JP4805961B2 - スロットル装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関(エンジン)の吸気流量を制御するスロットル装置に関する。
スロットル装置の従来例を説明する。なお、図11はスロットル装置を示す断面図である。
図11に示すように、スロットル装置100は、吸入空気が流れるボア102を形成するボア形成体101と、ボア102を開閉するバタフライバルブ式のバルブ部106を有するバルブ体105とを備えている。バルブ体105は、バルブ部106の両端面より吐出され、かつ、ボア形成体101に形成された軸受支持孔103内に軸受109を介して回動可能に支持されるシャフト部107を有している。バルブ部106は、軸線に直交する軸方向端面106aを有している。なお、このような構成のスロットル装置100は、例えば特許文献1に記載されている。
特開2007−255253号公報
前記スロットル装置100(図11参照。)においては、バルブ体105のシャフト部107の軸方向(図1において左右方向)に関して相互に対向するバルブ部106と軸受109との間には隙間cが設定されている。この隙間cは、軸受109とバルブ部106との摺動接触による摺動抵抗を低減してバルブ体105の開閉に係る作動性を向上するために設定されている。しかしながら、隙間cは、アイドル運転時等におけるバルブ体105の全閉時(単に「全閉時」という。)において、バルブ体105の上流側から下流側への吸入空気の漏れ(図11中、矢印y参照)を生じるストレート状の流路を形成することになるため、吸入空気の漏れの流量(これを「吸気漏れ流量」という。)の増大を招くという問題があった。
なお、前記特許文献1では、バルブ体のバルブ部と軸受との間の隙間を弾性的にシールするシール手段を設けることにより全閉時の吸気漏れ流量を低減するものであるが、本発明は、このようなシール手段に頼ることなく、全閉時の吸気漏れ流量を低減しようとするものである。
本発明が解決しようとする課題は、全閉時の吸気漏れ流量を低減することのできるスロットル装置を提供することにある。
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするスロットル装置により解決することができる
すなわち、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、バルブ体に設けた環状部が、ボア形成体における軸受ホルダの軸受支持孔のボア側の開口端部内に環状の隙間を介して回動可能に嵌合される。したがって、バルブ体の全閉時に吸入空気の漏れ(これを「吸気漏れ」という。)を生じる流路がバルブ体の環状部により屈曲されることにより、全閉時の吸気漏れ流量を低減することができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、環状部が、バルブ体に取付けられた環状部材からなる。したがって、バルブ体に環状部材を取付けることにより環状部を形成することができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、環状部材が、バルブ体のシャフト部に圧入されかつバルブ部の軸方向端面に接面されている。したがって、バルブ体のシャフト部に環状部材を圧入によって容易に固定することができる。これとともに、バルブ体の軸方向端面に環状部材を接面することにより、バルブ体の軸方向端面を基準として環状部材を精度良く位置決めすることができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、環状部材に、バルブ体のシャフト部の外周面に開口する肉抜き部が形成されている。したがって、バルブ体のシャフト部に対する環状部材の圧入面積を減少するとともに圧入荷重を低減することができる。また、環状部材の肉抜き部の相当分が軽量化されるため、バルブ体の回動に必要な作動トルクを軽減することができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、環状部材がプレス成形品からなる。したがって、環状部材に係る製作コストを低減することができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、環状部が、バルブ体に一体成形により形成されている。したがって、バルブ体に環状部を容易に形成することができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、シャフト部及び軸受ホルダをインサートとして、環状部を有するバルブ部及びボア形成体が樹脂成形され、軸受ホルダの軸受支持孔と環状部との間の環状の隙間が該環状部の成形収縮により形成されている。したがって、環状部を有するバルブ部及びボア形成体を容易に成形することができる。また、環状部の成形収縮を利用して、軸受ホルダの軸受支持孔と環状部との間の環状の隙間を容易に形成することができる。
また、特許請求の範囲の請求項に記載されたスロットル装置によると、軸受支持孔と環状部との間の環状の隙間に潤滑性を有する隙間埋め材が設けられている。したがって、軸受支持孔と環状部との間の環状の隙間が隙間埋め材で埋められることにより、環状の隙間を通じての吸気漏れ流量を低減することができる。また、隙間埋め材が潤滑性を有するため、隙間埋め材を設けることによるバルブ体の作動性の低下を回避することができる。
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
[実施例1]
本発明の実施例1を説明する。本実施例では、モータによりバルブ体を開閉制御するいわゆる電子制御方式のスロットル装置について例示する。説明の都合上、スロットル装置の概要を説明した後で、要部の構成を説明する。なお、図1はスロットル装置を示す断面図、図2は図1のII−II線矢視断面図である。
まず、スロットル装置の概要を説明する。図1に示すように、スロットル装置10は、ボデー本体12とバルブ体14とを備えている。
ボデー本体12は、樹脂製で、ボア壁部16とモータ収容部18とを有している。ボア壁部16はほぼ中空円筒状に形成されており、その中空部により吸入空気が流れるボア17が形成されている(図2参照)。また、ボデー本体12のモータ収容部18は、図1において右方に開口するほぼ有底円筒状に形成されている。なお、ボア壁部16の上流側(図2において上側)にはエアクリーナ(図示省略)が連通され、また、その下流側(図2において下側)にはインテークマニホールド(図示省略)が連通されるようになっている。したがって、エアクリーナから流れてくる吸入空気は、ボア17を通じてインテークマニホールドへ流れる。なお、ボデー本体12は、本明細書でいう「ボア形成体」に相当する。
図2に示すように、前記ボア壁部16には、中空円筒状をなす左右一対の軸受ボス部20が左右対称状に一体形成されている。軸受ボス部20の内周面は、軸受支持孔21となっている。この軸受支持孔21内には、金属製の円環状のブシュからなる軸受23が配置されている。軸受23は、軸線に直交する両端面及び軸線に平行する内周面と外周面を有する断面四角形状に形成されている。また、左側の軸受ボス部20の外側端部(図1において左端部)はプラグ25により封止されている。
図1に示すように、前記バルブ体14は、金属製のスロットルシャフト27をインサートとしてバタフライバルブ式の円板状のバルブ部30が樹脂成形されてなる。バルブ部30の中央部は、スロットルシャフト27の中央部を取り巻くように形成されている。また、バルブ部30から突出するスロットルシャフト27の両端部がシャフト部28となっている。また、バルブ部30の軸方向の両端部には、スロットルシャフト27の軸線27Lに直交する円環状の端面(「軸方向端面」という。)31が形成されている。
前記バルブ体14の両シャフト部28は、前記両軸受23内に回動可能に支持されている。また、前記バルブ部30は、スロットルシャフト27と一体で回動することにより、ボデー本体12のボア17を開閉し、ボア17を流れる吸気流量を調整する。なお、右側の軸受ボス部20とシャフト部28との間には、両者間をシールするためのゴム状弾性材からなるシール材33が設けられている。
前記右側のシャフト部28は、前記右側の軸受ボス部20内を貫通している。そのシャフト部28の先端部(図1において右端部)には、例えば樹脂製の扇形ギヤからなるスロットルギヤ35が固定されている。また、スロットルギヤ35とボデー本体12との間には、該スロットルギヤ35を常に閉じ方向に付勢するコイルスプリングからなるバックスプリング37が介装されている。また、前記モータ収容部18内には、例えばDCモータ等からなる駆動モータ40が収容されかつ固定されている。また、駆動モータ40のモータシャフト41の先端部(図1において右端部)には、例えば樹脂製のモータピニオン42が固定されている。
前記ボデー本体12には、図1において右側の開放端面を塞ぐ樹脂製のカバー体44が装着されている。ボデー本体12とカバー体44との間には、カウンタシャフト46が支持されている。カウンタシャフト46には、例えば樹脂製のカウンタギヤ47が回転可能に支持されている。カウンタギヤ47は、同軸上にギヤ径の異なる大小2つのギヤ部47a,47bを有している。大径側のギヤ部47aが前記モータピニオン42に噛み合わされ、また小径側のギヤ部47bが前記スロットルギヤ35に噛み合わされている。なお、スロットルギヤ35とモータピニオン42とカウンタギヤ47とにより、減速ギヤ機構が構成されている。減速ギヤ機構は、ボデー本体12とカバー体44との間に形成されるギヤ収容空間内に収容されている。また、カバー体44には、バルブ体14の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ48が設けられている。なお、ボデー本体12とカバー体44とにより、スロットルボデーが構成されている。
前記スロットル装置10(図1参照。)において、前記駆動モータ40は、自動車のエンジンコントロールユニットいわゆるECU等の制御装置(図示しない。)によって、アクセルペダルの踏み込み量に関するアクセル信号やトラクション制御信号,定速走行信号,アイドルスピードコントロール信号に基づいて駆動制御されるようになっている。また、駆動モータ40のモータシャフト41の駆動力は、モータピニオン42からカウンタギヤ47、スロットルギヤ35を介してバルブ体14に伝達される。これにより、バルブ体14が回動され、バルブ部30によりボア17が開閉される結果、そのボア17内を流れる吸気流量が制御される。
次に、前記スロットル装置10におけるボデー本体12及びバルブ体14の成形方法の代表例を説明する。なお、成形方法は、周知のものであるから、簡単に説明することにする。また、ボデー本体12及びバルブ体14の成形後に、プラグ25、シール材33、バックスプリング37、駆動モータ40、減速ギヤ機構、カバー体44等が組付けられることにより、スロットル装置10が完成する(図1参照。)。
[成形方法1]
バルブ成形型(金型)内にスロットルシャフト27をインサートしておき、そのバルブ成形型のキャビティ内に樹脂を射出することにより、スロットルシャフト27にバルブ部30が一体成形されたバルブ体14が成形される。次に、ボデー成形型(金型)内にバルブ体14及び軸受23をインサートしておき、そのボデー成形型のキャビティ内に樹脂を射出することにより、ボデー本体12が成形される。
[成形方法2]
ボデー成形型(金型)内に軸受23をインサートしておき、そのボデー成形型のキャビティ内に樹脂を射出することにより、ボデー本体12が成形される。次に、バルブ成形型(金型)内にボデー本体12及びスロットルシャフト27並びに軸受23をインサートしておき、そのバルブ成形型のキャビティ内に樹脂を射出することにより、バルブ体14が成形される。
[成形方法3]
成形型(金型)内に、軸受23及びスロットルシャフト27をインサートしておき、その成形型のバルブ体用キャビティ内及びボデー本体用キャビティ内に樹脂を射出することにより、バルブ体14及びボデー本体12が成形される。
次に、前記スロットル装置10の要部の構成すなわち全閉時の吸気漏れ防止構造について説明する。なお、ボデー本体12の軸受ボス部20に対するバルブ体14のシャフト部28の支持構造を含む吸気漏れ防止構造は左右対称状に構成されているから、その右側部分について説明し、その左側部分についてはその説明を省略する。なお、図3は要部を示す断面図である。
図3に示すように、前記バルブ体14のシャフト部28には、円環板状の環状部材50が圧入されている。すなわち、環状部材50の孔50a内にシャフト部28が圧入されることにより、シャフト部28上に環状部材50が固定されている。また、環状部材50は、金属製の板材のプレス成形品からなる。また、環状部材50は、シャフト部28に対する圧入によってバルブ部30の軸方向端面31に接面すなわち面接触状に当接されている。なお、バルブ部30の成形前におけるスロットルシャフト27のシャフト部28に環状部材50を取付けておき、その後でスロットルシャフト27にバルブ部30を成形することも可能である。
前記環状部材50は、前記軸受ボス部20の軸受支持孔21内に環状の隙間C1を介して回動可能に嵌合されている。また、環状部材50の外径は、バルブ部30の軸方向端面31の外径よりも大径でかつ軸受ボス部20の軸受支持孔21の内径よりも小径に設定されている。また、環状の隙間C1は、微小な隙間となるように、環状部材50の外径、及び、軸受支持孔21の内径が設定されるものとする。なお、環状部材50は、本明細書でいう「環状部」に相当する。
前記軸受23は、前記環状部材50のバルブ部30側と反対側(図3において右側)の面に対して所定の隙間C2を隔てた位置に配置されるものとする。この隙間C2により、軸受23と環状部材50との摺動接触による摺動抵抗を低減してバルブ体14の開閉に係る作動性を向上することができる。
また、前記バルブ部30の軸方向端面31は、軸受ボス部20における軸受支持孔21のボア17側の開口端面とほぼ同一平面上に位置されているものとする。また、軸方向端面31の外径は、環状部材50の孔径よりも僅かに小さい径に設定されている。
上記したスロットル装置10によると、バルブ体14に設けた環状部材50が、ボデー本体12における軸受支持孔21のボア17側の開口端部内に環状の隙間C1を介して回動可能に嵌合される。したがって、全閉時におけるバルブ体14の上流側から下流側への吸入漏れ(図3中、矢印Y参照)を生じる流路は、隙間C1により屈曲されることになる。このため、その流路は、隙間C1と、軸受23と環状部材50との間の隙間C2とによりクランク状に形成される。これにより、従来例のストレート状の流路の場合(図11参照)に比べて、全閉時の吸気漏れ流量を低減することができる。
また、バルブ体14に環状部材50を取付けることにより、環状部を形成することができる。
また、環状部材50が、バルブ体14のシャフト部28に圧入されかつバルブ部30の軸方向端面31に接面されている。したがって、バルブ体14のシャフト部28に環状部材50を圧入によって容易に固定することができる。これとともに、バルブ体14の軸方向端面31に環状部材50を接面することにより、バルブ体14の軸方向端面31を基準として環状部材50を精度良く位置決めすることができる。
また、環状部材50がプレス成形品からなる。したがって、環状部材50に係る製作コストを低減することができる。
[実施例2]
実施例2を説明する。本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。また、以降の実施例についても、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図4は要部を示す断面図である。
本実施例は、図4に示すように、前記実施例1における環状部材50と軸受ボス部20の軸受支持孔21との間の環状の隙間C1に、潤滑性を有するグリス状の隙間埋め材54を塗布したものである。隙間埋め材54としては、例えばモリコート(東レ・ダウコーニング株式会社の登録商標)を用いることができる。
本実施例によると、軸受ボス部20の軸受支持孔21と環状部材50との間の環状の隙間C1が隙間埋め材54で埋められることにより、環状の隙間C1を通じての吸気漏れ流量を低減することができる。また、隙間埋め材54が潤滑性を有するため、バルブ体14の作動性の低下を回避することができる。なお、隙間埋め材54は、環状の隙間C1における少なくとも下流側半部又は上流側半部に設ければよい。
[実施例3]
実施例3を説明する。本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものである。図5は要部を示す断面図である。
本実施例は、図5に示すように、前記実施例1における軸受ボス部20内に、金属製の円筒状の軸受ホルダ56を設けたものである。軸受ホルダ56の内周面を軸受支持孔57として軸受23が設けられている。また、実施例1における環状部材50に代えて、バルブ体14のバルブ部30の軸方向端面側(図5において右側)に、環状部材50の外形と同じ外形をなす環状部60が該バルブ部30に一体成形により形成されている。環状部60は、軸受ホルダ56の軸受支持孔57内に環状の隙間C1を介して回動可能に嵌合されている。
また、本実施例では、前記成形方法3を基本としてボデー本体12及びバルブ体14が成形されている。すなわち、成形型(金型)内に、軸受23及びスロットルシャフト27並びに軸受ホルダ56をインサートしておき、その成形型のバルブ体用キャビティ内及びボデー本体用キャビティ内に樹脂を射出することにより、バルブ体14及びボデー本体12が成形される。その後、バルブ部30の環状部60と軸受ホルダ56との間に該環状部60の成形収縮により環状の隙間C1が形成されている。
本実施例によると、バルブ体14に設けた環状部60が、ボデー本体12における軸受ホルダ56の軸受支持孔57のボア17側の開口端部内に環状の隙間C1を介して回動可能に嵌合される。したがって、全閉時におけるバルブ体14の上流側から下流側への吸入漏れ(図3中、矢印Y参照)を生じる流路は、隙間C1により屈曲されることになる。このため、その流路は、隙間C1と、軸受23と環状部60との間の隙間C2とによりクランク状に形成される。これにより、従来例のストレート状の流路の場合(図11参照)に比べて、全閉時の吸気漏れ流量を低減することができる。
また、環状部60がバルブ体14に一体成形により形成されている。したがって、バルブ体14に環状部60を容易に形成することができる。
また、シャフト部28及び軸受ホルダ56をインサートとして、環状部60を有するバルブ部30及びボデー本体12が樹脂成形され、軸受ホルダ56の軸受支持孔57と環状部60との間の環状の隙間C1が該環状部60の成形収縮により形成されている。したがって、環状部60を有するバルブ部30及びボデー本体12を容易に成形することができる。また、環状部60の成形収縮を利用して、軸受ホルダ56の軸受支持孔57と環状部60との間の環状の隙間C1を容易に形成することができる。
なお、本実施例の環状部60を一体成形したバルブ体14に代えて、前記実施例1における環状部材50を設けたバルブ体14を用いることもできる。
[実施例4]
実施例4を説明する。本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものである。図6は要部を示す断面図である。
本実施例は、図6に示すように、環状部材50の外周面を凹凸面50bとしたものである。凹凸面50bとしては、ローレット状、おねじ状、プーリ状等の形状が考えられる。
本実施例によると、環状部材50の外周面の凹凸面50bによって、吸気漏れの流れの壁面抵抗が増大されることにより、全閉時の吸気漏れ流量を低減することができる。
[実施例5]
実施例5を説明する。本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものである。図7は要部を示す断面図である。
本実施例は、図7に示すように、環状部材50の孔50aの内周面の両開口端部に面取り状のテーパ面50cを形成したものである。これにより、環状部材50の孔50aの内周面の両開口端部に、バルブ体14のシャフト部28の外周面に開口する肉抜き部62が形成されている。
本実施例によると、環状部材50に肉抜き部62を形成することにより、バルブ体14のシャフト部28に対する環状部材50の圧入面積を減少するとともに圧入荷重を低減することができる。ひいては、環状部材50の圧入時におけるバルブ部30の軸方向端面31に対する衝撃を緩和し、その衝撃によるバルブ部30の割れを防止あるいは低減することができる。また、環状部材50の肉抜き部62の相当分が軽量化されるため、バルブ体14の回動に必要な作動トルクを軽減することができる。なお、テーパ面50cは、環状部材50の孔50aの内周面の両開口端部に形成するものに限らず、いずれか一方の開口端部に形成してもよい。
[実施例6]
実施例6を説明する。本実施例は、本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものである。図8は要部を示す断面図である。
本実施例は、図8に示すように、前記バルブ部30の軸方向端面31の内周部に突出されかつシャフト部28を取り巻く円筒状の支軸部64を一体で形成し、その支軸部64すなわち樹脂部を環状部材50の孔50a内に圧入したものである。
[実施例7]
実施例7を説明する。本実施例は、前記実施例1の一部に変更を加えたものである。図9は要部を示す断面図である。
本実施例は、図9に示すように、環状部材50の孔50aの内周面に、バルブ部30の端面31に開口しかつバルブ体14のシャフト部28の外周面に面する断面四角形状の肉抜き部66を形成したものである。
本実施例によると、環状部材50に肉抜き部66を形成することにより、バルブ体14のシャフト部28に対する環状部材50の圧入面積を減少するとともに圧入荷重を低減することができる。ひいては、環状部材50の圧入時におけるバルブ部30の軸方向端面31に対する衝撃を緩和し、その衝撃によるバルブ部30の割れを防止あるいは低減することができる。また、環状部材50の肉抜き部66の相当分が軽量化されるため、バルブ体14の回動に必要な作動トルクを軽減することができる。
[実施例8]
実施例8を説明する。本実施例は、前記実施例7の一部に変更を加えたものである。図10は要部を示す断面図である。
本実施例は、図10に示すように、環状部材50の内周部にバルブ部30の端面31側に突出しかつ孔50aの軸方向長さを延長する円筒状のガイド筒部68を設けたものである。
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、ボデー本体12は、樹脂製に限らず、金属製とすることができる。また、前記実施例では、金属製のスロットルシャフト27と樹脂製のバルブ部30とを一体化してバルブ体14を構成したが、これに代え、シャフト部28及びバルブ部30を樹脂により一体化することにより、1部品のバルブ体14とすることもできる。また、金属製又は樹脂製のスロットルシャフト27に、金属製又は樹脂製のバルブ部30をスクリュ等で取り付けることにより、バルブ体14を構成することもできる。また、環状部材50は、金属製に限らず、樹脂製とすることができる。また、環状部材50は、バルブ体14に圧入によって固定する他、接着、溶着等により固定してもよい。また、環状部60は、バルブ部30に一体成形により形成するものに限らず、シャフト部28と一体形成してもよい。
本発明の実施例1に係るスロットル装置を示す断面図である。 図1のII−II線矢視断面図である。 要部を示す断面図である。 実施例2に係る要部を示す断面図である。 実施例3に係る要部を示す断面図である。 実施例4に係る要部を示す断面図である。 実施例5に係る要部を示す断面図である。 実施例6に係る要部を示す断面図である。 実施例7に係る要部を示す断面図である。 実施例8に係る要部を示す断面図である。 従来例に係るスロットル装置を示す断面図である。
符号の説明
10 スロットル装置
12 ボデー本体(ボア形成体)
14 バルブ体
17 ボア
21 軸受支持孔
23 軸受
28 シャフト部
30 バルブ部
31 軸方向端面
50 環状部材(環状部)
54 隙間埋め材
56 軸受ホルダ
57 軸受支持孔
60 環状部
62 肉抜き部
66 肉抜き部
C1 隙間
C2 隙間

Claims (8)

  1. 吸入空気が流れるボアを形成するボア形成体と、
    前記ボア形成体に設けられかつ軸受支持孔を形成する円筒状の軸受ホルダと、
    前記軸受ホルダの軸受支持孔内に軸受を介して回動可能に支持されるシャフト部及び前記ボアを開閉するバタフライバルブ式のバルブ部を有するバルブ体と
    を備えるスロットル装置であって、
    前記バルブ体に、前記軸受ホルダのボア側の開口端部内に環状の隙間を介して回動可能に嵌合する環状部が設けられていることを特徴とするスロットル装置。
  2. 請求項に記載のスロットル装置であって、
    前記環状部が、前記バルブ体に取付けられた環状部材からなることを特徴とするスロットル装置。
  3. 請求項に記載のスロットル装置であって、
    前記環状部材が、前記バルブ体のシャフト部に圧入されかつ前記バルブ部の軸方向端面に接面されていることを特徴とするスロットル装置。
  4. 請求項に記載のスロットル装置であって、
    前記環状部材に、前記バルブ体のシャフト部の外周面に開口する肉抜き部が形成されていることを特徴とするスロットル装置。
  5. 請求項2〜4のいずれか1つに記載のスロットル装置であって、
    前記環状部材がプレス成形品からなることを特徴とするスロットル装置。
  6. 請求項に記載のスロットル装置であって、
    前記環状部が、前記バルブ体に一体成形により形成されていることを特徴とするスロットル装置。
  7. 請求項に記載のスロットル装置であって、
    前記シャフト部及び前記軸受ホルダをインサートとして、前記環状部を有する前記バルブ部及び前記ボア形成体が樹脂成形され、
    前記軸受ホルダの軸受支持孔と前記環状部との間の前記環状の隙間が前記環状部の成形収縮により形成されている
    ことを特徴とするスロットル装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1つに記載のスロットル装置であって、
    前記軸受支持孔と前記環状部との間の前記環状の隙間に潤滑性を有する隙間埋め材が設けられていることを特徴とするスロットル装置。
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