JPS64803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転磁石の回転力とトーシヨンバーの
復元力とのつり合いにより回転軸の回転角度が定
まる比例ソレノイドに関するものである。

従来、種々の装置に用いられる比例ソレノイド
は例えば第１図に示すように、円筒形のケース１
００内に中空円筒のコイル１０１が設けられその
中心部にコア１０２が設置されている。そしてコ
ア１０２と一定のエアギヤツプ１０４を介してプ
ランジヤ１０３が設置され、これが可動部を形成
している。１０５は含油プラスチツク部材でコア
１０２の中心に設けられプランジヤ１０３を支持
している。なお、この比例ソレノイドは空気通路
１０６を備えており、空気流量の制御に用いられ
る。

上記のような構成の装置では、プランジヤ１０
３は５mm程度のストロークしか取れず、例えば自
動車の排気ガス制御装置等に用いる場合、０〜
600／分の流量制御を行なわなければならない
ため空気通路１０６を14φ以上にする必要があ
り、装置全体が非常に大型になつてしまうという
問題がある。また、プランジヤ１０３の直線運動
によりエアギヤツプ１０４を開閉制御しているの
で、振動を受けやすいという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされ、
可動部分は直線運動ではなく回転運動を行なう回
転軸であり、固定コイル部の磁界により180゜以内
で円板状の回転磁石を回転させ、この回転磁石の
回転力とトーシヨンバーの復元力とをつり合わせ
て回転軸の回転角度を設定する構成でありさらに
トーシヨンバーを回転軸に内在させる構成とする
ことにより、小型かつ簡単な構造で電流値に比例
した回転角に回転軸を回転できる比例ソレノイド
の提供を目的としている。

また、本発明は前記回転軸に連動しこの回転軸
の回転角度に応じて開度が設定される流量制御弁
を設けることにより、小型かつ簡単な構造で大容
量の流量制御ができ、入出力間の圧力差の影響を
受けにくい比例ソレノイドの提供を目的としてい
る。

以下、本発明を図に示す実施例により説明す
る。第２図は空気流量を制御する３方弁構造を有
する比例ソレノイドを示し、ａはその縦断面図で
あり、ｂはａのＡ−Ａ線に沿つた断面図である。
以下第２図ａ，ｂによりその構造について説明す
る。１はアルミニウム製のバルブハウジング、２
はステンレス製のバルブロータであり、これらは
流量制御弁の主要部をなす。３はステンレス製の
回転軸、４はアルミニウム製のプレートであり、
孤状の長穴が２カ所あいている。５，６はベアリ
ングである。７はストツパ・プレート、８はスト
ツパであり、ともに磁性体よりなる。ストツパ８
はストツパプレート７に圧入後数点で溶接してあ
り、ストツパにはゴムが焼きつけてある。９はマ
グネツトホルダでアルミニウムにてできており一
端はフランジがあり、また数ケ所穴があいてい
る。１０は回転磁石で厚み方向に着磁されてお
り、その極性は180゜回転した位置で反転してい
る。ベアリング５はプレート４に圧入されてい
て、回転軸３にベアリング５とプレート４を通し
たのち、バルブロータ２を回転軸３に圧入してい
る。さらに、回転軸３にはストツパプレート７が
圧入されており、ストツパプレート７に切られた
雄ネジと、マグネツトホルダ９に切られた雌ネジ
とで回転磁石１０を回転軸３と一体にしている。
１１はステンレス製のバルブプツシユでバルブハ
ウジング１に圧入してあり、バルブブツシユ１１
とバルブロータ２との間隙は0.02mmである。１
２，１３，１４はパイプでバルブハウジング１に
圧入してあり、内径は14φ、外径は16φである。
パイプ１２は入力口、パイプ１３，１４は出力口
になつている。１５はヨーク部であるヨークコア
で磁性体よりなり、２つの扇状のフランジ部をも
つ。１６はコイルボビンでベークライトでできて
おり、コイル１７をコイルボビン１６に同一方向
に巻いてある。このコイルボビン１６、コイル１
７は固定コイル部を構成する。１８は真ちゆう製
のスペーサでこのスペーサ１８により回転磁石１
０とヨークコア１５とは対向して一定の間隔を保
つている。１９はキヤツプで非磁性体であり、ヨ
ークコア１５に２個のネジで固定されており、ヨ
ークコア１５はバルブハウジング１に２個のネジ
で固定されている。２０はトーシヨンバーで例え
ば0.6φのステンレス線である。２１，２２はステ
ンレス製のスプリングホルダであり、このスプリ
ングホルダ２１，２２は外側がロート状になつて
おり、内側にはトーシヨンバー２０が通る穴があ
いていて、一ケ所スリツトが設けてある。回転軸
３には穴が貫通していて、一端はスプリングホル
ダ２１と同じ傾斜のロート状の穴が切つてあり、
スプリングホルダ２１をこのロート状の穴に入れ
る。そしてトーシヨンバー２０をスプリングホル
ダ２１の穴に入れて、スプリングホルダ２１を加
圧しトーシヨンバー２０が回転軸３に内在されて
いる。２３はスラストホルダで材質はステンレス
であり２面幅の外形をしており、内側には穴が貫
通していて一端はスプリングホルダ２１と同じ傾
斜のロート状の穴がきつてある。このスラストホ
ルダ２３のロート状の穴にスプリングホルダ２２
を入れ、トーシヨンバー２０の一端をスプリング
ホルダ２２の穴に入れて、スプリングホルダ２２
を加圧しトーシヨンバー２０をスラストホルダ２
３に固定している。２４はアジヤスタで一端には
２面幅の穴があいており、この２面幅の穴にスラ
ストホルダ２３を入れ、スラストホルダ２３の外
側の溝にサークリツプ２５とシム２６とを入れ
て、スラストホルダ２３がアジヤスタ２４より上
の方向へ抜けないようにしている。アジヤスタ２
４の他端は孤状の長穴があいていて、ネジにより
バルブハウジング１に固定されるが、スラストホ
ルダ２３をハウジングの円周方向に多少移動でき
るようになつている。

バルブロータ２の空気通路は第２図ｂの斜線の
ない部分であり、Ｂの部分は14φの穴になつてい
る。給電しない場合はＢの部分が出力口１３に接
続され、出力口１４は全閉になつた状態に保た
れ、トーシヨンバー２０の復元力は０ｇにセツト
されている。このセツトは、アジヤスタ２４を円
周方向に回転することにより出来る。

上記の構成でその作動を説明すると、ヨークコ
ア１５、固定コイル部および回転磁石１０は軸方
向空隙形の２極モータとして動作する。磁路は第
３図の一点鎖線で示すようにヨークコア１５のＮ
極１５Ｎから出て、対向する回転磁石のＳ極１０
Ｓをへて、軸方向に対極するＮ極、ストツパプレ
ート７を介し、円周方向に180゜対極したＳ極をへ
て軸方向に対極するＮ極１０Ｎを通り、対向する
ヨークコア１５のＳ極１５Ｓに入るようになつて
いる。いま、コイル１７に電流が流れるとヨーク
コア１５は電磁石となり、図のようにＮ極とＳ極
になる。ヨークコア１５のＮ極は回転磁石１０の
Ｓ極を吸引し、Ｎ極を遠ざけようとする。またヨ
ークコア１５のＳ極は回転磁石１０のＮ極を吸引
し、Ｓ極を遠ざけようとする。従つて、第３図の
矢印の方向に回転しようとする。その回転力Ｔは
回転磁石の磁束が一定であるのでヨークコア１５
の磁力、つまりコイル１７に流れる電流の強さＡ
に比例する。一方、トーシヨンバー２０は第３図
の矢印の方向に回転するに従つて復元力は大きく
なる。つまり回転角度に比例して矢印の逆方向に
戻す力が働き、コイル１７に流す電流値に比例し
た回転角が得られる。本実施例では最大回転角度
は約72゜である。一方、バルブロータ２は回転磁
石１０と一体であるので回転磁石１０と同じ回転
をする。第２図ｂにおいて、コイル１７に流す電
流が大きくなるとバルブロータ２は矢印の方向に
回転する。バルブロータ２の開口部分Ｂと出力口
１４の開口部分Ｃとの重なつた部分が制御される
空気の通路面となる。従つてバルブロータ２の通
路（貫通穴）形状と出力口１４のバルブロータ２
の側つまり、バルブブツシユ１１の通路形状によ
り、回転角に対する重なつた開口面積はいろいろ
な関数にできる。即ちコイル１２に流す電流値Ａ
に対して、入力口１２から出力口１４に流れる空
気量Ｑは任意の特性にできる。

第４図は本実施例におけるコイル１７の電流Ａ
に対する流量Ｑの特性を示す。入力口１２と出力
口１４の圧力差は200mmHgであり、実線は本実施
例の、点線は従来の比例ソレノイドの特性を示
す。この図から明らかなように、本発明の比例ソ
レノイドは従来の比例ソレノイドに比べて非常に
良い直線性を示している。

第５図は本発明の他の実施例の断面図（上記実
施例と同一位置）を示し、バルブハウジング１と
バルブロータ２を２方弁構造としたものであり、
他の構成要素は上記実施例と同様である。入力口
１２より入つた空気はバルブロータ２の貫通穴を
通つて出力口１４へ流出するが、この流量はバル
ブロータ２の回転角つまりコイル１７へ流す電流
の強さにより定まる。

ところで、上記２つの実施例では回転磁石１０
の回転力を阻止するためのスプリングとしてトー
シヨンバー２０を用い、これを回転軸３の中に収
納したことにより、スプリングの占める体積を実
質的に零にでき、またトーシヨンバー２０は固定
部以外、他の部品と完全に非接触であるため摩擦
が生じない。

第６図は従来のプランジヤ型比例ソレノイドお
よび本発明になる比例ソレノイドの原理図を示
し、ａのプランジヤ型比例ソレノイドでは入力側
と出力側に圧力差があると矢印のようにプランジ
ヤに一方的に力を受けるので圧力差に応じて流量
特性が変わつてしまうのに対し、ｂの回転型の比
例ソレノイドでは矢印のように均等に力が加わる
ので圧力差の影響を受けない。

以上述べたように本発明は、円板状の回転磁石
とヨーク部とにより軸方向の空隙を形成するとと
もに、トーシヨンバーを回転軸に内在させる構成
としたので、小型かつ簡単な構造とすることがで
きる。また、固定コイル部に電流を流すので、断
線等の不具合が生じにくく、良好な比例ソレノイ
ドを得ることができる。さらにまた、固定コイル
部へ通電する電流の大きさに比例した回転角に回
転軸を回転できるという優れた効果がある。

さらに本発明は、回転軸に連動し回転軸の回転
角度に応じて開度が設定される流量制御弁を設け
たので、耐振動性が良く、また流量制御弁の入出
力口間の圧力差の影響を受けることなく、小型か
つ簡単な構造で大容量の流量制御ができるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の比例ソレノイドの断面構成図、
第２図ａは本発明になる比例ソレノイドの一実施
例を示す縦断面構成図、第２図ｂは第２図ａのＡ
−Ａ線断面図、第３図は第２図ａにおける駆動部
の模式構成図、第４図は本発明の作動説明に供す
る特性図、第５図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第６図ａ，ｂは従来および本発明になる比
例ソレノイドの原理図である。 １，２……流量制御弁の主要部をなすバルブハ
ウジング，バルブロータ、３……回転軸、１０…
…回転磁石、１２……入力口、１３，１４……出
力口、１５，１６，１７……固定コイル部の主要
部をなすそれぞれヨークコア，コイルボビン，コ
イル、２０……トーシヨンバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングに固定され、磁路を形成するヨー
   ク部と、 このヨーク部に固定され、電流を流して磁界を
   発生させる固定コイル部と、 円板部をなし、その一方の平面が前記ヨーク部
   と一定の間隔をもつて対向することによつて軸方
   向の空隙を形成し、かつ前記平面には180゜対向し
   たＮ極、Ｓ極が着磁されており、 磁界を受けて磁界の強さに比例した回転力を生
   じ180゜以内の回転角を有する回転磁石と、 一端を前記回転磁石に固定し、他端を前記ハウ
   ジングに固定することによつて、前記回転磁石の
   回転を復元力によつて妨げるトーシヨンバーと、 前記回転磁石の中心部に固定され、前記トーシ
   ヨンバーを軸方向に内在し、前記回転磁石の回転
   力と前記トーシヨンバーの復元力とつりあいによ
   り回転角度を設定される回転軸とを備えたことを
   特徴とする比例ソレノイド。 ２ 前記回転軸にはこの回転軸に連動して開度が
   設定される流量制御弁が備えられたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の比例ソレノイ
   ド。