JP2002280216A - ロータリーソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストッパ部が接触部に当接する際の衝突音や
振動の発生をストッパ部が接触部に当接する際の運動エ
ネルギーを低減させることによってを低減すること。 【解決手段】 ロータリーソレノイド４０の通電制御手
段を制御する装置に、第１コイルに通電があったときに
同通電の前後において第２コイルに発生する誘起電圧を
積分する積分手段と、誘起電圧の積分値と閾値とを比較
する手段とを備え、積分値が閾値よりも大きくなったと
きに第１コイルへの通電を遮断するように通電制御手段
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブの弁体等を
回転駆動するバルブ駆動装置に用いられるロータリーソ
レノイドに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のロータリーソレノイドには、例
えば、特開平７−１３５１１０号公報（従来技術とい
う）に開示されているように、回転子の回転角度を所定
の角度に制限するためのストッパ部が設けられているも
のがある。また、上記した従来の技術においては、スト
ッパ部と接触部とが当接する際に発生する音（衝突音）
及び振動の発生を防止するためにストッパ部に弾性体を
設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術のロータリーソレノイドにおいては、ロータリーソ
レノイドの使用時には常にストッパ部が接触部に当接す
ることになる。このため、弾性体の弾力の減少や、弾性
体の摩耗などの弾性体の経時的変化によって弾性体の効
果が減少していくことは避けられない。また、ストッパ
部が接触する際の衝撃で弾性体が脱落する可能性もあ
る。弾性体の弾力の低下、脱落はストッパ当接時の衝突
音及び振動を発生させることになる。それゆえ、本発明
はストッパ部が接触部に当接する際の衝突音や振動の発
生を弾性体等を用いることなく低減するロータリソレノ
イドを提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成上の特徴は、回転軸と一体的に回転する
とともに同回転軸の同軸円周上にＮ極及びＳ極を形成す
る永久磁石を配設した回転子と、前記回転子の周端部と
対向する一対の回転子対向部を含んでなるヨークと、前
記ヨークに巻回されたコイルと、前記コイルの通電状態
を制御する通電手段とを備え、前記コイルにより前記ヨ
ーク内に所定の向きの磁界を発生させたとき前記回転子
が第１の位置に向けて回転するとともに、前記コイルに
より前記ヨーク内に前記所定の向きと反対の向きの磁界
を発生させたとき前記回転子が前記第１の位置と異なる
第２の位置に向けて回転するように構成され、前記コイ
ルは、前記所定の向きの磁界を発生させる第１コイルと
同第１コイルとは別のコイルであって前記所定の向きと
反対の向きの磁界を発生させる第２コイルとからなり、
前記通電手段は、前記第１コイルの通電状態を切換える
第１スイッチング素子と、前記第２コイルの通電状態を
切換える第２スイッチング素子と、前記第１及び第２コ
イルの何れか一方のみが通電状態となるように前記第１
及び第２スイッチング素子を制御する通電制御手段とを
備えてなるロータリーソレノイドにおいて、前記通電制
御手段を制御する装置が、前記第１コイルに通電があっ
たときに同通電の前後において前記第２コイルに発生す
る誘起電圧を積分する積分手段と、誘起電圧の積分値と
閾値とを比較する手段とを備え、前記積分値が前記閾値
よりも大きくなったときに前記第１コイルへの通電を遮
断するように通電制御手段を制御することにある。

【０００５】上記した手段によれば、第１及び第２コイ
ルの何れか一方のみが通電状態となるように第１及び第
２スイッチング素子が制御され、第１コイルを非通電状
態から通電状態へと切換えたとき、前記弁体（回転子）
は、第１の位置に向かう回転を開始し、これにより回転
子の永久磁石が回転する。このため、第２コイルと鎖交
する磁束が変化し、第２コイルには誘起電圧が発生す
る。一方、第１コイルが非通電状態から通電状態に切換
えられると、第２コイルと鎖交する磁束の向きが反転す
るため、同第２コイルには大きな誘起電圧が発生する。
上記積分手段は、これらの誘起電圧を積分するものであ
るので、同積分手段により積分された誘起電圧は回転子
の回転位置を表す値となる。従って、この積分された誘
起電圧をモニタすれば、回転子の回動範囲において同回
転子の回転位置を検出することができる。この時、誘起
電圧の積分値と所定の閾値とを比較する比較手段によ
り、回転子の回転位置が所定の位置に達したかどうかが
判定できる。この誘起電圧の積分値が閾値を上回ったと
き（回転子が所定の位置以上に回転したとき）に第１コ
イルへの通電を遮断することで、第１コイルによる回転
子を回転させようとする力（回転トルク）の発生が停止
し、回転子は慣性で所定の位置（ストッパと当接手段が
当接する位置）に向かって回転することになる。これに
よって、ストッパが所定の位置に回転するまでの間、通
電を継続した場合と比較して、ストッパと当接手段とが
当接するときの回転子の回転速度（運動エネルギー）を
低減することができる。

【０００６】本発明の他の特徴は、請求項１に記載のロ
ータリーソレノイドにおいて、前記第１コイルへの通電
を遮断すると共に前記第２コイルへの通電を開始するよ
うに通電制御手段を制御することにある。

【０００７】これによれば、上記したように第１コイル
への通電を遮断することで回転子の運動エネルギーが増
加することを低減できると共に、第２コイルへの通電を
開始することによって回転子が回転している方向とは反
対の方向に回転子を回転させようとする力を回転子に加
えることができる。これによって回転子の回転速度はさ
らに減殺され、回転子がストッパに当接する速度をさら
に低減できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は、内燃機関の吸気系
に本発明の第１実施形態に係るロータリーソレノイドを
バルブ駆動装置に適用した例を示している。なお、同図
においては、バルブ駆動装置のみを代表的に示し、その
他の構成については省略している。

【０００９】内燃機関の吸気マニホールド２０ｂには、
同吸気マニホールド２０ｂを開閉するためのバタフライ
型の円形弁体２４が備えられている。この弁体２４は、
本発明によるバルブアクチュエータ４０に連結されてい
る。

【００１０】バルブアクチュエータ４０は、吸気マニホ
ールド２０ｂの外壁に図示しない部材を介して固定され
るとともに電気制御装置６０と電気的に接続されてい
て、同電気制御装置６０により通電状態が制御されて弁
体２４を回転駆動するようになっている。

【００１１】以上の構成により、弁体２４が吸気マニホ
ールド２０ｂの通路を開放、または閉塞することによっ
て吸気マニホルド２０ｂを切り替え、機関の出力を増大
させるために使用されている。

【００１２】次に、上記バルブアクチュエータ４０の構
成について図１、図２、図３を用いて詳述する。図２及
び図３は、図１に示したバルブアクチュエータ４０を１
−１線及び２−２線に沿ってそれぞれ切断した断面図で
ある。

【００１３】このバルブアクチュエータ４０は、弁体２
４が螺着され同弁体２４と一体的に回転する回転軸４１
と、同回転軸４１と一体的に回転する回転子４２と、図
示しないブラケットを介して吸気マニホールド２０ｂに
固定されたヨーク４３〜４５と、回転子４２を支持する
固定部材４６ａ、４６ｂと、第１、第２のコイル４７、
４８と、回転軸４１の所定角度以上に亘る回動を規制す
るためのストッパ４９とを含んで構成されている。

【００１４】回転軸４１は、ベアリングからなる一対の
軸受４１ｃ、４１ｄを介して吸気マニホルド２０ｂに回
転可能に軸支されていて、図１において吸気マニホルド
２０ｂの下方に延長し、その延長部外周には円筒状の回
転子４２が固定されている。

【００１５】回転子４２は、回転軸４１に嵌合された円
筒体４２ａと、前記円筒体４２ａの外周に固定される一
対の永久磁石４２ｂ、４２ｃとからなっている。永久磁
石４２ｂ、４２ｃは、回転軸４１に直交する方向の断面
が中心角１８０度で所定の幅を有する円弧状（所定幅の
円環を中心角１８０度にて切断した形状）となってい
て、その外周側がそれぞれＮ極、Ｓ極となるように放射
状に磁化されている。

【００１６】ヨーク４３は、高透磁率材料からなり、回
転子４２の外周側面に沿った円弧形状を有し同外周面と
僅かな空隙を介して対向配置される回転子対向部４３ａ
と、この回転子対向部４３ａから前記回転軸に直交する
Ｘ軸方向に延びるアーム部４３ｂとから構成されてい
る。ヨーク４４は、ヨーク４３と同一構造であって回転
子対向部４４ａとアーム部４４ｂとを有していて、回転
軸４１の中心を通るＸ軸を中心線としてヨーク４３と線
対称となるように配置されている。ヨーク４５は、略直
方体形状であって、図１の紙面内においてＸ軸と直交す
るＹ軸方向に延び、その両端部近傍において同ヨーク４
５をＸ軸方向に貫通する一対のボルトＢ１により前記ヨ
ーク４３、４４を固定している。

【００１７】固定部材４６ａ、４６ｂは、ヨーク４３を
貫通するボルトＢ２とナットＮとにより回転子対向部４
３ａ、４４ａを挟持するように同対向部４３ａ、４４ａ
の上面及び下面にそれぞれ固定されていて、回転軸４１
を図示しないベアリングにより回動可能に軸支するとと
もに、回転子４２の円筒体４２ａを軸方向に移動不能且
つ相対回転可能に保持している。

【００１８】第１、第２コイル４７、４８は、ヨーク４
３〜４５及び回転子対向部４３ａ、４４ａ間の空隙を磁
路とする磁界を発生させるためのものであり、ヨーク４
５に対し互いに逆向きに巻回されている。即ち、第１コ
イル４７は通電により回転子対向部４３ａ、４４ａにＮ
極、Ｓ極をそれぞれ出現させ、図２においてヨーク４５
内を上方に向う磁束を発生させる。第２コイル４８は通
電により回転子対向部４３ａ、４４ａにＳ極、Ｎ極をそ
れぞれ出現させ、図２においてヨーク４５内を下方に向
う磁束を発生させる。

【００１９】非磁性材料からなるストッパ４９は、ヨー
ク４４の上部に螺着される固定部４９ａと、固定部４９
ａから吸気マニホールド２０ｂと回転子４２との間にて
露呈した回転軸４１の周囲にまで延びるアーム部４９ｂ
とを有している。アーム部４９ｂの先端には、図３に示
したように、軸４１に立設された板状の突起４１ａが軸
４１の回動に伴い当接する一対の当接面４９ｃ、４９ｄ
が形成されている。この当接面４９ｃは、Ｙ軸に対して
左回転方向に４５度だけ傾斜した面と平行な面上に形成
されていて、突起４１ａが当接面４９ｃに当接したと
き、弁体２４が吸気マニホールド２０ｂ内の吸気通路を
閉塞するようになっている。また、当接面４９ｄは、Ｙ
軸に対して右回転方向に４５度だけ傾斜した面と平行な
面上に形成されていて、突起４１ａが当接面４９ｄに当
接したとき、弁体２４が吸気マニホールド２０ｂ内の吸
気通路を完全に開放（全開）するようになっている。

【００２０】次に、バルブアクチュエータ４０の駆動制
御を行う電気制御装置６０について、その概略を示した
図４を参照しつつ説明する。この電気制御装置６０は、
ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）６１と、同ＣＰＵ６１
にパスを介して接続された入カポート６２及び出カポー
ト６３と、出カポート６３に接続された駆動回路６４と
を備えている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ１、ＲＡＭ１から
なるメモリ６１ａを内蔵していて、メモリ６１ａは、Ｃ
ＰＵ６１が実行するプログラム等を記憶している。

【００２１】入カポート６２は、弁体２４の最適な位置
を決定するためのパラメータとして吸入空気量を検出す
るエアフローメータ７１、機関の回転数を検出するエン
ジン回転数センサ７２、及びスロットルバルブの開度を
検出するスロットル開度センサ７３が接続され、それぞ
れの信号を入力するようになっている。

【００２２】駆動回路６４は、バルブアクチュエータ４
０とともにバルブ駆動装置を構成するものであり、パワ
ートランジスタ（スイッチング素子）ＴＲ１、ＴＲ２
と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、積分
回路６４ａ、６４ｂとから構成されている。パワートラ
ンジスタＴＲ１、ＴＲ２の各ベースは出力ポート６３に
接続され、各コレクタには車両のバッテリ電圧ＶＢが印
加されている。また、パワートランジスタＴＲ１、ＴＲ
２のエミッタはダイオードＤ１、Ｄ２を介してそれぞれ
接地されるとともに、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してバルブア
クチュエータ４０の第１、第２コイル４７、４８にそれ
ぞれ接続され、第１、第２コイル４７、４８を介して接
地されている。積分回路６４ａ、６４ｂの入力側は、抵
抗Ｒ１と第１コイル４７との間、抵抗Ｒ２と第２コイル
４８との間にそれぞれ接続され、積分回路６４ａ、６４
ｂの出力側は入力ポート６２にそれぞれ接続されてい
る。

【００２３】次に、以上のように構成されたバルブ駆動
装置の作動について図５〜図７を参照しつつ説明する
と、図５、図６は、図１に示したバルブアクチュエータ
４０の１−１線に沿った概略断面図であり、説明のため
に回転軸４１の突起４１ａ及びストッパ４９の当接面４
９ｃ、４９ｄも図示している。図７は、横軸を回転子４
２（弁体２４）の回転角度、縦軸を回転子４２の回転ト
ルクとして、回転角度と回転トルクとの関係を示したも
のである。なお、図７において、点Ｂと点Ｃとを通る曲
線Ｃ１は第１コイル４７を非通電状態とし第２コイル４
８を通電状態とした場合、点Ａと点Ｄとを通る曲線Ｃ２
は両コイル４７、４８を非通電状態とした場合、及び点
Ｆと点Ｅを通る曲線Ｃ３は第１コイル４８を通電状態と
し第２コイル４７を非通電状態とした場合を示してい
る。また、以下の説明においては、回転子４２のN極の
磁石４２ｂの中央部を始点とし同回転子４２のS極の磁
石４２ｃの中央部を終点とするベクトルを便宜上（回転
子４２の）磁化ベクトルVと称する。

【００２４】ＣＰＵ６１は、図示しないプログラムを実
行し、エアフローメータ７１、エンジン回転数センサ７
２、及びスロットル開度センサ７３からの信号に基いて
弁体２４の最適な位置を判定している。そして、弁体２
４を閉じるべき状況であると判定すると、出カポート６
３を介しパワートランジスタＴＲ１のベースをハイレベ
ルとして同トランジスタＴＲ１を導通状態とし、第１コ
イル４７を通電状態とする。同時にＣＰＵ６１は、出カ
ポート６３を介してパワートランジスタＴＲ２のベース
をローレベルとして同トランジスタＴＲ２を非導通状態
とし、第２コイル４８を非通電状態とする。

【００２５】これにより、図５（Ａ）に示したように、
回転子対向部４３ａ、４４ａはそれぞれＮ極、Ｓ極とな
って回転子４２の状態は図７の曲線Ｃ3上に移行し、同
回転子４２は図５において左回りの回転トルクを受けて
左回転方向（反時計方向）に回転する。ＣＰＵ６１は、
上記図５（Ａ）の状態と上記図５（Ｄ）の状態との間の
第１中間位置（なお、本実施形態においては、第１中間
位置は図５（Ａ）と図５（Ｄ）の略中間の位置にストッ
パ４９が存在し、かつ、回転子４２の回転方向が左回転
である場合とする）となったことを積分回路６４ｂの出
力に基づき検出（検出原理については後述）すると、ト
ランジスタＴＲ１を非導通状態として第１コイル４７を
非通電状態とする。これにより、回転子対向部４３ａ、
４４ａに現れていたＮ極、Ｓ極は消滅する。

【００２６】ところで、図６（Ａ）に示したように、ス
トッパ４９が存在しないものと仮定すると、第１コイル
４７を通電状態に維持するか否かにかかわらず、回転子
４２はその磁化べクトルＶがＸ軸から左回りに９０度だ
け回転した第１の位置（図７における点Ｐ１の状態）に
到達するまで左回転方向の回転トルクを受け（図７の曲
線Ｃ２、Ｃ３参照）、同第１の位置にて安定的に停止す
るものとなっている。従って、上記したように、回転子
４２の位置が第１中間位置（図７の点Ｍ１の状態）とな
ったとき第１コイル４７を非通電状態としても、回転子
４２の受ける回転トルクは図７の曲線Ｃ３の点Ｍ１から
曲線Ｃ２の点Ｃ２の状態へと移行し、回転子４２は、曲
線Ｃ２による左方向への回転トルクと、回転子４２の左
方向へ回転しようとする慣性とによって、回転軸４１の
突起４１ａがストッパ４９の左側当接面４９ｃに当接
し、回転子４２は、その磁化ベクトルＶがＸ軸から４５
度だけ左方向に回転した位置まで移動して停止する。こ
れが図５（Ａ）及び図７の点Ｆの状態である。かかる状
態においては、弁体２４が吸気マニホールド２０ｂ内の
吸気通路を閉塞する。回転子４２は図５（Ａ）に示した
位置に保持される。なお、この状態においては、永久磁
石４２ｂ、４２ｃによりヨーク４３〜４５内に磁束が発
生し、第１コイル４７にはＹ軸の正方向に向う磁束が鎖
交している。

【００２７】次に、この状態において、ＣＰＵ６１が弁
体２４を開くべき状態になったと判定すると、同ＣＰＵ
６１は出カポート６３を介してパワートランジスタＴＲ
２のベースをハイレベルとして同トランジスタＴＲ２を
導通状態とし、第２コイル４８を通電状態とする。これ
により、図５（Ｃ）に示したように回転子対向部４３
ａ、４４ａはそれぞれＳ極、Ｎ極となり、回転子の状態
は図７の点Ａから点Ｂに移行する。これにより、回転子
４２は、右回りの回転トルクを受けて右回転方向（時計
方向）に回転し、突起４１ａがストッパ４９の右側当接
面４９dに当接することにより停止する。このとき、回
転子４２は、その磁化ベクトルＶがＸ軸から４５度だけ
右方向に回転した位置にあり、図７の点Ｃに示した状態
となっている。

【００２８】ところで、第２コイル４８を通電状態とす
ると、第１コイル４７にはＹ軸の負方向に向う磁束が鎖
交する。即ち、図５（Ｂ）（図７の点Ａ）の状態から図
５（Ｃ）（図７の点Ｂ）の状態に移行したとき、第１コ
イル４７に鎖交する磁束はＹ軸の正方向から負方向へと
急激に変化する。このため、第１コイル４７には誘起電
圧が発生し、同電圧を積分する積分回路６４ａの出力は
増大する。また、第２コイル４８の通電により回転子４
２が回転して永久磁石４２b、４２ｃも回転するため、
これによっても第１コイル４７に鎖交する磁束が変化し
て第１コイル４７に誘起電圧が発生することとなり、積
分回路６４ａの出力は増大する。以上により、積分回路
６４ａの出力は回転子４２の回転位置を表すものとな
る。これにより回転子４２の回転位置を検出するととも
に、積分回路６４ａの出力と所定の閾値（回転子４２の
位置が後述する第２中間位置にある場合の積分値）とを
比較し、同閾値を超えたことを検出することにより、回
転子４２が回転して回転子４２が第２中間位置（図７の
点Ｎ１の状態）となったことを検出する（具体的な比較
方法と検出方法については後述）。そして、ＣＰＵ６１
は、同状態となったことを検出すると、トランジスタＴ
Ｒ２を非導通状態とする。これにより、第２コイル４８
が非通電状態となるため、回転子対向部４３ａ、４４ａ
に現れていたＳ極、Ｎ極は消滅する。なお、本実施形態
においては、上記した第２中間位置とは図５（Ａ）と図
５（Ｄ）の略中間の位置にストッパ４９が存在し、か
つ、回転子４２の回転方向が右回転である場合とする。

【００２９】ここで、図６（Ｂ）に示したように、スト
ッパ４９が存在しないものと仮定すると、第２コイル４
８を通電状態に維持するか否かにかかわらず、回転子４
２はその磁化ベクトルＶがＸ軸から右回りに９０度だけ
回転した第２の位置（図７における点Ｐ２の状態）に到
達するまで右まわりの回転トルクを受け（図７の曲線Ｃ
１、Ｃ２参照）、同第２の位置にて安定的に停止するも
のとなっている。従って、上記したように、図５（Ｃ）
の直前の状態となったときに第２コイル４８を非通電状
態とすると、回転子４２の受ける回転トルクは図７のＣ
１の曲線上のＭ１点からＣ２の曲線上のＭ２点に移行す
る。そして、回転子４２は図５（Ｃ）に示した位置まで
回転子４２の右方向へ回転しようとする慣性と、図７の
曲線Ｃ２によって働く回転トルクによって回転し続け、
ストッパ４９に当接して保持される。これが図５（Ｄ）
及び図７の点Ｄにより示した状態である。なお、この状
態においては、第２コイル４８にはＹ軸の負方向に向う
磁束が鎖交している。

【００３０】この状態において、ＣＰＵ６１が、弁体２
４を閉じるべき状態であると再び判定すると、パワート
ランジスタＴｒ１を導通状態とし、第１コイル４７を通
電状態とする。これにより、回転子４２の状態は図７の
点Ｄから点Ｅ及び曲線Ｃ３上に移行し、同回転子４２は
左回転を開始する。また、このとき、第２コイル４８に
鎖交する磁束は、Ｙ軸の負方向から正方向へと急激に変
化するため、第２コイル４８には大きな誘起電圧が発生
し、この誘起電圧を積分する積分回路６４ｂの出力が大
きくなる。また、第１コイル４７の通電により回転子４
２が回転して永久磁石４２ｂ、４２ｃも回転するため、
これによっても第２コイル４８に鎖交する磁束が変化し
て第２コイル４８に誘起電圧が発生する。このため、回
転子４２の回転に伴い積分回路６４ｂの出力は増大す
る。ＣＰＵ６１は、図９のフローチャートに示すプログ
ラム（検出手段及び比較手段、プログラムについては後
述）を実行することで、この積分回路６４ｂの出力によ
り回転子４２の回転位置を検出するとともに、同積分回
路６４ｂの出力を所定の閾値と比較し、同闘値を越えた
ことを検出することで、回転子４２が第１中間位置とな
ったことを検出する。従って、上記したように、回転子
４２が第１中間位置なったとき第２コイル４８を非通電
状態とすると、回転子４２の受ける回転トルクは図７の
Ｃ３の曲線上のＮ１点からＣ２の曲線上のＮ２点に移行
する。そして、回転子４２は図５（Ａ）に示した位置ま
で回転子４２の慣性と図７の曲線Ｃ２によって発生する
回転トルクによって回転し続け、ストッパ４９により保
持される。これが図５（Ａ）及び図７の点Ａにより示し
た状態である。

【００３１】ここで、ＣＰＵ６１のプログラムについて
図８のフローチャートにしたがって説明する。

【００３２】図８に示すフローチャートは、ＣＰＵ６１
のメモリ６１ａに記憶されたプログラムである。図８に
おいて、まず、ステップＳ２００にて積分回路６４ａ、
または積分回路６４ｂの出力値が入力される。上記した
ように積分回路６４ａ、６４ｂの値は回転子４２の回転
位置を示す。つぎにステップＳ２０１にて積分回路６４
ａ（積分回路６４ｂ）の出力値と所定の閾値とが比較さ
れる。この閾値はＣＰＵ６１のＲＡＭ１、ＲＯＭ１に予
め記憶されていてもよいし、ＣＰＵ６１によって毎回設
定されてもよい。ただし、この閾値は回転子４２が第１
（第２）中間位置（図７の点Ｍ１、点Ｎ１）にあるとき
の積分回路の出力値となるように設定される。Ｓ２０１
では積分回路６４ａ（積分回路６４ｂ）の出力値がこの
閾値と比較される。出力値が閾値より小さい場合には処
理はステップＳ２０２へと移行し、第１コイル４７（第
２コイル４８）への通電が継続されて、回転子４２は第
１コイル４７（第２コイル４８）の発生する回転トルク
により回転される。一方、出力値が閾値より大きい場合
には処理はステップＳ２０３へと移行し、第１コイル４
７（第２コイル４８）への通電が停止される。上記処理
を行った後、プログラムは終了する。

【００３３】これによって、回転子４２がストッパ４９
と当接する第１（第２）中間位置（図７に示す点Ｎ１
（点Ｍ１））で第１コイル４７（第２コイル４８）への
通電を停止することができる。これによって第１コイル
４７（第２コイル４８）により回転子対向部４３ａ、４
４ａに現れていた磁極が消滅する。

【００３４】以上説明したように、第１実施形態のバル
ブ駆動装置は、第１コイル４７（第２コイル４８）が通
電されたとき、その通電の前後において第２コイル４８
（第１コイル４７）に発生する誘起電圧を積分する積分
回路６４ｂ（６４ａ）と、この積分回路６４ｂ（６４
ａ）の出力と所定の閾値とを比較するＣＰＵ６１による
比較プログラムを備え、第１コイル４７（第２コイル４
８）の非通電一通電一非通電の一連の動作における積分
回路６４ｂ（６４ａ）の出力により回転子４２の回転位
置を検出している。従って、回転子４２（弁体２４）が
回動して第１（第２）中間位置（図７の点Ｎ１、点Ｍ
１）まで回転すると第１コイル４７（第２コイル４８）
への通電を停止する。これにより、回転子４２の回転速
度を図５（Ａ）（図５（Ｃ））の位置（図７のＥ
（Ｆ））に回転子４２が至るまで第１コイル（第２コイ
ル）への通電を継続した場合と比較して小さくすること
ができるので、回転子４２がストッパに当接する際の運
動エネルギーを低減することができる。このため、回転
子４２とストッパ４９との衝突音及び振動が低減でき
る。

【００３５】なお、上記第１実施形態においては、回転
子対向部４３ａ、４４ａを同一形状とするとともにＸ軸
に対し対称となるように配設したが、回転子対向部４３
ａ、４４ａの形状は異なっていてもよく、また、Ｘ軸に
対し対称でなくてもよい。この場合における回転子４２
の回動を規制する上記ストッパ４９は、同ストッパ４９
を設けない場合において、第１コイル４７のみを通電状
態としたときに回転子４２が安定的に停止する第１の位
置と、第２コイル４８のみを通電状態としたときに同回
転子４２が前記第１の位置から移動した後に安定的に停
止する第２の位置との間に同回転子４２の回動が規制さ
れるように設ければよい。

【００３６】図９は本発明の第２実施形態の比較手段を
構成するプログラムのフローチャートである。この第２
実施形態はＣＰＵ６１内のプログラムが異なるだけで他
の構成は同様であるので第１実施形態と同じ構成にはそ
の番号符号に１００を付した番号符号を用いることで説
明を省略する。

【００３７】ＣＰＵ６１のプログラムについて図９のフ
ローチャートにしたがって説明する。

【００３８】プログラムにはステップＳ３００にて積分
回路１６４ａ、または積分回路１６４ｂの出力値が入力
される。上記したように積分回路１６４ａ、１６４ｂの
出力値は回転子１４２の回転位置を示す。つぎにステッ
プＳ３０１にて積分回路１６４ｂ（積分回路１６４ａ）
の出力値と所定の閾値とが比較される。この閾値はＣＰ
Ｕ１６１のＲＡＭ１、ＲＯＭ１に予め記憶されていても
よいし、ＣＰＵ１６１によって毎回設定されてもよい。
この閾値は回転子１４２が第１中間位置と第２中間位置
（図７の点Ｎ１、点Ｍ１）にある場合の積分値になるよ
うに設定されている。出力値が閾値より小さい場合には
処理はステップＳ３０２へと移行し、第１コイル１４７
（第２コイル１４８）への通電が継続されて、回転子１
４２は第１コイル１４７（第２コイル１４８）の発生す
る回転トルクにより回転する。一方、出力値が閾値より
大きい場合には処理はステップＳ３０３へと移行し、第
１コイル１４７（第２コイル１４８）への通電が停止さ
れる。そしてステップＳ３０４にて、第２コイル１４８
（第１コイル１４７）への通電が開始される。この時の
通電量は通電停止時の回転子４２の慣性による左（右）
回転トルクの値よりも、その通電により発生する右
（左）回転トルクの値が小さくなる微少な電流値とされ
ている。この時の電流値は図７のＣ４（Ｃ５）に示す回
転トルクを回転子４２に加える。そしてこの第２コイル
１４８（第１コイル１４７）への通電はプログラムのス
テップＳ３０５により所定の時間継続され、所定時間が
経過していない時には処理はステップＳ３０６に移行
し、今まで通電していたコイルへの通電が継続される。
なお、本実施形態において所定の時間とは、回転子１４
２がストッパ１４９とに当接するまでにかかる時間以上
とする。ステップＳ３０５において所定時間が経過した
と判定されると、通電は遮断される。そしてプログラム
は終了する。

【００３９】上記したプログラムを有する第２実施形態
において、ＣＰＵ１６１により弁体２４の位置を図５
（Ｄ）の状態から図５（Ａ）に示す位置に移動させる場
合について説明する。このとき、ＣＰＵ１６１は、図９
のフローチャートに示すプログラムを実行することによ
り、この積分回路１６４ｂ（積分回路１６４ａ）の出力
をモニタ（監視）していて、これにより回転子１４２の
回転位置を検出するとともに、同積分回路１６４ｂ（積
分回路１６４ａ）の出力を所定の閾値と比較し、同闘値
を越えたことを検出することで、回転子１４２が上記第
１中間位置（第２中間位置）、つまり図７の点Ｎ１（点
Ｍ１）の状態となったことを検出する。このとき、ＣＰ
Ｕ１６１は、第１コイル１４７（第２コイル１４８）を
非通電状態とすると共に、第２コイル１４８（第１コイ
ル１４７）への通電を開始する。これにより第２コイル
１４８に通電される電流値は図７のＣ４（Ｃ５）に示さ
れるように点Ｎ３において、右回転トルクを発生させる
が、そのトルクの大きさは回転子１４２の慣性による左
回転トルクの大きさよりも小さくなるよう調整されてい
る。このため、第１コイル１４７（第２コイル１４８）
への通電遮断後における回転子１４２の受ける回転トル
クは図７のＣ３（Ｃ１）の曲線上のＮ１点（Ｍ１点）に
示す左（右）回転トルクから、回転子１４２の慣性によ
る左（右）回転トルクと曲線Ｃ４（Ｃ５）にて発生する
右（左）回転トルクの差となる。

【００４０】このとき、図７の曲線Ｃ４に示すように、
第２コイル１４８（第１コイル１４７）への通電を続け
ると回転子１４２は右（左）回転トルクを受けて右
（左）回転してしまう。しかしながら、曲線Ｃ４（Ｃ
５）によって回転子１４２に加わる回転トルクは回転子
１４２の慣性による左（右）回転トルクよりも小さいた
め、回転子１４２右（左）回転してしまうことはない。

【００４１】また、曲線Ｃ４（Ｃ５）は点Ｎ４（Ｎ５）
に回転子１４２を右（左）回転させるトルクを発生させ
るが、回転子１４２の慣性によるトルクを全て打ち消す
ことはできず、回転子１４２は左（右）方向に回転す
る。そして、回転子１４２は左方向に回転すると、曲線
Ｃ４（Ｃ５）に示すように第２コイル１４８（第１コイ
ル１４７）への通電により回転子１４２を左（右）回転
させるトルクを発生する回転範囲Ｘ（Ｙ）へと移行させ
る。これによって、第１コイル１４７（第２コイル１４
８）への通電遮断後に回転子１４２に加わる回転トルク
は図７の曲線Ｃ４（Ｃ５）の回転範囲Ｘ（Ｙ）に示すも
のとなる。この回転領域Ｘにおいて、曲線Ｃ４に示され
る回転トルクは曲線Ｃ２（第１コイル１４７、第２コイ
ル１４８への通電を遮断したときに発生する回転トル
ク）に示される回転トルクよりも小さい。これによっ
て、回転子１４２に加わる回転トルクはストッパ１４９
に当接する前で上記した第１実施形態よりもさらに低減
される。

【００４２】上記したように、回転子１４２がストッパ
１４９と当接する前に第１コイル１４７（第２コイル１
４８）への通電を停止すると共に、第２コイル１４８
（第１コイル１４７）への微少な電流の通電が開始され
ることによって、回転子１４２が受けていた回転トルク
とは反対向きの回転トルクを回転子１４２に加えること
ができる。これによって、回転子１４２がストッパ１４
９に当接する際の回転トルクを第１実施形態と比べてさ
らに小さくすることができる。また、回転子１４２は、
回転子１４２の慣性による左方向への回転によって、第
２コイル１４８への通電により右（左）方向への回転ト
ルクを発生させる回転領域から、左方向への回転トルク
を発生させる回転領域へと移行させられる。これによ
り、第１コイル１４７、第２コイル１４８への通電を遮
断した場合に回転子１４２に加わる左（右）回転トルク
よりも小さい回転トルクにより回転子１４２は回転させ
られ、回転子１４２がストッパ１４９に当接する際の速
度（運動エネルギー）をさらに低減でき、衝突音及び振
動の発生が低減できる。また、回転子１４２がストッパ
１４９に当接すると、第２コイル１４８（第１コイル１
４７）への通電が遮断されるので、回転子１４２は曲線
Ｃ２で示される回転トルクによりストッパ１４９との当
接状態が保持される。

【００４３】

【発明の効果】上記したように、本発明の請求項１に記
載の発明によれば、通電制御手段を制御する装置が、第
１コイルに通電があったときに同通電の前後において第
２コイルに発生する誘起電圧を積分する積分手段と、誘
起電圧の積分値と閾値とを比較する手段とを備え、積分
値が閾値よりも大きくなったときに第１コイルへの通電
を遮断するように通電制御手段を制御することによっ
て、第1コイルによる回転子を回転させようとする力
（回転トルク）の発生が停止し、回転子は慣性で所定の
位置（ストッパと当接手段が当接する位置）に向かって
回転させることができる。これによって、ストッパが所
定の位置に回転するまでの間、通電を継続した場合と比
較して、ストッパと当接手段とが当接するときの回転子
の回転速度（運動エネルギー）を低減することができ
る。

【００４４】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明に加えて、第１コイルへの
通電を遮断すると共に第２コイルへの通電を開始するよ
うに通電制御手段を制御することによって、上記したよ
うに第１コイルへの通電を遮断することで回転子の運動
エネルギーが増加することを低減できると共に、第２コ
イルへの通電を開始することによって回転子が回転して
いる方向とは反対の方向に回転子を回転させようとする
力を回転子に加えることと、第１、第２コイルへの非通
電状態のときに回転子に加わる回転トルクよりも小さい
回転トルクでストッパに当接するまで回転子を回転させ
ることができる。これによって回転子の回転速度はさら
に減殺され、回転子がストッパに当接する速度をさらに
低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリーソレノイドをバルブ駆動装
置に用いた場合を示す正面図である。

【図２】図１に示したバルブアクチュエータを１−１線
に沿って切断した断面図である。

【図３】図１に示したバルブアクチュエータのストッパ
を２−２線に沿って切断した断面図である。

【図４】図１に示したバルブアクチュエータと電気制御
装置の電気回路図である。

【図５】図１に示したバルブアクチュエータの作動を説
明する図である。

【図６】図１に示したバルブアクチュエータの作動を説
明する図である。

【図７】回転子に加わる回転トルクと回転子の回転角度
との関係を示した図である。

【図８】本発明の第１実施形態のプログラムを示すフロ
ーチャートである。

【図９】本発明の第２実施形態のプログラムを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

４１、１４１ 回転軸 ４２、１４２ 回転子 ４３〜４５、１４３〜１４５ ヨーク ４３ａ、４４ａ 回転子対向部 ４７、１４７ 第１コイル ４８、１４８ 第２コイル ６０ 通電手段 ＴＲ１ 第１スイッチング素子 ＴＲ２ 第２スイッチング素子 ６４ 通電制御手段 ４９、１４９ ストッパ ４０ ロータリーソレノイド ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂ積分手段 ６１ｂ 誘起電圧の積分値と閾値とを比較する手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と一体的に回転するとともに同回
   転軸の同軸円周上にＮ極及びＳ極を形成する永久磁石を
   配設した回転子と、前記回転子の周端部と対向する一対
   の回転子対向部を含んでなるヨークと、前記ヨークに巻
   回されたコイルと、前記コイルの通電状態を制御する通
   電手段とを備え、前記コイルにより前記ヨーク内に所定
   の向きの磁界を発生させたとき前記回転子が第１の位置
   に向けて回転するとともに、前記コイルにより前記ヨー
   ク内に前記所定の向きと反対の向きの磁界を発生させた
   とき前記回転子が前記第１の位置と異なる第２の位置に
   向けて回転するように構成され、前記コイルは、前記所
   定の向きの磁界を発生させる第１コイルと同第１コイル
   とは別のコイルであって前記所定の向きと反対の向きの
   磁界を発生させる第２コイルとからなり、前記通電手段
   は、前記第１コイルの通電状態を切換える第１スイッチ
   ング素子と、前記第２コイルの通電状態を切換える第２
   スイッチング素子と、前記第１及び第２コイルの何れか
   一方のみが通電状態となるように前記第１及び第２スイ
   ッチング素子を制御する通電制御手段と、前記回転子が
   回転したときに同回転子と一体的に回転する部材と当接
   することにより同回転子の回転を前記第１の位置から前
   記第２の位置までの間に規制するストッパとを備えてな
   るロータリーソレノイドにおいて、前記通電制御手段を
   制御する装置が、前記第１コイルに通電があったときに
   同通電の前後において前記第２コイルに発生する誘起電
   圧を積分する積分手段と、誘起電圧の積分値と閾値とを
   比較する手段とを備え、前記積分値が前記閾値よりも大
   きくなったときに前記第１コイルへの通電を遮断するよ
   うに通電制御手段を制御することを特徴とするロータリ
   ーソレノイド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のロータリーソレノイド
   において、前記第１コイルへの通電を遮断すると共に前
   記第２コイルへの通電を開始するように通電制御手段を
   制御することを特徴とするロータリーソレノイド。