JPH1026033A - スロットルバルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂製のハウジングを用いながら氷結防止を
図ることのできるスロットルバルブ装置を提供するこ
と。 【解決手段】 ハウジング１をスロットルバルブ２のシ
ャフト２１の軸支部分から吸気路の長さ方向に２分割し
て、樹脂製のハウジング部材１１、１２の組み立て体と
して構成し、これらを例えば抵抗発熱線よりなるリング
状の発熱体４を介して接合すると共に、発熱体４を通電
してハウジング部材１１、１２を溶かして互いに溶着す
る。そして低温時には発熱体を、ハウジング部材１１、
１２が溶けない程度の温度に発熱させ、ハウジング１の
内部空間を保温する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、氷結を防止するこ
とのできるスロットルバルブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スロットルバルブ装置は、エアクリーナ
ーの下流側に設けられ、アクセルペダルの踏み込み量に
応じて吸気量を調整するためのものであるが、寒冷雰囲
気で走行しても氷結することのない構造とすることが要
求される。従来このような氷結対策として、ハウジング
の壁部内にエンジン冷却水を導き、この冷却水の熱によ
りスロットルバルブの周辺を暖める方式が知られてい
る。

【０００３】また他の方式として実開平３−５４２５４
号公報に、ハウジングに加熱ヒータを組込んだものが記
載されている。図１２はこの公報に記載されたスロット
ルボディ（スロットルバルブ装置）を示し、このスロッ
トルボディ１００は、アルミニウム合金等からなるボデ
ィ（ハウジング）１０１のフランジ部１０２側からボデ
ィ１０１の軸方向（長さ方向）に環状の溝１０３を穿設
し、この溝１０３内に例えばＰＴＣサーミスタよりなる
加熱ヒータ１０４を挿入して構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エンジン冷却水をハウ
ジングに導く構造では次のような問題がある。即ち各部
品の軽量化及びコストダウンを図る観点からスロットル
バルブ装置についても、ハウジングの材質をアルミニウ
ムから樹脂に変える要望がある。しかしながら樹脂ハウ
ジングはアルミニウムに比べて熱伝導度が低く、エンジ
ン冷却水の温度はせいぜい１００〜１２０℃程度である
ことから、エンジン冷却水をハウジング内に通流させて
も、スロットルバルブ回りに対してあまり大きな加熱効
果は得られない。

【０００５】一方エンジンクランク室の未燃ガスをスロ
ットルバルブの上流及び下流に戻して再度燃焼させるよ
うにしているが、寒冷地で走行すると、スロットルバル
ブ及びその周囲の温度がかなり低くなってしまい、氷点
下になることもあり、再度燃焼のためにハウジング内を
流れてきた上記未燃ガス内に含まれた水がスロットルバ
ルブとハウジングの内壁面との間で氷結して、スロット
ルバルブが作動しなくなるおそれがある。

【０００６】一方実開平３−５４２５４号公報に記載さ
れているスロットルボディ（図１２参照）においては、
以下の問題がある。即ち氷結対策としては、ボディ１０
１の内壁のうちスロットルバルブの周端に対向する領域
（スロットルバルブまわり）を加熱すれば十分である
が、ボディ１０１の長さ方向に溝１０３を設けて帯状の
加熱ヒータ１０４を挿入しているので、ヒータ１０４の
帯幅として長さＬ分だけ必要になり、消費電力が大きい
ものになってしまう。そしてまたボディ１０１の一端面
から環状の溝１０１内に帯状のＰＴＣサーミスタを装着
しなければならない上、バックアップ部材１０５を溝１
０１内に挿入してサーミスタを固定しなければならない
ので組立作業が面倒であるという欠点もある。

【０００７】バックアップ部材１０５のかわりに溝１０
３内にスペーサを入れ、スペーサとボディ１０１とを熱
溶着または超音波溶着する方法もあるが熱溶着では見栄
えが悪くなる問題がある。また超音波溶着をするには超
音波を発振する治具を挿入するスペースを設けるよう形
状を工夫したり、スペーサ挿入後にさらに溶着工数が必
要であり工数がかかるという問題もある。

【０００８】本発明は、このような事情の下になされた
ものでありその目的は樹脂製のハウジングを用いなが
ら、ハウジング内を十分に暖めることができて例えば氷
結を確実に防止することができるスロットルバルブ装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明において
は、複数の樹脂製のハウジング部材の組み合わせにより
ハウジングを構成し、ハウジング部材の間に発熱量が制
御可能な発熱体を介装させてこの発熱体の熱によりハウ
ジング部材同士を溶着して接合する。そして使用時に
は、前記発熱体を、ハウジング部材が軟化する温度より
も低い温度で発熱させて、ハウジングの内部空間を加熱
する。

【００１０】このようなスロットルバルブ装置によれ
ば、発熱体の熱によってハウジングの内部空間を加熱し
ているので、熱伝導性の悪い樹脂製のハウジングを用い
ても前記内部空間を氷結温度よりも高い温度に保温で
き、氷結を確実に防止できる。また発熱体の熱によりハ
ウジング部材同士を溶着して、発熱体を内蔵したハウジ
ングを組み立てているため、組み立て作業が簡単であ
る。

【００１１】ここでハウジングは、径方向の断面に沿っ
て一のハウジング部材と他のハウジング部材とに分割さ
れているものであってもよいし（請求項２）、あるい
は、一のハウジング部材の外周面から径方向内側に向う
溝を周方向に形成し、この溝内に他のハウジング部材を
嵌入するようにしてもよい（請求項３）。このような構
成では、発熱体をスロットルバルブの端部に対向する領
域だけに設けること、つまり氷結防止に必要な領域だけ
を加熱するよう設けることができるので、発熱体の消費
電力が少なくて済む。

【００１２】そして本発明は、アイドルスピ−ドコント
ロ−ルのバイパス通路を設けるスロットルバルブ装置に
適用してもよく、この場合には、請求項２または３記載
の構成を採用すれば、径方向に設けられたハウジング部
材の接合面の両サイドにおいて、任意の位置で前記バイ
パス通路を夫々径方向に形成できるので、パイパス通路
を容易に設けることができる（請求項４）。またスロッ
トルバルブを樹脂製としてもよく、この場合樹脂ハウジ
ング部材とスロットルバルブとの間で、温度変化に対す
る体積変化率が揃うので、ハウジング内壁面とスロット
ルバルブとの隙間を小さくして、洩れ空気量を小さいも
のにしながら、バルブの食い込みを避けることができる
（請求項５）。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示し
ている。ハウジング１の内部空間である吸気路には、バ
タフライバルブよりなるスロットルバルブ２が設けられ
ており、このスロットルバルブ２のシャフト２１はハウ
ジング１に軸支されている。スロットルバルブ２及びシ
ャフト２１は、樹脂よりなり、一体成形で作られてい
る。ハウジング１はシャフト２１の軸支部分から吸気路
方向（長さ方向）に第１のハウジング部材１１及び第２
のハウジング部材１２に２分割されている。

【００１４】これらハウジング部材１１、１２は耐熱性
の樹脂例えばＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミド
イミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、
ＰＰＳ（ポリフェミレンサルファイト）などからなる。
ハウジング１の分割面は、スロットルバルブ２の左右両
側位置においては、閉じたときのスロットルバルブの傾
きに沿っており、スロットルバルブ２の上下位置におい
ては、夫々スロットルバルブ２の上端、下端と対向する
付近から、ハウジング１の長さ方向と直交するように径
方向に沿っている。

【００１５】そしてハウジング部材１１、１２の互いに
向き合う端面は、内壁面１ａに近い位置にて、夫々上流
側に凹状及び凸状の段部３１、３２が全周に亘って形成
されている。図１はスロットルバルブ装置の組立て後の
状態を示す図であり、後に詳述する内壁端面３１ｂと外
壁端面３１ｂとの間のすきまは発熱体４の発熱により溶
着されるハウジング部材１１、１２により塞がれてい
る。

【００１６】図２はスロットルバルブ装置の組立て途中
の状態を示す図であり、組立てについて同図を参照しな
がら述べると、スロットルバルブ２のシャフト２１を、
シャフト２１の軸支部をなす、ハウジング部材１１、１
２の半割り円弧溝３３、３４の間に嵌め込む。そして図
３に示すように、一個所が切欠されて両端が外方に折り
曲げられたリング状の抵抗発熱線例えばニクロム線より
なる発熱体４を用い、この発熱体４を第２のハウジング
部材１２の凸状段部３２の根元に嵌め込んで巻装し、次
いで第１のハウジング部材１１を第２のハウジング部材
１２に、段部３１、３２にて嵌合させる。

【００１７】図２において第１のハウジング部材１１の
段部３１は内周側上流端面３１ａ、内壁端面３１ｂ、外
周側上流端面３１ｃで形成され、また第２のハウジング
部材１２の段部３２は内周側下流端面３２ａ、外壁端面
３２ｂ、外周側下流端面３２ｃで形成されている。第１
ハウジング部材１１と第２ハウジング部材１２との軸方
向の位置決めは内周側上流端面３１ａと内周側下流端面
３２ａとが当接することで行われる。

【００１８】内壁端面３１ｂ及び外壁端面３２ｂとの間
には径方向にすきまが設けられており、第１ハウジング
部材１１と第２ハウジング部材１２を溶着するために発
熱体４を発熱した際に樹脂が変形した場合樹脂がこのす
きまに逃がすことができるようにしてある。これによ
り、変形した樹脂がスロットルバルブ２側に流れること
を防いでスロットルバルブ２の食い付きを防いでいる。
第１ハウジング部材１１と第２ハウジング部材１２とを
溶着後は外周側上流端面３１ｃと外周側下流端面３２ｃ
とが密着するようになる。

【００１９】更に図１及び図４に示すようにハウジング
部材１１、１２の外周面に跨ってソケット５１を設ける
と共に、このソケット５１に発熱体４の屈曲端４１の先
端部を接続する。そしてハウジング部材１１、１２同士
を互いに押圧しながら、ハウジング部材１１、１２の材
料である樹脂が溶ける程度の電流、例えば発熱体４の表
面温度が２５０℃程度になる電流を発熱体４に流して、
ハウジング部材１１、１２同士を溶着し、こうしてスロ
ットルバルブ装置のハウジング１を構成する。ハウジン
グ部材１１、１２を溶着するときの発熱体４の発熱工程
は、後述のコントローラからの電流を供給してもよい
し、組立時専用の電源から電流を供給してもよい。なお
図２では便宜上ソケット５１及び発熱体４の屈曲端は図
示していない。

【００２０】またスロットルバルブ２の上流側には、吸
入空気温度を計測するための温度センサ５２が設けら
れ、この温度センサ５２の検出信号は、前記ソケット５
１に配線５１ａを介して接続されたコントローラ５３に
取り込まれるようになっている。コントローラ５３は、
吸入空気温度に基づいて、ハウジング１の内壁面を最適
な温度に保つように、発熱体４の電流値を制御する役割
を持つものである。

【００２１】このようなスロットルバルブ装置の使い方
の一例について述べると、常温の場合には発熱体４の通
電を行わず、寒冷雰囲気の場合に、ハウジング１の内壁
面が氷結しない温度まで、ただしハウジング１が軟化し
ない温度範囲内で、発熱体４を通電して発熱させる。こ
の場合発熱体４の表面温度が例えば１００〜１２０℃あ
るいはそれ以上の温度にまで発熱する。

【００２２】このように発熱体４の発熱量を制御して加
熱（保温）を行っているので、軽量ではあるが熱伝導性
の悪い樹脂をハウジング１の材質として用いても、スロ
ットルバルブ２まわりのハウジング１の内壁面を確実に
氷結温度以上に保温することができる。従ってエンジン
クランク室から戻された未燃ガス内の水分が、このスロ
ットルバルブ装置内を流れても氷結することがないし、
またエンジン始動前に氷結していたことがあったとして
も速やかに氷結が溶解する。

【００２３】そして常温時など保温の必要がない場合に
は発熱体４の通電を止めればよく、エンジンからの輻射
熱も熱伝導の悪い樹脂ハウジング１内を伝わりにくいこ
とから、吸入空気の温度上昇が抑えられ、冷たい空気を
エンジンに導入できるので出力の低下を抑えることがで
きる。ただし本発明は、常温時に発熱体４への通電を止
めることに限定されるものではなく、低い温度で発熱す
るように電流制御を行ってもよい。

【００２４】またハウジング１を径方向の断面に沿って
分割し、スロットルバルブ２を囲む領域では、スロット
ルバルブ２の面に沿って分割されているので、リング状
の発熱体４を第２のハウジング部材１２に嵌め込むこと
により、スロットルバルブ２の周端部に対向する領域の
みに発熱体４を位置させることができ、このため発熱体
４の消費電力が少なくて済む。

【００２５】更に第１及び第２のハウジング部材１１、
１２同士を発熱体４を介して嵌合させ、内蔵された発熱
体４を利用してこれらを互いに溶着し、ハウジング１を
構成しているので、ハウジング１の組み立てが簡単であ
る。ここで上述の例ではスロットルバルブ２及びシャフ
ト２１を樹脂により構成しているが、これらの材質は金
属であってもよい。そして低温時には発熱体４で樹脂ハ
ウジング１を暖めているので実使用中の樹脂ハウジング
１の温度変化が少なくなり、寸法変化が小さくなる。従
って広範囲な温度変化を予測して樹脂ハウジング１とス
ロットルバルブ２とが食い付かないようにこれらの隙間
を大きく取っておく必要がなくなり、隙間を小さく設定
できるので洩れ空気量を少なくでき、エンジンのアイド
リングの回転数を下げることができる。この場合上述の
実施の形態のようにスロットルバルブ２及びシャフト２
１も樹脂で作れば、樹脂ハウジングと熱膨脹の程度が同
じになるため、更に隙間を小さく設定することができ
る。

【００２６】前記隙間を小さくできる効果について図５
及び図６を参照しながら説明する。図５に示すように樹
脂ハウジング１の直径、金属よりなるスロットルバルブ
２の直径及び隙間を夫々Ａ、Ｂ、Ｃとし、これらの値が
温度変化に対してどのように変化するかを図６に示す。
図６からわかるようにハウジング１の直径の収縮の方が
スロットルバルブの直径の収縮よりも大きく、この例で
は−５℃付近において食い付きが起こってしまう。従っ
て従来のように金属バルブを用い、かつ温度変化が大き
い構造では、低温時の食い付きを避けるために隙間を大
きくとらなければならなかったが、上述実施の形態では
ハウジングがそれ程低温にならないため、隙間を大きく
とらなくて済む。

【００２７】次にアイドリングスピードコントロール
（ＩＳＣ）用のバイパス通路を設けたスロットルバルブ
装置に本発明の構造を適用した実施の形態について、図
７を参照しながら説明する。この例では第１のハウジン
グ部材１１及び第２のハウジング部材１２に夫々スロッ
トルバルブ２の上流側及び下流側に開口し、径方向に貫
通するバイパス通路６１、６２を形成する。ハウジング
１の外側にはＩＳＣバルブ装置７が設けられている。

【００２８】このＩＳＣバルブ装置７は、ハウジング７
１内に、前記バイパス通路６１、６２に連通し、バルブ
７２が設けられたバイパス通路７３が形成されている。
このバルブ７２は、エンジン回転数が低下したときに電
気的に開かれるものである。これらバイパス通路６１、
６２、７３は、アクセルペダルを離してスロットルバル
ブ２が閉じたときにも、エアコンなどの負荷によりエン
ストが起こらないように吸入空気をバイパスして通流さ
せるためのものである。このような実施の形態ではハウ
ジング部材１１、１２の接合面の両サイドにおいて任意
の位置でバイパス通路を径方向に穿設することができる
ので、ハウジング１内に発熱体４を内蔵する構造のもの
であってもバイパス通路を容易に設けること、つまり設
計が容易になる。

【００２９】図８は本発明の更に他の実施の形態を示
す。この実施の形態におけるハウジング１は、筒壁の全
周に亘って外周面から径方向内側に溝１３ａが形成され
た樹脂製の筒状ハウジング部材１３と、前記溝１３ａに
嵌合される一対の半割りの樹脂製のハウジング部材１４
との組み合わせからなる。この溝１３ａを図８（ａ）の
ように断面からみると、その軸線はスロットルバルブ２
の面方向に伸びている。これは発熱体４がスロットルバ
ルブ２の外周端に沿って巻かれているので、スロットル
バルブ２の傾きに対応して溝１３ａを傾けたものである
が、溝１３ａはハウジング１の長さ方向と直交して形成
してもよい。

【００３０】図８（ｂ）には一個の半割りのハウジング
部材１４を示してあるが、実際にはこの半割りのハウジ
ング部材１４は、左右に１個づつ設けられている。そし
て半割りのハウジング部材１４は内周端に段部１４ａが
形成されており、前記ハウジング部材１３の溝１３ａ内
に発熱体４を嵌め込んだ後、一対の半割りのハウジング
部材１４が溝１３ａに両側から嵌合されることによりハ
ウジング１が組み立てられることになる。図８はこの状
態を表わしている。その後発熱体４を通電により発熱さ
せてハウジング部材１３、１４、１４同士を溶着する。
ハウジング部材１３には真円状の溝１３ｂが溝１３ａに
到達するまで形成されており、さらにそれに隣接して同
方向に図示しない半円状の溝が形成されている。

【００３１】またハウジング部材１４には、その半円状
の溝に対向してスロットルバルブ２のシャフト２１の軸
支部をなす半円状の溝１４ｂが形成されている。スロッ
トルバルブ２の組み付けに関しては、半割りのハウジン
グ部材１４を嵌め込む前に、シャフト２１をハウジング
部材１３の溝１３ｂ並びにそれに隣接する図示しない半
円状の溝及びハウジング部材１４の半円状の溝１４ｂに
通し、シャフト２１の中央部に軸に平行に形成されたす
り割り部にバルブ２を入れて、ハウジング内壁面に対す
るスロットルバルブ２を位置決め後、図示しないビスで
シャフト２１にバルブ２を締め付ける。なおスロットル
バルブ２及びシャフト２１の材質は、樹脂でも金属でも
よい。スロットルバルブ２が樹脂であれば、ハウジング
と温度変化に対する体積変化率が揃うのでハウジング内
壁面とスロットルバルブとの隙間を小さくして洩れ空気
量を小さいものにしながらバルブの食い込みを避けるこ
とができる。

【００３２】このようにハウジング部材１３に径方向に
溝１３ａを形成し、この溝１３ａ内に発熱体４を設ける
構造とすれば、発熱体４をバルブ２の周囲にのみ設ける
ことができ、またＩＳＣバイパス通路を備えたスロット
ルバルブ装置に適用する場合にも、溝１３ａを挟んで両
側の任意の位置にバイパス通路を形成することができる
ので、設計が容易である。

【００３３】本発明では、ハウジングを樹脂で作ってい
るため、ハウジングの内壁を円形から外れた形状に容易
に成形することができる。図９はその一例であり、アク
セルペダルを離したときのスロットルバルブ２の位置か
らバルブ２が回動し始めても開度があまり大きくならな
いように、スロットルバルブ２の上部側及び下部側付近
のハウジング１の内壁面１５が、バルブ２の周端部の軌
跡に沿って弧を描いたように湾曲している。そしてその
湾曲部の対向部にはスロットルバルブ２の全開時の空気
流量を減少させないようにするために外側ほど大径にな
るようなテーパが形成されている。

【００３４】図１０はアクセルペダルの開度とスロット
ルバルブの開度との関係を示す特性図であり、実線ａ
は、通常のスロットルバルブ装置の場合、点線ｂは、図
９の構造の場合に夫々対応する。このように樹脂製のハ
ウジングによれば、両者の開度の関係について任意の非
線形特性、例えばアクセルペダルの始めの感度を小さく
するなどの特性が容易に得られる利点がある。

【００３５】以上の実施の形態では、抵抗発熱線例えば
ニクロム線を一巻きにした発熱体の例を示したが、図１
１に示すように２回巻き以上の巻線よりなる発熱体４で
あってもよい。なお発熱体としては、ニクロム線のよう
に温度に対し直線的に抵抗値が変化する直線抵抗体に限
らず非直線抵抗体であってもよく、またハウジングの組
み立てについては、３個以上のハウジング部材によりハ
ウジングを構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す断面図である。

【図２】図１のスロットルバルブ装置の組み立て途中を
示す断面図である。

【図３】発熱体の一例を示す平面図である。

【図４】図１のハウジングの一部を示す平面図である。

【図５】ハウジングとスロットルバルブとの直径を示す
説明図である。

【図６】図５に示す直径と温度との関係を、金属及び樹
脂の夫々の場合について示す特性図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。

【図８】本発明の更に他の実施の形態を示す断面図及び
ハウジング部材を示す斜視図である。

【図９】本発明の更にまた他の実施の形態を示す断面図
である。

【図１０】スロットルバルブ及びアクセルペダルの各開
度の関係を示す特性図である。

【図１１】複数巻きの抵抗発熱線により発熱体を構成し
た例を示す断面図である。

【図１２】従来のスロットルバルブ装置を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ハウジング １１〜１４ ハウジング部材 ２ スロットルバルブ ２１ シャフト ３１、３２ 段部 ４ 発熱体 ５１ ソケット ５２ 温度センサ ５３ コントロ−ラ ６１、６２、７３ バイパス通路 ７ ＩＳＣバルブ １３ａ 溝 １５ ハウジングの内壁面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内部空間にスロットルバル
   ブを設けてなるスロットルバルブ装置において、 前記ハウジングは、複数の樹脂製のハウジング部材を組
   み合わせると共にこのハウジング部材の間に発熱量が制
   御可能な発熱体を介装させ、この発熱体を発熱させるこ
   とにより前記ハウジング部材同士を溶着して構成してあ
   り、 前記発熱体を、前記ハウジング部材が軟化する温度より
   も低い温度で発熱させて、前記ハウジングの内部空間を
   加熱するようにしたことを特徴とするスロットルバルブ
   装置。
2. 【請求項２】 ハウジングは、径方向の断面に沿って一
   のハウジング部材と他のハウジング部材とに分割されて
   いることを特徴とする請求項１記載のスロットルバルブ
   装置。
3. 【請求項３】 一のハウジング部材の外周面から径方向
   内側に向かう溝を周方向に形成し、この溝内に他のハウ
   ジング部材を嵌入してなることを特徴とする請求項１記
   載のスロットルバルブ装置。
4. 【請求項４】 ハウジングに、スロットルバルブの上流
   側と下流側とを結ぶためのバイパス通路を形成したこと
   を特徴とする請求項２または３記載のスロットルバルブ
   装置。
5. 【請求項５】 スロットルバルブは樹脂製であることを
   特徴とする請求項１記載のスロットルバルブ装置。