(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルボデー部内にスロットルシャフトを回転可能に貫設して該スロットルシャフトにスロットルバルブを固着し、前記スロットルボデー部の下流にディフューザを一連に設けたものにおいて、前記ディフューザの内面に、スロットルボデーの内面よりディフューザの軸芯側へ突出する整流凸部を、スロットルシャフトの両側付根部付近から下流に向って設け、該整流凸部に、スロットルバルブをディフューザ側から挿通できるバルブ挿通用溝を形成したことを特徴とするディフューザ付スロットルボデー。
【請求項２】
スロットルボデー部内にスロットルシャフトを回転可能に貫設して該スロットルシャフトにスロットルバルブを固着し、前記スロットルボデー部の下流にディフューザを一連に設けたものにおいて、前記ディフューザの内面に、スロットルボデーの内面よりディフューザの軸芯側へ突出する整流凸部を、スロットルシャフトの両側付根部付近から下流に向って設け、該整流凸部に、スロットルシャフトの両側付根部からディフューザの軸線方向に沿ってバルブ挿通溝を形成し、該バルブ挿通用溝の底面をスロットルボデーの内面と同一面に形成したことを特徴とするディフューザ付スロットルボデー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディフューザ付スロットルボデーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気系に配置されるスロットルボデーとして、従来、図４に示すように、円筒状のスロットルボデー部１０１に、該部１０１の軸線Ｘ−Ｘと直交する方向にスロットルシャフト１０２を回転可能に貫設し、該スロットルシャフト１０２にスロットルバルブ１０３を固着し、更に、前記スロットルボデー部１０１の下流側に、下流側が拡開する内面１０４を有するディフューザ１０５を一連に形成したディフューザ付スロットルボデー１０６が例えば特開平５−１４１２６２号公報に開示されている。
【０００３】
ところで、ディフューザ付スロットルボデー１０６は、そのディフューザ１０５の内面１０４を下流側に向って拡開させることにより、その内面１０４近くの気流の流線が内面１０４から押し出される剥離現象を抑制することによって、吸気エネルギーの損失を減少させて吸気損失を低減するものであるが、前記図４に示す従来構造のように、ディフューザ１０５の上流側にスロットルシャフト１０２が存在し、かつ該スロットルシャフト１０２の下流のディフューザ内面１０４が平滑面で拡開していると、そのスロットルシャフト１０２の存在により、その付根部の下流において気流の乱れと減速が生じ、これにより、図５（ａ）（ｂ）の斜線で示すように、気流の剥離域Ａがスロットルシャフト１０２の付根部を起点として下流へ末広がり状に発生し、広い範囲の剥離域Ａが生じる。そのため、この広い範囲の剥離域Ａにより圧力損失が多くなり、吸気損失が大きくなる。
【０００４】
このような吸気損失の度合いをディフューザ性能におきかえるとディフューザの圧力回復効率で表すことができ、この圧力回復効率が小さいと圧力損失が多いといえる。
【０００５】
この圧力回復効率の測定は、例えば図６に示すように擬似サージタンク１０８の上流側端に前記のディフューザ付スロットルボデー１０６を配置し、下流側端に真空ポンプ１０９を配置して、スロットルシャフト１０２付近の静圧Ｐ1 とディフューザ１０６の下流部の静圧Ｐ2 を測定してその値から次式により求めることができる。
【０００６】
圧力回復効率η＝（Ｐ2 −Ｐ1 ）／Ｐ1 
そして、前記従来構造のディフューザ付スロットルボデー１０６について、次の試験条件で前記の式により圧力回復効率ηを求めた結果、そのηの値は、図７のη1 に示すように３７．１％であった。
【０００７】
試験条件
吸気流量：３リッタ直列６気筒エンジンで、スロットルバルブを全開にして回転数を６０００ｒｐｍ相当にする吸気量を１０．３ｍ3 ／ｍｉｎ（入口流速６０．７５ｍ／ｓ）とした。
【０００８】
スロットルバルブ開度：９０°（全開）
脈動：無（定常流）
このことから、前記従来構造のものにおいては、圧力回復率η1 が低く、すなわち、吸気損失が多い問題があった。
【０００９】
そこで本出願人は、前記の剥離域を減少させて前記の圧力回復効率ηを高め、吸気損失の低減を図るために、図２及び図３に示すようなディフューザ付スロットルボデーを特願平１０−３３２１１３号で提案した。
【００１０】
この図２及び図３に示すディフューザ付スロットルボデーについて説明する。
ディフューザ付スロットルボデー１を構成する円筒状のスロットルボデー部２には、該部２の軸線Ｘ−Ｘと直交する方向にスロットルシャフト３が回転可能に貫設され、該スロットルシャフト３には、スロットルボデー部２内に位置してスロットルバルブ４が固着されており、図示しないスロットル駆動手段によってスロットルシャフト３を正逆回転してスロットルバルブ４を開閉作動するようになっている。スロットルボデー部２の内面２ａの横断面形状は、略真円に形成され、スロットルバルブ４は、そのスロットルシャフト３の軸方向の両端がスロットルボデー２の内面２ａに近接する略真円状に形成されている。
【００１１】
前記スロットルボデー部２の下流側には、図２（ｃ）に示すように、内面５ａを下流側に向って拡開するテーパ面に形成したディフューザ５が一連に一体形成されている。前記内面５ａは、スロットルシャフト３における両付根部付近の下流部を除いて、軸線Ｘ−Ｘを中心とする裁頭円錐面に形成されている。また、該内面５ａの上流側端５ｂは、スロットルシャフト３の軸芯から所定距離Ｌ1 だけ下流側にずれた位置に設定されている。更に、ディフューザ５の内面５ａの前記軸線Ｘ−Ｘに対する傾斜（拡開）角α1 は気流の剥離が発生しにくい角度、例えば５〜１５°程度に設定されている。図の例では約１０°に設定されている。
【００１２】
前記スロットルシャフト３の両付根部の下流側に位置するディフューザ５の内面５ａには整流凸部６がディフューザ５の軸方向に沿って形成されており、計一対の整流凸部６，６が対向して配置されている。
【００１３】
該整流凸部６を更に詳細に説明すると、該整流凸部６は、スロットルシャフト３の軸芯を通るディフューザ５の軸線Ｘ−Ｘを中心として所定の幅に形成され、かつその幅は図２（ｃ）に示すように上流側が縮小し下流側が拡大する末広がり状に形成されており、その両側縁６ａ，６ａの前記軸線Ｘ−Ｘに対する角度α2 は前記角度α1 と同程度の角度に設定されている。該角度α2 は図の例では約１０°に設定されている。
【００１４】
更にディフューザ５の軸線Ｘ−Ｘと直交する方向における前記整流凸部６の横断面形状は、図２（ａ）に示すように略円弧面で隆起するように形成され、かつ、その両側縁６ａ，６ａがディフューザ５の内側を中心とする曲面でディフューザ５の内面５ａに連続している。
【００１５】
更に、整流凸部６，６の上流端６ｅとスロットルシャフト３との間Ｌ1 は、図２（ｂ）に示すように、前記スロットルボデー部２の内面２ａの軸方向延長線上、すなわち内面２ａと面一の面６ｂとし、前記上流端６ｅの下流側の稜線をディフューザ５の軸芯側へ隆起させてスロットルバルブ４の下流側にスロットルバルブ４の外径より小径の狭さく部６ｃを形成し、更に該狭さく部６ｃの下流の稜線６ｄをディフューザ５の径方向の外側に向ってラッパ状に拡開させている。
【００１６】
そして、スロットルボデー部２の内径Ｄは６０ｍｍに設定され、スロットルバルブ４の直径はスロットルボデー部２内に一ぱいに挿入できる径に設定され、狭さく部６ｃ，６ｃの対向間距離Ｌ2 は５０ｍｍに設定され、スロットルシャフト３の軸芯から狭さく部６ｃ間の距離Ｌ3 は略Ｄ／２の２８ｍｍに設定されている。
【００１７】
前記図２に示すディフューザ付スロットルボデー１において、図２（ｂ）（ｃ）に示す矢印Ｂのように吸気されると、本来、前記図５の斜線で示すように、スロットルシャフト３の付根部から末広がり状の剥離域が生じるが、前記のように整流凸部６を形成することにより、前記の剥離域Ａが整流凸部６で埋められてその剥離域は図３の点々で示す剥離域Ａ1 となり、その剥離域Ａ1 は前記図５に示す剥離域Ａに比べて減少し、気流の乱れが抑制されて整流される。
【００１８】
したがって、前記図４に示す従来構造に比べて気流の剥離に起因する圧力損失が減少し、ディフューザ５の圧力回復効率が向上する。
この第２及び図３に示す構造について、前記と同様の試験条件により圧力回復効率ηを測定した結果、図７のη2 に示す如く４９．３％の値を得た。したがって、この圧力回復効率η2 は前記従来構造の圧力回復効率η1 ３７．１％に比べて約６．１ポイント向上し、圧力損失を減少させて吸気損失の低減を図り、エンジンの出力向上を図ることができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなディフューザ付スロットルボデーの組み付け作業は、例えば図８に示すようにスロットルボデー部１０１に形成した貫通穴１１０に作業者が手でスロットルシャフト１０２を挿通し、次でスロットルバルブ１０３を作業者が手でスロットルボデー部１０１の下流側（図８（ａ）（ｂ）の上側）から挿入してスロットルシャフト１０２に形成したスリット１１１に差し込み、次でそのスロットルバルブ１０３とスロットルシャフト１０２をビス１１２により結合し、そして、このように組み付けたディフューザ付スロットルボデー１０６を図８のように保持ユニット１１３に保持して芯出し等の次工程が行われる。
【００２０】
前記図４に示す従来構造においては、ディフューザ１０５が全内周面がスロットルバルブ１０３の外径よりも大径であるため、前記のようにスロットルバルブ１０３を下流側から挿入できるが、前記図２に示すように、ディフューザ５の内面に整流凸部６，６を設けてその対向間距離Ｌ2 をスロットルバルブ４の外径より短くしたものにおいては、下流側（ディフューザ側）からスロットルバルブ４を挿入することができない。
【００２１】
そのため、この図２に示す構造のものを図８に示すようにスロットルバルブを組み付ける場合には、ディフューザ付スロットルボデーを一旦保持ユニット１１３から外してその上下を逆向きにし、スロットルボデー部側からスロットルバルブを挿入して組み付け、その後再びそのディフューザ付スロットルボデーを保持ユニット１１３へ定着させなければならない。
【００２２】
したがって、その組み付け作業が面倒であり、また、組み付け設備の変更を要したり工程数が増す問題がある。
そこで本発明は、前記図２に示すような整流凸部６，６を有するものにおいても、スロットルバルブを、そのディフューザ付スロットルボデーの上流側のみならず下流側からも挿入して組み付けできるようにして前記の問題を解決できるディフューザ付スロットルボデーを提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、スロットルボデー部内にスロットルシャフトを回転可能に貫設して該スロットルシャフトにスロットルバルブを固着し、前記スロットルボデー部の下流にディフューザを一連に設けたものにおいて、前記ディフューザの内面に、スロットルボデーの内面よりディフューザの軸芯側へ突出する整流凸部を、スロットルシャフトの両側付根部付近から下流に向って設け、該整流凸部に、スロットルバルブをディフューザ側から挿通できるバルブ挿通用溝を形成したことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項２記載の第２の発明は、スロットルボデー部内にスロットルシャフトを回転可能に貫設して該スロットルシャフトにスロットルバルブを固着し、前記スロットルボデー部の下流にディフューザを一連に設けたものにおいて、前記ディフューザの内面に、スロットルボデーの内面よりディフューザの軸芯側へ突出する整流凸部を、スロットルシャフトの両側付根部付近から下流に向って設け、該整流凸部に、スロットルシャフトの両側付根部からディフューザの軸線方向に沿ってバルブ挿通溝を形成し、該バルブ挿通用溝の底面をスロットルボデーの内面と同一面に形成したことを特徴とするものである。
【００２５】
本願発明においては、前記のようにディフューザの内面に整流凸部を形成しても、該整流凸部にバルブ挿通用溝を形成したので、組み付け作業時において、スロットルバルブをディフューザ側（下流側）から前記バルブ挿通用溝を通じてバルブシャフトへ取り付けできる。また、スロットルバルブは通常通りスロットルボデー側（上流側）からも挿入してバルブシャフトに取り付けできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
本実施例は、前記図２に示すディフューザ５の内面に前記図２と同形状の整流凸部６，６を形成し、該整流凸部６，６にバルブ挿通用溝２０を形成したものである。該バルブ挿通用溝２０は、整流凸部６，６の稜線位置においてディフューザ付スロットルボデー１の軸線方向に形成されている。更に、対向するバルブ挿通用溝２０の底面２０ａ，２０ａ間の距離Ｌ4 は、スロットルバルブ４が挿通できるようにスロットルバルブ４の外径と略同長に形成されており、具体的には、図１（ｂ）に示すように、底面２０ａ，２０ａがスロットルボデー２における内面２ａの軸方向の延長線上に位置している。更に、該バルブ挿通用溝２０，２０の溝幅は、スロットルバルブ４を挿通できるように、スロットルバルブ４の板厚と略同程度、具体的には、スロットルバルブ４の板厚より＋０．５ｍｍ程度としている。
【００２７】
また、前記バルブ挿通用溝２０，２０の深さＨは最大５ｍｍが望ましい。図１の例ではスロットルボデー部２の内径Ｄが６０ｍｍで、狭さく部６ｃ，６ｃの対向間距離Ｌ2 が５０ｍｍに設定され、バルブ挿通用溝２０，２０の深さＨは５ｍｍに設定されている。
【００２８】
また、前記スロットルシャフト３にはスロットルバルブ４を挿入できるスリット３ａが形成されており、該スリット３ａは、図１（ｃ）に示すように前記バルブ挿通用溝２０，２０の延長線上に位置するようになっている。
【００２９】
その他の構造は前記図２に示す構造と同様であるため、図２と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
以上の構造により、スロットルバルブ４は、上流側であるスロットルボデー２側からも挿入できるとともに、バルブ挿通用溝２０，２０を通じて下流側であるディフューザ５側からも挿入できる。
【００３０】
そのため、前記図８に示すような組み立てにおいて、そのディフューザ付スロットルボデー１のスロットルボデー２側を保持ユニット１１３に定着した状態のままディフューザ５側からスロットルバルブ４を挿入してスロットルシャフト３に固着することができる。
【００３１】
したがって、前記図２のもののように、組み付け時において、ディフューザ付スロットルボデーを一旦保持ユニットから外して向きを変える工程が不要になる。
【００３２】
なお、前記のような整流凸部６，６にバルブ挿通用溝２０，２０を形成したものにおける圧力回復効率ηを前記と同一条件で測定した結果、その圧力回復効率は図７に示すη3 の値を示した。このようにバルブ挿通用溝２０，２０を形成してもその圧力回復効率η3 は、このバルブ挿通用溝２０，２０を形成しない前記図２の構造の圧力回復効率η2 とほとんど変わらず、前記図２のものと同様に吸入空気量の低減を少なくし、エンジンの出力向上を図ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のようであるから、本願の発明によれば、整流凸部を設けたことにより、前記従来の同径のディフューザ付スロットルボデーと比較して、ディフューザの圧力回復効率を高め、吸入空気量の低減を少なくし、エンジンの出力向上を図ることができる。
【００３４】
しかも前記のように整流凸部を設けてもこれにバルブ挿通用溝を形成したことにより、スロットルバルブをディフューザ付スロットルボデーの上流側のみならず下流側からも組み付けでき、下流側から挿入して組み付けできない前記図２の構造のようにディフューザ付スロットルボデーを一旦逆向きにしてスロットルバルブを組み付ける工程が不要になり、従来の設備を利用し、かつ工程を増すことなく組み付けが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は図１のＺ−Ｚ線断面図。
【図２】出願人の先の出願に係る発明を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｃ）は図（ａ）のＺ−Ｚ線断面図。
【図３】図２における気流の剥離域を示す図。
【図４】従来構造を示すもので、（ａ）は下流側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図。
【図５】図４における気流の剥離域を示す図。
【図６】ディフューザ付スロットルボデーの圧力回復効率を測定する装置の概略を示す図。
【図７】本発明と、先の出願の発明と、従来構造の圧力回復効率（圧力損失）を示す図。
【図８】ディフューザ付スロットルボデーに対するスロットルバルブの組み付け状態を説明する図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１      ディフューザ付スロットルボデー
２      スロットルボデー部
２ａ    スロットルボデー部の内面
３      スロットルシャフト
４      スロットルバルブ
５      ディフューザ
５ａ    ディフューザの内面
６      整流凸部
２０    バルブ挿通用溝
２０ａ  溝の底面
【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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