(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関への吸入空気量を調整する絞弁の弁ハウジングとアクセルペダルの操作量に応じて出力軸を回転させるモータのモータハウジングとが突き合わされたことにより形成される内部空間に、出力軸の回転を絞弁の弁軸に伝達するための太陽歯車と内歯タイプのリングギヤとこれらの歯車に噛合う遊星歯車とからなる歯車機構を備えた内燃機関の絞弁制御装置において、リングギヤが剛性の有る芯体とこの芯体に対して型成形された合成樹脂製の歯部とを一体に備え、芯体は周壁を有する皿状の底部の中央に芯体を太陽歯車と同軸状に装着するために背面側に膨出した中心孔部と、底部の中心孔部の周囲に形成した貫通孔とを備え、歯部は芯体の周壁の内周面に沿い形成された内歯部と、内歯部より芯体の底部の前面に接触して延設された面部と、芯体の周壁の外周面に弁ハウジングまたはモータハウジングの少なくとも一方に嵌合収容されてリングギヤの周方向の回転を阻止するために突出されたストッパ部と、芯体の中心孔部の外周面にモータハウジングのロータを回転可能に格納した収容部の孔壁面に接触するために形成された嵌合部とを備え、芯体の周壁が内部空間を形成する弁ハウジングのモータハウジングと突き合わさる側の内周面とモータハウジングの弁ハウジングと突き合わされる側の開口内周面との双方に内接嵌合し、歯部の面部と嵌合部とが芯体の貫通孔に充填された歯部を構成する合成樹脂で互いに結合され、歯部の内歯部とストッパ部とが芯体の周壁を内側から外側に乗り越えた歯部を構成する合成樹脂で互いに結合されたことを特徴とする内燃機関の絞弁制御装置。
【請求項２】
芯体が金属製であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の絞弁制御装置。
【請求項３】
芯体が絞り加工により形成されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の絞弁制御装置。
【請求項４】
芯体と歯部とが芯体を歯部の成形型の成形空間への配置後に歯部の成形材料を充填固化することにより一体化されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の絞弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセルペダルの操作量に応じたモータの回転を、太陽歯車と内歯タイプのリングギヤとこれらの歯車に噛合う遊星歯車とからなる歯車機構により、内燃機関への吸入空気量を調整する絞弁の弁軸に伝達する内燃機関の絞弁制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の内燃機関の絞弁制御装置を一部切欠して示す側面図である。この図７において、１は内燃機関、２は絞弁、３は絞弁２の弁ハウジング、４は弁ハウジング３の吸気通路、５は吸気通路４を横切りつつ弁ハウジング３に回転可能に装着された弁軸、６は弁軸５に取り付けられた弁体、７は吸気通路４を内燃機関１の図外の吸気孔に接続する吸気マニホールドのような吸気管、８は絞弁２に隣接配置されたＤＣブラシレスモータのようなモータ、９はモータ８のモータハウジング、１０はモータハウジング９に内蔵されたステータ、１１はステータ１０と対を構成するロータ、１２はロータ１１が取り付けられた出力軸、１３は出力軸１２の一端をモータハウジング９に回転可能に支持したベアリング、１４はステータ１０のコイルに接続されかつモータハウジング９に組付けられた端子である。そして、モータ８と絞弁２との隣接配置は、出力軸１２の回転中心と弁軸５の回転中心とが一点鎖線で示す１本の直線Ｌ１の上に位置する同軸状で、出力軸１２の他端と弁軸５の一端とが隙間を置いて対向配置し、出力軸１２の他端側周囲に環状に形成されたモータハウジング９の開口端面と弁軸５の一端側周囲に環状に形成された弁ハウジング３の開口端面とが突き合わされた形態である。この絞弁２とモータ８とが隣接配置された形態において、弁ハウジング３とモータハウジング９とにより密封状に形成された内部空間１５には歯車機構１６が組込まれている。歯車機構１６は太陽歯車１７と内歯タイプのリングギヤ１８とこれらの歯車１７，１８に噛合う遊星歯車１９とを備える。太陽歯車１７はモータ２の出力軸１２に一緒に回転するように設けられ、太陽歯車１７の回転中心と弁軸５の回転中心とが同軸状に対向配置している。リングギヤ１８の歯部１８ａが太陽歯車１７の周囲に太陽歯車１７と同心円状に配置され、リングギヤ１８の中心孔部１８ｂが出力軸１２にベアリング２０を介して同軸状にかつ回転可能に装着されている。リングギヤ１８の歯部１８ａ側の外周面１８ｃが内部空間１５を形成する弁ハウジング３の内周面３ａとモータハウジング９の内周面９ａとに接触して、リングギヤ１８が弁ハウジング２とモータハウジング９とに固定している。遊星歯車１９の回転中心が弁軸５の一端に一緒に回転し得るように固定された支持体２１に支持軸２２を介して連結している。このように歯車機構１６が内部空間１５に組込まれた後、弁ハウジング３とモータハウジング９とが図外のボルトのような固着具により互いに結合される。２３はモータ２の端子１４に電力を供給する制御部、２４はアクセルペダル、２５はアクセルペダル２４の操作量を検出して変換した電気信号を制御部２３に出力するアクセルセンサである。なお、この従来例の類似構造は、特公平６−６５８５４号公報に開示されている。
【０００３】
この絞弁制御装置の動作を説明する。アクセルペダル２４が操作されると、その操作量を検出したアクセルセンサ２５が電気信号を制御部２３に出力し、制御部２３がアクセルセンサ２５からの電気信号に応じた電力をモータ２の端子１４に供給する。そして、端子１４からステータ１０のコイルに流れる電力に応じてステータ１０が回転磁界を発生する。このステータ１０が発生した回転磁界とロータ１１が所有する磁界とによる吸引と反発とにより出力軸１２が回転し、太陽歯車１７が出力軸１２と一緒に回転する。すると、遊星歯車１９が太陽歯車１７を中心とした公転と支持軸２２を中心とした自転とを行う。この遊星歯車１９の公転により弁軸５が支持体２１を介して回転する。この弁体６の回転により吸気通路４の通路断面積が調整される。つまり、太陽歯車１７とリングギヤ１８と遊星歯車１９とからなる歯車機構１６が、アクセルペダル２４の操作量に応じたモータ２の回転を、内燃機関１への吸入空気量を調整する弁２の弁軸５に、支持体２１を介して伝達する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の絞弁制御装置では、リングギヤ１８が冷間鍛造により歯部１８ａや中心孔部１８ｂおよび外周面１８ｃなどを含む全体的な形状を形成後、ベアリング２０への嵌め合いのために中心孔部１８ｂの孔壁面が切削による仕上げ加工を施され、また、内周面３ａ，９ａへの嵌め合いのために外周面１８ｃが切削による仕上げ加工を施されるので、製造コストを低減するにも限度があった。
【０００５】
そこで、本発明はリングギヤの嵌め合い精度とコスト低減との両立が図れる内燃機関の絞弁制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る内燃機関の絞弁制御装置は、内燃機関への吸入空気量を調整する絞弁の弁ハウジングとアクセルペダルの操作量に応じて出力軸を回転させるモータのモータハウジングとが突き合わされたことにより形成される内部空間に、出力軸の回転を絞弁の弁軸に伝達するための太陽歯車と内歯タイプのリングギヤとこれらの歯車に噛合う遊星歯車とからなる歯車機構を備えた内燃機関の絞弁制御装置において、リングギヤが剛性の有る芯体とこの芯体に対して型成形された合成樹脂製の歯部とを一体に備え、芯体は周壁を有する皿状の底部の中央に芯体を太陽歯車と同軸状に装着するために背面側に膨出した中心孔部と、底部の中心孔部の周囲に形成した貫通孔とを備え、歯部は芯体の周壁の内周面に沿い形成された内歯部と、内歯部より芯体の底部の前面に接触して延設された面部と、芯体の周壁の外周面に弁ハウジングまたはモータハウジングの少なくとも一方に嵌合収容されてリングギヤの周方向の回転を阻止するために突出されたストッパ部と、芯体の中心孔部の外周面にモータハウジングのロータを回転可能に格納した収容部の孔壁面に接触するために形成された嵌合部とを備え、芯体の周壁が内部空間を形成する弁ハウジングのモータハウジングと突き合わさる側の内周面とモータハウジングの弁ハウジングと突き合わされる側の開口内周面との双方に内接嵌合し、歯部の面部と嵌合部とが芯体の貫通孔に充填された歯部を構成する合成樹脂で互いに結合され、歯部の内歯部とストッパ部とが芯体の周壁を内側から外側に乗り越えた歯部を構成する合成樹脂で互いに結合されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明に係る内燃機関の絞弁制御装置は、請求項１に記載の芯体が金属製であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明に係る内燃機関の絞弁制御装置は、請求項１に記載の芯体が絞り加工により形成されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明に係る内燃機関の絞弁制御装置は、請求項１に記載の芯体と歯部とが芯体を歯部の成形型の成形空間への配置後に歯部の成形材料を充填固化することにより一体化されたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図６は本発明の実施の形態１であって、図１は内燃機関の絞弁制御装置を一部切欠して示す側面図、図２は芯体３１を示す斜視図、図３はリングギヤ３０の成形工程を示す断面図、図４は図５のＡ−Ａ線断面図、図５はリングギヤ３０の正面図、図６はリングギヤ３０の背面図である。
【００１７】
図１において、実施の形態１では、リングギヤ３０が、剛性の有る芯体３１と、芯体３１に対して型成形された合成樹脂製の歯部３２と、を一体に備えたことに特徴があり、それ以外の内燃機関１、絞弁２、弁ハウジング３、吸気通路４、弁軸５、弁体６、吸気管７、モータ８、モータハウジング９、ステータ１０、ロータ１１、出力軸１２、ベアリング１３、端子１４、内部空間１５、歯車機構１６中の太陽歯車１７および遊星歯車１９、ベアリング２０、支持体２１、支持軸２２、制御部２３、アクセルペダル２４、アクセルセンサ２５などの構成要素は従来と同一である。
【００１８】
図２にも示すように、芯体３１は、金属板素材に絞り加工を行うことより、周壁３１ａを有する皿状の底部３１ｂの中央に中心孔部３１ｃを背面側に膨出した形態に形成されている。底部３１ｂには、複数の貫通孔３１ｄ，３１ｅが、中心孔部３１ｃの周囲で、中心孔部３１ｃと同心円を描く半径を異にする仮想線で示す２つの円周Ｌ２，Ｌ３上に、周方向に等分配置に、形成されている。
【００１９】
図３を参照し、リングギヤ３０が芯体３１をインサート部材として成形されるインサート成形について説明する。図２のように形成された芯体３１が分割型からなる成形型４０の成形空間４１に格納された後、成形型４０が型閉じされる。そして、射出成形機４３より溶融された合成樹脂材料が、成形型４０に形成された注入孔４２を経由し、芯体３１の内包された成形空間４１に、充填固化される。それから、成形型４０が型開きされる。この状態において、成形型４０より図４に示す芯体３１と歯部３２とが一体となったリングギヤ３０に相当する成形品が離型される。図３では図の明確化のために成形空間４１に充填固化される合成樹脂材料の図示を省略した。
【００２０】
図４〜図６にも示すように、リングギヤ３０の歯部３２は、内歯部３２ａ、面部３２ｂ、貫通孔部３２ｃ、突起部３２ｄ、ストッパ部３２ｅ、嵌合部３２ｆ、ブリッジ部３２ｇ、充填部３２ｈを有する。内歯部３２ａが芯体３１の周壁３１ａの内周面に沿い形成されている。面部３２ｂが内歯部３２ａより芯体３１の底部３１ｂの前面に接触して延設している。貫通孔部３２ｃが面部３２ｂの中央部に太陽歯車１７を逃げるために形成されている。突起部３２ｄがベアリング２０のアウタリングに接触するために貫通孔部３２ｃの背面で芯体３１の底部３１ｂと中心孔部３１ｃとの連接部周りに環状に突設している。ストッパ部３２ｅが芯体３１の周壁３１ａの外周面に周方向に等間隔で点在して突出している。嵌合部３２ｆが芯体３１の中心孔部３１ｃの外周面およびその周囲の底部３１ｂの背面に接触して環状に形成されている。ブリッジ部３２ｇが芯体３１の貫通孔３１ｄに充填固化して面部３２ａと嵌合部３２ｆとを結合している。充填部３２ｈが面部３２ａより膨出して芯体３１の貫通孔３１ｅに充填固化されている。
【００２１】
図１を参照し、絞弁２とモータ８とが別体に形成され、それらが互いに隣接配置される際、弁ハウジング３とモータハウジング９とにより密封状に形成される内部空間１５に、太陽歯車１７とリングギヤ３０と遊星歯車１９とからなる歯車機構１６を組込む作業について説明する。先ず、太陽歯車１７がモータハウジング９よりモータハウジング９の開口内に突出した出力軸１２の外周に出力軸１２と同軸状に設けられた状態において、リングギヤ３０の中心孔部３１ｃ（図４参照）が太陽歯車１７の近傍に位置する出力軸１２に外接嵌合されたベアリング２０に外接嵌合され、リングギヤ３０の突起部３２ｄ（図４参照）が太陽歯車１７のアウタリングの環状の端面に当接され、リングギヤ３０の周壁３１ａ（図２参照）の外周面３１ａ−１がモータハウジング９の開口内周面９ａに内接嵌合され、リングギヤ３０の嵌合部３２ｆの外周面の一部がモータハウジング９のロータ１１を回転可能に格納した収容部の孔壁面９ｂに接触される。上記太陽歯車１７は出力軸１２と別体に形成したものを出力軸１２に嵌合して固定的に装着するか、または、出力軸１２の外周面に太陽歯車１７の歯を刻設しても良い。これと並行し、遊星歯車１９が弁ハウジング３より弁ハウジング３の開口内に突出した弁軸５に支持体２１および支持軸２２を介して取り付けられる。この状態において、弁体６が吸気通路４の通路断面積を最小とする全閉位置または通路断面積を最大とする全開位置のいずれか一方の位置となるように、作業者が弁軸５を回転操作しておく。
【００２２】
次に、弁ハウジング３の開口とモータハウジング９の開口とが内部空間１５を形成するように合掌状に組合わされる。この場合、遊星歯車１９が太陽歯車１７とリングギヤ３０との間に挿入されつつ双方に噛合せられる。それと並行し、弁ハウジング３の内周面３ａとリングギヤ３０の開口外周面３１ａ−１とが互いに接触した状態で、弁ハウジング３がリングギヤ３２の周壁３１ａに嵌合装着され、弁ハウジング３の開口端面がモータハウジング９の開口端面に突き合わされる。これにより、弁ハウジング３とモータハウジング９とがリングギヤ３０を介して弁軸５の径方向および出力軸１２の径方向への移動を阻止された固定状態となり、弁軸５の回転中心と出力軸１２の回転中心とが一点鎖線で示す１本の直線Ｌ１の上に位置した同軸状でそれらの間に隙間を置いて対向配置する。また、出力軸１２に同軸状に設けられた太陽歯車１７の回転中心が出力軸１２の回転中心と同様に弁軸５の回転中心と同軸状でそれらの間に隙間を置いて対向配置する。しかも、内部空間１５が密封状に形成される。そして、その内部空間１５に歯車機構１６が組込まれた形態となる。なお、図１には図示を省略したが、弁ハウジング３をリングギヤ３０に嵌合装着する際、リングギヤ３０の図４〜図６に示すストッパ部３２ｅが弁ハウジング３の内周面３ａに形成された図外の凹部に嵌合収容される。これにより、リングギヤ３０は周方向への回転が規制され、つまり、リングギヤ３０が弁ハウジング３とモータハウジング９とに固定される。このように歯車機構１６が内部空間１５に組込まれた後、弁ハウジング３とモータハウジング９とが図外のボルトのような固着具により互いに結合されて図１に示す形態となる。
【００２３】
この実施の形態１の構造によれば、リングギヤ３０が金属製の芯体３１の絞り加工された中心孔部３１ｂにより太陽歯車１７に対しモータ８の出力軸１２およびベアリング２０を介して同軸状に設けられ、芯体３１の絞り加工された周壁３１がモータハウジング９の開口内周面９ａに内接嵌合し、遊星歯車１９が絞弁２の弁軸５に支持体２１および支持軸２２を介して取り付けられた状態において、弁ハウジング３とモータハウジング９とが内部空間１５を形成するように組合せられることにより、遊星歯車１９が太陽歯車１７とリングギヤ１８とに噛合い、弁軸５の回転中心と太陽歯車１７の回転中心とが同軸状で所定間隔を置いて適切に対向配置され、弁ハウジング３とモータハウジング９とが芯体３１の絞り加工された周壁３１ａを介して適切に固定され、芯体３１の中心孔部３１ｃがリングギヤ３０の合成樹脂成形された嵌合部３２ｆを介してモータハウジング９に適切に固定された形態となる。よって、絞弁２とモータ８と歯車機構１６とからなる内燃機関１の絞弁制御装置が自動車に搭載され、係る絞弁制御装置に振動が入力された場合でも、絞弁２とモータ８と歯車機構１６とが個々ばらばらにがたつくことはなく、モータ８の出力軸１２の回転が歯車機構１６により弁軸５に適切に伝達される。
【００２４】
また、この実施の形態１の構造によれば、リングギヤ３０において、歯部３２の内歯部３２ａより連接されて芯体３１の前面側に設けた面部３２ｂと芯体３１の背面側に設けた嵌合部３２ｆとが芯体３１に合成樹脂結合用手段として設けた貫通孔３１ｄに充填固化したブリッジ部３２ｇを介して結合しているので、歯部３２が芯体３１に強固に結合している。また、歯部３２の面部３２ｂより充填部３２ｈが芯体３１に上記の貫通孔３１ｄとは別に合成樹脂結合用手段として設けた貫通孔３１ｅに充填固化しているので、芯体３１に対する歯部３２の回止防止が適切に図れる。
【００２５】
また、この実施の形態１の構造によれば、リングギヤ３０がその外周側にストッパ部３２ｅを有するので、係るストッパ部３２ｅを弁ハウジング３の図外の凹部に嵌合収容することにより、リングギヤ３０の回転を適切に阻止できる。
【００２６】
実施の形態２．
前記実施の形態１では絞弁２とモータ８とがリングギヤ３０を介して弁軸５の径方向および出力軸１２の径方向への移動を阻止された形態であるが、リングギヤ３０の周壁３１ａを弁ハウジング３とモータハウジング９より離した形態でも良い。
【００２７】
実施の形態３．
前記実施の形態１ではリングギヤ３０を固定したが、モータ８が電力駆動しない時に、リングギヤ３０または支持体２１の一方がアクセルペダル２４と一緒に動くアクセルレバーより可動する形態でも良い。
【００２８】
実施の形態４．
前記実施の形態１では合成樹脂結合用手段として貫通孔３１ｄ，３ｅを設けたが、係る合成樹脂結合用手段は切起しまたは突起でも良い。
【００２９】
実施の形態５．
前記実施の形態１ではストッパ部３２ｅを弁ハウジング３に嵌合したが、ストッパ部３２ｅをモータハウジング９に形成した図外の凹部に嵌合収容するか、または、ストッパ部３２ｅを弁ハウジング３とモータハウジング９との双方に嵌合しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、次のような効果を奏する。リングギヤが剛性の有る芯体とこの芯体に対して型成形された合成樹脂製の歯部とを一体に備えたので、リングギヤの形状や重量を変更せずに、リングギヤの嵌め合い精度を落とすことなく、コストを下げることができる。芯体が太陽歯車と同軸状に装着されるための中心孔部を有するので、リングギヤと太陽歯車とを同軸状に簡単に配置できる。芯体が内部空間を形成する弁ハウジングの内周面とモータハウジングの内周面との双方に内接嵌合する周壁を有するので、絞弁とモータとがリングギヤを介して弁軸や出力軸の径方向への移動を阻止した状態に適切に固定できる。芯体が歯部との一体化を向上する貫通孔を備えたので、リングギヤの小型化が図れる。歯部がモータハウジングに接触する嵌合部を芯体の中心孔部の外周面に有するので、リングギヤとモータハウジングとの固定を向上できる。歯部が弁ハウジングまたはモータハウジングに嵌合収容されてリングギヤの周方向の回転を阻止するためのストッパ部を有するので、リングギヤが弁ハウジングとモータハウジングとに周方向への回転を阻止状態に適切に固定できる。
【００３１】
請求項２の発明によれば、芯体が金属製であるので、芯体の入手が容易である効果がある。
【００３２】
請求項３の発明によれば、芯体が絞り加工により形成されたので、リングギヤの嵌め合い精度がより向上する効果がある。
【００３３】
請求項４の発明によれば、芯体と歯部とが芯体を歯部の成形型の成形空間への配置後に歯部の成形材料を充填固化することにより一体化されたので、コストをより一層下げることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係る内燃機関の絞弁制御装置を一部切欠して示す側面図である。
【図２】  同実施の形態１に係る芯体を示す斜視図である。
【図３】  同実施の形態１に係るリングギヤの成形工程を示す断面図である。
【図４】  図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】  同実施の形態１に係るリングギヤの正面図である。
【図６】  同実施の形態１に係るリングギヤの背面図である。
【図７】  従来の内燃機関の絞弁制御装置を一部切欠して示す側面図である。
【符号の説明】
１  内燃機関、２  絞弁、３  弁ハウジング、４  吸気通路、５  弁軸、
６  弁体、８  モータ、９  モータハウジング、１２  出力軸、
１５  内部空間、１６  歯車機構、１７  太陽歯車、１９  遊星歯車、
３０  リングギヤ、３１  芯体、３１ａ  周壁、３１ｃ  中心孔部、
３２  歯部、３２ａ  内歯部、３２ｆ  嵌合部。
【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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