JP2004124718A

JP2004124718A - 電子制御スロットル装置

Info

Publication number: JP2004124718A
Application number: JP2002285901A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　謙; Keiji Kiuchi; 木内　啓治; Shinichi Hagiwara; 萩原　伸一; Yusuke Fujita; 藤田　雄介
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】電子制御スロットル装置において、成形後のひけや高温環境下におけるシャフトの傾きや樹脂の軟化によるシャフト保持力の低下を抑制し得るギヤシャフト取付構造を提供する。
【解決手段】スロットル弁１が収容される合成樹脂製のスロットルボディ４上に合成樹脂製のカバー５を取り付ける。カバー５内には金属製のホルダプレート４０がインサート成形される。ホルダプレート４０にはアイドルギヤ１８を回転自在に支持するギヤシャフト１９が固定される。アイドルギヤ１８は、ブラシレスモータ３のロータシャフト３５に固定されたギヤ１４と、スロットル弁１が取り付けられたシャフト２に固定されたギヤ１１との間に介設される。アイドルギヤ１８は金属部材に固定された状態でカバー５側に配され、高温環境下におけるギヤシャフト１９の傾きが抑えられる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの電子制御スロットル装置に関し、特に、モータとバルブシャフトの間に配されるアイドルギヤを支持するギヤシャフトの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品の電子化に伴い、エンジンのスロットル弁をモータにて駆動するいわゆる電子制御スロットル装置が広く用いられている。そこでは、従来のアクセルワイヤによる機械的動作に代えて、電気信号によってスロットル弁が制御される。アクセル踏み込み量はポテンショメータ等によって電気的に検出され、その値に応じてモータが駆動されてスロットル弁の開閉が行われる。
【０００３】
このような電子制御スロットル装置では、モータの回転をギヤ列を介してスロットルバルブシャフトに伝達し、バルブの開閉を行っている。モータの出力軸にはギヤが固定され、アイドルギヤが噛み合っている。アイドルギヤには、スロットルバルブシャフトに固定されたギヤが噛み合っており、モータが作動するとアイドルギヤを介してスロットルバルブシャフトが回転し、スロットルバルブが開閉する。
【０００４】
また、従来の電子制御スロットル装置では、スロットルバルブやモータ等はアルミダイキャスト製のスロットルボディに収容されており、アイドルギヤのシャフトもスロットルボディ側に圧入固定されている。そして、スロットルボディの上部には合成樹脂製のギヤカバーが取り付けられ、ギヤ列はその内部に収容される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０３９７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、製品軽量化の要請からスロットルボディの合成樹脂化が試行されている。スロットルボディは複雑な形状となるため、ボディ側のインサート部品は少ない方が望ましく、かかる観点からギヤカバー側にアイドルシャフトを固定する構成が採られる場合がある。その際、ギヤカバー側にアイドルシャフトを固定する方法としては、シャフトに回り止め・抜け止め用の溝等を形成し、シャフトをギヤカバー内にインサートモールドしたり、圧入固定したりすることなどが考えられるが、次のような問題点がある。
【０００７】
すなわち、このようなシャフト固定方法では、成形後の樹脂のひけにより、シャフトに傾きが生じる恐れがある。また、ギヤカバーとスロットルボディとの熱膨張差によってもシャフトに傾きが生じる恐れがあり、これによりギヤの芯間ピッチが変化し、ギヤの噛み合い精度が悪化するという問題がある。さらに、高温環境下における樹脂の軟化によりシャフトの保持力が低下する恐れもあり、その改善が望まれていた。
【０００８】
本発明の目的は、成形後のひけや高温環境下におけるシャフトの傾きや樹脂の軟化によるシャフト保持力の低下を抑制し得るギヤシャフト取付構造を有する電子制御スロットル装置の提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子制御スロットル装置は、モータによって開閉駆動されるスロットル弁を備えた電子制御スロットル装置であって、前記スロットル弁が収容されるスロットルボディと、前記スロットルボディに取り付けられる合成樹脂製のカバーと、前記モータによって駆動されるギヤを回転自在に支持するギヤシャフトと、前記ギヤシャフトが固定され、前記カバー内にインサート成形される金属製のホルダプレートとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、ギヤシャフトをカバー内にインサート成形したホルダプレートに固定するので、カバー側にギヤシャフトを固定しても、樹脂のひけや熱膨張差によって生じるシャフトの傾きを抑えることができる。また、高温環境下における樹脂の軟化によるシャフトの保持力低下も抑えられる。従って、ギヤシャフトに支持されるギヤとそれと噛み合うギヤとの間の芯間ピッチの変化が抑えられ、ギヤの噛み合い精度の悪化が抑制される。
【００１１】
前記電子制御スロットル装置において、前記ホルダプレートに前記モータの出力軸を支持する軸保持部を設けても良い。これにより、金属製のホルダプレートによってギヤシャフトとモータ出力軸が共に保持される。従って、両シャフト間のピッチ、すなわち、ギヤシャフトに支持されるギヤとそれと噛み合うギヤとの間の芯間ピッチが熱膨張量の少ない鋼板にて決定され、高温環境下におけるギヤの芯間ピッチの変化が抑えられ、噛み合い精度の低下が抑制される。
【００１２】
また、前記電子制御スロットル装置において、前記ギヤシャフトが、前記モータの出力軸に固定されたギヤと、前記スロットル弁が取り付けられたシャフトに固定されたギヤとの間に介設されるアイドルギヤを支持するようにしても良い。
【００１３】
さらに、前記電子制御スロットル装置において、前記スロットルボディを合成樹脂にて形成しても良い。本発明にあっては、カバー側にギヤシャフトを固定しても、シャフトの傾きやシャフト保持力低下などの問題を抑えることができるため、スロットルボディを合成樹脂化した場合に、スロットルボディ側のインサート部品を削減することができ、複雑な形状となりがちなスロットルボディ側の型構造が簡素化される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１である電子制御スロットル装置の構成を示す断面図である。図１の電子制御スロットル装置はエンジンの吸気通路に配置され、スロットル弁１の開度によりエンジンの吸入空気量を制御している。スロットル弁１はシャフト２に固定されており、ギヤ１１〜１４からなる減速機構１５を介してブラシレスモータ３（以下、モータ３と略記する）によって駆動される。
【００１５】
シャフト２は、合成樹脂製のスロットルボディ４に固定されたベアリング１６ａ，１６ｂによって回動自在に支持されている。スロットルボディ４の図１において上部には、合成樹脂製のカバー５が取り付けられている。シャフト２に固定されたギヤ１１には、ねじりコイルばね１７が取り付けられている。このねじりコイルばね１７によってシャフト２は所定の回転方向に付勢され、その付勢力によってスロットル弁１が全閉位置まで自動的に復帰する。
【００１６】
シャフト２の端部には、スロットル弁１の開度を検出するセンサ部６が設けられている。センサ部６では、シャフト２の端部に合成樹脂製のハブ２０が固定されている。ハブ２０は段付き円筒形状に形成され、内周側には鉄等の磁性材料によって形成されたロータコア２１が取り付けられている。ロータコア２１の内周にはさらに磁石２２が固定されている。磁石２２は、上半部と下半部の２個の磁石によって円筒状に形成されており、磁力線の向きが径方向となるいわゆるラジアル着磁がなされている。磁石２２の上半部は、内周側がＮ極、外周側がＳ極となるように着磁され、下半部は、内周側がＳ極、外周側がＮ極となるように着磁されている。
【００１７】
カバー５の内側には基板２３が固定されており、この基板２３にはホールＩＣ２４が配置されたステータコア２５が取り付けられている。ステータコア２５もまた鉄等の磁性材料によって円柱状に形成されており、その中央部にはスリット２６が設けられている。このスリット２６によって、ステータコア２５は上下に２分割され、中央にエアギヤップが形成される。カバー５をスロットルボディ４に取り付けると、ステータコア２５は磁石２２の内側にハブ２０と同軸状に配設される。これにより、ステータコア２５の外周面と磁石２２の内周面との間には、均一なエアギヤップが形成される。
【００１８】
エアギヤップを形成するスリット２６には、ホールＩＣ２４が２個配置されている。ホールＩＣ２４は、ホール素子と信号増幅回路とを一体化したＩＣであり、温度特性の補正が行われる温度補償タイプのリニア出力ホールＩＣである。ホールＩＣ２４からは、スリット２６を通過しホールＩＣ２４に鎖交する磁束密度に応じた電圧信号が出力される。なお、ホールＩＣ２４を２個配置したのは冗長設計のためであり、ホールＩＣ２４は１個であっても良い。
【００１９】
モータ３は、図１に示すように、ステータ３１の内側にロータ３２を回転自在に配置したいわゆるインナーロータ型のブラシレスモータである。ステータ３１は、駆動コイル３３と、コイル３３が巻装されたステータコア３４とから構成され、基板２３に固定されている。ステータコア３４は、金属板を積層して形成されており、内周側に突設された突極に駆動コイル３３が巻回されて巻線が形成されている。基板２３には、ロータ３２の回転位置を検出するホールＩＣ（図示せず）が設けられている。このホールＩＣからはロータ３２に回転に伴って、ロータ位置検出信号が出力される。
【００２０】
ロータ３２は、ロータシャフト３５と、ロータシャフト３５に固定されたロータコア３６及びロータコア３６の外周に固定されたロータマグネット３７とから構成される。ロータマグネット３７は円筒状に形成され、Ｎ，Ｓの２極が設けられている。ロータシャフト３５はベアリング３８ａ，３８ｂにて回転自在に支持されており、ベアリング３８ａはカバー５に、ベアリング３８ｂはスロットルボディ４に取り付けられたブラケット３９にそれぞれ取り付けられている。ロータコア３６には、円柱状のマグネット取付部３６ａとギヤ１４が形成されている。
【００２１】
ギヤ１４はアイドルギヤ１８のギヤ１３と噛合している。アイドルギヤ１８にはギヤシャフト１９に回転自在に支持されており、ギヤ１３と一体にギヤ１２が形成されている。ギヤ１２はシャフト２に固定されたギヤ１１と噛合している。これにより、モータ３におけるロータ３２の回転が減速されてシャフト２に伝達される。
【００２２】
ギヤシャフト１９は、ホルダプレート４０とブラケット３９によって保持されている。ホルダプレート４０は鋼板にて形成されており、カバー５内にインサート成形されている。ホルダプレート４０にはシャフト取付孔４０ａが設けられている。ホルダプレート４０は、ギヤシャフト１９の上端をシャフト取付孔４０ａに圧入固定した状態でカバー５にインサート成形される。これにより、ギヤシャフト１９の垂直精度が確保される。また、ギヤシャフト１９は金属製のホルダプレート４０にて保持されるため、高温下におけるシャフト保持力の低下やシャフト１９の傾きが抑制される。従って、ギヤの芯間ピッチの変化が抑えられ、噛み合い精度の低下が抑制される。
【００２３】
ブラケット３９もまた鋼板にて形成されており、スロットルボディ４の図１において上端面に固定される。ブラケット３９にもシャフト取付孔３９ａが設けられており、カバー５をスロットルボディ４に取り付ける際、ギヤシャフト１９の下端がシャフト取付孔３９ａに圧入固定されるようになっている。ギヤシャフト１９は、その両端が鋼板製の部材にて保持され、高温環境下での保持力低下や傾きの抑制が図られる。
【００２４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２として、ホルダプレート４０をモータ側まで延在させ、これをモータブラケットとして使用したものについて説明する。図２は、本発明の実施の形態２である電子制御スロットル装置におけるギヤシャフト取付構造の説明図である。なお、電子制御スロットル装置としての構成は、図２に示した部位以外は実施の形態１と同様であり、ここでは実施の形態１と同様の部材、部品については同一の符号を付しその説明は省略する。
【００２５】
実施の形態２においては、図１のブラシレスモータ３に代えてブラシ付のモータ４１が使用されている。カバー５の上面にはモータ４１のヨーク４２が固定され、円筒状のヨーク４２内面には複数の永久磁石４３が固定されている。永久磁石４３の内側には、アーマチュア４４が回転自在に配設されている。アーマチュア４４は、軸方向に延びる複数のスロット４５を有するコア４６と、スロット４５に巻回された巻線４７とを備えている。アーマチュア４４はモータシャフト（出力軸）４８に固定され、ベアリング４９ａ，４９ｂにて回転自在に支持されている。モータシャフト４８の図中下端側には、アイドルギヤ１８のギヤ１３と噛み合うギヤ１４が固定されている。
【００２６】
アーマチュア４４の図２において下側には整流子５１が設けられている。整流子５１は、モータシャフト４８に固定され、その表面にはブラシ５２が当接している。ブラシ５２は、カバー５の端部に形成されたブラシホルダ部５３内に保持されている。カバー５内にはホルダプレート４０がインサート成形されており、その端部はモータ４１のモータブラケット部５４となっている。モータブラケット部５４には、ベアリング４９ｂを収容保持するベアリング保持部（軸保持部）５５が設けられている。
【００２７】
このような構成からなる電子制御スロットル装置では、ホルダプレート４０によって、アイドルギヤ１８のギヤシャフト１９とモータシャフト４８が保持される。つまり、当該実施の形態２では、両シャフト１９，４８は１枚の鋼板に保持されることになる。従って、両シャフト１９，４８間のピッチ、すなわち、ギヤ１３，１４間の芯間ピッチは、熱膨張量の少ない鋼板にて決定されることになる。このため、高温環境下におけるギヤの芯間ピッチの変化が抑えられ、噛み合い精度の低下が抑制される。
【００２８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では、実施の形態１にてブラシレスモータを使用しているが、そこでブラシ付モータを使用することも可能である。また、実施の形態１では、モータ３をカバー５側に取り付けた構成となっているが、スロットルボディ４側にモータ収容部を設け、そこにモータ３を配置しても良い。さらに、スロットルボディ４は必ずしも合成樹脂製である必要ななく、これをアルミダイカスト等により金属にて形成しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の電子制御スロットル装置によれば、ギヤシャフトをカバー内にインサート成形したホルダプレートに固定するので、カバー側にギヤシャフトを固定しても、樹脂のひけや熱膨張差によって生じるシャフトの傾きを抑えることができる。また、高温環境下における樹脂の軟化によるシャフトの保持力低下も抑えられる。従って、ギヤシャフトに支持されるギヤとそれと噛み合うギヤとの間の芯間ピッチの変化が抑えられ、ギヤの噛み合い精度の悪化を抑制することが可能となる。
【００３０】
また、ホルダプレートにモータ出力軸を支持する軸保持部を設けることにより、金属製のホルダプレートによってギヤシャフトとモータ出力軸が共に保持され、高温環境下における両シャフト間のピッチ変化を抑えることが可能となる。従って、ギヤシャフトに支持されるギヤとそれと噛み合うギヤとの間の芯間ピッチの変化が抑えられ、ギヤの噛み合い精度の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である電子制御スロットル装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２である電子制御スロットル装置におけるギヤシャフト取付構造の説明図である。
【符号の説明】
１　　スロットル弁
２　　シャフト
３　　ブラシレスモータ
４　　スロットルボディ
５　　カバー
６　　センサ部
１１〜１４　　ギア
１５　　減速機構
１６ａ，１６ｂ　　ベアリング
１７　　ねじりコイルばね
１８　　アイドルギヤ
１９　　ギヤシャフト
２０　　ハブ
２１　　ロータコア
２２　　磁石
２３　　基板
２４　　ホールＩＣ
２５　　ステータコア
２６　　スリット
３１　　ステータ
３２　　ロータ
３３　　駆動コイル
３４　　ステータコア
３５　　ロータシャフト
３６　　ロータコア
３６ａ　マグネット取付部
３７　　ロータマグネット
３８ａ，３８ｂ　　ベアリング
３９　　ブラケット
３９ａ　シャフト取付孔
４０　　ホルダプレート
４０ａ　シャフト取付孔
４１　　モータ
４２　　ヨーク
４３　　永久磁石
４４　　アーマチュア
４５　　スロット
４６　　コア
４７　　巻線
４８　　モータシャフト（出力軸）
４９ａ，４９ｂ　　ベアリング
５１　　整流子
５２　　ブラシ
５３　　ブラシホルダ部
５４　　モータブラケット部
５５　　ベアリング保持部（軸保持部）

Claims

モータによって開閉駆動されるスロットル弁を備えた電子制御スロットル装置であって、
前記スロットル弁が収容されるスロットルボディと、
前記スロットルボディに取り付けられる合成樹脂製のカバーと、
前記モータによって駆動されるギヤを回転自在に支持するギヤシャフトと、
前記ギヤシャフトが固定され、前記カバー内にインサート成形される金属製のホルダプレートとを有することを特徴とする電子制御スロットル装置。
請求項１記載の電子制御スロットル装置において、前記ホルダプレートは、前記モータの出力軸を支持する軸保持部を有することを特徴とする電子制御スロットル装置。
請求項１または２記載の電子制御スロットル装置において、前記ギヤシャフトは、前記モータの出力軸に固定されたギヤと、前記スロットル弁が取り付けられたシャフトに固定されたギヤとの間に介設されるアイドルギヤを支持することを特徴とする電子制御スロットル装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載の電子制御スロットル装置において、前記スロットルボディが合成樹脂にて形成されることを特徴とする電子制御スロットル装置。