JP2006002623A - 内燃機関用吸気絞り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スロットルバルブ６の材質として成形精度の悪い樹脂材料を使用した場合でも、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量の増加を確実に防止することを課題とする。
【解決手段】 成形精度の悪い樹脂材料により一体的に形成（樹脂化）されたスロットルバルブ６の円板状部３３の、スロットルシャフトから遠い部分よりもスロットルシャフトに近い部分に、スロットルバルブ６を全閉方向に回転運動させた時に、この全閉方向への回転角度減少方向（バルブ角度減少方向）に対して遅れた角度位置となる遅角部分（略円弧状の突起部）３５、３６を設けたことにより、バルブ全閉時（アイドル運転時）に、スロットルバルブ６の円板状部３３の外径側端部（外周部）とスロットルボデーのスロットルボア壁面との間のクリアランス（隙間）を必要最小限に保持または設定できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の気筒内への吸入空気量を調節してエンジン回転速度またはエンジン出力軸トルクを制御する内燃機関用吸気絞り装置に関するもので、特にスロットルバルブの円板状部の外周部とスロットルボデーのボア内径面との間のクリアランスを必要最小限に保持して、二輪自動車等の車両から要求されるバルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量を最適化した内燃機関用吸気絞り装置に係わる。

［従来の技術］
近年、内燃機関用吸気絞り装置の軽量化や低コスト化を図る目的で、アルミニウムダイカスト等の金属材料で製造されていたスロットルボデーおよびスロットルバルブを樹脂化したものが多くなりつつある。しかるに、スロットルボデーおよびスロットルバルブを樹脂化した場合には、アルミニウムダイカスト等の金属材料で製造されたスロットルボデーおよびスロットルバルブと比べて成形精度が悪いため、バルブ全閉時（アイドル運転時）に、スロットルバルブの外周部とスロットルボデーのボア内径面との間のクリアランスが大きくなり、目標値よりも全閉洩れ吸気流量が増加してしまう。

そこで、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量を低減するという目的で、図１０に示したように、バルブ全閉時に、スロットルボデーの円管状ボア壁部１０１のボア内径面とスロットルバルブの円板状部１０２の外径側端部との間のクリアランス（隙間）を、二硫化モリブデン等のコーティング剤（シール材：図示せず）によって埋めるようにした内燃機関用吸気絞り装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、スロットルバルブの円板状部１０２は、図１０ないし図１２に示したように、スロットルボデーのボア壁部１０１の中心軸線とバルブ軸１０３の回転中心軸線との交点を通り、スロットルボデーのボア壁部１０１の中心軸線に対して直交する基準線から所定のメカニカルタッチ角度だけ傾いた状態でスロットルボデーのボア壁部１０１のボア内径面にメカニカルタッチしている時に、バルブ軸の回転中心軸線方向から見たとき円形状となるように設計されている。ここで、図１１および図１２に示したスロットルバルブは、バルブ軸１０３のシャフト側嵌合部と円板状部１０２の中心部に設けたバルブ側嵌合部１０４との嵌め合い部を熱溶着を用いて固定している。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来の内燃機関用吸気絞り装置においては、スロットルボデーおよびスロットルバルブを樹脂化した場合、成形精度の悪いものでは、スロットルバルブの円板状部１０２の外径寸法を、スロットルボデーのボア壁部１０１の内径寸法より十分小さく成形する必要がある。このため、スロットルボデーのボア壁部１０１内にスロットルバルブを組み付けた時に、図１０（ａ）、（ｂ）に示したように、スロットルバルブの円板状部１０２のバルブ軸より遠い部分（バルブ先端部）でスロットルボデーのボア壁部１０１のボア内径面にメカニカルタッチさせても、図１０（ａ）、（ｃ）に示したように、スロットルバルブの円板状部１０２のバルブ軸１０３近傍の部分とスロットルボデーのボア壁部１０１のボア内径面との間のクリアランスが大きくなり過ぎる。

これによって、仮にスロットルバルブの円板状部１０２の外周部にシール材をコーティングしても、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量が目標値よりも増加してしまう。すなわち、内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量が適正値よりも増加することで、内燃機関のアイドル回転速度が高くなってしまう。特にスクータ等のクラッチの無いオートバイ（二輪自動車）、あるいはトルクコンバータ等の自動クラッチおよび自動変速機を備えた四輪自動車では、運転者の意志に反して走り出してしまう可能性があり、車両の安全性が低下するという問題が生じる。
特開２０００−０７３７８５号公報（第１−４頁、図１−図４）

本発明の目的は、スロットルバルブの材質として成形精度の悪い樹脂材料を使用した場合でも、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量の増加を確実に防止することのできる内燃機関用吸気絞り装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、樹脂化されたスロットルバルブに、ハウジングの断面形状に対応した円板状部（特にハウジングの中心軸線とシャフトの回転中心軸線との交点を中心にして放射方向に広げられた円板状のディスク部）を設けている。そして、スロットルバルブの円板状部の、シャフトから遠い部分よりもシャフトに近い部分に、スロットルバルブを全閉方向に回転運動させた時に、この全閉方向への回転角度減少方向に対して遅れた角度位置となる遅角部分を設けている。これによって、バルブ全閉時（アイドル運転時）に、スロットルバルブの円板状部の外周部とハウジングのボア内径面との間のクリアランスを必要最小限に保持または設定できるので、スロットルバルブの材質として成形精度の悪い樹脂材料を使用した場合でも、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量の増加を確実に防止できる。また、スロットルバルブの円板状部の外周部の、ハウジングのボア内径面への喰い付きも防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、スロットルバルブの円板状部を、ハウジングの中心軸線とシャフトの回転中心軸線との交点を通り、ハウジングの中心軸線に対して直交する基準線から製造時バルブ角度だけ傾いた状態で、ハウジングの中心軸線方向から見たとき円形状となるように設計している。そして、その製造時バルブ角度をθａ、上記の基準線から、スロットルバルブの円板状部の外周部がハウジングのボア内径面に機械的に接触するメカニカルタッチ位置までのメカニカルタッチ角度をθｂ、上記基準線から、メカニカルタッチ位置を越えてアイドル運転時に所定の洩れ空気量を得るためのバルブ全閉位置までのバルブ角度をθｃとしたとき、θａ＞θｃで、且つθｃ＝θｂ＋αの関係を満足するようにした。これによって、メカニカルタッチ時には、スロットルバルブの円板状部の、シャフトより遠い部分（先端部）とハウジングのボア内径面との間のクリアランス分だけ製造時バルブ角度（θａ）よりスロットルバルブの円板状部が閉じるため、シャフトの回転中心軸線方向から見たとき楕円形状となり、スロットルバルブの円板状部の、シャフトより遠い部分（先端部）とハウジングのボア内径面との間のクリアランスは完全になくなる。つまり、スロットルバルブの円板状部の外周部、特にシャフトより遠い部分（先端部）がハウジングのボア内径面に機械的に接触する。

請求項３に記載の発明によれば、上記の製造時バルブ角度（θａ）よりメカニカルタッチ角度（θｂ）が小さくなる、スロットルバルブの円板状部の全閉方向の動きを利用し、スロットルバルブの円板状部の外周部の板厚方向の板厚寸法を、シャフトに近づくに従って厚くすることにより、スロットルバルブの円板状部のシャフトより遠い部分をハウジングのボア内径面にメカニカルタッチさせた時でも、スロットルバルブの円板状部のシャフト近傍の部分とハウジングのボア内径面との間のクリアランスがより狭くなる。つまり、上記の製造時バルブ角度（θａ）からメカニカルタッチ角度（θｂ）に至るまで、スロットルバルブが全閉方向に移動するバルブ角度分だけクリアランス低減効果を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、スロットルバルブの円板状部および円筒状部を樹脂化する材料として、加熱されて溶融状態の樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）を用いても良い。そして、その樹脂材料の射出成形によって樹脂スロットルバルブを製造しても良い。また、請求項５に記載の発明によれば、スロットルバルブの円板状部および円筒状部を樹脂化する材料として、加熱されて溶融状態の樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）に充填材（例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維またはボロン繊維等）を混合した樹脂系の複合材料（例えばガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０）を用いても良い。そして、その樹脂系の複合材料の射出成形によって樹脂スロットルバルブを製造しても良い。このように製造された樹脂スロットルバルブは、低コストで、且つ樹脂成形性に優れると共に、機械的性質をはじめ強度、剛性および耐熱性等の性能が向上する。

請求項６に記載の発明によれば、シャフトの略円筒状の樹脂シャフトの内部に略円柱状の金属シャフトをインサート成形することにより、樹脂シャフトを金属シャフトで補強できる。そして、シャフトの樹脂シャフトと樹脂スロットルバルブの円筒状部との嵌め合い部を、シャフトにスロットルバルブを締め付け固定することなく、例えばレーザ溶着等の熱溶着を用いて固定することができる。これによって、固定ボルトまたは締結用ネジ等のスクリューを廃止できるので、部品点数や組付工数を削減でき、内燃機関用吸気絞り装置の軽量化および低コスト化を図ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、樹脂スロットルバルブの円筒状部の内部にシャフトの略円柱状の金属シャフトをインサート成形することにより、樹脂スロットルバルブを金属シャフトで補強できる。また、請求項８に記載の発明によれば、スロットルバルブの円板状部を、バルブ全開時に吸入空気の流れ方向の吸気上流側に位置する略半円形状の第１ディスク部、およびバルブ全開時に吸入空気の流れ方向の吸気下流側に位置する略半円形状の第２ディスク部によって構成しても良い。

本発明を実施するための最良の形態は、スロットルバルブの材質として成形精度の悪い樹脂材料を使用した場合でも、スロットルバルブの円板状部の外周部（外径側端部）とハウジングの円管状ボア壁部のボア内径面との間のクリアランスを必要最小限に保持または設定して、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量の増加を確実に防止するという目的を、スロットルバルブの円板状部の外周部（外径側端部）の板厚方向の板厚寸法を、シャフトに近づくに従って厚くすることで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図８は本発明の実施例１を示したもので、図１および図２は内燃機関用吸気絞り装置の全体構成を示した図で、図３ないし図６はスロットルバルブを示した図である。

本実施例の内燃機関用吸気絞り装置は、運転者のスロット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）の吸気系統、つまり内部をエンジンの吸気ポートおよび気筒（シリンダ、燃焼室）内に向かう吸入空気が流れる吸気管の途中に組み込まれており、二輪自動車等の車両のスロットルレバーまたはスロットルハンドル等のスロットル操作部品のスロットル操作量に基づいてエンジンの気筒内に吸入され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装置である。なお、スロットル操作量とは、四輪自動車においては、運転者のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に相当する。ここで、エンジンは、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得る熱エネルギーにより出力（例えばエンジン出力軸トルク）を得るものである。

この内燃機関用吸気絞り装置は、エンジンの吸気管を形成するスロットルボデー１と、このスロットルボデー１に締め付け固定されたアクセルブラケット３と、スロットルレバーまたはスロットルハンドル等のスロットル操作部品にワイヤーケーブルを介して機械的に連結されたアクセルレバー４と、このアクセルレバー４と一体化されたスロットルシャフト５と、このスロットルシャフト５と一体的に回転するバタフライ弁方式のスロットルバルブ６と、このスロットルバルブ６を、吸入空気量が最小となる全閉位置に戻す方向に付勢するリターンスプリング（バルブ付勢手段、弾性体）７とを備えた内燃機関用吸気絞り弁装置である。ここで、リターンスプリング７は、スロットルシャフト５の外周側で、且つスロットルボデー１の円管状ボア壁部２の外壁面とアクセルレバー４の裏面（ボア壁部側面）との間に装着されている。

本実施例の内燃機関用吸気絞り装置では、図１および図２に示したように、軽量化および低コスト化を目的として、スロットルボデー１、アクセルレバー４、スロットルシャフト５およびスロットルバルブ６を樹脂化している。特に、スロットルシャフト５の非円筒状のシャフト側嵌合部（円筒状部）１１およびスロットルバルブ６の非円筒状のバルブ側嵌合部（円筒状部）１２を樹脂化して、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１とスロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２との嵌め合い部を、例えばレーザ溶着等の熱溶着を用いて固定している。なお、エンジンの吸気管は、吸入空気を濾過するエアクリーナ（濾過エレメント：図示せず）のケースの下流端に気密的に結合された吸気ダクト（図示せず）、この吸気ダクトの下流端に気密的に結合されたスロットルボデー１、およびこのスロットルボデー１の下流端に気密的に結合されたインテークパイプ（図示せず）等により構成されている。

スロットルボデー１は、例えば熱可塑性樹脂等の樹脂材料（耐熱性樹脂：例えばポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴ、またはポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、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）により樹脂一体成形（樹脂化）された樹脂成形品であって、スロットルシャフト５およびスロットルバルブ６を開閉自在に収容保持する装置（ハウジング）である。ここで、本実施例では、加熱されて溶融状態の樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）を、ボデーゲートから樹脂成形金型のボデーキャビティ内に射出し充填した後に冷却して固化（硬化）させることで、樹脂材料の射出成形によって樹脂スロットルボデーを製造している。

ここで、スロットルボデー１には、断面略真円形状のスロットルボア８を形成する円管状ボア壁部２が設けられている。このボア壁部２内には、エンジンの気筒内に吸入空気を送り込むための吸入空気流路１３が形成されている。この吸入空気流路１３は、図２、図７および図８に示したように、内部を中心軸線方向に吸入空気が流れる断面略真円形状の吸気通路であって、エアクリーナから吸気ダクトを介して吸入空気を吸い込むための空気入口部（上流側開口部）、およびインテークパイプを介してエンジンの吸気ポート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。また、ボア壁部２の外壁面には、ブラケット取付用台座１４が一体的に形成されている。このブラケット取付用台座１４には、アクセルブラケット３を、締結ねじ等のスクリュー１５を用いて締め付け固定している。

アクセルブラケット３は、例えば冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）等の金属板をプレス成形する等して所定の形状に一体的に形成されており、開弁側、閉弁側ワイヤーケーブルを往復方向に移動自在に保持するための２つの爪状部１６を有している。なお、アクセルブラケット３には、スロットルバルブ６のバルブ全閉時にアクセルレバー４の全閉ストッパ部１７が間接的に当接する平板状の全閉ストッパ１９、およびスロットルバルブ６のバルブ全開時にアクセルレバー４の全開ストッパ部（図示せず）が直接的または間接的に当接する平板状の全開ストッパが一体的に設けられている。

ここで、本実施例では、上記のアクセルブラケット３に、スロットルバルブ６のアイドル運転時のバルブ角度（バルブ開度、アイドル開度）が適正範囲内に入るように手動調整するアイドル開度調整機構が設けられている。このアイドル開度調整機構は、上記の全閉ストッパ１９、およびこの全閉ストッパ１９に締め込まれて保持されて、スロットルバルブ６が全閉した際にアクセルレバー４の全閉ストッパ部１７に直接的に当接するアイドル開度調整用ボルト（アイドル開度調整用スクリュー）９等から構成されている。ここで、本実施例のアクセルブラケット３の全閉ストッパ１９には、図３（ａ）、（ｂ）において図示上端面と図示下端面とを連通するように、板厚方向（図示上下方向）に貫通するねじ孔（雌ねじ孔：図示せず）が形成されている。

アイドル開度調整用ボルト９は、所謂通しボルトであって、全閉ストッパ１９の図示上端面よりも全閉ストッパ部１７側に対して逆側に位置するボルト頭部、およびこのボルト頭部よりも外径が小さく、先端側が全閉ストッパ１９の図示下端面よりも全閉ストッパ部１７側に突き出した状態で、全閉ストッパ１９のねじ孔に締め込まれるボルト軸部（軸状部）を有している。そして、全閉ストッパ１９の図示上端面とボルト頭部の図示下端面との間には、コイル状の圧縮スプリング１０が装着されている。この圧縮スプリング１０は、アイドル開度調整用ボルト９をボルト頭部方向に付勢することで、スロットルバルブ６のアイドル開度が変化するのを防止する。

アクセルレバー４は、スロットルシャフト５の回転中心軸線方向（軸方向）の一端部の外周に樹脂成形にて一体的に形成されている。このアクセルレバー４の外周部には、運転者が操作するスロットルレバーまたはスロットルハンドル等のスロットル操作部品に連動する開弁側、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２１が設けられている。また、アクセルレバー４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２２が設けられている。また、アクセルレバー４の裏面には、ボス形状の肉厚部２３が設けられている。この肉厚部２３は、周囲よりスロットルボデー１のボア壁部２の外壁面側に突出するように設けられている。その肉厚部２３には、スロットルバルブ６のバルブ全閉時にアクセルブラケット３の全閉ストッパ１９にアイドル開度調整用ボルト９のボルト軸部の図示下端部（先端部）に直接的に当接する全閉ストッパ部（当接部）１７、およびスロットルバルブ６のバルブ全開時にアクセルブラケット３の全開ストッパに直接的または間接的に当接する全開ストッパ部（当接部）が樹脂成形にて一体的に形成されている。

スロットルシャフト５は、例えば熱可塑性樹脂等の樹脂材料（耐熱性樹脂：例えばポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴ、またはポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、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）により樹脂一体成形されたシャフト側嵌合部１１に、シャフト側嵌合部１１等の樹脂成形部を補強するための金属材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼）よりなる分割型の金属部材をインサート成形したバルブ軸（回転軸）である。シャフト側嵌合部１１は、スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２をレーザ溶着等の熱溶着方法を用いて固定する非円筒状のバルブ固定部（バルブ保持部、樹脂シャフト）である。なお、バルブ固定部とは、スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２のうちで、スロットルボデー１のボア壁部２内、つまりスロットルボア８内に位置する部分を指す。このシャフト側嵌合部１１の外周面には、レーザ溶着の時の溶着強度を高めるための２つの平坦面（２面幅部）が形成されている。なお、２つの平坦面を除くシャフト側嵌合部１１の外周面は、スロットルシャフト５の回転中心軸線を中心とする円弧状の曲率面とされている。なお、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周に、スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２を嵌め合わせた後に、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１にスロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２を固定ボルトや締結ねじ等のスクリューを用いて締め付け固定しても良い。

分割型の金属部材は、図２に示したように、スロットルシャフト５の一端面から他端面に至るまで軸方向全体に配置された中軸棒状の金属シャフト３１、およびこの金属シャフト３１の外周に部分的に円筒状隙間を隔てて嵌め合わされ、金属シャフト３１と同一軸心上に配置された金属パイプ３２等によって構成されている。スロットルシャフト５の金属シャフト３１は、シャフト側嵌合部１１の内部にインサート成形されており、シャフト側嵌合部１１と嵌合する部分が円柱形状の径小部とされている。この金属シャフト３１は、シャフト側嵌合部１１より軸方向の他端部の表面部分がスロットルシャフト５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１の第２シャフト摺動孔の内周面に回転自在に支持される第２軸受摺動部（円柱形状の径大部）を構成する。なお、金属シャフト３１のバルブ保持部の外周には、シャフト側嵌合部１１を介してスロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２が嵌め合わされている。

スロットルシャフト５の金属パイプ３２は、シャフト側嵌合部１１の軸方向の一端部の外周に嵌合し、その嵌合部分がスロットルシャフト５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１の第１シャフト摺動孔の内周面に回転自在に支持される第１軸受摺動部を構成する。そして、スロットルシャフト５の回転中心軸線方向（軸方向）の一端部には、アクセルレバー４がシャフト側嵌合部１１と同一の樹脂材料により一体的に形成されている。ここで、本実施例では、加熱されて溶融状態の樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）を、レバーゲートから樹脂成形金型のレバーキャビティ内に射出し充填した後に冷却して固化（硬化）させることで、樹脂材料の射出成形によって樹脂アクセルレバーを製造している。このとき、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１も同時に樹脂成形され、更に金属シャフト３１および金属パイプ３２は、シャフト側嵌合部１１およびアクセルレバー４の内部にインサート成形される。

スロットルバルブ６は、例えば熱可塑性樹脂等の樹脂材料（耐熱性樹脂：例えばポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴ、またはポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、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）により一体的に形成された樹脂成形品で、スロットルボデー１の円管状ボア壁部２内において開閉自在に収容されている。ここで、本実施例では、加熱されて溶融状態の樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）を、バルブゲートから樹脂成形金型のバルブキャビティ内に射出し充填した後に冷却して固化（硬化）させることで、樹脂材料の射出成形によって樹脂スロットルバルブを製造している。

このスロットルバルブ６は、スロットルボデー１のボア壁部２の吸入空気流路１３の中心軸線方向（吸入空気の平均的な流れの軸線方向）に対して略直交する方向に回転中心軸線を有するバタフライ弁方式の回転弁（バタフライバルブ）で、吸入空気量を最小とする全閉位置から吸入空気量を最大とする全開位置までの回転動作可能範囲内において回転角度（バルブ角度、バルブ開度）が変更されることで、エンジンの気筒に吸入される吸入空気量を制御する。本実施例のスロットルバルブ６は、エンジンの燃焼室内への吸入空気量を調節するための二輪自動車等の車両のスロットルレバーまたはスロットルハンドル等のスロットル操作部品のスロットル操作量に応じてバルブ角度が変更される。

このスロットルバルブ６には、図３ないし図６に示したように、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周に嵌め合わされて保持固定される非円筒形状のバルブ側嵌合部１２、およびこのバルブ側嵌合部１２に連結されて、スロットルボデー１のボア壁部２の中心軸線とスロットルシャフト５の回転中心軸線との交点を中心にして放射方向に広げられた円板状部（バルブ本体）３３が一体的に形成されている。スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２は、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周に嵌め合わされた後に、例えばレーザ溶着等の熱溶着法を用いて固定されている。このバルブ側嵌合部１２は、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１との嵌め合い部の中央部、または少なくとも一端部に、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周に圧入固定（締まり嵌め）される絞り部（圧入部）を有している。

そして、バルブ側嵌合部１２内には、軸方向に貫通する小判型の貫通孔（嵌合穴）３４が形成されている。また、バルブ側嵌合部１２の内周面のうちで、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周面に形成された２つの平坦面（２面幅部）に対応した部分には、２つの平坦面（２面幅部）が形成されている。これは、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１とスロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２との相対回転運動を防止する相対運動規制手段として機能する。なお、２つの平坦面（２面幅部）を除くバルブ側嵌合部１２の内周面および外周面は、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の回転中心軸線を中心とする円弧状の曲率面とされている。

スロットルバルブ６の円板状部３３は、バルブ側嵌合部１２の外周部に一体的に形成されている。この円板状部３３は、図７に示したように、スロットルボデー１のボア壁部２の中心軸線とスロットルシャフト５の回転中心軸線との交点を通り、スロットルボデー１のボア壁部２の中心軸線に対して直交する基準線から製造時バルブ角度だけ傾いた状態で、ボア壁部２の中心軸線方向から見たとき円形状となるように設計されている。そして、スロットルバルブ６の円板状部３３は、図５および図６に示したように、円板状部３３の外径側端部（外周部）の板厚方向の板厚寸法を、スロットルシャフト５に近づくに従って厚くすることで、円板状部３３の、スロットルシャフト５から遠い部分よりもスロットルシャフト５に近い部分に、スロットルバルブ６を全閉方向に回転運動させた時に、この全閉方向への回転角度減少方向（バルブ角度減少方向）に対して遅れた角度位置となる遅角部分（略円弧状の突起部）３５、３６を設けている。また、スロットルバルブ６の円板状部３３の両端面には、バルブ側嵌合部１２の外周部と円板状部３３の外径側端部近傍とを繋ぐように複数の補強用リブ３７、３８が略放射状に一体的に形成されている。

ここで、本実施例の内燃機関用吸気絞り装置においては、図７および図８に示したように、製造時バルブ角度をθａ、スロットルボデー１のボア壁部２の中心軸線とスロットルシャフト５の回転中心軸線との交点を通り、スロットルボデー１のボア壁部２の中心軸線に対して直交する基準線から、円板状部３３の外径側端部（外周部）がスロットルボデー１のボア壁部２のスロットルボア壁面（ボア内径面）に機械的に接触するメカニカルタッチ位置までのメカニカルタッチ角度をθｂ、上記基準線から、メカニカルタッチ位置を越えてアイドル運転時に所定の洩れ空気量を得るためのバルブ全閉位置までのバルブ角度をθｃとしたとき、θａ＞θｃで、且つθｃ＝θｂ＋αの関係を満足するように設けられている。但し、本実施例では、α＝１°である。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関用吸気絞り装置の作用を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。

運転者が二輪自動車等の車両のスロットルレバーまたはスロットルハンドル等のスロットル操作部品を操作すると、このスロットル操作部品にワイヤーケーブルを介して機械的に連結されたアクセルレバー４が、リターンスプリング７の付勢力に抗して、スロットル操作量に対応した所定の回転角度だけ正転方向に回転する。これにより、アクセルレバー４と一体的に回転するスロットルシャフト５が所定の回転角度だけ回転し、スロットルボデー１の円管状ボア壁部２のボア内径、つまり吸入空気流路１３内においてスロットルバルブ６が所定のバルブ角度（回転角度）だけ開かれるので、エンジン回転速度がスロットル操作量に対応した速度に変更される。

逆に、運転者がスロットルレバーまたはスロットルハンドル等のスロットル操作部品を戻すと、リターンスプリング７の付勢力によってアクセルレバー４、スロットルシャフト５およびスロットルバルブ６が全閉方向に戻される。このとき、アクセルレバー４の全閉ストッパ部１７が、アクセルブラケット３の全閉ストッパ１９に保持されたアイドル開度調整用ボルト９の先端部に直接的に当接するまで、リターンスプリング７の付勢力によりアクセルレバー４が回転する。したがって、全閉ストッパ１９に保持されたアイドル開度調整用ボルト９によって、アクセルレバー４、スロットルシャフト５およびスロットルバルブ６のそれ以上の回転動作が規制されるので、スロットルバルブ６が全閉位置（メカニカルタッチ角度からアイドル運転時に所定の洩れ空気量を得るためのバルブ全閉位置）に保持される。これにより、バルブ全閉時（アイドル運転時）の所定の全閉洩れ吸気流量を得る隙間を残した状態で、スロットルボデー１の吸入空気流路１３が閉じられるので、バルブ全閉時（アイドル運転時）にエンジンの気筒に吸入される吸入空気量が適正値となり、エンジン回転速度が所望のアイドル回転速度となる。これによって、例えばスクータ等のクラッチの無いオートバイ（二輪自動車）であっても、運転者の意志に反して走り出すことはなく、車両の安全性を向上することができる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の内燃機関用吸気絞り装置においては、図１および図２に示したように、軽量化および低コスト化を目的として、スロットルボデー１、アクセルレバー４、スロットルシャフト５およびスロットルバルブ６を樹脂化している。そして、そのスロットルバルブ６を、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周に嵌め合わされて保持固定される非円筒形状のバルブ側嵌合部（円筒状部）１２、およびこのバルブ側嵌合部１２に連結されて、スロットルボデー１のボア壁部２の中心軸線とスロットルシャフト５の回転中心軸線との交点を中心にして放射方向に広げられた円板状部３３等によって構成している。

そして、本実施例では、スロットルバルブ６の円板状部３３を閉じ側に回転させた時に、スロットルシャフト５から遠い部分（外径側端部）よりも、スロットルシャフト５に近い部分（外径側端部）に、その全閉方向への回転角度減少方向に対して遅れた角度位置となる遅角部分（略円弧状の突起部）３５、３６を設けたことを特徴としている。すなわち、スロットルバルブ６の円板状部３３の、スロットルシャフト５から遠い部分よりもスロットルシャフト５に近い部分に、スロットルバルブ６を全閉方向に回転運動させた時に、この全閉方向への回転角度減少方向に対して遅れた角度位置となる遅角部分３５、３６を設けたことを特徴としている。

これによって、スロットルバルブ６の円板状部３３の先端位置が吸入空気流路１３の中心軸線方向（吸入空気の平均的な流れの軸線方向）に対して略直交する角度（例えば９０°）に近づいて、すなわち、ｓｉｎ９０°に近づいて、吸入空気流路１３の中心軸線方向から見た先端位置のスロットルシャフト５の回転中心軸線に対して垂直な方向の位置変化量が臨界点を迎えても、スロットルシャフト５に近い部分は臨界点を迎える前なので、先端部分に比較してスロットルシャフト５の回転中心軸線に対して垂直な方向の位置変化量を大きくすることができる。

したがって、バルブ全閉時（アイドル運転時）に、スロットルバルブ６の円板状部３３の外径側端部（外周部）とスロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面との間のクリアランスを必要最小限に保持または設定できるので、スロットルバルブ６の材質として成形精度の悪い樹脂材料を使用した場合でも、バルブ全閉時（アイドル運転時）の全閉洩れ吸気流量の増加を確実に防止することができる。また、スロットルバルブ６の円板状部３３の外径側端部（外周部）の、スロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面への喰い付きも防止することができる。

また、本実施例の内燃機関用吸気絞り装置においては、図５ないし図８に示したように、上記の製造時バルブ角度（θａ）よりメカニカルタッチ角度（θｂ）が小さくなる、スロットルバルブ６の円板状部３３の全閉方向の動きを利用し、スロットルバルブ６の円板状部３３の外径側端部（外周部）の板厚方向の板厚寸法を、スロットルシャフト５に近づくに従って厚くしている。これによって、スロットルバルブ６の円板状部３３のスロットルシャフト５より遠い部分をスロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面にメカニカルタッチさせた時でも、スロットルバルブ６の円板状部３３のスロットルシャフト５近傍の部分とスロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面との間の隙間（クリアランス）がより狭くなる。すなわち、上記の製造時バルブ角度（θａ）からメカニカルタッチ角度（θｂ）に至るまで、スロットルバルブ６が全閉方向に移動するバルブ角度分だけクリアランス低減効果を向上させることができる。

ここで、スロットルバルブ６の円板状部３３の外径側端面とスロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面との間の隙間が小さくなる理由を、図９（ａ）、（ｂ）に示した従来のスロットルバルブの円板状部１０２を用いて簡単に説明する。設計形状に対しスロットルバルブ６の組み付け後のメカニカルタッチでは、スロットルバルブ６の円板状部３３が閉じる方向に移動する。従来のスロットルバルブの円板状部１０２では、Ｃ−Ｃ断面上のＡ点はメカニカルタッチではＢ点に移動する。スロットルバルブの円板状部１０２の外径側端部の肉厚を大きくした場合のＡ’点はＢ’点に移動する。したがって、Ａ点→Ｂ点とＡ’点→Ｂ’点との移動量の違いにより、スロットルバルブの円板状部１０２の外径側端部の肉厚を大きくした時の方が、スロットルバルブの円板状部１０２の外径側端面とスロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面との間の隙間が小さくなる。

［変形例］
本実施例では、スロットルバルブ６を全開方向または全閉方向に駆動するバルブ駆動手段として、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量（スロットル操作量）をワイヤーケーブルを介して機械的にスロットルシャフト５の一端部に一体化されたアクセルレバー（回転体）４に伝えて、スロットルバルブ６をスロットル操作量に対応した所定のバルブ角度（バルブ開度、回転角度）に回転動作させるようにしたバルブ駆動手段を採用しているが、駆動モータ等のアクチュエータの回転出力を、スロットルシャフト５の一端部に一体化されたバルブギヤ（回転体）に伝達して、スロットルバルブ６をスロットル操作量に対応した所定のバルブ角度（バルブ開度、回転角度）に回転動作させるようにしたバルブ駆動手段を採用しても良い。また、全閉ストッパを、スロットルボデー１のボア壁部２のボア内径面に樹脂成形にて一体的に形成しても良い。

本実施例では、本発明を、二輪自動車のスロットルレバーまたはスロットルハンドルの操作量（スロットル操作量）に対応してスロットルバルブ６のバルブ角度（バルブ開度、回転角度）を変更するようにした二輪自動車の内燃機関用吸気絞り装置に適用した例を説明したが、本発明を、四輪自動車のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応してスロットルバルブ６のバルブ角度（バルブ開度、回転角度）を変更するようにした四輪自動車の内燃機関用吸気絞り装置に適用しても良い。

本実施例では、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１のバルブ固定部の外周に、スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２を熱溶着することで固定しているが、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部１１の外周に、スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２を樹脂成形にて一体的に形成しても良い。また、スロットルバルブ６のバルブ側嵌合部１２の内部にスロットルシャフト（金属シャフト）５を直接インサート成形しても良い。また、スロットルバルブ６を、スロットルシャフト（金属シャフト）５のバルブ固定部に形成されたバルブ挿入孔内にスロットルバルブ６を差し込んだ状態で、締結ねじ等の締結具を用いてスロットルバルブ６をスロットルシャフト５のバルブ固定部に締め付け固定しても良い。

なお、スロットルシャフト５の金属シャフト３１の外周と、スロットルシャフト５のシャフト側嵌合部（樹脂シャフト）１１の内周との間の食い付き性（結合性能）を向上し、且つ金属シャフト３１とシャフト側嵌合部１１との、軸方向の相対運動を防止するという目的で、つまりシャフト側嵌合部１１からの金属シャフト３１の抜けを防止するという目的で、金属シャフト３１の円柱形状の径小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。例えば金属シャフト３１の円柱形状の径小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。

また、スロットルボデー１、アクセルレバー４、スロットルシャフト５およびスロットルバルブ６を樹脂一体成形する材料として、加熱されて溶融状態の樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）に充填材（例えば低コストなガラス繊維、または炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等）または添加材を混合した樹脂系の複合材料（例えばガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０、またはガラス繊維４０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ４０）を用いても良い。また、上記の樹脂系の複合材料を、ゲートから樹脂成形金型のキャビティ内に射出することで、樹脂系の複合材料の射出成形によって樹脂スロットルボデーまたは樹脂アクセルレバーまたは樹脂スロットルシャフトまたは樹脂スロットルバルブを製造しても良い。このように製造された樹脂系の複合材料の射出成形によって樹脂一体成形された樹脂成形品は、低コストで、且つ樹脂成形性に優れると共に、機械的性質をはじめ強度、剛性および耐熱性等の性能が向上する。

また、本実施例では、加熱されて溶融状態の溶融材料として樹脂材料（例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂）を用いたが、加熱されて溶融状態の溶融材料として金属材料の溶湯（例えばアルミニウム合金またはマグネシウム合金等の半溶融合金材料の溶湯）を用いても良い。すなわち、スロットルボデー１、アクセルレバー４およびスロットルシャフト５のうちのいずれか１つ以上を金属化しても良い。

（ａ）は内燃機関用吸気絞り装置の全体構成を示した側面図で、（ｂ）は内燃機関用吸気絞り装置の全体構成を示した正面図で、（ｃ）は内燃機関用吸気絞り装置の全体構成を示した平面図である（実施例１）。 （ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図で、（ｂ）は図１（ｃ）のＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）はスロットルバルブを示した斜視図である（実施例１）。 （ａ）はスロットルバルブを示した正面図で、（ｂ）はスロットルバルブを示した側面図で、（ｃ）はスロットルバルブを示した平面図である（実施例１）。 （ａ）はスロットルバルブを示した平面図で、（ｂ）はスロットルバルブを示した正面図である（実施例１）。 （ａ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図で、（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図で、（ｃ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である（実施例１）。 （ａ）は製造時バルブ角度の時のスロットルバルブ形状を示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である（実施例１）。 （ａ）はメカニカルタッチ角度の時のスロットルバルブ形状を示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である（実施例１）。 （ａ）は全閉洩れ吸気流量の低減効果の原理を説明した模式図で、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である（比較例１）。 （ａ）はバルブ全閉位置のスロットルバルブ形状を示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図で、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である（従来の技術）。 （ａ）、（ｂ）はスロットルバルブを示した斜視図である（従来の技術）。 （ａ）はスロットルバルブを示した正面図で、（ｂ）はスロットルバルブを示した側面図で、（ｃ）はスロットルバルブを示した平面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ スロットルボデー（ハウジング）
２ ボア壁部
３ アクセルブラケット
４ アクセルレバー
５ スロットルシャフト
６ スロットルバルブ
７ リターンスプリング
９ アイドル開度調整用ボルト（アイドル開度調整用スクリュー）
１０ 圧縮スプリング
１１ スロットルシャフトのシャフト側嵌合部（円筒状部）
１２ スロットルバルブのバルブ側嵌合部（円筒状部）
１３ 吸入空気流路（吸気通路）
１７ アクセルレバーの全閉ストッパ部
１９ アクセルブラケットの全閉ストッパ
３３ スロットルバルブの円板状部
３５ スロットルバルブの遅角部分
３６ スロットルバルブの遅角部分

Claims (8)

1. （ａ）中心軸線方向に吸入空気が流れる吸気通路を形成する円管状のハウジングと、
   （ｂ）このハウジングの吸気通路の中心軸線方向に対して略直交する方向に回転中心軸線を有するシャフトと、
   （ｃ）このシャフトに一体的に組み付けられて、吸入空気量が最小となる全閉位置から吸入空気量が最大となる全開位置までバルブ角度が変更されることで、内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量を調整するバタフライ弁方式のスロットルバルブと
   を備えた内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記スロットルバルブは、樹脂化されており、前記ハウジングの断面形状に対応した円板状部を有し、
   前記円板状部の、前記シャフトから遠い部分よりも前記シャフトに近い部分には、前記スロットルバルブを全閉方向に回転運動させた時に、この全閉方向への回転角度減少方向に対して遅れた角度位置となる遅角部分が設けられていることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記円板状部は、前記ハウジングの中心軸線と前記シャフトの回転中心軸線との交点を通り、前記ハウジングの中心軸線に対して直交する基準線から製造時バルブ角度だけ傾いた状態で、前記ハウジングの中心軸線方向から見たとき円形状となるように設計されており、
   前記製造時バルブ角度をθａ、
   前記基準線から、前記円板状部の外周部が前記ハウジングのボア内径面に機械的に接触するメカニカルタッチ位置までのメカニカルタッチ角度をθｂ、
   前記基準線から、前記メカニカルタッチ位置を越えてアイドル運転時に所定の洩れ空気量を得るためのバルブ全閉位置までのバルブ角度をθｃとしたとき、
   θａ＞θｃで、且つθｃ＝θｂ＋α
   の関係を満足することを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記スロットルバルブは、前記円板状部の外周部の板厚方向の板厚寸法を、前記シャフトに近づくに従って厚くしていることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記スロットルバルブは、加熱されて溶融状態の樹脂材料の射出成形によって一体的に形成された樹脂スロットルバルブであって、
   前記樹脂スロットルバルブは、前記円板状部の前記シャフトに近い部分を、前記円板状部の直径方向に貫くように設けられた円筒状部を有していることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
5. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記スロットルバルブは、加熱されて溶融状態の樹脂材料に充填材を混合した樹脂系の複合材料の射出成形によって一体的に形成された樹脂スロットルバルブであって、
   前記樹脂スロットルバルブは、前記円板状部の前記シャフトに近い部分を、前記円板状部の直径方向に貫くように設けられた円筒状部を有していることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記シャフトは、前記樹脂スロットルバルブの円筒状部を熱溶着を用いて固定する略円筒状の樹脂シャフト、およびこの樹脂シャフトの内部にインサート成形された略円柱状の金属シャフトを有していることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
7. 請求項４または請求項５に記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記シャフトは、前記樹脂スロットルバルブの円筒状部の内部にインサート成形された略円柱状の金属シャフトを有していることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
8. 請求項４ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用吸気絞り装置において、
   前記円板状部は、バルブ全開時に吸入空気の流れ方向の吸気上流側に位置する略半円形状の第１ディスク部、およびバルブ全開時に吸入空気の流れ方向の吸気下流側に位置する略半円形状の第２ディスク部を有していることを特徴とする内燃機関用吸気絞り装置。
   

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