(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに吸気を導く円筒状のボア（１）が形成されるハウジング（２）と、
このハウジング（２）に対して回転自在に支持されるシャフト（３）と、
前記ボア（１）内において前記シャフト（３）に固定されるバルブ（４）と、
前記シャフト（３）の一端を回動操作する電動アクチュエータと、
所定温度以上の高温時に前記シャフト（３）の一端側から前記ボア（１）側へ向かう押圧荷重を前記シャフト（３）に付与する荷重発生手段（２０）と、
を具備し、
前記電動アクチュエータは、電力を回転動力に変換する電動モータ（６）と、この電動モータ（６）の発生する回転トルクを増幅して前記シャフト（３）に付与する減速装置（５）とを備え、
前記減速装置（５）は、前記シャフト（３）の一端に固定されるバルブギヤ（１５）を備え、
当該電子スロットルは、前記バルブ（４）の全閉位置を規制する全閉ストッパ（２１）を備え、
前記全閉ストッパ（２１）は、前記バルブギヤ（１５）に設けられた可動側ストッパ（２２）と、前記ハウジング（２）に設けられた固定側ストッパ（２３）とで構成され、前記バルブ（４）が閉弁方向へ回動して、前記可動側ストッパ（２２）が前記固定側ストッパ（２３）に突き当たることで前記バルブ（４）の全閉位置を規制するものであり、
前記荷重発生手段（２０）は、前記全閉ストッパ（２１）に設けられることを特徴とする電子スロットル。
【請求項２】
請求項１に記載の電子スロットルにおいて、
前記荷重発生手段（２０）は、前記固定側ストッパ（２３）から前記バルブギヤ（１５）の回転方向に向かって突出するピン（２５）と、前記可動側ストッパ（２２）に設けられて前記シャフト（３）の一端が熱膨張により前記バルブギヤ（１５）側へ移動した際に前記ピン（２５）との接触が可能になる傾斜面（２６）とを備え、
高温時における全閉付近の回動範囲において前記傾斜面（２６）が前記ピン（２５）に押し付けられることで、前記シャフト（３）の一端側に前記ボア（１）側へ向かう押圧荷重が発生することを特徴とする電子スロットル。
【請求項３】
請求項２に記載の電子スロットルにおいて、
所定温度より低い常温時の全閉位置では、前記傾斜面（２６）と前記ピン（２５）が当接した状態であっても前記ボア（１）側へ向かう押圧荷重が発生しないことを特徴とする電子スロットル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）の吸気通路に配置される電子スロットルに関する。
なお、以下では説明の便宜上、シャフトの軸方向のうち、ボア中心よりバルブギヤ側を「右」とし、逆向きを「左」として説明するが、この左右方向は実際の搭載方向と関連がない。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
バルブが固定されたシャフトを電動アクチュエータにより回動操作する電子スロットルが知られている。
シャフトは、ボアを貫通するものであり、シャフトの右側がボールベアリングを介してハウジングに支持され、シャフトの左側がメタルベアリングを介してハウジングに支持される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
（従来技術の問題点）
例えば、炎天下における渋滞など、電子スロットルの環境温度（エンジンルーム内の温度）が上昇するなどして、電子スロットル自体が高温になる可能性がある。
バルブの線膨張率やシャフトの線膨張率が、ハウジングの線膨張率より高い場合、電子スロットルが高温になると、熱膨張によりバルブの右側が、ボアに接触する。
すると、バルブがボアに接触した状態でバルブが回動することでかじりが発生し、シャフトの回動抵抗が大きくなる不具合や、バルブとボアに摩耗や傷等の損傷が生じる懸念がある。
【０００４】
上記のメカニズムを、図７を参照して具体的に説明する。なお、後述する実施例と同一機能物に同一符合を付したものである。
（１）電子スロットルが高温になると、先ず、熱膨張によりバルブ４の右がボア１に接触する。
（２）さらに、バルブ４の熱膨張が増加すると、バルブ４の右側がボア１を押す。しかし、バルブ４とボア１は当接しており、バルブ４がボア１を押す力が、見かけ上、シャフト３の右側を左方向へ向かわせる力に変換される。その結果、ボールベアリング１１の内輪が外輪に比較して左側へ移動する。
【０００５】
このように、従来技術では、電子スロットルが高温になっても、ボールベアリング１１の内輪が外輪側に比較して左側へ移動することで、バルブ４とボア１が強く押し付けられる不具合が緩和される。
しかし、上記のメカニズムは、バルブ４とボア１とが強く押し付けられるのを軽減しているだけで、バルブ４とボア１が接触する状態になるため、バルブ４が回動することでかじりが発生してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３７１８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温時におけるバルブとボアのかじりを防止できる電子スロットルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子スロットルは、高温になると、シャフトの右側（一端側）に、左側（ボア側）へ向かう押圧荷重をシャフトに付与する荷重発生手段を備え、荷重発生手段は、全閉ストッパに設けられる。
このため、電子スロットルが高温になっても、荷重発生手段の作用によりバルブとボアの接触を回避できるため、バルブがボアに接触した状態でバルブが回動することで生じるかじりを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）電子スロットルの断面図、（ｂ）電動アクチュエータ内の説明図である（実施例１）。
【図２】（ａ）〜（ｃ）荷重発生手段の作動説明図である（実施例１）。
【図３】（ａ）常温時の荷重発生手段の説明図、（ａ）高温時の荷重発生手段の説明図である（実施例１）。
【図４】（ａ）〜（ｃ）荷重発生手段の作動説明図である（実施例２）。
【図５】（ａ）〜（ｃ）荷重発生手段の作動説明図である（実施例３）。
【図６】（ａ）〜（ｃ）荷重発生手段の作動説明図である（実施例４）。
【図７】高温時にバルブがボアに接触する説明図である（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明を実施するための形態を、以下の実施例にて説明する。
【実施例】
【００１１】
以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を図面を参照して説明する。なお、実施例は、具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１２】
［実施例１］
実施例１を図１〜図３に基づき説明する。
電子スロットルは、エンジンの吸気通路の途中に設けられて、エンジンに吸い込まれる吸気量の調整を行うものであり、
・エンジンに吸気を導く円筒状のボア１が形成されるハウジング２と、
・このハウジング２に対して回転自在に支持されるシャフト３と、
・ボア１内においてシャフト３に固定されるバルブ４と、
・シャフト３の一端（右側端）を回動操作する電動アクチュエータと、
を備えて構成される。
【００１３】
また、電動アクチュエータは、
・電力を回転動力に変換する電動モータと、
・この電動モータの発生する回転トルクを増幅してシャフト３に付与する減速装置５と、
・シャフト３（即ち、バルブ４）を所定の角度位置へ戻すバネ力発生手段６と、
・シャフト３の回転角度（即ち、バルブ４の開度）を検出する回転角センサ７と、
を備えて構成される。
【００１４】
次に、上記の各構成部品を説明する。
ハウジング２の内部には、吸気通路の一部を成すボア１が設けられる。また、ハウジング２には、電動アクチュエータを組付けるための組付部が設けられる。
ハウジング２は、軽量な金属材料または樹脂材料によって製造されるものであり、一例としてアルミニウム合金等によって形成される。
【００１５】
ハウジング２には、シャフト３が挿入配置されるシャフト挿通穴が設けられている。シャフト３は、図１（ａ）の左右方向にボア１を横切るものであり、ボア１の流線方向（ボア軸：吸気の流れ方向に沿うボア１の中心軸）に直交する方向に組付けられる。
シャフト挿通穴の右側の内部には、シャフト３の右側を回転自在に支持するボールベアリング１１が配置されている。
また、シャフト挿通穴の左側の内部には、シャフト３の左側を回転自在に支持するメタルベアリング１２が配置されている。
【００１６】
シャフト３は、金属材料（例えば、鉄等）によって形成された円柱状の棒であり、上述したボールベアリング１１とメタルベアリング１２に支持された状態でバルブ４と一体に回動する。
一方、バルブ４は、金属材料（例えば、アルミ、黄銅等）によって形成された平らな円板形状を呈するバタフライ形の回動弁であり、ボア１内においてシャフト３に固定される。
【００１７】
具体的に、シャフト３には、バルブ４を組付けるためのスリットが形成されており、バルブ４はスリットに挿入された状態でシャフト３に固定される。
図１（ａ）では、バルブ４をシャフト３に固定する手段として、２つのネジ１３を用いている。このネジ１３は、バルブ４を固定した後、緩み止め処理（例えば、加圧による塑性変形、接着、溶着等）が施されるものであり、長期に亘り安定した締結力が維持される。
【００１８】
電動アクチュエータは、ハウジング２に組付けられるものであり、ハウジング２にはネジ等によって着脱可能なカバー１４が装着される。
そして、ハウジング２に形成されたモータ収容室に電動モータが収容され、ハウジング２とカバー１４との間に形成された空間（ギヤ室）に、減速装置５やバネ力発生手段６等が収容される。
【００１９】
電動モータは、通電方向が切り替わることで回転方向が切り替わるとともに、通電量に応じた回転トルクを発生する周知の直流モータであり、モータ収容室に挿入された後、ネジ等によってハウジング２に固定される。
【００２０】
減速装置５は、複数のギヤの組み合わせにより電動モータの発生回転を減速させて駆動トルクを増大させてシャフト３に伝達する歯車式減速機であり、電動モータと一体に回転するモータギヤ（ピニオンギヤ）と、このモータギヤによって回転駆動される中間ギヤと、この中間ギヤによって回転駆動されるバルブギヤ１５（最終ギヤ）とからなり、バルブギヤ１５はシャフト３（即ち、バルブ４）と一体に回動する。
【００２１】
モータギヤは、電動モータの出力軸に固定された小径の外歯歯車である。
中間ギヤは、大径ギヤと小径ギヤが同芯で設けられた２重歯車であり、ハウジング２とカバー１４とにより支持される支持軸によって回転自在に支持される。そして、大径ギヤがモータギヤと常に噛合し、小径ギヤがバルブギヤ１５と常に噛合する。
バルブギヤ１５は、シャフト３の右端に固定された大径の外歯歯車であり、噛合歯（外歯）はバルブ４の回動に伴う範囲のみに設けられている。
【００２２】
バネ力発生手段６は、電動モータへの電流供給が遮断された際に、バルブ４の開度を全閉位置と全開位置との中間位置に保持して、車両の退避走行を可能とするものであり、バルブ４を閉じる方向へ付勢力（閉弁力）を与えるリターンスプリング６ａと、バルブ４を開く方向へ付勢力（開弁力）を与えるデフォルトスプリング６ｂとを組み合わせて構成される。
【００２３】
回転角センサ７は、シャフト３の回転角度を検出することでバルブ４の開度を検出するスロットルポジションセンサであり、シャフト３の角度に応じた開度信号をＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）に出力する。
具体的に、回転角センサ７は、２つの部材の相対回転を非接触で検出する磁気型センサであり、バルブギヤ１５の内部にインサートされてシャフト３と一体に回転する略筒状を呈する磁気回路部７ａと、カバー１４に取り付けられて磁気回路部７ａに対して非接触に配置される磁気検出部７ｂとで構成され、この磁気検出部７ｂの発生する電圧信号（ホールＩＣの出力信号）がＥＣＵに与えられる。
なお、ＥＣＵは、マイクロコンピュータを搭載した周知の電子制御装置であり、回転角センサ７によって検出される実際のバルブ４の開度が、アクセルペダルの開度に基づいて設定された目標開度となるように電動モータをフィードバック制御するように設けられている。
【００２４】
電子スロットルには、所定温度以上の高温時に、シャフト３の右側（一端側）から左側（ボア１側）へ向かって押圧荷重をシャフト３に付与する荷重発生手段２０が設けられている。
なお、所定温度の具体的な一例は、従来構造の電子スロットルにおいて熱膨張によりバルブ４の右側がボア１に接触する温度（例えば６０℃等）である。
この荷重発生手段２０は、バルブ４の全閉位置を規制する全閉ストッパ２１に設けられる。
【００２５】
ここで、全閉ストッパ２１を説明する。
全閉ストッパ２１は、バルブ４の閉弁方向の回動限界を機械的に規制するメカストッパであり、回動部材と固定部材との突当て構造を採用する。
具体的に、全閉ストッパ２１は、バルブギヤ１５に設けられた外径方向へ突出する可動側ストッパ２２（回動部材）と、ハウジング２の一部によって設けられる固定側ストッパ２３（固定部材）とで構成されており、バルブ４が閉弁方向へ回動して、可動側ストッパ２２が固定側ストッパ２３に突き当たることでバルブ４の全閉位置が規制される。
【００２６】
この実施例１の固定側ストッパ２３は、バルブ４の全閉位置を調節するためのアジャスタスクリュ２４を備える。
このアジャスタスクリュ２４は、固定側ストッパ２３に螺合する調整ネジであり、先端部が可動側ストッパ２２に当接することでバルブ４の全閉位置を決定する。このため、固定側ストッパ２３に対するアジャスタスクリュ２４の螺合量を調整することで、バルブ４の全閉位置を調整することができる。
【００２７】
続いて、全開ストッパに設けられる荷重発生手段２０を説明する。
荷重発生手段２０は、熱膨張によりシャフト３の右側が伸びた際に、可動側ストッパ２２を固定側ストッパ２３に押し当てるようにバルブ４を閉弁方向へ駆動することによって、シャフト３の右側に「シャフト３の右側の伸びをキャンセルする荷重（左側へ向かう荷重）」を付与する手段であり、
・固定側ストッパ２３からバルブギヤ１５の回転方向に向かって突出するピン２５と、
・可動側ストッパ２２に設けられて、シャフト３が熱膨張により伸びた際にピン２５との接触が可能になる傾斜面２６と、
を備える。
そして、高温時に全閉付近の回動範囲において傾斜面２６がピン２５に押し付けられることで、シャフト３の右側に「左方向へ向かう押圧荷重」が付与される。
【００２８】
この実施例１のピン２５は、アジャスタスクリュ２４の右側に設けられる。
同様に、可動側ストッパ２２のうち、アジャスタスクリュ２４に当接する箇所を当接面２２ａとした場合、傾斜面２６は当接面２２ａの右側に設けられる。
また、ピン２５の先端形状は、傾斜面２６に接触した状態でスムーズにスライド移動が可能な曲面（半球面等）に設けられている。
さらに、ピン２５は、鉄等の金属部品または硬質な樹脂部品であり、ハウジング２に圧入、カシメ、螺合、接着等で固定されている。
【００２９】
次に、常温時と高温時の相違を説明する。
電子スロットルの温度が所定温度より低い常温時では、図３（ａ）に示すように、全閉位置（可動側ストッパ２２の回動方向の端面と、アジャスタスクリュ２４の端面とが当接する状態）で、傾斜面２６とピン２５が当接している状態であっても、シャフト３の右側（一端側）に、左側（ボア１側）へ向かう押圧荷重を発生しないように設けられる。
なお、図３中では、常温時に、ボールベアリング１１のボール中心から固定側ストッパ２３の先端までの軸方向長をＸとし、ボールベアリング１１のボール中心から可動側ストッパ２２の先端までの軸方向長をＹとする。
【００３０】
一方、電子スロットルの温度が高温になると、ボールベアリング１１のボール中心から固定側ストッパ２３の先端までの軸方向長が伸びるとともに、ボールベアリング１１のボール中心から可動ストッパの先端までの軸方向長が伸びる。
常温時と高温時を比較し、ボールベアリング１１のボール中心から固定側ストッパ２３の先端までの伸び分をＡとし、ボールベアリング１１のボール中心から可動側ストッパ２２の先端までの伸び分をＢとする。
【００３１】
「ハウジング２」と「シャフト３およびバルブギヤ１５」の線膨張率が異なる。
このため、図３（ｂ）に示すように、固定側ストッパ２３の右側への伸び分Ａより、可動ストッパの右側への伸び分Ｂが大きくなる（Ａ＜Ｂ）。
即ち、高温時は、ハウジング２の線膨張より、シャフト３とバルブギヤ１５の線膨張が大きくなる。その結果、ピン２５の位置を基準にした場合、常温から高温に変化すると、図３（ｂ）に示すように、ピン２５に対し傾斜面２６が右側へ移動する。
【００３２】
次に、高温時にバルブ４を全閉位置へ向けて駆動する作動例を説明する。
（ｉ）高温時にバルブ４を全閉位置へ駆動するには、図２（ａ）に示すように、バルブギヤ１５を閉弁方向へ回動操作する。
（ｉｉ）すると、図３（ｂ）に示すように、先ず、可動側ストッパ２２の当接面２２ａと、アジャスタスクリュ２４の端面とが当接しない状態で、傾斜面２６とピン２５が当接する。
【００３３】
（ｉｉｉ）傾斜面２６とピン２５が当接した状態で、さらにバルブギヤ１５を閉弁方向へ駆動すると、図２（ｂ）に示すように、傾斜面２６がピン２５に押し付けられて、傾斜面２６がピン２５に対して逃げる力（シャフト３の右側を左方向へ押す押圧荷重）が発生する。
（ｉｖ）さらにバルブギヤ１５を閉弁方向へ駆動すると、図２（ｃ）に示すように、傾斜面２６がピン２５に押される力が強まり、結果的に傾斜面２６がピン２５に対して逃げる力（シャフト３の右側を左方向へ押す押圧荷重）が大きくなる。そして、可動側ストッパ２２の当接面２２ａと、アジャスタスクリュ２４の端面とが当接することで、シャフト３の右側に「左側へ向かう押圧荷重」を付与した状態でバルブ４が全閉位置に停止する。
【００３４】
（実施例１の効果１）
この実施例１の電子スロットルでは、高温状態で、且つバルブ４が全閉位置付近を回動する時に、上述した荷重発生手段２０によってシャフト３の右側に「左側へ向かう押圧荷重」が付与される。
これにより、電子スロットルが高温になっても、バルブ４が全閉位置付近を回動する時に、バルブ４の右側がボア１に接触しない。
【００３５】
このように、高温時にバルブ４が全閉位置付近を回動しても、バルブ４の右側とボア１の接触が回避されるため、高温時にバルブ４が回動する際に生じるかじりを防ぐことができる。
具体的には、高温時のかじりを防止できるため、高温時のかじりによってシャフト３の回動抵抗が大きくなる不具合や、かじりによってバルブ４やハウジング２に摩耗や傷などの損傷が生じる不具合を回避できる。
その結果、電子スロットルの信頼性を高めることができる。
【００３６】
［実施例２］
実施例２を図４に基づき説明する。なお、以下の各実施例において上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
上記実施例１では、全閉ストッパ２１にアジャスタスクリュ２４を設けた。
これに対し、この実施例２は、アジャスタスクリュ２４を廃止し、可動側ストッパ２２の当接面２２ａが、ハウジング２の一部によりなる固定側ストッパ２３に直接当接することでバルブ４の全閉位置が決定されるものである。
このように設けることにより、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができるとともに、アジャスタスクリュ２４の廃止による部品点数の削減によりコストを抑えることができる。
【００３７】
［実施例３］
実施例３を図５に基づき説明する。
上記実施例１では、ピン２５をアジャスタスクリュ２４の右側に設けるとともに、可動側ストッパ２２の当接面２２ａも当接面２２ａの右側に設ける例を示した。
これに対し、この実施例３は、ピン２５をアジャスタスクリュ２４の左側に設けるとともに、可動側ストッパ２２の当接面２２ａも当接面２２ａの左側に設けるものである。
このように設けても、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
［実施例４］
実施例４を図６基づき説明する。
上記実施例３では、ピン２５の右側にアジャスタスクリュ２４を設ける例を示した。
これに対し、この実施例４は、ピン２５の右側のアジャスタスクリュ２４を廃止し、廃止したアジャスタスクリュ２４の代わりに固定側ストッパ２３の一部の形状を変更し、固定側ストッパ２３にピン２５より長い延長部２３ａを設け、延長部２３ａの先端を可動側ストッパ２２の当接面２２ａに当てるように設けたものである。
このように設けることでも、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができるとともに、アジャスタスクリュ２４の廃止による部品点数の削減によりコストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ボア
２  ハウジング
３  シャフト
４  バルブ
２０  荷重発生手段
【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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