JP2001173465A - スロットル装置 - Google Patents

スロットル装置

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JP2001173465A
JP2001173465A JP35566799A JP35566799A JP2001173465A JP 2001173465 A JP2001173465 A JP 2001173465A JP 35566799 A JP35566799 A JP 35566799A JP 35566799 A JP35566799 A JP 35566799A JP 2001173465 A JP2001173465 A JP 2001173465A
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JP
Japan
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valve
valve member
outer peripheral
throttle
intake
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JP35566799A
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Inventor
Hideki Kato
秀樹 加藤
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 4極のトルクモータを用い大型化することな
く吸気流量を確保するスロットル装置を提供する。 【解決手段】 スロットル軸12を挟んで反対側に位置
する弁部材13の半円形状の各弁片14の閉弁側外周部
には、内周側から外周側に向けて開弁側に傾斜する傾斜
面14aが形成されている。各弁片14の外周端の厚み
t2は弁部材13の中央部の厚みt1の1/2である。
弁部材13が全開位置まで回転すると、スロットル開度
はほぼ81°になる。弁部材13の閉弁側外周部に形成
されている傾斜面14aの傾斜角θは9°であるから、
全開位置において傾斜面14aは吸気流れとほぼ平行に
なる。通路面積が増加するとともに、傾斜面14aに沿
ってなめらかに吸気が流れるので、吸気流れに発生する
渦流を低減し吸気流れに対する圧損が低下する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータ磁極とステ
ータ磁極とが回転軸方向に所定の間隔を形成して対向し
ている4極のトルクモータを用いたスロットル装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、ロータ磁極とステータ磁極との数
により規定される制御角度範囲内でトルクを発生するト
ルクモータとして、ロータ磁極とステータ磁極とが回転
軸方向に所定の間隔を形成して対向している特表平6−
504901号公報および特開平9−287485号公
報に開示されるようなトルクモータが知られている。こ
のようなトルクモータを、内燃機関のスロットル装置の
駆動源として用いることができる。
【0003】ロータ磁極とステータ磁極とが回転軸方向
に所定の間隔を形成して対向する構成では、例えばロー
タ磁極およびステータ磁極の磁極数を増やしてもトルク
モータの径が大きくならない。さらに、磁極数が増える
ことにより同じ供給電流値なら発生トルクが増大する利
点がある。言い換えると、供給電流値を低下しても必要
なトルクを発生することができる。スロットル装置の制
御角度範囲を確保し、供給電流値の低下を実現するため
ロータ磁極およびステータ磁極を4極にすることが考え
られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ロータ磁極とステータ
磁極とが回転軸方向に所定の間隔を形成して対向してい
るトルクモータでは、異なる磁極を有するロータ磁極と
ステータ磁極との位置が回転方向にずれていることによ
り、異なる磁極同士が引き合う力が回転方向に働きトル
クが発生する。そして、極性の異なるロータ磁極とステ
ータ磁極とが真正面に対向すると異なる磁極同士が引き
合う力が回転軸方向に働くのでトルクが発生しない。磁
極数により規定される制御角度範囲の境界において発生
トルクが減少するので、駆動源として利用できるトルク
の発生範囲が狭くなる。
【0005】コイルの巻線数を増やしてトルクモータを
大型化したりトルクモータに供給する電流値を増加すれ
ば全体の発生トルクが増加するので、制御角度範囲の境
界においても駆動に必要なトルクが発生する。しかし、
トルクモータに電流を供給する駆動回路を集積化するこ
とによりトルクモータを小型化するとともに、低電流化
により発熱量を低減する傾向に反している。発生トルク
を増加しない場合、ロータ磁極およびステータ磁極を4
極にしても、弁部材を駆動できる制御角度範囲は90°
よりも狭く、例えば75°から80°くらいになる。
【0006】制御角度範囲が狭くなると全開位置におい
て弁部材が吸気流れと平行にならないので、通路面積が
減少するとともに吸気流れに対し弁部材が抵抗になる。
従来の吸気通路の径のままでは全開時の吸気流量が減少
するので、吸気流量を確保するために吸気通路の径を大
きくしなければならない。吸気通路の径が大きくなる
と、スロットル装置が大型化するという問題がある。本
発明の目的は、4極のトルクモータを用い大型化するこ
となく吸気流量を確保するスロットル装置を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
スロットル装置によると、回転軸を挟んで反対側に位置
している弁部材の両弁片の閉弁側外周部に、閉弁側外周
部の中央を含み内周側から外周側に向かうにしたがい開
弁側に近づく傾斜面が形成されている。弁部材が吸気流
れと交差しても、各弁片の閉弁側外周部に傾斜面が形成
され角部がないので、角部がある場合に比べ通路面積が
増加する。さらに、傾斜面に沿って吸気が流れるので、
吸気流れに発生する渦流を低減し吸気流れに対する弁部
材の圧損が低下する。したがって、例えば吸気通路の径
を大きくしスロットル装置を大型化することなく、必要
な吸気流量を確保することができる。
【0008】本発明の請求項2記載のトルクモータによ
ると、各弁片の閉弁側外周部全体に傾斜面を形成するの
で、吸気流れに対する弁部材の圧損が低下する。本発明
の請求項3記載のトルクモータによると、全開位置で吸
気流れと平行になるように弁部材に傾斜面を形成してい
るので、全開位置において圧損が最小になる。したがっ
て、全開位置において必要な吸気流量を確保できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるトルクモータ
を用いたスロットル装置を図2に示す。図2において、
スロットル装置10の弁部材13は吸気流れに直交する
位置で全閉状態にあるように描かれているが、実際には
後述するように図2に示す位置から例えば6°開弁側に
回転した位置が全閉位置になっている。スロットル装置
10は、アクセルと機械的にリンクした機構をもたず、
アクセル踏込量に応じてトルクモータ40によってのみ
弁部材13の開度を調整するものである。
【0010】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16および17を介してスロットル軸1
2を回動自在に支持している。弁部材13は円板状に形
成されており、スロットル軸12にビス15で固定され
ている。弁部材13の形状は板状であれば円形状に限る
ものではない。弁部材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11aの流路面積が調整され、吸
気通路11aを通過する吸気流量が制御される。
【0011】図1の(A)において、実線の弁部材13
は全開位置にあり、二点鎖線の弁部材13は全閉位置に
ある。弁部材13の全閉位置は、吸気流れに直交する位
置から開弁側に6°開いた位置である。また、弁部材1
3の全開位置は、全閉位置から開弁側に75°開いた位
置である。したがって、全開位置におけるスロットル開
度は81°である。ただし、図1の(A)、(B)およ
び(C)は模式的に描いた図であるから、図に示された
長さの比および角度は正確ではない。図1の(B)、
(C)に示すように、スロットル軸12を挟んで反対側
に位置する弁部材13の半円形状の各弁片14の閉弁側
外周部には、内周側から外周側に向けて開弁側に傾斜す
る傾斜面14aが形成されている。各弁片14の外周端
の厚みt2は弁部材13の中央部の厚みt1の1/2で
ある。厚みt2は厚みt1の1/5〜2/3の範囲内で
もよい。また、内周側から外周側に向けて開弁側に傾斜
する傾斜面14aの傾斜角θは9°である。弁部材13
の全閉位置におけるスロットル開度6°、ならびに全開
位置におけるスロットル開度81°はこれに限定するも
のではない。傾斜面14aの傾斜角度θも、弁部材13
の全閉位置および全開位置におけるスロットル開度によ
り変化する。
【0012】図2に示すように、スロットル軸12の一
方の端部にスロットル軸12とともに回動するように板
状の係止部材20が圧入固定されている。係止部材20
はリターンスプリング21によりスロットル装置10の
閉弁方向に付勢されている。係止部材20に設けたレバ
ー20aは全閉位置で閉弁方向への動きをストッパスク
リュウ23に係止される。
【0013】回転角センサ30は、係止部材20よりも
さらにスロットル軸12の端部側に配設されており、セ
ンサロータ31、センサロータ31に取り付けられたコ
ンタクト部32、および抵抗体を塗布した基板33で構
成されている。センサロータ31はスロットル軸12に
固定されており、スロットル軸12とともに回動する。
基板33に塗布された抵抗体に5Vの一定電圧が印加さ
れており、この抵抗体とコンタクト部32との摺動位置
が弁部材13の開度に応じて変化すると出力電圧値が変
動する。図示しない電子制御装置(ECU)は回転角セ
ンサ30からこの出力電圧値を入力し、弁部材13の開
度を検出する。
【0014】スロットル軸12の他方の端部に、ロータ
41、ステータコア50およびコイル60を有するトル
クモータ40が配設されている。トルクモータ40の端
部はカバー65により覆われている。図2および図3に
示すように、ロータ41は、スロットル軸12に圧入固
定した円板状のロータコア42と、ロータコア42の反
弁部材13側の端面に接着剤等により取り付けられたロ
ータ磁石43、44とから構成されている。ロータ磁石
43、44は中心角90°の扇形に形成され、周方向に
交互に配設されている。ロータ磁石43とロータ磁石4
4とは回転軸の反対方向に着磁されており、回転方向に
交互に極性が異なる4極のロータ磁極を構成している。
【0015】図2および図4に示すように、ステータコ
ア50は、ロータ磁石43、44と回転軸方向に所定の
間隔dを形成して対向する対向コア51、52と、対向
コア51、52と反ロータ側で接続している後部コア5
3とを有している。対向コア51、52は周方向に交互
に配設されており、各対向コアにコイル60が巻回され
ている。各コイル60に電流を流すと、対向コア51と
対向コア52とはロータ側に異なる極性のステータ磁極
を形成する。したがって、回転方向に交互に極性の異な
る4極のステータ磁極が対向コア51、52に生成され
る。
【0016】次に、スロットル装置10の作動について
説明する。全開位置と全閉位置との間において弁部材1
3はリターンスプリング21の付勢力により閉弁方向に
付勢されている。全閉位置において、ロータ41とステ
ータコア50との位置は、ロータ磁石43と対向コア5
1とが対向し、ロータ磁石44と対向コア52とが対向
し、ステータコア50に対しロータ41が僅かに開弁方
向にずれるように設定されている。そして、ロータ磁石
側の対向コア51がN、対向コア52がS極になるよう
にコイル60に電流を流すと、ステータ磁極に対し同じ
極性のロータ磁極が開弁方向に僅かにずれて対向する。
したがって、ロータ41および弁部材13は開弁方向に
回転する。アクセルペダルの踏み込み量に応じてトルク
モータ40が開弁方向のトルクを発生することにより、
全開位置と全閉位置との間において弁部材13の開度を
調整する。
【0017】ロータ41とともに弁部材13が全開位置
まで回転すると、スロットル開度は81°になる。弁部
材13の閉弁側外周部に形成されている傾斜面14aの
傾斜角θは9°であるから、図5の(A)に示すように
全開位置において傾斜面14aは吸気流れとほぼ平行に
なる。第1実施例に対し、図5の(B)に示す傾斜面を
形成しない比較例の弁部材110では、同じ全開位置に
おいて閉弁側に角部111が形成されているので、通路
面積が小さくなる。さらに、吸気流れに渦流が発生しや
すく、吸気流れに対する弁部材110の圧損が増加す
る。これに対し第1実施例では、全開位置において傾斜
面14aは吸気流れとほぼ平行になるので、通路面積が
増加する。さらに、傾斜面14aに沿ってなめらかに吸
気が流れるので、吸気流れに発生する渦流を低減し吸気
流れに対する圧損が低下する。したがって、吸気通路1
1aの径を大きくすることなく全開位置において必要と
される吸気流量を確保できる。
【0018】また、弁部材13の各弁片14の外周端の
厚みt2が弁部材13の中央部の厚みt1よりも薄い。
吸気通路11aを形成するスロットルボディ11の内壁
に異物が付着してもこの異物と接触する弁部材13の面
積が小さいので、弁部材13が異物と接触しても、トル
クモータ10が発生するトルクにより異物から離れるこ
とができる。これにより、弁部材13の固着を防止でき
る。
【0019】(第2実施例、第3実施例)本発明の第2
実施例を図6に、第3実施例を図7に示す。第1実施例
と実質的に同一構成部分に同一符号を付し説明を省略す
る。第2実施例の弁部材70は、スロットル軸12を挟
んで反対側に位置する弁部材70の各弁片71の閉弁側
外周部に、閉弁側外周部全体ではなく閉弁側外周部の中
央100を含んだ一部に傾斜面71aが形成されてい
る。第3実施例の弁部材75は、スロットル軸12の両
端から各弁片76の閉弁側外周部の中央に向かうにした
がい傾斜面76aの長さが長くなっている。したがっ
て、t3<t4である。傾斜角θの大きさは周方向で一
定である。
【0020】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記複数の実施例では、スロットル軸、つまり弁部材の回
転軸を挟み反対側に位置する弁部材の閉弁側外周部の中
央を少なくとも含み、閉弁側外周部の開弁側に内周側か
ら外周側に向かうにしたがい開弁側に近づく傾斜面を形
成している。これにより、全開位置において傾斜面が吸
気流れと平行になるので、通路面積が増加する。さら
に、傾斜面に沿って吸気が流れるので、吸気流れに渦流
が発生することを低減するとともに吸気流れに対する弁
部材の圧損が低下する。したがって、全開位置において
要求される吸気流量を確保できる。吸気通路の径を大き
くして吸気流量を確保する必要がなく、スロットル装置
の大型化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の第1実施例によるスロットル
装置を示す模式的断面図であり、(B)は弁部材の平面
図であり、(C)は(B)のC−C線断面図である。
【図2】第1実施例によるスロットル装置を示す断面図
である。
【図3】ステータ側からたみたロータを示す矢視図であ
る。
【図4】図2のIV方向からカバーを外して見た矢視図で
ある。
【図5】(A)は第1実施例による全開位置の弁部材を
示す模式的説明図であり、(B)は比較例による全開位
置の弁部材を示す模式的説明図である。
【図6】(A)は本発明の第2実施例によるスロットル
装置を示す模式的断面図であり、(B)は弁部材の平面
図であり、(C)は(B)のC−C線断面図である。
【図7】(A)は本発明の第3実施例によるスロットル
装置を示す模式的断面図であり、(B)は弁部材の平面
図であり、(C)は(B)のC−C線断面図であり、
(D)は(B)のD−D線断面図である。
【符号の説明】
10 スロットル装置 11 スロットルボディ 12 スロットル軸 13、70、75 弁部材 14、71、76 弁片 14a、71a、76a 傾斜面 40 トルクモータ 41 ロータ 42 ロータコア 43、44 ロータ磁石 50 ステータコア 51、52 対向コア 60 コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回動することにより吸気通路を流れる吸
    気流量を調節する板状の弁部材と、共に4極のステータ
    磁極とロータ磁極とが回転軸方向に所定の間隔を形成し
    て対向するように配置され、前記弁部材を駆動するトル
    クモータとを備え、 前記回転軸を挟んで反対側に位置している前記弁部材の
    両弁片の閉弁側外周部に、前記閉弁側外周部の中央を含
    み内周側から外周側に向かうにしたがい開弁側に近づく
    傾斜面が形成されていることを特徴とするスロットル装
    置。
  2. 【請求項2】 前記両弁片の閉弁側外周部全体に前記傾
    斜面を形成していることを特徴とする請求項1記載のス
    ロットル装置。
  3. 【請求項3】 前記傾斜面は全開位置で吸気流れと平行
    になることを特徴とする請求項1または2記載のスロッ
    トル装置。
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Cited By (4)

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