WO2021176489A1 - スロットル装置 - Google Patents

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WO2021176489A1
WO2021176489A1 PCT/JP2020/008583 JP2020008583W WO2021176489A1 WO 2021176489 A1 WO2021176489 A1 WO 2021176489A1 JP 2020008583 W JP2020008583 W JP 2020008583W WO 2021176489 A1 WO2021176489 A1 WO 2021176489A1
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throttle
gear
opener
throttle device
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寿英 国分
耀杰 曹
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愛三工業株式会社
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    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0269—Throttle closing springs; Acting of throttle closing springs on the throttle shaft

Definitions

  • the present invention relates to a throttle device.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-166572 includes a coil spring having a return spring portion for returning the throttle valve from the fully open position to the default position (partially open position) and an opener spring portion for returning the throttle valve from the fully closed position to the default position.
  • the throttle device includes a guide portion and a slidable guide member between the guide portion of the throttle gear that rotates integrally with the throttle valve and the opener spring portion. Further, the throttle gear is provided with an outer peripheral support portion that comes into contact with the outer peripheral side of the first winding on the gear side of the opener spring portion. As a result, the pressing force applied to the guide member by the first winding on the gear side of the opener spring portion is suppressed.
  • the number of parts is increased by providing the guide member. Therefore, the cost increases and the size increases. Further, even if the guide member is omitted, the first winding on the intermediate hook portion side is pressed against the guide portion of the throttle gear due to the reaction force of the torsional torque of the opener spring portion, so that the sliding generated between the two The dynamic resistance will increase.
  • the problem to be solved by the present invention is a throttle device capable of reducing the sliding resistance generated between the inner peripheral side of the opener spring portion and the member with which the inner peripheral side abuts, while suppressing an increase in the number of parts. Is to provide.
  • a throttle device which is a throttle body having an intake passage inside, a throttle valve arranged in the intake passage, a throttle shaft connected to the throttle valve, and the throttle shaft. It has a rotating body configured to transmit torque to, and a coil spring arranged between the throttle body and the rotating body, and the coil spring is composed of a coil wound in a first direction.
  • a return spring portion, an opener spring portion composed of a coil wound in a second direction opposite to the first direction, and an intermediate hook portion located between the opener spring portion and the return spring portion are provided.
  • the throttle body includes an opener stopper with which the intermediate hook portion abuts, and a body-side locking portion in which the tip of the return spring portion is locked, and the rotating body is on the rotating body side to which the tip of the opener spring portion is locked. It includes a locking portion, a spring guide portion configured to face the inner peripheral side of the opener spring portion, and an outer peripheral support portion that abuts on the outer peripheral side of the first roll of the opener spring portion from the intermediate hook portion. It is a throttle device.
  • the increase in the number of parts can be suppressed by omitting the guide member required in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-166572. As a result, it is possible to suppress an increase in cost and an increase in size of the throttle device. Further, when the outer peripheral support portion of the rotating body comes into contact with the outer peripheral side of the first winding on the intermediate hook portion side of the opener spring portion of the coil spring, the first winding is separated from the spring guide portion of the rotating body. Therefore, it is possible to reduce the sliding resistance generated between at least the first winding on the intermediate hook portion side of the opener spring portion and the spring guide portion of the rotating body.
  • the rotating body corresponds to the "member with which the inner peripheral side of the opener spring portion abuts" as used herein.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. It is a side view of the throttle device which removed the gear case cover in a fully closed state. It is a side view of the throttle device which removed the gear case cover in the fully opened state. It is an exploded view of a throttle device. It is a perspective view which shows the throttle gear to which a coil spring is attached. It is a side view which shows the throttle gear to which a coil spring is attached. It is a side view of the throttle gear which shows the positional relationship between a throttle gear and an opener spring part.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. It is a figure seen from the axial direction which shows typically the positional relationship between a throttle gear and an opener spring part. It is a figure seen from the radial direction which shows typically the positional relationship between a throttle gear and an opener spring part. It is a figure seen from the axial direction which shows typically the positional relationship between the throttle gear and the opener spring part which concerns on Comparative Example 1. It is a figure seen from the radial direction which shows typically the positional relationship between a throttle gear and an opener spring part.
  • FIG. 5 is a view from the axial direction schematically showing the positional relationship between the throttle gear and the return spring portion according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a throttle device
  • FIG. 2 is a side view showing a default state of the throttle device with the gear case cover removed
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, and
  • FIG. 4 shows the gear case cover removed.
  • a side view showing a fully closed state of the throttle device
  • FIG. 5 is a side view showing a fully opened state
  • FIG. 6 is a perspective view showing an exploded state of the throttle body side, the coil spring, the throttle gear, and the gear case cover.
  • the direction of the throttle device is determined as indicated by an arrow in the figure, but the arrangement direction of the throttle device is not specified.
  • the alternate long and short dash line in FIG. 6 indicates an axial line extending in the left-right direction.
  • the throttle device 10 has a throttle body 12 and a substantially disk-shaped throttle valve 15.
  • the throttle body 12 forms an intake passage 13 inside, and the throttle valve 15 is arranged there in a rotatable state.
  • the throttle valve 15 is fixed to the throttle shaft 17.
  • the throttle body 12, the throttle valve 15, and the throttle shaft 17 are made of metal.
  • both ends of the throttle shaft 17 are rotatably supported by a pair of bearings 18 attached to the throttle body 12.
  • a throttle gear 20 is fixed to one end (right end) of the throttle shaft 17.
  • the throttle gear 20 corresponds to the "rotating body" referred to in the present specification.
  • the throttle body 12 is equipped with an electric motor 22.
  • a gear 24 is provided at the tip of the motor shaft 23 of the motor 22.
  • the gear 24 is meshed with the large gear portion 26a of the intermediate gear 26.
  • the intermediate gear 26 is a two-stage gear including a large gear portion 26a and a small gear portion 26b.
  • the small gear portion 26b of the intermediate gear 26 is meshed with the tooth portion 28 of the throttle gear 20.
  • the intermediate gear 26 is rotatably supported by the throttle body 12 via the intermediate shaft 27.
  • the motor 22 is driven and controlled by an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • the driving force of the motor 22 is transmitted to the throttle gear 20 via the gear 24 and the intermediate gear 26.
  • the throttle gear 20 is rotated in the opening / closing direction.
  • the throttle shaft 17 and the throttle valve 15 are rotated integrally with the throttle gear 20, and the throttle valve 15 is opened and closed. If the rotation direction of the motor shaft 23 of the motor 22 is changed, the rotation direction of the throttle valve 15 also changes. That is, the opening degree of the throttle valve 15 can be adjusted by the motor 22.
  • a gear case cover 29 that covers a gear transmission mechanism such as a throttle gear 20, a gear 24, and an intermediate gear 26 is attached to the right side surface of the throttle body 12.
  • the fully closed state is a state in which the throttle valve 15 is positioned so as to be substantially orthogonal to the flow of air moving in the intake passage 13 extending in the front-rear direction.
  • a state in which the throttle valve 15 is positioned substantially parallel to the flow of air moving in the intake passage 13 extending in the front-rear direction is a fully open state.
  • the throttle device 10 is configured so as not to be fully closed when electricity is not being transmitted to the motor 22. Specifically, when electricity is not being transmitted to the motor 22, the throttle valve 15 is configured to be in a default state (see FIG. 2) in which the throttle valve 15 is slightly opened from the fully closed state. In the default state, a small amount of air can be ventilated in the intake passage 13.
  • the throttle device 10 of the present embodiment includes a coil spring 30 in order to enable the throttle valve 15 to be in the default state when electricity is not being transmitted to the motor 22.
  • the coil spring 30 makes it possible to urge the throttle valve 15 to return to the default state when the state is different from the default state.
  • the motor 22 is energized (the motor shaft 23 can be controlled)
  • the coil spring 30 cannot set the default state.
  • the urging force of the coil spring 30 is set so that the throttle valve 15 can be brought into the default state by utilizing the elastic restoring force of the coil spring 30 when the energization of the motor 22 is interrupted.
  • the coil spring 30 can return the throttle valve 15 to the default state regardless of whether the throttle valve 15 is open or closed from the default state.
  • the cross section of the coil wire of the coil spring 30 is formed in a circular shape.
  • the coil spring 30 is wound in a right cylindrical shape, and the direction in which the coil spring 30 is wound is changed in the middle (see FIG. 6).
  • the coil spring 30 has a body side end 31 at one end and a gear side end 32 at the other end.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a throttle gear to which a coil spring is attached
  • FIG. 8 is a side view as well.
  • the portion of the coil spring 30 that changes the winding direction is formed in a U shape as an intermediate hook portion 33 that protrudes outward from the outer diameter of the coil spring 30.
  • the coil portion wound in the first direction between the body side end portion 31 and the intermediate hook portion 33 is referred to as a return spring portion 35, and between the gear side end portion 32 and the intermediate hook portion 33.
  • the coil portion wound in the second direction, which is the opposite direction to the first direction, is referred to as an opener spring portion 37.
  • the outer diameter and inner diameter of both spring portions 35 and 37 are formed substantially uniformly.
  • the body side end 31 and the gear side end 32 are formed so as to project outward from the outer diameter of the coil spring 30. Both ends 31 and 32 of the coil spring 30 are connected to the body side locking portion 40 and the gear side locking portion 42 in a state where both spring portions are twisted so that the inner diameter becomes smaller (see FIG. 2). ..
  • the body side end portion 31 corresponds to the "tip portion of the return spring portion 35" as used herein.
  • the gear side end portion 32 corresponds to the “tip portion of the opener spring portion 37” as used herein.
  • the intermediate hook portion 33 is locked so as to be relatively separable from the hook stopper portion 44 provided in the throttle gear 20 in the opening direction.
  • the intermediate hook portion 33 is provided so as to be in contact with the opener stopper 46 provided on the throttle body 12 and to be separated in the opening direction (see FIGS. 4 and 5).
  • the intermediate hook portion 33 comes into contact with the opener stopper 46. Since the throttle gear 20 tries to rotate relative to the opener stopper 46, the hook stopper portion 44 of the throttle gear 20 separates from the intermediate hook portion 33. Further, the opener spring portion 37 is elastically deformed so that the inner diameter becomes smaller. In this state, when the motor 22 is no longer energized, the throttle gear 20 is returned to the default state by the elastic restoring force of the opener spring portion 37. The inner diameter of the return spring portion 35 does not decrease while the throttle gear 20 rotates from the default state to the fully closed state.
  • the intermediate hook portion 33 maintains the state of being locked to the hook stopper portion 44 of the throttle gear 20. Therefore, the return spring portion 35 is elastically deformed so that the inner diameter becomes smaller. In this state, when the motor 22 is no longer energized, the throttle gear 20 is returned to the default state by the elastic restoring force of the return spring portion 35. While the throttle gear 20 rotates from the default state to the fully open state, the inner diameter of the opener spring portion 37 does not decrease.
  • the throttle gear 20 has a cylindrical spring guide portion 47.
  • the spring guide portion 47 is located inside the coil spring 30 and is arranged so as to surround the outer circumference of the throttle shaft 17.
  • the spring guide portion 47 is formed so as to project concentrically from the right side portion of the throttle gear 20 to the left side.
  • a part (for example, about 2 turns) of the return spring part 35 of the coil spring 30 on the intermediate hook part 33 side and an opener spring part 37 (for example, about 2 turns) are fitted to the spring guide part 47.
  • the spring guide portion 47 holds a part of the return spring portion 35 on the intermediate hook portion 33 side and the inner peripheral side of the opener spring portion 37.
  • a cylindrical boss portion 45 for attaching the bearing 18 on the right side to the throttle body 12 is formed. The remaining portion of the return spring portion 35 is fitted to the boss portion 45.
  • FIG. 9 is a side view showing the relationship between the throttle gear and the opener spring portion
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • the arcuate base portion 48 that supports the tooth portions 28 of the throttle gear 20 is formed concentrically on the outer peripheral side of the base end portion of the spring guide portion 47 at predetermined intervals. There is.
  • the coil inner diameter of the coil spring 30 arranged on the outer peripheral side of the spring guide portion 47 is formed to be larger than the outer diameter of the spring guide portion 47.
  • the inner diameter of the coil spring 30 is larger than the outer diameter of the spring guide portion 47 at any position that the throttle valve 15 can take. It is configured as follows.
  • the throttle gear 20 is provided with an outer peripheral support portion 50 that comes into contact with the outer peripheral side of the opener spring portion 37 of the coil spring 30.
  • the outer peripheral support portion 50 is integrally formed with the throttle gear 20.
  • a plurality of outer peripheral support portions 50 are arranged on the inner peripheral side of the arcuate base portion 48 at predetermined intervals in the circumferential direction (two are shown in FIG. 9).
  • the outer peripheral support portion 50 is formed in a columnar shape extending parallel to the axial direction (left-right direction) of the throttle gear 20. Therefore, the outer peripheral support portion 50 comes into contact with the outer peripheral side of the opener spring portion 37 in a point contact manner.
  • the outer peripheral support portion 50 is formed so as to be in contact with at least the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 even when the inner diameter of the coil spring 30 is the smallest.
  • the outer peripheral support portion 50 is arranged at a position where the force with which the opener spring portion 37 presses the spring guide portion 47 can be reduced. That is, the outer peripheral support portion 50 can apply a pressing force to the opener spring portion 37 in a direction opposite to the direction in which the spring guide portion 47 is pressed by the reaction force of the torsional torque of the opener spring portion 37. Is formed in.
  • FIG. 11 is a view schematically showing the positional relationship between the throttle gear and the opener spring portion in the axial direction
  • FIG. 12 is a view also seen in the radial direction.
  • the direction in which the spring guide portion 47 is pressed by the reaction force of the torsional torque of the opener spring portion 37 is indicated by an arrow Y1
  • the outer peripheral support portion 50 applies a pressing force to the opener spring portion 37.
  • the direction is indicated by the arrow Y2.
  • the outer peripheral support portion 50 is arranged so as to abut within a range of 180 ° to 360 ° from the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 with respect to the winding direction of the spring coil in the opener spring portion 37. ..
  • the outer peripheral support portion 50 supports at least the outer peripheral side of the first roll on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 by contact, thereby separating the portion opposite to the contact portion from the spring guide portion 47. This prevents the portion on the opposite side from coming into contact with the spring guide portion 47. The outer peripheral support portion 50 does not bring the first roll of the opener spring portion 37 into contact with the spring guide portion 47.
  • the minimum distance A between the spring guide portion 47 in which the opener spring portion 37 is arranged and the outer peripheral support portion 50 is set to be twice or less the coil wire diameter 37d of the opener spring portion 37. There is.
  • the outer peripheral support portion 50 provided in the throttle gear 20 comes into contact with the outer peripheral side of at least the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 of the coil spring 30, so that the first winding of the throttle gear 20 It is separated from the spring guide portion 47. Therefore, it is possible to reduce the sliding resistance generated between at least the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 and the spring guide portion 47 of the throttle gear 20. This is effective in reducing the wear of the spring guide portion 47. Further, since the load on the motor 22 is reduced, it is effective for downsizing the motor 22 and the throttle device 10.
  • FIG. 13 is a view schematically showing the relationship between the throttle gear and the opener spring portion according to Comparative Example 1
  • FIG. 14 is a view seen from the same radial direction.
  • the same parts as those in the embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the throttle gear (reference numeral 120) of Comparative Example 1 is not formed with the outer peripheral support portion 50 (see FIGS. 11 and 12) according to the embodiment. Other configurations are the same as in the embodiment.
  • the coil center 37C of the opener spring portion 37 is eccentric with respect to the axial center 47C of the spring guide portion 47 due to the reaction force of the torsional torque of the opener spring portion 37 (see arrow Y1 in FIGS. 13 and 14). do. Therefore, the inner peripheral portion of one side portion (the right portion in FIGS. 13 and 14) of the opener spring portion 37 comes into contact with the outer peripheral side of the spring guide portion 47. Along with this, the other side portion (the left portion in FIGS. 13 and 14) of the return spring portion 35 is separated from the spring guide portion 47.
  • the opener spring portion 37 does not exhibit the same behavior in any portion.
  • the portion close to the gear side end portion 32 behaves so as to follow the throttle gear 20.
  • the portion close to the intermediate hook portion 33 behaves to move relative to the throttle gear 20. Therefore, there is a sliding resistance, so-called rubbing, which occurs between the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the return spring portion 35 and the spring guide portion 47 when rotating between the default position and the fully closed position of the throttle gear 20. big.
  • the outer peripheral support portion 50 provided in the throttle gear 20 comes into contact with the outer peripheral side of at least the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 (see FIGS. 11 and 12). ..
  • the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 is separated from the spring guide portion 47 of the throttle gear 20 over the entire circumference. Therefore, it is possible to reduce the sliding resistance generated between at least the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 and the spring guide portion 47 of the throttle gear 20.
  • the outer peripheral support portion 50 is arranged at a position where it abuts within a range of 180 ° to 360 ° from the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37. Therefore, it is possible to effectively reduce the sliding resistance generated in the portion where the relative movement between the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the opener spring portion 37 and the spring guide portion 47 of the throttle gear 20 is relatively large. can.
  • the minimum distance A between the spring guide portion 47 and the outer peripheral support portion 50 is not more than twice the coil wire diameter 37d of the opener spring portion 37. Therefore, it is possible to suppress the overlap of the coil wires of the opener spring portion 37 between the spring guide portion 47 and the outer peripheral support portion 50, and to stabilize the posture of the opener spring portion 37.
  • FIG. 15 is a view schematically showing the positional relationship between the throttle gear and the return spring portion in the axial direction
  • FIG. 16 is a view also seen in the radial direction.
  • the outer peripheral side of the spring guide portion 47 of the throttle gear 20 is an inner peripheral support portion that abuts on the inner peripheral side of at least the first winding on the intermediate hook portion 33 side of the return spring portion 35.
  • One 52 is provided.
  • the inner peripheral support portion 52 is arranged at a position where the return spring portion 35 abuts in the winding direction of the coil of the spring within a range of 90 ° to 180 ° from the intermediate hook portion 33 side of the return spring portion 35.
  • the inner peripheral support portion 52 is formed in a substantially semicircular cross section extending in the axial direction on the outer peripheral side of the spring guide portion 47.
  • the load direction applied to the spring guide portion 47 due to the reaction force of the torsional torque of the return spring portion 35 is shifted from the axis center of the throttle gear 20, so that the return spring portion 35 and the spring guide portion 47 are separated from each other.
  • the generated friction torque can be reduced.
  • FIG. 17 is a view from the axial direction schematically showing the relationship between the throttle gear and the return spring portion according to Comparative Example 2.
  • the same parts as those in the embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the throttle gear (reference numeral 220) of Comparative Example 2 is not formed with the inner peripheral support portion 52 (see FIG. 15) according to the second embodiment.
  • Other configurations are the same as in the embodiment.
  • the inner peripheral support portion 52 comes into contact with the inner peripheral side of the first roll on the intermediate hook portion 33 side of the return spring portion 35.
  • the load direction (see arrow F in FIG. 15) applied to the spring guide portion 47 by the reaction force of the torsional torque of the return spring portion 35 moves from the axial center 47C of the spring guide portion 47 to the apex of the inner peripheral support portion 52. It will be in a passing position.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and changes can be made without departing from the present invention.
  • the number of outer peripheral support portions 50 may be increased or decreased.
  • the inner peripheral support portion 52 may be omitted or may be increased. It is also conceivable to provide the inner peripheral support portion 52 without providing the outer peripheral support portion 50.

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Abstract

スロットル装置において、部品点数の増加を抑制しつつ、コイルスプリングのオープナスプリング部の内周側とスロットルギヤとの間に生じる摺動抵抗を低減する。スロットル装置は、スロットルボデーとスロットルギヤ（２０）とコイルスプリング（３０）とを備える。コイルスプリング（３０）は、中間フック部（３３）と、中間フック部（３３）から一方向に巻かれたリターンスプリング部（３５）と、中間フック部（３３）から反対方向に巻かれたオープナスプリング部（３７）と、を備える。オープナスプリング部（３７）のギヤ側端部はスロットルギヤ（２０）に接続される。スロットルギヤ（２０）は、オープナスプリング部（３７）の内周側を保持するスプリングガイド部（４７）を備える。スロットルギヤ（２０）は、オープナスプリング部（３７）の中間フック部（３３）側における１巻目の外周側と当接する外周支持部（５０）を備える。

Description

スロットル装置
　本発明は、スロットル装置に関する。
　特開２０１６－１６６５７２号公報は、スロットルバルブを全開位置からデフォルト位置（部分開弁位置）に戻すリターンスプリング部と、全閉位置からデフォルト位置に戻すオープナスプリング部と、を有するコイルスプリングを備えたスロットル装置を開示する。前記スロットル装置は、スロットルバルブと一体的に回転するスロットルギヤのガイド部とオープナスプリング部との間に、ガイド部と摺動可能なガイド部材を備える。また、スロットルギヤに、オープナスプリング部のギヤ側における１巻目の外周側と当接する外周支持部が設けられている。これにより、オープナスプリング部のギヤ側における１巻目がガイド部材に与える押圧力が抑制されている。
　前記スロットル装置では、ガイド部材を設けたことにより部品点数が増加する。このため、コストアップ及び大型化を招く。また、仮に、ガイド部材を省略したとしても、オープナスプリング部の捻りトルクの反力により中間フック部側における１巻目がスロットルギヤのガイド部に押し付けられた状態となるため、両者間に生じる摺動抵抗が増大することになる。
　本発明が解決しようとする課題は、部品点数の増加を抑制しつつ、オープナスプリング部の内周側とその内周側が当接する部材との間に生じる摺動抵抗を低減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。
　本開示の１つの特徴は、スロットル装置であって、内部に吸気通路を有するスロットルボデーと、前記吸気通路内に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブに接続されたスロットルシャフトと、前記スロットルシャフトへとトルクを伝達するよう構成された回転体と、前記スロットルボデーと前記回転体との間に配置されたコイルスプリングとを有し、前記コイルスプリングは、第１方向に巻かれたコイルからなるリターンスプリング部、前記第１方向の反対の向きである第２方向に巻かれたコイルからなるオープナスプリング部、及び前記オープナスプリング部と前記リターンスプリング部の間に位置する中間フック部を備え、前記スロットルボデーは、前記中間フック部が当接するオープナストッパ、及び前記リターンスプリング部の先端が係止するボデー側係止部を備え、前記回転体は、前記オープナスプリング部の先端が係止する回転体側係止部、前記オープナスプリング部の内周側に面するよう構成されたスプリングガイド部、及び前記中間フック部からの前記オープナスプリング部の１巻目の外周側に当接する外周支持部を備える、スロットル装置である。
　上記特徴によれば、特開２０１６－１６６５７２号公報で要したガイド部材が省略されることにより、部品点数の増加を抑制することができる。これにより、コストアップ及びスロットル装置の大型化を抑制することができる。また、回転体の外周支持部がコイルスプリングのオープナスプリング部の中間フック部側の１巻目の外周側と当接することにより、その１巻目が回転体のスプリングガイド部から離される。したがって、オープナスプリング部の中間フック部側における少なくとも１巻目と回転体のスプリングガイド部との間に生じる摺動抵抗を低減することができる。なお、回転体は本明細書でいう「オープナスプリング部の内周側が当接する部材」に相当する。
実施形態１にかかるスロットル装置を示す斜視図である。 ギヤケースカバーを外したスロットル装置のデフォルト状態を示す側面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。 全閉状態にあるギヤケースカバーを外したスロットル装置の側面図である。 全開状態にあるギヤケースカバーを外したスロットル装置の側面図である。 スロットル装置の分解図である。 コイルスプリングが取り付けられたスロットルギヤを示す斜視図である。 コイルスプリングが取り付けられたスロットルギヤを示す側面図である。 スロットルギヤとオープナスプリング部との位置関係を示すスロットルギヤの側面図である。 図９のＸ－Ｘ線矢視断面図である。 スロットルギヤとオープナスプリング部との位置関係を模式的に示す軸方向から見た図である。 スロットルギヤとオープナスプリング部との位置関係を模式的に示す径方向から見た図である。 比較例１にかかるスロットルギヤとオープナスプリング部との位置関係を模式的に示す軸方向から見た図である。 スロットルギヤとオープナスプリング部との位置関係を模式的に示す径方向から見た図である。 実施形態２にかかるスロットルギヤとリターンスプリング部との位置関係を模式的に示す軸方向から見た図である。 スロットルギヤとリターンスプリング部との位置関係を模式的に示す径方向から見た図である。 比較例２にかかるスロットルギヤとリターンスプリング部との位置関係を模式的に示す軸方向から見た図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
［実施形態１］
　本実施形態のスロットル装置は、自動車等の車両に搭載されるものであり、車両のエンジン（内燃機関）への空気吸入量を調整するものである。図１はスロットル装置を示す斜視図、図２はギヤケースカバーを外したスロットル装置のデフォルト状態を示す側面図、図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図、図４はギヤケースカバーを外したスロットル装置の全閉状態を示す側面図、図５は同じく全開状態を示す側面図、図６はスロットルボデー側とコイルスプリングとスロットルギヤとギヤケースカバーの分解状態を示す斜視図である。図１～図５において、スロットル装置の方向を図中に矢印で示すように定めるが、スロットル装置の配置方向を特定するものではない。図６中の一点鎖線は左右方向に延びる軸線を示す。
（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、略円盤状のスロットルバルブ１５を有する。スロットルボデー１２は、内部に吸気通路１３を形成しており、そこにスロットルバルブ１５は回動可能な状態で配置されている。スロットルバルブ１５は、スロットルシャフト１７に対して固定されている。スロットルボデー１２、スロットルバルブ１５及びスロットルシャフト１７は金属製である。
　図３に示すように、スロットルシャフト１７の両端部は、スロットルボデー１２に取り付けられた一対のベアリング１８により回転可能に支えられている。スロットルシャフト１７を回転させることにより、スロットルバルブ１５を回転させることが可能となる。スロットルシャフト１７の一端部（右端部）には、スロットルギヤ２０が固定されている。スロットルギヤ２０は本明細書でいう「回転体」に相当する。
　スロットルボデー１２には、電動式のモータ２２が備えられている。モータ２２のモータ軸２３の先端部には歯車２４が備えられている。図２に示すように、歯車２４は、中間ギヤ２６の大歯車部２６ａと噛み合わされている。図３に示すように、中間ギヤ２６は、大歯車部２６ａと小歯車部２６ｂを備える二段歯車である。中間ギヤ２６の小歯車部２６ｂは、スロットルギヤ２０の歯部２８と噛み合わされている。中間ギヤ２６は、スロットルボデー１２に中間軸２７を介して回転可能に支持されている。
　モータ２２は、電子制御装置（ＥＣＵ）によって駆動制御される。モータ２２の駆動力は、歯車２４、中間ギヤ２６を介してスロットルギヤ２０に伝わる。これにより、スロットルギヤ２０が開閉方向に回動される。スロットルギヤ２０と一体的にスロットルシャフト１７、及び、スロットルバルブ１５が回動され、スロットルバルブ１５が開閉される。モータ２２のモータ軸２３の回転方向を変えれば、スロットルバルブ１５の回動方向も変わる。すなわち、モータ２２によりスロットルバルブ１５の開度を調整することが可能である。図１に示すように、スロットルボデー１２の右側面には、スロットルギヤ２０、歯車２４及び中間ギヤ２６等の歯車伝達機構を覆うギヤケースカバー２９が取り付けられている。
　図４に示すように、前後方向に延びる吸気通路１３内を移動する空気の流れに対して、スロットルバルブ１５が略直交するように位置する状態が全閉状態である。また、図５に示すように、前後方向に延びる吸気通路１３内を移動する空気の流れに対して、スロットルバルブ１５が略平行するように位置する状態が全開状態である。
　スロットル装置１０は、モータ２２に電気が通じていない状態において、全閉状態とならないように構成されている。具体的には、モータ２２に電気が通じていない状態においては、全閉状態からスロットルバルブ１５が少し開いたデフォルト状態（図２参照）となるように構成されている。デフォルト状態においては、少量の空気が吸気通路１３内を通気可能な状態となる。
　図３に示すように、モータ２２に電気が通じていない場合にスロットルバルブ１５をデフォルト状態とすることを可能とするため、本実施形態のスロットル装置１０はコイルスプリング３０を備えている。コイルスプリング３０は、デフォルト状態とは異なる状態である場合にスロットルバルブ１５をデフォルト状態に戻すように付勢することを可能とするものである。モータ２２が通電されている状態（モータ軸２３をコントロールできる状態）では、コイルスプリング３０によりデフォルト状態にすることはできない。モータ２２への通電が途切れた場合に、コイルスプリング３０の弾性復元力を利用してスロットルバルブ１５をデフォルト状態にすることが可能なように、コイルスプリング３０の付勢力が設定されている。
　コイルスプリング３０は、スロットルバルブ１５がデフォルト状態から開いている状態であっても閉じている状態であっても、スロットルバルブ１５をデフォルト状態に戻すことが可能なものである。コイルスプリング３０のコイル線の断面は円形状に形成されている。コイルスプリング３０は、直円筒状に巻回されており、コイルスプリング３０を巻回する方向を途中で変えたものである（図６参照）。コイルスプリング３０は、一端にボデー側端部３１を有し、他端にギヤ側端部３２を有する。
　図２に示すように、コイルスプリング３０のボデー側端部３１が、スロットルボデー１２に備えられたボデー側係止部４０に係止により接続されている。コイルスプリング３０のギヤ側端部３２が、スロットルギヤ２０に備えられたギヤ側係止部４２に係止により接続されている。すなわち、コイルスプリング３０は、スロットルボデー１２とスロットルギヤ２０との間に介装されている。ギヤ側係止部４２は本明細書でいう「回転体側係止部」に相当する。図７はコイルスプリングが取り付けられたスロットルギヤを示す斜視図、図８は同じく側面図である。
　図７に示すように、コイルスプリング３０の巻回方向を変える部分は、コイルスプリング３０の外径より外方に突出する中間フック部３３としてＵ字状に形成されている。コイルスプリング３０において、ボデー側端部３１と中間フック部３３との間で第１方向に巻かれたコイル部分をリターンスプリング部３５といい、ギヤ側端部３２と中間フック部３３との間で第１方向と反対の向きである第２方向に巻かれたコイル部分をオープナスプリング部３７という。コイルスプリング３０に力が加えられていない状態においては、両スプリング部３５、３７の外径及び内径は略一様に形成されている。
　ボデー側端部３１及びギヤ側端部３２は、コイルスプリング３０の外径より外方に突出するように形成されている。コイルスプリング３０の両端部３１、３２は、両スプリング部を内径が小さくなるように捩じった状態でボデー側係止部４０及びギヤ側係止部４２に接続されている（図２参照）。ボデー側端部３１は本明細書でいう「リターンスプリング部３５の先端部」に相当する。ギヤ側端部３２は本明細書でいう「オープナスプリング部３７の先端部」に相当する。
　図７及び図８に示すように、中間フック部３３は、スロットルギヤ２０に備えられたフックストッパ部４４に対して相対的に開方向に離間可能に係止されている。中間フック部３３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４及び図５参照）。
　スロットルギヤ２０がデフォルト状態（図２参照）から全閉状態（図４参照）に回動する間、中間フック部３３はオープナストッパ４６に当接する。オープナストッパ４６に対してスロットルギヤ２０が相対回動しようとするため、中間フック部３３からスロットルギヤ２０のフックストッパ部４４が離れる。また、オープナスプリング部３７は内径が小さくなるように弾性変形することになる。この状態で、モータ２２への通電がされなくなると、オープナスプリング部３７の弾性復元力によりスロットルギヤ２０がデフォルト状態に戻される。なお、スロットルギヤ２０がデフォルト状態から全閉状態に回動する間、リターンスプリング部３５の内径が小さくなるわけではない。
　スロットルギヤ２０がデフォルト状態（図２参照）から全開状態（図５参照）に回動する間、中間フック部３３はスロットルギヤ２０のフックストッパ部４４に係止された状態を維持する。このため、リターンスプリング部３５は内径が小さくなるように弾性変形することになる。この状態で、モータ２２への通電がされなくなると、リターンスプリング部３５の弾性復元力によりスロットルギヤ２０がデフォルト状態に戻される。なお、スロットルギヤ２０がデフォルト状態から全開状態に回動する間、オープナスプリング部３７の内径が小さくなるわけではない。
　図３に示すように、スロットルギヤ２０は円筒状のスプリングガイド部４７を有する。スプリングガイド部４７は、コイルスプリング３０の内側に位置し、スロットルシャフト１７の外周を囲うように配置されている。スプリングガイド部４７は、スロットルギヤ２０の右側部から左方へ同心状に突出するように形成されている。
　スプリングガイド部４７には、コイルスプリング３０のリターンスプリング部３５の中間フック部３３側の一部（例えば略２巻分）及びオープナスプリング部３７（例えば略２巻分）が嵌合されている。スプリングガイド部４７は、リターンスプリング部３５の中間フック部３３側の一部及びオープナスプリング部３７の内周側を保持する。また、スロットルボデー１２に右側のベアリング１８を取り付ける円筒状のボス部４５が形成されている。ボス部４５には、リターンスプリング部３５の残りの部分が嵌合されている。
　図９はスロットルギヤとオープナスプリング部との関係を示す側面図、図１０は図９のＸ－Ｘ線矢視断面図である。図９及び図１０に示すように、スロットルギヤ２０の歯部２８を支持する円弧状ベース部４８は、スプリングガイド部４７の基端部外周側に所定の間隔を隔てて同心状に形成されている。
　スプリングガイド部４７の外周側に配置されたコイルスプリング３０のコイル内径は、スプリングガイド部４７の外径よりも大きく形成されている。特に、スロットルボデー１２にコイルスプリング３０が取り付けられた状態（図３参照）において、スロットルバルブ１５がとりうるいずれの位置においても、スプリングガイド部４７の外径よりもコイルスプリング３０の内径が大きくなるように構成されている。
（スロットルギヤ２０の要部構成）
　図９及び図１０に示すように、スロットルギヤ２０には、コイルスプリング３０のオープナスプリング部３７の外周側と当接する外周支持部５０が設けられている。外周支持部５０は、スロットルギヤ２０に一体的に形成されている。本実施形態では、外周支持部５０は、円弧状ベース部４８の内周側に周方向に所定の間隔で複数個（図９では２個を示す）配置されている。外周支持部５０は、スロットルギヤ２０の軸方向（左右方向）に平行に延びる円柱状に形成されている。このため、外周支持部５０は、オープナスプリング部３７の外周側に点接触状に当接する。外周支持部５０は、コイルスプリング３０の内径が最も小さくなる場合であっても、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目と当接するように形成されている。
　外周支持部５０は、オープナスプリング部３７がスプリングガイド部４７を押し付ける力を低減可能な位置に配置されている。すなわち、外周支持部５０は、オープナスプリング部３７の捻りトルクの反力によりスプリングガイド部４７を押圧する方向とは反対方向に向けてオープナスプリング部３７に押圧力を付与することが可能となるように形成されている。
　図１１はスロットルギヤとオープナスプリング部との位置関係を模式的に示す軸方向から見た図、図１２は同じく径方向から見た図である。図１１及び図１２に、オープナスプリング部３７の捻りトルクの反力によりスプリングガイド部４７を押圧する方向が矢印Ｙ１で示されており、外周支持部５０がオープナスプリング部３７に押圧力を付与する方向が矢印Ｙ２で示されている。また、外周支持部５０は、オープナスプリング部３７におけるスプリングのコイルの巻回方向に関して、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側から１８０°～３６０°の範囲内で当接するように配置されている。
　外周支持部５０は、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目の外周側を当接により支持することにより、その当接部位とは反対側の部位をスプリングガイド部４７から離すことでその反対側の部位がスプリングガイド部４７に当接することを抑制する。外周支持部５０は、オープナスプリング部３７の１巻目をスプリングガイド部４７に当接させるものではない。
　図１０に示すように、オープナスプリング部３７が配置されるスプリングガイド部４７と外周支持部５０との間の最小間隔Ａは、オープナスプリング部３７のコイル線径３７ｄの２倍以下に設定されている。
（実施形態１の利点）
　実施形態１のスロットル装置１０によると、特開２０１６－１６６５７２号公報で要したガイド部材が省略されることにより、部品点数の増加を抑制することができる。これにより、コストアップ及びスロットル装置１０の大型化を抑制することができる。
　また、スロットルギヤ２０に備えた外周支持部５０がコイルスプリング３０のオープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目の外周側と当接することにより、その１巻目がスロットルギヤ２０のスプリングガイド部４７から離される。したがって、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目とスロットルギヤ２０のスプリングガイド部４７との間に生じる摺動抵抗を低減することができる。このことは、スプリングガイド部４７の摩耗の低減に有効である。また、モータ２２への負荷が低減されるため、モータ２２の小型化、スロットル装置１０の小型化に有効である。
　ここで、オープナスプリング部３７とスプリングガイド部４７との間の摺動抵抗の低減効果について比較例１を参照して説明する。図１３は比較例１にかかるスロットルギヤとオープナスプリング部との関係を模式的に示す軸方向から見た図、図１４は同じく径方向から見た図である。比較例１において、実施形態と同一の部位については同一符号を付してその説明を省略する。図１３及び図１４に示すように、比較例１のスロットルギヤ（符号、１２０を付す）には、実施形態における外周支持部５０（図１１及び図１２参照）が形成されていない。その他の構成は実施形態と同様である。
　比較例１によると、オープナスプリング部３７の捻りトルクの反力（図１３及び図１４中、矢印Ｙ１参照）により、オープナスプリング部３７のコイル中心３７Ｃがスプリングガイド部４７の軸中心４７Ｃに対し偏心する。したがって、オープナスプリング部３７の一側部（図１３及び図１４において右側部）の内周部がスプリングガイド部４７の外周側に当接する。これにともない、リターンスプリング部３５の他側部（図１３及び図１４において左側部）がスプリングガイド部４７から離れる。
　また、オープナスプリング部３７は、どの部分でも同様な挙動を示すものではない。例えば、スロットルギヤ２０がデフォルト位置と全閉位置との間で回動する場合、ギヤ側端部３２に近い部分はスロットルギヤ２０に追随するような挙動とる。しかし、中間フック部３３に近い部分はオープナストッパ４６によって移動が制限されるため、スロットルギヤ２０と相対的に移動する挙動となる。したがって、スロットルギヤ２０のデフォルト位置と全閉位置との間の回動時におけるリターンスプリング部３５の中間フック部３３側における１巻目とスプリングガイド部４７との間に生じる摺動抵抗いわゆる擦れが大きい。
　これに対し、本実施形態では、スロットルギヤ２０に備えた外周支持部５０が、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目の外周側と当接する（図１１及び図１２参照）。これにより、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目がスロットルギヤ２０のスプリングガイド部４７から全周に亘って離される。したがって、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における少なくとも１巻目とスロットルギヤ２０のスプリングガイド部４７との間に生じる摺動抵抗を低減することができる。
　また、外周支持部５０は、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側から１８０°～３６０°の範囲内で当接する位置に配置されている。したがって、オープナスプリング部３７の中間フック部３３側における１巻目とスロットルギヤ２０のスプリングガイド部４７との間の相対移動が比較的に大きい部位に生じる摺動抵抗を効果的に低減することができる。
　また、スプリングガイド部４７と外周支持部５０との間の最小間隔Ａは、オープナスプリング部３７のコイル線径３７ｄの２倍以下である。したがって、スプリングガイド部４７と外周支持部５０との間でのオープナスプリング部３７のコイル線同士の重なりを抑制し、オープナスプリング部３７の姿勢を安定化することができる。
［実施形態２］
　本実施形態は、実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、実施形態１と同一部位については同一符号を付して重複する説明を省略する。図１５はスロットルギヤとリターンスプリング部との位置関係を模式的に示す軸方向から見た図、図１６は同じく径方向から見た図である。図１５及び図１６に示すように、スロットルギヤ２０のスプリングガイド部４７の外周側には、リターンスプリング部３５の中間フック部３３側における少なくとも１巻目の内周側と当接する内周支持部５２が１個設けられている。内周支持部５２は、リターンスプリング部３５におけるスプリングのコイルの巻回方向に関して、リターンスプリング部３５の中間フック部３３側から９０°～１８０°の範囲内で当接する位置に配置されている。内周支持部５２は、スプリングガイド部４７の外周側に軸方向に延在する断面略半円状に形成されている。
　本実施形態によると、リターンスプリング部３５の捻りトルクの反力によりスプリングガイド部４７に加わる荷重方向をスロットルギヤ２０の軸中心からずらすことで、リターンスプリング部３５とスプリングガイド部４７との間に生じるフリクショントルクを低減することができる。
　ここで、リターンスプリング部３５とスプリングガイド部４７との間のフリクショントルクの低減効果について比較例２を参照して説明する。図１７は比較例２にかかるスロットルギヤとリターンスプリング部との関係を模式的に示す軸方向から見た図である。比較例２において、実施形態と同一の部位については同一符号を付してその説明を省略する。図１７に示すように、比較例２のスロットルギヤ（符号、２２０を付す）には、実施形態２における内周支持部５２（図１５参照）が形成されていない。その他の構成は実施形態と同様である。
　比較例２によると、リターンスプリング部３５の捻りトルクの反力によりスプリングガイド部４７に加わる荷重方向（図１７中、矢印Ｆ参照）は、スプリングガイド部４７の軸中心４７Ｃを通る。このときの荷重をＦとし、スプリングガイド部４７の外周面の摩擦係数をμとしたとき、摺動抵抗ｆは、
　　ｆ＝μ×Ｆ
　となる。また、スプリングガイド部４７の半径をｒとすると、フリクショントルクＴは、
　　Ｔ＝μＦ×ｒ
　となる。
　これに対し、本実施形態では、内周支持部５２が、リターンスプリング部３５の中間フック部３３側における１巻目の内周側と当接する。これにより、リターンスプリング部３５の捻りトルクの反力によりスプリングガイド部４７に加わる荷重方向（図１５中、矢印Ｆ参照）が、スプリングガイド部４７の軸中心４７Ｃから内周支持部５２の頂点を通る位置にとなる。この場合、軸中心４７Ｃを通る荷重Ｆ´は、
　　Ｆ´＝Ｆｃｏｓθ
　となる。したがって、フリクショントルクＴは、
　　Ｔ＝μＦｃｏｓθ×ｒ
　となる。よって、比較例２と比べてフリクショントルクＴを低減することができる。
［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、外周支持部５０の個数は増減してもよい。また、内周支持部５２は、省略してもよいし、増やしてもよい。また、外周支持部５０を設けずに、内周支持部５２を設けることも考えられる。

Claims (7)

  1. 　スロットル装置であって、
    　内部に吸気通路を有するスロットルボデーと、
    　前記吸気通路内に配置されたスロットルバルブと、
    　前記スロットルバルブに接続されたスロットルシャフトと、
    　前記スロットルシャフトへとトルクを伝達するよう構成された回転体と、
    　前記スロットルボデーと前記回転体との間に配置されたコイルスプリングと
    　を有し、
    　前記コイルスプリングは、第１方向に巻かれたコイルからなるリターンスプリング部、前記第１方向の反対の向きである第２方向に巻かれたコイルからなるオープナスプリング部、及び前記オープナスプリング部と前記リターンスプリング部の間に位置する中間フック部を備え、
    　前記スロットルボデーは、前記中間フック部が当接するオープナストッパ、及び前記リターンスプリング部の先端が係止するボデー側係止部を備え、
    　前記回転体は、前記オープナスプリング部の先端が係止する回転体側係止部、前記オープナスプリング部の内周側に面するよう構成されたスプリングガイド部、及び前記中間フック部からの前記オープナスプリング部の１巻目の外周側に当接する外周支持部を備える、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、
    　前記外周支持部は、前記オープナスプリング部の前記１巻目の一部に当接し、
    　前記１巻目の前記一部は、前記中間フック部から、前記第２方向において、１８０°から３６０°の範囲内にある、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、
    　前記スプリングガイド部と前記外周支持部との間の間隔は、前記オープナスプリング部を形成するコイルの線径の２倍以下である、スロットル装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスロットル装置であって、
    　前記回転体は、前記中間フック部からの前記リターンスプリング部の１巻目の内周側に当接する内周支持部を備える、スロットル装置。
  5. 　請求項４に記載のスロットル装置であって、
    　前記内周支持部は、前記第１方向において、前記中間フック部から９０°から１８０°の範囲内で前記リターンスプリング部の一部に当接する、スロットル装置。
  6. 　スロットル装置であって、
    　歯車、スプリングガイド、及び前記スプリングガイドの外周から径方向外方に延び且つ前記歯車から離れるように突出する支持部を備えた回転体と、
    　前記歯車と前記スプリングガイドの間に位置し、前記支持部に当接するように構成されているコイルスプリングと
    　を有する、スロットル装置。
  7. 　請求項６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中間フック部を備え、
    　前記支持部は、前記中間フック部よりも軸方向において前記歯車から離れている、前記コイルスプリングの少なくとも一部に当接している、スロットル装置。
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