JP2014156797A - 流量制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数が少なく構造が簡単で安価な制御基体及びアクチュエータの接合構造を備える流量制御装置を提供する。
【解決手段】制御基体５に取り付け孔１９の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第１接合フランジ３５を設ける一方，アクチュエータ２０のステータ２０ａに第１接合フランジ３５と対向する合成樹脂製の第２接合フランジ３６を設け，第１及び第２接合フランジ３５，３６の対向面の一方には溶着凹部３９を，またその他方には，溶着凹部３９に挿入される溶着凸部４０をそれぞれ設け，溶着凹部３９の底部と，溶着凸部４０の先端部との間に，それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線４４を配設し，第１及び第２接合フランジ３５，３６に，底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき，互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部４５，４６を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は，制御基体にバルブガイド孔と，このバルブガイド孔の内側面に開口し，前記バルブガイド孔を通して流体が通過する計量孔とを形成し，前記バルブガイド孔には，前記計量孔を開閉する制御バルブを嵌装し，この制御バルブに，これを開閉駆動すべくアクチュエータの出力軸を連結し，前記アクチュエータのステータを，前記制御基体に前記バルブガイド孔に連なるように設けられる取り付け孔に嵌装してなる流量制御装置の改良に関する。
かゝる流量制御装置は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
特表ＷＯ２００５／０９５７７４号公報
従来の流量制御装置では，制御基体及びアクチュエータの接合構造が，アクチュエータを保持するハウジングと，このハウジングの端部に係止される取り付け板と，この取り付け板を制御基体に固着するボルトとで構成されるので，その部品点数及び組立工数が多く，コストの低減が困難であった。
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，部品点数が少なく構造が簡単で安価な制御基体及びアクチュエータの接合構造を備える前記流量制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために，本発明は，制御基体にバルブガイド孔と，このバルブガイド孔の内側面に開口し，前記バルブガイド孔を通して流体が通過する計量孔とを形成し，前記バルブガイド孔には，前記計量孔を開閉する制御バルブを嵌装し，この制御バルブに，これを開閉駆動すべくアクチュエータの出力軸を連結し，前記アクチュエータのステータを，前記制御基体に前記バルブガイド孔に連なるように設けられる取り付け孔に嵌装してなる流量制御装置において，制御基体に前記取り付け孔の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第１接合フランジを設ける一方，アクチュエータのステータに前記第１接合フランジと対向する合成樹脂製の第２接合フランジを設け，前記第１及び第２接合フランジの対向面の一方には溶着凹部を，またその他方には，前記溶着凹部に挿入される溶着凸部をそれぞれ設け，前記溶着凹部の底部と，前記溶着凸部の先端部との間に，それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線を配設し，前記第１及び第２接合フランジに，前記底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき，互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部を設けたことを第１の特徴とする。尚，前記アクチュエータは，後述する本発明の実施形態中の電動モータ２０に対応し，また前記溶着溝及び溶着突起は，同実施形態中の溶着溝３９及び溶着突起４０に装置対応する。
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記取り付け孔及びバルブガイド孔間に，前記ステータの端面に対向する段部が形成されており，この段部と前記ステータの端面との間にシール部材を介装し，このシール部材が前記第１及び第２接合フランジの溶着時，前記段部及びステータにより前記軸方向に挟圧されるようにしたことを第２の特徴とする。
さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記溶着凹部及び溶着凸部を，これらが前記ステータ及び取り付け孔を囲繞するよう，環状に形成したことを第３の特徴とする。
本発明の第１の特徴によれば，制御基体に取り付け孔の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第１接合フランジを設ける一方，アクチュエータのステータに第１接合フランジと対向する合成樹脂製の第２接合フランジを設け，第１及び第２接合フランジの対向面の一方には溶着凹部を，またその他方には，溶着凹部に挿入される溶着凸部をそれぞれ設け，溶着凹部の底部と，溶着凸部の先端部との間に，それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線を配設したので，取り付け板及びボルト等の固着部材を使用することなく，制御基体及びアクチュエータ間を接合することができ，その接合構造の簡素化，延いてはコストの低減を図ることができる。
しかも，第１及び第２接合フランジに，前記底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき，互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部を設けたので，制御基体及びアクチュエータの相対位置を一定させ，制御バルブの開閉位置を安定させることができる。
本発明の第２の特徴によれば，取り付け孔及びバルブガイド孔間に，ステータの端面に対応する段部が形成されており，この段部とステータの端面との間にシール部材を介装し，このシール部材が第１及び第２接合フランジの溶着時，段部及びステータにより挟圧されるようにしたので，前記溶着規制部を設けたことゝ相まって，シール部材のシール圧を適正にし，制御基体及びステータ間のシールを確実にして，バルブガイド孔からアクチュエータ側への異物の浸入を防ぐことができる。
本発明の第３の特徴によれば，溶着凹部及び溶着凸部を，これらがステータ及び取り付け孔を囲繞するよう，環状に形成したので，溶着部が取り付け孔及びステータを囲繞することになり，取り付け孔及びステータ間のシールを確実に行うことができる。
本発明の実施形態に係るエンジンの吸気量制御装置の縦断側面図。 図１の２−２線拡大断面図。 図２の３−３線断面図で，右半部は１及び第２接合フランジの溶着前の状態，左半部は１及び第２接合フランジの溶着後の状態示す。 図２の４−４線断面図で，右半部は１及び第２接合フランジの溶着前の状態，左半部は１及び第２接合フランジの溶着後の状態示す。
本発明をエンジンの吸気量制御装置に適用した実施形態を，添付図面に基づいて以下に説明する。
先ず，図１において，符号１は，例えば自動二輪車用のエンジンに取り付けられるスロットルボディであって，エンジンの吸気ポートに連通する吸気道２を中心部に有し，その吸気道２を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ３がスロットルボディ１に軸支される。スロットルボディ１の上側壁には支持台４が一体に形成され，この支持台４上に制御基体５が重ねられ，図示しないボルトにより締結される。
制御基体５には，有底シリンダ状のバルブガイド孔７が形成され，このバルブガイド孔７は，横断面が方形をなしており，このバルブガイド孔７の，重力方向に沿う下側の内側面は制御内側面８ａとされる。制御基体５には，上記制御内側面８ａに開口する計量孔１０と，この計量孔１０よりバルブガイド孔７の底部側で制御内側面８ａに開口する入口孔１１とが設けられ，上記計量孔１０を開閉する制御バルブ１２がバルブガイド孔７に摺動自在に嵌装される。
一方，スロットルボディ１には，スロットルバルブ３より上流の吸気道２を前記入口孔１１に接続するバイパス上流通路１４と，前記計量孔１０を，スロットルバルブ３より下流の吸気道２に接続するバイパス下流通路１５とが設けられる。スロットルボディ１及び制御基体５の接合面間には，バイパス上流通路１４及び入口孔１１間の接続部，並びにバイパス下流通路１５及び計量孔１０間の接続部をそれぞれ囲繞するシール部材１６が介装される。而して，バイパス上流通路１４，入口孔１１，バルブガイド孔７，計量孔１０及びバイパス下流通路１５は，スロットルバルブ３を迂回して吸気道２に接続されるバイパス１７を構成する。
前記制御バルブ１２は，下側面を制御外側面８ｂとして前記バルブガイド孔７の制御内側面８ａに摺接させる制御壁１２ａと，この制御壁１２ａの左右両側端部より起立してバルブガイド孔７の左右両内側面に対面する一対の側壁１２ｂ，１２ｂと，制御壁１２ａの，バルブガイド孔７の底部側の前端より起立して両側壁１２ｂ，１２ｂの前端部間を連結する前端壁１２ｃと，制御壁１２ａ及び両側壁１２ａ，１２ａの後端部から内方に突出するＵ字状の内向き鍔１２ｄとよりなっていて，制御壁１２ａと反対側の面を開放面１２ｅとした箱形をなしており，したがってこの制御バルブ１２は，横断面正方形のバルブガイド孔７内では，その軸方向に摺動自在であるが，回転は不能である。
制御基体５には，前記バルブガイド孔７の開口端に段部１８を介して連なる，バルブガイド孔７より大径のモータ取り付け孔１９が設けられ，それに電動モータ２０のステータ２０ａが装着される。その際，ステータ２０ａの前端面と段部１８との間には，電動モータ２０の出力軸２０ｂの外周面に密接する，ゴム等の弾性材よりなるシール部材２１が挟持される。電動モータ２０の出力軸２０ｂは，正逆転が可能であり，この出力軸２０ｂに前記制御バルブ１２がねじ機構２５を介して連結される。
上記ねじ機構２５は，制御バルブ１２に回り止め手段２６を介し連結されて制御バルブ１２を同期的に開閉駆動するスライドピース２７と，電動モータ２０の出力軸２０ｂに連設され，スライドピース２７に制御バルブ１２の摺動方向に沿って設けられたねじ孔２８に螺合するねじ軸２９とで構成される。上記ねじ孔２８は，行き止まり部２８ａを有する袋状に形成される。スライドピース２７は，制御バルブ１２のＵ字状の内向き鍔１２ｄ内を貫通して制御バルブ１２内に配置される筒軸２７ａと，この筒軸２７ａ前端の閉鎖端壁２７ｂの外周に形成されるフランジ２７ｃとよりなっており，筒軸２７ａには，前記ねじ軸２９が螺合する袋状の前記ねじ孔２８が設けられる。
前記外向きフランジ２７ｃの内面には第１スプリング座３１が，また前記内向き鍔１２ｄの内面には第２スプリング座３２がそれぞれ形成され，この両スプリングスプリング座３１，３２間にコイルスプリング３３が縮設され，このコイルスプリング３３のセット荷重により制御バルブ１２はスライドピース２７に対して後方，即ち電動モータ２０側へ付勢され，それによりスライドピース２７の前端壁１２ｃが外向きフランジ２７ｃとの当接状態に保持される。これにより，スライドピース２７及び制御バルブ１２は，互いに軸方向にガタ無く連結される。
前記回り止め手段２６は，スライドピース２７の閉鎖端壁２７ｂの外端面に形成されるキー溝３５と，制御バルブ１２の前端壁１２ｃの内端面に突設されて上記キー溝３５に係合するキー３６とより構成され，これらキー溝３５及びキー３６の係合により，スライドピース２７及び制御バルブ１２の相対回転が阻止されるようになっている。
制御バルブ１２の，計量孔１０を全開にする全開位置は，ねじ軸２９の先端部が制御バルブ１２のねじ孔２８の行き止まり部２８ａに衝合することで規制されるようになっている。
而して，スロットルバルブ３の全閉時には，電子制御ユニットが，スロットルバルブ開度，エンジンの吸気負圧，吸気温，エンジン温度，エンジン回転数等のエンジンの運転条件に関する情報に基づいて，エンジン始動時，ファストアイドリング時，通常アイドリング時，エンジンブレーキ時など，エンジンの運転条件に対応した制御バルブ１２の最適開度を得べく，電動モータ２０への通電を制御して，電動モータ２０の出力軸２０ｂを正転又は逆転させる。出力軸２０ｂが正転又は逆転すると，その回転はねじ機構により減速されながらスライドピース２７を介して制御バルブ１２に軸方向の前後変位として伝達されるので，制御バルブ１２は，その軸方向変位により計量孔１０のバルブガイド孔７への開口面積をきめ細かく調節することができる。これにより，バイパス１７を流れるエンジンの吸気量がきめ細かく制御され，エンジン始動，ファストアイドリング，通常アイドリング，エンジンブレーキ等に対応することができる。
制御バルブ１２により開閉される計量孔１０は，制御バルブ１２の摺動方向に長径を向けた長孔状をなしているから，その有効開口面積を制御バルブ１２の摺動に応じてきめ細かく調節することができる。
この場合，制御バルブ１２には，重力による制御内側面８ａ側への押圧力と，計量孔１０から制御バルブ１２の制御外側面８ｂに働くエンジンの吸気負圧による吸引力とが同時に作用し，これらによって制御外側面８ｂ及び制御内側面８ａ間の密着力は強められる。
スロットルバルブ３を開放していけば，その開度に応じた量の吸気が吸気道２を通してエンジンに供給され，エンジンは出力運転域に移っていく。
またスライドピース２７及び制御バルブ１２は，コイルスプリング３３により軸方向にガタ無く連結され，制御バルブ１２はスライドピース２７の軸方向移動に遅れなく同期して追従することができる。
しかも，スライドピース２７及び制御バルブ１２間を連結する回り止め手段２６は，スライドピース２７及び制御バルブ１２の軸方向で対向する端面にそれぞれ形成されるキー溝３５及びキー３６で構成され，これらの係合に，スライドピース２７及び制御バルブ１２間を連結するコイルスプリング３３の付勢力が関与するので，回り止め手段２６による部品点数の増加もなく，吸気量制御装置の構造の簡素化に寄与し得る。しかも，回り止め手段２６の構成はコンパクトで，吸気量制御装置の大型化を避けることができる。
さて，制御基体５及び電動モータ２０の接合構造について，図１〜図３により説明する。
制御基体５の，モータ取り付け孔１９の開口側の端部には，モータ取り付け孔１９の軸方向と直交する方向に延びる第１接合フランジ３５が一体に形成される。図示例では，制御基体５が合成樹脂製であるから，第１接合フランジ３５も合成樹脂製となる。一方，電動モータ２０のステータ２０ａには，合成樹脂製でカプラ３７と一体の第２接合フランジ３６が上記第１接合フランジ３５と対向するように一体的に形成され，カプラ３７には，電動モータ２０の給電用端子３８が設けられる。第１接合フランジ３５の端面には，ステータ２０ａを囲繞する環状の溶着溝３９が，また第２接合フランジ３６の端面には，溶着溝３９に挿入される環状の溶着突起４０がそれぞれ設けられる。
また第１及び第２接合フランジ３５，３６には，半径方向に突出して互いに対向する一対の耳部３５ａ，３５ａ；３６ａ，３６ａをそれぞれ有しており，第１接合フランジ３５の耳部３５ａ，３５ａには，溶着溝３９から半径方向に延びる一対の端子溝４１，４１が設けられる。さらに互いに対向する耳部３５ａ，３５ａ；３６ａ，３６ａには，それらを貫通して一直線上に並ぶ透孔４２，４３がそれぞれ設けられる。
溶着溝３９及び端子溝４１，４１には，これらの対応した形状に形成される電熱線４４が配設される。即ち電熱線４４は，環状の溶着溝３９に配設される環状部４４ａと，この環状部４４ａから半径方向外方へ直線状に延びる一対の端子部４４ｂ，４４ｂとからなっている。この電熱線４４は，溶着溝３９の溝底部と溶着突起４０の先端部とで挟持され，通電による発熱により上記溝底部及び先端部を溶融接合，即ち溶着させるもので，その際の溶着沈み量を規制すべく，互いに当接し得る溶着規制部４５，４６が第１及び第２接合フランジ３５，３６の外周側の対向面に設けられる。
而して，第１及び第２接合フランジ３５，３６の溶着に当たっては，先ず，制御基体５のモータ取り付け孔１９にシール部材２１を段部１８との当接位置まで嵌入してから，電動モータ２０の出力軸２０ｂ及びねじ軸２９をシール部材２１の中心孔に挿通しながら，ステータ２０ａをモータ取り付け孔１９に嵌装して，その端面をシール部材２１に接触させる。
次いで，制御基体５の第１接合フランジ３５の溶着溝３９及び端子溝４１，４１に，電熱線４４を配設した上で，電動モータ２０の第２接合フランジ３６の溶着突起４０を嵌入し，一対の透孔４２，４２に挿入した絶縁性の一対の端子受けピン４８，４８と，一対の透孔４３，４３から透孔４２，４２に挿入した一対の電極棒４９，４９とで電熱線４４の端子部４４ｂ，４４ｂを挟持する。そして第１及び第２接合フランジ３５，３６相互に加圧力を加えつゝ，一対の電極導棒４９，４９を通して電熱線４４に通電すると，電熱線４４の発熱により，電熱線４４に圧接した溶着溝３９の溝底部と溶着突起４０の先端部とが溶着していき，それに伴なう溶着突起４０の溶着溝３９への沈み込みが規定値に達したとき，第１及び第２接合フランジ３５，３６の対向面に設けられた溶着規制部４５，４６が互いに当接することで，規定値を越える沈み込みが制限され，同時に電熱線４４への通電を停止する。その後，溶着部の固化を待って第１及び第２接合フランジ３５，３６から押圧力を解除する。
かくして，取り付け板やボルト等の固着部材を使用することなく，制御基体５及び電動モータ間を接合することができ，その接合構造の簡素化，延いてはコストの低減を図ることができる。しかも，第１及び第２接合フランジ３５，３６の溶着規制部４５，４６により，前記溝底部及び先端部の溶着沈み量を規制するようにしたので，溶着後，制御基体５及び電動モータ２０の相対位置を一定させ，制御バルブ１２の開閉位置を安定させることができる。
ところで，前記沈み込みは，ステータ２０ａのシール部材２１に対する押圧を生じさせるもので，これによりシール部材２１のシール圧を適正に確保し，制御基体５及びステータ２０ａ間のシールを確実にするので，バルブガイド孔７から電動モータ２０側への異物（例えばエンジンの吹き返し時に発生する煤や燃料成分）の浸入を防ぐことができる。
また前記溶着溝３９及び溶着突起４０は，これらがステータ２０ａ及びモータ取り付け孔１９の開口端を囲繞するよう，環状に形成されるので，溶着部がステータ２０ａ及びモータ取り付け孔１９の開口端を囲繞することになり，モータ取り付け孔１９及びステータ２０ａ間のシールを確実に行うことができる。
さらに前記溶着規制部４５，４６は，第１及び第２接合フランジ３５，３６の外周側の対向面に設けられるので，溶着後は，第１及び第２接合フランジ３５，３６の外周側の対向面は，隙間の無い密着状態を呈するから，良好な外観を得ることができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，上記実施形態とは反対に，溶着溝３９を第２接合フランジ３６に，溶着突起４０を第１接合フランジ３５にそれぞれ設けることもできる。
５・・・・・制御基体
７・・・・・バルブガイド孔
１０・・・・計量孔
１２・・・・制御バルブ
１８・・・・段部
１９・・・・取り付け孔
２０・・・・電動モータ
２０ａ・・・ステータ
２０ｂ・・・出力軸
２１・・・・シール部材
３５・・・・第１接合フランジ
３６・・・・第２接合フランジ
３９・・・・溶着凹部（溶着溝）
４０・・・・溶着凸部（溶着突起）
４４・・・・電熱線
４５，４６・・・溶着規制部

Claims (3)

  1. 制御基体（５）にバルブガイド孔（７）と，このバルブガイド孔（７）の内側面に開口し，前記バルブガイド孔（７）を通して流体が通過する計量孔（１０）とを形成し，前記バルブガイド孔（７）には，前記計量孔（１０）を開閉する制御バルブ（１２）を嵌装し，この制御バルブ（１２）に，これを開閉駆動すべくアクチュエータ（２０）の出力軸（２０ｂ）を連結し，前記アクチュエータ（２０）のステータ（２０ａ）を，前記制御基体（５）に前記バルブガイド孔（７）に連なるように設けられる取り付け孔（１９）に嵌装してなる流量制御装置において，
    制御基体（５）に前記取り付け孔（１９）の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第１接合フランジ（３５）を設ける一方，アクチュエータ（２０）のステータ（２０ａ）に前記第１接合フランジ（３５）と対向する合成樹脂製の第２接合フランジ（３６）を設け，前記第１及び第２接合フランジ（３５，３６）の対向面の一方には溶着凹部（３９）を，またその他方には，前記溶着凹部（３９）に挿入される溶着凸部（４０）をそれぞれ設け，前記溶着凹部（３９）の底部と，前記溶着凸部（４０）の先端部との間に，それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線（４４）を配設し，前記第１及び第２接合フランジ（３５，３６）に，前記底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき，互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部（４５，４６）を設けたことを特徴とする流量制御装置。
  2. 請求項１記載の流量制御装置において，
    前記取り付け孔（１９）及びバルブガイド孔（７）間に，前記ステータ（２０ａ）の端面に対向する段部（１８）が形成されており，この段部と前記ステータ（２０ａ）の端面との間にシール部材（２１）を介装し，このシール部材（２１）が前記第１及び第２フランジ（３５，３６）の溶着時，前記段部（１８）及びステータ（２０ａ）により挟圧されるようにしたことを特徴とする流量制御装置。
  3. 請求項１記載の流量制御装置において，
    前記溶着凹部（３９）及び溶着凸部（４０）を，これらが前記ステータ（２０ａ）及び取り付け孔（１９）を囲繞するよう，環状に形成したことを特徴とする流量制御装置。
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