JPH0152636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車エンジンへの空気供給装置に係
り、特に、絞り弁開閉用アクチユエータに関する
ものである。

第１図は従来の絞り弁開閉機構の断面図であ
る。吸気通路１内には絞り弁２が設置され、絞り
弁２を取り付けた軸は吸気通路１外においてレバ
ー３を固定している。レバー３はワイヤー５を巻
回した半円部とＬ字形の部分とで形成され、半円
部の一端は引ばね４によつて吸気通路１を形成す
る筒の上端に係止されている。したがつて、絞り
弁２は引ばね４によつて閉じる方向の回転力が与
えられると共に、レバー３の端部をアクチユエー
タ６の出力軸７に接触させている。

アクチユエータ６は直流モータ８のモータ軸９
に取り付けた第１の歯車１０、第１の歯車１０に
噛み合つている第２の歯車１１、第２の歯車１１
に噛み合つている第３の歯車１５、第３の歯車１
５の中心孔のめねじ部１６に螺合する雄ねじ１７
を形成した出力軸７とで構成され、これらの歯車
や出力軸７は外殻部材１３，１４内に収容されて
一体に構成されている。なお、回転軸１２は第２
の歯車１１を固定して外殻部材１３，１４に回転
可能に支持され、出力軸７の左端には六角部を設
けて外殻部材１３の六角孔に遊合させている。即
ち、直流モータ８が正逆方向に回転すると歯車機
構で減速され、出力軸７をゆつくり左右に移動さ
せることになる。

第２図は第１図の第３の歯車および出力軸を拡
大して示す断面図である。第３の歯車１５のレバ
ー３側の端面１５ａと出力軸７の中間端面７ａと
の間にはばね座金１８と座金１９とを介在させ、
出力軸７の左方への移動範囲を制限している。

このように構成された従来の絞り弁開閉機構の
動作を次に説明する。直流モータ８に電流が流れ
ると、第１の歯車１０、第２の歯車１１を介して
第３の歯車１５を減速回転し、この第３の歯車１
５はねじ伝動によつて出力軸７を軸方向に直線運
動させる。この出力軸７の右端は引ばね４で回動
させられているレバー３の先端に接触しているの
で、直流モータ８に流す電流とその極性を変化さ
せることによつて絞り弁２を開閉させることがで
きる。

この絞り弁２の開閉は通常次のように使い分け
られる。１つは運転者の意志による開閉で、アク
セルペダルを運転者が踏み込むことによつてワイ
ヤー５を引き、絞り弁２の開度を急増させる。ま
た、運転者が踏み込み力を弱めると引ばね４のば
ね力で絞り弁２の開度は減少する。他の１つはア
クチユエータ６による開閉である。この場合はエ
ンジンの運転状態を検知し、予め定められている
制御動作を実施させる。例えば、アイドリング
時、減速時或いは始動時に応じて直流モータ８へ
の通電時間及び極性をプログラム制御して絞り弁
２の開度を自動的に調節する。即ち、電子制御に
よる運転システムの一環として用いられる。

さて、第３の歯車１５のレバー３側端面１５ａ
はばね座金１８、座金１９に接触して出力軸７の
中間端面７ａに押圧されている。その締付力は直
流モータ８の回転動力によつて決定されるが、一
度締付けるとその後直流モータ８の回転方向を逆
転して締付けを解除しようとしても第３の歯車１
５が回転せず直流モータ８も動かなくなるという
事故を生じていた。これは第３の歯車１５のレバ
ー側端面１５ａがばね座金１８に食い込んだため
に生じたもので、これでは円滑な絞り弁２の開度
制御は不可能であり、その改善が要望されてい
た。

なお、例えば、米国特許第4212272号明細書に
は、関連する技術が開示されている。

本発明は比較的簡単な改良によつて円滑に絞り
弁開度を制御することができる絞り弁開閉用アク
チユエータを提供することを目的とし、その特徴
とするところは、エンジンの運転状態等を検知し
て得た信号によつて駆動される直流モータと、こ
の直流モータの回転力を伝達する歯車機構と、こ
の歯車機構の最終段の歯車の中心孔に形成しため
ねじ部に螺合する雄ねじ部を設けた出力軸とを有
し、この出力軸が絞り弁軸に取り付けたレバーを
押して絞り弁開度を制御する絞り弁開閉用アクチ
ユエータにおいて、上記出力軸の上記レバーとは
反対側の端面が該出力軸が絞り弁を閉じる方向の
極限まで移動して停止する位置で、平面対球面接
触を形成する上記出力軸の移動妨害防止部材が設
けてあることにある。

第３図は本発明の一実施例である絞り弁開閉用
アクチユエータの断面図で、第１図と同じ部分に
は同一符号を付してある。この場合は絞り弁２が
最小開度となる時の出力軸７の左端面７ｂは硬質
の合成樹脂製のボール２０に接触し、このボール
２０は外殻部材１３で移動が制限される。したが
つて、第３の歯車１５のレバー側端面１５ａと出
力軸７の中間端面７ａとの間には従来のようなば
ね座金１８等の緩衝部材を必要としない。

ボール２０は硬質の合成樹脂材、例えばアセタ
ール樹脂で作られており、出力軸７が左方向の極
限まで移動した時は、その左端面７ｂの中心とボ
ール２０の小部分とが接触して停止するが、ボー
ル２０と端面７ｂの中心とが食い込むようなこと
はない。したがつて、出力軸７が右方に移動する
時はボール２０と出力軸７とは容易に分離し、出
力軸７の移動を阻害するようなことは生じない。
また、ボール２０は外殻部材１３内を転動するこ
とがあつても騒音を発生することはないし、幾分
弾力性をもつているので出力軸７の右方向への始
動を確実迅速化するという利点を生じている。

なお、ボール２０は合成樹脂製でなく鋼球を用
いても類似の利点が得られるが、この場合は鋼球
が出力軸７の左端面７ｂおよび外殻部材１３と接
触した時は僅かに音を発生する。

一般に締め付けられた状態を緩めるのに必要な
力は、締付け力と締付け力が作用する点の軸中心
からの距離および摩擦係数の積で表わされるが、
上記のようにころがりのスラスト軸受であるボー
ル２０等を用いることによつて締め付けられた状
態を緩めるために必要な力を大幅に減少させるこ
とが可能となつた。これによつて出力軸７の逆向
きの起動性は大幅に向上している。

本実施例の絞り弁開閉用アクチユエータは、出
力軸の左端と外殻部材との間に硬質のボールを介
在させることによつて、出力軸の逆向きの起動性
が大幅に改善され、より簡単な構造となるという
効果が得られる。

第４図は本発明の他の実施例であるアクチユエ
ータの断面図であり、この場合は第１の歯車１０
の軸端１０ａと出力軸７の左端面７ｂとの間にボ
ール２０を介在させ、アクチユエータ６を小形に
構成すると共に第３図のアクチユエータと同じ効
果を得ている。なお、第１の歯車１０の下側で第
２の歯車１１が噛み合い、この第２の歯車１１の
右側で第３の歯車１５に噛み合つているので著し
く小形になつている。

第５図は第４図の変形例であるアクチユエータ
の断面図で、この場合は第１の歯車１０を取り付
けたモータ軸９の端面９ａと出力軸７の左端面７
ｂとの間にボール２０を介在させている。

第６図は第４図の他の変形例であるアクチユエ
ータの断面図である。この場合は第３の歯車１５
の中心軸に沿つてめねじ部１６を形成した中心孔
の底に小突起１５ｂを設け、この小突起１５ｂと
出力軸７の左端面７ｂとの間にボール２０を介在
させている。

なお、第４図〜第６図のアクチユエータ６には
第３の歯車１５と外殻部材１３との間にコイル状
の圧縮ばね２２を介在させているので、第３の歯
車１５は常時右方に押されているが、運転者がペ
ダルを踏み込んだ時は出力軸７は解放される。し
たがつて圧縮ばね２２のばね力で第３の歯車１５
はマイクロスイツチ２３より離れるので直流モー
タ８は回転を停止する。即ち、直流モータ８に供
給する直流をマイクロスイツチ２３は遮断する。

第４図〜第６図に示す本実施例のアクチユエー
タは、出力軸と突起部とが硬質のボールを介して
接触するので出力軸の再起動性が向上すると共
に、出力軸は第３の歯車内に収容されているので
更に小形に構成できるという効果が得られる。

第７図は本発明の他の実施例であるアクチユエ
ータの要部断面図で、第２図と同じ部分には同一
符号を付している。この場合は出力軸７を収容し
ている外殻部材１３の左端にボール２０を固定
し、出力軸７の左端面７ｂに対向させている。こ
のようにしてボール２０は固定されるので、周囲
の部材に接触して音を発生することはない。

第８図は第７図の変形例で、この場合は出力軸
７の左端の六角部にボール２０を半ば埋設して固
定している。また、第９図は六角部を設けていな
い出力軸７の正面図で、この場合は小形のボール
２０を出力軸７の左端に固定している。なお、こ
れらのボール２０は固定されていても、又は回転
可能に取り付けられても機能に差異を生じない。

以上第７図〜第９図の実施例は、ボールを外殻
部材の内側又は出力軸の左端に固定することによ
つて、ボールの接触する場所を一定にして再現性
を向上させると共に、ボールが転動する際の音の
発生を防止するという効果が得られる。

第１０図は本発明の更に他の実施例であるアク
チユエータの断面図であり、第３図と同じ部分に
は同一符号を付してある。この場合は出力軸７が
絞り弁２を閉じる方向に最も移動したときは、出
力軸７の左端面７ｂが外殻部材１３の突起部２１
に接触して停止するようにしてある。この時第３
の歯車１５のレバー側端面１５ａは他の部材と接
触することなく自由となつており、ばね座金等は
除去してある。また、出力軸７の左端面７ｂが突
起部２１に接触する位置はできるだけ出力軸７の
中心に近づくようにし、少なくとも雄ねじ部１７
の有効半径内に在るようにしている。

このように構成したアクチユエータは、出力軸
７が左方向に移動すると突起部２１に接触して停
止し、直流モータ８の回転動力で締付けられる。
一旦締付けられたものを緩めるのに要する力は、
前記のごとく締付け力と締付け力が作用する点の
軸中心からの距離および摩擦係数の積で表わされ
るので、直流モータ８が逆回転した時は容易に突
起部２１から出力軸７は離れる。即ち、逆転時の
起動性は大幅に向上している。

本実施例のアクチユエータは、ボールを介在さ
せることなく外殻部材の突起部と出力軸の左端面
の中心とを対向させることによつて、直流モータ
の逆転時の起動性が大幅に向上し、ボールを介在
させないのでより小形安価となるという効果が得
られる。

次に第１０図と同じくボールを用いないアクチ
ユエータの種々のタイプについて検討する。

第１１図は第４図のアクチユエータよりボール
を除去したもので、この場合の第１の歯車１０の
軸先端部には突起部２１を設けてあり、出力軸７
は左端面７ｂが突起部２１に接触した所で停止す
る。

第１２図は第５図のアクチユエータよりボール
を除去した場合で、このときのモータ軸９の先端
に形成した突起部２１に出力軸７の左端面７ｂが
接触して出力軸７は停止する。

第１３図は第６図のアクチユエータよりボール
を除去した場合で、このときの第３の歯車１５の
中心軸に沿つてめねじ部１６を形成した中心孔の
底に小突起１５ｂを設け、この小突起１５ｂと出
力軸の左端面７ｂとを直接対向させている。

以上の第１１図〜第１３図のアクチユエータ
は、ボールを介在させることなく出力軸の左端面
と、出力軸の中心線上に形成した突起部とが接触
して出力軸のストツパとなることによつて、絞り
弁開弁時の起動性を向上させるという効果が得ら
れる。

上記は出力軸７のストツパ機構の諸例について
説明したが、このようなアクチユエータ６にはス
イツチ機構が設けられている。即ち、運転者がア
クセル操作をしている時は、出力軸７のレバー側
端面７ｃはレバー３から離れており、この時は圧
縮ばね２２によつて第３の歯車１５と出力軸７が
レバー側に押される。このような状態は第４図〜
第６図，第１１図〜第１３図の第３の歯車１５の
中心孔に出力軸７が螺合して挿入される形式のも
のに共通する事項であり、この時はマイクロスイ
ツチ２３はオフとなるように接続してある。即
ち、運転者がペダルを踏んでいる時は直流モータ
８に電流が流れず、アクチユエータ６は休止の状
態となつている。

運転者がアクセル操作をしていない時は出力軸
７のレバー側端面７ｃにレバー３が接触して出力
軸７を左方に押す。この時は第３の歯車１５と出
力軸７が圧縮ばね２２を圧縮して直流モータ８の
方向に押してスイツチ２３をオンの状態にする。
その結果として直流モータ８は始動し、歯車機構
を介して出力軸７を移動させる。即ち、絞り弁２
の開度を増す場合は出力軸７を右方に移動させ、
絞り弁２の開度が最小となるアイドル運転時は出
力軸７は左方に移動してボール２０又は突起部２
１等に接触した状態となる。なお、この状態から
より絞り弁２の開度が大きい状態に移行する時
は、上記のような突起部を用いることによつて出
力軸７の起動は容易となつている。

本発明の絞り弁開閉用アクチユエータは、比較
的簡単な改造によつて出力軸の再起動性を向上さ
せ、絞り弁開度を円滑に制御できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絞り弁開閉機構の断面図、第２
図は第１図の要部の拡大断面図、第３図は本発明
の一実施例である絞り弁開閉用アクチユエータの
断面図、第４図は本発明の他の実施例であるアク
チユエータの断面図、第５図、第６図は第４図の
変形例であるアクチユエータの断面図、第７図は
本発明の更に他の実施例であるアクチユエータの
要部断面図、第８図、第９図は第７図の変形例で
あるアクチユエータの要部断面図、第１０図は本
発明の更に他の実施例であるアクチユエータの断
面図、第１１図は第４図の変形例であるアクチユ
エータの断面図、第１２図は第５図の変形例であ
るアクチユエータの断面図、第１３図は第６図の
変形例であるアクチユエータの断面図である。 １…吸気通路、２…絞り弁、３…レバー、４…
引ばね、５…ワイヤー、６…アクチユエータ、７
…出力軸、８…直流モータ、９…モータ軸、１０
…第１の歯車、１１…第２の歯車、１２…回転
軸、１３，１４…外殻部材、１５…第３の歯車、
１６…めねじ部、１７…雄ねじ部、２０…ボー
ル、２１…突起部、２２…圧縮ばね、２３…マイ
クロスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの運転状態等を検知して得た信号に
   よつて駆動される直流モータと、この直流モータ
   の回転力を伝達する歯車機構と、この歯車機構の
   最終段の歯車の中心孔に形成しためねじ部に螺合
   する雄ねじ部を設けた出力軸とを有し、この出力
   軸が絞り弁軸に取り付けたレバーを押して絞り弁
   開度を制御する絞り弁開閉用アクチユエータにお
   いて、上記出力軸の上記レバーとは反対側の端面
   が該出力軸が絞り弁を閉じる方向の極限まで移動
   して停止する位置で、平面対球面接触を形成する
   上記出力軸の移動妨害防止部材が設けてあること
   を特徴とする絞り弁開閉用アクチユエータ。 ２ 上記出力軸の移動妨害防止部材が、上記出力
   軸を収容した外殻部材と上記出力軸の上記レバー
   とは反対側の端面との間に介在させた硬質の合成
   樹脂よりなるボールである特許請求の範囲第１項
   記載の絞り弁開閉用アクチユエータ。 ３ 上記出力軸の移動妨害防止部材が、上記出力
   軸の上記レバーとは反対側の端面と上記最終段の
   歯車の中心に形成した上記中心孔に収容した硬質
   の合成樹脂よりなるボールである特許請求の範囲
   第１項記載の絞り弁開閉用アクチユエータ。 ４ 上記出力軸の移動妨害防止部材が、上記出力
   軸を収容した外殻部材の上記レバーとは反対側の
   内面に形成した突起部である特許請求の範囲第１
   項記載の絞り弁開閉用アクチユエータ。 ５ 上記出力軸の移動妨害防止部材が、上記最終
   段の歯車の中心孔の底部に形成した突起物である
   特許請求の範囲第１項記載の絞り弁開閉用アクチ
   ユエータ。