(57)【要約】    【課題】  従来より高速で開閉動作が可能な弁装置を提供する。    【解決手段】  弁装置は、流体通路１内に設けられる弁体２と、弁体２を回動可能に軸支する弁軸３と、対向する位置に設けられ、それぞれコアを有する一対の電磁石４，５と、電磁石４，５により吸引可能なアーマチュア６と、電磁石４，５に通電しない場合に、アーマチュア６が電磁石４，５の間に位置するように付勢するスプリング７，８と、アーマチュア６に固定され、アーマチュア６とともに移動可能な駆動軸９と、駆動軸９の動きを、弁軸３の回転方向の動きに変換して伝達する動力伝達機構１０を備えている。電磁石４，５でアーマチュア６を吸引することにより、駆動軸９が軸方向に移動し、弁体２が回動する。これにより流体通路１が開閉される。【選択図】  図１
2007278357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路と、
前記流体通路内に設けられ、流体の流れを制御可能に設けられた弁体と、
前記弁体を回動可能に軸支する弁軸と、
対向する位置に設けられ、それぞれコアを有する一対の電磁石と、
前記一対の電磁石により吸引可能なアーマチュアと、
前記一対の電磁石に通電しないときに、前記アーマチュアを前記一対の電磁石の間に位置するように付勢する付勢手段と、
前記アーマチュアに固定され、前記アーマチュアとともに移動可能な駆動軸と、
前記駆動軸と、前記弁軸との間に設けられた動力伝達手段とを有し、該動力伝達手段は前記駆動軸の動きを前記弁軸の回転方向の動きに変換することを特徴とする弁装置。
【請求項２】
前記アーマチュアが一方の前記電磁石に吸引された状態から、他方の前記電磁石に吸引された状態に変位する際に、前記弁体が少なくとも１８０度回転することを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
前記駆動軸は、前記一対の電磁石のコアを貫通することを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路内の流体の流れを制御する弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の吸気通路を開閉するボールバルブが示されている。このボールバルブは、アクチュエータによって回転駆動される弁軸と、該弁軸に固定された弁体とを有しが、弁軸を回転駆動することによって弁体が吸気通路を開閉するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の吸気通路を開閉する弁は、機関が高速で回転しているときおいても所期の機能を発揮させるためには、高速で開閉動作をする必要がある。ところが、上記特許文献１に示されたボールバルブは、弁軸が９０度の回転角で往復動作することにより、吸気通路の開閉を行うものであるため、ステップモータ等のアクチュエータの反転動作が必要となり、応答速度に限界があった。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、より高速で開閉動作が可能な弁装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、流体通路（１）と、前記流体通路（１）内に設けられ、流体の流れを制御可能に設けられた弁体（２）と、前記弁体（２）を回動可能に軸支する弁軸（３）と、対向する位置に設けられ、それぞれコアを有する一対の電磁石（４，５）と、前記一対の電磁石（４，５）により吸引可能なアーマチュア（６）と、前記一対の電磁石（４，５）に通電しないときに、前記アーマチュア（６）を前記一対の電磁石（４，５）の間に位置するように付勢する付勢手段（７，８）と、前記アーマチュア（６）に固定され、前記アーマチュア（６）とともに移動可能な駆動軸（９）と、前記駆動軸（９）と、前記弁軸（３）との間に設けられた動力伝達手段（１０）とを有し、該動力伝達手段（１０）は前記駆動軸（９）の動きを前記弁軸（３）の回転方向の動きに変換することを特徴とする弁装置を提供する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の弁装置において、前記アーマチュア（６）が一方の前記電磁石に吸引された状態から、他方の前記電磁石に吸引された状態に変位する際に、前記弁体（２）が少なくとも１８０度回転することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の弁装置において、前記駆動軸（９）は、前記一対の電磁石のコア（４ａ，５ａ）を貫通することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、一方の電磁石に通電することにより、アーマチュアを該一方の電磁石に吸引した状態から、該一方の電磁石の通電を停止するとともに他方の電磁石への通電を開始することにより、アーマチュアが他方の電磁石へ吸引される。これにより、アーマチュアに固定された駆動軸が移動し、この駆動軸の動きが動力伝達手段により弁軸の回転方向の動きに変換されて伝達される。したがって、弁体が弁軸とともに回動し、流体通路を開閉する。弁軸の回転角度は、動力伝達手段の伝達特性及び駆動軸の移動距離を適切に設定することにより、任意に設定することが可能であり、また駆動軸は電磁石の吸引作用によって高速で移動するので、弁体を高速で回動させ、流体通路を高速で開閉することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、駆動軸の移動に伴って弁体が少なくとも１８０回転するので、閉弁状態から開弁状態へ移行し、直ちに閉弁状態へ移行する動作を反転動作を伴わずに行うことができる。したがって、従来の装置に比較してより高速な開閉動作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる弁装置の構成及び動作を説明するための図である。同図（ａ）及び（ｃ）は、弁装置の閉弁状態を示し、同図（ｂ）は弁装置の開弁状態を示す。
【００１２】
この弁装置は、流体が流れる流体通路１と、流体通路１内に設けられ、流体の流れを制御可能に設けられた弁体２と、弁体２を回動可能に軸支する弁軸３と、第１及び第２の電磁石４，５と、第１及び第２の電磁石４，５により吸引可能な吸引可能なアーマチュア６と、アーマチュア６に固定された駆動軸９と、第１及び第２のスプリング７，８と、駆動軸９の動きを弁軸３に伝達する動力伝達機構１０とを備えている。図１の上部には、弁装置を上から見たときの流体通路１の断面、及び弁体２が示されている。
【００１３】
第１及び第２の電磁石４，５は、互いに対向する位置に設けられ、それぞれコア４ａ，５ａと、コイル４ｂ，５ｂを有する。第１及び第２のスプリング７，８は、電磁石４，５に通電しないときに、前記アーマチュア６が電磁石４，５の中間の中立位置に位置するように設けられている。すなわち、第１のスプリング７は、アーマチュア６を図の右方向に付勢する一方、第２のスプリング８はアーマチュア６を図の左方向に付勢するように配置されている。また、駆動軸９は、電磁石４，５のコア４ａ，５ａを貫通するように配置されている。
【００１４】
動力伝達機構１０は、具体的には図２に示すように、駆動軸９に固定されたラック１１と、このラック１１に噛合するピニオン１２により構成される。ピニオン１２は弁軸３に固定されている。ラック１１が図の左右方向に移動すると、ピニオン１２が回動し、弁軸３が回動する。
【００１５】
電磁石４，５に通電していないときは、図１（ｂ）に示すように、アーマチュア６はスプリング７，８の付勢力が釣り合う中立位置に位置し、弁体２は開弁位置に位置する。第２の電磁石５に通電すると、同図（ａ）に示すように、アーマチュア６は第２の電磁石５に吸引され、弁体２は閉弁位置に位置する。この状態から先ず第２の電磁石５の通電を停止し、その後第２の電磁石４に通電すると、アーマチュア６は中立位置を通過して、第２の電磁石４に吸引された状態となる。このとき弁体２は、１８０度回動し、閉弁位置から開弁位置となり再び閉弁位置となる。
【００１６】
このように本実施形態の弁装置では、弁の開閉動作が電磁石４，５の吸引動作により行われるので、高速動作が可能となる。また、弁体２が１８０度回動できるように構成したので、アクチュエータの反転動作を伴わずに開閉動作を行うことができる。
【００１７】
図３は、反転動作する従来の弁装置の作動特性（破線Ｌ１）と、本実施形態の弁装置の作動特性（実線Ｌ２）とを示すタイムチャートである。全閉位置から全開位置への移動及びその逆の移動に要する時間ｔが同一である例が示されている。
【００１８】
従来の弁装置では、装置を構成する振動系の振動周期ＴＳ１（＝２Ｔ）の１周期で開閉動作が行われるのに対し、本実施形態の弁装置では、振動周期ＴＳ２（＝４Ｔ）の半周期で開閉動作が行われる。
振動周期ＴＳは、可動部品の重量をｍ、スプリングのばね定数をｋとすると、下記式（１）で表される算出される。
【数１】
2007278357.tif 000003
【００１９】
したがって、本実施形態では、ｍ／ｋは従来の装置に比べて４倍まで許容され、必要な開閉動作速度を得るための要件を大幅に緩和することができる。すなわち、ばね定数ｋをより小さくし、重量ｍをより重くすることができるので、設計自由度を高め、耐久性を向上させることができる。またばね定数を小さくすることにより、電磁石の保持力を低減することができ、電磁石の省電力化及び小型化を図ることができる。
【００２０】
なお上述した実施形態では、弁体２が１８０度回動可能な弁装置を示したが、弁体２が１８０度以上回動可能となるように弁装置を構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる弁装置の構成及び動作を説明するための図である。
【図２】図１に示す動力伝達機構の構成を示す図である。
【図３】弁動作特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  流体通路
２  弁体
３  弁軸
４，５  電磁石
６  アーマチュア
７，８  スプリング
９  駆動軸
１０  動力伝達機構（動力伝達手段）
【図１】
2007278357.tif 000004
【図２】
2007278357.tif 000005
【図３】
2007278357.tif 000006