JPH0749780B2 - 冷却式スロツトルアクチュエータ - Google Patents

Description

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

［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、スロツトルアクチユエー
タを用い、スロツ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、いわゆるトラクシヨ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ツトル
アクチユエータとしては、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
チユエータとしたものが知られているが、この電動機を
アクチユ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
ユエータにおいては、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、絞り弁を冷却フインとし
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つた。

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ツトルアクチユエータを容
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、アクチユ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
性の高いスロツトルアクチユエータを容易に得ることが
できる。

［実施例］ 以下、本発明による冷却式スロツトルアクチユエータに
ついて、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はスロツトルボデイ、
２は絞り弁（スロツトルバルブ）、３はスロツトルアク
チユ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ツト、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によつて組み立てられており、その内面には所定の個
数の界磁マグネツト８が取りつけてあり、さらに、これ
らの界磁マグネツト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によつて固着、取りつけてある。

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1
0b、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℃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。

このアクチユエータとなる電動機３は、スロツトルボデ
イ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
ツトルボデイ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をスロツトルボデイ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をスロツトルボデイ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Ｏ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
つている。

次に、スロツトルボデイ１内での冷却水の通路について
説明する。

この通路は、スロツトルボデイ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III−III線による断
面を示したもので、スロツトルボデイ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10
0から流入した冷却水は、まず、通路102を通ることによ
り、スロツトルボデイ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−IV線による断面
図である第５図に示すように、通路103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10
b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。

従つて、この実施例によれば、スロツトルボデイ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。

このようなスロツトクアクチユエータを備えたシステム
では、上記したように、そのアクチユエータとなる直流
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で形成されており、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、従つて、こ
の実施例によれば、アクチユ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
ユ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10が、直
流電動機３の複数の界磁マグネツト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、スロツトルボデイ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、スロツトルアクチユエータの冷却が可
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
ロツトルボデイ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110,111を介
して、スロツトルボデイ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ツトルボデイ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1b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。

従つて、この実施例によつても、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、アクチユエータの小形化、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
閉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の開口部にオリフイス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
になつている。

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

そこで、次に、ステツピングモータをスロツトルアクチ
ユ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はステツピングモータ全体を表わし、これは、ほ
ぼ円筒形をしたケース31にリアブラケツト32、フロント
ブラケツト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とマグネツト
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
配設してある。

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
方向に沿つて延びる切欠部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、従つ
て、この実施例によれば、ステツピングモータ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。

このようなステツピングモータをアクチユエータとして
用いた場合、ステツピングモータ30では、その発熱部分
のほとんどが電機子巻線35となつているが、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10が設けてあるため、この管路部材10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、アクチユ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箇所としてあるが、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ツト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、絞り弁回動駆動用のアクチユエータと
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
低温に保つことができ、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
のスロツトルアクチュエータを容易に提供することがで
きる。

また、本発明によれば、アクチュエータとなる電動機を
スロットルボディに取付けるだけで、電動機内の管路部
材と、スロットルボディ側の冷媒の通路との接続も、同
時に完了するようになるので、組立が簡単になる上、余
分な配管なども不要にできるので、さらにコストの低減
と信頼性の向上を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷却式スロツトルアクチユエータ
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……スロツトルボデイ、２……絞り弁（スロツトルバ
ルブ）、３……スロツトルアクチユ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
磁マグネツト、９……ケース、10……管路部材、11……
接着材、12……フランジ面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絞り弁の開度制御用アクチュエータとし
   て、冷却管路を備えた電動機を用い、該冷却管路に、ス
   ロットルボディに形成されている通路から所定の冷媒を
   流通させることにより、上記電動機の温度上昇を抑える
   ようにした内燃機関の吸気流量制御装置において、 上記通路の端部を、上記スロットルボディの上記電動機
   が取付けられるフランジ面に開口させ、 上記冷却管路を、上記電動機のハウジングの内側に該電
   動機の回転軸と平行に延長して折り返した部分を有する
   管路部材で形成し、 上記管路部材の両端の出入口部を、上記電動機の上記ス
   ロットルボディへの取付フランジ面から突出して形成さ
   せることにより、 上記通路への上記管路部材の出入口部の連結が、上記電
   動機の上記スロットルボディへの取付けに伴なう、上記
   管路部材の出入口部の上記通路の端部に対する嵌合だけ
   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。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記通路
   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、上記冷媒として上記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. 【請求項３】特許請求の範囲第２項において、上記冷却
   水流通路が、上記スロットルボディ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. 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、上記通路
   が、内燃機関の吸気流通路の絞り弁の上流側と下流側に
   連通され、内燃機関の吸入空気の一部が上記冷媒として
   上記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。