方向
へのトルクが発生するので、両者の通電を適宜に制御す
ることによって、回動角つまり弁体の開度が制御がされ
るようになっている。

しかしながら、この従来のものでは、２個の電磁コイル
を内蔵するので、補助空気制御弁全体の大型化を免れな
い。そこで、本出願人は先に、単一の電磁コイルによっ
て開度制御を可能とした補助空気制御弁を提案してい
る。

第７図はこの先に提案した補助空気制御弁の作動原理を
説明するための構成説明図であって、この補助空気制御
弁では、回動軸31に略180°の範囲でＮ極32aとＳ極32b
とに分けられた永久磁石32が設けられており、かつこれ
を囲むように一対の半円筒形の磁極部33,34が配設され
ている。この磁極部33,34は電磁コイル35が巻回された
ヨーク36の一部として構成されている。そして、上記磁
極部33,34と電磁コイル35との間には、磁極部33,34の中
央部分での磁束の集中を避けるために、磁極部33,34両
端部を残した形でスリット37,38が形成されている。ま
た上記電磁コイル35は、両端の端子35a,35bの他に中間
端子35cを有し、この中間端子35cが電源のプラス側に接
続されていると共に、両端子35a,35bがトランジスタ39,
40を介してそれぞれアースされており、上記トランジス
タ39,40に所定のデューティ比を有する相補な制御パル
ス信号を印加すると、その通電方向つまり磁極部33,34
の極性が上記デューティ比に応じた時間割合で切り換え
られる構成となっている。

すなわち、第７図に示した永久磁石32の中立状態で、上
方の磁極部33がＮ極、下方の磁極部34がＳ極となると、
永久磁石32を備えた回動軸31には第８図に示すように反
時計回り方向の回転トルクが発生する。また逆に上方の
磁極部33がＳ極、下方の磁極部34がＮ極となると、回動
軸31には第９図に示すように時計回り方向の回転トルク
が発生する。詳しくは、上記磁極部33,34では、スリッ
ト37,38の無い両端部の磁束密度が大となるので、第8,9
図に矢印で示すような磁束の流れが多く生じる。従っ
て、デューティ比を50％に保てば、第７図に示したよう
な中立状態を維持でき、かつデューティ比を変えて両通
電方向の時間割合を変えてやれば、それに応じた回動角
が精度よく得られるのである。なお、仮にスリット37,3
8を設けないとすると、一方の磁極部33,34の中央部から
永久磁石32を通って他方の磁極部33,34の中央部へ抜け
る磁束のみとなるので、高精度な回動角制御は不可能と
なる。

第10図（Ａ）（Ｂ）および第11図（Ａ）（Ｂ）は、スリ
ット37,38を備えた具体的なヨーク36の構成を示してい
る。この例では、第10図に示した一方の磁極部33を備え
た第１ヨーク部材41と、第11図に示した他方の磁極部34
を有する第２ヨーク部材42とに、ヨーク36が分割形成さ
れており、両者を組み合わせた状態でドーナツ状に形成
される空間内に、電磁コイル35が収納される構成となっ
ている。そして、上記磁極部33,34の中央部分における
磁束密度を低下させるように、それぞれ、円弧形にスリ
ット37,38が形成されている。

考案が解決しようとする課題しかしながら、上記のような従来の構成にあっては、磁
極部33,34の基部つまり磁路の途中にスリット37,38が設
けられているため、ここで磁束が制限されてしまい、電
磁コイル35を含む系全体として磁束の損失が大きいとい
う欠点がある。

つまり、電磁コイル35で発生した磁力の一部しか回転ト
ルクに有効に変換されないことになり、この結果、必要
な回転トルクを確保するために、永久磁石32や電磁コイ
ル35が比較的大型のものになってしまうという欠点があ
った。

問題を解決するための手段そこで、この考案は、上記のスリットに変えて磁極部の
中央部分に凹部を形成したものである。すなわち、この
考案は、弁体が固定された回動軸に設けられ、かつ略18
0°の範囲でＮ極とＳ極とに分けられた永久磁石と、こ
の永久磁石を囲むように配置された一対の半円筒形の磁
極部を有するヨークと、このヨークに巻回され、かつ相
補な制御パルス信号によって常時励磁方向が切り換えら
れる電磁コイルとを備えてなり、上記制御パルス信号の
デューティ比制御によって上記回動軸の回動角を連続的
に制御するように構成した内燃機関の補助空気制御弁に
おいて、上記ヨークは、それぞれ金属板からなる互いに
対向する円環状の第１ヨーク部材および第２ヨーク部材
からなり、両者で構成される円環状の空間に上記電磁コ
イルが収容されるとともに、各ヨーク部材の内周縁から
それぞれ半円筒形に上記磁極部が延設されており、かつ
各磁極部の側縁が互いに離間しているとともに、各磁極
部の半円の中央部分の内周面表面に軸方向に沿った凹部
が形成されていることを特徴としている。

作用上記構成では、磁極部の中央部分に凹部が形成されてい
て永久磁石表面から離れているため、この部分の磁束密
度は小さくなり、かつ半円の両端部分での磁束密度が大
となる。これにより回動軸の所期の回動角制御が可能と
なる。一方、電磁コイルを含む系全体としては、従来の
スリットのように磁束を制限することがなく、電磁コイ
ルで発生した磁力が永久磁石に効率よく作用する。

実施例以下、この考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、この考案を適用した内燃機関のアイドルスピ
ード制御弁１を示している。このアイドルスピード制御
弁１は、内燃機関のスロットル弁をバイパスして形成さ
れた補助空気通路２に介装されるもので、アイドル回転
数のフィードバック制御等に用いられるこの考案に係る
第１補助空気制御弁３と、機関冷却水温度に応じて補助
空気量を機械的に制御する第２補助空気制御弁４とが一
体に構成されている。

すなわち、ケーシング５の中心部に上記補助空気通路２
の一部となる略円筒状の空間６が設けられていると共
に、この空間６の上流側および下流側に、上記補助空気
通路２と連通する矩形の開口部6aおよび6bが形成されて
おり、その上流側の開口部6aを第２補助空気制御弁４の
弁体７が、下流側の開口部6bを第１補助空気制御弁３の
弁体８が開閉する構成となっている。

上記第２補助空気制御弁４は、上記弁体７と、この弁体
７が一端に固定され、かつ上記円筒状空間６と同心状に
配置された回動軸９と、この回動軸９の他端に取り付け
られた渦巻状バイメタル10と、この渦巻状バイメタル10
の収容空間11に隣接して形成された冷却水通路12とを主
体として構成されている。この第２補助空気制御弁４
は、上記冷却水通路12を通流する機関冷却水温度に応じ
てその開度が定まるものであり、冷間始動のように冷却
水温度が低い時には開度が大となり、その後暖気が進行
するに従って徐々に開度が小さくなるようになってい
る。つまり、冷間始動時に必要な補助空気量の確保が上
記第２補助空気制御弁４によって行われる。

また、第１補助空気制御弁３は、上記第２補助空気制御
弁４の回動軸９と同軸な回動軸13を有し、その一端に上
記弁体８が固定されている。なお、14,15は上記回動軸1
3をケーシング５に回転自在に支持するベアリングであ
る。そして、上記回動軸13のベアリング15より外側部分
に、円筒状の永久磁石16が固定されている。この永久磁
石16は、略180°の範囲でＮ極16aとＳ極16bとに分けら
れている（第６図参照）。

また、ケーシング５側には、上記永久磁石16の外周部に
リング状のヨーク17が固定されていると共に、このヨー
ク17内に単一の電磁コイル18が収容されている。なお、
この電磁コイル18は回動軸13を中心とした周方向に沿っ
て巻回されている。また19は、上記電磁コイル18の通電
ターミナルを示している。

上記電磁コイル18は、第２図の回路図に示すように、両
端の端子18a,18bの他に中間端子18cを有し、この中間端
子18cが電源のプラス側に接続されていると共に、両端
の端子18a,18bがそれぞれトランジスタ20,21を介してア
ースされている。従って、上記トランジスタ20,21に、
図示せぬ制御ユニットから所定のデューティ比の相補な
制御パルス信号が印加されると、通電方向が交互に切り
換えられ、かつその通電方向の時間割合がデューティ比
に応じたものとなる。

次に上記ヨーク17の構成を第３〜５図に基づいて説明す
る。上記ヨーク17は、金属板からなる略同形状の対をな
す第１ヨーク部材22および第２ヨーク部材23からなる。
これらの第1,第２ヨーク部材22,23は、互いに対向する
円環状をなし、それぞれの中央部に上記永久磁石16が貫
通する貫通孔22a,23aが設けられていると共に、各ヨー
ク部材22,23の内周縁からそれぞれ半円筒形に磁極部24,
25が突設されている。この磁極部24,25は、両ヨーク部
材22,23を組み合わせた状態（第３図参照）では、永久
磁石16を囲むように互いに対向して配置されるものであ
り、その外側のドーナツ状の空間に電磁コイル18が収容
されるようになっている。また一方の磁極部24と他方の
磁極部25とは、第３図に示すように、それぞれの側縁が
互いに十分に離間しており、互いに独立している。つま
り、磁路として不連続なものとなっている。そして、湾
曲した板状をなす各磁極部24,25の内周面表面、詳しく
はその半円の中央部分の表面には、軸方向に沿った凹部
26,27が形成されており、この結果、半円の両端部24a,2
5aのみが永久磁石16表面に近接している。

なお、上記ヨーク17には、従来のスリットは設けられて
いない。

従って、上記磁極部24,25では、永久磁石16表面に近接
した両端部24a,25aの磁束密度が比較的大となり、かつ
凹部26,27部分の磁束密度は小さくなる。そのため、永
久磁束16との間で例えば第６図に矢印で示すような磁束
の流れを多く確保でき、制御パルス信号のデューティ比
に応じた正常な回動角制御つまり弁体８の開度制御を実
現できる。ここで、磁極部24と磁極部25とは互いに離間
して独立しており、エアギャップにより磁路として不連
続になっているため、回動角制御に寄与しない無駄な磁
束は非常に少ない。電磁コイル18の通電を停止した状態
でも、第６図に示したような永久磁石16の中立状態を維
持できる。

また、電磁コイル18を含む系を考えた場合に、金属板か
らなる半円筒形磁極部24,25の付け根部分に従来のよう
なスリットが存在しないので、系全体を流れる磁束の損
失を非常に小さく抑制できる。従って、弁体８の開閉に
必要なトルクを一定とすれば、永久磁石16や電磁コイル
18の小型化が図れる。また永久磁石16や電磁コイル18を
同一とするならば、発生トルクの増大が図れ、補助空気
量制御の安定性や応答性の向上が図れる。

なお、上記実施例ではこの考案に係る補助空気制御弁を
機関冷却水温度に感応する第２補助空気制御弁と一体に
構成した実施例を説明したが、この考案は上記実施例に
限定されるものではなく、種々の形式の補助空気制御弁
に適用することができる。

考案の効果以上の説明で明らかなように、この考案に係る内燃機関
の補助空気制御弁においては、弁開度を単一の電磁コイ
ルで制御することができる。そして、金属板からなるヨ
ーク部材の一部をなす半円筒形磁極部の付け根部分に磁
束を制限するスリットが存在しないので、系全体での磁
束の損失を非常に小さなものとすることができ、永久磁
石や電磁コイルの一層の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】第１図はこの考案の一実施例を示すアイドルスピード制
御弁の断面図、第２図は上記実施例における電磁コイル
の通電回路図、第３図は上記実施例のヨーク全体の断面
図、第４図は第１ヨーク部材を示し、（Ａ）は断面図、
（Ｂ）は正面図、第５図は第２ヨーク部材を示し、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、第６図はこの実施例
の通電時の説明図、第７図は先に提案した補助空気制御
弁の概略を示す構成説明図、第８図および第９図はその
作動説明図、第10図はこの先に提案した補助空気制御弁
の第１ヨーク部材を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正
面図、第11図は第２ヨーク部材を示し、（Ａ）は断面
図、（Ｂ）は正面図である。３……第１補助空気制御弁、８……弁体、13……回動
軸、16……永久磁石、17……ヨーク、18……電磁コイ
ル、22……第１ヨーク部材、23……第２ヨーク部材、2
4,25……磁極部、26,27……凹部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】弁体が固定された回動軸に設けられ、かつ
略180°の範囲でＮ極とＳ極とに分けられた永久磁石
と、この永久磁石を囲むように配置された一対の半円筒
形の磁極部を有するヨークと、このヨークに巻回され、
かつ相補な制御パルス信号によって常時励磁方向が切り
換えられる電磁コイルとを備えてなり、上記制御パルス
信号のデューティ比制御によって上記回動軸の回動角を
連続的に制御するように構成した内燃機関の補助空気制
御弁において、上記ヨークは、それぞれ金属板からなる
互いに対向する円環状の第１ヨーク部材および第２ヨー
ク部材からなり、両者で構成される円環状の空間に上記
電磁コイルが収容されるとともに、各ヨーク部材の内周
縁からそれぞれ半円筒形に上記磁極部が延設されてお
り、かつ各磁極部の側縁が互いに離間しているととも
に、各磁極部の半円の中央部分の内周面表面に軸方向に
沿った凹部が形成されていることを特徴とする内燃機関
の補助空気制御弁。