JP3945568B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動によってスロットルバルブの開度位置を調節する内燃機関の吸気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクセル操作量等に応じてアクチュエータとしての電動モータを駆動しスロットルバルブの開度位置を制御する『電子スロットルシステム』と称する内燃機関の吸気制御装置が採用されるようになっている。このような電子スロットルシステムにおいては、例えば、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサからのアクセル開度信号に応じて電動モータに電流を流し、電動モータが駆動されることでスロットルバルブが開閉され内燃機関に供給される吸気量が調節される。
【０００３】
前述の電子スロットルシステムで、何らかの要因によって電動モータへの電流の供給が絶たれたときにも、複数のばね部材のそれぞれの異なる付勢力を利用し機械的にスロットルバルブを全閉位置と全開位置との間の所定の中間位置（以下、『中間ストッパ位置』と記す）に保持することで、内燃機関が直ちに停止状態となることなく車両の退避走行を可能とするオープナ機構と称するものが知られている。
【０００４】
ここで、図７の模式図を参照して、前述の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を説明する。なお、図７の模式図には、スロットルバルブの中間ストッパ位置への保持状態を示す。
【０００５】
図７に示すように、電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の構成は、主として、スロットルボデーの吸気通路１１に軸支されたスロットル軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調節するスロットルバルブ１３、スロットル軸１２とギヤ列を介して接続された電動モータ２０、電動モータ２０の駆動力によってスロットル軸１２と一体的に駆動されるオープナ部材２１、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置を設定するスロットルボデー側の係止部１４、スロットルバルブ１３の全閉位置、即ち、オープナ部材２１の閉側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全閉ストッパ部１５、オープナ部材２１を中間ストッパ位置に保持するための中間ストッパ部材２２、オープナ部材２１と中間ストッパ部材２２とを互いに当接する方向に付勢するオープナ用ばね部材２３及び中間ストッパ部材２２を係止部１４に当接する方向、即ち、スロットルバルブ１３を閉方向に付勢するリターン用ばね部材２４とからなる。なお、スロットルバルブ１３の全開位置、即ち、オープナ部材２１の開側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全開ストッパ部は省略されている。
【０００６】
ここで、電子スロットルシステムの正常時において、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より開く場合には、オープナ機構の一方のリターン用ばね部材２４の付勢力に抗して電動モータ２０を開方向に回転駆動させ、また、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より閉じる場合には、オープナ機構の他方のばね部材２３の付勢力に抗して電動モータ２０を開方向と逆の閉方向に回転駆動させる。この際、電動モータ２０に流される電流の向きは中間ストッパ位置を境にして互いに逆向きである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の図７に示すオープナ機構では、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたとき、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置に保持するものである。このため、オープナ部材２１及び中間ストッパ部材２２からなる２つのレバー部材とオープナ用ばね部材２３及びリターン用ばね部材２４からなる２つのばね部材とが必要であり部品点数が多くコストがかかるという問題があった。
【０００８】
また、スロットルボデー側の係止部１４に当接する中間ストッパ部材２２は、オープナ部材２１との当接部位を介してスロットルバルブ１３における中間ストッパ位置を設定するという複雑な構成である。このため、部品公差等のばらつきによっても中間ストッパ位置が変化することで、スロットルバルブ１３の開度位置が変化してしまうという不具合があった。
【０００９】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、電子スロットルシステムのオープナ機構において、部品点数を削減して構成を簡素化すると共に、中間ストッパ位置におけるスロットルバルブの開度位置精度を向上することが可能な内燃機関の吸気制御装置の提供を課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の吸気制御装置によれば、第１のばね部材及び第２のばね部材を用いることによって、スロットルバルブの開側では第１のばね部材の付勢力が、スロットルボデーの係止部に第１のばね部材の他端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のばね部材の付勢力が、オープナ部材の両側面が第２のばね部材の両端部で挟持されるまでオープナ部材に作用する。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が、１つのオープナ部材及び２つのばね部材によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部の位置精度と１つのオープナ部材の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１１】
請求項２の内燃機関の吸気制御装置における係止部及び隣接係止部では、それらが同一形成面または同一加工面とされる。これにより、係止部及び隣接係止部の位置精度を確保し易く、第１のばね部材及び第２のばね部材が当接されるスロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１２】
請求項３の内燃機関の吸気制御装置における係止部及び隣接係止部では、それらの先端形状が断面略半円状に形成される。これにより、係止部及び隣接係止部に対する第１のばね部材及び第２のばね部材の当接による繰返し位置精度が向上される。
【００１３】
請求項４の内燃機関の吸気制御装置における係止部及び隣接係止部では、第１のばね部材及び第２のばね部材との当接位置が中間位置となるよう調節自在とされる。これにより、第１のばね部材及び第２のばね部材とスロットルボデーの係止部及び隣接係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１４】
請求項５の内燃機関の吸気制御装置におけるオープナ部材では、第１のばね部材の巻線の他端部及び第２のばね部材の巻線の一端部に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部が設けられる。これにより、第１のばね部材及び第２のばね部材の巻線の巻軸方向への移動が規制されるため、第１のばね部材及び第２のばね部材とスロットルボデーの係止部及び隣接係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置の繰返し精度が良好に維持される。
【００１５】
請求項６の内燃機関の吸気制御装置における第２のばね部材では、スロットルバルブの全開位置から中間ストッパ位置までの間、巻線の両端部によりオープナ部材を挟持状態のままである。つまり、この間にオープナ部材にかかる付勢力は片方の第１のばね部材からのみであるため、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、アクチュエータによるスロットルバルブの開度位置の設定が容易となる。
【００１６】
請求項７の内燃機関の吸気制御装置によれば、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ることによって、スロットルバルブの開側では第１のばね部の付勢力が、スロットルボデー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。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が、１つのオープナ部材及び１つのばね部材によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部の位置精度と１つのオープナ部材の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１７】
請求項８の内燃機関の吸気制御装置における係止部では、その先端形状が球面状または断面略半円状に形成される。これにより、係止部に対するばね部材のフック部の当接による繰返し位置精度が向上される。
【００１８】
請求項９の内燃機関の吸気制御装置における係止部では、ばね部材のフック部との当接位置が中間位置となるよう調節自在とされる。これにより、ばね部材とスロットルボデーの係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１９】
請求項１０の内燃機関の吸気制御装置におけるオープナ部材では、ばね部材のフック部に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部が設けられる。これにより、ばね部材のフック部の巻軸方向への移動が規制されるため、ばね部材のフック部とスロットルボデーの係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置の繰返し精度が良好に維持される。
【００２０】
請求項１１の内燃機関の吸気制御装置におけるばね部材では、スロットルバルブの全開位置から中間ストッパ位置までの間、第２のばね部が巻線のフック部及び他端部によりオープナ部材を挟持状態のままである。つまり、この間にオープナ部材にかかる付勢力はばね部材の片方の第１のばね部からのみであるため、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、アクチュエータによるスロットルバルブの開度位置の設定が容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２２】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図であり、図２は図１の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。なお、前述の従来装置と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
【００２３】
図１及び図２において、電動モータ２０への電流の供給が何らかの要因によって絶たれたとき、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置に保持状態とするオープナ機構の構成は、主として、スロットルボデーの吸気通路１１に軸支されたスロットル軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調節するスロットルバルブ１３、スロットル軸１２とギヤ列を介して接続された電動モータ２０、電動モータ２０の駆動力によってスロットル軸１２と一体的に駆動されるオープナ部材３１、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置を設定するスロットルボデーの係止部１４、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０とからなる。
【００２４】
第１のばね部材４０は、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行となるように配設され、一端部４１がスロットルボデー側に係止され、他端部４２がスロットルボデーの係止部１４に当接されている。この係止部１４は、図１に示すように、先端形状が断面略半円状にて第１のばね部材４０の巻線の巻軸方向に平行に延設され形成されている。また、第２のばね部材５０は、第１のばね部材４０の他端部４２が当接されている同一形成面である係止部１４に一端部５１が当接され、他端部５２がオープナ部材３１と係合されている。この第２のばね部材５０の一端部５１及び他端部５２によってオープナ部材３１が挟持状態とされている。なお、係止部１４が図示しない調節ねじ等により第１のばね部材４０の他端部４２及び第２のばね部材５０の一端部５１との当接方向に調節自在とされることで、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上させることができる。
【００２５】
ここで、図２の模式図では、スロットルボデーの係止部１４が便宜上、第１のばね部材４０の他端部４２が当接されている係止部１４ａと第２のばね部材５０の一端部５１が当接されている係止部１４ｂとに分割され、両係止面に段差が設けられ図示されている。このため、第１のばね部材４０の他端部４２及び第２のばね部材５０の一端部５１と係合されているオープナ部材３１にも段差が設けられ図示されている。このスロットルボデーの係止部１４は、設計の都合等によって実際に段差が設けられた形状であってもよい。
【００２６】
なお、図１では、図２に示すスロットルバルブ１３の全閉位置、即ち、オープナ部材３１の閉側のストッパ位置を設定するスロットルボデーの全閉ストッパ部１５は省略されている。また、図１及び図２では、スロットルバルブ１３の全開位置、即ち、オープナ部材３１の開側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全開ストッパ部は省略されている。
【００２７】
次に、その動作及び作用について説明する。
【００２８】
電子スロットルシステムの正常時において、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より開く場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構を構成する第１のばね部材４０の付勢力に抗してオープナ部材３１が第１のばね部材４０の他端部４２を押し、スロットルバルブ１３が開方向に回転駆動される。このスロットルバルブ１３の開方向に対しては、オープナ機構を構成する第２のばね部材５０の付勢力は関与せず、オープナ部材３１が第２のばね部材５０の両端部５１，５２によって挟持状態とされたままである。
【００２９】
逆に、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より閉じる場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構を構成する第２のばね部材５０の付勢力に抗してオープナ部材３１が第２のばね部材５０の一端部５１と反対側の他端部５２を押し、スロットルバルブ１３が開方向と逆の閉方向に回転駆動される。そして、オープナ部材３１がスロットルボデーの全閉ストッパ位置１５に当接することでスロットルバルブ１３は全閉位置に設定される。このスロットルバルブ１３の閉方向に対しては、オープナ機構を構成する第１のばね部材４０の付勢力は関与しない。なお、電動モータ２０に流される電流の向きは中間ストッパ位置を境にして互いに逆向きである。
【００３０】
一方、電子スロットルシステムにおいて、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときについて説明する。この際、オープナ部材３１の両側面は、第２のばね部材５０の付勢力によって両端部５１，５２に挟持され、第１のばね部材４０の他端部４２がその付勢力によってスロットルボデーの係止部１４（１４ａ）に当接状態となる。これにより、スロットルバルブ１３は中間ストッパ位置に確実に保持される。
【００３１】
このように、本実施例の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関にスロットルボデーの吸気通路１１内を通って吸入される空気量である吸気量を、アクチュエータとしての電動モータ２０にて駆動される開度位置によって調節するスロットルバルブ１３と、スロットルバルブ１３を軸支するスロットル軸１２と一体的に回転するオープナ部材３１と、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行で、巻線の一端部４１をスロットルボデーと係合し、巻線の他端部４２がオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全開位置から巻線の他端部４２とスロットルボデーの係止部１４（１４ａ）とが当接し、スロットルバルブ１３を全開位置と全閉位置との間の係止部１４（１４ａ）にて設定される所定の中間ストッパ位置まで閉方向に付勢する第１のばね部材４０と、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行で、巻線の一端部５１を第１のばね部材４０の他端部４２が当接する係止部１４（１４ａ）を延設した隣接係止部１４（１４ｂ）に当接すると共に、巻線の他端部５２をオープナ部材３１と係合し、巻線の他端部５２及びオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全閉位置から巻線の両端部５１，５２にてオープナ部材３１が挟持状態となる中間ストッパ位置まで開方向に付勢する第２のばね部材５０とを具備するものである。
【００３２】
つまり、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０を用い、スロットルバルブ１３の開側では第１のばね部材４０の付勢力が、スロットルボデーの係止部１４に第１のばね部材４０の他端部４２が当接するまでオープナ部材３１に作用し、スロットルバルブ１３の閉側では第２のばね部材５０の付勢力が、オープナ部材３１の両側面が第２のばね部材５０の両端部５１，５２にて挟持されるまでオープナ部材３１に作用する。これにより、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときの退避走行が、１つのオープナ部材３１及び２つのばね部材４０，５０によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部１４の位置精度と１つのオープナ部材３１の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００３３】
また、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）は、同一形成面とするものである。これにより、係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）の位置精度を確保し易く、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０が当接されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００３４】
そして、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）は、先端形状を断面略半円状に形成するものである。これにより、係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）に対する第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０の当接による繰返し位置精度を向上することができる。
【００３５】
更にまた、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の第２のばね部材５０は、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間、巻線の両端部５１，５２によりオープナ部材３１を挟持状態のままとするものである。つまり、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間に、オープナ部材３１にかかる付勢力は片方の第１のばね部材４０からのみとなり、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、電動モータ２０によるスロットルバルブ１３の開度位置の設定が容易となる。
【００３６】
なお、図１に示される本実施例の第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０は、同一のピッチ及び同一のスプリング径を有し、かつ、巻き数が異なるよう形成されている。更に、第１のばね部材４０の方が、第２のばね部材５０よりも巻き数が多くなるように設定されている。
【００３７】
ここで、本実施例における中間ストッパ位置は、スロットルバルブ１３の全閉側の方に近い位置で設定されている。これは、電動モータ２０の故障等により車両の退避走行を実行するときに、安全性を考慮し、さほど内燃機関が過回転しない開度範囲に設定する必要があるからである。そして、このように中間ストッパ位置が設定されていると、スロットルバルブ１３が中間ストッパ位置から全閉位置を回動する回動範囲（第１の回動範囲と呼ぶ）に比べて、スロットルバルブ１３が中間ストッパ位置から全開位置へ回動する回動範囲（第２の回動範囲と呼ぶ）の方が大きくなる。
【００３８】
なお、本実施例の第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０は、中間ストッパ位置に応じて、それらの巻き数を任意に設定可能とできる構成である。したがって、第１の回動範囲及び第２の回動範囲のそれぞれの範囲量に応じ、巻き数を設定することで、最適な各ばね部の付勢力を設定することが可能となる。これにより、電動モータ２０は、各回動範囲量に応じて、必要なだけの駆動トルクを発揮すればよいこととなるため、余分な駆動トルクを発生することを抑制できる。
【００３９】
ところで、上記実施例では、係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）をスロットルボデーに一体的に形成された部分として述べられているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、スロットルボデーに対して係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）を調節自在に構成することで、第１のばね部材４０の他端部４２及び第２のばね部材５０の一端部５１の当接位置、即ち、中間ストッパ位置を調節自在にすることもできる。
【００４０】
このような内燃機関の吸気制御装置の係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）は、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０との当接位置が中間ストッパ位置となるよう調節自在とするものであり、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０とスロットルボデーの係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）との当接により設定されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００４１】
また、上記実施例では、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０の巻線の巻軸方向への移動を規制するものについて述べられていないが、図３に示すように、第１のばね部材４０の巻線の他端部４２及び第２のばね部材５０の巻線の一端部５１に対してオープナ部材３１にガイド部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けることもできる。
【００４２】
このような内燃機関の吸気制御装置のオープナ部材３１は、第１のばね部材４０の巻線の他端部４２及び第２のばね部材５０の巻線の一端部５１に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有するものであり、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０の巻線の巻軸方向への移動が規制されることで、スロットルボデーの係止部１４との当接により設定される中間ストッパ位置の繰返し精度を良好に維持させることができる。
【００４３】
〈実施例２〉
図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図であり、図５は図４の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
【００４４】
図４及び図５において、電動モータ２０への電流の供給が何らかの要因によって絶たれたとき、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置に保持状態とするオープナ機構の構成は、主として、スロットルボデーの吸気通路１１に軸支されたスロットル軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調節するスロットルバルブ１３、スロットル軸１２とギヤ列を介して接続された電動モータ２０、電動モータ２０の駆動力によってスロットル軸１２と一体的に駆動されるオープナ部材３１、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置を設定するスロットルボデーの係止部１４及びばね部材６０とからなる。
【００４５】
ばね部材６０は、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行となるように配設され、巻線の途中に一体的に形成されたフック部６３の前後で巻線の巻き方向を互いに逆方向とする第１のばね部６２及び第２のばね部６４が形成されている。そして、ばね部材６０の第１のばね部６２の両端のうち、一端部６１がスロットルボデー側に係止され、他端のフック部６３がスロットルボデー側に螺合された係止部１４に当接されている。また、ばね部材６０の第２のばね部６４の両端のフック部６３及び他端部６５によってオープナ部材３１が挟持状態とされている。
【００４６】
更に、係止部１４は先端形状が球面形状に形成されている。このため、係止部１４とばね部材６０のフック部６３との当接により設定される中間ストッパ位置の繰返し精度が、求心作用により好適に維持される。また、係止部１４の先端位置が、そのねじ部１４ｃによって調節自在であることにより、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上させることができる。
【００４７】
なお、図４では、図５に示すスロットルバルブ１３の全閉位置、即ち、オープナ部材３１の閉側のストッパ位置を設定するスロットルボデーの全閉ストッパ部１５は省略されている。また、図４及び図５では、スロットルバルブ１３の全開位置、即ち、オープナ部材３１の開側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全開ストッパ部は省略されている。
【００４８】
次に、その動作及び作用について説明する。
【００４９】
電子スロットルシステムの正常時において、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より開く場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構のばね部材６０を構成する片方の第１のばね部６２の付勢力に抗してオープナ部材３１がばね部材６０のフック部６３を押し、スロットルバルブ１３が開方向に回転駆動される。このスロットルバルブ１３の開方向に対しては、ばね部材６０を構成する他方の第２のばね部６４の付勢力は直接関与せず、オープナ部材３１が第２のばね部６４の他端部６５とフック部６３とで挟持状態とされたままである。
【００５０】
逆に、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より閉じる場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構のばね部材６０を構成する第２のばね部６４の付勢力に抗してオープナ部材３１がばね部材６０のフック部６３と反対側の他端部６５を押し、スロットルバルブ１３が開方向と逆の閉方向に回転駆動される。そして、オープナ部材３１がスロットルボデーの全閉ストッパ位置１５に当接することでスロットルバルブ１３は全閉位置に設定される。このスロットルバルブ１３の閉方向に対しては、ばね部材６０を構成する第１のばね部６２の付勢力は関与しない。なお、電動モータ２０に流される電流の向きは中間ストッパ位置を境にして互いに逆向きである。
【００５１】
一方、電子スロットルシステムにおいて、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときについて説明する。この際、オープナ部材３１の両側面は、ばね部材６０の第２のばね部６４の付勢力によって他端部６５とフック部６３とに挟持され、ばね部材６０の第１のばね部６２の付勢力によってフック部６３がスロットルボデーの係止部１４に当接状態となる。これにより、スロットルバルブ１３は中間ストッパ位置に確実に保持される。
【００５２】
このように、本実施例の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関にスロットルボデーの吸気通路１１内を通って吸入される空気量である吸気量を、アクチュエータとしての電動モータ２０にて駆動される開度位置によって調節するスロットルバルブ１３と、スロットルバルブ１３を軸支するスロットル軸１２と一体的に回転するオープナ部材３１と、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行で、巻線の途中に一体的に形成したフック部６３の前後で連続して第１のばね部６２及び第２のばね部６４を形成し、第１のばね部６２の巻線の一端部６１をスロットルボデーと係合し、第１のばね部６２がフック部６３及びオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全開位置からフック部６３とスロットルボデーの係止部１４とが当接し、スロットルバルブ１３を全開位置と全閉位置との間の係止部１４にて設定される所定の中間ストッパ位置まで閉方向に付勢し、第２のばね部６４の巻線の他端部６５をオープナ部材３１と係合し、第２のばね部６４が巻線の他端部６５及びオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全閉位置から巻線の他端部６５とフック部６３とでオープナ部材３１が挟持状態となる中間ストッパ位置まで開方向に付勢するばね部材６０とを具備するものである。
【００５３】
つまり、第１のばね部６２及び第２のばね部６４からなる１つのばね部材６０を用い、スロットルバルブ１３の開側では第１のばね部６２の付勢力が、スロットルボデーの係止部１４にばね部材６０のフック部６３が当接するまでオープナ部材３１に作用し、スロットルバルブ１３の閉側では第２のばね部６４の付勢力が、オープナ部材３１の両側面がばね部材６０のフック部６３及び他端部６５にて挟持されるまでオープナ部材３１に作用する。これにより、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときの退避走行が、１つのオープナ部材３１及び２つのばね部材６０によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部１４の位置精度と１つのオープナ部材３１の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００５４】
また、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の係止部１４は、先端形状を球面状に形成するものである。これにより、係止部１４に対するばね部材６０のフック部６３の当接による繰返し位置精度を向上することができる。
【００５５】
そして、本実施例の内燃機関の吸気制御装置のばね部材６０は、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間、第２のばね部６４のフック部６３と他端部６５とによりオープナ部材３１を挟持状態のままとするものである。つまり、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間に、オープナ部材３１にかかる付勢力はばね部材６０の片方の第１のばね部６２からのみとなり、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、電動モータ２０によるスロットルバルブ１３の開度位置の設定が容易となる。
【００５６】
なお、本実施例のばね部材６０は、中間ストッパ位置に応じて、第１のばね部６２及び第２のばね部６４の巻き数を任意に設定可能とできる構成である。したがって、第１の回動範囲及び第２の回動範囲のそれぞれの範囲量に応じ、巻き数を設定することで、最適な各ばね部の付勢力を設定することが可能となる。これにより、電動モータ２０は、各回動範囲量に応じて、必要なだけの駆動トルクを発揮すればよいこととなるため、余分な駆動トルクを発生することを抑制できる。
【００５７】
なお、図４のように、ばね部材６０が、オープナ部材３１やスロットルボデーの係止部１４等へ係止されるよう組付けたのち、フック部６３を切断すれば、図１と同様の構成となり、同様の作用・効果が期待できる。
【００５８】
ところで、上記実施例では、係止部１４をスロットルボデーに一体的に形成された部分として述べられているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、スロットルボデーに対して係止部１４を調節自在に構成することで、ばね部材６０のフック部６３の当接位置、即ち、中間ストッパ位置を調節自在にすることもできる。
【００５９】
このような、内燃機関の吸気制御装置の係止部１４は、ばね部材６０のフック部６３との当接位置が中間ストッパ位置となるよう調節自在とするものであり、ばね部材６０のフック部６３とスロットルボデーの係止部１４との当接により設定されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００６０】
また、上記実施例では、ばね部材６０の巻線の巻軸方向への移動を規制するものについて述べられていないが、図６に示すように、ばね部材６０のフック部６３に対してオープナ部材３１にガイド部３２ａ，３２ｃを設けることもできる。
【００６１】
このような内燃機関の吸気制御装置のオープナ部材３１は、ばね部材６０の巻線のフック部６３に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部３２ａ，３２ｃを有するものであり、ばね部材６０の巻線の巻軸方向への移動が規制されることで、ばね部材６０の巻線のフック部６３とスロットルボデーの係止部１４との当接により設定されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置の繰返し精度を良好に維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図である。
【図２】 図２は図１の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。
【図３】 図３は図１におけるばね部材に対するガイド部の追加を示す斜視図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図である。
【図５】 図５は図４の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。
【図６】 図６は図４におけるばね部材に対するガイド部の追加を示す斜視図である。
【図７】 図７は従来の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。
【符号の説明】
１１ 吸気通路
１２ スロットル軸
１３ スロットルバルブ
１４ 係止部
２０ 電動モータ（アクチュエータ）
３１ オープナ部材
４０ 第１のばね部材
４１ 一端部
４２ 他端部
５０ 第２のばね部材
５１ 一端部
５２ 他端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動によってスロットルバルブの開度位置を調節する内燃機関の吸気制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクセル操作量等に応じてアクチュエータとしての電動モータを駆動しスロットルバルブの開度位置を制御する『電子スロットルシステム』と称する内燃機関の吸気制御装置が採用されるようになっている。このような電子スロットルシステムにおいては、例えば、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサからのアクセル開度信号に応じて電動モータに電流を流し、電動モータが駆動されることでスロットルバルブが開閉され内燃機関に供給される吸気量が調節される。
【０００３】
前述の電子スロットルシステムで、何らかの要因によって電動モータへの電流の供給が絶たれたときにも、複数のばね部材のそれぞれの異なる付勢力を利用し機械的にスロットルバルブを全閉位置と全開位置との間の所定の中間位置（以下、『中間ストッパ位置』と記す）に保持することで、内燃機関が直ちに停止状態となることなく車両の退避走行を可能とするオープナ機構と称するものが知られている。
【０００４】
ここで、図７の模式図を参照して、前述の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を説明する。なお、図７の模式図には、スロットルバルブの中間ストッパ位置への保持状態を示す。
【０００５】
図７に示すように、電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の構成は、主として、スロットルボデーの吸気通路１１に軸支されたスロットル軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調節するスロットルバルブ１３、スロットル軸１２とギヤ列を介して接続された電動モータ２０、電動モータ２０の駆動力によってスロットル軸１２と一体的に駆動されるオープナ部材２１、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置を設定するスロットルボデー側の係止部１４、スロットルバルブ１３の全閉位置、即ち、オープナ部材２１の閉側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全閉ストッパ部１５、オープナ部材２１を中間ストッパ位置に保持するための中間ストッパ部材２２、オープナ部材２１と中間ストッパ部材２２とを互いに当接する方向に付勢するオープナ用ばね部材２３及び中間ストッパ部材２２を係止部１４に当接する方向、即ち、スロットルバルブ１３を閉方向に付勢するリターン用ばね部材２４とからなる。なお、スロットルバルブ１３の全開位置、即ち、オープナ部材２１の開側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全開ストッパ部は省略されている。
【０００６】
ここで、電子スロットルシステムの正常時において、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より開く場合には、オープナ機構の一方のリターン用ばね部材２４の付勢力に抗して電動モータ２０を開方向に回転駆動させ、また、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より閉じる場合には、オープナ機構の他方のばね部材２３の付勢力に抗して電動モータ２０を開方向と逆の閉方向に回転駆動させる。この際、電動モータ２０に流される電流の向きは中間ストッパ位置を境にして互いに逆向きである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の図７に示すオープナ機構では、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたとき、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置に保持するものである。このため、オープナ部材２１及び中間ストッパ部材２２からなる２つのレバー部材とオープナ用ばね部材２３及びリターン用ばね部材２４からなる２つのばね部材とが必要であり部品点数が多くコストがかかるという問題があった。
【０００８】
また、スロットルボデー側の係止部１４に当接する中間ストッパ部材２２は、オープナ部材２１との当接部位を介してスロットルバルブ１３における中間ストッパ位置を設定するという複雑な構成である。このため、部品公差等のばらつきによっても中間ストッパ位置が変化することで、スロットルバルブ１３の開度位置が変化してしまうという不具合があった。
【０００９】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、電子スロットルシステムのオープナ機構において、部品点数を削減して構成を簡素化すると共に、中間ストッパ位置におけるスロットルバルブの開度位置精度を向上することが可能な内燃機関の吸気制御装置の提供を課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の吸気制御装置によれば、第１のばね部材及び第２のばね部材を用いることによって、スロットルバルブの開側では第１のばね部材の付勢力が、スロットルボデーの係止部に第１のばね部材の他端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のばね部材の付勢力が、オープナ部材の両側面が第２のばね部材の両端部で挟持されるまでオープナ部材に作用する。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が、１つのオープナ部材及び２つのばね部材によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部の位置精度と１つのオープナ部材の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１１】
請求項２の内燃機関の吸気制御装置における係止部及び隣接係止部では、それらが同一形成面または同一加工面とされる。これにより、係止部及び隣接係止部の位置精度を確保し易く、第１のばね部材及び第２のばね部材が当接されるスロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１２】
請求項３の内燃機関の吸気制御装置における係止部及び隣接係止部では、それらの先端形状が断面略半円状に形成される。これにより、係止部及び隣接係止部に対する第１のばね部材及び第２のばね部材の当接による繰返し位置精度が向上される。
【００１３】
請求項４の内燃機関の吸気制御装置における係止部及び隣接係止部では、第１のばね部材及び第２のばね部材との当接位置が中間位置となるよう調節自在とされる。これにより、第１のばね部材及び第２のばね部材とスロットルボデーの係止部及び隣接係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１４】
請求項５の内燃機関の吸気制御装置におけるオープナ部材では、第１のばね部材の巻線の他端部及び第２のばね部材の巻線の一端部に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部が設けられる。これにより、第１のばね部材及び第２のばね部材の巻線の巻軸方向への移動が規制されるため、第１のばね部材及び第２のばね部材とスロットルボデーの係止部及び隣接係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置の繰返し精度が良好に維持される。
【００１５】
請求項６の内燃機関の吸気制御装置における第２のばね部材では、スロットルバルブの全開位置から中間ストッパ位置までの間、巻線の両端部によりオープナ部材を挟持状態のままである。つまり、この間にオープナ部材にかかる付勢力は片方の第１のばね部材からのみであるため、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、アクチュエータによるスロットルバルブの開度位置の設定が容易となる。
【００１６】
請求項７の内燃機関の吸気制御装置によれば、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ることによって、スロットルバルブの開側では第１のばね部の付勢力が、スロットルボデー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。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が、１つのオープナ部材及び１つのばね部材によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部の位置精度と１つのオープナ部材の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１７】
請求項８の内燃機関の吸気制御装置における係止部では、その先端形状が球面状または断面略半円状に形成される。これにより、係止部に対するばね部材のフック部の当接による繰返し位置精度が向上される。
【００１８】
請求項９の内燃機関の吸気制御装置における係止部では、ばね部材のフック部との当接位置が中間位置となるよう調節自在とされる。これにより、ばね部材とスロットルボデーの係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置における開度位置精度が向上される。
【００１９】
請求項１０の内燃機関の吸気制御装置におけるオープナ部材では、ばね部材のフック部に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部が設けられる。これにより、ばね部材のフック部の巻軸方向への移動が規制されるため、ばね部材のフック部とスロットルボデーの係止部との当接により設定されるスロットルバルブの中間ストッパ位置の繰返し精度が良好に維持される。
【００２０】
請求項１１の内燃機関の吸気制御装置におけるばね部材では、スロットルバルブの全開位置から中間ストッパ位置までの間、第２のばね部が巻線のフック部及び他端部によりオープナ部材を挟持状態のままである。つまり、この間にオープナ部材にかかる付勢力はばね部材の片方の第１のばね部からのみであるため、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、アクチュエータによるスロットルバルブの開度位置の設定が容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２２】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図であり、図２は図１の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。なお、前述の従来装置と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
【００２３】
図１及び図２において、電動モータ２０への電流の供給が何らかの要因によって絶たれたとき、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置に保持状態とするオープナ機構の構成は、主として、スロットルボデーの吸気通路１１に軸支されたスロットル軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調節するスロットルバルブ１３、スロットル軸１２とギヤ列を介して接続された電動モータ２０、電動モータ２０の駆動力によってスロットル軸１２と一体的に駆動されるオープナ部材３１、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置を設定するスロットルボデーの係止部１４、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０とからなる。
【００２４】
第１のばね部材４０は、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行となるように配設され、一端部４１がスロットルボデー側に係止され、他端部４２がスロットルボデーの係止部１４に当接されている。この係止部１４は、図１に示すように、先端形状が断面略半円状にて第１のばね部材４０の巻線の巻軸方向に平行に延設され形成されている。また、第２のばね部材５０は、第１のばね部材４０の他端部４２が当接されている同一形成面である係止部１４に一端部５１が当接され、他端部５２がオープナ部材３１と係合されている。この第２のばね部材５０の一端部５１及び他端部５２によってオープナ部材３１が挟持状態とされている。なお、係止部１４が図示しない調節ねじ等により第１のばね部材４０の他端部４２及び第２のばね部材５０の一端部５１との当接方向に調節自在とされることで、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上させることができる。
【００２５】
ここで、図２の模式図では、スロットルボデーの係止部１４が便宜上、第１のばね部材４０の他端部４２が当接されている係止部１４ａと第２のばね部材５０の一端部５１が当接されている係止部１４ｂとに分割され、両係止面に段差が設けられ図示されている。このため、第１のばね部材４０の他端部４２及び第２のばね部材５０の一端部５１と係合されているオープナ部材３１にも段差が設けられ図示されている。このスロットルボデーの係止部１４は、設計の都合等によって実際に段差が設けられた形状であってもよい。
【００２６】
なお、図１では、図２に示すスロットルバルブ１３の全閉位置、即ち、オープナ部材３１の閉側のストッパ位置を設定するスロットルボデーの全閉ストッパ部１５は省略されている。また、図１及び図２では、スロットルバルブ１３の全開位置、即ち、オープナ部材３１の開側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全開ストッパ部は省略されている。
【００２７】
次に、その動作及び作用について説明する。
【００２８】
電子スロットルシステムの正常時において、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より開く場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構を構成する第１のばね部材４０の付勢力に抗してオープナ部材３１が第１のばね部材４０の他端部４２を押し、スロットルバルブ１３が開方向に回転駆動される。このスロットルバルブ１３の開方向に対しては、オープナ機構を構成する第２のばね部材５０の付勢力は関与せず、オープナ部材３１が第２のばね部材５０の両端部５１，５２によって挟持状態とされたままである。
【００２９】
逆に、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より閉じる場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構を構成する第２のばね部材５０の付勢力に抗してオープナ部材３１が第２のばね部材５０の一端部５１と反対側の他端部５２を押し、スロットルバルブ１３が開方向と逆の閉方向に回転駆動される。そして、オープナ部材３１がスロットルボデーの全閉ストッパ位置１５に当接することでスロットルバルブ１３は全閉位置に設定される。このスロットルバルブ１３の閉方向に対しては、オープナ機構を構成する第１のばね部材４０の付勢力は関与しない。なお、電動モータ２０に流される電流の向きは中間ストッパ位置を境にして互いに逆向きである。
【００３０】
一方、電子スロットルシステムにおいて、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときについて説明する。この際、オープナ部材３１の両側面は、第２のばね部材５０の付勢力によって両端部５１，５２に挟持され、第１のばね部材４０の他端部４２がその付勢力によってスロットルボデーの係止部１４（１４ａ）に当接状態となる。これにより、スロットルバルブ１３は中間ストッパ位置に確実に保持される。
【００３１】
このように、本実施例の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関にスロットルボデーの吸気通路１１内を通って吸入される空気量である吸気量を、アクチュエータとしての電動モータ２０にて駆動される開度位置によって調節するスロットルバルブ１３と、スロットルバルブ１３を軸支するスロットル軸１２と一体的に回転するオープナ部材３１と、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行で、巻線の一端部４１をスロットルボデーと係合し、巻線の他端部４２がオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全開位置から巻線の他端部４２とスロットルボデーの係止部１４（１４ａ）とが当接し、スロットルバルブ１３を全開位置と全閉位置との間の係止部１４（１４ａ）にて設定される所定の中間ストッパ位置まで閉方向に付勢する第１のばね部材４０と、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行で、巻線の一端部５１を第１のばね部材４０の他端部４２が当接する係止部１４（１４ａ）を延設した隣接係止部１４（１４ｂ）に当接すると共に、巻線の他端部５２をオープナ部材３１と係合し、巻線の他端部５２及びオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全閉位置から巻線の両端部５１，５２にてオープナ部材３１が挟持状態となる中間ストッパ位置まで開方向に付勢する第２のばね部材５０とを具備するものである。
【００３２】
つまり、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０を用い、スロットルバルブ１３の開側では第１のばね部材４０の付勢力が、スロットルボデーの係止部１４に第１のばね部材４０の他端部４２が当接するまでオープナ部材３１に作用し、スロットルバルブ１３の閉側では第２のばね部材５０の付勢力が、オープナ部材３１の両側面が第２のばね部材５０の両端部５１，５２にて挟持されるまでオープナ部材３１に作用する。これにより、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときの退避走行が、１つのオープナ部材３１及び２つのばね部材４０，５０によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部１４の位置精度と１つのオープナ部材３１の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００３３】
また、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）は、同一形成面とするものである。これにより、係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）の位置精度を確保し易く、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０が当接されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００３４】
そして、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）は、先端形状を断面略半円状に形成するものである。これにより、係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）に対する第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０の当接による繰返し位置精度を向上することができる。
【００３５】
更にまた、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の第２のばね部材５０は、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間、巻線の両端部５１，５２によりオープナ部材３１を挟持状態のままとするものである。つまり、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間に、オープナ部材３１にかかる付勢力は片方の第１のばね部材４０からのみとなり、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、電動モータ２０によるスロットルバルブ１３の開度位置の設定が容易となる。
【００３６】
なお、図１に示される本実施例の第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０は、同一のピッチ及び同一のスプリング径を有し、かつ、巻き数が異なるよう形成されている。更に、第１のばね部材４０の方が、第２のばね部材５０よりも巻き数が多くなるように設定されている。
【００３７】
ここで、本実施例における中間ストッパ位置は、スロットルバルブ１３の全閉側の方に近い位置で設定されている。これは、電動モータ２０の故障等により車両の退避走行を実行するときに、安全性を考慮し、さほど内燃機関が過回転しない開度範囲に設定する必要があるからである。そして、このように中間ストッパ位置が設定されていると、スロットルバルブ１３が中間ストッパ位置から全閉位置を回動する回動範囲（第１の回動範囲と呼ぶ）に比べて、スロットルバルブ１３が中間ストッパ位置から全開位置へ回動する回動範囲（第２の回動範囲と呼ぶ）の方が大きくなる。
【００３８】
なお、本実施例の第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０は、中間ストッパ位置に応じて、それらの巻き数を任意に設定可能とできる構成である。したがって、第１の回動範囲及び第２の回動範囲のそれぞれの範囲量に応じ、巻き数を設定することで、最適な各ばね部の付勢力を設定することが可能となる。これにより、電動モータ２０は、各回動範囲量に応じて、必要なだけの駆動トルクを発揮すればよいこととなるため、余分な駆動トルクを発生することを抑制できる。
【００３９】
ところで、上記実施例では、係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）をスロットルボデーに一体的に形成された部分として述べられているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、スロットルボデーに対して係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）を調節自在に構成することで、第１のばね部材４０の他端部４２及び第２のばね部材５０の一端部５１の当接位置、即ち、中間ストッパ位置を調節自在にすることもできる。
【００４０】
このような内燃機関の吸気制御装置の係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）は、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０との当接位置が中間ストッパ位置となるよう調節自在とするものであり、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０とスロットルボデーの係止部１４（１４ａ）及び隣接係止部１４（１４ｂ）との当接により設定されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００４１】
また、上記実施例では、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０の巻線の巻軸方向への移動を規制するものについて述べられていないが、図３に示すように、第１のばね部材４０の巻線の他端部４２及び第２のばね部材５０の巻線の一端部５１に対してオープナ部材３１にガイド部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けることもできる。
【００４２】
このような内燃機関の吸気制御装置のオープナ部材３１は、第１のばね部材４０の巻線の他端部４２及び第２のばね部材５０の巻線の一端部５１に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有するものであり、第１のばね部材４０及び第２のばね部材５０の巻線の巻軸方向への移動が規制されることで、スロットルボデーの係止部１４との当接により設定される中間ストッパ位置の繰返し精度を良好に維持させることができる。
【００４３】
〈実施例２〉
図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図であり、図５は図４の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
【００４４】
図４及び図５において、電動モータ２０への電流の供給が何らかの要因によって絶たれたとき、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置に保持状態とするオープナ機構の構成は、主として、スロットルボデーの吸気通路１１に軸支されたスロットル軸１２に固定され、吸気通路１１内を通過する吸気量を調節するスロットルバルブ１３、スロットル軸１２とギヤ列を介して接続された電動モータ２０、電動モータ２０の駆動力によってスロットル軸１２と一体的に駆動されるオープナ部材３１、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置を設定するスロットルボデーの係止部１４及びばね部材６０とからなる。
【００４５】
ばね部材６０は、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行となるように配設され、巻線の途中に一体的に形成されたフック部６３の前後で巻線の巻き方向を互いに逆方向とする第１のばね部６２及び第２のばね部６４が形成されている。そして、ばね部材６０の第１のばね部６２の両端のうち、一端部６１がスロットルボデー側に係止され、他端のフック部６３がスロットルボデー側に螺合された係止部１４に当接されている。また、ばね部材６０の第２のばね部６４の両端のフック部６３及び他端部６５によってオープナ部材３１が挟持状態とされている。
【００４６】
更に、係止部１４は先端形状が球面形状に形成されている。このため、係止部１４とばね部材６０のフック部６３との当接により設定される中間ストッパ位置の繰返し精度が、求心作用により好適に維持される。また、係止部１４の先端位置が、そのねじ部１４ｃによって調節自在であることにより、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上させることができる。
【００４７】
なお、図４では、図５に示すスロットルバルブ１３の全閉位置、即ち、オープナ部材３１の閉側のストッパ位置を設定するスロットルボデーの全閉ストッパ部１５は省略されている。また、図４及び図５では、スロットルバルブ１３の全開位置、即ち、オープナ部材３１の開側のストッパ位置を設定するスロットルボデー側の全開ストッパ部は省略されている。
【００４８】
次に、その動作及び作用について説明する。
【００４９】
電子スロットルシステムの正常時において、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より開く場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構のばね部材６０を構成する片方の第１のばね部６２の付勢力に抗してオープナ部材３１がばね部材６０のフック部６３を押し、スロットルバルブ１３が開方向に回転駆動される。このスロットルバルブ１３の開方向に対しては、ばね部材６０を構成する他方の第２のばね部６４の付勢力は直接関与せず、オープナ部材３１が第２のばね部６４の他端部６５とフック部６３とで挟持状態とされたままである。
【００５０】
逆に、スロットルバルブ１３を中間ストッパ位置より閉じる場合には、電動モータ２０によって、オープナ機構のばね部材６０を構成する第２のばね部６４の付勢力に抗してオープナ部材３１がばね部材６０のフック部６３と反対側の他端部６５を押し、スロットルバルブ１３が開方向と逆の閉方向に回転駆動される。そして、オープナ部材３１がスロットルボデーの全閉ストッパ位置１５に当接することでスロットルバルブ１３は全閉位置に設定される。このスロットルバルブ１３の閉方向に対しては、ばね部材６０を構成する第１のばね部６２の付勢力は関与しない。なお、電動モータ２０に流される電流の向きは中間ストッパ位置を境にして互いに逆向きである。
【００５１】
一方、電子スロットルシステムにおいて、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときについて説明する。この際、オープナ部材３１の両側面は、ばね部材６０の第２のばね部６４の付勢力によって他端部６５とフック部６３とに挟持され、ばね部材６０の第１のばね部６２の付勢力によってフック部６３がスロットルボデーの係止部１４に当接状態となる。これにより、スロットルバルブ１３は中間ストッパ位置に確実に保持される。
【００５２】
このように、本実施例の内燃機関の吸気制御装置は、内燃機関にスロットルボデーの吸気通路１１内を通って吸入される空気量である吸気量を、アクチュエータとしての電動モータ２０にて駆動される開度位置によって調節するスロットルバルブ１３と、スロットルバルブ１３を軸支するスロットル軸１２と一体的に回転するオープナ部材３１と、スロットル軸１２に対して巻線の巻軸方向が平行で、巻線の途中に一体的に形成したフック部６３の前後で連続して第１のばね部６２及び第２のばね部６４を形成し、第１のばね部６２の巻線の一端部６１をスロットルボデーと係合し、第１のばね部６２がフック部６３及びオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全開位置からフック部６３とスロットルボデーの係止部１４とが当接し、スロットルバルブ１３を全開位置と全閉位置との間の係止部１４にて設定される所定の中間ストッパ位置まで閉方向に付勢し、第２のばね部６４の巻線の他端部６５をオープナ部材３１と係合し、第２のばね部６４が巻線の他端部６５及びオープナ部材３１を介して、スロットルバルブ１３をその全閉位置から巻線の他端部６５とフック部６３とでオープナ部材３１が挟持状態となる中間ストッパ位置まで開方向に付勢するばね部材６０とを具備するものである。
【００５３】
つまり、第１のばね部６２及び第２のばね部６４からなる１つのばね部材６０を用い、スロットルバルブ１３の開側では第１のばね部６２の付勢力が、スロットルボデーの係止部１４にばね部材６０のフック部６３が当接するまでオープナ部材３１に作用し、スロットルバルブ１３の閉側では第２のばね部６４の付勢力が、オープナ部材３１の両側面がばね部材６０のフック部６３及び他端部６５にて挟持されるまでオープナ部材３１に作用する。これにより、何らかの要因によって電動モータ２０への電流の供給が絶たれたときの退避走行が、１つのオープナ部材３１及び２つのばね部材６０によって達成されるため、部品点数が削減され構成が簡素化される。また、スロットルボデーの係止部１４の位置精度と１つのオープナ部材３１の加工精度のみで中間ストッパ位置が設定可能となるため、スロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００５４】
また、本実施例の内燃機関の吸気制御装置の係止部１４は、先端形状を球面状に形成するものである。これにより、係止部１４に対するばね部材６０のフック部６３の当接による繰返し位置精度を向上することができる。
【００５５】
そして、本実施例の内燃機関の吸気制御装置のばね部材６０は、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間、第２のばね部６４のフック部６３と他端部６５とによりオープナ部材３１を挟持状態のままとするものである。つまり、スロットルバルブ１３の全開位置から中間ストッパ位置までの間に、オープナ部材３１にかかる付勢力はばね部材６０の片方の第１のばね部６２からのみとなり、この間における付勢力は線形的に変化される。このため、電動モータ２０によるスロットルバルブ１３の開度位置の設定が容易となる。
【００５６】
なお、本実施例のばね部材６０は、中間ストッパ位置に応じて、第１のばね部６２及び第２のばね部６４の巻き数を任意に設定可能とできる構成である。したがって、第１の回動範囲及び第２の回動範囲のそれぞれの範囲量に応じ、巻き数を設定することで、最適な各ばね部の付勢力を設定することが可能となる。これにより、電動モータ２０は、各回動範囲量に応じて、必要なだけの駆動トルクを発揮すればよいこととなるため、余分な駆動トルクを発生することを抑制できる。
【００５７】
なお、図４のように、ばね部材６０が、オープナ部材３１やスロットルボデーの係止部１４等へ係止されるよう組付けたのち、フック部６３を切断すれば、図１と同様の構成となり、同様の作用・効果が期待できる。
【００５８】
ところで、上記実施例では、係止部１４をスロットルボデーに一体的に形成された部分として述べられているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、スロットルボデーに対して係止部１４を調節自在に構成することで、ばね部材６０のフック部６３の当接位置、即ち、中間ストッパ位置を調節自在にすることもできる。
【００５９】
このような、内燃機関の吸気制御装置の係止部１４は、ばね部材６０のフック部６３との当接位置が中間ストッパ位置となるよう調節自在とするものであり、ばね部材６０のフック部６３とスロットルボデーの係止部１４との当接により設定されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置における開度位置精度を向上することができる。
【００６０】
また、上記実施例では、ばね部材６０の巻線の巻軸方向への移動を規制するものについて述べられていないが、図６に示すように、ばね部材６０のフック部６３に対してオープナ部材３１にガイド部３２ａ，３２ｃを設けることもできる。
【００６１】
このような内燃機関の吸気制御装置のオープナ部材３１は、ばね部材６０の巻線のフック部６３に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部３２ａ，３２ｃを有するものであり、ばね部材６０の巻線の巻軸方向への移動が規制されることで、ばね部材６０の巻線のフック部６３とスロットルボデーの係止部１４との当接により設定されるスロットルバルブ１３の中間ストッパ位置の繰返し精度を良好に維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図である。
【図２】 図２は図１の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。
【図３】 図３は図１におけるばね部材に対するガイド部の追加を示す斜視図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関の吸気制御装置が適用された電子スロットルシステムにおけるオープナ機構の概略構成を示す斜視図である。
【図５】 図５は図４の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。
【図６】 図６は図４におけるばね部材に対するガイド部の追加を示す斜視図である。
【図７】 図７は従来の電子スロットルシステムにおけるオープナ機構を示す模式図である。
【符号の説明】
１１ 吸気通路
１２ スロットル軸
１３ スロットルバルブ
１４ 係止部
２０ 電動モータ（アクチュエータ）
３１ オープナ部材
４０ 第１のばね部材
４１ 一端部
４２ 他端部
５０ 第２のばね部材
５１ 一端部
５２ 他端部
Claims (11)
- 内燃機関にスロットルボデーの吸気通路内を通って吸入される空気量である吸気量を、アクチュエータの駆動によってその開度位置を調節するスロットルバルブと、
前記スロットルバルブを軸支するスロットル軸と一体的に回転するオープナ部材と、
前記スロットルバルブの中間位置に対応する前記スロットルボデーの係止部と、
前記スロットル軸に対して巻線の巻軸方向が平行で、前記巻線の一端部は前記スロットルボデーと係合し、前記巻線の他端部は、前記スロットルバルブの全閉位置から前記中間位置までの間では前記係止部に当接し、前記中間位置から前記スロットルバルブの全開位置までの間では回転する前記オープナ部材に当接して前記スロットルバルブを前記オープナ部材を介して閉方向に付勢する第１のばね部材と、
前記スロットル軸に対して巻線の巻軸方向が平行で、前記巻線の一端部は前記スロットルバルブの全閉位置から前記中間位置までの間では前記係止部を延設した隣接係止部に当接し、前記中間位置から前記スロットルバルブの全開位置までの間では回転する前記オープナ部材に当接し、前記巻線の他端部は前記オープナ部材と係合し、前記巻線の他端部及び前記オープナ部材を介して、前記スロットルバルブをその全閉位置から前記巻線の両端部にて前記オープナ部材が挟持状態となる前記中間位置まで開方向に付勢する第２のばね部材と
を具備することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 - 前記係止部及び前記隣接係止部は、同一形成面または同一加工面とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記係止部及び前記隣接係止部は、先端形状を断面略半円状に形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記係止部及び前記隣接係止部は、前記第１のばね部材及び前記第２のばね部材との当接位置が前記中間位置となるよう調節自在とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記オープナ部材は、前記第１のばね部材の前記巻線の他端部及び前記第２のばね部材の前記巻線の一端部に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記第２のばね部材は、前記スロットルバルブの全開位置から前記中間位置までの間、前記巻線の両端部により前記オープナ部材を挟持状態のままであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 内燃機関にスロットルボデーの吸気通路内を通って吸入される空気量である吸気量を、アクチュエータにて駆動される開度位置によって調節するスロットルバルブと、
前記スロットルバルブを軸支するスロットル軸と一体的に回転するオープナ部材と、
前記スロットル軸に対して巻線の巻軸方向が平行で、前記巻線の途中に一体的に形成したフック部の前後で連続して第１のばね部及び第２のばね部を形成し、前記第１のばね部の前記巻線の一端部を前記スロットルボデーと係合し、前記第１のばね部が前記フック部及び前記オープナ部材を介して、前記スロットルバルブをその全開位置から、前記フック部と前記スロットルボデーの係止部とが当接し、前記スロットルバルブの全開位置と全閉位置との間の前記係止部にて設定される所定の中間位置まで閉方向に付勢し、前記第２のばね部の前記巻線の他端部を前記オープナ部材と係合し、前記第２のばね部が前記巻線の他端部及び前記オープナ部材を介して、前記スロットルバルブをその全閉位置から前記巻線の他端部と前記フック部とで前記オープナ部材が挟持状態となる前記中間位置まで開方向に付勢するばね部材と
を具備することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 - 前記係止部は、先端形状を球面状または断面略半円状に形成することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記係止部は、前記ばね部材の前記フック部との当接位置が前記中間位置となるよう調節自在とすることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記オープナ部材は、前記ばね部材の前記フック部に対して巻軸方向への移動を規制するガイド部を有することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気制御装置。
- 前記ばね部材は、前記スロットルバルブの全開位置から前記中間位置までの間、前記第２のばね部の前記巻線の他端部と前記フック部とにより前記オープナ部材を挟持状態のままであることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の吸気制御装置。
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