JP7051989B2

JP7051989B2 - スロットル装置

Info

Publication number: JP7051989B2
Application number: JP2020201243A
Authority: JP
Inventors: 信介松山; 寿英国分
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2022-04-11
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: JP2021038752A

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、弁体をオープナ開度に付勢するスプリングを備える。スプリングは、弁体がオープナ開度から閉じる方向に移動する際に、弁体をオープナ開度に向けて付勢する第２スプリング部を備える。弁体がオープナ開度から閉じる方向に移動すると、第２スプリング部がストッパに押圧され、弾性変形される。第２スプリング部は、弾性変形に対する復元力によって、弁体を付勢する。

特開２０１３－１８５４８９号公報

上記の技術では、弁体がオープナ開度から開く方向に回転すると、第２スプリング部がストッパから離間する。この結果、弁体がオープナ開度に戻る場合、第２スプリング部が、ストッパに衝突する。この結果、第２スプリング部とストッパとが当接する部分は、摩耗しやすい。このため、スプリングからストッパに付加される圧力を低減することが望まれている。一方で、圧力低減のために、弁体の付勢時に当接する部分の面積を拡大して、スプリングが大型化することは避けたい。

本明細書では、弁体の付勢時に当接する部分の面積を確保しつつ、スプリングの大型化を抑制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、スロットル本体と、前記スロットル本体に回動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、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２スプリング部の外側で前記第２スプリング部に沿って配置される第１当接部と、一方が前記第１スプリング部の前記中間位置側の端と前記第１当接部とを接続しており、他方が前記第２スプリング部の前記中間位置と反対側の端と前記第１当接部とを接続している一対の接続部と、を備える連結部と、を備え、前記スロットル本体と前記スロットルギアとの少なくとも一方は、前記弁体が前記初期開度に維持されている場合に前記第１当接部に当接する第２当接部を備えていてもよい。

この構成によれば、第２当接部に当接するコイルスプリングの第１当接部を、第２スプリング部に沿って配置することができる。この構成によれば、コイルスプリングの全長が長くなることを抑制しつつ、第１当接部の長さを確保することができる。また、コイルスプリングが径方向に拡大することも抑制することができる。この構成によれば、弁体の付勢時に当接する部分である第１当接部の長さを確保することによって、第１当接部と第２当接部とが当接する面積を確保しつつ、スプリングの大型化を抑制することができる。

前記第２当接部は、前記スロットル本体に配置されている本体側当接部と、前記スロットルギアに配置されているギア側当接部と、を備えていてもよい。前記本体側当接部と前記ギア側当接部とは、前記初期開度において前記コイルスプリングの径方向に並んで配置されており、前記第１当接部は、前記本体側当接部と前記ギア側当接部とを跨ぐ形状を有していてもよい。この構成によれば、第１当接部が本体側当接部とギア側当接部の両者に当接することによって、第１当接部と第２当接部の当接面積を拡大することができる。

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スロットル本体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実施例のコイルスプリング及びスロットルギアの側面図を示す。第２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２実施例のコイルスプリング及びスロットルギアの側面図を示す。第２実施例の弁体、コイルスプリング及びスロットルギアの斜視図を示す。第３実施例のコイルスプリングの斜視図を示す。変形例のコイルスプリングの斜視図を示す。

（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、図２に示すように、スロットル装置１０は、スロットル本体１２と、弁体１６と、弁軸１８と、スロットルギア２０と、中間ギア２１、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。

スロットル本体１２は、バルブ本体１３と、カバー１４と、を備える。バルブ本体１３は、アルミ合金で作製されている。バルブ本体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、バルブ本体１３を貫通する。

バルブ本体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２１、２２、及びモータギア２４を収容している。バルブ本体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。

スロットル本体１２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、スロットル本体１２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を中心にバルブ本体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、スロットル本体１２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２１に噛み合っている。中間ギア２１は、中間ギア２２に隣接して固定されている。中間ギア２２は、モータギア２４に噛み合っている。中間ギア２１、２２は、スロットル本体１２に回転可能に支持されている。

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２１、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２１、２２は、スロットルギア２０と同様の樹脂で作製されている。

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。図３は、コイルスプリング３０の斜視図を示す。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ボディ側端部３４ａから螺旋状にコイルスプリング３０のカバー１４側の端まで延びている。

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のカバー側端部３４ｂ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、カバー側端部３４ｂ、中間位置側端部３２ｂのそれぞれからコイルスプリング３０の径方向に延びる一対の接続部３６ａと、接続部３６ａを接続する当接部３６ｂ（「第１当接部」の一例）を備える。当接部３６ｂは、第２スプリング部３４の外側で、第２スプリング部３４の軸方向、即ち、コイルスプリング３０の軸方向に平行に配置されている。

図４及び図５に示すように、コイルスプリング３０は、スロットルギア２０の回転中心に配置される円筒状のガイド部２０ａに、ガイド部材４０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４は、初期開度のときのコイルスプリング３０とバルブ本体１３の状態を示す。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の状態を示す。

初期開度では、連結部３６の接続部３６ａが、スロットルギア２０の当接部２０ｂに当接している。さらに、連結部３６の当接部３６ｂが、バルブ本体１３の当接部１３ｃ（「第２当接部」の一例）に当接している。また、第２スプリング部３４のボディ側端部３４ａは、スロットルギア２０の当接部２０ｃに当接している。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、バルブ本体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（図４の時計回りであり、図５の反時計回り）、当接部２０ｃがボディ側端部３４ａを、図５の反時計回りに押圧する。連結部３６は、バルブ本体１３の当接部１３ｃ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（例えばバルブ本体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（図４の反時計回りであり、図５の時計回り）、当接部２０ｂが連結部３６を、図５の時計回りに押圧する。第１スプリング部３２のボディ側端部３２ａは、バルブ本体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、当接部３６ｂは、バルブ本体１３の当接部１３ｃ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、当接部３６ｂと当接部１３ｃとが第１スプリング部３２の復元力によって衝突する。このため、当接部３６ｂと当接部１３ｃとは摩耗しやすい。当接部３６ｂと当接部１３ｃ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、当接部３６ｂと当接部２０ｂ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望まれる。

図３には、当接部２０ｂと当接部１３ｃの模式図が破線で示されている。コイルスプリング３０では、連結部３６の当接部３６ｂが、第２スプリング部３４の外側で、第２スプリング部３４の軸方向に平行に配置されている。当接部３６ｂと当接部１３ｃとが当接する面積を第２スプリング部３４の軸方向に沿って確保することができる。これにより、当接部３６ｂと当接部１３ｃとの摩耗を抑制することができる。また、当接部３６ｂを第１スプリング部３２と第２スプリング３４部との間に配置する構成と比較して、コイルスプリング３０の全長を短くすることができる。さらに、当接部３６ｂをコイルスプリング３０の径方向に沿って配置する構成と比較して、コイルスプリング３０の径方向を小さくすることができる。これにより、スロットル装置１０が大型化することを抑制することができる。

（第２実施例）
図６～図８を参照して第２実施例を説明する。本実施例では、スロットルギア２０の当接部２０ｂ（「第２当接部」の一例）が連結部３６の当接部３６ｂに当接する。一方、バルブ本体１３では、連結部３６の接続部３６ａに当接する当接部１３ｂを備える。一方で、バルブ本体１３は、連結部３６の当接部３６ｂに当接していない。

この構成では、弁体１６が閉じる方向に回転する（図７の反時計回り）と、バルブ本体１３の当接部１３ｂによって連結部３６の移動が禁止されるため、当接部３６ｂは、スロットルギア２０の当接部２０ｂから離間する。その結果、弁体１６が初期開度よりも閉じられている状態から、初期開度に戻る場合、当接部３６ｂと当接部２０ｂとが第２スプリング部３４の復元力によって衝突する。このため、当接部３６ｂと当接部２０ｂとは摩耗しやすい。本実施例のスロットル装置１０では、当接部３６ｂと当接部２０ｂとが当接する面積を第２スプリング部３４の軸方向に沿って確保することができる。これにより、当接部３６ｂと当接部２０ｂとの摩耗を抑制することができる。

（第３実施例）
図９を参照して、第３実施例を説明する。本実施例では、コイルスプリング３０において、連結部３６の当接部３６ｂが、第２スプリング部３４側に向けて湾曲している。当接部３６ｂは、第２スプリング部３４の軸方向に沿って延びるとともに、第２スプリング部３４の径方向に沿っても延びる。当接部３６ｂは、スロットルギア２０の当接部２０ｂ（「ギア側当接部」の一例）に当接するとともに、初期開度において、当接部２０ｂと第２スプリング部３４の径方向に並んで配置されるバルブ本体１３の当接部１３ｂ（「本体側当接部」の一例）にも当接する。

この構成によれば、当接部３６ｂが当接部２０ｂ、１３ｂを跨ぐ形状を有して、当接部３６ｂと当接部２０ｂ、１３ｂとが当接する面積を、より大きくすることができる。なお、変形例では、バルブ本体１３は、当接部１３ｂに替えて、第２実施例と同様に、当接部１３ｃを備えていてもよい。初期開度において、当接部３６ｂは、当接部２０ｂと当接部１３ｃとの両者に当接していてもよい。

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、図１０に示すように、当接部３６ｂは、平板形状を有していてもよい。接続部３６ａも同様に、上記の実施例の形状に限られず、例えば、屈曲していてもよく、平板形状を有していてもよい。

（２）当接部２０ｂは、スロットルギア２０の他の部分と別体で構成され、スロットルギア２０の他の部分に固定されていてもよい。この場合、当接部２０ｂは、スロットルギア２０の他の部分よりも耐摩耗性が高い材料で作製されていてもよい。

（３）当接部１３ｂ、１３ｃは、バルブ本体１３の他の部分と別体で構成され、バルブ本体１３の他の部分に固定されていてもよい。この場合、当接部１３ｂ、１３ｃは、バルブ本体１３の他の部分に対して螺合しており、位置調整可能であってもよい。

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
１２：スロットル本体
１３：バルブ本体
１３ａ：吸気経路
１３ｂ：当接部
１３ｃ：当接部
１４：カバー
１６：弁体
１８：弁軸
２０：スロットルギア
２０ａ：ガイド部
２０ｂ：当接部
２０ｃ：当接部
２１：中間ギア
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：ボディ側端部
３４ｂ：カバー側端部
３６：連結部
３６ａ：接続部
３６ｂ：当接部
４０：ガイド部材

Claims

スロットル本体と、
前記スロットル本体に回動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、を備え、
前記コイルスプリングは、
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２スプリング部の外側に配置されており、前記第２スプリング部の軸方向において前記第２スプリング部と重複する部分を有する第１当接部と、一方が前記第１スプリング部と前記第１当接部とを接続しており、他方が前記第２スプリング部と前記第１当接部とを接続している一対の接続部と、を備える連結部と、を備え、
前記スロットル本体と前記スロットルギアとの少なくとも一方は、前記弁体が前記初期開度に維持されている場合に前記第１当接部に当接する第２当接部を備え、
前記第１当接部は、前記第２スプリング部の軸方向において、前記一対の接続部以外の部分で第２スプリング部と重複している、スロットル装置。
スロットル本体と、
前記スロットル本体に回動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、を備え、
前記コイルスプリングは、
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スプリング部とを連結する連結部と、を備え、
前記スロットル本体は、前記弁体が前記初期開度に維持されている場合に前記連結部に当接する本体側当接部を備え、
前記スロットルギアは、前記弁体が前記初期開度に維持されている場合に前記連結部に当接するギア側当接部を備え、
前記本体側当接部は、前記ギア側当接部よりも前記スロットルギアの回転中心側に配置されており、
前記連結部は、コイルスプリングの軸方向に延びて少なくとも前記ギア側当接部と当接するスプリング側当接部と、一方が前記第１スプリング部と前記スプリング側当接部とを接続しており、他方が前記第２スプリング部と前記スプリング側当接部とを接続している一対の接続部と、を備える、スロットル装置。
スロットル本体と、
前記スロットル本体に回動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、を備え、
前記コイルスプリングは、
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スプリング部とを連結する連結部であって、少なくとも一部に平板形状を有する前記連結部と、を備え、
前記スロットル本体と前記スロットルギアとの少なくとも一方は、前記弁体が前記初期開度に維持されている場合に前記平板形状を含む前記連結部に当接する、スロットル装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載のスロットル装置であって、
前記第２スプリング部は、前記第２スプリング部の軸方向の全長において、前記連結部と重複している、スロットル装置。
スロットル本体と、
前記スロットル本体に回動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、
前記スロットルギアを回転させて前記弁体を開閉駆動させる駆動部と、
前記弁体を付勢するコイルスプリングと、を備え、
前記コイルスプリングは、
前記スロットル本体に一端が固定され、前記弁体が前記スロットル本体に設けられた本体側当接部で規定される初期開度位置よりも全開位置側に駆動される場合に前記スロットルギアに閉方向の付勢力を付与する第１スプリング部と、
前記スロットルギアに一端が固定され、前記弁体が前記初期開度位置よりも全閉位置側に駆動される場合に前記スロットルギアに開方向の付勢力を付与する第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位置よりも閉方向に駆動される場合に前記本体側当接部に当接するスプリング側当接部を備え、前記スプリング側当接部は、前記本体側当接部に沿って湾曲しており、前記本体側当接部に当接する際に前記本体側当接部の内部に発生する応力を緩和する表面形状を有する応力緩和面を備える、スロットル装置。
前記応力緩和面は、前記スプリング側当接部と前記本体側当接部とが当接する際に前記本体側当接部の摩耗を抑制する摩耗抑制面を有する、請求項５に記載のスロットル装置。