JPS639787A - 流量制御弁装置 - 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〕 この発明はステッピングモータの回転を直線運動に変換
して弁体の位置を制御することによ吟流量を制御する流
量制御弁装置、特に低温時応答性のよい流量制御弁装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

第３ｇ、第４図は従来装置を示すもので、図において、
ｌばステッピングモータで、次のように構成されている
。２は円周上交互に着磁された円筒状の磁石３と、この
永久磁石３を回転軸４に固定するモールド成形された保
持部材３ａとからなるロータであり、その回転軸４は軸
受５．６を介してハウジング７．８に支承され、その一
端はハウジング７を貫通して外部へ突出している。上記
ノ１ウジング７は有底円筒状をなし、その開口端を閉塞
するようにほぼ円板状のハウジング８が嵌合して固定さ
れている。９は軸受６とハウジング８との軸方向間隙部
に設けられ、この軸受６を介してロータ２を軸方向−側
に押圧偏寄させて回転軸４の軸方向位置を規定している
スプリングである。。

１０は上記ハウジング７内に収納されたステータ部分で
あり、ステータコイル１１、’１２と端面ヨーク１３．
１４と中間ヨーク１５．１６を有し、これら端面冒−り
と中間１−りはコイル内周で軸方向に突出する歯状極片
をそれぞれ有し、これらを交互に空隙を介して噛み合わ
せ配置しており、この中聞曹−りと端面曹−りとステー
タコイルから成る組み合わせ体を２組配置して成るもの
である。なお、上記各コイル１１．１２はポビン１７．
１８上に巻回され、さらに合成樹脂１９．２０によって
一体成形され、さらにコイル端部（中間タップを含む）
はターミナル２）．２２を介してリード＄９１２３．２
４によって外部に引き出されている。このリード締はハ
ウジング８に配設されたゴム製のパツキン２５を貫通し
ている。

２Ｂは上記回転軸４の回転に対応して直線方向に駆動さ
れる弁装置で、次のように構成されている。

４＆は上記ハウジング７から突出した回転軸４の一部外
周に形成された雄ねじ、２７はこの雄ねじ４龜に嵌合し
ｆ−雌ねじ２７ｍと、外周部に第５図に明示したように
径方向外側に突出した突起２？ｂを有するスリーブ、２
８は上記回転軸４の先端部に配設された弁体てあり、中
空穴２８畠を有し、この中空穴２８ｍには上記回転軸４
が嵌入している。この弁体２８は、上記スリーブ２７を
アルミ成形によって一端で埋設保持した筒状のホルダ２
９の他端に嵌入し、その端部がかしめられて上記スリー
ブ２７と一体化されている。３０は燃焼合金に潤滑油を
含浸し自己潤滑性を有する円筒状のガイドメタルで、上
記弁体２８の中空穴２８ａ内に圧入され、上記回転軸４
の先端部が密接に嵌入しており、弁体２８を回転軸４上
で倒れなく直線移動させろ。

３１は上記モータハウジング７に固定保持され、互いに
同心的な内側、外側筒状部材３１ｍ、　３１ｂを有する
ホルダて、内側筒状部材３１ｍの内周にはスリーブ２７
が嵌合し、さらにこのスリーブ２７の突起２７ｂが保合
する軸方向に延びた案内溝３１ｅが形成され、スリーブ
２７の回り止め機構を構成している。３２は上記弁体２
８を図の右方向に押圧しているスプリング、３３ばこの
スプリング外局に設けられ、弁体２８と一体に移動する
円筒状のスプリングガイドで、上記スプリング３２によ
って端部が弁体２８に押圧されて弁体２８に保持されて
いる。このスプリングガイド３３は、上記ホルダ３１の
外側筒状部材３１ｂと微小間隙をもって重合配置され、
その内側の各摺動部への異物の侵入を防止する。３４は
流量制御される流体通１ｓ：Ｉｓを構成する通路ハウジ
ングで、これは例えば内燃機関のスロットル弁部の吸気
管によって構成され、スロットル弁をバイパスする通路
が流体通路３５に相当する。この通路ハウジング３４に
は、上記ステッピングモータ１のハウジング７−がねじ
３６によって固定され、上記弁体２８が流体通路３５に
形成された弁座３７に対向するように配置されている。

このように構成された従来の装置において、図示しない
外部の制御装置から、リード＄　２３．２４、ターミナ
ル２）．２２を介して傷コイル１１．１２の各相に所定
の順序でパルス状駆動信号を印加することにより、各■
−り１３，１４、Ｉｓ、１Ｂの極片が交互に異極に磁化
され、所定の順序でこの磁界が切替ね外、胃−夕の永久
磁石３との間で吸引、反発力を発生し、印加される駆動
信号に応じてロータ２はステップ的に回転する。このロ
ータ２の回転によって回転軸４が回転すると、この回転
軸４にねじ嵌合され、ホルダの内側筒状部３１ｍによっ
て回り止めされたスリーブ２７は弁体２８と共に案内溝
３１ｅに沿って軸方向にａｍ移動する。従って、各コイ
ル１１．１２の各相に与えられるパルス状駆動信号に応
じて弁体２８は弁座に対して位置変化し、流体通路３５
の流路面積を制御して流麗を制御する。なお、流体通＠
ａＳが機関のスロットル弁のバイパスｎ路である場合に
は、機関の吸気量を制御して機関のアイドル回転数を制
御する。

上記９１Ｆにおいて、ステ・ラビングモータ１の回転を
弁体２８の直線連動に変換するための構成は、モータハ
ウジング７から回転軸４を突出させ、この回転軸上に弁
体２８と一体のスリーブ２７をねじ嵌合させるものであ
るため、ステッピングモータのハウジング７．８内では
、ロータの回転軸４のみを軸支すればより、面単なもの
となり、！線運動をする部分はスリーブ２７を有する弁
体のみで、ステッピングモータ内部から外部まで延びた
出力軸も共に直線Ｍｌｌｂを行わせる必要もなく、慣性
を低減させて高応答の流量制御が可能となる。しかも、
上記弁体２８は中空穴２８ｍを有し１．この中空穴内で
回転軸４を自己潤滑性を有するガイドメタル３０で軸支
しているため、弁体２Ｂが回転軸上で倒れを生じること
なく直線移動させることができ、弁座に対して正確な位
置が制御でき、正確な流量制御がでｂる。しかも、直線
運動を案内するためのガイドメタル３０は、弁体２８の
部分に設けられ、弁体２８のみに作用する力を受ければ
よいことから、摺動画の摩耗も起と艷に＜＜、長期にわ
たって弁体２８が回転軸４に対して振れを生じることな
く、安定な直線運動を行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記構造によれば、軸受として通例グリースを
潤滑材とする玉軸受が採用されることが多く、軸受その
ものが回転軸に固定されているため、モータ回転時の慣
性負荷が基本的に大きい。

さらには、自動車の吸気量制御のようなマイナス数十度
という温度域で使用されると、グリースの稠度が増加し
て摺動抵抗の増加となり、モータの高速応答性が得られ
にくいと°いう問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る流量制御弁装置は、回転軸を支承する軸
受を円筒状の平軸受とするとともに、軸受そのものは外
径をハウジング内径と圧入固定し、軸受内径と回転軸外
径間には所要のクリアランスを設け、さらには軸受材質
としてカーボンあるいはフッ素ｖｓｍのような潤滑材を
含む、回転軸とは異質金属を採用したものである。

〔作用〕

この発明に係る流量制御弁装置の軸受ば、ハウジング側
に固定されており、回転軸と共同やすることがないため
、モータの慣性負荷が基本的に減少する。さらには、軸
受の潤滑材としてカーボンあるいはフッ素ａｍのような
使用温度域でＷｊＪ清性能変動が小さいものを採用しｔ
−ため、低温時にもＷＩ動抵抗の増加を軽減することが
できる。

〔実施例〕

以下、図に示すこの発明の一実施例について説明する。

なお、本実施例に関して、永久磁石、コイル、ｌ−りか
ら成る電磁力発生機構については従来装置のそれと全く
同様のため説明を省略し、この発明の主旨である回転軸
の支承構造と、それに伴う回転軸の軸方向位置決め構造
について説明する。第１図において、５，６は共にカー
ボンもしくはフッ素＊＊を含む自己潤滑性で、回転軸と
は異質金属から構成される円筒状の平軸受で、ハウジン
グ７．８に配設されたベアリングケース部７ｍ、、８ｉ
で軸受外径をケース部内径に圧入固定されるとともに、
その内径は所要の使用濃度域において回転軸４の外径間
で数μ〜数十μ程度のクリアランスを保つように設定さ
れている。次に、９は回転軸４を弁体２８側に押圧して
、回転軸４に配設された鍔部４ｂと前記軸受５間の軸方
向ガタを吸収して、回転軸４ひいては弁体２８の正確な
軸方向位置決めを達成するスプリングである。なお１．
軸受５．６の軸方向位置決めは、各々圧入されるベアリ
ングケース部の端面の一部に切欠き７ｍ、　８ｍを設け
、圧入時に発生する切粉ポケットとして軸受５．６をケ
ース部７亀、８ｍの端面まで確実に圧入することにより
達成している。

又、第２図は軸受５．６の内外径に数条のリセス溝Ｓｍ
、　６ｍを旋盤加工によや追設したもので、ハ　゛ウジ
ング７．８への圧入時の圧入力を軽減して圧入による軸
受内径の寸法変化を軽減すると共に、回転軸４の回転時
に、軸受との接触長さ、ひいては摩ｉ１ｏスを軽減して
、モータひいては、流量制御弁の高速応答性確保に効果
を奏する。

さらに、とくに図示しないが、軸受材質として回転軸４
の熱Ｉｌ！張係数と近似のそれを有する材料を選定する
ことにより、所要の使用１度域において回転軸と軸受間
のクリアランスを安定的に維持して、モータひいては、
流量制御弁の応答性改善に効果を奏することはいうまで
もない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、回転軸を支承する軸受
の潤滑性をカーボンあるいはフッ素樹脂のような潤滑性
能の温度依存性が小さなもので確保したこと、さらに、
軸受をハウジング側に固定し、回転軸の回転負荷を１！
減したので、マイナス数十度という温度域で使用しても
、高速応答性を有する流量制御弁装置が得られるという
効果を奏する。゛

【図面の簡単な説明】

ＪＩＩ１図はこの発明の一実施例を示す断面図イとその
Ａ部詳細図口、第２ｓは軸受部分の拡大図、第３図は従
来装置を示す断面図、第４図はスリーブ部分の断面図で
ある。 図中、ｌはステッピングモータ、４はＷｌ＠軸、５．６
は平軸受、５ａ、６ａはリセス溝、７．８はハウジング
、２７はスリーブ、２８は弁体、３０はガイドメタル、
３１ｍ、　３１１＋は筒状部、＄１ｅは案内溝、３３は
スプリングガイドである。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステッピングモータと、このステッピングモータ
   のハウジングから突き出した回転軸と、この回転軸の突
   出部にねじ嵌合し、かつ軸方向にのみ移動可能に回り止
   めされたスリーブと、このスリーブと一体に結合し、流
   体通路の弁座に対して位置変化して流量を制御する弁体
   を備えた流量制御弁装置において、回転軸を支承する軸
   受をカーボンあるいはフッ素樹脂を含み、自己潤滑性を
   有する、回転軸とは異質な金属で構成される円筒状の平
   軸受とし、軸受外径を上記ハウジング内径に圧入固定す
   ると共に、軸受内径と回転軸外径間に所要のクリアラン
   スを設けたことを特徴とする流量制御弁装置。
2. （２）前記平軸受の内外径に数条のリセス溝を追設した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流量制御
   弁装置。
3. （３）前記回転軸を支承する軸受材質として、回転軸と
   異質の焼結金属で、熱膨張係数が回転軸のそれと近似の
   ものを選定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の流量制御弁装置。