DE112016004506B9

DE112016004506B9 - Torsionsfeder

Info

Publication number: DE112016004506B9
Application number: DE112016004506.9T
Authority: DE
Inventors: Akira Higuchi; Tohru Shimizu; Tadashi Komiyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: US20180238409A1; DE112016004506B4; DE112016004506T5; CN107849984A; JP2017067067A; CN107849984B; KR101968854B1; US10428889B2; KR20180002834A

Abstract

Drosselventilvorrichtung, aufweisend:eine Torsionsfeder (1), welche an der Drosselventilvorrichtung (2), die einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses oder eines Auslassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert, montiert ist und in dieser verwendet wird, wobei die Torsionsfeder aufweist:zwei Spiralfedern (33, 34), welche miteinander verbunden sind, so dass Torsionsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind; undeinen Haken (35), welcher zwischen den beiden Spiralfedern angeordnet ist, undein Ventilobjekt (5), welches in dem Einlassdurchlass oder dem Auslassdurchlass aufgenommen ist, um rotierbar zu sein, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses oder des Auslassdurchlasses zu vergrößern und zu verringern, wobeivon den beiden Spiralfedern die Feder (33) auf einer Seite, die in einer Axialrichtung auf einer Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Schließseite vorspannt, und die Feder (34) auf der anderen Seite, welche in der Axialrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Öffnungsseite vorspannt,zumindest eine Spiralfeder aus den beiden Spiralfedern und der Haken, welche miteinander verbunden sind, einen Freiraum (42a, 43a) zwischen diesen definieren und eine Dimension (fa, ga) des Freiraums größer ist als ein Mittelwert (fav, gav) von Freiräumen zwischen Spiralwindungen der zumindest einen Spiralfeder,die Drosselventilvorrichtung ferner aufweist:eine Laufbuchse (39) auf der einen Seite, welche bei einem Innenumfang der Feder auf der einen Seite angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche besitzt, die mit dem Innenumfang der Feder auf der einen Seite in Kontakt steht, undeine Laufbuchse (40) auf der anderen Seite, die bei einem Innenumfang der Feder auf der anderen Seite angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche besitzt, die mit dem Innenumfang der Feder auf der anderen Seite in Kontakt steht, wobei zwischen der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite in der Axialrichtung ein Spalt definiert ist,ein Federspalt (C) in der Axialrichtung zwischen einer ersten Windung (451) von Spiralwindungen (45) der Feder auf der einen Seite, die in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnet ist, und einer ersten Windung (461) von Spiralwindungen (46) der Feder auf der anderen Seite, die in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnet ist, in dem Zustand, in welchem die Torsionsfeder an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist, definiert ist,der zwischen der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite in der Axialrichtung definierte Spalt als ein Laufbuchsenspalt (B) definiert ist, undder Federspalt bei einer Drehung entlang der ersten Windung hin zu einer zweiten Windung (452) bei der Feder auf der einen Seite bis zu einer vorbestimmten Position (θc) in einer Umfangsrichtung kleiner als der Laufbuchsenspalt ist und größer als der Laufbuchsenspalt wird, wenn die vorbestimmte Position überschritten wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Torsionsfeder, welche für eine Drosselventilvorrichtung verwendet wird, die einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses oder eines Auslassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert bzw. erhöht und verringert.
Allgemeiner Stand der Technik
Die JP 2000 - 110 589 A offenbart eine Drosselvorrichtung, welche einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert, und der Einlassdurchlass ist geringfügig geöffnet, während der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gestoppt ist. Das heißt, der Einlassdurchlass wird auf dem winzigen Öffnungsgrad gehalten, während der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gestoppt ist, und der winzige Öffnungsgrad ist nachfolgend als ein Default-Öffnungsgrad bezeichnet.
Die Drosselvorrichtung der JP 2000 - 110 589 A umfasst ein Ventilobjekt, ein elektromotorisches Stellglied und eine Torsionsspiralfeder. Das Ventilobjekt ist in einem Einlassdurchlass rotierbar aufgenommen und vergrößert und verringert den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses. Das Stellglied besitzt einen Elektromotor und ein Untersetzungsgetriebe. Drehmoment, welches durch den Elektromotor erzeugt wird, wird durch das Untersetzungsgetriebe erhöht und auf das Ventilobjekt übertragen, so dass das Ventilobjekt auf beide Seiten rotiert werden kann, um sich zu öffnen und zu schließen. Die Spiralfeder besitzt eine Rückstellfeder und eine Default-Feder. Die Rückstellfeder spannt das Ventilobjekt hauptsächlich während eines Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine hin zu einer Schließseite vor, und die Default-Feder spannt das Ventilobjekt hauptsächlich zu einer Öffnungsseite vor, während der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gestoppt ist.
Eine Drosselvorrichtung mit einem Default-Öffnungsgrad ist bekannt, bei welcher eine Torsionsfeder integral eine Rückstellfeder und eine Default-Feder besitzt, um die Anzahl von Komponenten zu reduzieren (Bezug auf die JP 2011 - 58 408 A ).
In der JP 2011 - 58 408 A sind zwei Torsionsspiralfedern, welche entsprechend als eine Rückstellfeder und eine Default-Feder dienen, miteinander verbunden, so dass die Torsionsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind. Darüber hinaus ist ein Mittelhaken mit einer U-Gestalt zwischen den beiden Spiralfedern angeordnet, beispielsweise einer als eine Feder auf einer Seite bezeichneten Spiralfeder, die in der Axialrichtung auf einer Seite angeordnet ist, und einer als eine Feder auf der anderen Seite bezeichneten Spiralfeder, welche in der Axialrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist. Die Axialrichtung steht für eine Richtung der Achse der Torsionsfeder.
Wenn die Feder auf der einen Seite als die Rückstellfeder dient unter wenn die Feder auf der anderen Seite als die Default-Feder dient, ist ein Ende der Feder auf der einen Seite in der Axialrichtung bei einem Verriegelungsteil eingehakt, der beispielsweise bei einem Gehäuse definiert ist, um festgelegt zu sein, und das andere Ende der Feder auf der anderen Seite in der Axialrichtung ist bei einem Rotor eingehakt, der durch ein Stellglied rotiert wird, um rotierbar zu sein. Der Mittelhaken ist in Abhängigkeit des Rotationswinkels eines Ventilobjekts rotierbar oder festgelegt. Der Mittelhaken ist insbesondere rotierbar, wenn der Rotationswinkel auf der Öffnungsseite eines Rotationswinkels gemäß einem Default-Öffnungsgrad liegt, und der Mittelhaken ist festgelegt, wenn der Rotationswinkel auf der Schließseite des Rotationswinkels gemäß dem Default-Öffnungsgrad liegt.
Wenn der Rotationswinkel des Ventilobjekts im Vergleich zu dem Rotationswinkel gemäß dem Default-Öffnungsgrad auf der Öffnungsseite liegt, ist der Mittelhaken dadurch rotierbar, dass dieser durch ein bei dem Rotor definiertes Eingriffsteil eingehakt ist. Wenn der Rotationswinkel des Ventilobjekts im Vergleich zu dem Rotationswinkel gemäß dem Default-Öffnungsgrad auf der Schließseite liegt, ist der Mittelhaken durch den Verriegelungsteil des Gehäuses festgelegt.
Bei der Spiralfeder der JP 2011 - 58 408 A dient der Mittelhaken als ein Drehmomentveränderungsteil, bei welchem sich das Drehmoment verändert. Ein Abschnitt in der Nähe des Mittelhakens kann jedoch hinsichtlich der Ausrichtung beeinflusst werden, wenn die Torsionsfeder an einer Drosselvorrichtung angebracht ist. Aus diesem Grund kann ein Freiraum zwischen Spiralwindungen bei der Position in der Nähe des Mittelhakens eng werden und zwischen den in der Axialrichtung zueinander benachbarten Spiralwindungen kann ein Kontakt auftreten.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2004 057 986 A1 , dass eine Lufteinlassmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Motor die Kontrollierbarkeit eines Ventils stabilisieren und die Anzahl der erforderlichen Bauteile verringern kann. Eine Schraubenfeder 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 an dem Gehäuse durch ein bewegliches Bauteil angeordnet, und der Verbindungsabschnitt ist an einem Endstirnrad befestigt.
Zudem offenbart die US 7 275 557 B2 ein Verfahren zur Herstellung einer Drosselklappe mit einem Ventilkörper, der einen Ventilsitz aufnimmt, der von einer mit einer Welle verkeilten Drosselscheibe ergriffen wird, um unter der Einwirkung eines Elektromotors zu drehen, wobei die Welle an einen induktiven Stellungssensor in „berührungsfreier“ Bauart, versehen mit einem Rotor, der mit der Welle starr ist und in einer Kammer des Ventilkörpers aufgenommen wird, und einem Stator, der von einem zum Schließen der Kammer gestalteten, abnehmbaren Deckel getragen wird und im Betrieb dem Rotor zugewandt angeordnet ist, gekoppelt wird, wobei das Verfahren folgende Stufen beinhaltet: Koppeln des Rotors an die Welle; Montieren des Stators an den Deckel; Abschließen etwa übriger Bearbeitungsvorgänge an der Drosselklappe; Koppeln des Deckels an den Ventilkörper, um die Kammer in einer im Wesentlichen dauerhaften Weise zu schließen; und Durchführen einer Kalibrierung des Stellungssensors durch Anordnen der Welle in einer Folge vorgegebener Stellungen.
Kurzfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Torsionsfeder bereitzustellen, die für eine Drosselventilvorrichtung verwendet wird, welche einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses oder eines Auslassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert, wobei die Torsionsfeder ein Ventilobjekt hin zu der Schließseite oder der Öffnungsseite vorspannt, um einen Kontakt zwischen Spiralwindungen bei einer Position in der Nähe eines Mittelhakens zu beschränken.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem erläuternden Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Torsionsfeder in einer Drosselventilvorrichtung verwendet, die einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses oder eines Auslassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert, und diese umfasst: zwei Spiralfedern, welche miteinander verbunden sind, so dass Torsionsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind; und einen Haken, welcher zwischen den beiden Spiralfedern angeordnet ist. Die Drosselventilvorrichtung umfasst ein Ventilobjekt, welches in dem Einlassdurchlass oder dem Auslassdurchlass aufgenommen ist, um rotierbar zu sein, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses oder des Auslassdurchlasses zu vergrößern und zu verringern. Von den beiden Spiralfedern spannt eine Feder auf einer Seite, die in einer Axialrichtung auf einer Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Schließseite vor, und die Feder auf der anderen Seite, welche in der Axialrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist, spannt das Ventilobjekt hin zu einer Öffnungsseite vor, so dass die Torsionsfeder an der Drosselventilvorrichtung montiert ist.
Bei zumindest einer Spiralfeder aus den beiden Spiralfedern ist eine Dimension eines Freiraums zwischen der zumindest einen Spiralfeder und dem Haken, welche miteinander verbunden sind, größer als ein Mittelwert von Freiräumen zwischen Spiralwindungen der zumindest einen Spiralfeder.
Dadurch kann ein Kontakt zwischen den Spiralwindungen bei zumindest einem der engsten Freiräume, welche am nächsten an dem Mittelhaken liegen, der zwischen der Feder auf der einen Seite und der Feder auf der anderen Seite angeordnet ist, beschränkt werden.
Daher kann ein Kontakt zwischen den Windungen bei einer Position benachbart zu dem Mittelhaken bei der an der Drosselventilvorrichtung montierten Torsionsfeder, um das Ventilobjekt hin zu der Schließseite und der Öffnungsseite vorzuspannen, beschränkt werden.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, welche ein Inneres einer Drosselventilvorrichtung (gemäß einer ersten Ausführungsform) darstellt.
2 ist eine Innenansicht der Drosselventilvorrichtung (der ersten Ausführungsform) durch Entfernen einer Getriebeabdeckung.
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Torsionsfeder (der ersten Ausführungsform) darstellt.
4 umfasst (a) eine erläuternde Ansicht, welche die Torsionsfeder darstellt, und (b) eine Draufsicht, welche die Torsionsfeder (der ersten Ausführungsform) darstellt.
5 ist eine Abbildung, welche die Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist (der ersten Ausführungsform).
6 umfasst (a) eine charakteristische Ansicht, welche eine Verteilung von Freiräumen zwischen benachbarten Windungen der Feder auf der einen Seite darstellt, und (b) eine charakteristische Ansicht, welche eine Verteilung von Freiräumen zwischen benachbarten Windungen der Feder auf der anderen Seite (der ersten Ausführungsform) darstellt.
7 umfasst (a) eine erläuternde Ansicht, welche eine Torsionsfeder darstellt, und (b) eine Draufsicht, welche die Torsionsfeder (gemäß einer zweiten Ausführungsform) darstellt.
8 ist eine Abbildung, welche die Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist (der zweiten Ausführungsform).
9 ist eine Abbildung, welche eine Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist (gemäß einer dritten Ausführungsform).
10 umfasst (a) eine erläuternde Ansicht, welche eine Torsionsfeder darstellt, und (b) eine Draufsicht, welche die Torsionsfeder (gemäß einer vierten Ausführungsform) darstellt.
11 ist eine Abbildung, welche die Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist (der vierten Ausführungsform).
12 umfasst (a) eine Abbildung, welche eine Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist, und (b) eine Draufsicht, welche die Torsionsfeder darstellt (gemäß einer fünften Ausführungsform).
13 umfasst (a) eine Abbildung, welche eine Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist, und (b) eine Draufsicht, welche die Torsionsfeder darstellt (gemäß einer sechsten Ausführungsform).
14 ist eine Abbildung, welche eine Torsionsfeder darstellt, die an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist (gemäß einer Modifikation).
15 umfasst (a) eine Abbildung, welche eine Torsionsfeder darstellt, bei welcher eine Windung in das Innere einer anderen Windung eindringt, und (b) eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs XVB (gemäß einem Referenzbeispiel).
16 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen Mittelhaken (gemäß einer Modifikation) darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Eine Torsionsfeder 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ist basierend auf 1 bis 5 erläutert.
Zunächst ist eine Drosselventilvorrichtung 2 erläutert, in welcher die Torsionsfeder 1 verwendet wird.
Die Drosselventilvorrichtung 2 ist beispielsweise in einem Motorraum eines Fahrzeuges montiert und vergrößert und verringert einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt). Die Drosselventilvorrichtung 2 wird durch eine elektronische Steuerungseinheit (nicht gezeigt: als ECU bezeichnet) gesteuert, welche einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine steuert. Die ECU berechnet hauptsächlich einen Anweisungswert des Öffnungsgrads des Einlassdurchlasses basierend auf einem Gaspedalbetätigungsbetrag des Fahrzeugs und steuert die Drosselventilvorrichtung 2, so dass ein Erfassungswert eines Rotationswinkels, welcher von einem später beschriebenen Rotationswinkelsensor 3 erlangt wird, gleich einem numerischen Wert gemäß dem Anweisungswert wird.
Die Drosselventilvorrichtung 2 umfasst zusätzlich zu der Torsionsfeder 1 einen Körper 4, ein Ventilobjekt 5 und ein elektromotorisches Stellglied 6, welche später erläutert sind.
Der Körper 4 besitzt eine zylindrische Bohrung 8 und die Bohrung 8 definiert einen Teil des Einlassdurchlasses. Der Körper 4 ist mit einem Verbindungselement, wie einem Bolzen, mit einem Einlasskrümmer (nicht gezeigt) der Verbrennungskraftmaschine verbunden.
Das Ventilobjekt 5 entspricht einem scheibenförmigen Drosselventil und dieses ist in dem Zustand, in welchem das Ventilobjekt 5 an einer Welle 9 fixiert ist, rotierbar in der Bohrung 8 aufgenommen, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses zu erhöhen und zu verringern. Die Welle 9 ist montiert, um die Bohrung 8 zu kreuzen und sich in einer radialen Richtung α zu erstrecken, und diese ist durch den Körper 4 getragen, um rotierbar zu sein, was als eine beidseitige Trägerstruktur bezeichnet ist. Das heißt, ein Ende der Welle 9 in der radialen Richtung α ist durch ein Trockenlager 10 getragen und das andere Ende ist durch ein Kugellager 11 getragen bzw. gelagert.
Das Stellglied 6 besitzt einen Elektromotor 13 und ein Untersetzungsgetriebe 14. Drehmoment, welches durch den Elektromotor 13 erzeugt wird, wird durch das Untersetzungsgetriebe 14 verstärkt und auf das Ventilobjekt 5 übertragen, um das Ventilobjekt 5 anzutreiben, um hauptsächlich hin zu der Öffnungsseite zu rotieren.
Der Körper 4 besitzt auf der anderen Seite der Bohrung 8 in der radialen Richtung α (das heißt, rechte Seite der Bohrung 8 in 1) ein Getriebegehäuse 15, welches hauptsächlich das Untersetzungsgetriebe 14 aufnimmt, und eine Öffnung des Getriebegehäuses 15 ist durch eine Getriebeabdeckung 16 verschlossen. Der Körper 4 besitzt ein Motorgehäuse 17, welches den Elektromotor 13 aufnimmt. Das Motorgehäuse 17 ist hin zu dem Getriebegehäuse 15 offen, so dass die Achse des Elektromotors 13 parallel zu der Achse der Welle 9 ist.
Die Ausgangswelle 19 des Elektromotors 13 kann durch Steuern der Bestromungsrichtung sowohl in einer normalen Richtung als auch einer Rückwärtsrichtung rotieren und wird durch die ECU gesteuert.
Das Untersetzungsgetriebe 14 umfasst ein Ventilzahnrad 20, welches koaxial an der Welle 9 montiert ist, ein Ritzel 21, welches an der Ausgangswelle 19 montiert ist, und ein mittleres Zahnrad 22, welches sowohl mit dem Ventilzahnrad 20 als auch dem Ritzel 21 ineinander greift. Das mittlere Zahnrad 22 ist durch eine Trägerwelle 23 zwischen dem Getriebegehäuse 15 und der Getriebeabdeckung 16 rotierbar getragen. Das mittlere Zahnrad 22 besitzt einen Zahnradteil 22a mit großem Durchmesser, der mit dem Ritzel 21 ineinander greift, und einen Zahnradteil 22b mit kleinem Durchmesser, welcher mit dem Ventilzahnrad 20 ineinander greift. Der Zahnradteil 22b mit kleinem Durchmesser ist vorbereitet, um die gleiche Achse wie der Zahnradteil 22a mit großem Durchmesser aufzuweisen. Das Ventilzahnrad 20 besteht aus einem Zahnsegment und besitzt einen Zahnrad- bzw. Verzahnungsteil, welcher um den eigenen Durchmesser mit dem Zahnradteil 22b mit kleinem Durchmesser ineinander greift.
Ein Permanentmagnet 25 vom Aufteilungstyp, welcher mit der Welle 9 rotiert, ist an dem Ventilzahnrad 20 montiert. Der Permanentmagnet 25 und eine an der Getriebeabdeckung 16 montierte Hall-Vorrichtung 26 definieren einen Rotationswinkelsensor 3, welcher den Rotationswinkel des Ventilobjekts 5 erfasst. Ein durch den Rotationswinkelsensor 3 erzeugtes Signal wird zu der ECU ausgegeben und die ECU steuert die Drosselventilvorrichtung 2 durch Steuern der Bestromung des Elektromotors 13 basierend auf dem von dem Rotationswinkelsensor 3 eingegebenen Signal.
Das Ventilzahnrad 20 besitzt einen Verriegelungsteil 28 für eine Zeit des vollständigen Schließens und einen Verriegelungsteil 29 für eine Zeit des vollständigen Öffnens zum mechanischen Einstellen eines Rotationswinkels einer Zeit eines vollständigen Schließens bzw. eines Rotationswinkels einer Zeit eines vollständigen Öffnens des Ventilobjekts 5. Der Verriegelungsteil 28 für die Zeit des vollständigen Schließens steht mit einem Anschlag 30 für das vollständige Schließen in Kontakt, wenn das Ventilobjekt 5 bis zu dem Rotationswinkel für das vollständige Schließen rotiert. Der Verriegelungsteil 29 für die Zeit des vollständigen Öffnens steht mit einem Anschlag 31 für das vollständige Öffnen in Kontakt, wenn das Ventilobjekt 5 bis zu dem Rotationswinkel des vollständigen Öffnens rotiert. Sowohl der Anschlag 30 für das vollständige Schließen als auch der Anschlag 31 für das vollständige Öffnen sind beispielsweise in dem Getriebegehäuse 15 definiert. Der Anschlag 30 für das vollständige Schließen kann beispielsweise einer bei der Innenwand des Getriebegehäuses 15 eingeschraubten Anpassungsschraube entsprechen. Der Anschlag 31 für das vollständige Öffnen kann beispielsweise einem bei der Innenwand des Getriebegehäuses 15 definierten Stufenteil bzw. Absatz entsprechen.
Die Torsionsfeder 1 umfasst zwei Spiralfedern 33 und 34 vom Verdrehungstyp, welche miteinander verbunden sind, so dass die Torsionsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind, und einen Mittelhaken 35, der zwischen den beiden Spiralfedern 33 und 34 eingefügt ist. Die beiden Spiralfedern 33 und 34 spannen das Ventilobjekt in dem Zustand, in welchem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, wie folgt vor.
Von den Spiralfedern 33 und 34 spannt die in der Axialrichtung auf der einen Seite angeordnete Spiralfeder 33 (nachfolgend als Feder 33 auf der einen Seite bezeichnet) das Ventilobjekt 5 hin zu einer Schließseite vor, und die in der Axialrichtung auf der anderen Seite angeordnete Spiralfeder 34 (nachfolgend als Feder 34 auf der anderen Seite bezeichnet) spannt das Ventilobjekt 5 hin zu der Öffnungsseite vor.
Die Axialrichtung der Torsionsfeder 1 stimmt mit der Radialrichtung α der Bohrung 8 überein. Darüber hinaus stimmen die eine Seite und die andere Seite in der Axialrichtung der Torsionsfeder 1 entsprechend mit der einen Seite und der anderen Seite der Radialrichtung α überein. So ist in 1 und 3 auf die Darstellung der Axialrichtung der Torsionsfeder 1 verzichtet.
Die Torsionsfeder 1 besteht aus einem Drahtelement und der Mittelhaken 35 ist durch Biegen des Drahtelements, so dass dieses die U-Gestalt besitzt, ausgebildet. Der Mittelhaken 35 bildet in der Axialrichtung durch Biegen des Drahtelements einen Raum (nachfolgend als ein Hakenspalt A bezeichnet) (Bezug auf 4 und 5). Ein Ende des Mittelhakens 35 in der Axialrichtung ist mit dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung verbunden und das andere Ende des Mittelhakens 35 in der Axialrichtung ist mit dem einen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung verbunden.
Bei einem Ende der Feder 33 auf der einen Seite ist in der Axialrichtung ein Haken 33a ausgebildet und der Haken 33a ist beispielsweise bei dem bei dem Getriebegehäuse 15 definierten Verriegelungsteil 33b eingehakt und fixiert. Darüber hinaus ist bei dem anderen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung ein Haken 34a ausgebildet. Der Haken 34a ist bei einem bei dem Ventilzahnrad 20 definierten Eingriffsstück 36 eingehakt und mit dem Ventilzahnrad 20 rotierbar.
Der Mittelhaken 35 wird gemäß dem Rotationswinkel des Ventilobjekts 5 rotierbar oder ist festgelegt. Das heißt, wenn der Rotationswinkel des Ventilobjekts 5 im Vergleich zu einem Rotationswinkel gemäß einem Default-Öffnungsgrad auf der Öffnungsseite liegt, wird der Mittelhaken 35 dadurch, dass dieser durch das Eingriffsstück 36 eingehakt ist, rotierbar. Wenn der Rotationswinkel des Ventilobjekts 5 im Vergleich zu dem Rotationswinkel gemäß dem Default-Öffnungsgrad auf der Schließseite liegt, wird der Mittelhaken 35 beispielsweise bei dem Verriegelungsteil 37 des Gehäuses gefangen und fixiert.
Das Eingriffsstück 36 besitzt eine Führung 36a, welche eine horizontale Abweichung des Mittelhakens 35 verhindert. Darüber hinaus besteht das Verriegelungsteil 37 beispielsweise aus einer bei einer vorbestimmten Position des Wandteils des Getriebegehäuses 15 montierten Anpassungsschraube. Der Mittelhaken 35 ist in dem Zustand, in welchem der Mittelhaken 35 hin zu der Umfangsseite der Feder 33 auf der anderen Seite und der Feder 34 auf der anderen Seite gebogen ist, an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert.
Die Feder 33 auf der einen Seite dient als eine Rückstellfeder, welche das Ventilobjekt 5 während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine hin zu der Schließseite vorspannt, und das Stellglied 6 treibt das Ventilobjekt 5 an, um gegen die Vorspannkraft der Feder 33 auf der einen Seite auf der Öffnungsseite zu rotieren. Die Feder 34 auf der anderen Seite dient als eine Default-Feder, welche das Ventilobjekt 5 hin zu der Öffnungsseite vorspannt, während der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gestoppt ist.
Darüber hinaus ist bei dem Innenumfang der Feder 33 auf der einen Seite eine Laufbuchse 39 auf der einen Seite angeordnet, und diese besitzt eine Außenumfangsfläche in Kontakt mit dem Innenumfang der Feder 33 auf der einen Seite. Die Laufbuchse 40 auf der anderen Seite ist bei dem Innenumfang der Feder 34 auf der anderen Seite angeordnet und besitzt eine Außenumfangsfläche in Kontakt mit dem Innenumfang der Feder 34 auf der anderen Seite.
Die als ein Zylinder gestaltete Laufbuchse 39 auf der einen Seite entspricht einem Teil des Körpers 4 und steht in der Axialrichtung von dem Getriebegehäuse 15 hin zu der anderen Seite vor. Der Innenumfang der Laufbuchse 39 auf der einen Seite definiert einen Raum, welcher das Kugellager 11 aufnimmt. Die Laufbuchse 40 auf der anderen Seite ist integral und koaxial zu dem Ventilzahnrad 20 ausgebildet und als ein Zylinder gestaltet.
Die Laufbuchse 40 auf der anderen Seite steht in der Axialrichtung in dem Getriebegehäuse 15 zu der einen Seite vor und zwischen der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite und der Laufbuchse 39 auf der einen Seite ist in der Axialrichtung ein Spalt (nachfolgend als Laufbuchsenspalt B bezeichnet) definiert (Bezug auf 5).
Die Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform ist basierend auf 4 und 5 detaillierter erläutert. 4 und 5 stellen den Mittelhaken 35 dar, bevor dieser hin zu der Außenseite gebogen wird.
Die Feder 33 auf der einen Seite und die Feder 34 auf der anderen Seite besitzen Windungsfreiräume 42 bzw. Windungsfreiräume 43. Von den Windungsfreiräumen 42 der Feder 33 auf der einen Seite ist eine Dimension eines Windungsfreiraums 42a, der bei einem Verbindungsteil angeordnet ist, bei welchem die Feder 33 auf der einen Seite und der Mittelhaken 35 miteinander verbunden sind, in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, größer als der Mittelwert der Windungsfreiräume 42.
Der Verbindungsteil zwischen der Feder 33 auf der einen Seite und dem Mittelhaken 35 entspricht einem Fuß des Mittelhakens 35 in dem Zustand, in welchem der Mittelhaken 35 hin zu der radial äußeren Seite gebogen ist (Bezug auf 3).
In dem Zustand vor dem Biegen des Mittelhakens 35 hin zu der radial äußeren Seite (Bezug auf 4) erstreckt sich der Mittelhaken 35 beispielsweise in einer Tangentialrichtung von einem durch die Feder 33 auf der einen Seite definierten Kreis geradlinig. In dem Zustand vor dem Biegen des Mittelhakens 35 hin zu der radial äußeren Seite entspricht der Fuß des Mittelhakens 35, das heißt, der Verbindungsteil zwischen der Feder 33 auf der einen Seite und dem Mittelhaken 35, einem Kontaktpunkt zwischen dem durch die Feder 33 auf der einen Seite definierten Kreis und der durch den Mittelhaken 35 gebildeten geraden Linie.
Wenn der Rotationswinkel θ in einer Umfangsrichtung definiert ist, wie in (a) von 6 gezeigt, ist die Dimension des Windungsfreiraums 42 relativ zu dem Rotationswinkel θ kontinuierlich verteilt. Wenn die Dimension des Windungsfreiraums 42 mit f(θ) ausgedrückt ist, bei welcher der Rotationswinkel θ einer Variablen entspricht, und wenn der Mittelwert der Windungsfreiräume 42 durch fav ausgedrückt ist, kann der Mittelwert fav mit dem nachfolgenden Ausdruck 1 unter Verwendung des Rotationswinkels θ1 gemäß dem Fuß des Mittelhakens 35 und des Rotationswinkels θ2 gemäß dem Fuß des Hakens 33a berechnet werden. Zusätzlich ist die Dimension des Windungsfreiraums 42a durch fa ausgedrückt. $fav = \frac{1}{θ 2 - θ 1} \int_{θ 1}^{θ 2} f (θ) d θ$
Gleichermaßen ist von den Windungsfreiräumen 43 der Feder 34 auf der anderen Seite die Dimension eines Windungsfreiraums 43a, der bei dem Verbindungsteil zwischen der Feder 34 auf der anderen Seite und dem Mittelhaken 35 angeordnet ist, in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, größer als der Mittelwert der Windungsfreiräume 43.
Der Verbindungsteil zwischen der Feder 34 auf der anderen Seite und dem Mittelhaken 35 kann in einer ähnlichen Art und Weise wie der Verbindungsteil zwischen der Feder 33 auf der einen Seite und dem Mittelhaken 35 erläutert werden.
Wenn der Rotationswinkel ϕ in einer Umfangsrichtung definiert ist, wie in (b) von 6 gezeigt, ist die Dimension des Windungsfreiraums 43 relativ zu dem Rotationswinkel ϕ kontinuierlich verteilt. Wenn die Dimension des Windungsfreiraums 43 durch g(ϕ) ausgedrückt ist, bei welcher der Rotationswinkel ϕ einer Variablen entspricht, und wenn der Mittelwert der Windungsfreiräume 43 durch gav ausgedrückt ist, kann der Mittelwert gav mit dem folgenden Ausdruck 2 unter Verwendung des Rotationswinkels ϕ1 gemäß dem Fuß des Mittelhakens 35 und des Rotationswinkels ϕ2 gemäß dem Fuß des Hakens 34a berechnet werden. Zusätzlich ist die Dimension des Windungsfreiraums 43a durch ga ausgedrückt. $gav = \frac{1}{ϕ 2 - ϕ 1} \int_{ϕ 1}^{ϕ 2} g (ϕ) d ϕ$
Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Spiralwindungen bei dem Windungsfreiraum 42a und dem Windungsfreiraum 43a am nächsten zu dem Mittelhaken 35 bei sowohl der Feder 33 auf der einen Seite als auch der Feder 34 auf der anderen Seite berühren. Daher kann verhindert werden, dass sich die Spiralwindungen bei der Torsionsfeder 1 bei einer Position benachbart zu dem Mittelhaken 35 berühren.
Zusätzlich ist die Windungsanzahl bei der Feder 33 auf der einen Seite höher als bei der Feder 34 auf der anderen Seite. Darüber hinaus ist der Hakenspalt A konstant. Das heißt, bei einer Bewegung entlang des Mittelhakens 35 ausgehend von dem Spitzenende hin zu dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung und dem einen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung ist der Hakenspalt A konstant.
Darüber hinaus können verschiedene Konfigurationen eingesetzt werden, um die Dimension fa des Windungsfreiraums 42a größer als den Mittelwert fav zu machen.
Beispielsweise kann, wie in (a) von 6 gezeigt ist, f(θ) derart eingestellt sein, dass f(θ) bei dem Fuß des Mittelhakens 35 maximal wird (so dass fa zu dem maximalen Wert von f(θ) wird). Darüber hinaus ist von den mehreren Windungen 45 der Feder 33 auf der einen Seite eine erste Windung 45, die in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnet ist, als eine Windung 451 definiert, und eine zweite Windung 45 ist als eine Windung 452 definiert. Bei einer Drehung entlang der Windung 451 hin zu der Windung 452 bei der Feder 33 auf der einen Seite kann f(θ) bis hin zu einer mittleren Position erhöht sein, und f(θ) kann nach dem Passieren bzw. Überschreiten der mittleren Position verringert sein.
Gleichermaßen können verschiedene Konfigurationen eingesetzt werden, um die Dimension ga des Windungsfreiraums 43a größer als den Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43 zu machen.
Beispielsweise kann g(ϕ) so eingestellt sein, dass g(ϕ) bei dem Fuß des Mittelhakens 35 maximal wird (so dass ga zu dem Maximalwert von g(ϕ) wird). Darüber hinaus ist von den mehreren Windungen 46 der Feder 34 auf der anderen Seite eine erste Windung 46, die in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnet ist, als eine Windung 461 definiert, und eine zweite Windung 46 ist als eine Windung 462 definiert. g(ϕ) kann während einer Drehung hin zu der Windung 462 entlang der Windung 461 bei der Feder 34 auf der anderen Seite bis hin zu einer mittleren Position erhöht sein, und g(ϕ) kann nach dem Passieren der mittleren Position verringert sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist bei der Feder 34 auf der anderen Seite der Torsionsfeder 1 die Dimension ga des Windungsfreiraums 43a größer als der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43.
Gemäß der Torsionsfeder 1 besteht bei der Feder 34 auf der anderen Seite, welche eine Vorspannung hin zu der Öffnungsseite vorsieht, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass zwischen den Spiralwindungen ein Kontakt erzeugt wird, im Vergleich zu der Feder 33 auf der einen Seite, welche eine Vorspannung hin zu der Schließseite vorsieht, und die Windungsanzahl der Feder 34 auf der anderen Seite, welche eine Vorspannung hin zu der Öffnungsseite vorsieht, ist kleiner als die Windungsanzahl der Feder 33 auf der einen Seite, welche eine Vorspannung hin zu der Schließseite vorsieht, aufgrund allgemeiner Lastbeschränkungen. Daher kann ein Kontakt zwischen den Spiralwindungen bei der Feder 34 auf der anderen Seite, welche eine Vorspannung hin zu der Öffnungsseite vorsieht und eine geringe Anzahl von Windungen besitzt, dadurch erheblich beschränkt werden, dass der Windungsfreiraum 43a größer als der Mittelwert gav gemacht wird.
[Zweite Ausführungsform]
Eine Torsionsfeder 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform ist basierend auf 7 und 8 erläutert. In 7 und 8 ist der Mittelhaken 35 in dem Zustand dargestellt, bevor dieser hin zu der radial äußeren Seite gebogen wird.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der zweiten Ausführungsform sind der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a in gleicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform entsprechend größer als der Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 und der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43 in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist.
Ein Federspalt C ist wie folgt definiert, um die Torsionsfeder 1 der zweiten Ausführungsform zu erläutern. Der Federspalt C entspricht einem Spalt, welcher in der Axialrichtung in dem Zustand, in welchem die Torsionsfeder 1 an der Laufbuchse 39 auf der einen Seite und der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite montiert ist, zwischen der Windung 451 der Feder 33 auf der einen Seite und der Windung 461 der Feder 34 auf der anderen Seite ausgebildet ist.
Bei einer Drehung entlang der Windung 451 hin zu der Windung 452 bei der Feder 33 auf der einen Seite ist der Federspalt C kleiner als der Laufbuchsenspalt B, bevor der Rotationswinkel θ einen vorbestimmten Rotationswinkel θc erreicht. Der Federspalt C wird größer als der Laufbuchsenspalt B, wenn der vorbestimmte Rotationswinkel θc passiert bzw. überschritten wird (Bezug auf 8). Dabei nimmt der Hakenspalt A bei einer Annäherung hin zu dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung und dem anderen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung ausgehend von dem Spitzenende allmählich zu. Bei dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung und dem einen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung wird der Hakenspalt A gleich dem Minimalwert des Federspalts C. Der Federspalt C nimmt bei einer Drehung entlang der Windung 451 hin zu der Windung 452 allmählich zu und dieser wird größer als der Laufbuchsenspalt B, wenn der vorbestimmte Rotationswinkel θc überschritten wird.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der zweiten Ausführungsform wird der Federspalt C bei einem Mittelpunkt während einer Drehung entlang der Windung 451 hin zu der Windung 452 bei der Feder 33 auf der einen Seite größer als der Laufbuchsenspalt B.
Dadurch kann verhindert werden, dass die Windungen 451 und 461 durch den Laufbuchsenspalt B eingeklemmt werden.
[Dritte Ausführungsform]
Eine Torsionsfeder 1 gemäß einer dritten Ausführungsform ist basierend auf 9 erläutert. In 9 ist der Mittelhaken 35 in dem Zustand dargestellt, bevor dieser hin zu der radial äußeren Seite gebogen wird.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der dritten Ausführungsform sind der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a in ähnlicher Art und Weise zu der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, entsprechend größer als der Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 und der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43. Darüber hinaus ist der Federspalt C in ähnlicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der zweiten Ausführungsform kleiner als der Laufbuchsenspalt B, bis der Rotationswinkel θ den vorbestimmten Rotationswinkel θc erreicht, und dieser wird nach dem Passieren des vorbestimmten Rotationswinkels θc größer als der Laufbuchsenspalt B.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der dritten Ausführungsform ist der Durchmesser der Feder 33 auf der einen Seite größer als der Durchmesser der Feder 34 auf der anderen Seite.
Dadurch kann der Freiraum in der radialen Richtung relativ zu der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite bei der Feder 34 auf der anderen Seite reduziert werden, bei welcher ein Kontakt zwischen den Spiralwindungen auf einfache Art und Weise erzeugt wird. Aus diesem Grund kann der Effekt zum Beschränken des Kontakts zwischen den Spiralwindungen weiter erhöht werden, da die Laufbuchse 40 auf der anderen Seite beschränken kann, dass die Torsionsfeder 1 hinsichtlich der Ausrichtung von der Innenumfangsseite zu der Montagezeit beeinflusst wird.
[Vierte Ausführungsform]
Eine Torsionsfeder 1 gemäß einer vierten Ausführungsform ist basierend auf 10 und 11 erläutert. In 10 und 11 ist der Mittelhaken 35 in dem Zustand dargestellt, bevor dieser hin zu der radial äußeren Seite gebogen wird.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der vierten Ausführungsform sind der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a in gleicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, entsprechend größer als der Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 und der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43.
Darüber hinaus nimmt der Federspalt C gemäß der Torsionsfeder 1 der vierten Ausführungsform bei dem bei der zweiten Ausführungsform beschriebenen vorbestimmten Rotationswinkel θc stufenweise zu (Bezug auf 11). Dabei ist der Hakenspalt A konstant und verändert sich in der Axialrichtung ausgehend von dem Spitzenende hin zu dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite nicht. Darüber hinaus ist der Federspalt C bis hin zu dem vorbestimmten Rotationswinkel θc festgelegt und gleich dem Hakenspalt A und kleiner als der Laufbuchsenspalt B. Der Federspalt C nimmt bei dem vorbestimmten Rotationswinkel θc stufenweise zu und wird größer als der Laufbuchsenspalt B.
Daher wird, wenn die Torsionsfeder 1 an der Laufbuchse 39 auf der einen Seite und der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite angebracht wird, die Positionierung einfach, so dass der Innenumfang der Windung 451 mit dem Rand der Laufbuchse 39 auf der einen Seite nicht in Kontakt steht, und so dass der Innenumfang der Windung 461 mit dem Rand der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite nicht in Kontakt steht.
[Fünfte Ausführungsform]
Eine Torsionsfeder 1 gemäß einer fünften Ausführungsform ist basierend auf 12 erläutert.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der fünften Ausführungsform sind der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a in gleicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, entsprechend größer als der Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 und der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der fünften Ausführungsform wird der Federspalt C bei dem vorbestimmten Rotationswinkel θc in gleicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der zweiten Ausführungsform größer als der Laufbuchsenspalt B.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der fünften Ausführungsform ist der Mittelhaken 35 hin zu der Innenumfangsseite der Feder 33 auf der einen Seite und der Feder 34 auf der anderen Seite gebogen und dieser steht in den Laufbuchsenspalt B vor.
Das heißt, der Federspalt C wird bei einer Drehung entlang der Windung 451 hin zu der Windung 452 bei der Feder 33 auf der einen Seite größer gemacht als der Laufbuchsenspalt B, wodurch der Mittelhaken 35 hin zu der radial inneren Seite gebogen wird, um in dem Laufbuchsenspalt B angeordnet zu sein. Aus diesem Grund kann die Dimension der Torsionsfeder 1 in der radialen Richtung reduziert werden.
[Sechste Ausführungsform]
Eine Torsionsfeder 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform ist basierend auf 13 erläutert.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der sechsten Ausführungsform sind der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a in ähnlicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, entsprechend größer als der Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 und der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der sechsten Ausführungsform nimmt der Federspalt C in ähnlicher Art und Weise wie bei der Torsionsfeder 1 der dritten Ausführungsform stufenweise zu und wird größer als der Laufbuchsenspalt B. Die Position, bei welcher der Federspalt C stufenweise zunimmt, entspricht einer Grenze zwischen dem Mittelhaken 35 und der Feder 33 auf der einen Seite und der Feder 34 auf der anderen Seite, das heißt, bei dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung und dem einen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung. Darüber hinaus ist der Hakenspalt A in seiner Gesamtheit kleiner als der Laufbuchsenspalt B und der Federspalt C ist um den gesamten Umfang größer als der Laufbuchsenspalt B.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der sechsten Ausführungsform ist der Mittelhaken 35 hin zu der Innenumfangsseite der Feder 33 auf der einen Seite und der Feder 34 auf der anderen Seite gebogen und steht in den Laufbuchsenspalt B vor.
Das heißt, der Mittelhaken 35 kann durch stufenweises Vergrößern des Federspalts C bei dem Verbindungsteil zwischen dem Mittelhaken 35 und der Feder 33 auf der einen Seite und der Feder 34 auf der anderen Seite hin zu der Innenumfangsseite gebogen sein, um in dem Laufbuchsenspalt B angeordnet zu sein. Aus diesem Grund kann die Dimension der Torsionsfeder 1 in der radialen Richtung reduziert werden.
[Modifikation]
Die vorliegende Offenbarung kann mit verschiedenen Modifikationen in einem Bereich implementiert sein, welcher von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht abweicht.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der Ausführungsformen sind der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a in dem Zustand, bevor und nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, entsprechend größer als der Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 und der Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43. Der Windungsfreiraum 42 und der Windungsfreiraum 43 sind jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt. Der Windungsfreiraum 42a und der Windungsfreiraum 43a können beispielsweise gleich dem Mittelwert fav der Windungsfreiräume 42 bzw. dem Mittelwert gav der Windungsfreiräume 43 in dem Zustand, nachdem die Torsionsfeder 1 an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert ist, eingestellt sein.
Bei der Torsionsfeder 1 der dritten Ausführungsform ist der Durchmesser der Feder 33 auf der einen Seite größer als der Durchmesser der Feder 34 auf der anderen Seite, und der Durchmesser der Laufbuchse 39 auf der einen Seite ist größer als der Durchmesser der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite. Alternativ kann der Durchmesser der Feder 34 auf der anderen Seite größer als der Durchmesser der Feder 33 auf der einen Seite eingestellt sein (Bezug auf 14).
In diesem Fall kann der Freiraum in der radialen Richtung relativ zu der Laufbuchse 40 auf der anderen Seite bei der Feder 34 auf der anderen Seite erhöht sein, bei welcher zwischen den Spiralwindungen auf einfache Art und Weise ein Kontakt hervorgerufen wird. Aus diesem Grund kann ein Phänomen (Bezug auf 15), bei welchem eine Windung 46 in eine andere Windung 46 eindringt, gesteuert werden, auch während die Ausrichtung der Torsionsfeder 1 zu der Montagezeit schlechter wird. Aus diesem Grund kann der Effekt zum Verhindern des Kontakts zwischen den Spiralwindungen weiter erhöht werden. In 15 wird der Kontakt zwischen den Spiralwindungen bei einer Position X erzeugt.
Bei der Torsionsfeder 1 der zweiten bis fünften Ausführungsformen wird der Federspalt C bei dem vorbestimmten Rotationswinkel θc größer als der Laufbuchsenspalt B und der Hakenspalt A ist kleiner als der Laufbuchsenspalt B. Der Hakenspalt A, der Laufbuchsenspalt B und der Federspalt C sind jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt.
Beispielsweise kann der Hakenspalt A bis hin zu einer vorbestimmten Position in der Mitte bei einer Annäherung hin zu dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung ausgehend von dem Spitzenende des Mittelhakens 35 kleiner als der Laufbuchsenspalt B eingestellt sein, und dieser wird größer als der Laufbuchsenspalt B, wenn die vorbestimmte Position überschritten wird, und der Federspalt C kann bei sämtlichen Umfängen der Windung 451 größer als der Laufbuchsenspalt B eingestellt sein. Zu dieser Zeit kann der Hakenspalt A bei einer vorbestimmten Position stufenweise vergrößert sein.
Die Windungsanzahl der Feder 33 auf der einen Seite ist gemäß der Torsionsfeder 1 der Ausführungsformen größer eingestellt als diese der Feder 34 auf der anderen Seite. Die Windungsanzahl der Federn 34 auf der anderen Seite kann jedoch größer sein als diese der Feder 33 auf der einen Seite, ohne die Windungsanzahl zu beschränken.
Der Mittelhaken 35 ist gemäß der Torsionsfeder 1 der Ausführungsformen in dem Zustand, in welchem der Mittelhaken 35 hin zu der radial äußeren Seite oder inneren Seite gebogen ist, an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert. Die Torsionsfeder 1 kann alternativ an der Drosselventilvorrichtung 2 montiert sein, ohne den Mittelhaken 35 hin zu der radial äußeren Seite oder inneren Seite zu biegen.
Der Hakenspalt A ist bei der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform konstant und der Hakenspalt A ist gemäß der Torsionsfeder 1 der zweiten Ausführungsform ausgehend von dem Spitzenende bei einer Annäherung hin zu dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung und dem einen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung allmählich vergrößert. Der Hakenspalt A ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt. Der Hakenspalt A kann beispielsweise, wie in 16 gezeigt ist, bei einer Annäherung hin zu dem anderen Ende der Feder 33 auf der einen Seite in der Axialrichtung und dem einen Ende der Feder 34 auf der anderen Seite in der Axialrichtung ausgehend von dem Spitzenende allmählich verringert sein.
Gemäß der Torsionsfeder 1 der ersten Ausführungsform ist die Dimension des Windungsfreiraums 42a größer als der Mittelwert der Windungsfreiräume 42 der Feder 33 auf der einen Seite, und die Dimension des Windungsfreiraums 43a ist größer als der Mittelwert der Windungsfreiräume 43 der Feder 34 auf der anderen Seite. Die Torsionsfeder 1 ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt.
Beispielsweise kann der Windungsfreiraum 42 der Windungsfreiräume 42 der Feder 33 auf der einen Seite, welcher in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnet ist, größer als die anderen Windungsfreiräume 42 eingestellt sein. Ferner kann aus den Windungsfreiräumen 43 der Feder 34 auf der anderen Seite der in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnete Windungsfreiraum 43 größer als die anderen Windungsfreiräume 43 eingestellt sein. Darüber hinaus kann von den Windungsfreiräumen 42 der Feder 33 auf der einen Seite der in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnete Windungsfreiraum 42 größer als die anderen Windungsfreiräume 42 eingestellt sein, und von den Windungsfreiräumen 43 der Feder 34 auf der anderen Seite kann der in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnete Windungsfreiraum 43 größer als die anderen Windungsfreiräume 43 eingestellt sein.
Darüber hinaus wird die Torsionsfeder 1 bei den Ausführungsformen für die Drosselventilvorrichtung 2 verwendet, welche den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses der Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert. Die Torsionsfeder 1 kann alternativ für die Drosselventilvorrichtung 2 verwendet werden, welche den Öffnungsgrad des Auslassdurchlasses der Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert. In diesem Fall umfasst der Auslassdurchlass einen Rückströmungsdurchlass zum Zurückströmen von Abgas in den Einlassdurchlass.

Claims

Drosselventilvorrichtung, aufweisend: eine Torsionsfeder (1), welche an der Drosselventilvorrichtung (2), die einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses oder eines Auslassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert, montiert ist und in dieser verwendet wird, wobei die Torsionsfeder aufweist: zwei Spiralfedern (33, 34), welche miteinander verbunden sind, so dass Torsionsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind; und einen Haken (35), welcher zwischen den beiden Spiralfedern angeordnet ist, und ein Ventilobjekt (5), welches in dem Einlassdurchlass oder dem Auslassdurchlass aufgenommen ist, um rotierbar zu sein, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses oder des Auslassdurchlasses zu vergrößern und zu verringern, wobei von den beiden Spiralfedern die Feder (33) auf einer Seite, die in einer Axialrichtung auf einer Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Schließseite vorspannt, und die Feder (34) auf der anderen Seite, welche in der Axialrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Öffnungsseite vorspannt, zumindest eine Spiralfeder aus den beiden Spiralfedern und der Haken, welche miteinander verbunden sind, einen Freiraum (42a, 43a) zwischen diesen definieren und eine Dimension (fa, ga) des Freiraums größer ist als ein Mittelwert (fav, gav) von Freiräumen zwischen Spiralwindungen der zumindest einen Spiralfeder, die Drosselventilvorrichtung ferner aufweist: eine Laufbuchse (39) auf der einen Seite, welche bei einem Innenumfang der Feder auf der einen Seite angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche besitzt, die mit dem Innenumfang der Feder auf der einen Seite in Kontakt steht, und eine Laufbuchse (40) auf der anderen Seite, die bei einem Innenumfang der Feder auf der anderen Seite angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche besitzt, die mit dem Innenumfang der Feder auf der anderen Seite in Kontakt steht, wobei zwischen der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite in der Axialrichtung ein Spalt definiert ist, ein Federspalt (C) in der Axialrichtung zwischen einer ersten Windung (451) von Spiralwindungen (45) der Feder auf der einen Seite, die in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnet ist, und einer ersten Windung (461) von Spiralwindungen (46) der Feder auf der anderen Seite, die in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnet ist, in dem Zustand, in welchem die Torsionsfeder an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist, definiert ist, der zwischen der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite in der Axialrichtung definierte Spalt als ein Laufbuchsenspalt (B) definiert ist, und der Federspalt bei einer Drehung entlang der ersten Windung hin zu einer zweiten Windung (452) bei der Feder auf der einen Seite bis zu einer vorbestimmten Position (θc) in einer Umfangsrichtung kleiner als der Laufbuchsenspalt ist und größer als der Laufbuchsenspalt wird, wenn die vorbestimmte Position überschritten wird.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Windungsanzahl der einen Spiralfeder kleiner ist als diese der anderen Spiralfeder.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Innendurchmesser der einen Spiralfeder kleiner ist als dieser der anderen Spiralfeder.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Innendurchmesser der einen Spiralfeder größer ist als dieser der anderen Spiralfeder.
Drosselventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei beiden Spiralfedern eine Dimension (fa, ga) eines Freiraums (42a, 43a) zwischen der jeweiligen Spiralfeder und dem Haken, welche miteinander verbunden sind, größer ist als ein Mittelwert (fav, gav) von Freiräumen zwischen Spiralwindungen der jeweiligen Spiralfeder.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Federspalt bei der vorbestimmten Position in der Umfangsrichtung stufenweise erhöht ist.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Haken hin zu der Innenumfangsseite vorsteht.
Drosselventilvorrichtung, aufweisend: eine Torsionsfeder (1), welche an der Drosselventilvorrichtung, die einen Öffnungsgrad eines Einlassdurchlasses oder eines Auslassdurchlasses einer Verbrennungskraftmaschine vergrößert und verringert, montiert ist und in dieser verwendet wird, wobei die Torsionsfeder aufweist: zwei Spiralfedern (33, 34), welche miteinander verbunden sind, so dass Torsionsrichtungen entgegengesetzt zueinander sind; und einen Haken (35), welcher zwischen den beiden Spiralfedern angeordnet ist, und ein Ventilobjekt (5), welches in dem Einlassdurchlass oder dem Auslassdurchlass aufgenommen ist, um rotierbar zu sein, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses oder des Auslassdurchlasses zu vergrößern und zu verringern, wobei von den beiden Spiralfedern die Feder (33) auf einer Seite, die in einer Axialrichtung auf einer Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Schließseite vorspannt, und die Feder (34) auf der anderen Seite, welche in der Axialrichtung auf der anderen Seite angeordnet ist, das Ventilobjekt hin zu einer Öffnungsseite vorspannt, zumindest eine Spiralfeder aus den beiden Spiralfedern und der Haken, welche miteinander verbunden sind, einen Freiraum (42a, 43a) zwischen diesen definieren und eine Dimension (fa, ga) des Freiraums größer ist als ein Mittelwert (fav, gav) von Freiräumen zwischen Spiralwindungen der zumindest einen Spiralfeder, der durch Biegen eines Drahtelements definierte Haken einen Hakenspalt (A) in der Axialrichtung besitzt, wobei ein Ende des Hakens in der Axialrichtung mit dem anderen Ende der Feder auf der einen Seite in der Axialrichtung verbunden ist, und das andere Ende des Hakens in der Axialrichtung mit dem einen Ende der Feder auf der anderen Seite in der Axialrichtung verbunden ist, die Drosselventilvorrichtung ferner aufweist: eine Laufbuchse (39) auf der einen Seite, welche bei einem Innenumfang der Feder auf der einen Seite angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche besitzt, die mit dem Innenumfang der Feder auf der einen Seite in Kontakt steht, und eine Laufbuchse (40) auf der anderen Seite, die bei einem Innenumfang der Feder auf der anderen Seite angeordnet ist und eine Außenumfangsfläche besitzt, die mit dem Innenumfang der Feder auf der anderen Seite in Kontakt steht, wobei zwischen der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite in der Axialrichtung ein Spalt definiert ist, ein Federspalt (C) in der Axialrichtung zwischen einer ersten Windung von Spiralwindungen der Feder auf der einen Seite, die in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnet ist, und einer ersten Windung von Spiralwindungen der Feder auf der anderen Seite, die in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnet ist, in dem Zustand, in welchem die Torsionsfeder an der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite montiert ist, definiert ist, der zwischen der Laufbuchse auf der einen Seite und der Laufbuchse auf der anderen Seite in der Axialrichtung definierte Spalt als ein Laufbuchsenspalt (B) definiert ist, der Hakenspalt bei einer Erstreckung von einem Spitzenende des Hakens hin zu dem anderen Ende der Feder auf der einen Seite in der Axialrichtung bis zu einer vorbestimmten Position kleiner als der Laufbuchsenspalt ist und größer als der Laufbuchsenspalt wird, wenn die vorbestimmte Position überschritten wird, und der Federspalt größer als der Laufbuchsenspalt ist.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Hakenspalt bei der vorbestimmten Position stufenweise erhöht ist.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, wobei das Ventilobjekt (5), das in dem Einlassdurchlass der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen ist, rotierbar ist, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses zu vergrößern und zu verringern, die Feder auf der einen Seite eine Mehrzahl von Windungsfreiräumen (42) besitzt, die Feder auf der anderen Seite eine Mehrzahl von Windungsfreiräumen (43) besitzt, und ein Windungsfreiraum (42a), der aus der Mehrzahl von Windungsfreiräumen der Feder auf der einen Seite in der Axialrichtung am weitesten auf der anderen Seite angeordnet ist, größer als die anderen Windungsfreiräume ist.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, wobei das Ventilobjekt (5), das in dem Einlassdurchlass der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen ist, rotierbar ist, um den Öffnungsgrad des Einlassdurchlasses zu vergrößern und zu verringern, die Feder auf der einen Seite eine Mehrzahl von Windungsfreiräumen (42) besitzt, die Feder auf der anderen Seite eine Mehrzahl von Windungsfreiräumen (43) besitzt, und ein Windungsfreiraum (43a), der aus der Mehrzahl von Windungsfreiräumen der Feder auf der anderen Seite in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnet ist, größer als die anderen Windungsfreiräume ist.
Drosselventilvorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Windungsfreiraum (43a), der aus der Mehrzahl von Windungsfreiräumen der Feder auf der anderen Seite in der Axialrichtung am weitesten auf der einen Seite angeordnet ist, größer als die anderen Windungsfreiräume ist.