JPH11166427A - スロットルボデー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気流量特性を非線形とし、常用バルブ開度
以降においてリリーフレバーのみを更に回動して他の制
御機構のみを更に制御するものにおいて、その制御機構
のみ制御できる範囲を増大する。 【解決手段】 スロットルシャフト３に固着したスロッ
トルアーム６の全閉位置と常用バルブ開度位置を規制す
るストッパ部８，９を設ける。操作機構によって操作さ
れるリリーフレバー１０の全閉位置から常用バルブ開度
位置までの回動においてはストッロルアーム６がリリー
フレバー１０に追従回動し、リリーフレバー１０の常用
バルブ開度位置以上の回動においてはスロットルアーム
６がストッパ部９に当りリリーフレバー１０のみが回動
するリリーフ機構を設ける。スロットルボア２とスロッ
トルバルブ４を、スロットルバルブ４の回動によって空
気流量特性が非線形になるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の出力制御
に用いられるスロットルボデーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスロットルボデーには、
スロットルバルブを開閉するスロットルアームと、操作
機構に連結されるカムレバーとを、どちらかの部材に設
けたカム溝と他方の部材に設けたローラとを介して連結
してリンク機構を構成し、カムレバーの回動量とスロッ
トルバルブの開き量との関数関係を、前記カム溝の形状
により例えば図１９に一点鎖線Ｘで示されるように変化
できるようにしたものが知られている（たとえば特公昭
６１−５３５３６号公報参照）。

【０００３】しかし、上記のスロットルボデーでは、カ
ムレバーの回動量の変化にともなってスロットルバルブ
開度が常に変化する。このため、例えば飛行機用のレシ
プロエンジンにおいて、スロットルボデーとプロペラピ
ッチ（プロペラの傾き角度）変更用ガバナ機構との連動
制御機構を採用しようとした場合、操作機構の操作によ
りスロットルボデーとガバナ機構とが常に連動し、プロ
ペラピッチの変化（図１９の特性線Ｙ）にともないスロ
ットルバルブ開度が変化して吸入空気量が変化する。し
たがって、常用域のスロットルバルブ開度においてエン
ジン性能を低下させることなく、ガバナ機構だけを操作
することができない。

【０００４】また、上記のようにガバナ機構を採用する
場合、そのガバナの調速域を外れるバルブ低開度域にお
いては、エンジン回転制御性は空気流量変化に依存する
ため、その空気流量特性線は非線形にする必要がある。

【０００５】そこで本出願人は先に常用バルブ開度まで
の空気流量特性を非線形にし、かつ、スロットルボデー
とその他の制御機構との連動制御機構を採用しても、ス
ロットルバルブの常用バルブ開度においてエンジン性能
を低下させることなくその他の制御機構を操作可能とす
るスロットルボデーを特開平９−１０５３３７号で提供
した。このスロットルボデーとその連動制御機構につい
て、図１４乃至図１９により説明する。

【０００６】スロットルボデー本体１００に回転可能に
貫設されたスロットルシャフト１０１には、スロットル
ボデー本体１００内に位置してスロットルバルブ１０２
が固着され、スロットルボデー本体１００外に位置して
スロットルアーム１０３が固着され、これらがスロット
ルシャフト１０１の軸芯を中心として一体的に回転する
ようになっている。更に、上記スロットルアーム１０３
にはローラ１０４が備えられている。

【０００７】また、スロットルボデー本体１００にはカ
ム軸１０５が突設され、該カム軸１０５にカムレバー１
０６が回転可能に備えられ、該カムレバー１０６には非
線形特性用の第１カム面１０７と、カム軸１０５を中心
とする常用バルブ開度特性用の第２カム面１０８が形成
され、これに上記ローラ１０４が摺動可能に嵌合してい
る。

【０００８】上記スロットルボデー本体１００と離れて
備えた操作機構１０９は、操作端１１０を回動すること
により支軸１１１を中心として回動するレバー１１２
と、一端を上記レバー１１２に連結し、他端を上記スロ
ットルボデー本体１００におけるカムレバー１０６に連
結した第１プッシュプルケーブル１１３と、一端を上記
レバー１１２に連結し、他端を制御機構であるプロペラ
ピッチ変更用ガバナ機構１１４に連結した第２プッシュ
プルケーブル１１５とからなる。

【０００９】なお、上記プロペラピッチ変更用ガバナ機
構１１４は、プッシュプルケーブル１１５を押し移動
（図１４において下方移動）することにより、図１８に
示すように、プロペラ１１６の傾き角度をβ₁ よりβ₂
へ大きくする機構に構成されており、これは公知の機構
で、例えば本特開平９−１０５３３７号公報に開示され
ている。

【００１０】そして、図１４のスロットルバルブ全閉状
態（アイドル開度状態）から操作端１１０を矢印方向へ
回動すると、両プッシュプルケーブル１１３，１１５が
押され、第１プッシュプルケーブル１１３によりカムレ
バー１０６が図１４において反時計方向に回動し、その
第１カム面１０７によりローラ１０４を介してスロット
ルアーム１０３が開方向に回動してスロットルバルブ１
０２の開度が増大し、また、第２プッシュプルケーブル
１１５によりプロペラピッチ変更用ガバナ機構１１４を
作動してプロペラ１１６の傾き角度が増大する。

【００１１】更に、操作端１１０を矢印方向へ回動する
と、ローラ１０４は第１カム面１０７と第２カム面１０
８とのつなぎ曲面Ｒを通って第２カム面１０８の始端部
に至り、スロットルバルブ１０２は常用バルブ開度にな
る。すなわち、スロットルバルブ１０２は図１９の点Ａ
の全閉状態から実線Ｚ₁ で示す非線形流量特性（空気流
量特性）で点Ｂにおいて常用バルブ開度になる。

【００１２】そして、更に、操作端１１０を矢印方向へ
回動すると、カムレバー１０６は更に図１４において反
時計方向に回動して図１７の状態に至るがこの回動時に
は、ローラ１０４はカム軸１０５を中心とする円弧面か
らなる第２カム面１０８に位置して開移動するため、ス
ロットルバルブ１０２は図１９の実線に示す特性線Ｚ ₁
のＢ点〜Ｃ点の常用バルブ開度に維持される。

【００１３】また、上記スロットルバルブ１０２の常用
バルブ開度点Ｂ以降もプッシュプルケーブル１１５が押
され、プロペラ１１６の傾き角度（プロペラピッチ）は
図１９の点線で示す特性線Ｙのように増大する。したが
って、スロットルバルブ１０２を常用バルブ開度に維持
してエンジン性能を低下させることなくプロペラピッチ
を変更操作して調速することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記図１４乃至図１９
に示すように、スロットルバルブ１０２の開度をカム式
で制御するものにおいては、その第１カム面１０７と第
２カム面１０８のつなぎ域を曲面Ｒで形成しなければな
らない。これは、そのつなぎ域を角面で形成するとロー
ラ１０４が引っ掛かったり段付き作動をして滑らかな移
行を妨げるためである。

【００１５】しかし、このようにつなぎ域を曲面Ｒに形
成すると、図１９の実線の特性Ｚ₁において、スロット
ルバルブ１０２の常用バルブ開度（全開開度）Ｂ点に達
する直前でＲ₁ のように曲線部が生じ、カムレバー１０
６のみが回動するガバナ常用範囲Ｑ₁ が狭くなる。この
ことは、ガバナ常用範囲におけるプロペラピッチの変更
の自由度が狭められ、その分、エンジン性能を十分活か
すことができない。

【００１６】そこで本発明は、上記の特性Ｚ₁ における
曲線部Ｒ₁ をなくし、ガバナ常用範囲Ｑ₁ を広くして常
用バルブ開度域におけるプロペラピッチ変更用ガバナ機
構等の他の制御機構の設計自由度を増大させるスロット
ルボデーを提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、スロットルシャフトに固
着したスロットルアームの全閉位置と常用バルブ開度位
置を規制するストッパ部と、操作機構によって操作され
るリリーフレバーの全閉位置から常用バルブ開度位置ま
での回動においてはスロットルアームがリリーフレバー
に追従回動し、リリーフレバーの常用バルブ開度位置以
上の回動においてはスロットルアームがストッパ部に当
りリリーフレバーのみが回動するリリーフ機構を設け、
かつスロットルボアとスロットルバルブを、スロットル
バルブの回動によって空気流量特性が非線形になるよう
に設定したことを特徴とするものである。

【００１８】本発明においては、リリーフレバーの全閉
状態ではスロットルアームが全閉状態にあり、この全閉
状態からリリーフレバーを開方向へ回動するとスロット
ルアームも開方向へ追従回転してスロットルバルブが開
方向へ回動する。この回動によりスロットルボアーとス
ロットルバルブで形成される空気通路の空気流量は設定
された非線形の流量特性（図１２のＺａ部）になる。

【００１９】スロットルアームが常用バルブ開度位置ま
で回動してストッパ部に当接すると、その回動は瞬間的
に停止され、その後はリリーフレバーのみが更に開方向
へ回転できる。

【００２０】したがって、空気流量特性線は図１２に示
すように、非線形の流量特性部Ｚａと、リリーフレバー
のみが回動する特性部Ｚｂとのつなぎ部が点Ｂ′のよう
に角状になる。すなわち、従来の技術にみられた曲線状
のつなぎ域Ｒ₁ がなくなる。

【００２１】そのため、常用バルブ開度でリリーフレバ
ーのみを回動できる範囲が図１２に示すように従来のＱ
₁ よりＱ₂ に拡大され、例えば、スロットルバルブの常
用バルブ開度状態を維持してエンジン性能を低下させる
ことなく他の制御機構を操作する場合に、その制御機構
の設計自由度が増大する。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１乃至図１３に示す実施例に基
づいて本発明の実施の形態について説明する。

【００２３】図１乃至図１２は第１実施例を示し、その
図１乃至図５はスロットルボデーにおけるスロットルバ
ルブの全閉状態を示し、図６乃至図８はスロットルバル
ブの常用バルブ開度状態（図の実施例では全開状態）を
示し、図９乃至図１１は常用バルブ開度状態を維持して
リリーフ回動した状態を示し、更に、図１２は本スロッ
トルボデーにおけるリリーフレバー開度に対する空気流
量特性を示す図である。

【００２４】図におけるスロットルボデー本体１にはス
ロットルボア２が形成され、該スロットルボア２を貫通
してスロットルシャフト３がスロットルボデー本体１に
回転可能に貫設されている。そのスロットルシャフト３
のボア２内にはスロットルバルブ４が固着されている。
このスロットルボア２とスロットルバルブ４とにより構
成される空気通路５は、スロットルバルブ４の全閉状態
（アイドル開度状態）から常用バルブ開度状態（例えば
全開状態）に至る間の空気流量変化が図１２に示す点Ａ
からＢ′の非線形の特性Ｚ₂ となるように設定されてお
り、例えば図４に示すように、スロットルボア２の下部
内面２ａを球状面に形成して、スロットルバルブ４の低
開度域において非線形になるようにしている。このよう
に空気流量特性を非線形にするにはスロットルバルブ４
を球面バルブにしてもよい。

【００２５】上記スロットルシャフト３におけるスロッ
トルボデー本体１から突出した一端部にはスロットルア
ーム６がカシメ固着されており、該スロットルアーム６
の一端には、第１係止部６ａが、他端には第２係止部６
ｂが、夫々スロットルシャフト３の軸芯と並行する方向
に折曲して形成されている。

【００２６】また、上記スロットルシャフト３の他端部
にはコイルスプリングからなる付勢手段７が備えられて
おり、該付勢手段７により、スロットルシャフト３、ス
ロットルバルブ４及びスロットルアーム６を一体的に常
時開方向（図１における反時計方向）へ付勢している。

【００２７】スロットルボデー本体１の外面にはスクリ
ュからなる全閉用ストッパ部８が、上記スロットルアー
ム６における第１係止部６ａの回動軌跡上でかつ閉方向
側に位置して設けられており、該全閉用ストッパ部８に
第１係止部６ａが当接することによりスロットルバルブ
４の全閉位置（アイドル開度位置）を規制して保持する
ようになっている。なお、このストッパ部８はスロット
ルボデー本体１側の部材１ａに螺着され、その全閉用ス
トッパ部８であるスクリュを回動することにより、その
突出量を変化させてスロットルバルブ４の全閉位置を調
整できるようになっている。

【００２８】更に、スロットルボデー本体１の外面には
全開用ストッパ部９が、上記スロットルアーム６におけ
る第１係止部６ａの回動軌跡上でかつ開方向側に位置し
て突設されており、該全閉用ストッパ部９に第１係止部
６ａが当接することによりスロットルバルブ４の常用バ
ルブ開度位置を規制して保持するようになっている。

【００２９】上記スロットルシャフト３における上記ス
ロットルアーム６を有する一端部には、リリーフレバー
１０が回転可能に挿着されている。すなわち、図５に示
すように、リリーフレバー１０に接合したカラー１１
を、ドライベアリング１２を介してスロットルシャフト
３に回動可能に嵌合している。

【００３０】上記リリーフレバー１０は、上記のように
スロットルシャフト３に嵌合する嵌合部１０ａと、該嵌
合部１０ａから上記スロットルアーム６の第１係止部６
ａ側へ突出したストッパ部１０ｂと、嵌合部１０ａから
上記第２係止部６ｂ側へ突出したレバー部１０ｃと、ス
プリング受け部１０ｄとを一体成形してなり、そのスト
ッパ部１０ｂは、その回動軌跡中に上記全開用のストッ
パ部９が位置するように、またレバー部１０ｃは、その
回動軌跡中に上記第２係止部６ｂが位置するように設定
されている。

【００３１】更に、該リリーフレバー１０と上記スロッ
トルアーム６との関係は、図６に示すように、スロット
ルアーム６における第１係止部６ａが全開用ストッパ部
９に当接し、かつリリーフレバー１０のレバー部１０ｃ
の側端がスロットルアーム６における第２係止部６ｂに
当接した状態において、リリーフレバー１０におけるス
トッパ部１０ｂと全開用ストッパ部９との間に所定の回
転角（リリーフ角）θ分の隙間が生じるように設定され
ている。この回転角θ部のリリーフレバー１０の回動ス
トロークが図１２におけるガバナ常用範囲Ｑ₂ に相当す
る。

【００３２】上記リリーフレバー１０におけるカラー１
１の外周にはコイルスプリングからなる保持スプリング
１３が図５に示すように備えられており、該保持スプリ
ング１３の一端が上記スロットルアーム６における第１
係止部６ａに引っ掛けられ、他端が上記リリーフレバー
１０におけるスプリング受け部１０ｄに引っ掛けられ
て、スロットルアーム６とリリーフレバー１０とを相反
する方向に付勢している。この保持スプリング１３の付
勢力は上記付勢手段７の付勢力よりも弱く設定されてい
る。該保持スプリング１３は、スロットルボデー本体１
をエンジンに組み付けた後は取り外されるもので、工場
出荷時に一時的に付設されるものである。したがって、
該保持スプリング１３は取り外し可能に付設されてい
る。

【００３３】すなわち、エンジンに付設されない状態の
スロットルボデー単体では、上記図６に示すようにスロ
ットルアーム６とリリーフレバー１０とにはθ分の遊動
があるため、この遊動によるガタつきを保持スプリング
１３で防止する必要がある。そして、エンジンへの取り
付け後には、後述するようにリリーフレバー１０にプッ
シュプルケーブル１１３が連結されるため、保持スプリ
ング１３は不要になる。しかし、付設状態のままでも支
障はないので、必ずしも取り外す必要はない。

【００３４】上記リリーフレバー１０におけるレバー部
１０ｃには、上記従来構造で説明した図１４に示す第１
プッシュプルケーブル１１３の一端が連結されている。
そして、該第１プッシュプルケーブル１１３の他端は上
記図１４に示す操作機構１０９のレバー１１２に連結さ
れており、前記従来と同様に操作機構１０９の操作端１
１０を回動操作することにより、リリーフレバー１０を
開閉操作するようになっている。更に、本実施例におい
ても、上記従来と同様に、上記レバー１１２に他の第２
プッシュプルケーブル１１５を介して上記従来と同様の
制御機構１１４、例えばプロペラピッチ変更用ガバナ機
構が連動関係に設けられている。

【００３５】次に、上記実施例の作用について説明す
る。図１乃至図５に示すスロットルバルブ４の全閉状態
（アイドル開度状態）においては、空気流量は図１２に
おける特性Ｚ₂ のＡ点にある。また、制御装置１１４が
プロペラピッチ変更用ガバナ機構である場合には、プロ
ペラ１１６は図１８に示す実線の傾き角度β₁ の位置に
ある。

【００３６】この状態から、図１４に示す操作機構１０
９の操作端１１０を図１４の矢印方向へ回動すると、レ
バー１１２が矢印方向へ回動し、両第１，第２プッシュ
プルケーブル１１３，１１５が図１４において下方へ押
される。

【００３７】上記第１プッシュプルケーブル１１３が押
されると、図１の状態にあるリリーフレバー１０がスロ
ットルシャフト３部を中心として図１の反時計方向に押
し回動される。このリリーフレバー１０の回動に伴い、
スロットルアーム６は付勢手段７の付勢力によりその第
２係止部６ｂがリリーフレバー１０の側端に係止されつ
つリリーフレバー１０と同調して開方向に回動する。こ
の回動によりスロットルバルブ４の開度が増加し、その
空気流量は図１２の実線の特性Ｚ₂ におけるＡ点から非
線形の流量特性部Ｚａのように増量され、常用バルブ開
度であるＢ′付近では直線の特性線で増量される。

【００３８】更にリリーフレバー１０が回動して図６乃
至図８に示すようにスロットルアーム６の第１係止部６
ａが全開ストッパ部９に当接すると、その時点がスロッ
トルバルブ４の常用バルブ開度（例えば全開開度）とな
り、スロットルアーム６のそれ以上の回動が瞬時に停止
され、所定の常用バルブ開度が維持される。すなわち、
図１２の特性Ｚ₂ における特性Ｚａは直線的にＢ′点に
達する。

【００３９】また、上記の開作動により第２プッシュプ
ルケーブル１１５も押し動かされるため、ガバナ機構１
１４も作動して図１８に示すプロペラ１１６のプロペラ
ピッチ（傾き角度）が図１３の特性Ｙのように増大す
る。

【００４０】上記常用バルブ開度状態では、図６に示す
ように、リリーフレバー１０のストッパ部１０ｂと全開
ストッパ部９とに回転角θのリリーフ角があるため、操
作端１１０を更に回動することができる。そのため、操
作端１１０を更に矢印方向へ回動することにより、スロ
ットルアーム６が常用バルブ開度状態で停止したままリ
リーフレバー１０のみが図６において更に反時計方向に
回動し、第２プッシュプルケーブル１１５が更に押され
てガバナ機構１１４を更にプロペラピッチを増大するよ
うに制御する。

【００４１】そして、リリーフレバー１０のストッパ部
１０ｂが図９乃至図１１に示すように全開ストッパ部９
に当接することによってリリーフ回動も停止する。以上
のようにスロットルアーム６の回動を全開ストッパ部９
で瞬間に停止させることにより、この停止の瞬間からリ
リーフ回動を始めることができ、図１２に示すように、
空気流量特性線Ｚ₂ において、前記従来の特性線Ｚ₁ で
みられた破線で示す曲線状のつなぎ域Ｒ₁ をなくし、バ
ルブ過渡使用域と常用バルブ開度域とのつなぎ部を直線
からなる角状でつなぐことができる。

【００４２】したがって、図１２に示すように、スロッ
トルバルブ４の常用バルブ開度点が従来のＢ点からＢ′
点に移行し、ガバナ常用範囲が点Ｂ′−Ｃ間となり、そ
の範囲を従来のＱ₁ からＱ₂ に拡大でき、エンジン性能
を十分に活かすことができる。

【００４３】なお、上記スロットルアーム６とリリーフ
レバー１０との係合関係を、上記第２係止部６ｂの代わ
りに、図１３に示すように、スロットルアーム６側にピ
ン２０を突設し、リリーフレバー１０側に、上記ピン２
０を摺動可能に嵌合する係合長孔２１を、スロットルシ
ャフト３を中心として円弧状に形成してリリーフ角θを
形成してもよい。

【００４４】なお、上記実施例は、その制御機構１１４
を飛行機のプロピラピッチ変更用ガバナ機構とした飛行
機用のスロットルボデーに使用する場合の例であるが、
本発明のスロットルボデーは船舶用エンジンのスロット
ルボデーに使用しても同様の作用、効果を発揮できる。

【００４５】また、自動車用エンジンにおいて、スロッ
トルバルブの全開以上でもアクセルペダルの踏み込みを
可能にして、スロットルバルブの全開以上においてアク
セルペダルを踏み込むことにより、燃料の増量補正機構
を制御する場合のスロットルボデーとして本発明のスロ
ットルボデーを流用してもよい。

【００４６】また、その他の制御機構としてセンサ等を
使用するスロットルボデーに使用することも可能であ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のようであるから、本発明によれ
ば、空気流量特性を非線形とし、かつ常用バルブ開度以
降においてリリーフレバーのみを更に回動して他の制御
機構のみを制御できるようにするものにおいて、エンジ
ン性能を低下させることなく他の制御機構のみを操作で
きる範囲を従来のものに比べて拡大することができ、そ
の分だけ制御機構の設計自由度が増大し、エンジン性能
の向上等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すスロットルボデーの正面
図。

【図２】図１の平面図。

【図３】図１の右側面図。

【図４】図１におけるスロットルボアの一部を破断した
正面図。

【図５】図２におけるＤ−Ｄ線拡大断面図。

【図６】図１に示すスロットルボデーにおいて、常用バ
ルブ開度点まで開いた状態を示す正面図。

【図７】図６の平面図。

【図８】図６の右側面図。

【図９】図１に示すスロットルボデーにおいて、リリー
フ回動した状態を示す正面図。

【図１０】図９の平面図。

【図１１】図９の右側面図。

【図１２】本発明におけるリリーフレバー開度と空気流
量との関係を示す特性図。

【図１３】本発明の他の例を示すもので、スロットルア
ームとリリーフレバーとの係合関係の他の例を示す図。

【図１４】従来のスロットルボデーと制御部とを示す正
面図。

【図１５】従来のスロットルボデーを示す右側面図。

【図１６】図１５の平面図。

【図１７】図１４のスロットルボデーにおけるリリーフ
状態を示す正面図。

【図１８】制御されるプロペラの傾き角を示す側面図。

【図１９】従来のスロットルボデーにおけるカムレバー
の回動量とスロットルバルブ開度の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…スロットルボデー本体 ２…スロット
ルボア ３…スロットルシャフト ４…スロット
ルバルブ ５…空気通路 ６…スロット
ルアーム ６ａ，６ｂ…係止部 ８，９…スト
ッパ部 １０…リリーフレバー １０９…操作
機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルシャフトに固着したスロット
   ルアームの全閉位置と常用バルブ開度位置を規制するス
   トッパ部と、操作機構によって操作されるリリーフレバ
   ーの全閉位置から常用バルブ開度位置までの回動におい
   てはスロットルアームがリリーフレバーに追従回動し、
   リリーフレバーの常用バルブ開度位置以上の回動におい
   てはスロットルアームがストッパ部に当りリリーフレバ
   ーのみが回動するリリーフ機構を設け、かつスロットル
   ボアとスロットルバルブを、スロットルバルブの回動に
   よって空気流量特性が非線形になるように設定したこと
   を特徴とするスロットルボデー。