JPH04249678A - 弁組立体 - Google Patents

弁組立体

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JPH04249678A
JPH04249678A JP17135091A JP17135091A JPH04249678A JP H04249678 A JPH04249678 A JP H04249678A JP 17135091 A JP17135091 A JP 17135091A JP 17135091 A JP17135091 A JP 17135091A JP H04249678 A JPH04249678 A JP H04249678A
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JP
Japan
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shaft
valve
bore
outer race
valve bore
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Pending
Application number
JP17135091A
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English (en)
Inventor
Paul L Gluchowski
ポール・ルドウィグ・グルコウスキ
Karl Jacob Haltiner
カール・ジェイコブ・ハルティナー
David G Savini
デビッド・ジョージ・サヴィニ
Roger M Brisbane
ロジャー・マイケル・ブリスベイン
Daniel F Smith
ダニエル・フレデリック・スミス
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Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1005—Details of the flap
    • F02D9/101—Special flap shapes, ribs, bores or the like
    • F02D9/1015—Details of the edge of the flap, e.g. for lowering flow noise or improving flow sealing in closed flap position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンへの空気流を
規制するための弁組立体に関し、特に、エンジンの電子
スロットル制御装置のための弁組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンのための電子スロットル制御装
置は、エンジン空気誘導通路を通る空気流を規制するた
めにこの通路内に位置した回転弁部材を頻繁に利用して
いる。弁部材は、エンジンへの空気流を制御するために
モータ及びシャフトを介して運転手により位置決めを行
うスロットル弁とすることができる。エンジンへの空気
流は弁部材のまわりの空気流れ面積の関数として変化す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】弁部材のまわりの空気
流れ面積は弁部材の角度位置に幾何学的に関連する。多
くの弁組立体においては、弁部材がその最小空気流れ位
置の近傍にあるときに、弁部材のまわりの空気流れ面積
の変化が大きくなる。このため、低負荷状態においては
、エンジンへの空気流の制御が低下する。また、モータ
が作動されないときの弁部材のまわりの空気流れは大幅
に制限され、エンジンは車両をアイドリング又は駆動さ
せるのに十分な動力を発生できなくなることがある。
【０００４】更に、ある種の弁組立体においては、シャ
フト上の軸方向荷重により、スロットル弁がスロットル
ボアを擦ってしまうことがあり、これにより生じる摩耗
のため、弁本体を通る空気流は初期に校正した値より多
くなってしまう。これにより、弁部材のまわりの空気流
は増大するが、これは、弁部材がその最大空気流れ位置
の近傍にあるときに比較的大きくなる。これによっても
、低負荷状態においては、エンジンへの空気流の制御が
少なくなる。シャフトの端部遊びを制御するための機構
は既知であるが、その大半のものは弁本体に組み込むの
が困難である。従来例は米国特許第４，４６２，３５８
号及び同第４，８６０，７０６号各明細書に開示されて
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段並びに作用効果】本発明に
係る弁組立体は米国特許第１４，４７４，１５０号明細
書に開示された発明より優れたもので、その特徴とする
ところは、弁ボアが実質上円形の横断面を呈しており、
弁部材が面取りした周辺縁部を有し、弁部材が不作動位
置から離れるように回転したときに不作動位置の方へ弁
部材を押圧するための帰還手段を備えたことである。
【０００６】本発明は、誘導通路を形成する弁ボアを有
する弁本体と、弁ボアを横切って延びるシャフトとを備
えた、エンジンへの空気流を規制するための弁組立体を
提供する。面取りした周辺縁部を有する弁部材はシャフ
トに固定されていて、不作動位置と最大作動位置との間
で９０°以上の角度にわたって回転できる。帰還機構は
、弁部材が不作動位置から離れるように回転するときに
、弁部材を不作動位置の方へ押圧する。
【０００７】シャフトはシャフトソケット内に位置した
玉軸受を通って延びる。この場合、バネワッシャが玉軸
受とシャフトソケットとの間に位置していて、弁ボアの
方への玉軸受の外側レースの変位に抵抗し、スラストカ
ラーがシャフトの端部に固定されていて、弁ボアから離
れる方向への玉軸受の内側レースの変位に抵抗する。９
０°の角度を越える弁部材の回転により、弁部材が最少
空気流を生じさせる位置間で回転するときに、弁部材の
まわりでの空気流の比較的小さな変化を可能にし、これ
によって低エンジン負荷での空気流の制御を容易にする
。面取りした周辺縁部は、弁部材が弁ボアの壁に対して
近づいたり遠のいたりする際に、空気流の減少及び増大
期間中における空気流の急激な変化を減少させる。玉軸
受とシャフト及び弁本体との係合により、弁ボアに関す
るシャフトの軸方向浮動即ち変位を制限する。
【０００８】
【実施例】図において、同様の部品即ち機素については
、同じ参照番号を付して示すことにする。
【０００９】図面を参照して詳細に説明すると、１０は
エンジンへの空気流を規制するための本発明の弁組立体
を示す。弁組立体１０はエンジン（図示せず）への空気
流のための誘導通路を形成する弁ボア１４を有する弁本
体１２を具備し、弁ボアは実質上一様な直径の実質上円
形の横断面を有する。シャフト１６は弁本体１２に回転
支承された両端部を有する。シャフト１６は弁ボア１４
を横切って延びる。
【００１０】（平坦なバタフライ式の）弁部材１８は二
点鎖線で示す不作動位置２０（図３）と、二点鎖線で示
す最大作動位置２２との間で回転できるようにシャフト
１６に固定されている。弁部材１８は、最大作動位置２
２にあるときに、最大空気流を許容する。最大作動位置
２２にあるとき、弁部材１８は弁ボア１４の軸線に平行
になる。弁部材１８は最大作動位置２２と不作動位置２
０との間で約９５°の角度にわたって回転する。最大作
動位置２２と不作動位置２０との間での弁部材１８の回
転は、弁ボア１４を通る空気流の制御を可能にする。不
作動位置２０はシャフトのボス１７と弁本体１２に固定
した不作動ストッパ２１との係合により画定される。シ
ャフトのボス１７はシャフト１６に固定したプーリーに
固定する。同様に、最大作動位置２２はシャフトのボス
１７と弁本体１２に固定した作動ストッパ２３との係合
により画定される。
【００１１】アクチュエータは、弁部材１８の回転を生
じさせるためシャフト１６に接続した対応する歯付きプ
ーリーを取り巻く歯付きタイミングベルト２８を有する
。アクチュエータはタイミングベルト２８により取り巻
かれた歯付きプーリーを有するモータ２９をも具備する
。モータ２９はその歯付きプーリーを回転させてタイミ
ングベルト２８の変位を生じさせ、弁部材１８を回転さ
せる。調整可能なテンショナーはタイミングベルト２８
の張力を調整するためにシャフト１６とモータのシャフ
トとの間の距離の調整を可能にする。
【００１２】図３に示す弁部材１８は面取りした周辺縁
部２４を有し、これにより、弁部材を最大作動位置２２
から離れるように回転させたとき、弁部材の上流側は周
辺縁部の方へ傾斜するようになっている。弁部材１８の
厚さは半径方向において周辺縁部２４に向かって減少す
る。
【００１３】弁部材１８が不作動位置から離れるように
回転したとき、単一のねじれコイルバネの如き帰還手段
２６は弁部材１８に作用し、弁部材を不作動位置の方へ
押圧する。
【００１４】図５は弁部材１８の種々の角度及び周辺縁
部２４の種々の厚さに対する弁組立体１０の流れ面積を
示すグラフである。このグラフは理論上の計算に基づい
ている。流れ面積は弁ボア１４の軸線に垂直な方向にお
ける弁部材１８と弁ボアとの間の空間の面積である。周
辺縁部２４の厚さの変化は、周辺縁部２４の面取りによ
り生じる厚さ減少のための角度を変えることにより、生
じる。この場合、０角度位置は弁ボア１４の軸線に垂直
な平面内に位置する弁部材１８に対応する。
【００１５】図５は、流れ面積が最小となるような領域
での弁部材１８の揺動により生じる流れ面積の漸進的な
変化を生起させる（面取りした）周辺縁部２４の値を示
す。これにより、低負荷でのエンジンの制御が改善され
る。その理由は、弁部材１８が流れ面積を最小にする位
置にあるときにはこの弁部材の小さな揺動はエンジン出
力に実質上影響を及ぼさないからである。（面取りした
）周辺縁部２４は、強度要求を満たすに十分な弁部材１
８の厚さを許容した状態で、上述の制御改善を可能にす
る。弁部材１８の厚さは２ｍｍであるのが好ましく、面
取りにより０．５ｍｍの厚さの周辺縁部が得られる。
【００１６】図５はまた、モータ２９が弁部材１８を作
動させない場合におけるエンジン作動を可能にする弁組
立体１８の能力をも示す。その理由は、このような状態
においては、弁部材は不作動位置２０へ回転するように
帰還手段２６により押圧されているからである。弁部材
１８が不作動位置２０にあるとき（すなわち、最大作動
位置２２から離れる方向へ、０角度位置を越えて約５°
の角度だけ回転したとき）、流れ面積は、車両をアイド
リング又は駆動させるに十分な出力を発生できるに足る
空気流をエンジンへ流入させるのに十分な大きさのもの
となる。
【００１７】弁組立体１０の別の利点は、エンジンがア
イドリング状態にあるときの弁部材１８の位置に相当す
る流れ面積最小位置に弁部材が存在するときに、シャフ
トのボス１７が不作動ストッパ２１から離れていること
である。これにより、エンジンがアイドリング状態にあ
るときには、シャフトのボ１７が不作動ストッパ２１に
接触する可能性を減少させる。
【００１８】弁組立体１０は弁本体１２の外部に接続し
たシャフトソケット３０をも有する。シャフトソケット
３０は弁ボア１４の中心を通りこの弁ボアに垂直な軸線
を有する。シャフトソケット３０はシャフト１６の一端
をシャフトソケット内へ延入可能にするソケット開口３
２を有する。
【００１９】外側レース３６と内側レース３８とを有す
る玉軸受はシャフトソケット３０内に位置していて、シ
ャフト１６の一端が内側レース３８を通って延びる。内
側レース３８はこの内側レース３８とシャフト１６との
間に間隙を確立するような寸法の内径を有する。外側レ
ース３６はこの外側レースとシャフトソケット３０との
間に間隙を確立するような寸法の外径を有する。
【００２０】スラストカラー４０が圧入によりシャフト
１６に固定されていて、このシャフトの軸線に沿っての
弁ボア１４から離れる方向への内側レース３８の変位を
阻止する。弾性ワッシャ４２が外側レース３６とシャフ
トソケット３０との間に位置していて、シャフト１６の
軸線に沿っての弁ボア１４の方への外側レースの変位に
抵抗する。
【００２１】軸受手段４４が弁本体１２とシャフト１６
の他端との間に設けてある。軸受手段４４はシャフト１
６の軸方向端部の浮動を制限するため、シャフトの軸線
に沿ってシャフト１６の他端を弁ボア１４から離れるよ
うに押圧する。
【００２２】軸受手段４４は外側レース４６と内側レー
ス４８とを備えた玉軸受を有し、シャフト１６の他端は
内側レース４８を通って延びている。内側レース４８は
この内側レース４８とシャフト１６との間に間隙を確立
するような寸法の内径を有する。軸受手段４４は弁本体
１２の外部に接続した軸受座５０を有する。軸受座５０
はシャフト１６を貫通させる座開口５２を有する。外側
レース４６は軸受座５０上に位置していて、シャフトに
沿っての弁ボア１４の方への外側レース４６の軸方向変
位に抵抗する。軸受手段４４はシャフト１６の軸線に沿
って弁ボア１４の方へ内側レース４８を押圧するため内
側レース４８に係合するスラストリテーナ５４をも有す
る。
【００２３】弁ボア１４に関するシャフト１６の浮動は
シャフト１６の軸線に沿っての弁ボア１４の内方へのシ
ャフト１６の変位を制限する軸受手段４４及びスラスト
カラー４０により制限され、弾性ワッシャ４２は弁部材
１８と弁ボア１４との間に選択した間隙を維持する。弾
性ワッシャ４２及び軸受手段４４によるシャフト１６の
押圧は、外側レース３６と内側レース３８との間の軸方
向の遊び及び外側レース４６と内側レース４８との間の
軸方向遊びを減少させる。弾性ワッシャ４２は、温度変
化によりシャフト１６及び弁本体１２の異なる熱膨張を
生じさせた場合に、選択した間隙を維持するように偏向
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁組立体の立面図である。
【図２】図１の２ー２線における弁組立体の断面立面図
である。
【図３】図２の３ー３線にて示す平面における弁組立体
の概略図である。
【図４】弁部材の周辺縁部での面取りを示す、図３の円
４内の部分の拡大図である。
【図５】弁部材の種々の角度及び弁部材の周辺縁部の種
々の厚さに対する、図１の弁組立体により許容される流
れ面積を示すグラフである。
【図６】端部遊びを制限する玉軸受の１つを示す、図２
の楕円６内の部分の拡大図である。
【符号の説明】
１０　　弁組立体 １２　　弁本体 １４　　弁ボア １６　　シャフト １８　　弁部材 ２０　　不作動位置 ２２　　作動位置 ２４　　周辺縁部 ２６　　帰還手段 ３０　　シャフトソケット ３２　　ソケット開口 ３６　　外側レース ３８　　内側レース ４０　　スラストカラー ４２　　弾性ワッシャ ４４　　軸受手段 ４６　　外側レース ４８　　内側レース ５０　　軸受座 ５２　　軸受座開口 ５４　　スラストリテーナ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　エンジンへの空気流を規制するための
    弁組立体（１０）であって、エンジンへの空気流のため
    の誘導通路を形成する弁ボア（１４）を有する弁本体（
    １２）と；弁本体に回転支承された両端を有し前記弁ボ
    アを横切って延びるシャフト（１６）と；前記弁ボアを
    通る空気流を制御するため不作動位置（２０）と最大作
    動位置（２２）との間で回転できるように前記シャフト
    に固定され、前記最大作動位置にあるときに最大空気流
    れを許容し、前記不作動位置にあるときには前記最大作
    動位置から９０°以上の角度にわたって回転する平坦な
    バタフライ型の弁部材（１８）と；を有する弁組立体に
    おいて、前記弁ボアが実質上円形の横断面を呈しており
    ；前記弁部材が面取りした周辺縁部（２４）を有し；前
    記弁部材が前記不作動位置から離れるように回転したと
    きに同不作動位置の方へ同弁部材を押圧するための帰還
    手段（２６）を備えた；ことを特徴とする弁組立体。
  2. 【請求項２】　　前記弁本体（１２）の外部に接続され
    、前記弁ボアの中心と交差し同弁ボアに垂直な軸線を有
    するシャフトソケットであって、このシャフトソケット
    内への前記シャフト（１６）の延出を可能にするシャフ
    トソケット開口（３２）を有するシャフトソケット（３
    ０）と；前記シャフトソケット内に位置した外側レース
    （３６）及び内側レース（３８）を有していて前記シャ
    フトの一端を同内側レースを通して延出できるようにし
    た玉軸受であって、前記内側レースがこの内側レースと
    前記シャフトとの間の間隙を確立するような寸法の内径
    を有し、前記外側レースがこの外側レースと前記シャフ
    トとの間の間隙を確立するような寸法の外径を有する玉
    軸受と；前記シャフトの軸線に沿っての前記弁ボアから
    離れる方向への前記内側レースの変位を阻止するように
    同シャフトの一端に固定されたスラストカラー（４０）
    と；前記シャフトの軸線に沿っての前記弁ボアの方への
    前記外側レースの変位に抵抗するように同外側レースと
    前記シャフトソケットとの間に位置した弾性ワッシャ（
    ４２）と；前記弁本体と前記シャフトの他端との間に設
    けられ、同シャフトの軸線に沿って前記弁ボアから離れ
    るように同シャフトの前記他端を押圧する軸受手段（４
    ４）とを備えたことを特徴とする請求項１の弁組立体。
  3. 【請求項３】　　前記軸受手段（４４）が、外側レース
    （４６）と、前記シャフト（１６）の前記他端を貫通さ
    せ同シャフトとの間に間隙を確立するような寸法の内径
    を有する内側レース（４８）とを備えた玉軸受；前記弁
    本体（１２）の外部に接続され、前記シャフトの前記他
    端を貫通させる軸受座開口（５２）を有し、同シャフト
    に沿っての前記弁ボア（１４）の方へのこの外側レース
    の軸方向変位を妨ぐように同外側レースを着座させた軸
    受座（５０）；及び、前記シャフトの軸線に沿って前記
    軸受手段の前記内側レースを前記弁ボアの方へ押圧する
    ように同内側レースに係合するスラストリテーナ（５４
    ）を有することを特徴とする請求項２の弁組立体。
  4. 【請求項４】　　弁組立体（１０）において、エンジン
    への空気流のための誘導通路を形成する弁ボア（１４）
    を有する弁本体（１２）と；前記弁本体に回転支承され
    た両端を有し前記弁ボアを横切って延びるシャフト（１
    ６）と；前記弁ボアを通る空気流を制御するため回転で
    きるように前記シャフトに固定された平坦なバタフライ
    型の弁部材（１８）と；前記弁本体の外部に接続され、
    前記弁ボアの中心と交差し同弁ボアに垂直な軸線を有す
    るシャフトソケットであって、このシャフトソケット内
    への前記シャフトの延出を可能にするシャフトソケット
    開口（３２）を有するシャフトソケット（３０）と；前
    記シャフトソケット内に位置した外側レース（３６）及
    び内側レース（３８）を有していて前記シャフトの一端
    を同内側レースを通して延出できるようにした玉軸受で
    あって、前記内側レースがこの内側レースと前記シャフ
    トとの間の間隙を確立するような寸法の内径を有し、前
    記外側レースがこの外側レースと前記シャフトとの間の
    間隙を確立するような寸法の外径を有する玉軸受と；前
    記シャフトの軸線に沿っての前記弁ボアから離れる方向
    への前記内側レースの変位を阻止するように同シャフト
    の一端に固定されたスラストカラー（４０）と；前記シ
    ャフトの軸線に沿っての前記弁ボアの方への前記外側レ
    ースの変位に抵抗するように同外側レースと前記シャフ
    トソケットとの間に位置した弾性ワッシャ（４２）と；
    前記弁本体と前記シャフトの他端との間に設けられ、同
    シャフトの軸線に沿って前記弁ボアから離れるように同
    シャフトの前記他端を押圧する軸受手段（４４）とを備
    えたことを特徴とする弁組立体。
  5. 【請求項５】　　前記軸受手段（４４）が、外側レース
    （４６）と、前記シャフト（１６）の前記他端を貫通さ
    せ同シャフトとの間に間隙を確立するような寸法の内径
    を有する内側レース（４８）とを備えた玉軸受；前記弁
    本体（１２）の外部に接続され、前記シャフトの前記他
    端を貫通させる軸受座開口（５２）を有し、同シャフト
    に沿っての前記弁ボア（１４）の方へのこの外側レース
    の軸方向変位を妨害するように同外側レースを着座させ
    た軸受座（５０）；及び、前記シャフトの軸線に沿って
    前記軸受手段の前記内側レースを前記弁ボアの方へ押圧
    するように同内側レースに係合するスラストリテーナ（
    ５４）を有することを特徴とする請求項４のエンジン。
JP17135091A 1990-07-12 1991-07-11 弁組立体 Pending JPH04249678A (ja)

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