JP5292332B2 - 内燃機関用吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は，吸気路を有するスロットルボディと，それに隣接する制御ハウジングとを合成樹脂により一体成形し，前記スロットルボディに回転自在に支承される弁軸に，前記吸気路を開閉するスロットル弁を付設し，制御ハウジングには，電動モータと，この電動モータの回転を減速して前記弁軸に伝達する減速ギア装置とを収容してなる内燃機関用吸気制御装置であって，前記制御ハウジングを，スロットルボディの一側部に一体に連なり前記弁軸と平行に配置され，前記電動モータを収容する円筒状のモータ収容部と，このモータ収容部の一端部から前記弁軸と直交する方向に長く延びて前記スロットルボディに一体に連なり，前記減速ギア装置を収容する扁平なギア収容部とで構成したものゝ改良に関する。

かゝる内燃機関用吸気制御装置は，下記特許文献１に開示されるように知られている。

特開２００５−５４６３３号公報

従来のかゝる内燃機関用吸気制御装置では，電動モータの作動により，減速ギア装置を介してスロットル弁の弁軸を駆動するときには，その駆動反力をギア収容部が支持しなければならないから，特に合成樹脂のギア収容部の剛性の強化が要求される。ギア収容部の剛性が低く，上記駆動反力によりギア収容部に歪みが発生すれば，その歪みはスロットルボディ，特に吸気路の内周面へと波及し，特にスロットル弁のアイドル開度時における吸気量を変動させることになる。そのような吸気量の変動は，内燃機関のアイドリングを不安定にさせ，排ガス性状や燃費に悪影響を及ばす。

しかしながら，従来，合成樹脂製のギア収容部の剛性強化については殆ど配慮されていない。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，スロットルボディと一体に成形される制御ハウジングの，特にギア収容部の剛性を効果的に強化し得るようにした内燃機関用吸気制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，吸気路を有するスロットルボディと，それに隣接する制御ハウジングとを合成樹脂により一体成形し，前記スロットルボディに回転自在に支承される弁軸に，前記吸気路を開閉するスロットル弁を付設し，制御ハウジングには，電動モータと，この電動モータの回転を減速して前記弁軸に伝達する減速ギア装置とを収容してなる内燃機関用吸気制御装置であって，前記制御ハウジングを，スロットルボディの一側部に一体に連なり前記弁軸と平行に配置され，前記電動モータを収容する円筒状のモータ収容部と，このモータ収容部の一端部から前記弁軸と直交する方向に長く延びて前記スロットルボディに一体に連なり，前記減速ギア装置を収容する扁平なギア収容部とで構成したものにおいて，前記ギア収容部の外側面に，互いに間隔を開けて対向しながら前記弁軸及び電動モータの配列方向に延びる一対の長尺リブと，これら両長尺リブ間を一体に連結する複数の連結リブとを形成したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記複数の連結リブとして，前記長尺リブに直交する連結リブと，同長尺リブの斜交する連結リブとを混在させたことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記減速ギア装置を，前記電動モータの出力軸に固着される１次駆動ギアと，前記ギア収容部に支持される中間軸に回転自在に支承されて前記１次駆動ギアと噛合する１次従動ギアと，この１次従動ギアの一側に一体に形成される２次駆動ギアと，前記弁軸に固着されて前記２次駆動ギアと噛合する２次従動ギアとで構成し，少なくとも３条の前記連結リブを，前記ギア収容部を前記長尺リブの突出側から見た側面視で，前記長尺リブに直交しながら前記出力軸，中間軸及び弁軸の各軸線上にそれぞれ配置したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記連結リブの相互間隔につき，前記モータ収容部側での間隔を，前記スロットルボディ側での間隔より小さく設定したことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第３の特徴に加えて，前記ギア収容部の，スロットルボディ側の底面には，該底面に一体に突設されて前記中間軸を支持する支持ボスと，該ギア収容部の相対向する内側面との各間を連結するリブを形成したことを第５の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１〜第４の特徴の何れかに加えて，前記長尺リブ又は前記連結リブの複数箇所に，それらリブ肉厚より大径で円柱状のゲート部を形成したことを第６の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，ギア収容部の外側面に，互いに間隔を開けて対向しながら前記弁軸及び電動モータの配列方向に延びる一対の長尺リブと，これら両長尺リブ間を一体に連結する複数の連結リブとを形成したことで，ギア収容部の剛性を効果的に強化することができ，これが合成樹脂製であるにも拘らず，電動モータの作動中，その駆動反力により変形することがなく，また内燃機関側から加振されても変形することがないので，電動モータの駆動力を減速ギア装置を介して弁軸に効率良く伝達することができ，また吸気路の内周面の歪みを防ぎ，スロットル弁により制御される吸気量の安定化に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，前記複数の連結リブとして，前記長尺リブに直交する連結リブと，同長尺リブの斜交する連結リブとを混在させたことで，一対の長尺リブ間にトラス構造が構成され，これによりギア収容部の剛性強化を一層促進させることができる。

本発明第３の特徴によれば，少なくとも３条の前記連結リブを，ギア収容部を長尺リブの突出側から見た側面視で，長尺リブに直交しながら出力軸，中間軸及び弁軸の各軸線上にそれぞれ配置したことで，出力軸，中間軸及び弁軸周りにおいてギア収容部を効果的に補強して，その変形を防ぐことができる。

本発明の第４の特徴によれば，連結リブの配設本数は，モータ収容部側で多く，スロットルボディ側で少なくなるから，連結リブの使用本数を極力少なくしながら，モータ収容部側のギア収容部を効果的に補強することができる。したがって，モータ収容部が，電動モータ２０の大なる駆動反力を受けたり，内燃機関側から加振されたとき大なる振動エネルギをもつことになっても，モータ収容部の根元となるギア収容部の変形を防ぐことができる。

本発明の第５の特徴によれば，ギア収容部の，スロットルボディ側の底面には，該底面に一体に突設されて前記中間軸を支持する支持ボスと，該ギア収容部の相対向する内側面との各間を連結するリブを形成したことで，そのリブが外側の前記長尺リブ及び連結リブと協働して，ギア収容部を一層効果的に補強し，ギア収容部の変形をより確実に防ぐことができ，同時に前記支持ボスを補強して前記中間軸の支持剛性を高めことができる。

本発明の第６の特徴によれば，スロットルボディ及び制御ハウジングの射出成形時，溶融樹脂が金型のゲートを通って前記ゲート部を形成されながら，各種リブに対応する狭いキャビティを経て制御ハウジングやスロットルボディの対応する広いキャビティへと充填されることになり，その充填が確実で，巣の無い良質の合成樹脂製スロットルボディ及び制御ハウジングを得ることができる。

本発明の実施例に係る内燃機関用吸気制御装置の横断面図。 制御ハウジング付きのスロットルボディを示す，図１との対応図。 図２の３矢視図。 図３の４矢視図。 図３の５矢視図。 図２の６−６線断面図。 図２の７−７線断面図。 軸受ホルダへのボール軸受の圧入要領説明図。 圧入受け治具の斜視図。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１，図２及び図６において，自動二輪車，自動車等の車両に搭載される内燃機関用の吸気制御装置は，吸気路２を中心部に有する合成樹脂製のスロットルボディ１と，それに一体に連設される合成樹脂製の制御ハウジング３とを主体とする。

スロットルボディ１は，その左右両側壁に一対の軸受ボス４，４を一体に有しており，またこのスロットルボディ１の，吸気路２下流側端部には，基本形が正方形の取り付けフランジ５が一体に形成される。

上記軸受ボス４，４には，吸気路２を横断する弁軸６を回転自在に支承する左右一対のボール軸受７，７が軸受ホルダ８，８を介して取り付けられ，この弁軸６に，吸気路２を開閉するスロットル弁９が固着される。一方の軸受ホルダ８には，それと同側のボール軸受７と，弁軸６の一端面を覆うキャップ１０が嵌装され，弁軸６の他端部は前記制御ハウジング３内へと延びている。

弁軸６及びスロットル弁９は，吸気路２の，吸気流方向中央部より下流側にオフセットして配置される。取り付けフランジ５には，これを図示しない内燃機関の吸気マニフォルド側の取り付けフランジにボルト接合するための複数のボルト孔１１，１１…が設けられる。

次に，上記軸受７，７の軸受ボス４，４への取り付け構造について説明する。

合成樹脂によるスロットルボディ１の射出成形時，軸受ボス４，４に金属製で円筒状の軸受ホルダ８，８がインサート成形により埋設される。その際，軸受ホルダ８，８は，それぞれの内端面８ａが吸気路２の半径方向外側に位置するように配置される。そしてそれらの内端面８ａの一部を露出させる凹部１２が，スロットルボディ１の下流側端面，即ち前記取り付けフランジ５の端面に開口するように形成される。図示例では，凹部１２は，スロットル弁９より下流側の吸気路２を囲繞するよう環状に，且つ底面が弁軸６の軸線を吸気路２の上流側に越えて終るように形成される。またこの環状の凹部１２は，その内側の内周面が吸気路２の内周面と同心の円筒状をなし，外側の内周面が多角形をなすように形成される（図２及び図５参照）。

図６及び図７に示すように，軸受ホルダ８の内端面８ａのうち，半周以上の部分が凹部１２に露出し，残余の部分は軸受ボス４中に埋没する。また軸受ホルダ８の外周面には，軸受ボス４との結合力を強化するための環状のアンカ溝１３が複数条形成される。

このように軸受ホルダ８を軸受ボス４にインサート成形により埋設した後，図８に示すように，軸受ホルダ８に，それらの外端側からボール軸受７を圧入治具Ｊ２により圧入する。その際，予め凹部１２には，圧入受け治具Ｊ１を挿入，待機させる。

この圧入受け治具Ｊ１は，図９に示すように，凹部１２の外側の多角形内周面に対応した多角形の筒体で構成され，それの相対向する一対の平坦壁１５，１５には，一対の軸受ボス４，４の根元の受け入れを可能にする切欠き１６，１６と，軸受ホルダ８の内端面８ａの凹部１２への露出部を受け止め得る支承部１７が設けられる。

而して，凹部１２に挿入した圧入受け治具Ｊ１は，軸受ボス４，４の根元を切欠き１６，１６に受け入れながら，先ず左右何れか一方の軸受ホルダ８の内端面８ａの凹部１２への露出部に支承部１７を当接させて固定し，この状態で，上記一方の軸受ホルダ８に，その外端側からボール軸受７を圧入する。したがって，圧入治具Ｊ２によるボール軸受７の軸受ホルダ８への圧入荷重は，圧入受け治具Ｊ１により受け止められることになるから，スロットルボディ１に圧入荷重を負担させることなく，ボール軸受７を軸受ホルダ８に確実に圧入することができる。

しかも，圧入受け治具Ｊ１は，吸気路２の半径方向外側にあってそれと隔絶した凹部１２に挿入，待機させるものであるから，圧入受け治具Ｊ１の凹部１２への抜き差し時，圧入受け治具Ｊ１により吸気路２の内面を傷つけるような心配は全く無い。したがって圧入受け治具Ｊ１の取り扱いが容易になり，生産性の向上，延いてはコストの低減に寄与し得る。

また軸受ホルダ８の内端面８ａの半周以上の部分が凹部１２に露出して圧入受け治具Ｊ１により受け止められるので，軸受ホルダ８の姿勢を安定させ，ボール軸受７の圧入をスムーズ且つ正確に行うことができる。しかも，軸受ホルダ８の内端面８ａの残余の部分は軸受ボス４中に埋没しているから，軸受ボス４と軸受ホルダ８との強固な結合状態を確保することができる。

一方，圧入受け治具Ｊ１は，多角形の筒体で構成されるので，曲げ剛性が高く，前記圧入荷重に抗して軸受ホルダ８を強固に支持することができる。さらに前記凹部１２は，弁軸６及びスロットル弁９に比較的近い，スロットルボディ１の下流側端面に開口させたので，その深さを極力浅くすることができ，その結果，その凹部１２に挿入する圧入受け治具Ｊ１の長さを極力短くして，その曲げ剛性を一層高めることができる。

ボール軸受７の軸受ホルダ８への圧入深さを規制するために，軸受ホルダ８の内端部には，ボール軸受７の内端が当接する内向きフランジ１８が形成される（図１及び図２参照）。

上記一方の軸受ホルダ８へのボール軸受７の圧入後は，同様の要領により，他方の軸受ホルダ８へのボール軸受７の圧入を行う。

上記凹部１２は，取り付けフランジ５を，図示しない吸気マニフォルド側の取り付けフランジにボルト接合したとき，その吸気マニフォルド側の取り付けフランジにより閉鎖され，塵埃等が侵入しないようになっている。

再び図１〜図３において，前記制御ハウジング３は，前記一方の軸受ボス４から，前記取り付けフランジ５の直角をなす二辺部にかけて合成樹脂によりスロットルボディ１と一体成形される。

この制御ハウジング３は，取り付けフランジ５の一辺部に連設されて弁軸６と平行に配置される円筒状のモータ収容部３ａと，このモータ収容部３ａの軸方向一端から，弁軸６と直交する方向に延びて一方の軸受ボス４に連なる扁平で略直方体形状をなすギア収容部３ｂとからなっており，ギア収容部３ｂの，スロットルボディ１と反対側の面が開放面になっている。モータ収容部３ａには電動モータ２０が収容され，ギア収容部３ｂには，電動モータ２０の回転を減速して弁軸６に伝達する減速ギア装置２１が収容され，これら電動モータ２０及び減速ギア装置２１を覆う合成樹脂製のカバー２２が制御ハウジング３の開放面にビス２３により接合される。

減速ギア装置２１は，電動モータ２０の出力軸２５に固着される１次駆動ギア２６と，中間軸２７に回転自在に支承されて１次駆動ギア２６と噛合する１次従動ギア２６′と，この１次従動ギア２６′の一側に一体に形成される２次駆動ギア２８と，弁軸６にナット２９で固着されて２次駆動ギア２８と噛合するセクタ型の２次従動ギア２８′とで構成され，電動モータ２０の出力軸２５の回転を２段階減速して弁軸６に伝達して，スロットル弁９を開閉し得るようになっている。減速ギア装置２１の各ギアはスパーギアであり，弁軸６，出力軸２５及び中間軸２７は，これらの軸線が前記吸気路２の軸線と直交して互いに平行に並ぶように配置される。中間軸２７は，制御ハウジング３に一体成形される円筒状の支持ボス３０に一端部がインサート成形により固定支持され，その他端部はカバー２２に設けられる支持孔３１に嵌合して支持される。２次従動ギア２８′には，これをスロットル弁９の閉じ方向に付勢する，捩じりコイルばねよりなる閉じばね３２が接続される。

スロットル弁９の弁軸６及びカバー２２間には，スロットル弁９の開度を検出するスロットル開度センサ３３が設けられる。このスロットル開度センサ３３は，スロットル弁９の開度を電気信号として外部に取り出す公知のもので，前記２次従動ギア２８′を弁軸６に固着するソケット型のナット２９の端部に付設された発信体３４と，それに対向するようにカバー２２に付設される受信体３５とで構成される。

制御ハウジング３の各部には，それを補強するリブが次のように形成される。先ず，図３〜図５において，ギア収容部３ｂは，弁軸６及び電動モータ２０の配列方向を長辺とする扁平な略直方体形状をなしている。図４及び図５に示すように，このギア収容部３ｂの長辺側の両外側面と，弁軸６寄りの短辺側の外側面とに，互いに一定の間隔を開けて対向する一対の長尺リブ４０，４０と，少なくとも前記長辺側で両長尺リブ４０，４０間を一体に連結する複数の連結リブ４１，４１…；４２，４２…とが形成される。その際，少なくとも３条の連結リブ４１は，ギア収容部３ｂを長辺側から見た側面視において，長尺リブ４０，４０に直交しながら出力軸２５，中間軸２７及び弁軸６の各軸線上にそれぞれ配置される。また他の連結リブ４２は長尺リブ４０，４０に斜交するように配置される。

このようにギア収容部３ｂは，その外側面に形成された一対の長尺リブ４０，４０及び複数の連結リブ４１，４１…；４２，４２…により剛性が効果的に強化されるので，これが合成樹脂製であるにも拘らず，電動モータ２０の作動中，その駆動反力により変形することがなく，また内燃機関側から加振されても変形することがないので，電動モータ２０の駆動力を減速ギア装置２１を介して弁軸６に効率良く伝達することができ，また吸気路２の内周面の歪みを防ぎ，スロットル弁９により制御される吸気量の安定化に寄与し得る。

特に，上記連結リブに，長尺リブ４０，４０に直交するもの４１と，斜交するもの４２とを混在させることは，一対の長尺リブ４０，４０間にトラス構造を構成し，これによりギア収容部の剛性強化を一層促進させるので，ギア収容部３ｂの変形防止に極めて有効である。

また長尺リブ４０，４０に直交する少なくとも３条の連結リブ４１は，ギア収容部３ｂを長辺側から見た側面視において，出力軸２５，中間軸２７及び弁軸６の各軸線上にそれぞれ配置されるもので，これにより出力軸２５，中間軸２７及び弁軸６周りにおいてギア収容部３ｂを効果的に補強して，その変形を防ぐことができる。

また連結リブ４１，４１…；４２，４２…の相互間隔は，モータ収容部３ａ側で狭く，スロットルボディ１側で広く設定される。こうすることで，連結リブ４１，４１…；４２，４２…の配設本数は，モータ収容部３ａ側で多く，スロットルボディ１側で少なくなるので，連結リブ４１，４１…；４２，４２…の使用本数を極力少なくしながら，モータ収容部３ａ側のギア収容部３ｂを効果的に補強することができる。したがって，モータ収容部３ａが，電動モータ２０の大なる駆動反力を受けたり，内燃機関側から加振されたとき大なる振動エネルギをもつことになっても，モータ収容部３ａの根元となるギア収容部３ｂの変形を防ぐことができる。

またギア収容部３ｂの，開放面と反対側の底面には，前記支持ボス３０と，該ギア収容部３ｂの長辺側の相対向する内側面との各間を連結する複数のリブ４３，４３が形成される。図示例では，一対のリブ４３，４３が前記支持ボス３０でＸ状に交差しながら長辺側の相対向する内側面間を連結するように形成される。これらリブ４３，４３は外側の前記長尺リブ４０，４０及び連結リブ４１，４１…；４２，４２…と協働して，ギア収容部３ｂを一層効果的に補強し，ギア収容部３ｂの変形をより確実に防ぐことができ，同時に前記支持ボス３０を補強して中間軸２７の支持剛性を高め，１次従動ギア２６′及び２次駆動ギア２８の支持を安定させることができる。

またモータ収容部３ａの外周面にも格子状に直交する複数のリブ４４，４４…が形成される。これによりモータ収容部３ａが補強されるので，モータ収容部３ａの電動モータ２０に対する支持剛性を高めることができる。

上記各種リブ４０〜４４の複数箇所には，その肉厚より大径で円柱状のゲート部４５が形成される。これらゲート部４５は，スロットルボディ１及び制御ハウジング３の射出成形時，金型のゲートにより成形される部分であり，したがって，射出成形時には，溶融樹脂はゲートから，各種リブ４０〜４４に対応する狭いキャビティから制御ハウジング３やスロットルボディ１の対応する広いキャビティへと充填されることになり，その充填が確実で，巣の無い良質の合成樹脂製スロットルボディ１及び制御ハウジング３を得ることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，前記ボール軸受７に代えて，プレーンベアリング等の他の形式の軸受を用いることができる。

１・・・・スロットルボディ
２・・・・吸気路
３・・・・制御ハウジング
３ａ・・・モータ収容部
３ｂ・・・ギア収容部
６・・・・弁軸
９・・・・スロットル弁
２０・・・電動モータ
２１・・・減速ギア装置
２５・・・出力軸
２６・・・１次駆動ギア
２６′・・１次従動ギア
２７・・・中間軸
２８・・・２次駆動ギア
２８′・・２次従動ギア
３０・・・支持ボス
４０・・・長尺リブ
４１・・・連結リブ（長尺リブに直交）
４２・・・連結リブ（長尺リブに斜交）
４３・・・リブ
４５・・・ゲート部

Claims (6)

1. 吸気路（２）を有するスロットルボディ（１）と，それに隣接する制御ハウジング（３）とを合成樹脂により一体成形し，前記スロットルボディ（１）に回転自在に支承される弁軸（６）に，前記吸気路（２）を開閉するスロットル弁（９）を付設し，制御ハウジング（３）には，電動モータ（２０）と，この電動モータ（２０）の回転を減速して前記弁軸（６）に伝達する減速ギア装置（２１）とを収容してなる内燃機関用吸気制御装置であって，前記制御ハウジング（３）を，スロットルボディ（１）の一側部に一体に連なり前記弁軸（６）と平行に配置され，前記電動モータ（２０）を収容する円筒状のモータ収容部（３ａ）と，このモータ収容部（３ａ）の一端部から前記弁軸（６）と直交する方向に長く延びて前記スロットルボディ（１）に一体に連なり，前記減速ギア装置（２１）を収容する扁平なギア収容部（３ｂ）とで構成したものにおいて，
   前記ギア収容部（３ｂ）の外側面に，互いに間隔を開けて対向しながら前記弁軸（６）及び電動モータ（２０）の配列方向に延びる一対の長尺リブ（４０）と，これら両長尺リブ（４０）間を一体に連結する複数の連結リブ（４１，４２）とを形成したことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関用吸気制御装置において，
   前記複数の連結リブとして，前記長尺リブ（４０）に直交する連結リブ（４１）と，同長尺リブ（４０）の斜交する連結リブ（４２）とを混在させたことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
3. 請求項１記載の内燃機関用吸気制御装置において，
   前記減速ギア装置（２１）を，前記電動モータ（２０）の出力軸（２５）に固着される１次駆動ギア（２６）と，前記ギア収容部（３ｂ）に支持される中間軸（２７）に回転自在に支承されて前記１次駆動ギア（２６）と噛合する１次従動ギア（２６′）と，この１次従動ギア（２６′）の一側に一体に形成される２次駆動ギア（２８）と，前記弁軸（６）に固着されて前記２次駆動ギア（２８）と噛合する２次従動ギア（２８′）とで構成し，少なくとも３条の前記連結リブ（４１）を，前記ギア収容部（３ｂ）を前記長尺リブ（４０）の突出側から見た側面視で，前記長尺リブ（４０）に直交しながら前記出力軸（２５），中間軸（２７）及び弁軸（６）の各軸線上にそれぞれ配置したことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
4. 請求項１記載の内燃機関用吸気制御装置において，
   前記連結リブ（４１，４２）の相互間隔につき，前記モータ収容部（３ａ）側での間隔を，前記スロットルボディ（１）側での間隔より小さく設定したことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
5. 請求項３記載の内燃機関用吸気制御装置において，
   前記ギア収容部（３ｂ）の，スロットルボディ（１）側の底面には，該底面に一体に突設されて前記中間軸（２７）を支持する支持ボス（３０）と，該ギア収容部（３ｂ）の相対向する内側面との各間を連結するリブ（４３）を形成したことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。
6. 請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関用吸気制御装置において，
   前記長尺リブ（４０）又は前記連結リブ（４１，４２）の複数箇所に，それらリブ肉厚より大径で円柱状のゲート部（４５）を形成したことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。

Images