JP2003074381A

JP2003074381A - スロットル弁及びスロットル弁機構

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Publication number: JP2003074381A
Application number: JP2001264520A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Abe; 司安部; Toshiyuki Takimoto; 敏幸瀧本; Kenji Tsubone; 賢二坪根; Takashi Kawasaki; 高志河崎; Yoshihiro Sakayanagi; 佳宏坂柳; Yasuo Yoshimi; 泰男吉見
Original assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】空燃比の制御性を向上可能な構造を有するス
ロットル弁及びスロットル弁機構を提供する。【解決手段】このスロットル弁機構は、スロットル弁
ＳＶの副弁１に基準回転位置側向きのバネ力を与える捩
りバネ１４、モータ４及び捩りバネ１３を備えている。
モータ４は、バネ１４によるバネ力に抗して副弁１を一
方向に回転させる。所定回転角α以上においては、副弁
１は主弁２に係合して、バネ１３のバネ力にも抗して一
体的に回転する。アイドル時の開度の前後において、モ
ータ４が副弁１を支持する力の方向は、これらのバネ力
の双方に抗する単一方向に設定される。したがって、こ
の開度の前後においても、スロットル弁ＳＶは滑らかに
回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットル弁及び
スロットル弁機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンへの吸気通路に設けられるスロ
ットルボディは、吸気通路内部に回転可能に設けられた
スロットル弁を備えている。特開平１０−１５９５９１
号公報に記載のスロットル弁は、モータへの通電停止時
に若干開放するように、スロットル弁にバネ力を加えて
いる。この時のスロットル弁の開度は、エンジンのアイ
ドリンク時吸気量に対応し、モータが故障した場合にお
いても、必要な吸気量を確保することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スロットル弁を用いた場合、バネ力によるスロットル弁
の中立位置の前後において、モータの制御ゲインの大き
さや方向が異なる。すなわち、開度を大きくする方向に
スロットル弁を回転させる場合のモータの回転駆動力を
小さくしても、スロットル弁は中立位置に戻るだけであ
り、中立位置よりも開度を小さくする場合には回転駆動
力を逆方向に切り替える必要がある。したがって、スロ
ットル弁が滑らかに回転せず、スロットル弁の推定開度
と実開度との間にずれが生じ、空燃比がずれるという問
題があった。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、空燃比の制御性を向上可能な構造を有す
るスロットル弁及び当該スロットル弁を用いたスロット
ル弁機構を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係るスロットル弁は、吸気通路内に回転可
能に設けられた主弁と、主弁の回転軸に対して同軸配置
された回転軸を有し所定回転角未満では主弁とは独立に
回転し、所定回転角以上では主弁との間の隙間を介して
吸気通路の上流から下流に向けて流れる気体の通路を塞
ぐように主弁に係合し主弁と共に一体的に回転する副弁
とを備えてなる。

【０００６】このスロットル弁によれば、所定回転角未
満において副弁だけを開放することもできるので、当該
開放によって吸気量を確保できると同時に、所定回転角
以上においては副弁が主弁に係合して一体的に回転する
ので、従来構造のように、アイドル時のスロットル弁の
開度をバネ力によって拘束する必要がなくなる。したが
って、スロットル弁を滑らかに動かしてエンジンへの吸
気量制御精度を向上させることができるので、空燃比の
制御性を向上させることができる。

【０００７】本発明に係るスロットル弁機構は、上記ス
ロットル弁と、このスロットル弁の副弁に基準回転位置
側向きのバネ力を与える第1弾性手段と、第1弾性手段に
よるバネ力に抗して副弁を一方向に回転させるモータ
と、所定回転角以上において主弁にバネ力と同一方向の
バネ力を与える第２弾性手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００８】モータを一方向に回転させると、第1弾性
手段によるバネ力に抗して副弁が回転する。所定回転角
以上においては、副弁は主弁に係合して一体的に回転す
るが、この場合においても、主弁には第1弾性手段のバ
ネ力と同じ方向のバネ力が第2弾性手段から加えられて
いるので、特定の開度、好適にはアイドル時の開度の前
後において、モータが副弁を支持する力の方向は上記バ
ネ力に抗する単一方向に設定すればよいので、スロット
ル弁が滑らかに回転する。

【０００９】また、モータへの通電が停止した場合に
は、第1弾性手段のバネ力によって副弁が基準回転位置
方向に回転し、主弁との間の隙間の気体の通路が開放
し、必要な吸気量を確保することができる。

【００１０】もちろん、モータは前記一方向とは逆方向
にも回転可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係るスロット
ル弁機構について説明する。なお、同一要素には同一符
号を用い、重複する説明は省略する。

【００１２】（第１実施形態）図１は第1実施形態に係
るスロットル弁ＳＶを備えたスロットル弁機構の説明図
である。スロットル弁ＳＶは、エンジンへの円筒状の吸
気通路３内に回転可能且つ同心円状に設けられた円環状
の主弁２と円板状の副弁１とを備えている。副弁１は、
主弁２の回転軸７に対して同軸配置された回転軸８を有
しており、所定回転角（αとする）未満では主弁２とは
独立に回転する。

【００１３】副弁１は、所定回転角α以上では、主弁２
との間の隙間を介して吸気通路３の上流から下流に向け
て流れる気体の通路ＰＳ（図３参照）を塞ぐように主弁
２に係合し、主弁２と共に一体的に回転する。

【００１４】図２及び図３は図１に示したスロットル弁
機構の主要部のＩＩ−ＩＩ矢印断面構成を示す図であ
る。なお、図２及び図３は、それぞれ副弁１の係合時及
び非係合時の装置構成を示し、説明の都合上、端部に設
けられた各種ストッパ部材も同図内に示す。

【００１５】このスロットル弁ＳＶによれば、所定回転
角α未満において、図３に示すように、副弁１だけを開
放することもできるので、当該開放によって吸気量を確
保できる。また、図２に示すように、所定回転角α以上
においては副弁１が主弁２に係合して一体的に回転する
ので、エンジンアイドル時のスロットル弁ＳＶの開度
を、従来のように、バネ力によって拘束する必要がなく
なる。

【００１６】したがって、スロットル弁ＳＶを滑らかに
動かすことができ、エンジンへの吸気量制御精度を向上
させることができる。エンジン吸気量制御精度が向上す
ると、エンジンの空燃比が向上する。

【００１７】このスロットル弁機構は、スロットル弁Ｓ
Ｖの副弁１に基準回転位置（図３参照）側向きのバネ力
を与える第1弾性手段（本例では捩りバネ）１４、モー
タ４及び第2弾性手段１３を備えている。モータ４は、
第1弾性手段１４によるバネ力に抗して副弁１を一方向
に回転させる。第２弾性手段（本例では捩りバネ）１３
も、所定回転角α以上において、第１弾性手段１４のバ
ネ力と同一方向のバネ力を主弁２に与える。

【００１８】モータ４を一方向（図２においては時計回
り）に回転させると、第１弾性手段１４によるバネ力
（図２においては反時計回り方向に加わる）に抗して副
弁１が回転する。所定回転角α以上においては、副弁１
は主弁２に係合して一体的に回転するが、この場合にお
いても、主弁２には第１弾性手段１４のバネ力と同じ方
向のバネ力が第2弾性手段１３から加えられている。

【００１９】アイドル時の開度の前後において、モータ
４が副弁１を支持する力の方向は、上記双方のバネ力に
抗する単一方向に設定される。したがって、この開度の
前後においても、スロットル弁ＳＶは滑らかに回転す
る。

【００２０】また、モータ４への通電が停止した場合
（故障時、イグニッションスイッチＯＦＦ時を含む）に
は、第1弾性手段１４のバネ力によって副弁１が基準回
転位置方向に回転し、主弁２との間の隙間の気体の通路
ＰＳが開放し、必要な吸気量を確保することができる。

【００２１】もちろん、モータ４は前記一方向とは逆方
向にも回転可能である。主弁２の開度を小さくする場合
には、モータ４の通電を一時的に停止させる方法の他、
これを逆方向に回転させる方法、第1及び／又は第2弾性
手段１４，１３に抗するモータ４の回転力を小さくする
方法等が挙げられる。

【００２２】図４は図１に示したスロットル弁機構の端
部のＩＶ−ＩＶ矢印断面図である。主弁２の中空回転軸
７の外周面上には、当接部材１１が径方向に沿って立設
している。主弁２の可動範囲を規定する２つのストッパ
部材５，６に、当接部材１１が当接すると、主弁２の回
転運動が規制される。すなわち、ストッパ部材５は主弁
開度の下限を規定し、ストッパ部材６は主弁開度の上限
を規定する。本例では、主弁２の可動範囲は約９０度に
設定されている。

【００２３】主弁２の回転軸７の端部は一部分が切り欠
かれており、切り欠かれた残余の部分１０が、副弁１に
対するストッパ部材として機能する。すなわち、副弁１
の回転軸８の外周面上には、２つの当接部材９，１２が
径方向に沿って立設しており、副弁１の主弁２に対する
相対的な可動範囲を規定するストッパ部材１０の周方向
のいずれかの一端に、当接部材９，１２のいずれかが当
接すると、副弁１の回転運動が規制される。

【００２４】当接部材１２は副弁回転角の下限を規定
し、当接部材９は副弁回転角の上限を規定する。本例で
は、主弁２の可動範囲が約９０度に設定されているの
で、副弁１は基準回転位置からみて９０度よりも大きく
設定されていることとなる。

【００２５】主弁２の回転軸７に設けられた当接部材１
１が、ストッパ部材５に当接した場合、主弁２の開度は
最低値となるが、副弁１は第１弾性手段１４によって更
に引っ張られて基準回転位置まで回転することができ、
この時点で、その副弁１の当接部材１２がストッパ部材
１０に当接することで、副弁１は基準回転位置に拘束さ
れる。すなわち、モータ４への通電が停止した場合に
は、副弁１は、第１弾性手段１４によるバネ力によって
基準回転位置まで戻ることとなる。

【００２６】モータ４を基準回転位置から一方向に回転
させた場合、まず、副弁１の回転軸８が回転を始め、そ
の当接部材９がストッパ部材１０の一端に当接し、スト
ッパ部材１０の設けられた主弁の回転軸８に回転力を付
与する。このようにして、副弁１は主弁２と共に一体的
に回転し、これらからなるスロットル弁ＳＶは、主弁２
の当接部材１１がストッパ部材６に当接した時点で、そ
の回転を停止する。

【００２７】なお、モータ４への通電が停止した際の、
副弁１の主弁２に対する相対的な回転角は、これらの隙
間を流れる気体の流量が退避走行可能なエンジン回転数
になるように設定される。

【００２８】（第２実施形態）図５は第2実施形態に係
るスロットル弁ＳＶを備えたスロットル弁機構の説明図
である。図６及び図７は図５に示したスロットル弁機構
の主要部のＶＩ−ＶＩ矢印断面構成を示す図である。な
お、図６及び図７は、それぞれ副弁１の係合時及び非係
合時の装置構成を示し、説明の都合上、端部に設けられ
た各種ストッパ部材も同図内に示す。図８は図５に示し
たスロットル弁機構の中心部のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢印
断面図である。

【００２９】本実施形態においては、第1実施形態もの
と比較して、スロットル弁ＳＶを構成する副弁１の構造
のみが異なり、他の構造は同一である。

【００３０】すなわち、副弁１は、上記実施形態と同様
に、主弁２の回転軸７に対して同軸配置された回転軸８
を有しており、所定回転角（αとする）未満では主弁２
とは独立に回転し、所定回転角α以上では、主弁２との
間の隙間を介して吸気通路３の上流から下流に向けて流
れる気体の通路ＰＳ（図７参照）を塞ぐように、その回
転軸８の当接部材９が、主弁２の回転軸７の一端部に係
合し、主弁２と共に一体的に回転する。

【００３１】一方、副弁１は、上述の実施形態とは異な
り、円版状ではなく、スリット孔ＳＡを有する回転軸８
からなる。スリット孔ＳＡは、回転軸８の長手方向に沿
って延びており、且つ、回転軸８を径方向に貫通してい
る。円板状の主弁２の直径位置に設けられた中空回転軸
７は、長手方向に延びた２つのスリットＳＬを有してい
る。主弁２のスリットＳＬは、副弁１が基準回転位置の
際に、スリット孔ＳＡと連通し、この時、気体の通路Ｐ
Ｓが形成される。副弁１がスリット孔ＳＡと共に主弁２
に対して相対的に回転すると、回転角α以上で、気体の
通路ＰＳは閉塞する。

【００３２】弾性手段１３，１４の係合関係や動作は、
第1実施形態と同一である。したがって、本実施形態の
場合も、スロットル弁ＳＶが、一部独立回転を行う２部
材構造を有し、その機構は弾性手段１３，１４によっ
て、一方向の回転に対して同一方向にバネ力を加えてい
るので、スロットル弁ＳＶを滑らかに動かしてエンジン
への吸気量制御精度を向上させることができ、したがっ
て、エンジンの空燃比の制御性を向上させることができ
る。

【００３３】なお、本例においても、モータ４への通電
が停止した際の、副弁１の主弁２に対する相対的な回転
角は、これらの隙間を流れる気体の流量が退避走行可能
なエンジン回転数になるように設定される。

【００３４】また、主弁２及び副弁１の形状としては、
種々のものが考えられ、副弁１が上述の部分的独立回転
機構を備え、所定回転角α以上では主弁２に係合する構
造のものであれば、例えば、主弁２が半円板状であっ
て、且つ、副弁１が半円板状であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明のスロットル弁及びスロットル弁
機構によれば、エンジンの空燃比の制御性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第1実施形態に係るスロットル弁ＳＶを備えた
スロットル弁機構の説明図である。

【図２】図１に示したスロットル弁機構の主要部のＩＩ
−ＩＩ矢印断面構成を示す図（係合時）である。

【図３】図１に示したスロットル弁機構の主要部のＩＩ
−ＩＩ矢印断面構成を示す図（非係合時）である。

【図４】図１に示したスロットル弁機構の端部のＩＶ−
ＩＶ矢印断面図である。

【図５】第2実施形態に係るスロットル弁ＳＶを備えた
スロットル弁機構の説明図である。

【図６】図５に示したスロットル弁機構の主要部のＶＩ
−ＶＩ矢印断面構成を示す図（係合時）である。

【図７】図５に示したスロットル弁機構の主要部のＶＩ
−ＶＩ矢印断面構成を示す図（非係合時）である。

【図８】図５に示したスロットル弁機構の中心部のＶＩ
ＩＩ−ＶＩＩＩ矢印断面図である。

【符号の説明】

１…副弁、２…主弁、３…吸気通路、４…モータ、５…
ストッパ部材、６…ストッパ部材、７…中空回転軸、８
…回転軸、９…当接部材、１０…ストッパ部材、１１…
当接部材、１２…当接部材、１４，１３…弾性手段、Ｐ
Ｓ…気体の通路、ＳＡ…スリット孔、ＳＬ…スリット、
ＳＶ…スロットル弁、α…回転角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀧本敏幸愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者坪根賢二愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者河崎高志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者坂柳佳宏愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者吉見泰男兵庫県神戸市兵庫区御所通一丁目２番28号富士通テン株式会社内Ｆターム(参考） 3G065 CA11 DA05 DA06 HA06 HA12 HA13 HA19 KA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路内に回転可能に設けられた主弁
と、前記主弁の回転軸に対して同軸配置された回転軸を
有し所定回転角未満では前記主弁とは独立に回転し、前
記所定回転角以上では前記主弁との間の隙間を介して前
記吸気通路の上流から下流に向けて流れる気体の通路を
塞ぐように前記主弁に係合し該主弁と共に一体的に回転
する副弁とを備えてなるスロットル弁。
【請求項２】請求項１に記載のスロットル弁と、この
スロットル弁の前記副弁に基準回転位置側向きのバネ力
を与える第1弾性手段と、前記第1弾性手段によるバネ力
に抗して前記副弁を一方向に回転させるモータと、前記
所定回転角以上において前記主弁に前記バネ力と同一方
向のバネ力を与える第２弾性手段とを備えることを特徴
とするスロットル弁機構。
【請求項３】前記モータは前記一方向とは逆方向にも
回転可能であることを特徴とする請求項２に記載のスロ
ットル弁機構。