(57)【要約】【課題】スロットルボディを樹脂成形する場合において、スロットルバルブの同軸精度を向上させる。【解決手段】吸気装置１が、スロットルボア１１を有する第１吸気通路１０が形成された樹脂製のスロットルボディ１２と、スロットルボディに回転自在に支持され、スロットルボアを開閉するスロットルバルブ１４とを備え、スロットルボアは、楕円形状を有し、当該楕円の長軸がスロットルバルブの回転軸１４ａと交差する構成とし、スロットルバルブの回転軸を支持する軸受１６間の距離を短くする。【選択図】図３
2010116795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルボアを有する第１吸気通路が形成された樹脂製のスロットルボディと、
前記スロットルボディに回転軸を介して回転自在に支持され、前記第１吸気通路の絞り制御に供されるスロットルバルブと
を備え、
前記スロットルボアは、その横断面が楕円形状を有し、当該楕円の長軸が前記回転軸と交差することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記スロットルボディは、強化繊維を含む樹脂材料により形成され、
前記強化繊維は、その長手方向が前記楕円の長軸と交差することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記第１吸気通路に連通する第２吸気通路が形成された吸気部材と、
前記スロットルボディと前記吸気部材のどちらか一方に突設されるとともに、雄ねじが外周面に形成され、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との連結に供される連結管と、
前記スロットルボディと前記吸気装置とのどちらか他方に設けられるとともに、前記雄ねじと螺合する雌ねじが内周面に形成された連結管保持部と
を更に備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記連結管は、前記第１吸気通路に連なる内周の横断面が略真円形状を呈し、
前記第１吸気通路は、前記スロットルボアから前記連結管に向けて前記楕円から前記略真円に徐々に変化することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路にスロットルバルブが配設されたスロットルボディを有する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火内燃機関（例えば、自動車エンジン）に付設される吸気装置は、燃焼室に流入する吸入気の量を制御するためのスロットル装置や、スロットル装置を通過した吸入気を燃焼室に導入するための吸気管等から構成されている。スロットル装置は、スロットルボディや、このスロットルボディのボア内に回動自在に保持されたスロットルバルブ等を備えている。通常、スロットル装置は、吸気マニホールドに連結されており、スロットルボディのボアと吸気マニホールドのボアとにより連続した吸気通路が形成される。
【０００３】
近年、部品の軽量化や生産性向上などの理由から、吸気装置を構成するスロットルボディやスロットルバルブを樹脂射出成形により製造する技術が開発されている。例えば、内燃機関の吸気マニホールドに装着されるスロットル本体であって、樹脂製のスロットル本体とスロットルバルブとからなり、空気流路およびスロットルバルブは、それぞれの最大幅が最大高さより大きくなるように設けられたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５１２４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記吸気装置において良好な吸気制御を実現するためには、吸気通路を画成するスロットルボアを精度良く形成することが望まれる。特に、スロットルボディを樹脂成形する場合には、樹脂材料に含まれる強化繊維の配向の相違に基づく成形収縮により、スロットルボアを精度良く管理することが難しくなる。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来技術は、吸気制御の改善を目的とするものの、スロットルバルブの撓みに注目したものであり、スロットルボアの精度の向上は期待できなかった。また、上記従来技術のように空気流路の最大幅を最大高さより大きくした構成では、スロットルバルブの回転軸の両側を支持する軸受間の距離が大きくなるため、同軸精度が低下し、かえって良好な吸気制御が阻害される可能性があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、スロットルボディを樹脂成形する場合において、スロットルバルブの同軸精度を向上させることを可能とした内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、スロットルボア（１１）を有する第１吸気通路（１０）が形成された樹脂製のスロットルボディ（１２）と、前記スロットルボディに回転軸を介して回転自在に支持され、前記第１吸気通路の絞り制御に供されるスロットルバルブ（１４）とを備え、前記スロットルボアは、その横断面が楕円形状を有し、当該楕円の長軸が前記回転軸（１４ａ）と交差する構成とする。
【０００９】
また、第２の発明は、前記スロットルボディは、強化繊維を含む樹脂材料により形成され、  前記強化繊維は、その長手方向が前記楕円の長軸と交差する構成とすることができる。
【００１０】
また、第３の発明は、前記第１吸気通路に連通する第２吸気通路（４２）が形成された吸気部材（３）と、前記スロットルボディと前記吸気部材のどちらか一方に突設されるとともに、雄ねじ（４３）が外周面に形成され、前記第１吸気通路と前記第２吸気通路との連結に供される連結管（４１）と、前記スロットルボディと前記吸気装置とのどちらか他方に設けられるとともに、前記雄ねじと螺合する雌ねじ（４５）が内周面に形成された連結管保持部（１５）とを更に備えた構成とすることができる。
【００１１】
また、第４の発明は、前記連結管は、前記第１吸気通路に連なる内周の横断面が略真円形状を呈し、前記第１吸気通路は、前記スロットルボアから前記連結管に向けて前記楕円から前記略真円に徐々に変化する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記第１の発明によれば、スロットルボディを樹脂成形する場合においても、スロットルボアを楕円形状としてスロットルバルブの回転軸を支持する軸受間の距離を短くすることにより、同軸精度を向上させることができる。また、第２の発明によれば、スロットルボディにおける強化繊維の長手方向の成形収縮率は、長手方向と直交する方向に比べて小さくなるため、強化繊維の長手方向を楕円の長軸と交差させる（即ち、強化繊維の長手方向をスロットルバルブの回転軸の方向に向ける）ことで、成型収縮率が大きくなる方向を剛性の高いスロットルボアの楕円長軸方向とし、スロットルボアの精度を向上させ、延いては同軸精度をより向上させることができる。また、第３の発明によれば、連結管と連結管保持部とを螺合させる構成とするにより、樹脂製のスロットルボディと吸気部材とをボルト締結する場合に生じ得るスロットルボアの変形を回避することが可能となる。第４の発明によれば、第２吸気通路が略真円形状の断面を有する場合であっても、第１吸気通路から第２吸気通路にかけて吸気通路の形状が急激に変化することを回避し、円滑な吸気流れを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態に係る吸気装置の斜視図であり、図２は図１の吸気装置の要部縦断面図であり、図３は図１の吸気装置の要部横断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の吸気装置１は、電子制御スロットル装置２と、電子制御スロットル装置２の下流側に連結された吸気マニホールド（吸気部材）３とを主要構成要素とする。電子制御スロットル装置２の上流端は、図示しないエアクリーナに連通する吸気ダクト４の下流端に連結され、吸気マニホールド３の下流端は自動車用の直列４気筒ガソリンエンジン（以下、エンジンと略称する）ＥのシリンダヘッドＥ１に図示しないインジェクタベースを介して連結されている。
【００１６】
電子制御スロットル装置２には、スロットルバルブ１４（図２参照）を回転駆動するモータ５と、このモータ５の回転出力を減速してスロットルバルブ１４の回転軸１４ａに伝達するギアボックス（減速機構）６とが設けられている。モータ５は図示しないＥＣＵによって駆動制御される。また、吸気マニホールド３には可変吸気機構の負圧式アクチュエータ７が設けられている。また、吸気マニホールド３には可変吸気機構の負圧式アクチュエータ７が設けられている。
【００１７】
また、図２，図３に示すように、電子制御スロットル装置２は、スロットルボア（以下、ボアと略称する）１１を有する吸気通路１０（第１吸気通路）が形成されたスロットルボディ１２を備えている。スロットルボディ１２は、強化繊維（炭素繊維、ガラス繊維等）を含む樹脂材料からなる射出成形品であり、吸気ダクト４に連結される円筒部１２ａと、この円筒部１２ａの一端側に設けられ、モータ５の収容部５ａやギアボックス６が一体化されたフランジ部１２ｂとを有している。フランジ部１２ｂにおけるボア１１の周囲には、９０°の角度間隔で４つのボルト孔１３が設けられている。また、スロットルボディ１２に設けられたスロットルバルブ１４は、その回転軸１４ａの両端が軸受１６（図４参照）によって回転自在に保持されている。また、スロットルバルブ１４は、ボア１１の断面形状に対応する略円板状のバタフライ弁体１４ｂを有し、その回動動作に基づきボア１１を開閉することでエンジンＥの吸気量制御に供される。ボア１１は、吸気通路１０の延びる方向に垂直な断面が楕円形状を呈しており、図３中のＡ線で示す楕円の長軸方向がスロットルバルブ１４の回転軸１４ａの方向と直交するように配置されている。
【００１８】
このように、ボア１１を楕円形状とし、その楕円の長軸方向をスロットルバルブ１４の回転軸１４ａの方向と直交させるように配置することで、回転軸１４ａを支持する軸受１６間の距離が短くなり、スロットルボディ１２を樹脂成形する場合においても、同軸精度を向上させることが可能となる。また、スロットルボディ１２における回転軸１４ａの方向（楕円の短軸方向）は、軸受１６や回転軸１４ａの配設により剛性が高められるため、楕円の長軸方向をスロットルバルブ１４の回転軸１４ａの方向と直交させるように配置することで、長軸方向と回転軸１４ａの方向とにおける剛性のバランスが向上するという利点もある。なお、ボア１１を楕円形状とすることで、図３に示すように、回転軸１４ａの方向におけるボルト孔１３の間隔Ｘを、楕円の長軸方向の間隔Ｙに比べて短縮することができるため、スロットルボディ１２の軽量化およびコンパクト化を実現できる。
【００１９】
また、吸気マニホールド３は、スロットルボディ１２と同様に樹脂の射出成形品であり、電子制御スロットル装置２が接続される略正方形の接続フランジ（吸気部材）１５を有している。接続フランジ１５には、図２に示すように、スロットルボディ１２の吸気通路１０に連なる吸気通路２０が形成されるとともに、スロットルボディ１２側のボルト孔１３に対応する位置に金属製のナット（図示せず）がインサートされている。スロットルボディ１２は、吸気マニホールド３との間にスペーサ２１および板状パッキン２２を介装した状態で、フランジボルト２３（図１参照）によって吸気マニホールド３の接続フランジ１５に締結される。接続フランジ１５の端面に形成された環状溝２４にはリング状パッキン２５が嵌め込まれている。
【００２０】
図４および図５は、それぞれ図１におけるスロットルボディ１２の射出成形方法の概略を示す模式的な縦断面図および横断面図である。図４および図５においては、樹脂材料に含まれる強化繊維の配向の概略イメージを複数の平行線（ハッチング）で示している。
【００２１】
スロットルボディ１２を射出成形する際には、図示しない成形用金型において、スロットルボディ１２のフランジ部１２ｂの外周部（より詳細には、スロットルバルブ１４の回転軸１４ａの一側に相当する位置）の下端側（吸気マニホールド３側）にゲート３１が配置される。図５に示すように、ゲート３１は、ボア１１の長軸よりも幅広に配置されている。このような構成により、ボア１１が配置されるスロットルボディ１２の下部（特に、フランジ部１２ｂ）においては、溶融した樹脂材料が金型のキャビティ内にスロットルバルブ１４の回転軸１４ａと略平行に注入される。その結果、図３および図４中に示すように、スロットルボディ１２の下部においては、樹脂材料に含まれる強化繊維は、その長手方向（樹脂の流動方向）が前記楕円の長軸方向と直交または交差するように配向される。この場合、軸受１６は、インサート成形するか、或いはスロットルボディ１２の成形後に圧入することが可能である。
【００２２】
このように、強化繊維を、その長手方向が楕円の長軸と直交または交差するように配向することにより、スロットルボディ１２における回転軸１４ａの方向の成形収縮率（例えば、０．１５）が、楕円の長軸方向の成形収縮率（例えば、０．５）よりも小さくなる。即ち、成型収縮率が大きくなる方向を、スロットルボディ１２において剛性の高いボア１１の楕円長軸方向とすることで、ボア１１の精度を向上させ、延いては回転軸１４ａの同軸精度をより向上させることができる。スロットルボディ１２が、単純な円筒形ではなく、モータ５の収容部５ａやギアボックス６等の付属物が一体化された構成を有する場合には、ボア１１の精度を良好に確保することがより難しくなるため、上記のように強化繊維の配向を適正化する方法は特に有効である。
【００２３】
また、上記射出成形方法では、スロットルボディ１２の外周部にゲート３１を配置することが可能であるため、吸気マニホールドの接続フランジ側に位置するスロットルボディ１２の下面３０（図４参照）の平面度を良好に維持することが可能となり、また、ゲートカット時のバリや変形が電子制御スロットル装置２の性能に悪影響を及ぼすこともないという利点がある。
【００２４】
図６は本発明の第２実施形態に係る吸気装置の要部縦断面図である。ここで、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付してあり、特に言及しない事項については、第１実施形態の場合と同様とする。
【００２５】
図６に示すように、本実施形態の吸気装置１は、スロットルボディ１２の一方側（フランジ部１２ｂ下端）に突設された連結管４１を有する。連結管４１は、その内周面が吸気通路１０に連なる吸気通路（第２吸気通路）４２を形成しており、吸気通路４２は、その延びる方向に垂直な断面が略真円を呈する。また、連結管４１の外周面には、基端側のフランク角が先端側のフランク角より小さい雄ねじ（鋸歯ねじ）４３が形成されている。鋸歯ねじは、好ましくは基端側のフランク角がごく小さく（０〜３°程度）に形成されている。また、吸気マニホールド３の接続フランジ（連結管保持部）１５に穿設された連結孔４４の内周面には、雄ねじ４３と螺合する雌ねじ（鋸歯ねじ）４５が設けられている。雄ねじ４３は、ねじ山が周方向に断続的に設けられた構成を有する。連結管４１の外周面におけるスロットルボディ１２本体との境界に設けられた環状溝４６には、Ｏリング４７が嵌め込まれている。
【００２６】
このように、連結管４１と接続フランジ１５とを螺合させる構成により、樹脂製のスロットルボディ１２と吸気マニホールドとをボルト締結する場合に生じ得るボア１１の変形を回避することが可能となる。また、第１実施形態のようなボルト孔１３は、省略するかその数を減らす（図７参照）ことができ、スロットルボディ１２の軽量化およびコンパクト化を実現できる。さらに、ボルト締結の場合に生じ得るフランジ部１２ｂやボア１１の締付歪や変形等を回避できるという利点もある。また、ねじ４３，４５を鋸歯ねじで形成することにより、連結管４１と接続フランジ１５との締結状態を安定的に保持できる。
【００２７】
スロットルボディ１２の吸気通路１０は、ボア１１から連結管４１に向けて楕円から略真円に徐偏させた形状を有する。より詳細には、吸気通路１０は、その断面形状が、図６中のＢ線で示す吸気通路１０における型割り位置から連結管４１に向けて、楕円（ボア１１の形状）から略真円（連結管４１の吸気通路４２の形状）に徐々に変化するように設けられている。これにより、接続フランジ１５（吸気マニホールド）が略真円形状の断面を有する場合であっても、吸気通路１０から吸気通路４２にかけて吸気通路の形状が急激に変化することを回避し、円滑な吸気流れを維持することができる。
【００２８】
図７は第２実施形態に係る吸気装置のボア１１の変形例を示す要部横断面図である。ボア１１の断面形状については、図３に示したように、楕円の長軸方向がスロットルバルブ１４の回転軸１４ａの方向と直交配置されるのみならず、図７に示すように、楕円の長軸方向がスロットルバルブ１４の回転軸１４ａの方向と所定の角度で交差するように配置することもできる。この場合、ボルト孔１３にボルト（図示せず）が挿通されることで、スロットルボディ１２と吸気マニホールド３との相対的な回転が規制され、ねじ４３，４５の緩み止めが行われる。
【００２９】
このような交差配置により、第１実施形態における直交配置の場合と同様の効果を維持しつつ、スロットルバルブ１４の回転軸１４ａと直交する方向での省スペース化が図れるという利点がある。なお、上記変形例の構成は、第１実施形態に係る吸気装置のボア１１に適用することが可能である。
【００３０】
本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、上述のスロットルボディの連結管と吸気マニホールドの接続フランジとの接続は、連結管の内周面に雌ねじを設ける一方、連結管保持部の外周面に雄ねじを設けた構成によっても実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係る吸気装置の斜視図
【図２】第１実施形態に係る吸気装置の要部縦断面図
【図３】第１実施形態に係る吸気装置の要部横断面図
【図４】第１実施形態に係るスロットルボディの射出成形方法の概略を示す模式的縦断面図
【図５】第１実施形態に係るスロットルボディの射出成形方法の概略を示す模式的横断面図
【図６】第２実施形態に係る吸気装置の要部縦断面図
【図７】第２実施形態に係るスロットルボアの変形例を示す要部横断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  吸気装置
２  電子制御スロットル装置
３  吸気マニホールド（吸気部材）
４  吸気ダクト
５  モータ
６  ギアボックス
１０  吸気通路（第１吸気通路）
１１  スロットルボア
１２  スロットルボディ
１５  接続フランジ
１６  軸受
１４  スロットルバルブ
１４ａ  回転軸
３１  ゲート
４１  連結管
４２  吸気通路（第２吸気通路）
４３  雄ねじ
４５  雌ねじ
【図１】
2010116795.tif 000003
【図２】
2010116795.tif 000004
【図３】
2010116795.tif 000005
【図４】
2010116795.tif 000006
【図５】
2010116795.tif 000007
【図６】
2010116795.tif 000008
【図７】
2010116795.tif 000009