説明

バタフライバルブ及び内燃機関用吸気制御装置

【課題】品質を向上することのできるバタフライバルブ及び内燃機関用吸気制御装置を提供する。
【解決手段】バタフライバルブ(スロットルバルブ13)は、スロットルボデー11のボア11aを開閉する板状のバルブ体20と、バルブ体20にインサート成形により一体化されかつスロットルボデー11に支持されるシャフト体とを備える。シャフト体を、軸方向に二分割しかつ軸方向の相互間に所定の間隔を隔てて前記バルブ体20に一体化される2つのシャフト部材21(1),21(2)で構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バタフライバルブ及び内燃機関用吸気制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のバタフライバルブには、流路形成部材の流路を開閉する板状のバルブ体と、そのバルブ体にインサート成形により一体化されかつ流路形成部材に支持されるシャフト体とを備えるものがある(特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】特開2001−74156号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記従来のバタフライバルブ(特許文献1参照。)によると、バルブ体に1本のシャフト体であるスロットルシャフトをインサート成形により一体化するものであるから、スロットルシャフトの周りに対するバルブ体を成形する溶融樹脂の流動性が悪く、品質が低下するという問題があった。すなわち、成形型内に射出された溶融樹脂がスロットルシャフトに対して径方向に流れるような場合、溶融樹脂は、スロットルシャフトに突き当たって2方向に分岐されてシャフト周りを半周ずつ流れることによりスロットルシャフトの周りを満たすことになる。このため、溶融樹脂の流れに対してスロットルシャフトの裏側において、内部巣、ウェルドライン等の成形不良が発生しやすく、その結果、スロットルバルブの品質低下を招くことになる。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、品質を向上することのできるバタフライバルブ及び内燃機関用吸気制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記した課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするバタフライバルブ及び内燃機関用吸気制御装置により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項1にかかるバタフライバルブによると、シャフト体を軸方向に二分割しかつバルブ体に対して軸方向の相互間に所定の間隔を隔てて一体化される2つのシャフト部材で構成している。このため、両シャフト部材の軸方向の相互間に、バルブ体を成形する溶融樹脂の流動する通路が形成されることにより、溶融樹脂の流動性を向上し、ひいてはバタフライバルブの品質を向上することができる。
【0007】
また、特許請求の範囲の請求項2にかかるバタフライバルブによると、バルブ体の両シャフト部材の相互間に、
φd≧t
の条件を満たす板厚tに薄肉化された板状部が形成されている。これにより、バタフライバルブの全開時(「バルブ全開時」という。)における流体の流通抵抗を減少することができる。
【0008】
また、特許請求の範囲の請求項3にかかるバタフライバルブによると、バルブ体に埋設される2つのシャフト部材のうちの少なくとも一方のシャフト部材の埋設部に、バルブ体の樹脂部が係合する係合部を設けたものである。これにより、少なくとも一方のシャフト部材とバルブ体との結合強度を向上することができる。
【0009】
また、特許請求の範囲の請求項4にかかるバタフライバルブによると、係合部を、バルブ体の周方向の回り止めをなす形状としたものである。これにより、少なくとも一方のシャフト部材とバルブ体との周方向に関する結合強度を向上することができる。
【0010】
また、特許請求の範囲の請求項5にかかるバタフライバルブによると、係合部を、バルブ体の軸方向のずれ止めをなす形状としたものである。これにより、少なくとも一方のシャフト部材とバルブ体との軸方向に関する結合強度を向上することができる。
【0011】
また、特許請求の範囲の請求項6にかかるバタフライバルブによると、2つのシャフト部材が異なる材質で形成されている。これにより、各シャフト部材をそれぞれの機能に適する材質で形成することができる。
【0012】
また、特許請求の範囲の請求項7にかかる内燃機関用吸気制御装置によると、流路形成部材としてのスロットルボデーに回転可能に支持され、かつ、スロットルボデーの吸入空気が流れるボアを開閉することにより吸入空気量を調整するバタフライ式のスロットルバルブとして請求項1〜6のいずれか1つに記載のバタフライバルブを備えるものである。これにより、品質を向上することのできるバタフライバルブを備える内燃機関用吸気制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。
【実施例】
【0014】
[実施例1]
本発明の実施例1を説明する。本実施例では、内燃機関用吸気制御装置として、バタフライバルブを備えた内燃機関用スロットル制御装置を例示する。内燃機関用スロットル制御装置は、自動車等の車両の運転者(ドライバー)のアクセル操作量に基づいて、内燃機関(「エンジン」という。)の各気筒(いわゆるシリンダ)の燃焼室内に流入する吸入空気量を変更することにより、エンジン回転速度またはエンジントルクをコントロールする内燃機関用吸気制御装置である。なお、内燃機関は、例えば多気筒ガソリンエンジンである。また、内燃機関用スロットル制御装置は、電子制御式スロットル制御装置、内燃機関用吸入空気量制御装置、内燃機関用吸気量制御装置等とも呼ばれるものである。なお、図1は内燃機関用スロットル制御装置を示す平面図、図2は図1のII−II線矢視断面図、図3はカバー部材を取り外した状態のスロットルボデーを示す側面図である。
【0015】
図2に示すように、内燃機関用スロットル制御装置10は、エンジン(図示しない。)の各気筒に連通する吸気通路いわゆるボア11aを形成するスロットルボデー11と、ボア11a内を流れる吸入空気量を調整するスロットルバルブ13と、スロットルバルブ13を開弁方向(又は閉弁方向)に駆動する駆動モータ14と、スロットルバルブ13を閉弁方向に付勢するコイルスプリングからなるリターンスプリング15と、運転者のアクセル操作量に応じてスロットルバルブ13の回転角度(いわゆるスロットル開度)を制御するエンジン制御装置いわゆるエンジン制御ユニットECU(図示しない。)とを備えている。
【0016】
前記スロットルボデー11は、前記スロットルバルブ13を回転可能に支持するハウジングであって、図示しないエンジンのインテークマニホールドの上流端に固定ボルトや締結ネジ等の締結具を用いて締め付けられる。スロットルボデー11の外側部(図2において右側部)には、カバー部材16が組付けられている。スロットルボデー11は、樹脂材料によって一体成形されており、その主体をなす中空円筒状のボア壁部17、歯車減速機構(後述する。)の各ギヤを回転可能に収容するギヤボックス部18、及び、駆動モータ14を収容する中空円筒状のモータハウジング部19等を有している。
【0017】
前記ボア壁部17内の中空部が、エンジンの各気筒に向かう吸入空気が流れるボア11aとなっている。ボア壁部17の上流側の端部(図1において下端部、図3において左端部が相当。)は、吸入空気を濾過するエアクリーナ(図示しない。)に吸気ダクト(図示しない。)を介して気密的に結合される。また、ボア壁部17の下流側の端部(図1において上端部、図3において右端部が相当。)には、前記インテークマニホールドが気密的に結合される。また、ボア壁部17とインテークマニホールドとの間には、吸気脈動を抑制するためのサージタンクを介装してもよい。なお、スロットルボデー11は、本明細書でいう「流路形成部材」に相当する。また、ボア11aは、本明細書でいう「流路」に相当する。
【0018】
図2に示すように、前記スロットルバルブ13は、前記ボア11a内を開閉する円板状の樹脂製のバルブ体20と、そのバルブ体20の両側部に設けられかつ前記スロットルボデー11のボア壁部17に軸受27(後述する。)を介して支持される左右一対の金属製のシャフト部材21とを備えている。両シャフト部材21は、バルブ体20の両側部にインサート成形により左右対称状に一体化されており、バルブ体20を径方向(図2において左右方向)に横切る回転軸線13L上に配置されている。なお、図5は図2のV部を示す部分拡大図、図6は図2のVI部を示す部分拡大図、図7はスロットルバルブを示す断面図である。
【0019】
図5〜図7に示すように、前記両シャフト部材21(1),21(2)の基部が埋設部21cとしてバルブ体20のシャフト被覆部20cに埋設されているとともに、その埋設部21cに連続するシャフト部材21の大半がシャフト被覆部20cに連続する樹脂による段付円筒状をなす筒状軸部20a,20bにより被覆されている。シャフト被覆部20cに連続する大径側の筒状軸部20a上には、シール部材28(後述する。)が配置される。大径側の筒状軸部20aに連続する小径側の筒状軸部20b上に軸受27(後述する。)が配置される。また、シャフト部材21の外端部は、小径側の筒状軸部20bの外端面より露出されている。なお、スロットルバルブ13は、本明細書でいう「バタフライバルブ」に相当する。また、軸受27が配置される小径側の筒状軸部20bを有するシャフト部材21の軸部分を支軸部21aという。
【0020】
図2に示すように、前記ボア壁部17には、前記スロットルバルブ13の両シャフト部材21(1),21(2)をそれぞれ回転可能に軸支する中空円筒状の一対の軸受筒部23が設けられている。なお、両軸受筒部23の外側端部は、ボア壁部17の外側面に突出されている。また、一方(図2において右方)の軸受筒部23における外側端部は、前記リターンスプリング15を保持するスプリング内周ガイド(符号、23aを付す。)として機能する。なお、図示しないが、スプリング内周ガイド23aの基端部(図2において左端部)には、リターンスプリング15の一方の端末部を掛止するボデー側スプリング掛止部が設けられている。
【0021】
前記ギヤボックス部18は、前記ボア壁部17の外側部(図2において右側部)に一体形成されている。ギヤボックス部18の内部空間が、歯車減速機構(後述する。)の各ギヤを回転可能に収容するギヤ室となっている。また、図3に示すように、ギヤボックス部18の所定部位(図3において左上部)の内側には、前記スロットルバルブ13の全閉方向の回転動作を全閉位置にて規制するためのブロック状の全閉ストッパ24が一体形成されている。全閉ストッパ24のストッパ面(図3において下端面)24aは、スロットルバルブ13が全閉となった際に、スロットルギヤ37(後述する。)の当接部48の当接面48aが面接触状に当接可能に設けられている。
【0022】
図2に示すように、前記モータハウジング部19は、前記ボア壁部17の外側部(図2において下側部)に一体形成されている。モータハウジング部19の内部空間が、駆動モータ14を収容保持するモータ収容部25となっている。モータ収容部25の軸線方向(図2において左右方向)は、スロットルバルブ13の回転軸線13Lに対して平行をなしている。また、ボア壁部17の外周部には、スロットルボデー11の下流側の端部をインテークマニホールドの上流側の端部に締め付け固定するための固定ボルトや締結ネジ等の締結具を挿通する円筒状のカラー26が設けられている。
【0023】
前記スロットルバルブ13のバルブ体20は、前記スロットルボデー11のボア11a内に開閉可能に収容されている。スロットルバルブ13の回転軸線13Lは、ボア11a内を流れる吸入空気の平均的な流れの軸線方向(図2において紙面表裏方向)に対して略直交している。バルブ体20は、ボア11aの断面形状に対応する略円板状に形成されている。バルブ体20の外周部(いわゆる外周端面)とスロットルボデー11のボア11aの壁面(いわゆるボア11aの内径面)との間の隙間いわゆる全閉クリアランスを最小とし、また、吸入空気量を最小とする全閉位置から、バルブ体20の外周部とボア11aの壁面との間の隙間を最大としかつ吸入空気量を最大とする全開位置に至るまでの回転動作可能範囲内において、スロットルバルブ13の回転角度(いわゆるバルブ開度)が変更されることにより、エンジンの各気筒内に吸入される吸入空気量を調整することができる。
【0024】
図5及び図7に示すように、前記スロットルバルブ13の両シャフト部材21(1),21(2)上の小径側の筒状軸部20bは、前記スロットルボデー11の両軸受筒部23にそれぞれ滑り軸受からなる軸受27を介してそれぞれ回転可能に軸支されている。両シャフト部材21のうち、ギヤボックス部18側(図2において右側)に配置される一方のシャフト部材21(符号、(1)を付す。)が駆動側のシャフト部材21となっており、他方(図2において左方)に配置されるシャフト部材21(符号、(2)を付す。)が非駆動側のシャフト部材21となっている。また、両シャフト部材21(1),21(2)上の大径側の筒状軸部20aと両軸受筒部23との間には、両者間の気密を維持するための弾性を有する円環状のシール部材28が介装されている(図5及び図7参照。)。また、筒状軸部20a,20bを備える両シャフト部材21(1),21(2)の実質的構成は同一である。しかし、非駆動側シャフト部材21(2)の小径側の筒状軸部20bの軸長に比べ、駆動側のシャフト部材21(1)の小径側の筒状軸部20bの軸長が所定量(例えば、2〜3倍程度)長く設定されている。そして、駆動側のシャフト部材21(1)における小径側の筒状軸部20bの外端面より露出する外端部が、スロットルギヤ37(後述する。)を連結するため連結軸部21bとなっている(図2参照。)。
【0025】
図2に示すように、前記スロットルバルブ13を開弁方向(又は閉弁方向)に回転駆動する動力ユニットは、前記駆動モータ14と、駆動モータ14の回転動力をスロットルバルブ13(詳しくは、駆動側のシャフト部材21(1))に伝達する動力伝達装置である歯車減速機構とを備えている。駆動モータ14は、カバー部材16内に埋設されたモータ用通電端子(図示しない。)に電気的に接続されており、通電によってモータシャフト34が正転方向または逆転方向に回転する電動式のアクチュエータ(駆動源)である。また、歯車減速機構は、駆動モータ14の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、駆動モータ14のモータシャフト34上に固定されたピニオンギヤ35と、ピニオンギヤ35と噛み合って回転する中間減速ギヤ36と、中間減速ギヤ36と噛み合って回転するスロットルギヤ37とを備えている。また、中間減速ギヤ36は、回転中心をなす支持軸38に回転可能に支持されており、ピニオンギヤ35に噛み合う大径のギヤ部、及び、スロットルギヤ37に噛み合う小径のギヤ部を同軸上に有している。なお、図4はスロットルギヤを示す側面図である。
【0026】
図2に示すように、前記カバー部材16は、回転角度センサ(後述する。)のターミナル間や駆動モータ14へのモータ用通電端子間を電気的に絶縁することが可能な樹脂材料によって一体成形されている。カバー部材16は、前記ギヤボックス部18の開口側端部に対して、リベット、スクリュー、クリップ、溶着、接着等の適宜の取付手段によって取り付けられることにより、ギヤボックス部18内を閉鎖している。なお、カバー部材16には、外部コネクタ(図示しない。)が差し込みにより接続されるコネクタ部39が一体形成されている(図1参照。)。
【0027】
前記スロットルギヤ37は、熱可塑性樹脂材料により一体成形された回転駆動体である。スロットルギヤ37の外周部には、前記中間減速ギヤ36(詳しくは、小径ギヤ部)と噛み合う扇形のギヤ部41が一体形成されている(図2参照。)。ギヤ部41の内周部には、前記ギヤボックス部18の底面側(図2において左側)に突出する中空円筒状の筒状部42が一体形成されている。筒状部42の突出部分の外周部は、前記リターンスプリング15のコイル内径側を保持するスプリング内周ガイド(符号、42aを付す。)として機能する。なお、図示しないが、スプリング内周ガイド42aの基端部(図2において右端部)には、リターンスプリング15の他方の端末部を掛止するギヤ側スプリング掛止部が設けられている。
【0028】
前記筒状部42の内周部には、円環板状をなす金属製(例えば、ステンレス鋼)の連結部材43がインサート成形によって一体化されている。図5に示すように、連結部材43の中心部には、前記駆動側のシャフト部材21(1)の連結軸部21bに嵌合可能な連結孔44が形成されている(図4参照。)。スロットルギヤ37の連結部材43と駆動側のシャフト部材21(1)の連結軸部21bとは、嵌合状態でかつレーザー溶接によって一体的に結合されている(図2参照。)。
【0029】
図4に示すように、前記スロットルギヤ37の外周部には、前記スロットルバルブ13が全閉位置まで閉じられた際に、前記スロットルボデー11のギヤボックス部18内に設けられた全閉ストッパ24に当接される当接部48が一体形成されている。この当接部48は、前記ギヤ部41の周方向(図2において右回り方向の端部)を利用して形成されている。当接部48には、スロットルバルブ13が全閉した際に、スロットルボデー11の全閉ストッパ24のストッパ面24aに面接触状に当接する当接面48aが形成されている。
【0030】
図2に示すように、前記内燃機関用スロットル制御装置10には、前記スロットルバルブ13の回転角度(スロットル開度)を電気信号(スロットル開度信号)に変換し、前記エンジン制御ユニットECU(図示しない。)へ出力するスロットルポジションセンサ50が設けられている。スロットルポジションセンサ50は、前記スロットルギヤ37の筒状部42の内周部に接着剤等を用いて一体的に固定されたマグネット51及びヨーク(図示しない。)と、前記カバー部材16のセンサ搭載部52に組み込まれた非接触式の磁気検出素子53とを備えている。マグネット51は、分割型の永久磁石である。また、ヨークは、マグネット51によって磁化される分割型の磁性体である。また、センサ搭載部52は、カバー部材16の内面側(図2において左側面側)に突出されており、スロットルギヤ37の筒状部42の内部空間内に所定の隙間をもって挿入可能に形成されている。また、磁気検出素子53は、スロットルギヤ37の筒状部42の内部空間において、自身に鎖交する磁束密度に対応した信号を出力するホール素子またはホールICまたは磁気抵抗素子である。
【0031】
前記エンジン制御ユニットECU(図示しない。)には、前記スロットルポジションセンサ50の他、運転者によるアクセル操作量(アクセルペダルの踏み込み量)を電気信号(アクセル開度信号)に変換して出力するアクセル開度センサ(図示しない。)が接続されている。また、エンジン制御ユニットECUは、スロットルポジションセンサ50からのスロットル開度信号とアクセル開度センサからのアクセル開度信号との偏差がなくなるように、前記駆動モータ14に対して比例積分微分制御(PID制御)によるフィードバック制御を行うように設定されている。
【0032】
次に、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置10の構成部品の組付方法を説明する(図2参照。)。なお、スロットルボデー11は、予めスロットルバルブ13をインサートした状態で樹脂成形されているものとする。
まず、スロットルボデー11の両軸受筒部23にスロットルバルブ13の両シャフト部材21を軸受27及びシール部材28を介して回転可能に支持する。次に、スロットルボデー11のスプリング内周ガイド23aにリターンスプリング15の一端部を外嵌し、その端末部をスプリング内周ガイド23aのボデー側スプリング掛止部(図示しない。)に掛止する。次に、スロットルギヤ37のスプリング内周ガイド42aに前記リターンスプリング15の他端部を外嵌し、その端末部をスロットルギヤ37のギヤ側スプリング掛止部(図示しない。)に掛止する。
【0033】
次に、スロットルバルブ13の駆動側のシャフト部材21(1)の連結軸部21bに、スロットルギヤ37の連結部材43の連結孔44を相対回転可能に嵌合する。なお、小径側の筒状軸部20bの外端面に連結部材43の対向端面を当接させる(図5参照。)。
次に、スロットルギヤ37を閉方向(図3において右回り方向(図中、矢印Y1参照。)に回転させることにより、スロットルギヤ37の当接部48の当接面48aを、スロットルボデー11の全閉ストッパ24のストッパ面24aに面接触状に当接させる(図4参照。)。このように、スロットルギヤ37の当接部48をスロットルボデー11の全閉ストッパ24に当接させた状態で、スロットルバルブ13を回転させることにより全閉クリアランスを調整する。この全閉クリアランスの調整作業は、スロットルバルブ13のバルブ体20の外周部(外周端面)とスロットルボデー11のボア11aの壁面との間に所定の隙間いわゆる全閉クリアランスが形成されかつバルブ体20の外周部がボア11aの壁面に接触しないように、スロットルバルブ13とスロットルギヤ37との相対回転角度(取付角度)を調整することにより行なわれる。
【0034】
次に、全閉クリアランスの調整後に、駆動側のシャフト部材21(1)の連結軸部21bと連結部材43とを全周に亘ってレーザー溶接することによって、該シャフト部材21(1)と連結部材43とが一体的に結合される。その後、スロットルボデー11の所定部位に、駆動モータ14、支持軸38、中間減速ギヤ36が組み込まれた後(図3参照。)、スロットルボデー11にカバー部材16が取付けられることにより、内燃機関用スロットル制御装置10が完成する(図2参照。)。なお、非駆動側の軸受筒部23の開口端面はプラグ(図示しない。)によって閉鎖される。
【0035】
次に、本実施例の内燃機関用スロットル制御装置10の作動を説明する。
運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号がエンジン制御ユニットECU(図示しない。)に入力される。そして、エンジン制御ユニットECUによってスロットルバルブ13のバルブ体20が所定の角度となるように駆動モータ14が通電されることにより、駆動モータ14のモータシャフト34が回転する。そして、駆動モータ14のトルクが、ピニオンギヤ35、中間減速ギヤ36及びスロットルギヤ37に伝達される。これにより、スロットルギヤ37が、リターンスプリング15の付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量に対応した回転角度分だけ回転される。したがって、スロットルギヤ37が回転するにともない、スロットルバルブ13が全閉位置より開方向に回転駆動される。この結果、吸気通路が所定の角度だけ開かれることにより、エンジンの回転速度がアクセルペダルの踏み込み量に対応した速度に変更される。
【0036】
そして、運転者がアクセルペダルから足を離すと、リターンスプリング15の付勢力によりスロットルバルブ13及びスロットルギヤ37等が元の位置すなわち全閉位置まで戻される。なお、運転者がアクセルペダルを戻すと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号が出力されるので、スロットルバルブ13が全閉開度となるように、エンジン制御ユニットECUによって駆動モータ14を逆回転させるように通電することもできる。
【0037】
このとき、スロットルギヤ37の当接部48の当接面48aが、スロットルボデー11側の全閉ストッパ24のストッパ面24aに当接するまで、リターンスプリング15の付勢力によりスロットルバルブ13が開位置側より全閉位置側へ閉じる方向に回転される。そして、全閉ストッパ24のストッパ面24aに当接部48の当接面48aが当接することによって、スロットルバルブ13の全閉方向のそれ以上の回転動作が規制されて、スロットルバルブ13が所定の全閉位置に保持される(図4参照。)。すなわち、スロットルバルブ13のバルブ体20の外周部(外周端面)とスロットルボデー11のボア11aの壁面との間に所定の隙間いわゆる全閉クリアランスが形成されるように、スロットルバルブ13のバルブ体20の回転角度が保持されるので、スロットルバルブ13の全閉時(いわゆるアイドル運転時)であっても、エンジンの各気筒内に所定の吸入空気量(全閉時の洩れ空気量)の吸入空気が吸入される。そして、スロットルバルブ13のバルブ体20をバイパスする空気量を制御する電磁弁(図示しない。)により、エンジン回転速度が目標のアイドル回転速度となるように制御される。なお、スロットルバルブ13のバルブ体20をバイパスする空気量を制御する電磁弁を使用せずに、駆動モータ14を通電することにより、スロットルバルブ13の開度を全閉位置より開いた所定の開度で停止することで、エンジン回転速度を目標のアイドル回転速度となるように制御することも可能である。
【0038】
次に、前記スロットルバルブ13を詳しく説明する。図7に示すように、スロットルバルブ13が備える2つのシャフト部材21(1),21(2)は、本明細書でいう「シャフト体」を構成するものであって、1本のシャフト体を軸方向(図7において左右方向)に二分割しかつ軸方向の相互間に所定の間隔21Sを隔ててバルブ体20に一体化されている。また、前記バルブ体20に埋設される両シャフト部材21(1),21(2)の埋設部21cの外表面には、ローレット加工による網目模様の凹凸部21dが形成されている。凹凸部21dは、バルブ体20に埋設されることにより、バルブ体20の樹脂部が係合している。これにより、凹凸部21dは、シャフト部材21に対するバルブ体20の周方向の回り止め、及び、シャフト部材21に対するバルブ体20の軸方向のずれ止めをなしている。なお、凹凸部21dは、本明細書でいう「係合部」に相当する。
【0039】
また、前記両シャフト部材21(1),21(2)は異なる材質で形成されている。すなわち、駆動側のシャフト部材21(1)は、前記スロットルギヤ37の連結部材43に対するレーザー溶接に適する金属材料、例えば炭素成分の少ないステンレス鋼により形成されている。また、非駆動側のシャフト部材21(2)は、その機能上、他の部材とのレーザー溶接を要しないため、ステンレス鋼に比べて、安価な金属材料、例えば炭素成分の多い炭素鋼(S45C)により形成されている。
【0040】
また、前記両シャフト部材21(1),21(2)の支軸部21aは、軸径φdで形成されている。また、前記バルブ体20には、前記両シャフト部材21(1),21(2)の相互間において板厚tをなす板状部20dが形成されている。
そして、軸径φdと板厚tとは、
φd≧t
の条件を満たすように設定されている。本実施例では、φd>tの条件を満たしている。なお、板状部20dは、回転軸線13Lを板厚tの中心として形成されている。
【0041】
また、前記バルブ体20の表裏両面は、前記シャフト被覆部20c及び前記板状部20dを含めてなだらかに連続する流線形を呈する面をもって形成されている。また、バルブ体20の表裏両面上には、回転軸線13Lに直交する適数本のリブ部20eが形成されている。
【0042】
前記内燃機関用吸気制御装置10(図2参照。)におけるスロットルバルブ13によると、シャフト体を軸方向に二分割しかつバルブ体20に対して軸方向の相互間に所定の間隔20S(図7参照。)を隔てて一体化される2つのシャフト部材21(1),21(2)で構成している。このため、両シャフト部材21(1),21(2)の軸方向の相互間に、バルブ体20を成形する溶融樹脂の流動する間隔20Sの通路が形成されることにより、溶融樹脂の流動性を向上し、ひいてはスロットルバルブ13の品質を向上することができる。
【0043】
また、バルブ体20の両シャフト部材21(1),21(2)の相互間すなわちシャフト被覆部20cの相互間に、
φd≧t
の条件を満たす板厚tに薄肉化された板状部20dが形成されている(図7参照。)。これにより、バルブ全開時における流体の流通抵抗を減少することができる。
【0044】
また、バルブ体20の両シャフト被覆部20cに埋設される2つのシャフト部材21(1),21(2)の埋設部21cに、バルブ体20の樹脂部が係合する凹凸部21dを設けたものである(図7参照。)。これにより、両シャフト部材21(1),21(2)とバルブ体20との結合強度を向上することができる。
【0045】
また、両シャフト部材21(1),21(2)の凹凸部21dを、バルブ体20の周方向の回り止め、及び、バルブ体20の軸方向のずれ止めをなす形状としたものである。これにより、両シャフト部材21(1),21(2)とバルブ体20との周方向、及び、軸方向に関する結合強度を向上することができる。
【0046】
また、2つのシャフト部材21(1),21(2)が異なる材質で形成されている。すなわち、駆動側のシャフト部材21(1)は、スロットルギヤ37の連結部材43に対するレーザー溶接に適する金属材料により形成され、また、非駆動側のシャフト部材21(2)は、安価な金属材料により形成されている。これにより、各シャフト部材21をそれぞれの機能に適する材質で形成することができる。
【0047】
また、前記した内燃機関用スロットル制御装置10(図2参照。)によると、スロットルボデー11に回転可能に支持され、かつ、スロットルボデー11の吸入空気が流れるボア11aを開閉することにより吸入空気量を調整する前記スロットルバルブ13を備えるものである。これにより、品質を向上することのできるスロットルバルブ13を備える内燃機関用スロットル制御装置10を提供することができる。
【0048】
[実施例2]
本発明の実施例2を説明する。本実施例は、前記実施例1の一部を変更したものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明を省略する。なお、図8は内燃機関用スロットル制御装置を示す断面図、図9は図8のIX部を示す部分拡大図、図10は図8のX部を示す部分拡大図、図11はスロットルバルブを示す断面図である。
図8に示すように、本実施例におけるスロットルバルブ(符号、213を付す。)は、前記実施例1における両シャフト部材21(1),21(2)を次に述べるシャフト部材221(1),221(2)に変更したものである。
【0049】
図11に示すように、本実施例の両シャフト部材221(1),221(2)は、バルブ体20のシャフト被覆部20cに連続する樹脂による円筒状をなす大径側の筒状軸部20aにより被覆されており、前記実施例1における小径側の筒状軸部20bを省略することによって、残りの大半が筒状軸部20aの外端面より露出されている。図9及び図10に示すように、シャフト被覆部20cに連続する筒状軸部20a上には、前記実施例1と同様にシール部材28が配置されている。また、両シャフト部材221(1),221(2)上には前記軸受27が直接的に配置されており、その軸部分が支軸部221aとなっている。その支軸部221aを含むシャフト部材221(1),221(2)は、前記実施例1における支軸部21aの軸径φdと同一径をなすように大径化された軸径φd(同一符号を付す。)となっている(図11参照。)。
また、駆動側(図8において右側)のシャフト部材221(1)の外端部には、段付面221eを介して、前記実施例1の連結軸部21bと同径をなす連結軸部221bが同軸上に形成されている(図9参照。)。
【0050】
次に、前記駆動側のシャフト部材221(1)とスロットルギヤ37との結合方法について説明する。駆動側のシャフト部材221(1)の連結軸部221bに、スロットルギヤ37の連結部材43の連結孔44を嵌合する(図9参照。)。なお、駆動側のシャフト部材221(1)の段付面221eに連結部材43の対向端面を当接させる。
次に、前記実施例1で述べたようにして全閉クリアランスを調整した後、駆動側のシャフト部材221(1)の連結軸部221bと連結部材43とを全周に亘ってレーザー溶接することによって、該シャフト部材221(1)と連結部材43とが一体的に結合される。
【0051】
本実施例のスロットルバルブ213及び内燃機関用スロットル制御装置10によっても、前記実施例1と同様の作用・効果を得ることができる。
【0052】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明のバタフライバルブは、スロットルバルブに限らず、各種の流体の流路を開閉するバタフライバルブとして適用することができる。また、シャフト部材の支軸部の軸径φdとバルブ体の板状部の板厚tとは、φd≧tの条件を満たすものに限らず、φd<tの条件を満たすように設定してもよい。また、前記実施例では、両シャフト部材の埋設部に凹凸部(係合部)を設けたが、いずれか一方のシャフト部材(例えば、駆動側のシャフト部材)のみの埋設部に凹凸部(係合部)を設けてもよい。また、前記実施例では、凹凸部(係合部)をバルブ体の周方向の回り止め及び軸方向のずれ止めをなす形状としたが、凹凸部(係合部)を、バルブ体の周方向の回り止めのみをなす形状としたり、あるいは、バルブ体の軸方向のずれ止めのみをなす形状としてもよい。また、凹凸部(係合部)は、必要に応じて設定されるものであり、省略することもできる。また、前記実施例では、2つのシャフト部材を異なる材質で形成したが、同一の材質(金属材料、又は、樹脂材料)で形成することもできる。また、駆動側のシャフト部材を金属材料で形成し、非駆動側のシャフト部材を樹脂材料で形成することもできる。また、連結軸部は、シャフト部材と別体で形成し、それをシャフト部材に取付ける構成のものでもよい。また、シャフト部材上にシール部材28を直接的に配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】実施例1にかかる内燃機関用スロットル制御装置を示す平面図である。
【図2】図1のII−II線矢視断面図である。
【図3】カバー部材を取り外した状態のスロットルボデーを示す側面図である。
【図4】スロットルギヤを示す側面図である。
【図5】図2のV部を示す部分拡大図である。
【図6】図2のVI部を示す部分拡大図である。
【図7】スロットルバルブを示す断面図である。
【図8】実施例2にかかる内燃機関用スロットル制御装置を示す断面図である。
【図9】図8のIX部を示す部分拡大図である。
【図10】図8のX部を示す部分拡大図である。
【図11】スロットルバルブを示す断面図である。
【符号の説明】
【0054】
10 スロットル制御装置(吸気制御装置)
11 スロットルボデー(流路形成部材)
11a ボア(流路)
13 スロットルバルブ(バタフライバルブ)
20 バルブ体
21 シャフト部材
21a 支軸部
21b 連結軸部
21c 埋設部
21d 凹凸部(係合部)
27 軸受
213 スロットルバルブ(バタフライバルブ)
221 シャフト部材
221a 支軸部
221b 連結軸部


【特許請求の範囲】
【請求項1】
流路形成部材の流路を開閉する板状のバルブ体と、前記バルブ体にインサート成形により一体化されかつ前記流路形成部材に支持されるシャフト体とを備えるバタフライバルブであって、
前記シャフト体を、軸方向に二分割しかつ軸方向の相互間に所定の間隔を隔てて前記バルブ体に一体化される2つのシャフト部材で構成したことを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項2】
請求項1に記載のバタフライバルブであって、
前記流路形成部材に軸受を介して支持される前記シャフト部材の支軸部の軸径をφdとしたとき、
前記バルブ体に、前記両シャフト部材の相互間において
φd≧t
の条件を満たす板厚tの板状部が形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のバタフライバルブであって、
前記バルブ体に埋設される前記2つのシャフト部材のうちの少なくとも一方のシャフト部材の埋設部に、前記バルブ体の樹脂部が係合する係合部を設けたことを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項4】
請求項3に記載のバタフライバルブであって、
前記係合部を、前記バルブ体の周方向の回り止めをなす形状としたことを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項5】
請求項3又は4に記載のバタフライバルブであって、
前記係合部を、前記バルブ体の軸方向のずれ止めをなす形状としたことを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1つに記載のバタフライバルブであって、
前記2つのシャフト部材が異なる材質で形成されていることを特徴とするバタフライバルブ。
【請求項7】
流路形成部材としてのスロットルボデーに回転可能に支持され、かつ、前記スロットルボデーの吸入空気が流れるボアを開閉することにより吸入空気量を調整するバタフライ式のスロットルバルブとして請求項1〜6のいずれか1つに記載のバタフライバルブを備えることを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2008−101672(P2008−101672A)
【公開日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−283736(P2006−283736)
【出願日】平成18年10月18日(2006.10.18)
【出願人】(000116574)愛三工業株式会社 (1,018)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】