(57)【要約】【課題】モータの出力軸の回転開始時における回り止め手段のガイド条部と係合部との衝突に起因する作動音を低減する。【解決手段】弁ハウジング２０に設けられかつ正逆回転可能な出力軸３９を有するモータと、出力軸３９にねじ合わされかつ該出力軸３９の正逆回転に基づいて軸方向に進退移動することにより内燃機関の補助吸気通路１５を開閉する弁体３６と、弁ハウジング２０と弁体３６との間に設けられ、該弁体３６を軸回り方向に回り止めする回り止め手段とを備える。回り止め手段が、弁ハウジング２０に設けられかつ弁体３６の軸方向に沿って延びる凸条部５５と、弁体３６に設けられかつ凸条部５５に係合するとともに該凸条部５５に沿ってガイドされる凹溝部５７とにより構成される。凸条部５５が、弁体３６の軸方向に平行でなく周方向に傾斜される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側の部材に設けられ、かつ、正逆回転可能な出力軸を有するモータと、
前記出力軸にねじ合わされ、かつ、該出力軸の正逆回転に基づいて軸方向に進退移動することにより内燃機関の吸気通路を開閉する弁体と、
前記固定側の部材と前記弁体との間に設けられ、該弁体を軸回り方向に回り止めする回り止め手段と
を備え、
前記回り止め手段が、前記固定側の部材に設けられかつ前記弁体の軸方向に沿って延びるガイド条部と、前記弁体に設けられかつ前記ガイド条部に係合するとともに該ガイド条部に沿ってガイドされる係合部とにより構成され、
前記ガイド条部が、前記弁体の軸方向に平行でなく周方向に傾斜している
ことを特徴とする内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気量制御装置であって、
前記ガイド条部が、前記弁体の進出方向又は後退方向に向かって該弁体の移動方向に対応する前記出力軸の正転方向又は逆転方向に傾斜していることを特徴とする内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気量制御装置であって、
前記ガイド条部に当接する前記係合部の外周端側の角部にＲ面取り又はＣ面取りが施されていることを特徴とする内燃機関の吸気量制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気量制御装置であって、
前記弁体が、その主体をなす樹脂材料からなる樹脂部と、その樹脂部に一体化されかつ前記出力軸にねじ合わされる金属材料からなる金属部とにより構成されていることを特徴とする内燃機関の吸気量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気量制御装置の従来例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された制御装置は、固定側の部材に設けられ、かつ、正逆回転可能な出力軸を有するモータと、出力軸にねじ合わされ、かつ、該出力軸の正逆回転に基づいて軸方向に進退移動することにより内燃機関の吸気通路を開閉する弁体とを備えている。固定側の部材と前記弁体との間に、該弁体を軸回り方向に回り止めする回り止め手段が設けられている。回り止め手段は、固定側の部材に設けられかつ弁体の軸方向に沿って延びるガイド条部（特許文献１における「規制突部２ｃ」が相当する。）と、前記弁体に設けられかつ前記ガイド条部に係合するとともに該ガイド条部に沿ってガイドされる係合部（同、「溝３ｅ」）とにより構成されている。
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０９５７７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来例によると、ガイド条部（規制突部２ｃ）が、弁体の軸方向に平行に真っ直ぐ伸びている。また、ガイド条部（規制突部２ｃ）に沿って係合部（溝３ｅ）を摺動可能とするため、両者間には隙間（いわゆる、がたつき）が設定されている。モータの出力軸の回転開始時に、ガイド条部（詳しくは、一側壁面）に対して係合部が直角方向から衝突することにより、作動音の増大を招くという問題点があった。この作動音は、出力軸が所定角度ずつ断続的に回転するステップモータを用いた場合に顕著にあらわれる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、モータの出力軸の回転開始時における回り止め手段のガイド条部と係合部との衝突に起因する作動音を低減することのできる内燃機関の吸気量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする内燃機関の吸気量制御装置により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載された内燃機関の吸気量制御装置によると、弁体を軸回り方向に回り止めする回り止め手段におけるガイド条部が、弁体の軸方向に平行でなく周方向に傾斜している。したがって、モータの出力軸の回転開始時に、回り止め手段に設定されている隙間（いわゆる、がたつき）をもって、ガイド条部（詳しくは、一側壁面）に対して係合部が斜めに衝突することになる。これにより、ガイド条部（詳しくは、一側壁面）に対して係合部が直角方向から衝突する場合と比べて、衝突による衝撃を緩和し、その衝突に起因する作動音を低減することができる。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載された内燃機関の吸気量制御装置によると、ガイド条部が、弁体の進出方向又は後退方向に向かって弁体の移動方向に対応する出力軸の正転方向又は逆転方向に傾斜している。したがって、ガイド条部に対する係合部の衝突時の反動が弁体の移動方向と同方向へ作用するため、弁体をスムーズに移動させることができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項３に記載された内燃機関の吸気量制御装置によると、ガイド条部に当接する係合部の外周端側の角部にＲ面取り又はＣ面取りが施されている。したがって、ガイド条部（詳しくは、一側壁面）に係合部の外周端側の角部（詳しくは、一角部）が鋭く当接することを回避し、両者間の摩耗を防止することができる。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載された内燃機関の吸気量制御装置によると、弁体が、その主体をなす樹脂材料からなる樹脂部と、その樹脂部に一体化されかつ出力軸にねじ合わされる金属材料からなる金属部とにより構成されている。したがって、出力軸にねじ合わされる金属部により螺合強度を確保しながらも、樹脂部により弁体を軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００１１】
本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。本実施例では、内燃機関（エンジン）の吸気通路を開閉するスロットルバルブをバイパスするバイパス通路としての吸気通路（「補助吸気通路」という）に設けられ、その補助吸気通路を流れる吸気量を制御する吸気量制御装置を例示する。なお、図１は吸気量制御装置の開弁状態を示す断面図、図２は同じく閉弁状態を示す断面図である。
図１に示すように、吸気量制御装置１０は、スロットルバルブ（図示しない）が開閉可能に設けられたスロットルボデー１２に設置されている。なお、吸気量制御装置１０の上下方向は、図１における上下方向に準じるものとして説明する。
【００１２】
前記スロットルボデー１２は、例えば樹脂製で、吸気量制御装置１０を装着するための装着部１３を有している。装着部１３には、その上面に開口する通路溝１４が形成されている。装着部１３の上面に対して吸気量制御装置１０が装着されることにより通路溝１４の上端開口面が閉鎖され、これにより閉断面の補助吸気通路１５が形成されるようになっている。補助吸気通路１５は、スロットルボデー１２の吸気通路（図示しない）におけるスロットルバルブよりも上流側の通路部に連通されているとともに、スロットルバルブよりも下流側通路に連通する中空円筒状の出口孔１６を有している。出口孔１６は、通路溝１４の底面（下面）から下方へ延びている。通路溝１４の底面に開口する出口孔１６の口縁部が弁座１７となっている。また、通路溝１４には、スロットルボデー１２の上面に開口する中空円筒状の取付孔１８が形成されている。取付孔１８は、出口孔１６の孔径より大径の孔径を有しかつ出口孔１６と同心状に形成されている。
【００１３】
前記吸気量制御装置１０は、前記スロットルボデー１２の装着部１３上に配置される弁ハウジング２０と、弁ハウジング２０内に組込まれたアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）としての流量制御弁２２と、弁ハウジング２０の上面を閉鎖するカバー２４とを備えている。弁ハウジング２０は、例えば樹脂製で、前記スロットルボデー１２の装着部１３上に固定状に装着されている。なお、図３は弁ハウジングと流量制御弁を分解して示す断面図である。
【００１４】
図３に示すように、弁ハウジング２０の下面には、円筒状の突出筒部２６が突出されている。突出筒部２６は、前記スロットルボデー１２の取付孔１８内に嵌合可能に形成されている（図１参照）。また、弁ハウジング２０には、突出筒部２６内の空間部を通じて上下方向に貫通する中空円筒状の弁嵌合部２８が形成されている。弁嵌合部２８は、その上下方向に中間部に段部２９を有する段付孔状に形成されており、上半部が大径孔部３０とされ、その下半部が小径孔部３１とされている。また、弁嵌合部２８の下端部の内周面には、環状に張り出すフランジ部３２が形成されている。弁嵌合部２８内には、流量制御弁２２がその上方から嵌合可能に形成されている。なお、図４は弁ハウジングの弁嵌合部を示す平面図である。
【００１５】
また、図３に示すように、前記流量制御弁２２は、ステップモータ（ステッピングモータ、ステッパモータ等とも呼ばれる。）３４と弁体３６とを備えている。ステップモータ３４は、円柱状のモータハウジング３８と、モータハウジング３８内に同心状に設けられた正逆回転可能な出力軸３９とを有している。出力軸３９の下部は、モータハウジング３８より下方へ突出されている。出力軸３９の下端部にはおねじ部４０（図１参照）が形成されている。なお、図５は流量制御弁を示す下面図である。
【００１６】
図１に示すように、前記弁体３６は、その主体をなす弁部材４２と、その弁部材４２に同心状に設けられたブッシュ部材４４とにより構成されている。弁部材４２は、樹脂材料からなるもので、有底円筒状に形成されている。弁部材４２の基端部（上端部）には、外周部に張り出す環状のフランジ部４６が形成されている。また、弁部材４２の先端部（下端部）の外周面は、先細りをなすテーパ状のシール面４７となっている。
【００１７】
前記ブッシュ部材４４は、金属材料（例えば、真ちゅう）からなるもので、中空円筒状に形成されている。ブッシュ部材４４は、弁部材４２の中空部内に圧入又はインサート成形等により一体的に設けられている。ブッシュ部材４４の内周面に、めねじ部４９が形成されている。このめねじ部４９には、前記ステップモータ３４の出力軸３９のおねじ部４０がねじ合わされている。したがって、ステップモータ３４の出力軸３９の正逆回転に基づいて、弁体３６がおねじ部４０とめねじ部４９とのねじ合いを介して軸方向（上下方向）に直線往復運動すなわち進退移動されるようになっている。なお、おねじ部４０とめねじ部４９とによりねじ機構が構成されている。また、弁部材４２は、本明細書でいう「樹脂部」に相当する。また、ブッシュ部材４４は、本明細書でいう「金属部」に相当する。
【００１８】
前記流量制御弁２２は、前記弁ハウジング２０の弁嵌合部２８内に配置されている。詳しくは、図１に示すように、前記ステップモータ３４のモータハウジング３８が弁嵌合部２８の大径孔部３０内に嵌合されている。これとともに、弁体３６が弁嵌合部２８の小径孔部３１内に嵌合されている。このとき、モータハウジング３８は、弁嵌合部２８の段部２９上に支持されるとともに、弁ハウジング２０にカバー２４が装着されることにより抜け止めされる。また、弁体３６のフランジ部４６と突出筒部２６のフランジ部３２との間には、コイルスプリングからなるバルブスプリング５１が介装されている。バルブスプリング５１は、弁体３６を後退方向（図１において上方）へ弾性的に付勢している。また、弁体３６の先端部（下端部）は、突出筒部２６のフランジ部３２内から下方へ突出されている。しかして、弁ハウジング２０と弁体３６との間には、該弁体３６を軸回り方向に回り止めするための回り止め手段（後述する）が設けられている。
【００１９】
前記吸気量制御装置１０は、前記スロットルボデー１２の装着部１３上に弁ハウジング２０をボルト等により締着することにより設置されている。これにより、装着部１３の通路溝１４の上端開口面が弁ハウジング２０により閉鎖される結果、閉断面の補助吸気通路１５が形成されている。また、弁ハウジング２０の突出筒部２６が、装着部１３の取付孔１８内に嵌合されるにともない、流量制御弁２２の弁体３６が、補助吸気通路１５の出口孔１６の弁座１７に対して同一軸線上において対向状に配置されている。また、装着部１３と弁ハウジング２０との間には、両者間をシールするガスケット５３が介在されている。また、流量制御弁２２のステップモータ３４は、図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）により内燃機関のアイドル時において駆動制御されるようになっている。なお、電子制御装置は、本明細書でいう「制御手段」に相当する。
【００２０】
前記吸気量制御装置１０の作動を説明する。いま、図１に示すように、流量制御弁２２の弁体３６が後退位置（上昇位置）にあり、補助吸気通路１５の弁座１７が開かれた状態すなわち開弁状態にあるものとする。この開弁状態において、電子制御装置（ＥＣＵ）からステップモータ３４に閉弁信号が出力されると、出力軸３９が閉弁方向に回転すなわち正転する。すると、出力軸３９の正転によってねじ機構を介して弁体３６が進出（下動）されていき、最終的に弁体３６のシール面４７が補助吸気通路１５の弁座１７に着座することによって閉弁状態となる（図２参照。）。また、閉弁状態において、電子制御装置（ＥＣＵ）からステップモータ３４に開弁信号が出力されると、出力軸３９が開弁方向に回転すなわち逆転する。すると、出力軸３９の逆転によってねじ機構を介して、弁体３６が後退（上動）されていき、最終的に開弁状態となる（図１参照。）。上記したように、ステップモータ３４の駆動制御に基づいて、弁体３６が進退移動されることにより、補助吸気通路１５を流れる吸入空気量が調整すなわち制御される。
【００２１】
次に、前記吸気量制御装置１０において、弁ハウジング２０と弁体３６との間に設けられている回り止め手段について詳しく説明する。
図３に示すように、回り止め手段は、弁ハウジング２０における弁嵌合部２８の小径孔部３１の内周面に突出された凸条部５５と、弁体３６における弁部材４２のフランジ部４６の外周面に凹設された凹溝部５７とにより構成されている。凸条部５５は、前記弁嵌合部２８の小径孔部３１の内周面に適数個、例えば等間隔すなわち１８０°間隔で２個形成されている（図４参照）。また、凸条部５５は、断面長四角形状をなしている。また、凹溝部５７は、弁部材４２のフランジ部４６の外周面に適数個、例えば等間隔すなわち９０°間隔で４個形成されている（図５参照）。なお、図６は回り止め手段を示す分解斜視図、図７は同じく回り止め手段を示す説明図である。
【００２２】
図７に示すように、前記凹溝部５７が前記凸条部５５に対して所定の隙間（いわゆる、がたつき）をもってスライド可能に嵌合されることにより、弁体３６が軸回り方向に回り止めされるようになっている。また、凸条部５５の倍数（本実施例では２倍）をもって凹溝部５７が形成されているので、凸条部５５に対して凸条部５５の角度間隔の１／２毎（本実施例では９０°毎）に凹溝部５７を係合することができ、その係合作業を容易に行うことができる。
【００２３】
また、図６に示すように、前記凸条部５５は、前記弁体３６の軸方向に沿って延びている。しかして、凸条部５５は、弁体３６の軸方向に平行ではなく、弁体３６の周方向に傾斜している。この凸条部５５は、前記弁嵌合部２８の小径孔部３１の内周面に沿って傾斜している。詳しくは、凸条部５５は、弁体３６の進出方向又は後退方向に向かって該弁体３６の移動方向に対応する前記ステップモータ３４の出力軸３９の正転方向又は逆転方向に傾斜している。すなわち、平面視で見た出力軸３９の正転が右回り方向（図６中、矢印Ｙ１方向参照）の場合、凸条部５５は、その上端部を基点として弁体３６の進出方向（下方）に向かって出力軸３９の正転方向（図６中、矢印Ｙ１方向参照）に所定の傾斜角θ１をもって傾斜している。この凸条部５５の傾斜方向は、出力軸３９の逆転時においても同様で、凸条部５５の下端部を基点として弁体３６の後退方向（上方）に向かって出力軸３９の逆転方向（図６中、矢印Ｙ２方向参照）に傾斜する。なお、平面視で見た出力軸３９の正転が前記とは逆に左回り方向（図６中、矢印Ｙ２方向参照）の場合には、凸条部５５を、前記と逆向きに傾斜させればよい。また、弁ハウジング２０は、本明細書でいう「固定側の部材」に相当する。また、凸条部５５は、本明細書でいう「ガイド条部」に相当する。また、凹溝部５７は、本明細書でいう「係合部」に相当する。
【００２４】
前記した内燃機関の吸気量制御装置１０によると、弁体３６を軸回り方向に回り止めする回り止め手段における凸条部５５が、弁体３６の軸方向に平行でなく周方向に傾斜している（図６参照）。したがって、ステップモータ３４の出力軸３９の回転開始時に、回り止め手段に設定されている隙間（いわゆる、がたつき）をもって、凸条部５５（詳しくは、一側壁面）に対して凹溝部５７が斜めに衝突することになる。これにより、凸条部５５（詳しくは、一側壁面）に対して凹溝部５７が直角方向から衝突する場合と比べて、衝突による衝撃を緩和し、その衝突に起因する作動音を低減することができる。このことは、出力軸３９が所定角度ずつ断続的に回転するステップモータ３４を用いた場合に有益である。
【００２５】
また、凸条部５５が、弁体３６の進出方向又は後退方向に向かって弁体３６の移動方向に対応する出力軸３９の正転方向又は逆転方向に傾斜している（図６参照）。したがって、凸条部５５に対する凹溝部５７の衝突時の反動が弁体３６の移動方向と同方向へ作用するため、弁体３６をスムーズに移動させることができる。
【００２６】
また、弁体３６が、その主体をなす樹脂材料からなる弁部材４２と、その弁部材４２に一体化されかつ出力軸３９にねじ合わされる金属材料からなるブッシュ部材４４とにより構成されている（図１参照）。したがって、出力軸３９にねじ合わされるブッシュ部材（金属部）４４により螺合強度を確保しながらも、弁部材（樹脂部）４２により弁体３６を軽量化することができる。
【００２７】
また、図７において、ステップモータ３４の出力軸３９の回転開始時に、回り止め手段に設定されている隙間（いわゆる、がたつき）をもって、凸条部５５（詳しくは、一側壁面）に対して凹溝部５７の外周端側（開口端側）の角部（詳しくは、一角部）が鋭く当接し、両者間に摩耗をきたすことが予測される場合がある。このような場合には、凹溝部５７の開口端側の両角部に面取りを施すとよい。なお、図８は凹溝部の変更例１を示す説明図、図９は同じく変更例２を示す説明図である。
【００２８】
すなわち、凹溝部５７の変更例１は、図８に示すように、凹溝部５７の開口端側の両角部にＲ面取りを施したものである。なお、面取りにより形成されたＲ面（円弧状面）に符号、６１を付した。
また、凹溝部の変更例２は、図９に示すように、凹溝部５７の開口端側の両角部にＣ面取りを施したものである。なお、面取りにより形成されたＣ面（線状面）に符号、６２を付した。
このように、凹溝部５７の開口端側の両角部にＲ面取り（図８参照）又はＣ面取り（図９参照）を施すことにより、凸条部５５（詳しくは、一側壁面）に凹溝部５７の外周端側の角部（詳しくは、一角部）が鋭く当接することを回避し、両者間の摩耗を防止することができる。
【００２９】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明の吸気量制御装置１０は、補助吸気通路１５に限らず、補助吸気通路１５以外の吸気通路に適用することもできる。また、吸気量制御装置１０は、スロットルボデー１２に限らず、その他の吸気通路形成部材（例えば、インテークマニホルド）あるいは補助吸気通路形成部材に設置することも可能である。また、前記実施例における流量制御弁２２のステップモータ３４は、ステップモータ３４以外のモータ、例えばＤＣモータ、ブラシレスモータ等に代えることができる。また、前記実施例では、凸条部５５を、弁体３６の移動方向に向かって出力軸３９の回転方向に傾斜させたが、弁体３６の移動方向に向かって出力軸３９の回転方向と逆方向に傾斜させてもよい。また、前記実施例では、弁体３６を、弁部材４２とブッシュ部材４４とにより構成したが、一部材で構成してもよい。
【００３０】
また、回り止め手段のガイド条部と係合部とは、弁体３６を回り止めした状態で進退移動させるものであればよく、その形状等は、適宜変更することができる。例えば、凹溝部５７の溝形状及び／又は凸条部５５の断面形状は、適宜変更することができる。また、前記実施例では、弁ハウジング２０にガイド条部としての凸条部５５を設け、弁体３６に係合部としての凹溝部５７を設けたが、図１０に示すように、弁ハウジング２０にガイド条部としての凹条部６４を設け、弁体３６に係合部としての凸状部６６を設けてもよい。この場合、凸状部６６の開口端側の両角部６７に面取りを施すとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】吸気量制御装置の開弁状態を示す断面図である。
【図２】吸気量制御装置の閉弁状態を示す断面図である。
【図３】弁ハウジングと流量制御弁を分解して示す断面図である。
【図４】弁ハウジングの弁嵌合部を示す平面図である。
【図５】流量制御弁を示す下面図である。
【図６】回り止め手段を示す分解斜視図である。
【図７】回り止め手段を示す説明図である。
【図８】凹溝部の変更例１を示す説明図である。
【図９】凹溝部の変更例２を示す説明図である。
【図１０】回り止め手段の変更例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  吸気量制御装置
１５  補助吸気通路（吸気通路）
２０  弁ハウジング（固定側の部材）
３４  ステップモータ（モータ）
３６  弁体
３９  出力軸
４２  弁部材（樹脂部）
４４  ブッシュ部材（金属部）
５５  凸条部（ガイド条部）
５７  凹溝部（係合部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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