JP4302408B2 - 内燃機関用スロットルバルブの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセル操作量に応じて内燃機関の吸入空気量を変更してエンジントルクまたはエンジン回転速度を制御する内燃機関用スロットルバルブ装置に関するもので、特にスロットルバルブを固定する樹脂製バルブ固定部、この樹脂製バルブ固定部に運転者のアクセル操作量を伝える樹脂製レバー部、および樹脂製バルブ固定部と樹脂製レバー部とを繋ぐ樹脂製シャフト部が樹脂一体成形されたスロットルシャフトを備えた内燃機関用スロットルバルブ装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、図7および図8に示したように、スロットルボデー101の円管状ボア壁部102内において開閉自在に収容されたスロットルバルブ103を固定する樹脂製バルブ固定部104、スロットルバルブ103を回転駆動する樹脂製アクセルレバー部105を有するアクセルレバー一体型シャフト(スロットルシャフト)106の外径を大きく変更しなくても、十分な強度を確保できるようにする目的で、樹脂製バルブ固定部104を補強するための金属パイプ107を設けた内燃機関用スロットルバルブ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記の金属パイプ107は、図7および図8に示したように、ボア壁部102内において吸入空気の流れ方向に略直交する方向に対向配置される円筒状の軸受支持部111、112の内周に回転自在に支持される軸受摺動部113、114が、樹脂製バルブ固定部104よりも軸方向の両側でスロットルシャフト106の外周の表面部分に露出するように設けられている。また、金属パイプ107の内周側には、樹脂製バルブ固定部104と樹脂製アクセルレバー部105とを繋ぐ樹脂製シャフト部108が設けられている。なお、その樹脂製シャフト部108は、その軸方向の両端部が、金属パイプ107の軸方向の両端に設けられた開口部にて外部に露出するように充填されている。そして、金属パイプ107には、樹脂製シャフト部108が成形される内部空間から樹脂製バルブ固定部104および樹脂製アクセルレバー部105へ溶融状態の熱可塑性樹脂(溶融樹脂)を回り込ませるための複数個の丸穴115〜117が形成されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−349293号公報(第1−5頁、図1−図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の内燃機関用スロットルバルブ装置においては、樹脂成形型内に図8(c)に示した形状の金属パイプ107を入れ、図8(a)に示した矢印A方向から、金属パイプ107の内部空間内に溶融樹脂を注入することで、樹脂製シャフト部108が形成される空間内に溶融樹脂が充填され、更に、内部空間内に溶融樹脂を充填した後に、その内部空間から金属パイプ107に形成された複数個の丸穴115〜117より溶融樹脂を外周側に出すようにして、樹脂製バルブ固定部104および樹脂製アクセルレバー部105が形成される空間内に溶融樹脂が充填される。
【0006】
その後に、この樹脂成形品を樹脂成形型より取り出して例えば常温にて冷却固化することで、樹脂製バルブ固定部104、樹脂製アクセルレバー部105および樹脂製シャフト部108が樹脂一体成形されるが、上記のような金属パイプ107に形成された複数個の丸穴115〜117より溶融樹脂を外周側に出すようにして、樹脂製バルブ固定部104および樹脂製アクセルレバー部105を形成すると、樹脂製バルブ固定部104および樹脂製アクセルレバー部105にウエルドが生じる。これにより、樹脂製バルブ固定部104および樹脂製アクセルレバー部105に冷熱サイクル耐久等を加えるとウエルド部に樹脂割れ等が生じ易く、スロットルシャフト106の寸法精度が悪化する可能性があった。
【0007】
【発明の目的】
本発明の目的は、樹脂製バルブ固定部にウエルドが生じ難く、また、樹脂製バルブ固定部および樹脂製回転駆動部に冷熱サイクル耐久等を加えても樹脂割れ等が生じ難く、スロットルシャフトの寸法精度を出し易い内燃機関用スロットルバルブ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、運転者のアクセル操作量に対応して回転駆動されるスロットルシャフトに、スロットルバルブを固定する樹脂製バルブ固定部と、この樹脂製バルブ固定部を介してスロットルバルブにアクセル操作量を伝える樹脂製回転駆動部と、樹脂製バルブ固定部および樹脂製回転駆動部を補強するための分割型の金属部材とを設けたことにより、樹脂製バルブ固定部にウエルドが生じ難く、また、樹脂製バルブ固定部および樹脂製回転駆動部に冷熱サイクル耐久等を加えても樹脂割れ等が生じ難く、スロットルシャフトの寸法精度が出し易くなる。
【0009】
また、分割型の金属部材は、スロットルシャフトの軸方向に延びる中軸棒状の金属製シャフト部と、この金属製シャフト部の外周の一部を筒状隙間を隔てて覆う管状の金属製パイプ部とに2分割されており、金属製パイプ部は、樹脂製バルブ固定部と樹脂製回転駆動部との間の、スロットルシャフトの表面部分にのみ設けられている。これにより、中軸棒状の金属製シャフト部と管状の金属製パイプ部との間に形成される筒状隙間から溶融樹脂を流し込むことで、ウエルドや樹脂割れの発生を抑えながらも、金属製シャフト部の外周側に樹脂製バルブ固定部を形成できる。また、ウエルドや樹脂割れの発生を抑えながらも、金属製シャフト部の外周側に樹脂製回転駆動部を形成できる。
【0010】
また、中軸棒状の金属製シャフト部と管状の金属製パイプ部との間に形成される筒状隙間に、樹脂製バルブ固定部と樹脂製回転駆動部とを繋ぐ筒状の樹脂製シャフト部を設けたことにより、一方向から溶融樹脂を筒状隙間内に流し込むことで、樹脂製バルブ固定部と樹脂製回転駆動部と樹脂製シャフト部とを樹脂一体成形することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、分割型の金属部材、すなわち、スロットルシャフトの軸方向に延びる中軸棒状の金属製シャフト部を設けたことにより、スロットルバルブの回転中心側に樹脂製バルブ固定部の外周に嵌め合わされる筒状の被嵌合部を設け、且つ樹脂製バルブ固定部に、スロットルシャフトの周方向への被嵌合部の回り止めを行う周方向位置決め部を設けても、スロットルシャフトの径方向の体格が大きくならない。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、金属製シャフト部の露出部を、スロットルボデーの第1軸受支持部の内周に回転自在に支持される第1軸受摺動部とし、また、金属製パイプ部の露出部を、スロットルボデーの第2軸受支持部の内周に回転自在に支持される第2軸受摺動部とすることにより、磨耗に対して有利な構造となり、軸受部材を必要としないので、部品点数や組付工数を低減でき、コストダウンとなる。
【0013】
請求項4に記載の発明によれば、スロットルバルブの外周部分またはスロットルボデーの内壁面に、スロットルバルブの外周部分とスロットルボデーの内壁面との間に形成される隙間を埋めて、アイドル運転時の空気洩れを低減するための被覆剤を塗布している。そして、第1軸受支持部または第2軸受支持部の内周と第1軸受摺動部または第2軸受摺動部の外周との間に、被覆剤を捕捉するトラップ用隙間を形成している。これにより、第1軸受支持部の内周と第1軸受摺動部の外周との間、あるいは第2軸受支持部の内周と第2軸受摺動部の外周との間に、被覆剤が入り込むことはない。
【0014】
【発明の実施の形態】
[実施形態の構成]
図1ないし図6は本発明の実施形態を示したもので、図1および図2は内燃機関用スロットルバルブ装置を示した図である。
【0015】
本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置は、運転者のアクセル操作量に基づいて内燃機関(例えば二輪自動車用エンジン:以下エンジンと言う)に流入する吸入空気量を変更することで、エンジン回転速度またはエンジントルクをコントロールするものである。この内燃機関用スロットルバルブ装置は、内部をエンジンに向かう吸入空気が流れる円管状ボア壁部1を有するスロットルボデー2と、このスロットルボデー2のボア壁部1内において開閉自在に収容されたスロットルバルブ3と、運転者のアクセル操作量(例えばアクセルペダルの踏み込み量)に対応して回転駆動されて、スロットルバルブ3と一体的に回転するスロットルシャフト4と、スロットルバルブ3およびスロットルシャフト4の回転位置を、エンジンがアイドリング状態の時の初期位置に戻すためのリターンスプリング5とを備えた吸気絞り弁装置である。
【0016】
そして、スロットルボデー2は、耐熱性樹脂(例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、ガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30等)により一体成形された樹脂成形品で、スロットルバルブ3およびスロットルシャフト4を保持する装置である。スロットルボデー2のボア壁部1内には、エンジンに吸入空気を送るための吸気通路10が形成されており、その中央部にスロットルバルブ3およびスロットルシャフト4が回転自在に組み込まれている。また、吸気通路10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、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(図示せず)に吸入空気を流入させるための空気出口部を有している。
【0017】
そして、ボア壁部1の図示左端面には、スロットルシャフト4の軸方向の一端部を回転自在に支持するための円筒状の第1軸受支持部11がボア壁部1の内壁面より図示左側に突出するように一体的に設けられている。なお、第1軸受支持部11の図示左端部は、閉塞されている。また、ボア壁部1の図示右端面には、スロットルシャフト4の軸方向の他端部を回転自在に支持するための円筒状の第2軸受支持部12がボア壁部1の内壁面より図示右側に突出するように一体的に設けられている。なお、第2軸受支持部12の図示右端部は、開口している。
【0018】
そして、第1、第2軸受支持部11、12には、スロットルシャフト4が摺動する第1、第2シャフト摺動孔13、14が形成されている。そして、第2軸受支持部12の外周には、リターンスプリング5が嵌め合わされる円筒状のスプリング内周ガイド15が一体的に設けられている。また、第2軸受支持部12の先端部(図示右端部)とスロットルシャフト4の外周との間には、オイルシール16が装着されている。また、ボア壁部1の図示右端面には、リターンスプリング5のスプリング側フック部を係止するボデー側フック部17が一体的に設けられている。
【0019】
スロットルバルブ3は、耐熱性樹脂(例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、ガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30等)により一体成形された樹脂成形品で、エンジンに吸入される吸入空気量をコントロールするバタフライ形の回転弁である。このスロットルバルブ3には、スロットルシャフト4の外周部分(表面部分)に嵌め合わされる貫通孔(図示せず)を有する略円筒状の被嵌合部21、およびこの被嵌合部21より吸気通路10を閉塞するように延長された2つの半円形状板部22、23等が形成されている。なお、被嵌合部21は、2つの半円形状板部22、23の回転中心側に設けられて、スロットルシャフト4の外周部分(表面部分)にレーザ溶着等の熱溶着方法を用いて固定されている。また、24、25は、スロットルバルブ3を補強するための補強用リブである。
【0020】
次に、本実施形態のスロットルシャフト4の構造を図1ないし図6に基づいて簡単に説明する。ここで、図3(a)、(b)および図4(a)、(b)はスロットルシャフト4を示した図である。スロットルシャフト4は、耐熱性樹脂により一体成形された樹脂成形部(例えばポリフェニレンサルファイド:PPS、ガラス繊維30%入りのポリブチレンテレフタレート:PBTG30製の樹脂シャフト)6に、この樹脂成形部6を補強するための分割型の金属部材(例えばSUS304等のステンレス鋼製の金属シャフト)をインサート成形したものである。
【0021】
スロットルシャフト4の樹脂成形部6は、スロットルバルブ3の被嵌合部21を固定する樹脂製バルブ固定部31と、この樹脂製バルブ固定部31を介してスロットルバルブ3にアクセル操作量を伝達する樹脂製レバー部(樹脂製回転駆動部)32と、樹脂製バルブ固定部31と樹脂製レバー部32とを繋ぐ樹脂製シャフト部33とを耐熱性樹脂により一体成形したものである。なお、樹脂製シャフト部33は、樹脂製バルブ固定部31の内周部と樹脂製レバー部32の内周部とを連結するように円筒形状に形成されている。
【0022】
樹脂製バルブ固定部31は、円筒形状に形成されて、樹脂製シャフト部33よりも図示左側に設けられている。この樹脂製バルブ固定部31の外周面には、図3(a)および図4(b)に示したように、スロットルシャフト4の周方向へのスロットルバルブ3の被嵌合部21の回り止めを行う2つの平坦面(2面幅部:周方向位置決め部)34が形成されている。なお、スロットルバルブ3の被嵌合部21の内周面には、2つの平坦面34に対応した2つの平坦面(2面幅部:図示せず)が形成されている。
【0023】
樹脂製レバー部32は、円環板形状に形成されて、樹脂製シャフト部33よりも図示右側に設けられている。この樹脂製レバー部32には、金属部材の図示右端部の外周に形成される円筒状部35、およびこの円筒状部35の外周より径方向に延びる円環状部36等が形成されている。その円環状部36の外周部には、ドライバーが操作するアクセルペダルに連動する開弁側、閉弁側ワイヤーケーブル(図示せず)が巻き付けられる略V字形状の周溝部37が設けられている。また、円環状部36の外周部には、開弁側、閉弁側ワイヤーケーブルの一端部を取り付けるための開弁側、閉弁側取付溝38、39が設けられている。
【0024】
樹脂製レバー部32の図示左端面には、スロットルボデー2のスプリング内周ガイド15と略同一の外径とされた、リターンスプリング5が嵌め合わされる円筒状のスプリング内周ガイド41が一体的に設けられている。また、円環状部36の図示左端面には、リターンスプリング5のスプリング側フック部を係止するレバー側フック部42が一体的に設けられている。また、樹脂製レバー部32には、肉厚を均等化するための複数の溝部43が設けられている。そして、隣設する2つの溝部43間には、補強用リブ部44がそれぞれ設けられている。
【0025】
分割型の金属部材は、スロットルシャフト4の一端面から他端面に至るまで軸方向に延びる中軸棒状の金属製シャフト部7と、この金属製シャフト部7の外周に部分的に円筒状隙間を隔てて嵌め合わされた円管状の金属製パイプ部8とに2分割されている。金属製シャフト部7は、ステンレス鋼等の金属材料により中軸棒形状に形成されており、スロットルシャフト4の樹脂成形部6にインサート成形されて一体化されている。そして、金属製シャフト部7は、図示左端面から図示右端面に至るまでの軸方向全体に延長されている。
【0026】
この金属製シャフト部7は、樹脂製バルブ固定部31よりも軸方向の一端側の表面部分がスロットルシャフト4の外周面に露出しており、その露出部がスロットルボデー2の第1軸受支持部11の第1シャフト摺動孔13の内周面に回転自在に支持される第1軸受摺動部51とされている。また、金属製シャフト部7の図示右端部は、樹脂製レバー部32の図示右端面よりも外部に露出(突出)している。そして、金属製シャフト部7は、図示左端部に円柱形状の径大部53、およびこの径大部53よりも図示右側に円柱形状の径小部54が設けられている。なお、径小部54は、径大部53よりも外径が小さい。
【0027】
なお、スロットルボデー2のボア壁部1の吸気通路10内に設けられる径小部54の、樹脂製バルブ固定部31に対応する部分の中央部の外周面には、樹脂製バルブ固定部31の内周面との結合強度を向上させるための刻み目55が施されている。また、樹脂製シャフト部33の図示右端部より図示右方向に突出する径小部54の外周面には、樹脂製レバー部32の内周面との結合強度を向上させるための刻み目56が施されている。
【0028】
金属製パイプ部8は、ステンレス鋼等の金属材料により円管形状に形成されており、樹脂製バルブ固定部31と樹脂製レバー部32との間の、スロットルシャフト4の表面部分にのみ設けられている。そして、金属製パイプ部8は、金属製シャフト部7の外周側に部分的に、すなわち、スロットルボデー2の第1軸受支持部11の内周に配される金属製シャフト部7の外周側のみに円筒状隙間(樹脂製シャフト部33を構成する耐熱性樹脂が充填されている部分)を隔てて嵌め合わされている。この金属製パイプ部8は、樹脂製バルブ固定部31よりも軸方向の他端側の表面部分がスロットルシャフト4の外周面に露出しており、その露出部がスロットルボデー2の第2軸受支持部12の第2シャフト摺動孔14の内周面およびオイルシール16の内周に回転自在に支持される第2軸受摺動部52とされている。
【0029】
ここで、本実施形態では、スロットルバルブ3の外周部分またはスロットルボデー2のボア壁部1の内壁面には、スロットルバルブ3の外周部分とスロットルボデー2のボア壁部1の内壁面との間に形成される隙間を埋めて、アイドル運転時の空気洩れを低減するための被覆剤(例えば四フッ化エチレン樹脂、フッ素樹脂や二硫化モリブデン等の半固体状または液体状のコーティング剤)が塗布された後に固化して粉末化している。このため、図5に示したように、スロットルボデー2の第1軸受支持部11の内周とスロットルシャフト4の第1軸受摺動部51の外周との間には、侵入した被覆剤を捕捉するトラップ用の第1環状隙間(トラップ用隙間)61が形成されている。なお、本実施形態では、第1環状隙間61を金属製シャフト部7の径大部53の外周面の周方向に円環状に形成している。また、図6に示したように、スロットルボデー2の第2軸受支持部12の内周とスロットルシャフト4の第2軸受摺動部52の外周との間には、侵入した被覆剤を捕捉するトラップ用の第2環状隙間(トラップ用隙間)62が形成されている。
【0030】
[実施形態の製造方法]
次に、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置の製造方法を図1ないし図6に基づいて簡単に説明する。
【0031】
先ず、例えば吸気通路10を形成する抜き型、第1、第2シャフト摺動孔13、14を形成する抜き型を含む樹脂成形型によって形成されるキャビティ内に、加熱されて溶融状態の耐熱性樹脂(以下溶融樹脂と言う)を1つまたは2つ以上のゲートから注入し、樹脂成形型のキャビティ内に溶融樹脂を充填する。そして、樹脂成形型よりキャビティ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。あるいは樹脂成形型のキャビティの回りに冷却水等の冷却媒体を循環供給することで、樹脂成形型よりキャビティ内に充填された溶融樹脂を冷却して硬化(固化)させると、ボア壁部1や第1、第2軸受支持部11、12等を備えたスロットルボデー2が耐熱性樹脂によって樹脂一体成形される。
【0032】
一方、ステンレス鋼等の金属材料に切削加工等を施して、中軸棒状の金属製シャフト部7を形成する。なお、金属製シャフト部7に対する樹脂製バルブ固定部31および樹脂製レバー部32の喰い付け性を良くすると共に、金属製シャフト部7からの樹脂成形部6の抜け防止を図る目的で、金属製シャフト部7の外周部の一部にローレット加工等を施しても良い(例えば刻み目55、56:図2参照)。また、ステンレス鋼等の金属材料に切削加工等を施して円管状の金属製パイプ部8を形成する。
【0033】
次に、例えば被嵌合部21内に形成される貫通孔を形成する抜き型を含む樹脂成形型によって形成されるキャビティ内に、加熱されて溶融状態の耐熱性樹脂(以下溶融樹脂と言う)を1つまたは2つ以上のゲートから注入し、樹脂成形型のキャビティ内に溶融樹脂を充填する。そして、樹脂成形型よりキャビティ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。あるいは樹脂成形型のキャビティの回りに冷却水等の冷却媒体を循環供給することで、樹脂成形型よりキャビティ内に充填された溶融樹脂を冷却して硬化(固化)させると、被嵌合部21および2つの半円形状板部22、23等を備えたスロットルバルブ3が耐熱性樹脂によって樹脂一体成形される。
【0034】
次に、樹脂成形型の第1軸受支持部(図示せず)の内周面に金属製シャフト部7の径大部53の外周面を嵌合させて保持固定させる。そして、金属製シャフト部7の径小部54の所定の部位の外周側に円筒状隙間を隔てて金属製パイプ部8が嵌合するように、樹脂成形型の第2軸受支持部(図示せず)の内周面に金属製パイプ部8の外周面を嵌合させて保持固定させる。これにより、樹脂成形型によって形成されるキャビティ内に、ステンレス鋼等の金属材料よりなる金属製シャフト部7、およびステンレス鋼等の金属材料よりなる金属製パイプ部8が挿入された状態で保持固定される。
【0035】
次に、金属製シャフト部7の径小部54の外周面と金属製パイプ部8の内周面との間に形成される円筒状隙間の図示右端部から図示左側へ向けて、更には金属製シャフト部7の径小部54の図示右端部側より外周部側へ向けて、加熱されて溶融状態の耐熱性樹脂(以下溶融樹脂と言う)を1つまたは2つ以上のゲートから注入し、樹脂成形型のキャビティ内に溶融樹脂を充填する。このとき、樹脂成形時のゲート部を樹脂製レバー部32側に配置しておき、金属製シャフト部7の径小部54の外周面と金属製パイプ部8の内周面との間に形成される狭い円筒状隙間を介して溶融樹脂を注入する(フィルムゲート法)ことが望ましい。
【0036】
そして、樹脂製シャフト部33を形成する円筒状隙間内に流し込まれた溶融樹脂は、その円筒状隙間から直接樹脂製バルブ固定部31に流れ込む。一方、金属製シャフト部7の径小部54の図示右端部の外周面と樹脂成形型の内周面との間に形成されるキャビティ内に注入された溶融樹脂は、直接樹脂製レバー部32に流れ込む。そして、樹脂成形型よりキャビティ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。あるいは樹脂成形型のキャビティの回りに冷却水等の冷却媒体を循環供給することで、樹脂成形型よりキャビティ内に充填された溶融樹脂を冷却して硬化(固化)させると、樹脂製バルブ固定部31および樹脂製シャフト部33内に金属製シャフト部7を径小部54がインサート成形され、且つ樹脂製シャフト部33の外周側に金属製パイプ部8が一体的に形成されたスロットルシャフト4の樹脂成形部6が耐熱性樹脂によって樹脂一体成形される。
【0037】
次に、上記のスロットルボデー2のボア壁部1の外壁面(図示右端面)に形成されたボデー側フック部17にリターンスプリング5のスプリング側フック部を組み付けて、スロットルボデー2のボア壁部1の外壁面(図示右端面)に形成された円筒状のスプリング内周ガイド15の外周側にリターンスプリング5の図示左側部を嵌め合わせることで、スロットルボデー2のボア壁部1の外壁面(図示右端面)にリターンスプリング5を組み付ける。
【0038】
次に、スロットルバルブ3の被嵌合部21内に形成される貫通孔、スロットルボデー2の第1、第2軸受支持部11、12内に形成される第1、第2シャフト摺動孔13、14の軸心が一直線上に位置するように、上記のスロットルバルブ3を上記のスロットルボデー2のボア壁部1に形成される吸気通路10内に挿入する。次に、上記のスロットルシャフト4を、スロットルボデー2の第2軸受支持部12の図示右端部から、第2シャフト摺動孔14、貫通孔、第1シャフト摺動孔13の順に差し込むことで、スロットルシャフト4をスロットルボデー2に組み付ける。
【0039】
次に、上記のスロットルシャフト4の樹脂製レバー部32の外壁面(図示左端面)に形成されたレバー側フック部42にリターンスプリング5のスプリング側フック部を組み付けて、樹脂製レバー部32の外壁面(図示左端面)に形成された円筒状のスプリング内周ガイド41の外周側にリターンスプリング5の図示右側部を嵌め合わせることで、スロットルボデー2のボア壁部1の外壁面(図示右端面)とスロットルシャフト4の樹脂製レバー部32の外壁面(図示左端面)との間にリターンスプリング5が装着される。
【0040】
次に、スロットルボデー2のボア壁部1内において、レーザ溶着等の熱溶着方法を用いて、スロットルバルブ3の被嵌合部21を、吸気通路10内の所定の位置で保持されたスロットルシャフト4の樹脂製バルブ固定部31の外周に固定する。以上によって、スロットルボデー2、スロットルバルブ3、スロットルシャフト4およびリターンスプリング5を備えた内燃機関用スロットルバルブ装置が製造される。なお、以上の製造方法、工程手順を採用することで、部品点数削減および製作工数低減を図れる効果がある。
【0041】
[実施形態の作用]
次に、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置の作用を図1ないし図6に基づいて簡単に説明する。
【0042】
運転者によってアクセルペダルが踏み込まれると、このアクセルペダルにワイヤケーブルを介して機械的に連結された樹脂製レバー部32が、リターンスプリング5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だけ回転する。そして、上記の樹脂製レバー部32の回転が樹脂製シャフト部33を介して樹脂製バルブ固定部31に伝わり、樹脂製バルブ固定部31の回転に伴ってスロットルバルブ3が、樹脂製レバー部32、つまりスロットルシャフト4と同じ回転角度だけ回転する。これにより、エンジンへの吸気通路10が所定のスロットル開度だけ開かれるので、エンジン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。
【0043】
逆に、運転者がアクセルペダルから足を離すと、リターンスプリング5の付勢力によってスロットルバルブ3およびスロットルシャフト4が初期位置(アイドリング位置)まで戻される。これにより、エンジンへの吸気通路10が閉じられる(全閉状態)ので、エンジン回転速度がアイドリング回転速度となる。
【0044】
[実施形態の効果]
以上のように、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置においては、スロットルシャフト4の樹脂成形部6に棒状部材である金属製シャフト部7および円管状部材である金属製パイプ部8よりなる金属製芯がねを配設しているため、スロットルシャフト4自体の軸径寸法を必要以上に大きくすることなく、それ自体でスロットルシャフト4の強度の向上化が図れる効果がある。すなわち、本実施形態のスロットルシャフト4は、樹脂製バルブ固定部31が金属製シャフト部7の径小部54によって補強されているので、全体が耐熱性樹脂により構成された総樹脂のスロットルシャフトと比べて、吸気通路10内に収容されるスロットルバルブ3に加わる吸気管負圧の過大な荷重に十分耐えることができる。
【0045】
それによって、エンジンが発生する大きな吸気管負圧がスロットルバルブ3に加わっても、スロットルバルブ3を固定する樹脂製バルブ固定部31に反りや歪み等が発生することはなく、樹脂成形された樹脂製バルブ固定部31の外径を大幅に大きく変更しなくても強度を十分に確保することができる。したがって、樹脂製バルブ固定部31の外径の大型化による吸気管の吸気通路径の大型化を抑えることができるので、エンジンの周辺での吸気管の占有スペースを狭くすることができる。
【0046】
さらに、スロットルシャフト4の両側の第1、第2摺動摺動部51、52を、それぞれ金属製シャフト部7の第1軸受摺動部51(例えばSUS304)とスロットルボデー2の第1軸受支持部11(例えばPBTG30)、および金属製パイプ部8の第2軸受摺動部52(例えばSUS304)とスロットルボデー2の第2軸受支持部12(例えばPBTG30)との摺動とすることで、ボールベアリングやスラストベアリング等の軸受部材を配置しなくとも、耐磨耗特性に優れた軸受摺動部を構成できる。すなわち、ステンレス鋼等の金属材料により構成された金属製シャフト部7の径大部53および金属製パイプ部8に、スロットルボデー2の第1、第2軸受支持部11、12に回転自在に支持される第1、第2軸受摺動部51、52を一体的に設けたことにより、耐磨耗特性に関して非常に有利となる。また、本実施形態では、ボールベアリングやスラストベアリング等の軸受部材を必要としないので、部品点数や組付工数を軽減でき、コストダウンを図ることができる。
【0047】
また、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置においては、スロットルシャフト4の樹脂成形部6を補強する金属部材を、金属製シャフト部7と金属製パイプ部8とに2分割とし、スロットルシャフト4を製造するための同一の樹脂成形型内にセットして樹脂一体成形している。このとき、金属製シャフト部7の径小部54の外周面と金属製パイプ部8の内周面との間に形成される円筒状隙間から溶融樹脂を流し込むようにしている。すなわち、上記の円筒状隙間が円筒状のフィルムゲートとして使用(所謂フィルムゲート法を採用)できるため、樹脂製バルブ固定部31でのウエルドの発生を抑制できるので、その部分の外観性能の低下および強度の低下を防止できる。
【0048】
また、樹脂製バルブ固定部31でのウエルドの発生を抑えることで、スロットルシャフト4の樹脂成形部6の冷熱サイクル耐久等による樹脂割れ等を抑えることができ、且つアニーリング後のスロットルシャフト4の樹脂成形部6の寸法精度の向上を図ることができる。そのアニーリングとは、熱的または機械的な応力により生じた樹脂成形部6の内部の残留歪みを除去する目的で、適当な温度に製品を所定時間保持した後に徐冷する熱処理のことである。
【0049】
また、従来の技術では、図7および図8に示したように、スロットルシャフト106の軸径(シャフト径)が一定であるために、樹脂成形型への挿入長さが大きく、樹脂成形型のキャビティ内への金属パイプ107の組み込み(セット)が困難であったが、本実施形態では、スロットルシャフト4の樹脂成形部6を補強する金属部材を2分割しているので、樹脂成形型のキャビティ内への金属製シャフト部7および金属製パイプ部8の組み込み(セット)が非常に容易となり、コストダウンを図ることができる。
【0050】
また、本実施形態の内燃機関用スロットルバルブ装置においては、樹脂製バルブ固定部31の外周面に、スロットルシャフト4の周方向へのスロットルバルブ3の被嵌合部21の回り止めを行う2つの平坦面(2面幅部:周方向位置決め部)34を形成している。従来の技術では、図7および図8に示したように、樹脂製バルブ固定部104の外周面に2面幅部を設ける構造とすると、金属パイプ107内に溶融樹脂を流し込むスペースを確保しなければならず、その分、スロットルシャフト106の軸径(シャフト径)を太くする必要があるが、本実施形態では、金属製シャフト部7の径小部54内に溶融樹脂を流し込む必要はなく、そのような従来の構造に対して、スロットルシャフト4の軸径(シャフト径)を細くすることができ、スロットルシャフト4の体格を小型化できる。
【0051】
[他の実施形態]
本実施形態では、スロットルシャフト4の樹脂成形部6を補強する金属製シャフト部7の径小部54の一端部の外周側に、樹脂製バルブ固定部31および樹脂製シャフト部33を介してスロットルバルブ3にアクセル操作量を伝える樹脂製レバー部32を樹脂一体成形しているが、スロットルシャフト4の樹脂成形部6を補強する金属製シャフト部7の径小部54の一端部の外周側に、樹脂製バルブ固定部31および樹脂製シャフト部33を介してスロットルバルブ3にアクセル操作量を伝える樹脂製バルブ側ギヤ部を樹脂一体成形しても良い。この場合には、スロットルバルブ3は樹脂製バルブ側ギヤ部と一体的に減速歯車機構を介して電動モータによって回転駆動する。
【0052】
本実施形態では、金属製パイプ部8を、円管形状に形成したが、円弧状の金属片を略円管状となるように軸方向に複数配置して金属製パイプ部を構成しても良い。また、円環状の金属環を軸方向に複数配置して金属製パイプ部を構成しても良い。また、本実施形態では、スロットルバルブ3の被嵌合部21をスロットルシャフト4の樹脂製バルブ固定部31の外周に熱溶着することで固定しているが、スロットルバルブ3の被嵌合部21をスロットルシャフト4の樹脂製バルブ固定部31の外周に締結具を用いて締め付け固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は内燃機関用スロットルバルブ装置を示した正面図で、(b)は(a)のA−A断面図である(実施形態)。
【図2】内燃機関用スロットルバルブ装置を示した断面図である(実施形態)。
【図3】(a)はスロットルシャフトを示した正面図で、(b)はスロットルシャフトを示した側面図である(実施形態)。
【図4】(a)は図3(a)のB−B断面図で、(b)は図3(a)のC−C断面図である(実施形態)。
【図5】第1軸受支持部と第1軸受摺動部との間に形成される第1環状隙間を拡大した断面図である(実施形態)。
【図6】第2軸受支持部と第2軸受摺動部との間に形成される第2環状隙間を拡大した断面図である(実施形態)。
【図7】内燃機関用スロットルバルブ装置を示した断面図である(従来の技術)。
【図8】(a)はスロットルシャフトを示した断面図で、(b)はスロットルシャフトを示した側面図で、(c)は金属パイプを示した斜視図である(従来の技術)。
【符号の説明】
1 ボア壁部
2 スロットルボデー
3 スロットルバルブ
4 スロットルシャフト
5 リターンスプリング
6 樹脂成形部
7 金属製シャフト部
8 金属製パイプ部
10 吸気通路
11 第1軸受支持部
12 第2軸受支持部
21 被嵌合部
31 樹脂製バルブ固定部
32 樹脂製レバー部(樹脂製回転駆動部)
33 樹脂製シャフト部
34 平坦面(2面幅部:周方向位置決め部)
51 第1軸受摺動部
52 第2軸受摺動部
61 第1環状隙間(トラップ用隙間)
62 第2環状隙間(トラップ用隙間)
Claims (4)
- (a)スロットルボデー内に開閉自在に収容されて、弁開度または回転角度に応じて内燃機関に向かう吸入空気量を変更するスロットルバルブと、
(b)運転者のアクセル操作量に対応して回転駆動されて、前記スロットルバルブと一体的に回転するスロットルシャフトとを備え、
前記スロットルシャフトは、前記スロットルバルブを固定する樹脂製バルブ固定部と、この樹脂製バルブ固定部を介して前記スロットルバルブに前記アクセル操作量を伝える樹脂製回転駆動部と、前記樹脂製バルブ固定部および前記樹脂製回転駆動部を補強するための分割型の金属部材とを有し、
前記分割型の金属部材は、前記スロットルシャフトの軸方向に延びる中軸棒状の金属製シャフト部と、この金属製シャフト部の外周の一部を筒状隙間を隔てて覆う管状の金属製パイプ部とに2分割されており、
前記金属製パイプ部は、前記樹脂製バルブ固定部と前記樹脂製回転駆動部との間の、前記スロットルシャフトの表面部分にのみ設けられており、
前記筒状隙間には、前記樹脂製バルブ固定部と前記樹脂製回転駆動部とを繋ぐ筒状の樹脂製シャフト部が設けられており、
前記樹脂製バルブ固定部、前記樹脂製シャフト部および前記樹脂製回転駆動部は、前記筒状隙間から前記金属製シャフト部の外周に沿って溶融樹脂を流し込んだ後に前記溶融樹脂を冷却固化させることで樹脂一体成形することを特徴とする内燃機関用スロットルバルブの製造方法。 - 請求項1に記載の内燃機関用スロットルバルブの製造方法において、
前記スロットルバルブは、回転中心側に前記樹脂製バルブ固定部の外周に嵌め合わされる筒状の被嵌合部を有し、
前記樹脂製バルブ固定部は、前記スロットルシャフトの周方向への前記被嵌合部の回り止めを行う周方向位置決め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バルブの製造方法。 - 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バルブの製造方法において、
前記スロットルボデーは、前記スロットルシャフトの軸方向の一端部を回転自在に支持するための筒状の第1軸受支持部、および前記スロットルシャフトの軸方向の他端部を回転自在に支持するための筒状の第2軸受支持部を有し、
前記金属製シャフト部は、前記樹脂製バルブ固定部よりも軸方向の一端側の表面部分が前記スロットルシャフトの外周面に露出しており、その露出部が前記第1軸受支持部の内周に回転自在に支持される第1軸受摺動部とされ、
前記金属製パイプ部は、前記樹脂製バルブ固定部よりも軸方向の他端側の表面部分が前記スロットルシャフトの外周面に露出しており、その露出部が前記第2軸受支持部の内周に回転自在に支持される第2軸受摺動部とされていることを特徴とする内燃機関用スロットルバルブの製造方法。 - 請求項3に記載の内燃機関用スロットルバルブの製造方法において、
前記スロットルバルブの外周部分または前記スロットルボデーの内壁面には、前記スロットルバルブの外周部分と前記スロットルボデーの内壁面との間に形成される隙間を埋めて、アイドル運転時の空気洩れを低減するための被覆剤が塗布されており、
前記第1軸受支持部または前記第2軸受支持部の内周と前記第1軸受摺動部または前記第2軸受摺動部の外周との間には、侵入した前記被覆剤を捕捉するトラップ用隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関用スロットルバルブの製造方法。
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