JP6802130B2 - コイルスプリングユニット - Google Patents

Description

本明細書は、コイルスプリングを備えるコイルスプリングユニットに関する。

特許文献１に、コイルスプリングユニットを備えるスロットル装置が開示されている。コイルスプリングユニットは、コイルスプリングと、スプリング取付部材と、を備える。コイルスプリングは、コイル状のコイル部と、コイル部の端部に配置されており、コイル部の径方向の内方に向けて折り曲げられている端末部と、を備える。

コイルスプリングは、端末部がスプリング取付部材に配置されている係止溝に挿入されて係止壁に係止されることによって、スプリング取付部材に取り付けられている。

特開２００８−２４０６１０号公報

コイルスプリングユニットを備える装置の製造において、コイルスプリングユニットを装置に取り付けるまでの作業をスムーズに行うことが求められている。

本明細書では、コイルスプリングを、コイルスプリングを支持する支持部材に容易に取り付けることができ、コイルスプリングが支持部材から落下することを抑制する技術を提供する。

本明細書で開示される技術は、コイルスプリングユニットに関する。コイルスプリングユニットは、コイル状の本体と、前記本体から前記本体の径方向の外側に向かって延びる端部と、を備えるコイルスプリングと、前記コイルスプリングを支持する支持部材と、を備えていてもよい。前記支持部材は、前記端部側で前記本体に当接する座部と、前記座部から前記本体の前記径方向に間隔を有して配置されている第１係止部と、前記本体の軸方向において、座部及び前記第１係止部から前記端部を挟んで前記本体側に配置されており、前記本体の前記径方向において、前記座部と前記第１係止部の間に配置されている第２係止部と、を備え、前記第２係止部は、前記座部と前記第１係止部との前記間隔に位置する開口に対向して配置されていてもよい。

この構成では、コイルスプリングを支持部材に取り付ける際に、端部を第２係止部側から開口に、座部及び第１係止部を越えて挿入する。この状態から、本体が座部に当接し、端部が第２係止部に当接するように、コイルスプリングの姿勢を変える。このとき、本体を本体の直径が小さくなる方向に本体を捻って弾性変形させると、本体の径方向の縮小に伴って、端部の位置を本体側に移動させる。これにより、端部は、第１係止部に接触せずに開口を通過して、第２係止部に当接することができる。次いで、本体の弾性変形を解除することによって、端部が本体の径方向外側に向かって、第１係止部と第２係止部との間に配置されるように移動される。この結果、端部を第１係止部と第２係止部との間に配置することができる。これにより、コイルスプリングを支持部材に容易に取り付けることができる。また、端部が、本体の径方向、即ち、端部の延伸方向に沿って、互いに位置がずれている第１係止部、第２係止部及び座部によって挟まれるために、端部が、第１係止部、第２係止部及び座部に対して傾斜するようにずれることを抑制することができる。これにより、コイルスプリングが支持部材から落下することを抑制することができる。この結果、コイルスプリングユニットを装置に取り付ける作業をスムーズに行うことができる。

前記開口の前記本体の前記径方向における長さは、前記第１係止部と前記第２係止部との前記本体の前記軸方向における間隔よりも長くてもよい。第１係止部と座部との間の開口を比較的に長くすることによって、コイルスプリングを支持部材に取り付ける際に、端部を第２係止部側から開口に挿入しやすくすることができる。一方で、第１係止部と第２係止部との間隔を比較的に短くすることによって、コイルスプリングの端部が第１係止部と第２係止部との隙間で移動することを抑制することができる。これにより、端部が、第１係止部、第２係止部及び座部に対して傾斜するようにずれることを抑制することができ、コイルスプリングが支持部材から落下することを抑制することができる。

前記本体の前記径方向において、前記座部の外端と前記第２係止部の内端との距離は、前記第２係止部の外端と前記第１係止部の内端との距離よりも長くてもよい。この構成によれば、端部を第２係止部側から開口に、座部及び第１係止部を越えて挿入する際に、第１係止部によって挿入し難くなることを抑制することができる。これにより、コイルスプリングを支持部材に容易に取り付けることができる。

前記本体の前記径方向において、前記第２係止部の外端と前記第１係止部の内端との距離は、前記座部の外端と前記第２係止部の内端との距離よりも長くてもよい。この構成によれば、端部が、第１係止部、第２係止部及び座部に対して傾斜するようにずれることを抑制することができる。

前記支持部材は、さらに、前記本体の前記軸方向において、前記第１係止部と前記第２係止部との間に、前記端部に当接する障壁を備えていてもよい。この構成によれば、コイルスプリングを支持部材に取り付けている状態で、本体を本体の直径が小さくなる方向に本体を捻って弾性変形させる際に、障壁が端部を押圧して、本体を弾性変形させることができる。これにより、コイルスプリングを支持部材に容易に取り付けることができる。

前記支持部材は、回転することによって流体の流路を開閉可能に配置されている弁体の回転軸に取り付けられているギアを備えていてもよい。この構成によれば、弁体を備える弁装置の製造を高速化することができる。

実施例のＥＧＲ弁装置の斜視図を示す。 実施例のＥＧＲ弁装置が全閉状態である場合のカバーを含む一部の部品を取り外した状態の側面図を示す。 実施例のコイルスプリングユニット単体の斜視図を示す。 実施例のコイルスプリングの斜視図を示す。 実施例のメインギアの斜視図を示す。 実施例のメインギアの正面図を示す。 図６のVII-VII断面のうち、スプリングフック部を拡大した断面図を示す。 実施例のコイルスプリングをメインギアに取り付ける手順を説明するための斜視図を示す。 実施例のコイルスプリングをメインギアに取り付ける手順において、図８に続く状態の図６のVII-VII断面の断面図を示す。 図９に続く実施例のコイルスプリングをメインギアに取り付ける手順を説明するための図６のVII-VII断面の断面図を示す。 実施例の弁体を正面から見た拡大図を示す。 図１１のXII-XII断面の断面図を示す。 図１１のXII-XII断面において、全開状態の断面図を示す。 メインギアを成形するための成形型を説明するための図６のVII-VII断面の断面図を示す。 第２実施例における図６のVII-VII断面のうち、スプリングフック部を拡大した断面図を示す。

（第１実施例）
本実施例のコイルスプリングユニット１０を説明する。コイルスプリングユニット１０は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculationの略）弁装置５０に配置される。まず、ＥＧＲ弁装置５０について説明する。

（ＥＧＲ弁装置の構成）
図１は、ＥＧＲ弁装置５０の斜視図を示す。ＥＧＲ弁装置５０は、車両のエンジンから排出される排気ガスの一部を吸気経路に戻す、いわゆる排気再循環システムに用いられる。ＥＧＲ弁装置５０は、排気経路と吸気経路とを連通する循環経路上に配置され、循環経路を開閉することによって、排気経路と吸気経路の連通と遮断を切り替える。これにより、排気経路から吸気経路に循環される排気ガスの流量を調整する。

ＥＧＲ弁装置５０は、いわゆる二重偏心弁である。図２はＥＧＲ弁装置５０が全閉状態である場合のカバー５４を含む一部の部品を取り外した状態の側面図を示す。図１及び図２に示すように、ＥＧＲ弁装置５０は、ＥＧＲボディ５２と、カバー５４と、弁体５６と、弁軸５８と、コイルスプリングユニット１０と、中間ギア６２と、モータギア６６と、モータ７０と、を備える。なお、モータ７０は、ＥＧＲボディ５２に収容されている。

ＥＧＲボディ５２は、アルミ合金で作製されている。ＥＧＲボディ５２は、循環管５２ａを備える。循環管５２ａは、車両の循環経路の一部として配置される。循環管５２ａは、ＥＧＲボディ５２を貫通する。

ＥＧＲボディ５２は、モータ７０、コイルスプリングユニット１０、中間ギア６２、及びモータギア６６を収容している。ＥＧＲボディ５２の収容空間は、カバー５４によって閉塞されている。カバー５４は、樹脂で作製されている。

ＥＧＲボディ５２は、弁軸５８を介して、弁体５６を回転可能に支持している。弁軸５８は、ＥＧＲボディ５２に回転可能に支持されている。弁体５６は、循環管５２ａ内に配置されている。全閉状態では、弁体５６は、循環管５２ａに配置されている弁座５３に当接している。

図１１は、弁体５６を、正面から見た拡大図を示し、図１２は、図１１のXII-XII断面の断面図を示す。図１３は、図１１のXII-XII断面において、全開状態における弁体５６と弁軸５８と弁座５３とを示す。弁軸５８の軸線Ｘ１は、循環管５２ａに対して直交方向に延びている。軸線Ｘ１は、弁座５３の中心Ｃ１に対して循環管５２ａの中心軸線Ｘ２の方向に偏心しているとともに、軸線Ｘ１及び中心軸線Ｘ２に対して直交方向に偏心している。なお、ＥＧＲ弁装置５０の詳細な構成は、例えば、特許第５７５９６４６号公報、米国特許公開２０１７１５２９５３号公報に記載されている。

図２に示すように、弁軸５８の一端には、メインギア１２が配置されている。メインギア１２は、弁軸５８に固定されている。メインギア１２は、樹脂で作製されている。メインギア１２は、ＥＧＲボディ５２に回転可能に配置されている。メインギア１２は、中間ギア６２に噛み合っている。

中間ギア６２は、メインギア１２に噛み合う小ギア（図示省略）と、小ギアに隣接して固定されており、小ギアと同軸上に配置されている大ギア６４と、を備える。大ギア６４は、モータギア６６に噛み合っている。中間ギア６２は、ピン６８を介して、ＥＧＲボディ５２に回転可能に支持されている。

モータギア６６は、モータ７０の駆動軸に固定されている。モータ７０は、ＥＣＵ（Engine Control Unitの略）からの信号に従って駆動する。モータ７０が駆動すると、駆動軸が回転する。これにより、モータギア６６及び中間ギア６２を介して、メインギア１２が回転される。この結果、弁軸５８を介して、弁体５６が全閉状態と全開状態との間で移動する。モータギア６６及び中間ギア６２は、メインギア１２と同様の樹脂で作製されている。

（コイルスプリングユニットの詳細）
メインギア１２は、コイルスプリングユニット１０に含まれている。コイルスプリングユニット１０は、モータ７０の駆動によって弁体５６を、全閉状態に向けて（即ち図２の反時計回りに）付勢する。コイルスプリングユニット１０は、メインギア１２の他に、コイルスプリング１４を備える。

（コイルスプリングの構成）
図３及び図４に示すように、コイルスプリング１４は、本体４０と、ギア側端部４２と、ボディ側端部４４と、を備える。本体４０は、コイル状、即ち螺旋状に構成されている。本体４０は、弁軸５８の軸線Ｘ１が本体４０の中心軸に一致するように配置されている。本体４０のＥＧＲボディ５２の端部には、ボディ側端部４４が配置されている。ボディ側端部４４は、本体４０の端部で折り曲げられ、本体４０の径方向の外側に向かって延びている。本体４０のＥＧＲボディ５２と反対側、即ちカバー５４側の端部には、ギア側端部４２が配置されている。ギア側端部４２は、本体４０の端部で折り曲げられ、本体４０の径方向の外側に向かって延びている。ギア側端部４２は、ボディ側端部４４に対して、本体４０を挟んで略反対側に位置する。

（メインギアの構成）
本体４０のＥＧＲボディ５２と反対側には、メインギア１２が配置されている。図３、図５及び図６に示すように、メインギア１２は、座部２０と、ギア部２２と、スプリング保持部２４と、軸保持部２６と、ストッパ２８と、スプリングフック部３０と、を備える。座部２０は、円環の平板形状を有している。なお、座部２０は、本体４０のＥＧＲボディ５２と反対側の端に当接する。

座部２０の内周側には、スプリング保持部２４が配置されている。スプリング保持部２４は、円筒形状を有している。スプリング保持部２４は、座部２０のコイルスプリング１４側の面から弁軸５８に平行に配置されている。スプリング保持部２４は、弁軸５８の軸線Ｘ１が中心軸に一致するように配置されている。スプリング保持部２４の外径は、本体４０の内径とよりも若干小さい。スプリング保持部２４は、本体４０の内側に挿入されている。これにより、コイルスプリング１４のメインギア１２に対する本体４０の径方向の位置決めがなされている。

スプリング保持部２４のＥＧＲボディ５２側に端部には、軸保持部２６が配置されている。軸保持部２６は、スプリング保持部２４の内周側に配置されている。軸保持部２６は、平板形状を有しており、その中心に開口を有する。軸保持部２６の中心には、弁軸５８が挿入されて固定されている。

座部２０の外周縁の一部には、ギア部２２が配置されている。ギア部２２は、座部２０の外側に向かって複数の歯が連続的に配置されている。ギア部２２は、中間ギア６２の小ギアに噛み合っている。

座部２０の周方向、即ち、メインギア１２の回転方向におけるギア部２２の一端には、ストッパ２８が配置されている。ストッパ２８は、座部２０の外周縁に配置されている。ストッパ２８は、ギア部２２よりもＥＧＲボディ５２側に突出している。図２に示すように、弁体５６が全閉状態である場合に、ストッパ２８は、ＥＧＲボディ５２の全閉ストッパ５２ｂに当接する。これにより、メインギア１２がさらに反時計回りに回転することが防止される。一方、弁体５６が全開状態である場合に、ストッパ２８は、ＥＧＲボディ５２の全開ストッパ（図示省略）に当接する。これにより、メインギア１２がさらに時計回りに回転することが防止される。

座部２０の周方向、即ち、メインギア１２の回転方向におけるギア部２２の他端には、スプリングフック部３０が配置されている。スプリングフック部３０は、座部２０の外周縁に配置されている。スプリングフック部３０は、係止部３２、３４を備える。

図７は、図６のVII-VII断面のうち、スプリングフック部３０を拡大した断面図を示す。なお、図７には、コイルスプリング１４も示されている。係止部３２は、座部２０から本体４０の径方向（即ち図７のＸ方向、以下本体４０の径方向を「Ｘ方向」と呼ぶことがある）の外側に間隔を有して配置されている。係止部３２の本体４０の周方向の長さは、コイルスプリング１４の線径よりも長い。係止部３２は、座部２０のコイルスプリング１４が当接する面と同一平面状の当接面３２ａを備える。当接面３２ａは、コイルスプリング１４のギア側端部４２の先端に当接している。なお、ギア側端部４２の基端（即ち本体４０側の端）は、座部２０に当接している。係止部３２は、ギア側端部４２の先端を越えて、Ｘ方向の外側に延びている。

係止部３２と座部２０との間には、開口３６が配置されている。開口３６は、座部２０と係止部３２との間で、メインギア１２を、本体４０の軸方向（即ち図７のＹ方向、以下本体４０の軸方向を「Ｙ方向」と呼ぶことがある）に貫通している。開口３６のＸ方向における長さは、ギア側端部４２の長さよりも短い。

係止部３４は、Ｙ方向において、座部２０及び係止部３２からギア側端部４２を挟んで本体４０側に配置されており、Ｘ方向において、座部２０と係止部３２の間、即ち開口３６に対向する位置に配置されている。係止部３４の本体４０の周方向の長さは、係止部３２と同様に、コイルスプリング１４の線径よりも長い。Ｘ方向において、係止部３４の外端は、係止部３２の内端と略同一又は若干内側（図７の距離Ｗ３）の位置に配置されている。一方で、Ｘ方向において、係止部３４の内端は、座部２０の外端よりも外側に位置する。このため、コイルスプリング１４側から見たときに、係止部３４のＸ方向における内端よりも内側に、開口３６の内端が位置している。Ｙ方向における係止部３２及び座部２０と係止部３４との間隔Ｗ４は、開口３６のＸ方向における長さＷ１よりも短く、コイルスプリング１４の線径と略同一である。ギア側端部４２は、係止部３２、３４及び座部２０によって、Ｘ方向において、異なる３つの位置で挟持されて位置決めされている。

この構成によれば、コイルスプリング１４が、メインギア１２から本体４０の軸方向にずれようとしても、係止部３２、３４及び座部２０がギア側端部４２に当接することによって、コイルスプリング１４の本体４０の軸方向に沿った位置ずれを抑制することができる。さらに、係止部３４に当接したギア側端部４２は、係止部３２に当接するために、係止部３２、３４に対して傾くことが抑制される。これにより、係止部３２、３４によって、ギア側端部４２を強固に保持することができる。コイルスプリング１４は、メインギア１２に対して、本体４０の軸方向及び軸方向に垂直な方向のいずれにおいても位置決めされている。これにより、コイルスプリング１４がメインギア１２から脱落することを抑制することができる。

また、Ｘ方向において、座部２０の外端と係止部３４の内端との距離Ｗ２は、係止部３４の外端と係止部３２の内端との距離Ｗ３よりも長い。

スプリングフック部３０は、さらに、係止部３２、３４の本体４０の周方向の両端のそれぞれに配置される障壁３８を備える。障壁３８は、Ｘ方向において、係止部３２、３４の全長に亘って配置される平板形状を有する。障壁３８は、Ｙ方向において、係止部３２と係止部３４との間に配置されている。この構成によれば、コイルスプリング１４が本体４０の軸を中心に回転移動すると、ギア側端部４２が障壁３８に当接する。これにより、ギア側端部４２が、スプリングフック部３０から離脱することを抑制することができる。

また、ＥＧＲ弁装置５０では、コイルスプリングユニット１０を、ＥＧＲボディ５２に取り付ける際に、ボディ側端部４４を、ＥＧＲボディ５２に配置されているフック部（図示省略）に当接させた状態で、ＥＧＲボディ５２に向けて押圧する。そして、本体４０を引っ張ってメインギア１２とＥＧＲボディ５２とを離間させる。これにより、メインギア１２をＥＧＲボディ５２と干渉しない位置まで離間させることができる。この状態から本体４０の径が小さくなるように捻って弾性変形させて、コイルスプリングユニット１０をＥＧＲボディ５２に取り付ける。ボディ側端部４４をＥＧＲボディ５２に向けて押圧してメインギア１２を離間させると、ギア側端部４２が、係止部３２、３４に対して傾く方向に力が付与される。しかしながら、係止部３２、３４によって、ギア側端部４２の傾斜が抑制されているため、コイルスプリング１４が、メインギア１２から脱落することを抑制することができる。

（コイルスプリングのメインギアへの取付方法）
図８〜図１０を用いて、コイルスプリング１４をメインギア１２に取り付ける方法を説明する。図８に示すように、まず、本体４０をスプリング保持部２４の軸方向に対して傾斜させて、図８の矢印に示すように、ギア側端部４２を、係止部３４を越えて開口３６に挿入する。これにより、図９に示すように、ギア側端部４２は、係止部３２及び座部２０を越えて、開口３６から突出する。このため、開口３６は、コイルスプリング１４をメインギア１２に取り付ける際に、ギア側端部４２が取付状態（図３に示す状態）から傾斜した状態（図８、図９に示す状態）で突出可能な寸法を有していればよい。図７に示すように、Ｘ方向において、座部２０の外端と係止部３４の内端との距離Ｗ２は、係止部３４の外端と係止部３２の内端との距離Ｗ３よりも長いため、係止部３２によってギア側端部４２が挿入し難くなることを抑制することができる。これにより、コイルスプリング１４をメインギア１２に容易に取り付けることができる。また、この状態では、本体４０の軸方向をスプリング保持部２４の軸方向に平行するように（即ち図９の矢印の方向に）コイルスプリング１４を移動させると、ギア側端部４２が係止部３２に接触してしまう。

そこで、図９の状態から、本体４０の直径が小さくなるように、本体４０を捻って弾性変形させる。このとき、障壁３８がギア側端部４２に当接して障壁３８がギア側端部４２を押圧することによって本体４０を弾性変形させることができる。これにより、コイルスプリング１４をメインギア１２に容易に取り付けることができる。この結果、図１０に示すように、ギア側端部４２が係止部３２に当接しない位置まで移動する。図１０に示す状態で、本体４０の軸方向をスプリング保持部２４の軸方向に平行に位置するようにコイルスプリング１４を移動させ、本体４０の弾性変形を復元させることによって、コイルスプリング１４がメインギア１２に取り付けられる。

この構成によれば、コイルスプリング１４をメインギア１２に容易に取り付けることができる。

また、図１４に示すように、メインギア１２を成形型１００によって樹脂成形する際に、本体４０の径方向において、係止部３２が、係止部３４と座部２０との間に位置しているために、成形型１００に凸形状１０２、１０４を配置することによって、スプリングフック部３０を容易に成形することができる。

（第２実施例）
図１５を参照して、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例では、Ｘ方向において、係止部３４の外端と係止部３２の内端との距離Ｗ３が、座部２０の外端と係止部３４の内端との距離Ｗ２よりも長い。この構成によれば、ギア側端部４２が、係止部３２、３４、及び座部２０に対して傾斜するようにずれることを抑制することができる。

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）コイルスプリングユニット１０は、例えば、スロットル装置等、ＥＧＲ弁装置５０以外の他の装置にも用いることができる。

（２）コイルスプリングユニット１０の支持部材は、メインギア１２のように、ギア部２２を有していなくてもよい。

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 ：コイルスプリングユニット
１２ ：メインギア
１４ ：コイルスプリング
２０ ：座部
２２ ：ギア部
２４ ：スプリング保持部
２６ ：軸保持部
２８ ：ストッパ
３０ ：スプリングフック部
３２ ：係止部
３２ａ ：当接面
３４ ：係止部
３６ ：開口
４０ ：本体
４２ ：ギア側端部
４４ ：ボディ側端部
５０ ：ＥＧＲ弁装置

Claims (6)

1. コイル状の本体と、前記本体から前記本体の径方向の外側に向かって延びる端部と、を備えるコイルスプリングと、
   前記コイルスプリングを支持する支持部材と、を備え、
   前記支持部材は、
   前記端部側で前記本体に当接する座部と、
   前記座部から前記本体の前記径方向に間隔を有して配置されている第１係止部と、
   前記本体の軸方向において、座部及び前記第１係止部から前記端部を挟んで前記本体側に配置されており、前記本体の前記径方向において、前記座部と前記第１係止部の間に配置されている第２係止部と、を備え、
   前記第２係止部は、前記座部と前記第１係止部との前記間隔に位置する開口に対向して配置されている、コイルスプリングユニット。
2. 前記開口の前記本体の前記径方向における長さは、前記第１係止部と前記第２係止部との前記本体の前記軸方向における間隔よりも長い、請求項１に記載のコイルスプリングユニット。
3. 前記本体の前記径方向において、前記座部の外端と前記第２係止部の内端との距離は、前記第２係止部の外端と前記第１係止部の内端との距離よりも長い、請求項１又は２に記載のコイルスプリングユニット。
4. 前記本体の前記径方向において、前記第２係止部の外端と前記第１係止部の内端との距離は、前記座部の外端と前記第２係止部の内端との距離よりも長い、請求項１又は２に記載のコイルスプリングユニット。
5. 前記支持部材は、さらに、前記本体の前記軸方向において、前記第１係止部と前記第２係止部との間に、前記端部に当接する障壁を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のコイルスプリングユニット。
6. 前記支持部材は、回転することによって流体の流路を開閉可能に配置されている弁体の回転軸に取り付けられているギアを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のコイルスプリングユニット。