JP2000116095A - トルクモータおよびそれを用いたスロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 故障時に車両を所定の速度で退避走行させる
ことができるスロットル装置を提供する。 【解決手段】 トルクモータのコイル部は鉄心５１に主
コイル５２および副コイル５３を巻回して形成されてい
る。主コイル５２が断線したときなど、スロットルの制
御系が故障したと検出されたときには、主コイル５２へ
の通電は停止され、副コイル５３へ電流が供給される。
副コイル５３に通電したときにトルクモータ２０により
発生するトルクの大きさは、主コイル５２に通電したと
きに発生する最大トルクの２０〜３０％程度である。故
障時に運転者がアクセルを踏むと、スロットル弁１３の
開度は全開よりも小さく、全閉位置から所定角度開いた
開度となり、エンジンに所定量の空気を供給し続けるこ
とができるため、所定の速度で退避走行をすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御弁などに
用いられるトルクモータよびそれを用いたスロットル装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のような内燃機関のスロットル制
御をコンピュータにより行う電子制御システムでは、ア
クセルペダルの踏み込み量が電気信号に変換されて制御
装置に入力されると同時に、内燃機関の回転数および水
温等の運転条件および大気温度等の検出値も合わせて入
力され、これらの入力値に基づいて演算処理された結
果、最適なスロットルの開度が決定されて、トルクモー
タによりスロットルが開閉制御される。

【０００３】このような通常運転時の最適スロットル制
御の他に、車両を一定の速度で走行するクルーズコント
ロール、車両がスリップして操作性が失われそうになっ
たとき内燃機関の駆動力を落とすトラクションコントロ
ール等は、トルクモータによるスロットル開度の調整に
よりコントロールされる。

【０００４】このような電子制御システムを用いたスロ
ットル装置では、スロットルの開度をセンサで検知し制
御装置にフィードバックしている。スロットルが誤動作
した場合には燃料の供給をカットし、車両が暴走しない
ように安全設計されたものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなスロットル装置を用いた車両は、電子制御システ
ムの一部の回路が故障した場合でも、ある程度の速度で
安全な場所まで退避走行できることが望ましい。

【０００６】例えば特開平５−７１３６５号に開示され
るような従来のスロットル装置では、スロットルの制御
に異常が検出されるとモータによるスロットル弁の駆動
を停止し、アクセルレバー、中間レバーおよび連動レバ
ーの回転によりスロットル弁の開度を調整している。こ
の場合、スロットル弁の開度は小さく、低速でしか退避
走行ができないという問題があった。

【０００７】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は故障時にも所定角度の回転
を行うことのできるトルクモータを提供することにあ
る。本発明の別の目的は、故障時に車両を所定の速度で
退避走行させることができるスロットル装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１または
２記載のトルクモータによれば、芯部材に主巻線を巻回
した第１の駆動系と、芯部材に副巻線を巻回した第２の
駆動系とを有するコイル部を備える。そのため、第１の
駆動系が故障した場合でもトルクモータが作動可能であ
る。

【０００９】本発明の請求項３記載のトルクモータによ
れば、請求項１または２のいずれかに記載のトルクモー
タと、吸気通路を形成するスロットルボディと、スロッ
トルボディに支持され前記ロータと一体に回動自在なス
ロットル軸と、スロットル軸に固定され吸気通路の吸気
流量を制御するスロットル弁とを備える。そのため、第
１の駆動系が故障した場合でも、スロットル弁を駆動し
車両を所定の速度で退避走行させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるトルクモータ２０を用いた内燃機関のスロットル装
置１０を図１および図２に示す。スロットル装置１０
は、アクセル踏込量に応じてスロットル弁１３の開度を
調整するアクセルと機械的にリンクした機構をもたず、
トルクモータ２０によってのみスロットル弁１３の開度
を調整するものである。

【００１１】スロットル装置１０のスロットルボディ１
１はベアリング１５を介してスロットル軸１２を回転自
在に支持している。スロットル弁１３は円板状に形成さ
れており、スロットル軸１２にビス１４で固定されてい
る。スロットル弁１３がスロットル軸１２とともに回動
することにより、スロットルボディ１１の内壁により形
成された吸気通路の流路面積が調整され、吸気通路を通
過する吸気流量が制御される。

【００１２】スロットル軸１２の一方の端部に、図示し
ないスロットルレバーが圧入固定されており、スロット
ルレバーはスロットル軸１２とともに回動する。ストッ
パスクリュウ１８はスロットルレバーと当接することに
よりスロットル弁１３の全閉位置を規定している。スト
ッパスクリュウ１８のねじ込み量を変更することにより
スロットル弁１３の全閉位置を調整できる。

【００１３】ストッパスクリュウ１８よりもさらにスロ
ットル軸１２の端部側に、回転角センサ１９が取付けら
れている。回転角センサ１９はスロットル軸１２の回転
角、つまりスロットル弁１３の開度を検出して図示しな
いエンジンの制御装置であるＥＣＵに開度信号を送出す
る。

【００１４】スロットル軸１２の他方の端部に、スロッ
トル軸１２を回転駆動するトルクモータ２０が設けられ
ている。トルクモータ２０のロータ３０にスロットル軸
１２の他方の端部が固定されている。ロータ３０の径方
向外側にステータコア４０が配置されている。

【００１５】図１は、トルクモータ２０を示す図２のＡ
−Ａ線断面図である。ロータ３０は、トルクモータ２０
のスロットル軸１２に圧入固定したロータコア３２と、
ロータコア３２の外周面に配設された永久磁石３３、３
４とからなる。

【００１６】ロータコア３２は鉄などの磁性材料により
円筒状に形成されている。断面が円弧状に形成された各
永久磁石３３、３４は、放射状に着磁されロータコア３
２の外周に配置されている。永久磁石群３３と永久磁石
群３４とは、ロータコア３２に対し着磁方向を反対にし
て固定されている。これにより、ロータ３０にＮ、Ｓの
二極が形成される。永久磁石３３、３４は、ネオジム
系、サマリウム−コバルト系等の高い磁力を発生するい
わゆる希土類磁石である。永久磁石３３、３４はロータ
コア３２の外周面の突起３２ａにより位置決めされ、永
久磁石３３、３４の磁力により、あるいは接着して固定
されている。

【００１７】ロータ３０の外周には、鉄などの磁性材料
の金属により形成される円筒状のカバー３５が永久磁石
３３、３４を覆うように設けられている。これにより、
永久磁石３３、３４が破損したりロータコア３２から脱
落することを防止している。ステータコア４０は、磁性
体により形成されており、収容孔４０ａにロータ３０を
回動自在に収容している。

【００１８】コイル部５０は芯部材としての鉄心５１に
導線よりなる主巻線としての主コイル５２および副巻線
としての副コイル５３を巻回して形成されており、ステ
ータコア４０に圧入固定されている。コイル５２、５３
のピンホールで鉄心５１とコイル５２、５３とが短絡し
ないようにボビン５４をその間に設けてある。ステータ
コア４０、コイル部５０のまわりは樹脂ハウジング６０
で覆ってある。

【００１９】副コイル５３は、主コイル５２とほぼ同じ
巻回数で線径が主コイルの１０％〜４０％である。主コ
イル５２には図示しないＥＣＵからの指令によりバッテ
リから制御電流が供給される。コイル５２に通電するこ
とによりステータコア４０は励磁され、磁石群３３、３
４により生成されたロータ３０側の極が、通電により生
成されるステータコア４０側の極に吸引されることによ
り、ロータ３０を回動させるトルクが発生する。副コイ
ル５３は、主コイル５２が断線したときなど、スロット
ルの制御系が故障したと検出されたときにバッテリから
電流が供給される。コイル部５０は、主コイル５２に通
電したときに発生する磁力によりロータ３０を駆動する
第１の駆動系と、副コイル５３に通電したときに発生す
る磁力によりロータ３０を駆動する第２の駆動系とを有
する。

【００２０】副コイル５３に通電したときにトルクモー
タ２０により発生するトルクの大きさは、主コイル５２
に通電したときに発生する最大トルクの２０〜３０％程
度である。副コイル５３に主コイル５２とほぼ同じ線径
の導線を用い、主コイル５２よりも巻回数を少なくする
ことにより、副コイル５３に通電したときに発生するト
ルクを小さくしてもよい。

【００２１】次に、本実施例のスロットル装置１０の作
動について説明する。車両の正常走行モードにはＩＳＣ
（idle speed control) 、通常運転、クルーズコントロ
ール等がある。各モードにおけるスロットル弁１３の開
度は、アクセル踏込量、エンジン回転数等のエンジン運
転状態に基づいてＥＣＵで演算され、演算された開度に
応じた制御電流が主コイル５２に供給される。通常運転
時には、副コイル５３には通電されない。主コイル５２
に流す電流の方向によって、ロータ３０を正方向および
逆方向に回動させるトルクを発生させ、スロットル弁１
３を開方向および閉方向に回動させることができる。

【００２２】スロットル弁１３の開度は回転角センサ１
９により検出され、ＥＣＵにフィードバックされる。そ
してこの開度信号に基づいてＥＣＵから主コイル５２に
供給する制御電流が調整される。スロットル弁１３の開
度を検出することにより、ロータ３０に働くトルクが温
度変化等により変動することを防止し、スロットル弁１
３の開度を高精度に制御できる。

【００２３】主コイル５２が断線した場合など、ＥＣＵ
により指示する開度と回転角センサ１９により検出され
る開度とに所定値以上の差がある場合には、駆動回路の
故障とみなし、バッテリから主コイル５２への通電が停
止される。そして、運転者がアクセルを踏んだときに、
所定の電流が副コイル５３へ通電され、アクセルが踏ま
れないときは、通電されない。これにより、運転者がア
クセルを踏んだときには、スロットル弁１３の開度は全
開よりも小さく、全閉位置から所定角度開いた開度とな
り、エンジンに所定量の空気を供給し続けることができ
るため、所定の速度で退避走行をすることができる。主
コイルと副コイルに用いる導線の太さの比率、または巻
回数を変更することにより、故障時のスロットル開度を
決定することができる。

【００２４】上記の本発明の実施例では、ロータ３０の
各磁極を１つの永久磁石により構成したが、各磁極を複
数の永久磁石により構成することもできる。また、上記
の実施例では、放射状に着磁された円弧状の永久磁石を
用いたが、平行に着磁された平板状の永久磁石を用いる
こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるトルクモータを示す図
２のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】本発明の一実施例によるトルクモータを用いた
スロットル装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ スロットル装置 ２０ トルクモータ ３０ ロータ ３２ ロータコア ３３、３４ 永久磁石 ３５ カバー ４０ ステータコア ５０ コイル部 ５１ 鉄心（芯部材） ５２ 主コイル（主巻線） ５３ 副コイル（副巻線） ６０ 樹脂ハウジング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータコアの外周に永久磁石を配設して
   なるロータと、 芯部材に主巻線を巻回した第１の駆動系と、芯部材に副
   巻線を巻回した第２の駆動系とを有するコイル部と、 前記ロータの径方向外側に配置され、前記コイル部によ
   り励磁されることにより磁極を形成するステータコア
   と、を備えることを特徴とするトルクモータ。
2. 【請求項２】 前記副巻線は、前記第１の駆動系が故障
   時に通電されることを特徴とする請求項１記載のトルク
   モータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれかに記載のト
   ルクモータと、吸気通路を形成するスロットルボディ
   と、前記スロットルボディに支持され前記ロータと一体
   に回動自在なスロットル軸と、前記スロットル軸に固定
   され前記吸気通路の吸気流量を制御するスロットル弁と
   を備えることを特徴とするスロットル装置。