JP2010163890A - バイパス吸気量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気と共に弁室に流入した微細なダストがバイパス弁及び弁孔間の摺動間隙を通過しないようにして，ねじ機構の円滑な作動を確保する。
【解決手段】スロットルボディ１に，スロットル弁３を迂回して吸気道２に接続されるバイパス４と，このバイパス４に介入するシリンダ状の弁孔５とを設け，この弁孔５には，軸方向の動きでバイパス４を開閉するピストン状のバイパス弁１０を摺動自在且つ回転不能に嵌装し，このバイパス弁１０と，スロットルボディ１に取り付けられるアクチュエータ１７の出力軸１８とをねじ機構１９を介して連結して，出力軸１８の回転によりバイパス弁１０を軸方向に開閉駆動するようにしたバイパス吸気量制御装置において，バイパス弁１０の外周面に，その周方向に延びるダストトラップ用の凹溝３４を設けた。
【選択図】 図４

Description

本発明は，スロットル弁により開閉される吸気道を有するスロットルボディに，スロットル弁を迂回して吸気道に接続されるバイパスと，このバイパスに介入するシリンダ状の弁孔とを設け，この弁孔には，軸方向の動きでバイパスを開閉するピストン状のバイパス弁を摺動自在且つ回転不能に嵌装し，このバイパス弁と，スロットルボディに取り付けられるアクチュエータの出力軸とをねじ機構を介して連結して，出力軸の回転によりバイパス弁を軸方向に開閉駆動するようにしたバイパス吸気量制御装置の改良に関する。

かゝるバイパス吸気量制御装置は，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。
特許第３９６６８０７号公報

従来のかゝるバイパス吸気量制御装置では，弁孔とバイパス弁との間にはバイパス弁の摺動のための摺動間隙が存在するため，バイパス弁の開放時，バイパスを流れる吸気に多少とも含まれる微細なダストが弁孔内で舞い上がって上記摺動間隙を通過することがあり，そのダストの通過によれば，ダストがねじ機構に付着して，その作動の円滑性を阻害し，バイパス吸気量制御特性を変化させる可能性がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，吸気と共に弁室に流入した微細なダストが弁孔で舞い上がっても，そのダストがバイパス弁及び弁孔間の間隙を通過しないようにして，ねじ機構の円滑な作動を確保し得るエンジンの吸気制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，スロットル弁により開閉される吸気道を有するスロットルボディに，スロットル弁を迂回して吸気道に接続されるバイパスと，このバイパスに介入するシリンダ状の弁孔とを設け，この弁孔には，軸方向の動きでバイパスを開閉するピストン状のバイパス弁を摺動自在且つ回転不能に嵌装し，このバイパス弁と，スロットルボディに取り付けられるアクチュエータの出力軸とをねじ機構を介して連結して，出力軸の回転によりバイパス弁を軸方向に開閉駆動するようにしたバイパス吸気量制御装置において，前記バイパス弁の外周面に，その周方向に延びるダストトラップ用の凹溝を設けたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記弁孔の内側面には，バイパスの下流側に連なっていてバイパス弁の軸方向の移動で開閉される計量孔が開口しており，バイパス弁の外周面上の前記凹溝を，その端部が前記計量孔の手前で終わるよう円弧状に形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記弁孔の内側面には，バイパスの下流側に連なっていてバイパス弁の軸方向の移動で開閉される計量孔が開口しており，バイパス弁の，前記計量孔より前記アクチュエータ側の外周面に前記凹溝を環状に設けたことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記ねじ機構を，前記出力軸に連設されるねじ軸と，このねじ軸に螺合するねじ孔を持った駆動部材とで構成し，この駆動部材を前記バイパス弁に連結するオルダムジョイントをバイパス弁の周壁の厚肉部内に配設し，その厚肉部の外周に前記凹溝を形成したことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記スロットルボディの使用状態では，バイパス弁は，その軸線が上下方向に向かうように配置され，前記凹溝における，前記弁孔の入口孔側の下側面を該入口孔側に傾斜した斜面で構成する一方，それと反対側の上側面を平坦面で構成したことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，ダストが吸気と共にバイパスの上流側から弁孔に流入し，弁孔内で舞い上がって，弁孔及びバイパス弁間の摺動間隙をアクチュエータ側に通過しようとしても，バイパス弁は，その外周にダストトラップ用の凹溝を備えているので，その凹溝で上記ダストを捕捉し，上記ダストの上記摺動間隙への通過を防ぐことができる。したがって，上記ダストがねじ機構に付着，堆積することを防ぐことができ，ねじ機構の作動の円滑性を確保することができる。

本発明の第２の特徴によれば，弁孔に流入したダストが弁孔及びバイパス弁間の摺動間隙に侵入するや否や，即座にそのダストを凹溝により捕捉することができる。しかも，円弧状の凹溝の端部を計量孔の手前で終わらせていることから，凹溝と計量孔とは連通を遮断した状態にあるから，凹溝が計量孔の計量機能に干渉することを回避し得る。また計量孔側では，バイパス弁の外周面に凹溝が存在せずとも，バイパス弁は，通常，バイパスの下流側に作用するエンジンの吸気負圧により，計量孔が開口する弁孔の内側面に引きつけられるので，計量孔側ではバイパス弁の内側面に密着し，その摺動間隙はゼロとなり，ダストのねじ機構側への移行を防ぐことができる。

本発明の第３の特徴によれば，環状の凹溝をバイパス弁の外周面に形成することにより，バイパス弁の全周に亙り凹溝のダスト捕捉機能を高めることができる。

本発明の第４の特徴によれば，凹溝は，バイパス弁のジョイント部材が嵌合する厚肉部に，他の薄肉部の肉厚より深く形成されることになり，凹溝のダスト対する捕捉機能を高めることができると共に，バイパス弁から駄肉を極力削減して，その軽量化，延いては応答性を図ることができる。

本発明の第５の特徴によれば，凹溝で捕捉されたダストの凹溝から上方のアクチュエータ側への脱出を平坦面によって極力防ぐことができ，また上記ダストのバイパス弁下方への脱出を斜面によって促進することができる。

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。

図１は本発明の第１実施例に係るバイパス吸気量制御装置をバイパス弁の全閉状態で示す縦断面図，図２は同装置をバイパス弁の全開状態で示す縦断面図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図３の４−４線断面図，図５は同装置におけるバイパス弁の斜視図，図６は本発明の第２実施例を示す，図２との対応図，図７は図６の７−７線断面図である。

先ず，図１〜図５に示す本発明の第１実施例の説明より始める。

図１及び図２において，本発明のエンジンの吸気制御装置Ａは，エンジンのシリンダヘッド（図示せず）に取り付けられるスロットルボディ１を有する。このスロットルボディ１は，エンジンの吸気ポートに連なる吸気道２を有するメインボディ１ａと，このメインボディ１ａの一側にボルト接合されるサブボディ１ｂとで構成され，メインボディ１ａには，吸気道２を開閉するバタフライ型のスロットル弁３が軸支され，このスロットル弁３を迂回して吸気道２に接続されるバイパス４がメインボディ１ａからサブボディ１ｂに亙り形成される。

サブボディ１ｂには，バイパス４を吸気道２の上流側に連なる上流側通路４ａと，吸気道２の下流側に連なる下流側通路４ｂとに分割する有底シリンダ状の弁孔５が形成される。この弁孔５の底面には，上流側通路４ａの下流端が弁孔５の入口孔５ａとして開口し，また弁孔５の一側面には下流側通路４ｂの上流端が計量孔５ｂとして開口する。メインボディ１ａ及びサブボディ１ｂの接合面間には，これら接合面を貫通す上記上流側通路４ａ及び下流側通路４ｂをそれぞれ囲繞するＯリング７，８が介装される。

弁孔５には，入口孔５ａ及び計量孔５ｂ間を開閉するピストン状のバイパス弁１０が摺動自在に嵌装される。その際，バイパス弁１０及びサブボディ１ｂ間には，バイパス弁１０の回転を阻止する回り止め手段１１が設けられる。この回り止め手段１１は，計量孔５ｂと反対側でバイパス弁１０の一側面に形成されてバイパス弁１０の軸線Ｙ方向に延びるキー溝１２と，このキー溝１２に摺動可能に係合すべくサブボディ１ｂに螺着されるキー１３とで構成され，キー溝１２の，電動モータ１７側の端部は，バイパス弁１０の外周面に一体に連続する隔壁１４により閉鎖される。

またバイパス弁１０の他側面には，入口孔５ａに向けて開口する計量用の切欠き１５が設けられ，この切欠き１５と計量孔５ｂとの連通度合をゼロから最大まで調節するように，バイパス弁１０は，図１の全閉位置から図２の全開位置へと軸方向に移動することができる。

サブボディ１ｂには，弁孔５の，入口孔５ａと反対側の端部に環状肩部１６ａを介して同軸に連なる取り付け孔１６が設けられ，この取り付け孔１６に電動モータ１７が装着される。この電動モータ１７の出力軸１８に，ねじ機構１９及びオルダムジョイント２０を順次介してバイパス弁１０が連結される。バイパス弁１０には，電動モータ１７側に開口する有底の中空部２１が設けられており，この中空部２１にねじ機構１９が収容され，中空部２１の底壁２１ａにオルダムジョイント２０が設けられる。

ねじ機構１９は，電動モータ１７の出力軸１８に一体に連設されるねじ軸１８ａと，このねじ軸１８ａが螺合するねじ孔２２ａを持った駆動部材２２とで構成される。

またオルダムジョイント２０は，図２及び図３に示すように，バイパス弁１０の有底の中空部２１の底壁２１ａに設けられる第１角孔２４と，この第１角孔２４に第１の横方向Ｘ１での摺動を可能として嵌合されるジョイント部材２６と，このジョイント部材２６に設けられ，前記駆動部材２２が第１の横方向Ｘ１と直角をなす第２の横方向Ｘ２での摺動を可能として嵌合される第２角孔２５とで構成される。駆動部材２２は，ジョイント部材２６及び前記底壁２１ａを貫通するように比較的長く形成されており，これを前記ねじ孔２２ａが軸方向に貫通している。この駆動部材２２の中間部には，ジョイント部材２６の外端面に当接するフランジ２２ｂが形成される。

また駆動部材２２の，前記底壁２１ａ外に突出した外端部には，これを横断するようにセットピン２７が嵌装され，このセットピン２７とバイパス弁１０の間に円錐コイル状のセットばね２８が縮設され，このセットばね２８は，その圧縮反発力により駆動部材２２のフランジ２２ｂをジョイント部材２６の外端面に押しつけて，ジョイント部材２６を前記底壁２１ａとの当接状態に保持する。

さらに駆動部材２２には，セットピン２７より軸方向内側に位置するストッパピン３０が駆動部材２２を横断するように装着される。このストッパピン３０は，前記ねじ軸１８ａの先端を受け止めてバイパス弁１０の全開側移動限界を規制するようになっている。

上記セットピン２７及びストッパピン３０間において，ねじ孔２２ａにはそれを塞ぐようにグリース３１が充填される。

上記２本のピン２７，３０は，何れもスプリングピンで構成され，それぞれの駆動部材２２の取り付け孔３２，３３内周面に弾発密着することで保持される。

図１〜図５，特に図３〜図５に示すように，バイパス弁１０の外周面には，その周方向に延びる断面ＵもしくはＶ字状のダストトラップ用の凹溝３４が設けられる。この第１実施例の場合，バイパス弁１０の前記ジョイント部材２６が嵌合する部分１０ｂは，他の薄肉部１０ａより肉厚が厚い厚肉部１０ｂとなっており，この厚肉部１０ｂは，計量孔５ｂの，バイパス弁１０の軸線Ｙ方向に沿う上下幅領域に略収まるよう，バイパス弁１０の切欠き１５近傍に配置される。そして，上記厚肉部１０ｂの外周に前記凹溝３４が，薄肉部１０ａの肉厚より深く，且つ両端部を計量孔５ｂ及びキー溝１２の手前で終わらせるよう円弧状に一対形成される。尚，キー溝１２の上端は閉じているので，凹溝３４をキー溝１２に連通させても支障はない。

さらにスロットルボディ１の使用状態では，バイパス弁１０は，その軸線Ｙが上下方向に向かうように配置され，前記凹溝３４の入口孔５ａ側の下側面は，入口孔５ａ側に傾斜した斜面３４ｂに形成され，それと反対側の上側面は，バイパス弁１０の軸線Ｙと直交する平坦面３４ａに形成される。

またサブボディ１ｂには，特にバイパス弁１０が全開位置もしくはその近傍位置を占めるとき，バイパス弁１０の有底中空部２１において前記ねじ機構１９を囲繞するダストカバー３５が取り付けられる。このダストカバー３５は，ねじ機構１９を同軸状に取り囲む円筒部３５ａと，この円筒部３５ａの，電動モータ１７側端部に円錐部３５ｂを介して一体に連設されるフランジ部３５ｃとからなっており，このフランジ部３５ｃは，サブボディ１ｂの前記環状肩部１６ａと，それに対して押圧保持される電動モータ１７の端面との間に，シール部材３６と共に挟持される。シール部材３６は，出力軸１８の根元外周面に密接するシールリップ３６ａを備えており，ダストカバー３５の前記円錐部３５ｂが上記シールリップ３６ａを半径方向内方に押圧保持するようになっている。

ダストカバー３５の円筒部３５ａの先端は，バイパス弁１０の全開側移動限界位置において，駆動部材２２の，ジョイント部材２６を押えるフランジ２２ｂに当接する手前で終わっている。

さらにサブボディ１ｂには図示しない電子制御ユニットが備えられ，その電子制御ユニットがスロットルセンサ，吸気温センサ及びブースト負圧センサ等の各種センサの出力信号に基づいて，エンジン始動時，ファストアイドリング時，通常アイドリング時，エンジンブレーキ時などのエンジンの運転状態を判定し，それに応じて電動モータ１７を正転又は逆転作動するようになっている。

次に，この実施例の作用について説明する。

電動モータ１７の出力軸１８が正転又は逆転すると，駆動部材２２がねじ機構１９の軸方向送り作用を受けて軸方向に進退し，ジョイント部材２６を介してバイパス弁１０を弁孔５に沿って軸方向に摺動させ，切欠き１５と計量孔５ｂとの連通度合，即ちバイパス４の開度を増減させて，バイパス４の上流側通路４ａ，弁孔５，切欠き１５及び下流側通路４ｂを順次通過する，エンジンのバイパス吸気流量を制御することができる。

ところで，バイパス４を流入する吸気は，通常，吸気道２の上流側に接続されるエアクリーナ（図示せず）で濾過されるが，しばしば微細なダストがエアクリーナを通過して吸気と共にバイパス４に流入することがある。そうした場合，そのダストが吸気と共にバイパス４の上流側通路４ａから弁孔５に流入し，弁孔５内で舞い上がって，弁孔５におけるバイパス弁１０の摺動間隙を下方から上方へ通過しようとしても，バイパス弁１０は，その外周にダストトラップ用の凹溝３４を備えているので，その凹溝３４で上記ダストを捕捉し，上記ダストのバイパス弁１０の摺動間隙への通過を防ぐことができる。そして，上記凹溝３４は，弁孔５の入口孔５ａ側の一方の内側面が入口孔５ａ側に傾斜した斜面３４ｂに形成され，他側面がバイパス弁１０の軸線Ｙに直交する平坦面３４ａに形成されるので，凹溝３４で捕捉してダストの凹溝３４から上方への脱出を平坦面３４ａによって極力防ぐことができ，また上記ダストのバイパス弁１０下方への脱出が斜面３４ｂによって促進される。したがって，上記ダストがねじ機構１９，即ちねじ軸１８ａやねじ孔２２ａに付着，堆積することを防ぐことができ，ねじ機構１９の作動の円滑性を確保し，バイパス吸気量制御特性の安定性向上を図ることができる。

特に，この第１実施例の場合，前記凹溝３４は，バイパス弁１０の，計量孔５ｂを開閉する切欠き１５近傍の外周面に端部を計量孔５ｂの手前で終わらせるよう円弧状に形成されるので，ダストがバイパス弁１０の摺動間隙に侵入するや否や，そのダストを凹溝３４により即座に捕捉することができ，しかも，凹溝３４と計量孔５ｂとの相互連通を遮断して，凹溝３４が計量孔５ｂの計量機能に干渉することを回避し得る。また計量孔５ｂ側では，バイパス弁１０の外周面に凹溝３４が存在せずとも，バイパス弁１０は，通常，バイパス４の下流側通路４ｂに作用するエンジンの吸気負圧により，計量孔５ｂが開口する弁孔５の内側面に引きつけられるので，計量孔５ｂ側ではバイパス弁１０の内側面に密着し，その摺動間隙はゼロとなり，ダストの上方への移行を防ぐことができる。

また前記凹溝３４は，バイパス弁１０のジョイント部材２６が嵌合する厚肉部１０ｂに，他の薄肉部１０ａの肉厚より深く形成されるので，凹溝３４のダスト対する捕捉機能を高めることができると共に，バイパス弁１０から駄肉を削減して，その軽量化，延いては応答性を図ることができる。

万一，上記凹溝３４を通り過ぎてバイパス弁１０の上方に出るダストがあっても，サブボディ１ｂに取り付けられるダストカバー３５が電動モータ１７の出力軸１８及び駆動部材２２間を連結するねじ機構１９を囲繞しているから，上記ダストのねじ機構１９への付着，堆積をより確実に防ぐことができる。

バイパス弁１０と，電動モータ１７の出力軸１８との軸線相互に製作誤差に起因するずれがある場合には，そのずれは，オルダムジョイント２０のジョイント部材２６の第１の横方向Ｘ１に沿う移動と，駆動部材２２の第２の横方向Ｘ２に沿う移動とに吸収されるから，そのずれにも拘らず，バイパス弁１０のスムーズな摺動を保証することができ，同時にセットばね２８によりバイパス弁１０の振動を抑制することができる。しかも，オルダムジョイント２０は，バイパス弁１０の有底の中空部２１の底壁２１に設けられるので，このオルダムジョイント２０と，上記中空部２１に配置されるダストカバー３５との干渉を防ぐことができ，したがってオルダムジョイント２０及びダストカバー３５をバイパス弁１０にコンパクト収めることができて，バイパス吸気量制御装置Ａのコンパクト化に寄与し得る。

またセットピン２７とストッパピン３０との間のねじ孔２２ａには，グリース３１が充填されるので，このグリース３１は，セットピン２７及びストッパピン３０間に保持されてねじ孔２２ａを埋めることになる。したがって，ねじ孔２２ａに特別な栓体を嵌合させることなく，ねじ孔２２ａを塞ぐことができ，ねじ孔２２ａからねじ機構１９側へのダストの侵入を防ぐことができる。

次に，図６及び図７に示す本発明の第２実施例について説明する。

この第２実施例では，バイパス弁１０のジョイント部材２６が嵌合する厚肉部１０ｂが，バイパス弁１０の全閉時でも，計量孔５ｂの上方にくるように配置され，この厚肉部１０ｂの外周面にダストトラップ用の凹溝３４が，バイパス弁１０の薄肉部１０ａの肉厚より深く環状に形成される。尚，前実施例におけるダストカバー３５は廃止される。その他の構成は，前実施例と同様であるので，図６及び図７中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施例によれば，環状で且つ深い凹溝３４をバイパス弁１０の外周面に形成することができ，バイパス弁１０の全周に亙り凹溝３４のダスト捕捉機能を高めることができる。

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。例えば，凹溝３４を複数条，バイパス弁１０の軸線Ｙ方向に並べて配設することもできる。またスロットルボディ１をメインボディ１ａとサブボディ１ｂとに分割せず，スロットルボディ１全体を一体に形成することもできる。

本発明の第１実施例に係るバイパス吸気量制御装置をバイパス弁の全閉状態で示す縦断面図。 同装置をバイパス弁の全開状態で示す縦断面図。 図２の３−３線断面図。 図３の４−４線断面図。 同装置におけるバイパス弁の斜視図。 本発明の第２実施例を示す，図２との対応図。 図６の７−７線断面図。

Ａ・・・・・バイパス吸気量制御装置
Ｙ・・・・・バイパス弁の軸線
１・・・・・スロットルボディ
２・・・・・吸気道
３・・・・・スロットル弁
４・・・・・バイパス
５・・・・・弁孔
５ａ・・・・入口孔
５ｂ・・・・計量孔
１０・・・・バイパス弁
１０ａ・・・薄肉部
１０ｂ・・・厚肉部
１７・・・・アクチュエータ（電動モータ）
１８・・・・出力軸
１８ａ・・・ねじ軸
１９・・・・ねじ機構
２０・・・・オルダムジョイント
２２・・・・駆動部材
２２ａ・・・ねじ孔
３４・・・・凹溝
３４ａ・・・平坦面
３４ｂ・・・斜面

Claims (5)

1. スロットル弁（３）により開閉される吸気道（２）を有するスロットルボディ（１）に，スロットル弁（３）を迂回して吸気道（２）に接続されるバイパス（４）と，このバイパス（４）に介入するシリンダ状の弁孔（５）とを設け，この弁孔（５）には，軸方向の動きでバイパス（４）を開閉するピストン状のバイパス弁（１０）を摺動自在且つ回転不能に嵌装し，このバイパス弁（１０）と，スロットルボディ（１）に取り付けられるアクチュエータ（１７）の出力軸（１８）とをねじ機構（１９）を介して連結して，出力軸（１８）の回転によりバイパス弁（１０）を軸方向に開閉駆動するようにしたバイパス吸気量制御装置において，
   前記バイパス弁（１０）の外周面に，その周方向に延びるダストトラップ用の凹溝（３４）を設けたことを特徴とするバイパス吸気量制御装置。
2. 請求項１記載のバイパス吸気量制御装置において，
   前記弁孔（５ａ）の内側面には，バイパス（４）の下流側に連なっていてバイパス弁（１０）の軸方向の移動で開閉される計量孔（５ｂ）が開口しており，バイパス弁（１０）の外周面上の前記凹溝（３４）を，その端部が前記計量孔（５ｂ）の手前で終わるよう円弧状に形成したことを特徴とするバイパス吸気量制御装置。
3. 請求項１記載のバイパス吸気量制御装置において，
   前記弁孔（５ａ）の内側面には，バイパス（４）の下流側に連なっていてバイパス弁（１０）の軸方向の移動で開閉される計量孔（５ｂ）が開口しており，バイパス弁（１０）の，前記計量孔（５ｂ）より前記アクチュエータ（１７）側の外周面に前記凹溝（３４）を環状に設けたことを特徴とするバイパス吸気量制御装置。
4. 請求項１記載のバイパス吸気量制御装置において，
   前記ねじ機構（１９）を，前記出力軸（１８）に連設されるねじ軸（１８ａ）と，このねじ軸（１８ａ）に螺合するねじ孔（２２ａ）を持った駆動部材（２２）とで構成し，この駆動部材（２２）を前記バイパス弁（１０）に連結するオルダムジョイント（２０）をバイパス弁（１０）の周壁の厚肉部（１０ｂ）内に配設し，その厚肉部（１０ｂ）の外周に前記凹溝（３４）を形成したことを特徴とするバイパス吸気量制御装置。
5. 請求項１記載のバイパス吸気量制御装置において，
   前記スロットルボディ（１）の使用状態では，バイパス弁（１０）は，その軸線（Ｙ）が上下方向に向かうように配置され，前記凹溝（３４）における，前記弁孔（５）の入口孔（５ａ）側の下側面を該入口孔（５ａ）側に傾斜した斜面（３４ｂ）で構成する一方，それと反対側の上側面を平坦面（３４ａ）で構成したことを特徴とするバイパス吸気量制御装置。

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