(57)【要約】【課題】  部品点数を削減して摺動バルブの低開度時における摺動性を改善した摺動バルブ式の電子制御スロットルを提供する。【解決手段】  エンジンに連結された吸気管に一体的に取り付けられ、吸気通路部を有した被閉塞部を備え、一方の摺動部を備えた被摺動弁と、前記吸気通路部を閉塞する閉塞部を備え、該閉塞部の一側に取り付けられた他方の摺動部を備え、かつ他側にラックを備えた摺動弁とからバルブを構成し、および前記吸気管の内壁部に取り付けられ、かつ前記ラックに噛み合うピニオンを備えた駆動装置を設けて、該駆動装置によって前記被摺動弁を移動させて前記吸気通路部の閉塞制御を行う。【選択図】図２
2006125231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結された吸気管に一体的に取り付けられ、吸気通路部を有した平板状の被閉塞部を備え、一方の摺動部を備えた被摺動弁と、前記吸気通路部を閉塞する平板状の閉塞部を備え、該閉塞部の一側で、端部に取り付けられた他方の摺動部を備え、かつ他側で、端部にラックを備えた摺動弁とからバルブを構成し、および前記吸気管の内壁部に取り付けられ、かつ前記ラックに噛み合うピニオンを備えた駆動装置を設けて、該駆動装置によって前記被摺動弁を移動させて前記吸気通路部の閉塞制御を行うことを特徴とするエンジン用電子制御スロットル。
【請求項２】
請求項１において、前記バルブに、該バルブが全閉位置にあっても前記吸気管の上流側と下流側とを連通する通気孔を設けたことを特徴とするエンジン用電子制御スロットル。
【請求項３】
請求項１において、前記吸気通路の開口形状は、前記バルブの開増加方向に向けて二次曲線状に増加する形状あるいは三角形で増加する形状とされたことを特徴とするエンジン用電子制御スロットル。
【請求項４】
請求項１において、前記ピニオンはピッチの異なる二種類のピニオンからなり、前記ラックは前記二種類のピニオンにそれぞれ噛み合うように形成された二種類のラックからなることを特徴とするエンジン用電子制御スロットル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車や二輪車等に搭載されるエンジン用電子制御スロットルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スロットル制御には、回転（バタフライ）バルブあるいは摺動式バルブが用いられている。回転バルブの場合、スロットル本体に円板状の回転バルブが回転軸を介して回転可能に支持されている。そのため回転バルブ全開時に、回転バルブと回転軸が吸気抵抗になってしまう。摺動式バルブは吸気通路内に回転バルブに見られるバルブを回転させるためのシャフトがないため、バルブ全開時の吸気通路内の抵抗がなく、吸気効率が高いことから競技用車両等に搭載されてきた。しかし、この摺動バルブ式スロットルはエンジンのアイドリング時等にバルブがエンジン側に吸引されるため摺動抵抗が増加してしまい、バルブの開閉動作に要するトルクが大きくなるという課題を有している。この課題を改善する方法として、バルブとスロットルボディの間にころ軸受を設けることにより摺動性を高めることが行われている。
【０００３】
しかし、摺動部にころ軸受等を組込むと摺動性は改善されるが、部品点数が増加してしまい、組立て工数の増加からコスト増を招いてしまう。また、エンジンのアイドリング時等のバルブ開度が少ない時に、ころ軸受の隙間分空気の漏れ量が多くなり、高いシール性を得ることが困難である。摺動性を高め、かつシール性を高めるために、ころの露出を抑え吸気通路の周囲に潤滑性の樹脂を設けてバルブと接触することによりシール性を高める方法として特許文献１に記載された方法に提案されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１には、吸気通路とこの吸気通路に連通するバルブ室とを有する気化器本体と、前記バルブ室の中に摺動可能に配置され、バルブ室より吸気通路に突出して吸気通路の流路面積を変える摺動弁と、前記バルブ室の壁面に設けられ、摺動弁に接触してこの摺動弁の摺動抵抗を低減させる摺動抵抗低減部材と、この摺動抵抗低減部材が設けられた壁面であって吸気通路の周囲に形成され、前記摺動抵抗低減部材の突出最先端部を含む平面にほぼ合致した表面を有する潤滑性樹脂材とを備えた摺動弁式気化器が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６３１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された方法にあっては、潤滑性の樹脂材が摩耗してしまうとシール性も低減してしまう恐れがある。また、ころを使用するため部品点数や組立て工程が増加してしまう。
【０００７】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、バルブ低開度時および継続使用時のシール性を高め、部品点数を大幅に低減したエンジン用電子制御スロットルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エンジンに連結された吸気管に一体的に取り付けられ、吸気通路部を有した平板状の被閉塞部を備え、一方の摺動部を備えた被摺動弁と、前記吸気通路部を閉塞する閉塞部を備え、該閉塞部の一側で、端部に取り付けられた他方の摺動部を備え、かつ他側で、端部にラックを備えた摺動弁とからバルブを構成し、および前記吸気管の内壁部に取り付けられ、かつ前記ラックに噛み合うピニオンを備えた駆動装置を設けて、該駆動装置によって前記被摺動弁を移動させて前記吸気通路部の閉塞制御を行うエンジン用電子制御スロットルを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バルブ低開度時および継続使用時のシール性を高め、部品点数を大幅に低減したエンジン用電子制御スロットルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
エンジンに連結された吸気管に一体的に取り付けられ、吸気通路部を有した平板状の被閉塞部を備え、一方の摺動部を備えた被摺動弁と、前記吸気通路部を閉塞する閉塞部を備え、該閉塞部の一側で、端部に取り付けられた他方の摺動部を備え、かつ他側で、端部にラックを備えた摺動弁とからバルブを構成し、および前記吸気管の内壁部に取り付けられ、かつ前記ラックに噛み合うピニオンを備えた駆動装置を設け、前記バルブに、該バルブが全閉位置にあっても前記吸気管の上流側と下流側とを連通する通気孔を設け、かつ前記吸気通路の開口形状は、前記バルブの開方向に向けて二次曲線状に増加する形状となし、該駆動装置によって前記被摺動弁を移動させて前記吸気通路部の閉塞制御を行うエンジン用電子制御スロットルを構成する。
【００１１】
前記ピニオンはピッチの異なる二種類のピニオンからなり、前記ラックは前記二種類のピニオンにそれぞれ噛み合うように形成された二種類のラックとすることができる。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施例であるエンジン用電子制御スロットル１００の各パーツ（構成部品，構成部分）を示す斜視図であり、図２は各パーツを組立てた状態を模式的に示す図であり、図３は当該実施例の吸気通路部の形状を模式的に示す図であり、図４は当該実施例の摺動部を模式的に示す図である。
【００１４】
図１において、エンジン用電子制御スロットル１００は、スロットル上部１１，スロットル下部１２、これらの部材の間に配設され、電子制御される駆動装置としてのモータ１３、モータ１３に取り付けたピニオン１４，スプリング１５，−側で、端部に凸状の摺動部１６を、そして他側で、端部にラック１７を備えた摺動弁１８，凹状の摺動部２１，吸気通路部２２，段差部２３，止め具２４を備えた被摺動弁２５とから構成される。摺動弁１８と被摺動弁２５とを組合わせてバルブ１が構成される。摺動弁１８には通気孔２６が穿設してある。摺動弁１８は、中央部に平板状の閉塞部３１を備え、被摺動弁２５は中央部に平板状の被閉塞部３２を有する。この被閉塞部３２に上述の段差部，吸気通路部２２が形成される。
【００１５】
また、本例の場合、スロットル下部１２と被摺動弁２５は一体成形されているが、別体に構成して一体化してもよい。スロットル上部１１およびスロットル下部の縁にはそれぞれ連結用のボルト孔が設けてある。
【００１６】
図２に示すように、スロットル本体１０はスロットル上部１１とスロットル下部１２をボルトで連結され、内部には軸線Ａに沿って吸気通路２が形成されている。スロットル下部１２には吸気通路部２２を塞ぐように摺動弁１８を摺動自在に設置した。摺動弁１８によって塞ぐスロットル下部１２の吸気通路部２２の断面形状は図３に示すように半円形とした。この場合に、バルブの開増加方向に向けて半円が増加する配置とする。断面形状を半円形としたことで、図５に示すようにバルブ低開度時には緩やかに増加するため流量を制御しやすく、約１５％以上のバルブ開度においては、流量が直線的に増加する特性となる。摺動弁１８はカーボン繊維を１０ｗｔ％配合したＰＢＴにより成型しており、一方の面の端部に二つのラック１７を一体成型した。このラック１７にかみ合うように、スロットル上部１１の内壁に両軸端にピニオン１４を設けたＤＣモータ１３を圧入により組込んだ。ＤＣモータ１３の回転により摺動弁１８が被摺動弁２５上を摺動部１６，２１を介して摺動自在になり、半円形の吸気通路部２３の開口部を開閉することにより空気流量を調節できる。バルブの位置制御は、ＤＣモータ１３内に組込んだロータリエンコーダにより（図示せず）モータ軸の回転を検出して、電子制御を行う外部制御ユニット（図示せず）へ信号を送り制御を行っている。また、バルブ１にはバネ１５を設置しており、バネ１５の他端はスロットル下部１２に設置した。信号に異常が発生した場合、モータへの電源遮断を外部のエンジンコントロールユニットにて行い、バネ力により摺動弁１８が吸気通路部２３を塞ぐ方向に移動し全閉位置にて停止する。摺動弁１８にはスロットル上部１１及びスロットル下部１２の吸気通路２を連通する通気孔２６を設けている、これによって、全閉位置においても通気孔２６から空気が流れ、吸気流量を低減でき異常時のエンジンの過剰な回転を押さえられ、低速にて安全な場所へ車を移動できる。さらに、バルブ１に設けた通気孔２６によりバルブ１が全閉位置にある場合においても空気が流れているため負圧が低減でき、起動時のバルブの摺動抵抗が小さくなった。また図４に示される下流側スロットル本体の摺動部２１は凹状に加工して、さらに溝４２を形成している。この溝４２により、結露による水分やバルブの摺動時に発生する摩耗粉を速やかに摺動部外へ排出できる。さらに、摺動部２１にはＣＶＤにより厚さ約３μｍのＤＬＣコーティングを施して、摩擦係数を低減し耐摩耗性及び摺動性を高めている。
【００１７】
スロットル本体１０のバルブの摺動部２１の摺動端部には図６に示す如くＲ状の加工５１を施し、さらにフエルト５２を接着して、バルブ先端との隙間を小さくして高いシール性を得た。またこのフエルトは緩衝材にもなるため、振動によるスライドバルブの上下方向の動きを抑制している。
【００１８】
以上の通り、本実施例の電子制御スロットルによる電子制御手段を用いることで、軸受機構や、特殊なシール機構が不要となり、従来のバタフライバルブ式スロットル制御装置や摺動弁式スロットル制御装置に対して部品点数を削減することができる。
【００１９】
また、本実施例においては、スロットル本体の摺動部２１にＤＬＣコーティングを行ったが、樹脂製の摺動部１６にコーティング処理しても何ら差し支えない。
【００２０】
この例に示したスロットル下部の吸気通路部２３の断面形状を三角形としてもよい。この場合、半円状と同じく、バルブの開増加方向に向けて増加する配置形状とする。バルブが低開度において、流量変化が少ないため、半円形の断面形状と同様流量制御が容易である。
【００２１】
本実施例においては断面形状を半円形や三角形としたが、バルブが低開度時に開口部の面積変化が少ない形状であれば、多角形やこれらの組合せの形状でもよい。
【００２２】
図７に示すように、バルブに駆動力を伝達する機構に、ピッチの異なる二つのラックと二つのピニオンから構成することができる。バルブの全閉時付近ではピッチの小さいラック６１とピニオン６２の組合わせを用いてトルクを大きくしたため、負荷の大きいバルブ全閉付近におけるバルブ移動量の微小制御がさらに容易になる。また、バルブが移動して負荷が少なくなるとピッチの大きいラック６３とピニオン６４の組合わせになるためバルブの移動速度制御が容易にできた。以上の通り、本実施例の電子制御スロットルを用いることで、バルブの全閉時付近におけるバルブに加わる負荷に対する十分なトルクを得ることができる。
【００２３】
バルブの摺動部１６に、結露時等の排水性を高めるために撥水撥油処理剤であるＧＥ東芝シリコーン製のＴＳＬ８２３３を用いて撥水撥油処理を行ってもよい。この場合、処理方法は公知の方法でよく、前記撥水撥油処理剤をジメチルシロキ酸を用いて５ｗｔ％まで希釈し、その溶液中にアセトン等により脱脂洗浄したスロットル本体を浸漬法により処理して、１２０℃の恒温層中で１０分間乾燥した。処理後の摺動部外観は変化ないが、水に対する接触角は約１００°であり良好な撥水性を示した。この処理を行うと、ガソリン等に対する接触角も約５０°であり良好な撥油性を示しており、結露時にも水滴を摺動部内から排除することができた。
【００２４】
前述した例に示したモータの回転を検出するロータリエンコーダをリニアエンコーダに変更して、摺動バルブの側面にステンレス製の目盛りのついたプレートを組込み、スロットル上部に光学式のセンサを組込んでもよい。ロータリエンコーダが不要になるため、モータの小型化が図れる。
【００２５】
この場合においては、モータの回転検出にロータリエンコーダまたはリニアエンコーダを用いたが、レゾルバを使用してもよい。
【００２６】
以上のように、自動車や自動二輪車等のエンジンに供給する空気通路を有するスロットル本体にバルブを摺動させるスライドバルブ式として、摺動部１６とラック１７と閉塞部３１とを一体に樹脂で摺動弁１８を形成して上流側パーツとなし、バルブで開閉する吸気通路２に前記摺動部２１下流側パーツを形成する。これによって、上流側パーツと下流側パーツを連結し、ラック７とかみ合うピニオン１４をモータ１３で駆動することを行う。
【００２７】
また、摺動弁１６はスロットル本体下流側パーツに施された凹状の摺動部２１内を移動し、この凹状の摺動部２１は、結露時の水分や摩耗粉等の異物を速やかに摺動部外へ排出させることによりスロットル装置としての信頼性を高めている。この溝状の部分に撥水，撥油処理、もしくは親水性処理を行うと、この効果をさらに高めることができる。撥水，撥油処理として、フルオロアルキルシランや、フッ素樹脂，ＰＴＦＥ等があげられる。親水性処理として、シランカップリング剤や光触媒のＴｉＯ2 被膜処理等があげられる。さらに、摺動部にＤＬＣ処理やＰＴＦＥにカーボン，ガラス繊維，アルミナ等の硬質物質を混合した被膜処理を行うことにより耐摩耗性や摺動性を高めてもよい。
【００２８】
ラック１７を備えた摺動弁１８は樹脂によりラック１７と一体となっていることにより達成される。樹脂として、ポリアミドイミド，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ナイロン，ポリエーテルエーテルケトン，ＰＴＦＥやこれらの複合材などが挙げられ、好ましくはカーボン繊維や、ガラス繊維を配合したものが用いられる。また摺動部に金属をモールドしてもよい。金属としては銅や銅系の合金や鉄系合金が挙げられ、これらにＤＬＣコーティングを施してもよい。
【００２９】
摺動弁１８に上流側と下流側を連通する通気孔２６を設け、バルブが全閉位置にあっても一定量の空気を通すことを行う。摺動弁１８と、スロットル本体はバネ１５により結合されており、モータ１３による制御が行われない場合、吸気通路部２２を摺動部１６により塞ぎ、通気孔２６からのみ空気を供給することによりモータ１３への電源が遮断された場合にもエンジンへの空気の供給を続けることができる。
【００３０】
上流側パーツと下流側パーツから構成される吸気通路部２２の、下流側パーツの上流側開口部の断面形状がバルブの開方向への移動に伴い断面積が二次曲線状に増加する形状としてバルブが微小開度の時に空気流量を制御しやすくしている。
【００３１】
モータ１３から摺動弁１８へトルクを伝達する機構として、モータ１３の回転軸にピッチの異なる二種類のピニオン６２，６４を備え、摺動弁１８に備えた二種類のラック６３にそれぞれかみあうようにしており、ピッチの小さい組み合わせやピッチの大きい組み合わせにすることによりバルブに作用するトルクの大きさを変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例の構成部品の斜視図である。
【図２】本発明の実施例の模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る吸気通路部の模式図である。
【図４】本発明の実施例に係る摺動部の説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る空気流量とバルブ位置の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係るバルブ閉じ側の形状例を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係るラックとピニオンの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…バルブ、２…吸気通路、１０…スロットル本体、１１…スロットル上部、１２…スロットル下部、１３…モータ（ＤＣモータ）、１４…ピニオン、１５…スプリング、１６…摺動部、１７…ラック、１８…摺動弁、２１…摺動弁、２２…吸気通路部、２５…被摺動部、２６…通気孔、４２…溝、５２…フェルト、６１…小ラック、６２…小ピニオン、６３…大ラック、６４…大ピニオン、１００…エンジン用電子制御スロットル。
【図１】
2006125231.tif 000003
【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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