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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor, die elektrisch die Größe einer Öffnung eines
Ventils steuern kann, und insbesondere eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor, die eine Funktion hat, die Größe der Öffnung eines Ventils bei einer
vorbestimmten Größe einer
Zwischenöffnung
zu halten, die etwas größer ist
als eine Leerlauföffnung,
wenn ein Antriebsmotor aufgrund von Störungen, wie beispielsweise
einem Fehler in der Leitungsfähigkeit
usw., betriebsunfähig
ist.
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Es
ist bereits eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung für einen
Motor bekannt, bei der zwei Federn, die eine erste Torsionsschraubenfeder zur
Beaufschlagung eines Ventils in einem Einlasskanal in Richtung einer
Ventilöffnungsseite
und eine zweite Torsionsschraubenfeder zur Beaufschlagung des Ventils
in Richtung einer Ventilschließseite
umfassen, verwendet werden, um das Ventil bei einer vorbestimmten
Größe einer
Zwischenöffnung
zu halten (siehe zum Beispiel ein erstes Patentdokument: japanische
Offenlegungsschrift einer Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 2-500677, 1).
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Die
bekannte Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung für einen
Motor, die in dem oben genannten ersten Patentdokument beschrieben
ist, weist die folgenden Probleme auf. Es sind zwei Federn zur Beaufschlagung
des Ventils in Richtung der Zwischenöffnung erforderlich, so dass
die Zahl der Bauteile erhöht
ist und die Kontrollierbarkeit des Ventils in seiner Bewegung von
seiner Position der Zwischenöffnung
in Richtung zur Schließseite
oder der Öffnungsseite
aufgrund der Unterschiede zwischen den Eigenschaften der einzelnen
Federn instabil wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es entsprechend beabsichtigt, die
oben genannten Probleme zu vermeiden, und es ist deren Aufgabe,
eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen Motor
zu schaffen, die die Kontrollierbarkeit eines Ventils stabilisieren
und die Anzahl der erforderlichen Bauteile verringern kann.
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Aufgrund
der oben genannten Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung eine
Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Motor entsprechend
vorgesehen, die aufweist: ein Gehäuse, das einen Einlasskanal
hat, der in diesem ausgebildet ist; eine Welle, die quer zu dem
Einlasskanal und drehbar in Bezug auf das Gehäuse angeordnet ist; ein Ventil,
das fest an der Welle angeordnet ist, um die Größe der Öffnung in dem Einlasskanal
durch dessen Drehwinkel einzustellen; ein Zahnrad, das fest an der
Welle zur Übertragung
eines Drehmoments in einer Richtung angeordnet ist, um das Ventil
von einem Antriebsmotor der Welle zu öffnen; und eine Torsionsschraubenfeder,
die das Ventil in einer Richtung beaufschlagt, um das Ventil zu
schließen.
Die Torsionsschraubenfeder weist einen ersten Federabschnitt auf,
der einen ersten Endabschnitt hat, einen zweiten Federabschnitt,
der einen zweiten Endabschnitt hat, und einen Verbindungsabschnitt,
der den ersten Federabschnitt und den zweiten Federabschnitt miteinander
verbindet. Der erste Endabschnitt des ersten Federabschnitts und
der zweite Endabschnitt des zweiten Federabschnitts sind direkt oder
indirekt an dem Gehäuse
befestigt, wobei der Verbindungsabschnitt an dem Zahnrad befestigt
ist.
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Entsprechend
der oben beschriebenen Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung für
einen Motor, kann die Kontrollierbarkeit des Ventils stabilisiert
werden und gleichzeitig kann die Anzahl der Bauteile verringert
werden.
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Die
oben genannte und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden für
einen Durchschnittsfachmann aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres
noch deutlicher werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht von vorne, die eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen Motor
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Querschnittsansicht längs
der Linie II-II in 1 in Richtung der Pfeile.
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der wesentlichen Teile der
Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor der 1.
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4 ist
eine Ansicht von vorne, die eine Torsionsschraubenfeder der 1 zeigt.
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5 ist
eine Ansicht von der linken Seite, die die Torsionsschraubenfeder
der 4 zeigt.
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6 ist
eine Seitenansicht, die die wesentlichen Teile der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor der 1 zeigt.
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7 ist
eine von einer Gehäuseseite
aus gesehene Ansicht der in der 6 gezeigten
wesentlichen Teile der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung für einen
Motor.
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8 ist
eine Ansicht, die den Drehvorgang eines Endstirnrads in 1 beschreibt.
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9 ist
eine Seitenansicht, die die wesentlichen Teile einer Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine von einer Gehäuseseite
aus gesehene Ansicht der wesentlichen Teile der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor der 9.
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11 ist
eine Ansicht von vorne, die eine Torsionsschraubenfeder in einer
Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
für einen
Motor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Ansicht von der linken Seite, die die Torsionsschraubenfeder
der 11 zeigt.
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13 ist
eine Ansicht, die das Aussehen eines Verbindungsabschnitts der 11 zeigt,
wenn dieser an einem Endstirnrad befestigt ist.
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14 ist
eine Ansicht von der linken Seite der wesentlichen Teile der 13.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
im Detail beschrieben. Überall
in den folgenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden die gleichen oder entsprechenden
Bauteile oder Teile mit den gleichen Bezugszeichen und Schriftzeichen
gekennzeichnet.
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Ausführungsform 1
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Nachstehend
wird zuerst auf eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung für einen
Motor (auf die nachfolgend vereinfacht als Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
Bezug genommen wird) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen.
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1 ist
eine Ansicht von vorne dieser Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung, und 2 ist
eine Querschnittsansicht längs
der Linie II-II in 1 in Richtung der Pfeile.
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Bei
der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
ist ein Motor-Stirnrad 2 fest an einer Dreh- oder Ausgangswelle 2 eines
Antriebsmotors 1 befestigt, der, damit sich dieser dreht,
durch Gleichstrom angetrieben wird, der von einer (nicht dargestellten)
elektrischen Stromversorgung zugeführt wird. Das Motor-Stirnrad 2 steht
in ineinandergreifender Verbindung mit einem Zwischenrad 3,
das aus Kunststoff hergestellt ist, das wiederum in in Eingriff
stehender Verbindung mit einem sektorförmigen Endstirnrad 4 steht,
das aus Kunststoff hergestellt ist. Eine aus Stahl hergestellte, zylindrische
Bodenplatte 5 ist in das Endstirnrad 4 eingebettet.
Eine Welle 6 hat ein Ende, das sich durch das Endstirnrad 4 hindurch
erstreckt und an diesem befestigt ist. Die Welle 6 ist
drehbar durch ein erstes Lager 7 und ein zweites Lager 8 in
einem Gehäuse 9 gelagert,
das einen Einlasskanal 30 aufweist. Ein Ventil 10 zur
Einstellung der Luftdurchflussmenge, die in den Einlasskanal 30 strömt, ist
an einem Zwischenabschnitt der Welle 6 durch Schrauben
befestigt.
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Eine
Torsionsschraubenfeder 11 (die nachfolgend abgekürzt Feder
genannt wird) ist an einer Seite der Welle 6 in der Nähe des Endstirnrads 4 so angeordnet,
dass sie die Welle 6 umgibt.
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Wie
dies in den 3 bis 5 gezeigt
ist, weist die Torsionsschraubenfeder 11 einen ersten Federabschnitt 11a,
der einen ersten Endabschnitt 12 hat, einen zweiten Federabschnitt 11b,
der einen zweiten Endabschnitt 13 hat, und einen U-förmigen Verbindungsabschnitt 19 auf,
der den ersten Federabschnitt 11a und den zweiten Federabschnitt 11b miteinander
verbindet oder kuppelt. Der erste Endabschnitt 12 des ersten
Federabschnitts 11a und der zweite Endabschnitt 13 des
zweiten Federabschnitts 11b sind so angeordnet, dass sie
sich in der gleichen Richtung erstrecken.
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Der
erste Endabschnitt 12 steht in Eingriff mit einem Haken 16,
der an einem Ende eines beweglichen Bauteils 14 ausgebildet
ist, und der zweite Endabschnitt 13 steht in Eingriff mit
einem Haken 17, der an dem anderen Ende des beweglichen
Bauteils 14 ausgebildet ist.
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Das
bewegliche Bauteil 14 ist an seinem Zwischenabschnitt mit
einem L-förmigen
Befestigungsabschnitt 18 versehen. Ein Befestigungselement
in Form einer Befestigungsschraube 15 ist durch den Befestigungsabschnitt 18 hindurchgeführt, und
das bewegliche Bauteil 14 ist fest an dem Gehäuse 9 durch
die Befestigungsschraube 15, wie dies in 6 gezeigt
ist, angeordnet. Es ist zu beachten, dass die 7 eine
Ansicht ist, wenn die 6 vom Gehäuse 9 aus gesehen
wird, wobei das Gehäuse 9 in 7 weggelassen
ist.
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Wie
dies in den 1 und 2 gezeigt
ist, hat das Gehäuse 9 eine
Einstellungsnut 31, die tangential zur Drehrichtung der
Welle 6 ausgebildet ist, und das bewegliche Bauteil 14 ist
in und längs
der Einstellungsnut 31 verschiebbar. Das bewegliche Bauteil 14 kann
in der Einstellungsnut 31 in einem Bereich bewegt werden,
der durch einen Pfeil A in der 1 bezeichnet
ist, um so die Größe der Zwischenöffnung des
Ventils 10 einzustellen.
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Das
Endstirnrad 4 ist mit einem vorstehenden Abschnitt 20 versehen,
der sich senkrecht in Bezug auf die Oberfläche des Endstirnrads 4 erstreckt, wie
dies in 3 gezeigt ist. Der U-förmige Verbindungsabschnitt 19 der
Feder 11 ist zwischen dem vorstehenden Abschnitt 20 und
dem Kopf einer Befestigungsschraube 21, die als ein Befestigungselement
dient, angeordnet und eingeklemmt, und die Befestigungsschraube 21 ist
in den vorstehenden Abschnitt 20 geschraubt, so dass der
Verbindungsabschnitt 19 der Feder 11 fest an dem
Endstirnrad 4 angeordnet ist.
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Der
erste Endabschnitt 12 des ersten Federabschnitts 11a und
der zweite Endabschnitt 13 des zweiten Federabschnitts 11b sind
an dem Gehäuse 9 durch
das bewegliche Bauteil 14 angeordnet, und der Verbindungsabschnitt 19 ist
fest an dem Endstirnrad 4 angeordnet. Andererseits ist
ein erster Spalt D zwischen einer Lagerfläche des ersten Federabschnitts 11a und
dem Gehäuse 9 ausgebildet,
und ein zweiter Spalt E ist zwischen einer Lagerfläche des
zweiten Federabschnitts 11b und dem Endstirnrad 4 ausgebildet.
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Bei
der wie vorstehend geschildert aufgebauten Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung wird,
wenn der Fahrer ein Gaspedal nach unten drückt, ein Signal, das dem Öffnungsgrad
(d.h. dem Ausmaß des
nach unten Drückens)
des Gaspedals entspricht, von einem (nicht gezeigten) Beschleunigungsöffnungssensor
an eine nicht dargestellte Motorregeleinheit (die nachfolgend mit "ECU" bezeichnet wird)
zugeführt.
Die ECU dient zur Regelung der Stromzufuhr an den Antriebsmotor 1,
so dass die Ausgangswelle des Antriebsmotors 1 so angetrieben wird,
dass sie sich dreht, um so das Ventil 10 auf einen vorbestimmten Öffnungsgrad
einzustellen. In Übereinstimmung
mit der Drehung der Ausgangswelle des Antriebsmotors 1 werden
das Zwischenrad 3 und das Endstirnrad 4 dazu veranlasst,
sich gegen die Druckkraft der Feder 11 zu drehen, die dazu dient,
das Ventil 10 auf die Größe der Zwischenöffnung zurückzudrehen,
wodurch die Welle 6, die mit dem Endstirnrad 4 zusammengebaut
ist, angetrieben wird, um sich zu drehen. Dann wird das Ventil 10 an einer
Position gehalten, an der die Kraft von dem Antriebsmotor 1,
die in einer Richtung wirkt, um das Ventil 10 zu öffnen, und
die Druckkraft der Feder 11, die das Ventil 10 in
eine Richtung der Größe der Zwischenöffnung zurückdreht,
miteinander ausgeglichen sind.
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Zusätzlich wird
das Endstirnrad 4, wie dies aus 8 ersichtlich
ist (ein Kunststoff, der als ein äußerer Überzug des Endstirnrads 4 dient,
wurde entfernt, um so die Feder 11 sichtbar zu machen), wenn
das Endstirnrad 4 angetrieben wird, um sich in Richtung
des Pfeils B zu drehen, d.h., wenn das Ventil 10 angetrieben
wird, um sich in die Richtung zum vollständigen Schließen zu drehen,
in Anlage gegen einen Anschlag 22 angeordnet, der auf der
Seite des vollständig
geschlossenen Zustands an dem Gehäuse 9 vorgesehen ist,
so dass eine weitere Drehung des Ventils 10 verhindert
wird. Andererseits wird das Endstirnrad 4, wenn das Endstirnrad 4 angetrieben wird,
um sich in Richtung des Pfeils C zu drehen, d.h., wenn das Ventil 10 angetrieben
wird, um sich in die Richtung zum vollständigen Öffnen zu drehen, in Anlage
gegen einen Anschlag 23 angeordnet, der auf der Seite des
vollständig
geöffneten
Zustands an dem Gehäuse 9 vorgesehen ist,
so dass eine weitere Drehung des Ventils 10 verhindert
wird.
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Da
der erste Endabschnitt 12 des ersten Federabschnitts 11a und
der zweite Endabschnitt 13 des zweiten Federabschnitts 11b an
dem Gehäuse 9 durch
das bewegliche Bauteil 14 angeordnet sind, wird der Verbindungsabschnitt 19 der
Feder 11, wenn der Antriebsmotor 1 aufgrund eines
Defekts in der Leitungsfähigkeit
oder dergleichen betriebsunfähig wird,
an einer Position angehalten, an der die Torsions- oder Dreh-Rückstellkräfte des ersten Federabschnitts 11a und
des zweiten Federabschnitts 11b miteinander ausgeglichen
werden. Das heißt,
das Ventil 10 wird durch das Endstirnrad 4, das
fest an dem Verbindungsabschnitt 19 angeordnet ist, bei
einer vorbestimmten Größe der Zwischenöffnung angehalten,
die etwas größer ist
als eine Öffnung
im Leerlauf.
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Bei
der wie voranstehend geschildert aufgebauten Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung sind
der erste Endabschnitt 12 des ersten Federabschnitts 11a und
der zweite Endabschnitt 13 des zweiten Federabschnitts 11b durch
das bewegliche Bauteil 14 an dem Gehäuse 9 angeordnet,
und der Verbindungsabschnitt 19 ist an dem Endstirnrad 4 befestigt.
Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, das Ventil 10 bei
der vorbestimmten Größe der Zwischenöffnung nur
durch die einzige Feder 11 zu halten, so dass bei dieser
Ausführungsform
die Anzahl der erforderlichen Federn im Vergleich mit der bekannten,
voranstehend genannten Ausführungsform verringert
werden kann, und zur gleichen Zeit kann die Kontrollierbarkeit des
Ventils 10 stabilisiert werden.
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Ferner
ist das bewegliche Bauteil 14, das die Haken 16, 17 an
seinen gegenüberliegenden
Enden aufweist, fest an dem Gehäuse 9 angeordnet,
und der erste Endabschnitt 12 des ersten Federabschnitts 11a und
der zweite Endabschnitt 13 des zweiten Federabschnitts 11b stehen
jeweils in Eingriff mit den Haken 16, 17. Mit
einer solchen Anordnung können
der erste Endabschnitt 12 und der zweite Endabschnitt 13 leicht
an dem Gehäuse 9 durch das
bewegliche Bauteil 14 angeordnet werden.
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Ferner
kann der Verbindungsabschnitt 19 leicht durch die Verwendung
der Befestigungsschraube 21 an dem Endstirnrad 4 befestigt
werden.
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Außerdem ist
der erste Spalt D zwischen der Lagerfläche des ersten Federabschnitts 11a und
dem Gehäuse 9 ausgebildet,
und ist der zweite Spalt E zwischen der Lagerfläche des zweiten Federabschnitts 11b und
dem Endstirnrad 4 ausgebildet. Mit einer solchen Anordnung
macht die Feder 11, wenn das Endstirnrad 4 angetrieben
wird, um sich zu drehen, keinen gleitenden Kontakt mit dem Gehäuse 9 und
dem Endstirnrad 4, so dass die Kennwerte der Feder 11 aufrechterhalten
werden können.
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Ferner
ist die Einstellungsnut 31, die sich in der Drehrichtung
der Welle 6 erstreckt, in dem Gehäuse 9 ausgebildet,
und ein Endabschnitt des beweglichen Bauteils 14 an der
Seite des Hakens 17 ist verschiebbar in der Einstellungsnut 31 aufgenommen.
Entsprechend kann der Zwischenöffnungsgrad des
Ventils 10 leicht eingestellt werden, indem das bewegliche
Bauteil 14 dazu veranlasst wird, sich in und längs der
Einstellungsnut 31 zu verschieben.
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Ausführungsform 2
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9 ist
eine Seitenfrontansicht, die wesentliche Teile einer Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 10 ist
eine Ansicht, wenn die 9 von dem Gehäuse 9 aus
gesehen wird. Es ist zu beachten, dass das Gehäuse 9 in der 10 weggelassen
ist.
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Bei
der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung gemäß dieser zweiten Ausführungsform
ist ein bewegliches Bauteil 114, das einen Haken hat, der
an seinem einen Ende ausgebildet ist, durch die Befestigungsschraube 15 fest
an dem Gehäuse 9 angeordnet.
Der zweite Endabschnitt 13 des zweiten Federabschnitts 11b steht
in Eingriff mit dem Haken, und der erste Endabschnitt 12 des
ersten Federabschnitts 11a steht in Eingriff mit einem
konvexen Abschnitt 32, der an dem Gehäuse 9 ausgebildet
ist.
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Im Übrigen ist
der Aufbau dieser zweiten Ausführungsform ähnlich dem
der ersten Ausführungsform.
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Bei
der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung dieser zweiten Ausführungsform
wird der zweite Endabschnitt 13 des zweiten Federabschnitts 11b dadurch,
dass das bewegliche Bauteil 114 dazu veranlasst wird, sich
längs der
Einstellungsnut 31 zu verschieben, in Drehrichtung der
Welle 6 verschoben, so dass der Zwischenöffnungsgrad
des Ventils 10 leicht eingestellt werden kann.
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Ausführungsform 3
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11 ist
eine Ansicht von vorne, die eine Feder 111 in einer Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 12 ist
eine Ansicht von der linken Seite, die die Feder 111 der 11 zeigt.
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Bei
der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung dieser dritten Ausführungsform
ist der U-förmige
Verbindungsabschnitt 19 der Feder 111 fest durch
eine Presspassung an einem Presspassungsabschnitt 24, der
an dem Endstirnrad 4 ausgebildet ist, angeordnet, wie dies
in den 13 und 14 gezeigt
ist.
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Im Übrigen ist
der Aufbau dieser dritten Ausführungsform ähnlich dem
der ersten Ausführungsform.
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Bei
der Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung dieser dritten Ausführungsform
kann der Verbindungsabschnitt 19 der Feder 111 leicht
durch Presspassung des Verbindungsabschnitts 19 in dem Presspassungsabschnitt 24 an
dem Endstirnrad 4 angeordnet werden.
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Obwohl
bei den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen der erste Endabschnitt 12 des ersten
Federabschnitts 11a und der zweite Endabschnitt 13 des
zweiten Federabschnitts 11b durch das bewegliche Bauteil 14 oder 114 an
dem Gehäuse 9 angeordnet
sind, können
diese direkt an dem Gehäuse
angeordnet werden.
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Obwohl
die Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde,
erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass die Erfindung auch abgeändert innerhalb
des Wesens und des Umfangs der Erfindung ausgeführt werden kann.