特開 2023-42089 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】P2023042089

(43)【公開日】2023-03-27

(54)【発明の名称】スロットル装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 9/10 20060101AFI20230317BHJP

   B29C 45/14 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

F02D9/10 C

F02D9/10 H

B29C45/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021149185

(22)【出願日】2021-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河井 伸二

【テーマコード（参考）】

3G065

4F206

【Ｆターム（参考）】

3G065CA34

3G065CA35

3G065CA36

3G065HA21

4F206AA29

4F206AA34

4F206AD03

4F206AD12

4F206AH16

4F206JA07

4F206JB12

4F206JN25

(57)【要約】

【課題】ギヤ間のピッチ精度の低下を防ぐスロットル装置を提供すること。
【解決手段】駆動モータ３０と、駆動モータ３０を収容するモータ収容部１３と吸気通路１２を形成するボア部１１とを備えるスロットルボデー１０と、スロットルボデー１０に回動可能に支持されるバルブシャフト２１と、バルブシャフト２１と一体に回動して吸気通路１２を開閉するスロットルバルブ２０と、駆動モータ３０の回転をバルブシャフト２１に伝達する中間ギヤ３３と有する。駆動モータ３０は、金属製のフランジ３１を有する。中間ギヤ３３は、フランジ３１と一体的に設けられたピン３４に回動可能に支持される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動モータと、
前記駆動モータを収容するモータ収容部と吸気通路を形成するボア部とを備えるスロットルボデーと、
前記スロットルボデーに回動可能に支持されるバルブシャフトと、
前記バルブシャフトと一体に回動して前記吸気通路を開閉するスロットルバルブと、
前記駆動モータの回転を前記バルブシャフトに伝達する中間ギヤと有する、スロットル装置において、
前記駆動モータは、金属製のモータフランジを有し、
前記中間ギヤは、前記モータフランジと一体的に設けられたピンに回動可能に支持された、スロットル装置。

【請求項2】

請求項１に記載のスロットル装置であって、
前記駆動モータの前記モータフランジは、前記バルブシャフトに対して相対的に位置決めするために前記バルブシャフトに係合するシャフト係合部を有する、スロットル装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のスロットル装置であって、
前記スロットルボデーは、金属製のコアとのインサート成形によって形成されており、
前記コアは、前記ボア部において円筒部を有する、スロットル装置。

【請求項4】

請求項３に記載のスロットル装置であって、
前記円筒部は、前記バルブシャフトを囲うシャフト包囲部を有する、スロットル装置。

【請求項5】

請求項３又は請求項４に記載のスロットル装置であって、
前記コアは、前記モータ収容部において前記駆動モータの外周面に沿う形に形成されたモータ包囲部を有する、スロットル装置。

【請求項6】

請求項３から請求項５のいずれかに記載のスロットル装置であって、
前記コアは、内燃機関に固定された支持部材に取り付けるための組付部として前記円筒部から径方向の外側に張り出すコアフランジを有している、スロットル装置。

【請求項7】

請求項３から請求項６のいずれかに記載のスロットル装置であって、
前記円筒部は、前記ボア部の内部に埋没した状態となっており、
前記円筒部の内周面が前記ボア部の内周面に露出していない、スロットル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スロットル装置に関する。詳しくは、自動車の内燃機関の燃焼室内に吸気される空気量を調整するスロットル装置である。

【背景技術】

【0002】

特開２００６－１７０８０号公報には、自動車の内燃機関の燃焼室内に吸入される空気量をスロットルバルブの回動により調整するスロットル装置が開示されている。このスロットル装置は、スロットルバルブを回転駆動させるモータの収容部や吸気通路を形成するスロットルボデーが樹脂製となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１７０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記公報の装置では、スロットルボデーの成形時の樹脂の収縮により、モータの回転をスロットルバルブに伝達するギヤ間のピッチ精度が低下し、駆動不良を起こす懸念がある。そこで、ギヤ間のピッチ精度の低下を防ぐスロットル装置を提供することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの態様としてのスロットル装置は、駆動モータと、駆動モータを収容するモータ収容部と吸気通路を形成するボア部とを備えるスロットルボデーと、スロットルボデーに回動可能に支持されるバルブシャフトと、バルブシャフトと一体に回動して吸気通路を開閉するスロットルバルブと、駆動モータの回転をバルブシャフトに伝達する中間ギヤと有する。駆動モータは、金属製のモータフランジを有する。中間ギヤは、モータフランジと一体的に設けられたピンに回動可能に支持される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係るスロットル装置の正面図である。

【図2】第１実施形態に係るスロットル装置の断面図である。

【図3】ギヤカバーを取り外したスロットル装置の平面図である。

【図4】図１のスロットル装置のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図１のスロットル装置のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】コアの斜視図である。

【図7】コアの正面図である。

【図8】第２実施形態に係るスロットル装置の図５に対応する断面図である。

【図9】第３実施形態に係るスロットル装置の図３に対応する平面図である。

【図10】他の実施形態に係るコアの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本開示の実施形態について図１－１０を用いて説明する。以下の説明において用いている前後上下左右等の方向を表す用語は、各図中に表示した方向を指すものとする。なお、図中に表示した方向は説明の都合上定めたものであり、スロットル装置の配置方向を特定するものではない。

【0008】

＜第１実施形態＞
始めに、第１実施形態に係るスロットル装置１について説明する。スロットル装置１は、自動車のエンジン（内燃機関）の吸気系に配置されて、エンジンに吸気される空気の量を調整する装置である。スロットル装置１は、図１に示すように、吸気通路１２を形成するとともに諸部品のハウジングを成すスロットルボデー１０と、軸回りの回転により吸気通路１２を開閉するスロットルバルブ２０とを有する。また、スロットル装置１は、図２に示すように、スロットルバルブ２０を回転させる駆動モータ３０を有する。

【0009】

＜スロットルボデー１０＞
スロットルボデー１０は、図２及び図４－５に示すように、金属製のコア４０（図６－７参照）をインサートしたインサート成形により樹脂部分の内部に金属製のコア４０を一体的に備えたものである。金属製のコア４０は、例えば、アルミニウムのプレス成形品やダイキャスト成形品とすることができる。樹脂材料は例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）とすることができる。スロットルボデー１０は、図２に示すように、前後方向に貫通する吸気通路１２を形成する略円筒状のボア部１１と、ボア部１１の右側部に駆動モータ３０を収容する有底円筒状のモータ収容部１３とを有する。また、スロットルボデー１０の上部にはギヤハウジング部１４が設けられ、ギヤハウジング部１４は上面開口部がギヤカバー１５で閉じられている。モータ収容部１３は、上端でギヤハウジング部１４に連通している。

【0010】

＜スロットルバルブ２０＞
スロットルバルブ２０は、図１に示すように、円板状に形成された金属部材である。スロットルバルブ２０は、図２に示すように、上下方向に延びるバルブシャフト２１に一体的に取り付けられている。バルブシャフト２１は丸棒状に形成された金属部材であり、ボア部１１を直径方向に横切る状態で配置されている。バルブシャフト２１は、スロットルボデー１０に上下一対の両軸受２３、２４を介して回転可能に支持されている。スロットルバルブ２０は、図５に示すように、バルブシャフト２１と一体で軸回りに回動することにより、吸気通路１２を開閉し、エンジンに流れ込む空気量を調整することができる。

【0011】

バルブシャフト２１の上部は、図２に示すように、ギヤハウジング部１４内に突出している。バルブシャフト２１の突出部には、樹脂製のメインギヤ２２が取り付けられている。メインギヤ２２の外周部には、図３に示すように、扇形状のギヤ部２２ａが形成されている。

【0012】

＜駆動モータ３０＞
駆動モータ３０は、例えばＤＣモータ等の電動モータである。駆動モータ３０は、図２に示すように、スロットルボデー１０のモータ収容部１３に収容されている。駆動モータ３０の上面には、図２に示すように、水平方向に広がる金属製のフランジ３１がモータケースと一体的に形成されている。フランジ３１は、図３に示すように、ギヤハウジング部１４の底面に上方から当てられて、２本のタッピングねじ３６によりギヤハウジング部１４に締結される。これにより、駆動モータ３０は、モータ収容部１３に収容された状態でスロットルボデー１０に固定される。フランジ３１は、図２に示すように、上下に貫通する貫通孔であってピン３４が圧入されるピン圧入部３１ａを有する。ピン圧入部３１ａは、その周縁から下方に張り出す張出部を有する。

【0013】

駆動モータ３０は、図２に示すように、上下方向に延びる出力軸３５を有する。出力軸３５の上部は、ギヤハウジング部１４内に突出している。出力軸３５の突出部には、モータギヤ３２が取り付けられている。

【0014】

ギヤハウジング部１４内において、図２に示すように、スロットルバルブ２０のメインギヤ２２と駆動モータ３０のモータギヤ３２との間には、中間ギヤ３３が配置されている。中間ギヤ３３は、大径のギヤ部３３ａと小径のギヤ部３３ｂとを有する。大径のギヤ部３３ａは、モータギヤ３２と噛み合わされている。小径のギヤ部３３ｂは、メインギヤ２２のギヤ部２２ａに噛み合わされている。これにより、駆動モータ３０の回転が、中間ギヤ３３を介してスロットルバルブ２０に伝達されるようになっている。

【0015】

中間ギヤ３３は、図２－３に示すように、駆動モータ３０のフランジ３１のピン圧入部３１ａに圧入されたピン３４に回動可能に支持されている。上記ピン３４の構成により、中間ギヤ３３は、駆動モータ３０のフランジ３１と一体的に構成される。これにより、樹脂部材により形成されたモータ収容部１３が成形時に収縮等の変形を起こしても、モータギヤ３２と中間ギヤ３３との間のピッチ精度を確保することができる。

【0016】

＜コア４０＞
コア４０は、図６－７に示すように、略真円状の内周面を有する円筒部４１を有する。円筒部４１は、その周面上に上下方向に貫通する２つの貫通孔４４を有する。コア４０はまた、円筒部４１の一端（図中後端）から径方向の外側に所定の形状に張り出すフランジ４２を有する。フランジ４２は、その所々に前後方向に貫通する複数の締結孔４５と、後方に向かって凹曲面状に湾曲するモータ包囲部４３とを有する。

【0017】

円筒部４１は、前述のようなスロットルボデー１０のインサート成形により、図５に示すように、ボア部１１の内部に埋没した状態となる。これにより、ボア部１１の剛性を向上させることができる。また、円筒部４１はボア部１１の内部に同軸で配置し、円筒部４１の内周面が全周に亘ってほぼ一定の厚さの樹脂に覆われるようにする。これにより、円筒部４１はインサート成形時にボア部１１の内周側の樹脂と外周側の樹脂とを分断するため、外周側の樹脂の部分的なひけが内周側の樹脂に及ぶのを抑えることができる。したがって、ボア部１１の内周面の真円精度の低下を抑制することができる。また、ボア部１１の内周面が樹脂で形成されることで、吸気通路１２内の水分が内周面上で氷結しにくくなると共に、氷結が生じても剥がしやすくすることができる。

【0018】

また、コア４０の円筒部４１の各貫通孔４４は、図２及び図４に示すように、その内部をバルブシャフト２１が上下に通過する。各貫通孔４４の内周縁にはインサート成形時に樹脂が入り込み、その樹脂によってバルブシャフト２１の挿通孔が形成される。円筒部４１は、ボア部１１の剛性向上に加えて、貫通孔４４がバルブシャフト２１を径方向の外側から囲うことで、バルブシャフト２１の位置ずれを抑制することができる。すなわち、円筒部４１は、メインギヤ２２のギヤ部２２ａと中間ギヤ３３との間のピッチ精度の低下を抑制することができる。

【0019】

コア４０のフランジ４２は、円筒部４１の剛性を向上させることができる。図１及び図４に示すように、フランジ４２は、前面及び後面の一部が外部に露出するように構成される。フランジ４２は、エンジンに接続されるインテークマニホールド等の支持部材にスロットル装置１を取り付けるための組付部として設けられる。詳しくは、スロットル装置１はフランジ４２の締結孔４５を利用してボルト、ナット等のねじ式の締結具により支持部材に取り付けられる。フランジ４２は金属からなるため、樹脂から成る場合と比較して支持部材との合わせ面の平面度を高めやすく、組み付け精度を高めることができる。

【0020】

コア４０のモータ包囲部４３は、図４に示すように、スロットルボデー１０のモータ収容部１３に設けられている。モータ包囲部４３は、モータ収容部１３の一部を形成するようになっている。金属製のコア４０がこのような駆動モータ３０を支持するモータ包囲部４３を有することにより、スロットルボデー１０の剛性が向上するため、駆動モータ３０の振動を抑制して破損を防止することができる。また、駆動モータ３０の位置ずれや振動が抑えられることにより、中間ギヤ３３とメインギヤ２２との間のピッチ精度の低下を抑制することができる。

【0021】

＜まとめ＞
以上をまとめると、本実施形態のスロットル装置は、駆動モータと、駆動モータを収容するモータ収容部と吸気通路を形成するボア部とを備えるスロットルボデーと、スロットルボデーに回動可能に支持されるバルブシャフトと、バルブシャフトと一体に回動して吸気通路を開閉するスロットルバルブと、駆動モータの回転をバルブシャフトに伝達する中間ギヤと有する。駆動モータは、金属製のモータフランジを有する。中間ギヤは、モータフランジと一体的に設けられたピンに回動可能に支持される。このように、中間ギヤが駆動モータのモータフランジと一体的に構成されることで、駆動モータ及び中間ギヤ間のピッチ精度を確保することができる。

【0022】

また、スロットルボデーは、金属製のコアとのインサート成形によって形成されている。コアは、ボア部において円筒部を有する。このような構成となっていることにより、金属からなる円筒部によりバルブシャフトを支持するスロットルボデーのボア部の剛性が高められ、中間ギヤ及びバルブシャフト間のピッチ精度の低下を抑制できる。

【0023】

また、円筒部は、バルブシャフトを囲うシャフト包囲部を有する。このような構成となっていることにより、バルブシャフトの周囲の剛性が一層高められて、中間ギヤ及びバルブシャフト間のピッチ精度の低下を抑制できる。

【0024】

また、コアは、モータ収容部において駆動モータの外周面に沿う形に形成されたモータ包囲部を有する。このような構成となっていることにより、駆動モータを支持するモータ収容部の剛性が高められ、駆動モータ、中間ギヤ及びバルブシャフト間のピッチ精度の低下を抑制できる。

【0025】

また、コアは、内燃機関に固定された支持部材に取り付けるための組付部として円筒部から径方向の外側に張り出すコアフランジを有する。このような構成となっていることにより、コアフランジによりコアの剛性が向上される。また、組付部が樹脂から成る場合と比較して、支持部材との組み付け精度を高めることができる。

【0026】

また、円筒部は、ボア部の内部に埋没した状態になっている。円筒部の内周面がボア部の内周面に露出していない。このような構成となっていることにより、ボア部の内周面が樹脂部材で形成されることで、吸気通路内の水分が内周面上で氷結しにくくなると共に、氷結が生じても剥がしやすくすることができる。

【0027】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るスロットル装置２について説明する。本実施形態のスロットル装置２は、第１実施形態のスロットル装置１と比較して、スロットルボデー５０のボア部５１の構造が異なっている。なお、上記以外の特徴については、第１実施形態で示した構成と同じとすることができるため、同一の符号を付して説明を省略することとする。

【0028】

スロットルボデー５０のボア部５１は、図８に示すように、スロットルボデー５０が金属製のコア４０と一体的にインサート成形される際に、コア４０の円筒部４１の内周面がボア部５１の内周面に露出するようにする。これにより、ボア部５１の真円精度を確保しやすくなる。それにより、スロットルバルブ２０とボア部５１の内周部との全閉時隙間精度が全周に亘って向上し、全閉時の吸気漏れ流量を低減することができる。また、全閉時のスロットルバルブ２０とボア部５１の内周部との当接及び固着を抑制することができる。この場合、剥き出しになった円筒部４１の内周面に撥水コーティングを施すことで、吸気通路１２内の水分が円筒部４１に付着することを抑制できる。それにより、円筒部４１の内周面に氷結を起こしにくくすることができる。

【0029】

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るスロットル装置３について説明する。本実施形態のスロットル装置３は、第１実施形態のスロットル装置１と比較して、駆動モータ６０の構造が異なっている。なお、上記以外の特徴については、第１実施形態で示した構成と同じとすることができるため、同一の符号を付して説明を省略することとする。

【0030】

駆動モータ６０は、図９に示すように、フランジ３１のピン圧入部３１ａを有する部分から更にバルブシャフト２１に向かって延び出る延出部６１を有する。延出部６１は、その先端にバルブシャフト２１を回転可能に保持する差込孔６２を有する。差込孔６２にバルブシャフト２１が差し込まれて差込孔６２がバルブシャフト２１に係合することで、駆動モータ６０はフランジ３１及び延出部６１を介してバルブシャフト２１に対して相対的に位置決めされる。このため、バルブシャフト２１を保持しているスロットルボデー１０に変形が生じたとしても、モータギヤ３２、中間ギヤ３３及びメインギヤ２２の間のピッチ精度を確保することができる。

【0031】

以上をまとめると、本実施形態のスロットル装置は、以下の特徴を有する。すなわち、駆動モータのモータフランジは、バルブシャフトに対して相対的に位置決めするためにバルブシャフトに係合するシャフト係合部を有する。このような構成となっていることにより、バルブシャフトに対して駆動モータが位置決めされることで、駆動モータ、中間ギヤ及びバルブシャフト間のピッチ精度を確保することができる。

【0032】

＜その他の実施形態＞
別の実施形態として、ピン３４は、前述のようにフランジ３１と別体で形成してピン圧入部３１ａに圧入する代わりに、プレス加工等によりフランジ３１からピン状に張り出す突出部として構成しても良い。

【0033】

別の実施形態として、コアは、アルミニウム以外の金属、例えば鉄から成るプレス成形品でも良い。スロットルボデーの樹脂部材は、ＰＰＳの他、ナイロンやエンジニアリングプラスチックを用いても良い。

【0034】

別の実施形態として、図１０に示すように、コア４０のシャフト包囲部は、Ｕ字状に開口する貫通孔４６として構成しても良い。

【0035】

別の実施形態として、コアフランジは、図面に示した形状とは異なる形状で張り出す構成であっても良い。また、コアフランジは、円筒部４１の前端部や軸方向の途中位置から張り出す構成であっても良い。

【0036】

別の実施形態として、コアのモータ包囲部は、駆動モータ３０の外周面を全周に亘って囲う円筒形状であっても良い。また、モータ包囲部は、円筒部と別体的に構成しても良い。また、モータ包囲部は、図４に示すように、モータ収容部１３の内周面に露出して駆動モータ３０の外周面に当接する構成であっても良い。また、別の実施形態として、モータ包囲部は、その表面の全域がモータ収容部１３内に埋没する構成であっても良い。

【0037】

コア４０の締結孔４５は、上記実施形態で示した位置の他、別の実施形態として、フランジ４２上の任意の位置に設けることもできる。スロットルボデーの組付部が金属製のコアの一部であるため、インテークマニホールドなどの支持部材側の締結孔の位置が異なる製品モデルにも樹脂部分の金型を変更することなく対応することができる。

【0038】

別の実施形態として、駆動モータ６０のシャフト係合部は、前述のようにバルブシャフト２１を差し込む差込孔６２として構成する代わりに、フック等の係合部材によりバルブシャフト２１に係合する構成であっても良い。また、差込孔６２は円孔である例を示したが、Ｕ字状に開口する貫通孔としても良い。

【0039】

以上、種々の具体的な実施形態について説明したが、本願に開示した技術はこれらの実施形態に限定されず、当業者であれば様々な置換、改変、改良を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0040】

１ スロットル装置
１０ スロットルボデー
１１ ボア部
１２ 吸気通路
１３ モータ収容部
１４ ギヤハウジング部
１５ ギヤカバー
２０ スロットルバルブ
２１ バルブシャフト
２２ メインギヤ
２２ａ ギヤ部
２３ 軸受
２４ 軸受
３０ 駆動モータ
３１ モータのフランジ
３１ａ ピン圧入部
３２ モータギヤ
３３ 中間ギヤ
３３ａ 大径のギヤ部
３３ｂ 小径のギヤ部
３４ ピン
３５ 出力軸
３６ タッピングねじ
４０ コア
４１ 円筒部
４２ コアのフランジ（組付部）
４３ モータ包囲部
４４ 貫通孔（シャフト包囲部）
４５ 締結孔
２ スロットル装置
５０ スロットルボデー
５１ ボア部
３ スロットル装置
６０ 駆動モータ
６１ 延出部
６２ 差込孔（シャフト係合部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】