(57)【要約】【課題】樹脂成形収縮対策の厳しい成形条件を課さずとも、バルブ体の外周面がボデー本体に食い込むことを防止してバルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との良好な密着当接状態を得る。加えて、安定した吸入空気流量を得る。【解決手段】円筒形状の吸気通路１４が形成されたボデー本体１０と、ボデー本体１０に回動可能に配設され、その回動により前記吸気通路１４を開閉する円盤形状のバルブ体２０とを備えるスロットルボデー１であって、バルブ体２０は樹脂成形され、その外周面２１はバルブ体２０の開方向に拡径する傾斜面形状に形成され、ボデー本体１０はバルブ体２０をインサートして樹脂成形され、バルブ体２０の外周面２１を成形面としてバルブ体２０の全閉時におけるボデー本体１０のバルブシール面１２をボデー本体１０の内壁面１１から突出させて形成する。【選択図】        図２
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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デー本体と、前記ボデー本体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円盤形状の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、その外周面は該バルブ体の開方向に拡径する傾斜面形状に形成され、
前記ボデー本体は前記バルブ体をインサートして樹脂成形され、該バルブ体の外周面を成形面として該バルブ体の全閉時におけるボデー本体のバルブシール面をボデー本体の内壁面から突出させて形成し、
前記バルブ体の全閉時近傍の流量制御を該バルブ体の回動に伴うボデー本体のバルブシール面及び内壁面との間の隙間変化により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、
前記バルブ体の全閉時近傍の流量制御が、該バルブ体とボデー本体のバルブシール面及び内壁面との間の隙間変化が滑らかな連続した変化となる構成により行われることを特徴とするスロットルボデー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスロットルボデーであって、
前記バルブ体の回動位置がボデー本体に突出形成されたバルブシール面から離間する際のバルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面及び内壁面との間の隙間寸法関係が、バルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との間の最短隙間寸法と、バルブ体の外周面とボデー本体の内壁面との間の最短隙間寸法とが実質的に同一寸法となるように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デー本体と、そのボデー本体に回動可能に設けられて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（空気流量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。
【０００３】
従来のスロットルボデーを図１１、図１２、及び図１３に示す。図１１は従来のスロットルボデーのバルブ体付近の横断面図、図１２は図１１のXII−XII線断面図である。また、図１３はボデー本体の成形収縮を概念的に示す図１２相当の縦断面図である。
【０００４】
スロットルボデー１はボデー本体１０とバルブ体２０を有している。樹脂製のボデー本体１０は中空の円筒形状をしており、吸気通路１４を形成している。樹脂製のバルブ体２０は円盤形状をしており、金属製のシャフト３０を鋳ぐるんで一体的に形成され、バルブ体２０の表裏両面には樹脂製の補強用リブ２２が適宜設けられている。そして、バルブ体２０は、軸受１３に支承されたシャフト３０の回動に伴って回動することにより、バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２との間に隙間を作り、吸気通路１４を通過する空気量を制御する。図１１及び図１２に示されているように、バルブ体２０の全閉時においてバルブ体２０の外周面２１をボデー本体１０のバルブシール面１２に密着当接可能とすることによって、吸気通路１４の吸入空気量の制御性を向上させている。
【０００５】
ここで、上記のバルブ体２０全閉時の吸気通路１４の密着当接状態を良好にする目的から、バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２を樹脂成形時に密着当接させる方法が従来より行われているが、樹脂成形にはその後の樹脂硬化によって成形収縮が生じるという問題がある。
特許文献１においては、そのための対策として、樹脂成形時にボデー本体１０の成形空間とバルブ体２０の成形空間との間を、その事後的な収縮を見込んだ所定の間隔だけ離間させて成形を行う方法、あるいはボデー本体１０の成形に用いる樹脂材料の成形収縮率を、バルブ体２０の成形に用いる樹脂材料の成形収縮率よりも小さくする方法がとられている。
【特許文献１】特開２０００−２１０９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バルブ体２０の外周面２１が成形収縮後においてボデー本体１０のバルブシール面１２と密着当接するような成形収縮の管理を行うことは現実的には困難であり、樹脂成形品の単品毎の成形ばらつきが生じて意図した通りの密着当接状態が得らないという問題がある。
特に、成形収縮後においてバルブ体２０の外周面２１をボデー本体１０のバルブシール面１２に密着当接させるための厳しい条件においては、その条件管理が困難なため、成形直後には図１２に示されているように良好な密着当接状態であっても、その後の樹脂硬化によって図１３に示されている矢印４０方向に成形収縮が生じる場合がある。この結果、バルブ体２０がボデー本体１０の内壁面１１に食い込み、バルブ体２０が回動不能となる。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、樹脂成形収縮対策の厳しい成形条件を課さずとも、バルブ体の外周面がボデー本体に食い込むことを防止してバルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との良好な密着当接状態を得ることにある。さらに、その課題に加えて安定した吸入空気流量を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は次の手段をとる。
先ず、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デー本体と、前記ボデー本体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円盤形状の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、その外周面は該バルブ体の開方向に拡径する傾斜面形状に形成され、前記ボデー本体は前記バルブ体をインサートして樹脂成形され、該バルブ体の外周面を成形面として該バルブ体の全閉時におけるボデー本体のバルブシール面をボデー本体の内壁面から突出させて形成し、前記バルブ体の全閉時近傍の流量制御を該バルブ体の回動に伴うボデー本体のバルブシール面及び内壁面との間の隙間変化により行うことを特徴とする。
この第1の発明によれば、バルブ体をインサート成形することによりボデー本体の成形収縮が生じても、ボデー本体のバルブシール面とバルブ体の外周面との当接位置がずれることによりその密着当接性が保たれる。また、前記ずれが生じなかった場合でも、ボデー本体の内壁面へのバルブ体の食い込みを補償することができる。さらに、ボデー本体の内壁面とその内壁面から突出しているバルブシール面との段差寸法を調節することによってバルブ体の全閉時近傍の流量特性を制御することができる。
【０００９】
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、前記バルブ体の全閉時近傍の流量制御が、該バルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面及び内壁面との間の隙間変化が滑らかな連続した変化となる構成により行われることを特徴とする。
この第２の発明によれば、バルブ体の全閉時近傍において、吸入空気の通過経路がバルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面と間の隙間が支配的な経路から、バルブ体の外周面とボデー本体の内壁面と間の隙間が支配的な経路に遷移する際の不連続的な隙間変化を低減できる。
【００１０】
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1又は第２の発明に係るスロットルボデーであって、前記バルブ体の回動位置がボデー本体に突出形成されたバルブシール面から離間する際のバルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面及び内壁面との間の隙間寸法関係が、バルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との間の最短隙間寸法と、バルブ体の外周面とボデー本体の内壁面との間の最短隙間寸法とが実質的に同一寸法となるように形成されていることを特徴とする。
この第３の発明によれば、バルブ体の全閉時近傍の吸入空気流量制御が、バルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との間の隙間寸法による流量制御から、バルブ体の外周面とボデー本体の内壁面との間の隙間寸法による流量制御に遷移する際に生じる不連続的な流量変化を実質的になくすことができる。
【発明の効果】
【００１１】
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、金型や樹脂材料を厳密に規定する成形収縮管理を行わなくとも、バルブ体の全閉時近傍の流量特性に悪影響を与えることなくボデー本体の成形収縮によるバルブ体の固着を防止することができる。
また、第２の発明によれば、バルブ体の全閉時近傍における不連続的な吸入空気流量変化を低減することができる。
また、第３の発明によれば、バルブ体の全閉時近傍において、吸入空気の通過経路がバルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との間の隙間が支配的な経路から、バルブ体の外周面とボデー本体の内壁面との間の隙間が支配的な経路に遷移する際の不連続的な隙間変化を実質的になくすことができ、バルブ体のすべての回動位置において安定した吸入空気流量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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】
【００１３】
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バルブ体付近の横断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は図１のIII−III線断面図、図４はバルブ体の回動位置がボデー本体のバルブシール面から僅かに離間した際の図２相当の片側断面図、図５は図４よりもさらに離間した際の片側断面図である。なお、本実施例において、前述した図１１から図１３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。
【００１４】
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。
スロットルボデー１は樹脂製のボデー本体１０と樹脂製のバルブ体２０を有しており、図１から図３はバルブ体２０が全閉位置にある場合を示している。
ボデー本体１０は、図２に示されているように、円筒形状の吸気通路１４を形成する内壁面１１をその内側に有しており、吸気通路１４の横断面周方向には、バルブ体２０の外周面２１と当接するバルブシール面１２が設けられている。ここで、バルブシール面１２は、ボデー本体１０の内壁面１１からは所定の段差寸法だけ突出して設けられている。また、ボデー本体１０には、バルブ体２０を配設するための金属製の軸受部１３が吸気通路１４の横断面直径方向の相対向する部位に設けられている。
【００１５】
一方、円盤形状のバルブ体２０は、断面小判形状のシャフト３０の周囲を鋳ぐるんで一体的に形成されており、ボデー本体１０に設けられた軸受部１３によって回動可能に支承されている。シャフト３０が断面小判形状であることにより、バルブ体２０は空回りせずにシャフト３０の回動に追従する。また、吸入空気流の応力に耐えるため、バルブ体２０の表裏両面には、複数の補強用のリブ２２がバルブ体２０の回動中心軸から外周面２１に向かう方向に略平行に並列して適宜設けられている。
【００１６】
バルブ体２０の外周部においては、図３に示されているように、ボデー本体１０の軸受部１３に当接する部位には軸受シール部２３が形成されており、吸入空気がボデー本体１０の軸受部１３から洩れることなく吸気通路１４を流れる構成となっている。一方、ボデー本体１０のバルブシール面１２に当接する部位には、図２に示されているように、バルブ体２０の開方向（反時計回り方向）に拡径する傾斜面形状（いわゆるテーパ形状）を有する外周面２１が形成されている。また、バルブ体２０の外周面２１が、バルブ体２０の全閉時において当接するボデー本体１０のバルブシール面１２においても、同様の傾斜面形状が付されており、バルブ体２０とボデー本体１０との密着当接状態が得られる構成となっている。
なお、このテーパ形状は、図２においては断面が直線として描かれているが、バルブ体２０の回動及びその外周面２１の密着当接状態を妨げない限り、曲線でもよい。
【００１７】
次に、上記したスロットルボデー１の成形工程を説明する。この成形工程はバルブ体２０の成形工程とボデー本体１０の成形工程からなる。
第一に、バルブ体２０は、周知のバルブ成形型（金型）を使用して樹脂射出により成形される。すなわち、シャフト３０をバルブ成形型内にインサートしておき、バルブ体２０の形状の成形空間内に樹脂を射出することにより、シャフト３０の周囲やバルブ体２０の外周部に樹脂が充填されて円盤形状のバルブ体２０が成形される。
第二に、ボデー本体１０は、上記工程で成形されたバルブ体２０をインサートしておき、所定のボデー本体１０の形状の成形空間内に樹脂を射出して成形される。このとき、バルブ体１０の外周面２１に沿って樹脂が充填されるため、その外周面２１にほぼ一致したボデー本体１０のバルブシール面１２が形成される。
【００１８】
ここで、上記ボデー本体１０の成形工程においては、成形後ボデー本体１０の硬化が進むにつれて成形収縮が生じる。そのため、バルブ体２０がボデー本体１０の内壁面１１に食い込むおそれが生じる。本実施例においては、その食い込みを防止するための方法として、図２に示されている以下の二つの方法をとっている。
第一の方法は、バルブ体２０の外周面２１を、バルブ体２０の開方向に拡径する傾斜面形状に形成していることである。これによって、ボデー本体１０のバルブシール面１２が内側方向に成形収縮しても、バルブ体２０の全閉位置が開方向へ所定角度ずれるように回動し、外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２との当接が維持される構成となっている。
第二の方法は、ボデー本体１０のバルブシール面１２を、ボデー本体１０の内壁面１１から所定の段差寸法だけ突出させた突出部１５の端面に形成していることである。これによって、仮に第一の方法で意図した通りにずれずにバルブ体２０の外周面２１が相対的にバルブシール面１２を押し出すことがあっても、バルブシール面１２を有するボデー本体１０の突出部１５がボデー本体１０に押し込まれるだけなので、バルブ体２０自体がボデー本体１０に食い込むことがない。
【００１９】
次に、図４及び図５に基づいて、バルブ体２０の全閉時近傍においてスロットルボデー１の吸気通路１４を流れる吸入空気について説明する。
先ず、図４に示されているように、バルブ体２０の全閉時近傍においては、バルブ体２０が反時計回り方向、すなわち開方向に僅かに回動すると、バルブ体２０の外周面２１はボデー本体１０のバルブシール面１２との間に隙間を作り、吸気通路１４を上部から下部へ流れる吸入空気はその隙間を通過する。
次に、図５に示されているように、やはりバルブ体２０の全閉時近傍であっても、バルブ体２０がさらに開方向に回動すると、今度はバルブ体２０の外周面２１はボデー本体１０の内壁面１１との間に隙間を作り、吸入空気はその隙間を通過する。
【００２０】
すなわち、バルブ体２０の開度が増すに従って、吸気通路１４を流れる吸入空気の通過経路は、バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２との間の隙間寸法が支配的な通過経路から、バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０の内壁面１１との間の隙間寸法が支配的な通過経路に遷移する。
したがって、これらの隙間寸法を、ボデー本体１０においてバルブシール面１２と内壁面１１との間に設けられている段差寸法によって調節すれば、吸入空気の通過経路を制御することが可能となる。さらには、吸入空気の流量を制御することも可能となる。
【実施例２】
【００２１】
実施例２は図６から図８に示されている。本実施例は前記実施例１に係るボデー本体１０に設けられている突出部１５の変更例を示すものであるから重複する説明は省略する。
ここで、図６は本実施例に係るスロットルボデーの、バルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との間の隙間寸法が支配的な空気流入経路を示す概念図、図７は前記外周面とボデー本体の内壁面との間の隙間寸法が支配的な空気流入経路を示す概念図、図８は前記スロットルボデーで得られる空気流量／バルブ開度曲線である。
【００２２】
先ず、図６及び図７に良く示されているように、本実施例に係るボデー本体１０の突出部１５はボデー本体１０の成形後の成形収縮を十分補償できる大きさを有している。すなわち、ボデー本体１０においてバルブシール面１２と内壁面１１との間に設けられている突出部１５の段差寸法を十分に大きくすることにより、ボデー本体１０の成形後の成形収縮を補償する効果を高めている。
【００２３】
次に、本実施例における吸入空気の流れについて、図６及び図７に基づいて説明する。ここで、L1は、バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２との間の隙間を代表する最短隙間寸法、L2はバルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０の内壁面１１との間の隙間を代表する最短隙間寸法である。なお、ここで、各面間の隙間を最短隙間寸法で代表させた理由は、各面間の隙間寸法をただ一つに定めることが簡便であるためと、その隙間に流入する空気流量制御において支配的なのはその最短隙間寸法であるためによる。以下、最短隙間寸法は単に「隙間寸法」と記す。
【００２４】
図６に示されているように、バルブ体２０の全閉時近傍において、隙間寸法L1が支配的な通過経路を、吸入空気は矢印４１のように流れる。しかし、隙間寸法L2が支配的な通過経路を流れる吸入空気は、図７に示されている矢印４１のようになり、吸入空気の流量は図６の場合と比べて大きく増加する。
したがって、バルブ体２０が開方向に僅かに回動するだけでも、隙間寸法L1が支配的な通過経路から隙間寸法L2が支配的な通過経路に遷移することによって、吸入空気の流量が不連続的に増加する結果となる。
【００２５】
図８にその様子が示されている。すなわち、バルブ体２０の開度が５度の近傍で吸入空気の流量が不連続的に急増している。この不連続点は、隙間寸法L1が支配的な通過経路から隙間寸法L2が支配的な通過経路に遷移する点に一致している。このような不連続点は内燃機関の吸入空気量が突然増加することを示すものであり、内燃機関の設計上好ましいものではない。
この傾向は隙間寸法L1と隙間寸法L2との差が大きければ大きいほど顕著となるため、成形収縮の補償以外にもスロットルボデー１の吸入空気の流量にも着目して、ボデー本体１０の突出部１５の段差寸法を定める必要がある。
【実施例３】
【００２６】
実施例３は図９及び図１０に示されている。本実施例は前記実施例２に係るボデー本体１０に設けられている突出部１５の変更例を示すものである。図９は本実施例に係るスロットルボデーのバルブ体とボデー本体との隙間寸法等の関係を示す片側拡大断面図、図１０は本実施例に係るスロットルボデーの変形例で得られる空気流量／バルブ開度曲線である。
【００２７】
前記実施例２で説明したように、バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２との間の隙間寸法L1とバルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０の内壁面１１との間の隙間寸法L2との差が大きいことに起因して吸入空気の流量に不連続点が生じるのであるから、成形収縮の補償を担保した上で隙間寸法L1と隙間寸法L2の差を実質的になくすことが望ましい。そうすることによって、バルブ体２０のすべての回動位置において不連続点の生じない安定した吸入空気流量を得ることができる。
【００２８】
したがって、図９に示されているようにボデー本体１０の突出部１５の段差寸法を定めることによって、最小隙間寸法L1と最小隙間寸法L2との望ましい関係を得ることができる。ここで、Tはボデー本体１０の突出部１５の厚さ及びバルブ体２０の厚さ、Cは吸気通路１４の半径、θはバルブ体２０の外周面２１がバルブ体２０の開方向に拡径する傾斜角度である。また、隙間寸法L10はバルブ体２０の下面端部２０bからボデー本体１０の突出部１５の上面端部１５aまでの寸法、隙間寸法L20はバルブ体２０の上面端部２０aからボデー本体１０の内壁面１１までの寸法である。
【００２９】
なお、図９に示されている隙間寸法L10及びL20は、バルブ体２０の下面端部２０bがボデー本体１０の突出部１５の上面を含む平面内における隙間寸法L1及びL2である（図６参照）。バルブ体２０の回動位置をこの位置に定めた理由は、この位置が、隙間寸法L1が支配的な通過経路から隙間寸法L2が支配的な通過経路に遷移する境界点（吸入空気流量制御の不連続点）だからである。
【００３０】
このとき、L10≒L20の条件とすれば、前記遷移境界点において吸入空気を制御する隙間寸法の差が実質的になくなるため、図８に示されているように、ほとんど不連続点のみられない空気流量／バルブ開度曲線が得られる。
なお、本実施例ではT＝２mm、C＝２２．５mm、θ＝１０°の条件としてある。
【００３１】
なお、上記した寸法関係は、ボデー本体１０のバルブシール面１２とバルブ体２０の外周面２１との当接面全体についても成立している。したがって、その当接面全体の密着性は良好に保たれている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係るスロットルボデーのバルブ体付近の横断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】バルブ体の回動位置がボデー本体のバルブシール面から僅かに離間した際の図２相当の片側断面図である。
【図５】図４よりもさらに離間した際の図２相当の片側断面図である。
【図６】実施例２に係るスロットルボデーの、バルブ体の外周面とボデー本体のバルブシール面との間の隙間寸法が支配的な空気流入経路を示す概念図である。
【図７】実施例２に係るスロットルボデーの、バルブ体の外周面とボデー本体の内壁面との間の隙間寸法が支配的な空気流入経路を示す概念図である。
【図８】実施例２に係るスロットルボデーで得られる空気流量／バルブ開度曲線である。
【図９】実施例３に係るスロットルボデーのバルブ体とボデー本体との隙間寸法等の関係を示す片側拡大断面図である。
【図１０】実施例３に係るスロットルボデーの変形例で得られる空気流量／バルブ開度曲線である。
【図１１】従来のスロットルボデーのバルブ体付近の横断面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【図１３】ボデー本体の成形収縮を概念的に示す従来のスロットルバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      スロットルボデー
１０      ボデー本体
１１      内壁面
１２      バルブシール面
１３      軸受部
１４      吸気通路
１５      突出部
１５ａ      突出部上面端部
２０      バルブ体
２０ａ      上面端部
２０ｂ      下面端部
２１      外周面
２２      リブ
２３      軸受シール部
３０      シャフト
４０      収縮方向
４１      空気流
４２      バルブ体中心線
L1      バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０のバルブシール面１２との間の最短隙間寸法
L2      バルブ体２０の外周面２１とボデー本体１０の内壁面１１との間の最短隙間寸法
【図１】
2005273563.tif 000003
【図２】
2005273563.tif 000004
【図３】
2005273563.tif 000005
【図４】
2005273563.tif 000006
【図５】
2005273563.tif 000007
【図６】
2005273563.tif 000008
【図７】
2005273563.tif 000009
【図８】
2005273563.tif 000010
【図９】
2005273563.tif 000011
【図１０】
2005273563.tif 000012
【図１１】
2005273563.tif 000013
【図１２】
2005273563.tif 000014
【図１３】
2005273563.tif 000015