(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシングに形成された空気通路に介装されるバタフライ型の補助弁と、前記ケーシングの一壁面を陥凹形成した凹部に収納されると共に補助弁に連結され、内燃機関温度に応じて変形して前記補助弁の開度を変化させる感温変形部材と、前記凹部の開口部を閉塞する閉塞部材と、を含んで構成され、スロットル弁をバイパスする補助空気流量を制御する内燃機関の補助空気流量制御弁において、
前記補助弁の一端部をケーシングに形成された第１の軸受部で軸支し、該補助弁の他端部を閉塞部材に形成された第２の軸受部で軸支すると共に、前記凹部内に位置する補助弁に、前記空気通路と凹部との連通部であって該凹部側の側面を塞ぐべく、該連通部より大径の鍔部を形成したことを特徴とする内燃機関の補助空気流量制御弁の軸受構造。
【請求項２】
前記第２の軸受部は、前記閉塞部材に一体成形されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の補助空気流量制御弁の軸受構造。
【請求項３】
前記閉塞部材は、合成樹脂の射出成形品であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の補助空気流量制御弁の軸受構造。
【請求項４】
前記補助弁の両端部と、前記第１の軸受部及び第２の軸受部と、の少なくとも一方に、フッ化炭素樹脂のコーティングが施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の補助空気流量制御弁の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の補助空気流量制御弁の軸受構造に関し、特に、弁体のガタを低減しつつ、部品点数の削減を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スロットル弁をバイパスするバイパス通路に介装され、バイパス通路を流通する空気流量をステップモータで制御し、アイドル回転速度が所定範囲内になるようにする補助空気流量制御弁が知られている。かかる補助空気流量制御弁では、例えば、特開平７−６３１４３号公報に開示されるように、何らかの原因により空気流量を制御する制御弁が全開状態のままとなった場合に、アイドル時の機関回転速度の上昇を抑制するために、バイメタルを用いて、機関温度が上昇するとバイパス通路の流路面積を減少させるバタフライ型の補助弁が併設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バタフライ型の補助弁では、作動特性のヒステリシスを低減すべく軸受部の摺動抵抗を低減する必要がある。このため、補助弁の軸径をなるべく細くすると共に、補助空気流量制御弁の組立て等の観点から軸受を２分割した構成が採用されていた。
【０００４】
従って、従来の補助空気流量制御弁の構成では、部品点数が多くなり、コスト上昇、及び、組立性が悪いという問題点を有していた。さらに、補助弁を軸支する軸受が２分割構造であるため、軸受部のクリアランスを所定範囲内に収めることが難しく、また、軸受スパンを大きくできないため、補助弁の位置かたよりが生じ、補助弁にガタが生じ易いという問題点も有していた。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、補助弁のガタを低減しつつ、部品点数を削減した内燃機関における補助空気流量制御弁の軸受構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、ケーシングと、該ケーシングに形成された空気通路に介装されるバタフライ型の補助弁と、前記ケーシングの一壁面を陥凹形成した凹部に収納されると共に補助弁に連結され、内燃機関温度に応じて変形して前記補助弁の開度を変化させる感温変形部材と、前記凹部の開口部を閉塞する閉塞部材と、を含んで構成され、スロットル弁をバイパスする補助空気流量を制御する内燃機関の補助空気流量制御弁において、前記補助弁の一端部をケーシングに形成された第１の軸受部で軸支し、該補助弁の他端部を閉塞部材に形成された第２の軸受部で軸支すると共に、前記凹部内に位置する補助弁に、前記空気通路と凹部との連通部であって該凹部側の側面を塞ぐべく、該連通部より大径の鍔部を形成した。
【０００７】
かかる構成によれば、補助弁は、その一端部がケーシングに形成された第１の軸受部で軸支され、その他端部が閉塞部材に形成された第２の軸受部で軸支されるため、補助弁の他端部を軸支する別体の軸受部材を設ける必要がなく、部品点数が削減される。また、補助弁を軸支する軸受スパンを従来より大きくすることができ、補助弁の位置かたよりが小さくなり、補助弁のガタが低減される。
【０００８】
このとき、補助弁に形成された鍔部によって、空気通路と凹部との連通部が塞がれるので、空気通路内を流通する空気が凹部内に流れ込むことが抑制され、凹部内への埃等の異物の導入が防止される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記第２の軸受部は、前記閉塞部材に一体成形された構成とした。
かかる構成によれば、閉塞部材を成形する際に、補助弁の他端部を軸支する第２の軸受部も同時に形成されるので、第２の軸受部を形成する加工工程を省くことができ、加工工数の削減が図られる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記閉塞部材は、合成樹脂の射出成形品である構成とした。
かかる構成によれば、請求項２記載の発明の作用に加えて、合成樹脂の射出成形という簡単な成形方法で、閉塞部材と第２の軸受部とが同時に一体成形される。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記補助弁の両端部と、前記第１の軸受部及び第２の軸受部と、の少なくとも一方に、フッ化炭素樹脂のコーティングを施した。
かかる構成によれば、補助弁の両端部と第１及び第２の軸受部との少なくとも一方にフッ化炭素樹脂コーティングが施されるので、補助弁の軸支部における摺動抵抗が低減し、感温変形部材によって作動する補助弁の動作が安定する。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、部品点数の削減により、コスト及び製造工数の削減を図ることができる。また、補助弁のガタが小さくなることにより、補助空気流量制御弁の空気流量特性のバラツキを低減することができ、製品の品質を向上することができる。
【００１３】
このとき、補助弁に形成された鍔部により、凹部内への埃等の異物の導入が防止されるので、例えば、補助弁の他端部と第２の軸受部との間に埃等が侵入することが抑制され、補助弁の軸受部における異常摩耗を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、第２の軸受部を形成する加工工程を省くことができ、加工工数の削減が図られるので、補助空気流量制御弁のコストを低減することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、合成樹脂の射出成形という簡単な成形方法で、閉塞部材と第２の軸受部とが同時に一体成形されるので、補助空気流量制御弁のコストをより低減することができる。
請求項４記載の発明によれば、補助弁の軸支部における摺動抵抗が低減し、感温変形部材によって作動する補助弁の動作が安定するので、製品の品質を向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図３は、本発明に係る補助空気流量制御弁の一実施形態としての概略構成を示している。
内燃機関の吸気通路１０に介装されたスロットル弁１１をバイパスするように、吸気通路１０に接続されたバイパス通路（補助空気通路）１２には、制御弁１３と補助弁１４とが介装される。補助弁１４は、制御弁１３に対して補助空気の下流に配設されており、制御弁１３及び補助弁１４の動作により、バイパス通路１２の流路面積が変化して、機関に吸入される空気流量が制御される。
【００１６】
制御弁１３は、直線的に変位するポペット弁から構成され、ステップモータ等のアクチュエータ１５を介して、機関運転状態及び機関温度に応じてその開度が制御される。一方、補助弁１４の開度は、機関温度によって制御される。即ち、補助弁１４は、機関温度を代表する冷却水温度を検知するバイメタル２３（感温変形部材；図１及び図２参照）に連結されており、冷却水温度に応じて伸縮するバイメタル２３を介して、自動的にその開度が制御される。
【００１７】
図１及び図２は、補助空気流量制御弁の具体的構成を示している。
補助空気流量制御弁２０は、ケーシング２１と、ケーシング２１に締結される蓋２２（閉塞部材）と、補助空気流量を制御する制御弁１３と、制御弁１３の開度を変化させるステップモータ１５と、機関への補助空気流量を制限する補助弁１４と、冷却水温度に応じて変形して補助弁１４の開度を変化させるバイメタル２３と、を含んで構成される。
【００１８】
ケーシング２１には、少なくとも、バイパス通路１２の一部を形成する空気通路２１ａと、バイメタル２３が収納されるバイメタル室２１ｂ（凹部）と、冷却水温度をバイメタル２３に伝達すべく冷却水をバイメタル室２１ｂの周囲に導く冷却水通路２１ｃと、後述する補助弁１４の一端部に形成された軸部１４ａを軸支する軸受部２１ｄ（第１の軸受部）と、空気通路２１ａとバイメタル室２１ｂとの隔壁に穿設された貫通孔２１ｅと、が形成される。また、バイメタル室２１ｂは、ケーシング２１内部に補助弁１４及びバイメタル２３を組み込むために、その一側面が外部に対して開口している。
【００１９】
蓋２２は、例えば、アルミ合金により一体的に成形され、ケーシング２１の開口部を閉塞する閉塞部２２ａと、バイメタル２３の一端部が固定される固定部２２ｂと、を含んで構成される。固定部２２ｂの端面には、後述する補助弁１４の軸部１４ｂが回動自由に嵌合する軸受部２２ｃ（第２の軸受部）と、バイメタル２３の一端部が嵌合するスリット部２２ｄと、が形成される。また、閉塞部２２ａには、蓋２２の軸方向に貫通する螺子孔２２ｅが穿設されている。そして、ケーシング２１に、補助弁１４とバイメタル２３とを組み込んだ後、軸受部２２ｃに補助弁１４の軸部１４ｂを嵌合すると共に、スリット部２２ｄにバイメタル２３の一端部を嵌合し、螺子２４を介して蓋２２をケーシング２１に締結する。なお、蓋２２をケーシング２１に締結する際、バイメタル室２１ｂの気密を保つために、閉塞部２２ａの外周にＯリング２５が嵌合される。
【００２０】
補助弁１４は、例えば、合成樹脂により一体的に成形され、バタフライ型の弁体１４ｃと、弁体１４ｃの軸方向に沿って連結される軸部１４ａ，１４ｂと、弁体１４ｃの一側方に隣接して形成される鍔部１４ｄと、鍔部１４ｄと一体的に形成され、バイメタル２３の他端部が固定される固定部１４ｅと、を含んで構成される。固定部１４ｅの端面には、バイメタル２３の他端部が嵌合するスリット部１４ｆが形成され、上述した蓋２２のスリット部２２ｄと補助弁１４のスリット部１４ｆとによって、ケーシング２１に対してバイメタル２３が固定される。鍔部１４ｄは、ケーシング２１に補助弁１４を組み込んだ時に、ケーシング２１の貫通孔２１ｅのバイメタル室２１ｂ側の側面を塞ぐ位置に形成される。
【００２１】
バイメタル２３は、コイル形状に形成され、その両端部に、蓋２２のスリット部２２ｄ及び補助弁１４のスリット部１４ｆに嵌合する嵌合部２３ａ，２３ｂが形成される。バイメタル２３は、例えば、冷却水温度が−３０℃のときに、補助弁１４が全開となるように組み付けられ、冷却水温度の上昇に伴ってその全長が伸び、ケーシング２１に締結された蓋２２に対して補助弁１４を回動させ、ケーシング２１の空気通路２１ａの流路面積を徐々に減少させる。そして、冷却水温度が所定温度、例えば、８０℃以上になると、空気通路２１ａの流路面積が最小となるように設定される。即ち、バイメタル２３の特性は、図４に示すように、冷却水温度の上昇に伴って補助弁１４の開度を徐々に減少させ、冷却水温度が所定温度Ｔ０  以上で補助弁１４の開度が最小になる。なお、冷却水温度の上昇と下降とでは、ヒステリシスが生じるのは、補助弁１４の駆動をバイメタル２３によって機械的に行っているためである。
【００２２】
次に、かかる構成からなる補助空気流量制御弁２０の作用について説明する。内燃機関がアイドル運転を行っているときには、図３に示すように、吸気通路１０に介装されたスロットル弁１１は、全閉となっている。このとき、内燃機関が安定したアイドル運転を行うための空気は、スロットル弁１１をバイパスするように接続されたバイパス通路１２を介して供給される。バイパス通路１２の流路面積を変化させる制御弁１３は、冷却水温度及び機関負荷（例えば、エアコンディショナの作動状態、パワーステアリングポンプの作動状態等）に応じて変化する。
【００２３】
ここで、補助弁１４は、冷却水温度が低い場合には、図４に示すように、その開度が略全開となっており、機関への吸入空気流量は、制御弁１３のみによって制御されている。
機関の暖機が進み冷却水温度が徐々に上昇すると、バイメタル２３は、バイメタル室２１ｂの周囲に導入された冷却水よりケーシング２１を介して受熱し、その全長が徐々に伸び始める。すると、バイメタル２３の一端部が蓋２２を介してケーシング２１に固定されているために、図４に示すように、冷却水の温度上昇に伴って補助弁１４の開度が徐々に減少する。このとき、機関への吸入空気流量は、主として、制御弁１３によって制御されるが、補助弁１４により空気通路の流路面積が減少しているため、機関へは補助弁１４の開度以上の空気が供給されない。従って、図５に示すように、機関への吸入空気流量が制限され、例えば、制御弁１３が全開状態のままとなっても、機関回転速度の上昇が抑制される。そして、機関の暖機がさらに進み冷却水温度が所定温度Ｔ０  以上になると、補助弁１４の開度が最小となり、暖機完了後の機関回転速度の上昇が抑制される。
【００２４】
ここで、従来は、貫通孔２１ｅに相当する位置で補助弁１４の他端部側を軸支し、この軸支部分の径を小さくするために、２分割型の軸受を別体で構成すると共に、補助弁１４の蓋２２側からの組み付けを可能にしていた。
これに対して、本実施形態では、蓋２２に軸受部２２ｃを形成し、補助弁１４の軸部１４ｂをバイメタル２３の内側を軸受部２２ｃ迄延長し、軸部１４ｂの小径化を図ると同時に、別部品としての２分割型の軸受を用いずに、補助弁１４の蓋２２側からの組み付けを可能にした。
【００２５】
従って、かかる構成によれば、従来の補助空気流量制御弁に比べて、補助弁１４の摺動抵抗を低減しつつ、部品点数の削減を図ることができ、部品点数の削減によるコスト低減、及び、製造工数の削減を図ることができる。また、補助弁１４の両端部をケーシング２１の軸受部２１ｄと蓋２２の軸受部２２ｃとで軸支する構成としたので、補助弁１４の軸受スパンを大きくすることができ、補助弁１４の位置かたよりが小さくなり、空気流量特性のバラツキを低減することができる。さらに、補助弁１４に鍔部１４ｄが形成されているので、空気通路２１ａを流通する空気がバイメタル室２１ｂへ流れ込むことが抑制され、バイメタル室２１ｂ内への埃等の異物の導入を防止することができる。
【００２６】
この他には、従来の補助空気量制御弁のように、ケーシング２１に２分割型の軸受が嵌合する嵌合部を形成する必要がなく、ケーシング２１の加工工数が低減し、コスト低減にも寄与する。この場合、蓋２２に軸受部２２ｃを形成しなければならないが、蓋２２はもともと加工が伴うので、軸受部２２ｃの形成によるコスト上昇はわずかなものである。
【００２７】
なお、本実施形態では、蓋２２をアルミ合金で一体的に成形したが、合成樹脂を射出成形して一体的に成形するようにしてもよい。この場合には、軸受部２２ｃも同時に形成されるので、コスト低減をさらに促進することができる。
また、補助弁１４の軸部１４ａ，１４ｂ、及び、ケーシング２１の軸受部２１ｄと蓋２２の軸受部２２ｃ、の少なくとも一方にフッ化炭素樹脂をコーティングするようにしてもよい。この場合には、補助弁１４の軸支部における摺動抵抗がより低減するので、補助弁１４の動作特性のヒステリシスが小さくなり、補助空気量制御弁２０の空気流量特性バラツキがより低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図
【図２】同上の補助弁の軸支構造を示す斜視図
【図３】同上の全体構成を示す概略構成図
【図４】同上の補助弁の開度特性を示す線図
【図５】同上の吸入空気流量特性を示す線図
【符号の説明】
１４  補助弁
１４ａ，１４ｂ  軸部
１４ｃ  弁体
１４ｄ  鍔部
２０  補助空気流量制御弁
２１  ケーシング
２１ａ  空気通路
２１ｂ  バイメタル室
２１ｄ  軸受部
２２  蓋
２２ｃ  軸受部
２３  バイメタル
【図１】
0003564957.tif 000002
【図２】
0003564957.tif 000003
【図３】
0003564957.tif 000004
【図４】
0003564957.tif 000005
【図５】
0003564957.tif 000006