JP5184531B2 - 多連スロットル装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気口に接続されその吸気口に供給する空気量を制御する多連スロットル装置に係り、特に４気筒以上のＶ型エンジンに接続される多連スロットル装置に関する。

車輌のエンジンにおいては、排気量が大きくなり多気筒になるにしたがって搭載スペースや軽量化の観点から、Ｖ型エンジンが採用されることが多い。

エンジン本体がコンパクトになると、当然にエンジン本体に取りつけられる各装備についても小型化の要求が高まる。そして、そのなかで大きなウェイトを占めるのがスロットル装置である。特に二輪車のエンジンにあっては、搭載スペースの制約が大きいことから、エンジン本体とともにスロットル装置の小型化の要請が非常に高い。

近年は、二輪車においても従来のキャブレター方式に替わって電子制御方式が採用されるようになり、スロットルボディのスロットルバルブはスロットル・ポジション・センサ（ＴＰＳ）によりスロットルシャフトの回転角度を制御してＤＣ（直流）モータで駆動される。Ｖ型エンジンのようにスロットルシャフトが２本の場合は、二つのＤＣモータが用いられる。一般に、アイドリング時のエンジンの回転を適正にするためにスロットルバルブの開度の調整（以下、単に「同調」という）が必要である。同調はスロットルシャフトを回動させる同調機構により行うが、Ｖ型エンジンのようにスロットルシャフトが２本の場合、それぞれのスロットルシャフトで同調を行うと、スロットルシャフト間の同期がずれて、異なる同調状態になってしまうおそれがある。そこで同期ズレを防止するため、二つのスロットルシャフトが連結ロッドによりリンク結合する構成とし、一方のスロットルシャフトの同調が他方のスロットルシャフトへ反映する構成が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００４−２３９２３４号公報

ところで、多連スロットル装置を複数のＤＣモータで駆動する構成では、装置全体の重量が増加してしまい、また、取りつけスペースの観点、さらにコストの観点からＤＣモータを一つにしたいという要請が強い。また、ＤＣモータが複数である場合、スロットルシャフトだけでなく、それらＤＣモータ自体の動きを同期させる必要があり、正確に同期させるのは難しいという課題がある。また、スロットルシャフト同士の同期については、特許文献１のように、連結ロッドで二つスロットルシャフトをリンク結合させることも考えられるが、振動防止や外部からの衝撃により同調がずれやすい等の観点からこのような構造は避けたい。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、複数のスロットルシャフトを一つの駆動力で駆動させたコンパクトな多連スロットル装置を提供することにある。

本発明に係る装置は、多連スロットル装置に関する。この装置は、それぞれに二つ以上のスロットルボディに回転可能に支持された二つのスロットルシャフトと、同一のスロットルシャフトを回転可能に支持するスロットルボディ間に配置されて、駆動手段の駆動力を前記二つのスロットルシャフトに伝達する歯車と、前記歯車を内部に収容するとともに、異なる前記スロットルシャフトに取り付けられた二つのスロットルボディを連結する駆動力伝達手段収納ケースと、一方の前記スロットルシャフトに取り付けられる同調機構とを備え、前記同調機構は、前記歯車に取りつけられ、前記駆動力伝達手段収納ケースから延出する第１の調整部と、前記スロットルシャフトに回転可能に取りつけられ、前記第１の調整部と嵌合する第２の調整部と、前記第２の調整部を前記スロットルシャフトに対して回転させる操作を受け付ける操作手段と、前記スロットルシャフトに外環されて前記第２の調整部を前記第１の調整部側に付勢し、前記第１及び第２の調整部の嵌合を保持する付勢手段とを有する。
また、前記駆動手段が、４個の前記スロットルボディに囲まれた領域に設置されてもよい。
また、前記第１及び第２の調整部の嵌合は、テーパ嵌合であってもよい。

本発明によれば、複数のスロットルシャフトを一つの駆動力で駆動させたコンパクトな多連スロットル装置を実現できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係るスロットル装置１０の上面斜視図である。また、図２は、スロットル装置１０の平面図である。

スロットル装置１０は、多連装となっており、より具体的には、二輪車の４気筒Ｖ型エンジン（図示せず）に取りつけられる４連装のスロットル装置１０である。

スロットル装置１０は４連装であり、第１〜第４のスロットルボディ２０ａ〜２０ｄの４つのスロットルボディを有する。以下、第１〜第４のスロットルボディ２０ａ〜２０ｄを区別しないときは、単にスロットルボディ２０と称する。そして、第１〜第４のスロットルボディ２０ａ〜２０ｄは、それぞれ、第１〜第４のスロットルバルブ２３ａ〜２３ｄを備える。

図中、第１のスロットルボディ２０ａは左下、第２のスロットルボディ２０ｂは左上、第３のスロットルボディ２０ｃは右下、第４のスロットルボディ２０ｄは右上に配置されている。

スロットル装置１０は、図示のように、上下に平行に配された第１のスロットルシャフト２１及び第２のスロットルシャフト２２を有する。第１のスロットルボディ２０ａの第１のスロットルバルブ２３ａと第３のスロットルボディ２０ｃの第３のスロットルバルブ２３ｃは、第１のスロットルシャフト２１に取り付けられている。そして、第１のスロットルボディ２０ａと第３のスロットルボディ２０ｃとに回転可能に支持されている第１のスロットルシャフト２１の回動にともなって、第１のスロットルバルブ２３ａと第３のスロットルバルブ２３ｃは開閉動作を行う。同様に、第２のスロットルボディ２０ｂの第２のスロットルバルブ２３ｂと第４のスロットルボディ２０ｄの第４のスロットルバルブ２３ｄは、第２のスロットルシャフト２２に取り付けられている。そして、第２のスロットルボディ２０ｂと第４のスロットルボディ２０ｄに回転可能に支持されている第２のスロットルシャフト２２の回動にともなって、第２のスロットルバルブ２３ｂと第４のスロットルバルブ２３ｄは開閉動作を行う。

そして、第３のスロットルボディ２０ｃと第４のスロットルボディ２０ｄとは、ギアケース１１で一体に連結している。詳細は後述するが、図３に示すように、ギアケース１１内部には第１のスロットルシャフト２１と第２のスロットルシャフト２２とを駆動させるモータ１５が配置され、またモータ１５の駆動力を第１のスロットルシャフト２１と第２のスロットルシャフト２２とに伝達させる第１〜第６の歯車４１〜４６（第４の歯車４４については図４参照）を有している。

このように、第１のスロットルシャフト２１と第２のスロットルシャフト２２とを駆動する手段を一つのモータ１５とする構成としたため、モータを二つとする構成に対してスロットル装置１０を軽量化できる。また、モータ１５を、４つのスロットルボディ２０に囲まれる空間に配置したため、スロットル装置１０をコンパクトにできる。また、比較的重量のある構成要素をスロットル装置１０の中心側に配置しているため、スロットル装置１０の重心位置をより中心に配することができ、スロットル装置１０が搭載されるエンジンの重心位置をより中央に配することができる。つまり、例えば二輪自動車の運動性能の向上に貢献できる。

図１及び図２に戻り、図示のようにギアケース１１には、凸状のモータ収納部１３を有するギアカバー１２が取りつけられている。また、ギアカバー１２には、第１のシャフト孔３１と第２のシャフト孔３２とが形成されており、第１のシャフト孔３１からは第１のスロットルシャフト２１が延出しており、また、第２のシャフト孔３２からは第２のスロットルシャフト２２が延出する。

また、第１のスロットルボディ２０ａと第３のスロットルボディ２０ｃは、第１の取付シャフト７３と第２の取付シャフト７４とで連結されている。同様に、第２のスロットルボディ２０ｂと第４のスロットルボディ２０ｄは、第３の取付シャフト７５と第４の取付シャフト７６とで連結されている。

さらに、第１のスロットルボディ２０ａと第２のスロットルボディ２０ｂの左側には、第１のスロットルボディ２０ａと第２のスロットルボディ２０ｂとを連結する第１のブラケット７１が取りつけられている。同様に、第３のスロットルボディ２０ｃと第４のスロットルボディ２０ｄの右側には、第３のスロットルボディ２０ｃと第４のスロットルボディ２０ｄとを取りつける第２のブラケット７２が取りつけられている。

第２のスロットルボディ２０ｂと第４のスロットルボディ２０ｄとを連結する第４の取付シャフト７６には、スロットル変換部１４が取りつけられて、スロットル変換部１４から延びるスロットルワイヤ（図示せず）に対するユーザの操作量を回転量に変換する。そして回転量に変換された操作量は、スロットル変換部１４と同軸に取りつけられた第１のＴＰＳ１６が検知する。そして第１のＴＰＳ１６が検知した回転量に応じて、モータ１５が駆動する。そして、上述したように、モータ１５の駆動力は、第１〜第６の歯車４１〜４６により第１のスロットルシャフト２１と第２のスロットルシャフト２２に伝達される。なお、第１のスロットルシャフト２１と第２のスロットルシャフト２２の回転量は、第２のスロットルシャフト２２の左側端部に、同軸となるように取り付けられた第２のＴＰＳ１７が検知する。

ここで第１のスロットルシャフト２１への駆動力の伝達経路について説明する。図４は、モータ歯車４０及び第１〜第６歯車４１〜４６の配置を模式的に示した図である。図３及び図４に示すように、モータ１５に設けられたモータ歯車４０は、第１の歯車４１と歯合している。第１の歯車４１はさらに、第２の歯車４２の外形部分に当たる第２の歯車大径部４２ａと歯合する。第２の歯車４２は、第２の歯車大径部４２ａと同軸であり、小さな径を有する第２の歯車小径部４２ｂを有し、第２の歯車小径部４２ｂは第３の歯車４３と歯合している。第３の歯車４３は平歯車の一部が取り除かれた扇型形状であり、軸中心部分でリング形状を有したリング先端部５１が一体に取りつけられている。このリング先端部５１は内部に第１のスロットルシャフト２１を挿通している。リング先端部５１は、後述するように同調機構５０の構成要素の一つであり、第３の歯車４３に固定され、かつ第１のスロットルシャフト２１に連結している。リング先端部５１は、ギアケース１１にギアカバー１２が取りつけられたとき、第１のシャフト孔３１から延出する大きさになっている。

第２のスロットルシャフト２２への駆動力の伝達経路について説明する。モータ歯車４０は、第１の歯車４１と同様に、第４の歯車４４と歯合しており、さらに、第４の歯車４４は第５の歯車４５の第５の歯車大径部４５ａと歯合する。そして、第５の歯車大径部４５ａと同軸の第５の歯車小径部４５ｂは、第６の歯車４６と歯合する。第６の歯車４６は、第３の歯車４３と同様に歯車の一部が取り除かれた扇形形状であり、軸中心部分で第２のスロットルシャフト２２と固定されている。

つぎに、同調機構５０について説明する。図５は、同調機構５０の構成を示した図である。同調機構５０は、第１のスロットルシャフト２１に取りつけられた第１のスロットルバルブ２３ａ及び第３のスロットルバルブ２３ｃと、第２のスロットルシャフト２２に取りつけられた第２のスロットルバルブ２３ｂ及び第４のスロットルバルブ２３ｄとの開閉動作の同期調整を行うための手段である。この同調機構５０により、エンジンがアイドル状態のときの第１のスロットルバルブ２３ａ〜第４のスロットルバルブ２３ｄの開状態を調整し、適当な空気量がエンジンに供給されるようにする。

同調機構５０は、リング先端部５１と、リング接触部５２と、シャフト取付リング５３と、同調ＳＰ受けレバー５４と、同調レバー５５と、同調スクリュー５６と、嵌合用スプリング５７とを有する。

図示のように、リング先端部５１の端部に凹状の嵌合凹部５８が形成されている。また、リング接触部５２は、リング先端部５１と同様に、第１のスロットルシャフト２１を円周方向に覆うようにリング形状を有している。そして、リング接触部５２の右側端部、つまり、第３のスロットルボディ２０ｃ側の端部は、リング先端部５１の嵌合凹部５８と嵌合可能な凸状の嵌合凸部５９が形成されている。

また、リング接触部５２の左側端部、つまり、第１のスロットルボディ２０ａ側の端部には、同調レバー５５が取りつけられている。そして、同調レバー５５の更に左側には、嵌合用スプリング５７を介装して、シャフト取付リング５３が取りつけられている。シャフト取付リング５３の右側端部には、同調ＳＰ受けレバー５４が取りつけられている。そして、シャフト取付リング５３は、取付ネジ６０により第１のスロットルシャフト２１と固定される。

また、同調ＳＰ受けレバー５４と同調レバー５５とは、同調スクリュー５６により円周方向の相対位置が調整可能になっている。つまり、同調スクリュー５６を調整することで、リング接触部５２が回動する。すると、嵌合凸部５９と嵌合凹部５８との嵌合により、リング先端部５１がリング接触部５２とともに回動する。すると、リング先端部５１に固定されている第３の歯車４３が回動する。そして、第３の歯車４３の回動が、第２の歯車４２、第１の歯車４１、モータ歯車４０、第４の歯車４４、第５の歯車４５、第６の歯車４６と伝達し、最終的に、第２のスロットルシャフト２２が回動する。そして、第１のスロットルシャフト２１の回動の量と、第２のスロットルシャフト２２の回動の量が一致するように、モータ歯車４０、第１〜第６の歯車４１〜４６までの歯数が設けられている。このようにして、第１〜第４のスロットルバルブ２３ａ〜２３ｄの同調が行われる。

このように、同調機構５０において、同調ＳＰ受けレバー５４と同調レバー５５による操作量を第３の歯車４３に伝える構成部材を、リング先端部５１とリング接触部５２の二つの構成部材としたため、同調機構５０の組み付け性が損なうことがない。つまり、同調機構５０を組付けるためにギアカバー１２を分割した構成にする必要がない。また、同様に組み立ての際に同調レバー５５や同調ＳＰ受けレバー５４を通すために、第１のシャフト孔３１の大きさを大きくするといったことが必要なく、ギアカバー１２の密封を適切にできる。

また、リング先端部５１とリング接触部５２との連結を、嵌合凹部５８と嵌合凸部５９とのテーパ嵌合とし、さらに、嵌合用スプリング５７がリング接触部５２をリング先端部５１の方向へ付勢する構成としていることから、嵌合凹部５８と嵌合凸部５９の寸法が摩耗により変化した場合であっても、嵌合凹部５８と嵌合凸部５９の嵌合を適当に維持し、同調機構５０の機能を適正に保つことができる。

ここで、図６に示すように、第３のスロットルボディ２０ｃの外周のスロットルシャフト２１が貫通する部位には、円筒ボス２４ｃが一体に突設されている。円筒ボス２４ｃには、スロットルシャフト２１の軸受１８ｃが嵌合保持される。軸受１８ｃは、ギアケース１１に形成された貫通孔１１ｃにも嵌合している。このようにして、スロットルシャフト２１は、軸受１８ｃにより、ギアケース１１及び第３のスロットルボディ２０ｃに回転自在に支持される。図示しないが、第４のスロットルボディ２０ｄの外周のスロットルシャフト２２が貫通する部位も、ギアケース１１の貫通孔１１ｄ及び第４のスロットルボディ２０ｄの円筒ボス２４ｄに嵌合した軸受１８ｄで、スロットルシャフト２２をギアケース１１及び第４のスロットルボディ２０ｄに回転自在に支持する同様の構成となっている。

また、ギアケース１１と第３のスロットルボディ２０ｃの円筒ボス部２４ｃ間の隙間には、Ｏリング等のシール部材８１ｃが介設されている。また、ギアカバー１２のスロットルシャフト２１及びリング先端部５１が貫通するシャフト孔３１には、Ｖシール等のシール部材８２ｃが介設されている。シール部材８２ｃは、ギアカバー１２とスロットルシャフト２１の外周に設けられたリング先端部５１との間に介設される。同様に、ギアケース１１と円筒ボス部２４ｄ間の隙間にはＯリング等のシール部材８１ｄが、また、シャフト孔３２にはＶシール等のシール部材８２ｄが、それぞれ介設されている。

このように、ギアケース１１とスロットルボディ２０ｃ，２０ｄとの間にシール部材８１ｃ，８１ｄを介設するとともに、ギアカバー１２のシャフト孔３１，３２にシール部材８２ｃ，８２ｄを介設したため、これらのシール部材８１ｃ，８１ｄ，８２ｃ，８２ｄによるシール作用によってギアケース１１の密閉性が高められ、外部からギアケース１１内への泥や水等の侵入が確実に防がれてギアケース１１内の歯車４０〜４６の円滑な作動が確保される。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施形態に係る、スロットル装置の斜視図である。 本実施形態に係る、スロットル装置の平面図である。 本実施形態に係る、ギアケースの内部構成を示した図である。 本実施形態に係る、ギアケースに収納されているのモータ歯車及び第１〜第６歯車の配置を示した図である。 本実施形態に係る、同調機構の構成を示した図である。 本実施形態に係る、ギアケースとスロットルボディとの取付状態を示した図である。

符号の説明

１０ スロットル装置
１１ ギアケース
１２ ギアカバー
１３ モータ収納部
１５ モータ
２０ａ 第１のスロットルボディ
２０ｂ 第２のスロットルボディ
２０ｃ 第３のスロットルボディ
２０ｄ 第４のスロットルボディ
２１ 第１のスロットルシャフト
２２ 第２のスロットルシャフト
３１ 第１のシャフト孔
３２ 第２のシャフト孔
４０ モータ歯車
４１ 第１の歯車
４２ 第２の歯車
４２ａ 第２の歯車大径部
４２ｂ 第２の歯車小径部
４３ 第３の歯車
４４ 第４の歯車
４５ 第５の歯車
４５ａ 第５の歯車大径部
４５ｂ 第５の歯車小径部
４６ 第６の歯車
５０ 同調機構
５１ リング先端部
５２ リング接触部
５３ シャフト取付リング
５４ 同調ＳＰ受けレバー
５５ 同調レバー
５６ 同調スクリュー
５７ 嵌合用スプリング
５８ 嵌合凹部
５９ 嵌合凸部
６０ 取付ネジ
８１，８２ シール部材

Claims (3)

1. それぞれに二つ以上のスロットルボディに回転可能に支持された二つのスロットルシャフトと、
   同一のスロットルシャフトを回転可能に支持するスロットルボディ間に配置されて、駆動手段の駆動力を前記二つのスロットルシャフトに伝達する歯車と、
   前記歯車を内部に収容するとともに、異なる前記スロットルシャフトに取り付けられた二つのスロットルボディを連結する駆動力伝達手段収納ケースと、
   一方の前記スロットルシャフトに取り付けられる同調機構とを備え、
   前記同調機構は、前記歯車に取りつけられ、前記駆動力伝達手段収納ケースから延出する第１の調整部と、
   前記スロットルシャフトに回転可能に取りつけられ、前記第１の調整部と嵌合する第２の調整部と、
   前記第２の調整部を前記スロットルシャフトに対して回転させる操作を受け付ける操作手段と、
   前記スロットルシャフトに外環されて前記第２の調整部を前記第１の調整部側に付勢し、前記第１及び第２の調整部の嵌合を保持する付勢手段とを有することを特徴とする多連スロットル装置。
2. 前記駆動手段が、４個の前記スロットルボディに囲まれた領域に設置されることを特徴とする請求項１に記載の多連スロットル装置。
3. 前記第１及び第２の調整部の嵌合は、テーパ嵌合であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多連スロットル装置。

Images