JP2005155378A - スロットルボデー - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の軸受のバルブ体側の端面に対する樹脂製のバルブ体の摩耗を回避することのできるスロットルボデーを提供する。
【解決手段】 吸気通路７が形成されたボデー本体３と、ボデー本体３に一対の軸受１０，１２を介して回動可能に支持されたスロットルシャフト８と、スロットルシャフト８に設けられ、その回動により吸気通路７を開閉するバルブ体１４とを備える。一対の軸受１０，１２をそれぞれ金属製とするとともに、バルブ体１４を樹脂製とする。スロットルシャフト８には、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対して摺動接触可能な金属製の摺動接触部８ｄを設ける。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）の吸気通路の一部を形成して、吸入空気量を制御するスロットルボデーに関する。

従来、スロットルボデーは、吸気通路が形成されたボデー本体と、ボデー本体に一対の軸受を介して回動可能に支持されたスロットルシャフトと、スロットルシャフトに設けられたバルブ体とを備え、バルブ体の回動により吸気通路を開閉するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１３８８６０号公報

前記特許文献１においては、一対の軸受をそれぞれ金属製とするとともに、バルブ体を樹脂製としている。そして、一対の軸受のバルブ体側の端面にバルブ体が摺動接触する。
したがって、スロットルシャフトの回転にともない樹脂製のバルブ体が金属製の軸受に摺動接触することにより、バルブ体の摺動部分が早期に摩耗するという問題があった。このバルブ体の摩耗は、吸入空気の空気洩れ量の増加を招いたり、バルブ体に対して滑り性の良い材料で形成された高価な軸受が必要になる等の問題を招くことから好ましくない。

本発明が解決しようとする課題は、一対の軸受のバルブ体側の端面に対する樹脂製のバルブ体の摩耗を回避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。

前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするスロットルボデーにより解決することができる。
すなわち、請求項１に記載されたスロットルボデーによると、吸気通路が形成されたボデー本体と、ボデー本体に金属製の一対の軸受を介して回動可能に支持されたスロットルシャフトと、スロットルシャフトに設けられた樹脂製のバルブ体とを備え、バルブ体の回動により吸気通路を開閉する。ところで、スロットルシャフトには、一対の軸受のバルブ体側の端面に対して摺動接触可能な金属製の摺動接触部を設けている。これにより、一対の軸受のバルブ体側の端面とスロットルシャフトの摺動接触部とが金属同士の摺動接触となるので、一対の軸受のバルブ体側の端面に対する樹脂製のバルブ体の摩耗を回避することができる。

また、請求項２に記載されたスロットルボデーによると、摺動接触部がスロットルシャフトに一体形成されているので、部品点数が増加しない。

また、請求項３に記載されたスロットルボデーによると、スロットルシャフトをインサートしてバルブ体を樹脂成形してバルブサブアッセンブリを構成したことにより、バルブサブアッセンブリとしてスロットルシャフトとバルブ体とを精度良く一体化することができる。

また、請求項４に記載されたスロットルボデーによると、バルブサブアッセンブリをインサートしてボデー本体を樹脂成形したことにより、バルブサブアッセンブリとボデー本体とを精度良く一体化することができる。

また、請求項５に記載されたスロットルボデーによると、スロットルシャフトに、バルブ体が摺動接触部を有する部材とともに取付けられている。このため、バルブ体及び摺動接触部を有する部材をスロットルシャフトと別体で形成することができる。

本発明のスロットルボデーによれば、一対の軸受のバルブ体側の端面とスロットルシャフトの摺動接触部とが金属同士の摺動接触となるので、一対の軸受のバルブ体側の端面に対する樹脂製のバルブ体の摩耗を回避することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例を参照して説明する。

本発明の実施例１を図面にしたがって説明する。本実施例では、スロットル制御装置に用いられるスロットルボデーについて例示することにする。まず、スロットル制御装置の概要から述べる。図１に示すように、電子制御式のスロットル制御装置１は、その主体をなすスロットルボデー２を備えている。
スロットルボデー２は、図２に示すように、樹脂製のボデー本体３と樹脂製のバルブ体１４とにより構成されている。
ボデー本体３は、ボア壁部４とモータ収容部６とを一体に有している。ボア壁部４内には、図１において紙面表裏方向に貫通するほぼ中空円筒状の吸気通路７が形成されている（図３参照）。なお、図示しないが、ボア壁部４の上流側にはエアクリーナが接続され、また、ボア壁部４の下流側にはインテークマニホルドが接続される。

図２に示すように、前記ボア壁部４には、吸気通路７を径方向に横切る金属製のスロットルシャフト８が配置されている。スロットルシャフト８の一方の端部（図２で左端部）８ａは、ボア壁部４に一体形成された左側の軸受部９内に対して軸受１０を介して回転可能に支持されている。また、スロットルシャフト８の他方の端部（図２で右端部）８ｂは、ボア壁部４に一体形成された右側の軸受部１１内に対して軸受１２を介して回転可能に支持されている。右側の軸受部１１には、その開口端面を密封するプラグ１６が装着されている。なお、左右の軸受１０，１２は、一対をなすもので、本実施例では金属製の円筒状ブッシュにより構成されている。
前記スロットルシャフト８には、前記吸気通路７を回動により開閉可能な樹脂製のバルブ体１４が樹脂成形されている（図３参照）。バルブ体１４は、モータ２０（後述する）の駆動により吸気通路７を開閉することにより、その吸気通路７を流れる吸入空気量を制御する。図３の場合、バルブ体１４は、左回り方向（図３中、矢印Ｏ参照）に開かれ、逆に右回り方向（図３中、矢印Ｓ参照）に閉じられるようになっている。

図２に示すように、前記スロットルシャフト８の左端部８ａは、左側の軸受１０を貫通している。そのスロットルシャフト８の端部８ａには、例えば樹脂製の扇形ギヤからなるスロットルギヤ１８が一体的に設けられている。
ボデー本体３とスロットルギヤ１８との間には、ほぼ同一軸線上に位置するバックスプリング１９が介在されている。バックスプリング１９は、常にスロットルギヤ１８をバルブ体１４の閉じ方向へ付勢している。

前記ボデー本体３のモータ収容部６は、前記スロットルシャフト８の回転軸線Ｌに平行しかつ図２において左方に開口するほぼ有底円筒状に形成されている。そのモータ収容部６内には、例えばＤＣモータ等からなるモータ２０が配置されている。モータ２０の外郭を形成するモータケーシング２１に設けられた取付フランジ２２は、ボデー本体３にスクリュ２３により固定されている。
また、モータ２０の出力回転軸２４には、例えば樹脂製のモータピニオン２６が一体的に設けられている。

また、前記ボデー本体３とカバー３０（後述する）との間には、スロットルシャフト８の回転軸線Ｌに平行するカウンタシャフト２７が設けられている。カウンタシャフト２７には、例えば樹脂製のカウンタギヤ２８が回転可能に支持されている。カウンタギヤ２８は、ギヤ径の異なる大径側のギヤ部２８ａと小径側のギヤ部２８ｂとを有している。大径側のギヤ部２８ａが前記モータピニオン２６に噛み合わされ、また小径側のギヤ部２８ｂが前記スロットルギヤ１８に噛み合わされている。
なお、スロットルギヤ１８とモータピニオン２６とカウンタギヤ２８とにより、減速ギヤ機構２９が構成されている。

前記ボデー本体３の一側面（図２において左側面）には、前記減速ギヤ機構２９等を覆うための、例えば樹脂製のカバー３０がスナップフィット手段、クリップ手段、ねじ締結手段等の結合手段を介して結合されている。ボデー本体３とカバー３０との間には、内部の気密を保持するためのＯリング（オーリング）３１が介在されている。
図１に示すように、カバー３０にはコネクタ部３３が設けられている。コネクタ部３３には、図示しない外部コネクタが接続可能となっている。また、コネクタ部３３内には、図示しないが、前記モータ２０につながるターミナル、回転角センサ３８（後述する）につながるターミナルが配置されている。

図１において、前記モータ２０は、自動車のエンジンコントロールユニットいわゆるＥＣＵ等の制御手段（図示省略）によって、アクセルペダルの踏み込み量に関するアクセル信号やトラクション制御信号，定速走行信号，アイドルスピードコントロール信号に応じて駆動制御される。また、モータ２０の出力回転軸２４の駆動力が、モータピニオン２６からカウンタギヤ２８、スロットルギヤ１８を介してスロットルシャフト８に伝達される。これにより、バルブ体１４が回動される結果、吸気通路７が開閉される。

図２に示すように、前記スロットルギヤ１８には、前記スロットルシャフト８の回転軸線Ｌと同一軸線上に位置するリング状の磁性材料からなるヨーク３５が一体的に設けられている。ヨーク３５の内周面には、磁界を発生する一対の磁石３６，３７が一体化されている。両磁石３６，３７は、例えばフェライト磁石からなり、両者間に発生する磁力線すなわち磁界が平行をなすように平行着磁されており、ヨーク３５内の空間にほぼ平行な磁界を発生させる。
また、前記カバー３０の内側面には、磁気抵抗素子を内蔵するセンサＩＣ３９を備えた回転角センサ３８が配置されている。回転角センサ３８は、前記スロットルシャフト８の回転軸線Ｌ上において、前記両磁石３６，３７の相互間に所定の間隔を隔てた位置に配置されている。回転角センサ３８のセンサＩＣ３９は、磁気抵抗素子からの出力を計算して、前記ＥＣＵ等の制御手段に磁界の方向に応じた出力信号を出力することにより、磁界の強度に依存することなく、磁界の方向を検出できるように構成されている。

上記したスロットル制御装置１（図２参照）において、エンジンが始動されると、ＥＣＵ等の制御手段によってモータ２０が駆動制御される。これにより、前にも述べたように、減速ギヤ機構２９を介してバルブ体１４が開閉される結果、ボデー本体３の吸気通路７を流れる吸入空気量が制御される。そして、スロットルシャフト８の回転にともなって、スロットルギヤ１８とともにヨーク３５及び両磁石３６，３７が回転すると、その回転角に応じて回転角センサ３８のセンサＩＣ３９に交差する磁界の方向が変化する。これにより、センサＩＣ３９の出力信号が変化する。センサＩＣ３９の出力信号が出力される前記ＥＣＵ等の制御手段（図示省略）では、センサＩＣ３９の出力信号に基づいて、スロットルシャフト８の回転角すなわちバルブ体１４の開度が算出される。
また、ＥＣＵ等の制御手段は、回転角センサ３８のセンサＩＣ３９から出力されかつ一対の磁石３６，３７の磁気的物理量としての磁界の方向によって検出されたスロットル開度と、車速センサ（図示省略）によって検出された車速と、クランク角センサによるエンジン回転数と、アクセルペダルセンサ、Ｏ２センサ、エアフローメータ等のセンサからの検出信号等に基づいて、燃料噴射制御、バルブ体１４の開度の補正制御、オートトランスミッションの変速制御等の、いわゆる制御パラメータを制御する。

また、図３及び図４に示すように、バルブ体１４はスロットルシャフト８の周りを鋳ぐるんでいる。なお、バルブ体１４により鋳ぐるまれるスロットルシャフト８の軸部は、例えば断面ほぼ小判形状の異形軸部となっている。
また、図２において、左側の軸受１０は、ボデー本体３の当該軸受部９の内壁面に突出する抜止部３ａにより、反バルブ側（図２において左方）への抜け止めがなされている。また、右側の軸受１２は、ボデー本体３の当該軸受部１１の内壁面に突出する抜止部３ｂにより、反バルブ側（図２において左方）への抜け止めがなされている。
また、左側の軸受部９内には、その開口側（図４において左側）から当該抜止部３ａに当接するゴム性のシール材１７が嵌着されている。そのシール材１７の内周部は、スロットルシャフト８の外周面に形成された周方向に環状をなす環状溝８ｃ内に摺動可能に嵌合されている。シール材１７は、カバー３０内から吸気通路７内への空気洩れ、及び、吸気通路７内からカバー３０内へのガス洩れを防止する。

次に、前記スロットルボデー２の要部を説明する。
図４に示すように、前記金属製のスロットルシャフト８には、左右一対のフランジ状の摺動接触部８ｄが全周にわたって一体形成されている。両摺動接触部８ｄは、前記一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対して摺動接触可能に形成されている。これにより、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対する樹脂製のバルブ体１４の摺動接触が回避されている。また、スロットルシャフト８が軸方向に関して位置決めされる。

そして、前記スロットルシャフト８をインサートしてバルブ体１４が樹脂成形されている。バルブ体１４には、ボデー本体３のバルブシール面５（後述する）に当接する外周端１４ａが形成されている。このスロットルシャフト８とバルブ体１４とによりバルブサブアッセンブリ４０が構成されている（図４参照）。

また、前記ボデー本体３は、バルブサブアッセンブリ４０及び一対の軸受１０，１２をインサートして樹脂成形されている。ボデー本体３のボア壁部４の内壁面には、全閉時のバルブ体１４の外周端１４ａが当接するほぼ円筒状のバルブシール面５が形成されている（図３参照）。

なお、前記したボデー本体３及びバルブ体１４に用いる樹脂材料としては、合成樹脂を母材（マトリクス）とする複合材料を用いることができる。そして、合成樹脂の母材としては、例えば、ポリエチレンテフタレート，ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド６，ポリアミド６６，芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、ＡＢＳ、ポリカーボネート，ポリアセタール等の汎用樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファド樹脂、ポリフェニレンサルファイド，ポリエーテルサルホン，ポリエーテルエーテルケトン，ポリエーテルニトリル，ポリエーテルイミド等のスーパーエンジニアリングプラスチック、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、シリコーン樹脂、テフロン（登録商標）樹脂等の合成樹脂等を採用することができる。
また、前記複合材料には、繊維材料や充填材料が含まれるもので、例えば、ガラス繊維，炭素繊維，セラミックス繊維，セルロース繊維，ビニロン繊維，黄銅繊維，アラミド繊維等の繊維類、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、シリカ、水酸化マグネシウム、タルク、珪酸カルシウム、マイカ、ガラス、炭素、黒鉛、熱硬化性樹脂粉末、カシューダスト等を採用することができる。また、場合によっては、複合材料に難燃剤、紫外線防止剤、酸化防止剤、滑剤等を配合してもよい。

上記したスロットルボデー２によると、スロットルシャフト８には、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対して摺動接触可能な金属製の摺動接触部８ｄを設けている（図４参照）。これにより、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａとスロットルシャフト８の摺動接触部８ｄとが金属同士の摺動接触となるので、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対する樹脂製のバルブ体１４の摩耗を回避することができる。したがって、バルブ体１４の摩耗による吸入空気の空気洩れ量の増加を防止あるいは低減することができる。また、滑り性の良い材料で形成された高価な軸受を採用する必要がなく、安価な軸受１０，１２を採用することが可能になる。

また、スロットルシャフト８に摺動接触部８ｄが一体形成されているので、部品点数が増加しない。
また、スロットルシャフト８をインサートしてバルブ体１４を樹脂成形してバルブサブアッセンブリ４０を構成したことにより、バルブサブアッセンブリ４０としてスロットルシャフト８とバルブ体１４とを精度良く一体化することができる。
また、バルブサブアッセンブリ４０をインサートしてボデー本体３を樹脂成形したことにより、バルブサブアッセンブリ４０とボデー本体３とを精度良く一体化することができる。

なお、ボデー本体３のバルブシール面５とバルブ体１４の外周端１４ａとの少なくとも一方にシール剤を塗布することにより、全閉時のバルブ体１４の外周端１４ａとボデー本体３のバルブシール面５とのシール性を向上することができる。

本発明の実施例２を説明する。本実施例は、前記実施例１の変更例を説明するものであるから重複する説明は省略する。すなわち、図５に示すように、スロットルシャフト８において、両軸受１０，１２の間に対応する部分には、平坦面からなる取付面８ｅが形成されている。また、スロットルシャフト８には、取付面８ｅに直交する２つのめねじ孔８ｆが形成されている。めねじ孔８ｆは、スクリュ４４を螺合可能に形成されている。
スロットルシャフト８には、金属製のバルブ受け４２が配置されている。バルブ受け４２は、スロットルシャフト８の取付面８ｅに対応する取付板部４２ａと、取付板部４２ａの両側からスロットルシャフト８の外周面に沿うように折り曲げられた一対の側板部４２ｂ（図６参照）と、取付板部４２ａの両端から直角に立ち上げられた左右一対のフランジ状の摺動接触部４２ｃ（図５参照）とを備えている。
図５に示すように、取付板部４２ａには、スロットルシャフト８の両めねじ孔８ｆに対応する両取付孔４２ｄが形成されている。また、両摺動接触部４２ｃは、前記一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対して摺動接触可能に形成されている。
なお、バルブ受け４２は、本明細書でいう「摺動接触部を有する部材」に相当する。

図５及び図６に示すように、前記バルブ体１４の中央部には、前記バルブ受け４２の一対の摺動接触部４２ｃの間において取付板部４２ａ及び両側板部４２ｂに嵌合可能な嵌合溝１４ｃが形成されている。そして、バルブ体１４の嵌合溝１４ｃがバルブ受け４２に嵌合されている。バルブ体１４には、スロットルシャフト８の両めねじ孔８ｆ及びバルブ受け４２の両取付孔４２ｄに対応する両取付孔１４ｂが形成されている。
バルブ体１４は、スクリュ４４が各取付孔１４ｂ及びバルブ受け４２の取付孔４２ｄを通してスロットルシャフト８の各めねじ孔８ｆにそれぞれ締着されることにより、バルブ受け４２とともにスロットルシャフト８に締着されている。

本実施例によれば、スロットルシャフト８には、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対して摺動接触可能な金属製のバルブ受け４２の摺動接触部４２ｃを設けている。これにより、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａとバルブ受け４２の摺動接触部４２ｃとが金属同士の摺動接触となるので、一対の軸受１０，１２のバルブ体側の端面１０ａ，１２ａに対する樹脂製のバルブ体１４の摩耗を回避することができる。したがって、バルブ体１４の摩耗による吸入空気の空気洩れ量の増加を防止あるいは低減することができる。また、滑り性の良い材料で形成された高価な軸受を採用する必要がなく、安価な軸受１０，１２を採用することが可能になる。

また、スロットルシャフト８に、バルブ体１４がバルブ受け４２ととともに取付けられている。このため、バルブ体１４及びバルブ受け４２をスロットルシャフト８と別体で形成することができる。

本発明は前記実施例１，２に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。

本発明の実施例１にかかるスロットル制御装置を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 本発明の実施例２にかかるスロットルボデーの要部を示す断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。

符号の説明

２ スロットルボデー
３ ボデー本体
７ 吸気通路
５ バルブシール面
８ スロットルシャフト
８ｄ 摺動接触部
１０ 軸受
１０ａ バルブ体側の端面
１２ 軸受
１２ａ バルブ体側の端面
１４ バルブ体
４０ バルブサブアッセンブリ
４２ バルブ受け（摺動接触部を有する部材）
４２ｃ 摺動接触部

Claims (5)

1. 吸気通路が形成されたボデー本体と、
   前記ボデー本体に一対の軸受を介して回動可能に支持されたスロットルシャフトと、
   前記スロットルシャフトに設けられ、その回動により前記吸気通路を開閉するバルブ体と
   を備え、
   前記一対の軸受をそれぞれ金属製とするとともに、前記バルブ体を樹脂製としたスロットルボデーであって、
   前記スロットルシャフトには、前記一対の軸受のバルブ体側の端面に対して摺動接触可能な金属製の摺動接触部を設けたことを特徴とするスロットルボデー。
2. 請求項１に記載のスロットルボデーであって、
   前記摺動接触部が前記スロットルシャフトに一体形成されていることを特徴とするスロットルボデー。
3. 請求項２に記載のスロットルボデーであって、
   前記スロットルシャフトをインサートして前記バルブ体を樹脂成形してバルブサブアッセンブリを構成したことを特徴とするスロットルボデー。
4. 請求項３に記載のスロットルボデーであって、
   前記バルブサブアッセンブリをインサートして前記ボデー本体を樹脂成形したことを特徴とするスロットルボデー。
5. 請求項１に記載のスロットルボデーであって、
   前記スロットルシャフトには、前記バルブ体が前記摺動接触部を有する部材とともに取付けられていることを特徴とするスロットルボデー。
   
   

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