JP2005265104A - Flow control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make leaking flow rate of suction air at a controlwise full close position small and to prevent biting when a taper surface of a valve element is abutted on a valve sheet. <P>SOLUTION: This invented flow rate control device makes the valve element 22 close to and separate from a valve seat 16 by converting regular and reverse motion of a stepping motor into reciprocating motion in an axial direction, controls flow rate of air flowing in a flow passage formed between the valve element 22 and the valve seat 16, and detects a position of the valve element 22 in relation to the valve seat 16 by control step indicating rotation angles of the stepping motor. The valve element 22 is provided with a tapered surface on the outer circumference. The control step is initialized at the full close position where the tapered surface of the valve element 22 abuts on the valve seat 16 from the axial direction. Inclination angles of the tapered surface in relation to an axial center of the valve element 22 is set to 8° or more and less than 25°. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステッピングモータの正転あるいは逆転運動を軸方向の往復運動に変換して弁体をバルブシートに対して接近あるいは離隔させ、その弁体とバルブシート間に形成された流路を流れる空気の流量を制御するとともに、前記ステッピングモータの回転角度を表す制御ステップで前記バルブシートに対する前記弁体の位置を検出する流量制御装置に関する。   The present invention converts the forward or reverse motion of the stepping motor into a reciprocating motion in the axial direction so that the valve body approaches or separates from the valve seat and flows through a flow path formed between the valve body and the valve seat. The present invention relates to a flow rate control device that controls a flow rate of air and detects a position of the valve body with respect to the valve seat in a control step that represents a rotation angle of the stepping motor.

これに関連する従来の流量制御装置が特許文献１に記載されている。
この流量制御装置は、エンジンのスロットルバルブをバイパスする吸気通路（バイパス通路）に設置される装置であり、アイドリング時にそのバイパス通路を流れる吸入空気の流量を制御する。
流量制御装置は、ステッピングモータの正転あるいは逆転運動を軸方向の往復運動に変換して弁体をバルブシートに対して接近あるいは離隔させ、その弁体とバルブシート間に形成された流路を流れる吸入空気の流量を制御する。図６に示すように、流量制御装置９０の弁体９２は、基端部の外周に先細のテーパ面９２ｅを備えている。バルブシート９５は、弁体９２の先端部を挿入可能なように、その弁体９２と同軸に設けられた円柱形通路９５ｈの開口周縁部に形成されている。 A conventional flow rate control device related to this is described in Patent Document 1.
This flow control device is a device installed in an intake passage (bypass passage) that bypasses the throttle valve of the engine, and controls the flow rate of intake air flowing through the bypass passage during idling.
The flow control device converts the forward or reverse motion of the stepping motor into an axial reciprocating motion so that the valve body approaches or separates from the valve seat, and a flow path formed between the valve body and the valve seat is formed. Controls the flow rate of flowing intake air. As shown in FIG. 6, the valve body 92 of the flow control device 90 includes a tapered surface 92e on the outer periphery of the base end portion. The valve seat 95 is formed at the peripheral edge of the opening of a cylindrical passage 95h provided coaxially with the valve body 92 so that the tip of the valve body 92 can be inserted.

弁体９２が円柱形通路９５ｈに挿入されて、その弁体９２のテーパ面９２ｅがバルブシート９５に対して軸方向から突き当ると、流路は全閉状態となる。そして、この状態で、弁体９２の位置検出に使用されるステッピングモータの制御ステップがクリアされる（イニシャライズされる）。即ち、実際の全閉位置を基準にしてバルブシート９５に対する弁体９２の位置を検出できるようになる。
ここで、弁体９２の軸心Ｃに対するテーパ面９２ｅの傾斜角度θは、ステッピングモータをイニシャライズするときに、弁体９２がバルブシート９５（円柱形通路９５ｈ）に食い付くのを防止するため、θ＝25°に設定されている。 When the valve body 92 is inserted into the cylindrical passage 95h and the tapered surface 92e of the valve body 92 abuts against the valve seat 95 from the axial direction, the flow path is fully closed. In this state, the control step of the stepping motor used for detecting the position of the valve element 92 is cleared (initialized). That is, the position of the valve body 92 with respect to the valve seat 95 can be detected based on the actual fully closed position.
Here, the inclination angle θ of the tapered surface 92e with respect to the axis C of the valve body 92 prevents the valve body 92 from biting into the valve seat 95 (cylindrical passage 95h) when the stepping motor is initialized. θ is set to 25 °.

特開平１０−２２７２３２号JP-A-10-227232

図５の制御ステップに対する空気流量のグラフに示すように、弁体９２が開方向に移動する場合（制御ステップが増加する場合）、テーパ面９２ｅの傾斜角度θが大きいほど空気流量の増加量は大きくなる。一般的に、流量制御装置９０は、バイパス通路を閉じる場合でも弁体９２がバルブシート９５に当接しないように制御されるため、制御上の全閉位置（制御ステップ10参照）で流路は若干開いている。この場合、テーパ面９２ｅの傾斜角度θを25°に設定すると、図５の点線に示すように、制御上の全閉位置で吸入空気の漏れ流量が比較的大きくなるという問題がある。   As shown in the graph of the air flow rate with respect to the control step in FIG. 5, when the valve body 92 moves in the opening direction (when the control step increases), the increase amount of the air flow rate increases as the inclination angle θ of the tapered surface 92e increases. growing. In general, the flow rate control device 90 is controlled so that the valve element 92 does not come into contact with the valve seat 95 even when the bypass passage is closed, so that the flow path is in the fully closed position for control (see control step 10). Slightly open. In this case, if the inclination angle θ of the tapered surface 92e is set to 25 °, there is a problem that the leakage flow rate of the intake air becomes relatively large at the fully closed position for control as shown by the dotted line in FIG.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、制御上の全閉位置で吸入空気の漏れ流量を極力小さくするとともに、ステッピングモータのイニシャライズ時（弁体のテーパ面をバルブシートに突き当てる時）に弁体がバルブシートに食い付かないようにすることである。   The present invention has been made to solve the above problems, and the technical problem of the present invention is to minimize the leakage flow rate of the intake air in the fully closed position for control and to initialize the stepping motor ( This is to prevent the valve body from biting into the valve seat (when the tapered surface of the valve body is abutted against the valve seat).

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、ステッピングモータの正転あるいは逆転運動を軸方向の往復運動に変換して弁体をバルブシートに対して接近あるいは離隔させ、その弁体とバルブシート間に形成された流路を流れる空気の流量を制御するとともに、前記ステッピングモータの回転角度を表す制御ステップで前記バルブシートに対する前記弁体の位置を検出する構成の流量制御装置であって、弁体は、その外周に先細のテーパ面を備えており、前記弁体の前記テーパ面が前記バルブシートに対して軸方向から突き当たる全閉位置で前記制御ステップを初期値にする構成であり、前記弁体の軸心に対するテーパ面の傾斜角度が8°以上25°未満に設定されていることを特徴とする。 The above-described problems are solved by the inventions of the claims.
According to the first aspect of the present invention, the forward or reverse motion of the stepping motor is converted into the reciprocating motion in the axial direction so that the valve body approaches or separates from the valve seat, and the flow formed between the valve body and the valve seat. A flow rate control device configured to control a flow rate of air flowing through a path and detect a position of the valve body with respect to the valve seat in a control step representing a rotation angle of the stepping motor, wherein the valve body is disposed on an outer periphery thereof. A tapered taper surface, wherein the control step is set to an initial value at a fully closed position where the taper surface of the valve body abuts against the valve seat from the axial direction. The inclination angle of the tapered surface is set to 8 ° or more and less than 25 °.

なお、請求項１における「突き当たる全閉位置」には、バルブシートに突き当たった弁体が、ステッピングモータの性格上、そのバルブシートから若干浮いた状態も含むものとする。
本発明によると、軸心に対する弁体のテーパ面の傾斜角度が25°未満に設定されているため、その傾斜角度が25°以上の場合と比較して、制御上の全閉位置における吸入空気の漏れ流量を小さくできる。
また、軸心に対する弁体のテーパ面の傾斜角度が8°以上に設定されているため、ステッピングモータの制御ステップを初期化（イニシャライズ）する際、即ち、弁体のテーパ面をバルブシートに突き当てる際に、バルブシートに対する弁体の食い付きを防止できる。 It should be noted that the “fully closed position where the valve contacts” in claim 1 includes a state in which the valve body that contacts the valve seat slightly floats from the valve seat due to the nature of the stepping motor.
According to the present invention, since the inclination angle of the tapered surface of the valve body with respect to the shaft center is set to be less than 25 °, the intake air in the fully closed position on the control is compared with the case where the inclination angle is 25 ° or more. Leakage flow rate can be reduced.
In addition, since the inclination angle of the tapered surface of the valve body with respect to the shaft center is set to 8 ° or more, when the control step of the stepping motor is initialized (initialized), that is, the tapered surface of the valve body is pushed against the valve seat. When hitting, it is possible to prevent biting of the valve body against the valve seat.

なお、請求項２に示すように、弁体の先端部を挿入可能なように、その弁体と同軸に設けられた空気通路の開口周縁部にバルブシートを形成するのが構造上好ましい。
請求項３の発明では、弁体の軸心に対するテーパ面の傾斜角度が14°以下に設定されている。これによって、制御上の全閉位置において空気の漏れ流量をさらに小さくできる。
また、請求項４に示すように、弁体とバルブシートとをガラス強化樹脂により形成するのが、成形上好ましい。
また、請求項５に示すように、弁体及び／又はバルブシートを構成するガラス強化樹脂に摩擦低減材を含有させることで、バルブシートに対する弁体の食い付きがさらに発生し難くなる。 In addition, as shown in Claim 2, it is structurally preferable to form a valve seat in the opening peripheral part of the air path provided coaxially with the valve body so that the front-end | tip part of a valve body can be inserted.
In the invention of claim 3, the inclination angle of the tapered surface with respect to the axial center of the valve body is set to 14 ° or less. Thus, the air leakage flow rate can be further reduced in the fully closed position for control.
In addition, as shown in claim 4, it is preferable in terms of molding that the valve body and the valve seat are formed of a glass reinforced resin.
In addition, as shown in claim 5, by adding a friction reducing material to the glass reinforced resin constituting the valve body and / or the valve seat, the biting of the valve body against the valve seat is less likely to occur.

本発明によれば、制御上の全閉位置で吸入空気の漏れ流量を小さくできるとともに、ステッピングモータの制御ステップを初期化する際、実際の全閉位置でバルブシートに対する弁体の食い付きを防止できる。   According to the present invention, the leakage flow rate of the intake air can be reduced at the control fully closed position, and when the control step of the stepping motor is initialized, the valve body is prevented from biting against the valve seat at the actual fully closed position. it can.

（実施形態１）
以下、図１から図５に基づいて本発明の実施形態１に係る流量制御装置の説明を行う。本実施形態に係る流量制御装置は、エンジンのスロットルバルブをバイパスする吸気通路（バイパス通路）に設置されており、アイドリング時にそのバイパス通路を流れる吸入空気の流量を制御する装置である。ここで、図１は本実施形態に係る流量制御装置の側面図、図２は図１のII部拡大図である。また、図３は全閉状態を表す側面図、図４はステッピングモータのイニシャライズの手順を表すフローチャートである。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the flow control device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The flow control device according to the present embodiment is a device that is installed in an intake passage (bypass passage) that bypasses the throttle valve of the engine, and controls the flow rate of intake air that flows through the bypass passage during idling. Here, FIG. 1 is a side view of the flow control device according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of the II part of FIG. FIG. 3 is a side view showing the fully closed state, and FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for initializing the stepping motor.

流量制御装置１０は、エンジンのＥＣＵ（電子制御装置）からの信号を受けてアイドリング時にバイパス通路を流れる吸入空気の流量を制御する装置である。流量制御装置１０は、図１に示すように、本体ケース２０と、その本体ケース２０内に収納されたステッピングモータ（図示省略）と、同じく本体ケース２０内で前記ステッピングモータの回転運動を軸方向の運動に変換する運動変換機構（図示省略）と、前記運動変換機構によって軸方向に移動させられる弁体２２とから構成されている。   The flow control device 10 is a device that receives a signal from an ECU (electronic control device) of the engine and controls the flow rate of intake air flowing through the bypass passage during idling. As shown in FIG. 1, the flow control device 10 includes a main body case 20, a stepping motor (not shown) housed in the main body case 20, and the rotational movement of the stepping motor in the main body case 20 in the axial direction. A motion conversion mechanism (not shown) that converts the motion into the above motion, and a valve body 22 that is moved in the axial direction by the motion conversion mechanism.

流量制御装置１０の本体ケース２０は、前記ステッピングモータを収納する筒状のモータ収納部２４を備えている。モータ収納部２４の先端（図１で下端）には、例えば、スロットルボディ１２に連結されるフランジ部２５がモータ収納部２４と同軸に形成されている。さらに、フランジ部２５の先端面（モータ収納部２４と反対側の面）の中央には、軸方向に突出する突出部２７がフランジ部２５と同軸に形成されている。本体ケース２０の突出部２７は、後記するスロットルボディ１２の円柱形凹部１３に収納可能に構成されている。突出部２７は、大径に形成された基端部２７ｒと若干小径に形成された先端部２７ｓとから構成されている。そして、突出部２７の基端部２７ｒと先端部２７ｓとの段差部分にスロットルボディ１２の円柱形凹部１３の開口縁をシールするＯリング２８が装着されている。
また、本体ケース２０におけるモータ収納部２４の基端部にはステッピングモータ用のコネクタ２６が一体成形されている。即ち、前記ステッピングモータはコネクタ２６を介してエンジンのＥＣＵと電気的に接続されている。 A main body case 20 of the flow control device 10 includes a cylindrical motor storage portion 24 that stores the stepping motor. For example, a flange portion 25 connected to the throttle body 12 is formed coaxially with the motor storage portion 24 at the front end (lower end in FIG. 1) of the motor storage portion 24. Further, a projecting portion 27 projecting in the axial direction is formed coaxially with the flange portion 25 at the center of the front end surface of the flange portion 25 (the surface opposite to the motor housing portion 24). The protrusion 27 of the main body case 20 is configured to be housed in a cylindrical recess 13 of the throttle body 12 described later. The projecting portion 27 is composed of a base end portion 27r formed with a large diameter and a tip end portion 27s formed with a slightly small diameter. An O-ring 28 that seals the opening edge of the cylindrical recess 13 of the throttle body 12 is attached to a step portion between the base end portion 27r and the tip end portion 27s of the protrusion 27.
A connector 26 for a stepping motor is integrally formed at the base end portion of the motor housing portion 24 in the main body case 20. That is, the stepping motor is electrically connected to the engine ECU via the connector 26.

弁体２２は、本体ケース２０及び前記ステッピングモータと同軸に保持されており、図１において上から順番に筒状部２２１、鍔部２２２及び弁本体部２２３が形成されている。弁体２２の筒状部２２１は、本体ケース２０内の運動変換機構（図示省略）に連結されており、弁体２２が軸方向に往復運動する際に本体ケース２０内に収納可能に構成されている。また、弁体２２の筒状部２２１の周囲であって、本体ケース２０の突出部２７の先端面とその弁体２２の鍔部２２２との間には、コイルバネ２２４が装着されている。コイルバネ２２４は、弁体２２を本体ケース２０の突出部２７から離隔させる方向に付勢されている。   The valve body 22 is held coaxially with the main body case 20 and the stepping motor. In FIG. 1, a cylindrical portion 221, a flange portion 222, and a valve main body portion 223 are formed in order from the top. The cylindrical portion 221 of the valve body 22 is connected to a motion conversion mechanism (not shown) in the main body case 20 and is configured to be housed in the main body case 20 when the valve body 22 reciprocates in the axial direction. ing. A coil spring 224 is mounted around the cylindrical portion 221 of the valve body 22 and between the distal end surface of the projecting portion 27 of the main body case 20 and the flange portion 222 of the valve body 22. The coil spring 224 is biased in a direction in which the valve body 22 is separated from the protruding portion 27 of the main body case 20.

弁体２２の弁本体部２２３は、図２に示すように、先細の円錐台形に形成されており、その外周面がテーパ面２２３ｒとなっている。そして、弁体２２の軸心Ｃに対するテーパ面２２３ｒの傾斜角度θが8°〜14°の間に設定されている。
弁体２２の材料には、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）にガラス繊維を30重量％〜60重量％程度混合したものを使用するのが好ましい。また、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）にカーボン繊維を20重量％〜40重量％、摩擦低減材としてポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））を20重量％以下混合したものを使用しても良い。さらに、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）にガラス繊維を20重量％〜40重量％、摩擦低減材としてポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））を20重量％以下混合したものを使用しても良い。また、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）にガラス繊維を20重量％〜45重量％程度混合したものを使用しても良い。 As shown in FIG. 2, the valve body portion 223 of the valve body 22 is formed in a tapered truncated cone shape, and an outer peripheral surface thereof is a tapered surface 223r. And the inclination | tilt angle (theta) of the taper surface 223r with respect to the axial center C of the valve body 22 is set between 8 degrees-14 degrees.
As the material for the valve body 22, it is preferable to use a material obtained by mixing about 30 wt% to 60 wt% of glass fiber with polyphenylene sulfide resin (PPS). Further, a mixture of 20% by weight to 40% by weight of carbon fiber and 20% by weight or less of polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) as a friction reducing material may be used in polyphenylene sulfide resin (PPS). Further, a mixture of 20% by weight to 40% by weight of glass fiber and 20% by weight or less of polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) as a friction reducing material may be used in polyphenylene sulfide resin (PPS). Further, a mixture of polybutylene terephthalate resin (PBT) and glass fibers in an amount of about 20 wt% to 45 wt% may be used.

流量制御装置１０が装着されるスロットルボディ１２は、前述のように、本体ケース２０の突出部２７が収納される円柱形凹部１３（図１参照）を備えており、その円柱形凹部１３にバイパス通路１４が連通している。バイパス通路１４は、円柱形凹部１３に対してほぼ直角に接続される第一通路１４ｕと、その円柱形凹部１３に対して同軸に接続される第二通路１４ｄとから構成されている。第二通路１４ｄは円柱形に形成されて、弁体２２と同軸に位置決めされている。そして、弁体２２の弁本体部２２３の先端部を挿入可能な内径寸法に設定されている。したがって、弁体２２の弁本体部２２３が第二通路１４ｄに挿入され、その弁本体部２２３のテーパ面２２３ｒが第二通路１４ｄの開口縁に突き当てられた状態で、バイパス通路１４が閉鎖される（図３参照）。即ち、第二通路１４ｄの開口縁がバルブシート１６となる。バルブシート１６は、図２に示すように、断面円弧形（半径約0.3mm〜1.5mm）に面取りされている。なお、第二通路１４ｄが本発明における空気通路に相当する。   As described above, the throttle body 12 to which the flow rate control device 10 is attached includes the cylindrical recess 13 (see FIG. 1) in which the protruding portion 27 of the main body case 20 is accommodated, and bypasses the cylindrical recess 13. The passage 14 communicates. The bypass passage 14 includes a first passage 14 u that is connected to the cylindrical recess 13 at a substantially right angle, and a second passage 14 d that is coaxially connected to the cylindrical recess 13. The second passage 14d is formed in a cylindrical shape and is positioned coaxially with the valve body 22. And it sets to the internal diameter dimension which can insert the front-end | tip part of the valve main-body part 223 of the valve body 22. FIG. Therefore, the bypass passage 14 is closed in a state in which the valve body portion 223 of the valve body 22 is inserted into the second passage 14d and the tapered surface 223r of the valve body portion 223 is abutted against the opening edge of the second passage 14d. (See FIG. 3). That is, the opening edge of the second passage 14 d becomes the valve seat 16. As shown in FIG. 2, the valve seat 16 is chamfered to have a circular arc cross section (radius of about 0.3 mm to 1.5 mm). The second passage 14d corresponds to the air passage in the present invention.

スロットルボディ１２の材料（特に、バルブシート１６の部分の材料）には、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）にガラス繊維及びガラスビーズを30重量％〜70重量％程度混合したものを使用するのが好ましい。また、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）にガラス繊維を20〜45重量％程度混合したものを使用しても良い。さらに、ポリアミド樹脂（ナイロン）（ＰＡ６、ＰＡ６６）にガラス繊維を20〜45重量％程度混合したものを使用しても良い。また、上記した材料に摩擦低減材としてポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））を20重量％以下混合したものを使用しても良い。   As the material of the throttle body 12 (particularly, the material of the valve seat 16), it is preferable to use a material obtained by mixing about 30 wt% to 70 wt% of glass fiber and glass beads with polyphenylene sulfide resin (PPS). Further, a polybutylene terephthalate resin (PBT) mixed with about 20 to 45% by weight of glass fiber may be used. Further, a polyamide resin (nylon) (PA6, PA66) mixed with about 20 to 45% by weight of glass fiber may be used. Further, a material obtained by mixing 20% by weight or less of polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) as the friction reducing material with the above material may be used.

次に、図４、図５に基づいて、本実施形態に係る流量制御装置１０の動作およびステッピングモータの制御ステップを初期化（ステッピングモータのイニシャライズ）する手順を説明する。
先ず、イニシャライズ後の流量制御装置１０の動作を説明する。
前記イニシャライズが行われると、弁体２２における弁本体部２２３のテーパ面２２３ｒがバルブシート１６に軸方向から突き当たった状態、即ち、全閉状態で、エンジンのＥＣＵにおいてステッピングモータの制御ステップが零となる。この状態からＥＣＵが制御ステップを増加させると、前記ステッピングモータは制御ステップの増加分だけ開方向に回転する。これによって、弁体２２は本体ケース２０に引き込まれる方向（図１、図２において上昇方向）に移動し、バイパス通路１４の流路が徐々に開かれる（図５参照）。なお、図５の実線のグラフは弁体２２の軸心Ｃに対するテーパ面２２３ｒの傾斜角度θを8°に設定した場合の制御ステップと空気流量との関係を表している。
ＥＣＵが制御ステップを200まで増加させ、ステッピングモータがその制御ステップの増加分だけ開方向に回転した段階で、弁体２２は全開位置に保持される。 Next, based on FIG. 4 and FIG. 5, an operation of the flow control device 10 according to the present embodiment and a procedure for initializing the stepping motor control steps (initializing the stepping motor) will be described.
First, the operation of the flow control device 10 after initialization will be described.
When the initialization is performed, the stepped motor control step is zero in the engine ECU when the tapered surface 223r of the valve body 223 of the valve body 22 abuts against the valve seat 16 from the axial direction, that is, in the fully closed state. Become. When the ECU increases the control step from this state, the stepping motor rotates in the opening direction by the increment of the control step. As a result, the valve body 22 moves in the direction of being pulled into the main body case 20 (the upward direction in FIGS. 1 and 2), and the flow path of the bypass passage 14 is gradually opened (see FIG. 5). 5 represents the relationship between the control step and the air flow rate when the inclination angle θ of the tapered surface 223r with respect to the axis C of the valve element 22 is set to 8 °.
When the ECU increases the control step to 200 and the stepping motor rotates in the opening direction by the increment of the control step, the valve body 22 is held in the fully open position.

また、ＥＣＵが制御ステップを減少させると、前記ステッピングモータは制御ステップの減少分だけ閉方向に回転し、弁体２２は本体ケース２０から突出する方向（下降方向）に移動する。
ここで、エンジンのアイドリング時以外はスロットルバルブ（図示省略）によって吸入空気の流量制御が行われるため、流量制御装置１０はＥＣＵからの信号に基づいてバイパス通路１４を閉鎖する。このとき、ＥＣＵは弁体２２がバルブシート１６に当接しないように、制御ステップを最小値（一般的に10）に保持する。即ち、制御ステップ10の位置が制御上の全閉位置であり、流路は若干開かれている。しかし、弁体２２の弁本体部２２３のテーパ面２２３ｒは、軸心Ｃに対する傾斜角度θが8°〜14°の間に設定されているため、図５に示すように、制御上の全閉位置における吸入空気の漏れ流量が従来（ 傾斜角度θ＝25°）よりも大幅に減少する。 When the ECU decreases the control step, the stepping motor rotates in the closing direction by the decrease of the control step, and the valve body 22 moves in a direction protruding from the main body case 20 (downward direction).
Here, since the flow rate of the intake air is controlled by a throttle valve (not shown) except when the engine is idling, the flow rate control device 10 closes the bypass passage 14 based on a signal from the ECU. At this time, the ECU maintains the control step at a minimum value (generally 10) so that the valve body 22 does not contact the valve seat 16. That is, the position of the control step 10 is a fully closed position for control, and the flow path is slightly opened. However, since the taper surface 223r of the valve body portion 223 of the valve body 22 is set to have an inclination angle θ with respect to the axis C between 8 ° and 14 °, as shown in FIG. The leakage flow rate of the intake air at the position is greatly reduced compared to the conventional (inclination angle θ = 25 °).

次に、図４等に基づいて、流量制御装置１０おけるステッピングモータのイニシャライズの手順を説明する。
先ず、ＥＳＵで弁体２２を実際の全閉位置まで移動させるのに必要な制御ステップが設定される（ステップＳ１０１）。次に、ステッピングモータが設定された制御ステップに基づいて閉方向に回転し、その回転を終了した段階で（ステップＳ１０２ ＹＥＳ）、前記制御ステップがクリア（零）される（ステップＳ１０３）。即ち、弁体２２のテーパ面２２３ｒがバルブシート１６に突き当たった段階で、前記制御ステップがクリア（零）され、イニシャライズが終了する。なお、「弁体２２のテーパ面２２３ｒがバルブシート１６に突き当たった段階」には、バルブシート１６に突き当たった弁体２２のテーパ面２２３ｒがステッピングモータの性格上、そのバルブシート１６から若干浮いた状態も含むものとする。
ここで、前記ステッピングモータのイニシャライズはエンジンを止める際に行っても良いし、エンジンを始動させる際に行っても良い。 Next, a procedure for initializing the stepping motor in the flow control device 10 will be described with reference to FIG.
First, a control step necessary to move the valve element 22 to the actual fully closed position by the ESU is set (step S101). Next, the stepping motor rotates in the closing direction based on the set control step, and when the rotation is completed (YES in step S102), the control step is cleared (zero) (step S103). That is, at the stage where the tapered surface 223r of the valve body 22 hits the valve seat 16, the control step is cleared (zero), and the initialization is completed. Note that, at the “stage where the tapered surface 223r of the valve body 22 abuts against the valve seat 16”, the tapered surface 223r of the valve body 22 that abuts against the valve seat 16 slightly floats from the valve seat 16 due to the nature of the stepping motor. It also includes the state.
Here, the stepping motor may be initialized when the engine is stopped, or may be performed when the engine is started.

一般的に、弁体２２を開く方向に移動させる際のステッピングモータの推力（引き上げ推力）は、20Ｎ〜100Ｎ程度であり、弁体２２を閉じる方向に移動させる際のステッピングモータの推力（閉じ推力（コイルバネ２２４のバネ力を含む））の0.5倍〜1.5倍に設定されている。したがって、引き上げ推力が約100Ｎの場合、閉じ推力は、100Ｎ÷1.5倍〜100Ｎ÷0.5倍、即ち、約70Ｎ〜200Ｎ程度に設定される。
イニシャライズ時には、弁体２２のテーパ面２２３ｒはステッピングモータの閉じ推力に等しい力でバルブシート１６（第二通路１４ｄ）に突き当てられる。例えば、引き上げ推力が約100Ｎの場合、前述のように閉じ推力は最大で200Ｎ程度になり、この力で弁体２２のテーパ面２２３ｒはバルブシート１６に突き当てられる。しかし、テーパ面２２３ｒの軸心Ｃに対する傾斜角度θは8°以上に設定されているため、イニシャライズ時に弁体２２がバルブシート１６（第二通路１４ｄ）に食い付くことはない。即ち、ステッピングモータの引き上げ推力（100Ｎ）で弁体２２をバルブシート１６から引き上げることが可能となる。ここで、前述のように、弁体２２及びスロットルボディ１２を構成する樹脂に摩擦低減材としてポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））を混合することで、バルブシート１６に対し弁体２２がさらに食い付き難くなる。
なお、イニシャライズ時に、弁体２２の食い付きが発生しない傾斜角度（θ＝8°）は実験により求められた値である。 In general, the thrust of the stepping motor (lifting thrust) when moving the valve body 22 in the opening direction is about 20N to 100N, and the thrust of the stepping motor (closing thrust when moving the valve body 22 in the closing direction). 0.5 to 1.5 times (including the spring force of the coil spring 224)). Therefore, when the lifting thrust is about 100N, the closing thrust is set to 100N ÷ 1.5 times to 100N ÷ 0.5 times, that is, about 70N to 200N.
At the time of initialization, the tapered surface 223r of the valve body 22 is abutted against the valve seat 16 (second passage 14d) with a force equal to the closing thrust of the stepping motor. For example, when the lifting thrust is about 100 N, the closing thrust is about 200 N at the maximum as described above, and the tapered surface 223 r of the valve body 22 is abutted against the valve seat 16 by this force. However, since the inclination angle θ with respect to the axis C of the tapered surface 223r is set to 8 ° or more, the valve body 22 does not bite into the valve seat 16 (second passage 14d) at the time of initialization. In other words, the valve element 22 can be lifted from the valve seat 16 with the lifting thrust (100 N) of the stepping motor. Here, as described above, by mixing polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) as a friction reducing material into the resin constituting the valve body 22 and the throttle body 12, the valve body 22 is made to the valve seat 16. Furthermore, it becomes difficult to bite.
Note that the inclination angle (θ = 8 °) at which the valve element 22 does not bite at the time of initialization is a value obtained by experiments.

本実施形態では、上記したように樹脂でスロットルボディ１２及びバルブシート１６を形成する例を示したが、アルミ合金でスロットルボディ１２及びバルブシート１６を形成することも可能である。
また、本実施形態では、流量制御装置１０をスロットルボディ１２に設置する例を示したが、流量制御装置１０をインテークマニホールドあるいは吸気バイパス通路等に設置することも可能である。
また、本実施形態では、エンジンのスロットルバルブをバイパスする吸気通路（バイパス通路）に設置される流量制御装置について説明したが、バイパス通路以外の空気通路に本発明を適用することも可能である。 In the present embodiment, an example in which the throttle body 12 and the valve seat 16 are formed of resin as described above is shown, but the throttle body 12 and the valve seat 16 can also be formed of aluminum alloy.
In the present embodiment, the flow control device 10 is installed in the throttle body 12, but the flow control device 10 can be installed in the intake manifold or the intake bypass passage.
In the present embodiment, the flow rate control device installed in the intake passage (bypass passage) that bypasses the throttle valve of the engine has been described. However, the present invention can also be applied to air passages other than the bypass passage.

本発明の実施形態１に係る流量制御装置の側面図である。It is a side view of the flow control device concerning Embodiment 1 of the present invention. 図１のII部拡大図である。It is the II section enlarged view of FIG. 流量制御装置の全閉状態を表す側面図である。It is a side view showing the fully closed state of a flow control device. ステッピングモータのイニシャライズの手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of initialization of a stepping motor. 制御ステップと空気流量との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between a control step and an air flow rate. 従来の流量制御装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the conventional flow control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１２ スロットルボディ
１４ バイパス通路
１４ｄ 第二通路（空気通路）
１６ バルブシート
２２ 弁体
２２３ｒ テーパ面
12 Throttle body 14 Bypass passage 14d Second passage (air passage)
16 Valve seat 22 Valve body 223r Tapered surface

Claims (5)

ステッピングモータの正転あるいは逆転運動を軸方向の往復運動に変換して弁体をバルブシートに対して接近あるいは離隔させ、その弁体とバルブシート間に形成された流路を流れる空気の流量を制御するとともに、前記ステッピングモータの回転角度を表す制御ステップで前記バルブシートに対する前記弁体の位置を検出する構成の流量制御装置であって、
弁体は、その外周に先細のテーパ面を備えており、
前記弁体の前記テーパ面が前記バルブシートに対して軸方向から突き当たる全閉位置で前記制御ステップを初期値にする構成であり、
前記弁体の軸心に対するテーパ面の傾斜角度が8°以上25°未満に設定されていることを特徴とする流量制御装置。 The forward or reverse motion of the stepping motor is converted into an axial reciprocating motion so that the valve body approaches or separates from the valve seat, and the flow rate of air flowing through the flow path formed between the valve body and the valve seat is changed. And a flow rate control device configured to detect the position of the valve body with respect to the valve seat in a control step representing a rotation angle of the stepping motor,
The valve body has a tapered surface tapered on its outer periphery,
The control step has an initial value at the fully closed position where the tapered surface of the valve body abuts against the valve seat from the axial direction,
A flow rate control device, wherein an inclination angle of a taper surface with respect to an axis of the valve body is set to 8 ° or more and less than 25 °. 請求項１に記載された流量制御装置であって、
バルブシートは、弁体の先端部を挿入可能なように、その弁体と同軸に設けられた空気通路の開口周縁部に形成されていることを特徴とする流量制御装置。 A flow control device according to claim 1,
The flow rate control device, wherein the valve seat is formed at an opening peripheral portion of an air passage provided coaxially with the valve body so that a tip portion of the valve body can be inserted. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の流量制御装置であって、
弁体の軸心に対するテーパ面の傾斜角度が14°以下に設定されていることを特徴とする流量制御装置。 A flow control device according to claim 1 or 2,
A flow rate control device, wherein an inclination angle of a tapered surface with respect to an axis of a valve body is set to 14 ° or less. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の流量制御装置であって、
弁体とバルブシートとはガラス強化樹脂により形成されていることを特徴とする流量制御装置。 The flow rate control device according to any one of claims 1 to 3,
A valve body and a valve seat are formed of glass reinforced resin, and a flow control device characterized by things. 請求項４に記載の流量制御装置であって、
弁体及び／又はバルブシートを構成するガラス強化樹脂には、摩擦低減材が含有されていることを特徴とする流量制御装置。
The flow control device according to claim 4,
A flow rate control device, wherein the glass-reinforced resin constituting the valve body and / or the valve seat contains a friction reducing material.
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