JP6949791B2 - スロットル装置 - Google Patents

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Description

本発明は、スロットル装置に関する。詳しくは、自動車等の車両に搭載されるスロットル装置に関する。
従来、例えば特許文献１、２に記載されたスロットル装置がある。特許文献１では、スロットルボデーのギヤハウジング部の周壁部の内周側に全閉ストッパ及び全開ストッパがそれぞれ設けられている。また、スロットルシャフトと一体で回転するスロットルギヤの外周部に、全閉ストッパに当接可能な全閉当接部、及び、全開ストッパに当接可能な全開当接部が設けられている。
また、特許文献２では、スロットルボデーに設けられた円筒状のスプリングガイド部の外周部の内側に全閉ストッパが形成されている。また、スロットルシャフトに、全閉ストッパに当接可能な全閉当接部を有する全閉開度規制部材が設けられている。
特開２００９−２９９６７３号公報 特開２０１８−４０２８８号公報
特許文献１によると、スロットルギヤの外周側に、全閉ストッパ及び全閉当接部からなる全閉開度用規制手段、及び、全開ストッパ及び全開当接部からなる全開開度用規制手段が設けられているため、スロットル装置が大型化する。
また、特許文献２によると、全閉ストッパ及び全閉開度規制部材からなる全閉開度用規制手段がスプリングガイド部とスロットルシャフトとの間に設けられるため、全閉開度用規制手段がコンパクト化される。しかし、特許文献２には、全開開度用規制手段の記載がないため改良の余地がある。
本発明が解決しようとする課題は、全閉開度用規制手段と全開開度用規制手段との両規制手段をコンパクト化することのできるスロットル装置を提供することにある。
前記した課題は、次の手段により解決することができる。
第１の手段は、吸気通路を有するスロットルボデーと、前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、前記スロットルバルブと一体で回転するスロットルシャフトと、前記スロットルシャフトと一体で回転する回転体と、前記スロットルボデーと前記回転体との間に介装されたコイルスプリングと、を備えるスロットル装置であって、前記スロットルボデーには、前記コイルスプリング内に嵌合される円筒状のスプリングガイド部が設けられており、前記スプリングガイド部には、周方向に所定の間隔を隔てて配置された全閉ストッパ及び全開ストッパが設けられており、前記スロットルシャフトには、前記全閉ストッパに当接可能な全閉当接部を有する全閉開度規制部材が設けられており、前記スロットルシャフトには、前記全開ストッパに当接可能な全開当接部を有する全開開度規制部材が設けられている、スロットル装置である。
第１の手段によると、スプリングガイド部とスロットルシャフトとの間に、全閉ストッパ及び全閉開度規制部材からなる全閉開度用規制手段と、全開ストッパ及び全開開度規制部材からなる全開開度用規制手段と、が設けられている。したがって、全閉開度用規制手段と全開開度用規制手段との両規制手段をコンパクト化することができる。ひいては、スロットル装置を小型化することが可能となる。
第２の手段は、第１の手段において、前記スプリングガイド部には、前記コイルスプリングが捻りトルクの反力により当接する側とは反対側において径方向に開口されかつ周方向に所定の間隔を隔てて対向する一対の対向部を有する開口凹部が形成されており、前記開口凹部の一方の対向部が全閉ストッパとされ、他方の対向部が全開ストッパとされている、スロットル装置である。
第２の手段によると、例えば、スプリングガイド部の外周部の内側に全閉ストッパを形成する場合（特許文献１参照）と比べて、スプリングガイド部の外周部を設ける必要がなくなる。したがって、スプリングガイド部から外周部に相当する部分を排除することにより、スプリングガイド部の外径を小径化することができる。
第３の手段は、第１又は２の手段において、前記全閉開度規制部材は、前記全閉当接部と前記スロットルシャフトへの取り付け部とを同一平面上に有する、スロットル装置である。
第３の手段によると、全閉開度規制部材の形状を平板状に簡素化することができる。このことは、例えば、特許文献１の全閉開度規制部材に必要とされた全閉当接部にかかる折り曲げ加工を省略することにより、コストを低減することができる。
第４の手段は、第１〜３のいずれか１つの手段において、前記全閉開度規制部材は前記全開開度規制部材を兼ねる、スロットル装置である。
第４の手段によると、専用の全開開度規制部材を省略することができる。したがって、スロットル装置の構成を簡素化し、コストを低減することができる。
第５の手段は、第１〜４のいずれか１つの手段において、前記コイルスプリングは、前記スロットルボデーに備えられたオープナストッパに当接可能な中間フック部と、該中間フック部から一方向に巻かれたリターンスプリング部と、前記中間フック部から他方向に巻かれたオープナスプリング部と、を備えており、前記リターンスプリング部の先端部は、前記スロットルボデーに備えられたボデー側係止部に接続されており、前記オープナスプリング部の先端部は、前記回転体に備えられた回転体側係止部に接続されており、前記オープナストッパと前記ボデー側係止部とは、前記スロットルシャフトを間にして対称的に配置されている、スロットル装置である。
第５の手段によると、コイルスプリングのリターンスプリング部を捻りトルクの反力により所定の方向へ適確に付勢することができる。これにより、全閉ストッパ及び全開ストッパの配置位置を容易に規定することができる。
本発明のスロットル装置によると、全閉開度用規制手段と全開開度用規制手段との両規制手段をコンパクト化することができる。ひいては、スロットル装置を小型化することが可能となる。
一実施形態に係るスロットル装置を示す断面図である。 ギヤカバーを取外したスロットル装置を示す平面図である。 開度規制部を模式的に示す断面図である。 デフォルト状態における開度規制部を模式的に示す平面図である。 全閉状態における開度規制部を模式的に示す平面図である。 全開状態における開度規制部を模式的に示す平面図である。
以下、本発明を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態のスロットル装置は、スロットルバルブの開閉制御を電子的に行う電子制御式のスロットル装置である。図１はスロットル装置を示す断面図、図２はギヤカバーを取外したスロットル装置を示す平面図である。なお、説明の都合上、図１を基に上下左右を定めるが、スロットル装置の配置方向を特定するものではない。
（スロットル装置の概要）
図１に示すように、スロットル装置１０は、スロットルボデー１２とスロットルバルブ１４とスロットルギヤ１６とコイルスプリング１８とを備えている。スロットルボデー１２には、前後方向（図１において紙面表裏方向）に貫通する中空円筒状の吸気通路２０が形成されている。スロットルボデー１２は、内燃機関すなわちエンジンの吸気系に配置される。スロットルボデー１２は、例えば金属製であるが、樹脂製でもよい。
スロットルバルブ１４は、吸気通路２０に開閉可能に配置されている。スロットルバルブ１４は、例えば、金属製で、円板状に形成されている。スロットルバルブ１４は、スロットルボデー１２にスロットルシャフト２２を介して回動可能に支持されている。スロットルバルブ１４は、スロットルシャフト２２に一体的に取り付けられている。スロットルシャフト２２は、吸気通路２０を径方向に横切る状態で配置されている。
スロットルシャフト２２は、例えば、金属製で、スロットルボデー１２に上下一対の両軸受２３、２４を介して回転可能に支持されている。両軸受２３、２４は、スロットルボデー１２に形成された両ボス部２６、２７内に配置されている。スロットルバルブ１４は、スロットルシャフト２２と一体で回動することにより、吸気通路２０を開閉し、エンジンへ流れる吸入空気量を制御する。
スロットルボデー１２の上面部には、上面を開口する有底筒状のギヤハウジング部３０が形成されている。スロットルボデー１２には、ギヤハウジング部３０の上面開口部を閉鎖するギヤカバー３２が取り付けられている。スロットルシャフト２２の上端部は、ギヤハウジング部３０内に突出されている。
スロットルギヤ１６は、樹脂製で、スロットルシャフト２２の上端部に取り付けられている。スロットルギヤ１６には、円筒状のボス部３４が同心状に形成されている。スロットルギヤ１６の外周部には、扇形状のギヤ部３５が形成されている（図２参照）。スロットルギヤ１６は本明細書でいう「回転体」に相当する。
コイルスプリング１８は、一方向に巻かれたリターンスプリング部３７と、他方向に巻かれたオープナスプリング部３８と、両スプリング部３７、３８の相互間で巻き方向を反転するように折り返されかつ径方向外方へ突出された中間フック部３９と、を有する。両スプリング部３７、３８は、自由状態においては同一のコイル径で形成されている。
リターンスプリング部３７は、スロットルボデー１２の上側のボス部２６に所定の隙間を隔てて嵌合されている。上側のボス部２６は、円筒状に形成されており、スプリングガイド部としての機能を有する。このため、以下、上側のボス部２６をスプリングガイド部２６という。また、オープナスプリング部３８は、スロットルギヤ１６のボス部３４に所定の隙間を隔てて嵌合されている。ボス部３４は、スプリングガイド部２６の外径と同一の外径を有しており、スプリングガイド部としての機能を有する。
図２に示すように、リターンスプリング部３７の先端部３７ａは、径方向外方に突出されている。その先端部３７ａは、リターンスプリング部３７をコイル径が小さくなるように捩じった状態で、スロットルボデー１２に設けられた係止突起４１に係止により接続されている。係止突起４１は本明細書でいう「ボデー側係止部」に相当する。
オープナスプリング部３８の先端部３８ａは、径方向外方に突出されている。その先端部３８ａは、オープナスプリング部３８をコイル径が小さくなるように捩じった状態で、スロットルギヤ１６に設けられたバネ受け部４３に係止により接続されている。バネ受け部４３は本明細書でいう「回転体側係止部」、「ギヤ側係止部」に相当する。
両スプリング部３７、３８のコイル内径は、全閉位置から全開位置までのいずれの開度においても、スプリングガイド部２６及びボス部３４の外径よりも大きい。中間フック部３９は、スロットルギヤ１６に備えられたフックストッパ部４５に係止（当接）されている。中間フック部３９は、スロットルボデー１２に設けられたオープナストッパ４６に対して当接可能にかつ開方向に離間可能に設けられている。
図１に示すように、スロットルボデー１２の右側部には、有底円筒状のモータ収容凹部４８が形成されている。モータ収容凹部４８の上端面は、ギヤハウジング部３０に開口されている。モータ収容凹部４８には、例えばＤＣモータ等の電動モータからなる制御用モータ５０が収容されている。図２に示すように、制御用モータ５０の出力軸５１は、ギヤハウジング部３０内に突出されている。出力軸５１には駆動ギヤ５２が取り付けられている。
図１に示すように、ギヤハウジング部３０内において、スロットルギヤ１６と駆動ギヤ５２との間には、カウンタギヤ５４が配置されている。カウンタギヤ５４は、スロットルボデー１２とギヤカバー３２との間に架設されたカウンタシャフト５５に回転可能に支持されている。カウンタギヤ５４は、大径のギヤ部５４ａと小径のギヤ部５４ｂとを有する。大径のギヤ部５４ａは、駆動ギヤ５２に噛み合わされている。小径のギヤ部５４ｂは、スロットルギヤ１６のギヤ部３５に噛み合わされている。
（スロットル装置１０の動作説明）
制御用モータ５０は、電子制御装置（ＥＣＵ）によって駆動制御される。制御用モータ５０の駆動力は、駆動ギヤ５２、カウンタギヤ５４を介してスロットルギヤ１６に伝わる。これにより、スロットルギヤ１６が開閉方向に回転される。スロットルギヤ１６と共にスロットルシャフト２２、及び、スロットルバルブ１４が回動すなわち開閉される。制御用モータ５０に電気が通じていない状態においては、コイルスプリング１８の両スプリング部３７、３８の弾性をもってスロットルギヤ１６がデフォルト状態に保持される。デフォルト状態では、スロットルバルブ１４が全閉位置よりも所定量だけ開いた位置にある。
（開度規制部）
図３は開度規制部を模式的に示す断面図、図４はデフォルト状態における開度規制部を模式的に示す平面図、図５は同じく全閉状態における平面図、図６は同じく平面図である。図４に示すように、スロットルボデー１２のスプリングガイド部２６の上端部には、上方及び径方向に開口する開口凹部５６が形成されている（図３参照）。開口凹部５６は、周方向に所定の間隔を隔てて対向する一対の平面状の対向部を有する。開口凹部５６の一方（閉方向側）の対向部が全閉ストッパ５７とされ、その他方（開方向側）の対向部が全開ストッパ５８とされている。
スロットルボデー１２の係止突起４１とオープナストッパ４６とは、スロットルシャフト２２を間にして対称的に配置されている。これにより、コイルスプリング１８のリターンスプリング部３７の捻りトルクの反力が、オープナストッパ４６と係止突起４１との並び方向よりも中間フック部３９が移動する側で、その並び方向に直交又は略直交する方向に作用する（図４中、矢印参照）。これにより、リターンスプリング部３７の一側部（図４において右下部）がスプリングガイド部２６に当接し、リターンスプリング部３７の他側部（図４において左上部）がスプリングガイド部２６から離れる。このため、スプリングガイド部２６の他側部は、スプリングガイド部２６の機能を省略しても支障がないため、その支障のない部位に開口凹部５６が配置されている。すなわち、開口凹部５６は、スプリングガイド部２６においてコイルスプリング１８のリターンスプリング部３７が捻りトルクの反力により当接する側とは反対側に配置されている。
図３に示すように、スロットルシャフト２２の上端部には、上方に向かって外径を段階的に小さくする大径軸部２２ａ、中径軸部２２ｂ及び小径軸部２２ｃが同心状に形成されている。大径軸部２２ａは、スロットルシャフト２２のシャフト本体に相当する。各軸部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ丸軸状に形成されている。
中径軸部２２ｂには全閉開度規制レバー６０が取り付けられている。全閉開度規制レバー６０は、金属製で、円環板状に形成された取り付け板部６０ａと、取り付け板部６０ａから半径方向外方へ突出された帯板状のレバー部６０ｂと、を有する板状に形成されている。全閉開度規制レバー６０は、取り付け板部６０ａと全閉当接部６０ｃを有する同一平面上に有する平板状をなしている。取り付け板部６０ａは本明細書でいう「取り付け部」に相当する。
取り付け板部６０ａは、スロットルシャフト２２の中径軸部２２ｂにほとんど隙間無く嵌合されかつ大径軸部２２ａの上端面に面接触状に当接されている。取り付け板部６０ａは、スロットルバルブ１４を全閉開度位置とした状態で全閉ストッパ５７に当接する位置（図５参照）において中径軸部２２ｂに溶接、例えばレーザ溶接によって固着されている。
図４に示すように、全閉ストッパ５７に面するレバー部６０ｂの側縁部が全閉当接部６０ｃとなっている。全閉当接部６０ｃが全閉ストッパ５７に当接することにより、スロットルシャフト２２の全閉位置以下への回動が規制される（図５参照）。全閉位置は、吸気通路２０とスロットルバルブ１４との間に僅かな隙間（全閉クリアランス）ができる程度の開度位置である。全閉開度規制レバー６０は本明細書でいう「全閉開度規制部材」に相当する。
全開ストッパ５８に面するレバー部６０ｂの側縁部が全開当接部６０ｄとなっている。全開当接部６０ｄが全開ストッパ５８に当接することにより、スロットルシャフト２２の全開位置以上への回動が規制される（図６参照）。全閉位置から全開位置までの回動角度に応じて開口凹部５６の開口角度が設定されている。全閉開度規制レバー６０は、全開開度規制部材を兼ねる。このため、全閉開度規制レバー６０は、本明細書でいう「全開開度規制部材」にも相当する。
図３に示すように、スロットルギヤ１６のボス部３４には、オープナ開度規制リング６３が同心状に設けられている。オープナ開度規制リング６３は、金属製で、略円環板状に形成されている。オープナ開度規制リング６３は、スロットルシャフト２２の小径軸部２２ｃにほとんど隙間無く嵌合されかつ中径軸部２２ｂの端面に面接触状に当接されている。オープナ開度規制リング６３は、スロットルバルブ１４をオープナ開度位置（デフォルト位置）とした状態で中間フック部３９がフックストッパ部４５及びオープナストッパ４６に当接する位置（図４参照）において小径軸部２２ｃに溶接、例えばレーザ溶接によって固着されている。
図４に示すように、オープナ開度位置（デフォルト位置）は、コイルスプリング１８のリターンスプリング部３７による閉方向（図４中、矢印Ｓ参照）への付勢力とオープナスプリング部３８（図１参照）による開方向（図４中、矢印Ｏ参照）への付勢力とが釣り合う位置であり、スロットルバルブ１４が全閉位置（図５参照）よりも所定量だけ開いた位置である。
スロットルギヤ１６がデフォルト位置から閉方向へ回動するときは、中間フック部３９からスロットルギヤ１６のフックストッパ部４５が離れる。そして、全閉位置（図５参照）では、全閉当接部６０ｃが全閉ストッパ５７に当接する。また、全閉位置から開方向へ戻ると、デフォルト位置（図４参照）で中間フック部３９にフックストッパ部４５が当接する。
スロットルギヤ１６がデフォルト状態から開方向へ回動するときは、中間フック部３９がフックストッパ部４５と当接したままオープナストッパ４６から離れる。そして、全開位置（図６参照）では、全開当接部６０ｄが全開ストッパ５８に当接する。また、全開位置から閉方向へ戻ると、デフォルト位置（図４参照）で中間フック部３９がオープナストッパ４６当接する。
（一実施形態の利点）
前記したスロットル装置１０によると、スプリングガイド部２６とスロットルシャフト２２との間に、全閉ストッパ５７及び全閉開度規制レバー６０からなる全閉開度用規制手段と、全開ストッパ５８及び全閉開度規制レバー６０からなる全開開度用規制手段と、が設けられている。したがって、全閉開度用規制手段と全開開度用規制手段との両規制手段をコンパクト化することができる。ひいては、スロットル装置１０を小型化することが可能となる。
また、スプリングガイド部２６には、コイルスプリング１８が捻りトルクの反力により当接する側とは反対側において径方向に開口されかつ周方向に所定の間隔を隔てて対向する一対の対向部を有する開口凹部５６が形成されており、開口凹部５６の一方の対向部が全閉ストッパ５７とされ、他方の対向部が全開ストッパ５８とされている。これにより、例えば、スプリングガイド部２６の外周部の内側に全閉ストッパを形成する場合（特許文献１参照）と比べて、スプリングガイド部２６の外周部を設ける必要がなくなる。したがって、スプリングガイド部２６から外周部に相当する部分を排除することにより、スプリングガイド部２６の外径を小径化することができる。
スプリングガイド部２６の小径化について説明する。図３に示すように、スプリングガイド部２６の外周側に全閉ストッパを有する開口凹部５６を内包するように外周部１２６ａ（図３中、二点鎖線参照）が形成される場合、スプリングガイド部２６の外径が増大する。これにともない、スロットルギヤ１６のボス部３４もボス部１３４（図３中、二点鎖線参照）に大径化すると共に、コイル径の大きいコイルスプリング１１８（図３中、二点鎖線参照）を用いることになる。これに対し、本実施形態によると、スプリングガイド部２６の外周部１２６ａを排除し、スプリングガイド部２６の外径を小径化することができる。ひいては、スロットルギヤ１６のボス部１３４をボス部３４に小径化すると共に、コイルスプリング１１８をコイルスプリング１８に小径化することができる。このため、スロットル装置１０を小型化することができる。
また、全閉開度規制レバー６０は、全閉当接部６０ｃとスロットルシャフト２２への取り付け板部６０ａとを同一平面上に有する。したがって、全閉開度規制レバー６０の形状を平板状に簡素化することができる。このことは、例えば、特許文献１の全閉開度規制レバー６０に必要とされた全閉当接部６０ｃにかかる折り曲げ加工を省略することにより、コストを低減することができる。
また、全閉開度規制レバー６０は全開開度規制部材を兼ねることにより、専用の全開開度規制部材を省略することができる。したがって、スロットル装置１０の構成を簡素化し、コストを低減することができる。
また、オープナストッパ４６と係止突起４１とが、スロットルシャフト２２を間にして対称的に配置されている。したがって、コイルスプリング１８のリターンスプリング部３７を捻りトルクの反力により所定の方向へ適確に付勢することができる。これにより、全閉ストッパ５７及び全開ストッパ５８の配置位置すなわち開口凹部５６の形成位置を容易に規定することができる。
［他の実施形態］
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、全閉開度規制レバー６０とは別に専用の全開開度規制部材を設けてもよい。
１０ スロットル装置
１２ スロットルボデー
１４ スロットルバルブ
１６ スロットルギヤ（回転体）
１８ コイルスプリング
２０ 吸気通路
２２ スロットルシャフト
２６ スプリングガイド部（ボス部）
３７ リターンスプリング部
３７ａ 先端部
３８ オープナスプリング部
３８ａ 先端部
３９ 中間フック部
４１ 係止突起（ボデー側係止部）
４３ バネ受け部（回転体側係止部、ギヤ側係止部）
４６ オープナストッパ
５６ 開口凹部
５７ 全閉ストッパ
５８ 全開ストッパ
６０ 全閉開度規制レバー（全閉開度規制部材、全開開度規制部材）
６０ａ 取り付け板部（取り付け部）
６０ｃ 全閉当接部
６０ｄ 全開当接部

Claims (5)

  1. 吸気通路を有するスロットルボデーと、
    前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、
    前記スロットルバルブと一体で回転するスロットルシャフトと、
    前記スロットルシャフトと一体で回転する回転体と、
    前記スロットルボデーと前記回転体との間に介装されたコイルスプリングと、
    を備えるスロットル装置であって、
    前記スロットルボデーには、前記コイルスプリング内に嵌合される円筒状のスプリングガイド部が設けられており、
    前記スプリングガイド部には、周方向に所定の間隔を隔てて配置された全閉ストッパ及び全開ストッパが設けられており、
    前記全閉ストッパ及び前記全開ストッパは、前記スプリングガイド部において、前記コイルスプリングが捻りトルクの反力により当接する側とは反対側に配置されており、
    前記スロットルシャフトには、前記全閉ストッパに当接可能な全閉当接部を有する全閉開度規制部材が設けられており、
    前記スロットルシャフトには、前記全開ストッパに当接可能な全開当接部を有する全開開度規制部材が設けられている、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、
    前記スプリングガイド部には、前記コイルスプリングが捻りトルクの反力により当接する側とは反対側において径方向に開口されかつ周方向に所定の間隔を隔てて対向する一対の対向部を有する開口凹部が形成されており、
    前記開口凹部の一方の対向部が全閉ストッパとされ、他方の対向部が全開ストッパとされている、スロットル装置。
  3. 請求項１又は２に記載のスロットル装置であって、
    前記全閉開度規制部材は、前記全閉当接部と前記スロットルシャフトへの取り付け部とを同一平面上に有する、スロットル装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のスロットル装置であって、
    前記全閉開度規制部材は前記全開開度規制部材を兼ねる、スロットル装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のスロットル装置であって、
    前記コイルスプリングは、前記スロットルボデーに備えられたオープナストッパに当接可能な中間フック部と、該中間フック部から一方向に巻かれたリターンスプリング部と、前記中間フック部から他方向に巻かれたオープナスプリング部と、を備えており、
    前記リターンスプリング部の先端部は、前記スロットルボデーに備えられたボデー側係止部に接続されており、
    前記オープナスプリング部の先端部は、前記回転体に備えられた回転体側係止部に接続されており、
    前記オープナストッパと前記ボデー側係止部とは、前記スロットルシャフトを間にして対称的に配置されている、スロットル装置。
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