JP2006090237A - スロットルバルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スロットルバルブ本体の回転に対するダストシールのフリクションを低減してスロットル操作の滑らか感を高める。
【解決手段】 スロットルバルブ本体１０は、バルブ１１、バルブ１１から両側に突出された軸部１２、およびスロットルケーブルの端部を保持すドラム部１３からなる。スロットルボディ８は、軸部１２を回動自在に支持した状態でスロットルバルブ本体１０を収容する。スロットルボディ８から突出してドラム部１３および軸部１２の軸受を同心的に包囲する筒状の壁部１６を設ける。壁部１６の端部に被せられたカバー２８とドラム部１３との間に介在されたトーションばね２７は、ドラム部１３をバルブ１１の閉方向に付勢する。壁部１６の端部とカバー２８との間にダストシール３０を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スロットルバルブ装置に関し、特に、スロットルボディにダストシールを設けてあるスロットルバルブ装置に関する。

内燃エンジンの燃焼室に吸入される混合気の量を調節して内燃エンジンの出力を調節するためにキャブレータや電子燃料噴射装置にスロットルバルブ装置が組み込まれる。スロットルバルブ装置には、スロットルバルブ本体だけでなく、スロットルセンサ、アイドル制御弁（ＩＡＣＶ）等、電気的動作要素を備えたものが知られる。特開平９−３０３１６４号公報には、スロットルセンサや圧力センサなどを収容するハウジングをスロットルボディと別個に成形してスロットルボディの外壁に取り付けるとともに、別の電気的動作要素を収容するケースをスロットルボディと一体成型したスロットルバルブ装置が記載されている。

また、特開平４−６６７３８号公報には、ＥＣＵを構成するプリント配線板をスロットルボディ内に配置したシステムが記載されている。
特開平９−３０３１６４号公報 特開平４−６６７３８号公報

従来のスロットルバルブ装置には、スロットル軸とスロットルボディとの間にダストが浸入しないようにダストシールが設けられる。しかし、このダストシールはスロットル操作のために軸部を回動させるときの抵抗となる。このために、スロットル操作の滑らか感が損なわれるおそれがある。

本発明の目的は、スロットル操作の滑らか感を損なわないようなダストシールの構造を有するスロットルバルブ装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、バタフライバルブ部、該バタフライバルブ部から両側に突出された軸部、およびスロットル調整用操作力を外部から伝達するため、前記軸部の一端に拡大形成されたドラム部からなるスロットルバルブ本体と、前記軸部を回動自在に支持した状態で前記スロットルバルブ本体を収容するスロットルボディとを有する内燃エンジン用スロットルバルブ装置において、前記スロットルボディから前記スロットルバルブ本体の長手方向に突出し、前記ドラム部および前記軸部の軸受を同心的に包囲する筒状壁部と、前記筒状壁部の端部に被せられたカバーと、前記ドラム部と前記カバーとの間に介在され、該ドラム部を前記バタフライバルブ部の閉方向に付勢するトーションばねと、前記筒状壁部の端部と前記カバーとの間に介在されたダストシールとを具備した点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記ダストシールが、Ｏリング、または樹脂成型された前記カバーに対して一体成型された弾性重合体からなる環状体である点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記筒状壁部の外周面に突起部を形成する一方、前記カバーに前記突起部に係合する引っ掛け部を形成し、前記引っ掛け部は、前記筒状壁部の軸方向に沿って前記ダストシールの弾性に抗して押し込み、その後に該壁部の外周に沿って回動させることで、前記突起部に係合するよう屈曲形状に形成されている点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記筒状壁部が、基部で外径が絞られた段付き形状に形成されており、前記カバーが前記筒状壁部に形成された段に引っ掛けられる鉤部を具備している点に第４の特徴がある。

また、本発明は、バタフライバルブ部、該バタフライバルブ部から両側に突出された軸部、およびスロットル調整用操作力を外部から伝達するため、前記軸部の一端に拡大形成されたドラム部からなるスロットルバルブ本体と、前記軸部を回動自在に支持した状態で前記スロットルバルブ本体を収容するスロットルボディとを有する内燃エンジン用スロットルバルブ装置において、前記スロットルボディから前記スロットルバルブ本体の長手方向に突出し、前記ドラム部および前記軸部の軸受を同心的に包囲する筒状壁部と、前記筒状端部と前記ドラム部との間に配置された環状のダストシールとを備え、前記ダストシールが、その周縁を波形に形成した弾性体である点に第５の特徴がある。

また、本発明は、前記スロットルバルブ本体と前記スロットルボディとの間を気密にシールするため、前記バタフライバルブ部から該バタフライバルブ部と前記軸部との境界に至る範囲を覆う弾性重合体からなる被覆部材を備え、前記ダストシールが、該被覆部材とともに一体成型された弾性重合体からなる点に第６の特徴がある。

また、本発明は、前記スロットルバルブ本体が樹脂成型品であり、前記ダストシールおよび前記被覆部材が、前記スロットルバルブ本体に二重成型により付加されている点に第７の特徴がある。

第１の特徴を有する本発明によれば、ダストシールが、相互位置関係が変化しないカバーとスロットルボディとの間に設けられているので、スロットル調整のためにスロットルバルブ本体が回動せられてもダストシールとスロットルバルブ本体との間にフリクションが生じることはない。したがって、スロットル調整の操作に際して滑らかな操作感覚が得られる。

第２の特徴によれば、Ｏリングや弾性重合体による弾力性で良好なシール性が得られる。特に弾性重合体をカバーに一体成型することで部品点数が削減され、組み立て工数の削減が図られる。

第３、第４の特徴によれば、カバーを押し込んで突起部に引っ掛け部を係合させるので、この押し込み操作により、ダストシールを一旦圧縮させて、その形状復元力によるシール性を確保できる。

第５の特徴によれば、ダストシールがスロットルボディの筒状壁部の端面に配置されていて、ダストシールとスロットルボディとの接触面積が小さいので、フリクションが大きくならない。また、ダストシール周縁の波形形状によりフリクションの調整代を大きくできる。したがって、スロットル調整の操作に際して滑らかな操作感覚を損ないにくい。

第６の特徴によれば、弾性重合体をスロットルバルブ本体に一体成型することで部品点数が削減され、組み立て工数の削減が図られる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は本発明の一実施形態に係るスロットルバルブ装置を含む内燃エンジンの要部断面図である。同図において、内燃エンジンのシリンダヘッド１に形成された吸気ポート２には、吸気弁３が配置される。吸気ポート２に混合気を導入する吸気管４は、シリンダヘッド１に結合された口金５と、断熱材で形成されたヒートインシュレータ６と、エアクリーナケース７と、スロットルボディ８とで構成される。エアクリーナケース７の下部で形成された吸気管４の部分には、燃料噴射弁９がその噴射孔を吸気管４内に向けて配置されている。ヒートインシュレータ６は、エアクリーナケース７やスロットルボディ８にエンジンからの熱が直接伝導するのを防止して、エアクリーナケース７およびスロットルボディ８を、耐熱性が比較的低い樹脂材料で形成するのを可能にする。

スロットルボディ８は、エアクリーナケース７の内部に組み込まれていて、吸気口８１は、エアクリーナケース７内に突出している。図示しないエアクリーナ本体（エアフィルタ）で清浄化された空気が、内燃エンジンの吸気行程でスロットルボディ８の上部の拡張された吸入口８１から吸気管４内に導入される。スロットルボディ８には、スロットルバルブ本体１０が揺動自在に軸支される。スロットルバルブ本体１０は、バタフライバルブ部（以下、単に「バルブ部」という）１１とバルブ部１１をスロットルボディ８に支持させる軸部１２とからなる。

図１は、スロットルバルブ装置の断面図であり、図３は同正面図である。図１および図３において、スロットルボディ８に組み付けられているスロットルバルブ本体１０は、バルブ部１１、軸部１２、およびドラム部１３からなる。軸部１２は、バルブ部１１をスロットルボディ８に両端で支持させる。ドラム部１３には、外部からバルブ８をスロットル開度調整のために回動させるスロットルケーブル（図示しない）が結合される。バルブ部１１、軸部１２、およびドラム部１３は、樹脂で一体成型される。

バルブ部１１、および少なくともバルブ部１１が配置された位置での吸気管４の断面形状は略正方形であり（図３参照）、バルブ部１１は、スロットルバルブ閉状態でスロットルボディ８内に形成された段差の面に当接する。この段差は、バルブ部１１の上流側と下流側とで吸気管４の軸線をシフトさせて形成される（図２の、スロットルボディ８の断面形状参照）。

スロットルボディ８は、ドラム部１３側に突出した壁部１６および壁部１６の内周側に形成された円筒形のスリーブ１７を有する。また、スロットルボディ８は、ドラム部１３とは反対側に突出した壁部１８および壁部１８の内周側に形成されたスリーブ１９を有する。

軸部１２は、図１においてバルブ部１１の上方に位置する軸部分１４とバルブ部１１の下部に位置する軸部分１５とからなる。軸部分１４の外周には、軸部１２の軸線に沿った面で２分割されたブッシュ２０を設け、軸部分１４はこのブッシュ２０と共にスロットルボディ８のスリーブ１７に挿入される。軸部分１４を取り囲むブッシュ２０の直径は、バルブ部１１の寸法（略正方形の一辺の長さ）より大きく、軸部分１５の直径は、バルブ部１１の寸法より小さく設定されている。

図１において下方に位置する軸部分１５は、スリーブ１９に挿入されている。軸部分１５の端部はスリーブ１９から突出している。この突出部には、ワッシャ２１が通され、さらにストップリング２２が嵌め込まれている。これらワッシャ２１およびストップリング２２によって、スロットルバルブ本体１０がスロットルボディ８から抜け出さないように固定される。

バルブ部１１は、弾性部２３で被覆される。弾性部２３は、バルブ部１１を覆うとともに、軸部１２とスロットルボディ８との間を気密に維持するシール部材として機能する。弾性部２３はバルブ部１１から軸部分１４および軸部分１５にそれぞれ延在する環状部分２４，２５を含む。環状部分２４，２５の周縁は、スロットルボディ８に当接する部分が、容易に撓んでスロットルボディ８との密着性が良好となるように波形に形成されている。弾性部２３は、弾性重合体から形成されるのがよい。弾性重合体は耐薬品性に優れた材料である。弾性部２３は、樹脂成形されたスロットルバルブ本体１０に対して成型により付加される。つまり弾性部２３は二重成型によってスロットルバルブ本体１０と一体化される。二重成型は、まずスロットルバルブ本体１０を樹脂のインジェクション成型によって形成する。そして、このスロットルバルブ本体１０の周囲に、弾性部２３を形成する弾性重合体が注入されるための空間を確保した型を配置し、この型内に弾性重合体を注入する。これによって弾性部２３はスロットルバルブ本体１０に付着される。

波形の周縁を有する弾性部２３は、軸部１２とスロットルボディ８とのシールを良好にするとともに、バルブ部１１が前記スロットルボディ８の段差に当接したときの、バルブ部１１とスロットルボディ８とのシール性も良好にする。

スロットルボディ８の壁部１６を覆う外部カバー２８とドラム部１３との間には、スロットルバルブ本体１０を軸部１２を中心として回動付勢させるためのトーションばね２７が介挿される。ドラム部１３の上側つまりバルブ部１１から遠い側には、凹部２６が形成され、この凹部２６には軸部１２を一方向にねじるように作用するトーションばね２７のコイル一端部が支持される。トーションばね２７のコイル他端部は壁部１６の上部に被せられる外部カバー２８で受けられる。トーションばね２７の端部２７１は軸部１２に係止され、端部２７２は外部カバー２８に係止される。外部カバー２８は、トーションばね２７の座屈を防止するガイド用の筒部分２８１を有する。ドラム部１３には、外周に沿って溝２９が形成されていて、この溝２９に案内されてスロットルケーブル（図示せず）が取り付けられる。

環状部分２４，２５は、スロットルバルブ本体１０がトーションばね２７で図１中で下方に付勢されたときに、スロットルボディ８にそれぞれ着座して、スロットルボディ８内の流体通路と外部とのシール性を良好にする。

トーションばね２７は、バルブ部１１をスロットル全閉方向に付勢するように設定されており、スロットルケーブルを引いたときに、トーションばね２７による付勢方向と逆方向に軸部１２が回動してスロットルが開かれる。

外部カバー２８の下面には、ダストシール用のシール部材としてのＯ（オー）リング３０を嵌め込むための環状溝３１が設けられ、壁部１６の上に被せられた外部カバー２８と壁部１６の上端部分とはこのＯリング３０によってシールされる。

壁部１６の外周面には、突起部３２が２個所設けられている。一方、外部カバー２８には、この突起部３２と係合する引っ掛け部３３が、突起部３２と同数設けられている。図４は、引っ掛け部３３と突起部３２との結合部を示す側面図である。引っ掛け部３３は、垂下部分３３１と、垂下部分３３１から延びて、突起部３２の下側に回り込む水平部分３３２とからなるＬ字状に屈曲した鍵型になっている。

外部カバー２８を壁部１６に固定する場合、まず、引っ掛け部３３が突起部３２と干渉しない位置で上方から外部カバー２８を壁部１６に被せる。Ｏリング３０は、予め環状溝３１内に配置される。外部カバー２８を壁部１６に被せたならば、外部カバー２８を水平部分３３２の延在方向Ｒに廻してこの水平部分３３２を突起部３２の下面に係合させる。外部カバー２８を壁部１６に対して廻すときの操作は、外部カバー２８を壁部１６の端面に押し付けてＯリング３０を圧縮させた状態で行う。このような操作によって、引っ掛け部３３を突起部３２に引っ掛け、外部カバー２８に対する押し付け力を解除したときにＯリング３０の形状が復元しようとする弾力が作用し、外部カバー２８と壁部１６とのシール状態を確保した状態で引っ掛け部３３と突起部３２とが互いに係合する。

壁部１８には、樹脂材料で形成された制御ユニット３４が取り付けられる。制御ユニット３４は、スロットルセンサ３５、連結軸３６、および制御基板３７、ならびに図示しないＩＡＣＶ機構を組み込んだブロックもしくはハウジングを備える。制御基板３７は、スロットルセンサ３５の検出出力を処理してＩＡＣＶ機構を制御するための機能を少なくとも有する回路（この回路はマイクロコンピュータで構成できる）を保持する。制御ユニット３４のハウジングは第１部分３４１と第２部分３４２とからなる。第１部分３４１は、スロットルバルブ本体１０の軸部１２とスロットルセンサ３５を結合する連結軸３６を支持する。第１部分３４１には、壁部１８に設けられたアイドルポート３８，３９をＩＡＣＶ機構つまり自動絞り弁機構につなげる管路４０，４１を含む。そして、第１部分３４１には複数の止めねじ４２で第２部分３４２が結合される。第２部分３４２には、スロットルセンサ３５および制御基板３７、ならびに図示しないＩＡＣＶ機構が収容される。

第２部分３４２には、キャップ４３が被せられる。キャップ４３は、第２部分３４２から突出した環状部３４３に被せられ、この環状部３４３の一部に形成された爪３４４を、キャップ４３側の孔４３１に係合させて固定される。

壁部１８の端部はフランジ１８１を有していて、第１部分３４１には、このフランジ１８１に引っ掛かる複数の爪３４５を有している。爪３４５はフランジ１８１の端面に沿う形状を有していて、フランジ１８１のあご１８２に引っ掛かって制御ユニット３４をスロットルボディ８に結合している。制御ユニット３４のハウジングおよびスロットルボディ８は樹脂材料で形成されているので、フランジ１８１に対して制御ユニット３４を押し付けると、爪３４５は押し広げられ、さらに制御ユニット３４を押し込むと、爪３４５の先端鉤部はフランジ１８１のあご１８２に引っ掛かり、その弾性で係合状態を維持する。

スロットルボディ８にスロットルバルブ本体１０を組み付ける場合、スリーブ１７に対して軸部分１５側からスロットルバルブ本体１０をスロットルボディ８内に挿入する。そして、軸部分１５を、スリーブ１９を貫通させて、その端部をスリーブ１９から突出させた後、ワッシャ２１とストップリング２２を軸部分１５の端部外周に嵌め込む。スロットルバルブ本体１０は、ブッシュ２０の直径をバルブ部１１の寸法より大きくし、軸部分１５の直径をバルブ部１１の寸法より小さくして、スロットルボディ８に対して一方向からの組み付けを可能にしている。しかし、軸部１２はこの形状に限らず、軸部分１４の直径をブッシュ２０と同様に大きくして、分割型のブッシュ２０を不要にすることもできる。このようにしても、スロットルバルブ本体１０をスロットルボディ８に対して一方から組み付けることができる。

スロットルバルブ本体１０は、トーションばね２７の反発力で、弾性部２１の周縁部がスロットルボディ８に押圧されて確実なシール性能が得られる。さらに、軸部分１４側から軸部分１５側へ指向する方向へスラスト荷重がかかった状態で、軸部１２にストップリング２２を嵌め込むようにすれば、より高いシール性能が得られる。

図５は、第２実施形態に係るスロットルバルブ装置の要部断面図であり、図１および図３と同符号は同一または同等部分を示す。図１および図３に関して説明したスロットルバルブ装置では、外部カバー２８をスロットルボディ８の突起部３２に対してＬ字形状の引っ掛け部３３が引っ掛かるように回動させて固定した。これに対して図５のスロットルバルブ装置では、外部カバー２８の深さを深くして壁部１６の下部まで延長する筒状部２８２を形成した。そして、この筒状部２８２の端部２８３を、壁部１６の下面１６１に引っ掛けられるように鉤形に形成した。また、外部カバー２８には、スロットルボディ８の壁部１６の端面が当接する部分に断面形状が矩形の環状ダストシール４４として配置している。

このような外部カバー２８を壁部１６の端部側（図５の上側）から押し当てると、端部２８３が拡がるので、さらに外部カバー２８を壁部１６に沿って下方に押し下げる。端部２８３が壁部１６の下面１６１に至るまで押し下げると、端部２８３の鉤形状部分が壁部１６の下面１６１に引っ掛かって外部カバー２８はスロットルボディ８に固定される。

環状ダストシール４４は、弾性部２３と同様、弾性重合体で形成でき、外部カバー２８と別体で構成してもよいし、外部カバー２８に対して二重成型で一体的に形成してもよい。つまり、外部カバー２８をまず樹脂で成型し、その外部カバー２８を環状ダストシール４４を付加した寸法の型で囲繞し、その型と外部カバー２８との間に弾性重合体を注入する。

なお、図１のように構成されたスロットルバルブ装置において、Ｏリング３０に代えて、図５に示したような環状ダストシール４４を使用してもよい。

次に本発明の第３実施形態を説明する。図６は、第３実施形態に係るスロットルバルブ装置の要部断面図であり、図１，５と同符号は同一または同等部分を示す。図６において、スロットルバルブ本体１０の軸部分１４はバルブ部１１の寸法より大きく設定されていて、この大きい軸部分１４は、肉厚が前記ブッシュ２０より薄いブッシュ４５を介してスロットルボディ８の壁部１６に挿入されて支持されている。軸部分１４には、トーションばね２７の一端が固定されて支持され、このトーションばね２７の他端はスロットルボディ８に固定される。

ドラム部１３と軸部分１４との境界部（段差部）には、ダストシール４６が配置される。ダストシール４６は、周縁４７の形状が波形であり、周縁４７の一側面（図では上面）が、ドラム部１３の下面に当接し、周縁４７の他側面（図では下面）が、壁部１６の上面に当接して、軸部分１４および壁部１６間へのダストの浸入を防いでいる。このようにダストシール４６は、周縁４７の形状が波形になっているため、ダストの浸入を防ぎながら、壁部１６とドラム部１３との間のフリクションを緩和することができる。

ダストシール４６は、被覆部材としての前記弾性部２３の一部として一体に形成することができる。つまり、弾性部２３とともに、スロットルバルブ本体１０に対して弾性重合体をインジェクション成型で付加することができる。

図７は、スロットルバルブ本体１０に一体成型されるダストシール４６を含む弾性部２３の斜視図である。弾性部２３の環状部分２４は、連結部４８でダストシール４６と結合される。軸部分１４には、この連結部４８に対応する部分に逃げ（凹部）を形成する。

本発明の一実施形態に係るスロットルバルブ装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係るスロットルバルブ装置を含む吸気系統の断面図である。 本発明の一実施形態に係るスロットルバルブ装置の正面図である。 スロットルバルブ装置のトーションばね収容部の外観図である。 本発明の第２実施形態に係るスロットルバルブ装置の要部断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスロットルバルブ装置の要部断面図である。 ダストシールを含む弾性重合体成型品の斜視図である。

符号の説明

１…シリンダヘッド、 ２…吸気ポート、 ４…吸気管、 ７…エアクリーナケース、 ８…スロットルボディ、 １０…スロットルバルブ本体、 １１…バルブ部、 １２…軸部、 １３…ドラム部、 １６…筒状壁部、 ２７…トーションばね、 ２８…カバー、 ３０…Ｏリング（ダストシール）、 ３２…突起部、 ３３…引っ掛け部、 ４４…環状ダストシール、

Claims (8)

1. バタフライバルブ部、該バタフライバルブ部から両側に突出された軸部、およびスロットル調整用操作力を外部から伝達するため、前記軸部の一端に拡大形成されたドラム部からなるスロットルバルブ本体と、前記軸部を回動自在に支持した状態で前記スロットルバルブ本体を収容するスロットルボディとを有する内燃エンジン用スロットルバルブ装置において、
   前記スロットルボディから前記スロットルバルブ本体の長手方向に突出し、前記ドラム部および前記軸部の軸受を同心的に包囲する筒状壁部と、
   前記筒状壁部の端部に被せられたカバーと、
   前記ドラム部と前記カバーとの間に介在され、該ドラム部を前記バタフライバルブ部の閉方向に付勢するトーションばねと、
   前記筒状壁部の端部と前記カバーとの間に介在されたダストシールとを具備したことを特徴とするスロットルバルブ装置。
2. 前記ダストシールが、Ｏリングであることを特徴とする請求項１記載のスロットルバルブ装置。
3. 前記カバーが樹脂成型されたものであり、前記ダストシールが前記カバーに対して一体成型された弾性重合体からなる環状体であることを特徴とする請求項１記載のスロットルバルブ装置。
4. 前記筒状壁部の外周面に突起部を形成するとともに、前記カバーに前記突起部に係合する引っ掛け部を形成し、
   前記引っ掛け部は、前記筒状壁部の軸方向に沿って前記ダストシールの弾性に抗して押し込み、その後に該壁部の外周に沿って回動させることで、前記突起部に係合するよう屈曲形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスロットルバルブ装置。
5. 前記筒状壁部が、基部で外径が絞られた段付き形状に形成されており、前記カバーが前記筒状壁部に形成された段に引っ掛けられる鉤部を具備していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスロットルバルブ装置。
6. バタフライバルブ部、該バタフライバルブ部から両側に突出された軸部、およびスロットル調整用操作力を外部から伝達するため、前記軸部の一端に拡大形成されたドラム部からなるスロットルバルブ本体と、前記軸部を回動自在に支持した状態で前記スロットルバルブ本体を収容するスロットルボディとを有する内燃エンジン用スロットルバルブ装置において、
   前記スロットルボディから前記スロットルバルブ本体の長手方向に突出し、前記ドラム部および前記軸部の軸受を同心的に包囲する筒状壁部と、
   前記筒状端部と前記ドラム部との間に配置された環状のダストシールとを備え、
   前記ダストシールが、その周縁を波形に形成した弾性体であることを特徴とするスロットルバルブ装置。
7. 前記スロットルバルブ本体と前記スロットルボディとの間を気密にシールするため、前記バタフライバルブ部から該バタフライバルブ部と前記軸部との境界に至る範囲を覆う弾性重合体からなる被覆部材を備え、
   前記ダストシールが、該被覆部材とともに一体成型された弾性重合体からなることを特徴とする請求項６記載のスロットルバルブ装置。
8. 前記スロットルバルブ本体が樹脂成型品であり、前記ダストシールおよび前記被覆部材が、前記スロットルバルブ本体に二重成型により付加されていることを特徴とする請求項７記載のスロットルバルブ装置。
   

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