JP5857875B2 - バルブ駆動ユニット - Google Patents
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Description
この電子スロットル装置は、図30に示す様に、スロットルボディ100の端面にゴム製のシール部材110を介してセンサカバー120が組み付けられ、そのセンサカバー120が螺子等によってスロットルボディ100に固定される。
シール部材110は、センサカバー120の全周に形成された断面凹形状のシール溝130(図31参照)に嵌め込んで取り付けられ、センサカバー120をスロットルボディ100に固定する際に、シール部材110がスロットルボディ100の端面に押し付けられることにより、スロットルボディ100とセンサカバー120との間を気密にシールしている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたものであり、その目的は、シール部材の脱落を無くすことで確実なシール機能を確保できると共に、シール部材の取り付けを容易に行うことができ、且つ、センサカバーの組み付け性を向上できるバルブ駆動ユニットを提供することにある。
さらに、本発明において、ガイド部材が立設されるセンサカバーまたはボディ本体には、ガイド部材に取り付けられたシール部材の内周側を支持する内側壁部が相手側に向かって立設されており、この内側壁部は、ガイド部材より高さが低く設けられていることを特徴とする。
さらに、請求項3の発明に記載した様に、コーナピンは、センサカバーをボディ本体に組み付ける際に、両者を位置決めするための位置決めピンを利用することができる。この場合、センサカバーとボディ本体のどちらか他方、つまり、コーナピンを設けていない方には、位置決めピンに嵌合する位置決め孔が形成されている。
実施例1では、本発明のバルブ駆動ユニットをエンジンの吸入空気量を制御する電子スロットル装置に適用した一例を説明する。
電子スロットル装置1は、図1に示す様に、エンジン(図示せず)が吸入する吸気量を調整するためのスロットルバルブ2を内蔵したスロットルボディ3と、スロットルバルブ2を回転駆動するバルブ駆動手段(後述する)と、スロットルバルブ2の開度を検出するスロットル開度センサ4と、このスロットル開度センサ4を保持してスロットルボディ3に固定されるセンサカバー5等より構成される。
スロットルボディ3は、例えば、アルミニウムダイカスト製であり、内部を吸気が流れる断面円形の吸気通路6を形成している。吸気通路6の空気上流側は、エアホース等を介してエアクリーナ(図示せず)に接続され、空気下流側が吸気マニホールドあるいはサージタンク(共に図示せず)に接続される。
弁体2aは、例えば、バルブシャフト2bに形成されたスリットに差し込んで組み付けられ、螺子7によりバルブシャフト2bに締め付け固定される。
バルブシャフト2bは、スロットルボディ3に形成された吸気通路6を径方向に通り抜けて配置され、軸方向の一方の端部がメタル軸受8を介してスロットルボディ3に支持され、他方の端部がボールベアリング9を介してスロットルボディ3に支持されている。
ECUは、運転者のアクセル操作に応じてスロットル開度を制御する電子制御装置であり、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ(図示せず)の出力信号に基づいて目標スロットル開度を算出し、スロットル開度センサ4によって検出されるスロットルバルブ2の開度が目標スロットル開度と一致するようにモータ10への供給電力をフィードバック制御している。
スロットル開度センサ4は、例えば、2個のホールICを用いた非接触タイプのポジションセンサであり、バルブシャフト2bに取り付けられた永久磁石17の位置を検出して、永久磁石17が発生する磁界の大きさに比例した電気信号をECUへ出力する。
続いて、電子スロットル装置1のシール構造について詳述する。
以下の説明では、センサカバー5とスロットルボディ3との間でシール部材18を押圧するスロットルボディ3側の押圧面をボディ側シール面Sbと呼び、センサカバー5側の押圧面をカバー側シール面Scと呼ぶ(図5参照)。
シール部材18は、例えば、断面形状が矩形を有するゴム製の環状品であり、図3に示す様に、矩形断面の長手方向をコーナピン19の直立方向(図示上下方向)に沿って配置し、図2に示す様に、4本のコーナピン19に張力を持って掛け渡される。
この後、センサカバー5を螺子等によりスロットルボディ3に締め付けて固定することにより、その固定力がシール部材18に付与される。つまり、シール部材18は、図5(b)に矢印で示す様に、ボディ側シール面Sbとカバー側シール面Scとの間に押圧されて圧縮変形する。これにより、スロットルボディ3に形成されたギヤ室3bが、シール部材18を介してセンサカバー5により気密に覆われる。
上述したシール構造によれば、シール部材18が張力を持って4本のコーナピン19に取り付けられるため、センサカバー5をスロットルボディ3に組み付ける際に、シール部材18がセンサカバー5から容易に脱落することはない。
また、シール部材18をセンサカバー5に取り付ける際には、特許文献1のように、溝幅の狭いシール溝内へシール部材18を嵌め込む必要はなく、4本のコーナピン19に張力を持って引っ掛けるだけで良いので、特許文献1と比較すると、センサカバー5へのシール部材18の装着が極めて容易である。
さらに、センサカバー5をスロットルボディ3に組み付ける際に、シール部材18が容易に脱落することはないので、センサカバー5の組み付け性も向上する。
また、実施例1に記載したシール構造では、位置決めピンをコーナピン19に利用しているので、コーナピン19を新たに設ける必要はない。但し、コーナピン19を位置決めピンとは別に設けることを否定するものではない。
なお、以下に記載する実施例2〜実施例8においても、実施例1と同一の構成および部品には、同一の符号を付している。
(実施例2)
実施例1では、シール部材18の外周側面を保護する外側壁部22をスロットルボディ3に設ける構成を記載したが、この実施例2は、図6に示す様に、コーナピン19を有するセンサカバー5に外側壁部22を設けた一例である。
この場合、外側壁部22は、センサカバー5をスロットルボディ3に組み付けた時に、スロットルボディ3に干渉しない高さに設定されている。すなわち、コーナピン19の高さより低く設定される。なお、センサカバー5に外側壁部22を設けると、図6および図7に示す様に、コーナピン19と外側壁部22との間、および、内側壁部21と外側壁部22との間に凹溝が形成されるが、センサカバー5をスロットルボディ3に組み付ける前の段階では、シール部材18が凹溝の底面、すなわちカバー側シール面Scに当接している必要はない。
上記の図7は、図2のIV−IV断面に相当する断面図であり、同図(a)は、内側壁部 21の高さがシール部材18の長手方向の寸法より小さい(低い)場合の一例、同図(b)は、内側壁部21の高さがシール部材18の長手方向の寸法より大きい(高い)場合の一例である。
この実施例3は、図9(a)に示す様に、センサカバー5とスロットルボディ3の両方に外側壁部22を設けた一例である。この構成では、図9(b)に示す様に、センサカバー5をスロットルボディ3に組み付けた時に、カバー側シール面Scとボディ側シール面Sbとの間にシール部材18が押圧保持された状態、つまり、シール部材18に必要な締め代が与えられている状態で、カバー側の外側壁部22とボディ側の外側壁部22の端面同士が当接することにより、シール部材18の外周側面を保護することができる。なお、カバー側の外側壁部22とボディ側の外側壁部22の端面同士が必ずしも当接する必要はなく、両者の間に若干の隙間が生じる構成でも良い。
この実施例3の構成では、センサカバー5に外側壁部22を設けても、その高さを低くできるので、シール部材18を4本のコーナピン19に取り付ける際に、外側壁部22が大きく邪魔になることはなく、コーナピン19へのシール部材18の取り付けを容易にできる。
実施例1〜3では、センサカバー5にコーナピン19を設ける構成を記載したが、この実施例4は、スロットルボディ3にコーナピン19を設けた事例であり、センサカバー5には、図12、図15、図16に示す様に、コーナピン19に対向する位置決め孔20が形成されている。
コーナピン19をスロットルボディ3に立設した場合でも、シール部材18の取り付け方法は実施例1と同じ、つまり、4本のコーナピン19にシール部材18を引っ掛けるだけで良いので、実施例1と同様の効果を得ることができる。
なお、図10〜図12は、実施例1の構成に対応する事例、図13〜図15は、実施例2の構成に対応する事例、図16は、実施例3の構成に対応する事例である。
この実施例5は、コーナピン19の配置を変更した事例である。
コーナピン19の配置は、例えば、図17(a)〜(e)に示す様に、シール部材18の取り付け形状に応じて適宜に変更できる。
また、コーナピン19は、シール部材18の内周側だけでなく、図17(c)、(d)、(e)に示す様に、シール部材18の外周側を支持する位置にコーナピン19を設けることもできる。図17(c)〜(e)に示す事例では、シール部材18の外周側を支持するコーナピン19に符号(out)を付している。
コーナピン19は、シール部材18に張力が働く配置であれば良いので、図17(a)〜(e)に示すようなシール部材18の取り付け形状にも柔軟に対応可能である。言い換えると、コーナピン19の配置を適宜に変更することで、シール部材18の取り付け形状にも多様性を持たせることが可能であり、それに伴い、多様なカバー形状も実現可能である。
この実施例6は、実施例1〜5に記載したコーナピン19に替えて、円弧状に湾曲するコーナガイド23を使用した事例である。
図18は、コーナガイド23をセンサカバー5の各コーナ毎(4箇所)に設けた一例であり、図19は、図18に使用したコーナガイド23より曲率の小さい(曲率半径が大きい)コーナガイド23をセンサカバー5の長手方向(図示上下方向)に対向する2箇所に設けた一例である。
コーナピン19を使用する場合は、図2に示したように、シール部材18の取り付け形状が角張っている時に効果的であるが、シール部材18の取り付け形状が長円形状の場合、言い換えると角張っていない場合は、コーナピン19よりコーナガイド23の方が適していると言える。
なお、上記の説明では、コーナガイド23をセンサカバー5に設けているが、コーナピン19の場合と同様に、スロットルボディ3に設けることもできる。
この実施例7は、コーナピン19とコーナガイド23とを組み合わせて使用する事例である。シール部材18の取り付け形状に角張った部分と円弧状に湾曲した部分とが混在する場合は、例えば、図20および図21に示す様に、コーナピン19とコーナガイド23とを組み合わせて使用することが有効である。
また、実施例1で説明した様に、コーナピン19に位置決めピンを利用する場合は、センサカバー5をスロットルボディ3に組み付けた時に、コーナガイド23がスロットルボディ3またはセンサカバー5に干渉しない程度に、コーナガイド23の高さをコーナピン19の高さより低く設定している(図22および図23参照)。なお、図22は、コーナピン19とコーナガイド23をセンサカバー5に設けた事例であり、図23は、コーナピン19とコーナガイド23をスロットルボディ3に設けた事例である。
実施例1では、断面矩形のシール部材18を使用しているが、矩形断面に限定する必要はなく、シール部材18をコーナピン19に沿って押し込める断面形状であれば、どのようなシール部材18でも良い。
この実施例8では、矩形断面以外に想定できる円形断面の事例を図24〜図26に示し、楕円断面の事例を図27〜図29に示す。
円形断面および楕円断面のシール部材18を使用する場合は、図24(b)、図25(b)および図27(b)、図28(b)に示す様に、ボディ側シール面Sbとカバー側シール面Scとの間で図示上下の矢印方向にシール部材18が押圧されると、シール部材18が圧縮変形して図示左右方向へ膨らむため、コーナピン19と外側壁部22との間、および、内側壁部21と外側壁部22との間で図示左右の矢印方向にシール部材18を押圧する副押付け力が働く。その結果、シール部材18が接触する接触面が増加する、言い換えると、シール部材18を押圧する押圧面が増加するため、気密性が向上する。
例えば、コーナピン19をセンサカバー5に立設する場合は、図26および図29に示す様に、ボディ側シール面Sbにテーパ面27を形成することができ、コーナピン19をスロットルボディ3に立設する場合はカバー側シール面Scにテーパ面27を形成することができる。この場合、テーパ面27にもシール部材18を押圧する押圧力が働くため、シール部材18を押圧する押圧面が増加して、さらに気密性が向上する。
なお、図24〜図29は、センサカバー5にコーナピン19を設けた事例を示しているが、スロットルボディ3にコーナピン19を設けた場合にも実施例8の構成を適用できることは言うまでもない。
実施例1では、本発明のバルブ駆動ユニットを電子スロットル装置1に適用した一例を説明したが、電子スロットル装置1以外にも、例えば、エンジンより排出される排気ガスの一部を吸気系に再循環させるEGR装置、あるいは、エンジンの吸気系通路に吸気負圧を発生させるための吸気絞り装置などにも本発明のシール構造を適用できる。
2 スロットルバルブ(バルブ)
3 スロットルボディ(ボディ本体)
4 スロットル開度センサ(バルブ開度センサ)
5 センサカバー
6 吸気通路(通路)
10 モータ
11 歯車減速装置(動力伝達手段)
18 シール部材
19 コーナピン(ガイド部材)
23 コーナガイド(ガイド部材)
Sb ボディ側シール面
Sc カバー側シール面
Claims (7)
- 内燃機関の吸気系または排気系の通路(6)の一部を形成するボディ本体(3)と、
前記通路(6)を流れる前記内燃機関の吸入空気または排気ガスの流量を調整するバルブ(2)と、
電力の供給を受けて回転力を発生するモータ(10)と、
このモータ(10)に発生する回転力を前記バルブ(2)に伝達する動力伝達手段(11)と、
前記バルブ(2)の開度を検出するバルブ開度センサ(4)と、
このバルブ開度センサ(4)を保持して前記ボディ本体(3)の一端面に固定されるセンサカバー(5)とを備え、
前記ボディ本体(3)の一端面には、前記動力伝達手段(11)を収容するギヤ室(3b)が凹設され、このギヤ室(3b)の開口部が、弾性体である環状のシール部材(18)を介して前記センサカバー(5)によって閉塞されるバルブ駆動ユニット(1)であって、
前記センサカバー(5)と前記ボディ本体(3)のどちらか一方には、前記シール部材(18)を支持する複数のガイド部材(19、23)が相手側に向かって立設され、
前記シール部材(18)は、前記複数のガイド部材(19、23)に張力を有して掛け渡され、前記センサカバー(5)を前記ボディ本体(3)に組み付ける際に、前記ボディ本体(3)側のシール面(Sb)と前記センサカバー(5)側のシール面(Sc)との間に押圧保持されており、
前記ガイド部材(19、23)が立設される前記センサカバー(5)または前記ボディ本体(3)には、前記ガイド部材(19、23)に取り付けられた前記シール部材(18)の内周側を支持する内側壁部(21)が相手側に向かって立設されており、
前記内側壁部(21)は、前記ガイド部材(19、23)より高さが低く設けられていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。 - 請求項1に記載したバルブ駆動ユニット(1)において、
前記ガイド部材(19、23)は、棒状のコーナピン(19)である、または、円弧状に湾曲するコーナガイド(23)である、あるいは、前記コーナピン(19)と前記コーナガイド(23)とを組み合わせて使用されることを特徴とするバルブ駆動ユニット。 - 請求項2に記載したバルブ駆動ユニット(1)において、
前記コーナピン(19)は、前記センサカバー(5)を前記ボディ本体(3)に組み付ける際に、両者を位置決めするための位置決めピンであり、前記センサカバー(5)と前記ボディ本体(3)のどちらか他方には、前記位置決めピンに嵌合する位置決め孔(20)が形成されていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。 - 内燃機関の吸気系または排気系の通路(6)の一部を形成するボディ本体(3)と、
前記通路(6)を流れる前記内燃機関の吸入空気または排気ガスの流量を調整するバルブ(2)と、
電力の供給を受けて回転力を発生するモータ(10)と、
このモータ(10)に発生する回転力を前記バルブ(2)に伝達する動力伝達手段(11)と、
前記バルブ(2)の開度を検出するバルブ開度センサ(4)と、
このバルブ開度センサ(4)を保持して前記ボディ本体(3)の一端面に固定されるセンサカバー(5)とを備え、
前記ボディ本体(3)の一端面には、前記動力伝達手段(11)を収容するギヤ室(3b)が凹設され、このギヤ室(3b)の開口部が、弾性体である環状のシール部材(18)を介して前記センサカバー(5)によって閉塞されるバルブ駆動ユニット(1)であって、
前記センサカバー(5)と前記ボディ本体(3)のどちらか一方には、前記シール部材(18)を支持する複数のガイド部材(19、23)が相手側に向かって立設され、
前記シール部材(18)は、前記複数のガイド部材(19、23)に張力を有して掛け渡され、前記センサカバー(5)を前記ボディ本体(3)に組み付ける際に、前記ボディ本体(3)側のシール面(Sb)と前記センサカバー(5)側のシール面(Sc)との間に押圧保持されており、
前記ガイド部材(19、23)は、棒状のコーナピン(19)である、または、前記コーナピン(19)と円弧状に湾曲するコーナガイド(23)とを組み合わせて使用されるものであり、
前記コーナピン(19)は、前記センサカバー(5)を前記ボディ本体(3)に組み付ける際に、両者を位置決めするための位置決めピンであり、前記センサカバー(5)と前記ボディ本体(3)のどちらか他方には、前記位置決めピンに嵌合する位置決め孔(20)が形成されていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。 - 請求項4に記載したバルブ駆動ユニット(1)において、
前記ガイド部材(19、23)を前記コーナピン(19)と前記コーナガイド(23)とを組み合わせて使用する場合に、前記コーナガイド(23)の高さは、前記センサカバー(5)を前記ボディ本体(3)に組み付けた時に相手側と干渉しない範囲内で、前記位置決めピンとして使用される前記コーナピン(19)の高さより低く設定され、
前記センサカバー(5)と前記ボディ本体(3)のどちらか他方には、前記コーナガイド(23)に対向する内側コーナ壁(24)と、この内側コーナ壁(24)との間に前記シール部材(18)の取付け溝(25)を形成する外側コーナ壁(26)とが相手側に向かって立設されていることを特徴とするバルブ駆動ユニット。 - 請求項1〜5に記載した何れか一つのバルブ駆動ユニット(1)において、
前記ガイド部材(19、23)が立設される前記センサカバー(5)または前記ボディ本体(3)には、前記ボディ本体(3)側のシール面(Sb)または前記センサカバー(5)側のシール面(Sc)に、前記センサカバー(5)を前記ボディ本体(3)に組み付けた状態で前記シール部材(18)を押圧するテーパ面(27)が形成されていることを特とするバルブ駆動ユニット。 - 請求項1〜6に記載した何れか一つのバルブ駆動ユニット(1)において、
前記ボディ本体(3)は、前記内燃機関の吸気系通路の一部を形成するスロットルボディ(3)であり、
前記バルブ(2)は、前記内燃機関が吸入する吸気量を調整するためのスロットルバルブ(2)であることを特徴とするバルブ駆動ユニット。
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