JP2002266666A - 内燃機関の吸気絞り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速装置を備えた吸気絞り装置において、組
付け容易にしつつ、安価な吸気絞り装置を提供する。 【解決手段】 吸気通路１２ａを開閉する吸気絞り弁１
０と、吸気絞り弁１０の弁軸１２を駆動する駆動モータ
４０と、駆動モータ４０を制御する制御手段６０を備え
た吸気絞り装置１において、駆動モータ４０は、中間ギ
ヤ３２を備えた減速装置３０を介して、弁軸１２を駆動
しており、中間ギヤ３２は、ギヤ部３２ａと、ギヤ部３
２ａを両軸支持により回転可能とする軸部３２ｂを備
え、ギヤ部３２ａと軸部３２ｂが一体成形されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気絞
り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気通路を開閉する吸気絞り
弁と、この吸気絞り弁を駆動する駆動モータと、この駆
動モータを制御する制御手段とを備える吸気絞り装置が
知られている（ドイツ公開特許公報ＤＥ１９５４０５８
６等）。

【０００３】ドイツ公報ＤＥ１９５４０５８６によれ
ば、駆動モータを大型化することなく、吸気絞り弁を駆
動できるように、この駆動モータは、中間ギヤを有する
減速装置を介して、吸気絞り弁の弁軸を駆動している。
この中間ギヤは、シャフト部が吸気絞り弁に圧入等で固
定され、ギヤ部がこのシャフト部に回転自在に遊嵌され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成では、
吸気絞り弁に圧入固定されるシャフト部の組付精度によ
っては、この中間ギヤに噛合する減速装置のギヤ同士が
ギヤロック状態となる組付け状態を生じる可能性があ
る。一方、ギヤロック状態を回避しようとすると、ギヤ
同士の噛み合い率が低下するという問題があるため、加
工精度を向上させる必要がある。

【０００５】このため、組付け容易で安価に製造する配
慮が十分なされていない。

【０００６】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであり、したがって、その目的は、減速装置を
備えた吸気絞り装置において、組付け容易にしつつ、安
価な吸気絞り装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、吸気通路を開閉する吸気絞り弁と、吸気絞り弁の弁
軸を駆動する駆動モータと、駆動モータを制御する制御
手段を備えた吸気絞り装置において、駆動モータは、中
間ギヤを備えた減速装置を介して、弁軸を駆動してお
り、中間ギヤは、ギヤ部と、このギヤ部を両軸支持によ
り回転可能とする軸部を備え、ギヤ部と軸部が一体成形
されている。

【０００８】このため、中間ギヤは、ギヤ部と一体成形
された軸部が両軸支持されるので、軸位置自体の調心が
可能となる。これにより、吸気絞り装置を組付ける際、
軸位置精度等に起因した減速装置のギヤロック状態の防
止ができる。

【０００９】また、ギヤ部と軸部とが一体成形されるの
で、部品点数が削減でき、従って、加工工数が低減でき
る。

【００１０】したがって、吸気絞り装置を組付ける際、
減速装置がギヤロック状態か否かに配慮することなく組
付けることができるので組付けが容易であるとともに、
部品点数削減等により安価な内燃機関の吸気絞り装置を
提供できる。

【００１１】本発明の請求項２によれば、中間ギヤは、
樹脂材で一体成形され、内燃機関側からの衝撃力が前記
吸気絞り弁に加わるとき、衝撃力を緩和する。

【００１２】これにより、樹脂材で一体成形された中間
ギヤは、吸気絞りに内燃機関側からの衝撃力が加わった
とき、樹脂材の特性に起因して衝撃力を緩和できるの
で、吸気絞り弁動作中においても、ギヤロック等の吸気
絞り弁の故障を防止できる。例えば、内燃機関の異常燃
焼によって生じるバックファイヤ等の異常圧力が吸気絞
り弁に加わっても、本実施形態で説明するように、樹脂
材が弾性変形等により衝撃吸収することで、吸気絞り弁
故障を防止できる。

【００１３】本発明の請求項３によれば、吸気通路を開
閉する弁体、弁体に固定された弁軸、および弁軸を回転
自在に支承する弁ハウジングを有する吸気絞り弁と、弁
軸を減速装置を介して駆動する駆動モータと、駆動モー
タを制御する制御手段を備えた吸気絞り装置において、
減速装置は、ギヤ部と、ギヤ部を回転自在に遊嵌する軸
部を有する中間ギヤと中間ギヤを収容する蓋を備えてお
り、軸部は、前記弁ハウジングまたは前記蓋と一体成形
されている。

【００１４】これにより、中間ギヤを備えた減速装置
は、中間ギヤを構成するギヤ部と軸部のうち、軸部が弁
ハウジングまたは蓋と一体成形されるので、部品点数が
削減でき、従って、加工工数の低減が可能である。

【００１５】本発明の請求項４によれば、弁ハウジング
は樹脂材で形成されており、弁軸の少なくとも一方の端
部は、弁ハウジングに直接軸受けされている。

【００１６】このため、弁軸の少なくとも一方の端部で
は、弁ハウジングと別部材である軸受部材が不要にな
る。これにより、ベアリング等の軸受部材で弁軸を支持
する構成に比べて、吸気絞り装置、特に吸気絞り弁が軽
量化される。さらに、弁軸の軸受け構造が簡素になるの
で部品点数が低減できる。

【００１７】したがって、吸気絞り装置の組付工数およ
び製造コストの低減が可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関の吸気絞
り装置を具体化した実施形態を、図面に従って説明す
る。

【００１９】（第１の実施形態）図１は、本発明の実施
形態の吸気絞り装置の構成を表す部分的断面図である。

【００２０】図１に示すように、吸気絞り装置１は、吸
気絞り弁１０と、減速装置３０と、駆動モータ４０と、
制御手段６０とを含んで構成されている。

【００２１】吸気絞り弁１０は、弁ハウジング１１と、
弁ハウジング１１に回転自在に支承された弁軸１２と、
この弁軸１２に固定され、弁ハウジング１１内に形成さ
れた気体通路１１ａを開閉して、この気体通路１１ａの
開口面積を可変にする弁体１３とを含んで構成されてい
る。

【００２２】弁ハウジング１１は、図１に示す如く、紙
面に対して垂直方向に略円筒状をなしており、内部に吸
気通路１１ａを形成している。この弁ハウジング１１の
左右の壁１１ｂ１、１１ｂ２は、弁軸１２を回転自在に
支承している。

【００２３】この弁軸１２を支承する一方の壁１１ｂ１
には、弁ハウジング１１と異なる材料からなる軸受部材
１９ａが設けられており、弁軸１２は、この軸受部材１
９ａと後述の軸受部材１９ｂを介して弁ハウジング１１
に回転自在に支承されている。

【００２４】他方の壁１１ｂ２には、減速装置３０の略
扇形の入力ギヤ３１が係合している。なお、この入力ギ
ヤ３１は、吸気絞り弁１０の弁体１３が全閉から全開状
態に動きうる弁軸１２の回転角の範囲に対応して、略扇
形のものにすることが望ましい。これにより、入力ギ
ヤ、つまり後述する減速装置３０の軽量化が可能であ
る。

【００２５】なお、図１に示す他方の壁１１ｂ２に設け
られる軸受部材１９ｂは、この軸受部材１９ｂが支承す
る弁軸１２に外部からの伝達力、すなわち減速装置３０
を介して駆動モータ４０の駆動力が作用するため、ボー
ルベアリングが望ましい。

【００２６】また、他方の壁１１ｂ２には、弁軸１２を
回転方向に付勢する付勢手段２０が設けられている。こ
の付勢手段２０は、少なくとも弁軸１２を閉弁方向に付
勢する付勢スプリング２１を有する。これにより、駆動
モータ４０または制御手段６０が正常状態にないとき、
つまり駆動モータ４０が非作動時、内燃機関の吸気絞り
装置１の吸気流量を減少または零とするように、付勢ス
プリング２１を備えた付勢手段２０は、弁軸１２を全閉
方向に回動させることができる。

【００２７】ここで、図１に示すように、付勢手段２０
が、上述の付勢スプリング２１と、弁軸１２を開弁方向
に付勢する付勢スプリング２１とを備えていることが望
ましい。すなわち、互いにばね定数が異なる付勢スプリ
ング２１、２２を用いることにより、付勢手段２０が弁
軸１２を回動させる回動トルク（いわゆる弁軸回転角に
対する付勢トルク）の特性において、弁軸回転角に対す
るトルク特性の傾きが２ステージある２段特性にするこ
とができる。これにより、駆動モータ４０の駆動トルク
特性を考慮して、回転角に対する付勢手段２０の付勢ト
ルク特性の傾きを可変にすることが可能である。したが
って、駆動モータ４０の駆動力の大小に係らず、付勢手
段２０の付勢スプリング２１，２２のばね特性を変える
ことで、駆動モータ４０による駆動された弁軸１２の回
転角制御が容易にできる。また、駆動モータ４０の駆動
力の大小に係らず、弁軸１２の回転角制御が可能である
ので、駆動モータ４０の小型化ができる。

【００２８】なお、付勢手段２０には、図１に示すよう
に、付勢スプリング２１，２２のそれぞれをガイドする
ガイド部材２３が設けられている。

【００２９】弁体１３は、弁ハウジング１１内の気体通
路１１ａを弁軸１２の回転により開閉し、全閉から全開
位置まで吸気通路１１ａの開口面積を可変とすることが
できる周知の弁体形状を有する。

【００３０】駆動モータ４０は、駆動軸の端部に減速装
置３０を構成する出力ギヤ３３を備えており、減速装置
３０を構成する入力ギヤ３１、出力ギヤ３３、および中
間ギヤ３２が噛合自在に回転できるように、幾何学的に
配置されている。この駆動モータ４０は、弁体１３が固
定された弁軸１２を回転させ、この弁体１３の開度位置
により気体通路１１ａの開口面積を制御手段６０を用い
て可変に制御できればよく、この駆動モータとしては、
図１に示すＤＣモータ以外に、ステップモータもしくは
トルクモータ等でもよい。

【００３１】減速装置３０は、前述の如く、入力ギヤ３
１、出力ギヤ３３、および中間ギヤ３２を含んで構成さ
れている。この減速装置３０には、入力ギヤ３１、出力
ギヤ３３、および中間ギヤ３２を弁ハウジング１１と共
に収容する蓋３５を備えており、この蓋は、シール部材
を介して、図１に示すクリップ３９等の固定部材により
弁ハウジング１１に固定されている。

【００３２】なお、中間ギヤ３２等の減速装置３０の詳
細な構成、機能については後述する。

【００３３】制御手段６０は、駆動モータ４０の回転角
を制御できる電子制御装置であればよく、図示しないＣ
ＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等を中心にマイクロコンピ
ュータとして構成されている。この制御手段６０は、ア
クセル開度の信号９１、エンジン回転数の信号９２等の
内燃機関の運転状態を表す信号等が入力され、弁軸１２
の回転角を制御できるものであれば何でもよい。

【００３４】上述した構成を有する吸気絞り装置１は、
車両等の搭載状態において、吸気上流側のエアフィルタ
（図示せず）等を介して吸入された空気が、吸気絞り弁
１０の弁ハウジング１１内に形成された吸気通路１１ａ
に導入される。この導入された吸気は、減速装置３０を
介した駆動モータ４０の駆動により開口面積を可変にす
る弁体１３の弁軸開度位置に応じて吸気流量が調量され
る。この調量された吸気は、吸気絞り弁１０の下流側に
気密に配置された内燃機関に導出され、燃料噴射弁（図
示せず）から供給された燃料と燃焼室内で混合されて着
火される。

【００３５】ここで、本発明の空気絞り装置１は、組付
け容易にしつつ、安価なものを提供するため、減速装置
３０、特に中間ギヤ３２に、以下の特徴を有する。

【００３６】中間ギヤ３２は、ギヤ部３２ａと軸部３２
ｂとからなり、このギヤ部３２ａと軸部３２ｂは一体成
形されている。

【００３７】ギヤ部３２ａは、入力ギヤ３１と噛合する
第１のギヤ部３２ａ１と、出力ギヤ３３とを噛合する第
２のギヤ部３２ａ２を含んで構成されている。

【００３８】軸部３２ｂは、ギヤ部３２ａをいわゆる両
軸支持する構造であって、両軸の一方の端部３２ｂ１は
弁ハウジング１１内に設けた軸受孔１５に回転自在に支
承され、他方の端部３２ｂ２は蓋３５に設けられた軸受
部３５ａに回転自在に支承されている。

【００３９】このため、中間ギヤ３２は、ギヤ部３２ａ
と一体成形された軸部３２ｂが両軸支持されているの
で、軸部３２ｂの軸位置自体の調心が可能である（以
下、自動調心効果と呼ぶ）。これにより、吸気絞り装置
１を組付ける際、軸位置精度等に起因した減速装置３０
のギヤロック状態になることを回避できる。

【００４０】さらに、入力ギヤ３１、出力ギヤ３３、お
よび中間ギヤ３２が噛合自在に回転できるように配置さ
れる駆動モータと共に、中間ギヤ３２の軸部３２ｂの自
動調心効果により、減速装置３０の入力ギヤ３１、出力
ギヤ３３、および中間ギヤ３２のそれぞれの幾何学的位
置を、ギヤ同士（３１と３２、３２と３３）の噛み合い
率が高くなるように、配置可能である。

【００４１】また、ギヤ部３２ａと軸部３２ｂとが一体
成形されるので、ギヤ部と軸部を別体構造にし軸部を弁
ハウジングまたは蓋に圧入する構成に比べて、部品点数
が削減でき、加工工数が低減できる。

【００４２】したがって、吸気絞り装置１を組付ける
際、減速装置３０がギヤロック状態か否かに配慮するこ
となく組付けることができるので、組付けが容易である
とともに、部品点数削減等により安価に内燃機関の吸気
絞り装置１の提供が可能である。

【００４３】（変形例）変形例１として、一体成形され
るギヤ部３２ａと軸部３２ｂが、樹脂材で一体成形さ
れ、中間ギヤ３２が所定の弾性率を有する。

【００４４】これにより、内燃機関の異常燃焼によって
生じるバックファイヤによる異常圧力等の内燃機関側の
異常な衝撃力が吸気絞り弁１０に加わっても、樹脂製の
中間ギヤ３２が弾性変形することにより衝撃吸収が可能
であるので、ギヤロック等の吸気絞り弁１の故障を防止
できる。

【００４５】変形例２として、弁ハウジング１１および
蓋３５が、中間ギヤ３２を形成する樹脂材と略同等の熱
膨張係数を有する樹脂材で形成されていることが望まし
い。これにより、吸気絞り装置１を使用する環境温度の
大小に係らず、温度変化による熱膨張の影響が緩和され
るので、中間ギヤ３２の軸部３２ｂの外径と軸受孔１５
および軸受部３５ａの内径との差（いわゆるラジアルク
リアランス）を縮小することができるので、ギヤロック
状態の回避と、噛み合い率の向上との両立が可能であ
る。

【００４６】（第２の実施形態）第２の実施形態とし
て、図２に示すように、中間ギヤ１３２を構成するギヤ
部１３２ａと軸部１３２ｂのうち、軸部１３２ｂを弁ハ
ウジング１１と一体成形する構成を有する。なお、ギヤ
部１３２ａは、軸部１３２ｂに回転自在に遊嵌されてい
る。

【００４７】これにより、中間ギヤ１３２を備えた減速
装置３０、すなわち吸気絞り装置１は、、中間ギヤ１３
２を構成するギヤ部１３２ａと軸部１３２ｂのうち、軸
部１３２ｂが弁ハウジング１１と一体成形されるので、
部品点数が削減でき、従って、加工工数の低減が可能で
ある。

【００４８】なお、図２に示す実施例では、軸部１３２
ｂが弁ハウジング１１と一体成形される構成で説明した
が、弁ハウジング１１に換えて蓋３５と一体成形される
構成であってもよい。

【００４９】（変形例）変形例３として、図３に示すよ
うに、軸部１３２ｂが弁ハウジング１１と樹脂材で一体
成形されるものであって、弁体１３を固定する弁軸１２
を回転自在に支承する弁ハウジング１１の軸受け構造と
して、弁軸１２の少なくとも一方の端部１２ａが樹脂材
製の弁ハウジング１１に直接軸受けされている構成を有
する。

【００５０】これにより、弁軸１２の少なくとも一方の
端部１２ａでは、弁ハウジング１１と別部材である軸受
部材が不要になる。したがって、ベアリング等の軸受部
材で弁軸を支持する構成に比べて、吸気絞り装置１、特
に吸気絞り弁１０が軽量化される。さらに、弁軸１２の
軸受け構造が簡素になるので部品点数低減ができる。

【００５１】よって、吸気絞り装置１の組付工数および
製造コストの低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の吸気絞り装置の構成
を表す部分的断面図である。

【図２】第２の実施形態の吸気絞り装置の構成を表す部
分的断面図である。

【図３】第２の実施形態の変形例である吸気絞り装置の
構成を表す部分的断面図である。

【符号の説明】

１ 吸気絞り装置 １０ 吸気絞り弁 １１ 弁ハウジング １１ａ 第１の気体通路（吸気通路） １２ 弁軸 １２ａ 弁軸の一方の端部 １３ 弁体 １５ 軸受孔 １９ａ、１９ｂ 軸受部材 ２０ 付勢手段 ２１、２２ 付勢スプリング ２３ 付勢スプリング２１、２２のガイド部材 ３０ 減速装置 ３１、３２、３３ 入力ギヤ、中間ギヤ、出力ギヤ ３２ａ、１３２ａ 中間ギヤのギヤ部 ３２ｂ、１３２ｂ 中間ギヤの軸部 ３５ 蓋 ３５ａ 軸受部 ４０ 駆動モータ ６０ 制御手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路を開閉する吸気絞り弁と、該吸
   気絞り弁の弁軸を駆動する駆動モータと、該駆動モータ
   を制御する制御手段を備えた吸気絞り装置において、 前記駆動モータは、中間ギヤを備えた減速装置を介し
   て、前記弁軸を駆動しており、 該中間ギヤは、ギヤ部と、該ギヤ部を両軸支持により回
   転可能とする軸部を備え、前記ギヤ部と前記軸部が一体
   成形されていることを特徴とする内燃機関の吸気絞り装
   置。
2. 【請求項２】 前記中間ギヤは、樹脂材で一体成形さ
   れ、内燃機関側からの衝撃力が前記吸気絞り弁に加わる
   とき、衝撃力を緩和することを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関の吸気絞り装置。
3. 【請求項３】 吸気通路を開閉する弁体、該弁体に固定
   された弁軸、および該弁軸を回転自在に支承する弁ハウ
   ジングを有する吸気絞り弁と、前記弁軸を減速装置を介
   して駆動する駆動モータと、該駆動モータを制御する制
   御手段を備えた吸気絞り装置において、 前記減速装置は、ギヤ部と、該ギヤ部を回転自在に遊嵌
   する軸部を有する中間ギヤと、該中間ギヤを収容する蓋
   を備えており、 前記軸部は、前記弁ハウジングまたは前記蓋と一体成形
   されていることを特徴とする内燃機関の吸気絞り装置。
4. 【請求項４】 前記弁ハウジングは樹脂材で形成されて
   おり、 前記弁軸の少なくとも一方の端部は、前記弁ハウジング
   に直接軸受けされていることを特徴とする請求項３に記
   載の内燃機関の吸気絞り装置。