JP2005155400A - スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スロットルシャフト９の軸受５０をスロットルボディの軸受支持部２２に装着する際に、シール材５６が所定位置からずれたり、傷が付いたりしないようにする。
【解決手段】 本発明に係るスロットル制御装置の軸受支持部２２には、小径孔２３ｅと、段差２３ｄと、大径孔２３ｒとが順番に形成されており、軸受５０は、軸受支持部２２の大径孔側から軸方向に移動して、小径孔２３ｅに嵌合する構成であり、シール材５６は、軸受５０と軸受支持部２２の段差２３ｄ及び大径孔２３ｒによって形成されたシール用空間に収納される構成であり、軸受支持部２２の大径孔２３ｒには、小径孔２３ｅと嵌合した軸受５０の抜け止めを図るとともに、シール材５６に対してシール用空間内に押し込む方向の押圧力を付与可能な押え部材５７が装着されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エンジンの吸入空気量の調節に使用されるスロットル制御装置におけるスロットルシャフトの軸受構造に関する。

スロットル制御装置におけるスロットルシャフトの軸受構造に関する技術が特許文献１で開示されている。
上記したスロットル制御装置では、図７に示すように、スロットルシャフト９２の軸受９４はスロットルボディ９１に形成された軸受支持部９３に収納されている。軸受９４は、スロットルボディ９１側に固定される外輪９６と、スロットルシャフト９２側に固定される内輪９５とを備えており、外輪９６と内輪９５との間に複数の鋼球９７が挟み込まれている。軸受９４の外輪９６の外周面には溝９６ｍが円周方向に形成されており、その溝９６ｍにシールリング９７が嵌め込まれている。また、軸受９４が挿入される軸受支持部９３の軸受孔９３ｈは内径寸法が軸受９４の外径寸法よりも若干大きく設定されており、その軸受孔９３ｈの奥側端部に内フランジ状の挿入ストッパ９３ｓが形成されている。このため、軸受９４は、先端面が挿入ストッパ９３ｓに当接するまで軸受支持部９３の軸受孔９３ｈに挿入可能となる。この状態で、軸受９４の外周面（外輪９６の外周面）と軸受支持部９３の軸受孔９３ｈの内周面との間はシールリング９７によってシールされるとともに、軸受９４はそのシールリング９７によって軸受支持部９３の内側に弾性保持される。

特開２０００−３３７３９１号公報

上記したスロットル制御装置では、シールリング９７は軸受９４の外周面に形成された溝９６ｍに嵌め込まれた状態で軸受支持部９３の軸受孔９３ｈに収納される。即ち、軸受９４を軸受支持部９３の軸受孔９３ｈに対して軸方向から挿入する際に、シールリング９７は軸受９４と一体で軸方向に移動する。ここで、シールリング９７は、軸受９４の溝９６ｍが軸受支持部９３の軸受孔９３ｈに収納された段階で、その軸受９４の外周面と軸受支持部９３の軸受孔９３ｈとの間をシール可能な状態にまで弾性変形する。シールリング９７がシール可能状態になると、軸受支持部９３の軸受孔９３ｈの内周面に対するそのシールリング９７の面圧は大きくなる。このため、シールリング９７を軸受９４と共に軸受支持部９３の軸受孔９３ｈに対して軸方向に移動させるときのシールリング９７と軸受孔９３ｈの内周面との間の摩擦力は大きくなる。さらに、軸受支持部９３の軸受孔９３ｈの内径寸法は軸受９４の外径寸法よりも若干大径に形成されており、両者９３,９４間には隙間が設けられている。このため、シールリング９７が軸受９４と共に軸方向に移動する際に、そのシールリング９７が摩擦力等により途中で引っ掛かると、そのシールリング９７の一部が溝９６ｍから食み出して位置ずれが生じたり、シールリング９７の切断や傷付きが発生することがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、スロットルシャフトの軸受をスロットルボディの軸受支持部に装着する際に、シール材の位置ずれや傷付きが生じないようにすることで、その軸受と軸受支持部との間のシール不良を防止することである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、スロットルボディに形成された吸気通路と、その吸気通路を径方向に横切るスロットルシャフトと、そのスロットルシャフトに固定されて前記吸気通路内を流れる吸入空気の流量を調節するスロットルバルブと、前記スロットルボディに形成された軸受支持部に収納されて、前記スロットルシャフトを回転可能に支持する軸受と、その軸受と前記軸受支持部との間をシールするリング状のシール材とを備えるスロットル制御装置であって、前記軸受支持部には、小径孔と、リング状の段差と、大径孔とが同軸状態で順番に形成されており、前記軸受は、前記軸受支持部の大径孔側から軸方向に移動して、その軸受支持部の小径孔に嵌合する構成であり、前記シール材は、前記軸受の外周面と前記軸受支持部の段差及び大径孔の内周面によって形成されたシール用空間に収納される構成であり、前記軸受支持部の大径孔には、前記小径孔と嵌合した前記軸受の抜け止めを図るとともに、前記シール用空間に収納された前記シール材に対し、そのシール用空間内に押し込む方向の押圧力を付与可能な押え部材が装着されていることを特徴とする。

本発明によると、シール材は軸受の外周面と軸受支持部の段差及び大径孔の内周面によって形成されたシール用空間に収納される構成であるため、軸受を軸受支持部の小径孔に嵌合させる過程では、シール材は軸方向からはほとんど押圧力を受けていない。即ち、シール材は軸受と軸受支持部との間で軸方向に延びて幅広になっており、その軸受と軸受支持部との間をシール可能な状態にはなっていない。このため、そのシール材が軸受支持部の大径孔の内周面を押圧する力は小さく、シール材が軸受と共に軸方向に移動しても、そのシール材と大径孔の内周面との間の摩擦力は小さくなる。したがって、シール材が途中で引っ掛かるようなことがなく、シール材の傷付きや位置ずれを防止できる。
軸受が軸受支持部の小径孔と嵌合した状態では、押え部材によって軸受の抜け止めが図られるとともに、シール用空間に収納されたシール材がその押え部材によってそのシール用空間内に押し込まれる方向の押圧力（軸方向の押圧力）を受ける。これによって、シール材は軸受と軸受支持部との間をシール可能な状態にまで弾性変形が可能になり、軸受と軸受支持部との間がそのシール材によって確実にシールされる。

請求項２の発明によると、軸受の端部には、シール用空間に収納されたシール材を軸受支持部に設けられた段差の反対側から押えることが可能なフランジが形成されている。このため、軸受を軸受支持部に嵌合させる過程で、シール材をフランジで押しながらシール用空間に収納できるようになる。

請求項３の発明によると、押え部材はバネ材であり、弾性力で軸受支持部の大径孔内の所定位置に保持される構成である。このため、軸受を軸受支持部に嵌合させた後、押え部材を軸受支持部の大径孔内に容易にセットできるようになる。
請求項４の発明によると、押え部材は、軸受支持部に形成された被係合部と係合することで、その軸受支持部の大径孔内の所定位置に保持される構成である。このため、押え部材の軸方向の位置決め精度が向上する。
請求項５の発明によると、押え部材は、軸受支持部の大径孔の内周面から半径方向内側に突出して軸受と係合可能に構成された突起である。このため、押え部材の製作コストを低減させることができる。

本発明によれば、スロットルシャフトの軸受をスロットルボディの軸受支持部に装着する際に、シール材の位置ずれや傷付き等を防止できるため、その軸受と軸受支持部との間でシール不良等が発生しない。

（実施形態１）
以下、図１から図６に基づいて本発明の実施形態１に係るスロットル制御装置の説明を行う。ここで、図１は本実施形態に係るスロットル制御装置の側面図、図２はスロットル制御装置の平断面図（図１のII-II矢視断面図）、図３は軸受構造を表す拡大平面図である。また、図４〜図６は軸受構造の変更例を表す拡大平面図である。
スロットル制御装置は、エンジンの吸気系において吸気通路を流れる吸入空気量を制御する装置であり、例えばＰＰＳ等の樹脂製のスロットルボデー１を備えている。

スロットルボデー１は、図１、図２に示すように、ボア部２０とモータハウジング部２４とを一体に有している。ボア部２０には、上下方向（図２において紙面直角方向）に貫通するほぼ中空円筒状の吸気通路１ａが形成されている。ボア部２０の上部にはエアクリーナ（図示省略）が接続され、また、ボア部２０の下部にはインテークマニホルド（図示省略）が接続される。前記ボア部２０には、前記吸気通路１ａを径方向に横切る金属製のスロットルシャフト９が配置されている。

前記スロットルシャフト９には、図２に示すように、吸気通路１ａを回転によって開閉可能な樹脂製のスロットルバルブ２がビス３によって固定されている。スロットルシャフト９は、その先端部９ａ（図２で右側）が筒状軸受８を介してボア部２０の右側の軸受支持部２１に支持されている。軸受支持部２１には、スロットルシャフト９の先端部９ａをボア部２０内に密封するためのプラグ７が装着されている。
スロットルシャフト９の基端部９ｂ（図２で左側）は転がり軸受５０（以下、軸受５０という）を介してボア部２０の右側の軸受支持部２２に支持されている。スロットルシャフト９の基端部９ｂは軸受支持部２２を貫通しており、その軸受支持部２２から突出したスロットルシャフト９の突出端に扇形ギヤからなるスロットルギヤ４０が回り止めされた状態で固定されている。

スロットルギヤ４０及び軸受支持部２２の回りには、図２に示すように、スロットルギヤ４０及びスロットルバルブ２を所定開度位置（オープナ開度位置）まで戻す方向に付勢されたバックスプリング４１が設けられている。バックスプリング４１は、例えば、故障等によりモータ４（後述する）への電力供給が絶たれた場合に、スロットルギヤ４０及びスロットルバルブ２をオープナ開度位置まで戻すバネである。スロットルバルブ２がバックスプリング４１のバネ力でオープナ開度位置まで戻されると、エンジンにはアイドリング時よりも所定量だけ多い空気が供給され、運転者は自動車を安全な位置まで退避走行させることが可能になる。

図２に示すように、スロットルボデー１のモータハウジング部２４には、スロットルバルブ２を開方向あるいは閉方向に回転させるためのモータ４が収納されている。
また、前記スロットルボデー１には、ボア部２０とモータハウジング部２４との間においてスロットルシャフト９に平行するカウンタシャフト３４が設けられている。カウンタシャフト３４には、カウンタギヤ１４が回転可能に支持されている。カウンタギヤ１４はギヤ径の異なる二つのギヤ部１４ａ，１４ｂを有しており、大径側のギヤ部１４ａがモータ４の出力回転軸に固定されたモータピニオン３２に噛み合わされている。また、カウンタギヤ１４の小径側のギヤ部１４ｂがスロットルギヤ４０に噛み合わされている。即ち、モータピニオン３２とカウンタギヤ１４とスロットルギヤ４０とによって、減速ギヤ機構が構成されている。

このため、モータ４が正転方向あるいは逆転方向に回転することにより、そのモータ４の回転力がモータピニオン３２、カウンタギヤ１４及びスロットルギヤ４０を介してスロットルシャフト９及びスロットルバルブ２に伝達され、スロットルバルブ２は吸気通路１ａを開く方向（開方向）あるいは吸気通路１ａを閉じる方向（閉方向）に回転させられる。

スロットルボデー１の左側面には、図１、図２に示すように、前記減速ギヤ機構等を覆うカバー１８が、例えば、係合手段により連結されている。ここで、カバー１８には、カウンタシャフト３４に対応する位置に、そのカウンタシャフト３４の端部を回転可能に支持する突起１８ｔが形成されている。
また、カバー１８には、スロットルギヤ４０に対応する位置に、そのスロットルギヤ４０及びスロットルバルブ２の回転角度を検出するための回転角センサ３８が装着されている。

次に、上記したスロットルシャフト９の基端部９ｂを回転可能に支持する軸受５０及びその軸受５０を支持する軸受支持部２２の詳細な構造を図３等に基づいて説明する。
軸受支持部２２は、スロットルボディ１のボア部２０と一体に形成されており、スロットルシャフト９が挿通されるシャフト孔２２ｓと、軸受５０が収納される軸受孔２３とを同軸に備えている。シャフト孔２２ｓと軸受孔２３との境界部分にはリング状の幅広段差２３ｘが設けられており、その幅広段差２３ｘの周縁部分に軸受５０の先端が当接可能なストッパ２３ｆが形成されている。
軸受支持部２２の軸受孔２３には奥側（広幅段差２３ｘの側）から順番に小径孔２３ｅ、リング状の幅狭段差２３ｄ、大径孔２３ｒが同軸に形成されており、その小径孔２３ｅの内径寸法が軸受５０の外輪５２の外径寸法よりも所定のクリアランス分だけ大きな値に設定されている。このため、軸受５０の外輪５２を軸受孔２３の小径孔２３ｅに対して軸方向から挿入可能になるとともに、その軸受５０の挿入によって樹脂製の軸受支持部２２に割れ等が生じることがない。

軸受５０は、外輪５２と内輪５４とを備えるシール機能付き転がり軸受であり、その外輪５２と内輪５４との間に複数の鋼球５３が挟み込まれている。軸受５０の外輪５２は後記する構造により軸受支持部２２に固定されている。また、軸受５０の内輪５４は、その内輪５４の貫通孔５４ｈにスロットルシャフト９の基端部９ｂが圧入されることにより、スロットルシャフト９に固定されている。
軸受５０の軸方向の長さ寸法（軸長）は、軸受孔２３の小径孔２３ｅの軸長よりも所定寸法だけ大きく設定されている。また、軸受５０の外輪５２の後端（図３において左端）には半径方向外側に突出する鍔状のフランジ５２ｆが形成されている。ここで、フランジ５２ｆの外径寸法は、軸受支持部２２の大径孔２３ｒの内径寸法よりも若干小さな値に設定されている。

上記構成により、軸受５０が軸方向から軸受支持部２２の小径孔２３ｅに嵌合されると、軸受５０の外輪５２の外周面、フランジ５２ｆ及び軸受支持部２２の大径孔２３ｒ、幅狭段差２３ｄによってリング状の空間が構成される。そして、前記空間にリング状のシール材５６が装着されるようになっている。このため、以後、前記空間のことをシール用空間と呼ぶことにする。
シール材５６は、軸受５０と軸受支持部２２の軸受孔２３との間をシールすることで、吸気通路１ａ内に外気が侵入しないようにする部材であり、例えば、ゴム製で断面形状が略円形に形成されている。

また、軸受支持部２２の大径孔２３ｒには、軸受支持部２２に収納された軸受５０の抜け止めを図る押え部材５７が嵌め込まれている。押え部材５７は、図４（Ａ）に示すように、略Ｃ字形に形成されたバネ材であり、軸受支持部２２の大径孔２３ｒに嵌め込まれた状態でバネ力により若干拡開して、その大径孔２３ｒの内側に保持される。これによって、軸受５０の外輪５２が押え部材５７によって後方から支えられ、その軸受５０の抜け止めが図られる。また、シール材５６が押え部材５７によって前記シール用空間に押し込まれる方向（軸方向）の押圧力を受け、そのシール材５６が軸受５０と軸受支持部２２の大径孔２３ｒとの間をシール可能状態まで弾性変形するようになる。

次に、スロットルシャフト９及び軸受５０を軸受支持部２２にセットする手順を説明する。
先ず、軸受５０の内輪５４の貫通孔５４ｈにスロットルシャフト９の基端部９ｂが圧入されることで、軸受５０の内輪５４がスロットルシャフト９の基端部９ｂに固定される。次に、軸受５０の外輪５２の周囲で、フランジ５２ｆの前側にシール材５６がセットされる。次に、スロットルシャフト９が軸受支持部２２のシャフト孔２２ｓに通されながら、そのスロットルシャフト９に装着された軸受５０が軸受支持部２２の軸受孔２３に挿入される。

軸受５０は、外輪５２の先端が軸受支持部２２のストッパ２３ｆに当接するまで、軸受支持部２２の小径孔２３ｅに挿入される。軸受５０が小径孔２３ｅに挿入される途中では、シール材５６は前記シール用空間内で軸受５０の外輪５２の外周面と軸受支持部２２の大径孔２３ｒの内周面とに挟まれて半径方向から押圧力を受けている。しかし、シール材５６の側面は、軸受支持部２２の幅狭段差２３ｄに当接していないため、シール材５６は軸方向からはほとんど押圧力を受けることはない。即ち、この状態では、シール材５６は軸方向に延びて幅広になっており、そのシール材５６が軸受５０及び軸受支持部２２を半径方向に押圧する力は比較的小さくなる。

このような状態で、シール材５６は軸受５０の外輪５２のフランジ５２ｆに後方から押されて、その軸受５０と共に軸方向に移動する。そして、軸受５０の先端が軸受支持部２２のストッパ２３ｆにほぼ当接した段階で、シール材５６は軸受支持部２２の幅狭段差２３ｄと外輪５２のフランジ５２ｆとに挟まれて軸方向から押圧力を受けるようになる。即ち、シール材５６は半径方向と軸方向とから押圧力を受けてシール可能状態まで弾性変形する。
次に、軸受支持部２２の大径孔２３ｒに押え部材５７が嵌め込まれ、軸受５０の外輪５２が後方から押えられて、その軸受５０の抜け止めが図られる。
即ち、押え部材５７は、軸受支持部２２の大径孔２３ｒに嵌め込まれることで、軸受５０の抜け止めを図るとともに、シール材５６に対し前記シール用空間に押し込む方向の押圧力を付与可能になる。

このように、本実施形態に係るスロットル制御装置によると、シール材５６は軸受５０の外周面と軸受支持部２２の幅狭段差２３ｄ及び大径孔２３ｒの内周面によって形成されるシール用空間に収納される構成であるため、軸受５０を軸受支持部２２の小径孔２３ｅに嵌合させる過程では、シール材５６は軸方向からはほとんど押圧力を受けていない。即ち、シール材５６は軸受５０と軸受支持部２２との間で軸方向に延びて幅広になっており、その軸受５０と軸受支持部２２との間をシール可能な状態にはなっていない。このため、そのシール材５６が軸受支持部２２の大径孔２３ｒの内周面を押圧する力は小さく、シール材５６が軸受５０と共に軸方向に移動しても、そのシール材５６と大径孔２３ｒの内周面との間の摩擦力は小さくなる。したがって、シール材５６が途中で引っ掛かるようなことがなく、シール材５６の傷付きや位置ずれを防止できる。この結果、軸受５０と軸受支持部２２との間のシール不良を防止できるようになる。

軸受５０が軸受支持部２２の小径孔２３ｅと嵌合した状態では、押え部材５７によって軸受５０の抜け止めが図られるとともに、シール用空間に収納されたシール材５６がその押え部材５７によってそのシール用空間内に押し込まれる方向の押圧力（軸方向の押圧力）を受ける。これによって、シール材５６は軸受５０と軸受支持部２２との間をシール可能な状態にまで弾性変形が可能になり、軸受５０と軸受支持部２２との間がそのシール材５６によって確実にシールされる。

さらに、軸受５０を軸受支持部２２内に収納する過程で、シール材５６をフランジ５２ｆで押しながらシール用空間に収納できるようになるため、シール材５６のセットが容易になる。
また、押え部材５７はバネ材であり、弾性力で軸受支持部２２の大径孔２３ｒ内の所定位置に保持される構成であるため、軸受５０を軸受支持部２２に収納した後、押え部材５７を容易に軸受支持部２２の大径孔２３ｒ内にセットできるようになる。

なお、本実施形態では、軸受５０の外輪５２にフランジ５２ｆを形成し、そのフランジ５２ｆによってシール材５６を軸方向から押える例を示したが、図４（Ｂ）に示すように、フランジ５２ｆを設けずに、押え部材５７によって直接的にシール材５６を軸方向から押えることも可能である。このようにすることで、外輪５２を加工する必要がなくなり、軸受５０に標準品を使用できるようになる。
また、押え部材５７を、図５に示すように、薄板状に形成して、その押え部材５７を軸受支持部２２の大径孔２３ｒに形成された溝２３ｍと係合させるようにしても良い。このようにすることで、押え部材５７が軸方向に位置ズレするような不具合がない。即ち、前記溝２３ｍが本発明の被係合部に相当する。

本実施形態では、押え部材５７を軸受支持部２２と別部材で形成する例を示したが、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、軸受支持部２２の壁の一部を熱により内側に折り曲げて爪状の突起５９を形成し、この突起５９を押え部材５７の代わりにすることも可能である。
また、押え部材５７をリング状に形成してその外周面に雄ネジを形成し、軸受支持部２２の大径孔２３ｒの内周面に雌ネジを形成し、両ネジを螺合させて押え部材５７を軸受支持部２２の大径孔２３ｒの内側に固定することも可能である。

本実施形態に係るスロットル制御装置の側面図である。 スロットル制御装置の平面図（図１のII-II矢視図）である。 スロットル制御装置の軸受構造を表す拡大平断面図である。 スロットル制御装置の押え部材の斜視図（Ａ図）、軸受構造の変更例を表す拡大平断面図（Ｂ図）である。 スロットル制御装置の押え部材の正面図（Ａ図）、軸受構造の変更例を表す拡大平断面図（Ｂ図）である。 スロットル制御装置の突起を表す正面図（Ａ図）、軸受構造の変更例を表す拡大平断面図（Ｂ図）である。 従来のスロットル制御装置の軸受構造の拡大縦断面図である。

符号の説明

１ スロットルボデー
１ａ 吸気通路
２ スロットルバルブ
９ スロットルシャフト
２２ 軸受支持部
２３ｒ 大径孔
２３ｍ 溝（被係合部）
２３ｄ 幅狭段差（段差）
２３ｅ 小径孔
５０ 軸受
５２ｆ フランジ
５６ シール材
５７ 押え部材
５９ 突起（押え部材）

Claims (5)

1. スロットルボディに形成された吸気通路と、その吸気通路を径方向に横切るスロットルシャフトと、そのスロットルシャフトに固定されて前記吸気通路内を流れる吸入空気の流量を調節するスロットルバルブと、前記スロットルボディに形成された軸受支持部に収納されて、前記スロットルシャフトを回転可能に支持する軸受と、その軸受と前記軸受支持部との間をシールするリング状のシール材とを備えるスロットル制御装置であって、
   前記軸受支持部には、小径孔と、リング状の段差と、大径孔とが同軸状態で順番に形成されており、
   前記軸受は、前記軸受支持部の大径孔側から軸方向に移動して、その軸受支持部の小径孔に嵌合する構成であり、
   前記シール材は、前記軸受の外周面と前記軸受支持部の段差及び大径孔の内周面によって形成されたシール用空間に収納される構成であり、
   前記軸受支持部の大径孔には、前記小径孔と嵌合した前記軸受の抜け止めを図るとともに、前記シール用空間に収納された前記シール材に対し、そのシール用空間内に押し込む方向の押圧力を付与可能な押え部材が装着されていることを特徴とするスロットル制御装置。
2. 請求項１に記載されたスロットル制御装置であって、
   軸受の端部には、シール用空間に収納されたシール材を軸受支持部に設けられた段差の反対側から押えることが可能なフランジが形成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたスロットル制御装置であって、
   押え部材はバネ材であり、弾性力で軸受支持部の大径孔内の所定位置に保持される構成であることを特徴とするスロットル制御装置。
4. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたスロットル制御装置であって、
   押え部材は、軸受支持部に形成された被係合部と係合することで、その軸受支持部の大径孔内の所定位置に保持される構成であることを特徴とするスロットル制御装置。
5. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたスロットル制御装置であって、
   押え部材は、軸受支持部の大径孔の内周面から半径方向内側に突出して軸受と係合可能に構成された突起であることを特徴とするスロットル制御装置。
   

Images