JPH0814018A - バルブ用アクチュエータおよびこれを用いたエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 バルブの開度を無段階にかつ安定して調整す
るとともに、故障時のフェールセーフ、吸気管の構造の
簡略化等を図る。 【構成】 バルブ２１の開閉方向に沿って配置されその
一端にバルブ２１の弁体２１ａを取り付けるシャフト２
２と、これをその長手方向に往復移動させる駆動手段２
３とからなり、駆動手段２３が、モータ２６とそのロー
タ２５を軸線Ｃ方向に往復移動させる直線移動手段２７
とを具備し、シャフト２２およびロータ２５に、相互に
螺合してロータ２５の回転動作をシャフト２２の往復動
作に変換するスクリュー部２２ａ・３６ａを設け、シャ
フト２２に、その回転を抑止しかつ軸線Ｃ方向に直線移
動可能に支持するガイド手段３７を設け、直線移動手段
２７を、温度変化によって伸縮させられる温度感知材よ
りなる構成として、温度感知材の伸縮によって弁体２１
ａをフェールセーフ側に作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルブ用アクチュエー
タおよびこれを用いたエンジンに係り、特に、自動車等
のエンジンのアイドリング運転時あるいは低温始動時等
に燃焼室に供給する空気を流通させるバイパス管のバル
ブの開度調整に好適なアクチュエータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等のエンジンには、図６
および図７に示すように、燃焼室１内に空気を供給する
ための主吸気管２が設けられ、該主吸気管２には、図示
しないアクセルに連動して空気供給量を調整するための
スロットルバルブ３（主吸気量調節バルブ）が設けられ
ている。そして、アクセルが踏まれていない状態では、
このスロットルバルブ３は全閉状態となる。

【０００３】しかし、アクセルが踏まれていない状態と
しては、エンジン４が停止している場合とアイドリング
運転の場合とがあり、このアイドリング運転時には、エ
ンジン４のアイドリング回転数を維持するために適正な
空気供給量が必要とされる。このため、従来より、主吸
気管２には、スロットルバルブ３の前後を連通するバイ
パス管５が設けられ、このバイパス管５に設けたバルブ
６の開度調整によって、アイドリング運転時の適正な空
気供給量を維持するようになっている。

【０００４】すなわち、例えば、アイドリング運転時
に、冷暖房装置が作動したり、パワーステアリング用あ
るいはパワーウインドウ用のモータが作動したりする
と、エンジン４に作用する負荷が変動するため、この負
荷変動に応じた量の燃料および空気を供給してやらなけ
れば、エンジン４が停止してしまうことになる。したが
って、負荷変動に応じて、空気供給量を変化させ、これ
と同時にインジェクションバルブ７から供給空気量に見
合った燃料を噴射させることにより、安定したアイドリ
ング運転状態を維持することができるようになってい
る。

【０００５】また、寒冷地や厳冬時期等において、始動
前のエンジン４の冷却水温度が極端に低下している場合
には、始動直後のアイドリング運転における燃焼室１へ
の燃料供給を増大させる必要がある。このため、図７に
示すように、低温始動時の燃料供給量を確保すべく、前
記主吸気管２に上記バイパス管５とは別のバイパス管８
を設け、該バイパス管８に設けたバルブ９（ファースト
アイドルコントロールバルブ）を開くことによって、燃
焼室１への空気流量を確保することが行われている。

【０００６】ところで、従来、上記バイパス管５に設け
られるバルブ６には、ソレノイドよりなるバルブ用アク
チュエータ１０が設けられ、該ソレノイドに供給する電
力をＯＮ・ＯＦＦさせてバルブ６の弁体６ａを往復移動
させることにより、バイパス管５を全開・全閉としてい
た。

【０００７】しかし、上記ソレノイドによるバルブ６の
開度調整は、基本的には、上述したように二値的であ
り、供給電力のデューティを変化させることによって、
適当な開度調整を行う場合においても、バネの弾発力と
磁着力との微妙なバランス等によって開度を維持しなけ
ればならず、きめの細かい開度調整を行うことは困難で
あった。特に、バイパス管５に流入する空気の圧力が変
動するために、弁体６ａを一定の位置に安定して配置し
ておくことは困難である。そこで、近年、バイパス管５
のバルブ用アクチュエータ１０としては、上記ソレノイ
ドに代え、モータによって駆動する方式のものが提案さ
れている。

【０００８】すなわち、このバルブ用アクチュエータ１
０では、モータの回転軸に雌ネジ孔を形成し、この雌ネ
ジ孔にシャフト１０ａに形成した雄ネジを螺合状態に配
するとともに、このシャフト１０ａの回転を抑止するこ
ととしている。これによれば、モータの作動によってロ
ータが回転され、該ロータの回転に伴って雌ネジ孔が回
転されると、回転を抑止されたシャフト１０ａが雄ネジ
を雌ネジ孔に倣わせて、その軸線方向に移動させられる
ようになっている。したがって、このシャフト１０ａの
先端にバルブ６の弁体６ａを取り付けておけば、モータ
の作動によって任意位置に弁体６ａを配置し、バイパス
管５の開度調整を無段階に行うことができることにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にモータを使用したバルブ用アクチュエータ１０は、バ
イパス管５のバルブ６の開度を無段階に調整することが
できる利点があるものの、モータのコイルが断線した場
合に、バルブ６が制御不能となる不都合がある。但し、
通常のアイドリング運転状態であれば、バルブ６の開度
が維持されることにより、その不都合は、アイドリング
運転が不安定な状態となる程度に止まる。一方、吸気管
２周辺の構造の簡略化を図るために、概略機能の同様な
通常のアイドリング運転用のバルブ６と、上記ファース
トアイドルコントロールバルブ９とを同一のバルブによ
って実現することが考えられている。

【００１０】しかしながら、無段階の開度調整を実施す
るために、上記のようにモータを使用したバルブ用アク
チュエータ１０によってこれを実現する場合には、ファ
ーストアイドルコントロールバルブ９によって調整され
るべき流通面積が、通常のアイドリング運転用のバルブ
６によって調整されるべき流通面積と比較して遥かに大
きいために、上記不都合は、深刻なものとなる。

【００１１】すなわち、低温始動時にバイパス管のバル
ブを大きく開口させてエンジン４を始動し、そのアイド
リング運転状態でモータが故障した場合には、バイパス
管が大きく開口した状態に保持されるため、通常のアイ
ドリング運転状態では考えられない程度の燃料供給がな
される。このため、エンジン４の回転数は、異常に高く
なってしまう事態の発生が考えられる。このような事態
は、エンジン４の設計におけるフェールセーフの観点か
らも好ましいものではない。

【００１２】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、バルブの開度を無段階にかつ安定して調
整するとともに、故障発生時にフェールセーフ側にバル
ブの弁体を配置することができ、しかも、吸気管の構造
の簡略化を図ることができるバルブ用アクチュエータお
よびこれを用いたエンジンを提供することを目的として
いる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、バルブの開閉方向に沿って配置されその
一端にバルブの弁体を取り付けるシャフトと、該シャフ
トをその長手方向に往復移動させる駆動手段とからな
り、該駆動手段が、外部構造物に固定されるステータ
と、該ステータ内に回転可能かつ軸線方向に移動可能に
支持されるロータとを具備するモータと、前記ロータを
ステータに対して軸線方向に往復移動させる直線移動手
段とを具備し、前記シャフトおよび前記ロータに、相互
に螺合してロータの回転動作をシャフトの往復動作に変
換するスクリュー部が設けられ、前記シャフトに、その
回転を抑止しかつ軸線方向に直線移動可能に支持するガ
イド手段が設けられ、前記直線移動手段が、前記ステー
タとロータとの間に配置され、温度変化によって伸縮さ
せられる温度感知材よりなるバルブ用アクチュエータを
提案している。

【００１４】上記バルブ用アクチュエータにおいて、温
度感知材が形状記憶合金よりなり、ステータとロータと
を連結状態に固定されている構造とすれば効果的であ
る。また、ステータとロータとの間に、ロータの軸線方
向への移動に伴って容積を変化させるシリンダ室を設
け、温度感知材が、前記シリンダ室内に液密状態に封入
される流体よりなる構造としてもよい。さらに、上記バ
ルブ用アクチュエータにおいて、モータを、ステッピン
グモータとしてもよい。

【００１５】また、本発明は、上記バルブ用アクチュエ
ータが、吸気管の主吸気量調節バルブの前後を連通する
バイパス管のバルブに取り付けられているエンジンを提
案している。このエンジンにおいて、エンジンの作動と
ともに温度の上昇するエンジン内部の流体を直線移動手
段の周囲に流通させる流路を設けた構成とすれば効果的
である。

【００１６】

【作用】本発明に係るバルブ用アクチュエータによれ
ば、駆動手段の作動によりシャフトが長手方向に往復移
動され、その一端に取り付けたバルブの弁体がバルブの
開閉方向に移動させられる。この場合に、駆動手段のう
ちのモータが作動されると、外部構造物に固定されたス
テータに対してそのロータが軸線回りに回転させられ
る。ロータおよびシャフトには、相互に螺合するスクリ
ュー部が設けられているので、このスクリュー部によっ
て、ロータの回転がシャフトの往復動作に変換される。
これにより、ロータの回転角度に応じて弁体の位置を変
化させ、バルブの開度を任意に設定することが可能とな
る。

【００１７】また、駆動手段のうちの直線移動手段が作
動されると、ロータがステータに対して軸線方向に往復
移動させられ、上記モータによる弁体の移動範囲が軸線
方向にシフトされることになる。この場合に、直線移動
手段は温度感知材よりなるものであるため、温度変化に
応じて弁体の移動範囲を変化させることが可能となる。
したがって、バルブが設置される任意の設備あるいは装
置において、作動流体等の温度変化に伴わせて、バルブ
の弁体を閉方向あるいは開方向にシフトさせ、フェール
セーフ設計あるいは自動調節設計を容易に行うことが可
能となる。

【００１８】また、温度感知材を、ステータとロータと
を接続する形状記憶合金により構成すれば、温度変化に
よって温度感知材を伸縮させ、その伸縮に伴わせてステ
ータに対するロータの位置を変化させることが可能とな
る。さらに、ステータとロータとの間に、ロータの軸線
方向への移動に伴って容積を変化させるシリンダ室を設
け、温度感知材が、前記シリンダ室内に液密状態に封入
される流体よりなる構成とすれば、温度変化に伴って流
体よりなる温度感知材に体積変化が発生し、シリンダ室
の容積が変化させられることにより、ロータがステータ
に対して軸線方向に移動させられることになる。また、
モータをステッピングモータとすれば、オープンループ
制御の採用が可能となって制御系が簡略化されるととも
に、累積誤差を低減して精度の高いバルブの開度調整を
実施することが可能となる。

【００１９】本発明に係るエンジンによれば、上記構成
のバルブ用アクチュエータによりバイパス管のバルブの
開度調整が実施される。したがって、バイパス管の流通
面積が無段階にかつ安定して調整されるので、所望の流
量の空気を流通させることが可能となるとともに、空気
流によって開度が変動しないように維持されることにな
る。その結果、エンジンの負荷変動に応じて適正な流量
の空気を流通させることができるので、アイドリング運
転を安定して持続することが可能となる。

【００２０】また、モータによる弁の往復移動を通常の
アイドリング運転時において実施することとし、直線移
動手段によるロータの往復移動を低温始動時におけるア
イドリング運転時に実施することができるので、バイパ
ス管およびバルブが統一されて吸気管の構造が簡略化さ
れる。この場合に、直線移動手段が温度感知材であれ
ば、エンジンが暖まった状態の通常のアイドリング運転
時にバイパス管の開度が狭く設定されるので、モータが
故障した場合においても、アイドリング運転における回
転数の異常な増大を防止することが可能となる。

【００２１】さらに、上記エンジンにおいて、エンジン
の作動とともに温度の上昇するエンジン内部の流体、例
えば、冷却水、潤滑油、排気ガス等の流体を直線移動手
段の周囲に流通させる流路を設ける構成とすれば、エン
ジンの温度状況を確実に直線移動手段に感知させること
が可能となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係るバルブ用アクチュエータ
およびこれを用いたエンジンの一実施例について図１か
ら図５を参照して説明する。本実施例に係るバルブ用ア
クチュエータ２０は、図１に示すように、バルブ２１の
弁体２１ａを先端に取り付ける棒状のシャフト２２と、
このシャフト２２をその長手方向に移動させる駆動手段
２３とから構成されている。

【００２３】前記駆動手段２３は、ステータ２４とロー
タ２５とを具備するステッピングモータ２６と、このス
テッピングモータ２６のロータ２５を、ステータ２４に
対してその軸線方向に往復移動させる直線移動手段２７
とを具備している。前記ステッピングモータ２６のステ
ータ２４は、後述するエンジンのバイパス管のような外
部構造物に固定されるケーシング２８と、その内部に配
されるボビン２９とから構成されている。該ボビン２９
は、環状に形成されたコイル３０を内部に収納する円環
状に形成されているとともに、軸線Ｃ方向に２つ並べて
配置されている。

【００２４】各ボビン２９には、図３に示すように、そ
の内周面を形成するように周方向に配列された複数の台
形状の極歯２９ａ・２９ｂが配列状態に設けられてい
る。これら極歯２９ａ・２９ｂは、周方向に沿って交互
に異なる磁極を帯びるように設けられている。また、前
記コイル３０は、各ボビン２９毎に２つの巻線よりな
り、通電される巻線を変えることにより、極歯２９ａ・
２９ｂに現われる磁極を変化させることができるように
なっている。

【００２５】また、前記ロータ２５は、円柱状に形成さ
れた外周面に、軸線Ｃ方向に沿う短冊状の磁極３１を周
方向に複数配列するように構成されている。このロータ
２５の磁極３１は、周方向に交互に異磁極となるように
着磁されており、前記ステータ２４の極歯２９ａ・２９
ｂとの間にリング状の微小間隙を形成するように配設さ
れている。このように形成されたロータ２５は、ケーシ
ング２４に固定されるフランジ３２と、ケーシング２８
内面に設けられた円筒状の滑り軸受部３３によって軸線
Ｃ方向に移動自在に支持される摺動ハウジング３４と
に、ベアリング３５を介してそれぞれ回転自在に取り付
けられている。

【００２６】さらに、前記ロータ２５には、その中心
に、軸線Ｃ方向に沿って穿設された中心孔３６が設けら
れており、該中心孔３６内には、雌ネジ３６ａ（スクリ
ュー部）が形成されている。また、前記シャフト２２に
は、その外周面に前記ロータ２５の雌ネジ３６ａに螺合
する雄ネジ２２ａ（スクリュー部）と、長手方向に沿っ
て形成される案内溝２２ｂとが設けられている。この案
内溝２２ｂ内には、前記フランジ３２に設けられたキー
部材３２ａが挿入配置されている。そして、該キー部材
３２ａと前記案内溝２２ｂとによって、シャフト２２の
移動を案内するガイド手段３７が構成されている。

【００２７】このガイド手段３７は、キー部材３２ａを
案内溝２２ｂの溝壁に係合させることによって、ロータ
２５の回転に伴って回転されようとするシャフト２２の
回転を抑止するとともに、案内溝２２ｂに沿う軸線Ｃ方
向へのシャフト２２の移動のみを許容するようになって
いる。したがって、ステッピングモータ２６の回転力は
相互に螺合している雄ネジ２２ａと雌ネジ３６ａとによ
ってシャフト２２を軸線Ｃ方向へ移動させる推進力に変
換され、シャフト２２は、ガイド手段３７に案内されて
軸線Ｃ方向に往復移動することができるようになってい
る。

【００２８】前記直線移動手段２７は、形状記憶合金等
の材質よりなる温度感知材であり、例えば、コイルバネ
状に形成されている。この直線移動手段２７は、前記ロ
ータ２５を支持している摺動ハウジング３４とケーシン
グ２８との間に設けられる伝熱ブロック３８の凹部３８
ａ内に収納配置され、該伝熱ブロック３８および摺動ハ
ウジング３４にその両端を固定されている。したがっ
て、該直線移動手段２７が加熱されて温度が上昇した場
合には、軸線Ｃ方向に伸びる方向に変形して、ステータ
２４に対してロータ２５を軸線Ｃ方向に沿う一方向に直
線移動させ、温度が低下した場合には、その逆方向にロ
ータ２５を直線移動させることができるようになってい
る。

【００２９】また、前記伝熱ブロック３８は、アルミニ
ウム等の熱伝導率の大きな材質により形成されており、
その内部には、銅パイプ等よりなる管路３９（流路）が
埋め込まれている。該管路３９は、前記直線移動手段２
７を収納している凹部３８ａを取り囲むように配設され
ていて、後述するエンジンの冷却水を流通させるように
なっている。これにより、冷却水の温度が管路３９およ
び伝熱ブロック３８を介して即座に直線移動手段２７に
感知されるようになっている。なお、図１および図２に
おいて、符号４０はコイル３０に通電するための端子、
４１はシャフト２２の雄ネジ２２ａとロータ２５の雌ネ
ジ２２ａとの間のバックラッシュをなくすためのバネで
ある。

【００３０】このように形成されたバルブ用アクチュエ
ータ２０は、例えば、図４に示すように、エンジン４２
の吸気管４３のバイパス管４４に設けたバルブ２１の弁
体２１ａに取り付けられて使用される。すなわち、例え
ば、寒冷地や厳冬時期等において、エンジン４２が始動
される前の冷却水が冷えている状態では、伝熱ブロック
３８の管路３９内の冷却水も低温状態であり、直線移動
手段２７は、その低温状態を感知して収縮している。し
たがって、ロータ２５はシャフト２２を引っ込める方向
に移動させられた状態に配置され、シャフト２２の先端
に取り付けられている弁体２１ａは、バルブ２１を大き
く開いた位置に配置されている。

【００３１】そして、エンジン４２が始動されると、バ
ルブ２１を大きく開いたバイパス管４４を通して多量の
空気が供給され、また、この供給空気量に伴って多量の
燃料が燃焼室４５内に噴射されて、良好な燃焼状態が確
保される。したがって、低温始動時においても、安定し
たアイドリング運転状態が達成されることになる。

【００３２】また、始動時のアイドリング運転が続行さ
れて、エンジン４２の冷却水が暖まってくると、その熱
が管路３９および伝熱ブロック３８を介して直線移動手
段２７によって感知され、これに応じて直線移動手段２
７が伸張されて、ロータ２５はケーシング２８からシャ
フト２２を突出させる方向に移動させられることにな
る。したがって、弁体２１ａは、バイパス管４４のバル
ブ２１の開度を小さくするように移動させられて、供給
空気量を低減する。その結果、エンジン４２は、回転数
が低下させられ、通常のアイドリング運転状態となる。

【００３３】この場合において、図示しない冷暖房装置
やパワーステアリング等の作動によってエンジン４２へ
の負荷が変化した場合には、これに応じてステッピング
モータ２６のコイル３０に通電され、ロータ２５が適当
な角度回転される。すると、ロータ２５の雌ネジ３６ａ
に螺合する雄ネジ２２ａを有するシャフト２２がガイド
手段３７によって軸線Ｃ方向に案内されつつ直線移動さ
せられて、弁体２１ａの位置を変位させることになる。

【００３４】すなわち、ステッピングモータ２６の作動
によって、負荷変動に応じた適正な供給空気量を達成す
るようにバルブ２１の開度が調整され、アイドリング運
転状態が安定して維持されることになる。この場合に、
弁体２１ａは、ステッピングモータ２６によって移動さ
せられるので、その位置をきめ細かく変化させることが
できる。したがって、微妙な開度変化を実現し得て、良
好なアイドリング運転状態を達成することができる。

【００３５】また、上記のように、シャフト２２はステ
ッピングモータ２６の回転力を雌ネジ３６ａ、雄ネジ２
２ａにより変換して軸線Ｃ方向に直線移動されるもので
あるから、弁体２１ａを介して空気流よりシャフト２２
に付与される圧力はネジ３６ａ・２２ａによって受けら
れ、ステッピングモータ２６に逆転トルクが与えられな
いように保持されることになる。これにより、弁体２１
ａの位置が空気流によって変動しないように安定して維
持され、安定したアイドリング運転状態を維持すること
ができる。

【００３６】次に、本実施例のバルブ用アクチュエータ
２０において、コイル３０の断線等によってステッピン
グモータ２６が故障した場合について、以下に説明す
る。まず、通常のアイドリング運転状態において、ステ
ッピングモータ２６が故障した場合には、弁体２１ａが
制御不能となるために良好なアイドリング運転状態が保
てなくなる。したがって、エンジン４２に負荷変動が生
じると、アイドリング運転が停止してしまうことがあ
る。

【００３７】一方、エンジン４２の負荷が軽くなる方向
に変動した場合には、エンジン４２の回転数が若干上昇
することが考えられる。しかし、本実施例のバルブ用ア
クチュエータ２０によれば、ステッピングモータ２６が
故障した場合には、弁体２１ａは、その位置に止められ
るので、エンジン４２の回転数が異常に上昇してしまう
ような事態に至ることは回避される。

【００３８】また、低温始動時のアイドリング運転状態
において、ステッピングモータ２６が故障した場合に
も、上記と同様にステッピングモータ２６による弁体２
１ａの制御が不能となるために負荷変動に応じた良好な
アイドリング運転状態を保持することが困難になる。こ
こで、バルブ２１が大きく開かれた状態で上記故障が発
生した場合には、多量の空気が燃焼室４５内に流入する
こととなるが、エンジン４２が低温状態であるために、
その回転数が異常に高くなることはない。そして、アイ
ドリング運転が進行してエンジン４２の冷却水が暖まっ
てくると、直線移動手段３７たる温度感知材がその温度
変化を感知して伸張するので、バルブ２１の開度は縮小
され、通常のアイドリング運転状態となる。

【００３９】つまり、本実施例のバルブ用アクチュエー
タ２０によれば、低温始動時におけるアイドリング運転
中にステッピングモータ２６に故障が発生しても、エン
ジン４２の回転数が異常に高くなることを回避すること
ができる。したがって、通常のアイドリング運転に使用
されるバルブおよびファーストアイドルコントロールバ
ルブ用のアクチュエータを１つのバルブ用アクチュエー
タ２０によって実現することができるので、吸気管４３
周辺の構造を簡略化することができることになる。

【００４０】次に、本発明に係るバルブ用アクチュエー
タの第２実施例について、図５を参照して説明する。本
実施例のバルブ用アクチュエータ５０は、直線移動手段
５１において、上記第１の実施例におけるバルブ用アク
チュエータ２０と相違している。

【００４１】本実施例のバルブ用アクチュエータ２０に
おける直線移動手段５１は、伝熱ブロック３８に設けら
れた凹部３８ａに嵌合状態に配される凸部５２を摺動ハ
ウジング３４に設け、該凹部３８ａと凸部５２とによっ
て区画形成されるシリンダ室５３内に、例えば、ワック
スのような材質よりなる流体５４を封入して構成されて
いる。凹部３８ａと凸部との摺動部は、パッキン５５に
よって液密状態に閉塞されていて、シリンダ室５３内に
封入されている流体５４がシリンダ室５３の外部に漏洩
しないようになっている。

【００４２】このように構成されたバルブ用アクチュエ
ータ２０によれば、冷却水の温度が低い場合には、流体
５４が収縮していて、シリンダ室５３の容積が小さくな
っているので、ロータ２５はシャフト２２がケーシング
２８内に引っ込む方向に移動されている。そして、冷却
水が加熱されると、その熱が伝熱ブロック３８を介して
シリンダ室５３内の流体５４に伝達され、該流体５４の
体積が増大する。その結果、摺動ハウジング３４は、シ
リンダ室５３の容積が増大する方向、すなわちシャフト
２２がケーシング２８から突出する方向に押圧され、バ
ルブ２１が閉塞される方向に弁体２１ａが移動されるこ
とになる。

【００４３】また、エンジン４２が停止されて冷却水の
温度が低下すると、シリンダ室５３内の流体の体積が小
さくなるので、シリンダ室５３内外の圧力バランスによ
って摺動ハウジング３４がシャフト２２をケーシング２
８内に引っ込める方向に移動させられることになる。し
たがって、本実施例のバルブ用アクチュエータ５０によ
っても、第１実施例のバルブ用アクチュエータ２０と同
様の効果を達成することができる。

【００４４】なお、上記第１、第２実施例におけるバル
ブ用アクチュエータ２０・５０は、エンジン４２のバイ
パス管４４のバルブ２１に適用する場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、他の任意のバル
ブを駆動する場合に適用してもよい。また、直線移動手
段２７・５１として採用した形状記憶合金あるいはワッ
クスのような流体に代えて、温度変化とともに形状ある
いは体積を変化させる任意の材質のものを採用すること
ができる。

【００４５】さらに、温度の上昇とともに、シャフト２
２を突出させるバルブ用アクチュエータ２０・５０につ
いて記載したが、これに代えて、シャフト２２を引っ込
めるバルブ用アクチュエータを構成することも可能であ
る。この場合、形状記憶合金にあっては、その温度と長
さとの関係を逆に構成することにより、また、ワックス
のような流体による場合には、上記凸部５２に代えてピ
ストンを設け、ロッド側に流体５４を封入する構成とす
れば、容易に対応することができる。

【００４６】また、ロータ２５に雌ネジ２５ａを設け、
これに螺合する雄ネジ２２ａをシャフト２２に設けるこ
ととしたが、その逆の構成としてもよい。また、伝熱ブ
ロック３８等の材質に特に限定されるものはなく、ま
た、管路３９内に流通させられる流体を冷却水に代え
て、例えば、潤滑油等の温度の変化するエンジン４２内
の他の流体を採用することとしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るバル
ブ用アクチュエータは、バルブの開閉方向に沿って配置
されその一端にバルブの弁体を取り付けるシャフトと、
これをその長手方向に往復移動させる駆動手段とからな
り、駆動手段が、モータとそのロータを軸線方向に往復
移動させる直線移動手段とを具備し、シャフトおよびロ
ータに、相互に螺合してロータの回転動作をシャフトの
往復動作に変換するスクリュー部を設け、シャフトに、
その回転を抑止しかつ軸線方向に直線移動可能に支持す
るガイド手段を設け、直線移動手段を、温度変化によっ
て伸縮させられる温度感知材よりなる構成としたので、
モータによって往復移動される範囲においては、弁体を
きめ細かく移動して、バルブの開度を無段階に調整する
とともに、温度変化に応じてバルブの開度を変化させる
ので、モータの故障時においてもフェールセーフ側に弁
体を移動させることができるという効果を奏する。

【００４８】また、上記バルブ用アクチュエータにおい
て、温度感知材を形状記憶合金により構成し、これによ
ってステータとロータとを連結することとすれば、形状
記憶合金の変形によってロータを任意位置に移動させる
ことができるので、簡易な構成により、上記効果を達成
することができる。

【００４９】また、ステータとロータとの間に、ロータ
の軸線方向への移動に伴って容積を変化させるシリンダ
室を設け、流体よりなる温度感知材をシリンダ室内に液
密状態に封入することとしても、上記効果と同様の効果
を奏する。

【００５０】さらに、モータをステッピングモータによ
り構成すれば、制御系を簡略化してコスト低減を図るこ
とができる他、オープンループ制御により累積誤差を低
減してバルブの開度を精度よく調整することができると
いう効果を奏する。

【００５１】また、本発明に係るエンジンによれば、上
記バルブ用アクチュエータを、吸気管の主吸気量調節バ
ルブの前後を連通するバイパス管のバルブに取り付けて
いるので、通常のアイドリング運転に使用するバルブと
ファーストアイドルコントロールバルブとを１つのアク
チュエータによって開閉することができ、吸気管周辺の
構造の簡略化を図ることができる。しかも、通常のアイ
ドリング運転に際して上記のようなきめの細かい開度調
整を実施し得て、良好なアイドリング運転状態を持続さ
せることができるとともに、低温始動時におけるアイド
リング運転中にモータが故障しても、エンジンの回転数
が異常に高まることを回避することができる。

【００５２】さらに、上記エンジンにおいて、エンジン
の作動とともに温度の上昇するエンジン内部の流体を直
線移動手段の周囲に流通させる流路を設けることとすれ
ば、エンジンの動作状態を直線移動手段が敏感に感知す
るので、より確実な開度調整を実施することができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブ用アクチュエータの第１実
施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のバルブ用アクチュエータのモータをの内
部構造を説明するための模式図である。

【図３】図１のバルブ用アクチュエータにおいて直線移
動手段が作動させられて弁体が移動された状態を示す縦
断面図である。

【図４】図１のバルブ用アクチュエータを適用した本発
明に係るエンジンの一実施例を示す模式図である。

【図５】本発明に係るバルブ用アクチュエータの第２実
施例を示す縦断面図である。

【図６】２つのバルブとを並設した従来のエンジンの通
常のアイドリング運転状態を示す模式図である。

【図７】図６のエンジンの低温始動時のアイドリング運
転状態を示す模式図である。

【符号の説明】

Ｃ 軸線 ３ スロットルバルブ（主吸気量調節バルブ） ２０・５０ バルブ用アクチュエータ ２１ バルブ ２１ａ 弁体 ２２ シャフト ２２ａ 雄ネジ（スクリュー部） ２３ 駆動手段 ２４ ステータ ２５ ロータ ２６ ステッピングモータ（モータ） ２７・５１ 直線移動手段 ３６ａ 雌ネジ（スクリュー部） ３７ ガイド手段 ３９ 管路（流路） ４２ エンジン ４４ バイパス管（外部構造物） ５３ シリンダ室 ５４ ワックス（流体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 高徳 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社メカトロ・生産システ ム開発センター内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブの開閉方向に沿って配置されその
   一端にバルブの弁体を取り付けるシャフトと、該シャフ
   トをその長手方向に往復移動させる駆動手段とからな
   り、 該駆動手段が、外部構造物に固定されるステータと、該
   ステータ内に回転可能かつ軸線方向に移動可能に支持さ
   れるロータとを具備するモータと、前記ロータをステー
   タに対して軸線方向に往復移動させる直線移動手段とを
   具備し、 前記シャフトおよび前記ロータに、相互に螺合してロー
   タの回転動作をシャフトの往復動作に変換するスクリュ
   ー部が設けられ、 前記シャフトに、その回転を抑止しかつ軸線方向に直線
   移動可能に支持するガイド手段が設けられ、 前記直線移動手段が、前記ステータとロータとの間に配
   置され、温度変化によって伸縮させられる温度感知材よ
   りなることを特徴とするバルブ用アクチュエータ。
2. 【請求項２】 温度感知材が形状記憶合金よりなり、ス
   テータとロータとを連結状態に固定されていることを特
   徴とする請求項１記載のバルブ用アクチュエータ。
3. 【請求項３】 ステータとロータとの間に、ロータの軸
   線方向への移動に伴って容積を変化させるシリンダ室が
   設けられ、 前記温度感知材が、前記シリンダ室内に液密状態に封入
   される流体よりなることを特徴とする請求項１記載のバ
   ルブ用アクチュエータ。
4. 【請求項４】 モータが、ステッピングモータであるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載
   のバルブ用アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   のバルブ用アクチュエータが、吸気管の主吸気量調節バ
   ルブの前後を連通するバイパス管のバルブに取り付けら
   れていることを特徴とするエンジン。
6. 【請求項６】 エンジンの作動とともに温度の上昇する
   エンジン内部の流体を直線移動手段の周囲に流通させる
   流路を設けたことを特徴とする請求項５記載のエンジ
   ン。