(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ部とステータ部とからなるモータと、
このモータの回転運動によって往復運動するバルブ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、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと１個のボールベアリングとから構成されるとともに、
上記ロータ部の一体成形時に、上記ボールベアリングの内輪の内側を基準に固定支持して一体成形したことを特徴とする内燃機関用モータ式流量制御弁。
【請求項２】
ロータ部とステータ部とからなるモータと、
このモータの回転運動によって往復運動するバルブ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、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと１個のボールベアリングとから構成されるとともに、
上記ボールベアリングの内輪の内周部の一部は、上記マグネットホルダから露出し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。
【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、内燃機関のスロットル弁をバイパスする空気通路に設けられ、内燃機関のアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御装置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、例えば、米国特許第４，４３２，３１８号明細書や特開平７−１９０２２７号公報に記載されているように、バルブを駆動するモータのロータ部の上下をそれぞれボールベアリングを用いて、回転支持する構造のものが知られている。しかしながら、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り支持する構造であるため、ボールベアリングのガタつきにより、内燃機関の回転振動により共振するため、弁装置の寿命が短いものであった。
【０００３】
そこで、本出願人は、先に、特開平１０ー８２３４９号公報に記載されているように、１個のボールベアリングを用いるとともに、ボールベアリングとマグネットとマグネットホルダを一体成形してロータを形成する方式を開発している。かかる方式では、ロータ部を軽量化して、共振を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０ー８２３４９号公報に記載されている内燃機関用モータ式流量制御弁は、特に、排気ガス還流量制御弁として用いることを前提に開発されたものであるが、その後、本出願人は、同様の構成の内燃機関用モータ式流量制御弁をアイドル回転数制御装置に用いることを検討した。しかしながら、アイドル回転数制御装置に用いる内燃機関用モータ式流量制御弁について試作検討を行ったところ、ロータを回転させると、バルブシャフトが揺動することが判明した。その原因について検討したところ、アイドル回転数制御装置に用いる内燃機関用モータ式流量制御弁は、排気ガス還流量制御弁に用いるものに比べて小型であるため、バルブの取り付けられたバルブシャフトの同軸度が低下していることに起因することが判明した。バルブシャフトの同軸度低下の要因としては、回転運動を往復運動に変換するネジ部のガタつきや、ボールベアリング部の内外輪間のガタつきがあるが、特に、ボールベアリング部の内外輪間のガタつきに起因することが判明した。即ち、特開平１０ー８２３４９号公報に記載されている内燃機関用モータ式流量制御弁においては、同軸度の寸法精度が低下するという問題があった。同軸度が低下すると、内燃機関用モータ式流量制御弁のモータの発生トルクが低下することになる。
【０００５】
本発明の目的は、同軸度の寸法精度の向上した内燃機関用モータ式流量制御弁を提供することにある。
【０００６】
【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、ロータ部とステータ部とからなるモータと、このモータの回転運動によって往復運動するバルブ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、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと１個のボールベアリングとから構成されるとともに、上記ロータ部の一体成形時に、上記ボールベアリングの内輪の内側を基準に固定支持して一体成形するようにしたものである。
かかる構成により、ロータ部の一体成形時のボールベアリングとマグネットの同軸度の寸法精度を向上し得るものとなる。
【０００７】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、ロータ部とステータ部とからなるモータと、このモータの回転運動によって往復運動するバルブ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、樹脂製のマグネットホルダによって一体的に形成されたマグネットと１個のボールベアリングとから構成されるとともに、上記ボールベアリングの内輪の内周部の一部は、上記マグネットホルダから露出するようにしたものである。
かかる構成により、ロータ部の一体成形時のボールベアリングとマグネットの同軸度の寸法精度を向上し得るものとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の全体構成を示す断面図である。
【０００９】
本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部は、ステータ部と、ロータ部とから構成されている。
最初に、ステータ部の構成について説明する。ステータ部は、ボビン１ａに収納されたコイル２ａと、ボビン１ｂに収納されたコイル２ｂを有している。コイル２ａ，２ｂに通電することにより、磁界が発生する。また、ステータ部は、磁路を形成するためのヨーク３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを有している。ヨーク３ａ，３ｂは、断面Ｃ字形状であり、かつ、円環状である。ヨーク４ａ，４ｂは、円盤状である。
【００１０】
そして、ヨーク３ａとヨーク４ａの間に、コイル２ａを有するボビン１ａが配置されている。また、ヨーク３ｂとヨーク４ｂの間に、コイル２ｂを有するボビン１ｂが配置されている。ヨーク４ａとヨーク４ｂの互いに接する面には、凹凸が形成されており、凹部と凸部を用いて、上下のヨーク４ａ，４ｂの位置決めを行う。
【００１１】
ヨーク３ａの上部には、マグネットホルダー５の上部の平軸受け機能を有する金属製のアッパープレート６が配置されている。ターミナル７は、コイル２ａ，２ｂと電気的に接続されている。これらのステータ部は、外装樹脂８によって被覆されているとともに、固定されている。
【００１２】
モータのロータ部１５は、インサート成形により、リング状のマグネット９，ボールベアリング１０及びこれらを支持する樹脂製のマグネットホルダ５が一体的に形成されている。マグネットホルダ５の内側には、雌ネジ５ａが形成されている。雌ネジ５ａの下側には、バルブシャフト１３の最大引き込み位置においてバルブシャフト１３の回転を規制するストッパ５ｂが、マグネットホルダ５と一体的に形成されている。
【００１３】
モータのロータ部１５は、モータのステータ部内に回転可能に支持されている。ロータ部１５の上端は、ステータ部の一部であるアッパープレート６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５の上端部の外周は、アッパープレート６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１５の下端は、ボールベアリング１０によって回転可能に支持されている。即ち、ロータ部１５を構成するボールベアリング１０は、マグネットホルダ５に一体的に固定されたボールベアリング内輪１０ｃと、ボール１０ｂと、ボールベアリング外輪１０ａから構成されており、ボールベアリング外輪１０ｃの上端は、図示の矢印Ａ部において、モータの外装樹脂８の内周側に固定されている。また、外輪の下端は、ウェーブワッシャ１１によって、モータ側に与圧されている。ウェーブワッシャ１１は、ボールベアリング１０の外輪１１ａとベアリングガイド１２の間に挿入されている。
【００１４】
バルブシャフト１３は、先端にバルブ１３ｃが設けられているとともに、モータの回転運動を往復運動に変換して、バルブシャフト１３を往復運動する。そのため、バルブシャフト１３は、マグネットホルダ５に形成された雌ネジ５ｂに対応した雄ネジ１３ａが設けられている。雄ネジ１３ａが、雌ネジ５ｂに係合して、バルブシャフト１３はマグネットホルダ５に挿入されている。
【００１５】
バルブシャフト１３のシャフト部１３ｂの断面形状は、Ｄ字型となっており、一方、ベアリングガイド１２のシャフト係合部１２ａの形状も、バルブシャフト１３のシャフト部１３ｂの断面形状に合わせたＤ字型となっている。ベアリングガイド１２は、ベアリングガイド１４に加締め結合され、固定されているので、ベアリングガイド１２は、バルブシャフト１３の回転を規制しており、バルブシャフト１３を往復動するようにしている。
【００１６】
本実施形態におけるモータのロータ部１５は、インサート成形により、マグネット９，ボールベアリング１０及びこれらを支持する樹脂製のマグネットホルダ５が一体的に形成されている。インサート成形するためには、金型の中に、マグネット及びボールベアリングを固定した上で、注入口から溶融した樹脂を圧入する。ここで、本出願人らが、先に出願した特開平１０−８２３４９号公報に記載された構造のものを排気ガス還流量制御弁に適用していたときは、ボールベアリングの外輪を基準として固定する方式（外輪基準固定方式）を採用していたが、この方式では、バルブの取り付けられたバルブシャフトの同軸度が低下することが判明した。そこで、本実施形態においては、ボールベアリングの内輪を基準として固定する方式（内輪基準固定方式）を採用するようにした。
【００１７】
ここで、図２〜図８を用いて、本実施形態による内輪基準固定方式により製造されたロータと、従来の外輪基準固定方式により製造されたロータの構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
図２，図３は、本実施形態による内輪基準固定方式により製造されたロータの構成を示し、図２は、正面図であり、図３は、横断面図である。また、図４，図５は、従来の外輪基準固定方式により製造されたロータの構成を示し、図４は、正面図であり、図５は、横断面図である。
【００１８】
図３に示すように、モータのロータ部１５は、マグネット９，ボールベアリング１０とマグネットホルダ５により構成されている。マグネット９及びボールベアリング１０は、樹脂製のマグネットホルダ５により、一体的に形成され、支持されている。
【００１９】
図３に示した本実施形態によるロータ１５は、図５に示した従来方式のロータ１５’とは、次の点において、構成上の相違がある。即ち、図３に示すように、ボールベアリング１０の内輪１０ｃの内周部Ｘは、図５と対比すると明かなように、樹脂製のマグネットホルダ５によっては、被覆されておらず、マグネットホルダ５から露出している構成となっている。本実施形態においては、ボールベアリング１０の内輪１０ｃの内側を基準として金型に支持固定する方式とするため、図２に示す３箇所の切欠部Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に、金型に固定されたピンを挿入し、この３本のピンにより、内輪１０ｃの内側を支持する構成としている。
【００２０】
ここで、図６を用いて、従来の外輪基準固定方式とその問題点について説明する。
図６は、従来の外輪基準固定方式とその問題点の模式的な説明図である。
【００２１】
マグネット９は、下金型によって、外周方向Ａ１と、上端方向Ａ２と、下端方向Ａ３の３方向から拘束されている。また、ボールベアリング１０の外輪１０ａは、上金型によって、外周方向Ｂ１と、上端方向Ｂ２と、下端方向Ｂ３の３方向から拘束されている。一方、ボールベアリング１０の内輪１０ｃは、ボール１０ｂを介して係合しているが、外輪１０ａと内輪１０ｃは、互いにフリーとなっている。外輪１０ａは、金型によって拘束されているが、内輪１０ｃはフリーなため、樹脂のインサート時に、例えば、破線で示した内輪１０ｃ’のように傾き、そのままの状態でインサートされた樹脂が硬化する場合がある。
【００２２】
図７は、ボールベアリングの内輪が傾いたままインサート成形された場合をしめしている。
図７は、従来方式による問題点の説明図である。
【００２３】
図６において説明したように、内輪１０ｃが、マグネット９に対して傾いた状態でインサート成形されると、ボールベアリング１０の軸中心に対して、マグネット９の軸中心と、マグネットホルダ５に形成される雌ネジ５ａの軸中心がズレすことになり、同軸度が低下することになる。
なお、従来方式による同軸度の低下としては、図６において説明したように、内輪１０ｃが傾く場合の他に、外輪１０ａの軸心に対して、内輪１０ｃの軸心が偏心する場合もある。
【００２４】
それに対して、図８を用いて、本実施形態による内輪基準固定方式について説明する。
図８は、本実施形態による内輪基準固定方式の模式的な説明図である。
【００２５】
マグネット９は、下金型によって、外周方向Ａ１と、上端方向Ａ２と、下端方向Ａ３の３方向から拘束されている。また、ボールベアリング１０の内輪１０ｃは、上金型によって、内周方向Ｃ１と、上端方向Ｃ２とから拘束されている。また、インサート成形時には、下金型と上金型は、同軸となるように位置決めされる。従って、ボールベアリング１０の内輪１０ｃと、マグネット９の同軸度は向上し、また、インサート成形時に金型によって形成される雌ネジ５ａの内輪１０ｃやマグネット９に対する同軸度も向上するものとなる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態においては、マグネット９とボールベアリング１０を、マグネットホルダ５により一体成形する際に、ボールベアリング１０の内輪１０ｃの内側を基準とするようにしたので、マグネット９，ボールベアリング１０，雌ネジ部５ａの同軸度を向上させることができる。その結果、図７において説明したようなロータの揺動が低減するため、モータの発生トルクの性能ばらつきを低減できる。なお、ロータの同軸度は、従来方式に比べて、本実施形態の方式では、約１／４まで低減することができた。
【００２７】
【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におけるロータの同軸度の寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関用モータ流量制御弁の全体構成を示す断面図である。
【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に用いる内輪基準固定方式により製造されたロータの正面図である。
【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に用いる内輪基準固定方式により製造されたロータの横断面図である。
【図４】従来の内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる外輪基準固定方式により製造されたロータの正面図である。
【図５】従来の内燃機関用モータ式流量制御弁に用いる外輪基準固定方式により製造されたロータの横断面図である。
【図６】従来の外輪基準固定方式とその問題点の模式的な説明図である。
【図７】従来方式による問題点の説明図である。
【図８】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用いる内輪基準固定方式のロータの模式的な説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…ボビン
２ａ，２ｂ…コイル
３…ステータ
４…ステータ
５…マグネットホルダ
６…アッパープレート
７…ターミナル
８…外装
９…マグネット
１０…ボールベアリング
１０ａ…外輪
１０ｂ…ボール
１０ｃ…内輪
１１…ウエーブワッシャ
１２，１４…ベアリングガイド
１３…バルブシャフト
１５…ロータ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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