JPH0474536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の吸気流量制御を行なう絞
り弁開閉機構に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は、この種絞り弁開閉機構の従来例を示
すもので、図中、１は吸気胴（スロツトルボデ
イ）、２は絞り弁軸、３は絞り弁軸２に固着され
る絞り弁である。絞り弁軸２は、吸気胴１の両側
に配置されたボール軸受４，５を介して回転可能
に支持され、また絞り弁軸２の一端には、図示さ
れない戻しばねや、アクセルペダルからの回転力
を伝達する機構が装着され、この回転力を受けて
絞り弁３の開度操作がなされる。一般に、この種
の絞り弁開閉機構を組み立てる場合には、先ず絞
り弁軸２に一方のボール軸受４をこの軸受の内輪
４ａを介して圧入固定し、この軸受４付の絞り弁
軸２を吸気胴１に挿通させ、次に絞り弁軸２に他
方のボール軸受５を嵌装し、その後、軸受装着部
６，６′の夫々にシール材７及び軸受押え８を取
付け、最後に絞り弁軸２に絞り弁３が取付けられ
る。

このような、絞り弁軸の軸受の方式において、
絞り弁軸２にボール軸受５をボール軸受４同様に
圧入して取付ける場合には、吸気胴等の加工精度
上、相互の軸受装着部４，５の完全な芯出しが難
しく、その結果、芯ずれが生じた状態でボール軸
受５側の内輪５ａを無理して圧入すると、絞り弁
軸２に曲げが発生し絞り弁軸２の動きが不円滑と
なる。そのため、絞り弁軸２と内輪５ａ間に微少
間隙Ｓを確保して芯ずれの影響から逃れる対策が
講じられている。このような微少間隙Ｓを設けた
従来技術は、例えば実公昭60−26201号公報に開
示されている。また、通常は、各ボール軸受４，
５の外輪と軸受装着部６の内周との間は、寸法公
差による影響、ボール軸受外輪の変形をさけるた
め、そのはめ合いがすきまばめとなつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した如く絞り弁軸をボール軸受で支持する
形式の絞り弁開閉機構では、絞り弁軸２とボール
軸受４，５の少なくとも１つの内輪５ａとの間に
微少間隙Ｓを設ける等の種々の配慮がなされてい
る。ところで、このような軸受構造で支持される
絞り弁軸２に高いレベルの機械振動が加わると、
一方のボール軸受５の内輪５ａと絞り弁軸２との
間の間隙Ｓ及び他方のボール軸受４の外輪４ｂと
軸受装着部６内周間とのすきまばめの構造によ
り、絞り弁軸２が隙間Ｓ内でボール軸受４を支点
にして振動し、この結果、絞り弁軸２とボール軸
受内輪５ａとが衝突し合い、この部分に摩耗が発
生したり、アルミ合金等で形成される吸気胴１の
軸受装着部６内周Ａが軸受外輪４ｂのがたつきで
摩耗することがあつた。このような摩耗現象が進
行した場合には、絞り弁軸の芯振れを起し、最悪
の場合には、絞り弁の戻り不良を生じさせる可能
性がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、ボール軸受形式で
支持される絞り弁軸及びボール軸受の振動を有効
に抑制して、絞り弁軸、軸受装着部の摩耗の発生
を防止し絞り弁開閉動作の安定性を図り得る絞り
弁開閉機構を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のよう
な手段を講じたものである。以下、本発明の内容
の理解を容易にするため、第１図の符号を引用し
て本発明の構成を説明する。

すなわち、本発明は、絞り弁軸２を支持するボ
ール軸受４，５の少なくとも一つの内輪５ａと絞
り弁軸２との間に微少間隙Ｓを有してなるものに
おいて、絞り弁軸２に、微少間隙Ｓを有するボー
ル軸受５の一面と対向させてストツパ１０を固定
配置し、ストツパ１０と微少間隙Ｓを有するボー
ル軸受内輪５ａとの間には、ストツパ１０及び絞
り弁軸２と共働して各ボール軸受４，５に軸方向
に弾性力を付与する弾性部材１１を介在させ、こ
の軸方向の弾性力により各ボール軸受４，５の外
輪４ｂ，５ｂを軸受装着部６，６′内の一部Ａ，
A′に押圧させてこれらのボール軸受４，５の外
輪と軸受装着部６，６′の相対運動を規制すると
共に、軸方向の弾性力を絞り弁軸半径方向の力に
変換させる手段（第１図では、ばね１１と内輪５
ａ及びばね１１とストツパ１０の摩擦力）を介し
て微少間隙Ｓを有するボール軸受内輪５ａと絞り
弁軸２との半径方向の相対運動を規制するように
設定してなる。

〔作用〕

このような構成よりなる本発明によれば、弾性
部材１１の弾性力は、ストツパ１０及び絞り弁軸
２と共働して絞り弁軸の軸方向（図面では矢印
Ｘ，Ｙ方向）に力が作用し、矢印Ｘ方向の弾性力
はボール軸受５側の内輪５ａ、ボールを介して外
輪５ｂに作用し、この力で外輪５ｂが軸受装着部
６′の内側一部A′に押圧され、また矢印Ｙ方向の
弾性力は、ボール軸受４側の外輪４ｂに作用し
（第１図の例では、ばね部材１１の矢印Ｙ方向の
弾性力は、ストツパ１０、絞り弁軸２、ボール軸
受４側の内輪４ａ及びボールを介して外輪４ｂに
作用する）、この力で外輪４ｂが軸受装着部６の
内側一部Ａに押圧され、これらの作用でボール軸
受４，５の外輪４ａ，５ａと軸受装着部６，６′
の相対運動を規制する。また、弾性部材１１の弾
性力は、軸方向から絞り弁軸半径方向の力に変換
され、ボール軸受内輪５ａと絞り弁軸２との半径
方向の相対運動を規制し、更に、弾性部材１１の
力はボール軸受に予圧を与えるように作用するの
で、ボール軸受自身の固有のがたつきもなくな
る。

従つて、本発明によれば、上記各作用の相乗的
な働きで、絞り弁軸２に高振動が加わつた場合に
も、特に、がたつきの生じ易い絞り弁軸２と隙間
Ｓを有するボール軸受内輪５ａの同士のがたつ
き、及び軸受装着部６内におけるボール軸受４の
外輪４ｂのがたを解消し、その結果、これらの部
材間の衝突をなくし、絞り弁軸、軸受、軸受装着
部等の耐摩耗性を向上させ、絞り弁軸の芯ぶれ、
作動不良等の不具合の発生を有効に防止できる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第６図に基づき
説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図
で、図中、第７図の従来例と同一の符号は同一或
いは共通する要素を示すものである。

すなわち、図中、１は吸気胴で、吸気胴１の本
体両側に軸受装着部６，６′が設けられ、軸受装
着部６，６′の夫々の内部に外輪、内輪、ボール
で構成されるボール軸受４，５が配置され、ボー
ル軸受４，５を介して絞り弁３付の絞り弁軸２が
回転可能に支持され、且つ軸受装着部６，６′の
夫々には、シール部材７及び軸受押え８，８′が
圧入して取付けられている。

このような絞り弁軸の軸受構造において、ボー
ル軸受４，５の中の、軸受４は絞り弁軸２を吸気
胴１に挿通させる前に、予めその内輪４ａを絞り
弁軸２に圧入することにより、絞り弁軸２上に固
定されている。この圧入は、最少でも200Kgｆ程
度の引抜力に抗する力で圧入されている。そし
て、この圧入固定されたボール軸受４により空気
通路に対する絞り弁３の位置が決定されている。
また、軸受５側は、絞り弁軸２を吸気胴１に挿通
させた後に、内輪５ａを介して絞り弁軸２に挿通
され、且つ内輪５ａと絞り弁軸２との間には、
〔従来の技術〕の項でも詳述したように 絞り弁の組立精度、組立の便宜から微少間隙Ｓが
確保されている。また、各ボール軸受４，５にお
ける外輪４ｂ，５ｂは、ボール軸受自体のステイ
ツキング現象発生防止のために、軸受装着部６，
６′の各内周にすきま嵌めされ、且つボール軸受
４，５の外輪４ｂ，５ｂの夫々が軸受押え８，
８′により押えられている。

しかして、本実施例では、微少間隙Ｓを有する
ボール軸受５側の軸受押え８′内側に後述するス
トツパ１０及び皿ばね１１を収容配置する空間９
を設ける。ストツパ１０はボール軸受５の一面と
対向するようにして絞り弁軸２上に固着され、こ
のストツパ１０とボール軸受５の内輪５ａ側との
間に数10Kgｆ程度のばね力を発生させる皿ばね１
１が介在されている。皿ばね１１は、一端が内輪
５ａ側に、他端がストツパ１０に直接接触する構
造としてある。

この絞り弁開閉機構の組立手順は次の様にして
行うので絞り弁３と吸気通路（吸気胴内周）との
間でかじりが発生することはない。まず絞り弁軸
２にボール軸受４を内輪４ａを介して圧入固定す
る。次にこのボール軸受４が取付けられた絞り弁
軸２を吸気胴１に挿通し軸受４側のシール材７及
び軸受押え８を軸受装着部６に取付ける。次にボ
ール軸受５を絞り弁軸２に挿通させながら吸気胴
１に挿通する。次に弾性部材１１を絞り弁軸２に
挿通した後、ストツパ１０を絞り弁軸２に固定す
る。次に軸受５側のシール材７及び軸受押え８′
を軸受装着部６′に取付ける。最後に絞り弁３が
弁り弁軸２に取付けられる。このように絞り弁軸
２の軸線方向の位置決めが完全に行なわれた後絞
り弁３が絞り弁軸２に取付けられるので、絞り弁
と吸気通路との間にかじりが生じることはない。

しかして、このような構造よりなれば、皿ばね
１１は、ストツパ１０及び絞り弁軸２と共働し
て、ボール軸受要素４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂに
次のような予圧を加えている。すなわち、(1)皿ば
ね１１の弾性力は、ボール軸受５の内輪５ａを矢
印Ｘ方向に付勢して、この力が軸受５自身のボー
ルを介して外輪５ｂ側に伝わり、外輪５ｂが軸受
装着部６′の内側一部A′に押圧され、(2)また、弾
性力は、ストツパ１０を介して絞り弁軸２に矢印
Ｙ方向の力を作用させ、この絞り弁軸２の力が絞
り弁軸２に圧入された内輪４ａ、ボールを介して
外輪４ｂ側に伝達されて、外輪４ｂの一面が軸受
装着部６の内側一部Ａに押圧され、これらの軸方
向の弾性押圧力により各ボール軸受４，５と軸受
装着部６，６′とのがた付きが規制され、更に各
ボール軸受４，５は、内輪４ａ，５ａから外輪４
ｂ，５ｂに力を伝える際に、各内輪と外輪とに偶
力が働くので、各ボール軸受４，５自身の固有の
がたも解消される。(3)更に皿ばね１１の弾性力
は、ボール軸受５の内輪５ａとばね１１との間、
及びばね１１とストツパ１０との間の接触部分で
摩擦力に変わり、この摩擦力により絞り弁軸１と
微少間隙Ｓを有するボール軸受内輪５ａとの半径
方向の相対運動が規制される。

しかして、このような軸受構造によれば、絞り
弁軸２に高振動が加わつた場合に、ボール軸受内
輪５ａと絞り弁軸２との間の間隙Ｓと、ボール軸
受４の外輪４ｂと軸受装着部６との間のすきまば
め構造と、軸受固有のがたつきに起因して生じる
絞り弁軸２及びボール軸受４，５のがたつきが、
前記(1)〜(3)までの規制作用で解消され、従来の改
善すべき点であつた絞り弁軸２とボール軸受内輪
５ａ間との摩耗及び軸受装着部６と軸受外輪４ｂ
間の摩耗の発生を有効に防止する。その結果、絞
り弁軸等の部材の耐摩耗性を著しく向上させ、絞
り弁軸の芯ぶれひいては絞り弁に戻り不良等の不
具合が生じるのを有効に防止することができる。

第３図は、上記第１実施例におる絞り弁開閉機
構のボール軸受内輪５ａと皿ばね１１との接触部
における力の関係を表わすもので、同図に示すよ
うに皿ばね１１とボール軸受内輪５ａとの接触
部、及び皿ばね１１とストツパ１０との接触部に
は、軸方向の弾性力Ｆが加えられている。従つ
て、この接触部分には、これらの接触部分の静止
摩擦係数μ及びμ′による摩擦力μF及びμ′Fが発生
しており、この力により絞り弁軸２とボール軸受
内輪５ａの間の相対運動が規制される。

ここで、皿ばね１１にかける荷重の許容範囲の
具体例について数値に基づき説明する。

前提条件として、使用される絞り弁軸（絞り弁
軸に取付けられた軸受、絞り弁、スロツトル駆動
系部品を含む）の総重量0.2Kgとし、この絞り弁
軸に50G（ピーク値）程度の高振動が加わつた場
合を想定する。また、ボール軸受内輪５ａと皿ば
ね１１との間の静止摩擦係数を0.4、吸気胴径を
φ4.5cm、絞り弁軸径をφ1.0cmとする。

このような条件の下で、加振Ｇ（重量加速度）
により絞り弁軸２にかかる外力は、 ラジアル方向が、 0.2Kg（絞り弁軸総重量）×50G＝10（Kgｆ） …(1) スラスト方向が、 0.2Kg×50G＝10（Kgｆ） …(2) また、絞り弁にかかる負圧による力（吸引負
圧）に基づき絞り弁軸にかかる外力は、 ラジアル方向が、 2.25²・π（吸気胴面積）cm²×１（吸入負圧の最大
値すなわちエンジン回転時の絞り弁全閉状態）＝
15.9（Kgｆ） …(3) スラスト方向が０であり、 以上を総計すれば、絞り弁軸のラジアル方向に
は、 10＋15.9＝25.9（Kgｆ） …(4) スラスト方向には、 10＋０＝10（Kgｆ） …(5) の外力が加わる。

しかして、ボール軸受内輪と皿ばね間との静止
摩擦係数を0.4とした時、ラジアル方向にかかる
力を押え込むのに要する力Ｆ（面圧＝弾性力）は、 Ｆ＝25.9／0.4＝64.75≒65（Kgｆ） …(6) が最少限必要である。

また、弾性力下の最大値は、絞り弁軸２に圧入
された側のボール軸受内輪４ａの引抜力以上にな
ることは当然許されない。ここで、ボール軸受内
輪４ａに圧入部の締代の最少値を0.004mmとした
時には、圧入側のボール軸受内輪とシヤフト間の
引抜力F₁は、通常、 F₁＝192（Kgｆ） …(7) であるから、弾性力が上記のように略65（Kgｆ）
であれば、ボール軸受内輪が絞り弁軸２から引抜
かれることはない。

以上からすれば、上記条件の下では皿ばね１１
にかける力（許容範囲）は、65〜192（Kgｆ）の範
囲であればよい。

第５図及び第６図ａ，ｂは、上記実施例に用い
るストツパ１０の具体的態様を示すもので、本態
様におけるストツパ１０は、ロツク機能付の割ナ
ツトを用いてなり、このストツパ１０を絞り弁軸
２に螺着し、且つロツク用のねじ１２を絞付けて
ばね受け部の一部１０ｂを矢印Ｃ方向に反りかえ
してロツクを行なうものである。

第２図及び第４図は本発明の第２実施例を示す
ものである。

本実施例の符号中、第１実施例の符号と同一の
部分は、同一或いは共通する要素を示すもので、
特に本実施例の特徴となす点は、絞り弁軸２と微
少間隙Ｓを有するボール軸受内輪５ａとの間にく
さび状部材１３を嵌入し、このくさび状部材１３
をボール軸受５とストツパ１０との間に配置され
た皿ばね１１の力で矢印Ｘ方向に付勢した点にあ
る。しかして、本実施例によれば、絞り弁軸２の
軸方向に付勢された弾性力が、くさび状部材１３
を介して第４図に示すように軸方向の力Ｆと絞り
弁軸２に対して半径方向の力F′に分解され、（）
この分力における軸方向の力Ｆが内輪５ａ、ボー
ルを介してボール軸受５側の外輪５ｂを軸受装着
部６′の内側一部A′を押圧させる。（）またく
さび状部材１３に生じた半径方向の分力F′がボー
ル軸受内輪５ａと絞り弁軸２との半径方向（Ｚ方
向）の相対運動を規制する。（）更に、皿ばね
１１のばね力はストツパ１０、絞り弁軸２、圧入
内輪４ａ、ボールを介してボール軸受４側の外輪
４ｂを軸受装着部６側の内側一部Ａに押圧させ
る。従つて、上記（）〜（）の共働作用で第
１実施例同様に絞り弁軸２とボール軸受４，５の
がたつきを解消させ、これらの部品の耐摩耗性を
著しく向上させ、絞り弁軸の芯ぶれ、絞り弁戻り
不良等の不具合が生じるのを防止することができ
る。

なお、上記各実施例は、絞り弁、軸受等の運動
規制用の弾性部材として皿ばね１１を使用する
が、これに代えてコイルばねやゴム材等の適宜の
弾性素材を使用してもよい。また、微少間隙Ｓを
有するボール軸受は、一方側の軸受５のみなら
ず、他方側の軸受４も圧入に代えて隙間Ｓを設け
てもよく、この場合には、各ボール軸受の装着部
に弾性部材１１、ストツパ１０等を配置すれば、
夫々の弾性部材１１の力が各ボール軸受４，５に
予圧を与えることになる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ボール軸受形式
で支持される絞り弁軸及び軸受の振動を有効に抑
制して、絞り弁軸、軸受装着部の摩耗の発生を防
止し、絞り弁開閉動作の安定性を図り得る絞り弁
開閉機構を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第
２図は本発明の第２実施例を示す断面図、第３図
は上記第１実施例の動作を説明する要部断面図、
第４図は上記第２実施例の動作を説明する要部断
面図、第５図は、上記第１実施例に用いるストツ
パの具体的態様を示す一部省略断面図、第６図
ａ，ｂは、上記ストツパの正面図及び断面図、第
７図は従来の絞り弁開閉機構を示す断面図であ
る。 １……吸気胴、２……絞り弁軸、３……絞り
弁、４，５……ボール軸受、４ａ，５ａ……内
輪、４ｂ，５ｂ……外輪、６，６′……軸受装着
部、１０……ストツパ、１１……弾性部材、１３
……くさび状部材、Ａ，A′……軸受装着部内の
一部、Ｓ……微少間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気胴本体の両側に軸受装着部を設け、前記
   各軸受挿着部内に外輪、内輪、ボールで構成され
   るボール軸受を固定配置し、このボール軸受を介
   して絞り弁を有する絞り弁軸が支持され、前記ボ
   ール軸受の少なくとも一つの内輪と前記絞り弁軸
   との間には微少間隙を有してなる絞り弁開閉機構
   において、前記絞り弁軸に、前記微少間隙を有す
   るボール軸受の一面と対向させてストツパを固定
   配置し、前記ストツパと前記微少間隙を有するボ
   ール軸受の内輪との間には、前記ストツパ及び絞
   り弁軸と共働して前記各ボール軸受に軸方向に弾
   性力を付与する弾性部材を介在させ、この軸方向
   の弾性力により前記各ボール軸受の外輪を前記軸
   受装着部内の一部に押圧させてこれらのボール軸
   受の外輪と前記軸受装着部との相対運動を規制す
   ると共に、前記軸方向の弾性力を前記絞り弁軸の
   半径方向の力に変換させる手段を介して前記微少
   間隙を有するボール軸受内輪と前記絞り弁軸との
   半径方向の相対運動を規制するように設定してな
   ることを特徴とする絞り弁開閉機構。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記軸方向
   の弾性力を前記絞り弁軸の半径方向の力に変換さ
   せる手段は、前記弾性部材を前記微少間隙を有す
   るボール軸受の内輪の一端に弾性接触させ、この
   弾性接触により生じる摩擦力により構成してなる
   絞り弁開閉機構。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記軸方向
   の弾性力を半径方向の力に変換させる手段は、前
   記微少間隙を有するボール軸受内輪と前記絞り弁
   軸との間に前記弾性部材の力を軸方向と半径方向
   に分解するよう嵌入されるくさび状の部材により
   構成してなる絞り弁開閉機構。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かにおいて、前記弾性部材は皿ばねよりなる絞り
   弁開閉機構。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かにおいて、前記弾性部材はゴム材よりなる絞り
   弁開閉機構。