(57)【要約】【課題】  円筒部の熱膨張によってベアリングを保持するための保持力が低下することを抑制するための技術を提供する。【解決手段】  ベアリング支持構造は、本体と、本体の表面から突出しており、内周側に配置されるベアリングを支持する円筒部と、を備えている。円筒部の外周面には、円筒部の先端から本体に向かって延びる３個以上の溝が配置されている。このベアリング支持構造は、例えば、開閉弁のシャフトを支持するベアリングを備えるスロットル装置に採用するのが有用である。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体の表面から突出しており、内周側に配置されるベアリングを支持する円筒部と、
を備え、
前記円筒部の外周面には、前記円筒部の先端から前記本体に向かって延びる３個以上の溝が配置されている、ベアリング支持構造。
【請求項２】
前記３個以上の溝は、互いに同一形状であり、
前記３個以上の溝は、前記円筒部の前記外周面に沿って等間隔に配置されている、請求項１に記載のベアリング支持構造。
【請求項３】
前記３個以上の溝の各内面は、前記円筒部の軸方向から見ると、円弧形状であり、
前記円弧形状の直径は、前記円筒部の前記外周面の直径以下であり、
前記円弧形状の中心は、前記円筒部の軸方向から見ると、前記外周面より外側に位置している、請求項１又は２に記載のベアリング支持構造。
【請求項４】
吸気管を備える本体と、
前記本体の表面から前記吸気管に離間する側に突出している円筒部と、
前記円筒部の内周側に配置されているベアリングと、
前記ベアリングに支持されているシャフトを備えており、前記吸気管を開閉する開閉弁と、
を備え、
前記円筒部の外周面には、前記円筒部の先端から前記本体に向かって延びる３個以上の溝が配置されている、スロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ベアリングを支持するためのベアリング支持構造、及び、当該ベアリング支持構造を採用するスロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関のクランクケースに採用されるベアリング支持構造が開示されている。クランクケースの内壁には、ベアリングが挿入される円孔が設けられている。円孔の内周面には、複数個の台形状の駒部材が当該内周面に沿って配置されている。台形の下底に相当する駒部材の側面がベアリングの外周面と接している。クランクケースの材料はアルミであり、駒部材の材料はアルミより線膨張係数の大きい亜鉛である。クランクケースが熱膨張すると、円孔の内周面とベアリングの外周面の間に隙間が生じる。この際、駒部材は、台形の下底に相当する駒部材の側面が円孔の内側に向かって突き出るように熱膨張する。これにより、ベアリングが駒部材によって保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２５５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のベアリング支持構造では、クランクケースと材料が異なる駒部材を配置しなければならない。
【０００５】
本明細書では、駒部材を用いずに、円筒部の熱膨張によってベアリングを保持するための保持力が低下することを抑制するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するベアリング支持構造は、本体と、本体の表面から突出しており、内周側に配置されるベアリングを支持する円筒部と、を備え、円筒部の外周面には、円筒部の先端から本体に向かって延びる３個以上の溝が配置されている。
【０００７】
熱膨張によってベアリングを保持する保持力が低下することを抑制するようなベアリング支持構造を検討した結果、上記の構成によると、溝が配置されている部分（以下、「配置部」）の膨張量が、溝が配置されていない構造における膨張量と比較して、小さくなることが分かった。
【０００８】
上記のベアリング支持構造によれば、３個以上の溝によって形成される３個以上の配置部の膨張量が小さくなる。この結果、ベアリングは３個以上の配置部による３点以上で保持されるので、円筒部の熱膨張によるベアリングに対する保持力の低下を抑制することができる。
【０００９】
３個以上の溝は、互いに同一形状であってもよい。３個以上の溝は、円筒部の外周面に沿って等間隔に配置されていてもよい。この構成によれば、３個以上の配置部の膨張量は、略等しくなり、ベアリングは、等間隔に配置された３個以上の配置部によって保持される。この結果、ベアリングの軸が円筒部の軸からずれることを抑制することができる。
【００１０】
３個以上の溝の各内面は、円筒部の軸方向から見ると、円弧形状であってもよい。円弧形状の直径は、円筒部の外周面の直径以下であってもよい。円弧形状の中心は、円筒部の軸方向から見ると、外周面より外側に位置していてもよい。この構成によれば、熱膨張によるベアリングに対する保持力の低下を適切に抑制することができる。
【００１１】
上記のベアリング支持構造は、スロットル装置に採用するのが有効である。即ち、スロットル装置は、吸気管を備える本体と、本体の表面から吸気管に離間する側に突出している円筒部と、円筒部の内周側に配置されているベアリングと、ベアリングに支持されているシャフトを備えており、吸気管を開閉する開閉弁と、を備えていてもよい。円筒部の外周面には、円筒部の先端から本体に向かって延びる３個以上の溝が配置されていてもよい。この構成によると、スロットル装置において、円筒部に３個以上の溝を配置することによって、駒部材を用いずに、熱膨張によってベアリングに対する保持力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例のスロットル装置の斜視図を示す。
【図２】図１のII−II平面における断面図を示す。
【図３】図２の範囲IIIの拡大図を示す。
【図４】第１実施例のスロットル本体の平面図を示す。
【図５】比較例の円筒部を示す。
【図６】比較例におけるシミュレーション結果を示す。
【図７】第１実施例の円筒部を示す。
【図８】第１実施例におけるシミュレーション結果を示す。
【図９】第２実施例の円筒部を示す。
【図１０】第２実施例におけるシミュレーション結果を示す。
【図１１】変形例の円筒部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施例）
（スロットル装置の構成）
図面を参照して第１実施例のベアリング支持構造を説明する。本実施例のベアリング支持構造は、スロットル装置２に採用される。図１〜図３は、スロットル装置２を示す。スロットル装置２は、自動車等の内燃機関を備える車両に搭載される。スロットル装置２は、車両の吸気経路上に配置される。スロットル装置２は、車両のＥＣＵ（Engine Control Unitの略：図示省略）からの指示に従って、吸気経路を開閉する。なお、図２は、後述する開閉弁１０のシャフト１２の軸に沿った図１のII−II平面における断面図を示す。
【００１４】
図１〜図３に示すように、スロットル装置２には、スロットル本体４と、円筒部６と、を備えるベアリング支持構造が採用されている。スロットル装置２は、このベアリング支持構造に加えて、ベアリング８と、開閉弁１０と、スロットルギア３０と、中間ギア３２、３４と、モータギア３６と、モータ５０と、を備える。なお、図１、図２では、スロットル本体４のハウジング４２を覆うカバーの図示が省略されている。
【００１５】
スロットル本体４は、アルミ合金で作製されている。スロットル本体４は、ハウジング４２と、吸気管４４と、を備える。ハウジング４２は、各ギア３０〜３６と、モータ５０と、を収容する。吸気管４４は、車両の吸気経路に連結される。吸気管４４は、ハウジング４２の底面の側でスロットル本体４を貫通する。
【００１６】
図２、図３に示すように、円筒部６は、ハウジング４２の底面４２ａからハウジング４２の開口に向かって突出している。別言すれば、円筒部６は、底面４２ａから吸気管４４に離間する側に突出している。
【００１７】
ベアリング８は、ステンレス鋼等の鋼材で作製されている。ベアリング８は、円筒部６の内周側に配置される。具体的には、ベアリング８は、円筒部６の内側に圧入される。これにより、ベアリング８は、円筒部６に支持される。
【００１８】
開閉弁１０は、吸気管４４内に配置されている。開閉弁１０は、シャフト１２を備える。シャフト１２は、ベアリング８を介して、スロットル本体４に回転可能に支持されている。開閉弁１０は、シャフト１２に伴って回転することによって、吸気管４４を開閉する。
【００１９】
シャフト１２の一端には、スロットルギア３０が固定されている。スロットルギア３０は、樹脂で作製されている。スロットルギア３０は、中間ギア３２に噛み合っている。中間ギア３２は、中間ギア３４に隣接して固定されている。中間ギア３４は、モータギア３６に噛み合っている。中間ギア３２、３４は、スロットル本体４に回転可能に支持されている。
【００２０】
モータギア３６は、モータ５０の駆動軸に固定されている。モータ５０は、ＥＣＵからの信号に従って駆動する。モータ５０が駆動すると、駆動軸が回転する。これにより、モータギア３６、及び中間ギア３４、３２を介して、スロットルギア３０が回転される。この結果、シャフト１２を介して、開閉弁１０がシャフト１２の軸回り回転される。モータギア３６及び中間ギア３４、３２は、スロットルギア３０と同様の樹脂で作製されている。
【００２１】
（円筒部の構成）
図４を参照して、円筒部６を説明する。図４は、スロットル本体４を円筒部６の軸方向から見た平面図である。円筒部６の外周面には、円筒部６の先端（即ち、ハウジング４２の底面４２ａと反対側の端）からスロットル本体４に向かって延びる４個の溝６ａが配置されている。４個の溝６ａは、互いに同一形状である。４個の溝６ａは、円筒部６の外周面に沿って等間隔（即ち９０度の間隔）に配置されている。各溝６ａの形状については、図７を参照して後述する。４個の溝６ａは、ハウジング４２の底面４２ａまで延びている（図３参照）。なお、変形例では、４個の溝６ａのうちの少なくとも１個の溝６ａは、底面４２ａまで延びていなくてもよい。例えば、溝６ａは、円筒部６の先端から底面４２ａまでの中間位置まで延びていてもよい。
【００２２】
スロットル装置２は、内燃機関の近傍に配置される。スロットル本体４は、内燃機関からの熱に曝され高温となる。また、スロットル本体４は、モータ５０の熱を受けて高温となる。スロットル本体４が高温となる結果、円筒部６とベアリング８が熱膨張する。ここで、アルミ合金製の円筒部６の線膨張係数は、鋼材製のベアリング８の線膨張係数より大きい。この結果、円筒部６の内周面の径がベアリング８の外周面の径より大きく膨張し、円筒部６に圧入されているベアリング８を保持するための保持力が低下する。上記の４個の溝６ａは、保持力の低下を抑制するために配置されている。以下、本実施例及び図５の比較例について、円筒部の熱膨張のシミュレーションの結果について説明する。
【００２３】
（比較例の円筒部及びシミュレーション結果）
図５、図６を参照して、比較例の円筒部１００及び円筒部１００の熱膨張のシミュレーション結果を説明する。図５に示すように、円筒部１００の外周面の直径はＲ１である。直径Ｒ１は、第１実施例の円筒部６の外周面の直径と同じである。円筒部１００の内周面の直径Ｒ２（＜Ｒ１）である。直径Ｒ２は、第１実施例の円筒部６の内周面の直径と同じである。円筒部１００では、第１実施例の円筒部６と異なり、外周面に溝が配置されない。
【００２４】
ここで、シミュレーションの条件について説明する。図２に示すように、スロットル装置２の円筒部６の基部はスロットル本体４に固定されている。シミュレーションは、このような円筒部の構成を模して、円筒部の基部を拘束し、かつ、円筒部１００の先端を拘束しない条件で行われた。即ち、円筒部の基部は、熱膨張しない。この条件は、特段言及しない限り、後述する全てのシミュレーションで共通である。
【００２５】
図６の太い破線で描かれる形状Ｓ１は、シミュレーション前（即ち常温下で熱膨張する前）の円筒部１００の先端の内周面を表わす。形状Ｓ１は、直径Ｒ２を有する円形状である。一方、図６の太い実線で描かれる形状Ｓ２は、シミュレーション後（即ち熱膨張後）の円筒部１００の先端の内周面を表わす。形状Ｓ２は、直径Ｒ２より大きい直径を有する円形状である。形状Ｓ２に示すように、円筒部１００が熱膨張すると、円筒部１００の内周面の径が拡大し、その膨張量は、内周面の全周に亘って均一である。
【００２６】
（第１実施例の円筒部及びシミュレーション結果）
図７、図８を参照して、第１実施例の円筒部６及び円筒部６の熱膨張のシミュレーション結果を説明する。
【００２７】
先ず、４個の溝６ａの形状について説明する。４個の溝６ａの各内面は、円筒部６の軸方向から見ると、直径Ｒ３の円弧Ｃ１の形状を有している。直径Ｒ３は、円筒部６の外周面の直径Ｒ１以下である。円弧Ｃ１の中心Ｐ１は、円筒部６の軸方向から見ると、円筒部６の外周面より外側に位置している。なお、円筒部６の外周面に円弧形状の溝を形成する際に外周面に生じる角は、所定の丸みで面取りされている。
【００２８】
また、各溝６ａが配置されている部分（以下、「配置部」）６ｂの最小厚みｔは、円筒部６の厚みＴ（即ちＴ＝（Ｒ１−Ｒ２）／２）の６０パーセントである。なお、円筒部６の強度を確保するために、配置部６ｂの最小厚みｔは、円筒部６の厚みＴの３０パーセント以上であることが望ましい。
【００２９】
図８の形状Ｓ２は、比較例における熱膨張後の円筒部１００の先端の内周面を表わす。一方、形状Ｓ３は、熱膨張後の円筒部６の先端の内周面を表わす。形状Ｓ３は、円形ではない。具体的には、配置部６ｂの膨張量と配置部６ｂ以外の部分（以下、「非配置部」）６ｃの膨張量とが異なる。ここで、膨張量は、熱膨張後における円筒部６の内周面の直径と熱膨張前における円筒部６の内周面の直径との差である。図８に示すように、配置部６ｂの膨張量が、比較例における膨張量（形状Ｓ２参照）より小さくなる一方、非配置部６ｃの膨張量が、比較例における膨張量より大きくなる。
【００３０】
このシミュレーション結果によれば、４個の溝６ａによって形成される４個の配置部６ｂの膨張量が比較例よりも小さくなる。本実施例によれば、ベアリング８は、４個の配置部６ｂによる４点で保持されるので、比較例と比べて、円筒部６の熱膨張によるベアリング８に対する保持力の低下を抑制することができる。
【００３１】
また、図８に示すように、４個の配置部６ｂの膨張量は等しい。そして、４個の配置部６ｂは、円筒部６の外周面に沿って等間隔に配置されている。即ち、ベアリング８は、等間隔に配置された４個の配置部６ｂに保持される。この結果、ベアリング８の軸が円筒部６の軸からずれることを抑制することができる。
【００３２】
図８の形状Ｓ３のように熱膨張する現象は、以下のように考察される。隣接する２個の溝６ａの間に挟まれた非配置部６ｃは、径方向に膨張するとともに、円筒部６の周方向に延びる。この結果、円筒部６の周方向で隣り合う非配置部６ｃの間に配置されている配置部６ｂの熱膨張が抑えられる。この結果、配置部６ｂの膨張量は、比較例における膨張量より小さくなるものと考えられる。
【００３３】
様々なシミュレーションの結果、図８の現象は、円筒部の基部が拘束され、円筒部の先端が拘束されていない条件で、別言すれば、円筒部の基部が円筒部の先端より熱膨張し難い条件で顕著に見られる。第１実施例のスロットル装置２によれば、円筒部６は、スロットル本体４の底面４２ａから突出している。円筒部６の基部は、底面４２ａの近傍に位置する吸気管４４を通過する空気によって冷却される。この結果、円筒部６の基部は、円筒部６の先端より熱膨張し難い。スロットル装置２の円筒部６に４個の溝６ａを配置することにより、図８の現象が生じ、円筒部６の熱膨張によるベアリング８に対する保持力の低下を抑制することができる。
【００３４】
また、溝６ａの円弧形状の直径を様々に変更して円筒部に対するシミュレーションを行った結果、溝６ａの円弧形状の直径が小さくなるほど、配置部６ｂの膨張量が小さくなることが分かった。そして、シミュレーションの結果、円弧形状の直径が円筒部６の外周面の直径Ｒ１以下であれば、ベアリング８に対する保持力の低下を抑制しつつ、熱膨張後であってもベアリング８の位置を適切に維持できることが分かった。
【００３５】
（対応関係）
スロットル本体４、底面４２ａ、４個の溝６ａのそれぞれが、請求項の「本体」、「表面」、「３個以上の溝」のそれぞれの一例である。
【００３６】
（第２実施例）
（第２実施例の円筒部及びシミュレーション結果）
図９、図１０を参照して、第２実施例の円筒部６０及び円筒部６０の熱膨張のシミュレーション結果を説明する。
【００３７】
第２実施例の円筒部６０は、第１実施例の４個の溝６ａが配置されている代わりに、３個の溝６０ａが配置されている。３個の溝６０ａの各形状は、第１実施例の溝６ａの形状と同一である。３個の溝６０ａは、円筒部６０の外周面に沿って等間隔（即ち１２０度の間隔）に配置されている。また、溝６０ａが配置されている配置部６０ｂの最小厚みｔは、第１実施例と同じく、円筒部６０の厚みＴの６０パーセントである。
【００３８】
図１０の形状Ｓ４は、シミュレーション後の円筒部６の先端の内周面を表わす。図１０に示すように、形状Ｓ４では、第１実施例と同様に、配置部６０ｂの膨張量が、比較例における膨張量（形状Ｓ２参照）より小さくなる一方、非配置部６０ｃの膨張量が、比較例における膨張量より大きくなる。さらに、第１実施例のシミュレーション結果を示す図８と比べると、配置部６０ｂの膨張量は、第１実施例の配置部６ｂの膨張量よりも小さくなる。本実施例でも、ベアリング８は、３個の配置部６０ｂによる３点で保持され、円筒部６の熱膨張によるベアリング８に対する保持力の低下を抑制することができる。なお、３個の溝６０ａが、請求項の「３個以上の溝」の一例である。
【００３９】
（第３実施例）
（円筒部の構成）
図１１を参照して、第３実施例の円筒部７０を説明する。円筒部７０は、その基部に補強部材７２が埋め込まれている点を除いて、第１実施例と同様である。補強部材７２は、円環形状の部材であり、アルミ合金より熱膨張し難い材料（例えば鋼材）で作製されている。補強部材７２を埋め込んで円筒部７０の基部を拘束することによって、円筒部７０の基部が、第１実施例の円筒部６の基部と比較して、熱膨張し難くなる。本実施例でも、第１実施例と同様に、ベアリング８に対する保持力の低下を抑制することができる。
【００４０】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、本明細書が開示するベアリング支持構造及びスロットル装置は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４１】
（変形例１）  上記の各実施例におけるベアリング支持構造は、スロットル装置以外の装置に採用されてもよい。例えば、クランクケース、モータ、トランスミッション等に採用されてもよい。
【００４２】
（変形例２）  円筒部の外周面に配置される溝の数は、３個、４個に限らない。例えば、５個以上の溝が配置されてもよい。一般的に言えば、円筒部の外周面に、３個以上の溝が配置されていればよい。
【００４３】
（変形例３）  上記の第１実施例において、溝６ａの内面は、円弧形状である。これに代えて、溝６ａの内面は、Ｖ字形状、楕円形状、長円形状であってもよい。
【００４４】
（変形例４）  上記の第１実施例において、４個の溝６ａは、互いに同一形状である。これに代えて、４個の溝６ａのうちの少なくとも１個が、他の溝と異なる形状（例えば、Ｖ字形状）を有していてもよい。また、４個の溝６ａは、円筒部６の外周面に沿って等間隔に配置されていなくてもよい。例えば、４個の溝６ａのうちの隣接する２個の溝の間隔が９０度以外の角度、例えば、７０度、１００度であってもよい。
【００４５】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４６】
２            ：スロットル装置
４            ：スロットル本体
６、６０、７０、１００  ：円筒部
６ａ、６０ａ  ：溝
６ｂ、６０ｂ  ：配置部
６ｃ、６０ｃ  ：非配置部
８            ：ベアリング
１０          ：開閉弁
１２          ：シャフト
３０          ：スロットルギア
３２、３４    ：中間ギア
３６          ：モータギア
４２          ：ハウジング
４２ａ        ：底面
４４          ：吸気管
５０          ：モータ
７２          ：補強部材
Ｃ１          ：円弧
Ｐ１          ：中心
Ｓ１〜Ｓ４    ：形状
Ｔ            ：厚み
ｔ            ：最小厚み
【図１】
2019035392.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】
2019035392.tif 000008
【図７】
2019035392.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019035392.tif 000011
【図１０】
2019035392.tif 000012
【図１１】
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