(57)【要約】【課題】スロットルバルブを閉鎖位置にした場合に空気がスロットル装置のエアクリーナ側からエンジン側に洩れ出す量を低減する。【解決手段】吸入通路３の上流側から、シャフト７と貫通孔２５との隙間３５の上流側を通過し、スロットルボディ１の段付き凹部２９と、シャフト７と、軸受３１とにより囲まれた隙間３７に通じてシャフトの軸周り方向に流れ、隙間３５の下流側を通過して吸入通路３の下流側に至る空気流路の途中にシール部材４３を配置する。【選択図】　図５
2004027925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルボディに、スロットルバルブのシャフトが貫通する貫通孔と、前記貫通孔の外側に前記シャフトを回転可能に支持する軸受を設ける前記貫通孔よりも大径の凹部と、前記貫通孔と前記凹部との間に前記貫通孔に対して拡大する拡大凹部とを形成し、
前記凹部に軸受を設けて前記シャフトを回転可能に支持し、
前記貫通孔又は前記拡大凹部と前記貫通孔との境界を含む部分にシール構造を設けたスロットル装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスロットル装置において、前記拡大凹部は前記凹部よりも径が小さく、前記凹部と前記拡大凹部とで段付きの凹部を構成するスロットル装置。
【請求項３】
請求項１に記載のスロットル装置において、前記シール構造は、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂又はポリフェニレンサルファイド樹脂のいずれかからなるシール部材を設けることによって構成したスロットル装置。
【請求項４】
請求項１に記載のスロットル装置において、前記シール構造は、前記拡大凹部の前記シャフトの軸を含みかつ前記軸に平行な断面の面積を、前記シャフトの外周面と前記貫通孔の内壁面とに囲まれた隙間の前記シャフトの軸を横切る断面の面積以下の値にすることによって構成したスロットル装置。
【請求項５】
スロットルボディの吸入通路を横断し、吸入通路途中にスロットルバルブを保持可能なシャフト、シャフトを軸周り方向に回転可能に支持する軸受、シール部材、吸入通路を横断してシャフトがスロットルボディを貫通するための貫通孔及び軸受を取り付ける段付き凹部を備えたスロットルボディを有し、スロットルバルブの開閉動作により内燃機関の吸入空気流量を制御するスロットル装置において、軸受の吸入通路側端面と貫通孔の吸入通路側開口部との中間にシール部材を配置し、シール部材と貫通孔の段付き凹部側開口部との接触面、およびシール部材とシャフト表面との接触面をシール面とすることを特徴とするスロットル装置。
【請求項６】
スロットルボディの吸入通路を横断し、吸入通路途中にスロットルバルブを保持可能なシャフト、シャフトを軸周り方向に回転可能に支持する軸受、シール部材、吸入通路を横断してシャフトがスロットルボディを貫通するための貫通孔及び軸受を取り付ける段付き凹部を備えたスロットルボディを有し、スロットルバルブの開閉動作により内燃機関の吸入空気流量を制御するスロットル装置において、軸受の吸入通路側端面と貫通孔の吸入通路側開口部との中間にシール部材を配置し、シール部材と段付き凹部内周面、あるいは貫通孔内周面との接触面、シール部材とシャフト表面との接触面をシール面とすることを特徴とするスロットル装置。
【請求項７】
スロットルボディの吸入通路を横断し、吸入通路途中にスロットルバルブを保持可能なシャフト、シャフトを軸周り方向に回転可能に支持する軸受、シール部材、吸入通路を横断してシャフトがスロットルボディを貫通するための貫通孔及び軸受を取り付ける段付き凹部を備えたスロットルボディを有し、スロットルバルブの開閉動作により内燃機関の吸入空気流量を制御するスロットル装置において、前記シャフトは吸入通路側が直径大、スロットルボディ外部側が直径小となる段付き形状を有し、シール部材とシャフトの段付き形状側面との接触面、およびシール部材と段付き凹部内周面、あるいは貫通孔内周面との接触面をシール面とすることを特徴とするスロットル装置。
【請求項８】
請求項５、６又は７のいずれか１項に記載のスロットル装置において、軸受は転がり軸受であり、前記シール部材は外径が転がり軸受の外輪の直径以下であり、シール部材を貫通するように一方の直径が転がり軸受の内輪の直径以上かつ外輪の直径未満であり、他方の直径がシャフトの直径以上で前記貫通孔の直径以下となる段付き凹部を有することを特徴とするスロットル装置。
【請求項９】
スロットルボディの吸入通路を横断し、吸入通路途中にスロットルバルブを保持可能なシャフト、シャフトを軸周り方向に回転可能に支持する軸受、吸入通路を横断してシャフトがスロットルボディを貫通するための貫通孔及び軸受を取り付ける段付き凹部を備えたスロットルボディを有し、スロットルバルブの開閉動作により内燃機関の吸入空気流量を制御するスロットル装置において、軸受の吸入通路側端面と貫通孔の吸入通路側開口部との中間にて、スロットルボディの段付き凹部とシャフトと軸受により囲まれた隙間あるいはスロットルボディの貫通孔とシャフトとの隙間をなじみ性や潤滑性を有するなじみ性部材により充填したことを特徴とするスロットル装置。
【請求項１０】
スロットルボディの吸入通路を横断し、吸入通路途中にスロットルバルブを保持可能なシャフト、シャフトを軸周り方向に回転可能に支持する軸受、シール機構、吸入通路を横断してシャフトがスロットルボディを貫通するための貫通孔及び軸受を取り付ける段付き凹部を備えたスロットルボディを有し、スロットルバルブの開閉動作により内燃機関の吸入空気流量を制御するスロットル装置において、シール機構は、シャフトと軸受と段付き凹部とに囲まれた隙間の軸周方向断面積をシャフトと前記貫通孔とに囲まれた隙間の軸方向断面積以下の値にすることを特徴とするスロットル装置。
【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吸入空気流量を調整するスロットル装置に係り、特に、スロットルバルブを閉じた時にスロットル装置を通過する空気洩れ量を低減する機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン等に用いるスロットル装置においては部材間の隙間を完全に封止することが困難であることから、たとえスロットルバルブが閉鎖位置にある場合においても、部材間の隙間を通じて空気洩れが生じてしまう。特にアイドリング時など、エンジンが必要とする空気流量が少ない低回転運転状態においては、必要空気流量における部材間の隙間を通じた空気洩れ流量の割合が大きくなるのに対し、スロットルバルブにおいて制御可能な流量は相対的に小さくなるため、流量の制御精度向上が困難となる。また、部材間の隙間を通じた空気洩れ流量がそのスロットル装置の最低空気流量を決定するため、より低回転にエンジンを運転するためには、この空気洩れを極めて少なくする必要がある。
【０００３】
従来のスロットル装置としては、例えば特開平１１−２１０５０３号公報に記載されたものが知られており、筒形状をなすスロットルボディ内で密閉機構を有する転がり軸受によりシャフトを支持し、シャフトに固定された円盤形状をなすスロットルバルブを回動可能に設けた構造を有する。この構造により、軸受に設けられた密閉機構の作用でスロットルボディ外部への空気洩れが防止されることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、スロットルボディの吸気通路を跨いでシャフトが貫通し、そのシャフトは転がり軸受にて回転可能に支持される構造となっている。このため、スロットルボディにはシャフトが貫通する貫通孔と、転がり軸受を設置するための深さ方向に段を設けた段付きの凹部が形成されている。貫通孔はシャフトと接触して摩擦や摩耗、焼付き等が発生するのを防止するためにシャフトよりも大きな直径にて形成される。その結果、シャフトと貫通孔との間には隙間が形成される。また、スロットルボディの段付き凹部に転がり軸受を設置する場合、転がり軸受の回転する内輪部がスロットルボディに接触して摩擦や摩耗、焼付き等が発生するのを防止するために逃げ部を設ける必要があり、この逃げ部は転がり軸受とシャフトとスロットルボディの段付き凹部とに囲まれた隙間を形成する。両隙間は連通しており、前者の隙間はさらに、スロットルバルブが存在し、エンジンに流れ込む空気を制御可能な本来の空気の通路であるスロットルボディの吸気通路とも連通している。このため、このようなスロットル装置は、圧力の高い吸気通路の上流側からこれらの隙間を通過し、圧力の低い吸気通路の下流側へと流れ込み、流路を形成することが可能な状態にある。この流路を通じて、空気がエアクリーナ側からエンジンの吸入側に多く洩れ込むため、前記スロットルバルブを閉鎖位置とし、本来の空気の流路を遮断した状態であってもエンジンに実質流れ込む洩れの低減が困難であるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、エンジンのスロットル装置において、スロットルバルブを閉鎖位置とした状態における洩れ空気流を低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述したシャフトとスロットルボディとの間の隙間、およびシャフトと軸受とスロットルボディとの間の隙間を通じた空気の流路途中に、空気流量を低減するシール構造を有するスロットル装置を提供することによって上述した課題を解決する。
そのために、スロットル装置において、スロットルボディに、スロットルバルブのシャフトが貫通する貫通孔と、前記貫通孔の外側に前記シャフトを回転可能に支持する軸受を設ける前記貫通孔よりも大径の凹部と、前記貫通孔と前記凹部との間に前記貫通孔に対して拡大する拡大凹部とを形成し、前記凹部に軸受を設けて前記シャフトを回転可能に支持し、前記貫通孔又は前記拡大凹部と前記貫通孔との境界を含む部分にシール構造を設ける。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【０００８】
図１は、本発明を実施する対象である一般的な電子制御スロットル装置（自動車用内燃機関のスロットル装置）の構造図である。この電子制御スロットルは、周知のように、内燃機関に導入する空気の流量を制御するものである。
【０００９】
スロットルボディ１内の吸気通路３を紙面に垂直方向に流れる空気は、円板状のスロットルバルブ（スロットル弁、絞り弁）５の開度に応じてその流量が調整される。スロットルバルブ５はシャフト７に止めネジ９を用いて固定されている。シャフト７はスロットルボディ１の吸気通路３の両側に設けられた貫通孔２５に挿入され、駆動側段付き凹部２７、及びフォロー側段付き凹部２９に固定された軸受３１により回転可能に支持されている。この実施例においては転がり軸受３１を使用している。
【００１０】
シャフト７の一端には、モータ（電動式アクチュエータ）１１の動力をシャフト７に伝達する減速ギヤ機構１３の最終段ギヤ（以下、スロットルギヤと称する）１５が取り付けられている。ギヤ機構１３はスロットルギヤ１５の他にモータ１１に取り付けたピニオンギヤ１７及び中間ギヤ１９により構成される。中間ギヤ１９は、ピニオンギヤ１７と噛み合う大径ギヤ２１ａ及びスロットルギヤ１５と噛み合う小径ギヤ２１ｂにより構成され、スロットルボディ１の壁面に固定したギヤシャフト２３に回転自在に嵌装されている。
【００１１】
モータ１１はアクセルペダルの踏み込み量に関するアクセル信号やトラクション制御信号に応じて駆動され、モータ１１の動力がギヤ１７，１９，１５を介してシャフト７に伝達され、スロットルバルブ５を開閉する。
【００１２】
図１におけるフォロー側段付き凹部２９及び転がり軸受３１によるシャフト７の支持部の部分拡大図を図２に示す。フォロー側段付き凹部２９は転がり軸受３１が挿入される軸受固定部２９ａと、転がり軸受３１において自在に回転可能な内輪３１ａがスロットルボディに接触するのを防止するための逃げ部２９ｂとからなり、貫通穴２５と中心を同一直線状としてスロットルボディ１に形成される。
【００１３】
一般に逃げ部２９ｂは軸受固定部２９ａよりも小径とし、段差により生じた軸受固定部２９ａのスロットルバルブ側側面に転がり軸受３１の端面を押し当てることにより転がり軸受３１の固定位置が決定される。転がり軸受３１の外側には、シール３３、カバー４１が配置され、スロットル装置の外部に空気や潤滑剤が漏れ出すのを防止する。
【００１４】
ここで段付き凹部２７、２９について説明する。段付き凹部２７、２９は貫通孔２５の貫通方向（シャフト７の軸方向）から見たときに、それぞれが円形の断面をもつ複数の凹部が深さ方向に段を形成するように形成されている。すなわち、スロットルボディ１の外側から大きな径の凹部を形成し、その奥側（凹部の底面）に小さな径の凹部を形成していくことによって、段付き凹部を形成している。　上記のシャフト７の軸受構造においては、軸受３１が設けられた凹部２９ａ（或いは軸受３１）の貫通孔２５側端部と貫通孔２５との間に貫通孔２５に対して大径の拡大凹部（拡大孔部）２９ｂが形成されることになる。
【００１５】
図３は図２のＹ−Ｙ断面図、図４は図３のＸ−Ｘ断面図である。これらの図の吸入通路３において、スロットルバルブ５よりも紙面上側が上流側、紙面下側が下流側となる。貫通孔２５は回転運動するシャフト７との間に過度の摩擦や摩耗、焼付き等が発生するのを防止するため、シャフト７よりも大きな直径にて形成される。このため、貫通孔２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５が形成され、この隙間３５は上流側、下流側共に一方ではフォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７に囲まれた隙間３７に連通し、他方では吸入通路３に連通している。このため、空気はこれらの隙間を通じて吸入通路３の上流側と下流側との間を移動することが可能となる。ここで、上流側が高圧に下流側が低圧になる圧力差が生じると、まず、吸入通路３を流れる空気の一部は貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５の上流側に相当する上流側貫通孔流路３９ａを通じて、図３中の矢印Ａで示すようにフォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７に囲まれた隙間３７に流れ込む。続いて、その空気は隙間３７内部を図４中の矢印Ｂで示すようにシャフト７の周に沿って下流側へ流れる軸周り流路３９ｂを通過し、図３中の矢印Ｃで示すように貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５の下流側に相当する下流側貫通孔流路３９ｃを通じて吸入通路３の下流側へと洩れ出すことが可能となる。
【００１６】
このような洩れの経路は、スロットルバルブ５の開度に関係なく存在し、本来、スロットル装置の空気通過量を極力制限したいスロットルバルブ５を閉鎖位置とした場合においても存在するため、空気流量の制御精度を低下させる要因となりうる。
【００１７】
図５はスロットル装置に本発明を適用した第１の実施例である。図３に示した空気流路のうち、軸周り流路３９ｂを可能とするフォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７とに囲まれた隙間３７内部にシール部材４３が挿入され、流路の形成を抑止する構造となっている。シール部材４３は外径が逃げ部２９ｂの直径以下ではあるがほぼ等しい程度であり、また、シャフト７の直径以上ではあるがほぼ等しい程度の直径である貫通孔を有するドーナツ形の形状であり、貫通孔の段付き凹部側開口部にあたるフォロー側段付き凹部２９のスロットルバルブ側側面２９ｃ、およびシャフト７外周表面と接触し、それぞれの接触部においてシール効果を発揮して吸入通路３から貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５を通じて移動する空気が吸入通路３の下流側、及び転がり軸受３１側に流れ込むのを防止する。この実施例では逃げ部２９ｂと貫通孔２５との境界を含む部分にシール構造を設けている。
【００１８】
シール部材４３にはフッ素系樹脂材料のものを用い、転がり軸受３１の内輪３１ａとの間、あるいはシャフト７との間に過度の摩擦が生じて転がり軸受３１およびシャフト７における駆動トルクが大きく上昇するのを避けられるようになっている。このため、転がり軸受３１の外側にはカバー４１のみが設置され、スロットル装置外部への潤滑剤の流出や、外部からスロットル装置への塵埃の侵入等を防止する構造となっている。
【００１９】
図６はスロットル装置に本発明を適用した第２の実施例である。この実施例において、シール部材４３は貫通孔２５のスロットルバルブ側端面と転がり軸受３１との中間に配置され、その外径がスロットルバルブ５側にて小、転がり軸受３１側にて大となる段付き形状となっている。このシール部材４３のうち、外径が小なるスロットルバルブ側の部分は貫通孔２５とシャフト７とに囲まれた隙間に挿入され、また、外径が大なる転がり軸受３１側の部分はフォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７とに囲まれた隙間３７に挿入される。シール部材４３は、貫通孔の段付き凹部側開口部にあたるフォロー側段付き凹部２９のスロットルバルブ側側面２９ｃ、およびシャフト７外周表面と接触し、それぞれの接触部においてシール効果を発揮して吸入通路３から貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５を通じて移動する空気が吸入通路３の下流側、及び転がり軸受３１側に流れ込むのを防止する。加えて、シール部材４３の外径が小なるスロットルバルブ側の部分が貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５に挿入されているため、吸入通路３よりこの隙間に入り込む空気流量が制限され、第１の実施例よりもさらに大きなシール効果が得られる。
【００２０】
上記のようにこの実施例では、逃げ部２９ｂと貫通孔２５との境界を含む部分及び貫通孔２５にシール構造を設けている。
【００２１】
図７はスロットル装置に本発明を適用した第３の実施例である。この実施例において、シール部材４３は貫通孔２５のスロットルバルブ側端面と転がり軸受３１との中間に配置され、その外径は転がり軸受３１の直径以下ではあるがほぼ等しい。シール部材４３には段付き凹部が加工されており、その転がり軸受３１側は、直径が転がり軸受３１の内輪３１ａの直径よりも大きく、外輪３１ｂの直径よりも小さい。また、スロットルバルブ５側はシャフト７の直径にほぼ等しい。このため、シール部材４３の転がり軸受３１側側面は転がり軸受３１の外輪３１ｂと接触し、同時にスロットルバルブ５側側面は段付き凹部のスロットルバルブ側端面２９ｃと接触して固定され、各接触面にてシール効果を得るほか、転がり軸受の固定位置も規定される。
【００２２】
また、シール部材４３の貫通孔面は、シャフト７の外周表面と接触し、シャフト表面に沿って移動する空気の流れを遮断する。一方、シール部材４３は内輪３１ａと接触する部分を持たないため、第１、第２の実施例と比較して、回転する内輪３１ａにかかる負荷トルクを増加させないという利点を持つ。また、転がり軸受３１をスロットルボディ１に固定する位置をシール部材４３の厚さにより制御可能であり、スロットルボディに特別に逃げ部２９ｂを加工しておく作業を省略することができる。
【００２３】
上記のようにこの実施例では、逃げ部２９ｂと貫通孔２５との境界を含む部分にシール構造を設けている。
【００２４】
図８はスロットル装置に本発明を適用した第４の実施例である。シャフト７は段付き形状となっており、転がり軸受３１側の部分はスロットルバルブ５側の部分よりも径が小さくなっている。貫通孔２５と転がり軸受３１との中間にはシール機構部材４５が設置されている。
【００２５】
シール機構部材４５は、ハウジング部４５ａと、シール部４５ｂとバネ部４５ｃとからなる。ハウジング部４５ａは、転がり軸受３１の外輪３１ｂ端面と、段付き凹部のスロットルバルブ側側面２９ｃとの間に挟まれて固定され、同時に転がり軸受３１の固定位置も規定される。ハウジング４５ａは内輪３１ａには接触しないよう、貫通孔が加工されている。シール部４５ｂは外径が貫通孔２５の直径にほぼ等しく、シャフト７の直径が小さくなっている部分よりも大きな直径の貫通孔を有する円筒形状をしている。バネ部４５ｃの作用より、シール部４５ｂはシャフト７の段差により形成されるシャフト段差端面７ａに所定の力で押しつけられて接触し、また、貫通孔２５表面とも接触する。
【００２６】
このようなスロットル装置においては、吸入通路３から貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５を通じて移動する空気が、シール部４５ｂにより遮られ、吸入通路３の下流側、及び転がり軸受３１側への流れ込みが抑制される。
【００２７】
シール機構部材４５のハウジング４５ａは材料を選ばず、金属やセラミクスなどで形成した場合、樹脂部材を用いた場合よりも転がり軸受３１の固定位置を正確に制御することが可能である。また、バネ部４５ｃによりシール部４５ｂに適切な押し付け力が負荷されるため、シール性能、及びシール部４５ｂの摩耗寿命が向上する。さらに、他の方法と比較して小型の転がり軸受を使用して装置を小型化できるという利点を持つ。
【００２８】
上記のようにこの実施例では、拡大凹部と貫通孔２５との境界を含む部分及び貫通孔２５にシール構造を設けている。
【００２９】
これらの実施例において、シール部材４３やシール機構部材４５におけるシール部４５ｂの材料としては、金属、樹脂、セラミクス等から選択される。特に、回転運動するシャフト７や転がり軸受３１の内輪３１ａとの摩擦による転がり軸受３１やシャフト７への負荷トルクを低減するためにはフッ素系樹脂やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などの潤滑性に優れた樹脂材料を用いると効果的である。
【００３０】
あるいは、図９に示すように、シール部材４３を挿入する代わりに、フォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７とに囲まれた隙間やシャフト７と貫通孔２５との隙間をリン酸マンガン塩や二硫化モリブデン等のなじみ性、潤滑性を発揮する材料からなるなじみ性部材４９により充填することによっても、同様のシール効果を得ることができる。これらはコーティングや圧入等の手段により前記隙間に充填される。初期的にはなじみ性部材が激しく摩耗し、シャフト７や転がり軸受３１に負荷されるトルクが大きくなってしまうが、使用に伴いなじみが進行すると各部材の加工誤差に合わせて充填材とシャフト７との間の隙間、及び充填材と転がり軸受３１の内輪３１ａとの間の隙間が形成されるため、部材の加工公差によるシール効果のばらつきを低減するという利点をもつ。また、組立も容易であり、高度な組立精度を要求されない。
【００３１】
次に、本発明における空気洩れの低減効果を確認する実験を行った例を示す。図１０は、確認に用いたスロットル装置におけるフォロー側段付き凹部２７付近の部分拡大図である。この図において、シャフト７の直径をＤ１、フォロー側段付き凹部２９の逃げ部２９ｂの直径をＤ３、フォロー側段付き凹部の逃げ部２９ｂにおけるシャフト７軸方向の長さをＬとする。フォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７とに囲まれた隙間３７に挿入するシール部材４３はフッ素系樹脂材料から成り、外径Ｄ３、内径Ｄ１、長さＬｓの円筒形状とした。このため、シール部材４３は段付き凹部２９の逃げ部２９ｂの内周面とシャフト７表面とに接触し、それぞれの接触部における空気の流れを遮断する。このような構造において、図４に示した軸周り流路３９ｂの形成を可能とする断面積は式（１）のように定義できる。
Ｓ２＝（Ｌ−Ｌｓ）×（Ｄ３−Ｄ１）　…　（１）
図１１は図１０のＸ２−Ｘ２断面図である。この図に示すように、貫通孔２５の直径をＤ２とすると、貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５の断面積は式（２）のように定義できる。
Ｓ１＝（Ｄ２２−Ｄ１２）×π／４　…　（２）
この実施例においては、シャフト７の直径１０ｍｍ、貫通孔２５の直径が１０．２ｍｍであるスロットル装置を用いた。スロットルバルブ５は完全閉鎖位置に固定し、吸入通路３における空気の流れを遮断した。また、シャフト７でスロットルバルブ５を固定するためのスリット４７とスロットルバルブ５との間の隙間を通じて空気が洩れ出るのを防ぐため、この隙間はなじみ性を有するなじみ性材料４９を充填することにより封止している。これらにより、計測される空気洩れ量は、貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間３５、およびフォロー側段付き凹部２９と転がり軸受３１とシャフト７に囲まれた隙間３７とに起因する洩れ量となる。吸入通路の上流側を７６０ｍｍＨｇ、下流側を５００ｍｍＨｇの圧力とし、シール部材４３の厚さＬｓを変化させて洩れ量の計測を実施した結果を図１２に示す。このグラフの横軸は上記Ｓ２とＳ１との断面積比を示し、縦軸はシール部材４３を挿入しなかった場合の空気洩れ量を１００％とした場合の空気洩れ量割合を示している。この図のように、空気洩れ量の低減効果は隙間３７の断面積の減少に伴い徐々に現われ、特にＳ２とＳ１との断面積比が１以下となる範囲において顕著であることが明らかになった。
【００３２】
シール構造を実現するためには、シール部材を挿入する方法のほかにも、Ｓ２とＳ１との断面積比が１以下となるよう逃げ部２９ｂの軸方向長さＬを設定して機械加工する方法も可能である。すなわち、逃げ部（拡大凹部）２９ｂのシャフト７の軸を含みかつ軸に平行な断面の面積を、シャフト７の外周面と貫通孔２５の内壁面とに囲まれた隙間のシャフト７の軸を横切る断面の面積以下の値にすることによってシール構造を構成する。
【００３３】
この方法によると、シール部材が必要無く、部品点数を削減できる。一方、一般的にシャフト７と貫通孔２５との直径隙間がせいぜい０．２ｍｍ程度であることを考慮すると、効果的な流量低減効果を得るためにはＬを例えば０．２ｍｍ以下に設定する必要が有り、高精度な機械加工、組立精度が必要となり、また、信頼性の確保が課題となる。よって、機械加工や組立を容易にし、高い信頼性を確保するためには、むしろシール部材やなじみ性部材の挿入による方法の方が望ましい。
【００３４】
上記のようにＳ２とＳ１との断面積比によってシール構造を実現する場合には、逃げ部（拡大凹部）２９ｂと貫通孔２５との境界を含む部分を含んでシール構造が設けられることになる。
【００３５】
図１３は本発明をすべり軸受を備えるスロットル装置に適用した例である。すべり軸受５１はフォロー側段付き凹部２９内に圧入されて保持されており、シャフト７とすべり接触をすることによりシャフトを回転可能に支持する。すべり軸受５１の内径とシャフト７との外径との間には、通常、直径の１００分の１から１０００分の１の隙間を設けるが、シャフト７と貫通孔２５との隙間よりこの隙間に空気が流れ込むと、下流側に流れ込む流路が形成されてしまう。そこで、本実施例では、シール部材４３が、フォロー側段付き凹部２９内においてすべり軸受５１と貫通孔２５のスロットルバルブ側開口端面との中間に配置されている。シール部材４３は、内径がシャフト７の直径以上ではあるがほぼ等しい程度の直径である貫通孔を有するドーナツ形の形状であり、貫通孔２５の段付き凹部側開口部にあたるフォロー側段付き凹部２９のスロットルバルブ側側面２９ｃ、およびシャフト７外周表面と接触し、それぞれの接触部においてシール効果を発揮して吸入通路３から貫通穴２５とシャフト７とに囲まれた隙間を通じて移動する空気がすべり軸受５１とシャフト７との隙間に流れ込むのを防止する。
【００３６】
また、シャフト７に形成されたスロットルバルブ５を固定するためのスリット４７にスロットルバルブ５を挿入して固定する際には、スリット４７の幅がスロットルバルブ５の厚みや幅よりも大きい必要があるため、隙間が形成される。その隙間が貫通穴２５とシャフト７との間の隙間と連通した場合、空気が吸入通路３の上流側から下流側へと洩れ出す流路が形成され、空気洩れが発生してしまう。そこで、図１３に示した実施例においては、シャフト７に形成されたスロットルバルブ５を固定するためのスリット４７とスロットルバルブ５との間の隙間をなじみ性を有するなじみ性材料４９を充填することにより封止している。この封止により、さらに空気洩れ量を低減することが可能である。
【００３７】
上述の各実施例においては、段付き凹部２９をシャフト７の軸方向から見た断面が円形であることを前提に説明したが、製造の容易性や軸受３１の形状を気にしなければ、断面を円形に限定して考える必要はない。この場合、逃げ部（拡大凹部）２９ｂは貫通孔２５のシャフト７の軸を横切る断面全体を含む範囲に形成され、軸受３１が配置される凹部２９ａは逃げ部（拡大凹部）２９ｂのシャフト７の軸方向から見た断面全体を含む範囲に形成される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、スロットル装置のシャフト、スロットルボディ、軸受により囲まれた隙間を通じた空気洩れを大幅に低減することが可能となる。スロットルバルブを閉鎖位置にした場合において空気がスロットル装置のエアクリーナ側からエンジン側に洩れ出す量を大幅に低減することが可能なため、特に空気量があまり必要でないエンジン低回転運転時における空気量制御を高精度に行うスロットル装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する対象となるスロットル装置の断面図である。
【図２】図１におけるフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である。
【図３】図２におけるＹ−Ｙ線の断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ線の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態となるスロットル装置のフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態となるスロットル装置のフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態となるスロットル装置のフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態となるスロットル装置のフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である。
【図９】なじみ性部材により流路を遮断した方法により本発明を実施したスロットル装置のフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である。
【図１０】軸周り流路に相当する隙間における流路方向断面積Ｓ２を定義する図である。
【図１１】貫通孔とシャフトとの隙間における流路方向断面積Ｓ１定義する図である。
【図１２】本発明の実施の形態となるスロットル装置において、スロットルバルブを完全閉鎖位置にした場合の空気洩れ流量計測結果の例である。
【図１３】本発明をすべり軸受を備えたスロットル装置に適用した例におけるフォロー側段付き凹部近傍の拡大断面図である
【符号の説明】
１…スロットルボディ、３…吸気通路、５…スロットルバルブ、７…シャフト、７ａ…シャフト段差端面、９…止めネジ、１１…モータ、１３…減速ギヤ機構、１５…最終段ギヤ、１７…ピニオンギヤ、１９…中間ギヤ、２１ａ…大径ギヤ、２１ｂ…小径ギヤ、２３…ギヤシャフト、２５…貫通孔、２７…駆動側段付き凹部、２９…フォロー側段付き凹部、２９ａ…軸受固定部、２９ｂ…逃げ部、３１…転がり軸受、３１ａ…内輪、３１ｂ…外輪、３３…シール、３５…貫通孔とシャフトとから形成される隙間、３７…段付き凹部と転がり軸受とシャフトとから形成される隙間、３９ａ…上流側貫通孔流路、３９ｂ…軸周り流路、３９ｃ…下流側貫通孔流路、４１…カバー、４３…シール部材、４５…シール機構部材、４５ａ…ハウジング部、４５ｂ…シール部、４５ｃ…バネ部、４７…スリット穴、４９…なじみ性部材、５１…すべり軸受。
【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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【図１２】
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【図１３】
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