JP2008175064A - バタフライ式弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
気体の流量、特に最小流量の経年変化や不作為な変化が少ない樹脂製のバタフライ式弁装置を得る。
【解決手段】
樹脂材製バタフライ式弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面に対面し、前記弁体が全閉位置に位置するとき前記弁体の周縁下面に接触して流体シールを形成する平面部を有する部分的環状突起が流体通路の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成する。好適には、弁体が機械的にこれ以上閉じ方向に回転できない機械的全閉位置から前記弁体がその厚さ分だけ開く間において、前記機械的全閉位置で規定される最小流量を維持するよう前記弁体の周縁の面形状が特定の曲率を備えた曲面に形成されている。また、軸受孔内で軸の周りに筒状の弾性シール部材を装着し、当該シール部材の流体通路側端部が前記弁体の回転軸の周りで、前記軸受孔に対面する位置に形成された環状面に弾性接触させる。
【選択図】図６

Description

本発明は気体の流量を制御するバタフライ式の弁装置に関し、特に弁装置が樹脂成形により形成される弁装置に関する。このバタフライ式弁装置は例えば、内燃機関の空気流量制御用のスロットルバルブ装置に適用され得る。

空気を代表とする気体の流量を制御するバタフライ式の弁においては、軽量化や、成形性の観点から、樹脂成形によって形成することが提案されている。一例として、内燃機関の空気量を制御するスロットルバルブを樹脂成形により形成するものが、特開２００５−１６３５４６号公報，特開２００５−１８０４２３号公報や特開２００５−２７３５６３号公報に記載されている。

特開２００５−１６３５４６号公報 特開２００５−１８０４２３号公報 特開２００５−２７３５６３号公報

しかしながら、樹脂成形により形成したバタフライ式の弁では温度の影響による熱ひずみや熱応力あるいは弁に作用する流体圧力をはじめとするさまざまな外力による弁の変形が流量制御特性に大きな影響を与え、弁体の最小流量の調整が不安定になったり、最小流量が経年変化を起しやすい。

例えば内燃機関の空気量を制御するスロットル装置に用いるバタフライバルブにあっては、マイナス４０度からプラス１３０度の使用範囲において最小漏れ空気量の許容範囲が設定されているが、樹脂製のスロットルバルブでは、スロットルバルブと空気通路壁面との間の流体シール部に形成される微小隙間が温度の影響で許容値を超えて変化する問題がある。具体的には、外気がマイナス４０度時には、空気通路内を通る空気はマイナス１０度位となり、スロットル装置の周りの雰囲気温度（エンジンルーム内温度）が８０℃になる。この時スロットルバルブは収縮する。一方、ボディの方は内部からは冷やされるが外からは暖められるので、収縮量は小さい。その結果両者の間の隙間が増加する虞がある。

また、空気通路を構成する成形体とスロットルバルブの両方を樹脂成形する場合、樹脂成形時に温度が低下してきたとき空気通路を構成する成形体の縮み量が大きければスロットルバルブと成形体は密着してスロットルバルブが回転できなくなってしまう。これを避けるために予め隙間を大きく設定すると漏れ空気量が大きくなり、最小空気流量が大きくなり、また使用状態によって漏れ空気量が経年変化を起し易くなる。

さらに、軸受孔内の周壁と回転軸外周面との間にできる隙間は経年変化を起し易く最小流量の調整のネックになっている。

また、スロットルバルブが全閉状態のとき、エンジンのピストンの吸気行程の動作によってスロットルバルブの下流に高い負圧が発生し、この負圧が全閉状態のスロットルバルブに作用すると樹脂製のスロットルバルブを変形させることも考えられる。

本発明の目的は、上記問題点の少なくとも一つを解決して、流体の流量(特に最小流量)の経年変化や不作為な変化が少ない樹脂製のバタフライ式弁装置を得るにある。

本発明は、上記目的を達成するために、樹脂材製バタフライ式弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面に対面し、前記弁体が全閉位置に位置するとき前記弁体の周縁下面に接触して流体シールを形成する平面部を有する部分的環状突起が流体通路の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成されている。これにより、弁体下流に発生する流体負圧が弁体をシール面に押付ける（引付ける）力を与えるので、閉弁のシール性が十分に確保される。

具体的には、前記部分的環状突起は前記弁体の回転軸を支持する一対の軸受部から円周方向の特定の範囲（例えば弁体下流側の反回転側半周）に亘って形成される。別の具体例では、前記一対の軸受部から周方向に等距離となる位置を含む特定の範囲には前記突起の欠落部が形成され、残る軸受までの範囲に前記環状突起が形成されている。また別の具体例では欠落部を含む弁体周面と流体通路内壁面との間の微小隙間からの漏れ流量が、弁体がシート面に押付けられている間も、弁体がシート面から離れて開いてからも特定の開度を超えるまではほとんど変化しない様に弁体周縁にＲ部を設けることで、弁体がシート面から離れて開いても急に流量が多くなることがなく、つまり、流量特性に大きな変曲点が発生しないので、制御が安定する。（好適には、バタフライ式弁体の半回転側の下流半周に亘って前記部分的環状突起を設ける。）

欠落部以外の範囲では、弁体の周縁と前記流体通路内周壁面との間の最小隙間及び弁体下面周縁と段付部とのシール面との間の間隙で最小空気流量が決まる。

好適には、上記弁体の周縁は厚さ方向に特定の曲率を有する曲面で形成されている。

また、別の具体的構成として、前記部分的環状突起は前記弁体の回転軸を支持する一対の軸受部から円周方向の特定の範囲に亘って形成され、残る範囲には突起と突起欠如部分とが交互に形成されている。

好適には、最小流量を調整する微小隙間が弁体の全周縁と流体通路内壁面との間に形成されており、前記突起は樹脂材製弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面にのみ形成されている。これにより弁体の下面がシール面から離れて開く場合、特定の微小角範囲（例えば弁体の肉厚程度）においては弁体の周面と流体通路壁面との間の微小隙間が実質的に一定に保たれる。さらに弁体の周縁全周に亘って厚さ方向にＲ部（特定の曲率を有する曲面）を形成するとより一層一定の微少隙間が得られ易く、且つ一定の微少間隙の範囲を広げることができる。

好ましくは、前記弁体の周縁は全周に亘って弁体の厚さ方向に特定の曲率を有する曲面で形成されていると微小隙間がより一層一定に保たれ易くなる。

より好適には、弁体が機械的にこれ以上閉じ方向に回転できない機械的全閉位置から前記弁体がその厚さ分だけ開く間において、前記機械的全閉位置で規定される最小流量を維持するよう前記弁体の周縁の曲面の形状が設定されている。

また、上記目的を達成するために、別の発明では、軸受孔内で軸の周りに筒状の弾性シール部材を装着し、当該シール部材の流体通路側の端部が前記弁体の回転軸の周りで、前記軸受孔に対面する位置に形成された環状面に弾性接触するよう構成する。

好適には、樹脂材製バタフライ式弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面に対面し、前記弁体が全閉位置に位置するとき前記弁体の周縁下面に接触して流体シールを形成する平面部を有する部分的環状突起が流体通路の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成されており、さらに、軸受孔内で軸の周りに筒状の弾性シール部材を装着し、当該シール部材の流体通路側端部が前記弁体の回転軸の周りで、前記軸受孔に対面する位置に形成された環状面に弾性接触するよう構成する。

さらに好適には、弁体は４角に特定の曲率のＲを有する四角形状乃至は長楕円形状に形成されており、回転軸の半周部分における弁体周縁下面のシール部が少なくとも片側のＲ部を含む片側の軸受部までと、他側のＲ部を含む他側の軸受部までの２つの領域に形成されている。

本発明によれば、弁体を樹脂によって形成した場合においても、流体の最小流量が精度よく調整でき、また、過酷な使用状況下においても流体の最小流量が経年変化を起しにくい樹脂材製のバタフライ弁装置が得られる。

以下、本発明が適用される内燃機関のスロットルバルブ装置を例に挙げて詳しく説明する。

本実施例の背景技術を説明すると以下の通りである。

近年、環境問題から燃費改善による軽量化や内燃機関の低アイドル回転化が求められている。従来の電子制御スロットル装置では、特開平１０−８９０９６号に記載されているようにスロットルボディ，スロットルシャフト，スロットルバルブは比重の重い金属部材にて構成されてきた。そこで、特表２００４−５１２４５１号に記載されているようにスロットルボディ，スロットルシャフト及びスロットルバルブを樹脂にて構成し軽量化することが考えられている。しかし、上記金属製のスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブは、機械加工により高精度に製造されており低開度時の空気流量洩れを小さく抑え低アイドル回転化を実現しているのに対し、スロットルボディとスロットルバルブを樹脂にて製造した時、一般的に機械加工を行わないことからスロットルボディの内部空気通路及びスロットルバルブの形状は、成形精度に依存しその成形精度は良くない。このことに加え更に、熱流等の環境状況による寸法変化を考えるとスロットルボディの内部空気通路とスロットルバルブの干渉防止の為、隙間を大きくとらなくてはならない。また、樹脂のスロットルボディの内部空気通路に対し機械加工を施した場合についても、機械加工時のスロットルボディに働く荷重による変形や熱による変形の為、精度良く内部空気通路形状を形作ることはできない為、先に述べた場合と同じくスロットルボディの内部空気通路とスロットルバルブの干渉防止から隙間を大きくとらなくてはならない。この為、スロットルバルブの全閉位置を含む低開度時の洩れ空気流量が大きくなり結果として内燃機関のアイドル回転数が大きく、軽量化ができるにもかかわらず燃費が悪化してしまうという問題がある。

上記問題に対して、特開昭５９−１９２８４３号に記載されているように、スロットルバルブ外周に溝を設けたり、内部空気通路に段を付けスロットルバルブと面当て構造をとり当該部位で渦流を作り洩れを低減させるという方法が考えられている。しかし、内燃機関のスロットルにおいての使用状態（低開度においては、ソニック状態）を考えると本方法では、期待される洩れ流量を低減するという効果は得られないと考える。また、内部空気通路の段部とスロットルバルブ面を面当てすることにより全閉時においては、洩れ流量は小さくできるが、スロットルバルブが開いていった時、段部の影響により、燃焼室側に流れる空気に偏りができ、供給空気量の気筒管バラツキが懸念される。

また、内燃機関がアイドル回転にある時のスロットルバルブの開度は、スロットルバルブが全閉位置より小開度開いた点であり、機械的ではなく制御にて保持する。従来、特開２００４−２５１２３８のように、スロットルバルブが全閉位置から開方向に回転すると常にスロットルバルブとその外側に位置する内部空気通路の隙間は大きくなり、洩れ空気流量が増加するという構造をとってきた。このような構造をとった場合、確実にスロットルバルブ全閉時の洩れ空気流量よりアイドル位置の洩れ空気流量の方が大きくしてしまうとともに、アイドル位置前後において縦軸を洩れ空気流量、横軸をスロットルバルブ開度とした時の空気流量特性が立ち上がり（流量勾配が大きくなり）、スロットルバルブ開度に対する洩れ空気流量の増減が大きくなる。このことは、アイドル回転数が成立する洩れ空気流量を確保するスロットルバルブ開度範囲が狭いことを意味し、アイドル位置制御し難いという問題がある。

本実施例に拠れば、電子制御スロットル装置において、スロットルボディ，スロットルシャフト及びスロットルバルブを樹脂材料にて構成した時、スロットルバルブの開度が全閉位置または、全閉位置より微小に開いた制御全閉位置を含む低開度位置における洩れ空気流量を小さくすることができ、更にスロットルバルブ開度に対するスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブから洩れる空気流量の増加量を小さくする特性を得ることができ、アイドル開度位置におけるスロットルバルブ開度の制御性を向上させることができる。

スロットルバルブを樹脂とすることで、スロットルバルブ下流からの負圧もしくは、加給付きの内燃機関であれば加圧がかかった状態においてスロットルバルブに撓みが発生する。これによりスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブの隙間は大きくなりスロットルバルブ低開度時の洩れ空気流量は増加する。特表２００４−５１２４５１号に記載されているようにスロットルバルブの回転軸方向を長手とした楕円形状にすることでスロットルバルブ先端の撓みを小さくし洩れ空気流量の増加を抑えることができる。しかしこれだけでは、スロットルボディ及びスロットルバルブを樹脂にて構成した時、上記したように成形精度が悪いことによるスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブ外周の隙間を干渉防止（食付き防止）の観点から大きくとらなくてはならないことらかスロットルバルブが全閉位置を含む低開度時にある時の洩れ空気流量が大きくなることを防ぐことはできない。むしろ、スロットルバルブが全開位置にある時の開口面積を確保しようとすると円形内部空気通路・円形バルブより、楕円形内部空気通路・楕円形バルブの方が周長は長くなる。スロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間が両者同一であれば、楕円形内部空気通路・楕円バルブの方がスロットルバルブ低開度時の洩れ空気流量は周長が長い分、大きくなる。

解決しようとする課題は、スロットルボディ，スロットルシャフト及びスロットルバルブを樹脂にて構成し軽量化を図った時、スロットルボディ内部空気通路及びスロットルバルブ外周の精度が悪く、スロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブの隙間を従来の金属製のスロットルボディとスロットルバルブの隙間に比べ大きくするとスロットルバルブが機械的全閉位置，制御全閉あるいはアイドル回転時の開度を含む低開度域に位置する時のスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブの隙間から洩れる空気流量が大きくなることである。

本実施例の目的は、スロットル装置の主要部品（スロットルボディ，スロットルシャフト及びスロットルバルブ）を樹脂化し軽量化を図ると共に、スロットルバルブ位置が全閉、制御全閉あるいはアイドル回転時の開度を含む低開度領域にある時のスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブの隙間から洩れる空気流量を小さくし内燃機関のアイドル回転数を低く抑え燃費を改善することにある。

解決しようとする２つ目の課題は、上記課題を解決する１つの方法として、内部空気通路に段を付けスロットルバルブと面当て構造をとった場合、当該部位における渦流による空気洩れ量の低減ではなく、ソニック状態においても洩れ空気流量は低減でき、その上燃焼室に流れ込む空気の偏りを少なくすることにある。

また、解決しようとする別の課題は、アイドル点においてスロットルバルブ開度に対する洩れ空気流量増加量を無くすか、その増加を小さくすることでアイドル回転を成立させる洩れ空気流量に対するスロットルバルブの開度領域を広げ、制御性を向上させることにある。

以上に基づき本実施例の内燃機関用スロットル装置の特徴を纏めると以下の通りである。

解決しようとする問題点は、スロットルボディ，スロットルシャフト及びスロットルバルブを樹脂にて構成しスロットルボディ内部空気通路及びスロットルバルブ側面の形状の精度が悪く両者間の距離を干渉が起こらないようにスロットル内部空気通路とスロットルバルブのクリアランスが大きくても、スロットルバルブ全閉時を含む低開度時の洩れ空気流量を小さくし内燃機関のアイドル回転数を低く抑え、燃費を改善する。そして、低開度においてスロットルバルブ開度に対する空気流量増加量を無くすか小さくしアイドル制御性を向上させることにある。

スロットル装置の下流側に、スロットルボディの内部空気通路に沿った形状で突起物を、スロットルシャフト軸穴近くのみにつくり、低開度での内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間を小さくすることにより洩れ空気流量を小さくする。スロットルシャフト軸部の隙間に対しては、スロットルシャフトを支持する樹脂製滑り軸受の少なくとも内部空気通路側に弾性体を取り付けシールすることでスロットルシャフト軸部からの洩れ空気流量を無くし、スロットル装置全体として洩れ空気流量を小さくする。更に、スロットルバルブ側面の形状をスロットルシャフト軸中心とする球形または円筒径とし、その存在範囲は、スロットルシャフト軸を通る内部空気通路に対し垂直な面に対し、当該面を含むスロットルバルブの閉じ側とすることで、スロットルバルブが全閉から微小開度開いた時の開口面積を一定に保つ範囲を広げることができる。これは、スロットルバルブが低開度にある時の洩れ空気流量の増加を防ぐことと、アイドル付近におけるスロットルバルブ開度に対する洩れ空気流量の増加量を防ぐことができ、アイドル制御性を向上させることができる。

樹脂のスロットルボディ，スロットルシャフト，スロットルバルブにて内燃機関のスロットル装置を樹脂にて構成し軽量化を実現すると同時に、スロットルボディ内部空気通路及びスロットルバルブ側面の形状の精度が悪く両者間の距離を干渉が起こらないように大きくとったとしても全閉空気流量及び低開度領域において洩れ空気流量の増加を防ぎことができる。更に低開度においてバルブ回転角に対する洩れ空気流量の増加を無くすか、または小さくすることによりアイドル制御の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例における主要断面図である。モーター駆動式の電子制御スロットル装置は内燃機関の吸気通路の一部を形成するスロットルボディ内部空気通路１Ａを備え、その内部空気通路内１Ａに回転可能に取り付けられたスロットルバルブ２Ａを備える。当該スロットルバルブ２Ａはスロットルシャフト２Ｂと一体で樹脂成形されており、そのスロットルシャフト２Ｂはスロットルボディ内部空気通路１Ａの両端で樹脂製滑り軸受３により支持され回転可能となっている。スロットルバルブシャフト２は、スロットルボディへ樹脂成形後、組付けることができないことから、スロットルバルブシャフト２を成形後、それをスロットルボディ１の成形型にセットしスロットルボディ１を成形するか、スロットルボディ１を成形後、スロットルボディ１内部でスロットルバルブシャフト２を成形するか、１つの型でスロットルボディ１及びスロットルバルブシャフト２を同時に成形する方法のいずれかをとる。

スロットルボディ内部空気通路１Ａ及びスロットルバルブ２Ａは、図１に示すように、スロットルシャフト２Ｂ軸方向の長さをスロットルシャフト２Ｂ軸と直角方向の長さより長くする円弧と直線により形成される長円形状とする。また、スロットルバルブ２Ａは長円形状とするだけではなく樹脂成形の特質を生かし、図２や図３に示すようにシャフト軸中心からバルブ先端方向へ向かう形状や、円形状等のバルブ面剛性向上用のリブ２Ｃを設置し、スロットルバルブ２Ａの撓みを小さくする。図２や図３には多数リブがあるが、省略し全てのリブに引出し線は付けていない。スロットルバルブ面２Ｄは、図４に示すような卵の殻のようなアーチ形状とする。スロットルバルブシャフト２の材料は、軸受との摺動がある為、耐摩耗性が良く、また軸受材への損傷を与えることもなく、高温下でも強度に優れた樹脂材料とする。例えば、カーボン，デュポン社の登録商標テフロンで知られる四弗化エチレン系樹脂及びガラス等が添加されたスーパーエンプラ等が挙げられる。

スロットルボディ内部空気通路１Ａは、図６に示すようにスロットルバルブ２Ａに対し下流側（燃焼室に近い側）にスロットルバルブ２Ａとスロットルボディ内部空気通路１Ａの隙間に沿った形状でスロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ側面２Ｅの隙間より厚さを持った突起部１Ｃを、スロットルシャフト２Ｂの回転軸を中心としスロットルバルブ２Ａが開方向に回転すると離れる方向のみにスロットルボディ内部空気通路
１Ａ内に設置する。別の言い方をすれば、スロットルバルブ２Ａが微小開度開き吸入負圧がかかった時、スロットルバルブ２Ａが回転する妨げにならず且つスロットルバルブ２Ａが撓む方向のみにスロットルボディ内部空気通路１Ａ内に突起部１Ｃを設置する。この時、当該突起部１Ｃはスロットルシャフト２Ｂの回転中心を通りスロットルボディ内部空気通路１Ａと直交する基準面４と平行な面を持ようにする。

また、この突起部１Ｃとスロットルバルブ面部２Ｄとは、全閉位置においては接するようにするが、スロットルバルブ２Ａを徐々に開いていくと、スロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ側面２Ｅの隙間より、突起部１Ｃとスロットルバルブ平面部
２Ｈの隙間の方が、スロットルバルブ２Ａの先端部位から徐々に大きくなっていく。この突起部１Ｃとスロットルバルブ平面部２Ｈの隙間において最もスロットルバルブ２Ａの回転に対し感度が鈍いのはスロットル軸付近である。つまり、この突起部１Ｃの効果がスロットルバルブ２Ａの回転により、最も長く持続する部位はスロットル軸付近であり、図７のように、その部位のみに突起部１Ｃを付けるものである。半周に渡り突起部１Ｃを設置すると図８に示すようにスロットルバルブ２Ａが低開度領域にある時、下流側の空気流に偏りが生じ（流体解析による）これが、下流の管路形状によっては各気筒管へ流れる空気流量のバラツキに繋がる。先に述べたように、図７にように突起部１Ｃを設置した場合は、図９のように全閉位置及び微小開度における洩れ空気流量は増加するものの洩れ空気流れの偏りは改善される。

更に、半周に渡り突起部１Ｃを設置すると図１０の破線に示すようにスロットルバルブ２Ａが低開度領域にある時、洩れ空気流量変化が極端に大きく変化する。これは、スロットルバルブ２Ａが全閉位置にある時、スロットルバルブ面部１Ｈと突起部１Ｃとが面当てされ洩れ空気流量が極端に下がってしまい、スロットルバルブ面１Ｈと突起部１Ｃの隙間より、スロットルバルブ側面２Ｅとスロットルボディ内部空気通路１Ａの隙が小さくなる点の洩れ空気流量とは大きな差ができてしまう為、その開度領域において大きな流量変化がおこってしまう。図７のようにスロットルバルブ２Ａの回転に対し感度が鈍いのはスロットル軸付近のみに突起部１Ｃを付けると、スロットルバルブ２Ａが全閉位置にある時の洩れ空気流量は適度に下がり、図１０の実線に示すような滑らかな空気流量特性が得られる。この突起部１Ｃの設置範囲は、希望する低開度における流量特性により変える。つまり、全閉点の低洩れ空気流量より低開度における流量変化を小さくすることを優先する場合においては、突起部１Ｃの設置範囲は小さくし、低開度における流量変化より全閉点の低洩れも空気流量よりを優先する場合においては、突起部１Ｃの設置範囲は大きくする。

次に流量特性以外についてであるが、スロットルボディ内部空気通路１Ａ内においてデポジット等の汚れが多い場合においてはスロットルバルブ２Ａが全閉位置にある時、突起部１Ｃとスロットルバルブ平面部２Ｈは面当てとなることから間に汚れが挟まる。この状態でスロットルバルブ２Ａに回転力が加われば接している面に圧力がかかり、汚れにより貼り付きが発生する可能性がある。突起部１Ｃを軸近くのみに設置すれば、貼り付く面積が小さくなるだけではなく、当該部位が回転軸近くとなり貼り付き解除のトルクは小さくモーターのトルクで貼り付き解除を容易にすることができる。

スロットルボディ１に滑り軸受３が図１に示すようにスロットルボディ内部空気通路
１Ａの両端にインサートモールドまたは圧入等により固定され、スロットルシャフト２Ｂは、これにより回転自在に支持さている。この滑り軸受３の詳細図を図１１に示す。滑り軸受３は、樹脂にて作られており滑り軸受３のスロットルボディ内部空気通路１Ａから遠い方には弾性体のシール部材３Ａが、スロットルボディ内部空気通路１Ａに近い側に弾性体のシール部材３Ｂが一体成形または溶着により設置される。このシール部材３Ａはスロットルシャフト２Ｂの外周面と、シール部材３Ｂはスロットルシャフト軸受面部２Ｊとある程度のテンションを持つように設定しスロットルシャフト２Ｂの滑り軸受３周辺部からの空気洩れを防止する。この時、スロットルボディ内部空気通路１Ａから遠い側のシール部材３Ａは、スロットルボディ内部空気通路１Ａの正圧まはた負圧が大きくない場合は設置しなくてもよい。また、シール部材３Ｂは、スロットルシャフト軸受面部２Ｊとある程度テンションを持つように設定すればよいことから、滑り軸受３のスロットルボディ１に対する設置位置は多少のバラツキは許容することができ、成形バラツキや作業バラツキが多少あっても高いシール性を持つことができる。

スロットルバルブ（２Ａ）の側面部２Ｅについては、図４のようにスロットルシャフト
２Ｂの回転軸を中心とし、図２及び図３に示すスロットルバルブ円弧部分２Ｆ，スロットルバルブ直線部分２Ｇの部位は、夫々、球面形状と円筒形状で形成される。本形状にて形作られたスロットルバルブ（２Ａ）の側面部２Ｅは、スロットルボディ内部空気通路１Ａと垂直になる全閉位置にある時、スロットルシャフト２Ｂの回転軸を通りスロットルボディ内部空気通路１Ａと垂直な基準面４に対し、スロットルシャフト２Ｂが回転する方向と逆側に配置する。そうすることで、スロットルバルブ２Ａが図５のようにスロットルバルブ２Ａの基準面より最も離れた点が基準面４に達する角度θまで回転する間は、スロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ２Ａの側面部２Ｅの隙間は全周において一定に保たれ、洩れ流量の増加は無くなる。

図１に示すようにスロットルシャフト２Ｂには、スロットルシャフト２Ｂにトルクを伝達するスロットルギア５がナット６または、溶着により固定される。更にスロットルギア５は、スロットルボディ１に圧入、インサートモールドまたは一体成形により配置された中間ギアシャフト７を軸とし回転する大ギア８Ａ及び小ギア８Ｂをもつ中間ギア８の小ギア８Ｂと噛合っている。中間ギア８の大ギア８Ａは、スロットルボディにネジ９で固定されたモーター１０のモーターギア１０Ａと噛みあい、これらのギアを返してモーター１０のトルクはスロットルギア５に伝達される。

スロットルギア５はトルクの伝達以外に、デフォルトレバー１１との間にデフォルトスプリング１２を備えており、スロットルギア５とはデフォルトスプリングフックＸ１２Ａとデフォルトレバー１１とはデフォルトスプリングフックＹ１２Ｂにて連結されており、このデフォルトルスプリング１２によりお互いに反対方向にトルクをかけられる。その状態は、図１２及び本部位の詳細図図１３に示すようにスロットルギア端面５Ａとデフォルトレバー突起１１Ａにて接触しお互い逆方向にトルクがかけられている。デフォルトレバー１１には、スロットルスプリング１３ともスロットルスプリングフックＸ１３Ａにて接続され他方のスロットルスプリングフックＹ１３Ｂはスロットルボディ１に接続されており、デフォルトレバー１１は常にスロットルスプリング１３によりスロットルバルブ２Ａが全閉方向に回転する向きにトルクがかけられている。この時、モーター１０のトルクが印加されずデフォルトレバー１１がストッパ１Ｆに接触しスプリング力のみで釣合っている点をデフォルト開度と、このデフォルト開度以下においては、先に述べたスロットルギア端面５Ａとデフォルトレバー突起１１Ａは離れた状態となる。この場合、デフォルトスプリング１２が、スロットルギア５をデフォルト開度へ戻す為のトルクを発生させる。デフォルト開度より大きい開度では、スロットルスプリング１３により、デフォルト開度より小さい開度では、デフォルトスプリング１２によってスロットルバルブ２Ａは連動するスロットルギア５と共に、あらゆる開度においてもモーターのトルクを解除すればデフォルト開度に戻る。

また、スロットルバルブ２Ａが全閉となる時、上記したように突起部１Ｃを接するが回転力を全てこの部位で受けない。そのほとんどの荷重は、スロットルギア５とストッパ
１Ｆの接面にて受けるか、もしくは別にストッパを設置しうけても良い。これは、樹脂でつくられたスロットルバルブシャフト２において突起部１Ｃとの接触点とモーター１０からのトルクを伝達するスロットルギア５との接合面とにより大きいねじりトルクが発生しスロットルバルブシャフトを破損させる恐れがあるからである。スロットルバルブ２Ａと突起部１Ｃとの接触荷重を更に小さく管理したい場合には、ストッパ１Ｆの変わりにスロットルボディ１にネジ穴を設け、調整ネジによりスロットルギア５との接触位置を調整してもよい。

一方、スロットルシャフト２Ｂの先端には、樹脂でできたローターホルダー１４が接着剤、溶着や熱加締め等により固定されており、スロットルバルブ２Ａの位置開度を検出する為のローター基板１５がローターホルダー１４と接着剤、溶着や熱加締め等により取り付けられ、スロットルシャフト２Ｂと一体で回転する。ローター基板１５から平行に微小距離離れた位置にローター基板１５に信号を送る発信コイルと信号を受け取る受信コイル及び、それらの信号を処理するＩＣを持つ基板１６が、スロットルシャフト２Ｂが樹脂である為、基板１６の出力信号に影響を及ぼさないことからスロットルシャフト２Ｂの先端近傍に配置される。また、ギアカバー１７から基板１６へ伝えられる熱応力を小さくする為、柔軟性のあるシリコン接着剤等により両者を固定する。更にその外側に、外部からの異物、基板１６の導体部を腐食させるガスや水分等から基板１６を保護する為、カバー
１８がギアカバー１７に接着剤または溶着等により固定される。

図１４はカバー１８を取り付ける前の図象であり、図１４に示すように基板１６へ供給される電源及び基板１６から発信される出力信号は、基板１６とギアカバー１７内にインサートモールドされたセンサー端子１９はワイヤーボンディングや溶接等により接続されセンサー端子１９を通し、ギアカバーコネクタ１７Ａ部より入出力される。先に述べたモーター１０の電源についてもセンサー端子１９同様にギアカバー１７内にインサートモールドされたモーター端子２０を通し、ギアカバーコネクタ１７Ａから供給される。ギアカバー１７は、スロットルボディ１にギアカバー留めネジ２１等により留められるか、全周熱溶着等により固定される。

一方、ギアカバー１７とは逆側の軸部は、キャップ２２がスロットルボディ１に接着剤または溶着等により固定されておりスロットルボディ内部空気通路１Ａと外部とを隔離とする。

図１５は本発明の別の実施例である。実施例１に記述した内容は、スロットルボディ内部空気通路１Ａ形状及びスロットルバルブ２Ａの形状を長円形状として説明してきたが、図１５のＲを０〜Ｌの範囲で変えても良い。Ｒ＝０の時、スロットルボディ内部空気通路１Ａ形状及びスロットルバルブ２Ａの形状は長方形となり、Ｒ＝Ｌの時、スロットルボディ内部空気通路１Ａ形状及びスロットルバルブ２Ａの形状は図１に示した長円形状となる。また、スロットルボディ内部空気通路１Ａ形状及びスロットルバルブ２Ａの形状は、円形状としても楕円形状としても良い。

また、夫々のスロットルボディ内部空気通路１Ａ形状及びスロットルバルブ２Ａの形状について、スロットルバルブ２Ａの撓みを更に小さくすることを目的として、スロットルボディ内部空気通路１Ａを２つ以上に分割（いわゆる多連スロットル装置）し、スロットルボディ内部空気通路１Ａの径（大きさ）を小さくするという方法をとってもよい。

図１６は本発明の別の実施例である。スロットルボディ内部空気通路１Ａ内に突起部
１Ｃを設置しても、スロットルバルブ２Ａが微小開度に開いた時、図８に示すように下流側の空気の流れが偏りを緩和する方法として、図１６のようにスリット１Ｄを突起部１Ｃに設けてもよい。そのスリット１Ｄは、図１７のように流路方向にテーパーを付けても良いし図１８のようにストレートのままでも良い。また図１９のようにスリット１Ｄの入り口側は大きく、出口側を小さくし途中で段をつけても良い。これらのスリット部の大きさは、求める流れの均一化と洩れ流量から決める。

上記実施例１及び実施例３で述べた、突起部１Ｃとスロットルバルブ平面部２Ｈのデポジット等による貼り付きを防止する為に、スロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ２Ａの何れか一方もしくは、両方に汚れ付着し難いもしくは付着しても剥離し易いコーティング剤を塗布してもよい。例えば、フッ素系樹脂膜をスロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ２Ａの何れか一方もしくは両方に付着させる。これは、スロットル装置を組立ててから塗布することでスロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ２Ａの微小隙間に入り込み、スロットルバルブ２Ａが全閉を含む、低開度時にある時の洩れ空気流量を低減させるという効果もある。

図２０は本発明の別の実施例である。スロットルボディ１に滑り軸受３が図１に示すようにスロットルボディ内部空気通路１Ａの両端にインサートモールドまたは圧入等により固定され、スロットルシャフト２Ｂは、これにより回転自在に支持さている。滑り軸受３は、樹脂にて作られており滑り軸受３の片側もしくは両側に弾性体のシール部材３Ａを一体成形または溶着等により設置される。このシール部材３Ａは、スロットルシャフト２Ｂの外周面とある程度のテンションを持つように設定しスロットルシャフト２Ｂの滑り軸受３周辺部からの空気洩れを防止する。

図２１は本発明の別の実施例である。スロットルバルブ２Ａが全閉位置から微小開度開いた時の、空気流量の増加は実施例１では変化しない例を挙げたが、スロットルバルブ
２Ａの開度に対する洩れ空気流量の少量の増加を求める場合、スロットルバルブ２Ａのスロットルバルブ側面２Ｅ形状について、球面及び円筒面を形成する際、スロットルシャフト２Ｂの軸から回転軸を基準面４上で当該スロットルバルブ２Ａの側面部２Ｅ側へスロットルバルブ２Ａの最外形状を変えずにずらす。本形状をとることで、スロットルバルブ
２Ａが上述のθに達するまで回転した時、回転軸のズレ量を調整する（ズレ量を大きくすればするほどスロットルバルブ２Ａがθに達した時のスロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ２Ａ空気の隙間は大きくなる）ことにより、図２２に示すようにスロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブ側面２Ｅの隙間を変え、スロットルバルブ２Ａの開度に対する空気洩れ量の増加量をコントロールすることができる。

実施例１で記載したようにスロットルバルブ側面２Ｅの位置が、スロットルボディ内部空気通路１Ａと垂直になる機械的全閉位置にある時、スロットルシャフト２Ｂの回転軸を通りスロットルボディ内部空気通路１Ａと垂直な基準面４に対し、スロットルバルブ２Ａが回転する方向と逆側に配置さえすれば、スロットルバルブ面２Ｄの形状は強度を確保できれば別の形状でもスロットルバルブ２Ａの低開度位置における洩れ空気流量を増加させないか、または、増加量を小さくするという特徴は変らない。例えば図２３及び図２４に示すような形状としてもよい。

図７は、本発明の別の実施例である。スロットルシャフト２Ｂを支持する軸受について、加吸気付き内燃機関やスロットルボディ内部空気通路１Ａが大径となると、滑り軸受３に印加される面圧が大きく成立が困難（滑り軸受３の材料において許容面圧を超えたり、またはそれにともなうＰＶ値の許容値を超える）な場合や、面圧が高くなることで摩擦力が増加しスロットルシャフト２Ｂのフリクションが増してスロットルバルブ２Ａの戻り不良が発生してしまう可能性がある。その場合には、許容できる荷重が高く、高荷重時でもフリクションの増加が少ない転がり軸受を用いる。例えば、シール機能付きボールベアリング２３を用いる。シール機能付きボールベアリング２３は、ギアカバー１７側についてはスロットルシャフト２Ｂ及びスロットルボディ１に内外輪ともに圧入とし、ギアカバー１７に対し反対側は、スロットルシャフト２Ｂとはルーズに、スロットルボディ１へは圧入し、スロットルシャフト２Ｂを回転自在に支持する。

図２６は、本発明の別の実施例である。スロットルシャフト２Ｂを支持する軸受について、過給機付き内燃機関やスロットルボディ内部空気通路１Ａが大径となると、滑り軸受３に印加される面圧が大きく成立が困難（滑り軸受３の許容面圧を超えたり、またはそれにともなうＰＶ値の許容値を超える）な場合や、面圧が高くなることで摩擦力が増加しスロットルシャフト２Ｂのフリクションが増してしまうことがある。その場合には、シール機能付きニードルベアリング２４を用いてもよい。シール機能付きニードルベアリング
２４は、スロットルボディ１に圧入し、スロットルシャフト２Ｂを回転自在に支持する。

図２７は、本発明の別の実施例である。実施例１，実施例８及び実施例９においては、スロットルシャフト２Ｂを支持する軸受にシール機能を持たせたが、軸受からシール機能を排除し、軸受の外側（スロットルボディ内部空気通路１Ａの外側）にシール機能を持つシールリング２５を別途設置してもよい。このシールリング２５は、外周部材を金属まはた樹脂とし、内側に配置されるシール部は、ゴム等の弾性部材を用いる。また、この場合実施例１で滑り軸受３は、樹脂としたが、シール部材のインサートモールドや溶着が必要ない為、バックメタル付きの軸ブッシュ、焼結軸ブッシュや硬度があり平滑な円筒形状鋼材または、それに高硬度のコーティング剤を塗布した物でもよい。高硬度コーティングとは例えば、硬質クロムやＤＬＣ等である。

これまでの記載してきた内容において、スロットルボディ１，スロットルバルブシャフト２の材料は、樹脂を前提として説明してきたが、スロットルボディ１を従来通り金属とし、スロットルバルブ２Ａ，スロットルシャフト２Ｂを別体にし夫々従来通り金属としても良い。例えば、スロットルボディ１はアルミダイカスト、スロットルバルブ２Ａは黄銅、スロットルシャフト２Ｂは鉄鋼などである。また、この場合、従来程のスロットルボディ内部空気通路１Ａとスロットルバルブシャフト側面２Ｅの隙間は、従来程厳しく抑える必要が無くなる（隙間を従来以上としても低開度における洩れ空気流量特性は成立する）ことから、機械加工精度をラフにすることができたり（工具の送り速度を早くして加工時間を短くする等）、機械加工を廃止しプレス加工のみで対応することもできる。

また、スロットルボディ１，スロットルバルブ２Ａ及びスロットルシャフト２Ｂのうち、１つ以上の部品を樹脂とし残りの部品を金属とするように組合わせてもよい。

上記で述べてきた実施例においてスロットルバルブ２Ａの開度を検知するセンサーは、インダクティブタイプ（電磁誘導型）の非接触式を例にとったが、別の方式の非接触センサーや接触式のセンサーに適用してもよい。特に、インダクティブタイプやホールＩＣを用いたタイプの非接触センサーについては、スロットルシャフト２Ｂを樹脂とすることで、スロットルシャフト２Ｂがセンサー出力に与える影響は皆無でありスロットルシャフト２Ｂの先端から、非接触センサ迄の距離をとる必要は無くコンパクトなレイアウトにすることができる。

第１の実施例において図１，図１２乃至図１４及びその説明文に示すモーター駆動式の電子制御スロットル装置を基本構成として、図１乃至図４，図１５及び図２１乃至図２４とその説明文に示すスロットルバルブシャフトの形状、図６，図７及び図１６乃至図１９とその説明文に示すボア（吸気通路）内壁面形状、さらには、図１１及び図２０とその説明文に記載されたシャフトシール部の構成を適宜組合わせることが許される。

具体的には、
１）シャフトの撓みによるＱａの変化を抑制するには、スロットルバルブシャフト及び空気通路（ボア）形状と長円形状にしてその反回転側の下流半周部に半周あるいは部分的に半径方向に突出する突起部を設けてバルブの下端周縁でシートする。
２）上記１）にさらにシャフト部のシールを設けると低開度領域でのＱａをより小さくできる。
３）上記１），２）にさらにバルブの周面厚さ方向に特定の曲率を持つ曲面に形成すると、低開度領域のＱａを広い領域に亘って小さくできる。

以上説明した実施例の特徴を纏めると以下の通りである。

１）スロットルバルブが全閉にある時、または全閉から微小開度開いた時のスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブからの洩れ空気流量小さくする方法として、スロットルボディ内部空気通路内に、スロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間に沿った形状で突起物を、スロットルバルブにかかる空気圧によるスロットルバルブ撓み観点より、効果の高いスロットルバルブに対し下流側（燃焼室に近い側）にスロットルシャフト軸を中心にスロットルバルブが開方向に回転すると離れる方向のみに設置しスロットルバルブ面当てする。このようにすることで、内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間より、内部空気通路内の突起部とスロットルバルブ面の隙間が小さい領域において開口面積が小さくなり洩れ流量が小さくなる。

そして、突起部の形状及び設置箇所については、２次的な弊害となるスロットルバルブに対し下流側の空気流れの偏りを小さくする為、突起部を内部空気通路のスロットル軸側のみに設置する。このようにすることで、空気流れの偏りは緩和され、スロットル軸近傍はスロットルバルブ開度に対する突起部とスロットルバルブ面の距離増加の感度が最も鈍いことから、本突起部における効果は、半周全てに突起が付いた時と同一開度まで持続する。更に、半周全てに突起物を付けた場合、全閉位置のみの洩れ空気流量が極端に下がってしまい、この突起物の効果が無くなる内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間のみに依存する開度の洩れ空気流量とは大きくことなる。このことにより、全閉位置と内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間のみに依存する開度の間で空気流量変化は大きくなってしまう。しかし、突起部をスロットル軸側のみの設置とすることで、全閉位置での洩れ空気流量の低下は適度となり内部空気通路とスロットルバルブ側面の隙間のみに依存する開度に達するまでの空気流量の増加も実施例１にて記述したように極端なものにならない。

２）上記については、スロットルボディ内部通路とスロットルバルブ側面の隙間から洩れる空気流量の低減手段について記載したが、それ以外に、軸部（スロットルシャフト外周とスロットルボディ軸受部）の微小な隙間を通り空気がスロットルバルブを基準とし上流側から下流側に流れる。スロットルバルブが全閉または微小開度開いた時、洩れ空気流量においてこの影響は無視できない。スロットルボディのスロットルシャフトを回転自在に支持する部位に、圧入や溶着により固定された樹脂等の滑り軸受を設置する。この滑り軸受は、スロットルボディ内部空気通路近傍にシール部材（弾性体）を一体成形または後から溶着する等して配置する構造をともので、軸部からの洩れ空気を無くし内燃機関のスロットル装置全体として洩れ空気流量を低減することができる。特に、洩れ空気流量が少ない全閉位置を含む低開度領域においてその効果は高い。

３）スロットルバルブの側面形状をスロットルシャフト回転中心軸とする球面形状及び円筒形状にすることで、スロットルバルブが開いていく時、低開度時おいてはスロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブの側面の距離を全周に渡り一定に保つことができ、開口面積を増加させない。このようにすることで、スロットルバルブが機械的全閉位置から僅かに開いた制御上の全閉位置における空気流量は増加しないことから制御全閉位置における洩れ空気流量を従来に比べ小さく抑えることができる。また、内燃機関がアイドリングしている時のスロットルバルブ開度は、制御上の全閉位置以上の領域で設定されているが、本構造をとることによりアイドル回転となるスロットルバルブ開度においても本開口面積を一定に保ち洩れ空気流量を増加させない領域かそれに近い領域を使うこともでき、アイドル回転数を成立させる空気流量となるスロットルバルブ開度位置は設定し易く制御性も向上する。

４）上記３）に記載のスロットルバルブにおいて、スロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブ側面の距離を一定に保ち空気流量を増加させない開度領域を多くすることを目的とした場合、スロットルバルブ側面がスロットルバルブ全閉となる位置にある時、スロットルシャフト軸中心を通りスロットルボディ内部空気通路と垂直となる面に対してスロットルバルブ側面がスロットルバルブ回転側にある部位は、スロットルバルブがスロットルシャフト軸を中心として回転した時、当該部位は常にスロットルボディ内部空気通路と離れる方向にあり開口面積が増えることになる為、意味をなさない。そこで、スロットルバルブ側面を、スロットルシャフト軸中心を通りスロットルボディ内部空気通路と垂直となる面を含み、スロットルバルブが回転する方向と逆側に配置する。このようにすることでスロットルバルブが全閉位置にある時、スロットルバルブ側面のスロットルシャフト軸中心を通りスロットルボディ内部空気通路と垂直となる面から最も遠い点が、その面を通過するまで開口面積を一定に保ち、空気量を増加させない開度領域を増やすことができる。本形状をとることで、更にアイドル回転数を成立させる空気流量となるスロットルバルブ開度位置は設定し易く制御性も向上する。

本発明の実施の態様は以下の通りである。

実施態様１
内燃機関用電子制御スロットル装置において、スロットルバルブに対し下流側（燃焼室に近い側）にスロットルバルブとスロットルボディ内部空気通路の隙間に沿った形状で突起物を、スロットルシャフト軸を中心としスロットルバルブが開方向に回転すると離れる方向のみにスロットルボディ内部空気通路のスロットルシャフト軸穴近くのみ設置することを特徴とする内燃機関用電子制御スロットル装置。

実施態様２
内燃機関用電子制御スロットル装置において、スロットルシャフトをスロットルボディ内部空気通路の両端で回転自在に支持する軸受の両方もしくは片方のみを樹脂の滑り軸受とし、樹脂の滑り軸受のスロットルボディ内部空気通路近傍に、シール部材（弾性体）を一体成形または樹脂滑り軸受に後から溶着する等して配置し、スロットルシャフトにはスロットルボディ内部空気通路近傍にスロットルシャフト軸と直行する面を持たせ、この面と樹脂滑り軸受けのシール部材により軸近傍を密閉する構造をとることを特徴とする内燃機関用電子制御スロットル装置。

実施態様３
内燃機関用電子制御スロットル装置において、スロットルボディ内部空気通路及び本部位に回転自在に配置されているスロットルバルブについて、スロットルバルブ外周の側面形状がシャフト回転軸を中心とする球面形状及び円筒形状のスロットルバルブを備えることで、スロットルバルブが開いていく時、スロットルボディ内部空気通路とスロットルバルブの側面の隙間面積をスロットルバルブが低開度領域にある時、一定に保ち洩れ空気流量の増加を抑えると共にアイドル回転時の制御性を向上させることを特徴とした内燃用電子制御スロットル装置。

実施態様４
実施態様３スロットルバルブにおいて、スロットルバルブが全閉となる位置はスロットルボディ内部空気通路と垂直方向となる時とし、スロットルバルブ側面を形成する部位がスロットルシャフト回転軸を通りスロットルボディ内部空気通路と垂直な面を含み、スロットルバルブが開方向に回転する方向と逆側に配置する。これにより、低開度での洩れ空気流量の増加を抑えると共にアイドル回転時の制御性を向上させることを特徴とした内燃用電子制御スロットル装置。

実施態様５
実施態様１〜実施態様４の内燃機関用電子制御スロットル装置において、スロットルボディ内部空気通路内に設置されているスロットルバルブの回転軸方向を長手方向とする、長円形状のスロットルバルブ及び長円形状のスロットルボディ内部空気通路を持つことを特徴とする内燃用電子制御スロットル装置。

実施態様６
実施態様１〜実施態様５の内燃機関用電子制御スロットル装置において、スロットルボディ，スロットルバルブ及びスロットルシャフトの全てまたは、その内の一つ以上を樹脂成形品により構成されていることを特徴とする内燃用電子制御スロットル装置。

以上の実施態様の効果は以下の通りである。

スロットルバルブが全閉位置にある時の洩れ空気流量は、上記の方法のどちらか一方あるいは両方を組合わせることにより低減することができる。

スロットルバルブが制御上の全閉位置にある時の洩れ空気流量は、実施態様２の形態をとることにより低減することができる。また、上記の実施態様３の形態をとることにより、全閉位置に対する洩れ空気流量の増加を防ぎ、結果として制御上の全閉位置の洩れ空気流量を低減することができる。あるいは、上記の実施態様３と４の両方を組合わせると洩れ空気流量の増加を防ぐ範囲を更に広くなり制御全閉位置の自由度は高まると共に、実施態様２も組合わせると洩れ空気量低減に対する効果は高くなる。

スロットルバルブが低開度域にある時の洩れ空気流量は、上記の実施態様３の形態をとることにより、洩れ空気流量を最小値で一定にとどめておくことができ、その領域かその領域の近くをアイドル位置として使うことによりスロットルバルブ開度制御性が向上する。更に、実施態様１乃至実施態様４のいずれかを組合わせると洩れ空気流量をより少なくでき、最小流量の調整が制度よく行える。特に実施例３と実施例４とを組合わせた場合、空気流量を最小値で一定にとどめておく開度領域が広がり、アイドル位置におけるスロットルバルブ開度制御性が向上する。

これら本実施例によれば、樹脂のスロットルボディ，スロットルシャフト、スロットルバルブにて内燃機関のスロットル装置を構成し軽量化を実現すると同時に、スロットルボディ内部空気通路及びスロットルバルブ側面の形状の精度が悪く両者間の距離を樹脂成形後の変形やバラツキを含め干渉が起こらないように隙間を大きくとったとしても全閉位置における最小空気流量及び、全閉位置から僅かに開いた制御全閉位置を含む微小開度領域での空気流量を小さく抑えることができる。更に樹脂成形のみという簡単な方法で、スロットルバルブの開度が低開度にある時の空気流量特性を、スロットルバルブ開度に対する洩れ空気流量の増加量を小さくでき、アイドル領域におけるスロットルバルブ開度の制御性を向上させることができる。

以下本発明の概念を実施例の参照符号に対応させて整理して示すと以下の通りである。

樹脂材製バタフライ式弁体（２）の回転軸（２Ｂ）に対して半円部分の周縁下面に形成される平面部（２Ｈ）に対面し、前記弁体(２)が全閉位置（図５の上側の図面に示された符号４で示す位置）に位置するとき前記弁体（２）の周縁下面に形成される平面部(２Ｈ)に接触して流体シールを形成する平面部（１Ｋ）を有する環状突起（１Ｃ）が流体通路
（１）の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成されている。これにより、弁体下流に発生する流体負圧が弁体（２）をシール面（１Ｋ）に押付ける（引付ける）力を与えるので、閉弁時のシール性が十分に確保される。

具体的には、前記環状突起（１Ｃ）は前記弁体（２）の回転軸（２Ｂ）を支持する一対の軸受部（１Ｎ）から円周方向の特定の範囲に亘って形成され、前記一対の軸受部(１Ｎ)から周方向に等距離となる位置を含む残余の範囲には前記突起の欠落部（１Ｍ，スリット１Ｄも含む）、が形成されている。欠落部（１Ｍ，スリット１Ｄも含む）における弁体周面（２Ｅ）と流体通路内壁面（１Ａ）との間の微小隙間（Ｇ１）からの漏れ流量は弁体
（２）がシート面（１Ｋ）に押付けられている間も、弁体（２）がシート面(１Ｋ)から離れて開いても特定の開度を超えるまでまではほとんど変化しないので、結果的に弁体（２）がシート面（１Ｋ）から離れて開いても急に流量が多くなることがなく、つまり、流量特性に変曲点が発生しないので、制御が安定する。

具体的には、前記欠落部（１Ｍ，スリット１Ｄも含む）の範囲においては前記弁体(２)の周縁（２Ｅ）とこれに対面する前記流体通路内周壁面（１Ａ）との間に最小流量を調整する微小間隙（Ｇ１）が形成されている。

好適には、上記弁体（２）の周縁（２Ｅ）は厚さ方向に特定の曲率を有する曲面(２Ｅ)で形成されている。

また、別の具体的構成として、前記環状突起（１Ｃ）は前記弁体（２）の回転軸(２Ｂ)を支持する一対の軸受部（１Ｎ）から円周方向の特定の範囲に亘って形成され、残る範囲には突起（１Ｃ）と突起欠落部分（１Ｍ，スリット１Ｄも含む）とが交互に形成されている。

好適には、前記突起（１Ｃ）は樹脂材製弁体（２）の回転軸（２Ｂ）に対して半円部分の周縁下面に対面する位置にのみ形成されており、残る半円部分については、最小流量を調整する微小隙間（Ｇ１）が弁体（２）周縁（２Ｅ）と流体通路内壁面（１Ａ）との間に形成されている。これにより弁体（２）の下面の平面部（２Ｈ）がシール面（１Ｋ）から離れて開く場合、特定の微小角範囲（例えば弁体の肉厚θ程度）においては弁体（２）の周面（２Ｅ）と流体通路壁面（１Ａ）との間の微小隙間（Ｇ１）が実質的に一定に保たれる。

好ましくは、前記弁体（２）の周縁（２Ｅ）は全周に亘って弁体の厚さ方向に特定の曲率を有する曲面（２Ｅ）で形成されていると微小隙間がより一層一定に保たれ易くなる。

より好適には、弁体（２）が機械的にこれ以上閉じ方向に回転できない機械的全閉位置（図５の上側図面に示す位置）から前記弁体（２）がその厚さ分だけ開く間（図５の下側図面に示す範囲）において、前記機械的全閉位置で規定される最小流量を維持するよう前記弁体（２）の周縁（２Ｅ）の曲面の形状が設定されている。

また、上記目的を達成するために、別の発明では、軸受孔（１Ｎ）内で回転軸（２Ｂ）の周りに筒状の弾性シール部材（３，３Ａ，３Ｂ）を装着し、当該シール部材（３，３Ａ，３Ｂ）の流体通路側の端部（３Ｈ）が前記弁体の回転軸の周りで、前記軸受孔（１Ｎ）に対面する位置に形成された環状面（２Ｊ）に弾性接触するよう構成する。

好適には、樹脂材製バタフライ式弁体（２）の回転軸（２Ｂ）に対して半円部分の周縁下面（２Ｈ）に対面し、前記弁体が全閉位置（（図５の上側図面に示す符号４の位置）に位置するとき前記弁体（２）の周縁下面（２Ｈ）に接触して流体シールを形成する平面部（１Ｋ）を有する環状突起（１Ｃ）が流体通路（１）の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成されており、さらに、軸受孔（１Ｎ）内で回転軸（２Ｂ）の周りに筒状の弾性シール部材（３，３Ａ，３Ｂ）を装着し、当該シール部材（３，３Ａ，３Ｂ）の流体通路側端部（３Ｈ）が前記弁体の回転軸（２Ｂ）の周りで、前記軸受孔（１Ｎ）に対面する位置に形成された環状面（２Ｊ）に弾性接触するよう構成する。

さらに好適には、弁体は４角に特定の局率のＲを有する四角形状乃至は長楕円形状に形成されており、回転軸（２Ｂ）の半周部分における弁体周縁下面（２Ｈ）のシール部が少なくとも片側のＲ部を含む片側の軸受部までと、他側のＲ部を含む他側の軸受部までの２つの領域に形成されている（図２，図３及び図１５に示すスロットルバルブを参照）。

尚、スロットルバルブシャフトを成形する樹脂材料の線膨張係数をアルミニウムの線膨張係数に近いものを使用することによりスロットルバルブシャフトの熱変動による変形を抑制してかじり着きや、洩れ空気を生じる隙間の変動を抑制することができる。

本発明は好ましくは、シリンダ内に直接燃料を噴射するいわゆる筒内噴射型の内燃機関のスロットル装置に用いるものであるが、吸気ポートに燃料噴射装置を備えた内燃機関に用いることもできる。また、ガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンのスロットル装置としても用いることができる。

さらに、空気を代表とする気体の流量を制御する種々のバルブに用いることができる。

本発明の実施例における断面図。 本発明の実施例におけるスロットルバルブリブ形状説明図。 本発明の実施例におけるスロットルバルブリブ形状説明図。 本発明の実施例におけるスロットルバルブ側面形状説明図。 本発明の実施例におけるスロットルバルブ低開度時の説明図。 本発明の実施例におけるスロットルボディ内部空気通路形状説明図。 本発明の実施例におけるスロットルボディ内部空気通路形状説明図。 本発明の実施例における空気流れ説明図。 本発明の実施例における空気流れ説明図。 本発明の実施例における空気流量特性説明図。 本発明の実施例における滑り軸受説明図。 本発明の実施例におけるギアカバー内部説明図。 本発明の実施例におけるスロットルギア周辺拡大説明図。 本発明の実施例におけるギアカバー説明図。 本発明の別の実施例におけるスロットルバルブ形状説明図。 本発明の別の実施例におけるスロットルボディ内部空気通路形状説明図。 本発明の別の実施例における空気通路形状説明図。 本発明の別の実施例における空気通路形状説明図。 本発明の別の実施例における空気通路形状説明図。 本発明の別の実施例における滑り軸受説明図。 本発明の別の実施例におけるスロットルバルブ側面形状説明図。 本発明の別の実施例におけるスロットルバルブ低開度時の説明図。 本発明の別の実施例におけるスロットルバルブ形状説明図。 本発明の別の実施例におけるスロットルバルブ形状斜視図。 本発明の別の実施例における軸受部の説明図。 本発明の別の実施例における軸受部の説明図。 本発明の別の実施例における軸受部の説明図。

符号の説明

１ スロットルボディ
１Ａ スロットルボディ内部空気通路（吸気通路とも呼ぶ）
１Ｂ スロットルボディフランジ面
１Ｃ 突起部
１Ｄ スリット
１Ｆ ストッパ
１Ｋ （シート面を形成する）平面部
１Ｎ 軸受孔
２ スロットルバルブシャフト
２Ａ スロットルバルブ
２Ｂ スロットルシャフト
２Ｃ リブ
２Ｄ スロットルバルブ面
２Ｅ スロットルバルブの側面部（周面部あるいは曲面部とも呼ぶ）
２Ｆ スロットルバルブ円弧部分
２Ｇ スロットルバルブ直線部分
２Ｈ スロットルバルブ平面部
２Ｊ スロットルシャフト軸受面部
３ 滑り軸受
３Ａ，３Ｂ シール部材
４ （機械的全閉位置となる）基準面
５ スロットルギア
５Ａ スロットルギア端面
６ ナット
７ 中間ギアシャフト
８ 中間ギア
８Ａ 大ギア
８Ｂ 小ギア
９ ネジ
１０ モーター
１０Ａ モーターギア
１１ デフォルトレバー
１１Ａ デフォルトレバー突起
１２ デフォルトスプリング
１２Ａ デフォルトスプリングフックＸ
１２Ｂ デフォルトスプリングフックＹ
１３ スロットルスプリング
１３Ａ スロットルスプリングフックＸ
１３Ｂ スロットルスプリングフックＹ
１４ ローターホルダー
１５ ローター基板
１６ 基板
１７ ギアカバー
１７Ａ ギアカバーコネクタ
１８ カバー
１９ センサー端子
２０ モーター端子
２１ ギアカバー留めネジ
２２ キャップ
２３ シール機能付きボールベアリング
２４ シール機能付きニードルベアリング
２５ シールリング

Claims (11)

1. 流体通路の中に、回転軸によって回転可能に支持された樹脂材製バタフライ式弁体を備えるものにおいて、
   前記弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面に対面し、前記弁体が全閉位置に位置するとき、前記弁体の周縁下面に接触して流体シールを形成する平面部を有する環状突起が前記流体通路の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成されているバタフライ式弁装置。
2. 前記部分的環状突起は前記弁体の回転軸を支持する一対の軸受部から円周方向の特定の範囲に亘って形成され、前記一対の軸受部から周方向に等距離となる位置を含む残余の範囲には前記突起の欠落部が少なくとも一つ形成されている請求項１に記載のバタフライ式弁装置。
3. 前記欠落部の範囲においては前記弁体の周縁とこれに対面する前記流体通路内周壁面との間に最小流量を調整する微小間隙が形成されており、当該欠落部における弁体周面と流体通路内壁面との間の微小隙間からの漏れ流量は弁体がシート面に押付けられている間も、弁体がシート面から離れて開いた後も特定の開度を超えるまでは実質的に一定になるよう構成されている請求項２に記載のバタフライ式弁装置。
4. 上記弁体の周縁は厚さ方向に特定の曲率を有する曲面で形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のバタフライ式弁装置。
5. 前記環状突起は前記弁体の回転軸を支持する一対の軸受部から円周方向の特定の範囲に亘って形成され、残る範囲には突起と突起欠如部分とが交互に形成されている請求項１に記載のバタフライ式弁装置。
6. 前記突起は前記弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面にのみ形成されており、残る半円部分には、最小流量を調整する微小隙間が弁体周縁と流体通路内壁面との間に形成されている請求項１に記載のバタフライ式弁装置。
7. 前記弁体の周縁は全周に亘って弁体の厚さ方向に特定の曲率を有する曲面で形成されている請求項１乃至請求項３，請求項５及び請求項６のいずれかに記載のバタフライ式弁装置。
8. 前記弁体が機械的にこれ以上閉じ方向に回転できない機械的全閉位置から前記弁体がその厚さ分だけ開く間において、前記機械的全閉位置で規定される最小流量を維持するよう前記弁体の周縁の曲面の形状が設定されている請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のバタフライ式弁装置。
9. 流体通路の中に、回転軸によって回転可能に支持された樹脂材製バタフライ式弁体を備え、前記回転軸が前記流体通路の壁面に設けた軸受孔に挿通されているものにおいて、
   前記軸受孔内で前記回転軸の周りに筒状の弾性シール部材を装着し、当該シール部材の流体通路側の端部が前記弁体の前記回転軸の周りで、前記軸受孔に対面する位置に形成された環状面に弾性接触するよう構成されているバタフライ式弁装置。
10. 前記弁体の回転軸に対して半円部分の周縁下面に対面し、前記弁体が全閉位置に位置するとき前記弁体の周縁下面に接触して流体シールを形成する平面部を有する環状突起が前記流体通路の内壁面に半径方向内側に向かって突出するように形成されており、さらに前記軸受孔内で前記回転軸の周りに筒状の弾性シール部材が装着され、当該シール部材の流体通路側端部が前記弁体の回転軸の周りで、前記軸受孔に対面する位置に形成された環状面に弾性接触するよう構成されているバタフライ式弁装置。
11. 前記弁体は４角に特定の局率の曲面部を有する四角形状乃至は長楕円形状に形成されており、前記回転軸に対して半周部分における前記弁体周縁下面のシール部が少なくとも片側の曲面部を含む片側の軸受部までと、他側の曲面部を含む他側の軸受部までの２つの領域に形成されている請求項１乃至１０のいずれかに記載のバタフライ式弁装置。

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