(57)【要約】【課題】  小型化が可能な電磁駆動弁を提供する。【解決手段】  電磁駆動弁１０は、弁軸としてのステム１２を有し、ステム１２が延びる方向に沿って往復する駆動弁１４と、ステム１２に揺動自在に連結された一方端２２，３２と、ディスクベース５１に揺動自在に支持された他方端２３，３３とを有し、互いに距離を隔てて設けられた第１および第２の揺動部材としてのロアディスク２１，アッパディスク３１と、開閉兼用コイル６２を有し、ロアディスク２１およびアッパディスク３１との間に配置される電磁石６０と、駆動弁１４、ロアディスク２１およびアッパディスク３１の少なくとも１つの位置を検出する検出部としての検出コイル５０１とを備える。開閉兼用コイル６２に電流が流れることによって、ロアディスク２１およびアッパディスク３１に電磁力が作用する。検出コイル５０１が検出した駆動弁１４の位置に応じて、開閉兼用コイル６２に流れる電流量が決められる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁であって、
弁軸を有し、前記弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、
前記弁軸に揺動自在に連結された一方端と、ベース部材に揺動自在に支持された他方端とを有し、互いに距離を隔てて設けられた第１および第２の揺動部材と、
コイルを有し、前記第１の揺動部材と前記第２の揺動部材との間に配置される電磁石と、
前記駆動弁ならびに前記第１および第２の揺動部材の少なくとも１つの位置を検出する検出部とを備え、
前記コイルに電流が流れることによって前記第１および第２の揺動部材に前記電磁力が作用し、
前記検出部が検出した前記駆動弁の位置に応じて前記コイルに流れる電流量が決められる、電磁駆動弁。
【請求項２】
前記駆動弁の一部の断面積が連続的に変化しており、その断面積が変化した部分の位置に基づいて前記検出部が前記駆動弁の位置を検出する、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項３】
前記検出部は基準軸からの前記駆動弁のずれを検出する、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項４】
前記駆動弁の上端部に前記検出部が配置される、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【請求項５】
前記電磁石に引き寄せられた状態で前記コイルに流す電流の向きを逆転させると、前記電磁石に引き寄せられていた前記第１および第２の揺動部材のいずれか一方に、前記電磁石から離脱する方向に電磁力が作用するように構成されている、請求項１に記載の電磁駆動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には電磁駆動弁に関し、より特定的には、内燃機関に用いられる回転駆動式の電磁駆動弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁駆動弁は、たとえば特開２０００−１３０１２３号公報（特許文献１）、特開２０００−１３０１２４号公報（特許文献２）に開示されている。また、移動体における変位検出装置が、実開昭６３−１２６８１７号公報（特許文献３）に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１３０１２３号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０１２４号公報
【特許文献３】実開昭６３−１２６８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、アーマチャーシャフトのテーパ部の周囲にリング式センサを設置し、アーマチャーの移動速度および位置を検出し、フィードバック制御を行なう技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、電磁アクチュエータの駆動軸の変位を検出する変位センサが開示されており、渦電流変位センサを駆動軸の支持部材に取付ける構造が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、変位を検出する面にテーパ面を形成することが開示されている。
【０００６】
従来の電磁駆動弁の分野においては、電磁駆動弁の変位を測定するための検出部を設けると、これにより電磁駆動弁が大型化するという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化が可能な電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った電磁駆動弁は電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁であって、弁軸を有し、弁軸が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁と、弁軸に揺動自在に連結された一方端と、ベース部材に揺動自在に連結された他方端とを有し、互いに間隔を隔てて設けられた第１および第２の揺動部材と、コイルを有し、第１の揺動部材と第２の揺動部材との間に配置される電磁石と、駆動弁ならびに第１および第２の揺動部材の少なくとも１つの位置を検出する検出部とを備える。コイルに電流が流れることによって第１および第２の揺動部材に電磁力が作用し、検出部が検出した駆動弁の位置に応じてコイルに流れる電流量が決められる。
【０００９】
このように構成された電磁駆動弁では、駆動弁ならびに第１および第２の揺動部材の少なくとも１つの位置を検出する検出部が設けられる。そのため、駆動弁と電磁石とが直列に並び、その駆動弁の位置を検出する従来の装置に比べて小型化が可能となる。
【００１０】
より好ましくは、駆動弁の一部の断面積が連続的に変化しており、その断面積が変化した部分の位置に基づいて検出部が駆動弁の位置を検出する。この場合、断面積が変化した部分の位置を検出部が検出するため、検出部により、より確実に駆動弁の位置を検出することができる。
【００１１】
好ましくは、検出部は基準軸からの駆動弁のずれを検出する。この場合、ずれに応じて駆動弁を修正することができる。
【００１２】
好ましくは、駆動弁の上端部に検出部が配置される。
【００１３】
好ましくは、電磁石に引き寄せられた状態でコイルに流す電流の向きを逆転させると、電磁石に引き寄せられていた第１および第２の揺動部材のいずれか一方に、電磁石から離脱する方向に電磁力が作用するように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に従えば、小型化が可能な電磁駆動弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁を示す断面図である。この実施の形態における電磁駆動弁は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の機関バルブ（吸気弁または排気弁）を構成している。本発明では、電磁駆動弁が吸気弁を構成している場合について説明を行なうが、排気弁を構成する場合であっても、同様の構造を備える。
【００１７】
図１を参照して、電磁駆動弁１０は、回転駆動式の電磁駆動弁であり、その運動機構に平行リンク機構が採用されている。電磁駆動弁１０は一方向に延びるステム１２を有する駆動弁１４と、ステム１２の異なる位置に連結され、作用された電磁力および弾性力によって揺動するロアディスク２１およびアッパディスク３１と、その電磁力を発生する開閉兼用電磁石６０（以下、単に電磁石６０とも呼ぶ）と、その弾性力を有するロアスプリング２６およびアッパスプリング３６とを備える。駆動弁１４は、ロアディスク２１およびアッパディスク３１の揺動運動を受けて、ステム１２が延びる方向（矢印１０３に示す方向）に往復運動をする。
【００１８】
駆動弁１４は、吸気ポート１７が形成されたシリンダヘッド４１に搭載されている。シリンダヘッド４１の吸気ポート１７から図示しない燃焼室に連通する位置には、バルブシート４２が設けられている。駆動弁１４は、さらに、ステム１２の先端に形成された傘部１３を有する。駆動弁１４の往復運動に伴って、傘部１３がバルブシート４２に密着したり、バルブシート４２から離脱することによって、吸気ポート１７の開閉が行なわれる。つまり、ステム１２が上昇することによって駆動弁１４が閉弁位置へと位置決めされ、ステム１２が下降することによって、駆動弁１４が開弁位置へと位置決めされる。
【００１９】
ステム１２は、傘部１３から連続する下部ステム１２ｍと、下部ステム１２ｍに接続された上部ステム１２ｎとから構成されている。下部ステム１２ｍと上部ステム１２ｎとの間にラッシュアジャスタを設けてもよい。上部ステム１２ｎには、その外周面から突出する連結ピン１２ｐ，１２ｑが互いに離れた位置に設けられている。
【００２０】
シリンダヘッド４１には、下部ステム１２ｍを軸方向に摺動可能なように案内するバルブガイド４３が設けられており、バルブガイド４３から離れた位置には、上部ステム１２ｎを軸方向に摺動可能なように案内するステムガイド４５が設けられている。バルブガイド４３およびステムガイド４５は、ステム１２との高速摺動に耐えられるように、たとえば、ステンレスなどの金属材料から形成されている。
【００２１】
シリンダヘッド４１上にはディスクベース５１が配置される。ディスクベース５１は、ロアディスク２１およびアッパディスク３１を保持し、かつ電磁石６０を位置決めする作用を有する。ディスクベース５１には、ロアディスク２１およびアッパディスク３１が回動可能に固定される。ロアディスク２１およびアッパディスク３１の一方端２２，３２が連結ピン１２ｐ，１２ｑと接続され、他方端２３，３３がロアスプリング２６およびアッパスプリング３６を介して支点３５に取付けられる。ロアディスク２１とアッパディスク３１の間には電磁石６０が配置される。電磁石６０は、コア体としての開閉兼用コア６１と、その開閉兼用コア６１に巻かれた開閉兼用コイル６２とにより構成される。開閉兼用コイル６２に電流が流されることにより磁界が生じ、この磁力によりロアディスク２１およびアッパディスク３１を駆動させる。ロアディスク２１は表面２１ａ，２１ｂを有し、表面２１ｂに向かい合うように開弁用永久磁石５５が配置される。開弁用永久磁石５５は表面２１ｂに向かい合う吸着面５５ａを有する。アッパディスク３１の表面３１ｂに向かい合うように閉弁用永久磁石５６がディスクベース５１に配置される。閉弁用永久磁石５６の吸着面５６ａが表面３１ｂに向かい合う。開弁時には、開弁用永久磁石５５とロアディスク２１が接触し、閉弁時には閉弁用永久磁石５６とアッパディスク３１とが接触する。
【００２２】
駆動弁１４およびステム１２の位置を検出するための検出コイル５０１がディスクベース５１に設けられる。検出コイル５０１はステム１２のうち断面積が連続的に変化するテーパ部５１１の位置を検出することで、ステム１２がどの位置にあるかを検出する。なお、この実施の形態では検出コイル５０１をディスクベース５１に設けているが、シリンダヘッド４１に検出コイル５０１を設けることも可能である。検出コイル５０１はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０２に接続される。ＥＣＵ５０２は、検出コイル５０１から送られた信号をもとに、ステム１２の位置を決定する。この位置情報がＥＤＵ（エンジン駆動ユニット）５０３に送られ、ＥＤＵ５０３は開閉兼用コイル６２に流す電流を決定し、所定の電流を開閉兼用コイル６２に流す。
【００２３】
この実施の形態では、２枚のフラップとしてのロアディスク２１，アッパディスク３１を結合するステム１２にテーパ状の断面積が変化する部分（テーパ部５１１）を設けている。検出コイル５０１をテーパ部５１１の横に配置する。ステム１２は角柱で構成し、検出コイル５０１に対向する部分に直線のテーパ部５１１を設ける。テーパ部５１１のみ、ステム本体よりも体格を大きくしてもよい。大きくした場合に、センサ感度をさらに向上させることができる。
【００２４】
検出コイル５０１とテーパ部５１１との距離は検出の感度を上げるために近いほうが好ましいため、ステム１２の加工前の外径（テーパをつける前の形状）と比べて５０μｍ以内とすることが好ましい。すなわち、テーパ部５１１とステム１２との外径の差は５０μｍ以下であることが好ましい。なお、テーパ部５１１および検出コイル５０１をステムガイド４５に設けてもよい。
【００２５】
図２は、ステムを詳細に示す斜視図である。図２を参照して、上部ステム１２ｎは角柱形状であり、その一部分が削られてノッチ形状とすることによりテーパ部５１１が設けられている。テーパ部５１１は直線状に形成されている。テーパ部５１１の長さはＬであり、連続的に変化する厚みｔを有する。検出コイル５０１は非接触方式でテーパ部５１１の側面積を測定し、この面積に応じて上部ステム１２ｎの位置を検出する。
【００２６】
図３は、テーパ部の長さと厚みとの関係を示すグラフである。図３を参照して、上部ステム１２ｎの長さｘが０からＬの範囲がテーパ部であり、この部分では厚みｔが連続的に変化している。なお、テーパ部の厚みは連続的に変化していれば、直線状に変化している必要はない。すなわち、図３で示すように、一次関数的にテーパ部の厚みが増加する場合だけでなく、下に凸の曲線または上に凸の曲線となるようにテーパ部の厚みが変化してもよい。
【００２７】
図４は、アッパディスクのなす角度を示す側面図である。図４を参照して、アッパディスク１１は中立位置から角度θの位置まで揺動（回動）することが可能である。アッパディスク３１が角度θだけ回動した場合に、上部ステム１２ｎの変位はｘとなる。このとき、角度θは以下の式で表わされる。
【００２８】
θ＝ｔａｎ-1（ｘ／Ａ）
図１の検出コイル５０１は上部ステム１２ｎのリフト量ｘ（図４参照）を検出し、このデータをＥＣＵ５０２に送る。ＥＣＵ５０２は上式より角度θを算出し、この角度情報をもとにＥＤＵ５０３が開閉兼用コイル６２に電流を流す。
【００２９】
図５は図１中のロアディスク（アッパディスク）を示す斜視図である。図１および図５を参照して、ロアディスク２１は、一方端２２と他方端２３とを有し、一方端２２から他方端２３に向けて、ステム１２に交差する方向に延びている。ロアディスク２１は、一方端２２を含む位置において、矩形形状の表面２１ａ，２１ｂを有する平板状に形成されている。ロアディスク２１は、他方端２３に位置して、孔２７が形成された中空円筒状に形成されている。ロアディスク２１には、一方端２２側に位置して、切欠き部２８が形成されており、その切欠き部２８の互いに向かい合う壁面には、長孔２４が形成されている。
【００３０】
アッパディスク３１は、ロアディスク２１と同様の構成を備え、ロアディスク２１の一方端２２、他方端２３、表面２１ａ、表面２１ｂ、切欠き部２８および長孔２４に対応して、一方端３２、他方端３３、表面３１ｂ、表面３１ａ、孔３７、切欠き部３８および長孔３４が形成されている。ロアディスク２１およびアッパディスク３１は、軟磁性材料から構成されている。
【００３１】
ロアディスク２１の一方端２２は、孔２７に連結ピン１２ｐが挿通されることによって、上部ステム１２ｎに対して揺動自在に連結されている。アッパディスク３１の一方端３２は、孔３７に連結ピン１２ｑが挿通されることによって、上部ステム１２ｎに対して揺動自在に連結されている。シリンダヘッド４１の頂面上には、ステム１２と平行に延びるディスクベース５１が設けられている。ロアディスク２１の他方端はディスクベース５１の支点２５を中心に揺動自在に支持されており、アッパディスク３１の他方端３３は、ディスクベース５１の支点３５を中心に揺動自在に支持されている。このような構成により、ロアディスク２１およびアッパディスク３１を支点２５，３５をそれぞれ中心に揺動させることによって、駆動弁１４を往復運動させることができる。
【００３２】
他方端２３，３３には、ロアスプリング２６およびアッパスプリング３６がそれぞれ設けられている。ロアスプリング２６により、ロアディスク２１へは、支点２５を中心に時計回りの方向に付勢する弾性力が加えられている。アッパスプリング３６により、アッパディスク３１には、支点３５を中心に反時計回りの方向に付勢する弾性力が与えられている。後に説明する電磁石６０による電磁力が加わっていない状態（中立状態）で、ロアディスク２１およびアッパディスク３１は、ロアスプリング２６およびアッパスプリング３６によって、開弁側の変位端と閉弁側の変位端との中間位置に位置決めされている。
【００３３】
図６は、図１中の電磁石を示す斜視図である。図１および図６を参照して、ディスクベース５１には、ロアディスク２１とアッパディスク３１との間に位置するように電磁石６０が設けられている。電磁石６０は、開閉兼用コイル６２と、磁性材料から形成され、アッパディスク３１の表面３１ａおよびロアディスク２１の表面２１ａにそれぞれ向かい合う吸着面６１ａ，６１ｂを有する開閉兼用コア６１とから構成されている。開閉兼用コア６１は、ロアディスク２１またはアッパディスク３１の一方端から他方端に向かう方向に延びる軸部６１ｐを有する。開閉兼用コイル６２は、軸部６１ｐのまわりを旋回するように設けられており、モノコイルから構成されている。
【００３４】
ディスクベース５１には、さらに、開弁用永久磁石５５と、電磁石６０とを挟んで開弁用永久磁石５５の反対側に位置する閉弁用永久磁石５６とが設けられている。開弁用永久磁石５５は、ロアディスク２１の表面２１ｂに向かい合う吸着面５５ａを有する。吸着面５５ａと電磁石６０の吸着面６１ｂとの間には、ロアディスク２１が揺動する空間７２が規定されている。また、閉弁用永久磁石５６は、アッパディスク３１の表面３１ｂに向かい合う吸着面５６ａを有する。吸着面５６ａと電磁石６０の吸着面６１ａとの間には、アッパディスク３１が揺動する空間７１が規定されている。
【００３５】
図７は、開弁側の変位端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。図８は、中間位置にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。図９は、閉弁側の変位端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。これらの図を用いて、電磁駆動弁１０の動作について説明を行なう。
【００３６】
図７を参照して、駆動弁１４が開弁位置にある場合、開閉兼用コイル６２には、開閉兼用コア６１の軸部６１ｐのまわりで矢印１１１に示す方向に流れる電流が供給されている。これにより、開閉兼用コア６１に矢印１１２で示す方向に磁束が流れ、アッパディスク３１を電磁石６０の吸着面６１ａに引き寄せる電磁力が発生する。一方、ロアディスク２１は、開弁用永久磁石５５によって、吸着面５５ａに引き寄せられている。その結果、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、支点２５まわりに配置されたロアスプリング２６の弾性力に抗して、図４で示す開弁側の変位端に保持されている。
【００３７】
図８を参照して、開閉兼用コイル６２への電流の供給を停止すると、電磁石６０に発生していた電磁力が消滅する。これにより、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、ロアスプリング２６の弾性力によって、吸着面６１ａ，５５ａからそれぞれ離脱し、中間位置に向けて揺動し始める。ロアスプリング２６およびアッパスプリング３６による弾性力は、アッパディスク３１およびロアディスク２１を中間位置に保持しようとする。このため、中間位置を越えた位置では、アッパスプリング３６によってアッパディスク３１およびロアディスク２１に揺動方向と逆方向の力が作用する。しかし、アッパディスク３１およびロアディスク２１には、揺動する方向に沿って慣性力が作用しているため、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、中間位置を越えた位置まで揺動する。
【００３８】
図９を参照して、その中間位置を越えた位置において、再び開閉兼用コイル６２に矢印１１１で示す方向に電流を流す。これにより、開閉兼用コア６１に、矢印１３２で示す方向に磁束が流れ、ロアディスク２１を電磁石６０の吸着面６１ｂに引き寄せる電磁力が発生する。一方、アッパディスク３１は、閉弁用永久磁石５６によって、吸着面５６ａに引き寄せられる。
【００３９】
なお、電磁石６０で発生する電磁力によって、アッパディスク３１も電磁石６０の吸着面６１ａに引き寄せられる。しかし、電磁力は、互いの間隔が狭いロアディスク２１と電磁石６０との間でより大きく作用するため、アッパディスク３１およびロアディスク２１は、中間位置を越えた位置から図９で示す閉弁側の変位端へと揺動する。
【００４０】
以後、開閉兼用コイル６２への電流供給の開始と停止とを、以上に説明したタイミングで繰返す。このとき、アッパディスク３１およびロアディスク２１を開弁側および閉弁側の変位端の間で揺動させ、この揺動運動を介して駆動弁１４を往復運動させることができる。
【００４１】
この往復運動の間、図１で示す検出コイル５０１は、テーパ部５１１の位置、すなわち、ステム１２の位置を検出する。この検出した位置情報がＥＣＵ５０２に送られ、ＥＣＵ５０２は適切な情報をＥＤＵ５０３へ送る。その結果ＥＤＵ５０３は必要な電流を開閉兼用コイル６２に流す。これにより確実に開閉兼用コイル６２に必要な電流量を供給することが可能となる。
【００４２】
このように構成された、実施の形態１に従った電磁駆動弁１０は、電磁力と弾性力との協働により作動する電磁駆動弁であって、弁軸としてのステム１２を有し、ステム１２が延びる方向に沿って往復運動する駆動弁１４と、ステム１２に揺動自在に連結された一方端２２，３２と、ベース部材としてのディスクベース５１に揺動自在に支持された他方端２３，３３とを有し、互いに距離を隔てて設けられた第１および第２の揺動部材としてのロアディスク２１およびアッパディスク３１と、開閉兼用コイル６２を有し、ロアディスク２１とアッパディスク３１との間に配置される電磁石６０と、駆動弁１４ならびにロアディスク２１およびアッパディスク３１の少なくとも１つの位置を検出する検出部としての検出コイル５０１とを備える。開閉兼用コイル６２に電流が流れることによって、ロアディスク２１およびアッパディスク３１に電磁力が作用する。検出コイル５０１が検出した駆動弁１４の位置に応じて、開閉兼用コイル６２に流れる電流量が決定される。駆動弁１４の一部のテーパ部５１１では、断面積が連続的に変化しており、そのテーパ部５１１の位置に基づいて検出コイル５０１が駆動弁１４の位置を検出する。
【００４３】
このように構成された実施の形態１に従った電磁駆動弁１０では、検出コイル５０１によりステム１２の位置を検出しているため、電磁駆動弁１０の全高を低くできる。さらに、ステム１２横に検出コイル５０１を設けているため、組付け性、調整性、メンテナンス性（交換性）に優れている。また、非接触式変位センサでは簡素で最もよく用いられるギャップセンサを用いることができ、コスト、対ノイズ性能、対環境性能、耐久性などを向上させることができる。
【００４４】
さらに、電磁石６０の真横にリフトセンサとしての検出コイル５０１を配置できるため、電磁石６０から漏れる磁束の影響を受けにくく、リフト検出誤差（ノイズ）が小さくなり、その結果、電磁駆動弁（アクチュエータ）の通電時間の制御が向上する。その結果作動安定性が向上し、着座速度が低減し、低消費電力化を図ることができる。
【００４５】
（実施の形態２）
図１０は、この発明の実施の形態２に従った上部ステムの斜視図である。図１０を参照して、この発明の実施の形態２に従った上部ステム１２ｎでは、本体が円柱形状に構成される。このテーパ部５１２には、図１で示す検出コイル５０１が向かい合う。テーパ部５１２の半径をｒとし、テーパ部の最も細い位置からテーパ部各部分の距離をｘとすると、半径ｒは以下の式で表わされる。
【００４６】
ｒ＝｛（ａｘ＋ｂ）／π｝1/2
ここで、上述のａおよびｂは、センサの出力特性と上部ステム１２ｎの剛性とから決定する。テーパ部５１２の長さＬは、以下の値以上とする。
【００４７】
（上部ステム１２ｎのストローク＋２×検出コイル５０１の直径）
図１１は図１０で示すテーパ部の長さと断面積との関係を示すグラフである。図１２は、図１０のテーパ部の長さと半径との関係を示すグラフである。図１１および図１２を参照して、テーパ部の断面積はテーパ部の一方端から他方端に向かうにつれてリニアに増加する。すなわち、センサ出力の直線性が改善し、その結果、電磁駆動弁１０の通電制御の精度が向上するという効果がある。
【００４８】
（実施の形態３）
図１３は、この発明の実施の形態３に従った電磁駆動弁の平面図である。図１３を参照して、この発明の実施の形態３に従った電磁駆動弁１０では、１対の検出コイル５０１を設けることにより、ステム１２の軸ずれを求めている点で、実施の形態１に従った電磁駆動弁とは異なる。具体的には、駆動弁の中心軸としての基準軸１４ｃと、ステム１２との中心軸とのずれを２つの検出コイル５０１およびこれらの検出コイル５０１に接続されたセンスアンプ５１５を用いて測定する。センスアンプ５１５には、加算器５１５ａが設けられ、加算器５１５ａはＥＣＵ５０２に接続されている。図１３では、ステム１２は矢印５１３で示す方向にずれている。検出コイル５０１はステム１２に対向するように配置される。対向する検出コイル５０１の出力を加算器５１５ａが加算し、最終出力とする。対向する検出コイル５０１のペアは２組以上あってもよく、その場合でも、それぞれの加算後の出力をさらに加算したものを最終出力とする。
【００４９】
実施の形態３に従った電磁駆動弁１０は基準軸１４ｃからの駆動弁の一部である弁軸としてのステム１２のずれを検出している。
【００５０】
このように構成された、実施の形態３に従った電磁駆動弁１０では、傾きなどによるステムの軸ずれがあっても正確な出力が得られる。
【００５１】
また、検出コイルが増加するためＳ／Ｎ比が向上し、その結果、電磁駆動弁１０の通電制御の精度が向上する。これにより、作動の安定性が向上し、着座速度が低減し、消費電力を低減することができる。
【００５２】
（実施の形態４）
図１４は、この発明の実施の形態４に従った電磁駆動弁の平面図である。図１４を参照して、この発明の実施の形態４に従った電磁駆動弁１０では、対向する検出コイル５０１のコイル出力の差分を出力する減算器５１５ｂを設けている点で、実施の形態３に従った電磁駆動弁１０とは異なる。減算器５１５ｂは２つの検出コイル５０１の検出データの差を求め、その値をＥＣＵ５０２に伝える。この差分信号に基づき、ＥＣＵ５０２により、ステム１２の検出コイル５０１に対する偏心量を演算し、検出コイル５０１の位置を考慮してステム１２の傾き角度θを計算する。
【００５３】
図１５は、傾きを説明するためのステムの側面図である。傾き角度θから軸受であるステムガイド４５に加わる抗力Ｒを、ステムガイド４５の端部のモーメントの釣り合いから求めた近似式により演算する。これにより、軸受にかかる摺動抵抗Ｆを計算する。なお、傾き角度θ、振れ量ｚ、抗力Ｒおよび摺動抵抗Ｆは以下の式に基づき算出する。
【００５４】
【数１】
2006057715.tif 000003
【００５５】
このようにして求めた摺動抵抗を電磁駆動弁１０の通電制御に使うモデル式に反映させることで制御の精度を大幅に向上させることができる。
【００５６】
なお、式中の軸ずれｙ、軸受間距離Ｌｋ、上軸受からステム端部までの距離Ｌｕｐ、上ばね荷重Ｐｕｓｐ、ステム径ｄ、振れ量ｚ、上ばねモーメントＭｕｓｐ、上ばね横力Ｈｕｓｐは、それぞれ図１５中で示されている。
【００５７】
このように構成された電磁駆動弁１０では、摺動抵抗をリアルタイムに測定することが可能となる。この摺動抵抗はリフト量によって変化する。そのため、電磁駆動弁の通電制御に使うモデル式の摺動抵抗部分に測定した摺動抵抗を反映させることで制御精度を大幅に向上でき、作動安定性の向上、着座速度の低減、低消費電力化を図ることができる。
【００５８】
（実施の形態５）
図１６は、この発明の実施の形態５に従った電磁駆動弁の模式図である。図１６を参照して、この発明の実施の形態５に従った電磁駆動弁１０では、検出コイル５０１がロアディスク２１およびアッパディスク３１に向かい合うように設けられている点で、実施の形態１に従った電磁駆動弁１０とは異なる。すなわち、検出コイル５０１は、ロアフラップとしてのロアディスク２１の下部およびアッパフラップとしてのアッパディスク３１の上部に設けられている。検出コイル５０１は、ともにディスクベース５１に配置される。ロアディスク２１およびアッパディスク３１そのものが稼働部の被検出部材となる。
【００５９】
図１７は検出コイルを詳細に示す図である。図１７を参照して、ロアディスク２１に非磁性体のスペーサ５３１を設け、このスペーサ５３１に接触するように磁性体のディスク５３２を設ける。非磁性体のスペーサ５３１を設けることで、ロアディスク２１とディスク５３２とを磁気遮蔽し、電磁石６０が発生させる磁束が検出コイル５０１に影響を与えることを防止する。これにより誤作動を未然に防ぐことができる。
【００６０】
検出コイル５０１はロアディスク２１のリフト量ｘを検出する。この検出したリフト量ｘをもとにアーマチャーディスクとしてのロアディスク２１およびアッパディスク３１の揺動角度θを算出する。算出に対しては、以下の式を用いる。
【００６１】
θ＝ｔａｎ-1（ｘ／Ｂ）
Ｂは支点２５から検出コイル５０１までの距離である。
【００６２】
このようにして求めた揺動時の角度θをもとに、開閉兼用コイル６２に流す電流制御を行なう。
【００６３】
なお、開弁用永久磁石５５および閉弁用永久磁石５６と、検出コイル５０１との関係は、図１６および図１７で示す位置と異なるように設定してもよい。すなわち、図１６および図１７では、支点２５，３５に対して、開弁用永久磁石５５および閉弁用永久磁石５６が遠い側に位置し、検出コイル５０１が近い側に位置しているが、検出コイル５０１が遠い側に位置し、開弁用永久磁石５５および閉弁用永久磁石５６が近い側に位置していてもよい。この場合、支点２５，３５から遠い位置にセンサとしての検出コイル５０１を配置するため、検出精度はより向上する。
【００６４】
このように構成された、実施の形態５に従った電磁駆動弁では、電磁駆動弁１０の真上または真下にリフトセンサを配置する必要がなく、電磁駆動弁１０の全高を低くすることができる。
【００６５】
また、アッパディスク３１に向かい合うように検出コイル５０１を配置するため、組付け性、調整性、メンテナンス性に優れる。なお、上述の実施の形態では、ロアディスク２１およびアッパディスク３１の両方の動きを検出するための検出コイル５０１を２つ用いたが、これに限られるものではなく、ロアディスク２１の動作を検出する検出コイルだけを設けてもよく、また、アッパディスク３１の動きだけを検出する検出コイルだけを設けてもよい。
【００６６】
さらに、ロアディスク２１およびアッパディスク３１そのものを検出部材とするために、組付け性に優れ、部品点数が少なくなるためコストを低く抑えることができる。
【００６７】
さらに、非接触式変位センサとして簡素でよく用いられるギャップセンサを用いることができ、コスト、対ノイズ性能、対環境性能、耐久性などに有利である。
【００６８】
さらに、ステム１２にテーパを設ける必要がないため、ステム１２の剛性を向上させることができ耐久性が向上する。また、テーパを設ける場合には、剛性が低下するため、これを補償するためにステム１２の体格が大きく重くなっていた。これに対して、本発明ではステム１２を軽量化することができ、稼働部材の重量を低減できるため、消費電力が低減し、エンジンの性能向上を図ることができる。
【００６９】
（実施の形態６）
図１８は、この発明の実施の形態６に従った電磁駆動弁の模式図である。図１８を参照して、この発明の実施の形態６に従った電磁駆動弁では、駆動弁１４の上端部１４ｅに向かい合うように検出コイル５０１が設けられている点で、実施の形態１に従った電磁駆動弁１０とは異なる。駆動弁１４の上端部１４ｅ、すなわち、上部ステム１２ｎの端部そのものが検出コイル５０１の被検出部材（コア）となる。検出コイル５０１は、リフト量ｘを検出し、このリフト量からロアディスク２１およびアッパディスク３１の角度θを求める。角度θの算出にあたっては、以下の式を用いる。
【００７０】
θ＝ｔａｎ-1（ｘ／Ａ）
Ａは、図４中のアッパディスク３１の長さＡと同一である。角度θをもとにＥＣＵ５０２はＥＤＵ５０３に対して信号を送る。この信号によりＥＤＵ５０３は開閉兼用コイル６２に流す電流を決定する。
【００７１】
このように構成された、実施の形態６に従った電磁駆動弁１０では、ステム１２そのものを検出部材とするため組付け性に優れ、部品点数が少なくなるためコストを低く抑えることができる。
【００７２】
また、コア部材を結合する必要がないため、結合部分（ねじ部）の長さがなくて済み、全高を低くすることができる。
【００７３】
また、本構造によりステム１２を軽量にでき、稼働部重量を低減できるため、低消費電力、エンジン性能向上を期待できる。
【００７４】
さらに、ステム１２により構成されるコア部の剛性を向上させることができるため、センサおよびアクチュエータアッシーの耐久性を向上させることができる。
【００７５】
また、検出コイル５０１の組付け性、調整性、メンテナンス性（交換性）に優れる。
【００７６】
さらに、電磁石６０から距離を隔ててセンサコイルにより構成される検出コイル５０１を配置できるため、電磁石６０から上下に漏れる磁束の影響が小さくなる。その結果、リフト検出誤差（ノイズ）が小さくなり、これにより電磁駆動弁１０の通電制御の精度が向上する。よって作動安定性が向上し、着座速度を低減させることができ、かつ消費電力を低減させることができる。
【００７７】
（実施の形態７）
図１９は、この発明の実施の形態７に従った電磁駆動弁の模式図である。図１９を参照して、この発明の実施の形態７に従った電磁駆動弁１０では、検出コイル５０１をステム１２の横に配置する。具体的には、ステム１２から分岐部分１４ｂを設け、この分岐部分のストロークを検出コイル５０１が検出する。
【００７８】
分岐部分１４ｂから支点３５までの距離はＣとする。分岐部分１４ｂそのものがセンサコアとなっていてもよい。検出コイル５０１が検出したステム１２のリフト量ｘからロアディスク２１およびアッパディスク３１の角度θを算出する。算出にあたっては、以下の式を用いる。
【００７９】
θ＝ｔａｎ-1（ｘ／Ｃ）
この揺動角のデータがＥＣＵ５０２に送られ、ＥＣＵは開閉兼用コイル６２に流す電流値を設定する。この電流値の値がＥＤＵ５０３に伝えられて、ＥＤＵ５０３から開閉兼用コイル６２へ電流が流される。
【００８０】
このように構成された実施の形態７に従った電磁駆動弁１０では、検出コイル５０１の組付け性、調整性、メンテナンス性（交換性）に優れる。
【００８１】
さらに、電磁駆動弁１０の真下または真上にリフトセンサを配置する必要がなく、電磁駆動弁１０の全高を低くすることができる。
【００８２】
電磁石６０の真横にリフトセンサとしての検出コイル５０１を配置できるため、電磁石６０から上下に漏れる磁束の影響を受けにくく、リフト検出誤差（ノイズ）が小さくなる。その結果、電磁駆動弁１０の通電制御の精度が向上する。これにより、作動安定性が向上し、着座速度が低減し、低消費電力化を図ることができる。
【００８３】
また、電磁石６０より距離を隔てて検出コイル５０１を配置できるため、電磁石６０から上下に漏れる磁束の影響が小さくて済み、リフト検出誤差（ノイズ）が小さくなる。
【００８４】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、開閉兼用コイル６２を構成するコイルとしては、モノコイルだけでなく、複数のコイルを用いることができる。すなわち、複数の磁気回路が構成されるように開閉兼用コイル６２を設けることが可能である。
【００８５】
また、検出コイル５０１で検出したデータはＥＣＵ５０２へ送られたが、これに限られるものではなく、他の演算装置に検出したデータが送られて、この演算装置で通電量が決定されてもよい。
【００８６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
この発明は車両に搭載される電磁駆動弁の分野で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の実施の形態１に従った電磁駆動弁を示す断面図である。
【図２】ステムを詳細に示す斜視図である。
【図３】テーパ部の長さと厚みとの関係を示すグラフである。
【図４】アッパディスクのなす角度を示す側面図である。
【図５】図１中のロアディスク（アッパディスク）を示す斜視図である。
【図６】図１中の電磁石を示す斜視図である。
【図７】開弁側の変位端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。
【図８】中間位置にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。
【図９】閉弁側の変位端にあるアッパディスクおよびロアディスクを示す模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に従った上部ステムの斜視図である。
【図１１】図１０で示すテーパ部の長さと断面積との関係を示すグラフである。
【図１２】図１０のテーパ部の長さと半径との関係を示すグラフである。
【図１３】この発明の実施の形態３に従った電磁駆動弁の平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に従った電磁駆動弁の平面図である。
【図１５】傾きを説明するためのステムの側面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５に従った電磁駆動弁を示す断面図である。
【図１７】検出コイルを詳細に示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態６に従った電磁駆動弁の断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態７に従った電磁駆動弁の模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  電磁駆動弁、１２  ステム、１２ｍ  下部ステム、１２ｎ  上部ステム、２１  ロアディスク、２２，３２  一方端、２３，３３  他方端、３１  アッパディスク、６０  磁石、６２  開閉兼用コイル、５０１  検出コイル。
【図１】
2006057715.tif 000004
【図２】
2006057715.tif 000005
【図３】
2006057715.tif 000006
【図４】
2006057715.tif 000007
【図５】
2006057715.tif 000008
【図６】
2006057715.tif 000009
【図７】
2006057715.tif 000010
【図８】
2006057715.tif 000011
【図９】
2006057715.tif 000012
【図１０】
2006057715.tif 000013
【図１１】
2006057715.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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