JP3676833B2

JP3676833B2 - エンジンの吸気制御弁装置

Info

Publication number: JP3676833B2
Application number: JP20798994A
Authority: JP
Inventors: 義和石川
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JPH0849573A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動車用エンジンなどの小形エンジンの吸入空気量を制御するため吸気通路に設置される制御弁装置、詳しくは温度変化に起因する吸気通路中心と弁板中心との軸方向相対位置変位を常にゼロに保って円滑な開閉動作と全開時の空気漏洩量低減とを両立させる機能を具えた制御弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの吸入空気量を制御するため吸気通路に設置されて開閉動作する制御弁、一般には絞り弁は吸気通路内に設置されただ円形の弁板と、弁板を取付けて開閉動作させる弁軸とを具えた構造の蝶形弁が普通に用いられており、弁軸は吸気通路を有する胴体に滑り軸受または転がり軸受によって支持されている。
【０００３】
滑り軸受によって弁軸を支持した場合、弁軸の軸方向位置決めは特別の位置決め機構を用いることなく弁板の全開時における吸気通路への嵌合によって行なっている。このため、開度増大とともに弁板外側周縁が吸気通路壁面から離れて軸方向遊びが大きくなり、全開で最大となる。
【０００４】
全開状態から閉じ方向へ動作する場合、軸方向遊びによって弁板が偏心状態となっていると、開弁動作に伴って偏心側の外側周縁が吸気通路壁面に接触するようになり、この接触により弁板が反対の軸方向へ移動させられる。
【０００５】
従って、弁板の吸気通路への嵌合、即ち弁板外側周縁と吸気通路壁面との接触による弁軸の軸方向位置決め手段は、必然的に接触干渉による動作不良を伴いやすく、弁板の戻り不良などの不具合を生じる。
【０００６】
これに対して、転がり軸受によって弁軸を支持した場合は、弁軸の軸方向遊びをなくし軸方向動きを生じさせないようにすることにより、前述のような接触を生じることなく円滑な開閉動作を行なわせることができる。
【０００７】
しかしながら、軸方向位置決め機構を用いて弁軸従ってまたそれに取付けられた弁板の軸方向位置を固定すると、温度変化を生じたとき一般に鋼で作られている弁軸と一般にアルミニウム合金で作られている胴体との熱膨張差または熱収縮差による接触干渉を生じる。
【０００８】
即ち、図４の（Ａ）に示すように、常温時において吸気通路５１の中心Ｎに弁板５２の中心を一致させて弁軸５３の軸方向位置を位置決め機構５４により固定すると、温度低下に伴って同図の（Ｂ）に示すように弁軸５３は相対的に吸気通路５１へ位置決め機構５４の方から押込まれ、吸気通路５１の中心Ｎに対して弁板５２の中心がＭ₁の位置に変位する。また、温度上昇に伴って同図の（Ｃ）に示すように弁軸５３は相対的に吸気通路５１から位置決め機構５４の方へ引出され、吸気通路５１の中心Ｎに対して弁板５２の中心がＭ₂の位置に変位する。
【０００９】
このような異種材料使用、温度変化に起因する相対変位によって弁板外側周縁と吸気通路壁面とが接触干渉するのを防ぐため、これらの間に図４の（Ｂ）、（Ｃ）に示す相対変位量Ｅ₁，Ｅ₂と同程度の隙間Ｅを常温時において設けることが実開昭６１−１３７８５８号公報に提示されているが、大幅な温度変化に対応させるため隙間Ｅを大きく設定すると、全閉時の空気漏洩量が多くなってエンジンの機能を損なう、という不都合を避けられない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、エンジンの吸気制御弁において、弁軸の軸方向動きを規制する位置決め機構を用いない場合は、閉弁方向の作動中に弁板外側周縁と吸気通路壁面とが接触干渉して戻り不良などを生じやすい。また、位置決め機構を用いた場合は、温度変化による接触干渉を生じこれを避けようとすると全閉時の空気漏洩量が多くなる、という不具合がある。
【００１１】
従って、本発明が解決しようとする課題は、位置決め機構を用いて戻り不良などの不具合を生じないようにしたエンジンの吸気制御弁装置において、温度変化による接触干渉を生じさせないとともに全閉時の空気漏洩量を大幅に低減させる、という相反する要求をともに満足させたものがなかった、という点である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は吸気通路を開閉する弁板を取付けて胴体に回転可能に支持された弁軸と直交させて長板状の位置決め部材を両端部を胴体に固定して設置した。この位置決め部材は中央部が弁板に対して両端部よりも外側方へ膨出して台形状または円弧た形状であってこの中央部が弁軸と回転自在且つ軸方向不動に係合しており、胴体よりも熱膨張率が小さい材料で作られているものとした。
【００１３】
【作用】
温度低下に伴って胴体および弁軸が収縮し、弁軸は位置決め部材の方から吸気通路へ押込まれようとする。このとき、胴体の弁軸直角方向の収縮によって位置決め部材は中央部が更に外側方へ膨出するように変形し、弁軸を吸気通路から引出し方向へ変位させて弁板中心の相対変位を相殺する。反対に、温度上昇したときは弁軸は位置決め部材の方へ吸気通路から引出されようとするが、胴体の弁軸直角方向の膨張によって位置決め部材は中央部が胴体に接近するように変形して弁軸を吸気通路へ押込む方向へ変位させ、弁板中心の相対変位を相殺する。
【００１４】
即ち、弁板外側周縁と吸気通路壁面との隙間を最小として温度変化による接触干渉を生じさせない、という目的が達成されることとなる。
【００１５】
【実施例】
図面を参照して本発明の実施例を説明すると、図１および図２において、エンジンの吸気管路に挿入配置される胴体（スロットルボディ）１に吸気通路２をその中心軸線に直角に横切って弁軸１１が貫通しており、この弁軸１１は球軸受からなる軸受８，８によって胴体１に回転自由に支持されているとともに吸気通路２内に設置されただ円形の弁板１２を取付けてアクチュエータの動力または人力で開閉動作させるようになっていることは従来と同じである。
【００１６】
胴体１は一般にアルミニウム合金で作られ、弁軸１１は一般に銅で作られていて、前者の熱膨張率は後者の約２倍である。
【００１７】
本実施例では、全閉位置における弁板１２の外側周縁１３と吸気通路２の壁面３との隙間は前述の温度変化に起因する相対変位を考慮することなく、常温時における接触干渉を生じさせない程度の最小寸法とされている。
【００１８】
胴体１の一側には一方の軸受８を含んだ軸受ケース４から吸気通路２の直径方向へ延びる腕状の取付台５，５が一体に形成されており、弁軸１１と直交させた長板状の位置決め部材１５が長手方向二つの端部１６，１６を取付台５，５にねじ２０，２０によって止め着けることによって胴体１に固定されている。
【００１９】
位置決め部材１５は胴体１よりも熱膨張率が小さい材料、一般には弁軸１１と同程度の熱膨張率をもつ鋼材で作られており、吸気通路２の径とほぼ等しい間隔で配置したねじ２０，２０によって各端部１６，１６が取付台５，５に直接重ねられて固定されている。また、この位置決め部材１５は中央部１７が弁板１２に対して端部１６，１６よりも外側方へ膨出していて、全体として台形状を呈している。
【００２０】
そして、中央部１７の中心には弁軸１１よりも小径の係合孔１８が設けられているとともに、その一側方に連通して弁軸１１よりも僅かに大径の着脱孔１９が設けられており、弁軸１１に形成した環状の位置決め溝１４に係合孔１８が嵌込まれることによって位置決め部材１５が弁軸１１に回転自在且つ軸方向不動、従って軸方向へ一体に動くように係合している。
【００２１】
前述の位置決め部材１５とその係合孔１８および弁軸１１の位置決め溝１４は本発明の最大の特徴である軸方向位置決め機構２１を構成しており、位置決め部材１５は着脱孔１９を弁軸１１に軸端から嵌装して位置決め溝１４の位置まで移動させ、次に係合孔１８を位置決め溝１４に嵌込んでからねじ２０，２０で端部１６，１６を取付台５，５に止め着けることによって胴体１に固定され、また前記と反対の操作によって弁軸１１からとり外される。
【００２２】
このような構成の本実施例は、常温時において吸気通路２の中心と弁板１２の中心とが一致するように弁軸１１の軸方向位置が位置決め機構２１によって設定されていることにより、弁板１２の壁面３への接触干渉による戻り不良などの不具合を生じることなく円滑な開閉動作を行わせ、且つ全閉時の空気漏洩量を少量にとどめることができる。
【００２３】
温度が低下すると胴体１および弁軸１１は収縮し、熱膨張率の差によって弁軸１１は胴体１に対して相対的に位置決め部材１５の方から吸気通路２へ押込まれようとする。しかし、このとき胴体１の収縮によってねじ２０，２０の間隔が小さくなり、位置決め部材１５は図３の（Ａ）に示す常温時における状態から同図の（Ｂ）に示すように中央部１７が更に外側方へ膨出するように変形する。これにより、弁軸１１との係合箇所は常温時における位置ＫからＫ₁に移動することとなる。
【００２４】
温度が上昇すると胴体１および弁軸１１は膨張し、熱膨張率の差によって弁軸１１は胴体１に対して相対的に位置決め部材１５の方へ吸気通路２から引出されようとする。しかし、このとき、胴体１の膨張によってねじ２０，２０の間隔が大きくなり、位置決め部材１５は図３の（Ｃ）に示すように中央部１７が胴体１に接近するように変形する。これにより、弁軸１１との係合箇所は常温時における位置ＫからＫ₂に移動することとなる。
【００２５】
位置決め部材１５と弁軸１１との係合箇所が温度変化によってＫからＫ₁またはＫ₂に移動する相対変位量を、図４に基づいて説明した吸気通路中心に対する弁板中心の相対変位量と等しくするように位置決め部材１５の材質、形状および胴体１への固定間隔を設定することにより、胴体１の弁軸直角方向の膨張、収縮を利用して温度変化による吸気通路壁面３と弁板外側周縁１３との接触干渉をなくすことが可能となる。
【００２６】
尚、胴体１の熱伸縮によって変形させられる位置決め部材１５は、例えば吸気通路２の中心線と平行に配置させるなど、弁軸１１に直交していれば方向は任意である。また、端部１６，１６の胴体１への固定箇所の温度変化に伴う間隔変化によって中央部１７が弁軸方向へ移動するものであればよいので、台形状に限らず円弧形状とすることもできる。
【００２７】
尚また、位置決め部材１５の弁軸１１との係合手段は弁軸１１にピンを直径方向へ刺し込んで中央部１７を軸方向不動に挟ませる、弁軸１１にねじ部分を設けてそこへ螺装したナットで中央部１７を軸方向不動に挟ませる、などの設計変更ができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、弁軸の軸方向位置決め機構における位置決め部材の弁軸との係合位置を温度変化に伴う胴体の膨張収縮を利用して弁軸と一体に変化させ、胴体と弁軸との熱膨張率の差による弁板の吸気通路に対する相対変位を打消せるようにした本発明によると、温度変化に起因する吸気通路中心と弁板中心との弁軸方向の相対変位を常にゼロに保ったことができる。このため、温度変化による吸気通路壁面と弁板外側周縁との接触干渉がなくなって円滑な開閉動作を行わせることができるばかりか、これらの間に相対変位を考慮した余分な隙間を設ける必要がなくなって全閉時の空気漏洩量を大幅に低減させ、エンジンの吸入空気量を適正に制御することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図３】図１に示す位置決め機構の動作説明図。
【図４】吸気通路と弁板との温度変化に伴う相対変位を説明する図。
【符号の説明】
１胴体，２吸気通路，１１弁軸，１２弁板，１５位置決め部材，１６端部，１７中央部，２１位置決め機構，

Claims

吸気通路を開閉する弁板を取付けて胴体に回転可能に支持された弁軸と直交させて長板状の位置決め部材が両端部を前記胴体に固定して設置されており、前記位置決め部材は中央部が前記弁板に対して両端部よりも外側方へ膨出して台形状または円弧形状とされていてこの中央部が前記弁軸と回転自在且つ軸方向不動に係合されているとともに、前記胴体よりも熱膨張率が小さい材料で作られていることを特徴とするエンジンの吸気制御弁装置。