JP2013050207A - 動力伝達装置およびその組付方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 プレートバルブを支持固定するシャフトに圧入固定されるカップリング8の外周面から半径方向の外側へ向かって突出する係合ピン61を設け、また、出力ギヤ7の内周面(軸孔28の孔壁面)に、係合ピン61が係合可能な係合凹溝51を設け、更に、出力ギヤ7の端面に、係合ピン61により係止される被係止部52を設けている。そして、ゴムクッション9の各弾性体41、42を捩れ方向に圧縮変形させながら、カップリング8に対して、出力ギヤ7とゴムクッション9を一体に組み付け、その後、ゴムクッション9の各弾性体41、42の圧縮変形に伴う圧縮応力を開放すると、係合ピン61が被係止部52を係止可能な位置まで戻される。
【選択図】 図3
Description
従来より、モータの回転動力を、吸気制御弁の弁体(バルブ)を支持するシャフトに伝達する動力伝達装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。
従来例1の動力伝達装置は、図9に示したように、モータの出力軸に固定されたウォームギヤ(図示せず)、このウォームギヤに噛み合うヘリカルギヤ101、このヘリカルギヤ101と同一軸線上に配置されたスパーギヤ102、およびこのスパーギヤ102に噛み合う出力ギヤ(図示せず)等を有している。
ヘリカルギヤ101およびスパーギヤ102は、ハウジングに固定された支持軸の外周に回転自在に支持されている。
ヘリカルギヤ101とスパーギヤ102との間には、これらのギヤ101、102と一体的に回転動作を行う衝撃吸収部材が配置されている。
ここで、トルクの伝達が衝撃的に作用してしまう場合、例えばバルブおよびこのバルブと一体回転可能に連結した部材が全閉ストッパに突き当たる瞬間、合成ゴム部材105が変形する捩じり作用により、ウォームギヤに伝達される衝撃荷重を緩和させて、ウォームギヤのねじ締め状態が発生することを防止できる。
ここで、エンジンの運転中にバックファイヤが発生した場合、通常のエンジン運転条件で発生する吸入空気圧以上の異常圧力であるバックファイヤ圧力がエンジン側よりバルブに加わる可能性がある。そして、バックファイヤ圧力等の異常圧力がバルブに加わった場合であっても、吸気システムの一部が損傷することなく、吸気渦流を発生させる必要がある。
圧力逃がし手段は、スパーギヤ102をシャフトに固定し、シャフトと共に回転自在な第3プレートをコイルスプリングによって繋ぐことで、バックファイヤ圧力等の異常圧力が発生した時に、バルブに加わる異常圧力に抗してコイルスプリングを撓ませることにより、スパーギヤ102と嵌合した出力ギヤとを切り離すことができる。これにより、バルブが全閉状態で受ける異常荷重、つまり異常圧力の衝撃荷重に応じて、シャフトと一体のバルブを全閉状態から全開側へ回転させることができる。
ところが、従来例1の動力伝達装置においては、2つの第1、第2プレート103、104間に合成ゴム部材105を挟んで、変形量を大きくとり、衝撃吸収性を確保するため、円筒状の合成ゴム部材105を2つの第1、第2プレート103、104の対向面にそれぞれ加硫接着して、捩じって使用している。
これにより、全閉ストッパにバルブおよびこのバルブと一体回転可能に連結した部材が突き当たる瞬間において、合成ゴム部材105が変形する捩じり作用により、ウォームギヤに伝達される衝撃荷重を緩和させて、ウォームギヤのねじ締め状態(ウォームロック)を防止している。
したがって、従来の動力伝達装置においては、全閉ストッパへの突き当て時のウォームロックを防止したり、バルブのバタツキを防止したり、万が一の際のバルブ破損を防止したりすることができるが、部品点数および組付工数が多く、コストアップとなるという問題が生じている。
そこで、部品点数および組付工数を減らしてコストを低減するという目的を達成することが可能な動力伝達装置として、図10に示したように、モータにより回転駆動される出力ギヤ106と、バルブを支持するシャフトの外周に圧入嵌合されるジョイント107と、出力ギヤ106の突起111とジョイント107の突起112との間の収納空間に内蔵されて、突き当て時の衝撃トルク(衝撃荷重)を吸収するゴムクッション108とを備えた動力伝達装置(比較例1)が考えられる。なお、この動力伝達装置は、本出願時において公知技術ではない。
この動力伝達装置は、同一の回転軸線上に配置されて、互いに相対回転可能な2つの第1、第2回転部材と、これらの第1、第2回転部材間に配置されて、2つの第1、第2回転部材の回転軸線を中心とした捩れ方向への弾性変形が可能なゴム製の衝撃吸収部材とを備えている。
2つの第1、第2回転部材のうちの一方の第1回転部材または第2回転部材は、2つの第1、第2回転部材の回転軸線に対して傾斜する方向に延びる係合凹部(例えば傾斜溝や螺旋溝等)、およびこの係合凹部の終端から2つの第1、第2回転部材の回転軸線周りの周方向に延びる被係止部を有している。
2つの第1、第2回転部材のうちの他方の第2回転部材または第1回転部材は、係合凹部の始端から終端に至るまで連続して係合凹部に係合可能で、且つ係合凹部の終端から被係止部側へ通り抜けると、被係止部を係止可能な係合凸部を有している。
このとき、衝撃吸収部材は、2つの第1、第2回転部材を相対回転させることで、2つの第1、第2回転部材の回転軸線を中心とした捩れ方向に弾性変形する。
そして、衝撃吸収部材の弾性変形に伴う圧縮応力を開放すること(例えば衝撃吸収部材の弾性復元力)によって、その捩れ方向とは逆方向に2つの第1、第2回転部材が相対回転し、係合凸部の周方向位置が被係止部を係止可能な位置まで戻される。
これによって、係合凸部が、2つの第1、第2回転部材と衝撃吸収部材の回転軸線方向への相対的な移動を規制することができる。これにより、輸送時や作動時等に動力伝達装置の構成部品(2つの第1、第2回転部材と衝撃吸収部材を一体に組み付けた組付体)が分解または位置ズレする不具合の発生を防止することができる。
また、簡単な形状変更により、低コストで抜け止め機構を実現することができる。
また、第2回転部材または第1回転部材は、第1嵌合部に対して相対回転可能となるように軸孔に嵌挿される第2嵌合部(例えば軸部等)を設けている。
ここで、例えば2つの第1、第2回転部材をその回転軸線に対して直交する半径方向に嵌合配置し、且つ2つの第1、第2回転部材間に衝撃吸収部材を収容することで、2つの第1、第2回転部材と衝撃吸収部材とを一体に組み付けることができる。
これにより、作動中に分解することがないようにすることができる。
すなわち、第1回転部材には、複数の第1突起が、複数の第2突起のうちの隣接する第2突起間にそれぞれ挿入配置されている。また、第2回転部材には、複数の第2突起が、複数の第1突起のうちの隣接する第1突起間にそれぞれ挿入配置されている。
請求項5に記載の発明によれば、2つの第1、第2回転部材に、内部に衝撃吸収部材を収容する収納空間(例えば2つの第1、第2回転部材の回転軸方向に平行な所定距離(軸方向距離)を有する隙間(空間))を隔てて対向配置される第1、第2対向部をそれぞれ設けている。
複数の第1突起は、第1対向部から第2対向部側に向けて突出するように設けられている。
複数の第2突起は、第2対向部から第1対向部側に向けて突出するように設けられている。
なお、複数の第1、第2突起を、2つの第1、第2回転部材の回転軸線周りの周方向に所定間隔(例えば等間隔:180°間隔または120°間隔)で設置しても良い。これにより、衝撃吸収部材の各弾性体の捩れ方向への弾性変形による変形量が、各弾性体間で同じものとなる。
請求項8に記載の発明によれば、2つの第1、第2回転部材に、その回転軸線に対して直交する半径方向で互いに対向する2つの第1、第2対向面をそれぞれ設けている。
係合凹部は、第1対向面で開口した開口側から半径方向の奥側へ向かって凹んだ凹溝(例えば傾斜溝等)である。
係合凸部は、第2対向面から半径方向の外側または内側へ向かって突出するピンである。
ここで、第1回転部材または第2回転部材が、第2回転部材または第1回転部材から脱落すると、あるいは正規の位置から位置ズレすると、組付体を収納するケースと第1回転部材または第2回転部材とのクリアランスが詰まり、第1回転部材または第2回転部材が正常に動かなくなる懸念がある。
そこで、請求項1〜8に記載の発明を採用することで、そのような不具合の発生を防止することができる。
また、簡単な形状変更により、低コストで抜け止め機構を実現することができる。
この動力伝達装置は、同一の回転軸線上に配置されて、互いに相対回転可能な2つの第1、第2回転部材と、これらの第1、第2回転部材間に配置されて、2つの第1、第2回転部材の回転軸線を中心とした捩れ方向への弾性変形が可能なゴム製の衝撃吸収部材と、2つの第1、第2回転部材と衝撃吸収部材の回転軸線方向への相対的な移動を規制する規制手段とを備えている。
また、簡単な形状変更により、低コストで抜け止め機構を実現することができる。
また、簡単な形状変更により、低コストで抜け止め機構を実現することができる。
本発明は、輸送時や作動時等に構成部品(2つの第1、第2回転部材と衝撃吸収部材を一体に組み付けた組付体)が分解または位置ズレする不具合の発生を防止するという目的を、2つの第1、第2回転部材のうちの一方の第1回転部材または第2回転部材に、2つの第1、第2回転部材の回転軸線に対して傾斜する方向に延びる係合凹部(例えば傾斜溝や螺旋溝等)、およびこの係合凹部の終端から2つの第1、第2回転部材の回転軸線周りの円周方向に延びる被係止部を設け、また、2つの第1、第2回転部材のうちの他方の第2回転部材または第1回転部材に、係合凹部の始端から終端に至るまで連続して係合凹部に係合可能で、且つ係合凹部の終端から被係止部側へ通り抜けると、被係止部を係止可能な係合凸部を設けたことで実現した。
また、2つの第1、第2回転部材と衝撃吸収部材の回転軸線方向への相対的な移動を規制するC字状のリング部材やスナップフィット係合部材等の規制手段を第1回転部材または第2回転部材に設けたことで実現した。
図1ないし図6は、本発明を適用したアクチュエータを備えたタンブル制御弁(実施例1)を示したものである。
エンジンは、複数の気筒(シリンダボア)および複数の燃焼室が気筒配列方向に直列に配置されている。
エンジン本体(シリンダヘッドやシリンダブロック等)には、吸気バルブによって開閉される吸気ポート、および排気バルブによって開閉される排気ポートが形成されている。
各シリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフトに連結されたピストンがその往復摺動方向に摺動自在にそれぞれ支持されている。
各気筒毎の燃焼室に独立して接続する複数の吸気ポートには、内部に吸気通路が形成される吸気管が接続されている。また、各気筒毎の燃焼室に独立して接続する複数の排気ポートには、内部に排気通路が形成される排気管が接続されている。
エアクリーナは、インレットダクト(外気導入ダクト)の上流端で開口した外気導入口より空気導入通路に導入される外気(吸気)を濾過するフィルタエレメント(濾過エレメント)を有している。
エアクリーナの出口端は、エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークダクト(ゴムホース等)を介して、電子スロットル装置のスロットルボディに接続している。
スロットルボディの出口端は、スロットルボディを通過した吸気が流れる吸気通路を形成するインテークマニホールドを介して、エンジンの各気筒毎の吸気ポートに接続している。
タンブル制御弁は、インテークダクト1の内部に開閉自在(回転自在)に収容された複数のプレートバルブ2と、これらのプレートバルブ2を連動可能となるように支持する金属製のシャフト3と、駆動源であるモータMを有し、複数のプレートバルブ2の開度(回転角度)を一括変更するアクチュエータとを備えている。
動力伝達装置は、モータMの回転を減速する減速ギヤ機構と、この減速ギヤ機構の最終ギヤからシャフト3へモータMのトルクを伝達するトルク伝動機構(以下カップリング機構と言う)とを備えている。
減速ギヤ機構は、モータMの出力軸(モータシャフト)に固定されたウォームギヤ4と、このウォームギヤ4に噛み合って回転するヘリカルギヤ5と、このヘリカルギヤ5と同軸的(例えば同一軸線上)に配置されたスパーギヤ6と、このスパーギヤ6に噛み合って回転する最終ギヤ(出力ギヤ)7とを備えている。
出力ギヤ7は、モータMによって回転駆動される合成樹脂または金属製の第1回転部材(駆動側回転体)である。
カップリング8は、プレートバルブ2のシャフト3に一体回転可能(相対回転不能)に連結した合成樹脂または金属製の第2回転部材(従動側回転体)である。
ゴムクッション9は、出力ギヤ7またはカップリング8に伝わる衝撃(荷重)トルクを吸収する合成ゴム(ゴム弾性体)製の衝撃吸収部材である。
インテークダクト1は、各独立吸気通路の周囲を周方向に取り囲むように設置された複数の円筒部(周壁部)10を有している。これらの円筒部10の空気流方向の下流端(エンジン側端部)には、シリンダヘッドの結合端面に締結ボルト等を用いて締結固定される結合端面を有するフランジが一体的に形成されている。
インテークダクト1は、シャフト3の回転軸方向の一端側に第1軸受け保持部14を有している。また、インテークダクト1は、シャフト3の回転軸方向の他端側に第2軸受け保持部(図示せず)を有している。
第1軸受け保持部14は、第1軸受け部材(オイルシール15、ベアリング16)を介して、シャフト3の回転軸方向の一端側の第1摺動部を回転自在に支持する第1軸受け孔17を有している。
第2軸受け保持部は、第2軸受け部材(ベアリング)を介して、シャフト3の回転軸方向の他端側の第2摺動部を回転自在に支持する第2軸受け孔を有している。
複数のプレートバルブ2は、各第1吸気通路11の開口面積が最大となる全開位置から、各第1吸気通路11の開口面積が最小となる全閉位置に至るまでのバルブ作動可能範囲にて回転角度(バルブ開度)が変更されることで、インテークダクト1に対して相対回転して各第1吸気通路11を開閉する。つまり各第1吸気通路11の各通路断面積を絞る。 複数のプレートバルブ2は、エンジンの通常運転時に、アクチュエータ、特にモータMのトルクを利用して全開される。つまり複数のプレートバルブ2の開度が、全開開度の状態(全開位置)となるように制御(全開方向に駆動)される。
なお、スプリング等の付勢力によって全てのプレートバルブ2が全開位置となるように開弁方向に付勢しても良い。
ここで、複数のプレートバルブ2の全閉位置とは、各第1吸気通路11を全閉した全閉開度の状態(全閉姿勢)のことである。そして、全閉位置は、各プレートバルブ2の作動可能範囲の他方側の限界位置、つまりカップリング8の全閉ストッパ部(後述する)が、インテークダクト1に設けられた全閉ストッパ(図示せず)に突き当たって、これ以上の各プレートバルブ2の全閉作動が規制される全閉側規制位置である。
なお、スプリング等の付勢力によって全てのプレートバルブ2が全閉位置となるように閉弁方向に付勢しても良い。
シャフト3は、圧入嵌合によって複数のプレートバルブ2の各回転中心部毎に形成される多角孔形状のシャフト圧入孔に挿入されている。このシャフト3は、複数のプレートバルブ2の回転中心部を串刺し状態となるように結合することで、全てのプレートバルブ2を連動可能に連結する1本の駆動軸である。
シャフト3の第1摺動部は、第1軸受け部材(オイルシール15、ベアリング16)を介して、インテークダクト1の第1軸受け孔17に回転方向に摺動自在に支持されている。
シャフト3の第2摺動部は、第2軸受け部材(ベアリング)を介して、インテークダクト1の第2軸受け孔に回転方向に摺動自在に支持されている。
ここで、シャフト3の第1摺動部よりも回転軸方向の一端側に突出した突出部が、カップリング機構のカップリング8を嵌合保持するための嵌合部18となっている。この嵌合部18は、その回転軸方向に垂直な断面が多角形状(例えば四角形状)に形成されている。
動力伝達装置は、モータMの回転を所定の減速比となるように減速する減速ギヤ機構と、出力ギヤ7とカップリング8とゴムクッション9を一体に組み付けた組付体(カップリング機構)と、減速ギヤ機構およびカップリング機構を収納する収納室を形成するアクチュエータケースとを備えている。
モータMは、モータハウジング21のモータ収納室内において収容保持されている。このモータMは、エンジン制御ユニット(エンジン制御装置、電子制御装置:以下ECUと言う)によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリ(外部電源)に電気的に接続されている。
ヘリカルギヤ5およびスパーギヤ6は、モータMのモータシャフトの軸線方向に対して垂直に配設されたギヤシャフト24の外周に回転自在に支持されている。スパーギヤ6は、ヘリカルギヤ5に直接連結されている。つまりヘリカルギヤ5とスパーギヤ6との間には、従来の合成ゴム部材105を構成するゴム弾性体(図9参照)が設けられていない。
スパーギヤ6は、ギヤシャフト24の周囲を周方向に取り囲む円筒状のボス部を有している。このボス部の外周には、出力ギヤ7と噛み合う複数の凸状歯(スパーギヤ歯)が周方向全体に形成(列設)されている。
出力ギヤ7およびカップリング8は、内部にゴムクッション9を収容するクッション収納室(例えばシャフト3の回転軸方向に平行な所定距離(軸方向距離)を有する隙間(空間))を隔てて対向して配置される第1、第2対向部26、27をそれぞれ有している。
カップリング8は、カップリング機構の回転軸線上に、シャフト3の嵌合部18を圧入固定する圧入孔29を有している。
出力ギヤ7の第1対向部26には、カップリング8の第2対向部27と所定距離(軸方向距離)を隔てて対向する対向面が設けられている。カップリング8の第2対向部27には、出力ギヤ7の第1対向部26と所定距離(軸方向距離)を隔てて対向する対向面が設けられている。
第1円筒部31は、第2円筒部32の周囲を周方向に取り囲むように円筒形状に形成されている。また、第1対向部26および第1円筒部31は、第2円筒部32の外周に回転自在に嵌め合わされている。また、第1対向部26および第1円筒部31には、丸孔形状の軸孔28が形成されている。
第2円筒部32は、出力ギヤ7の第1円筒部31を回転方向に摺動可能に支持するピボットとしての機能を有している。これにより、出力ギヤ7は、カップリング8に対して相対回転可能に連結されている。
第2対向部27および第2円筒部32には、多角孔(四角孔)形状の圧入孔29が形成されている。
複数の第1突起33は、第1円筒部31よりも径方向外側に放射状に形成されるように設けられ、且つ第1対向部26の対向面から第2対向部側に向けて突出するように設けられている。
複数の第2突起34は、第2円筒部32よりも径方向外側に放射状に形成されるように設けられ、且つ第2対向部27の対向面から第1対向部側に向けて突出するように設けられている。
なお、出力ギヤ7の第1対向部26は、出力ギヤ7の軸線方向の一端側(図示上端側)の開口部を塞ぐように円環形状に形成されている。
なお、出力ギヤ7の詳細は後述する。
ベースプレート37の表面(図示上端面)上には、円形状の第2対向部27が形成されている。
スリーブ38は、ベースプレート37の裏面(図示下端面)からバルブ側(第2円筒部32の突出方向に対して逆側)に突出している。
第2対向部27に形成される第2円筒部32およびスリーブ38は、シャフト3の嵌合部18の周囲を円周方向に取り囲む円筒状の軸方向壁部を構成している。
なお、カップリング8の第2円筒部32の外周と複数の第2突起34の内面との間には、円環状の嵌合凹部39が形成されている。この嵌合凹部39には、出力ギヤ7の第1円筒部31が嵌め込まれる。
なお、カップリング8の詳細は後述する。
ゴムクッション9は、複数の第1、第2突起33、34のうちの隣接する第1、第2突起33、34間にそれぞれ挿入配置された複数の弾性体41、42、これらの弾性体41、42のうちの隣接する弾性体41、42を繋ぐ第1円筒部側連結部(以下ブリッジと言う)43、および複数の弾性体41、42のうちの隣接する弾性体42、41を繋ぐ第2円筒部側連結部(以下ブリッジと言う)44を有している。
これらの弾性体41は、隣接する第1、第2突起33、34間にそれぞれ挿入配置されている。また、複数の弾性体41は、出力ギヤ7の第1対向部26とカップリング8の第2対向部27との間のクッション収納室内で弾性変形自在に保持されている。
複数の弾性体42は、カップリング機構の回転軸線を中心とした捩れ方向への弾性変形(圧縮変形)が可能な第2ゴム弾性体(第2圧縮変形部、第2弾性変形部)である。
これらの弾性体42は、隣接する第2、第1突起34、33間にそれぞれ挿入配置されている。また、複数の弾性体42は、出力ギヤ7の第1対向部26とカップリング8の第2対向部27との間のクッション収納室内で弾性変形自在に保持されている。
ブリッジ44は、弾性体42の他端側(図示下端側)と弾性体41の他端側(図示下端側)とを繋ぐ第2連結部である。このブリッジ44も弾性体41、42およびブリッジ43と同様に、カップリング機構の円周方向に圧縮変形可能である。
ゴムクッション9の弾性体42、41およびブリッジ44により囲まれた空間は、出力ギヤ7の第1突起33が嵌合する嵌合凹部45として機能する。
ゴムクッション9の弾性体41、42およびブリッジ43により囲まれた空間は、カップリング8の第2突起34が嵌合する嵌合凹部46として機能する。
本実施例の動力伝達装置は、モータMにより回転駆動される減速ギヤ機構と、この減速ギヤ機構の最終ギヤである出力ギヤ7の出力部とプレートバルブ2を支持固定するシャフト3の入力部を結合するカップリング機構とを備えている。
減速ギヤ機構は、上述したように、ウォームギヤ4、ヘリカルギヤ5、スパーギヤ6および出力ギヤ7を備えている。これらの各ギヤ4〜7は、ギヤハウジング22のギヤ収納室内において回転自在に収容されている。
カップリング機構は、上述したように、合成樹脂(または金属)製の出力ギヤ7、合成樹脂(または金属)製のカップリング8およびゴムクッション9等によって構成されている。これらの各構成部品7〜9は、プレートバルブ2を支持固定するシャフト3と共に、ギヤハウジング22のギヤ収納室内において回転自在に収容されている。
なお、カップリング機構の回転軸線とは、2つの第1、第2回転部材の回転軸線のことを示す。
カップリング8は、出力ギヤ7の第1円筒部31に対して相対回転可能となるように軸孔28に嵌挿される第2円筒部32を有している。この第2円筒部32は、出力ギヤ7の第1円筒部31の内周に嵌合配置される第2嵌合部(軸部)である。
出力ギヤ7およびカップリング8は、カップリング機構の回転軸線に対して直交する半径方向で互いに対向する2つの第1、第2対向面をそれぞれ有している。
出力ギヤ7の第1対向面とは、第1対向部26および第1円筒部31の内周面のことである。
カップリング8の第2対向面とは、第2円筒部32の外周面のことである。
なお、出力ギヤ7とカップリング8とは、図2に示した嵌合位置で組み付けられる。
なお、本実施例の係合凹溝51は、カップリング機構の回転軸線に対して傾斜する方向に真っ直ぐに延伸している。
被係止部52は、係合凹溝51の終端Bから軸孔28の周囲を円弧状に取り囲むように設けられている。この被係止部52は、同一平面上または同一円周上に形成されている。 なお、図6(a)に示したように、係合凹溝51の終端Bから円周方向に溝(以下被係止凹溝53と言う)を延伸させて、その被係止凹溝53の溝側面に被係止部52を設けても良い。
この場合、被係止部52の中で係合凹溝51の終端Bに対応した位置を被係止部52の始端点Dとし、被係止部52の中で係合凹溝51の終端Bより最も離間した位置を被係止部52の終端点Eとし、始端点Dから終端点Eまでの円周方向の区間を溝形成区間としたとき、溝形成区間の始端点Dは、係合凹溝51の終端Bの延長線上に位置している。
また、後述する係合ピン61が被係止部52を係止可能な位置は、例えば係合ピン61を嵌め込む係合凹溝51の始端Aの位置に対応した位置(カップリング機構の回転軸線方向に平行な同一軸線上に位置する)、例えば部品組付時に捩じり変形する各弾性体41、42の弾性復元力により係合ピン61が戻される位置(元の位置)のことである。
なお、射出成形とは、ペレット状の樹脂素材を熱で溶融し、その溶融樹脂に圧力をかけて金型内のキャビティ中に射出注入し、冷却固化した樹脂成形体を金型内のキャビティ中から取り出す樹脂成形方法のことである。
そこで、係合凹溝51と被係止凹溝53を形成する金型を2分割し、一方の金型を図6(b)に示した矢印方向(X方向)に型抜きし、また、他方の金型を図6(b)に示した矢印方向(Y方向:X方向に対して反対方向)に型抜きすることで、出力ギヤ7を射出成形により製作することができる。なお、この場合、係合凹溝51は、台形状となる。また、図6(b)に示した二点鎖線は、2分割された金型の型割り線(パーティングライン)である。
圧入孔29の回転軸方向(軸線方向)の両端は、開口している。つまり圧入孔29は、第2円筒部32の上端面とスリーブ38の下端面とを連通するように回転軸方向に貫通している。
カップリング8は、カップリング機構の組み付け時(部品組付時、カップリング8に対して、出力ギヤ7とゴムクッション9を嵌合配置する嵌合時)に、すなわち、カップリング8に対して出力ギヤ7を相対回転させることで、ゴムクッション9の各弾性体41、42を捩じりながらカップリング機構を組み付ける際に、係合凹溝51の始端Aから終端Bに至るまで連続して係合凹溝51に係合可能な係合ピン61を有している。この係合ピン61は、係合凹溝51の終端Bから被係止部52側へ通り抜けると、ゴムクッション9の各弾性体41、42の弾性復元力によって、被係止部52を係止可能な位置まで移動(回転変位)する係合凸部である。
係合ピン61は、上述したように、カップリング機構の組み付け時(部品組付時)に、係合凹溝51の始端Aから中間点Cを経て終端Bに至るまで係合凹溝51を通り抜ける。 ここで、出力ギヤ7またはカップリング8に伝わる衝撃(荷重)トルクを吸収する衝撃吸収時における、ゴムクッション9の各弾性体41、42の圧縮変形に伴うカップリング機構の回転軸線を中心とする捩れ方向の変位量は、図6(a)に示したように、被係止部52を係止可能な位置から係合ピン61が係合凹溝51に嵌まり込むことが可能な位置(始端点D)に至るまでの捩れ方向の角度範囲(図6(a)において両矢印で示した範囲:L)よりも小さくなるように設定されている。
次に、本実施例の動力伝達装置のカップリング機構の組付方法を説明する。
先ずゴムクッション9の嵌合凹部46を、カップリング8の第2突起34に嵌め込むことにより、ゴムクッション9をカップリング8の第2円筒部27上に配置する(第1組付工程)。
次に、係合凹溝51の始端Aに係合ピン61を位置合わせして、出力ギヤ7の第1突起33がゴムクッション9の嵌合凹部45に嵌まるように、カップリング8の第2円筒部32の外周に出力ギヤ7の第1円筒部31を嵌合させる。つまり、ゴムクッション9を間に挟み込むように、出力ギヤ7の第1円筒部31とカップリング8の第2円筒部32とを嵌合配置する。
すると、ゴムクッション9の各弾性体41、42は、捩れ方向(カップリング機構の回転軸線周りの円周方向)に圧縮変形する。
これにより、カップリング8に対して、出力ギヤ7とゴムクッション9が一体に組み付けられる(第2組付工程)。
次に、本実施例のタンブル制御弁(TCV)のバルブ開度の制御方法を図1ないし図6に基づいて簡単に説明する。
なお、エンジンの運転状況、例えばエンジン回転速度とエンジン負荷に基づいて要求タンブル比を求めて、要求タンブル比が所定値以上の時に複数のプレートバルブ2を全閉し、要求タンブル比が所定値未満の時に複数のプレートバルブ2を全開しても良い。
このように、複数のプレートバルブ2が閉じられると、スロットルボディまたはサージタンクからインテークダクト1の内部に流入した吸入空気は、第2吸気通路12を通過して、インテークダクト1の内部(第2吸気通路12)から、シリンダヘッドの吸気ポートの上層部内に導入され、吸気ポートの上層部の流路壁面に沿うように流れる偏流となる。 そして、吸気ポートの上層部の流路壁面に沿って流れる吸気流は、吸気ポート開口部から燃焼室内に供給される。このとき、エンジンの各気筒毎の燃焼室内においてタンブル流が発生するため、例えばエンジン始動時またはアイドル運転時における燃焼室内での燃焼効率が向上し、燃費やエミッション(例えばHC低減効果)等が改善される。
以上のように、本実施例の動力伝達装置のカップリング機構においては、シャフト3の嵌合部18に圧入固定されるカップリング8の第2円筒部32の外周面から半径方向の外側へ向かって突出する係合ピン61を設け、また、出力ギヤ7の第1円筒部31の内周面(軸孔28の孔壁面)に、係合ピン61が係合可能な係合凹溝(カップリング機構の回転軸線に対して傾斜した部分螺旋状の傾斜溝)51を設け、更に、出力ギヤ7の第1対向部26および第1円筒部31の他端面に、係合ピン61により係止される被係止部52を設けている。
このとき、ゴムクッション9の各弾性体41、42は、カップリング8に対して、出力ギヤ7を相対回転させることで、カップリング機構の回転軸線を中心とした捩れ方向に圧縮変形する。
これによって、係合ピン61が、カップリング8に対する出力ギヤ7とゴムクッション9の、カップリング機構の回転軸線方向への相対的な移動を規制することができる。これにより、輸送時や部品組付時、作動時等に動力伝達装置のカップリング機構の構成部品(出力ギヤ7とカップリング8とゴムクッション9を一体に組み付けた組付体)が分解または位置ズレする不具合の発生を防止することができる。
また、衝撃吸収時における、ゴムクッション9の各弾性体41、42の圧縮変形に伴うカップリング機構の回転軸線を中心とする捩れ方向の変位量は、被係止部52を係止可能な位置から係合ピン61が係合凹溝51に嵌まり込むことが可能な位置(始端点D)に至るまでの捩れ方向の角度範囲(L)よりも小さくなるように設定されている。
これにより、動力伝達装置のカップリング機構の作動中に分解することがないようにすることができる。
しかし、本実施例の動力伝達装置のカップリング機構においては、その構成部品が分解または位置ズレする不具合の発生を防止できるので、そのような不具合の発生を防止することができる。
図7は、本発明を適用したアクチュエータを備えたタンブル制御弁(実施例2)を示したものである。
ここで、実施例1と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
係合凹溝51は、図7(a)に示したように、始端Aから終端Bに至るまでの途中に円弧状に湾曲した湾曲部54を有している。
係合凹溝51は、図7(b)に示したように、始端Aから中間点Cを経て終端Bに至るまで連続して円弧状に湾曲して形成されている。
以上のように、本実施例の動力伝達装置のカップリング機構においては、実施例1と同様な効果を奏する。
図8は、本発明を適用したアクチュエータを備えたタンブル制御弁(実施例3)を示したものである。
ここで、実施例1及び2と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
先ず、出力ギヤ7は、その中心部を貫通する軸孔28、およびこの軸孔28の周囲を取り囲む第1対向部26(および第1円筒部31)を備えている。第1対向部26および第1円筒部31の端面には、カップリング機構の回転軸線周りの円周方向に延びる円環状の被係止部52が設けられている。この被係止部52は、Cリング73の板厚方向の図示下端側(Cリング73の係止部74)が当接する。
リング溝72は、突出軸部71の先端部の外周に形成されている。また、リング溝72は、図示上方側の溝側面に、Cリング73の板厚方向の図示上端側を係止する第1係止部を有し、且つ図示下方側の溝側面に、Cリング73の板厚方向の図示下端側を係止する第2係止部を有している。
なお、リング溝72の代わりに、突出軸部71の先端部に円環状の段差を設けても良い。この場合、段差よりも突出軸部71の先端側(図示上方側)に径大部を設け、段差よりも突出軸部71の基端側(図示下方側)に径小部を設ける。
Cリング73は、リング溝72の溝底面の周囲を円周方向に取り囲むように設置されている。また、Cリング73は、カップリング8の第2円筒部32の外径よりも小さい内径を有し、第2円筒部32に形成されたリング溝72に嵌め合わされている。
また、Cリング73は、リング溝72内に弾性嵌合できる得るように、合わせ目に若干の隙間(スリット)を有するC字形状に形成されている。
そして、Cリング73は、リング溝72に組み付けられると、被係止部52を係止することが可能な円環状の係止部74を備えている。
また、Cリング73は、出力ギヤ7の第1対向部26および第1円筒部31が、ゴムクッション9の各弾性体41、42の弾性力によって図示上方側に付勢されているので、リング溝72の第1係止部に押圧される。これにより、Cリング73は、常時出力ギヤ7の被係止部52に弾性接触している。
そして、ゴムクッション9の各弾性体41、42の弾性力によって、カップリング8に対して出力ギヤ7が回転軸線方向(図示上方側)へ移動しようとすると、出力ギヤ7の被係止部52がCリング73の係止部74に接触して、カップリング8に対する、出力ギヤ7の回転軸線方向への相対的な移動が規制される。すなわち、Cリング73の係止部74で出力ギヤ7の端面を押さえることにより、カップリング8から出力ギヤ7とゴムクッション9が抜けなくなる。
また、カップリング8の第2円筒部32のようなシャフト75に、カップリング8に対する、出力ギヤ7とゴムクッション9の抜け止め形状を設けても良い。例えばカップリング8の第2円筒部32、つまりシャフト75の先端側に返し形状を設けても良い。これは、カップリング8に対して、出力ギヤ7およびゴムクッション9を組み付けて、シャフト75の先端が第1対向部26および第1円筒部31の端面から外部に突出すると、第1対向部26および第1円筒部31の端面の被係止部52にスナップフィット係合が可能な複数の弾性係合爪片76により実現できる(図8(b)参照)。
複数の弾性係合爪片76は、縮径することで出力ギヤ7の軸孔28を通り抜けて、軸孔28の外部に突出した後に、自身の弾性によって拡径することで出力ギヤ7の被係止部52を係止することができる。このとき、上述したように、ゴムクッション9の各弾性体41、42の弾性力によって出力ギヤ7が図示上方側に付勢されているので、複数の弾性係合爪片76の各係止部74が常時被係止部52に接触するため、カップリング8に対する、出力ギヤ7の回転軸線方向への相対的な移動が規制される。すなわち、複数の弾性係合爪片76の各係止部74で出力ギヤ7の端面を押さえることにより、カップリング8から出力ギヤ7とゴムクッション9が抜けなくなる。
以上のように、本実施例の動力伝達装置のカップリング機構においては、実施例1及び2と同様な効果を奏する。
本実施例では、本発明を、駆動源であるモータMの回転動力を、駆動対象であるプレートバルブ2のシャフト3を回転駆動するカップリング機構を有する動力伝達装置に適用しているが、本発明を、駆動源である内燃機関(エンジン)またはモータの回転動力を、駆動対象である回転装置(圧縮機、送風機、ポンプ等)のシャフト3を回転駆動する動力伝達装置に適用しても良い。
本実施例では、第1回転部材として駆動源であるモータMにより回転駆動される出力ギヤ7を使用し、第2回転部材として駆動対象であるプレートバルブ2を支持するシャフト3に一体回転可能に連結したカップリング8を使用しているが、第1回転部材として駆動対象を支持するシャフトに一体回転可能に連結した従動側回転部材を使用し、第2回転部材として駆動源により回転駆動される駆動側回転部材を使用しても良い。
本実施例では、本発明を、吸気渦流発生装置に適用しているが、本発明を、内燃機関(エンジン)の燃焼室に吸い込まれる吸気の流量をスロットルバルブの開閉動作により調整するスロットル装置や、内燃機関の吸気通路の通路長や吸気通路断面積を変更する可変吸気装置に適用しても良い。
本実施例では、本発明を、内燃機関(エンジン)の燃焼室に供給される吸気を制御する吸気制御弁の弁体(駆動対象であるバルブ)を駆動する動力伝達装置に適用しているが、本発明を、内燃機関(エンジン)の燃焼室より排出される排気ガス(EGRガスを含む)を制御する排気制御弁の弁体(駆動対象であるバルブ)を駆動する動力伝達装置に適用しても良い。
また、係合凹部である部分螺旋状の係合凹溝51の曲率半径、および部分螺旋状の係合凹溝51における湾曲部54の曲率半径を、図7(a)、(b)よりも大きくしても、小さくしても構わない。
また、係合凹部の終端と被係止部との交差角度を、鋭角的な角度で交差するようにしても良い。
1 インテークダクト
2 プレートバルブ(駆動対象)
3 シャフト(駆動対象の回転軸)
7 出力ギヤ(第1回転部材)
8 カップリング(第2回転部材)
9 ゴムクッション(衝撃吸収部材)
51 係合凹溝(係合凹部、傾斜溝)
52 被係止部
61 係合ピン(係合凸部)
Claims (13)
- 駆動源(M)の回転動力を駆動対象に伝達する動力伝達装置において、
(a)同一の回転軸線上に配置されて、互いに相対回転可能な2つの第1、第2回転部材(7、8)と、
(b)これらの第1、第2回転部材(7、8)間に配置されて、前記2つの第1、第2回転部材(7、8)の回転軸線を中心とした捩れ方向への弾性変形が可能なゴム製の衝撃吸収部材(9)と
を備え、
前記第1回転部材(7)または前記第2回転部材(8)は、始端から終端に至るまで連続して形成されて、前記回転軸線に対して傾斜する方向に延びる係合凹部(51)、およびこの係合凹部(51)の終端から前記回転軸線周りの周方向に延びる被係止部(52)を有し、
前記第2回転部材(8)または前記第1回転部材(7)は、前記係合凹部(51)の始端から終端に至るまで連続して前記係合凹部(51)に係合可能で、且つ前記係合凹部(51)の終端から前記被係止部(52)側へ通り抜けると、前記被係止部(52)を係止可能な係合凸部(61)を有していることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1に記載の動力伝達装置において、
前記第1回転部材(7)または前記第2回転部材(8)は、前記回転軸線方向に延びる軸孔(28)、およびこの軸孔(28)の周囲を取り囲む第1嵌合部(31)を有し、
前記第2回転部材(8)または前記第1回転部材(7)は、前記第1嵌合部(31)に対して相対回転可能となるように前記軸孔(28)に嵌挿される第2嵌合部(32)を有していることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1または請求項2に記載の動力伝達装置において、
衝撃吸収時における、前記衝撃吸収部材(9)の弾性変形に伴う前記捩れ方向の変位量は、
前記被係止部(52)を係止可能な位置から前記係合凸部(61)が前記係合凹部(51)に嵌まり込むことが可能な位置に至るまでの前記捩れ方向の角度範囲よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の動力伝達装置において、
前記2つの第1、第2回転部材(7、8)は、前記回転軸線周りの周方向に交互に配置される複数の第1、第2突起(33、34)をそれぞれ有していることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項4に記載の動力伝達装置において、
前記2つの第1、第2回転部材(7、8)は、内部に前記衝撃吸収部材(9)を収容する収納空間を隔てて対向配置される第1、第2対向部(26、27)をそれぞれ有し、
前記複数の第1突起(33)は、前記第1対向部(26)から前記第2対向部(27)側に向けて突出するように設けられており、
前記複数の第2突起(34)は、前記第2対向部(27)から前記第1対向部(26)側に向けて突出するように設けられていることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項4または請求項5に記載の動力伝達装置において、
前記衝撃吸収部材(9)は、前記複数の第1、第2突起(33、34)のうちの隣接する第1、第2突起(33、34)間にそれぞれ挿入配置された複数の弾性体(41、42)を有していることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項6に記載の動力伝達装置において、
前記衝撃吸収部材(9)は、前記複数の弾性体(41、42)のうちの隣接する弾性体(41、42)を繋ぐブリッジ(43、44)を有していることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載の動力伝達装置において、
前記2つの第1、第2回転部材(7、8)は、その回転軸線に対して直交する半径方向で互いに対向する2つの第1、第2対向面(31、32)をそれぞれ有し、
前記係合凹部(51)は、前記第1対向面(31)で開口した開口側から半径方向の奥側へ向かって凹んだ凹溝(51)であって、
前記係合凸部(61)は、前記第2対向面(32)から半径方向の外側または内側へ向かって突出するピン(61)であることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載の動力伝達装置において、
前記2つの第1、第2回転部材(7、8)と前記衝撃吸収部材(9)とを一体に組み付けた組付体(7〜9)と、
この組付体(7〜9)を収納する収納室を形成するケース(22)と
を備えたことを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載の動力伝達装置を組み付ける組付方法において、
前記係合凹部(51)の始端に前記係合凸部(61)を位置合わせし、
前記係合凸部(61)が前記係合凹部(51)を通って前記係合凹部(51)の終端から前記被係止部(52)側へ通り抜ける位置まで、前記2つの第1、第2回転部材(7、8)を相対回転させながら、
前記2つの第1、第2回転部材(7、8)と前記衝撃吸収部材(9)とを一体に組み付ける工程を備えたことを特徴とする動力伝達装置の組付方法。 - 駆動源(M)の回転動力を駆動対象に伝達する動力伝達装置において、
(a)同一の回転軸線上に配置されて、互いに相対回転可能な2つの第1、第2回転部材(7、8)と、
(b)これらの第1、第2回転部材(7、8)間に配置されて、前記2つの第1、第2回転部材(7、8)の回転軸線を中心とした捩れ方向への弾性変形が可能なゴム製の衝撃吸収部材(9)と、
(c)前記2つの第1、第2回転部材(7、8)と前記衝撃吸収部材(9)の回転軸線方向への相対的な移動を規制する規制手段(73〜75)と
を備えたことを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項11に記載の動力伝達装置において、
前記第1回転部材(7)または前記第2回転部材(8)は、前記回転軸線方向に延びる軸孔(28)、およびこの軸孔(28)の周囲を取り囲む第1嵌合部(31)を有し、
前記第2回転部材(8)または前記第1回転部材(7)は、前記第1嵌合部(31)に対して相対回転可能となるように前記軸孔(28)に嵌挿される第2嵌合部(32)を有していることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項12に記載の動力伝達装置において、
前記第1嵌合部(31)は、前記第1回転部材(7)または前記第2回転部材(8)の端面に、前記回転軸線周りの周方向に延びる被係止部(52)を有し、
前記第2嵌合部(32)は、前記被係止部(52)から前記軸孔(28)の外部に突出する突出軸部(71)、およびこの突出軸部(71)の外周に周方向に延びるリング溝(72)を有し、
前記規制手段(73、74)とは、前記リング溝(72)に嵌め合わされるC字状のリング部材(73)のことであって、
前記リング部材(73)は、前記リング溝(72)に組み付けられると、前記被係止部(52)を係止可能な係止部(74)を有していることを特徴とする動力伝達装置。
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