(57)【要約】【課題】スロットルバルブ６を固定するシャフト５を水平面に対し垂直に立てた状態で使用した場合に、電気ヒータやコントローラ等の電気部品を追加することなく、低コストな手段で、氷結によるスロットルバルブ６の固着を防止できる。【解決手段】スロットルボディ４のボア壁面２には、シャフト５の下端側を通すための丸孔２ａが開口する底面側に排水溝９が形成されている。この排水溝９は、丸孔２ａに挿通されるシャフト５の周囲にボア壁面２の一部を環状に残した状態で、ボア壁面２の周方向に所定の幅でボア壁面２より深く形成され、且つ、スロットルバルブ６の全閉位置より上流側および下流側に形成されている。また、排水溝９の底面は、吸気通路３の上流側および下流側に向かって次第に低くなるようにテーパが付けられている。【選択図】図１
2011231646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吸入空気が流れる円筒状の吸気通路を形成するスロットルボディと、
前記吸気通路を径方向に挿通して配置され、前記スロットルボディに軸受を介して回動自在に支持されるシャフトと、
このシャフトに固定されて前記吸気通路に配置され、前記シャフトの回転角度に応じて前記吸気通路を流れる吸気量を調整する円板形状のスロットルバルブとを有する内燃機関用スロットル装置において、
前記シャフトの両端を天地方向（水平面に対し垂直方向）に向けた状態で使用する場合に、前記シャフトの下端側を通すための丸孔が開口する前記吸気通路の底面側には、周方向に所定の幅で前記吸気通路の壁面（以下、ボア壁面と呼ぶ）に段差を付けて、前記ボア壁面より低く形成された排水溝を有し、この排水溝は、前記丸孔に挿通される前記シャフトの周囲に前記ボア壁面を環状に残して、前記スロットルバルブが前記吸気通路を全閉する位置より上流側および下流側に形成されていることを特徴とする内燃機関用スロットル装置。
【請求項２】
請求項１に記載した内燃機関用スロットル装置において、
前記排水溝の底面は、前記吸気通路の上流側および下流側に向かって次第に低くなる様にテーパが付けられていることを特徴とする内燃機関用スロットル装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した内燃機関用スロットル装置において、
前記スロットルバルブが前記吸気通路を全閉する位置には、前記スロットルバルブの板厚より広い所定の幅で前記ボア壁面が存在し、この所定の幅を有するボア壁面より上流側および下流側に、それぞれ前記排水溝が形成されていることを特徴とする内燃機関用スロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットルバルブの開度に応じて内燃機関の吸気量を調整する内燃機関用スロットル装置に係わり、特に、アイシング（氷結）によるスロットルバルブの固着を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の吸気量を調整するためのスロットルバルブが氷結により固着することを防止する技術が公知である。
例えば、特許文献１では、スロットルバルブを回動自在に収容する内側環状部材と、この内側環状部材の上流端および下流端を取り囲む外側環状部材とを有し、内側環状部材と外側環状部材との間に間隙を形成した構成が示されている。
上記の構成によれば、吸入空気に含まれる水分等が外側環状部材の内壁面を伝って内側環状部材側へ流れてきた時に、その水分が内側環状部材と外側環状部材との間に形成された間隙に溜められることで、内側環状部材の内部へ流れ込むことを防止できる。その結果、内側環状部材の内壁面で水分が凍り付くことはなく、氷結によるスロットルバルブの固着を防止できる。
【０００３】
また、特許文献２では、スロットルバルブの近傍に電気ヒータを配置し、内燃機関の停止後に、所定の条件が成立した時（例えば、吸気通路内の温度やスロットルバルブの温度が所定温度以下の場合）に、電気ヒータに通電する技術が開示されている。これにより、エンジン停止後の氷結によりスロットルバルブが固着した場合でも、次回の内燃機関の始動時までに、電気ヒータの発熱によって氷結を解消でき、スロットルバルブの固着を回避できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８０９８２号公報
【特許文献２】特開２００９−３６１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に開示された内燃機関用吸気装置では、スロットルバルブのシャフトを水平に保持した状態で使用する場合は問題ないが、例えば、シャフトの両端を天地方向に向けて配置した場合、つまり、水平面に対しシャフトを垂直に立てた状態で使用すると、スロットルバルブの表面に付着した水分が垂れ落ちて、シャフトの下端側（地方向側）を支持する軸受で氷結する恐れがある。
【０００６】
一方、特許文献２の発明では、電気ヒータ、コントローラ等の追加により部品点数が増加する。また、内燃機関が停止した後の電源電圧、あるいは、内燃機関が停止した後のスロットルバルブの温度等を基に、電気ヒータをオン／オフするため、コントローラの制御が複雑になり、コストが増大する。さらに、電気ヒータやコントローラが故障することも考えられる。この場合、電気ヒータによって氷結を解消することができない。言い換えると、氷結を解消する手段がなくなってしまうため、スロットルバルブの固着を回避することが出来ないという課題を生じる。
【０００７】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、スロットルバルブを固定するシャフトを水平面に対し垂直に立てた状態で使用した場合に、電気ヒータやコントローラ等の電気部品を追加することなく、低コストな手段で、氷結によるスロットルバルブの固着を防止できる内燃機関用スロットル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１に係る発明）
本発明の内燃機関用スロットル装置は、内部に吸入空気が流れる円筒状の吸気通路を形成するスロットルボディと、吸気通路を径方向に挿通して配置され、スロットルボディに軸受を介して回動自在に支持されるシャフトと、このシャフトに固定されて吸気通路に配置され、シャフトの回転角度に応じて吸気通路を流れる吸気量を調整する円板形状のスロットルバルブとを有する内燃機関用スロットル装置において、シャフトの両端を天地方向（水平面に対し垂直方向）に向けた状態で使用する場合に、シャフトの下端側を通すための丸孔が開口する吸気通路の底面側には、周方向に所定の幅で吸気通路の壁面（以下、ボア壁面と呼ぶ）に段差を付けて、ボア壁面より低く形成された排水溝を有し、この排水溝は、丸孔に挿通されるシャフトの周囲にボア壁面を環状に残して、スロットルバルブが吸気通路を全閉する位置より上流側および下流側に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、シャフトを水平面に対し垂直に立てた状態で使用するので、例えば、スロットルバルブに付着した水分がバルブ表面を伝って垂れてきた場合、吸気通路の底面側に形成された排水溝に落ち込む。この排水溝は、ボア壁面に段差を付けてボア壁面より低く形成され、且つ、丸孔に挿通されるシャフトの周囲にはボア壁面が環状に残っている（この環状に残るボア壁面を堤壁部と呼ぶ）ので、排水溝に垂れ落ちた水分が、堤壁部を乗り越えて丸孔に入り込むことを抑制できる。これにより、丸孔とシャフトとの隙間から水分が入り込んで、軸受まで到達することは殆どなく、軸受での氷結によるスロットルバルブの固着を防止できる。
【００１０】
（請求項２に係る発明）
請求項１に記載した内燃機関用スロットル装置において、排水溝の底面は、吸気通路の上流側および下流側に向かって次第に低くなる様にテーパが付けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、スロットルバルブが吸気通路を全閉する位置（以下、全閉位置と呼ぶ）より上流側の排水溝に垂れ落ちた水分は、その排水溝の底面をテーパに沿って吸気通路の上流側へ流れていく。また、全閉位置より下流側の排水溝に垂れ落ちた水分は、その排水溝の底面をテーパに沿って吸気通路の下流側へ流れていく。
これにより、排水溝に垂れ落ちた水分は、そのまま排水溝に溜まることはなく、仮に、バルブ表面に付着した水分が継続的に排水溝に垂れ落ちてきたとしても、堤壁部の周囲に水分が滞留することはなく、軸受が氷結してスロットルバルブが固着することはない。
【００１１】
（請求項３に係る発明）
請求項１または２に記載した内燃機関用スロットル装置において、スロットルバルブが吸気通路を全閉する位置には、スロットルバルブの板厚より広い所定の幅でボア壁面が存在し、この所定の幅を有するボア壁面より上流側および下流側に、それぞれ排水溝が形成されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、スロットルバルブの全閉位置に排水溝は形成されていない。言い換えると、段差を付けていないボア壁面が存在している。これにより、スロットルバルブが全閉位置に駆動された時は、スロットルバルブの全周がボア壁面に当接することができ、排水溝を通じて空気が漏れることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）空気の流れ方向と直交する径方向に切断したスロットル装置の断面図、（ｂ）ボア壁面の底面側に形成された排水溝を示す断面図である。
【図２】空気の流れ方向に沿って切断したスロットル装置の断面図、（ｂ）排水溝の底面にテーパを付けた状態を示す断面図である。
【図３】スロットルバルブの全閉位置と排水溝が形成される領域との関係を示すスロットル装置の断面である。
【図４】排水溝の形状をイメージ的に示した斜視図である。
【図５】スロットルバルブの開度と流量との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
この実施例１に係る内燃機関用スロットル装置１は、図１（ａ）および図２（ａ）に示す様に、円筒状に開口するボア壁面２の内側に吸気通路３〔図２（ａ）参照〕を形成するスロットルボディ４と、このスロットルボディ４に軸受（後述する）を介して回動自在に支持されるシャフト５と、このシャフト５に固定されて吸気通路３に配置されるスロットルバルブ６とを有している。
スロットルボディ４は、例えば、アルミニウムダイカストにより製造され、シャフト５を回転駆動するためのモータと、このモータの出力をシャフト５に伝達する動力伝達装置（例えば歯車減速装置）、および、スロットルバルブ６を全閉方向に付勢するコイルスプリング等が組み込まれている。但し、本発明のスロットル装置１は、モータによりシャフト５を回転させる構造に限定されるものではなく、例えば、アクセルペダルに連結されるワイヤ等を介してシャフト５を機械的に回転させる構造にも適用できる。
【００１５】
シャフト５は、例えば、金属材料により丸棒形状に設けられて、ボア壁面２の径方向に対向する２箇所に開口する丸孔２ａ、２ｂ（図４参照）を通じてスロットルボディ４に取り付けられ、ボア壁面２より径方向外側（吸気通路３の外側）へ突き出る一端側がメタル軸受７（滑り軸受）に支持され、他端側が転がり軸受（図示せず）に支持されている。
スロットルバルブ６は、金属材料または樹脂材料により円板形状を有し、シャフト５に設けられたスリットに差し込まれて、スクリュ８〔図１（ａ）参照〕により固定され、シャフト５と一体に回転する。このスロットルバルブ６は、吸気通路３を全開する全開位置と、吸気通路３を全閉する全閉位置（図３に示すスロットルバルブ６の位置）との間で回動可能に設けられ、シャフト５の回転角度、すなわち、スロットルバルブ６の開度に応じて、吸気通路３を流れる吸気量を調整する。
【００１６】
次に、本発明に係るスロットル装置１の特徴について説明する。
本実施例のスロットル装置１は、シャフト５の両端を天地方向に向けた状態、つまり、図１（ａ）および図２（ａ）に示す様に、水平面に対しシャフト５を垂直に立てた状態で使用する場合に適用できる。
スロットルボディ４のボア壁面２には、図１（ｂ）に示す様に、シャフト５の下端側を通すための丸孔２ａが開口する底面側に排水溝９が形成されている。なお、図１（ａ）および図２（ａ）は、スロットル装置１の構成を説明するための図面であり、図中に排水溝９は示されていない。また、図１（ｂ）および図２（ｂ）は、それぞれ、図１（ａ）および図２（ａ）に示される楕円で囲った部分のボア壁面２に排水溝９を形成した状態を模式的に示した断面図である。
【００１７】
上記の排水溝９は、図１（ｂ）に示す様に、丸孔２ａに挿通されるシャフト５の周囲にボア壁面２の一部を環状に残した状態で、ボア壁面２の周方向に所定の幅でボア壁面２より深く形成され、且つ、図３および図４に示す様に、スロットルバルブ６の全閉位置より上流側および下流側に形成されている。言い換えると、スロットルバルブ６の全閉位置には、排水溝９が形成されておらず、スロットルバルブ６の板厚より少し広い所定の幅でボア壁面２が存在し、この所定の幅を有するボア壁面２より上流側および下流側にそれぞれ排水溝９が形成されている。なお、図４は、排水溝９の形状を解り易く立体的（三次元）に描いたイメージ図であり、シャフト５およびスロットルバルブ６は図示していない。また、スロットルボディ４は実際の形状と異なり、円筒形状に単純化して描いている。
【００１８】
ここで、シャフト５の周囲に環状に残るボア壁面２、および、その肉厚部分を含めて堤壁部１０（図４参照）と呼ぶ時に、この堤壁部１０を有する部分で空気の流れ方向と直交する排水溝９の底面形状は、図１（ｂ）に示す様に、周方向の両端から堤壁部１０に向かって次第に深くなる様に緩やかに湾曲している。なお、堤壁部１０が存在していない領域、つまり、堤壁部１０より吸気通路３の上流側および下流側では、図４に示す様に、周方向の両端から周方向の中央部に向かって排水溝９の底面が次第に深くなる様に、緩やかに湾曲して形成されている。
また、スロットルバルブ６の全閉位置より上流側の排水溝９および下流側の排水溝９は、図２（ｂ）に示す様に、それぞれ、吸気通路３の上流側および下流側に向かって、排水溝９の底面が次第に低くなるようにテーパが付けられている。
【００１９】
（実施例１の作用および効果）
本実施例のスロットル装置１は、シャフト５を水平面に対し垂直に立てた状態で使用するので、例えば、吸気通路３を空気が流れる際に、空気中の水分がスロットルバルブ６の表面に付着し、その水分がバルブ表面を伝って垂れてきた場合、図１（ｂ）に示す様に、ボア壁面２の底面側に形成された排水溝９に流れ落ちる。
この排水溝９は、ボア壁面２に段差を付けてボア壁面２より深く（低く）形成され、且つ、丸孔２ａに挿通されるシャフト５の周囲に堤壁部１０を有しているので、排水溝９に垂れ落ちた水分が、堤壁部１０を乗り越えて丸孔２ａに入り込むことを抑制できる。これにより、丸孔２ａとシャフト５との隙間から水分が入り込んで、軸受（本実施例では転がり軸受）まで到達することは殆どなく、軸受での氷結によるスロットルバルブ６の固着を防止できる。仮に、多少の水分であれば、丸孔２ａから入り込んで氷結しても、モータトルクによって氷結を容易に解消できる。
【００２０】
また、本実施例では、排水溝９の底面にテーパが付けられているので、万が一、吸気通路３に大量の水分が入り込んだ場合、あるいは、大量の水分がバルブ表面から垂れ落ちた場合でも、図１（ｂ）に示す様に、一時的に排水溝９に水分が溜まることはあっても、そのまま、排水溝９に水分が溜まり続けることはなく、図２（ｂ）に示す様に、排水溝９の底面をテーパに沿って流れていく。その結果、堤壁部１０の周囲に大量の水分が滞留することはなく、軸受が氷結してスロットルバルブ６が固着することはない。
上記の様に、本実施例では、ボア壁面２の底面側に排水溝９を形成するだけの簡単な構成によって、氷結によるスロットルバルブ６の固着を防止できるので、例えば、特許文献２に示される電気ヒータ等の部品を追加する必要はなく、コストを低く抑えることができる。
【００２１】
さらに、実施例１に記載した排水溝９は、スロットルバルブ６の全閉位置に形成されることはなく、全閉位置より上流側および下流側に形成されている。つまり、スロットルバルブ６の全閉位置には、図４に示す様に、堤壁部１０から連続してボア壁面２が存在している。よって、スロットルバルブ６が全閉位置に駆動された時は、スロットルバルブ６がボア壁面２に当接して吸気通路３を全閉できるので、排水溝９より空気が漏れることはない。
また、排水溝９は、ボア壁面２の周方向の両端から中央部に向かって次第に深く形成されている。つまり、排水溝９の底面が緩やかに湾曲した形状を有しているので、スロットルバルブ６の開度に対する流量特性が急激に変化することはなく、例えば、図５に示す様に、滑らかに変化する曲線となる。これにより、ボア壁面２に排水溝９を形成しても、アイドルコントロールに問題が生じることはなく、アイドリング回転数を安定させることが出来る。
【００２２】
（変形例）
実施例１では、排水溝９の底面にテーパを付けているが、必ずしもテーパを付ける必要はなく、排水溝９の底面を水平面と並行に形成することもできる。
また、実施例１に示した排水溝９は、一例であり、図４に示す形状、つまり、排水溝９の底面が緩やかに湾曲した形状に限定されるものではない。例えば、排水溝９の底面を、平面同士を繋ぎ合わせた形状（排水溝９の底面に稜線を有する形状）に形成することもできる。
【符号の説明】
【００２３】
１    内燃機関用スロットル装置
２    ボア壁面
２ａ  シャフトの下端側を通すための丸孔
３    吸気通路
４    スロットルボディ
５    シャフト
６    スロットルバルブ
７    メタル軸受（軸受）
９    排水溝
１０    堤壁部（シャフトの周囲に残る環状のボア壁面）
【図１】
2011231646.tif 000003
【図２】
2011231646.tif 000004
【図３】
2011231646.tif 000005
【図４】
2011231646.tif 000006
【図５】
2011231646.tif 000007