JP4430110B2 - スイッチングフラップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関におけるスイッチ、スロットル又はスワールフラップ等のアクチュエータ用作動装置に関するものである。

特に自動車の内燃機関に配されアクチュエータとして利用されるこれらの作動装置は、通常の電気作動モータ例えばＤＥ１０３２１６５３の公報に記載された電気作動モータを備えている。その電気作動モータはギヤを介してシャフトに連結している。この場合、そのギヤ（歯車装置）はそのモータシャフトに連結したウォームギヤと、そのシャフト及びドライブシャフトの双方に、或いはどちらか一方のシャフトに連結したギヤホイールとを備えていることがある。そのドライブシャフトは例えばフラップのようなアクチュエータに連結しているが、それは頻繁に特定の角度、好ましくは９０°にわたり両方向に回動するのみであるから、全周歯ギヤホイールに代えて一部分の周にのみ歯を持つ部分歯ギヤホイールを備えている場合も有り得る。その場合のギヤホイールは、そのシャフトに相対して所定の間隔かつ所定の角度を成して配設された２つのピン型磁石と連結している。９０°の位置角では、その２つのピン型磁石は、お互いに９０°の角度を成して配設されている。ＤＥ１０３２１６５３の公報に記載の作動装置のハウジングにおいて、ホールセンサが固定して取り付けられている。１つのピン型磁石がホールセンサの向かい側に配設されると、そのホールセンサは電圧信号を発生する。その信号は、例えばアクチュエータの端位置のみを検出しそのモータを停止するように構成された論理回路手段に送信される。同時に、その論理回路手段はそのモータの回転方向を逆にし、その結果その作動モータが次の動作に移行される時にそのシャフトが逆方向に回転し、その結果アクチュエータが逆方向に操作されることになる場合も有り得る。もう一つのピン型磁石がホールセンサの向かい側に位置するまでの間そのシャフトが回転しフラップが操作され、再び電圧信号がホールセンサにおいて発生することになる。そして、その電圧信号は再び論理回路手段によって処理される。そのような作動装置はフラップ等のアクチュエータの各々の端位置を検出することができる。しかしながら、アクチュエータが振動により要求された端位置から変位したかどうかを定めることは不可能である。この場合、アクチュエータが要求された位置から変位すると、内燃機関の動作に逆の効果、例えばエンジンの出力が減少し、或いは燃料の消費が増大する等の効果を与えることがある。

そこで、本発明の目的は、簡易かつ安価な方法によりアクチュエータを要求された端位置の外側に配設することを可能とする作動装置を提供することにある。

本発明によれば、前記目的は請求項１に記載の特徴を通して達成されることになる。

本発明に係るアクチュエータは、フラップ等のアクチュエータを操作する作動モータと連結したシャフトを具備し、そのアクチュエータはそのシャフトに連結している。さらに、２つのピン型磁石がそのシャフトに関して所定の位置に各々配設されて与えられている。この場合、ピン型磁石は、そのシャフトが回転する時に磁場センサに対し相対的に動くようにそのシャフトと連結している。
本発明によれば、磁場センサとしてはリニアホールセンサが使用されている。リニアホールセンサを使用することにより、センサが磁場を検出する場合の他、検出しない場合であってもセンサは電圧を発生するメリットがある。このように、リニアホールセンサを使用することにより、３つの異なるシャフト位置が決定されることになる。一方、これらの位置の内、特に２つのシャフト位置は、各ピン型磁石がそのリニアホールセンサに相対して向かい側に配設される場合の端位置である。３番目のシャフト位置では、ピン型磁石の何れもがそのリニアホールセンサに関して対向しない位置にある。その結果、リニアホールセンサはいかなる磁場も検出しなくなる。その配置によれば、リニアホールセンサは磁場を検出しない時にある一定の電圧を出力する。その電圧は特にブリッジ電圧である。本発明に係る２つのピン型磁石と組み合わされたリニアホールセンサを与えることにより、３つの異なるシャフト位置を簡単な方法で定めることが可能となる。

好ましくは、これらのピン型磁石は各磁石がそのアクチュエータの端位置を定めるように配設されることである。このため、ピン型磁石はそのシャフトに相対して間隔をとりながら配設されることが好ましい。そのシャフトがギヤホイール、特に、部分歯ギヤホイールを備えており、なお且つピン型磁石がそのギヤホイールに連結している方が特に好ましい。ピン型磁石はそのシャフトに相対して間隔をとりながら、なお且つ互いにある角度を隔てて配設されている方が好ましく、またその角度はアクチュエータの回転角に対応していることが好ましい。

これら２つのピン型磁石は、各磁石がセンサに向かって異なる磁極を指向するように配設されていることが好ましい。これにより、上記２つの端位置を互いに区別することが可能となる。

これら２つのピン型マグネットとリニアホールセンサとの間である一定の相対移動を確保するために、これら２つのピン型磁石はシャフトとそのシャフトに結合したギヤホイールの双方に、或いはシャフト又はギヤホイールの一方に取り外せない方法で連結していることが好ましい。そのリニアホールセンサは特にその作動装置のハウジングの中に固定されて配設されている。

図面を参照しながら本発明の実施の形態をより詳細に説明することにする。

アクチュエータは、好ましくは電気モータである作動モータ１０を具備して構成されている。作動モータ１０に結合したドライブシャフト１２はウォーム１４を駆動する。ウォーム１４は部分歯ギヤホイール１８の歯１６に噛み合う。その部分歯ギヤホイール１８はシャフト２０に取り外せない方法で結合している。シャフト２０は、図示しないスイッチングフラップ等のアクチュエータと自身を連結している。そのモータ１０を操作するとウォーム１４が回転し、それにより部分歯ギヤホイール１８が回転する。今度は、これによりシャフト２０に連結したアクチュエータが点中心に回転するようになる。

リニアホールセンサ２２は図示しないハウジング内に固定されて配設されている。部分歯ギヤホイール１８はこれら２つのピン型磁石２４,２６と取り外せない方法で結合している。ピン型磁石２４,２６はシャフト２０に関して互いに角度αかつ間隔をとりながら配設されている。部分歯ギヤホイール１８が回転され、その結果ピン型磁石２４,２６のいずれか一つがリニアホールセンサ２２の向かい側に配設される位置に置かれる時に、リニアホールセンサは信号を発生する。その信号はライン２８を介して論理回路手段３０に送信される。それから論理回路手段３０はモータ１０を制御する。リニアホールセンサ２２の向かい側にあるピン型磁石２４,２６の位置は端位置を定めることが好ましいので、その信号の発生によりモータ１０がカットオフされることが好ましい。さらに、次のモータの操作ついては逆方向の回転が決定されることが好ましい。２つのピン型磁石２４,２６は異なる極がリニアホールセンサ２２に向かうようにギヤホイール１８に結合されている。これにより、２つの端位置が互いに区別されるようになる。

本発明によればリニアホールセンサ２２が使用されているので、これら２つのピン型磁石２４,２６のいずれもがセンサ２２の向かい側に位置せずにセンサ２２が磁場を検出しない時でさえリニアホールセンサは信号を発生する。この場合、センサ２２は電圧、特にブリッジ電圧を発生し、その値は２つのピン型磁石２４,２６の１つがセンサ２２に相対して向かい側にある時にセンサ２２が発生する電圧値とは異なっている。従って、本発明に係るリニアホールセンサ２２を与えることにより、２つのピン型磁石２４,２６の１つがホールセンサに相対して向かい側に配設されている場合の２つの端位置の検出が可能となる一方、そのアクチュエータがその２つの端位置の何れにも位置しない場合の位置を検出することが可能となる。通常、後者の場合は図面において示されるような中間の位置である。しかしながら、シャフト２０が端位置の何れか１つを超えて回転された場合のシャフト２０の位置を検出することも可能である。これはフラップのダメージ又はシャフト２０の破損を示すものである。このように本発明に係るリニアホールセンサを与えることにより、監視機能を実現することも可能となる。特にＯＢＤIIの要求を満足することができるようになる。

本発明に係る内燃機関におけるスイッチ、スロットル又はスワールフラップ等のアクチュエータ用作動装置を示す構成説明図である。

符号の説明

１０ 作動モータ
１２ ドライブシャフト
１４ ウォーム
１６ 歯
１８ 部分歯ギヤホイール
２０ シャフト
２２ リニアホールセンサ
２４,２６ ピン型磁石
２８ ライン
３０ 論理回路手段

Claims (8)

1. 内燃機関におけるスイッチ、スロットル又はスワールフラップ等のアクチュエータ用の作動装置であって、作動モータ（１０）はアクチュエータを操作するシャフト（２０）に連結されると共に前記アクチュエータは前記シャフト（２０）に連結されて構成され、並びに２つのピン型磁石（２４,２６）は前記シャフト（２０）に相対して予め定められた位置に各々配設されると共に前記磁石は前記シャフト（２０）が回転する時に磁場センサ（２２）に相対して移動するように構成され、前記磁場センサは３つの異なるシャフト位置を定めるリニアホールセンサ（２２）であり、前記ピン型磁石（２４,２６）は、前記センサ（２２）に向かい合う磁極が異なるように配設され、前記３つの異なるシャフト位置の一つの第３のシャフト位置は、前記ピン型磁石（２４,２６）の何れもが前記センサ（２２）の向かい側に配設されていないことにより前記センサ（２２）が前記ピン型磁石（２４,２６）の何れの磁場も検出しない時のシャフト位置であることを特徴とする作動装置。
2. 前記センサ（２２）に対向する各ピン型磁石（２４,２６）の位置は、前記３つの異なるシャフト位置の内で前記第３のシャフト位置以外の２つの異なる各シャフト位置を規定することを特徴とする請求項１に記載の作動装置。
3. 前記センサ（２２）は、前記第３のシャフト位置においてある一定の電圧、特に磁場を検出しなくなる時に出力するブリッジ電圧を発生することを特徴とする請求項１に記載の作動装置。
4. 前記センサ（２２）は、特に前記作動装置のハウジング内に固定して配設されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の作動装置。
5. 前記作動モータ（１０）は、歯車装置（１４,１８）を介して前記シャフト（２０）に連結していることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の作動装置。
6. 前記シャフト（２０）は、ギヤホイール（１８）特に部分歯ギヤホイールに連結され、前記ギヤホイール（１８）は自身と前記ピン型磁石（２４,２６）を連結したことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の作動装置。
7. 前記ピン型磁石（２４,２６）は、互いに角度αで配設されていることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の作動装置。
8. 前記ピン型磁石（２４,２６）は、前記アクチュエータの端位置を規定することを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の作動装置。

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