JP2006177277A - 内燃機関用弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各環状隙間Ａ、Ｂへ水分が流入するのを防止して、スロットルバルブ４の回転不能およびスロットルバルブ４の動作不良を防止することを課題とする。
【解決手段】 スロットルバルブ４の外径側端面部に、スロットルシャフト３の外径よりも大きい外径の第１、第２鍔状部８、９を設けることにより、スロットルシャフト３の表面を伝って円筒部２のボア内径面および第１、第２ベアリング６、７へ向かう水分を、第１、第２鍔状部８、９のバルブ側環状端面で塞き止める。これにより、スロットルシャフト３と円筒部２との環状隙間Ａ、およびスロットルシャフト３と第１、第２ベアリング６、７との環状隙間Ｂへ水分が流入するのを防止できる。したがって、雰囲気温度が氷点下になっても、上記の各環状隙間Ａ、Ｂで水分が氷結することがないので、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４の凍結固着を防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される内燃機関用弁装置に関するもので、特にシャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間への水分の流入を防止する内燃機関用吸気絞り弁装置（内燃機関用スロットル装置）のバルブ凍結固着防止構造に係わる。

［従来の技術］
従来より、自動車等の車両に搭載される内燃機関用吸気絞り弁装置として、運転者のアクセル操作量に対応して駆動モータを駆動してスロットルバルブの回転角度を制御する電子制御式スロットル制御装置が知られている。これは、例えば図５ないし図７に示したように、スロットルボデー１０１と、このスロットルボデー１０１内に開閉自在に収容されたスロットルバルブ１０４と、このスロットルバルブ１０４を保持するバルブ保持部を有するスロットルシャフト１０５とを備えている（従来例１）。ここで、スロットルボデー１０１は、エンジン吸気管の一部を構成する円筒部１０２を有している。そして、円筒部１０２の内部には、内燃機関の気筒に連通する断面円形状のスロットルボア（吸気通路、中空部）１０３が形成されている。また、スロットルバルブ１０４は、スロットルシャフト１０５のバルブ保持部に形成されたバルブ挿入孔内に差し込まれた状態で、スロットルシャフト１０５に締結ねじ等の締結具を用いて締め付け固定されている。

そして、スロットルバルブ１０４およびスロットルシャフト１０５を駆動する動力ユニット（バルブ駆動装置）は、駆動源である駆動モータ１０６と、この駆動モータ１０６の回転速度を所定の減速比となるように減速する歯車減速機構とを含んで構成されている。なお、歯車減速機構は、駆動モータ１０６のモータシャフトに固定されたピニオンギヤ１１１と、このピニオンギヤ１１１と噛み合って回転する中間減速ギヤ１１２と、この中間減速ギヤ１１２と噛み合って回転するバルブギヤ１１３とによって構成されている。また、円筒部１０２とバルブギヤ１１３との間には、スロットルバルブ１０４を、吸入空気量が最小となる全閉位置側（閉弁方向）に付勢するリターンスプリング１１４が組み付けられている。また、円筒部１０２の外壁部には、駆動モータ１０６を収容保持するモータ収容穴１２１を形成するモータハウジング部１２２と、歯車減速機構を構成する各ギヤを回転自在に収容するギヤ室１２３を形成するギヤボックス部１２４とが樹脂材料または金属材料によって一体的に形成されている。

また、円筒部１０２の外壁部には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサが取り付けられている。このスロットル開度センサは、スロットルシャフト１０５の軸方向の一端部に一体的に結合されたバルブギヤ１１３の内周部に固定された永久磁石１２５と、この永久磁石１２５より発生する磁界に感応して起電力を生じる非接触式の磁気検出素子（図示せず）とを有している。そして、磁気検出素子は、永久磁石１２５によって磁化されるヨークの内周面に対向して配置されるように、円筒部１０２の外壁部に接合されるセンサカバー１２６のセンサ搭載部１２７に保持固定されている。また、スロットルシャフト１０５を軸受する軸受部材１３１は、図８に示したように、スロットルシャフト１０５の軸方向の両端部を回転方向に摺動自在に軸支するシャフト摺動孔１３２を有している。そして、スロットルシャフト１０５の軸方向の両端部は、円筒部１０２のシャフト貫通孔１２９、軸受部材１３１のシャフト摺動孔１３２を貫通して、軸受部材１３１の外壁面よりも突き出すように設置されている（従来例２）。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来の電子制御式スロットル制御装置は、冬季等の寒冷環境下でも使用されることから、スロットルボデー１０１の円筒部１０２を含むエンジン吸気管を経由してエンジンの気筒に吸入される吸入空気中に含まれる水分や、スロットルボデー１０１の円筒部１０２よりも空気流方向の上流側から吸気通路の通路壁面を伝わってくる水分が、スロットルバルブ１０４で塞き止められて、スロットルバルブ１０４の表面に付着する。そして、雰囲気温度が氷点下になった場合、その水分が冷やされ、円筒部１０２のボア内径面（スロットルボア壁面）とスロットルバルブ１０４の外径側端面部との間に跨がって凍結すると、スロットルバルブ１０４が円筒部１０２のボア内径面に凍結固着し、次に内燃機関を始動する時にスロットルバルブ１０４が回転不能になる可能性がある。このため、スロットルバルブ１０４の凍結固着をどのようにして防止するかが課題となっている。

そこで、上記の課題を解決する目的で、スロットルシャフトの両側のスロットルバルブ表面を連通する連通路を、スロットルシャフトをくぐるように形成してスロットルバルブ表面上の水滴が連通路を通ってスロットルバルブの一方側から他方側へと流れるようにし、スロットルバルブの他方側にスロットルバルブ表面上を流れて集まった水滴を溜める貯留壁を立設した内燃機関用吸気絞り弁装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ところが、特許文献１に記載の内燃機関用吸気絞り弁装置においては、水分がスロットルバルブ周辺に流れ出すことがなく、スロットルバルブ周辺での氷結を防ぐことができるが、スロットルシャフトの形状がストレート形状（単純な中軸丸棒状）であるため、連通路以外のスロットルバルブ表面上およびスロットルシャフト表面上に付着した水分が、スロットルシャフト表面を伝ってスロットルシャフト（１０５）とスロットルボデー（１０１）の円筒部（１０２）との間に形成される環状隙間、スロットルシャフト（１０５）と軸受部材（１３１）との間に形成される環状隙間へ流入する構造になっている（図８参照）。

これによって、雰囲気温度が氷点下になると、上記の各隙間で水分が氷結し、次に内燃機関を始動する時にスロットルバルブが回転不能となる。あるいは運転者のアクセル操作量に対応したスロットルバルブの動作が得られない。また、スロットルシャフトとスロットルボデーの円筒部との間に形成される環状隙間、スロットルシャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間で、スロットルバルブおよびスロットルシャフトが偏芯した状態で、水分が氷結した場合には、スロットルバルブおよびスロットルシャフトを回転駆動するために駆動モータ等に多大な負荷トルクが必要となる。この結果、電子制御式スロットル制御装置や内燃機関用吸気絞り弁装置の、運転者のアクセル操作量に対する吸入空気量特性が悪化するという問題が生じる。
特開２００２−００４８９３号公報（第１−７頁、図１−図９）

本発明の目的は、シャフトとハウジングとの間に形成される環状隙間、シャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間へ水分が流入するのを防止することで、バルブの回転不能およびバルブの動作不良を防止することのできる内燃機関用弁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、バルブまたはシャフトの軸方向（例えば回転中心軸線方向等）の中央部よりも軸受部材側の両端部に、バルブまたはシャフトの軸方向の中央部付近の外径よりも大きい外径の径大部を設けたことにより、ハウジングを含むエンジン吸気管を経由してエンジンの気筒に吸入される空気中に含まれる水分や、ハウジングよりも空気流方向の上流側から空気通路の通路壁面を伝わってくる水分がバルブの表面およびシャフトの表面に付着しても、上記の径大部によってシャフトの表面を伝って空気通路の通路壁面および軸受部材へ向かう水分が塞き止められ、シャフトとハウジングとの間に形成される環状隙間、シャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間へ水分が流入するのを防止できる。したがって、雰囲気温度が氷点下になっても、上記の各隙間で水分が氷結することがないので、バルブおよびシャフトの凍結固着を防止でき、バルブの回転不能およびバルブの動作不良を防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、バルブには、シャフトの外径よりも薄い板厚の板状部が設けられている。そして、板状部には、鍔状部が一体的に形成されている。この鍔状部は、シャフトの軸受部材側外周面を連続的に一周するように、シャフトの軸受部材側外周面に密着してシャフトを抱きかかえるように取り囲むことで、シャフトの表面を伝って空気通路の通路壁面および軸受部材へ向かう水分を塞き止める径大部（塞き止め部）として機能させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、上記の鍔状部は、軸受部材の摺動孔の内径およびハウジングの円筒部の貫通孔の内径よりも大きい外径を有している。これにより、鍔状部の軸受部材側端面は、ハウジングの円筒部の内周面と半径方向で重なり合って円筒部の内周面に対向するように設置される。したがって、貫通孔および摺動孔とシャフトとの間に形成される隙間を、鍔状部によって覆うことができる。また、請求項４に記載の発明によれば、バルブに、板状部から鍔状部に向けて外径が次第に増加するテーパ部を設けることにより、バルブの板状部の一方側（例えば半円板状部）の表面からテーパ部の表面上に伝う水分が鍔状部に到達する前にバルブの板状部の他方側（例えば半円板状部）の表面に移るため、シャフトとハウジングとの間に形成される環状隙間、シャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間へ水分が流入するのを防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、シャフトの軸方向の中央部寄りに、バルブを保持固定するバルブ保持部として機能する最小外径部を設け、また、シャフトの軸方向の両端側に、軸受部材に回転自在に摺動する軸受摺動部として機能する最大外径部を設けている。この最大外径部は、バルブ保持部として機能する最小外径部の外径よりも大きい外径を有しているので、シャフトの最小外径部の表面を伝って空気通路の通路壁面および軸受部材へ向かう水分を塞き止める径大部（塞き止め部）として機能させることができる。また、請求項６に記載の発明によれば、シャフトに、最小外径部から最大外径部に向けて外径が次第に増加するテーパ部を設けることにより、シャフトの最小外径部の表面からテーパ部の表面上に伝う水分がシャフトの最大外径部に到達する前にバルブの表面に移るため、シャフトとハウジングとの間に形成される環状隙間、シャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間へ水分が流入するのを防止できる。

請求項７に記載の発明によれば、本発明の内燃機関用弁装置を内燃機関用吸気絞り弁装置（例えば内燃機関用スロットル装置、電子制御式スロットル制御装置等）に適用しても良い。この場合には、スロットルバルブおよびスロットルシャフトの凍結固着を防止できるので、次に内燃機関を始動する時にスロットルバルブが回転可能となる。あるいは運転者のアクセル操作量に対応したスロットルバルブの回転角度、つまり吸入空気量を得ることができる。また、スロットルシャフトとスロットルボデーとの間に形成される環状隙間、スロットルシャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間で、スロットルバルブおよびスロットルシャフトが偏芯した状態で水分が氷結することがないので、バルブ駆動装置（駆動源、駆動源とスロットルシャフトとを駆動連結する歯車減速機構、アクセルペダル、アクセルペダルとスロットルシャフトとを駆動連結するリンク機構等）の負荷トルクの増大を防止できる。これにより、運転者のアクセル操作量に対する吸入空気量特性を向上できるので、ドライバビリティを向上できる。

本発明を実施するための最良の形態は、バルブおよびシャフトの凍結固着を防止してバルブの回転不能およびバルブの動作不良を防止するという目的を、バルブまたはシャフトの軸方向（例えば回転中心軸線方向等）の中央部よりも軸受部材側の両端部に、バルブまたはシャフトの軸方向の中央部付近の外径よりも大きい外径の径大部を設けて、シャフトとハウジングとの間に形成される環状隙間、シャフトと軸受部材との間に形成される環状隙間へ水分が流入するのを防止することで実現した。

［実施例１の構成］
図１は本発明の実施例１を示したもので、図１（ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した図で、図１（ｂ）は電子制御式スロットル制御装置の主要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、例えばガソリンエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）の各気筒（シリンダ）の燃焼室内に連通する吸気通路（空気通路）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の円筒部２を直径方向に貫通して円筒部２に回転自在に支持されるスロットルシャフト３と、スロットルボデー１内に開閉自在に収容されるスロットルバルブ４と、このスロットルバルブ４を開弁方向（または閉弁方向）に回転駆動するバルブ駆動装置としての動力ユニット（図示せず）と、スロットルバルブ４を閉弁方向（または開弁方向）に付勢するバルブ付勢手段としてのコイルスプリング（リターンスプリング：図示せず）と、運転者（ドライバー）のアクセル操作量に応じてスロットルバルブ４の弁開度（スロットル開度）を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絞り弁装置（内燃機関用スロットル装置）である。

なお、本実施例の動力ユニットは、動力源である駆動モータ（図示せず）と、駆動モータの回転速度を所定の減速比となるように減速する歯車減速機構とを含んで構成されている。ここで、歯車減速機構は、駆動モータのモータシャフトに固定されたピニオンギヤ（図示せず）と、このピニオンギヤと噛み合って回転する中間減速ギヤ（図示せず）と、この中間減速ギヤと噛み合って回転するバルブギヤ（図示せず）とによって構成され、駆動モータの回転動力をスロットルシャフト３に伝達する動力伝達機構として利用されている。

また、ＥＣＵには、ドライバーによるアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）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、内燃機関用スロットル装置は、スロットルバルブ４の弁開度（回転角度）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４が開かれているかを出力する回転角度センサ（スロットルポジションセンサ：図示せず）を有している。そして、ＥＣＵは、回転角度センサより出力されるスロットル開度信号とアクセル開度センサより出力される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への制御信号をフィードバック制御している。

ここで、回転角度センサは、スロットルシャフト３の一端部または他端部に取り付けられる磁界発生源である分割型の永久磁石（マグネット）、およびこのマグネットによって磁化される分割型のヨークの内周面に対向して配置されて、マグネットの磁力を受けて、スロットルバルブ４の回転角度を検出する非接触式の検出素子（例えばホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子等）によって構成されている。なお、回転角度センサは、スロットルボデー１の外壁部に組み付けられるセンサカバー（図示せず）に一体的に配置されている。また、マグネットおよびヨークは、歯車減速機構の構成要素の１つであるバルブギヤの内周面に接着剤を用いて固定されている。

本実施例のスロットルボデー１は、内部にスロットルバルブ４を開閉自在に収容すると共に、エンジンの各気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気が中心軸線方向に流れる円筒部（スロットルボア壁部）２を有するスロットルハウジングであって、内部にスロットルバルブ４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用ボルトまたは締結用ネジ等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。そして、円筒部２内には、エンジンに向かう吸入空気（エア）が流れる断面円形状のスロットルボア（中空部、空気通路、吸気通路）５が形成されている。なお、本実施例では、エアクリーナで濾過された吸入空気が、エンジン吸気管を経て図示上方側からスロットルボア５内に流入し、スロットルボデー１の図示下方側に接続されるインテークマニホールドを経てエンジンの各気筒の燃焼室内に吸入されるように構成されている。

ここで、本実施例のスロットルボデー１の円筒部２は、例えば樹脂材料または金属材料によって所定の略円管形状となるように一体的に形成されている。なお、スロットルボデー１の円筒部２は、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設けられている。そして、円筒部２には、スロットルボア５内を流れる吸入空気の流れ方向に略直交する方向の両側で、２つの第１、第２ベアリング６、７を介してスロットルシャフト３の軸方向の両端部（第１、第２軸受摺動部１１、１２）を回転自在に支持する２つの第１、第２軸受支持部１３、１４が一体的に形成されている。

２つの第１、第２軸受支持部１３、１４の内部には、断面円形状の第１、第２シャフト貫通孔（円形状空間）１５、１６が設けられている。そして、スロットルシャフト３の第１軸受摺動部１１の外周面と円筒部２の第１シャフト貫通孔１５の内周面との間には、スロットルシャフト３を第１軸受支持部１３内で円滑に回転させるために、環状隙間Ａが形成されている。また、スロットルシャフト３の第２軸受摺動部１２の外周面と円筒部２の第２シャフト貫通孔１６の内周面との間には、スロットルシャフト３を第２軸受支持部１４内で円滑に回転させるために、環状隙間Ａが形成されている。

ここで、本実施例では、図１（ｂ）に示したように、２つの第１、第２軸受支持部１３、１４の外壁面を円筒部２の外壁面と同一平面上となるように設けているが、第１、第２軸受支持部１３、１４の外壁面が、２つの第１、第２軸受支持部１３、１４のうちの少なくとも一方を、スロットルボデー１の円筒部２の外壁面よりも軸方向の両端側（外方側）に突出するように設けても良い（図７参照）。この場合には、第１、第２軸受支持部１３、１４のうちの少なくとも一方が略円筒状に形成されるため、第１、第２シャフト貫通孔１５、１６のうちの少なくとも一方に第１、第２ベアリング６、７のうちの少なくとも一方を圧入嵌合するようにしても良い。

２つの第１、第２ベアリング６、７は、金属材料（例えば耐摩耗性に優れる焼結軸受材料、真鍮、オイルレスメタル、銅等の摺動部材）または樹脂材料（例えば樹脂カラー等）によって所定の略円筒形状に一体的に形成された軸受部材（滑り軸受、スラスト軸受、軸受ブッシュ等）である。これらの第１、第２ベアリング６、７の内部には、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２を回転方向に摺動自在に軸支する断面円形状の第１、第２シャフト摺動孔（円形状空間）２１、２２が形成されている。

そして、スロットルシャフト３の第１軸受摺動部１１の外周面と第１ベアリング６の第１シャフト摺動孔２１の内周面との間には、スロットルシャフト３を第１ベアリング６内で円滑に回転させるために、環状隙間Ａよりも狭い環状隙間Ｂが形成されている。また、スロットルシャフト３の第２軸受摺動部１２の外周面と第２ベアリング７の第２シャフト摺動孔２２の内周面との間には、スロットルシャフト３を第２ベアリング７内で円滑に回転させるために、環状隙間Ａよりも狭い環状隙間Ｂが形成されている。なお、本実施例では、第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２の断面形状が真円形状となるように成形（または内径切削加工または内径研削加工）することで、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２との隙間精度を向上させている。

本実施例のスロットルシャフト３は、例えば真鍮、ステンレス鋼等の金属材料によって形成された金属シャフト（回転軸）であって、スロットルボデー１の円筒部２のスロットルボア５内を流れる吸入空気の流れ方向に略直交する方向に回転中心軸線方向（軸方向）が設定されている。このスロットルシャフト３の軸方向の両端部は、スロットルシャフト３の軸方向の中央部と略同一の外径を有する円柱形状に形成されている。そして、スロットルシャフト３は、スロットルボア５を直径方向に横断して、軸方向の両端部が第１、第２ベアリング６、７を介して円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４に回転自在に支持されている。

そして、スロットルシャフト３の軸方向の一端部は、第１軸受支持部１３の第１シャフト貫通孔１５を貫通して円筒部２の外周面より第１ベアリング６側に突き出すように設置され、更に、第１ベアリング６の第１シャフト摺動孔２１を貫通して第１ベアリング６の外側端面より軸方向の外方側に突き出すように設置されている。また、スロットルシャフト３の軸方向の他端部は、第２軸受支持部１４の第２シャフト貫通孔１６を貫通して円筒部２の外周面より第２ベアリング７側に突き出すように設置され、更に、第２ベアリング７の第２シャフト摺動孔２２を貫通して第２ベアリング７の外側端面より軸方向の外方側に突き出すように設置されている。

そして、スロットルシャフト３の軸方向の中央部付近は、スロットルバルブ４を保持固定するバルブ保持部１０として機能している。また、スロットルシャフト３の軸方向の一端部は、スロットルバルブ４のベアリング側環状端面より露出（突出）して、第１ベアリング６の第１シャフト摺動孔２１に回転自在に摺動する第１軸受摺動部１１として機能している。また、スロットルシャフト３の軸方向の他端部は、スロットルバルブ４のベアリング側環状端面より露出（突出）して、第２ベアリング７の第２シャフト摺動孔２２に回転自在に摺動する第２軸受摺動部１２として機能している。なお、スロットルシャフト３の軸方向の一端部（または他端部）には、歯車減速機構の構成要素の１つであるバルブギヤがかしめ等の固定手段を用いて組み付けられている。

本実施例のスロットルバルブ４は、スロットルボデー１の円筒部２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略円板形状のバタフライ型の回転弁で、全閉位置から全開位置まで回転角度が変更されることで、エンジンの各気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気量を制御する。このスロットルバルブ４は、例えば熱可塑性樹脂等の樹脂材料（例えばポリフェニレンサルファイド：ＰＰＳ、またはポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴ、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等の耐熱性樹脂）を射出成形金型内に射出することによって所定の形状となるように一体的に形成されている。

そして、スロットルバルブ４は、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の外径よりも小さい板厚の円板状部を有している。この円板状部は、略半円板形状のディスク部３１、３２によって構成されている。そして、ディスク部３１は、バルブ全開時に、スロットルボア５の中心軸線方向の一方側（例えば吸入空気の流れ方向の上流側）に位置するように、バルブ保持部１０の軸方向に対して略直交する半径方向の一方側に設けられている。また、ディスク部３２は、バルブ全開時に、スロットルボア５の中心軸線方向の他方側（例えば吸入空気の流れ方向の下流側）に位置するように、バルブ保持部１０の軸方向に対して略直交する半径方向の他方側に設けられている。

また、ディスク部３１、３２は、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の外周面から半径方向の外径側に突出するようにスロットルシャフト３のバルブ保持部１０に一体的に形成されている。また、ディスク部３１、３２の外周部には、円筒部２の内周面（ボア内径面）の形状に倣わせた形状の外径側端面部が形成されている。なお、ディスク部３１、３２の片端面（例えばスロットルボア５内を流れる吸入空気の流れ方向の上流側面）または両端面に、ディスク部３１、３２を補強するための補強用リブ（図示せず）を一体的に形成しても良い。

また、スロットルバルブ４の軸方向（回転中心軸線方向）の中央部よりもベアリング側の両端部、すなわち、ディスク部３１、３２のシャフト側（回転中心軸線側）の外径側端面部には、スロットルバルブ４の軸方向（回転中心軸線方向）の中央部付近の外径（スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の外径）よりも大きい外径の第１、第２鍔状部（フランジ部）８、９が一体的に形成されている。第１、第２鍔状部８、９は、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０よりもベアリング側外周面を連続的に一周するように、ベアリング側外周面に密着してスロットルシャフト３を抱きかかえるように取り囲むことで、図１（ｂ）に示したように、スロットルシャフト３の表面を伝って円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４近傍のボア内径面および第１、第２ベアリング６、７へ向かう水分を塞き止める径大部（塞き止め部）として機能させることができる。

第１、第２鍔状部８、９は、第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２の内径および第１、第２軸受支持部１３、１４の第１、第２シャフト貫通孔１５、１６の内径よりも大きい外径を有している。これにより、第１、第２鍔状部８、９のベアリング側環状端面は、円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４近傍のボア内径面と半径方向で重なり合って円筒部２のボア内径面に対向するように設置される。したがって、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と円筒部２の第１、第２シャフト貫通孔１５、１６との間に形成される環状隙間Ａ、およびスロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２との間に形成される環状隙間Ｂとを、第１、第２鍔状部８、９によって覆う（カバーする）ことができる。

ここで、本実施例のスロットルバルブ４の射出成形方法を簡単に説明する。先ず、射出成形金型内にスロットルボデー１の円筒部２およびスロットルシャフト３をセットし、射出成形金型の型締めを行う（第１工程、型締め工程）。これにより、射出成形金型内に、スロットルバルブ４の製品形状に対応した形状のバルブキャビティが形成される。次に、射出成形金型によって形成されるバルブキャビティ内に、加熱されて溶融状態の樹脂材料が１つまたは２つ以上のボデーゲートから射出され、バルブキャビティ内に樹脂材料を充填する（第２工程、射出・充填工程）。このとき、射出成形金型に保持された円筒部２のボア内径面が、スロットルバルブ４の円板状部の外径側端面部、第１、第２鍔状部８、９のベアリング側環状端面を成形する射出成形金型の一部として使用される。

次に、射出成形金型のバルブキャビティ内に充填された樹脂材料を取り出し、冷却して硬化（固化）させるか、あるいは射出成形金型のバルブキャビティ内で樹脂材料を冷却水等を用いて冷却して硬化（固化）させると、スロットルボデー１の円筒部２内部にスロットルバルブ４が回転自在に組み込まれた製品が製造される。このとき、スロットルシャフト３は、スロットルバルブ４の第１、第２鍔状部８、９内部にインサート成形される。これにより、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４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、円筒部２のボア内径面を、スロットルバルブ４の円板状部の外径側端面部、第１、第２鍔状部８、９のベアリング側環状端面を成形する射出成形金型の一部として使用しているので、スロットルバルブ４の円板状部の外径側端面部形状が円筒部２のボア内径面形状に倣い、円筒部２のボア内径面とスロットルバルブ４の円板状部の外径側端面部との間の隙間が必要最小限の隙間、つまり断面円形状のスロットルボア５内をスロットルバルブ４が回転可能な隙間となる。

本実施例のような、スロットルシャフト３の外周を取り囲むような円環形状で、しかも第１、第２シャフト貫通孔１５、１６の内径および第１、第２シャフト摺動孔２１、２２の内径よりも大きい外径の第１、第２鍔状部８、９を有するスロットルバルブ４の場合には、従来例１のように、スロットルボデー１０１の円筒部１０２を直径方向に貫通するようにスロットルシャフト１０５をセットした後に、スロットルシャフト１０５のバルブ保持部に形成されたバルブ挿入孔内にスロットルバルブ１０４を差し込んで、スロットルバルブ１０４をスロットルシャフト１０５に締結ねじ等の締結具を用いて締め付け固定することは不可能であるため、上記のような円筒部２のボア内径面を射出成形金型の一部として使用する方法を採用することが望ましい。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関用スロットル装置の作用を図１に基づいて簡単に説明する。

ドライバーがアクセルペダルを踏み込むと、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４が所定のスロットル開度（回転角度）となるように駆動モータが通電されて、駆動モータのモータシャフトが回転する。そして、駆動モータのトルクが、ピニオンギヤ、中間減速ギヤおよびバルブギヤに伝達される。これにより、バルブギヤが、リターンスプリングの付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に対応した回転角度を回転する。

したがって、バルブギヤが回転するので、スロットルシャフト３がバルブギヤと同じ回転角度で回転し、スロットルバルブ４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１の円筒部２内に形成されたスロットルボア５が所定の回転角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（アクセル操作量）に対応した速度に変更される。

［実施例１の効果］
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、スロットルバルブ４の軸方向（回転中心軸線方向）の中央部よりもベアリング側の両端部、すなわち、ディスク部３１、３２のシャフト側（回転中心軸線側）の外径側端面部に、スロットルバルブ４の軸方向（回転中心軸線方向）の中央部付近の外径、すなわち、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の外径よりも大きい外径の第１、第２鍔状部８、９を設けている。

これによって、エンジン吸気管を経由してエンジンの各気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気中に含まれる水分や、スロットルボデー１の円筒部２よりも空気流方向の上流側から吸気通路の通路壁面および円筒部２のボア内径面を伝わってくる水分が、スロットルバルブ４の表面およびスロットルシャフト３の表面に付着し、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の表面を伝って円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４近傍（第１、第２シャフト貫通孔１５、１６周囲の近傍）のボア内径面および第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２へ向かう場合でも、円筒部２のボア内径面および第１、第２ベアリング６、７に向かう水分が第１、第２鍔状部８、９のバルブ側環状端面で塞き止められる。

すなわち、天地方向の天方向に位置するディスク部３１の表面に付着した水分は、天地方向の地方向に位置するバルブ保持部１０を伝って第１、第２鍔状部８、９のうちのいずれか一方の鍔状部のバルブ側環状端面に到達した段階で、バルブ保持部１０の露出部分（スロットルバルブ４が成形されていない部分）を乗り越えて、天地方向の地方向に位置するディスク部３２の表面に移り、更に、ディスク部３２の表面を伝って、第１、第２軸受支持部１３、１４近傍とは異なる円筒部２のボア内径面に滴下することになる。

これにより、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４の第１、第２シャフト貫通孔１５、１６との間に形成される環状隙間Ａ、およびスロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２との間に形成される環状隙間Ｂへ水分が流入するのを防止できる。したがって、雰囲気温度が氷点下になっても、上記の各環状隙間Ａ、Ｂで水分が氷結することがないので、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４が例えばバルブ全閉位置にて凍結固着するという不具合を防止することができる。

この結果、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４の凍結固着を防止できるので、次にエンジンを始動する時にスロットルシャフト３およびスロットルバルブ４が回転可能となる。あるいはドライバーのアクセル操作量に対応したスロットルバルブ４の回転角度、つまり吸入空気量を得ることができる。また、上記の各環状隙間Ａ、Ｂで、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４が偏芯した状態で水分が氷結することがないので、バルブ駆動装置（特に駆動モータ）の負荷トルクの増大を防止できる。これにより、ドライバーのアクセル操作量に対する吸入空気量特性を向上できるので、ドライバビリティを向上することが可能となる。

なお、本実施例では、スロットルバルブ４のディスク部３１、３２と第１、第２鍔状部８、９とを射出成形金型内で同時に射出成形（樹脂一体成形）しているが、従来例１のように、円板状部を先に略真円形状に成形しておき、スロットルボデー１の円筒部２を直径方向に貫通するようにスロットルシャフト３をセットした後に、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０に形成されたバルブ挿入孔内に円板状部を差し込んで、円板状部をスロットルシャフト３のバルブ保持部１０に締結ねじ等の締結具を用いて締め付け固定する。その後に、円筒部２のボア内径面を、第１、第２鍔状部８、９のベアリング側環状端面を成形する射出成形金型の一部として使用して、円板状部と第１、第２鍔状部８、９とを一体化してスロットルバルブ４を製造しても良い。

本実施例では、スロットルバルブ４のディスク部３１、３２に第１、第２鍔状部８、９を一体的に形成しているが、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の第１ベアリング側部と第１軸受摺動部１１との間に、バルブ保持部１０および第１軸受摺動部１１よりも外径の大きい第１鍔状部（フランジ部）を一体的に形成し、また、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の第２ベアリング側部と第２軸受摺動部１２との間に、バルブ保持部１０および第２軸受摺動部１２よりも外径の大きい第２鍔状部（フランジ部）を一体的に形成しても良い。

図２は本発明の実施例２を示したもので、図２（ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した図で、図２（ｂ）は電子制御式スロットル制御装置の主要構造を示した図である。

本実施例のスロットルバルブ４は、ディスク部３１、３２のシャフト側（回転中心軸線側）の外径側端面部から第１、第２鍔状部８、９のバルブ側環状端面に向けて外径が次第に増加する円錐台筒状の第１、第２テーパ部３３、３４を設けている。これによって、天地方向の天方向に位置するディスク部３１の表面から第１、第２テーパ部３３、３４のうちのいずれか一方を伝う水分が、第１、第２鍔状部８、９のうちのいずれか一方に到達する前に第１、第２テーパ部３３、３４のうちのいずれか一方を乗り越えて、天地方向の地方向に位置するディスク部３２の表面を伝って、第１、第２軸受支持部１３、１４近傍とは異なる円筒部２のボア内径面に滴下することになる。

これにより、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４の第１、第２シャフト貫通孔１５、１６との間に形成される環状隙間Ａ、およびスロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２との間に形成される環状隙間Ｂへ水分が流入するのを防止できる。したがって、雰囲気温度が氷点下になっても、上記の各環状隙間Ａ、Ｂで水分が氷結することがないので、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４が例えばバルブ全閉位置にて凍結固着するという不具合を防止することができる。

図３は本発明の実施例３を示したもので、図３（ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した図で、図３（ｂ）は電子制御式スロットル制御装置の主要構造を示した図である。

本実施例では、スロットルシャフト３のベアリング側に設けられる段差部より中央部寄りに最小外径部を有し、且つ段差部より両端側に最小外径部よりも外径の大きい最大外径部を有している。そして、スロットルシャフト３の軸方向の中央部寄りに設けられる最小外径部は、スロットルシャフト３のディスク部３１、３２を保持固定するバルブ保持部１０として機能している。また、スロットルシャフト３の軸方向の一端側（第１ベアリング側）に設けられる最大外径部は、第１ベアリング６を介して円筒部２の第１軸受支持部１３に回転自在に摺動する第１軸受摺動部１１として機能している。また、スロットルシャフト３の軸方向の他端側（第２ベアリング側）に設けられる最大外径部は、第２ベアリング７を介して円筒部２の第２軸受支持部１４に回転自在に摺動する第２軸受摺動部１２として機能している。

そして、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２は、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０の外径よりも大きい外径を有しているので、バルブ保持部１０の表面を伝って第１、第２軸受支持部１３、１４近傍のボア内径面および第１、第２ベアリング６、７へ向かう水分を塞き止める径大部（塞き止め部）として機能させることができる。したがって、雰囲気温度が氷点下になっても、上記の各環状隙間Ａ、Ｂで水分が氷結することがないので、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４が例えばバルブ全閉位置にて凍結固着するという不具合を防止することができる。

そして、この実施例３の場合には、スロットルシャフト３を略真円形状に成形し、スロットルボデー１の円筒部２を直径方向に貫通するようにスロットルシャフト３をセットした後に、スロットルシャフト３のバルブ保持部１０に形成されたバルブ挿入孔（図示せず）内にスロットルバルブ４を差し込んで、スロットルバルブ４をスロットルシャフト３のバルブ保持部１０に締結ねじ等の締結具を用いて締め付け固定するようにしても良い。

図４は本発明の実施例４を示したもので、図４（ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した図で、図４（ｂ）は電子制御式スロットル制御装置の主要構造を示した図である。

本実施例のスロットルシャフト３は、バルブ保持部１０のベアリング側端部から第１、第２軸受摺動部１１、１２のバルブ側環状端面に向けて外径が次第に増加する円錐台筒状の第１、第２テーパ部２３、２４を設けている。これによって、天地方向の天方向に位置するディスク部３１の表面から第１、第２テーパ部２３、２４のうちのいずれか一方を伝う水分が、第１、第２軸受摺動部１１、１２のうちのいずれか一方に到達する前に第１、第２テーパ部２３、２４のうちのいずれか一方を乗り越えて、天地方向の地方向に位置するディスク部３２の表面を伝って、第１、第２軸受支持部１３、１４近傍とは異なる円筒部２のボア内径面に滴下することになる。

これにより、スロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と円筒部２の第１、第２軸受支持部１３、１４の第１、第２シャフト貫通孔１５、１６との間に形成される環状隙間Ａ、およびスロットルシャフト３の第１、第２軸受摺動部１１、１２と第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２との間に形成される環状隙間Ｂへ水分が流入するのを防止できる。したがって、雰囲気温度が氷点下になっても、上記の各環状隙間Ａ、Ｂで水分が氷結することがないので、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４が例えばバルブ全閉位置にて凍結固着するという不具合を防止することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明を、駆動モータ（アクチュエータ）の回転動力を、歯車減速機構等の動力伝達機構を経てシャフト（本例ではスロットルシャフト３）に伝達して、スロットルバルブ４の回転角度（弁開度、バルブ開度、スロットル開度）をドライバーのアクセル操作量に応じて制御する内燃機関用スロットル装置（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、駆動モータ等の動力ユニット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３の軸方向の一端部（または他端部）に一体的に設けたバルブギヤの代わりに、アクセルペダルまたはスロットルレバーにワイヤーケーブルを介して機械的に連結されるアクセルレバーを設ける。このようにしても、ドライバーのアクセル操作量をスロットルバルブ４およびスロットルシャフト３に伝えることができる。

本実施例では、スロットルバルブ４を樹脂材料によって一体的に形成し、且つスロットルシャフト３を金属材料または樹脂材料によって一体的に形成した例を説明したが、スロットルバルブ４およびスロットルシャフト３の両方を樹脂材料によって一体的に形成しても良い。また、スロットルシャフト３の軸方向の中央部付近に樹脂シャフト部（円筒状部）を形成し、スロットルバルブ４の回転中心軸線方向の中央部付近に樹脂シャフト部（円筒状部）を形成し、スロットルシャフト３の樹脂シャフト部とスロットルバルブ４の樹脂シャフト部とを熱溶着して結合するようにしても良い。

なお、スロットルバルブ４の第１、第２鍔状部８、９の内周とスロットルシャフト３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４のスロットルシャフト３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３からの第１、第２鍔状部８、９の抜けを防止する目的で、スロットルシャフト３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３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３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４の第１、第２鍔状部８、９の断面形状を２面幅を有する略円環形状としても良い。これにより、スロットルシャフト３、特に第１、第２鍔状部８、９とスロットルバルブ４との回転方向の相対回転運動を防止できる。

本実施例では、本発明の内燃機関用弁装置を、内燃機関用吸気絞り弁装置に適用した例を説明したが、本発明の内燃機関用弁装置を、アイドル回転速度制御弁装置（ＩＳＣＶ）や排気ガス再循環装置に使用される排気還流量制御弁装置等の内燃機関用流量制御弁に適用しても良い。また、本発明の内燃機関用弁装置を、可変吸気システムに使用される内燃機関用弁装置に適用しても良い。また、本発明の内燃機関用弁装置を、内燃機関の吸気ポートから燃焼室内に流入する空気に渦流を生起させるスワール流制御弁装置やタンブル流制御弁装置に適用しても良い。

本実施例では、第１、第２ベアリング６、７の第１、第２シャフト摺動孔２１、２２内にスロットルシャフト３の軸方向の両端部（第１、第２軸受摺動部１１、１２）を回転方向に摺動自在に軸支しているが、軸受部材の摺動孔内にシャフトの軸方向の両端部（第１、第２軸受摺動部）を往復方向（ストローク方向）に摺動自在に軸支しても良い。また、本実施例では、バルブとして、バタフライ型の回転弁を用いているが、ドア型のバルブ、ポペット型のバルブ、スプール型のバルブを用いても良い。

（ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＡ視図である（実施例１）。 （ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＢ視図である（実施例２）。 （ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＣ視図である（実施例３）。 （ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＤ視図である（実施例４）。 電子制御式スロットル制御装置の全体構造を示した正面図である（従来例１）。 電子制御式スロットル制御装置の全体構造を示した側面図である（従来例１）。 図６のＥ−Ｅ断面図である（従来例１）。 （ａ）はスロットルバルブの全体構造を示した斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＦ視図である（従来例２）。

符号の説明

１ スロットルボデー（ハウジング）
２ スロットルボデーの円筒部
３ スロットルシャフト（シャフト）
４ スロットルバルブ（バルブ）
５ 円筒部のスロットルボア（中空部、空気通路、吸気通路）
６ 第１ベアリング（軸受部材）
７ 第２ベアリング（軸受部材）
８ スロットルバルブの第１鍔状部（シャフトの軸方向の一端側の径大部）
９ スロットルバルブの第２鍔状部（シャフトの軸方向の他端側の径大部）
１０ スロットルシャフトのバルブ保持部（シャフトの軸方向の中央部）
１１ スロットルシャフトの第１軸受摺動部（シャフトの軸方向の一端部）
１２ スロットルシャフトの第２軸受摺動部（シャフトの軸方向の他端部）
１３ 円筒部の第１軸受支持部
１４ 円筒部の第２軸受支持部
１５ 第１軸受支持部の第１シャフト貫通孔（貫通孔）
１６ 第２軸受支持部の第２シャフト貫通孔（貫通孔）
２１ 第１ベリングの第１シャフト摺動孔（摺動孔）
２２ 第２ベアリングの第２シャフト摺動孔（摺動孔）
２３ スロットルシャフトの第１テーパ部
２４ スロットルシャフトの第２テーパ部
３１ スロットルバルブの一方側のディスク部（板状部）
３２ スロットルバルブの他方側のディスク部（板状部）
３３ スロットルバルブの第１テーパ部
３４ スロットルバルブの第２テーパ部

Claims (7)

1. （ａ）内燃機関の気筒に連通する空気通路を形成するハウジングと、
   （ｂ）前記空気通路内に回転自在に収容されたバルブと、
   （ｃ）このバルブを保持するシャフトと、
   （ｄ）このシャフトの軸方向の両端部を摺動自在に軸支する軸受部材と
   を備えた内燃機関用弁装置において、
   前記バルブまたは前記シャフトは、軸方向の中央部よりも軸受部材側の両端部に、軸方向の中央部付近の外径よりも大きい外径の径大部を設けていることを特徴とする内燃機関用弁装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用弁装置において、
   前記バルブは、前記シャフトの外径よりも薄い板厚の板状部、およびこの板状部に一体的に形成されて、前記シャフトの軸受部材側外周面を連続的に一周するように、前記シャフトの軸受部材側外周面に密着して前記シャフトを抱きかかえるように取り囲む鍔状部を有し、
   前記鍔状部は、前記径大部として機能することを特徴とする内燃機関用弁装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関用弁装置において、
   前記軸受部材は、前記シャフトの軸方向の両端部を回転方向に摺動自在に軸支する摺動孔を有し、
   前記ハウジングは、断面円形状の中空部を形成する円筒部、および前記摺動孔と略同一軸心上に設けられて、前記シャフトの軸方向の両端部が貫通する貫通孔を有し、
   前記鍔状部は、前記摺動孔の内径および前記貫通孔の内径よりも大きい外径を有し、且つ前記円筒部の内周面と半径方向で重なり合って前記円筒部の内周面に対向する円環状の軸受部材側端面を有していることを特徴とする内燃機関用弁装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の内燃機関用弁装置において、
   前記バルブは、前記板状部から前記鍔状部に向けて外径が次第に増加するテーパ部を有していることを特徴とする内燃機関用弁装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関用弁装置において、
   前記シャフトは、その軸方向の中央部寄りに設けられる最小外径部、およびその軸方向の両端側に設けられる最大外径部を有し、
   前記最小外径部は、前記バルブを保持固定するバルブ保持部として機能し、
   前記最大外径部は、前記径大部として機能すると共に、前記軸受部材に回転自在に摺動する軸受摺動部として機能することを特徴とする内燃機関用弁装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関用弁装置において、
   前記シャフトは、前記最小外径部から前記最大外径部に向けて外径が次第に増加するテーパ部を有していることを特徴とする内燃機関用弁装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用弁装置において、
   前記ハウジングは、前記内燃機関の気筒に連通する断面円形状の吸気通路を形成するスロットルボデーとして機能し、
   前記バルブは、前記吸気通路内に開閉自在に収容されるスロットルバルブとして機能し、
   前記シャフトは、前記吸気通路を直径方向に貫通して、その軸方向の両端部が前記軸受部材を介して前記スロットルボデーに回転自在に支持されるスロットルシャフトとして機能することを特徴とする内燃機関用弁装置。

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