JP6029208B2 - エンジンの吸気量制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は,制御基体に,バルブガイド孔と,このバルブガイド孔の内側面に開口し,前記バルブガイド孔を通してエンジンの吸気が通過する計量孔とを形成し,前記バルブガイド孔には,前記計量孔を開閉する制御バルブを摺動自在且つ回転不能に嵌装し,この制御バルブに,これを開閉駆動すべく,前記制御基体に取り付けられる電動モータの正逆転可能の出力軸をねじ機構を介して連結してなり,前記ねじ機構が,前記制御バルブに回り止め手段を介し連結されて該制御バルブを同期的に開閉駆動するスライドピースと,前記出力軸に連設されて前記スライドピースのねじ孔に螺合するねじ軸とで構成され,前記ねじ軸から前記制御基体に至る間に,衝合作動して前記制御バルブの学習すべき作動基準位置を規制する基準位置規制手段を設けた,エンジンの吸気量制御装置の改良に関する。
かゝるエンジンの吸気制御装置は,下記特許文献1に開示されるように既に知られている。
特開2009−114997号公報
従来のかゝるエンジンの吸気量制御装置では,ねじ軸の先端部が,スライドピースの内端壁に衝合して制御バルブの作動基準位置を規制する基準位置規制手段として機能するようになっている。而して,エンジンの始動時には,電子制御ユニットが,電動モータを数回正逆転して,ねじ軸の先端部にスライドピースの内端壁を数回衝合させることにより,制御バルブの作動基準位置を学習し,その後,学習した作動基準位置からの電動モータの回転角度をもって,制御バルブの開度を制御するようにしている。
ところで,上記のように,制御バルブの作動基準位置の学習のため,ねじ軸の先端部にスライドピースの内端壁を勢いよく衝合させたときには,制御バルブが電動モータの駆動衝撃により回り止め方向に振動してバルブガイド孔との間で打音を発生し,ユーザーに不快感を与えることがある。
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,制御バルブの作動基準位置を学習する際,打音の発生を抑えて,ユーザーに不快感を与えることがないようにした,前記エンジンの吸気量制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために,本発明は,制御基体に,バルブガイド孔と,このバルブガイド孔の内側面に開口し,前記バルブガイド孔を通してエンジンの吸気が通過する計量孔とを形成し,前記バルブガイド孔には,前記計量孔を開閉する制御バルブを摺動自在且つ回転不能に嵌装し,この制御バルブを開閉駆動すべく,該制御バルブに,前記制御基体に取り付けられる電動モータの正逆転可能の出力軸をねじ孔およびそれに螺合するねじ軸を有するねじ機構を介して連結してなり,前記ねじ軸から前記制御基体に至る間に,衝合作動して前記制御バルブの学習すべき作動基準位置を規制する基準位置規制手段を設けた,エンジンの吸気量制御装置において,前記基準位置規制手段が作動するとき前記制御バルブの動きを緩衝する弾性部材が,前記制御バルブの,移動方向の一端面に対向するようにして前記電動モータ及び前記制御基体間に配置され,前記制御バルブの前記一端面に緩衝突起が形成され,この緩衝突起が,前記制御バルブが前記作動基準位置に達するときに前記弾性b部材に局部的に圧縮変形を与えることで,該制御バルブの動きが緩衝されることを第1の特徴とする。尚,前記弾性部材は,後述する本発明の実施形態中のシール部材21に対応する。
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記緩衝突起は,前記弾性部材と対向面が断面円弧状に形成されることを第2の特徴とする。
さらに本発明は,第1または第2の特徴に加えて,前記緩衝突起は,前記バルブガイド孔の前記計量孔が開口する面に垂直で且つ該バルブガイド孔の軸線を通る平面について対称に配置されるようにして,前記制御バルブの前記一端面線状に形成されることを第3の特徴とする。
さらにまた本発明は,第1〜第3の特徴の何れかに加えて,前記緩衝突起は,前記制御バルブの前記一端面の周縁に沿って形成されることを第4の特徴とする。
本発明の特徴によれば,基準位置規制手段が作動するとき制御バルブの動きを緩衝する弾性部材が,制御バルブの,移動方向の一端面に対向するようにして電動モータ及び制御基体間に配置され,制御バルブの前記一端面に緩衝突起が形成され,この緩衝突起が,制御バルブが作動基準位置に達するときに弾性部材に局部的に圧縮変形を与えることで,該制御バルブの動きが緩衝されるので,制御バルブが作動基準位置に達したとき,制御バルブが電動モータの駆動衝撃により回り止め方向に振動しようとすると,その振動を前記弾性部材と該弾性部材に局部的に圧縮変形を与える緩衝突起とにより抑制して,制御バルブ及びバルブガイド孔間での打音の発生を防ぐことができ,ユーザーに不快感を与えることがない
本発明の実施形態に係るエンジンの吸気量制御装置の縦断側面図。 図1の2−2線拡大断面図で,その上半部は制御バルブの全開状態を示し,下半部は制御バルブの中間開度の状態を示す。 図1の3−3線断面図。 上記吸気量制御装置の要部の分解斜視図。
本発明の実施形態を,添付図面に基づいて以下に説明する。
先ず,図1において,符号1は,例えば自動二輪車用のエンジンに取り付けられるスロットルボディであって,エンジンの吸気ポートに連通する吸気道2を中心部に有し,その吸気道2を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ3がスロットルボディ1に軸支される。スロットルボディ1の上側壁には支持台4が一体に形成され,この支持台4上に制御基体5が重ねられ,図示しないボルトにより締結される。
図1〜図4において,制御基体5には,有底シリンダ状のバルブガイド孔7が形成され,このバルブガイド孔7は,横断面が多角形(図3参照,図示例では正方形)をなしており,このバルブガイド孔7の,重力方向に沿う下側の内側面は制御内側面8aとされる。制御基体5には,上記制御内側面8aに開口する計量孔10と,この計量孔10よりバルブガイド孔7の底部側で制御内側面8aに開口する入口孔11とが設けられる。計量孔10は,長径がバルブガイド孔7の軸線方向に沿って配置される長孔状をなしており,この計量孔10を開閉すべく全開位置A及び全閉位置B間(図2の上半部及び下半部参照)を移動する制御バルブ12がバルブガイド孔7に摺動自在に嵌装される。
一方,スロットルボディ1には,スロットルバルブ3より上流の吸気道2を前記入口孔11に接続するバイパス上流通路14と,前記計量孔10を,スロットルバルブ3より下流の吸気道2に接続するバイパス下流通路15とが設けられる。スロットルボディ1及び制御基体5の接合面間には,バイパス上流通路14及び入口孔11間の接続部,並びにバイパス下流通路15及び計量孔10間の接続部をそれぞれ囲繞するシール部材16が介装される。而して,バイパス上流通路14,入口孔11,バルブガイド孔7,計量孔10及びバイパス下流通路15は,スロットルバルブ3を迂回して吸気道2に接続されるバイパス17を構成する。
前記制御バルブ12は,下側面を制御外側面8bとして前記バルブガイド孔7の制御内側面8aに摺接させる制御壁12aと,この制御壁12aの左右両側端部より起立してバルブガイド孔7の左右両内側面に対面する一対の側壁12b,12bと,制御壁12aの,バルブガイド孔7の底部側の前端より起立して両側壁12b,12bの前端部間を連結する前端壁12cと,制御壁12a及び両側壁12a,12aの後端部から内方に突出するU字状の内向き鍔12dとよりなっていて,制御壁12aと反対側の面を開放面12eとした箱形をなしており,したがってこの制御バルブ12は,横断面正方形のバルブガイド孔7内では,その軸方向に摺動自在であるが,回転は不能である。
制御基体5には,前記バルブガイド孔7の開口端に段部18を介して連なる,バルブガイド孔7より大径のモータ取り付け孔19が設けられ,それに電動モータ20のステータ20aが装着される。その際,ステータ20aの前端面と段部18との間には,電動モータ20の出力軸20bの外周面に密接する,ゴム等の弾性材よりなるシール部材21が挟持される。電動モータ20の出力軸20bは,正逆転が可能であり,この出力軸20bに前記制御バルブ12がねじ機構25を介して連結される。
上記ねじ機構25は,制御バルブ12に回り止め手段26を介し連結されて制御バルブ12を同期的に開閉駆動するスライドピース27と,電動モータ20の出力軸20bに連設され,スライドピース27に制御バルブ12の摺動方向に沿って設けられたねじ孔28に螺合するねじ軸29とで構成される。上記ねじ孔28は,行き止まり部28aを有する袋状に形成される。スライドピース27は,制御バルブ12のU字状の内向き鍔12d内を貫通して制御バルブ12内に配置される筒軸27aと,この筒軸27a前端の閉鎖端壁27bの外周に形成されるフランジ27cとよりなっており,筒軸27aには,前記ねじ軸29が螺合する袋状の前記ねじ孔28が設けられる。また筒軸27aには,ねじ孔28の行き止まり部28a近傍で,ねじ孔28を筒軸27a外周の両対向面に開放し且つ制御バルブ12の開放面12eと並行する同軸一対の横孔30,30が設けられる。
前記外向きフランジ27cの内面には第1スプリング座31が,また前記内向き鍔12dの内面には第2スプリング座32がそれぞれ形成され,この両スプリングスプリング座31,32間にコイルスプリング33が縮設され,このコイルスプリング33のセット荷重により制御バルブ12はスライドピース27に対して後方,即ち電動モータ20側へ付勢され,それによりスライドピース27の前端壁12cが外向きフランジ27cとの当接状態に保持される。これにより,スライドピース27及び制御バルブ12は,互いに軸方向にガタ無く連結される。
コイルスプリング33は,第1スプリング座31に支承されながら筒軸27aの,前記横孔30,30が穿設される外周部に嵌合される密着巻き部33aと,これに一体に接続されると共に,この密着巻き部33aよりも大径で制御バルブ12に支承される大径端部33b1を有するコーンスプリング部33bとより構成され,上記密着巻き部33aは,横孔30,30の外端開口部を閉鎖するようになっている。
図2及び図3に示すように,前記回り止め手段26は,スライドピース27の閉鎖端壁27bの外端面に形成されるV字状のキー溝35と,制御バルブ12の前端壁12cの内端面に突設されて上記キー溝35に係合するキー36とより構成され,これらキー溝35及びキー36の係合により,スライドピース27及び制御バルブ12の相対回転が阻止されるようになっている。
図1及び図2の上半部に示すように,制御バルブ12の,計量孔10を全開にする全開位置Aは,ねじ軸29の先端部が制御バルブ12のねじ孔28の行き止まり部28aに衝合することで規制され,この制御バルブ12の全開位置が,電動モータ20の作動を制御する図示しない電子制御ユニットが学習する作動基準位置Aとなっている。したがって,この実施形態では,ねじ軸29の先端部29aが基準位置規制手段29aを構成する。尚,電子制御ユニットは,制御バルブ12が作動基準位置Aに達したこと,即ち基準位置規制手段29aが作動したことを,電動モータ20への通電量の急増により感知することができる。
図2〜図4に示すように,前記シール部材21は,制御バルブ12の後端面に対向する平坦面21aを有しており,制御バルブ12の後端面には,制御バルブ12が前記作動基準位置Aに達するとき前記シール部材21に局部的に圧縮変形を付与する緩衝突起37が形成され,この緩衝突起37は,弾性部材21との対向面が断面円弧状をなしていて,バルブガイド孔7の計量孔10が開口する面に垂直で且つ該バルブガイド孔7の軸線を通る平面について対称に配置されるべく,上記後端面の周縁に沿ってUの字を描くように線状に形成される。図2の下半部に示すように,この緩衝突起37がシール部材21に局部的に圧縮変形を付与した後は,制御バルブ12の平坦な後端面がシール部材21の平坦面21aに平面接触するようになっている。
次に,この実施形態の作用について説明する。
エンジンの始動時には,図示しない電子制御ユニットが,電動モータ20を数回正逆転して,ねじ軸29の先端部,即ち基準位置規制手段29aにスライドピース27のねじ孔28の行き止まり部28aを数回衝合して,制御バルブ12の作動基準位置を学習するのであるが,制御バルブ12が作動基準位置Aに達するとき,制御バルブ12の後端面の緩衝突起37がシール部材21の平面を局部的に圧縮することで,制御バルブ12の動きが緩衝されるため,制御バルブ12が電動モータ20の駆動衝撃により回り止め方向に振動しようとすると,その振動をシール部材21により抑制して,制御バルブ12及びバルブガイド孔7間での打音の発生を防ぐことができ,ユーザーに不快感を与えることがない。
その後,エンジン運転中は,電子制御ユニットが,学習した作動基準位置Aからの電動モータ20の回転角度をもって,制御バルブ12の開度を制御する。
而して,スロットルバルブ3の全閉時には,電子制御ユニットが,スロットルバルブ開度,エンジンの吸気負圧,吸気温,エンジン温度,エンジン回転数等のエンジンの運転条件に関する情報に基づいて,エンジン始動時,ファストアイドリング時,通常アイドリング時,エンジンブレーキ時など,エンジンの運転条件に対応した制御バルブ12の最適開度を得べく,電動モータ20への通電を制御して,電動モータ20の出力軸20bを正転又は逆転させる。出力軸20bが回転又は逆転すると,その回転はねじ機構により減速されながらスライドピース27を介して制御バルブ12に軸方向変位として伝達されるので,制御バルブ12は,その軸方向変位により計量孔10のバルブガイド孔7への開口面積をきめ細かく調節することができる。これにより,バイパス17を流れるエンジンの吸気量がきめ細かく制御され,エンジン始動,ファストアイドリング,通常アイドリング,エンジンブレーキ等に対応することができる。
制御バルブ12により開閉される計量孔10は,制御バルブ12の摺動方向に長径を向けた長孔状をなしているから,その有効開口面積を制御バルブ12の摺動に応じてきめ細かく調節することができる。
この場合,制御バルブ12には,重力による制御内側面8a側への押圧力と,計量孔10から制御バルブ12の制御外側面8bに働くエンジンの吸気負圧による吸引力とが同時に作用し,これらによって制御外側面8b及び制御内側面8a間の密着力は強められる。
スロットルバルブ3を開放していけば,その開度に応じた量の吸気が吸気道2を通してエンジンに供給され,エンジンは出力運転域に移っていく。
ところで,電動モータ20及び前記制御基体5間をシールするシール部材21は,制御バルブ12の作動基準位置Aに達するときの動きを緩衝する弾性部材を兼ねるので,緩衝専用の弾性部材を設ける必要がなく,構造の簡素化,延いてはコストの低減を図ることができる。
また制御バルブ12の後端面の緩衝突起37は,弾性部材21との対向面が断面円弧状に形成されるので,緩衝突起37によるシール部材21の損傷を防ぐことができ,また緩衝突起37が,バルブガイド孔7の計量孔10が開口する面に垂直で且つ該バルブガイド孔7の軸線を通る平面について対称に配置されるようにして,制御バルブ12の端面に,該一端面の周縁に沿って線状に形成されるので,緩衝突起37によるシール部材21の圧縮変形時,その圧縮反力による制御バルブ12の傾動を防ぐことができる。
またスライドピース27及び制御バルブ12は,コイルスプリング33により軸方向にガタ無く連結され,制御バルブ12はスライドピース27の軸方向移動に遅れなく同期して追従することができる。
しかも,スライドピース27及び制御バルブ12間を連結する回り止め手段26は,スライドピース27及び制御バルブ12の軸方向で対向する端面にそれぞれ形成されるキー溝35及びキー36で構成され,これらの係合に,スライドピース27及び制御バルブ12間を連結するコイルスプリング33の付勢力が関与するので,回り止め手段26による部品点数の増加もなく,吸気量制御装置の構造の簡素化に寄与し得る。しかも,回り止め手段26の構成はコンパクトで,吸気量制御装置の大型化を避けることができる。
また上記ねじ軸29が螺合するねじ孔28をスライドピース27に加工する際には,それに先立って先ずねじ孔28の下孔を,次いでその下孔と交差するように同軸一対の横孔30,30をドリル加工し,その後,上記下孔にねじ孔をリーマ加工するもので,そうすることにより,横孔30,30が加工によるバリ(加工残り)を切断し,ねじ孔28の加工不足を確実に防ぐことができるのみならず,その際に発生する切粉を横孔30,30からスムーズに排出することができ,またねじ孔28の洗浄時には,残留する切粉を同軸一対の横孔30,30からスムーズに排出することができるので,高精度のねじ孔28を得ることができる。またねじ孔28の下孔の底部により行き止まり部28aを構成することができ,構造の簡素化を図ることができる。尚,横孔30,30を,上記下孔より大径に形成すれば,前記バリの切断効果と排出効果を高めることができる。
さらに,スライドピース27及び制御バルブ12間を軸方向で連結すべく,スライドピース27の筒軸27aを囲繞するように配置したコイルスプリング33は,横孔30,30を閉鎖するようにスライドピース27の外周面に嵌合しながらスライドピース27の第1スプリング座31に端部を支承される密着巻き部33aと,この密着巻き部33aよりも大径で制御バルブ12の第2スプリング座32に支承される大径端部33b1を有するコーンスプリング部33bとで構成されるので,コイルスプリング33の大径端部33e1により制御バルブ12内でのコイルスプリング33の姿勢を安定させると共に,密着巻き部33aにより,制御バルブ12内に侵入したダストの横孔30,30への侵入を防ぐことができ,しかも,上記横孔30,30は,制御バルブ12の開放面12eと並行に配置されるので,開放面12eから侵入したダストが横孔30,30に直接向かうことがなく,ねじ孔28へのダスト侵入防止に寄与し得る。したがって部品点数及び組立工数の増加を伴ないことなく,ダストのねじ孔28及びねじ軸29の螺合部への侵入を防ぎ,ねじ機構25のスムーズな作動が保証される。
この吸気量制御装置の組み立てに際しては,先ずコイルスプリング33を装着したスライドピース27を,コイルスプリング33を縮めながら,制御バルブ12内にその開放面12eから収納して,スライドピース27のキー溝35を制御バルブ12のキー36に係合させ,同時にコイルスプリング33を解放してコーンスプリング部33bを制御バルブ12の第2スプリング座32に支承させる。
次いで,電動モータ20側のねじ軸29をスライドピース27のねじ孔28に螺合して,電動モータ20及び制御バルブ12の組立体を構成する。尚,最初にスライドピース27のねじ孔28にねじ軸29を螺合し,その後,スライドピース27をコイルスプリング33と共に,制御バルブ12内に開放面12eから収納してもよい。何れにせよ,制御バルブ12の開放面12eを利用して,制御バルブ12内へのスライドピース27及びコイルスプリング33の組み付けを容易に行うことができる。
次に,上記制御バルブ12を制御基体5のバルブガイド孔7に嵌装する。このとき,制御バルブ12の開放面12eはバルブガイド孔7の上側面で閉鎖されるから,制御バルブ12の開放面12eからのスライドピース27の離脱を防ぐことができ,したがってスライドピース27のための特別な離脱防止手段が不要であり,組立性を良好にすると共に,構造の簡素化を図ることができる。しかも,上側面を開放面12eとした箱形の制御バルブ12内の収容空間は,上側面を開放面12eとした分,広い横断面を持つことになるので,制御バルブ12のコンパクト化を図りながら,その収容空間にコイルスプリング33及びスライドピース27を容易に収容することができる。
続いて,電動モータ20を制御基体5のモータ取り付け孔19に嵌装した後,ボルト(図示せず)で電動モータ20を制御基体5に締結する。
しかも制御バルブ12及びバルブガイド孔7の横断面が多角形であることから,キー及びキー溝のような特別は回り止め手段を用いることなく制御バルブ12の回転を防ぎ,ねじ機構25の安定した作動を得ることができる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく,その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば,作動基準位置規制手段として,制御バルブ12の後端面と衝合する肩部を制御基体5に設けることもできる。またねじ軸29の先端部29a(作動基準位置規制手段)がねじ孔28の行き止まり部28aに突き当たったときの制御バルブ12の作動基準位置Aでは,制御バルブ12の全閉位置とすることもできる。また制御バルブ12の全開位置Aでシール部材21の平坦面21aに制御バルブ12の後端面を平面接触させる場合には,その平面接触をもって制御バルブ12の作動基準位置の規制とすることができると共に,平面接触する一方の部材が弾性材であることから,打音の発生をも防ぐことができる。上記平面接触によれば,平面接触部の面圧が小さいことで,弾性部材の圧縮変形は無視し得る程小さいから,制御バルブ12の作動基準位置を安定させることができる。
5・・・・・制御基体
7・・・・・バルブガイド孔
10・・・・計量孔
12・・・・制御バルブ
20・・・・電動モータ
20b・・・出力軸
21・・・・弾性部材(シール部材)
25・・・・ねじ機構
26・・・・回り止め手段
27・・・・スライドピース
28・・・・ねじ孔
29・・・・ねじ軸
29a・・・基準位置規制手段(ねじ軸先端部)
37・・・・緩衝突起

Claims (4)

  1. 制御基体(5)に,バルブガイド孔(7)と,このバルブガイド孔(7)の内側面に開口し,前記バルブガイド孔(7)を通してエンジンの吸気が通過する計量孔(10)とを形成し,前記バルブガイド孔(7)には,前記計量孔(10)を開閉する制御バルブ(12)を摺動自在且つ回転不能に嵌装し,この制御バルブ(12)を開閉駆動すべく,該制御バルブ(12)に,前記制御基体(5)に取り付けられる電動モータ(20)の正逆転可能の出力軸(20b)をねじ孔(29)及びそれに螺合するねじ軸(29)を有するねじ機構(25)を介して連結してなり,前記ねじ軸(29)から前記制御基体(5)に至る間に,衝合作動して前記制御バルブ(12)の学習すべき作動基準位置(A)を規制する基準位置規制手段(29a)を設けた,エンジンの吸気量制御装置において,
    前記基準位置規制手段(29a)が作動するとき前記制御バルブ(12)の動きを緩衝する弾性部材(21)が,前記制御バルブ(12)の,移動方向の一端面に対向するようにして前記電動モータ(20)及び前記制御基体(5)間に配置され,前記制御バルブ(12)の前記一端面に緩衝突起(37)が形成され,この緩衝突起(37)が,前記制御バルブ(12)が前記作動基準位置(A)に達するときに前記弾性部材(21)に局部的に圧縮変形を与えることで,該制御バルブ(12)の動きが緩衝されることを特徴とする,エンジンの吸気量制御装置。
  2. 請求項1記載のエンジンの吸気量制御装置において,
    前記緩衝突起(37)は,前記弾性部材(21)との対向面が断面円弧状に形成されることを特徴とする,エンジンの吸気量制御装置。
  3. 請求項1または記載のエンジンの吸気量制御装置において,
    記緩衝突起(37)は,前記バルブガイド孔(7)の前記計量孔(10)が開口する面に垂直で且つ該バルブガイド孔(7)の軸線を通る平面について対称に配置されるようにして,前記制御バルブ(12)の前記一端面線状に形成されることを特徴とする,エンジンの吸気量制御装置。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジンの吸気量制御装置において,
    前記緩衝突起(37)は,前記制御バルブ(12)の前記一端面の周縁に沿って形成されることを特徴とする,エンジンの吸気量制御装置。
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