JP4239899B2 - 内燃機関用流量制御弁 - Google Patents
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Description
従来より、内燃機関用流量制御弁として、内燃機関のスロットルボデー内に開閉自在に収容されたスロットルバルブを全閉位置に設定するアイドル運転時において、ステッピングモータのステータコイルを通電することで、先端側の外周に雄ねじを有するロータシャフトを回転させ、バルブの軸方向への変位を制御することにより、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路の弁座とバルブとの間の流路面積を可変とするアイドル回転速度制御弁が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
ここで、従来より、内燃機関の吸気管内に取り入れられた吸入空気は、エアクリーナ内の濾過フィルタで吸入空気中の塵や埃等のダストを除去して清浄化した上で、内燃機関の気筒に吸入されるように構成されている。ところが、吸入空気中の塵や埃等のダストは濾過フィルタで完全に取り除かれるとは限らないので、従来のアイドル回転速度制御弁においては、図6に示したように、リップシール付きゴムシール108をリーフスプリング104の内周側とロータシャフト106の外周との間に装着して、ステッピングモータ105内部、すなわち、ロータシャフト106を回転自在に軸支する軸受け116を保持するヨークハウジング117内部に吸入空気中の塵や埃等のダストの侵入を防止している。
また、環状弾性体として、所定の軸方向隙間を隔てて対向して配置される2つのワッシャ間に挟み込まれた状態で、回転軸の一端部の外周に嵌め合わされて、略O字形状の断面を有するゴムシール(Oリング)を用いている。そして、Oリングは、回転軸の外径よりも小さい内径を有し、且つ2つのワッシャ間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きい線径を有することにより、環状弾性体が2つのワッシャの対向面および回転軸の外周に密着(圧着)する。
また、環状弾性体と環状のリテーナとの間に環状のワッシャを装着することにより、回転軸の回転時に環状弾性体とリテーナとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。また、回転軸の一端部の外周に、環状弾性体をモータに押し付けるためのコイルスプリングを装着しているので、環状弾性体がモータおよび回転軸の外周に密着(圧着)する。これによって、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止でき、且つモータへの信頼性および耐久性を向上することができる。
請求項3に記載の発明によれば、モータに、回転軸の一端部を回転自在に軸支する軸受けを保持するモータハウジングを一体的に形成している。そして、回転軸と一体的に回転する鍔状部材と軸受けまたはモータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、回転軸の一端部の外周に環状弾性体を密着させることにより、吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストのモータ内部への侵入を防止することができる。
環状弾性体と環状体との間に環状のワッシャを装着することにより、回転軸の回転時に環状弾性体と環状体との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。また、回転軸の一端部の外周に、環状弾性体をモータに押し付けるためのリーフスプリングを装着しているので、環状弾性体がモータおよび回転軸の外周に密着(圧着)する。これによって、シール機能の低下や摺動性の悪化を防止でき、且つモータへの信頼性および耐久性を向上することができる。
請求項6に記載の発明によれば、環状弾性体とモータとの間に環状のワッシャを装着することにより、回転軸の回転時に環状弾性体とモータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。また、請求項7に記載の発明によれば、モータに潤滑剤を、環状のワッシャに直接的または間接的に塗布または被覆することにより、回転軸の回転時に環状弾性体とモータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させることができるので、回転軸の円滑な回転、すなわち、弁体の円滑な開弁動作または閉弁動作を得ることができる。
図1は本発明の実施例1を示したもので、アイドル回転速度制御弁の主要構造を示した図である。
次に、本実施例のアイドル回転速度制御弁の作用を図1に基づいて簡単に説明する。
ステッピングモータ3のステータコイルにエンジン制御ユニット(ECU)からモータ駆動電流が印加されると、ステータコアおよびヨークハウジング6等の磁性体が磁化されて吸引力が生じる。このステータコイルに印加されるモータ駆動電流値に応じた吸引力によって、外周にマグネットを保持したロータコアが回転するため、そのロータコアと一体的にロータシャフト5が回転する。そして、ロータシャフト5が回転すると、ポペット型バルブ2が軸方向に移動して、ハウジング1の弁座14よりカップ状部21が離座することで、バイパス通路11の途中に設けられる弁孔13が開かれる。
ここで、本実施例のアイドル回転速度制御弁のハウジング1内に形成されるバイパス通路11は、上述したように、仮にポペット型バルブ2のカップ状部21がハウジング1の弁座14に着座して弁孔13を完全に閉塞していたとしても、スロットルバルブよりもエンジンの気筒側の吸入空気通路に常時連通しているため、バイパス通路11内の吸入空気はエンジンの吸気バルブの開閉により吸気脈動を起こし、大きな負圧力(例えば−70〜−80kPa)と小さな正圧力(例えば10kPa)とが交互に繰り返される環境に置かれている。そして、従来のアイドル回転速度制御弁の場合、ゴムシール108のリップシールは、正圧力に対してはロータシャフト106の外周面との密着力を増すように構成されているが、負圧力が与えられると、ゴムシール108のリップシールが捲り上がり、再び正圧になる瞬間にステッピングモータ105内部、すなわち、ロータシャフト106の外周と軸受け116の内周との間に形成される円環状隙間からステッピングモータ105内部に吸入空気中に含まれる塵や埃等のダストが侵入してしまうという問題があった。
本実施例では、内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングとして、スロットルボデーの外壁面に一体的に取り付けられるアイドル回転速度制御弁(ISCV)のハウジング1を利用したが、内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングとして、内燃機関の気筒の燃焼室内に吸入空気を吸入させるための吸入空気通路を形成すると共に、内部にスロットルバルブを開閉自在に収容するスロットルボデーに利用しても良い。すなわち、本発明の内燃機関用流量制御弁を、モータ駆動式の内燃機関用スロットル制御装置または電子制御式スロットル制御装置等、アイドル回転速度制御弁(ISCV)を除くその他の内燃機関用流量制御弁に適用しても良い。
2 ポペット型バルブ(弁体)
3 ステッピングモータ
4 軸受け
5 ロータシャフト(回転軸)
7 スプリング
9 Oリング(環状弾性体、シール部材)
10 Eリング
11 バイパス通路(空気通路)
12 モータ収容穴
13 弁孔
14 弁座
33 Eリング溝
34 金属ワッシャ
35 金属ワッシャ
36 金属ワッシャ
37 金属ワッシャ
41 スプリング収容溝
42 リテーナ
51 リーフスプリング
52 円環状体
61 ゴムシール
62 フランジ部
63 ゴムシール
64 フランジ部
Claims (7)
- (a)内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングと、
(b)弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動すると共に、少なくとも一端面が前記空気通路内に露出した状態で前記ハウジングに組み付けられて、前記空気通路内に突出した状態で回転する回転軸を有するモータと、
(c)このモータの回転軸の外周に装着されて、前記モータ内部と前記空気通路内部との間をシールするシール部材と
を備えた内燃機関用流量制御弁において、
前記シール部材は、大気圧以上の正圧力と前記大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、前記モータ内部と前記空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体であり、
前記環状弾性体は、所定の軸方向隙間を隔てて対向して配置される2つのワッシャ間に挟み込まれた状態で、前記回転軸の一端部の外周に嵌め合わされたOリングよりなり、
前記Oリングは、略O字形状の断面を有するゴムシールであって、
前記回転軸の外径よりも小さい内径を有し、且つ前記2つのワッシャ間に形成される所定の軸方向隙間寸法よりも大きい線径を有していることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。 - (a)内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングと、
(b)弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動すると共に、少なくとも一端面が前記空気通路内に露出した状態で前記ハウジングに組み付けられて、前記空気通路内に突出した状態で回転する回転軸を有するモータと、
(c)このモータの回転軸の外周に装着されて、前記モータ内部と前記空気通路内部との間をシールするシール部材と
を備えた内燃機関用流量制御弁において、
前記シール部材は、大気圧以上の正圧力と前記大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、前記モータ内部と前記空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体であり、
前記モータは、軸受けを介して前記回転軸の一端部を回転自在に軸支するモータハウジングを有し、前記環状弾性体は、前記回転軸と一体的に回転する鍔状部材と前記軸受けまたは前記モータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、前記回転軸の一端部の外周に密着しており、
前記回転軸の一端部の外周には、
前記環状弾性体を前記モータに押し付けるためのコイルスプリングの端部を係止する環状のリテーナが嵌め合されており、
前記環状弾性体と前記リテーナとの間には、
前記環状弾性体と前記リテーナとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための環状のワッシャが介装されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。 - (a)内燃機関の気筒に連通する空気通路を有するハウジングと、
(b)弁体を開弁方向または閉弁方向に駆動すると共に、少なくとも一端面が前記空気通路内に露出した状態で前記ハウジングに組み付けられて、前記空気通路内に突出した状態で回転する回転軸を有するモータと、
(c)このモータの回転軸の外周に装着されて、前記モータ内部と前記空気通路内部との間をシールするシール部材と
を備えた内燃機関用流量制御弁において、
前記シール部材は、大気圧以上の正圧力と前記大気圧よりも小さい負圧力との両方の空気圧力が作用しても、前記モータ内部と前記空気通路内部との間のシール機能を維持することが可能な環状弾性体であり、
前記モータは、軸受けを介して前記回転軸の一端部を回転自在に軸支するモータハウジングを有し、前記環状弾性体は、前記回転軸と一体的に回転する鍔状部材と前記軸受けまたは前記モータハウジングとの間に挟み込まれた状態で、前記回転軸の一端部の外周に密着しており、
前記回転軸の一端部の外周には、
前記環状弾性体を前記モータに押し付けるためのリーフスプリングの内周端部に一体化された環状体が嵌め合されており、
前記環状弾性体と前記環状体との間には、
前記環状弾性体と前記環状体との間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための環状のワッシャが介装されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。 - 請求項1に記載の内燃機関用流量制御弁において、
前記回転軸の一端部の外周には、
前記環状弾性体を前記モータに押し付けるためのEリングを装着するEリング溝が設けられていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。 - 請求項1に記載の内燃機関用流量制御弁において、
前記回転軸の一端部の外周には、
前記環状弾性体を前記モータに押し付けるための鍔状のフランジ部が一体的に形成されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。 - 請求項1ないし請求項5のうちいずれか1つに記載の内燃機関用流量制御弁において、
前記環状弾性体と前記モータとの間には、
前記環状弾性体と前記モータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための環状のワッシャが介装されていることを特徴とする内燃機関用流量制御弁。 - 請求項6に記載の内燃機関用流量制御弁において、
前記モータには、
前記環状弾性体と前記モータとの間の相対回転運動における摺動抵抗を低下させるための潤滑剤が、前記環状のワッシャに直接的または間接的に塗布または被覆することを特徴とする内燃機関用流量制御弁。
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