JPS6362979A - 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〕 本発明はコイルを使用した電磁アクチュエータに関する
もので、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。

〔従来技術およびその問題点〕

従来自動車の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号公報）。しかしな
がら、従来のアクチュエータでは、流量の制御をエンジ
ンの回転数や環境温度等の複数の信号に応じて微妙な制
御を行おうとすると、アクチュエータおよびそのアクチ
ュエータを制御するコンピュータ等の構成が複雑となり
、ひいては故障等を生じさせやすくなるという問題があ
った。一方、制御回路等を簡易なものとするため、エン
ジン冷却水温の低温域では、バイメタルもしくはサーモ
ワックス等を用いた空気流量制御弁で空気流量の制御を
行い、高温域のみコンピュータにより制御されたアクチ
ュエータにより空気流量の制御を行なうようにしていた
。しかしながらこの場合では、正確な制御を行なうこと
が困難であるという問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、１つのアク
チュエータにより、空気流量の制御を広い領域にわたっ
て円滑に行なえるようにすることを目的とする。さらに
本発明のアクチュエータは、流量の制御特性が、非直線
性とすることを目的とする。すなわち、電磁コイルに所
定の信号電流が入力された場合、その信号電流に応じて
、制御流量特性は変化するが、その変化割合は弁体が所
定値に動（までの制御変化割合と、弁体が所定値を越え
てさらに動く場合の制御変化割合とが異なるようにする
ことを目的とする。

〔構成および作動〕

上記目的を達成するため、本発明では、絞り弁が固定さ
れた駆動軸に磁石を固定する。さらにこの磁石を覆うよ
うにしてメインコア４を設け、このメインコアにはディ
テント溝を形成し、磁石を中立位置を生じさせるように
する。すなわち、ディテント溝をメインコアに設けるこ
とにより、磁石周囲の磁気抵抗を不均一とし、それによ
り磁石が位置固定される中立点を設けるようにする。ま
たメインコアには第１コイル、第２コイルを巻線し、こ
のコイルにより磁石を所定方向側に回転可能とする。さ
らに、本発明のアクチェエータでは、駆動軸に不均一手
段を設け、駆動軸が上述した中立点位置より一方向側回
転する場合と、他方向側に回転する場合とでその回転の
抵抗力が異なるようにする。

上記構成とすることにより、コイルに人力される信号電
流に応じて、磁石は回転するが、その磁石の回転を妨げ
る抵抗が不均一手段によって一方向側、他方向側の回転
間で異なることになる。その結果、本発明のアクチュエ
ータでは、基本的にはコイルに入力される信号電流に応
じて駆動軸すなわち弁体を回転制御できるのであるが、
その回転制御の制御割合は駆動軸および絞り弁の回転位
置に伴い変更することになる。

〔実施例〕

以下本発明アクチュエータの一実施例を図に基づいて説
明する。

第１図中１はハウジングで、アルミニウム合金もしくは
ＰＢＴナイロン等の樹脂材料より成形される。このハウ
ジング１にはバイパス通路１８が形成されており、バイ
パス通路の人口１３はエンジンのスロットルバルブ上流
側で吸気管に連通しエアフィルター２１からの吸入空気
が流入する。

またバイパス通路１８の出口１２は、スロットルバルブ
交流でエンジンの吸気管に連通し、この出口１２よりエ
ンジン２２にバイパス空気が供給される。

ハウジング１内には軸受６，９が固定されておリ、この
軸受６．９により駆動軸８が回転自在に支持されている
。また駆動軸８には絞り弁７が固定されており、この絞
り弁７は第６図に示すようにバイパス通路１８の通路開
口面積を可変制御するものである。

駆動軸８の端部には円筒状の磁石５が固定されている。

この磁石５は第７図に示すようにメインコア４によって
囲まれており、さらにメインコア４には第１コイル２０
および第２コイル３０が巻線されている。また、メイン
コア４にはディテント溝１４が２箇所相対向して形成さ
れている。このディテント溝１４により磁石８回りの磁
気抵抗が不均一となる。すなわちディテント溝１４によ
り磁気抵抗が形成され、その結果磁石５は第７図に示す
ように中立点位置に保持される。メインコア４の側方に
はディテント溝１４と直交する方向にサブコア３２が形
成されている。このサブコア３２はコイル２０．２０に
入力されく信号電流に講じ、磁石５が応答性よく回転す
るために設けられたものである。さらに、メインコア４
およびサブコア３２の周囲にはヨーク３がコイル２ｏ、
３０を囲むようにして設けられている。このヨーク３お
よびメインコア４．サブコア３２はそれぞれ磁気ループ
を形成するものであるため、磁性材料により形成されて
いる。

ハウジング１の開口端には、第１図に示すようにエンド
プレート１１が固定されており、このエンドブレー）１
１には駆動軸８と同軸上に、かつ駆動軸８と対向する位
置にボス部３３が形成されている。またボス部３３と駆
動軸８の端面との間にはスプリング１０が配設されてい
る。スプリング１０は螺旋形状をしており、その一端が
エンドプレート１１のボス部３３に係合するとともに、
他端は駆動軸８の端部に係合している。この係合部は第
８図に示すように、係止片３４が駆動軸８より突出形成
されており、この係止片３日により駆動が一方向側（図
中へで示す方向）に回転した場合には、スプリング１０
を巻戻す方向に変位し、その結果スプリング１０より、
駆動軸８の回転変位に応じた抵抗力を受けることとなる
。逆に駆動軸８が他方向側（図中Ｂ方向で示す）に変位
した場合には、スプリング１０は係止部３４と係合せず
、従ってスプリング１０による抵抗力を駆動軸８は受け
ることはない。

なお第１コイル、第２コイル２０．３０にはコンピュー
タ２３からの電気信号が入力される。コンピュータ２３
には回転センサ２５および温度センサ２４等のセンサよ
り各種の信号が入力される。

温度センサ２４はエンジンの冷却水温を検出するもので
ある。すなわち、バイパス空気流量はエンジンの暖機時
等においては多量に流す必要があるため、温度センサ２
４から信号により、エンジンが温まっている否かの判断
をする必要があるからである。また回転センサ２５は、
バイパス通路１８を通過するバイパス空気流量に応じて
エンジンの回転数が特にエンジンのアイドル回転が変化
するため、その各状態におけるエンジンの回転数が所定
値に保持されているか否かの判断をする必要があるから
である。コンピュータ２３からの出力信号は、第４図に
示すようにデユーティ比制御された信号となる。すなわ
ち、コンピュータ２３からの信号は０，１の信号でかっ
１サイクル（例えば４　ｍｅｓｃ程度）中の０．１信号
間の時間割合がデユーティ比制御される。この信号はパ
ワートランジスタ４１．４２へ入力されるが、一方のパ
ワートランジスタにはインバータ４０を介し、反転信号
が入力される。その結果、第１コイル２０゜第２コイル
３０とは、その通電時間がデユーティ比に応じた割合で
制御されることとなる。すなわち一方のコイル２０に通
電する時間が長くなれば、その分他方のコイル３０への
通電時間は短くなる。

なお第１コイル２０に通電している状態では、第９図に
示すように磁束ループが生じ、その結果磁石５は位置方
向側へ回転する。また第２コイル３０に通電している状
態では、第１０図に示すように逆方向の磁束ループが発
生し、磁石５は他方向側に回転する。従って、第１コイ
ル２０．第２コイル３０への通電時間を制御することに
より、磁石５の回転位置を所定値に制御可能となる。

なお、両方のコイル２０．３０のいずれにも通電してい
ない状態では、磁石５は第７図に示す中立位置に保持さ
れており、その状態では、弁体は第５図中ａ点が示す中
立位置にくるとになる。そして、デユーティ比制御によ
り一方のコイルへの通電時間が長くなると、磁石はその
中立点ａより一方向側に回転することとなり、また他方
のコイルへの通電時間が長くなると磁石５は中立点ａよ
り他方向側に回転することとなる。この状態を第２図に
示す。

ここで駆動軸８にはスプリング１０の抵抗力が、スプリ
ングが一方向側へ回転した時のみ加わることとなるため
、第２図に示すように、磁石５の回転角変化すなわち、
絞り弁７の回転角変化は、中立点ａをさかいにし一方向
側および他方向側では異なることとなる。

ここで磁石の回転すなわち絞り弁７の回転角度をエンジ
ンの冷却水温に応じてかえるようにすれば、第２図中ｍ
点は最も水温が低い状態、例えば水温が一３０℃程度の
状態とする。また第２図中１点は水温が常温である状態
例えば３０℃程度とする。さらに第２図中ｎ点は水温が
高温となっている状態、例えば９０℃程度とする。この
ように、コンピュータ２３から制御信号が出力されると
、第２図に示すように、水温が一３０℃から３０℃まで
の低温域においては、コンピュータ２３へ出力されるデ
ユーティ比制御ｌ信号に対して絞り弁７の回転角センサ
度合が大きくなる。逆に、温度が３０℃から９０℃の高
温域においては、コンピュータ２３から出力される制御
信号に対して、絞り弁７の回転角変化は比較的小さなも
のとなる。

このように、本例のアクチュエータによれば、一定のデ
ユーティ比制御信号を受ける第１コイル。

第２コイルであっても、その制御割合が中立点ａを境に
低温側と高温側では変更可能となる。

ここで、弁体７の回転角回転方向に応じて流量を可変す
るためには、例えば第３図に示すように弁座形状を変更
することも考えられる。しかしながら、このように弁座
形状を複雑なものとし、弁体の回転途中で通路面積が可
変するように使用とすれば、弁座１５を通過する空気の
流れや圧力が不均一となり、その圧力等の影響を受は弁
体７を正確に傾斜角制御することは困難となる。

それに対し、本例のアクチュエータでは弁体形状および
弁座形状とは無関係な位置に不均一手段としてスプリン
グ１０を設けたため、弁座１５の形状を第５図に示すよ
うに線対称となる長方形形状することが可能である。も
ちろんこの弁座形状は第５図図示形状の他種円形状９円
形状と他の形状としても良いことはもちろんである。

なお上述の例では、不均一手段としてスプリング１０を
設けたが、第１１図乃至第１３図に示すように、ディテ
ント溝４８の形状を左右非対称となる形状としてもよい
。すなわち、磁石５とメインコア４との間の間隙を、磁
石５の一回転方向側と地回転方向側との間で異なるよう
にしてもよい。

すなわち、第１２図に示すように磁石５が一方向側に回
転する状態では、磁石５とメインコア３との間に大きな
磁気抵抗が生じないようとする。逆に第１３図に示すよ
うに磁石５が他方向側に回転する状態では、磁石５とメ
インコア４との間の磁気抵抗が大きくなるよう構成する
。このように構成することによっても、磁気抵抗が回転
方向に応じて不均一となり、その結果上述のスプリング
ＩＯと同様の不均一効果を達成することができる。

以上説明したように、本発明のアクチュエータでは、シ
ャフトに不均一手段を設け、シャフトが一方向側に回転
する状態と、他方向側に回転する状態とでその回転方向
の抵抗力を変更させるようにしたため、アクチュエータ
の制御がきめこまやかなものとすることが可能となる。

【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図図示コイルに人力される電気信号と流
量との関係を示す説明図、第３図は弁座形状の比較説明
に供する説明図、第４図は第１図図示コイルの電気回路
図、第５図は第１図図示アクチュエータの弁座形状を示
す説明図、第６図は第１図の■−■矢視断面図、第７図
は第１図の■−■矢視断面図、第８図は、第１図図示ア
クチュエータのシャフト端部形状を示す断面図、第９図
および第１０図は、第１図図示アクチュエータの磁気ル
ープを説明する説明図、第１１図乃至第１３図は本発明
アクチュエータの他の実施例の要部を示す断面図である
。 １・・・ハウジング、３・・・ヨーク、４・・・メイン
コア。 ５・・・磁石、７・・・絞り弁、８・・・駆動軸、１０
・・・不均一手段をなすスプリング、１８・・・バイパ
ス通路。 ２０・・・第１コイル、３０・・・第２コイル、４８・
・・不均一手段をディテント溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体通路を有するハウジングと、このハウジング
   内に回転自在に配設された駆動軸と、この駆動軸に固定
   され前記流体通路の開口面積を可変する絞り弁と、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および第２のコイルとを備え、前記メインコアには
   ディテント溝を形成し、磁気抵抗を不均一とし磁石に中
   立位置をもたせるとともに、前記第１コイルと前記磁石
   を一方向側に回転させるよう磁気を発生し、かつ前記第
   ２コイルは前記磁石を他方向側に回転させるように磁気
   を発生させ、さらに、前記磁石の一方向側の回転抵抗と
   他方向側の回転抵抗とを不均一とする手段を設けたこと
   を特徴とするロータリソレノイド式アクチュエータ。
2. （２）前記不均一手段は、一端が前記駆動軸に係止し他
   端が前記ハウジングに係合したコイルスプリングで、前
   記駆動軸の一方向側の回転時には前記駆動軸と前記ハウ
   ジングとを係合させず前記駆動軸には回転方向の抵抗を
   与えず、前記駆動軸の他方向側の回転時には前記駆動軸
   と前記ハウジングとを係合させ前記駆動軸の他方向側回
   転に抵抗を与えるよう構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のロータリソレノイド式アクチュエ
   ータ。
3. （３）前記不均一手段は、前記メインコアに形成された
   ディテント溝形状および前記磁石形状の少なくともいず
   れか一方が非円形形状であり、前記磁石の位置方向側回
   転時に前記磁石と前記メインコアとの間に生ずる磁力と
   、前記磁石の他方向側回転時に前記磁石と前記メインコ
   アとの間に生ずる磁力とが異なるよう形成されたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロー
   タリソレノイド式アクチュエータ。