JP6299566B2 - バルブ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路を開閉するためのバルブ装置に関する。
従来より、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路を形成するボディと、ボディ内に回動自在に支持されるとともにアクチュエータにより駆動されるバルブとを備えるバルブ装置が知られている。このようなバルブ装置には、燃焼室への吸入空気量を可変するスロットルバルブ装置や、排気通路から吸気通路へ再循環させる排気ガス量を可変するＥＧＲバルブ装置等がある。
そして、バルブ装置として、バルブに開側付勢力を及ぼすスプリング（以下、開スプリングと呼ぶ）と、バルブに閉側付勢力を及ぼすスプリング（以下、閉スプリングと呼ぶ）とを備えたＷスプリング構造のバルブ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
このバルブ装置では、所定の中間位置（全閉位置と全開位置との間に設定された所定のバルブ位置）よりも閉側では開スプリングの付勢力がバルブ軸に加わっており、中間位置よりも開側では閉スプリングの付勢力がバルブ軸に加わっている。そして、アクチュエータの駆動力がない状態では、バルブはスプリングの付勢力によって中間位置に留まる構造となっている（構造の詳細は、例えば特許文献１を参照）。
すなわち、図１０に示すように、閉スプリングの付勢力が負荷されている領域でアクチュエータの駆動力が解除された場合には、バルブが閉スプリングの付勢力によって生じるトルクのみによって中間位置に帰還する（図１０の全開位置から中間位置に向かう二点鎖線を参照）。また、開スプリングの付勢力が負荷されている領域でアクチュエータの駆動力が解除された場合には、バルブが開スプリングの付勢力によって生じるトルクのみによって中間位置に帰還する（図１０の全閉位置から中間位置に向かう二点鎖線を参照）。
なお、図１０ではバルブ軸周りの負荷トルクがゼロとなる位置よりも開側への回転トルクをプラス側（縦軸上方）、閉側への回転トルクをマイナス側（縦軸下方）として表記している。本明細書においては、プラス側マイナス側関係なく、絶対値の大きさを各方向へのトルクの大きさとして説明している。
アクチュエータの駆動力が解除によってバルブが中間位置へ帰還する場合には、スプリングの付勢力で中間位置へ戻ろうとするのを妨げる方向に抵抗力（摩擦力やモータディテントトルク）がバルブ軸に負荷される。したがって、スプリングの付勢力から抵抗力を減じたトルクで中間位置に戻ることになる。
このため、開スプリング及び閉スプリングのセット荷重は、それぞれ、抵抗力があった場合でも、自身の付勢力だけで中間位置に帰還できるようなセット荷重に設定されている。つまり、開側からも閉側からもアクチュエータの駆動力なしで自力で帰還できる位置（自力帰還位置）は、中間位置である。
このような構造のバルブ装置では、バルブを中間位置から開側に動かすためには、閉スプリングの付勢力及びバルブの回転を妨げる抵抗力（摩擦力等）を上回るトルクをアクチュエータによって負荷する必要がある（図１０の中間位置から全開に向かう太い実線を参照）。
また、バルブを中間位置から閉側に動かすためには、開スプリングの付勢力及び抵抗力を上回るトルクをアクチュエータによって負荷する必要がある（図１０の中間位置から全閉に向かう太い実線を参照）。
また、バルブを中間位置から閉側に動かすためには、開スプリングの付勢力及び抵抗力を上回るトルクをアクチュエータによって負荷する必要がある（図１０の中間位置から全閉に向かう太い実線を参照）。
そして、必要なトルクが大きければ大きいほどアクチュエータに供給する電力は大きくなる。つまり、スプリングの付勢力や抵抗力が大きくなればなるほど、アクチュエータに供給する電力が大きくなる。
特にバルブを全閉位置で長時間保持しなければならないバルブ装置の場合には、開スプリングの付勢力や抵抗力が大きいと、アクチュエータが焼損する虞がある。バルブを全閉位置に維持するために必要な全閉維持必要トルクが大きくなるからである。
このため、開スプリングの付勢力を小さくして、アクチュエータ焼損を防止したいという要望がある。
特にバルブを全閉位置で長時間保持しなければならないバルブ装置の場合には、開スプリングの付勢力や抵抗力が大きいと、アクチュエータが焼損する虞がある。バルブを全閉位置に維持するために必要な全閉維持必要トルクが大きくなるからである。
このため、開スプリングの付勢力を小さくして、アクチュエータ焼損を防止したいという要望がある。
しかし、開スプリングの付勢力を小さくすると、開スプリングの付勢力だけでは所定の中間位置に帰還できず、中間位置よりも閉側で止まってしまう。
中間位置が、バルブの氷結固着を防止可能な位置として設定されたものである場合、中間位置よりも閉側までしか帰還できないと、バルブの氷結固着が生じてしまう。
なお、バルブの氷結固着とは、ＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）ＯＦＦ後に、低温環境下において流体流路内の吸気もしくは排気に含まれる水分が凝縮し、その水分がバルブとボディとの間で凍結することで、バルブが動かなくなる現象のことを言う。
なお、バルブの氷結固着とは、ＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）ＯＦＦ後に、低温環境下において流体流路内の吸気もしくは排気に含まれる水分が凝縮し、その水分がバルブとボディとの間で凍結することで、バルブが動かなくなる現象のことを言う。
このため、ＩＧスイッチＯＦＦ後に、バルブが中間位置よりも閉側で停止する状況を可能な限り回避したい。すなわち、ＩＧスイッチＯＦＦ指令があった時点でバルブが中間位置よりも閉側にある場合でも、ＩＧスイッチＯＦＦ後にはバルブが必ず中間位置に帰還するようにしたい。
従って、アクチュエータ焼損を防止したいという要望がある一方で、ＩＧスイッチＯＦＦ後のバルブ位置を可能な限り中間位置にしたいとの要望があり、この両方を実現可能な構造が求められている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、バルブ装置において、アクチュエータ焼損を防止したいという要望と、ＩＧスイッチＯＦＦ後のバルブ位置を可能な限り中間位置にしたいという要望との両方を満たすことにある。
本発明のバルブ装置は、内燃機関の燃焼室に連通する流体流路を形成するボディと、流体流路内に回転自在に収容されて前記流体流路の開度を可変するバルブと、流体流路の流路面積が最大となるバルブ位置である全開位置と、流体流路の流路面積が最小となるバルブ位置である全閉位置と、全開位置と全閉位置との間の所定のバルブ位置である中間位置と、バルブを閉側または開側に向かって回転駆動させる電動アクチュエータと、バルブを全閉位置から開側に向かって付勢するバルブ付勢手段と、電動アクチュエータの駆動を制御するＡＣＴ制御手段とを備える。
バルブ付勢手段のセット荷重は、バルブ付勢手段の付勢力だけで全閉位置から中間位置に帰還可能なセット荷重よりも小さく、ＡＣＴ制御手段は、内燃機関の運転を停止するＩＧスイッチのＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合に、ＩＧスイッチのＯＦＦ操作後に、電動アクチュエータによって、バルブを中間位置に移動させる。
これによれば、バルブ付勢手段のセット荷重を従来よりも小さくできるため、バルブを全閉位置で保持する場合に必要な電動アクチュエータへの供給電力を低減することができる。したがって、電動アクチュエータの焼損を防止できる。
しかし、その背反として、本発明では、バルブ付勢手段だけではバルブが中間位置へ帰還できない構成となっている。そこで、本発明では、ＩＧスイッチのＯＦＦ操作後に、電動アクチュエータによって、バルブを中間位置に移動させる構成とした。
しかし、その背反として、本発明では、バルブ付勢手段だけではバルブが中間位置へ帰還できない構成となっている。そこで、本発明では、ＩＧスイッチのＯＦＦ操作後に、電動アクチュエータによって、バルブを中間位置に移動させる構成とした。
このため、本発明では、アクチュエータ焼損を防止したいという要望と、ＩＧスイッチＯＦＦ後のバルブ位置を可能な限り中間位置にしたいという要望との両方を満たすことができる。
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
〔実施例〕
〔実施例の構成〕
本実施例のバルブ装置１を、図１ないし図９を用いて説明する。
本実施例のバルブ装置１は、ディーゼルエンジン用スロットルバルブ装置であり、内燃機関の燃焼室への吸入空気量を調整するためのバルブ装置である。
〔実施例の構成〕
本実施例のバルブ装置１を、図１ないし図９を用いて説明する。
本実施例のバルブ装置１は、ディーゼルエンジン用スロットルバルブ装置であり、内燃機関の燃焼室への吸入空気量を調整するためのバルブ装置である。
バルブ装置１は、運転者のアクセル操作量に応じて駆動されるバタフライ弁方式のバルブ２と、内燃機関への吸気通路３を形成するとともに、バルブ２を収容するボディ４と、バルブ２を駆動するモータ５と、モータ５の駆動を制御するＡＣＴ制御手段６とを備える。
ボディ４は金属により形成されており、吸気通路３を形成するとともにバルブ２を収容する筒部８と、モータ５の駆動力をバルブ２に伝達する歯車減速装置９を収納するためのギヤハウジング部１０を有する。
そして、ギヤハウジング部１０の開口端面には、樹脂製のハウジングカバー１１が接合され、ハウジングカバー１１とギヤハウジング部１０との間に歯車減速装置９を収容するギヤ室１２が形成されている。なお、ギヤ室１２には、バルブ２の開度（バルブ位置）を検出するポジションセンサ１３が収容されている。
バルブ２は、バルブ軸１６に固定されたバタフライ弁であり、金属材料もしくは樹脂材料によって円板状に形成されている。
バルブ軸１６は、金属材料により形成されており、筒部８の径方向を軸方向として、ボディ４に回動自在に支持されている。
バルブ軸１６は、金属材料により形成されており、筒部８の径方向を軸方向として、ボディ４に回動自在に支持されている。
モータ５は、通電されるとバルブ軸１６が正逆に回転可能な電動式のアクチュエータである。
歯車減速装置９は、モータ５の回転速度を所定のバルブ軸１６の回転速度に減速するもので、バルブ軸１６に固定されたバルブギヤ１８と、このバルブギヤ１８と噛み合って回転する中間ギヤ１９と、モータ５の出力軸に固定されたピニオンギヤ２０とを有し、バルブ２を回転駆動する。
歯車減速装置９は、モータ５の回転速度を所定のバルブ軸１６の回転速度に減速するもので、バルブ軸１６に固定されたバルブギヤ１８と、このバルブギヤ１８と噛み合って回転する中間ギヤ１９と、モータ５の出力軸に固定されたピニオンギヤ２０とを有し、バルブ２を回転駆動する。
バルブ軸１６は一端側（バルブ２から遠い側）がギヤ室１２内に突出しており、バルブ軸１６の一端にバルブギヤ１８が固定されている。
すなわち、バルブギヤ１８がモータ５から駆動力を受けて回転することにより、バルブギヤ１８、バルブ軸１６及びバルブ２が一体となって回転する。
すなわち、バルブギヤ１８がモータ５から駆動力を受けて回転することにより、バルブギヤ１８、バルブ軸１６及びバルブ２が一体となって回転する。
ボディ４には、バルブギヤ１８に当接して開側へのバルブ軸１６の移動限界位置を規制する全開ストッパ（図示せず）と、バルブギヤ１８に当接して閉側へのバルブ軸１６の移動限界位置を規制する全閉ストッパ２２（図６参照）が設けられており、各ストッパによって、バルブ２の可動範囲が設定されている。
モータ５はＡＣＴ制御手段６によって通電制御される。
本実施例では、エンジン制御装置（エンジン制御ユニット（ＥＣＵ））が、ＡＣＴ制御手段６として機能する。
ＡＣＴ制御手段６は、ＩＧスイッチ２４、ポジションセンサ１３等からの入力を受けて、モータ５の通電制御を行う。
本実施例では、エンジン制御装置（エンジン制御ユニット（ＥＣＵ））が、ＡＣＴ制御手段６として機能する。
ＡＣＴ制御手段６は、ＩＧスイッチ２４、ポジションセンサ１３等からの入力を受けて、モータ５の通電制御を行う。
また、バルブ装置１は、閉スプリング２７、開スプリング２８、各スプリングのスプリング座３０、３１、３２、オープナ３３を備える。
閉スプリング２７は、バルブ２に閉側の付勢力を与える。すなわち、全開位置から閉側に動かす方向にバルブ２を付勢する。
開スプリング２８は、バルブ２に開側の付勢力を与える。すなわち、全閉位置から開側に動かす方向にバルブ２を付勢する。
開スプリング２８は、バルブ２に開側の付勢力を与える。すなわち、全閉位置から開側に動かす方向にバルブ２を付勢する。
なお、全開位置とは、バルブ２の可動範囲の中で、流量面積が最大となるバルブ位置であり、全閉位置とは、バルブ２の可動範囲の中で、流量面積が最小となるバルブ位置である。
また、このバルブ装置１では、全閉位置と全開位置との間の所定のバルブ位置を中間位置として設定している（図３参照）。
また、このバルブ装置１では、全閉位置と全開位置との間の所定のバルブ位置を中間位置として設定している（図３参照）。
本実施例では、この中間位置が、低温環境下において吸気に含まれる水分が凝縮することにより生じるバルブとボディとの間の氷結固着を回避可能なバルブ位置として設定された位置となっている。
閉スプリング２７と開スプリング２８とは、それぞれ、捩りばねである。
閉スプリング２７と開スプリング２８は、バルブ軸１６の外周に同軸的に配されている。
バルブ軸１６の軸方向の一端側（バルブ２から遠い側）から順に開スプリング２８、閉スプリング２７が配されている。
閉スプリング２７と開スプリング２８は、バルブ軸１６の外周に同軸的に配されている。
バルブ軸１６の軸方向の一端側（バルブ２から遠い側）から順に開スプリング２８、閉スプリング２７が配されている。
さらに具体的には、閉スプリング２７と開スプリング２８は、バルブ軸１６の外周に設けられた第１ガイド部３７及び第２ガイド部３８の外周に配されている。
第１ガイド部３７は、ギヤ室１２内に形成され、バルブ軸１６を軸受けする軸受３９を内部に配するようにボディ４に設けられた筒部である。
第２ガイド部３８は、バルブギヤ１８に設けられた筒部である。この筒部は、バルブギヤ１８のギヤ歯が形成されるギヤ部４０の軸方向他端側に向かって突出しており、バルブ軸１６を囲っている。
第１ガイド部３７は、ギヤ室１２内に形成され、バルブ軸１６を軸受けする軸受３９を内部に配するようにボディ４に設けられた筒部である。
第２ガイド部３８は、バルブギヤ１８に設けられた筒部である。この筒部は、バルブギヤ１８のギヤ歯が形成されるギヤ部４０の軸方向他端側に向かって突出しており、バルブ軸１６を囲っている。
閉スプリング２７の一端と開スプリング２８の他端とは結合してＵ字状の結合部４２を形成している。結合部４２は外周側に曲げられて径方向外側に突出している（図４参照）。
スプリング座３０は、バルブギヤ１８に設けられており、開スプリング２８の一端２８ａを係止する（図４参照）。
スプリング座３１は、ボディ４に設けられており、閉スプリング２７の他端２７ａを係止する（図４参照）。
スプリング座３１は、ボディ４に設けられており、閉スプリング２７の他端２７ａを係止する（図４参照）。
スプリング座３２は、ボディ４に設けられており、バルブ２が中間位置よりも閉側にある際に結合部４２を係止する。
そして、バルブ２が中間位置よりも開側にある際には、結合部４２は後述するオープナ３３により係止される。
中間位置では、結合部４２がスプリング座３２（以下、中間ストッパ３２と呼ぶ）及びオープナ３３の両方に係止された状態となる。
そして、バルブ２が中間位置よりも開側にある際には、結合部４２は後述するオープナ３３により係止される。
中間位置では、結合部４２がスプリング座３２（以下、中間ストッパ３２と呼ぶ）及びオープナ３３の両方に係止された状態となる。
オープナ３３は、バルブギヤ１８に設けられており、閉スプリング２７の付勢力に抗してバルブ２を中間位置よりも開側へ回転させるものである。
オープナ３３は、バルブギヤ１８と一体的回転するように設けられており、中間位置よりも開側で結合部４２に係止して、バルブギヤ１８の回転に伴って、結合部４２を閉スプリング２７の付勢力に抗して押圧し、バルブ２を開方向に駆動する。
オープナ３３は、バルブギヤ１８と一体的回転するように設けられており、中間位置よりも開側で結合部４２に係止して、バルブギヤ１８の回転に伴って、結合部４２を閉スプリング２７の付勢力に抗して押圧し、バルブ２を開方向に駆動する。
[バルブ２の駆動]
バルブ２を中間位置から全開位置へ動かす場合には、モータ５の駆動力がバルブギヤ１８に伝達される。これにより、バルブギヤ１８とバルブ２が回動する。このとき、オープナ３３は、閉スプリング２７の付勢力に抗して結合部４２を押圧する。
この間、開スプリング２８の付勢力はバルブ２に関与しない。なぜならば、開スプリング２８の一端２８ａはバルブギヤ１８のスプリング座３０に係止され、開スプリング２８の他端（結合部４２）はオープナ３３に係止されたままであって、その間に相対回転がなく、開スプリング２８が捻られないためである。
バルブ２を中間位置から全開位置へ動かす場合には、モータ５の駆動力がバルブギヤ１８に伝達される。これにより、バルブギヤ１８とバルブ２が回動する。このとき、オープナ３３は、閉スプリング２７の付勢力に抗して結合部４２を押圧する。
この間、開スプリング２８の付勢力はバルブ２に関与しない。なぜならば、開スプリング２８の一端２８ａはバルブギヤ１８のスプリング座３０に係止され、開スプリング２８の他端（結合部４２）はオープナ３３に係止されたままであって、その間に相対回転がなく、開スプリング２８が捻られないためである。
バルブ２を中間位置から全閉位置へ動かす場合には、モータ５の駆動力がバルブギヤ１８に伝達される。これにより、バルブギヤ１８とバルブ２が回動する。このとき、結合部４２は中間ストッパ３２に係止されたまま、バルブギヤ１８が閉側に回動するため、開スプリング２８が捻られて、バルブ軸１６には開スプリング２８の付勢力が作用する。なお、オープナ３３はバルブギヤ１８と一体に閉側に回転するため、結合部４２から離れる。
この間、閉スプリング２７の付勢力はバルブ２に関与しない。なぜならば、閉スプリング２７の一端２７ａ及び他端（結合部４２）はともにボディ４に係止された状態で捻られないためである。
この間、閉スプリング２７の付勢力はバルブ２に関与しない。なぜならば、閉スプリング２７の一端２７ａ及び他端（結合部４２）はともにボディ４に係止された状態で捻られないためである。
本実施例では、ＡＣＴ制御手段６によって通電制御することで、バルブ２の回動に加えて、バルブ２を全閉位置もしくは全開位置で維持することも可能となっている。
〔本実施例の特徴〕
本実施例の特徴を図５〜図９を用いて説明する。
本実施例のバルブ装置は、以下の２つの特徴を有する。
（１）開スプリング２８のセット荷重は、開スプリング２８の付勢力だけで全閉位置から中間位置に帰還可能なセット荷重よりも小さい。
（２）ＡＣＴ制御手段６は、内燃機関の運転を停止するＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合に、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作後に、モータ５によって、バルブ２を中間位置に移動させる。
本実施例の特徴を図５〜図９を用いて説明する。
本実施例のバルブ装置は、以下の２つの特徴を有する。
（１）開スプリング２８のセット荷重は、開スプリング２８の付勢力だけで全閉位置から中間位置に帰還可能なセット荷重よりも小さい。
（２）ＡＣＴ制御手段６は、内燃機関の運転を停止するＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合に、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作後に、モータ５によって、バルブ２を中間位置に移動させる。
まず、（１）の特徴について説明する。
モータ５の駆動力の解除によってスプリング２７、２８で中間位置へ帰還する場合には、スプリング２７、２８の付勢力で中間位置へ戻ろうとするのを妨げる方向に抵抗力（摩擦力やモータディテントトルク）がバルブ軸１６に負荷される。
このため、開スプリング２８及び閉スプリング２７のセット荷重は、それぞれ、抵抗力があった場合でも、自身の付勢力によって生じるトルクだけで中間位置に帰還できるようなセット荷重に設定されているのが一般的である(図１０参照)。
モータ５の駆動力の解除によってスプリング２７、２８で中間位置へ帰還する場合には、スプリング２７、２８の付勢力で中間位置へ戻ろうとするのを妨げる方向に抵抗力（摩擦力やモータディテントトルク）がバルブ軸１６に負荷される。
このため、開スプリング２８及び閉スプリング２７のセット荷重は、それぞれ、抵抗力があった場合でも、自身の付勢力によって生じるトルクだけで中間位置に帰還できるようなセット荷重に設定されているのが一般的である(図１０参照)。
、
すなわち、モータ５の駆動力によって、オープナ３３が結合部４２を押圧して、バルブ２が中間位置よりも開側に回された状態から、モータ５の駆動力が解除されると、閉スプリング２７の付勢力によって生じるトルクによって、結合部４２が中間ストッパ３２に当接する中間位置まで帰還する。
また、結合部４２が中間ストッパ３２に係止されたまま、モータ５の駆動力によってバルブギヤ１８が中間位置よりも閉側に回された状態から、モータ５の駆動力が解除されると、開スプリング２８の付勢力によって生じるトルクによって、オープナ３３が結合部４２に当接する中間位置まで帰還する。
すなわち、モータ５の駆動力によって、オープナ３３が結合部４２を押圧して、バルブ２が中間位置よりも開側に回された状態から、モータ５の駆動力が解除されると、閉スプリング２７の付勢力によって生じるトルクによって、結合部４２が中間ストッパ３２に当接する中間位置まで帰還する。
また、結合部４２が中間ストッパ３２に係止されたまま、モータ５の駆動力によってバルブギヤ１８が中間位置よりも閉側に回された状態から、モータ５の駆動力が解除されると、開スプリング２８の付勢力によって生じるトルクによって、オープナ３３が結合部４２に当接する中間位置まで帰還する。
しかし、本実施例では、開スプリング２８の付勢力が従来よりも小さく、開スプリング２８の付勢力だけでは抵抗力に打ち勝てず、全閉位置から中間位置に帰還できない大きさとなっている。
図５に示すように、開スプリング２８の付勢力は全閉位置から中間位置に至るまでバルブ軸１６に負荷されているが、開スプリング２８の付勢力で中間位置の方向へ戻ろうとすると抵抗力が発生するため、開スプリング２８の付勢力から抵抗力を減じたトルクが、開スプリング２８によって生じるバルブ２を開側へ戻そうとするトルクとなる（図５の全閉位置から中間位置に向かう二点鎖線を参照）。本実施例では、このトルクでは中間位置に帰還できないように、開スプリング２８のセット荷重が設定されている。
このため、図５に示すように、開スプリング２８によって生じるバルブ２を開側へ戻そうとするトルクにより全閉位置から開側へ向かう際、中間位置よりも手前でバルブ軸周りの負荷トルクがゼロとなり、バルブ２が中間位置まで帰還できない。
つまり、全閉位置からモータ５の駆動力なしで自力で帰還できる位置（自力帰還位置）が、中間位置よりも閉側になる。
つまり、全閉位置からモータ５の駆動力なしで自力で帰還できる位置（自力帰還位置）が、中間位置よりも閉側になる。
なお、図５ではバルブ軸周りの負荷トルクがゼロとなる位置（自力帰還位置）よりも開側への回転トルクをプラス側（縦軸上方）、自力帰還位置よりも閉側への回転トルクをマイナス側（縦軸下方）として表記している。本明細書においては、プラス側マイナス側関係なく、絶対値の大きさを各方向へのトルクの大きさとして説明している。
以上のことを、実際のバルブ２の動きと照らして説明する。
図６〜８は、バルブ装置１のバルブ軸周りのスプリング構造を示した模式図である。
図６は、モータ５によって全閉維持必要トルク以上のトルクが負荷されて、バルブ２が全閉位置にある状態を示す。このとき、結合部４２が中間ストッパ３２に係止され、開スプリング２８の一端２８ａがバルブギヤ１８とともに回転した状態であるため、開スプリング２８は捻られ、開側への付勢力が発生している。
なお、全閉維持必要トルクとは、バルブ２を全閉位置に維持するのに必要なトルクであり、開スプリング２８の付勢力と抵抗力とによって決まる。
図６〜８は、バルブ装置１のバルブ軸周りのスプリング構造を示した模式図である。
図６は、モータ５によって全閉維持必要トルク以上のトルクが負荷されて、バルブ２が全閉位置にある状態を示す。このとき、結合部４２が中間ストッパ３２に係止され、開スプリング２８の一端２８ａがバルブギヤ１８とともに回転した状態であるため、開スプリング２８は捻られ、開側への付勢力が発生している。
なお、全閉維持必要トルクとは、バルブ２を全閉位置に維持するのに必要なトルクであり、開スプリング２８の付勢力と抵抗力とによって決まる。
図７は、図６の状態から、モータ５の駆動力が解除された場合の状態を示す。
バルブ２は図５の全閉位置から中間位置に向かう二点鎖線に沿って動く。しかし、中間位置の手前でバルブ軸周りの負荷トルクがゼロになる。つまり、中間位置よりも閉側の位置（自力帰還位置）で止まってしまう。
バルブ２は図５の全閉位置から中間位置に向かう二点鎖線に沿って動く。しかし、中間位置の手前でバルブ軸周りの負荷トルクがゼロになる。つまり、中間位置よりも閉側の位置（自力帰還位置）で止まってしまう。
次に、（２）の特徴について説明する。
（２）の特徴は、（１）の特徴によって生じる事象を補うためのものである。
すなわち、開スプリング２８の付勢力によって生じるトルクだけでは中間位置まで帰還できないため、モータ５によって中間位置まで帰還させようというものである。
（２）の特徴は、（１）の特徴によって生じる事象を補うためのものである。
すなわち、開スプリング２８の付勢力によって生じるトルクだけでは中間位置まで帰還できないため、モータ５によって中間位置まで帰還させようというものである。
具体的な制御フローを図９を用いて説明する。
まず、Ｓ１では、ＩＧスイッチのＯＦＦ操作があったか否かを判定する。
この判定がＹＥＳの場合には、Ｓ２に進み、その時点でのバルブ位置を確認するとともに、バルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合には、モータ５を制御してバルブ２を中間位置まで移動させる。
まず、Ｓ１では、ＩＧスイッチのＯＦＦ操作があったか否かを判定する。
この判定がＹＥＳの場合には、Ｓ２に進み、その時点でのバルブ位置を確認するとともに、バルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合には、モータ５を制御してバルブ２を中間位置まで移動させる。
そして、Ｓ３に進み、バルブ２が中間位置に到達したか否かをチェックし、中間位置に到達したならば、Ｓ４に進み、モータ５への電力供給を停止する。
例えば、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作があったときに、図６に示すように、バルブ２が全閉位置にあったとする。
その場合は、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作後も、モータ５への電力供給を継続し、モータ５によってバルブ２を中間位置まで駆動させる（図８参照）。
その後、モータ５への電力供給を停止する。
その場合は、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作後も、モータ５への電力供給を継続し、モータ５によってバルブ２を中間位置まで駆動させる（図８参照）。
その後、モータ５への電力供給を停止する。
なお、モータ５の電力供給停止後は、中間位置では、閉スプリング２７の付勢力と抵抗力とのバランスによって、中間位置に停止した状態となる。
〔本実施例の作用効果〕
本実施例では、開スプリング２８のセット荷重は、開スプリング２８の付勢力だけで全閉位置から中間位置に帰還可能なセット荷重よりも小さい。
バルブ２を中間位置から閉側に動かすためには、開スプリング２８の付勢力及び抵抗力を上回るトルクをモータ５によって負荷する必要がある（図５の中間位置から全閉に向かう実線を参照）。
本実施例では、開スプリング２８のセット荷重は、開スプリング２８の付勢力だけで全閉位置から中間位置に帰還可能なセット荷重よりも小さい。
バルブ２を中間位置から閉側に動かすためには、開スプリング２８の付勢力及び抵抗力を上回るトルクをモータ５によって負荷する必要がある（図５の中間位置から全閉に向かう実線を参照）。
モータ５に供給する電力は必要なトルクが大きければ大きいほど大きくなる。つまり、開スプリングの付勢力や抵抗力が大きくなればなるほど、モータ５に供給する電力が大きくなる。
特にバルブ２を全閉位置で長時間保持しなければならないバルブ装置１の場合には、開スプリング２８の付勢力や抵抗力が大きいと、モータ５が焼損する虞がある。
特にバルブ２を全閉位置で長時間保持しなければならないバルブ装置１の場合には、開スプリング２８の付勢力や抵抗力が大きいと、モータ５が焼損する虞がある。
本実施例では、開スプリング２８の付勢力を従来よりも小さくできるため、バルブ２を全閉位置に維持するのに必要なトルク（全閉維持必要トルク）が小さくなる。このため、モータ５の焼損を防止できる。
また、ＡＣＴ制御手段６は、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合に、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作後に、モータ５によってバルブ２を中間位置に移動させる。
これによれば、開スプリング２８の付勢力が小さくなっても、確実にＩＧスイッチ２４のＯＦＦ状態でのバルブ位置を中間位置にすることができる。
特に、中間位置が、バルブ２とボディ４との間の氷結固着を回避可能なバルブ位置として設定されている場合、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ状態でのバルブ位置を確実に中間位置にすることによって、氷結固着を確実に防止できる。
以上のように、本実施例によれば、開スプリング２８の付勢力を小さくしてモータ５の焼損を防止したいという要望と、ＩＧスイッチ２４ＯＦＦ後のバルブ位置を可能な限り中間位置にしたいという要望との両方を満たすことができる。
なお、万が一、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも閉側にある場合で、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作後にモータ５を駆動することが不可能な異常事態に陥ったとしても、全閉位置と中間位置との間の所定のバルブ位置である自力帰還位置にバルブ２が帰還することになるため、最低限、退避走行は可能な状態となる。
なお、本実施例では、閉スプリング２７によりバルブ２が閉側に付勢されており、閉スプリング２７の付勢力はモータ５の駆動力が解除された際に全開位置から中間位置に帰還可能な大きさに設定されている。
このため、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも開側にある場合には、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作と同時にモータ５への電力供給を停止してもよい。
このため、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が中間位置よりも開側にある場合には、ＩＧスイッチ２４のＯＦＦ操作と同時にモータ５への電力供給を停止してもよい。
〔変形例〕
本実施例では、閉スプリング２７と開スプリング２８の両方を備えていたが、開スプリング２８のみを有する構造であってもよい。
本実施例では、閉スプリング２７と開スプリング２８の両方を備えていたが、開スプリング２８のみを有する構造であってもよい。
また、バルブ装置１はスロットルバルブ装置であったが、これに限られたものではなく、例えば、排気通路から吸気通路へ再循環させる排気ガス量を可変するＥＧＲバルブ装置であってもよい。
１ バルブ装置、２ バルブ、３ 吸気通路（流体流路）、４ ボディ、５ モータ(電動アクチュエータ)、６ ＡＣＴ制御手段、２４ ＩＧスイッチ、２８ 開スプリング（バルブ付勢手段）
Claims (2)
- 内燃機関の燃焼室に連通する流体流路（３）を形成するボディ（４）と、
前記流体流路（３）内に回転自在に収容されて前記流体流路（３）の開度を可変するバルブ（２）と、
前記流体流路（３）の流路面積が最大となるバルブ位置である全開位置と、
前記流体流路（３）の流路面積が最小となるバルブ位置である全閉位置と、
前記全開位置と前記全閉位置との間の所定のバルブ位置である中間位置と、
前記バルブ（２）を閉側または開側に向かって回転駆動させる電動アクチュエータ（５）と、
前記バルブ（２）を前記全閉位置から開側に向かって付勢するバルブ付勢手段（２８）と、
前記電動アクチュエータ（５）の駆動を制御するＡＣＴ制御手段（６）と
を備え、
前記バルブ付勢手段（２８）のセット荷重は、前記バルブ付勢手段（２８）の付勢力だけで前記全閉位置から前記中間位置に帰還可能なセット荷重よりも小さく、
前記ＡＣＴ制御手段（６）は、前記内燃機関の運転を停止するＩＧスイッチ（２４）のＯＦＦ操作をした時点でのバルブ位置が前記中間位置よりも閉側にある場合に、前記ＩＧスイッチ（２４）のＯＦＦ操作後に、前記電動アクチュエータ（５）によって、前記バルブ（２）を前記中間位置に移動させることを特徴とするバルブ装置。 - 請求項１に記載のバルブ装置において、
前記流体流路（３）とは、前記燃焼室からの吸気もしくは排気が流通する流路であり、
前記中間位置とは、低温環境下において前記流体流路（３）内の吸気もしくは排気に含まれる水分が凝縮することにより生じる前記バルブ（２）と前記ボディ（４）との間の氷結固着を回避可能なバルブ位置として設定された位置であることを特徴とするバルブ装置。
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