JP4637932B2 - 電子制御スロットルボディ - Google Patents

Description

この発明は、アクセルペダル操作に応じてモータを駆動し、減速機構を介してスロットル弁の弁体を回動させるようにした電子制御スロットルボディに関するものである。

従来の電子制御スロットルボディは、例えば特許文献１に示されるように、アクセルペダル操作に応じてモータを駆動し、減速機構を介してスロットル弁の弁体の開度を制御するようにされていた。具体的には、モータの発生するトルクを弁体の開度制御に必要なトルクまで増大させるために、モータによって発生したトルクを、モータシャフトに固定された太陽歯車から遊星歯車、及び内歯車を介して弁軸に固定された遊星キャリアに伝達することによって減速する、遊星歯車減速機構が用いられていた。

特開平１０−１９６４１６号公報

従来の電子制御スロットルボディは上記のように構成されていたため、遊星歯車減速機構部の外形寸法を変更することなく高い減速比を得たい場合には、遊星歯車減速機構の出力軸である遊星キャリアの端部に小歯車を設け、この小歯車と噛合する大歯車から成る平歯車減速機構を組み合わせることによって、遊星歯車減速機構で減速された駆動力を更に平歯車減速機構で減速して弁軸に伝達するという方法を採用していた。

しかしながら、遊星歯車減速機構と平歯車減速機構を組み合わせる場合、遊星歯車減速機構の遊星キャリアは平歯車減速機構の小歯車を兼ねることとなるため、遊星キャリアと太陽歯車を固定するモータシャフトとの間の位置関係と、平歯車減速機構の大歯車を固定する弁軸との間の位置関係が同時に精度良く配置されなければ歯車同士の噛み合いが悪くなり、モータの駆動力を円滑に弁軸まで伝達することが出来ない。

また、遊星歯車機構の原理上、モータシャフトと遊星キャリアとは互いの回転速度が異なることから通常これらの部品は互いに連結されることなく配置されている。このような遊星歯車減速機構と平歯車減速機構とを組み合わせた電子制御スロットルボディを組み立てる際には、モータと遊星キャリアとの位置決めを行いつつ、同時に遊星キャリアと大歯車の位置決めも行う必要があり、装置の組み立てに非常に困難を伴うという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、太陽歯車と遊星キャリアの回転軸を精度良く組み付けることが出来、さらにその状態でモータと遊星キャリアの位置を固定することが出来る電子制御スロットルボディを提供することを目的とする。
また、遊星キャリアと大歯車の軸間距離を精度良く組付けることを可能にすると共に、太陽歯車を固定するモータシャフトと内歯車とを比較的容易に同軸上に配置することが可能となる電子制御スロットルボディを提供することを目的とする。

この発明に係る電子制御スロットルボディは、内部に吸気通路が形成されたボディ、このボディ内で回転自在に支持された弁軸、及び前記吸気通路内で前記弁軸に固定され前記吸気通路の開口面積を変化させ得る弁体を有するスロットル弁と、減速機構を介して前記弁軸に結合され、前記弁体を回動させるモータとを備えた電子制御スロットルボディであって、前記減速機構は、前記モータの軸に固定された太陽歯車と、前記太陽歯車の周囲に形成された内歯車と、前記太陽歯車と内歯車とに噛合する遊星歯車と、前記遊星歯車に結合されると共に、前記モータの軸を圧入した軸受を保持する遊星キャリアとを備えた遊星歯車減速機構と、前記モータの軸と同心上に位置するように前記ボディに直接または軸受を介して支承され、前記遊星キャリアを回転可能に支持するピンと、前記遊星キャリアに設けられた小歯車と、前記小歯車と噛合し、前記モータの回転を前記弁軸に伝達する大歯車を有する平歯車減速機構とで構成されたものである。

この発明は上記のように構成されているため、太陽歯車と遊星キャリアの回転軸とを精度良く組付けることが出来ると共に、その状態でモータと遊星キャリアとの位置を固定することが可能となるものである。

また、同時に遊星歯車減速機構の小歯車を有する遊星キャリアと平歯車減速機構の大歯車との軸間距離を精度良く組付けることが可能となる。

さらに、太陽歯車を固定するモータシャフトと内歯車とを比較的容易に同軸上に配置することが可能となる。

その他の、この発明の特徴、効果は、後述する実施の形態の説明および図面の記載により明らかとなる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による電子制御スロットルボディの構成を示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。これらの図において、電子制御スロットルボディは、スロットル弁１と、このスロットル弁１に連結された減速機構２と、この減速機構２に連結されたモータ３とを備えている。

スロットル弁１は、紙面と垂直方向に吸気通路８が形成されたアルミ製の円筒形状のボディ４と、このボディ４の図１において左右の壁で第１の軸受５、第２の軸受６を介して回転自在に支持された弁軸７と、この弁軸７に固定され前記弁軸の回動に応じて吸気通路８の開口面積を変える弁体９と、第１の軸受５の近傍に設けられ、弁軸７を閉弁方向に付勢するスプリング１０とを有している。

減速機構２は、後述する遊星歯車減速機構と平歯車減速機構とによって構成されている。遊星歯車減速機構は、モータ３のモータシャフト１１に圧入によって固定された太陽歯車１２と、この太陽歯車１２の周囲を取り囲むように形成された内歯車１４と、前記太陽歯車１２と内歯車１４間に配設され、両歯車１２、１４と噛合する遊星歯車１３と、この遊星歯車１３を自転及び公転可能に支持する遊星キャリア１６と、この遊星キャリア１６の反遊星歯車側に一体に形成された小歯車１７とから構成されている。平歯車減速機構は、弁軸７の左端部に固定され、前記小歯車１７と噛合する大歯車１８によって構成されている。

遊星キャリア１６には第３の軸受２０が圧入されており、第３の軸受２０にはモータシャフト１１が圧入されて固定され、前記モータ３と遊星キャリア１６とが同軸上で回動し得るようにされている。また、遊星キャリア１６は、モータシャフト１１と同心上に設けられたピン１９によって回転可能に支持されており、ピン１９はボディ４に圧入されている。

内歯車１４には、その歯車軸を中心とする嵌め合い穴１５ａを有するプレート１５が一体に形成され、このプレート１５の嵌め合い穴１５ａにモータ３のボス部３ａが圧入嵌合されている。上述した減速機構２は、モータ３と共にカバー２１で覆われている。

弁軸７の回転角は、弁軸７の大歯車１８が固定された位置から先端方向に配置されたセンサ２２によって検出される。センサ２２が検出した開度信号は、カバー２１と一体に形成されたコネクタ２４によって外部に伝えられる。コネクタ２４は、モータ３に電流を流すための端子を構成している。ボディ４とカバー２１とは、プレート１５を挟み込んだ状態で図示しないネジにより固定されている。

上記のように構成された電子制御スロットルボディでは、吸気上流側のエアフィルタ（図示せず）を介して吸入された空気が、ボディ４内の吸気通路８に導入される。この導入された空気は、減速機構２を介してモータ３の駆動により、スプリング１０の弾性力に逆らって回動される弁体９の開度に応じて吸気流量が調節される。この調節された空気は、スロットル弁１の下流側に気密に配置されたエンジンに導出され、燃料噴射弁（図示せず）から供給された燃料と燃焼室内で混合されて着火される。

以上のように構成された実施の形態１の電子制御スロットルボディにおいて、モータ３で発生したトルクは、太陽歯車１２、遊星歯車１３、内歯車１４、及び遊星キャリア１６によって減速され、小歯車１７に伝達される。小歯車１７に伝達されたトルクは小歯車１７と噛み合う大歯車１８によってさらに減速され、弁軸７に伝達される。

ここで、実施の形態１の電子制御スロットルボディにおいては、太陽歯車１２が圧入されたモータシャフト１１と遊星キャリア１６とは第３の軸受２０によって連結固定されるため、太陽歯車１２と遊星キャリア１６は必然的に同軸上に配置される。

また、内歯車１４は上述のように、プレート１５と一体に形成され、プレート１５は内歯車１４の歯車軸を中心とした嵌め合い穴１５ａによってモータ３のボス部３ａに圧入されるため、内歯車１４の歯車軸とモータ３の軸中心はほぼ同軸上に配置される。
従って、モータ３とプレート１５とが一体となり、太陽歯車１２と内歯車１４に遊星歯車１３が噛み合わされた上でモータシャフト１１と遊星キャリア１６が第３の軸受２０によって連結固定された状態においては、太陽歯車１２と内歯車１４と遊星キャリア１６の中心軸はほぼ同軸上に並び、遊星歯車減速機構の各歯車は良好な噛み合い状態を保つことが出来る。さらに、この状態でモータ３と太陽歯車１２、遊星歯車１３、内歯車１４、遊星キャリア１６からなる遊星歯車機構の位置は固定されているため、これらをボディ４に組み付けることによって遊星歯車機構の各歯車の位置関係がずれることなく容易に装置を組み立てることが出来る。

上記のモータ３と太陽歯車１２、遊星歯車１３、内歯車１４、遊星キャリア１６がセットになった状態で、遊星キャリア１６の反モータシャフト側に開けられたピン穴をボディ４に圧入されたピン１９の先端に挿入する。遊星キャリア１６の反遊星歯車側に設けられた小歯車１７は、スロットル弁の弁軸７に固定された大歯車１８と噛み合って平歯車減速機構を構成している。
ここで、ピン１９と弁軸７の軸間距離はボディ４の加工精度によって決まるため、特殊な手段を講じることなく平歯車減速機構の位置精度を出すことが出来、安定して歯車同士が噛み合うようにすることができる。

上記のように実施の形態１の電子制御スロットルボディを組み立てた場合、太陽歯車１２と内歯車１４と遊星キャリア１６の位置関係は、モータ３のボス部３ａとモータシャフト１１の同軸度、モータシャフト１１の軸に対する太陽歯車１２の歯車精度、プレート１５の嵌め合い穴１５ａの軸に対する内歯車１４の歯車精度、及び遊星キャリア１６とモータシャフト１１を連結固定する第３の軸受２０に対する小歯車１７の歯車精度によって決まるため、組み付けの際に位置の調整を行う必要はない。
また同様に、小歯車１７と大歯車１８の位置関係は、ボディ４のピン１９と第２の軸受６とを圧入する穴の位置精度によって決まるため、組み付けの際に位置の調整を行う必要はなく、組み立て時の効率が上がり生産性を向上させることが可能となる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態２による電子制御スロットルボディの構成を示す断面図である。図３において、図１、図２と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１、図２と異なる点は、ボディ４に第４の軸受２３を圧入した点および遊星キャリア１６の反遊星歯車側にピン１９を一体に形成し、このピン１９を第４の軸受２３によって回転可能に支持するようにした点である。

実施の形態２によれば、小歯車１７と大歯車１８の位置精度は、ボディ４の第２の軸受６と第４の軸受２３を圧入する穴の位置精度によって決まるため、組み付けの際に位置の調整を行う必要はなく、組み立て時の効率が上がり生産性を向上させることが可能となる。
また、遊星キャリア１６の反遊星歯車側にピン１９を一体に設けることにより、ピン穴が不要となる。これによって小歯車１７の歯底とピン穴との間の肉厚を確保する必要がなくなり、小歯車１７のピッチ径を小さくすることが出来る。これに伴い、同じ減速比を得る場合は大歯車１８のピッチ径も小さく出来るため、装置の小型化を図ることが可能となる。

この発明の実施の形態１による電子制御スロットルボディの構成を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態２による電子制御スロットルボディの構成を示す断面図である。

符号の説明

１ スロットル弁、 ２ 減速機構、 ３ モータ、 ４ ボディ、 ７ 弁軸、 ８ 吸気通路、 ９ 弁体、 １１ モータシャフト、 １２ 太陽歯車、 １３ 遊星歯車、 １４ 内歯車、 １５ プレート、 １６ 遊星キャリア、 １７小歯車、 １８ 大歯車、 １９ ピン、 ２０ 軸受、 ２１カバー、 ２２ センサ、 ２３ 軸受、 ２４ コネクタ。

Claims (2)

1. 内部に吸気通路が形成されたボディ、このボディ内で回転自在に支持された弁軸、及び前記吸気通路内で前記弁軸に固定され前記吸気通路の開口面積を変化させ得る弁体を有するスロットル弁と、減速機構を介して前記弁軸に結合され、前記弁体を回動させるモータとを備えた電子制御スロットルボディであって、
   前記減速機構は、前記モータの軸に固定された太陽歯車と、前記太陽歯車の周囲に形成された内歯車と、前記太陽歯車と内歯車とに噛合する遊星歯車と、前記遊星歯車に結合されると共に、前記モータの軸を圧入した軸受を保持する遊星キャリアとを備えた遊星歯車減速機構と、前記モータの軸と同心上に位置するように前記ボディに直接または軸受を介して支承され、前記遊星キャリアを回転可能に支持するピンと、前記遊星キャリアに設けられた小歯車と、前記小歯車と噛合し、前記モータの回転を前記弁軸に伝達する大歯車を有する平歯車減速機構とで構成されたことを特徴とする電子制御スロットルボディ。
2. 前記内歯車には、その歯車軸を中心とする嵌め合い穴を有するプレートが一体に形成され、このプレートの前記嵌め合い穴に前記モータの一部が嵌合されたことを特徴とする請求項１に記載の電子制御スロットルボディ。

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