WO2017056883A1

WO2017056883A1 - 吸気制御装置

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Publication number: WO2017056883A1
Application number: PCT/JP2016/076240
Authority: WO
Inventors: 悟平本; 修島根; 周煥べ
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: CN108138662A; JP6354724B2; KR20180048935A; US20180274452A1; US10364756B2; DE112016004470T5; KR101957358B1; JP2017067058A

Abstract

弁軸（２０）のうち締結軸部（２００）は、第一締結部材（３１）により第一箇所（Ｐ１）にてスロットル弁（１０）に締結されると共に、第二締結部材（３２）により第二箇所（Ｐ２）にてスロットル弁（１０）に締結される。第一軸受は、弁軸（２０）のうち第一回動軸部（２０１）に固定される内輪、並びに弁ボディに固定される外輪を有し、第二軸受は、弁軸（２０）のうち第二回動軸部（２０２）に対して軸方向へ滑動可能に嵌合する滑動部、並びに弁ボディに固定される固定部を有する。軸方向において、スロットル弁（１０）及び弁ボディの各線膨張係数は、弁軸（２０）の線膨張係数よりも大きく設定される。また、軸方向において、スロットル弁（１０）の中心点（Ｃ）から第一箇所（Ｐ１）までの第一距離（Ｌ１）は、同中心点（Ｃ）から第二箇所（Ｐ２）までの第二距離（Ｌ２）よりも大きく設定される。

Description

吸気制御装置

関連出願の相互参照

　本願は、２０１５年１０月２日に出願された日本国特許出願第２０１５－１９７１４７号に基づくものであり、この開示をもってその内容を本明細書中に開示したものとする。

　本開示は、内燃機関の吸気通路において吸入空気の流通を制御する吸気制御装置に、関する。

　従来、弁ボディの形成する吸気通路に収容されたスロットル弁の回動により、吸気通路を開閉する吸気制御装置は、内燃機関に広く適用されてきている。

　このような吸気制御装置の一種として特許文献１に開示される装置では、一対の締結部材により、軸方向の二箇所において弁軸がスロットル弁に締結されている。こうした締結構成下、弁軸のうちスロットル弁よりも軸方向の両側へと突出する回動軸部は、弁ボディに保持された各別の軸受により、それぞれ軸支されている。ここで、一方側の回動軸部を軸支する第一軸受は、当該一方側の回動軸部に固定される内輪と、弁ボディに固定される外輪とを有している。また、他方側の回動軸部を軸支する第二軸受は、当該他方側の回動軸部に対して軸方向へ滑動可能に嵌合する内輪と、弁ボディに固定される外輪とを有している。

　さて、特許文献１に開示の吸気制御装置においては、弁ボディ及びスロットル弁の材料としてアルミニウム系材料が使用されている一方、弁軸の材料として鉄系材料が使用されている。こうした場合、一般には軸方向において、スロットル弁及び弁ボディの各線膨張係数が弁軸の線膨張係数よりも大きくなる。その結果、内輪固定の第一軸受とは反対側となる第二軸受側において軸方向への滑動が可能な弁軸には、弁ボディに対して熱膨張係数差に起因する相対変位が生じることになる。そこで、弁軸のうち少なくとも第二軸受側の軸部周囲において相対変位を逃がす凹所が、スロットル弁の軸方向縁部に設けられている。これより、弁軸の相対変位が生じてもスロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制して、吸気制御装置としての特性を確保することが可能となっている。

　しかし、特許文献１に開示の如くスロットル弁に凹所を設けると、スロットル弁を全閉させても、当該凹所から吸入空気が漏れてしまう。故にこのときには、全閉状態のスロットル弁が弁ボディとの間にあける全閉クリアランス（以下、単に「全閉クリアランス」ともいう）からの不可避的な流通量を超えて、吸入空気が吸気通路を流通することになる。その結果、吸気制御装置としての本来の特性を確保することが困難となるのである。

特開平１－２４９９３１号公報

　本開示は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気制御装置としての特性を確保することにある。

　以下、課題を達成するための本開示の技術的手段について、説明する。

　上述の課題を解決するために本開示では、
　内燃機関の吸気通路において吸入空気の流通を制御する吸気制御装置であって、
　回動により吸気通路を開閉するスロットル弁と、
　スロットル弁よりも軸方向の一方側及び他方側へそれぞれ突出する第一回動軸部及び第二回動軸部、並びに第一回動軸部及び第二回動軸部の間を軸方向に接続してスロットル弁に一体回動可能に締結される締結軸部を有する弁軸と、
　軸方向におけるスロットル弁の中心点よりも第一回動軸部側に位置する第一箇所において、締結軸部をスロットル弁に締結する第一締結部材と、
　中心点よりも第二回動軸部側に位置する第二箇所において、締結軸部をスロットル弁に締結する第二締結部材と、
　スロットル弁を収容する吸気通路を形成する弁ボディと、
　弁ボディにより保持されて第一回動軸部を軸支する第一軸受と、
　弁ボディにより保持されて第二回動軸部を軸支する第二軸受とを、備え、
　第一軸受は、第一回動軸部に固定される内輪、並びに弁ボディに固定される外輪を有し、
　第二軸受は、第二回動軸部に対して軸方向へ滑動可能に嵌合する滑動部、並びに弁ボディに固定される固定部を有し、
　軸方向において、スロットル弁及び弁ボディの各線膨張係数は、弁軸の線膨張係数よりも大きく設定され、
　軸方向において、中心点から第一箇所までの第一距離は、中心点から第二箇所までの第二距離よりも大きく設定される吸気制御装置を提供する。

　このように、軸方向においてスロットル弁及び弁ボディの各線膨張係数は、弁軸の線膨張係数よりも大きく設定される。そのため、スロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制するには、スロットル弁及び弁軸の間の線膨張係数差に応じた熱変形量差と、弁ボディ及び弁軸の間の線膨張係数差に応じた熱変形量差とを、考慮する必要がある。

　具体的に上記の構成では、外輪が弁ボディに固定される第一軸受の内輪に、弁軸のうち第一回動軸部が固定されることで、第一軸受による第一回動軸部の軸支が実現される。そのため、第一回動軸部側に全閉クリアランスを確保してスロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制するには、スロットル弁及び弁軸間での熱変形量差たる熱膨張量差と、弁ボディ及び弁軸間での熱変形量差たる熱膨張量差との総和を、高温時に小さくする必要がある。

　また一方で上記の構成では、固定部が弁ボディに固定される第二軸受の滑動部に、弁軸のうち第二回動軸部が軸方向への滑動可能に嵌合することで、第二軸受による第二回動軸部の軸支が実現される。そのため、第二回動軸部側に全閉クリアランスを確保してスロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制するには、スロットル弁及び弁軸間での熱変形量差たる熱収縮量差を、弁ボディ及び弁軸間での熱変形量差たる熱収縮量差よりも、低温時に大きくする必要がある。

　さて、上記の構成の弁軸において締結軸部は、スロットル弁の軸方向での中心点よりも第一回動軸部側に位置する第一箇所では、第一締結部材によりスロットル弁に締結される。それと共に、弁軸において締結軸部は、スロットル弁の軸方向での中心点よりも第二回動軸部側に位置する第二箇所では、第二締結部材によりスロットル弁に締結される。こうした締結構成下、上述の熱膨張量差及び熱収縮量差に関する知見に基づくことにより上記の構成の軸方向では、スロットル弁の中心点から第一箇所までの第一距離は、同中心点から第二箇所までの第二距離よりも大きく設定される。

　このような第一及び第二距離の設定によれば、スロットル弁において中心点からの第一距離が大きくなる第一箇所は、第一回動軸部側の軸方向縁部に近接する。その結果、第一箇所から第一回動軸部側縁部までの範囲の軸方向距離が小さくなることで、当該範囲では、スロットル弁及び弁軸間での熱膨張量差が高温時に縮小され得る。故に第一回動軸部側では、スロットル弁及び弁軸間での熱膨張量差と、弁ボディ及び弁軸間での熱膨張量差との総和も高温時に縮小され得るので、全閉クリアランスを確保してスロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制することが可能となる。

　さらに第一及び第二距離の設定によれば、スロットル弁において中心点からの第二距離が小さくなる第二箇所は、第二回動軸部側の軸方向縁部から離間する。その結果、第二箇所から第二回動軸部側縁部までの範囲の軸方向距離が大きくなることで、当該範囲では、スロットル弁及び弁軸間での熱収縮量差が低温時に拡大され得る。故に第二回動軸部側では、スロットル弁及び弁軸間での熱収縮量差を、弁ボディ及び弁軸間での熱収縮量差よりも低温時に大きくすることで、全閉クリアランスを確保してスロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制することが可能となる。

　以上の如き本開示の上記の構成によると、スロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制するように確保した全閉クリアランスからの不可避的な流通量を超えて、スロットル弁の全閉時に吸入空気が吸気通路を流通する事態を回避することも、可能である。したがって、吸気制御装置としての特性を確保することができるのである。

　また、上記の構成において、軸方向において、スロットル弁の線膨張係数は、弁ボディの線膨張係数よりも大きく設定しても良い。

　この構成における軸方向では、スロットル弁の線膨張係数が弁ボディの線膨張係数よりも大きく設定されるので、スロットル弁及び弁軸間での熱膨張量差は、弁ボディ及び弁軸間での熱膨張量差と比べて大きくなり易い。しかし、スロットル弁において第一箇所から第一回動軸部側縁部までの範囲では、上記の第一及び第二距離の設定に応じて軸方向距離が小さくなるので、スロットル弁及び弁軸間での高温時の熱膨張量差が可及的に縮小され得る。これにより第一回動軸部側では、弁ボディ及び弁軸間での熱膨張量差と、それよりも大きくなり易いスロットル弁及び弁軸間での熱膨張量差とにつき、それら差の総和を高温時に縮小してスロットル弁及び弁ボディの干渉を抑制することが可能となる。

第一実施形態による吸気制御装置を示す正面図である。第一実施形態による吸気制御装置を示す側面図である。第一実施形態による吸気制御装置を示す断面図である。第一実施形態による吸気制御装置における線膨張係数の関係を説明するための特性表である。第一実施形態による吸気制御装置における締結箇所の関係を説明するための模式図であって、図３に相当する図である。第一実施形態による吸気制御装置の作用効果を説明するためのグラフである。第二実施形態による吸気制御装置における締結箇所の関係を説明するための模式図であって、図５に対応する図である。図５の変形例を示す模式図である。図５の変形例を示す模式図である。図５の変形例を示す模式図である。図７の変形例を示す模式図である。

　以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

　（第一実施形態）
　図１～３に示すように第一実施形態による吸気制御装置１は、車両の内燃機関に搭載される。吸気制御装置１は、内燃機関の吸気通路２を開閉することで、当該通路２における吸入空気の流通を制御する。吸気制御装置１は、スロットル弁１０、弁軸２０、締結構造３０、弁ボディ４０、軸受構造５０、駆動部６０、センサ部７０及びカバー部材８０を備えている。

　図１，３に示すようにスロットル弁１０は、バタフライタイプの回動弁であり、金属材料により円形板状に形成されている。スロットル弁１０は、吸気通路２内にて回動可能に収容されている。スロットル弁１０は、軸線Ｏまわりの回動により吸気通路２を開閉する。こうしたスロットル弁１０の回動位置に応じて、当該弁１０による吸気通路２の開度（開口面積）が調整されることで、吸気通路２において吸入空気の流通量が制御される。

　弁軸２０は、スロットル弁１０を回動させるためのシャフトであり、金属材料により細長の丸棒状に形成されている。弁軸２０は、自身の中心線と実質一致する軸線Ｏに沿って配置され、吸気通路２を横切っている。弁軸２０は、締結軸部２００及び回動軸部２０１，２０２を有している。締結軸部２００は、弁軸２０のうち吸気通路２に露出している部分である。図３に示すように締結軸部２００には、径方向に貫通する嵌合孔２０３が設けられている。スロットル弁１０は、この嵌合孔２０３に対して径方向に挿入されて嵌合した状態で、締結軸部２００に一体回動可能に締結されている。回動軸部２０１，２０２の間は、締結軸部２００により軸方向に接続されている。尚、以下の説明では、弁軸２０の軸方向及び径方向を、単に「軸方向」及び「径方向」という。

　第一回動軸部２０１は、締結軸部２００から軸方向の一方側へと延伸している。かかる延伸形態により第一回動軸部２０１は、スロットル弁１０よりも軸方向の一方側へと突出することで、吸気通路２の外部に配置されている。第二回動軸部２０２は、締結軸部２００から軸方向の他方側へと延伸している。かかる延伸形態により第二回動軸部２０２は、スロットル弁１０よりも軸方向の他方側へと突出することで、吸気通路２の外部に配置されている。

　図１，３に示すように締結構造３０は、一対の締結部材３１，３２から構成されている。締結部材３１，３２は、互いに協働して締結軸部２００をスロットル弁１０に締結する螺子部材であり、それぞれ金属材料により雄螺子状に形成されている。締結部材３１，３２には、本実施形態では実質的に同一の形状及びサイズが与えられているが、相異なる形状及びサイズが与えられていてもよい。

　第一締結部材３１は、締結軸部２００のうち軸方向の第一箇所Ｐ１に対応させて、設けられている。第一箇所Ｐ１の第一締結部材３１は、嵌合孔２０３の貫通方向とは直交する径方向に締結軸部２００及びスロットル弁１０を貫通した状態で、締結軸部２００に螺着されている。これにより第一締結部材３１は、スロットル弁１０に対する締結軸部２００の締結を第一箇所Ｐ１にて実現している。

　第二締結部材３２は、締結軸部２００のうち軸方向の第二箇所Ｐ２に対応させて、設けられている。第二箇所Ｐ２において第二締結部材３２は、嵌合孔２０３の貫通方向とは直交する径方向に締結軸部２００及びスロットル弁１０を貫通した状態で、締結軸部２００に螺着されている。これにより第二締結部材３２は、スロットル弁１０に対する締結軸部２００の締結を第二箇所Ｐ２にて実現している。

　弁ボディ４０は、吸気通路２を形成するために内燃機関に固定される固定節であり、金属材料により中空状に形成されている。弁ボディ４０は、吸気通路２を形成してスロットル弁を収容するボア部４００を、円筒孔状に形成している。ボア部４００は、全閉位置（図１，３参照）へと回動したスロットル弁１０の外周部全域に嵌合することで、吸気通路２を閉塞可能となっている。これによりスロットル弁１０の全閉位置では、弁ボディ４０のうちボア部４００と当該弁１０との間の微小な全閉クリアランスから不可避的に生じる流通量にまで、吸気通路２における吸入空気の流通量が制限される。また一方でボア部４００は、図示はしないが、全閉位置から回動したスロットル弁１０の外周部のうち、縁部１０１，１０２（図３参照）を除いた部分との間に開口を形成することで、吸気通路２を開放可能となっている。

　図３に示すように弁ボディ４０は、吸気通路２を軸方向に挟む両側にそれぞれ、円筒孔状の保持空間４０１，４０２を形成している。第一保持空間４０１には、第一回動軸部２０１が同軸上に突入している一方、第二保持空間４０２には、第二回動軸部２０２が同軸上に突入している。さらに弁ボディ４０は、スロットル弁１０及び吸気通路２とは軸方向の反対側にて第一保持空間４０１と連通する収容空間４０３を、形成している。

　軸受構造５０は、一対の軸受５１，５２から構成されている。第一軸受５１は、第一保持空間４０１内に同軸上に収容され、軸線Ｏ上にて弁ボディ４０により保持されている。第二軸受５２は、第二保持空間４０２内に同軸上に収容され、軸線Ｏ上にて弁ボディ４０により保持されている。

　第一軸受５１は、金属材料から形成されるラジアル転がり軸受であり、内輪５１０及び外輪５１１間に球状転動体５１２の複数を介装してなる。ここで、本実施形態の第一軸受５１では、内輪５１０及び外輪５１１の間にて複数の転動体５１２が単列に介装されているが、内輪５１０及び外輪５１１の間にて転動体５１２が複列に且つ各列複数ずつ介装されていてもよい。円環状の内輪５１０は、第一回動軸部２０１の外周部に嵌合して固定されている。円環状の外輪５１１は、弁ボディ４０の内周部に嵌合して固定されている。各転動体５１２は、内輪５１０及び外輪５１１に共通の周方向にて等間隔に配置され、それら内輪５１０及び外輪５１１に対して転がり接触可能となっている。こうした構成により第一軸受５１は、第一回動軸部２０１を回動可能に軸支している。

　第二軸受５２は、金属材料から形成されるラジアル滑り軸受であり、全体として円筒状を呈している。第二軸受５２の内周部は、第二回動軸部２０２の外周部に対して軸方向へ滑動可能に嵌合することで、滑動部５２０を構成している。第二軸受５２の外周部は、弁ボディ４０の内周部に嵌合して固定されることで、固定部５２１を構成している。こうした構成により第二軸受５２は、第二回動軸部２０２を回動可能に軸支している。

　駆動部６０は、電動モータ６１と減速機構６２とスプリング６３，６４とを組み合わせて構成され、収容空間４０３内に収容されている。電動モータ６１は、外部制御回路により通電されることで、モータ軸６１０から回転トルクを出力する。減速機構６２は、複数の金属製ギア６２０，６２１，６２２，６２３を歯車連繋させてなる。減速機構６２は、モータ軸６１０と一体回動する初段ギア６２０と、弁軸２０のうち第一回動軸部２０１と一体回動する最終段ギア６２３との間にて、減速作用を発揮する。かかる減速作用により減速機構６２は、モータ軸６１０から出力される回転トルクを増大して第一回動軸部２０１へと伝達することで、弁軸２０の回動位置に応じたスロットル弁１０の開度を調整する。デフォルトスプリング６３は、スロットル弁１０を全閉位置から全開位置側へと付勢する付勢トルクを、第一回動軸部２０１に作用させる。リターンスプリング６４は、スロットル弁１０を全開位置から全閉位置側へと付勢する付勢トルクを、第一回動軸部２０１に作用させる。これらスプリング６３，６４の相反方向の付勢トルクにより、電動モータ６１への通電停止時には、スロットル弁１０の回動位置が全閉位置及び全開位置の間の中間位置に保持される。

　センサ部７０は、ロータ磁石７１とセンサ素子７２とを組み合わせて構成され、収容空間４０３内に収容されている。ロータ磁石７１は、金属製の永久磁石から形成され、最終段ギア６２３の内周部に一体回動可能に装着されている。センサ素子７２は、ロータ磁石７１による形成磁界を検出して検出信号を出力する磁電変換素子、例えばホール素子等である。センサ素子７２は、ロータ磁石７１の内周側に配置され、カバー部材８０により位置固定されている。センサ素子７２から出力される検出信号は、最終段ギア６２３と一体回動する弁軸２０の回動位置を表すことから、外部制御回路では、当該回動位置に応じたスロットル弁１０の開度を検出可能となっている。

　カバー部材８０は、収容空間４０３を覆うためのカバーであり、樹脂材料によりカップ状に形成されている。カバー部材８０は、弁ボディ４０のうち収容空間４０３が開口する開口部４０４に装着されることで、当該空間４０３内の駆動部６０及びセンサ部７０を保護している。

　（線膨張係数の関係）
　図４に示すように以下では、吸気制御装置１における特定要素同士の線膨張係数の関係を、説明する。

　弁軸２０は、所定の線膨張係数αａを軸方向に与える金属材料、例えばステンレス鋼等の鉄系材料から、形成されている。これに対して弁ボディ４０は、弁軸２０よりも大きな線膨張係数αｂを軸方向に与える金属材料、例えばアルミニウム合金等のアルミニウム系材料から、形成されている。さらにスロットル弁１０は、弁軸２０及び弁ボディ４０の双方よりも大きな線膨張係数αｃを軸方向に与える金属材料、例えばアルミニウム合金等のアルミニウム系材料から、形成されている。

　こうした金属材料からの形成により、吸気制御装置１の軸方向では、スロットル弁１０及び弁ボディ４０の各線膨張係数αｃ，αｂは、弁軸２０の線膨張係数αａよりも大きく設定されている。それと共に、吸気制御装置１の軸方向では、スロットル弁１０の線膨張係数αｃは、弁ボディ４０の線膨張係数αｂよりも大きく設定されているのである。

　（締結箇所の関係）
　図５に示すように以下では、吸気制御装置１にて弁軸２０の締結軸部２００がスロットル弁１０に締結される箇所Ｐ１，Ｐ２の関係を、説明する。ここで以下の説明では、締結構造３０のうち第一締結部材３１の中心線と軸線Ｏとの交点を第一箇所Ｐ１として定義する一方、同構造３０のうち第二締結部材３２の中心線と軸線Ｏとの交点を第二箇所Ｐ２として定義する。また、スロットル弁１０が軸方向の第一回動軸部２０１側に有する縁部を、第一縁部１０１として定義する一方、スロットル弁１０が軸方向の第二回動軸部２０２側に有する縁部を、第二縁部１０２として定義する。さらに、スロットル弁１０において第一縁部１０１及び第二縁部１０２の間の中点を、軸方向における同弁１０の中心点Ｃとして定義する。

　第一箇所Ｐ１は、スロットル弁１０の中心点Ｃよりも、軸方向の第一回動軸部２０１側に位置している。ここで特に第一箇所Ｐ１は、中心点Ｃ及び第一縁部１０１の間の中点Ｍ１よりも、軸方向の第一回動軸部２０１側に位置している。これに対して第二箇所Ｐ２は、スロットル弁１０の中心点Ｃよりも、軸方向の第二回動軸部２０２側に位置することで、第一箇所Ｐ１からは第二回動軸部２０２側に離間している。ここで特に第二箇所Ｐ２は、中心点Ｃ及び第二縁部１０２の間の中点Ｍ２よりも、軸方向の中心点Ｃ側（即ち、第一回動軸部２０１側）に位置している。

　このような構成から吸気制御装置１の軸方向では、スロットル弁１０の中心点Ｃから第一箇所Ｐ１までの第一距離Ｌ１は、同中心点Ｃから第二箇所Ｐ２までの第二距離Ｌ２よりも大きく設定されている。これにより、第一箇所Ｐ１及び第二箇所Ｐ２間の中点Ｍｐは、軸方向においてスロットル弁１０の中心点Ｃから第一回動軸部２０１側へとずれている。

　（作用効果）
　以下、第一実施形態の作用効果を説明する。

　以上説明したように、第一実施形態の軸方向においてスロットル弁１０及び弁ボディ４０の各線膨張係数αｃ，αｂは、弁軸２０の線膨張係数αａよりも大きく設定される。そのため、スロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制するには、スロットル弁１０及び弁軸２０の間の線膨張係数差αｃ－αａに応じた熱変形量差と、弁ボディ４０及び弁軸２０の間の線膨張係数差αｂ－αａに応じた熱変形量差とを、考慮する必要がある。

　具体的に第一実施形態では、外輪５１１が弁ボディ４０に固定される第一軸受５１の内輪５１０に、弁軸２０のうち第一回動軸部２０１が固定されることで、第一軸受５１による第一回動軸部２０１の軸支が実現される。そのため、第一回動軸部２０１側に全閉クリアランスを確保してスロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制するには、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差と、弁ボディ４０及び弁軸２０間での熱膨張量差との総和を高温時に小さくする必要がある。

　また一方で第一実施形態では、固定部５２１が弁ボディ４０に固定される第二軸受５２の滑動部５２０に、弁軸２０のうち第二回動軸部２０２が軸方向への滑動可能に嵌合することで、第二軸受５２による第二回動軸部２０２の軸支が実現される。そのため、第二回動軸部２０２側に全閉クリアランスを確保してスロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制するには、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱収縮量差を、弁ボディ４０及び弁軸２０間での熱収縮量差よりも、低温時に大きくする必要がある。

　さて、第一実施形態の弁軸２０において締結軸部２００は、スロットル弁１０の軸方向での中心点Ｃよりも第一回動軸部２０１側に位置する第一箇所Ｐ１では、第一締結部材３１によりスロットル弁１０に締結される。それと共に、第一実施形態の弁軸２０において締結軸部２００は、スロットル弁１０の軸方向での中心点Ｃよりも第二回動軸部２０２側に位置する第二箇所Ｐ２では、第二締結部材３２によりスロットル弁１０に締結される。こうした締結構成下、上述の熱膨張量差及び熱収縮量差に関する知見に基づくことで第一実施形態の軸方向では、スロットル弁１０の中心点Ｃから第一箇所Ｐ１までの第一距離Ｌ１は、同中心点Ｃから第二箇所Ｐ２までの第二距離Ｌ２よりも大きく設定される。

　このような距離Ｌ１，Ｌ２の設定によれば、スロットル弁１０において中心点Ｃからの第一距離Ｌ１が大きくなる第一箇所Ｐ１は、第一回動軸部２０１側の第一縁部１０１に近接する。その結果、第一箇所Ｐ１から第一縁部１０１までの範囲の軸方向距離が小さくなることで、当該範囲では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差が図６に示す如く高温時に縮小され得る。故に第一回動軸部２０１側では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差と、弁ボディ４０及び弁軸２０間での熱膨張量差との総和も高温時に縮小され得るので、全閉クリアランスを確保してスロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制することが可能となる。尚、図６は、高温時としての１４０℃にて距離Ｌ１，Ｌ２の和を一定値とする条件の下、第二距離Ｌ２よりも大きい範囲で第一距離Ｌ１を増大させた場合に、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差が縮小される様子を、黒丸により示している。それと併せて図６は、高温時としての１４０℃にて距離Ｌ１，Ｌ２の和を上記一定値とする条件の下、第一距離Ｌ１と第二距離Ｌ２とを等しくした場合におけるスロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差を、比較例として黒三角により示している。

　ここで特に本実施形態の第一回動軸部２０１側では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での想定最高温度時の熱膨張量差と、弁ボディ４０及び弁軸２０間での想定最高温度時の熱膨張量差とにつき、それら差の総和が常温時の全閉クリアランスより小さく設定される。これにより、想定最高温度から想定最低温度までの任意の使用温度下において全閉クリアランスを、スロットル弁１０の開閉作動に必要な最小幅以上に確保することが、可能となる。尚、想定最高温度は例えば１４０℃であり、想定最低温度は例えば－４０℃である。

　さらに距離Ｌ１，Ｌ２の設定によれば、スロットル弁１０において中心点Ｃからの第二距離Ｌ２が小さくなる第二箇所Ｐ２は、第二回動軸部２０２側の第二縁部１０２から離間する。その結果、第二箇所Ｐ２から第二縁部１０２までの範囲の軸方向距離が大きくなることで、当該範囲では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱収縮量差が低温時に拡大され得る。故に第二回動軸部２０２側では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱収縮量差を、弁ボディ４０及び弁軸２０間での熱収縮量差より低温時に大きくすることで、全閉クリアランスを確保してスロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制することが可能となる。

　ここで特に本実施形態の第二回動軸部２０２側では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での想定最低温度時の熱収縮量差が、弁ボディ４０及び弁軸２０間での想定最低温度時の熱収縮量差より大きく設定される。これにより、想定最低温度から想定最高温度までの任意の使用温度下において全閉クリアランスを、スロットル弁１０の開閉作動に必要な最小幅以上に確保することが、可能となる。

　以上の如き第一実施形態によると、スロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制するように確保した全閉クリアランスからの不可避的な流通量を超えて、スロットル弁１０の全閉時に吸入空気が吸気通路を流通する事態を回避することも、可能である。したがって、吸気制御装置１としての特性を確保することができるのである。

　加えて、第一実施形態の軸方向では、スロットル弁１０の線膨張係数αｃが弁ボディ４０の線膨張係数αｂよりも大きく設定されるので、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差は、弁ボディ４０及び弁軸２０間での熱膨張量差と比べて大きくなり易い。しかし、スロットル弁１０において第一箇所Ｐ１から第一縁部１０１までの範囲では、距離Ｌ１，Ｌ２の設定に応じて軸方向距離が小さくなるので、スロットル弁１０及び弁軸２０間での高温時の熱膨張量差が可及的に縮小され得る。これにより第一回動軸部２０１側では、弁ボディ４０及び弁軸２０間での熱膨張量差と、それよりも大きくなり易いスロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差とにつき、それら差の総和を高温時に縮小してスロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制することが可能となる。

　また加えて、第一実施形態のスロットル弁１０では、中心点Ｃ及び第一縁部１０１の間の中点Ｍ１よりも第一回動軸部２０１側に、第一箇所Ｐ１が位置する。これにより、中点Ｍ１よりも第一箇所Ｐ１の方が第一回動軸部２０１側の第一縁部１０１に近接するので、第一箇所Ｐ１から第一縁部１０１までの軸方向範囲では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱膨張量差を高温時に確実に縮小し得る。これにより第一回動軸部２０１側では、スロットル弁１０及び弁軸２０間の熱膨張量差と、弁ボディ４０及び弁軸２０間の熱膨張量差との総和も高温時には確実に縮小して、スロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制することが可能となる。したがって、吸気制御装置１としての特性を確保する効果の信頼性につき、高めることができる。

　さらに加えて、第一実施形態のスロットル弁１０では、中心点Ｃ及び第二縁部１０２の間の中点Ｍ２よりも中心点Ｃ側に、第二箇所Ｐ２が位置する。これにより、中点Ｍ２よりも第二箇所Ｐ２の方が第二回動軸部２０２側の第二縁部１０２から離間するので、第二箇所Ｐ２から第二縁部１０２までの軸方向範囲では、スロットル弁１０及び弁軸２０間での熱収縮量差を低温時に確実に拡大し得る。これにより第二回動軸部２０２側では、スロットル弁１０及び弁軸２０間の熱収縮量差を、弁ボディ４０及び弁軸２０間の熱収縮量差よりも低温時に確実に大きくして、スロットル弁１０及び弁ボディ４０の干渉を抑制することが可能となる。したがって、吸気制御装置１としての特性を確保する効果の信頼性につき、高めることができる。

　（第二実施形態）
　図７に示すように本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による締結構造２０３０は、第一実施形態で説明した第一締結部材３１及び第二締結部材３２に、追加の第三締結部材２０３３を組み合わせて構成されている。

　第三締結部材２０３３は、第一締結部材３１及び第二締結部材３２と協働して締結軸部２００をスロットル弁１０に締結する螺子部材であり、金属材料により雄螺子状に形成されている。第三締結部材２０３３には、第一締結部材３１及び第二締結部材３２と実質的に同一の形状及びサイズが与えられているが、それら締結部材３１，３２とは相異なる形状及びサイズが与えられていてもよい。

　第三締結部材２０３３は、締結軸部２００のうち軸方向の第三箇所Ｐ３に対応させて、設けられている。第三箇所Ｐ３の第三締結部材２０３３は、嵌合孔２０３の貫通方向とは直交する径方向に締結軸部２００及びスロットル弁１０を貫通した状態で、締結軸部２００に螺着されている。これにより第三締結部材２０３３は、スロットル弁１０に対する締結軸部２００の締結を第三箇所Ｐ３にて実現している。ここで、第三締結部材２０３３の中心線と軸線Ｏとの交点に定義される第三箇所Ｐ３は、軸方向の第一箇所Ｐ１及び第二箇所Ｐ２の間に位置している。特に、本実施形態の第三箇所Ｐ３は、スロットル弁１０の中心点Ｃと実質一致している。

　このように第二実施形態の第三締結部材２０３３によると、第一箇所Ｐ１及び第二箇所Ｐ２の間の第三箇所Ｐ３にて、締結軸部２００がスロットル弁１０に締結される。これによれば、第一箇所Ｐ１がスロットル弁１０の第一縁部１０１に近接し且つ第二箇所Ｐ２が同弁１０の第二縁部１０２から離間する構成を担保しつつ、スロットル弁１０に対する締結軸部２００の締結強度を高めて当該構成を維持することが可能となる。したがって、吸気制御装置１としての特性を確保する効果につき、長きに亘って発揮することができる。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

　第一及び第二実施形態に関する変形例１では、締結部材３１，３２として螺子部材以外、例えばリベット等を採用してもよい。第一及び第二実施形態に関する変形例２では、スロットル弁１０の線膨張係数αｃを、弁ボディ４０の線膨張係数αｂと比べて小さく又は等しく設定してもよい。ここで変形例２について、例えば黄銅（真鍮）等の銅系材料によりスロットル弁１０を形成し、弁ボディ４０を例えばアルミニウム合金等のアルミニウム系材料から形成することで、線膨張係数αｂよりも小さい線膨張係数αｃを実現可能である。

　第一及び第二実施形態に関する変形例３では、図６のグラフに基づき、図８に示すように第一距離Ｌ１が第二距離Ｌ２よりも大きくなる限りにて、第一箇所Ｐ１を図５，７よりも第一縁部１０１に近接させると共に、第二箇所Ｐ２を図５，７よりも第二縁部１０２から離間させてもよい。尚、図８は、第一実施形態の変形例３を示している。

　第一及び第二実施形態に関する変形例４では、図９に示すように第一距離Ｌ１が第二距離Ｌ２よりも大きくなる限りにて、中心点Ｃ及び第一縁部１０１の間の中点Ｍ１よりも中心点Ｃ側（即ち、第二回動軸部２０２側）に、第一箇所Ｐ１を位置させてもよい。尚、図９は、第一実施形態の変形例４を示している。

　第一及び第二実施形態に関する変形例５では、図１０に示すように第一距離Ｌ１が第二距離Ｌ２よりも大きくなる限りにて、中心点Ｃ及び第二縁部１０２の間の中点Ｍ２よりも第二回動軸部２０２側に、第二箇所Ｐ２を位置させてもよい。尚、図１０は、第一実施形態の変形例５を示している。

　第二実施形態に関する変形例６では、図１１に示すように第一箇所Ｐ１及び第二箇所Ｐ２の間となる限りにて、それらの箇所Ｐ１，Ｐ２の中点Ｍｐに第三箇所Ｐ３を実質一致させてもよい。第二実施形態に関する変形例７では、第一箇所Ｐ１及び第二箇所Ｐ２の間となる限りにて、第二実施形態の中心点Ｃや変形例６の中点Ｍｐとは異なる箇所に、第三箇所Ｐ３を設定してもよい。

　第一及び第二実施形態に関する変形例８では、ころ状転動体の複数を内輪５１０及び外輪５１１間に単列又は複列介装してなるラジアル転がり軸受を、「第一軸受」として採用してもよい。第一及び第二実施形態に関する変形例９では、第二回動軸部２０２に対して軸方向へ滑動可能に嵌合する「滑動部」としての内輪と、弁ボディ４０に固定される「固定部」としての外輪とを有したラジアル転がり軸受を、「第二軸受」として採用してもよい。

　第一及び第二実施形態に関する変形例１０では、デフォルトスプリング６３を設けないことで、電動モータ６１への通電停止時におけるスロットル弁１０の回動位置を、全閉位置に保持してもよい。第一及び第二実施形態に関する変形例１１では、リターンスプリング６４を設けないことで、電動モータ６１への通電停止時におけるスロットル弁１０の回動位置を、全開位置に保持してもよい。

Claims

　内燃機関の吸気通路（２）において吸入空気の流通を制御する吸気制御装置であって、
　回動により前記吸気通路（２）を開閉するスロットル弁（１０）と、
　前記スロットル弁（１０）よりも軸方向の一方側及び他方側へそれぞれ突出する第一回動軸部（２０１）及び第二回動軸部（２０２）、並びに前記第一回動軸部（２０１）及び第二回動軸部（２０２）の間を前記軸方向に接続して前記スロットル弁（１０）に一体回動可能に締結される締結軸部（２００）を有する弁軸（２０）と、
　前記軸方向における前記スロットル弁（１０）の中心点（Ｃ）よりも前記第一回動軸部（２０１）側に位置する第一箇所（Ｐ１）において、前記締結軸部（２００）を前記スロットル弁（１０）に締結する第一締結部材（３１）と、
　前記中心点（Ｃ）よりも前記第二回動軸部（２０２）側に位置する第二箇所（Ｐ２）において、前記締結軸部（２００）を前記スロットル弁（１０）に締結する第二締結部材（３２）と、
　前記スロットル弁（１０）を収容する前記吸気通路（２）を形成する弁ボディ（４０）と、
　前記弁ボディ（４０）により保持されて前記第一回動軸部（２０１）を軸支する第一軸受（５１）と、
　前記弁ボディ（４０）により保持されて前記第二回動軸部（２０２）を軸支する第二軸受（５２）とを、備え、
　前記第一軸受（５１）は、前記第一回動軸部（２０１）に固定される内輪（５１０）、並びに前記弁ボディ（４０）に固定される外輪（５１１）を有し、
　前記第二軸受（５２）は、前記第二回動軸部（２０２）に対して前記軸方向へ滑動可能に嵌合する滑動部（５２０）、並びに前記弁ボディ（４０）に固定される固定部（５２１）を有し、
　前記軸方向において、前記スロットル弁（１０）及び前記弁ボディ（４０）の各線膨張係数（αｃ，αｂ）は、前記弁軸（２０）の線膨張係数（αａ）よりも大きく設定され、
　前記軸方向において、前記中心点（Ｃ）から前記第一箇所（Ｐ１）までの第一距離（Ｌ１）は、前記中心点（Ｃ）から前記第二箇所（Ｐ２）までの第二距離（Ｌ２）よりも大きく設定される、吸気制御装置。
　前記軸方向において、前記スロットル弁（１０）の線膨張係数（αｃ）は、前記弁ボディ（４０）の線膨張係数（αｂ）よりも大きく設定される、請求項１に記載の吸気制御装置。
　前記スロットル弁（１０）は、前記軸方向の前記第一回動軸部（２０１）側に第一縁部（１０１）を有し、
　前記第一箇所（Ｐ１）は、前記中心点（Ｃ）及び前記第一縁部（１０１）の間の中点（Ｍ１）よりも前記第一回動軸部（２０１）側に位置する、請求項１又は２に記載の吸気制御装置。
　前記スロットル弁（１０）は、前記軸方向の前記第二回動軸部（２０２）側に第二縁部（１０２）を有し、
　前記第二箇所（Ｐ２）は、前記中心点（Ｃ）及び前記第二縁部（１０２）の間の中点（Ｍ２）よりも前記中心点（Ｃ）側に位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載の吸気制御装置。
　前記第一箇所（Ｐ１）及び前記第二箇所（Ｐ２）の間に位置する第三箇所（Ｐ３）において、前記締結軸部（２００）を前記スロットル弁（１０）に締結する第三締結部材（２０３３）を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の吸気制御装置。