JP2008517196A - スロットル装置 - Google Patents

Abstract

内燃機関を制御するためのスロットル装置では、スロットル弁が正確に支承されていることが重要である。
本発明では、ロックエレメントがスロットル弁軸（６）を軸方向において保持するようになっている、スロットル弁ハウジング（２）を備えたスロットル装置が提案される。
スロットル装置は特に、スロットル式内燃機関を備えた車両のために適している。

Description

従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、内燃機関用のスロットル装置に関する。

内燃機関用のスロットル装置は通常、スロットル弁ハウジングに旋回可能に支承されたスロットル弁軸を有しており、このスロットル弁軸にはスロットル弁が一体成形されているか又は固定されている。スロットル弁ハウジングを貫いてガス通路が延びている。ガス通路を通って、例えば空気又は一般に混合気と呼ばれる燃料・空気混合物が内燃機関に流れることができる。スロットル弁軸の旋回によって、スロットル弁はガス通路を開閉する。

スロットル弁がガス通路の壁に衝突することを回避するために、スロットル弁軸の軸方向における可動性を狭い範囲に制限することが知られている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開ＤＥ３９２４６１１Ａ１に開示されたスロットル装置では、スロットル弁軸は軸方向において、つまりスロットル弁軸の長手方向において、スロットル弁軸を貫いて横方向に延びるピンによって固定される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開ＤＥ３０４８９９５Ａ１に開示されたスロットル装置では、スロットル弁軸とスロットル弁ハウジングとの間における軸方向の力伝達は、スロットル弁ハウジングに組み込まれた玉軸受を介して行われる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開ＤＥ１９５１０６２２Ａ１に開示されたスロットル装置では、スロットル弁ハウジングに軸受手段がプレス嵌めされていて、スロットル弁軸を軸方向において正確に位置付けるために、この軸受手段に向かってばねがスロットル弁軸を押圧している。

使用される材料、特にスロットル弁ハウジングのために使用される材料に関連して、従来技術では、スロットル弁軸の軸方向支承部がシフトし、その結果スロットル弁ハウジング内におけるスロットル弁の邪魔されない可動性を、如何なる温度においても保証することがもはや不可能になることがある。

発明の利点
請求項１の特徴部記載のように構成された本発明による内燃機関用のスロットル装置は、従来技術に対して次のような利点、すなわちロックエレメントを用いてスロットル弁軸を軸方向において極めて確実に固定することができる、という利点を有している。ロックエレメントはスロットル弁軸の軸方向における支承のために働くので、スロットル弁軸を半径方向において案内する軸受は、極めて単純に構成することができ、しかも、スロットル弁軸を半径方向において案内するこの軸受に対して、軸方向において作用する力が影響を及ぼすということを、懸念する必要がなくなる。たとえ、半径方向において案内する軸受が、極めて小さな押圧力でスロットル弁ハウジングに組み込まれている場合でも、この軸受が不都合に軸方向においてシフトすることを、心配する必要はない。このことは特に簡単な形式で、特に良好な耐久性をもって、スロットル弁ハウジングのためのプラスチックの使用を可能にする。

ロックエレメントは付加的に次のように、すなわちスロットル弁軸を半径方向において案内する軸受の領域においてスロットル弁ハウジングの安定化が得られるように、構成されていてもよい。そのためには、スロットル弁ハウジングもしくは、スロットル弁ハウジングに設けられていて内部にラジアル軸受が位置している延長部が、プラスチックから成っていると、特に有利である。

従属請求項に記載したその他の手段によって、請求項１に記載したスロットル装置の有利な構成および改良形態が可能となる。

ロックエレメントが、スロットル弁ハウジングに設けられた延長部を取り囲むように構成されていると、ロックエレメントを特に簡単にスロットル弁ハウジングに固定できる、という利点が得られる。

スロットル弁軸に係合作用する円板、もしくはスロットル弁軸を軸方向において保持する円板を設けることによって、スロットル弁軸を極めて簡単に製造することができ、しかもスロットル弁軸を両方向において軸方向で極めて簡単に固定することができる、という利点が得られる。

ロックエレメントとスロットル弁ハウジングとの間において作用する係止体には次のような利点、すなわちロックエレメントを極めて簡単に小さな力でスロットル弁ハウジングと結合することができ、しかもスロットル弁ハウジングからの不都合な再解離が回避される、という利点がある。

図面
次に図面を参照しながら、本発明の特に有利な実施例を説明する。

図１は、スロットル装置の有利な実施例を示す平面図であり、
図２は、図１においてＩＩでマーキングされた円の領域を示す縦断面図であり、
図３は、図１においてＩＩでマーキングされた円の領域における、別の実施形態を示す縦断面図であり、
図４は、図１においてＩＩでマーキングされた円の領域における、さらに別の実施形態を示す縦断面図であり、
図５Ａ及び図５Ｂはロックエレメントを示す縦断面図及び平面図である。

実施例の説明
本発明によるスロットル装置は、ガス通路を通る貫流をスロットル弁を用いて制御することが望まれている種々様々な内燃機関において使用することができる。ガス通路は例えば空気、燃料・空気混合物などの流れのために設けられている。スロットル弁の旋回位置に応じて、ガスの流れは多く又は少なく絞られる。通常、スロットル弁は９０°まで旋回可能である。しかしながらまた、スロットル弁が９０°よりも小さな角度しか旋回できない構成や、９０°よりも大きな角度、例えば１８０°までの角度で旋回できる構成も存在する。スロットル弁を備えたスロットル弁軸は、スロットル弁軸に係合作用する調節装置を用いて旋回可能である。調節装置は例えば、スロットル弁軸に係合作用するサーボモータ（Stellmotor）であって、例えば直接的に又はスロットル弁軸の伝動装置を介してスロットル弁軸を移動させるサーボモータである。

図１には、スロットル装置の特に有利な第１実施例が平面図で示されている。

図１に示されたスロットル装置はスロットル弁ハウジング２を有している。このスロットル弁ハウジング２を貫いて、図１に上から見た平面図で示されたガス通路４が延びている。このガス通路４は例えば、内燃機関の燃焼室に通じる吸気管である。ガス通路４を貫いて横方向に、スロットル弁ハウジング２に旋回可能に支承されたスロットル弁軸６が延びている。スロットル弁軸６にはスロットル弁８が固定されている。スロットル弁８は例えばスロットル弁軸６と一緒にプラスチックから一体的に製造されていてもよい。

スロットル弁ハウジング２には、伝動装置ボックス９と調節装置１８とが設けられている。この調節装置１８は例えば電気式のサーボモータである。このサーボモータは、伝動装置ボックス９内における伝動装置を介して、スロットル弁軸６に作用して、該スロットル弁軸６を周方向において旋回させることができる。スロットル弁軸６は、ガス通路４の一方の側において第１の軸受２４（図２）を介して、かつガス通路４の他方の側においては第２の軸受を介して、スロットル弁ハウジング２に回転可能に支承されている。

図１には、一点鎖線で囲まれていてＩＩで示された円が示されている。図２は、スロットル弁ハウジング２の図１に示された円ＩＩの領域を、スロットル弁軸６の軸線に沿って断面して示す縦断面図である。図２には、スロットル弁軸６が軸受２４を介してスロットル弁ハウジング２に支承されている領域におけるスロットル弁ハウジング２が縦断面図で示されている。

すべての図面において、同じ又は同じ作用を有する部材には同一符号が用いられている。異なっていることが記載されていないもしくは図示されていない場合には、図面のうちの１つにおいて記載及び図示されたことが、他の実施例においても共通である。特に記載がない場合には、種々異なった実施例の個々の構成は互いに組み合わせることができる。

図２に示されているように、スロットル弁ハウジング２には段付孔１０ａが設けられている。この段付孔１０aの領域は、スロットル弁ハウジング２にスロットル弁軸６を支承する軸受２４のための軸受受容部１０として働く。

有利な実施例のスロットル弁ハウジング２には、軸受２４を受容するために延長部２２が一体成形されている。延長部２２を備えたスロットル弁ハウジング２は軸受受容部１０の領域に、ほぼ円筒形状の周面２aを有している。この周面２aは軸受２４の外側における外周部を形成している。図示の実施例では延長部２２（図２）は伝動装置ボックス９（図１）内に進入している。

有利な実施例では、半径方向ガイドとして働く軸受２４は、押し込まれたブシュの形をした滑り軸受である。軸受２４はしかしながらまた、例えば転動体としてボール、ローラ又はニードルを備えたころがり軸受でもよい。さらにまた軸受２４は、スロットル弁ハウジング２に直接一体的に成形されていてもよく、つまりスロットル弁軸６はブシュなしにスロットル弁ハウジング２において直接、半径方向において案内されていてもよい。

スロットル弁ハウジング２の延長部２２の周面２aもしくは外周部には、ロックエレメント２０が被せ嵌められている。

このロックエレメント２０は有利には円筒形又はスリーブ形状であり、ほぼ次のような形状、すなわち円筒領域２０aと半径方向領域２０ｂとを備えていて端面が開放していて段付けされたスリーブ形状の円筒体の形をしている。

ロックエレメント２０は周方向で見て有利には閉じられている。ロックエレメント２０はしかしながらまた例えば母線に沿ってスリットを備えていてもよい。

ロックエレメント２０は例えば金属、有利には焼き入れ硬化された金属、特にばね鋼から成っている。ロックエレメント２０が少なくとも部分的に母線に沿ってスリットを備えている場合には、特に良好なばね作用が得られ、これによって許容誤差に応じて、スロットル弁ハウジング２におけるロックエレメント２０の固定を容易にすることができる。ロックエレメント２０が周方向において閉鎖されている場合には、スロットル弁ハウジング２の材料の特に良好な安定化作用が得られる。スロットル弁ハウジング２は有利にはプラスチックから成っているので、ロックエレメント２０は周面２aに対して小さな寸法を有している場合でも、スロットル弁ハウジング２に容易に被せ嵌められることができる。

スロットル弁軸６の周囲には環状の切り込みもしくは溝６ｂが設けられている。この溝６ｂには円板２６が取り付けられている。この円板２６は、スロットル弁軸６の外径に比べて小さな内径を有している。溝６ｂへの円板２６の取付けのために、円板２６は半径方向にスリットを備えている。円板２６は大まかに見てＣ字形である。

円板２６は、軸受２４の内径よりも少なくとも幾分大きな外径を有している。しかしながら、円板２６の外径を軸受受容部１０の直径よりも大きく選択すると、有利である。ロックエレメント２０の半径方向領域２０ｂの内径は、円板２６の外径よりも小さい。

延長部２２に、もしくは少なくとも間接的にスロットル弁ハウジング２に固定されたロックエレメント２０は、その半径方向領域２０ｂで、軸受２４の半径方向外側において円板２６を軸方向でスロットル弁ハウジング２に押圧し、正確に言えば、図示の実施例では延長部２２の端面に向かって押圧している。

スロットル弁軸６における溝６ｂは円板２６の厚さよりも幾分厚い。

ロックエレメント２０が円板２６を軸方向でスロットル弁ハウジング２に固定していること、並びに円板２６が溝６ｂに係合していることによって、軸方向におけるスロットル弁軸６の位置は確実かつ十分にしかもほとんど遊びを有することなしに位置決めされている。ロックエレメント２０はプリロードもしくは予負荷をもってスロットル弁ハウジング２の周面２ａにプレス嵌めされ、これによって確実に固定されている。

円板２６は溝６ｂの幅に比べて僅かな厚さを有しているので、円板２６がロックエレメント２０によってスロットル弁ハウジング２に不動に保持されているにもかかわらず、スロットル弁軸６は小さなトルクで容易に回転することができる。

スロットル弁軸６は円板２６に対して相対回動する。スロットル弁軸６及び円板２６は有利には摩耗の少ない硬い材料から成っているので、このような構成では、良好な持続性もしくは堅牢さを見込むことができる。

図３には、図１において円ＩＩでマーキングされた領域におけるスロットル装置の変化実施例が示されている。図３には、スロットル弁軸６が軸受２４を介してスロットル弁ハウジング２に支承されている領域におけるスロットル弁ハウジング２の別の有利な実施例が縦断面図で示されている。

図３に示されているように、スロットル弁ハウジング２は軸受受容部１０に対して同心的に、軸方向に突出する段部２８を有している。これによって、スロットル弁ハウジング２の延長部２２の端面と、ロックエレメント２０の半径方向領域２０ｂの、スロットル弁ハウジング２に向けられた端面との間には、中間室３０が存在している。

この実施例では円板２６はスロットル弁軸６に固定されている。中間室３０は半径方向において、円板２６の外径よりも大きく、軸方向においては、つまりスロットル弁８の長手方向においては、中間室３０は円板２６の厚さよりも幾分広幅である。これによって円板２６は中間室３０の内部において、スロットル弁軸６と一緒に自由回転することができる。中間室３０は一方ではスロットル弁ハウジング２によって、かつ他方ではロックエレメント２０の半径方向領域２０ｂによって正確に画成されているので、スロットル弁軸６はロックエレメント２０を用いて、円板２６との共働において軸方向において正確に案内される。円板２６は長手方向において中間室３０に比べて僅かな厚さを有しているので、円板２６がスロットル弁ハウジング２に不動に保持されているにもかかわらず、スロットル弁軸６は小さなトルクで容易に回転することができる。

図２及び図３に示された特に有利な実施例では、ロックエレメント２０はスロットル弁軸６の両長手方向におけるスロットル弁軸６のずれもしくは逃げを阻止することができる。

図４には、図１においてＩＩでマーキングされた円の内部の領域におけるさらに別の変化実施例が、スロットル弁軸６の軸線に沿った縦断面図で示されている。

図４に示された実施例ではスロットル弁軸６は端面側に段部６ｃを有している。

ロックエレメント２０の半径方向領域２０ｂの内径は、スロットル弁軸６の大きな直径よりも小さい。これによって、スロットル弁軸６が不都合に右（図４で見て）に向かって移動することを阻止することができる。軸方向左（図４で見て）に向かってのスロットル弁軸６の案内は、図４には示されていない別の軸方向ガイドによって保証される。

軸受２４がスロットル弁軸６の軸方向ガイドによって負荷されることなしに、ロックエレメント２０は間接的に円板２６を介して（図２及び図３）もしくは直接的にスロットル弁軸６を軸方向において位置決め及び案内しているので、軸受２４は極めて単純に構成されることができ、つまり軸受２４はほとんどもしくはまったくプリロードもしくは予負荷されることなしに、スロットル弁ハウジング２内に組み込まれることができる。これによって、スロットル弁ハウジング２のためのプラスチックの使用が極めて容易になる。

図２〜図４に示された実施例から分かるように、ロックエレメント２０及び軸受２４は互いに無関係に独立して働く。すなわちスロットル弁軸６の軸方向ガイドは、スロットル弁軸６の半径方向ガイドとは無関係である。

ロックエレメント２０はプリロードもしくは予負荷されて周面２ａにプレス嵌めされていることができる。これによってロックエレメント２０は、軸受２４の領域において軸受受容部１０を補強するために働くことができる。これによって、スロットル弁ハウジング２もしくは延長部２２の材料が比較的軟質の材料であっても、かつ延長部２２が軸受２４の領域において比較的薄壁であっても、改善された耐久性を得ることができる。

図５Ａ及び図５Ｂには、ロックエレメント２０がスロットル弁ハウジング２に取り付けられる前における、ロックエレメント２０が単独で示されている。図５Ａにはロックエレメント２０の一部が縦断面図で示されている。図５Ｂには、図５Ａの矢印Ｖの方向から見たロックエレメント２０が平面図で示されている。

図面から明らかなようにこのスロットル装置には、係止体３２が設けられている。この係止体３２はスロットル弁ハウジング２とロックエレメント２０との間において作用する。

有利な実施例では係止体３２は、ロックエレメント２０の円筒領域２０ａに舌状片３２ａが一体成形されていることによって、形成される。大まかに見て、舌状片３２ａは、ロックエレメント２０の円筒領域２０ａの、３辺が打ち抜かれた部分である。舌状片３２ａの自由端部はほぼ半径方向内側に向かって曲げられている。舌状片３２ａの自由端部には尖った爪３２ｂが設けられている。舌状片３２ａの自由端部には複数の尖った爪３２ｂが設けられていてもよい。

ロックエレメント２０の円筒領域２０の内径は、スロットル弁ハウジング２の周面２ａとほぼ同じ大きさか、又はスロットル弁ハウジング２の周面２ａよりも幾分小さいので、ロックエレメント２０は僅かな力で延長部２２に被せ嵌めることもしくは押し嵌めることができる。この際に係止体３２の舌状片３２ａは半径方向外側に向かって押圧される。ロックエレメント２０の材料は弾性的に弾発するので、係止体３２の爪３２ｂはスロットル弁ハウジング２の材料を押圧する。スロットル弁ハウジング２の材料は有利には比較的軟らかいので、この際に係止体３２はスロットル弁ハウジング２内に引っ掛かる。これによって、ロックエレメント２０が不都合にスロットル弁ハウジング２もしくは延長部２２から滑り出すこともしくは抜け落ちることは、阻止される。

係止体３２は半径方向領域２０ｂと共に、ロックエレメント２０をすべての方向においてスロットル弁ハウジング２に対して持続的に固定するために、働く。

スロットル装置の有利な実施例を示す平面図である。 図１においてＩＩでマーキングされた円の領域を示す縦断面図である。 図１においてＩＩでマーキングされた円の領域における、別の実施形態を示す縦断面図である。 図１においてＩＩでマーキングされた円の領域における、さらに別の実施形態を示す縦断面図である。 ロックエレメントを示す縦断面図である。 ロックエレメントを示す平面図である。

Claims (11)

1. 内燃機関用のスロットル装置であって、スロットル弁ハウジング（２）と、スロットル弁（８）を備えたスロットル弁軸（６）とが設けられており、該スロットル弁軸（６）が、スロットル弁ハウジング（２）において該スロットル弁ハウジング（２）に設けられた軸受受容部（１０）において旋回可能に支承されていて、スロットル弁軸（６）に係合作用する調節装置（１８）を用いて旋回可能である形式のものにおいて、少なくとも間接的にスロットル弁ハウジング（２）に固定されていて該スロットル弁ハウジング（２）の少なくとも一部分を取り囲んで係合するロックエレメント（２０）が、軸方向におけるスロットル弁軸（６）の可動性を制限していることを特徴とするスロットル装置。
2. ロックエレメント（２０）が、スロットル弁ハウジング（２）に設けられたほぼ円筒形の周面（２ａ）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、請求項１記載のスロットル装置。
3. スロットル弁ハウジング（２）に延長部（２２）が一体成形されていて、ロックエレメント（２０）が延長部（２２）に固定されている、請求項１記載のスロットル装置。
4. 延長部（２２）が、ほぼ円筒形の周面（２ａ）を有していて、ロックエレメント（２０）が延長部（２２）の周面（２ａ）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、請求項３記載のスロットル装置。
5. スロットル弁軸（６）が軸方向において少なくとも間接的にロックエレメント（２０）の半径方向領域（２０ｂ）に沿って案内される、請求項１から４までのいずれか１項記載のスロットル装置。
6. ロックエレメント（２０）の半径方向領域（２０ｂ）が円板（２６）を介してスロットル弁軸（６）を軸方向において案内する、請求項５記載のスロットル装置。
7. ロックエレメント（２０）が円板（２６）を少なくとも間接的にスロットル弁ハウジング（２）に対して負荷している、請求項６記載のスロットル装置。
8. 円板（２６）がロックエレメント（２０）に対して周方向において可動である、請求項６記載のスロットル装置。
9. 係止体（３２）がロックエレメント（２０）の不都合なシフトを阻止している、請求項１から８までのいずれか１項記載のスロットル装置。
10. ロックエレメント（２０）がスリーブ形状である、請求項１から９までのいずれか１項記載のスロットル装置。
11. ロックエレメント（２０）が、半径方向におけるスロットル弁軸（６）の支承とは無関係に、スロットル弁軸（６）を軸方向において案内する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のスロットル装置。

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