JP2001303986A - 電動式スロットルバルブ組立体、トルクモータ組立体およびその製造方法 - Google Patents

電動式スロットルバルブ組立体、トルクモータ組立体およびその製造方法

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JP2001303986A JP2001073988A JP2001073988A JP2001303986A JP 2001303986 A JP2001303986 A JP 2001303986A JP 2001073988 A JP2001073988 A JP 2001073988A JP 2001073988 A JP2001073988 A JP 2001073988A JP 2001303986 A JP2001303986 A JP 2001303986A
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rotor
shaft
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valve assembly
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Bruce Michael Hatton
マイケル ハットン ブルース
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Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】所定のモータ寸法に対する薄板積層体の巻線領
域を増加させるスロットルバルブ組立体、トルクモータ
組立体及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】電動式スロットルバルブ組立体110は、ス
ロットル本体12の外側に延長部分を有するシャフト18
と、この延長部分に取付られる中空のロータ166と、ロ
ータ内に同軸配置され、円周方向に間隔を置いてコイル
を配置した複数の磁極部分を有して外壁86に取付けられ
るステータ134とを備える。ステータの磁極の外側に、
ロータの内周面が対向し、この内周面に複数の磁石17
2、174を配置する。ロータを回転駆動させるためにロー
タのフランジ部分168にシャフトの延長部分を取付け
る。モータ寸法を縮小するかまたは取付シャフトを無く
し、その代わり薄板の積層体を溶接、巻付け、及びモー
ルド被覆で一体化することにより、導電性コイルに対す
るより多くの巻線領域を与えて所定寸法内での磁力線を
多くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気入口すなわち
スロットルバルブ、特に内燃機関への吸気流を制御する
ために使用されるバタフライ形式のスロットルバルブに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年では、車両エンジン用の車載マイク
ロプロセッサコントローラの出現によって、燃料消費量
を最小限に抑えると共に排気エミッションを低減させる
べく、エンジンの燃料供給および点火タイミングを制御
するため、マイクロプロセッサに含まれる高性能プログ
ラムを十分に利用できるように、車両エンジンスロット
ルの電気的な作動制御を行うことが望まれている。車両
運転者のスロットルペダル移動の補助またはオーバーラ
イドとして、スロットル制御を車載エンジンマイクロプ
ロセッサと統合することも望まれている。さらに、エン
ジン制御コンピュータにプログラムされているアルゴリ
ズムで、クルーズ制御機能およびトラクション制御機能
を実行するために、電気作動スロットルを設けることも
望まれている。
【０００３】これまでに、車両エンジンコンピュータに
よって与えられる電気制御信号に応じてスロットルバル
ブを回転させるために、車両スロットル本体に取り付け
られた電気モータを設けることが提案されている。しか
し、電気モータを車両スロットル本体に取り付け、モー
タをスロットル本体に取り付けた後に、スロットルの正
確な位置決めおよび回転を得られるようにモータを適当
に校正することは困難であることがわかっている。
【０００４】これまでに、車両スロットルを電気的に作
動させるために、減速歯車列を介して連結されたステッ
プモータおよび比較的高回転速度（ｒｐｍ）の低トルク
サーボモータを設けることが提案されている。しかし、
ステップモータは、大量生産用の自動車には非常に高コ
ストであり、歯車列を介してスロットルを駆動するサー
ボモータは校正が困難であると共に、車両スロットル作
動に必要な応答時間に遅延を生じる。
【０００５】また、直接的にスロットルを回転させるた
めにトルクモータを使用することも提案されている。し
かし、所望のスロットル応答を得るための十分なトルク
を与える場合、トルクモータは非常に重いと共にかさば
るであろう。トルクモータは、また、スロットル本体に
組み付けて、適当なスロットル位置決めが得られるよう
に校正することが困難であろう。さらに、トルクモータ
では、スロットル本体をエンジン吸気マニホールドに組
み付ける前に、スロットルプレートに対するモータのス
テータおよびロータ極の取り付けおよび正確な校正（す
なわち回転方向決め）を行うことが必要であろう。しか
し、スロットル本体とエンジン吸気マニホールドとを単
一の一体部材として形成することが望ましいとき、すべ
てのモータアクチュエータをそのような構造に組み付け
て校正することが非常に困難であろう。
【０００６】本発明の譲受人に譲渡されており、参考と
して本説明に含まれる「電動スロットルバルブ組立体」
と題する米国特許出願第０９／０９８，９７４号には、
ロータがスロットルバルブシャフトによって支持されて
いるスロットルバルブ組立体が記載されている。この構
造では、図１にわかりやすく示されているように、シャ
フト１８がその軸受けから外向きにモータの長さ分だけ
延出している。
【０００７】シャフト１８によって生じる曲げモーメン
トを減少させると共に、ステータ３４をそれの磁気的に
重要な極の外径（Ｏ．Ｄ．）部分に位置する締結具を用
いないで取り付けることができる改良構造が依然として
必要とされている。
【０００８】さらに、製造が簡単で、応答が速く、軽量
であると共に、設置時の校正が殆ど、あるいは、全く必
要ない比較的低コストで軽量の自動車エンジン用モータ
駆動スロットルを提供することが望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、スロットルシャフトの曲げモーメントを減少させる
こと、すなわち振動時の変位量を減少させるスロットル
バルブ組立体を提供することである。
【００１０】本発明の別の目的は、スロットルシャフト
を短くしてロータ組立体の剛性を増大させることであ
る。これによって、磁気空隙をわずかに小さくすること
ができる結果、磁気効率が改善される。シャフトが短く
なると、シャフトによる慣性が減少する結果、応答時間
が改善される。
【００１１】本発明のさらなる目的は、ステータ組立体
の磁気的に重要な磁極領域から取り付けボルトを減少さ
せるか、さらには、なくすことである。本発明のさらな
る目的は、ステータの各極回りに磁気ワイヤを巻くため
に利用可能なスロット領域を増加させることにより、所
与のモータ寸法に対する薄板積層体の巻線領域を増加さ
せることができるトルクモータ組立体及びその製造方法
を提供することである。これによって、同じトルクを小
型化したモータで得ることができる。また、本発明の更
なる目的は、所定のモータ寸法に対するより多くの磁力
線を与えることができるトルクモータ組立体を提供する
ことである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明の
電動式スロットルバルブ組立体は、貫通する空気通路を
形成するスロットル本体と、この通路を横断する方向に
伸びるとともに共転する弁部材を備え、さらに前記通路
の両側部に配置された第１、第２の軸受面に回転可能に
軸支され、かつ、前記スロットル本体の外側に延長する
部分を有するシャフトと、比較的透磁率が高い材料で形
成され、前記シャフトの前記延長部分の一端部のみに配
置されて、それと共転する中空の略円筒状のロータと、
このロータの中空内に、円周方向に間隔をおいて配置さ
れた複数の磁石と、外表面上に一体に取付けられた複数
の金属板を形成し、かつその周囲に複数の個別の極片を
配置してこの各極片に導電性コイルが巻回され、さら
に、プラスチック材料を用いてその外側を覆って前記ロ
ータ内に同軸配置され、前記ロータとともにハウジング
の外壁に取り囲まれかつこの外壁に固定されるようにな
っているステータと、前記導電性コイルの各々に接続さ
れ、外部との電気的な接続に用いられる端子手段とを備
えていることを特徴とする。
【００１３】本発明は、好ましくはスロットル本体およ
びバルブと一体化して構成され、スロットルシャフトの
延出部分にロータが取り付けられている改良型トルクモ
ータ組立体を提供している。好ましくは、スロットルシ
ャフトの一部分がスロットル本体から外側に伸びてお
り、モータのロータは、中空シリンダとして構成され、
シャフトに取り付けられて、ステータの上に同心状に重
なっている。本発明の好ましい実施形態では、ステータ
組立体に金属積層板を取り付けるための取付ボルトをな
くして、はんだ溶接、巻き付け、及びオーバーモールド
された薄板積層体を有する構造に置きかえる。この結
果、導電性コイルに対するより多くの巻線領域を与えて
所定寸法内での磁力線を多くする。
【００１４】また、本発明は、ステータの各極の回りに
導電性ワイヤまたは磁石を巻き付けるのに利用できるス
ロット領域を増加させた構造を有する。本発明の別の構
成によれば、第２シャフトが、実質的にステータの中心
の磁気的重要性が低い部分、すなわち、内径（Ｉ．
Ｄ．）を貫通するように設けられている。第２シャフト
は、好ましくはスロットルシャフトより小径の通しボル
トである。第２シャフトは、ステータおよびロータを同
心状に包囲しているハウジングに固定されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明を特徴付ける新規な様々な
特徴が特許請求の範囲に特に指摘され、本開示の一部を
形成している。本発明の好適な実施形態を示す添付図面
および説明を参照することによって、本発明、その作動
利点およびそれを使用することによって達せられる特定
の目的をさらに理解することができる。
【００１６】最初に図１ないし図３を参照すると、スロ
ットルバルブ組立体全体が符号１０で示されており、そ
れに設けられたスロットル本体１２に空気入口通路１４
が貫設されて、その内部に回転弁部材すなわちバタフラ
イプレート１６が配置されている。弁部材１６は、シャ
フト(第１シャフト）１１８に形成されたスロット２０
にはめ込まれており、シャフト１８の一端部は、本体１
２に設けられたボス２６内に形成された凹部２４内に配
置された第１軸受２２（第１軸受面）で軸支されてい
る。弁部材１６は、シャフト１８を貫通した一対のねじ
３２でスロット２０内に固定されている。シャフト１８
は通路１４のボス２６側と反対の側部を貫通して、空気
入口通路１４より外側でスロットル本体に形成された凹
部３０内に設けられた第２軸受２８（第２軸受面）で軸
支されている。本発明の図示の好適な例では、シャフト
１８およびその延長部分１１８が一体部材として形成さ
れている。
【００１７】シャフト１８は、軸受２８より外側へ延出
して延長部分１１８となっている。参照符号３４で示す
ステータ３４は、一対の対向配置された半円筒形極部分
すなわち極片３６、３８を有しており、これらは直径方
向に向き合って間隔を置いて実質的に平行に配置されて
いる。部分３６、３８の各々は、中央ハブ４４に取り付
けられた長手方向ウェブ４０、４２でそれぞれ支持され
ており、この中央ハブ４４にクリアランス通路すなわち
内孔４６が貫設され、それにシャフトの延長部分１１８
が挿通されている。
【００１８】ウェブ４０、４２の各々にそれぞれコイル
４８、５０が巻装されており、このコイルは、好ましく
はマグネットワイヤ製である。ステータ３４は、好まし
くは、ステータの外周に配置されてスロットル本体１２
に螺着されるねじまたはボルト５２、５４、５６、５８
による通しボルト留めによって、スロットル本体に固定
されている。あるいは、ステータ３４を他の技法で、例
えばそれに突起を設けて、クリップまたは取付ブラケッ
トに係合させることによって固定してもよい。このよう
に、ステータ３４は、スロットル本体１２から片持式
に、シャフト延長部分１１８上に延出している。
【００１９】スロットル本体１２に電気ソケット６０が
設けられ、その内部に電気端子（端子手段）が設けられ
ており、その１つが参照符号６２で示され、コイル４８
のリード線６４の１つに接続されて、一般的なコイル接
続部となっている。
【００２０】さらに図１および図２を参照すると、ロー
タ６６は、ほぼ中空の円筒形であり、透磁率が高い材料
で形成されている。ロータ６６は、ステータ３４上に配
置されて環状ウェブフランジ６８によって支持されてお
り、この環状ウェブフランジ６８に設けられたハブ７０
が、好ましくは圧入によって、シャフト延長部分１１８
の端部に固定されている。しかし、ハブ７０をスプライ
ン嵌め、シャフトキー止めまたは溶接などの適当な方法
でシャフト延長部分１１８に確実に結合させてもよい。
【００２１】ロータ６６は、複数の永久磁石７２、７４
を有しており、その各々は、好ましくはロータの内周に
沿って配置された半円筒形であって、円周方向に間隔を
置いて並べられて、その間に直径方向に対向配置された
一対の空隙を形成している。所望ならば、ロータ６６
を、例えば深絞りまたは押し出し成形によって一体成形
してもよい。本実施形態では、ロータは、締結具、溶
接、金属変形等の適当な手段によってフランジ部材６８
に取り付けられた直線的な管状部分７６で形成されてい
る。
【００２２】一例として、その作用を説明すると、コイ
ル４８、５０を一方向の電流の流れで励磁すると、ロー
タ６６が一方向に約１６０度だけ回転し、コイルを逆極
性で励磁すると、逆方向の電流の流れが発生し、その結
果としてロータが逆方向に約１６０度だけ回転する。
【００２３】このように、ロータをスロットルシャフト
の外部部分に組み付けた状態でスロットル本体に片持式
に組み込まれた永久磁石トルクモータの励磁によってス
ロットルバルブが回転するようにしたスロットルバルブ
組立体が設けられている。この構造は、本来的に、ロー
タおよびステータ極に対して永久磁石を適当な取り付け
向きにするため、個別の校正をなくし、スロットルバル
ブ組立体の組み立てを簡単にする。
【００２４】このモータ駆動スロットルバルブ組立体の
簡単な組み立ておよび本来的な回転方向自動位置決めに
よって、一体成形のスロットル本体および吸気マニホー
ルド構造に取り付けるのに特に適するという利点が得ら
れる。
【００２５】次に図４を参照するが、いくつかの図面を
通して同様の符号は同様の機構を表しており、本発明に
従った改良型スロットルバルブ組立体１１０の断面図が
示されている。スロットルバルブ組立体１１０は、空気
入口通路１４およびその内部に配置された弁部材１６を
備えたスロットル本体１２を有している。弁部材１６
は、シャフト１８に形成された（図３に示されているよ
うな）スロット２０にはめ込まれており、適当な締結具
３２でそれに固定されている。シャフト１８の一端部
は、ボス２６内に形成された凹部２４内に配置された軸
受２２で軸支されている。本発明では、シャフト１８
は、通路１４のボス２６側と反対の側部を貫通している
が、それにロータ１６６を取り付けることができる十分
な距離分ｄが延出しているだけである。
【００２６】好ましくは、ほぼ円筒形のハウジング８０
が、スロットル本体１２に凹部３０で結合している。ハ
ウジング８０は、スロットル本体１２に取り付けられる
が、さらに好ましくは、それと一体成形される。ハウジ
ング８０は、ロータ１６６を同心状に収容しており、ロ
ータ１６６が内部で回転できるようにするギャップ８２
が設けられている。
【００２７】ロータ１６６は、ほぼ中空の円筒形であっ
て、透磁率が高い材料で形成されている。好適な実施形
態では、ロータ１６６は、適当な手段で一端部がウェブ
フランジ１６８に取り付けられた管状部分８４で構成さ
れている。ウェブフランジ１６８は、中央位置にハブ１
７０を有しており、それに設けられた内孔にシャフト１
８の外部部分をはめ込んで、それにロータ１６６を圧入
嵌め、スプライン嵌め、シャフトキー止め、溶接、また
は同様な噛み合い結合によって取り付けることができる
ようしている。
【００２８】ロータ１６６は、さらに、２極または４極
構造用の複数の永久磁石１７２、１７４を備えている。
各磁石１７２、１７４は、好ましくはロータ１６６の管
状部分８４の内周に沿って円周方向に間隔を置いて配置
された半円筒形であって、その間に直径方向に対向配置
された一対の空隙が形成されている。このほか、ロータ
１６６は、例えば、深絞りか、可能ならば押し出し成形
によって一体成形してもよい。
【００２９】後壁すなわちカバー８６が、ハウジング８
０の開放端部に、例えば締結具８８等の適当な手段によ
って取り付けられている。後壁８６は、第２シャフト９
２、例えば、好ましくはボルトのねじ付き端部を螺着す
るように構成されたねじ付き内孔９４（取付手段）を設
けたハブ９０を中央位置に有している。
【００３０】第２シャフト９２は、シャフト１８に実質
的に軸方向に整合した状態でステータ１３４を貫通し
て、ステータをロータ１６６内に同心状の取り付け向き
で固定している。好都合なことに、本発明は、第２シャ
フト９２をステータの磁気的に重要性が低い部分、すな
わちステータ１３４内の実質的に中心に配置することが
できる。好適な実施形態の後壁８６は、２極構造では、
少なくとも２つの凹部９６を有し、４極構造では４つの
凹部を有しており、各凹部９６がステータ１３４の極片
１３６、１３８の１つを収容している。
【００３１】後壁８６のボス部分の開口９８が、一般的
にコイルの接続部であるコイルからのリード線１００の
１つを受け入れている。リード線１００は、開口９８内
に設けられた電気ソケット１６０内に位置する電気端子
１６２（端子手段）に電気的に接続されている。通常、
モータは、２つの端子１６２を必要とするが、１つだけ
が図示されている。開口９８の周囲を密閉するためにＯ
リング１０２が用いられている。ステータ１３４は、や
はりステータ３４と同様な材料で同様に構成することが
できる。
【００３２】他の構造と比較して、第２シャフト９２を
用いることによって、図１のロータ６６を長いシャフト
１８、１１８で支持する必要がなくなる。図４の短いシ
ャフト１８は、ロータ組立体の剛性を増加させると共
に、振動中の変位量を減少させる。これによって、安全
マージンが小さくなるため、磁気空隙がわずかに小さく
なる結果、磁気効率が改善される。第２シャフト９２を
用いることによって、シャフト１８を短くすることがで
き、スロットルバルブ組立体１１０の慣性モーメントが
小さくなる結果、応答時間が改善される。
【００３３】スロットルバルブ組立体１１０内に短いシ
ャフト１８を設けることによって、通常ステータ３４の
積層板に設けられるクリアランスがステータ１３４には
必要なくなる。このため、図１に示されている構造に使
用されている４つの積層板取付ボルト５２、５４、５
６、５８をなくすことができる。これらの取付ボルト５
２、５４、５６、５８は、ステータ３４の磁気的に重要
な部分に位置している。これらのボルトの代わりに、単
一のシャフト（ボルト）９２か、限定するものではない
が、圧入ピン結合、後壁を貫通するリベット、溶接など
を含む同様な取り付け手段を磁気的にあまり重要でない
部分に用いることによって、本発明のスロットルバルブ
組立体１１０の構造は、積層板の巻線面積を増加させる
ことができる。この特徴によって、同じトルクを小型化
したモータで得ることができ、その結果として重量およ
びコストも削減される。
【００３４】次に図５を参照するが、いくつかの図面を
通して同様の符号は同様の機構を表しており、本発明に
従った改良型スロットルバルブ組立体２１０の断面図が
示されている。スロットルバルブ組立体２１０は、空気
入口通路１４およびその内部に配置された弁部材１６を
備えたスロットル本体１２を有している。弁部材１６
は、シャフト２１８に形成された（図３に示されている
ような）スロット２０にはめ込まれており、適当な締結
具でそれに固定されている。シャフト２１８の一端部
は、ボス２６内に形成された凹部２４内に配置された軸
受２２で軸支されている。本発明では、シャフト２１８
は、通路１４のボス２６側と反対の側部を貫通している
が、図４の実施形態と同様にそれにロータ２６６を取り
付けることができる十分な距離分ｄが延出しているだけ
である。また、好ましくは、シャフト２１８は、より小
さな、即ち縮径した部分２１９を有して、この部分にロ
ータが取り付けられる。
【００３５】好ましくは、ほぼ円筒形のハウジング８０
が、スロットル本体１２に接続される。このハウジング
８０は、スロットル本体１２に取り付けられるが、さら
に好ましくは、それと一体成形される。ハウジング８０
は、ロータ２６６を同心状に収容しており、ロータ２６
６が内部で回転できるようにするギャップ８２が設けら
れている。
【００３６】ロータ２６６は、ほぼ中空の円筒形であっ
て、透磁率が高い材料で形成されている。この実施形態
では、ロータ２６６は、適当な手段で一端部がウェブフ
ランジ２６８に一体化されたまたは取り付けられた管状
部分２８４で構成されている。ウェブフランジ２６８
は、中央に配置された内孔を有し、この内孔にシャフト
２１８の縮径した部分をはめ込んで、ロータ２６６を圧
入嵌め、スプライン嵌め、シャフトキー止め、溶接、ま
たは同様な噛み合い結合によって取り付けることができ
るようしている。
【００３７】ロータ２６６は、さらに、２極または４極
構造用の複数の永久磁石２７２、２７４を備えている。
各磁石２７２、２７４は、好ましくはロータ２６６の管
状部分２８４の内周に沿って円周方向に間隔を置いて配
置された半円筒形であって、その間に直径方向に対向配
置された一対の空隙が形成されている。このほか、ロー
タ２６６は、例えば、深絞りか、可能ならば押し出し成
形によって一体成形してもよい。
【００３８】本発明の好ましい実施形態では、ラミネー
トと呼称される複数の薄い積層板、または金属板３００
を使用しており、各積層板は、個別の磁極部分３０２を
有し、たとえば、図６では４極構造の形式が示されてい
る。この代わりに２極構造を用いることもでき、この場
合、単純に２つの磁極３０２を有している。複数の金属
板３００は、好ましくはスチールで厚さが約２ｍｍであ
る。他の金属を用いかつその厚さを変更することも可能
である。
【００３９】複数の積層板または金属板３００は、積み
重ねられ磁極部分の外表面に一体に溶接される。例え
ば、各磁極部分３０２のそれぞれに、アーク３０６の頂
部３０４に沿って溶接ビードを形成する。この溶接位置
は、好ましい実施形態として考えられる。他の溶接位置
も使用することができる。好ましくは金属スタンプ工程
により形成された、ほぼ５０またはそれ以上の金属板３
００が、締結具を用いて積層され、さらに上述したよう
に外面すなわち外周上に伸びる溶接ビードを用いて一体
に溶接される。
【００４０】これにより、磁極３０２と、巻線用キャビ
ティすなわちスロット領域３０８が形成され、これら
は、好ましくは従来公知のエポキシ樹脂の被膜または静
電塗装により被覆される。端子インタフェースコネクタ
３１０（図５参照）は、適所に配置され、その結果、導
電性コイル（磁気ワイヤ）を（複数の積層板３００が一
体に溶接された）ステータ２３４の磁極上に巻回した
後、コイルの複数のワイヤは、端子コネクタに接続され
て電気端子２６２に終端する。この端子２６２は、図５
において、その１つのみが示されており、端子インタフ
ェース接続部３１０から電気ソケッ２６０に通じてい
る。端子２６２は、非導電性材料から作られてそれぞれ
個別の端子コネクタがコイルのリード線に接続されてい
る。本発明では、ステータ２３４のコイルが、プラスチ
ック射出成形法を用いてガラス充填されたナイロン等の
合成樹脂材料３１２によって覆われている。後壁２８６
は、好ましくはプラスチック射出成形工程中に同時にス
テータと一体成形できる。
【００４１】ステータ組立体に金属積層板を取り付ける
ための取付ボルト９２を取り除き、これを溶接、巻回、
およびオーバーモールドされた積層板に置きかえること
により、本発明の好ましい構造は、導電性コイルをステ
ータの各磁極の回りに巻回するための巻き付けキャビテ
ィ領域を広げることができる。これにより、一定のモー
タ寸法に対してより磁力線を増やすことができる。同様
にモータ構造において、利用可能な磁束が制限要素でな
くて、積層板の磁束形成容量が制限要素である場合に
は、巻き付け領域の寸法を調整することができ、金属領
域を巻線領域に交換することができる。これは、磁束を
形成するために必要な金属部分の配置における設計に柔
軟性を持たせることができる。
【００４２】作用を説明すると、ステータ１３４，２３
４のコイルを一方向の電流の流れで励磁すると、ロータ
１６６，２６６が一方向に２極構造では約１６０度（４
極構造では約８０度）だけ回転する。極性を逆にする
と、コイルの励磁によって逆方向の電流の流れが発生す
るため、ロータが逆方向に同じ距離だけ回転する。
【００４３】本発明に従ったスロットルバルブ１１０，
２１０は、限定するものではないが、以下を含む組立体
に幾つかの利点を有している。本発明の構造は、ロータ
１６６，２６６をハウジング８０内に組み込む構造であ
る。次に、その中にステータ１３４，２３４を挿入す
る。後壁８６，２８６がスロットルバルブ組立体を密閉
して、ゴミ、埃、水、雪などからの保護、すなわち非常
に厳しい環境に対する保護を行う。このスロットルバル
ブ１１０，２１０の組立て工程は、コスト的に有利であ
りかつ同様の利益を与える。
【００４４】本発明では、ステータ１３４，２３４の電
気接続がロータ１６６，２６６内への設置以前にすべて
完了しているので、最終組み立て時に電気接続を行う必
要がない。本発明の構造は、位置検出などの追加機能を
ステータサブ組立体に組み込んで、その電気コネクタを
利用することができる。
【００４５】以上の説明から、スロットルバルブ組立体
１１０，２１０は以下の利点、すなわち、シャフトの曲
がりの低減、巻線領域の増加、ロータ慣性の減少および
組み立て技術の改善を与える。好適な取り外し式の後壁
８６では、後壁８６をハウジング８０に固定する前に、
ステータ１３４を後壁８６に組み付けることができる。
これによって、整合および間隔保持が容易になる。
【００４６】スロットル組立体２１０は、溶接されかつ
オーバーモールドされた薄板積層体構造を用いるので、
図６及び図７で示されかつ計算されるように、巻線領域
を概略４％以上より多くする増やすことができる。金属
積層板をステータ組立体に取り付けるための取付ボルト
を省くことにより、また、これを溶接、巻回、及びオー
バーモールドの積層構造体に置きかえることにより、ス
ロット領域、すなわちステータの各磁極の回りに導電性
コイルを巻き付けるための巻線キャビティ領域３０８
を、巻線キャビティ領域４０８と比較して増加させるこ
とができる。このスロットル組立体２１０の構造によ
り、一定のモータ寸法に対してより多くの磁力線を増や
すことができる。モータ設計において磁束が制限要素で
なくて磁束形成容量が制限要素である場合、スロット領
域の寸法は、調整されて、巻線領域を金属領域に代える
ことができる。これは、磁束を形成するのに必要となる
べき金属を多く配置することを可能にする。
【００４７】本発明の原理の応用を示すために本発明の
特定の実施形態を詳細に説明してきたが、そのような原
理から逸脱することなく本発明をそれ以外で具現できる
ことは理解されるであろう。以上に本発明を図示の実施
形態に関連して説明してきたが、本発明は、変更および
修正が可能であり、特許請求の範囲によってのみ限定さ
れることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気入口通路を横断する方向に見た車両スロッ
トル本体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って見た断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿って見た断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に従う、図１と同様な断面
図である。
【図５】本発明の好適な実施形態に従う、図１と同様な
断面図である。
【図６】シャフトが貫通しない場合の４極ステータ構造
の断面図である。
【図７】シャフトが貫通した場合の４極ステータ構造の
断面図である。
【符号の説明】
１０ スロットルバルブ組立体 １２ スロットル本体 １４ 空気通路 １６ バタフライプレート １８ 第１シャフト ２２，２８ 軸受 ８０ ハウジング ８６，２８６ 後壁 ９２ 第２シャフト １１０，２１０ スロットル組立体 １３４，２３４ ステータ １３６，１３８ 極片 １６２，２６２ 電気端子 １６６，２６６ ロータ １７２，１７４ 永久磁石 ２１８ シャフト
───────────────────────────────────────────────────── 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 15/02 Ｈ０２Ｋ 15/02 Ａ Ｆ 15/095 15/095 15/12 15/12 Ｃ 33/16 33/16 Ｂ (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】(a) 貫通する空気通路を形成するスロット
    ル本体と、(b) この通路を横断する方向に伸びるととも
    に共転する弁部材を備え、さらに前記通路の両側部に配
    置された第１、第２の軸受面に回転可能に軸支され、か
    つ、前記スロットル本体の外側に延長する部分を有する
    シャフトと、(c) 比較的透磁率が高い材料で形成され、
    前記シャフトの前記延長部分の一端部のみに配置され
    て、前記シャフトと共転する中空円筒形状のロータと、
    (d) このロータの中空部内に、円周方向に間隔をおいて
    配置された複数の磁石と、(e) 外表面上に一体に取付け
    られた複数の金属板を形成し、かつその周囲に複数の個
    別の極片を配置してこの各極片に導電性コイルが巻回さ
    れ、さらに、プラスチック材料を用いてコイル外側を覆
    って前記ロータ内に同軸配置され、前記ロータとともに
    ハウジングの外壁に取り囲まれかつこの外壁に固定され
    るようになっているステータと、(f) 前記導電性コイル
    の各々に接続され、外部との電気的な接続に用いられる
    端子手段とを備えていることを特徴とする電動式スロッ
    トルバルブ組立体。
  2. 【請求項２】前記弁部材は、バタフライプレートで構成
    されていることを特徴とする請求項１記載のスロットル
    バルブ組立体。
  3. 【請求項３】前記ステータを形成する複数の金属板は、
    一体に溶接されていることを特徴とする請求項１記載の
    スロットルバルブ組立体。
  4. 【請求項４】前記ステータを内装するプラスチック材料
    は、前記ハウジングの外壁を形成することを特徴とする
    請求項３記載のスロットルバルブ組立体。
  5. 【請求項５】前記プラスチック材料は、ガラス充填のナ
    イロン材料からなることを特徴とする請求項４記載のス
    ロットルバルブ組立体。
  6. 【請求項６】 前記ロータは、前記シャフトの前記延長
    部分を受け入れる内孔を有する半径方向に伸びるフラン
    ジに取り付けられた直線的な円筒状シェルで形成されて
    いることを特徴とする請求項１記載のスロットルバルブ
    組立体。
  7. 【請求項７】(a) 各々個別の磁極部分を有する複数の強
    磁性薄板を積層し、 (b) 前記薄板の積層体を一体に溶接して、１つのステー
    タに形成し、 (c) このステータの磁極部分に導電性コイルを配置し、 (d) プラスチック材料を用いて前記ステータとコイルを
    内装し、 (e) 内装されたステータをベース構造体で支持し、 (f)環状のロータに複数の磁石を配置し、かつ前記ステ
    ータの外側に前記ロータ及び磁石を配置し、 (g) 前記ロータを前記ステータのまわりで回転するよう
    に軸支する、各ステップを有することを特徴とするトル
    クモータ組立体の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記薄板の積層体を一体に溶接するステ
    ップは、積層体の外側表面に沿って溶接ビードを設ける
    ことを含んでいる請求項７記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記ロータを軸支するステップは、前記
    ステータ及び前記ベース構造体からなるグループから選
    択された部材上に前記ロータを軸支することを含んでい
    る請求項７記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】 ステータを内装するステップは、前記
    ステータ上にカプセル層を射出成形し、前記ベース構造
    体に対する外壁を形成することを含んでいる請求項９記
    載の製造方法。
  11. 【請求項１１】(a) 個別の磁極部分を一緒に溶接して１
    つのステータを形成する強磁性体薄板の積層体と、 (b) 前記ステータの磁極部分の各々に配置された導電性
    コイルと、 (c) 前記ステータ及びコイル上に形成されるカプセル層
    と、 (d) 複数の磁石を円周方向に間隔を置いて配置する略円
    筒状のロータと、 (e) 前記内装されたステータ及びコイルを支持し、前記
    ロータを前記ステータのまわりに回転できるように軸支
    するためのベース構造体と、 を含むことを特徴とする、請求項７に記載の製造方法に
    よって作られたトルクモータ組立体。
  12. 【請求項１２】(a) 貫通する空気通路を形成するスロッ
    トル本体と、(b) 前記空気通路を横断する方向に伸びる
    とともに共転する弁部材を備え、さらに前記通路の両側
    部に配置された第１、第２の軸受面に回転可能に軸支さ
    れ、かつ、前記スロットル本体の外側に延長する部分を
    有する第１シャフトと、(c) 比較的透磁率が高い材料で
    形成され、前記第１シャフトの前記延長部分の一端部の
    みに配置されて、それと共転する中空円筒形状のロータ
    と、(d) このロータの中空部内に、円周方向に間隔をお
    いて配置された複数の磁石と、(e) 比較的透磁率が高い
    材料で形成されるとともに前記ロータ内に同軸配置さ
    れ、かつ周囲に複数の個別の極片を配置してこの各極片
    に導電性コイルが巻装されているステータと、(f) この
    ステータを貫通して伸びるとともに前記第１シャフトに
    整合して配置され、かつ前記ステータの磁気的に重要で
    ない領域である前記ステータの中心部分に配置されてお
    り、さらに、より重要な巻線領域に巻回される導電性コ
    イルを備え、前記ロータ内に同軸配置された前記ステー
    タを一端部で保持し、この一端部が前記ステータ及びロ
    ータを取り囲むハウジングの外壁に固定されている第２
    シャフトと、(g) 前記導電性コイルの各々に接続され
    て、外部との電気的な接続に用いられる端子手段とを備
    えていることを特徴とする電動式スロットルバルブ組立
    体。
  13. 【請求項１３】第２シャフトは、第１シャフトよりもそ
    の直径が小さいことを特徴とする請求項１２記載のスロ
    ットルバルブ組立体。
  14. 【請求項１４】第２シャフトが通しボルトであり、この
    ボルトは、第１シャフトよりもその直径が小さいことを
    特徴とする請求項１３記載のスロットルバルブ組立体。
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