JPH0676629U - 吸入空気量コントロール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造簡単で、コンパクトとなり、しかも精
度の高い制御を可能とし、かつ、吸入空気量コントロー
ルバルブが閉のまま超音波モータの電源が切れても、開
の状態に戻るようにしてエンジンへの悪影響を防ぐこ
と。 【構成】 吸入空気量コントロールバルブの開閉弁１０
の駆動源として、互いに接着されてステータを構成して
いる圧電体３１，弾性体３２及び該ステータに圧着され
てその振動波により回転駆動されるロータ３３等より成
る超音波モータを用いる。そして、ロータ３３をステー
タの弾性体３２へ圧着させるための押圧部分にダイヤフ
ラム２０を設け、空気圧によって押圧力を得るようにす
る。さらに、上記押圧用の空気を送る送気管６中に電磁
弁５を設け、その電源を超音波モータの電源Ｓと共通に
する。超音波モータの電源が切れた場合、上記電磁弁５
の電源も同時に切れて上記空気が抜け、ロータ３３のス
テータ３２への圧着力はなくなる。その結果、ロータ３
３がフリーとなって、開閉弁１０が開の状態に戻る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の吸入空気量を調節する 吸入空気量コントロール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は、吸入空気量コントロールバルブの概略的な構造を示す図である。図３ において、１は吸入空気量コントロールバルブ、１０は開閉弁、１１は開閉弁回 転軸、１２，１３は軸受、１４はレバー、１５はレバー駆動軸である。 この吸入空気量コントロールバルブは、レバー駆動軸１５，レバー１４を介し て開閉弁回転軸１１を０〜９０度の範囲で回転させて、開閉弁１０の開度を調整 する。それによりエンジンの吸入空気量を最適な値に制御して、排気ガス中のＮ Ｏ_x （窒素酸化物）や黒煙の発生を最小限に抑えるようにする。 その駆動源としては、従来、ＤＣモータやステップモータ等が使われていたが 、両者共、ギヤを使って減速させてやる必要があるため構造が複雑になっていた 。

【０００３】 一方、構造が簡単で精度の高い制御が可能なモータとして、超音波モータが知 られている。 図４は、超音波モータの概略的な構造を示す図である。図４において、３は超 音波モータ、３１は圧電体、３２は銅合金等より成る弾性体、３３はアルミ合金 等より成るロータ、３４はスライダー、３５は板バネ状の加圧スプリング、３６ は基体、３７はモータ回転軸、３８は軸受、３９はカバーである。 上記圧電体３１と弾性体３２とは、一体的に接着されてステータを構成してい る。スライダー３４は、ロータ３３に接着されて、弾性体３２とロータ３３との 間に安定した摩擦力を得て、ロータ３３の回転効率を向上させたり、弾性体３２ とロータ３３との間に発生するすべりによる磨耗を防いだりするためのもので、 エンジニアリングプラスチックで形成されている。

【０００４】 図５は、超音波モータの駆動原理を説明するための図である。図５（イ）は、 圧電体３１と弾性体３２とより成るステータの断面を示しており、図５（ロ）は 、圧電体３１への高周波電源の接続状態を示している。符号は、図４のものに対 応し、４１，４２は高周波電源である。 図５（イ）の各矢印で示すように、圧電体３１は、隣り合う小区分が厚み方向 に、かつ交互に反対の方向に分極処理されている。そして、図５（ロ）に示すよ うに、圧電体３１をＡ区分とＢ区分の二つの区分に分けて、それぞれに高周波電 源４１，４２から９０度の位相差を持つ高周波電圧を印加する。その結果、Ａ区 分とＢ区分上の弾性体３２を固有の振動数で振動させ、それにより発生した振動 波が相互に干渉を起こし、合成されて弾性体３２の表面を一方向に進む進行波が 発生する。超音波モータは、その進行波を駆動源とするものである。

【０００５】 その進行波により上記ロータ３３が回転力を受けて回転する。その際、弾性体 ３２の進行波による駆動力をロータ３３に伝えるため、ロータ３３を弾性体３２ に強く圧着させる必要がある。そのため、加圧スプリング３５により、ロータ３ ３を強く押圧している。なお、加圧スプリング３５とロータ３３との接触部は、 ロータ３３の回転を阻害しないようにできるだけ接触面積を小さくして、摩擦が 小さくなるようにしている。

【０００６】 なお、このような超音波モータに関連する従来の文献としては、例えば、特公 昭５９−３７６７３号公報がある。

【０００７】 このような超音波モータ３を吸入空気量コントロールバルブ１の駆動源として 使えば、低速で高トルクが得られるため、モータを開閉弁回転軸１１に直結する ことができ、構造が簡単で、軽量，コンパクトとなり、しかも精度の高い吸入空 気量制御が可能になる。 図６は、吸入空気量コントロールバルブに超音波モータを取り付けた状態を示 す図である。符号は、図３，図４に対応している。 このように、装置をコンパクトにすることができる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

（問題点） しかしながら、このように吸入空気量コントロールバルブ１の開閉弁回転軸１ １に直結して超音波モータ３を設けると、開閉弁１０が閉の状態の時に超音波モ ータ３の電源が断線等により切れると、開閉弁１０が閉の状態のまま動かなくな って、エンジンに悪影響が出る可能性があるという問題点がある。

【０００９】 （問題点の説明） 上述したように、超音波モータにおいては、加圧スプリング３５によりロータ ３３をステータの弾性体３２に圧着させている。そのためロータ３３と弾性体３ ２との間の摩擦力により、圧電体３１に課電して超音波モータ３を駆動させると き以外はロータ３３はロックされて動かなくなる。そのため、開閉弁１０が閉の 状態で超音波モータ３の電源が切れると、開閉弁１０が閉の状態のまま固定され てしまう。開閉弁１０が閉のまま固定されると、エンジンへの吸入空気量が少な くなって不完全燃焼を起こし、排気ガスの黒煙が多くなると共に、エンジンの出 力が低下して最悪の場合事故に結び付く可能性もある。 本考案は、以上のような問題点を解決することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、本考案の吸入空気量コントロール装置では、吸入空 気量コントロールバルブの駆動源として、ロータをステータへ圧着する押圧部分 にダイヤフラムを設け、空気の圧力によって押圧力を得るようにした超音波モー タを用い、上記押圧用空気の送気路中に超音波モータと電源を共通にした電磁弁 を設けることとした。

【００１１】

【作 用】

吸入空気量コントロールバルブの駆動源として超音波モータを用い、かつ、そ のロータをステータへ圧着する押圧部分にダイヤフラムを設け、空気の圧力によ って押圧力を得るようにする。そして、上記押圧用空気の送気路中に超音波モー タと電源を共通にした電磁弁を設け、異常時超音波モータの電源がきれた場合、 上記電磁弁の電源も同時に切れ、上記押圧部分の空気の圧力が抜ける。 そのため、吸入空気量コントロールバルブの開閉弁が閉の状態の時に超音波モ ータの電源が切れても、それと同時に上記電磁弁が閉じるため加圧できなくなり 、その内、圧力が抜けてロータをステータへ圧着する押圧力はなくなるので、上 記開閉弁を開の状態に戻すことができるようになる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、本考案の第１実施例を示す図である。符号は、図３，図４のものに対 応し、４はコントローラ、５は電磁弁、６は送気管、２０はダイヤフラム、２１ は下側カバー、２２は上側カバー、２３は押下部材、２４はリング状板、２５… 空気室、２６は押圧スプリングである。

【００１３】 カバーを下側カバー２１と上側カバー２２とに分割し、その間にダイヤフラム ２０を設ける。そして、ダイヤフラム２０と上側カバー２２の間にできる空気室 ２５の空気圧で、押下部材２３，リング状板２４を矢印Ｂ方向に押し下げ、加圧 スプリング３５を介してロータ３３をステータの弾性体３２に圧着させるように する。また、開閉弁１０は、ロータ３３と一体的に回転するが、ロータ３３がフ リーの状態のときは、基盤１８と開閉弁回転軸１１との間に設けられたリターン スプリング（図示せず）によって、常に開の状態に戻るようにしておく。 エンジンスタート時、電磁弁５をオンにして、送気管６を通して加圧空気を矢 印Ａ方向に圧入する。その結果、ロータ３３が弾性体３２に圧着されて、超音波 モータ３は正常なコントロール状態となる。その結果、エンジン回転数やエンジ ンの負荷状態に応じ、コントローラ４によって開閉弁１０の開度を自由にコント ロールすることができる。

【００１４】 上記電磁弁５の電源は、上記コントローラ４の電源Ｓと共通にしておく。 そのため、何らかの異常によりコントローラ４の電源が切れた場合、それと共 通な電源に接続されている電磁弁５もオフとなり、空気室２５の圧力が抜ける。 そのとき、ロータ３３に掛かる押圧力は、押圧スプリング２６と加圧スプリング ３５によるものだけとなるが、それらの押圧力は極く弱く設定してあって、ロー タ３３はほぼフリーの状態となる。その結果、超音波モータ３の電源遮断時、開 閉弁１０は上記リターンスプリングによって開の状態となる。その結果、開閉弁 １０の閉状態ロックによりエンジンへ悪影響が出ることを防ぐことができる。

【００１５】 図２は、本考案の第２実施例を示す図である。符号は、図１のものに対応し、 ２７は軸受である。 この実施例では、上記第１実施例におけるリング状板２４と加圧スプリング３ ５の代わりに、リング状の軸受２７を設けている。このようにしても、正常時は 、空気圧によりロータ３３に押圧力を与え、超音波モータ３の電源遮断時には、 その押圧力を開放して、開閉弁１０を開状態にすることができる。

【００１６】

【考案の効果】

以上述べた如く、本考案の吸入空気量コントロール装置によれば、駆動源とし て超音波モータを用いたことにより、構造簡単で、軽量，コンパクトとなり、し かも精度の高い吸入空気量制御が可能となる。さらに、吸入空気量コントロール バルブの開閉弁が閉の状態の時に超音波モータの電源が切れても、それと同時に ロータをステータへ圧着する押圧力はなくなり、開閉弁が閉の状態のままロック されて動かなくなるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の第１実施例を示す図

【図２】 本考案の第２実施例を示す図

【図３】 吸入空気量コントロールバルブの概略的な構
造を示す図

【図４】 超音波モータの概略的な構造を示す図

【図５】 超音波モータの駆動原理を説明するための図

【図６】 吸入空気量コントロールバルブに超音波モー
タを取り付けた状態を示す図

【符号の説明】

１…吸入空気量コントロールバルブ、３…超音波モー
タ、４…コントローラ、５…電磁弁、６…送気管、１０
…開閉弁、１１…開閉弁回転軸、１２，１３，１６，１
７…軸受、１４…レバー、１５…レバー駆動軸、１８…
基盤、２０…ダイヤフラム、２１…下側カバー、２２…
上側カバー、２３…押下部材、２４…リング状板、２５
…空気室、２６…押圧スプリング、３１…圧電体、３２
…弾性体、３３…ロータ、３４…スライダー、３５…加
圧スプリング、３６…基体、３７…モータ回転軸、３８
…軸受、３９…カバー、４１，４２…高周波電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入空気量コントロールバルブの駆動源
   として、ロータをステータへ圧着する押圧部分にダイヤ
   フラムを設け、空気の圧力によって押圧力を得るように
   した超音波モータを用い、上記押圧用空気の送気路中に
   超音波モータと電源を共通にした電磁弁を設けたことを
   特徴とする吸入空気量コントロール装置。