JP6108303B2 - 流量制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は,制御基体にバルブガイド孔と,このバルブガイド孔の内側面に開口し,前記バルブガイド孔を通して流体が通過する計量孔とを形成し,前記バルブガイド孔には,前記計量孔を開閉する制御バルブを嵌装し,この制御バルブに,これを開閉駆動すべくアクチュエータの出力軸を連結し,前記アクチュエータのステータを,前記制御基体に前記バルブガイド孔に連なるように設けられる取り付け孔に嵌装してなる流量制御装置の改良に関する。
かゝる流量制御装置は,下記特許文献1に開示されるように既に知られている。
特表WO2005/095774号公報
従来の流量制御装置では,制御基体及びアクチュエータの接合構造が,アクチュエータを保持するハウジングと,このハウジングの端部に係止される取り付け板と,この取り付け板を制御基体に固着するボルトとで構成されるので,その部品点数及び組立工数が多く,コストの低減が困難であった。
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,部品点数が少なく構造が簡単で安価な制御基体及びアクチュエータの接合構造を備える前記流量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,制御基体にバルブガイド孔と,このバルブガイド孔の内側面に開口し,前記バルブガイド孔を通して流体が通過する計量孔とを形成し,前記バルブガイド孔には,前記計量孔を開閉する制御バルブを嵌装し,この制御バルブに,これを開閉駆動すべくアクチュエータの出力軸を連結し,前記アクチュエータのステータを,前記制御基体に前記バルブガイド孔に連なるように設けられる取り付け孔に嵌装してなる流量制御装置において,制御基体に前記取り付け孔の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第1接合フランジを設ける一方,アクチュエータのステータに前記第1接合フランジと対向する合成樹脂製の第2接合フランジを設け,前記第1及び第2接合フランジの対向面の一方には溶着凹部を,またその他方には,前記溶着凹部に挿入される溶着凸部をそれぞれ設け,前記溶着凹部の底部と,前記溶着凸部の先端部との間に,それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線を配設し,前記第1及び第2接合フランジに,前記底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき,互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部を設けたことを第1の特徴とする。尚,前記アクチュエータは,後述する本発明の実施形態中の電動モータ20に対応し,また前記溶着溝及び溶着突起は,同実施形態中の溶着溝39及び溶着突起40に装置対応する。
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記第1接合フランジと前記第2接合フランジとが溶着されていて,前記取り付け孔及びバルブガイド孔間に前記ステータの端面に対向して形成された段部前記ステータの端面との間に介装されたシール部材が,前記段部及び前記ステータの端面により挟圧されていることを第2の特徴とする。
さらに本発明は,第1の特徴に加えて,前記溶着凹部及び溶着凸部を,これらが前記ステータ及び取り付け孔を囲繞するよう,環状に形成したことを第3の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば,制御基体に取り付け孔の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第1接合フランジを設ける一方,アクチュエータのステータに第1接合フランジと対向する合成樹脂製の第2接合フランジを設け,第1及び第2接合フランジの対向面の一方には溶着凹部を,またその他方には,溶着凹部に挿入される溶着凸部をそれぞれ設け,溶着凹部の底部と,溶着凸部の先端部との間に,それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線を配設したので,取り付け板及びボルト等の固着部材を使用することなく,制御基体及びアクチュエータ間を接合することができ,その接合構造の簡素化,延いてはコストの低減を図ることができる。
しかも,第1及び第2接合フランジに,前記底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき,互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部を設けたので,制御基体及びアクチュエータの相対位置を一定させ,制御バルブの開閉位置を安定させることができる。
本発明の第2の特徴によれば,第1接合フランジと第2接合フランジとが溶着されていて,取り付け孔及びバルブガイド孔間にステータの端面に対向して形成された段部とステータの端面との間に介装されたシール部材が段部及びステータの端面により挟圧されるようにしたので,前記溶着規制部を設けたことゝ相まって,シール部材のシール圧を適正にし,制御基体及びステータ間のシールを確実にして,バルブガイド孔からアクチュエータ側への異物の浸入を防ぐことができる。
本発明の第3の特徴によれば,溶着凹部及び溶着凸部を,これらがステータ及び取り付け孔を囲繞するよう,環状に形成したので,溶着部が取り付け孔及びステータを囲繞することになり,取り付け孔及びステータ間のシールを確実に行うことができる。
本発明の実施形態に係るエンジンの吸気量制御装置の縦断側面図。 図1の2−2線拡大断面図。 図2の3−3線断面図で,右半部は1及び第2接合フランジの溶着前の状態,左半部は1及び第2接合フランジの溶着後の状態示す。 図2の4−4線断面図で,右半部は1及び第2接合フランジの溶着前の状態,左半部は1及び第2接合フランジの溶着後の状態示す。
本発明をエンジンの吸気量制御装置に適用した実施形態を,添付図面に基づいて以下に説明する。
先ず,図1において,符号1は,例えば自動二輪車用のエンジンに取り付けられるスロットルボディであって,エンジンの吸気ポートに連通する吸気道2を中心部に有し,その吸気道2を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ3がスロットルボディ1に軸支される。スロットルボディ1の上側壁には支持台4が一体に形成され,この支持台4上に制御基体5が重ねられ,図示しないボルトにより締結される。
制御基体5には,有底シリンダ状のバルブガイド孔7が形成され,このバルブガイド孔7は,横断面が方形をなしており,このバルブガイド孔7の,重力方向に沿う下側の内側面は制御内側面8aとされる。制御基体5には,上記制御内側面8aに開口する計量孔10と,この計量孔10よりバルブガイド孔7の底部側で制御内側面8aに開口する入口孔11とが設けられ,上記計量孔10を開閉する制御バルブ12がバルブガイド孔7に摺動自在に嵌装される。
一方,スロットルボディ1には,スロットルバルブ3より上流の吸気道2を前記入口孔11に接続するバイパス上流通路14と,前記計量孔10を,スロットルバルブ3より下流の吸気道2に接続するバイパス下流通路15とが設けられる。スロットルボディ1及び制御基体5の接合面間には,バイパス上流通路14及び入口孔11間の接続部,並びにバイパス下流通路15及び計量孔10間の接続部をそれぞれ囲繞するシール部材16が介装される。而して,バイパス上流通路14,入口孔11,バルブガイド孔7,計量孔10及びバイパス下流通路15は,スロットルバルブ3を迂回して吸気道2に接続されるバイパス17を構成する。
前記制御バルブ12は,下側面を制御外側面8bとして前記バルブガイド孔7の制御内側面8aに摺接させる制御壁12aと,この制御壁12aの左右両側端部より起立してバルブガイド孔7の左右両内側面に対面する一対の側壁12b,12bと,制御壁12aの,バルブガイド孔7の底部側の前端より起立して両側壁12b,12bの前端部間を連結する前端壁12cと,制御壁12a及び両側壁12a,12aの後端部から内方に突出するU字状の内向き鍔12dとよりなっていて,制御壁12aと反対側の面を開放面12eとした箱形をなしており,したがってこの制御バルブ12は,横断面正方形のバルブガイド孔7内では,その軸方向に摺動自在であるが,回転は不能である。
制御基体5には,前記バルブガイド孔7の開口端に段部18を介して連なる,バルブガイド孔7より大径のモータ取り付け孔19が設けられ,それに電動モータ20のステータ20aが装着される。その際,ステータ20aの前端面と段部18との間には,電動モータ20の出力軸20bの外周面に密接する,ゴム等の弾性材よりなるシール部材21が挟持される。電動モータ20の出力軸20bは,正逆転が可能であり,この出力軸20bに前記制御バルブ12がねじ機構25を介して連結される。
上記ねじ機構25は,制御バルブ12に回り止め手段26を介し連結されて制御バルブ12を同期的に開閉駆動するスライドピース27と,電動モータ20の出力軸20bに連設され,スライドピース27に制御バルブ12の摺動方向に沿って設けられたねじ孔28に螺合するねじ軸29とで構成される。上記ねじ孔28は,行き止まり部28aを有する袋状に形成される。スライドピース27は,制御バルブ12のU字状の内向き鍔12d内を貫通して制御バルブ12内に配置される筒軸27aと,この筒軸27a前端の閉鎖端壁27bの外周に形成されるフランジ27cとよりなっており,筒軸27aには,前記ねじ軸29が螺合する袋状の前記ねじ孔28が設けられる。
前記外向きフランジ27cの内面には第1スプリング座31が,また前記内向き鍔12dの内面には第2スプリング座32がそれぞれ形成され,この両スプリングスプリング座31,32間にコイルスプリング33が縮設され,このコイルスプリング33のセット荷重により制御バルブ12はスライドピース27に対して後方,即ち電動モータ20側へ付勢され,それによりスライドピース27の前端壁12cが外向きフランジ27cとの当接状態に保持される。これにより,スライドピース27及び制御バルブ12は,互いに軸方向にガタ無く連結される。
前記回り止め手段26は,スライドピース27の閉鎖端壁27bの外端面に形成されるキー溝35と,制御バルブ12の前端壁12cの内端面に突設されて上記キー溝35に係合するキー36とより構成され,これらキー溝35及びキー36の係合により,スライドピース27及び制御バルブ12の相対回転が阻止されるようになっている。
制御バルブ12の,計量孔10を全開にする全開位置は,ねじ軸29の先端部が制御バルブ12のねじ孔28の行き止まり部28aに衝合することで規制されるようになっている。
而して,スロットルバルブ3の全閉時には,電子制御ユニットが,スロットルバルブ開度,エンジンの吸気負圧,吸気温,エンジン温度,エンジン回転数等のエンジンの運転条件に関する情報に基づいて,エンジン始動時,ファストアイドリング時,通常アイドリング時,エンジンブレーキ時など,エンジンの運転条件に対応した制御バルブ12の最適開度を得べく,電動モータ20への通電を制御して,電動モータ20の出力軸20bを正転又は逆転させる。出力軸20bが正転又は逆転すると,その回転はねじ機構により減速されながらスライドピース27を介して制御バルブ12に軸方向の前後変位として伝達されるので,制御バルブ12は,その軸方向変位により計量孔10のバルブガイド孔7への開口面積をきめ細かく調節することができる。これにより,バイパス17を流れるエンジンの吸気量がきめ細かく制御され,エンジン始動,ファストアイドリング,通常アイドリング,エンジンブレーキ等に対応することができる。
制御バルブ12により開閉される計量孔10は,制御バルブ12の摺動方向に長径を向けた長孔状をなしているから,その有効開口面積を制御バルブ12の摺動に応じてきめ細かく調節することができる。
この場合,制御バルブ12には,重力による制御内側面8a側への押圧力と,計量孔10から制御バルブ12の制御外側面8bに働くエンジンの吸気負圧による吸引力とが同時に作用し,これらによって制御外側面8b及び制御内側面8a間の密着力は強められる。
スロットルバルブ3を開放していけば,その開度に応じた量の吸気が吸気道2を通してエンジンに供給され,エンジンは出力運転域に移っていく。
またスライドピース27及び制御バルブ12は,コイルスプリング33により軸方向にガタ無く連結され,制御バルブ12はスライドピース27の軸方向移動に遅れなく同期して追従することができる。
しかも,スライドピース27及び制御バルブ12間を連結する回り止め手段26は,スライドピース27及び制御バルブ12の軸方向で対向する端面にそれぞれ形成されるキー溝35及びキー36で構成され,これらの係合に,スライドピース27及び制御バルブ12間を連結するコイルスプリング33の付勢力が関与するので,回り止め手段26による部品点数の増加もなく,吸気量制御装置の構造の簡素化に寄与し得る。しかも,回り止め手段26の構成はコンパクトで,吸気量制御装置の大型化を避けることができる。
さて,制御基体5及び電動モータ20の接合構造について,図1〜図3により説明する。
制御基体5の,モータ取り付け孔19の開口側の端部には,モータ取り付け孔19の軸方向と直交する方向に延びる第1接合フランジ35が一体に形成される。図示例では,制御基体5が合成樹脂製であるから,第1接合フランジ35も合成樹脂製となる。一方,電動モータ20のステータ20aには,合成樹脂製でカプラ37と一体の第2接合フランジ36が上記第1接合フランジ35と対向するように一体的に形成され,カプラ37には,電動モータ20の給電用端子38が設けられる。第1接合フランジ35の端面には,ステータ20aを囲繞する環状の溶着溝39が,また第2接合フランジ36の端面には,溶着溝39に挿入される環状の溶着突起40がそれぞれ設けられる。
また第1及び第2接合フランジ35,36には,半径方向に突出して互いに対向する一対の耳部35a,35a;36a,36aをそれぞれ有しており,第1接合フランジ35の耳部35a,35aには,溶着溝39から半径方向に延びる一対の端子溝41,41が設けられる。さらに互いに対向する耳部35a,35a;36a,36aには,それらを貫通して一直線上に並ぶ透孔42,43がそれぞれ設けられる。
溶着溝39及び端子溝41,41には,これらの対応した形状に形成される電熱線44が配設される。即ち電熱線44は,環状の溶着溝39に配設される環状部44aと,この環状部44aから半径方向外方へ直線状に延びる一対の端子部44b,44bとからなっている。この電熱線44は,溶着溝39の溝底部と溶着突起40の先端部とで挟持され,通電による発熱により上記溝底部及び先端部を溶融接合,即ち溶着させるもので,その際の溶着沈み量を規制すべく,互いに当接し得る溶着規制部45,46が第1及び第2接合フランジ35,36の外周側の対向面に設けられる。
而して,第1及び第2接合フランジ35,36の溶着に当たっては,先ず,制御基体5のモータ取り付け孔19にシール部材21を段部18との当接位置まで嵌入してから,電動モータ20の出力軸20b及びねじ軸29をシール部材21の中心孔に挿通しながら,ステータ20aをモータ取り付け孔19に嵌装して,その端面をシール部材21に接触させる。
次いで,制御基体5の第1接合フランジ35の溶着溝39及び端子溝41,41に,電熱線44を配設した上で,電動モータ20の第2接合フランジ36の溶着突起40を嵌入し,一対の透孔42,42に挿入した絶縁性の一対の端子受けピン48,48と,一対の透孔43,43から透孔42,42に挿入した一対の電極棒49,49とで電熱線44の端子部44b,44bを挟持する。そして第1及び第2接合フランジ35,36相互に加圧力を加えつゝ,一対の電極導棒49,49を通して電熱線44に通電すると,電熱線44の発熱により,電熱線44に圧接した溶着溝39の溝底部と溶着突起40の先端部とが溶着していき,それに伴なう溶着突起40の溶着溝39への沈み込みが規定値に達したとき,第1及び第2接合フランジ35,36の対向面に設けられた溶着規制部45,46が互いに当接することで,規定値を越える沈み込みが制限され,同時に電熱線44への通電を停止する。その後,溶着部の固化を待って第1及び第2接合フランジ35,36から押圧力を解除する。
かくして,取り付け板やボルト等の固着部材を使用することなく,制御基体5及び電動モータ間を接合することができ,その接合構造の簡素化,延いてはコストの低減を図ることができる。しかも,第1及び第2接合フランジ35,36の溶着規制部45,46により,前記溝底部及び先端部の溶着沈み量を規制するようにしたので,溶着後,制御基体5及び電動モータ20の相対位置を一定させ,制御バルブ12の開閉位置を安定させることができる。
ところで,前記沈み込みは,ステータ20aのシール部材21に対する押圧を生じさせるもので,これによりシール部材21のシール圧を適正に確保し,制御基体5及びステータ20a間のシールを確実にする。即ち,第1及び第2接合フランジ35,36が溶着されることで,段部18とステータ20aの端面との間に介装されたシール部材21が,段部18及びステータ20aの端面により適正に挟圧されることになって,バルブガイド孔7から電動モータ20側への異物(例えばエンジンの吹き返し時に発生する煤や燃料成分)の浸入を防ぐことができる。
また前記溶着溝39及び溶着突起40は,これらがステータ20a及びモータ取り付け孔19の開口端を囲繞するよう,環状に形成されるので,溶着部がステータ20a及びモータ取り付け孔19の開口端を囲繞することになり,モータ取り付け孔19及びステータ20a間のシールを確実に行うことができる。
さらに前記溶着規制部45,46は,第1及び第2接合フランジ35,36の外周側の対向面に設けられるので,溶着後は,第1及び第2接合フランジ35,36の外周側の対向面は,隙間の無い密着状態を呈するから,良好な外観を得ることができる。
本発明は上記実施形態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,上記実施形態とは反対に,溶着溝39を第2接合フランジ36に,溶着突起40を第1接合フランジ35にそれぞれ設けることもできる。
5・・・・・制御基体
7・・・・・バルブガイド孔
10・・・・計量孔
12・・・・制御バルブ
18・・・・段部
19・・・・取り付け孔
20・・・・電動モータ
20a・・・ステータ
20b・・・出力軸
21・・・・シール部材
35・・・・第1接合フランジ
36・・・・第2接合フランジ
39・・・・溶着凹部(溶着溝)
40・・・・溶着凸部(溶着突起)
44・・・・電熱線
45,46・・・溶着規制部

Claims (3)

  1. 制御基体(5)にバルブガイド孔(7)と,このバルブガイド孔(7)の内側面に開口し,前記バルブガイド孔(7)を通して流体が通過する計量孔(10)とを形成し,前記バルブガイド孔(7)には,前記計量孔(10)を開閉する制御バルブ(12)を嵌装し,この制御バルブ(12)に,これを開閉駆動すべくアクチュエータ(20)の出力軸(20b)を連結し,前記アクチュエータ(20)のステータ(20a)を,前記制御基体(5)に前記バルブガイド孔(7)に連なるように設けられる取り付け孔(19)に嵌装してなる流量制御装置において,
    制御基体(5)に前記取り付け孔(19)の軸方向と直交する方向に延びる合成樹脂製の第1接合フランジ(35)を設ける一方,アクチュエータ(20)のステータ(20a)に前記第1接合フランジ(35)と対向する合成樹脂製の第2接合フランジ(36)を設け,前記第1及び第2接合フランジ(35,36)の対向面の一方には溶着凹部(39)を,またその他方には,前記溶着凹部(39)に挿入される溶着凸部(40)をそれぞれ設け,前記溶着凹部(39)の底部と,前記溶着凸部(40)の先端部との間に,それら底部及び先端部の周辺を相互に溶着させる電熱線(44)を配設し,前記第1及び第2接合フランジ(35,36)に,前記底部及び先端部の溶着沈み量が規定値に達したとき,互いに当接して該規定値を保持する溶着規制部(45,46)を設けたことを特徴とする流量制御装置。
  2. 請求項1記載の流量制御装置において,
    前記第1接合フランジ(35)と前記第2接合フランジ(36)とが溶着されていて,前記取り付け孔(19)及びバルブガイド孔(7)間に前記ステータ(20a)の端面に対向して形成された段部(18)前記ステータ(20a)の端面との間に介装されたシール部材(21)が,前記段部(18)及び前記ステータ(20a)の端面により挟圧されていることを特徴とする流量制御装置。
  3. 請求項1記載の流量制御装置において,
    前記溶着凹部(39)及び溶着凸部(40)を,これらが前記ステータ(20a)及び取り付け孔(19)を囲繞するよう,環状に形成したことを特徴とする流量制御装置。
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