JPH10131773A - スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ単体で機能する構成によりスロットル
ボデーへのモータの組付けの簡素化を図ると共に、放熱
性及び耐振性に優れ高精度を維持した空気流量制御を行
うこと。 【解決手段】 モータ３０はハウジング３１とプレート
３２とでケーシングが構成され、軸受３３，３４を介し
てロータ軸３５が軸支されている。モータ３０のハウジ
ング３１及びプレート３２は両端でスロットルボデー１
０と嵌合やピン挿嵌され位置決め固定される。また、モ
ータ３０はハウジング３１の左端の外周縁３１ａを除き
スロットルボデー１０に組付後、隙間に高熱伝導度を有
する充填材３９が充填される。このため、モータ単体で
の性能試験が実施でき、嵌合部分が少なく組付けが簡単
で、放熱性及び耐振性が向上し高精度な空気流量制御が
実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
内燃機関のスロットル制御装置に関するもので、特に、
アクセルペダルの踏込量等に応じてモータを駆動しスロ
ットルバルブの開度を制御するスロットル制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクセルペダルの踏込量等に応じ
てモータを駆動しスロットルバルブの開度を制御する
『電子スロットルシステム』と称する内燃機関のスロッ
トル制御装置が知られている。このようなスロットル制
御装置においては、例えば、アクセルペダルの踏込量に
対応するアクセル開度を検出するアクセルセンサからの
信号に応じてモータに電流を流し、モータが駆動される
ことでスロットルバルブが開閉され吸入空気量が制御さ
れる。このとき、スロットルバルブのスロットル開度を
検出するスロットルセンサからの信号とアクセルセンサ
からの信号との偏差がなくなるようにモータに対して比
例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）によるフィードバッ
ク制御が実行されている。

【０００３】これに関連する先行技術文献としては、特
開平７−１６６８９７号公報にて開示されたものが知ら
れている。このものでは、スロットルバルブを開閉する
モータのヨークを円筒状に形成し、スロットルボデーに
圧入または接着することによって固定している。また、
モータはそのロータ軸を支持する一方のベアリングの外
輪がスロットルボデーに固定されると共に、その内輪が
モータのロータ軸端部に圧入固定されている。そして、
モータのヨークと一体化されたハウジングはスロットル
ボデーにボルト等で固定されている。更に、他方のベア
リングの外輪がケーシングを介してスロットルボデーに
固定され、その内輪がロータ軸端部に隙間嵌めされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、モータのヨ
ークをスロットルボデー内に接着にて固定する場合に
は、アルミニウムで形成されたスロットルボデーの外部
からヨーク部に対して着磁することが困難であるため、
ヨーク内面に接着される磁性体は予め着磁しマグネット
としておくことが必要となる。このようなヨークにおい
ては、ロータの組付けの際に、ロータがマグネットに吸
引・吸着されたり、マグネットが異物を吸着したりし
て、ロータのヨーク内部への組付けが極めて困難であ
る。

【０００５】また、モータのヨークをスロットルボデー
に圧入固定する場合には、加えて、ヨークとスロットル
ボデーとの圧入寸法が長いことによる組付け性の悪化及
び圧入時のヨーク変形によるマグネットの剥がれという
不具合が生じる。

【０００６】そして、スロットルボデーへの組付け工程
の途中においては、モータとして単体で機能しないた
め、組付け最終工程の近くにならないと作動確認、性能
測定等を行うことができなかった。したがって、この段
階でモータの作動不良等が確認されたとしても、スロッ
トルボデーに圧入または接着されたモータは、再利用が
困難であり無駄な工数が発生するという不具合があっ
た。

【０００７】更に、スロットルボデーには、通常、スロ
ットルバルブの低温時の作動不良防止のため、その一部
分に内燃機関の冷却水を通しているが、スロットルボデ
ー構造が複雑となることによる加工工数や部品点数の増
大を招き、冷却水配管の取回しも複雑でコストアップの
要因になるという不具合があった。

【０００８】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、モータ単体で機能する構成と
することでスロットルボデーへのモータの組付けを簡素
化すると共に、モータの放熱性及び耐振性に優れ高精度
を維持した空気流量制御を行うことができるスロットル
制御装置の提供を課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかるスロッ
トル制御装置は、内燃機関の吸気通路内の空気流量を調
節するスロットルバルブと、前記スロットルバルブを収
容するスロットルボデーと、一対の軸受部材が配設され
たケーシング内でロータを固設するロータ軸が回転自在
に軸支され、前記スロットルバルブを動力伝達機構を介
して開閉駆動するモータと、前記スロットルボデー内に
収容する前記モータのケーシングの周囲で前記ケーシン
グの両端の前記スロットルボデーとの固定部を除いて設
けられた隙間に充填する充填材とを具備するものであ
る。

【００１０】請求項２にかかるスロットル制御装置は、
請求項１の前記充填材を、高熱伝導度を有する材料とす
るものである。

【００１１】請求項３にかかるスロットル制御装置は、
請求項１または請求項２の前記モータが、前記ロータ軸
を前記スロットルバルブを固設するスロットル軸に略平
行とするものである。

【００１２】請求項４にかかるスロットル制御装置は、
請求項１乃至請求項３のうちの何れか１つの前記モータ
が、前記ケーシングの外周形状のうち少なくとも前記ス
ロットルボデーの吸気通路側に近い部分を偏平とするも
のである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】図１は本発明の一実施の形態にかかるスロ
ットル制御装置の要部構成を示す断面図である。また、
図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【００１５】図１及び図２において、１０はスロットル
ボデーであり、スロットルボデー１０は軽量及び放熱性
を高めるためアルミニウム等にて形成され、スロットル
ボデー１０に設けられた４箇所の取付穴１０ａを利用し
て内燃機関のインテークマニホルド（図示略）に取付け
られている。このスロットルボデー１０の吸気通路１０
ｂ内には円板状のスロットルバルブ１１がスロットル軸
１２に設けられたスリット１２ａに挿入され２本のねじ
１３にて固定されスロットル軸１２と一体化されてい
る。このスロットル軸１２はスロットルバルブ１１の両
側がスロットルボデー１０に配設された軸受１４，１５
にて回転自在に軸支されている。このスロットル軸１２
の右端には扇形ギヤ１６が回転方向に位置決めされ固定
されている。

【００１６】スロットルボデー１０の左端面でスロット
ルバルブ１１が固定されたスロットル軸１２と同軸上に
はスロットルバルブ１１のスロットル開度を検出する周
知のスロットルセンサ２０がねじ止め固定されている。
なお、２１はスロットルバルブ１１を常時、閉側に付勢
する付勢力を有する捩じりばねからなるリターンスプリ
ングであり、２２はスロットルバルブ１１をリターンス
プリング２１の付勢力に打勝って常時、開側に付勢する
付勢力を有する捩じりばねからなるオープナスプリング
である。

【００１７】また、スロットルボデー１０にはモータ３
０が内蔵されている。このモータ３０は磁性材料からな
るヨークとしてのハウジング３１の右端にプレート３２
が挿嵌され固定されている。このプレート３２内に挿嵌
された軸受３３とハウジング３１内の左端に挿嵌された
軸受３４とによりロータ軸３５が回転自在に軸支されて
いる。また、ロータ軸３５に固設されたロータ３６はハ
ウジング３１の内周面に接着されたマグネット３７に対
向して配設されている。このように、モータ３０はハウ
ジング３１とプレート３２にてケーシングが構成されて
いるためそれ自身単体で性能試験等を実施することがで
きる。

【００１８】このロータ軸３５の右端に固定されたピニ
オンギヤ３８は、スロットルボデー１０に軸支されたセ
カンダリギヤ１８を介し、スロットル軸１２に固定され
た扇形ギヤ１６と噛合されている。このスロットルボデ
ー１０の右側面に配設された動力伝達機構としてのピニ
オンギヤ３８、セカンダリギヤ１８及び扇形ギヤ１６の
ギヤ列を覆うようにスロットルボデーカバー１９が図示
しないねじによって固定されている。このように構成さ
れたスロットル制御装置においては、運転者の図示しな
いアクセルペダル操作等により設定された電流値により
モータ３０が駆動されスロットルバルブ１１が開閉され
ることでスロットルボデー１０の吸気通路１０ｂを通過
する空気流量が制御される。

【００１９】次に、モータ３０のスロットルボデー１０
内への位置決め固定について上述の図１及び図２、更
に、図３及び図４を参照して述べる。なお、図３は図１
におけるスロットルボデー１０からスロットルボデーカ
バー１９を取外した状態を示す右側面図であり、図４は
図３からセカンダリギヤ１８を取外した状態を示す図で
ある。

【００２０】モータ３０のハウジング３１の左端の外周
縁３１ａがスロットルボデー１０に嵌合されロータ軸３
５に垂直な回転方向（ラジアル方向）に位置決めされ
る。また、ハウジング３１の右端に挿嵌され固定された
プレート３２には、図４に示すように、２箇所に位置決
め用の穴３２ａ，３２ｂが穿設されており、この穴３２
ａ，３２ｂがスロットルボデー１０側に予め植設された
位置決め用のピン２５，２６に挿嵌されることで、モー
タ３０のハウジング３１の右端のプレート３２がロータ
軸３５に垂直な回転方向（ラジアル方向）に位置決めさ
れる。

【００２１】また、モータ３０のハウジング３１の左端
面３１ｂがスロットルボデー１０との隙間に配設された
弾性部材としての皿ばね１７によって図１の右方向に付
勢される。そして、スロットルボデー１０の右側面を覆
うように固定されたスロットルボデーカバー１９の内面
には、図３に二点鎖線で示すように、ギヤ列のうちピニ
オンギヤ３８及びセカンダリギヤ１８と干渉しないよ
う、かつ、ピニオンギヤ３８が固定されたロータ軸３５
に対して対称となる位置に突起部１９ａが設けられ、そ
の突起部１９ａの先端がモータ３０のプレート３２の右
端面３２ｃと当接されることで、モータ３０はロータ軸
方向（スラスト方向）に位置決めされる。

【００２２】ここで、モータ３０のケーシングとしての
ハウジング３１及びプレート３２がスロットルボデー１
０内に挿嵌される際、ハウジング３１の外周面とスロッ
トルボデー１０との隙間には高熱伝導度を有する材料と
して、例えば、グリースやゴム等からなる充填材３９が
充填される。この充填材３９としては、隙間に充填され
たのちある程度硬化しその後の流動性が抑止されるもの
が選択される。この充填材３９はモータ３０の耐振性の
向上に加え、モータ３０のロータ３６の巻線部分等で発
生する熱をアルミニウム製からなる熱伝導度の高いスロ
ットルボデー１０側に効率良く逃がす役目を有し、モー
タ３０は所定の性能を安定して発揮できる。

【００２３】また、モータ３０からの熱によってスロッ
トルボデー１０を介してスロットルバルブ１１側が暖め
られるため、内燃機関の冷却水を通すことなく、低温時
の作動不良に対処でき信頼性を向上することができる。
なお、図１及び図２に示すように、モータ３０のロータ
軸３５がスロットルバルブ１１を固設したスロットル軸
１２に平行に配設されているため、モータ３０からの熱
をスロットルバルブ１１周辺のスロットルボデー１０に
効率良く伝えることができる。更に、図２に示すよう
に、モータ３０のハウジング３１はロータ軸３５に垂直
な断面が小判形、即ち、スロットルボデー１０の吸気通
路１０ｂ側に近い部分が偏平形状に形成されているた
め、モータ３０をスロットルボデー１０の吸気通路１０
ｂ側に近づけて内蔵できるため、モータ３０からの熱を
スロットルバルブ１１周辺のスロットルボデー１０に極
めて効率良く伝えることができる。

【００２４】このようにして、スロットルボデー１０内
でモータ３０はロータ軸３５に垂直な回転方向（ラジア
ル方向）及びロータ軸方向（スラスト方向）に位置決め
され固定される。これにより、モータ３０のハウジング
３１とプレート３２との挿嵌による固定関係は、最終的
にスロットルボデー１０内に組付けられたのち、スロッ
トルボデー１０にスロットルボデーカバー１９がねじ止
めされることで高い信頼性を有したものとなる。

【００２５】上述したように、モータ３０はハウジング
３１とプレート３２にてケーシングが構成されており、
それ自身単体で独立しているため、モータ３０のマグネ
ット３７は予め着磁されている必要がなく、ハウジング
３１の内周面に接着後に着磁することができ、モータ３
０のロータ３６等を組付ける際、ロータ３６がマグネッ
ト３７に吸引されて組付けが困難を極めるというような
不具合が解消される。

【００２６】また、上述したように、モータ３０をスロ
ットルボデー１０に位置決め固定する際、モータ３０の
長手方向であるロータ軸方向（スラスト方向）にはモー
タ３０のハウジング３１及びプレート３２の両端のみを
利用した隙間嵌めとしているため、モータ３０のヨーク
としてのハウジング３１に歪み等が発生せずマグネット
３７の剥がれという不具合が解消される。

【００２７】そして、モータ３０のハウジング３１また
はプレート３２をねじ等で固定する際のスペース増大や
そのトルク管理による組付工数の増加という不具合が解
消される。更に、上述したように、モータ３０はそれ自
身単体で構成されており、モータ３０はスロットルボデ
ー１０に組付ける以前の早い段階で性能確認できるた
め、組付工数の無用な増加を予め抑えることができる。

【００２８】このように、本実施の形態のスロットル制
御装置は、内燃機関の吸気通路内の空気流量を調節する
スロットルバルブ１１と、スロットルバルブ１１を収容
するスロットルボデー１０と、一対の軸受３３，３４が
配設されたケーシングを構成するハウジング３１及びプ
レート３２内でロータ３６を固設するロータ軸３５が回
転自在に軸支され、スロットルバルブ１１を動力伝達機
構としてのロータ軸３５、ピニオンギヤ３８、セカンダ
リギヤ１８、扇形ギヤ１６及びスロットル軸１２を介し
て開閉駆動するモータ３０と、スロットルボデー１０内
に収容するモータ３０のケーシングを構成するハウジン
グ３１及びプレート３２の周囲でそれらハウジング３１
及びプレート３２の両端のスロットルボデー１０との固
定部としてのハウジング３１の左端の外周縁３１ａ及び
プレート３２を除いて設けられた隙間に充填する充填材
３９とを具備するものである。

【００２９】したがって、モータ３０単体の組立後に着
磁してマグネット３７とすることができ組立が容易であ
り、モータ３０単体で機能する構造であるため、前以て
モータ３０単体での性能試験等を行い良品を選別できる
ため無駄な組付工数を省くことができる。また、ケーシ
ングをハウジング３１及びプレート３２で構成されたモ
ータ３０は、スロットルボデー１０内でそのハウジング
３１及びプレート３２の両端部分を除いて設けられたス
ロットルボデー１０との隙間に充填材３９が充填される
ことで、耐振性に優れ高精度で信頼性の高いスロットル
制御装置を構成することができる。

【００３０】また、本実施の形態のスロットル制御装置
は、充填材３９を高熱伝導度を有する材料とするもので
ある。したがって、モータ３０は耐振性の向上に加え、
ロータ３６の巻線部分等で発生する熱をスロットルボデ
ー１０側に効率良く逃がすことができる。このため、モ
ータ３０は所定の性能を安定して発揮できる。

【００３１】そして、本実施の形態のスロットル制御装
置は、モータ３０のロータ軸３５をスロットルバルブ１
１を固設するスロットル軸１２に略平行とするものであ
る。したがって、モータ３０のロータ軸３５がスロット
ルバルブ１１を固設したスロットル軸１２に平行に配設
されている。このため、モータ３０からの熱をスロット
ルバルブ１１周辺のスロットルボデー１０に効率良く伝
えることができる。これにより、モータ３０自身の放熱
性の向上のみならず、スロットルボデー１０に内燃機関
の冷却水を通すことなく、低温時の作動不良に対処でき
信頼性を向上することができる。

【００３２】更に、本実施の形態のスロットル制御装置
は、モータ３０のケーシングを構成するハウジング３１
及びプレート３２の外周形状のうち少なくともスロット
ルボデー１０の吸気通路１０ｂ側に近い部分を偏平とす
るものである。即ち、モータ３０のハウジング３１はロ
ータ軸３５に垂直な断面が小判形、即ち、スロットルボ
デー１０の吸気通路１０ｂに近い部分が偏平形状に形成
されている。このため、モータ３０をスロットルボデー
１０の吸気通路１０ｂ側に近づけて内蔵でき、モータ３
０からの熱をスロットルバルブ１１周辺のスロットルボ
デー１０に効率良く伝えることができる。これにより、
モータ３０自身の放熱性の向上のみならず、スロットル
ボデー１０に内燃機関の冷却水を通すことなく、低温時
の作動不良に対処でき信頼性を向上することができる。

【００３３】ところで、上記実施の形態では、弾性部材
としての皿ばね１７を利用してモータ３０のケーシング
を構成するハウジング３１を図１の右方向に付勢するこ
とでモータ３０のロータ軸方向（スラスト方向）の隙間
を除去しているが、これに限定されるものではなく、ウ
ェーブワッシャ、コイルばね、ゴム等の弾性体であっ
て、スロットルボデー１０とハウジング３１との間に配
設されることでロータ軸方向（スラスト方向）の隙間が
除去できるものであればよい。

【００３４】また、上記実施の形態では、スロットルボ
デーカバー１９に突設された突起部１９ａを利用してモ
ータ３０のロータ軸方向（スラスト方向）に位置決め固
定するとしたが、これに限定されるものではなく、スロ
ットルボデー１０側に突起部を設けたり、別部材を中間
に挟んでもよく、この際、ピニオンギヤ３８やセカンダ
リギヤ１８等を避け、更に、突起部１９ａが少なくとも
ピニオンギヤ３８が挿嵌されたロータ軸３５に対して対
称な位置となるように設け、即ち、モータ３０のプレー
ト３２に対して突起部１９ａが片当たりとなりモータ３
０の取付状態が不安定とならないようにすることが重要
である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のスロッ
トル制御装置は、内燃機関の吸気通路内の空気流量を調
節するスロットルバルブと、スロットルバルブを収容す
るスロットルボデーと、一対の軸受部材が配設されたケ
ーシング内でロータを固設するロータ軸が回転自在に軸
支され、スロットルバルブを動力伝達機構を介して開閉
駆動するモータと、スロットルボデー内に収容するモー
タのケーシングの周囲でケーシングの両端のスロットル
ボデーとの固定部を除いて設けられた隙間に充填する充
填材とを具備するものであり、モータ単体の組立後に着
磁してマグネットとすることができ組立が容易である。
また、モータはそれ自身単体で機能する構造であり、前
以てモータ単体での性能試験等を行い良品を選別できる
ため無駄な組付工数を省くことができると共に、モータ
はスロットルボデーに確実に位置決め固定され内蔵され
る。これにより、モータのスロットルボデー内への組付
け位置決めが簡単でかつ耐振性に優れ、隙間に充填材が
充填されることで更に耐振性が増し、高精度で信頼性の
高いスロットル制御装置を構成することができる。

【００３６】請求項２のスロットル制御装置は、請求項
１の効果に加えて、充填材が高熱伝導度を有する材料と
するものであり、モータからの熱を充填材を介してスロ
ットルボデー側へ効率良く伝えることができる。これに
より、モータからスロットルボデー側への放熱性が向上
し、モータは安定した性能を発揮することができ高精度
なスロットル制御装置を構成することができる。

【００３７】請求項３のスロットル制御装置は、請求項
１または請求項２の効果に加えて、モータのロータ軸を
スロットルバルブを固設するスロットル軸に略平行とす
るものであり、モータからの熱をスロットルバルブ周辺
に効率良く伝えることができる。これにより、モータか
らスロットルボデー側への放熱性が向上し、内燃機関の
冷却水を用いることなくスロットルバルブの低温時の作
動不良が解消され、モータは安定した性能を発揮するこ
とができ高精度なスロットル制御装置を構成することが
できる。

【００３８】請求項４のスロットル制御装置は、請求項
１乃至請求項３のうち何れか１つの効果に加えて、モー
タのケーシングの外周形状のうち少なくともスロットル
ボデーの吸気通路側に近い部分を偏平とするものであ
り、モータの偏平な外周形状を利用してモータをスロッ
トルボデーの吸気通路側により近づけて内蔵することが
できる。これにより、モータからスロットルボデー側へ
の放熱性が向上し、内燃機関の冷却水を用いることなく
スロットルバルブの低温時の作動不良が解消され、モー
タは安定した性能を発揮することができ高精度なスロッ
トル制御装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の一実施の形態にかかるスロッ
トル制御装置の要部構成を示す断面図である。

【図２】 図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】 図３は図１におけるスロットルボデーからス
ロットルボデーカバーを取外した状態を示す右側面図で
ある。

【図４】 図４は図３からセカンダリギヤを取外した状
態を示す図である。

【符号の説明】

１０ スロットルボデー １１ スロットルバルブ １２ スロットル軸 １６ 扇形ギヤ １７ 皿ばね １８ セカンダリギヤ １９ スロットルボデーカバー １９ａ 突起部 ２５，２６ ピン ３０ モータ ３１ ハウジング（ケーシング） ３２ プレート（ケーシング） ３２ａ，３２ｂ 穴 ３５ ロータ軸 ３６ ロータ ３８ ピニオンギヤ ３９ 充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤川 透 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路内の空気流量を調節
   するスロットルバルブと、 前記スロットルバルブを収容するスロットルボデーと、 一対の軸受部材が配設されたケーシング内でロータを固
   設するロータ軸が回転自在に軸支され、前記スロットル
   バルブを動力伝達機構を介して開閉駆動するモータと、 前記スロットルボデー内に収容する前記モータのケーシ
   ングの周囲で前記ケーシングの両端の前記スロットルボ
   デーとの固定部を除いて設けられた隙間に充填する充填
   材とを具備することを特徴とするスロットル制御装置。
2. 【請求項２】 前記充填材は、 高熱伝導度を有する材料であることを特徴とする請求項
   １に記載のスロットル制御装置。
3. 【請求項３】 前記モータは、 前記ロータ軸が前記スロットルバルブを固設するスロッ
   トル軸に略平行であることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載のスロットル制御装置。
4. 【請求項４】 前記モータは、 前記ケーシングの外周形状のうち少なくとも前記スロッ
   トルボデーの吸気通路側に近い部分を偏平とすることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の
   スロットル制御装置。