JP3754564B2 - スロットル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットル装置に関し、特に、下流端を吸気管部材に接続せしめて一直線状に延びる吸気通路を備えるとともに該吸気通路を開閉可能なスロットル弁が支承されるスロットルボディに、前記スロットル弁よりも上流側で吸気通路に一端を通じさせる上流側バイパス通路と、吸気通路の軸線に直交する平面内に軸線を配置して一端を前記上流側バイパス通路に通じさせた弁孔と、該弁孔の他端に通じ得る弁室と、該弁室に臨んで前記弁孔の他端開口部を囲む弁座と、一端が前記弁室に通じるとともに他端が前記スロットル弁よりも下流側で前記吸気通路に通じる下流側バイパス通路とが設けられ、前記弁座に着座可能として前記弁室に配置される弁体を有するアイドル調節弁がアイドリング時に前記上流側および下流側バイパス通路間を連通せしめることを可能としてスロットルボディに取付けられるスロットル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、かかるスロットル装置は、たとえば米国特許公報第433742号公報等により既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
アイドル調節弁はスロットル弁を迂回するバイパス通路に設けられればよいので、スロットルボディとは別体である管路でバイパス通路を形成し、その管路の途中にアイドル調節弁を配設することも可能であるが、スロットルボディの他に管路が必要となり、また弁座を構成するための部材も必要となる。
【0004】
またスロットル装置のエンジンへの取付けに際しては、種々のスペース上の制約を受けるものであり、弁軸の軸線方向に沿うスロットル装置の幅(以下、横幅と言う)あるいは弁軸の軸線に直交する方向のスロットル装置の幅(以下、縦幅と言う)のいずれかを小さくすることが要求されることがある。
【0005】
さらにアイドル調節弁は、閉弁方向にばね付勢された弁体にアクチュエータで開弁方向の駆動推力を付与するように構成されるのが一般的であるが、弁体に閉弁方向の吸気負圧が作用すると、アクチュエータで発揮すべき開弁動力は、閉弁方向へのばね付勢力に吸気負圧によって弁体に作用する力を加算した力に打勝つ大きさが必要となり、アクチュエータの大型化を招くことになる。
【0006】
そこで、上記米国特許公報第433742号公報では、アイドル調節弁をスロットルボディに一体、統合化することにより、上記管路や弁座構成部材を不要とし、吸気通路の軸線に直交する平面内に弁孔の軸線を配置するようにしてスロットル装置の縦幅を小さくし、さらに弁体に吸気負圧が閉弁方向に作用するように構成されている。
【0007】
ところで、アイドリング時にアイドル調節弁に要求される流量制御特性は、図9で示すようなものであり、アイドル調節弁が低開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的緩やかに且つリニアに変化するようにして厳密なアイドル制御を実行可能であることが必要であり、またアイドル調節弁が高開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的急激に且つリニアに変化するようにして冷間始動時のファーストアイドルならびに減速時制御(ダッシュポット)を実行し得ることが必要である。
【0008】
ところが、上記米国特許公報第433742号公報で開示されたスロットル装置では、上流側バイパス通路から弁孔を経て下流側バイパス通路側にアイドル空気が流れる際に、流通方向が90度変化するだけでなく、弁孔で流通量が絞られることになり、流動抵抗が比較的大きくなり、上記図9で示した特性を満足することができない。
【0009】
このような流動抵抗の減小を図るために、弁孔の上流側バイパス通路への開口端縁全周にテーパ状もしくは彎曲した面取り部を形成して上流側バイパス通路から弁孔にアイドル空気を滑らかに案内するか、弁孔の直径を比較的大きく設定することが考えられる。しかるに、前記面取り部を機械加工により形成するのは、アイドル調節弁がスロットルボディの外面に直接取付けられている関係で弁孔の上流側バイパス通路への開口端がスロットルボディの内方側に向いていることから困難であり、機械加工により面取り部を形成したとしても加工工程が増えるだけでなく、孔埋め作業も必要となって作業工数が増大する。また弁孔の直径を比較的大きく設定した場合には、弁体の直径も必然的に比較的大きくなり、全閉時に吸気負圧により弁体に作用する開弁方向の力も大きくなるので、弁体を閉弁側に付勢するばね力を比較的大きく設定せざるを得ず、アイドル調節弁を駆動するアクチュエータの大型化を招くことになる。
【0010】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、加工工数および作業工数の増大を回避するとともにアイドル調節弁に必要な流量制御特性を満足しつつ、上流側バイパス通路から下流側バイパス通路側に流れるアイドル空気の流動抵抗を減少せしめるスロットル装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、下流端を吸気管部材に接続せしめて一直線状に延びる吸気通路を備えるとともに該吸気通路を開閉可能なスロットル弁が支承されるスロットルボディに、前記スロットル弁よりも上流側で吸気通路に一端を通じさせる上流側バイパス通路と、吸気通路の軸線に直交する平面内に軸線を配置して一端を前記上流側バイパス通路に通じさせた弁孔と、該弁孔の他端に通じ得る弁室と、該弁室に臨んで前記弁孔の他端開口部を囲む弁座と、一端が前記弁室に通じるとともに他端が前記スロットル弁よりも下流側で前記吸気通路に通じる下流側バイパス通路とが設けられ、前記弁座に着座可能として前記弁室に配置される弁体を有するアイドル調節弁がアイドリング時に前記上流側および下流側バイパス通路間を連通せしめることを可能としてスロットルボディに取付けられるスロットル装置であって、前記アイドル調節弁が、低開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的緩やかに且つリニアに変化するが、高開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的急激に且つリニアに変化する流量制御特性を有するものにおいて、前記吸気通路の軸線と平行な方向に延びて前記上流側バイパス通路の少なくとも一部を構成する鋳抜き孔部と、前記弁孔の前記鋳抜き孔部への開口端縁で鋳抜き孔部から前記弁室側に進むにつれて弁孔の中心からの距離が漸次小さくなる弁孔案内部と、この弁孔案内部に連なり且つ前記鋳抜き孔の内面から一段下がって前記吸気管部材側に延びる溝部とが、前記スロットルボディの鋳造成形時に該スロットルボディの前記吸気管部材への接合面側から鋳抜き型で形成され、前記弁孔案内部は、前記鋳抜き型の鋳抜き方向に臨むようにして、前記弁孔の前記鋳抜き孔部への開口端縁にその略半周に亘って円錐テーパ状に形成され、前記溝部は、前記弁孔案内部の周方向両端からそれぞれ連続して前記接合面側に末広がり状に延びる一対の傾斜面部と、その両傾斜面部相互を接続する平面部とより構成されることを特徴とする。
【0012】
このような構成によれば、弁孔の上流側バイパス通路への開口端縁に鋳抜き孔部から弁室側に進むにつれて弁孔の中心からの距離が漸次小さくなる円錐テーパ状の弁孔案内部が、鋳抜き型の鋳抜き方向に臨むようにして弁孔の略半周にわたって形成されることになり、しかもこの弁孔案内部に連なり且つ鋳抜き孔の内面から一段下がって吸気管部材側に延びる溝部が、弁孔案内部の周方向両端からそれぞれ連続して前記接合面側に末広がり状に延びる一対の傾斜面部と、その両傾斜面部相互を接続する平面部とで構成されており、従って、弁孔の大径化を回避して鋳抜き孔部すなわち上流側バイパス通路から弁孔を経て下流側バイパス通路側に流れるアイドル空気の流動抵抗を減少することができ、アイドル調節弁で必要とされる前記流量制御特性を満足させることができる。しかも、前記弁孔案内部及び前記溝部(一対の傾斜面部及び平面部)は、上流側バイパス通路の少なくとも一部を構成する鋳抜き孔部とともに、スロットルボディの鋳造成形時にスロットルボディの吸気管部材への接合面側から鋳抜き型で形成されるものであるので、流動抵抗を減少すべく面取り部を形成するための機械加工をスロットルボディに施すことが不要であり、それに伴って孔埋め作業も不要となるので、加工工数および作業工数の低減が可能となる。
【0013】
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、前記上流側バイパス通路が、スロットルボディへの穿孔加工により形成されて一端を吸気通路に開口せしめた加工孔部と、前記吸気通路の軸線方向に沿って設けられて、前記加工孔部の他端を前記弁孔よりも該加工孔部の一端開口部寄りで連通せしめた前記鋳抜き孔部とで構成され、前記加工孔部の前記鋳抜き孔部への連通位置と、前記弁孔の鋳抜き孔部への開口端とが、前記吸気通路の軸線に直交する平面への投影図上で吸気通路の軸線を中心とする90度未満の角度範囲に近接して配置されることを特徴とし、かかる構成によれば、鋳抜き孔部すなわち上流側バイパス通路から弁孔に流れるアイドル空気の大部分が、弁孔案内部で確実に案内されることになり、上流側バイパス通路から下流側バイパス通路側に流れるアイドル空気の流動抵抗を効果的に減少することができる。
【0014】
さらに請求項3記載の発明は、上記請求項1または2記載の発明の構成に加えて、前記アイドル調節弁が、前記弁孔と同軸上を往復移動する弁体が、回転動力を軸方向動力に変換する動力伝達手段を介してステップモータに連結されて成るステップモータ駆動式に構成されることを特徴とする。
【0015】
ところで、ステップモータは、簡単に精密な制御が可能である反面、脱調すると正しい制御が困難となるものであり、弁体に作用する負荷が大きいアイドル調節弁をステップモータ駆動式のものとした場合には、ステップモータを大型化しないと駆動推力が不足して脱調が生じる可能性があるが、上記請求項1または2記載の発明によって、弁体に作用する負荷を比較的小さく抑えることができるので、小型のステップモータで弁体を駆動するようにしてもステップモータで脱調が生じるおそれはなく、したがって上記請求項3記載の発明に従ってアイドル調節弁をステップモータ駆動式のものとすることにより、脱調のおそれを解消して小型のステップモータを効果的に用い、簡単かつ正確にアイドル空気量の制御を行なうことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0017】
図1ないし図9は本発明の第1実施例を示すものであり、図1はエンジンルーム内でのエアクリーナ、スロットル装置および吸気マニホールドの配置を示す図、図2はスロットル装置を図1の2矢視方向から見た平面図、図3は図2の3−3線断面図、図4はスロットル装置を図1の4矢視方向から見た底面図、図5は図2の5−5線に沿うスロットル装置の概略断面図、図6は図4の6−6線に沿うスロットル装置の概略断面図、図7は図4の7−7線に沿って示すアイドル調節弁の拡大縦断面図、図8は図4の8矢示部拡大斜視図、図9はアイドル調節弁に要求される流量制御特性を示す図である。
【0018】
先ず図1において、車両のエンジンルーム内には、ボンネット10の下方に位置するようにしてエアクリーナ11が配置されており、該エアクリーナ11で浄化された空気が、エアクリーナ11の下部に連結されたスロットル装置121 内を下方に流過して吸気管部材としての吸気マニホールド13から図示しないエンジン本体に供給される。
【0019】
図2ないし図4において、スロットル装置121 は鋳造金属製のスロットルボディ151 を備えるものであり、該スロットルボディ151 には、上下方向に一直線状に延びる吸気通路16が設けられ、該吸気通路16の下流端は、吸気マニホールド13を接合せしめるべくスロットルボディ151 の下端に形成される接合面15a1 に開口される。また吸気通路16を横切る弁軸17がスロットルボディ151 に回動可能に支承されており、該吸気通路16を開閉可能なバタフライ形のスロットル弁18が一対のねじ部材19,19により弁軸17に固定される。
【0020】
弁軸17の一端部は、スロットルボディ151 に一体に設けられた円筒状の支持部20にブッシュ21を介して支承されており、支持部20から突出した弁軸17の一端にはレバー22が固着される。またスロットルボディ151 には、前記支持部20を囲繞して該支持部20よりも外方に突出する取付筒部23が一体に設けられており、該取付筒部23の外端開口部は、ガスケット24を取付筒部23の外端との間に介在させた蓋部材25が複数のねじ部材26…で締結されることにより閉塞される。而して前記取付筒部23は、スロットル弁18の開度を検出する開度センサを取付けるためのものであり、該開度センサが用いられないときには、蓋部材25で取付筒部23の外端開口部が閉塞されるものである。
【0021】
弁軸17の他端部は、軸受27をスロットルボディ151 との間に介在せしめてスロットルボディ151 を貫通するものであり、弁軸17には、軸受27における内輪の一端を当接せしめる環状の段部17aが設けられる。また弁軸17の他端には、ナット28が同軸に螺合されるものであり、このナット28と、前記軸受27における内輪の他端に一端を当接させて弁軸17を同軸に囲繞する円筒状のスペーサ29の他端との間に、スロットルドラム30が挟持、固定される。このスロットルドラム30には、スロットル操作に応じた駆動力を該スロットルドラム30を介して弁軸17に伝達するためのスロットルワイヤ31(図1参照)が巻掛け、連結される。
【0022】
前記軸受27の外輪は、スロットルボディ151 と、前記スペーサ29を同軸に囲繞してスロットルボディ151 に嵌合されるカラー32との間に挟持されるものであり、カラー32の内面およびスペーサ29の外面間には環状のシール部材33が嵌入、保持される。
【0023】
スロットルドラム30および前記カラー32間には、コイル状のねじりばねである第1戻しばね34が介装されており、また弁軸17の一端側で、レバー22とスロットルボディ151 との間には、コイル状のねじりばねである第2戻しばね35が設けられており、両戻しばね34,35のばね力により、弁軸17はスロットル弁18を閉弁する方向に付勢される。
【0024】
図5および図6を併せて参照して、スロットルボディ151 には、アイドリング時にアイドル空気を導くべくスロットル弁18の上流側および下流側間を結ぶバイパス通路381 が、スロットル弁18を迂回するようにして設けられており、該バイパス通路381 は、上流側バイパス通路391 および下流側バイパス通路401 から成るものである。
【0025】
上流側バイパス通路391 の一端は、スロットル弁18よりも上流側で吸気通路16の内面に開口されており、該上流側バイパス通路391 の他端は、スロットルボディ151 における吸気マニホールド13との接合面15a1 に開口される。すなわちスロットルボディ151 への吸気マニホールド13の接合時に上流側バイパス通路391 の他端は吸気マニホールド13で閉じられる。
【0026】
上流側バイパス通路391 の上下方向中間部に対応する部分で該上流側バイパス通路391 に関して吸気通路16とは反対側で、スロットルボディ151 には弁室371 が形成されており、下流側バイパス通路401 は、吸気通路16の周方向に沿って前記上流側バイパス通路391 に隣接した位置で一端を前記弁室371 に連通せしめてスロットルボディ151 に設けられる。また下流側バイパス通路401 の他端は、スロットルボディ151 の前記接合面15a1 に開口されるとともに吸気通路16の下流端に連通される。したがってスロットルボディ151 への吸気マニホールド13の接合時に、下流側バイパス通路401 の他端は吸気通路16の下流端に連通することになる。
【0027】
さらに図7を併せて参照して、スロットルボディ151 には、上流側バイパス通路391 の中間部に一端を通じさせるとともに弁室371 に通じ得る弁孔42が弁軸17に直交して吸気通路16の軸線を通る平面43から外側方に間隔をあけた位置で吸気通路16の軸線に直交する平面内に軸線を配置するようにして設けられるとともに、弁室371 に臨んで弁孔42の他端開口部を囲む弁座41とが設けられる。
【0028】
弁座41に着座可能として弁室371 に配置される弁体46が動力伝達手段47を介してステップモータ48に連結されて成るステップモータ駆動式のアイドル調節弁45により、バイパス通路381 の開度すなわちアイドリング時のアイドル空気量が調節されるものであり、このアイドル調節弁45はスロットルボディ151 に直接取付けられる。
【0029】
スロットルボディ151 には、前記弁孔42と同軸である取付け孔44が、弁室371 に内端を開口させるとともに外端をスロットルボディ151 の外側面に開口させるようにして設けられており、アイドル調節弁45は、前記取付け孔44の外端を塞ぐようにしてスロットルボディ151 に取付けられる。
【0030】
ステップモータ48は、従来周知のものであり、その構造について詳細には説明しないが、外周面に永久磁石49を有するロータ50と、該ロータ50の外周面との間にわずかな間隙を隔てて固定配置されるとともに軸方向に隣接した一対のステータ51,52とを備える。両ステータ51,52は、合成樹脂から成る筒状のモールド部53に共通に設けられており、ロータ50は、軸方向の移動を阻止されるようにしてボールベアリング54を介して該モールド部53に回転自在に支承される。
【0031】
このステップモータ48のハウジング55にはフランジ部56が結合されており、ステップモータ48の一部を前記取付け孔44内に突入させるようにして前記フランジ部56が複数のボルト57…によりスロットルボディ151 の外面に締結される。
【0032】
動力伝達手段47は、弁体46に一端が同軸にかつ一体に連結される被動軸58と、ステップモータ48のロータ50とが螺合されて成るものである。すなわち被動軸58に設けられた雄ねじ59が、ロータ50に同軸に設けられたねじ孔60に螺合されるものであり、被動軸58の外面にその軸方向に沿って形成された案内溝61に、前記モールド部53に設けられた突条62が嵌合されることにより、被動軸58の軸線まわりの回転は阻止される。したがってステップモータ48の回転に応じて被動軸58が軸方向に作動することになり、それによりアイドル調節弁45が開閉作動することになる。しかも弁体46と、前記モールド部53との間には、コイル状の戻しばね63が設けられており、この戻しばね63のばね力により、アイドル調節弁45は閉弁方向、すなわち弁体46を弁座41に着座せしめる方向に付勢されることになる。
【0033】
而して前記弁体46の開閉作動方向は、弁孔42の軸線と同軸の方向であり、弁孔42は、弁軸17に直交して吸気通路16の軸線を通る平面43から外側方に間隔をあけた位置で前記平面43と平行な軸線を有するものであるので、ステップモータ駆動式のアイドル調節弁45は、前記平面43から間隔d1 をあけた位置で該平面43と平行な方向に弁体46を開閉作動せしめる位置、すなわち前記平面43から間隔d1 をあけた位置に該平面43と平行な軸線を配置するようにしてスロットルボディ151 に直接取付けられることになる。
【0034】
ところで、上流側バイパス通路391 は、スロットルボディ151 への穿孔加工により形成されて一端を吸気通路16に開口せしめた加工孔部651 と、吸気通路16の軸線方向に沿って設けられて、弁孔42よりも加工孔部651 の一端開口部寄りで該加工孔部65の他端を連通せしめた鋳抜き孔部661 とで構成される。
【0035】
鋳抜き孔部661 は、内端を閉じて吸気通路16の軸線と平行な方向に延びるとともに外端をスロットルボディ151 の接合面15a1 に開口するようにして、スロットルボディ151 の鋳造成形時に前記接合面15a1 側から鋳抜き型67により形成されるものであり、弁孔42は、吸気通路16の軸線方向に沿う鋳抜き孔部661 の中間部に一端を開口せしめるようにしてスロットルボディ151 に設けられ、加工孔部651 の他端は鋳抜き孔部661 の内端に開口するようにしてスロットルボディ151 に穿設される。
【0036】
しかも加工孔部651 の鋳抜き孔部661 への連通位置と、前記弁孔42の鋳抜き孔部661 への開口端とが、吸気通路16の軸線に直交する平面への投影図上で吸気通路16の軸線を中心とする90度未満の角度範囲に近接して配置される。
【0037】
図8を併せて参照して、上記鋳抜き孔部661 を形成する鋳抜き型67の弁孔42側の側面には、横断面形状をたとえば台形状とするとともに先端部をたとえば半円のテーパ状とした突条部67aが設けられており、この突条部67aにより、弁孔42の鋳抜き孔部661 への開口端縁で該鋳抜き孔部661 から弁室371 側に進むにつれて弁孔42の中心からの距離が漸次小さくなる弁孔案内部69が、鋳抜き型67の鋳抜き方向に臨むようにして弁孔42の上半部の略半周にわたって円錐テーパ状に形成されるとともに、横断面台形状の溝部68が弁孔42に対応する位置から接合面15a1 に至る鋳抜き孔部661 の内面から一段下がった溝状に形成されることになる。図8に示されるように、前記溝部68は、前記弁孔案内部69の周方向両端からそれぞれ連続して前記接合面15a 1 側に末広がり状に延びる一対の傾斜面部68aと、その両傾斜面部68a相互を接続する平面部68bとより構成される。
【0038】
再び図2および図4に特に注目して、スロットルドラム30の側方でスロットルボディ151 には支持腕部70が一体に設けられており、アイドルスイッチ64が、その検出子64aを支持腕部70からスロットルドラム30側に突出せしめるようにして支持腕部70に取付けられ、スロットルドラム30には、スロットル弁18の全閉時に前記アイドルスイッチ64の検出子64aに当接する被検出部30aが一体に設けられる。而してアイドルスイッチ64により、スロットル弁18の全閉位置が検出される。
【0039】
次にこの第1実施例の作用について説明すると、スロットル装置121 のスロットルボディ151 に設けられるバイパス通路381 の中間部でスロットルボディ151 に弁座41が形成されており、その弁座41に弁体46を着座させ得るようにしたステップモータ駆動式のアイドル調節弁45が、弁軸17の軸線に直交して吸気通路16の中心を通る平面43と平行な方向を開閉作動方向としてスロットルボディ151 に直接取付けられるので、吸気通路16の軸線に直交する方向を開閉作動方向としてアイドル調節弁45をスロットルボディに取付けるものに比べると、スロットル装置121 の横幅を小さくすることができる。
【0040】
またアイドル調節弁45の開閉作動方向が、前記平面43から間隔d1 をあけた位置で該平面43と平行に設定されているので、前記平面43上に開閉作動方向を設定したものに比べると、スロットル装置121 の縦幅も小さくなる。
【0041】
さらに弁孔42の上流側バイパス通路391 への開口端縁に上流側バイパス通路391 から弁室371 側に進むにつれて弁孔42の中心からの距離が漸次小さくなる弁孔案内部69が、鋳抜き型67の鋳抜き方向に臨むようにして弁孔42の略半周にわたって形成されるので、弁孔42の大径化を回避して上流側バイパス通路391 から弁孔42を経て下流側バイパス通路401 側に流れるアイドル空気の流動抵抗を減少することができる。したがって、図9で示すように、アイドル調節弁45が低開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的緩やかに且つリニアに変化するようにして厳密なアイドル制御を実行することが可能となり、またアイドル調節弁45が高開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的急激に且つリニアに変化するようにして冷間始動時のファーストアイドルならびに減速時制御(ダッシュポット)を実行することが可能となり、アイドリング時にアイドル調節弁45に要求される流量制御特性を充分に満足することができる。
【0042】
また弁孔案内部69は、上流側バイパス通路391 の一部を構成する鋳抜き孔部661 とともに、スロットルボディ151 の鋳造成形時にスロットルボディ151 の吸気マニホールド13への接合面15a1 側から鋳抜き型67で形成されるものであるので、流動抵抗を減少すべく面取り部を形成するための機械加工をスロットルボディ151 に施すことが不要であり、それに伴って孔埋め作業も不要となるので、加工工数および作業工数の低減が可能となる。
【0043】
さらに上流側バイパス通路391 が、スロットルボディ151 への穿孔加工により形成されて一端を吸気通路16に開口せしめた加工孔部651 と、弁孔42よりも加工孔部651 の吸気通路16への開口端寄りで加工孔部651 の他端を連通せしめる抜き孔部661 とで構成され、加工孔部651 の前記鋳抜き孔部661 への連通位置と、弁孔42の鋳抜き孔部661 への開口端とが、吸気通路16の軸線に直交する平面への投影図上で吸気通路16の軸線を中心とする90度未満の角度範囲に近接して配置されるので、鋳抜き孔部661 すなわち上流側バイパス通路391 から弁孔42に流れるアイドル空気の大部分が、弁孔案内部69で確実に案内されることになり、上流側バイパス通路391 から下流側バイパス通路401 側に流れるアイドル空気の流動抵抗を効果的に減少することができる。
【0044】
しかもアイドル調節弁45がステップモータ駆動式のものであることにより、て、脱調のおそれを解消して小型のステップモータ48を効果的に用い、簡単かつ正確にアイドル空気量の制御を行なうことができる。すなわちステップモータ48は、簡単に精密な制御が可能である反面、脱調すると正しい制御が困難となるものであり、弁体46に作用する負荷が大きいアイドル調節弁45をステップモータ駆動式のものとした場合には、ステップモータ48を大型化しないと駆動推力が不足して脱調が生じる可能性があるのであるが、弁孔42を比較的小径に設定しつつ流動負荷を上述のように低下させることが可能であるのて、弁体46に作用する負荷を比較的小さく抑えることができ、したがって小型のステップモータ48で弁体46を駆動するようにしてもステップモータ48で脱調が生じるおそれはなく、脱調のおそれを解消して小型のステップモータ48を効果的に用いることができるのである。
【0045】
図10および図11は本発明の第2実施例を示すものであり、図10はスロットル装置の平面図、図11はスロットル装置の底面図であり、上記第1実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0046】
スロットル装置122 が備える鋳造金属製のスロットルボディ152 には、車両のエンジンに吸気マニホールド13(図1参照)を介して接続された状態でほぼ水平方向に延びる吸気通路16が形成されており、該吸気通路16を水平に横切ってスロットルボディ152 に支承される弁軸17にスロットル弁18が固定される。
【0047】
スロットルボディ152 から外部に突出した弁軸17の一端部には、スロットルドラム30が固定され、弁軸17の他端部には開度センサ74が連結される。
【0048】
スロットルボディ152 には、スロットル弁18を迂回するバイパス通路382 が設けられ、該バイパス通路382 は、上流側バイパス通路392 および下流側バイパス通路402 から成る。
【0049】
上流側バイパス通路392 の一端は、スロットル弁18よりも上流側で吸気通路16の内面に開口されており、該上流側バイパス通路392 の他端は、スロットルボディ152 における吸気マニホールド13との接合面15a2 に開口される。すなわちスロットルボディ152 への吸気マニホールド13の接合時に上流側バイパス通路392 の他端は吸気マニホールド13で閉じられる。
【0050】
また下流側バイパス通路402 は、吸気通路16の周方向に沿って前記上流側パイパス通路392 に隣接した位置でスロットルボディ152 に設けられるものであり、該下流側バイパス通路402 の一端は、前記上流側バイパス通路392 の中間部に対応した位置で該上流側バイパス通路392 に関して吸気通路16とは反対側に配置されてスロットルボディ152 に設けられる弁室372 に連通するように配置され、下流側バイパス通路402 の他端は、前記接合面15a2 に開口されるとともに吸気通路16の下流端に連通される。したがってスロットルボディ152 への吸気マニホールド13の接合時に、下流側バイパス通路402 の他端は吸気通路16の下流端に連通することになる。
【0051】
バイパス通路382 の開度は、スロットルボディ152 に直接取付けられるステップモータ駆動式のアイドル調節弁45により調節されるものであり、該アイドル調節弁45は、弁軸17に直交して吸気通路16の軸線を通る平面43から外側方に間隔d2 をあけた位置で前記平面43と平行な軸線を有するようにしてスロットルボディ152 に設けられている弁孔42を開閉可能である。
【0052】
スロットルボディ152 には、吸気通路16の吸気圧を検出する吸気圧センサ64も取付けられるが、該吸気圧センサ64は、アイドル調節弁45と干渉することがないように、前記平面43に直交する方向でスロットルボディ152 の外面に取付けられる。
【0053】
ところで、上流側バイパス通路392 は、スロットルボディ152 への穿孔加工により形成されて一端を吸気通路16に開口せしめた加工孔部652 と、弁孔42よりも吸気通路16の軸線方向に沿って加工孔部652 の前記一端開口部寄りで該加工孔部652 の他端を連通せしめた鋳抜き孔部662 とで構成されるものであり、鋳抜き孔部662 は、内端を閉じて吸気通路16の軸線と平行な方向に延びるとともに外端をスロットルボディ152 の接合面15a2 に開口するようにして、スロットルボディ152 の鋳造成形時に前記接合面15a2 側から鋳抜き型67(図7参照)により形成される。これにより吸気通路16の軸線方向に沿う鋳抜き孔部662 の中間部に一端を開口せしめるようにしてスロットルボディ152 に設けられる弁孔42の鋳抜き孔部662 側への開口端には、上記第1実施例と同様の弁孔案内部(図示せず)が設けられ、その弁孔案内部に連なる溝部68がスロットルボディ152 に形成される。また加工孔部652 の他端は鋳抜き孔部662 の内端に開口するようにしてスロットルボディ152 に穿設される。
【0054】
しかも加工孔部652 の鋳抜き孔部662 への連通位置と、前記弁孔42の鋳抜き孔部662 への開口端とが、吸気通路16の軸線に直交する平面への投影図上で吸気通路16の軸線を中心とする90度未満の角度範囲に近接して配置される。
【0055】
この第2実施例によれば、上述の第1実施例と同様に、弁孔42の大径化を回避して鋳抜き孔部662 すなわち上流側バイパス通路392 から弁孔42を経て下流側バイパス通路402 側に流れるアイドル空気の流動抵抗を、第1実施例と同様に減少することができ、アイドル調節弁45で必要とされる流量制御特性を満足させることができ、流動抵抗を減少すべく面取り部を形成するための機械加工をスロットルボディ152 に施すことが不要であり、それに伴って孔埋め作業も不要となるので、加工工数および作業工数の低減が可能となる。
【0056】
また鋳抜き孔部662 すなわち上流側バイパス通路392 から弁孔42に流れるアイドル空気の大部分が、第1実施例の弁孔案内部69(図7および図8参照)と同様の弁孔案内部で確実に案内されることになり、上流側バイパス通路392 から下流側バイパス通路402 側に流れるアイドル空気の流動抵抗を効果的に減少することができる。
【0057】
さらにステップモータ駆動式のアイドル調節弁45が、吸気通路16の中心および弁軸17の軸線を通る平面43と平行な方向を開閉作動方向としてスロットルボディ152 に直接取付けられるので、吸気通路16の軸線に直交する方向を開閉作動方向としてアイドル調節弁45をスロットルボディに取付けるものに比べると、スロットル装置122 の縦幅を小さくすることができる。またアイドル調節弁45の開閉作動方向が、前記平面43から間隔d2 をあけた位置で該平面43と平行に設定されているので、前記平面43上に開閉作動方向を設定したものに比べると、スロットル装置122 の横幅も小さくなる。
【0058】
図12および図13は本発明の第3実施例を示すものであり、図12はスロットル装置の底面図、図13は吸気通路、バイパス通路およびアイドル調節弁の相対配置を示すためのスロットル装置の概略縦断面図であり、上記各実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。
【0059】
スロットル装置123 が備える鋳造金属製のスロットルボディ153 には、スロットル弁18を迂回するバイパス通路383 が設けられ、該バイパス通路383 は、上流側バイパス通路393 および下流側バイパス通路403 から成る。
【0060】
上流側バイパス通路393 の一端は、スロットル弁18よりも上流側で吸気通路16の内面に開口されており、該上流側バイパス通路393 の他端は、スロットルボディ153 における吸気マニホールド13との接合面15a3 に開口される。すなわちスロットルボディ153 への吸気マニホールド13の接合時に上流側バイパス通路393 の他端は吸気マニホールド13で閉じられる。
【0061】
また下流側バイパス通路403 は、吸気通路16の周方向に沿って前記上流側パイパス通路393 に隣接した位置でスロットルボディ153 に設けられるものであり、該下流側バイパス通路403 の一端は、前記上流側バイパス通路393 の中間部に対応した位置で該上流側バイパス通路393 に関して吸気通路16とは反対側に配置されてスロットルボディ153 に設けられる弁室373 に連通するように配置され、下流側バイパス通路403 の他端は、前記接合面15a3 に開口されるとともに吸気通路16の下流端に連通される。したがってスロットルボディ153 への吸気マニホールド13の接合時に、下流側バイパス通路403 の他端は吸気通路16の下流端に連通することになる。
【0062】
バイパス通路383 の開度は、スロットルボディ153 に直接取付けられるステップモータ駆動式のアイドル調節弁45により調節されるものであり、該アイドル調節弁45は、スロットルボディ153 に設けられている弁孔42を開閉可能である。
【0063】
上流側バイパス通路393 は、スロットルボディ153 への穿孔加工により形成されて一端を吸気通路16に開口せしめた加工孔部653 と、弁孔42よりも吸気通路16の軸線方向に沿って加工孔部653 の前記一端開口部寄りで該加工孔部653 の他端を連通せしめた鋳抜き孔部663 とで構成されるものであり、鋳抜き孔部663 は、内端を閉じて吸気通路16の軸線と平行な方向に延びるとともに外端をスロットルボディ153 の接合面15a3 に開口するようにして、スロットルボディ153 の鋳造成形時に前記接合面15a3 側から鋳抜き型67(図7参照)により形成される。これにより吸気通路16の軸線方向に沿う鋳抜き孔部663 の中間部に一端を開口せしめるようにしてスロットルボディ153 に設けられる弁孔42の鋳抜き孔部663 側への開口端には、上記第1実施例と同様の弁孔案内部69が設けられ、その弁孔案内部69に連なる溝部68がスロットルボディ153 に形成される。また加工孔部653 の他端は鋳抜き孔部663 の内端に開口するようにしてスロットルボディ152 に穿設される。
【0064】
但し、吸気通路16の軸線に直交する平面への投影図上で、加工孔部653 の鋳抜き孔部663 への連通位置と、前記弁孔42の鋳抜き孔部663 への開口端とが、吸気通路16の軸線を中心とする角度範囲は、90度以上の比較的大きな角度に設定される。
【0065】
この第3実施例によれば、上流側バイパス通路393 の吸気通路16への開口端から弁孔42までの距離が吸気通路16の周方向に沿って比較的大きく設定されることにより、鋳抜き孔部663 から弁孔42に流通するバイパス空気の流通方向が主として弁孔42の軸線方向に沿う方向となるので、弁孔42の鋳抜き孔部663 側への開口端に形成される弁孔案内部69による流動抵抗減少効果が、上記第1および第2実施例に比べて小さくなるものの、第1および第2実施例と同様の効果を得ることができる。
【0066】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【0067】
【発明の効果】
以上のように請求項1記載の発明によれば、弁孔の上流側バイパス通路への開口端縁に、鋳抜き孔部から弁室側に進むにつれて弁孔の中心からの距離が漸次小さくなる円錐テーパ状の弁孔案内部が弁孔の略半周にわたって形成されることになり、しかもこの弁孔案内部に連なり且つ鋳抜き孔の内面から一段下がって吸気管部材側に延びる溝部が、弁孔案内部の周方向両端からそれぞれ連続して吸気管部材への接合面側に末広がり状に延びる一対の傾斜面部と、その両傾斜面部相互を接続する平面部とで構成されており、従って、弁孔の大径化を回避しながら、鋳抜き孔部すなわち上流側バイパス通路から弁孔を経て下流側バイパス通路側に流れるアイドル空気の流動抵抗を減少することができ、アイドル調節弁で必要とされる流量制御特性(即ち低開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的緩やかに且つリニアに変化するが、高開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的急激に且つリニアに変化する流量制御特性)を満足させることができる。しかも、前記弁孔案内部及び前記溝部(一対の傾斜面部及び平面部)は、上流側バイパス通路の少なくとも一部を構成する鋳抜き孔部とともに、スロットルボディの鋳造成形時にスロットルボディの吸気管部材への接合面側から鋳抜き型で形成されるものであるので、流動抵抗を減少すべく面取り部を形成するための機械加工をスロットルボディに施すことが不要であり、孔埋め作業も不要となるので、加工工数および作業工数の低減が可能となる。
【0068】
また請求項2記載の発明によれば、鋳抜き孔部すなわち上流側バイパス通路から弁孔に流れるアイドル空気の大部分が弁孔案内部で確実に案内されることになり、アイドル空気の流動抵抗を効果的に減少することができる。
【0069】
さらに請求項3記載の発明によれば、脱調のおそれを解消して小型のステップモータを効果的に用い、簡単かつ正確にアイドル空気量の制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例におけるエンジンルーム内でのエアクリーナ、スロットル装置および吸気マニホールドの配置を示す図である。
【図2】 スロットル装置を図1の2矢視方向から見た平面図である。
【図3】 図2の3−3線断面図である。
【図4】 スロットル装置を図1の4矢視方向から見た底面図である。
【図5】 図2の5−5線に沿うスロットル装置の概略断面図である。
【図6】 図4の6−6線に沿うスロットル装置の概略断面図である。
【図7】 図4の7−7線に沿って示すアイドル調節弁の拡大縦断面図である。
【図8】 図4の8矢示部拡大斜視図である。
【図9】 アイドル調節弁に要求される流量制御特性を示す図である。
【図10】 第2実施例のスロットル装置の平面図である。
【図11】 スロットル装置の底面図である。
【図12】 第3実施例のスロットル装置の底面図である。
【図13】 吸気通路、バイパス通路およびアイドル調節弁の相対配置を示すためのスロットル装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
121 〜123 ・・・スロットル装置
13・・・吸気管部材としての吸気マニホールド
151 〜153 ・・・スロットルボディ
15a1 〜15a3 ・・・接合面
16・・・吸気通路
18・・・スロットル弁
371 〜373 ・・・弁室
391 〜393 ・・・上流側バイパス通路
401 〜403 ・・・下流側バイパス通路
41・・・弁座
42・・・弁孔
45・・・アイドル調節弁
46・・・弁体
47・・・動力伝達手段
48・・・ステップモータ
651 ,652 ・・・加工孔部
661 〜663 ・・・鋳抜き孔部
67・・・鋳抜き型
68・・・溝部
68a・・傾斜面部
68b・・平面部
69・・・弁孔案内部
Claims (3)
- 下流端を吸気管部材(13)に接続せしめて一直線状に延びる吸気通路(16)を備えるとともに該吸気通路(16)を開閉可能なスロットル弁(18)が支承されるスロットルボディ(151 ,152 ,153 )に、前記スロットル弁(18)よりも上流側で吸気通路(16)に一端を通じさせる上流側バイパス通路(391 ,392 ,393 )と、吸気通路(16)の軸線に直交する平面内に軸線を配置して一端を前記上流側バイパス通路(391 〜393 )に通じさせた弁孔(42)と、該弁孔(42)の他端に通じ得る弁室(371 ,372 ,373 )と、該弁室(371 〜373 )に臨んで前記弁孔(42)の他端開口部を囲む弁座(41)と、一端が前記弁室(371 〜373 )に通じるとともに他端が前記スロットル弁(18)よりも下流側で前記吸気通路(16)に通じる下流側バイパス通路(401 ,402 ,403 )とが設けられ、前記弁座(41)に着座可能として前記弁室(371 〜373 )に配置される弁体(46)を有するアイドル調節弁(45)がアイドリング時に前記上流側および下流側バイパス通路(391 〜393 ,401 〜403 )間を連通せしめることを可能としてスロットルボディ(151 〜153 )に取付けられるスロットル装置であって、
前記アイドル調節弁(45)が、低開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的緩やかに且つリニアに変化するが、高開度であるときには開度変化に応じて流量が比較的急激に且つリニアに変化する流量制御特性を有するものにおいて、
前記吸気通路(16)の軸線と平行な方向に延びて前記上流側バイパス通路(391 〜393 )の少なくとも一部を構成する鋳抜き孔部(661 ,662 ,663 )と、前記弁孔(42)の前記鋳抜き孔部(661 〜663 )への開口端縁で鋳抜き孔部(661 〜663 )から前記弁室(371 〜373 )側に進むにつれて弁孔(42)の中心からの距離が漸次小さくなる弁孔案内部(69)と、この弁孔案内部(69)に連なり且つ前記鋳抜き孔部(66 1 〜66 3 )の内面から一段下がって前記吸気管部材(13)側に延びる溝部(68)とが、前記スロットルボディ(151 〜153 )の鋳造成形時に該スロットルボディ(151 〜153 )の前記吸気管部材(13)への接合面(15a1 ,15a2 ,15a3 )側から鋳抜き型(67)で形成され、
前記弁孔案内部(69)は、前記鋳抜き型(67)の鋳抜き方向に臨むようにして、前記弁孔(42)の前記鋳抜き孔部(66 1 〜66 3 )への開口端縁にその略半周に亘って円錐テーパ状に形成され、
前記溝部(68)は、前記弁孔案内部(69)の周方向両端からそれぞれ連続して前記接合面(15a 1 ,15a 2 ,15a 3 )側に末広がり状に延びる一対の傾斜面部(68a)と、その両傾斜面部(68a)相互を接続する平面部(68b)とより構成されることを特徴とする、スロットル装置。 - 前記上流側バイパス通路(391 ,392 )が、スロットルボディ(151 ,152 )への穿孔加工により形成されて一端を吸気通路(16)に開口せしめた加工孔部(651 ,652 )と、前記吸気通路(16)の軸線方向に沿って設けられて、前記加工孔部(651 ,652 )の他端を前記弁孔(42)よりも該加工孔部(651 ,652 )の一端開口部寄りで連通せしめた前記鋳抜き孔部(661 ,662 )とで構成され、前記加工孔部(651 ,652 )の前記鋳抜き孔部(661 ,662 )への連通位置と、前記弁孔(42)の鋳抜き孔部(661 ,662 )への開口端とが、前記吸気通路(16)の軸線に直交する平面への投影図上で吸気通路(16)の軸線を中心とする90度未満の角度範囲に近接して配置されることを特徴とする、請求項1記載のスロットル装置。
- 前記アイドル調節弁(45)が、前記弁孔(42)と同軸上を往復移動する弁体(46)が、回転動力を軸方向動力に変換する動力伝達手段(47)を介してステップモータ(48)に連結されて成るステップモータ駆動式に構成されることを特徴とする、請求項1または2記載のスロットル装置。
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