JPH05149154A

JPH05149154A - バルブ装置

Info

Publication number: JPH05149154A
Application number: JP31254491A
Authority: JP
Inventors: Fumio Tajima; 文男田島; Shigeki Morinaga; 茂樹森永; Shunichi Tanae; 俊一田苗
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】バルブアクチュエータの小型軽量化を図ること
である。【構成】バタフライ形バルブと、このバルブの弁体３を
回転させて開閉動作させるべく、弁体３の回転軸と直結
されている回転軸７を有するアクチュエータとを備えた
バルブ装置に関する。アクチュエータは、１個のみのト
ロイダル状コイル５Ｄを有する固定子と、回転軸、およ
び回転軸回りにほぼ等間隔に配させた４個の永久磁石５
Ｉを有する回転子５Ａとを有して構成されている。ま
た、アクチュエータの駆動トルクが所定トルク以上とな
る回転軸の回転角度内において、弁体の全閉位置と全開
位置とが設定され、全開位置および全閉位置との間で弁
体が動作できるよう制御する制御回路９を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車のスロ
ットルバルブ等に用いられるバタフライ形バルブ、およ
びこのバルブとバルブの弁体を回転させるアクチュエー
タとを備えているバルブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車においては、排気ガスの清
浄や燃費向上、変速時のショックの緩和を図るため、ス
ロットルバルブとアクセルペダルの機械的な連結をなく
して、換わりにアクセルペダルの踏み角に応じて、バル
ブアクチュエ−タによってスロットルバルブを制御する
方式を採用する方向にある。

【０００３】例えば、特開平２−１７８５４号公報で
は、永久磁石回転子と、回転子を不動作状態の方へ偏圧
するバネ装置と、絶対角度を示す角度センサとを備えた
アクチュエータについて開示されている。ところで、こ
のようなアクチュエータをスロットルバルブ用アクチュ
エータとして用いる場合、装置全体の小型化等を考慮し
て、アクチュエータの回転軸とバルブの回転軸とを、ギ
ヤを介することなく、直結させるものがある。一般的
に、バタフライ形バルブは、弁体の回転角度を９０°と
して用いられので、この９０°の範囲内で、一定のトル
クを得るため、直結構造の場合には、２個の永久磁石を
回転軸に設けた２極構造のアクチュエータを用いること
になる。なお、回転子に鉄などを設けた可変リラクタン
ス形アクチュエータの場合には、１極構造のものを用い
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、アクチュエ
ータの駆動トルクは極数に比例するが、前記従来技術で
は、駆動トルクを増加させる場合、弁体の回転角との関
係で磁極の変えずに、コイルの巻き数または永久磁石の
大きさ等を変えて対応するため、アクチュエータの体格
が大きくなると共に、その重量も増加してしまうという
問題点がある。本発明は、このような従来の問題点につ
いて着目してなされたもので、アクチュエータの小型化
および軽量化を図ることができるバルブ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】なお、アクチュエータの回転軸に４個以上
の永久磁石を設けるものとして、特開昭６１−２２９９
３５号公報に記載されているものがあるが、これは、固
定子に複数のコイルが設けられており、基本的に、回転
子は３６０°回転できるものを９０°範囲で使用してい
るもので、極数によって回転子の回転角度が変わってし
まうものではなく、また、極数を増加させても駆動トル
クは増加するものでもない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のバルブ装置は、流体が通るバルブケーシングおよび板
状の弁体を有するバタフライ形バルブと、該バルブの弁
体を回転させて開閉動作させるべく、該弁体の回転軸と
直結または一体的に形成されている回転軸を有するアク
チュエータとを備えたバルブ装置において、前記アクチ
ュエータは、１個のみのトロイダル状コイルを有する固
定子と、該アクチュエータの前記回転軸、および該回転
軸回りにほぼ等間隔に配させた４個以上の永久磁石を有
する回転子とを有して構成され、前記アクチュエータの
駆動トルクが所定トルク以上となるアクチュエータ回転
軸の回転角度内において、前記弁体の全閉位置と全開位
置とが設定され、該全開位置および該全閉位置との間で
該弁体が動作できるよう制御する制御手段を備え、前記
バルブケーシングは、該バルブケーシング内を通る前記
流体が前記全開状態の際に目的とする最大流量が得られ
る流路が確保されていることを特徴とするものである。

【０００７】また、前記目的を達成するための他のバル
ブ装置は、流体が通るケーシングおよび板状の弁体を有
するバタフライ形バルブと、該バルブの弁体を回転させ
て開閉動作させるべく、該弁体の回転軸と直結または一
体的に形成されている回転軸を有する可変リラクタンス
形アクチュエータとを備えたバルブ装置において、前記
アクチュエータは、１個のみのトロイダル状コイルを有
する固定子と、該アクチュエータの前記回転軸、および
該回転軸回りにほぼ等間隔に配されている２以上の凸部
を有する鉄心を有する回転子とを有して構成され、前記
アクチュエータの駆動トルクが所定トルク以上となるア
クチュエータ回転軸の回転角度内において、前記弁体の
全閉位置と全開位置とが設定され、該全開位置および該
全閉位置との間で該弁体が動作できるよう制御する制御
手段を備え、前記バルブのケーシングは、該ケーシング
内を通る前記流体が前記全開状態の際に目的とする最大
流量が得られる流路が確保されていることを特徴とする
ものである。

【０００８】ここで、前記弁体は、その回転軸方向を短
径とする楕円板状を成し、前記ケーシングは、その流路
が前記短径を直径とする円筒状になるよう形成されてい
るものであってもよい。

【０００９】また、前記バルブのケーシングにより形成
される流路は、前記弁体の回転軸に対して直角方向の流
路の断面において、該弁体の前記全閉位置から所定開度
位置までの間で、該流路の縁が該弁体の該周縁の軌道に
ほぼ沿うよう、なだらかな段差が形成されていてもよ
い。

【００１０】また、前記バルブの弁体は、該バルブの回
転軸に対して直角方向の断面形状が、該回転軸から遠ざ
かるに連れ、次第に該弁体の回転方向と反対方向に曲が
っていくよう形成されていてもよい。

【００１１】

【作用】磁極の数量を増加させることにより、駆動トル
クが増大して、コイル等を小型化できるため、アクチュ
エータの小型軽量化を図ることができる。これは、基本
的に当然のことであるが、バタフライ形バルブでは、弁
体を少なくとも０°から９０°まで回転させなくてはな
らないという固定的な概念があったため、極数を増加さ
せて弁体の回転角度が９０°未満になってしまうような
発想は今までまったくなかった。

【００１２】本発明では、弁体の回転角度が９０°未満
になってしまうことにより、全開時の流量を確保すべ
く、流路の大きさ等を考慮する必要があるが、例えば、
従来、２極であったものを４極にする場合などでは、弁
体の回転角度は８０°程度で、全開時の流量が極端に小
さくなることがないので、流路の大きさ等の考慮に対し
てアクチュエータの小型化のメリットの方が遥かに大き
い。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るバルブ装置の各種実施例
について、図面を用いて説明する。まず、図１から図７
を用いてバルブ装置の第１の実施例について説明する。
このバルブ装置は、自動車のスロットルバルブ装置とし
て用いられているもので、図１および図２に示すよう
に、バタフライ型バルブと、これを駆動するアクチュエ
ータ５と、アクチュエータ５を制御するための駆動回路
８および制御回路９とを備えている。

【００１４】バルブは、図１に示すように、円形平板状
の弁体３と、これを回転させるための回転軸７と、流体
が通る管状のケーシング４とを有している。なお、回転
軸７は、その両端がケーシング４から突出しており、そ
の一方がアクチュエータ５の回転子５Ｂの一部を構成し
ている。すなわち、この回転軸７は、弁体３の回転軸と
して用いられていると共にアクチュエータ５の回転軸と
しても用いられている。回転軸７の他方の端部には、弁
体３が全閉状態になる方向に回転軸７を付勢するバネ２
と、弁体３の開度を検出するための開度センサ１が設け
られている。

【００１５】開度センサ１は、回動子１Ｂと接触子１Ａ
とで構成され、回転軸７に固定されている円盤状の回動
子１Ｂの抵抗パタ−ン上を接触子１Ａが相対的に移動す
ることによって、回転に伴う抵抗変化から回転角を検出
するもので、一般にはポテンショメ−タが使用される。
スロットルバルブは、その開閉によって自動車の出力を
コントロ−ルする機能を持つ。このため、安全上の配慮
が特に重要であり、装置等の故障時にはすぐ、閉状態に
まで戻す必要がある。この役目をするのがこのバネ２で
ある。

【００１６】アクチュエ−タ５は、回転子５Ａと固定子
５Ｂとで構成されている。固定子５Ｂは、図１および図
３に示すように、ハウジング５Ｃと、４個の内周側固定
子磁極５Ｆ，…，５Ｆおよび４個の外周側固定子磁極５
Ｇ，…，５Ｇと、１個のコイル５Ｄと、ブラケット５Ｅ
とから成っている。内周側固定子磁極５Ｆは、回転子５
Ａに対向するように設けられり、外周側固定子磁極５Ｇ
は、コイル５Ｄと共に内周側固定子磁極５Ｆの外周側に
設けられている。固定子５Ｂは、１個のコイル５Ｄおよ
び４個の固定子磁極５Ｆ，５Ｇとにより、４極の電磁極
を構成している。回転子５Ａは、図１および図４に示す
ように、４個の永久磁石５Ｉと、ヨ−ク５Ｈと、回転軸
７とから成り、４極構造を成す。回転軸７は、ベアリン
グ６，６に回転可能に、設けられている。

【００１７】制御回路９は、図２に示すように、各種演
算等を行うＣＰＵ９Ａと、ＣＰＵ９Ａが行う演算等のプ
ログラムやデータ等が記憶されているＲＯＭ９Ｂと、各
種データが一時的に記憶されるＲＡＭ９Ｃと、開度セン
サ１やアクセルペダル１１からの信号が入力する入力イ
ンターフェース回路９Ｄと、ＣＰＵ９Ｃによる演算結果
等を外部に出力する出力インターフェース９Ｅと、これ
ら相互を接続するバスとを備えている。駆動回路８は、
図２に示すように、電源Ｅと、トランジスタ８Ａ，…，
８Ｄで構成されたＨブリッジ回路とを有している。アク
チュエ−タのコイル５Ｄは、Ｈブリッジ回路に図示のよ
うに接続され、正負の方向に自在に電流を通電できるよ
うに成っている。

【００１８】次に、本実施例の動作について説明する。
制御回路９の入力インターフェース回路９Ｄには、アク
セルペダル１１の踏み込み量に応じた信号、および開度
センサ１からの信号等が入力する。ＣＰＵ９Ａは、アク
セルペダル１１の踏み込み量に応じた信号等に応じて、
目的の弁開度を演算し、この演算結果の値と開度センサ
１からの信号により得られる現在の弁開度とを比較し、
弁開度が目的の値になるよう、出力インターフェース回
路９Ｅを介して、Ｈブリッジ回路に制御信号を出力す
る。コイル５Ｄには、この制御信号に応じた量および方
向の電流が、電源Ｅから供給され、このコイル５Ｄの回
りに磁界が形成されて回転子５Ｂが目的の位置まで回転
する。

【００１９】ここで、アクチュエータの動作について図
５および図６を用いて説明する。いま、コイル５Ｄに電
流を通電したときの磁極が、図５に示すように現われた
とすると、回転子５Ａは反時計方向に回転力を受ける
（図５の状態のとき、最大のトルクを得ることができ
る）。したがって、弁体３の開方向を反時計方向に設定
すれば、弁体３は開方向に動く。弁体３を目的の位置に
固定させておくためには、バネ２の付勢力に対向するこ
とができるだけのトルクが発生するように、コイル５Ｄ
に電流を流す。また、弁体３を閉方向に動かすには、弁
体３を開方向に動かした際にコイル５Ｄに流した電流の
方向と逆向きの電流を流すことにより、弁体３は閉方向
に動く。

【００２０】図６に、コイル電流一定時の回転子角度
（固定子５Ｂと回転子５Ａとの相対角度）に対するトル
クを示す。なお、同図において、回転子角度の０°とき
は、固定子５Ｂの磁極と回転子５Ａの磁極とが同一の極
で対抗した場合であり、９０°のときは、それぞれ異極
が対抗した場合である。バルブアクチュエ−タとして
は、本実施例のように４極構造の場合、０°および９０
°近傍で、回転力（トルク）の小さくなる区間があるた
め、０°から９０°の全範囲に渡って使用することはで
きない。したがって、弁体３の駆動に必要な駆動トルク
Ａ以上を得ようとすれば、使用可能範囲は、同図に示す
ように、８０°以下になる。ところで、従来において
は、アクチュエータの動作範囲として、少なくとも９０
°は必要であると固定的な概念があったため、この９０
°の動作範囲を確保すべく、２極構造となっていた。こ
のため、弁体３の回転可能角度として９０°を確保する
ことができるものもの、トルク不足を補うために永久磁
石等が大きくなっていた。これに対して、本実施例で
は、図７に示すように、弁体３の回転可能角度は８０°
以下になるものの、同一の永久磁石を用いた場合、トル
クは２倍になるためにバルブアクチュエ−タの小型化を
図ることができる。

【００２１】ところで、本実施例では、弁体３の回転可
能角度は８０°以下になることにより、全開時の流体の
流量は少なくなるが、その量は極僅かであり、逆に、バ
ルブアクチュエ−タの回転力増加の利点が大きい。但
し、全開時の流量を所定流量以上確保することが必要で
あるときには、その流量を確保するために、ケーシング
４の流路を大きくする必要がある。なお、全開時の流量
に特に規制のない場合や、全開時の流量がケーシング４
の流路において通常得られる流量に対してあまり大きく
ない場合には、アクチュエータの極数を６個に増加させ
ることにより、よりアクチュエータの小型化を図ること
ができる。但し、この場合にはバルブ開度が５０°以下
になる。

【００２２】弁体３を回転させるためのトルクは、全閉
状態近傍が他の状態よりも大きなトルクを必要とする。
これは、弁体３とケーシング４に設けられているシール
機構（図示されていない）との間に発生する粘着力に打
ち勝つ必要があるからである。このため、全閉状態近傍
の駆動トルクを高めるべく、全閉状態時の回転子角度を
駆動トルクの高い位置に設定する。すなわち、図６にお
いて、全閉時の回転子角度を右側に移動する。これら全
閉状態および全開状態の回転子角度等は、制御回路９の
ＲＯＭ９内に予め設定しておく。ＲＯＭ９には、この
他、この設定された回転子角度に対応して、この回転子
角度範囲内において弁体３を回転させるプログラムが記
憶されている。ＣＰＵ９は、これらの値およびプログラ
ムに基づき、前述した制御信号を作成して、弁体３の回
転角度等を制御する。

【００２３】次に、本発明に係るバルブ装置の第２の実
施例について、図８および図９を用いて説明する。本実
施例は、本発明を可変リラクタンス形のアクチュエータ
に適用したものである。回転子５Ｊは、図９に示すよう
に、回転軸７と２つの突極磁極を持つ回転子鉄心５Ｋと
で構成される。また、固定子５Ｌは、図８に示すよう
に、１個のコイル５Ｄと２個の内周側固定子磁極５Ｆ，
５Ｆおよび２個の外周側固定子磁極５Ｇ，５Ｇとを有し
て構成される。すなわち、本実施例は、従来、１極構造
であったものを２極構造にしたものである。なお、本実
施例は、第１の実施例と、回転子および固定子の構造の
違い、これに基づく駆動回路の違いは有るものの、その
他の構成は同じである。

【００２４】動作原理は、図５で示した永久磁石回転子
とステ−タの電磁石との吸引反発の換わりに、回転子５
Ｊの磁極とステ−タの電磁石との吸引力を利用するもの
である。したがって、この方式の場合には、電流を逆に
しても固定子５Ｌと回転子５Ｊ間の反発力は得られない
のでバルブの開方向はバルブアクチュエ−タによって、
閉方向はバネの力によって制御する方式となる。しか
し、永久磁石を使用しなくても良いため、安価に製作で
き、また、磁石の欠けによる回転子の拘束の恐れも無い
ために安全性も高いものにすることができる。なお、本
実施例においても、第１の実施例と同様に、弁体３の使
用可能回転角度は８０°以下になるものの、極数の増加
によるトルク増加により、コイル等の小型化を図ること
ができる。

【００２５】次に、本発明に係るバルブ装置の第３の実
施例について、図１０を用いて説明する。一般的に、ス
ロットルバルブは、全閉状態近傍で精密な流量調整が必
要とされる。簡単な仮定として、流量は流体入り口側か
ら見た開部面積に比例するとすれば、弁体３の回転角θ
における流量Ｗは、ケーシングの流路面積をＡとした場
合、次式で表すことができる。Ｗ＝ｋ×Ａ×（１−ｃｏｓθ）ｋ：定数従って、θ＝０、つまりバルブの閉状態の近くでは、角
度変化に対する流量の変化率は小さいものであるが、こ
れをさらに小さくするため方法として、図１０に示すよ
うな態様が考えられる。

【００２６】すなわち、図１０に示すように、回転軸７
に対して直角方向の流路の断面において、弁体３の全閉
状態の位置から所定開度の位置までの間で、流路の縁が
弁体３の周縁の軌道にほぼ沿うよう、流路になだらかな
段差が形成されているケーシング４Ａを用いることによ
り、弁体３の角度変化に対する流量の変化率を非常に小
さくすることができ、閉状態の近くで、より精密な流量
調整を行うことができる。

【００２７】また、この変形例として、図１１に示すよ
うな態様も考えられる。この変形例は、流路を変形させ
る換わりに弁体３Ａを変形させるもので、図１０に示す
ように、回転軸７に対して直角方向の弁体３Ａの断面形
状が、回転軸７から遠ざかるに連れ、次第に弁体３Ａの
回転方向と反対方向に曲がっていくように形成されてい
るものである。このように弁体３Ａを形成しても、前述
の第３の実施例と同様に、弁体３Ａの回転角度変化に対
する流量の変化率を非常に小さくすることができ、閉状
態の近くで、より精密な流量調整を行うことができる。

【００２８】なお、本変形例および第３の実施例は、第
１の実施例の一部を変更したものであるが、これを第２
の実施例にも適用可能なことは言うまでもない。

【００２９】次に、本発明に係るバルブ装置の第４の実
施例について、図１２を用いて説明する。本実施例は、
弁体３Ｂの形状を変更したもので、その回転軸方向を短
径とする楕円板状に形成したものでなる。なお、短径の
長さは、円筒状のケーシング４の内径の長さと一致して
いる。このように構成することにより、全開時におい
て、弁体３Ｂの向きを流体の流れの方向に対してほぼ平
行にすることができ、全開時に流路が弁体３Ｂにより塞
がれることはほとんどなく、全開時に目的の流量を得る
ために流路を大きくする等の配慮をする必要がなくな
る。但し、本実施例の場合、閉状態近傍での弁体３Ｂの
回転角度変化に対する流量変化率が大きくなるので、ス
ロットルバルブとしては、適切な形状とは言えない。

【００３０】次に、本発明に係るバルブ装置の第５の実
施例について図１３を用いて説明する。本実施例は、開
度センサに関するもので、バルブの開度を示す開度セン
サとして一個のセンサを使用すると共にそのセンサの出
力段に異なる増幅率を持つ複数のアンプを持たせたこと
を特徴とするものである。スロットルバルブでは、前述
したように、バルブの閉状態近くで精度の高い制御が要
求され、それ以外のところでは精度はあまり必要ではな
い。このため、開度センサ１の全角度の出力をバルブの
閉状態近くで精度のＡ／Ｄ変換器で行おうとすると、ビ
ット数の高い、つまり高価なＡ／Ｄ変換器が必要とな
り、また、制御装置９のマイクロコンピュ−タの入力の
ポ−ト数も多数必要になる欠点がある。

【００３１】本実施例では、閉状態近くの開度センサの
情報は増幅率の大きいアンプ１２Ａを使って行い、それ
以外のところでは、増幅率の比較的小さなアンプ１２Ｂ
を使うことによって、従来の欠点を無くすことができ
る。ここで、アンプの数は必要に応じて選択されればよ
い。また、アンプ１２Ａとアンプ１２Ｂが共に動作可能
な範囲に置いては、常に両者の出力を取り入れ、２種類
の検出値に間の関係を常に学習するセンサ出力学習機能
を設けることによって、アンプの故障判別や両アンプの
温度等の周囲環境の変化に伴う増幅率の変化等を修正す
ることができる。これは、アンプ出力としてアンプ１２
Ａを使用するか、アンプ１２Ｂを使用するかの境界の近
くでは重要になる。これによってアンプ１２Ａとアンプ
１２Ｂの使用の境界でかつ、周囲環境の変化によって開
度センサの出力値に差が生じることによる制御の不安定
さを無くすことができる。なお、本実施例のその他の構
成は第１の実施例と同様である。

【００３２】次に、本発明に係る第６の実施例について
図１４および図１５を用いて説明する。本実施例は、第
１の実施例における内周側固定子磁極５Ｆの形状を変え
たものである。本実施例の内周側固定子磁極５Ｍは、図
１４に示すように、回転子Ｂに対向する側の中心部を、
円周方向において両側と成る部分よりもなだらかに窪ま
せたものである。これを逆の見方をすれば、固定子磁極
５Ｍの両側をその中心部よりも回転軸７側に突出させた
ものである。

【００３３】一般に、コイルを流れる単位電流に対する
トルク定数は、回転子をΔθだけ回転させた場合のコイ
ルの磁束鎖交数の変化に比例する。本実施例のように、
固定子磁極５Ｍの回転子５Ａに対向する側における中心
部を相対的に窪ませることにより、図１４に示すよう
に、第１の実施例の場合に対して、使用可能範囲の中心
近傍でのトルクが低下する反面、０°および９０°近傍
での磁束鎖交数の変化が増加し、使用可能範囲を広げる
ことができる。なお、これは、固定子側は、第１の実施
例と同じ構成にして、磁石回転子側の磁石磁極の両端厚
くし、そこの空隙長は短くする、一方、磁石磁極の中心
では磁石厚さを薄くし、そこの空隙長を大きくすること
によっても同じ効果が期待できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、磁極が増加に伴うトル
ク増加により、アクチュエータの小型化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例のバルブ装置の断面
図である。

【図２】本発明に係る第１の実施例のバルブ装置の回路
図である。

【図３】本発明に係る第１の実施例の固定子の展開斜視
図である。

【図４】本発明に係る第１の実施例の回転子の斜視図で
ある。

【図５】本発明に係る第１の実施例の動作原理を説明す
るための説明図である。

【図６】本発明に係る第１の実施例の固定子と回転子と
の相対角度に対する駆動トルクの関係を示すグラフであ
る。

【図７】本発明に係る第１実施例のバルブ装置の要部断
面図である。

【図８】本発明に係る第２の実施例の固定子の展開斜視
図である。

【図９】本発明に係る第２の実施例の回転子の斜視図で
ある。

【図１０】本発明に係る第３の実施例のバルブ装置の要
部断面図である。

【図１１】本発明に係る第３の実施例の変形例のバルブ
装置の要部断面図である。

【図１２】本発明に係る第４の実施例のバルブ装置の要
部断面図である。

【図１３】本発明に係る第５の実施例のバルブ装置の回
路図である。

【図１４】本発明に係る第６の実施例のバルブ装置の磁
極形状を説明するための説明図である。

【図１５】本発明に係る第６の実施例の固定子と回転子
との相対角度に対する駆動トルクの関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１…開度センサ、３，３Ａ，３Ｂ…弁体、４，４Ａ…バ
ルブケーシング、５…アクチュエータ、５Ａ，５Ｊ…回
転子、５Ｂ，５Ｌ…固定子、５Ｄ…トロイダル状コイ
ル、５Ｆ，５Ｍ…内周側固定子磁極、５Ｇ…外周側固定
子磁極、５Ｉ…永久磁石、５Ｋ…回転子鉄心、７…回転
軸、８…駆動回路、９…制御回路、１１…アクセルペダ
ル、１２Ａ，１２Ｂ…アンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が通るバルブケーシングおよび板状の
弁体を有するバタフライ形バルブと、該バルブの弁体を
回転させて開閉動作させるべく、該弁体の回転軸と直結
または一体的に形成されている回転軸を有するアクチュ
エータとを備えたバルブ装置において、前記アクチュエータは、１個のみのトロイダル状コイル
を有する固定子と、該アクチュエータの前記回転軸、お
よび該回転軸回りにほぼ等間隔に配させた４個以上の永
久磁石を有する回転子とを有して構成され、前記アクチュエータの駆動トルクが所定トルク以上とな
るアクチュエータ回転軸の回転角度内において、前記弁
体の全閉位置と全開位置とが設定され、該全開位置およ
び該全閉位置との間で該弁体が動作できるよう制御する
制御手段を備え、前記バルブケーシングは、該バルブケーシング内を通る
前記流体が前記全開状態の際に目的とする最大流量が得
られる流路が確保されていることを特徴とするバルブ装
置。
【請求項２】流体が通るケーシングおよび板状の弁体を
有するバタフライ形バルブと、該バルブの弁体を回転さ
せて開閉動作させるべく、該弁体の回転軸と直結または
一体的に形成されている回転軸を有する可変リラクタン
ス形アクチュエータとを備えたバルブ装置において、前記アクチュエータは、１個のみのトロイダル状コイル
を有する固定子と、該アクチュエータの前記回転軸、お
よび該回転軸回りにほぼ等間隔に配されている２以上の
凸部を有する鉄心を有する回転子とを有して構成され、前記アクチュエータの駆動トルクが所定トルク以上とな
るアクチュエータ回転軸の回転角度内において、前記弁
体の全閉位置と全開位置とが設定され、該全開位置およ
び該全閉位置との間で該弁体が動作できるよう制御する
制御手段を備え、前記バルブのケーシングは、該ケーシング内を通る前記
流体が前記全開状態の際に目的とする最大流量が得られ
る流路が確保されていることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３】前記弁体は、その回転軸方向を短径とする
楕円板状を成し、前記ケーシングは、その流路が前記短径を直径とする円
筒状になるよう形成されていることを特徴とする請求項
１または２記載のバルブ装置。
【請求項４】前記バルブのケーシングにより形成される
流路は、前記弁体の回転軸に対して直角方向の流路の断
面において、該弁体の前記全閉位置から所定開度位置ま
での間で、該流路の縁が該弁体の該周縁の軌道にほぼ沿
うよう、なだらかな段差が形成されていることを特徴と
する請求項１、２または３記載のバルブ装置。
【請求項５】前記バルブの弁体は、該バルブの回転軸に
対して直角方向の断面形状が、該回転軸から遠ざかるに
連れ、次第に該弁体の回転方向と反対方向に曲がってい
くよう形成されていることを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載のバルブ装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記弁体の前記全開位置
での駆動トルクより前記全閉位置での駆動トルクの方が
大きくなるよう、前記アクチュエータの回転軸の回転域
の位置が設定されていることを特徴とする請求項１、
２、３、４または５記載のバルブ装置。
【請求項７】前記バルブの開度を検出するバルブ開度セ
ンサと、前記バルブ開度センサからの出力において、バルブ開度
全域における出力を増幅し該増幅結果を前記制御手段に
出力する増幅器、およびバルブ開度のうち特定域ののみ
の出力を前記増幅器の増幅率よりも大きい増幅率で前記
制御手段に出力する増幅器とを備えていることを特徴と
する請求項１、２、３、４、５または６記載のバルブ装
置。
【請求項８】エンジンと、前記エンジン出力を調整するためのアクセルペダルと、請求項１、２、３、４、５、６または７記載のバルブ装
置とを備え、前記バルブ装置のバルブは、前記エンジンに燃料を供給
するラインにスロットルバルブとして設けられ、前記バルブ装置の制御手段は、前記アクセルペダルの変
位に応じて前記弁体を動作させることを特徴とする自動
車。
【請求項９】流体が通るバルブケーシングと板状の弁体
とを備えたバタフライ形のスロットルバルブにおいて、バルブケーシングにより形成される流路が、前記弁体の
回転軸に対して直角方向の流路の断面において、該弁体
の前記全閉位置から所定開度位置までの間で、該流路の
縁が該弁体の該周縁の軌道にほぼ沿うよう、なだらかな
段差が形成されていることを特徴とするスロットルバル
ブ。
【請求項１０】流体が通るバルブケーシングと板状の弁
体とを備えたバタフライ形のスロットルバルブにおい
て、前記弁体は、該弁体の回転軸に対して直角方向の断面形
状が、該回転軸から遠ざかるに連れ、次第に該弁体の回
転方向と反対方向に曲がっていくよう形成されているこ
とを特徴とするスロットルバルブ。
【請求項１１】スロットルバルブの弁開度を制御するス
ロットルバルブ制御装置において、前記スロットルバルブの開度を検出するバルブ開度セン
サと、前記バルブ開度センサからの出力において、バルブ開度
全域における出力を増幅する増幅器、およびバルブ全閉
から特定開度までの領域のみの出力を前記増幅器の増幅
率よりも大きい増幅率で増幅する増幅器と、前記各増幅器からの出力に基づき、前記スロットルバル
ブの弁開度を制御する制御手段とを備えていることを特
徴とするスロットルバルブ制御装置。