(57)【要約】【課題】吸排気系に配置されるバルブ装置におけるドライバやＴＰＳの環境温度を抑え、各構成部品の特性の安定化を図り、バルブ装置の温度成立範囲を拡大する。【解決手段】スロットル装置１は、エンジンの吸気通路に配置されたスロットルバルブ２と、スロットルバルブ２が収容されるスロットルボディ３と、モータ４が取り付けられたカバーモジュール５とを有する。カバーモジュール５は、モータ収容部２１とドライバ収容部２２及びＴＰＳ収容部２３を備える。カバーモジュール５は熱伝導性の低い合成樹脂にて形成され、モータ収容部２１とＴＰＳ収容部２３との間には隔壁Ａ、モータ収容部２１とドライバ収容部２２との間には隔壁Ｂ、ドライバ収容部２２とＴＰＳ収容部２３との間には隔壁Ｃがそれぞれ設けられている。各収容部２１〜２３は、隔壁Ａ〜Ｃによって熱的に隔離され、各部位の発熱の相互影響が最小限に抑えられる。【選択図】図２
2007278275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸排気系に配置されるバルブ装置であって、
弁体が収容される本体部と、
前記本体部に装着され、前記弁体を駆動させるモータが取り付けられたカバーモジュールとを備え、
前記カバーモジュールは、前記モータが配置されるモータ収容部と、前記弁体の開度を検出する開度検出装置が配置されるセンサ収容部とを備えると共に、前記モータ収容部と前記センサ収容部との間に、合成樹脂にて形成された第１隔壁を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
請求項１記載のバルブ装置において、前記カバーモジュールはさらに、前記モータの駆動回路が配置されるドライバ収容部を備えると共に、前記ドライバ収容部と前記モータ収容部との間に合成樹脂にて形成された第２隔壁を、前記ドライバ収容部と前記センサ収容部との間に合成樹脂にて形成された第３隔壁をそれぞれ有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項３】
請求項２記載のバルブ装置において、前記ドライバ収容部は、前記モータの駆動回路のパワー系素子と信号系素子とを隔離する第４隔壁を有することを特徴とするバルブ装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載のバルブ装置において、前記ドライバ収容部に金属製のカバーを装着し、該カバー内に前記駆動回路を収容したことを特徴とするバルブ装置。
【請求項５】
請求項２又は３記載のバルブ装置において、前記ドライバ収容部の内部に、前記駆動回路に装着される金属製の放熱板を配置したことを特徴とするバルブ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のバルブ装置において、前記モータ収容部に金属製のケースを装着し、該ケース内に前記モータを収容したことを特徴とするバルブ装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のバルブ装置において、前記モータは、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、前記ロータの回転位置を検出するロータ位置検出部とを備えてなるブラシレスモータであり、前記ステータは前記モータ収容部内に配置され、前記ロータ位置検出部は前記モータ収容部に対し前記第１隔壁の外側に配置されることを特徴とするバルブ装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のバルブ装置において、前記弁体が前記エンジンのスロットルバルブであることを特徴とするバルブ装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載のバルブ装置において、前記弁体が前記エンジンのＥＧＲバルブであることを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸排気系に配置されるバルブ装置に関し、特に、電子制御スロットル装置等に搭載されるモータドライバや回転角度センサの温度環境向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品の電子化に伴い、エンジンの吸排気系には、弁体を電動モータにて駆動する電子制御のバルブ装置が広く用いられている。例えば、エンジンのスロットルバルブにおいても、弁体をモータにて駆動するいわゆる電子制御式のスロットル装置が増加している。そこでは、従来のアクセルワイヤによる機械的動作に代えて、電気信号によってスロットルバルブが制御される。アクセル踏み込み量はポテンショメータ等によって電気的に検出され、その値に応じてモータが駆動されてスロットルバルブの開閉が行われる。
【０００３】
図８は、従来の電子制御式のスロットル装置の構成を示す説明図である。図８のスロットル装置101は、スロットルバルブ102を備えたスロットルボディ103と、モータ104等を備えたカバーモジュール105とから構成されている。スロットルボディ103はアルミダイキャストにて形成され、その図中上端部に、金属製のカバー106を用いたカバーモジュール105が取り付けられる。スロットルボディ103には、エンジンの吸気通路の一部をなすボア部107が設けられており、スロットルバルブ102はこのボア部107に収容されている。カバーモジュール105には、モータ104と共に、モータ駆動用のドライバやコントローラ等の駆動回路108や、非接触型の角度センサを用いたスロットル開度センサ（Throttle Position Sensor、以下、適宜ＴＰＳと略記する）109等が配置されている。
【０００４】
スロットルバルブ102は、スロットルボディ103に回転自在に支持されたスロットルシャフト111に固定されている。スロットルシャフト111の上端部には、スロットルギヤ112と、ＴＰＳ109のセンサハブ113が取り付けられている。スロットルボディ103にはさらにアイドルシャフト114が取り付けられており、このアイドルシャフト114には、アイドルギヤ115が回転自在に支持されている。アイドルギヤ115は、小径ギヤ115aと大径ギヤ115bとを有しており、小径ギヤ115aは、スロットルギヤ112と噛み合っている。大径ギヤ115bは、モータ104の回転軸116に固定されたモータギヤ117と噛み合っている。モータギヤ117、アイドルギヤ115及びスロットルギヤ112によって減速機構118が形成され、モータ104の回転出力は、この減速機構118を介してスロットルシャフト111に伝達される。スロットルシャフト111には、図示しないねじりコイルばねが取り付けられており、スロットルバルブ102は、モータ104の回転力によって開かれ、このねじりコイルばねによって全閉位置に復帰する。
【０００５】
カバーモジュール105内には、駆動回路108等が取り付けられる回路基板119が配置されている。この回路基板119には、モータ104の回転角度位置を検出する磁気検出素子121と、駆動回路108及びＴＰＳ109の磁気検出素子122が載置されている。磁気検出素子121は、モータ104のロータ123の磁極変化に伴ってロータ位置信号を出力し、駆動回路108に送出する。磁気検出素子122は、センサハブ113に取り付けられたセンサマグネット124の磁極変化に伴って、スロットル開度信号を出力する。センサハブ113はスロットルシャフト111と共に回転し、スロットル開度信号はスロットルバルブ102の開度を示している。このスロットル開度信号もまた駆動回路108に送られる。駆動回路108は、このスロットル開度信号と前述のロータ位置信号に基づいて、モータ104の動作を制御する。モータ104が作動すると、アイドルギヤ115を介してスロットルシャフト111が回転し、スロットルバルブ102が開閉する。スロットルバルブ102の開度はＴＰＳ109によって検出され、モータ104は、アクセル操作量や走行速度、バルブ開度等を考慮して、ロータ位置信号に基づきフィードバック制御される。
【特許文献１】特開2001-132495号公報
【特許文献２】特開2004-162679号公報
【特許文献３】特開2005-163555号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、このようなスロットル装置101では、カバーモジュール105内に配置される各構成部品（モータ104，駆動回路108，ＴＰＳ109）は、それぞれ耐熱区分を異にしており、駆動回路108やＴＰＳ109は、モータ104よりも耐熱温度が低い。すなわち、モータ104の耐熱温度は巻線やマグネットの耐熱性から180〜200°Ｃ程度であるのに対し、駆動回路108の耐熱温度は信号系電子部品の耐熱性から120〜150°Ｃ程度、ＴＰＳ109の耐熱温度は磁気検出素子122の耐熱性から120〜150°Ｃ程度となる。但し、モータ104が図８のようにブラシレスモータの場合には、モータ内部に配置された磁気検出素子121の耐熱温度は120〜150°Ｃ程度となる。
【０００７】
これに対して動作時の発熱は、上記構成部品の中ではモータ104が一番大きい。次いで、駆動回路108（モータ通電切換用半導体スイッチング素子部）が大きく、ＴＰＳ109の自己発熱は、モータ104や駆動回路108と比べると極めて小さい。そこで、耐熱性能も発熱も異なるこのような構成部品を、図８のように同一のカバー106内に配置すると、駆動回路108やＴＰＳ109がモータ104の発熱の影響を受け易くなるという問題が生じる。特に、ＴＰＳ109は、モータ104のみならず駆動回路108の発熱の影響も受け易くなる。このため、カバーモジュール105では、カバー106をアルミニウム等の金属製とし、それをモータ104や駆動回路108の放熱手段として利用し、モータ104等の放熱と共に、他の部品への熱影響を低減させている。
【０００８】
しかしながら、スロットル装置101は、それ自体が自動車のエンジン付近に配置され高温環境下にさらされることから、金属製カバーの放熱効果も十分に発揮されないのが実情である。このため、各構成部品、特に駆動回路108やＴＰＳ109の電子部品の温度環境を耐熱温度以下に抑えることが難しく、温度適合性を満たし得ない場合があるという問題があった。また、非接触型のＴＰＳ109に関しては、モータ104や駆動回路108のような発熱源が近くに配置されていると、エンジン回りの熱以上に、カバーモジュール105内にてモータ104や駆動回路108の発熱の影響を強く受ける。このため、センサマグネット124の磁束密度が雰囲気温度に応じて変化し、ＴＰＳ109としての性能が低下するという問題もあった。さらに、センサマグネット124が高温側で減磁する材料、例えばネオジウム等の場合、高温によってセンサマグネット124が減磁し、センサ特性が劣化するという問題もあった。
【０００９】
同様の課題は、スロットル装置のみならず、エンジンの吸排気系に配置される各種バルブ装置を電子制御化した場合にも存在している。図９は、エンジンの吸排気系に配置される各種バルブ装置を示す説明図である。図９に示すように、エンジン131の吸排気系には、前述のスロットルバルブ102の他、ＥＧＲ（排気ガス再循環：Exhaust Gas Recirculation）バルブ132や、ＥＧＲバイパスバルブ133、インタークーラバイパスバルブ134、スワールコントロールバルブ135、排気絞りバルブ136、などが設けられている。このうち、吸気通路137中には、インタークーラバイパスバルブ134とスロットルバルブ102が、排気再循環通路138中には、ＥＧＲバルブ132とＥＧＲバイパスバルブ133が配置されている。また、排気通路139中には、排気絞りバルブ136が配置されている。
【００１０】
近年、排気ガス規制への対応や部分負荷時の燃費低減を図るべく、燃焼後の排気ガスの一部を再度吸気させるために設置されるＥＧＲバルブ132を搭載した車両が増加している。内燃機関では一般に、燃焼後の排気ガス中には酸素は含まれていないか、もしくは希薄な状態にある。従って、排気を吸気に混ぜると酸素濃度が低下し、これをエンジンに供給すると、大気より酸素濃度が低い状態での燃焼となる。このため、エンジンの燃焼温度が低下し、それに伴って窒素酸化物（NOx）の発生が抑制される。また、部分負荷時においては、ＥＧＲを行うと、シリンダ内に非ＥＧＲ時と同一の酸素量を供給する（同一出力を得る）ためには、必要スロットル開度が大きくなる。その結果、吸気時のポンピング損失が少なくなり、燃料消費率が向上する。つまり、ピストン１ストローク当たりの吸入酸素量が減少することで、あたかも小排気量のエンジンにてアクセルを踏み込んで走行するのと同等の効果が得られ、燃費低減が図られる。
【００１１】
このようなＥＧＲバルブ132においても、バルブの開閉を電動モータにて行い、バルブ動作を電子制御化すると、スロットル装置と同様に、前述のような熱影響の問題が生じる。また、他のバルブにおいても、電子制御化に際し同様の熱影響の問題が考えられ、その対策が求められていた。
【００１２】
本発明の目的は、吸排気系に配置されるバルブ装置におけるドライバやＴＰＳの環境温度を抑え、各構成部品の特性の安定化を図り、バルブ装置の温度成立範囲を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のバルブ装置は、エンジンの吸排気系に配置されるバルブ装置であって、弁体が収容される本体部と、前記本体部に装着され前記弁体を駆動させるモータが取り付けられたカバーモジュールとを備え、前記カバーモジュールは、前記モータが配置されるモータ収容部と、前記弁体の開度を検出する開度検出装置が配置されるセンサ収容部とを備えると共に、前記モータ収容部と前記センサ収容部との間に、合成樹脂にて形成された第１隔壁を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、モータ収容部とセンサ収容部との間に、合成樹脂にて形成した第１隔壁を配することにより、モータ収容部とセンサ収容部の間が熱伝導性の低い合成樹脂によって隔離される。これにより、モータにて発生した熱がセンサ収容部に伝わりにくくなり、開度検出装置に対するモータの発熱の影響が抑えられ、開度検出装置の特性が安定し、バルブ装置の温度成立範囲も拡大する。
【００１５】
前記バルブ装置において、前記カバーモジュールに、前記モータの駆動回路が配置されるドライバ収容部をさらに設けると共に、前記ドライバ収容部と前記モータ収容部との間に合成樹脂にて形成された第２隔壁を、前記ドライバ収容部と前記センサ収容部との間に合成樹脂にて形成された第３隔壁をそれぞれ設けても良い。このような第２及び第３隔壁によって、ドライバ収容部とモータ収容部との間や、ドライバ収容部とセンサ収容部との間も熱伝導性の低い合成樹脂によって隔離される。このため、モータにて発生した熱が駆動回路やセンサ収容部に伝わりにくくなると共に、駆動回路にて発生した熱もセンサ収容部に伝わりにくくなる。従って、駆動回路や開度検出装置に対するモータの発熱の影響や、開度検出装置に対する駆動回路の発熱の影響が抑えられ、駆動回路や開度検出装置の特性が安定し、バルブ装置の温度成立範囲も拡大する。
【００１６】
また、前記ドライバ収容部に、前記モータの駆動回路のパワー系素子と信号系素子とを隔離する第４隔壁を設けても良い。これにより、パワー系素子と信号系素子との間が熱伝導性の低い合成樹脂によって隔離され、パワー系素子にて発生した熱が信号系素子に伝わりにくくなり、信号系素子の雰囲気温度が抑えられ、素子特性が安定し、温度信頼性が向上する。
【００１７】
さらに、前記ドライバ収容部に金属製のカバーを装着し、該カバー内に前記駆動回路を収容しても良い。これにより、駆動回路にて発生した熱が金属製カバーを介して効率良く放熱される。また、前記ドライバ収容部の内部に、前記駆動回路に装着される金属製の放熱板を配置しても良い。例えば、パワー系素子の発熱が小さい場合には、このようにドライバ収容部内に駆動回路と放熱板を共に収容し、パワー系素子の発熱を放熱板によって効率良く放熱しても良い。加えて、前記モータ収容部に金属製のケースを装着し、該ケース内に前記モータを収容しても良い。これにより、モータにて発生した熱が金属製ケースを介して効率良く放熱される。
【００１８】
一方、前記バルブ装置において、前記モータとして、電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側に回転自在に配置されたロータと、前記ロータの回転位置を検出するロータ位置検出部とを備えてなるブラシレスモータを使用し、前記ステータを前記モータ収容部内に配置し、前記ロータ位置検出部を前記モータ収容部に対し前記第１隔壁の外側に配置するようにしても良い。これにより、ロータ位置検出部が発熱部位である電機子巻線と第１隔壁によって隔離される。このため、ロータ位置検出部の雰囲気温度が抑えられ、そこで使用される素子の特性が安定し、温度信頼性の向上が図られる。
【００１９】
前記バルブ装置において、前記弁体が前記エンジンのスロットルバルブであっても良い。すなわち、前記バルブ装置がエンジンのスロットル装置であっても良い。また、前記バルブ装置において、前記弁体が前記エンジンのＥＧＲバルブであっても良い。すなわち、前記バルブ装置がエンジンのＥＧＲ装置であっても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のバルブ装置によれば、エンジンの吸排気系に配置されるバルブ装置に、弁体が収容される本体部と、本体部に装着され弁体を駆動させるモータが取り付けられたカバーモジュールとを設け、このカバーモジュールに、モータが配置されるモータ収容部と、弁体の開度を検出する開度検出装置が配置されるセンサ収容部とを備えると共に、モータ収容部とセンサ収容部との間に、合成樹脂にて形成された第１隔壁を配したので、モータ収容部とセンサ収容部の間が熱伝導性の低い合成樹脂によって隔離され、モータにて発生した熱がセンサ収容部に伝わるのを抑制することが可能となる。このため、開度検出装置に対するモータの発熱の影響が抑えられ、開度検出装置の特性を安定させることが可能となり、バルブ装置を使用可能な温度範囲の拡大も図られる。
【００２１】
また、本発明のバルブ装置によれば、カバーモジュールに、モータの駆動回路が配置されるドライバ収容部をさらに設けると共に、ドライバ収容部とモータ収容部との間に合成樹脂にて形成された第２隔壁を、ドライバ収容部とセンサ収容部との間に合成樹脂にて形成された第３隔壁をそれぞれ設けることにより、ドライバ収容部とモータ収容部との間やドライバ収容部とセンサ収容部との間が熱伝導性の低い合成樹脂によって隔離され、モータにて発生した熱が駆動回路やセンサ収容部に伝わるのを抑制できると共に、駆動回路にて発生した熱がセンサ収容部に伝わるのを抑制することが可能となる。このため、駆動回路や開度検出装置に対するモータの発熱の影響や、開度検出装置に対する駆動回路の発熱の影響が抑えられ、駆動回路や開度検出装置の特性を安定させることが可能となり、バルブ装置を使用可能な環境温度範囲の拡大も図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１である電子制御式スロットル装置の構成を示す断面図である。図１のスロットル装置１は、エンジンの吸排気系に配置されるバルブ装置の一種であり、前述の図９に示したように、エンジンの吸気通路中に配置される。スロットル装置１には、スロットルバルブ（弁体）２が設けられており、その開度によりエンジンの吸入空気量を制御している。図１のスロットル装置１も、図８のスロットル装置101と同様に、スロットルバルブ２を備えたスロットルボディ（本体部）３と、モータ４等を備えたカバーモジュール５とから構成されている。スロットルボディ３はアルミダイキャスト又は合成樹脂にて形成され、その図１において上端部にカバーモジュール５が取り付けられる。カバーモジュール５の本体５ａは合成樹脂にて形成されており、本体５ａには、モータ４と共に駆動回路６やＴＰＳ（開度検出装置）７等が配置されている。
【００２４】
スロットルバルブ２は、スロットルボディ３に回転自在に支持されたスロットルシャフト８に固定されている。スロットルボディ３には、エンジンの吸気通路の一部をなすボア部９が設けられており、スロットルバルブ２はこのボア部９に収容されている。スロットルシャフト８の上端部には、スロットルギヤ１１と、ＴＰＳ７のセンサハブ１２が取り付けられている。また、スロットルシャフト８には、図示しないねじりコイルばねが取り付けられており、このねじりコイルばねによってスロットルシャフト８は所定の回転方向に付勢され、その付勢力によってスロットルバルブ２が全閉位置まで自動的に復帰する。
【００２５】
スロットルボディ３には、アイドルシャフト１３が取り付けられている。アイドルシャフト１３には、アイドルギヤ１４が回転自在に支持されている。アイドルギヤ１４には、上下に小径ギヤ１４ａと大径ギヤ１４ｂが設けられている。小径ギヤ１４ａは、スロットルギヤ１１と、大径ギヤ１４ｂは、モータ４の回転軸１５に固定されたモータギヤ１６とそれぞれ噛み合っている。モータギヤ１６、アイドルギヤ１４及びスロットルギヤ１１によって減速機構１７が形成される。モータ４の回転出力は、この減速機構１７を介してスロットルシャフト８に伝達される。
【００２６】
カバーモジュール５には、モータ４が配置されるモータ収容部２１と、モータ駆動用のドライバやコントローラ等の駆動回路６が配置されるドライバ収容部２２、及び、ＴＰＳ７が配置されるＴＰＳ収容部（センサ収容部）２３が設けられている。カバーモジュール５は、熱伝導性の低い合成樹脂にて形成されており、各収容部２１〜２３の間はそれぞれ隔壁Ａ〜Ｃによって別室に隔離されている。図２は、各収容部２１〜２３と隔壁Ａ〜Ｃの関係を示す説明図である。図２に示すように、モータ収容部２１とＴＰＳ収容部２３との間には隔壁Ａ（第１隔壁）、モータ収容部２１とドライバ収容部２２との間には隔壁Ｂ（第２隔壁）、ドライバ収容部２２とＴＰＳ収容部２３との間には隔壁Ｃ（第３隔壁）がそれぞれ設けられている。
【００２７】
モータ収容部２１には、ブラシレスモータを用いたモータ４が配置されている。モータ４は、ステータ３１の内側にロータ３２を回転自在に配置したいわゆるインナーロータ型の構成となっている。ステータ３１は、駆動コイル（電機子巻線）３３と、コイル３３が巻装されたステータコア３４とから構成されている。ステータコア３４は、金属板を積層して形成されている。ステータコア３４の内周側には複数個の突極が設けられており、この突極に駆動コイル３３が巻回されてモータ巻線が形成される。駆動コイル３３に対しては、導電板３５を介して電力が供給される。ステータコア３４は、金属製のケース３６に固定されている。ケース３６は、カバーモジュール本体５ａにねじ３７によって固定されている。ケース３６は外気に露出しており、モータ４にて発生した熱はケース３６から装置外へと放熱される。
【００２８】
ロータ３２は、回転軸１５に固定されたロータコア３８及びロータコア３８の外周に固定されたロータマグネット（永久磁石）３９とから構成されている。ロータコア３８もまた、ステータコア３４と同様に、金属板を積層して形成されている。ロータマグネット３９は円筒状に形成され、Ｎ,Ｓ２極が設けられている。回転軸１５は、ベアリング４１ａ,４１ｂにて回転自在に支持されている。ベアリング４１ａはケース３６に、ベアリング４１ｂはカバーモジュール本体５ａにインサートされたブラケット４２にそれぞれ取り付けられている。回転軸１５の先端部には、モータギヤ１６が固定されている。
【００２９】
ロータマグネット３９の図１において下方側には、ロータ位置検出部４０が設けられている。ロータ位置検出部４０には、ロータ３２の磁極変化を検出するホールＩＣ（磁気検出素子）４３が設けられている。ホールＩＣ４３は、カバーモジュール本体５ａに固定された基板４４上に載置されている。ホールＩＣ４３からは、ロータ３２に回転に伴う磁極変化により、パルス状のロータ位置信号が出力される。基板４４には、カバーモジュール本体５ａにインサートされた導電板４５ａが接続されており、ロータ位置信号は、導電板４５ａ,４４ｂを介して駆動回路６に送られる。
【００３０】
ドライバ収容部２２には、モータ４を駆動制御するための駆動回路６が配置されている。駆動回路６には、パワー系素子４６ａと信号系素子４６ｂが設けられている。ドライバ収容部２２の上部開口には、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属にて形成された放熱カバー４７が取り付けられている。放熱カバー４７は、カバーモジュール本体５ａに密接固定されており、その外部側には放熱フィン４８が設けられている。駆動回路６のパワー系素子４６ａは、放熱カバー４７の内部側に固定されており、そこで発生した熱は速やかに放熱カバー４７から装置外へと放熱される。ドライバ収容部２２にも基板４９が配置されており、基板４９には信号系素子４６ｂ等が載置されている。駆動回路６は、基板４９に接続された導電板４５ｃ,４５ｄを介してコネクタ５１に接続されている。
【００３１】
ＴＰＳ収容部２３には、スロットル開度を検出する非接触型の角度センサ（ＴＰＳ）７が配置されている。ＴＰＳ７は、センサハブ１２と、センサハブ１２に取り付けられたセンサマグネット５２、及び、センサマグネット５２に対向配置されたホールＩＣ（磁気検出素子）５３とから構成されている。センサハブ１２は合成樹脂にて形成されており、スロットルシャフト８の端部に固定されている。センサマグネット５２にはリングマグネットが使用されており、周方向に沿って複数の磁極が形成されている。ＴＰＳ収容部２３にも基板５４が配置されており、ホールＩＣ５３はこの基板５４上に載置されている。基板５４は導電板４５ｅによってコネクタ５１に接続されている。スロットルシャフト８が回転すると、それに伴い、センサハブ１２が回転する。これにより、ホールＩＣ５３に対向するセンサマグネット５２の磁極が変化する。この磁極変化に伴って、ホールＩＣ５３からはパルス状のスロットル開度信号が出力される。
【００３２】
スロットル装置１では、エンジンの始動に伴ってモータ４が作動すると、減速機構１７を介してスロットルシャフト８が回転し、スロットルバルブ２が開閉する。この際、駆動回路６は、アクセル操作量や走行速度、バルブ開度等を考慮して、スロットルバルブ２の開度を制御する。すなわち、駆動回路６は、ホールＩＣ４３からのロータ位置信号に基づいてモータ４の動作制御を行うと共に、ホールＩＣ５３からのスロットル開度信号に基づいてモータ４の回転角度をフィードバック制御する。一方、このようにエンジンが始動しモータ４が作動すると、前述のように、モータ４や駆動回路６（特に、パワー系素子４６ａ）が発熱し、その熱がＴＰＳ７等に伝わり、センサ性能が低下する等の問題が生じるおそれがある。
【００３３】
これに対し、当該スロットル装置１では、モータ４やドライバ収容部２２に放熱促進構造を採用すると共に、カバーモジュール本体５ａを熱伝導性の低い合成樹脂にて形成すると共に、各収容部２１〜２３間に隔壁Ａ〜Ｃを設け、モータ４や駆動回路６の発熱の影響がＴＰＳ７に及びにくい遮熱構造を採用している。すなわち、まず、発熱が最も大きいモータ４に関しては、外気に露出させた形で金属製のケース３６を装着し、このケース３６を介してモータ４の熱を外部へ放熱させる。また、モータ収容部２１の底部及び側部には、隔壁Ａが設けられており、モータ４の熱が他の部位に伝わりにくくなっている。これにより、モータ４にて発生した熱が駆動回路６やＴＰＳ７に伝わりにくくなる。
【００３４】
次に、モータ４に次いで発熱の大きい駆動回路６（パワー系素子４６ａ）に関しては、その熱が他部位に伝わらないように、放熱性の良い放熱カバー４７を設置し、発熱分を外部へ放熱する。これにより、ドライバ収容部２２内へのパワー系素子４６ａの熱放出が抑えられ、発熱の小さい信号系素子４６ｂへの熱電伝達が最小限に抑えられる。また、ドライバ収容部２２の側部及び底部には、隔壁Ａ,Ｂが設けられており、ドライバ収容部２２内部の熱が他の部位に伝わりにくくなっている。これにより、駆動回路６にて発生した熱がＴＰＳ７に伝わりにくくなる。さらに、隔壁Ｂによってモータ４からの放熱を遮断し、ドライバ収容部２２内にモータ４の排熱の影響が及びにくいようにもなっている。
【００３５】
このように、スロットル装置１では、ケース３６や放熱カバー４７にてモータ４や駆動回路６の放熱を促進すると共に、隔壁Ａ,Ｂ,Ｃによって、モータ４の熱がドライバ収容部２２内やＴＰＳ７に伝わりにくいようにしている。従って、モータ４と駆動回路６及びＴＰＳ７を一体化した場合の問題点のひとつである、各部位の発熱の相互影響を最小限に抑えることができる。特に、ドライバ収容部２２内の信号系素子４６ｂや、ＴＰＳ７のホールＩＣ５３などの雰囲気温度が抑えられ、素子特性を安定させることができる。これにより、高温環境下にてもこれらの電子部品等を支障なく使用でき、スロットル装置１を使用可能な環境温度範囲が拡大する。中でも、特に温度安定性が要求される、非接触型のＴＰＳ７に関して、温度上昇（変動）を最小限に抑えることができ、センサ特性の安定化を図ることが可能となる。
【実施例２】
【００３６】
次に、本発明の実施例２であるスロットル装置について説明する。図３は、実施例２のスロットル装置におけるカバーモジュール６１の構成を示す断面図である。なお、以下の実施例では、実施例１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。図３のカバーモジュール６１では、モータ４のロータ位置検出部４０が隔壁Ａの外側に配置されている。ここでは、回転軸１５上にセンサロータ６２が固定されており、センサロータ６２の外周には、ロータマグネット３９の磁極と同一極に着磁されたセンサマグネット６３が取り付けられている。カバーモジュール本体６１ａには、基板取付部６４が突設されており、そこに基板４４が取り付けられている。基板４４上には、センサマグネット６３と対向するようにホールＩＣ４３が載置されている。
【００３７】
このようなカバーモジュール６１では、モータ４の発熱部であるコイル３３とロータ位置検出部４０との間は、合成樹脂製の隔壁Ａによって隔離されている。従って、モータ発熱部とホールＩＣ４３は、熱的に分離される。前述のように、ホールＩＣ４３も他の電子部品と同様に、耐熱温度が比較的低く発熱の影響を受け易い。これに対し、当該スロットル装置では、ロータ位置検出部４０が発熱部位と隔壁Ａによって隔離されているため、ホールＩＣ４３はモータ４の発熱の影響を受けにくい。このため、ホールＩＣ４３の雰囲気温度が抑えられ、素子特性が安定し、温度信頼性の向上が図られる。なお、ホールＩＣ４３を隔壁Ａの外側に配したことにより、ホールＩＣ４３とＴＰＳ７との間の仕切が存在しなくなるが、元々ＴＰＳ７の自己発熱は少なく、両者間に仕切が無くともホールＩＣ４３の性能が損なわれることはない。
【実施例３】
【００３８】
図４は、本発明の実施例３であるスロットル装置におけるカバーモジュール６５の構成を示す断面図である。図４のカバーモジュール６５では、ドライバ収容部２２の内部にさらに隔壁Ｄ（第４隔壁）が設けられている。前述のように、パワー系素子４６ａの発熱、放熱カバー４７によって放熱される。ところが、パワー系素子４６ａは発熱量が大きいため、ドライバ収容部２２内にて、両素子４６ａ,４６ｂが対向していると、信号系素子４６ｂがパワー系素子４６ａの放射熱の影響を受けるおそれがある。そこで、実施例３のスロットル装置では、ドライバ収容部２２内に隔壁Ｄを設け、発熱の大きいパワー系素子４６ａからなるパワー部６６と、ＩＣ等の信号系素子４６ｂで構成するコントローラ部６７にドライバ収容部２２内を分離する。これにより、パワー部６６とコントローラ部６７が熱的に分離され、パワー系素子４６ａが発生する熱が信号系素子４６ｂに伝わりにくくなる。従って、信号系素子４６ｂの雰囲気温度が抑えられ、素子特性が安定し、温度信頼性の向上が図られる。また、スロットル装置１を使用可能な環境温度範囲も拡大する。
【実施例４】
【００３９】
図５は、本発明の実施例４であるスロットル装置におけるカバーモジュール７１の構成を示す断面図である。図５のカバーモジュール７１は、実施例１に構成にて、ブラシレスモータに代えてブラシ付のモータ７２を使用したものである。実施例４のスロットル装置では、スロットルバルブ２の駆動源として直流のブラシ付モータが使用されており、有底円筒形状の金属製ケース７３が使用されている。ケース７３の内周面には界磁用のマグネット７４が取り付けられており、マグネット７４の内側にはアーマチュア７５が回転自在に配置されている。アーマチュア７５には回転軸１５が取り付けられており、回転軸１５は軸受７６ａ,７６ｂにて回転自在に支持されている。
【００４０】
アーマチュア７５は、複数のスロット７７が形成されたアーマチュアコア７８を有している。アーマチュアコア７８は回転軸１５に固定されており、スロット７７間にはアーマチュアコイル７９が巻装されている。アーマチュアコア７８の図中下側には、コンミテータ８１が配設されている。コンミテータ８１も回転軸１５に固定されており、その外周には複数の整流子片８２が固定されている。各整流子片８２は、アーマチュアコイル７９に接続されており、その外周にはブラシ８３が摺接している。ブラシ８３は、カバーモジュール本体５ａに固定されたブラシホルダ８４に収容されている。このように、本発明は、実施例１〜３のようなブラシレス方式のモータ４を用いた装置のみならず、図５に示すようなブラシ方式のモータ７２を用いた装置にも適用可能である。
【実施例５】
【００４１】
図６は、本発明の実施例５であるスロットル装置におけるカバーモジュール８５の構成を示す断面図である。図６のカバーモジュール８５では、パワー系素子４６ａの放熱用金属板（放熱板）８６がドライバ収容部２２内に配置されている。ここでは、カバーモジュール本体８５ａ上に合成樹脂製のカバー８７が取り付けられ、その内部にドライバ収容部２２が形成される。パワー系素子４６ａの損失（発熱）が小さい場合には、このようにカバー８７内に駆動回路６と放熱板８６を共に収容しても良い。この場合、カバー８７の肉厚を、隔壁機能を有するモータ７２側を除いて薄くし、ドライバ収容部２２内の放熱性を高めても良い。その他の構成は、図４の実施例４と同様である。なお、当該実施例においても、モータ７２に代えてブラシレスモータを使用しても良い。
【実施例６】
【００４２】
図７は、本発明の実施例６であるスロットル装置におけるカバーモジュール９１の構成を示す断面図である。図７のカバーモジュール９１では、カバーモジュールに駆動回路６が配置されておらず、モータ７２とＴＰＳ７のみが設けられている。このように、駆動回路６が、カバーモジュール９１に配置されない場合でも、モータ７２とＴＰＳ７との間に関しては熱分離の効果が期待できる。なお、この場合もモータ７２に代えてブラシレスモータを使用しても良い。
【００４３】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例における各部材の材質等はあくまでも例示であり、本発明は前述の材質には限定されない。また、実施例の構成を適宜組み合わせることも可能であり、例えば、実施例２のスロットル装置（図３）や実施例４のスロットル装置（図５）に実施例３（図４）の構成を適用し、ドライバ収容部２２内に隔壁Ｄを設けてパワー部６６とコントローラ部６７を分離しても良い。また、実施例５（図６）の構成を実施例２のスロットル装置（図３）や実施例４のスロットル装置（図５）に適用することも可能である。
【００４４】
さらに、前述の実施例では、本発明をスロットル装置に適用した例を示したが、エンジンの吸排気系に配置される他のバルブ装置、例えば、ＥＧＲバイパスバルブ、インタークーラバイパスバルブ、スワールコントロールバルブ、エキゾーストブレーキバルブ排気絞りバルブなどの各種バルブ装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１である電子制御式スロットル装置の構成を示す断面図である。
【図２】各収容部と隔壁の関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例２であるスロットル装置におけるカバーモジュールの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例３であるスロットル装置におけるカバーモジュールの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例４であるスロットル装置におけるカバーモジュールの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例５であるスロットル装置におけるカバーモジュールの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例６であるスロットル装置におけるカバーモジュールの構成を示す断面図である。
【図８】従来の電子制御式のスロットル装置の構成を示す説明図である。
【図９】エンジンの吸排気系に配置される各種バルブ装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    スロットル装置
２    スロットルバルブ（弁体）
３    スロットルボディ（本体部）
４    モータ
５    カバーモジュール
５ａ  カバーモジュール本体
６    駆動回路
７    スロットル開度センサ（ＴＰＳ；開度検出装置）
８    スロットルシャフト
９    ボア部
１１    スロットルギヤ
１２    センサハブ
１３    アイドルシャフト
１４    アイドルギヤ
１４ａ  小径ギヤ
１４ｂ  大径ギヤ
１５    回転軸
１６    モータギヤ
１７    減速機構
２１    モータ収容部
２２    ドライバ収容部
２３    ＴＰＳ収容部（センサ収容部）
３１    ステータ
３２    ロータ
３３    コイル（電機子巻線）
３３    駆動コイル
３４    ステータコア
３５    導電板
３６    ケース
３７    ねじ
３８    ロータコア
３９    ロータマグネット（永久磁石）
４０    ロータ位置検出部
４１ａ,４１ｂ    ベアリング
４２    ブラケット
４３    ホールＩＣ
４４    基板
４５ａ〜４５ｅ    導電板
４６ａ  パワー系素子
４６ｂ  信号系素子
４７    放熱カバー
４８    放熱フィン
４９    基板
５１    コネクタ
５２    センサマグネット
５３    ホールＩＣ
５４    基板
６１    カバーモジュール
６１ａ  カバーモジュール本体
６２    センサロータ
６３    センサマグネット
６４    基板取付部
６５    カバーモジュール
６６    パワー部
６７    コントローラ部
７１    カバーモジュール
７２    モータ
７３    ケース
７４    マグネット
７５    アーマチュア
７６ａ,７６ｂ    軸受
７７    スロット
７８    アーマチュアコア
７９    アーマチュアコイル
８１    コンミテータ
８２    整流子片
８３    ブラシ
８４    ブラシホルダ
８５    カバーモジュール
８５ａ  カバーモジュール本体
８６    放熱板
８７    カバー
９１    カバーモジュール
Ａ      隔壁（第１隔壁）
Ｂ      隔壁（第２隔壁）
Ｃ      隔壁（第３隔壁）
Ｄ      隔壁（第４隔壁）
101     スロットル装置
102     スロットルバルブ
103     スロットルボディ
104     モータ
105     カバーモジュール
106     カバー
107     ボア部
108     駆動回路
109     ＴＰＳ
111     スロットルシャフト
112     スロットルギヤ
113     センサハブ
114     アイドルシャフト
115     アイドルギヤ
115a    小径ギヤ
115b    大径ギヤ
116     回転軸
117     モータギヤ
118     減速機構
119     回路基板
121     磁気検出素子
122     磁気検出素子
123     ロータ
124     センサマグネット
131     エンジン
132     ＥＧＲバルブ
133     ＥＧＲバイパスバルブ
134     インタークーラバイパスバルブ
135     スワールコントロールバルブ
136     排気絞りバルブ
137     吸気通路
138     排気再循環通路
139     排気通路
【図１】
2007278275.tif 000003
【図２】
2007278275.tif 000004
【図３】
2007278275.tif 000005
【図４】
2007278275.tif 000006
【図５】
2007278275.tif 000007
【図６】
2007278275.tif 000008
【図７】
2007278275.tif 000009
【図８】
2007278275.tif 000010
【図９】
2007278275.tif 000011