(57)【要約】【課題】開度制御の精度およびレスポンスに優れた簡単な構造の小型の振動時の影響を受けることの少ないスロットル装置を提供することである。【解決手段】スロットルバルブ１３の回動によって吸気通路１２の開度を調整する流量調整部１０と、スロットルバルブ１３の回転駆動用モータ２０と、そのモータ２０の回転を減速してスロットルバルブ１３に伝達する減速機構３０とからなるスロットル装置において、減速機構３０として、偏心軸３６の回転によりその周囲に設けられた内歯車３３の内周の内歯３４に順次噛合させ、ローラ４１を保持するケージ３９を減速回転させるようにした減速比の極めて大きなローラ式減速機を採用して、小型化が可能でありながら開度制御の精度の向上を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブの回動によって吸気通路の開度を調整する流量調整部と、前記スロットルバルブの回転駆動用モータと、そのモータの回転を減速して前記スロットルバルブのスロットル軸に伝達する減速機構とからなるスロットル装置において、
前記減速機構として、前記モータで回転駆動される偏心軸と、その偏心軸の周囲に設けられた固定配置の内歯車と、その内歯車と前記偏心軸との間に組み込まれた複数のローラと、そのローラを保持するケージを有し、前記偏心軸の回転により複数のローラを前記内歯車の内周に形成された内歯に順次噛合させて偏心軸の一回転当たりにローラを内歯の一歯分だけ周方向に移動させて前記ケージの軸心上に設けられた出力軸から出力する偏心式のローラ減速機からなることを特徴とするスロットル装置。
【請求項２】
前記ローラ減速機の出力軸と前記流量調整部のスロットル軸が別体とされて互いに接続された請求項１に記載のスロットル装置。
【請求項３】
前記ローラ減速機の出力軸と前記流量調整部のスロットル軸を一体化して共通軸とした請求項１に記載のスロットル装置。
【請求項４】
前記ローラ減速機におけるハウジングと前記流量調整部のバルブボディを一体化して共通ハウジングとした請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスロットル装置。
【請求項５】
前記流量調整部のスロットルバルブの開度を検出する開度検知手段を設けた請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスロットル装置。
【請求項６】
前記開度検知手段が、前記ローラ減速機のケージに設けられた磁気エンコーダと、前記ハウジングに設けられて前記磁気エンコーダに対向配置された磁気センサとからなる請求項５に記載のスロットル装置。
【請求項７】
前記ローラ減速機に前記流量調整部のスロットルバルブの回転角を規制する回転角規制手段を設けた請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスロットル装置。
【請求項８】
前記回転角規制手段が、前記ケージの回転中心に中心を有する円弧状の長孔と、前記ローラ減速機のハウジングに支持されて前記長孔に挿入されたピンとからなる請求項７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、エンジンへの吸気量を調整する電子制御式のスロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクセルペダルの開度やトラクション制御信号に基づきエンジンの状態に応じて電動アクチュエータによりスロットルバルブの開度を調整し、エンジンへの吸気量を調整する電子制御式スロットル装置として、下記の特許文献１および特許文献２に記載されたものが従来から知られている。
【０００３】
特許文献１および特許文献２に記載されたいずれのスロットル装置においても、モータの回転軸の回転を減速機構により減速してスロットル軸に伝達し、そのスロットル軸に設けられたスロットルバルブを回動して吸気通路の開度を調整している。
【０００４】
ここで、減速機構は、歯車式減速機構からなり、モータの回転軸の回転を一次減速ギヤ列により減速し、二次減速ギヤ列によりさらに減速してスロットルバルブのスロットル軸に伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２０５０３号公報
【特許文献２】特開２０１３−４４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１および特許文献２に記載されたいずれのスロットル装置においても、モータの回転軸の回転を減速する減速機構が一次減速ギヤ列および二次減速ギヤ列からなる歯車式のものであるため、構成が複雑で大型化する。
【０００７】
また、モータの回転軸心とスロットルバルブのスロットル軸が平行し、その両軸間に歯車式減速機構を設けた構成であるため、スロットルバルブの軸心上から径方向に大きく偏った位置に重心が配置されることになり、振動時の影響を受け易いという問題もある。
【０００８】
この発明の課題は、開度制御の精度およびレスポンスに優れた簡単な構造の小型の振動時の影響を受けることの少ないスロットル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、スロットルバルブの回動によって吸気通路の開度を調整する流量調整部と、前記スロットルバルブの回転駆動用モータと、そのモータの回転を減速して前記スロットルバルブのスロットル軸に伝達する減速機構とからなるスロットル装置において、前記減速機構として、前記モータで回転駆動される偏心軸と、その偏心軸の周囲に設けられた固定配置の内歯車と、その内歯車と前記偏心軸との間に組み込まれた複数のローラと、そのローラを保持するケージを有し、前記偏心軸の回転により複数のローラを前記内歯車の内周に形成された内歯に順次噛合させて偏心軸の一回転当たりにローラを内歯の一歯分だけ周方向に移動させて前記ケージの軸心上に設けられた出力軸から出力する偏心式のローラ減速機からなるものを採用したのである。
【００１０】
上記の構成からなるスロットル装置において、モータを駆動すると、偏心軸の回転によりローラが内歯車の内歯に順次噛合し、偏心軸の一回転当たりにローラが内歯の一歯分だけ周方向に移動し、極めて大きな減速比でもってケージが回転する。また、ケージの回転は、そのケージの軸心上に設けられた出力軸からスロットル軸に伝達されるため、スロットルバルブが回動し、吸気通路が開度調整される。
【００１１】
ここで、モータの回転を減速して流量調整部のスロットル軸に伝達する減速機構はローラ減速機であり、そのローラ減速機においては減速比が極めて大きく、しかも、スロットルバルブは高精度に開度制御される。また、エンジンの状況に応じて適切な量の空気を供給することができる。
【００１２】
ローラ減速機においては、モータおよび流量調整部のスロットル軸と同軸上の配置とすることができ、その同軸上の配置によって軸心上に近い位置に重心が配置されることになり、振動時の影響を低減することができる。
【００１３】
この発明にかかるスロットル装置において、ローラ減速機の出力軸とスロットルバルブのスロットル軸は別体であってもよく、一体化された共通軸からなるものであってもよい。別体とされた場合においては、ローラ減速機の出力軸とスロットルバルブのスロットル軸を互いに接続する。その接続に際し、出力軸とスロットル軸の一方に筒部を設け、その筒部に他方の軸を挿入してキー止めする方法、圧入する方法、ねじ止めする方法、加締め固定する方法等を採用することができる。
【００１４】
ここで、ローラ減速機におけるハウジングと流量調整部のバルブボディを一体化して共通ハウジングとすると、スロットル軸の回転精度を高め、精度の高いバルブ制御とすることができる。
【００１５】
また、流量調整部のスロットルバルブの開度を検出する開度検知手段を設けることにより、モータを高精度に制御することができる。開度検知手段として、ローラ減速機のケージに設けられた磁気エンコーダと、ハウジングに設けられて上記磁気エンコーダに対向配置された磁気センサとからなるものを採用することができる。磁気センサは、ホール素子であってもよく、磁気抵抗素子であってもよい。
【００１６】
スロットルバルブは、吸気通路を閉じる全閉位置を０°とした場合、９０°の回転で全開状態となるため、９０°以上回転させる必要がない。このため、ローラ減速機に流量調整部のスロットルバルブの回転角を規制する回転角規制手段を設けておくのがよい。その回転角規制手段として、ケージの回転中心に中心を有する円弧状の長孔と、ローラ減速機のハウジングに支持されて上記長孔に挿入されたピンとからなるものを採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明においては、上記のように、モータの回転を減速して流量調整部のスロットルバルブのスロットル軸に伝達する減速機構としてローラ減速機を採用したことにより、そのローラ減速機は、小型でありながらも減速比が極めて大きいため、開度制御の精度およびレスポンスに優れた簡単な構造のスロットル装置を得ることができる。
【００１８】
また、ローラ減速機は、モータおよびスロットルバルブのスロットル軸と同軸上の配置とすることができ、その同軸上の配置とすることによってモジュールとしての重心位置が軸心上に近い位置に配置されることになり、振動時の影響を受けることが少ないスロットル装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係るスロットル装置の実施の形態を示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】この発明に係るスロットル装置の他の実施の形態を示す縦断面図
【図４】この発明に係るスロットル装置のさらに他の実施の形態を示す縦断面図
【図５】この発明に係るスロットル装置のさらに他の実施の形態を示す縦断面図
【図６】この発明に係るスロットル装置のさらに他の実施の形態を示す縦断面図
【図７】この発明に係るスロットル装置のさらに他の実施の形態を示す縦断面図
【図８】図７のVIII−VIII線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、この発明に係るスロットル装置の実施の形態を示す。図示のように、この発明に係るスロットル装置は、流量調整部１０と、その流量調整部１０のバルブ開閉駆動用のモータ２０と、そのモータ２０の回転を減速して流量調整部１０に伝達する減速機構３０とからなる。
【００２１】
流量調整部１０は、バルブボディ１１に形成された円筒状の吸気通路１２内に円盤状のスロットルバルブ１３を組込み、そのスロットルバルブ１３を支持するスロットル軸１４の回転によりスロットルバルブ１３を共に回動させて吸気通路１２を開閉するバタフライバルブからなっている。
【００２２】
ここで、バルブボディ１１には、吸気通路１２の内径面の対向位置で開口する一対の軸挿入孔１５が同一軸上に形成され、その一対の軸挿入孔１５内のそれぞれにスロットル軸１４の両端部が挿入されて回転自在に支持されている。
【００２３】
一対の軸挿入孔１５のうち、一方の軸挿入孔１５の外端部には大径孔部１６が設けられ、その大径孔部１６内にスロットル軸１４の一端部が臨んでいる。また、バルブボディ１１には、吸気通路１２の周囲に取付孔１７が形成されている。
【００２４】
モータ２０は、回転軸２１が流量調整部１０のスロットル軸１４と同軸上に位置する配置とされ、そのモータ２０と流量調整部１０の対向部間に減速機構３０が配置されている。
【００２５】
減速機構３０は、ローラ減速機からなる。このローラ減速機３０は、一端が開口し、他端が閉塞する円筒状のハウジング３１と、そのハウジング３１に支持された内歯車３３と、モータ２０によって回動され、上記内歯車３３内で回転可能な偏心軸３６と、その偏心軸３６と内歯車３３間に組み込まれた複数のローラ４１と、そのローラ４１のそれぞれを保持するケージ３９とを有している。
【００２６】
ハウジング３１は一端が開口し、他端が閉塞する円筒状をなし、その閉塞端壁３２の外側端面に接続筒部３２ａが設けられている。ハウジング３１は、接続筒部３２ａがバルブボディ１１に形成された上述の大径孔部１６に嵌合され、閉塞端壁３２の外側面がバルブボディ１１の外周一面に衝合する状態でねじ止めによる手段を介してバルブボディ１１に結合される。
【００２７】
ここで、図１では、組み付けの容易化を図るため、ハウジング３１の開口端部内にモータ２０および内歯車３３を組み込んでモジュール化しているが、モータ２０は、ハウジング３１の開口端面に対向配置されたものであってもよい。
【００２８】
また、内歯車３３はハウジング３１の開口端面に衝合し、その開口端面にねじ止めされたものであってもよい。
【００２９】
内歯車３３は、モータ２０の回転軸２１および流量調整部１０のスロットル軸１４と同軸上の配置とされている。この内歯車３３内周には、図２に示すように、多数の内歯３４が等ピッチで形成され、隣り合う内歯３４間の歯溝面３５は曲面とされている。
【００３０】
図１および図２に示すように、偏心軸３６は、円筒状外径面の中心に対する偏心位置がモータ２０の回転軸２１で支持され、内歯車３３内において回転自在とされている。δは回転軸２１の中心Ｏ０に対する偏心軸３６の外径面の中心Ｏ１の偏心量を示している。
【００３１】
偏心軸３６の外径面には転がり軸受３７が嵌合され、その転がり軸受３７における外輪３８の外径面と内歯車３３の内周間に円筒状のケージ３９が組み込まれている。
【００３２】
ケージ３９には複数のポケット４０が周方向に等ピッチで形成されている。ポケット４０は内歯車３３の内歯３４の数より少なく、それぞれのポケット４０に対して一つのローラ４１が組み込まれて径方向に移動自在とされている。
【００３３】
複数のローラ４１のそれぞれは、偏心軸３６の偏心回転により内歯車３３における内歯３４の歯溝面３５に順次噛合して、偏心軸３６の一回転当たりにローラ４１が内歯３４の一歯分だけ周方向に移動するようになっており、その移動によってケージ３９が減速回転するようになっている。
【００３４】
ケージ３９は、端板４２を有し、その端板４２に出力軸４３が設けられている。出力軸４３は、ハウジング３１の閉塞端壁３２に形成された凹部４４から接続筒部３２ａ内に挿入され、上記凹部４４内に組み込まれた転がり軸受４５によって回転自在に支持されている。
【００３５】
また、出力軸４３は流量調整部１０のスロットル軸１４と同軸上の配置とされて、そのスロットル軸１４に接続されている。接続に際し、ここでは、出力軸４３の軸端部に筒部４６を設け、その筒部４６内にスロットル軸１４の端部に設けた小径軸部１４ａを圧入しているが、接続はこれに限定されるものではない。例えば、筒部４６内にスロットル軸１４の端部に設けた小径軸部１４ａを嵌合してキー止めしてもよく、あるいは、筒部４６に径方向のねじ孔を設け、そのねじ孔にねじ係合した止めねじの締め付けで小径軸部１４ａを固定してもよい。さらには、筒部４６の中心孔を端板４２の内側面で開口し、その開口端において小径軸部１４ａの軸端面を加締め固定してもよい。
【００３６】
図１では、出力軸４３に筒部４６を設け、スロットル軸１４に小径軸部１４ａを設けたが、上記と逆に、スロットル軸１４に筒部を設け、出力軸４３に小径軸部を設けるようにしてもよい。
【００３７】
実施の形態で示すスロットル装置は上記の構造からなり、図１に示すモータ２０を駆動すると、偏心軸３６が回転し、その偏心軸３６の回転によりローラ４１が図２に示す内歯車３３の内歯３４に順次噛合し、偏心軸３６の一回転当たりにローラ４１が内歯車３３における内歯３４の一歯分だけ周方向に移動する。
【００３８】
ここで、ローラ減速機３０には、偏心軸３６の回転方向と同方向にローラ４１が周方向に移動する同転仕様のものと、ローラ４１が逆方向に移動する逆転仕様のものとが存在し、同転仕様の場合の減速比は、減速比＝（内歯３４の歯数＋１）とされ、逆転仕様の場合の減速比は、減速比＝（内歯３４の歯数−１）とされる。
【００３９】
このため、偏心軸３６の偏心回転によるローラ４１の周方向への移動によってケージ３９は極めて大きな減速比でもって回転し、その回転は出力軸４３から流量調整部１０のスロットル軸１４に伝達されるため、スロットルバルブ１３が回動し、吸気通路１２が開度調整される。
【００４０】
このように、モータ２０の回転軸２１の回転はローラ減速機３０により極めて大きな減速比でもって減速されてスロットル軸１４に伝達されるため、小型スペースでありながら流量調整部１０のスロットルバルブ１３は高精度に開度制御される。また、ローラ減速機３０はエンジンの状況に応じて適切な量の空気を供給することが可能となる。
【００４１】
また、ローラ減速機３０においては、図１および図２に示すように、出力軸４３がモータ２０の回転軸２１および流量調整部１０のスロットル軸１４と同軸上の配置とされ、偏心軸３６および複数のローラ４１のピッチ円が偏心量δで示す量だけ径方向にずれを有しているのみであるため、モジュール化されたスロットル装置の重心は軸心上に近い位置に配置されることになり、振動時の影響を受けることが少ないスロットル装置を得ることができる。また、ローラ減速機３０そのものが部品点数の少ない簡単な構成のものであるため、小型のスロットル装置を得ることができる。
【００４２】
ここで、モータ２０は、バルブボディ１１の上下面間の幅寸法に等しくなる大きさに拡径された薄型のもの採用することができ、その薄型モータ２０の採用によって従来のスロットル装置と同じ性能でスロットル装置のよりコンパクト化を図ることができる。
【００４３】
図３乃至図８は、スロットル装置の他の実施の形態を示す。図３に示すスロットル装置においては、ローラ減速機３０の出力軸４３と流量調整部１０のスロットル軸１４を一体化して共通軸Ｓとしている。
【００４４】
ここで、図１に示すように、ローラ減速機３０の出力軸４３と流量調整部１０のスロットル軸１４とが別体であると、２軸の相互間に心ずれが形成される場合があり、その心ずれによってスロットル軸１４と共に回転するスロットルバルブ１３を円滑に回転させることができなくなるが、図３に示すように、ローラ減速機３０の出力軸４３と流量調整部１０のスロットル軸１４を一体化して共通軸Ｓとすることで心ずれが生じるという不都合の発生はなく、スロットルバルブ１３を円滑に回転させることができ、開度制御の精度をより高めることができる。また、部品点数の低減によって組立ての容易化も図ることができる。
【００４５】
図４に示すスロットル装置においては、ローラ減速機３０の出力軸４３と流量調整部１０のスロットル軸１４を一体化して共通軸Ｓとし、同時に、流量調整部１０のバルブボディ１１、ローラ減速機３０のハウジング３１およびモータ２０のハウジングを一体化された共通ハウジングＨとしている。
【００４６】
ここで、図３に示されるように、共通軸Ｓが挿通される軸孔がバルブボディ１１およびハウジング３１のそれぞれに形成されていると、加工誤差や組立誤差によって二つの軸孔の相互に心ずれが形成される場合が生じる。その心ずれによって共通軸Ｓを円滑に回転させることができなくなるが、図４に示すように、バルブボディ１１、ローラ減速機３０のハウジング３１およびモータ２０のハウジングを一体化された共通ハウジングＨとすることにより、共通軸Ｓが挿通される軸孔に心ずれが生じるという不都合の発生はなく、共通軸Ｓと共にスロットルバルブ１３を円滑により精度よく回転させることができ、精度の高いバルブ制御とすることができる。
【００４７】
図５に示すスロットル装置においては、流量調整部１０のバルブ開度を自動制御するため、ローラ減速機３０に流量調整部１０のスロットルバルブ１３の開度を検出する開度検知手段５０を設けている。開度検知手段５０は、ローラ減速機３０のケージ３９に設けられた磁気エンコーダ５１と、ハウジング３１に設けられて上記磁気エンコーダ５１に対向配置された磁気センサ５２とからなる。
【００４８】
磁気エンコーダ５１は、＋極と−極を周方向に交互に設けた構成とされ、その異極が磁気センサ５２の位置を通過する際の磁束の変化から磁気センサ５２が検出信号を出力し、その検出信号からケージ３９の回転角を検出するようにしている。
【００４９】
磁気センサ５２は、ホール素子であってもよく、磁気抵抗素子であってもよい。また、コイルからなるものであってもよい。
【００５０】
開度検知手段５０は、磁気エンコーダ５１と磁気センサ５２からなるものに限定されるものではない。例えば、歯車とその周囲に配置されるギャップセンサからなるものであってもよい。図６においては、共通軸Ｓの周囲にロータリエンコーダ５３を設けて、スロットルバルブ１３の開度を検出するようにしている。
【００５１】
スロットルバルブ１３は、吸気通路１２を閉じる全閉位置を０°とした場合、９０°の回転で全開状態となるため、９０°以上回転させる必要がない。そこで、図７および図８に示すスロットル装置においては、ローラ減速機３０にスロットルバルブ１３の回転角を規制する回転角規制手段６０を設けている。
【００５２】
回転角規制手段６０は、ケージ３９の端板４２に出力軸４３を中心とする円弧状の長孔６１を設け、一方、ハウジング３１の閉塞端壁３２にピン６２を設け、そのピン６２を上記長孔６１に挿入して、上記ピン６２に対する長孔６１の両端の当接によってスロットルバルブ１３の回転角を規制している。
【００５３】
図７および図８では、スロットルバルブ１３の回転角を９０°に規制するため、長孔６１を９０°としている。
【符号の説明】
【００５４】
１０  流量調整部
１２  吸気通路
１３  スロットルバルブ
１４  スロットル軸
２０  モータ
３０  減速機構（ローラ減速機）
３３  内歯車
３４  内歯
３６  偏心軸
３９  ケージ
４１  ローラ
４３  出力軸
５０  開度検知手段
５１  磁気エンコーダ
５２  磁気センサ
６０  回転角規制手段
６１  長孔
６２  ピン
Ｓ    共通軸
Ｈ    共通ハウジング
【図１】
2016217309.tif 000003
【図２】
2016217309.tif 000004
【図３】
2016217309.tif 000005
【図４】
2016217309.tif 000006
【図５】
2016217309.tif 000007
【図６】
2016217309.tif 000008
【図７】
2016217309.tif 000009
【図８】
2016217309.tif 000010