JP2005054627A - スロットルボデー - Google Patents
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Abstract
【課題】 二重管構造のボア壁部6のボア内管31とボア外管32とを接続する環板状接続部33の形状を最適な形状に規定することで、ボア外管32の成形収縮によるボア内管31のボア内径の変形を抑制することのできる樹脂製スロットルボデー5を提供する。
【解決手段】 ボア内管31とボア外管32とを接続する環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法を、環板状接続部33周辺のボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さく設定することで、二重管構造のボア壁部6の環板状接続部33の半径方向の長さ(板幅)寸法が長く、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法が薄くなる。これにより、環板状接続部33の剛性または強度がボア内管31およびボア外管32よりも非常に低下するため、ボア外管32の成形収縮の影響がボア内管31に伝わり難くなるので、ボア内管31のボア内径の変形を抑制できる。
【選択図】 図1
【解決手段】 ボア内管31とボア外管32とを接続する環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法を、環板状接続部33周辺のボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さく設定することで、二重管構造のボア壁部6の環板状接続部33の半径方向の長さ(板幅)寸法が長く、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法が薄くなる。これにより、環板状接続部33の剛性または強度がボア内管31およびボア外管32よりも非常に低下するため、ボア外管32の成形収縮の影響がボア内管31に伝わり難くなるので、ボア内管31のボア内径の変形を抑制できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、略円管状のボア内管と略円管状のボア外管と環状接続部とを樹脂成形により一体化した二重管構造のボア壁部を備えたスロットルボデーに関するもので、特に車両乗員の操作量に応じてモータを駆動して、スロットルボデーに回転自在に支持されたスロットルバルブの回転角度を変更することで、自動車等の車両に搭載される内燃機関への吸入空気量を制御する電子制御式スロットル制御装置に係わる。
従来より、車両乗員によるアクセルペダルの踏み込み量に応じてモータ等の駆動装置を駆動して、スロットルバルブの開度を所定量制御するようにした電子制御式スロットル制御装置において、スロットルボデーのボア壁部とモータハウジング部とを樹脂成形により一体化した電子制御式スロットル制御装置が提案されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。また、スロットルボデーを、樹脂一体成形によりボア外管内にボア内管を同心状に配置した二重管構造に形成し、ボア内管内にスロットルバルブを組み込んだ電子制御式スロットル制御装置が提案されている(例えば、特許文献4、5参照)。
特開平10−047520号公報(第1−4頁、図1−図4)
特開2001−263098号公報(第1−3頁、図1)
特開2001−303983号公報(第1−7頁、図1−図8)
特開平09−032590号公報(第1−7頁、図1−図7)
特開平11−132061号公報(第1−7頁、図1−図4)
ここで、上記のような、車両乗員によるアクセルペダルの踏み込み量に応じてモータを駆動して、スロットルバルブの開度を所定量制御するようにした電子制御式スロットル制御装置においては、樹脂製のスロットルボデーの略円管形状のボア壁部のボア内径の真円度がスロットルバルブの全閉時の気密性能に大きな影響を及ぼす。また、略円管形状のボア壁部、略円筒形状のバルブ軸受部、および略円筒形状のモータハウジング部を樹脂成形で一体的に形成した場合、ボア壁部のボア内径は、バルブ軸受部およびモータハウジング部の成形収縮の影響を受けて変形を生じ易くなる。
これを抑制するために、例えば図13および図14に示したように、スロットルバルブ101と一体的に回転するスロットルシャフト102の一端部を回転自在に支持する略円筒形状のバルブ軸受部103と、内部にスロットルバルブ101およびスロットルシャフト102を回転駆動する駆動モータ(図示せず)を収容保持する略円筒形状のモータハウジング部104と、内燃機関に向かう吸入空気が流れる吸気通路を形成するボア壁部105とを、樹脂成形で一体的に形成したスロットルボデー100が考えられる。なお、ボア壁部105は、略円管形状のボア外管106内に略円管形状のボア内管107を同心状に配置し、ボア外管106の内周とボア内管107の外周とを略円環状の環状接続部109にて接続した二重管構造を採用している。
しかるに、例えば図15に示したように、二重管構造のボア壁部105を樹脂成形で一体的に形成した場合でも、環状接続部109の半径方向の長さ寸法が環状接続部109の中心軸線方向の肉厚寸法よりも短く、また、環状接続部109の中心軸線方向の肉厚寸法がボア内管107の半径方向の肉厚寸法よりも厚く、環状接続部109の強度が高い場合には、ボア外管106の成形収縮の影響が、ボア内管107のボア内径の変形の原因となる可能性がある。さらに、例えば図15に示したように、バルブ軸受部103とボア外管106の側壁面とが直接接続される接続構造の場合には、ボア外管106周辺の成形収縮の影響を更に受け易くなるため、ボア内管107のボア内径が更に変形し易くなる。あるいはモータハウジング部104の側壁面とボア外管106の側壁面とが直接接続される接続構造の場合には、モータハウジング部104周辺の成形収縮の影響を受け易くなるため、ボア内管107のボア内径が変形し易くなる。
したがって、上記のバルブ軸受部103、モータハウジング部104およびボア壁部105を樹脂成形で一体的に形成した場合、ボア外管106周辺の成形収縮の影響、モータハウジング部104周辺の成形収縮の影響によりボア内管107のボア内径の真円度が低下する。これにより、スロットルバルブ101の全閉位置から全開位置までの回動範囲内においてスロットルバルブ101とボア内管107とが干渉することで、スロットルバルブ101の動作不良が生じるという問題がある。また、スロットルバルブ101の全閉の時の、ボア内管107のボア内壁面とスロットルバルブ101の外径側部との間に形成される隙間が最適値よりも増大化することで、スロットルバルブ101の全閉時の気密性能が低下し、アイドル運転時の吸入空気の漏れ量が増加するという問題がある。
本発明は、ボア内管とボア外管とを接続する環状接続部の形状を最適な形状に規定することで、少なくともボア外管の成形収縮によるボア内管のボア内径の変形を抑制することのできるスロットルボデーを提供することにある。また、ボア外管またはモータハウジング部周辺の成形収縮によるボア内管のボア内径の変形を抑制することで、スロットルバルブの動作不良を防止でき、且つスロットルバルブの全閉時の気密性能を確保することのできるスロットルボデーを提供することにある。
請求項1に記載の発明によれば、二重管構造のボア壁部を樹脂成形で一体的に形成したスロットルボデーにおいて、ボア内管の外周とボア外管の内周との間に形成される筒状空間の一部をほぼ全周に渡って塞ぐようにボア内管の外周とボア外管の内周とを接続する環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、ボア内管およびボア外管の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように設定したことにより、上記の環状接続部の剛性または強度をボア内管およびボア外管よりも減少することで、ボア外管の成形収縮の影響がボア内管に伝わり難くなる。それによって、ボア外管の成形収縮の影響によるボア内管のボア内径の変形を抑制することができるので、スロットルバルブの動作不良を防止することができ、且つスロットルバルブの全閉時の気密性能を確保することができる。
請求項2に記載の発明によれば、二重管構造のボア壁部を樹脂成形で一体的に形成したスロットルボデーにおいて、ボア内管の外周とボア外管の内周との間に形成される筒状空間の一部をほぼ全周に渡って塞ぐようにボア内管の外周とボア外管の内周とを接続する環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、環状接続部の半径方向の長さ寸法よりも小さくなるように設定したことにより、上記の環状接続部の剛性または強度を減少することで、ボア外管の成形収縮の影響がボア内管に伝わり難くなる。それによって、ボア外管の成形収縮の影響によるボア内管のボア内径の変形を抑制することができるので、スロットルバルブの動作不良を防止することができ、且つスロットルバルブの全閉時の気密性能を確保することができる。
請求項3に記載の発明によれば、ボア外管の半径方向の肉厚寸法を、ボア内管の半径方向の肉厚寸法よりも大きくなるように設定したことにより、上記の環状接続部の剛性または強度をボア外管よりも減少することで、ボア外管の成形収縮の影響がボア内管に伝わり難くなる。
請求項4に記載の発明によれば、二重管形状のボア壁部に、スロットルバルブの回転中心軸線方向の一端部を回転自在に支持する筒状のバルブ軸受部を樹脂成形で一体的に形成している。そして、上記のバルブ軸受部が、ボア内管および環状接続部を介してボア外管の内周に接続する構造を採用することにより、ボア外管の成形収縮量を減らすことができる。これにより、ボア内管のボア内径の変形を抑制することができる。また、請求項5に記載の発明によれば、上記のバルブ軸受部を、ボア内管の外周からスロットルバルブの回転中心軸線方向に対して平行する方向に突出するように設けても良い。そして、上記のバルブ軸受部の周囲に、ボア外管との間に環状空間を形成するための環状の肉盗み部を設けても良い。
請求項6に記載の発明によれば、ボア壁部またはボア外管の側壁面に、内部にスロットルバルブを回転駆動するモータを収容保持する筒状のモータハウジング部を樹脂成形で一体的に形成している。この場合でも、上記の環状接続部の剛性または強度を減少することで、モータハウジング部周辺の成形収縮によるボア内管のボア内径の変形を抑制することができる。また、請求項7に記載の発明によれば、二重管構造のボア壁部を構成するスロットルボデーとスロットルバルブとの構成材を同種材とすることで、線膨張係数の差に起因する環境温度の変化によるスロットルボデーのボア壁部のボア内管の内壁面とスロットルバルブの外径側部との間に形成される隙間の変化を抑制することができる。
請求項8に記載の発明によれば、樹脂成形型内に溶融状態の充填材(溶融樹脂)が射出され、1次キャビティ内に充填材(溶融樹脂)を充填する射出・充填工程中、あるいは樹脂成形型内の充填材(溶融樹脂)に所定の圧力を加えて、冷却による収縮分の充填材(溶融樹脂)を1次キャビティ内に補充する保圧工程中に、環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法が、ボア内管およびボア外管の半径方向の最小肉厚寸法以上となるように樹脂成形型を型締めする1次型締め工程を備えたことにより、例えばボア内管側にゲートを設けた場合、または例えばボア外管側にゲートを設けた場合でも、射出・充填工程中、あるいは保圧工程中の、環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、ボア内管およびボア外管の半径方向の最小肉厚寸法以上となるようにしているので、環状接続部を形成する1次キャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が減少し、ボア外管側またはボア内管側が充填材(溶融樹脂)の充填不良となることを防止することができる。
請求項9に記載の発明によれば、例えばボア内管側にゲートを設けた場合、または例えばボア外管側にゲートを設けた場合でも、射出・充填工程中、あるいは保圧工程中の、環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、ボア内管およびボア外管の半径方向の最小肉厚寸法以上となるようにしているので、環状接続部を形成する1次キャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が減少し、ボア外管側またはボア内管側およびモータハウジング部側が充填材(溶融樹脂)の充填不良となることを防止することができる。また、例えばボア内管側、ボア外管側、あるいはモータハウジング部側の双方にゲートを設けた場合でも、比較的に重量物であるモータを収めるモータハウジング部(ある程度の強度を必要とする部位)とボア外管との間にウェルドが生じ難くなり、モータハウジング部の強度の低下を防止することができる。
請求項10に記載の発明によれば、射出・充填工程中、あるいは保圧工程中に、1次キャビティの内容積よりも少ない所定の体積以上となるように充填材(溶融樹脂)を1次キャビティ内に充填した後に、2次キャビティを形成するように可動金型を固定金型に接近する方向に前進させることで、環状接続部の環状端面を圧縮し(圧縮工程)、環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法が、ボア内管およびボア外管の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように樹脂成形型を型締めする2次型締め工程を備えたことにより、上記の環状接続部の剛性または強度をボア内管およびボア外管よりも減少することで、ボア外管の成形収縮の影響がボア内管に伝わり難くなる。それによって、請求項1に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
請求項11に記載の発明によれば、射出・充填工程中、あるいは保圧工程中に、環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法が、環状接続部の半径方向の長さ寸法よりも小さくなるように樹脂成形型を型締めする2次型締め工程を備えたことにより、上記の環状接続部の剛性または強度を減少することで、ボア外管の成形収縮の影響がボア内管に伝わり難くなる。それによって、請求項2に記載の発明と同様な効果を得ることができる。
請求項12に記載の発明によれば、環状接続部の製品体積よりも大きい内容積を持つ1次キャビティを形成する位置から環状接続部の製品体積と略同等の内容積を持つ2次キャビティを形成する位置に到達するまで、可動金型を固定金型に接近する方向に前進させることで、その可動金型の加圧面にてボア内管の環状端面(被圧縮部)またはボア外管の環状端面(被圧縮部)を、環状接続部の環状端面(被圧縮部)と同時に圧縮しても良い。
本発明を実施するための最良の形態は、二重管構造のボア壁部を樹脂成形で一体的に形成したスロットルボデーにおいて、環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、ボア内管およびボア外管の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように規定したことを特徴とする。少なくともボア外管の成形収縮によるボア内管のボア内径の変形を抑制することのできるスロットルボデーを提供するという目的を、ボア内管とボア外管とを接続する環状接続部の形状を最適な形状に規定することで実現した。
[実施例1の構成]
図1ないし図3は本発明の実施例1を示したもので、図1は電子制御式スロットル制御装置の全体構造を示した図で、図2はスロットルボデーの外壁面に一体的に形成されたギヤボックス部の内部に構成された駆動モータや歯車減速装置等の各構成部品を示した図で、図3はスロットルボデーの二重管構造のボア壁部を示した図である。
図1ないし図3は本発明の実施例1を示したもので、図1は電子制御式スロットル制御装置の全体構造を示した図で、図2はスロットルボデーの外壁面に一体的に形成されたギヤボックス部の内部に構成された駆動モータや歯車減速装置等の各構成部品を示した図で、図3はスロットルボデーの二重管構造のボア壁部を示した図である。
本実施例の電子制御式スロットル制御装置は、内燃機関(エンジン)への吸入空気量を調節するスロットルバルブ1と、このスロットルバルブ1のシャフト部を構成するスロットルシャフト2と、スロットルバルブ1およびスロットルシャフト2を全開方向(または全閉方向)に回転駆動する駆動モータ(アクチュエータ、バルブ駆動手段)3と、スロットルバルブ1およびスロットルシャフト2を全閉方向に付勢するコイルスプリング4と、この駆動モータ3の回転出力をスロットルバルブ1およびスロットルシャフト2に伝達する歯車減速装置(動力伝達装置)と、この歯車減速装置を構成する各ギヤを回転自在に収容するアクチュエータケースと、エンジンの各シリンダへの吸気通路を形成するスロットルボデー5と、駆動モータ3を電子制御するエンジン制御装置(エンジン制御ユニット:以下ECUと呼ぶ)とを備えた内燃機関用吸気制御装置である。
ここで、ECUには、車両乗員によるアクセルペダルの踏み加減(アクセル操作量)を電気信号(アクセル開度信号)に変換し、ECUへどれだけアクセルペダルが踏み込まれているかを出力するアクセル開度センサ(図示せず)が接続されている。また、電子制御式スロットル制御装置は、スロットルバルブ1の開度を電気信号(スロットル開度信号)に変換し、ECUへどれだけスロットルバルブ1が開いているかを出力するスロットルポジションセンサを有している。そして、本実施例のECUは、スロットルポジションセンサからのスロットル開度信号とアクセル開度センサからのアクセル開度信号との偏差がなくなるように駆動モータ3に対して比例積分微分制御(PID制御)によるフィードバック制御を行うように構成されている。
スロットルポジションセンサは、磁界発生源である分割型(略角形状)の永久磁石10と、この永久磁石10に磁化される分割型(略円弧状)のヨーク(磁性体:図示せず)と、分割型の永久磁石10に対向するようにセンサカバー(図13参照)12側に一体的に配置されたホール素子(図示せず)と、このホール素子と外部のECUとを電気的に接続するための導電性金属薄板よりなるターミナル(図示せず)と、ホール素子への磁束を集中させる鉄系の金属材料(磁性材料)よりなるステータ(図示せず)とから構成されている。なお、分割型の永久磁石10および分割型のヨークは、歯車減速装置の構成要素の1つであるバルブギヤ13の内周面に接着剤等を用いて固定されている。
スロットルバルブ1は、樹脂材料(耐熱性樹脂:例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、またはガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30、またはポリアミド樹脂:PA、またはポリプロピレン:PP、またはポリエーテルイミド:PEI等)により略円板形状に形成されて、エンジンに吸入される吸入空気量を制御するバタフライ形の回転弁で、スロットルシャフト2のバルブ保持部の外周に樹脂成形で一体的に形成されている。これにより、スロットルバルブ1とスロットルシャフト2とが一体化されて一体的に回転することが可能となる。ここで、スロットルバルブ1の樹脂製ディスク部(円板状部)14の片端面(例えば吸入空気の流れ方向の上流側面)または両端面には、樹脂製ディスク部14を補強するための補強用リブ(図示せず)が樹脂成形で一体的に形成されている。
スロットルシャフト2は、その両端部がスロットルボデー5の第1、第2バルブ軸受部41に回転自在または摺動自在に支持されている。そして、スロットルシャフト2は、スロットルボデー5のボア壁部6の中心軸線方向に対して略直交する方向で、且つモータハウジング部7の中心軸線方向に対して平行する方向となるように軸方向が設定されている。ここで、本実施例のスロットルシャフト2は、スロットルバルブ1を保持するバルブ保持部を兼ねる樹脂製シャフト部(円筒状部)15と、スロットルバルブ1の樹脂製ディスク部14および樹脂製シャフト部15を補強すると共に、樹脂製シャフト部15内にインサート成形される金属製シャフト部16とから構成されている。
樹脂製シャフト部15は、スロットルバルブ1の樹脂製ディスク部14と同様に、樹脂材料(耐熱性樹脂:例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、またはガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30、またはポリアミド樹脂:PA、またはポリプロピレン:PP、またはポリエーテルイミド:PEI等)により略円筒形状に形成されている。また、金属製シャフト部16は、例えばステンレス鋼等の金属材料により中軸丸棒状に形成されており、その図示左端部(一端部)は、スロットルシャフト2の外周面に露出して、スロットルボデー5の第1バルブ軸受部41内において回転自在に摺動する第1軸受摺動部として機能する。そして、金属製シャフト部16の図示右端部(他端部)には、歯車減速装置の構成要素の1つであるバルブギヤ13が一体的に形成されている。なお、樹脂製シャフト部15の図示右端部(他端部)は、スロットルシャフト2の外周面に露出して、スロットルボデー5の第2バルブ軸受部(図示せず)内において回転自在に摺動する第2軸受摺動部として機能する。
ここで、本実施例のアクチュエータケースは、スロットルボデー5のボア壁部6の外壁面に樹脂成形で一体的に形成されたギヤボックス部(ギヤハウジング部、ケース本体)11と、このギヤボックス部11の開口側を閉塞すると共に、スロットルポジションセンサのホール素子、ターミナルおよびステータを保持するセンサカバー(ギヤカバー、カバー)12とから構成されている。
ギヤボックス部11は、ボア壁部6と同一の樹脂材料によって所定の形状に形成されて、内部に歯車減速装置を構成する各ギヤを回転自在に収容するギヤ室を形成する。また、ギヤボックス部11の内壁面には、スロットルバルブ1の全閉方向の回転動作を、スロットルバルブ1の全閉位置にて規制するための全閉ストッパ17が樹脂成形で一体的に形成されている。なお、ギヤボックス部11の内壁面に、スロットルバルブ1の全開方向の回転動作を、スロットルバルブ1の全開位置にて規制するための全開ストッパを樹脂成形で一体的に形成しても良い。
センサカバー12は、上述したスロットルポジションセンサのターミナル間や、駆動モータ3へのモータ用通電端子間を電気的に絶縁することが可能な熱可塑性樹脂等の樹脂材料によって所定の形状に形成されている。そして、センサカバー12は、スロットルボデー5のギヤボックス部11の開口側に設けられた嵌合部に嵌め合わされる被嵌合部を有し、リベットやスクリュー(図示せず)もしくは熱かしめ等によってギヤボックス部11の開口側端部に組み付けられている。なお、センサカバー12には、図示しないコネクタが接続される円筒形状のコネクタ受け部18(図13参照)が樹脂成形で一体的に形成されている。
本実施例の駆動モータ3は、センサカバー12および略円筒形状のモータハウジング部7内に埋設されたモータ用通電端子に一体的に接続されて、通電されるとモータシャフト(図示せず)が正転方向または逆転方向に回転する電動式のアクチュエータ(駆動源)である。この駆動モータ3は、フロントエンドフレーム19が締結ネジ等の締結具20を用いてモータハウジング部7またはギヤボックス部11の突起部21に締め付け固定されて、モータハウジング部7内に収容保持されている。なお、駆動モータ3のリヤエンドフレームまたはエンドヨーク(図示せず)とモータハウジング部7の底壁面との間に、駆動モータ3にエンジン振動が伝わり難くするための板バネ等の緩衝材(または駆動モータ3の耐振性を向上させるための防振材)を装着しても良い。
歯車減速装置は、駆動モータ3の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、駆動モータ3のモータシャフトの外周に固定されたピニオンギヤ22と、このピニオンギヤ22と噛み合って回転する中間減速ギヤ23と、この中間減速ギヤ23と噛み合って回転するバルブギヤ13とを有し、スロットルバルブ1およびそのスロットルシャフト2を回転駆動するバルブ駆動手段である。ピニオンギヤ22は、金属材料により所定の形状に一体的に形成されて、駆動モータ3のモータシャフトと一体的に回転するモータギヤである。中間減速ギヤ23は、樹脂材料により所定の形状に一体成形されて、回転中心を成す支持軸24の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギヤ23には、ピニオンギヤ22に噛み合う大径ギヤ25、およびバルブギヤ13に噛み合う小径ギヤ26が設けられている。また、支持軸24は、スロットルボデー5のギヤボックス部11の底壁面に樹脂成形で一体的に形成されており、その先端部がセンサカバー12の内壁面に形成された凹状部に嵌め込まれている。
バルブギヤ13は、樹脂材料により所定の略円環形状に一体成形されて、そのバルブギヤ13の外周面には、中間減速ギヤ23の小径ギヤ26と噛み合うギヤ部(歯部)27が一体的に形成されている。また、バルブギヤ13のボア壁部6側面から図示左方向に向かって突出するように一体的に形成された円筒状部の外周部は、コイルスプリング4のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド(図示せず)として機能する。なお、バルブギヤ13の外周部、つまりギヤ部27の周方向の片端面には、スロットルバルブ1が全閉位置まで閉じた際に、全閉ストッパ17に係止される被係止部としての全閉ストッパ部28が一体的に形成されている。
コイルスプリング4は、スロットルシャフト2の金属製シャフト部16の外周側に装着されており、その図示右端部(他端部)がスロットルボデー5のボア壁部6の外壁面、つまりギヤボックス部11の底壁面に設けられたボデー側フック(図示せず)に保持され、また、その図示左端部(一端部)がバルブギヤ13のボア壁部6側面に設けられたギヤ側フックに保持されている。
スロットルボデー5は、内部にスロットルバルブ1を開閉自在に収容する円管状ボア壁部6を有し、且つこのボア壁部6内にエンジンに向かう吸入空気(エア)が流れる円形状の吸気通路を形成するスロットルハウジングであって、ボア壁部6のボア内径内(吸気通路内)にスロットルバルブ1を全閉位置から全開位置に至るまで回動方向に回転自在に保持する装置であり、エンジンのインテークマニホールドに固定ボルトや締結ネジ等の締結具(図示せず)を用いて締め付け固定されている。
ここで、本実施例のスロットルボデー5のボア壁部6は、樹脂材料(耐熱性樹脂:例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、またはガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30、またはポリアミド樹脂:PA、またはポリプロピレン:PP、またはポリエーテルイミド:PEI等)により所定の形状に形成されて、略円管形状のボア内管(ボア内径を形成する内径側円筒部)31の半径方向の外径側に、略円管形状のボア外管(スロットルボデー5の外郭を形成する外径側円筒部)32を配置した二重管構造に形成されている。ボア内管31およびボア外管32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(吸気通路)、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に吸入空気を流入させるための空気出口部(吸気通路)を有し、吸入空気の流れ方向(図示上端側から図示下端側に向かう方向)に渡って略同一の内径および外径となるように樹脂成形で一体的に形成されている。
ここで、本実施例のスロットルボデー5は、図1に示したように、二重管構造のボア壁部6のボア外管32の側壁面よりも、ボア壁部6の中心軸線方向に対して半径方向の外径側に複数の平板状接続部9を介して並列して、内部に駆動モータ3を収容固定するためのモータハウジング部7を樹脂成形により一体的に形成している。このモータハウジング部7は、歯車減速装置の各ギヤを回転自在に収容するための容器形状のギヤボックス部11の図示左端面に樹脂成形で一体的に形成されている。また、モータハウジング部7は、ギヤボックス部11の図示左端面より図示左方向に延長された略円筒状の側壁部36、およびこの側壁部36の図示左側の開口側を閉塞する略円環形状の底壁部37を有している。そして、モータハウジング部7の側壁部36の中心軸線方向は、スロットルシャフト2の軸方向(スロットルバルブ1の回転中心軸方向)に対して平行する方向となるように設定され、また、ボア壁部6のボア内管31の中心軸線方向に対して略直交する方向に設定されている。
複数の平板状接続部9は、図1に示したように、ボア壁部6のボア外管32の側壁面からモータハウジング部7の側壁部36の側壁面に到達するように樹脂成形により一体的に形成されたリブ構造を備えている。複数の平板状接続部9の両端面(ボア壁部6のボア外管32の中心軸線方向に対して略直交する方向の両端面)には、同一幅、同一長さの平坦面が形成されている。そして、複数の平板状接続部9は、複数の平板状接続部9の板厚方向が、ボア壁部6のボア外管32の中心軸線方向に対して略直交する方向に位置するように、複数の平板状接続部9をボア壁部6のボア外管32の中心軸線方向に対して略直交する方向に並列して設けられている。
なお、ボア内管31内には、エンジンに向かう吸入空気が流れる吸気通路が形成されており、その吸気通路内には、スロットルバルブ1およびスロットルシャフト2が回転自在に組み込まれている。そして、ボア内管31とボア外管32との間に形成される筒状空間(円筒状空間)が略円環状の環板状接続部33で仕切られている。その環板状接続部33は、筒状空間の一部、つまり筒状空間のほぼ中央(スロットルバルブ1の全閉位置の近傍のスロットルシャフト2の軸心部の半径方向)でほぼ全周に渡って塞ぐようにボア内管31の外周とボア外管32の内周とを接続する環状接続部として機能する。
ここで、本実施例では、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法を、環板状接続部33周辺のボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように設定している。また、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法を、環板状接続部33の半径方向の長さ(板幅)寸法よりも小さくなるように設定している。さらに、ボア外管32の半径方向の肉厚寸法を、ボア内管31の半径方向の肉厚寸法よりも大きくなるように設定している。そして、環板状接続部33よりも上流側の筒状空間は、吸気管の内周面を伝わって流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部(水分トラップ溝)34とされている。また、環板状接続部33よりも下流側の筒状空間は、インテークマニホールドの内周面を伝わって流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部(水分トラップ溝)35とされている。
また、ボア内管31およびボア外管32には、スロットルシャフト2の金属製シャフト部16の第1軸受摺動部をドライベアリング(図示せず)を介して回転自在に支持する略円筒形状の第1バルブ軸受部41と、スロットルシャフト2の樹脂製シャフト部15の第2軸受摺動部を回転自在に支持する略円筒形状の第2バルブ軸受部(図示せず)とが樹脂一体成形されている。第1バルブ軸受部41には、丸穴形状の第1シャフト貫通穴43が設けられ、また、第2バルブ軸受部には、丸穴形状の第2シャフト貫通穴(図示せず)が設けられている。なお、第2バルブ軸受部は、スロットルボデー5のボア壁部6の外壁面、つまりギヤボックス部11の底壁面から図示右方向に向かって突出するように一体的に形成されており、その外周部は、コイルスプリング4のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド(図示せず)として機能する。
ここで、本実施例の第1バルブ軸受部41は、ボア内管31および環板状接続部33を介してボア外管32の内周に接続されている。そして、第1バルブ軸受部41は、ボア内管31の外周からスロットルバルブ1の回転中心軸線方向(スロットルシャフト2の軸方向)に対して平行する方向に突出するようにボア内管31の外壁面に樹脂成形で一体的に形成されている。そして、第1バルブ軸受部41の周囲には、ボア外管32の円形状壁面との間に略円環状空間を形成するための略円環状の肉盗み部44が設けられている。そして、第1バルブ軸受部41の開口側端部には、その第1バルブ軸受部41の開口側を塞ぐためのプラグ(図示せず)が装着されている。なお、第2バルブ軸受部を、ボア内管31および環板状接続部33を介してボア外管32の内周に接続しても良く、また、第2バルブ軸受部の周囲にも、略円環状の肉盗み部を設けても良い。
また、ボア外管32の外周部には、エンジンのインテークマニホールドの結合端面に締結ボルト等の締結具(図示せず)を用いて結合される取付ステー部45が樹脂成形で一体的に形成されている。取付ステー部45は、ボア外管32の図示下端部の外壁面から半径方向の外径側に突出するように設けられており、上記の締結ボルト等の締結具が挿通する丸穴形状の挿通孔46が複数形成されている。
[実施例1の作用]
次に、本実施例の電子制御式スロットル制御装置の作用を図1ないし図3に基づいて簡単に説明する。
次に、本実施例の電子制御式スロットル制御装置の作用を図1ないし図3に基づいて簡単に説明する。
運転者(ドライバー)がアクセルペダルが踏み込むと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号がECUに入力される。そして、ECUによってスロットルバルブ1が所定の開度となるように駆動モータ3が通電されて、駆動モータ3のモータシャフトが回転する。そして、駆動モータ3のトルクが、ピニオンギヤ22、中間減速ギヤ23およびバルブギヤ13に伝達される。これにより、バルブギヤ13が、コイルスプリング4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。
したがって、バルブギヤ13が回転するので、スロットルシャフト2がバルブギヤ13と同じ回転角度だけ回転し、スロットルバルブ1が全閉位置より全開位置側へ開く方向(全開方向)に回転駆動される。この結果、スロットルボデー5のボア壁部6のボア内管31内に形成された吸気通路が所定の開度だけ開かれるので、エンジンの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。
逆に、ドライバーがアクセルペダルから足を離すと、コイルスプリング4の付勢力によりスロットルバルブ1、スロットルシャフト2、バルブギヤ13およびアクセルペダル等が元の位置(アイドリング位置、スロットルバルブ1の全閉位置)まで戻される。なお、ドライバーがアクセルペダルを戻すと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号(0%)が出力されるので、ECUによってスロットルバルブ1が全閉時の開度となるように駆動モータ3を通電して、駆動モータ3のモータシャフトを逆回転させるようにしても良い。この場合には、駆動モータ3によってスロットルバルブ1を全閉方向に回転駆動できる。
このとき、バルブギヤ13に設けられる全閉ストッパ部28が、スロットルボデー5のギヤボックス部11の内壁面に樹脂成形された全閉ストッパ17に当接するまで、コイルスプリング4の付勢力によりスロットルバルブ1が全開位置側より全閉位置側へ閉じる方向(全閉方向)に回転する。そして、全閉ストッパ17によって、スロットルバルブ1の全閉方向のそれ以上の回転動作が規制されるので、スロットルボデー5のボア壁部6のボア内管31内に形成された吸気通路内においてスロットルバルブ1が所定の全閉位置に保持される。これにより、エンジンへの吸気通路が全閉されて、エンジンの回転速度がアイドル回転速度となる。
[実施例1の特徴]
以上のように、本実施例の電子制御式スロットル制御装置においては、スロットルボデー5のボア壁部6を二重管構造とし、内部に吸気通路(ボア内径)を形成する略円管状のボア内管31と、スロットルボデー5のボア壁部6の外郭を形成する略円管状のボア外管32とを接続する略円環状の環板状接続部33、およびスロットルシャフト2を回転自在に支持する第1バルブ軸受部41を、以下の寸法諸元および構造としている。
以上のように、本実施例の電子制御式スロットル制御装置においては、スロットルボデー5のボア壁部6を二重管構造とし、内部に吸気通路(ボア内径)を形成する略円管状のボア内管31と、スロットルボデー5のボア壁部6の外郭を形成する略円管状のボア外管32とを接続する略円環状の環板状接続部33、およびスロットルシャフト2を回転自在に支持する第1バルブ軸受部41を、以下の寸法諸元および構造としている。
先ず、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法を、環板状接続部33周辺のボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さく設定している。また、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法を、環板状接続部33の半径方向の長さ(板幅)寸法よりも小さく設定している。さらに、ボア外管32の半径方向の肉厚寸法を、ボア内管31の半径方向の肉厚寸法よりも大きく設定している。以上の寸法諸元および構造によって、二重管構造のボア壁部6の環板状接続部33の半径方向の長さ(板幅)寸法が長く、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法が薄くなり、環板状接続部33の剛性または強度がボア内管31およびボア外管32よりも非常に低下するため、ボア外管32の成形収縮の影響がボア内管31に伝わり難くなる。これにより、ボア内管31のボア内径の変形を抑制することができる。
また、第1バルブ軸受部41の周りに肉盗み部44を設置し、第1バルブ軸受部41がボア内管31および環板状接続部33を介してボア外管32の内周に接続する接続構造を採用している。また、モータハウジング部7の側壁部36の側壁面が複数の平板状接続部9を介してボア外管32の側壁面に接続する接続構造を採用している。すなわち、第1バルブ軸受部41およびモータハウジング部7がボア外管32の外壁面および側壁面に直接接続されていないので、ボア内管31がボア外管32の成形収縮の影響を更に受け難くなり、ボア内管31のボア内径の変形を更に抑制することができる。
すなわち、ボア外管32およびモータハウジング部7周辺の成形収縮によるボア内管31の内径(ボア内径)の真円度の低下を、従来製品(図13ないし図14参照)と比べて飛躍的に抑制することができる。これにより、ボア壁部6のボア内管31の内径(ボア内径)の真円度が所望の値となるので、スロットルバルブ1の全閉位置から全開位置までの回動範囲(回転角度範囲)内においてスロットルバルブ1とボア壁部6のボア内管31とが干渉することで、スロットルバルブ1の動作不良が生じることはない。
また、スロットルバルブ1の全閉の時の、ボア壁部6のボア内管31の内壁面とスロットルバルブ1の外径側部との間に形成される隙間が所望の値となり、スロットルバルブ1の全閉時の気密性能を確保することができ、アイドル運転時の吸入空気の漏れ量を減少することができる。そして、エンジンで使用される燃料(例えばガソリン)の量が吸入空気の流量によって制御されている現状からすれば、上記のアイドル運転時の吸入空気の漏れ量を減少すると言うことは、燃費の向上を得ることになる。
また、二重管構造のボア壁部6およびモータハウジング部7を構成するスロットルボデー5とスロットルバルブ1の樹脂製ディスク部14との構成材を同種材(熱可塑性樹脂:例えばPPSまたはPBT)とすることで、線膨張係数の差に起因する環境温度の変化によるスロットルボデー5のボア壁部6のボア内管31の内壁面とスロットルバルブ1の樹脂製ディスク部14の外径側部との間に形成される隙間の変化を抑制することができる。
図4は本発明の実施例2を示したもので、スロットルバルブを開閉自在に収容したスロットルボデーを示した図である。
本実施例では、二重管構造のボア壁部6のボア内管31とボア外管32との間に形成される筒状空間(円筒状空間)の一部、つまり筒状空間のほぼ中央(スロットルバルブ1の全閉位置の近傍のスロットルシャフト2の軸心部の半径方向)でほぼ全周に渡って塞ぐようにボア内管31の外周とボア外管32の内周とを接続する略円環状の環板状接続部33を、ボア壁部6の半径方向に対して所定の傾斜角度だけ外径側端部を空気の流れ方向の下流側に傾斜させている。これにより、更に環板状接続部33の剛性または強度を低下させることが可能となり、ボア内管31のボア内径の変形を更に抑制することができる。
図5は本発明の実施例3を示したもので、スロットルバルブを開閉自在に収容したスロットルボデーを示した図である。
本実施例では、二重管構造のボア壁部6のボア内管31とボア外管32との間に形成される筒状空間(円筒状空間)の一部、つまり筒状空間のほぼ中央(スロットルバルブ1の全閉位置の近傍のスロットルシャフト2の軸心部の半径方向)でほぼ全周に渡って塞ぐようにボア内管31の外周とボア外管32の内周とを接続する略円環状の環板状接続部33の半径方向の途中を折り曲げて、くの字形状に形成している。これにより、更に環板状接続部33の剛性または強度を低下させることが可能となり、ボア内管31のボア内径の変形を更に抑制することができる。
図6は本発明の実施例4を示したもので、電子制御式スロットル制御装置の概略構造を示した図である。
本実施例の電子制御式スロットル制御装置は、リターンスプリング機能を有する第1スプリング部(以下リターンスプリングと言う)51とオープナスプリング機能を有する第2スプリング部(以下デフォルトスプリングと言う)52とを一体化することで、スロットルバルブ1を全閉方向または全開方向に付勢する1本のコイルスプリング(バルブ付勢手段)4を備えている。この1本のコイルスプリング4は、スロットルボデー5のボア壁部6の外壁面、つまりギヤボックス部11の底壁面とバルブギヤ13のボア壁部6側端面との間に装着されて、リターンスプリング51とデフォルトスプリング52との結合部(途中)を略逆U字形状に曲げて中間ストッパ部材53に保持されるU字フック部54とし、両端部を異なる方向に巻き込んだ1本のコイル状のばね構造としたものである。
スロットルボデー5のギヤボックス部11には、内周側に突出したボス形状の中間位置ストッパ(図示せず)が設けられている。この中間位置ストッパには、何らかの要因によって駆動モータ3への電流の供給が断たれた際に、リターンスプリング51とデフォルトスプリング52とのそれぞれ異なる方向の付勢力を利用して機械的にスロットルバルブ1を全閉位置と全開位置との間の所定の中間位置に保持または係止する中間ストッパ部材(調整ねじ機能付きのアジャストスクリュー)53が捩じ込まれている。なお、スロットルボデー5のボア壁部6の外壁面、つまりギヤボックス部11の底壁面から図示右方向に向かって突出するように一体的に形成された円筒状部の外周部は、コイルスプリング4のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド55として機能する。また、バルブギヤ13のボア壁部6側面から図示左方向に向かって突出するように一体的に形成された円筒状部の外周部は、コイルスプリング4のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド56として機能する。
また、本実施例のバルブギヤ13のボア壁部6側面からは、デフォルトスプリング52に全閉位置から中間位置側(全開方向)に付勢されるオープナ部材57が樹脂成形で一体的に形成されている。オープナ部材57には、コイルスプリング4のデフォルトスプリング52の図示右端部(他端部)を係止するギヤ側フック(第2係止部)61、リターンスプリング51とデフォルトスプリング52との結合部であるU字フック部54に係脱自在に係合する係合部62、およびこの係合部62の近傍に、U字フック部54の軸方向のそれ以上の移動を規制する複数の横ズレ防止ガイド63が一体成形されている。
そして、コイルスプリング4のリターンスプリング51の図示左端部(一端部)には、スロットルボデー5のボア壁部6の外壁面、つまりギヤボックス部11の底壁面に一体的に形成されたボデー側フック(第1係止部)64に係止または保持されるスプリングボデー側フック(第1被係止部)65が設けられている。また、コイルスプリング4のデフォルトスプリング52の図示右端部(他端部)には、オープナ部材57のギヤ側フック61に係止または保持されるスプリングギヤ側フック(第2被係止部)66が設けられている。
また、本実施例のスロットルバルブ1は、金属材料または樹脂材料により略円板形状に形成されて、スロットルシャフト2のバルブ保持部に形成されたバルブ挿入孔(図示せず)内に差し込まれた状態で、スロットルシャフト2に締結ねじ等の締結具67を用いて締め付け固定されている。また、スロットルシャフト2は、金属材料により丸棒形状に形成されており、その両端部がスロットルボデー5のボア壁部6の第1、第2バルブ軸受部に回転自在または摺動自在に支持されている。これにより、スロットルバルブ1とスロットルシャフト2とが一体化されて一体的に回転することが可能となる。
電子制御式スロットル制御装置において、何らかの要因によって駆動モータ3への電流の供給が断たれた場合の作動を説明する。この際、オープナ部材57がデフォルトスプリング52の結合部側端部とスプリングギヤ側フック66とによって挟み込まれた状態で、リターンスプリング51のリターンスプリング機能、つまりオープナ部材57を介してスロットルバルブ1を全開位置から中間位置まで戻す方向に付勢する付勢力、およびデフォルトスプリング52のオープナスプリング機能、つまりオープナ部材57を介してスロットルバルブ1を全閉位置から中間位置まで戻す方向に付勢する付勢力によって、オープナ部材57の係合部62がコイルスプリング4のU字フック部54に当接状態となる。これにより、スロットルバルブ1は中間位置に確実に保持されるので、何らかの要因によって駆動モータ3への電流の供給が断たれた場合の退避走行が可能となる。
図7および図8は本発明の実施例5を示したもので、図7および図8(a)、(b)はスロットルボデーの射出圧縮成形方法を示した図である。
ここで、上記の実施例1では、二重管構造のボア壁部6の略円管状のボア内管31と略円管状のボア外管32と略円環状の隔壁(本発明の環板状接続部に相当する)33とを樹脂成形で一体的に形成した場合に、ボア外管32の成形収縮の影響によるボア内管31のボア内径の変化を抑制する目的で、図1に示したように、環板状接続部33をボア内管31およびボア外管32よりも薄肉化し、且つ環板状接続部33の板厚寸法よりも環板状接続部33の長さ寸法を長尺化して、環板状接続部33の剛性や強度を下げる接続構造を採用している。
しかし、上記の実施例1の接続構造を採用した場合には、環板状接続部33を形成する樹脂成形型のキャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が増大する可能性がある。例えば図9の比較例1に示したように、ボア内管31側に、樹脂成形型のキャビティ内に充填材(溶融樹脂)を注入するためのゲート(図示矢印)を設けた場合には、環板状接続部33を形成する樹脂成形型のキャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が増大することで、ボア外管32側およびモータハウジング部7(ギヤボックス部11)側が充填不良(ショートショット)Aとなる可能性がある。
逆に、例えば図10の比較例2に示したように、ボア外管32側に、樹脂成形型のキャビティ内に充填材(溶融樹脂)を注入するためのゲート(図示矢印)を設けた場合には、環板状接続部33を形成する樹脂成形型のキャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が増大することで、ボア内管31側が充填不良(ショートショット)Bとなる可能性がある。また、例えば図11の比較例3に示したように、ボア内管31側およびボア外管32側、あるいはモータハウジング部7側の双方に、樹脂成形型のキャビティ内に充填材(溶融樹脂)を注入するためのゲート(図示矢印)を設けた場合には、環板状接続部33を形成する樹脂成形型のキャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が増大することで、比較的重量物である駆動モータ3を収めるモータハウジング部7の側壁部36の側壁面とボア外管32の側壁面との間の複数の平板状接続部9にウェルドCが生じ、複数の平板状接続部9の強度の低下を招く問題が生じる。
そこで、本実施例は、上記の実施例1のように、ボア内管31とボア外管32とを接続する環板状接続部33を薄肉化し、且つ長尺化し、更に、モータハウジング部7とボア外管32とを接続する複数の平板状接続部9を薄肉化し、且つ長尺化し、更に、第1バルブ軸受部41の周りに肉盗み部44を設置し、第1バルブ軸受部41がボア内管31および環板状接続部33を介してボア外管32の内周に接続することで、ボア外管32およびモータハウジング部7周辺の成形収縮の影響によるボア内管31のボア内径の変形を抑制し、スロットルバルブ1の全閉時の気密性能を確保しつつ、ボア内管31、あるいはボア外管32、モータハウジング部7の充填不良A、B、並びに強度を必要とする部位(モータハウジング部7)へのウェルドCの発生を抑制することのできるスロットルボデー5の射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。
ここで、上記の目的を達成することが可能な樹脂成形型の構造を、図8(a)、(b)に基づいて簡単に説明する。本実施例の樹脂成形型は、スロットルボデー5の製品体積(少なくとも環板状接続部33の製品体積)よりも大きい内容積を持つ1次キャビティを形成するように型締めする1次型締め工程と、スロットルボデー5の製品体積(少なくとも環板状接続部33の製品体積)と略同等の内容積を持つ2次キャビティを形成するように型締めする2次型締め工程とを実施することが可能な樹脂金型である。この樹脂成形型は、少なくともボア内管31、ボア外管32および環板状接続部33に対応した凸凹形状の固定金型71および可動金型72を有している。そして、本実施例の可動金型72には、吸入空気の流れ方向の上流側の筒状空間に対応した略円筒形状の圧縮コア(可動入れ子)73が可動金型72内において進退自在に収容されている。この圧縮コア73は、油圧シリンダやエアシリンダ等の圧縮コア駆動装置(図示せず)によって固定金型71に接近する方向に前進させることが可能である。
なお、圧縮コア73は、図8(a)に示した初期位置(圧縮前)に停止している時には、固定金型71、可動金型72との間に、少なくともボア内管31、ボア外管32および環板状接続部33の製品体積よりも大きい内容積を持つ1次キャビティを形成する。また、圧縮コア73は、図8(b)に示した前進位置(圧縮後)に停止している時には、固定金型71、可動金型72との間に、少なくともボア内管31、ボア外管32および環板状接続部33の製品体積と略同等の内容積を持つ2次キャビティを形成すると共に、環板状接続部33を形成するためのキャビティ内に充填された溶融樹脂の環状端面(環板状接続部33の環状端面:図7の多数の点部)39を所定の加圧力で圧縮する。
次に、本実施例のスロットルボデー5の射出圧縮成形方法を図7および図8に基づいて説明する。
先ず、固定金型71、可動コア72および圧縮コア73を含む樹脂成形型によって形成される1次キャビティ内に、加熱されて溶融状態の熱可塑性樹脂{耐熱性樹脂:例えばPPSまたはPBT、以下充填材(溶融樹脂)と言う}が1つまたは2つ以上のゲートから射出され、樹脂成形型の1次キャビティ内に充填材(溶融樹脂)を充填する(射出・充填工程)。
次に、型内樹脂圧力を徐々に増加させて射出時の最大型内樹脂圧力よりも大きな型内樹脂圧力で保圧を行う。すなわち、樹脂成形型内の充填材(溶融樹脂)に所定の圧力を加えて、樹脂成形型内に冷却水を導入し、この冷却水による収縮分の充填材(溶融樹脂)を、1つまたは2つ以上のゲートから1次キャビティ内に補充する(保圧工程)。このとき、ゲートは、ボア内管31側またはボア外管32側、あるいはモータハウジング部7側のいずれに設けられていても良い。
先ず、固定金型71、可動コア72および圧縮コア73を含む樹脂成形型によって形成される1次キャビティ内に、加熱されて溶融状態の熱可塑性樹脂{耐熱性樹脂:例えばPPSまたはPBT、以下充填材(溶融樹脂)と言う}が1つまたは2つ以上のゲートから射出され、樹脂成形型の1次キャビティ内に充填材(溶融樹脂)を充填する(射出・充填工程)。
次に、型内樹脂圧力を徐々に増加させて射出時の最大型内樹脂圧力よりも大きな型内樹脂圧力で保圧を行う。すなわち、樹脂成形型内の充填材(溶融樹脂)に所定の圧力を加えて、樹脂成形型内に冷却水を導入し、この冷却水による収縮分の充填材(溶融樹脂)を、1つまたは2つ以上のゲートから1次キャビティ内に補充する(保圧工程)。このとき、ゲートは、ボア内管31側またはボア外管32側、あるいはモータハウジング部7側のいずれに設けられていても良い。
ここで、本実施例の樹脂成形型は、図8(a)に示したように、圧縮コア73を初期位置(圧縮前)で固定することで、上記のような射出・充填工程中、あるいは保圧工程中に、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法が、ボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法以上となるように型締めされる(1次型締め工程)。
これにより、例えばボア内管31側、ボア外管32側、あるいはモータハウジング部7側の双方にゲートを設けた場合でも、射出・充填工程中、あるいは保圧工程中の、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚寸法を、ボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法以上となるようにしているので、環板状接続部33を形成する1次キャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が減少するため、ボア外管32側またはボア内管31側およびモータハウジング部7側が充填材(溶融樹脂)の充填不良となることを防止することができる。また、比較的に重量物である駆動モータ3を収めるモータハウジング部7とボア外管32との間にウェルドが生じ難くなり、モータハウジング部7の強度の低下を防止することもできる。
これにより、例えばボア内管31側、ボア外管32側、あるいはモータハウジング部7側の双方にゲートを設けた場合でも、射出・充填工程中、あるいは保圧工程中の、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚寸法を、ボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法以上となるようにしているので、環板状接続部33を形成する1次キャビティ内を流動する充填材(溶融樹脂)の流動抵抗が減少するため、ボア外管32側またはボア内管31側およびモータハウジング部7側が充填材(溶融樹脂)の充填不良となることを防止することができる。また、比較的に重量物である駆動モータ3を収めるモータハウジング部7とボア外管32との間にウェルドが生じ難くなり、モータハウジング部7の強度の低下を防止することもできる。
また、上記のような射出・充填工程中、あるいは保圧工程中に、1次キャビティの内容積よりも少ない所定の体積(例えば80%)以上となるように充填材(溶融樹脂)を1次キャビティ内に充填した後に、1つまたは2つ以上のゲートを閉鎖(ゲートカット)し、図8(b)に示したように、固定金型71、可動コア72と圧縮コア73との間に2次キャビティを形成するように圧縮コア73を前進位置(圧縮後)まで固定金型71に接近する方向に前進させることで、環板状接続部33の環状端面39を圧縮する(圧縮工程)。なお、環板状接続部33の環状端面(被圧縮部:図示上端面、吸入空気の流れ方向の上流側面)39に対して逆側の環状端面(図示下端面、吸入空気の流れ方向の下流側面)38も、環板状接続部33の環状端面(被圧縮部)39と同時に圧縮コア(図示せず)によって圧縮しても良い。
このとき、本実施例の樹脂成形型は、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚寸法が、ボア内管31およびボア外管32の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように型締めされる(2次型締め工程)。なお、2次型締め工程中に、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚寸法が、環板状接続部33の半径方向の長さ寸法よりも小さくなるように型締めすることが望ましい。そして、樹脂成形型の2次キャビティ内に充填された充填材(溶融樹脂)を取り出し、冷却して硬化(固化)させると、あるいは樹脂成形型の2次キャビティ内で充填材(溶融樹脂)を冷却水等を用いて冷却して硬化(固化)させると、実施例1と同様な二重管構造のボア壁部6を有するスロットルボデー5が樹脂成形で一体的に形成(樹脂一体成形)される。
以上のように、本実施例のスロットルボデー5の射出圧縮成形方法においては、ボア外管32およびモータハウジング部7周辺の成形収縮の影響によるボア内管31のボア内径の変形を抑制することができ、スロットルバルブ1の全閉時の気密性能を確保できるという実施例1の効果に加えて、ボア内管31、あるいはボア外管32、モータハウジング部7の充填不良、並びに強度を必要とする部位(モータハウジング部7)へのウェルドの発生を抑制することができるという効果を達成することができる。
図12は本発明の実施例6を示したもので、スロットルボデーの射出圧縮成形方法を示した図である。
本実施例では、スロットルボデー5の二重管構造のボア壁部6のボア内管31の環状端面(被圧縮部:図示上端面、吸入空気の流れ方向の上流側面:図12の多数の点部)31aまたはボア外管32の環状端面(被圧縮部:図示上端面、吸入空気の流れ方向の上流側面:図12の多数の点部)32aを、実施例5の環板状接続部33の環状端面(被圧縮部:図示上端面、吸入空気の流れ方向の上流側面:図12の多数の点部)39と同時に圧縮コア73によって圧縮している。このとき、ボア内管31またはボア外管32の環状端面(被圧縮部:図示上端面、吸入空気の流れ方向の上流側面)31a、32aに対して逆側の環状端面(図示下端面、吸入空気の流れ方向の下流側面)も同時に圧縮コア(図示せず)によって圧縮しても良い。
なお、実施例5、6のように、スロットルボデー5の射出成形工程に、圧縮工程を付加することによる付随効果として、ボア内管31の充填材(溶融樹脂)による繊維配向や樹脂流動による分子配向による収縮差の緩和、および収縮ばらつきの低減が挙げられ、ボア内管31のボア内径の寸法精度の向上も望める。
[変形例]
本実施例では、非接触式の検出素子としてホール素子を使用した例を説明したが、非接触式の検出素子としてホールICまたは磁気抵抗素子等を使用しても良い。また、本実施例では、磁界発生源として分割型の永久磁石10を採用した例を説明したが、磁界発生源として円筒形状の永久磁石を採用しても良い。なお、本実施例では、略円板形状の樹脂製ディスク部(円板状部)14によってスロットルバルブ1を構成し、且つ略円筒形状の樹脂製シャフト部(円筒状部)15および中軸丸棒状の金属製シャフト部16によってスロットルシャフト2を構成しているが、樹脂製ディスク部(円板状部)14および樹脂製シャフト部(円筒状部)15によってスロットルバルブ(樹脂バルブ)1を構成し、且つ金属材料のみによってスロットルシャフト(金属シャフト)2を構成しても良い。
本実施例では、非接触式の検出素子としてホール素子を使用した例を説明したが、非接触式の検出素子としてホールICまたは磁気抵抗素子等を使用しても良い。また、本実施例では、磁界発生源として分割型の永久磁石10を採用した例を説明したが、磁界発生源として円筒形状の永久磁石を採用しても良い。なお、本実施例では、略円板形状の樹脂製ディスク部(円板状部)14によってスロットルバルブ1を構成し、且つ略円筒形状の樹脂製シャフト部(円筒状部)15および中軸丸棒状の金属製シャフト部16によってスロットルシャフト2を構成しているが、樹脂製ディスク部(円板状部)14および樹脂製シャフト部(円筒状部)15によってスロットルバルブ(樹脂バルブ)1を構成し、且つ金属材料のみによってスロットルシャフト(金属シャフト)2を構成しても良い。
この場合、スロットルバルブ1の樹脂製シャフト部15の内周とスロットルシャフト2のバルブ保持部との外周との間の食い付き性(結合性能)を向上し、且つスロットルバルブ1のスロットルシャフト2に対する軸方向の相対運動を防止する目的で、つまりスロットルシャフト2のバルブ保持部からのスロットルバルブ1の抜けを防止する目的で、スロットルシャフト2のバルブ保持部の外周面の一部または全部にローレット加工等を施しても良い。例えばスロットルシャフト2のバルブ保持部の外周面の一部または全部に刻み目または凹凸部を形成しても良い。あるいはスロットルシャフト2のバルブ保持部の断面形状を2面幅を有する略円形状とし、また、スロットルバルブ1の樹脂製シャフト部15の断面形状を2面幅を有する略円筒形状としても良い。これは、スロットルバルブ1とスロットルシャフト2との回転方向の相対回転運動を防止できる。また、スロットルシャフト2として樹脂シャフトを用いても良い。この場合には、スロットルバルブ1の樹脂製シャフト部15に樹脂成形で一体的に形成されることになるため、部品点数が減少する。
本実施例では、本発明を、駆動モータ(アクチュエータ)3の回転動力を、歯車減速装置等の動力伝達装置を経てスロットルシャフト2に伝達して、スロットルバルブ1の回転角度(バルブ開度)を運転者(ドライバー)のアクセル操作量に応じて制御する電子制御式スロットル制御装置に適用した例を説明したが、本発明を、駆動モータ3を有しない内燃機関用スロットル装置に採用しても良い。この場合には、スロットルシャフト2の金属製シャフト部16の他端部に設けたバルブギヤ13の代わりに、アクセルペダルにワイヤーケーブルを介して機械的に連結されるレバー部を設ける。このようにしても、運転者(ドライバー)のアクセル操作量をスロットルバルブ1およびスロットルシャフト2に伝えることができる。
本実施例では、樹脂成形金型を固定金型71、可動金型72によって構成し、可動金型72内に圧縮コア73が固定金型71に接近する方向または固定金型71より離間する方向に進退自在に収容されているが、固定金型71内に圧縮コアが可動金型72に接近する方向または可動金型72より離間する方向に進退自在に収容されていても良い。また、固定金型71および可動金型72内に圧縮コアが可動金型72および固定金型71に接近する方向または可動金型72および固定金型71より離間する方向に進退自在に収容されていても良い。
本実施例では、スロットルボデー5のボア壁部6を、円管形状のボア外管32内に円管形状のボア内管31を配置し、且つボア内管31とボア外管32とを同心状に配置したが、ボア外管32の軸心に対してボア内管31の軸心を、ボア壁部6の中心軸線方向に対して直交する半径方向の一方側(例えば天地方向の地側)に偏心させた二重管構造に形成しても良い。また、スロットルボデー5のボア壁部6を、円管形状のボア外管32内に円管形状のボア内管31を配置し、且つボア外管32の軸心に対してボア内管31の軸心を、ボア壁部6の中心軸線方向に対して直交する半径方向の他方側(例えば天地方向の天側)に偏心させた二重管構造に形成しても良い。
本実施例では、ボア外管32の半径方向の肉厚寸法を、ボア内管31の半径方向の肉厚寸法よりも大きくなるように設定しているが、ボア外管32の半径方向の肉厚寸法を、ボア内管31の半径方向の肉厚寸法以下となるように設定しても良い。但し、環板状接続部33の中心軸線方向の肉厚(板厚)寸法は、環板状接続部33周辺のボア内管31およびボア外管32の双方の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように設定する。
本実施例では、エンジン冷却水をスロットルボデー5に導入することなく、冬季等の寒冷時のスロットルバルブ1のアイシングを防止して部品点数を減少する目的で、スロットルバルブ1よりも上流側および下流側からボア壁部6内に流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部34、35を設けているが、少なくともスロットルバルブ1よりも上流側の吸気管の内周面を伝ってボア壁部6内に流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部34のみを設けるようにしても良い。
なお、ボア外管32の外周部に、スロットルバルブ1を迂回するバイパス通路を設け、更に、そのバイパス通路内を流れる空気量を調整してエンジンのアイドル回転速度を制御するためのアイドル回転速度制御弁(ISCバルブ)を装着しても良い。また、スロットルボデー5のボア壁部6よりも吸入空気の流れ方向の上流側の吸気管に、ブローバイガス還元装置(PCV)の出口孔または蒸散防止装置のパージ用チューブが取り付けられていても良い。この場合には、吸気管内に、ブローバイガスに含まれるエンジンオイルが吸気管の内壁面に堆積してデポジットとなっている可能性がある。このため、上記の塞き止め凹部34に、吸気管の内壁面より伝ってくるオイルミストやデポジット等の異物を塞き止めることで、スロットルバルブ1およびスロットルシャフト2の動作不良を防止できる。
1 スロットルバルブ
2 スロットルシャフト
3 駆動モータ(アクチュエータ)
4 コイルスプリング
5 スロットルボデー
6 ボア壁部
7 モータハウジング部
31 ボア内管
32 ボア外管
33 環板状接続部(環状接続部)
41 第1バルブ軸受部
44 肉盗み部
2 スロットルシャフト
3 駆動モータ(アクチュエータ)
4 コイルスプリング
5 スロットルボデー
6 ボア壁部
7 モータハウジング部
31 ボア内管
32 ボア外管
33 環板状接続部(環状接続部)
41 第1バルブ軸受部
44 肉盗み部
Claims (12)
- スロットルバルブを開閉自在に収容するボア内管の半径方向の外径側に、前記ボア内管の外周との間に筒状空間を形成するボア外管を配置した二重管構造のボア壁部と、
前記筒状空間の一部をほぼ全周に渡って塞ぐように前記ボア内管の外周と前記ボア外管の内周とを接続する環状接続部と
を樹脂成形で一体的に形成したスロットルボデーにおいて、
前記環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、
前記ボア内管および前記ボア外管の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さく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。 - スロットルバルブを開閉自在に収容するボア内管の半径方向の外径側に、前記ボア内管の外周との間に筒状空間を形成するボア外管を配置した二重管構造のボア壁部と、
前記筒状空間の一部をほぼ全周に渡って塞ぐように前記ボア内管の外周と前記ボア外管の内周とを接続する環状接続部と
を樹脂成形で一体的に形成したスロットルボデーにおいて、
前記環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法を、
前記環状接続部の半径方向の長さ寸法よりも小さく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。 - 請求項1または請求項2に記載のスロットルボデーにおいて、
前記ボア外管の半径方向の肉厚寸法を、
前記ボア内管の半径方向の肉厚寸法よりも大きく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。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載のスロットルボデーにおいて、
前記ボア壁部には、前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の一端部を回転自在に支持する筒状のバルブ軸受部が樹脂一体成形されており、
前記バルブ軸受部は、前記ボア内管および前記環状接続部を介して前記ボア外管の内周に接続されていることを特徴とするスロットルボデー。 - 請求項4に記載のスロットルボデーにおいて、
前記バルブ軸受部は、前記ボア内管の外周から前記スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して平行する方向に突出するように設けられ、
前記バルブ軸受部の周囲には、前記ボア外管との間に環状空間を形成するための環状の肉盗み部が設けられていることを特徴とするスロットルボデー。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載のスロットルボデーにおいて、
前記ボア壁部または前記ボア外管の側壁面には、内部に前記スロットルバルブを回転駆動するモータを収容保持する筒状のモータハウジング部が樹脂一体成形されていることを特徴とするスロットルボデー。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載のスロットルボデーにおいて、
前記スロットルボデーは、前記スロットルバルブと同種材で形成されていることを特徴とするスロットルボデー。 - スロットルボデーの製品体積よりも大きい内容積を持つ1次キャビティを形成するように型締めすると共に、前記スロットルボデーの製品体積と略同等の内容積を持つ2次キャビティを形成するように型締めすることが可能な樹脂成形型を用いて、前記スロットルボデーを樹脂成形で一体的に形成する成形方法において、
前記スロットルボデーは、スロットルバルブを開閉自在に収容するボア内管の半径方向の外径側に、前記ボア内管の外周との間に筒状空間を形成するボア外管を配置した二重管構造のボア壁部と、前記筒状空間の一部をほぼ全周に渡って塞ぐように前記ボア内管の外周と前記ボア外管の内周とを接続する環状接続部とを備えており、
前記樹脂成形型内に溶融状態の充填材が射出され、前記1次キャビティ内に前記充填材を充填する射出・充填工程中、あるいは前記樹脂成形型内の前記充填材に所定の圧力を加えて、冷却による収縮分の前記充填材を前記1次キャビティ内に補充する保圧工程中に、 前記環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法が、前記ボア内管および前記ボア外管の半径方向の最小肉厚寸法以上となるように前記樹脂成形型を型締めする1次型締め工程を備えたことを特徴とするスロットルボデーの成形方法。 - 請求項8に記載のスロットルボデーの成形方法において、
前記ボア壁部または前記ボア外管の側壁面には、内部に前記スロットルバルブを回転駆動するモータを収容保持する筒状のモータハウジング部が樹脂一体成形されていることを特徴とするスロットルボデーの成形方法。 - 請求項8または請求項9に記載のスロットルボデーの成形方法において、
前記樹脂成形型は、固定金型、およびこの固定金型との間に、前記環状接続部の製品体積よりも大きい内容積を持つ前記1次キャビティを形成すると共に、前記環状接続部の製品体積と略同等の内容積を持つ前記2次キャビティを形成する可動金型を有し、
前記射出・充填工程中、あるいは前記保圧工程中に、
前記1次キャビティの内容積よりも少ない所定の体積以上となるように前記充填材を前記1次キャビティ内に充填した後に、前記2次キャビティを形成するように前記可動金型を前記固定金型に接近する方向に前進させることで、前記環状接続部の環状端面を圧縮し、前記環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法が、前記ボア内管および前記ボア外管の半径方向の最小肉厚寸法よりも小さくなるように前記樹脂成形型を型締めする2次型締め工程を備えたことを特徴とするスロットルボデーの成形方法。 - 請求項10に記載のスロットルボデーの成形方法において、
前記2次型締め工程は、前記環状接続部の中心軸線方向の肉厚寸法が、前記環状接続部の半径方向の長さ寸法よりも小さくなるように前記樹脂成形型を型締めすることを特徴とするスロットルボデーの成形方法。 - 請求項10または請求項11に記載のスロットルボデーの成形方法において、
前記2次型締め工程は、前記2次キャビティを形成するように前記可動金型を前記固定金型に接近する方向に前進させることで、前記ボア内管の環状端面または前記ボア外管の環状端面を、前記環状接続部の環状端面と同時に圧縮することを特徴とするスロットルボデーの成形方法。
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