JP5023397B2 - スロットル装置 - Google Patents

Description

本発明は、スロットル装置に係り、特に、ハンドルバーに回転可能に軸支されるスロットルパイプと、スロットルハウジングに収納されるスロットルセンサユニットとをスプライン係合させるようにし、スロットルパイプにスロットルセンサユニットを小組みしてハンドルバーに組み付けることができるようにしたスロットル装置に関する。

従来から、自動二輪車等の車両のハンドルバーに回転可能に挿嵌されたスロットルパイプの回転角度をセンサで検知することで、乗員によるスロットル操作量を検知するようにしたスロットル装置が知られている。

特許文献１には、スロットルパイプの端部に傘歯車が形成されたリングを取り付けると共に、このリングの傘歯車に噛合してスロットルパイプの回転方向と略直交する方向に回転する被センサ体を備え、このセンサ体の回転角度を検知するようにしたスロットル装置が開示されている。

また、特許文献２には、ハンドルバーを巻回するように形成された環状のポテンショメータを備えると共に、このポテンショメータの可動接点が設けられた回転部材をスロットルパイプの一端部に係合させるようにしたスロットル装置が開示されている。
特開２００３−２５２２７３号公報 実用新案登録第２５５４８０８号

しかしながら、特許文献１および２に記載された技術では、部品点数が多くなったり構造が複雑になりやすいという課題があり、高いセンサ精度を確保しつつ組み立て作業の高効率化を可能とする構造に関しては、依然として工夫の余地があった。特に、スロットルパイプにスロットルセンサユニットを小組みした状態でハンドルバーに取り付けることができなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ハンドルバーに回転可能に軸支されるスロットルパイプと、スロットルハウジングに収納されるスロットルセンサユニットとをスプライン係合させるようにし、スロットルパイプにスロットルセンサユニットを小組みしてハンドルバーに組み付けることができるようにしたスロットル装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、車両のハンドルバーに回転可能に挿嵌されるスロットルパイプと、前記ハンドルバーに固定されて前記スロットルパイプの外周に回転可能に係合するスロットルハウジングと、前記スロットルハウジングに収容されて前記スロットルパイプの回転角度を検知するスロットルセンサユニットとを備えたスロットル装置において、前記スロットルパイプの一端部の外周面に軸方向のスプラインが形成され、前記スロットルセンサユニットは、略中央にスプライン孔を有する環状に形成され、前記スロットルパイプと前記スロットルセンサユニットとがスプライン係合される点に第１の特徴がある。

また、前記スロットルパイプを初期位置に戻す方向の付勢力を与えるスロットル戻し機構を備え、前記スロットル戻し機構は、前記スロットルセンサユニットに隣接配置されると共に、前記スロットルパイプとスプライン係合される点に第２の特徴がある。

また、前記スロットル戻し機構に形成された凸部と前記スロットルセンサユニットに形成された凹部とが係合することによって、前記スロットルセンサユニットと前記スロットル戻し機構とが、前記スロットルパイプの軸方向に重なるように配置されている点に第３の特徴がある。

また、前記スロットルセンサユニットは、前記スプライン孔が形成された回動部材と、該回動部材の回動量を検出する検出部と、前記回動部材および検出部を収納すると共に前記スロットルハウジングに回動不能に取り付けられるセンサハウジングとからなる点に第４の特徴がある。

さらに、前記スロットルハウジングに少なくとも１つのハンドルスイッチが設けられ、前記スロットルセンサおよびスロットル戻し機構は、前記スロットルハウジングの車体外方側に配置され、前記ハンドルスイッチは、前記スロットルハウジングの車体中央側に配置される点に第５の特徴がある。

第１の特徴によれば、スロットルパイプの一端部の外周面に軸方向のスプラインが形成され、スロットルセンサユニットは、略中央にスプライン孔を有する環状に形成され、スロットルパイプとスロットルセンサユニットとがスプライン係合されるので、スロットルセンサユニットとスロットルパイプとの組み付け作業が簡単になると共に、この両者を組み付けた状態でハンドルバーに同時に取り付けることが可能となる。これにより、スロットル装置の組み立て作業の高効率化が図られる。また、スロットルパイプとスロットルセンサユニットとがスプライン係合されるため、スロットルパイプを軸方向に動かす力が与えられた場合でも、この力がスロットルセンサユニットに伝達されることがなくなる。

第２の特徴によれば、スロットルパイプを初期位置に戻す方向の付勢力を与えるスロットル戻し機構を備え、スロットル戻し機構は、スロットルセンサユニットに隣接配置されると共にスロットルパイプとスプライン係合されるので、スロットルパイプのスプライン上に、スロットルセンサユニットおよびスロットル戻し機構とを同時に組み付けてから、これをハンドルバーに取り付けることが可能となる。これにより、スロットル装置の組み立て作業の高効率化が図られる。

第３の特徴によれば、スロットル戻し機構に形成された凸部とスロットルセンサユニットに形成された凹部とが係合することによって、スロットルセンサユニットとスロットル戻し機構とがスロットルパイプの軸方向に重なるように配置されているので、スロットルセンサとスロットル戻し機構とがなす軸方向の寸法が低減され、スロットルハウジングの小型化を図ることが可能となる。

第４の特徴によれば、スロットルセンサユニットは、スプライン孔が形成された回動部材と、該回動部材の回動量を検出する検出部と、回動部材および検出部を収納すると共にスロットルハウジングに回動不能に取り付けられるセンサハウジングとからなるので、スロットルセンサユニットの組み立てを先に行ってから、スロットルセンサユニットとスロットルパイプとをスプライン係合させて、これを同時にハンドルバーに取り付けることが可能となる。また、スロットルパイプを軸方向に動かす力が与えられた場合でも、この力が回動部材に伝達されず、検出部のセンサ精度やセンサハウジングのシール性等に影響を与えることがなくなる。

第５の特徴によれば、スロットルハウジングに少なくとも１つのハンドルスイッチが設けられ、スロットルセンサおよびスロットル戻し機構は、スロットルハウジングの車体外方側に配置され、ハンドルスイッチはスロットルハウジングの車体中央側に配置されるので、スロットルハウジング内のスペースを有効に利用してハンドルスイッチを取り付けることができ、スロットルハウジングの小型化が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスロットル装置１を備えた自動二輪車１００の側面図である。車体フレーム１０１の車体前部には、左右一対のフロントフォーク１０３を操舵可能に軸支するヘッドパイプ１０２が形成されている。フロントフォーク１０３には前輪ＷＦが回転自在に軸支されており、フロントフォーク１０３の上端部に取り付けられたハンドルバー２によって前輪ＷＦを操舵することができる。スロットル装置１は、車幅方向に延びるハンドルバー２の右側に取り付けられている。

車体フレーム１０１の上部には上側カバー１０４が配置されており、ヘッドパイプ１０２の車体前方側はカウリング１０４で覆われている。車体フレーム２の下部には、クランクシャフト１０８を車幅方向に向けて配置したＶ型４気筒形式のエンジン１０７が取り付けられている。上側カバー１０４の内部には、不図示の燃料タンクのほか、エアクリーナボックス１０５、エンジン１０７の前側シリンダ１１０Ｆおよび後側シリンダ１１０Ｒの吸気ポートに燃料を供給する燃料噴射装置１０６等が収められている。前側シリンダ１１０からの排気ガスは、前側排気管１１２Ｆによって膨張室１１４に送られ、後側シリンダ１１０Ｒからの排気ガスは、後側排気管１１２Ｒによって膨張室１１４に送られる。膨張室１１４に送られた排気ガスは、消音器１１５を介して車体後方へ排出される。

車体フレーム１０１の後方上部には、シート１１９を支持するシートフレーム１２１が取り付けられ、また、車体フレーム１０１の後方下部には、後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム１１６が揺動自在に軸支されている。スイングアーム１１６は、リヤショックユニット１１７によって車体フレーム１０１に吊り下げられている。エンジン１０７の回転駆動力は、ドライブチェーン１１５を介して後輪ＷＲに伝達される。スイングアーム１１６の揺動軸の下方の車体フレーム１０１には、停車時に車体を支持するサイドスタンド１２０が取り付けられている。

図２は、エンジン１０７のシステム構成図である。エンジン１０７の吸気管１５７には、アクチュエータ１５４でスロットルバルブ１５５を開閉駆動する電子制御スロットル１５３が介装されており、この電子制御スロットル１５３および吸気バルブ１６１を介して、前後シリンダの燃焼室１６６内に空気が吸入される。

燃焼排気は燃焼室１６６から排気バルブ１６３を介して排出され、触媒装置１１３で浄化された後、前記消音器１１５から大気中に放出される。吸気バルブ１６１および排気バルブ１６３は、それぞれ吸気側カムシャフト１６２および排気側カムシャフト１６４に設けられたカムによって開閉駆動される。

各気筒の吸気ポート１５９には、電磁式の燃料噴射弁１６０が設けられ、この燃料噴射弁１６０は、噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１６１に向けて噴射する。

マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１５０は、電子制御スロットル１５３および燃料噴射弁１６０、不図示の点火装置等を総合的に制御する。また、コントロールユニット１５０には、エンジン１０７の吸入空気量を検出するエアフローメータ１５８、スロットル装置１のスロットル開度を検出するスロットルセンサユニット（ＡＰＳ）２０、クランクシャフト１０８の回転角度を検出するクランク角センサ１６７、スロットルバルブ１５５の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ１５６、車速を検出する車速センサ１５１等の各種センサからの検出信号が入力される。なお、コントロールユニット１１４には、各種センサからの検出信号のほか、バッテリ電圧信号やブレーキ作動信号などが入力される。コントロールユニット１５０は、運転者のスロットル操作量および各種センサからの信号に応じて、電子制御スロットル１５３を駆動制御する。

図３は、本発明の一実施形態に係るスロットル装置１の正面図である。スロットル装置１は、自動二輪車の車幅方向に延設されて、前輪を操舵するためのハンドルバー２の右側端部に設けられている。金属等のパイプからなるハンドルバー２には、略円筒状の樹脂等からなるスロットルパイプ６（図４参照）が所定角度内で回転自在に軸支されている。スロットルパイプ６の外周部には、ゴム等で形成された把持部としてのハンドルグリップ３が取り付けられており、車両の運転者は、このハンドルグリップ３を把持して前輪を操舵すると共に、ハンドルバー２に対するハンドルグリップ３の回転角度を任意に調整することで、車両の駆動源としてのエンジンの出力を調整することができる。

また、ハンドルグリップ３より車体中央側の部分で、ハンドルバー２には、略円筒状の樹脂等からなるスロットルハウジング１０が固定されている。スロットルハウジング１０には、複数のハンドルスイッチが取り付けられている。複数のハンドルスイッチは、例えば、シーソー式のキルスイッチ５ａ、押圧ボタン式のハザードランプスイッチ５ｂおよびスタータスイッチ５ｃによって構成することができる。車両の運転者は、右手でハンドルグリップ３を把持した状態で、親指を伸ばして各スイッチを操作できる。

スロットルハウジング１０の内部には、スロットルパイプ６の回転角度を検知するスロットルセンサユニット２０と、ハンドルグリップ３を初期位置に戻す方向の付勢力を与えるスロットル戻し機構４０とが収納されている。ハンドルグリップ２は、所定角度内で回転可能に保持されると共に、このスロットル戻し機構４０によって、その初期位置の方向、換言すれば、エンジン出力を小さくする方向に常時付勢されている。なお、ハンドルバー２の右側端部には、グリップエンド４が固定されている。

図４は、図３の一部拡大断面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。スロットルハウジング１０は、複数のネジ等（不図示）で互いに結合される上側ハウジング半体１０ａと下側ハウジング半体１０ｂとから構成されており、上側ハウジング半体１０ａは、位置決めボルト５２によってハンドルバー２に固定されている。

なお、本実施形態に係るスロットルハウジング１０は、スロットルセンサユニット２０およびスロットル戻し機構４０が収納される空間と、ハンドルスイッチが取り付けられる空間との間に隔壁３６を設けることにより、スロットルセンサユニット２０およびスロットル戻し機構４０の防水・防塵性能を高める構成としているが、スロットルハウジングは種々の変形が可能であり、このような隔壁を持たない形状でもよい。

スロットルパイプ６の図示左端側は、スロットルハウジング１０の略中央まで挿入されている。また、スロットルパイプ６には、スロットルハウジング１０の側壁を挟む円環状の鍔部２７が形成されており、スロットルパイプ６は、上側ハウジング半体１０ａおよび下側ハウジング半体１０ｂを結合することで、軸方向に移動不能に保持される。そして、スロットルパイプ６の鍔部２７より車体中央側の外周部には、軸方向の５本のキー７からなるスプライン３５が形成されている。

スロットルセンサユニット２０は、抵抗式のポテンショメータを構成しており、円環状に形成されてスロットルハウジング１０の内壁に固定されている。スロットルセンサユニット２０は、ポテンショメータの可動接点２５が取り付けられた回動部材２３と、ポテンショメータの固定接点３０が設けられたベース部材２２と、該ベース部材２２と係合されるカバー部材２１とから構成されている。回動部材２３、ベース部材２２、カバー部材２１は、それぞれ樹脂等で形成されている。

スロットルセンサユニット２０は、回動部材２３の軸方向両側にオイルシール等のシール部材３３，３４を係合し、この回動部材２３をベース部材２２およびカバー部材２１で両側から挟むことで組み立てられる。ベース部材２２とカバー部材２１とは、ベース部材２２に設けられた係合突起５１と、カバー部材２１に設けられた係合爪５０とが嵌合することで固定され、これにより、固定接点３０および可動接点２５が収納されるセンサ内部は高い防水・防塵性が確保される。なお、係合爪５０および係合突起５１の形状等は、種々の変形が可能であり、ベース部材２２とカバー部材２１とはネジ等の締結部材で固定してもよい。ベース部材２２の裏面側には、固定接点３０に接続されてセンサ信号を出力する配線３２が取り付けられており、該配線３２は、ゴム等で形成されたパッキン部材３１を貫通して隔壁３６の外部へ導かれる。

そして、回動部材２３には、スロットルパイプ６のスプライン形状（スプライン３５）と合致する５本のキー溝２８を有するスプライン孔２９が形成されており、このスプライン孔２９にスロットルパイプ６を係合させることで、両者の組み付けが完了することとなる。

上記したように、スロットルセンサユニット２０がモジュール化されており、該スロットルセンサユニット２０とスロットルパイプ６とをスプライン係合させることで両者の組み付けが完了するので、組み付け作業が容易となる。さらに、両者を組み付けた状態でハンドルバー２に同時に取り付けることができるので、スロットル装置１の組み立て作業の効率を高めることができる。なお、本実施形態では、スロットルセンサユニット２０およびスロットルパイプ６を先にハンドルバー２に取り付け、その後に、スロットルハウジング１０が上下から被せるように取り付けられる。

なお、本実施形態では、スロットルパイプ６の軸方向の動きが鍔部２７によって規制されているが、例えば、鍔部２７とスロットルハウジング１０の壁部との間に若干の隙間が設けられ、この範囲内でスロットルパイプ６が軸方向に動く余地がある場合でも、スロットルパイプ６と回動部材２３とがスプライン係合されているので、この軸方向の動きは回動部材２３に伝達されない。これにより、回動部材２３に軸方向の力が加えられて、センサ精度やセンサハウジングのシール性等に影響を与えることを防止できる。

スロットルパイプ６の回転角度を検出する検出部としての可動接点２５および固定接点３０は、それぞれ金属等の導電体で形成されている。回動部材２３の突出部２４に取り付けられた可動接点２５は、入力側固定接点３０ａと出力側固定接点３０ｂとに接触して両者を電気的に接続するものであり、スロットルパイプ６の回転に伴ってその接触位置が変化することで、前記配線３２からの出力電流値が変化する。本実施形態では、図示右側の初期位置からスロットルパイプ６を図示半時計方向に回転させるに伴って、固定接点３０に生じる電気抵抗値が小さくなるように構成されている。

また、スロットルパイプ６を初期位置に戻す方向の付勢力を与えるスロットル戻し機構４０は、スロットルセンサユニット２０と軸方向に隣接して設けられている。スロットル戻し機構４０の本体部４２には、コイルばね４４が巻回されており、その一端側が鍔部４１に係合されると共に、その他端部がスロットルハウジング１０の隔壁３６に係合されている。本体部４２の図示右側（図４参照）には、スロットルパイプ６とスプライン係合する円筒状の凸部４３が形成されており、この凸部４３が回動部材２３に形成された凹部２６に挿入されることで、スロットル戻し機構４０とスロットルセンサユニット２０とが軸方向に重なるように配設されることとなる。これにより、スロットル戻し機構４０がスロットルセンサユニット２０の径方向内側に設けられて軸方向の寸法が低減され、スロットル装置全体の小型化が図られる。

上記したような構成によれば、スロットルパイプ６の端部に、スロットルセンサユニット２０の回動部材２３と、スロットル戻し機構４０の本体部４２とを、軸方向に重なるようにして同時にスプライン係合させることが可能となる。本実施形態では、センサ精度やコスト等の観点から、スロットルセンサユニット２０の軸と直交する方向の厚さを低減することは難しいものの、回動部材２３のスプライン係合させる軸方向の長さは短縮しても影響がないことに着目し、この短縮によって確保した回動部材２３の凹部にスロットル戻し機構４０の凸部４３を挿入することで、スロットルセンサユニット２０とスロットル戻し機構４０とがなす軸方向の幅を低減している。これにより、スロットルハウジング１０の小型化が可能となる。また、上記構成によれば、スロットル戻し機構４０と、スロットルセンサユニット２０と、スロットルパイプ６とを先に組み付けた状態で、ハンドルバー２に同時に取り付けることができるので、スロットル装置１の組み立て作業の効率をさらに高めることが可能となる。

なお、スロットルセンサユニット２０およびスロットル戻し機構４０の構造や形状は、上記実施形態に限られず、種々の変形が可能である。例えば、回動部材２３とスロットル戻し機構４０の本体部４２とを一体部品として形成することもできる。

また、本実施形態では、スロットルハウジング１０に対して、スロットル戻し機構４０およびスロットルセンサユニット２０を車体外方側（図４の右方向）に配置すると共に、ハンドルスイッチ５ａ，５ｂ，５ｃを車体中央側（図４の左方向）に配置するように構成されている。このような配置によれば、スロットルハウジング１０内のスペースを有効に利用して各ハンドルスイッチを取り付けることができ、スロットルハウジング１０の小型化が可能となる。

なお、ハンドルバー、スロットルパイプ、スロットルハウジングの形状や材質、スロットルパイプに設けられたスプライン軸状部の形状、スロットルセンサユニットおよびスロットル戻し機構の構成等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、スロットルセンサユニットのセンサ部は、上記したようなポテンショメータに代えて、ホール素子を用いた非接触式のセンサを適用してもよい。また、スロットル装置には、スロットルパイプの回転動作に適度な抵抗を与えるフリクション手段を設けることができる。このフリクション手段は、例えば、摩擦体の摺動抵抗を利用する構成として、スロットルハウジングの内部に収納することができる。

本発明に係るスロットル装置は、二輪車に限られず、駆動源をエンジンやモータとする三輪車や四輪車等の車両に適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係るスロットル装置を備えた自動二輪車の側面図である。 エンジンのシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係るスロットル装置の正面図である。 図３の一部拡大断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１…スロットル装置、２…ハンドルバー、３…ハンドルグリップ、６…スロットルパイプ、５ａ，５ｂ，５ｃ…ハンドルスイッチ、７…キー、１０…スロットルハウジング、１０ａ…上側ハウジング半体、１０ｂ…下側ハウジング半体、２０…スロットルセンサユニット、２１…カバー部材、２２…ベース部材、２３…回動部材、２５…可動接点（検出部）、２６…凹部、２９…スプライン孔、３０…固定接点（検出部）、３５…スプライン、４０…スロットル戻し機構、４２…本体部、４３…凸部

Claims (4)

1. 車両のハンドルバー（２）に回転可能に挿嵌されるスロットルパイプ（６）と、前記ハンドルバー（２）に固定されて前記スロットルパイプ（６）の外周に回転可能に係合するスロットルハウジング（１０）と、前記スロットルハウジング（１０）に収容されて前記スロットルパイプ（６）の回転角度を検知するスロットルセンサユニット（２０）と、前記スロットルパイプ（６）を初期位置に戻す方向の付勢力を与えるスロットル戻し機構（４０）とを備えたスロットル装置において、
   前記スロットルパイプ（６）の一端部の外周面に軸方向のスプライン（３５）が形成され、
   前記スロットルセンサユニット（２０）は、略中央にスプライン孔（２９）を有する環状に形成され、
   前記スロットルパイプ（６）と前記スロットルセンサユニット（２０）とがスプライン係合されると共に、前記スロットル戻し機構（４０）に形成された凸部（４３）と前記スロットルセンサユニット（２０）に形成された凹部（２６）とが係合することによって、前記スロットルセンサユニット（２０）と前記スロットル戻し機構（４０）とが、前記スロットルパイプ（６）の軸方向に重なるように配置されていることを特徴とするスロットル装置。
2. 前記スロットルパイプ（６）を初期位置に戻す方向の付勢力を与えるスロットル戻し機構（４０）を備え、
   前記スロットル戻し機構（４０）は、前記スロットルセンサユニット（２０）に隣接配置されると共に、前記スロットルパイプ（６０）とスプライン係合されることを特徴とする請求項１に記載のスロットル装置。
3. 前記スロットルセンサユニット（２０）は、前記スプライン孔（２９）が形成された回動部材（２３）と、該回動部材（２３）の回動量を検出する検出部（２５）と、前記回動部材（２３）および検出部（２５）を収納すると共に前記スロットルハウジング（１０）に回動不能に取り付けられるセンサハウジング（２１，２２）とからなることを特徴とする請求項１または２に記載のスロットル装置。
4. 前記スロットルハウジング（１０）に少なくとも１つのハンドルスイッチ（５ａ，５ｂ，５ｃ）が設けられ、
   前記スロットルセンサユニット（２０）およびスロットル戻し機構（４０）は、前記スロットルハウジング（１０）の車体外方側に配置され、
   前記ハンドルスイッチ（５ａ，５ｂ，５ｃ）は、前記スロットルハウジング（１０）の車体中央側に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスロットル装置。

Images