JP4207825B2 - 内燃機関用スロットル装置の成形方法 - Google Patents

内燃機関用スロットル装置の成形方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される内燃機関用スロットル装置の射出成形方法に関するもので、特にスロットルボデーとスロットルバルブとを同一の成形金型内で略同時に成形することが可能な内燃機関用スロットル制御装置の製造方法に係わる。
[従来の技術]
従来より、自動車等の車両に搭載される内燃機関用スロットル制御装置は、車両乗員(ドライバー)のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル操作量)に応じて駆動モータを駆動して、スロットルボデーに回転自在に収容されたスロットルバルブの弁開度を制御するように構成されている。また、近年、燃費向上、軽量化や低コスト化等の目的から、スロットルボデーおよびスロットルバルブを樹脂化、すなわち、スロットルボデーおよびスロットルバルブを樹脂材料によって製作した内燃機関用スロットル制御装置も提案されている。ここで、スロットルボデーおよびスロットルバルブを樹脂化した内燃機関用スロットル制御装置を、図19を用いて説明する。これは、内燃機関の各気筒に連通する吸気通路を形成するスロットルボデー101と、吸気通路を開閉するスロットルバルブ102と、このスロットルバルブ102を保持するスロットルシャフト103と、スロットルバルブ102を開弁方向に駆動する動力ユニットと、スロットルバルブ102を閉弁方向に付勢するコイルスプリング105と、車両乗員(ドライバー)のアクセルペダルの踏み込み量に応じて動力ユニットを駆動してスロットルバルブ102の弁開度を所定のスロットル開度に制御することでエンジン回転速度をコントロールするエンジン制御装置とを備えている。
また、スロットルバルブ102およびスロットルシャフト103を開弁駆動する動力ユニットは、駆動モータ106と、この駆動モータ106の回転動力をスロットルバルブ102に伝達する動力伝達装置(歯車減速装置)とを含んで構成されている。なお、歯車減速装置は、駆動モータ106のモータシャフト109に固定されたピニオンギヤ110と、このピニオンギヤ110に噛み合って回転する中間減速ギヤ111と、この中間減速ギヤ111に噛み合って回転するバルブギヤ112とによって構成されている。また、スロットルボデー101の外壁部には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサが取り付けられている。そして、スロットル開度センサは、スロットルシャフト103の一端部に結合されたバルブギヤ112の内周部に固定された永久磁石113と、この永久磁石113より発生する磁界に感応して起電力を発生する非接触式の磁気検出素子114とを有している。そして、磁気検出素子114は、永久磁石113によって磁化されるヨークの内周面に対向して配置されるように、スロットルボデー101のギヤボックス部107の開口側を閉塞するセンサカバー115のセンサ搭載部116に保持固定されている。
ここで、例えば図20に示したように、車両乗員によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて駆動モータを駆動して、スロットルバルブのバルブ角度(弁開度)を所定量制御するようにした内燃機関用スロットル制御装置においては、略円管状のスロットルボデー101のボア内径面とスロットルバルブ102の外径側端部との間の隙間がスロットルバルブ102のバルブ全閉時の気密性能に大きな影響を及ぼすことが知られている。
このため、従来より、予めスロットルボデー101とスロットルバルブ102とを別工程にて製作し、スロットルボデー101のボア内径寸法の出来栄えにスロットルバルブ102の外径側端部形状を合わせ込むか、あるいはスロットルバルブ102の外径側端部の出来栄えにスロットルボデー101のボア内径寸法を合わせ込み、それぞれを後工程にて組み付けることで、スロットルボデー101のボア内径面とスロットルバルブ102の外径側端部との間に所望の隙間寸法を形成していた。また、スロットルバルブ102と一体的に回転するスロットルシャフト103の回転中心軸線方向(軸方向)の両端部は、スロットルボデー101の円筒形状のバルブ軸受部104に回転自在に支持されている。
これらに対して、製造工数の低減や隙間寸法精度の向上を図った内燃機関用スロットル装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。これらに示された工法は、図21に示したようなスロットルボデー101とスロットルバルブ102とを、同一の成形金型内で樹脂一体成形することとし、先ず略円管形状のスロットルボデー101側を樹脂成形で一体的に形成した後に、スロットルボデー101の内壁面(ボア内径面)をスロットルバルブ102の樹脂成形時に成形金型の一部として使用することで、スロットルボデー101のボア内径寸法の出来栄えに外径側端部形状を合わせ込むようにしたスロットルバルブ102の樹脂成形方法である。
[従来の技術の不具合]
ところが、上記の特許文献1、2に記載のスロットルボデー101内部におけるスロットルバルブ102の成形方法においては、実際にはスロットルボデー101の内部の半径方向、および略円周方向を成形金型によって拘束された状態で、スロットルバルブ102の樹脂成形を行うため、成形金型から取り出された後の徐冷時に、スロットルボデー101およびスロットルバルブ102は自由変形を来たし、上記の隙間を所望の隙間寸法に維持することは困難であった。
また、実使用時の冷熱サイクルによって、スロットルボデー101、スロットルバルブ102は個別に内部応力緩和や、スロットルボデー101、スロットルバルブ102の材料(材質、素材)として例えば結晶性樹脂を用いた場合には、結晶化に伴う収縮変形を来すことから、前述の場合と同様に上記の隙間を所望の隙間寸法に維持することは困難であり、更にこれを解消するために、アニーリングやエージング等の高温放置工程を付加した場合にも、この工程にてスロットルボデー101、スロットルバルブ102は個別に変形を来すため、前述の場合と同様に上記の隙間を所望の値に維持することは困難となる。
[先行の技術]
そこで、スロットルボデーのボア内径面とスロットルバルブの外径側端部との間に所望の隙間寸法を形成するという目的を達成するために、スロットルボデーとスロットルバルブとの隙間が最小となる位置を全閉位置とし、全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置にて、スロットルボデー内部にスロットルバルブが組み付けられた状態となるように、スロットルボデーとスロットルバルブとを同一の成形金型内で略同時に樹脂成形する成形方法を、既に特願2003−285434号(平成15年8月1日出願)によって出願した。
[先行の技術の不具合]
しかし、上記の出願では、スロットルバルブの回転軸として略丸棒軸状の金属シャフトを、スロットルボデー内部で樹脂成形されるスロットルバルブの略円筒状の樹脂シャフトにインサート成形する構造を採用し、且つ金属シャフトの両端部を回転自在に保持するための略円筒状の第1、第2カラーを、スロットルボデーのボア壁部内部にインサート成形する構造を採用した場合に、金属シャフトの両端部の外周面と第1、第2カラーの内周面との間に、つまり第1、第2カラーの第1、第2シャフト貫通穴内に樹脂材料が侵入すると、スロットルバルブと一体的に回転する金属シャフトがスムーズに回転せず、スロットルバルブ内部でスロットルバルブおよび金属シャフトが動作不良を起こす可能性がある。
また、上記の出願では、第1、第2カラー同士の同軸度が大きく異なると、同様に、スロットルバルブ内部でスロットルバルブおよび金属シャフトが動作不良を起こす可能性がある。これによって、スロットルバルブとスロットルボデーとの隙間が最小となる全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置にて、スロットルボデー内部にスロットルバルブが回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品を、樹脂材料の射出成形によって安定的に高品質で製造することができなくなるという問題があった。
また、上記の出願では、樹脂成形品を樹脂成形すると同時に、スロットルバルブ内部に金属シャフトをインサート成形している。そして、後工程にて、スロットルバルブ内部にインサート成形された金属シャフトの一端部に、スロットルバルブを開弁駆動する動力伝達装置(歯車減速装置)の構成要素の1つであるバルブギヤを組み付ける構造となっている。このような構造を実現するためには、スロットルボデーとスロットルバルブとを同一の成形金型内で略同時に樹脂成形する際に、スロットルバルブと金属シャフトとが一定の相対角度となるように規定することが可能な成形金型構造を採用することが望ましい。
特開平5−141540号公報(第1−8頁、図1−図7) 特許第3315135号公報(第1−8頁、図1−図7)
本発明の目的は、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形することによる、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの外径側端部との間の隙間形成不良を改善することのできる内燃機関用スロットル装置の成形方法を提供することにある。また、シャフトの外周面とインサート部品の内周面との間への溶融材料の侵入を確実に防止することで、高品質な製品(成形品、部品)を、溶融材料の射出成形によって安定的に製造することのできる内燃機関用スロットル装置の成形方法を提供することにある。また、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する際に、スロットルバルブとシャフトとが一定の相対角度となるように規定することのできる内燃機関用スロットル装置の成形方法を提供することにある。
請求項1に記載の発明によれば、スロットルボデーと同一の成形金型内で、略円板状のスロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する場合に、スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の外径側端部とスロットルボデーのボア壁部のボア内径面との隙間が最小となる全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置にて、スロットルボデーのボア壁部内部にスロットルバルブが回転自在に組み込まれた製品形状の成形品となるように成形することで、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの外径側端部との間の隙間を成形金型によって所望の隙間寸法に維持することができる。これによって、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形することによる、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの外径側端部との間の隙間形成不良を改善することができる。
そして、スロットルバルブ内部に、スロットルバルブと一体的に回転するシャフトをインサート成形し、且つスロットルボデー内部に、シャフトの回転中心軸線方向の一端部を回転自在に保持する略円筒状のインサート部品をインサート成形する構造を採用した場合でも、成形金型の、スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端部とインサート部品のバルブ側端面との間に、シャフトの外周面を連続的に一周するようにシャフトの外周面に密着してシャフトを保持する略円筒状のシャフト保持部を設けることで、シャフトの外周面とインサート部品の内周面との間への、すなわち、インサート部品内への溶融材料の侵入を確実に防止することができる。これによって、スロットルバルブ内部でスロットルバルブおよびシャフトが動作不良を起こすことはなく、スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の外径側端部とスロットルボデーのボア壁部のボア内径面との隙間が最小となる全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置にて、スロットルボデー内部にスロットルバルブが回転自在に組み込まれた製品形状の成形品を、製品機能を低下させることなく容易に得ることができる。したがって、高品質な製品(上記製品形状の成形品)を、溶融材料の射出成形によって安定的に製造することができる。
そして、インサート部品のバルブ側端面に、スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面に接近する側に突出した凸状の部品側シール部、およびこの部品側シール部よりもスロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面から遠ざかる側に凹んだ凹状部を設けている。
また、スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面に、インサート部品のバルブ側端面に接近する側に突出し、且つスロットルバルブのバルブ角度が全閉位置に相当するバルブ角度近傍の時に部品側シール部に摺接する凸状のバルブ側シール部を2箇所設けている。また、スロットルバルブの回転中心軸線方向のバルブ側シール部間に、これらのバルブ側シール部よりもインサート部品のバルブ側端面から遠ざかる側に凹んだ凹状部を設けている
た、スロットルバルブのバルブ角度が全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転したバルブ角度の時には、バルブ側シール部とインサート部品の凹状部との間、および部品側シール部とスロットルバルブの凹状部との間に成形金型が入り込む隙間が形成される。これによって、スロットルボデーのボア壁部内部にスロットルバルブが回転自在に組み込まれた製品形状の成形品となるように、成形金型の費用や製造コストを上昇させることなく、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形することが可能となる。
また、スロットルバルブのバルブ角度が全閉位置に相当するバルブ角度近傍の時にのみ、スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面に設けられる凸状のバルブ側シール部が、インサート部品のバルブ側端面に設けられる凸状の部品側シール部に摺接することにより、スロットルバルブのバルブ全閉時に、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面との間の隙間が最小となるので、スロットルバルブのバルブ全閉時の気密性能を確実に確保することができる。これにより、アイドル運転時の吸入空気の漏れ量の減少を期待できる。
また、スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の外径側端部とスロットルボデーのボア内径面との隙間が最小となる位置を全閉位置とし、スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の外径側端部とスロットルボデーのボア内径面との隙間が最大となる位置を全開位置とする。この場合、上記のスロットルバルブの回転中心軸線に対して略直交する半径方向の一方側の外径側端面が、スロットルボデーのボア壁部の中心軸線方向の一端側と略同一方向に指向するバルブ角度を、スロットルバルブの全開位置に相当するバルブ角度としても良い。
ここで、本発明において、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する際の、成形金型のボデーキャビティおよびバルブキャビティ内への、加熱されて溶融状態の溶融材料の射出は、成形金型を型締めしてから型開きするまでの間に、同時でも、また、時間差があっても良い。また、射出・充填工程中または保圧工程中に複数回の射出を随時行っても構わない。なお、加熱されて溶融状態の溶融材料とは、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)、あるいは加熱されて溶融状態の金属材料の溶湯(例えばアルミニウム合金またはマグネシウム合金等の溶融合金材料の溶湯)である。
請求項2に記載の発明によれば、スロットルバルブの全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置とは、スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の一方側の外径側端面が、スロットルボデーのボア壁部の中心軸線方向の一端側と略同一方向に指向するバルブ角度であることを特徴とする。これによって、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの外径側端部との間の隙間を成形金型によって所望の隙間寸法に維持し易くなるので、スロットルバルブのバルブ全閉時の気密性能を確実に確保することができる。
請求項3に記載の発明によれば、シャフトまたはインサート部品を、スロットルボデーまたはスロットルバルブを形成する材料と相溶性または接着性を有しない素材で構成することにより、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端部とを、成形金型のシャフト保持部およびシャフトまたはインサート部品によって完全に仕切ることができる。これによって、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形することによる、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面とスロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端部との間の隙間形成の不良状態を改善することができる。
請求項4に記載の発明によれば、インサート部品のバルブ側端面を、スロットルボデーのボア壁部のボア内径面より吸気通路側に露出させ、シャフトの回転中心軸線方向の一端部を、スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面より突出させ、しかもインサート部品内において回転自在に摺動する軸受摺動部として機能させるようにしても良い
請求項に記載の発明によれば、成形金型に、カラーのバルブ側端面を連続的に一周するように、カラーのバルブ側端面に密着してカラーを保持する略円環状のカラー保持部を設けることで、シャフトの外周面とインサート部品の内周面との間への、溶融材料の侵入を確実に防止することができる。また、請求項に記載の発明によれば、成形金型に、カラーのバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面を連続的に周方向に一周するように、カラーの反バルブ側端面に密着してカラーを保持する略円環状のカラー保持部を設けることで、シャフトの外周面とインサート部品の内周面との間への、溶融材料の侵入を確実に防止することができる。ここで、シャフトの両端部を回転自在に保持する2つの第1、第2カラーを設けた場合には、2つの第1、第2カラー同士の同軸度を確保できる。
請求項に記載の発明によれば、成形金型に、スロットルボデーの製品形状に対応した形状のボデーキャビティ、およびスロットルバルブの製品形状に対応した形状のバルブキャビティを形成すると共に、ボデーキャビティおよびバルブキャビティ内に溶融材料を射出するための溶融材料注入口を設けても良い。また、請求項に記載の発明によれば、溶融材料としては、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)または金属材料の溶湯(例えばアルミニウム合金またはマグネシウム合金等の溶融合金材料の溶湯)が用いられる。そして、溶融材料注入口として、ボデーキャビティおよびバルブキャビティ内に樹脂材料または金属材料の溶湯を射出するための樹脂注入口(ゲート)または溶湯注入口(ゲート)が用いられる。
請求項に記載の発明によれば、スロットルバルブとして、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)に充填材(例えば低コストなガラス繊維、または炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等)を混合した樹脂系の複合材料(例えばガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30)の射出成形によって一体的に形成される樹脂バルブを用いても良い。このようなスロットルバルブの場合、樹脂バルブを、略円板状の樹脂ディスクおよび略円筒状の樹脂シャフト等で構成しても良い。また、シャフトを、両端部が樹脂シャフトの回転中心軸線方向の両側の環状端面から突出した状態で、樹脂シャフト内部に保持固定される棒軸状の金属シャフトで構成しても良い。
ここで、金属シャフトは、その回転中心軸線方向(軸方向)の両端部が、スロットルボデーのバルブ軸受部に回転自在に支持される軸受摺動部として機能するものであり、また、スロットルボデーの略円管状ボア壁部の吸気通路内に位置する部分が、樹脂バルブの樹脂シャフトを保持固定するバルブ保持部として機能するものであるため、スロットルボデーと同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に樹脂成形する際に、樹脂バルブの円筒状部内部にインサート成形されるように、樹脂成形金型に設けられるシャフト保持部で金属シャフトの両端部を保持しておくと良い。
請求項1に記載の発明によれば、スロットルバルブとして、操作者のアクセル操作量に応じて、内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量を最小とする全閉位置から、内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量を最大とする全開位置まで回転角度が変更されるバタフライバルブを用いても良い。そして、シャフトの回転中心軸線方向の両端部がバタフライバルブの円筒状部の中心軸線方向の両端面より突出するように、円筒状部内部にシャフトをインサート成形しても良い。また、請求項1に記載の発明によれば、上記の成形金型に、シャフトの回転中心軸線方向の一端部を凹凸嵌合することで、スロットルバルブとシャフトとが一定の相対角度となるように規定するためのシャフト嵌合部を設けても良い。これによって、スロットルボデーと同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する際に、スロットルバルブとシャフトとが一定の相対角度となるように規定することが可能となる。
請求項1に記載の発明によれば、シャフトの回転中心軸線方向の一端部が、スロットルボデーのシャフト貫通穴を貫通して、スロットルボデーのボア壁部の外壁面から突き出すように設置されている。そして、回転駆動体は、シャフトをスロットルバルブにインサート成形した後に、シャフトの回転中心軸線方向の一端部に組み付けるようにしても良い。この場合には、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する際に、スロットルバルブとシャフトとが一定の相対角度となるように規定することにより、スロットルバルブと回転駆動体とが一定の組付条件(取付角度)となるように組み付けられる。これによって、スロットルバルブの回転角度に対する回転駆動体の組付精度を向上でき、且つスロットルバルブの回転角度に対応するように、回転駆動体をシャフトの回転中心軸線方向の一端部に組み付ける組付作業時間を短縮することができる。
請求項1に記載の発明によれば、シャフトの回転中心軸線方向の一端部に一体的に取り付けられた磁界発生源、この磁界発生源によって磁化される磁性体、およびこの磁性体の内周面に対向して配置されて、磁界発生源より発生する磁界に感応して起電力を発生する非接触式の磁気検出素子を有し、スロットルバルブの回転角度を検出するスロットル開度センサを設けても良い。そして、アクチュエータの回転動力をシャフトを介してスロットルバルブに伝達する動力伝達装置の構成要素の1つであるバルブギヤに磁界発生源を一体的に組み付けるようにしても良い。この場合には、スロットルボデーと同一の成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する際に、スロットルバルブとシャフトとが一定の相対角度となるように規定することにより、磁界発生源と磁気検出素子とが一定の組付条件(対向配置、相対位置)となるように組み付けられる。これによって、スロットルバルブの回転角度に対する磁気検出素子の組付精度を向上できるので、スロットルバルブの回転角度に対して、磁気検出素子より出力される電気信号(スロットル開度信号)を適合させるための出力調整作業時間を短縮することができる。
本発明を実施するための最良の形態は、スロットルボデーのボア壁部内部にスロットルバルブが回転自在に組み込まれた製品形状の、高品質な製品(成形品、部品)を、溶融材料の射出成形によって安定的に製造するという目的を、成形金型に、スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端部とインサート部品のバルブ側端面との間で露出するシャフトの外周面を連続的に一周するようにシャフトの外周面に密着してシャフトを保持する略円筒状のシャフト保持部を設けることで実現した。また、スロットルボデーと同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブをスロットルボデーと略同時に成形する際に、スロットルバルブとシャフトとが一定の相対角度となるように規定するという目的を、成形金型に、シャフトの回転中心軸線方向の一端部を凹凸嵌合するシャフト嵌合部を設けることで実現した。
[実施例1の構成]
図1ないし図8は本発明の実施例1を示したもので、図1は樹脂成形品を示した図で、図2は内燃機関用スロットル制御装置の全体構造を示した図で、図3はスロットルバルブを開弁駆動する動力ユニットを示した図で、図4はスロットルボデーの二重管構造のボア壁部を示した図で、図5(a)はスロットルバルブのバルブ側シール部とバルブ側凹状部を示した図で、図5(b)は第1、第2カラーのカラー側シール部とカラー側凹状部を示した図である。
本実施例の内燃機関用スロットル制御装置は、動力源である駆動モータ1と、例えばガソリンエンジン等の内燃機関(以下エンジンと言う)の各気筒(シリンダ)に連通する吸気通路を形成するスロットルボデー2と、このスロットルボデー2内をエンジンの各気筒に向けて流れる吸入空気の流量を調節するスロットルバルブ3と、このスロットルバルブ3を閉弁方向に付勢するコイルスプリング4と、車両乗員(運転者、ドライバー)等の操作者のアクセル操作量に応じてスロットルバルブ3の弁開度(スロットル開度)を制御するエンジン制御装置(エンジン制御ユニット:以下ECUと呼ぶ)とを備えた内燃機関用吸気制御装置である。
ここで、ECUには、ドライバーによるアクセル操作量(アクセルペダルの踏み込み量)を電気信号(アクセル開度信号)に変換し、ECUへどれだけアクセルペダルが踏み込まれているかを出力するアクセル開度センサ(図示せず)が接続されている。また、内燃機関用スロットル制御装置は、スロットルバルブ3の弁開度(回転角度、バルブ角度)を電気信号(スロットル開度信号)に変換し、ECUへどれだけスロットルバルブ3が開いているかを出力する回転角度センサ(スロットルポジションセンサ)を有している。そして、本実施例のECUは、回転角度センサからのスロットル開度信号とアクセル開度センサからのアクセル開度信号との偏差がなくなるように駆動モータ1に対して比例積分微分制御(PID制御)によるフィードバック制御を行うように構成されている。
ここで、回転角度センサは、スロットルバルブ3の回転角度(バルブ角度)に相当するスロットル開度(スロットルポジション)を検出するスロットル開度センサであって、スロットルバルブ3のシャフト部(軸状部)である金属シャフト5の一端部(図示右端部)に一体的に取り付けられた磁界発生源と、この磁界発生源より発生する磁界に感応して起電力を発生する非接触式の磁気検出素子とを有している。なお、磁界発生源としては分割型の永久磁石(マグネット)6が用いられている。また、マグネット6およびこのマグネット6によって磁化される分割型のヨーク(磁性体:図示せず)は、歯車減速装置の構成要素の1つであるバルブギヤ8の内周面に接着剤等を用いて固定されている。また、磁気検出素子としてはホール素子またはホールICまたは磁気抵抗素子が用いられている。そして、磁気検出素子は、ヨークの内周面に対向して配置されるように、スロットルボデー2の外壁部に組み付けられるセンサカバー7のセンサ搭載部に保持固定されている。
ここで、センサカバー7は、上述した回転角度センサのターミナル間や、駆動モータ1へのモータ用通電端子間を電気的に絶縁することが可能な熱可塑性樹脂等の樹脂材料によって所定の形状に形成されている。そして、センサカバー7は、スロットルボデー2のギヤボックス部22の開口側に設けられた嵌合部に嵌め合わされる被嵌合部を有し、リベットやスクリュー(図示せず)もしくは熱かしめ等によってギヤボックス部22の開口側端部に組み付けられている。なお、センサカバー7には、図示しないコネクタが接続される円筒形状のコネクタ受け部7aが樹脂成形で一体的に形成されている。
ここで、スロットルバルブ3を開弁方向(または閉弁方向)に回転駆動する動力ユニットは、駆動モータ1と、この駆動モータ1の回転動力を金属シャフト5を介してスロットルバルブ3に伝達する動力伝達装置(歯車減速装置)とを含んで構成されている。そして、駆動モータ1は、センサカバー7内に埋設されたモータ用通電端子に一体的に接続されて、通電されるとモータシャフト(図示せず)が正転方向または逆転方向に回転する電動式のアクチュエータ(駆動源)である。この駆動モータ1は、フロントエンドフレームが締結ネジ等の締結具9を用いてスロットルボデー2の外壁部に形成される円形状のモータ挿入口(図示せず)の周囲に締め付け固定されている。
歯車減速装置は、駆動モータ1の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、駆動モータ1のモータシャフトの外周に固定されたピニオンギヤ11と、このピニオンギヤ11と噛み合って回転する中間減速ギヤ12と、この中間減速ギヤ12と噛み合って回転するバルブギヤ8とを有し、スロットルバルブ3およびその金属シャフト5を回転駆動するバルブ駆動手段である。ピニオンギヤ11は、金属材料により所定の形状に一体的に形成されて、駆動モータ1のモータシャフトと一体的に回転するモータギヤである。中間減速ギヤ12は、樹脂材料により所定の形状に一体成形されて、回転中心を成す支持軸14の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギヤ12には、ピニオンギヤ11に噛み合う大径ギヤ15、およびバルブギヤ8に噛み合う小径ギヤ16が設けられている。また、支持軸14は、スロットルボデー2のギヤボックス部22の底壁面に樹脂成形で一体的に形成されており、その先端部がセンサカバー7の内壁面に形成された凹状部に嵌め込まれている。
バルブギヤ8は、樹脂材料により所定の略円環形状に一体成形された回転駆動体である。そのバルブギヤ8の外周面には、中間減速ギヤ12の小径ギヤ16と噛み合うギヤ部(歯部)17が一体的に形成されている。このバルブギヤ8の内周部には、図3に示したように、金属シャフト5の回転中心軸線方向(軸方向)の一端部に設けられた嵌合部に嵌合する嵌合穴が設けられている。本実施例では、スロットルバルブ3および金属シャフト5とバルブギヤ8とが一定の相対角度となるように規定するために、更には金属シャフト5とバルブギヤ8とが相対回転することを防止するために、金属シャフト5の嵌合部の外周およびバルブギヤ8の嵌合穴の内周に二面幅部18をそれぞれ形成している。なお、バルブギヤ8は、嵌合穴より突出した嵌合部をかしめることで、金属シャフト5の一端部に結合されている。また、バルブギヤ8のボデー側面(ボア壁部側面)から図示左方向に向かって突出するように一体的に形成された円筒状部の外周部は、コイルスプリング4のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド(図示せず)として機能する。なお、バルブギヤ8の外周部、つまりギヤ部17の周方向の片端面には、スロットルバルブ3が全閉位置まで閉じた際に、スロットルボデー2の外壁部に一体的に設けられた全閉ストッパ13に係止される被係止部としての全閉ストッパ部19が一体的に形成されている。
スロットルボデー2は、内部にスロットルバルブ3を開閉自在に収容すると共に、エンジンの各気筒に吸入される吸入空気が中心軸線方向に流れる円管状のボア壁部21を有し、且つこのボア壁部21内にエンジンの各気筒に向かう吸入空気(エア)が流れる円形状の吸気通路を形成するスロットルハウジングであって、ボア壁部21のボア内径内(吸気通路内)にスロットルバルブ3を全閉位置から全開位置に至るまで回動方向に回転自在に保持する装置であり、エンジンのインテークマニホールドに固定ボルトや締結ネジ等の締結具(図示せず)を用いて締め付け固定されている。
ここで、本実施例のスロットルボデー2のボア壁部21は、例えば熱可塑性樹脂等の樹脂材料(耐熱性樹脂:例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、またはポリアミド樹脂:PA、またはポリプロピレン:PP、またはポリエーテルイミド:PEI等)により所定の形状に形成されて、略円管形状のボア内管(ボア内径を形成する内径側円筒部)31の半径方向の外径側に、略円管形状のボア外管(スロットルボデー2の外郭を形成する外径側円筒部)32を配置した二重管構造に形成されている。ボア内管31およびボア外管32は、エアクリーナ(図示せず)から吸気管(図示せず)を介して吸入空気を吸い込むための空気入口部(吸気通路)、およびエンジンのサージタンクまたはインテークマニホールドに吸入空気を流入させるための空気出口部(吸気通路)を有し、吸入空気の流れ方向(図示上端側から図示下端側に向かう方向)に渡って略同一の内径および外径となるように樹脂成形で一体的に形成されている。
なお、ボア内管31内には、エンジンの各気筒に向かう吸入空気が流れる吸気通路が形成されており、その吸気通路内には、スロットルバルブ3および金属シャフト5が回転自在に組み込まれている。そして、ボア内管31とボア外管32との間に形成される筒状空間(円筒状空間)が略円環状の環板状接続部33で仕切られている。その環板状接続部33は、筒状空間の一部、つまり筒状空間のほぼ中央(スロットルバルブ3の全閉位置の近傍の金属シャフト5の軸心部の半径方向)でほぼ全周に渡って塞ぐようにボア内管31の外周とボア外管32の内周とを接続する環状接続部として機能する。そして、環板状接続部33よりも上流側の筒状空間は、吸気管の内周面を伝わって流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部(水分トラップ溝)34とされている。また、環板状接続部33よりも下流側の筒状空間は、インテークマニホールドの内周面を伝わって流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部(水分トラップ溝)35とされている。
また、スロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21のボア外管32の外壁部には、内部に歯車減速装置を収容するための凹状のギヤボックス部22、および内部に駆動モータ1を収容固定するための円筒状のモータハウジング部(アクチュエータのハウジング)23が樹脂成形によって一体的に形成されている。ギヤボックス部22は、ボア壁部21と同一の樹脂材料によって所定の形状に形成されており、内部に歯車減速装置を構成する各ギヤを回転自在に収容するギヤ室を形成する。また、ギヤボックス部22の内壁面には、スロットルバルブ3の全閉方向の回転動作を、スロットルバルブ3の全閉位置にて規制するための全閉ストッパ13が樹脂成形で一体的に形成されている。なお、ギヤボックス部22の内壁面に、スロットルバルブ3の全開方向の回転動作を、スロットルバルブ3の全開位置にて規制するための全開ストッパを樹脂成形で一体的に形成しても良い。
モータハウジング部23は、内部に駆動モータ1を収容保持する円形状のモータ収容穴(図示せず)を有し、ボア壁部21のボア外管32の側壁面に、ボア壁部21の中心軸線方向に対して半径方向の外径側に接続部24を介して並列接続されている。また、モータハウジング部23は、ボア壁部21と同一の樹脂材料によって略円筒形状に形成されており、歯車減速装置の各ギヤを回転自在に収容するための容器形状のギヤボックス部22の図示左端面に接続されている。そして、モータハウジング部23は、ギヤボックス部22の図示左端面より図示左方向に延長された略円筒状の側壁部25、およびこの側壁部25の図示左側の開口側を閉塞する略円環形状の底壁部26を有している。そして、モータハウジング部23の側壁部25の中心軸線方向は、金属シャフト5の軸方向(スロットルバルブ3の回転中心軸方向)に対して平行する方向となるように設定され、また、ボア壁部21の中心軸線方向に対して略直交する方向に設定されている。
また、スロットルボデー2のボア壁部21のボア外管32の中心軸線方向の一端側の外周部には、エンジンのインテークマニホールドの結合端面に締結ボルト等の締結具(図示せず)を用いて結合される略円環状(鍔状)の取付ステー部27が樹脂成形で一体的に形成されている。取付ステー部27は、ボア外管32の図示下端部の外壁面から半径方向の外径側に突出するように設けられており、上記の締結ボルト等の締結具が挿通する丸穴形状の挿通孔27aが複数形成されている。さらに、取付ステー部27の外周面には、複数個の挿通孔27aのうちの一部の挿通孔27aに連通するアンダーカット部(凹溝)29が形成されている。
また、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31およびボア外管32には、金属シャフト5の両端部の第1、第2軸受摺動部を回転自在に支持する略円筒形状の第1、第2バルブ軸受部36、37が樹脂一体成形されている。そして、第1バルブ軸受部36の開口側端部には、その第1バルブ軸受部36の開口側を塞ぐためのプラグ(図示せず)が装着されている。なお、第2バルブ軸受部37は、スロットルボデー2のボア壁部21の外壁面、つまりギヤボックス部22の底壁面から図示右方向に向かって突出するように一体的に形成されており、その外周部は、コイルスプリング4のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド(図示せず)として機能する。
ここで、スロットルボデー2のボア壁部21の第1バルブ軸受部36内部には、図1に示したように、バルブ側端面がボア内管31のボア内径面より吸気通路側に露出するインサート部品(第1インサート部品:以下第1カラーと呼ぶ)41がインサート成形されている。また、スロットルボデー2のボア壁部21の第2バルブ軸受部37内部には、図1に示したように、バルブ側端面がボア内管31のボア内径面より吸気通路側に露出するインサート部品(第2インサート部品:以下第2カラーと呼ぶ)42がインサート成形されている。これらの第1、第2カラー41、42は、スロットルバルブ3またはスロットルボデー2を形成する樹脂材料(熱可塑性樹脂)と相溶性または接着性を有しない素材(例えば金属材料:真鍮、オイルレスメタル、銅等の摺動部材)によって一体的に形成されている。
第1、第2カラー41、42内部には、図1および図5に示したように、バルブ側端面からこのバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面まで、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向(軸方向)に貫通すると共に、金属シャフト5の両端部の第1、第2軸受摺動部を回転自在または摺動自在に支持するための略丸穴形状の第1、第2シャフト貫通穴41a、42aが形成されている。また、第1、第2カラー41、42のバルブ側端面には、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向の外径側端面に接近する側に突出した凸状のカラー側シール部44、45が一体的に形成されている。さらに、カラー側シール部44、45の両側、つまりスロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の両側には、カラー側シール部44、45よりもスロットルバルブ3の回転中心軸線方向の外径側端面から遠ざかる側に凹んだカラー側凹状部46、47が設けられている。
カラー側シール部44、45およびカラー側凹状部46、47は、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向に対して略直交する方向に平行な平坦面(バルブ側端面)を有している。そして、カラー側シール部44、45およびカラー側凹状部46、47は、スロットルバルブ3の全開位置近傍のバルブ角度の時に、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向の外径側端面に対して所定の隙間を隔てて対向するように設けられている。そして、カラー側シール部44、45とカラー側凹状部46、47との間には、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向に対して平行な平坦面を有するカラー側段差部48、49が一体的に形成されている。ここで、本実施例のコイルスプリング4は、金属シャフト5の外周側に装着されたリターンスプリングで、その図示右端部(他端部)がスロットルボデー2のボア壁部21の外壁面、つまりギヤボックス部22の底壁面に設けられたボデー側フック(図示せず)に保持され、また、その図示左端部(一端部)がバルブギヤ8のボア壁部側面に設けられたギヤ側フックに保持されている。
本実施例のスロットルバルブ3は、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向に対して略直交する方向に回転中心軸線を有する略円板形状のバタフライ型の回転弁(バタフライバルブ、樹脂バルブ)で、エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を最小とする全閉位置から、エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を最大とする全開位置まで回転角度が変更されることで、エンジンの各気筒に吸入される吸入空気量を制御する。このスロットルバルブ3は、略半円板形状の第1樹脂ディスク(第1板状部:以下樹脂ディスクと言う)51、略半円板形状の第2樹脂ディスク(第2板状部:以下樹脂ディスクと言う)52、略円筒形状の樹脂シャフト(円筒状部、軸状部)53および中軸丸棒状の金属シャフト(金属製シャフト部、回転軸)5等によって構成されている。樹脂ディスク51、52は、熱可塑性樹脂等の樹脂材料(耐熱性樹脂:例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、またはポリアミド樹脂:PA、またはポリプロピレン:PP、またはポリエーテルイミド:PEI等)により略円板形状に形成されている。なお、樹脂ディスク51は、樹脂ディスク52を伴って略円板形状の樹脂製ディスク部(円板状部)を構成する。
そして、樹脂ディスク51は、スロットルバルブ3のバルブ全開時に、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の他端側(例えば吸入空気の流れ方向の上流側)に位置するように、樹脂シャフト53の半径方向の他端側に設けられている。また、樹脂ディスク52は、スロットルバルブ3のバルブ全開時に、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の一端側(例えば吸入空気の流れ方向の下流側)に位置するように、樹脂シャフト53の半径方向の一端側に設けられている。そして、樹脂ディスク51、52の片端面(例えば吸入空気の流れ方向の上流側面)または両端面には、樹脂ディスク51、52を補強するための補強用リブ(図示せず)が樹脂成形で一体的に形成されている。また、樹脂シャフト53は、樹脂ディスク51、52と同一の樹脂材料により略円筒形状に形成されている。そして、樹脂シャフト53は、金属シャフト5のバルブ保持部の外周に樹脂成形で一体的に形成されている。これにより、スロットルバルブ3と金属シャフト5とが一体化されて一体的に回転することが可能となる。
金属シャフト5は、例えば真鍮、ステンレス鋼等の金属材料により中軸丸棒状に形成されたスロットルシャフトであって、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向に対して略直交する方向で、且つモータハウジング部23の中心軸線方向に対して平行する方向となるように軸方向が設定されている。ここで、本実施例の金属シャフト5は、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53を保持固定するバルブ保持部を有し、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53を補強すると共に、樹脂シャフト53内部にインサート成形されている。
また、金属シャフト5の回転中心軸線(軸方向)の一端部は、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の一端側の環状端面より露出(突出)して、スロットルボデー2のボア壁部21の第1バルブ軸受部36に保持固定される第1カラー41の第1シャフト貫通穴41a内において回転自在に摺動する第1軸受摺動部として機能する。また、金属シャフト5の回転中心軸線(軸方向)の他端部は、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の他端側の環状面より露出(突出)して、スロットルボデー2のボア壁部21の第2バルブ軸受部37に保持固定される第2カラー42の第2シャフト貫通穴42a内において回転自在に摺動する第2軸受摺動部として機能する。
なお、金属シャフト5の第1軸受摺動部の外周面と第1カラー41の第1シャフト貫通穴41aの内周面との間には、金属シャフト5を第1カラー41内で回転自在に摺動させるために、10〜20μm程度の環状隙間が形成されている。また、金属シャフト5の第2軸受摺動部の外周面と第2カラー42の第2シャフト貫通穴42aの内周面との間には、金属シャフト5を第2カラー42内で回転自在に摺動させるために、10〜20μm程度の環状隙間が形成されている。そして、金属シャフト5の図示右端部(他端部)には、歯車減速装置の構成要素の1つであるバルブギヤ8が一体的に形成されている。
ここで、本実施例のスロットルバルブ3は、図1および図5に示したように、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向の両側の外径側端面に、スロットルバルブ3のバルブ角度が全開位置に相当するバルブ角度近傍の時に第1、第2カラー41、42のカラー側凹状部46、47との間に所定の隙間を隔てて対向し、且つスロットルバルブ3のバルブ角度が全閉位置に相当するバルブ角度近傍の時に第1、第2カラー41、42のカラー側シール部44、45に摺接する凸状のバルブ側シール部54、55を一体的に形成している。バルブ側シール部54、55は、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向の両側の外径側端面、つまり樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向の両側の外径側端面にそれぞれ2箇所ずつ設けられて、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向に対して略直交する方向に平行な平坦面を有するバルブ側継ぎ手構造を構成している。
そして、樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向のバルブ側シール部54間には、バルブ側シール部54よりも第1カラー41のバルブ側端面から遠ざかる側に凹んだ略円環状のバルブ側後退部(バルブ側環状部:以下バルブ側凹状部と言う)56が一体的に形成されている。また、樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向のバルブ側シール部55間には、バルブ側シール部55よりも第2カラー42のバルブ側端面から遠ざかる側に凹んだ略円環状のバルブ側後退部(バルブ側環状部:以下バルブ側凹状部と言う)57が一体的に形成されている。これらのバルブ側凹状部56、57は、樹脂シャフト53の回転中心軸線方向(軸方向)の両端部の位置を、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52のバルブ側シール部54、55の位置よりも所定の軸方向寸法だけ凹んだバルブ側継ぎ手構造を構成している。
樹脂ディスク51、52のバルブ側シール部54、55は、スロットルバルブ3のバルブ角度が全閉位置に相当するバルブ角度近傍の時にのみ、第1、第2カラー41、42のバルブ側端面に設けられるカラー側シール部44、45に摺接するように構成されている。また、樹脂ディスク51、52のバルブ側シール部54、55は、スロットルバルブ3のバルブ角度が全開位置に相当するバルブ角度近傍の時に、第1、第2カラー41、42のカラー側シール部44、45の両側(スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の両側)に設けられるカラー側凹状部46、47との間に所定の軸方向隙間を形成するように対向して配置される。このとき、樹脂シャフト53のバルブ側凹状部56、57も、第1、第2カラー41、42のカラー側シール部44、45との間に所定の軸方向隙間を形成するように対向して配置される。
[実施例1の成形方法]
次に、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置の射出成形方法を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。ここで、図6は樹脂成形金型の概略構造を示した図で、図7(a)および図7(b)は樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部を示した図で、図8は樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部を示した図である。
本実施例の樹脂成形金型(射出成形用金型)は、図6および図7に示したように、主に固定金型61とこの固定金型61に対して図示上下方向に進退(接近・離間、接離)自在に移動可能な可動金型62とで構成されている。なお、固定金型61は、固定型入れ子63を一体的に設けている。また、固定金型61および固定型入れ子63の図示上端面(型割り面、パーティングライン)は、スロットルバルブ3の回転中心軸線上に位置しているまた、可動金型62は、可動型入れ子64を一体的に設けている。また、可動金型62は、この他に、スロットルボデー2のボア外管32の中心軸線方向の一端側の外周部に設けられる取付ステー部27のアンダーカット部(凹溝)29を樹脂成形するためのスライドコア(可動型入れ子:図示せず)を有している。また、可動金型62および可動型入れ子64の図示下端面(型割り面、パーティングライン)は、スロットルバルブ3の回転中心軸線上に位置している。さらに、固定型入れ子63および可動型入れ子64は、スロットルバルブ3の回転中心軸線を中心に対称形状に形成されている。
そして、本実施例では、樹脂成形金型を型締めした際に、固定金型61の型割り面と可動金型62の型割り面と固定型入れ子63の外周面(型割り面)と可動型入れ子64の外周面(型割り面)との間に、スロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21の製品形状に対応した形状のボデーキャビティ65が形成されている。なお、ボデーキャビティ65は、スロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21の製品形状に対応した形状の第1ボデーキャビティと、スロットルボデー2のギヤボックス部22の製品形状に対応した形状の第2ボデーキャビティ(図示せず)と、スロットルボデー2のモータハウジング部23および接続部24の製品形状に対応した形状の第3ボデーキャビティ(図示せず)とによって構成されている。
また、本実施例では、樹脂成形金型を型締めした際に、固定型入れ子63の型割り面と可動型入れ子64の型割り面との間に、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の製品形状に対応した形状のバルブキャビティ66が形成されている。なお、バルブキャビティ66は、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51の製品形状に対応した形状の第1バルブキャビティと、スロットルバルブ3の樹脂ディスク52の製品形状に対応した形状の第2バルブキャビティとによって構成されている。そして、第1バルブキャビティは、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の図示下半分の製品形状に対応した略半円形状の第1シャフトキャビティを有している。また、第2バルブキャビティは、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の図示上半分の製品形状に対応した略半円形状の第2シャフトキャビティを有している。
ここで、第1、第2カラー41、42は、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形する際に、スロットルボデー2のボア壁部21にインサート成形されるように、樹脂成形金型に設けられる第1、第2カラー保持部(図示せず)によって第1、第2カラー41、42のバルブ側端部または反バルブ側端部が保持されている。なお、第1、第2カラー保持部は、固定金型61または固定型入れ子63、および可動金型62または可動型入れ子64に設けられる。
そして、金属シャフト5は、その回転中心軸線方向(軸方向)の両端部が、スロットルボデー2のボア壁部21の第1、第2バルブ軸受部36、37に回転自在に支持される第1、第2軸受摺動部として機能するものであり、また、スロットルボデー2のボア壁部21の吸気通路内に位置する部分が、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53を保持固定するバルブ保持部として機能するものであるため、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形する際に、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53内部に金属シャフト5がインサート成形されるように、樹脂成形金型に設けられる第1、第2シャフト保持部71、72によって金属シャフト5の両端部の露出部が保持されている。
第1シャフト保持部71は、図7(a)および図8に示したように、スロットルバルブ3の第1カラー側端面と第1カラー41のバルブ側端面との間に設置されて、スロットルバルブ3の第1カラー側端面と第1カラー41のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を位置決めした状態で気密的に保持するもので、固定型入れ子63の第1シャフト保持部71aと可動型入れ子64の第1シャフト保持部71bとによって構成されている。なお、第1シャフト保持部71は、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の第1カラー側端面と第1カラー41のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を連続的に一周するように、つまり一筆書きの閉じた曲線状(閉ループ状)に金属シャフト5の外周面に気密的に密着する略円筒状の第1シャフトシール部を構成している。具体的には、図8に示したように、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52のバルブ側シール部54と第1カラー41のカラー側凹状部46との間で露出する金属シャフト5の外形形状に対応した形状の円弧状部(図示上下に一箇所ずつ)と、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53のバルブ側凹状部56と第1カラー41のカラー側シール部44との間で露出する金属シャフト5の外形形状に対応した形状の円弧状部(図示左右に一箇所ずつ)とによって第1シャフト保持部71が構成されている。
また、第2シャフト保持部72は、図7(b)および図8に示したように、スロットルバルブ3の第2カラー側端面と第2カラー42のバルブ側端面との間に設置されて、スロットルバルブ3の第2カラー側端面と第2カラー42のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を位置決めした状態で気密的に保持するもので、固定型入れ子63の第2シャフト保持部72aと可動型入れ子64の第2シャフト保持部72bとによって構成されている。なお、第2シャフト保持部72は、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の第2カラー側端面と第2カラー42のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を連続的に一周するように、つまり一筆書きの閉じた曲線状(閉ループ状)に金属シャフト5の外周面に気密的に密着する略円筒状の第2シャフトシール部を構成している。具体的には、図8に示したように、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52のバルブ側シール部55と第2カラー42のカラー側凹状部47との間で露出する金属シャフト5の外形形状に対応した形状の円弧状部(図示上下に一箇所ずつ)と、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53のバルブ側凹状部57と第2カラー42のカラー側シール部45との間で露出する金属シャフト5の外形形状に対応した形状の円弧状部(図示左右に一箇所ずつ)とによって第2シャフト保持部72が構成されている。
なお、第1〜第3ボデーキャビティは、互いに連通しているが、第1、第2バルブキャビティは、第1〜第3ボデーキャビティとの間が樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部71、72によって仕切られている。また、第1〜第3ボデーキャビティと第1、第2バルブキャビティは、樹脂成形金型内に樹脂材料を供給する樹脂材料供給装置に接続されている。この樹脂材料供給装置は、図6に示したように、樹脂成形金型内に樹脂材料を送り込む複数の樹脂流路63aの先端部に、スロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21を成形するためのボデーキャビティ65内に、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えばPPSまたはPBT等の熱可塑性よりなる溶融樹脂)を射出するための1つまたは2つ以上のボデーゲート(第1ゲート、第1溶融材料注入口、第1溶融樹脂注入口:図示せず)と、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53を成形するためのバルブキャビティ66内に、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えばPPSまたはPBT等の熱可塑性よりなる溶融樹脂)を射出するための一対のバルブゲート(第2ゲート、第2溶融材料注入口、第2溶融樹脂注入口)67とを有している。
1つまたは2つ以上のボデーゲートは、スロットルボデー2のボア壁部21側(ボア内管31側またはボア外管32側)、あるいはモータハウジング部23側のいずれに設けられていても良い。また、一対のバルブゲート67は、図6に示したように、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線とスロットルバルブ3の回転中心軸線との交点(中心部)近傍の位置で、且つバルブキャビティ66内への樹脂材料の射出方向が互いに対向するように設置されている。これにより、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53および金属シャフト5に対して軸対象となる位置から、バルブキャビティ66内に樹脂材料を射出することが可能となる。
また、本実施例では、同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形するという目的を達成するために、スロットルバルブ3を、スロットルバルブ3の回転中心軸線に対して略直交する半径方向の一方側に位置する樹脂ディスク52の外径側端面が、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の一端側(吸入空気の流れ方向の下流側)と略同一方向に指向するバルブ角度(θ=90°:例えばスロットルバルブ3の全開位置に相当するバルブ角度)にて、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内部にスロットルバルブ3が回転自在に(例えば全閉位置から全開位置までの全回転角度範囲内において動作不良となることなく)組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)となるように、上記のボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66を形成している。
先ず、樹脂成形品を樹脂成形するための型締めの際には、可動金型62を、固定金型61の表面に対して接近する方向(図示下方)に平行移動(前進)させて、樹脂成形品を樹脂成形するボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66を形成するように、樹脂成形型の型締めを行う(型締め工程)。次に、樹脂成形金型によって形成される上記のボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66内に、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えばPPSまたはPBT等の熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂:以下溶融樹脂と言う)が1つまたは2つ以上のボデーゲートおよび一対のバルブゲート67から射出され、ボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66内に溶融樹脂を充填する(射出・充填工程)。このとき、上述したように、樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部71、72によって金属シャフト5を、ボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66内の所定の位置に保持しておく。また、樹脂成形金型の第1、第2カラー保持部によって第1、第2カラー41、42を、ボデーキャビティ65内の所定の位置に保持しておく。
次に、樹脂成形金型内溶融樹脂圧力(金型内樹脂圧力、ボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66内の樹脂圧力)を徐々に増加させて射出時の最大溶融樹脂圧力よりも大きな溶融樹脂圧力で保圧を行う。すなわち、樹脂成形金型内の溶融樹脂に所定の圧力を加えて、樹脂成形金型内に冷却水を導入し、この冷却水による収縮分の溶融樹脂を、1つまたは2つ以上のボデーゲートおよび一対のバルブゲート67からボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66内に補充する(保圧工程)。次に、樹脂成形金型のボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66内に充填された溶融樹脂を取り出し、冷却して硬化(固化)させるか、あるいは樹脂成形金型のキャビティ内で溶融樹脂を冷却水等を用いて冷却して硬化(固化)させると、スロットルボデー2のボア壁部21内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)が、樹脂部材(溶融樹脂)の射出成形によって製造される。このとき、金属シャフト5は、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53内部にインサート成形される。また、第1、第2カラー41、42も、スロットルボデー2のボア壁部21にインサート成形される。
[実施例1の作用]
次に、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置の作用を図2ないし図4に基づいて簡単に説明する。
運転者(ドライバー)がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号がECUに入力される。そして、ECUによってスロットルバルブ3が所定の角度となるように駆動モータ1が通電されて、駆動モータ1のモータシャフトが回転する。そして、駆動モータ1のトルクが、ピニオンギヤ11、中間減速ギヤ12およびバルブギヤ8に伝達される。これにより、バルブギヤ8が、コイルスプリング4の付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量に対応した回転角度を回転する。したがって、バルブギヤ8が回転するので、金属シャフト5がバルブギヤ8と同じ回転角度を回転し、スロットルバルブ3が全閉位置より全開位置側へ開く方向(全開方向)に回転駆動される。この結果、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内に形成された吸気通路が所定の角度だけ開かれるので、エンジンの回転速度がアクセルペダルの踏み込み量に対応した速度に変更される。
逆に、ドライバーがアクセルペダルから足を離すと、コイルスプリング4の付勢力によりスロットルバルブ3、金属シャフト5、バルブギヤ8およびアクセルペダル等が元の位置(アイドリング位置、スロットルバルブ3の全閉位置)まで戻される。なお、ドライバーがアクセルペダルを戻すと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号(0%)が出力されるので、ECUによってスロットルバルブ3がバルブ全閉時の開度となるように駆動モータ1を通電して、駆動モータ1のモータシャフトを逆回転させるようにしても良い。この場合には、駆動モータ1によってスロットルバルブ3を全閉方向に回転駆動できる。このとき、バルブギヤ8に設けられる全閉ストッパ部19が、スロットルボデー2のギヤボックス部22の内壁面に樹脂成形された全閉ストッパ13に当接するまで、コイルスプリング4の付勢力によりスロットルバルブ3が全開位置側より全閉位置側へ閉じる方向(全閉方向)に回転する。そして、全閉ストッパ13によって、スロットルバルブ3の全閉方向のそれ以上の回転動作が規制されるので、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内に形成された吸気通路内においてスロットルバルブ3が所定の全閉位置に保持される。これにより、エンジンの各気筒への吸気通路が全閉されて、エンジンの回転速度がアイドル回転速度となる。
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置においては、スロットルバルブ3の回転中心軸線に対して略直交する半径方向の一方側に位置する樹脂ディスク52の外径側端面が、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の一端側(吸入空気の流れ方向の下流側)と略同一方向に指向するバルブ角度(θ=90°:例えばスロットルバルブ3の全開位置に相当するバルブ角度)にて、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)となるように、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形している。
これによって、スロットルバルブ102全周に渡って、スロットルボデー101のボア内径面とスロットルバルブ102の外径側端部との間に所望の隙間寸法を形成するための薄い略円筒状成形金型を用意または製造する必要が有るため、樹脂成形金型の費用が増加し、製造コストが上昇するという不具合を有する従来の技術(樹脂成形品:図20参照)と比べて、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向の外径側端部との限定された部分にのみ樹脂成形金型を形成すれば良い。すなわち、スロットルボデー2の第1、第2バルブ軸受部36、37近傍の、つまり第1、第2カラー41、42周辺のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向の外径側端部との間を、樹脂成形金型の固定型入れ子63および可動型入れ子64の型割り面に設けられた略円筒状の第1、第2シャフト保持部71、72と金属シャフト5の両端部の露出部とによって完全に仕切ることが可能となる。したがって、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)となるように、樹脂成形金型の費用や製造コストを上昇させることなく、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形することが可能となる。
また、樹脂成形金型に設けられる第1、第2シャフト保持部71、72と金属シャフト5の両端部の露出部とによって、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向の外径側端部との間を完全に仕切ることが可能となる。すなわち、樹脂成形金型内に形成されるボデーキャビティ65とバルブキャビティ66との間を完全に仕切る(シールする)ことが可能となるので、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向の外径側端部との間の隙間を、製品機能を低下させることのない所望の隙間寸法(最適な隙間寸法)に維持することができる。ここで、製品機能を低下させることのないとは、全閉位置から全開位置に至るまでの、スロットルバルブ3の全回動範囲(全回転角度範囲)に渡って、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53とが干渉することなく、また、スロットルボデー2のボア壁部21内部でスロットルバルブ3および金属シャフト5が動作不良とならず、また、スロットルバルブ3のバルブ全閉時の気密性能の低下を招かないことを言う。これによって、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形することによる、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の外径側端部との間の隙間形成不良を改善することができる。
また、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向の外径側端面に設けられるバルブ側シール部54、55は、スロットルバルブ3の全開位置に相当するバルブ角度近傍の時に、第1、第2カラー41、42のカラー側シール部44、45の両側(スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線方向の両側)に設けられるカラー側凹状部46、47との間に所定の軸方向隙間を形成するように対向して配置される。このとき、樹脂シャフト53のバルブ側凹状部56、57も、第1、第2カラー41、42のカラー側シール部44、45との間に所定の軸方向隙間を形成するように対向して配置される。これによって、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)となるように、スロットルバルブ3を樹脂成形する際に、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の第1、第2カラー側端面と第1、第2カラー41、42のバルブ側端面との間で露出する、金属シャフト5の外周面を樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部71、72で確実に保持することができる。
また、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53内部に金属シャフト5をインサート成形しているため、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52の回転中心軸線方向の外径側端部とスロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とは、樹脂成形金型の固定型入れ子63および可動型入れ子64の型割り面に形成される略円筒状の第1、第2シャフト保持部71、72と金属シャフト5の両端部の露出部とによって完全に仕切られる構造となり、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形することが可能となる。それによって、従来より実施されていた、スロットルボデー101とスロットルバルブ102とを別々に成形し、後工程にて組み付ける組付工程を廃止することができる。
また、特許文献1、2に記載のようなスロットルボデー101を成形し、このスロットルボデー101と同一の樹脂成形金型内で逐次的にスロットルボデー101のボア内径面をスロットルバルブ成形用金型としてスロットルバルブ102を樹脂成形する成形工程を廃止することができる。これにより、樹脂成形金型の費用、製造工数の大幅な低減が可能となり、より安価な内燃機関用スロットル制御装置を生産することが可能な射出成形方法を提供することができる。
また、スロットルバルブ3のバルブ角度が全閉位置に相当するバルブ角度近傍の時にのみ、スロットルバルブ3の回転中心軸線方向の外径側端面に設けられるバルブ側シール部54、55が、第1、第2カラー41、42のバルブ側端面に設けられるカラー側シール部44、45に摺接することにより、スロットルバルブ3のバルブ全閉時に、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の回転中心軸線方向の外径側端面との間の隙間が最小となる。さらに、スロットルバルブ3のバルブ全閉時に、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の外径側端部全周との間の隙間が最小となるので、スロットルバルブ3のバルブ全閉時の気密性能を確実に確保することができ、アイドル運転時の吸入空気の漏れ量の減少を期待できる。そして、エンジンで使用される燃料(例えばガソリン)の量が吸入空気の流量によって制御されている現状からすれば、上記のアイドル運転時の吸入空気の漏れ量を減少できると言うことは、燃費の向上を得ることになる。
また、本実施例の樹脂成形金型は、図6ないし図8に示したように、固定型入れ子63および可動型入れ子64の型割り面に、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の第1カラー側端面と第1カラー41のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を連続的に一周するように略円筒状の第1シャフト保持部71を設け、且つスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の第2カラー側端面と第2カラー42のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を連続的に一周するように略円筒状の第2シャフト保持部72を設けることで、金属シャフト5の両端部の第1、第2軸受摺動部の外周面と第1、第2カラー41、42の第1、第2シャフト貫通穴41a、42aの内周面との間への、すなわち、第1、第2カラー41、42の第1、第2シャフト貫通穴41a、42a内への樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)の侵入を確実に防止することができる。
これによって、スロットルボデー2のボア壁部21内部でスロットルバルブ3および金属シャフト5が動作不良を起こすことはなく、スロットルボデー2のボア壁部21内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)を、製品機能を低下させることなく、容易に得ることができる。したがって、高品質な製品(上記製品形状の樹脂成形品)を、樹脂材料の射出成形によって安定的に製造することができる。また、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形することが可能な樹脂成形金型構造の適正化(最適化)を図ることができる。
図9および図10は本発明の実施例2を示したもので、図9は樹脂成形金型の第1、第2カラーバルブ側端面保持部を示した図で、図10は樹脂成形金型の第1、第2カラー反バルブ側端面保持部を示した図である。
本実施例の樹脂成形金型は、図9に示したように、固定型入れ子63および可動型入れ子64の型割り面に、第1カラー41のバルブ側端面を連続的に一周するように、つまり一筆書きの閉じた曲線状(閉ループ状)に第1カラー41のバルブ側端面(カラー側シール部44、カラー側凹状部46およびカラー側段差部48)に気密的に密着して第1カラー41を保持する略円環状の第1カラー保持部73を設け、且つ第2カラー42のバルブ側端面を連続的に一周するように、つまり一筆書きの閉じた曲線状(閉ループ状)に第2カラー42のバルブ側端面(カラー側シール部45、カラー側凹状部47およびカラー側段差部49)に気密的に密着して第2カラー42を保持する略円環状の第2カラー保持部74を設けている。これによって、金属シャフト5の両端部の第1、第2軸受摺動部の外周面と第1、第2カラー41、42の第1、第2シャフト貫通穴41a、42aの内周面との間への、樹脂材料(例えば加熱されて溶融状態の熱可塑性樹脂:溶融樹脂)の侵入を確実に防止することができる。
また、本実施例では、本実施例の樹脂成形金型は、図10に示したように、固定金型61および可動金型62の型割り面に、第1カラー41のバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面を連続的に一周するように、つまり一筆書きの閉じた曲線状(閉ループ状)に第1カラー41の反バルブ側端面(円環状端面)に気密的に密着して第1カラー41を保持する略円環状の第1カラー保持部75を設け、且つ第2カラー42のバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面を連続的に一周するように、つまり一筆書きの閉じた曲線状(閉ループ状)に第2カラー42の反バルブ側端面(円環状端面)に気密的に密着して第2カラー42を保持する略円環状の第2カラー保持部76を設けている。
これによって、金属シャフト5の両端部の第1、第2軸受摺動部の外周面と第1、第2カラー41、42の第1、第2シャフト貫通穴41a、42aの内周面との間への、すなわち、第1、第2カラー41、42の第1、第2シャフト貫通穴41a、42a内への樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)の侵入を確実に防止することができると共に、第1、第2カラー41、42同士の同軸度を確保できる。したがって、スロットルバルブ3が動作不良を起こすことはなく、スロットルバルブ3の全開位置にて、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品(図1参照)を、より安定的に高品質で製造できる。
図11および図12は本発明の実施例3を示したもので、図11は樹脂成形金型の型開き状態を示した図で、図12は樹脂成形金型の型締め状態を示した図である。
本実施例の樹脂成形金型(射出成形金型)は、図6、図11および図12に示したように、主に固定金型61とこの固定金型61に対して進退(接近・離間、接離)自在に移動可能な可動金型62とで構成されている。なお、固定金型61は、固定型入れ子63を一体的に設けている。また、固定金型61および固定型入れ子63は、スロットルバルブ3の回転中心軸線上にパーティングライン(型割り面)を構成している。また、可動金型62は、可動型入れ子64を一体的に設けている。そして、可動金型62は、固定金型61および可動金型62に対して図示上下方向に進退(接近・離間、接離)自在に移動可能な第1、第2スライド金型(スライドコア、可動型入れ子)91、92を有している。さらに、可動金型62は、この他に、スロットルボデー2のボア外管32の中心軸線方向の一端側の外周部に設けられる取付ステー部27のアンダーカット部(凹溝)29を樹脂成形するためのスライドコア(可動型入れ子:図示せず)を有している。また、可動金型62および可動型入れ子64は、スロットルバルブ3の回転中心軸線上にパーティングライン(型割り面)を構成している。そして、第1、第2スライド金型91、92は、スロットルボデー2のボア壁部21の中心軸線を中心に対称形状に形成されている。
そして、本実施例では、樹脂成形金型を型締めした際に、固定金型61の型割り面と可動金型62の型割り面と固定型入れ子63の外周面と可動型入れ子64の外周面と第1、第2スライド金型91、92の型割り面との間に、スロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21の製品形状に対応した形状のボデーキャビティ65が形成されている。また、本実施例では、樹脂成形金型を型締めした際に、固定型入れ子63の型割り面と可動型入れ子64の型割り面との間に、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の製品形状に対応した形状のバルブキャビティ66が形成されている。
そして、本実施例の樹脂成形金型は、図8、図11および図12に示したように、固定型入れ子63および可動型入れ子64の型割り面に、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の第1カラー側端面と第1カラー41のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を連続的に一周するように略円筒状の第1シャフト保持部(第1シャフトシール部)71を設け、且つスロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53の第2カラー側端面と第2カラー42のバルブ側端面との間で露出する金属シャフト5の外周面を連続的に一周するように略円筒状の第2シャフト保持部(第2シャフトシール部)72を設けている。
また、本実施例の樹脂成形金型は、図9、図11および図12に示したように、固定型入れ子63および可動型入れ子64の型割り面に、第1カラー41のバルブ側端面を連続的に一周するように第1カラー41のバルブ側端面に気密的に密着して第1カラー41を保持する略円環状の第1カラー保持部(第1カラーシール部)73を設け、且つ第2カラー42のバルブ側端面を連続的に一周するように第2カラー42のバルブ側端面に気密的に密着して第2カラー42を保持する略円環状の第2カラー保持部(第2カラーシール部)74を設けている。
また、本実施例では、本実施例の樹脂成形金型は、図10、図11および図12に示したように、第1スライド金型91の型割り面に、第1カラー41のバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面を連続的に一周するように第1カラー41の反バルブ側端面に気密的に密着して第1カラー41を保持する略円環状の第1カラー保持部(第1カラーシール部)75を設けている。また、第2スライド金型92の型割り面には、第2カラー42のバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面を連続的に一周するように第2カラー42の反バルブ側端面(円環状端面)に気密的に密着して第2カラー42を保持する略円環状の第2カラー保持部(第2カラーシール部)76が設けられている。なお、第2スライド金型92には、第2カラー42の第2シャフト貫通穴42aと同一の内径を有し、同一軸心上に設けられる袋穴92aが形成されている。
本実施例では、以上の樹脂成形金型構造を備えることによって、第1、第2カラー41、42の反バルブ側端部を、スロットルボデー2のボア壁部21のボア外管32の外壁面を形成する第1、第2スライド金型91、92の第1、第2カラー保持部75、76に保持させ、金属シャフト5をスロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31の内壁面(ボア内径面)を形成する固定型入れ子63および可動型入れ子64の第1、第2シャフト保持部71、72に保持させた状態で、第1、第2スライド金型91、92を図11の型開き状態から図12の型締め状態に移動させることで、第1、第2カラー41、42の軸方向の型締めが可能となり、第1、第2カラー41、42同士を同一軸心上(スロットルバルブ3の回転中心軸線上)に位置決めすることが可能となる。
すなわち、第1、第2カラー41、42のバルブ側端面が固定型入れ子63および可動型入れ子64の第1、第2カラー保持部73、74によって半径方向および軸方向に位置決めされ、且つ第1、第2カラー41、42の反バルブ側端面が第1、第2スライド金型91、92の第1、第2カラー保持部75、76によって半径方向および軸方向に位置決めされるので、上記の実施例1および実施例2のシャフトシール構造およびカラーシール構造を容易に実現することが可能となる。さらに、本実施例では、樹脂成形金型の型締めを行う前に、予め第1、第2カラー41、42を金属シャフト5の回転中心軸線(軸方向)の両端部の第1、第2軸受摺動部の外周に組み付ける必要がないため、製造工数の大幅な低減が可能となり、より安価な内燃機関用スロットル制御装置を生産することが可能な射出成形方法を提供することができる。ここで、本実施例の場合には、第1、第2カラー41、42として単純な円筒形状のものを採用しても良い。
図13は本発明の実施例4を示したもので、図13(a)、(b)はスロットルボデーとスロットルバルブの射出成形方法を示した図である。
本実施例では、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形するために、スロットルバルブ3を、そのスロットルバルブ3の全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置(スロットルバルブ3の全閉位置よりも大きいバルブ角度)、つまりスロットルバルブ3の全閉位置以外のバルブ角度(θ)にて、スロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31内部にスロットルバルブ3が回転自在に組み込まれた製品形状の樹脂成形品となるように、樹脂成形金型の固定金型61と可動金型62との間に、ボデーキャビティ65およびバルブキャビティ66を形成している。このときのバルブ角度は、スロットルバルブ3のバルブ全閉時に、スロットルバルブ3がスロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31に接触するバルブ角度をα(≧0°)、スロットルバルブ3を全開方向に回転させて、スロットルバルブ3がスロットルボデー2のボア内管31のボア内径面に接触するバルブ角度をβ(≦180°)としたとき、下記の数1の演算式に示したバルブ角度(θ)にて樹脂成形するものとする(図13参照)。
[数1]
α<θ<β
図14ないし図18は本発明の実施例5を示したもので、図14はスロットルシャフトの端部形状を示した図で、図15は歯車減速装置をスロットルボデーに組み付けた状態を示した図で、図16はスロットルボデーにセンサカバーを組み付けた状態を示した図である。
本実施例のスロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21のボア外管32の外壁部には、内部に歯車減速装置を収容するためのギヤボックス部22、および内部に駆動モータ1を収容固定するためのモータハウジング部23が樹脂成形によって一体的に形成されている。ギヤボックス部22の底壁部には、第2カラー42がインサート成形される円筒状の第2バルブ軸受部37が設けられ、第2カラー42内には、第2シャフト貫通穴42aがギヤボックス部22内のギヤ室とボア内管31内の吸気通路とを連通するように形成されている。また、モータハウジング部23は、内部に駆動モータ1を収容保持する円形状のモータ収容穴(図示せず)を有している。このモータ収容穴のモータ挿入口の周囲には、駆動モータ1のフロントエンドフレーム121を締結ネジ等の締結具9を用いて締め付け固定するための円柱状の締結部122が一体的に形成されている。
本実施例の歯車減速装置は、実施例1と同様にして、駆動モータ1のモータシャフト1aの外周に固定された金属製のピニオンギヤ11と、このピニオンギヤ11と噛み合って回転する樹脂製の中間減速ギヤ12と、この中間減速ギヤ12と噛み合って回転する樹脂製のバルブギヤ(回転駆動体)8とを有している。そして、中間減速ギヤ12は、回転中心を成す支持軸14の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギヤ12には、ピニオンギヤ11に噛み合う大径ギヤ15、およびバルブギヤ8に噛み合う小径ギヤ(図示せず)が設けられている。また、バルブギヤ8の外周面には、中間減速ギヤ12の小径ギヤと噛み合うギヤ部17が一体的に形成されている。このバルブギヤ8の内周部には、金属シャフト5の回転中心軸線方向(軸方向)の一端部に設けられた凹凸嵌合部5a〜5c(図14参照)に対応した形状の嵌合穴(図示せず)が設けられている。
本実施例の金属シャフト5は、実施例1と同様にして、第1、第2樹脂ディスク(第1、第2半円板状部)51、52を有するスロットルバルブ3の樹脂シャフト(円筒状部)53内部にインサート成形されることで、スロットルバルブ3に一体化されている。また、金属シャフト5の回転中心軸線方向の両端部は、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の中心軸線方向の両端面(バルブ側シール部54、55)より突出するように樹脂シャフト53内部にインサート成形されている。さらに、金属シャフト5の回転中心軸線方向の一端部は、スロットルボデー2のボア壁部21の第1バルブ軸受部36に保持固定される第1カラー41の第1シャフト貫通穴41aの端部に至るまで延長されている。また、金属シャフト5の回転中心軸線方向の他端部(一端部)は、スロットルボデー2のボア壁部21の第2バルブ軸受部37に保持固定される第2カラー42の第2シャフト貫通穴42aも貫通して、ギヤボックス部22内のギヤ室の中程に至るまで延長されている。
そして、本実施例の金属シャフト5の回転中心軸線方向の他端面(一端部)には、スロットルバルブ3と金属シャフト5とが一定の相対角度となるように規定するために、更にはスロットルバルブ3および金属シャフト5とバルブギヤ8とが一定の相対角度となるように規定するために、更には金属シャフト5とバルブギヤ8とが相対回転することを防止するために、バルブギヤ8の嵌合穴の内周に凹凸嵌合する凹凸嵌合部5a〜5cが設けられている。ここで、凹凸嵌合部5aは、図14(a)に示したように、バルブ全開時に樹脂シャフト53から第1、第2樹脂ディスク51、52が突出する方向に平行な一文字状の凸状部である。この凸状部は、バルブ全開時にスロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31の中心軸線方向に平行となる。
また、凹凸嵌合部5bは、図14(b)に示したように、2つの半円形状部を段違いに配置したタイプである。この2つの半円形状部間に形成される段差部は、バルブ全開時に樹脂シャフト53から第1、第2樹脂ディスク51、52が突出する方向に対して略直交する方向で、且つバルブ全開時にスロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31の中心軸線方向に対して略直交する方向に設けられている。また、凹凸嵌合部5cは、図14(c)に示したように、バルブ全開時に樹脂シャフト53から第1、第2樹脂ディスク51、52が突出する方向に対して略直交する方向に設けられた一文字状の凹状部である。この凹状部は、バルブ全開時にスロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31の中心軸線方向に対して略直交する方向に設けられている。
ここで、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置の射出成形方法を図17および図18に基づいて簡単に説明する。ここで、図17は樹脂成形金型の型開き状態を示した図で、図18は樹脂成形金型の型締め状態を示した図である。
本実施例の樹脂成形金型(射出成形金型)は、実施例3と略同様な構成で、樹脂成形金型を型締めした際に、固定金型61の型割り面と可動金型62の型割り面と固定型入れ子63の外周面と可動型入れ子64の外周面と第1、第2スライド金型91、92の型割り面との間に、スロットルボデー2の二重管構造のボア壁部21の製品形状に対応した形状のボデーキャビティ65が形成されている。そして、第2スライド金型92の型割り面には、実施例3の袋穴92aの代わりに、金属シャフト5の回転中心軸線方向(軸方向)の一端部に設けられた凹凸嵌合部5a〜5c(図14参照)を凹凸嵌合(例えば圧入等の締まり嵌めまたは中間嵌め)することで、スロットルバルブ3と金属シャフト5とが一定の相対角度となるように規定するためのシャフト嵌合部93が設けられている。このシャフト嵌合部93の嵌合穴形状は、金属シャフト5の回転中心軸線方向(軸方向)の一端部に設けられた凹凸嵌合部5a〜5c(図14参照)に対応した穴形状とされている。
本実施例では、以上の樹脂成形金型構造を備えることによって、第1、第2カラー41、42の反バルブ側端部を、スロットルボデー2のボア壁部21のボア外管32の外壁面を形成する第1、第2スライド金型91、92の第1、第2カラー保持部75、76に保持させ、金属シャフト5をスロットルボデー2のボア壁部21のボア内管31の内壁面(ボア内径面)を形成する固定型入れ子63および可動型入れ子64の第1、第2シャフト保持部71、72に保持させ、且つ金属シャフト5の凹凸嵌合部5a〜5cを第1スライド金型91のシャフト嵌合部93に凹凸嵌合させた状態で、第1、第2スライド金型91、92を図17の型開き状態から図18の型締め状態に移動させることで、第1、第2カラー41、42の軸方向の型締めが可能となり、第1、第2カラー41、42同士を同一軸心上(スロットルバルブ3の回転中心軸線上)に位置決めすることが可能となる。その上、スロットルバルブ3と金属シャフト5とが一定の相対角度となるように規定することが可能となる。ここで、本実施例の場合には、第1、第2カラー41、42として単純な円筒形状のものを採用しても良い。
以上のように、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形すると、金属シャフト5の回転中心軸線方向の両端部が、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の中心軸線方向の両端面(バルブ側シール部54、55)より突出するように樹脂シャフト53内部にインサート成形される。そして、組付工程で、先ずマグネット6およびヨークをバルブギヤ8の内周面に接着剤等を用いて保持固定しておく。また、センサカバー7のセンサ搭載部に磁気検出素子を保持固定しておく。そして、金属シャフト5の凹凸嵌合部5a〜5cにバルブギヤ8の嵌合穴を嵌合し、嵌合穴より突出した凹凸嵌合部5a〜5cをかしめることで、金属シャフト5にバルブギヤ8を結合する。
このとき、スロットルボデー2のボア壁部21の外壁面、つまりギヤボックス部22の底壁面に樹脂一体成形された円筒状のスプリング内周ガイド、およびバルブギヤ8のボア壁部側面に樹脂一体成形された円筒状のスプリング内周ガイドの外周にコイルスプリング4(図3参照)を装着する。これにより、スロットルボデー2のボア外管32の外径面よりも図15において図示左方向に突出した、金属シャフト5の一端部の外周側にコイルスプリング4が装着されて、そのコイルスプリング4のボデー側端部がギヤボックス部22の底壁面に設けられたボデー側フックに保持され、また、そのコイルスプリング4のギヤ側端部がバルブギヤ8のボア壁部側面に設けられたギヤ側フックに保持される。そして、駆動モータ1、ピニオンギヤ11および中間減速ギヤ12等の動力ユニットをスロットルボデー2のギヤボックス部22およびモータハウジング部23に組み付けた後に、スロットルボデー2のギヤボックス部22の開口側に設けられた嵌合部に、センサカバー7の被嵌合部を嵌合して、リベットやスクリュー(図示せず)もしくは熱かしめ等によってギヤボックス部22の開口側端部にセンサカバー7を組み付ける。このとき、磁気検出素子は、ヨークの内周面に対向して配置されるように組み付けられる。以上のような内燃機関用スロットル制御装置の製造方法によって内燃機関用スロットル制御装置が製造される。
ここで、上記の樹脂成形金型構造を備えることによって、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に樹脂成形する際に、スロットルバルブ3と金属シャフト5とが一定の相対角度となるように規定することにより、後工程の組付工程で金属シャフト5の凹凸嵌合部5a〜5cにバルブギヤ8の嵌合穴を嵌合して金属シャフト5の軸方向の一端部にバルブギヤ8を結合するだけで、スロットルバルブ3とバルブギヤ8とが一定の組付条件(取付角度)となるように組み付けられる。これによって、スロットルバルブ3の回転角度に対するバルブギヤ8の組付精度を向上でき、且つスロットルバルブ3の回転角度に対応するように、バルブギヤ8を金属シャフト5に組み付ける組付作業時間を短縮することができる。
なお、バルブギヤ8のギヤ部17の周方向の一方側には、図15に示したように、スロットルバルブ3の全閉位置を規定するための全閉ストッパ部19が樹脂一体成形されているので、金属シャフト5の軸方向の一端部にバルブギヤ8を結合するだけで、スロットルバルブ3とバルブギヤ8とが一定の組付条件(取付角度)となるように組み付けられると、スロットルバルブ3と全閉ストッパ部19とが一定の組付条件(取付角度)となるように組み付けられることになり、スロットルバルブ3の規定の全閉位置への調整作業を簡略化または省略できる。また、バルブギヤ8は、コイルスプリング4の付勢力によってギヤボックス部22の全閉ストッパ13(図3参照)に当接するように初期位置(デフォルト位置)が設定される。このとき、スロットルバルブ3とバルブギヤ8とが一定の組付条件(取付角度)となるように組み付けられていないと、バルブギヤ8の全閉ストッパ部19が全閉ストッパ13に当接していても、スロットルバルブ3が規定のアイドル回転速度を得ることが可能な全閉位置からズレた回転角度で停止してしまうという問題が生じるが、本実施例ではこのような問題は発生せず、バルブ全閉時にスロットルバルブ3が規定のアイドル回転速度を得ることが可能な全閉位置で止まり、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面とスロットルバルブ3の外径側端部(外周部)との間に所望の隙間寸法を容易に得ることができようになる。
また、スロットルボデー2と同一の樹脂成形金型内で、スロットルバルブ3をスロットルボデー2と略同時に成形する際に、スロットルバルブ3と金属シャフト5とが一定の相対角度となるように規定することにより、後工程の組付工程で金属シャフト5の凹凸嵌合部5a〜5cにバルブギヤ8の嵌合穴を嵌合して金属シャフト5の軸方向の一端部にバルブギヤ8を結合するだけで、バルブギヤ8の内周面に保持固定されたマグネット6と、センサカバー7のセンサ搭載部に保持固定された磁気検出素子とが一定の組付条件(対向配置、相対位置)となるように組み付けられる。これによって、スロットルバルブ3の回転角度に対する磁気検出素子の組付精度を向上できる。
なお、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置では、実施例1で説明したように、回転角度センサである磁気検出素子からの電気信号(スロットル開度信号)とアクセル開度センサからアクセル開度信号との開度偏差がなくなるように駆動モータ1に対してPID制御(またはPI制御)によるフィードバック制御が実施されるように構成されている。したがって、磁気検出素子より出力される電気信号(スロットル開度信号)とスロットルバルブ3の実際の回転角度(バルブ角度)とを一致(適合)させないと、運転者(ドライバー)のアクセル操作量に対応したスロットル開度を得ることができず、ドライバーのアクセル操作量に対応したエンジン出力(エンジン回転速度)を得ることができなくなる。このような問題に対して、本実施例では、金属シャフト5の軸方向の一端部にバルブギヤ8を結合するだけで、スロットルバルブ3の回転角度(バルブ角度)と磁気検出素子の設置位置とが一定の組付条件(取付角度)となるように組み付けられるので、スロットルバルブ3の回転角度に対して、磁気検出素子より出力される電気信号(スロットル開度信号)を適合させるための出力調整作業時間を短縮することができる。つまり出力調整作業を必要最小限とすることができる。
[変形例]
本実施例では、本発明を、駆動モータ(アクチュエータ)1の回転動力を、歯車減速装置等の動力伝達装置を経て金属シャフト5に伝達して、スロットルバルブ3の回転角度(バルブ開度)を運転者(ドライバー)のアクセル操作量に応じて制御する内燃機関用スロットル制御装置に適用した例を説明したが、本発明を、駆動モータ1を有しない内燃機関用スロットル装置に採用しても良い。この場合には、金属シャフト5の他端部に設けたバルブギヤ8の代わりに、アクセルペダルにワイヤーケーブルを介して機械的に連結されるレバー部を設ける。このようにしても、運転者(ドライバー)のアクセル操作量をスロットルバルブ3に伝えることができる。
なお、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の内周と金属シャフト5のバルブ保持部との外周との間の食い付き性(結合性能)を向上し、且つスロットルバルブ3の金属シャフト5に対する軸方向の相対運動を防止する目的で、つまり金属シャフト5のバルブ保持部からのスロットルバルブ3の抜けを防止する目的で、金属シャフト5のバルブ保持部の外周面の一部または全部にローレット加工等を施しても良い。例えば金属シャフト5のバルブ保持部の外周面の一部または全部に刻み目または凹凸部を形成しても良い。あるいは金属シャフト5のバルブ保持部の断面形状を2面幅を有する略円形状とし、また、スロットルバルブ3の樹脂シャフト53の断面形状を2面幅を有する略円筒形状としても良い。これにより、スロットルバルブ3と金属シャフト5との回転方向の相対回転運動を防止できる。また、スロットルバルブ3と同一の樹脂成形金型内で、スロットルボデー2をスロットルボデー2と略同時に成形する樹脂成形前に、金属シャフト5の両端部の第1、第2軸受摺動部の外周面に離型剤または潤滑剤(例えばフッ素系樹脂、二硫化モリブデン等)を塗布しても良い。
本実施例では、スロットルボデー2のボア壁部21を、円管形状のボア外管32内に円管形状のボア内管31を配置し、且つボア内管31とボア外管32とを同心状に配置したが、ボア外管32の軸心に対してボア内管31の軸心を、ボア壁部21の中心軸線方向に対して直交する半径方向の一方側(例えば天地方向の地側)に偏心させた二重管構造に形成しても良い。また、スロットルボデー2のボア壁部21を、円管形状のボア外管32内に円管形状のボア内管31を配置し、且つボア外管32の軸心に対してボア内管31の軸心を、ボア壁部21の中心軸線方向に対して直交する半径方向の他方側(例えば天地方向の天側)に偏心させた二重管構造に形成しても良い。また、スロットルボデー2のボア壁部21を一重管構造としても良い。
本実施例では、エンジン冷却水をスロットルボデー2に導入することなく、冬季等の寒冷時のスロットルバルブ3のアイシングを防止して部品点数を減少する目的で、スロットルバルブ3よりも上流側および下流側からボア壁部21内に流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部34、35を設けているが、少なくともスロットルバルブ3よりも上流側の吸気管の内周面を伝ってボア壁部21内に流入する水分を塞き止めるための塞き止め凹部34のみを設けるようにしても良い。
なお、ボア外管32の外周部に、スロットルバルブ3を迂回するバイパス通路を設け、更に、そのバイパス通路内を流れる空気量を調整してエンジンのアイドル回転速度を制御するためのアイドル回転速度制御弁(ISCバルブ)を装着しても良い。また、スロットルボデー2のボア壁部21よりも吸入空気の流れ方向の上流側の吸気管に、ブローバイガス還元装置(PCV)の出口孔または蒸散防止装置のパージ用チューブが取り付けられていても良い。この場合には、吸気管内に、ブローバイガスに含まれるエンジンオイルが吸気管の内壁面に堆積してデポジットとなっている可能性がある。このため、上記の塞き止め凹部34に、吸気管の内壁面より伝ってくるオイルミストやデポジット等の異物を塞き止めることで、スロットルバルブ3および金属シャフト5の動作不良を防止できる。
なお、本実施例では、スロットルバルブ3の回転軸(シャフト)を、金属材料で構成したが、スロットルバルブ3の回転軸(シャフト)を、スロットルボデー2またはスロットルバルブ3を形成する樹脂材料(熱可塑性樹脂)と相溶性または接着性を有しない素材(例えばセラミックスや樹脂材料)で構成しても良い。また、本実施例では、インサート成形品として第1、第2カラー41、42を設けたが、インサート成形品として略円筒状のドライベアリングを設けても良い。
なお、スロットルボデー2のボア壁部21、ギヤボックス部22およびモータハウジング部23を樹脂一体成形する樹脂材料として、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)に充填材(例えば低コストなガラス繊維、または炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等)を混合した樹脂系の複合材料(例えばガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30)を用いても良い。また、スロットルバルブ3の樹脂ディスク51、52および樹脂シャフト53を樹脂一体成形する樹脂材料として、加熱されて溶融状態の樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)に充填材(例えば低コストなガラス繊維、または炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等)を混合した樹脂系の複合材料(例えばガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30)を用いても良い。
また、上記の樹脂系の複合材料を、ボデーゲートまたはバルブゲート67から樹脂成形金型のボデーキャビティ65またはバルブキャビティ66内に射出することで、樹脂系の複合材料の射出成形によって樹脂スロットルボデーおよび樹脂スロットルバルブを製造しても良い。このように樹脂系の複合材料の射出成形によって樹脂成形された樹脂成形品は、低コストで、且つ樹脂成形性に優れると共に、機械的性質をはじめ強度、剛性および耐熱性等の性能が向上する。また、本実施例では、加熱されて溶融状態の溶融材料として樹脂材料(例えば熱可塑性樹脂よりなる溶融樹脂)を用いたが、加熱されて溶融状態の溶融材料として金属材料の溶湯(例えばアルミニウム合金またはマグネシウム合金等の半溶融合金材料の溶湯)を用いても良い。
本実施例では、スロットルバルブ3および金属シャフト5と一体的に回転動作することが可能なバルブギヤ(回転駆動体)8に設けた全閉ストッパ部19が、スロットルボデー2に樹脂一体成形されたギヤボックス部22に設けられた全閉ストッパ13に係止されることで、スロットルバルブ3の全閉方向の回転動作を規制するようにしているが、スロットルバルブ3の円板状部(樹脂ディスク51、52)の片端面または両端面が、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面に樹脂一体成形された全閉ストッパに係止されることで、スロットルバルブ3の全閉方向の回転動作を規制するようにしても良い。
本実施例では、スロットルバルブ3の回転角度(バルブ角度)が全開位置に相当するバルブ角度となったら駆動モータ1へのモータ駆動電流を制御することで、スロットルバルブ3の全開方向の回転動作を規制するようにしているが、スロットルバルブ3および金属シャフト5と一体的に回転動作することが可能なバルブギヤ(回転駆動体)8に全開ストッパ部を設け、その全開ストッパ部がギヤボックス部22に設けられた全開ストッパに係止されることで、スロットルバルブ3の全開方向の回転動作を規制するようにしても良い。また、スロットルバルブ3の円板状部(樹脂ディスク51、52)の片端面または両端面が、スロットルボデー2のボア内管31のボア内径面に樹脂一体成形された全開ストッパに係止されることで、スロットルバルブ3の全開方向の回転動作を規制するようにしても良い。
樹脂成形品を示した斜視図である(実施例1)。 内燃機関用スロットル制御装置の全体構造を示した斜視図である(実施例1)。 スロットルバルブを開弁駆動する動力ユニットを示した正面図である(実施例1)。 スロットルボデーの二重管構造のボア壁部を示した説明図である(実施例1)。 (a)はスロットルバルブのバルブ側シール部とバルブ側凹状部を示した斜視図で、(b)は第1、第2カラーのカラー側シール部とカラー側凹状部を示した斜視図である(実施例1)。 樹脂成形金型の概略構造を示した断面図である(実施例1)。 (a)、(b)は樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部を示した断面図である(実施例1)。 樹脂成形金型の第1、第2シャフト保持部を示した斜視図である(実施例1)。 樹脂成形金型の第1、第2カラーバルブ側端面保持部を示した斜視図である(実施例2)。 樹脂成形金型の第1、第2カラー反バルブ側端面保持部を示した斜視図である(実施例2)。 樹脂成形金型の型開き状態を示した断面図である(実施例3)。 樹脂成形金型の型締め状態を示した断面図である(実施例3)。 (a)、(b)はスロットルボデーとスロットルバルブの射出成形方法を示した説明図である(実施例4)。 (a)はスロットルシャフトの端部形状の一例を示した斜視図で、(b)、(c)はスロットルシャフトの端部形状の他の例を示した斜視図である(実施例5)。 歯車減速装置をスロットルボデーに組み付けた状態を示した斜視図である(実施例5)。 スロットルボデーにセンサカバーを組み付けた状態を示した斜視図である(実施例5)。 樹脂成形金型の型開き状態を示した断面図である(実施例5)。 樹脂成形金型の型締め状態を示した断面図である(実施例5)。 内燃機関用スロットル制御装置の全体構造を示した断面図である(従来の技術)。 スロットルバルブを開閉自在に収容したスロットルボデーを示した斜視図である(従来の技術)。 スロットルボデー内部でスロットルバルブを樹脂成形する方法を示した斜視図である(従来の技術)。
符号の説明
1 駆動モータ
2 スロットルボデー
3 スロットルバルブ(バタフライバルブ、樹脂バルブ)
5 金属シャフト(スロットルシャフト、回転軸)
6 回転速度センサ(スロットル開度センサ)のマグネット(磁界発生源)
8 バルブギヤ(回転駆動体)
21 ボア壁部
22 ギヤボックス部
23 モータハウジング部(アクチュエータのハウジング)
31 ボア内管
32 ボア外管
41 第1カラー(インサート成形品)
42 第2カラー(インサート成形品)
44 カラー側シール部
45 カラー側シール部
46 カラー側凹状部
47 カラー側凹状部
51 樹脂ディスク(第1板状部、円板状部)
52 樹脂ディスク(第2板状部、円板状部)
53 樹脂シャフト(円筒状部、軸状部)
54 バルブ側シール部
55 バルブ側シール部
56 バルブ側凹状部
57 バルブ側凹状部
61 固定金型
62 可動金型
63 固定型入れ子
64 可動型入れ子
71 第1シャフト保持部
72 第2シャフト保持部
91 第1スライド金型
92 第2スライド金型
93 シャフト嵌合部
5a 凹凸嵌合部
5b 凹凸嵌合部
5c 凹凸嵌合部

Claims (13)

  1. 操作者のアクセル操作量に応じて、円管状のボア壁部を有するスロットルボデー内に回転自在に支持された略円板状のスロットルバルブの開度を調節する内燃機関用スロットル装置であって、
    前記スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の外径側端部と前記スロットルボデーのボア壁部のボア内径面との隙間が最小となる位置を全閉位置とし、且つ前記スロットルバルブの回転中心軸線方向に対して略直交する半径方向の外径側端部と前記スロットルボデーのボア壁部のボア内径面との隙間が最大となる位置を全開位置とし、前記スロットルバルブの全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置にて、前記スロットルボデーのボア壁部内部に前記スロットルバルブが回転自在に組み込まれた製品形状の成形品となるように、
    前記スロットルボデーと前記スロットルバルブとを、同一の成形金型内で略同時に成形する内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記スロットルバルブ内部には、前記スロットルバルブと一体的に回転するシャフトがインサート成形されており、
    前記スロットルボデー内部には、前記シャフトの回転中心軸線方向の一端部を回転自在に保持する略円筒状のインサート部品がインサート成形されており、
    前記成形金型は、前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端部と前記インサート部品のバルブ側端面との間に、前記シャフトの外周面を連続的に一周するように前記シャフトの外周面に密着して前記シャフトを保持する略円筒状のシャフト保持部を有し、 前記インサート部品のバルブ側端面には、前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面に接近する側に突出した凸状の部品側シール部、およびこの部品側シール部よりも前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面から遠ざかる側に凹んだ凹状部が設けられており、
    前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面には、前記インサート部品のバルブ側端面に接近する側に突出し、且つ前記スロットルバルブのバルブ角度が前記全閉位置に相当するバルブ角度近傍の時に前記部品側シール部に摺接する凸状のバルブ側シール部が2箇所設けられており、
    前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の前記バルブ側シール部間には、これらのバルブ側シール部よりも前記インサート部品のバルブ側端面から遠ざかる側に凹んだ凹状部が設けられており
    記スロットルバルブのバルブ角度が前記全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転したバルブ角度の時に、前記バルブ側シール部と前記インサート部品の凹状部との間、および前記部品側シール部と前記スロットルバルブの凹状部との間に前記成形金型が入り込む隙間が形成されることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  2. 請求項1に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記スロットルバルブの全閉位置よりも所定の角度だけ全開方向に回転した位置とは、前記スロットルバルブの回転中心軸線に対して略直交する半径方向の一方側の外径側端面が、前記スロットルボデーのボア壁部の中心軸線方向の一端側と略同一方向に指向するバルブ角度であることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記シャフトまたは前記インサート部品は、前記スロットルボデーまたは前記スロットルバルブを形成する材料と相溶性または接着性を有しない素材よりなることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  4. 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記インサート部品のバルブ側端面は、前記スロットルボデーのボア壁部のボア内径面より吸気通路側に露出しており、
    前記シャフトの回転中心軸線方向の一端部は、前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端面より突出しており、しかも前記インサート部品内において回転自在に摺動する軸受摺動部として機能することを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  5. 請求項1ないし請求項のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記インサート部品は、前記スロットルバルブの回転中心軸線方向の外径側端部と対向する略円環状のバルブ側端面を有する略円筒状のカラーであって、
    前記成形金型は、前記カラーのバルブ側端面を連続的に一周するように、前記カラーのバルブ側端面に密着して前記カラーを保持する略円環状のカラー保持部を有していることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  6. 請求項5に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記成形金型は、前記カラーのバルブ側端面に対して逆側の反バルブ側端面を連続的に周方向に一周するように、前記カラーの反バルブ側端面に密着して前記カラーを保持する略円環状のカラー保持部を有していることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  7. 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記成形金型は、前記スロットルボデーの製品形状に対応した形状のボデーキャビティ、および前記スロットルバルブの製品形状に対応した形状のバルブキャビティを形成すると共に、前記ボデーキャビティおよび前記バルブキャビティ内に溶融材料を射出するための溶融材料注入口を有していることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  8. 請求項7に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記溶融材料は、加熱されて溶融状態の樹脂材料または金属材料の溶湯であって、
    前記溶融材料注入口は、前記ボデーキャビティおよび前記バルブキャビティ内に前記樹脂材料または金属材料の溶湯を射出するための樹脂注入口または溶湯注入口であることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  9. 請求項7に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記溶融材料は、加熱されて溶融状態の樹脂材料であって、
    前記スロットルバルブは、前記樹脂材料に充填材を混合した樹脂系の複合材料の成形によって一体的に形成される樹脂バルブであって、
    前記樹脂バルブは、略円板状の樹脂ディスクおよび略円筒状の樹脂シャフトを有し、
    前記シャフトは、両端部が前記樹脂シャフトの回転中心軸線方向の両側の環状端面から突出した状態で、前記樹脂シャフト内部に保持固定される棒軸状の金属シャフトであることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  10. 請求項1ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記スロットルバルブは、操作者のアクセル操作量に応じて、内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量を最小とする全閉位置から、前記内燃機関の気筒に吸入される吸入空気量を最大とする全開位置まで回転角度が変更されるバタフライバルブであって、
    前記バタフライバルブは、前記スロットルボデーのボア壁部の中心軸線方向に対して略直交する方向に中心軸線を有する円筒状部を備え、
    前記シャフトは、この回転中心軸線方向の両端部が前記円筒状部の中心軸線方向の両端面より突出するように、前記円筒状部内部にインサート成形されることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  11. 請求項1ないし請求項10のうちのいずれか1つに記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    前記成形金型は、前記シャフトの回転中心軸線方向の一端部を凹凸嵌合することで、前記スロットルバルブと前記シャフトとが一定の相対角度となるように規定するためのシャフト嵌合部を有していることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  12. 請求項11に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、
    操作者のアクセル操作量に応じて、前記スロットルバルブの回転角度を変更する回転駆動体を備え、
    前記シャフトの回転中心軸線方向の一端部は、前記スロットルボデーのシャフト貫通穴を貫通して、前記スロットルボデーのボア壁部の外壁面から突き出すように設置されており、
    前記回転駆動体は、前記シャフトを前記スロットルバルブにインサート成形した後に、前記シャフトの回転中心軸線方向の一端部に組み付けられることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
  13. 請求項11または請求項12に記載の内燃機関用スロットル装置の成形方法において、 前記シャフトの回転中心軸線方向の一端部に一体的に取り付けられた磁界発生源、この磁界発生源によって磁化される磁性体、およびこの磁性体の内周面に対向して配置されて、前記磁界発生源より発生する磁界に感応して起電力を発生する非接触式の磁気検出素子を有し、前記スロットルバルブの回転角度を検出するスロットル開度センサを備え、
    前記回転駆動体は、アクチュエータの回転動力を前記シャフトを介して前記スロットルバルブに伝達する動力伝達装置の構成要素の1つであるバルブギヤであって、
    前記バルブギヤには、前記磁界発生源が一体的に組み付けられていることを特徴とする内燃機関用スロットル装置の成形方法。
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