JPH11193725A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度が変化しても、回転角センサによる検出
値の変化が少ないスロットル装置を提供する。 【解決手段】 スロットル軸１２は回転角センサ３０の
コンタクト部３１が設けられている側の端で軸方向に位
置決めされているため、外部環境の変化、エンジンの発
熱およびスロットル軸を駆動するモータの発熱などによ
って温度が変化してもコンタクト部３１が軸方向に移動
する距離は僅かである。したがって、温度が変化した場
合でも回転角センサ３０により正確なスロットル軸１２
の回転角すなわちスロットル弁１３の開度を検出するこ
とができるので、スロットル弁１３の開度を高精度に制
御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
内燃機関をエンジンという）のスロットル装置に関し、
特にスロットルの開度センサを有するスロットル装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車のエンジン等に用いら
れるスロットル装置として、吸気通路を形成するスロッ
トルボディの内部に、スロットル軸に固定されたスロッ
トル弁を設け、スロットル軸を回転させることにより吸
気通路の開度を変えて吸気流量を制御するものが知られ
ている。スロットル弁の開度を電子制御するスロットル
装置では、回転角センサによりスロットル軸の回転角を
読み取ることによりスロットル弁の開度を検出し、フィ
ードバック制御している。

【０００３】回転角センサを備えたスロットル装置とし
て、特開平６−１１７８０２号公報に開示されているよ
うに、スロットル軸とともに回転する可動子と、可動子
が摺接する抵抗体とを有し、可動子と抵抗体の接触位置
に対応した電圧信号が出力されるものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
上記のような従来のスロットル装置において、スロット
ルボディは軽量化のためアルミニウムや樹脂などの材料
で作られ、スロットル軸は強度が必要なため鉄などの材
料によって作られているため、外部環境の変化、エンジ
ンの発熱およびスロットル軸を駆動するモータの発熱な
どによって温度が変化すると、スロットルボディとスロ
ットル軸との熱膨張率の違いにより相対的にスロットル
軸が伸張または収縮して回転角センサの可動子が軸方向
に移動し、抵抗体との接触位置が変化するため、同じス
ロットル開度であっても温度によって回転角センサによ
る開度の検出値が変化することがある。

【０００５】一方、エンジンのアイドル時の吸気量制御
をスロットル弁の開度により制御するスロットル装置に
おいては、燃費向上のためにアイドル制御回転数を低下
させるのに伴い、アイドル時のスロットル弁の開度を全
閉位置から微小角度だけ開いた位置に高精度に制御する
必要が生じている。このため、回転角センサによる開度
の検出値に誤差が生じると、最悪の場合スロットル弁が
全閉位置に当たったまま、スロットル弁を閉じる方向に
モータに電流が流れて続けてしまうことになり、モータ
の制御回路が発熱のために焼き切れてしまう恐れがあ
る。

【０００６】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は温度が変化しても、回転角
センサによる検出値の変化が少ないスロットル装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
スロットル装置によると、スロットル軸はセンサが設け
られている一端側で軸方向に位置決めされているためス
ロットル軸の位置決め部からセンサまでの距離が小さく
なり、温度の変化によりスロットルボディに対してスロ
ットル軸が相対的に伸張または収縮した場合でも、セン
サの軸方向の位置のずれは小さくなる。したがって、温
度が変化しても、センサによる検出値の変化を少なくす
ることができる。

【０００８】本発明の請求項２記載のスロットル装置に
よると、センサはスロットル軸の一端に直接に固定され
た可動子を有するため、センサの部品点数を少なくし、
センサの体格を小さくすることができる。

【０００９】本発明の請求項３記載のスロットル装置に
よると、スロットル軸の他端にスロットル軸を回転駆動
するモータの回転子が直結されているため、スロットル
装置を簡単なレイアウトで構成することができ、スロッ
トル装置全体の体格を小さくすることができる。また、
モータとセンサの距離を遠くすることができるため、セ
ンサ近傍はモータの発熱による温度の変化が少なく、セ
ンサの軸方向の位置のずれは小さくなる。したがって、
センサによる検出値の変化を少なくすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるスロットル装置を図１に示す。スロットル装置１０
は、アクセル踏込量に応じてスロットル弁１３の開度を
調整するアクセルと機械的にリンクした機構をもたず、
トルクモータ４０によってのみスロットル弁１３の開度
を調整するものである。

【００１１】スロットル装置１０のスロットルボディ１
１はアルミニウムまたは樹脂などの材料によって形成さ
れている。スロットルボディ１１はスロットル軸１２の
一方の端部側に設けられたベアリング１５および他方の
端部側に設けられたベアリング１６を介してスロットル
軸１２を回転自在に支持している。スロットル軸１２は
ベアリング１６側に設けられたばね部材としてのウェー
ブワッシャ１８によりスロットル軸１２の他方の端部側
に付勢され、ベアリング１５が位置決め部１５１に当接
することによりスロットル軸１２は軸方向に位置決めさ
れている。スロットル軸１２の材質としては鉄などの強
度の高い材質を用いる必要があるが、ＳＵＳ３０４など
の鉄よりもアルミニウムや樹脂の熱膨張率に近い材質を
用いることが望ましい。

【００１２】なお、このようなスロットル軸１２を軸方
向に位置決めするための構造を、図２にて詳述する。図
２は、ベアリング構造に関わるスロットルボディ１１の
要部断面図である。ベアリング１５の外輪１５ａは、ス
ロットルボディ１１に軸方向へ移動可能に収容されてい
る。また、ベアリング１５の内輪１５ｂは、スロットル
軸１２に軸方向へ移動可能に挿入されている。そして、
この外輪１５ａの端面に対応するスロットルボディ１１
の対向部が、上述の位置決め部１５１となっている。

【００１３】また、上記内輪１５ｂの端面に対応するス
ロットルボディ１１の対向部には、内輪１５ｂの逃げと
しての溝６０が形成されている。なお、この溝６０の深
さは、内輪１５ｂの移動時における、その移動距離より
も大きくなるように設けられている。

【００１４】内輪１５ｂの溝６０とは反対の端面側に
は、カラー７０がスロットル軸１２に挿入されている。
さらに、カラー７０に隣接して、後述する回転角センサ
３０を構成しスロットル軸１２に固定されるコンタクト
部３１が設けられている。なお、このカラー７０は、ウ
ェーブワッシャ１８の付勢力により、一端が上記コンタ
クト部３１と当接するとともに、他端がベアリング１５
の内輪１５ｂと当接することで、この内輪１５ｂの軸方
向移動を規制するものである。

【００１５】一方、ベアリング１６の外輪１６ａは、ス
ロットルボディ１１に軸方向へ移動可能に収容されてい
る。また、ベアリング１６の内輪１６ｂは、スロットル
軸１２に軸方向へ移動可能に挿入されている。そして、
この外輪１６ａの端面に、ベアリング１６とスロットル
ボディ１１との間に設けられるウェーブワッシャ１８の
一端が係止されている。なお、ウェーブワッシャ１８の
他端は、ベアリング１６の端面の対向するスロットルボ
ディ１１の壁面に係止されている。これにより、外輪１
６ａは一方向に付勢される。この方向は、後述する回転
角センサとは反対の方向（図２中の矢印方向）である。

【００１６】また、上記内輪１６ｂのウェーブワッシャ
１８とは反対側の端面には、後述するトルクモータ４０
を構成し、スロットル軸１２に固定されるロータコア４
２が設けられている。このロータコア４２と上記内輪１
６ｂとは、ウェーブワッシャ１８の付勢力により当接す
るようになっている。

【００１７】上述の構成において、スロットルボディ１
１の一方の端部において、ウェーブワッシャ１８の付勢
力により、ベアリング１６の外輪１６ａが図２中の矢印
方向へ移動する。すると、ベアリング１６の内輪１６ｂ
が、ボール１６ｃを介して引っ張られて移動し、ロータ
コア４２と当接することにより、スロットル軸１２も同
様に引っ張られる。

【００１８】さらに、スロットルボディ１１の他方の端
部において、スロットル軸１２に固定されるコンタクト
部３１が引っ張られるため、コンタクト部３１はカラー
７０の一端と当接し、さらにカラー７０の他端はベアリ
ング１５の内輪１５ｂと当接して、内輪１５ｂも図２中
の矢印方向へ引っ張られる。そして、内輪１５ｂの移動
によって、ベアリング１５の外輪１５ａは、ボール１５
ｃを介して図２中の矢印方向へ引っ張られ、結果的にス
ロットルボディ１１の位置決め部１５１に当接する。こ
れにより、スロットル軸１２は位置決め部１５１にて、
軸方向に位置決めされることとなる。なお、この場合に
おいて、溝６０により内輪１５ｂの移動がスロットルボ
ディ１１によって規制されることはない。

【００１９】スロットル弁１３は真ちゅうにより円板状
に形成されており、位置決めされた状態のスロットル軸
１２にビス１４で固定されている。スロットル弁１３が
スロットル軸１２とともに回動することにより、スロッ
トルボディ１１の内壁により形成された吸気通路の流路
面積が調整され、吸気通路を通過する吸気流量が制御さ
れる。

【００２０】スロットル軸１２の一方の端部には、スル
ットル軸１２とともに回動するスロットルレバー２１が
備えられる。このスロットルレバー２１は、後述の金属
プレート３５に一体的に設けられる。ストッパスクリュ
ウ２２はスロットルレバー２１と当接することによりス
ロットル弁１３の全閉位置を規定している。ストッパス
クリュウ２２のねじ込み量を変更することによりスロッ
トル弁１３の全閉位置を調整できる。

【００２１】回転角センサ３０は、スロットルレバー２
１よりもさらにスロットル軸１２の端部側に配設されて
おり、図３に示すように可動子としてのコンタクト部３
１、抵抗体を塗布した基板３２および、この基板３２が
取り付けられた樹脂製のハウジング３６で構成されてい
る。コンタクト部３１は、樹脂モールドにより一体的に
形成された略円板状の樹脂プレート３４および金属プレ
ート３５を備えている。さらに樹脂プレート３４には、
基板３２に塗布された抵抗体を摺動するコンタクト３３
が取り付けられている。また、樹脂プレート３４および
金属プレート３５の中央部には孔が形成されており、こ
の孔にスロットル軸１２の端部が挿入されている。な
お、コンタクト部３１は、金属プレート３５の孔にスロ
ットル軸１２の端部が圧入されることによって、確実に
スロットル軸１２に固定されている。これにより、コン
タクト部３１はスロットル軸１２とともに回動する。

【００２２】また、上述したカラー７０の一端は、コン
タクト部３１を構成する金属部材である金属プレート３
５と当接するようになっている。これにより、ウェーブ
ワッシャ１８による付勢力によって、コンタクト部３１
の樹脂部分である樹脂プレート３４に、カラー７０が食
い込むようなことはない。従って、内輪１５ｂの位置規
制を確実なものとすることができる。

【００２３】そして、基板３２に塗布された抵抗体に一
定電圧が印加されており、この抵抗体とコンタクト３３
との摺動位置がスロットル弁１３の開度に応じて変化す
ると出力電圧値が変動する。図示しない電子制御装置
（ＥＣＵ）は回転角センサ３０からこの出力電圧値を入
力し、スロットル弁１３の開度を検出する。

【００２４】スロットル軸１２の他方の端部には、図１
に示すように回転子としてのロータ４１、コア４５、４
６、一対のソレノイド部５０および５５によりトルクモ
ータ４０が構成されている。トルクモータ４０の端部は
カバー２０により覆われている。

【００２５】ロータ４１は、スロットル軸１２に圧入固
定したロータ本体としてのロータコア４２と、ロータコ
ア４２の径方向反対側の外周にそれぞれ設けられた永久
磁石４３、４４とから構成される。これら永久磁石４
３、４４は、それぞれロータコア４２の外周の１８０°
反対側に対称に設けられている。

【００２６】各永久磁石４３、４４はロータ４１の径方
向に着磁されていて、永久磁石４３、４４のうち一方の
径方向外側がＮ極となり、他方がＳ極となる。これによ
り、ロータ４１の回転軸に対して平行な面の一方側をＮ
極とし、他方側をＳ極とすることができる。永久磁石４
３、４４は、ネオジム系、サマリウム−コバルト系等の
高い磁力を発生するいわゆる希土類の永久磁石を用いる
ことが望ましいが、フェライト系磁石のような他の永久
磁石を用いることもできる。

【００２７】ステータはコア４５とソレノイド部５０、
５５とを備える。コア４５により、ロータ４１を収容す
る収容孔が形成されている。コア４５は、収容孔に面す
る一対の磁極を形成している。そして、コア４５にはソ
レノイド部５０、５５が連結され、ソレノイド部５０、
５５によりコア４５が励磁される。

【００２８】コア４５は、磁性鋼板の薄板をスロットル
軸１２の軸方向に積層して形成され、収容孔を形成する
ように対向させて配置、固定されている。コア４５が形
成する収容孔４７は、ロータからみて実質的にスロット
のないスロットレス構造となっている。

【００２９】ソレノイド部５０および５５はそれぞれ鉄
心５１および５６にコイル５２および５７を巻回して形
成されており、ロータ４１を挟むようにコア４５の間に
固定されている。ソレノイド部５０と５５はロータ４１
の周方向の１８０°反対側に対向して配置されている。
コイル５２および５７に通電することにより、ステータ
のコア４５、４６の一方にＮ極、他方にＳ極の二極が生
成される。永久磁石４３、４４により生成されたロータ
４１側の磁極と、通電により生成されたステータ側の磁
極とにより、ロータ４１を回動させるトルクが発生す
る。

【００３０】リターンスプリング１７は、一方の端部を
ロータコア４２に固定し、他方の端部をスロットルボデ
ィ１１に固定し、スロットル弁１３を閉方向に付勢して
いる。

【００３１】次に、スロットル装置１０の作動について
説明する。車両の正常走行モードにはＩＳＣ（idle spe
ed control) 、通常運転、クルーズコントロール等があ
る。各モードにおけるスロットル弁１３の開度は、アク
セル踏込量、エンジン回転数等のエンジン運転状態に基
づいてＥＣＵで演算され、演算された開度に応じた制御
電流がコイル５２、５７に供給される。

【００３２】コイル５２および５７の通電オン時に発生
するロータ４１を回動させるトルクはリターンスプリン
グ１７の付勢力よりも大きいので、ロータ４１はリター
ンスプリング１７の付勢力に抗して回動可能である。ロ
ータ４１の回動にともない回動するスロットル弁１３の
開度は回転角センサ３０により検出され、ＥＣＵにフィ
ードバックされる。そしてこの開度信号に基づいてＥＣ
Ｕからコイル５２および５７に供給する制御電流が調整
される。

【００３３】外部環境の変化、エンジンの発熱およびス
ロットル軸を駆動するモータの発熱などによって温度が
変化すると、スロットルボディ１１、スロットル軸１
２、樹脂製のハウジング３６等の部材の軸方向における
熱膨張率の違いによりスロットル軸１２がスロットルボ
ディ１１に対して相対的に伸張または収縮するが、スロ
ットル軸１２は回転角センサ３０のコンタクト部３１が
設けられている側の端で軸方向に位置決めされているた
め、温度の変化によりコンタクト部３１が軸方向に移動
する距離は僅かである。また、スロットル軸１２をＳＵ
Ｓ３０４等の熱膨張率がスロットルボディ１１に近い材
質で作成することにより、温度変化によるコンタクト部
３１の移動距離をさらに小さくすることができる。この
ため、温度が変化した場合でも回転角センサ３０により
正確なスロットル軸１２の回転角すなわちスロットル弁
１３の開度を検出することができるので、スロットル弁
１３の開度を高精度に制御することができる。特にＩＳ
Ｃ状態において、スロットル弁１３が全閉位置にあると
きにスロットル弁１３を閉じる方向に電流が流れ続けて
トルクモータの制御回路が発熱のために焼き切れること
や、スロットル弁１３が開きすぎて吸気流量が多くな
り、多量の燃料を消費することを防止できる。

【００３４】本実施例では、リターンスプリングを用い
てトルクモータのロータを全閉位置に付勢する構成とし
たが、リターンスプリングを用いることなく電磁力のみ
でロータを両方向に回転駆動する構成に本発明を適用し
てもよい。

【００３５】また、モータの発熱があってもセンサ出力
の変化がエンジンとして許容できる時、モータ４０を、
センサ３０と同じ側に配置してもよい。例えば、スロッ
トル軸１２をハウジング３６および基板３２に回転可能
に貫通、突出させ、この突出したスロットル軸１２にモ
ータ４０を取り付けるようにしてもよい。

【００３６】なお、上記実施例では、ベアリング１５、
１６の内輪１５ｂ、１６ｂをスロットル軸１２に対して
軸方向へ移動可能に挿入し、回転角センサ３０のコンタ
クト部３１に当接するカラー７０、およびトルクモータ
４０のロータコア４２にて軸方向への移動を規制した
が、このようなベアリングの内輪の取り付け方のほか
に、各内輪１５ｂ、１６ｂをスロットル軸１２に圧入固
定させてもよい。

【００３７】また、上記実施例では、ウェーブワッシャ
１８がベアリング１６の外輪１６ａを付勢するように配
置されているが、ベアリング１６の内輪１６ｂを付勢す
るように配置してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるスロットル装置を示す
断面図である。

【図２】本発明の一実施例によるスロットル装置のベア
リング構造に関わる要部断面図である。

【図３】本発明の一実施例によるスロットル装置の回転
角センサを示す拡大図である。

【符号の説明】

１０ スロットル装置 １１ スロットルボディ １２ スロットル軸 １３ スロットル弁 １５、１６ ベアリング １７ リターンスプリング １８ ウェーブワッシャ（ばね部材） ２１ スロットルレバー ２２ ストッパスクリュウ ３０ 回転角センサ（センサ） ３１ コンタクト部（可動子） ３２ 基板 ３３ コンタクト ３４ 樹脂プレート ３５ 金属プレート ３６ ハウジング ４０ トルクモータ（モータ） ４１ ロータ（回転子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｂ 21/22 Ｇ０１Ｂ 21/22

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路を形成するスロットルボディ
   と、前記スロットルボディに回動自在に支持されるスロ
   ットル軸と、前記スロットル軸に固定され前記吸気通路
   の吸気流量を制御するスロットル弁と、前記スロットル
   軸の一端側に設けられ前記スロットル軸の回転角を検知
   するセンサと、前記スロットル軸を前記センサと反対の
   端側へ付勢するばね部材とを備え、 前記スロットル軸はセンサが設けられている一端側で軸
   方向に位置決めされていることを特徴とするスロットル
   装置。
2. 【請求項２】 前記センサは前記スロットル軸の一端に
   直接に固定された可動子を有することを特徴とする請求
   項１記載のスロットル装置。
3. 【請求項３】 前記スロットル軸の他端に前記スロット
   ル軸を回転駆動するモータの回転子が直結されているこ
   とを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載
   のスロットル装置。