JP2005146992A - Electronic throttle device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンの吸気通路に設けられ、スロットルバルブをDCモータにより開閉駆動する電子スロットル装置に関する。 The present invention relates to an electronic throttle device that is provided in an intake passage of an engine and that opens and closes a throttle valve by a DC motor.
従来、この種の電子スロットル装置は、ボアを含むスロットルボディと、ボアを開閉するスロットルバルブと、スロットルボディに設けられてスロットルバルブを駆動するDCモータとを備える。この種の装置として、例えば、下記の特許文献1及び2に記載された技術が挙げられる。この種の装置は、エンジンの運転時に頻繁に使用されることから、DCモータには、過酷な使用条件下における耐久性が要求される。
Conventionally, this type of electronic throttle device includes a throttle body including a bore, a throttle valve that opens and closes the bore, and a DC motor that is provided in the throttle body and drives the throttle valve. Examples of this type of apparatus include the techniques described in
一方、下記の特許文献3には、電子スロットル装置に採用可能な小型のDCモータが記載されている。図10に示すように、このDCモータは、モータ軸(出力軸)60の一端部上に軸受61とロータ・ブッシュ62とが隣接して設けられ、それら軸受61とロータ・ブッシュ62との間に複数枚のワッシャ63を介在させている。これらワッシャ63により、出力軸60のスラスト方向のガタを規制するようにしている。この出力軸60の他端部上には、ブラシに摺接する整流子と軸受とが隣接して設けられる。
On the other hand,
ところが、特許文献3に記載したDCモータでは、複数枚のワッシャ63が、スラスト方向のガタを規制する機能を有するだけであった。この種のDCモータは、軸受に潤滑油が使われ、整流子にブラシが摺接する。また、整流子と軸受との間にもワッシャを介在させるのが一般的である。このため、軸受の潤滑油が整流子に付着すると接点障害を起こすおそれがあり、ブラシの摩耗粉が軸受に付着すると出力軸との摺動性が悪化するおそれがあり、これによりDCモータが作動不良を起こすおそれがあった。しかし、上記したワッシャには、潤滑油が整流子に付着するのを防止する機能や、摩耗粉が軸受に付着するのを防止する機能は特になかった。このため、過酷な条件下で使用される電子スロットル装置につき、十分な耐久性を確保するために、DCモータにおいて、潤滑油が整流子に付着したり、摩耗粉が軸受に付着したりするのを、簡単な構成で有効に防止することが望まれる。
However, in the DC motor described in
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、潤滑油が整流子に付着したり、ブラシ摩耗粉が軸受に付着したりするのを防止することでDCモータの耐久性を向上させ、延いては過酷な使用条件下での耐久性を確保することを可能とした電子スロットル装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent the durability of the DC motor by preventing the lubricating oil from adhering to the commutator and the brush abrasion powder from adhering to the bearing. It is an object of the present invention to provide an electronic throttle device that can improve the durability and ensure the durability under severe use conditions.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ボアを含むスロットルボディと、ボアを開閉するスロットルバルブと、スロットルバルブを駆動するDCモータとを備えた電子スロットル装置において、DCモータは、出力軸と、その出力軸上に互いに隣接して設けられた整流子及び軸受と、整流子と軸受との間に介在されたワッシャとを含み、ワッシャは、その外周に凹み又は溝を含むことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
上記発明の構成によれば、軸受から漏れ出る潤滑油は、ワッシャの外周の凹み又は溝に捕集され、整流子への付着が止められる。整流子に摺接するブラシから出る摩耗粉は、ワッシャの外周の凹み又は溝に捕集され、軸受への付着が止められる。 According to the configuration of the invention, the lubricating oil leaking from the bearing is collected in the recess or groove on the outer periphery of the washer, and the adhesion to the commutator is stopped. The abrasion powder coming out of the brush that is in sliding contact with the commutator is collected in a recess or groove on the outer periphery of the washer, and is prevented from adhering to the bearing.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の電子スロットル装置において、ワッシャは、短円筒状をなし、その両端にある一対のフランジと、一対のフランジの間にある周溝とを含むことを趣旨とする。 To achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the electronic throttle device according to the first aspect of the present invention, the washer has a short cylindrical shape, a pair of flanges at both ends thereof, and a pair of flanges. The purpose is to include a circumferential groove between the flanges.
上記発明の構成によれば、軸受から漏れ出る潤滑油は、ワッシャの周溝に捕集され、整流子への付着が止められる。整流子に摺接するブラシから出る摩耗粉は、ワッシャの周溝に捕集され、軸受への付着が止められる。 According to the configuration of the above invention, the lubricating oil leaking from the bearing is collected in the peripheral groove of the washer, and the adhesion to the commutator is stopped. The abrasion powder coming out of the brush that is in sliding contact with the commutator is collected in the peripheral groove of the washer, and the adhesion to the bearing is stopped.
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明の電子スロットル装置において、ワッシャにおける二つのフランジのうち、整流子側にあるフランジは、軸受側にあるフランジよりも外径が大きく、かつ、整流子よりも外径が大きいことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the electronic throttle device of the second aspect of the present invention, of the two flanges in the washer, the flange on the commutator side is on the bearing side. The gist is that the outer diameter is larger than the flange and the outer diameter is larger than the commutator.
上記発明の構成によれば、請求項2に記載の発明の作用に加え、整流子側にあるフランジが、軸受側にあるフランジよりも外径が大きく、かつ、整流子よりも外径が大きいので、軸受から漏れ出る潤滑油は、整流子側のフランジに阻まれて周溝に捕集され、整流子への付着が止められる。整流子に摺接するブラシから出る摩耗粉は、整流子側のフランジに案内されてワッシャの周溝に捕集され、軸受への付着が止められる。 According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to claim 2, the flange on the commutator side has a larger outer diameter than the flange on the bearing side, and has a larger outer diameter than the commutator. Therefore, the lubricating oil leaking from the bearing is blocked by the flange on the commutator side and collected in the circumferential groove, and the adhesion to the commutator is stopped. The abrasion powder coming out of the brush that is in sliding contact with the commutator is guided by the flange on the commutator side and collected in the circumferential groove of the washer, and is prevented from adhering to the bearing.
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、電子スロットル装置に設けられてスロットルバルブを開閉駆動するDCモータであって、DCモータは、出力軸と、その出力軸上に隣接して設けられた整流子及び軸受と、整流子と軸受との間に介在されたワッシャとを含み、ワッシャは、その外周に凹み又は溝を含むことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention is a DC motor that is provided in an electronic throttle device and that opens and closes a throttle valve. The DC motor is adjacent to an output shaft and the output shaft. And a washer interposed between the commutator and the bearing, and the washer is intended to include a recess or a groove on the outer periphery thereof.
上記発明の構成によれば、軸受から漏れ出る潤滑油は、ワッシャの外周の凹み又は溝に捕集され、整流子への付着が止められる。整流子に摺接するブラシから出る摩耗粉は、ワッシャの外周の凹み又は溝に捕集され、軸受への付着が止められる。 According to the configuration of the invention, the lubricating oil leaking from the bearing is collected in the recess or groove on the outer periphery of the washer, and the adhesion to the commutator is stopped. The abrasion powder coming out of the brush that is in sliding contact with the commutator is collected in a recess or groove on the outer periphery of the washer, and is prevented from adhering to the bearing.
上記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明のDCモータにおいて、ワッシャは、短円筒状をなし、その両端にあるフランジと、両フランジの間にある周溝とを含むことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a fifth aspect of the present invention, in the DC motor according to the fourth aspect of the present invention, the washer has a short cylindrical shape, and the flanges at both ends thereof are interposed between the flanges. The purpose is to include a certain circumferential groove.
上記発明の構成によれば、軸受から漏れ出る潤滑油は、ワッシャの周溝に捕集され、整流子への付着が止められる。整流子に摺接するブラシから出る摩耗粉は、ワッシャの周溝に捕集され、軸受への付着が止められる。 According to the configuration of the above invention, the lubricating oil leaking from the bearing is collected in the peripheral groove of the washer, and the adhesion to the commutator is stopped. The abrasion powder coming out of the brush that is in sliding contact with the commutator is collected in the peripheral groove of the washer, and the adhesion to the bearing is stopped.
上記目的を達成するために、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明のDCモータにおいて、ワッシャにおける二つのフランジのうち、整流子側にあるフランジは、軸受側にあるフランジよりも外径が大きく、かつ、整流子よりも外径が大きいことを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a sixth aspect of the present invention, in the DC motor of the fifth aspect of the present invention, of the two flanges in the washer, the flange on the commutator side is the flange on the bearing side. The outer diameter is larger than that of the commutator, and the outer diameter is larger than that of the commutator.
上記発明の構成によれば、請求項5に記載の発明の作用に加え、整流子側にあるフランジが、軸受側にあるフランジよりも外径が大きく、かつ、整流子よりも外径が大きいので、軸受から漏れ出る潤滑油は、整流子側のフランジに阻まれて周溝に捕集され、整流子への付着が止められる。整流子に摺接するブラシから出る摩耗粉は、整流子側のフランジに案内されてワッシャの周溝に捕集され、軸受への付着が止められる。
According to the configuration of the above invention, in addition to the action of the invention according to
請求項1乃至3に記載の発明によれば、潤滑油が整流子に付着したり、ブラシ摩耗粉が軸受に付着したりするのを防止することができ、これによりDCモータの耐久性を向上させることができ、延いては過酷な条件下で使用される電子スロットル装置の耐久性を確保することができる。 According to the first to third aspects of the present invention, it is possible to prevent the lubricating oil from adhering to the commutator and the brush abrasion powder from adhering to the bearing, thereby improving the durability of the DC motor. As a result, the durability of the electronic throttle device used under severe conditions can be ensured.
請求項4乃至6に記載の発明によれば、電子スロットル装置に設けられるDCモータにつき、潤滑油が整流子に付着したり、ブラシ摩耗粉が軸受に付着したりするのを防止することができ、これによりDCモータの耐久性を向上させることができる。 According to the fourth to sixth aspects of the present invention, it is possible to prevent the lubricating oil from adhering to the commutator and the brush wear powder from adhering to the bearing in the DC motor provided in the electronic throttle device. As a result, the durability of the DC motor can be improved.
以下、本発明の電子スロットル装置及びそれに使用されるDCモータを具体化した一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which an electronic throttle device of the present invention and a DC motor used therein will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、電子スロットル装置1の正面図を示す。図2に、電子スロットル装置1の側面図を示す。電子スロットル装置1は、スロットルボディ2を備える。スロットルボディ2は、バルブハウジング3とギヤケースカバー4とを備える。バルブハウジング3は、エンジンの吸気通路(図示略)に連通するボア5及びモータハウジング6を含む。ギヤケースカバー4は、バルブハウジング3の開口端を閉鎖する。ギヤケースカバー4は、配線端子7aを内包するソケット7を含む。
FIG. 1 shows a front view of the
図3に、電子スロットル装置1の縦断面図を示す。電子スロットル装置1は、スロットルボディ2、スロットルシャフト8、スロットルバルブ9、DCモータ10、減速機構11及びオープナ機構12を主要構成要素として備える。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
スロットルシャフト8は、ボア5を貫通して配置され、その両端がベアリング13,14を介してバルブハウジング3に回転可能に支持される。スロットルバルブ9は、スロットルシャフト8上に固定され、ボア5内に配置される。
The
スロットルシャフト8の一端には、スロットルギア15が固定される。スロットルギア15とバルブハウジング3との間には、リターンスプリング16が設けられる。リターンスプリング16は、スロットルバルブ9を閉方向へ付勢する。リターンスプリング16は、オープナ機構12を構成する一要素である。
A
DCモータ10は、その基端部がバルブハウジング3にネジ30で固定される。DCモータ10は、スロットルバルブ9を開方向へ駆動するためにスロットルシャフト8を回動させる。DCモータ10は、減速機構11を介してスロットルシャフト8に駆動連結される。すなわち、DCモータ10の出力軸10a上には、モータギア17が固定される。モータギア17が、中間ギア18を介してスロットルギア15に連結される。中間ギア18は、ピンシャフト19を介してバルブハウジング3に回転可能に支持される。
The base end of the
従って、図3に示す全閉状態において、DCモータ10が通電により作動して出力軸10aが正方向へ回転し、モータギア17が回転することにより、その回転が中間ギア18により減速されてスロットルギア15に伝達される。これにより、スロットルシャフト8及びスロットルバルブ9が、リターンスプリング16の付勢力に抗して回動され、ボア5が開かれる。すなわち、スロットルバルブ9が開弁される。また、スロットルバルブ9をある開度に保持するために、DCモータ10に通電により回転力を発生させることにより、その回転力がモータギア17、中間ギア18及びスロットルギア15を介し保持力としてスロットルシャフト8及びスロットルバルブ9に伝達される。この保持力がリターンスプリング16の付勢力に均衡することにより、スロットルバルブ9がある開度に保持される。
Therefore, in the fully closed state shown in FIG. 3, when the
オープナ機構12は、DCモータ10に対する通電が停止されたときに、スロットルバルブ9を全閉状態から若干開いたオープナ開度に保持するためのものである。
The
図1〜3に示すように、バルブハウジング3に形成された略半円筒状のモータハウジング6は、その内部に、DCモータ10を収容するモータ収容空間20を有する。DCモータ10は、その全体がモータ収容空間20に収容されると共に、その軸方向両端部が弾性部材としてのゴム製のシール部材31を介してモータハウジング6に支持される。すなわち、DCモータ10の先端部(図3に示す右側)の外周面と、モータハウジング6の内周面との間には、シール部材31が介在される。DCモータ10の基端部(図3に示す左側)の外周面と、モータハウジング6の内周面との間には、同じくシール部材31が介在される。また、モータハウジング6は、DCモータ10の中央部に対応して切り開かれた放熱窓32を含む。
As shown in FIGS. 1 to 3, the substantially
図4に、DCモータ10を一部破断して拡大図により示す。DCモータ10は、ステータ21と、ステータ21の中で回転するロータ22とを備える。ステータ21は、ヨークを兼ねた有底筒形のケーシング23と、ケーシング23の内側に配置された界磁石24とを含む。ケーシング23は、主として鉄より構成され、界磁石24とともに磁気回路(磁界)を構成する。このほか、ケーシング23には、端子(図示略)に接続されたブラシ25が設けられる。ロータ22は、出力軸10aと、整流子26及び電機子27とを含む。電機子27には、巻線28が設けられる。巻線28は、電機子27の複数の鉄心溝(スロット)に挿入されたコイルが結線されることにより構成される。整流子26には、ブラシ25が接触して巻線28に電流を流す。巻線28に電流が流れることにより、電機子27に回転力が発生する。
In FIG. 4, the
図4に示すように、 DCモータ10の出力軸10a上の先端部には、整流子26とメタル軸受29とが互いに隣接して設けられる。そして、整流子25とメタル軸受29との間には、ワッシャ40が介在する。このワッシャ40は、その外周に連続する周溝40aを含む。
As shown in FIG. 4, a
図5,6に、ワッシャ40の拡大断面図を示す。ワッシャ40は、中心孔40bを有する短円筒状をなし、その両端にある一対のフランジ40c,40dと、一対のフランジ40c,40dの間にある断面四角形状をなす周溝40bとを含む。この実施形態で、ワッシャ40の二つのフランジ40c,40dのうち、整流子26の側にある第1のフランジ40cの外径D1は、メタル軸受29の側にある第2のフランジ40dの外径D2よりも大きく、かつ、整流子26の外径D3よりも大きく設定される。また、第2のフランジ40dの外径D2は、メタル軸受29の外径D4よりも小さく設定される。この実施形態で、第1のフランジ40cの外径D1は「9.0mm」に、第2のフランジ40dの外径D2は「7.0mm」に、周溝40aの中の外径D5は「5.0mm」に、中心孔40bの内径D6は「3.0mm」に、ワッシャ40の幅W1は「2.0mm」にそれぞれ設定される。これらの各外径D1〜D5や幅W1等の寸法は、上記した設定値には限定されず、適用されるDCモータの大きさ等に応じて適宜変更されることになる。
5 and 6 are enlarged sectional views of the
以上説明したこの実施形態の電子スロットル装置1の構成によれば、DCモータ10に通電することにより、その出力軸10aに固定されたモータギア17が回転し、各ギア17,18,15を介してスロットルシャフト8が回転し、スロットルバルブ9が開閉駆動する。
According to the configuration of the
ここで、電子スロットル装置1に使用されるDCモータ10は、その出力軸10a上に隣接して設けられた整流子26とメタル軸受29との間にワッシャ40が介在され、そのワッシャ40が外周に周溝40aを含む。従って、メタル軸受29から漏れ出る潤滑油は、ワッシャ40の周溝40aに捕集され、潤滑油の整流子26への付着が止められる。また、整流子26との摺接によりブラシ25から出る摩耗粉は、ワッシャ40の周溝40aに捕集され、メタル軸受29への付着が止められる。このとき、整流子26の側にある第1のフランジ40cが、メタル軸受29の側にある第2のフランジ40dよりも外径D1が大きく、かつ、整流子26よりも外径D1が大きいので、メタル軸受29から漏れ出る潤滑油は、第1のフランジ40cに阻まれて周溝40aに捕集され、整流子26への付着が止められる。また、整流子から出る摩耗粉は、第1のフランジ40cに案内されて周溝40aに捕集され、メタル軸受29への付着が止められる。つまり、潤滑油が整流子26に付着したり、ブラシ摩耗粉がメタル軸受29に付着したりするのを防止することができる。このため、整流子26において、潤滑油が付着することによる接点障害を抑えることができ、メタル軸受29において、摩耗粉が付着することによる出力軸10aの摺動性悪化を抑えることができ、DCモータ10が作動不良を起こすのを有効に防止することができ、DCモータ10の耐久性を向上させることができる。しかも、ワッシャ40に周溝40aを設けるだけの簡単な構成で、上記のようなDCモータ40の耐久性向上を図ることができる。この結果、過酷な条件下で使用される電子スロットル装置1につき、十分な耐久性を確保することができる。
Here, in the
この実施形態では、DCモータ10に通電すると、ロータ22の回転により、DCモータ10に振動が発生しようとする。しかし、この実施形態では、DCモータ10の軸方向両端部が、ゴム製のシール部材31を介してモータハウジング6に支持されるので、同モータ10の振動の増幅が抑えられる。さらに、DCモータ10の振動エネルギーがシール部材31に吸収されて減衰される。このため、DCモータ10の振動発生を有効に抑えることができる。
In this embodiment, when the
また、この実施形態では、モータハウジング6に放熱窓32が切り開かれているので、スロットルボディ2のバルブハウジング3が熱伝導率の低い樹脂成形品であっても、DCモータ10の発熱がその放熱窓32を通じてモータハウジング6の外部へ放出される。このため、DCモータ10の発熱に対する放熱性を高めることができる。これにより、DCモータ10の加熱を防止することができる。特に、DCモータ10の発熱は、同モータ10の中央部に位置する巻線28の部分で発生するが、この巻線28の部分が放熱窓32に整合している。このため、DCモータ10の発熱を、直接的に放熱窓32から外部へ逃がすことができ、同モータ10を効率良く冷やすことができる。
In this embodiment, since the
さらに、この実施形態では、DCモータ10の軸方向両端部にて、ケーシング23の外周とモータハウジング6の内周との間にゴム製のシール部材31が介在している。従って、放熱窓32からモータ収容空間20に入り込もうとする塵埃がシール部材31により遮断され、DCモータ10の両端部付近に塵埃が付着することがない。特に、この実施形態では、DCモータ10の先端凸部10bに孔10cが開いてるが、シール部材31により塵埃が遮断されるので、この孔10cから塵埃が侵入することがない。このため、塵埃によりDCモータ10に動作不良が生じることを防止することができる。
Furthermore, in this embodiment,
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can also implement as follows.
(1)前記実施形態では、ワッシャ40につき、第1のフランジ40cの外径D1を第2のフランジ40dの外径D2より大きく設定したが、それら外径D1,D2を同じ大きさに設定してもよい。
(1) In the above embodiment, for the
(2)前記実施形態では、図5に示すように、大小一対のフランジ40c,40dの間に断面四角形状をなす周溝40aを含むワッシャ40を設けたが、図7に示すように、大小一対のフランジ50a,50bの間に断面三角形状をなす周溝50cを含むワッシャ50を設けたり、図8に示すように、大小一対のフランジ51a,51bの間に断面湾曲形状をなす周溝51cを含むワッシャ51を設けたりしてもよい。
(2) In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the
(3)前記実施形態では、図5に示すように、大小一対のフランジ40c,40dの間に一つの周溝40aを含むワッシャ40を設けたが、図9に示すように、大小三つのフランジ52a,52b,52cの間に二つの周溝52d,52eを含むワッシャ52を設けてもよい。
(3) In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the
(4)前記実施形態では、連続する周溝40aを外周に含むワッシャ40を設けたが、連続する周溝に代えて、互いに連続しない複数の凹みを外周に含むワッシャを設けてもよい。
(4) Although the
1 電子スロットル装置
2 スロットルボディ
5 ボア
9 スロットルバルブ
10 DCモータ
26 整流子
29 メタル軸受
40 ワッシャ
40a 周溝
40c 第1のフランジ
40d 第2のフランジ
50 ワッシャ
50a フランジ
50b フランジ
50c 周溝
51 ワッシャ
51a フランジ
51b フランジ
51c 周溝
52 ワッシャ
52a フランジ
52b フランジ
52c フランジ
52d 周溝
52e 周溝
1 Electronic throttle device 2
Claims (6)
前記DCモータは、出力軸と、その出力軸上に互いに隣接して設けられた整流子及び軸受と、前記整流子と前記軸受との間に介在されたワッシャとを含み、前記ワッシャは、その外周に凹み又は溝を含むことを特徴とする電子スロットル装置。 In an electronic throttle device comprising a throttle body including a bore, a throttle valve that opens and closes the bore, and a DC motor that drives the throttle valve,
The DC motor includes an output shaft, a commutator and a bearing provided adjacent to each other on the output shaft, and a washer interposed between the commutator and the bearing, and the washer includes An electronic throttle device comprising a recess or groove on the outer periphery.
前記DCモータは、出力軸と、その出力軸上に互いに隣接して設けられた整流子及び軸受と、前記整流子と前記軸受との間に介在されたワッシャとを含み、前記ワッシャは、その外周に凹み又は溝を含むことを特徴とする電子スロットル装置のDCモータ。 A DC motor provided in an electronic throttle device for opening and closing a throttle valve;
The DC motor includes an output shaft, a commutator and a bearing provided adjacent to each other on the output shaft, and a washer interposed between the commutator and the bearing, and the washer includes A DC motor for an electronic throttle device, comprising a recess or groove on the outer periphery.
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2003
- 2003-11-17 JP JP2003386112A patent/JP2005146992A/en active Pending
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