WO2017057080A1 - 捩りばね - Google Patents

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WO2017057080A1
WO2017057080A1 PCT/JP2016/077606 JP2016077606W WO2017057080A1 WO 2017057080 A1 WO2017057080 A1 WO 2017057080A1 JP 2016077606 W JP2016077606 W JP 2016077606W WO 2017057080 A1 WO2017057080 A1 WO 2017057080A1
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WO
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spring
gap
torsion spring
torsion
inter
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PCT/JP2016/077606
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English (en)
French (fr)
Inventor
彰 樋口
清水　泰
正 小宮山
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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Priority to CN201680029333.4A priority patent/CN107849984B/zh
Priority to KR1020177035165A priority patent/KR101968854B1/ko
Priority to DE112016004506.9T priority patent/DE112016004506B9/de
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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
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/04—Wound springs
    • F16F1/06—Wound springs with turns lying in cylindrical surfaces

Definitions

  • the present disclosure relates to a torsion spring used in a throttle valve device that increases or decreases the opening degree of an intake passage or an exhaust passage of an internal combustion engine.
  • the intake passage is slightly opened while the operation of the internal combustion engine is stopped. That is, the opening degree of the intake passage is kept at a minute opening degree.
  • a minute opening maintained while the operation of the internal combustion engine is stopped is referred to as a default opening.
  • the throttle device of Patent Document 1 includes a valve body, an electric actuator, and a torsion coil spring.
  • the valve body is rotatably accommodated in the intake passage and increases or decreases the opening degree of the intake passage.
  • the actuator includes an electric motor and a speed reducer, and a torque generated by the electric motor is amplified by the speed reducer and transmitted to the valve body, so that the valve body can be driven to rotate on both sides of opening and closing.
  • the coil spring has a return spring and a default spring. The return spring mainly biases the valve body to the closed side during operation of the internal combustion engine, and the default spring mainly biases the valve body to the open side when the operation of the internal combustion engine is stopped.
  • torsion spring of Patent Document 2 two torsion type coil springs having functions of a return spring and a default spring are connected so that the torsion directions are opposite to each other.
  • the two coil springs there is a U-shape between a coil spring called a one side spring arranged on one side in the axial direction and a coil spring called a other side spring arranged on the other side in the axial direction.
  • An intermediate hook is provided.
  • the axial direction is the direction of the axis of the torsion spring.
  • one axial end of the one side spring is hooked and fixed to, for example, a locking portion provided on the housing, etc.
  • the end is hooked on a rotating body that is rotationally driven by an actuator to be rotatable.
  • the intermediate hook is rotatable or fixed depending on whether the rotation angle of the valve body is on the open side or the close side with respect to the rotation angle corresponding to the default opening.
  • the intermediate hook When the rotation angle of the valve body is on the open side with respect to the rotation angle corresponding to the default opening, the intermediate hook can be rotated by being hooked by the engagement piece provided on the rotation body. When the rotation angle of the valve body is closer to the closing angle than the rotation angle corresponding to the default opening, the intermediate hook is hooked and fixed to a locking portion provided in the housing or the like.
  • the intermediate hook functions as a torque switching unit that switches torque.
  • the portion near the intermediate hook may be deteriorated in posture when the torsion spring is assembled to the throttle device. is there. For this reason, the gap between the lines becomes narrow in the vicinity of the intermediate hook, and there is a possibility that a line-to-line contact that is a contact between turns adjacent in the axial direction occurs.
  • An object of the present disclosure is to be used in a throttle valve device that increases or decreases the opening degree of an intake passage or an exhaust passage of an internal combustion engine, so that a valve body is closed and opened so as to suppress contact between lines near an intermediate hook.
  • the object is to provide a torsion spring that biases each.
  • the torsion spring is formed by connecting two torsion type coil springs so that the torsion directions are opposite to each other, and having a hook between the two coil springs. It is used in a throttle valve device that increases or decreases the opening of an intake passage or an exhaust passage.
  • the throttle valve device includes a valve body that is rotatably accommodated in the intake passage or the exhaust passage and increases or decreases the opening degree of the intake passage or the exhaust passage.
  • the valve body is urged toward the closed side by the one side spring disposed on one side in the axial direction, and the valve body is opened on the other side with the other side spring disposed on the other side in the axial direction.
  • the torsion spring is assembled to the throttle valve device so as to be biased.
  • the size between the line gaps at the connection portion between the one coil spring and the hook is larger than the average value between the line gaps of the one coil spring.
  • Example 1 which is the internal block diagram which removes the gear cover and shows the inside of a throttle valve apparatus.
  • Example 1 which is a perspective view which shows the periphery of a torsion spring.
  • A is explanatory drawing which shows a torsion spring
  • (b) is a top view of a torsion spring (Example 1). It is explanatory drawing shown in the state which assembled
  • (A) is a characteristic view which shows the distribution between the line gaps of one side spring
  • (b) is a characteristic figure which shows the distribution between the line gaps of the other side spring (Example 1).
  • (A) is explanatory drawing which shows a torsion spring
  • (b) is a top view of a torsion spring (Example 2). It is explanatory drawing shown in the state which assembled
  • Example 3) which is a figure which shows the state which assembled
  • (A) is explanatory drawing which shows a torsion spring
  • (b) is a top view of a torsion spring (Example 4).
  • Example 4 which is a figure which shows the state which assembled
  • (A) is explanatory drawing shown in the state assembled
  • (A) is explanatory drawing shown in the state assembled
  • (b) is a top view of a torsion spring (Example 6). It is explanatory drawing shown in the state which assembled
  • (A) is explanatory drawing which shows the phenomenon in which one turn enters into the inside of another turn in a torsion spring
  • (b) is an enlarged view of the area
  • Example 1 The configuration of the torsion spring 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the throttle valve device 2 is mounted, for example, in an engine room of a vehicle and increases or decreases the opening degree of an intake passage of an internal combustion engine (not shown).
  • the throttle valve device 2 is controlled in operation by an electronic control device (not shown: hereinafter referred to as ECU) that controls the operation of the internal combustion engine.
  • ECU mainly obtains a command value for the opening degree of the intake passage based on the accelerator operation amount of the vehicle, and the detected value of the rotation angle obtained from the rotation angle sensor 3 to be described later matches a numerical value corresponding to the command value.
  • the throttle valve device 2 is controlled to operate.
  • the throttle valve device 2 includes, in addition to the torsion spring 1, a body 4, a valve body 5, an electric actuator 6 and the like described below.
  • the body 4 has a cylindrical bore 8, and the bore 8 forms a part of the intake passage.
  • the body 4 is fastened to an intake manifold (not shown) of the internal combustion engine by a fastener such as a bolt.
  • the valve body 5 is a disc-shaped butterfly type, and is rotatably accommodated in the bore 8 while being fixed to the shaft 9 to increase or decrease the opening of the intake passage.
  • the shaft 9 is assembled so as to cross the bore 8 in the diameter direction ⁇ , and is rotatably supported by the body 4 by a so-called both-end support structure. That is, the shaft 9 is supported by the dry bearing 10 on one side in the diameter direction ⁇ and supported by the ball bearing 11 on the other side.
  • the actuator 6 includes an electric motor 13 and a speed reducer 14.
  • the torque generated by the electric motor 13 is amplified by the speed reducer 14 and transmitted to the valve body 5.
  • the valve body 5 is driven to rotate mainly on the open side. To do.
  • the body 4 is mainly provided with a gear case 15 that accommodates the speed reducer 14 on the other side in the diameter direction ⁇ of the bore 8 (that is, the right side of the bore 8 in FIG. 1). Closed by The body 4 is provided with a motor housing portion 17 that houses the electric motor 13. The motor housing portion 17 is provided so that the shaft of the housed electric motor 13 is parallel to the shaft 9, and the gear case 15 has an opening. is doing.
  • the electric motor 13 can rotate the output shaft 19 in either the forward direction or the reverse direction by reversing the energization direction, and its operation is controlled by the ECU.
  • the reduction gear 14 includes a valve gear 20 that is coaxially assembled to the shaft 9, a pinion gear 21 that is assembled to the output shaft 19, and an intermediate gear 22 that meshes with both the valve gear 20 and the pinion gear 21.
  • the intermediate gear 22 is rotatably supported by a support shaft 23 installed between the gear case 15 and the gear cover 16.
  • the intermediate gear 22 has a large-diameter gear portion 22 a that meshes with the pinion gear 21 and a small-diameter gear portion 22 b that is provided coaxially with the large-diameter gear portion 22 a and meshes with the valve gear 20.
  • the valve gear 20 is a sector gear and has a gear portion that meshes with the small-diameter gear portion 22b on its outer periphery.
  • the valve gear 20 is assembled with a split permanent magnet 25 that rotates together with the shaft 9.
  • the permanent magnet 25 and the hall element 26 assembled to the gear cover 16 constitute the rotation angle sensor 3 that detects the rotation angle of the valve body 5.
  • a signal generated by the rotation angle sensor 3 is output to the ECU, and the ECU controls the operation of the throttle valve device 2 by energizing the electric motor 13 based on the signal input from the rotation angle sensor 3.
  • the valve gear 20 has locking portions 28 and 29 when fully closed and fully opened for mechanically setting the respective rotation angles of the valve body 5 to be fully closed and fully opened.
  • the locking portions 28 and 29 are locked in contact with the fully closed and fully opened stoppers 30 and 31 when the valve body 5 rotates to the fully closed and fully opened rotation angle, respectively.
  • the fully closed and fully opened stoppers 30 and 31 are both provided in the gear case 15, for example.
  • the fully closed stopper 30 is, for example, an adjustment screw screwed into the inner wall of the gear case 15.
  • the fully open stopper 31 is, for example, a step provided on the inner wall of the gear case 15.
  • the torsion spring 1 has two torsion type coil springs 33 and 34 connected so that the torsion directions are opposite to each other, and has an intermediate hook 35 between the two coil springs 33 and 34. Then, with the torsion spring 1 assembled to the throttle valve device 2, the two coil springs 33 and 34 bias the valve body 5 as follows.
  • a coil spring 33 disposed on one axial side biases the valve body 5 to the closed side and is disposed on the other axial side.
  • a spring 34 biases the valve body 5 to the open side.
  • the axial direction related to the torsion spring 1 coincides with the diameter direction ⁇ of the bore 8, and the axial direction one side and the other side related to the torsion spring 1 are each in the diameter direction ⁇ . Since it corresponds to the one side and the other side, the axial illustration of the torsion spring 1 is omitted.
  • the torsion spring 1 is composed of one strand, and the intermediate hook 35 is provided by bending the strand into a U shape.
  • the intermediate hook 35 forms a gap (hereinafter referred to as a hook gap A) in the axial direction by bending the wire (see FIGS. 4 and 5).
  • One axial end of the intermediate hook 35 is connected to the other axial end of the one side spring 33, and the other axial end of the intermediate hook 35 is connected to one axial end of the other side spring 34.
  • a hook 33a is also provided at one axial end of the one side spring 33, and the hook 33a is hooked and fixed to a locking portion 33b provided in the gear case 15, for example. Further, a hook 34 a is also provided at the other axial end of the other side spring 34, and the hook 34 a is hooked on an engagement piece 36 provided on the valve gear 20 and can be rotated together with the valve gear 20.
  • the intermediate hook 35 can be rotated or fixed depending on whether the rotation angle of the valve body 5 is on the open side or the close side with respect to the rotation angle corresponding to the default opening. That is, when the rotation angle of the valve body 5 is on the open side with respect to the rotation angle corresponding to the default opening, the intermediate hook 35 is hooked by the engagement piece 36 and can be rotated. Moreover, when the rotation angle of the valve body 5 is closer to the rotation angle corresponding to the default opening, the intermediate hook 35 is hooked and fixed to a locking portion 37 provided on the housing or the like.
  • the engagement piece 36 is provided with a guide 36a for preventing the lateral displacement of the intermediate hook 35.
  • locking part 37 consists of an adjustment screw with an adjustment screw function assembled
  • the intermediate hook 35 is assembled to the throttle valve device 2 in a state where the intermediate hook 35 is bent to the outer peripheral side of the one side and the other side springs 33 and 34.
  • the one-side spring 33 mainly functions as a return spring that urges the valve body 5 to the closed side during operation of the internal combustion engine, and the actuator 6 resists the urging force of the one-side spring 33. 5 is rotated to the open side.
  • the other side spring 34 mainly functions as a default spring that biases the valve body 5 to the open side while the operation of the internal combustion engine is stopped.
  • the inner circumferences of the one-side and other-side springs 33 and 34 are respectively provided on the one-side and other-side bushes 39 and 40 that receive the contact of the inner circumference of the one-side and other-side springs 33 and 34 on their outer peripheral surfaces. Is arranged.
  • the one side bush 39 is a part of the body 4 and is provided in a cylindrical shape, and protrudes to the other side in the axial direction in the gear case 15.
  • the inner circumference of the one side bush 39 forms a space for accommodating the ball bearing 11.
  • the other-side bush 40 is integral with the valve gear 20 and is coaxial and provided in a cylindrical shape.
  • the other-side bush 40 bulges on one side in the axial direction in the gear case 15 and is axially spaced from the one-side bush 39 (hereinafter referred to as the axial bush). , Referred to as a gap B between the bushes) (see FIG. 5).
  • the torsion spring 1 according to the first embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. Note that the intermediate hook 35 in FIGS. 4 and 5 is depicted in a state before being bent to the outer peripheral side.
  • the one side and the other side springs 33 and 34 form line gaps 42 and 43, respectively.
  • the size of the inter-line gap 42a at the connecting portion between the one-side spring 33 and the intermediate hook 35 in the inter-line gap 42 of the one-side spring 33 is determined before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2. Even in this state, it is larger than the average value of the gap 42 between the lines.
  • connection portion between the one-side spring 33 and the intermediate hook 35 is the root of the rising of the intermediate hook 35 in a state where the intermediate hook 35 is bent to the outer peripheral side (see FIG. 3).
  • the intermediate hook 35 In the state before the intermediate hook 35 is bent to the outer peripheral side (see FIG. 4), for example, the intermediate hook 35 extends linearly in a tangential direction from a circle formed by the one side spring 33. And the root of the rising of the intermediate hook 35, that is, the connection portion between the one side spring 33 and the intermediate hook 35 is a circle formed by the one side spring 33 in a state before the intermediate hook 35 is bent to the outer peripheral side, This is a contact point with a straight line formed by the intermediate hook 35.
  • the size of the inter-line gap 42 has a continuous distribution with respect to the rotation angle ⁇ as shown in FIG.
  • the size of the inter-line gap 42 is expressed by f ( ⁇ ) with the rotation angle ⁇ as a variable, and the average value of the inter-line gap 42 is expressed by fav
  • the average value fav is the rotation angle of the root of the intermediate hook 35.
  • the size of the inter-line gap 43a in the connection part between the other side spring 34 and the intermediate hook 35 in the inter-line gap 43 of the other side spring 34 is determined before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2. In either state, the average value of the inter-line gap 43 is larger.
  • connection portion between the other side spring 34 and the intermediate hook 35 can be described in the same manner as the connection portion between the one side spring 33 and the intermediate hook 35.
  • the size of the inter-line gap 43 has a continuous distribution with respect to the rotation angle ⁇ as shown in FIG.
  • the size of the inter-line gap 43 is represented by g ( ⁇ ) with the rotation angle ⁇ as a variable, and the average value of the inter-line gap 43 is represented by gav
  • the average value gav is the root rotation angle of the intermediate hook 35.
  • the number of turns is greater for the one side spring 33 than for the other side spring 34.
  • the hook gap A is constant. That is, the hook gap A is constant even when moving along the intermediate hook 35 from the tip to the other axial end of the one side spring 33 and one axial end of the other side spring 34.
  • f ( ⁇ ) has a maximum value at the root of the intermediate hook 35 (that is, fa has a maximum value of f ( ⁇ )).
  • ⁇ may be set.
  • the one side spring 33 when the first turn 45 located on the other side in the axial direction is the turn 451 and the turn 45 of the second turn is the turn 452, the one side spring 33 In this case, f ( ⁇ ) may be increased until halfway along the turn 451 toward the turn 452, and thereafter f ( ⁇ ) may be decreased.
  • g ( ⁇ ) may be set so that g ( ⁇ ) has the maximum value at the root of the intermediate hook 35 (that is, ga has the maximum value of g ( ⁇ )).
  • the other side spring 34 is provided. In this case, g ( ⁇ ) may be increased until halfway along the turn 461 toward the turn 462, and thereafter g ( ⁇ ) may be decreased.
  • the size ga of the inter-line gap 43 a is larger than the average value gav of the inter-line gap 43 in the other side spring 34.
  • the open side biased other side spring 34 is more likely to cause a line-to-line contact than the closed side biased one side spring 33, and the open side bias is caused by general mounting restrictions.
  • the number of turns of the biased other side spring 34 is smaller than the number of turns of the closed side biased one side spring 33. Therefore, in the open side bias and the other side spring 34 with a small number of turns, the line gap 43a is made larger than the average value gav, whereby the effect of suppressing the line contact can be remarkably obtained.
  • Example 2 A torsion spring 1 of Example 2 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Note that the intermediate hook 35 of FIGS. 7 and 8 is drawn in a state before being bent to the outer peripheral side.
  • the inter-line gaps 42a and 43a are respectively before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2, in either state. It is larger than the average values fav and gav of the gaps 42 and 43 between the lines.
  • the inter-spring gap C is an axis formed between the turn 451 of the one side spring 33 and the turn 461 of the other side spring 34 in a state where the torsion spring 1 is assembled to the one side bush 39 and the other side bush 40. It is a gap in the direction.
  • the inter-spring gap C is smaller than the inter-bush gap B until the rotation angle ⁇ reaches a predetermined magnitude ⁇ c when the one-side spring 33 circulates along the turn 451 toward the turn 452. If it exceeds, it will become larger than the clearance B between bushes (refer FIG. 8).
  • the hook gap A gradually increases as it approaches the other end in the axial direction of the one-side spring 33 and one end in the axial direction of the other-side spring 34 from the tip.
  • the hook gap A is equal to the minimum value of the inter-spring gap C at the other axial end of the one-side spring 33 and the other axial end of the other-side spring 34, and the inter-spring gap C is turned along the turn 451. As it goes around toward 452, it gradually increases, and when it exceeds ⁇ c, it becomes larger than the gap B between the bushes.
  • the inter-spring gap C becomes larger than the inter-bush gap B in the middle of turning around the turn 451 toward the turn 452 in the one side spring 33.
  • Example 3 The torsion spring 1 of Example 3 is demonstrated based on FIG. Note that the intermediate hook 35 in FIG. 9 is drawn in a state before being bent to the outer peripheral side.
  • the inter-line gaps 42a and 43a are respectively in the state before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2, respectively. It is larger than the average values fav and gav of the gaps 42 and 43.
  • the inter-spring gap C is smaller than the inter-bush gap B until the rotation angle ⁇ reaches ⁇ c, and becomes larger than the inter-bush gap B beyond ⁇ c, as in the torsion spring 1 of the second embodiment.
  • the diameter of the one side spring 33 is larger than the diameter of the other side spring 34.
  • Example 4 The characteristics of the torsion spring 1 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Note that the intermediate hook 35 in FIGS. 10 and 11 is depicted in a state before being bent toward the outer peripheral side.
  • the inter-line gaps 42a and 43a are respectively in the state before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2, respectively. It is larger than the average values fav and gav of the gaps 42 and 43.
  • the inter-spring gap C is expanded stepwise with the same ⁇ c as in the second embodiment (see FIG. 11).
  • the hook gap A is constant and does not change from the tip to the other axial end of the one side spring 33.
  • the inter-spring gap C is constant up to ⁇ c, equal to the hook gap A, and smaller than the inter-bush gap B.
  • the inter-spring gap C expands stepwise at ⁇ c and becomes larger than the inter-bush gap B.
  • the inner circumferences of the turns 451 and 461 are positioned so as not to contact the edges of the one side and the other side bushes 39 and 40, respectively. Becomes easier.
  • Example 5 A torsion spring 1 of Example 5 will be described with reference to FIG.
  • the inter-line gaps 42a and 43a are respectively before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2, in either state. It is larger than the average values fav and gav of the gaps 42 and 43 between the lines.
  • the inter-spring gap C is larger than the inter-bush gap B with the same ⁇ c as that of the torsion spring 1 of the second embodiment.
  • the intermediate hook 35 is bent to the inner peripheral side of the one side and the other side springs 33 and 34 and protrudes into the gap B between the bushes.
  • the intermediate spring 35 is bent to the inner peripheral side by making the inter-spring gap C larger than the inter-bush gap B in the middle of turning around the turn 452 along the turn 451 in the one-side spring 33, and between the bushes. It can be arranged in the gap B. For this reason, the physique of the radial direction of the torsion spring 1 can be reduced.
  • Example 6 A torsion spring 1 of Example 6 will be described with reference to FIG.
  • the inter-line gaps 42a and 43a are respectively before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2 in either state. It is larger than the average values fav and gav of the gaps 42 and 43 between the lines.
  • the inter-spring gap C expands stepwise and becomes larger than the inter-bush gap B as in the torsion spring 1 of the third embodiment.
  • the position where the inter-spring gap C expands stepwise is the boundary between the intermediate hook 35 and one side, the other side springs 33, 34, that is, the other axial end of the one side spring 33 and the axis of the other side spring 34.
  • the hook gaps A are all smaller than the inter-bush gaps B, and the inter-spring gaps C are larger than the inter-bush gaps B on the entire circumference.
  • the intermediate hook 35 is bent to the inner peripheral side of the one side and the other side springs 33 and 34 and protrudes into the gap B between the bushes.
  • the intermediate hook 35 is bent to the inner peripheral side and disposed in the inter-bush gap B. be able to. For this reason, the physique of the radial direction of the torsion spring 1 can be reduced.
  • the gaps 42a and 43a between the lines are the average value fav of the gaps 42 and 43 between the lines before and after the torsion spring 1 is assembled to the throttle valve device 2, respectively.
  • the inter-line gaps 42 and 43 are not limited to such a mode.
  • the line gaps 42a and 43a may be set to be equal to the average values fav and gav of the line gaps 42 and 43, respectively.
  • the diameter of the one side spring 33 is larger than the diameter of the other side spring 34 and the diameter of the one side bush 39 is larger than the diameter of the other side bush 40. You may make the diameter of the other side spring 34 larger than the diameter of the one side spring 33 (refer FIG. 14).
  • the inter-spring gap C is larger than the inter-bush gap B by ⁇ c, and the hook gap A is smaller than the inter-bush gap B.
  • the inter-bush gap B and the inter-spring gap C are not limited to such an embodiment.
  • the hook gap A is smaller than the inter-bush gap B from the tip of the intermediate hook 35 to a predetermined position on the way to the other end in the axial direction of the one side spring 33.
  • the gap C between the springs may be set to be larger than the gap B between the bushes on the entire circumference of the turn 451 so as to be larger than B.
  • the hook gap A may be enlarged stepwise at a predetermined position.
  • the number of turns of the one side and the other side springs 33 and 34 is set so that the one side spring 33 is larger than the other side spring 34.
  • the magnitude of the number is not particularly limited, and the other side spring 34 may be set to be larger than the one side spring 33.
  • the intermediate hook 35 is assembled to the throttle valve device 2 in a state of being bent to the outer peripheral side or the inner peripheral side, but the intermediate hook 35 is attached to the outer peripheral side or the inner peripheral side.
  • the torsion spring 1 may be assembled to the throttle valve device 2 without bending it.
  • the hook gap A is constant, and according to the torsion spring 1 of the second embodiment, the hook gap A extends from the tip to the other end in the axial direction of the one side spring 33 and the other. Although it gradually increased as it approached one end in the axial direction of the side spring 34, the aspect of the hook gap A is not limited to these aspects. For example, as shown in FIG. 16, the hook gap A may be gradually decreased from the tip toward the other axial end of the one side spring 33 and one axial end of the other side spring 34.
  • the size of the inter-line gap 42 a in the inter-line gap 42 of the one side spring 33 is larger than the average value of the inter-line gap 42, and the other side spring 34.
  • the size of the inter-line gap 43a is larger than the average value of the inter-line gap 43, but the mode of the torsion spring 1 is not limited to such a mode.
  • the inter-line gap 42 existing on the other side in the axial direction may be larger than the other inter-line gaps 42.
  • the inter-line gap 43 existing on the one side in the axial direction may be larger than the other inter-line gaps 43.
  • the inter-line gap 42 existing on the other side in the most axial direction is made larger than the other inter-line gaps 42, and
  • the inter-line gap 43 existing on the most axial side may be larger than the other inter-line gaps 43.
  • the torsion spring 1 of the embodiment was used in the throttle valve device 2 that increases or decreases the opening degree of the intake passage of the internal combustion engine.
  • the torsion spring 1 is a throttle valve that increases or decreases the opening degree of the exhaust path of the internal combustion engine. It may be used for the device 2.
  • the exhaust path includes a reflux path for returning the exhaust gas to the intake path.

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Abstract

内燃機関の吸気路または排気路の開度を増減する絞り弁装置（２）に用いられる捩りばね（１）は、捩り方向が互いに逆となるように接続された２つのコイルばね（３３、３４）と、２つのコイルばねの間にフック（３５）を有する。２つのコイルばねの内、軸方向一方側に配置される一方側ばね（３３）は、弁体（５）を閉側に付勢し、軸方向他方側に配置される他方側ばね（３４）は、弁体を開側に付勢する。２つのコイルばねの内の少なくとも一方のコイルばねでは、この一方のコイルばねとフックとの接続部位における線間隙間（４２ａ、４３ａ）の大きさ（ｆａ、ｇａ）が、前記一方のコイルばねの線間隙間の平均値（ｆａｖ、ｇａｖ）よりも大きい。

Description

捩りばね 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年９月３０日に出願された日本特許出願２０１５－１９３７６４号と２０１６年８月２４日に出願された日本特許出願２０１６－１６３８８７号に基づくもので、ここにそれらの記載内容を援用する。
　本開示は、内燃機関の吸気路または排気路の開度を増減する絞り弁装置に用いられる捩りばねに関する。
　特許文献１が開示する内燃機関の吸気路の開度を増減するスロットル装置では、内燃機関の運転が停止している間、吸気路を僅かに開いておく。つまり、吸気路の開度を微小な開度に保つ。以下、内燃機関の運転が停止している間に維持される微小な開度をデフォルト開度と呼ぶ。
　特許文献１のスロットル装置は、弁体、電動式のアクチュエータおよび捩り式のコイルばねを備える。弁体は、吸気路内に回転自在に収容されて吸気路の開度を増減する。アクチュエータは、電動モータと減速機とを有し、電動モータが発生するトルクを減速機により増幅して弁体に伝達し、弁体を、開、閉の両側に回転駆動することができる。コイルばねは、リターンスプリングおよびデフォルトスプリングを有する。リターンスプリングは、主に内燃機関の運転中に弁体を閉側に付勢し、デフォルトスプリングは、主に内燃機関の運転停止中に弁体を開側に付勢する。
　デフォルト開度を有するスロットル装置では、部品点数削減等のため、リターンスプリングとデフォルトスプリングとを１つの捩りばねとして一体化した構成が公知である（特許文献２参照）。
　特許文献２の捩りばねによれば、リターンスプリング、デフォルトスプリングそれぞれの機能を有する捩り式の２つのコイルばねが、捩り方向が互いに逆となるように接続している。また、２つのコイルばねの内、軸方向一方側に配置される一方側ばねと呼ぶコイルばねと、軸方向他方側に配置される他方側ばねと呼ぶコイルばねとの間には、Ｕ字状のフックである中間フックが設けられている。なお、軸方向とは、捩りばねの軸の方向である。
　一方側、他方側ばねをそれぞれリターンスプリング、デフォルトスプリングとして機能させる場合、一方側ばねの軸方向一端を、例えば、ハウジング等に設けた係止部に引っ掛けて固定し、他方側ばねの軸方向他端を、アクチュエータにより回転駆動される回転体に引っ掛けて回転可能とする。また、中間フックは、弁体の回転角がデフォルト開度に相当する回転角よりも開側にあるか閉側にあるかに応じて、回転可能となったり、固定されたりする。
　弁体の回転角がデフォルト開度相当の回転角よりも開側にある場合、中間フックは、回転体に設けた係合片により引っ掛けられて回転可能となる。弁体の回転角がデフォルト開度相当の回転角よりも閉側にある場合、中間フックは、ハウジング等に設けられた係止部に引っ掛かって固定される。
　特許文献２のコイルばねによれば、中間フックは、トルクが切り替わるトルク切替部として機能するが、中間フックの近傍の部分は、捩りばねをスロットル装置に組み付けるときに、姿勢が悪くなる可能性がある。このため、中間フックの近傍では線間隙間が狭くなってしまい、軸方向に隣り合うターン同士の接触である線間接触が発生する可能性が生じる。
特開２０００－１１０５８９号公報 特開２０１１－０５８４０８号公報
　本開示の目的は、内燃機関の吸気路または排気路の開度を増減する絞り弁装置に用いられて、中間フック近傍における線間接触を抑制するように、弁体を閉側、開側にそれぞれ付勢する捩りばねを提供することにある。
　本願の一態様において、捩りばねは、捩り式の２つのコイルばねが、捩り方向が互いに逆となるように接続したものであって、２つのコイルばねの間にフックを有し、内燃機関の吸気路または排気路の開度を増減する絞り弁装置に用いられる。絞り弁装置は、吸気路内または排気路内に回転自在に収容されて吸気路または排気路の開度を増減する弁体を備える。２つのコイルばねの内、軸方向一方側に配置される一方側ばねによって弁体を閉側に付勢するように、かつ、軸方向他方側に配置される他方側ばねによって弁体を開側に付勢するように、捩りばねは絞り弁装置に組み付けられる。
　２つのコイルばねの内の少なくとも一方のコイルばねでは、一方のコイルばねとフックとの接続部位における線間隙間の大きさが、一方のコイルばねの線間隙間の平均値よりも大きい。
　これにより、一方側、他方側ばねのそれぞれで中間フックに最も近い線間隙間の内、少なくとも一方において、線間接触を抑制することができる。
　このため、絞り弁装置に用いられて弁体を閉側、開側にそれぞれ付勢するように組み付けられる捩りばねにおいて、中間フック近傍における線間接触を抑制することができる。
絞り弁装置の内部を示す断面図である（実施例１）。 絞り弁装置の内部を、ギヤカバーを取り外して示す内部構成図である（実施例１）。 捩りばねの周辺を示す斜視図である（実施例１）。 （ａ）は捩りばねを示す説明図であり、（ｂ）は捩りばねの平面図である（実施例１）。 捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図である（実施例１）。 （ａ）は一方側ばねの線間隙間の分布を示す特性図であり、（ｂ）は他方側ばねの線間隙間の分布を示す特性図である（実施例１）。 （ａ）は捩りばねを示す説明図であり、（ｂ）は捩りばねの平面図である（実施例２）。 捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図である（実施例２）。 捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図である（実施例３）。 （ａ）は捩りばねを示す説明図であり、（ｂ）は捩りばねの平面図である（実施例４）。 捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図である（実施例４）。 （ａ）は捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図であり、（ｂ）は捩りばねの平面図である（実施例５）。 （ａ）は捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図であり、（ｂ）は捩りばねの平面図である（実施例６）。 捩りばねを一方側、他方側ブッシュに組み付けた状態で示す説明図である（変形例）。 （ａ）は捩りばねにおいて１つのターンが別のターンの内側に入り込む現象を示す説明図であり、（ｂ）は領域ＸＶＢの拡大図である（参考例）。 中間フックの部分拡大図である（変形例）。
　〔実施例１〕
　実施例１の捩りばね１の構成を図１～図５に基づき説明する。
　まず、捩りばね１が用いられる絞り弁装置２について説明する。
　絞り弁装置２は、例えば、車両のエンジンルームに搭載されて内燃機関（図示せず）の吸気路の開度を増減する。絞り弁装置２は、内燃機関の動作を制御する電子制御装置（図示せず：以下、ＥＣＵと呼ぶ）により動作制御される。ＥＣＵは、主に、車両のアクセル操作量に基づき吸気路の開度の指令値を求めるとともに、後記する回転角センサ３から得られる回転角の検出値が指令値相当の数値に一致するように、絞り弁装置２を動作制御する。
　絞り弁装置２は、捩りばね１以外に、以下に説明するボディ４、弁体５、電動式のアクチュエータ６等を備える。
　ボディ４は円筒状のボア８を有しており、ボア８は吸気路の一部をなす。ボディ４は、内燃機関のインテークマニホールド（図示せず）にボルト等の締結具により締結される。
　弁体５は、円板状のバタフライ型であり、シャフト９に固定された状態でボア８内に回転自在に収容され、吸気路の開度を増減する。シャフト９は、ボア８を直径方向αに横切るように組み付けられており、いわゆる両持ち構造によって、ボディ４により回転可能に支持されている。すなわち、シャフト９は、直径方向αの一方側でドライベアリング１０により支持され、他方側でボールベアリング１１により支持されている。
　アクチュエータ６は、電動モータ１３と減速機１４とを有し、電動モータ１３が発生するトルクを減速機１４により増幅して弁体５に伝達し、弁体５を、主に開側に回転駆動する。
　ボディ４には、ボア８の直径方向αの他方側（つまり、図１においてボア８の右側）に、主に、減速機１４を収容するギヤケース１５が設けられ、ギヤケース１５の開口は、ギヤカバー１６により閉じられている。ボディ４には、電動モータ１３を収容するモータ収納部１７が設けられ、モータ収納部１７は、収容した電動モータ１３の軸がシャフト９の軸と平行をなすように設けられ、ギヤケース１５に開口している。
　電動モータ１３は、通電方向を逆にすることで出力軸１９が正転、逆転のいずれの方向にも回転することができ、ＥＣＵにより動作制御される。
　減速機１４は、シャフト９に同軸に組み付けられたバルブギヤ２０、出力軸１９に組み付けられたピニオンギヤ２１、バルブギヤ２０およびピニオンギヤ２１の両方に噛み合う中間ギヤ２２とにより構成されている。ここで、中間ギヤ２２は、ギヤケース１５とギヤカバー１６との間に架設された支持軸２３により、回転可能に支持されている。また、中間ギヤ２２は、ピニオンギヤ２１に噛み合う大径ギヤ部２２ａ、および、大径ギヤ部２２ａと同軸に設けられてバルブギヤ２０に噛み合う小径ギヤ部２２ｂを有する。また、バルブギヤ２０は、扇形ギヤからなり、自身の外周に小径ギヤ部２２ｂと噛み合うギヤ部を有する。
　バルブギヤ２０には、シャフト９とともに回転する分割型の永久磁石２５が組み付けられている。永久磁石２５は、ギヤカバー１６に組み付けられたホール素子２６とともに、弁体５の回転角を検出する回転角センサ３を構成する。回転角センサ３が発生する信号はＥＣＵに出力され、ＥＣＵは、回転角センサ３から入力された信号に基づき、電動モータ１３を通電制御して絞り弁装置２を動作制御する。
　バルブギヤ２０は、弁体５の全閉、全開それぞれの回転角を機械的に設定するための全閉時、全開時係止部２８、２９を有する。全閉時、全開時係止部２８、２９は、それぞれ、弁体５が全閉、全開の回転角まで回転したときに、全閉、全開ストッパ３０、３１に当接して係止される。なお、全閉、全開ストッパ３０、３１は、例えば、両方ともギヤケース１５に設けられる。全閉ストッパ３０は、例えば、ギヤケース１５の内壁に螺合したアジャストスクリューである。全開ストッパ３１は、例えば、ギヤケース１５の内壁に設けた段部である。
　捩りばね１は、捩り式の２つのコイルばね３３、３４が、捩り方向が互いに逆となるように接続したものであって２つのコイルばね３３、３４の間に中間フック３５を有する。そして、絞り弁装置２に捩りばね１を組み付けた状態で、２つのコイルばね３３、３４は次のように弁体５を付勢する。
　コイルばね３３、３４の内、軸方向一方側に配置されるコイルばね３３（以下、一方側ばね３３と呼ぶ）は弁体５を閉側に付勢し、軸方向他方側に配置されるコイルばね３４（以下、他方側ばね３４と呼ぶ）は弁体５を開側に付勢する。
　なお、図１、図３等において、捩りばね１に関する軸方向は、ボア８の直径方向αと一致しており、さらに、捩りばね１に関する軸方向一方側、他方側は、それぞれ直径方向αの一方側、他方側に一致していることから、捩りばね１に関する軸方向の図示を省略している。
　捩りばね１は、１本の素線からなり、中間フック３５は、素線をＵ字状に折り曲げることで設けられている。ここで、中間フック３５は、素線の屈曲により軸方向に隙間（以下、フック隙間Ａと呼ぶ）を形成する（図４および図５参照）。中間フック３５の軸方向一端は一方側ばね３３の軸方向他端に接続するとともに、中間フック３５の軸方向他端は他方側ばね３４の軸方向一端に接続している。
　一方側ばね３３の軸方向一端にもフック３３ａが設けられ、フック３３ａは、例えば、ギヤケース１５に設けた係止部３３ｂに引っ掛けられて固定される。さらに、他方側ばね３４の軸方向他端にもフック３４ａが設けられ、フック３４ａは、バルブギヤ２０に設けた係合片３６に引っ掛けられ、バルブギヤ２０とともに回転可能とされる。
　また、中間フック３５は、弁体５の回転角がデフォルト開度に相当する回転角よりも開側にあるか閉側にあるかに応じて、回転可能となったり、固定されたりする。すなわち、弁体５の回転角がデフォルト開度相当の回転角よりも開側にある場合、中間フック３５は、係合片３６により引っ掛けられて回転可能となる。また、弁体５の回転角がデフォルト開度相当の回転角よりも閉側にある場合、中間フック３５は、ハウジング等に設けた係止部３７に引っ掛かって固定される。
　なお、係合片３６には、中間フック３５の横ずれを防止するガイド３６ａが設けられている。また、係止部３７は、例えば、ギヤケース１５の壁部の所定位置に組み付けられた調整ねじ機能付きのアジャストスクリューからなる。また、中間フック３５は、一方側、他方側ばね３３、３４の外周側に折り曲げられた状態で絞り弁装置２に組み付けられている。
　以上により、一方側ばね３３は、主に内燃機関の運転中に弁体５を閉側に付勢するリターンスプリングとして機能し、アクチュエータ６は、一方側ばね３３の付勢力に抗して弁体５を開側に回転駆動する。また、他方側ばね３４は、主に内燃機関の運転停止中に弁体５を開側に付勢するデフォルトスプリングとして機能する。
　また、一方側、他方側ばね３３、３４の内周には、それぞれ、一方側、他方側ばね３３、３４の内周の当接を自身の外周面で受ける一方側、他方側ブッシュ３９、４０が配置されている。
　一方側ブッシュ３９は、ボディ４の一部であって円筒形に設けられ、ギヤケース１５において軸方向他方側に隆起する。なお、一方側ブッシュ３９の内周は、ボールベアリング１１を収容する空間をなす。また、他方側ブッシュ４０は、バルブギヤ２０と一体、かつ、同軸であって円筒形状に設けられ、ギヤケース１５において軸方向一方側に隆起し、一方側ブッシュ３９との間に軸方向の隙間（以下、ブッシュ間隙間Ｂと呼ぶ）を形成する（図５参照）。
　実施例１の捩りばね１をさらに詳しく図４および図５に基づき説明する。なお、図４および図５の中間フック３５は、外周側に折り曲げられる前の状態で描かれている。
　一方側、他方側ばね３３、３４は、それぞれ、線間隙間４２、４３を形成する。そして、一方側ばね３３の線間隙間４２の中で、一方側ばね３３と中間フック３５との接続部位における線間隙間４２ａの大きさは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、線間隙間４２の平均値よりも大きい。
　ここで、一方側ばね３３と中間フック３５との接続部位とは、中間フック３５を外周側に折り曲げた状態（図３参照）では、中間フック３５の立ち上がりの根元である。
　なお、中間フック３５を外周側に折り曲げる前の状態（図４参照）では、例えば、一方側ばね３３により形成される円から中間フック３５が接線方向に直線状に伸びている。そして、中間フック３５の立ち上がりの根元、つまり、一方側ばね３３と中間フック３５との接続部位は、中間フック３５を外周側に折り曲げる前の状態では、一方側ばね３３により形成される円と、中間フック３５により形成される直線との接点である。
　また、線間隙間４２の大きさは、周方向に回転角θを定義すると、図６（ａ）に示すように、回転角θに関して連続分布となる。そして、線間隙間４２の大きさを、回転角θを変数としてｆ（θ）で表し、線間隙間４２の平均値をｆａｖで表すと、平均値ｆａｖは、中間フック３５の根元の回転角θ１、および、フック３３ａの根元の回転角θ２を用いると、下記の数式１により算出することができる。なお、以下の説明では、線間隙間４２ａの大きさをｆａで表す。
〔数式１〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　同様に、他方側ばね３４の線間隙間４３の中で、他方側ばね３４と中間フック３５との接続部位における線間隙間４３ａの大きさは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、線間隙間４３の平均値よりも大きい。
　ここで、他方側ばね３４と中間フック３５との接続部位は、一方側ばね３３と中間フック３５との接続部位と同様に説明することができる。
　また、線間隙間４３の大きさは、周方向に回転角φを定義すると、図６（ｂ）に示すように、回転角φに関して連続分布となる。そして、線間隙間４３の大きさを、回転角φを変数としてｇ（φ）で表し、線間隙間４３の平均値をｇａｖで表すと、平均値ｇａｖは、中間フック３５の根元の回転角φ１、および、フック３４ａの根元の回転角φ２を用いると、下記の数式２により算出することができる。なお、以下の説明では、線間隙間４３ａの大きさをｇａで表す。
〔数式２〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　これにより、一方側、他方側ばね３３、３４のそれぞれで中間フック３５に最も近い線間隙間４２ａ、４３ａにおいて、線間接触を抑制することができる。このため、捩りばね１において、中間フック３５近傍における線間接触を抑制することができる。
　なお、ターン数は、一方側ばね３３の方が他方側ばね３４よりも多い。また、フック隙間Ａは一定である。つまり、中間フック３５に沿って、先端から一方側ばね３３の軸方向他端および他方側ばね３４の軸方向一端に移動しても、フック隙間Ａは一定である。
　また、線間隙間４２ａの大きさｆａを平均値ｆａｖよりも大きくするには、様々な態様を採用することができる。
　例えば、図６（ａ）に示すように、中間フック３５の根元においてｆ（θ）が最大値となるように（つまり、ｆａがｆ（θ）の最大値となるように、）、ｆ（θ）を設定してもよい。また、一方側ばね３３を構成する複数のターン４５の内、最も軸方向他方側に位置する１周目のターン４５をターン４５１、２周目のターン４５をターン４５２とすると、一方側ばね３３においてターン４５１に沿ってターン４５２に向かい周回していく途中まで、ｆ（θ）を大きくし、以降は、ｆ（θ）を小さくしてもよい。
　同様に、線間隙間４３ａの大きさｇａを線間隙間４３の平均値ｇａｖよりも大きくするには、様々な態様を採用することができる。
　例えば、中間フック３５の根元においてｇ（φ）が最大値となるように（つまり、ｇａがｇ（φ）の最大値となるように、）、ｇ（φ）を設定してもよい。また、他方側ばね３４を構成する複数のターン４６の内、最も軸方向一方側に位置する１周目のターン４６をターン４６１、２周目のターン４６をターン４６２とすると、他方側ばね３４においてターン４６１に沿ってターン４６２に向かい周回していく途中まで、ｇ（φ）を大きくし、以降は、ｇ（φ）を小さくしてもよい。
　また、実施例１の捩りばね１によれば、他方側ばね３４において、線間隙間４３ａの大きさｇａが線間隙間４３の平均値ｇａｖよりも大きくなっている。
　捩りばね１によれば、開側付勢の他方側ばね３４の方が、閉側付勢の一方側ばね３３よりも線間接触が発生しやすく、かつ、一般的な搭載制約から、開側付勢の他方側ばね３４のターン数は、閉側付勢の一方側ばね３３のターン数よりも少ない。したがって、開側付勢、かつ、ターン数が少ない他方側ばね３４において、線間隙間４３ａを平均値ｇａｖよりも大きくすることで、線間接触の抑制効果を顕著に得ることができる。
　〔実施例２〕
　実施例２の捩りばね１を、図７および図８に基づき説明する。なお、図７および図８の中間フック３５は、外周側に折り曲げられる前の状態で描かれている。
　まず、実施例２の捩りばね１によれば、実施例１の捩りばね１と同様に、線間隙間４２ａ、４３ａは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、それぞれ、線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖよりも大きい。
　次に、実施例２の捩りばね１を説明するため、以下のばね間隙間Ｃを定義する。ばね間隙間Ｃとは、捩りばね１を一方側ブッシュ３９および他方側ブッシュ４０に組み付けた状態において、一方側ばね３３のターン４５１と、他方側ばね３４のターン４６１との間に形成される軸方向の隙間である。
　ばね間隙間Ｃは、一方側ばね３３においてターン４５１に沿ってターン４５２に向かい周回していくと、回転角θが所定の大きさθｃに到達するまではブッシュ間隙間Ｂよりも小さく、θｃを越えるとブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる（図８参照）。ここで、フック隙間Ａは、先端から一方側ばね３３の軸方向他端および他方側ばね３４の軸方向一端に近付いていくのに伴い、徐々に増加していく。そして、一方側ばね３３の軸方向他端および他方側ばね３４の軸方向一端において、フック隙間Ａは、ばね間隙間Ｃの最小値に等しくなり、ばね間隙間Ｃは、ターン４５１に沿ってターン４５２に向かい周回していくのに伴い、徐々に増加していき、θｃを越えるとブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる。
　実施例２の捩りばね１によれば、ばね間隙間Ｃは、一方側ばね３３においてターン４５１に沿ってターン４５２に向かい周回していく途中でブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる。
　これにより、ブッシュ間隙間Ｂにターン４５１、４６１が噛み込むのを防止することができる。
　〔実施例３〕
　実施例３の捩りばね１を、図９に基づき説明する。なお、図９の中間フック３５は、外周側に折り曲げられる前の状態で描かれている。
　実施例３の捩りばね１によれば、実施例１の捩りばね１と同様に、線間隙間４２ａ、４３ａは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、それぞれ、線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖよりも大きい。また、ばね間隙間Ｃは、実施例２の捩りばね１と同様に、回転角θがθｃに到達するまではブッシュ間隙間Ｂよりも小さく、θｃを越えるとブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる。
　実施例３の捩りばね１によれば、一方側ばね３３の径が他方側ばね３４の径よりも大きい。
　これにより、線間接触が発生しやすい他方側ばね３４において、他方側ブッシュ４０との径方向のクリアランスを縮小することができる。このため、捩りばね１の組み付け時における姿勢の悪化を他方側ブッシュ４０により内周側から抑制することができるので、線間接触の抑制効果を更に高めることができる。
　〔実施例４〕
　実施例４の捩りばね１の特徴を、図１０および図１１に基づき説明する。なお、図１０および図１１の中間フック３５は、外周側に折り曲げられる前の状態で描かれている。
　実施例４の捩りばね１によれば、実施例１の捩りばね１と同様に、線間隙間４２ａ、４３ａは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、それぞれ、線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖよりも大きい。
　また、実施例４の捩りばね１によれば、ばね間隙間Ｃは、実施例２と同様のθｃで階段状に拡大する（図１１参照。）。ここで、フック隙間Ａは、一定であり、先端から一方側ばね３３の軸方向他端までの間で変わらない。また、ばね間隙間Ｃは、θｃまで一定であってフック隙間Ａに等しく、ブッシュ間隙間Ｂよりも小さい。そして、ばね間隙間Ｃは、θｃにおいて段階状に拡大してブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる。
　これにより、捩りばね１を一方側、他方側ブッシュ３９、４０に組み付けるときに、ターン４５１、４６１の内周がそれぞれ一方側、他方側ブッシュ３９、４０のエッジに接触しないように位置取りするのが容易になる。
　〔実施例５〕
　実施例５の捩りばね１を、図１２に基づき説明する。
　まず、実施例５の捩りばね１によれば、実施例１の捩りばね１と同様に、線間隙間４２ａ、４３ａは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、それぞれ、線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖよりも大きい。
　また、実施例５の捩りばね１によれば、ばね間隙間Ｃは、実施例２の捩りばね１と同様のθｃでブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる。
　次に、実施例５の捩りばね１によれば、中間フック３５は、一方側、他方側ばね３３、３４の内周側に折り曲げられてブッシュ間隙間Ｂに突き出ている。
　つまり、一方側ばね３３においてターン４５１に沿ってターン４５２に向かい周回していく途中でばね間隙間Ｃをブッシュ間隙間Ｂよりも大きくすることで、中間フック３５を内周側に折り曲げてブッシュ間隙間Ｂに配置することができる。このため、捩りばね１の径方向の体格を縮小することができる。
　〔実施例６〕
　実施例６の捩りばね１を、図１３に基づき説明する。
　まず、実施例６の捩りばね１によれば、実施例１の捩りばね１と同様に、線間隙間４２ａ、４３ａは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、それぞれ、線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖよりも大きい。
　また、実施例６の捩りばね１によれば、実施例３の捩りばね１と同様に、ばね間隙間Ｃは階段状に拡大してブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなる。なお、ばね間隙間Ｃが階段状に拡大する位置は、中間フック３５と一方側、他方側ばね３３、３４との境界、つまり、一方側ばね３３の軸方向他端および他方側ばね３４の軸方向一端である。また、フック隙間Ａは全てブッシュ間隙間Ｂよりも小さく、ばね間隙間Ｃは全周でブッシュ間隙間Ｂよりも大きい。
　次に、実施例６の捩りばね１によれば、中間フック３５は、一方側、他方側ばね３３、３４の内周側に折り曲げられてブッシュ間隙間Ｂに突き出ている。
　つまり、中間フック３５と一方側、他方側ばね３３、３４との接続部位で階段状にばね間隙間Ｃを拡大することで、中間フック３５を内周側に折り曲げてブッシュ間隙間Ｂに配置することができる。このため、捩りばね１の径方向の体格を縮小することができる。
　〔変形例〕
　本開示は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を加えて実施できる。
　例えば、実施例の捩りばね１によれば、線間隙間４２ａ、４３ａは、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付ける前後、どちらの状態でも、それぞれ、線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖよりも大きいが、線間隙間４２、４３はこのような態様に限定されない。例えば、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付けた後の状態では、線間隙間４２ａ、４３ａがそれぞれ線間隙間４２、４３の平均値ｆａｖ、ｇａｖと同等になるように設定してもよい。
　また、実施例３の捩りばね１によれば、一方側ばね３３の径が他方側ばね３４の径よりも大きく、かつ、一方側ブッシュ３９の径が他方側ブッシュ４０の径よりも大きいが、他方側ばね３４の径を一方側ばね３３の径よりも大きしてもよい（図１４参照）。
　この場合、線間接触が発生しやすい他方側ばね３４において、他方側ブッシュ４０との径方向のクリアランスを拡大することができる。このため、捩りばね１の姿勢が組み付け時に悪化しても、１つのターン４６が別のターン４６の内側に入り込む現象（図１５参照）を抑制することができる。このため、線間接触の抑制効果を更に高めることができる。なお、図１５において、線間接触が発生している箇所を符号Ｘで表記した。
　また、実施例２～５の捩りばね１によれば、ばね間隙間Ｃは、θｃでブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなり、フック隙間Ａは、ブッシュ間隙間Ｂよりも小さいが、フック隙間Ａ、ブッシュ間隙間Ｂおよびばね間隙間Ｃは、このような態様に限定されない。
　例えば、フック隙間Ａを、中間フック３５の先端から一方側ばね３３の軸方向他端に近付いていく途中の所定の位置まではブッシュ間隙間Ｂよりも小さく、所定の位置を越えるとブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなるように、かつ、ばね間隙間Ｃをターン４５１の全周でブッシュ間隙間Ｂよりも大きくなるように設定してもよい。このとき、フック隙間Ａを所定の位置で階段状に拡大してもよい。
　また、実施例の捩りばね１によれば、一方側、他方側ばね３３、３４のターン数は、一方側ばね３３の方が他方側ばね３４よりも多くなるように設定されていたが、ターン数の大小は、特に限定されず、他方側ばね３４の方が一方側ばね３３よりも多くなるように設定してもよい。
　また、実施例の捩りばね１によれば、中間フック３５は、外周側または内周側に折り曲げられた状態で絞り弁装置２に組み付けられていたが、中間フック３５を外周側または内周側に折り曲げずに、捩りばね１を絞り弁装置２に組み付けてもよい。
　また、実施例１の捩りばね１によれば、フック隙間Ａは一定であり、実施例２の捩りばね１によれば、フック隙間Ａは、先端から一方側ばね３３の軸方向他端および他方側ばね３４の軸方向一端に近付いていくのに伴い、徐々に増加していたが、フック隙間Ａの態様は、これらの態様に限定されない。例えば、図１６に示すように、フック隙間Ａを、先端から一方側ばね３３の軸方向他端および他方側ばね３４の軸方向一端に近付いていくのに伴い、徐々に減少させてもよい。
　また、実施例１の捩りばね１によれば、一方側ばね３３の線間隙間４２の中で線間隙間４２ａの大きさが線間隙間４２の平均値よりも大きく、かつ、他方側ばね３４の線間隙間４３の中で線間隙間４３ａの大きさが線間隙間４３の平均値よりも大きくなっていたが、捩りばね１の態様はこのような態様に限定されない。
　例えば、一方側ばね３３の複数の線間隙間４２の中で、最も軸方向他方側に存在する線間隙間４２を他の線間隙間４２よりも大きくしてもよく、他方側ばね３４の複数の線間隙間４３の中で、最も軸方向一方側に存在する線間隙間４３を、他の線間隙間４３よりも大きくしてもよい。また、一方側ばね３３の複数の線間隙間４２の中で、最も軸方向他方側に存在する線間隙間４２を他の線間隙間４２よりも大きくし、かつ、他方側ばね３４の複数の線間隙間４３の中で、最も軸方向一方側に存在する線間隙間４３を、他の線間隙間４３よりも大きくしてもよい。
　さらに、実施例の捩りばね１は、内燃機関の吸気路の開度を増減する絞り弁装置２に用いられていたが、捩りばね１を、内燃機関の排気路の開度を増減する絞り弁装置２に用いてもよい。この場合、排気路の中には、排気ガスを吸気路に還流するための還流路も含まれている。

 

Claims (13)

  1. 　捩り式の２つのコイルばね（３３、３４）が、捩り方向が互いに逆となるように接続したものであって前記２つのコイルばねの間にフック（３５）を有し、内燃機関の吸気路または排気路の開度を増減する絞り弁装置（２）に用いられ、
    　この絞り弁装置は、前記吸気路内または前記排気路内に回転自在に収容されて前記吸気路または前記排気路の開度を増減する弁体（５）を備え、
    　前記２つのコイルばねの内、軸方向一方側に配置される一方側ばね（３３）によって前記弁体を閉側に付勢するように、かつ、軸方向他方側に配置される他方側ばね（３４）によって前記弁体を開側に付勢するように組み付けられる捩りばね（１）において、
    　前記２つのコイルばねの内の少なくとも一方のコイルばねでは、この一方のコイルばねと前記フックとの接続部位における線間隙間（４２ａ、４３ａ）の大きさ（ｆａ、ｇａ）が、前記一方のコイルばねの線間隙間の平均値（ｆａｖ、ｇａｖ）よりも大きい捩りばね。
  2. 　請求項１に記載の捩りばねにおいて、
    　前記一方のコイルばねは、他方のコイルばねよりも巻き数が少ない捩りばね。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の捩りばねにおいて、
    　前記一方のコイルばねは、他方のコイルばねよりも内径が小さい捩りばね。
  4. 　請求項１または請求項２に記載の捩りばねにおいて、
    　前記一方のコイルばねは、他方のコイルばねよりも内径が大きい捩りばね。
  5. 　請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の捩りばねにおいて、
    　前記２つのコイルばねは、両方とも、各々のコイルばねと前記フックとの接続部位における線間隙間の大きさが、各々のコイルばねの線間隙間の平均値よりも大きい捩りばね。
  6. 　請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の捩りばねにおいて、
    　前記絞り弁装置は、
    　前記一方側ばねの内周に配置されて前記一方側ばねの内周の当接を外周面で受ける一方側ブッシュ（３９）と、
    　前記他方側ばねの内周に配置されて前記他方側ばねの内周の当接を外周面で受け、前記一方側ブッシュとの間に軸方向の隙間を形成する他方側ブッシュ（４０）とを備え、
    　前記捩りばねを前記一方側ブッシュおよび前記他方側ブッシュに組み付けた状態において、前記一方側ばねを構成する複数のターン（４５）の内、最も軸方向他方側に位置する１周目のターン（４５１）と、前記他方側ばねを構成する複数のターン（４６）の内、最も軸方向一方側に位置する１周目のターン（４６１）との間に形成される軸方向の隙間をばね間隙間（Ｃ）と定義し、
    　さらに、前記一方側ブッシュと前記他方側ブッシュとの間に形成される軸方向の隙間をブッシュ間隙間（Ｂ）と定義すると、
    　前記ばね間隙間は、前記一方側ばねにおいて１周目のターンに沿って２周目のターン（４５２）に向かい周回していくと、所定の周回位置（θｃ）までは前記ブッシュ間隙間よりも小さく、前記所定の周回位置を越えると前記ブッシュ間隙間よりも大きくなる捩りばね。
  7. 　請求項６に記載の捩りばねにおいて、
    　前記ばね間隙間は、前記所定の周回位置で階段状に拡大する捩りばね。
  8. 　請求項６または請求項７に記載の捩りばねにおいて、前記フックは、内周側に突き出ている捩りばね。
  9. 　請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の捩りばねにおいて、
    　前記フックは、素線の屈曲により軸方向にフック隙間（Ａ）を形成し、前記フックの軸方向一端は前記一方側ばねの軸方向他端に接続するとともに、前記フックの軸方向他端は前記他方側ばねの軸方向一端に接続し、
    　前記絞り弁装置は、
    　前記一方側ばねの内周に配置されて前記一方側ばねの内周の当接を外周面で受ける一方側ブッシュと、
    　前記他方側ばねの内周に配置されて前記他方側ばねの内周の当接を外周面で受け、前記一方側ブッシュとの間に軸方向の隙間を形成する他方側ブッシュとを備え、
    　前記捩りばねを前記一方側ブッシュおよび前記他方側ブッシュに組み付けた状態において、前記一方側ばねを構成する複数のターンの内、最も軸方向他方側に位置する１周目のターンと、前記他方側ばねを構成する複数のターンの内、最も軸方向一方側に位置する１周目のターンとの間に形成される軸方向の隙間をばね間隙間（Ｃ）と定義し、
    　前記一方側ブッシュと前記他方側ブッシュとの間に形成される軸方向の隙間をブッシュ間隙間（Ｂ）と定義すると、
    　前記フック隙間は、先端から前記一方側ばねの軸方向他端に近付いていくと、所定の位置までは前記ブッシュ間隙間よりも小さく、前記所定の位置を越えると前記ブッシュ間隙間よりも大きくなり、
    　前記ばね間隙間は前記ブッシュ間隙間よりも大きい捩りばね。
  10. 　請求項９に記載の捩りばねにおいて、
    　前記フック隙間は、前記所定の位置で階段状に拡大する捩りばね。
  11. 　捩り方向が互いに逆となるように接続された捩り式の２つのコイルばね（３３、３４）と、
    　前記２つのコイルばねの間に設けられたフック（３５）を備え、内燃機関の吸気路内に回転自在に収容されて前記吸気路の開度を増減する弁体（５）を有する絞り弁装置（２）に用いられる捩りばねであって、
    　前記２つのコイルばねの内、軸方向一方側に配置される一方側ばね（３３）が前記弁体を閉側に付勢し、かつ、軸方向他方側に配置される他方側ばね（３４）が前記弁体を開側に付勢し、
    　前記一方側ばねは、複数の線間隙間（４２）を有し、
    　前記他方側ばねは、複数の線間隙間（４３）を有し、
    　前記一方側ばねの複数の線間隙間の中で、最も軸方向他方側に存在する線間隙間（４２ａ）は、他の線間隙間よりも大きい捩りばね。
  12. 　捩り方向が互いに逆となるように接続された捩り式の２つのコイルばね（３３、３４）と、
    　前記２つのコイルばねの間に設けられたフック（３５）を備え、内燃機関の吸気路内に回転自在に収容されて前記吸気路の開度を増減する弁体（５）を有する絞り弁装置（２）に用いられる捩りばねであって、
    　前記２つのコイルばねの内、軸方向一方側に配置される一方側ばね（３３）が前記弁体を閉側に付勢し、かつ、軸方向他方側に配置される他方側ばね（３４）によって前記弁体を開側に付勢し、
    　前記一方側ばねは、複数の線間隙間（４２）を有し、
    　前記他方側ばねは、複数の線間隙間（４３）を有し、
    　前記他方側ばねの複数の線間隙間の中で、最も軸方向一方側に存在する線間隙間（４３ａ）は、他の線間隙間よりも大きい捩りばね。
  13. 　請求項１１に記載の捩りばねにおいて、
    　前記他方側ばねの複数の線間隙間の中で、最も軸方向一方側に存在する線間隙間（４３ａ）は、他の線間隙間よりも大きい捩りばね。

     
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