JPH11201004A - アイドルスピード制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイパス通路を流れる補助空気量を安定して
調整し、応答性と信頼性を高めるアイドルスピード制御
弁に関する。 【解決手段】 アイドルスピード制御弁２１を、スロッ
トルボディ４に形成した制御弁ケース２２と共にケーシ
ング２３を含んで構成する。ケーシング２３内にはねじ
軸２５を回転させるステッピングモータ２４が設けら
れ、ねじ軸２５には回転によって軸方向に変位する弁体
２６が設けられている。また、弁体２６と弁座２２Ｃ側
の制御弁ケース２２との間には、ねじ軸２５と弁体２６
との間のバックラッシュを打消すと共に弁体２６の開弁
方向に作用するスプリング２７が設けられる。これによ
り、スプリング２７のばね力は、ステッピングモータ２
４が弁体２６を開弁するのを補助し、開弁動作を容易に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用内
燃機関のアイドル回転数を制御するのに用いて好適なア
イドルスピード制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関としての自動車用エン
ジンにはアイドル回転数を制御するため、スロットルバ
ルブ装置にはアイドルスピード制御弁が設けられてい
る。

【０００３】そこで、従来技術によるアイドルスピード
制御弁を備えたスロットルバルブ装置について、図４な
いし図７を参照しつつ説明する。

【０００４】１はエンジンの吸気通路の途中に配設され
たスロットルバルブ装置で、該スロットルバルブ装置１
は、ワイヤ２に連結されるワイヤドラム（図示せず）等
からなる回動伝達機構３によって、後述するスロットル
バルブ９を開，閉駆動するものである。

【０００５】４はスロットルバルブ装置１の外形をなす
ハウジングとしてのスロットルボディで、該スロットル
ボディ４はアルミダイキャスト等により成形され、その
内部にはエンジンのシリンダ（図示せず）内に連通する
吸気通路となるスロットルチャンバ５が形成され、また
スロットルボディ４には後述するバイパス通路６と制御
弁ケース７等が形成されている。

【０００６】６はバイパス通路で、該バイパス通路６
は、その一方がスロットルチャンバ５の流入側に開口
し、他方が流出側に開口するように前記スロットルボデ
ィ４に形成されている。そして、該バイパス通路６は、
スロットルバルブ９の前，後でスロットルチャンバ５を
連通させ、図５中の矢示に示すように、流入空気をバイ
パスして流すものである。

【０００７】７はアイドルスピード制御弁１１が取付け
られるアイドルスピード制御弁１１の一部を構成する制
御弁ケースで、該制御弁ケース７は、図５に示すよう
に、バイパス通路６に臨むように開口する制御弁取付孔
７Ａと、該制御弁取付孔７Ａに連通されバイパス通路６
を兼ねて形成された大径な弁体収容室７Ｂと、前記バイ
パス通路６の途中に位置して該弁体収容室７Ｂ内に収容
された後述の弁体１５が離着座する弁座７Ｃとから大略
構成されている。

【０００８】８はスロットルボディ４に軸受（図示せ
ず）を用いて回動可能に設けられた弁軸で、該弁軸８は
高強度の金属棒等からなり、スロットルボディ４のスロ
ットルチャンバ５内を径方向に貫通して延びている。ま
た、弁軸８の一側は回動伝達機構３を用いてワイヤ２に
連結され、他側の端部は後述するスロットルセンサ１０
に連結されている。さらに、弁軸８は長さ方向中間部に
一体化されたスロットルバルブ９を開，閉駆動する構成
となっている。

【０００９】９はスロットルチャンバ５内に弁軸８によ
って回動可能に設けられたスロットルバルブで、該スロ
ットルバルブ９は円板状の弁板からなり、その外形寸法
はスロットルチャンバ５の内径寸法に対応している。そ
して、スロットルバルブ９は、回動伝達機構３と弁軸８
によって閉弁位置と開弁位置との間で回動され、その開
度に応じてエンジンの吸入空気量を可変に調整するもの
である。

【００１０】１０はスロットルボディ４に設けられたス
ロットルセンサで、該スロットルセンサ１０は、弁軸８
の他側に連結され、該弁軸８の回動角をスロットルバル
ブ９の開度として検出するものである。

【００１１】１１はスロットルボディ４に設けられたア
イドルスピード制御弁で、該アイドルスピード制御弁１
１は、制御弁ケース７と後述のケーシング１２およびス
テッピングモータ１３等を含んで構成されている。

【００１２】１２は制御弁ケース７に取付けられる段付
円筒状をなすケーシングで、該ケーシング１２は、筒部
１２Ａと、該筒部１２Ａ内に形成されたモータ収容室１
２Ｂと、前記筒部１２Ａの先端側に位置して形成された
フランジ部１２Ｃと、該フランジ部１２Ｃの内側に位置
し、前記モータ収容室１２Ｂに貫通する軸挿通孔１２Ｄ
と、該軸挿通孔１２Ｄの周方向の一部を軸方向に切欠い
て形成された係合溝１２Ｅと、前記軸挿通孔１２Ｄの開
口部に形成された環状のスプリング収容溝１２Ｆとから
構成されている。そして、該ケーシング１２は、制御弁
ケース７に位置決めした上で、フランジ部１２Ｃをスロ
ットルボディ４にねじ止めすることにより、制御弁ケー
ス７に取付けられている。

【００１３】１３はケーシング１２のモータ収容室１２
Ｂ内に収容されたステッピングモータで、該ステッピン
グモータ１３は、ケーシング１２から突出したコネクタ
１３Ａに外部から通電することにより、回転軸となるね
じ軸１４を回転させるものである。

【００１４】１５はステッピングモータ１３のねじ軸１
４に設けられた弁体で、該弁体１５は、軸部１５Ａと円
錐部１５Ｂとからなるポペット弁体として形成されてい
る。そして、弁体１５の軸部１５Ａには、ステッピング
モータ１３のねじ軸１４に歯合するねじ穴１５Ｃが軸方
向に形成され、軸部１５Ａと円錐部１５Ｂとの段部には
環状のスプリング収容溝１５Ｄが形成されている。さら
に、軸部１５Ａの周方向の一部には軸方向に延び、前記
ケーシング１２の係合溝１２Ｅに係合される係合突起１
５Ｅが形成され、該係合突起１５Ｅをケーシング１２の
係合溝１２Ｅに係合させることにより、弁体１５がケー
シング１２に対して回転するのを規制している。

【００１５】ここで、ステッピングモータ１３のねじ軸
１４とケーシング１２に廻り止めされた弁体１５は、ね
じ送り機構を構成し、該ねじ送り機構は、ステッピング
モータ１３によってねじ軸１４を回転することにより、
弁体１５を軸方向に変位させるものである。

【００１６】１６はケーシング１２のスプリング収容溝
１２Ｆと弁体１５のスプリング収容溝１５Ｄとの間に配
設されたスプリングで、該スプリング１６は圧縮コイル
ばねとして構成されている。そして、該スプリング１６
のばね力は、弁体１５を閉弁側に向けて付勢することに
より、ねじ軸１４と弁体１５との間に発生するバックラ
ッシュを打消す程度の弱いばね力を有している。

【００１７】１７はスロットルボディ４に形成されたウ
ォータージャケットで、該ウォータージャケットには管
路１７Ａ，１７Ａを用いてエンジンの冷却水が循環さ
れ、この冷却水によって、弁体１５が弁座７Ｃに凍結等
によって固着するのを防止している。

【００１８】ここで、上述したアイドルスピード制御弁
１１は、スロットルバルブ９を閉弁させるエンジンのア
イドル運転時において、ステッピングモータ１３に外部
から給電する制御信号によりねじ軸１４を回転させ、弁
体１５の軸方向への変位を制御する。これにより、アイ
ドルスピード制御弁１１は、バイパス通路６の弁座７Ｃ
と弁体１５との間の流路面積を可変に制御する。

【００１９】このように、アイドルスピード制御弁１１
は、バイパス通路６の流路面積を変化させ、該バイパス
通路６を通してエンジンのシリンダ内に供給される補助
空気の流量を可変に制御し、アイドル運転時にエンジン
の負荷等に応じてアイドル回転数を制御している。例え
ばエンジンのアイドル運転時にエアコン等を作動するこ
とにより、エンジンの負荷が増大した場合でも、アイド
ルスピード制御弁１１は、弁体１５によってバイパス通
路６の流路面積を増大させることにより、シリンダ内に
供給される補助空気量を増加させ、エンジンストールを
防止することができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるアイドルスピード制御弁１１では、ねじ軸
１４と弁体１５との間に発生するバックラッシュを防止
するために、弁体１５とケーシング１２との間にスプリ
ング１６が配設されている。そして、該スプリング１６
は弁体１５を弁座７Ｃ方向に向けて付勢するばね力を有
しているから、このばね力はステッピングモータ１３に
よって弁体１５を開弁する方向への力とは反対方向に働
くことになる。

【００２１】このため、従来技術のアイドルスピード制
御弁１１は、図７に示すように、弁体１５を弁座７Ｃに
着座して閉弁した状態では、弁体１５に付着した汚れ等
により弁座７Ｃに対して弁体１５が固着することがあ
る。この場合、弁体１５を弁座７Ｃから開弁するとき、
スプリング１６のばね力が閉弁する方向に働いているた
め、ステッピングモータ１３には大きな力が必要とな
り、従来技術によるアイドルスピード制御弁１１は、ス
テッピングモータ１３を駆動してからすぐに弁体１５を
弁座７Ｃから離座させることができず、応答性と信頼性
が低下してしまうという問題がある。

【００２２】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はバイパス通路を流れる空気量を
安定して調整でき、応答性と信頼性を向上できるように
したアイドルスピード制御弁を提供することを目的とし
ている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明では、内燃機関の吸気通路をバ
イパスするバイパス通路を形成するハウジングと、該ハ
ウジングに設けられ、通電することによってねじ軸を回
転するステッピングモータと、該ステッピングモータの
ねじ軸に軸方向にのみ変位可能に設けられ、該ねじ軸の
回転に応じて前記バイパス通路に形成された弁座との間
の流路面積を変化させる弁体と、前記弁体に設けられ、
前記ステッピングモータのねじ軸と弁体との間のバック
ラッシュを打消す程度のばね力を該弁体に与えるスプリ
ングとからなるアイドルスピード制御弁において、前記
スプリングを、前記弁体を前記弁座から離座させる方向
に付勢する構成としたことを特徴とする。

【００２４】このような構成とすることにより、スプリ
ングのばね力は弁体が開弁する方向に働くから、弁体が
バイパス通路の弁座に固着した場合でも、ステッピング
モータによって弁体が開弁する方向の力を補助して弁体
を容易に開弁させることができる。

【００２５】請求項２の発明では、スプリングを、弁体
とハウジングの弁座側との間に配設された圧縮コイルば
ねとして構成したことにある。

【００２６】請求項３の発明では、スプリングを、弁体
とハウジングのステッピングモータモータ側との間に配
設された引張りコイルばねとして構成したことにある。

【００２７】このように構成することにより、スプリン
グのばね力はステッピングモータを補助する方向に働
き、弁体を弁座から容易に離座させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアイドルスピ
ード制御弁の実施の形態を、図１ないし図３を参照しつ
つ詳細に説明する。なお、本実施の形態では前述した従
来技術で述べた構成要素と同一の構成要素に同一の符号
を付し、その説明を省略するものとする。

【００２９】まず、図１、図２に基づいて、第１の実施
の形態によるアイドルスピード制御弁について述べる。

【００３０】２１は本実施の形態によるアイドルスピー
ド制御弁で、該アイドルスピード制御弁２１は、後述す
るハウジングとなる制御弁ケース２２およびステッピン
グモータ２４等を含んで構成されている。

【００３１】２２はアイドルスピード制御弁２１の一部
を構成する制御弁ケースで、該制御弁ケース２２は、従
来技術で述べた制御弁ケース７に替えてスロットルボデ
ィ４に形成されるもので、バイパス通路６に臨むように
開口する制御弁取付孔２２Ａと、該制御弁取付孔２２Ａ
に連通されバイパス通路６を兼ねて形成された大径な弁
体収容室２２Ｂと、前記バイパス通路６の途中に位置し
て該弁体収容室２２Ｂ内に収容された後述の弁体２６が
離着座する弁座２２Ｃと、該弁座２２Ｃの外周側に形成
され、後述するスプリング２７を収容する環状のスプリ
ング収容溝２２Ｄとからなる。

【００３２】２３は制御弁ケース２２に取付けられる段
付筒状のケーシングで、該ケーシング２３はステッピン
グモータ２４が収容される筒部２３Ａと、該筒部２３Ａ
の先端側に位置して該筒部２３Ａに形成されたフランジ
部２３Ｂと、該フランジ部２３Ｂの内側に位置し、ステ
ッピングモータ２４のねじ軸２５が挿通する軸挿通孔２
３Ｃと、該軸挿通孔２３Ｃの内周面に位置して周方向の
一部を軸方向に切欠いて該内周面に形成された係合溝２
３Ｄとから大略構成されている。そして、該ケーシング
２３は制御弁ケース２２に位置決めした上で、フランジ
部２３Ｂをスロットルボディ４にねじ止めすることによ
り、制御弁ケース２２に取付けられている。

【００３３】２４はケーシング２３内に収容されたステ
ッピングモータで、該ステッピングモータ２４は、ケー
シング２３の基端側から突出したコネクタ２４Ａに外部
から給電することにより、回転軸となるねじ軸２５を回
転させるものである。

【００３４】２６はステッピングモータ２４のねじ軸２
５に設けられた弁体で、該弁体２６は、軸部２６Ａと、
該軸部２６Ａの先端側に形成された円錐部２６Ｂと、円
錐部２６Ｂの大径部に位置して拡径して形成された鍔部
２６Ｃとからなるポペット弁体として形成されている。
そして、弁体２６の該軸部２６Ａには、ステッピングモ
ータ２４のねじ軸２５に歯合するねじ穴２６Ｄが軸方向
に形成され、鍔部２６Ｃの円錐部２６Ｂ側には環状のス
プリング収容溝２６Ｅが形成されている。さらに、軸部
２６Ａの周方向の一部には軸方向に延び、前記ケーシン
グ２３の係合溝２３Ｄに係合される係合突起２６Ｆが形
成され、該係合突起２６Ｆをケーシング２３の係合溝２
３Ｄに係合させることにより、弁体２６がケーシング２
３に対して回転するのを規制している。

【００３５】２７は圧縮コイルばねとして機能するスプ
リングで、該スプリング２７は、弁体２６の環状のスプ
リング収容溝２６Ｅと制御弁ケース２２の弁座２２Ｃ側
に位置したスプリング収容溝２２Ｄとの間に配設され、
該スプリング２７によるばね力は、弁体２６が開弁する
方向に働いている。そして、該スプリング２７のばね力
は、ねじ軸２５と弁体２６との間に発生するバックラッ
シュを打消す程度の弱いばね力を有している。

【００３６】本実施の形態によるアイドルスピード制御
弁２１は、上述の如き構成を有するもので、ステッピン
グモータ２４によるねじ軸２５の回転によって弁体２６
を軸方向に移動させることにより、バイパス通路６を流
れる補助空気を増減することができる。これにより、ア
イドルスピード制御弁２１は、アイドル運転のエンジン
の負荷時等に補助空気量を増加させることにより、エン
ジンストールを防止することができる。

【００３７】然るに、本実施の形態では、弁体２６と弁
座２２Ｃ側に位置した制御弁ケース２２との間に、圧縮
コイルばねとなるスプリング２７を配設したから、従来
技術と同様に、弁体２６を弁座２２Ｃに対して変位させ
るときに、弁体２６を開弁方向に付勢するスプリング２
７によるばね力によって、ねじ軸２５と弁体２６との間
に発生するバックラッシュを抑えることができる。

【００３８】また、アイドルスピード制御弁２１は、図
２に示すように、弁体２６が閉弁状態に近い場合には、
該スプリング２７によるばね力は、弁体２６が開弁する
方向に働いている。これにより、スプリング２７は、弁
体２６を開弁する方向の力を補助することができ、弁体
２６を開弁方向に変位させるときにステッピングモータ
２４に加わる負荷を低減できる。そして、ステッピング
モータ２４は、弁体２６を容易に変位させることができ
る。

【００３９】さらに、弁体２６を弁座２２Ｃに着座して
閉弁し、弁体２６に付着した汚れ等により弁体２６が弁
座２２Ｃに固着した場合であっても、バックラッシュを
除去するためスプリング２７のばね力は、弁体２６が開
弁する方向に働いているから、ステッピングモータ２４
によって弁体２６を開弁させるとき、弁体２６を弁座２
２Ｃから容易に離座させることができる。

【００４０】一方、図１に示すように、弁体２６が全開
状態に近い場合には、スプリング２７のばね力は、弁体
２６が閉弁状態にあるとき（図２参照）に比べて小さく
することができ、ステッピングモータ２４によって弁体
２６を閉弁させるときに、該ステッピングモータ２４に
加わるスプリング２７のばね力による負荷を低減でき
る。

【００４１】しかも、本実施の形態によるアイドルスピ
ード制御弁２１は、スプリング２７のばね力により、閉
弁状態から開弁状態に移るときに素早く反応でき、バイ
パス通路６を流れる空気量を安定して調整することがで
きる。そして、アイドル運転中にエンジンに負荷が加わ
ったときの弁体２６を応答性よく制御することができ、
エンジンストールを防止し、アイドルスピード制御弁２
１の信頼性を高めることができる。

【００４２】次に、本発明による第２の実施の形態によ
るアイドルスピード制御弁を、図３により説明する。な
お、本実施の形態の特徴は、スプリングを弁体とハウジ
ングのステッピングモータ側との間に配設し、引張りコ
イルばねとして構成したことにある。さらに、本実施の
形態では、前述した第１の実施の形態で述べた構成要素
と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略
するものとする。

【００４３】３１は本実施の形態によるアイドルスピー
ド制御弁で、該アイドルスピード制御弁３１は、後述す
るハウジングとなる制御弁ケース３２、ケーシング２３
およびステッピングモータ２４等を含んで構成されてい
る。

【００４４】３２はアイドルスピード制御弁３１の一部
を構成する制御弁ケースで、該制御弁ケース３２は、第
１の実施の形態で述べた制御弁ケース２２に替えてスロ
ットルボディ４に形成されるもので、制御弁取付孔３２
Ａ、弁体収容室３２Ｂ、弁座３２Ｃおよび環状のスプリ
ング収容溝３２Ｄ等から構成されている。

【００４５】３３はステッピングモータ２４のねじ軸２
５に設けられた弁体で、該弁体３３も軸部３３Ａ、円錐
部３３Ｂ、鍔部３３Ｃからなるポペット弁体として形成
されている。そして、弁体３３には、ねじ軸２５に歯合
するねじ穴３３Ｄと環状のスプリング収容溝３３Ｅとが
形成されている。また、軸部３３Ａには軸方向に延びる
係合突起３３Ｆが形成され、弁体３３がケーシング２３
に対して回転するのを規制している。

【００４６】３４は引張りコイルばねとして機能するス
プリングで、該スプリング３４は、その一方を弁体３３
の環状のスプリング収容溝３３Ｅに固着し、他方を制御
弁ケース３２の制御弁取付孔３２Ａ（ステッピングモー
タ２４）側に位置したスプリング収容溝３２Ｄに固着す
ることによって設けられ、該スプリング３４はねじ軸２
５と弁体３３との間のバックラッシュを打消すものであ
る。

【００４７】然るに、第２の実施の形態によるアイドル
スピード制御弁３１は、前述した第１の実施の形態によ
るアイドルスピード制御弁２１と同様に、スプリング３
４のばね力は、弁体３３を開弁する方向に作用する。こ
れにより、弁体３３を弁座３２Ｃに着座して固着した場
合であっても、ステッピングモータ２４は、弁体３３の
開弁方向に作用するスプリング３４のばね力に助けられ
て弁体３３を容易に開弁することができる。

【００４８】なお、実施の形態によるアイドルスピード
制御弁では、ワイヤドラム（図示せず）等からなる回動
伝達機構３によって弁軸８を回動させるスロットルバル
ブ装置に適用した場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、電動モータと歯車機構によってスロットルバ
ルブ９を開閉弁する電動式スロットルバルブ装置に適用
してもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によるアイド
ルスピード制御弁は、バイパス通路の流路面積を変化さ
せる弁体には、ステッピングモータのねじ軸と弁体との
間に発生するバックラッシュを打消す程度のばね力を有
するスプリングを設け、該スプリングのばね力を弁体が
開弁する方向に付勢する構成としたから、弁体がバイパ
ス通路の弁座に固着した場合でも、該スプリングのばね
力がステッピングモータを補助する方向に作用し、該ス
テッピングモータは弁体を容易に開弁させることがで
き、バイパス通路を流れる空気量を安定して調整するこ
とができ、信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態によるアイドルスピード制御
弁を示す要部断面図である。

【図２】第１の実施の形態によるアイドルスピード制御
弁の弁体が閉弁した状態を示す図１と同様の要部断面図
である。

【図３】第２の実施の形態によるアイドルスピード制御
弁を示す要部断面図である。

【図４】従来技術によるアイドルスピード制御弁を備え
たスロットルバルブ装置を示す平面図である。

【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみたアイドルスピ
ード制御弁とバイパス通路等を示す縦断面図である。

【図６】従来技術によるアイドルスピード制御弁を示す
要部断面図である。

【図７】従来技術によるアイドルスピード制御弁の弁体
が閉弁した状態を示す図６と同様の要部断面図である。

【符号の説明】

６ バイパス通路 ２１，３１ アイドルスピード制御弁 ２２，３２ 制御弁ケース（ハウジング） ２２Ｃ，３３Ｃ 弁座 ２２Ｄ，２６Ｅ，３２Ｄ，３３Ｅ スプリング収容溝 ２３ ケーシング ２４ ステッピングモータ ２５ ねじ軸 ２６，３３ 弁体 ２７，３４ スプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路をバイパスするバイ
   パス通路を有するハウジングと、該ハウジングに設けら
   れ、通電することによってねじ軸を回転するステッピン
   グモータと、該ステッピングモータのねじ軸に軸方向に
   のみ変位可能に設けられ、該ねじ軸の回転に応じて前記
   バイパス通路に形成された弁座との間の流路面積を変化
   させる弁体と、前記弁体に設けられ、前記ステッピング
   モータのねじ軸と弁体との間のバックラッシュを打消す
   程度のばね力を該弁体に与えるスプリングとからなるア
   イドルスピード制御弁において、 前記スプリングは、前記弁体を前記弁座から離座させる
   方向に付勢する構成としたことを特徴とするアイドルス
   ピード制御弁。
2. 【請求項２】 前記スプリングは、前記弁体と前記ハウ
   ジングの弁座側との間に配設された圧縮コイルばねとし
   て構成してなる請求項１記載のアイドルスピード制御
   弁。
3. 【請求項３】 前記スプリングは、前記弁体と前記ハウ
   ジングのステッピングモータ側との間に配設された引張
   りコイルばねとして構成してなる請求項１記載のアイド
   ルスピード制御弁。