JPH09511813A - 制御部材を作動させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は特に、例えば内燃機関の吸気口のようなガス導管（３）内の絞り弁（４）のような制御部材を作動させる装置に関するものである。弁軸（５）と、この弁軸（５）上に配置されてアクチュエータ（９）として作用する回転体、及びこの回転体に協働し電気的に付勢される励磁部（１１）から成るアクチュエータ（１１ａ）と、角度位置発生器（９、２２）、及び角度検出器（２３）から成り弁軸（５）の角度位置を検出する位置センサ（２０）とによって、絞り弁（４）を作動位置に回動し、角度位置発生器（９、２２）、及び角度検出器（２３）を相互に関連させ、そのうちの一方を回転自在に取り付ける。角度位置発生器（９、２２）、又は角度検出器（２３）を支持するよう弁軸（５）自身を構成し、この制御部材を作動させる装置のハウジング（２）に、位置センサ（２０）の関連する部分を静止するよう取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】 制御部材を作動させる装置 本発明は制御部材を作動させる装置、特に例えば内燃機関の吸気口のようなガ ス導管内の絞り弁を作動させる装置であって、弁軸と、この弁軸上に配置されて アクチュエータ体として作用する回転体、及びこの回転体に協働し電気的に付勢 される励磁部から成るアクチュエータと、角度位置発生器、及び角度検出器から 成り弁軸の角度位置を検出する位置センサとによって、絞り弁を作動位置に回動 し、角度位置発生器、及び角度位置検出器を相互に関連させ、そのうちの一方を 回転自在に取り付けた制御部材を作動させる装置に関するものである。 ヨーロッパ特許第0375050 号には制御部材を作動させる装置を記載しており、 電気制御器によってこの装置を制御することができる。この制御部材は例えば自 動車の内燃機関の絞り弁であり、この弁を弁軸に取り付けている。この弁軸は２ 極を有する磁化回転体の形状のアクチュエータ体を支持する。永久磁石回転体は 円筒状であり、３個の磁極片を有する励磁部に協働しており、これ等磁極片は回 転体を包囲してエアギャップを形成している。磁極片は巻線を支持し、この巻線 により磁極片を付勢し、磁極片はそれぞれ別個に動力を供給され制御される。 弁軸は位置センサを支持し、角度位置発生器、及び角度位置検出器によってこ の位置センサは絞り弁の角度位置を検出し、絞り弁の位置をマークする電気信号 を制御器に送る。制御器は位置センサに入れ代わって希望する弁位置を調整する 。 位置センサをこのように別個に取り付けると継手部に緊密な公差を要求するこ とになるため厳密な構造となる。位置センサを連結した外方に突出する負荷支持 軸端は好ましくなく、過酷な作動状態下では問題を起こし易い。 本発明の目的は技術的、及び構造的に一層簡単に、一層信頼性あるように位置 センサを使用し得るようにするにある。 本発明によれば、角度位置発生器、又は角度位置検出器を支持するよう弁軸自 身を構成し、位置センサの関連する部分をこの装置のハウジングに静止するよう に取り付けることによって、この発明の目的が達成される。 このように構成すれば、別個に設置すべき位置センサは、も早必要でなく、軸 の構造は簡単化される。位置センサの取付けに関連する付加的な組立体、及び調 整操作は共に必要がない。要するにこの構造は一層経済的であり、一層信頼性が ある。 本発明の他の実施では、いかなる作動条件下でも、位置センサの関連する部分 が必要な公差範囲内で作動することを保証する手段を設ける。いかなる作動状態 下でも位置センサの関連する部分が必要な公差範囲内で作動することを保証する この手段はまず第１に軸の半径方向、及び軸線方向の変位を最小にするように軸 の軸受の正確な構成を有することである。この軸は曲げに対する十分な抵抗を有 する必要がある。 本発明の他の実施例では、回転体をも支持している弁軸の軸端に位置センサの 回転自在の取付け部を配置する。従って、励磁部と回転体とから成るアクチュエ ータと位置センサとが、この制御部材を作動させる装置の同一側に配置される。 これは構造的に有利であり、妨害作用を減少させる。 本発明の他の実施例では位置センサの回転自在の取付け部が永久磁石である。 これは構造的に簡単である。 本発明のその他の実施例では位置センサの回転自在の取付け部が永久磁石回転 体自身である。従って、角度位置発生器の別個の磁気部分はも早必要でない。 本発明の他の実施例では、制御部材を作動させる装置のハウジング上の位置セ ンサの関連する部分に対し固定配列関係に角度位置検出器を配置する。これによ り、少ない調整操作で一層正確な位置決めを行うことができる。 本発明のその他の実施例では弁軸の自由に突出する端部の付近のための機械的 案内は正常な作動状態では弁軸に接触せず、異常な作動状態では弁軸に接触し、 従って端部が機械的案内によって支持されるよう機械的案内を構成し、この支持 により端部の変位が許容範囲内に確実にあるようにする。このようにして、軸受 の欠陥、又は振動を含む異常な作動状態でも弁軸は大きな、好ましくない、いか なる変位も行わない。 本発明の他の実施例では位置センサの回転自在の部分を支持している弁軸の端 部の付近が自由に貫通できる孔を有する隔壁を設け、正常な作動状態では弁軸は 隔壁に接触せず、異常な作動状態では弁軸は隔壁に接触して支持され、この支持 により端部の変位が許容範囲に確実にあるよう構成する。 本発明の更に他の実施例では永久磁石回転体と、電気的に付勢される励磁部と によって形成されたエアギャップを異常な作動状態下でも隔壁の孔によって許容 公差範囲に維持する。 本発明の他の実施例では永久磁石回転体と、固定の角度位置検出器との間に物 理的分離を生ずるよう隔壁を構成する。このようにすれば、隔壁の一側のアクチ ュエータの作動、及び角度位置発生器の作動、又はその対応する角度位置発生器 の部片の作動に影響を及ぼす外部の物体が隔壁の一側から隔壁の他側に動くこと ができない。 本発明の他の実施例では、制御部材を作動させる装置のハウジングの内側に電 子制御器を収容し、本発明の更に他の実施例では、固定の角度検出器によって電 子制御器の一部を形成する。 図面を参照して本発明を一層詳細に説明する。 図面中、図１は内燃機関の吸気口内に取り付けた絞り弁と、この絞り弁を作動 させる装置と、位置センサとを示す一部を断面とする線図的分解図である。 図２は絞り弁を作動させる装置のアクチュエータの断面図である。 図３は取り付けられた位置センサと、開放状態にある絞り弁と共に図１の装置 を示す図である。 図４は絞り弁と、変更した位置センサと共に吸気口を示す断面図である。 図１は例えば内燃機関の吸気導管の吸気口１の一部を示す。絞り弁４を管状口 １の内部空間３内に取り付ける。この管状の内部空間３を直径的に横切る弁軸５ に絞り弁４を取り付ける。図１では、絞り弁４はリンプフォーム位置にある。こ れは、なお緊急操作が可能な位置である。弁軸５は軸受７によって吸気口１のフ ランジ６に支承される。 弁軸５は円筒磁気回転体９を支持する外方突出軸端８を有する。磁気回転体９ はエアギャップ１０内で回転できる回転可能部材を意味し、永久磁石型か、電流 で磁化されるものである。この実施例では永久磁石回転体を採用する。この永久 磁石回転体９を励磁部１１のエアギャップ１０内に配置する。この励磁部１１は Ｕ字状鉄固定子１１ａと励磁巻線１４とから成る。この励磁部はフランジ６のハ ウジング２内に収容されている。 図２はアクチュエータを形成する永久磁石回転体９と励磁部１１とを滅勢状態 に示す断面図である。永久磁石回転体９は２個の極、即ち北極Ｎと南極Ｓとを有 する。励磁部１１は鉄、鋼、焼結鉄、又は磁気鋼成層体のような透磁率の高い材 料で造られ、ベース１３によって相互に連結された２個のリム１２ａ、１２ｂを 有するＵ字状である。ベース１３はリム１２ａ、１２ｂ間に励磁巻線１４を支持 する。 両方のリム１２ａ、１２ｂはエアギャップ１０を外側から区切る磁極弧１５ａ を有する磁極片１５として構成される。これ等磁極弧１５ａはそのほぼ中心の溝 孔１６によって中断されている。これ等溝孔１６は向き合う磁気片の端部１８間 の間隙１７とほぼ同一の磁気作用を有する。この結果、中心溝孔１６の両側に直 径的に対向する磁極弧１５ａ１、１５ａ２を生ずる。エアギャップ１０は連続的 に同一幅を有するが、例えば磁極弧１５ａ１と回転体９との間に変化する幅を有 していてもよく、この幅は回転体９が一定直径の円筒体であると仮定して、平均 して磁極弧１５ａ２と回転体９との間の幅より小さくすることができる。 大きな復帰トルクを有する装置が得られるように回転体９と励磁部１１との寸 法が定められて来た。この大きな復帰トルクは溝孔１６内に配置された永久磁石 ４１によって得られる。必要なら、溝孔延長部２０によってこの歯止めトルクを 増大することもできる。コイル１４が付勢されていない時のリンプフォーム位置 、即ち止め２１によって限定された位置では、同一直径方向に磁化されている永 久磁石によって強力な磁界が発生しており、この磁界はこれも直径方向に磁化さ れた回転体９をリンプフォーム位置に引っ張っている。原則として、回転体９は この補助的な磁石の磁界、及びそれ自身の磁界作用を受けて図２に示す位置の外 に回転する傾向がある。しかし、組み立てた状態では、回転体が図２に示す位置 に達するのを止め２１が防止しているから、回転体はこの位置に達せず、リンプ フォーム位置に留まる。この装置内に２個の対応するトルクが存在する。一方の トルクは復帰磁気トルクであって、止めに向け作用しており、回転体９に組み合 わせて永久磁石４１により発生する。他方のトルクは電磁トルクであり、励磁巻 線１４が付勢された時、回転体９に組み合わせて発生するものであり、絞り弁４ を希望する開放位置に引っ張る。この機構の作動は機械的な復帰ばねを有する機 構の作動に相当しており、この復帰ばねに完全に代わるものである。この結果、 この装置は機械的、及び電気的に非常に簡単になる。 図１は装置の構成部分と共に、装置の位置センサ２０を示す分解図である。こ の位置センサ２０は外方突出軸端８の端面に配置された角度位置発生器２２を具 える。この角度位置発生器２２は角度位置検出器２３に協働する。この角度位置 検出器２３はボード２４ａに設けた電子制御器２４の一部を形成する。図１に示 す実施例では、軸端８は隔壁２６の孔２５に自由に貫通する。隔壁２６は組立状 態においてハウジング２に固着されている。通常の作動状態では、弁軸５の軸端 ８は孔２５の孔壁２５ａに接触せず、即ち隔壁２６に接触していない。しかし、 異状な作動状態の結果として弁軸５が曲がると、このような異状な作動状態によ り軸端８は孔壁２５ａに接触し、孔壁によって支持される。このように支持され るから、軸端８の変位は許容差内に留まる。電子制御器２４を隔壁２６に固着す れば、角度位置発生器２２、及び角度位置検出器２３の位置は相互に固定された 関係になる。また、角度位置発生器２２の公差範囲外の変位を許さないような孔 内での案内によってこの固定関係は保証される。孔２５内に軸端８を自由に案内 する付加的な利点は、異常な作動状態の場合に、永久磁石回転体９と電気的に付 勢可能な励磁部１１との間に形成されるエアギャップも公差範囲内に保持される ことである。隔壁２６の他の利点は隔室２６の２個の側面のうちの一側面で弛緩 する部片は隔壁２６の他側面に達することがないことである。これにより励磁部 １１と電子制御器２４との間を完全に分離することができる。 図３は励磁巻線１４の付勢によって絞り弁４をその開放位置に回転し終わって いる図１に示す装置の断面図である。図３は壁２４ａ上の電子制御器２４をどの ようにしてハウジング２に固着したかを示している。電子制御器２４に隣接する 空間２７は隔壁２６によって区切られている。アクチュエータ１１ａが設置され た空間２８と、電子制御器２４に隣接する空間２７との間に、隔壁２６によって 物理的な分離を行う。 図４は他の実施例の装置と位置センサとを示し、軸端８上の角度位置発生器２ ２を省略している。角度位置発生器の機能は永久磁石回転体９によって受け継が れている。回転体９の外端面３１に形成され、この外端面３１の空間３２内に延 びる漂遊磁界をこの回転体９は有する。この空間３２内に、角度位置検出器２３ は回転体９の漂遊磁界内になお配置されている。この作用は図１に示す装置の作 用に相当している。 薄い隔壁（図示せず）を空間３２に貫通延在し、電子制御器２４とアクチュエ ータ１１ａとの素子間に希望する分離を行うこともできる。この薄い隔壁は非磁 性材料で造る必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェント マシアス ドイツ連邦共和国 デー−52146 ヴュー セレン プファーレル−トーメ−シュトラ ーセ ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．制御部材、特に例えば内燃機関の吸気口のようなガス導管（３）内の絞り弁 （４）のような制御部材を作動させる装置であって、弁軸（５）と、この弁軸（ ５）上に配置されてアクチュエータ体（９）として作用する回転体、及びこの回 転体に協働し電気的に付勢される励磁部（１１）から成るアクチュエータ（１１ ａ）と、角度位置発生器（９、２２）、及び角度検出器（２３）から成り前記弁 軸（５）の角度位置を検出する位置センサ（２０）とによって、前記絞り弁（４ ）を作動位置に回動し、前記角度位置発生器（９、２２）、及び角度位置検出器 （２３）を相互に関連させ、そのうちの一方を回転自在に取り付けた制御部材を 作動させる装置において、前記角度位置発生器（９、２２）、又は角度位置検出 器（２３）を支持するよう前記弁軸（５）自身を構成し、前記位置センサ（２０ ）の関連する部分をこの装置のハウジング（２）に静止するように取り付けたこ とを特徴とする制御部材を作動させる装置。 ２．いかなる作動状態下でも、前記位置センサ（２０）の関連する部分（９、２ ２、２３）が必要な公差範囲内で作動することを保証する手段を設けていること を特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記回転体（９）をも支持している前記弁軸（５）の軸端（８）に前記位置 センサ（２０）の回転自在の取付け部（２２）を配置したことを特徴とする請求 項１に記載の装置。 ４．前記位置センサ（２０）の回転自在の取付け部（２２）が永久磁石体である ことを特徴とする請求項３に記載の装置。 ５．前記位置センサ（２０）の回転自在の取付け部が永久磁石回転体（９）自身 であることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ６．前記制御部材を作動させる装置の前記ハウジング（２）上の前記位置センサ （２０）の関連する部分（９、２２）に対し固定配列関係に前記角度位置検出器 （２３）を配置したことを特徴とする請求項１に記載の装置。 ７．弁軸（５）の自由に突出する端部（８）の付近のための機械的案内（２５） は正常な作動状態では前記弁軸（５）に接触せず、異常な作動状態では前記弁 軸（５）に接触し、従って前記端部（８）が前記機械的案内（２５）によって支 持されるよう前記機械的案内（２５）を構成し、この支持により前記端部（８） の変位が許容範囲内に確実にあるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の 装置。 ８．前記位置センサ（２０）の回転自在の部分（２２）を支持している前記弁軸 （５）の端部（８）の付近が自由に貫通できる孔（２５）を有する隔壁（２６） を設け、正常な作動状態では前記弁軸（５）は前記隔壁（２６）に接触せず、異 常な作動状態では前記弁軸（５）は前記隔壁（２６）に接触して支持され、この 支持により前記端部（８）の変位が許容範囲に確実にあるよう構成したことを特 徴とする請求項１に記載の装置。 ９．前記永久磁石回転体（９）と、電気的に付勢される前記励磁部（１１）とに よって形成されたエアギャップ（１０）を異常な作動状態下でも前記隔壁（２６ ）の前記孔（２５）によって許容公差範囲に維持することを特徴とする請求項８ に記載の装置。 １０．前記永久磁石回転体（９）と、固定の前記角度位置検出器（２３）との間 に物理的分離を生ずるよう隔壁（２６）を構成したことを特徴とする請求項９に 記載の装置。 １１．前記制御部材を作動させる装置の前記ハウジング（２）の内側に、この装 置の電子制御器（２４）を収容したことを特徴とする請求項１に記載の装置。 １２．固定の前記角度位置検出器（２３）によって前記電子制御器（２４）の一 部を形成したことを特徴とする請求項１１に記載の装置。