JP2005264792A - スロットルボデー - Google Patents

Abstract

【課題】 スロットルバルブの全閉時における吸入空気の洩れ量を低減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】 スロットルボデーは、吸入空気が流れるボア３を形成するボデー本体１と、ボデー本体１に回転可能に設けられかつ径方向に貫通するスリット孔７が形成されたスロットルシャフト６と、スロットルシャフト６のスリット孔７内に挿入した状態で固定手段によって固定されかつスロットルシャフト６の回転により前記ボア３を開閉する円板状のスロットルバルブ３０とを備える。スロットルシャフト６のスリット孔７の長手方向に対向する両孔壁面７ａが、スロットルシャフト６の軸線Ｌに直交しかつスロットルバルブ３０に接線状に近接する平坦面により形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの吸入空気量を制御するためのスロットルボデーに関するものである。

スロットルボデーの従来例を述べる。図７に示すように、スロットルボデーは、ボデー本体１０１とスロットルシャフト１０６とスロットルバルブ１３０とを備えている。ボデー本体１０１には、吸入空気が流れるほぼ円筒状のボア１０３が形成されている。
また、スロットルシャフト１０６は、ボデー本体１０１にボア１０３を横切る状態で回転可能に設けられている。スロットルシャフト１０６には、径方向に貫通しかつ軸方向に延びる長細状のスリット孔１０７が形成されている。
また、スロットルバルブ１３０は、ほぼ円板状に形成されている。スロットルバルブ１３０は、スロットルシャフト１０６のスリット孔１０７内に挿入した状態で、スクリュ１１４の締着によって該スロットルシャフト１０６に固定されている。スロットルバルブ１３０は、スロットルシャフト１０６の回転によりボア１０３を開閉する。なお、この種のスロットルボデーには、例えば、特許文献１等にかかるものがある。

特開平１１−１０１１３７号公報

ところで、前記スロットルシャフト１０６のスリット孔１０７の加工は、例えば、図９に示すように、回転刃具いわゆるほぼ円板状のスリット孔形成用カッター１４０をスリット孔加工装置（図示省略）によって回転駆動させつつ、スロットルシャフト１０６の径方向に進退移動（図９中、矢印Ｙ１参照）させることによって行われる。しかして、スリット孔形成用カッター１４０は、スロットルバルブ１３０（図９中、二点鎖線１３０参照）の外径よりも大きい外径を有している。
そして、スリット孔形成用カッター１４０は、図９に実線１４０で示す状態から、スリット孔１０７の長手方向（図９において左右方向）の開口幅が所定寸法に開口されるまで下降された後（図９中、二点鎖線１４０参照）、原状位置に上動される（図９中、実線１４０参照）。このため、スリット孔１０７の長手方向の両孔壁面１０７ａは、ほぼテーパ状を呈する。

したがって、前記特許文献１によると、図８に示すように、スロットルバルブ１３０の外周面と、その外周面に対向するスロットルシャフト１０６のスリット孔１０７の端面との間に逆三角形状の隙間Ａが形成される。この隙間Ａは、スロットルバルブ１３０の全閉時における吸入空気のバイパス流路となって吸入空気が洩れる（図８中、矢印Ｙ参照）ため、その全閉時における吸入空気の洩れ量の増加につながるという問題があった。なお、スロットルバルブ３０を開けたときには、吸入空気はボア１０３内を流れるため、隙間Ａからの吸入空気の洩れの問題はほとんど発生しない。

本発明が解決しようとする課題は、スロットルバルブの全閉時における吸入空気の洩れ量を低減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、特許請求の範囲の請求項１にかかるスロットルボデーによると、スロットルシャフトの回転によりスロットルバルブが開閉されることによって、ボデー本体のボア内を流れる吸入空気の流量いわゆる吸入空気量が調整される。
ところで、スロットルシャフトのスリット孔の長手方向に対向する両孔壁面のうちの少なくとも一方の孔壁面が、該スロットルシャフトの軸線に直交しかつスロットルバルブに接線状に近接する平坦面により形成されている。これにより、スロットルシャフトのスリット孔における平坦面により形成された孔壁面とスロットルバルブとの間の隙間を小さくすることができる。よって、スロットルバルブの全閉時における吸入空気の洩れ量を低減することができる。

なお、スロットルシャフトのスリット孔の長手方向に対向する両孔壁面が、該スロットルシャフトの軸線に直交しかつスロットルバルブに接線状に近接する平坦面により形成されていることが望ましい。そうすると、スロットルシャフトのスリット孔に対してスロットルバルブを正方向に限らず、逆方向も挿入可能になるため、スロットルシャフトに対するスロットルバルブの組付性を向上することができる。

本発明のスロットルボデーによれば、スロットルシャフトのスリット孔における平坦面により形成された孔壁面とスロットルバルブとの間の隙間を小さくし、スロットルバルブの全閉時における吸入空気の洩れ量を低減することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。

本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。まず、スロットルボデーの一例として、電子制御式のスロットルボデーの概要を述べる。
図１に示すように、スロットルボデーは、樹脂製あるいはアルミ合金製等のボデー本体１を備えている。ボデー本体１は、ボア壁部２とモータハウジング部４とを一体に有している。ボア壁部２は、図２に示すように、上下方向（図２において上下方向）に貫通するほぼ中空円筒状のボア３を形成している。なお、ボア壁部２の上流側にはエアクリーナ（図示省略）が接続され、また、ボア壁部２の下流側にはインテークマニホルド（図示省略）が接続される。

図１に示すように、前記ボア壁部２には、前記ボア３を径方向に横切る金属製のスロットルシャフト６が配置されている。スロットルシャフト６は、ボア壁部２に一体形成された左右の軸受部９，１０に対して、左右の軸受１２，１３を介して回転可能に支持されている。なお、例えば、左側の軸受１２はボールベアリングからなり、右側の軸受１３はスラストベアリングからなる。

図１に示すように、前記スロットルシャフト６には、ボア３（図２参照）を回動によって開閉可能な金属製で円板状のスロットルバルブ３０が頭付きスクリュ１４によって締着すなわち固定されている（図２参照）。このスロットルバルブ３０は、モータ１５（後述する）の駆動によってボア３を開閉し、ボア３を流れる吸入空気量を制御する。なお、スロットルバルブ３０は、図２に示す状態が閉状態であり、その状態より図２において左回り方向（矢印「開」方向参照）へ回動されることによってボア３を開く。また、スロットルシャフト６に対するスロットルバルブ３０の取付構造については後で詳しく説明する。また、頭付きスクリュ１４は、本明細書でいう「固定手段」に相当する。

図１に示すように、前記右側の軸受部１０の開口端部内には、その内部を密封するプラグ１７が装着されている。また、前記左側の軸受部９を貫通したスロットルシャフト６の端部には、樹脂製の扇形ギヤからなるスロットルギヤ１８が回り止め状態で固定されている。このスロットルギヤ１８と前記ボデー本体１との間には、バックスプリング１９が設けられている。バックスプリング１９は、スロットルバルブ３０を常に閉じる方向へ付勢している。なお、図示しないが、ボデー本体１とスロットルギヤ１８との間には、スロットルバルブ３０を所定の閉止位置にて停止させるためのストッパ手段が設けられている。

図１に示すように、前記ボデー本体１のモータハウジング部４は、前記スロットルシャフト６の軸線Ｌに平行するほぼ有底円筒状に形成されている。モータハウジング部４内には、例えばＤＣモータ等からなるモータ１５が挿入されかつ固定されている。モータ１５の反挿入側（図１において左方）へ指向された出力回転軸には、モータピニオン２０が固定されている。

また、前記ボデー本体１には、ボア壁部２とモータハウジング部４との間においてスロットルシャフト６の軸線Ｌに平行する軸線上にカウンタシャフト２１が設けられている。カウンタシャフト２１には、カウンタギヤ２２が回転可能に支持されている。
カウンタギヤ２２はギヤ径の異なる二つのギヤ部２２ａ，２２ｂを有している。大径側のギヤ部２２ａは、前記モータピニオン２０に噛み合わされている。また、小径側のギヤ部２２ｂは、前記スロットルギヤ１８に噛み合わされている。なお、モータピニオン２０とカウンタギヤ２２とスロットルギヤ１８とによって、減速ギヤ機構２３が構成されている。

前記ボデー本体１の左側面には、前記減速ギヤ機構２３等を覆うカバー２５が、スナップフィット手段、ねじ手段、クランプ手段等の結合手段（図示省略）により結合されている。なお、カバー２５はボデー本体１の一部を構成している。
また、スロットルギヤ１８とカバー２５との間には、スロットルバルブ３０の開度を検出するためのスロットルセンサ２８が設けられている。

前記モータ１５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等に応じて駆動制御されるようになっている。また、制御手段は、前記スロットルセンサ２８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、スロットルバルブ３０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。
制御手段により駆動制御されるモータ１５の駆動力は、モータピニオン２０、カウンタギヤ２２、スロットルギヤ１８を介してスロットルシャフト６に伝達される。

上記したスロットルボデーにおいて、エンジンが始動されると、ＥＣＵ等の制御手段（図示省略）によってモータ１５（図１参照）が駆動制御される。これにより、前にも述べたように、スロットルバルブ３０が開閉される結果、ボデー本体１のボア３（図２参照）を流れる吸入空気量が調整される。そして、スロットルバルブ３０の開度は、スロットルセンサ２８によって検出される。

引き続いて、前記したスロットルシャフト６に対するスロットルバルブ３０の取付構造について説明する。
図１に示すように、前記スロットルシャフト６には、径方向に貫通するスリット孔７が形成されている（図５参照）。なお、スリット孔７については後で詳しく説明する。
また、スロットルシャフト６には、スリット孔７に直交するように左右一対の取付孔８が形成されている。取付孔８は、図４に示すように、スリット孔７の一側（図４において上側）に形成されたねじ挿通孔８ａと、スリット孔７の他側（図４において上側）に形成されためねじ孔８ｂとを同一軸線上に有している。

図５に示すように、前記スロットルバルブ３０は、金属製の板状素材をプレス機により打ち抜き加工することにより、所定外径を有する円板状に形成されている。また、スロットルバルブ３０には、その中心点を通りかつ前記スロットルシャフト６のスリット孔７への挿入方向に交差する中心線（便宜上、スロットルシャフト６の軸線Ｌと同一符号を付す）上に、前記両取付孔８にほぼ対応する左右一対のねじ挿通孔３２がそれぞれ形成されている。ねじ挿通孔３２は、スロットルシャフト６の取付孔８の口径よりも大きくかつ左右方向を長くするほぼ長円形状に形成されている。

次に、前記スロットルシャフト６に対する前記スロットルバルブ３０の取付手順について説明する。
スロットルバルブ３０は、ボデー本体１（図１及び図２参照）に予め組付けられたスロットルシャフト６を全開状態（スリット孔７がボア３の軸線３Ｌ（図２参照）に沿って開口する状態）において、図２において上方からボア３内を通じて、該スロットルシャフト６のスリット孔７内に挿入される（図５参照）。
次に、スロットルバルブ３０は、スロットルシャフト６とともに全閉状態におかれる（図２参照）。すると、スロットルバルブ３０は、ボデー本体１のボア３の周孔壁面に倣う状態に位置決めされる。この状態で、図４に示すように、頭付きスクリュ１４のねじ軸部１４ａをスロットルシャフト６の取付孔８のねじ挿通孔８ａからスロットルバルブ３０のねじ挿通孔３２に挿通し、さらに取付孔８のめねじ孔８ｂに締着する。すると、スロットルバルブ３０が、スロットルシャフト６のスリット孔７内で頭付きスクリュ１４により締め付けられることによって固定される。

次に、前記スロットルシャフト６のスリット孔７について詳しく説明する。
図５に示すように、スリット孔７は、前記スロットルバルブ３０の板厚方向（図１において紙面表裏方向）に対応する孔幅７ｗでかつ該スロットルバルブ３０の外径に対応する長手方向（図１において左右方向）の長さ７ｘの角孔状に形成されており、スロットルバルブ３０をほぼ密に嵌合可能に形成されている。

しかして、スリット孔７の長手方向に対向する両孔壁面７ａは、該スロットルシャフト６の軸線Ｌに直交しかつスロットルバルブ３０に接線状に近接する平坦面により形成されている（図３参照）。なお、左側の孔壁面７ａは、図３に示された右側の孔壁面７ａと左右対称状に形成されている。
このため、スリット孔７の長手方向（長さ７ｘ方向）に対向する両孔壁面７ａは相互に平行状をなしている。図５に示すように、スリット孔７の短手方向（孔幅７ｗ方向）に対向する両孔壁面７ｂは、相互に平行状をなしており、スロットルバルブ３０の表裏面に密着している（図４参照）。

前記スロットルシャフト６のスリット孔７は、プレスによる穴あけ加工、ブローチによる切削加工、レーザー加工、放電加工、研削加工等の加工方法により形成することができる。なお、従来のスリット孔形成用カッター１４０（図９参照）、あるいはドリル等による孔加工後に、前記した穴あけ加工、研削加工等の加工方法を実施することにより、スリット孔７をスロットルシャフト６に容易に形成することができる。

前記スロットルシャフト６のスリット孔７をプレスによる穴あけ加工で形成する場合の一例を説明する。図６に示すように、成形ダイ４０には、スロットルシャフト６を挿通可能な支持孔４２が形成されている。一方、打抜きポンチ５０は、スリット孔７（図５参照）に対応する長細板状に形成されている。また、成形ダイ４０には、打抜きポンチ５０に対応するポンチ孔４３が形成されている。
そして、スリット孔７を形成する場合には、スロットルシャフト６を成形ダイ４０の支持孔４２に挿通した状態で、打抜きポンチ５０を下動させることにより、スロットルシャフト６にスリット孔７を孔あけ加工する。その後、打抜きパンチを上動させた後、スロットルシャフト６を成形ダイ４０の支持孔４２から抜き出せばよい。
上記のようにして、スロットルシャフト６のスリット孔７をプレスによる穴あけ加工により形成することができる。

上記したスロットルボデーによると、スロットルシャフト６のスリット孔７の長手方向に対向する両孔壁面７ａが、該スロットルシャフト６の軸線Ｌに直交しかつスロットルバルブ３０に接線状に近接する平坦面により形成されている（図１及び図３参照）。これにより、スロットルシャフト６のスリット孔７における平坦面により形成された孔壁面７ａとスロットルバルブ３０との間の隙間Ａを、従来例（図８参照）に比べて小さくすることができる。よって、スロットルバルブ３０の全閉時における吸入空気の洩れ量（すなわち、隙間Ａを通って洩れる吸入空気の洩れ量）を低減することができる。
また、スロットルシャフト６のスリット孔７の貫通方向（図３において上下方向）に亘って、スロットルシャフト６の軸方向に関する隙間Ａが小さくなる。このため、スロットルバルブ３０の全閉時における吸入空気の洩れ量を効果的に低減することができる。

上記したように、スロットルバルブ３０の全閉時における吸入空気の洩れ量を低減することができるので、小排気量のエンジンにおいて必要性の低い全閉時の吸入空気の洩れ量レベルと、大排気量のエンジンにおいて必要性の高い全開時の吸入空気の流量レベルとを両立させることが可能となる。このため、所定口径のボア３（図２参照）に適応するエンジン排気量を拡大し、スロットルボデーの種類を削減することができる。
また、吸入空気のフリクションの少ないエンジンに対応した洩れ量レベルのスロットルボデーを実現することができ、燃費向上を目的とした低フリクション化に対応することができる。

また、スロットルシャフト６のスリット孔７の長手方向に対向する両孔壁面７ａが、該スロットルシャフト６の軸線Ｌに直交しかつスロットルバルブ３０に接線状に近接する平坦面により形成されている（図１及び図３参照）。これにより、スロットルシャフト６のスリット孔７に対してスロットルバルブ３０を正方向に限らず、逆方向も挿入可能になるため、スロットルシャフト６に対するスロットルバルブ３０の組付性を向上することができる。なお、スロットルシャフト６の平坦面により形成される孔壁面７ａは左側のみあるいは右側のみに形成して、他方の孔壁面７ａは従来の孔壁面１０７ａ（図８参照）のような傾斜面等で形成してもよい。

本発明は前記実施例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。例えば、スロットルバルブ３０は、モータ駆動式に限らず、アクセル操作によって機械的に開閉されるものでもよい。また、スロットルシャフト６にスロットルバルブ３０を固定する固定手段は、スクリュ１４に限定されるものではなく、例えばリベット、溶接、溶着等を採用することができる。また、スロットルシャフト６は、樹脂製でもよい。この場合には、そのスロットルシャフト６の樹脂成形時にスリット孔７を同時成形することができて好都合である。また、スロットルバルブ３０は、樹脂製でもよい。

本発明の一実施例にかかるスロットルボデーを一部破断して示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 図１のＩＩＩ部を示す断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 スロットルシャフトとスロットルバルブを分解して示す斜視図である。 成形ダイと打抜きポンチを示す斜視図である。 従来の技術にかかるスロットルボデーを一部破断して示す断面図である。 図７のＸＩＩＩ部を示す断面図である。 スロットルシャフトのスリット孔の加工方法を示す説明図である。

符号の説明

１ ボデー本体
３ ボア
６ スロットルシャフト
７ スリット孔
７ａ 孔壁面（平坦面）
１４ スクリュ（固定手段）
３０ スロットルバルブ

Claims (1)

1. 吸入空気が流れるボアを形成するボデー本体と、
   前記ボデー本体に回転可能に設けられかつ径方向に貫通するスリット孔が形成されたスロットルシャフトと、
   前記スロットルシャフトのスリット孔内に挿入した状態で固定手段によって固定されかつ前記スロットルシャフトの回転により前記ボアを開閉する円板状のスロットルバルブと
   を備えたスロットルボデーであって、
   前記スロットルシャフトのスリット孔の長手方向に対向する両孔壁面のうちの少なくとも一方の孔壁面が、該スロットルシャフトの軸線に直交しかつ前記スロットルバルブに接線状に近接する平坦面により形成されていることを特徴とするスロットルボデー。
   
   

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