JP2016020653A - 絞り弁制御装置 - Google Patents

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久野 章人
Akito Kuno
章人 久野
信介 松山
Shinsuke Matsuyama
信介 松山
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Abstract

【課題】デフォルト機構の部品点数を削減し、構成を簡素化することのできる絞り弁制御装置を提供する。
【解決手段】絞り弁制御装置は、スロットルボディ12と弁軸と絞り弁とスロットルギヤ28と制御用モータとデフォルト機構56とを備える。デフォルト機構56は、両スプリングフック部68,69を有するリターンスプリング66と、スロットルギヤ28に設けられかつ両スプリングフック部68,69をそれぞれ係止する両ギヤフック部62、64と、スロットルボディ12に設けられかつ両スプリングフック部68,69を係止する両ストッパ部58,60とを備える。スロットルギヤ28とリターンスプリング66との間に、スロットルギヤ28が中間位置にあるときに相互に弾性的に摺動接触する弾性接触手段76,78が設けられる。
【選択図】図4

Description

本発明は、制御用モータによって絞り弁の弁開度を調節することによりスロットルボディの吸気通路を流れる内燃機関(エンジン)への吸入空気量を制御する絞り弁制御装置に関する。
従来より、何らかの要因によって制御用モータへの通電が遮断された際に、車両の退避走行を可能とするデフォルト機構を備えた絞り弁制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1(「従来例」という)の絞り弁制御装置は、吸気通路を有するスロットルボディと、スロットルボディに回動可能に設けられた弁軸と、弁軸に設けられかつ吸気通路を開閉する絞り弁と、弁軸に一体的に回動可能に設けられた回動部材と、回動部材を開閉駆動する制御用モータと、制御用モータの非通電時に回動部材を全開位置と全閉位置との間の中間位置に弾性的に保持するデフォルト機構とを備えている。
特開2005−140034号公報 特開2002−256894号公報
従来例のデフォルト機構によると、コイル状の単一のリターンスプリングと、弁軸に回動可能に設けられ、リターンスプリングの一端あるいは他端に係止する第1スイングアームおよび第2スイングアームとを備えている。回動部材の中間位置からの回動方向に応じて、回動部材にいずれかのスイングアームを同期回転させている。したがって、2つのスイングアームが必要であるため、部品点数が多くなり、構成が複雑化するという問題があった。なお、本発明では、特許文献2に記載されている2つのスプリングを備えるタイプのデフォルト機構や、コイル状の単一のスプリングであってもコイル部の中間部にU字状のフック部を有するタイプのデフォルト機構は対象としていない。
本発明が解決しようとする課題は、デフォルト機構の部品点数を削減し、構成を簡素化することのできる絞り弁制御装置を提供することにある。
第1の発明は、吸気通路を有するスロットルボディと、前記スロットルボディに回動可能に設けられた弁軸と、前記弁軸に設けられかつ前記吸気通路を開閉する絞り弁と、前記弁軸に一体的に回動可能に設けられた回動部材と、前記回動部材を開閉駆動する制御用モータと、前記制御用モータの非通電時に前記回動部材を全開位置と全閉位置との間の中間位置に弾性的に保持するデフォルト機構とを備える絞り弁制御装置であって、前記デフォルト機構は、前記回動部材を閉方向に付勢する第1端部と開方向に付勢する第2端部とを有するコイル状の単一のリターンスプリングと、前記回動部材に設けられかつ該回動部材が中間位置から全開位置までの範囲にあるときに前記第1端部を係止する第1係止部と、前記回動部材に設けられかつ該回動部材が中間位置から全閉位置までの範囲にあるときに前記第2端部を係止する第2係止部と、前記スロットルボディに設けられかつ前記回動部材が中間位置から全閉位置までの範囲にあるときに前記リターンスプリングの第1端部を係止する第1ストッパ部と、前記スロットルボディに設けられかつ前記回動部材が中間位置から全開位置までの範囲にあるときに前記リターンスプリングの第2端部を係止する第2ストッパ部とを備えており、前記回動部材と前記リターンスプリングとの間には、該回動部材が中間位置にあるときに相互に弾性的に摺動接触する弾性接触手段が設けられている。この構成によると、従来例で必要とされた一対のスイングアームを備えることなく、デフォルト機構を構成することができる。このため、デフォルト機構の部品点数を削減し、構成を簡素化することができる。ひいては、絞り弁制御装置を小型化することができる。
また、前記デフォルト機構において、回動部材が中間位置にあるときに、スロットルボディの両ストッパ部とリターンスプリングの両端部とが係止し、リターンスプリングの両端部と回動部材の両係止部とが係止することが望ましい。しかし、部材公差や組付公差等によって、リターンスプリングのいずれかの端部と係止部との間に隙間(すなわち非係止状態)が発生することがある。その隙間は、回動部材にリターンスプリングのスプリング力(戻しトルク)が作用しない回動範囲であり、いわゆる不感帯領域に相当する。不感帯領域では、回動部材が周方向にがたつくため、絞り弁のハンチングが発生する。そこで、本発明では、回動部材とリターンスプリングとの間に、回動部材が中間位置にあるときに相互に弾性的に摺動接触する弾性接触手段が設けられている。したがって、仮にリターンスプリングのいずれかの端部と係止部との間に隙間(すなわち非係止状態)が発生しても、弾性接触手段が相互に弾性的に摺動接触することによって、回動部材の周方向のがたつきを抑制することができる。ひいては、絞り弁のハンチングの発生を抑制することができる。
第2の発明は、第1の発明において、前記弾性接触手段は、前記回動部材の両係止部のうちの少なくとも一方の係止部と、前記リターンスプリングに形成されかつ前記係止部によって撓み変形する撓み変形部とからなる。この構成によると、弾性接触手段の回動部材側の構成部材として少なくとも一方の係止部を流用することにより、回動部材の構成を簡素化することができる。
第3の発明は、第1の発明において、前記弾性接触手段は、前記回動部材に設けられた摺動接触部と、前記リターンスプリングに形成されかつ前記摺動接触部によって撓み変形する撓み変形部とからなる。この構成によると、回動部材の摺動接触部とリターンスプリングの撓み変形部とによる弾性接触手段の構成の自由度を向上することができる。
第4の発明は、第2又は第3の発明において、前記撓み変形部は、前記リターンスプリングのコイル部と、前記両端部のうちの少なくとも一方の端部との間に形成されている。この構成によると、リターンスプリングの撓み変形部を容易に形成することができる。
第5の発明は、第4の発明において、前記撓み変形部は、前記リターンスプリングのコイル部の半径方向の外側又は内側に形成されている。この構成によると、リターンスプリングの軸方向の寸法を増大することなく、撓み変形部を形成することができる。
第6の発明は、第4の発明において、前記撓み変形部は、前記リターンスプリングのコイル部の軸方向の外側に形成されている。この構成によると、リターンスプリングのコイル部の半径方向外方又は内方への寸法を増大することなく、撓み変形部を形成することができる。
第7の発明は、第1〜6のいずれかの発明において、前記両係止部は、前記回動部材の回動軸方向に延在する長さを有し、前記第1係止部の長さは、前記第2係止部の長さよりも短い。この構成によると、第1係止部の剛性の向上のための設計がし易くなる。すなわち、一般的には、回動部材の中間位置から全開位置までの回動角度は、その中間位置から全閉位置までの回動角度に比べて大きく設定される。このため、第1係止部に作用するリターンスプリングの最大スプリング力は、第2係止部に作用する最大スプリング力に比べて大きくなる。したがって、第1係止部の長さを第2係止部の長さよりも短くすることにより、第1係止部の剛性の向上のための設計がし易くなる。
第8の発明は、第1の発明において、前記弾性接触手段は、前記リターンスプリングのコイル部と、前記回動部材に設けられかつ前記コイル部を撓み変形させる摺動接触部とからなる。この構成によると、弾性接触手段のリターンスプリング側の構成部材としてコイル部を流用することにより、リターンスプリングの構成を簡素化することができる。
実施形態1にかかる絞り弁制御装置を示す断面図である。 絞り弁制御装置の側面図である。 スロットルギヤとリターンスプリングとの組立品を示す斜視図である。 デフォルト機構を示す模式図である。 第1弾性接触手段を示す模式図である。 スロットルギヤの回動位置とトルクとの関係を示す特性線図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 デフォルト機構の作動状態を示す模式図である。 理想例にかかるスロットルギヤが中間位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図である。 スロットルギヤが全開位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図である。 スロットルギヤが全閉位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図である。 スロットルギヤの回動位置とトルクとの関係を示す特性線図である。 比較例にかかるスロットルギヤが中間位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図である。 スロットルギヤの回動位置とトルクとの関係を示す特性線図である。 実施形態2にかかるデフォルト機構を示す模式図である。 実施形態3にかかるデフォルト機構を示す模式図である。 実施形態4にかかるデフォルト機構を示す模式図である。 実施形態5にかかるデフォルト機構を示す模式図である。 実施形態6にかかるデフォルト機構を示す模式図である。 実施形態7にかかるデフォルト機構を示す模式図である。
[実施形態1]
実施形態1を説明する。本実施形態の絞り弁制御装置は、自動車等の車両の内燃機関(エンジン)への吸入空気量を制御するものである。図1は絞り弁制御装置を示す断面図、図2は同じく側面図である。図1に示すように、絞り弁制御装置10は、例えば樹脂製のスロットルボディ12を備えている。スロットルボディ12は、中空円筒状のボア壁部13を有している。ボア壁部13内の中空部により吸気通路14が形成されている。吸気通路14は、エンジンの吸気系に連通される。ボア壁部13の半径方向の両側部にはボス部16,17が同心状に形成されている。両ボス部16,17には、吸気通路14を半径方向に横切る弁軸20が軸受18,19を介して回転可能に支持されている。弁軸20には、絞り弁22が設けられている。絞り弁22は、バタフライ型で、円板状に形成されている。絞り弁22は、弁軸20と一体的に回動することにより、吸気通路14を開閉し、エンジンへの吸入空気量を制御する。
スロットルボディ12の一側部(図1において左側部)には、その外周部に沿う環状のギヤハウジング部24が形成されている。ギヤハウジング部24の開放側端面は、例えば樹脂製のカバー26によって閉鎖されている。ギヤハウジング部24側のボス部16に支持された弁軸20の先端部は、そのボス部16から突出されている。弁軸20の突出側先端部には、例えば樹脂製のスロットルギヤ28が固定されている。スロットルギヤ28は、中空円筒状の本体部29と、本体部29の一側(ボス部16とは反対側)に形成された円環状のフランジ部30と、フランジ部30の外周部に扇形に形成されたギヤ部31とを有している。本体部29は、スロットルボディ12のボス部16に対して同一軸線上において対向状に配置されている。本体部29は、スロットルボディ12のボス部16の外径と同一又は略同一の外径をもって形成されている。なお、スロットルギヤ28は本明細書でいう「回動部材」に相当する。
スロットルボディ12には、ギヤハウジング部24内に開口する有底筒状のモータ収容部33が形成されている。モータ収容部33内には、例えばDCモータ等からなる制御用モータ35が収容状態で設置されている。制御用モータ35の出力回転軸36は、ギヤハウジング部24内に向けて突出されている。出力回転軸36には、ピニオンギヤ38が固定されている。制御用モータ35は、自動車のエンジンコントロールユニットいわゆるECU等の電子制御装置(不図示)によって、アクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル信号やトラクション制御信号、定速走行信号、アイドルスピードコントロール信号に応じて駆動制御される。
ギヤハウジング部24内には、例えば樹脂製のカウンタ軸40が固定されている。カウンタ軸40は、弁軸20と制御用モータ35の出力回転軸36との間に平行状に配置されている。カウンタ軸40には、例えば樹脂製のカウンタギヤ42が回転可能に支持されている。カウンタギヤ42は、ギヤ径の異なる大径側のギヤ部42aと小径側のギヤ部42bとを同心状に有している。大径側のギヤ部42aは、ピニオンギヤ38と噛み合わされている。小径側のギヤ部42bは、スロットルギヤ28のギヤ部31と噛み合わされている。制御用モータ35の駆動により、出力回転軸36が正転方向あるいは逆転方向に回転されると、出力回転軸36の回転力がピニオンギヤ38、カウンタギヤ42を介してスロットルギヤ28に伝達されることで、弁軸20が回動される。弁軸20と一体で絞り弁22が回動すなわち開閉されることにより、吸気通路14内を流れる吸入空気量が調整される。なお、ピニオンギヤ38、カウンタギヤ42及びスロットルギヤ28により減速ギヤ機構44が構成されている。
スロットルギヤ28には、永久磁石46が組み込まれている。また、カバー26の内側面には、スロットルギヤ28の永久磁石46に対応する磁気検出素子48が設けられている。磁気検出素子48は、例えばホール素子、ホールIC、磁気抵抗素子等からなる。磁気検出素子48は、スロットルギヤ28の回転にともなって変化する磁界の強さに応じた電圧信号等の電気信号を電子制御装置(不図示)へ出力する。なお、永久磁石46と磁気検出素子48とにより、絞り弁22の回転角度すなわち弁開度を検出する回転角度センサ50が構成されている。
図2に示すように、スロットルギヤ28のギヤ部31の外周部には、全閉規制部52が形成されている。スロットルボディ12には、全閉規制部52に対応する全閉ストッパ部54が設けられている。スロットルギヤ28の閉方向への回動時に、全閉規制部52が全閉ストッパ部54に当接することによって、絞り弁22のそれ以上の閉方向への回動が規制される。全閉規制部52が全閉ストッパ部54に当接する位置において、絞り弁22は最小開度すなわち全閉開度となる。なお、絞り弁22の全閉開度に対応するスロットルギヤ28の位置を全閉位置という。また、絞り弁22の全開開度に対応するスロットルギヤ28の位置を全開位置という。また、絞り弁22の全開開度と全閉開度との間の中間開度に対応するスロットルギヤ28の位置を中間位置という。また、絞り弁22の中間開度は、例えば全閉開度よりも僅かに開いた開度であって、車両の退避走行を可能とする吸入空気量を得ることのできるデフォルト開度(オープナ開度)である。
スロットルボディ12とスロットルギヤ28との間には、デフォルト機構56が設けられている。デフォルト機構56は、制御用モータ35の非通電時にスロットルギヤ28を中間位置に弾性的に保持する機構である。スロットルボディ12のギヤハウジング部24には、第1ストッパ部58及び第2ストッパ部60が設けられている。両ストッパ部58,60は、スロットルギヤ28の周辺部に隣接する位置において周方向に所定の間隔を隔てて配置されている。本実施形態では、両ストッパ部58,60は、半径方向の相反する位置に配置されている。
スロットルギヤ28のフランジ部30の外周部には、第1ギヤフック部62及び第2ギヤフック部64が形成されている。両ギヤフック部62,64は、周方向に所定の間隔を隔てて配置されている。本実施形態では、両ギヤフック部62,64は、半径方向の相反する位置に配置されている。両ギヤフック部62,64は、スロットルギヤ28の回動軸方向に延在する長さ(フランジ部30からの突出長さ)を有している。第1ギヤフック部62の長さは、第2ギヤフック部64の長さよりも短くなっている(後出の図3参照)。なお、第1ギヤフック部62は本明細書でいう「第1係止部」に相当する。また、第2ギヤフック部64は本明細書でいう「第2係止部」に相当する。
スロットルボディ12とスロットルギヤ28との間には、単一のリターンスプリング66が介装されている。リターンスプリング66は、例えば金属製の捩じりコイルスプリングからなる。リターンスプリング66は、金属製のばね線材をコイル状に巻回してなるコイル部67と、コイル部67の一端部から半径方向外方へ向けて直線状に引き出された第1スプリングフック部68と、コイル部67の他端部から半径方向外方へ向けて直線状に引き出された第2スプリングフック部69を有している。なお、第1スプリングフック部68は本明細書でいう「第1端部」に相当する。また、第2スプリングフック部69は本明細書でいう「第2端部」に相当する。
リターンスプリング66は、スロットルボディ12とスロットルギヤ28との間に介装されている。詳しくは、スロットルギヤ28の本体部29にリターンスプリング66のコイル部67が嵌合されている。図3はスロットルギヤとリターンスプリングとの組立品を示す斜視図である。図3に示すように、リターンスプリング66のコイル部67は、第1スプリングフック部68をスロットルギヤ28のフランジ部30に近づけるようにして本体部29に嵌合されている。また、リターンスプリング66の巻き戻し方向の弾性復元力によって、両スプリングフック部68,69が両ギヤフック部62,64に弾性的に係止すなわち当接されている。
そして、スロットルギヤ28とリターンスプリング66との組立品72は、スロットルボディ12のギヤハウジング部24内に配置されている。スロットルギヤ28は、弁軸20に回り止め状態に嵌合されかつかしめによって固定されている(図1参照)。また、リターンスプリング66の巻き戻し方向の弾性復元力によって、第1スプリングフック部68が第2ストッパ部60に弾性的に係止すなわち当接されているとともに、第2スプリングフック部69が第2ストッパ部60に弾性的に係止すなわち当接されている。これによって、制御用モータ35の非通電時において絞り弁22が中間開度に弾性的に保持されるようになっている。なお、スロットルボデー12のボス部16及びスロットルギヤ28の本体部29とリターンスプリング66のコイル部67との間には、例えば樹脂製の円筒形状のカラー(不図示)を介装してもよい。図4はデフォルト機構を示す模式図である。
図4に示すように、デフォルト機構56には、第1弾性接触手段76及び第2弾性接触手段78が設けられている。第1弾性接触手段76は、スロットルギヤ28の第1ギヤフック部62とリターンスプリング66の第1撓み変形部80とからなる。第2弾性接触手段78は、スロットルギヤ28の第2ギヤフック部64とリターンスプリング66の第2撓み変形部82とからなる。第1弾性接触手段76と第2弾性接触手段78とは左右対称状をなしているため、第1弾性接触手段76について説明し、第2弾性接触手段78についての説明は省略する。図5は第1弾性接触手段を示す模式図である。第1ギヤフック部62において、第1スプリングフック部68に対向する側を先端側とし、第1スプリングフック部68とは反対側を基端側とし、コイル部67側を内側とし、コイル部67とは反対側を外側として説明する。
図5に示すように、第1撓み変形部80は、リターンスプリング66の第1スプリングフック部68とそのスプリングフック部68に連続するコイル部67の端部との間に折り曲げにより形成されている。第1撓み変形部80は、コイル部67の端部から接線方向に沿って直線状に延びている。第1撓み変形部80は、リターンスプリング66のコイル部67の半径方向の外側に形成されている。第1撓み変形部80と第1スプリングフック部68との内角は鈍角をなしている。
第1ギヤフック部62は角棒状に形成されている。第1ギヤフック部62は、内側面84と外側面85と基端面86と先端面87と傾斜面88を有している。内側面84及び外側面85は、スロットルギヤ28の回動軸線を中心とする湾曲面状に形成されている。基端面86は、スロットルギヤ28の半径方向に延びる直線を含む平面状に形成されている。先端面87と傾斜面88とは、第1ギヤフック部62の先端部において山形状をなしている。先端面87は、第1ギヤフック部62の先端部の外側半部において凸型の円弧状に形成されている。傾斜面88は、第1ギヤフック部62の先端部の内側半部において、リターンスプリング66の第1スプリングフック部68と第1撓み変形部80との間の折り曲げ部に対向する平面状に形成されている。先端面87と傾斜面88との稜線部は、リターンスプリング66の第1撓み変形部80に摺動接触可能な摺接部90となっている。
第1弾性接触手段76において、リターンスプリング66のスプリング力(戻しトルク)により、スロットルギヤ28が全閉側から中間位置へ戻されてくる場合について説明する。このとき、第1ストッパ部58に第1スプリングフック部68(図5中、二点鎖線68参照)が当接した状態で、スロットルギヤ28が図5において右回り方向に回動されるにともない、第1ギヤフック部62(図5中、二点鎖線62A参照)が第1スプリングフック部68に近づいてくる。すると、第1ギヤフック部62(図5中、二点鎖線62B参照)の摺接部90(図5中、二点鎖線90参照)が第1撓み変形部80(図5中、二点鎖線80参照)に点接触状に当接する。続いて、第1撓み変形部80に沿って第1ギヤフック部62の摺接部90が第1スプリングフック部68側へ向けて摺動していくことにより、第1撓み変形部80がその弾性に抗してコイル部67側へ押しやられていく。このとき、第1スプリングフック部68は第1ストッパ部58に対して摺動する。そして、スロットルギヤ28が中間位置に戻ると、第1ギヤフック部62(図5中、実線62参照)の先端面87が第1スプリングフック部68(図5中、実線68参照)に点接触状に当接又は近接する。
このように、スロットルギヤ28が中間位置にあるときに、第1ギヤフック部62とリターンスプリング66の第1撓み変形部80とが、第1撓み変形部80の弾性を介して相互に弾性的に摺動接触する。したがって、仮にリターンスプリング66の第1スプリングフック部68と第1ギヤフック部62の先端面87との間に隙間(すなわち非係止状態)が発生しても、スロットルギヤ28の周方向のがたつきを抑制することができる。また、スロットルギヤ28が中間位置から閉じ側へ回動されるときには、第1スプリングフック部68から第1ギヤフック部62が離れていくにともない、第1撓み変形部80が弾性復元力により原状に戻る(図5中、二点鎖線80参照)。
次に、上記した絞り弁制御装置10の動作態様について説明する。図6はスロットルギヤの回動位置とトルクとの関係を示す特性線図である。図6において、横軸はスロットルギヤ28の回動位置を示し、縦軸はトルク(作動トルク)を示している。位置P0は中間位置の基準位置、位置P1は中間位置の開き側位置、位置P2は第1係止部と第1撓み変形部80との接離位置、位置P3は全開位置をそれぞれ示している。また、位置P4は中間位置の閉じ側位置、位置P5は第2係止部と第2撓み変形部82との接離位置、位置P6は全閉位置をそれぞれ示している。また、位置P1とP4との間の範囲(領域)R1は、スロットルギヤ28の中間位置の許容範囲である。また、位置P2とP5との間の範囲(領域)R2は、両弾性接触手段76,78のうちの少なくとも一方の弾性接触手段のギヤフック部と撓み変形部とが摺動接触する範囲である。
図7〜図17はデフォルト機構の作動状態を示す模式図である。詳しくは、図7は図6の位置P0に対応し、図8は図6の位置P1に対応し、図9は図6の位置P1と位置P2との間の経過途中に対応し、図10は図6の位置P2に対応し、図11は図6の位置P2と位置P3との間の経過途中に対応し、図12は図6の位置P3に対応している。また、図13は図6の位置P4に対応し、図14は図6の位置P4と位置P5との間の経過途中に対応し、図15は図6の位置P5に対応し、図16は図6の位置P5と位置P6との間の経過途中に対応し、図17は図6の位置P6に対応している。
いま、制御用モータ35の非通電時において、図7に示すように、デフォルト機構56により、スロットルギヤ28が全開位置と全閉位置との間の中間位置の基準位置P0(図6参照)に弾性的に保持されているものとする。この状態では、リターンスプリング66のスプリング力(戻しトルク)により、両スプリングフック部68,69が両ストッパ部58,60に係止すなわち当接されている。また、両スプリングフック部68,69に対して両ギヤフック部62,64(詳しくは先端面87)が僅かに離れている。
通電による制御用モータ35の駆動力が、減速ギヤ機構44すなわちピニオンギヤ38、カウンタギヤ42及びスロットルギヤ28を介して弁軸20に伝達される(図1参照)。これにより、絞り弁22が回動して吸気通路14が開閉される。このとき、スロットルギヤ28が中間位置の基準位置P0(図6参照)から開き側へ回動するときには、第1ギヤフック部62が第1スプリングフック部68に係止すなわち当接した状態で、リターンスプリング66のスプリング力に抗してスロットルギヤ28が開き側へ回動されていく(図8〜図12参照)。
詳しくは、スロットルギヤ28の位置P1(図6参照)では、第2スプリングフック部69から第2ギヤフック部64の先端面87がもう少し離れる(図8参照)。その後、スロットルギヤ28の位置P1〜P2(図6参照)の回動にともない、第2撓み変形部82に対して第2ギヤフック部64の摺接部90がコイル部67側へ摺動していくことにより、第2撓み変形部82が弾性復元力により原状に戻されていく(図8〜図10参照)。また、スロットルギヤ28が位置P1(図6参照)を過ぎると、第1ストッパ部58から第1スプリングフック部68が離れていく(図9参照)。また、スロットルギヤ28が位置P2(図6参照)を過ぎると、第2撓み変形部82から第2ギヤフック部64の摺接部90が離れていく(図11参照)。そして、最終的には、スロットルギヤ28が全開位置P3(図6参照)で図12に示す状態に至る。
続いて、図12において、スロットルギヤ28が全開位置P3(図6参照)から閉じるときには、リターンスプリング66のスプリング力(戻しトルク)により、スロットルギヤ28が上記とは逆の経過をたどり中間位置P0(図6参照)に戻される(図11、図10、図9、図8、図7参照)。このとき、部材公差や組付公差等によって、スロットルギヤ28が中間位置の基準位置P0(図6参照)の直前の閉じ側位置P1(図6参照)で停止したときは、第2スプリングフック部69に第2ギヤフック部64の先端面87が近接した状態となる(図8参照)。
また、スロットルギヤ28が中間位置の基準位置P0(図6参照)から閉じ側へ回動するときには、第2ギヤフック部64が第2スプリングフック部69に係止すなわち当接した状態で、リターンスプリング66のスプリング力に抗してスロットルギヤ28が閉じ側へ回動されていく(図13〜図17参照)。
詳しくは、スロットルギヤ28の位置P4(図6参照)では、第1スプリングフック部68から第1ギヤフック部62の先端面87がもう少し離れる(図13参照)。その後、スロットルギヤ28の位置P4〜P5(図6参照)の回動にともない、第1撓み変形部80に対して第1ギヤフック部62の摺接部90がコイル部67側へ摺動していくことにより、第1撓み変形部80が弾性復元力により原状に戻されていく(図13〜図15参照)。また、スロットルギヤ28が位置P4(図6参照)を過ぎると、第2ストッパ部60から第2スプリングフック部69が離れていく(図14参照)。また、スロットルギヤ28が位置P5(図6参照)を過ぎると、第1撓み変形部80から第1ギヤフック部62の摺接部90が離れていく(図16参照)。そして、最終的には、スロットルギヤ28が全閉位置P6(図6参照)で図17に示す状態に至る。
続いて、図17において、スロットルギヤ28が全閉位置P6(図6参照)から閉じるときには、リターンスプリング66のスプリング力(戻しトルク)により、スロットルギヤ28が上記とは逆の経過をたどり中間位置P0(図6参照)に戻される(図16、図15、図14、図13、図7参照)。このとき、部材公差や組付公差等によって、スロットルギヤ28が中間位置の基準位置P0(図6参照)の直前の閉じ側位置P4(図6参照)で停止したときは、第1スプリングフック部68に第1ギヤフック部62の先端面87が近接した状態となる(図13参照)。
制御用モータ35の非通電時には、デフォルト機構56のリターンスプリング66の戻しトルクによって、スロットルギヤ28が中間位置、詳しくは位置P0、P1及びP4(図6参照)のいずれかの位置に弾性的に保持される(図7、図8及び図13参照)。
上記した絞り弁制御装置10によると、従来例で必要とされた一対のスイングアームを備えることなく、デフォルト機構56を構成することができる。このため、デフォルト機構56の部品点数を削減し、構成を簡素化することができる。ひいては、絞り弁制御装置10を小型化することができる。
また、スロットルギヤ28とリターンスプリング66との間に、スロットルギヤ28が中間位置にあるときに相互に弾性的に摺動接触する両弾性接触手段76,78が設けられている。したがって、仮にリターンスプリング66のいずれかのスプリングフック部68,69とギヤフック部62,64との間に隙間(すなわち非係止状態)が発生しても、少なくとも一方の弾性接触手段76,78が相互に弾性的に摺動接触することによって、スロットルギヤ28の周方向のがたつきを抑制することができる。ひいては、絞り弁22のハンチングの発生を抑制することができる。
この点について理想例及び比較例を参照して説明する。まず、理想例から説明する。図18は理想例にかかるスロットルギヤが中間位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図、図19はスロットルギヤが全開位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図、図20は同じく全閉位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図である。理想例のデフォルト機構において、実施形態1と同一の部位については同一符号を付してその説明を省略する。また、図21はスロットルギヤの回動位置とトルクとの関係を示す特性線図である。図21において、横軸はスロットルギヤ28の回動位置を示し、縦軸はトルク(作動トルク)を示している。位置p0は中間位置、位置p3は全開位置位置p6は全閉位置をそれぞれ示している。
図18に示すように、理想例のデフォルト機構(符号、56Aを付す)では、スロットルギヤ28の第1ギヤフック部(符号、62Aを付す)及び第2ギヤフック部(符号、64Aを付す)は、例えば丸棒状に形成されている。このため、両ギヤフック部62A,64Aには、実施形態1における摺接部90(図5参照)は存在しない。また、リターンスプリング(符号、66Aを付す)は、コイル部67の両端部をコイル部67の半径方向外方へ折り曲げることにより第1スプリングフック部(符号、68Aを付す)及び第2スプリングフック部(符号、69Aを付す)が形成されている。このため、リターンスプリング66Aには、実施形態1における両撓み変形部80,82(図4参照)は形成されていない。その他の構成は、実施形態1のデフォルト機構56(図7参照)と同様である。
スロットルギヤ28の中間位置p0(図21参照)において、リターンスプリング66Aの両スプリングフック部68A,69Aと両ストッパ部58,60とが係止するとともに、リターンスプリング66Aの両スプリングフック部68A,69Aとスロットルギヤ28の両ギヤフック部62A,64Aとが係止している。この状態から開き側へ回動するときには、第1ギヤフック部62Aが第1スプリングフック部68Aに係止した状態で、リターンスプリング66Aのスプリング力に抗してスロットルギヤ28が開き側へ回動されていく。このとき、第2スプリングフック部69Aから第2ギヤフック部64Aが離れていき、最終的には、スロットルギヤ28が全開位置p3(図21参照)で、図19に示す状態に至る。続いて、図19において、スロットルギヤ28が全開位置p3(図21参照)から閉じるときには、リターンスプリング66Aのスプリング力(戻しトルク)により、スロットルギヤ28が中間位置p0(図21参照)に戻される(図18参照)。
また、スロットルギヤ28が中間位置p0(図21参照)から閉じ側へ回動するときには、第2ギヤフック部64Aが第2スプリングフック部69Aに係止した状態で、リターンスプリング66Aのスプリング力に抗してスロットルギヤ28が閉じ側へ回動されていく。このとき、第1スプリングフック部68Aから第1ギヤフック部62Aが離れていき、最終的には、スロットルギヤ28が全閉位置p6(図21参照)で、図20に示す状態に至る。続いて、スロットルギヤ28が全閉位置p6(図21参照)から閉じるときには、リターンスプリング66Aのスプリング力(戻しトルク)により、スロットルギヤ28が中間位置p0(図21参照)に戻される(図18参照)。
制御用モータ35の非通電時には、デフォルト機構56のリターンスプリング66Aの戻しトルクによって、スロットルギヤ28が中間位置p0(図21参照)に弾性的に保持される(図18参照)。このとき、リターンスプリング66Aの両スプリングフック部68A,69Aと両ストッパ部58,60とが係止するとともに、リターンスプリング66Aの両スプリングフック部68A,69Aとスロットルギヤ28の両ギヤフック部62A,64Aとが係止すれば、特に問題は生じない。すなわち、両スプリングフック部68A,69Aと、両ストッパ部58,60及び両ギヤフック部62A,64Aとが、同時に当接する理想状態であれば、スロットルギヤ28の周方向のがたつきを生じないため、絞り弁22のハンチングの問題は発生しない。
しかし、部材公差や組付公差等によって、スロットルギヤ28の両ギヤフック部62A,64Aのうちのいずれか一方のギヤフック部がそのギヤフック部に対応するスプリングフック部と係止しても、他方のギヤフック部がそのギヤフック部に対応するスプリングフック部と離れたまま係止しない場合がある。この場合を比較例として説明する。図22は比較例にかかるスロットルギヤが中間位置にあるときのデフォルト機構を示す模式図、図23はスロットルギヤの回動位置とトルクとの関係を示す特性線図である。
図22に示すように、例えば、第1スプリングフック部68Aと第1ギヤフック部62Aとが係止しても、第2スプリングフック部69Aと第2ギヤフック部64Aとが係止しない場合がある。すなわち、第2スプリングフック部69Aと第2ギヤフック部64Aとの間(又は、第1スプリングフック部68Aと第1ギヤフック部62Aとの間)に隙間(すなわち非係止状態)sが発生することがある。その隙間sは、スロットルギヤ28にリターンスプリング66Aのスプリング力(戻しトルク)が作用しない回動範囲r(図23参照)で、「不感帯領域」に相当する。したがって、不感帯領域では、スロットルギヤ28が周方向にがたつくため、絞り弁22のハンチングが発生する。すなわち、両スプリングフック部68A,69Aと両ストッパ部58,60との当接時に、両スプリングフック部68A,69Aと両ギヤフック部62A,64Aとが同時に当接しない状態では、スロットルギヤ28の周方向のがたつきが生じるため、絞り弁22のハンチングの問題が発生する。
比較例に対して、本実施形態によると、スロットルギヤ28とリターンスプリング66との間に設けられた両弾性接触手段76,78の両ギヤフック部62,64と両撓み変形部80,82とが、スロットルギヤ28が中間位置にあるときにリターンスプリング66の弾性を介して相互に弾性的に摺動接触する(図7、図8及び図13参照)。これにより、スロットルギヤ28の両ギヤフック部62,64に対してリターンスプリング66の両撓み変形部80,82による弾性復元力が作用するため、スロットルギヤ28の周方向のがたつきを抑制することができる。したがって、リターンスプリング66のスプリング力(戻しトルク)が作用しない不感帯領域をなくし、絞り弁22のハンチングの発生を抑制することができる。
また、両弾性接触手段76,78は、スロットルギヤ28の両ギヤフック部62,64と、リターンスプリング66に形成されかつ両ギヤフック部62,64によって撓み変形する両撓み変形部80,82とからなる。したがって、両弾性接触手段76,78のスロットルギヤ28側の構成部材として両ギヤフック部62,64を流用することにより、スロットルギヤ28の構成を簡素化することができる。
また、第1撓み変形部80は、リターンスプリング66のコイル部67と、第1スプリングフック部68との間に形成されている。また、第2撓み変形部82は、リターンスプリング66のコイル部67と、第2スプリングフック部69との間に形成されている。したがって、リターンスプリング66の両撓み変形部80,82を容易に形成することができる。
また、両撓み変形部80,82は、リターンスプリング66のコイル部67の半径方向の外側に形成されている。したがって、リターンスプリング66の軸方向の寸法を増大することなく、両撓み変形部80,82を形成することができる。
また、第1ギヤフック部62の長さは、第2ギヤフック部64の長さよりも短い。したがって、第1ギヤフック部62の剛性の向上のための設計がし易くなる。すなわち、一般的には、スロットルギヤ28の中間位置から全開位置までの回動角度は、その中間位置から全閉位置までの回動角度に比べて大きく設定される(図6参照)。このため、第1ギヤフック部62に作用するリターンスプリング66の最大スプリング力は、第2ギヤフック部64に作用する最大スプリング力に比べて大きくなる。したがって、第1ギヤフック部62の長さを第2ギヤフック部64の長さよりも短くすることにより、第1ギヤフック部62の剛性の向上のための設計がし易くなる。
[実施形態2]
実施形態2を説明する。本実施形態は、実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図24はデフォルト機構を示す模式図である。図24に示すように、本実施形態は、実施形態1のスロットルギヤ28(図2参照)に、第1摺動接触部(符号、92を付す)と第2摺動接触部(符号、94を付す)とを設けたものである。第1摺動接触部92は、リターンスプリング66の第1撓み変形部80に摺動接触可能に設けられている。第2摺動接触部94は、リターンスプリング66の第2撓み変形部82に摺動接触可能に設けられている。
したがって、第1ギヤフック部(符号、96を付す)は、第1スプリングフック部68と係止可能であるが、第1撓み変形部80には摺動接触しない。第2ギヤフック部(符号、98を付す)は、第2スプリングフック部69と係止可能であるが、第2撓み変形部82には摺動接触しない。なお、第1弾性接触手段(符号、100を付す)は、第1摺動接触部92と第1撓み変形部80とからなる。また、第2弾性接触手段(符号、102を付す)は、第2摺動接触部94と第2撓み変形部82とからなる。したがって、両弾性接触手段100,102の構成の自由度を向上することができる。
[実施形態3]
実施形態3を説明する。本実施形態は、実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図25はデフォルト機構を示す模式図である。図25に示すように、本実施形態は、実施形態2におけるリターンスプリング66の両撓み変形部80,82(図24参照)を、コイル部67の端部から半径方向内方に円弧状に延在する撓み変形部(符号、104,106を付す)に変更したものである。これにともない、両摺動接触部92,94は、両撓み変形部104,106に対応する位置に配置されている。本実施形態によると、両撓み変形部104,106がリターンスプリング66のコイル部67の半径方向の内側に形成されている。したがって、リターンスプリング66の軸方向の寸法を増大することなく、両撓み変形部104,106を形成することができる。
[実施形態4]
実施形態4を説明する。本実施形態は、実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図26はデフォルト機構を示す模式図である。図26に示すように、本実施形態は、実施形態2におけるリターンスプリング66の両撓み変形部80,82(図24参照)を、コイル部67の端部から半径方向外方にかつ相互に平行状に延在する撓み変形部(符号、108,110を付す)に変更したものである。これにともない、両摺動接触部92,94は、両撓み変形部108,110に対応する位置に配置されている。本実施形態によると、両撓み変形部108,110がリターンスプリング66のコイル部67の半径方向の外側に形成されている。したがって、リターンスプリング66の軸方向の寸法を増大することなく、両撓み変形部108,110を形成することができる。
[実施形態5]
実施形態5を説明する。本実施形態は、実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図27はデフォルト機構を示す模式図である。図27に示すように、本実施形態は、実施形態2におけるリターンスプリング66の両撓み変形部80,82(図24参照)を、コイル部67の端部から半径方向外方に張り出す円弧状の撓み変形部(符号、112,114を付す)に変更したものである。これにともない、両摺動接触部92,94は、両撓み変形部112,114に対応する位置に配置されている。本実施形態によると、両撓み変形部112,114がリターンスプリング66のコイル部67の半径方向の外側に形成されている。したがって、リターンスプリング66の軸方向の寸法を増大することなく、両撓み変形部112,114を形成することができる。
[実施形態6]
実施形態6を説明する。本実施形態は、実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図28はデフォルト機構を示す模式図である。図28に示すように、本実施形態は、実施形態2におけるリターンスプリング66の両撓み変形部80,82(図24参照)を、コイル部67の端部から軸方向外方へ直線状に延在する撓み変形部(符号、116,118を付す)に変更したものである。これにともない、両摺動接触部92,94は、両撓み変形部116,118に対応する位置において両撓み変形部116,118に摺動接触可能となるように形成されている。本実施形態によると、両撓み変形部116,118がリターンスプリング66のコイル部67の軸方向の外側に形成されている。したがって、リターンスプリング66のコイル部67の半径方向外方又は内方への寸法を増大することなく、両撓み変形部116,118を形成することができる。
[実施形態7]
実施形態7を説明する。本実施形態は、実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図29はデフォルト機構を示す模式図である。図29に示すように、リターンスプリング(符号、124を付す)には、コイル部(符号、125を付す)の両端部をコイル部125の半径方向外方へ折り曲げることにより第1スプリングフック部(符号、126を付す)及び第2スプリングフック部(符号、128を付す)が形成されている。このため、リターンスプリング124には、実施形態1における両撓み変形部80,82(図4参照)は形成されていない。したがって、第1ギヤフック部(符号、120を付す)は、第1スプリングフック部68と係止可能であるが、リターンスプリング124には摺動接触しない。第2ギヤフック部(符号、122を付す)は、第2スプリングフック部69と係止可能であるが、リターンスプリング124には摺動接触しない。
弾性接触手段(符号、132を付す)は、摺動接触部130とコイル部125とからなる。すなわち、スロットルギヤ28に摺動接触部130が設けられている。摺動接触部130は、リターンスプリング124のコイル部125の外周面に対して摺動接触可能に設けられている。本実施形態によると、弾性接触手段(符号、132を付す)は、摺動接触部130とコイル部125とからなる。したがって、弾性接触手段132のリターンスプリング124側の構成部材としてコイル部125を流用することにより、リターンスプリング124の構成を簡素化することができる。また、摺動接触部130は、リターンスプリング124のコイル部125の内周面に対して摺動接触可能に設けてもよい。
[他の実施形態]
本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、両弾性接触手段のうちの一方の弾性接触手段は省略してもよい。また、両係止部の少なくとも一方の係止部に、リターンスプリングのコイル部に接触する弾性部材を設けてもよい。また、両係止部の形状は適宜変更することができる。また、両ストッパ部の形状は適宜変更することができる。また、リターンスプリングの両端部の形状は適宜変更することができる。
10…絞り弁制御装置
12…スロットルボディ
14…吸気通路
20…弁軸
22…絞り弁
28…スロットルギヤ(回動部材)
35…制御用モータ
56…デフォルト機構
58…第1ストッパ部
60…第2ストッパ部
62…第1ギヤフック部(第1係止部)
64…第2ギヤフック部(第2係止部)
66…リターンスプリング
67…コイル部
68…第1スプリングフック部(第1端部)
69…第2スプリングフック部(第2端部)
76…第1弾性接触手段
78…第2弾性接触手段
80…第1撓み変形部
82…第2撓み変形部
92…第1摺動接触部
94…第2摺動接触部
96…第1ギヤフック部(第1係止部)
98…第2ギヤフック部(第2係止部)
100…第1弾性接触手段
102…第2弾性接触手段
104…第1撓み変形部
106…第2撓み変形部
108…第1撓み変形部
110…第2撓み変形部
112…第1撓み変形部
114…第2撓み変形部
116…第1撓み変形部
118…第2撓み変形部
120…第1ギヤフック部(第1係止部)
122…第2ギヤフック部(第2係止部)
124…リターンスプリング
125…コイル部
126…第1スプリングフック部(第1端部)
128…第2スプリングフック部(第2端部)
132…弾性接触手段

Claims (8)

  1. 吸気通路を有するスロットルボディと、
    前記スロットルボディに回動可能に設けられた弁軸と、
    前記弁軸に設けられかつ前記吸気通路を開閉する絞り弁と、
    前記弁軸に一体的に回動可能に設けられた回動部材と、
    前記回動部材を開閉駆動する制御用モータと、
    前記制御用モータの非通電時に前記回動部材を全開位置と全閉位置との間の中間位置に弾性的に保持するデフォルト機構と
    を備える絞り弁制御装置であって、
    前記デフォルト機構は、
    前記回動部材を閉方向に付勢する第1端部と開方向に付勢する第2端部とを有するコイル状の単一のリターンスプリングと、
    前記回動部材に設けられかつ該回動部材が中間位置から全開位置までの範囲にあるときに前記第1端部を係止する第1係止部と、
    前記回動部材に設けられかつ該回動部材が中間位置から全閉位置までの範囲にあるときに前記第2端部を係止する第2係止部と、
    前記スロットルボディに設けられかつ前記回動部材が中間位置から全閉位置までの範囲にあるときに前記リターンスプリングの第1端部を係止する第1ストッパ部と、
    前記スロットルボディに設けられかつ前記回動部材が中間位置から全開位置までの範囲にあるときに前記リターンスプリングの第2端部を係止する第2ストッパ部と
    を備えており、
    前記回動部材と前記リターンスプリングとの間には、該回動部材が中間位置にあるときに相互に弾性的に摺動接触する弾性接触手段が設けられている
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
  2. 請求項1に記載の絞り弁制御装置であって、
    前記弾性接触手段は、前記回動部材の両係止部のうちの少なくとも一方の係止部と、前記リターンスプリングに形成されかつ前記係止部によって撓み変形する撓み変形部とからなることを特徴とする絞り弁制御装置。
  3. 請求項1に記載の絞り弁制御装置であって、
    前記弾性接触手段は、前記回動部材に設けられた摺動接触部と、前記リターンスプリングに形成されかつ前記摺動接触部によって撓み変形する撓み変形部とからなることを特徴とする絞り弁制御装置。
  4. 請求項2又は3に記載の絞り弁制御装置であって、
    前記撓み変形部は、前記リターンスプリングのコイル部と、前記両端部のうちの少なくとも一方の端部との間に形成されていることを特徴とする絞り弁制御装置。
  5. 請求項4に記載の絞り弁制御装置であって、
    前記撓み変形部は、前記リターンスプリングのコイル部の半径方向の外側又は内側に形成されていることを特徴とする絞り弁制御装置。
  6. 請求項4に記載の絞り弁制御装置であって、
    前記撓み変形部は、前記リターンスプリングのコイル部の軸方向の外側に形成されていることを特徴とする絞り弁制御装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つに記載の絞り弁制御装置であって、
    前記両係止部は、前記回動部材の回動軸方向に延在する長さを有し、
    前記第1係止部の長さは、前記第2係止部の長さよりも短い
    ことを特徴とする絞り弁制御装置。
  8. 請求項1に記載の絞り弁制御装置であって、
    前記弾性接触手段は、前記リターンスプリングのコイル部と、前記回動部材に設けられかつ前記コイル部を撓み変形させる摺動接触部とからなることを特徴とする絞り弁制御装置。
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