(57)【要約】【課題】スロットルバルブとボア内壁との氷結の解除性を向上させること。【解決手段】スロットル装置は、電動モータ等によりスロットルシャフト４を回転させることで、スロットルバルブ５によるボア１１の開度を変更してボア１１の吸気流量を調節する。スロットルシャフト４は、その両端部に対応して設けられた一対の滑り軸受２１Ａ（２１Ｂ）により回転可能に支持される。スロットルシャフト４がボア１１の下流側端１１ｂに隣接するように両軸受２１Ａ（２１Ｂ）がスロットルボディ２（１２）に配置される。スロットルバルブ５がボア１１をほぼ閉じる閉止状態となるとき、スロットルバルブ５がボア１１の径方向に対して所定の閉止角度θ１で配置され、スロットルバルブ５の一端部５ａがボア１１の下流側端１１ｂに隣接して配置される。スロットルバルブ５がボア１１を開き始めるとき、スロットルバルブ５の一端部５ａはボア１１から直ちにはみ出る。【選択図】        図１１
2013104390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボアを有するスロットルボディと、
前記ボアを横切るように配置され、前記スロットルボディにて軸受を介して回転可能に支持されたスロットルシャフトと、
前記ボアの中にて前記スロットルシャフトに設けられ、前記スロットルシャフトの回転により前記ボアを開閉するスロットルバルブと、
前記スロットルシャフトに設けられたスロットルギヤを含むギヤ機構と、
前記ギヤ機構に駆動連結された電動モータと
を備え、前記電動モータにより前記ギヤ機構を介して前記スロットルシャフトを回転させることにより、前記スロットルバルブによる前記ボアの開度を変更して前記ボアを流れる空気量を調節するスロットル装置であって、
前記スロットルシャフトは、第１端部と第２端部とを含み、前記軸受は、前記第１端部と前記第２端部近傍に対応して設けられ、
前記両軸受が板材により形成された滑り軸受より構成され、
前記ボアが、軸線方向に、空気流に対する上流側端と下流側端とを有し、前記スロットルシャフトが前記ボアの下流側端に隣接するように前記両軸受が前記スロットルボディに配置され、
前記スロットルバルブが前記ボアをほぼ閉じる閉止状態となるときに、前記スロットルバルブが前記ボアの径方向に対して所定の閉止角度で配置されると共に、前記スロットルバルブの一端部が前記ボアの下流側端に隣接して配置され、
前記スロットルバルブが前記ボアを開き始めるときに、前記スロットルバルブの前記一端部が前記ボアからはみ出る
ことを特徴とするスロットル装置。
【請求項２】
前記スロットルバルブによる前記ボアの開度を検出するためのスロットルセンサを更に備え、
前記スロットルギヤが、前記スロットルシャフトの前記第２端部に固定され、前記スロットルギヤに隣接して前記スロットルセンサが設けられ、
前記スロットルセンサが、前記スロットルギヤに設けられた一対の永久磁石と、前記一対の永久磁石の間に発生する磁界の方向を検出するＭＲＥ素子とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のスロットル装置。
【請求項３】
前記スロットルボディは、前記ボアを有するスロットルパイプと、前記電動モータを収容するモータハウジングとを含み、
前記モータハウジングが前記スロットルパイプに対して隙間を隔てて配置されると共に、前記モータハウジングの外周面の一部が、前記ボアの下流側端よりも更に下流側に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットル装置。
【請求項４】
前記スロットルボディは、前記ボアを有するスロットルパイプを含み、
前記ボアの前記下流側端に対応する前記スロットルパイプの下流側端に、エンジンの吸気マニホールドを構成するマニホールドパイプの一端が接続され、前記マニホールドパイプの中の吸気通路の内径が、前記ボアの内径よりも大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットル装置。
【請求項５】
前記マニホールドパイプの中の吸気通路が、前記マニホールドパイプの一端から下流側へ徐々に縮径することを特徴とする請求項４に記載のスロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの吸気通路に設けられ、吸気量を調節するために使用されるスロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１及び２に記載されるエンジンのスロットル装置が知られている。特許文献１及び２に記載の装置は、それぞれ、スロットルボディと、スロットルボディのボアにてスロットルシャフトを介して回動可能に設けられたスロットルバルブとを備え、スロットルシャフトによりスロットルバルブを回動させてボアの開度を調節することにより、エンジンに吸入される空気量（吸気量）を調節するように構成される。
【０００３】
ここで、冷間時にエンジンが停止しているときには、閉止状態のスロットルバルブがボアの内壁との間で氷結することがある。そのため、冷間時の氷結を防止したり、エンジン始動時に氷結を速やかに解除したりする必要がある。そこで、特許文献１に記載の装置では、スロットルバルブが配置されるボアの内壁が、電気を流すと発熱する金属製の発熱材料で形成された円筒コアとなっている。この円筒コアには、冷間時に電気回路を介して通電することで、円筒コアを発熱させるようになっている。円筒コアの発熱により、ボアの内壁に付着した水分やボア内の水分を蒸発させて氷結を防止するようになっている。また、エンジンの冷間始動時には、円筒コアを発熱させて氷結を解除することができる。
【０００４】
一方、下記の特許文献２に記載の装置は、スロットルシャフトの両端部のそれぞれが、スロットルボディの軸受保持部にてボールベアリングを介して回転可能に支持されている。スロットルシャフトの一端部にはスロットルギヤが設けられ、このスロットルギヤが中間ギヤを介してモータの出力軸に設けられたモータギヤに駆動連結されている。そして、通電により電動モータを駆動させることにより、モータギヤ、中間ギヤ及びスロットルギヤを介してスロットルシャフトを回転させ、スロットルバルブを開閉動作させるようになっている。ここで、ボールベアリングは、スロットルシャフトを中心に所要の外径を有することから、その分だけ軸受保持部やスロットルボディのボアには、ある程度のスペースが必要になる。例えば、図１７に概略的な断面図で示すように、スロットルボディに形成されたスロットルパイプ８１のボア８２の軸線方向の長さについては、少なくともボールベアリング８３の外径を包含できるだけの長さを確保しなければならない。図１７において、スロットルパイプ８１の左側が空気の流れに対する上流側を示し、右側が下流側を示す。そうすると、スロットルシャフト８４を中心に、ボア８２の下流側には、スロットルシャフト８４を中心に、少なくともボールベアリング８３の外径を確保できる分だけの長さＲ１が必要になる。図１７において、スロットルシャフト８４に設けられたスロットルバルブ８５は、全閉状態に近い所定の閉止開度で保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３７５４号公報
【特許文献１】特開２００３−８３０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に記載の装置では、スロットルバルブの氷結を解除するために発熱材料よりなる円筒コアと電気回路を設けていたことから、その分だけ部品点数が増え、部品の組み付け工数が増加し、製造コストの上昇が懸念される。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の装置では、エンジンの冷間時始動に、図１８に示すように、スロットルバルブ８５とボア８２の内壁とが氷結するおそれがある。すなわち、スロットルバルブ８５の下端部とボア８２の内壁との間に氷Ｊ１ができるおそれがある。この氷結を解除するために、電動モータを通電により動作させて、スロットルバルブ８５を回動させ、氷結を解除することが考えられる。しかしながら、ボールベアリング８３の体格の分だけボア８２の下流側に長さＲ１の寸法が必要になることから、図１８に示すように、スロットルバルブ８５とボア８２との間にできる氷Ｊ１の、ボア８２の内壁に対する接触面積Ｓ１が大きくなる傾向がある。このため、その接触面積Ｓ１が大きい分だけ、氷結解除のためにスロットルバルブ８５を電動モータにより大きなトルクで回動させなければならず、氷結の解除性がよくない。この点、良好な氷結解除性を確保するために、出力トルクの大きい電動モータを使用したり、電動モータへの通電エネルギーを増大させたり、特許文献１の装置のように、スロットルボディに発熱部材を設けなければならなくなる。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、スロットルバルブとボアの内壁との氷結の解除性を向上させることを可能としたスロットル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ボアを有するスロットルボディと、ボアを横切るように配置され、スロットルボディにて軸受を介して回転可能に支持されたスロットルシャフトと、ボアの中にてスロットルシャフトに設けられ、スロットルシャフトの回転によりボアを開閉するスロットルバルブと、スロットルシャフトに設けられたスロットルギヤを含むギヤ機構と、ギヤ機構に駆動連結された電動モータとを備え、電動モータによりギヤ機構を介してスロットルシャフトを回転させることにより、スロットルバルブによるボアの開度を変更してボアを流れる空気量を調節するスロットル装置であって、スロットルシャフトは、第１端部と第２端部とを含み、軸受は、第１端部と第２端部近傍に対応して設けられ、両軸受が板材により形成された滑り軸受より構成され、ボアが、軸線方向に、空気流に対する上流側端と下流側端とを有し、スロットルシャフトがボアの下流側端に隣接するように両軸受がスロットルボディに配置され、スロットルバルブがボアをほぼ閉じる閉止状態となるときに、スロットルバルブがボアの径方向に対して所定の閉止角度で配置されると共に、スロットルバルブの一端部がボアの下流側端に隣接して配置され、スロットルバルブがボアを開き始めるときに、スロットルバルブの一端部がボアからはみ出ることを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、スロットルシャフトの第１端部と第２端部近傍をスロットルボディに回転可能に支持する一対の軸受が板材により形成された滑り軸受より構成されるので、両軸受の外径が比較的小さくなる。そして、スロットルシャフトがボアの下流側端に隣接するように滑り軸受よりなる両軸受がスロットルボディに配置されるので、スロットルシャフトの中心からボアの下流側端までの寸法が比較的小さくなる。一方、スロットルバルブが閉止状態となるときに、スロットルバルブが所定の閉止角度で配置され、スロットルバルブの一端部がボアの下流側端に隣接して配置される。このスロットルバルブの配置は、スロットルバルブが回動してボアを開き始めたときに、スロットルバルブの一端部がボアからはみ出るほどのものである。従って、スロットルバルブの一端部とボアの内壁が氷結したときの、スロットルバルブ及びボアの内壁と氷との接触面積が比較的小さくなる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、スロットルバルブによるボアの開度を検出するためのスロットルセンサを更に備え、
スロットルギヤが、スロットルシャフトの第２端部に固定され、スロットルギヤに隣接してスロットルセンサが設けられ、スロットルセンサが、スロットルギヤに設けられた一対の永久磁石と、一対の永久磁石の間に発生する磁界の方向を検出するＭＲＥ素子とを含むことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、スロットルセンサは、ＭＲＥ素子が一対の永久磁石の磁界の方向を検出することにより、スロットルバルブによるボアの開度（スロットル開度）が検出される。従って、例えば、スロットルシャフトの位置ずれに伴う永久磁石の位置ずれや温度変化等により永久磁石の磁界の強さが多少変化しても、永久磁石の磁界の方向に影響はない。つまり、永久磁石の磁界強度に変化が生じても、それに影響されることなく、磁界の方向に基づき、スロットル開度が検出される。このことは、比較的簡易な滑り軸受よりなる軸受を使用してスロットルシャフトを回転可能に支持する本発明のスロットル装置に好適である。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、スロットルボディは、ボアを有するスロットルパイプと、電動モータを収容するモータハウジングとを含み、モータハウジングがスロットルパイプに対して隙間を隔てて配置されると共に、モータハウジングの外周面の一部が、ボアの下流側端よりも更に下流側に配置されることを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、モータハウジングがスロットルパイプに隙間を隔てて配置され、モータハウジングの外周面の一部が、ボアの下流側端よりも更に下流側に配置されるので、モータハウジングそれ自体の表面積が増える。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、スロットルボディは、ボアを有するスロットルパイプを含み、ボアの下流側端に対応するスロットルパイプの下流側端に、エンジンの吸気マニホールドを構成するマニホールドパイプの一端が接続され、マニホールドパイプの中の吸気通路の内径が、ボアの内径よりも大きいことを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、スロットルパイプの下流側端に、マニホールドパイプの一端が接続され、マニホールドパイプの中の吸気通路の内径がボアの内径よりも大きいので、ボアの中の水分がマニホールドパイプの吸気通路へ流れ易くなる。また、スロットルバルブがボアを開き始めるときに、スロットルバルブの一端部がボアから内径の大きいマニホールドパイプの吸気通路へはみ出るので、スロットルバルブの開き始めにボアの空気流量が非線型に増大する。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、マニホールドパイプの中の吸気通路が、マニホールドパイプの一端から下流側へ徐々に縮径することを趣旨とする。
【００１８】
上記発明の構成によれば、請求項４に記載の発明の作用に加え、マニホールドパイプの吸気通路がその一端から下流側へ徐々に縮径するので、スロットルバルブが開き始めてからは、ボアの空気流量が緩やかに増大する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、スロットルボディを小型化することができ、スロットルバルブとボアの内壁との氷結の解除性を向上させることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、滑り軸受よりなる両軸受を使用したスロットル装置につき、スロットル開度の検出精度を確保することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、モータハウジングによる電動モータの放熱性を向上させることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、スロットルバルブとボアの内壁との氷結を低減することができ、スロットル装置による吸気流量特性を容易に任意に変更することができ、スロットルバルブの開き始めの吸気による異音の発生を抑えることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果と同じく、スロットルバルブとボアの内壁との氷結を低減することができ、スロットル装置による吸気流量特性を容易に任意に変更することができ、スロットルバルブの開き始めの吸気による異音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係り、スロットル装置を示す正面図。
【図２】同実施形態に係り、スロットル装置を示す図１の底面図。
【図３】同実施形態に係り、スロットル装置を示す図１の右側面図。
【図４】同実施形態に係り、スロットル装置を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図５】同実施形態に係り、スロットル装置につき図４の一部を拡大して示す断面図。
【図６】同実施形態に係り、スロットル装置からギヤカバーを取り外した状態を示す図１の右側面図。
【図７】同実施形態に係り、スロットル装置からギヤカバーを取り外した状態を示す図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図８】同実施形態に係り、スロットルギヤを関連部品と共に示す背面図。
【図９】同実施形態に係り、スロットルギヤと、スロットルボディ、リターンスプリング及びオープナスプリングとの関係を示すモデル図。
【図１０】同実施形態に係り、スロットルギヤと、スロットルボディ、リターンスプリング及びオープナスプリングとの関係を示すモデル図。
【図１１】同実施形態に係り、スロットルパイプ、スロットルシャフト、スロットルバルブ及び両軸受の関係を概略的に示す断面図。
【図１２】同実施形態に係り、図１１の状態につき、冷間時にスロットルバルブがボアの内壁に氷結した状態を概略的に示す断面図。
【図１３】同実施形態に係り、スロットルパイプにマニホールドパイプを接続した状態を概略的に示す断面図。
【図１４】同実施形態に係り、スロットル開度に対する吸気流量の特性を示すグラフ。
【図１５】第２実施形態に係り、スロットルパイプにマニホールドパイプを接続した状態を概略的に示す断面図。
【図１６】同実施形態に係り、スロットル開度に対する吸気流量の特性を示すグラフ。
【図１７】従来例に係り、スロットルパイプ、スロットルシャフト、スロットルバルブ及び両軸受の関係を概略的に示す断面図。
【図１８】従来例に係り、図１７の状態につき、冷間時にスロットルバルブがボアの内壁に氷結した状態を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明のスロットル装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。この実施形態のスロットル装置は、自動車用エンジンの吸気通路に設けられて、エンジンの吸気量を調節するために使用される。
【００２６】
図１に、この実施形態のスロットル装置１を正面図により示す。図２に、同じくスロットル装置１を図１の底面図により示す。図３に、同じくスロットル装置１を図１の右側面図により示す。図１、図２に示すように、スロットル装置１は、金属製のスロットルボディ２と、樹脂製のギヤカバー３とを備える。
【００２７】
スロットルボディ２は、エンジンの吸気通路に連通するボア１１を有する円筒状のスロットルパイプ１２と、内部にギヤ機構９（図４参照）等を収容するギヤハウジング１３と、内部に電動モータ８（図４参照）を収容するモータハウジング１４とを含む。ギヤハウジング１３は、図１において上下方向に伸びる。モータハウジング１４は、その中心軸線Ｌ１が、ギヤハウジング１３に対して垂直に交わるように配置される。スロットルパイプ１２は、ギヤハウジング１３からもモータハウジング１４からも離間して配置される。スロットルパイプ１２の一端部（空気の流れの下流側端部）には、フランジ１５が形成される。このフランジ１５には、合計３つのボルト挿通孔１５ａが形成される。フランジ１５には、後述する吸気マニホールドのマニホールドパイプ５１（図１３参照）が接続される。図１に示すように、スロットルパイプ１２には、ボア１１を径方向に横切るようにスロットルシャフト４が設けられる。スロットルボディ２には、このスロットルシャフト４の両端部を収容する一対の第１ボス部１６Ａ及び第２ボス部１６Ｂが形成される。ボア
１１の中には、スロットルシャフト４に固定されたスロットルバルブ５が配置される。
【００２８】
ここで、図１に示すように、モータハウジング１４は、スロットルパイプ１２に対して隙間を隔てて配置される。また、モータハウジング１４の中心軸線Ｌ１とスロットルシャフト４とが平行をなすように配置される。図２において、スロットルパイプ１２は、図面上側が空気の流れに対する上流側端１２ａであり、図面下側が空気の流れに対する下流側端１２ｂである。図２において、スロットルパイプ１２の上流側端１２ａは、ギヤハウジング１３の前後方向（幅方向）の前端縁１３ａとほぼ同じ位置に配置される。図２において、スロットルパイプ１２の下流側端１２ｂは、ギヤハウジング１３の前後方向（幅方向）の後端縁１３ｂよりも前端縁１３ａ寄り位置に配置される。図２に示すように、モータハウジング１４の外周面の一部（後側部）１４ａは、スロットルパイプ１２の下流側端１２ｂよりも更に下流側に配置される。
【００２９】
図１〜図３に示すように、ギヤカバー３は、ギヤハウジング１３の開口部を閉鎖するように、ネジ６とナット７によりギヤハウジング１３に締め付けられて固定される。ギヤカバー３は、外部配線用のコネクタ３ａを含む。
【００３０】
図４に、スロットル装置１を図２のＡ−Ａ線断面図により示す。図５に、スロットル装置１につき、図４の一部を拡大して断面図により示す。図６に、スロットル装置１からギヤカバー３を取り外した状態を図１の右側面図により示す。図７に、スロットル装置１からギヤカバー３を取り外した状態を図１のＢ−Ｂ線断面図により示す。
【００３１】
図４において、スロットルパイプ１２の左右両側部に形成された一対のボス部１６Ａ，１６Ｂには、ボア１１ａを横切るスロットルシャフト４が、それぞれ一対をなす第１軸受２１Ａ及び第２軸受２１Ｂを介して回転可能に支持される。この実施形態で、両軸受２１Ａ，２１Ｂは、比較的薄い板材により形成された滑り軸受より構成される。このため、両軸受２１Ａ，２１Ｂの外径は、従来例のボールベアリングよりなる軸受８３（図１７、図１８）と比べて外径が比較的小さい。スロットルシャフト４に固定されたスロットルバルブ５は、ボア１１の形状に合わせて円板状をなし、スロットルシャフト４と一体的に回動する。これにより、ボア１１を開閉してボア１１を流れる吸気量を調節するようになっている。
【００３２】
図４、図７に示すように、スロットルシャフト４は、第１端部４ａと第２端部４ｂを含む。スロットルシャフト４の第１端部４ａ（図４、図７の左端部）は、第１ボス部１６Ａにて第１軸受２１Ａを介して回転可能に支持される。第１ボス部１６Ａには、その開口部２を閉鎖するプラグ２２が取り付けられる。スロットルシャフト４の第２端部４ｂ（図４、図７の右端部）の近傍は、第２ボス部１６Ｂにて第２軸受２１Ｂを介して回転可能に支持される。第２軸受２１Ｂに隣接して、第２ボス部１６Ｂの端部には、スロットルシャフト４との間で気密性を保つためのシール材２３が設けられる。第２端部４ｂは、ギヤハウジング１３の中へ突出する。第２端部４ｂには、扇形ギヤを有するスロットルギヤ３１が固定される。
【００３３】
図４に示すように、モータハウジング１４の一端は、ギヤハウジング１３に開口する。モータハウジング１４には、例えば、ＤＣモータ等の電動モータ８が収容される。電動モータ８の出力軸８ａには、駆動ギヤ３２が取り付けられる。
【００３４】
図４に示すように、スロットルシャフト４と電動モータ８との間には、スロットルボディ２とギヤカバー３との間にてカウンタシャフト２４が設けられる。カウンタシャフト２４には、カウンタギヤ３３が回転可能に支持される。カウンタギヤ３３は、駆動ギヤ３２に噛み合う大径ギヤ部３３ａと、スロットルギヤ３１に噛み合う小径ギヤ部３３ｂとを有する。この実施形態では、これらスロットルギヤ３１、駆動ギヤ３２及びカウンタギヤ３３により、減速ギヤ機構として機能する本発明のギヤ機構９が構成される。
【００３５】
ここで、スロットルギヤ３１及びその関連構成について詳しく説明する。図８に、スロットルギヤ３１を関連部品と共に背面図により示す。ここでは、説明の都合上、図４、図５において、スロットルギヤ３１のスロットルボディ２に面している側をスロットルギヤ３１の裏側とし、スロットルギヤ３１のギヤカバー３に面している側をスロットルギヤ３１の表側とする。図４〜図８に示すように、スロットルギヤ３１は樹脂より形成され、円板状のギヤ本体３１ａと、ギヤ本体３１ａの外周部に形成された扇形状をなすギヤ部３１ｂとを備える。図４〜図６に示すように、ギヤ部３１ｂは、カウンタギヤ３３の小径ギヤ３２ｂと噛み合う。ギヤ本体３１ａは、その中央部に裏側へ突出する円筒部３１ｃと、円筒部３１ｃの周囲にて同じく裏側軸線方向へ突出する周壁部３１ｄとを含む。円筒部３１ｃの表側凹部には、スロットルシャフト４の異形の第２端部４ｂが回り止め状態で嵌合され、その第２端部４ｂをかしめることで結合された金属製のかしめプレート２５が同心状に設けられる。
【００３６】
図４、図５に示すように、円筒部３１ｃの表側凹部には、一対の永久磁石４１と、両永久磁石４１の周方向の相互間に介在される円弧状のヨーク４２とが同心状に設けられる。また、図４、図５及び図８に示すように、円筒部３１ｃと周壁部３１ｄとの間には、リターンスプリング４３が設けられる。リターンスプリング４３は、捩りコイルスプリングから構成され、スロットルシャフト４と同心状に配置される。図６に示すように、リターンスプリング４３の第１端部４３ａは、スロットルボディ２に設けられた掛止部２ａに掛け止めされる。また、図６、図８に示すように、リターンスプリング４３の第２端部４３ｂは、スロットルギヤ３１に設けられた掛止部３１ｅに掛け止めされる。これにより、リターンスプリング４３が、スロットルギヤ３１を、スロットルバルブ５がボア１１を閉じる閉方向ヘ常に付勢している。
【００３７】
図４〜図８に示すように、スロットルギヤ３１の周壁部３１ｄの外周には、オープナスプリング４４が設けられる。この実施形態で、オープナスプリング４４は、帯状の板バネを平面視でＣ形状に曲げることで形成される。図６、図８に示すように、オープナスプリング４４の第１端部４４ａ及び第２端部４４ｂは、ギヤ本体３１ａの外周に形成された閉じ側掛止部３１ｆ及び開き側係止部３１ｇにそれぞれ掛け止めされる。このオープナスプリング４４の両端部４４ａ，４４ｂは、それぞれスロットルギヤ３１から半径方向へ突出している。この第１端部４４ａが、スロットルバルブ５のオープナ開度位置及び全閉位置を規制するための閉止位置規制部となっている。また、第２端部４４ｂが、スロットルバルブ５の全開位置を規制するための全開規制部となっている。
【００３８】
図６に示すように、スロットルギヤ３１を表側から見た場合に、オープナスプリング４４の第１端部４４ａは、反時計方向において、ギヤ部３１ｂの一端に対して所定の角度離れて配置される。一方、図６に示すように、オープナスプリング４４の第２端部４４ｂは、反時計方向において、ギヤ部３１ｂの一端に対して所定の角度離れて配置される。
【００３９】
図６に示すように、ギヤハウジング１３の中には、突起状のオープナストッパ１３ｃが設けられる。このオープナストッパ１３ｃには、スロットルバルブ５が閉方向へ回動するときに、スロットルギヤ３１に設けられたオープナスプリング４４の第１端部４４ａが当接可能となっている。そして、図６に示すように、オープナスプリング４４の第１端部４４ａがオープナストッパ１３ｃに掛け止めされることにより、スロットルバルブ５が、全閉状態に近いオープナ開度で保持される。また、図６に示すように、ギヤハウジング１３内には、突起状の全開ストッパ１３ｄが設けられる。この全開ストッパ１３ｄには、スロットルバルブ５が開方向へ回動するときに、スロットルギヤ３１に設けられたオープナスプリング４４の第２端部４４ｂが当接可能となっている。そして、オープナスプリング４４の第２端部４４ｂが、全開ストッパ１３ｄに当接することにより、スロットルバルブ５の最大開度、すなわち全開位置が所定位置に規制される。
【００４０】
図９、図１０に、スロットルギヤ３１と、スロットルボディ２、リターンスプリング４３及びオープナスプリング４４との関係をモデル図により示す。図９は、スロットルバルブ５がオープナ開度に保持された状態に対応する。この状態では、オープナスプリング４４の第１端部４４ａが、スロットルギヤ３１の閉じ側掛止部３１ｆに掛け止めされながら、ギヤハウジング１３のオープナストッパ１３ｃに当接し、オープナスプリング４４の第２端部４４ｂがスロットルギヤ３１の開き側掛止部３１ｇに掛け止めされる。これにより、スロットルギヤ３１が、オープナスプリング４４により、スロットルバルブ５を開く向へ付勢される。また、スロットルギヤ３１が、スロットルボディ２とスロットルギヤ３１との間に設けられたリターンスプリング４３により、スロットルバルブ５を閉じる方向へ付勢される。そして、オープナスプリング４４とリターンスプリング４３との付勢力のバランスにより、スロットルバルブ５が、全閉状態からわずかに開いたオープナ開度に保持される。この実施形態で、上記したオープナ開度状態と全閉状態は、本発明の閉止状態に相当する。
【００４１】
図９に示す状態から、電動モータ８を動作させてギヤ機構９を介してスロットルシャフト４を回転させ、スロットルバルブ５を閉じ方向へ回動させることにより、図９に示すスロットルギヤ３１の全閉掛止部３１ｈが、オープナスプリング４４の第１端部４４ａに当接するまでスロットルギヤ３１が回動され、その状態でスロットルバルブ５が全閉位置に規制される。
【００４２】
一方、図１０は、スロットルバルブ５が全開に保持された状態に対応する。すなわち、電動モータ８を動作させてギヤ機構９を介してスロットルシャフト４を回転させ、スロットルバルブ５を全開まで回動させている状態に対応する。この状態では、オープナスプリング４４の第１端部４４ａが、スロットルギヤ３１の閉じ側掛止部３１ｆに掛け止めされ、オープナスプリング４４の第２端部４４ｂがスロットルギヤ３１の開き側掛止部３１ｇに掛け止めされながら、全開ストッパ１３ｄに当接する。これにより、スロットルギヤ３１が、リターンスプリング４３の付勢力に抗して、電動モータ８の駆動力により回転され、回転トルクが付与され、スロットルバルブ５が全開状態に保持される。
【００４３】
図４、図５に示すように、スロットルギヤ３１に隣接して、スロットルギヤ３１とギヤハウジング１３との間には、スロットルバルブ５によるボア１１の開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルセンサ１０が設けられる。スロットルセンサ１０は、ギヤカバー３に設けられたＭＲＥ（Magnet Resistive Element）素子４５と、スロットルギヤ３１の円筒部３１ｃに設けられた一対の永久磁石４１とにより構成される。ＭＲＥ素子４５は、スロットルギヤ３１の円筒部３１ｃの表側凹部に遊嵌されて配置される。ＭＲＥ素子４５は、一対の永久磁石４１の間に発生する磁界の方向を検出する素子として構成される。ＭＲＥ素子４５として、例えば、磁界の方向を検出可能に配置された磁気抵抗素子及びホール素子等の磁気検出素子、あるいは、磁気検出素子を有する検出部に演算部を一体に備え、磁界の方向に応じた信号を出力する素子等を使用することができる。ＭＲＥ素子４５は、一対の永久磁石４１の間に発生する磁界の方向を、スロットルギヤ３１の回転角、すなわちスロットルバルブ５のスロットル開度として検出し、その検出信号を出力するようになっている。
【００４４】
上記構成において、通電による電動モータ８の駆動力が、ギヤ機構９、すなわち駆動ギヤ３２、カウンタギヤ３３及びスロットルギヤ３１を介して、スロットルシャフト４に伝達される。これにより、スロットルバルブ５が回動してボア１１が開閉される。このとき、オープナ開度以上の開度領域では、スロットルギヤ３１が、リターンスプリング４３の付勢力に抗して回転される。また、オープナ開度以下の開度領域では、スロットルギヤ３１がオープナスプリング４４の付勢力に抗して回転され、オープナスプリング４４の第１端部４４ａがスロットルギヤ３１の全閉掛止部３１ｈに当接することで、全閉規制位置より閉じ側へのスロットルギヤ３１の回転が規制される。一方、電動モータ８の非通電時には、スロットルギヤ３１がリターンスプリング４３の付勢力とオープナスプリング４４の付勢力とのバランスにより、所定のオープナ開度に保持される。
【００４５】
次に、スロットルパイプ１２、スロットルシャフト４、スロットルバルブ５及び両軸受２１Ａ，２１Ｂの関係について説明する。図１１に、スロットルパイプ１２、スロットルシャフト４、スロットルバルブ５及び両軸受２１Ａ，２１Ｂの関係を概略的に断面図により示す。図１２に、図１１の状態につき、冷間時にスロットルバルブ５とボア１１の内壁とが氷結した状態を概略的に断面図により示す。
【００４６】
図４に示すように、スロットルボディ２において、滑り軸受より構成される両軸受２１Ａ，２１Ｂは、スロットルシャフト４の第１端部４ａと第２端部４ｂ近傍に対応して設けられる。図１１に示すように、スロットルパイプ１２のボア１１は、その軸線方向に、空気の流れに対する上流側端１１ａと下流側端１１ｂとを有する。このボア１１の上流側端１１ａは、スロットルパイプ１２の上流側端１２ａに対応し、ボア１１の下流側端１１ｂは、スロットルパイプ１２の下流側端１２ｂに対応する。スロットルシャフト４がボア１１の下流側端１１ｂ及びスロットルパイプ１２の下流側端１２ｂに隣接するように両軸受２１Ａ，２１Ｂがスロットルボディ２に配置される。ここで、スロットルシャフト４がスロットルパイプ１２の下流側端１２ｂに隣接するように配置できるのは、両軸受２１Ａ，２１Ｂが薄い板材よりなる滑り軸受により構成されるからである。
【００４７】
そして、図１１に示すように、スロットルバルブ５がボア１１をほぼ閉じる閉止状態（図１１は、スロットルバルブ５のオープナ開度状態を示す。）となるときに、スロット
ルバルブ５がボア１１の径方向に対して所定の閉止角度（オープナ開度）θ１で配置されると共に、スロットルバルブ５の一端部５ａがボア１１の下流側端１１ｂ（スロットルパイプ１２の下流側端１２ｂ）に隣接するように配置される。また、スロットルバルブ５がボア１１を開き始めるときには、図１１に２点鎖線で示すように、スロットルバルブ５の一端部５ａがボア１１から直ちにはみ出るようになる。図１１に示す閉止状態で、冷間時にスロットルバルブ５の一端部５ａとボア１１の内壁が氷結すると、図１２に示すように、その一端部５ａとボア１１の内壁との間に氷Ｊ１ができる。
【００４８】
図１３に、この実施形態のスロットルパイプ１２に、樹脂製の吸気マニホールドのマニホールドパイプ５１を接続した状態を概略的に断面図により示す。図１３に示すように、この実施形態では、ボア１１の下流側端１１ｂに対応するスロットルパイプ１２の下流側端１２ｂには、エンジンの吸気マニホールドを構成するマニホールドパイプ５１の一端５１ａが接続される。ここで、マニホールドパイプ５１の中の吸気通路５２の内径Ｄ１は、スロットルパイプ１２のボア１１の内径Ｄ２よりも大きくなっている。
【００４９】
以上説明したようにこの実施形態のスロットル装置１によれば、スロットルシャフト４の第１端部４ａと第２端部４ｂが、スロットルボディ２の第１ボス部１６Ａと第２ボス部１６Ｂにて第１軸受２１Ａと第２軸受２１Ｂを介して回転可能に支持される。そして、これら一対の軸受２１Ａ，２１Ｂが板材により形成された滑り軸受より構成される。従って、両軸受２１Ａ，２１Ｂの外径が、従来例のボールベアリングよりなる軸受８３に比べて小さくなる。そして、スロットルシャフト４がボア１１の下流側端１１ｂに隣接するように、滑り軸受よりなる両軸受２１Ａ，２１Ｂがスロットルボディ２に配置される。従って、図１１、図１２に示すように、スロットルシャフト４の中心からボア１１の下流側端１１ｂまでの長さＲ１の寸法が、ボールベアリング８３よりなる軸受に比べて小さくなる。このため、ボア１１の軸線方向の長さを短くすることができ、スロットルパイプ１２を小型化することができ、延いてはスロットルボディ２を小型化することができる。
【００５０】
一方、この実施形態では、図１１、図１２に示すように、スロットルバルブ５が閉止状態となるときに、スロットルバルブ５が所定の閉止角度で配置され、スロットルバルブ５の一端部５ａが、ボア１１の下流側端１１ｂに隣接して配置される。このスロットルバルブ５の配置は、スロットルバルブ５が回動してボア１１を開き始めたときに、スロットルバルブ５の一端部５ａがボア１１から直ちにはみ出るほどのものである。従って、図１２に示すように、スロットルバルブ５の一端部５ａとボア１１の内壁が氷結したときには、スロットルバルブ５及びボア１１と氷Ｊ１との接触面積Ｓ１が、従来例と比べて小さくなる。このため、スロットルバルブ５をわずかなトルクで回動させるだけで氷Ｊ１を破壊することができ、スロットルバルブ５とボア１１の内壁との氷結の解除性を向上させることができる。また、氷結を解除するために、従来例のように発熱材料よりなる円筒コアと電気回路を設ける必要がない。
【００５１】
この実施形態では、スロットルセンサ１０が、スロットルギヤ３１に設けられた一対の永久磁石４１と、一対の永久磁石４１の間に発生する磁界の方向を検出するＭＲＥ素子４５とを含む。そして、ＭＲＥ素子４５が一対の永久磁石４１の磁界の方向を検出することで、スロットルバルブ５によるボア１１の開度（スロットル開度）が検出される。従って、例えば、スロットルシャフト４の位置ずれに伴う永久磁石４１の位置ずれや温度変化等により永久磁石４１の磁界の強さが変化しても、永久磁石４１の磁界の方向に影響がない。つまり、永久磁石４１の磁界強度に変化が生じても、それに影響されることなく、磁界の方向に基づき、ＭＲＥ素子４５によりスロットル開度が検出される。このことは、比較的簡易な滑り軸受よりなる両軸受２１Ａ，２１Ｂを使用してスロットルシャフト４を回転可能に支持する本実施形態のスロットル装置１に好適である。このため、滑り軸受よりなる両軸受２１Ａ，２１Ｂを使用したスロットル装置１につき、スロットル開度の検出精
度を低下させることなく確保することができる。
【００５２】
この実施形態では、モータハウジング１４がスロットルパイプ１２に対して隙間を隔てて配置される。また、モータハウジング１４とスロットルシャフト４が平行をなし、モータハウジング１４の外周面の一部である後側部１４ａが、スロットルパイプ１２のボア１１の下流側端１１ｂよりも更に下流側に配置される。従って、モータハウジング１４それ自体の表面積が増える。このため、モータハウジング１４による電動モータ８の放熱性を向上させることができる。
【００５３】
この実施形態では、図１３に示すように、スロットルパイプ１２の下流側端１２ｂに、マニホールドパイプ５１の一端５１ａが接続され、マニホールドパイプ５１の中の吸気通路５２の内径Ｄ１が、スロットルパイプ１２のボア１１の内径Ｄ２よりも大きい。従って、ボア１１の中の水分がマニホールドパイプ５１の吸気通路５２へ流れ易くなる。この意味で、スロットルバルブ５とボア１１の内壁との氷結を低減することができる。また、スロットルバルブ５がボア１１を開き始めるときに、スロットルバルブ５の一端部５ａがボア１１から内径の大きいマニホールドパイプ５１の吸気通路５２へ直ちにはみ出る。従って、スロットルバルブ５の開き始めにボア１１の吸気流量が非線型に増大する。図１４に、この実施形態につき、スロットル開度に対する吸気流量の特性をグラフにより示す。図１４に示すように、この吸気流量特性は、スロットルバルブ５の開き始めにて吸気流量が一時的に増大し、その後は吸気流量がスロットル開度に応じてリニアに増加することが分かる。このため、スロットル装置１による吸気流量特性を容易に任意に変更することができる。また、スロットルバルブ５の開き始めの吸気による異音の発生を抑えることができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のスロットル装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００５６】
この実施形態では、スロットルパイプ１２に接続されるマニホールドパイプ５１の形状の点で第１実施形態と構成が異なる。図１５に、スロットルパイプ１２にマニホールドパイプ５１を接続した状態を概略的に断面図により示す。すなわち、この実施形態では。図１５に示すように、マニホールドパイプ５１の中の吸気通路５２が、マニホールドパイプ５１の一端５１ａから下流側へ徐々に縮径するように形成される。
【００５７】
従って、マニホールドパイプ５１の吸気通路５２が、その一端５１ａから下流側へ徐々に縮径するので、スロットルバルブ５の開き始めにボア１１の吸気流量が非線型に増大する。また、スロットルバルブ５が開き始めてからは、ボア１１の吸気流量がスロットル開度に応じて緩やかに増大する。図１６に、この実施形態につき、スロットル開度に対する吸気流量の特性をグラフにより示す。図１６に示すように、この吸気流量特性は、スロットルバルブ５の開き始めにて吸気流量が一時的に増大し、その後は吸気流量がスロットル開度に応じて緩やかに増加することが分かる。このため、スロットル装置１による吸気流量特性を容易に任意に変更することができる。また、スロットルバルブ５の開き始めの吸気による異音の発生を抑えることができる。
【００５８】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００５９】
例えば、前記各実施形態では、オープナスプリング４４を板バネにより構成したが、これをリターンスプリングと同様に捩りコイルスプリングにより構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この発明は、自動車等のエンジンに利用することができる。詳しくは、エンジンの吸気通路にて吸気量を調節するために利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  スロットル装置
２  スロットルボディ
４  スロットルシャフト
４ａ  第１端部
４ｂ  第２端部
５  スロットルバルブ
５ａ  一端部
８  電動モータ
９  ギヤ機構
１０  スロットルセンサ
１１  ボア
１１ａ  上流側端
１１ｂ  下流側端
１２  スロットルパイプ
１２ａ  上流側端
１２ｂ  下流側端
１４  モータハウジング
１４ａ  後側部
１６Ａ  第１ボス部
１６Ｂ  第２ボス部
２１Ａ  第１軸受
２１Ｂ  第２軸受
３１  スロットルギヤ
３２  駆動ギヤ
３３  カウンタギヤ
４１  永久磁石
４５  ＭＲＥ素子
５１  マニホールドパイプ
５１ａ  一端
５２  吸気通路
Ｌ１  中心軸線（モータハウジングの）
Ｄ１  内径（吸気通路の）
Ｄ２  内径（ボアの）
【図１】
2013104390.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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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