(57)【要約】【課題】  吸気制御バルブ装置の構成を簡易にするとともに、装置をコンパクトにする。【解決手段】  本発明に係る吸気制御バルブ装置は、ボディ２０の軸受けに支持されるバルブ４０の回転中心軸４２と同軸に、かつ相対回転不能に保持された回転軸を備えており、バルブ４０を原位置から規定位置まで一方向に回転させるバルブ駆動用モータ６０と、バルブ駆動用モータ６０の通電解除時に、バルブ４０を規定位置から原位置まで戻すバネ７２とを有しており、バルブ駆動用モータ６０は、ほぼ一定電流が供給されている状態で、回転角度に応じて回転トルクが変化する構成であり、バルブ４０の原位置に対応する回転角度θ１からバルブ４０の規定位置に対応する回転角度θ２までの範囲内におけるバルブ駆動用モータ６０の回転トルクは、バネ７２の回転トルクよりも大きく設定されている。【選択図】      図３
2005127190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気路内を仕切る隔壁の開口部に取り付けられる枠状のボディと、前記ボディに設けられた一対の軸受けに支持されて、そのボディの内側で回転することにより、前記隔壁の開口部を開閉可能なバルブとを有する吸気制御バルブ装置であって、
前記ボディの軸受けに支持される前記バルブの回転中心軸と同軸に、かつ相対回転不能に保持された回転軸を備えており、前記バルブを原位置から規定位置まで一方向に回転させるバルブ駆動用モータと、
前記バルブ駆動用モータの通電解除時に、前記バルブを規定位置から原位置まで戻すバネとを有しており、
前記バルブ駆動用モータは、ほぼ一定電流が供給されている状態で、回転角度に応じて回転トルクが変化する構成であり、
前記バルブの原位置に対応する回転角度θ１から前記バルブの規定位置に対応する回転角度θ２までの範囲内における前記バルブ駆動用モータの回転トルクは、前記バネの回転トルクよりも大きく設定されていることを特徴とする吸気制御バルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載された吸気制御バルブ装置であって、
バルブを原位置から規定位置まで回転させているときのバルブ駆動用モータの回転トルクは、前記バルブの原位置に対応する回転角度θ１における回転トルクＴＭ１から最大回転トルクまで増加し、前記最大回転トルクから前記バルブの規定位置に対応する回転角度θ２における回転トルクＴＭ２まで減少し、さらに前記回転トルクＴＭ２が回転トルクＴＭ１よりも大きく、かつ前記回転トルクＴＭ２と回転トルクＴＭ１との差が前記バルブを原位置から規定位置まで回転させたときのバネの回転トルクの増加分よりも大きく設定されていることを特徴とする吸気制御バルブ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の吸気制御バルブ装置であって、
バルブの原位置に対応する回転角度θ１の近傍におけるバルブ駆動用モータの回転トルクの増加率は、規定位置に対応する回転角度θ２の近傍における前記バルブ駆動用モータの回転トルクの減少率よりも大きく設定されていることを特徴とする吸気制御バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒エンジンの吸気系において使用される吸気制御バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に使用されている吸気制御バルブ装置が特許文献１に記載されている。吸気制御バルブ装置は、エンジンのサージタンク内を二分割する隔壁に装着されており、その隔壁の一部を開閉する働きをする。吸気制御バルブ装置は、図１０に示すように、連通孔９１ｈが形成された略枠状のボディ９１と、その連通孔９１ｈを開閉するバルブ９２と、そのバルブ９２を回転させる駆動部９５とから構成されている。バルブ９２は、円板状のバルブ本体９２ｖと、そのバルブ本体９２ｖを支持するシャフト９３とを備えている。バルブ９２のシャフト９３はボディ９１に設けられた一対の軸受け９１ｊによって支持されており、ボディ９１の基端部側の軸受け９１ｊから突出したシャフト９３の端部が駆動部９５のリンク機構９５ｂの一端に連結されている。そして、リンク機構９５ｂの他端がダイアフラム式のアクチュエータ９５ａに連結されている。
【０００３】
ダイアフラム式のアクチュエータ９５ａは、電磁弁（図示省略）を介してエンジンの吸気管から分岐された負圧配管、あるいは外部（大気圧）と連通可能に構成されている。即ち、前記電磁弁がオン動作すると、アクチュエータ９５は前記負圧配管と連通し、吸気管内の負圧に起因する力でリンク機構９５ｂをバネ力に抗して所定の方向に駆動させる。これによって、バルブ９２が閉方向に回転し、サージタンク内の隔壁が閉じられる。
また、前記電磁弁がオフ動作すると、アクチュエータ９５ａは外部と連通し、バネ力に起因する力でリンク機構９５ｂを逆方向に駆動させる。これによって、バルブ９２が開方向に回転し、サージタンク内の隔壁が開かれる。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１５６４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した吸気制御バルブ装置によると、駆動部９５は、リンク機構９５ｂ、アクチュエータ９５ａ及び電磁弁等から構成されている。さらに、アクチュエータ９５ａに吸気管の負圧を導くための負圧配管やバキュームタンク等も必要になる。このため、駆動部９５の構成が複雑、かつ大掛かりなものになるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、吸気制御バルブ装置の構成を簡単に、かつ装置をコンパクトにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、エンジンの吸気路内を仕切る隔壁の開口部に取り付けられる枠状のボディと、前記ボディに設けられた一対の軸受けに支持されて、そのボディの内側で回転することにより、前記隔壁の開口部を開閉可能なバルブとを有する吸気制御バルブ装置であって、前記ボディの軸受けに支持される前記バルブの回転中心軸と同軸に、かつ相対回転不能に保持された回転軸を備えており、前記バルブを原位置から規定位置まで一方向に回転させるバルブ駆動用モータと、前記バルブ駆動用モータの通電解除時に、前記バルブを規定位置から原位置まで戻すバネとを有しており、前記バルブ駆動用モータは、ほぼ一定電流が供給されている状態で、回転角度に応じて回転トルクが変化する構成であり、前記バルブの原位置に対応する回転角度θ１から前記バルブの規定位置に対応する回転角度θ２までの範囲内における前記バルブ駆動用モータの回転トルクは、前記バネの回転トルクよりも大きく設定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、バルブ駆動用モータの回転軸とバルブの回転中心軸とは同軸、かつ相対回転不能に保持されており、バルブ駆動用モータがバルブを原位置から規定位置まで直接的に回転させる構成である。即ち、バルブ駆動用モータとバルブとの間にリンク機構や減速機構等が不要になるため、吸気制御バルブ装置の構成が簡易になり、装置がコンパクトになる。
また、バルブの原位置に対応する回転角度θ１からバルブの規定位置に対応する回転角度θ２までの範囲内におけるバルブ駆動用モータの回転トルクは、バネの回転トルクよりも大きく設定されている。このため、バルブ駆動用モータはバルブをバネ力に抗して原位置から規定位置まで確実に回転させることができる。
【０００９】
請求項２の発明によると、バルブを原位置から規定位置まで回転させているときのバルブ駆動用モータの回転トルクは、前記バルブの原位置に対応する回転角度θ１における回転トルクＴＭ１から最大回転トルクまで増加し、前記最大回転トルクから前記バルブの規定位置に対応する回転角度θ２における回転トルクＴＭ２まで減少し、さらに前記回転トルクＴＭ２が回転トルクＴＭ１よりも大きく、かつ前記回転トルクＴＭ２と回転トルクＴＭ１との差が前記バルブを原位置から規定位置まで回転させたときのバネの回転トルクの増加分よりも大きく設定されている。
このため、バルブの原位置に対応する回転角度θ１におけるバルブ駆動用モータの回転トルクＴＭ１をその原位置におけるバネの回転トルクＴＢ１よりも必要最小限だけ大きく設定すれば、原位置から規定位置までの全範囲において確実にバルブ駆動用モータの回転トルクをバネの回転トルクよりも大きくすることができる。
【００１０】
請求項３の発明によると、バルブの原位置に対応する回転角度θ１の近傍におけるバルブ駆動用モータの回転トルクの増加率は、規定位置に対応する回転角度θ２の近傍における前記バルブ駆動用モータの回転トルクの減少率よりも大きく設定されている。
このため、規定位置に対応する回転角度θ２におけるバルブ駆動用モータの回転トルクＴＭ２を原位置に対応する回転角度θ１におけるバルブ駆動用モータの回転トルクＴＭ１よりも大きくした状態で、回転トルクＴＭ２と回転トルクＴＭ１との差を大きく取ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸気制御バルブ装置の構成が簡易になり、さらに装置がコンパクトになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施形態１）
以下、図１から図９に基づいて本発明の実施形態１に係る吸気制御バルブ装置の説明を行う。ここで、図１は本実施形態に係る吸気制御バルブ装置の全体斜視図、図２は吸気制御バルブ装置の側面図等、図３は吸気制御バルブ装置の縦断面図である。また、図４から図８は、バルブ駆動用モータの背面図（図３のV-V矢視図）、動作図、固定子の製作図、回転トルク特性図及び電気回路図である。また、図９は吸気制御バルブ装置を備えるエンジンの吸気系を表す斜視図及び模式図等である。
吸気制御バルブ装置１０は、図９（Ｂ）に示すように、エンジンのサージタンク２を第１タンク室２ａと第２タンク室２ｂとに仕切る隔壁３に装着されており、その隔壁３の一部を開閉する働きをする。
【００１３】
吸気制御バルブ装置１０は、図１〜図３等に示すように、ボディ２０と、バルブ４０と、バルブ駆動用モータ６０（図３参照）とを備えている。
ボディ２０は、例えば、樹脂製であり、バルブホルダ部２２と、サージタンク２の蓋部２４と、モータハウジング部２６とを一体に有している。バルブホルダ部２２は、図１に示すように、バルブ４０を回転可能に支持する略長方形をした枠体であり、先端側に近づくにつれて徐々に幅狭となるように形成されている。バルブホルダ部２２は、サージタンク２の隔壁３の切欠き部分３ｃ（図９（Ａ）参照）に横方向から嵌め込まれるように構成されている。そして、そのバルブホルダ部２２の内側開口２３が上側の第１タンク室２ａと下側の第２タンク室２ｂとを連通させる連通口となる。以後、内側開口２３を連通口２３と呼ぶことにする。
即ち、サージタンク２が本発明の吸気路に相当し、隔壁３の切欠き部分３ｃが本発明の隔壁の開口部に相当する。
【００１４】
バルブホルダ部２２の先端部２２ｆと基端部２２ｍとには、図３に示すように、そのバルブホルダ部２２の中心線Ｃｆと一致する位置に第１軸受け２２ｘと第２軸受け２２ｙとが設けられている。そして、その第１軸受け２２ｘ及び第２軸受け２２ｙに後記するバルブ４０の第１軸体４１及び第２軸体４２がそれぞれ回転可能に支持されている。
バルブホルダ部２２の連通口２３の側壁には、図２（Ｂ）に示すように、第１軸受け２２ｘ及び第２軸受け２２ｙに対して右側の位置に下向きの弁座２３ｄが連通口２３の縁に沿って形成されている。また、前記側壁には、第１軸受け２２ｘ等に対して左側の位置に上向きの弁座２３ｕが同じく連通口２３の縁に沿って形成されている。なお、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のB-B矢視断面図を表している。
【００１５】
バルブホルダ部２２の外周壁には、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、そのバルブホルダ部２２の周方向にシール溝２３ｍが形成されている。そして、そのシール溝２３ｍにバルブホルダ部２２とサージタンク２の隔壁３の切欠き部分３ｃとの間をシールするシール部材２８が嵌め込まれている。
バルブホルダ部２２に形成されたシール溝２３ｍは、図２（Ａ）に示すように、そのバルブホルダ部２２の先端部で幅広に形成されている。また、シール部材２８の厚み寸法もシール溝２３ｍの幅寸法に合わせて先端部分で厚肉に形成されており、その先端部の厚み方向中央に支持溝２８ｓが形成されている。そして、シール部材２８の支持溝２８ｓに、サージタンク２の隔壁３の縁部が挟まれるようになっている。
バルブホルダ部２２の基端部２２ｍは、蓋部２４に対してほぼ直角に形成されている。蓋部２４は、バルブホルダ部２２をサージタンク２の隔壁３の切欠き部分３ｃに対して嵌め込んだ状態で、そのサージタンク２の開口２ｅ（図９（Ａ）参照）を塞ぐ部材であり、その開口２ｅの形状に合わせて形成されている。即ち、バルブホルダ部２２は、先端がシール部材２８を介して隔壁３に支持され、基端部が蓋部２４を介してサージタンク２の壁部に支持される。
【００１６】
吸気制御バルブ装置１０のバルブ４０は、上記したバルブホルダ部２２の連通口２３を開閉する部材であり、バルブ本体４３と、バルブ本体４３の先端部に固定された第１軸体４１と、そのバルブ本体４３の基端部に固定された第２軸体４２とから構成されている。
バルブ本体４３は、アルミダイカスト製の略長方形をした板状体であり、図２（Ａ）に示すように、先端に近づくにつれて徐々に幅狭となるように形成されている。バルブ本体４３の先端部と基端部とには、図３に示すように、そのバルブ本体４３の長手方向に延びる中心線Ｃｆと一致する位置に、軸体固定用凹部４４,４５が形成されている。そして、バルブ本体４３の先端部側に設けられた軸体固定用凹部４４に第１軸体４１が圧入され、基端部側に設けられた軸体固定用凹部４５に第２軸体４２が圧入される。
即ち、第１軸体４１及び第２軸体４２が本発明の回転中心軸に相当する。
【００１７】
第１軸体４１は、所定長さ寸法に形成された短軸であり、鉄製で表面がデフリックコーティングされている。第２軸体４２は、後記するバルブ駆動用モータ６０の回転軸に兼用される長軸であり、同じく鉄製で表面がデフリックコーティングされている。
バルブ本体４３の周縁には、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、基端部側の軸体固定用凹部４５から先端部側の軸体固定用凹部４４までの間にゴム製のシール材４７が貼付けられている。
【００１８】
バルブ本体４３の軸体固定用凹部４５に圧入される第２軸体４２は、図３に示すように、そのバルブ本体４３の回転中心軸とバルブ駆動用モータ６０の回転軸とに兼用される軸であり、その中央部分がバルブホルダ部２２の第２軸受け２２ｙによって支持されている。第２軸体４２の中央部分よりも後方（図３において左側）は、蓋部２４の貫通孔２４ｈからモータハウジング部２６の内側に突出しており、その突出部分にバルブ駆動用モータ６０の回転子６２が固定されている。また、回転子６２を囲む位置にバルブ駆動用モータ６０の固定子６４がモータハウジング部２６と一体に設けられている（図３参照）。
【００１９】
バルブ駆動用モータ６０の回転子６２は円柱形に成形されており、図４、図５等に示すように、その回転子６２の外周部に永久磁石からなる表皮層６２ｐが設けられている。ここで、図４、図５は、図２、図３のV−V矢視方向から見たバルブ駆動用モータ６０を表している。
表皮層６２ｐは、軸心を通る仮想平面で二分割された場合の一方の分割片（一方の半円筒形部位）がＮ極に着磁されており、他方の分割片（他方の半円筒形部位）がＳ極に着磁されている。即ち、回転子６２の外周面は0°〜180°の間がＮ極に着磁されており、180°〜360°（0°）の間がＳ極に着磁されている。
なお、図を分かり易くする観点からＮ極に着磁されている部位を着色して表示し、Ｓ極に着磁されている部位を無着色で表示する。
【００２０】
バルブ駆動用モータ６０の固定子６４は、図６（Ａ）に示すように、固定子本体部６４ｍと、一対のコイル支持部６４ｓとから構成されており、固定子本体部６４ｍに回転子６２が通される貫通孔６４ｈが形成されている。一対のコイル支持部６４ｓの間には、図６（Ｄ）に示すように、固定子６４に磁界を発生させるためのコイル６８の鉄心６８ｒが軸方向両側から挟まれるようになっている。また、固定子本体部６４ｍの前面側には、中心縦線Ｃｘに沿って一定幅、一定深さの前面溝６４ｆが貫通孔６４ｈと直交して形成されている。固定子本体部６４ｍの後面側には、同じく中心縦線Ｃｘに沿って前面溝６４ｆと等しい幅で、その前面溝６４ｆより若干深い後面溝６４ｂが貫通孔６４ｈと直交して形成されている。
ここで、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のB−B矢視断面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のC矢視図である。
【００２１】
バルブ駆動用モータ６０のコイル６８には、図８の電気回路に示すように、電源線ＢとＥＣＵからの信号線Ｓとが接続されている。そして、ＥＣＵのスイッチングトランジスタＴＲ１がオンすることにより、電源からコイル６８に電流が供給されるように構成されている。ここで、コイル６８の抵抗値は、例えば、２０Ωに設定されており、電源電圧はＤＣ10ｖに設定されている。このため、スイッチングトランジスタＴＲ１がオンすると、コイル６８には約0.5Ａの電流が流れるようになる。
モータハウジング部２６には、前記コイル６８に電線Ｂ,Ｓを接続するための、コネクタ６６（図２（Ａ）参照）がモータハウジング部２６と一体に形成されている。
【００２２】
コイル６８に電流が流されると、固定子６４には、図６（Ｄ）の矢印に示すように、右回りの磁束が発生する。即ち、図において、前面溝６４ｆ及び後面溝６４ｂの右側がＮ極となり、左側がＳ極となる。ここで、磁束は、固定子本体部６４ｍの前面溝６４ｆ及び後面溝６４ｂの部分（空間部分）を通り難くなるため、その固定子本体部６４ｍから回転子６２に向かう磁束が多くなる。このため、前面溝６４ｆや後面溝６４ｂが存在しない場合と比べて、バルブ駆動用モータ６０の回転トルクを大きくすることができる。
【００２３】
図５（Ａ）〜（Ｂ）には、バルブ駆動用モータ６０の回転角度が所定値（0°、90°、θ２＝74°、θ１＝124°）の場合における回転トルクの発生の様子が示されている。
バルブ駆動用モータ６０の回転角度が0°の場合には、図５（Ａ）に示すように、回転子６２のＮ極が左側に配置され、Ｓ極が右側に配置され、Ｎ極とＳ極との境界部分は固定子６４の中心縦線Ｃｘと一致するようになる。この状態で、回転子６２のＳ極が固定子６４のＮ極に吸引され、回転子６２のＮ極が固定子６４のＳ極に吸引されて、回転子６２はその位置に保持される。このため、回転子６２には回転力が加わらず、バルブ駆動用モータ６０の回転トルクは理論上零となる。
図７（Ａ）の実線ＴＭｕは、バルブ駆動用モータ６０における回転角度と回転トルクとの関係（回転トルク特性）を表すグラフである。なお、このときの回転トルク特性ＴＭｕは、バルブ駆動用モータ６０のコイル６８に約0.5Ａの電流を流した時のものである。
【００２４】
図５（Ａ）に示す位置（回転角度0°）から回転子６２が右に回転した状態（25°以上回転した状態）では、回転子６２と固定子６４との間にその回転子６２を回転角度0°の位置まで戻そうとする力が作用する。即ち、バルブ駆動用モータ６０には左回りの回転トルクが発生する。回転トルクの大きさは、図７（Ａ）に示すように、回転角度が増加するにつれて増加し、図５（Ｂ）に示すように、回転角度が90°の位置で理論的には最大となる。即ち、回転角度が90°の位置では、回転子６２のＮ極とＳ極との境界部分が中心横線Ｃｙと一致する。このため、固定子６４のＮ極側では、回転子６２のＮ極に対する反発力とＳ極に対する吸引力とがほぼ等しくなり、両者が回転子６２を左回転させる方向に作用する。また、固定子６４のＳ極側では、回転子６２のＳ極に対する反発力とＮ極に対する吸引力とがほぼ等しくなり、同じく両者が回転子６２を左回転させる方向に作用する。
【００２５】
しかし、実際には、図７（Ａ）に示すように、回転子６２の回転角度が90°〜約105°の範囲で回転トルクは緩やかに増加し、回転角度が約105°の位置で最大回転トルクとなる。
回転角度が90°を超えると、図５（Ｄ）に示すように、回転子６２のＮ極とＳ極との境界部分は、固定子６４のＮ極側で中心横線Ｃｙより低くなり、固定子６４のＳ極側で中心横線Ｃｙより高くなる。このため、固定子６４のＮ極側では、回転子６２のＮ極に対する反発力が若干大きくなり、回転子６２のＳ極に対する吸引力が低下する。また、固定子６４のＳ極側では、回転子６２のＳ極に対する反発力が若干大きくなり、回転子６２のＮ極に対する吸引力が低下する。前述のように、回転子６２の回転角度が90°〜約105°の範囲では、図７（Ａ）に示すように、回転トルクが緩やかに増加し、回転角度が約105°を超えると、回転トルクは比較的急勾配で低下し、回転角度が約145°を超えるとほぼ零になる。
【００２６】
本実施形態に係る吸気制御バルブ装置１０では、バルブ駆動用モータ６０の回転トルクが最も大きい範囲（回転角度74°〜124°）でそのバルブ駆動用モータ６０を使用している。即ち、バルブ駆動用モータ６０の回転角度が124°（θ１）のときにバルブ本体４３が全開位置（原位置）になるように、また、バルブ駆動用モータ６０の回転角度が74°（θ２）のときにバルブ本体４３が全閉位置（規定位置）となるように設計されている。したがって、バルブ駆動用モータ６０は、コイル６８に通電された状態（オン状態）でバルブ本体４３を全開位置（原位置  図２（Ｂ）参照）から全閉位置（規定位置  図２（二点鎖線参照）まで左回転させるようになる。
【００２７】
バルブ本体４３を全開位置（原位置）から全閉位置（規定位置）まで左回転させる際のバルブ駆動用モータ６０の回転トルクは、前述の図７（Ａ）において、回転角度θ１（124°）から回転角度θ２（74°）までの間で変化する。即ち、バルブ駆動用モータ６０の回転トルクは、バルブ４０の全開位置（原位置）に対応する回転角度θ１（124°）における回転トルクＴＭ１から最大回転トルクＴＭｍまで連続して増加する。そして、最大回転トルクＴＭｍから全閉位置（規定位置）に対応する回転角度θ２（74°）における回転トルクＴＭ２まで連続して減少する。ここで、回転角度θ２（74°）における回転トルクＴＭ２は、回転角度θ１（124°）における回転トルクＴＭ１よりも大きく設定されている。また、回転角度θ１（124°）の近傍（約115°〜124°）における回転トルクの増加率は、回転角度θ２（74°）の近傍（約85°〜74°）における回転トルクの減少率よりも小さく設定されている。
【００２８】
ここで、図７（Ａ）の細線Ｔｕは、固定子６４に前面溝６４ｆ及び後面溝６４ｂを設けなかった場合のバルブ駆動用モータ６０の回転トルク特性を表している。この場合、回転角度74°〜124°の範囲における回転トルクが大幅に減少するため、固定子６４に前面溝６４ｆ等を設けた場合のような回転トルクを得ようとすれば、固定子６４及び回転子６２を大型化する必要がある。即ち、固定子６４に前面溝６４ｆ及び後面溝６４ｂを設けることで、バルブ駆動用モータ６０を大型化することなく、回転トルクを増加させることができるようになる。
なお、バルブ駆動用モータ６０のコイル６８に対する通電が解除された状態（オフ状態）では、図７（Ａ）の点線に示すように、回転トルクＴ０はほぼ零になる。
【００２９】
ボディ２０のモータハウジング部２６の端部には、バルブ駆動用モータ６０の回転子６２を収納するための円形の開口部２６ｘが形成されており、その開口部２６ｘが略有底円筒形のキャップ８０によって塞がれている。
バルブ駆動用モータ６０の回転子６２から後方に突出した第２軸体４２の端部と、モータハウジング２６のキャップ８０との間には、図３に示すように、バルブ戻し機構７０が装着されている。バルブ戻し機構７０は、バルブ駆動用モータ６０の通電解除時に、バルブ４０を全閉位置（規定位置  図２（Ｂ）の二点鎖線参照）から全開位置（原位置  図２（Ｂ）の実線参照）まで戻す機構である。
バルブ戻し機構７０は、バルブ４０に対して開方向（図２（Ｂ）、図５において右回転方向）の回転トルクを付与するコイルバネ７２を備えている。
【００３０】
次に、図７（Ｂ）に基づいて、バルブ駆動用モータ６０とコイルバネ７２との関係について説明する。図７（Ｂ）は、中央の零レベルＬよりも上側にバルブ駆動用モータ６０の回転トルク特性を表しており、零レベルＬよりも下側にコイルバネ７２の回転トルク特性を表している。なお、コイルバネ７２の回転トルクは下向きが正方向である。
特性ＴＭｕ１は、バルブ駆動用モータ６０の低温時における回転トルク特性を表している。特性ＴＭｕ２は、バルブ駆動用モータ６０の通常使用時における回転トルク特性を表している。また、特性ＴＭｕ３は、バルブ駆動用モータ６０の高温時における回転トルク特性を表している。即ち、図７（Ｂ）のグラフから明らかなように、バルブ駆動用モータ６０の回転トルクは高温時に小さくなる。以下、高温時の回転トルク特性ＴＭｕ３を最小トルク特性ＴＭｕ３と呼ぶ。
【００３１】
特性ＴＢｕ１はコイルバネ７２の最小トルク特性、特性ＴＢｕ２はコイルバネ７２の通常トルク特性、特性ＴＢｕ３はコイルバネ７２の最大トルク特性を表している。
コイルバネ７２は、バルブ本体４３が全開位置（原位置）から全閉位置（規定位置）まで回転することにより捻られて、バネ定数（ｋ）×変位量（撓み量）（ｘ）に相当する値だけ回転トルクが増加する。このため、全開位置（原位置）におけるコイルバネ７２の回転トルクＴＢ１とし、全閉位置（規定位置）におけるコイルバネ７２の回転トルクをＴＢ２とした場合に、（回転トルクＴＢ２）−（回転トルクＴＢ１）＝Ｃ１ｋｘとなる。なお、Ｃ１は比例定数である。
【００３２】
また、バルブ駆動用モータ６０の回転トルク特性ＴＭｕ１〜ＴＭｕ３における（回転トルクＴＭ２）−（回転トルクＴＭ１）は、コイルバネ７２の回転トルクの増加分（Ｃ１ｋｘ）よりも大きく設定されている。
バルブ駆動用モータ６０によってバルブ本体４３を全開位置（原位置）から全閉位置（規定位置）まで回転させるための条件は、図７（Ｂ）におけるバルブ駆動用モータ６０の最小トルク特性ＴＭｕ３における回転トルクＴＭ１がコイルバネ７２の最大トルク特性ＴＢｕ３の回転トルクＴＢ１を超えることである。
また、コイルバネ７２によってバルブ本体４３を全閉位置（規定位置）から全開位置（原位置）まで戻すための条件は、図７（Ｂ）におけるコイルバネ７２の最小トルク特性ＴＢｕ１の回転トルクＴＢ１がオフ状態のバルブ駆動用モータ６０の回転トルクＴ０を超えることである。
【００３３】
上記した条件を満足するように、バルブ駆動用モータ６０及びコイルバネ７２を設計することにより、バルブ駆動モータ６０によってバルブ本体４３をコイルバネ７２のバネ力に抗して全開位置（原位置）から全閉位置（規定位置）まで回転させることが可能になる。また、バルブ駆動モータ６０のオフ時に、コイルバネ７２のバネ力でバルブ本体４３を全閉位置（規定位置）から全開位置（原位置）まで戻すことが可能になる。
【００３４】
次に、吸気制御バルブ装置１０の製作手順を簡単に説明する。
先ず、バルブホルダ部２２、蓋部２４及びモータハウジング部２６からなるボディ２０が樹脂により射出成形される。このとき、バルブ駆動用モータ６０の固定子６４、コイル６８及びコネクタ６６の端子類は予めボディ２０を成形する型内にセットされており、ボディ２０を成形する際にそのボディ２０と一体化される。ボディ２０の成形後に、そのボディ２０の外周壁に設けられたシール溝２３ｍにシール部材２８が嵌め込まれる。
また、ボディ２０の成形と平行して、バルブ本体４３がアルミダイカスト成形され、バルブ本体４３の成形後、そのバルブ本体４３の周縁部分にシール材４７が貼付される。
【００３５】
次に、第２軸体４２の位相とバルブ駆動用モータ６０の回転子６２の位相とが合わせられた状態で、その第２軸体４２に回転子６２が固定される。
次に、ボディ２０のバルブホルダ部２２にバルブ本体４３がセットされ、そのバルブ本体４３の軸体固定用凹部４４に対して第１軸体４１がバルブホルダ部２２の第１軸受け２２ｘ側から圧入される。さらに、バルブ駆動用モータ６０の回転子６２に固定された第２軸体４２がバルブホルダ部２２の第２軸受け２２ｙ側からバルブ本体４３の軸体固定用凹部４５に対して圧入される。このとき、第２軸体４２及びバルブ駆動用モータ６０の回転子６２の位相とバルブ本体４３の位相とが合わせられる。
次に、バルブ駆動用モータ６０の回転子６２から後方に突出した第２軸体４２の端部にバルブ戻し機構７０のコイルバネ７２等が装着された状態でモータハウジング２６の開口２６ｘにキャップ２６ｋが嵌合され、吸気制御バルブ装置１０の製作が終了する。
【００３６】
次に、図９等に基づいて、上記した吸気制御バルブ装置１０の働きを説明する。
エンジンの吸気系を構成するサージタンク２の第１タンク室２ａには、図９（Ａ）に示すように、吸気行程が重なる第１シリンダ、第３シリンダ及び第５シリンダの各吸気枝管５ａ,５ｃ,５ｅが接続されている。また、第２タンク室２ｂには、同じく吸気行程が重なる第２シリンダ、第４シリンダ及び第６シリンダの各吸気枝管５ｂ,５ｄ,５ｆが接続されている。なお、第１、第３、第５シリンダの吸気行程と、第２、第４、第６シリンダの吸気行程とは重なることはない。
【００３７】
エンジンの回転数が規定値Ｎを超えると、吸気制御バルブ装置１０のバルブ駆動用モータ６０はＥＣＵ（図８参照）からの信号でオフ状態となる。これによって、バルブ４０はコイルバネ７２のバネ力で全開位置（原位置、図２（Ｂ）参照）まで右回転し、サージタンク２の第１タンク室２ａと第２タンク室２ｂとが連通する。これによって、吸気管長が短くなったと同様の効果が得られ、そのサージタンク２内で吸気脈動による気柱振動の節ができる。このため、吸気脈動の振動数が高くなり、エンジンの高速運転時において吸気慣性効果による空気の供給効率が高くなる。この結果、エンジンの高速運転時におけるトルクが大きくなる（図９（Ｃ）参照）。
【００３８】
また、エンジンの回転数が規定値Ｎ以下になると、吸気制御バルブ装置１０のバルブ駆動用モータ６０はＥＣＵからの信号でオン状態となる。これによって、バルブ４０は、バルブ駆動用モータ６０の回転トルクによりコイルバネ７２のバネ力に抗して全閉位置（規定位置、図２（Ｂ）二点鎖線参照）まで左回転する。即ち、バルブ４０が閉じられることで、サージタンク２の第１タンク室２ａと第２タンク室２ｂとが仕切られる。これによって、吸気管長が長くなったと同様の効果が得られ、サージタンク２の上流集合部で吸気脈動による気柱振動の節ができる。このため、吸気脈動の振動数が低くなり、エンジンの低速運転時において吸気慣性効果による空気の供給効率が高くなる。この結果、エンジンの低速運転時におけるトルクが大きくなる（図９（Ｃ）参照）。
【００３９】
上記したように、本実施形態に係る吸気制御バルブ装置１０によると、バルブ駆動用モータ６０の回転軸とバルブ４０の回転中心軸とは同軸、かつ相対回転不能に保持されており、バルブ駆動用モータ６０がバルブ４０を原位置から規定位置まで直接的に回転させる構成である。即ち、バルブ駆動用モータ６０とバルブ４０との間にリンク機構や減速機構等が不要になるため、吸気制御バルブ装置１０の構成が簡易になり、装置がコンパクトになる。
また、バルブ４０の全開位置（原位置）に対応する回転角度θ１からバルブ４０の全閉位置（規定位置）に対応する回転角度θ２までの範囲内におけるバルブ駆動用モータ６０の回転トルクは、コイルバネ７２の回転トルクよりも大きく設定されている。このため、バルブ駆動用モータ６０はバルブ４０をコイルバネ７２のバネ力に抗して全開位置（原位置）から全閉位置（規定位置）まで確実に回転させることができる。
【００４０】
また、バルブ４０を原位置から規定位置まで回転させているときのバルブ駆動用モータ６０の回転トルクは、バルブ４０の原位置に対応する回転角度θ１における回転トルクＴＭ１から最大回転トルクＴＭｍまで増加し、最大回転トルクＴＭｍからバルブ４０の規定位置に対応する回転角度θ２における回転トルクＴＭ２まで減少する。さらに回転トルクＴＭ２が回転トルクＴＭ１よりも大きく、かつ回転トルクＴＭ２と回転トルクＴＭ１との差が前記バルブを原位置から規定位置まで回転させたときのコイルバネ７２の回転トルクの増加分よりも大きく設定されている。
このため、バルブ４０の原位置に対応する回転角度θ１におけるバルブ駆動用モータ６０の回転トルクＴＭ１をその原位置におけるコイルバネ７２の回転トルクＴＢ１よりも必要最小限だけ大きく設定すれば、原位置から規定位置までの全範囲において確実にバルブ駆動用モータ６０の回転トルクをコイルバネ７２の回転トルクよりも大きくすることができる。
【００４１】
また、バルブ４０を原位置から規定位置まで回転させているときの原位置近傍におけるバルブ駆動用モータ６０の回転トルクの増加率は、規定位置の近傍におけるバルブ駆動用モータ６０の回転トルクの減少率よりも大きく設定されている。このため、規定位置におけるバルブ駆動用モータ６０の回転トルクＴＭ２を原位置におけるバルブ駆動用モータの回転トルクＴＭ１よりも大きくした状態で、回転トルクＴＭ２と回転トルクＴＭ１との差を大きく取ることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、バルブ駆動用モータ６０の通電時にバルブ４０を閉じ、バルブ駆動用モータ６０の通電解除時にコイルバネ７２のバネ力でバルブ４０を所定開度位置まで戻す例を示したが、上記動作を逆にすることも可能である。
また、バルブ４０の第２軸体４２とバルブ駆動用モータ６０の回転軸とを兼用する例を示したが、第２軸体４２と前記回転軸とを別体にし、回り止め部材で両者を連結する構造でも良い。
また、本実施形態では、バルブ駆動用モータ６０のコイル６８の抵抗値を従来の電磁弁の抵抗値に合わせて２０Ωに設定しているため、ＥＣＵのスイッチングトランジスタＴＲ１の仕様を変更する必要がなく、経済的である。なお、コイル６８の抵抗値はＥＣＵのスイッチングトランジスタＴＲ１の仕様に応じて適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係る吸気制御バルブ装置の全体斜視図である。
【図２】吸気制御バルブ装置の全体側面図（Ａ図）、及びＡ図のB-B矢視断面図（Ｂ図）である。
【図３】吸気制御バルブ装置の全体縦断面図である。
【図４】バルブ駆動用モータの背面図（Ａ図）及び縦断面図（Ｂ図）である。
【図５】バルブ駆動用モータの動作を表す背面図（Ａ図〜Ｄ図）である。
【図６】バルブ駆動用モータの固定子を表す背面図（Ａ図）、B−B矢視断面図（Ｂ図）、Ｃ矢視図（Ｃ図）及びバルブ駆動用モータの磁束の様子を表す背面図（Ｄ図）である。
【図７】バルブ駆動用モータの回転トルク特性を表すグラフ（Ａ図）、バルブ駆動用モータの回転トルク特性とコイルバネの回転トルク特性との関係を表すグラフ（Ｂ図）である。
【図８】バルブ駆動用モータの電気回路図である。
【図９】本実施形態に係る吸気制御バルブ装置を備えるエンジンの吸気系を表す斜視図（Ａ図）、模式図（Ｂ図）、及び吸気制御バルブ装置の働きを表すグラフ（Ｃ図）である。
【図１０】従来の吸気制御バルブ装置を表す全体平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２      サージタンク（吸気路）
３      隔壁
３ｃ    切欠き部分（開口部）
２０    ボディ
４０    バルブ
４２    第２軸体（回転軸、回転中心軸）
４３    バルブ本体
６０    バルブ駆動用モータ
６２    回転子
６４    固定子
７２    コイルバネ（バネ）
ＴＭｕ  回転トルク特性
ＴＭ１  回転トルク
ＴＭ２  回転トルク
ＴＢ１  回転トルク
ＴＢ２  回転トルク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005127190.tif 000009
【図８】
2005127190.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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