DE102019122946A1

DE102019122946A1 - Drosselvorrichtung

Info

Publication number: DE102019122946A1
Application number: DE102019122946.4A
Authority: DE
Inventors: Toshihide KOKUBU; Yaojie Cao
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: JP2020033942A; CN115163313A; CN115163313B; DE102019122946B4; JP7128061B2; CN110872987B; CN110872987A

Abstract

Eine Drosselvorrichtung kann einen Drosselkörper, der darin einen Ansaugdurchlass aufweist, eine Drosselklappe, die innerhalb des Ansaugdurchlasses angeordnet ist; eine Drosselwelle, die mit der Drosselklappe verbunden ist; einen Rotator (20), der dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment an die Drosselwelle zu übertragen; und eine Schraubenfeder (30), die zwischen dem Drosselkörper und dem Rotator angeordnet ist, aufweisen. Die Schraubenfeder kann aufweisen: einen Rückstellfederabschnitt (35), der aus einer Spule besteht, die in einer ersten Richtung gewickelt ist; einen Öffnerfederabschnitt (37), der aus einer Spule besteht, die in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, gewickelt ist; und einen Zwischenhakenabschnitt (33), der zwischen dem Öffnerfederabschnitt (37) und dem Rückstellfederabschnitt (35) gelegen ist. Der Drosselkörper kann aufweisen: einen körperseitigen Anschlag, mit dem der Zwischenhakenabschnitt (33) in Kontakt kommt; und ein körperseitiges Eingriffsbauteil, mit dem ein Spitzenabschnitt des Rückstellfederabschnitts (35) in Eingriff ist. Der Rotator (20) kann aufweisen: ein rotatorseitiges Eingriffsbauteil, mit dem ein Spitzenabschnitt des Öffnerfederabschnitts (37) in Eingriff ist; ein Federführungsbauteil (47), das innerhalb einer inneren Fläche des Öffnerfederabschnitts (37) ausgebildet ist; und ein äußeres Stützbauteil (50), das eine äußere Fläche des Öffnerfederabschnitts (37) zumindest an einem Abschnitt einer ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts (37) kontaktiert, welche erste Schleife auf einer Seite des Öffnerfederabschnitts neben dem Zwischenhakenabschnitt (33) ist.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Begünstigungen der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2018-161220 , die am 30. August 2018 eingereicht wurde und mit „DROSSELVORRICHTUNG“ betitelt ist, die hierdurch durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen wird.
Diese Offenbarung betrifft eine Drosselvorrichtung, insbesondere eine Drosselvorrichtung, die in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Automobil, installiert wird.
Das japanische Patent Nr. 6392146 (B2) offenbart eine Drosselvorrichtung mit einer Schraubenfeder, die einen Rückstellfederabschnitt und einen Öffnerfederabschnitt aufweist. Der Rückstellfederabschnitt kann zum Bewegen einer Drosselklappe von der vollständig geöffneten Position zu der voreingestellten Position (teilweise geöffneten Position) dienen, während der Öffnerfederabschnitt zum Bewegen derselben von der vollständig geschlossenen Position zu der voreingestellten Position dienen kann. Die Drosselvorrichtung des japanischen Patents Nr. 6392146 (B2) weist ein Führungsbauteil auf, das zwischen einem Führungsabschnitt eines Drosselgetriebes und dem Öffnerfederabschnitt angeordnet ist. Das Führungsbauteil kann auf dem Führungsabschnitt gleiten. Das Drosselgetriebe weist ein Stützbauteil, das darauf ausgebildet ist, auf. Das Stützbauteil kommt in Kontakt mit der ersten Schleife (Schlaufe) des Öffnerfederabschnitts auf der Drosselgetriebeseite des Öffnerfederabschnitts. Dieses Stützbauteil hindert die erste Schleife des Öffnerfederabschnitts daran, auf das Führungsbauteil zu drücken.
Die Drosselvorrichtung des japanischen Patents Nr. 6392146 (B2) benötigt das Führungsbauteil, so dass dadurch die Anzahl an Komponenten erhöht wird. Eine Zunahme der Anzahl an Komponenten zieht erhöhte Kosten nach sich. Falls jedoch das Führungsbauteil wegzulassen wäre, würde die Seite der ersten Schleife näher an dem Zwischenhakenabschnitt beispielsweise aufgrund der Reaktionskraft gegen das Drehmoment, das auf den Öffnerfederabschnitt ausgeübt wird, gegen den Führungsabschnitt des Drosselgetriebes drücken. Daher würde die Gleitreibung dazwischen zunehmen.
Somit gab es in der Technik einen Bedarf an einer Drosselvorrichtung zum Erreichen einer reduzierten Gleitreibung zwischen dem Innenumfang des Öffnerfederabschnitts und einem Bauteil, mit dem der Innenumfang in Kontakt kommt, während auch eine Zunahme der Anzahl beteiligter Komponenten unterdrückt wird.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Drosselvorrichtung einen Drosselkörper, der darin einen Ansaugdurchlass aufweist; eine Drosselklappe, die innerhalb des Ansaugdurchlasses angeordnet ist; eine Drosselwelle, die mit der Drosselklappe verbunden ist; einen Rotator, der dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment an die Drosselwelle zu übertragen; und eine Schraubenfeder, die zwischen dem Drosselkörper und dem Rotator angeordnet ist, aufweisen. Die Schraubenfeder kann aufweisen: einen Rückstellfederabschnitt, der aus einer Spule (Schraube, Spirale, Helix) besteht, die in einer ersten Richtung gewickelt ist; einen Öffnerfederabschnitt, der aus einer Spule (Schraube, Spirale, Helix) besteht, die in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, gewickelt ist; und einen Zwischenhakenabschnitt, der zwischen dem Öffnerfederabschnitt und dem Rückstellfederabschnitt gelegen ist. Der Drosselkörper kann aufweisen: einen körperseitigen Anschlag, mit dem der Zwischenhakenabschnitt in Kontakt kommt; und ein körperseitiges Eingriffsbauteil, mit dem ein Spitzenabschnitt des Rückstellfederabschnitts ineinandergreift. Der Rotator kann aufweisen: ein rotatorseitiges Eingriffsbauteil, mit dem ein Spitzenabschnitt des Öffnerfederabschnitts ineinandergreift; ein Federführungsbauteil, das innerhalb einer inneren Fläche des Öffnerfederabschnitts ausgebildet ist; und ein äußeres Stützbauteil, das eine äußere Fläche des Öffnerfederabschnitts zumindest an einem Abschnitt einer ersten Schleife (Windung) des Öffnerfederabschnitts kontaktiert, welche erste Schleife auf einer Seite des Öffnerfederabschnitts neben dem Zwischenhakenabschnitt ist.
Gemäß der oben genannten Ausgestaltung kann das Führungsbauteil, das von dem japanischen Patent Nr. 6392146 (B2) benötigt wird, weggelassen werden. Dies kann zum Reduzieren der Anzahl erforderlicher Komponenten beitragen. Dadurch können große und kostenintensive Drosselvorrichtungen vermieden werden. Zudem kann das äußere Stützbauteil des Rotators die äußere Fläche des Abschnitts der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts kontaktieren. Dadurch kann zumindest die erste Schleife von dem Federführungsbauteil des Rotators getrennt werden. Dementsprechend kann eine Gleitreibung, die zwischen zumindest der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts auf der Zwischenhakenabschnittsseite und dem Federführungsbauteil des Rotators erzeugt wird, reduziert werden.
Der Abschnitt des Öffnerfederabschnitts kann innerhalb von 180° bis 360° von dem Zwischenhakenabschnitt in der ersten Richtung sein.
Gemäß der oben genannten Ausgestaltung kann die Gleitreibung an einer Stelle einer Relativbewegung zwischen der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts und dem Federführungsbauteil des Rotators effektiv reduziert werden.
Eine Lücke zwischen dem Federführungsbauteil und dem äußeren Stützbauteil kann möglicherweise nicht größer als zweimal der Durchmesser einer Spule (Schraube bzw. eines Drahts) sein, die den Öffnerfederabschnitt ausbildet.
Gemäß der oben genannten Ausgestaltung kann jede Schleife des Öffnerfederabschnitts daran gehindert werden, einander (ein andere) zu schneiden. Dadurch kann die Position des Öffnerfederabschnitts stabil gehalten werden.
Der Rotator kann ein inneres Stützbauteil aufweisen, das eine innere Fläche eines Abschnitts des Rückstellfederabschnitts kontaktiert, der zumindest einen Abschnitt mindestens einer ersten Schleife des Rückstellfederabschnitts aufweist, welche erste Schleife näher an dem Zwischenhakenabschnitt ist. Der Abschnitt des Rückstellfederabschnitts, der kontaktiert wird, kann innerhalb von 180° bis 360° von dem Zwischenhakenabschnitt in der zweiten Richtung sein.
Gemäß der oben genannten Ausgestaltung kann die Lastrichtung der Reaktionskraft gegen das Drehmoment, das auf den Rückstellfederabschnitt ausgeübt wird, von der Mitte des Rotators versetzt werden. Daher kann das Reibungsmoment zwischen dem Rückstellfederabschnitt und der Federführung reduziert werden.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Drosselvorrichtung einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Seitenansicht der Drosselvorrichtung in einem voreingestellten Zustand bei einem abgenommenen Getriebegehäusedeckel.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie III-III von 2.
4 ist eine Seitenansicht der Drosselvorrichtung in einem vollständig geschlossenen Zustand bei dem abgenommenen Getriebegehäusedeckel.
5 ist eine Seitenansicht der Drosselvorrichtung in einem vollständig geöffneten Zustand bei dem abgenommenen Getriebegehäusedeckel.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Drosselvorrichtung, die in einen Drosselkörper, eine Schraubenfeder, ein Drosselgetriebe und den Getriebegehäusedeckel zerlegt ist.
7 ist eine perspektivische Ansicht des Drosselgetriebes mit der daran angebrachten Schraubenfeder.
8 ist eine Seitenansicht des Drosselgetriebes mit der daran angebrachten Schraubenfeder.
9 ist eine Seitenansicht, die die Positionsbeziehung des Drosselgetriebes und eines Öffnerfederabschnitts der Schraubenfeder zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie X-X von 9.
11 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung des Drosselgetriebes und des Öffnerfederabschnitts in einer axialen Richtung betrachtet zeigt.
12 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung des Drosselgetriebes und des Öffnerfederabschnitts in einer radialen Richtung betrachtet zeigt.
13 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung eines Drosselgetriebes und eines Öffnerfederabschnitts eines ersten Vergleichsbeispiels in einer axialen Richtung betrachtet zeigt.
14 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung des Drosselgetriebes und des Öffnerfederabschnitts des ersten Vergleichsbeispiels in einer radialen Richtung betrachtet zeigt.
15 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung eines Drosselgetriebes und eines Rückstellfederabschnitts einer zweiten Ausführungsform in einer axialen Richtung betrachtet zeigt.
16 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung des Drosselgetriebes und des Rückstellfederabschnitts in der radialen Richtung betrachtet zeigt.
17 ist eine schematische Ansicht, die die Positionsbeziehung eines Drosselgetriebes und eines Rückstellfederabschnitts eines zweiten Vergleichsbeispiels in einer axialen Richtung betrachtet zeigt.

Repräsentative Ausführungsformen werden nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Eine Drosselvorrichtung 10 einer ersten Ausführungsform kann auf einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Automobil, montiert werden und kann zum Anpassen der Menge an Luft, die in einen Motor des Fahrzeugs (Brennkraftmaschine) angesaugt wird, dienen. Die erste Ausführungsform wird durch Bezugnahme auf 1 bis 12 beschrieben. In 1 bis 5 sind jeweilige Richtungen der Drosselvorrichtung 10 wie durch Pfeile in den Zeichnungen gezeigt definiert, die nicht dazu gedacht sind, exklusiv Richtungen der Drosselvorrichtung 10, wenn sie auf einem Fahrzeug montiert ist, zu spezifizieren.
Hier wird eine kurze Beschreibung einer Ausführungsform der Drosselvorrichtung 10 vorgenommen. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Drosselvorrichtung 10 einen Drosselkörper 12 und eine metallische Drosselklappe 15 mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Scheibenform auf. Der Drosselkörper 12 weist einen Ansaugdurchlass 13, innerhalb dessen die Drosselklappe 15 in einer drehbaren Weise angeordnet ist, auf. Die Drosselklappe 15 ist an einer Drosselwelle 17 befestigt. Der Drosselkörper 12, die Drosselklappe 15 und die Drosselwelle 17 sind aus Metall ausgebildet.
Wie in 3 gezeigt ist, wird die Drosselwelle 17 an entgegengesetzten Enden durch linke und rechte Lager (ein linkes und ein rechtes Lager) 18 in einer drehbaren Weise abgestützt (gelagert). Wenn sich die Drosselwelle 17 dreht, dreht sich die Drosselklappe 15 ebenfalls. An einem Ende (z.B. dem rechten Ende) der Drosselwelle 17 ist ein Drosselgetriebe (Drosselzahnrad) 20 befestigt. Das Drosselgetriebe 20 entspricht einer Ausführungsform des „Rotators“ der Beschreibung.
Der Drosselkörper 12 kann mit einem Elektromotor 22 ausgestattet sein. An der Spitze einer Motorachse 23 des Motors 22 ist ein Zahnrad 24 angebracht. Das Zahnrad 24 kann mit einem größeren Zahnrad 26a eines Zwischengetriebes 26 ineinandergreifen, welches Zwischengetriebe 26 aus einem Doppeldeckerzahnrad mit dem größeren Zahnrad 26a und einem kleineren Zahnrad 26b besteht. Das kleinere Zahnrad 26b greift mit einem Zahnrad 28 des Drosselgetriebes 20 ineinander. Das Zwischengetriebe 26 ist innerhalb des Drosselkörpers 12 angeordnet, während es durch eine Zwischenabstützung 27 in einer drehbaren Weise abgestützt (gelagert) wird.
Der Motor 22 wird durch eine elektrische Steuerungseinheit (ECU) angetrieben und gesteuert. Die Antriebskraft des Motors 22 wird an das Drosselgetriebe 20 über das Zahnrad 24 und das Zwischengetriebe 26 übertragen. Durch die oben genannten Ausgestaltungen wird das Drosselgetriebe 20 selektiv in Richtung der Öffnungs- und Schließrichtungen gedreht. Die Drosselwelle 17 und die Drosselklappe 15 können simultan mit dem Drosselgetriebe 20 gedreht werden. Die Drehrichtung der Drosselklappe 15 ändert sich abhängig von der Drehrichtung der Motorachse 23. D.h., der Öffnungsgrad der Drosselklappe 15 kann durch den Motor 22 angepasst werden. Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Getriebegehäusedeckel 29 an der rechten Seitenfläche des Drosselkörpers 12 angebracht, der einen Zahnradübertragungsmechanismus mit dem Drosselgetriebe 20, dem Zahnrad 24 und dem Zwischengetriebe 26 bedeckt.
Die Drosselklappe 15 ist in einem vollständig geschlossenen Zustand, wenn die Drosselklappe 15 im Wesentlichen senkrecht zu der Strömung der Luft innerhalb des Ansaugdurchlasses 13 ist, wie in 4 dargestellt ist. Andererseits ist die Drosselklappe 15 in einem vollständig geöffneten Zustand, wenn die Drosselklappe 15 im Wesentlichen parallel zu der Strömung der Luft innerhalb des Ansaugdurchlasses 13 ist, wie in 5 dargestellt ist.
Die Drosselvorrichtung 10 ist dazu ausgebildet, nicht in dem vollständig geschlossenen Zustand zu sein, wenn keine Elektrizität für den Motor 22 zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere ist, wenn keine Elektrizität für den Motor 22 zur Verfügung gestellt wird, die Drosselklappe 15 in einem voreingestellten Zustand (Standardzustand), der in 2 dargestellt ist, in dem die Drosselklappe 15 von dem vollständig geschlossenen Zustand geringfügig geöffnet ist. In dem voreingestellten Zustand kann eine geringe Menge der Luft durch den Ansaugdurchlass 13 passieren.
Wie in 3 dargestellt ist, weist die Drosselvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Schraubenfeder 30 auf. Wenn der Drosselvorrichtung 10 keine Elektrizität zur Verfügung gestellt wird, kann die Schraubenfeder 30 die Drosselklappe 15 dazu zwingen, in den voreingestellten Zustand einzutreten. Die Schraubenfeder 30 kann die Drosselklappe 15 vorspannen, wenn sie in einem anderen Zustand als dem voreingestellten Zustand ist, so dass die Drosselklappe 15 zu dem voreingestellten Zustand zurückkehrt. Wenn der Motor 22 in einem mit Energie versorgten Zustand, d.h., dem Zustand, in dem die Motorachse 23 gesteuert werden kann, ist, kann die Schraubenfeder 30 möglicherweise nicht imstande sein, die Drosselklappe 15 in dem voreingestellten Zustand zu platzieren. Die Vorspannkraft der Schraubenfeder 30 ist derart festgelegt, dass die Schraubenfeder 30 die Drosselklappe 15 durch die elastische Rückstellkraft davon in dem voreingestellten Zustand platzieren kann, wenn die Elektrizitätszufuhr zu dem Motor 22 stoppt.
Die Schraubenfeder 30 kann die Drosselklappe 15 zu dem voreingestellten Zustand zurückführen von sowohl: einem Zustand, in dem sich die Drosselklappe 15 mehr als in dem voreingestellten Zustand öffnet; und einem Zustand, in dem sich die Drosselklappe 15 weniger als in dem voreingestellten Zustand öffnet. Der Querschnitt eines Spulendrahts, der die Schraubenfeder 30 darstellt, ist in einer kreisförmigen Scheibenform geformt. Wie in 6 dargestellt ist, ist die Schraubenfeder 30 in eine rechte kreisförmige Zylinderform gewickelt, und die Wicklungsrichtung davon ist an einem Zwischenabschnitt des Schraubendrahts umgekehrt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist ein körperseitiges Ende 31 das Ende der Schraubenfeder 30, das mit einem körperseitigen Eingriffsbauteil 40, das an dem Drosselkörper 12 vorgesehen ist, ineinandergreift.
Ein getriebeseitiges Ende 32 ist das entgegengesetzte Ende der Schraubenfeder 30, das mit einem getriebeseitigen Eingriffsbauteil 42, das an dem Drosselgetriebe 20 vorgesehen ist, ineinandergreift. D.h., die Schraubenfeder 30 ist zwischen dem Drosselkörper 12 und dem Drosselgetriebe 20 eingefügt. Das getriebeseitige Eingriffsbauteil 42 entspricht einer Ausführungsform des „rotatorseitigen Eingriffsbauteils“ in der Beschreibung.
Wie in 7 dargestellt ist, ist ein Abschnitt der Schraubenfeder 30, wo die Wicklungsrichtung umgekehrt wird, ein Zwischenhakenabschnitt 33. Der Zwischenhakenabschnitt 33 ist in einer U-Form ausgebildet, die von dem Außendurchmesser der Schraubenfeder 30 radial nach außen vorsteht. Ein Abschnitt der Schraubenfeder 30, der zwischen dem körperseitigen Ende 31 und dem Zwischenhakenabschnitt 33 positioniert ist und der in einer Richtung gewickelt ist, wird als ein Rückstellfederabschnitt 35 bezeichnet. Andererseits wird ein Abschnitt der Schraubenfeder 30, der zwischen einem getriebeseitigen Ende 32 und dem Zwischenhakenabschnitt 33 positioniert ist und der in der anderen Richtung gewickelt ist, als ein Öffnerfederabschnitt 37 bezeichnet. Wenn keine Kraft auf die Schraubenfeder 30 ausgeübt wird, weisen sowohl der Rückstellfederabschnitt 35 als auch der Öffnerfederabschnitt 37 im Wesentlichen einheitliche Außendurchmesser und im Wesentlichen einheitliche Innendurchmesser auf.
Das körperseitige Ende 31 und das getriebeseitige Ende 32 sind so ausgebildet, dass sie sich von dem Außenumfang der Schraubenfeder 30 in der radialen Richtung nach außen erstrecken. Wie in 2 dargestellt ist, sind das körperseitige Ende 31 und das getriebeseitige Ende 32 der Schraubenfeder 30 mit dem körperseitigen Eingriffsbauteil 40 bzw. dem getriebeseitigen Eingriffsbauteil 42 in Eingriff, wobei sowohl der Rückstellfederabschnitt 35 als auch der Öffnerfederabschnitt 37 derart gewickelt sind, dass die Innendurchmesser davon kleiner werden. Das körperseitige Ende 31 entspricht einer Ausführungsform der „Spitze des Rückstellfederabschnitts“ in der Beschreibung. Das getriebeseitige Ende 32 entspricht einer Ausführungsform der „Spitze des Öffnerfederabschnitts“ der Beschreibung.
Wie in 7 dargestellt ist, ist der Zwischenhakenabschnitt 33 mit einem Hakenanschlag 44 in Eingriff. Der Zwischenhakenabschnitt 33 kann sich von dem Hakenanschlag 44 trennen, wenn er sich von dem Hakenanschlag 44 wegbewegt. Wie in 4 und 5 dargestellt ist, kann der Zwischenhakenabschnitt 33 mit dem Öffneranschlag 46, der auf dem Drosselkörper 12 vorgesehen ist, in Kontakt kommen. Auch kann sich der Zwischenhakenabschnitt 33 von dem Öffneranschlag 46 trennen, wenn er sich von dem Öffneranschlag 46 wegbewegt.
Während sich das Drosselgetriebe 20 von dem voreingestellten Zustand, der in 2 gezeigt ist, zu dem vollständig geschlossenen Zustand, der in 4 gezeigt ist, bewegt, kommt der Zwischenhakenabschnitt 33 mit dem Öffneranschlag 46 in Kontakt. Zu dieser Zeit trennt sich, da sich das Drosselgetriebe 20 in Bezug auf den Öffneranschlag 46 dreht, der Hakenanschlag 44 des Drosselgetriebes 20 von dem Zwischenhakenabschnitt 33. Auch verformt sich der Öffnerfederabschnitt 37 elastisch, so dass er einen kleineren Innendurchmesser aufweist. Wenn die Elektrizitätszufuhr zu dem Motor 22 stoppt, kehrt das Drosselgetriebe 20, das in dem vollständig geschlossenen Zustand ist, durch die elastische Rückstellkraft des Öffnerfederabschnitts 37 zu dem voreingestellten Zustand zurück. Es sollte angemerkt werden, dass der Innendurchmesser des Rückstellfederabschnitts 35 nicht kleiner wird, während das Drosselgetriebe 20 in dem vollständig geschlossenen Zustand ist.
Während sich das Drosselgetriebe 20 von dem voreingestellten Zustand, der in 2 gezeigt ist, zu dem vollständig geöffneten Zustand, der in 5 gezeigt ist, dreht, wird der Zwischenhakenabschnitt 33 mit dem Hakenanschlag 44 des Drosselgetriebes 20 in Eingriff gehalten. Somit verformt sich der Rückstellfederabschnitt 35 elastisch, so dass er einen kleineren Innendurchmesser aufweist. Wenn die Elektrizitätszufuhr zu dem Motor 22 stoppt, kehrt das Drosselgetriebe 20, das in dem vollständig geöffneten Zustand ist, durch die elastische Rückstellkraft des Rückstellfederabschnitts 35 zu dem voreingestellten Zustand zurück. Es sollte angemerkt werden, dass der Innendurchmesser des Öffnerfederabschnitts 37 nicht kleiner wird, während das Drosselgetriebe 20 in dem vollständig geöffneten Zustand ist.
Wie in 3 dargestellt ist, weist das Drosselgetriebe 20 eine zylindrische Federführung 47, die darauf ausgebildet ist, auf. Die Federführung 47 ist innerhalb der Schraubenfeder 30 und an dem Außenumfang eines Raums, in den die Drosselwelle 17 eingefügt ist, gelegen, so dass sie dadurch einen Abschnitt der Drosselwelle 17 umgibt. Die Federführung 47 steht von einem rechtsseitigen Abschnitt des Drosselgetriebes 20 in einer konzentrischen Weise nach links vor.
Die Federführung 47 ist innerhalb eines Abschnitts (z.B. zwei Schleifen/Windungen) des Rückstellfederabschnitts 35, der auf der Seite des Rückstellfederabschnitts nahe dem Zwischenhakenabschnitt 33 gelegen ist, eingepasst bzw. eingefügt. Die Federführung 47 ist auch innerhalb des gesamten Öffnerfederabschnitts 37 eingepasst bzw. eingefügt. Die Federführung 47 ist innerhalb der Innenumfänge des Abschnitts des Rückstellfederabschnitts 35 nahe dem Zwischenhakenabschnitt 33 und innerhalb des Innenumfangs des Öffnerfederabschnitts 37 gelegen. Auf einem rechten Abschnitt des Drosselkörpers 12 ist ein Vorsprung (Buckel) 45, der eine zylindrische Form aufweist, ausgebildet. Das rechte Lager 18 ist an dem Vorsprung 45 angebracht. Der Vorsprung 45 ist innerhalb des verbleibenden Abschnitts des Rückstellfederabschnitts 35, der näher an dem körperseitigen Ende 31 gelegen ist, eingepasst bzw. eingefügt.
Wie in 9 und 10 dargestellt ist, ist ein bogenförmiger Basisabschnitt 48, der das Zahnrad 28 abstützt, um einen Abschnitt des Außenumfangs des Basisendes der Federführung 47 ausgebildet, so dass er teilweise konzentrisch mit der Federführung 47 ist und eine vorherbestimmte Lücke aufweist.
Der Außendurchmesser der Schraubenfeder 30, die um den Außenumfang der Federführung 47 angeordnet ist, ist größer als der Außendurchmesser der Federführung 47. Insbesondere ist die Schraubenfeder 30 derart ausgebildet, dass der Innendurchmesser davon bei jedem Betriebszustand der Drosselklappe 15 und, wenn die Schraubenfeder 30 an dem Drosselkörper 12 angebracht ist, wie in 3 gezeigt ist, größer als der Außendurchmesser der Federführung 47 ist.
Hier wird eine Ausführungsform der Hauptausgestaltungen des Drosselgetriebes 20 beschrieben. Wie in 9 und 10 dargestellt ist, sind Stützbauteile 50 auf dem Drosselgetriebe 20 ausgebildet. Die Stützbauteile 50 sind mit dem Außenumfang des Öffnerfederabschnitts 37 der Schraubenfeder 30 in Kontakt. Die Stützbauteile 50 sind so ausgebildet, dass sie mit dem Drosselgetriebe 20 integriert sind. In der ersten Ausführungsform sind die Stützbauteile 50 (zwei Stützbauteile 50 in 9) auf dem Innenumfang des Basisabschnitts 48 entlang der Umfangsrichtung und bei vorherbestimmten Intervallen angeordnet. Die Stützbauteile 50 von 9 sind jeweils in einer kreisförmigen Säule ausgebildet, die sich im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung des Drosselgetriebes 20 (z.B. der Vorne-nach-hinten-Richtung in Bezug auf die Ebene des Querschnitts in 9) erstreckt, und sind parallel zueinander. Somit sind die Stützbauteile 50 in Punktkontakt mit einem Abschnitt des Außenumfangs des Öffnerfederabschnitts 37. Die Stützbauteile 50 behalten Kontakt mit zumindest der ersten Schleife (Windung) des Öffnerfederabschnitts 37 bei, welche erste Schleife auf der Seite des Öffnerfederabschnitts 37 näher an dem Zwischenhakenabschnitt 33 ist, selbst wenn der Innendurchmesser der verschiedenen Abschnitte der Schraubenfeder 30 während des Betriebs der Drossel am kleinsten wird. Beispielsweise behalten die Stützbauteile 50 Kontakt mit zumindest der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts 37 bei, sowohl wenn das Drosselgetriebe 20 an der voreingestellten Position ist, als auch wenn das Drosselgetriebes 20 dann an der geschlossenen Position ist.
Die Stützbauteile 50 sind jeweils da positioniert, wo die Kraft des Öffnerfederabschnitts 37, die gegen die Federführung 47 drückt, geringer sein kann. Beispielsweise kann der Öffnerfederabschnitt 37 aufgrund der Reaktionskraft des Drehmoments, das auf den Öffnerfederabschnitt 37 ausgeübt wird, gegen die Federführung 47 drücken. Die Stützbauteile 50 sind so ausgebildet, dass sie den Öffnerfederabschnitt 37 in Richtung der Richtung entgegengesetzt zu einer derartigen Reaktionskraft drücken.
In 11 und 12 ist die Richtung, in Richtung derer die Reaktionskraft des Öffnerfederabschnitts 37 die Federführung 47 drückt, als ein erster Pfeil Y1 gezeigt. Auch sind die Richtungen, in Richtung derer die Stützbauteile 50 den Öffnerfederabschnitt 37 drücken, als zweite Pfeile Y2 gezeigt. Der Öffnerfederabschnitt 37 ist in Kontakt mit den Stützbauteilen 50 innerhalb eines Bereichs von 180° bis 360° von dem Zwischenhakenabschnitt 33 entlang der Richtung, in der die Spule der Feder läuft.
Die Stützbauteile 50 stützen den Außenumfang zumindest der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts 37 in der kontaktierenden Weise ab, welche erste Schleife näher an dem Zwischenhakenabschnitt 33 ist. Zudem ist der Abschnitt der ersten Spule entgegengesetzt zu dem Abschnitt, der durch die Stützbauteile 50 kontaktiert wird, so positioniert, dass er von der Federführung 47 getrennt ist, so dass er dadurch erlaubt, dass ein Kontakt eines derartigen Abschnitts und der Federführung 47 vermieden wird. Es sollte angemerkt werden, dass die Stützbauteile 50 nicht dazu dienen, der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts 37 zu erlauben, mit der Federführung 47 in Kontakt zu kommen.
Wie in 10 dargestellt ist, kann der minimale Abstand A zwischen der Federführung 47, auf der der Öffnerfederabschnitt 37 montiert ist, und den Stützbauteilen 50 auf nicht mehr als zweimal der Spulendurchmesser 37d des Öffnerfederabschnitts 37 festgelegt sein. D.h., eine Länge der Lücke kann möglicherweise nicht größer als zweimal der Durchmesser des Maßes des Öffnerfederabschnitts 37 sein. Jedoch kann der minimale Abstand A größer als der Spulendurchmesser 37d sein.
Vorteil der ersten Ausführungsform
Die Drosselvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform benötigt nicht die Führungsbauteile, auf die in dem japanischen Patent Nr. 6392146 (B2) Bezug genommen wird, so dass dadurch eine Zunahme der Anzahl der Komponenten verhindert wird. Dementsprechend verhindert dies eine Zunahme an Kosten und größere Abmessungen der Drosselvorrichtung 10.
In der ersten Ausführungsform sind die Stützbauteile 50 auf dem Drosselgetriebe 20 in Kontakt mit zumindest der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts 37, welche erste Schleife näher an dem Zwischenhakenabschnitt 33 ist. Die erste Schleife ist von der Federführung 47 des Drosselgetriebes 20 getrennt positioniert. Dementsprechend kann eine Gleitreibung zwischen zumindest der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts 37 und der Federführung 47 des Drosselgetriebes 20 reduziert werden. Diese Reduzierung der Gleitreibung trägt zu einer Unterdrückung einer Abnutzung der Federführung 47 bei. Die Belastung des Motors 22 wird ebenfalls reduziert, was zu einer Verkleinerung des Motors 22 und der Drosselvorrichtung 10 beiträgt.
Hier wird die Wirkung eines Reduzierens der Gleitreibung zwischen dem Öffnerfederabschnitt 37 und der Federführung 47 unter Verwendung einer Bezugnahme auf ein erstes Vergleichsbeispiel, das in 13 und 14 abgebildet ist, beschrieben. Durch das erste Vergleichsbeispiel hindurch werden gleiche Komponenten durch dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet, und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen. Wie in 13 und 14 gezeigt ist, ist ein Drosselgetriebe 120 des ersten Vergleichsbeispiels nicht mit den Stützbauteilen 50 der ersten Ausführungsform, wie sie in 11 und 12 gezeigt ist, versehen. Die anderen Ausgestaltungen sind im Wesentlichen dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
In dem ersten Vergleichsbeispiel dezentriert die Reaktionskraft in Bezug auf das Drehmoment, das auf den Öffnerfederabschnitt 37 ausgeübt wird (wie durch einen ersten Pfeil Y1 in 13 und 14 gezeigt ist), die Spulenmitte 37C des Öffnerfederabschnitts 37 in Bezug auf die axiale Mitte 47C der Federführung 47. Somit kommt eine innere Fläche einer Seite (rechte Seite der inneren Fläche in 13 und 14) des Öffnerfederabschnitts 37 in Kontakt mit der äußeren Fläche der Federführung 47. Zu derselben Zeit trennt sich die andere Seite (linke Seite der inneren Fläche in 13 und 14) von der Federführung 47.
Es sollte angemerkt werden, dass der Öffnerfederabschnitt 37 nicht notwendigerweise an jeder Stelle davon dasselbe Verhalten aufweist. Beispielsweise verhält sich, während sich das Drosselgetriebe 20 zwischen der voreingestellten Position und der vollständig geschlossenen Position dreht, ein Abschnitt des Öffnerfederabschnitts 37 in der Umgebung des getriebeseitigen Endes 32 so, dass er dem Drosselgetriebe 20 folgt. Jedoch wird eine Bewegung eines Abschnitts des Öffnerfederabschnitts 37 in der Umgebung des Zwischenhakenabschnitts 33 durch den Öffneranschlag 46 begrenzt. Dadurch bewegt sich ein derartiger Abschnitt in Bezug auf das Drosselgetriebe 20. Genauer gesagt kommt die erste Schleife des Öffnerfederabschnitts 37, die am nächsten an dem Zwischenhakenabschnitt 33 ist, in Kontakt mit der Federführung 47. Dementsprechend ist während der Drehung zwischen der voreingestellten Position und der vollständig geschlossenen Position die Gleitreibung zwischen der ersten Schleife auf der Seite des Zwischenhakenabschnitts 33 des Öffnerfederabschnitts 37 und der Federführung 47 größer.
Andererseits kommen in der ersten Ausführungsform die Stützbauteile 50, die auf dem Drosselgetriebe 20 vorgesehen sind, mit der äußeren Fläche zumindest der ersten Schleife der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Öffnerfederabschnitts 37 in Kontakt, wie in 11 und 12 gezeigt ist. Durch diesen Kontakt wird der gesamte Umfang zumindest der ersten Schleife der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Öffnerfederabschnitts 37 so beibehalten, dass er von der Federführung 47 getrennt ist. Dementsprechend kann die Gleitreibung zwischen zumindest der ersten Schleife der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Öffnerfederabschnitts 37 und der Federführung 47 des Drosselgetriebes 20 reduziert werden.
Zudem sind die Stützbauteile 50 innerhalb eines Bereichs von 180° bis 360° von dem Zwischenhakenabschnitt 33 des Öffnerfederabschnitts 37 in einer Richtung entlang der Schraubenfeder von dem Hakenabschnitt 33 zu dem getriebeseitigen Ende 32 angeordnet. Dies hilft ferner dabei, eine radiale Bewegung der Achsenmitte des Öffnerfederabschnitts 37 zu verhindern. Dementsprechend wird die relativ große Gleitreibung, die an der Stelle einer Relativbewegung zwischen der ersten Schleife der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Öffnerfederabschnitts 37 und der Federführung 47 erzeugt worden sein könnte, verhindert.
Zudem kann der minimale Abstand A zwischen der Federführung 47 und den Stützbauteilen 50 auf nicht mehr als zweimal der Spulendurchmesser (Drahtdurchmesser) 37d des Öffnerfederabschnitts 37 festgelegt werden. Dementsprechend werden Schleifen, die jeweils zu dem Öffnerfederabschnitt 37 gehören, daran gehindert, einander zu schneiden, zu überlappen, oder zu kreuzen. Dadurch kann die Position des Öffnerfederabschnitts 37 stabil gehalten werden.
Eine zweite Ausführungsform wird nun beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist eine Ausführungsform, die durch Abwandeln der ersten Ausführungsform erhalten wird, und eine Beschreibung wird lediglich zu diesen Abwandlungen vorgenommen. Gleiche Komponenten werden durch dieselben Bezugszeichen wie jene, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, bezeichnet, und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen. Wie in 15 und 16 dargestellt ist, ist ein einzelnes Stützbauteil 52 auf der äußeren Fläche der Federführung 47 des Drosselgetriebes 20 angeordnet. Das Stützbauteil 52 kommt mit der inneren Fläche zumindest der ersten Schleife der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Rückstellfederabschnitts 35 in Kontakt. Das Stützbauteil 52 ist innerhalb eines Bereichs von 90° bis 180° von der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Rückstellfederabschnitts 35 in einer Richtung entlang der Schraubenfeder von dem Hakenabschnitt 33 zu dem körperseitigen Ende 31 angeordnet. Das Stützbauteil 52 ist auf der äußeren Fläche der Federführung 47. Das Stützbauteil 52 erstreckt sich entlang der axialen Richtung und weist einen bergförmigen Querschnitt auf.
Gemäß der zweiten Ausführungsform trägt das Stützbauteil 52 dazu bei, die Lastrichtung der Reaktionskraft gegen das Drehmoment, das auf den Rückstellfederabschnitt 35 ausgeübt wird, zu versetzen. Durch diese Versetzung kann Reibungskraft, die zwischen dem Rückstellfederabschnitt 35 und der Federführung 47 erzeugt wird, reduziert werden.
Hier wird die Wirkung eines Reduzierens der Reibungskraft zwischen dem Rückstellfederabschnitt 35 und der Federführung 47 durch Bezugnahme auf ein zweites Vergleichsbeispiel beschrieben. In dem zweiten Vergleichsbeispiel werden gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie in der zweiten Ausführungsform bezeichnet, und die detaillierten Beschreibungen davon werden weggelassen. Wie in 17 dargestellt ist, ist ein Drosselgetriebe 220 im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform, die in 15 dargestellt ist, mit keinem Stützbauteil 52 versehen. Der Rest der Ausgestaltungen ist im Wesentlichen derselbe wie in der zweiten Ausführungsform.
In dem zweiten Vergleichsbeispiel verläuft die Lastrichtung der Reaktionskraft gegen das Drehmoment, das auf den Rückstellfederabschnitt 35 ausgeübt wird (siehe einen Pfeil F in 17), durch die axiale Mitte 47C der Federführung 47. In dieser Positionsbeziehung ist die Gleitreibung wie folgt definiert: $f = μ \times F$
wo F die Last ist und µ der Reibungskoeffizient des Außenumfangs der Federführung 47 ist. Auch ist das Reibungsmoment T wie folgt definiert: $T = μ F \times r$
wo r der Radius der Federführung 47 ist.
Andererseits kommt in der zweiten Ausführungsform das Stützbauteil 52 mit der inneren Fläche der ersten Schleife der Zwischenhakenabschnitt-33-Seite des Rückstellfederabschnitts 35 in Kontakt. Durch diesen Kontakt wird die Lastrichtung der Reaktionskraft gegen das Drehmoment, das auf den Rückstellfederabschnitt 35 ausgeübt wird (siehe einen Pfeil F in 15), so ausgerichtet, dass die axiale Mitte 47C der Federführung 47 und der Scheitel des Stützbauteils 52 verlagert/versetzt werden (nicht entlang der Lastrichtung ausgerichtet sind). In diesem Fall ist die Last F', die durch die axiale Mitte 47C verläuft, wie folgt definiert: $F' = Fcos θ$
Dann ist das Reibungsmoment wie folgt definiert: $T = μ Fcos θ \times r$
Dementsprechend kann das Reibungsmoment T der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu dem zweiten Vergleichsbeispiel reduziert werden.
Andere Ausführungsform
Die verschiedenen Beispiele, die oben in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben wurden, sind dazu gedacht, repräsentativ und somit nicht einschränkend zu sein. Die detaillierten Beschreibungen sind dazu gedacht, eine Fachperson zu lehren, verschiedene Aspekte der vorliegenden Lehren vorzunehmen, zu verwenden und/oder auszuüben, und sind somit nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung einzuschränken. Außerdem kann jedes der zusätzlichen Merkmale und Lehren, die oben offenbart wurden, separat oder mit anderen Merkmalen und Lehren zum Vorsehen verbesserter Drosselvorrichtungen und/oder Verfahren zum Ausbilden und Verwenden derselben angewendet und/oder verwendet werden. Außerdem müssen die verschiedenen Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der obigen detaillierten Beschreibung offenbart wurden, zum Ausüben der Erfindung im breitesten Sinne nicht notwendig sein, und werden stattdessen zum Beschreiben repräsentativer Beispiele der Erfindung gelehrt. Ferner können verschiedene Merkmale der oben beschriebenen repräsentativen Beispiele sowie die verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche unten zum Vorsehen zusätzlicher nützlicher Ausführungsformen der vorliegenden Lehren auf Weisen kombiniert werden, die nicht speziell und explizit aufgezählt sind. Alle Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart werden, sind dazu gedacht, als informativ, instruktiv und/oder repräsentativ offenbart zu werden, und können somit als separat und unabhängig voneinander verstanden werden. Zudem sind alle Wertebereiche und/oder Angaben von Gruppen von Objekten ebenfalls dazu gedacht, mögliche Zwischenwerte und/oder Zwischenobjekte für den Zweck ursprünglicher schriftlicher Offenbarung sowie für den Zweck eines Beschränkens des beanspruchten Gegenstands zu umfassen. Die Menge (Anzahl) der Stützbauteile 50 kann im Vergleich zu der Menge (Anzahl) in der ersten Ausführungsform zunehmen und abnehmen. Das Stützbauteil 52 kann weggelassen werden. Alternativ kann das Stützbauteil 52 an Anzahl oder Größe zunehmen. Möglicherweise kann lediglich das Stützbauteil 52 auf der Federführung 47 vorgesehen sein, ohne die Stützbauteile 50 vorzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018161220 [0001]
JP 6392146 [0003, 0004, 0007, 0039]

Claims

Drosselvorrichtung (10), mit: einem Drosselkörper (12), der darin einen Ansaugdurchlass (13) aufweist; einer Drosselklappe (15), die innerhalb des Ansaugdurchlasses (13) angeordnet ist; einer Drosselwelle (17), die mit der Drosselklappe (15) verbunden ist; einem Rotator (20), der dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment an die Drosselwelle (17) zu übertragen; und einer Schraubenfeder (30) die zwischen dem Drosselkörper (12) und dem Rotator (20) angeordnet ist, welche Schraubenfeder (30) aufweist: einen Rückstellfederabschnitt (35), der aus einer Spule besteht, die in einer ersten Richtung gewickelt ist; einen Öffnerfederabschnitt (37), der aus einer Spule besteht, die in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, gewickelt ist; und einen Zwischenhakenabschnitt (33), der zwischen dem Öffnerfederabschnitt (37) und dem Rückstellfederabschnitt (35) gelegen ist; bei der: der Drosselkörper (12) aufweist: einen körperseitigen Anschlag (46), mit dem der Zwischenhakenabschnitt (33) in Kontakt kommt; und ein körperseitiges Eingriffsbauteil (40), mit dem ein Spitzenabschnitt des Rückstellfederabschnitts (35) in Eingriff ist; der Rotator (20) aufweist: ein rotatorseitiges Eingriffsbauteil (42), mit dem ein Spitzenabschnitt des Öffnerfederabschnitts (37) in Eingriff ist; ein Federführungsbauteil (47), das dazu ausgebildet ist, einer inneren Fläche des Öffnerfederabschnitts (37) gegenüberzuliegen; und ein äußeres Stützbauteil (50), das eine äußere Fläche einer ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts (37) kontaktiert, welche erste Schleife auf einer Seite des Öffnerfederabschnitts (37) näher an dem Zwischenhakenabschnitt (33) positioniert ist.
Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das äußere Stützbauteil (50) einen Abschnitt der ersten Schleife des Öffnerfederabschnitts (37) kontaktiert, welcher Abschnitt der ersten Schleife innerhalb von 180° bis 360° von dem Zwischenhakenabschnitt (33) in der zweiten Richtung ist.
Drosselvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Lücke zwischen dem Federführungsbauteil (47) und dem äußeren Stützbauteil (50) nicht größer als zweimal ein Durchmesser einer Spule, die den Öffnerfederabschnitt ausbildet, ist.
Drosselvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Rotator (20) ein inneres Stützbauteil (52), das eine innere Fläche der ersten Schleife des Rückstellfederabschnitts kontaktiert, aufweist, welche erste Schleife auf einer Seite des Rückstellfederabschnitts (35) näher an dem Zwischenhakenabschnitt (33) positioniert ist.
Drosselvorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei der das innere Stützbauteil (52) einen Abschnitt des Rückstellfederabschnitts (35) innerhalb von 90° bis 180° von dem Zwischenhakenabschnitt (33) in der ersten Richtung kontaktiert.
Drosselvorrichtung (10), mit: einem Rotator (20) mit einem Zahnrad (28), einer Federführung (47) und einem Stützbauteil (52), das sich von einer äußeren Oberfläche der Federführung (47) in einer radialen Richtung erstreckt und von dem Zahnrad (28) weg vorsteht; und einer Schraubenfeder (30), die zwischen dem Zahnrad (28) und der Federführung (47) positioniert ist und dazu ausgebildet ist, das Stützbauteil (52) zu kontaktieren.
Drosselvorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der: die Schraubenfeder (30) einen Zwischenhakenabschnitt (33) aufweist, und das Stützbauteil (52) zumindest einen Abschnitt (35) der Schraubenfeder (30), der in der axialen Richtung weiter von dem Zahnrad (28) als der Zwischenhakenabschnitt (33) positioniert ist, kontaktiert.