(57)【要約】【課題】開口規制面が形成されているバルブ体であっても、回動時の干渉を考慮したクリアランスを設けることなく、低開度領域における吸気流量の制御分解能をさらに高める。【解決手段】吸気通路３５が形成されたボア部３１と、ボア部３１に回動可能に配設されて吸気通路３５を開閉するバルブ体１１と、を備えるスロットルボデー１０であって、バルブ体１１は樹脂成形され、その外周端面１２はバルブ体１１の開方向に拡径する傾斜面状に形成され、外周端面１２の延長面としてバルブ体１１の開方向とは逆方向に向けて開口規制面１３が形成され、ボア部３１はバルブ体１１をインサートして樹脂成形され、外周端面１２を成形面としてバルブ体１１の全閉時におけるボア部３１のバルブシール面３２を内壁面３３から突出させて形成し、吸気通路３５を通過する吸気の流量制御を外周端面１２及び開口規制面１３によって行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の吸気通路が形成されたボア部と、前記ボア部に回動可能に配設されその回動により前記吸気通路を開閉するバルブ体と、を備えるスロットルボデーであって、
前記バルブ体は樹脂成形され、その外周端面は該バルブ体の開方向に拡径する傾斜面状に形成され、該バルブ体の外周部には該外周部から該バルブ体の開方向とは逆方向に向けて開口規制面を有する開口規制部位が形成され、
前記ボア部は前記バルブ体をインサートして樹脂成形され、該バルブ体の外周端面を成形面として該バルブ体の全閉時におけるボア部のバルブシール面をボア部の内壁面から突出させて形成し、
前記吸気通路を通過する吸気の流量制御を該バルブ体の外周端面及び開口規制面によって行うことを特徴とするスロットルボデー。
【請求項２】
請求項１に記載のスロットルボデーであって、
前記開口規制部位の開口規制面は、前記バルブ体の外周端面を延長して形成されていることを特徴とするスロットルボデー。
【請求項３】
請求項２に記載のスロットルボデーであって、
前記開口規制部位の開口規制面は、前記バルブ体の開方向とは逆方向に向かって傾斜面状で形成されていることを特徴とするスロットルボデー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットルボデーに関する。特に、内燃機関の吸気通路の一部を形成して吸入空気量を制御するスロットルボデーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒形状の吸気通路が形成されたボア部と、そのボア部に回動可能に設けられて吸気通路を開閉するバルブ体（バタフライバルブともいう。）とを備えるスロットルボデー（吸気制御装置あるいはスロットルチャンバともいう。）が知られている。通常、バルブ体の開度（バルブ体の開方向への回動角度）はステップモーター等により所定の単位回動角度刻みで制御される。そして、吸気通路を通過する吸気量は、バルブ体によって吸気通路内に画定される開口面積に従って制御される。したがって、バルブ体の単位回動角度当りの開口面積の変化量を小さく抑えることができれば、吸気流量の変化量も小さく抑えられ、高い制御分解能が得られる。特に、内燃機関のアイドリング時のような、吸気の低流量段階（バルブ体の低開度領域）においては、吸気流量の変化量は総吸気流量に対して相対的に大きく寄与するため、高い制御分解能を実現することが望まれている。
【０００３】
図８及び図９に従来のスロットルボデーを示す。図８はバルブ体が全閉状態のスロットルボデーを示す縦断面図、図９はバルブ体が所定の角度だけ開方向に回動した状態のスロットルボデーを示す縦断面図である。なお、図８及び図９において、バルブ体の開方向は反時計回り方向である。また、吸気が流れる方向はスロットルボデーの上部から下部に向かう方向である。
従来のスロットルボデー１０において、円筒形状のボア部３１の内部にはシャフト２１を回動中心として開閉するバルブ体１１が配設されている。バルブ体１１の外周には、バルブ体１１の開方向とは逆方向に向けて開口規制面１３が延設されている。
【０００４】
図８及び図９には、図８に示す全閉状態から、低開度領域において、図９に示す所定の回動角度θだけバルブ体１１の開度が増加した場合が示されている。なお、本明細書において、「（バルブ体の）低開度領域」という場合は回動角度θが０度〜１０度程度の領域を指すものとする。また、説明の便宜上「全閉状態」とし、図８においてバルブ体１１とボア部３１の内壁面３３とが当接しているように描いているが、実際には、バルブ体１１とボア部３１の内壁面３３との間にはアイドリング状態の吸気量を確保するために３０μｍ程度の隙間が形成されている。
このとき、バルブ体１１には開口規制面１３があるため、バルブ体１１によって画定される吸気通路３５内の開口面積は、図９に示すように、開口規制面下端１３ａとボア部３１の内壁面３３との隙間寸法Ｌ0で代表される大きさとなる。
すなわち、開口規制面１３の作用により、単位回動角度θ当りの開口面積はＬ0で代表される開口面積に抑えられている。
【特許文献１】特開平５−１４１２８１号公報（図２及び図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図８及び図９に示すスロットルボデー１０においては、バルブ体１１の外周より延設されている開口規制面１３が、その上端１２ａから下端１３ａの全域に渡りボア部３１の内壁面３３と干渉する可能性がある。特に、バルブ体１１及びボア部３１が樹脂成形によって製造される場合には、成形時の収縮や使用時の熱膨張等により製品ごとに精度がばらつくため、開口規制面１３がボア部３１の内壁面３３に近接する可能性が高まる。
したがって、バルブ体１１の開口規制面１３の形状は、開口規制面下端１３ａが回動中心Ｐの周りに描く軌跡円Ｃ0（図９参照）よりも内側に位置するように形成して、いわゆる逃げのための隙間（以下「クリアランス」という。）を設けざるを得ない。
そのクリアランスの寸法は、バルブ体１１の直径が４５ｍｍの場合において、バルブ体１１の開口規制面下端１３ａが描く軌跡円Ｃ0とボア部３１の内壁面３３との間の最短寸法は２００μｍ程度になる。すなわち、バルブ体１１の低開度領域においては、開口規制面下端１３ａとボア部３１の内壁面３３との間に、最低でも２００μｍのクリアランスを設けざるを得ないという問題点がある。
【０００６】
本発明は前述した従来の問題点を解決するために創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、開口規制面が形成されているバルブ体であっても、回動時の干渉を考慮したクリアランスを設けることなく、低開度領域における吸気流量の制御分解能をさらに高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段として、本発明は次の手段をとる。
第１の発明に係るスロットルボデーは次の手段をとる。すなわち、円筒形状の吸気通路が形成されたボア部と、前記ボア部に回動可能に配設されその回動により前記吸気通路を開閉するバルブ体と、を備えるスロットルボデーであって、前記バルブ体は樹脂成形され、その外周端面は該バルブ体の開方向に拡径する傾斜面状に形成され、該バルブ体の外周部には該外周部から該バルブ体の開方向とは逆方向に向けて開口規制面を有する開口規制部位が形成され、前記ボア部は前記バルブ体をインサートして樹脂成形され、該バルブ体の外周端面を成形面として該バルブ体の全閉時におけるボア部のバルブシール面をボア部の内壁面から突出させて形成し、前記吸気通路を通過する吸気の流量制御を該バルブ体の外周端面及び開口規制面によって行うことを特徴とする。
第１の発明によれば、ボア部のバルブシール面がボア部の内壁面から突出して形成されているため、バルブ体においてその開方向とは逆方向に向けて形成されている開口規制面が原因となってバルブ体の回動がボア部の内壁面に干渉されることがなくなる。また、バルブ体をインサートして樹脂成形することにより、その外周端面と同形状のバルブシール面がボア部に形成されるが、その形状はバルブ体の開方向に拡径する傾斜面状であることから、バルブ体の開方向への回動がボア部のバルブシール面に干渉されることもない。さらには、製品ごとの精度のばらつきによりバルブ体とボア部が近接した場合でも、バルブ体が開方向に僅かにずれることにより、その近接分が吸収される。
したがって、バルブ体回動時の干渉を考慮したクリアランスをバルブ体とボア部との間に設けることなくバルブ体に開口規制面を形成して、吸気の流量制御を行うことができる。
【０００８】
また、第２の発明に係るスロットルボデーは次の手段をとる。すなわち、前述の第１の発明に係るスロットルボデーであって、前記開口規制部位の開口規制面は、前記バルブ体の外周端面を延長して形成されていることを特徴とする。
第２の発明によれば、バルブ体の外周端面の延長面として開口規制面が形成されることから、バルブ体の外周端面による流量制御から開口規制面による流量制御への移行が滑らかに行われる。また、その流量制御の移行は開口規制面の形状によって調節することが可能となる。
【０００９】
また、第３の発明に係るスロットルボデーは次の手段をとる。すなわち、前述の第２の発明に係るスロットルボデーであって、前記開口規制部位の開口規制面は、前記バルブ体の開方向とは逆方向に向かって傾斜面状で形成されていることを特徴とする。
第３の発明によれば、バルブ体の開方向に拡径する傾斜面状に形成されている外周端面の延長面として開口規制面を形成することができるため、開口規制面の形状を外周端面の形状とは別個の形状として設計する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上記手段をとることにより、次の効果を得ることができる。
第１の発明によれば、開口規制面の作用によって低開度領域における吸気流量の制御分解能を従来よりもさらに高められるため、内燃機関のアイドリング状態における吸気流量を従来よりもきめ細かく調節することができる。
また、第２の発明によれば、バルブ体の外周端面による流量制御から開口規制面による流量制御に移行する付近の低開度領域においても吸気流量の制御分解能を高めることができるので、吸気流量制御分解能を吸気流量を低開度領域全体に渡ってきめ細かく調節することができる。
また、第３の発明によれば、バルブ体の設計及び製造過程を単純化して開口規制面を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１は図１から図５に示されている。図１は本実施例に係るスロットルボデーの平面図、図２は前記スロットルボデーの側面図、図３は図１のIII−III線断面図、図４は本実施例に係るバルブ体が全閉状態の際の図３の主要部を拡大して示す断面図、図５は前記バルブ体が所定の角度だけ回動した際の図４相当の断面図である。なお、本実施例において、前述した図８及び図９に示す従来構造の部品と対応する部品には同一符号を付して示している。
【００１３】
先ず、図１から図３に基づいて、本実施例に係るスロットルボデーの構造を説明する。
樹脂製のスロットルボデー１０のボア部３１には、上下方向に貫通するほぼ中空円筒状の吸気通路３５が形成されている。ボア部３１の上部（吸気通路３５の上流側）には、エアクリーナ（図示省略）が接続され、ボア部３１の下部（吸気通路３５の下流側）にはインテークマニホールド（図示省略）が接続される。
ボア部３１には、吸気通路３５の円形断面直径方向に貫通してシャフト２１が配設され、シャフト２１は吸気通路３５を貫通する部位においてバルブ体１１と一体成形されている。また、シャフト２１は、ボア部３１の相対向する部位に一体成形されている軸受３４によって支承されており、軸方向の一端（図１及び図２において左端）は軸受ハウジング４１内に格納され、他端（図１及び図２において右端）は減速ギア機構（図示省略）に配設されている。前記減速ギア機構は、モーターハウジング４２内に格納されているモーター（図示省略）の駆動力を受けてシャフト２１を駆動させ、バルブ体１１を開方向（図３に示す反時計回り方向）あるいはその逆方向（閉方向）に回動する構成となっている。
【００１４】
次に、図１及び図３に基づいて、バルブ体１１及びボア部３１の構造を説明する。なお、図１及び図３はバルブ体１１が全閉位置にある状態を示している。また、以下の説明においては、図３を基準として吸気通路３５の上流側に当たる方向を上（方向）、その下流側に当たる方向を下（方向）と称する。
先ず、バルブ体１１の構造を説明する。
バルブ体１１は、回動軸となる金属製の丸棒状のシャフト２１を所定の金型（成形型）にインサートして樹脂射出成形される。この成形法により、シャフト被覆部１１ｃがシャフト２１と一体的に固着して、シャフト２１の周囲を覆うようにして形成されている。また、バルブ体の回動軸方向両端部においては、軸受当接部１１ｅが径方向に延設されており、軸受３４に当接している。なお、本実施例においては、シャフト２１の形状を丸棒状としているが、より一層強固にバルブ体１１と固着させるためにシャフト２１の径方向断面を小判形状等にすることも可能である。
【００１５】
また、バルブ体１１は、シャフト２１に対して概ね左右対称な構造をしている。
バルブ体１１において、開方向への回動によって上方向に移動する側（図３においてシャフト２１に対して右側）の基部１１ａは所定の厚さを有する半円板状であり、その外周部円周の下側には開口規制部１１ｂが延設されている。また、基部１１ａの上下両面には、バルブ体１１の補強を目的とした平板状のリブ１１ｄが所定の間隔をもって複数設けられている。上面のリブ１１ｄはそのシャフト被覆部１１ｃと基部１１ａを接合する三角平板状である一方、下面のリブ１１ｄは、シャフト被覆部１１ｃ、基部１１ａ、及び開口規制部１１ｂを接合する所定形状となっている。なお、図３に示すように、シャフト２１の右側、基部１１ａの下面において、基部１１ａの一部をリブ１１ｄの下端に合わせるように突出させて基部延設部１１ｆが設けられている。すなわち、横断面において、シャフト２１の回動軸方向と平行にリブ１１ｄを横断するように基部延設部１１ｆが設けられている。基部延設部１１ｆによって、開口規制部１１ｂを接合するリブ１１ｄが補強され、基部ａと開口規制部１１ｂとの接合も補強される。
【００１６】
一方、バルブ体１１において、開方向への回動によって下方向に移動する側（図３ではシャフト２１に対して左側）の基部１１ａは、図３によく示されているように、縦断面が上方向に凸部を有するかぎ形となっており、基部１１ａの横断面外周部円周に渡って開口規制部１１ｂが形成されている。また、シャフト２１の右側と同様にリブ１１ｄが複数設けられており、シャフト被覆部１１ｃ、基部１１ａ、及び開口規制部１１ｂがリブ１１ｄによって接合・補強されている。
なお、当該基部１１ａの上面は回動軸に向かって緩やかな傾斜を有する（図３参照）半月状の平面とし（図１参照）、バルブ体１１が、吸気通路３５内を下流側へ流れる吸気を受け流す構造としている。これにより、バルブ体１１の回動が吸気の流動から受ける影響を軽減することができる。
【００１７】
次に、ボア部３１の構造を説明する。
ボア部３１は上記バルブ体１１を軸受３４に軸支させた状態で金型にインサートして樹脂射出成形される。したがって、軸受３４はボア部３１に一体成形され、ボア部３１のバルブシール面３２はバルブ体１１の外周端面１２と一致する。なお、実際には、アイドリング状態の吸気量を確保するため等の設計上の配慮により、例えば３０μｍ程度の隙間を両面間に設けておくのが普通である。
また、図４に良く示されているように、ボア部３１は内壁面３３を有する中空円筒状であるが、バルブ体１１と当接する部位の横断面円周方向においては、内壁面３３から所定の寸法だけ突出して突出部３１ａが設けられている。したがって、バルブ体１１が吸気通路３５内を回動する際、バルブ体１１がボア部３１の内壁面３３と当接することはない。
【００１８】
次に、図４に基づいて、バルブ体１１とボア部３１との接触面の構造について説明する。なお、シャフト２１を挟んで左右両側にあるバルブ体１１の外周端面１２及び開口規制面１３の形状はシャフト２１の回動中心Ｐに対して回転対称なので、以下の説明は、バルブ体１１が開方向への回動して上方向に移動する一方側（図３ではシャフト２１に対して右側）のみに対して行い、他方側の説明はそれに準ずるものとする。
【００１９】
先ず、図４に示すように、バルブ体１１の外周端面１２は、ボア部３１の突出部３１ａに形成されたバルブシール面３２と一致しており、バルブ体１１の開方向に拡径する傾斜面（以下「テーパ面」という。）に形成されている。ボア部３１の突出部３１ａの上下方向の厚さはバルブ体１１の水平方向に延びる基部１１ａの厚さと同じである。
また、バルブ体１１の下部に設けられている開口規制部１１ｂには、外周端面１２を開口規制面下端１３ａまで下方向に延長した開口規制面１３が形成されている。なお、図４において、外周端面１２の終点（開口規制面１３の始点）は外周端面下端１２ｂとして示している。
図４において、開口規制面１３が形成する曲線は、外周端面下端１２ｂを始点とする円弧である。その円弧は、外周端面上端１２ａと下端１２ｂとで決定される直線に対して下端１２ｂで接する円の一部である。この場合、テーパ面の傾斜角度のつけ方や前記円弧の半径（曲率半径）によって、その中心（曲率中心）の位置や円弧の形状は異なってくる。
【００２０】
例えば、バルブ体１１の外周端面１２のテーパ面の法線を、シャフト２１の回動中心Ｐと外周端面下端１２ｂとで決定される直線と一致するように定め、曲率中心を回動中心Ｐとする半径（Ｐ,１２ｂ）を曲率半径とした場合を考えてみる。このとき、バルブ体１１の外周端面下端１２ｂが回動に伴い描く軌跡円は開口規制面１３が形成する円弧と一致するため、バルブ体１１が開方向に回動しても、開口規制面１３とボア部３１のバルブシール面３２とが形成する開口面積はゼロのままとなる（以下この条件を「基準条件」という。）。
したがって、基準条件のテーパ面の傾斜角度を保ちながら曲率半径を小さくすれば、曲率中心は図４において回動中心よりも右方向にずれて前記開口面積の増加割合を増やすことができる。また、テーパ面の傾斜角度を基準条件よりも大きくすれば、曲率中心は回動中心よりも上方向にずれる。なお、基準条件のテーパ面の傾斜角度を保ったまま曲率半径を大きくした場合には、開口規制面１３が外周端面下端１２ｂと干渉することに留意する必要がある。
【００２１】
このようにして、開口規制面１３がボア部のバルブシール面３２と干渉しない程度に開口規制面１３の曲率半径を変化させて開口規制面１３の曲面形状を調節すれば、バルブ体１１の低開度領域における吸気流量制御をきめ細かく調整することが可能となる。
【００２２】
次に、図５に基づいて、バルブ体１１が低開度領域において所定の回動角度θだけ開方向に回動した際の、バルブ体１１とボア部３１の開口面積を代表する隙間寸法Ｌ1について説明する。なお、図５において、全閉時のバルブ体１１の位置は点線で示し、従来技術との比較を容易とするため、所定の回動角度θは上述した図９における回動角度θと同じ角度とする。
先ず、図５に示すように、回動角度θだけ回動すると、バルブ体１１とボア部３１の開口面積を代表する隙間寸法Ｌ1は、バルブ体１１とボア部３１との間の最短寸法、すなわち、バルブ体１１の開口規制面１３とボア部３１のバルブシール面３２の下端との最短寸法になる。なお、本実施例においては、図５に示すバルブシール面３２のテーパ面の傾斜角度は上記基準条件と同じものとし、開口規制面１３の曲率半径を上記基準条件よりも僅かに小さくしている。
【００２３】
もちろん、バルブ体１１の開口規制面１３の曲率半径を図９に示す曲率半径程度にまで小さくしてバルブ体１１とボア部３１のバルブシール面３２とのクリアランスを大きくとることも可能であるが、本実施例においてはその必要がない。
すなわち、本実施例においては、ボア部３１から突出した突出部３１ａにテーパ面を有するバルブシール面３２を設け、かつ、バルブ体１１の開口規制面１３をそれと同形状のテーパ面としている。そのため、例えば、製品ごとの精度がばらついてバルブ体１１の外周端面１２がボア部３１の内壁面３３に近接しても、バルブ体１１の外周端面１２がボア部３１のバルブシール面３２上を上方向に僅かにずれるだけで、バルブ体１１の外周端面１２及び開口規制面１３と、ボア部３１のバルブシール面３２との当接が保たれる。
【実施例２】
【００２４】
実施例２は図６及び図７に示されている。図６は本実施例に係るスロットルボデーの図３相当の断面図、図７は本実施例に係るバルブ体が全閉状態の際の図６の主要部を拡大して示す断面図である。なお、本実施例は前記実施例１に係るスロットルボデー１０に設けられているバルブ体１１の変更例を示すものであるから、上記実施例１と重複する説明は省略する。また、シャフト２１の回動中心Ｐに対する回転対称性も上記実施例1と同様であるから、図６においてシャフト２１に対して右側のみの説明とする。
【００２５】
先ず、図６に基づいて、本実施例に係るバルブ体１１の構造を説明する。
バルブ体１１の開口規制部１１ｂは、水平方向に延びる基部１１ａの上下方向の厚さにほぼ等しい寸法だけ下方向に延設されている。なお、この下方向への延設寸法はさらに大きなものであってもよい。例えば、上記実施例１の開口規制部１１ｂ相当の大きさとすることも可能である。
【００２６】
次に、図７に基づいて、バルブ体１１の開口規制面１３について説明する。
バルブ体１１の開口規制面１３は外周端面１２のテーパ面が延長されて形成されている。すなわち、図７に示すように、開口規制面１３の断面が形成する直線は外周端面上端１２ａと下端１２ｂとを結ぶ直線の延長となっている。
これによって、例えば、実施例１においては設計上考慮に入れざるを得なかった開口規制面１３の曲率等の設計事項を考慮する必要がなくなる。したがって、バルブ体１１の設計が容易となるメリットがある。また、金型の製造も容易となるため、スロットルボデー１０の製造工程が簡略化されるというメリットもある。
【００２７】
以上本発明に係るスロットルボデーの各実施例について説明したが、本発明はその他各種の形態で実施できるものである。
例えば、上記実施例１においては、バルブ体１１の外周端面１２と開口規制面１３とが外周端面下端１２ｂにおいて連続する面として構成しているが、不連続な面として構成してもよい。すなわち、外周端面１２と開口規制面１３との間に所定の段差を設けて、開口規制面１３が外周端面１２よりもバルブ体１１の中心よりに配置されるようにしてもよい。
また、上記実施例２においては、図６に良く示されているように、バルブ体１１におけるシャフト２１の左側の基部１１ａが水平方向に配置されているが、上記実施例１の当該部位のように回動軸に向かって緩やかな傾斜を有する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係るスロットルボデーの平面図である。
【図２】実施例１に係るスロットルボデーの側面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】実施例１に係るバルブ体が全閉状態の際の図３の主要部を拡大して示す断面図である。
【図５】実施例１に係るバルブ体が所定の角度だけ回動した際の図４相当の断面図である。
【図６】実施例２に係るスロットルボデーの図３相当の断面図である。
【図７】実施例２に係るバルブ体が全閉状態の際の図６の主要部を拡大して示す断面図である。
【図８】バルブ体が全閉状態の従来のスロットルボデーを示す縦断面図である。
【図９】バルブ体が所定の角度だけ開方向に回動した状態の従来のスロットルボデーを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０      スロットルボデー
１１      バルブ体
１１ａ      基部
１１ｂ      開口規制部
１１ｃ      シャフト被覆部
１１ｄ      リブ
１１ｅ      軸受当接部
１１ｆ      基部延設部
１２      外周端面
１２ａ      外周端面上端
１２ｂ      外周端面下端（開口規制面上端）
１３      開口規制面
１３ａ      開口規制面下端
２１      シャフト
３１      ボア部
３１ａ      突出部
３２      バルブシール面
３３      内壁面
３４      軸受
３５      吸気通路
４１      軸受ハウジング
４２      モーターハウジング
Ｃ0      軌跡円
Ｌ0      隙間寸法
Ｌ1      隙間寸法
Ｐ      回動中心
θ      回動角度
【図１】
2005337131.tif 000003
【図２】
2005337131.tif 000004
【図３】
2005337131.tif 000005
【図４】
2005337131.tif 000006
【図５】
2005337131.tif 000007
【図６】
2005337131.tif 000008
【図７】
2005337131.tif 000009
【図８】
2005337131.tif 000010
【図９】
2005337131.tif 000011