JP6723956B2 - スロットル装置 - Google Patents

Description

本明細書は、自動車等に搭載されるスロットル装置に関する。

特許文献１に、スロットル装置が開示されている。スロットル装置は、弁体を全閉状態に付勢するコイルスプリングを備える。コイルスプリングは、ボディに当接されて、位置決めされている。

特開２００６−０４６３１８号公報

スロットル装置には、弁体を全閉状態と全開状態との間の初期開度に維持するように、コイルスプリングが配置される構成がある。この構成では、コイルスプリングがボディに当接することによって、初期開度が決定される。コイルスプリングがボディよりも硬い材料である場合、ボディが、コイルスプリングと当接することによって摩耗してしまう場合がある。ボディが摩耗すると、コイルスプリングとボディとの当接位置がずれて、初期開度が変化してしまう。

本明細書では、コイルスプリングと当接する部材の摩耗を低減することができる技術を提供する。

本明細書で開示される技術は、スロットル装置に関する。スロットル装置は、ボディと、前記ボディに回転可能に支持されている弁体と、前記弁体を回転させるスロットルギアと、前記弁体を付勢するコイルスプリングと、モータと、前記モータによって回転されるモータギアと、前記モータギアと前記スロットルギアとの間に配置されており、前記ボディから延びるピンに回転可能に取り付けられている中間ギアと、を備え、前記コイルスプリングは、前記コイルスプリングの一端から中間位置に配置されており、前記弁体が初期開度から開く方向に回転する場合、前記弁体を前記初期開度に向けて付勢する第１スプリング部と、前記コイルスプリングの他端から前記中間位置に配置されており、前記弁体が前記初期開度から閉じる方向に回転する場合、前記弁体を前記初期開度に向けて付勢する第２スプリング部と、前記第１スプリング部と前記第２スプリング部との間に配置されており、前記第１スプリング部と前記第２スプリング部とを連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記弁体が前記初期開度である場合に前記ピンに当接し、前記ピン及び前記コイルスプリングは、前記ボディよりも硬い材料で作製されていてもよい。

この構成によれば、弁体が初期開度である場合に、コイルスプリングの連結部と中間ギアを支持するピンとが当接している。この構成によれば、連結部を、ボディに当接させずに済む。この結果、ボディよりも硬い材料で作製されているピンに当接させることによって、コイルスプリングと当接する部材の摩耗を低減することができる。

スロットル装置は、前記ボディから前記中間ギアに向かって、前記ピンに沿って延びており、前記中間ギアに当接して前記中間ギアを前記ピンの軸方向で位置決めする位置決め部を、さらに備えていてもよい。前記ピンは、前記ボディと前記中間ギアとの間において、前記位置決め部から露出しており、前記連結部は、前記弁体が前記初期開度である場合に、前記ボディと前記中間ギアとの間において、前記位置決め部から露出している前記ピンに当接してもよい。この構成によれば、ピンを位置決め部から露出させることによって、連結部とピンとを当接させることができる。また、中間ギアがピンに対して回転する際に、中間ギアが摩耗して、中間ギアとピンとの間に中間ギアの摩耗によって紛体が発生する場合がある。位置決め部が中間ギアとボディとの間のピンを全体に亘って覆っていないために、摩耗により発生した紛体を、中間ギアとボディとの間から排出することができる。

スロットル装置の斜視図を示す。 第１実施例のスロットル装置のカバーを除いた状態の斜視図を示す。 第１実施例のスロットル装置のカバー、スロットルギア及び中間ギアを除いた状態の斜視図を示す。 第１実施例のコイルスプリングとピンとを示す正面図を示す。 第１実施例のコイルスプリング、スロットルギア、中間ギア及びピンの側面図を示す。 第２実施例のスロットル装置のカバー、スロットルギア及び中間ギアを除いた状態の斜視図を示す。

（第１実施例）
（スロットル装置の構成）
図１〜図５を参照して、本実施例のスロットル装置１０を説明する。スロットル装置１０は、自動車等の内燃機関を備える車両に搭載される。スロットル装置１０は、車両の吸気経路上に配置される。スロットル装置１０は、車両のＥＣＵ（Engine Control Unitの略：図示省略）からの指示に従って、吸気経路を開閉する。

図１は正面を含む斜視図を示し、図２は背面側を含む斜視図を示す。スロットル装置１０は、ボディ１３と、カバー１４と、弁体１６と、弁軸１８と、スロットルギア２０と、中間ギア２２と、モータギア２４と、モータ２６と、コイルスプリング３０と、を備える。なお、モータ２６は、ボディ１３に収容されている状態で配置されている。

ボディ１３は、アルミ合金で作製されている。ボディ１３は、吸気経路１３ａを備える。吸気経路１３ａは、車両の吸気経路に連結される。吸気経路１３ａは、ボディ１３を貫通する。

ボディ１３は、モータ２６、コイルスプリング３０、スロットルギア２０、中間ギア２２、及びモータギア２４を収容している。ボディ１３の収容空間は、カバー１４によって閉塞されている。カバー１４は、樹脂で作製されている。

ボディ１３は、弁軸１８を介して、弁体１６を回転可能に支持している。弁軸１８は、ボディ１３に回転可能に支持されている。弁体１６は、吸気経路１３ａ内に配置されている。弁体１６は、弁軸１８に固定されている。弁軸１８を中心にボディ１３に対して回転することによって、吸気経路１３ａを完全に閉塞する全閉状態から吸気経路１３ａの中心軸に対して平行に配置される状態（以下では「全開状態」と呼ぶ）の間の開度で回転可能である。

弁軸１８の一端には、スロットルギア２０が固定されている。スロットルギア２０は、樹脂で作製されている。スロットルギア２０は、弁軸１８の一端に固定されており、ボディ１３に回転可能に支持されている。スロットルギア２０は、中間ギア２２に噛み合っている。

中間ギア２２は、スロットルギア２０に噛み合う小ギア２２ａ（図５参照）と、小ギア２２ａに隣接して固定される大ギア２２ｂと、を備える。大ギア２２ｂは、モータギア２４に噛み合っている。中間ギア２２は、ピン４０を介して、ボディ１３に回転可能に支持されている。

ピン４０は、中間ギア２２の回転中心に配置されている。ピン４０は、ボディ１３に固定されている。ピン４０は、ボディ１３からカバー１４に向けて突出している。ピン４０は、熱処理されたステンレス鋼によって作製されている。

モータギア２４は、モータ２６の駆動軸に固定されている。モータ２６は、ＥＣＵからの信号に従って駆動する。モータ２６が駆動すると、駆動軸が回転する。これにより、モータギア２４、及び中間ギア２２を介して、スロットルギア２０が回転される。この結果、弁軸１８を介して、弁体１６が弁軸１８を中心に回転される。モータギア２４及び中間ギア２２は、スロットルギア２０と同様の樹脂で作製されている。

（コイルスプリングの構成）
スロットルギア２０には、コイルスプリング３０が取り付けられている。コイルスプリング３０は、弁軸１８と同軸上に配置されている。コイルスプリング３０は、ステンレス鋼で作製されている。図４は、コイルスプリング３０の正面図を示す。コイルスプリング３０は、第１スプリング部３２と、第２スプリング部３４と、連結部３６と、を備える。第１スプリング部３２は、ボディ１３側に配置されるボディ側端部３２ａから螺旋状にコイルスプリング３０の中間位置まで延びている。第１スプリング部３２のカバー１４側には、第２スプリング部３４が配置されている。第２スプリング部３４は、コイルスプリング３０の中間位置に位置する中間位置側端部３４ａから第１スプリング部３２とは反対方向の螺旋状にコイルスプリング３０のカバー１４側に位置するカバー側端部３４ｂまで延びている。

第１スプリング部３２と第２スプリング部３４とは、連結部３６で連結されている。連結部３６は、第２スプリング部３４の中間位置側端部３４ａと第１スプリング部３２のコイルスプリング３０の中間位置側端部３２ｂのそれぞれに接続されている。連結部３６は、中間位置側端部３２ｂ、３４ａのそれぞれからピン４０に向けて延びている。連結部３６は、第１スプリング部３２と第２スプリング部３４から最も離間した位置（図４の下端）で、折り返されている。連結部３６は、折返し位置の近傍で、ピン４０に当接している。

図３は、図２で示される構成から、中間ギア２２とスロットルギア２０とを除いた構成を示す。ボディ１３は、ピン４０に沿って中間ギア２２に向けて突出する位置決め部５０を備える。位置決め部５０は、円筒部分５２と、半円筒部分５４と、を備える。円筒部分５２は、ピン４０のボディ１３側の端からピン４０の中間位置まで、ピン４０の全周を囲んで配置されている。円筒部分５２の中間ギア２２側の端には、半円筒部分５４が配置されている。半円筒部分５４は、円筒部分５２の半周のみに配置されている。これにより、ピン４０は、ボディ１３と中間ギア２２との間で露出する。半円筒部分５４は、中間ギア２２側の端面において、中間ギア２２に当接している。これにより、中間ギア２２が、ピン４０の軸方向に沿って、ボディ１３側に移動することを防止することができる。なお、中間ギア２２は、カバー１４にも当接しているため、ピン４０の軸方向に沿って、ボディ１３の反対側に移動することを防止することができる。

中間ギア２２がピン４０を中心に回転すると、中間ギア２２とピン４０との間に、摩耗により中間ギア２２から紛体が発生する。位置決め部５０では、中間ギア２２側に半円筒部分５４が配置されているため、中間ギア２２とピン４０との間に発生した紛体は、ピン４０に沿って、半円筒部分５４に到達すると、ピン４０が露出している位置で、ピン４０の表面から離脱することができる。これにより、中間ギア２２とピン４０との間に紛体が蓄積して、中間ギア２２がピン４０に対して回転することを阻害されることを防止することができる。

（コイルスプリングの状態）
次いで、図５を参照して、弁体１６が回転する際のコイルスプリング３０の状態について説明する。図５は、コイルスプリング３０とスロットルギア２０と中間ギア２２とを、ボディ１３側から見た側面図を示す。コイルスプリング３０は、スロットルギア２０に、ガイド部材３８を介して摺動可能に配置されている。コイルスプリング３０は、スロットル装置１０に通電されていない状態で、弁体１６を、全閉状態よりも若干開いた状態で維持する。以下では、スロットル装置１０に通電されていない状態の弁体１６の開度を、「初期開度」と呼ぶ。図５は、初期開度のときのコイルスプリング３０とスロットルギア２０及び中間ギア２２の状態を示す。

初期開度では、連結部３６は、ピン４０に当接している。さらに、連結部３６は、スロットルギア２０の当接部２０ａに当接している。また、第２スプリング部３４のカバー側端部３４ｂは、スロットルギア２０に固定されている。第２スプリング部３４は、第２スプリング部３４の内径が小さくなる方向に弾性変形された状態で、スロットルギア２０に取り付けられている。また、図示省略されているが、第１スプリング部３２のボディ側端部３２ａは、ボディ１３に当接している。これにより、初期開度が決定されている。

弁体１６が初期開度から閉じる方向に回転する場合（即ち図５の反時計回り）、第２スプリング部３４のカバー側端部３４ｂが、図５の反時計回りに押圧する。連結部３６は、ピン４０に当接されて、移動が禁止される。この結果、弁体１６が閉じる方向に回転する場合には、第２スプリング部３４が、その内径が小さくなるように変形される。これにより、第２スプリング部３４によって、弁体１６が初期開度に向けて付勢される。なお、弁体１６が初期開度から閉じる方向に回転すると、予め設定された全閉状態において、ストッパ機構（例えばボディ１３の一部とスロットルギア２０の一部とが当接する機構）によって、弁体１６の回転が規制される。

一方、弁体１６が初期開度から開く方向に回転する場合（即ち図５の時計回り）、当接部２０ａが連結部３６を、図５の時計回りに押圧する。また、第２スプリング部３４のカバー側端部３４ｂは、スロットルギア２０に伴って時計回りに移動する。一方、第１スプリング部３２のボディ側端部３２ａは、ボディ１３に当接されて時計回りの移動が禁止される。この結果、弁体１６が開く方向に回転する場合には、第１スプリング部３２が、その内径が小さくなるように変形される。これにより、第１スプリング部３２によって、弁体１６が初期開度に向けて付勢される。

この構成では、弁体１６が開く方向に回転すると、連結部３６は、ピン４０から離間する。その結果、弁体１６が初期開度よりも開かれている状態から初期開度に戻る場合、連結部３６は、第１スプリング部３２の復元力によって反時計回りに付勢される。これにより、連結部３６とピン４０とが第１スプリング部３２の復元力によって衝突する。ピン４０及びコイルスプリング３０は、ボディ１３の材料であるアルミニウム合金よりも硬い材料であるステンレス鋼によって作製されている。なお、ピン４０及びコイルスプリング３０は、カバー１４の材料である樹脂よりも硬い材料で作製されている。この結果、連結部３６とピン４０とが衝突しても、連結部３６及びピン４０は、摩耗しにくい。なお、連結部３６とピン４０とが摩耗すると、初期開度を維持することができない。初期開度は、例えば、スロットル装置１０が正常に動作しない状況において、吸気を確保するために必要な開度である。初期開度が維持できない場合、スロットル装置１０が正常に動作しない状況において、吸気を確保することができなくなる場合がある。このため、連結部３６とピン４０の摩耗を抑制し、初期開度が維持できなくなる事態を回避することができる。

（第２実施例）
図６を参照して第２実施例を説明する。本実施例では、ピン２４０の構成が、第１実施例のピン４０の構成と異なる。また、ボディ１３は、位置決め部５０を備えていない。その他の本実施例のスロットル装置１０の構成は、第１実施例と同様であるため、説明を省略する。

ピン２４０は、大径部２４２と、小径部２４４と、を備える。大径部２４２は、ボディ１３側の端部に位置する。大径部２４２は、円柱形状を有する。大径部２４２は、ボディ１３と中間ギア２２との間に配置されている。初期開度において、大径部２４２は、連結部３６に当接している。

大径部２４２のボディ１３と反対側の端、即ち中間ギア２２側の端には、小径部２４４が配置されている。小径部２４４は、大径部２４２と同心軸上の円柱形状を有する。小径部２４４の直径は、大径部２４２の直径よりも小さい。小径部２４４には、中間ギア２２が取り付けられる。小径部２４４は、中間ギア２２の中心に配置される。中間ギア２２は、大径部２４２の小径部２４４側の端面に当接することによって位置決めされる。中間ギア２２が、ピン２４０の軸方向に沿って、ボディ１３側に移動することを防止することができる。

第２実施例のスロットル装置１０によって、第１実施例のスロットル装置１０と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（１）連結部３６の形状は、上記の実施例の形状に限られない。例えば、例えば、連結部３６は、ピン４０との当接部分において、ピン４０に沿って延びる形状を有していてもよい。これにより、連結部３６とピン４０との当接面積を大きくすることができる。これにより、連結部３６とピン４０の摩耗をより低減することができる。

（２）第１実施例の位置決め部５０の形状は、半円筒形状に限られない。例えば、位置決め部は、ボディ１３からピン４０に沿って突出する１個以上の突出部であってもよい。言い換えれば、位置決め部５０は、中間ギア２２に当接して中間ギア２２を位置決めするとともに、連結部３６がピン４０に直接的に当接可能な形状であればよい。

（３）第２実施例のピン２４０は、大径部２４２を備えていなくてよい。この場合、例えば、ピン２４０は、中間ギア２２のボディ１３側の端と当接する形状を有していてもよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０ ：スロットル装置
１３ ：ボディ
１４ ：カバー
１６ ：弁体
２０ ：スロットルギア
２０ａ ：当接部
２２ ：中間ギア
２４ ：モータギア
２６ ：モータ
３０ ：コイルスプリング
３２ ：第１スプリング部
３２ａ ：ボディ側端部
３２ｂ ：中間位置側端部
３４ ：第２スプリング部
３４ａ ：中間位置側端部
３４ｂ ：カバー側端部
３６ ：連結部
３８ ：ガイド部材
４０ ：ピン
５０ ：位置決め部
５２ ：円筒部分
５４ ：半円筒部分
２４０ ：ピン
２４２ ：大径部
２４４ ：小径部

Claims (2)

1. ボディと、
   前記ボディに回転可能に支持されている弁体と、
   前記弁体を回転させるスロットルギアと、
   前記弁体を付勢するコイルスプリングと、
   モータと、
   前記モータによって回転されるモータギアと、
   前記モータギアと前記スロットルギアとの間に配置されており、前記ボディから延びるピンに回転可能に取り付けられている中間ギアと、を備え、
   前記コイルスプリングは、
   前記コイルスプリングの一端から中間位置に配置されており、前記弁体が初期開度から開く方向に回転する場合、前記弁体を前記初期開度に向けて付勢する第１スプリング部と、
   前記コイルスプリングの他端から前記中間位置に配置されており、前記弁体が前記初期開度から閉じる方向に回転する場合、前記弁体を前記初期開度に向けて付勢する第２スプリング部と、
   前記第１スプリング部と前記第２スプリング部との間に配置されており、前記第１スプリング部と前記第２スプリング部とを連結する連結部と、を備え、
   前記連結部は、前記弁体が前記初期開度である場合に前記ピンに当接し、
   前記ピン及び前記コイルスプリングは、前記ボディよりも硬い材料で作製されている、スロットル装置。
2. 請求項１に記載のスロットル装置であって、
   前記ボディから前記中間ギアに向かって、前記ピンに沿って延びており、前記中間ギアに当接して前記中間ギアを前記ピンの軸方向で位置決めする位置決め部を、さらに備え、
   前記ピンは、前記ボディと前記中間ギアとの間において、前記位置決め部から露出しており、
   前記連結部は、前記弁体が前記初期開度である場合に、前記ボディと前記中間ギアとの間において、前記位置決め部から露出している前記ピンに当接する、スロットル装置。
   

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