(57)【要約】  本発明のエンジン操作機は、ウォームギアを介して、電動機によって駆動されるセンサ装置を含む。出力ギアは、やはり、電動機によって、電動機の出力軸に対して横方向の軸周りで駆動される。操作機容器と出力ギア軸の間に配置された軸受によって、エンジン操作機の動作中、出力ギアのギア振動が制限される。操作機容器の外部で出力ギア軸に取り付けられた継手によって、出力ギア軸の軸方向移動が制限される。この操作機は、収納空間が小さくて済む利点を持つ。
2009521632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン操作機容器内に配置された電動機と、
ウォームギアを介して、前記電動機の出力軸によって駆動されるセンサ装置と、
前記センサ装置の回転軸に対して横方向の軸周りを回転するように、ギアトレーンを介して前記出力軸によって駆動される出力ギアと
を含むことを特徴とするエンジン操作機。
【請求項２】
前記出力ギアが出力ギア軸を駆動することと、継手が前記操作機容器の外部で前記出力ギア軸に取り付けられたこととを特徴とする請求項１記載の操作機。
【請求項３】
前記出力ギア軸と前記操作機容器の間に軸受が配置されたことを特徴とする請求項２記載の操作機。
【請求項４】
前記継手及び前記出力ギアが前記出力ギア軸の軸方向移動を制御することを特徴とする請求項２記載の操作機。
【請求項５】
前記継手が前記出力ギア軸に溶接されたことを特徴とする請求項２記載の操作機。
【請求項６】
前記センサ装置に、前記操作機容器に取り付けられ、前記出力ギアに向かい合う回路基板が含まれることを特徴とする請求項１記載の操作機。
【請求項７】
前記センサ装置に、前記ウォームギアに回転可能に接続され、前記出力ギアと前記回路基板の間に配置された磁石が含まれることを特徴とする請求項６記載の操作機。
【請求項８】
前記操作機容器が、吸気マニホルド容器によって形成された凹所内に収まることを特徴とする請求項７記載の操作機。
【請求項９】
エンジン操作機であって、
エンジン操作機容器内に配置された電動機と、
ウォームギアを介して、前記電動機の出力軸により駆動されるセンサ装置と、
出力ギア軸に支持され、前記センサ装置の回転軸に対して垂直な軸周りを回転するように、ギアトレーンを介して前記電動機の出力軸によって駆動される出力ギアと、
前記操作機容器の外部で前記出力ギア軸に取り付けられ、前記出力ギア軸の軸方向移動を制御する継手と
を含むことを特徴とするエンジン操作機。
【請求項１０】
前記出力ギアが前記出力ギア軸を駆動することと、前記出力ギア軸が前記継手及び前記出力ギアによって前記回転軸に沿った移動を制限されることとを特徴とする請求項９記載の操作機。
【請求項１１】
前記出力ギア軸と前記操作機容器の間に軸受が配置されたことを特徴とする請求項９記載の操作機。
【請求項１２】
前記センサ装置が、前記操作機容器に取り付けられ、前記出力ギアと向かい合う回路基板を含むことを特徴とする請求項９記載の操作機。
【請求項１３】
前記センサ装置が、前記ウォームギアに回転可能に接続され、前記出力ギアと前記回路基板の間に配置された磁石を含むことを特徴とする請求項１２記載の操作機。
【請求項１４】
前記操作機容器が、吸気マニホルド容器によって形成された凹所内に収まることを特徴とする請求項９記載の操作機。
【請求項１５】
前記継手が前記出力ギア軸に固定されたことを特徴とする請求項９記載の操作機。
【請求項１６】
前記継手が前記出力ギア軸に溶接されたことを特徴とする請求項１５記載の操作機。
【請求項１７】
ａ）出力ギア軸に取り付けられた出力ギアで、前記出力ギア軸を駆動し、
ｂ）軸受によって、エンジン操作機容器で前記出力ギア軸を支持し、
ｃ）前記エンジン操作機容器の外側で前記出力ギア軸に取り付けられた継手によって前記出力ギア軸の軸方向移動を制限する
ことを特徴とするギアの振動を制限する方法。
【請求項１８】
前記ｃ）が、更に前記出力ギアによって、前記継手とは逆方向において前記出力ギア軸の軸方向移動を制限することを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ａ）が、前記出力ギアの前記回転軸に対して垂直な回転軸周りでセンサ装置を回転させ、前記センサ装置の少なくとも一部を、前記出力ギアと前記操作機容器との間に配置することを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００５年３月２１日に提出された米国仮特許出願第６０／６６３，６６６号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般にエンジン操作機、特にインクリメンタル形位置センサを含むエンジン操作機に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
吸気マニホルドは、エンジン性能を改善すべく、自動車エンジンへの空気流量を制御する。エンジン操作機を用いて、吸気マニホルド内の弁が制御される。弁は、空気流の特性を変えて、燃料節約又はトルク出力に関するエンジン性能を向上させる。センサが、エンジン操作機の出力軸の回転位置を測定して、弁の位置及び速度を判定する。位置情報は、エンジン制御装置に送られ、該装置は、この情報を利用して、弁を調整する。
【０００４】
センサ装置を含むエンジン操作機は、吸気マニホルドに隣接したエンジンルーム内に収まる必要がある。しかし、エンジン操作機の収納体積及び構成は、利用可能な領域が抑制されるため制限がある。更に、エンジン操作機のいかなる構成も、センサ装置と出力ギアの両方を支持せねばならない。出力ギアは、ギアの振動を制御すべく、動きを制限する必要がある。一般に、出力ギアの動きは、出力ギアのための支持軸に沿った幾つかの位置において、軸受により出力ギア軸を支持することで制限される。しかし、より小さいパッケージング構成では、エンジン操作機内における複数軸受のための空間が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、収納体積を縮小し、同時に、出力ギアを支持する、エンジン操作機のための改良された構成を開発し、設計することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
エンジン操作機組立て体の一例には、位置センサと、弁板を駆動するための出力ギアが含まれている。
【０００７】
このエンジン操作機例には、ウォームギアを介して接続されたセンサ装置と、ギアトレーンを介して接続された出力ギアが含まれている。回路基板が、操作機容器に実装されるが、回路基板には、２つのホール効果センサとマイクロコントローラが含まれている。出力軸が回転すると、ホール効果センサが、出力軸、従って、エンジン操作機の回転位置を表わした回転を検知する。ホール効果センサは、電動機の出力軸に対して平行に配置されているので、必要な収納空間が小さくなる。
【０００８】
出力ギアも、操作機容器で支持されている。出力ギアは、電動機の出力軸に対し横方向の軸周りを回転する。操作機容器と出力ギア軸の間に配置された軸受により、エンジン操作機の動作中、出力ギアのギア振動が制限される。操作機容器の外部で出力ギア軸に取り付けられた継手により、容器内部に向かう出力ギア軸の軸方向移動が制限される。
【０００９】
本発明の以上の及びその他の特徴については、以下の明細書及び後で説明する図面から最もよく理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、エンジン１２と、燃料噴射システム１８に接続された吸気マニホルドシステム１６を備えた自動車１０を示す。吸気マニホルドシステム１６は、エンジン操作機２０を含み、該操作機２０は、通常吸気マニホルド１６や吸気マニホルド１６に隣接した領域に取り付けられる。図示の例では、エンジン操作機２０は、吸気マニホルド１６に形成された凹所５４（図３）に配置されている。エンジン１２への給気を制御すべく、エンジン操作機２０に、燃料噴射システム１８内のエンジン制御装置２２が接続されている。
【００１１】
エンジン制御装置２２は、エンジン操作機２０に命じて、吸気マニホルド１６内の弁２３を操作し、エンジン１２内の燃焼を改善する。エンジン１２に燃料点火に適した時間調整を施すため、吸気エンジン制御装置２２は、マニホルドの空気圧やエンジン操作機２０の位置等の情報を要求する。エンジン１２の速度と温度が上昇するに伴い、吸気マニホルド１６を通る空気流量も増加する。エンジン１２の速度と温度が低下すると、吸気マニホルド１６を通る空気流量は減少する。エンジン操作機２０は、吸気マニホルド１６内部の弁を調整し、吸気マニホルドチューニング長又は吸気タンブル等の給気パラメータを改善し、もって様々なエンジン速度での給気特性を最適化する。センサ装置２６が、吸気マニホルド１６内における弁の位置と速度に関して、エンジン操作機２０に帰還を行う。
【００１２】
センサ装置２６を、エンジン操作機２０の位置を測定するものとして説明するが、装置の位置測定が必要な他の用途にも利用可能である。
【００１３】
図２ａとｂは、本発明のセンサ装置２６を例示する。センサ装置２６は、エンジン操作機２０の電動機２７に接続されている。電動機２７は、ギアトレーン（不図示）を介して吸気マニホルド１６内での弁２３の位置を調整し、出力軸２８を備えている。電動機の出力軸２８には、磁石３０が取り付けられており、磁石３０と電動機の出力軸２８は、両者共、同じ軸１４周りを回転する。図示の例の場合、磁石３０は、電動機の出力軸２８により駆動されるウォームギア３２に取り付けられている。ウォームギア３２に磁石３０を取り付けることで、出力軸４８に比べてギア比が増し、センサ装置２６による分解能が向上する。即ち、出力軸４８の回転時、磁石３０は複数回回転する。この例の場合、出力軸４８は、ウォームギア３２、従って磁石３０が１００回転する毎に１回転する。磁石３０の回転数をセンサ装置２６が計測することによって、出力軸４８の正確な回転位置及び速度が測定されるという点において、センサ装置２６は、インクリメント形センサである。この磁石例３０は、２極磁石である。
【００１４】
第１及び第２のホール効果センサ３４が、磁石３０から間隔をあけ、逆方向にオフセットし、面２５から等距離に配置されている。２極磁石を用いることで、ホール効果センサ３４の所望の動作に必要とされるように、ホール効果センサ３４の軸２５が、出力軸２８に対して平行で、なおかつ、磁石３０によって生じる磁界Ｂに対しては垂直をなすようにできる。出力軸２８が回転すると、ホール効果センサ３４は、磁石３０の回転と方向を検知する。磁石３０の半回転毎に計数され、この情報がエンジン操作機２０内のマイクロコントローラ２４により収集される。マイクロコントローラ２４は、位置情報を利用して弁２３の位置を制御する。位置情報は、エンジン制御装置２２にも送られる。エンジン制御装置２２は、位置情報を解釈して、燃料点火装置１８を制御する。
【００１５】
ホール効果センサ３４は、出力軸２８に対し平行に配置されるので、必要な収納空間が小さくなる。更に、２極磁石３０を利用することで、コストと空間を節約した、インクリメンタル形センサが得られる。ホール効果センサ３４を出力軸２８に対し平行に配置することで、磁石３０の回転の明確な測定値を得るのに、１つのホール効果センサ３４だけで足りる。第２のホール効果センサ３４は、回転方向の測定に用いる。
【００１６】
図３は、操作機容器３６を含むエンジン操作機２０を例示する。操作機容器３６に、回路基板３８が取り付けられ、該基板３８は、エンジン操作機２０用のホール効果センサ３４とマイクロコントローラ２４を含む。ホール効果センサ３４は、出力軸２８の回転軸１４及びウォームギア３２に対し平行である。出力ギア４０は、ギアトレーン４２を介して電動機２７により駆動される。ギアトレーン４２の配置により、出力ギア４０は、電動機の出力軸２８に対し垂直な軸４４の周りで回転可能となる。ウォームギア３２で支持された磁石３０は、回路基板３８と出力ギア４０との間の空間４６に配置される。
【００１７】
出力ギア４０は、出力ギア軸４８を駆動するが、両者は、軸４４の周りを回転する。出力ギア４０は、ギアトレーン４２により駆動され、出力ギア軸４８をギアトレーン４２に接続する。容器３６から離れる第１の方向での、回転軸４４に沿う出力ギア４０の軸方向移動は、磁石３０及び回路基板３８が出力ギア４０と接触するのを防ぐべく制御される。
【００１８】
図４は、出力ギア４０と出力ギア軸４８の拡大図を例示する。操作機容器３６と出力ギア軸４８の間で、軸受５０を操作機容器３６に取り付けている。軸受５０は、出力ギア軸４８の回転中、軸受５０と出力ギア軸４８との摩擦を低減する材料を含む。軸受５０は、ギアの振動を制限する、出力ギア軸４８との所望の隙間嵌めを可能にする。継手５２が、操作機容器３６の外部で出力ギア軸４８に取り付けられている。継手５２は、出力ギア軸４８に固定され、出力ギア軸４８と共に回転する。継手５２は、例示の如く、溶接部５６により出力ギア軸４８に溶接するのが望ましい。エンジン操作機２０の動作中、継手３２は、操作機容器３６に接触し、矢印６０により表示する第１の軸方向において、出力ギア軸４８の軸方向移動を制限する。出力ギア４０は、軸受５０及び／又は操作機容器３６に接触し、矢印６０で示す第１の方向とは逆方向において、軸方向移動を制限する。
【００１９】
本発明の望ましい実施形態を例示したが、通常の当該技術者には明らかなように、幾つかの修正実施形態が本発明の範囲内に含まれる。そのため、付属の請求項を検討して、本発明の真の範囲及び内容を判断すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のセンサ装置を利用した、自動車エンジン及び吸気マニホルド・アセンブリ例の概略図である。
【図２ａ】本発明のセンサ装置例の略側面図である。
【図２ｂ】図２ａのセンサ装置例の正面図である。
【図３】本発明によるエンジン操作機例の断面図である。
【図４】本発明による出力ギア及び出力ギア軸例の拡大図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  自動車、１２  エンジン、１６  吸気マニホルド、１８  燃料噴射システム、２０  エンジン操作機、２２  エンジン制御装置、２３  弁、２４  マイクロコントローラ、２６  センサ装置、２７  電動機、２８  出力軸、３０  磁石、３２  ウォームギア、３４  ホール効果センサ、３６  操作機容器、３８  回路基板、４０  出力ギア、４２  ギアトレーン、４８  出力ギア軸、５０  軸受、５２  継手、５６  溶接部
【図１】
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【図２ａ】
2009521632.tif 000004
【図２ｂ】
2009521632.tif 000005
【図３】
2009521632.tif 000006
【図４】
2009521632.tif 000007
【国際調査報告】
2009521632.tif 000008
2009521632.tif 000009