JP2004169626A - エンジンの絞り弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１本のコイルばねを使用して，絞り弁を所定のデフォルト開度に安定的に保持し得るようにしたエンジンの絞り弁制御装置を提供する。
【解決手段】コイルばね１０の一端部に固定アーム１１，同他端部に可動アーム１２，同中間部に中間アーム１３を突設し，固定アーム１１及び可動アーム１２を，スロットルボディ１及び弁軸２ａの固定及び可動係止部１５，１６に，固定及び中間アーム１１，１３間の第１コイル部１０ａの捩じりセット荷重Ｆ１をもって絞り弁３を閉弁側に付勢するように当接させる一方，スロットルボディ１に，可動アーム１２を受け止めて絞り弁３のデフォルト開度以下への閉弁を拘束するデフォルトストッパ部材１８を設け，可動及び中間アーム１２，１３間の第２コイル部１０ｂには，可動アーム１２及び中間アーム１３が協働して可動係止部１６を弾発的に挟持する捩じりセット荷重Ｆ２を付与した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，吸気道を有するスロットルボディに回転可能に軸支されて吸気道を開閉する絞り弁の弁軸に，これを回転駆動する電動アクチュエータをスロットルボディに取り付けた，エンジンの絞り弁制御装置に関し，特に，電動アクチュエータの休止時もしくは作動不能時には，絞り弁を，通常のアイドル開度より若干大きいデフォルト開度に保持し得るようにしたものゝ改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝるエンジンの絞り弁制御装置は，下記特許文献１及び特許文献２に開示されているように既に知られている。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，４９２，０９７号明細書
【特許文献２】
特開平１０−１３１７７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，特許文献１記載のものでは，絞り弁をデフォルト開度に保持するために，スロットルボディ及び弁軸に，絞り弁のデフォルト開度で弁軸の半径方向に並ぶ固定ストッパ片及び可動ストッパ片をそれぞれ一体的に形成し，弁軸に装着される捩じりコイルばねの一対の挟みアームにより上記両ストッパ片を弾発的に挟持して，絞り弁をデフォルト開度に保持し得るようにしている。しかしながら，こうしたものでは，固定ストッパ片及び可動ストッパ片の，両挟みアームの挟み方向に沿う横幅寸法を完全に等しくすることは製作上，極めて困難であるため，現実には，絞り弁のデフォルト開度では，固定ストッパ片及び可動ストッパ片の何れか一方と両挟みアームとの間には間隙が生じ，それに起因して絞り弁がふらつき，デフォルト開度の安定保持が困難となる欠点がある。
【０００５】
また特許文献２記載のものでは，上記のような欠点はないものゝ，絞り弁のデフォルト開度の保持のために２本のばねを使用しているので，部品点数が多い上，構造が複雑となり，コストの面で不利となる欠点がある。
【０００６】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，１本のコイルばねを使用して，絞り弁を所定のデフォルト開度に安定的に保持し得るようにした，構造簡単で安価なエンジンの絞り弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，吸気道を有するスロットルボディに回転可能に軸支されて吸気道を開閉する絞り弁の弁軸に，これを回転駆動する電動アクチュエータをスロットルボディに取り付けた，エンジンの絞り弁制御装置において，弁軸の一端部外周に巻装されるコイルばねの一端部に固定アーム，同他端部に可動アーム，同中間部に中間アームをそれぞれ突設して，該コイルばねの固定アーム及び中間アーム間の部分を第１コイル部，可動アーム及び中間アーム間の部分を第２コイル部とし，固定アーム及び可動アームを，スロットルボディ及び弁軸にそれぞれ一体的に設けられる固定係止部及び可動係止部に，第１コイル部の捩じりセット荷重をもって絞り弁を閉弁側に付勢するようにそれぞれ当接させる一方，スロットルボディに，可動アームを受け止めて第１コイル部の捩じりセット荷重による絞り弁のデフォルト開度以下への閉弁を拘束するデフォルトストッパ部材を設け，第２コイル部には，少なくとも可動アームがデフォルトストッパ部材に受け止められたとき，可動アーム及び中間アームが協働して可動係止部を弾発的に挟持する捩じりセット荷重を付与したことを第１の特徴とする。
【０００８】
尚，前記電動アクチュエータは，後述する本発明の実施例中の電動モータ３に対応し，前記固定係止部及び可動係止部は固定係止ピン１５及び可動係止ピン１６にそれぞれ対応し，また前記デフォルトストッパ部材はデフォルトストッパボルト１８に対応する。
【０００９】
この第１の特徴によれば，電動アクチュエータの休止若しくは作動不能の状態では，コイルばねの可動アームが第１コイル部の捩じりセット荷重をもってデフォルトストッパ部材に押し付けられ，停止すること，並びに上記可動アームが，絞り弁と実質上一体の可動係止部を中間アームと協働して第２コイル部の捩じりセット荷重をもってガタ無く弾発的に挟持することにより，絞り弁をガタ無く所定のデフォルト開度に保持することができる。
【００１０】
しかも，絞り弁のデフォルト開度保持に使用するばねは，コイルばね一個で済み，絞り弁制御装置の部品点数の削減及び構造の簡素化を図り，コストの低減をもたらすことができる。
【００１１】
また本発明は，第１の特徴に加えて，電動アクチュエータ及び弁軸間を，前者の出力軸に固着される小径ギヤ及び後者に固着される大径ギヤを含む減速装置を介して連結し，大径ギヤに可動係止部を固設したことを第２の特徴とする。
【００１２】
この第２の特徴によれば，減速装置の大径ギヤが，可動係止部を支持する部材を兼ねることになり，可動係止部の支持専用の部材を弁軸に設ける必要がなく，構造の簡素化に寄与し得る。
【００１３】
さらに本発明は，第１の特徴に加えて，絞り弁がデフォルト開度以上の開度位置を占める間，可動アーム及び中間アームが固定係止部を挟持し続けるように，第２コイル部の捩じりセット荷重を設定したことを第３の特徴とする。
【００１４】
この第３の特徴によれば，絞り弁のデフォルト開度から全開までの間，電動アクチュエータの負荷は，第２コイル部に付与される捩じり荷重にのみ依存し，コイルばねの有効ばね定数は一定となる。したがって電動アクチュエータの負荷の変化率が一定するので，電動アクチュエータによる絞り弁の開度制御を容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る自動車用エンジンの絞り弁制御装置を，絞り弁のデフォルト開度状態で示す斜視図，図２は図１の２−２線断面図，図３は絞り弁の全閉状態を示す，図２との対応図，図４は絞り弁の全開状態を示す，図２との対応図，図５は第１及び第２コイル部のばね特性線図である。
【００１７】
先ず，図１及び図２において，符号１は，自動車用エンジンのスロットルボディを示す。このスロットルボディ１は，その中心部を貫いてエンジンの吸気ポートに連なる吸気道１ａを有しており，この吸気道１ａを開閉してエンジンの吸気量を制御するバタフライ型の絞り弁２の弁軸２ａがスロットルボディ１に回転自在に支承される。
【００１８】
弁軸２ａは，一端部をスロットルボディ１の外側方に突出しており，その一端部に，スロットルボディ１に取り付けられる電動モータ３の出力軸３ａが減速装置４を介して連結される。その減速装置４は，出力軸３ａに固設される小径ギヤ５と，弁軸２ａに固設されて小径ギヤ５と噛合するセクタ状の大径ギヤ６とで構成され，電動モータ３の出力軸３ａの駆動力を減速して絞り弁２に伝達し，それを全開度域で開閉駆動するようになっている。
【００１９】
また弁軸２ａの一端部には，大径ギヤ６の内側に隣接してコイルばね１０が巻装される。このコイルばね１０には，その一端部に固定アーム１１，他端部に可動アーム１２，可動アーム１２寄りの中間部に中間アーム１３が一体に突設される。その際，固定アーム１１及び可動アーム１２は，コイルばね１０の線材の両端末を半径方向外方に直線状に伸展させて形成され，中間アーム１３はコイルばね１０の線材の中間部を二つ折りにしながら半径方向外方に直線状に伸展させて形成される。そしてコイルばね１０は，固定アーム１１及び中間アーム１３間の部分が第１コイル部１０ａ，可動アーム１２及び中間アーム１３間の部分が第２コイル部１０ｂとされる。
【００２０】
一方，スロットルボディ１の外側面には前記固定アーム１１に対応する固定係止ピン１５が，また大径ギヤ６の内側面には前記可動アーム１２に対応する可動係止ピン１６がそれぞれ一体に突設され，固定アーム１１と固定係止ピン１５，可動アーム１２と可動係止ピン１６は，前記第１コイル部１０ａに付与される捩じりセット荷重Ｆ１（図５参照）をもって絞り弁２を開弁方向に付勢するよう，それぞれ当接関係に配置される。
【００２１】
上記のように，可動係止ピン１６を大径ギヤ６に突設すると，大径ギヤ６が可動係止ピン１６支持する部材を兼ねることになり，可動係止ピン１６の支持専用の部材を弁軸２ａに設ける必要がなく，構造の簡素化に有効である。
【００２２】
またスロットルボディ１の外側面に第１〜第３支持片１７ａ〜１７ｃが突設されており，その第１支持片１７ａには，可動アーム１２を受け止めて第１コイル部１０ａの捩じりセット荷重Ｆ１による絞り弁２のデフォルト開度以下への閉弁を拘束するデフォルトストッパボルト１８が進退調節可能に螺着され，第２支持片１７ｂには，セクタ状大径ギヤ６の回転方向一端面を受け止めて絞り弁２の全閉位置を規定する全閉ストッパボルト１９が進退調節可能に螺着され，第３支持片１７ｃには，セクタ状大径ギヤ６の回転方向他端面を受け止めて絞り弁２の全開位置を規定する全開ストッパボルト２０が進退調節可能に螺着される。
【００２３】
またコイルばね１０の第２コイル部１０ｂには，少なくとも可動アーム１２がデフォルトストッパボルト１８に受け止められたとき，望ましくは，絞り弁２がデフォルト開度以上の開度位置を占める間，可動アーム１２及び中間アーム１３が協働して可動係止ピン１６を弾発的に挟持する捩じりセット荷重Ｆ２（図５参照）が付与される。
【００２４】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００２５】
図１及び図２に示すように，出力軸３ａを自由にした電動モータ３の休止若しくは作動不能の状態では，減速装置４の，弁軸２ａに固着された大径ギヤ６の可動係止ピン１６は，コイルばね１０の可動アーム１２と中間アーム１３とで第２コイル部１０ｂの捩じりセット荷重Ｆ２をもってガタ無く弾発的に挟持されると共に，第１コイル部１０ａの捩じりセット荷重Ｆ１をもって絞り弁２の閉弁方向へ付勢されるので，可動係止ピン１６と実質上一体の絞り弁２は吸気道１ａを閉じていくが，それが所定のデフォルト開度の位置に達すると，可動アーム１２は，デフォルトストッパボルト１８に当接することで，可動係止ピン１６を絞り弁２の閉弁方向へ押圧することができなくなる。しかも可動アーム１２は中間アーム１３と協働して可動係止ピン１６を第２コイル部１０ｂのセット荷重Ｆ２をもってガタ無く挟持し続けるから，結局，絞り弁２は所定のデフォルト開度に安定良く的確に保持されることになる。即ち，絞り弁２は吸気道１ａの内壁から一定距離，離れた状態に保持される。したがって，電動モータ３の休止状態では，寒冷時，結露凍結による絞り弁２の吸気道１ａの内壁へ固着を防ぐことができる。また電動モータ３の作動不能状態では，エンジンに規定量の吸気を安定供給して，エンジンの低速運転を安定させることができ，自動車の目的地（例えば整備工場）までの安定した低速走行を可能にする。
【００２６】
しかも，絞り弁２のデフォルト開度保持に使用するばねは，コイルばね１０一個で済み，絞り弁制御装置の部品点数の削減及び構造の簡素化を図り，コストの低減をもたらすことができる。
【００２７】
絞り弁２が上記のようにデフォルト開度に位置しているとき，電動モータ３に作動により，その駆動トルクを減速装置４を介して可動係止ピン１６に絞り弁２の閉弁方向に伝達した場合には，図３に示すように，可動係止ピン１６は，可動アーム１２をデフォルトストッパボルト１８との当接位置に残しながら，中間アーム１３を第２コイル部１０ｂの捩じりセット荷重Ｆ２に抗して回動することになるから，絞り弁２は，デフォルト開度から，全閉ストッパボルト１９により規定される全閉位置まで閉じることができ，その間でエンジンのアイドル回転数は制御される。
【００２８】
また絞り弁２が前記デフォルト開度に位置しているとき，電動モータ３に作動により，その駆動トルクを減速装置４を介して可動係止ピン１６に絞り弁２の開弁方向に伝達した場合には，図４に示すように，可動係止ピン１６は可動アーム１２を第１コイル部１０ａの捩じりセット荷重Ｆ１に抗して回動することになるから，絞り弁２を，全開ストッパボルト２０により規定される全開位置まで，第１コイル部１０ａの反発力を強めながら開くことができる。この間，可動アーム１２及び中間アーム１３の第２コイル部１０ｂの捩じりセット荷重Ｆ２による挟持力が強く，可動係止ピン１６を挟持し続ける場合（図５に示すようにコイルばね１０全体の特性線（点線）と第１コイル部１０ａの特性線との交点が絞り弁２の全開位置の外方に設定される場合）には，デフォルト開度から全開までの絞り弁２の開弁トルク，即ち電動モータ３の負荷は，第２コイル部１０ｂに付与される捩じり荷重にのみ依存するので，コイルばね１０の有効ばね定数は一定であり，したがって絞り弁２の開度増加に応じて直線的に増加することになる。
【００２９】
これに対して，若し，コイルばね１０全体の特性線と第１コイル部１０ａの特性線との交点が絞り弁２の全開位置より内側に設定されると，その交点を超えて絞り弁２を開弁する場合には，その開弁に伴なうコイルばね１０の捩じり変形は，第２コイル部１０ｂにも及ぶことになるから，この場合の有効ばね定数は，コイルばね１０全体のばね定数となり，第１コイル部１０ａのみのばね定数より低下することになる。
【００３０】
したがって，絞り弁２のデフォルト開度から全開までの間，可動アーム１２及び中間アーム１３が可動係止ピン１６を挟持し続ける方が，電動モータ３の負荷の変化率が一定するので，電動モータ３による絞り弁２の開度制御が容易になって好ましい。
【００３１】
本発明は上記実施例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の設計変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，吸気道を有するスロットルボディに回転可能に軸支されて吸気道を開閉する絞り弁の弁軸に，これを回転駆動する電動アクチュエータをスロットルボディに取り付けた，エンジンの絞り弁制御装置において，弁軸の一端部外周に巻装されるコイルばねの一端部に固定アーム，同他端部に可動アーム，同中間部に中間アームをそれぞれ突設して，該コイルばねの固定アーム及び中間アーム間の部分を第１コイル部，可動アーム及び中間アーム間の部分を第２コイル部とし，固定アーム及び可動アームを，スロットルボディ及び弁軸にそれぞれ一体的に設けられる固定係止部及び可動係止部に，第１コイル部の捩じりセット荷重Ｆ１をもって絞り弁を閉弁側に付勢するようにそれぞれ当接させる一方，スロットルボディに，可動アームを受け止めて第１コイル部の捩じりセット荷重Ｆ１による絞り弁のデフォルト開度以下への閉弁を拘束するデフォルトストッパ部材を設け，第２コイル部には，少なくとも可動アームがデフォルトストッパ部材に受け止められたとき，可動アーム及び中間アームが協働して可動係止部を弾発的に挟持する捩じりセット荷重を付与したので，電動アクチュエータの休止若しくは作動不能の状態では，絞り弁をガタ無く所定のデフォルト開度に保持することができる。しかも，絞り弁のデフォルト開度保持に使用するばねは，コイルばね一個で済み，絞り弁制御装置の部品点数の削減及び構造の簡素化を図り，コストの低減をもたらすことができる。
【００３３】
また本発明の第２の特徴によれば，第１の特徴に加えて，電動アクチュエータ及び弁軸間を，前者の出力軸に固着される小径ギヤ及び後者に固着される大径ギヤを含む減速装置を介して連結し，大径ギヤに可動係止部を固設したので，減速装置の大径ギヤが，可動係止部を支持する部材を兼ねることになり，可動係止部の支持専用の部材を弁軸に設ける必要がなく，構造の簡素化に寄与し得る。
【００３４】
さらに本発明の第３の特徴によれば，第１の特徴に加えて，絞り弁がデフォルト開度以上の開度位置を占める間，可動アーム及び中間アームが固定係止部を挟持し続けるように，第２コイル部の捩じりセット荷重を設定したので，絞り弁のデフォルト開度から全開までの間，電動アクチュエータの負荷の変化率が一定し，電動アクチュエータによる絞り弁の開度制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用エンジンの絞り弁制御装置を，絞り弁のデフォルト開度状態で示す斜視図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】絞り弁の全閉状態を示す，図２との対応図
【図４】絞り弁の全開状態を示す，図２との対応図
【図５】第１及び第２コイル部のばね特性線図
【符号の説明】
Ｆ１・・・・第１コイル部の捩じりセット荷重
Ｆ２・・・・第２コイル部の捩じりセット荷重
１・・・・・スロットルボディ
２・・・・・絞り弁
２ａ・・・・弁軸
３・・・・・電動アクチュエータ（電動モータ）
３ａ・・・・出力軸
４・・・・・減速装置
５・・・・・小径ギヤ
６・・・・・大径ギヤ
１０・・・・コイルばね
１０ａ・・・第１コイル部
１０ｂ・・・第２コイル部
１１・・・・固定アーム
１２・・・・可動アーム
１３・・・・中間アーム
１５・・・・固定係止部（固定係止ピン）
１６・・・・可動係止部（可動係止ピン）
８１８・・・・デフォルトストッパ部材（デフォルトストッパボルト）

Claims (3)

1. 吸気道（１ａ）を有するスロットルボディ（１）に回転可能に軸支されて吸気道（１ａ）を開閉する絞り弁（２）の弁軸（２ａ）に，これを回転駆動する電動アクチュエータ（３）をスロットルボディ（１）に取り付けた，エンジンの絞り弁制御装置において，
   弁軸（２ａ）の一端部外周に巻装されるコイルばね（１０）の一端部に固定アーム（１１），同他端部に可動アーム（１２），同中間部に中間アーム（１３）をそれぞれ突設して，該コイルばね（１０）の固定アーム（１１）及び中間アーム（１３）間の部分を第１コイル部（１０ａ），可動アーム（１２）及び中間アーム（１３）間の部分を第２コイル部（１０ｂ）とし，固定アーム（１１）及び可動アーム（１２）を，スロットルボディ（１）及び弁軸（２ａ）にそれぞれ一体的に設けられる固定係止部（１５）及び可動係止部（１６）に，第１コイル部（１０ａ）の捩じりセット荷重（Ｆ１）をもって絞り弁（２）を閉弁側に付勢するようにそれぞれ当接させる一方，スロットルボディ（１）に，可動アーム（１２）を受け止めて第１コイル部（１０ａ）の捩じりセット荷重による絞り弁（２）のデフォルト開度以下への閉弁を拘束するデフォルトストッパ部材（１８）を設け，第２コイル部（１０ｂ）には，少なくとも可動アーム（１２）がデフォルトストッパ部材（１８）に受け止められたとき，可動アーム（１２）及び中間アーム（１３）が協働して可動係止部（１６）を弾発的に挟持する捩じりセット荷重（Ｆ２）を付与したことを特徴とする，エンジンの絞り弁制御装置。
2. 請求項１記載のエンジンの絞り弁制御装置において，
   電動アクチュエータ（３）及び弁軸（２ａ）間を，前者（３）の出力軸（３ａ）に固着される小径ギヤ（５）及び後者（２ａ）に固着される大径ギヤ（６）を含む減速装置（４）を介して連結し，大径ギヤ（６）に可動係止部（１６）を固設したことを特徴とする，エンジンの絞り弁制御装置。
3. 請求項１のエンジンの絞り弁制御装置において，
   絞り弁（２）がデフォルト開度以上の開度位置を占める間，可動アーム（１２）及び中間アーム（１３）が固定係止部（１５）を挟持し続けるように，第２コイル部（１０ｂ）の捩じりセット荷重（Ｆ２）を設定したことを特徴とする，エンジンの絞り弁制御装置。

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