JP2009264111A - 内燃機関の吸気絞り弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
内燃機関の吸気絞り弁制御装置の部品点数削減，小型化，組立て工数低減。
【解決手段】
絞り弁１３がデフォルト開度より開いている場合は、閉じ側の不勢力を発生するリターンスプリング４０及びデフォルト開度より閉じている場合、開き側の不勢力を発生するデフォルトスプリング５０を個々に成形後係合し、係合部をスロットルボディ壁部もしくはスロットルボディに設置したねじ部に当接させることで、デフォルト開度を決定することができ、中間部材を廃止し部品点数を削減することができ、組付け工数低減も可能となる。また、線形、あるいは線断面形状及び外径の異なるリターンスプリング４０とデフォルトスプリング５０を個々に成形し、それぞれを並列となるよう配置，係合することで、ばねトルク，ばね定数，ばね応力，レイアウトの設計自由度を大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関のスロットル装置に関し、更に詳細には制御信号に基づきモータを駆動して絞り弁を開閉制御する電子制御スロットル装置に関する。

直流モータやステッピングモータ（以後モータと呼ぶ）により駆動制御するいわゆる、モータ駆動式絞り弁制御装置では、制御回路や、モータが故障した場合であっても、車両を安全な場所へ移動させたりするために、絞り弁開度を車両の退避走行が可能な開度に保持する保安機能を装備する必要がある。

また、絞り弁が吸気通路壁面に噛り付いて、始動時にモータのトルクでは開くことができなくなるといういわゆる、噛り付き防止のためには、エンジンキーオフ時（換言すればモータの非通電時）に絞り弁を全閉位置より開いた位置に維持する保護機能が必要である。このような保安機能や保護機能を実現する開度を退避走行開度，イニシャル開度あるいはデフォルト開度と呼ぶ。このような技術は特開２００２−２５６８９４号公報に記載されている。

特開２００２−２５６８９４号公報

上記従来のモータ駆動式絞り弁制御装置においては、第１のばね部及び第２のばね部が一体的に形成され、その中間にフック部が形成された１つのばね部材を用い、スロットルバルブの開側では第１のばね部の付勢力が、スロットルボディの係止部にばね部材のフック部が当接するまでオープナ部材に作用し、スロットルバルブの閉側では第２のばね部の付勢力が、オープナ部材の両側面がばね部材のフック部及び他端部にて挟持されるまでオープナ部材に作用するように構成され、これにより、何らかの要因によってアクチュエータへの電流の供給が絶たれたときの退避走行を、１つのオープナ部材及び１つのばね部材によって達成するものが記載されている。

しかし、この構成では一本のばねで構成される２つの部分が軸方向に直列に配置されるので、軸長が長くなるという問題があった。

また、２つのばねの線径が等しいことで、スペースに対するばねトルク，ばね定数，ばね応力に対しての自由度が非常に小さいという問題があった。

更に、２つのばねを一体成形することは、製造設備が複雑になること及び、スプリングの曲げの部分でクラック等の懸念があるため、一体成形の管理は難しかった。

本発明は上記目的を達成するため
１）リターンスプリング及びデフォルトスプリングを個々に成形した後、例えば溶接接合や樹脂キャップによって一体に係合し、係合部をデフォルトストッパ部（例えばスロットルボディ壁部もしくはスロットルボディに設置したねじ部に）当接させることで、デフォルト開度を決定するものである。

好適には、
２）線径、あるいは線断面形状の異なるリターンスプリングとデフォルトスプリングを係合することができる。

また好適には、
３）外径の異なるリターンスプリングとデフォルトスプリングを個々に成形し、それぞれを並列となるよう配置，係合する。これらのスプリングは絞り弁軸に取り付けた最終段ギアとスロットルボディ壁部との間で、絞り弁軸の軸周りに配置することができる。

さらにまた好適には、
４）リターンスプリング，デフォルトスプリングを個々に成形後係合させることができる。

上記１）に記載した本発明によれば、デフォルトレバーを廃止し部品点数を削減することができ、組付け時間の短縮も可能となる。内燃機関の吸気絞り弁制御装置の部品点数を削減し、小型で安価なデフォルト機構を備えたモータ駆動式の絞り弁制御装置が得られる。

上記２）によれば、必要ばねトルク，ばね定数，ばね応力の自由度を高めることが可能となる。例えば、同じ巻き数であっても線径を大きくすれば、ばね定数，トルクが大きくなり、その反面応力を低減することができる。スペースを考慮し、最適なリターンスプリング，デフォルトスプリングの線径を決定することができる。

上記３）によれば、スペースを小さくすることができ、小型化することが可能となる。

上記４）によれば、一体成形時の曲げによるクラックの懸念を払拭することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施形態の第１実施例にかかる内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置におけるデフォルト機構の概略構成を示す斜視図である。

図１において、モータ２０への電流が何らかの要因により無通電となった場合、絞り弁１３をデフォルト開度に保持するデフォルト機構の構成は、主として、スロットルボディの吸気通路１１に軸支された絞り弁軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調整する絞り弁１３，絞り弁軸１２とスロットルギア２２，中間ギア２１を介して接続されたモータ（電動アクチュエータ）２０の駆動力によって絞り弁軸１２と一体的に駆動されるスロットルギア２２，絞り弁１３のデフォルト開度位置を決定するスロットルボディのストッパ部１４，リターンスプリング４０デフォルトスプリング５０とからなる。

リターンスプリング４０は、絞り弁軸１２に対して巻き線の巻き軸方向が平行となるように配設され、一端部４１がスロットルボディに掛けられており、他端部がデフォルトスプリングの一端部と溶接により係合され（係合部３０）、スロットルボディのストッパ部１４に当接されている。このスロットルボディのストッパ部１４はスロットルボディ自体あるいは、ねじであり、ねじの場合にはデフォルト開度調整が可能である。また、デフォルトスプリング５０はリターンスプリング４０と線径及び外径が異なっており、リターンスプリング４０とデフォルトスプリング５０は並列に配置され、デフォルトスプリング５０の他端部はスロットルギア２２に掛けられている。リターンスプリング４０とデフォルトスプリング５０の線径を変えることで、必要スプリングトルク，スプリングの許容応力，スプリング配置において設計の自由度を広げることが可能となる。

電子制御スロットル装置の正常時において、絞り弁１３をデフォルト開度位置より開く場合には、モータ２０の動力が中間ギア２１，スロットルギア２２により減速され、リターンスプリング４０の付勢力に抗してスロットルギア２２がリターンスプリングとデフォルトスプリングの係合部３０を押し、絞り弁１３が開方向に回転駆動される。この絞り弁１３の開方向に対しては、デフォルトスプリング５０の付勢力は関与しない。

絞り弁１３をデフォルト開度より閉じる場合には、モータ２０の動力が中間ギア２１，スロットルギア２２により減速され、デフォルトスプリング５０の付勢力に抗してスロットルギア２２がデフォルトスプリング５０の一端部５１を押し、絞り弁１３が閉方向に回転駆動される。この絞り弁１３の閉方向に対しては、リターンスプリング４０の付勢力は関与しない。

一方、モータ２０への電流が何らかの要因で無通電となった場合、リターンスプリング４０の付勢力によりリターンスプリングとデフォルトスプリングの係合部３０はスロットルボディのストッパ部１４に当接されデフォルト開度を保持する。

図２は本発明の実施形態の第２実施例にかかる内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置におけるデフォルト機構の概略構成を示す斜視図である。

線径及び外径の異なるリターンスプリング４０とデフォルトスプリング５０は樹脂により係合されており、スロットルボディのストッパ部１４との当接部は面となっており、デフォルト開度位置精度を向上することができる。

図３は本発明の実施形態の第３実施例にかかる内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置におけるデフォルト機構の概略構成を示す斜視図である。

線径及び外径の異なるリターンスプリング４０とデフォルトスプリング５０はゴムあるいはビニールのチューブにより係合されており、係合部３０がスロットルボディのストッパ部１４と衝突する際、衝撃を緩和することができる。

〔実施態様１〕
内燃機関の吸入空気流量を制御する絞り弁をモータにより開閉駆動されるスロットル装置で、前記モータの非通電時に前記絞り弁の開度を全閉位置より大きい所定の開度（以下、この開度をデフォルト開度と定義する）に保つデフォルト開度設定機構を有する内燃機関のスロットル装置において、
前記絞り弁に閉じ方向のばね力を付勢するリターンスプリングと、絞り弁の全閉位置からみてデフォルト開度側にばね力を付勢するスプリング（以下、デフォルトスプリングと称する）のどちらかはスロットルボディの壁部に固定され、もう片方はスロットルギアに固定されており、
前記リターンスプリングと前記デフォルトスプリングは個々に成形後１本に係合されていることを特徴とする内燃機関の吸気絞り弁制御装置。

〔実施態様２〕
前記リターンスプリングと前記デフォルトスプリングは異なる外径を呈し、径の小さい方が大きい方の内側に入り込み、並列に固定されていることを特徴とする内燃機関の吸気絞り弁制御装置。

〔実施態様３〕
前記リターンスプリングもしくは前記デフォルトスプリングの係合部は、スロットルボディに取り付けられたデフォルト開度調整ねじ、もしくはスロットルボディ壁部に当接し機械的にデフォルト開度を決定することを特徴とする内燃機関の吸気絞り弁制御装置。

〔実施態様４〕
実施態様１から３に記載したものにおいて、
前記リターンスプリングと前記デフォルトスプリングは異なる線径、あるいは線断面形状を呈していることを特徴とする内燃機関の吸気絞り弁制御装置。

本発明の実施例１に係る内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置におけるデフォルト機構の概略斜視図。 本発明の実施例２に係る内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置におけるデフォルト機構の概略斜視図。 本発明の実施例３に係る内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置におけるデフォルト機構の概略斜視図。

符号の説明

１１ 吸気通路
１２ 絞り弁軸
１３ 絞り弁
１４ スロットルボディのストッパ部
２０ モータ
２１ 中間ギア
２２ スロットルギア
３０ リターンスプリングとデフォルトスプリングの係合部
４０，５０ リターンスプリングあるいはデフォルトスプリング
４１，５１ リターンスプリングあるいはデフォルトスプリングの一端部

Claims (5)

1. 内燃機関のモータ駆動式絞り弁制御装置であって、
   スロットルボディに回転可能に保持された絞り弁軸と、
   当該絞り弁に固定され吸気通路の通路面積を調整する絞り弁と、
   当該絞り弁軸の一端に固定された最終段ギアと、
   当該最終段ギアに前記モータのトルクを伝達する減速ギアとを備え、
   前記複数のギアを介して前記絞り弁に前記モータのトルクが伝達され、
   前記絞り弁の全閉位置から開いた位置に設けられたデフォルトストッパと、
   前記絞り弁の全閉位置から前記デフォルトストッパの位置の間で、前記絞り弁軸に対して開方向の回転力を付与するデフォルトスプリングと、
   当該デフォルトスプリングに対して独立して作用し、前記デフォルトストッパ位置から全開位置の間で、前記絞り弁軸に対して閉方向の回転力を付与するリターンスプリングとを有し、
   前記リターンスプリングと前記デフォルトスプリングとは前記絞り弁軸の周りに配置されたつるまきばねで構成されており、
   前記リターンスプリングの一端は前記スロットルボディに係止されており、他端は前記デフォルトストッパに当接しており、
   前記デフォルトストッパの一端は前記絞り弁軸若しくは当該絞り弁軸に固定された前記最終段ギアあるいは絞り弁軸に固定されたレバー部材に係止されており、その他端は前記デフォルトストッパに当接しているものにおいて、
   前記リターンスプリングとデフォルトスプリングとが直径の異なるばね線材若しくは断面形状の異なるばね線材で形成されており、
   前記リターンスプリングの他端と前記デフォルトスプリングの他端は前記デフォルトストッパに対して共有の当接面を備えている
   ことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
2. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記共有の当接面は、前記リターンスプリングの他端と前記デフォルトスプリングの他端を溶接によって一体に形成したものである
   ことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
3. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記共有の当接面は、前記リターンスプリングの他端と前記デフォルトスプリングの他端に被せた唯一のキャップによって形成したものである
   ことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
4. 請求項１に記載されたものにおいて、
   前記リターンスプリングのばねの巻径が前記デフォルトスプリングの巻径より大きく形成され、前記デフォルトスプリングの少なくとも一部が前記リターンスプリングの内側に軸方向に重なって、配置されている
   ことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、
   前記デフォルトストッパと、前記リターンスプリングの他端と前記デフォルトスプリングの他端との前記当接面の位置を調節する調節手段を有する
   ことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。

Images