JP2007231828A - スロットル制御装置 - Google Patents

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善政 伊藤
Masahiko Kato
昌彦 加藤
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Abstract

【課題】 スロットル制御装置に多量の水が掛った場合でもバルブ駆動手段の収納空間内に水等が浸入しないようにするとともに、収納空間内の空気が急激に冷やされて収縮した場合でもその収納空間内が負圧になり難くすることを目的とする。
【解決手段】 本発明に係るスロットル制御装置は、空気流路であるボア13を備えるスロットルボデー12と、ボア13内でスロットルバルブ18を回転させるバルブ駆動手段と、前記バルブ駆動手段を収納する収納空間Sとを有するスロットル制御装置であって、収納空間Sは、シール材29sを用いて水密な状態で形成されており、収納空間Sを構成する壁材の一部34は、その収納空間S内の空気の膨張、あるいは収縮に伴って変形が可能なように形成されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、エンジンの吸入空気量の調節に使用されるスロットル制御装置の防水構造に関する。
上記したスロットル制御装置の防水構造に関する技術が特許文献1に記載されている。
スロットル制御装置110は、図6に示すように、空気流路であるボア(図示省略)を形成するボア壁部112と、ボア壁部112の側面でバルブ駆動手段を収納するハウジング部114とを有するスロットルボデー111を備えている。バルブ駆動手段は、ボア内でスロットルバルブを回転させる手段であり、モータや歯車等の駆動系部品、及び開度センサ等のセンサ系部品から構成されている。そして、前記バルブ駆動手段がハウジング部114内に形成された収納空間Sに収められた状態で、その収納空間Sの開口Skが蓋(図示省略)により閉じられる。ハウジング部114内の収納空間Sには上部に迷路状の呼吸穴114aが形成されており、下端部に水抜き穴114bが形成されている。
このため、スロットル制御装置に水が掛った場合でも、呼吸穴114aが迷路状に形成されることで、収納空間S内に水等が入り難くなる。また、スロットル制御装置110が冷えて空気中の水分が結露した場合でも、収納空間Sの下端部の水抜き穴114bからその水滴が排出される。
特開2002−357131号公報
しかし、上記したスロットル制御装置110では、多量の水が掛った場合や水に漬かった場合等には、呼吸穴114a、水抜き穴114bから収納空間S内に水やダストが入り込み、バルブ駆動手段のモータやセンサ系部品が動作不良を起こすことが考えられる。
この点を防止するため、収納空間Sの開口Skと前記蓋との間にシール材を装着して、前記収納空間Sを水密な状態で形成することが考えられる。
しかし、上記構成では、例えば、高圧洗車等で、スロットル制御装置110のハウジング部114に多量の水が掛った場合等に、収納空間S内の空気が急激に冷やされて収縮し、その収納空間S内が負圧になることがある。収納空間S内が負圧になると、前記蓋と収納空間Sの開口Skとの間にシール材を装着しても、水やダストがシール材と収納空間Sの開口Sk間、あるいはシール材と蓋間を通過して収納空間S内に吸い込まれるおそれがある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、スロットル制御装置に多量の水が掛った場合でもバルブ駆動手段の収納空間内に水等が浸入しないようにするとともに、前記収納空間内の空気が急激に冷やされて収縮した場合でもその収納空間内が負圧になり難くして、前記収納空間内に水やダストが吸い込まれないようにすることである。
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項1の発明は、空気流路であるボアを備えるスロットルボデーと、前記ボア内でスロットルバルブを回転させるバルブ駆動手段と、前記バルブ駆動手段を収納する収納空間とを有するスロットル制御装置であって、前記収納空間は、シール材を用いて水密な状態で形成されており、前記収納空間を構成する壁材の一部は、その収納空間内の空気の膨張、あるいは収縮に伴って変形が可能なように形成されていることを特徴とする。
ここで、「バルブ駆動手段」とは、モータ、歯車等、スロットルバルブの駆動系部品のみならず、開度センサ等、スロットルバルブの回転制御に必要な全ての部品を含むものとする。
本発明によると、収納空間は、シール材を用いて水密な状態で形成されているため、スロットル制御装置に多量の水が掛った場合でも収納空間内に水やダスト等が浸入しない。
さらに、前記収納空間を構成する壁材の一部は、その収納空間内の空気の膨張、あるいは収縮に伴って変形可能なように形成されている。このため、例えば、収納空間内の空気が急激に冷やされて収縮した場合には、空気の収縮に伴って前記壁材の一部が変形し、収納空間の容積が減少する。したがって、収納空間内が負圧になり難く、水やダスト等がシール材の部分を通過して前記収納空間内に吸い込まれるようなことがない。
請求項2の発明によると、収納空間は、スロットルボデー内でバルブ駆動手段を収納する主収納空間と、前記スロットルボデーの外側で前記主収納空間と連通する副収納空間とから構成されており、前記副収納空間の壁材が変形可能に形成されていることを特徴とする。
このように、スロットルボデーの外側に変形可能な壁材により形成された副収納空間を設けるため、スロットルボデーのサイズに係わらず副収納空間の容積を自由に設定することができる。
請求項3の発明によると、収納空間は、開口を有する収納空間本体と、その開口を塞ぐ蓋とから構成されており、前記蓋の一部が変形可能に形成されていることを特徴とする。このため、スロットルボデーの強度を低下させることなく、前記収納空間の壁材の一部を変形可能に形成することができる。
請求項4の発明によると、壁材の一部、あるいは蓋の一部が弾性体によって変形可能に構成されていることを特徴とする。
請求項5の発明によると、壁材の一部、あるいは蓋の一部の剛性を、前記壁材の他の部分、あるいは前記蓋の他の部分の剛性よりも低下させることで、前記壁材の一部、あるいは前記蓋の一部が変形可能に構成されていることを特徴とする。
請求項6の発明は、空気流路であるボアを備えるスロットルボデーと、前記ボア内でスロットルバルブを回転させるバルブ駆動手段と、前記バルブ駆動手段を収納する収納空間とを有するスロットル制御装置であって、前記収納空間は、シール材を用いて水密な状態で形成されており、前記収納空間を構成する壁材の一部は、通気性の防水材料によって形成されていることを特徴とする。
本発明によると、収納空間を構成する壁材の一部は、通気性の防水材料によって形成されている。このため、例えば、収納空間内の空気が急激に冷やされて収縮した場合には、外気が通気性の防水材料を通って収納空間内に流入するようになる。これによって、収納空間内が負圧ならず、水やダスト等がシール材の部分を通過して前記収納空間内に吸い込まれることがない。
請求項7の発明によると、変形可能な材料により形成されている壁材の一部、あるいは通気性の防水材料によって形成されている壁材の一部は、保護カバーによって通気可能な状態で覆われていることを特徴とする。
このため、変形可能な材料、あるいは通気性の防水材料により形成されている壁材の一部の強度が低い場合でも、保護カバーによって前記壁材の破損防止を図ることができる。
本発明によると、スロットル制御装置に多量の水が掛った場合でも収納空間内に水等が浸入することがない。また、収納空間内の空気が急激に冷やされて収縮した場合でもその収納空間内が負圧にならないため、水やダストがシール材の部分を通過して収納空間内に吸い込まれることがない。
[実施形態1]
以下、図1から図3に基づいて本発明の実施形態1に係るスロットル制御装置の説明を行う。ここで、図1、図2は本実施形態に係るスロットル制御装置の平断面図等、図3はスロットル制御装置の変更例に係る収納空間の壁材を表す平断面図である。
<スロットル制御装置10の概要について>
スロットル制御装置10は、エンジンの吸入空気量の調節に使用される電子制御式装置であり、自動車の運転室内に設置されたアクセルペタル(図示省略)の動作と連動するように構成されている。
スロットル制御装置10は、樹脂製あるいはアルミ合金製等のスロットルボデー12を備えている。スロットルボデー12は、図1(A)に示すように、空気流路であるボア13を形成する中空円筒状のボア壁部14とモータハウジング部17とを一体に有している。ボア壁部14は、上流側がエアクリーナ(図示省略)に接続され、下流側がインテークマニホールド(図示省略)に接続されるように構成されている。
スロットルボデー12のボア壁部14には、前記ボア13を径方向に横切る金属製のスロットルシャフト16が通されている。スロットルシャフト16は、ボア壁部14の左右の設けられた軸受部15によって回転可能に支持されている。ここで、右側の軸受部15はボールベアリング軸受15bを備え、左側の軸受部15はスラスト軸受15sを備えている。そして、スラスト軸受15sを備える左側の軸受部15の開口端がプラグ16cによって密封されている。
スロットルシャフト16には、ボア13内で回転可能に構成された円板状のスロットルバルブ18がスクリュ18sによって固定されている。
また、右側の軸受部15を貫通したスロットルシャフト16の端部には扇形のスロットルギヤ22が回り止めされた状態で固定されている。ここで、スロットルボデー12のボア壁部14の右側面には、右側の軸受部15を底部位置に備える凹部14hが形成されており、前記扇形のスロットルギヤ22はその凹部14h内に収納されている。さらに、前記凹部14h内で、右側の軸受部15とスロットルギヤ22との周囲には、スロットバルブ18を閉じる方向へ付勢されたコイル状のバックスプリング24sが装着されている。
前記スロットルボデー12のモータハウジング部17は、スロットルシャフト16の軸線に対してほぼ平行となるように有底円筒状に形成されている。そして、モータハウジング部17内に、例えばDCモータ等からなるモータ17mが収納されている。
また、スロットルボデー12には、ボア壁部14の凹部14hとモータハウジング部17との間の位置にスロットルシャフト16と平行なカウンタシャフト23が設けられている。そして、前記カウンタシャフト23にカウンタギヤ24が回転可能に支持されている。カウンタギヤ24はギヤ径の異なる二つのギヤ部24a,24bを有しており、大径側のギヤ部24aがモータ17mの出力回転軸(図示省略)のモータピニオン17pと噛合しており、小径側のギヤ部24bが前記スロットルギヤ22と噛合している。このため、モータ17mがエンジンコントロールユニット(図示省略)からの信号でアクセルペダルの踏み込み量等に基づいて駆動されると、モータ17mの回転力はモータピニオン17p、カウンタギヤ24、スロットルギヤ22を介してスロットルシャフト16に伝達される。これによって、スロットバルブ18がバックスプリング24sのバネ力に抗してボア13内で回転し、ボア13を流れる吸入空気量がコントロールされる。
<スロットル制御装置10の防水構造について>
スロットルボデー12の右側面には、モータピニオン17p、カウンタギヤ24、スロットルギヤ22等を覆った状態で、ボア壁部14の凹部14hの開口、及びモータハウジング部17の開口17kを閉じる樹脂製の側面カバー29が取付けられている。スロットルボデー12と側面カバー29との間にはオーリング29sが介在されており、スロットルボデー12内の空間S(以下、収納空間Sという)が水密な状態に保持されている。
また、スロットルギヤ22と側面カバー29との間には、スロットバルブ18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。
即ち、モータ17m、モータピニオン17p、カウンタギヤ24、スロットルギヤ22、スロットルセンサ28、及びスロットルシャフト16等が本発明のバルブ駆動手段に相当し、前記バルブ駆動手段を収納するスロットルボデー12内の収納空間S、即ち、ボア壁部14の凹部14h、モータハウジング部17の内部空間が本発明の主収納空間、及び収納空間本体に相当する。また、側面カバー29が本発明の蓋に相当し、オーリング29sが本発明のシール材に相当する。
スロットルボデー12のモータハウジング部17には、図1(A)に示すように、モータハウジング部17の内部空間と連通する略L字形の連通管32の基端部が接続されている。そして、連通管32の先端に袋状のサージタンク34が接続されている。即ち、スロットルボデー12内の収納空間Sとサージタンク34とは連通管32を介して連通している。したがって、前記サージタンク34の内部空間が本発明の副収納空間に相当する。
サージタンク34は、略円筒状に形成された密閉構造のタンクであり、例えば、ゴムや軟化プラスチック等により変形可能に形成されている。なお、サージタンク34の壁材は内部の圧力変化で変形が可能なものであれば良く、必ずしも伸縮可能な弾性材料を使用する必要はない。
サージタンク34は、図1(B)に示すように、連結機構35によってスロットルボデー12の外側面に支持されている。連結機構35は、サージタンク34の外側面に形成された弾性変形可能な突起35tと、スロットルボデー12の外側面に形成されて前記突起35tが係合する凹部35wとから構成されている。そして、前記連結機構35の突起35tと凹部35wとが弾性的に嵌合することで、サージタンク34はスロットルボデー12に連結される。
なお、サージタンク34の周囲は、保護カバー(図示省略)によって覆われている。
<本実施形態に係るスロットル制御装置10の長所について>
本実施形態に係るスロットル制御装置10によると、スロットルボデー12のボア壁部14における凹部14hの開口、及びモータハウジング部17の開口17kは、オーリング29sを介した状態で側面カバー29により塞がれている。即ち、バルブ駆動手段を収納するスロットルボデー12の収納空間S(収納空間本体)は水密な状態で側面カバー29(蓋)によって塞がれている。このため、スロットル制御装置10に多量の水が掛ったり、スロットル制御装置10が、例えば、水に漬かった場合でも収納空間S内に水やダストが浸入することはない。
さらに、スロットルボデー12の収納空間Sと連通するサージタンク34は、ゴムや軟化プラスチック等により変形可能に形成されている。このため、スロットルボデー12に高圧洗車等による水が掛り、収納空間S内の空気が急激に冷やされて収縮すると、その収納空間S内の空気の収縮に伴ってサージタンク34内の空気が前記収納空間S側に吸引され、図2に示すように、サージタンク34が潰れるようになる。これによって、スロットルボデー12の収納空間S内の負圧が抑制されて、水やダスト等がオーリング29s(シール材)の部分を通過して前記収納空間S内に吸い込まれることがなくなる。
また、エンジンの暖気によりスロットルボデー12が加熱されて収納空間S内の空気が膨張すると、収納空間S内の空気がサージタンク34内に流入して、サージタンク34は元の形状に戻される。
<変更例>
本実施形態に係るスロットル制御装置10では、サージタンク34を利用してスロットルボデー12の収納空間S内の負圧を抑制する例を示した。しかし、サージタンク34の代わりに、図3に示すように、スロットルボデー12の側面カバー29に円形開口29hを形成し、その円形開口29hを、例えば、ゴム製のシート39で塞ぐような構成でも可能である。
即ち、図3の構成では、シート39は平面円形に成形されており、そのシート39の端縁にリング状のシール部39rが一体成形されている。また、側面カバー29の円形開口29hの周縁には、シート39のシール部39rが嵌合するリング状の溝29mが形成されている。そして、側面カバー29の前記溝29mとシート39のシール部39rとが嵌合し、側面カバー29の円形開口29hがシート39によって塞がれた状態で、そのシート39が保護カバー41によって覆われる。
保護カバー41は、シート39に対して物が当たらないように保護する有底円筒状のカバーであり、その開口周縁部分にフランジ部41fが設けられている。フランジ部41fは内周縁の部分でシート39のシール部39rを押圧した状態で、外周縁の部分が側面カバー29にビス止めされるように構成されている。そして、保護カバー41のフランジ部41fが側面カバー29にビス止めされた状態で、その保護カバー41のフランジ部41fと側面カバー29の溝29mとの間にシート39のシール部39rが挟まれるようになる。即ち、側面カバー29の円形開口29hを覆ったシート39がシール状態でその側面カバー29に固定されるとともに、前記シート39が保護カバー41によって覆われるようになる。さらに、前記保護カバー41には、その保護カバー41の内部と外部とを連通させる貫通穴41eが下端位置に形成されている。
上記構成により、スロットルボデー12の収納空間S内の空気が急激に冷やされて収縮した場合には、空気の収縮に伴ってシート39が収納空間Sの内側に弾性変形し、その収納空間S内の負圧が抑制される。このため、水やダスト等がオーリング29s(シール材)の部分を通過してスロットルボデー12の収納空間S内に吸い込まれることがない。なお、シート39が収納空間Sの内側に弾性変形する際に、保護カバー41の貫通穴41eから空気が内部に流入するため、保護カバー41内が負圧にならず、シート39の変形が妨げられない。
また、スロットルボデー12の収納空間S内の空気が膨張すると、シート39が保護カバー41側に弾性変形する。このとき、保護カバー41内の空気は貫通穴41eから外部に流出する。
[実施形態2]
以下、図4、図5に基づいて本発明の実施形態2に係るスロットル制御装置の説明を行う。ここで、図4(A)は本実施形態に係るスロットル制御装置の平断面図、図4(B)は図4(A)のB矢視部拡大図であり、図5は側面カバーにおいて保護カバー51を除いた状態の正面図である。
本実施形態に係るスロットル制御装置10は、スロットルボデー12の収納空間S内に気体のみが流入できるようにし、その収納空間S内で空気が収縮した場合の前記収納空間S内の負圧を抑制できるようにしている。
即ち、スロットル制御装置10の側面カバー29には、図4に示すように、所定位置に円形開口29hが形成されており、その円形開口29hが通気性の防水シート59によって塞がれている。
防水シート59には、例えば、透湿防水素材等が使用されている。透湿防水素材とは、水は通さないが、水蒸気のような気体は通す特殊皮膜を布の表面に貼着させた素材である。前記特殊皮膜には、直径約0.3μm〜10μm程度の多数の孔が形成されており、それらの孔よりも小径の気体(水蒸気等 直径約0.0004μm)は通過可能で、前記孔よりも大径の水滴(雨等 直径約500μm)は通過できないように構成されている。ここで、特殊皮膜の材料には、例えば、ポリウレタン樹脂等が使用される。
防水シート59は、側面カバー29の円形開口29hを塞げるように、円形開口29hよりも大きな径寸法で、平面円形に成形されている。
また、側面カバー29の円形開口29hの周縁には、防水シート59の端縁がセットされるリング状の段差部29dが形成されている。そして、側面カバー29のリング状の段差部29dに防水シート59の端縁を押さえる押圧リング55が嵌め込まれるようになっている。このため、側面カバー29の段差部29dに防水シート59の端縁をセットし、防水シート59の端縁を押圧リング55で押さえ、側面カバー29、防水シート59及び押圧リング55の相互間を接着することにより、側面カバー29の円形開口29hがシール状態で防水シート59に塞がれるようになる。
側面カバー29の円形開口29hを塞いだ防水シート59は保護カバー51によって覆われている。
保護カバー51は、開口周縁部分のフランジ部51fが接着剤等により側面カバー29に固定されている。また、保護カバー51には、その保護カバー51の内部と外部とを連通させる貫通穴51eが下端位置に形成されている。
上記構成により、スロットルボデー12の収納空間S内の空気が急激に冷やされて収縮した場合には、空気の収縮に伴って外気が防水シート59を介して収納空間S内に吸引されるようになる。これによって、スロットルボデー12の収納空間S内の負圧が抑制され、水やダスト等がオーリング29s(シール材)の部分を通過してスロットルボデー12の収納空間S内に吸い込まれることがない。
また、スロットルボデー12の収納空間S内の空気が膨張すると、その空気が防水シート59を介して外部に排出されるようになる。
<変更例>
ここで、実施形態1では、側面カバー29に円形開口29hを形成し、その円形開口29hをゴム製のシート39で塞ぐ例を示したが、スロットルボデー12側に円形開口29hを形成することも可能である。同様に、実施形態2では、側面カバー29に円形開口29hを形成し、その円形開口29hを防水シート59で塞ぐ例を示したが、スロットルボデー12側に円形開口29hを形成することも可能である。また、開口29hの形状は適宜変更可能である。
また、実施形態1、2では、保護カバー41,51を有底円筒形に形成する例を示したが、保護カバー41,51の形状は適宜変更可能である。
また、実施形態1では、サージタンク34をスロットルボデー12に連結する例を示したが、サージタンク34とスロットルボデー12とを離して配置することも可能である。
また、実施形態1では、サージタンク34の壁材をゴムや軟化プラスチックで形成する例を示したが、例えば、薄いプラスチック板をジャバラ状に折り曲げてサージタンク34の壁材を形成することも可能である。
本発明の実施形態1に係るスロットル制御装置の平断面図(A図)、及びA図のB矢視詳細図である(B図)。 スロットル制御装置の平断面図である。 スロットル制御装置の変更例に係る収納空間の壁材を表す平断面図である。 本発明の実施形態2に係るスロットル制御装置の平断面図(A図)、及び図4(A)のB矢視部拡大図(B図)である。 スロットル制御装置の側面カバーにおいて保護カバーを除いた状態の正面図である。 従来のスロットル制御装置におけるスロットルボデーの側面図である。
符号の説明
S 収納空間
12 スロットルボデー
13 ボア
14h 凹部(収納空間本体)
16 スロットルシャフト(バルブ駆動手段)
17 モータハウジング(収納空間本体)
17m モータ(バルブ駆動手段)
17p モータピニオン(バルブ駆動手段)
22 スロットルギヤ(バルブ駆動手段)
24 カウンタギヤ(バルブ駆動手段)
28 スロットルセンサ(バルブ駆動手段)
18 スロットルバルブ
29 側面カバー(蓋)
29s オーリング(シール材)
34 サージタンク(副収納空間)
39 シート(壁材の一部)
41 保護カバー
51 保護カバー
59 防水シート(防水材料)

Claims (7)

  1. 空気流路であるボアを備えるスロットルボデーと、前記ボア内でスロットルバルブを回転させるバルブ駆動手段と、前記バルブ駆動手段を収納する収納空間とを有するスロットル制御装置であって、
    前記収納空間は、シール材を用いて水密な状態で形成されており、
    前記収納空間を構成する壁材の一部は、その収納空間内の空気の膨張、あるいは収縮に伴って変形が可能なように形成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  2. 請求項1に記載されたスロットル制御装置であって、
    前記収納空間は、前記スロットルボデー内でバルブ駆動手段を収納する主収納空間と、前記スロットルボデーの外側で前記主収納空間と連通する副収納空間とから構成されており、
    前記副収納空間の壁材が変形可能に形成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  3. 請求項1に記載されたスロットル制御装置であって、
    前記収納空間は、開口を有する収納空間本体と、その開口を塞ぐ蓋とから構成されており、
    前記蓋の一部が変形可能に形成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載されたスロットル制御装置であって、
    前記壁材の一部、あるいは前記蓋の一部が弾性体によって変形可能に構成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  5. 請求項1から請求項3のいずれかに記載されたスロットル制御装置であって、
    前記壁材の一部、あるいは前記蓋の一部の剛性を、前記壁材の他の部分、あるいは前記蓋の他の部分の剛性よりも低下させることで、前記壁材の一部、あるいは前記蓋の一部が変形可能に構成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  6. 空気流路であるボアを備えるスロットルボデーと、前記ボア内でスロットルバルブを回転させるバルブ駆動手段と、前記バルブ駆動手段を収納する収納空間とを有するスロットル制御装置であって、
    前記収納空間は、シール材を用いて水密な状態で形成されており、
    前記収納空間を構成する壁材の一部は、通気性の防水材料によって形成されていることを特徴とするスロットル制御装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載されたスロットル制御装置であって、
    変形可能に形成されている壁材の一部、あるいは通気性の防水材料によって形成されている壁材の一部は、保護カバーによって通気可能な状態で覆われていることを特徴とするスロットル制御装置。
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