JP6711740B2 - スロットルバルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に供給される空気の流量を制御するためのスロットルバルブ装置に関する。

従来から、車両に搭載される内燃機関へ供給される空気の流量を制御する目的でスロットルバルブ装置が用いられている。このスロットルバルブ装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、外気が導入されるエアダクトと、内燃機関の各シリンダに空気を分配する吸気マニホールドとの間に配置され、スロットルボディと、該スロットルボディの内部に開口した吸気通路と、該吸気通路の内部に軸部を介して回転自在に設けられたバルブとを備える。

一方、吸気マニホールドには、スロットルボディの連結される断面矩形状の接合面を有し、その四隅にはそれぞれボルト孔が形成されると共に、その中央部には吸気通路が形成される。この４つのボルト孔にはそれぞれ円筒状のカラー及びナットがそれぞれ埋設される。

そして、スロットルボディの下流側端面と吸気マニホールドの接合面とが当接し互いの吸気通路が連通した状態で、前記スロットルボディに挿通された４本のボルトがそれぞれボルト孔へと挿入されナットに対して螺合されることで、スロットルボディが吸気マニホールドに対して連結される。

特開２００６−１６１６５０号公報

近年、車両の燃費向上及び製造コスト削減の観点から該車両に搭載されるスロットルバルブ装置のさらなる軽量化と部品点数の削減が要請されている。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、部品点数の削減及び軽量化を図りつつ吸気マニホールドに対して確実に連結することが可能なスロットルバルブ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、吸気通路を有したボディと、吸気通路の内部に回転自在に設けられるバルブと、ボディに設けられバルブを駆動する駆動部とを有し、バルブが回転することによって吸気通路を開閉し吸気通路を流通する空気の流量を制御するスロットルバルブ装置において、
ボディには、吸気通路の下流側に設けられる筒状の圧入部と、
圧入部の外周側、且つ、ボディ及び駆動部を含んだ重心位置に近接して設けられ、圧入部と略平行に形成される取付用ボスと、
を備え、
圧入部は吸気マニホールドの開口部へ圧入されると共に、取付用ボスに対して吸気マニホールドが単一の締結部材を介して固定されることを特徴とする。

本発明によれば、スロットルバルブ装置を構成するボディには、吸気通路の下流側に筒状の圧入部が設けられると共に、圧入部の外周側でボディ及び駆動部を含んだ重心位置に近接した取付用ボスが設けられ、取付用ボスが圧入部と略平行に形成されている。そして、スロットルバルブ装置を吸気マニホールドへと組み付ける際、圧入部が吸気マニホールドの開口部へ圧入され、且つ、取付用ボスに対して吸気マニホールドが単一の締結部材によって固定される。

従って、ボディの圧入部を吸気マニホールドの開口部へと圧入することで保持し、且つ、取付用ボスを用いて単一の締結部材で互いに締結することで、少なくとも４個のボルトやカラー等を用いて吸気マニホールドと連結していた従来のスロットルバルブ装置と比較し、部品点数の削減及び軽量化を図りつつ、スロットルバルブ装置を吸気マニホールドに対して確実に連結することができる。

また、圧入部の外周面に径方向外側へと拡がった鍔部を有し、吸気マニホールドの開口部の開口端部を当接させるとよい。

さらに、取付用ボスを、圧入部の延在方向から見て、重心位置を中心として駆動部の回転駆動源の外形を通る２本の接線の間となる範囲内に設けるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、スロットルバルブ装置を構成するボディには、吸気通路の下流側に筒状の圧入部を設けると共に、圧入部の外周側でボディ及び駆動部を含んだ重心位置に近接した取付用ボスを設け、スロットルバルブ装置を吸気マニホールドへと組み付ける際、圧入部を吸気マニホールドの開口部へ圧入することで保持し、且つ、取付用ボスを用いて単一の締結部材によって吸気マニホールドと締結することで、複数のボルトやカラー等を用いて吸気マニホールドと連結していた従来のスロットルバルブ装置と比較し、部品点数の削減及び軽量化を図りつつ、スロットルバルブ装置を吸気マニホールドに対して確実に連結することができる。

本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置の一部断面全体正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２に示すスロットルバルブ装置及び吸気マニホールドの分解断面図である。

本発明に係るスロットルバルブ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置を示す。

このスロットルバルブ装置１０は、図１〜図３に示されるように、内燃機関の吸気マニホールド１２（図２参照）と、外気が導入されるエアダクト１４（図２中、二点鎖線形状）との間に設けられ、例えば、ボディ１６と、該ボディ１６の内部に回転自在に支持されるシャフト１８と、前記シャフト１８に固定され前記ボディ１６の通路部２８に設けられるバルブ２０と、前記ボディ１６に設けられ通電作用下に駆動力を付勢する駆動部２２と、前記駆動部２２から出力された駆動力を前記バルブ２０へと伝達する駆動力伝達機構２４とを含む。

ボディ１６は、例えば、金属製材料から形成され、後述する駆動部２２及び駆動力伝達機構２４が収納される本体部２６と、該本体部２６の側部に設けられ、吸気マニホールド１２及びエアダクト１４に接続される通路部２８と、前記通路部２８に隣接するように設けられた取付用ボス３０とを有する。

本体部２６には、駆動部２２が収納される第１収納部３２と、該第１収納部３２と連通して駆動力伝達機構２４の収納される第２収納部３４とを備え、該第２収納部３４の側方に通路部２８が設けられる。また、本体部２６は、第１及び第２収納部３２、３４が側方へと開口し、その開口部位がカバー部材３６によって閉塞される。

通路部２８は、所定直径で円筒状に形成され、断面円形状で軸方向（図２中、矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した吸気通路３８を内部に有し、該吸気通路３８には円盤状のバルブ２０が配設される。また、通路部２８の上流側（矢印Ａ方向）となる一端部にはエアダクト１４が接続され、下流側（矢印Ｂ方向）となる他端部には吸気マニホールド１２に接続される圧入部４０が形成される。この圧入部４０は、該圧入部４０の圧入される吸気マニホールド１２の集合管４２の内周径より若干だけ大きな直径で形成される。

この通路部２８の外周面には、その他端部側に形成され径方向外側に突出した鍔部４６を有する。

鍔部４６は、通路部２８の外周面に対して径方向外側に直交するように突出し、周方向に沿って環状に形成される。そして、通路部２８を構成する圧入部４０が吸気マニホールド１２の集合管４２に対して圧入され、鍔部４６が前記集合管４２の端部へと当接するまで挿入されることで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った所定位置で位置決めされ保持される。すなわち、鍔部４６は、吸気マニホールド１２に対してスロットルバルブ装置１０を圧入する際の位置決め手段（ストッパ）として機能する。なお、スロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを簡易的に締結する場合には、上述した鍔部４６を設けなくともよい。これにより、鍔部４６の分だけボディ１６の軽量化を図ることが可能となる。

取付用ボス３０は、例えば、本体部２６の外壁に対して突出した筒状に形成され、通路部２８と略平行、且つ、該通路部２８の外周側となる位置に形成される。

具体的には、取付用ボス３０は、図１に示されるように、通路部２８の外周側において、スロットルバルブ装置１０の重心位置Ｇに近接した位置に設けられる。なお、スロットルバルブ装置１０の重心位置Ｇは、通路部２８の中心に対して重量物である駆動部２２及び駆動力伝達機構２４の配置される第１及び第２収納部３２、３４側となる。

より具体的には、通路部２８の軸方向から見た図１において、重心位置Ｇを中心として回転駆動源５６の外形を通る２本の接線Ｌ１、Ｌ２を引いた際、その接線Ｌ１、Ｌ２に囲まれる領域Ｓ内に取付用ボス３０を設けるとよい。また、簡易的には、取付用ボス３０を、回転駆動源５６の収納された第１収納部３２と通路部２８の外周壁とに接するように設けるとよい。

一方、取付用ボス３０は、回転駆動源５６の重心位置Ｇｍに近接配置すると、圧入部４０の抜け方向（図２中、矢印Ａ方向）に力が加わるようになるため好ましくない。そのため、バルブ２０等を含むボディ１６の重量が回転駆動源５６の重量よりも重い場合には、取付用ボス３０を回転駆動源５６の重心位置Ｇｍよりもスロットルバルブ装置１０の重心位置Ｇに近く配置することで、スロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを確実に締結することが可能となる。

また、取付用ボス３０の中心には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通し締結ボルト（締結部材）５０の挿通されるボルト孔５２が形成される。このボルト孔５２は通路部２８と略平行に形成される。

そして、図２に示されるように、通路部２８の圧入部４０が吸気マニホールド１２の集合管４２へと圧入された状態で、取付用ボス３０のボルト孔５２に挿通された締結ボルト５０が前記吸気マニホールド１２の端部に設けられたねじ孔５４へと螺合されることで互いに締結される。

駆動部２２は、図１に示されるように、例えば、ステッピングモータ等の回転駆動源５６からなり、ボディ１６の第１収納部３２に対して第２収納部３４側から挿入され収納される。この回転駆動源５６の駆動軸５８には、ピニオンギア６０が装着されている。そして、駆動部２２は、図示しないコントローラからの制御信号が入力されることで駆動軸５８及びピニオンギア６０が所定角度だけ回転する。

駆動力伝達機構２４は、第２収納部３４の内部に収納され、駆動部２２のピニオンギア６０に噛合される第１ギア６２と、前記シャフト１８の他端部側に連結され前記第１ギア６２と噛合される第２ギア６４と、前記シャフト１８を介してバルブ２０を弁閉方向に付勢するスプリング６６とを含む。そして、駆動部２２の駆動作用下に回転駆動力がピニオンギア６０を介して第１ギア６２、第２ギア６４へと伝達されシャフト１８へ回転駆動力が伝達されることで、該シャフト１８及びバルブ２０が所定角度だけ回転する。

本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記スロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを連結する場合について説明する。

先ず、図３に示されるように、ボディ１６における通路部２８の圧入部４０を吸気マニホールド１２の集合管４２に向かい合うように配置し、該圧入部４０を前記集合管４２の内部へと挿入する。この際、圧入部４０の外周径が、集合管４２の内周径より若干だけ大きくなるように形成されているため、前記圧入部４０が前記集合管４２の内部に圧入される。

そして、通路部２８の鍔部４６が集合管４２の端部に当接するまで挿入されることで軸方向（矢印Ｂ方向）に位置決めされると共に同軸上に保持される。また、集合管４２に対して圧入部４０が圧入されることで通路部２８と集合管４２との間のシールがなされる。

次に、集合管４２に対して圧入部４０を圧入した状態で、ボディ１６の取付用ボス３０と吸気マニホールド１２のねじ孔５４とを一直線状となるように配置し、ボディ１６側から取付用ボス３０のボルト孔５２へと締結ボルト５０を挿通させ、その先端部をねじ孔５４に螺合させる。これにより、取付用ボス３０とねじ孔５４とが締結ボルト５０によって締結され、ボディ１６の下流側端部と吸気マニホールド１２の端部とが当接し、且つ、集合管４２の内部と吸気通路３８とが連通した状態で連結される。

次に上述したように吸気マニホールド１２に接続されたスロットルバルブ装置１０の動作について説明する。

先ず、図示しないコントローラから駆動部２２の回転駆動源５６に対して制御信号が出力されることで、前記回転駆動源５６が所定回転量（回転角度）だけ回転し、その回転駆動力がピニオンギア６０、第１ギア６２及び第２ギア６４を介してシャフト１８へと伝達される。そして、シャフト１８がスプリング６６の弾発力に抗して所定角度だけ回転することで、吸気通路３８の内部でバルブ２０が所定角度だけ回転し、前記吸気通路３８の内周面と前記バルブ２０との間を通じてスロットルバルブ装置１０の上流側であるエアダクト１４と下流側である吸気マニホールド１２とが連通した弁開状態となる。

これにより、車両の外部から取り込まれた空気が、エアダクト１４を通じてスロットルバルブ装置１０の吸気通路３８へと流通し、バルブ２０によって前記空気の流量が制御された後、下流側に接続された吸気マニホールド１２の集合管４２から複数の分岐管（図示せず）を経て内燃機関の各シリンダへと供給される。

また、駆動部２２に対する通電を停止することで、シャフト１８に対する回転駆動力が滅勢されるため、前記シャフト１８及びバルブ２０はスプリング６６の弾発力によって前記とは反対方向に回転し初期状態である弁閉状態へと復帰する。

以上のように、本実施の形態では、金属製材料からなるボディ１６において、吸気通路３８の下流側となる通路部２８の他端部に圧入部４０を備え、前記圧入部４０を、樹脂製材料から形成された吸気マニホールド１２の集合管４２へと圧入すると共に、該圧入部４０の外周側に設けられスロットルバルブ装置１０の重心位置Ｇを中心とし回転駆動源５６の外形を囲む領域Ｓに取付用ボス３０を設け、締結ボルト５０によって取付用ボス３０と吸気マニホールド１２とを締結している。

これにより、スロットルバルブ装置１０の圧入部４０が吸気マニホールド１２の集合管４２に圧入されることで保持され、それに加え、重心位置Ｇに近接配置された取付用ボス３０を用いて締結ボルト５０で互いに締結することで確実且つ強固に連結することができる。

その結果、単一の締結ボルト５０及び圧入部４０の圧入によってスロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを互いに連結可能とすることで、スロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを確実に連結しつつ、４個のボルトやカラー等を用いて吸気マニホールドと連結している従来技術に係るスロットルバルブ装置と比較し、スロットルバルブ装置１０の部品点数を削減できると共に軽量化を図ることが可能となる。

また、ボディ１６において吸気マニホールド１２を締結するためのフランジ部を設ける必要がないため、さらなる軽量化を図ることが可能となる。

さらに、ボディ１６の圧入部４０を吸気マニホールド１２の集合管４２へと圧入することで、前記圧入部４０と前記集合管４２との間のシールをシール手段を用いることなく実現できるため、前記シール手段を用いた場合と比較し、製造コストを削減できると同時に軽量化を図ることが可能となる。

またさらに、締結ボルト５０の挿通される取付用ボス３０を、スロットルバルブ装置１０の重心位置Ｇに近接配置することで、該重心位置Ｇの近傍で前記スロットルバルブ装置１０と吸気マニホールド１２とを締結できるため、例えば、エンジンの振動による前記スロットルバルブ装置１０の揺れを好適に抑制することが可能となる。

なお、本発明に係るスロットルバルブ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…スロットルバルブ装置 １２…吸気マニホールド
１６…ボディ ２０…バルブ
２２…駆動部 ２６…本体部
２８…通路部 ３０…取付用ボス
３８…吸気通路 ４０…圧入部
４２…集合管 ４６…鍔部
５０…締結ボルト ５２…ボルト孔
５４…ねじ孔 Ｇ…重心位置

Claims (3)

1. 吸気通路を有したボディと、該吸気通路の内部に回転自在に設けられるバルブと、前記ボディに設けられ前記バルブを駆動する駆動部とを有し、前記バルブが回転することによって前記吸気通路を開閉し該吸気通路を流通する空気の流量を制御するスロットルバルブ装置において、
   前記ボディには、前記吸気通路の下流側に設けられる筒状の圧入部と、
   前記圧入部の外周側、且つ、前記ボディ及び前記駆動部を含んだ重心位置に近接して設けられ、前記圧入部と略平行に形成される取付用ボスと、
   を備え、
   前記圧入部は吸気マニホールドの開口部へ圧入されると共に、前記取付用ボスに対して前記吸気マニホールドが単一の締結部材を介して固定されることを特徴とするスロットルバルブ装置。
2. 請求項１記載のスロットルバルブ装置において、
   前記圧入部の外周面には径方向外側へと拡がった鍔部を有し、前記吸気マニホールドの前記開口部の開口端部が当接することを特徴とするスロットルバルブ装置。
3. 請求項１又は２記載のスロットルバルブ装置において、
   前記取付用ボスは、前記圧入部の延在方向から見て、前記重心位置を中心として前記駆動部の回転駆動源の外形を通る２本の接線の間となる範囲内に設けられることを特徴とするスロットルバルブ装置。

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