特開 2023-122975 スロットル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023122975

(43)【公開日】2023-09-05

(54)【発明の名称】スロットル装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 9/02 20060101AFI20230829BHJP

【ＦＩ】

F02D9/02 351M

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022026763

(22)【出願日】2022-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】000177612

【氏名又は名称】株式会社ミクニ

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】菊 雄太

【テーマコード（参考）】

3G065

【Ｆターム（参考）】

3G065AA04

3G065BA01

3G065CA00

3G065DA05

3G065KA03

(57)【要約】

【課題】スロットルシャフトとの固定部の強度を確保しつつ、複雑な構造のギヤを容易に製造可能にし、製造コストを抑えることができるスロットル装置を提供する。
【解決手段】スロットルバルブが固定されたスロットルシャフトと、モータと、モータの駆動軸の回転をスロットルシャフトに減速して伝達する減速機構と、を備えたスロットル装置において、減速機構はスロットルシャフトに固定されたスロットルギヤ２９を有し、スロットルギヤ２９は、スロットルシャフトが着脱可能に挿入される筒状のリング５０と、歯車部４１を有するギヤ本体部４０と、を有し、ギヤ本体部４０は、リング５０を含むインサート加工によって樹脂により形成されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スロットルバルブが固定されたスロットルシャフトと、
モータと、
前記スロットルシャフトに固定されたギヤを有し、前記モータの駆動軸の回転を前記スロットルシャフトに減速して伝達する減速機と、
を備えたスロットル装置であって、
前記ギヤは、前記スロットルシャフトが着脱可能に挿入される筒状のリング部材と、歯車を有するギヤ本体部と、を有し、
前記ギヤ本体部は、前記リング部材を含むインサート加工によって形成されていることを特徴とするスロットル装置。

【請求項2】

前記リング部材は、円筒状の外周面のうちギヤ本体部に接する部位に面取り部が形成されている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】

前記リング部材は、周方向に延びる溝を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のスロットル装置。

【請求項4】

前記スロットル装置は、さらに
前記スロットルシャフトを回転付勢する付勢部と、
前記付勢部の一端を支持する支持部材と、を備え、
前記ギヤは、前記支持部材と前記リング部材とを含むインサート加工によって一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスロットル装置。

【請求項5】

前記リング部材は金属で形成され、前記ギヤは樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスロットル装置。

【請求項6】

前記リング部材及び前記支持部材は金属で形成され、前記ギヤは樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載のスロットル装置。

【請求項7】

前記スロットル装置は、自動二輪車のエンジンに備えられ、当該エンジンの吸気量を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスロットル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの吸気を制御するスロットル装置において、スロットルシャフトと駆動用ギヤとの固定構造に関する。

【背景技術】

【0002】

自動二輪車等に搭載されたエンジンには、吸気量を制御するためのスロットル装置が備えられている。スロットル装置は、エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブを例えばモータによって駆動する構成になっている。

【0003】

例えば、特許文献１には、４個のスロットルバルブを備えたスロットル装置が開示されている。特許文献１のスロットル装置は、直列４気筒のエンジンに使用され、４個のスロットルバルブが並んで固定されたスロットルシャフトと、スロットルシャフトを回転駆動するモータを備えている。モータの回転駆動軸と、スロットルシャフトとの間には、２対の歯車から構成される減速機が介装されている。

【0004】

また、スロットルシャフトには、モータの停止時にスロットルバルブの開度を規定するためのリターンスプリング（回動バネ）が備えられている。リターンスプリングは、減速機のケースとスロットルシャフトに設けられた駆動用ギヤ（従動ギヤ）との間に設けられたコイルバネであり、ケースに対して駆動用ギヤを回転するように付勢する。また、スロットルシャフトの駆動用ギヤとケースには、駆動用ギヤの所定以上の回転角度範囲を規制するストッパが備えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０－５３７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のようなスロットル装置において、駆動用ギヤは軽量化を図るために樹脂等によって形成される一方、スロットルシャフトは金属等で形成されている場合が多い。また、中心部にスロットルシャフトが挿入される穴を有し、強度を確保するために金属等で円盤状に形成した部材（レバー）の外形部にリターンスプリングの支持部とストッパを備えることが考えられる。

【0007】

このように、樹脂製のギヤと、リターンスプリングの支持部及びストッパを有するレバーと、スロットルシャフトと、を固定する固定部においては、更にスロットルシャフトが挿入される筒状のリング（ブッシュ）を用意し、円板状のレバーを含んで駆動用ギヤをインサート成形して、レバーを含む駆動用ギヤに対してリングを例えばカシメ加工によって固定する構造が考えられる。

【0008】

しかしながら、リングをカシメ加工すると、スロットルシャフトの挿入用穴が潰れて挿入不能となる可能性があるため、カシメ加工後のリングをリーマー等でスロットルシャフトが挿入できるように加工する必要があり、製造コストが増加するといった問題点があった。

【0009】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スロットルシャフトとの固定部の強度を確保しつつ、複雑な構造のギヤを容易に製造可能にし、製造コストを抑えることができる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】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明のスロットル装置は、スロットルバルブが固定されたスロットルシャフトと、モータと、前記スロットルシャフトに固定されたギヤを有し、前記モータの駆動軸の回転を前記スロットルシャフトに減速して伝達する減速機と、を備えたスロットル装置であって、前記ギヤは、前記スロットルシャフトが着脱可能に挿入される筒状のリング部材と、歯車を有するギヤ本体部と、を有し、前記ギヤ本体部は、前記リング部材を含むインサート加工によって形成されていることを特徴とすることを特徴とする。

【0011】

好ましくは、前記リング部材は、円筒状の外周面のうちギヤ本体部に接する部位に面取り部が形成されているとよい。

【0012】

好ましくは、前記リング部材は、円筒状の外周面に面取りを施して形成されているとよい。

【0013】

好ましくは、前記リング部材は、周方向に延びる溝を備えるとよい。

【0014】

好ましくは、前記スロットル装置は、さらに前記スロットルシャフトを回転付勢する付勢部と、前記付勢部の一端を支持する支持部材と、を備え、前記ギヤは、前記支持部材と前記リング部材とを含むインサート加工によって一体的に形成されているとよい。

【0015】

好ましくは、前記リング部材は金属で形成され、前記ギヤは樹脂によって形成されているとよい。

【0016】

好ましくは、前記リング部材及び前記支持部材は金属で形成され、前記ギヤは樹脂によって形成されているとよい。

【0017】

好ましくは、前記スロットル装置は、自動二輪車のエンジンに備えられ、当該エンジンの吸気量を制御するとよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明のスロットル装置によれば、スロットルシャフトに固定されるギヤが、筒状のリング部材と、インサート加工によって形成されるギヤ本体部と、を有するので、リング部材とギヤ本体部とを異なる材質にすることができる。したがって、リング部材を比較的強度の高いものとして、スロットルシャフトとギヤとの固定部の強度を確保することができる。ギヤ本体部はインサート加工によって形成されるので、複雑な形状の歯車を容易に形成することができるとともに、軽い材料で形成することでギヤ全体の軽量化を図ることができる。

【0019】

更に、リング部材とギヤ本体部とはインサート加工によって固定されるので、リング部材の変形が抑制され、インサート加工後の後加工が不要となる。これにより、ギヤの製造コストを抑制することができ、安価なスロットル装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態のスロットル装置の外観図である。

【図2】スロットル装置の駆動部の概略構成図である。

【図3】減速機構の内部構造図である。

【図4】スロットルギヤの外形図である。

【図5】スロットルギヤの縦断面図である。

【図6】リングの外形を示す斜視図である。

【図7】レバーの外形を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態のスロットル装置１０の外観図である。図２は、スロットル装置１０の駆動部の概略構成図である。図３は、減速機構２０（減速機）の内部構造図である。なお、図３は、図１中に記載したＡ－Ａ部の断面図である。

【0023】

本発明のスロットル装置１０は、多気筒のエンジンに装着され、吸気量を制御する多連式のスロットル装置である。本実施形態のスロットル装置１０は、自動二輪車等の車両に搭載された直列４気筒のエンジン１に採用されている。エンジン１は、車両に、♯１から♯４までの４つの気筒（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が車幅方向（左右方向）に順番に並ぶように配置されている。

【0024】

図１に示すように、スロットル装置１０は、♯１気筒２ａの吸気通路１３ａ、♯２気筒２ｂの吸気通路１３ｂが形成された第１のセグメントボディ１４ａと、♯３気筒２ｃの吸気通路１３ｃ、♯４気筒２ｄの吸気通路１３ｄが形成された第２のセグメントボディ１４ｂが備えられている。

【0025】

第１のセグメントボディ１４ａと第２のセグメントボディ１４ｂとの間、即ち♯２気筒２ｂの吸気通路１３ｂと♯３気筒２ｃの吸気通路１３ｃとの間には、減速機構２０が備えられている。また、減速機構２０には、モータ１７が接続されている。

【0026】

図１、２に示すように、スロットル装置１０は、更に、スロットルシャフト１５と、スロットルバルブ１６ｂ～１６ｄと、減速機構２０と、リターンスプリング２１（付勢部）と、スロットルポジションセンサ２２と、を備えている。なお、図２は、スロットル装置１０の内部に備えられた駆動部の構造を示しており、吸気通路１３ａにスロットルバルブ１６ａが、吸気通路１３ｂにスロットルバルブ１６ｂが、吸気通路１３ｃにスロットルバルブ１６ｃが、吸気通路１３ｄにスロットルバルブ１６ｄが設けられている。

【0027】

第１のセグメントボディ１４ａと第２のセグメントボディ１４ｂは、対応する気筒２ａ～２ｄに合わせて左右方向（車幅方向）に並んで配置されてユニットボディ２３（スロットルボディ）を形成している。

【0028】

吸気通路１３ａ～１３ｄは、車幅方向（左右方向）に対して垂直（図１、２において前後方向）に延びるように形成されている。スロットルシャフト１５は、ユニットボディ２３を貫通して車幅方向に延び、４つの吸気通路（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄ）内を通過して、ユニットボディ２３に回転可能に支持されている。

【0029】

スロットルバルブ１６ａ～１６ｄは、吸気通路１３ａ～１３ｄの内径と略同一径の円板状の部材であり、スロットルシャフト１５に固定され、吸気通路１３ａ～１３ｄ内に配置されている。スロットルバルブ１６ａ～１６ｄは、スロットルシャフト１５の回転とともに吸気通路１３ａ～１３ｄ内で回転し、吸気通路１３ａ～１３ｄを閉止する閉止位置と、吸気通路１３ａ～１３ｄを開放する開放位置との間で任意の角度に回転移動可能になっている。

【0030】

モータ１７は、電気モータである。モータ１７は、第２のセグメントボディ１４ｂに固定され、出力軸である回転駆動軸２４がスロットルシャフト１５と平行になるように配置されている。

【0031】

減速機構２０は、第１のセグメントボディ１４ａと第２のセグメントボディ１４ｂとの間に配置されている。図２、３に示すように、減速機構２０は、第１の中間軸２５と、第２の中間軸３０と、モータ１７の回転駆動軸２４に固定された第１のギヤ２６と、第１の中間軸２５に固定され第１のギヤ２６とかみ合う第２のギヤ２７と、第１の中間軸２５に固定された第３のギヤ２８と、第２の中間軸３０に固定され第３のギヤ２８とかみ合う第４のギヤ３１と、スロットルシャフト１５に固定され第４のギヤ３１と噛み合うスロットルギヤ２９と、を有している。第１の中間軸２５及び第２の中間軸３０は、回転駆動軸２４及びスロットルシャフト１５と平行に配置され、ユニットボディ２３に回転可能に支持されている。

【0032】

減速機構２０は、モータ１７の回転駆動軸２４の回転を第１のギヤ２６、第２のギヤ２７、第１の中間軸２５、第３のギヤ２８、第４のギヤ３１、スロットルギヤ２９の順番に伝達して減速し、スロットルシャフト１５を回転駆動する。

【0033】

リターンスプリング２１は、スロットルシャフト１５の周囲を数回巻き回すように配置され、一端部がユニットボディ２３に支持され、他端部がスロットルシャフト１５に固定されたスロットルギヤ２９に支持された円筒状のねじりばねである。リターンスプリング２１は、スロットルバルブ１６ｃ、１６ｄが閉状態または全開状態になるようにスロットルシャフト１５を付勢する。

【0034】

スロットルポジションセンサ２２は、スロットルシャフト１５の一端部に備えられ、スロットルシャフト１５の回転角を検出する機能を有する。スロットルポジションセンサ２２は、例えば第２のセグメントボディ１４ｂに配置されている。

【0035】

次に、図４～７を用いて、スロットルシャフト１５とスロットルギヤ２９との固定部の構造について説明する。

【0036】

図４は、スロットルギヤ２９の外形図である。図５は、スロットルギヤ２９の縦断面図である。図６は、リング５０の外形を示す斜視図である。図７は、レバー５５の外形を示す斜視図である。なお、図４は、スロットルギヤ２９の側面を示し、図５は、図４中に記載したＢ-Ｂ図の断面図である。

【0037】

図４、５に示すように、スロットルギヤ２９は、ギヤ本体部４０と、リング５０（リング部材）と、レバー５５（支持部材）と、を備えている。

【0038】

ギヤ本体部４０は、樹脂等によって形成された円板状のギヤであって、外周部の一部に例えば平歯車のような歯車部４１が形成されている。中心部には、リング５０が挿入される略円形のリング挿入用穴４２が設けられている。なお、リング挿入用穴４２は、後述するリング５０の面取り部５２の形状に合わせて、軸心を挟んで平行に面取りされた形状になっている。

【0039】

図６に示すように、リング５０は、ステンレス等の金属によって形成された円筒状の部材であって、軸心にスロットルシャフト１５が貫通するシャフト穴５１が設けられている。また、リング５０には、外周面に軸心を挟んで平行に面取りされた一対の面取り部５２が形成されている。更に、リング５０の外周面の軸方向中間部には、断面がＶ字状の溝５３が面取り部５２を除き全周に亘って設けられている。また、リング５０には、面取り部５２と平行に貫通し、軸心を通過する固定用穴５４が形成されている。

【0040】

一方、図７に示すように、レバー５５は、半円環形状でギヤ本体部４０内に没入して配置される没入部５６と、没入部５６の周方向中央部から径方向外方に突出するスプリング支持部５７とにより構成されている。

【0041】

スプリング支持部５７は、没入部５６の外周端から径方向外方に延びてギヤ本体部４０よりも径方向外方に突出し、その突出部端部が垂直に折り曲げられて１ｃｍ程度突出している。スプリング支持部５７には、図示しないリング状の支持部材を介してリターンスプリング２１の一端部が係止される。リターンスプリング２１の他端部は、リング状の支持部材６５を介してユニットボディ２３に係止される。リターンスプリング２１は、円筒状のねじりばねであって、スロットルバルブ１６ａ～１６ｄが閉状態または全開状態になるようにスロットルシャフト１５を付勢する。そして、モータ１７を作動させることで、減速機構２０を介してスロットルギヤ２９が、リターンスプリング２１による付勢に抗して回転する。

【0042】

なお、ユニットボディ２３には、図示しないストッパボルトが備えられており、その先端がスプリング支持部５７に当接することで、スロットルギヤ２９の回転が規制される。即ち、レバー５５のスプリング支持部５７は、リターンスプリング２１によって付勢される必要以上のスロットルシャフト１５の回転を規制するストッパの機能をも有する。

【0043】

また、レバー５５の没入部５６には、周方向に並んで円形の位置合わせ穴５８が設けられている。

【0044】

ギヤ本体部４０には、リング挿入用穴４２にリング５０が挿入されて固定された状態で、リング５０の固定用穴５４が露出するようにＵ字状の溝４３が設けられている。

【0045】

なお、スロットルシャフト１５には、スロットルギヤ２９の取り付け位置に、軸心を通過し径方向に延びるリング５０の固定用穴５４と同径の穴が設けられている。

【0046】

スロットルギヤ２９のリング５０のシャフト穴５１にスロットルシャフト１５が挿入され、スロットルギヤ２９をスロットルシャフト１５の所定の軸方向位置及び回転位置に合わせた状態で、リング５０の固定用穴５４に図示しないピンを挿入することで、スロットルギヤ２９とスロットルシャフト１５とが着脱可能に固定される。

【0047】

次に、スロットルギヤ２９の製造方法について説明する。

【0048】

あらかじめ、金属製のリング５０とレバー５５とを用意する。リング５０は、例えば切削加工や鋳造加工で製造し、レバー５５は、金属板を板金加工で製造すればよい。次に、金型内にリング５０とレバー５５とをセットし、リング５０及びレバー５５の周りに樹脂等の材料を充填して、ギヤ本体部４０を形成する。なお、金型内には、スロットルシャフト１５と同径のピンと、レバー５５の位置合わせ穴５８に挿入されるピンが設けられており、これらのピンによっててリング５０とレバー５５との位置合わせが行うことができる。このように、スロットルギヤ２９は、インサート加工によって製造される。

【0049】

なお、上記の実施形態では、レバー５５のスプリング支持部５７が、リターンスプリング２１の一端部を支持する機能を有するとともに、スロットルギヤ２９の回転角度範囲を規制するストッパの機能を有しているが、スプリング支持部５７とは別にストッパを設けてもよい。例えば、没入部５６からスプリング支持部５７とは周方向の異なる位置より径方向外方に突出するスプリング支持部５７と同様な形状のストッパを備えればよい。

【0050】

あるいはレバー５５と類似の形状の没入部５６を有し、図３において２点鎖線で示したようにスプリング支持部５７と同様に突出したストッパ６０を形成したストッパレバーを用意して、上記のレバー５５及びリング５０ととともにインサート加工してスロットルギヤ２９を製造してもよい。なお、この場合、ユニットボディ２３にストッパ６０が当接する突出部６１を設け、スロットルギヤ２９の回転角度範囲を規制するようにすればよい。

【0051】

以上のように、本実施形態に係るスロットル装置１０は、モータ１７から減速機構２０を介してスロットルシャフト１５を回転駆動するが、スロットルシャフト１５には減速機構２０のスロットルギヤ２９が固定されている。

【0052】

スロットルギヤ２９のギヤ本体部４０は、樹脂によって形成されているので、軽量化を図ることができる。また、スロットルシャフト１５は、スロットルギヤ２９に備えられた金属のリング５０に固定されている。金属製のリング５０を使用することで、スロットルシャフト１５とスロットルギヤ２９との固定部の強度を確保することができる。

【0053】

更に、スロットルギヤ２９のギヤ本体部４０は、樹脂によって形成されているので、歯車部４１のような複雑な形状を容易に形成することができる。また、スロットルギヤ２９は、リング５０を含むインサート加工によって容易に形成することができる。

【0054】

ここで、例えばリング５０とギヤ本体部４０とを別々に製造してから、ギヤ本体部４０のリング挿入用穴４２にリング５０を挿入し、カシメ加工によってリング５０とギヤ本体部４０とを固定した場合、カシメ加工によってリング５０が変形する可能性がある。したがって、カシメ加工後にリーマー等によってスロットルシャフト１５が挿入可能となるようにリング５０のシャフト穴５１を追加工する必要があった。

【0055】

これに対し、本実施形態では、インサート加工によってリング５０とギヤ本体部４０とが固定されているので、リング５０の変形が抑制される。これにより、リーマー加工等の後加工が不要となり、製造コストを抑制することができ、安価なスロットル装置１０を提供することが可能になる。

【0056】

また、リング５０は円筒状であるが、外周面に軸線を挟んで平行に２個の面取り部５２が形成されているので、この面取り部５２の形状に合わせて形成されたギヤ本体部４０のリング挿入用穴４２に係止されていることで、リング５０とギヤ本体部４０との間で回転を確実に伝達させることができる。

【0057】

また、リング５０の外周面には、周方向に全周に亘って延びる溝５３が設けられているので、インサート加工によってこの溝５３に樹脂が入り込んで固定されることで、リング５０とギヤ本体部４０とのスラスト方向の移動を規制することができる。

【0058】

このように、円筒状のリング５０に対して、面取り部５２と溝５３とによって、ギヤ本体部４０の回転位置及び軸方向位置が規定されるとともに、リング５０とギヤ本体部４０との固定が強固になる。

【0059】

また、スロットルギヤ２９には、リターンスプリング２１の一端部を支持するスプリング支持部５７を有するレバー５５が備えられている。レバー５５は、インサート加工によってギヤ本体部４０を形成する際に、リング５０とともに金型内に設置されて固定される。したがって、レバー５５を含むスロットルギヤ２９を容易に形成することができる。また、レバー５５がスロットルギヤ２９に含まれるように構成されているので、リターンスプリング２１の支持部付近を簡単な構造にすることができる。

【0060】

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スロットルギヤ２９を製造する際に、リング５０とレバー５５とを含んだインサート加工を行っているが、リング５０のみインサート加工を行ってスロットルギヤ２９を製造してもよい。この場合、レバー５５はスロットルギヤ２９にねじ等で固定すればよい。

【0061】

また、本実施形態では、４気筒のエンジン１のスロットル装置１０に本発明を適用しているが、４気筒以外の複数の気筒のエンジンのスロットル装置に適用してもよい。

【0062】

また、本実施形態のスロットル装置１０は、１個のモータ１７でスロットルバルブ１６ａ～１６ｄを駆動するが、モータを複数備え、１個のモータが駆動するスロットルバルブの個数が４個以外であってもよい。また、モータ１７によってスロットルバルブ１６を駆動するスロットルユニットを複数備えて、スロットル装置を形成し、これらのスロットルユニットにおけるスロットルシャフトとスロットルギヤとの固定部に本発明を適用してもよい。

【0063】

また、本発明は、自動二輪車以外に使用されるエンジンのスロットル装置に対しても採用することができる。

【符号の説明】

【0064】

１ エンジン
１０ スロットル装置
１５ スロットルシャフト
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ スロットルバルブ
１７ モータ
２０ 減速機構（減速機）
２１ リターンスプリング（付勢部）
２９ スロットルギヤ（ギヤ）
４０ ギヤ本体部
５０ リング（リング部材）
５２ 面取り部
５３ 溝
５５ レバー（支持部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】