JP2016130570A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁軸の振動等が駆動部に伝わることを抑制するとともに、排気熱等により弁体の弁軸が過熱される状況下でも使用することができる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】
内燃機関の気体流路内に設置される弁体４を軸支するとともに前記気体流路の外側に突出する弁軸５と、該弁軸５を回転駆動し、前記弁体４の回転位置を任意に制御する駆動部１０の回転軸９を、無端状で耐熱性を有する連結部材１５により接続し、前記連結部材１５は、前記弁軸５と前記駆動部１０の回転軸９とが接離方向に弾性力を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

従来、例えば、自動車の吸気／排気システムにおいて、モータの回転駆動力によりバタフライバルブを支持する弁軸（シャフト）を回動させることが行われている。

しかし、バタフライバルブに異常な圧力や過大なトルク反力が加わった場合に、この衝撃がモータに伝達するとモータが損傷する恐れがある。

このため、バタフライバルブの弁軸とモータの回転軸との間に、ねじれ方向への弾性変形が可能なゴム製の衝撃吸収部材を設け、バタフライバルブに異常な圧力や過大なトルク反力が加わった場合おいても、衝撃吸収部材がトルク等を吸収して、モータ側に伝わらないようにした動力伝達装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかし、特許文献１記載の動力伝達装置は、耐熱温度が低いゴム製の衝撃吸収部材を用いているために、排気熱等によりバタフライバルブの弁軸の温度や、周囲の温度が高温となる排気システムに適用することはできなかった。

そこで、耐熱性を有するとともに、周方向に端部を有する開形状のコイルばねにより、バタフライバルブの弁軸とモータの回転軸とを接続することが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特許第５５００２１８号 独国特許出願公開第１０２００９０１６５９７号公報

しかし、特許文献２記載の動力伝達装置では、開形状のコイルばねにより、バタフライバルブの弁軸とモータの回転軸を接続しているために、モータの回転力が抑制され、モータの回動に対するバタフライバルブの回動に遅れが生じてしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題点を解決した動力伝達装置を提案することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本願発明は、内燃機関の気体流路内に設置される弁体を軸支するとともに前記気体流路の外側に突出する弁軸と、
該弁軸を回転駆動し、前記弁体の回転位置を任意に制御する駆動部の回転軸を、
無端状で耐熱性を有する連結部材により接続し、
前記連結部材は、前記弁軸と前記駆動部の回転軸とが接離する方向に弾性力を有することを特徴とするものである。

また、前記連結部材は、前記弁軸に設けられた第１取付部と、前記駆動部に設けられた第２取付部に、夫々嵌合されていてもよい。

また、前記連結部材は、第１取付部と第２取付部に対して、回動可能で、かつ、連結部材の周方向に相対移動可能に設けられていてもよい。

また、前記連結部材における、前記第１取付部と第２取付部の少なくとも一方に嵌合する部分には、その部分が嵌合する取付部との一定以上の相対移動を抑制する抑止部が設けられていてもよい。

また、前記連結部材は、帯状体で構成し、
前記弁軸に設けられた第１取付部と、前記駆動部の軸の端部に設けられた第２取付部の少なくとも一方が、前記連結部材に開設された係止孔に貫通係止されていてもよい。

本発明によれば、無端状で耐熱性を有する連結部材により、前記弁軸と前記駆動部の回転軸とを接続し、前記連結部材は、前記弁軸と前記駆動部の回転軸とが接離する方向に弾性力を有することにより、弁軸の振動等が駆動部に伝わることを抑制できる。

また、耐熱性の連結部材を用いたことにより、本発明の動力伝達装置を、弁軸が加熱される排気系システム等にも適用することができる。

また、弁軸と駆動部の回転軸の接続を、無端状の連結部材で行ったことにより、この接続部材は、回転方向（トルク方向）のねじれに対する剛性が強く、駆動部の駆動力（トルク）を遅滞なく弁体に伝えることができる。

本発明の実施例１に係る動力伝達装置の正面図。 図１の上面図。 本発明の実施例１に係る動力伝達装置の他例の正面図。 図３の上面図。 本発明の実施例１に係る動力伝達装置の他例の正面図。 図５の上面図。 本発明の実施例１に係る動力伝達装置の他例の正面図。 図７の上面図。 本発明の実施例２に係る動力伝達装置の一例の上面図。 本発明の実施例２に係る動力伝達装置の他例の上面図。 本発明の実施例２に係る動力伝達装置の他例の正面図。 図１１の上面図。 図１１の斜視図。 本発明の実施例２に係る動力伝達装置の他例の正面図。 図１４の上面図。 図１４の右側面図。 図１４の斜視図。 本発明の実施例２に係る動力伝達装置の他例の正面図。 図１８の上面図。 図１８の右側面図。 図１８の斜視図。 本発明の実施例３に用いる取付部と連結部材との取付状態を示す一例の上面図。 本発明の実施例３に係る動力伝達装置の他例の上面図。 図２３のＧ−Ｇ線断面図 図２３の斜視図。 本発明の実施例４に係る動力伝達装置の正面図。 図２６の上面図。 本発明の実施例４に係る動力伝達装置に用いる取付部の一例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 本発明の実施例４に係る動力伝達装置に用いる取付部の他例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 本発明の実施例４に係る動力伝達装置に用いる取付部の他例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る動力伝達装置１の正面図、図２は図１の上面図である。

動力伝達装置１は、内燃機関の吸気又は排気流路を形成する筒状体２を有し、筒状体２は、その内部に貫通した流路２ａを形成し、図２に示すように、その一方の開口側端部が、内燃機関の排気管又は吸気管の上流側３ａに接続され、他方の開口側端部が、排気管又は吸気管の下流側３ｂに接続され、筒状体２は、気体流路である吸気又は排気の流路（以下、吸排気流路ともいう）の途中に設置されるものである。本実施例では、排気管の途中に筒状体２を設けた。以下において、筒状体２を、車両進行方向に対し、図１のＡを上側、Ｂを下側、Ｃを右側、Ｄを左側、図２のＥを前側、Ｆを後側となるように車両に搭載した状態で説明する。

筒状体２には、バタフライ型の弁体４が収納され、弁体４は、その上下方向の中央部を、筒状体２の軸と直交する方向に設けられた弁軸５で軸支されて、この弁軸５を中心として回動可能に設けられている。弁体４の回動により、吸排気流路内の流体の流量を制御することができるようになっている。

弁軸５は、筒状体２の両側部に設けられた軸受７で回転可能に支承され、一方の軸受７からは弁軸５が突出している。これにより、弁軸５は、筒状体２を気密的に貫通するとともに、筒状体２に回転可能に設けられている。

弁軸５の軸受７から突出した側の端部５ａには、図１に示すように、弁軸５の軸芯Ｘと直交する方向の両端と端部５ａの軸端面側が開口する、溝状の第１取付部８が形成されている。第１取付部８の奥部側は図１に示すように円弧状に形成されている。

弁軸５と対峙して配置された回転軸９を回転駆動し、回転軸９の回転位置を任意に制御することができる駆動部１０が設けられている。本実施例の駆動部１０にはモータと減速機が内蔵されている。

回転軸９の端部９ａには、図１に示すように、回転軸９の軸芯Ｙと直交する方向の両端と端部９ａの軸端面側が開口する、溝状の第２取付部１２が形成されている。第２取付部１２の奥部側は図１に示すように円弧状に形成されている。

第１取付部８と第２取付部１２間には連結部材１５が介在されている。連結部材１５は、環状で、その周方向が無端状の楕円形状に形成されているとともに、その断面が周方向全体に略同形で、かつ、円形に形成されている。更に、連結部材１５は、取付部８，１２において、軸芯Ｘ、Ｙと直交する方向を軸として回動可能であるとともに、軸芯Ｘ、Ｙと直交する方向に移動可能に設けられている。更に、連結部材１５は、耐熱性を有する金属線材等の材料で形成されている。更に、連結部材１５は、第１取付部８と第２取付部１２を、近接若しくは離間する方向である接離する方向に弾性を有し、連結時には近接方向に圧縮した状態で第１取付部８と第２取付部１２に嵌合されており、これにより、第１取付部８と第２取付部１２を離間する方向に付勢する付勢力（復元力）を有している。

第１取付部８と連結部材１５、第２取付部１２と連結部材１５の少なくとも一方は、連結部材１５が脱落しない程度で、かつ、回動自在な程度にタイトに嵌合されている。その他方は、同様にタイトに嵌合してもよいし、それほどタイトでなくルーズに嵌めこむようにしてもよい。

上記のように、連結部材１５の介在により、駆動部１０の回転軸９の回転を、連結部材１５を介して弁軸５に伝達し、弁体４の回転位置を任意に制御することができる。

また、連結部材１５は、無端状で環状に形成したことにより、回転方向（トルク方向）のねじれに対する剛性が強く、駆動部１０の駆動力（トルク）を遅滞なく弁体４に伝えることができる。

また、連結部材１５が弾性を有しているため、排気ガスの脈動等による弁体４の振動が、駆動部１０に伝わることを抑制することができる。

また、排気ガス等により弁軸５が加熱されても、その熱が、耐熱性を有する連結部材１５により駆動部１０に伝わることを抑制できる。

更に、連結部材１５が、第１取付部８と第２取付部１２において、軸芯Ｘ、Ｙと直交する方向を軸として回転可能であるとともに、軸芯Ｘ、Ｙと直交する方向に移動可能に取り付けられていることにより、図１，図２に示すように、弁軸５の軸芯Ｘと回転軸９の軸芯Ｙが同軸上に設けられているもの以外にも、例えば図３，図４に示すように、弁軸５の軸芯Ｘと回転軸９の軸芯Ｙの位置が、筒状体２の前後方向又は／及び上下方向にずれるとともに、弁軸５の軸芯Ｘと回転軸９の軸芯Ｙが略平行に位置するものや、図５，図６に示すように、弁軸５の軸芯Ｘと回転軸９の軸芯Ｙの位置が、筒状体２の前後方向及び上下方向にずれるとともに、回転軸９の軸芯Ｙが弁軸５の軸芯Ｘに対して上下方向において傾斜するものや、図７，図８に示すように、弁軸５の軸芯Ｘと回転軸９の軸芯Ｙの位置が、筒状体２の前後方向及び上下方向にずれるとともに、回転軸９の軸芯Ｙが弁軸５の軸芯Ｘに対して上下方向及び前後方向において傾斜するように、オフセットの位置にあるものにおいても、駆動部１０の駆動力（トルク）を遅滞なく弁体４に伝えることができ、弁体４、駆動部１０等の車両等への搭載性が向上する。

なお、オフセット量が大きくなると、駆動部１０の回転軸９の回転に伴い、取付部８，１２からの連結部材１５が外れたり、連結部材１５の変形が惹起される恐れがあるため、オフセット量は一定の範囲内で行う必要がある。

［実施例２］
上記実施例１においては、連結部材１５を、周方向に無端状で、かつ、楕円形状に形成したが、連結部材は、周方向に無端状（閉ループ状）であれば任意の形状に形成することができる。

例えば、連結部材１５としては、図９に示すような真円状や、長円状、図１０に示すような八角形の形状等の多角形形状に形成することができる。

また、図１１〜図１３に示すような略８の字形状や、図１４〜図１７に示すように、前記実施例１の連結部材１５のような楕円状の一部を捩じり、第１取付部８における横方向の開口位置と、第２取付部１２における横方向の開口位置とが相互に直交するように形成し、この両取付部８，１２に連結部材１５を嵌合したものや、図１８〜図２１に示すように、前記実施例１の連結部材１５のような楕円形状において、その第１取付部８の前側と、第２取付部１２の後側を上方に曲折して形成したような三次元的な異形形状に形成してもよい。

その他の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例２においても、上記実施例１と同様の作用、効果を奏する。

更に、本実施例２においては、図１１〜図１３に示すような形状や、図１４〜図１７に示すような形状、図１８〜図２１に示すような形状に形成することで、連結部材１５の取付部８，１２における横方向（開口方向）への一定以上の相対移動が抑制され、連結部材１５が取付部８，１２から脱落することを防止できる。

［実施例３］
上記実施例１，２においては、連結部材１５を、その周方向において全て略同一断面形状に形成したが、連結部材１５における第１取付部８と第２取付部１２の少なくとも一方に嵌合する部分に、その部分が嵌合する取付部８（１２）とにおいて、一定以上の相対移動を抑制する抑止部を形成するようにしてもよい。

例えば、図２２に示すように、連結部材１５において、他の部分よりも径を細くした部分を所定の長さに形成して抑止部２０とするとともに、取付部８（１２）の溝幅を抑止部２０とほほ同径にし、これらを嵌合したり、図２３〜図２５に示すように、連結部材１５において他の部分よりも厚みを薄くした部分を所定の長さ形成して抑止部２０Ａとするとともに、取付部８（１２）の溝幅を抑止部２０Ａの厚みとほほ同等にしたりすることができる。

また、抑止部２０，２０Ａは、第１取付部８と第２取付部１２の何れか一方と嵌合する部分のみに形成してもよいし、両方に形成してもよい。

その他の構造は、前記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例３においても、上記実施例１，２と同様の作用、効果を奏する。

更に、本実施例３においては、抑止部２０，２０Ａを設けることにより、連結部材１５の取付部８，１２における横方向（開口方向）への一定以上の相対移動が抑制され、連結部材１５が取付部８，１２から脱落することを防止できる。

［実施例４］
本実施例４は、上記実施例１の連結部材を、帯状体で形成した連結部材１５Ａに置き換えたものである。

連結部材１５Ａの両取付部８，１２側には、係止孔２２，２２が貫通開設され、この係止孔２２，２２には、取付部８，１２が夫々貫通係止されて、嵌合固定されている。

取付部８，１２の断面形状は任意の形状とすることができるが、より大きなトルクを伝える場合には、図２８に示すような円筒状の一部を切欠いた形状や、図２９に示すような星形形状や、図３０に示すようなコ字状などに形成された形状とし、また、連結部材１５Ａの係止孔２２は、取付部８，１２に対応した形状とすることが好ましい。

その他の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

本実施例４においても、上記実施例１と同様の作用、効果を奏する。

更に、本実施例の連結部材１５Ａは、帯状体で構成したことにより、第１取付部８と第２取付部１２を接離する方向の変形剛性を、上記実施例１の連結部材１５よりも下げることができるとともに、回転方向（トルク伝達方向）の剛性を上げることができる。

これにより、本実施例の連結部材１５Ａは、上記実施例１の連結部材１５よりも自己撓みが減少し、駆動部１０からのトルク伝達をより遅滞なく弁体４に伝えることができる。

更に、連結部材１５Ａにおける第１取付部８と第２取付部１２を接離する方向への変形剛性を、上記実施例１よりも下げることができるために、弁軸５からの振動をより吸収することができるとともに、車両の運転中等に第１取付部８と第２取付部１２間の距離が相対変異した場合においても、その相対変異を吸収し駆動部１０への影響を減少させることができる。

１ 動力伝達装置
４ 弁体
５ 弁軸
８ 第１取付部
９ 回転軸
１０ 駆動部
１２ 第２取付部
１５，１５Ａ 連結部材
２０，２０Ａ 抑止部
２２ 係止孔

Claims (5)

1. 内燃機関の気体流路内に設置される弁体を軸支するとともに前記気体流路の外側に突出する弁軸と、
   該弁軸を回転駆動し、前記弁体の回転位置を任意に制御する駆動部の回転軸を、
   無端状で耐熱性を有する連結部材により接続し、
   前記連結部材は、前記弁軸と前記駆動部の回転軸とが接離する方向に弾性力を有することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記連結部材は、前記弁軸に設けられた第１取付部と、前記駆動部に設けられた第２取付部に、夫々嵌合されていることを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
3. 前記連結部材は、第１取付部と第２取付部に対して、回動可能で、かつ、連結部材の周方向に相対移動可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の動力伝達装置。
4. 前記連結部材における、前記第１取付部と第２取付部の少なくとも一方に嵌合する部分には、その部分が嵌合する取付部との一定以上の相対移動を抑制する抑止部が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の動力伝達装置。
5. 前記連結部材は、帯状体で構成し、
   前記弁軸に設けられた第１取付部と、前記駆動部の軸の端部に設けられた第２取付部の少なくとも一方が、前記連結部材に開設された係止孔に貫通係止されていることを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
   
   

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