JP2004251235A

JP2004251235A - Throttle valve device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004251235A
Application number: JP2003043997A
Authority: JP
Inventors: Akira Sano; 亮佐野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure welding strength compatibly with improved fitting property of the throttle valve 4 to the throttle shaft 3 when laser-welding a throttle shaft 3 and a throttle valve 4 to each other. <P>SOLUTION: A welding clearance between a resin valve fixing part 6 and a part 7 to be fitted in a press-in fitting part 51 provided in a part of a fitting part of the throttle shaft 3 and the throttle valve 4 can be formed at the predetermined value or less to sufficiently secure the welding strength when laser-welding the throttle shaft 3 and the throttle valve 4 to each other. A welding clearance between the resin valve fixing part 6 and the part 7 to be fitted in a clearance fitting part 52 provided in residual parts of the fitting part of the throttle shaft 3 and the throttle valve 4 can be formed at a predetermined value or more to improve the assembling workability of the throttle valve 4 to the throttle shaft 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセル操作量に応じて内燃機関の吸入空気量を変更してエンジントルクまたはエンジン回転速度を制御する内燃機関用スロットルバルブ装置に関するもので、特にスロットルシャフトの樹脂製軸状部とスロットルバルブの樹脂製筒状部とを熱溶着を用いて固定するようにした内燃機関用スロットルバルブ装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば内燃機関に吸入空気を送るための吸気通路を形成する円管状ボア壁部を有する樹脂製スロットルボデーと、両端部にスロットルボデーの第１、第２軸受支持部に摺動自在に支持される第１、第２金属製軸受摺動部、およびこれらの第１、第２金属製軸受摺動部間に樹脂製バルブ固定部を有するスロットルシャフトと、このスロットルシャフトの樹脂製バルブ固定部の外周に固定される樹脂製円筒部を有するスロットルバルブとを備えた内燃機関用スロットルバルブ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、スロットルシャフトの樹脂製バルブ固定部の外周に、スロットルバルブの樹脂製円筒部を嵌め合わせた後に、樹脂製バルブ固定部と樹脂製円筒部との嵌め合い部をレーザー溶着を用いて固着している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１３７５１号公報（第１−６頁、図１−図９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、樹脂製バルブ固定部と樹脂製円筒部との嵌め合い部をレーザー溶着を用いて熱溶着させる時の溶着強度は、樹脂製バルブ固定部と樹脂製円筒部との溶着間隔（溶着隙間）が狭い程、強い。このため、溶着強度だけを考慮すると、樹脂製バルブ固定部と樹脂製円筒部との嵌め合いは、嵌合溶着部の軸方向全体が圧入等のように溶着間隔が所定値以下に狭くなっていることが望ましい。ところが、スロットルシャフトへのスロットルバルブの組み付けを考慮した場合、スロットルバルブは、その樹脂製円筒部の嵌合穴の軸線を、スロットルボデーの円管状ボア壁部のシャフト貫通穴の軸線に対して芯合わせを行いつつ、樹脂製円筒部を樹脂製バルブ固定部に固定する必要がある。このため、スロットルシャフトのボア軸線に対して垂直方向（半径方向）に自由度を持たせつつ、組み付け固定できる構造が望ましい。
【０００５】
【発明の目的】
本発明の目的は、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部とを熱溶着させる時の溶着強度の確保とスロットルシャフトへのスロットルバルブの筒状部の組み付け性の向上との両立を図ることのできる内燃機関用スロットルバルブ装置を提供することにある。また、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部との嵌め合い部、つまり嵌合溶着部の構造の最適化を図ることのできる内燃機関用スロットルバルブ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部との嵌め合い部に、軸状部の最大寸法と筒状部内に形成される嵌合穴の最小寸法とが略等しく、軸状部と筒状部との間の溶着隙間が所定値以下に小さい圧入嵌め部を設けている。そして、上記の圧入嵌め部を除く、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部との嵌め合い部に、軸状部の最大寸法が嵌合穴の最小寸法よりも小さく、軸状部と筒状部との間の溶着隙間が所定値よりも大きい隙間嵌め部を設けている。
【０００７】
それによって、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部との嵌め合い部の一部に圧入嵌め部を設けることで、その圧入嵌め部における軸状部と筒状部との間の溶着間隔を所定値以下に小さくすることができるので、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部とを熱溶着させる時の溶着強度を確保することができる。また、スロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部との嵌め合い部の残部に隙間嵌め部を設けることで、その隙間嵌め部における軸状部と筒状部との間の溶着間隔を所定値よりも大きくすることができるので、スロットルシャフトの軸状部へのスロットルバルブの筒状部の組み付け作業性を向上することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、嵌め合い部のうちの圧入嵌め部、およびこの圧入嵌め部近傍の隙間嵌め部は、軸状部の外周に筒状部の内周を嵌め合わせた状態で、軸状部の外周と筒状部の内周とを熱溶着を用いて固定する嵌合溶着部を構成することで、嵌合溶着部における溶着間隔を狭くすることができるので、溶着強度を向上することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、熱溶着としてレーザー溶着を用いることで、例えばスロットルバルブの筒状部の半径方向の外側からレーザー光を筒状部の外壁面に照射することで、軸状部の外周と筒状部の内周とが熱溶着される。これにより、樹脂製の軸状部と樹脂製の筒状部との嵌め合い部のうちの嵌合溶着部が強固に固着される。また、請求項４に記載の発明によれば、溶着隙間の最大寸法を、レーザー溶着が可能な７５μｍ以下の隙間に設定することにより、樹脂製の軸状部と樹脂製の筒状部との嵌め合い部のうちの嵌合溶着部が強固に固着される。
【００１０】
請求項５に記載の発明によれば、スロットルバルブの筒状部に、圧入嵌め部から筒状部の端部に向かって徐々に外径または内径が増大する略円錐形状の傾斜筒壁を設けることにより、圧入嵌め部と隙間嵌め部とを連続的に樹脂成形することができるので、スロットルバルブの筒状部の形状の寸法精度を出し易くなる。また、請求項６に記載の発明によれば、圧入嵌め部を、嵌め合い部の軸方向の一端側に設けても良い。また、圧入嵌め部を、嵌め合い部の軸方向の略中央部付近に設けても良い。この場合には、バックファイヤや吸気圧力等によって最も応力の加わるスロットルシャフトの軸状部とスロットルバルブの筒状部との嵌め合い部の略中央部に圧入嵌め部を設けることができるので、樹脂製の軸状部と樹脂製の筒状部との嵌め合い部のうちの嵌合溶着部の最大強度を確保することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明によれば、スロットルシャフトの軸状部の外径形状およびスロットルバルブの筒状部の嵌合穴の内径形状を非円形状とすることで、スロットルシャフトの軸状部の周方向へのスロットルバルブの筒状部の回り止めを行うことが可能となる。また、請求項８に記載の発明によれば、スロットルシャフトの軸状部の外径形状およびスロットルバルブの筒状部の嵌合穴の内径形状を非円形状とすることで、例えば軸状部の外壁面にシャフト側２面幅部を設け、また、嵌合穴の穴壁面にシャフト側２面幅部に対応したバルブ側２面幅部を設けることで、軸状部の軸方向に対して略直交する半径方向に筒状部の移動が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１および図２は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は内燃機関用スロットルバルブ装置を示した図で、図２はスロットルシャフトとスロットルバルブとの嵌め合い部を示した図である。
【００１３】
本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置は、運転者のアクセル操作量に基づいて内燃機関（例えば二輪自動車用エンジン：以下エンジンと言う）に流入する吸入空気量を変更することで、エンジン回転速度またはエンジントルクをコントロールするものである。この内燃機関用スロットルバルブ装置は、内部をエンジンに向かう吸入空気が流れる円管状ボア壁部１を有するスロットルボデー２と、運転者のアクセル操作量（例えばアクセルペダルの踏み込み量）に対応して回転駆動されるスロットルシャフト３と、ボア壁部１内においてスロットルシャフト３の外周に溶着固定されたスロットルバルブ４と、このスロットルバルブ４の回転位置を、エンジンがアイドリング状態の時の初期位置に戻すためのリターンスプリング５とを備えた吸気絞り弁装置である。
【００１４】
そして、スロットルボデー２は、耐熱性樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、ガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０等）により一体成形された樹脂成形品で、スロットルバルブ４およびスロットルシャフト３を保持する装置である。スロットルボデー２のボア壁部１内には、エンジンに吸入空気を送るための吸気通路１０が形成されており、その中央部にスロットルバルブ４およびスロットルシャフト３が回転自在に組み込まれている。また、吸気通路１０は、エアクリーナ（図示せず）から吸気管（図示せず）を介して吸入空気を吸い込むための空気入口部、およびエンジンのサージタンクまたはインテークマニホールド（図示せず）に吸入空気を流入させるための空気出口部を有している。
【００１５】
そして、ボア壁部１の図示左端面には、スロットルシャフト３の軸方向の一端部を回転自在に支持するための円筒状の第１軸受支持部１１がボア壁部１の内壁面より図示左側に突出するように一体的に設けられている。なお、第１軸受支持部１１の図示左端部は、閉塞されている。また、ボア壁部１の図示右端面には、スロットルシャフト３の軸方向の他端部を回転自在に支持するための円筒状の第２軸受支持部１２がボア壁部１の内壁面より図示右側に突出するように一体的に設けられている。なお、第２軸受支持部１２の図示右端部は、開口している。
【００１６】
そして、第１、第２軸受支持部１１、１２内には、スロットルシャフト３が摺動する断面形状が円形状の第１、第２シャフト摺動孔が形成されている。そして、第２軸受支持部１２の外周には、リターンスプリング５が嵌め合わされる円筒状のスプリング内周ガイド１３が一体的に設けられている。また、第２軸受支持部１２の先端部（図示右端部）とスロットルシャフト３の外周との間には、オイルシール１４が装着されている。また、ボア壁部１の図示右端面には、リターンスプリング５のスプリング側フック部を係止するボデー側フック部１５が一体的に設けられている。
【００１７】
スロットルシャフト３は、耐熱性樹脂により一体成形された樹脂成形部（例えばポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、ガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０製の樹脂シャフト）に、この樹脂成形部を補強するための分割型の金属部材（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼製の金属シャフト）をインサート成形したものである。
【００１８】
スロットルシャフト３の樹脂成形部は、スロットルバルブ４が圧入固着される嵌合部２１を有する樹脂製バルブ固定部（樹脂製の軸状部）６と、この樹脂製バルブ固定部６を介してスロットルバルブ４にアクセル操作量を伝達する樹脂製レバー部２２と、樹脂製バルブ固定部６と樹脂製レバー部２２とを繋ぐ樹脂製シャフト部２３とを耐熱性樹脂により一体成形したものである。なお、樹脂製シャフト部２３は、樹脂製バルブ固定部６の内周部と樹脂製レバー部２２の内周部とを連結するように円筒形状に形成されている。
【００１９】
樹脂製バルブ固定部６は、非円筒形状に形成されて、樹脂製シャフト部２３よりも図示左側に設けられている。この樹脂製バルブ固定部６の外周面には、図２に示したように、スロットルシャフト３の周方向へのスロットルバルブ４の回り止めを行うための２つの平坦面（２面幅部：周方向位置決め部）３１が形成されている。すなわち、２面幅部３１は、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４との相対回転運動を防止する非円形状の部分である。
【００２０】
樹脂製レバー部２２は、円環板形状に形成されて、樹脂製シャフト部２３よりも図示右側に設けられている。この樹脂製レバー部２２の外周部には、ドライバーが操作するアクセルペダルに連動する開弁側、閉弁側ワイヤーケーブル（図示せず）が巻き付けられる略Ｖ字形状の周溝部３２が設けられている。また、樹脂製レバー部２２の外周部には、開弁側、閉弁側ワイヤーケーブルの一端部を取り付けるための開弁側、閉弁側取付溝（図示せず）が設けられている。
【００２１】
樹脂製レバー部２２の図示左端面には、スロットルボデー２のスプリング内周ガイド１３と略同一の外径とされた、リターンスプリング５が嵌め合わされる円筒状のスプリング内周ガイド３３が一体的に設けられている。また、樹脂製レバー部２２の図示左端面には、リターンスプリング５のスプリング側フック部を係止するレバー側フック部３４が一体的に設けられている。また、樹脂製レバー部２２には、肉厚を均等化するための複数の溝部３５が設けられている。そして、隣設する２つの溝部３５間には、補強用リブ部（図示せず）がそれぞれ設けられている。
【００２２】
分割型の金属部材は、スロットルシャフト３の一端面から他端面に至るまで軸方向に延びる中軸棒状の金属製シャフト部２４と、この金属製シャフト部２４の外周に部分的に円筒状隙間を隔てて嵌め合わされた円管状の金属製パイプ部２５とに２分割されている。金属製シャフト部２４は、ステンレス鋼等の金属材料により中軸棒形状に形成されており、スロットルシャフト３の樹脂成形部にインサート成形されて一体化されている。そして、金属製シャフト部２４は、図示左端面から図示右端面に至るまでの軸方向全体に延長されている。
【００２３】
この金属製シャフト部２４は、樹脂製バルブ固定部６よりも軸方向の一端側の表面部分がスロットルシャフト３の外周面に露出しており、その露出部がスロットルボデー２の第１軸受支持部１１の内周面に回転自在に支持される第１軸受摺動部３６とされている。また、金属製シャフト部２４の図示右端部は、樹脂製レバー部２２の図示右端面よりも外部に露出（突出）している。
【００２４】
金属製パイプ部２５は、ステンレス鋼等の金属材料により円管形状に形成されており、樹脂製バルブ固定部６と樹脂製レバー部２２との間の、スロットルシャフト３の表面部分にのみ設けられている。そして、金属製パイプ部２５は、金属製シャフト部２４の外周側に部分的に、すなわち、スロットルボデー２の第１軸受支持部１１の内周に配される金属製シャフト部２４の外周側のみに円筒状隙間（樹脂製シャフト部２３を構成する耐熱性樹脂が充填されている部分）を隔てて嵌め合わされている。この金属製パイプ部２５は、樹脂製バルブ固定部６よりも軸方向の他端側の表面部分がスロットルシャフト３の外周面に露出しており、その露出部がスロットルボデー２の第２軸受支持部１２の内周面およびオイルシール１４の内周に回転自在に支持される第２軸受摺動部３７とされている。
【００２５】
スロットルバルブ４は、耐熱性樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、ガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０等）により一体成形された樹脂成形品で、スロットルボデー２のボア壁部１内において開閉自在に収容されて、エンジンに吸入される吸入空気量をコントロールするバタフライ形の回転弁である。このスロットルバルブ４には、スロットルシャフト３の外周部分（表面部分）、つまり樹脂製バルブ固定部６の外周に嵌め合わされてレーザー溶着等により固着される非円筒形状の被嵌合部（樹脂製の筒状部）７、およびこの被嵌合部７より吸気通路１０を閉塞するように延長された２つの半円形状板部８等が形成されている。
【００２６】
そして、被嵌合部７は、２つの半円形状板部８の回転中心側に設けられて、スロットルシャフト３の外周部分（表面部分）にレーザー溶着を用いて固定されている。また、被嵌合部７は、図２に示したように、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６との嵌め合い部の中央部に、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の嵌合部２１の外周に圧入固定される絞り部４１を有している。そして、絞り部４１の軸方向の両側には、絞り部４１から被嵌合部７の軸方向の両端部（両側の開口端）に向かって徐々に外径または内径が増大する略円錐形状の傾斜筒壁４２、４３が設けられている。
【００２７】
そして、被嵌合部７内には、軸方向に貫通する小判型の貫通孔（嵌合穴）４４が形成されている。また、被嵌合部７の内周面および外周面には、スロットルシャフト３の外形形状、つまり樹脂製バルブ固定部６の外周面に形成された２面幅部３１に対応して、スロットルシャフト３の周方向へのスロットルバルブ４の回り止めを行うための２つの平坦面（２面幅部）４５がそれぞれ形成されている。なお、２面幅部４５を除く被嵌合部７の内周面および外周面は、被嵌合部７の軸線を中心とする円弧状の曲率面とされている。
【００２８】
次に、本実施形態のスロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の構造を、図１および図２に基づいて説明する。この嵌め合い部の一部、特に嵌め合い部の中央部には、樹脂製バルブ固定部６の最大寸法と貫通孔（嵌合穴）４４の最小寸法とが略等しく、樹脂製バルブ固定部６の嵌合部２１と被嵌合部７の絞り部４１との間の溶着隙間が所定値以下に小さい圧入嵌め部５１が形成されている。
また、圧入嵌め部５１を除く嵌め合い部には、樹脂製バルブ固定部６の最大寸法が貫通孔（嵌合穴）４４の最小寸法よりも小さく、被嵌合部７の両傾斜筒壁４２、４３と樹脂製バルブ固定部６との間の溶着隙間が上記の所定値よりも大きい隙間嵌め部５２が形成されている。
【００２９】
そして、嵌め合い部のうちの圧入嵌め部５１、およびこの圧入嵌め部５１近傍の隙間嵌め部５２は、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の外周にスロットルバルブ４の被嵌合部７の内周を嵌め合わせた状態で、樹脂製バルブ固定部６の外周と被嵌合部７の内周とをレーザー溶着を用いて固着する嵌合溶着部５３を構成している。なお、嵌合溶着部５３における溶着隙間（溶着間隔）の最大寸法は、レーザー溶着が可能な所定値（例えば７５μｍ）以下の隙間に設定されている。なお、嵌合溶着部５３における溶着強度を考慮した場合、嵌合溶着部５３における溶着隙間（溶着間隔）の最大寸法を、所定値Ｓ（例えば２５μｍ）以下の隙間に設定することが望まれる。
【００３０】
上述したように、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の一部を圧入嵌め部５１とし、且つ２面幅部３１、および２面幅部４５を図２（ｄ）の図示左右方向に沿うように設けることで、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の軸線に対して直交する方向、つまり図２（ｄ）の図示上下方向のスロットルバルブ４の被嵌合部７の位置規制を行うことが可能である。
【００３１】
なお、上記の圧入嵌め部５１を含む嵌め合い部全体には、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との間に隙間を設け、且つ２面幅部３１、および２面幅部４５を図２（ｄ）の図示左右方向に沿うように設けることで、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の軸線に対して直交する方向、つまり図２（ｄ）の図示左右方向へのスロットルバルブ４の被嵌合部７の移動を行うことが可能である。
【００３２】
［第１実施形態の製造方法］
次に、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置の製造方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００３３】
先ず、スロットルボデー２のボア壁部１の外壁面（図示右端面）に形成されたボデー側フック部１５にリターンスプリング５のスプリング側フック部を組み付けて、スロットルボデー２のボア壁部１の外壁面（図示右端面）に形成された円筒状のスプリング内周ガイド１３の外周側にリターンスプリング５の図示左側部を嵌め合わせることで、スロットルボデー２のボア壁部１の外壁面（図示右端面）にリターンスプリング５を組み付ける。
【００３４】
次に、スロットルバルブ４の被嵌合部７の貫通孔（嵌合穴）４４、スロットルボデー２の第１、第２軸受支持部１１、１２内に形成される第１、第２シャフト摺動孔の軸心が一直線上に位置するように、スロットルバルブ４をスロットルボデー２のボア壁部１に形成される吸気通路１０内に挿入する。次に、上記のスロットルシャフト３を、スロットルボデー２の第２軸受支持部１２の図示右端部から、第２シャフト摺動孔、貫通孔（嵌合穴）４４、第１シャフト摺動孔の順に差し込むことで、スロットルシャフト３をスロットルボデー２に組み付ける。
【００３５】
次に、スロットルシャフト３の樹脂製レバー部２２の外壁面（図示左端面）に形成されたレバー側フック部３４にリターンスプリング５のスプリング側フック部を組み付けて、樹脂製レバー部２２の外壁面（図示左端面）に形成された円筒状のスプリング内周ガイド３３の外周側にリターンスプリング５の図示右側部を嵌め合わせることで、スロットルボデー２のボア壁部１の外壁面（図示右端面）とスロットルシャフト３の樹脂製レバー部２２の外壁面（図示左端面）との間にリターンスプリング５が装着される。
【００３６】
次に、上記のように、スロットルボデー２のボア壁部１内において、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の外周に、スロットルバルブ４の被嵌合部７を嵌合した状態で、このスロットルボデーアッセンブリを、図示しないレーザー溶着装置の治具に組み付ける。この治具は、例えば所定の幅で往復移動が可能に構成され、治具の上方に、レーザー装置が設置されている。レーザー装置は、レーザー発振器から出力されたレーザー光をレンズ等で集光し、ボア壁部１内のスロットルバルブ４の被嵌合部７の外壁面に照射する。なお、レーザー装置のレーザー発振器としては、レーザー出力が２０Ｗ〜３０Ｗ程度の半導体レーザー発振器が使用される。また、レーザー発振器として、パルスＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーや、ＣＯ２レーザー等のその他のレーザー発振器を用いても良い。また、治具の移動速度は、約１０ｍｍ／ｓｅｃ程度に設定される。
【００３７】
レーザー装置のレーザー発振器からスロットルバルブ４の被嵌合部７の外壁面にレーザー光を照射しながら、治具をスロットルシャフト３の軸方向に移動させると共に、スロットルシャフト３の軸方向に直交する方向に往復揺動させて、レーザー照射を行う。このとき、レーザー光は、スロットルバルブ４の被嵌合部７に入射し、その部分を透過して、内側のスロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の外周面に達し、吸収される。このレーザー照射によって、図２（ａ）に示したように、樹脂製バルブ固定部６の外周面が溶融し、その熱により、被嵌合部７の内壁面が溶融し、樹脂製バルブ固定部６の外周面と被嵌合部７の内壁面とが熱溶着される。
【００３８】
なお、本実施形態では、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、樹脂製バルブ固定部６の２面幅部３１、および被嵌合部７の２面幅部４５において、圧入嵌め部５１を中心にしてスロットルシャフト３の軸方向に沿うようにレーザー溶着を実施するようにしている。すなわち、スロットルバルブ４の被嵌合部７の２面幅部４５を表裏でそれぞれ１往復ずつレーザー溶着が実施される。これにより、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部のうちの圧入嵌め部５１、およびこの圧入嵌め部５１近傍の隙間嵌め部５２が、図２（ｃ）に示したように、嵌合溶着部５３を形成することになる。
以上によって、スロットルボデー２、スロットルバルブ４、スロットルシャフト３およびリターンスプリング５を備えた内燃機関用スロットルバルブ装置が製造される。なお、以上の製造方法、工程手順を採用することで、部品点数削減および製作工数低減を図れる効果がある。
【００３９】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００４０】
運転者によってアクセルペダルが踏み込まれると、このアクセルペダルにワイヤケーブルを介して機械的に連結された樹脂製レバー部２２が、リターンスプリング５の付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量に対応した回転角度だけ回転する。そして、上記の樹脂製レバー部２２の回転が樹脂製シャフト部２３を介して樹脂製バルブ固定部６に伝わり、樹脂製バルブ固定部６の回転に伴ってスロットルバルブ４が、樹脂製レバー部２２、つまりスロットルシャフト３と同じ回転角度だけ回転する。これにより、エンジンへの吸気通路１０が所定のスロットル開度だけ開かれるので、エンジン回転速度がアクセルペダルの踏み込み量に対応した速度に変更される。
【００４１】
逆に、運転者がアクセルペダルから足を離すと、リターンスプリング５の付勢力によってスロットルバルブ４およびスロットルシャフト３が初期位置（アイドリング位置）まで戻される。これにより、エンジンへの吸気通路１０が閉じられる（全閉状態）ので、エンジン回転速度がアイドリング回転速度となる。
【００４２】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置においては、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の一部に圧入嵌め部５１を設けている。すなわち、その圧入嵌め部５１における樹脂製バルブ固定部６と被嵌合部７との間の溶着間隔を所定値以下に小さくすることができるので、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７とをレーザー溶着させる時の溶着強度を十分に確保することができる。
【００４３】
特に、内燃機関用スロットルバルブ装置を車両に搭載し、エンジンを運転した時に、バックファイヤや吸気管負圧（吸気圧力）等によって最も応力の加わるスロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の中央部に圧入嵌め部５１を設けることで、その嵌め合い部の中央部付近にレーザー溶着が可能な隙間設定とされた嵌合溶着部５３が形成される。これにより、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の外周とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌合溶着部５３の最大強度を確保することができるので、嵌合溶着部５３の溶着品質を向上できる。
【００４４】
それによって、バックファイヤや吸気管負圧等がスロットルバルブ４に加わっても、スロットルバルブ４をレーザー溶着固定するスロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６に反りや歪み等が発生することはなく、樹脂成形された樹脂製バルブ固定部６の外径を大幅に大きく変更しなくても強度を十分に確保することができる。したがって、樹脂製バルブ固定部６の外径の大型化による吸気管の吸気通路径の大型化を抑えることができるので、エンジンの周辺での吸気管の占有スペースを狭くすることができる。
【００４５】
また、圧入嵌め部５１を除く、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の残部に隙間嵌め部５２を設けることで、その隙間嵌め部５２における樹脂製バルブ固定部６と被嵌合部７との間の溶着間隔を所定値よりも大きくすることができるので、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６へのスロットルバルブ４の被嵌合部７の組み付け作業性を向上することができる。
【００４６】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態を示したもので、図３はスロットルシャフトとスロットルバルブとの嵌め合い部を示した図である。
【００４７】
本実施形態のスロットルバルブ４の被嵌合部７の図示左端部には、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の嵌合部２１の外周に圧入固定される絞り部４１が形成されている。そして、絞り部４１の軸方向の図示右側には、絞り部４１から被嵌合部７の軸方向の図示右端部（図示右側の開口端）に向かって徐々に外径または内径が増大する略円錐形状の傾斜筒壁４３が設けられている。
【００４８】
また、本実施形態では、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の一部、特に嵌め合い部の図示右端部に、樹脂製バルブ固定部６の最大寸法と貫通孔（嵌合穴）４４の最小寸法とが略等しく、樹脂製バルブ固定部６の嵌合部２１と被嵌合部７の絞り部４１との間の溶着隙間が所定値以下に小さい圧入嵌め部５１を形成している。また、圧入嵌め部５１を除く嵌め合い部には、樹脂製バルブ固定部６の最大寸法が貫通孔（嵌合穴）４４の最小寸法よりも小さく、被嵌合部７の傾斜筒壁４３と樹脂製バルブ固定部６との間の溶着隙間が上記の所定値よりも大きい隙間嵌め部５２が形成されている。
【００４９】
そして、嵌め合い部のうちの圧入嵌め部５１、およびこの圧入嵌め部５１近傍の隙間嵌め部５２は、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６の外周にスロットルバルブ４の被嵌合部７の内周を嵌め合わせた状態で、樹脂製バルブ固定部６の外周と被嵌合部７の内周とをレーザー溶着を用いて固着する嵌合溶着部５３を構成している。なお、嵌合溶着部５３における溶着隙間（溶着間隔）の最大寸法は、レーザー溶着が可能な所定値Ｓ（例えば７５μｍ）以下の隙間に設定されている。
【００５０】
以上のように、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の中央部以外の図示左端部に圧入嵌め部５１を有する構成であっても、バックファイヤや吸気圧等によって最も応力の加わるスロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部６とスロットルバルブ４の被嵌合部７との嵌め合い部の中央部付近に嵌合溶着部５３を形成することができるので、第１実施形態と同様な効果がある。すなわち、吸気通路１０内に収容されるスロットルバルブ４に加わる吸気管負圧の過大な荷重に十分耐えることができる。
【００５１】
［他の実施形態］
本実施形態では、スロットルシャフト３の樹脂成形部を補強する金属製シャフト部２４の一端部の外周側に、樹脂製バルブ固定部６および樹脂製シャフト部２３を介してスロットルバルブ４にアクセル操作量を伝える樹脂製レバー部２２を樹脂一体成形しているが、樹脂製バルブ固定部６に樹脂製レバー部２２を樹脂一体成形しなくても良い。また、樹脂製レバー部２２を、スロットルシャフト３の樹脂成形部を補強する金属製シャフト部２４の一端部の外周側に、樹脂製バルブ固定部６および樹脂製シャフト部２３を介してスロットルバルブ４にアクセル操作量を伝える樹脂製バルブ側ギヤ部として良い。この場合には、スロットルバルブ４は樹脂製バルブ側ギヤ部と一体的に減速歯車機構を介して電動モータによって回転駆動する。
【００５２】
本実施形態では、スロットルシャフト３の樹脂製バルブ固定部（樹脂製の軸状部）６、樹脂製レバー部２２および樹脂製シャフト部２３を耐熱性樹脂により樹脂一体成形しているが、スロットルシャフト３の軸状部のみを耐熱性樹脂によって樹脂成形しても良い。また、本実施形態では、スロットルバルブ４の被嵌合部（樹脂製の筒状部）７および２つの半円形状板部８を耐熱性樹脂によって一体成形しているが、スロットルバルブ４の筒状部のみを耐熱性樹脂によって樹脂成形しても良い。また、熱溶着方法として、レーザー溶着の代わりに他の熱溶着方法を用いても良い。
【００５３】
本実施形態では、スロットルシャフト３の樹脂成形部（特に樹脂製バルブ固定部６）を、分割型の金属材料、つまり金属製シャフト部２４および金属製パイプ部２５によって補強しているが、スロットルシャフト３の樹脂成形部（特に樹脂製バルブ固定部６）を、軸棒状形状の金属材料または筒形状金属材料のいずれか一方によって補強しても良い。また、金属製パイプ部２５を、円弧状の金属片を略円管状となるように軸方向に複数配置して構成しても良い。また、円環状の金属環を軸方向に複数配置して構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は内燃機関用スロットルバルブ装置を示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（第１実施形態）。
【図２】（ａ）はスロットルシャフトとスロットルバルブとの嵌め合い部を示した平面図で、（ｂ）はスロットルシャフトとスロットルバルブとの嵌め合い部を示した側面図で、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、（ｄ）は（ｃ）のＣ−Ｃ断面図である（第１実施形態）。
【図３】（ａ）はスロットルシャフトとスロットルバルブとの嵌め合い部を示した平面図で、（ｂ）はスロットルシャフトとスロットルバルブとの嵌め合い部を示した側面図で、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である（第２実施形態）。
【符号の説明】
１ボア壁部
２スロットルボデー
３スロットルシャフト
４スロットルバルブ
５リターンスプリング
６樹脂製バルブ固定部（樹脂製の軸状部）
７被嵌合部（樹脂製の筒状部）
８半円形状板部
１０吸気通路
４２傾斜筒壁
４３傾斜筒壁
４４貫通孔（嵌合穴）
５１圧入嵌め部
５２隙間嵌め部
５３嵌合溶着部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a throttle valve device for an internal combustion engine that controls an engine torque or an engine rotation speed by changing an intake air amount of the internal combustion engine according to an accelerator operation amount, and more particularly to a resin shaft portion of a throttle shaft and a throttle valve. The present invention relates to a throttle valve device for an internal combustion engine in which a valve is fixed to a resin cylindrical portion by using heat welding.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a resin throttle body having a tubular bore wall forming an intake passage for sending intake air to an internal combustion engine, and first and second bearing support portions of the throttle body at both ends slidably. Throttle shaft having first and second metal bearing sliding parts supported, and a resin valve fixing part between the first and second metal bearing sliding parts, and a resin valve fixing of the throttle shaft A throttle valve device for an internal combustion engine including a throttle valve having a resin cylindrical portion fixed to the outer periphery of the portion has been proposed (for example, see Patent Document 1). This is because after fitting the resin cylinder of the throttle valve to the outer circumference of the resin valve fixing part of the throttle shaft, the fitting part of the resin valve fixing part and the resin cylinder is fixed using laser welding. are doing.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2003-13751 (pages 1-6, FIGS. 1-9)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, when a fitting portion between a resin valve fixing portion and a resin cylindrical portion is heat-welded using laser welding, the welding strength is determined by a welding interval between the resin valve fixing portion and the resin cylindrical portion (welding). The smaller the gap, the stronger. For this reason, when only the welding strength is considered, the fitting between the resin valve fixing portion and the resin cylindrical portion is such that the entirety of the fitting welding portion in the axial direction is narrowed to a predetermined value or less, such as press fitting. Is desirable. However, when assembling the throttle valve to the throttle shaft, the throttle valve is aligned with the axis of the fitting hole of the resin cylindrical portion with respect to the axis of the shaft through hole of the circular tubular bore wall of the throttle body. It is necessary to fix the resin cylindrical portion to the resin valve fixing portion while performing alignment. For this reason, it is desirable to have a structure that can be assembled and fixed while having a degree of freedom in the direction (radial direction) perpendicular to the bore axis of the throttle shaft.
[0005]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to ensure both welding strength at the time of heat welding the shaft portion of the throttle shaft and the cylindrical portion of the throttle valve and to improve the assemblability of the cylindrical portion of the throttle valve to the throttle shaft. An object of the present invention is to provide a throttle valve device for an internal combustion engine that can be achieved. Another object of the present invention is to provide a throttle valve device for an internal combustion engine that can optimize the structure of a fitting portion between a shaft portion of a throttle shaft and a cylindrical portion of a throttle valve, that is, a fitting welded portion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the maximum dimension of the shaft portion and the minimum size of the fitting hole formed in the cylindrical portion are formed in the fitting portion between the shaft portion of the throttle shaft and the tubular portion of the throttle valve. A press-fitting portion having dimensions substantially equal to each other and having a welding gap between the shaft portion and the cylindrical portion smaller than a predetermined value is provided. The maximum dimension of the shaft portion is smaller than the minimum size of the fitting hole in the fitting portion between the shaft portion of the throttle shaft and the cylindrical portion of the throttle valve, excluding the press-fit portion, and the shaft portion is A gap fitting portion in which the welding gap between the cylindrical portion and the cylindrical portion is larger than a predetermined value is provided.
[0007]
Thus, by providing a press-fitting portion at a part of the fitting portion between the shaft portion of the throttle shaft and the tubular portion of the throttle valve, welding between the shaft portion and the tubular portion at the press-fitting portion is provided. Since the interval can be reduced to a predetermined value or less, the welding strength when the shaft portion of the throttle shaft and the tubular portion of the throttle valve are thermally welded can be ensured. Further, by providing a gap fitting portion at the remaining portion of the fitting portion between the shaft portion of the throttle shaft and the tubular portion of the throttle valve, the welding interval between the shaft portion and the tubular portion in the gap fitting portion is reduced. Since it can be larger than the predetermined value, the workability of assembling the cylindrical portion of the throttle valve to the shaft portion of the throttle shaft can be improved.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, the press-fitting portion of the fitting portion and the gap fitting portion near the press-fitting portion are in a state where the inner periphery of the cylindrical portion is fitted to the outer periphery of the shaft portion. By forming a fitting welded portion that fixes the outer periphery of the shaft portion and the inner periphery of the cylindrical portion using heat welding, the welding interval at the fitted welded portion can be reduced, so that the welding strength can be reduced. Can be improved.
[0009]
According to the third aspect of the present invention, the laser welding is used as the thermal welding, for example, by irradiating the outer wall surface of the cylindrical portion with a laser beam from the outside in the radial direction of the cylindrical portion of the throttle valve. The outer periphery of the tubular portion and the inner periphery of the tubular portion are thermally welded. Thereby, the fitting welded part of the fitting part of the resin-made shaft part and the resin-made cylindrical part is firmly fixed. According to the fourth aspect of the present invention, the maximum dimension of the welding gap is set to a gap of 75 μm or less at which laser welding can be performed, so that the resin-made shaft portion and the resin-made cylindrical portion are separated. The fitting welding portion of the fitting portion is firmly fixed.
[0010]
According to the fifth aspect of the present invention, the cylindrical portion of the throttle valve is provided with a substantially conical inclined cylindrical wall whose outer diameter or inner diameter gradually increases from the press-fitting portion toward the end of the cylindrical portion. This allows the press-fitting portion and the gap-fitting portion to be continuously molded with resin, so that the dimensional accuracy of the shape of the cylindrical portion of the throttle valve can be easily obtained. According to the invention described in claim 6, the press-fitting portion may be provided on one end side of the fitting portion in the axial direction. Further, the press-fitting portion may be provided near a substantially central portion of the fitting portion in the axial direction. In this case, since the press-fitting portion can be provided substantially at the center of the fitting portion between the shaft portion of the throttle shaft and the cylindrical portion of the throttle valve to which the stress is most applied by the backfire or the intake pressure, the resin can be provided. The maximum strength of the fitting welded part of the fitting part of the resin shaft part and the resin cylindrical part can be ensured.
[0011]
According to the invention described in claim 7, the outer diameter of the shaft portion of the throttle shaft and the inner diameter of the fitting hole of the cylindrical portion of the throttle valve are non-circular, so that the shaft portion of the throttle shaft is formed. Can be prevented from rotating around the cylindrical portion of the throttle valve in the circumferential direction. According to the invention of claim 8, the outer diameter of the shaft portion of the throttle shaft and the inner diameter of the fitting hole of the cylindrical portion of the throttle valve are non-circular, so that, for example, the shaft portion By providing a shaft-side two-surface width portion on the outer wall surface of the shaft and a valve-side two-surface width portion corresponding to the shaft-side two surface width portion on the hole wall surface of the fitting hole, Thus, the cylindrical portion can be moved in a radial direction that is substantially orthogonal.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Configuration of First Embodiment]
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a throttle valve device for an internal combustion engine, and FIG. 2 shows a fitting portion between a throttle shaft and a throttle valve. FIG.
[0013]
The throttle valve device for an internal combustion engine according to the present embodiment changes the amount of intake air flowing into an internal combustion engine (for example, an engine for a two-wheeled vehicle; hereinafter, referred to as an engine) based on a driver's accelerator operation amount, thereby increasing the engine speed. Or, it controls the engine torque. This throttle valve device for an internal combustion engine rotates in accordance with a throttle body 2 having a cylindrical bore wall portion 1 through which intake air flowing toward the engine flows, and an accelerator operation amount (for example, an accelerator pedal depression amount) by a driver. A throttle shaft 3 to be driven, a throttle valve 4 welded and fixed to the outer periphery of the throttle shaft 3 in the bore wall portion 1, and a rotational position of the throttle valve 4 for returning to an initial position when the engine is idling. And a return spring 5.
[0014]
The throttle body 2 is a resin molded product integrally formed of a heat-resistant resin (for example, polyphenylene sulfide: PPS, polybutylene terephthalate containing 30% glass fiber: PBTG30), and holds the throttle valve 4 and the throttle shaft 3. Device. An intake passage 10 for sending intake air to the engine is formed in a bore wall portion 1 of the throttle body 2, and a throttle valve 4 and a throttle shaft 3 are rotatably incorporated in a central portion thereof. In addition, the intake passage 10 is provided with an intake port for taking in intake air from an air cleaner (not shown) through an intake pipe (not shown), and a suction tank or intake manifold (not shown) of the engine. Has an air outlet part for letting in.
[0015]
A cylindrical first bearing support portion 11 for rotatably supporting one axial end of the throttle shaft 3 is provided on the left end surface of the bore wall portion 1 in the figure on the left side of the inner wall surface of the bore wall portion 1. And are integrally provided so as to protrude therefrom. The left end of the first bearing support 11 in the figure is closed. A cylindrical second bearing support portion 12 for rotatably supporting the other axial end of the throttle shaft 3 is provided on the right end surface of the bore wall portion 1 in the drawing from the inner wall surface of the bore wall portion 1. It is provided integrally so as to project to the right. The right end of the second bearing support 12 in the figure is open.
[0016]
In the first and second bearing support portions 11 and 12, first and second shaft sliding holes having a circular cross section in which the throttle shaft 3 slides are formed. A cylindrical spring inner peripheral guide 13 into which the return spring 5 is fitted is integrally provided on the outer periphery of the second bearing support portion 12. In addition, an oil seal 14 is mounted between the distal end (the right end in the drawing) of the second bearing support 12 and the outer periphery of the throttle shaft 3. A body-side hook portion 15 for locking the spring-side hook portion of the return spring 5 is integrally provided on the right end surface of the bore wall portion 1 in the drawing.
[0017]
The throttle shaft 3 is used to reinforce a resin molded part (eg, a resin shaft made of polyphenylene sulfide: PPS, polybutylene terephthalate containing 30% glass fiber: PBTG30) integrally molded with a heat-resistant resin. It is formed by insert-molding a split-type metal member (for example, a stainless steel metal shaft such as SUS304).
[0018]
The resin molded portion of the throttle shaft 3 includes a resin valve fixing portion (resin shaft portion) 6 having a fitting portion 21 into which the throttle valve 4 is press-fitted and fixed, and a throttle through the resin valve fixing portion 6. A resin lever portion 22 for transmitting an accelerator operation amount to the valve 4 and a resin shaft portion 23 connecting the resin valve fixing portion 6 and the resin lever portion 22 are integrally formed of heat-resistant resin. The resin shaft portion 23 is formed in a cylindrical shape so as to connect the inner peripheral portion of the resin valve fixing portion 6 and the inner peripheral portion of the resin lever portion 22.
[0019]
The resin valve fixing portion 6 is formed in a non-cylindrical shape, and is provided on the left side of the figure with respect to the resin shaft portion 23. As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the resin valve fixing portion 6 has two flat surfaces (two-plane width portion: circumferential surface) for preventing the throttle valve 4 from rotating in the circumferential direction of the throttle shaft 3. Direction positioning portion) 31 is formed. That is, the two-plane width portion 31 is a non-circular portion that prevents the relative rotational movement of the throttle shaft 3 and the throttle valve 4.
[0020]
The resin lever portion 22 is formed in an annular plate shape, and is provided on the right side of the resin shaft portion 23 in the drawing. An outer peripheral portion of the resin lever portion 22 is provided with a substantially V-shaped peripheral groove portion 32 around which a valve-opening and valve-closing-side wire cable (not shown) interlocked with an accelerator pedal operated by a driver is wound. I have. Further, on the outer peripheral portion of the resin lever portion 22, a valve opening side, valve closing side mounting groove (not shown) for attaching one end of the valve opening side, valve closing side wire cable is provided.
[0021]
On the left end surface of the resin lever portion 22 in the drawing, a cylindrical spring inner peripheral guide 33 having an outer diameter substantially the same as that of the spring inner peripheral guide 13 of the throttle body 2 and fitted with the return spring 5 is integrally formed. Is provided. A lever-side hook portion 34 for locking the spring-side hook portion of the return spring 5 is integrally provided on the left end surface of the resin lever portion 22 in the figure. Further, the resin lever portion 22 is provided with a plurality of grooves 35 for equalizing the thickness. Reinforcing ribs (not shown) are provided between two adjacent grooves 35, respectively.
[0022]
The split-type metal member has a central rod-shaped metal shaft portion 24 extending in the axial direction from one end surface to the other end surface of the throttle shaft 3, and a cylindrical gap partially provided on the outer periphery of the metal shaft portion 24. And a tubular metal pipe part 25 fitted into the metal pipe. The metal shaft portion 24 is formed in a center rod shape from a metal material such as stainless steel, and is integrally formed by insert molding with a resin molding portion of the throttle shaft 3. The metal shaft portion 24 extends in the entire axial direction from the left end surface in the drawing to the right end surface in the drawing.
[0023]
The metal shaft portion 24 has a surface portion on one end side in the axial direction than the resin valve fixing portion 6 exposed to the outer peripheral surface of the throttle shaft 3, and the exposed portion is a first bearing support portion of the throttle body 2. The first bearing sliding portion 36 is rotatably supported on the inner peripheral surface of the bearing 11. Further, the illustrated right end portion of the metal shaft portion 24 is exposed (projected) to the outside from the illustrated right end surface of the resin lever portion 22.
[0024]
The metal pipe portion 25 is formed in a circular tube shape from a metal material such as stainless steel, and is provided only on the surface portion of the throttle shaft 3 between the resin valve fixing portion 6 and the resin lever portion 22. ing. The metal pipe portion 25 is partially provided on the outer circumference side of the metal shaft portion 24, that is, only on the outer circumference side of the metal shaft portion 24 disposed on the inner circumference of the first bearing support portion 11 of the throttle body 2. Are fitted to each other with a cylindrical gap (a portion of the resin shaft portion 23 filled with the heat-resistant resin). The metal pipe portion 25 has a surface portion on the other end side in the axial direction than the resin valve fixing portion 6 exposed to the outer peripheral surface of the throttle shaft 3, and the exposed portion has a second bearing support for the throttle body 2. The second bearing sliding portion 37 is rotatably supported on the inner peripheral surface of the portion 12 and the inner periphery of the oil seal 14.
[0025]
The throttle valve 4 is a resin molded product integrally formed of a heat-resistant resin (for example, polyphenylene sulfide: PPS, polybutylene terephthalate containing 30% glass fiber: PBTG30), and can be opened and closed in the bore wall portion 1 of the throttle body 2. Is a butterfly-type rotary valve that controls the amount of intake air taken into the engine. The throttle valve 4 has a non-cylindrical fitting portion (made of resin) which is fitted to the outer periphery (surface portion) of the throttle shaft 3, that is, the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 and fixed by laser welding or the like. A cylindrical portion 7 and two semicircular plate portions 8 extended from the fitted portion 7 so as to close the intake passage 10 are formed.
[0026]
The fitted portion 7 is provided on the rotation center side of the two semicircular plate portions 8 and is fixed to the outer peripheral portion (surface portion) of the throttle shaft 3 using laser welding. As shown in FIG. 2, the fitted portion 7 is fitted with the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 at the center of the fitting portion of the throttle shaft 3 with the resin valve fixing portion 6. It has a narrowed portion 41 that is press-fitted and fixed to the outer periphery of the portion 21. A substantially conical shape in which the outer diameter or the inner diameter gradually increases from the narrowed portion 41 toward both axial ends (both open ends) of the fitted portion 7 on both axial sides of the narrowed portion 41. The inclined cylinder walls 42 and 43 are provided.
[0027]
An oval-shaped through-hole (fitting hole) 44 is formed in the fitted portion 7 so as to penetrate in the axial direction. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the fitted portion 7 correspond to the outer shape of the throttle shaft 3, that is, the two flat portions 31 formed on the outer peripheral surface of the resin valve fixing portion 6. Two flat surfaces (two surface width portions) 45 for preventing the rotation of the throttle valve 4 in the circumferential direction of 3 are formed respectively. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the fitted portion 7 excluding the two-face width portion 45 are arc-shaped curvature surfaces centered on the axis of the fitted portion 7.
[0028]
Next, the structure of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. At a part of the fitting portion, particularly at the center of the fitting portion, the maximum size of the resin valve fixing portion 6 and the minimum size of the through hole (fitting hole) 44 are substantially equal, and the resin valve fixing portion 6 A press-fit portion 51 is formed in which a welding gap between the fitting portion 21 of the fitting portion 7 and the throttle portion 41 of the fitted portion 7 is smaller than a predetermined value.
In the fitting portion except the press-fitting portion 51, the maximum size of the resin valve fixing portion 6 is smaller than the minimum size of the through-hole (fitting hole) 44, and the two inclined cylinder walls 42 of the fitted portion 7. , 43 and a gap fitting portion 52 in which the welding gap between the resin valve fixing portion 6 is larger than the predetermined value.
[0029]
The press-fitting portion 51 of the fitting portion and the gap fitting portion 52 in the vicinity of the press-fitting portion 51 are provided on the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 so that the fitted portion 7 of the throttle valve 4 is fitted. A fitting welded portion 53 is formed to fix the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 and the inner periphery of the fitted portion 7 by laser welding with the inner periphery fitted. The maximum dimension of the welding gap (welding interval) in the fitting welding portion 53 is set to a gap equal to or smaller than a predetermined value (for example, 75 μm) at which laser welding is possible. In consideration of the welding strength in the fitting welded portion 53, it is desirable to set the maximum dimension of the welding gap (welding interval) in the fitting welded portion 53 to a gap equal to or smaller than a predetermined value S (for example, 25 μm).
[0030]
As described above, a part of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4 is the press-fitting portion 51, and the two-plane width portion 31 and the two-plane By providing the width portion 45 along the horizontal direction in the drawing of FIG. 2D, a direction perpendicular to the axis of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3, that is, the vertical direction in the drawing of FIG. The position of the fitted portion 7 of the throttle valve 4 can be regulated.
[0031]
In addition, a gap is provided between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4 in the entire fitting portion including the press-fitting portion 51, and a two-plane width portion is provided. 2 (d), the direction orthogonal to the axis of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3, that is, FIG. 2 (d). It is possible to move the fitted portion 7 of the throttle valve 4 in the left and right directions in the figure.
[0032]
[Manufacturing Method of First Embodiment]
Next, a method for manufacturing the throttle valve device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0033]
First, the spring-side hook of the return spring 5 is assembled to the body-side hook 15 formed on the outer wall surface (the right end face in the figure) of the bore wall 1 of the throttle body 2, and the outside of the bore wall 1 of the throttle body 2. By fitting the left side of the return spring 5 in the figure on the outer peripheral side of the cylindrical inner peripheral guide 13 formed on the wall surface (the right end surface in the figure), the outer wall surface of the bore wall 1 of the throttle body 2 (the right end surface in the figure) is formed. ) Is assembled with the return spring 5.
[0034]
Next, first and second shaft slides formed in the through hole (fitting hole) 44 of the fitted portion 7 of the throttle valve 4 and the first and second bearing support portions 11 and 12 of the throttle body 2. The throttle valve 4 is inserted into the intake passage 10 formed in the bore wall 1 of the throttle body 2 so that the axis of the hole is aligned. Next, the above-mentioned throttle shaft 3 is connected to the second shaft sliding hole, the through hole (fitting hole) 44 and the first shaft sliding hole in this order from the right end of the second bearing support portion 12 of the throttle body 2 in the drawing. By inserting, the throttle shaft 3 is assembled to the throttle body 2.
[0035]
Next, the spring-side hook portion of the return spring 5 is assembled to the lever-side hook portion 34 formed on the outer wall surface (left end surface in the figure) of the resin lever portion 22 of the throttle shaft 3, and the outer wall surface of the resin lever portion 22 is assembled. By fitting the right side of the return spring 5 in the figure on the outer peripheral side of the cylindrical inner peripheral guide 33 formed on the left end face in the figure, the outer wall surface of the bore wall part 1 of the throttle body 2 (the right end face in the figure). A return spring 5 is mounted between the throttle shaft 3 and the outer wall surface (the left end surface in the figure) of the resin lever portion 22.
[0036]
Next, as described above, in the bore wall portion 1 of the throttle body 2, the fitting portion 7 of the throttle valve 4 is fitted around the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3. The throttle body assembly is assembled to a jig of a laser welding device (not shown). The jig is configured to be reciprocable with a predetermined width, for example, and a laser device is installed above the jig. The laser device condenses the laser light output from the laser oscillator with a lens or the like, and irradiates the outer wall surface of the fitted portion 7 of the throttle valve 4 in the bore wall portion 1. Note that a semiconductor laser oscillator having a laser output of about 20 W to 30 W is used as a laser oscillator of the laser device. Further, as the laser oscillator, another laser oscillator such as a pulse YAG (yttrium aluminum garnet) laser or a CO2 laser may be used. The moving speed of the jig is set to about 10 mm / sec.
[0037]
The jig is moved in the axial direction of the throttle shaft 3 while irradiating the outer wall surface of the fitted portion 7 of the throttle valve 4 with laser light from the laser oscillator of the laser device, and the jig is moved in the direction orthogonal to the axial direction of the throttle shaft 3. Is reciprocated to perform laser irradiation. At this time, the laser light enters the fitted portion 7 of the throttle valve 4, passes through that portion, reaches the outer peripheral surface of the resin valve fixing portion 6 of the inner throttle shaft 3, and is absorbed. By the laser irradiation, as shown in FIG. 2A, the outer peripheral surface of the resin valve fixing portion 6 is melted, and the heat melts the inner wall surface of the fitted portion 7, thereby causing the resin valve fixing portion 6 to melt. The outer peripheral surface of 6 and the inner wall surface of fitted portion 7 are thermally welded.
[0038]
In this embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the two-face width part 31 of the resin valve fixing part 6 and the two-face width part 45 of the fitted part 7 are press-fitted. Laser welding is performed along the axial direction of the throttle shaft 3 around the fitting portion 51. That is, laser welding is performed one reciprocation on each of the two surface width portions 45 of the fitted portion 7 of the throttle valve 4 on the front and back sides. Thereby, the press-fitting portion 51 of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4, and the gap fitting portion 52 near the press-fitting portion 51, As shown in FIG. 2C, the fitting welding portion 53 is formed.
Thus, a throttle valve device for an internal combustion engine including the throttle body 2, the throttle valve 4, the throttle shaft 3 and the return spring 5 is manufactured. The adoption of the above-described manufacturing method and process procedure has the effect of reducing the number of parts and the number of manufacturing steps.
[0039]
[Operation of First Embodiment]
Next, the operation of the throttle valve device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0040]
When the driver depresses the accelerator pedal, the resin lever portion 22 mechanically connected to the accelerator pedal via a wire cable corresponds to the amount of depression of the accelerator pedal against the urging force of the return spring 5. Rotate by a rotation angle. Then, the rotation of the resin lever portion 22 is transmitted to the resin valve fixing portion 6 via the resin shaft portion 23, and the throttle valve 4 is rotated by the rotation of the resin valve fixing portion 6 to cause the resin lever portion 22 to rotate. That is, it rotates by the same rotation angle as the throttle shaft 3. As a result, the intake passage 10 to the engine is opened by a predetermined throttle opening, so that the engine rotation speed is changed to a speed corresponding to the depression amount of the accelerator pedal.
[0041]
Conversely, when the driver releases his / her foot from the accelerator pedal, the biasing force of the return spring 5 returns the throttle valve 4 and the throttle shaft 3 to the initial position (idling position). Thus, the intake passage 10 to the engine is closed (fully closed state), so that the engine rotation speed becomes the idling rotation speed.
[0042]
[Effects of First Embodiment]
As described above, in the throttle valve device for an internal combustion engine of the present embodiment, the press-fit portion is fitted to a part of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4. 51 are provided. That is, the welding interval between the resin valve fixing portion 6 and the fitted portion 7 in the press-fitting portion 51 can be reduced to a predetermined value or less, so that the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the throttle A sufficient welding strength can be ensured when the valve 4 and the fitted portion 7 are laser-welded.
[0043]
In particular, when a throttle valve device for an internal combustion engine is mounted on a vehicle and the engine is operated, the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the throttle valve which are most stressed by backfire, intake pipe negative pressure (intake pressure), and the like. By providing the press-fitting portion 51 at the center of the fitting portion with the fitting portion 7, the fitting welding portion 53 having a gap setting capable of laser welding is formed near the center of the fitting portion. It is formed. Thereby, the maximum strength of the fitting welded portion 53 between the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4 can be ensured, so that the fitting welded portion 53 is welded. Quality can be improved.
[0044]
As a result, even if a backfire or a negative pressure of the intake pipe is applied to the throttle valve 4, the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 for fixing the throttle valve 4 by laser welding does not warp or warp. A sufficient strength can be ensured without greatly changing the outer diameter of the resin-molded resin valve fixing portion 6. Therefore, the increase in the diameter of the intake passage of the intake pipe due to the increase in the outer diameter of the resin valve fixing portion 6 can be suppressed, and the space occupied by the intake pipe around the engine can be reduced.
[0045]
By providing a clearance fitting portion 52 at the remaining portion of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4 except for the press fitting portion 51, the clearance fitting portion is provided. Since the welding interval between the resin valve fixing portion 6 and the fitted portion 7 at 52 can be made larger than a predetermined value, the fitting of the throttle valve 4 to the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 can be performed. The workability of assembling the joint 7 can be improved.
[0046]
[Second embodiment]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a fitting portion between a throttle shaft and a throttle valve.
[0047]
At the left end in the drawing of the fitted portion 7 of the throttle valve 4 of the present embodiment, a throttle portion 41 which is press-fitted and fixed to the outer periphery of the fitting portion 21 of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 is formed. . On the right side in the axial direction of the narrowed portion 41, the outer diameter or the inner diameter gradually increases from the narrowed portion 41 toward the right end (the open end on the right side in the figure) of the fitted portion 7 in the axial direction. A conical inclined cylinder wall 43 is provided.
[0048]
Further, in the present embodiment, a resin valve fixing portion is fixed to a part of a fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4, particularly, a right end portion of the fitting portion in the drawing. The maximum dimension of the part 6 and the minimum dimension of the through hole (fitting hole) 44 are substantially equal, and the welding gap between the fitting part 21 of the resin valve fixing part 6 and the throttle part 41 of the fitted part 7 is small. A press-fit portion 51 smaller than a predetermined value is formed. In the fitting portion except the press-fitting portion 51, the maximum dimension of the resin valve fixing portion 6 is smaller than the minimum size of the through-hole (fitting hole) 44, and the inclination of the inclined cylindrical wall 43 of the fitted portion 7 is reduced. A gap fitting section 52 is formed in which the welding gap between the resin valve fixing section 6 and the resin valve fixing section 6 is larger than the above-mentioned predetermined value.
[0049]
The press-fitting portion 51 of the fitting portion and the gap fitting portion 52 in the vicinity of the press-fitting portion 51 are provided on the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 so that the fitted portion 7 of the throttle valve 4 is fitted. A fitting welded portion 53 is formed to fix the outer periphery of the resin valve fixing portion 6 and the inner periphery of the fitted portion 7 by laser welding with the inner periphery fitted. The maximum dimension of the welding gap (welding interval) in the fitting welding portion 53 is set to a gap equal to or smaller than a predetermined value S (for example, 75 μm) at which laser welding is possible.
[0050]
As described above, even in the configuration having the press-fit fitting portion 51 at the left end in the figure other than the center of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitted portion 7 of the throttle valve 4. A fitting welding portion 53 is formed near the center of the fitting portion between the resin valve fixing portion 6 of the throttle shaft 3 and the fitting portion 7 of the throttle valve 4 to which the stress is most applied due to backfire, intake pressure, or the like. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to sufficiently withstand an excessive load of the intake pipe negative pressure applied to the throttle valve 4 housed in the intake passage 10.
[0051]
[Other embodiments]
In this embodiment, the throttle operation amount is applied to the throttle valve 4 via the resin valve fixing part 6 and the resin shaft part 23 on the outer peripheral side of one end of the metal shaft part 24 for reinforcing the resin molded part of the throttle shaft 3. The resin lever portion 22 for transmitting the resin is integrally molded with the resin, but the resin lever portion 22 may not be integrally molded with the resin valve fixing portion 6. The resin lever portion 22 is attached to the outer peripheral side of one end of a metal shaft portion 24 for reinforcing the resin molded portion of the throttle shaft 3 via the resin valve fixing portion 6 and the resin shaft portion 23. The valve gear may be a resin valve side gear for transmitting the accelerator operation amount to the valve. In this case, the throttle valve 4 is driven to rotate integrally with the resin valve side gear by an electric motor via a reduction gear mechanism.
[0052]
In the present embodiment, the resin valve fixing portion (resin shaft portion) 6, the resin lever portion 22, and the resin shaft portion 23 of the throttle shaft 3 are integrally formed of heat-resistant resin. Only the shaft portion 3 may be resin-molded with a heat-resistant resin. Further, in the present embodiment, the fitted portion (resin cylindrical portion) 7 and the two semicircular plate portions 8 of the throttle valve 4 are integrally formed of heat-resistant resin. Only the shaped part may be resin-molded with a heat-resistant resin. Further, as the heat welding method, another heat welding method may be used instead of the laser welding.
[0053]
In the present embodiment, the resin molding portion (particularly, the resin valve fixing portion 6) of the throttle shaft 3 is reinforced by a split-type metal material, that is, the metal shaft portion 24 and the metal pipe portion 25. The resin molded portion 3 (particularly, the resin-made valve fixing portion 6) may be reinforced by one of a shaft rod-shaped metal material and a cylindrical metal material. Alternatively, the metal pipe portion 25 may be configured by arranging a plurality of arc-shaped metal pieces in the axial direction so as to be substantially tubular. Further, a plurality of annular metal rings may be arranged in the axial direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a front view showing a throttle valve device for an internal combustion engine, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA of FIG. 1A (first embodiment).
2A is a plan view showing a fitting portion between a throttle shaft and a throttle valve, FIG. 2B is a side view showing a fitting portion between a throttle shaft and a throttle valve, and FIG. (A) is BB sectional drawing, (d) is CC sectional drawing of (c) (1st Embodiment).
3A is a plan view showing a fitting portion between the throttle shaft and the throttle valve, FIG. 3B is a side view showing a fitting portion between the throttle shaft and the throttle valve, and FIG. It is DD sectional drawing of (a) (2nd Embodiment).
[Explanation of symbols]
1 Bore wall
2 Throttle body
3 Throttle shaft
4 Throttle valve
5 Return spring
6. Resin valve fixing part (resin shaft part)
7 Fitted part (resin cylindrical part)
8 Semicircular plate
10 Intake passage
42 Inclined cylindrical wall
43 Inclined cylinder wall
44 Through hole (Mating hole)
51 Press Fit
52 Clearance fitting
53 Fitted weld

Claims

A throttle body through which intake air flows toward the internal combustion engine,
A throttle shaft rotatably supported by the throttle body and having a resin shaft in the axial direction;
The throttle body includes a resin tubular part housed in the throttle body so as to be openable and closable and fitted to the outer periphery of the shaft part, and a throttle valve having a fitting hole passing through the cylindrical part in the axial direction. ,
A throttle valve device for an internal combustion engine in which the outer periphery of the cylindrical portion and the inner periphery of the cylindrical portion are fixed by heat welding in a state where the inner periphery of the cylindrical portion is fitted to the outer periphery of the shaft portion. At
In the fitting portion between the shaft portion and the cylindrical portion, the maximum dimension of the shaft portion and the minimum size of the fitting hole are substantially equal, and the distance between the shaft portion and the cylindrical portion is A press-fitting portion where the welding gap is smaller than a predetermined value is formed,
In the fitting portion except the press-fitting portion, a maximum dimension of the shaft portion is smaller than a minimum size of the fitting hole, and a welding gap between the shaft portion and the cylindrical portion is the predetermined size. A throttle valve device for an internal combustion engine, wherein a gap fitting portion larger than the value is formed.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to claim 1,
The press-fitting portion of the fitting portion, and the gap fitting portion in the vicinity of the press-fitting portion, the shaft-shaped portion in a state where the inner periphery of the cylindrical portion is fitted to the outer periphery of the shaft-shaped portion. A throttle valve device for an internal combustion engine, comprising a fitting welded portion for fixing the outer periphery of the cylinder and the inner periphery of the cylindrical portion using heat welding.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein laser welding is used as the heat welding.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to claim 3,
A throttle valve device for an internal combustion engine, wherein a maximum dimension of the welding gap is set to a gap of 75 μm or less that allows the laser welding.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylindrical portion has a substantially conical inclined cylindrical wall whose outer diameter or inner diameter gradually increases from the press-fit portion toward the end of the cylindrical portion. Throttle valve device.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The throttle valve device for an internal combustion engine, wherein the press-fitting portion is provided at one end of the fitting portion in the axial direction or near a substantially central portion of the fitting portion in the axial direction.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The outer diameter shape of the shaft portion and the inner diameter shape of the fitting hole are non-circular shapes capable of preventing the rotation of the cylindrical portion in the circumferential direction of the shaft portion. Throttle valve device for internal combustion engine.

The throttle valve device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
The outer diameter shape of the shaft portion and the inner diameter shape of the fitting hole are non-circular shapes in which the cylindrical portion can move in a radial direction substantially orthogonal to an axial direction of the shaft portion. A throttle valve device for an internal combustion engine.