JP5273611B2 - スロットル装置 - Google Patents

Description

本発明は、補助空気導入量を詳細に調量することができるスロットル装置に関する。

自動二輪車や自動車のスロットル装置では一般に、エンジンに吸入空気を導入するための吸気通路と、その吸気通路におけるスロットルバルブ位置の下流側に補助空気を追加するための補助空気通路とが設けられている。アイドル時には、エンジンの温度や外部温度の影響によりエンジンでの燃焼状態が変化する。このため、燃焼状態の変化に応じてエンジンに供給する吸入空気量を調整する必要がある。しかし、アイドル時には、微量の吸入空気量の調整が必要であり、スロットルバルブでは微量な吸入空気量を調節することができない。このため、スロットルバルブ位置の上流側と下流側とを連絡する補助空気通路を設け、その補助空気通路を通過する補助空気量をアイドル制御コントロール手段（例えば電磁弁等の開閉手段）で調整して、アイドル時や走行時におけるエンジンの燃焼状態の変化に対応した吸入空気を供給している。（特許文献１）。

加速時等にメインスロットルバルブを急速に開いた場合に、吸気通路の下流に空気が大量に導入されるため、急加速が発生し二輪車では事故につながるおそれがある。このため、スロットル装置には、吸気通路内のメインスロットルバルブ位置より上流側にサブスロットルバルブを備え、サブスロットルバルブによって加速時等での吸気通路を通過する空気量を適正に調整するものがある（特許文献２）。サブスロットルバルブを備えるスロットル装置においても、サブスロットルバルブを備えないスロットル装置と同様に、補助空気通路（サブスロットルバルブ位置の上流側とメインスロットルバルブ下流側とを連絡する補助空気通路）を設け、その補助空気通路を通過する補助空気量をアイドル制御コントロール手段（例えば電磁弁等の開閉手段）で調整して、アイドル時や走行時におけるエンジンの燃焼状態の変化に対応した吸入空気を供給している。

特開平８−２６１０４９ 特開２００２−３１７６５４

従来、補助空気通路を通過する補助空気量の調整は、主に補助空気通路を単に開閉する程度の調量精度が粗くコストの安い開閉手段が用いられていた。しかし、補助空気通路を通過する補助空気量の調整を行なうアイドル制御コントロール手段は、排ガス規制などにより、エンジンの温度や外部温度の影響に対応した適正な吸入空気量を供給するなどのより細かい制御が必要となっている。従って、アイドル制御コントロール手段には、より細かい制御ができる電磁弁や精度の良いモータを使用することが必要とされている。しかし、補助空気量の調整に電磁弁や高精度モータを用いると、スロットル装置のコストが高くなるという欠点がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、補助空気通路を通過する補助空気量を詳細にしかも正確に調量することができる安価なスロットル装置を提供することを目的とするものである。

本発明のスロットル装置は、スロットルボディと、該スロットルボディ内に形成される吸気通路と、該吸気通路内に備えられるメインスロットルバルブと、前記吸気通路内に備えられるものであって前記メインスロットルバルブ位置よりも上流側に備えられるサブスロットルバルブと、該サブスロットルバルブを固定するものであって前記スロットルボディに回転自在に支持されるサブスロットルシャフトと、を有するスロットル装置において、前記吸気通路における前記サブスロットルシャフトの位置より上流側と前記メインスロットルバルブの位置より下流側とを連絡する補助空気通路が設けられ、前記サブスロットルシャフトのうち、該サブスロットルシャフトの軸方向の途中の断面に中実の本体部と連絡空間部とから成るシャフト弁を形成し、前記補助空気通路の途中に前記シャフト弁を配置して前記補助空気通路を前記シャフト弁位置よりも上流側の上流側補助空気通路と前記シャフト弁位置よりも下流側の下流側補助空気通路とに構成し、前記シャフト弁の上流側直近の上流側補助空気通路と前記シャフト弁の下流側直近の下流側補助空気通路とを前記シャフト弁の位置を境に屈折させ、かつ、前記サブスロットルシャフトの軸方向に対してそれぞれ屈折させた方向に配置したことを特徴とするものである。
本発明は、前記サブスロットルシャフトの回転角の増加に伴って前記連絡空間部と前記下流側補助空気通路の連絡断面積を順次増加させ、その際に前記連絡空間部と前記上流側補助空気通路との連絡断面積を前記連絡空間部と前記下流側補助空気通路の連絡断面積より常に広くしたことを特徴とするものである。
本発明は、前記シャフト弁の前記連絡空間部を前記サブスロットルシャフトの回転中心軸を中心とする角度α（９０°≦α≦１８０°）の扇形状としたことを特徴とするものである。

本発明に係るスロットル装置によれば、前記シャフト弁の上流側直近の上流側補助空気通路と前記シャフト弁の下流側直近の下流側補助空気通路とを前記シャフト弁の位置を境に屈折させ、かつ、前記サブスロットルシャフトの軸方向に対してそれぞれ屈折させる。これによって、連絡空間部を介して上流側補助空気通路と下流側補助空気通路を連絡した状態では、シャフト弁の回転角を順次増加させることによって、シャフト弁を通過する補助空気量をリニア状に詳細に増加または減少させることができる。以上のように本発明では、サブスロットルシャフトに形成したシャフト弁（断面に連絡空間部を形成したもの）で、補助空気通路を通過する補助空気量を詳細に調量することができるので、従来設けていた補助空気通路を通過する補助空気量の調量を行なうアイドル制御コントロール手段を省略することができ、しかも補助空気量を詳細に調量することができる。よって、スロットル装置のコストを低減することができる。

本発明では、補助空気通路において、シャフト弁に直近の上流側補助空気通路とシャフト弁に直近の下流側補助空気通路とを屈折させた状態に配置することにより、サブスロットルシャフトに設けられるシャフト弁の計量開始角度の自由度を得ることができ、しかも補助空気通路（上流側補助空気通路及び下流側補助空気通路）のレイアウトを自由に設定することができる。更に、シャフト弁の連絡空間部は、シャフト弁の回転中心を中心とする扇形または円形形状とすることで、シャフト弁の回転角が変化しても、連絡空間部を通過する空気量を一定にすることができる。よって、連絡空間部と下流側補助空気通路との間の断面積の変化や、連絡空間部と上流側補助空気通路との間の断面積の変化によって、シャフト弁の回転角に応じて補助空気量を正確に調量することができる。

本発明に係るスロットル装置の概略構成図である。 本発明に係るスロットル装置の要部断面図であり、シャフト弁の回転角が０°の状態を示すものである。 図２のシャフト弁の回転角が１０°になった状態を示すスロットル装置の要部断面図である。 図２のシャフト弁の回転角が６０°になった状態を示すスロットル装置の要部断面図である。 図２のシャフト弁の回転角が９０°になった状態を示すスロットル装置の要部断面図である。 図２から図５に至る状態に基づくシャフト弁の回転角と空気量との特性図である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本実施例に係るスロットル装置を示す全体の概略構成図であり、図２はそのスロットル装置の要部断面図である。スロットルボディ１０には吸気通路１２が形成されており、その吸気通路１２内にメインスロットルバルブ１４とそのメインスロットルバルブ１４の上流側のサブスロットルバルブ１６とが備えられている。メインスロットルバルブ１４はスロットルボディ１０に支持されるメインシャフト１８に固定されており、サブスロットルバルブ１６はスロットルボディ１０に支持されるサブスロットルシャフト２０に固定されている。

スロットルボディ１０には、サブスロットルバルブ１６の上流側の吸気通路１２に開口する吸入口２２が設けられ、メインスロットルバルブ１４の下流側の吸気通路１２に開口する吐出口２４が設けられ、吸入口２２と吐出口２４は連絡する補助空気通路２６で連絡されている。補助空気は、吸気通路１２に開口する吸入口２２から吸入され、補助空気通路２６を経由して、吐出口２４から吸気通路１２に吐出される。なお、補助空気通路２６は、スロットルボディ１０内に全てが形成されている場合であっても、その一部がスロットルボディ１０の外部でスロットルボディ１０に隣接する部材を経由する場合であっても良い。

図２は本発明に係るスロットル装置の要部断面図である。スロットルボディ１０（またはスロットルボディ１０に隣接する部材）に補助空気通路２６が設けられており、その補助空気通路２６の途中にシャフト弁２８が備えられている。補助空気通路２６はシャフト弁２８によって、シャフト弁２８の位置よりも上流側の上流側補助空気通路３０とシャフト弁２８の位置よりも下流側の下流側補助空気通路３２とに構成される。シャフト弁２８の回転中心軸に対して直角な面上において、シャフト弁２８の位置に直近の上流側補助空気通路３０と、シャフト弁２８の位置に直近の下流側補助空気通路３２とを配置する。本発明においては、シャフト弁２８の上流側直近の上流側補助空気通路３０の軸方向と、シャフト弁２８の下流側直近の下流側補助空気通路３２の軸方向とを屈折した状態に配置する。即ち、上流側補助空気通路３０の軸方向に対する下流側補助空気通路３２の軸方向の角度を、角度θだけ傾斜した状態に設定する。角度θは、０°の時に上流側補助空気通路３０の軸方向と下流側補助空気通路３２の軸方向とが同一となるものとするが、本発明においては角度θは０°より大きくする。なお、上流側補助空気通路３０の直径（断面）と下流側補助空気通路３２の直径（断面）とは同一であっても、異なるものであってもどちらでも良い。

シャフト弁２８はサブスロットルシャフト２０の断面に形成されるものであり、そのシャフト弁２８の断面の外形形状は円形をしている。シャフト弁２８はその周囲において、上流側補助空気通路３０と下流側補助空気通路３２とに連絡し、上流側補助空気通路３０と下流側補助空気通路３２以外はその周囲をスロットルボディ１０で覆われている。シャフト弁２８の断面は、サブスロットルシャフト２０の中実部である本体部３４と空間である連絡空間部３６とからなる。

連絡空間部３６は、シャフト弁２８の円形断面の中心点Ｐを中心にして、開き角度αの扇形状（中心点Ｐを中心とした開き角度αの両直線を有し、その両直線の先端同士は円弧連絡されている形状）としたものである。図２では、扇形状の開き角度αがα＝１８０°とした形状（半円形状）である。連絡空間部３６の扇形状の開き角度αは９０°≦α≦１８０°に設定される。αが１８０°の場合は製作が容易である。αが１８０°を越えると、本体部３４の断面積が小さくなってシャフト弁２８の断面の強度が弱くなるおそれがある。サブスロットルシャフト２０（シャフト弁２８）の回転角度が最大９０°であることから、αの下限を９０°とする。シャフト弁２８は、断面円形の中心点Ｐを中心に例えば０°から９０°まで回転できるものである。シャフト弁２８の円形断面の直径は、上流側補助空気通路３０の断面（直径）や下流側補助空気通路３２の断面（直径）より大きく設定する。

シャフト弁２８は、その回転角が０°の時（図２）に、上流側補助空気通路３０の開口部３８（シャフト弁２８と連絡する箇所）全体が、連絡空間部３６の円弧状（半円）の開口部４０と連絡しているが、本体部３４によって連絡空間部３６の開口部４０と下流側補助空気通路３２の開口部４２とは遮断されている。サブスロットルシャフト２０の回転に伴いシャフト弁２８の回転角が増加して、回転角が例えば１０°を越えた時（図３）に、連絡空間部３６の開口部４０と下流側補助空気通路３２の開口部４２とが連絡し始めるように設定する。回転角が１０°を越えた時には、回転角が０°の時と同様に、上流側補助空気通路３０の開口部３８全体が、連絡空間部３６の開口部４０と連絡している。なお、シャフト弁２８がどのような回転角であったとしても、連絡空間部３６の通路（補助空気通路２６）の最大断面は、断面円形の中心点Ｐと、連絡空間部３６に対向するスロットルボディ１０における対向面４４のどこかの位置とを結ぶ線Ｘで示される。

更に、サブスロットルシャフト２０が回転し、シャフト弁２８の回転角が増加して、回転角が１０°〜９０°の間の適宜位置まで回転した時（例えば回転角を６０°）を図４で示す。この図４において、上流側補助空気通路３０が連絡空間部３６と連絡する箇所での最も狭い通路断面の位置を、線Ａで表す。線Ａは、上流側補助空気通路３０の開口部３８の両端４６ａ，４６ｂを結ぶ線である。一方、下流側補助空気通路３２の開口部４２が連絡空間部３６と連絡する箇所での最も狭い通路断面の位置を、線Ｂで表す。線Ｂは、下流側補助空気通路３２の開口部４２がスロットルボディ１０及び連絡空間部３６の開口部４０と交叉する端を点４８とし、この点４８と本体部３４の端５０ａとを結ぶ線である。ここで、回転角が１０°〜９０°の間において、線Ａの位置の断面積が線Ｂの位置の断面積より小さくなるように、上流側補助空気通路３０の軸方向に対する下流側補助空気通路３２の軸方向の角度θを設定する。この結果、シャフト弁２８の回転角が増大すれば、下流側補助空気通路３２に導入される空気量は、シャフト弁２８の回転角の増大に伴って順次増大する。

シャフト弁２８の回転角が更に増加して、回転角が９０°付近まで回転した時に、シャフト弁２８の本体部３４のもう一方の端５０ｂが上流側補助空気通路３０の開口部３８の一部を覆う状態が発生する場合がある。図５は、シャフト弁２８の回転角が９０°の状態を示す。図５において、上流側補助空気通路３０の開口部３８が、スロットルボディ１０及び連絡空間部３６の開口部４０と接触する位置を点５２とする。上流側補助空気通路３０が連絡空間部３６と連絡する箇所での最も狭い通路断面の位置を、線Ｃで表す。線Ｃは、本体部３４の端５０ｂと点５２とを結ぶ線である。下流側補助空気通路３２の開口部４２が連絡空間部３６の開口部４０と連絡する箇所での最も狭い通路断面の位置を、線Ｄとする。この線Ｄは、シャフト弁２８が回転して図４の線Ｂが変化したものである。線Ｃの位置の断面積が線Ｄの位置の断面積より広く設定（シャフト弁２８の回転角が９０°の場合は、線Ｃの位置の断面積と線Ｄの位置の断面積とが同一であっても良い）しておけば、シャフト弁２８の回転角が１０°〜９０°の範囲内で、下流側補助空気通路３２に導入される空気量はシャフト弁２８の回転角の増減に伴って順次増減する。

図２の構造に基づくシャフト弁回転角と空気量との特性図を図６に示す。シャフト弁２８の回転角が０°から１０°までの間は、シャフト弁２８に形成された連絡空間部３６は下流側補助空気通路３２に連絡しないように設定されているので、空気量はゼロである。シャフト弁２８の回転角が１０°を越えると、連絡空間部３６が下流側補助空気通路３２と連絡することから、下流側補助空気通路３２に補助空気が供給される。シャフト弁２８の回転角が１０°から９０°までの間は、上流側補助空気通路３０の開口部３８と連絡空間部３６の開口部４０との通路断面は、下流側補助空気通路３２の開口部４２と連絡空間部３６の開口部４０との通路断面より常に大きい。下流側補助空気通路３２の開口部４２と連絡空間部３６の開口部４０との通路断面は、シャフト弁２８の回転角の増大に伴って増大するので、下流側補助空気通路３２に導入される空気量をシャフト弁２８の回転角の増加に伴ってリニアに増加させることができる。即ち、シャフト弁２８の回転角の増減に伴って、下流側補助空気通路３２に導入する空気量を増減させることができる。また、サブスロットルシャフト２０の本体部３４と空間である連絡空間部３６との設定を変えることにより、所望の回転角で空気量を増減させることができる。

また、連絡空間部３６は、シャフト弁２８の回転中心Ｐを中心に回転する扇形（半円を含む）となっているので、シャフト弁２８（連絡空間部３６）を通過する補助空気量は常に一定である。よって、シャフト弁２８の回転角の変化に応じて、下流側補助空気通路３２の開口部４２と連絡空間部３６の開口部４０との通路断面を変化させることができ、下流側補助空気通路３２へ導入される空気量を正確に調量することができる。

以上のように、本発明のスロットル装置では、サブスロットルシャフト２０の断面に空間（連絡空間部３６）を形成するだけでシャフト弁２８を形成し、サブスロットルシャフト２０の回転に伴って補助空気量を詳細に調整することができるので、アイドル時等の補助空気量の調量用のコントロール装置を省略することができる。更に、補助空気通路２６において、シャフト弁２８に直近の上流側補助空気通路３０の軸方向とシャフト弁２８に直近の下流側補助空気通路３２の軸方向とを屈折させた状態に配置することによって、シャフト弁２８の計量開始角度の自由度を得ることができ、しかも補助空気通路２６（上流側補助空気通路３０及び下流側補助空気通路３２）のレイアウトを自由に設定することができるものである。

なお、前述の説明では、サブスロットルシャフト２０の回転角の増加に伴いシャフト弁２８の回転角が増大し、上流側補助空気通路３０から連絡空間部３６を経て下流側補助空気通路３２に至る補助空気量が順次増加する状態について説明したが、サブスロットルシャフト２０の回転角が減少し、図２乃至図５におけるシャフト弁２８の回転方向が逆方向となると、シャフト弁２８の回転角の減少に伴って補助空気量は順次減少する。また、シャフト弁２８の連絡空間部３６と本体部３４の設定位置を変更すれば、サブスロットルシャフト２０の回転角の増大に伴って補助空気量を順次減少させることも可能である。更に、図２乃至図５における補助空気量の調量を、下流側補助空気通路３２の開口部４２と連絡空間部３６の開口部４０との通路断面の変化に応じて行うようにしたが、上流側補助空気通路３０の開口部３８と連絡空間部３６の開口部４０との通路断面の変化に応じて行うようにしても良い。

１０ スロットルボディ
１２ 吸気通路
１４ メインスロットルバルブ
１６ サブスロットルバルブ
２０ サブスロットルシャフト
２６ 補助空気通路
２８ シャフト弁
３０ 上流側補助空気通路
３２ 下流側補助空気通路
３４ 本体部
３６ 連絡空間部
３８ 開口部
４０ 開口部
４２ 開口部

Claims (3)

1. スロットルボディと、
   該スロットルボディ内に形成される吸気通路と、
   該吸気通路内に備えられるメインスロットルバルブと、
   前記吸気通路内に備えられるものであって前記メインスロットルバルブ位置よりも上流側に備えられるサブスロットルバルブと、
   該サブスロットルバルブを固定するものであって前記スロットルボディに回転自在に支持されるサブスロットルシャフトと、を有するスロットル装置において、
   前記吸気通路における前記サブスロットルシャフトの位置より上流側と前記メインスロットルバルブの位置より下流側とを連絡する補助空気通路が設けられ、
   前記サブスロットルシャフトのうち、該サブスロットルシャフトの軸方向の途中の断面に中実の本体部と連絡空間部とから成るシャフト弁を形成し、
   前記補助空気通路の途中に前記シャフト弁を配置して前記補助空気通路を前記シャフト弁位置よりも上流側の上流側補助空気通路と前記シャフト弁位置よりも下流側の下流側補助空気通路とに構成し、
   前記シャフト弁の上流側直近の上流側補助空気通路と前記シャフト弁の下流側直近の下流側補助空気通路とを前記シャフト弁の位置を境に屈折させ、かつ、前記サブスロットルシャフトの軸方向に対してそれぞれ屈折させた方向に配置したことを特徴とするスロットル装置。
2. 前記サブスロットルシャフトの回転角の増加に伴って前記連絡空間部と前記下流側補助空気通路の連絡断面積を順次増加させ、その際に前記連絡空間部と前記上流側補助空気通路との連絡断面積を前記連絡空間部と前記下流側補助空気通路の連絡断面積より常に広くしたことを特徴とする請求項１記載のスロットル装置。
3. 前記シャフト弁の前記連絡空間部を前記サブスロットルシャフトの回転中心軸を中心とする角度α（９０°≦α≦１８０°）の扇形状としたことを特徴とする請求項１または２記載のスロットル装置。

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