(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで弁開度を制御して内燃機関の吸気管内の空気流量を調節するモータ内蔵スロットル弁であって、
前記モータのヨークの少なくとも一部が前記吸気管内に露出され、且つ、前記モータのヨークの吸気管内に露出された部分が、前記吸気管内に配設された前記スロットル弁の弁体の近傍に配設されることを特徴とする、スロットル弁。
【請求項２】
前記モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、該伝熱部材の一部が前記吸気管内に露出されることを特徴とする、請求項１に記載のスロットル弁。
【請求項３】
前記モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、該伝熱部材の一部が外気に露出されることを特徴とする、請求項１に記載のスロットル弁。
【請求項４】
前記モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、該伝熱部材の一部が前記吸気管内に露出されると共に、該伝熱部材の別の一部が外気に露出されることを特徴とする、請求項１に記載のスロットル弁。
【請求項５】
前記モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、該伝熱部材の一部が前記吸気管内に露出され、この露出された部分が、前記吸気管内に配設された前記スロットル弁の弁体の近傍に配設されることを特徴とする、請求項１に記載のスロットル弁。
【請求項６】
前記伝熱部材の吸気管内に露出された部分及び前記伝熱部材の外気に露出された部分の一方あるいは両方に放熱面積を大きくするための凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のスロットル弁。
【請求項７】
前記スロットル弁の弁体を囲うように前記吸気管を構成する管壁内部に設けられた環状通路を具備し、該環状通路の内部には熱媒体が流通すると共に、該環状通路の一部は前記モータの近傍を通ることを特徴とする、請求項１に記載のスロットル弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気管内の空気流量を調節するモータ内蔵スロットル弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気管内の空気流量を調節するスロットル弁においては、従来よりモータを用いてその弁開度を制御するのが一般的である。このモータは普通、被制御弁の近傍に設置されるが、モータが樹脂製のスロットル弁ハウジングに内蔵されて設置される場合には、モータの放熱性が悪化してモータトルクが低下することが懸念される。このモータトルクの低下のために、結果として大型のモータを設置する必要が生じ、モータを内蔵したスロットル弁全体の小型化を妨げている。
【０００３】
モータの冷却を図ったスロットル弁の例として、特公平７-４９７８０号公報に、モータ周辺にエンジン冷却水を通して冷却を行っているスロットル弁が開示されているが、この方法では冷却水配管が必要となり、構造が複雑で、コストも高くなる恐れがある。
【０００４】
一方、上記のようなスロットル弁では、内燃機関の停止中、気温の低い場合には、吸気管内において空気中の水分が凝縮し、その水分がスロットル弁の弁体と吸気管内壁などとの接触部分において凍結して弁体の作動不良（以下、「弁体の凍結による作動不良」という）が生じる場合がある。
【０００５】
これに関連して上記公報には、スロットル弁ハウジングの一部にエンジンの冷却水（比較的高温状態にある）を流通させて弁体の近傍が低温にならないように加熱する方法が開示されている。しかしながら、この公報に開示された方法では、構造が複雑でコストが高くなる恐れがある上、エンジン冷却水の流通経路がスロットル弁ハウジングの弁体近傍部分の極一部にのみ設けられており、スロットル弁ハウジングが伝熱性の低い樹脂などで製造されている場合には、弁体の凍結による作動不良を確実に防止できない可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、簡単且つ安価な手段によって、スロットル弁を制御するモータの放熱性を向上したモータ内蔵スロットル弁を提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、簡単且つ安価な手段によって、スロットル弁を制御するモータの放熱性を向上すると共に弁体の凍結による作動不良を防止するモータ内蔵スロットル弁を提供することである。
【０００８】
更に、本発明の第３の目的は、スロットル弁を制御するモータの放熱性を向上すると共に弁体の凍結による作動不良を確実に防止するモータ内蔵スロットル弁を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたスロットル弁を提供する。
【００１０】
請求項１に記載のスロットル弁は、モータのヨークの少なくとも一部が吸気管内に露出され、且つ、モータのヨークの吸気管内に露出された部分が、吸気管内に配設されたスロットル弁の弁体の近傍に配設されるものである。このような構成により、吸気管内の空気流がヨークに直接接触するのでモータの放熱が促進され、何ら付加的な部材を必要とせずにモータの放熱性が向上される。又、放熱性の向上によって、モータの過熱によるモータトルクの低下を防ぐことが可能となるので、従来予想されたトルク低下分だけトルクの小さい小型のモータを設定することが可能となり、モータ内蔵スロットル弁全体の小型化を図ることが可能となる。更に、弁体の近傍がモータからの熱によって暖められ、弁体の凍結による作動不良（アイシング）を防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載のスロットル弁は、請求項１に記載のスロットル弁において、モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、この伝熱部材の一部が吸気管内に露出されるものである。このような構成により、モータで発生した熱は伝熱部材へと伝達され、伝熱部材が吸気管内の空気流に直接接触することによって放熱が促進され、モータの放熱性が向上される。
【００１２】
請求項３に記載のスロットル弁は、請求項１に記載のスロットル弁において、モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、この伝熱部材の一部が外気に露出されるものである。このような構成により、モータで発生した熱は伝熱部材へと伝達され、伝熱部材が外気に直接接触することによって放熱が促進され、モータの放熱性が向上される。
【００１３】
請求項４に記載のスロットル弁は、請求項１に記載のスロットル弁において、モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、この伝熱部材の一部が吸気管内に露出されると共に、この伝熱部材の別の一部が外気に露出されるものである。このような構成により、モータで発生した熱は伝熱部材へと伝達され、伝熱部材が吸気管内の空気流に直接接触すること及び伝熱部材が外気に直接接触することによって放熱が促進され、モータの放熱性が向上される。
【００１７】
請求項５に記載のスロットル弁は、請求項１に記載のスロットル弁において、モータのヨークの少なくとも一部に接触して伝熱部材が配置され、この伝熱部材の一部が吸気管内に露出され、この露出された部分が、吸気管内に配設されたスロットル弁の弁体の近傍に配設されているものである。このような構成により、モータの放熱性がより向上されると共に、弁体の近傍がモータからの熱によって更に暖められ、弁体の凍結による作動不良（アイシング）を確実に防止することができる。
【００１８】
請求項６に記載のスロットル弁は、請求項４に記載のスロットル弁において、伝熱部材の吸気管内に露出された部分及び伝熱部材の外気に露出された部分の一方あるいは両方に放熱面積を大きくするための凹凸が形成されているものである。このような構成により、モータで発生し伝熱部材へと伝達された熱がより効率良く放熱され、モータの放熱性が更に向上される。
【００１９】
請求項７に記載のスロットル弁は、請求項１に記載のスロットル弁において、スロットル弁の弁体を囲うように吸気管を構成する管壁内部に設けられた環状通路を具備し、その環状通路の内部には熱媒体が流通すると共に、その環状通路の一部はモータの近傍を通るというものである。このような構成により、請求項１に記載のスロットル弁の効果に加え、環状通路を流通する熱媒体により、モータの更なる放熱促進と弁体の凍結による作動不良（アイシング）のより確実な防止という効果が得られる。即ち、弁体の周囲が冷えていて凍結による作動不良の恐れがある場合には、環状通路を流通する熱媒体によって弁体の近傍部分が暖められ、弁体の凍結による作動不良が防止される一方、モータの温度が上昇した場合には、環状通路の一部がモータの近傍を通るように設けられていることから、モータからの熱が熱媒体へ伝達され、モータの放熱が促進される。特に、環状通路は吸気管内に配設された弁体を囲うようにして設けられているので、例えば、スロットル弁ハウジングが伝熱性の低い樹脂などで製造されている場合においても弁体の周囲全体を十分に温めることができ、弁体の凍結による作動不良を確実に防止することができる。
【００２１】
尚、請求項２から７に記載のスロットル弁においても、請求項１に記載のスロットル弁と同様に、モータの放熱性向上に伴うモータ及びモータ内蔵スロットル弁全体の小型化を図ることが可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
【００２３】
図１は、本発明の第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１の略示正面図であり、図２は、図１の断面線Ａ-Ａに沿ったモータ内蔵スロットル弁１の略示断面図である。スロットル弁ハウジング１０は、ほぼ円筒状の吸気管１１を形成し内部にスロットル弁の弁体１２を有する部分と、モータ１３、即ちほぼ円筒状のヨーク１４等のモータ構成要素を保持する部分とを有して構成される。本実施形態においては、スロットル弁ハウジング１０は上記二つの部分を一体として樹脂により形成される。スロットル弁ハウジング１０の吸気管１１内には、弁体１２のスロットル弁シャフト１５が回転可能に設けられ、弁体１２の回転動作によって吸気管１１内の通路を開閉する。モータ１３は、その回転軸をスロットル弁シャフト１５と平行にしてスロットル弁ハウジング１０内に設置される。モータ１３の出力端は、スロットル弁シャフト１５に連結されている動力伝達手段１６に接続されており、この動力伝達手段１６を介してモータ出力が弁体１２に伝達され、開度が制御される。スロットル弁開度（弁体開度）はスロットルポジションセンサ１７により検出され、スロットル弁の制御等に利用される。
【００２４】
そして、本実施形態においては特に、図１及び図２に示すように、モータ１３はそのヨーク１４の一部が弁体１２の僅かに上流側において吸気管１１内に露出されるように配設されており、ヨーク１４が吸気管内を流れる空気流に直接接触するようになっている。吸気管１１内に露出されたヨーク１４の部分は、吸気管１１内へ突出しているが、上述したようにこの露出部分は弁体１２の僅かに上流側にあって、図２に矢印で示した弁体１２の回転動作には干渉しないように配慮されている。
【００２５】
上述のような構成とすることで、吸気管１１内の空気流がヨーク１４に直接接触するのでモータ１３の放熱が促進され、図９に断面図で示したようなモータ１３のヨーク１４が完全に樹脂製のスロットル弁ハウジング１０に包囲されている場合に比べ、何ら付加的な部材を必要とせずにモータの放熱性が向上される。これによりモータの過熱によるモータトルクの低下を防ぐことが可能となるので、従来予想されたトルク低下分だけトルクの小さい小型のモータを設定することが可能となり、モータ内蔵スロットル弁全体の小型化を図ることが可能となる。
【００２６】
次に本発明の第二実施形態のモータ内蔵スロットル弁２について説明する。図３は、本発明の第二実施形態のモータ内蔵スロットル弁２の略示正面図であり、図４は、図３の断面線Ａ-Ａに沿った略示断面図である。基本的なモータ内蔵スロットル弁の構成については、第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同じであるので説明を省略するが、第二実施形態のモータ内蔵スロットル弁２では、モータ１３のヨーク１４の一部に接触して伝熱部材１８が配置されると共に、その伝熱部材１８が吸気管１１内に露出されるように延設されていて、吸気管１１内を流れる空気流に接触するようになっている。図３及び図４に示すように、伝熱部材１８の吸気管１１内に露出された部分には放熱面積を増加するために凹凸が形成され、吸気管１１内へ突出している。伝熱部材１８のこの吸気管１１内への突出部分は、第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１の吸気管１１内に突出したモータ１３のヨーク１４と同様、図４に示したように弁体１２の僅かに上流側にあって、矢印で示した弁体１２の回転動作には干渉しないように配慮されている。又、図４から明らかなように、伝熱部材１８の一部はスロットル弁ハウジング１０の外表面の一部を構成して外気へも露出されている。尚、ここで伝熱部材１８は熱伝導性の高い部材で形成される。
【００２７】
上述のような構成とすることで、モータ１３で発生した熱は伝熱部材１８へと伝達されるが、その伝熱部材１８が吸気管１１内に露出されているので、吸気管１１内の空気流と伝熱部材１８との接触によって、結果としてモータ１３の放熱が促進される。又、本実施形態では上述のように伝熱部材１８の一部が外気へも露出されているので、モータの熱は外気へも放熱され、吸気管１１内への放熱のみの場合に比べより良好な放熱特性が得られる。
【００２８】
尚、本実施形態では、伝熱部材１８を吸気管１１内と外気の両方に対して露出するように構成しているが、これをどちらか一方にのみ露出するように構成しても良い。又、本実施形態では、伝熱部材１８の吸気管１１内に露出された部分にのみ放熱面積を増加するための凹凸が形成されているが、同様の凹凸を外気に露出された部分に設けても良い。
【００２９】
次に本発明の第三実施形態のモータ内蔵スロットル弁３について説明する。図５は、本発明の第三実施形態のモータ内蔵スロットル弁３の略示正面図であり、図６は、図５の断面線Ａ-Ａに沿った略示断面図である。本実施形態についても、基本的なモータ内蔵スロットル弁の構成については、第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同じであるので説明を省略する。
【００３０】
第三実施形態のモータ内蔵スロットル弁３では、第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同様に、モータ１３のヨーク１４の一部が吸気管１１内に突出して露出されるように配設されており、ヨーク１４が吸気管内を流れる空気流に直接接触するようになっている。更に、モータ内蔵スロットル弁３では、第二実施形態のモータ内蔵スロットル弁２と同様に、ヨーク１４の一部に接触して伝熱部材１８が配置されると共に、その伝熱部材１８が、吸気管１１内に露出されるように延設されていて、吸気管１１内を流れる空気流に接触するようになっている。本実施形態においては、ヨーク１４のみが吸気管１１内に突出しているが、伝熱部材１８の吸気管１１内への露出部分も又、第二実施形態と同様に吸気管１１内に突出していても良い。ヨーク１４の吸気管１１内への突出部分は、第一実施形態と同様に弁体１２の僅かに上流側にあって、図６に矢印で示した弁体１２の回転動作には干渉しないように配慮されている。又、図６から明らかなように、伝熱部材１８の一部はスロットル弁ハウジング１０の外表面の一部を構成して外気へも露出されている。
【００３１】
上述のような構成とすることで、ヨーク１４に吸気管１１内の空気流が直接接触することで放熱を促進するという第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同様の効果と、伝熱部材１８を用い、その伝熱部材１８が吸気管１１内の空気流及び外気に接触することで放熱を促進するという第二実施形態のモータ内蔵スロットル弁２と同様の効果との両方が得られるので、上述の他の実施形態に比べて更に良好な放熱特性が得られる。
【００３２】
尚、本実施形態では、伝熱部材１８を吸気管１１内と外気の両方に対して露出するように構成しているが、これをどちらか一方にのみ露出するように構成しても良い。又、本実施形態では、伝熱部材１８の吸気管１１内に露出された部分及び外気に露出された部分には、特に凹凸等は設けられていないが、これらの部分の両方あるいは一方に、第二実施形態で述べたような放熱面積を増加するための凹凸が形成されていても良い。
【００３３】
又、上述した各実施形態においては、対応する各図で示されたように、モータ１３のヨーク１４の吸気管１１内に露出された部分及び伝熱部材１８の吸気管１１内に露出された部分の一方あるいは両方が、吸気管１１内に配設された当該モータ内蔵スロットル弁の弁体１２の近傍に配設されている。このような構成とすることで、弁体１２の近傍がモータ１３からの熱によって暖められ、弁体１２の凍結による作動不良（アイシング）を防止することができる。
【００３４】
次に本発明の第四実施形態のモータ内蔵スロットル弁４について説明する。図７は、本発明の第四実施形態のモータ内蔵スロットル弁４の略示正面図であり、図８は、図７の断面線Ａ-Ａに沿った略示断面図である。本実施形態についても、基本的なモータ内蔵スロットル弁の構成については、第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同じであるので説明を省略する。
【００３５】
第四実施形態のモータ内蔵スロットル弁４では、第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同様に、モータ１３のヨーク１４の一部が吸気管１１内に突出して露出されるように配設されており、ヨーク１４が吸気管内を流れる空気流に直接接触するようになっている。ヨーク１４の吸気管１１内への突出部分は、第一実施形態と同様に弁体１２の僅かに上流側にあって、図８に矢印で示した弁体１２の回転動作には干渉しないように配慮されている。
【００３６】
そして、本実施形態においては特に、図７及び図８に示すように、吸気管１１内に配設された弁体１２を囲うようにして吸気管１１を構成する管壁内部に環状の中空部分、即ち環状通路１９が設けられている。この環状通路１９は図８に示すようにその一部がモータ１３の近傍を通るように設けられ、その内部には熱媒体として例えばエンジン冷却水が流通させられる。
【００３７】
上述のような構成とすることによって、ヨーク１４に吸気管１１内の空気流が直接接触することで放熱を促進するという第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁１と同様の効果に加えて、環状通路１９を流通する熱媒体により、モータ１３の放熱促進と弁体１２の凍結による作動不良（アイシング）の防止という二つの効果が得られる。即ち、例えば気温が低い場合などで、弁体１２の周囲が冷えていて凍結による作動不良の恐れがある場合には、環状通路１９を流通する熱媒体によって弁体の近傍部分が暖められ、弁体１２の凍結による作動不良が防止される。その一方、モータ１３の温度が上昇した場合には、環状通路１９はその一部がモータ１３の近傍を通るように設けられているので、モータ１３からの熱が熱媒体へ伝達され、モータ１３の放熱が促進される。尚、環状通路１９を流通する熱媒体の温度を、これらの効果が発揮できるように制御してもよい。
【００３８】
又、上述したように熱媒体が流通する環状通路１９は吸気管１１内に配設された弁体１２を囲うようにして設けられているので、例えば、スロットル弁ハウジング１０が伝熱性の低い樹脂などで製造されている場合においても弁体１２の周囲全体を十分に温めることができ、弁体１２の凍結による作動不良を確実に防止することができる。
【００３９】
尚、本実施形態においては、エンジン冷却水が環状通路１９内を流通することとしたが、その他の温水や加熱空気などの他の熱媒体を流通させてもよい。
【００４０】
ところで、上記のような環状の中空部分（環状通路）１９を有するスロットル弁ハウジングは、公知の様々な方法で製造可能であるが、例えば、スロットル弁ハウジングを、環状の中空部分１９を二分する位置において吸気管１１の軸方向に直交する面にて分割された二つの部材から構成するようにして、各部材に構成された環状の溝部を合わせて二つの部材を組立てたときにスロットル弁ハウジング内部に上述のような環状通路１９が構成されるようにしてもよい。あるいは、樹脂ブロー成形法や溶融中子による樹脂成形法などによって中空部を形成することにより、一体的で継目の無いスロットル弁ハウジングとしてもよい。
【００４１】
尚、本実施形態の構成に第二実施形態及び第三実施形態の説明において述べた伝熱部材１８を有する構成を組み合わせてもよく、その場合にはモータ１３からの放熱が更に促進される。
【００４２】
以上、説明したように、本発明のモータ内蔵スロットル弁においては、付加的な部材を必要としない単純な構造変更のみ、あるいは単純な構造変更と伝熱部材のみを付加するという簡単且つ安価な手段によってモータの放熱性が向上されている。これにより、モータの過熱によるトルク低下が防止されるので、従来予想されたトルク低下分だけトルクの小さい小型のモータを設定することが可能となり、モータ内蔵スロットル弁全体の小型化を図ることが可能となる。又、同様の手段によって同時に、モータから生じる熱を利用して、弁体の凍結による作動不良（アイシング）を防止することができる。更に、弁体を囲うように環状通路を設け、内部に熱媒体を流通させることによって、モータの放熱性の更なる向上と弁体の凍結による作動不良（アイシング）のより確実な防止を図ることができる。
【００４３】
尚、上記各実施形態ではバルブの上流側へモータを配置しているが、バルブの下流側でも当然同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態のモータ内蔵スロットル弁の略示正面図である。
【図２】図２は、図１の断面線Ａ-Ａに沿ったモータ内蔵スロットル弁の略示断面図である。
【図３】図３は、本発明の第二実施形態のモータ内蔵スロットル弁の略示正面図である。
【図４】図４は、図３の断面線Ａ-Ａに沿ったモータ内蔵スロットル弁の略示断面図である。
【図５】図５は、本発明の第三実施形態のモータ内蔵スロットル弁の略示正面図である。
【図６】図６は、図５の断面線Ａ-Ａに沿ったモータ内蔵スロットル弁の略示断面図である。
【図７】図７は、本発明の第四実施形態のモータ内蔵スロットル弁の略示正面図である。
【図８】図８は、図７の断面線Ａ-Ａに沿ったモータ内蔵スロットル弁の略示断面図である。
【図９】図９は、従来技術によるモータ内蔵スロットル弁の略示断面図である。
【符号の説明】
１０…スロットル弁ハウジング
１１…吸気管
１２…弁体
１３…モータ
１４…ヨーク
１５…スロットル弁シャフト
１６…動力伝達手段
１７…スロットルポジションセンサ
１８…伝熱部材
１９…環状通路
【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】
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【図８】
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【図９】
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