JPH06241326A - スロットル弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁軸のねじり強度を低下させることなく、モ
ータの負荷を軽減出来る内燃機関のスロットル機構の提
供。 【構成】 弁軸５に軸方向に切込み部分９を設け、スロ
ットル弁４を切込み部分９に挟み込む様にして保持する
もの、また、弁軸の断面形状を、円形、あるいは少なく
とも半円より大きい形状、又は四角形など、少なくとも
半円より小さい円弧形状以外の形状とし、スロットル弁
の取付部をそれら断面形状に対応する凹または凸形状に
したもの、また、スロットル弁の取付部を円筒形状に
し、弁軸が貫通するようにたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車等のエン
ジンの吸気系において、スロットル弁をモータにて開閉
制御し、空気または混合気の供給量を調節する、スロッ
トル弁機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の走行安定性、省燃費、動
力性能、運転フィーリング等の、より高い性能を実現す
るため、アクセルペダルとスロットル弁をワイヤーやリ
ンクで機械的に連結していた従来の方式に替わり、アク
セルペダルの操作量や内燃機関の運転状態、車両の走行
状態等に応じて、最適なスロットル開度を電子制御装置
によって演算し、モータによってスロットル弁を電子制
御することが考案されている。

【０００３】また、スロットル弁の形状を工夫し、モー
タが必要とするトルクをできるだけ低減することによっ
て、モータを小型なものにし、軽量で高性能なスロット
ル弁制御装置が本出願人により出願されている（特願平
４−２５９３５８号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８は従来
の内燃機関のスロットル弁の取付方法を示すものであっ
て、図に示すように、弁軸１にスリット２を形成し、ス
ロットル弁３をこのスリット２に挿入して保持してい
る。しかしながら、上述のようにモータの負荷を軽減し
小型化するため、図９に示すようにスロットル弁の形状
を工夫し凹凸をつけた場合は、図８に示した、スロット
ル弁をスリット２に挿入する構造では、弁軸１に挿入保
持できないという課題がある。

【０００５】また、これを解消するため、図９のような
形状のスロットル弁を取り付けるために、図１０（ａ）
のように弁軸のスリットの一方を除去した構造にする
と、図１０（ｂ）に示す従来の弁軸に比べてスロットル
弁が取り付けられる部分の弁軸の断面積が小さくなるた
め、弁軸のねじり強度が低下するという課題がある。

【０００６】本発明は、このような従来のスロットル弁
取り付け方法の課題を考慮し、弁軸のねじり強度を低下
させることなく、モータの負荷を軽減出来るスロットル
弁機構を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁軸に軸方向
に切込み部分を設け、スロットル弁を切込み部分に挟み
込む様にして保持する。

【０００８】また、本発明は、弁軸の断面形状を、円
形、あるいは少なくとも半円より大きい形状、又は四角
形など、少なくとも半円より小さい円弧形状以外の形状
とし、スロットル弁の取付部をそれら断面形状に対応す
る凹または凸形状にしたものである。

【０００９】また、本発明は、スロットル弁の取付部を
円筒形状にし、弁軸が貫通するようにたものである。

【００１０】

【作用】上記のような構造により、スロットル弁取り付
けられる部分の弁軸の断面積を従来と等しく、あるいは
大きく確保することが出来、弁軸のねじり強度を低下さ
せることなく、モータの負荷を軽減するため弁の形状を
工夫し、凹凸をつけたスロットル弁を確実に弁軸に保持
するとができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の内燃機関のスロットル弁
機構の一実施例を示す。スロットル弁４は図２に示した
ような、流れに対して凹凸を有する曲面形状をした弁で
ある。この形状を採用することによってスロットル弁に
生ずる圧力が弁軸５の上下で均一化し、モ−タ６がスロ
ットル弁４を開閉するのに必要なトルクを低減すること
ができるものである。

【００１３】スロットル弁４は、内燃機関の吸気管７内
に配設され、弁軸５を回転中心として回動自在に保持さ
れている。弁軸５の右端部にはリターンスプリング８が
取り付けられ、常時スロットル弁４を閉じさせるように
弁軸５を付勢している。また弁軸５は、モータ６と連結
されており、スロットル弁４は、モータ６を駆動させる
ことによって、弁軸５を介して開閉されるようになって
いる。

【００１４】図２を用いてスロットル弁４の保持方法を
説明する。弁軸５は一端に長い切込み部分９が形成され
ており、スロットル弁４の中央部の取付部１０はこの切
込み部分９に挟まれるように挿入される。さらに、スロ
ットル弁４は挿入された状態で止めねじ１２によって弁
軸５に固定されている。

【００１５】他方、弁軸５の他に、結合軸１１が用意さ
れ、その大きな切込み部を構成するアーム１１aの内側
１１bによって、弁軸５を、図３のようにスプラインや
セレーション嵌合等によって結合している。

【００１６】このような弁軸５と結合軸１１は、スロッ
トル弁４保持側でないそれぞれの端部５a、１１cが、吸
気管７の側壁に形成されている孔７a、７bに嵌め込まれ
て支持されている。このようにしてスロットル弁４は、
弁軸５に確実に保持され、弁軸５及び結合軸１１とが一
体で弁軸５を回転中心として回動することができる。

【００１７】なお、スロットル弁の形状は、図３のよう
な曲面形状だけでなく、図４のように従来の平形の端面
につばが付いた形状であっても、すなわち平面以外の形
状であても、本発明のスロットル弁取付方法は有効であ
る。

【００１８】次に、本発明の内燃機関のスロットル弁制
御装置を用いると、モ−タ６がスロットル弁４を開閉す
るのに必要なトルクが低減できる原理を図５（ａ）、
（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ），（ｂ）は図１の
Ａ−Ａ断面図である。

【００１９】図５（ａ）は従来のスロットル弁制御装置
を示している。弁軸５を回転中心として、スロットル弁
４が第一の翼８０１と第二の翼８０２より構成され、吸
気管７内に配設されている。そして第一の翼８０１及び
第二の翼８０２のそれぞれの先端部と吸気管７の壁面の
間に形成されるノズルを第一の開孔部１３、第二の開孔
部１４とする。スロットル弁４が開いていき（図中のψ
が増加する方向）、翼が傾斜していくと流れの上流側で
は、第一と第二の開孔部１３、１４に向かう２つの流れ
（図中のＡ及びＢ）に分離される。第一の開孔部１３に
向かう流れＡについては、流体の通路は流体の流れ方向
に沿って、鋭角の先細り形状となっている。その流れは
スムーズであるので、第一の翼８０１の上流側表面に沿
って流れる流体の流速は大きい。

【００２０】他方、第二の開孔部１４に向かう流れＢ
は、第二の翼８０２先端部の壁面近傍において、大きく
流れの方向転換を必要とする。それゆえ第二の翼８０２
の上流側の壁面上の流速は小さい。ベルヌーイの定理か
ら、Ｕを流体の速度、Ｐを静圧力、ρを流体密度とする
と ρＵ²／２ ＋ Ｐ ＝ Ｃｏｎｓｔ（一定） （１） であるから、流速Ｕの大きな第一の翼８０１の上流側翼
面上の静圧は小さく、第二の翼８０２の上流側翼面上の
静圧は大きい。このようにスロットル弁４の第一と第二
の翼面上の流速差が静圧力の差となり、スロットル弁４
を閉じる方向（図中のＣ）のモーメント生ずる。

【００２１】これに対して、図５（ｂ）は本発明の内燃
機関のスロットル弁制御装置の一実施例である。流れに
対して凹面で吸入空気を受ける様に形成された第一の翼
８１１と、流れに対して凸面で吸入空気を受ける様に形
成された第二の翼８１２より構成される。そして吸気管
７と翼先端との間に形成されるノズルをそれぞれ第一の
開孔部１５、第二の開孔部１６とする。スロットル弁４
が開いていき（図中のψが増加する方向）、翼が傾斜し
ていくと、従来のスロットル弁同様、流路の上流側では
第一と第二の開孔部１５、１６に向かう二つの流れ（図
中のＡ’及びＢ’）に分離される。第一の開孔部１５に
向かう流れＡ’は、「鈍角に沿う流れ」であり、あたか
も窪地の上を風が通過するように、その最低部で流速は
零（すなわち静圧力は最大）に近づく。

【００２２】一方、第二の翼面８１２の開孔部１６に向
かう流れＢ’は、「鋭角を回る流れ」であり、その頂点
で流速は最大（すなわち静圧力は最小）となる。第一の
翼８１１の上流側壁面上の静圧力の上昇と、第二の翼８
１２の上流側壁面上の静圧力の減少によって、弁４を開
く方向のモーメント（図中の矢印Ｃ’の方向）が生じ
る。

【００２３】このように、スロットル弁４の開度の広い
範囲で、 １）第一の翼面に沿って流体が流れにくい。

【００２４】２）第二の翼面に沿って流体が流れやす
い。 様な弁の形状を選ぶことで、第一、第二の翼面８１１、
８１１２上の静圧力を均一化し、弁軸周りのスロットル
弁４が閉じる方向のモーメントを相殺することができ
る。

【００２５】その結果、モ−タ６がスロットル弁４を開
閉するのに必要なトルクを低減できる。

【００２６】図６は、本発明の別の実施例のスロットル
弁の断面図である。スロットル弁取付部１０の形状を、
図６（ａ）、（ｂ）のように凸または凹にし、他方、丸
い弁軸５をそのまま削ることなく止めねじ１２によって
結合したものである。従って強度は大きい。また図６
（ｃ），（ｄ）のように弁軸５に平坦部をもうけスロッ
トル弁取付部１０がこれに嵌合される形状であってもよ
い。この場合は、多少弁軸５をへこますが、全体として
強度は大きい。このようにしてスロットル弁４は、弁軸
５に確実に保持され、弁軸５を回転中心として回動する
ことができる。

【００２７】図７は、本発明の別の実施例のスロットル
弁の断面図である。図７（ａ）のように円筒形状をした
スロットル弁取付部１０を弁軸５が貫通し、止めねじ１
２によって結合される。またスロットル弁取付部１０と
弁軸５が図７（ｂ）や図７（ｃ）のような形状であって
もよい。それらの弁軸５の形状は、円形（ａ）、四角形
（ｂ）、あるいは少し削られた略円弧形状（ｃ）である
ので、強度は大きい。このようにしてスロットル弁４
は、弁軸５に確実に保持され、弁軸５を回転中心として
回動することができる。

【００２８】なお、スロットル弁と弁軸との結合は、ネ
ジ以外のたの公知の手段を用いてもかまわない。

【００２９】また、弁軸の断面形状は、上記実施例のも
のに限定されないことはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、スロットル弁取り付け部分の弁軸の断面積を
従来と等しく、あるいはより大きくする事が出来るの
で、弁軸のねじり強度を低下させることなく、モータの
負荷を軽減するため弁の形状を工夫し、凹凸をつけたス
ロットル弁を確実に弁軸に保持するとができるという長
所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す内燃機関のスロットル
弁機構の断面図である。

【図２】本発明の一実施例の組立・分解斜視図である。

【図３】その実施例におけるスロットル弁機構の断面図
である。

【図４】他のスロットル弁の斜視図である。

【図５】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図６】本発明の他の実施例におけるスロットル弁機構
の断面図である。

【図７】本発明の他の実施例におけるスロットル弁機構
の断面図である。

【図８】従来の内燃機関のスロットル弁の組立・分解斜
視図である。

【図９】Ｓ型曲面スロットル弁の斜視図である。

【図１０】従来の弁軸とその断面図である。

【符号の説明】

１ 従来例における弁軸 ２ スリット ３ 従来例におけるスロットル弁 ４ 本発明の実施例におけるスロットル弁 ５ 弁軸 ６ モータ ７ 吸気官 ８ リターンスプリング ９ 弁軸切り込み部分 １０ スロットル弁取付部 １１ 結合軸 １２ 止めねじ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気管に配置された弁軸に保持されたスロ
   ットル弁を開閉させ、空気または混合気の供給量を制御
   するスロットル弁機構において、前記弁軸は軸方向に切
   込み部分を有し、前記スロットル弁の取り付け部は前記
   切込み部分に挟み込むようにして保持されていることを
   特徴とするスロットル弁機構。
2. 【請求項２】吸気管に配置された弁軸に保持されたスロ
   ットル弁を開閉させ、空気または混合気の供給量を制御
   するスロットル弁機構において、前記弁軸の断面形状
   を、円形、あるいは少なくとも半円より大きい形状、又
   は四角形など、少なくとも半円より小さい円弧形状以外
   の形状とし、前記スロットル弁の取付部をそれら断面形
   状に対応する凹または凸形状にし、前記弁軸に嵌合する
   ようにしたことを特徴とするスロットル弁機構。
3. 【請求項３】吸気管に配置された弁軸に保持されたスロ
   ットル弁を開閉させ、空気または混合気の供給量を制御
   するスロットル弁機構において、前記スロットル弁の取
   付部を円筒形状にし、その中に前記弁軸が挿入されてい
   ることを特徴とするスロットル弁機構。