(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り弁をバイパスする空気通路内に配置された空気を計量する弁体と、この弁体が取付けられたシャフトと、このシャフトに取付けられ制御圧力によりシャフトを軸方向に駆動するダイアフラムとを有するものにおいて、前記弁とダイアフラムの間にスラスト方向に変位可能な圧力隔壁を設け、
前記圧力隔壁が前記シャフトのスラスト方向に凹凸を有する形状で、
且つゴム製部材としたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御弁。
【請求項２】
請求項１において、さらに椀状プレートを備え、
当該湾状プレートの中央にはその中心に前記シャフトが貫通するブッシュが固定されており、
このブッシュの内周には前記シャフトの周囲にところどころで当接するように凸部が形成されており、かくして前記ブッシュは、前記シャフトに対して直角な面で断面した時、その断面が花形になる
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御弁。
【請求項３】
請求項１において前記圧力隔壁の内径部がシャフトに圧入により保持されていることを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御弁。
【請求項４】
絞り弁をバイパスする空気通路内に配置された空気を計量する弁体と、この弁体が取付けられたシャフトと、このシャフトに取付けられ制御圧力によりシャフトを軸方向に駆動するダイアフラムとを有するものにおいて、前記弁とダイアフラムの間にスラスト方向に変位可能な圧力隔壁を設け、
前記圧力隔壁が、バイパス空気通路とダイアフラムとの間に設けたベローズ形状の弾性部材製圧力隔壁であることを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御弁。
【請求項５】
絞り弁をバイパスする空気通路内に配置された空気を計量する弁体と、この弁体が取付けられたシャフトと、このシャフトに取付けられ制御圧力によりシャフトを軸方向に駆動するダイアフラムとを有するものにおいて、前記弁とダイアフラムの間にスラスト方向に変位可能な圧力隔壁を設け、
前記圧力隔壁が、バイパス空気通路とダイアフラムとの間に設けた可動式のＯリングであることを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御弁。
【請求項６】
シャフトに固定されたダイアフラムに作用する制御負圧を調整することによってシャフトを軸方向に駆動し、空気通路内に設置された弁体をこのシャフトで開閉する様にしたものにおいて、ダイアフラムの制御負圧作用面の反対の面に大気圧室を設けこの大気圧室で空気通路とダイアフラムを隔離すると共に空気通路の圧力変化に応じて大気圧室の容積を膨張収縮させる機構を設け、
当該大気圧室と前記空気通路との間の隔壁は前記シャフトのスラスト方向に凹凸を有する弾性部材製としたことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内燃機関のアイドル回転数制御装置に関し、殊に、スロットル弁を迂回するバイパス空気通路内に設けた軸方向に進退する弁によって通路の開口面積を制御するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアイドル回転数制御弁は、特開平４−１０９０７４  号公報等に開示されているようにダイアフラムを用いた圧力サーボ系でバルブを駆動している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この為、空気通路内に発生した圧力脈動を受けてダイアフラムが共振する問題があった。特に、弁の急開閉時に発生する圧力波の周波数がアイドル回転数制御弁上流空気通路管と固有振動数が一致した場合に空気配管が共鳴し、その時の圧力脈動がダイアフラムを有するサーボ機構と共振する場合にはアイドル回転数制御弁が計量する空気も共振しエンジンのアイドル回転数が適切に保てないことがある。この為、従来は上流空気通路の長さ及び径を変更して周波数が一致しない様にするか、または、上流空気通路内にレゾネータ（圧力室）を追加して圧力脈動の振幅を小さくして、サーボ機構の共振力を減少させる方法が知られているが、不必要に上流空気通路が長くなったり、容積が大きくなったり、エンジンレイアウトが複雑になる問題があった。本発明は、アイドル回転数制御弁単体にてサーボ機構が共振しない構造としエンジンレイアウトを簡素化することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本課題は、ダイフラムが圧力波を直接受けないように空気通路とダイアフラムとの間に可動式の圧力隔壁を形成することで達成できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１及び図１０に本発明の一実施例の全体断面図と一部拡大断面図を示す。
【０００６】
この実施例のアイドル回転数制御弁機構は電磁機構ＥＭによって制御された負圧を駆動力源とするダイアフラム式のサーボ機構を有し、そのサーボ機構によって軸方向に進退制御されるシャフトに取付けられた傘状の弁でこれに対面する円環状のバルブシート部の開口面積を制御して、そこを流れる空気の量を制御する。
【０００７】
この弁機構ＶＭが設けられた空気通路は、エンジンのエアクリーナを通過して絞り弁で調量されてシリンダへ流れる主空気が流れる主通路ＭＰから分岐した通路で、その分岐位置は絞り弁の上流で分流位置は絞り弁の下流である。
【０００８】
弁機構ＶＭは、主通路ＭＰの壁面に形成されたバイパス開口部ＢＰＯに取付けられてバイパスＢＰを形成するボディ１を有する。ボディ１の内部には通路の途中に円環状のバルブシートＶＳが形成され、その中心軸の延長線上の内壁面に軸受３０が形成されている。軸受３０に対面する位置には駆動ダイアフラムを取付ける為の開口が形成されている。
【０００９】
軸受３０にその一端が支承されるシャフト３は中空パイプで形成されており、その軸受側端部は開放している。軸受３０には負圧導入口３ｃが貫設されていて、吸気管負圧がこの負圧導入口３ｃからシャフト３の負圧導入路３ｂを通って、シャフト３の他端に形成されたオリフィス３ａへ導かれる。
【００１０】
このシャフト３にはバルブシートＶＳに対向する位置に傘形バルブ４が固定されている。バルブ４と軸受３０の周囲の壁面との間にばね３１が設けられバルブ４をシートＶＳから離れる方向に付勢している。
【００１１】
ボディ１の開放端は電磁機構ＥＭに固定された椀状の取付けカバー２で覆れている。この椀状カバー２の内側に形成された環状の端面２ａとボディ１の端面とが当接し、カバー２の環状端面２ａに引続いて形成されている先端縁２ｂでボディ１の外周縁１ａをつつみ込むようにして加締め付け、両者を固定している。この時、ボディ１の端面とカバー２の環状端面との間にはダイアフラム１０の外周縁が、はさみ込まれボディ１の外周囲が密封される。
【００１２】
このダイアフラム１０の中央部には、２枚の環状金属板８，９が両側からダイアフラム１０の内周縁をはさみ付けた状態で固着されており、この２枚の金属板８，９の中心に形成されたスリーブがシャフト３の外周に圧入により密着固定されていて、結果的にボディ１の開放端がこのダイアフラム１０で塞がれる。
【００１３】
ボディ１の端面とカバー２の端面との間には、ダイアフラム１０の外周縁に対して椀状の金属プレート６の外周縁がボディ１側になる様に重ねて一緒に加締め付けられている。
【００１４】
この椀状の金属プレート６は、その凸部がバルブ４側になる様に取付けられており、その凸部外周はボディ１の環状内周面１ｂとの間にトータル面積で２〜
５φ相当のエアギャップ６ｂができる様に構成している。
【００１５】
椀状の金属プレート６の内底部にはゴムの様な弾性体製のブーツ７の外周厚肉部縁がリング２９により、プレート６の底面とリング２９との間に挟持固定されている。このブーツ７の中心にはシャフト３に密着固定された厚肉部が形成されており、内外周の厚肉部の間は薄いベローフラム状に形成されている。
【００１６】
椀状プレート６の傾斜面には、０．６φ〜１．５φ相当のオリフィス６ａが貫設され、ダイアフラム１０を支持する金属プレート８，９には１．０φ  のオリフィス８ａが形成されている。
【００１７】
これらオリフィス６ａ，８ａ及びエアギャップ６ｂの面積の関係は、
オリフィス８ａ≦オリフィス６ａ≦エアギャップ６ｂ
となる様設定される。
【００１８】
椀状プレート６の中央にはその中心にシャフト３が貫通するブッシュ５が固定されている。
【００１９】
このブッシュ５の内周にはシャフト３の周囲にところどころで当接するように凸部が形成されている。この為このブッシュ５は、シャフト３に対して直角な面で断面した時、その断面が花形になる。
【００２０】
ボディ１の外周には椀状プレート６のオリフィス６ａに連通する箇所に大気導入口４５ａが形成されている。この大気導入口４５ａにはフィルタ４５と水の浸入を防止するキャップ３２が取付けられている。カバー２の端部には、電磁機構ＥＭのカップ状のヨーク２ａの端面が、固着されている。
【００２１】
このヨーク２ａの内部には筒状のボビン１２にコイル１５が巻装された電磁ソレノイドＥＳが収納されている。筒状ボビン１２の中心には先端が尖っていて、その外周にはシールリング２４が装着された固定プランジャが圧入固定されている。
【００２２】
固定プランジャの尖った端部に対面する凹部を有する可動プランジャ１７が軸方向に移動可能に装填されている。可動プランジャ１７は、その中心にピン２１を有していてこのピン２１は、固定プランジャ２２の中心に形成したガイド２２ａに案内されて軸方向にスライドする。
【００２３】
カバー２の内部には、円板状のガイドプレート２０が固定されていて、このガイドプレート２０の中心にシャフト３が挿通し、シャフト３の先端はそこから可動プランジャ１７側に突出している。
【００２４】
可動プランジャ１７のシャフト３側にはシャフト３が受入れる凹部が形成されており、この凹部にはその一端が凹部の底面に支持され、他端が制御弁部材２６に当接するばね２７が収容されている。
【００２５】
制御弁２６は、環状フランジの付いたカップ状に形成されており、そのフランジ部が可動プランジャ１７の凹部内周に圧入されたリング２８に係合する様に構成されていて、ばね２７によってシャフト３方向に付勢された状態でリング２８で保持されている。
【００２６】
可動プランジャ１７は、ガイド２２ａの端部と可動プランジャ１７の反シャフト３側端面との間にあってピン２１の周囲を取り囲むように配置されたばね１８と、ガイドプレート２０とリング２８との間にあって、制御弁２６とシャフト３の先端部の当接部外周を取り囲むように配置されたばね１９とによって互いに相反する方向に付勢されており、両ばねの力の釣り合い位置に保持される。
【００２７】
２３はガイド２２ａの位置を調整する為の栓体である。１３，１４は、電磁ソレノイドＥＳの軸方向両端に配置され、樹脂１１によってモールドされたサイドヨークで、カップ状のヨーク２ａと共に電磁機構ＥＭの閉磁路を形成する。１１ａは、電磁ソレノイドＥＳのコイル１５に電流を供給する電気端子である。
【００２８】
この様に構成された本実施例のアイドル回転数制御弁は以下の様に動作する。エンジンが停止している状態ではメインパスＭＰ内の圧力は大気圧と同じになっている。この為ダイアフラム１０の両面は同じ大気圧でダイアフラム１０はシャフト３に対して何等駆動力を与えない。その結果ばね３１によってバルブ４は、バルブシートＶＳから離れる方向に付勢され、バルブ４はシートＶＳから離れている。
【００２９】
エンジンが始動すると、メインパスに負圧が発生する。この負圧がバルブ４の全面に作用するとバルブ４はばね３１の力に抗して一旦バルブシートＶＳに押し付けられる。
【００３０】
電磁機構ＥＭに通電されていない状態では、制御弁２６がシャフト３先端のオリフィス３ａを塞いでいるのでシャフト３の中の負圧導入路３ｂに導入された負圧はそこで遮断され、ダイアフラム１０へは何等影響を与えない。
【００３１】
端子１１を介して、電磁ソレノイドＥＳのコイル１５に制御電流が通電されると可動プランジャ１７はばね１８の力に抗して固定ヨーク２２へ向ってその制御電流に応じたストロークだけ引き付けられる。
【００３２】
そうすると、制御弁２６がシャフト先端から離れオリフィス３ａを開くので負圧導入路の負圧は制御圧室４３に導入される。
【００３３】
制御圧室４３内の圧力が、導入された負圧によって大気圧より低くなると、ダイアフラム１０の両面に作用する圧力の差によってダイアフラム１０は電磁機構ＥＭ側へ変位する。このダイアフラム１０の変位はシャフト３を電磁機構ＥＭ側へ引き寄せ、その結果バルブ４をバルブシートＶＳから制御電流に見合った寸法だけ引き離す。これによって、絞り弁ＴＨが閉じていてもバイパスＢＰを通ってアイドル回転数を得るのに必要な空気が吸入される。
【００３４】
この時、ダイアフラム１０の変位は、シャフト３の先端が制御弁２６に当接して、オリフィス３ａが塞がれ、負圧が制御圧室に導入されなくなった時点で終了する。
【００３５】
負圧が導入されなくなった制御圧室４３からオリフィス８ａを通して大気に負圧が漏れる。しばらくすると、制御圧室４３の圧力がわずかに大気圧に近づき、その結果、ダイアフラム１０の両側の圧力の差が、小さくなってダイアフラム
１０をその位置に維持できなくなる。
【００３６】
ダイアフラム１０はわずかにバルブ４を閉じる方向に移動し、その結果制御弁２６がシャフト３の先端から離れ、オリフィス３ａが開くので再び負圧導入路
３ｂから制御圧室４３に負圧が導入され、その結果オリフィス３ａが制御弁２６によって閉じられる位置までダイアフラム１０が電磁機構ＥＭ側へ再度変位する。
【００３７】
この動作が繰返される結果、シャフト３はその先端が制御弁２６に接触する位置に制御され、バルブ４の開度がそれによって所定位置に保持される。ばね２７はこの時シャフト３が制御弁２６に衝突した時の衝撃を吸収する機能を有する。バルブ４が全閉状態の時、制御電流を最大にしてバルブ４を全開位置まで制御しようとしたり、逆にバルブ４が全開状態の時制御電流を遮断してバルブ４を全閉位置まで制御しようとした場合、バルブ４の上流の空気通路を形成するダクトや配管等の固有振動数と同じ周波数の圧力波が発生するが、この時ブーツ７の薄膜部が圧力変動に対応して伸張・収縮してこの圧力波を減衰させるので、圧力波はダイアフラム１０やバルブ４には作用しない。
【００３８】
その結果、本実施例ではバルブ４上流の空気管路にレゾネータを設けたり、また長い通路長のダクトを設けたりする必要がなくなった。
【００３９】
また、長期間使用すると大気導入口４５ａに取付けたフィルタ４５がつまって大気圧を導入できなくなることがある。
【００４０】
本実施例ではこの時はエアギャップ６ｂから大気圧に近い圧力が導入されるので、大気圧が導入できないことによってダイアフラム１０が作動しなくなるという問題がなくなった。
【００４１】
尚、シャフト３の先端のオリフィス３ａは大気導入オリフィス８ａより十分大きく形成されている。
【００４２】
図９は、アイドル回転数制御弁のサーボ機構の共振の有無を確認する為の試験装置である。本装置は、負圧源４１により発生する負圧は、定圧層４１ａを通りアイドル回転数制御弁３６の下流側へ導入している。アイドル回転数制御弁３６は、配管を有する取付台４１ｂに固定され、アイドル回転数制御弁３６の上流側配管のニップル４１ｃに、長さ２００〜７００ｍｍのホース４１ｄにより構成されている。試験条件は、負圧（ー４００〜ー６００ｍｍＨｇ）を印加し、コントロールユニット４２の信号を１．０Ａ  から０．２〜０．４Ａに急激に変更し、この動作を１５０回行う。この試験によりサーボ機構の共振の有無を確認することができる。
【００４３】
図１０は図１のＰ部拡大図でこれによってアイドル回転数制御弁のフィルタ
４５閉塞時のフェイルセーフ機構の構造を説明する。ボディ１とプレート６の隙間６ｂを密閉にすると、サーボ機構の共振は起きなくなるが、フイルタ４５が閉塞した場合に、ダイアフラム室４４に大気圧が導入できなくなりアイドル回転数制御弁は、全閉となり動作不能となる。この為、隙間６ｂをφ２〜φ５相当（全周）にし、さらに、プレート６に設けたオリフィス６ａをサーボ機構の共振の起きない穴径（φ０．６〜φ１．５相当）にする事でフィルタ４５が閉塞した場合においてもアイドル回転数制御弁は共振なしに制御することが可能となる。
【００４４】
図２〜図８に本発明の他の実施例を示す。
【００４５】
図２は、ベローフラム状のブーツ７を椀状プレート６のバルブ４側外周にキャップ２９ではさんで取付けた実施例である。
【００４６】
図３，図４はブーツ７の形状がシャフト３に直角なジャバラ部を有する形状に形成されたものを示し、それぞれプレート６のダイアフラム側に取付けタイプとバルブ４側取付タイプを示す。
【００４７】
図５は、プレート６のブッシュ５保持部に引続いて、シャフト３を包囲する筒状部を設け、この筒状部とシャフト３外周との間にスラスト方向に摺動可能にＯリング３３を遊嵌したものである。
【００４８】
図６は、ダイアフラム１０に並列に圧力波吸収用のダイアフラム３４をもう１枚設けたものである。
【００４９】
図７は、ブッシュ５を取り除いた実施例である。これでも本発明の効果は得られる。
【００５０】
尚、これらブーツ７やダイアフラム３４は圧力脈動を埋けて、その薄肉の膜部が伸縮するだけでその変位は、シャフト３には伝わらない様設計されている。
【００５１】
この点、駆動用のダイアフラム１０とは機能がまったく異なる。また、ブーツ７やダイアフラム３４は圧力脈動吸収機能があるなら材質はゴムに限らず、プラスチックや金属でもよい。
【００５２】
尚、ブーツ７やダイアフラム３４は、プレート６にあらかじめ組付けておけるので、組立作業が簡単である。
【００５３】
尚、バルブ４を急激に開閉する様な制御状態では、ブーツ７やダイアフラム
４３は、バルブ４の変位方向とは逆方向、即ちこのバルブ４の変位を抑制する方向に作用する力を発生する。
【００５４】
何故なら、ブーツ７やダイアフラム３４の両側の圧力は、シャフト３が急激に移動する時、バランスをくずし、差圧が発生し、これによってシャフト３の移動を阻止する方向に作用力を発生する。
【００５５】
これは、ダイアフラム１０が制御圧力室の制御圧力の変化によってシャフト３を駆動するのとはまったく別のメカニズムによるものである。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば可動式圧力隔壁によりサーボ系に作用する圧力波を遮断するのでサーボ機構の共振を防止でき、バルブ上流の空気配管の共鳴をレゾネータなしで防止でき、エンジンレイアウトが簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を使用したアイドル回転数制御弁の実施例の構造断面図。
【図２】他の実施例。
【図３】他の実施例。
【図４】他の実施例。
【図５】他の実施例。
【図６】他の実施例。
【図７】他の実施例。
【図８】アイドル回転数制御弁のエンジン取付け図。
【図９】サーボ機構共振試験装置を示す図。
【図１０】図１のＰ部拡大図。
【符号の説明】
３３…Ｏリング、３４…ダイアフラム、３５…インテークマニホールド、３６…アイドル回転数制御弁、３７…ホース、３８…エアーフィルタ、３９…エンジン、４０…スロットルチャンバー。
【図１】
0003630500.tif 000002
【図２】
0003630500.tif 000003
【図３】
0003630500.tif 000004
【図４】
0003630500.tif 000005
【図５】
0003630500.tif 000006
【図６】
0003630500.tif 000007
【図７】
0003630500.tif 000008
【図８】
0003630500.tif 000009
【図９】
0003630500.tif 000010
【図１０】
0003630500.tif 000011