JP4376017B2 - 電子制御式スロットル制御装置 - Google Patents
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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への吸入空気量を制御する電子制御式スロットル制御装置に関するもので、特に車両乗員の操作量に応じてモータを駆動して、スロットルボデーに回転自在に支持されたスロットルバルブの開度を制御する電子制御式スロットル制御装置に係わる。
従来より、車両乗員によるアクセルペダルの踏み込み量に応じてモータ等の駆動装置を駆動して、スロットルバルブの開度を所定量制御するようにした電子制御式スロットル制御装置において、スロットルボデーのボア壁部とモータハウジング部とを樹脂成形により一体化した電子制御式スロットル制御装置が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。また、スロットルボデーを、樹脂一体成形によりボア外管内にボア内管を同心状に配置した二重管構造に形成し、ボア内管内にスロットルバルブを組み込んだ電子制御式スロットル制御装置が提案されている（例えば、特許文献４、５参照）。
特開平１０−０４７５２０号公報（第１−４頁、図１−図４）
特開２００１−２６３０９８号公報（第１−３頁、図１）
特開２００１−３０３９８３号公報（第１−７頁、図１−図８）
特開平０９−０３２５９０号公報（第１−７頁、図１−図７）
特開平１１−１３２０６１号公報（第１−７頁、図１−図４）
ところが、従来の電子制御式スロットル制御装置のスロットルボデー１００においては、例えば図６および図７に示したように、円管状のボア外管１０１内に円管状のボア内管１０２を同心状に配置した二重管構造のボア壁部１０３と、内部にモータ等の駆動装置（図示せず）を収容するモータハウジング部１０４を樹脂成形により一体化した場合、樹脂成形品に比べて重量物であるモータ等の駆動装置を収容するモータハウジング部１０４と、ボア内管１０２内にスロットルバルブ１０５を組み込んだボア壁部１０３との接続部１０６には、所定値以上の強度が要求されている。
しかるに、その接続部１０６に充分な剛性を確保する目的で、接続部１０６を厚肉で形成されているため、樹脂流動による分子配向や充填材による繊維配向の影響や、モータハウジング部１０４の成形収縮の影響により、ボア壁部１０３のボア内管１０２のボア内径の真円度が低下する。
これにより、スロットルバルブ１０５の全閉位置から全開位置までの回動範囲内においてスロットルバルブ１０５とボア内管１０２とが干渉することで、スロットルバルブ１０５の動作不良が生じるという問題がある。また、スロットルバルブ１０５の全閉の時の、ボア内管１０２のボア内壁面とスロットルバルブ１０５の外径側部との間に形成される隙間が最適値よりも増大化することで、スロットルバルブ１０５の全閉時の気密性能が低下し、アイドル運転時の吸入空気の漏れ量が増加するという問題がある。
これにより、スロットルバルブ１０５の全閉位置から全開位置までの回動範囲内においてスロットルバルブ１０５とボア内管１０２とが干渉することで、スロットルバルブ１０５の動作不良が生じるという問題がある。また、スロットルバルブ１０５の全閉の時の、ボア内管１０２のボア内壁面とスロットルバルブ１０５の外径側部との間に形成される隙間が最適値よりも増大化することで、スロットルバルブ１０５の全閉時の気密性能が低下し、アイドル運転時の吸入空気の漏れ量が増加するという問題がある。
本発明は、モータハウジング部周辺の成形収縮によるボア壁部のボア内径の真円度の低下を抑制することで、スロットルバルブの動作不良を防止でき、且つスロットルバルブの全閉時の気密性能を確保することのできる電子制御式スロットル制御装置を提供することにある。
請求項１に記載の発明によれば、スロットルボデーのボア壁部の側壁面よりも半径方向の外径側に接続部を介して並列してモータハウジング部を接続する接続部として、ボア壁部の側壁面からモータハウジング部の側壁部のみの側壁面に至る複数の板状接続リブを採用することにより、接続部の厚肉化による成形サイクルの長大化を抑制することができる。それによって、モータハウジング部周辺の成形収縮によるボア壁部のボア内径の真円度の低下を抑制できる。
これにより、スロットルバルブの全閉位置から全開位置までの回動範囲（回転角度範囲）内においてスロットルバルブとボア壁部とが干渉することで、スロットルバルブの動作不良が生じることはない。また、スロットルバルブの全閉の時の、ボア壁部の内壁面とスロットルバルブの外径側部との間に形成される隙間が所望の値となり、スロットルバルブの全閉時の気密性能を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を減少することができる。
これにより、スロットルバルブの全閉位置から全開位置までの回動範囲（回転角度範囲）内においてスロットルバルブとボア壁部とが干渉することで、スロットルバルブの動作不良が生じることはない。また、スロットルバルブの全閉の時の、ボア壁部の内壁面とスロットルバルブの外径側部との間に形成される隙間が所望の値となり、スロットルバルブの全閉時の気密性能を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を減少することができる。
また、複数の板状接続リブの板厚方向が、ボア壁部の中心軸線方向に対して略直交する方向に位置するように並列して設けたことにより、モータハウジング部周辺の成形収縮量を減らすことができる。したがって、モータハウジング部周辺の成形収縮による影響、すなわち、ボア内径真円度への成形収縮応力を低減することができるので、スロットルバルブの全閉時の性能低下を抑制することができる。
請求項２に記載の発明によれば、複数の板状接続リブの各板厚を、ボア壁部の肉厚以下に小さく設定することにより、ボア壁部の肉厚よりも板状接続リブの板厚が大きい場合のように、モータハウジング部周辺の成形収縮量が増大したり、接続リブ剛性がボア剛性に比べて大きくなったりすることはなく、ボア壁部の内径形状に悪影響を及ぼすことはない。
請求項３に記載の発明によれば、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の軸方向、つまりスロットルバルブの回転中心軸線方向を、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で、且つモータハウジング部の中心軸線方向に対して平行する方向となるように設定することにより、モータの出力軸とスロットルシャフトとを連結する動力伝達装置の体格および部品点数を必要最小限とすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、内部を内燃機関に向かう吸入空気が流れるボア内管の半径方向の外径側に、ボア内管との間に環状空間を形成するためのボア外管を配置した二重管構造のボア壁部を、樹脂成形により一体化することにより、軽量化および低価格化を実現することができる。また、スロットルボデーのボア壁部内に浸入する水分を環状空間内に塞き止めることができるので、冬季等の寒冷時のスロットルバルブのアイシングを防止することができる。また、スロットルボデーのボア壁部内に侵入するデポジット等の異物を環状空間内に塞き止めることができるので、スロットルバルブが開閉自在に収容されるボア内管内には異物が入り込まないようにすることができる。これにより、スロットルバルブに異物が付着するのを防止することができる。
請求項５に記載の発明によれば、ボア壁部およびモータハウジング部を構成するスロットルボデーとスロットルバルブとの構成材を同種材とすることで、線膨張係数の差に起因する環境温度の変化によるスロットルボデーのボア壁部の内壁面とスロットルバルブの外径側部との間に形成される隙間の変化を抑制することができる。
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略円管状のボア壁部と略円筒状のモータハウジング部とを接続する接続部を、ボア壁部の側壁面からモータハウジング部の側壁面に至る複数の板状接続リブによって構成したことを特徴としている。スロットルバルブの動作不良を防止でき、且つスロットルバルブの全閉時の気密性能を確保することのできる電子制御式スロットル制御装置を提供するという目的を、モータハウジング部周辺の成形収縮によるボア壁部のボア内径の真円度の低下を抑制することで実現した。
［実施例１の構成］
図１は本発明の実施例１を示したもので、図１は電子制御式スロットル制御装置の全体構造を示した図で、図２はスロットルボデーの外壁面に一体的に形成されたギヤボックス部の内部に構成された駆動モータや歯車減速装置等の各構成部品を示した図で、図３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ある。
図１は本発明の実施例１を示したもので、図１は電子制御式スロットル制御装置の全体構造を示した図で、図２はスロットルボデーの外壁面に一体的に形成されたギヤボックス部の内部に構成された駆動モータや歯車減速装置等の各構成部品を示した図で、図３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ある。
本実施例の電子制御式スロットル制御装置は、内燃機関（エンジン）への吸入空気量を調節するスロットルバルブ１と、このスロットルバルブ１のシャフト部を構成するスロットルシャフト２と、スロットルバルブ１およびスロットルシャフト２を全開方向（または全閉方向）に回転駆動する駆動モータ（アクチュエータ、バルブ駆動手段）３と、スロットルバルブ１およびスロットルシャフト２を全閉方向に付勢するコイルスプリング４と、この駆動モータ３の回転出力をスロットルバルブ１およびスロットルシャフト２に伝達する歯車減速装置（動力伝達装置）と、この歯車減速装置を構成する各ギヤを回転自在に収容するアクチュエータケースと、エンジンの各シリンダへの吸気通路を形成するスロットルボデー５と、駆動モータ３を電子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、車両乗員によるアクセルペダルの踏み加減（アクセル操作量）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、電子制御式スロットル制御装置は、スロットルバルブ１の開度を電気信号（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１が開いているかを出力する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、スロットルポジション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３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。
スロットルポジションセンサは、磁界発生源である分割型（略角形状）の永久磁石１０と、この永久磁石１０に磁化される分割型（略円弧状）のヨーク（磁性体：図示せず）と、分割型の永久磁石１０に対向するようにセンサカバー１２側に一体的に配置されたホール素子（図示せず）と、このホール素子と外部のＥＣＵとを電気的に接続するための導電性金属薄板よりなるターミナル（図示せず）と、ホール素子への磁束を集中させる鉄系の金属材料（磁性材料）よりなるステータ（図示せず）とから構成されている。なお、分割型の永久磁石１０および分割型のヨークは、歯車減速装置の構成要素の１つであるバルブギヤ１３の内周面に接着剤等を用いて固定されている。
スロットルバルブ１は、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、またはガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０、またはポリアミド樹脂：ＰＡ、またはポロプロピレン：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、エンジンに吸入される吸入空気量を制御するバタフライ形の回転弁で、スロットルシャフト２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１とスロットルシャフト２とが一体化されて一体的に回転することが可能となる。ここで、スロットルバルブ１の樹脂製ディスク部（円板状部）１４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、樹脂製ディスク部１４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。
スロットルシャフト２は、その両端部がスロットルボデー５の第１、第２軸受支持部３０に回転自在または摺動自在に支持されている。そして、スロットルシャフト２は、スロットルボデー５のボア壁部６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７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、本実施例のスロットルシャフト２は、スロットルバルブ１を保持するバルブ保持部を兼ねる樹脂製シャフト部１５と、スロットルバルブ１の樹脂製ディスク部１４および樹脂製シャフト部１５を補強すると共に、樹脂製シャフト部１５内にインサート成形される金属製シャフト部１６とから構成されている。
樹脂製シャフト部１５は、スロットルバルブ１の樹脂製ディスク部１４と同様に、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、またはガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０、またはポリアミド樹脂：ＰＡ、またはポロプロピレン：ＰＰ、またはポリエーテルイミド：ＰＥＩ等）により略円筒形状に形成されており、その一端部は、スロットルシャフト２の外周面に露出して、スロットルボデー５の第１軸受支持部（図示せず）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、金属製シャフト部１６は、例えば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ており、その他端部は、スロットルシャフト２の外周面に露出して、スロットルボデー５の第２軸受支持部３０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。また、金属製シャフト部１６の一端部には、歯車減速装置の構成要素の１つであるバルブギヤ１３が一体的に形成されている。
ここで、本実施例のアクチュエータケースは、スロットルボデー５のボア壁部６の外壁面に樹脂成形で一体的に形成されたギヤボックス部（ギヤハウジング部、ケース本体）１１と、このギヤボックス部１１の開口側を閉塞すると共に、スロットルポジションセンサのホール素子、ターミナルおよびステータを保持するセンサカバー（ギヤカバー、カバー）１２とから構成されている。
ギヤボックス部１１は、ボア壁部６と同一の樹脂材料によって所定の形状に形成されて、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１１の内壁面には、スロットルバルブ１の全閉方向の回転動作を、スロットルバルブ１の全閉位置にて規制するための全閉ストッパ１７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１１の内壁面に、スロットルバルブ１の全開方向の回転動作を、スロットルバルブ１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。
センサカバー１２は、上述したスロットルポジションセンサのターミナル間や、駆動モータ３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１２は、スロットルボデー５のギヤボックス部１１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１１の開口側端部に組み付けられている。なお、センサカバー１２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１８が樹脂成形で一体的に形成されている。
本実施例の駆動モータ３は、センサカバー１２および略円筒形状のモータハウジング部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３は、フロントエンドフレーム１９が締結ネジ等の締結具２０を用いてモータハウジング部７またはギヤボックス部１１の突起部２１に締め付け固定されて、モータハウジング部７内に収容保持されている。なお、駆動モータ３のリヤエンドフレームまたはエンドヨーク（図示せず）とモータハウジング部７の底壁面との間に、駆動モータ３にエンジン振動が伝わり難くするための板バネ等の緩衝材（または駆動モータ３の耐振性を向上させるための防振材）を装着しても良い。
歯車減速装置は、駆動モータ３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３のモータシャフトの外周に固定されたピニオンギヤ２２と、このピニオンギヤ２２と噛み合って回転する中間減速ギヤ２３と、この中間減速ギヤ２３と噛み合って回転するバルブギヤ１３とを有し、スロットルバルブ１およびそのスロットルシャフト２を回転駆動するバルブ駆動手段である。
ピニオンギヤ２２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３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２３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２４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２３には、ピニオンギヤ２２に噛み合う大径ギヤ２５、およびバルブギヤ１３に噛み合う小径ギヤ２６が設けられている。また、支持軸２４は、スロットルボデー５のギヤボックス部１１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１２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１３は、樹脂材料により所定の略円環形状に一体成形されて、そのバルブギヤ１３の外周面には、中間減速ギヤ２３の小径ギヤ２６と噛み合うギヤ部（歯部）２７が一体的に形成されている。また、バルブギヤ１３のボア壁部６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１３の外周部、つまりギヤ部２７の周方向の片端面には、スロットルバルブ１が全閉位置まで閉じた際に、全閉ストッパ１７に係止される被係止部としての全閉ストッパ部２８が一体的に形成されている。
コイルスプリング４は、スロットルシャフト２の金属製シャフト部１６の外周側に装着されており、その一端部がスロットルボデー５のボア壁部６の外壁面、つまりギヤボックス部１１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、その他端部がバルブギヤ１３のボア壁部６側面に設けられたギヤ側フックに保持されている。
スロットルボデー５は、内部にスロットルバルブ１を開閉自在に収容する円管状ボア壁部６を有し、且つこのボア壁部６内にエンジンに向かう吸入空気（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６のボア内径内（吸気通路内）にスロットルバルブ１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５のボア壁部６は、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、またはガラス繊維３０％入りのポリブチレンテレフタレート：ＰＢＴＧ３０、またはポリアミド樹脂：ＰＡ、またはポロプロピレン：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、円管形状のボア内管３１の半径方向の外径側に、円管形状のボア外管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１およびスロットルシャフト２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との間の環状空間がそのほぼ中央（スロットルバルブ１の全閉位置の近傍のスロットルシャフト２の軸心部の半径方向）で全周に渡って隔壁３３で仕切られている。そして、隔壁３３よりも上流側の環状空間は、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、隔壁３３よりも下流側の環状空間は、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、ボア内管３１およびボア外管３２には、スロットルシャフト２の樹脂製シャフト部１５の第１軸受摺動部を回転自在に支持する円筒形状の第１軸受支持部と、スロットルシャフト２の金属製シャフト部１６の第２軸受摺動部をドライベアリング３６を介して回転自在に支持する円筒形状の第２軸受支持部３０とが設けられている。第１軸受支持部には、丸穴形状の第１シャフト貫通穴（図示せず）が設けられ、また、第２軸受支持部３０には、丸穴形状の第２シャフト貫通穴３７が設けられている。そして、第２軸受支持部３０には、その第２軸受支持部３０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１軸受支持部は、スロットルボデー５のボア壁部６の外壁面、つまりギヤボックス部１１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。また、ボア外管３２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取付ステー部３８が樹脂成形で一体的に形成されている。取付ステー部３８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３９が複数形成されている。
ここで、本実施例のスロットルボデー５は、図１に示したように、二重管構造のボア壁部６のボア外管３２の側壁面よりも、ボア壁部６の中心軸線方向に対して半径方向の外径側に接続部９を介して並列して、内部に駆動モータ３を収容固定するためのモータハウジング部７を樹脂成形により一体的に形成している。このモータハウジング部７は、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１１の図示左端面に樹脂成形で一体的に形成されている。また、モータハウジング部７は、ギヤボックス部１１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４１、およびこの側壁部４１の図示左側の開口側を閉塞する略円環形状の底壁部４２を有している。そして、モータハウジング部７の側壁部４１の中心軸線方向は、スロットルシャフト２の軸方向（スロットルバルブ１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６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定されている。
接続部９は、図１に示したように、ボア壁部６のボア外管３２の側壁面からモータハウジング部７の側壁面に到達するように樹脂成形により一体的に形成された複数の第１平板状接続リブ５１および複数の第２平板状接続リブ５２によって構成されている。複数の第１平板状接続リブ５１の両端面（ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向の両端面）には、同一幅、同一長さの平坦面が形成されている。また、複数の第２平板状接続リブ５２の両端面（ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向の両端面）には、同一幅、同一長さの平坦面が形成されている。
複数の第１平板状接続リブ５１は、複数の第１平板状接続リブ５１の板厚方向が、ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向に位置するように、複数の第１平板状接続リブ５１をボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向に並列して設けられている。また、複数の第２平板状接続リブ５２は、複数の第２平板状接続リブ５２の板厚方向が、ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向に位置するように、複数の第２平板状接続リブ５２をボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向に並列して設けられている。
また、本実施例では、複数の第１平板状接続リブ５１の各板厚および複数の第２平板状接続リブ５２の各板厚を、全長および全幅に渡って同一の板厚で、しかもボア壁部６のボア外管３２の肉厚以下に小さく設定している。また、隣設する２つの第１、第２板状接続リブ５１、５２の間隔を、複数の第１、第２板状接続リブ５１、５２の各板厚よりも大きく設定している。
［実施例１の成形方法］
次に、本実施例のスロットルボデー５の樹脂成形方法を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
次に、本実施例のスロットルボデー５の樹脂成形方法を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
例えば吸気通路を形成する抜き型、第１、第２シャフト貫通穴３７を形成する抜き型、ギヤボックス部１１を形成する抜き型、モータハウジング部７を形成する抜き型、複数の第１平板状接続リブ５１および複数の第２平板状接続リブ５２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熱可塑性樹脂（耐熱性樹脂：例えばＰＰＳまたはＰＢＴ、以下溶融樹脂または充填材と言う）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充填材（溶融樹脂）を充填する。
そして、樹脂成形型内に充填された充填材を取り出し、冷却して硬化（固化）させると、あるいは樹脂成形型内で充填材を冷却して硬化（固化）させると、円管形状のボア外管３２内に円管形状のボア内管３１を配置した二重管構造のボア壁部６を有するスロットルボデー５が樹脂成形で一体的に形成（樹脂一体成形）される。このとき、ボア壁部６のボア外管３２の外壁面に、歯車減速装置を構成する各ギヤを回転自在に収容するためのギヤボックス部１１も樹脂成形で一体的に形成（樹脂一体成形）される。さらに、ボア壁部６のボア外管３２の側壁面に複数の第１平板状接続リブ５１および複数の第２平板状接続リブ５２を介して、内部に駆動モータ３を保持固定するための略円筒形状のモータハウジング部７も樹脂成形で一体的に形成（樹脂一体成形）される。
［実施例１の作用］
次に、本実施例の電子制御式スロットル制御装置の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
次に、本実施例の電子制御式スロットル制御装置の作用を図１ないし図３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１が所定の開度となるように駆動モータ３が通電されて、駆動モータ３のモータシャフトが回転する。そして、駆動モータ３のトルクが、ピニオンギヤ２２、中間減速ギヤ２３およびバルブギヤ１３に伝達される。これにより、バルブギヤ１３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だけ回転する。
したがって、バルブギヤ１３が回転するので、スロットルシャフト２がバルブギヤ１３と同じ回転角度だけ回転し、スロットルバルブ１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５のボア壁部６のボア内管３１内に形成された吸気通路が所定の開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。
したがって、バルブギヤ１３が回転するので、スロットルシャフト２がバルブギヤ１３と同じ回転角度だけ回転し、スロットルバルブ１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５のボア壁部６のボア内管３１内に形成された吸気通路が所定の開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１、スロットルシャフト２、バルブギヤ１３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１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１が全閉時の開度となるように駆動モータ３を通電して、駆動モータ３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３によってスロットルバルブ１を全閉方向に回転駆動できる。
このとき、バルブギヤ１３に設けられる全閉ストッパ部２８が、スロットルボデー５のギヤボックス部１１の内壁面に樹脂成形された全閉ストッパ１７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１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１７によって、スロットルバルブ１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５のボア壁部６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１が所定の全閉位置に保持される。これにより、エンジン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の特徴］
二重管構造のボア壁部６のボア外管３２の側壁面よりも、ボア壁部６の中心軸線方向に対して半径方向の外径側に接続部９を介して並列して、内部に駆動モータ３を収容固定するためのモータハウジング部７を樹脂成形により一体的に形成したスロットルボデー５を備えた電子制御式スロットル制御装置においては、ボア壁部６のボア内管３１の内径（ボア内径）とスロットルバルブ１の樹脂製ディスク部１４の外径側部との真円度が、スロットルバルブ１の全閉時の隙間に影響を及ぼし、性能に大きな影響を及ぼすことが知られている。
二重管構造のボア壁部６のボア外管３２の側壁面よりも、ボア壁部６の中心軸線方向に対して半径方向の外径側に接続部９を介して並列して、内部に駆動モータ３を収容固定するためのモータハウジング部７を樹脂成形により一体的に形成したスロットルボデー５を備えた電子制御式スロットル制御装置においては、ボア壁部６のボア内管３１の内径（ボア内径）とスロットルバルブ１の樹脂製ディスク部１４の外径側部との真円度が、スロットルバルブ１の全閉時の隙間に影響を及ぼし、性能に大きな影響を及ぼすことが知られている。
そこで、本実施例の電子制御式スロットル制御装置においては、ボア壁部６のボア外管３２の側壁面とモータハウジング部７の側壁面とを接続する接続部９に関しては、樹脂成形品に比べて重量物である駆動モータ３を支えうる強度が必要であるが、厚肉化による成形サイクル長大化を抑制するため、ボア壁部６のボア外管３２の側壁面とモータハウジング部７の側壁面とを接続する接続部９の構造として、複数の第１平板状接続リブ５１および複数の第２平板状接続リブ５２を採用している。
具体的には、複数の第１平板状接続リブ５１の板厚方向が、ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向に位置するように、複数の第１平板状接続リブ５１をボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向に並列して設けている。また、複数の第２平板状接続リブ５２の板厚方向が、ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向に位置するように、複数の第２平板状接続リブ５２をボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向に並列して設けている。これにより、モータハウジング部７周辺の成形収縮によるボア壁部６のボア内管３１の内径（ボア内径）の変形を抑制することができるので、ボア壁部６のボア内管３１の内径（ボア内径）の真円度が所望の値となる。
さらに、ボア壁部６のボア外管３２の肉厚に対して、複数の第１、第２平板状接続リブ５１、５２の各リブ板厚が大きい場合、モータハウジング部７周辺の成形収縮量が増大したり、リブ剛性がボア剛性に比べて大きくなり、ボア壁部６のボア内管３１の内径形状（ボア内径形状）に悪影響を及ぼす可能性があるため、ボア壁部６のボア外管３２の肉厚≧複数の第１、第２平板状接続リブ５１、５２の各リブ板厚としている。これにより、ボア壁部６のボア外管３２の肉厚よりも複数の第１、第２平板状接続リブ５１、５２の各リブ板厚が大きい場合のように、モータハウジング部７周辺の成形収縮量が増大したり、接続リブ剛性がボア剛性に比べて大きくなったりすることはなく、ボア壁部６のボア内管３１の内径形状（ボア内径形状）に悪影響を及ぼすことはない。
以上のことから、本実施例の電子制御式スロットル制御装置においては、モータハウジング部７周辺の成形収縮量の増大によるボア壁部６のボア内管３１の内径（ボア内径）の真円度の低下を、従来製品（図６および図７参照）と比べて飛躍的に抑制することができる。これにより、スロットルバルブ１の全閉位置から全開位置までの回動範囲（回転角度範囲）内においてスロットルバルブ１とボア壁部６のボア内管３１とが干渉することで、スロットルバルブ１の動作不良が生じることはない。また、スロットルバルブ１の全閉の時の、ボア壁部６のボア内管３１の内壁面とスロットルバルブ１の外径側部との間に形成される隙間が所望の値となり、スロットルバルブ１の全閉時の気密性能を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を減少することができる。
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すると言うことは、燃費の向上を得ることになる。
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すると言うことは、燃費の向上を得ることになる。
また、二重管構造のボア壁部６およびモータハウジング部７を構成するスロットルボデー５とスロットルバルブ１の樹脂製ディスク部１４との構成材を同種材（熱可塑性樹脂：例えばＰＰＳまたはＰＢＴ）とすることで、線膨張係数の差に起因する環境温度の変化によるスロットルボデー５のボア壁部６のボア内管３１の内壁面とスロットルバルブ１の樹脂製ディスク部１４の外径側部との間に形成される隙間の変化を抑制することができる。
図４は本発明の実施例２を示したもので、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図である。
上記の実施例１では、複数の第２平板状接続リブ５２の板厚方向が、ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向に位置するように、複数の第２平板状接続リブ５２をボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略平行する方向に並列して設けている。この場合、複数の第２平板状接続リブ５２を設置した部分と複数の第２平板状接続リブ５２を設置していない部分とでは、樹脂流動による分子配向や充填材による繊維配向の差により、モータハウジング部７周辺の成形収縮量が大きく異なる可能性がある。
このような不具合を抑制する目的で、本実施例では、ボア壁部６のボア外管３２の側壁面とモータハウジング部７の側壁面とを接続する接続部９の構造として、次のような複数の平板状接続リブ５３を採用している。すなわち、複数の平板状接続リブ５３の板厚方向が、ボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向に位置するように、複数の平板状接続リブ５３をボア壁部６のボア外管３２の中心軸線方向に対して略直交する方向に並列して設けている。
これにより、複数の平板状接続リブ５３を設置した部分と複数の平板状接続リブ５３を設置していない部分との間の、樹脂流動による分子配向や充填材による繊維配向の差によるモータハウジング部７周辺の成形収縮量を減らすことができる。したがって、モータハウジング部７周辺の成形収縮によるボア壁部６のボア内管３１の内径（ボア内径）の真円度の影響を低減することができるので、スロットルバルブ１の全閉時の性能低下を抑制することができる。
図５は本発明の実施例３を示したもので、電子制御式スロットル制御装置の概略構造を示した図である。
本実施例の電子制御式スロットル制御装置は、リターンスプリング機能を有する第１スプリング部（以下リターンスプリングと言う）６１とオープナスプリング機能を有する第２スプリング部（以下デフォルトスプリングと言う）６２とを一体化することで、スロットルバルブ１を全閉方向または全開方向に付勢する１本のコイルスプリング（バルブ付勢手段）４を備えている。この１本のコイルスプリング４は、スロットルボデー５のボア壁部６の外壁面、つまりギヤボックス部１１の底壁面とバルブギヤ１３のボア壁部６側端面との間に装着されて、リターンスプリング６１とデフォルトスプリング６２との結合部（途中）を略逆Ｕ字形状に曲げて中間ストッパ部材６３に保持されるＵ字フック部６４とし、両端部を異なる方向に巻き込んだ１本のコイル状のばね構造としたものである。
スロットルボデー５のギヤボックス部１１には、内周側に突出したボス形状の中間位置ストッパ（図示せず）が設けられている。この中間位置ストッパには、何らかの要因によって駆動モータ３への電流の供給が断たれた際に、リターンスプリング６１とデフォルトスプリング６２とのそれぞれ異なる方向の付勢力を利用して機械的にスロットルバルブ１を全閉位置と全開位置との間の所定の中間位置の保持または係止する中間ストッパ部材（調整ねじ機能付きのアジャストスクリュー）６３が捩じ込まれている。なお、スロットルボデー５のボア壁部６の外壁面、つまりギヤボックス部１１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６５として機能する。また、バルブギヤ１３のボア壁部６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６６として機能する。
また、本実施例のバルブギヤ１３のボア壁部６側面からは、デフォルトスプリング６２に全閉位置から中間位置側（全開方向）に付勢されるオープナ部材６７が樹脂成形で一体的に形成されている。オープナ部材６７には、コイルスプリング４のデフォルトスプリング６２の他端部を係止するギヤ側フック（第２係止部）７１、リターンスプリング６１とデフォルトスプリング６２との結合部であるＵ字フック部６４に係脱自在に係合する係合部７２、およびこの係合部７２の近傍に、Ｕ字フック部６４の軸方向のそれ以上の移動を規制する複数の横ズレ防止ガイド７３が一体成形されている。
そして、コイルスプリング４のリターンスプリング６１の一端部には、スロットルボデー５のボア壁部６の外壁面、つまりギヤボックス部１１の底壁面に一体的に形成されたボデー側フック（第１係止部）７４に係止または保持されるスプリングボデー側フック（第１被係止部）７５が設けられている。また、コイルスプリング４のデフォルトスプリング６２の他端部には、オープナ部材６７のギヤ側フック７１に係止または保持されるスプリングギヤ側フック（第２被係止部）７６が設けられている。
また、本実施例のスロットルバルブ１は、金属材料または樹脂材料により略円板形状に形成されて、スロットルシャフト２のバルブ保持部に形成されたバルブ挿入孔（図示せず）内に差し込まれた状態で、スロットルシャフト２に締結ねじ等の締結具７７を用いて締め付け固定されている。また、スロットルシャフト２は、金属材料により丸棒形状に形成されており、その両端部がスロットルボデー５のボア壁部６の第１、第２軸受支持部に回転自在または摺動自在に支持されている。これにより、スロットルバルブ１とスロットルシャフト２とが一体化されて一体的に回転することが可能となる。
電子制御式スロットル制御装置において、何らかの要因によって駆動モータ３への電流の供給が断たれた場合の作動を説明する。この際、オープナ部材６７がデフォルトスプリング６２の結合部側端部とスプリングギヤ側フック７６とによって挟み込まれた状態で、リターンスプリング６１のリターンスプリング機能、つまりオープナ部材６７を介してスロットルバルブ１を全開位置から中間位置まで戻す方向に付勢する付勢力、およびデフォルトスプリング６２のオープナスプリング機能、つまりオープナ部材６７を介してスロットルバルブ１を全閉位置から中間位置まで戻す方向に付勢する付勢力によって、オープナ部材６７の係合部７２がコイルスプリング４のＵ字フック部６４に当接状態となる。これにより、スロットルバルブ１は中間位置に確実に保持されるので、何らかの要因によって駆動モータ３への電流の供給が断たれた場合の退避走行が可能となる。
［変形例］
本実施例では、非接触式の検出素子としてホール素子を使用した例を説明したが、非接触式の検出素子としてホールＩＣまたは磁気抵抗素子等を使用しても良い。また、本実施例では、磁界発生源として分割型の永久磁石１０を採用した例を説明したが、磁界発生源として円筒形状の永久磁石を採用しても良い。なお、本実施例では、略円板形状の樹脂製ディスク部（円板状部）１４によってスロットルバルブ１を構成し、且つ略円筒形状の樹脂製シャフト部（円筒状部）１５および中軸丸棒状の金属製シャフト部１６によってスロットルシャフト２を構成しているが、樹脂製ディスク部（円板状部）１４および樹脂製シャフト部（円筒状部）１５によってスロットルバルブ（樹脂バルブ）１を構成し、且つ金属材料のみによってスロットルシャフト（金属シャフト）２を構成しても良い。
本実施例では、非接触式の検出素子としてホール素子を使用した例を説明したが、非接触式の検出素子としてホールＩＣまたは磁気抵抗素子等を使用しても良い。また、本実施例では、磁界発生源として分割型の永久磁石１０を採用した例を説明したが、磁界発生源として円筒形状の永久磁石を採用しても良い。なお、本実施例では、略円板形状の樹脂製ディスク部（円板状部）１４によってスロットルバルブ１を構成し、且つ略円筒形状の樹脂製シャフト部（円筒状部）１５および中軸丸棒状の金属製シャフト部１６によってスロットルシャフト２を構成しているが、樹脂製ディスク部（円板状部）１４および樹脂製シャフト部（円筒状部）１５によってスロットルバルブ（樹脂バルブ）１を構成し、且つ金属材料のみによってスロットルシャフト（金属シャフト）２を構成しても良い。
この場合、スロットルバルブ１の樹脂製シャフト部１５の内周とスロットルシャフト２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１のスロットルシャフト２に対する軸方向の相対運動を防止する目的で、つまりスロットルシャフト２のバルブ保持部からのスロットルバルブ１の抜けを防止する目的で、スロットルシャフト２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。例えばスロットルシャフト２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。あるいはスロットルシャフト２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１の樹脂製シャフト部１５の断面形状を２面幅を有する略円筒形状としても良い。これは、スロットルバルブ１とスロットルシャフト２との回転方向の相対回転運動を防止できる。また、スロットルシャフト２として樹脂シャフトを用いても良い。この場合には、スロットルバルブ１の樹脂製シャフト部１５に樹脂成形で一体的に形成されることになるため、部品点数が減少する。
本実施例では、スロットルボデー５のボア壁部６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６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５のボア壁部６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６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５のボア壁部６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５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１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１よりも上流側および下流側からボア壁部６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１よりも上流側の吸気管の内周面を伝ってボア壁部６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１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５のボア壁部６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１およびスロットルシャフト２の動作不良を防止できる。
１ スロットルバルブ
２ スロットルシャフト
３ 駆動モータ（アクチュエータ）
４ コイルスプリング
５ スロットルボデー
６ ボア壁部
７ モータハウジング部
９ 接続部
１１ ギヤボックス部
１２ センサカバー
３１ ボア内管
３２ ボア外管
５１ 第１平板状接続リブ
５２ 第２平板状接続リブ
２ スロットルシャフト
３ 駆動モータ（アクチュエータ）
４ コイルスプリング
５ スロットルボデー
６ ボア壁部
７ モータハウジング部
９ 接続部
１１ ギヤボックス部
１２ センサカバー
３１ ボア内管
３２ ボア外管
５１ 第１平板状接続リブ
５２ 第２平板状接続リブ
Claims (5)
- （ａ）モータによって回転角度が変更されるスロットルバルブと、
（ｂ）このスロットルバルブを開閉自在に収容する管状のボア壁部、および前記モータを収容する筒状のモータハウジング部、および前記ボア壁部と前記モータハウジング部とを接続する接続部を、樹脂成形により一体化したスロットルボデーと
を備え、
前記モータハウジング部は、前記ボア壁部の側壁面よりも半径方向の外径側に前記接続部を介して並列して設けられており、略円筒状の側壁部、およびこの側壁部の開口側を閉塞する底壁部を有し、
前記接続部は、前記ボア壁部の側壁面から前記モータハウジング部の前記側壁部のみの側壁面に至る複数の板状接続リブを有し、
前記複数の板状接続リブは、その板厚方向が、前記ボア壁部の中心軸線方向に対して略直交する方向に位置するように並列して設けられていることを特徴とする電子制御式スロットル制御装置。 - 請求項１に記載の電子制御式スロットル制御装置において、
前記スロットルボデーは、前記複数の板状接続リブの各板厚を、前記ボア壁部の肉厚以下に小さく設定したことを特徴とする電子制御式スロットル制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の電子制御式スロットル制御装置において、
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、前記モータの回転動力を前記スロットルシャフトに伝達する動力伝達装置とを備え、
前記スロットルシャフトは、前記ボア壁部の中心軸線方向に対して略直交する方向で、且つ前記モータハウジング部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とを特徴とする電子制御式スロットル制御装置。 - 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の電子制御式スロットル制御装置において、
前記ボア壁部は、内部を内燃機関に向かう吸入空気が流れるボア内管の半径方向の外径側に、前記ボア内管との間に環状空間を形成するためのボア外管を配置した二重管構造に樹脂成形により一体化されていることを特徴とする電子制御式スロットル制御装置。 - 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の電子制御式スロットル制御装置において、
前記スロットルボデーは、前記スロットルバルブと同種材で形成されていることを特徴とする電子制御式スロットル制御装置。
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