(57)【要約】【課題】従来の退避走行機構（デフォルト機構）を構成するばね機構は、デフォルトレバーと２つの弦巻きスプリングから構成されており、同一軸に直列に配置されている。そのため、軸方向にスプリングを配置するためのスペースが必要となり、スロットルボディ形状が大きくなる。また、スロットルシャフト外径とデフォルトレバーの内径は滑りながら回転するため、フリクションが発生するという問題がある。【解決手段】デフォルトスプリングを板ばね等にて構成し、スロットルギアと一体になった固定端とストッパに当接する自由端を持たせ、リターンスプリングを並列に配置することで軸方向長さを短くでき、スロットルボディの小型化を図ることができる。また、スプリングとスロットルギア間の隙間確保による接触部低減と、デフォルトレバー廃止による接触部低減により、フリクションの低減を図ることができる。【選択図】  図１
2011001861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルボディに形成された空気通路内に配置され、内燃機関の吸入空気流量を制御するスロットル弁を備え、当該スロットルシャフトにモータトルクを伝達させる機構を有し、モータにより開閉駆動するスロットル装置であって、前記モータの非通電時に前記スロットル弁の全閉位置より大きい特定のデフォルト開度まで前記スロットル弁を開き方向に付勢するばね力を発生すると共に、前記スロットル弁の全開からデフォルト開度までの開度領域においては、前記スロットル弁を閉じ方向に付勢するばね力を発生するばね機構（デフォルト機構）を有するものにおいて、
前記スロットルシャフトに固定されたスロットルギアと一体になった２つの板ばねで構成され、当該板ばねの固定端は前記スロットルボディに設けられた不動部であるスプリング固定部に固定され、自由端が前記スロットルギアの板ばね抑え部を介してデフォルト開度を規定するデフォルトストッパ部に当接するリターンスプリングと、前記スロットルギアに一体成形された板ばね固定部に固定され、デフォルトストッパ部に当接するデフォルトスプリングとから構成され、前記リターンスプリングと前記デフォルトスプリングとが並列に配置されている内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項２】
請求項１に記載したものにおいて、
前記ばね機構のどちらか一方が板ばねにて構成されている内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項３】
請求項１若しくは２のいずれかに記載したものにおいて、
スロットルギアの一部に板ばね固定部ないしは板ばね抑え部が一体で成形されている内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項４】
請求項３に記載のものにおいて、
前記デフォルトスプリングの一部がスロットルギアの板ばね固定部に固定され一体にて回転する内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項５】
請求項１若しくは２に記載のものにおいて
前記ばね機構がスロットルギアに対しスロットルシャフト方向に隙間を持って保持された内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項６】
請求項１若しくは２に記載したものにおいて、
前記スロットル弁が前記デフォルト開度より閉じ側に回転するときは、前記デフォルトスプリングの自由端は前記デフォルトストッパに当接した状態で係止し、スロットルギアが全閉ストッパ部に当接するまで変形する内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項７】
請求項１若しくは２に記載のものにおいて
前記スロットル弁が前記デフォルト開度より大きい開度領域に回転するときは、前記デフォルトスプリングの自由端は前記デフォルトストッパから離れて回転する内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項８】
請求項６若しくは７に記載のものにおいて
前記リターンスプリングを構成する板ばねの固定端は前記スプリング固定部に固定された状態で、前記スロットルギアの回転位置まで回転する内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項９】
請求項１若しくは２に記載したものにおいて、
前記デフォルトスプリングは、リターンスプリングと並列に設けられた内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項１０】
請求項１若しくは２に記載したものにおいて、
前記デフォルト開度に保持する機構として、従来の樹脂製デフォルトレバーに代わり、スプリングの自由端でデフォルト開度に保持する機構を有した内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項１１】
請求項１若しくは２に記載したものにおいて、
前記スプリングの組合せを板ばねとコイルばねにて構成した内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【請求項１２】
請求項１若しくは２に記載したものにおいて、
１つの板ばねにて前記ばね機構を持たせた若しくは、２つの板ばねを接合させ、一端をデフォルトストッパに係止した内燃機関のモータ駆動型スロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の吸入空気量を機関の運転状態に応じて制御するスロットル弁の制御装置に関し、主にモータで駆動されるスロットル弁制御装置の故障時の退避走行機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流モータやステッピングモータ（以後モータと呼ぶ）によりスロットル弁（絞り弁）を駆動制御するいわゆる、モータ駆動式スロットル弁制御装置では、制御回路やモータが故障した場合であっても、車両を安全な場所へ移動させたりするために、スロットル弁開度を車両の退避走行が可能な開度に保持する保安機能を装備する必要がある。
【０００３】
また、スロットル弁が吸気通路壁面に貼り付いて、始動時にモータのトルクでは開くことができなくなるといういわゆる、貼り付き防止のためには、エンジンキーオフ時（換言すれば電動式アクチュエータの非通電時）にスロットル弁を全閉位置より開いた位置に維持する保護機能が必要である。このような保安機能や保護機能を退避走行機構といい（若しくはデフォルト機構，オープナ機構という）、その時の開度を退避走行開度（若しくはデフォルト開度，イニシャル開度という）と呼ぶ。このような技術は特開２０００−１１０５８９号公報に記載されているような２つのスプリングとそれを繋ぐデフォルトレバーにより構成されているものや、特開２００２−２５６８９４号公報に記載されているような１つのスプリングで構成されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１０５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２５６８９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１６９６２７号公報
【特許文献４】特開２００８−１９０３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来構成では、２つのスプリングとそれを繋ぐデフォルトレバーにて構成されるため機構が複雑であり、２つのスプリングを直列に配置するため軸方向の寸法が長くなる。デフォルトレバーをなくした１つのスプリングで構成する場合ではスプリングの成形が複雑になるため、小型化・簡素化が困難である。また、スロットル弁がデフォルト開度から全閉まで回転する低開度域では、デフォルトレバーやスプリングの接触によりフリクションが発生する問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、構成が簡素化できる板ばねを用いることで退避走行機構を構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、退避走行機構を構成するばね機構を、スロットルシャフトに固定されたスロットルギアに一体となった２つの板ばねにて構成し、当該板ばねの固定端はスロットルボディに設けられた不動部に固定され、もう一方の自由端はスロットルギアに一体にて成形された板ばね抑え部を介して回転させ、デフォルトストッパに当接することでデフォルト開度に保持するリターンスプリングと、板ばねの固定端がスロットルギアに設けられた板ばね固定部に固定され、もう一方の自由端がリターンスプリングの自由端と一緒に回転しデフォルトストッパ部に当接することで、デフォルト開度に保持するデフォルトスプリングとから構成され、内燃機関のモータ駆動型スロットル装置とすることによって達成される。
【発明の効果】
【０００８】
このように構成した本発明によれば、コイルばねのような軸方向長さが不要となり、さらにばねを並列に配置することで、スロットル弁の回転軸の周りにコンパクト且つ軽量に配置できる。
【０００９】
また、歯車とばねを一体にすることで組立が容易となり、ばね構造を板ばねとすることで、プレス成形にて製作可能な構造とし、成形性，寸法精度の向上ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関のモータ駆動型スロットル装置をスロットル弁のデフォルト開度状態で示す斜視図。
【図２】図１のデフォルト開度における正面図。
【図３】スロットル弁の全閉状態における正面図。
【図４】スロットル弁の全開状態における正面図。
【図５】本発明の実施例２に係る内燃機関のモータ駆動型スロットル装置をスロットル弁のデフォルト開度状態で示す斜視図。
【図６】本発明の実施例３に係る内燃機関のモータ駆動型スロットル装置をスロットル弁のデフォルト開度状態で示す斜視図。
【図７】本発明の実施例４に係る内燃機関のモータ駆動型スロットル装置をスロットル弁のデフォルト開度状態で示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は内燃機関のモータ駆動型スロットル装置において、スロットル弁がデフォルト開度状態における概略斜視図である。図２はデフォルト開度状態の時の正面図である。図３はスロットル弁全閉時の正面図。図４はスロットル弁全開時の正面図である。
【００１３】
図１に示すようにスロットルボディ１０にはスロットルシャフト２０が回転自由に保持されており、これにスロットル弁３０が固定されている。スロットル弁３０はスロットルボディ内部空気通路１１内で回転し開口面積が変化する。スロットルボディ１０に取付けられた電動モータ４０の駆動トルクは、減速機構を介して、スロットルシャフト２０に伝達される。この減速機構のスロットルギア５０は、スロットルボディ１０から突出したスロットルシャフト２０の端部に固定されている。これらの構成により電動モータ４０の駆動トルクを制御してスロットル弁３０の開閉によりエンジンに供給される空気流量が制御される。
【００１４】
何らかの要因で電動モータ４０への電力供給が絶たれたときは、退避走行ができるようにスロットル弁３０をデフォルト開度に保持する機構が必要となる。このデフォルト機構は、ばねの戻しトルクによってスロットル弁３０をデフォルト開度に保持する機構であり、主にリターンスプリング６０とデフォルトスプリング７０，デフォルトストッパ部１２から構成されている。
【００１５】
なお、図１において、リターンスプリング６０とデフォルトスプリング７０は、スロットルギア５０に対し、軸方向に隙間を確保することでスプリング回転時の干渉を避ける構造とする。また、夫々のスプリングはスロットルギア５０の外側に配置されてもスロットルギア５０とスロットルボディ１０の間に配置されても同様である。さらに、リターンスプリング６０とデフォルトスプリング７０がスロットルギア５０を挟んで対向する配置であっても同様である。
【００１６】
図２にデフォルト開度状態での正面図を示す。リターンスプリング６０とデフォルトスプリング７０はスロットルシャフト２０を回避するように並列に配置されている。リターンスプリング固定端６１は、スロットルボディ１０の一部に成形されたスプリング固定部１３に回転方向、半径方向が不動となるように固定されている。もう一方の自由端６２はスロットルギア５０に一体となった板ばね抑え部５１を介して、自由位置Ａからデフォルトストッパ部１２に当接するセット位置Ｂまで回転し固定される。次に、デフォルトスプリング固定端７１はスロットルギア５０に一体となった板ばね固定部５２に回転方向、半径方向が不動となるように固定され、もう一方の自由端７２はリターンスプリングの自由端６２を介して、リターンスプリングと一緒に自由位置Ａからデフォルトストッパ部１２に当接するセット位置Ｂまで回転し固定される。
【００１７】
次に実施例の作用について説明する。
【００１８】
図２において、リターンスプリング６０には、自由位置Ａからデフォルトストッパ部に当接するセット位置Ｂまで回転することにより、板ばね抑え部５１に対してスロットル弁３０の閉じ方向トルクＴＲが作用している。デフォルトスプリング７０には、自由位置Ａからデフォルトストッパ部に当接するセット位置Ｂまで回転することにより、板ばね固定部５２に対してスロットル弁３０の開き方向トルクＴＤが作用する。よって、スロットルシャフトを支点とするとリターンスプリング７０により閉じ方向トルクＴＲが、デフォルトスプリングにより開き方向トルクＴＤが作用することになる。ここで（閉じ方向トルクＴＲ）＞（開き方向トルクＴＤ）となれば、板ばね抑え部５１はリターンスプリング自由端６２に当接して保持され、さらに、リターンスプリング自由端６２がデフォルトストッパ部１２で保持されることからスロットル弁３０はデフォルト開度となる。
【００１９】
次に、スロットル弁３０がデフォルト開度から全閉までの範囲で動作した場合について説明する。図３にスロットル弁３０全閉状態での正面図を示す。電動モータ４０からの駆動トルクが減速機構を介してスロットルギア５０に伝達され、スロットル弁３０を閉じ方向へ回転させる。この時、デフォルトスプリング７０には板ばね固定部５２を介して回転トルクが伝達されるため変形が起こり、スロットル弁２０に対して開き方向トルクＴＤ′が発生する。この回転トルクに抗して回転することで、全閉スロットルギア端面５３とスロットルボディ１０に組付けられたねじの全閉ストッパ１４が当接し機械的な全閉位置が設定される。この時、リターンスプリング６０では変形が起こらないため、デフォルト開度時と同じ回転トルクとなる。ここで、何らかの要因で電動モータ４０への電力供給が絶たれた場合、デフォルトスプリング７０の変形によって発生した開き方向トルクＴＤ′が板ばね固定部５２に作用し、スロットル弁３０を開く。デフォルト開度になると板ばね抑え部５１がリターンスプリング自由端６２に当接するため、デフォルト開度に保持される。
【００２０】
次に、スロットル弁３０がデフォルト開度から全開までの範囲で動作した場合について説明する。図４にスロットル弁３０全開状態での正面図を示す。電動モータ４０からの駆動トルクが減速機構を介してスロットルギア５０に伝達され、スロットル弁３０を開き方向へ回転させる。この時、リターンスプリング６０には板ばね抑え部５１を介して回転トルクが伝達されるため変形が起こり、スロットル弁２０に対して閉じ方向トルクＴＲ′が発生する。この回転トルクに抗して回転することで、スロットル弁３０が開き、要求されたスロットル弁開度まで回転する。この時デフォルトスプリング７０では変形が起こらないためデフォルト開度時と同じ回転トルクとなる。ここで、何らかの要因で電動モータ４０への電力供給が絶たれた場合、リターンスプリング６０の変形によって発生した閉じ方向トルクＴＲ′が板ばね抑え部５１に作用し、スロットル弁３０を閉じる。デフォルト開度になるとリターンスプリング自由端６２がデフォルトストッパ１２に当接するため、デフォルト開度に保持される。なお、図４において、スロットルボディ１０に設置されている全開ストッパは省略している。
【実施例２】
【００２１】
図５は、本発明の別の実施例である。（実施例１）ではリターンスプリング６０を板ばねとしていたが、コイルばねにした場合の実施例である。コイルばねによるリターンスプリング６０でも板ばねのときと同様に、固定端６１はスロットルボディ１０のスプリング固定部１３に係止され、自由端はスロットルギア５０に一体となった板ばね抑え部５１を介して、デフォルトストッパ部１２に当接する構造となっている。一方、デフォルトスプリングは（実施例１）と同様にデフォルトスプリング固定端７１がスロットルギア５０に一体となった板ばね固定部５２に固定され、もう一方の自由端７２はデフォルトストッパ部１２に当接する構造となっている。
【００２２】
その他の構成は（実施例１）と同様であるから、図５に対し、（実施例１）と対応する部分に同一の参照符号を付してその説明は省略する。また、作用についても（実施例１）と同様であるため省略する。
【実施例３】
【００２３】
図６は本発明の別の実施例である。（実施例１）ではリターンスプリング、デフォルトスプリングが別部品だったが、一体にて成形した場合の実施例である。リターンスプリング自由端６２とデフォルトスプリング自由端７２が一体となり、図６に示すようにばね部材を曲げてフック部６３を成形した構造である。ここで、一体にする方法としては、溶接でも同様の構造である。一体化することで、デフォルトスプリング自由端７２の位置が固定されるため、デフォルトスプリング７０の特性がより安定化する。本実施例において、リターンスプリングの固定端６１はスプリング固定部１３に固定され、デフォルトスプリング固定端７１は板ばね固定部５２に固定される構造となっている。また、スプリングフック部６３は、リターンスプリング自由端６１が板ばね抑え部５１と当接し、さらに、デフォルトストッパ部１２に当接する構造となっている。
【００２４】
その他の構成は（実施例１）と同様であるから、図６に対し、（実施例１）と対応する部分に同一の参照符号を付してその説明は省略する。また、作用についても（実施例１）と同様であるため省略する。
【実施例４】
【００２５】
図７は本発明の別の実施例である。（実施例１）ではリターンスプリング、デフォルトスプリングが別部品だったが、一体にて成形した場合の実施例である。リターンスプリング自由端６１の一部を抜き・曲げ成形することでデフォルトスプリング７０を成形する構造である。本実施例において、リターンスプリング固定端６１はスプリング固定部１３に固定され、デフォルトスプリング固定端７１は板ばね固定部５２に固定される構造となっている。また、リターンスプリング自由端６１が板ばね抑え部５１と当接し、さらに、デフォルトストッパ部１２に当接する構造となっている。
【００２６】
その他の構成は（実施例１）と同様であるから、図７に対し、（実施例１）と対応する部分に同一の参照符号を付してその説明は省略する。また、作用についても（実施例１）と同様であるため省略する。
【００２７】
以上説明した実施例の概要を整理すると以下のとおりである。
【００２８】
モータ駆動型スロットル装置において、何らかの要因によって電動モータへの電力供給が絶たれたときのため、退避走行を可能にする機構が必要である。従来は、樹脂製のデフォルトレバーを挟むように設置したリターンスプリングとデフォルトスプリングで構成していた。しかし、これらの部品は同一軸に直列に配置されているため、スペースが必要となる。また、デフォルトレバーがスロットル弁のデフォルト開度から全閉までの低開度域では、スロットルシャフトの外周を滑るように回転するため、フリクションが発生する問題があった。
【００２９】
本発明の実施例によれば、スプリングの自由端をデフォルトストッパに当接させることで、デフォルトレバーの機能を持たせることができ、従来のデフォルトレバーで発生したとスロットルシャフト外周部との擦れによるフリクションを抑えることができる。また、スプリングがスロットルギアに干渉しないよう軸方向に隙間を確保することで、従来のコイルばねにて発生していたフック部やコイル内径部とスプリングガイド部の擦れによるフリクションの発生を抑えることができる。
【００３０】
スプリングを並列に配置することで小型化でき、板ばねを採用することで、成形が容易な形状とすることができる。さらに、一体で成形した場合でも曲げや抜き加工のみで成形できる構造となっている。
【００３１】
以上の実施例において、モータ駆動型スロットル装置の軸方向を短くすることができるばね機構を提供することができるため、ギアケース及びスロットルボディ全体の小型化が図れる。また、樹脂シャフトを用いた場合でもフリクションの発生が抑えられていることから摩耗等の不具合は抑制されるため、デフォルト機構を成立させることができる。
【００３２】
本発明は、内燃機関のモータ駆動型スロットル装置に用いることができる。スロットル装置のボディは金属でも樹脂でもかまわない。スロットルシャフトやスロットルボディ，歯車も金属であっても樹脂であってもかまわない。モータの種類も問わないし、モータの取り付け位置にも特に制限はない。
【符号の説明】
【００３３】
１０  スロットルボディ
１１  内部空気通路
１２  デフォルトストッパ部
１３  スプリング固定部
１４  全閉ストッパ
２０  スロットルシャフト
３０  スロットル弁
４０  電動モータ
５０  スロットルギア
５１  板ばね抑え部
５２  板ばね固定部
５３  全閉スロットルギア端面
６０  リターンスプリング
６１  リターンスプリング固定端
６２  リターンスプリング自由端
６３  スプリングフック部
７０  デフォルトスプリング
７１  デフォルトスプリング固定端
７２  デフォルトスプリング自由端
Ａ  自由位置
Ｂ  セット位置
ＴＲ  リターンスプリングによるスロットル弁閉じ方向トルク
ＴＤ  デフォルトスプリングによるスロットル弁開き方向トルク
ＴＤ′  デフォルトスプリングの変形によるスロットル弁開き方向トルク
ＴＲ′  リターンスプリングの変形によるスロットル弁閉じ方向トルク
【図１】
2011001861.tif 000003
【図２】
2011001861.tif 000004
【図３】
2011001861.tif 000005
【図４】
2011001861.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011001861.tif 000008
【図７】
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