JPH0255842A - 冷却式スロツトルアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電動機をアクチュエータとしてスロットルバ
ルブの開閉制御するためのスロットルアクチュエータに
係り、特に、自動車用ガソリンエンジンに好適な冷却式
スロットルアクチュエータに関する。

［従来の技術］ 近年、自動車の高性能化に伴い、大馬力エンジンの搭載
が一般化しており、このため、スロットルアクチュエー
タを用い、スロットルバルブの開度を、マイコンなどを
用いた電子制御装置により電子的に制御するようにした
。いわゆるトラクション制御方式のエンジン制御装置が
広く実用化の機運にある。

ところで、このようなシステムに使用されるスロットル
アクチュエータとしては、種々のものが従来から知られ
ているが、そのなかの主要なものとして、電動機をアク
チュエータとしたものが知られているが、この電動機を
アクチュエータとしてもちいた場合には、その冷却につ
いて考慮する必要がある。すなわち、このようなアクチ
ュエータにおいては、制御の応答性の見地から、トルク
の大きな電動機の使用が望ましく、他方、エンジン装備
用としては小形軽量化は必須の要件であり、さらに、エ
ンジンルーム内での温度雰囲気状態を考慮すれば、その
冷却はほとんど不可欠の事項なのである。

従来の装置は、例えば特開昭６２−１９７６４９号公報
に記載のように、ヒートパイプを用い、絞り弁を冷却フ
ィンとして機能させるようにしたものなどが知られてい
た。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、絞り弁がアイドル開度状態にあるとき
での冷却能力についての配慮がされておらず、常に確実
な冷却を得るという点で問題があった。

本発明の目的は、エンジンの運転状態にかかわらず、常
に確実に冷却効果が得られ、充分な信頼性を保つことが
できるようにした冷却式スロットルアクチュエータを容
易に提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、アクチュエータとなる電動機の内部に冷媒
の流通管路を設置し、この管路内に所定の冷媒が強制的
に流通されるようにして達成される。

［作用］ 電動機の内部に強制的に冷媒が流れるため、エンジンの
運転状態にかかわらず、常に充分な冷却機能の保持が可
能になり、電動機の過熱が抑えられるため、小形で信頼
性の高いスロットルアクチュエータを容易に得ることが
できる。

［実施例コ 以下、本発明による冷却式スロットルアクチュエータに
ついて１図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、１はスロットルボディ、
２は絞り弁（スロットルバルブ）、３はスロットルアク
チュエータとなる直流電動機、４は電機子、５はピニオ
ン、６は減速ギヤ、７は絞り弁の回転軸、８は永久磁石
からなる界磁マグネット、９はケース、１０は管路部材
、１１は接着材、１２はフランジ面である。

直流電動機３に所定の制御信号を供給することにより、
この直流電動機３の電機子４が回転し、ピニオン５と減
速ギヤ６を介して回転軸７が回動され、絞り弁２の開度
が制御される。

直流電動機３はほぼ円筒形をしたケース（ハウジング）
９によって組み立てられており、その内面には所定の個
数の界磁マグネット８が取りツケてあり、さらに、これ
らの界磁マグネット８の間には、第２図に示す形状に成
形された非磁性材料のパイプからなる管路部材１０が接
着材１１によって固着、取りつけである。

この第２図において、管路部材１０は、上記したように
、銅、アルミなどの非磁性材料のパイプで作られ、電動
機３のケース９（第１図）の内面の２箇所で電機子４の
軸方向に平行に延びて折り返された部分１０ａと、入口
部分１０ｂ、出口部分１０ｃ、それに、これらの部分を
接続する円弧部分１０ｄとを有している。なお、この管
路部材１０をケース９に固着する接着材１１としては。

１００　’Ｃ以上の比較的高い温度に耐えるものを使用
する必要がある。

このアクチュエータとなる電動機３は、スロットルボデ
ィ１に対してフランジ面１２により、図示していないボ
ルトなどにより取付けられているが、このとき、このス
ロットルボディ１の取付面には、エンジンの冷却水の一
部をバイパスさせる通路が開口しており、これにより、
第３図に示すように、電動機３をスロットルボディ１に
取付けたとき、管路部材１０の入口部分１０ａと出口部
分１０ｂが、上記した通路の開口部１４．１５に嵌合さ
れるように作られている。

このため、電動機３をスロットルボディ１に取付けただ
けで、管路部材１０はエンジンの冷却水の通路に連通さ
れることになる。なお、このとき、第３図に示すように
、通路の開口部１４，１５には○リング１６が設けてあ
り、これにより管路部材１０の嵌合に水密性が与えられ
るようになっている。

次に、スロットルボディ１内での冷却水の通路について
説明する。

この通路は、スロットルボディ１の中にエンジンの冷却
水（比較的高温状態にある）を流通させ、これにより絞
り弁２の近傍が低温にならないよう加熱するためのもの
であり、まず、第４図は、第１図の■−■線による断面
を示したもので、スロットルボディ１の壁部材内の肉厚
部分に形成されている温水（冷却水）の通路に接続した
導入管１００と、排出管１０１を備えており、この導入
管１００から流入した冷却水は、まず、通路１０２を通
ることにより、スロットルボディ１の絞り弁２が存在す
る部分を加熱し、その後、この第４図におけるＩＶ−Ｉ
Ｖ線による断面図である第５図に示すように１通路１０
３から通路１０４に進み、ここから一方の開゛口部１４
に流れ、管路部材１０の入口部分１０ａからその中に流
入する。

一方、管路部材１０を通過した冷却水は、その出口部分
１０ｂから他方の開口部１５に戻り、第４図のｖ−ｖ線
による断面図である第６図に示すように、通路１０５か
ら通路１０６へ、そして通路１０７に進み、ここで排出
管１０１に連通され、ここから冷却水の本流へと戻され
る。

従って、この実施例によれば、スロットルボディ１を保
温するために、この部分に導かれたエンジン冷却水が、
さらに直流電動機３の冷却用として管路部材１０の中を
強制的に通過し、これにより電機子４などからの発熱を
吸収し、冷却効果を発揮して直流電動機３の温度上昇を
抑える働きをすることになる。

このようなスロットルアクチュエータを備えたシステム
では、上記したように、そのアクチュエータとなる直流
電動機３での発熱が大きいが、この発熱のほとんどは、
その電機子４からのものである。

しかして、この実施例によれば、この直流電動機３に対
する冷却水の通路が電機子４の外周部分に配置されてい
る管路部材１０で形成されてお・す、この部分で冷却水
による吸熱が進むため大きな冷却効果が得られ、従って
、この実施例によれば、アクチュエータとなる直流電動
機３は、通常、８０〜１００℃の温度範囲に保たれてい
るエンジン冷却水とほぼ同じ温度条件となり、自動車の
エンジンルーム内での最高雰囲気温度である１２０℃の
温度条件を考慮する必要がなくなり、熱的制約が軽減さ
れ、アクチュエータの小型化と応答性の改善などの高性
能化との両立を容易に図ることができる。

また、この実施例によれば、冷却用の管路部材１ｏが、
直流電動機３の複数の界磁マグネット８の隣接する間隙
部に配設されているため、この管路部材１０の設置に伴
なう電動機の寸法変化の必要がなく、大型化の虞れがな
い。

次に、この実施例では、スロットルボディ１への、保温
用の冷却水通路に管路部材１０が直接嵌合して接続され
るため、エンジン回りでの冷却水配管構成に全く変更を
もたらすことなく、スロットルアクチュエータの冷却が
可能になるという効果があり、さらに、管路部材１０を
非磁性材料としたので、直流電動機３の特性に影響を与
える虞れは全くなく、かつ、直流電動機３は、管路部材
１０を含めて１体のアセンブリとして扱うことができる
から、その取付けが容易であるなどの優れた効果が期待
できるものである。

次に、第７図は本発明の他の一実施例を示したもので、
この実施例は、直流電動機３を冷却するための冷媒とし
て、エンジンの吸入空気を利用するようにしたもので、
このため、第７図から明らかなように、管路部材１０を
スロットルボディ１の壁部材内の肉厚部分に形成した通
路１１０と１１１に嵌合、連通させ、これらの通路１１
０゜１１１を介して、スロットルボディ１の吸入空気流
通路の絞り弁２の上流側１ａと下流側１ｂに、それぞれ
連通させたものであり、その他の構成は第１図の実施例
と同じである。

エンジンが回転してスロットルボディ１の吸入空気流通
路に空気が流れると、絞り弁２の上流側１ａと下流側１
ｂに圧力差が現われ、下流側１ｂの方が負圧になる。

この結果、上流側１ａに開口している通路１１０から流
入し、管路部材１０内を通゛過してから、下流側１ｂに
開口している通路１１１を介して再びエンジン吸気中に
吸いだされる空気の流れが、強制的に得られることにな
り、この管路部材１０を流れる空気を冷媒として直流電
動機３に冷却作用が与えられることになる。

従って、この実施例によっても、直流電動機３に対して
強制的に冷却作用が与えられるため、その温度上昇は効
果的に抑えられ、アクチュエータの小形化、高性能化を
充分に図ることができる、なお、この実施例では、直流
電動機３内の管路部材１０を通る通路は絞り弁２による
吸気通路に対してバイパス通路として働き、ここを通過
する空気量は、絞り弁２が全開状態に近くなるにつれて
、エンジンの吸入空気量中での支配的成分になり、エン
ジンのアイドル回転数に重大な影響を及ぼす。

そこで、この実施例では、下流側１ｂに開口している通
路１１１の開口部にオリフィス１１２を設け、このバイ
パス通路による吸気流量が所定値に収まるように、調整
するようになっている。

ところで、以上の実施例では、スロットルアクチュエー
タとして直流電動機を用いた場合について説明したが、
このようなアクチュエータとしては、ステッピングモー
タが使用される場合もかなり多い。

そこで、次に、ステッピングモータをスロットルアクチ
ュエータとして用いた本発明の一実施例について説明す
る。

第８図はこの実施例の側断面図で、第９図は、この第８
図のＶＩ−ＶＩ線による断面図であり、これらの図にお
いて、３０はステッピングモータ全体を表わし、これは
、はぼ円筒形をしたケース３１にリアブラケット３２、
フロントブラケット３３を取付けて組み立てられ、この
中にステータコア３４と電機子巻線３５、それに回転軸
３６とマグネット３７を有するロータ３８が収められて
いる。

そして、このケース３１の内側に、第１図の実施例と同
様な管路部材１０が配設しである。

このとき、特に第９図から明らかなように、ケース３１
の内面には、ステータコア３４の外周部が密接して設け
られているので、このステータコア３４の外周部に、そ
の厚み方向に沿って延びる切欠部３４ａを複数個設け、
この切欠部３４ａに管路部材１０を収容するようにして
あり、従って、この実施例によれば、ステッピングモー
タ３０の外径を全く変えることなく、管路部材１０を設
置することができる。

このようなステッピングモータをアクチュエータとして
用いた場合、ステッピングモータ３０では、その発熱部
分のほとん゛どが電機子巻線３５となっているが、この
実施例では、ステータコア３４の外周部にほとんど接す
るようにして管路部材ｌＯが設けであるため、この管路
部材１ｏに冷却水などの冷媒を流通させることにより、
充分な冷却作用が得られ、アクチュエータの温度上昇を
抑え、その小形化と高性能化の両立を充分に得ることが
できる。

なお、この実施例では、管路部材１０の切欠部３４ａに
収まる部分の個数を８箇所としであるが、この個数は任
意に定めてよいことはいうまでもない。

さらに、この実施例でも、その管路部材１０に供給すべ
き冷媒としては、エンジンの冷却水、吸入空気のいずれ
でもよいことはいうまでもない。

また、この実施例でも、そのフロントブラケット３３か
ら管路部材１０の入口部分、出口部分を突出させ、これ
により冷媒流通のための嵌合、結合が行えるように構成
してもよいことはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、絞り弁回動暉動用のアクチュエータと
なる電動機の温度を、外部雰囲気温度が１２０℃にも達
する自動車のエンジンルーム内でも、８０〜１００℃の
比較的低温に保ことかでき、熱的な制約の軽減や作動条
件の緩和が可能で、充分な駆動力を発揮させ、小形で高
性能のスロットルアクチュエータを容易に提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷却式スロットルアクチュエータ
の一実施例をしめす側断面図、第２図は管路部材の一実
施例を示す斜視図、第３図は管路部材連結部の説明図、
第４図、第５図、第６図はそれぞれ通路構成を説明する
ための断面図、第７図は本発明の他の一実施例を示す断
面図、第８図および第９図は本発明のさらに別の一実施
例をしめす側断面図と横断面図である。 １・・・・・・スロットルボディ、２・・・・・・絞り
弁（スロットルバルブ）、３・・・・・・スロットルア
クチュエータとなる直流電動機、４・・・・・・電機子
、５・・・・・・ピニオン、６・・・・・・減速ギヤ、
７・・・・・・絞り弁の回転軸、８・・・・・・永久磁
石からなる界磁マグネット、９・・・・・・ケース、１
ｏ・・・・・・管路部材、１１・・・・・・接着材、１
２・・・・・・フランジ面。 Ｓ〜町腎−墳Ｎ旬偽ｅミ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 Ｏ６ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スロットル開度制御用のアクチュエータとして電動
   機を用いた内燃機関の吸気流量制御装置において、上記
   電動機のハウジングの内側に該電動機の軸方向と平行し
   て延長する部分を有する管路部材を設け、該管路部材に
   所定の冷媒を流通させることにより、上記電動機の温度
   上昇を抑えるように構成したことを特徴とする冷却式ス
   ロットルアクチュエータ。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記管路部材が内
   燃機関の冷却水流通路に連結され、冷却水の少なくとも
   一部が、この管路部材内を流通するように構成したこと
   を特徴とする冷却式スロットルアクチュエータ。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記冷却水流通路
   がスロットルボディ部の温水加熱用冷却水通路となるよ
   うに構成したことを特徴とする冷却式スロットルアクチ
   ュエータ。４、特許請求の範囲第２項又は第３項におい
   て、上記管路部材の出入口部が、上記電動機のスロツト
   ルボデイへの取付けフランジ面よりも突出して形成され
   、該管路部材と上記冷却水流通路との連結が、上記電動
   機のスロツトルボデイへの取付けに伴なう管路部材の嵌
   合だけで完了するように構成したことを特徴とする冷却
   式スロットルアクチュエータ。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記電動機が永久
   磁石界磁型直流電動機であり、上記管路部材が永久磁石
   界磁の磁極間に設置されていることを特徴とする冷却式
   スロットルアクチュエータ。 ６、特許請求の範囲第１項において、上記電動機がステ
   ッピングモータであり、上記管路部材がモータの軸方向
   に沿つて固定子コアの外周部に形成された空間部内に設
   置されていることを特徴とする冷却式スロットルアクチ
   ュエータ。 ７、特許請求の範囲第１項において、上記管路部材が、
   内燃機関の吸気流通路の絞り弁の上流側と下流側とに連
   通され、内燃機関の吸入空気を冷媒として流通させるよ
   うに構成したことを特徴とする冷却式スロットルアクチ
   ュエータ。 ８、特許請求の範囲第７項において、上記管路部材の出
   入口部が、上記電動機のスロツトルボデイへの取付けフ
   ランジ面よりも突出して形成され、該管路部材と上記内
   燃機関の吸気流通路の絞り弁の上流側と下流側との連結
   が、上記電動機のスロツトルボデイへの取付けに伴なう
   管路部材の嵌合だけで完了するように構成したことを特
   徴とする冷却式スロットルアクチュエータ。