JPH11341873A - 電気トルクモ―タのトルク増幅方法およびシステム - Google Patents
電気トルクモ―タのトルク増幅方法およびシステムInfo
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- JPH11341873A JPH11341873A JP11131339A JP13133999A JPH11341873A JP H11341873 A JPH11341873 A JP H11341873A JP 11131339 A JP11131339 A JP 11131339A JP 13133999 A JP13133999 A JP 13133999A JP H11341873 A JPH11341873 A JP H11341873A
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K26/00—Machines adapted to function as torque motors, i.e. to exert a torque when stalled
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D11/107—Safety-related aspects
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D17/00—Control of torque; Control of mechanical power
- G05D17/02—Control of torque; Control of mechanical power characterised by the use of electric means
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- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両電子スロットル制御システム等のシステ
ムの電気トルクモータによる出力トルクを増幅する方法
を提供する。 【解決手段】 電子スロットルシステムのスロットルプ
レートＴおよびその周囲が凍結したとき、スロットルプ
レートＴに連結されたトルクモータ10による出力トルク
が、通常作動トルクから凍結その他の障害に充分に打ち
勝つ増幅トルクに増幅される。トルクモータ10のロータ
38に、一方向のトルクを付与して、固着されたスロット
ルプレートＴに連結された出力軸34を捩る。その後、ト
ルクを反転して、反対方向のトルクをロータ38に付与す
る。このトルクの反転をスロットルプレートＴおよびト
ルクモータ10を部品とする機械系の固有振動数に等しい
選択振動数で連続して反復して、共振状態を生じさせ、
ロータ38に付与するトルクを凍結その他の障害に充分に
打ち勝つレベルに増幅する。
ムの電気トルクモータによる出力トルクを増幅する方法
を提供する。 【解決手段】 電子スロットルシステムのスロットルプ
レートＴおよびその周囲が凍結したとき、スロットルプ
レートＴに連結されたトルクモータ10による出力トルク
が、通常作動トルクから凍結その他の障害に充分に打ち
勝つ増幅トルクに増幅される。トルクモータ10のロータ
38に、一方向のトルクを付与して、固着されたスロット
ルプレートＴに連結された出力軸34を捩る。その後、ト
ルクを反転して、反対方向のトルクをロータ38に付与す
る。このトルクの反転をスロットルプレートＴおよびト
ルクモータ10を部品とする機械系の固有振動数に等しい
選択振動数で連続して反復して、共振状態を生じさせ、
ロータ38に付与するトルクを凍結その他の障害に充分に
打ち勝つレベルに増幅する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分回転形式のモー
タ、すなわち、通常、トルクモータと呼ばれるモータに
関するものである。この形式のモータは、一般的に、付
与された電気信号に基づいて角変位すなわちロータの角
運動を提供し、例えば、加えられた電圧またはモータの
コイルを通る電流のレベルに比例するロータの角運動を
提供する。しかしながら、本発明は、固有振動が所望運
動を確実にするために有利に利用される場所であれば、
どこでも広範囲に適用することができる。
タ、すなわち、通常、トルクモータと呼ばれるモータに
関するものである。この形式のモータは、一般的に、付
与された電気信号に基づいて角変位すなわちロータの角
運動を提供し、例えば、加えられた電圧またはモータの
コイルを通る電流のレベルに比例するロータの角運動を
提供する。しかしながら、本発明は、固有振動が所望運
動を確実にするために有利に利用される場所であれば、
どこでも広範囲に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】トルクモータは、軸すなわち部材を正確
な位置へ回転させること、または、電気的な制御信号に
応答して、軸に正確な大きさのトルクを加えることが必
要な制御システムにおいて、広範に適用される。特に、
自動車産業において、トルクモータは、内燃エンジン吸
気スロットルバルブの位置をスロットルバルブに取付け
られた機械的リンク機構の運転者による直接的な移動の
代わりに、電気的な信号によって制御するために利用さ
れている。クルーズコントロールの提供および／または
車両が遭遇する非常運転状態または緊急事態に応答して
運転者の入力を無効にしてスロットル位置制御機構を優
先させることを必要とする特定の自動車への適用におい
て、電気的なエンジンスロットルバルブ制御が望ましく
なっている。例えば、車両にアンチロックブレーキまた
はトラクションコントロールシステムが設けられている
場合、特定の状況の下では、スロットルバルブ位置を決
定するのに、加速ペダルコントローラへの使用者の入力
よりも、電子制御システムの介在が必要とされる。した
がって、電気的なバルブ制御の要求が増大し続け、機械
的なリンク機構の使用が減少することが予想される。
な位置へ回転させること、または、電気的な制御信号に
応答して、軸に正確な大きさのトルクを加えることが必
要な制御システムにおいて、広範に適用される。特に、
自動車産業において、トルクモータは、内燃エンジン吸
気スロットルバルブの位置をスロットルバルブに取付け
られた機械的リンク機構の運転者による直接的な移動の
代わりに、電気的な信号によって制御するために利用さ
れている。クルーズコントロールの提供および／または
車両が遭遇する非常運転状態または緊急事態に応答して
運転者の入力を無効にしてスロットル位置制御機構を優
先させることを必要とする特定の自動車への適用におい
て、電気的なエンジンスロットルバルブ制御が望ましく
なっている。例えば、車両にアンチロックブレーキまた
はトラクションコントロールシステムが設けられている
場合、特定の状況の下では、スロットルバルブ位置を決
定するのに、加速ペダルコントローラへの使用者の入力
よりも、電子制御システムの介在が必要とされる。した
がって、電気的なバルブ制御の要求が増大し続け、機械
的なリンク機構の使用が減少することが予想される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特定の自動車運転状態
の下では、自動車の電子スロットル制御装置のスロット
ルプレートバルブおよびその周りが凍結する可能性があ
る。このような状態では、トルクモータによって加えら
れたトルクに応答するスロットルプレートの動きが妨げ
られる。もちろん、そのような状態下では、安全かつ有
効な車両の運転は不可能である。従来の純粋に機械的な
スロットルプレート位置コントロールリンク機構では、
車両の運転者がアクセルペダルを踏む力を増大させるこ
とによって、簡単に凍結に打ち勝つことができた。凍結
に加えて、車両電子スロットルアセンブリにおいて用い
られる緊密な製造公差のため、埃その他の異物がスロッ
トルプレートに詰まって、当該トルクモータの制御下の
動きを妨げる虞がある。
の下では、自動車の電子スロットル制御装置のスロット
ルプレートバルブおよびその周りが凍結する可能性があ
る。このような状態では、トルクモータによって加えら
れたトルクに応答するスロットルプレートの動きが妨げ
られる。もちろん、そのような状態下では、安全かつ有
効な車両の運転は不可能である。従来の純粋に機械的な
スロットルプレート位置コントロールリンク機構では、
車両の運転者がアクセルペダルを踏む力を増大させるこ
とによって、簡単に凍結に打ち勝つことができた。凍結
に加えて、車両電子スロットルアセンブリにおいて用い
られる緊密な製造公差のため、埃その他の異物がスロッ
トルプレートに詰まって、当該トルクモータの制御下の
動きを妨げる虞がある。
【０００４】従来は、これらの問題の解決として、凍結
および他の障害に難なく打ち勝つ充分な高出力トルクを
有するトルクモータが使用されてきた。あいにく、大型
の高出力トルクモータの使用は、モータのコストおよび
スペースの要求の見地から効率的ではない。例えば、
「通常」状態（凍結または他の障害が無い場合）の下で
電気的なスロットル操作に要求される作動トルクは、こ
れら従来のモータのトルク出力の約25％であり、すなわ
ち、従来のモータは、一般的な作動の要求よりもむしろ
「凍結」状態下での電気的なスロットル制御のために選
択されてきた。
および他の障害に難なく打ち勝つ充分な高出力トルクを
有するトルクモータが使用されてきた。あいにく、大型
の高出力トルクモータの使用は、モータのコストおよび
スペースの要求の見地から効率的ではない。例えば、
「通常」状態（凍結または他の障害が無い場合）の下で
電気的なスロットル操作に要求される作動トルクは、こ
れら従来のモータのトルク出力の約25％であり、すなわ
ち、従来のモータは、一般的な作動の要求よりもむしろ
「凍結」状態下での電気的なスロットル制御のために選
択されてきた。
【０００５】上記の点を考慮して、現在、凍結または他
の障害を解消する要求ではなく、モータに要求される通
常作動トルク出力に基づいてトルクモータを選択するこ
とができる電気的なスロットル制御システムまたは他の
機械系に利用するためのトルクモータシステムおよび作
動方法を開発することが望まれている。そのようなモー
タの使用は、大型の高出力モータよりも、製造コスト、
モータスペースの要求を減少させることになり、また、
量産自動車部品および他の用途としての利用を促進す
る。
の障害を解消する要求ではなく、モータに要求される通
常作動トルク出力に基づいてトルクモータを選択するこ
とができる電気的なスロットル制御システムまたは他の
機械系に利用するためのトルクモータシステムおよび作
動方法を開発することが望まれている。そのようなモー
タの使用は、大型の高出力モータよりも、製造コスト、
モータスペースの要求を減少させることになり、また、
量産自動車部品および他の用途としての利用を促進す
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴によ
れば、機械系の電気トルクモータによってトルク出力を
増幅する方法が提供される。このトルクは、通常作動ト
ルクから、トルクモータのロータの運動を阻止する障害
に打ち勝つのに充分な増幅トルクへ増幅されている。関
連の方法は、時計回りおよび反時計回りの一方のトルク
をトルクモータのロータに付与することを含んでいる。
このロータに付与されたトルクは、その後、逆転され
て、前記時計回りおよび反時計回りの他方のトルクがロ
ータに付与される。これらのトルク付与行程は、モータ
を一部に含む機械系の固有振動数に等しい選択振動数で
連続して反復される。これにより、ロータに付与された
トルクは、共振によって凍結または他の障害に打ち勝つ
のに充分なレベルに増幅される。
れば、機械系の電気トルクモータによってトルク出力を
増幅する方法が提供される。このトルクは、通常作動ト
ルクから、トルクモータのロータの運動を阻止する障害
に打ち勝つのに充分な増幅トルクへ増幅されている。関
連の方法は、時計回りおよび反時計回りの一方のトルク
をトルクモータのロータに付与することを含んでいる。
このロータに付与されたトルクは、その後、逆転され
て、前記時計回りおよび反時計回りの他方のトルクがロ
ータに付与される。これらのトルク付与行程は、モータ
を一部に含む機械系の固有振動数に等しい選択振動数で
連続して反復される。これにより、ロータに付与された
トルクは、共振によって凍結または他の障害に打ち勝つ
のに充分なレベルに増幅される。
【０００７】本発明の他の特徴によれば、機械系におい
て電気トルクモータのロータに連結されたスロットルプ
レートの運動を阻止する障害に打ち勝つ方法が提供さ
れ、この方法は、モータの作動トルクを増幅することを
含んでいる。この方法は、ロータに、連続して第１およ
び第２の反対方向に選択振動数でトルクを付与し、モー
タの出力トルクが共振によって増幅されて障害に打ち勝
つまで、ロータを機械系の固有振動数で振動させること
を含む。
て電気トルクモータのロータに連結されたスロットルプ
レートの運動を阻止する障害に打ち勝つ方法が提供さ
れ、この方法は、モータの作動トルクを増幅することを
含んでいる。この方法は、ロータに、連続して第１およ
び第２の反対方向に選択振動数でトルクを付与し、モー
タの出力トルクが共振によって増幅されて障害に打ち勝
つまで、ロータを機械系の固有振動数で振動させること
を含む。
【０００８】本発明の更なる特徴によれば、トルクモー
タシステムは、複数の磁極部分を有するステータと、各
ステータ磁極部分に巻装された導電性材料のコイルと、
透磁性材料で形成されてステータと相対回転するように
配置され、かつ、磁化された磁極を形成する永久磁石材
料を有するロータを含んでいる。コイルの励磁を選択す
ると、電磁誘導されたトルクがロータに作用して、ロー
タおよびロータとともに回転するように連結された当該
機械系の部品が回転する。マイクロプロセッサに基づく
制御装置が設けられて、記憶された制御プログラムにし
たがって選択的にコイルを励磁する。この制御装置は、
トルクが第１および第２の反対方向に連続して当該機械
系の固有振動数にほぼ等しいトルク増幅振動数でロータ
に作用するように、コイルを選択的に励磁させる。
タシステムは、複数の磁極部分を有するステータと、各
ステータ磁極部分に巻装された導電性材料のコイルと、
透磁性材料で形成されてステータと相対回転するように
配置され、かつ、磁化された磁極を形成する永久磁石材
料を有するロータを含んでいる。コイルの励磁を選択す
ると、電磁誘導されたトルクがロータに作用して、ロー
タおよびロータとともに回転するように連結された当該
機械系の部品が回転する。マイクロプロセッサに基づく
制御装置が設けられて、記憶された制御プログラムにし
たがって選択的にコイルを励磁する。この制御装置は、
トルクが第１および第２の反対方向に連続して当該機械
系の固有振動数にほぼ等しいトルク増幅振動数でロータ
に作用するように、コイルを選択的に励磁させる。
【０００９】本発明の一つの利点は、トルクモータと共
に回転するように連結された部材の運動を阻止する障害
に打ち勝つために、トルクモータのトルク出力を増幅す
る方法の提供である。
に回転するように連結された部材の運動を阻止する障害
に打ち勝つために、トルクモータのトルク出力を増幅す
る方法の提供である。
【００１０】本発明のもう一つの利点は、トルクモータ
のロータと共に回転するように連結されたスロットルプ
レートの運動を阻止する凍結その他の障害に打ち勝つ車
両電子スロットル制御システムのトルクモータの制御方
法の提供に見られる。
のロータと共に回転するように連結されたスロットルプ
レートの運動を阻止する凍結その他の障害に打ち勝つ車
両電子スロットル制御システムのトルクモータの制御方
法の提供に見られる。
【００１１】本発明の更にもう一つの利点は、電子スロ
ットル制御およびその他のロータに連結された部品の障
害に打ち勝つために、従来、大型の高価なモータを必要
とした装置において、より小型で安価なトルクモータを
利用できるようにすることである。
ットル制御およびその他のロータに連結された部品の障
害に打ち勝つために、従来、大型の高価なモータを必要
とした装置において、より小型で安価なトルクモータを
利用できるようにすることである。
【００１２】本発明の更に他の利益および利点は、当業
者には以下の説明を読んで理解することによって明らか
になるであろう。
者には以下の説明を読んで理解することによって明らか
になるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、好適な実施形態がここ
に示される特定の部品および部品の組合せ並びに特定の
行程および行程の組合せによって具体化することができ
る。図面は、好適な実施形態を示すためだけのものであ
り、本発明を限定するものとして解釈されるべきではな
い。
に示される特定の部品および部品の組合せ並びに特定の
行程および行程の組合せによって具体化することができ
る。図面は、好適な実施形態を示すためだけのものであ
り、本発明を限定するものとして解釈されるべきではな
い。
【００１４】図１および図２は、車両電子スロットル制
御システムにおいてスロットルプレートの位置を制御す
るために使用される形式の一つの適当なトルクモータ10
を示す。本発明は、モータ10を参照して説明されるが、
本発明は、特にこのトルクモータに限定されるものでは
なく、他のトルクモータも本発明に従って利用できるこ
とが当業者には認められるであろう。その他の適当なト
ルクモータは、米国速達郵便によってデビッド ターナ
ーの名義で同日に提出された「トルクモータおよびドラ
イブ回路」と題する同時係属中の共通に譲渡された米国
特許出願に記載されている。
御システムにおいてスロットルプレートの位置を制御す
るために使用される形式の一つの適当なトルクモータ10
を示す。本発明は、モータ10を参照して説明されるが、
本発明は、特にこのトルクモータに限定されるものでは
なく、他のトルクモータも本発明に従って利用できるこ
とが当業者には認められるであろう。その他の適当なト
ルクモータは、米国速達郵便によってデビッド ターナ
ーの名義で同日に提出された「トルクモータおよびドラ
イブ回路」と題する同時係属中の共通に譲渡された米国
特許出願に記載されている。
【００１５】モータ10は、ボールベアリングとして示さ
れた第１ベアリング14を配置したベース部材12を含んで
いる。ステータ部材16は、４つの磁極部分18，20，22，
24を有しおり、それらの一端が片持構造でベース12に対
して整合されている。保持部材すなわちスパイダキャッ
プ26は、そこに受容され全体として符号28で示される第
２ベアリングを有している。スパイダキャップ26は、ス
テータ16の自由端に対して位置決めされて、ボルト32に
よって締結されている。出力軸34は、ベアリング14，28
に挿通されて軸支され、これらのベアリングから外側へ
延出されている。ベアリング28に隣接する出力軸34の端
部は、ステータ16を入子にする略カップ状のロータ38の
底部36に、圧入または溶接等によって締結されている。
これにより、出力軸34は、ロータ38と共に回転する。
れた第１ベアリング14を配置したベース部材12を含んで
いる。ステータ部材16は、４つの磁極部分18，20，22，
24を有しおり、それらの一端が片持構造でベース12に対
して整合されている。保持部材すなわちスパイダキャッ
プ26は、そこに受容され全体として符号28で示される第
２ベアリングを有している。スパイダキャップ26は、ス
テータ16の自由端に対して位置決めされて、ボルト32に
よって締結されている。出力軸34は、ベアリング14，28
に挿通されて軸支され、これらのベアリングから外側へ
延出されている。ベアリング28に隣接する出力軸34の端
部は、ステータ16を入子にする略カップ状のロータ38の
底部36に、圧入または溶接等によって締結されている。
これにより、出力軸34は、ロータ38と共に回転する。
【００１６】ステータ16は、参照符号40，42，44，46で
示されるように、ステータの磁極部分のそれぞれに巻回
されたマグネットワイヤ等の導体材料のコイルを有して
いる。参照符号48，50，52，54で示されるように、複数
の磁石がロータ38の円筒の内周部に配置されている。こ
れらの磁石のそれぞれは、径方向に向けられた磁極を有
する。好適な構造においては、これらの磁極は、４つの
別々の磁石によって形成される。
示されるように、ステータの磁極部分のそれぞれに巻回
されたマグネットワイヤ等の導体材料のコイルを有して
いる。参照符号48，50，52，54で示されるように、複数
の磁石がロータ38の円筒の内周部に配置されている。こ
れらの磁石のそれぞれは、径方向に向けられた磁極を有
する。好適な構造においては、これらの磁極は、４つの
別々の磁石によって形成される。
【００１７】引き続き図１および図２を参照して、略カ
ップ形状を有するハウジングすなわちカバー56は、ロー
タ38を収容してベース12に適当な手段によって取付けら
れている。全体として参照符号60によって示される一対
の電極ピンを含む電気ソケット58がベース12に配置され
ている。これらのピン60は、コイル40ないし46のそれぞ
れの巻線の一端にそれぞれ接続されていることがわかる
であろう。さらに、コイル40ないし46を流れる電流は、
ソケット58を介して当該モータに作動的に接続される電
子制御装置62によって制御される。以下にさらに詳細に
説明されるように、制御装置62は、コイル40ないし46を
流れる電流を制御して、ステータに対するロータの位置
を制御する。
ップ形状を有するハウジングすなわちカバー56は、ロー
タ38を収容してベース12に適当な手段によって取付けら
れている。全体として参照符号60によって示される一対
の電極ピンを含む電気ソケット58がベース12に配置され
ている。これらのピン60は、コイル40ないし46のそれぞ
れの巻線の一端にそれぞれ接続されていることがわかる
であろう。さらに、コイル40ないし46を流れる電流は、
ソケット58を介して当該モータに作動的に接続される電
子制御装置62によって制御される。以下にさらに詳細に
説明されるように、制御装置62は、コイル40ないし46を
流れる電流を制御して、ステータに対するロータの位置
を制御する。
【００１８】図示されたモータ10は、全長80mm、全直径
62mmで、各ステータ部分に20番ゲージ(0.79mm)のマグネ
ットワイヤを60回巻きして、最大±π／４ radの回転を
得ることができる。本発明による作用を得るため、モー
タ10には、ロータ38を両方向、すなわち、「時計回り」
および「反時計回り」に回転させる能力が必要である。
ステータ部分18ないし24と磁石46ないし52の内周との間
に、径方向に約0.5 〜1.0mm のエアギャップを設けるこ
とが充分に知られている。ステータ長さ60mmのモータに
は、0.75mmのエアギャップの間隔がいることがわかって
いる。好ましくは、ステータコイルには、銅マグネット
ワイヤが巻装されるが、必要ならばアルミニウムその他
の材料を用いることもできることがわかるであろう。ト
ルクモータ10は、ステータ、ワイヤ寸法およびコイル巻
数の他の組み合わせで作ることもでき、また、このモー
タは、列挙された特定の寸法以外の寸法および形状で作
ることもできることがわかるであろう。
62mmで、各ステータ部分に20番ゲージ(0.79mm)のマグネ
ットワイヤを60回巻きして、最大±π／４ radの回転を
得ることができる。本発明による作用を得るため、モー
タ10には、ロータ38を両方向、すなわち、「時計回り」
および「反時計回り」に回転させる能力が必要である。
ステータ部分18ないし24と磁石46ないし52の内周との間
に、径方向に約0.5 〜1.0mm のエアギャップを設けるこ
とが充分に知られている。ステータ長さ60mmのモータに
は、0.75mmのエアギャップの間隔がいることがわかって
いる。好ましくは、ステータコイルには、銅マグネット
ワイヤが巻装されるが、必要ならばアルミニウムその他
の材料を用いることもできることがわかるであろう。ト
ルクモータ10は、ステータ、ワイヤ寸法およびコイル巻
数の他の組み合わせで作ることもでき、また、このモー
タは、列挙された特定の寸法以外の寸法および形状で作
ることもできることがわかるであろう。
【００１９】図３および図５を参照すると、空気／燃料
取入通路すなわちマニホールドＩを含む内燃エンジンＥ
の電子スロットル制御システムが示されている。空気
は、エアフィルタＡを通してマニホールドＩに入る。マ
ニホールドＩを通して流入する空気の流量は、スロット
ルプレートバルブＴによって制御される。スロットルプ
レートバルブＴは、選択的に、全ての空気流を遮断し、
また、回転されて、そこを通過して内燃エンジンに流入
する選択空気流量を調整する。燃料インジェクタＦは、
エンジンＥの燃焼のために、ガソリンまたは他の燃料を
空気流中へ噴射する。
取入通路すなわちマニホールドＩを含む内燃エンジンＥ
の電子スロットル制御システムが示されている。空気
は、エアフィルタＡを通してマニホールドＩに入る。マ
ニホールドＩを通して流入する空気の流量は、スロット
ルプレートバルブＴによって制御される。スロットルプ
レートバルブＴは、選択的に、全ての空気流を遮断し、
また、回転されて、そこを通過して内燃エンジンに流入
する選択空気流量を調整する。燃料インジェクタＦは、
エンジンＥの燃焼のために、ガソリンまたは他の燃料を
空気流中へ噴射する。
【００２０】スロットルプレートＴの角度位置は、トル
クモータ10によって制御される。より具体的には、モー
タ10の出力軸34は、スロットルプレートＴに連結され、
これにより、このスロットルプレートＴが出力軸34と共
に、そして、モータ10のロータ38と共に回転する。スロ
ットルプレートＴが凍結等によって妨害された場合、車
両運転者は、スロットルプレートの位置を制御できなく
なり、このため、内燃エンジンＥの出力を制御できなく
なることは、当業者には認識されるであろう。
クモータ10によって制御される。より具体的には、モー
タ10の出力軸34は、スロットルプレートＴに連結され、
これにより、このスロットルプレートＴが出力軸34と共
に、そして、モータ10のロータ38と共に回転する。スロ
ットルプレートＴが凍結等によって妨害された場合、車
両運転者は、スロットルプレートの位置を制御できなく
なり、このため、内燃エンジンＥの出力を制御できなく
なることは、当業者には認識されるであろう。
【００２１】スロットルプレートＴが凍結その他の障害
によって固着された場合が、図４における機械系Ｓとし
て概略的に示されている。トルクモータの慣性Jmは、選
択された長さＬおよび直径Ｄを有する軸34を介して、固
着されたプレートＴに連結されている。この機械系は、
例えば次のように通常の方法によって決定される固有振
動数を有する。 Jm＝トルクモータ慣性 Ｄ＝軸の直径 Ｌ＝軸の長さ Ｇ＝軸材料の係数 Ｌ／ＪＧ＝ｋ この軸のばね定数は、ｋによって与えられる。固有振動
数ｆは、
によって固着された場合が、図４における機械系Ｓとし
て概略的に示されている。トルクモータの慣性Jmは、選
択された長さＬおよび直径Ｄを有する軸34を介して、固
着されたプレートＴに連結されている。この機械系は、
例えば次のように通常の方法によって決定される固有振
動数を有する。 Jm＝トルクモータ慣性 Ｄ＝軸の直径 Ｌ＝軸の長さ Ｇ＝軸材料の係数 Ｌ／ＪＧ＝ｋ この軸のばね定数は、ｋによって与えられる。固有振動
数ｆは、
【数１】 によって与えられる。
【００２２】これは、共振状態を生じるために、モータ
コイルの適当な励磁によってロータ38に加えられる振動
トルクの振動数ｆである。上述のトルクモータ10の場合
においては、固有振動数は0.91Hzと計算される。
コイルの適当な励磁によってロータ38に加えられる振動
トルクの振動数ｆである。上述のトルクモータ10の場合
においては、固有振動数は0.91Hzと計算される。
【００２３】本発明によるモータ10によってトルク出力
を増幅するため、モータを機械系Ｓの固有振動数で振動
させて共振状態を生じさせることが望ましいと考えられ
る。より具体的には、スロットルプレートＴの固着時
に、コントローラ62は、本発明によるトルク増幅方法を
実行して、コイル40ないし46を励磁し、これにより、先
ず、時計回りまたは反時計回りのトルクがロータ38に付
与される。スロットルプレートＴは移動できないので、
軸34は、スプリングと同様に捩じられ、すなわち、「巻
き上げ」られる。その後、コントローラ62は、コイル40
ないし46を励磁して、ロータ38に反対方向のトルクを付
与する。その結果として、軸34は、反対方向に捩じられ
る。この動作が機械系Ｓの固有振動数で反復され、減衰
されないと仮定すると、軸34におけるモータ10による出
力トルクは、無限大に到達することにもなる。実際に
は、ベアリング14、周囲の大気、電磁力および軸のヒス
テリシスによって減衰される。これらの減衰は、スロッ
トルプレートＴの凍結その他の障害に打ち勝つために充
分にトルクを増幅する目的には、重大な問題にはならな
いことがわかっている。例えば、上述のように本発明の
方法を使用すると、モータ10による通常の作動出力トル
クを５〜10倍に増幅することが可能となる。
を増幅するため、モータを機械系Ｓの固有振動数で振動
させて共振状態を生じさせることが望ましいと考えられ
る。より具体的には、スロットルプレートＴの固着時
に、コントローラ62は、本発明によるトルク増幅方法を
実行して、コイル40ないし46を励磁し、これにより、先
ず、時計回りまたは反時計回りのトルクがロータ38に付
与される。スロットルプレートＴは移動できないので、
軸34は、スプリングと同様に捩じられ、すなわち、「巻
き上げ」られる。その後、コントローラ62は、コイル40
ないし46を励磁して、ロータ38に反対方向のトルクを付
与する。その結果として、軸34は、反対方向に捩じられ
る。この動作が機械系Ｓの固有振動数で反復され、減衰
されないと仮定すると、軸34におけるモータ10による出
力トルクは、無限大に到達することにもなる。実際に
は、ベアリング14、周囲の大気、電磁力および軸のヒス
テリシスによって減衰される。これらの減衰は、スロッ
トルプレートＴの凍結その他の障害に打ち勝つために充
分にトルクを増幅する目的には、重大な問題にはならな
いことがわかっている。例えば、上述のように本発明の
方法を使用すると、モータ10による通常の作動出力トル
クを５〜10倍に増幅することが可能となる。
【００２４】以上に本発明を図示の実施形態に関連して
説明してきたが、本発明は、修正および変更が可能であ
り、請求項のみによって限定されることがわかるであろ
う。
説明してきたが、本発明は、修正および変更が可能であ
り、請求項のみによって限定されることがわかるであろ
う。
【図１】電子スロットル制御システムにおいて、スロッ
トルプレートを制御するために使用される形式のトルク
モータの軸を横切る縦断面図である。
トルプレートを制御するために使用される形式のトルク
モータの軸を横切る縦断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った軸方向断面図である。
【図３】自動車内燃エンジン吸気システムおよび関連す
る電子スロットル制御システムの概略図である。
る電子スロットル制御システムの概略図である。
【図４】スロットルプレートが凍結その他の障害によっ
て固着された場合の図３のスロットル制御システムの機
械系の概略図である。
て固着された場合の図３のスロットル制御システムの機
械系の概略図である。
【図５】本発明によるスロットルプレートバルブおよび
関連するトルクモータの軸方向断面図である。
関連するトルクモータの軸方向断面図である。
10 トルクモータ 16 ステータ 18,20,22,24 磁極部分 34 出力軸 38 ロータ 40,42,44,46 コイル 48,50,52,54 磁石 62 制御装置 Ｓ 機械系 Ｔ スロットルプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (11)
- 【請求項１】 機械系の電気トルクモータによるトルク
出力を、通常の作動トルクから前記トルクモータのロー
タの運動を阻止する障害に打ち勝つのに充分な増幅トル
クに増幅する方法であって、 （ａ）第１行程として、時計回りおよび反時計回りの一
方のトルクを前記トルクモータのロータに付与し、 （ｂ）第２行程として、時計回りおよび反時計回りの他
方のトルクが前記ロータに付与されるように前記ロータ
に付与するトルクの方向を反転し、 （ｃ）第３行程として、前記第１行程と前記第２行程と
を前記トルクモータを含む前記機械系の固有振動数に等
しい選択振動数で連続して反復することを特徴とする電
気トルクモータのトルク増幅方法。 - 【請求項２】 前記第１行程の前に前記トルクモータを
含む前記機械系の固有振動数を決定する行程をさらに含
んでいることを特徴とする請求項１に記載の電気トルク
モータのトルク増幅方法。 - 【請求項３】 前記第３行程は、前記トルクモータによ
る前記増幅トルクが前記通常の作動トルクの少なくとも
５倍以上になるまで、前記第１行程と前記第２行程とを
連続して反復することを特徴とする請求項１に記載の電
気トルクモータのトルク増幅方法。 - 【請求項４】 前記第３行程は、前記トルクモータによ
る前記増幅トルクが前記通常の作動トルクの約５倍ない
し約10倍の範囲になるまで、前記第１行程と前記第２行
程とを連続して反復することを特徴とする請求項３に記
載の電気トルクモータのトルク増幅方法。 - 【請求項５】 前記第３行程は、前記第１行程と前記第
２行程とを約0.91Hzの選択振動数で連続して反復するこ
とを特徴とする請求項３に記載の電気トルクモータのト
ルク増幅方法。 - 【請求項６】 機械系において電気トルクモータのロー
タに連結されたスロットルプレートの作動運動を阻止す
る障害に、前記モータのトルク出力を増幅することによ
って打ち勝つ方法であって、 前記トルクモータによるトルク出力が共振によって増幅
されて前記障害に打ち勝つまで、前記ロータに選択振動
数で連続して第１および第２方向にトルクを付与して、
前記ロータを前記機械系の固有振動数で振動させること
を特徴とする方法。 - 【請求項７】 前記トルクモータの作動トルクは、約５
倍ないし約10倍の範囲に増幅されることを特徴とする請
求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記選択振動数は、約0.91Hzであること
を特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項９】 複数の磁極部分を含むステータと、 前記複数のステータ磁極部分のそれぞれに巻装された導
電材料のコイルと、 透磁性材料で形成され、前記ステータに対して回転する
ように配置され、磁化された磁極を形成する永久磁石材
料を含み、前記コイルの選択した励磁時に、電磁誘導ト
ルクが付与されて回転し、共転するように連結された機
械系の部品を回転させるロータと、 記憶された制御プログラムに従って前記コイルを選択的
に励磁して、前記機械系の固有振動数にほぼ等しいトル
ク増幅振動数で、前記ロータに、連続して第１、第２の
反対方向にトルクを付与する制御装置とを備えたことを
特徴とするトルクモータシステム。 - 【請求項１０】 前記トルク増幅振動数は、約0.91Hzで
あることを特徴とする請求項９に記載のトルクモータシ
ステム。 - 【請求項１１】 前記機械系は、前記ロータに出力軸に
よって共転するように連結されたスロットル空気流量制
御プレートを含むことを特徴とする請求項９に記載のト
ルクモータシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US076352 | 1998-05-12 | ||
| US09/076,352 US5912538A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Torque amplification for ice breaking in an electric torque motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11341873A true JPH11341873A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=22131458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131339A Pending JPH11341873A (ja) | 1998-05-12 | 1999-05-12 | 電気トルクモ―タのトルク増幅方法およびシステム |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5912538A (ja) |
| EP (1) | EP0957571A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11341873A (ja) |
| KR (1) | KR19990088100A (ja) |
| CN (1) | CN1235406A (ja) |
| BR (1) | BR9902142A (ja) |
| CA (1) | CA2272022A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7434566B2 (en) * | 2006-10-31 | 2008-10-14 | Delphi Technologies, Inc. | ETC control system and method |
Families Citing this family (22)
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| US6433448B1 (en) * | 1998-11-17 | 2002-08-13 | Eaton Corporation | Integrated torque motor and throttle body |
| US6431144B1 (en) | 1999-09-02 | 2002-08-13 | Siemens Vdo Automotive Inc. | Electronic throttle control system |
| JP2003513842A (ja) * | 1999-10-29 | 2003-04-15 | ウィリアム・シー・ステイカー | 電子スロットル制御ペダル、位置検出装置及びアセンブリ方法 |
| US6523433B1 (en) | 1999-11-23 | 2003-02-25 | William C. Staker | Electronic pedal assembly and method for providing a tuneable hysteresis force |
| US6857336B2 (en) * | 1999-11-23 | 2005-02-22 | William C. Staker | Electronic pedal assembly and method for providing a tuneable hystersis force |
| DE10130117A1 (de) * | 2001-06-22 | 2003-01-30 | Minebea Co Ltd | Gehäusedeckel für einen Elektromotor, insbesondere für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor |
| JP3948016B2 (ja) * | 2002-06-27 | 2007-07-25 | 株式会社デンソー | スロットル装置 |
| JP2005325741A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Toyota Motor Corp | スロットル制御装置 |
| JP4462073B2 (ja) * | 2005-03-08 | 2010-05-12 | 株式会社デンソー | 車両用内燃機関の電子スロットル制御装置 |
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| CN112944614A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-11 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 空调的控制方法及空调 |
| CN114412702B (zh) * | 2022-01-21 | 2023-04-18 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种风电机组和应对变桨轴承卡桨的优化方法 |
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| US4715469A (en) * | 1985-08-29 | 1987-12-29 | Petrophysical Services, Inc. | Borehole seismic receiver |
| EP0285868B2 (de) * | 1987-04-09 | 1995-11-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zur Steuerung der Ansaugluft in einer Brennkraftmaschine |
| DE3743309A1 (de) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und einrichtung zur erkennung und lockerung verklemmter stellelemente |
| US4850322A (en) * | 1988-03-31 | 1989-07-25 | Eaton Corporation | Method and apparatus for positioning a torque motor armature |
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-
1998
- 1998-05-12 US US09/076,352 patent/US5912538A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-05-07 EP EP99109073A patent/EP0957571A3/en not_active Withdrawn
- 1999-05-07 KR KR1019990016269A patent/KR19990088100A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-05-11 BR BR9902142-0A patent/BR9902142A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-05-11 CA CA002272022A patent/CA2272022A1/en not_active Abandoned
- 1999-05-12 CN CN99106391A patent/CN1235406A/zh active Pending
- 1999-05-12 JP JP11131339A patent/JPH11341873A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| US5912538A (en) | 1999-06-15 |
| CN1235406A (zh) | 1999-11-17 |
| CA2272022A1 (en) | 1999-11-12 |
| EP0957571A2 (en) | 1999-11-17 |
| KR19990088100A (ko) | 1999-12-27 |
| EP0957571A3 (en) | 2002-07-24 |
| BR9902142A (pt) | 2000-01-18 |
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