节气装置的制作方法

节气装置
1.本技术是申请日为2019年8月28日、申请号为201910800133.x、发明名称为“节气装置”的申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种节气装置。详细而言，涉及一种搭载于汽车等车辆的节气装置。


背景技术：

3.以往，存在一种包括螺旋弹簧的节气装置，该螺旋弹簧具有使节气阀自全开位置向默认位置(开启位置)返回的复位弹簧部和使节气阀自全闭位置向默认位置返回的开启弹簧部(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，在与节气阀一体旋转的节气齿轮的引导部与开启弹簧部之间，包括能够相对于引导部滑动的引导构件。而且，在节气齿轮设有与开启弹簧部的靠齿轮侧的第一圈的外周面抵接的外周支承部。由此，能够抑制开启弹簧部的靠齿轮侧的第一圈对引导构件施加的按压力。
4.专利文献1：日本特开2016－166572号公报


技术实现要素：

5.发明要解决的问题
6.根据专利文献1，由于包括引导构件，因而部件个数增加。因此，导致成本升高和大型化。而且，即使假设省略了引导构件，在开启弹簧部的扭转力矩的反作用力的作用下，靠中间钩部侧的第一圈也成为被按压于节气齿轮的引导部的状态，因此，在开启弹簧部与节气齿轮的引导部之间产生的滑动阻力增大。
7.本发明要解决的课题在于提供一种能够抑制部件个数的增加并且降低在开启弹簧部的内周侧与该内周侧所抵接的构件之间产生的滑动阻力的节气装置。
8.用于解决问题的方案
9.能够利用以下的方案来解决所述的课题。
10.第1技术方案为一种节气装置，该节气装置包括：节气门体，其包括进气通路；节气阀，其对所述进气通路进行开闭；节气门轴，其使所述节气阀旋转；旋转体，其使所述节气门轴旋转；以及螺旋弹簧，其夹装在所述节气门体与所述旋转体之间，其中，所述螺旋弹簧包括：中间钩部，其能够与所述节气门体所具备的开启止挡件抵接；复位弹簧部，其自该中间钩部向一个方向卷绕；以及开启弹簧部，其自所述中间钩部向另一方向卷绕，所述复位弹簧部的顶端部连接于所述节气门体侧，所述开启弹簧部的顶端部连接于所述旋转体侧，所述旋转体包括弹簧引导部，该弹簧引导部保持所述开启弹簧部的内周侧，所述旋转体包括外周支承部，该外周支承部与所述开启弹簧部的靠所述中间钩部侧的至少第一圈的外周侧抵接。
11.根据第1技术方案，由于省略专利文献1中所需要的引导构件，因而能够抑制部件个数的增加。由此，能够抑制成本升高和节气装置的大型化。而且，由于旋转体所具备的外
周支承部与螺旋弹簧的开启弹簧部的靠中间钩部侧的至少第一周的外侧抵接，而使该第一周自旋转体的弹簧引导部分离。因而，能够降低在开启弹簧部的靠中间钩部侧的至少第一圈与旋转体的弹簧引导部之间产生的滑动阻力。另外，旋转体相当于本说明书中所说的“开启弹簧部的内周侧所抵接的构件”。
12.第2技术方案为基于第1技术方案的节气装置，其中，所述外周支承部配置于在自所述开启弹簧部的所述中间钩部侧起大致180
°
～360
°
的范围内进行抵接的位置。
13.根据第2技术方案，能够有效地降低在开启弹簧部的靠中间钩部侧的第一圈与旋转体的弹簧引导部之间的相对移动相对较大的部位产生的滑动阻力。
14.第3技术方案为基于第1技术方案或第2技术方案的节气装置，其中，所述弹簧引导部与所述外周支承部之间的最小间隔为所述开启弹簧部的螺旋线径的2倍以下。
15.根据第3技术方案，能够抑制开启弹簧部的螺旋线彼此在弹簧引导部与外周支承部之间的重叠，而使开启弹簧部的姿势稳定化。
16.第4技术方案为基于第1～第3技术方案中的任一技术方案的节气装置，其中，在所述弹簧引导部的外周面设有内周支承部，该内周支承部与所述复位弹簧部的靠所述中间钩部侧的至少第一圈的内周侧抵接，所述内周支承部配置于在自所述复位弹簧部的所述中间钩部侧起大致90
°
～180
°
的范围内进行抵接的位置。
17.根据第4技术方案，通过使在复位弹簧部的扭转力矩的反作用力的作用下对弹簧引导部施加的负荷方向自旋转体的轴心偏移，能够降低在复位弹簧部与弹簧引导部之间产生的摩擦力矩。
18.发明的效果
19.根据本发明的节气装置，能够抑制部件个数的增加，并且能够降低在开启弹簧部的内周侧与作为该内周侧所抵接的构件的旋转体之间产生的滑动阻力。
附图说明
20.图1是表示实施方式1所涉及的节气装置的立体图。
21.图2是表示拆除了齿轮箱盖的节气装置的默认状态的侧视图。
22.图3是图2的iii－iii线向视剖视图。
23.图4是表示拆除了齿轮箱盖的节气装置的全闭状态的侧视图。
24.图5是表示拆除了齿轮箱盖的节气装置的全开状态的侧视图。
25.图6是表示节气门体侧、螺旋弹簧、节气齿轮、齿轮箱盖的分解状态的立体图。
26.图7是表示安装了螺旋弹簧的节气齿轮的立体图。
27.图8是表示安装了螺旋弹簧的节气齿轮的侧视图。
28.图9是表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的侧视图。
29.图10是图9的x－x线向视剖视图。
30.图11是从轴向观察的示意性地表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图。
31.图12是从径向观察的示意性地表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图。
32.图13是从轴向观察的示意性地表示比较例1所涉及的节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图。
33.图14是径向观察的示意性地表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图。
34.图15是从轴向观察的示意性地表示实施方式2所涉及的节气齿轮与复位弹簧部之间的关系的图。
35.图16是从径向观察的示意性地表示节气齿轮与复位弹簧部之间的关系的图。
36.图17是从轴向观察的示意性地表示比较例2所涉及的节气齿轮与复位弹簧部之间的关系的图。
37.附图标记说明
38.10、节气装置；12、节气门体；13、进气通路；15、节气阀；17、节气门轴；20、节气齿轮(旋转体)；30、螺旋弹簧；31、节气门体侧端部(复位弹簧部的顶端部)；32、齿轮侧端部(开启弹簧部的顶端部)；33、中间钩部；35、复位弹簧部；37、开启弹簧部；37d、螺旋线径；46、开启止挡件；47、弹簧引导部；50、外周支承部；52、内周支承部；a、最小间隔。
具体实施方式
39.以下，使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。
40.[实施方式1]
[0041]
本实施方式的节气装置搭载于汽车等车辆，用于调整相对于车辆的发动机(内燃机)的空气吸入量。图1是表示节气装置的立体图，图2是表示拆除了齿轮箱盖的节气装置的默认状态的侧视图，图3是图2的iii－iii线向视剖视图，图4是表示拆除了齿轮箱盖的节气装置的全闭状态的侧视图，图5是表示拆除了齿轮箱盖的节气装置的全开状态的侧视图，图6是表示节气门体侧、螺旋弹簧、节气齿轮、齿轮箱盖的分解状态的立体图。在图1～图5中，设定为在附图中由箭头来表示节气装置的方向，但并不是指定节气装置的配置方向。
[0042]
(节气装置的概要)
[0043]
如图1所示，节气装置10在节气门体12所具备的进气通路13上以能够转动的状态配置有金属制且呈大致圆盘状的节气阀15。节气阀15相对于节气门轴17固定。节气门体12、节气阀15以及节气门轴17为金属制。
[0044]
如图3所示，节气门轴17的两端部以能够旋转的方式被安装于节气门体12的左右两个轴承18支承。通过使节气门轴17旋转，能够使节气阀15旋转。在节气门轴17的一端部(右端部)固定有节气齿轮20。节气齿轮20相当于本说明中所述的“旋转体”。
[0045]
在节气门体12具备电动式的马达22。在马达22的马达轴23的顶端部具备齿轮24。齿轮24与由包括大齿轮部26a和小齿轮部26b的两级齿轮形成的中间齿轮26的大齿轮部26a啮合(参照图2)。小齿轮部26b与节气齿轮20的齿部28啮合。中间齿轮26借助中间轴27以能够旋转的方式支承于节气门体12。
[0046]
马达22被电子控制装置(ecu)驱动控制。马达22的驱动力经由齿轮24、中间齿轮26向节气齿轮20传递。由此，节气齿轮20能够在开闭方向上转动。节气门轴17以及节气阀15与节气齿轮20一体地转动、即开闭。若改变马达22的马达轴23的旋转方向，则节气阀15的转动方向也发生变化。即，能够利用马达22调整节气阀15的开度。在节气门体12的右侧面安装有齿轮箱盖29，该齿轮箱盖29覆盖节气齿轮20、齿轮24以及中间齿轮26等齿轮传递机构(参照图1)。
[0047]
节气阀15相对于在进气通路13内移动的空气的流动位于大致正交的位置的状态为全闭状态(参照图4)。另外，节气阀15相对于在进气通路13内移动的空气的流动位于大致
平行的位置的状态为全开状态(参照图5)。
[0048]
节气装置10构成为在未向马达22通电的状态下不会成为全闭状态。具体而言，构成为，在未向马达22通电的状态下，成为节气阀15自全闭状态稍微打开的默认状态(参照图2)。在默认状态下，成为少量的空气能够在进气通路13内通过的状态。
[0049]
如图3所示，本实施方式的节气装置10包括螺旋弹簧30，以使得在未向马达22通电的情况下能够将节气阀15设为默认状态。螺旋弹簧30能够在处于与默认状态不同的状态的情况下以使节气阀15返回默认状态的方式对节气阀15施力。在马达22通电的状态(能够控制马达轴23的状态)下，无法利用螺旋弹簧30设为默认状态。螺旋弹簧30的作用力设定为，在中断了向马达22的通电的情况下，能够利用螺旋弹簧30的弹簧恢复力将节气阀15设为默认状态。
[0050]
无论是在节气阀15自默认状态打开的状态还是节气阀15关闭的状态下，螺旋弹簧30都能够使节气阀15返回默认状态。螺旋弹簧30的螺旋线的截面形成为圆形。螺旋弹簧30卷绕成直圆筒状，并在中途改变了卷绕螺旋弹簧30的方向(参照图6)。
[0051]
如图2所示，螺旋弹簧30的一端部即节气门体侧端部31利用卡定而连接于节气门体12所具备的节气门体侧卡定部40。螺旋弹簧30的另一端部即齿轮侧端部32利用卡定而连接于节气齿轮20所具备的齿轮侧卡定部42。即，螺旋弹簧30夹装在节气门体12与节气齿轮20之间。齿轮侧卡定部42相当于本说明书中所说的“旋转体侧卡定部”。图7是表示安装了螺旋弹簧的节气齿轮的立体图，图8是表示安装了螺旋弹簧的节气齿轮的侧视图。
[0052]
如图6所示，螺旋弹簧30的改变卷绕方向的部分作为比螺旋弹簧30的外径向外方突出的中间钩部33而形成为u字状。在螺旋弹簧30中，将在节气门体侧端部31与中间钩部33之间向一个方向卷绕而成的螺旋部分称作复位弹簧部35，将在齿轮侧端部32与中间钩部33之间向另一方向卷绕而成的螺旋部分称作开启弹簧部37。在未对螺旋弹簧30施加力的状态下，复位弹簧部35的外径和内径与开启弹簧部37的外径和内径形成为大致相同。
[0053]
节气门体侧端部31和齿轮侧端部32以比螺旋弹簧30的外径向外方突出的方式形成。螺旋弹簧30的节气主体侧端部31和齿轮侧端部32在使复位弹簧部和开启弹簧部以内径减小的方式扭转的状态下连接于节气门体侧卡定部40和齿轮侧卡定部42(参照图2)。节气门体侧端部31相当于本说明书中所说的“复位弹簧部35的顶端部”。齿轮侧端部32相当于本说明书中所说的“开启弹簧部37的顶端部”。
[0054]
如图7所示，中间钩部33以相对于节气齿轮20所具备的钩止挡部44能够相对地向开方向分离的方式卡定于钩止挡部44。中间钩部33以相对于设于节气门体12的开启止挡件46能够抵接并且能够向开方向分离的方式设置(参照图4和图5)。
[0055]
在节气齿轮20自默认状态(参照图2)向全闭状态(参照图4)转动的期间内，中间钩部33与开启止挡件46抵接。由于节气齿轮20欲相对于开启止挡件46相对转动，因此，节气齿轮20的钩止挡部44自中间钩部33分离。而且，开启弹簧部37以内径减小的方式弹性变形。在该状态下，若未向马达22通电，则在开启弹簧部37的弹簧恢复力的作用下，节气齿轮20返回到默认状态。另外，在节气齿轮20自默认状态向全闭状态转动的期间内，复位弹簧部35的内径不会减小。
[0056]
在节气齿轮20自默认状态(参照图2)向全开状态(参照图5)转动的期间内，中间钩部33维持卡定于节气齿轮20的钩止挡部44的状态。因此，复位弹簧部35以内径减小的方式
弹性变形。在该状态下，若未向马达22通电，则在复位弹簧部35的弹簧恢复力的作用下，节气齿轮20返回到默认状态。另外，在节气齿轮20自默认状态向全开状态转动的期间内，开启弹簧部37的内径不会减小。
[0057]
如图3所示，在节气齿轮20中，在螺旋弹簧30的内侧且是供节气门轴17插入的部分的周围，以包围节气门轴17的外周的方式形成有圆筒状的弹簧引导部47。弹簧引导部47以自节气齿轮20的右侧部向左方呈同心状突出的方式形成。
[0058]
在弹簧引导部47嵌入有螺旋弹簧30的复位弹簧部35的靠中间钩部33侧的一部分(例如大致两圈的量)和开启弹簧部37(例如大致两圈的量)。弹簧引导部47对复位弹簧部35的靠中间钩部33侧的一部分的内周侧和开启弹簧部37的内周侧进行保持。而且，在节气门体12形成有用于安装右侧的轴承18的圆筒状的毂部45。在毂部45嵌合有复位弹簧部35的剩余的部分。
[0059]
图9是表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的侧视图，图10是图9的x－x线线向视剖视图。如图9和图10所示，对节气齿轮20的齿部28进行支承的圆弧状基部48隔开规定的间隔地呈同心状形成于弹簧引导部47的基端部外周侧。
[0060]
在弹簧引导部47的外周侧配置的螺旋弹簧30的螺旋内径形成得大于弹簧引导部47的外径。特别是构成为，在螺旋弹簧30安装于节气主体12的状态下(参照图3)，在节气阀15位于所能够取得的任意位置的情况下，螺旋弹簧30的内径均大于弹簧引导部47的外径。
[0061]
(节气齿轮20的主要部位结构)
[0062]
如图9和图10所示，在节气齿轮20设有与螺旋弹簧30的开启弹簧部37的外周侧抵接的外周支承部50。外周支承部50与节气齿轮20一体地形成。在本实施方式中，在圆弧状基部48的内周侧沿着周向以规定的间隔配置有多个(图9中示出两个)外周支承部50。外周支承部50形成为与节气齿轮20的轴向(图9中纸面的正背方向)平行地延伸的圆柱状。因此，外周支承部50以点接触状与开启弹簧部37的外周侧抵接。外周支承部50形成为，即使在螺旋弹簧30的内径成为最小的情况下，也与开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈抵接。
[0063]
外周支承部50配置于能够降低开启弹簧部37按压弹簧引导部47的力的位置。即，外周支承部50形成为能够朝向与在开启弹簧部37的扭转力矩的反作用力的作用下按压弹簧引导部47的方向相反的方向对开启弹簧部37赋予按压力。
[0064]
图11是从轴向观察的示意性地表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图，图12是从径向观察的示意性地表示节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图。在图11和图12中，由箭头y1示出在开启弹簧部37的扭转力矩的反作用力的作用下按压弹簧引导部47的方向，由箭头y2示出外周支承部50对开启弹簧部37赋予按压力的方向。而且，外周支承部50以在自开启弹簧部37的中间钩部33侧起大致180
°
～360
°
的范围内与开启弹簧部37抵接的方式配置。
[0065]
外周支承部50通过利用抵接对开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈的外周侧进行支承，从而使与该抵接部位相反的一侧的部位自弹簧引导部47分离，由此抑制该相反的一侧的部位与弹簧引导部47抵接。外周支承部50并不是使开启弹簧部37的第一圈与弹簧引导部47抵接。
[0066]
如图10所示，供开启弹簧部37配置的弹簧引导部47与外周支承部50之间的最小间
隔a设定为开启弹簧部37的螺旋线径37d的2倍以下。
[0067]
(实施方式1的优点)
[0068]
根据实施方式1的节气装置10，通过省略专利文献1中所需要的引导构件，能够抑制部件个数的增加。由此，能够抑制成本升高和节气装置10的大型化。
[0069]
而且，由于节气齿轮20所具备的外周支承部50与螺旋弹簧30的开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈的外周侧抵接，而使该第一圈自节气齿轮20的弹簧引导部47分离。因而，能够降低在开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈与节气齿轮20的弹簧引导部47之间产生的滑动阻力。这对于降低弹簧引导部47的磨损是有效的。而且，由于能够降低相对于马达22的负荷，因而有助于马达22的小型化、节气装置10的小型化。
[0070]
在此，参照比较例1对开启弹簧部37与弹簧引导部47之间的滑动阻力的降低效果进行说明。图13是从轴向观察的示意性地表示比较例1所涉及的节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图，图14是从径向观察的示意性地表示比较例1所涉及的节气齿轮与开启弹簧部之间的关系的图。在比较例1中，对与实施方式相同的部位标注相同的附图标记并省略其说明。如图13和图14所示，在比较例1的节气齿轮(标注附图标记120)未形成实施方式中的外周支承部50(参照图11和图12)。其他的结构与实施方式相同。
[0071]
根据比较例1，在开启弹簧部37的扭转力矩的反作用力(参照图13和图14中的箭头y1)的作用下，开启弹簧部37的螺旋中心37c相对于弹簧引导部47的轴心47c偏心。因而，开启弹簧部37的一侧部(图13和图14中的右侧部)的内周部与弹簧引导部47的外周面抵接。相伴于此，复位弹簧部35的另一侧部(图13和图14中的左侧部)自弹簧引导部47分离。
[0072]
而且，开启弹簧部37并不是在任何部分都表现出相同的动作。例如，在节气齿轮20在默认位置与全闭位置之间转动的情况下，靠近齿轮侧端部32的部分表现为跟随节气齿轮20那样的动作。但是，由于靠近中间钩部33的部分被开启止挡件46限制移动，因此，采取与节气齿轮20相对移动的动作。因而，在节气齿轮20在默认位置与全闭位置之间的转动时，在复位弹簧部35的靠中间钩部33侧的第一圈与弹簧引导部47之间产生的滑动阻力所谓的摩擦较大。
[0073]
相对于此，在本实施方式中，节气齿轮20所具备的外周支承部50与开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈的外周侧抵接(参照图11和图12)。由此，使开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈在整周上自节气齿轮20的弹簧引导部47分离。因而，能够降低在开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的至少第一圈与节气齿轮20的弹簧引导部47之间产生的滑动阻力。
[0074]
而且，外周支承部50配置于在自开启弹簧部37的中间钩部33侧起大致180
°
～360
°
的范围内与开启弹簧部37抵接的位置。因而，能够有效地降低在开启弹簧部37的靠中间钩部33侧的第一圈与节气齿轮20的弹簧引导部47之间的相对移动相对较大的部位产生的滑动阻力。
[0075]
而且，弹簧引导部47与外周支承部50之间的最小间隔a为开启弹簧部37的螺旋线径37d的2倍以下。因而，能够抑制开启弹簧部37的螺旋线彼此在弹簧引导部47与外周支承部50之间的重叠，能够使开启弹簧部37的姿势稳定化。
[0076]
[实施方式2]
[0077]
本实施方式是对实施方式1施加变更而成的，因而对该变更部分进行说明，对与实
施方式1相同的部位标注相同的附图标记并省略重复的说明。图15是从轴向观察的示意性地表示节气齿轮与复位弹簧部之间的关系的图，图16是从径向观察的示意性地表示节气齿轮与复位弹簧部之间的关系的图。如图15和图16所示，在节气齿轮20的弹簧引导部47的外周面设有一个与复位弹簧部35的靠中间钩部33侧的至少第一圈的内周侧抵接的内周支承部52。内周支承部52配置于在自复位弹簧部35的中间钩部33侧起大致90
°
～180
°
的范围内与复位弹簧部35抵接的位置。内周支承部52形成为在弹簧引导部47的外周面沿轴向延伸的截面山形形状。
[0078]
根据本实施方式，通过使在复位弹簧部35的扭转力矩的反作用力的作用下对弹簧引导部47施加的负荷方向自节气齿轮20的轴心偏移，从而能够降低在复位弹簧部35与弹簧引导部47之间产生的摩擦力矩。
[0079]
在此，参照比较例2对复位弹簧部35与弹簧引导部47之间的摩擦力矩的降低效果进行说明。图17是从轴向观察的示意性地表示比较例2所涉及的节气齿轮与复位弹簧部之间的关系的图。在比较例2中，对与实施方式相同的部位标注相同的附图标记并省略其说明。如图17所示，在比较例2的节气齿轮(标注附图标记220)未形成实施方式2的内周支承部52(参照图15)。其他的结构与实施方式相同。
[0080]
根据比较例2，在复位弹簧部35的扭转力矩的反作用力的作用下对弹簧引导部47施加的负荷方向(参照图17中的箭头f)通过弹簧引导部47的轴心47c。在将此时的负荷设为f、将弹簧引导部47的外周面的摩擦系数设为μ时，滑动阻力f成为
[0081]
f＝μ
×
f。
[0082]
而且，在将弹簧引导部47的半径设为r时，摩擦力矩t成为
[0083]
t＝μf
×
r。
[0084]
相对于此，在本实施方式中，内周支承部52与复位弹簧部35的靠中间钩部33侧的第一圈的内周侧抵接。由此，在复位弹簧部35的扭转力矩的反作用力的作用下对弹簧引导部47施加的负荷方向(参照图15中的箭头f)从通过弹簧引导部47的轴心47c的位置变成通过内周支承部52的顶端的位置。该情况下，通过轴心47c的负荷f
′
成为
[0085]f′
＝fcosθ。
[0086]
因而，摩擦力矩t成为
[0087]
t＝μfcosθ
×
r。
[0088]
因此，相比于比较例2，能够降低摩擦力矩t。
[0089]
[其他的实施方式]
[0090]
本发明并不限定于所述的实施方式，能够在不偏离本发明的范围内进行变更。例如，外周支承部50的个数可以增减。而且，内周支承部52既可以省略，也可以增加。而且，还考虑不设置外周支承部50而设置内周支承部52。