JPH1082349A - 内燃機関用モータ式流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、長寿命化の図れる内燃機関用
モータ式流量制御弁を提供するにある。本発明の他の目
的は、モータの発生トルクが低下することのない内燃機
関用モータ式流量制御弁を提供するにある。本発明のそ
の他の目的は、高温の場所に用いられてもベアリングの
グリースの粘性の低下が生じにくい内燃機関用モータ式
流量制御弁を提供するにある。 【解決手段】ロータシャフト９は、モータ３２の回転運
動により往復運動し、バルブ２ａを開閉して、流量を制
御する。ここで、モータ３２のロータ部３３の固有振動
数を、４サイクル内燃機関の回転２次振動周波数以上に
設定してある。ロータ部３３は、一体的に形成されたマ
グネット２５，１個のボールベアリング２７及びこれら
を支持する樹脂製のマグネットホルダ２６から構成さ
れ、これらが一体的に形成されている。また、ボールベ
アリング２７の外輪２７ｃの一端を外装樹脂１４の内部
に当接し、他端から与圧することにより、ロータ部を支
持している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、内燃機関の排気ガス還流量
制御弁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、バルブを駆動するモータのロータ部の上下にそ
れぞれボールベアリングを設け、ロータ部を回転支持す
る構造のものが知られている。これらについては、例え
ば、米国特許第４，４３２，３１８号明細書，第４，３
８１，７４７号明細書，第４，３７６，７６７号明細
書，第４，３７８，７６８号明細書，第４，４１４，９
４２号明細書，第４，３９７，２７５号明細書，第５，
１８４，５９３号明細書，特開平７−１９０２２７号公
報，特開平７−１９０２２６号公報等に記載されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関用モー
タ式流量制御弁装置は、モータのロータ部の上下の２箇
所を２個のボールベアリングによって支持する構造であ
るので、両ベアリング無の内外輪間のガタ付きにより、
内燃機関等に使用すると、内燃機関の回転振動に対して
共振しやすく、弁装置の寿命が短くなるという問題があ
った。

【０００４】また、このガタ付きを少なくするため、ロ
ータを一方向に押圧する与圧をかけた状態で２個のボー
ルベアリングによりロータ部を支持する構造では、例え
ば、一方のボールベアリングの外輪をハウジング等の剛
体で受け、他方のボールベアリングの外輪をスプリング
ワッシャあるいはコイルスプリング等のばねで押圧する
構造とすると、スプリングワッシャ等による与圧が、ボ
ールベアリングのボールにも付加されるため、ロータ部
を回転させるときの起動摩擦トルクが増加する。その結
果、起動時に大きなモータの発生トルクを必要とすると
いう問題があった。

【０００５】さらに、排気ガス量制御弁装置のように、
排気ガスのような高温流体の流量制御に用いると、高温
流体の熱の影響で、モータを指示するボールベアリング
のグリースの粘性が低下して、モータのロータの回転が
オーバシュートを招起する。その結果、バルブがシート
面に強く打付けられてバルブの打音の発生やバルブに損
傷を来すという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、振動の影響を受け難く、
寿命の長い内燃機関用モータ式流量制御弁を提供するに
ある。

【０００７】本発明の他の目的は、起動時に大きなモー
タの発生トルクを必要としない内燃機関用モータ式流量
制御弁を提供するにある。

【０００８】本発明のその他の目的は、高温の場所に用
いられてもベアリングのグリースの粘性の低下が生じに
くい内燃機関用モータ式流量制御弁を提供するにある。

【０００９】

【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、モータの
回転運動により往復運動するロータシャフトと、このロ
ータシャフトの往復運動により開閉されるバルブとを有
する内燃機関用モータ式流量制御弁において、上記モー
タのロータ部の固有振動数を、４サイクル内燃機関の回
転２次振動周波数以上に設定するようにしたものであ
り、かかる構成により、４，６及び８気筒のいずれの内
燃機関に適用しても内燃機関用モータ式流量制御弁が共
振現象を生じることがなく、その結果、寿命を長くし得
るものとなる。

【００１０】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記ロータ部は、一体的に形成されたマグネット，１個
のボールベアリング及びこれらを支持する樹脂製のマグ
ネットホルダから構成され、これらが一体的に形成する
ようにしたものであり、かかる構成により、ロータ部を
軽量にし、その固有振動数を共振の発生しない値にし得
るものとなる。

【００１１】（３）また、上記目的を達成するために、
本発明は、モータの回転運動により往復運動するロータ
シャフトと、このロータシャフトの往復運動により開閉
されるバルブと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、一体的に形成されたマグネ
ット，１個のボールベアリング及びこれらを支持するマ
グネットホルダから構成され、このボールベアリングの
外輪を与圧固定するようにしたものであり、かかる構成
により、ロータ部の回転時の起動摩擦トルクを低減し、
起動時のモータの発生トルクを小さくて済むようにした
ものである。

【００１２】（４）さらに、上記目的を達成するため
に、本発明は、モータの回転運動により往復運動するロ
ータシャフトと、このロータシャフトの往復運動により
開閉されるバルブとを有する内燃機関用モータ式流量制
御弁において、モータと、上記バルブを支持するバルブ
ボディと、上記モータ及び上記バルブボディを結合する
とともに内部に冷却水通路を有するボディを備え、上記
ボールベアリングの外輪は、上記モータのケースと上記
ボディの両方に跨って保持するようにしたものである。
かかる構成により、高温の場所に用いられても、バルブ
を流れる高温流体からの熱は冷却水によって遮られ、ボ
ールベアリングには伝わらないため、ベアリングのグリ
ースの粘性の低下が生じにくくなる。

【００１３】（５）さらに、上記目的を達成するため
に、本発明は、モータの回転運動により往復運動するロ
ータシャフトと、このロータシャフトの往復運動により
開閉されるバルブとを有する内燃機関用モータ式流量制
御弁において、モータと、上記バルブを支持するバルブ
ボディと、上記モータ及び上記バルブボディを結合する
とともに内部に冷却水通路を有するボディを備え、上記
ボールベアリングの外輪は、上記ボディに保持するよう
にしたものである。かかる構成により、高温の場所に用
いられても、バルブを流れる高温流体からの熱は冷却水
によって遮られ、ボールベアリングには伝わらないた
め、ベアリングのグリースの粘性の低下が生じにくくな
る。

【００１４】（６）上記（５）において、好ましくは、
さらに、上記ボールベアリングの外輪の端面は、ワッシ
ャを介して、上記ロータシャフトの軸方向に保持するよ
うにしたものである。

【００１５】（７）上記（５）において、好ましくは、
上記冷却水は、内燃機関の冷却水としたものである。

【００１６】（８）上記（５）において、好ましくは、
上記バルブは、内燃機関の排気ガス還流量制御弁とした
ものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を用いて、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
ついて説明する。図１は、本発明の一実施形態による押
し開き式の内燃機関用モータ式流量制御弁の断面図であ
る。

【００１８】本実施形態による内燃機関用モータ式流量
制御弁は、内燃機関のＥＧＲ（排ガス還流）バルブとし
て用いられるものである。バルブボディ１は、空気通路
を形成するためのものであり、入口１ａから流入した内
燃機関から排出された排気ガスは、出口１ｂから流出
し、内燃機関の吸気管側に還流される。

【００１９】バルブボディ１の入口１ａと出口１ｂの間
の空気通路中には、オリフィス３がネジ込まれて取り付
けられている。オリフィス３には、その一端にバルブ２
ａが形成されたバルブシャフト２が係合している。バル
ブボディ１には、ガスシール６が圧入固定されており、
空気通路を流通する排気ガスが漏れるのをシールしてい
る。バルブシャフト２は、ガスシール６によって摺動自
在に支持されている。ガスシール６とバルブボディ１の
間には、ダストカバー３１が取り付けられており、排気
ガス中に含まれるカーボンや油分などの異物が、バルブ
シャフト２の外周とガスシール６の間隙に付着するのを
防止している。

【００２０】バルブシャフト２の上端には、プレート７
がジョイント３０により加締め結合されている。プレー
ト７とガスシール６の間には、スプリング８が挿入され
ており、プレート７を上方に附勢し、プレート７に固定
されたバルブシャフト２を上方に附勢することにより、
バルブ２ａをオリフィス３に押しつけている。バルブ２
ａは、下方に押されることにより開口する押し開き方式
のものである。

【００２１】バルブボディ１の上部には、ボディ１１及
びモータ３２が、締め付けネジ１６によって固定されて
いる。モータ３２の締め付けネジ挿入用の穴には、ブッ
シュ１５が挿入されている。モータ３２は、ボディ１１
と同軸上に取り付けられている。モータ３２とボディ１
１の間には、外部からの水、油等を遮断するためのＯリ
ング１３が挿入されている。

【００２２】ボディ１１は、モータ３２とバルブボディ
１をジョイントするための部材である。また、バルブボ
ディ１の空気通路内には、高温の排気ガスが流通するた
め、その熱がモータ３２に伝わるのを防止するために、
ボディ１１の内部には、冷却パイプ１２が埋設されてお
り、冷却パイプ入口１２ａから冷却水を流し込む冷却構
造を有している。

【００２３】なお、冷却パイプ出口１２６は、図５に示
すように、冷却パイプ入口１２ａの近傍に並列に位置し
ている。冷却水は、入口１２ａから流入し、ボディ１１
の内部をほぼ一周して出口１２ｂから流出する。この冷
却水による冷却は、モータ３２のためだけではない。高
温の排気ガスから伝わる熱は、モータ３２のロータ部３
３を回転支持するベアリング２７のためのグリースを溶
かしてしまう。グリースの粘性が低下すると、ロータの
回転が速くなりすぎ、バルブ２ａの開閉動作がオーバー
シュートを発生する。本実施形態では、グリースが必要
な粘性を保持できるように、ベアリング２７をも冷却し
ている。また、ボディ１１のベアリング２７の取付部に
はウエーブワッシャ２８を挟み、このウエーブワッシャ
２８で排気ガスからの熱が直接ベアリング２７に伝わる
のを防ぎ、冷却水による冷却はベアリング２７の外輪の
外周から冷却パイプ１２へ放熱することで達成される。

【００２４】ベアリング２７の外輪２７ｃは、ボディ１
１のいんろう部内周壁とモータ３２のステータ部の外装
樹脂１４に形成されたいんろう部の内周壁に跨って嵌合
保持されている。これによって、モータ３２とボディ１
１があたかも１つの部材であるかのようにベアリング２
７の中心軸にそれぞれの中心軸が同軸になるよう位置合
わせされる。

【００２５】バルブボディ１には、バルブ２をバルブボ
ディ１内のガス通路に挿入取り付けするための孔５ａが
モータ３２の中心軸の延長線上に設けられている。

【００２６】次に、モータ３２の構成について説明す
る。モータ３２のステータ部は、ボビン２２ａに収納さ
れたコイル１９ａと、ボビン２２ｂに収納されたコイル
１９ｂを有しており、コイル１９ａ，１９ｂに通電する
ことにより、磁界を発生させる。磁路を形成するヨーク
は、断面Ｃ字形状で、かつ、円環状のヨーク２４と、２
枚の円盤状のヨーク２３ａ，２３ｂから構成されてい
る。ヨーク２４とヨーク２３ａの間に、コイル１９ａを
有するボビン２２ａが配置され、ヨーク２４とヨーク２
３ｂの間に、コイル１９ｂを有するボビン２２ｂが配置
されている。ヨーク２３ａとヨーク２３ｂの間には、上
下のヨーク２３ａ，２３ｂの位置決め行うと同時に、上
下のコイル１９ａ，１９ｂの磁気干渉を防止するための
センタプレート２１が配置されている。

【００２７】ヨーク２４の上部には、マグネットホルダ
２６の上部の平軸受け機能を有する金属製のアッパプレ
ート２５が配置されている。ターミナル１７は、コイル
１９ａ，１９ｂと電気的に接続されており、コイル１９
ａ，１９ｂに通電する。ターミナル１７の近傍には、コ
ネクタ挿入時の防水を行うためのシールラバー１８が取
り付けられている。これらのステータ部は、外装樹脂１
４によって被覆されているとともに、固定されている。

【００２８】モータ３２のロータ部３３は、インサート
成形により、マグネット２５，ボールベアリング２７及
びこれらを支持する樹脂製のマグネットホルダ２６が一
体的に形成されている。マグネットホルダ２６の樹脂材
としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）
を用いている。ＰＰＳの中には、テフロンを含有させる
ことにより、摺動性を高めている。また、ＰＰＳ以外の
樹脂としては、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタ
レート樹脂）やＰＡ（ポリアミド樹脂）等を使用するこ
ともできる。マグネットホルダ２６の内側には、雌ネジ
２６ａが形成されている。マグネットホルダ２６の内側
で、雌ネジ２６ａの下側には、ロータシャフトの最大引
込み位置においてロータシャフトの回転を規制するスト
ッパ２６ｂが、マグネットホルダ２６と一体的に形成さ
れている。

【００２９】ここで、ロータ部３３の構成部品，即ち、
マグネット２５，ボールベアリング２７とを、マグネッ
トホルダ２６にて一体に形成することにより、従来行っ
ていたマグネットの接着工程、ボールベアリングの圧入
工程を削除でき、組立工数が低減できる。また、一体に
形成することにより、マグネット２５，ボールベアリン
グ２７，マグネットホルダ２６間の同軸度を向上させる
ことができるため、モータの発生トルクの性能ばらつき
を低減できる。

【００３０】モータ３２のロータ部３３は、モータ３２
のステータ部内に回転可能に保持されている。ロータ部
３３の上端は、ステータ部の一部であるアッパープレー
ト２０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２６の上端部の外周は、アッパープレート
２０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３３の下端は、ボールベアリング２７によ
って回転可能に支持されている。即ち、ロータ部３３を
構成するボールベアリング２７は、マグネットホルダ２
６に一体的に固定された内輪２７ａと、ボール２７ｂ
と、外輪２７ｃから構成されており、外輪２７ｃの上端
は、図示の矢印Ａ部において、モータ３２の外装樹脂１
４の内周側に固定されている。また、外輪２７ｃの下端
は、ウエーブワッシャ２８によって、モータ３２側に与
圧されている。ウエーブワッシャ２８は、ボールベアリ
ング２７の外輪２７ｃとボディ１１の間に挿入されてい
る。

【００３１】ロータシャフト９は、モータ３２の回転運
動を往復運動に変換して、バルブシャフト２を往復運動
させるためのであり、マグネットホルダ２６に形成され
た雌ネジ２６ａに対応した雄ネジ９ａが設けられてい
る。雄ネジ９ａが、雌ネジ２６ａに係合して、ロータシ
ャフト９はマグネットホルダ２６に挿入されている。ロ
ータシャフト９には、ストッパピン２９が圧入されてお
り、バルブシャフト２がオリフィス３に着座した後でス
トッパ２６ｂに当接し、それ以上のロータシャフト９の
往復運動を規制している。軸ブッシュ１０は、ロータシ
ャフト９の回転を規制するためのもであり、ボディ１１
に固定されている。ロータシャフト９の下側部分の断面
はＤ型形状部９ｂとなっており、軸ブッシュ１０に形成
されているＤ型形状の開口と係合している。バルブシャ
フト２の上端に加締め結合されたジョイント３０は、ロ
ータシャフト９にスナップフィットにより結合され、バ
ルブシャフト２とロータシャフト９を結合する。

【００３２】なお、オリフィス３は、上述したバルブボ
ディ１にネジ結合されており、プラグ５を取り外した状
態で、オリフィス３を回動して、上下させて流量調整が
可能となっている。流量調整後は、プラグ５を挿入して
空気通路を閉じるとともに、リベット４により、プラグ
５の脱落を防止している。

【００３３】バルブ組体の組立作業について更に説明す
る。マグネットホルダ２６の先端外周をモータ３２に形
成した平軸受２０としてもアッパプレート２０の内周に
摺動可能に嵌合する。この時、リング２６ａが平軸受２
０のスラスト方向端面２０ａに摺動可能に圧接される。
この圧接力は、図４（Ａ）に示すように、ベアリング２
７の外輪２７ｃを軸方向に附勢する与圧によって得られ
る。

【００３４】与圧が作用しない状態では、ベアリング２
７の外輪２７ｃの軸方向端部２７ｄとモータ３２の外装
樹脂１４のいんろう部の軸方向端面１４ａとの間には僅
かなギャップｇａが存在する。このギャップｇａは、ボ
ールベアリング２７の内外輪間に存在するスラスト方向
の相対移動寸法と同程度に設定されている。

【００３５】従って、マグネットホルダ２６ａのリング
部２６ａの端面がアッパプレート２０の端面２０ａに当
接した状態でベアリング２７の外輪２７ｃにスラスト方
向の与圧を付与すると、このギャップｇａがなくなると
同時にベアリングの内外輪間のスラスト方向の相対移動
がなくなる。

【００３６】この与圧は必要以上に大きいと、ベアリン
グ２７の回転に抵抗を与えるので、適切な値に設定され
る。

【００３７】本実施形態では、ボディ１１のいんろう部
のスラスト方向端部とベアリング２７の外輪２７ｃのス
ラスト方向の他端部との間に介装したウエーブワッシャ
２８がこの与圧を発生し、また、調整するのを役だって
いる。

【００３８】ベアリング２７の外輪２７ｃの外周は、モ
ータ３２の外装樹脂１４のいんろう部とボディ１１のい
んろう部の内周面の両方に跨って、隙間嵌め（すきまば
め）で嵌合している。これにより、ねじ１６をボディ１
１に螺合する際の締付け力によってベアリング２７の外
輪２７ｃはギャップｇａの寸法だけ抵抗なく、スラスト
方向に移動できる。

【００３９】このギャップｇａが、ねじ１６の締付け後
にも僅かに残るようにするか、また、零になるようにす
るかは、マグネットホルダー２６を軸方向に附勢する与
圧をいくらにするかによって適宜設定される。

【００４０】ボディ１１の中央には軸ブッシュ１０が固
定されており、モータ３２に組付けられたロータ部３３
のロータシャフト９の下端をこの軸ブッシュ１０に挿入
すると同時にウエーブワッシャ２８がセットされたボデ
ィ１１のいんろう部をベアリング２７の外輪２７ｃの外
側に嵌合して、モータ３２とボディ１１とを組付ける。

【００４１】一方、バルブボディ１に形成されたバルブ
取付孔の片側には、ガスシール６が圧入されるが、この
時、ダストカバー３１がガスシール６とバルブボディ１
のいんろう部との間に挟み付けられる。ダストカバー３
１は、ダストシール６の中心孔と、そこに挿通されるバ
ルブシャフト２との間の隙間に排気ガス中のダストが付
着するのを防止する。

【００４２】バルブボディ１に形成されたバルブ取付孔
の反対側５ａからはその中央にバルブシートを有するオ
リフィス部材３が装着される。オリフィス部材３は、筒
状体で、その外周には、雄ねじが刻まれていて、バルブ
ボディ１のバルブ取付孔に形成された雌ねじに螺合す
る。

【００４３】バルブシャフト２は、オリフィス部材３の
中央の孔を通り、ダストカバー３１の中央の孔、更にガ
スシール６の中央孔を挿通し、突出する。バルブシャフ
ト２の先端側には、一旦がガスシール６に当接するばね
８が装着され、ジョイント３０とばね８の他端を受ける
プレート７がバルブシャフト２の先端部に加締め付けら
れる。この際、ばね８は所定のセット荷重を付与された
圧縮状態に維持される。

【００４４】このため、ばね８の元に戻ろうとする力
は、バルブシャフト２を軸方向に引き上げ、結果とし
て、バルブ２ａをオリフィス３のバルブシート部に押し
付ける。こして組立てられたバルブ組体は、先に組立て
られたモータ組立体とねじ１６により固定される。

【００４５】この時、ジョイント３０がロータシャフト
９ｂの先端に適当な方法で係止される。実施例では、ジ
ョイント３０の先端が、ロータシャフト９ｂの先端で弾
性的に割り広げられ、ロータシャフト９ｂの先端の段付
き部をのり越えたところで、女インド３０が元の閉じた
状態に戻ることによって両者を係止している。

【００４６】バルブボディ１とモータ３２が中間のボデ
ィ１１を挟んで組み立てられた後、所定の流量調整作業
を行い、調整終了後、オリフィス部材３を溶接等でバル
ブボディ１に固定する。

【００４７】調整作業に先立って、オリフィス部材とバ
ルブボディのねじ部にシール剤を塗布する。通路１ａと
チャンバ１ｃを大気圧とし、通路１ｂを一定の圧力（例
えば、−３５０ｍｍＨｇ ａｔ ２０℃）に保つ。

【００４８】電源投入後、モータの２相を励磁してバル
ブ閉じ方向に所定ステップだけモータを駆動する。この
位置をイニシャライズ終了点とする。この位置は、バル
ブの機械的閉止位置から更に閉じ側にモータが数ステッ
プ回転した位置である。

【００４９】次に、イニシャライズ終了位置から開き側
に第１の所定ステップ（例えば、２５ステップ）した位
置で所定の第１流量が得られるようにオリフィス部材３
を所定角度回転させて調整する。

【００５０】本実施形態では、オリフィス部材３の１ね
じピッチのストロークは１．５ｍｍで、モータの１ステ
ップ当りのストロークは０．０７８ｍｍであるので、約
１８゜オリフィス部材を回転させることにより、モータ
の１ステップ分の調整ができる。

【００５１】第１流量が得られた後、バルブ全閉位置ま
で閉じ方向にステップさせ、全閉位置で電源をオフし、
再度先に述べたイニシャライズ動作を実行し、次に、開
方向に１ステップづつ駆動し、空気の流れ始めが全閉位
置と対応していることを確認する。

【００５２】次に、イニシャライズ終了点から所定ステ
ップ開いた複数の点で所定の空気量が得られているか確
認する。得られていない場合は、オリフィスを調整して
再度調整作業を繰り返す。

【００５３】調整作業が終了して、オリフィス部材３を
バルブボディに固定したら、取付け孔５ａにプラグ５を
圧入して孔を塞ぎ、リベット４で加締め付ける。

【００５４】次に、動作について説明する。モータ３２
は、ステップモータであり、ターミナル１７から供給さ
れるパルス信号をコイル１９に通電して、モータ３２の
ロータ部３３をステップ的に回転させる。ロータ部３３
の回転運動は、マグネットホルダ２６の雌ネジ２６ａと
ロータシャフト９の雄ネジ９ａの作用により、往復運動
に変換され、ロータシャフト９を往復動させる。ロータ
シャフトの往復動は、バルブシャフト２に伝達され、バ
ルブシャフト２を往復動させる。これによって、バルブ
シャフト２のバルブ２ａとオリフィス３の間の隙間が変
化し、入口１ａから出口１ｂ側に流れる排気ガスの流量
を変えることができる。

【００５５】次に、以上のように構成されている内燃機
関用モータ式流量制御弁におけるモータのロータ部の共
振周波数と、４サイクル内燃機関の回転２次振動周波数
との関係について説明する。本実施形態においては、モ
ータのロータ部の共振周波数が、４サイクル内燃機関の
回転２次振動周波数以上となるようにしている。

【００５６】４サイクル内燃機関の回転２次振動周波数
は、気筒数と内燃機関の最高回転数とによって決まるも
のである。例えば、６気筒の４サイクル内燃機関におい
て、最高回転数を６０００ｒｐｍとすると、回転２次振
動周波数は３００Ｈｚとなる。この周波数は、次のよう
にして求めることができる。即ち、４サイクル内燃機関
においては、１気筒当たり、２回転で１回爆発する。従
って、６気筒であれば、２回転で６回爆発，即ち、１回
転で３回爆発することになる。一方、最高回転数が、６
０００ｒｐｍということは、１００ｒｐｓであるので、
１００ｒｐｓ×３＝３００（Ｈｚ）となって、回転２次
振動周波数は３００Ｈｚとなる。

【００５７】同様にして、８気筒の４サイクル内燃機関
において、最高回転数を６０００ｒｐｍとすると、回転
２次振動周波数は４００Ｈｚとなる。さらに、高回転型
のエンジンとして、８気筒の４サイクル内燃機関におい
て、最高回転数を８０００ｒｐｍとすると、次式によ
り、回転２次振動周波数は５３３Ｈｚとなる。

【００５８】ｆ＝（ｎ／６０）×ｍ ここで、ｆは、振動数であり、ｎは、エンジンの回転数
であり、ｍは、次数（クランクシャフトの回転に対する
倍数）である。４気筒エンジンにおいては、ｍ＝２とな
り、６気筒エンジンにおいては、ｍ＝３となり、８気筒
エンジンにおいては、ｍ＝４となる。

【００５９】一方、本実施形態において、モータ３２の
ロータ部３３は、インサート成形により、マグネット２
５，ボールベアリング２７及びこれらを支持する樹脂製
のマグネットホルダ２６が一体的に形成されている。即
ち、マグネット２５を樹脂製のマグネットホルダ２６に
より支持している。また、ロータ部３３には、１個のボ
ールベアリング２７を用いているのみであるので、ロー
タ部３３の上部にはボールベアリングのない構造となっ
ており、軽量化できている。以上のような構造とするこ
とによって、ロータ部の共振周波数を高くすることがで
き、４サイクル内燃機関の回転２次振動周波数，例え
ば、５３３Ｈｚ以上にすることができる。その結果、モ
ータのロータ部が、内燃機関の回転に共振することがな
くなるため、内燃機関用モータ式流量制御弁の寿命が長
くすることができるものである。従って、ロータの設計
を変更することなく、ほとんどの内燃機関への搭載が可
能となる。

【００６０】次に、図２，図３を用いて、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のモータの
ロータ部の共振周波数の測定方法について説明する。図
２は、本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式流
量制御弁のモータのロータ部の共振周波数の測定装置の
構成図である。

【００６１】加振機５１のベース５２に、図１に示した
構造の本実施形態による内燃機関用モータ式流量制御弁
５０を固定する。内燃機関用モータ式流量制御弁のロー
タ部３３の中のマグネットホルダ２６の上端にＧセンサ
５５を取付ける。Ｇセンサ５５の出力を、アンプ５３を
介して、ＦＦＴアナライザ５４に取り込む。

【００６２】加振機５１によって、ベースＧで内燃機関
用モータ式流量制御弁５０を加振し、その時の出力信号
を、横軸を周波数として、ＦＥＴアナライザ５４により
分析することにより、ロータ部の共振周波数を測定する
ことができる。

【００６３】図３は、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のモータのロータ部の共振周波
数の測定結果を示す図である。図３において、横軸は、
周波数を示し、縦軸は、加速度を示している。ロータ部
が共振している場合には、図中に１点鎖線で示すよう
に、所定の周波数における加速度がピーク値を示し、こ
の時の周波数が共振周波数である。それに対して、実線
で示したように、本実施形態による内燃機関用モータ式
流量制御弁について共振周波数は、６００Ｈｚまでの範
囲には現れず、モータのロータ部の共振周波数が、４サ
イクル内燃機関の回転２次振動周波数以上となっている
ものである。

【００６４】また、本実施形態においては、モータのロ
ータ部３３は、インサート成形により、マグネット２
５，ボールベアリング２７及びこれらを支持する樹脂製
のマグネットホルダ２６が一体的に形成されている。こ
こで、ロータ部３３には、１個のボールベアリング２７
を用いているのみであり、このボールベアリングの外輪
の上下を固定するため、ボールベアリングのボールに与
圧が掛からない構成となっており、ロータ部を回転させ
るときの起動摩擦トルクを小さくでき、従って、モータ
の発生トルクを低下が生じないようにし得るものであ
る。

【００６５】この点について、図４を用いて説明する。
図４は、本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式
流量制御弁のモータのロータ部のボールベアリングに掛
かる与圧を説明する図である。

【００６６】図４（Ａ）は、本実施形態によるモータの
ロータ部の与圧構造を模式的に表している。モータのロ
ータ部３３は、インサート成形により、マグネット２
５，ボールベアリング２７及びこれらを支持する樹脂製
のマグネットホルダ２６が一体的に形成されている。こ
こで、ロータ部３３には、１個のボールベアリング２７
を用いているのみである。ボールベアリング２７の外輪
２７ｃの上端側は、モータ３２の外装樹脂１４に固定さ
れている。また、外輪２７ｃの下端は、ウエーブワッシ
ャによって、モータ側に与圧されている。即ち、ボール
ベアリングの同一の外輪の上下を固定するため、ボール
ベアリングのボールに与圧が掛からない構成となってお
り、ロータ部を回転させるときの起動摩擦トルクを小さ
くでき、従って、モータの発生トルクを低下が生じない
ようにし得るものである。

【００６７】図４（Ｂ）は、従来構造の２個のボールベ
アリングにより、ロータ部を支持する構造の模式図であ
る。ここでは、例えば、マグネット１０１は、マグネッ
トホルダ１００に固定され、マグネットホルダ１００の
両端に、２個のボールベアリング１０２，１０３が固定
されているものとする。上側のボールベアリング１０２
の外輪１０２ｃは、固定部１０４に固定されている。そ
して、もう一方の下側のボールベアリング１０３の外輪
１０３ｃにスプリング等により与圧する構造となる。従
って、ボールベアリング１０３の外輪１０３ｃに加えら
れた与圧は、ボール１０３ｂやボール１０２ｂを介し
て、固定部１０４側に伝えられるため、ボール１０３
ｂ，１０２ｂに圧力が掛かる構造となっている。この結
果、ロータ部を回転させるときの起動摩擦トルクが増加
し、モータの発生トルクを低下するものであった。

【００６８】それに対して、図４（Ａ）において説明し
たように、ロータ部３３に、１個のボールベアリング２
７を用い、ボールベアリングの同一の外輪の上下を固定
するため、ボールベアリングのボールに掛かる与圧が小
さい構成となっており、ロータ部を回転させるときの起
動摩擦トルクを小さくでき、従って、モータの発生トル
クの低下が生じないようにし得るものである。

【００６９】次に、図５を用いて、本実施形態による内
燃機関用モータ式流量制御弁の組立て方法について説明
する。図５は、本発明の一実施形態による内燃機関用モ
ータ式流量制御弁の部品の組立て状態を示す斜視図であ
る。

【００７０】図５を用いて、本実施形態による内燃機関
用モータ式流量制御弁の組立工程について説明する。ロ
ータシャフト９にストッパピン２９を取付た後、ロータ
シャフト９をロータ部３３にネジ込む。ロータシャフト
９の上部には、雄ネジ９ａが形成されており、ロータ部
３３を構成するマグネットホルダ２６の内部には、雌ネ
ジが形成されているので、雄ネジ９ａと雌ネジを係合さ
せて、ネジ込むことによって、ロータシャフト９は、ロ
ータ部３３に取り付けられる。ロータ部３３は、マグネ
ットホルダ２６と一体的に成形されたマグネット２５及
びボールベアリング２５から構成されている。ロータ部
３３は、モータ３２の外装樹脂１４の中に挿入される。
外装樹脂１４の中には、ステータ部が予め取り付けられ
ており、また、ブッシュ１５及びシールラバー１８がそ
れぞれ挿入されている。

【００７１】ボデイ１１の中央には、軸ブッシュ１０が
挿入される。また、ボデイ１１の上面に形成された溝に
は、Ｏリング１３が挿入され、ボデイ１１の上面側の窪
みには、ウエーブワッシャ２８が載置される。その後、
モータ３２をボデイ１１の上に仮置きする。その際、ロ
ータシャフト９のＤ型形状部９ｂが、軸ブッシュ１０の
Ｄ型形状の開口に一致するように挿入され、さらに、モ
ータ３２の外装樹脂１４及びボデイ１１に形成された締
め付けネジ１６の取付け用の３個の穴を互いに一致させ
る。

【００７２】次に、バルブボデイ１の上面側の中央開口
に、ダストカバー３１が挿入され、ガスシール６が圧入
される。また、バルブボディ１の下面側からオリフィス
３がネジ込まれる。オリフィス３の開口及びガスシール
６の中央の開口を通して、下側からバルブシャフト２が
挿入される。バルブシャフト２の上端側からスプリング
８及びプレート７が挿入され、スプリング８を押圧した
状態で、ジョイント３０を加締め結合する。

【００７３】以上にようにして組立られたバルブボディ
１を、先に仮置きされたボデイ１１とモータ３２と組合
せ、ロータシャフト９の先端にジョイント３０の先端を
スナップジョイントする。モータ３２とボデイ１１とバ
ルブボディ１の位置決めをした上で、締め付けネジ１
６，１６’，１６’’により、３者を結合する。

【００７４】最後に、バルブボディ１の下側からオリフ
ィス３を回転して、流量調整した上で、プラグ５をバル
ブボディ１に挿入し、リベット４により固定する。以上
により、内燃機関用モータ式流量制御弁の組立が終了す
る。

【００７５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ロータ部の固有振動数を４サイクル内燃機関の回転
２次振動周波数以上に設定したことにより、内燃機関用
モータ式流量制御弁の長寿命化を図ることができる。

【００７６】また、ロータ部の固有振動数を４サイクル
内燃機関の回転２次振動周波数以上に設定したことによ
り、内燃機関用モータ式流量制御弁のロータの設計を変
更することなく、ほとんどの内燃機関への搭載が可能と
なる。

【００７７】また、ロータ部を構成するマグネットホル
ダを樹脂製とし、さらに、ロータ部を回転支持するボー
ルベアリングを１個とすることにより、ロータ部を軽量
化して、共振周波数を高くすることができる。

【００７８】また、１個のボールベアリングの外輪を上
下から与圧固定する構成としたため、ボールベアリング
の内輪側は与圧されておらず、ロータ部の起動摩擦トル
クを大幅に低減することができ、したがって、ロータ部
の起動摩擦トルクに起因するモータの発生トルクの低下
を軽減できる。

【００７９】さらに、ロータ部の構成部品，すなわち、
マグネット，ボールベアリングとを、マグネットホルダ
にて一体に形成することにより、従来行っていたマグネ
ットの接着工程，ボールベアリングの圧入工程を削除で
き、組立工数が低減できる。

【００８０】また、ロータ部を一体に形成することによ
り、マグネット，ボールベアリング，マグネットホルダ
間の同軸度を向上させることができるため、モータの発
生トルクの性能ばらつきを低減できる。

【００８１】また、ボールベアリングにかかる負荷を低
減できるため、ロータ部に設けられたボールベアリング
を片側のみとし、もう一方を平軸受けとすることが可能
となる。

【００８２】本実施形態においては、モータと中間ボデ
ィの接合面を跨いでボールベアリングの外輪が位置する
ように構成したので、モータと中間ボディの軸心が簡単
にベアリングの中心に対して一致させることができる。

【００８３】また、オリフィス部材を回転させて流量を
調整するようにしたので、僅かな調整角度でモータの１
ステップの空気量の調整が可能となった。

【００８４】なお、以上の説明では、本実施形態による
内燃機関用モータ式流量制御弁は、ＥＧＲ用に用いるも
のとして説明したが、例えば、ＩＳＣ（アイドルスピー
ド制御）用の空気流量制御や他の流体の制御にも使用す
ることができる。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関用モータ式流
量制御弁の長寿命化の図ることができる。また、本発明
によれば、内燃機関用モータ式流量制御弁のモータの発
生トルクの低下を軽減できる。

【００８６】さらに、本発明によれば、内燃機関用モー
タ式流量制御弁が排気ガス還流量制御弁のように、高温
の場所に用いられてもベアリングのグリースの粘性の低
下が生じにくくなる。

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による押し開き式の内燃機
関用モータ式流量制御弁の断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式
流量制御弁のモータのロータ部の共振周波数の測定装置
の構成図である。

【図３】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式
流量制御弁のモータのロータ部の共振周波数の測定結果
を示す図である。

【図４】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式
流量制御弁のモータのロータ部のボールベアリングに掛
かる与圧を説明する図である。

【図５】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ式
流量制御弁の部品の組立て状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…バルブボディ ２…バルブシャフト ２ａ…バルブ ３…オリフィス ４…リベット ５…プラグ ６…ガスシール ７…プレートＡ ８…スプリング ９…ロータシャフト ９ａ…雄ネジ ９ｂ…Ｄ型形状部 １０…ジクブッシュ １１…ボディ １２…パイプ １３…Ｏリング １４…外装樹脂 １５…ブッシュ １６…締め付けネジ １７…ターミナル １８…シールラバー １９ａ，１９ｂ…コイル ２０…アッパプレート ２１…センタプレート ２２ａ，２２ｂ…ボビン ２３…ヨークＡ ２４…ヨークＢ ２５…マグネット ２６…マグネットホルダ ２６ａ…雌ネジ ２６ｂ…ストッパ ２７…ボールベアリング ２８…ウェーブワッシャ ２９…ストッパピン ３０…ジョイント ３１…ダストカバー ３２…モータ ３３…ロータ部 ５０…内燃機関用モータ式流量制御弁 ５１…加振機 ５２…ベース ５３…アンプ ５４…ＦＥＴアナライザ ５５…Ｇセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅波 正幸 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 入船 和徳 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転運動により往復運動するロ
   ータシャフトと、 このロータシャフトの往復運動により開閉されるバルブ
   とを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、 上記モータのロータ部の固有振動数を、４サイクル内燃
   機関の回転２次振動周波数以上に設定したことを特徴と
   する内燃機関用モータ式流量制御弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の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、一体的に形成されたマグネット，１個
   のボールベアリング及びこれらを支持する樹脂製のマグ
   ネットホルダから構成され、これらが一体的に形成され
   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。
3. 【請求項３】 モータの回転運動により往復運動するロ
   ータシャフトと、 このロータシャフトの往復運動により開閉されるバルブ
   と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、一体的に形成されたマグネット，１個
   のボールベアリング及びこれらを支持するマグネットホ
   ルダから構成され、このボールベアリングの外輪を与圧
   固定することを特徴とする内燃機関用モータ式流量制御
   弁。
4. 【請求項４】 モータの回転運動により往復運動するロ
   ータシャフトと、 このロータシャフトの往復運動により開閉されるバルブ
   とを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、 モータと、上記バルブを支持するバルブボディと、上記
   モータ及び上記バルブボディを結合するとともに内部に
   冷却水通路を有するボディを備え、 上記ボールベアリングの外輪は、上記モータのケースと
   上記ボディの両方に跨って保持され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。
5. 【請求項５】 モータの回転運動により往復運動するロ
   ータシャフトと、 このロータシャフトの往復運動により開閉されるバルブ
   とを有する内燃機関用モータ式流量制御弁において、 モータと、上記バルブを支持するバルブボディと、上記
   モータ及び上記バルブボディを結合するとともに内部に
   冷却水通路を有するボディを備え、 上記ボールベアリングの外輪は、上記ボディに保持され
   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。
6. 【請求項６】 請求項５記載の内燃機関用モータ式流量
   制御弁において、さらに、 上記ボールベアリングの外輪の端面は、ワッシャを介し
   て、上記ロータシャフトの軸方向に保持されていること
   を特徴とする内燃機関用モータ式流量制御弁。
7. 【請求項７】 請求項５記載の内燃機関用モータ式流量
   制御弁において、 上記冷却水は、内燃機関の冷却水であることを特徴とす
   る内燃機関用モータ式流量制御弁。
8. 【請求項８】 請求項５記載の内燃機関用モータ式流量
   制御弁において、 上記バルブは、内燃機関の排気ガス還流量制御弁である
   ことを特徴とする内燃機関用モータ式流量制御弁。