JPH11229909A - 樹脂製空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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の機械加工が不要である
という利点を損なうことなく、寒冷時において、氷結を
防止し、貼り付きを大幅に軽減することができる樹脂製
空気量制御装置を提供すること。 【解決手段】 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１及びスロットルバ
ルブ２を有する樹脂製空気量制御装置において、スロッ
トルバルブ２の円周先端部に対面するスロットルボディ
１の内壁に突起を設けて成り、室温時に対する寒冷時で
のスロットルバルブ２の開時のトルク増加量が０．４Ｎ
・ｍ以下である。

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装置に係り、更に
詳細には、軽量化等の目的からスロットルボディに合成
樹脂をマトリックスとする複合材料を用いた場合であっ
ても、氷結を防止し、スロットルバルブがスロットルボ
ディに固着するいわゆる貼り付きを大幅に軽減すること
ができる樹脂製空気量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射システムを備えたエンジンは、
通常吸入空気を暖めることなく外気をそのまま取り入れ
ているため、寒冷地走行等、特に水路走行又は雪路走行
時では、冷たい外気がそのまま吸気通路内に侵入するこ
とになり、結露した水分がスロットルバルブ近傍で氷結
を引き起こす場合がある。特に、ＥＧＲ（排気ガス再燃
焼）システムを採用するエンジンの場合には、スロット
ルバルブの近傍に導かれる排気ガス中の水蒸気により氷
結する可能性が更に大きくなる。ここで、氷結が発生
し、スロットルバルブがスロットルボディに固着する、
いわゆる貼り付きが発生すると、スロットルバルブの円
滑な作動が阻害され、アクセル踏力の増大等の車両の運
転性能が損なわれることになる。この対策として、従来
から熱伝導率が大きい金属製のスロットルボディの周り
にエンジン冷却水を循環させること（以下、「温水加
熱」という。）によってスロットルボディを加熱し、氷
結を防止している。

【０００３】ところが、軽量化等の目的から、スロット
ルボディを合成樹脂をマトリックスとする複合材料を用
いて形成した場合には、現在主流となっているアルミ合
金、亜鉛合金、真楡等の金属材料を用いて形成したスロ
ットルボディ及びスロットルバルブに比べ、熱伝導率が
小さいため、温水加熱を行なっても、スロットルボディ
の内壁の温度上昇が不十分であったり、昇温に長時間を
要する等の問題が生ずる。また、キャブレター（気化
器）の場合においても、スロットルバルブがガソリンに
よって冷却され、スロットルバルブに付着した水が氷結
する場合があることが知られている。

【０００４】このような問題点を解決する手段として、
例えば、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チャンバ本体のスロットルバルブ
を囲む内壁にアルミニウム製の円筒体（スリーブ）を一
体に設け、その円筒体の外周にアルミニウム製の突起部
を形成し、これに凹溝を掘り、この溝に温水パイプを嵌
入する方法が、実開平４−１１９３５２号公報に開示さ
れている。また、実開平４−１１９３５２号公報の他に
も、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の一部を金属製の円筒体で形成
し、この円筒体に接触又は近接した位置にエンジンの冷
却水の通路を設ける手段が、特開平２−９１４３１号公
報、実開平３−１７２４１号公報、実開平４−１１９３
３８号公報、特開平７−７７１０８号公報等に開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の公知技
術においては、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の一部を金属製の円
筒体で形成する構成としているため、現在広く一般に使
用されているアルミ合金製空気量制御装置と同様に、円
筒体のボア部の仕上げ加工やスロットルシャフトを通す
ためのシャフト穴の加工をする必要があり、機械加工を
不要とする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の利点が損なわれるとい
う課題があった。また、氷結防止性能においても、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
ロットルボディの一部を形成する金属製の円筒体とエン
ジン冷却水の通路を接触させた程度では十分な熱交換が
行なわれ難いため、エンジン冷却水の温度が低い寒冷地
の早朝にはその性能を発揮難いという課題があった。

【０００６】本発明は、このような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、
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の機械加工が不要であるという利点
を損なうことなく、寒冷時において、氷結を防止し、貼
り付きを大幅に軽減することができる樹脂製空気量制御
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、スロットルボディの
内壁とスロットルバルブの円周先端部によって形成され
る空隙に水の侵入を抑制する突起を設けることになどに
より、氷結を防止することができることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明による樹脂製空気量制御装置
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及びスロットルバルブを有する
樹脂製空気量制御装置において、上記スロットルバルブ
の円周先端部に対面する上記スロットルボディの内壁に
突起を設けて成り、室温時に対する寒冷時でのスロット
ルバルブの開時のトルク増加量が０．４Ｎ・ｍ以下であ
ることを特徴とする。

【０００９】本発明の好適態様は、上記スロットルバル
ブの円周先端部が、上記スロットルボディを構成する樹
脂より水との接触角の大きい樹脂で被覆されていること
を特徴とする。

【００１０】また、本発明の好適態様は、上記突起の空
気流入側面が、凹部を有し、且つ上記突起の空気流入側
面の先端における接線と上記スロットルボディとの接線
角が、９０〜０度であることを特徴とし、上記突起の空
気流入側面の先端が、対面する上記スロットルバルブの
空気流入側面より空気流出側に配置されていることを特
徴とする。さらに、本発明の好適態様は、上記突起の空
気流出側面の先端における接線と上記スロットルボディ
の内壁との接線角が、９０〜０度であることを特徴と
し、上記突起の空気流出側面の先端が、対面する上記ス
ロットルバルブの空気流出側面と空気流に対し同位置に
あることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の樹脂製空気量制御装置では、スロット
ルバルブ円周先端部に対面するスロットルボディの内壁
に突起を設けたため、スロットルボディの内壁に付着し
た水はスロットルバルブ円周先端部とスロットルボディ
の内壁により形成される空隙に滞留しにくくなり、寒冷
時においても、氷結の発生を抑制することができ、スロ
ットルバルブの円滑な作動が阻害されることが防止され
る。

【００１２】ここで、スロットルバルブの円周先端部を
スロットルボディの構成樹脂より水との接触角が大きい
樹脂で被覆することは好ましく、これにより、スロット
ルバルブの円周先端部は、スロットルボディの内壁、特
に突起よりも大きなはっ水性を有するため、突起の先端
部分に水が付着しても、その水は突起の先端部分とスロ
ットルバルブの円周先端部により形成される間隙には滞
留せず、突起の先端部分からスロットルボディの内壁側
に移動する。

【００１３】また、突起の空気流入側面に凹部を設け、
突起の空気流入側面の先端における該凹部を形成する曲
線の接線とスロットルボディの内壁とのなす角（以下、
「接線角」という。）を９０〜０度とすることは好まし
く、これにより、スロットルボディの内壁に付着した水
は、突起の先端部分とスロットルバルブの円周先端部に
より形成される間隙に侵入することなく、上記凹部に滞
留する。さらに、突起の空気流入側面の先端を、対面す
るスロットルバルブの空気流入側面より空気流出側に配
置することも好ましく、これにより、水が突起の先端部
分とスロットルバルブの円周先端部により形成される間
隙に侵入しても、その水は突起の空気流入側面に設けら
れた凹部に移動するので、上記間隙に滞留することが防
止される。

【００１４】一方、突起の空気流出側面に傾斜を設け、
突起の空気流出側面の先端における該傾斜を形成する曲
線の接線とスロットルボディの内壁との接線角は、９０
〜０度とすることは好ましく、これにより、空気流出側
の突起の先端部分に付着した水は、突起の先端部分とス
ロットルバルブの円周先端部より形成される間隙には滞
留せずに、突起の先端部分よりスロットルボディの内壁
側に移動する。また、突起の空気流出側面の先端が、空
気流出面において対面するスロットルバルブの空気流出
側面と空気流に対し同位置にあることも好ましく、これ
により、スロットルバルブの円周先端部に付着した水
は、はっ水作用により、接触角がより小さい突起の先端
部分へ移り、傾斜に沿い、スロットルボディ内壁側へ移
動するため、突起の先端部分とスロットルバルブの円周
先端部より形成される間隙には滞留しない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の樹脂製空気量制御
装置を図面に基づき説明する。

【００１６】図１は、本発明の樹脂製空気量制御装置の
一実施形態を示す正面図であり、図２は、図１に示す装
置の垂直断面図である。

【００１７】図１及び図２に示すように、この樹脂製空
気量制御装置は、吸気通路に開口し、相互に対向する一
対のシャフト支持部を有するスロットルボディ１と、シ
ャフト支持部に回転自在に支持されたスロットルシャフ
ト３と、スロットルシャフト３に取り付けられ、吸気通
路の流路面積を変化させるスロットルバルブ２を備え、
スロットルボディ１の内壁とスロットルバルブ２の円周
先端部により形成される空隙には水の滞留を防止する突
起が設けられている。

【００１８】なお、本発明の樹脂製空気量制御装置は、
代表的には、燃料噴射システムを備えたエンジンに使用
される空気量制御装置、通称「スロットルチャンバ」及
びキャブレター（気化器）に組み込まれるものであり、
少なくとも、スロットルボディ１は合成樹脂で形成され
るが、通常はスロットルバルブ２も合成樹脂で形成され
るものである。

【００１９】ここで、使用可能な合成樹脂の例として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン
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ＭＸＤ
６、ポリアミド４６、ポリアミド６１０、ポリアミド６
１２、ポリアミド１１、ポリアミド１２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、ポリフェニレンサルファイド、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が挙げられる。

【００２０】また、上述の合成樹脂には、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、結
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、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を成形性や機械的特性等を損な
わない範囲内で添加することもできる。

【００２１】また、充填剤としては、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、窒化ほう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、熱硬化性樹脂粉末が挙げら
れる。

【００２２】離型剤、無機フィラーとしては、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、流動パラフイン、流動バリウム、シラス、酸
化アンチモン等が挙げられ、その他、結晶化促進剤とし
ては、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
が挙げられる。

【００２３】図２において、スロットルバルブ２の円周
先端部をスロットルボディ１の内壁側の樹脂より水との
接触角の大きい樹脂で被覆することは好ましく、スロッ
トルバルブ２の円周先端部を被覆する樹脂には、四フッ
化エチレン、テトラフルオロエチレン、テトラフルオロ
エチレン／パーフルオロアルキルビニールエーテル共重
合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリフッ化ビニル等のフッ素系樹脂及びシロ
キサン結合を持つシリコーン樹脂が好適である。

【００２４】図３は、図２のＡ部（スロットルバルブ２
の円周先端部及び突起）の詳細を示す部分拡大図であ
る。同図において、突起の空気流入側面４には、凹部が
設けられており、空気流出側面５には、傾斜が設けられ
ている。

【００２５】空気流入側面４の先端において、この凹部
を形成する曲線の接線とスロットルボディ１の内壁との
接線角８は、９０〜０度に調整されている。この理由
は、空気流入側面４に凹部が存在しなければ、スロット
ルボディ１の内壁に付着した水が突起の先端部分とスロ
ットルバルブ２の円周先端部により形成される間隙に侵
入して滞留することがあるからであり、空気流入側面４
の先端とスロットルボディ１の内壁との接線角８が９０
度を超すと、空気流入側面４に凹部が形成されなくな
り、水を滞留させることができなくなることがあるから
である。また、空気流入側面４の先端は、対面するスロ
ットルバルブ２の空気流入側面６より空気流出側に位置
することが好ましい。この先端が空気流入側面６より空
気流入側にあると、突起の先端部分とスロットルバルブ
２の円形先端部により形成される間隙に侵入した水は、
空気流入側面４の凹部に集まらず、上記間隙に滞留する
ことがあるからである。

【００２６】突起の空気流出側面５の先端において、上
記傾斜を形成する曲線の接線とスロットルボディ１の内
壁とのなす角９は、９０〜０度に調整されている。この
理由は、角９が９０〜０度であると、突起の先端部分に
付着した水、及びスロットルバルブ２の円周先端部に付
着し、はっ水作用で突起の先端部分へ移動した水を突起
の先端部分とスロットルバルブ２の円形先端部により形
成される間隙に滞留させることなく、スロットルボディ
１の内壁側に移動させることができるが、その一方で、
角９が９０度を超すと、上記水は、スロットルボディ１
の内壁側に移動できなくなり、蒸気間隙に滞留し、氷結
を引き起こすことがあるからである。また、空気流出側
面５の先端は、対面するスロットルバルブ２の空気流出
側面７と空気流に対し同位置にあることが好ましい。こ
の理由は、空気流出側面５の先端が空気流出側面７と同
位置にあると、スロットルバルブ２の円周先端部の水
は、容易にスロットルボディ１の内壁側へ移動すること
ができるが、その一方で、空気流出側面５の先端が空気
流出側面７より空気流入側又は空気流出側の位置にある
と、上記水は、突起の先端部分とスロットルバルブ２の
円形先端部により形成される間隙に滞留し、氷結を引き
起こすことがあるからである。

【００２７】以上に説明してきた本発明の空気量制御装
置は、優れた氷結特性を有し、具体的には、室温時（２
３℃）に対する寒冷時（−３０℃）でのスロットルバル
ブ開時におけるトルク増加量が０．４Ｎ・ｍ以下であ
る。

【００２８】本発明の樹脂製空気量制御装置を搭載する
際は、スロットルボディ１の内壁の突起の先端部の空気
流入側及び空気流出側どちらかの最大接線角が９０度以
内になるように設定するのがよく、鉛直方向に空気が流
れるように設置するのが好ましい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

【００３０】（実施例１）三菱エンジニアリングプラス
ッチックス（株）のポリアミドＭＸＤ６樹脂のガラス繊
維５０重量％強化グレード（商品名：レニー１０２２
Ｈ）を用いて、図２及び３に示すようなスロットルバル
ブの円周先端部に対面する内壁に突起を持つスロットル
ボディ１を形成した。また、空気流入側面４の先端にお
ける接線とスロットルボディの内壁との接線角８を４５
度とし、かつ空気流出側面５の先端における接線とスロ
ットルボディの内壁とのなす角９を４５度とした。さら
に、空気流入側面４の先端は、スロットルバルブ空気流
入側面６より空気流出側に配置し、かつ空気流出側面５
の先端は、空気流出方向に対しスロットルバルブ空気流
出側面７と同位置にした。

【００３１】そして、スロットルバルブ２は、三菱エン
ジニアリングプラスッチックス（株）のポリアミドＭＸ
Ｄ６樹脂のガラス繊維５０重量％強化グレード（商品
名：レニー１０２２Ｈ）を用いて形成し、スロットルバ
ルブの円周先端部には四フッ化エチレン（ダイキン工業
製、商品名：ポリフロンＴＦＥ）を被覆し、本例の空気
量制御装置を得た。

【００３２】（実施例２）接線角８及び９をそれぞれ８
０度とした以外は、実施例１と同様の構成を採用して本
例の装置を得た。

【００３３】（比較例１）スロットルバルブ円周先端部
に対面するスロットルボディの内壁に突起を形成しなか
った以外は、実施例１と同様の構成を採用して本例の装
置を得た。

【００３４】（比較例２）接線角８及び９をそれぞれ１
２０度とした以外は、実施例１と同様の構成を採用して
本例の装置を得た。

【００３５】（比較例３）空気流入側面４の先端が、空
気流出方向に対しスロットルバルブ空気流入側面６と同
じ位置にあるようにした以外は、比較例２と同様の構成
を採用して本例の装置を得た。

【００３６】（比較例４）スロットルバルブ円周先端部
に四フッ化エチレンを被覆しなかった以外は、実施例１
と同様の構成を採用して本例の装置を得た。

【００３７】（氷結防止効果試験）実施例１及び２並び
に比較例１〜４の各例の装置について、２３℃（室温）
と−３０℃におけるバルブを開く時点での貼り付きトル
クを測定し、トルクの増加量を計算した。その結果を表
１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】本発明の範囲に属する樹脂製空気量制御装
置は、いずれも０．２Ｎ・ｍの増加にとどまった。通
常、スロットルチャンバでは、スロットルバルブの開き
始めトルクを０．４Ｎ・ｍ前後に設定するため、０．２
Ｎ・ｍの増加をアクセルペダルの踏力増加として運転者
が検知することは難しく、トルクが０．２Ｎ・ｍ増加し
ても、実用上支障のないレベルであるといえる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、スロットルシャフトとスロットルボディによって形
成される空隙に水の滞留を防止する突起を設けることな
どしたため、機械加工を不要とする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
の利点を損なうことなく、寒冷時において、氷結を防止
し、貼り付きを大幅に軽減する樹脂製空気量制御装置を
提供することができる。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂製空気量制御装置の一実施形態を
示す正面図である。

【図２】図１の装置における垂直断面図である。

【図３】図２のＡ部の詳細を示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１ スロットルボディ ２ スロットルバルブ ３ ストットルシャフト ４ 突起の空気流入側面 ５ 突起の空気流出側面 ６ スロットルバルブの空気流入側面 ７ スロットルバルブの空気流出側面 ８ 接線角 ９ 接線角

Claims (6)

【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及びスロットルバル
   ブを有する樹脂製空気量制御装置において、 上記スロットルバルブの円周先端部に対面する上記スロ
   ットルボディの内壁に突起を設けて成り、 室温時に対する寒冷時でのスロットルバルブの開時のト
   ルク増加量が０．４Ｎ・ｍ以下であることを特徴とする
   樹脂製空気量制御装置。
2. 【請求項２】 上記スロットルバルブの円周先端部が、
   上記スロットルボディを構成する樹脂より水との接触角
   の大きい樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項
   １項記載の樹脂製空気量制御装置。
3. 【請求項３】 上記突起の空気流入側面が、凹部を有
   し、且つ上記突起の空気流入側面の先端における接線と
   上記スロットルボディとの接線角が、９０〜０度である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂製空気量制
   御装置。
4. 【請求項４】 上記突起の空気流出側面の先端における
   接線と上記スロットルボディの内壁との接線角が、９０
   〜０度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   １つの項に記載の樹脂製空気量制御装置。
5. 【請求項５】 上記突起の空気流入側面の先端が、対面
   する上記スロットルバルブの空気流入側面より空気流出
   側に配置されている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空気量制御装置。
6. 【請求項６】 上記突起の空気流出側面の先端が、対面
   する上記スロットルバルブの空気流出側面と空気流に対
   し同位置にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１つの項に記載の樹脂製空気量制御装置。