JPH0426693Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はエンジンがアイドル回転数にある時
に、外部状況に応じて吸気量を増減させてアイド
ル回転を安定化させるようにしたアイドル回転制
御装置に関し、更に詳しくは、エンジンの絞り弁
をはさんでその上流と下流とを連絡するバイパス
通路に設置された流量制御弁の駆動源の改良に関
する。

（従来の技術） 自動車用のエンジンでは、アイドル時の回転数
をできるだけ抑制して燃費の向上、排気性能の改
善を図るため、アイドル回転制御装置を設けてい
る。ところが、アイドル回転数を低下させ過ぎる
と、その反面で、冷間始動時や暖機運転時、更に
はクーラ等の外部負荷作用時にアイドル不安定と
なつてしまう。従つて、外部状況の変化に応じて
吸気量を変更させることが行なわれている。例え
ば、冷間始動時や暖機運転時、更にはクーラ等の
外部負荷作用時にはアイドル回転数を高めてエン
スト等が起こら無いようにしている。

この吸気量の変更方式の一つに、バイパス流量
制御方式がある。このバイパス流量制御方式はエ
ンジンの絞り弁をはさんでその上流と下流とをバ
イパス通路で連絡し、該バイパス通路に流量制御
弁を設けてバイパス流量を制御するものである。

従来、この種の流量制御弁の駆動源として、ロ
ータリソレノイドを使用したものが公知である。

以上に従来公知のロータリソレノイドを使用し
たバイパス流量制御弁について、第７図及び第８
図を参照して説明する。

バイパス通路１には流量制御弁の円筒形の仕切
り部１Ａが形成されており、該円筒形の仕切り部
１Ａの周壁には弁口２が開口されている。弁体３
は回転することによつて前記弁口２を開閉するも
のである。弁体３はロータリソレノイド４の回転
軸５の端部に設けられている。ロータリソレノイ
ド４はアーマチユアに巻回されたコイル６とその
外周の永久磁石７とを有し、コイル６は回転軸５
と一体に回転し、永久磁石７はロータリソレノイ
ドのケーシングに固定されている。回転軸５には
弁体３を閉鎖方向に付勢するスプリングが設けら
れ、該スプリング８によつて弁体３は閉鎖位置を
規定するストツパ９へ向けて付勢されている。

上記のロータリソレノイド４からなる流量制御
弁の作用は以下のとおりである。

図示しないコントローラからの制御信号により
ロータリソレノイド４のコイル６に通電される
と、コイル６によつて発生する磁界と永久磁石７
の磁界との間に発生する回転駆動力によつてアー
マチユアに設けられた回転軸５がスプリング８に
抗してあるいはスプリング８の付勢方向に回転さ
れる。このため、回転軸５に設けられた弁体３が
弁口２を開閉し、その回転量を適宜に可変制御す
ることによつてバイパス通路１の流量を制御する
ものである。

（考案が解決しようとする課題） 以上に述べた従来公知のロータリソレノイド４
による流量制御弁では、次のような問題点があつ
た。

流量制御弁は弁体３を閉鎖方向に付勢するスプ
リング８に抗して駆動させなければならないの
で、大きいトルクを必要とする。ところが、ロー
タリソレノイド４は電磁力を用いて駆動するもの
であるから、その特性は高速、低トルクであり、
そのような大トルクを得るには装置が大型となつ
てしまう。又、希土類等の永久磁石を用いると、
小型、高出力のロータリソレノイドが得られる
が、このような特殊な磁石を用いると高価となつ
てしまう。

又、ロータリソレノイド４はコイル６に流す電
流値を制御して回転軸５の回転トルクを可変制御
し、この回転トルクとスプリング８の付勢力との
バランスによつて弁口２の開閉制御をするもので
あるから、自動車等の移動体に設置する場合、振
動の影響を受けて制御特性が余り良くなかつた。

一方、圧電素子を用いた超音波モータは、従来
公知である。（特開昭58−148682号公報参照） この公知の超音波モータは、小型、軽量で低
速、高トルクの特性を持ち、更に応答性も良いと
言う特徴を持つている。しかも、ロータリソレノ
イドと同様に対向設置した固定子（永久磁石）と
回転子（コイル）とを有し、回転子の回転を利用
するものであるから、ロータリソレノイドと構造
的に非常に類似している。

そこで、本考案の目的は、従来公知の超音波モ
ータの新規な用途として、前記アイドル回転制御
装置に設置されている流量制御弁の駆動源として
用い、以て高精度、高トルク、小型の流量制御装
置を提供せんとするにある。

（課題を解決するための手段） 本考案の特徴とするところは、エンジンのアイ
ドル回転制御装置において、絞り羽根による流路
開口の開閉機構を設け、その絞り羽根の駆動源と
して超音波モータを設けたところにある。

（実施例） 以下、図によつて本考案の実施例について説明
する。

第１図は、本考案が適用されるエンジンのアイ
ドル回転制御を示す断面図である。

図において、吸気通路１１には絞り弁１２及び
サージタンク１３が設けられ、絞り弁１２をはさ
んで上流と下流とを連絡するバイパス通路１４が
設けられている。バイパス通路１４は、この実施
例ではサージタンク１３に開放されているが、バ
イパス通路１４の開放位置はこの実施例に限定さ
れるものではない。

バイパス通路１４には流量制御弁１５が設けら
れ、バイパス流量を増減制御している。流量制御
弁１５は、後述するように絞り羽根で流路を開閉
する方式のものであり、その弁体である絞り羽根
の駆動源として超音波モータを内蔵している。該
超音波モータはコントローラ１６からの電気信号
によつて制御されている。コントローラ１６に
は、第２図に示すように、アクセルペダルが開放
されて絞り弁１２がアイドル位置にあることを検
出する絞り弁スイツチ１７の信号、車速センサー
１８、エンジン冷却水の水温センサー１９、エア
コンデイシヨナーのコンプレツサー負荷信号２
０、トルコン負荷信号２１、エンジン回転数２２
等、種々の制御因子の信号が与えられる。コント
ローラ１６は、絞り弁スイツチ１７の信号及び車
速センサー１８の信号を受けてエンジンがアイド
ル状態にあることを判別すると、水温センサー１
９、コンプレツサー負荷信号２０、トルコンの負
荷信号２１によつて予め定められた目標アイドル
回転数と実際のエンジン回転数２２とを比較し、
その差に応じて目標回転数となるように制御量を
計算し、これを流量制御弁１５の超音波モータに
与える。

第３図は本考案の一実施例になる超音波モータ
を用いたアイドル回転制御装置を示す断面図であ
り、第４図は第３図のＸ−Ｘ断面図、第５図は第
３図の固定子、回転子及び絞り羽根の分解図であ
る。

流量制御弁１５は、固定環２３と該固定環２３
から左右に突出するバイパス通路管２４と、該固
定環２３の内部に回転自在に収容された回転環２
５と、前記固定環２３と回転環２５との間に挟ま
れて設置された絞り羽根２６とからなつている。
固定環２３の中心には開口２３Ａが設けられ、該
開口２３Ａは回転環２５の中心に設けられた開口
２５Ａと対向設置されている。前記絞り羽根２６
は前記開口２３Ａ及び開口２５Ａを開閉するもの
である。回転環２５の外側にはスリツト２５Ｂが
複数個設けられている。

絞り羽根２６は、一端が固定環２３にピン２７
で回転可能に結合され、他端が回転環２５のスリ
ツト２５Ｂにピン２８で結合されている。この絞
り羽根２６は好ましくは２枚以上設けられる。固
定環２３の内周面の一部に円弧状の切欠部２３Ｂ
が設けられ、該切欠部２３Ｂには回転環２５の外
周に突設された突起２５Ｃが突入され、該突起２
５Ｃが切欠部２３Ｂの両端と接して回転が止めら
れる。

超音波モータ２９は、複数個の分極処理した圧
電素子を取り付けた弾性体を固定子２９Ａとし、
該弾性体の表面に進行波を発生させてこれにより
回転子２９Ｂを駆動するものであり、その構造は
公知であるから詳細な説明は省略する。この超音
波モータ２９は前記回転環２５の駆動源として設
けられており、該超音波モータの回転子２９Ｂと
前記回転環２５とを一体的に形成し、超音波モー
タ２９の回転によつて前記絞り羽根２６を作動さ
せ、この絞り羽根２６によつて開口２３Ａ，２５
Ａを開閉させるものである。超音波モータ２９の
作動は、固定子２９Ａの圧電素子に高周波電圧を
印加すると固定子２９Ａに屈曲振動による進行波
が発生し、この進行波が回転子２９Ｂを回転駆動
させるものとなつている。尚、駆動のメカニズム
は前記特開昭58−148682号公報に記載されている
ので、その詳細は省略する。

上記のように構成された本考案の作用について
説明する。

コントローラ１６からの電気信号を受けて、超
音波モータ２９の固定子２９Ａに進行波が発生
し、この進行波によつて回転子２９Ｂが回転され
る。回転子２９Ｂが回転すると、回転環２５が回
転し、絞り羽根２６をピン２７を中心として回転
揺動される。絞り羽根２６の他端に設けられたピ
ン２８は回転環２５の回転によつてスリツト２５
Ｂの中をスライドし、これによつて絞り羽根２６
は開口２３Ａ，２５Ａを開閉する。開口２３Ａ，
２５Ａはバイパス通路の一部であるから、この開
口２３Ａ，２５Ａの開閉はバイパス流量を変更す
ることとなる。回転環２５の回転は、突起２５Ｃ
が切欠部２３Ｂの端部に衝突した位置で停止され
る。

尚、以上に説明した絞り羽根による開口の開閉
機構は、本発明の一実施例であつて、本発明の絞
り羽根の開閉機構は上記実施例に限定されるもの
ではない。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によると次のよう
な効果を奏する。

第６図を参照して、従来ロータリソレノイドは
起動から定格回転数となるまでの時間が長く、図
の破線で示すように起動特性が余り良くない。と
ころが、超音波モータは図の実線で示すように起
動時の立ち上がりがロータリソレノイドと比べて
極端に速く、起動特性が非常に良い。このため、
制御応答が速いものとなつている。

又、超音波モータは回転子と固定子とが加圧接
触しているので、接触摩擦力によつて停止位置を
確実に維持することができる。このため、自動車
のような振動を伴なう機器に設置しても制御特性
に狂いが生じない。

又、超音波モータはロータリソレノイドと構造
的に類似しているので、従来機構のレイアウトを
殆ど変更することなしに適用できるものとなる。

超音波モータは、それ自体小型軽量で、低速高
トルクであるため、これをバイパス流量制御弁の
駆動源として使用することにより、小型軽量でか
つ高精度の流量制御弁が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すバイパス流量
制御装置の概略図であり、第２図は第１図の制御
方式を説明するブロツク図、第３図は本考案の流
量制御弁を説明する断面図、第４図は第３図のＸ
−Ｘ断面図、第５図は第３図の固定環、回転環及
び絞り羽根の部分の分解図、第６図は本発明の超
音波モータを使用した時と従来公知のロータリソ
レノイドを使用した時の制御特性を説明するため
の特性線図、第７図は従来公知のロータリソレノ
イドを用いた流量制御弁の断面図、第８図は第７
図のＹ−Ｙ断面図である。 １１……吸気通路、１２……絞り弁、１３……
サージタンク、１４……バイパス通路、１５……
流量制御弁、１６……コントローラ、１７……絞
り弁スイツチ、１８……車速センサー、１９……
水温センサー、２０……コンプレツサー負荷信
号、２１……トルコン負荷信号、２２……エンジ
ン回転数、２３……固定環、２３Ａ……開口、２
３Ｂ……切欠部、２４……バイパス通路管、２５
……回転環、２５Ａ……開口、２５Ｂ……スリツ
ト、２５Ｃ……突起、２６……絞り羽根、２７…
…ピン、２８……ピン、２９……超音波モータ、
２９Ａ……固定子、２９Ｂ……回転子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 エンジンの吸気通路に設けられた絞り弁をはさ
   んでその上流と下流とをバイパス通路で連絡し、
   該バイパス通路に流量制御弁を設けてバイパス流
   量を制御するようにしたエンジンのアイドル回転
   制御装置において、 流量制御弁が、中心に開口の設けられた固定環
   と、中心に開口が設けられ、該開口の外側にスリ
   ツトが設けられた回転環と、一端が固定環にピン
   結合され、他端が回転環のスリツトにピン結合し
   てなる複数の絞り羽根とからなり、 複数個の分極処理した圧電素子を取り付けた弾
   性体を固定子とし、該弾性体の表面に進行波を発
   生させてこれにより回転子を駆動する超音波モー
   タを駆動源として設け、該超音波モータの回転子
   として前記回転環を使用し、超音波モータの回転
   によつて前記絞り羽根で開口を開閉させることを
   特徴とするエンジンのアイドル回転制御装置。