JPS6362980A - ロ−タリソレノイド式アクチユエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁コイルを使用した電磁アクチュエータに関
し、例えばエンジンのスロットルバルブ前後のバイパス
空気量を調整し、アイドル回転数を目標回転数に制御す
るアクチュエータとして用いて有効である。

〔従来技術及び問題点〕

従来、内燃機関のアイドル回転数制御装置として、ソレ
ノイド式のアクチュエータを用いることは知られていた
（例えば、特開昭５７−７３８３９号公仰）。ただ、一
般に従来のアクチュエータでは安全性確保のため、１つ
のアクチュエータで低温域から高温域まで幅広く制御す
ることは実際にはなされていなかった。通常は、低温域
はバイメタルもしくはサーモワックスを用いた空気流量
制御弁を別に設け、この制御弁による比較的ラフな制御
弁としていた。そして高温域のみソレノイド式アクチュ
エータを用いるようにしていた。

しかしながら、このような場合であっても、従来のロー
タリソレノイド式アクチュエータでは、ソレノイド等に
故障が生じた場合、制御流量値が大きく変化してしまい
、特にエンジンのアイドル回転数制御装置として用いた
場合には、エンジンが停止してしまったり、もしくはエ
ンジンが異常高回転となってしまったりする恐れがあっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、１つのソレ
ノイド式アクチュエータで、幅広い温度領域においても
、流量の制御ができるようにすることを目的とする。ま
た、本発明のソレノイド式アクチュエータでは、たとえ
ソレノイド等に何らかの故障が生じたとしても、円滑な
流量制御を継続できるようにすることを目的とする。

〔構成及び作動〕

上記目的を達成するため、本発明のソレノイド式アクチ
ュエータでは、弁体が固定された駆動軸に、磁石を固定
する。また、この磁石にメインコアを対向配置し、かっ
このメインコアにはディテント溝を設け、磁石が中立位
置を得ることを目的とする。また、メインコアには第１
、第２、第３の３つの電磁コイルを巻線し、これら各電
磁コイルの起磁力により磁石の回転角度を制御できるよ
うにする。そしてさらに、上述の第１、第２、第３のそ
れぞれのｉａ電磁コイル、通電しない状態では磁石が中
立位置に来るように制御している。そのため、いずれか
の電磁コイルに何らかの故障があった場合でも、この故
障が生じた電磁コイルが磁石の回転角度に大きな悪影響
は及ぼさない。

〔実施例〕

以下、本発明アクチュエータの実施例を図に基づいて説
明する。第１図中１１はハウジングで、アルミニウムも
しくはＰＢＴ、ナイロン等の樹脂材料により成形される
。このハウジング１１には、エンジンのスロットルバル
ブ前後の吸入空気を、スロットルバルブをバイパスして
エンジン２３へ流すバイパス通路１８が形成されている
。すなわち、バイパス通路１８には、エアフィルタ２２
がらの吸入空気が、その人口１３より流入し、出口１２
よりエンジン２３側へバイパス空気を流すこととなる。

ハウジング１１には、ベアリング６．９が圧入されてお
り、このベアリング６．９により駆動軸８が回転自在に
支持されている。駆動軸８には絞り弁７が固定されてお
り、この絞り弁７がバイパス通路１８の通路開口断面積
を可変制御する。

ハウジング１１の開口端は、エンドプレート１０によっ
て閉じられている。このエンドプレート１０もハウジン
グと同様、アルミニウムもしくは樹脂材料により形成さ
れる。

駆動軸８には、磁石５が固定されている。磁石５は第３
図に示すように円筒状をしており、直径方向に着磁され
ている。磁石５は、磁性体材料製のメインコア４内に配
設されている。メインコア４には、ディテント溝１４が
形成されており、このディテント溝１４により磁石５周
りの磁束ループを不均一とし、それにより、磁石５に中
立位置を与えている。

第３図に示すように、メインコアの一端側には第２コイ
ル２０が巻線されており、メインコア４の他端側には第
３コイル１２が巻線されている。

そして第２コイル、第３コイル２０．２１の外方にはさ
らに第１コイル１が巻線されている。このように＠線さ
れた状態で、メインコア４、コイル１．２０．３０は、
磁性材料製のヨーク３によって覆われている。

メインコアと直角方向にはサブコア１９が形成されてい
る。このサブコア１９には、ディテント溝１４の形成方
向とも直角方向となる。このサブコア１９によって、コ
イル１，２０．３０が励磁した状態における磁石５の回
転角度変化が直線的になるようになっている。

次に、電磁コイルの作動を第５図ないし第７図及び第８
図ないし第１０図に基づいて説明する。

第５図は電磁コイルが全く励磁していない状態を示す、
この場合には、ディテント溝１４の形状に伴う磁束ルー
プの非円形形状に伴い、磁石５は、第５図に示すような
中立位置に保持される。メインコア４の一方の側に配設
された第２コイル２０が励磁すると、第６図に示すよう
な磁束ループがヨーク３及びメインコア４内に流れる。

ここで、メインコア４は、ディテント溝の周囲において
、磁束が飽和するため、一部の磁束が磁石５側に流れ、
その結果磁石５は第６図に示す方向に回転する。

逆に、メインコア４の他方側に配設された第３コイル２
１が励磁すれば、第７図に示すように磁束ループは逆方
向に形成され、その結果、磁石５は第６図とは逆方向に
回転する。第６図に示した第２コイル２０の励磁状態及
び第７図に示した第３コイルの励磁状態は、それぞれデ
ユーティ比制御される。すなわち、１サイクル（例えば
４ｍ５ｅｃ）のうち、所定時間が第２コイル２０に通電
され、それ以外の時間が第３コイル２１に通電されるこ
ととなる。そしてこの通電時間の時間比は、デユーティ
比制御される。第８図、第９図、第１０図はこの状態を
示す、第８図はいずれのコイルにも通電されていない状
態、第９図は第１コイル２０に通電される時間のデユー
ティ比とバイパス通路１８を流れる流量との関係を示す
。なお、第８．９．１０図中、ａで示す点は磁石５の中
立位置を示す。

このように、第２コイル２１への通電時間割合をデユー
ティ比制御することにより、基本的には磁石５の配電角
度が制御されることとなる。

第２図は、この状態を示し、図中イは第２コイル６によ
る弁の回転角度変化を示す、また、図中口は第３コイル
２１の起磁力による弁の回転角変化を示す。図に示すよ
うに、第２コイル、第３コイルの通電時間をデユーティ
比制御することにより、磁石５はほぼ直線状に回転角制
御されることとなる。さらに、第２図から明らかなよう
に、第２コイルは中立点より弁体７の回転角を大きくす
る方向に磁石を変位させ、第３コイルは、中立点ａより
弁体７の回転角を逆方向に回転させる方向に磁石５を回
転させる。

本例のアクチュエータでは、この第２コイル２０、第３
コイル２１の他に、第１コイル１を存している。第２図
中ハは、第１コイル１による磁石の回転角変化を示す、
第１コイル１は、磁石５をその中立点位置より弁の回転
角が大きくなる方向に回転させるものである。

本例では、第１コイル、第２コイル及び第３コイルは、
それぞれコンピュータ２４からの電気信号に基づいて励
磁する。コンピュータ２４には、温度センサからの信号
と、回転センサからの信号が入力される。温度センサ２
６は、エンジンの冷却水温を検出するものである。すな
わち、エンジンの冷却水温が低い状態、換言すれば低温
状態（例えば−３０℃）では、バイパス通路工８を流れ
るバイパス空気流量を多くする必要がある。逆に、エン
ジン冷却水温が高温域、例えば８０℃程度となった状態
では、バイパス通路１８を流れるバイパス空気流量は、
さほど多くは必要とされない。このように、エンジン冷
却水温はバイパス空気流量に大きな影響を与えるため、
このエンジン冷却水温が温度センサ２６によって検出さ
れる。

回転センサ２５は、エンジン２３の回転数を検出するも
のである。すなわち、エンジン２３が所定回転値に達し
ているか否かの判別をするために用いられる。

コンピュータ２４においては、第２コイル２０及び第３
コイル２１には、主にエンジンの回転数制御のための電
気信号が出力される。また、コンピュータ２４から第１
コイル１には、上述の第２コイル、第３コイルへの電気
信号とは全く別の信号が出力される。この第１コイル１
へ出力される電気信号は、温度センサ２６からの入力信
号に応じた制御信号となる。すなわち、本例のアクチュ
エータでは、第２コイル及び第３コイルにより、一般的
な磁石５の回転制御が行われ、第１コイルにより、その
磁石の回転制御値にさらに温度条件が付加されることと
なる。

この状態を、第２図に基づいて説明する。第２コイルと
第３コイルとは、共に同一のデューティ比制御を受ける
こととなる。すなわち、１サイクルのうち、所定の時間
は第２コイル２０が励磁し、その他の時間は第１コイル
２１が例示することとなる。このように、第２コイル２
０と第３コイル２１との励磁時間がデユーティ比制御さ
れることにより、第２図中破線イ、口で示すように、弁
の回転角がほぼ直線上に制御される。その結果、バイパ
ス通路１８を流れるバイパス空気流量もほぼ直線上に制
御されることとなる。

以上の制御に加え、さらに本例では第１コイル１に印加
される電気信号に応じ、弁体７の回転角はエンジン冷却
水温に応じた変化を受けることとなる。第２図中りの状
態は、エンジン冷却水温が高温の状態、例えば８０℃の
状態を示す。また、第２図中Ｍの状態は、エンジン冷却
水温が低温、例えば−３０℃の状態を示す。また、Ｎの
点は、エンジン冷却水温が常温、例えばエンジン冷却水
温が３０°Ｃ程度の状態を示す。このように、第１コイ
ル１の励磁力は、温度条件に応じて変化し、温度条件に
応じた弁体７の回転角の保証を行うこととなる。

このように、本例のアクチュエータでは、第２コイル及
び第３コイル２０．２１により、エンジンの回転数に応
じたバイパス流量制御を行うことができ、かつ第１コイ
ルにより温度保証が可能となる。

しかも本例のアクチュエータでは、第１コイル、第２コ
イル、第３コイル１，２０．２１のいずれもが磁石５の
中立位置により磁石をいずれかの方向に回転制御させる
ものである。従って、万一いずれかのコイルに何らかの
故障が生じたとしても、この場合には故障を生じたコイ
ルが磁石５に形容を与えなくなるだけである。換言すれ
ば、故障の結果、磁石の回転位置が変動する可能性はあ
るが、その場合であっても、磁石の回転角度は所定位置
より大きく外れることはない。しかも、磁石５の回転角
度が所定値より外れていれば、その結果バイパス空気流
量が変動することとなり、さらにこのバイパス空気流量
の変動は、エンジンの回転数の変動を増やすため、エン
ジンの回転数を通し、コンピュータ２４には、コイル１
，２０．２１の故障がフィードバンクされることとなる
。その結果、コンピュータ２４が補正信号を出力すれば
、磁石５は所定位置に戻ることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のアクチュエータでは、空
気流量を１つのアクチュエータにより、幅広く制御可能
である。しかも、本発明のアクチュエータでは、コイル
を３つ設け、各コイルが磁石の中立位置より磁石をいず
れかの方向に回動させるため、各コイルが万一故障した
場合においても、本発明のアクチュエータは大きな誤作
動を起こすことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アクチュエータの一実施例を示す断面図
、第２図は第１図図示コイルの励磁状態と、弁の改善角
との関係を示す説明図、第３図は第１図の■〜■断面図
、第４図は第１図のｂ−ｂ断面図、第５〜第７図は、そ
れぞれ磁石の回転状態を説明する説明図、第８図〜第１
０図は、それぞれコイルに印加されるデユーティ比と流
量の特性を示す特性図である。 １・・・第１コイル、３・・・ヨーク、４・・・メイン
コア。 ５・・・磁石、７・・・絞り弁、８・・・駆動軸、１１
・・・ハウジング、１８・・・バイパス通路、２０・・
・第２コイル。 ２１・・・第３コイル、２４・・・コンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体流入孔及び流体流出孔を介するハウジングと、この
   ハウジング内に回転自在に配設された駆動軸と、この駆
   動軸と一体回転し前記流入孔、流出孔間の連通通路面積
   を可変制御する絞り弁と、前記駆動軸に固定された磁石
   と、この磁石を覆うようにして配設されたメインコアと
   、このメインコアに巻線された第１、第２および第３の
   電磁コイルとを備え、前記メインコアにディテント溝を
   形成し、前記磁石に中立位置を与えると共に、前記第１
   コイル、第２コイル及び第３コイルは、この磁石の中立
   位置より所定回転方向へ前記磁石を回転駆動するよう構
   成されたロータリソレノイド式アクチュエータ。