无槽无刷马达驱动式节流阀装置、发动机及车辆的制作方法

本发明涉及无槽无刷马达驱动式节流阀装置、发动机及车辆。

背景技术：

已知有马达致动器及使用其的内燃机的马达驱动式节流阀装置(例如参照专利文献1)。一般的内燃机的节流阀装置具有直流有芯马达，通过该直流有芯马达来驱动节流阀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007－236037号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，由于上述直流有芯马达较大，因此组装了该直流有芯马达的节流阀装置较大。另一方面，期望汽车、两轮机动车(摩托车)等的内燃机的节流阀装置小型化。

此外，由于直流有芯马达转子的转动惯量较大，因此存在具有直流有芯马达的节流阀装置阀门响应性不好的情况。详细而言，在将开闭阀门的驱动信号输入直流有芯马达时，存在达到规定的阀门角度耗费时间的过冲、阀门开闭时产生震颤以及燃油效率降低等的情况。

此外，一般的节流阀装置具有利用安装螺栓(固定构件)固定于吸气歧管或发动机主体部(内燃机主体部)等被安装构件的结构，在发动机动作时，发动机主体部与节流阀装置大致同步地振动。

然而，在直流有芯马达配置于从上述固定构件的安装位置离开较长距离的位置的情况下，直流有芯马达具有较大的转动惯量(以安装位置为基准)，会被施加发动机主体部等的振动以上的较大振幅的振动，直流有芯马达的寿命会变短。期望可降低对上述直流有芯马达施加的不需要的振动的节流阀装置。

本发明将解决上述问题作为课题的一例。即，目的在于提供小型的节流阀装置、阀门响应性良好的节流阀装置、可降低不需要的振动的节流阀装置、包括上述节流阀装置的发动机以及包括上述发动机的车辆等。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的无槽无刷马达驱动式节流阀装置至少包括以下结构。

无槽无刷马达驱动式节流阀装置具有：节流阀体，该节流阀体包括筒状部，上述筒状部在内部形成有吸气通路；节流阀，该节流阀配置在上述筒状部内；以及作为驱动马达的无槽无刷马达，该无槽无刷马达驱动上述节流阀开闭，上述节流阀体具有孔部，该孔部供固定构件插入，上述固定构件使上述节流阀体固定于被安装构件，上述孔部设置于上述筒状部的外周部附近，上述无槽无刷马达设置于上述节流阀体所设有的上述孔部附近。

此外，本发明的发动机包括上述本发明的无槽无刷马达驱动式节流阀装置。

此外，本发明的车辆包括上述本发明的发动机。

发明效果

根据本发明，能提供小型的节流阀装置。此外，根据本发明，能提供阀门响应性良好的节流阀装置。此外，根据本发明，能提供包括上述节流阀装置的发动机。此外，根据本发明，能提供包括上述发动机的车辆。

附图说明

图1是示出本发明实施方式的节流阀装置的一例的立体图。

图2是示出本发明实施方式的节流阀装置的一例的主视图。

图3是示出本发明实施方式的节流阀装置的一例的剖视图。

图4是示出本发明实施方式的节流阀装置的无槽无刷马达的一例的剖视图。

图5是本发明实施方式的节流阀装置的无槽无刷马达的分解立体图。

图6是示出包括本发明实施方式的节流阀装置的内燃机的一例的概念图。

具体实施方式

本发明实施方式的节流阀装置是包括无槽无刷马达的电子控制节流阀装置，通过设置无槽无刷马达而能提供小型的节流阀装置。并能提供包括上述节流阀装置的发动机。且能提供包括上述发动机的车辆。

详细而言，无槽无刷马达在定子内配置有成型为圆筒状的线圈。在上述线圈的内侧配置有磁体，该磁体固定于转子。通过向线圈通电而使转子和磁体旋转。在上述磁体与线圈之间设置有微小的间隙(气隙)，无槽无刷马达形成为小型。也就是说，通过采用小型的无槽无刷马达，能提供小型的节流阀装置。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本发明的实施方式包括图示的内容，但不仅仅限定于此。另外，在随后的各图的说明中，与已经说明过的部位相同的部分标注相同符号，而省略一部分重复说明。

图1是示出本发明实施方式的无槽无刷马达驱动式节流阀装置200的一例的立体图。图2是示出节流阀装置200的一例的主视图。图3是示出节流阀装置200的一例的剖视图。图4是示出节流阀装置200的无槽无刷马达的一例的剖视图。图5是节流阀装置200的无槽无刷马达的分解立体图。图6是示出包括节流阀装置200的内燃机的一例的概念图。

对组装了包括本发明实施方式的无槽无刷马达100的节流阀装置200的作为内燃机的发动机300进行说明(参照图6)。以下也将无槽无刷马达仅称作马达。

在本实施方式中，发动机300具有缸体等发动机主体部32，在发动机主体部32设置有燃料喷射器34(燃料喷射装置)、吸气阀、排气阀、凸轮轴、火花塞、活塞以及曲柄轴等，在吸气侧设置有吸气歧管31，节流阀装置200通过安装螺栓等固定构件41固定于吸气歧管31。在节流阀装置200的筒状部21c设置有吸气筒构件53、空气过滤器52等。在发动机主体部32的排气侧设置有排气歧管55、催化剂56等。

在节流阀装置200设置有位置传感器60，该位置传感器60对节流阀22的开闭角度进行检测，来自位置传感器60的信号输出至发动机控制单元61。在发动机控制单元61连接有油门传感器62。油门传感器62对油门踏板63的踩下量进行检测，并将检测信号输出至发动机控制单元61。

发动机控制单元61(ECU)统筹地控制作为内燃机的发动机300。详细而言，发动机控制单元61基于例如从油门传感器62输出的表示油门踏板63的踩下量的信号和从位置传感器60输出的表示节流阀22的开闭角度的信号等驱动马达100，并对节流阀22的开闭角度、火花塞的点火时刻以及燃料喷射器34的燃料喷射量、喷射时刻等进行控制。

本发明实施方式的无槽无刷马达驱动式节流阀装置200具有：节流阀体21(外壳)，该节流阀体21包括筒状部21c，上述筒状部21c在内部形成有作为吸气通路21b的阀孔21a；节流阀22，该节流阀22配置在筒状部21c内，且旋转以开闭阀孔21a；阀轴25，该阀轴25将节流阀22枢轴支承为旋转自如；作为驱动马达的无槽无刷马达100，该无槽无刷马达100配置在节流阀22的外侧，且驱动节流阀22开闭；以及传递机构23(减速机构)等，该传递机构23包括多个齿轮等，上述多个齿轮将马达100的驱动力传递至阀轴25(槽轴)。此外，节流阀22具有回位弹簧24，该回位弹簧24将节流阀22的最小开放量保持为大致恒定(参照图1-图3等)。

如后所述，马达100构成为具有长条筒状的外壳1(壳体)、磁体3、被外壳1支承为旋转自如的转轴4以及筒状线圈5等，并能通过转轴4的旋转力开闭节流阀22。

将马达100的转轴4的轴向设为与阀轴25(槽轴)的轴向大致平行，并将马达100设置于阀孔21a外侧。传递机构23(减速机构)设为与阀轴25和马达100的轴向大致正交，并将传递机构23(减速机构)安装于阀孔21a外侧的侧部。

在本实施方式中，马达100为细长形状且小型，包括上述马达100的节流阀装置200为小型。马达100的线圈5和磁体3各自的轴向长度Lc、Lm比马达100的全长L小，且比马达100的外壳1(壳体)的直径D(参照图5)大。在本实施方式中，马达100的直径D＝φ20mm左右，全长L＝约60mm，筒状部21c的直径(内周直径)Lt＝φ80mm左右，最大外周＝φ90mm左右。

此外，马达100的外壳1(壳体)配置成：从形成吸气通路21b的筒状部21c的轴方向观察，外壳1(壳体)的至少一部分与比筒状部21c的最大外周21m靠近内侧且比筒状部21c的内周21n靠近外侧的部分重叠(参照图2、图3)。此外，例如，也可构成为马达100的外壳1(壳体)的直径D(参照图4)具有与筒状部21c的径向厚度Ld大致相同的长度。

通过上述轴向上长且小型的无槽无刷马达100构成节流阀装置200以对节流阀22进行开闭动作，因此，能使无槽无刷马达100导致的突出尺寸较小，并且，相对于节流阀22的旋转负载，能容易且充分地获得无槽无刷马达100的输出扭矩。因此，能提供小型且响应性优良的节流阀装置200。

此外，节流阀装置200由于其整体形状呈接近正方形的矩形块状，因此能容易地安装在发动机室等较狭窄的空间。

此外，在本实施方式中，节流阀装置200的无槽无刷马达100的外壳1(壳体)配置成：从形成吸气通路21b的筒状部21c的轴(21p)方向观察，至少一部分与连接节流阀体主体部21g与该筒状部21c的连接部21k重叠。在该情况下，能使无槽无刷马达100导致的突出尺寸非常小。

此外，节流阀装置200的节流阀体21(外壳)具有孔部21h，该孔部21h供固定构件41(安装螺栓)插入，上述固定构件41使上述节流阀体21固定于被安装构件30(发动机主体部32或吸气歧管31等)。上述孔部21h设置于筒状部21c的外周部附近。无槽无刷马达100设置于孔部21h附近，上述孔部21h设置于节流阀体21。详细而言，无槽无刷马达100设置于孔部21h附近，上述孔部21h设置于上述筒状部21c与无槽无刷马达100之间。在本实施方式中，由于形成了上述结构，因此无槽无刷马达100与孔部21h之间的距离La较短。

在发动机动作时，节流阀装置200与发动机主体部32或吸气歧管31等被安装构件30大致同步地振动。详细而言，由于无槽无刷马达100配置于从固定构件41(安装螺栓)的安装位置(孔部21h)离开非常短的距离的位置，因此具有较小的转动惯量(以安装位置为基准)，且能使与被安装构件30(发动机主体部32或吸气歧管31等)的振动不同的不需要的振动大大降低。

接下来，参照图4、图5等对无槽无刷马达100的各构成要素进行详细说明。

另外，在以下说明中，“前”是指转轴4中心轴方向的输出侧(图4为右侧)，“后”是指相对于上述“前”而言的相反一侧(图4为左侧)。

如图4和图5所示，无槽无刷马达100构成为包括：长筒状的外壳1(壳体)；长筒状的定子2(轭)，该定子2以不能相对于外壳1旋转的方式连接于外壳1的中心侧；线圈5，该线圈5在定子2内成型为圆筒状；磁体3，该磁体3在线圈5的内侧固定于转子a；转轴4，该转轴4贯通转子a内，且经由支承构件14、8支承为相对于外壳1旋转自如；限制构件6，该限制构件6限制转轴4朝向后侧的移动；构件9，该构件9覆盖外壳1的前方开口部；金属构件7，该金属构件7设置于上述构件9的后侧；端子11；垫圈12，该垫圈12限制转轴4朝向前侧的移动；以及轴承凸缘13，无槽无刷马达100能通过转轴4的旋转力来开闭节流阀。

外壳1包括一体的长圆筒状的筒部1a和位于该筒部1a后端部的底部1b，且外壳1由磁性金属材料形成为大致有底筒状。

此外，定子2(轭)是由磁性金属材料构成的长圆筒状的构件，内部具有线圈5，通过粘接或压入等固定手段将外壳1固定于外周面。因此，能使定子2与磁体3之间的磁通所通过的空间较小。

磁体3利用例如铝镍钴磁铁或稀土类磁铁等适当的永磁铁用材料形成具有在径向上相反的磁极的长圆筒状。

上述磁体3形成为后端侧(图4为左端侧)比定子2短。即，定子2的后端侧比磁体3的后端部向后方突出。

上述磁体3固定于圆筒状的转子a的外周部，且在转子a内设置有转轴4。

在磁体3与线圈5之间设置有微小的间隙s(气隙)，通过向线圈5通电而使转子a和磁体3旋转。

在转轴4与定子2内周面之间确保间隙的状态下，转轴4以同心状插入定子2内，使前端侧比轴承凸缘13向前方突出，并且使后端侧比底部1b向后方突出。

上述转轴4的前端侧经由支承构件8旋转自如地支承在后述的轴承凸缘13的中心侧，此外，转轴4的后端侧经由支承构件14旋转自如地支承在定子2的后端侧。作为轴承构件的支承构件14既可设为例如滑动轴承，也可使用滚珠轴承等滚动轴承。在上述转轴4的比轴承凸缘13靠近前侧的位置固定有输出用的齿轮15。

筒状线圈5利用合成树脂固定呈长圆筒状的线圈，该筒状线圈5位于外壳1的内周面与磁体3的外周面之间的空间，并固定于定子2的内周面。

此外，未图示的导线从筒状线圈5的前端侧伸出，该导线与端子11电连接。

轴承凸缘13是将转轴4支承为旋转自如且在径向的两端侧具有安装孔13a的凸缘状的构件。安装孔13a用于将马达100固定于节流阀控制单元。

根据上述结构的马达100，通过向端子11通电，使转子a和磁体3顺畅地旋转。

将筒状线圈5内周面与磁体的间隙等设定得较小，也能有效地使输出增加。

例如，根据图4所示的一例，将定子2内周面与磁体3外周面之间的径向尺寸设为约1mm，将外壳1的直径D设为约φ20mm，将外壳1的全长L设为约60mm。

即，设为马达100的外壳1的全长L是外壳1的直径D的3-4倍左右的细长形状。根据这样的马达100，能对将筒状部21c的直径Lt设为外壳1的直径D的5倍左右的节流阀装置200进行高精度地控制。

另外，在上述实施方式中，示出了将图4、图5所示的马达100组装于节流阀装置200的例子，但马达100的细节部分并不限定于上述形式。组装于节流阀装置200的马达100只要在轴向上长且小型即可。

如上所述，本发明实施方式的无槽无刷马达驱动式节流阀装置200具有：节流阀体21(外壳)，该节流阀体21包括筒状部21c，上述筒状部21c在内部形成有作为吸气通路21b的阀孔21a；节流阀22，该节流阀22配置在筒状部21c内；以及作为驱动马达的无槽无刷马达100，该无槽无刷马达100驱动节流阀22开闭。

节流阀体21(外壳)具有孔部21h，该孔部21h供固定构件41(安装螺栓)插入，上述固定构件41使上述节流阀体21固定于被安装构件30(发动机主体部32或吸气歧管31等)。上述孔部21h设置于筒状部21c的外周部附近。无槽无刷马达100设置于孔部21h附近，上述孔部21h设置于节流阀体21。

如上所述，节流阀装置200由于具有将细长形状且小型的无槽无刷马达100设置在孔部21h附近的结构，因此非常小型，上述孔部21h设置于节流阀体21。

此外，在发动机动作时，节流阀装置200与发动机主体部32或吸气歧管31等被安装构件30大致同步地振动。详细而言，由于无槽无刷马达100配置于从固定构件41(安装螺栓)的安装位置(孔部21h)离开非常短的距离的位置，因此能提供一种具有较小的转动惯量(以安装位置为基准)，且能使与被安装构件30(发动机主体部32或吸气歧管31等)的振动不同的不需要的振动大大降低的小型的节流阀装置200。

此外，无槽无刷马达100的外壳1(壳体)配置成：从形成吸气通路21b的筒状部21c的轴方向观察，外壳1(壳体)的至少一部分与比筒状部21c的最大外周21m靠近内侧且比筒状部21c的内周21n靠近外侧的部分重叠。

详细而言，节流阀装置200的无槽无刷马达100的外壳1(壳体)配置成：从形成吸气通路21b的筒状部21c的轴方向观察，外壳1(壳体)的至少一部分与连接节流阀体主体部21g和该筒状部21c的连接部21k重叠。

即，由于是将小型的无槽无刷马达100非常近地配置于筒状部21c的结构，因此能提供小型的节流阀装置200。

此外，由于节流阀装置200包括小型的无槽无刷马达100，因此能提供阀门响应性良好且小型的节流阀装置200。

此外，能提供包括上述本发明实施方式的无槽无刷马达驱动式节流阀装置的发动机。

此外，能提供包括上述本发明实施方式的发动机的车辆。作为车辆，可列举汽车、两轮机动车和混合动力车等。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细描述，但具体的结构不局限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内进行的设计改变等也包含在本发明中。

此外，在上述各图中示出的实施方式只要在其目的及结构等上没有特别的矛盾及问题，能将各自记载的内容组合。

此外，各图的记载内容能分别作为独立的实施方式，本发明的实施方式不限定于将各图组合而成的一个实施方式。

(符号说明)

1 外壳(壳体)

2 定子(轭)

3 磁体

4 转轴(轴)

5 线圈(筒状线圈)

7 金属构件

11 端子

14 支承构件

21 节流阀体(外壳)

21a 阀孔

21b 吸气通路

21c 筒状部

21g 节流阀体主体部

21h 孔部

21k 连接部

22 节流阀

23 传递机构(减速机构)

24 回位弹簧

25 阀轴

30 被安装构件

31 吸气歧管

32 发动机主体部

41 固定构件

100 无槽无刷马达(马达)

200 节流阀装置。