JP2001182561A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロットルバルブとともに回動するシャフト
の軸受けの耐久性を向上させるとともに、トルクモータ
の径を大きくすることなくスロットルバルブを回動する
トルクを増大させるスロットル装置を提供する。 【解決手段】 ステータ５０の回転軸方向両側に対向す
るように２つのロータ４０、６０がシャフト１２に設け
られる。これらのロータ４０、６０はそれぞれロータコ
ア４３、６３に複数のロータ磁石４１、４２、６１、６
２を回転方向に配置し交互に極性の異なる複数のロータ
磁極をステータ５０と対向する側に形成している。ステ
ータ５０とその両側に位置する２つのロータ４０、６０
との間で互いに逆向きの吸引力が発生するため、ロータ
４０、６０からシャフト１２が受ける荷重の少なくとも
一部を相殺することができる。したがって、ベアリング
１５、１６がシャフト１２から受ける荷重を低減するこ
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、内燃機関の吸気通路を流れる吸気
流量を調整する円板状の弁部材をトルクモータで駆動す
るスロットル装置において、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あけて対向しているトル
クモータを用いたものが知られている。一般に、このよ
うなスロットル装置によると、スロットルバルブととも
に回動するシャフトの一端に設けられるロータコアと、
このロータコアと回転軸方向に対向するステータとを１
組備え、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スロットルバルブ
を回動するトルクが発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のスロットル装置
によると、ロータコアをステータに吸引する回転軸方向
の荷重がスロットルバルブのシャフトに作用する。した
がって、シャフトを回動可能に支持する軸受けは、回転
軸方向の荷重をシャフトから受けることとなる。シャフ
トから受ける回転軸方向の荷重は、このような軸受けの
耐久性を低下させる要因となっている。

【０００４】また、スロットルバルブを回動するトルク
を増大するためにはステータに磁極を発生させるコイル
の巻線数を増大させる必要がある。しかしながら、コイ
ルの巻線数を増大させることはトルクモータの径を大き
くしスロットルバルブを大型化する要因となる。

【０００５】本発明は、スロットルバルブとともに回動
するシャフトの軸受けの耐久性を向上させるとともに、
トルクモータの径を大きくすることなくスロットルバル
ブを回動するトルクを増大させるスロットル装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【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、スロットルバルブとともに回
転するシャフトを駆動することによって吸気通路を流れ
る吸気流量を調整するスロットル装置において、ステー
タの回転軸方向両側に対向するように２つのロータがシ
ャフトに設けられ、これらのロータはそれぞれロータコ
アに複数の磁石を回転方向に配置し交互に極性の異なる
複数のロータ磁極をステータと対向する側に形成してい
る。ステータとその両側に位置する２つのロータとの間
で互いに逆向きの吸引力が発生するため、各ロータから
シャフトが受ける荷重の少なくとも一部を相殺すること
ができる。したがって、シャフトをスロットルボディに
回転可能に支持するための軸受けがシャフトから受ける
荷重を低減することができる。このため、シャフトの軸
受けの耐久性を向上させることができる。

【０００７】また、ステータの回転軸方向両側において
生成されるステータ磁極と２つのロータのそれぞれのロ
ータ磁極との間に吸引力が発生するため、ステータに磁
極を発生させるコイルの巻線数を増大させることなく、
シャフトを駆動するトルクを増大させることができる。
したがって、トルクモータの径を大きくすることなくス
ロットルバルブを回動するトルクを増大させることがで
きる。

【０００８】本発明の請求項２記載のスロットル装置に
よると、２つのロータとステータコアとの間隔がステー
タコアの回転軸方向の一側と他側とで互いに異なるた
め、ステータが一のロータを回転軸方向一側に吸引する
力と、他のロータを回転軸方向他側に吸引する力とが異
なる。したがって、各ロータからシャフトが受ける荷重
の一部を相殺しつつ、各ロータからシャフトが受ける荷
重の差分の力によってシャフトを回転軸方向のいずれか
一側に押しつけ、シャフトの軸方向移動を抑制すること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図面に基づいて説明する。本発明の実施例に
よるスロットル装置を図１に示す。このスロットル装置
１は内燃機関の吸気管に接続されるものである。図１は
スロットルバルブ１３が全閉の状態を示している。スロ
ットル装置１は、トルクモータ２によってのみスロット
ルバルブ１３の開度を調整するもので、アクセル踏込量
に応じてスロットルバルブ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ない。

【００１０】スロットル装置１のスロットルボディ１１
に取り付けられるベアリング１５および１６はシャフト
１２を回動自在に支持している。スロットルバルブ１３
は円板状に形成されており、シャフト１２にビス１４で
固定されている。スロットルバルブ１３がシャフト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】シャフト１２の一方の端部にシャフト１２
と回動自在に板状の中間部材２０が挿入されている。中
間部材２０はリターンスプリング２１によりスロットル
装置１の回転軸方向の閉弁側に付勢されている。中間部
材２０は全閉位置よりも僅かに開弁側の全閉位置近傍に
おいて閉弁方向への動きを図示しないストッパに係止さ
れる。板状の係止部材２２はシャフト１２に固定されて
おり、シャフト１２とともに回動する。係止部材２２お
よびシャフト１２はオープナースプリング２４によりス
ロットル装置１の回転軸方向の開弁側に付勢されてい
る。リターンスプリング２１の付勢力はオープナースプ
リング２４の付勢力よりも大きい。係止部材２２に形成
されている係止レバー２３は全閉位置においてストッパ
スクリュウ２５に係止される。全開位置と全閉位置近傍
との間において中間部材２０と係止部材２２とは当接
し、全閉位置近傍と全閉位置との間において中間部材２
０と係止部材２２とは離れる。

【００１２】回転角センサ３０は、係止部材２２よりも
シャフト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はシャフト１２に固定されてお
り、シャフト１２とともに回動する。基板３３に塗布さ
れた抵抗体に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との摺動位置がスロットルバルブ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、スロットルバルブ１３の開度
を検出する。

【００１３】トルクモータ２は、シャフト１２の他方の
端部に配設され、ロータ４０、ロータ６０、ステータ５
０およびコイル７０から構成される。トルクモータ２の
端部はカバー１７により覆われている。

【００１４】ロータ４０は、シャフト１２に圧入固定し
た円板状のロータコア４３と、ロータコア４３の回転軸
方向の一側であるロータ６０側の端面に接着剤等により
取り付けられたロータ磁石４１、４２及び図示しない２
つのロータ磁石とから構成されている。ロータコア４３
には軽量化のための円孔が形成されている。各ロータ磁
石は中心角９０°の扇形に形成され、ロータ磁石４１、
４２と図示しないロータ磁石とは回転方向に交互に配設
されている。ロータ磁石４１、４２は回転軸方向の一側
に着磁され、図示しないロータ磁石は回転軸方向の他側
に着磁され、これらの磁石は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】ロータ６０は、シャフト１２に圧入固定し
た円板状のロータコア６３と、ロータコア６３の一方の
回転軸方向側であるロータ４０側の端面に接着剤等によ
り取り付けられたロータ磁石６１、６２及び図示しない
２つのロータ磁石とから構成されている。ロータコア６
３には軽量化のための円孔が形成されている。各ロータ
磁石は中心角９０°の扇形に形成され、ロータ磁石６
１、６２と図示しないロータ磁石とは回転方向に交互に
配設されている。ロータ磁石６１、６２と図示しないロ
ータ磁石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。

【００１６】ロータ４０とロータ６０とは、ロータ４０
のロータ磁石と、このロータ磁石と回転方向位置が同じ
ロータ６０のロータ磁石とにおいて、互いに対向する側
の磁性が異なるようにそれぞれのロータ磁石が磁化され
ている。

【００１７】ステータ５０は、ロータ磁石４１、４２と
回転軸方向に所定の間隔Ｄをあけて対向し、ロータ磁石
６１、６２と回転軸方向に所定の間隔Ｅをあけて対向す
るステータコア５１、５２及び図示しない２つのステー
タコアを有している。ステータコア５１、５２と図示し
ないステータコアとは回転方向に交互に配設されてお
り、各ステータコアにコイル７０が巻回されている。各
コイル７０に電流を流すと、ステータコア５１、５２と
図示しないステータコアとは、ロータ４０側に異なる極
性のステータ磁極を形成し、またロータ６０側にも異な
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ステータ
コア５１、５２及び図示しないステータコアのロータ４
０側に生成され、また、回転方向に交互に極性の異なる
４極のステータ磁極がステータコア５１、５２及び図示
しないステータコアのロータ６０側に生成される。尚、
本実施例においてはステータコアを４つ設ける構成とし
ているが、ステータコアを偶数個設ける構成であればよ
い。そして、各ロータに設けるロータ磁石の数はステー
タコアの数に応じて偶数個設ける構成であればよい。

【００１８】ステータコア５１は、対向部５３、５４を
有している。対向部５３の径方向外側に取付部５５が形
成されている。対向部５３、５４は、それぞれ中心角９
０°の扇形に形成されている。対向部５３はロータ磁石
４１との間に回転軸方向に間隔Ｄをあけて対向してい
る。対向部５４はロータ磁石６１との間に回転軸方向に
間隔Ｅをあけて対向している。尚、各ステータコアの構
成は実質的に同一である。

【００１９】次に、スロットル装置１の作動について説
明する。リターンスプリング２１の付勢力はオープナー
スプリング２４の付勢力よりも大きいので、トルクモー
タ２がトルクを発生しないとき、全開位置と全閉位置近
傍との間においてスロットルバルブ１３は閉弁方向に付
勢される。全閉位置近傍において、ロータ４０とロータ
６０とステータ５０との位置は、ロータ磁石４１及びロ
ータ磁石６１とステータコア５１とが対向し、ロータ磁
石４２及びロータ磁石６２とステータコア５２とが対向
し、ロータ４０及びロータ６０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、コイル７０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４
０、ロータ６０、シャフト１２およびスロットルバルブ
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２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近傍との間において
スロットルバルブ１３の開度を調整する。

【００２０】中間部材２０は全閉位置近傍で図示しない
ストッパに閉弁方向の動きを係止され、係止部材２２は
全閉位置まで回転するので、全閉位置近傍と全閉位置と
の間において中間部材２０と係止部材２２とは離れてい
る。全閉位置近傍と全閉位置との間において、オープナ
ースプリング２４の付勢力が係止部材２２に働いてい
る。したがって、全閉位置近傍と全閉位置との間におい
て全開位置と全閉位置近傍とは反対方向に電流を流すこ
とにより、トルクモータ２に閉弁方向のトルクを発生さ
せ、全閉位置近傍と全閉位置との間においてスロットル
バルブ１３の開度を調整する。

【００２１】次に、上記のようにスロットル装置１が作
動するときにシャフト１２に生ずるスラスト荷重とベア
リング１５、１６が受ける回転軸方向の荷重について説
明する。ステータ５０とロータ４０との回転軸方向の間
隔Ｄと、ステータ５０とロータ６０との回転軸方向の間
隔Ｅとが等しい場合、ステータ５０のロータ４０側の各
対向部とロータ４０の各ロータ磁石との間に生ずる吸引
力と、ステータ５０のロータ６０側の各対向部とロータ
６０の各ロータ磁石との間に生ずる吸引力とは等しい。
したがって、ロータ４０がロータ６０側に吸引される力
とロータ６０がロータ４０側に吸引される力とが互いに
打ち消しあうことによって、シャフト１２に作用するロ
ータ４０及びロータ６０から受ける荷重の合力は０にな
る。このため、ロータ４０及びロータ６０から荷重を受
けることによってはシャフト１２にスラスト荷重は生じ
ない。したがって、トルクモータ２にトルクを発生させ
ることによっては、ベアリング１５、１６はシャフト１
２から回転軸方向の荷重を受けることがない。

【００２２】ステータ５０とロータ４０との回転軸方向
の間隔Ｄと、ステータ５０とロータ６０との回転軸方向
の間隔Ｅとが異なる場合、ステータ５０のロータ４０側
の各対向部とロータ４０の各ロータ磁石との間に生ずる
吸引力と、ステータ５０のロータ６０側の各対向部とロ
ータ６０の各ロータ磁石との間に生ずる吸引力とは異な
る。したがって、ロータ４０がロータ６０側に吸引され
る力とロータ６０がロータ４０側に吸引される力との差
分の力がシャフト１２に作用する。すなわち、Ｄ＞Ｅで
あるときは反回転角センサ向きの荷重がシャフトに作用
し、Ｄ＜Ｅであるときは回転角センサ向きの荷重がシャ
フトに作用する。このようにシャフト１２にスラスト荷
重が生ずる場合、トルクモータ２にトルクを発生させる
ことによってベアリング１５、１６はシャフト１２から
それぞれ回転軸方向の荷重を受ける。これらの荷重の合
力はロータ４０がロータ６０側に吸引される力とロータ
６０がロータ４０側に吸引される力との差分の力に等し
い。

【００２３】本実施例によるスロットル装置によると、
ベアリング１５、１６に作用する回転軸方向の荷重を少
なくとも一部相殺することができる。このため、ベアリ
ング１５、１６の耐久性を向上させることができる。さ
らに、ステータ５０とロータ４０との回転軸方向の間隔
Ｄと、ステータ５０とロータ６０との回転軸方向の間隔
Ｅとを調整することによって、シャフト１２を回転軸方
向のいずれか一側に押しつけ、シャフト１２の軸方向移
動を抑制することができる。

【００２４】また、ステータ５０とロータコア４０との
間及びステータ５０とロータコア４０との間に吸引力が
発生するため、コイル７０の巻線数を増大させることな
く、シャフト１２を駆動するトルクを増大させることが
できる。したがって、トルクモータ２の径を大きくする
ことなくスロットルバルブ１３を回動するトルクを増大
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるスロットル装置を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ スロットル装置 ２ トルクモータ １１ａ 吸気通路 １２ シャフト １３ スロットルバルブ ４０、６０ ロータ ４３、６３ ロータコア ５０ ステータ ５１、５２ ステータコア ７０ コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブとともに回転するシャ
   フトを駆動することによって吸気通路を流れる吸気流量
   を調整するスロットル装置であって、 コイルと、 複数のステータコアを有し、前記コイルに通電すること
   により回転方向に異なる磁性を有する複数のステータ磁
   極を回転軸方向両側に生成するステータと、 前記ステータの回転軸方向両側に対向するように前記シ
   ャフトに設けられる２つのロータであって、それぞれロ
   ータコアに複数の磁石を回転方向に配置し交互に極性の
   異なる複数のロータ磁極を前記ステータと対向する側に
   形成している２つのロータと、 を備えることを特徴とするスロットル装置。
2. 【請求項２】 前記２つのロータと前記ステータコアと
   の間隔が前記ステータコアの回転軸方向の一側と他側と
   で互いに異なることを特徴とする請求項１記載のスロッ
   トル装置。