電動バルブ装置の駆動制御方法
【課題】電動バルブ装置において、弁閉させる際のバルブの回転動作を制御することによりシート部材の摩耗を抑制する。
【解決手段】ボールバルブ３４を弁閉状態とする場合、該ボールバルブ３４の弁閉方向への回転角度が角度センサ６０で検出され、バルブ検出角度がコントローラ１２へと出力される。そして、コントローラ１２において、バルブ検出角度に基づき、駆動源５６に対して通電を行う通電開始タイミングと、その通電時間とが算出される。この通電開始タイミング及び通電時間で駆動源５６に対して通電を行うことにより、駆動源５６の駆動作用下にボールバルブ３４の回転速度が低下し、該ボールバルブ３４をバルブシート２４に対して緩やかに着座させる。
【解決手段】ボールバルブ３４を弁閉状態とする場合、該ボールバルブ３４の弁閉方向への回転角度が角度センサ６０で検出され、バルブ検出角度がコントローラ１２へと出力される。そして、コントローラ１２において、バルブ検出角度に基づき、駆動源５６に対して通電を行う通電開始タイミングと、その通電時間とが算出される。この通電開始タイミング及び通電時間で駆動源５６に対して通電を行うことにより、駆動源５６の駆動作用下にボールバルブ３４の回転速度が低下し、該ボールバルブ３４をバルブシート２４に対して緩やかに着座させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部の駆動作用下にバルブを開閉させ、流路を流通する流体の流通状態を切り換える電動バルブ装置の駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を弁体の回転作用下に切り換えて前記流体の流通状態を制御するバルブ装置が知られている。このようなバルブ装置は、例えば、流路を有した弁箱の内部に、断面Ｕ字状の弁体が回転自在に設けられ、該弁体が前記流路に設けられたシートリングの弾性体に当接することによって流路が閉塞され、一方、該弁体が前記弾性体から離間することによって前記流路が開口し、前記弁体との間を通じて流体が流通する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６１５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなバルブ装置を、例えば、アクチュエータ等の駆動手段によって弁体を回転させる電動式とした場合、一般的に、通電時に前記弁体をシートリングから離間させる方向に回転させ弁開状体とし、反対に、通電を停止した非通電時には、スプリング等の弾発部材の弾発力を利用し、前記弁体を反対方向に回転させ弁閉状態とする構成としている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係るバルブ装置において、このような構成とした場合には、弁体が弾発力によって強制的に弁閉方向へと回転させられ、前記弁体とシートリングとの摺動抵抗によって接触部位の摩耗が進行し、それに伴って、弁閉時における流体の漏れが生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、弁閉させる際のバルブの回転動作を制御することにより、シート部材の摩耗を抑制することが可能な電動バルブ装置の駆動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の流通する通路を有したボディと、前記通路に配置され少なくとも外周面の一部が球面に形成された球面形状部を有し、該球面形状部の曲率中心から外れた軸線を有したシャフトを介して回動可能に設けられたバルブと、前記通路に設けられ前記バルブが着座するシート部材と、前記バルブを弁閉方向に付勢して前記シート部材に着座させる弾性部材と、通電によって前記バルブを弁開方向へと回動させる駆動部と、前記バルブの回転角度を検出する検出部とを備える電動バルブ装置の駆動制御方法において、
前記バルブが前記シート部材側に向かって回動する閉動作に移行したか否かを前記検出部で検出された検出角度に基づいて判断する工程と、
前記バルブの閉動作中において前記駆動部に対して通電を行う工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、バルブをシート部材側に向かって閉動作させる際、検出部で検出されたバルブの回動角度に基づいて、該バルブの閉動作への移行が確認された後、駆動部に対して通電を行うことによりバルブを弁開方向へと駆動力を付与する。すなわち、バルブに対して閉動作する際の回動方向とは反対方向の回転力を付与する。
【０００９】
従って、閉動作中にあるバルブに対して弁開方向への駆動力を付与することによって前記バルブの回転速度を低下させることができるため、前記バルブがシート部材に対して着座する際の摺動抵抗を低減し、該シート部材の摩耗を抑制することができる。
【００１０】
また、駆動部に対する通電時間、通電開始タイミングを算出する工程を備えるとよい。
【００１１】
さらに、通電時間及び通電開始タイミングは、バルブが弁開状態から弁閉方向へと回動する際に検出される接触余裕角度に基づいて設定され、前記検出角度が、前記接触余裕角度と同じ若しくは大きい場合に駆動部に対する通電するとよい。
【００１２】
さらにまた、通電時間及び通電開始タイミングは、バルブが弁開状態からシート部材に着座するまでの回動角度内に設定される接触余裕角度に基づいて設定されるとよい。
【００１３】
また、検出角度を、バルブが閉動作に移行し始めた時点で検出された角度とするとよい。
【００１４】
また、バルブの弁閉角度を、全閉時に検出されたバルブ角度に基づいて補正し、通電時間及び通電開始タイミングを、該補正された弁閉角度に基づいて補正するとよい。
【００１５】
また、通電時間は、バルブが接触余裕角度に到達した時点から弁閉状態となるまでの時間とするとよい。
【００１６】
さらに、バルブの回動速度を、該バルブがシート部材に接近するのに伴って徐々に低下させるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１８】
すなわち、バルブをシート部材側に向かって閉動作させる際、検出部で検出されたバルブの回動角度に基づいて、該バルブの閉動作への移行が確認された後、駆動部に対して通電を行うことによりバルブを弁開方向へと回動させることにより、前記バルブの回転速度を減速させ、前記バルブがシート部材に対して着座する際の摺動抵抗を低減することができるため、該シート部材の摩耗を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動バルブ装置の駆動制御方法を行う駆動制御システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブの一部断面斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４Ａは、図１の排気ガス再循環バルブの駆動制御方法を示すフローチャートであり、図４Ｂは、第２の実施の形態に係る電動バルブ装置の駆動制御方法を示すフローチャートであり、図４Ｃは、第３の実施の形態に係る電動バルブ装置の駆動制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る電動バルブ装置の駆動制御方法について、それを実施する電動バルブ装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２１】
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１４を含む駆動制御システム１０について、図１を参照しながら説明する。
【００２２】
この駆動制御システム１０は、図１に示されるように、車両（図示せず）に搭載されるコントローラ１２（例えば、ＥＣＵ）と、該コントローラ１２から出力される制御信号に基づいてガスの流通状態を切り換える排気ガス再循環バルブ１４とからなり、前記コントローラ１２は、演算等を行う制御部１６と、後述する各種データの収納されたメモリ１８と、前記制御信号の出力するタイミングを計測するためのタイマー２０とを含む。
【００２３】
次に、上述した排気ガス再循環バルブ１４の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２４】
排気ガス再循環バルブ１４は、図２及び図３に示されるように、ボディ本体（ボディ）２２と、該ボディ本体２２の内部に回転自在に設けられるボールバルブ（バルブ）３４と、前記ボールバルブ３４の外周面に当接するバルブシート（シート部材）２４と、前記ボディ本体２２の上部に設けられ、前記ボールバルブ３４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２６とを含む。
【００２５】
このボディ本体２２には、排気ガスの供給されるガス流入口２８と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口３０が設けられ、前記ガス流入口２８とガス流出口３０との間に設けられる連通室３２には、略球状のボールバルブ３４が回転自在に配設される。
【００２６】
また、ボディ本体２２には、連通室３２とガス流入口２８との間に装着孔３６が形成され、該装着孔３６にボールバルブ３４の外周面に摺接するバルブシート２４が設けられる。
【００２７】
このバルブシート２４は、連通室３２側に形成されボールバルブ３４の当接するシート部３８を有すると共に、前記装着孔３６において軸方向及び径方向に移動自在に設けられる。
【００２８】
そして、バルブシート２４は、装着孔３６の連通室３２側（矢印Ａ１方向側）に設けられたリング状のストッパ４０との間にスプリング４２が介装され、該スプリング４２によって前記バルブシート２４がガス流入口２８側（矢印Ａ２方向）へと付勢されている。
【００２９】
一方、ボディ本体２２の略中央部には、図１に示されるように、連通室３２から鉛直上方に向かって貫通したシャフト孔４４が形成され、後述する駆動力伝達機構２６の第２シャフト５０が挿通される。
【００３０】
ボールバルブ３４は、その上部及び下部が平面状に形成され、前記上部及び下部を除いた部分の外周面は球面形状部４６として構成されており、この球面形状部４６の表面でバルブシート２４に対して当接する。
【００３１】
また、ボールバルブ３４の下部には、第１シャフト４８が連結され、一方、前記ボールバルブ３４の上部には、第２シャフト５０が連結されている。第１シャフト４８は、ボディ本体２２の下部に装着された軸受５２ａによって回転自在に支持されている。第２シャフト５０は、前記ボディ本体２２の上部に装着された軸受５２ｂにより回転自在に支持されている。
【００３２】
第１シャフト４８及び第２シャフト５０の軸線Ｂ１の位置は、図３に示されるように、ボールバルブ３４における球面形状部４６の曲率中心（ほぼ球状のボールバルブ３４の場合、その中心）を通る軸線Ｂ２から偏心した位置に設定されている。このため、ボールバルブ３４は、軸線Ｂ２から偏心した位置に設定された軸線Ｂ１を中心として回転（揺動）するように連通室３２内に設置されている。
【００３３】
駆動力伝達機構２６は、ボールバルブ３４の上部に連結される第２シャフト５０と、前記第２シャフト５０の上端部に連結されるバルブギア５４と、ボディ本体２２の上部に連結され、前記バルブギア５４を介して前記第２シャフト５０を回転駆動させる駆動源（駆動部）５６と、前記第２シャフト５０を介してボールバルブ３４を弁閉方向へと回転させるリターンスプリング（弾性部材）５８と、前記第２シャフト５０の回転量（回転角度）を検出可能な角度センサ（検出部）６０とを含む。なお、リターンスプリング５８は、バルブギア５４とボディ本体２２との間に介装されたコイルスプリングからなり、前記バルブギア５４を介して第２シャフト５０に回転力が付与される。
【００３４】
第２シャフト５０は、バルブギア５４の略中央部に挿通されてナット６２を締め付けることによって固定されている。
【００３５】
駆動源５６は、コントローラ１２に対して電気的に接続され、該コントローラ１２からの制御信号に基づいて回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなる。そして、駆動源５６の回転駆動力がリターンスプリング５８の弾発力に抗してバルブギア５４及び第２シャフト５０へと伝達されることにより、第２シャフト５０に連結されたボールバルブ３４が軸線Ｂ１を中心としてボールバルブ３４の弁開方向へと所定角度だけ回転動作する。
【００３６】
一方、コントローラ１２から駆動源５６への通電が停止された際、該駆動源５６の回転駆動力が滅勢されるため、第２シャフト５０及びボールバルブ３４がリターンスプリング５８の弾発力によって前記とは反対方向に回転し、該ボールバルブ３４がバルブシート２４に着座した弁閉状態となる（図３参照）。
【００３７】
角度センサ６０は、例えば、エンコーダからなり、前記第２シャフト５０及び駆動源５６と同軸上に配置され、前記駆動源５６及び第２シャフト５０の回転量（回転角度）を検出する。そして、検出された第２シャフト５０の回転量を検出信号としてコントローラ１２へと出力し、例えば、メモリ１８等にデータとして保存される。すなわち、角度センサ６０によって第２シャフト５０の回転量に基づいたボールバルブ３４の回転角度（バルブ検出角度θ）が検出できる。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態に係る電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１４は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図２及び図３に示されるように、ボールバルブ３４がバルブシート２４のシート部３８に着座し、ガス流入口２８とガス流出口３０との間の流路が前記ボールバルブ３４によって遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００３９】
図３に示すようなバルブシート２４の弁閉状態から、図２に示す駆動源５６が駆動すると、該駆動源５６の回転駆動力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと伝達され、前記第２シャフト５０に連結されたボールバルブ３４がリターンスプリング５８の弾発力に抗して軸線Ｂ２から偏心した位置に設定された軸線Ｂ１を中心として反時計回り（矢印Ｃ１方向）に所定角度だけ回転する。このように、偏心した軸線Ｂ１を中心にボールバルブ３４が回転することにより、前記ボールバルブ３４はバルブシート２４から離間する方向に変位する。
【００４０】
そして、駆動源５６の駆動作用下にさらにボールバルブ３４を回転させることにより、該ボールバルブ３４がバルブシート２４から徐々に離間し、前記ボールバルブ３４が初期位置から、例えば、約９０°回転した状態で完全な弁開状態（全開状態）となる（図３中、二点鎖線形状）。このような弁開状態において、ガス流入口２８に供給されたガスが、バルブシート２４の連通孔、連通室３２を通じてガス流出口３０へと流通し、図示しない内燃機関へと供給される。
【００４１】
次に、上述したボールバルブ３４の弁開状態から再び弁閉状態へと切り換える場合の駆動制御方法について、図４Ａのフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の説明では、コントローラ１２からの制御信号に基づいて駆動源５６が駆動してボールバルブ３４の弁開状態（図３中、二点鎖線形状）を、該ボールバルブ３４の角度が０°として説明する。
【００４２】
先ず、車両に搭載された各種センサで検出されコントローラ１２へと入力される検出結果に基づき、コントローラ１２で内燃機関へのガスの供給を停止させる場合に、該コントローラ１２から駆動源５６に対してボールバルブ３４を弁閉状態へと切り換える全閉信号が出力される。この全閉信号によってコントローラ１２から駆動源５６への通電が停止する（ステップＳ１）。これにより、駆動源５６から第２シャフト５０を介してボールバルブ３４に付与されていた弁開方向（図３中、反時計回り、矢印Ｃ１方向）への回転力が滅勢される。
【００４３】
これにより、リターンスプリング５８の弾発力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと付与され、該第２シャフト５０及びボールバルブ３４がバルブシート２４側に向かって時計回り（矢印Ｃ２方向）へと回転し始める。
【００４４】
この全閉信号が出力された後、角度センサ６０によってボールバルブ３４の弁開状態からの回転角度（バルブ検出角度θ）が検出され、このバルブ検出角度θがコントローラ１２のメモリ１８へと出力されて収納される（ステップＳ２）。すなわち、バルブ検出角度θは、ボールバルブ３４の全開状態を０°とし、弁閉側（矢印Ｃ２方向）に所定角度だけ回転した角度となる。
【００４５】
次に、ステップＳ２で検出されたバルブ検出角度θに基づいてメモリ１８に予め収納されたデータから駆動源５６に対して通電を行う通電開始タイミングＴｏｎと、その通電時間Ｔｄとが算出される（ステップＳ３）。なお、このデータは、例えば、実験等によって予め計測されメモリ１８に収納される。
【００４６】
次に、ステップＳ４において、コントローラ１２のタイマー２０を起動させ、該タイマー２０の起動時から現時点までの経過時間Ｔを計測し（ステップＳ５）、ステップＳ６において前記経過時間Ｔが、先に算出された通電開始タイミングＴｏｎに到達したか否かが判断される。この経過時間Ｔが、前記通電開始タイミングＴｏｎに到達したと判断されると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、コントローラ１２から駆動源５６に対して設定された通電時間Ｔｄだけ通電がなされる（ステップＳ７）。
【００４７】
これにより、駆動源５６が第２シャフト５０及びボールバルブ３４に対して弁開方向（図３中、反時計回り）への回転力を付与するため、閉動作中にあるボールバルブ３４のリターンスプリング５８による時計方向（矢印Ｃ２方向）への回転力（弾発力）が若干だけ滅勢され、前記ボールバルブ３４の回転速度が低下することとなる。その結果、バルブシート２４に接近しているボールバルブ３４を減速させた後、バルブシート２４に対して緩やかな速度で摺動させながら弁閉状態とすることができる。そして、通電時間Ｔｄが完了した後、駆動源５６に対する通電が停止され、ボールバルブ３４の駆動制御（弁閉制御）が完了する。
【００４８】
なお、駆動源５６から付与される弁開方向（矢印Ｃ１方向）への回転力は、弁閉方向（矢印Ｃ２方向）に付勢するリターンスプリング５８の弾発力に対して小さくなるように設定される。また、駆動源５６への制御信号によって回転力を一定ではなく徐々に大きくなるように設定することにより、ボールバルブ３４の回転速度を通電時間Ｔｄの経過に伴って徐々に減速させるようにしてもよい。このような駆動制御の場合には、ボールバルブ３４のバルブシート２４に対する摺動抵抗をより一層低減することができ、効果的に摩耗の抑制を図ることが可能となる。
【００４９】
一方、ステップＳ５において、経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎ未満である場合（Ｔ＞Ｔｏｎ）には（ステップＳ６中、ＮＯ）、駆動源５６への通電を行うことなく、該通電開始タイミングＴｏｎに到達するまで前記経過時間Ｔを計測し続ける。そして、経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎに到達した際、上述したステップＳ７へと進み、駆動源５６に対してコントローラ１２から通電時間Ｔｄだけ通電がなされる。
【００５０】
なお、上述したステップＳ１の全閉信号が出力される場合は、排気ガス再循環バルブ１４が搭載された車両のイグニッションがオン状態からオフ状態へと切り換えられたイグニッションオフ時も含まれる。
【００５１】
以上のように、第１の実施の形態に係る駆動制御方法では、ボールバルブ３４を弁開状態から弁閉状態へと回転させる際、該ボールバルブ３４の弁閉方向（図３中、矢印Ｃ２方向）への回転角度（バルブ検出角度θ）を角度センサ６０で検出し、このバルブ検出角度θをコントローラ１２へと出力することで、駆動源５６に対して通電を行う通電開始タイミングＴｏｎと通電時間Ｔｄとが算出される。
【００５２】
この通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄに基づいて駆動源５６へ通電を行うことにより、リターンスプリング５８の弾発力に抗する反対方向（矢印Ｃ１方向）に回転駆動力を付与できるため、弁閉方向（矢印Ｃ２方向）に向かって回転しているボールバルブ３４の回転速度を減速することが可能となる。その結果、ボールバルブ３４をバルブシート２４へと着座させる際、所定速度より緩やかな速度で摺動させることができるため、該バルブシート２４のシート部３８における摩耗を低減することが可能となる。
【００５３】
すなわち、ボールバルブ３４が弁閉する際の回転速度を、バルブシート２４への接近に対応して減速させることによって前記ボールバルブ３４とバルブシート２４との摺動抵抗を軽減し、摩耗を抑制することが可能となる。
【００５４】
また、駆動源５６に対する通電時間Ｔｄ、通電開始タイミングＴｏｎがバルブ検出角度θに基づいて設定されるため、最小限の通電でバルブシート２４の摩耗を抑制することができ、その消費電力の抑制を図ることが可能である。
【００５５】
次に、第２の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法について、図４Ｂのフローチャートを参照しながら説明する。なお、この第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４及び該排気ガス再循環バルブ１４を駆動制御するための構成は同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
この排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法では、ボールバルブ３４が弁開状態から弁閉方向に向かって回転し、バルブシート２４に対して接触（着座）する前の回転角度が接触余裕角度θαとして予め設定され、メモリ１８に収納されている。詳細には、この接触余裕角度θαは、例えば、ボールバルブ３４の全開状態（図３中、二点鎖線形状）を角度０°とした場合に、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して接触する回転角度θβに対して小さくなるように設定される（０＜θα＜θβ）。
【００５７】
先ず、ステップＳ１１において、コントローラ１２から駆動源５６に対してボールバルブ３４を弁閉状態へと切り換える全閉信号が出力されると、該全閉信号に基づいてコントローラ１２から駆動源５６への通電が停止する。これにより、駆動源５６から第２シャフト５０を介してボールバルブ３４に付与されていた弁開方向（図３中、反時計回り）への回転駆動力が滅勢される。
【００５８】
これにより、リターンスプリング５８の弾発力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと付与され、該第２シャフト５０及びボールバルブ３４がバルブシート２４側に向かって時計回り（図３中、矢印Ｃ２方向）へと回転し始める。
【００５９】
この全閉信号が出力された後、角度センサ６０によってボールバルブ３４の弁開状態からの回転角度（バルブ検出角度θ）が検出され、このバルブ検出角度θがコントローラ１２のメモリ１８へと出力されて収納される（ステップＳ１２）。
【００６０】
そして、ステップＳ１３では、コントローラ１２において、ステップＳ１２で検出されたバルブ検出角度θと、メモリ１８に予め収納された接触余裕角度θαとの比較が行われ、該バルブ検出角度θが、前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等（θα≦θ）の場合（ステップＳ１３中、ＹＥＳ）、前記接触余裕角度θαに基づいた通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄがメモリ１８に収納されたデータから算出される（ステップＳ１４）。
【００６１】
次に、ステップＳ１５でコントローラ１２のタイマー２０を起動させ、該タイマー２０の起動時からの経過時間Ｔを計測し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７において前記経過時間Ｔが、先に算出された通電開始タイミングＴｏｎに到達したか否かが判断される。
【００６２】
この経過時間Ｔが、通電開始タイミングＴｏｎであると判断されると（ステップＳ１７中、ＹＥＳ）、コントローラ１２から駆動源５６に対して設定された通電時間Ｔｄだけ通電される（ステップＳ１８）。
【００６３】
これにより、駆動源５６の駆動作用下にボールバルブ３４に対して弁開方向（図３中、反時計回り）への回転力が付与され、それに伴って、リターンスプリング５８による時計方向（矢印Ｃ２方向）への回転力（弾発力）が若干だけ滅勢される。その結果、ボールバルブ３４の回転速度が低下し、該ボールバルブ３４をバルブシート２４に対して緩やかな速度で摺動させながら弁閉状態とすることができる。そして、通電時間Ｔｄが完了した後、駆動源５６に対する通電が停止され、ボールバルブ３４の駆動制御が完了する。
【００６４】
一方、ステップＳ１３において、バルブ検出角度θが接触余裕角度θαに対して小さい場合（θα＞θ）には、角度センサ６０によってボールバルブ３４の回転角度を検出し続け、前記バルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等となった際に、ステップＳ１４へと進む。
【００６５】
また、ステップＳ１７において、経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎ未満である場合（Ｔ＞Ｔｏｎ）には（ステップＳ１７中、ＮＯ）、駆動源５６への通電を行うことなく、該通電開始タイミングＴｏｎに到達するまで前記経過時間Ｔを計測し続け、前記経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎに到達した際、上述したステップＳ１７、ステップＳ１８へと進み、駆動源５６に対してコントローラ１２から通電時間Ｔｄだけ通電がなされる。
【００６６】
なお、上述したステップＳ１１の全閉信号が出力される場合は、排気ガス再循環バルブ１４が搭載された車両のイグニッションがオン状態からオフ状態へと切り換えられたイグニッションオフ時も含まれる。
【００６７】
以上のように、第２の実施の形態に係る駆動制御方法では、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して接触（着座）する手前となる接触余裕角度θαを予め設定し、コントローラ１２のメモリ１８に収納しておくことにより、角度センサ６０によって検出されるバルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して同等若しくは大きくなった場合に、駆動源５６に対して所定の通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄで通電して駆動させ、ボールバルブ３４の回転速度を減速させてバルブシート２４に対して緩やかな速度で着座させることが可能となる。
【００６８】
すなわち、ボールバルブ３４の回転角度毎の通電開始タイミングＴｏｎ、通電時間Ｔｄのデータをメモリ１８に収納している第１の実施の形態に係る駆動制御方法と比較し、メモリ１８に予め収納しておくデータ量を抑制することができるため、例えば、少ない容量のメモリ１８で対応することが可能となる。また、コントローラ１２の負荷を軽減することも可能である。
【００６９】
また、駆動源５６に対する通電時間Ｔｄ、通電開始タイミングＴｏｎが接触余裕角度θαに基づいて設定されるため、最小限の通電でバルブシート２４の摩耗を抑制することができ、消費電力の抑制を図ることが可能である。
【００７０】
次に、第３の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法について、図４Ｃのフローチャートを参照しながら説明する。なお、この第３の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４及び該排気ガス再循環バルブ１４を駆動制御するための構成は同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
この排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法では、第２の実施の形態に係る駆動制御方法と同様に、予め設定された接触余裕角度θαがメモリ１８に収納されている。
【００７２】
先ず、ステップＳ２１において、コントローラ１２から駆動源５６に対してボールバルブ３４を弁閉状態へと切り換える全閉信号が出力されると、該全閉信号に基づいてコントローラ１２から駆動源５６への通電が停止する。これにより、駆動源５６から第２シャフト５０を介してボールバルブ３４に付与されていた弁開方向（図３中、反時計回り）への回転駆動力が滅勢される。これにより、リターンスプリング５８の弾発力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと付与され、該第２シャフト５０及びボールバルブ３４がバルブシート２４側に向かって時計回り（矢印Ｃ２方向）へと回転し始める。
【００７３】
この全閉信号が出力された後、角度センサ６０によってボールバルブ３４の全開状態からの回転角度が検出され、このバルブ検出角度θがコントローラ１２のメモリ１８へと出力されて収納される（ステップＳ２２）。
【００７４】
そして、ステップＳ２３では、コントローラ１２において、ステップＳ２２で検出されたバルブ検出角度θと、メモリ１８に予め収納された接触余裕角度θαとの比較が行われ、該バルブ検出角度θが、前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等（θα≦θ）の場合（ステップＳ２３中、ＹＥＳ）、駆動源５６に対して通電を行う（ステップＳ２４）。これにより、駆動源５６の駆動作用下にボールバルブ３４に対して弁開方向（図３中、反時計回り）への回転力が付与され、それに伴って、リターンスプリング５８による反時計方向（矢印Ｃ２方向）への回転力（弾発力）が若干だけ滅勢し、ボールバルブ３４の回転速度を低下させた状態で回転動作させることができる。
【００７５】
次に、角度センサ６０によって検出されるバルブ検出角度θに基づいて、ステップＳ２５においてボールバルブ３４がバルブシート２４に対して着座した弁閉状態であるか否かを判断する。そして、ボールバルブ３４がバルブシート２４に着座したこと、すなわち、バルブ検出角度θが９０°であることが確認された後（ステップＳ２５中、ＹＥＳ）、ステップＳ２６へと進んで駆動源５６に対する通電が停止されボールバルブ３４の駆動制御が完了する。
【００７６】
一方、ステップＳ２３において、バルブ検出角度θが接触余裕角度θαに対して小さい場合（θα＞θ）には、角度センサ６０によってボールバルブ３４の回転角度を検出し続け、前記バルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等となった際に、ステップＳ２４へと進む。
【００７７】
また、ステップＳ２５において、バルブ検出角度θに基づいてボールバルブ３４がバルブシート２４に着座していないと判断された場合には、該ボールバルブ３４が着座するまで駆動源５６に対する通電が継続され、バルブシート２４に着座したことが確認されるとステップＳ２６へと進んで通電が停止される。
【００７８】
なお、上述したステップＳ２１の全閉信号が出力される場合は、排気ガス再循環バルブ１４が搭載された車両のイグニッションがオン状態からオフ状態へと切り換えられたイグニッションオフ時も含まれる。
【００７９】
以上のように、第３の実施の形態に係る駆動制御方法では、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して接触（着座）する手前となる接触余裕角度θαを予め設定し、コントローラ１２のメモリ１８に収納しておくことにより、角度センサ６０によって検出されるバルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して同等若しくは大きくなった場合に、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して着座するまでの間、駆動源５６に対して通電し続けるため、前記ボールバルブ３４の回転速度を減速させた状態でバルブシート２４に対して緩やかに着座させることが可能となる。
【００８０】
また、第１及び第２の実施の形態に係る駆動制御方法で設定していた駆動源５６に対する通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄを算出する必要がないため、制御の簡素化を図ることができる。
【００８１】
一方、上述したような電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１４では、例えば、製造時における組付ばらつき等が原因で、弁閉状態におけるボールバルブ３４が回転方向にずれていることがある。このような場合には、全閉信号が発せられ、第１〜第３の実施の形態に係る駆動制御方法のステップＳ２１より後において、角度センサ６０で前記ボールバルブ３４の角度を検出し、そのバルブ検出角度θをコントローラ１２へと出力し、制御部１６において予め収納されたボールバルブ３４の初期角度と前記バルブ検出角度θとの絶対値を算出する。なお、この初期角度とは、ボールバルブ３４が組み付けられた際の弁閉時における角度である。
【００８２】
この絶対値がボールバルブ３４のずれであるため、初期角度に絶対値分を加えた補正角度を算出し、該補正角度に基づいてコントローラ１２に収納されたバルブ検出角度θと通電時間Ｔｄ、通電開始タイミングＴｏｎとの関係を補正する。そして、この補正されたデータに基づいてボールバルブ３４を弁閉状態とする際の駆動制御を行うようにしてもよい。
【００８３】
このような駆動制御方法を用いることにより、より適切な通電タイミング、通電時間によってボールバルブ３４の全閉制御を行うことができ、前記ボールバルブ３４とバルブシート２４との摩耗の拡大を防止できる。
【００８４】
なお、本発明に係る電動バルブ装置の駆動制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００８５】
１０…駆動制御システム １２…コントローラ
１４…排気ガス再循環バルブ １６…制御部
１８…メモリ ２０…タイマー
２２…ボディ本体 ２４…バルブシート
２６…駆動力伝達機構 ２８…ガス流入口
３０…ガス流出口 ３４…ボールバルブ
４８…第１シャフト ５０…第２シャフト
５６…駆動源 ５８…リターンスプリング
６０…角度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部の駆動作用下にバルブを開閉させ、流路を流通する流体の流通状態を切り換える電動バルブ装置の駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を弁体の回転作用下に切り換えて前記流体の流通状態を制御するバルブ装置が知られている。このようなバルブ装置は、例えば、流路を有した弁箱の内部に、断面Ｕ字状の弁体が回転自在に設けられ、該弁体が前記流路に設けられたシートリングの弾性体に当接することによって流路が閉塞され、一方、該弁体が前記弾性体から離間することによって前記流路が開口し、前記弁体との間を通じて流体が流通する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６１５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなバルブ装置を、例えば、アクチュエータ等の駆動手段によって弁体を回転させる電動式とした場合、一般的に、通電時に前記弁体をシートリングから離間させる方向に回転させ弁開状体とし、反対に、通電を停止した非通電時には、スプリング等の弾発部材の弾発力を利用し、前記弁体を反対方向に回転させ弁閉状態とする構成としている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係るバルブ装置において、このような構成とした場合には、弁体が弾発力によって強制的に弁閉方向へと回転させられ、前記弁体とシートリングとの摺動抵抗によって接触部位の摩耗が進行し、それに伴って、弁閉時における流体の漏れが生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、弁閉させる際のバルブの回転動作を制御することにより、シート部材の摩耗を抑制することが可能な電動バルブ装置の駆動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の流通する通路を有したボディと、前記通路に配置され少なくとも外周面の一部が球面に形成された球面形状部を有し、該球面形状部の曲率中心から外れた軸線を有したシャフトを介して回動可能に設けられたバルブと、前記通路に設けられ前記バルブが着座するシート部材と、前記バルブを弁閉方向に付勢して前記シート部材に着座させる弾性部材と、通電によって前記バルブを弁開方向へと回動させる駆動部と、前記バルブの回転角度を検出する検出部とを備える電動バルブ装置の駆動制御方法において、
前記バルブが前記シート部材側に向かって回動する閉動作に移行したか否かを前記検出部で検出された検出角度に基づいて判断する工程と、
前記バルブの閉動作中において前記駆動部に対して通電を行う工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、バルブをシート部材側に向かって閉動作させる際、検出部で検出されたバルブの回動角度に基づいて、該バルブの閉動作への移行が確認された後、駆動部に対して通電を行うことによりバルブを弁開方向へと駆動力を付与する。すなわち、バルブに対して閉動作する際の回動方向とは反対方向の回転力を付与する。
【０００９】
従って、閉動作中にあるバルブに対して弁開方向への駆動力を付与することによって前記バルブの回転速度を低下させることができるため、前記バルブがシート部材に対して着座する際の摺動抵抗を低減し、該シート部材の摩耗を抑制することができる。
【００１０】
また、駆動部に対する通電時間、通電開始タイミングを算出する工程を備えるとよい。
【００１１】
さらに、通電時間及び通電開始タイミングは、バルブが弁開状態から弁閉方向へと回動する際に検出される接触余裕角度に基づいて設定され、前記検出角度が、前記接触余裕角度と同じ若しくは大きい場合に駆動部に対する通電するとよい。
【００１２】
さらにまた、通電時間及び通電開始タイミングは、バルブが弁開状態からシート部材に着座するまでの回動角度内に設定される接触余裕角度に基づいて設定されるとよい。
【００１３】
また、検出角度を、バルブが閉動作に移行し始めた時点で検出された角度とするとよい。
【００１４】
また、バルブの弁閉角度を、全閉時に検出されたバルブ角度に基づいて補正し、通電時間及び通電開始タイミングを、該補正された弁閉角度に基づいて補正するとよい。
【００１５】
また、通電時間は、バルブが接触余裕角度に到達した時点から弁閉状態となるまでの時間とするとよい。
【００１６】
さらに、バルブの回動速度を、該バルブがシート部材に接近するのに伴って徐々に低下させるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１８】
すなわち、バルブをシート部材側に向かって閉動作させる際、検出部で検出されたバルブの回動角度に基づいて、該バルブの閉動作への移行が確認された後、駆動部に対して通電を行うことによりバルブを弁開方向へと回動させることにより、前記バルブの回転速度を減速させ、前記バルブがシート部材に対して着座する際の摺動抵抗を低減することができるため、該シート部材の摩耗を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動バルブ装置の駆動制御方法を行う駆動制御システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブの一部断面斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４Ａは、図１の排気ガス再循環バルブの駆動制御方法を示すフローチャートであり、図４Ｂは、第２の実施の形態に係る電動バルブ装置の駆動制御方法を示すフローチャートであり、図４Ｃは、第３の実施の形態に係る電動バルブ装置の駆動制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る電動バルブ装置の駆動制御方法について、それを実施する電動バルブ装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２１】
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１４を含む駆動制御システム１０について、図１を参照しながら説明する。
【００２２】
この駆動制御システム１０は、図１に示されるように、車両（図示せず）に搭載されるコントローラ１２（例えば、ＥＣＵ）と、該コントローラ１２から出力される制御信号に基づいてガスの流通状態を切り換える排気ガス再循環バルブ１４とからなり、前記コントローラ１２は、演算等を行う制御部１６と、後述する各種データの収納されたメモリ１８と、前記制御信号の出力するタイミングを計測するためのタイマー２０とを含む。
【００２３】
次に、上述した排気ガス再循環バルブ１４の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２４】
排気ガス再循環バルブ１４は、図２及び図３に示されるように、ボディ本体（ボディ）２２と、該ボディ本体２２の内部に回転自在に設けられるボールバルブ（バルブ）３４と、前記ボールバルブ３４の外周面に当接するバルブシート（シート部材）２４と、前記ボディ本体２２の上部に設けられ、前記ボールバルブ３４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２６とを含む。
【００２５】
このボディ本体２２には、排気ガスの供給されるガス流入口２８と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口３０が設けられ、前記ガス流入口２８とガス流出口３０との間に設けられる連通室３２には、略球状のボールバルブ３４が回転自在に配設される。
【００２６】
また、ボディ本体２２には、連通室３２とガス流入口２８との間に装着孔３６が形成され、該装着孔３６にボールバルブ３４の外周面に摺接するバルブシート２４が設けられる。
【００２７】
このバルブシート２４は、連通室３２側に形成されボールバルブ３４の当接するシート部３８を有すると共に、前記装着孔３６において軸方向及び径方向に移動自在に設けられる。
【００２８】
そして、バルブシート２４は、装着孔３６の連通室３２側（矢印Ａ１方向側）に設けられたリング状のストッパ４０との間にスプリング４２が介装され、該スプリング４２によって前記バルブシート２４がガス流入口２８側（矢印Ａ２方向）へと付勢されている。
【００２９】
一方、ボディ本体２２の略中央部には、図１に示されるように、連通室３２から鉛直上方に向かって貫通したシャフト孔４４が形成され、後述する駆動力伝達機構２６の第２シャフト５０が挿通される。
【００３０】
ボールバルブ３４は、その上部及び下部が平面状に形成され、前記上部及び下部を除いた部分の外周面は球面形状部４６として構成されており、この球面形状部４６の表面でバルブシート２４に対して当接する。
【００３１】
また、ボールバルブ３４の下部には、第１シャフト４８が連結され、一方、前記ボールバルブ３４の上部には、第２シャフト５０が連結されている。第１シャフト４８は、ボディ本体２２の下部に装着された軸受５２ａによって回転自在に支持されている。第２シャフト５０は、前記ボディ本体２２の上部に装着された軸受５２ｂにより回転自在に支持されている。
【００３２】
第１シャフト４８及び第２シャフト５０の軸線Ｂ１の位置は、図３に示されるように、ボールバルブ３４における球面形状部４６の曲率中心（ほぼ球状のボールバルブ３４の場合、その中心）を通る軸線Ｂ２から偏心した位置に設定されている。このため、ボールバルブ３４は、軸線Ｂ２から偏心した位置に設定された軸線Ｂ１を中心として回転（揺動）するように連通室３２内に設置されている。
【００３３】
駆動力伝達機構２６は、ボールバルブ３４の上部に連結される第２シャフト５０と、前記第２シャフト５０の上端部に連結されるバルブギア５４と、ボディ本体２２の上部に連結され、前記バルブギア５４を介して前記第２シャフト５０を回転駆動させる駆動源（駆動部）５６と、前記第２シャフト５０を介してボールバルブ３４を弁閉方向へと回転させるリターンスプリング（弾性部材）５８と、前記第２シャフト５０の回転量（回転角度）を検出可能な角度センサ（検出部）６０とを含む。なお、リターンスプリング５８は、バルブギア５４とボディ本体２２との間に介装されたコイルスプリングからなり、前記バルブギア５４を介して第２シャフト５０に回転力が付与される。
【００３４】
第２シャフト５０は、バルブギア５４の略中央部に挿通されてナット６２を締め付けることによって固定されている。
【００３５】
駆動源５６は、コントローラ１２に対して電気的に接続され、該コントローラ１２からの制御信号に基づいて回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなる。そして、駆動源５６の回転駆動力がリターンスプリング５８の弾発力に抗してバルブギア５４及び第２シャフト５０へと伝達されることにより、第２シャフト５０に連結されたボールバルブ３４が軸線Ｂ１を中心としてボールバルブ３４の弁開方向へと所定角度だけ回転動作する。
【００３６】
一方、コントローラ１２から駆動源５６への通電が停止された際、該駆動源５６の回転駆動力が滅勢されるため、第２シャフト５０及びボールバルブ３４がリターンスプリング５８の弾発力によって前記とは反対方向に回転し、該ボールバルブ３４がバルブシート２４に着座した弁閉状態となる（図３参照）。
【００３７】
角度センサ６０は、例えば、エンコーダからなり、前記第２シャフト５０及び駆動源５６と同軸上に配置され、前記駆動源５６及び第２シャフト５０の回転量（回転角度）を検出する。そして、検出された第２シャフト５０の回転量を検出信号としてコントローラ１２へと出力し、例えば、メモリ１８等にデータとして保存される。すなわち、角度センサ６０によって第２シャフト５０の回転量に基づいたボールバルブ３４の回転角度（バルブ検出角度θ）が検出できる。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態に係る電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１４は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図２及び図３に示されるように、ボールバルブ３４がバルブシート２４のシート部３８に着座し、ガス流入口２８とガス流出口３０との間の流路が前記ボールバルブ３４によって遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００３９】
図３に示すようなバルブシート２４の弁閉状態から、図２に示す駆動源５６が駆動すると、該駆動源５６の回転駆動力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと伝達され、前記第２シャフト５０に連結されたボールバルブ３４がリターンスプリング５８の弾発力に抗して軸線Ｂ２から偏心した位置に設定された軸線Ｂ１を中心として反時計回り（矢印Ｃ１方向）に所定角度だけ回転する。このように、偏心した軸線Ｂ１を中心にボールバルブ３４が回転することにより、前記ボールバルブ３４はバルブシート２４から離間する方向に変位する。
【００４０】
そして、駆動源５６の駆動作用下にさらにボールバルブ３４を回転させることにより、該ボールバルブ３４がバルブシート２４から徐々に離間し、前記ボールバルブ３４が初期位置から、例えば、約９０°回転した状態で完全な弁開状態（全開状態）となる（図３中、二点鎖線形状）。このような弁開状態において、ガス流入口２８に供給されたガスが、バルブシート２４の連通孔、連通室３２を通じてガス流出口３０へと流通し、図示しない内燃機関へと供給される。
【００４１】
次に、上述したボールバルブ３４の弁開状態から再び弁閉状態へと切り換える場合の駆動制御方法について、図４Ａのフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の説明では、コントローラ１２からの制御信号に基づいて駆動源５６が駆動してボールバルブ３４の弁開状態（図３中、二点鎖線形状）を、該ボールバルブ３４の角度が０°として説明する。
【００４２】
先ず、車両に搭載された各種センサで検出されコントローラ１２へと入力される検出結果に基づき、コントローラ１２で内燃機関へのガスの供給を停止させる場合に、該コントローラ１２から駆動源５６に対してボールバルブ３４を弁閉状態へと切り換える全閉信号が出力される。この全閉信号によってコントローラ１２から駆動源５６への通電が停止する（ステップＳ１）。これにより、駆動源５６から第２シャフト５０を介してボールバルブ３４に付与されていた弁開方向（図３中、反時計回り、矢印Ｃ１方向）への回転力が滅勢される。
【００４３】
これにより、リターンスプリング５８の弾発力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと付与され、該第２シャフト５０及びボールバルブ３４がバルブシート２４側に向かって時計回り（矢印Ｃ２方向）へと回転し始める。
【００４４】
この全閉信号が出力された後、角度センサ６０によってボールバルブ３４の弁開状態からの回転角度（バルブ検出角度θ）が検出され、このバルブ検出角度θがコントローラ１２のメモリ１８へと出力されて収納される（ステップＳ２）。すなわち、バルブ検出角度θは、ボールバルブ３４の全開状態を０°とし、弁閉側（矢印Ｃ２方向）に所定角度だけ回転した角度となる。
【００４５】
次に、ステップＳ２で検出されたバルブ検出角度θに基づいてメモリ１８に予め収納されたデータから駆動源５６に対して通電を行う通電開始タイミングＴｏｎと、その通電時間Ｔｄとが算出される（ステップＳ３）。なお、このデータは、例えば、実験等によって予め計測されメモリ１８に収納される。
【００４６】
次に、ステップＳ４において、コントローラ１２のタイマー２０を起動させ、該タイマー２０の起動時から現時点までの経過時間Ｔを計測し（ステップＳ５）、ステップＳ６において前記経過時間Ｔが、先に算出された通電開始タイミングＴｏｎに到達したか否かが判断される。この経過時間Ｔが、前記通電開始タイミングＴｏｎに到達したと判断されると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、コントローラ１２から駆動源５６に対して設定された通電時間Ｔｄだけ通電がなされる（ステップＳ７）。
【００４７】
これにより、駆動源５６が第２シャフト５０及びボールバルブ３４に対して弁開方向（図３中、反時計回り）への回転力を付与するため、閉動作中にあるボールバルブ３４のリターンスプリング５８による時計方向（矢印Ｃ２方向）への回転力（弾発力）が若干だけ滅勢され、前記ボールバルブ３４の回転速度が低下することとなる。その結果、バルブシート２４に接近しているボールバルブ３４を減速させた後、バルブシート２４に対して緩やかな速度で摺動させながら弁閉状態とすることができる。そして、通電時間Ｔｄが完了した後、駆動源５６に対する通電が停止され、ボールバルブ３４の駆動制御（弁閉制御）が完了する。
【００４８】
なお、駆動源５６から付与される弁開方向（矢印Ｃ１方向）への回転力は、弁閉方向（矢印Ｃ２方向）に付勢するリターンスプリング５８の弾発力に対して小さくなるように設定される。また、駆動源５６への制御信号によって回転力を一定ではなく徐々に大きくなるように設定することにより、ボールバルブ３４の回転速度を通電時間Ｔｄの経過に伴って徐々に減速させるようにしてもよい。このような駆動制御の場合には、ボールバルブ３４のバルブシート２４に対する摺動抵抗をより一層低減することができ、効果的に摩耗の抑制を図ることが可能となる。
【００４９】
一方、ステップＳ５において、経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎ未満である場合（Ｔ＞Ｔｏｎ）には（ステップＳ６中、ＮＯ）、駆動源５６への通電を行うことなく、該通電開始タイミングＴｏｎに到達するまで前記経過時間Ｔを計測し続ける。そして、経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎに到達した際、上述したステップＳ７へと進み、駆動源５６に対してコントローラ１２から通電時間Ｔｄだけ通電がなされる。
【００５０】
なお、上述したステップＳ１の全閉信号が出力される場合は、排気ガス再循環バルブ１４が搭載された車両のイグニッションがオン状態からオフ状態へと切り換えられたイグニッションオフ時も含まれる。
【００５１】
以上のように、第１の実施の形態に係る駆動制御方法では、ボールバルブ３４を弁開状態から弁閉状態へと回転させる際、該ボールバルブ３４の弁閉方向（図３中、矢印Ｃ２方向）への回転角度（バルブ検出角度θ）を角度センサ６０で検出し、このバルブ検出角度θをコントローラ１２へと出力することで、駆動源５６に対して通電を行う通電開始タイミングＴｏｎと通電時間Ｔｄとが算出される。
【００５２】
この通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄに基づいて駆動源５６へ通電を行うことにより、リターンスプリング５８の弾発力に抗する反対方向（矢印Ｃ１方向）に回転駆動力を付与できるため、弁閉方向（矢印Ｃ２方向）に向かって回転しているボールバルブ３４の回転速度を減速することが可能となる。その結果、ボールバルブ３４をバルブシート２４へと着座させる際、所定速度より緩やかな速度で摺動させることができるため、該バルブシート２４のシート部３８における摩耗を低減することが可能となる。
【００５３】
すなわち、ボールバルブ３４が弁閉する際の回転速度を、バルブシート２４への接近に対応して減速させることによって前記ボールバルブ３４とバルブシート２４との摺動抵抗を軽減し、摩耗を抑制することが可能となる。
【００５４】
また、駆動源５６に対する通電時間Ｔｄ、通電開始タイミングＴｏｎがバルブ検出角度θに基づいて設定されるため、最小限の通電でバルブシート２４の摩耗を抑制することができ、その消費電力の抑制を図ることが可能である。
【００５５】
次に、第２の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法について、図４Ｂのフローチャートを参照しながら説明する。なお、この第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４及び該排気ガス再循環バルブ１４を駆動制御するための構成は同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
この排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法では、ボールバルブ３４が弁開状態から弁閉方向に向かって回転し、バルブシート２４に対して接触（着座）する前の回転角度が接触余裕角度θαとして予め設定され、メモリ１８に収納されている。詳細には、この接触余裕角度θαは、例えば、ボールバルブ３４の全開状態（図３中、二点鎖線形状）を角度０°とした場合に、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して接触する回転角度θβに対して小さくなるように設定される（０＜θα＜θβ）。
【００５７】
先ず、ステップＳ１１において、コントローラ１２から駆動源５６に対してボールバルブ３４を弁閉状態へと切り換える全閉信号が出力されると、該全閉信号に基づいてコントローラ１２から駆動源５６への通電が停止する。これにより、駆動源５６から第２シャフト５０を介してボールバルブ３４に付与されていた弁開方向（図３中、反時計回り）への回転駆動力が滅勢される。
【００５８】
これにより、リターンスプリング５８の弾発力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと付与され、該第２シャフト５０及びボールバルブ３４がバルブシート２４側に向かって時計回り（図３中、矢印Ｃ２方向）へと回転し始める。
【００５９】
この全閉信号が出力された後、角度センサ６０によってボールバルブ３４の弁開状態からの回転角度（バルブ検出角度θ）が検出され、このバルブ検出角度θがコントローラ１２のメモリ１８へと出力されて収納される（ステップＳ１２）。
【００６０】
そして、ステップＳ１３では、コントローラ１２において、ステップＳ１２で検出されたバルブ検出角度θと、メモリ１８に予め収納された接触余裕角度θαとの比較が行われ、該バルブ検出角度θが、前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等（θα≦θ）の場合（ステップＳ１３中、ＹＥＳ）、前記接触余裕角度θαに基づいた通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄがメモリ１８に収納されたデータから算出される（ステップＳ１４）。
【００６１】
次に、ステップＳ１５でコントローラ１２のタイマー２０を起動させ、該タイマー２０の起動時からの経過時間Ｔを計測し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７において前記経過時間Ｔが、先に算出された通電開始タイミングＴｏｎに到達したか否かが判断される。
【００６２】
この経過時間Ｔが、通電開始タイミングＴｏｎであると判断されると（ステップＳ１７中、ＹＥＳ）、コントローラ１２から駆動源５６に対して設定された通電時間Ｔｄだけ通電される（ステップＳ１８）。
【００６３】
これにより、駆動源５６の駆動作用下にボールバルブ３４に対して弁開方向（図３中、反時計回り）への回転力が付与され、それに伴って、リターンスプリング５８による時計方向（矢印Ｃ２方向）への回転力（弾発力）が若干だけ滅勢される。その結果、ボールバルブ３４の回転速度が低下し、該ボールバルブ３４をバルブシート２４に対して緩やかな速度で摺動させながら弁閉状態とすることができる。そして、通電時間Ｔｄが完了した後、駆動源５６に対する通電が停止され、ボールバルブ３４の駆動制御が完了する。
【００６４】
一方、ステップＳ１３において、バルブ検出角度θが接触余裕角度θαに対して小さい場合（θα＞θ）には、角度センサ６０によってボールバルブ３４の回転角度を検出し続け、前記バルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等となった際に、ステップＳ１４へと進む。
【００６５】
また、ステップＳ１７において、経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎ未満である場合（Ｔ＞Ｔｏｎ）には（ステップＳ１７中、ＮＯ）、駆動源５６への通電を行うことなく、該通電開始タイミングＴｏｎに到達するまで前記経過時間Ｔを計測し続け、前記経過時間Ｔが通電開始タイミングＴｏｎに到達した際、上述したステップＳ１７、ステップＳ１８へと進み、駆動源５６に対してコントローラ１２から通電時間Ｔｄだけ通電がなされる。
【００６６】
なお、上述したステップＳ１１の全閉信号が出力される場合は、排気ガス再循環バルブ１４が搭載された車両のイグニッションがオン状態からオフ状態へと切り換えられたイグニッションオフ時も含まれる。
【００６７】
以上のように、第２の実施の形態に係る駆動制御方法では、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して接触（着座）する手前となる接触余裕角度θαを予め設定し、コントローラ１２のメモリ１８に収納しておくことにより、角度センサ６０によって検出されるバルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して同等若しくは大きくなった場合に、駆動源５６に対して所定の通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄで通電して駆動させ、ボールバルブ３４の回転速度を減速させてバルブシート２４に対して緩やかな速度で着座させることが可能となる。
【００６８】
すなわち、ボールバルブ３４の回転角度毎の通電開始タイミングＴｏｎ、通電時間Ｔｄのデータをメモリ１８に収納している第１の実施の形態に係る駆動制御方法と比較し、メモリ１８に予め収納しておくデータ量を抑制することができるため、例えば、少ない容量のメモリ１８で対応することが可能となる。また、コントローラ１２の負荷を軽減することも可能である。
【００６９】
また、駆動源５６に対する通電時間Ｔｄ、通電開始タイミングＴｏｎが接触余裕角度θαに基づいて設定されるため、最小限の通電でバルブシート２４の摩耗を抑制することができ、消費電力の抑制を図ることが可能である。
【００７０】
次に、第３の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法について、図４Ｃのフローチャートを参照しながら説明する。なお、この第３の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１４及び該排気ガス再循環バルブ１４を駆動制御するための構成は同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７１】
この排気ガス再循環バルブ１４の駆動制御方法では、第２の実施の形態に係る駆動制御方法と同様に、予め設定された接触余裕角度θαがメモリ１８に収納されている。
【００７２】
先ず、ステップＳ２１において、コントローラ１２から駆動源５６に対してボールバルブ３４を弁閉状態へと切り換える全閉信号が出力されると、該全閉信号に基づいてコントローラ１２から駆動源５６への通電が停止する。これにより、駆動源５６から第２シャフト５０を介してボールバルブ３４に付与されていた弁開方向（図３中、反時計回り）への回転駆動力が滅勢される。これにより、リターンスプリング５８の弾発力がバルブギア５４を介して第２シャフト５０へと付与され、該第２シャフト５０及びボールバルブ３４がバルブシート２４側に向かって時計回り（矢印Ｃ２方向）へと回転し始める。
【００７３】
この全閉信号が出力された後、角度センサ６０によってボールバルブ３４の全開状態からの回転角度が検出され、このバルブ検出角度θがコントローラ１２のメモリ１８へと出力されて収納される（ステップＳ２２）。
【００７４】
そして、ステップＳ２３では、コントローラ１２において、ステップＳ２２で検出されたバルブ検出角度θと、メモリ１８に予め収納された接触余裕角度θαとの比較が行われ、該バルブ検出角度θが、前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等（θα≦θ）の場合（ステップＳ２３中、ＹＥＳ）、駆動源５６に対して通電を行う（ステップＳ２４）。これにより、駆動源５６の駆動作用下にボールバルブ３４に対して弁開方向（図３中、反時計回り）への回転力が付与され、それに伴って、リターンスプリング５８による反時計方向（矢印Ｃ２方向）への回転力（弾発力）が若干だけ滅勢し、ボールバルブ３４の回転速度を低下させた状態で回転動作させることができる。
【００７５】
次に、角度センサ６０によって検出されるバルブ検出角度θに基づいて、ステップＳ２５においてボールバルブ３４がバルブシート２４に対して着座した弁閉状態であるか否かを判断する。そして、ボールバルブ３４がバルブシート２４に着座したこと、すなわち、バルブ検出角度θが９０°であることが確認された後（ステップＳ２５中、ＹＥＳ）、ステップＳ２６へと進んで駆動源５６に対する通電が停止されボールバルブ３４の駆動制御が完了する。
【００７６】
一方、ステップＳ２３において、バルブ検出角度θが接触余裕角度θαに対して小さい場合（θα＞θ）には、角度センサ６０によってボールバルブ３４の回転角度を検出し続け、前記バルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して大きい若しくは同等となった際に、ステップＳ２４へと進む。
【００７７】
また、ステップＳ２５において、バルブ検出角度θに基づいてボールバルブ３４がバルブシート２４に着座していないと判断された場合には、該ボールバルブ３４が着座するまで駆動源５６に対する通電が継続され、バルブシート２４に着座したことが確認されるとステップＳ２６へと進んで通電が停止される。
【００７８】
なお、上述したステップＳ２１の全閉信号が出力される場合は、排気ガス再循環バルブ１４が搭載された車両のイグニッションがオン状態からオフ状態へと切り換えられたイグニッションオフ時も含まれる。
【００７９】
以上のように、第３の実施の形態に係る駆動制御方法では、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して接触（着座）する手前となる接触余裕角度θαを予め設定し、コントローラ１２のメモリ１８に収納しておくことにより、角度センサ６０によって検出されるバルブ検出角度θが前記接触余裕角度θαに対して同等若しくは大きくなった場合に、ボールバルブ３４がバルブシート２４に対して着座するまでの間、駆動源５６に対して通電し続けるため、前記ボールバルブ３４の回転速度を減速させた状態でバルブシート２４に対して緩やかに着座させることが可能となる。
【００８０】
また、第１及び第２の実施の形態に係る駆動制御方法で設定していた駆動源５６に対する通電開始タイミングＴｏｎ及び通電時間Ｔｄを算出する必要がないため、制御の簡素化を図ることができる。
【００８１】
一方、上述したような電動バルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１４では、例えば、製造時における組付ばらつき等が原因で、弁閉状態におけるボールバルブ３４が回転方向にずれていることがある。このような場合には、全閉信号が発せられ、第１〜第３の実施の形態に係る駆動制御方法のステップＳ２１より後において、角度センサ６０で前記ボールバルブ３４の角度を検出し、そのバルブ検出角度θをコントローラ１２へと出力し、制御部１６において予め収納されたボールバルブ３４の初期角度と前記バルブ検出角度θとの絶対値を算出する。なお、この初期角度とは、ボールバルブ３４が組み付けられた際の弁閉時における角度である。
【００８２】
この絶対値がボールバルブ３４のずれであるため、初期角度に絶対値分を加えた補正角度を算出し、該補正角度に基づいてコントローラ１２に収納されたバルブ検出角度θと通電時間Ｔｄ、通電開始タイミングＴｏｎとの関係を補正する。そして、この補正されたデータに基づいてボールバルブ３４を弁閉状態とする際の駆動制御を行うようにしてもよい。
【００８３】
このような駆動制御方法を用いることにより、より適切な通電タイミング、通電時間によってボールバルブ３４の全閉制御を行うことができ、前記ボールバルブ３４とバルブシート２４との摩耗の拡大を防止できる。
【００８４】
なお、本発明に係る電動バルブ装置の駆動制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００８５】
１０…駆動制御システム １２…コントローラ
１４…排気ガス再循環バルブ １６…制御部
１８…メモリ ２０…タイマー
２２…ボディ本体 ２４…バルブシート
２６…駆動力伝達機構 ２８…ガス流入口
３０…ガス流出口 ３４…ボールバルブ
４８…第１シャフト ５０…第２シャフト
５６…駆動源 ５８…リターンスプリング
６０…角度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流通する通路を有したボディと、前記通路に配置され少なくとも外周面の一部が球面に形成された球面形状部を有し、該球面形状部の曲率中心から外れた軸線を有したシャフトを介して回動可能に設けられたバルブと、前記通路に設けられ前記バルブが着座するシート部材と、前記バルブを弁閉方向に付勢して前記シート部材に着座させる弾性部材と、通電によって前記シャフト及びバルブを弁開方向へと回動させる駆動部と、前記バルブの回動角度を検出する検出部とを備える電動バルブ装置の駆動制御方法において、
前記バルブが前記シート部材側に向かって回動する閉動作に移行したか否かを前記検出部で検出された検出角度に基づいて判断する工程と、
前記バルブの閉動作中において前記駆動部に対して通電を行う工程と、
を有することを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
前記駆動部に対する通電時間、通電開始タイミングを算出する工程を備えることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の制御方法において、
前記通電時間及び通電開始タイミングは、前記バルブが弁開状態から弁閉方向へと回動する際に検出される検出角度に基づいて設定されることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項４】
請求項２記載の制御方法において、
前記通電時間及び通電開始タイミングは、前記バルブが弁開状態から前記シート部材に着座するまでの回動角度内に設定される接触余裕角度に基づいて設定され、前記検出角度が、前記接触余裕角度と同じ若しくは大きい場合に前記駆動部に対する通電がなされることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項５】
請求項３記載の制御方法において、
前記検出角度は、前記バルブが閉動作に移行し始めた時点で検出された角度であることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記バルブの弁閉角度は、全閉時に検出されたバルブ角度に基づいて補正され、前記通電時間及び通電開始タイミングは、該補正された弁閉角度に基づいて補正されることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項７】
請求項４記載の制御方法において、
前記通電時間は、前記バルブが前記接触余裕角度に到達した時点から弁閉状態となるまでの時間であることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記バルブの回動速度は、該バルブが前記シート部材に接近するのに伴って徐々に低下することを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項１】
流体の流通する通路を有したボディと、前記通路に配置され少なくとも外周面の一部が球面に形成された球面形状部を有し、該球面形状部の曲率中心から外れた軸線を有したシャフトを介して回動可能に設けられたバルブと、前記通路に設けられ前記バルブが着座するシート部材と、前記バルブを弁閉方向に付勢して前記シート部材に着座させる弾性部材と、通電によって前記シャフト及びバルブを弁開方向へと回動させる駆動部と、前記バルブの回動角度を検出する検出部とを備える電動バルブ装置の駆動制御方法において、
前記バルブが前記シート部材側に向かって回動する閉動作に移行したか否かを前記検出部で検出された検出角度に基づいて判断する工程と、
前記バルブの閉動作中において前記駆動部に対して通電を行う工程と、
を有することを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
前記駆動部に対する通電時間、通電開始タイミングを算出する工程を備えることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の制御方法において、
前記通電時間及び通電開始タイミングは、前記バルブが弁開状態から弁閉方向へと回動する際に検出される検出角度に基づいて設定されることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項４】
請求項２記載の制御方法において、
前記通電時間及び通電開始タイミングは、前記バルブが弁開状態から前記シート部材に着座するまでの回動角度内に設定される接触余裕角度に基づいて設定され、前記検出角度が、前記接触余裕角度と同じ若しくは大きい場合に前記駆動部に対する通電がなされることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項５】
請求項３記載の制御方法において、
前記検出角度は、前記バルブが閉動作に移行し始めた時点で検出された角度であることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記バルブの弁閉角度は、全閉時に検出されたバルブ角度に基づいて補正され、前記通電時間及び通電開始タイミングは、該補正された弁閉角度に基づいて補正されることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項７】
請求項４記載の制御方法において、
前記通電時間は、前記バルブが前記接触余裕角度に到達した時点から弁閉状態となるまでの時間であることを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御方法において、
前記バルブの回動速度は、該バルブが前記シート部材に接近するのに伴って徐々に低下することを特徴とする電動バルブ装置の駆動制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１５２４７（Ｐ２０１２−２１５２４７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１２１１（Ｐ２０１１−８１２１１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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