JP2005140034A

JP2005140034A - 電子制御弁の原点復帰装置

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Publication number: JP2005140034A
Application number: JP2003378182A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Abe; 秀文阿部
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】電子制御弁の原点復帰装置を小型化する。
【解決手段】電子制御弁１の弁軸４を原点方向に付勢するリターンスプリング１１と、リターンスプリング１１の内側に配置され弁軸４に相対回転不能に連結された回転板２０と、回転板２０を挟んで上下に配置されて弁軸４に相対回転可能に設けられリターンスプリング１１の一端、他端に係合する第１スイングアーム３０および第２スイングアーム４０と、原点において第１スイングアーム３０に係止して閉方向回転を阻止する第１ストッパ５１と、弁軸４が開方向に回転するときに互いに係合して第１スイングアーム３０を回転板２０と同期回転させる第１係合部と、原点において第２スイングアーム４０に係止して開方向回転を阻止する第２ストッパ５２と、弁軸４が閉方向に回転するときに互いに係合して第２スイングアーム４０を回転板２０と同期回転させる第２係合部と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、スロットルバルブなどの電子制御弁の弁体を原点に復帰させる装置、すなわち原点復帰装置に関するものである。

弁体を制御用モータで駆動し、バルブ開度や位置を電子的に制御する電子制御弁は、エンジンの吸気量を調整するスロットルバルブなどに利用されている。
例えば、電子制御スロットルバルブでは、一般に、その弁体がリターンスプリングのトルク（以下、リターンスプリングトルクという）によって常に閉方向に付勢されており、制御用モータを駆動させて前記リターンスプリングトルクに勝るトルクを弁体に付与することにより弁体を開方向に動作させることができ、電力供給系の故障などにより前記制御用モータへの電力供給が不能となったときには、前記リターンスプリングにより弁体を所定開度（以下、デフォルト開度という）まで閉じるように構成されている。ここで、前記デフォルト開度をアイドリング開度よりも若干開方向の開度に設定しておくと、エンジン回転数の急激な低下を防止して車両の低速運転を継続することができ、緊急回避運転が可能となる。また、スロットルバルブの氷結やデポジットによる固着を防止することができる。

このように、電子制御スロットルバルブでは、制御用モータへの電力供給不能という不測の事態に陥ったときに弁体を原点であるデフォルト開度に復帰させる原点復帰装置を備えるのが一般的である。
従来の電子制御スロットルバルブの原点復帰装置には、リターンスプリングを２つ備えるタイプのもの（例えば、特許文献１参照）と、リターンスプリングを１つだけ備えるタイプのもの（例えば、特許文献２参照）がある。
。
特許第２８０７０３３号公報米国特許第５４９２０９７号明細書

特許文献１に開示された２つのリターンスプリングを備える原点復帰装置は、第１のリターンスプリングによって弁軸を開方向へ付勢し、第２のリターンスプリングによって弁軸を閉方向へ付勢し、対向する両リターンスプリングのトルクが拮抗する位置が原点となるものであるが、このタイプの原点復帰装置は、リターンスプリングが２つ必要なため構造が複雑になり、小型化や組み付け性が容易でなく、また、コストも高くなる。

特許文献２に開示されたリターンスプリングを１つだけ備える原点復帰装置は、ハウジングの内面に原点を形成する固定片を突設し、ハウジング内に収容したコイル状のリターンスプリングの両端部を径方向外側に屈曲させ、このリターンスプリングの両端部を前記固定片を挟み込むように配置し、さらに、前記リターンスプリングの両端部間であって前記固定片よりも径方向内側に、スロットルバルブの弁軸と一体の可動片を挿入して構成されているが、前記固定片と前記可動片の幅寸法が一致していないとガタが生じて、原点に誤差が生じるという問題がある。

すなわち、可動片の幅が固定片の幅よりも小さいと、リターンスプリングの少なくとも一方の端部が可動片に当たらなくなって隙間が生じ、可動片にリターンスプリングトルクが作用しない状態が生じる。これと逆に、可動片の幅が固定片の幅よりも大きいと、リターンスプリングの両端部が可動片によって押し広げられた形になり、その結果、リターンスプリングの少なくとも一方の端部が固定片に当たらなくなって隙間が生じる。そして、いずれの場合も、前記隙間が原点誤差を生じさせることとなる。したがって、この原点復帰装置では、原点誤差を生じないようにするために固定片と可動片の幅寸法の管理が重要で、高い加工精度が要求されるため、生産性に難があり、また、コストアップにもなる。

さらに、リターンスプリングの円環部と固定片との間に可動片を配置する構成を採っているため、ハウジングの外径寸法が大きくなり、小型化の支障となる。
また、特許文献２に開示された原点復帰装置では、原点の位置を変更するときには固定片の位置を移動させる必要があるが、固定片はハウジングの内面に一体成形しているため、固定片の位置を変更したハウジングを用意しなければならず、極めて面倒であり、不経済である。また、同様の理由から、原点を微調整することも不可能である。

そこで、この発明は、精確に原点復帰が可能で、構造が簡単で、小型化が可能な電子制御弁の原点復帰装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、制御用モータ（例えば、後述する実施例における制御用モータ５）によって回転駆動される電子制御弁（例えば、後述する実施例における電子制御スロットルバルブ１）の弁軸（例えば、後述する実施例における弁軸４）を原点方向に付勢するコイル状の単一のリターンスプリング（例えば、後述する実施例におけるリターンスプリング１１）と、前記リターンスプリングの内側に配置され前記弁軸に相対回転不能に連結された回転板（例えば、後述する実施例における回転板２０）と、前記回転板を挟んで前記弁軸の軸方向両側に配置されて前記弁軸に相対回転可能に設けられ前記リターンスプリングの一端（第１係止部１３）あるいは他端（例えば、後述する実施例における第２係止部１４）に係合する第１スイングアーム（例えば、後述する実施例における第１スイングアーム３０）および第２スイングアーム（例えば、後述する実施例における第２スイングアーム４０）と、前記弁軸が原点に位置しているときに前記第１スイングアームに係止して該第１スイングアームの閉方向回転を阻止し開方向回転を許容する第１ストッパ（例えば、後述する実施例における第１ストッパ５１）と、前記回転板と前記第１スイングアームの間に設けられ、前記弁軸が開方向に回転するときに互いに係合して第１スイングアームを回転板と同期回転させる第１係合部（例えば、後述する実施例における第１係止片２２、突片３４）と、前記弁軸が原点に位置しているときに前記第２スイングアームに係止して該第２スイングアームの開方向回転を阻止し閉方向回転を許容する第２ストッパ（例えば、後述する実施例における第２ストッパ５２）と、前記回転板と前記第２スイングアームの間に設けられ、前記弁軸が閉方向に回転するときに互いに係合して第２スイングアームを回転板と同期回転させる第２係合部（例えば、後述する実施例における第２係止片２３、突片４４）と、を備えることを特徴とする電子制御弁の原点復帰装置（例えば、後述する実施例における原点復帰装置１０）である。

このように構成された電子制御弁の原点復帰装置では、電子制御弁の弁軸が原点に位置しているときには、回転板と第１スイングアームが第１係合部で係合し、回転板と第２スイングアームが第２係合部で係合し、第１スイングアームが第１ストッパに係止し、第２スイングアームが第２ストッパに係止した状態となり、弁軸にはトルクが作用していない。

そして、弁軸が原点から開方向に回転するときには、第１ストッパが第１スイングアームの開方向への回転を許容し、第１係合部が係合状態を維持するので、弁軸と一体に回転する回転板と同期して第１スイングアームが開方向に回転せしめられる。このとき、第２スイングアームは第２ストッパに係止して開方向への回転が阻止され、また、第２係合部は係合を解除する。その結果、リターンスプリングによる閉方向のトルクが第１スイングアームに作用し、これにより、弁軸を原点に戻そうとするトルクが第１スイングアーム、第１係合部、回転板を介して弁軸に作用する。

一方、その逆に弁軸が原点から閉方向に回転するときには、第２ストッパが第２スイングアームの閉方向への回転を許容し、第２係合部が係合状態を維持するので、弁軸と一体に回転する回転板と同期して第２スイングアームが閉方向に回転せしめられる。このとき、第１スイングアームは第１ストッパに係止して閉方向への回転が阻止され、また、第１係合部は係合を解除する。その結、リターンスプリングによる開方向のトルクが第２のスイングアームに作用し、これにより、弁軸を原点に戻そうとするトルクが第２スイングアーム、第２係合部、回転板を介して弁軸に作用する。

この電子制御弁の原点復帰装置では、回転板をリターンスプリングの内側に収容しているので、回転板をリターンスプリングの外側に配置する場合に比較して、原点復帰装置の外形寸法を小さくすることが可能になる。また、リターンスプリングが一つで済むので構造が簡単になり、組み立て性が向上する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転板はその表裏両面に係止片（例えば、後述する実施例における第１係止片２２、第２係止片２３）を備え、前記第１スイングアームおよび第２スイングアームは前記係止片に係止可能な突片（例えば、後述する実施例における突片３４，４４）を備え、前記第１係合部は回転板の一方の前記係止片（例えば、後述する実施例における第１係止片２２）と第１スイングアームの前記突片（例えば、後述する実施例における突片３４）から構成され、前記第２係合部は回転板の他方の前記係止片（例えば、後述する実施例における第２係止片２３）と第２スイングアームの前記突片（例えば、後述する実施例における突片４４）から構成されており、両スイングアームは同一形状同一寸法に形成されていることを特徴とする。
このように構成すると、第１スイングアームと第２スイングアームを共通化することが可能になる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記第１ストッパと前記第２ストッパはそれぞれ、基台（例えば、後述する実施例における基台５１ａ，５２ａ）とこの基台のねじ孔に螺合して貫通する調整ねじ（例えば、後述する実施例における調整ねじ５１ｂ，５２ｂ）を備え、前記基台から突出する前記調整ねじの先端が第１スイングアームあるいは第２スイングアームに当接可能であることを特徴とする。
このように構成することにより、第１ストッパおよび第２ストッパの調整ねじを回転し、基台から突出する調整ねじの突出寸法を変えることで、電子制御弁の弁軸が原点に位置しているときに常に、回転板と第１スイングアームが第１係合部で係合し、回転板と第２スイングアームが第２係合部で係合し、第１スイングアームが第１ストッパに係止し、第２スイングアームが第２ストッパに係止した状態にすることができる。
また、原点の位置を調整することが可能になり、さらに、原点復帰装置の構成部品を設計変更することなく原点の位置を変更することも可能になる。

請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記第１ストッパと前記第２ストッパは単一のストッパ（例えば、後述する実施例におけるストッパ５３）で構成されており、このストッパは、基台（例えば、後述する実施例における基台５３ａ）とこの基台のねじ孔に螺合して貫通する調整ねじ（例えば、後述する実施例における調整ねじ５３ｂ）を備え、この調整ねじの一端部（例えば、後述する実施例における受け板５３ｄ）が前記第１ストッパとして機能し第１スイングアームに設けられた舌片（例えば、後述する実施例における舌片３７）に当接可能で、前記調整ねじの他端部（例えば、後述する実施例における先端５３ｅ）が前記第２ストッパとして機能し第２スイングアームに設けられた舌片（例えば、後述する実施例における舌片４７）に当接可能であることを特徴とする。
このように構成することにより、ストッパが一つで済み、しかも、１本の調整ねじを回転し基台の両側に突出する調整ねじの突出寸法を変更することで、原点の位置を調整することが可能になる。

請求項１に係る発明によれば、回転板をリターンスプリングの内側に収容しているので、原点復帰装置の外形寸法を小さくすることが可能になり、小型・軽量化が可能になる。また、リターンスプリングが一つで済むので構造が簡単になり、組み立て性が向上する。
請求項２に係る発明によれば、第１スイングアームと第２スイングアームを共通化することが可能になるので、製造ラインを簡素化することができ、また、製造コストを低減することができる。

請求項３に係る発明によれば、第１ストッパおよび第２ストッパの調整ねじを回転し、基台から突出する調整ねじの突出寸法を変えることで、電子制御弁の弁軸が原点に位置しているときに常に、回転板と第１スイングアームが第１係合部で係合し、回転板と第２スイングアームが第２係合部で係合し、第１スイングアームが第１ストッパに係止し、第２スイングアームが第２ストッパに係止した状態にすることができるので、原点誤差を生じさせる隙間が形成されることがなく、弁軸を精確に原点に戻すことが可能になる。
また、原点の位置を調整することが可能になるので、原点を精確に設定することができる。さらに、原点復帰装置の構成部品を設計変更することなく原点の位置を変更することが可能になるので、原点変更を低コストで簡単に行うことができる。

請求項４に係る発明によれば、ストッパが一つで済み、しかも、１本の調整ねじを回転して基台の両側に突出する調整ねじの突出寸法を変更することで原点の位置を調整することが可能になるので、構造がさらに簡単になり、コストも低減する。

以下、この発明に係る電子制御弁の原点復帰装置の実施例を図１から図１６の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例は、原点復帰装置を電子制御弁としての電子制御スロットルバルブに適用した態様である。

初めに、この発明に係る電子制御弁の原点復帰装置の実施例１を図１から図１０の図面を参照して説明する。
図１に示すように、エンジンに供給される吸気量を制御する電子制御スロットルバルブ（電子制御弁）１は、エンジンの吸気マニホールド（図示せず）に連結されるスロットルボディ（バルブボディ）２と、このスロットルボディ２の吸気通路２ａを開閉するバタフライ型の弁体３と、この弁体３を支持し弁体３と共に回転可能な弁軸４と、弁軸４を回転駆動する制御用モータ５と、制御用モータ５への電力供給がない時に弁体３の開度をデフォルト開度（原点）に保持する原点復帰装置１０と、を備えている。
なお、この実施例では、制御用モータ５への電力供給不能という不測の事態に陥ったときにも、エンジン回転数の急激な低下を防止して車両の低速運転を継続し緊急回避運転ができるように、アイドリング開度よりも若干開方向の所定開度にデフォルト開度が設定されている。

詳述すると、円形断面の弁軸４はその軸線を吸気通路２ａの軸線に対して直交させ、スロットルボディ２の周壁２ｂを径方向に貫通して設置されており、周壁２ｂに設けられた軸受け６ａ，６ｂによって回転可能に支持されている。弁体３は、弁軸４において吸気通路２ａを挿通する部位に固定されており、弁軸４を介して弁体３を回転させることにより、吸気通路２ａを略全閉状態から略全開状態まで開閉することができる。

周壁２ｂを貫通した弁軸４の下端側は、スロットルボディ２の下部外側に設けた下ケース部２ｃ内に挿入され、弁軸４の下端は下ケース部２ｃに設けられた軸受け６ｃに支持されている。また、下ケース部２ｃ内を挿通する弁軸４には角度検出用のマグネット７が複数取り付けられており、下ケース部２ｃにはマグネット７と対向する位置にリニアホールＩＣからなるスロットル角センサ８が設置されていて、スロットル角センサ８とマグネット７が協働して弁体３の実際の開度を検出する。なお、スロットル角センサ８はフェールセーフのために複数設けられている。

周壁２ｂを貫通した弁軸４の上端側は、スロットルボディ２の上部外側に設けた上ケース部２ｄ内に挿入され、上ケース部２ｄ内に設けた原点復帰装置１０に連結されるとともに、上ケース部２ｄの上部に設置した制御用モータ５に連結されている。
制御用モータ５はその出力軸５ａを弁軸４と同心上に配置して上ケース部２ｄに設置されており、弁軸４の上端部４ａは出力軸５ａの下端に図示しない連結手段によって直結されている。制御用モータ５は、弁体３の開度がエンジンの運転状態に応じた要求開度となるように、図示しない電子制御装置によって正転あるいは逆転制御される。

次に、この発明の特徴部をなす原点復帰装置１０について詳述する。
原点復帰装置１０は、弁軸４を介して弁体３をデフォルト開度に付勢するコイル状の単一のリターンスプリング１１と、リターンスプリング１１の内側に配置されて弁軸４に相対回転不能に連結された回転板２０と、回転板２０を挟んで弁軸４の軸方向両側（実施例では下側と上側）に弁軸４と同心上に配置され弁軸４に相対回転可能に取り付けられた第１スイングアーム３０および第２スイングアーム４０と、上ケース部２ｄの内周面に突設されていて第１スイングアーム３０あるいは第２スイングアーム４０と係止可能でこれらスイングアーム３０，４０の回転を規制する第１ストッパ５１および第２ストッパ５２と、を備えている。

図２の組立斜視図、図３の分解斜視図に示すように、弁軸４の上端部４ａはその両側部を軸線方向に平行をなす平面状に切削され、互いに平行な平坦面４ｂ，４ｂが形成されている。平坦面４ｂ，４ｂを接続する円弧面４ｃ，４ｃは、平坦面４ｂよりも下部側の円筒部４ｄと同じ曲率半径の円弧に形成されている。円弧面４ｃ，４ｃの先端部には雄ねじ部４ｅが形成されている。

回転板２０は、図４に示すように、細長い平板状をなし、その中央には弁軸４の上端部４ａを挿通させる貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１は、上端部４ａの断面形状とほぼ同一形状、同一寸法に形成されており、この貫通孔２１に弁軸４の上端部４ａを挿通させることにより、回転板２０は弁軸４に相対回転不能に係合し連結される。
また、回転板２０の下面と上面（換言すると、表裏両面）には、回転板２０の長手方向端部であって幅方向中央に第１係止片２２と第２係止片２３が突設されている。第１係止片２２と第２係止片２３は、貫通孔２１の中心から等距離の位置であって互いに周方向１８０度離間した位置に配置されている。

第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０は同一形状、同一寸法に形成されている。図５を参照して第１スイングアーム３０について説明すると、第１スイングアーム３０は、細長い平板状をなす基板部３１と、基板部３１の長手方向一端側に設けられた円筒状のボス部３２と、基板部３１の長手方向他端側の端縁に突設された断面コ字形のフック部３３と、ボス部３２とフック部３３の間に配置されて基板部３１に突設された突片３４と、基板部３１およびボス部３２に貫通形成された断面円形の貫通孔３５、を備えて構成されている。

ボス部３２とフック部３３は基板部３１の幅方向中央に配置されており、突片３４は基板部３１の幅方向中央から若干側方に偏位して配置されている。また、ボス部３２とフック部３３と突片３４はいずれも基板部３１の厚さ方向の同一側に基板部３１から直角に突出するように設けられており、基板部３１の表面からの突出寸法をほぼ同じにされている。
貫通孔３５はその軸線を基板部３１の面方向に対して直交する方向に延ばし、貫通孔３５の内径は、弁軸４の上端部４ａおよび円筒部４ｄを遊挿させ、回転中心を弁軸４と同一にして弁軸４に対して相対回転可能な大きさに設定されている。
断面コ字形のフック部３３には基板部３１の長手方向に延びる溝３６が形成されており、この溝３６は長手方向両端および上部を開口させている。
貫通孔３５の中心から突片３４までの離間寸法は、回転板２０における貫通孔２１の中心から第１係止片２２あるいは第２係止片２３までの離間寸法と同寸法にされている。
なお、第２スイングアーム４０については、図５において第１スイングアーム３０と同一態様部分に括弧内の符号を付し、その説明を省略する。

第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０は回転板２０の下側と上側に配置され、それぞれボス部３２，４２の先端面を回転板２０における貫通孔２１の周囲に突き当てた状態に取り付けられ、第１スイングアーム３０のフック部３３と第２スイングアーム４０のフック部３４が径方向反対側に位置するように配置される。
そして、弁軸４の上端部４ａが、第１スイングアーム３０の貫通孔３５、回転板２０の貫通孔２１、第２スイングアーム４０の貫通孔４５に挿通され、第２スイングアーム４０のボス部４２から突出する弁軸４の雄ねじ部４ｅにナット９が螺合されて抜け止めされる。これにより、回転板２０は弁軸４に相対回転不能に連結され、第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０は弁軸４に相対回転可能に取り付けられる。

第１スイングアーム３０のフック部３３に係止可能な第１ストッパ５１と第２スイングアーム４０のフック部４３に係止可能な第２ストッパ５２は、上ケース部２ｄの内周面に径方向内向きに突設されており、第１ストッパ５１は第２ストッパ５２よりも下方に配置され、互いに周方向に略１８０度離間して位置している。
第１ストッパ５１は、第１スイングアーム３０が図２において矢印Ａ方向（以下、この方向を閉方向とする）に回転したときにフック部３３に突き当たりそれ以上の閉方向回転を阻止するものであり、突き当たった状態から第１スイングアーム３０が矢印Ｂ方向（以下、この方向を開方向とする）に回転するのを許容する。
また、第２ストッパ５２は、第２スイングアーム４０が開方向に回転したときにフック部４３に突き当たりそれ以上の開方向回転を阻止するものであり、突き当たった状態から第２スイングアーム４０が閉方向に回転するのを許容する。

リターンスプリング１１は第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０の間に配置され、螺旋状に巻かれたコイル部１２の内側に回転板２０が収まるようになっている。また、コイル部１２の両端は径方向外側に屈曲されて第１係止部１３，第２係止部１４に形成されており、リターンスプリング１１は予め縮径された状態にされて、第１係止部１３を第１スイングアーム３０のフック部３３の溝３６に挿入し、第２係止部１４を第２スイングアーム４０のフック部４３の溝４６に挿入して、第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０に連係される。換言すると、第１スイングアーム３０はリターンスプリング１１の一端である第１係止部１３に係合し、第２スイングアーム４０はリターンスプリング１１の他端である第２係止部１４に係合する。
このように取り付けられたリターンスプリング１１は弾性復元力により拡径しようとするため、第１スイングアーム３０を閉方向（Ａ方向）に付勢し、第２スイングアーム４０を開方向（Ｂ方向）に付勢する。

その結果、制御用モータ５への電力供給がされてなくて、制御用モータ５から弁軸４にトルクが付与されていない状態では、図６に示すように、第１スイングアーム３０のフック部３３が第１ストッパ５１に突き当たって係止し、第２スイングアーム４０のフック部４３が第２ストッパ５２に突き当たって係止する。そして、この状態のときに、第１スイングアーム３０の突片３４が閉方向前方に位置する回転板２０の第１係止片２２に突き当たり、第２スイングアーム４０の突片４４が開方向前方に位置する回転板２０の第２係止片２３に突き当たるようにされている。また、図６に示す状態において弁体３がデフォルト開度となるように、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２が位置決めされている。なお、以下の説明では、デフォルト開度を「原点」と称す。

このように構成された原点復帰装置１０においては、弁体３が原点に位置しているときには、第１スイングアーム３０のフック部３３が第１ストッパ５１に係止し、第２スイングアーム４０のフック部４３が第２ストッパ５２に係止することから、リターンスプリング１１から回転板２０にはトルクが作用せず、弁軸４に作用するトルクはゼロとなる（図１０参照）。

次に、弁体３の開度をデフォルト開度よりも大きくするべく弁軸４を原点から開方向（Ｂ方向）に回転する場合について図８を参照して説明する。回転板２０が原点から開方向に回転するときには、回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４との係止状態は維持されるが、回転板２０の第２係止片２３と第２スイングアーム４０の突片４４との係止状態は解除される。また、第１ストッパ５１は第１スイングアーム３０の開方向への回転を許容するが、第２ストッパ５２は第２スイングアーム４０のフック部４３に係止して第２スイングアーム４０の開方向への回転を阻止する。
したがって、弁軸４を開方向に回転すると、回転板２０は第１係止片２２を第１スイングアーム３０の突片３４に係止し第２係止片２３を第２スイングアーム４０の突片４４から離間させて回転し、第１スイングアーム３０はフック部３３を第１ストッパ５１から離間させて回転板２０と同期して開方向に回転するが、第２スイングアーム４０は第２ストッパ５２によって回転を阻止される。

このように弁軸４を原点よりも開方向に回転した状態では、リターンスプリング１１による閉方向（Ａ方向）の戻しトルクが第１スイングアーム３０に作用する。そして、この戻しトルクは、第２ストッパ５２と第２スイングアーム４０のフック部４３との係止部を支点とし、回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４との係止部を作用点として、回転板２０に作用し、さらに、回転板２０を介して弁軸４に作用する。その結果、この状態で制御用モータ５への電力供給が停止されると、弁軸４は前記戻しトルクによって閉方向に回転せしめられ、原点に戻って停止する。すなわち、弁体３はデフォルト開度に戻される。

次に、弁体３の開度をデフォルト開度よりも小さくするべく弁軸４を原点から閉方向（Ａ方向）に回転する場合について図９を参照して説明する。回転板２０が原点から閉方向に回転するときには、回転板２０の第２係止片２３と第２スイングアーム４０の突片４４との係止状態は維持されるが、回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４との係止状態は解除される。また、第２ストッパ５２は第２スイングアーム４０の閉方向への回転を許容するが、第１ストッパ５１は第１スイングアーム３０のフック部３３に係止して第１スイングアーム３０の閉方向への回転を阻止する。
したがって、弁軸４を閉方向に回転すると、回転板２０は第２係止片２３を第２スイングアーム４０の突片４４に係止し第１係止片２２を第１スイングアーム３０の突片３４から離間させて回転し、第２スイングアーム４０はフック部４３を第２ストッパ５２から離間させて回転板２０と同期して閉方向に回転するが、第１スイングアーム３０は第１ストッパ５１によって回転を阻止される。

このように弁軸４を原点よりも閉方向に回転した状態では、リターンスプリング１１による開方向（Ｂ方向）の戻しトルクが第２スイングアーム４０に作用する。そして、この戻しトルクは、第１ストッパ５１と第１スイングアーム３０のフック部３３との係止部を支点とし、回転板２０の第２係止片２３と第２スイングアーム４０の突片４４との係止部を作用点として、回転板２０に作用し、さらに、回転板２０を介して弁軸４に作用する。その結果、この状態で制御用モータ５への電力供給が停止されると、弁軸４は前記戻しトルクによって開方向に回転せしめられ、原点に戻って停止する。すなわち、弁体３はデフォルト開度に戻される。

なお、この実施例において、回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４は、弁軸４が開方向に回転するときに互いに係合して第１スイングアーム３０を回転板２０と同期回転させる第１係合部を構成し、回転板２０の第２係止片２３と第２スイングアーム４０の突片４４は、弁軸４が閉方向に回転するときに互いに係合して第２スイングアーム４０を回転板２０と同期回転させる第２係合部を構成する。

図１０は、戻しトルクの変化を示しており、図において原点よりも右側の実線は弁体３が原点よりも開方向に回転せしめられているときを表し、原点よりも左側の実線は弁体３が原点よりも閉方向に回転せしめられているときを表しており、いずれの回転方向の場合も、原点を始点（基点）とした回転角度が大きくなるにしたがって戻しトルクは一次関数的に増大する。

このように構成された原点復帰装置１０によれば、リターンスプリング１１が一つで済むので構造が簡単になり、組み立て性が向上する。また、回転板２０をリターンスプリング１１の内側に収容し、戻しトルクの作用点をリターンスプリング１１の内側に位置させているので、従来例のように回転板２０に対応する部材をリターンスプリングの外側に配置する場合に比較して、原点復帰装置１０の外形寸法を小さくすることが可能になり、小型・軽量化を図ることができる。

次に、図１１〜図１３を参照して、この発明に係る電子制御弁の原点復帰装置の実施例２を説明する。
実施例２の原点復帰装置１０は、実施例１の原点復帰装置１０に原点調整機構を付加したものである。
図１１に示すように、実施例２の原点復帰装置１０では、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２がそれぞれ、上ケース部２ｄの内周面に径方向内向きに突設された基台５１ａ，５２ａと、この基台５１ａ，５２ａのねじ孔に螺合して貫通する調整ねじ５１ｂ，５２ｂから構成されており、基台５１ａ，５２ａから突出する調整ねじ５１ｂ，５２ｂの先端が第１スイングアーム３０のフック部３３あるいは第２スイングアーム４０のフック部４３に当接可能になっている。
その他の構成については、前述した実施例１の原点復帰装置１０と同じであるので説明を省略する。

実施例２の原点復帰装置１０では、調整ねじ５１ｂ，５２ｂを正転あるいは逆転して、基台５１ａ，５２ａからの調整ねじ５１ｂ，５２ｂの突出寸法を変えることにより、原点を微調整したり、原点を変更することができる。したがって、原点復帰装置１０の構成部品の製造誤差や組立誤差等があっても、調整ねじ５１ｂ，５２ｂを調整することによって原点を所望する位置に精確に設定することができる。
また、上ケース部２ｄに設けた第１ストッパ５１と第２ストッパ５２の位置を変更することなく、原点の位置を変更することができる。
この実施例２では、基台５１ａ，５２ａに設けられたねじ孔とこれに螺合する調整ねじ５１ｂ，５２ｂによって原点調整機構が構成されている。

なお、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２の両方に調整ねじ５１ｂ，５２ｂを備えたのは、ガタ付きを防止するためである。
例えば、第１ストッパ５１に調整ねじ５１ｂを備えず、第２ストッパ５２にだけ調整ねじ５２ｂを備えた場合を想定すると、この場合にも、第１ストッパ５１に第１スイングアーム３０のフック部３３を突き当てたときに第２ストッパ５２における調整ねじ５２ｂの先端が第２スイングアーム４０のフック部４３に突き当たる状態を原点とする場合には、隙間が生じないのでガタ付きはないが、この状態よりも調整ねじ５２ｂの基台５２ａからの突出寸法を短くして、この調整ねじ５２ｂの先端に第２スイングアーム４０のフック部４３が突き当たる状態を原点にしたとき（すなわち、原点を開方向（Ｂ方向）側にオフセットしたとき）には、第１ストッパ５１と第１スイングアーム３０のフック部３３との間に隙間が生じる。この隙間に対応する弁軸４の回転角度は、図１３に示すように、リターンスプリング１１による戻しトルクが回転板２０に作用しない領域となり、換言すると、前記隙間に対応する角度が原点の誤差となり得る範囲となり、原点において弁体３がガタ付いてしまい、原点が不精確になってしまう。

これに対して、この実施例２のように第１ストッパ５１と第２ストッパ５２の両方に調整ねじ５１ｂ，５２ｂを備えていると、原点を基準となる位置（以下、基準位置という）からオフセットしたときにも、調整ねじ５１ｂ，５２ｂの基台５１ａ，５２ａからの突出寸法を調整することにより、調整ねじ５１ｂの先端を第１スイングアーム３０のフック部３３に当接させるとともに、調整ねじ５２ｂの先端を第２スイングアーム４０のフック部４３に当接させることができるので、原点で弁体３がガタ付くことがなく、原点を精確に設定することができる。
図１２は、実施例２の原点復帰装置１０において、原点を基準位置から開方向にオフセットしたときの戻しトルクの変化を示した図であり、回転板２０に戻しトルクが作用しない領域は、原点の一点のみとなる。

次に、図１４〜図１６を参照して、この発明に係る電子制御弁の原点復帰装置の実施例３を説明する。
実施例３の原点復帰装置１０は実施例２のものとは別の原点調整機構を備えている。
図１４に示すように、実施例３の原点復帰装置１０における回転板２０では、回転板２０の長手方向の一端側に貫通孔２１が設けられ、他端側の下面と上面に第１係止片２２と第２係止片２３が設けられている。
また、実施例３における第１スイングアーム３０では、基板部３１の幅寸法が実施例１の半分以下にされていて、基板部３１の一端がボス部３２の中心から偏心した位置に連結されている。そして、基板部３１の他端に、平板状の舌片３７が基板部３１に対し直角をなして設けられ、舌片３７とボス部３２の間に突片３４が設けられている。なお、ボス部３２の中央には実施例１の場合と同様に貫通孔３５（図示の都合上、図１４には図示せず）が貫通形成されている。第２スイングアーム４０も第１スイングアーム３０と同一形状、同一寸法に形成されており、基板部４１、ボス部４２、突片４４、貫通孔４５、舌片４７を備えている。

これら第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０が回転板２０の下側と上側に配置され、それぞれのボス部３２，４２の先端面を回転板２０における貫通孔２１の周囲に突き当てた状態に取り付けられる点は実施例１の場合と同じであるが、実施例３では、第１スイングアーム３０の舌片３７と第２スイングアーム４０の舌片４７が互いに接近して対向配置される点が実施例１と相違する。
この実施例３においても、回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４は、弁軸４が開方向（Ｂ方向）に回転するときに互いに係合して第１スイングアーム３０を回転板２０と同期回転させる第１係合部を構成し、回転板２０の第２係止片２３と第２スイングアーム４０の突片４４は、弁軸４が閉方向（Ａ方向）に回転するときに互いに係合して第２スイングアーム４０を回転板２０と同期回転させる第２係合部を構成する。なお、実施例３では回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４との突き合わせ面、および、回転板２０の第２係止片２３と第２スイングアーム４０の突片４４との突き合わせ面は、いずれもテーパ面に形成されている。

また、実施例３においても、予め縮径された状態のリターンスプリング１１が第１スイングアーム３０と第２スイングアーム４０の間に配置され、コイル部１２の内側に回転板２０が収められている。リターンスプリング１１は、コイル部１２の第１係止部１３を第１スイングアーム３０の舌片３７に係止し、第２係止部１４を第２スイングアーム４０の舌片４７に係止して、第１スイングアーム３０を閉方向（Ａ方向）に付勢し、第２スイングアーム４０を開方向（Ｂ方向）に付勢している。

そして、第１スイングアーム３０の舌片３７と第２スイングアーム４０の舌片４７の間にストッパ５３が配置されている。
図１４〜図１５に示すように、ストッパ５３は、上ケース部２ｄ（図示略）の内周面に径方向内向きに突設された基台５３ａと、この基台５３ａのねじ孔に螺合して貫通する調整ねじ５３ｂと、調整ねじ５３ｂのヘッド部５３ｃに連設された受け板５３ｄから構成されている。そして、受け板５３ｄが第１スイングアーム３０の舌片３７に当接可能になっており、基台５３ａから突出する調整ねじ５３ｂの先端５３ｅが第２スイングアーム４０の舌片４７に当接可能になっている。なお、第１スイングアーム３０の舌片３７には、ヘッド部５３ｃが遊挿可能で受け板５３ｄが挿入不能な貫通孔３７ａが設けられている。この貫通孔３７ａは、受け板５３ｄが第１スイングアーム３０の舌片３７に当接している状態でヘッド部５３ｃにドライバー９０の先端を突き当てて調整ねじ５３ｂを回転操作可能にする。

このように構成された実施例３の原点復帰装置１０では、弁体３が原点に位置しているときには、第１スイングアーム３０の舌片３７がストッパ５３の受け板５３ｄに係止し、第２スイングアーム４０の舌片４７がストッパ５３における調整ねじ５３ｂの先端５３ｅに係止し、第１スイングアーム３０の突片３４が閉方向前方に位置する回転板２０の第１係止片２２に突き当たり、第２スイングアーム４０の突片４４が開方向前方に位置する回転板２０の第２係止片２３に突き当たる。このとき、リターンスプリング１１から回転板２０にはトルクが作用せず、弁軸４に作用する戻しトルクはゼロとなる。
また、実施例３の原点復帰装置１０においても、弁軸４を原点よりも開方向あるいは閉方向に回転した状態では、リターンスプリング１１による原点方向への戻しトルクが回転板２０を介して弁軸４に作用する。この作用・効果については実施例１の場合と同様であるので、詳細説明は省略する。

実施例３の原点復帰装置１０では、調整ねじ５３ｂを正転あるいは逆転して、基台５３ａから突出する調整ねじ５３ｂのヘッド部５３ｃ側寸法および先端５３ｅ側寸法を変えることにより、原点を微調整したり、原点を変更することができる。したがって、原点復帰装置１０の構成部品の製造誤差や組立誤差等があっても、調整ねじ５３ｂを調整することによって原点を所望する位置に精確に設定することができる。
また、上ケース部２ｄに設けたストッパ５３の位置を変更することなく、原点の位置を変更することができる。
この実施例３では、基台５３ａに設けられたねじ孔とこれに螺合する調整ねじ５３ｂと受け板５３ｄによって原点調整機構が構成される。

この実施例３におけるストッパ５３は、実施例１における第１ストッパ５１と第２ストッパ５２を一つにまとめて単一にしたものと言うことができ、受け板５３ｄが実施例１における第１ストッパ５１として機能し、調整ねじ５３ｂの先端５３ｅが実施例１における第２ストッパ５２として機能する。これは、第１スイングアーム３０の舌片３７と第２スイングアーム４０の舌片４７を互いに接近して対向配置したことにより実現可能となる。
そして、この実施例３ではストッパ５３がただ一つだけで済むので、部品点数が減少し、構成が簡単になる。

また、弁体３が原点に位置しているときには常に第１スイングアーム３０の舌片３７が調整ねじ５３ｂと一体の受け板５３ｄに突き当たり、第２スイングアーム４０の舌片４７が調整ねじ５３ｂの先端５３ｅに突き当たるので、原点において弁体３がガタ付くことがない。
さらに、図１６に示すように、例えば原点を基準位置（図１６において破線で示す位置）から開方向あるいは閉方向にオフセットするときには、１本の調整ねじ５３ｂだけを調整すればよいので、調整操作が簡単になる。また、このようにオフセットしても、原点において第１スイングアーム３０の舌片３７と第２スイングアーム４０の舌片４７の離間寸法が常に一定（すなわち、調整ねじ５３ｂの先端５３ｅから受け板５３ｄとの離間距離）になるので、オフセットの有無にかかわらず、戻しトルクの初期値（図１０、図１２におけるＴｓ）を常に同じにすることができる。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した各実施例では、弁軸４が開方向に回転するときに互いに係合して第１スイングアーム３０を回転板２０と同期回転させる第１係合部を、回転板２０の第１係止片２２と第１スイングアーム３０の突片３４により構成したが、弁軸４が開方向に回転するときに回転板２０の側縁に係止可能な部材を第１スイングアーム３０に設けて、該部材と回転板２０の側縁によって第１係合部を構成してもよい。弁軸４が閉方向に回転するときに互いに係合して第２スイングアーム４０を回転板２０と同期回転させる第２係合部についても同様である。

また、実施例１および実施例２では、フック部３３，４３が第１ストッパ５１あるいは第２ストッパ５２に突き当たることにより第１スイングアーム３０あるいは第２スイングアーム４０の回転が規制されるようになっているが、第１スイングアーム３０あるいは第２スイングアーム４０の側縁が第１ストッパ５１あるいは第２ストッパ５２に突き当たることにより第１スイングアーム３０あるいは第２スイングアーム４０の回転が規制されるようにすることも可能である。

また、実施例１および実施例２ではリターンスプリング１１の両端をフック部３３，４３に係止することにより、また、実施例３ではリターンスプリング１１の両端を舌片３７，４７に係止することによって、リターンスプリング１１を第１スイングアーム３０および第２スイングアーム４０に係合させているが、第１スイングアーム３０の基板部３１と第２スイングアーム４０の基板部４１に係止孔を設け、これら係合孔にリターンスプリング１１の端部を係止させることも可能である。
さらに、電子制御弁は電子制御スロットルバルブに限るものではなく、この発明は、あらゆる電子制御式のバルブに適用可能である。

この発明に係る原点復帰装置を備える電子制御弁（電子制御スロットルバルブ）の断面図である（実施例１）。前記実施例１における原点復帰装置の組立斜視図である。前記実施例１における原点復帰装置の分解斜視図である。前記実施例１における原点復帰装置の回転板の図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図である。前記実施例１における原点復帰装置の第１、第２スイングアームの図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図である。前記実施例１の原点復帰装置において弁軸が原点に位置しているときの平面図である。図６のＣ−Ｃ断面図である。前記実施例１の原点復帰装置において弁軸が原点よりも開方向に位置しているときの平面図である。前記実施例１の原点復帰装置において弁軸が原点よりも閉方向に位置しているときの平面図である。前記実施例１の原点復帰装置における戻しトルク特性図である。この発明に係る原点復帰装置の実施例２において弁軸が原点に位置しているときの平面図である。前記実施例２の原点復帰装置における戻しトルク特性図である。比較例の戻しトルク特性図である。この発明に係る原点復帰装置の実施例３における組立斜視図である。前記実施例３の原点復帰装置における原点調整機構の図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視図である。前記実施例３の原点復帰装置において原点をオフセットしたときの原点調整機構の側面図である。

符号の説明

１電子制御スロットルバルブ（電子制御弁）
４弁軸
５制御用モータ
１０原点復帰装置
１１リターンスプリング
１３第１係止部（一端）
１４第２係止部（他端）
２０回転板
２２第１係止片（第１係合部）
２３第２係止片（第２係合部）
３０第１スイングアーム
３４突片（第１係合部）
３７舌片
４０第２スイングアーム
４４突片（第２係合部）
４７舌片
５１第１ストッパ
５１ａ基台
５１ｂ調整ねじ
５２第２ストッパ
５２ａ基台
５２ｂ調整ねじ
５３ストッパ
５３ａ基台
５３ｂ調整ねじ
５３ｄ受け板（一端部）
５３ｅ先端（他端部）

Claims

制御用モータによって回転駆動される電子制御弁の弁軸を原点方向に付勢するコイル状の単一のリターンスプリングと、
前記リターンスプリングの内側に配置され前記弁軸に相対回転不能に連結された回転板と、
前記回転板を挟んで前記弁軸の軸方向両側に配置されて前記弁軸に相対回転可能に設けられ前記リターンスプリングの一端あるいは他端に係合する第１スイングアームおよび第２スイングアームと、
前記弁軸が原点に位置しているときに前記第１スイングアームに係止して該第１スイングアームの閉方向回転を阻止し開方向回転を許容する第１ストッパと、
前記回転板と前記第１スイングアームの間に設けられ、前記弁軸が開方向に回転するときに互いに係合して第１スイングアームを回転板と同期回転させる第１係合部と、
前記弁軸が原点に位置しているときに前記第２スイングアームに係止して該第２スイングアームの開方向回転を阻止し閉方向回転を許容する第２ストッパと、
前記回転板と前記第２スイングアームの間に設けられ、前記弁軸が閉方向に回転するときに互いに係合して第２スイングアームを回転板と同期回転させる第２係合部と、
を備えることを特徴とする電子制御弁の原点復帰装置。
前記回転板はその表裏両面に係止片を備え、前記第１スイングアームおよび第２スイングアームは前記係止片に係止可能な突片を備え、前記第１係合部は回転板の一方の前記係止片と第１スイングアームの前記突片から構成され、前記第２係合部は回転板の他方の前記係止片と第２スイングアームの前記突片から構成されており、両スイングアームは同一形状同一寸法に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御弁の原点復帰装置。
前記第１ストッパと前記第２ストッパはそれぞれ、基台とこの基台のねじ孔に螺合して貫通する調整ねじを備え、前記基台から突出する前記調整ねじの先端が第１スイングアームあるいは第２スイングアームに当接可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子制御弁の原点復帰装置。
前記第１ストッパと前記第２ストッパは単一のストッパで構成されており、このストッパは、基台とこの基台のねじ孔に螺合して貫通する調整ねじを備え、この調整ねじの一端部が前記第１ストッパとして機能し第１スイングアームに設けられた舌片に当接可能で、前記調整ねじの他端部が前記第２ストッパとして機能し第２スイングアームに設けられた舌片に当接可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子制御弁の原点復帰装置。