JP2019019703A - スロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルバルブ装置における部品点数の削減及び軽量化を図りつつスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとを確実に連結する。
【解決手段】スロットルバルブ装置１０を構成するボディ１６には、吸気マニホールド１２の集合管４２に圧入される通路部２８を備えている。この通路部２８は、圧入部４０と、該圧入部４０に隣接した小径な挿通部５０とを有し、前記挿通部５０にはシールリング５２が設けられる。一方、吸気マニホールド１２の集合管４２には、通路部２８が内部に挿入された際、シールリング５２の外周側となる位置にフランジ５４が形成される。そして、集合管４２に対して通路部２８が圧入された際、フランジ５４によって前記集合管４２の変形が抑制されると共に、シールリング５２が前記集合管４２の内周面に当接してシールがなされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に供給される空気の流量を制御するためのスロットルバルブ装置と、該スロットルバルブ装置によって制御された空気を前記内燃機関へと供給する吸気マニホールドとを連結する連結構造に関する。

従来から、車両に搭載される内燃機関へ供給される空気の流量を制御するスロットルバルブ装置が用いられている。このスロットルバルブ装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、外気が導入されるエアダクトと、内燃機関の各シリンダに空気を分配する吸気マニホールドとの間に配置され、スロットルボディと、該スロットルボディの内部に開口した吸気通路と、該吸気通路の内部に軸部を介して回転自在に設けられたバルブとを備える。

一方、吸気マニホールドには、スロットルボディの連結される断面矩形状の接合面を有し、その四隅にはそれぞれボルト孔が形成されると共に、その中央部には吸気通路が形成される。この４つのボルト孔にはそれぞれ円筒状のカラー及びナットがそれぞれ埋設される。

そして、スロットルボディの下流側端面と吸気マニホールドの接合面とが当接し互いの吸気通路が連通した状態で、前記スロットルボディに挿通された４本のボルトがそれぞれボルト孔へと挿入されナットに対して螺合されることで、スロットルボディが吸気マニホールドに対して連結される。

特開２００６−１６１６５０号公報

近年、車両の燃費向上及び製造コスト削減の観点から、スロットルバルブ装置を吸気マニホールドに対して確実に連結しつつ、前記スロットルバルブ装置のさらなる軽量化と部品点数の削減が要請されている。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、スロットルバルブ装置における部品点数の削減及び軽量化を図りつつ互いに確実に連結することが可能なスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内部に吸気通路を有したボディと、吸気通路に回転自在に設けられるバルブと、ボディに設けられバルブを駆動する駆動部とを有し、バルブが回転することによって吸気通路を開閉し吸気通路を流通する空気の流量を制御するスロットルバルブ装置を、吸気マニホールドへと連結するスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造において、
ボディは、内部に吸気通路を有し吸気マニホールドの集合管に連結される通路部を備え、
通路部には、集合管に圧入される筒状の圧入部と、
圧入部に隣接して設けられ集合管の内周面に当接するシール部と、
を有し、
集合管には、少なくともシール部の外周側となる位置に集合管の径方向外側へと延在したフランジが形成されることを特徴とする。

本発明によれば、スロットルバルブ装置を構成するボディは、吸気通路を内部に有した通路部を有し、この通路部には吸気マニホールドの集合管に圧入される圧入部と、圧入部に隣接し集合管の内周面に当接するシール部とを備えると共に、少なくともシール部の外周側には径方向外側に延在したフランジが形成される。

そして、スロットルバルブ装置のボディにおいて、その通路部を吸気マニホールドの集合管へと連結する際、その圧入部を集合管に対して圧入することでボディと吸気マニホールドとを連結している。

従って、圧入部の圧入によってスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとを互いに確実に連結可能とすることで、４個のボルトやカラー等を用いて吸気マニホールドと連結している従来技術に係るスロットルバルブ装置と比較し、スロットルバルブ装置の部品点数を削減できると共に軽量化を図ることが可能となる。

また、シール部の外周側に設けられたフランジによって剛性を高めることで、圧入部が内部へと圧入された際の集合管の変形が抑制され、通路部と集合管との連結をより確実に行うことができると共に、シール部による集合管との間のシールを確実に行うことが可能となる。

さらに、集合管に、圧入部の外周側となる位置に、フランジから集合管の延在方向に沿って突出し集合管の外周面と接続されるリブを設けるとよい。

さらにまた、フランジが、集合管に対して通路部を連結する際に用いられる治具の押え部であるとよい。

またさらに、通路部の外周側に、締結部材を介して吸気マニホールドに固定される取付用ボスを備えるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、スロットルバルブ装置を構成するボディの通路部を吸気マニホールドの集合管へと連結する際、通路部の圧入部を集合管に対して圧入してボディと吸気マニホールドとを固定することで、従来技術に係るスロットルバルブ装置と比較し、スロットルバルブ装置における部品点数の削減及び軽量化を図ることができ、しかも、フランジによって集合管の剛性を高めることで、圧入時における集合管の変形が抑制され、通路部と集合管との連結をより確実に行うことができると共に、シール部による集合管との間のシールも確実に行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置及び吸気マニホールドの一部断面全体正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

本発明に係るスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置を示す。

このスロットルバルブ装置１０は、図１及び図２に示されるように、内燃機関の吸気マニホールド１２と、外気が導入されるエアダクト１４（図２中、二点鎖線形状）との間に設けられ、例えば、ボディ１６と、該ボディ１６の内部に回転自在に支持されるシャフト１８と、前記シャフト１８に固定され前記ボディ１６の通路部２８に設けられるバルブ２０と、前記ボディ１６に設けられ通電作用下に駆動力を付勢する駆動部２２と、前記駆動部２２から出力された駆動力を前記バルブ２０へと伝達する駆動力伝達機構２４とを含む。

ボディ１６は、例えば、金属製材料から形成され、後述する駆動部２２及び駆動力伝達機構２４が収納される本体部２６と、該本体部２６の側部に設けられ、吸気マニホールド１２及びエアダクト１４に接続される通路部２８と、前記通路部２８に隣接するように外周側に設けられた取付用ボス３０とを有する。

本体部２６には、駆動部２２が収納される第１収納部３２と、該第１収納部３２と連通して駆動力伝達機構２４の収納される第２収納部３４とを備え、該第２収納部３４の側方に通路部２８が設けられる。また、本体部２６は、第１及び第２収納部３２、３４が側方へと開口し、その開口部位がカバー部材３６によって閉塞される（図１参照）。

通路部２８は、所定直径で円筒状に形成され、断面円形状で軸方向（図２中、矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した吸気通路３８を内部に有し、この吸気通路３８には円盤状のバルブ２０が配設される。また、通路部２８の上流側（矢印Ａ方向）となる一端部にはエアダクト１４が接続され、下流側（矢印Ｂ方向）となる他端部には吸気マニホールド１２に接続される圧入部４０が形成される。この圧入部４０は、該圧入部４０の圧入される吸気マニホールド１２の集合管４２の内周径より若干だけ大きな直径で形成される。

この通路部２８の外周面には、その他端部側に形成され径方向外側に突出した鍔部４６を有する。鍔部４６は、通路部２８の外周面に対して径方向外側に直交するように突出し、周方向に沿って環状に形成される。

また、通路部２８の他端部には、圧入部４０の外周面より若干だけ小径な挿通部５０が形成され、この挿通部５０は、圧入部４０に対して吸気マニホールド１２側（矢印Ｂ方向）となる他端部側に隣接して設けられると共に、外周面に形成された環状溝にシールリング（シール部）５２が装着される。

そして、通路部２８を構成する圧入部４０が吸気マニホールド１２の集合管４２に対して圧入され、鍔部４６が前記集合管４２の端部へと当接するまで挿入されることで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った所定位置で位置決めされ、且つ、圧入部４０によって同軸状に保持されると共に、挿通部５０が前記集合管４２の内周面との間に若干の隙間を有した状態で、シールリング５２が前記集合管４２に当接することでシールされる。

この集合管４２には、図２に示されるように、例えば、通路部２８におけるシールリング５２の外周側となる位置に径方向外側へ突出したフランジ５４が形成され、このフランジ５４は集合管４２の外周面に沿って所定高さで環状に形成される。また、フランジ５４には、通路部２８に沿った上流側となり、圧入部４０の外周側となる位置に複数のリブ５６が設けられる。リブ５６は、例えば、断面三角形状でフランジ５４と集合管４２の外周面とを接続するように形成され、且つ、前記集合管４２の周方向に沿って互いに等間隔離間して配置される（図１参照）。

取付用ボス３０は、例えば、本体部２６の外壁に対して突出した筒状に形成され、通路部２８の外周側で略平行に形成される。

また、取付用ボス３０の中心には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通し締結ボルト（締結部材）５８の挿通されるボルト孔６０が形成される。このボルト孔６０も通路部２８と略平行に形成される。

そして、図２に示されるように、通路部２８の圧入部４０が吸気マニホールド１２の集合管４２へと圧入された状態で、取付用ボス３０のボルト孔６０に挿通された締結ボルト５８が前記吸気マニホールド１２の端部に設けられたねじ孔６２へと螺合されることで互いに締結される。

駆動部２２は、図１に示されるように、例えば、ステッピングモータ等の回転駆動源６４からなり、ボディ１６の第１収納部３２に対して第２収納部３４側から挿入され収納される。この回転駆動源６４の駆動軸６６には、ピニオンギア６８が装着されている。そして、駆動部２２は、図示しないコントローラからの制御信号が入力されることで駆動軸６６及びピニオンギア６８が所定角度だけ回転する。

駆動力伝達機構２４は、第２収納部３４の内部に収納され、駆動部２２のピニオンギア６８に噛合される第１ギア７０と、前記シャフト１８の他端部側に連結され前記第１ギア７０と噛合される第２ギア７２と、前記シャフト１８を介してバルブ２０を弁閉方向に付勢するスプリング７４とを含む。

そして、駆動部２２の駆動作用下に回転駆動力がピニオンギア６８を介して第１ギア７０、第２ギア７２へと伝達されシャフト１８へ回転駆動力が伝達されることで、該シャフト１８及びバルブ２０が所定角度だけ回転する。

本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド１２との連結構造が適用されたスロットルバルブ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しないコントローラから駆動部２２の回転駆動源６４に対して制御信号が出力されることで、この回転駆動源６４が所定回転量（回転角度）だけ回転し、その回転駆動力がピニオンギア６８、第１ギア７０及び第２ギア７２を介してシャフト１８へと伝達される。そして、シャフト１８がスプリング７４の弾発力に抗して所定角度だけ回転することで、吸気通路３８の内部でバルブ２０が所定角度だけ回転し、前記吸気通路３８の内周面と前記バルブ２０との間を通じてスロットルバルブ装置１０の上流側であるエアダクト１４と下流側である吸気マニホールド１２とが連通した弁開状態となる。

これにより、車両の外部から取り込まれた空気が、エアダクト１４を通じてスロットルバルブ装置１０の吸気通路３８へと流通し、バルブ２０によって前記空気の流量が制御された後、下流側に接続された吸気マニホールド１２の集合管４２から複数の分岐管（図示せず）を経て内燃機関の各シリンダへと供給される。

また、駆動部２２に対する通電を停止することで、シャフト１８に対する回転駆動力が滅勢されるため、前記シャフト１８及びバルブ２０はスプリング７４の弾発力によって前記とは反対方向に回転し初期状態である弁閉状態へと復帰する。

以上のように、本実施の形態では、金属製材料からなるスロットルバルブ装置１０のボディ１６において、吸気通路３８の下流側となる通路部２８を吸気マニホールド１２の集合管４２へと挿入することで、その圧入部４０が前記集合管４２に対して圧入されると共に、挿通部５０に装着されたシールリング５２が前記集合管４２の内周面に当接した状態で、取付用ボス３０に挿通された締結ボルト５８によって吸気マニホールド１２とボディ１６とを締結している。

従って、締結ボルト５８及び圧入部４０の圧入によってスロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを互いに連結可能とすることで、４個のボルトやカラー等を用いて吸気マニホールドと連結している従来技術に係るスロットルバルブ装置と比較し、スロットルバルブ装置１０の部品点数を削減できると共に軽量化を図ることが可能となる。

また、樹脂製材料からなる集合管４２には、シールリング５２の外周側となる位置にフランジ５４を設けて剛性を高めているため、前記集合管４２に対してボディ１６の通路部２８を圧入した際の径方向外側への変形が抑制され、その結果、スロットルバルブ装置１０の通路部２８を吸気マニホールド１２の集合管４２に対してより確実に連結することができ、しかも、前記通路部２８に設けられたシールリング５２によって前記集合管４２との間のシールを確実に行うことができる。

さらに、集合管４２の外周面には、内部に圧入された圧入部４０の外周側となる位置に、フランジ５４とを接続する複数のリブ５６を設けているため、前記フランジ５４近傍における剛性をさらに高めることが可能となり、それに伴って、前記集合管４２に対してボディ１６の通路部２８を挿入した際の径方向外側への変形をさらに抑制することができ、通路部２８と吸気マニホールド１２とをより一層確実に連結できる。

さらにまた、集合管４２のフランジ５４は、ボディ１６の通路部２８を圧入して組み付ける際に図示しない治具の押え部として利用することができるため、該フランジ５４以外に前記治具の押え部を別に設ける場合と比較し、軽量化及び製造コストの削減を図ることができる。

なお、本発明に係るスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…スロットルバルブ装置 １２…吸気マニホールド
１６…ボディ ２０…バルブ
２２…駆動部 ２８…通路部
３８…吸気通路 ４０…圧入部
４２…集合管 ４６…鍔部
５０…挿通部 ５２…シールリング
５４…フランジ ５６…リブ
５８…締結ボルト

Claims (4)

1. 内部に吸気通路を有したボディと、該吸気通路に回転自在に設けられるバルブと、前記ボディに設けられ前記バルブを駆動する駆動部とを有し、前記バルブが回転することによって前記吸気通路を開閉し該吸気通路を流通する空気の流量を制御するスロットルバルブ装置を、吸気マニホールドへと連結するスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造において、
   前記ボディは、内部に前記吸気通路を有し前記吸気マニホールドの集合管に連結される通路部を備え、
   前記通路部には、前記集合管に圧入される筒状の圧入部と、
   前記圧入部に隣接して設けられ前記集合管の内周面に当接するシール部と、
   を有し、
   前記集合管には、少なくとも前記シール部の外周側となる位置に該集合管の径方向外側へと延在したフランジが形成されることを特徴とするスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造。
2. 請求項１記載の連結構造において、
   前記集合管には、前記圧入部の外周側となる位置に、前記フランジから前記集合管の延在方向に沿って突出し該集合管の外周面へと接続されるリブが設けられることを特徴とするスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造。
3. 請求項１又は２記載の連結構造において、
   前記フランジは、前記集合管に対して前記通路部を連結する際に用いられる治具の押え部であることを特徴とするスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の連結構造において、
   前記通路部の外周側には、締結部材を介して前記吸気マニホールドに固定される取付用ボスを備えることを特徴とするスロットルバルブ装置と吸気マニホールドとの連結構造。

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