JPH11173227A - 樹脂製スロットルチャンバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボア部の真円度が大幅に向上し、スロットル
バルブ全閉時の空気の漏れ量が少なく、厳密な品質管理
が不要で、ボールベアリング軸受けを用いることがで
き、耐久信頼性に優れ、組立作業性の良好な樹脂製スロ
ットルチャンバ及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 樹脂製スロットルチャンバは、対向する
開口部及びボス部８を介して、スロットルボディ１にス
ロットルバルブ４を取り付けて形成されている。スロッ
トルボディ１は、吸気通路であるボア部２と、フランジ
部６とを有する。ボス部８は、ボア部２とフランジ部６
とから成るスロットルボディと分離して別に製造された
後、スロットルボディ１に接合されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（エンジ
ン）等の吸気通路等に設置されているスロットルバルブ
（絞り弁）によって吸気量を制御するスロットルチャン
バに係り、更に詳しくは、軽量化等の目的から合成樹脂
をマトリックスとする複合材料を用いて成形されたスロ
ットルボディを有するスロットルチャンバ、及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂をマトリックスとする複合材料
を用いて形成したスロットルボディを有する従来のスロ
ットルチャンバとして、例えば、実開平４−１１９３５
２号公報には、円筒形状のボア部と、軸受けを保持しリ
ターンスプリングを巻き回すためのボス部（２カ所）
と、温水パイプを有するフランジ部とを、一体成形して
得られるスロットルチャンバが開示されている。

【０００３】かかるスロットルチャンバにおいて、スロ
ットルバルブ／スロットルボディ間のクリアランス（ス
ロットルボディの内径とスロットルバルブの外径との
差）が大きい場合には、スロットルバルブが全閉であっ
ても空気の漏れが大きくなるため、アイドル燃費が悪化
する。このため、スロットルバルブ全閉時の空気の漏れ
量（スロットルバルブ／スロットルボディ間クリアラン
スとほぼ同義）は、厳しく管理されている。即ち、真円
度の小さいスロットルボディは、スロットルバルブ全閉
時の空気の漏れ量の規格値を満たすことができないた
め、不良品扱いとなる。

【０００４】このような問題を解決すべく、ガラス繊維
や無機充填剤をスロットルボディの円筒形状長手方向に
均一に配向させることによって、成形収縮の異方性に起
因するスロットルボディのボア部の真円度の悪化を防止
するため、スロットルボディのボア部に、円周方向に対
して等間隔にピンゲートを設けるか又はフィルムゲート
を設けることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
位置にゲートを設けると、軸受けの保持とリターンスプ
リングを巻回するためのボス部（２カ所）にウエルド
（ウエルドマーク）が発生することは不可避であり、軸
受けを圧入する際には、圧入代（締め代）を下穴径の全
数検査、外径寸法に基づく軸受けのグレード分け、及び
スロットルボディと軸受けの選択嵌合等により厳密に管
理しないと、軸受け圧入時又は部品の使用期間中に、ボ
ス部に発生したウエルドを起点として破損が生ずること
があるという課題があった。

【０００６】また、近年、燃費向上の要請から、スロッ
トルバルブ全閉時の空気の漏れ量の更なる低減が期待さ
れており、スロットルボディの真円度の向上が望まれて
いる。しかしながら、上述のようなゲート位置の工夫に
よる対処にも限界があり、現在主流となっているアルミ
製スロットルチャンバにおいて実施されているボア部の
機械加工を行うことなく、厚肉のボス部を有するスロッ
トルボディの真円度を限界まで小さくすることは、２カ
所の肉厚のボス部の影響によりボア部が本質的に楕円に
なることから、困難であるという課題があった。

【０００７】更に、氷結やデポジットの付着によるスロ
ットルバルブの固着を防止する観点からは、滑り軸受け
よりもボールベアリング軸受けを採用することが望まし
いが、内径ばらつきが大きく同軸度の確保が難しいボス
部を一体化した従来のスロットルボディに外径の大きい
ボールベアリング軸受けを圧入することは、耐久信頼性
の保証が難しく、しかも組立作業性が悪いため現実的で
はなく、ホールベアリング軸受けの採用は、実質的に不
可能であるという課題があった。このため、現在市販さ
れている合成樹脂をマトリックスとする複合材料を用い
てスロットルボディを形成したスロットルチャンバに
は、全て滑り軸受けが採用されていた。

【０００８】本発明は、上述のような従来技術の有する
課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、ボア部の真円度が大幅に向上し、スロットルバル
ブ全閉時の空気の漏れ量が少なく、厳密な品質管理が不
要で、ボールベアリング軸受けを用いることができ、耐
久信頼性に優れ、組立作業性の良好な樹脂製スロットル
チャンバ及びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、ウエルドの発生するボ
ス部をスロットルボディから分離して別に製造すること
によって、上記課題が解決されることを見出し、本発明
を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の樹脂製スロットルチャンバ
は、合成樹脂をマトリックスとする複合材料を用いて形
成したスロットルボディを備えたスロットルチャンバに
おいて、ボア部とフランジ部とを有するスロットルボデ
ィに、このスロットルボディとは別体のウエルドの無い
２個のボス部を接合して成ることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の樹脂製スロットルチャンバ
の製造方法は、上述の樹脂製スロットルチャンバを製造
するに当たり、ボア部とフランジ部を有するスロットル
ボディと、このスロットルボディとは別に形成されたウ
エルドの無い２個のボス部とを接合することを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本発明の合成樹脂をマトリックスとする複合材
料を用いてスロットルボディを形成したスロットルチャ
ンバにおいては、肉厚のボス部をスロットルボディから
分離して別に製造し、その後スロットルボディに接合す
ることにした。従って、肉厚のボス部が遅れて固化する
ことに起因するボア部の楕円化を防止することができ、
ボア部の真円度を大幅に向上させることができる。

【００１３】また、別体で製造するボス部の底面にゲー
トを設けたり、スカート部の端部円周上にフィルムゲー
トを設けると、得られるスロットルチャンバがウエルド
を有さず、しかも軸受けを圧入する場合よりも大きな圧
入代を設定しても、ボス部の破損が発生しなくなること
から、圧入代を厳しく管理する必要がなくなる。この結
果、下穴径の全数検査、外径寸法に基づく軸受けのグレ
ード分け、スロットルボディと軸受けの選択嵌合等の品
質管理が不用となる。

【００１４】ところで、従来、スロットルボディに要求
される剛性を確保するためには、ガラス繊維に代表され
る強化材や炭酸カルシウム、珪酸カルシウム等の無機粉
末の充填が必須であったが、ガラス繊維やミネラルを充
填すると、摺動特性、摩擦・摩耗特性が悪化する傾向が
ある。そして、ボス部を樹脂一体化したスロットルボデ
ィは、ガラス繊維等を含む樹脂材料によって形成されて
いるため、スロットルバルブの開閉によるリターンスプ
リングの摺動の繰り返しによって、リターンスプリング
を巻回されているボス部が削られてしまうという不具合
があった。このため、従来は摺動特性、摩擦・摩耗特性
に優れた樹脂材料を用いて成形したスリーブを介してボ
ス部にリターンスプリングを巻回していた。

【００１５】これに対して、本発明のスロットルチャン
バにおいては、ボス部をスロットルボディと別体で成形
するため、ボス部のみを摺動特性や摩擦・摩耗特性に優
れた非強化の樹脂材料、例えば、ポリアミド６、ポリア
ミド６６及びポリアミド４６等で形成することができ、
これにより、ボス部自体にスリーブの機能を付与するこ
とが可能になるため、スリーブの使用を廃止することが
できる。

【００１６】また、本発明のスロットルチャンバでは、
スロットルボディ又はボス部に、ボールベアリング軸受
けを圧入するための空隙を設けることにより、この空隙
にボールベアリング軸受けを容易に圧入することができ
る。そして、スロットルボディに空隙を設けた場合には
ボス部の開口部の内径を、ボス部に空隙を設けた場合に
はスロットルボディの開口部の内径を、ボールベアリン
グ軸受けの外径よりも小さくすることによって、ボール
ベアリング軸受けのシャフトスラスト方向の移動を防止
することができる。

【００１７】また、従来のボス部を一体化したスロット
ルボディの場合には、高温環境下におけるクリープ現
象、応力緩和現象によって保持力が低下するため、長期
的に保持力を確保する目的から、圧入代を大きく設定せ
ざるを得なかった。これに対し、本発明の樹脂製スロッ
トルチャンバにおいては、保持力を大きく設定しなくて
もボールベアリング軸受けのシャフトスラスト方向の移
動を防止することができるため、圧入代を小さく設定で
きる。この結果、ボールベアリング軸受けが使用できる
ことに加えて、ボス部の耐久信頼性も向上するという副
次的な効果が得られる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して実施例及び比
較例により詳細に説明する。

【００１９】（実施例）図１及び図２に示したように、
この樹脂製スロットルチャンバは、対向する開口部及び
ボス部８を介して、スロットルボディ１にスロットルバ
ルブ４を取り付けて成り、スロットルボディ１は、吸気
通路である円筒形状のボア部２と、フランジ部６とを有
する。フランジ部６には、インテークマニホールドやエ
アクリーナ等にボルト締結するのに必要な金属製カラー
３が、インサート成形、常温圧入、熱圧入又は超音波圧
入等によって取り付けられており、更に、氷結又はデポ
ジットの付着によるスロットルバルブ４の固着を防止す
るための温水パイプ５が圧入されている。

【００２０】ボス部８は、ボールベアリング軸受け７を
保持するとともに、図示しないリターンスプリングを巻
回されるが、その底面９にはゲート１０が設けられてお
り、また、スカート部１１には軸受け７を圧入するため
のスペース１２が設けられている（図３、図４参照）。
本実施例においては、図５に示すように、スロットルボ
ディ１に穿設された開口部の内径１３は、軸受け７の外
径１４よりも小さく形成されており、ボールベアリング
軸受け７のシャフトスラスト方向の移動を規制してい
る。なお、本実施例において、軸受け７を圧入するため
の上記スペース１２は、ボス部８に設けられているが、
スロットルボディ１に設けることも可能である。

【００２１】次に、本実施例の樹脂製スロットルチャン
バの製造方法につき説明する。この樹脂製チャンバの製
造では、合成樹脂をマトリックスとする複合材料で形成
されたスロットルボディ１と、これとは別体で形成した
ボス部８とを接合する必要がある。そして、この接合
は、ボス部８における軸受け圧入用のスペース１２にボ
ールベアリング軸受け７を圧入し、次いで、図６に示し
たように、ボス部８に設けた凸部１５をスロットルボデ
ィ１に設けた凹部１６に嵌入して位置決めを行い、しか
る後、ボス部の底面９から図示しないホーンを介して超
音波を送り、突起部１７を溶かして溶着を実施すること
によって行うことができる。

【００２２】なお、スロットルボディ１とボス部８との
接合方法としては、上述のような超音波溶着の他にも、
振動溶着、スピン溶着、熱板溶着及び電磁気溶着等の溶
着や接着、セルフタッピン等が適用可能である。

【００２３】上述のようにして両部材の接合を行った
後、スロットルシャフト１８を挿通し、所要に応じてシ
ール部材２２を設置し、他方のボス部を上記の手順で溶
着してスロットルバルブ４をスロットルボディ１に取り
付け、本実施例の樹脂製スロットルチャンバの製造を完
了する。なおこの際、ボス部８は必ずしも底面９を有す
る必要はなく、図７に示すように、パイプ形状のボス部
１９でも何ら問題はない。この場合は、図８に示したよ
うに、ゲート２１をスカート部の端部の円周上に設けれ
ばよく、溶着しない側の開口部２０に関しては、スロッ
トルセンサ等を取り付けることによって塞ぐことも可能
である。

【００２４】次に、上述のような本発明の樹脂製スロッ
トルチャンバの材質等について説明する。まず、スロッ
トルボディ及びボス部の形成に用いる複合材料のマトリ
ックスとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹
脂、ポリアミド６、ポリアミド６６、透明ポリアミド、
ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド４６、ポリアミド６１
０、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリアミド１
２等のポリアミド系樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ
カーボネート、ポリアセタール等の汎用樹脂及び変性ポ
リフェニレンエーテル、ポリフェニレンサンファイド、
ポリアリレート、ポリメチルペンテン、ふっ素樹脂、ポ
リアミドイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホ
ン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリアリルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケ
トン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリ
エーテルニトリル、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリ
イミド、ポリオキシベンゾイルエステル、液晶ポリエス
テル等の耐熱性エンジニアリングプラスチックや超耐熱
性エンジニアリングプラスチック、フェノール樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレ
ート樹脂、シリコーン、ポリイミド等の熱硬化性樹脂等
の合成樹脂を好適に用いることができる。

【００２５】また、配合可能な強化材、充填剤、添加剤
としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック
ス繊維、鉱物繊維等の無機繊維、ステンレス、黄銅、ニ
ッケル等の金属繊維、ポリアクリロニトリル繊維、セル
ロース繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリエチレン
テレフタレート繊維、液晶芳香族ポリエステル繊維、ポ
リビニルアルコール繊維、アラミド等の有機繊維等の補
強用の繊維、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシ
ウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化
マグネシウム、タルク、珪酸、珪酸カルシウム、マイ
カ、ガラス、ガラスバルン、石英バルン、黒鉛、ホウ
素、アルミナ、炭化珪素、炭化ホウ素、ボリア、窒化ホ
ウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、シリカ、ベリリウ
ム、酸化ベリリウムの無機粉末、アスベスト、チタン酸
カリ、炭素、黒鉛、ホウ素、アルミナ、炭化珪素、炭化
ホウ素、ボリア、石英、シリカ、ベリリウム、窒化ホウ
素等の無機ウイスカ、アラミドパルプ、マイクロセルロ
ース、熱硬化性樹脂粉末を挙げることができる。

【００２６】更に、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、潤滑剤、着色剤、熱安定剤等の各種安定剤や充填
剤、高級脂肪酸の低級アルコールエステル、脂肪酸の多
価アルコールエステル、流動パラフィン、流動バリウ
ム、シラス、酸化アンチモン等の離型剤や無機フィラ
ー、結晶化促進剤としてアルキレングリコール誘導体、
ポリアルキレングリコール誘導体、アイオノマー、雲
母、二酸化チタン等を、成形性や機械的特性等を損なわ
ない範囲内で添加してもよい。

【００２７】［性能評価］本実施例に示した樹脂製スロ
ットルチャンバにつき、ボス部８にボールベアリング軸
受け７を圧入した際のボス部８の破壊荷重、ボア部の真
円度、及び１００万回の作動耐久試験後のリターンスプ
リングの摺動によるボス部の摩耗量を測定し、得られた
結果を試験条件とともに表１に示す。

【００２８】（比較例）ボス部を一体化して盲栓２４で
シールし、滑り軸受け２３を圧入している以外は、実施
例の樹脂製スロットルチャンバと同一材料、同一構造の
スロットルチャンバを製造した。実施例同様に性能評価
を行い、得られた結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１からも明かなように、本発明の範囲に
属する実施例のスロットルチャンバは、比較例の一体型
樹脂製スロットルチャンバと比較して、ボス部にボール
ベアリング軸受を圧入した際のボス部の破壊荷重が２倍
以上に、ボア部の真円度が１／３以下に、１００万回の
作動耐久試験後のリターンスプリングの摺動によるボス
部の摩耗量が１／１０以下に改善されており、極めて優
れた性能を発揮し得ることが分かる。

【００３１】以上、本発明を好適実施例により詳細に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可
能である。例えば、本発明に係るスロットルチャンバ又
はスロットルボディは、図１、図２及び図９に示したよ
うな単独の状態のみならず、インテークマニホールド、
エアフロメータ、エアクリーナ、エアインテークチュー
ブ及びエアダクト等の吸気系部品と一体化されていても
よく、更には、このような吸気系部品が、本発明に係る
スロットルチャンバ又はスロットルボディと実質的に同
一の機能を有する部位を含む場合も本発明の範囲に属す
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ウエルドの発生するボス部をスロットルボディから
分離して別に製造することとしたため、ボア部の真円度
が大幅に向上し、スロットルバルブ全閉時の空気の漏れ
量が少なく、厳密な品質管理が不要で、ボールベアリン
グ軸受けを用いることができ、耐久信頼性に優れ、組立
作業性の良好な樹脂製スロットルチャンバ及びその製造
方法を提供することができる。

【００３３】また、別体で形成するボス部を摺動特性や
摩擦・摩耗特性に優れた非強化の樹脂材料で作成すれ
ば、ボス部自体にスリーブの機能を付与することでき、
これにより、スリーブを使用することなく、リターンス
プリングとの摺動によるボス部の摩耗を防止することが
可能になり、しかも耐久信頼性を向上した状態でのボー
ルベアリング軸受の使用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂製スロットルチャンバの一実施例
におけるスロットルボディの断面図である。

【図２】本発明の樹脂製スロットルチャンバの断面図で
ある。

【図３】ボス部成形体の斜視図である。

【図４】ボス部成形体の断面図である。

【図５】ボールベアリング軸受けの保持状態を示す部分
断面図である。

【図６】スロットルボディとボス部の接合方法を示す断
面説明図である。

【図７】パイプ形状をなすボス部の断面図である。

【図８】パイプ形状をなすボス部成形体の斜視図であ
る。

【図９】従来の樹脂製スロットルボディの一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ スロットルボディ ２ ボア部 ３ カラー ４ スロットルバルブ ５ 温水パイプ ６ フランジ部 ７ ボールベアリング軸受 ８ ボス部 ９ 底面 １０ ゲート １１ スカート部 １２ スペース １３ 開口部の内径 １４ 軸受の外径 １５ 凸部 １６ 凹部 １７ 突起部 １８ スロットルシャフト １９ パイプ形状のボス部 ２０ 開口部 ２１ ゲート ２２ シール部材 ２３ 滑り軸受 ２４ 盲栓

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂をマトリックスとする複合材料
   を用いて形成したスロットルボディを備えたスロットル
   チャンバにおいて、 ボア部とフランジ部とを有するスロットルボディに、こ
   のスロットルボディとは別体のウエルドの無い２個のボ
   ス部を接合して成ることを特徴とする樹脂製スロットル
   チャンバ。
2. 【請求項２】 上記ボス部のゲート位置が、ボス部の底
   面又はスカート部の端部円周上にあることを特徴とする
   請求項１記載の樹脂製スロットルチャンバ。
3. 【請求項３】 上記ボス部が摩擦・摩耗特性及び摺動特
   性に優れた材料で形成されていることを特徴とする請求
   項１又は２記載の樹脂製スロットルチャンバ。
4. 【請求項４】 上記摩擦・摩耗特性及び摺動特性に優れ
   た材料が、ポリアミド６、ポリアミド６６又はポリアミ
   ド４６であることを特徴とする請求項３記載の樹脂製ス
   ロットルチャンバ。
5. 【請求項５】 上記スロットルボディ及びボス部の少な
   くとも一方に、ボールベアリング軸受けを圧入するため
   の空隙を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か１つの項に記載の樹脂製スロットルチャンバ。
6. 【請求項６】 上記空隙を、上記スロットルボディに設
   けた場合には上記ボス部の開口部の内径を、上記ボス部
   に設けた場合には上記スロットルボディの開口部の内径
   を、上記ボールベアリング軸受けの外径よりも小さく形
   成したことを特徴とする請求項５記載の樹脂製スロット
   ルチャンバ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つの項に記載
   の樹脂製スロットルチャンバを製造するに当たり、 ボア部とフランジ部を有するスロットルボディと、この
   スロットルボディとは別に形成されたウエルドの無い２
   個のボス部とを接合することを特徴とする樹脂製スロッ
   トルチャンバの製造方法。
8. 【請求項８】 上記空隙にボールベアリング軸受けを圧
   入した後に、スロットルシャフトを嵌入し、スロットル
   ボディとボス部とを接合することを特徴とする請求項７
   記載の樹脂製スロットルチャンバの製造方法。
9. 【請求項９】 上記スロットルボディとボス部との接合
   を、超音波溶着、振動溶着、スピン溶着、熱板溶着又は
   電磁気溶着の溶着方法により行うことを特徴とする請求
   項７又は８記載の樹脂製スロットルチャンバの製造方
   法。