JP2001003770A - 電動式スロットルバルブ装置 - Google Patents

電動式スロットルバルブ装置

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JP2001003770A
JP2001003770A JP11170313A JP17031399A JP2001003770A JP 2001003770 A JP2001003770 A JP 2001003770A JP 11170313 A JP11170313 A JP 11170313A JP 17031399 A JP17031399 A JP 17031399A JP 2001003770 A JP2001003770 A JP 2001003770A
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valve
rotor
stator
facing surface
surface portion
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JP11170313A
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Hisaaki Sato
久明 佐藤
Katsuto Kumagai
勝人 熊谷
Tomoaki Araki
智昭 荒木
Keiichi Kai
圭一 甲斐
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/041—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
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    • F16K1/221—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves specially adapted operating means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネットが不要な電磁アクチュエータを用
いて弁体を駆動することにより、組立作業の効率化とコ
ストダウンを図る。 【解決手段】 電磁アクチュエータ９のステータ１０
を、ステータ側扇状対向面部１３を設けたステータコア
１１，１１と、電磁コイル１５，１６とから構成し、ロ
ータ１７は、ロータ側円弧状対向面部２１を有するロー
タコア１８によって構成する。また、ステータ側扇状対
向面部１３とロータ側円弧状対向面部２１とを、互いの
対向面積が増大する方向に回動するときにロータ１７が
弁体８の開弁方向に回動するように構成する。そして、
電磁コイル１５，１６への通電時には、これらの対向面
部１３，２１間に磁気的な吸引力が生じると、この吸引
力はロータコア１８に対して弁体８の開弁方向に作用す
る回転駆動力となり、ロータコア１８は弁軸５、弁体８
と共に戻しばね２２に抗して開弁方向に回動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の吸入空気量をアクセル操作量等に応じて可変
に制御するのに好適に用いられる電動式スロットルバル
ブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、例えばエンジン等の吸入空気量
を制御する電動式スロットルバルブ装置は、内部に吸気
通路が形成されたスロットルボディと、該スロットルボ
ディに回動可能に設けられた弁軸と、該弁軸に設けら
れ、該弁軸と共に回動して吸気通路を開，閉する弁体
と、前記スロットルボディに設けられたステータと前記
弁軸に設けられたロータとからなり、前記弁軸を介して
弁体を駆動する電磁アクチュエータと、前記弁体を閉弁
位置または中間開度位置に向けて付勢する付勢ばねとか
ら構成されている（例えば、特開平９−２８７４８５号
公報等）。
【０００３】ここで、電磁アクチュエータのステータ
は、スロットルボディに設けられたコア部材と、該コア
部材に設けられ、外部から通電されることによって磁界
を発生する電磁コイルとからなり、電磁コイルは、コア
部材に巻回された開弁用コイルと閉弁用コイルによって
構成されている。
【０００４】また、電磁アクチュエータのロータは、ス
テータのコア部材と対面して弁軸に設けられたマグネッ
ト等からなり、このマグネットは円板状部材等を用いて
弁軸の突出端側に取付けられている。
【０００５】そして、例えば開弁用コイルに通電したと
きには、ステータのコア部材に発生する磁界によってロ
ータのマグネットが吸引（または反発）されることによ
り、このロータが設けられた弁軸は、付勢ばねに抗して
弁体の開弁方向に回動する。また、閉弁用コイルに通電
したときには、開弁用コイルの場合と逆向きの磁界がコ
ア部材に発生することにより、弁軸は付勢ばねに抗して
弁体の閉弁方向に回動する。
【０００６】この場合、弁体の閉弁位置と開弁位置は、
例えば弁軸に廻止め状態で設けられたレバー状の突起部
材等がスロットルボディ側のストッパ等に当接すること
によって規制される。
【０００７】これにより、電動式スロットルバルブ装置
は、例えばデューティ比が可変となったパルス電流等を
開弁用コイルまたは閉弁用コイルに通電し、このデュー
ティ比に対応した角度分だけ弁軸を回動させることによ
り、スロットルボディの吸気通路を弁体によって開，閉
し、エンジンの吸入空気量をアクセル操作量等に応じて
可変に制御するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、電磁アクチュエータのステータをスロット
ルボディ側に設け、ロータのマグネットを弁軸側に設け
ることにより、ステータ側のコア部材とロータ側のマグ
ネットとの間に磁力を発生し、この磁力を利用して弁軸
を回動させる構成となっている。
【０００９】しかし、この種の電磁アクチュエータ等に
用いられるマグネットは、強力な磁力をもつように形成
された高価な部品であることが多く、しかも円板状部材
等を用いて弁軸側に設けられるため、電磁アクチュエー
タの部品点数が増加してコストアップを招くという問題
がある。
【００１０】また、例えばスロットルバルブ装置を組立
てる製造ライン等では、単体部品として予め用意された
複数のマグネットが磁力により互いに吸着して塊状にな
り易く、マグネットの組付け作業では、作業者等が各マ
グネットを強い磁力に抗して引離しつつ、これをロータ
として弁軸側に取付ける作業が必要となるため、従来技
術では、マグネットが構成部品となることによってスロ
ットルバルブ装置の組立作業に手間がかかるという問題
もある。
【００１１】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、電磁アクチュエータの
部品点数を削減してコストダウンを図ることができ、そ
の組立作業を効率よく行うことができるようにした電動
式スロットルバルブ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、内部に吸気通路が形成されたスロット
ルボディと、該スロットルボディに回動可能に設けられ
た弁軸と、該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前
記吸気通路を開，閉する弁体と、前記スロットルボディ
に設けられたステータと前記弁軸に設けられたロータと
からなり、弁軸を介して弁体を駆動する電磁アクチュエ
ータとからなる電動式スロットルバルブ装置に適用され
る。
【００１３】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、電磁アクチュエータのステータは、前記スロッ
トルボディに設けられたステータコアと、該ステータコ
アに設けられ外部から通電されることによって磁界を発
生する電磁コイルとによって構成し、前記電磁アクチュ
エータのロータは、前記ステータコアと対面して前記弁
軸に設けられ前記ステータの電磁コイルが磁界を発生す
るときに前記ステータコアに吸引されることによって前
記弁軸と一体に回動するロータコアによって構成したこ
とにある。
【００１４】このように構成することにより、電磁コイ
ルへの通電時には、ステータコアとロータコアとの間に
磁気的な吸引力が生じると、この吸引力が回転駆動力と
なってロータコアに加わる。そして、ロータコアと弁軸
とは、この回転駆動力により弁体の開弁方向へと回動す
ることができる。
【００１５】また、請求項２の発明によると、ステータ
コアには前記電磁コイルが発生する磁界を前記ロータコ
アに導くステータ側対向面部を設け、前記ロータコアに
は少なくとも一部が該ステータ側対向面部と対面するロ
ータ側対向面部を設け、前記ステータ側対向面部とロー
タ側対向面部とは、前記電磁コイルに通電したときに前
記ステータ側対向面部とロータ側対向面部との対向面積
が増大する方向に前記ロータコアが回動する構成として
いる。
【００１６】これにより、電磁コイルに通電すると、ス
テータ側対向面部とロータ側対向面部との間には磁気的
な吸引力が発生し、この吸引力は、両者が接近する方向
だけでなく、両者の対向面積が大きくなって各対向面部
間を通過する磁束の通過量が増大する方向にも加わる。
そして、この吸引力は、一部がロータコアに対し開弁方
向への回転駆動力として加わるようになり、ロータコア
は弁軸と共に弁体の開弁方向へと回動することができ
る。
【００１７】さらに、請求項３の発明によると、ロータ
側対向面部は、前記弁軸の回動方向に沿って延び回動方
向の一側が狭幅部となり回動方向の他側が広幅部となっ
て狭幅部から広幅部に向け径方向の幅寸法が順次増大す
る円弧状に形成し、該ロータ側対向面部の狭幅部は前記
弁体が閉弁位置にあるときに軸方向の隙間を挟んで前記
ステータ側対向面部と対面する構成としている。
【００１８】これにより、ロータ側対向面部は、その狭
幅部がステータ側対向面部と対面した状態から広幅部が
ステータ側対向面部に近づく方向に回動すると、ステー
タ側対向面部とロータ側対向面部との対向面積は徐々に
増大する。従って、電磁コイルへの通電時には、これら
の対向面積が増大する方向に向けた回転駆動力をロータ
コアに加えることができる。
【００１９】また、請求項４の発明によると、ロータ側
対向面部は、前記弁軸の回動方向に沿って延びつつ軸方
向に突出し回動方向の一側が小突出端部となり回動方向
の他側が大突出端部となって小突出端部から大突出端部
に向け軸方向の突出寸法が順次増大する円筒状に形成
し、該ロータ側対向面部の小突出端部は前記弁体が閉弁
位置にあるときに径方向の隙間を挟んで前記ステータ側
対向面部と対面する構成としている。
【００２０】これにより、ロータ側対向面部は、その小
突出端部がステータ側対向面部と対面した状態から大突
出端部がステータ側対向面部に近づく方向に回動する
と、ステータ側対向面部とロータ側対向面部との対向面
積は徐々に増大する。従って、電磁コイルへの通電時に
は、この方向への回転駆動力をロータコアに加えること
ができる。
【００２１】さらに、請求項５の発明によると、ロータ
コアには、前記スロットルボディ側に設けられたストッ
パに当接して前記弁体の閉弁位置と開弁位置のうち少な
くとも一方を規制する当接部材を設けている。
【００２２】これにより、弁軸が電磁アクチュエータに
よって弁体の開弁位置まで回転駆動されたときには、ロ
ータコア側の当接部材がスロットルボディ側のストッパ
と当接することによってロータコアの回転駆動力を受承
できる。また、例えば弁軸が戻しばね等によって弁体の
閉弁位置まで回動されたときにも、ロータコアの当接部
材がストッパと当接することによって戻しばね等のばね
力を受承することができる。
【００２３】また、請求項６の発明によると、電磁コイ
ルは、前記ステータコアに巻回して設けられた主コイル
と、該主コイルをバックアップするため前記ステータコ
アに該主コイルよりも少ない巻線数をもって別個に巻回
された補助コイルとから構成している。
【００２４】これにより、例えば主コイルが断線等によ
って故障したときには、補助コイルに通電することによ
って電磁アクチュエータをバックアップ状態で作動させ
ることができ、弁体を補助コイルの巻線数に対応したバ
ックアップ開度位置等に保持することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
電動式スロットルバルブ装置を、図１ないし図１１に従
って詳細に説明する。ここで、図１ないし図５は本発明
の第１の実施の形態を示している。
【００２６】１はアルミダイキャスト等の手段により一
体に形成されたスロットルボディで、該スロットルボデ
ィ１は、エンジンの吸気管（図示せず）等に接続される
吸気通路としてのスロットルチャンバ２と、該スロット
ルチャンバ２と約９０°異なる方向に突設され、先端側
が開口する段付きの有底筒状に形成されたアクチュエー
タケース３と、後述のスロットルセンサ２６が取付けら
れたセンサケース４とから構成されている。
【００２７】５はスロットルボディ１に軸受６，７等を
用いて回動可能に設けられた弁軸で、該弁軸５はスロッ
トルチャンバ２内を径方向に延び、一端側がアクチュエ
ータケース３内に突出すると共に、他端側がセンサケー
ス４側に突出している。そして、弁軸５が図３中の矢示
Ａ方向に回動するときには後述の弁体８が開弁し、弁軸
５が矢示Ｂ方向に回動するときには弁体８が閉弁する。
【００２８】８はスロットルチャンバ２内に位置して弁
軸５に設けられた弁体で、該弁体８はスロットルチャン
バ２の内径に対応した円形状の弁板等からなり、弁軸５
と一体に回動することによってスロットルチャンバ２を
開，閉し、エンジンの吸入空気量を可変に調整するもの
である。
【００２９】９はスロットルボディ１のアクチュエータ
ケース３に設けられた電磁アクチュエータで、該電磁ア
クチュエータ９は、後述のステータ１０およびロータ１
７によって構成されている。
【００３０】１０はアクチュエータケース３に固定され
たステータで、該ステータ１０は、後述のステータコア
１１，１１と、該各ステータコア１１に設けられた後述
の電磁コイル１５，１６とから構成されている。
【００３１】１１，１１は例えば珪素鋼、パーマロイ、
フェライト等の保磁力が小さい軟磁性材料を用いて形成
された２個のステータコアで、該各ステータコア１１
は、図１、図２、図５に示す如く、基端側がコア連結板
１４に固着された半円柱状のコイル装着部１２と、該コ
イル装着部１２の先端側に設けられたステータ側対向面
部としてのステータ側扇状対向面部１３とから一体に形
成されている。また、ステータ側扇状対向面部１３は、
弁軸５を中心として例えば４０〜８０°程度の中心角α
をもった略扇形状に形成され、後述のロータ側円弧状対
向面部２１よりも大きな径方向寸法を有している。
【００３２】そして、ステータコア１１は、コア連結板
１４を介してアクチュエータケース３内に固定され、弁
軸５を中心として互いに径方向の反対側に配置されると
共に、電磁コイル１５，１６が発生する磁界をロータコ
ア１８に導くものである。
【００３３】１４はアクチュエータケース３の開口側に
固着された略円板状のコア連結板で、該コア連結板１４
は、ステータコア１１と同様に珪素鋼、パーマロイ、フ
ェライト等の軟磁性材料等が用いられている。そして、
コア連結板１４は、２個のステータコア１１，１１を磁
気的に連結すると共に、アクチュエータケース３内を閉
塞するものである。
【００３４】１５，１６はコイル装着部１２，１２の外
周側にそれぞれ巻回された電磁コイルで、該電磁コイル
１５，１６は、例えば巻線方向が互いに逆向きとなるよ
うに形成され、外部から通電されることによって図１中
の磁界Ｈ1 を発生する。
【００３５】１７はステータ１０と共に電磁アクチュエ
ータ９を構成するロータで、該ロータ１７は後述のロー
タコア１８によって構成されている。
【００３６】１８は弁軸５の一端側に設けられた略円板
状のロータコアで、該ロータコア１８は、図１、図３に
示す如く、ステータコア１１と同様に珪素鋼、パーマロ
イ、フェライト等の軟磁性材料等が用いられている。そ
して、ロータコア１８は、止めナット１９等を用いて弁
軸５の外周側に廻止め状態で取付けられた環状の取付板
部２０と、後述のロータ側円弧状対向面部２１，２１と
から一体に形成されている。
【００３７】２１，２１は各ステータコア１１に対応し
て取付板部２０に配設されたロータ側対向面部としての
ロータ側円弧状対向面部で、該各ロータ側円弧状対向面
部２１は、弁軸５を中心として互いに径方向の反対側に
配置され、取付板部２０から軸方向に突出すると共に、
その先端側は、一部がステータコア１１のステータ側扇
状対向面部１３と軸方向の隙間を挟んで対面している。
【００３８】ここで、ロータ側円弧状対向面部２１は、
図３に示す如く、弁軸５を中心として例えば９０〜１３
０°程度の中心角βに亘って回動方向に延びる略円弧状
に形成されると共に、弁体８の閉弁方向（矢示Ｂ方向）
に向けて径方向の幅寸法が順次増大するように形成さ
れ、これによって一端側の狭幅部２１Ａの径方向寸法ｒ
1 よりも他端側の広幅部２１Ｂの径方向寸法ｒ2 の方が
大きくなっている（ｒ1＜ｒ2 ）。
【００３９】また、ロータ側円弧状対向面部２１は、図
３に示す如く弁軸５（弁体８）が閉弁位置にあるとき
に、狭幅部２１Ａ側がステータコア１１のステータ側扇
状対向面部１３と対面している。そして、ロータ側円弧
状対向面部２１は、広幅部２１Ｂ側がステータ側扇状対
向面部１３と対面するように矢示Ａ方向に向けて回動す
るときに、ステータ側扇状対向面部１３とロータ側円弧
状対向面部２１との対向面積が徐々に大きくなり、この
ときの回動方向は弁体８の開弁方向と等しくなるように
構成されている。
【００４０】そして、電磁コイル１５，１６に通電する
ことによって磁界Ｈ1 を形成すると、ステータコア１１
とロータコア１８との間には、ステータ側扇状対向面部
１３とロータ側円弧状対向面部２１との対向面積が大き
くなって両者間を通過する磁束の通過量が増大する方向
に向けて、磁気的な吸引力からなる回転駆動力が発生
し、ロータコア１８は、この回転駆動力により後述の戻
しばね２２に抗して矢示Ａ方向に回動するものである。
【００４１】２２はスロットルボディ１とロータコア１
８との間に設けられた戻しばねで、該戻しばね２２は、
図１に示す如く、ロータコア１８を介して弁軸５を弁体
８の閉弁方向に付勢している。
【００４２】２３はロータコア１８の取付板部２０に固
着された金属片等からなる当接部材としての当接片で、
該当接片２３は、図４に示す如くロータコア１８が戻し
ばね２２によって矢示Ｂ方向に回動されるときに、アク
チュエータケース３に螺着された閉弁側のストッパとし
ての調整ねじ２４と当接し、弁体８の閉弁位置を規制す
る。また、当接片２３は、ロータコア１８が電磁コイル
１５，１６によって矢示Ａ方向に回転駆動されるとき
に、アクチュエータケース３に突設された開弁側のスト
ッパとしての突起部２５と当接し、弁体８の開弁位置を
規制する。
【００４３】また、２６はスロットルボディ１のセンサ
ケース４に取付けられたスロットルセンサで、該スロッ
トルセンサ２６は、図１に示す如くポテンショメータ等
からなり、弁体８の開度を弁軸５の回動角として検出す
るものである。
【００４４】本実施の形態による電動式スロットルバル
ブ装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動
について説明する。
【００４５】まず、電磁コイル１５，１６への通電を停
止した状態では、ロータコア１８側の当接片２３が戻し
ばね２２のばね力によってスロットルボディ１側の調整
ねじ２４と当接し、これによって弁体８は所定の閉弁位
置に保持されている。
【００４６】そして、例えばエンジン制御用のコントロ
ールユニット（図示せず）等から電磁コイル１５，１６
にパルス電流等が通電されると、図１中のステータコア
１１、コア連結板１４およびロータコア１８により形成
される閉磁路に沿って磁界Ｈ1 が生じ、このときステー
タ側扇状対向面部１３とロータ側円弧状対向面部２１と
の隙間には、弁軸５の軸方向に沿って磁束が通過するよ
うになる。
【００４７】この場合、ロータコア１８には、これらの
対向面部１３，２１間の対向面積が大きくなって両者間
を通過する磁束の通過量が増大する方向に向けて、磁気
的な吸引力からなる回転駆動力が加わる。そして、ロー
タコア１８は、この回転駆動力により弁軸５と共に戻し
ばね２２に抗して弁体８の開弁方向に回動し、これによ
って弁体８は、ロータコア１８に加わる回転駆動力と戻
しばね２２のばね力とが釣合う開度位置まで開弁する。
【００４８】従って、コントロールユニットは、例えば
電磁コイル１５，１６に通電するパルス電流等のデュー
ティ比を変化させ、ロータコア１８に加わる回転駆動力
の大きさを増，減することにより、弁体８を所望の開度
で開，閉させる。
【００４９】かくして、本実施の形態によれば、電磁ア
クチュエータ９のステータ１０を、アクチュエータケー
ス３側に設けられたステータコア１１と、該ステータコ
ア１１に巻装された電磁コイル１５，１６とから構成
し、ロータ１７を弁軸５側に固定されたロータコア１８
によって構成したので、電磁コイル１５，１６への通電
時には、ステータコア１１とロータコア１８との間に磁
気的な吸引力が生じると、この吸引力を弁体８の開弁方
向に向けた回転駆動力としてロータコア１８に加えるこ
とができる。そして、ロータコア１８は、この回転駆動
力により戻しばね２２に抗して弁体８の開弁方向に回動
でき、弁軸５を介して弁体８を開弁させることができ
る。
【００５０】この場合、ステータコア１１にはステータ
側扇状対向面部１３，１３を設け、ロータコア１８には
弁軸５の回動方向に沿って円弧状に延びるロータ側円弧
状対向面部２１，２１を設けると共に、これらの対向面
部１３，２１は、互いの対向面積が増大する方向に回動
するときにロータコア１８が弁体８の開弁方向に回動す
るようにしたので、電磁コイル１５，１６に通電するこ
とによって、各対向面部１３，２１間には、これらの間
を通過する磁束の通過量が増大する方向に磁気的な吸引
力を発生でき、ロータコア１８には、この吸引力によっ
て弁体８の開弁方向に向けた回転駆動力を加えることが
できる。
【００５１】従って、本実施の形態によれば、従来技術
のようにマグネットやマグネット用の取付部品等を用い
ることなく、これらをロータコア１８として一体に形成
でき、電磁アクチュエータを構成する部品点数を削減し
てコストダウンを図ることができると共に、電磁アクチ
ュエータの組立時には、強い磁力をもったマグネット等
を取扱う必要がなくなり、その組立作業を効率よく行う
ことができる。
【００５２】また、ステータ側扇状対向面部１３とロー
タ側円弧状対向面部２１とを弁軸５の軸方向で対面させ
るようにしたから、これらの対向面部１３，２１間に微
小な軸方向の隙間を設けるだけで、ステータコア１１と
ロータコア１８とを相対回転可能に配置でき、電磁アク
チュエータ９の軸方向寸法をコンパクトに形成すること
ができる。
【００５３】さらに、ロータコア１８の取付板部２０に
当接片２３を設け、弁軸５が回動するときには、この当
接片２３が閉弁側の調整ねじ２４または開弁側の突起部
２５と当接するようにしたので、弁軸５が戻しばね２２
のばね力によって弁体８の閉弁位置まで回動したときに
は、当接片２３が調整ねじ２４と当接することによって
弁体８の閉弁位置を規制できると共に、弁軸５が電磁ア
クチュエータ９の駆動力によって弁体８の開弁位置まで
回動したときには、当接片２３が突起部２５と当接する
ことによって弁体８の開弁位置を規制することができ
る。
【００５４】この場合、従来技術のように弁体の回動位
置を規制する突起部材等を弁軸に設ける構成とした場合
と比較すると、本実施の形態では、弁軸５が閉弁位置ま
たは開弁位置まで回動したときに、戻しばね２２のばね
力や電磁アクチュエータ９の駆動力がスロットルボディ
１側からの反力となって弁軸５に加わるのを防止でき、
弁軸５に加わる負荷を低減してその微小な捩じれ等を抑
えることができる。
【００５５】次に、図６ないし図９は本発明による第２
の実施の形態を示し、本実施の形態では、前記第１の実
施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説
明を省略するものとする。しかし、本実施の形態の特徴
は、ステータ側対向面部とロータ側対向面部とが径方向
の隙間を挟んで対面する構成としたことにある。
【００５６】３１は本実施の形態による電動式スロット
ルバルブ装置の電磁アクチュエータで、該電磁アクチュ
エータ３１は、第１の実施の形態の電磁アクチュエータ
９とほぼ同様に、ステータ３２が後述のステータコア３
３と電磁コイル３８とによって構成され、後述のロータ
３９はロータコア４０によって構成されている。
【００５７】３３はステータ３２を構成するステータコ
アで、該ステータコア３３は、図６、図７に示す如く、
珪素鋼、パーマロイ、フェライト等の保磁力が小さな軟
磁性材料等が用いられ、開口側外周がスロットルボディ
１のアクチュエータケース３内に嵌着された略有底筒状
の外側コア３４と、該外側コア３４内に隙間をもって立
設された段付き円柱状の内側コア３５とから構成されて
いる。
【００５８】そして、外側コア３４の内周側には、例え
ば４０〜８０°程度の中心角に亘って凹湾曲状に延びる
ステータ側対向面部としてのステータ側凹湾曲状対向面
部３６，３６が径方向内向きに対向して突設されてい
る。また、内側コア３５の外周側には、各ステータ側凹
湾曲状対向面部３６に対応して凸湾曲状に延びるステー
タ側対向面部としてのステータ側凸湾曲状対向面部３
７，３７が径方向外向きに突設され、これらの対向面部
３６，３７間には、後述するロータ側円筒状対向面部４
２の厚みよりも僅かに大きな径方向の隙間が軸方向に一
定の長さをもって形成されている。
【００５９】３８は外側コア３４の底部側と内側コア３
５との間に設けられた電磁コイルで、該電磁コイル３８
は、外部から通電されることによって図６中の磁界Ｈ2
を発生するものである。
【００６０】３９はステータ３２と共に電磁アクチュエ
ータ３１を構成するロータで、該ロータ３９は、図６な
いし図９に示す如くロータコア４０からなり、該ロータ
コア４０は、弁軸５の一端側外周に径方向に突出して廻
止め状態で取付けられた環状の取付板部４１と、ロータ
側円筒状対向面部４２，４２とから一体に形成されてい
る。
【００６１】４２，４２はロータコア４０に設けられた
ロータ側対向面部としてのロータ側円筒状対向面部４２
で、該各ロータ側円筒状対向面部４２は、弁軸５を中心
として互いに径方向の反対側に配置され、例えば９０〜
１３０°程度の中心角に亘って弁軸５の回動方向に延び
る略円筒状に形成されている。
【００６２】ここで、ロータ側円筒状対向面部４２は、
基端側が取付板部４１の外縁側にほぼ直角に屈曲して形
成され、先端側が軸方向に突出している。また、ロータ
側円筒状対向面部４２は、その軸方向の突出寸法が弁体
８の閉弁方向に向けて順次増大するようにテーパ状に形
成され、図９に示す如く回動方向に対して一端側の小突
出端部４２Ａの突出寸法ｔ1 よりも他端側の大突出端部
４２Ｂの突出寸法ｔ2の方が大きくなっている（ｔ1 ＜
ｔ2 ）。
【００６３】そして、ロータ側円筒状対向面部４２の先
端側は、一部がステータコア３３に設けた２組の対向面
部３６，３７間にそれぞれ配置され、例えば弁体８が閉
弁位置にあるときには、小突出端部４２Ａ側がこれらの
対向面部３６，３７と径方向の隙間を挟んで対面してい
る。また、ロータ側円筒状対向面部４２は、大突出端部
４２Ｂ側が対向面部３６，３７に近づくように矢示Ａ方
向に向けて回動するときに、ロータ側円筒状対向面部４
２と対向面部３６，３７との対向面積が徐々に大きくな
り、このときの回動方向は弁体８の開弁方向と等しくな
っている。
【００６４】これにより、電磁コイル３８に通電したと
きには、ステータコア３３の外側コア３４、内側コア３
５およびロータコア４０により形成される閉磁路に沿っ
て図６中の磁界Ｈ2 が生じ、このときロータ側円筒状対
向面部４２の両面側には、ステータ３２側の対向面部３
６，３７との間に位置して径方向の磁束が通過する。
【００６５】そして、ロータコア４０には、そのロータ
側円筒状対向面部４２とステータ３２側の対向面部３
６，３７との対向面積が大きくなって両者間を通過する
磁束の通過量が増大する方向に向けて磁気的な回転駆動
力が加わり、ロータコア４０は、この回転駆動力により
戻しばね２２に抗して弁体８の開弁方向に回動する構成
となっている。
【００６６】なお、４３は弁軸５に廻止め状態で取付け
られた当接レバーで、該当接レバー４３は、図６に示す
如く、アクチュエータケース３側の調整ねじ２４または
突起部と当接して弁体８の閉弁位置と開弁位置とを規制
するものである。
【００６７】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得
ることができる。そして、特に本実施の形態では、ロー
タコア４０を、弁軸５から径方向に突出する環状の取付
板部４１と、該取付板部４１の外縁側に屈曲して形成さ
れ、ステータ側凹湾曲状対向面部３６とステータ側凸湾
曲状対向面部３７との間に径方向の隙間をもって配置さ
れたロータ側円筒状対向面部４２，４２とから構成して
いる。
【００６８】これにより、ステータ３２側の対向面部３
６，３７とロータ側円筒状対向面部４２とは軸方向に十
分な面積をもって対面できると共に、これらの間には所
定の寸法をもった径方向の隙間を形成でき、電磁アクチ
ュエータ３１の径方向寸法を小型化することができる。
【００６９】しかも、電磁コイル３８への通電時には、
ステータ３２側の対向面部３６，３７とロータ側円筒状
対向面部４２との間に生じる磁気的な吸引力を弁軸５に
対して径方向に加えることができ、弁軸５に生じる軸方
向のがたつき等によってステータ３２側の対向面部３
６，３７とロータ側円筒状対向面部４２との間の隙間寸
法が変動するのを防ぐことができる。
【００７０】従って、例えば汎用の軸受６，７等を用い
て弁軸５の径方向のがたつきを抑えるだけで、ステータ
コア３３とロータコア４０との間の隙間寸法を高精度に
保持でき、これによって電磁アクチュエータ３１の駆動
トルクと弁体８の開弁特性とを安定させることができ
る。
【００７１】次に、図１０および図１１は本発明による
第３の実施の形態を示し、本実施の形態では、前記第１
の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、そ
の説明を省略するものとする。しかし、本実施の形態の
特徴は、電磁コイルを、主コイルと、バックアップ用の
補助コイルとから構成したことにある。
【００７２】５１は本実施の形態による電動式スロット
ルバルブ装置の電磁アクチュエータで、該電磁アクチュ
エータ５１は、第１の実施の形態の電磁アクチュエータ
９とほぼ同様に、ステータ５２と、ロータ１７とからな
り、ステータ５２は、例えば２個のステータコア１１，
１１と、後述の電磁コイル５３，５４とから構成されて
いる。
【００７３】５３は一方のステータコア１１に設けられ
た電磁コイルで、該電磁コイル５３は、スロットルバル
ブ装置が通常に作動しているときに通電される主コイル
５３Ａと、例えば主コイル５３Ａの断線時等に通電され
るバックアップ用の補助コイル５３Ｂとから構成されて
いる。
【００７４】ここで、主コイル５３Ａは、その巻線密度
等を高めることによって第１の実施の形態の電磁コイル
１５とほぼ同じ巻線数でもコンパクトに形成されてい
る。また、補助コイル５３Ｂは、主コイル５３Ａの外周
側に巻回された別個のコイル部材からなり、主コイル５
３Ａと同じ巻線方向と、後述の如く予め定められた巻線
数とをもって形成されている。そして、これらのコイル
５３Ａ，５３Ｂは、エンジン制御用のコントロールユニ
ット（図示せず）等に並列に接続されている。
【００７５】５４は他方のステータコア１１に設けられ
た電磁コイルで、該電磁コイル５４も電磁コイル５３と
ほぼ同様に、主コイル５４Ａと、補助コイル５４Ｂとか
らなり、これらのコイル５４Ａ，５４Ｂは、例えば巻線
方向が電磁コイル５３と逆向きになるように形成されて
いる。
【００７６】ここで、補助コイル５３Ｂ，５４Ｂは、主
コイル５３Ａ，５４Ａよりも少ない巻線数をもって形成
され、その巻線数は、例えば電磁アクチュエータ５１が
主コイル５３Ａ，５４Ａの断線等により補助コイル５３
Ｂ，５４Ｂだけを用いて作動する場合でも、弁体８を所
定のバックアップ開度位置に保持するための駆動トルク
を発生する巻線数として予め定められている。この場
合、弁体８のバックアップ開度位置とは、例えば車両が
故障により修理工場等に向けて最低限の走行を行うとき
に、この走行に必要なエンジンの吸入空気量を確保する
ための中間開度位置である。
【００７７】そして、エンジンの運転中には、コントロ
ールユニットが主コイル５３Ａ，５４Ａに通電し、電磁
アクチュエータ５１を用いて弁体８をスロットルチャン
バ２内で開，閉することにより、エンジンの吸入空気量
をアクセル操作量等に応じて可変に制御する。このと
き、コントロールユニットは、主コイル５３Ａ，５４Ａ
に通電することにより補助コイル５３Ｂ，５４Ｂに発生
する誘導電流（電圧）を監視して補助コイル５３Ｂ，５
４Ｂの断線等を検出する。
【００７８】また、コントロールユニットは、例えば主
コイル５３Ａ，５４Ａが断線等した場合に、スロットル
センサ２６の検出結果等を用いて主コイル５３Ａ，５４
Ａの断線等を検出し、補助コイル５３Ｂ，５４Ｂへの通
電を開始する。これにより、弁体８はバックアップ開度
位置に保持された状態となり、車両はバックアップ運転
状態に切換わる。
【００７９】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、
電磁コイル５３を主コイル５３Ａと補助コイル５３Ｂと
から構成し、電磁コイル５４を主コイル５４Ａと補助コ
イル５４Ｂとから構成したので、主コイル５３Ａ，５４
Ａが断線等によって故障した場合でも、補助コイル５３
Ｂ，５４Ｂを用いて弁体８をバックアップ開度位置等に
保持でき、信頼性を向上させることができる。
【００８０】また、例えば主コイル５３Ａ，５４Ａの故
障時に弁体８を機械構造的にバックアップ位置等に保持
するバックアップ機構等をスロットルボディ１に設ける
構成とした場合と比較して、バックアップ用の構造を簡
略化できると共に、主コイル５３Ａ，５４Ａへの通電時
には、補助コイル５３Ｂ，５４Ｂに生じる誘導電流等を
監視することによって補助コイル５３Ｂ，５４Ｂの故障
診断も行うことができる。
【００８１】なお、前記各実施の形態では、ロータコア
１８，４０に設けたロータ側円弧状対向面部２１，ロー
タ側円筒状対向面部４２を弁軸５の回動方向に延設し、
その一部がステータコア１１，３３に設けた対向面部１
３，３６，３７と対面する構成としたが、本発明はこれ
に限らず、例えばステータコア側対向面部を弁軸５の回
動方向に向けて円弧状または円筒状に延設し、その一部
がロータ側対向面部と対面する構成としてもよい。
【００８２】また、第２の実施の形態では、電磁コイル
３８を単一のコイル部材によって構成したが、本発明は
これに限らず、例えば第３の実施の形態の電磁コイル５
３，５４のように、電磁コイル３８を別個のコイル部材
からなる主コイルと補助コイルによって構成してもよ
い。
【００８３】
【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、電磁アクチュエータのステータを、スロットルボ
ディに設けられたステータコアと、該ステータコアに設
けられた電磁コイルとから構成し、ロータを弁軸に設け
られたロータコアによって構成したので、電磁コイルへ
の通電時には、ステータコアとロータコアとの間に磁気
的な吸引力が生じると、この吸引力を弁体の開弁方向に
向けた回転駆動力としてロータコアに加えることができ
る。そして、ロータコアは、この回転駆動力により弁体
の開弁方向に回動でき、弁軸を介して弁体を開弁させる
ことができる。従って、従来技術のようにマグネットや
マグネット用の取付部品等を用いることなく、これらを
ロータコアとして一体に形成でき、電磁アクチュエータ
を構成する部品点数を削減してコストダウンを図ること
ができると共に、電磁アクチュエータの組立時には、強
い磁力をもったマグネット等を取扱う必要がなくなり、
その組立作業を効率よく行うことができる。
【００８４】また、請求項２の発明によれば、ステータ
側対向面部とロータ側対向面部とは、電磁コイルに通電
したときに互いの対向面積が増大する方向にロータコア
が回動する構成としたので、電磁コイルに通電すること
によって、ステータ側対向面部とロータ側対向面部との
間には、これらの対向面積が大きくなって両者間を通過
する磁束の通過量が増大する方向に磁気的な吸引力を発
生させることができ、ロータコアには、この吸引力によ
って弁体の開弁方向に向けた回転駆動力を加えることが
できる。
【００８５】さらに、請求項３の発明によれば、ロータ
側対向面部は、回動方向一側の狭幅部から回動方向他側
の広幅部に向けて径方向の幅寸法が順次増大する円弧状
に形成し、軸方向の隙間を挟んでステータ側対向面部と
対面する構成としたので、ステータ側対向面部とロータ
側対向面部との間に軸方向の小さな隙間を設けるだけ
で、ステータコアとロータコアとを相対回転可能に配置
でき、電磁アクチュエータの軸方向寸法をコンパクトに
形成することができる。
【００８６】また、請求項４の発明によれば、ロータ側
対向面部は、弁軸の回動方向に延びつつ回動方向一側の
小突出端部から回動方向他側の大突出端部に向けて軸方
向の突出寸法が順次増大する円筒状に形成し、径方向の
隙間を挟んでステータ側対向面部と対面する構成とした
ので、電磁アクチュエータの径方向寸法を小型化するこ
とができる。しかも、電磁コイルへの通電時には、ステ
ータ側対向面部とロータ側対向面部との間に生じる磁気
的な吸引力を弁軸に対して径方向に加えることができ、
弁軸に生じる軸方向のがたつき等によって各対向面部間
に設けた径方向の隙間寸法が変動するのを防ぐことがで
きる。従って、例えば汎用の軸受等を用いて弁軸の径方
向のがたつきを抑えるだけで、ステータ側対向面部とロ
ータ側対向面部との間の隙間寸法を高精度に保持でき、
これによって電磁アクチュエータの駆動トルクと弁体の
開弁特性とを安定させることができる。
【００８７】さらに、請求項５の発明によれば、ロータ
コアには、スロットルボディ側に設けられたストッパに
当接して弁体の閉弁位置と開弁位置のうち少なくとも一
方を規制する当接部材を設ける構成としたので、弁軸が
閉弁位置または開弁位置まで回動したときには、例えば
戻しばね等のばね力や電磁アクチュエータの駆動力がス
ロットルボディ側からの反力となって弁軸に加わるのを
確実に防止でき、従来技術と比較して弁軸に加わる負荷
を低減できると共に、その微小な捩じれ等を抑えること
ができる。
【００８８】また、請求項６の発明によれば、電磁コイ
ルを主コイルと補助コイルとから構成したので、主コイ
ルが断線等により故障した場合でも、補助コイルを用い
て弁体を一定の開度位置等に保持でき、信頼性を向上さ
せることができる。そして、例えば機械構造的なバック
アップ機構等をスロットルボディに設ける構成とした場
合と比較して、バックアップ用の構造を簡略化できると
共に、主コイルへの通電時には、補助コイルに生じる誘
導電流等を用いて補助コイルの故障診断も行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電動式スロッ
トルバルブ装置を示す縦断面図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみたステータコア
等の横断面図である。
【図３】図１中の矢示III − III方向からみたロータコ
ア等の横断面図である。
【図４】図１中の矢示IV−IV方向からみたアクチュエー
タケース内の横断面図である。
【図５】ステータコアとロータコアとを示す斜視図であ
る。
【図６】本発明の第２の実施の形態による電動式スロッ
トルバルブ装置を示す縦断面図である。
【図７】図６中の矢示VII − VII方向からみたステータ
コアおよびロータコアの横断面図である。
【図８】図６中の矢示VIII−VIII方向からみたロータコ
ア等の横断面図である。
【図９】ステータコアとロータコアとを示す斜視図であ
る。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による電動式スロ
ットルバルブ装置を示す縦断面図である。
【図１１】図１０中の矢示XI−XI方向からみたステータ
コア等の横断面図である。
【符号の説明】
１ スロットルボディ ２ スロットルチャンバ（吸気通路） ３ アクチュエータケース（スロットルボディ） ５ 弁軸 ８ 弁体 ９，３１，５１ 電磁アクチュエータ １０，３２，５２ ステータ １１，３３ ステータコア １３ ステータ側扇状対向面部（ステータ側対向面部） １５，１６，３８，５３，５４ 電磁コイル １７，３９ ロータ １８，４０ ロータコア ２１ ロータ側円弧状対向面部（ロータ側対向面部） ２１Ａ 狭幅部 ２１Ｂ 広幅部 ２３ 当接片（当接部材） ２４ 調整ねじ（ストッパ） ２５ 突起部（ストッパ） ３４ 外側コア（ステータコア） ３５ 内側コア（ステータコア） ３６ ステータ側凹湾曲状対向面部（ステータ側対向面
部） ３７ ステータ側凸湾曲状対向面部（ステータ側対向面
部） ４２ ロータ側円筒状対向面部（ロータ側対向面部） ４２Ａ 小突出端部 ４２Ｂ 大突出端部 ５３Ａ，５４Ａ 主コイル（電磁コイル） ５３Ｂ，５４Ｂ 補助コイル（電磁コイル）
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 33/02 Ｈ０２Ｋ 33/02 Ｂ (72)発明者 荒木 智昭 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 甲斐 圭一 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Ｆターム(参考） 3G065 CA23 DA05 DA15 HA20 HA21 HA22 KA02 3H052 AA02 BA25 BA26 CD09 EA16 3H106 DA05 DB34 DD03 EE48 GA08 GA13 GA15 KK21 5H633 BB07 BB11 GG02 GG04 GG07 GG09 GG13 GG16 HH15 HH24 JA02 JA05 JA08 JA10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に吸気通路が形成されたスロットル
    ボディと、該スロットルボディに回動可能に設けられた
    弁軸と、該弁軸に設けられ、該弁軸と共に回動して前記
    吸気通路を開，閉する弁体と、前記スロットルボディに
    設けられたステータと前記弁軸に設けられたロータとか
    らなり、前記弁軸を介して弁体を駆動する電磁アクチュ
    エータとからなる電動式スロットルバルブ装置におい
    て、 前記電磁アクチュエータのステータは、前記スロットル
    ボディに設けられたステータコアと、該ステータコアに
    設けられ外部から通電されることによって磁界を発生す
    る電磁コイルとによって構成し、 前記電磁アクチュエータのロータは、前記ステータコア
    と対面して前記弁軸に設けられ前記ステータの電磁コイ
    ルが磁界を発生するときに前記ステータコアに吸引され
    ることによって前記弁軸と一体に回動するロータコアに
    よって構成したことを特徴とする電動式スロットルバル
    ブ装置。
  2. 【請求項２】 前記ステータコアには前記電磁コイルが
    発生する磁界を前記ロータコアに導くステータ側対向面
    部を設け、前記ロータコアには少なくとも一部が該ステ
    ータ側対向面部と対面するロータ側対向面部を設け、前
    記ステータ側対向面部とロータ側対向面部とは、前記電
    磁コイルに通電したときに前記ステータ側対向面部とロ
    ータ側対向面部との対向面積が増大する方向に前記ロー
    タコアが回動する構成としてなる請求項１に記載の電動
    式スロットルバルブ装置。
  3. 【請求項３】 前記ロータ側対向面部は、前記弁軸の回
    動方向に沿って延び回動方向の一側が狭幅部となり回動
    方向の他側が広幅部となって狭幅部から広幅部に向け径
    方向の幅寸法が順次増大する円弧状に形成し、該ロータ
    側対向面部の狭幅部は前記弁体が閉弁位置にあるときに
    軸方向の隙間を挟んで前記ステータ側対向面部と対面す
    る構成としてなる請求項２に記載の電動式スロットルバ
    ルブ装置。
  4. 【請求項４】 前記ロータ側対向面部は、前記弁軸の回
    動方向に沿って延びつつ軸方向に突出し回動方向の一側
    が小突出端部となり回動方向の他側が大突出端部となっ
    て小突出端部から大突出端部に向け軸方向の突出寸法が
    順次増大する円筒状に形成し、該ロータ側対向面部の小
    突出端部は前記弁体が閉弁位置にあるときに径方向の隙
    間を挟んで前記ステータ側対向面部と対面する構成とし
    てなる請求項２に記載の電動式スロットルバルブ装置。
  5. 【請求項５】 前記ロータコアには、前記スロットルボ
    ディ側に設けられたストッパに当接して前記弁体の閉弁
    位置と開弁位置のうち少なくとも一方を規制する当接部
    材を設けてなる請求項１，２，３または４に記載の電動
    式スロットルバルブ装置。
  6. 【請求項６】 前記電磁コイルは、前記ステータコアに
    巻回して設けられた主コイルと、該主コイルをバックア
    ップするため前記ステータコアに該主コイルよりも少な
    い巻線数をもって別個に巻回された補助コイルとから構
    成してなる請求項１，２，３，４または５に記載の電動
    式スロットルバルブ装置。
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