(57)【要約】【課題】スロットルバルブ装置において、シャフトをバルブに対して簡便且つ高精度に位置決めして連結する。【解決手段】スロットルバルブ装置１０を構成するシャフト１４は、軸方向に沿って長尺に形成され、該軸線と直交する厚さ方向に略平行な２つの平坦部３８ａ、３８ｂを有する。また、平坦部３８ａ、３８ｂは、シャフト１４の軸方向に沿った略中央部において、シャフト１４の軸方向と直交方向となる幅方向に拡幅した一対の突出部４２ａ、４２ｂを有する。そして、突出部４２ａ、４２ｂを中心としてシャフト１４がインサート成形され、該シャフト１４の周りにバルブ１８が一体的に成形される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路を有するボディと、前記ボディにおいて前記吸気通路に臨むように設けられるシャフトと、前記シャフトに連結され前記吸気通路内で回動するバルブとを有し、前記シャフトが回動することによって前記吸気通路を開閉し、該吸気通路を流通する空気の流量を制御するスロットルバルブ装置において、
前記シャフトは、軸方向に沿って延在して互いに略平行な一組の平坦部を備え、前記平坦部の少なくともいずれか一方には位置決め孔を有することを特徴とするスロットルバルブ装置。
【請求項２】
請求項１記載のスロットルバルブ装置において、
前記シャフトには、前記平坦部と連続し、該シャフトの軸方向と直交方向に突出した突出部を備えることを特徴とするスロットルバルブ装置。
【請求項３】
請求項２記載のスロットルバルブ装置において、
前記突出部は、前記平坦部に対して２方向に突出して形成されることを特徴とするスロットルバルブ装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載のスロットルバルブ装置において、
前記突出部は、前記シャフトにおける長手方向の中心に対して対称形状で形成されることを特徴とするスロットルバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される空気の流量を制御するためのスロットルバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載される内燃機関へ供給される空気の流量を制御する目的でスロットルバルブ装置が用いられている。このスロットルバルブ装置は、外気が導入されるエアダクトと、内燃機関の各シリンダに空気を分配するインテークマニホールドとの間に配置され、ボディと、該ボディの内部に開口した吸気通路と、該吸気通路の内部に軸部を介して回動自在に設けられたバルブとを備える。そして、運転者のアクセル操作に応じて、吸気通路内に回動自在に配置されたバルブを回動させ、該バルブと前記吸気通路との間を通じて空気を前記内燃機関へと供給すると共に、その流量を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、上述したスロットルバルブ装置では、シャフトに対してバルブをインサート成形によって形成することで一体的に製造している。しかしながら、シャフトが断面円形状に形成されているため、インサート成形を行う成形型に前記シャフトを設置する際の位置決め作業が煩雑であり、しかも、前記成形型に対するシャフトの長手方向の位置決めは、前記シャフトが収納される成形型のキャビティに対して嵌合させることで行っているため、前記シャフトや成形型の寸法ばらつきが生じた場合には、前記成形型に対してシャフトを設置することができないことがある。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、シャフトをバルブに対して簡便且つ高精度に位置決めして連結することが可能なスロットルバルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、吸気通路を有するボディと、前記ボディにおいて前記吸気通路に臨むように設けられるシャフトと、前記シャフトに連結され前記吸気通路内で回動するバルブとを有し、前記シャフトが回動することによって前記吸気通路を開閉し、該吸気通路を流通する空気の流量を制御するスロットルバルブ装置において、
前記シャフトは、軸方向に沿って延在して互いに略平行な一組の平坦部を備え、前記平坦部の少なくともいずれか一方には位置決め孔を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、シャフトにおいて、軸方向に沿って延在して互いに略平行な一組の平坦部を備え、前記平坦部の少なくともいずれか一方に位置決め孔を設けることで、例えば、前記シャフトをバルブに対してインサート成形する際に、前記シャフトを成形型に対して平坦部によって厚さ方向に、位置決め穴によって軸方向に簡便且つ高精度に位置決めすることができる。
【０００８】
従って、シャフトは、平坦部及び位置決め穴によって成形型に対する位置決めを行っているため、成形型に対してシャフトを嵌合させることで位置決めを行っていた従来の成形方法と比較し、前記成形型に対してシャフトを容易且つ高精度に位置決めして設置することができる。その結果、シャフトに対してバルブを高精度に成形して連結することができ、その組付精度を確保することが可能となる。
【０００９】
また、シャフトに、平坦部と連続し、該シャフトの軸方向と直交方向に突出した突出部を備えるとよい。
【００１０】
さらに、突出部を、平坦部に対して２方向に突出して形成するとよい。
【００１１】
さらにまた、突出部を、シャフトにおける長手方向の中心に対して対称形状で形成するとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、シャフトにおいて、軸方向に沿って延在して互いに略平行な一組の平坦部を備え、前記平坦部の少なくともいずれか一方に位置決め孔を設けることで、例えば、前記シャフトをバルブに対してインサート成形する際に、前記シャフトを成形型に対して平坦部によって厚さ方向に、位置決め穴によって軸方向に簡便且つ高精度に位置決めすることができる。その結果、従来のスロットルバルブ装置と比較し、成形型に対してシャフトを容易且つ高精度に位置決めして設置することができ、シャフトに対してバルブを高精度に成形して連結することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置の一部断面全体平面図である。
【図２】図１のスロットルバルブ装置を構成するシャフトの平面図である。
【図３】図３Ａは、図２のシャフトに対して成形型を用いてバルブをインサート成形する場合の概略断面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。
【図４】図３の成形型に対して樹脂が充填され、シャフトに対してバルブが成形された状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るスロットルバルブ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置を示す。
【００１７】
このスロットルバルブ装置１０は、図示しない内燃機関のインテークマニホールドと、外気が導入されるエアダクトとの間に設けられ、図１に示されるように、樹脂製材料から形成されるボディ１２と、該ボディ１２の内部に回動自在に支持されるシャフト１４と、前記シャフト１４に固定され前記ボディ１２の通路部１６に設けられるバルブ１８と、前記ボディ１２に設けられ通電作用下に駆動力を付勢する駆動部２０と、前記駆動部２０から出力された駆動力を前記バルブ１８へと伝達する駆動力伝達機構２２とを含む。
【００１８】
ボディ１２は、例えば、樹脂製材料から形成され、後述する駆動部２０及び駆動力伝達機構２２が収納される本体部２４と、該本体部２４の側部に設けられ、図示しないインテークマニホールド及びエアダクトに接続される通路部１６とを有する。
【００１９】
本体部２４には、駆動部２０が収納される第１収納部２６と、該第１収納部２６と連通して略直交方向に延在した第２収納部２８とを備え、前記第２収納部２８の側方に通路部１６が接合される。また、本体部２４は、第１及び第２収納部２６、２８が側方に開口し、開口部位がカバー部材３０によって閉塞される。
【００２０】
通路部１６は、半径方向に所定幅を有した円筒状に形成され、略円形状に開口したボア（吸気通路）３２を内部に有し、前記ボア３２には円盤状のバルブ１８が配設される。また、通路部１６には、その外周部から半径外方向に突出した一対の支軸部３４ａ、３４ｂを備え、前記支軸部３４ａ、３４ｂが、一対の軸受３６ａ、３６ｂを介してシャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを回転自在に支持する。
【００２１】
シャフト１４は、図１及び図２に示されるように、例えば、金属製材料からなる略一定厚さのプレス材から軸方向（矢印Ａ方向）に沿って長尺に形成され、その中央部がボア３２内に配置されると共に、一端部１４ａ及び他端部１４ｂがバルブ１８の軸部１８ａを介してそれぞれ通路部１６に配置された軸受３６ａ、３６ｂを介して回転自在に支持される。このシャフト１４は、軸線と直交する２つの平坦部３８ａ、３８ｂを有し、前記平坦部３８ａ、３８ｂが前記軸方向（矢印Ａ方向）に沿って前記シャフト１４の一端部１４ａから他端部１４ｂまで延在すると共に、前記平坦部３８ａ、３８ｂは、略一定厚さからなるプレス材の上面及び下面であり、一方の平坦部３８ａと他方の平坦部３８ｂとが略平行に形成される。
【００２２】
すなわち、シャフト１４は、図３Ｂに示されるように、２つの平坦部３８ａ、３８ｂと、該平坦部３８ａ、３８ｂ同士を接続する２つの円弧部４０ａ、４０ｂとからなる断面長円状に形成され、前記平坦部３８ａと平坦部３８ｂとの厚さ寸法が略一定となる。
【００２３】
また、シャフト１４には、軸方向（矢印Ａ方向）に沿った略中央部に、該シャフト１４の軸方向（矢印Ａ方向）と直交方向（矢印Ｂ方向）に拡幅した一対の突出部４２ａ、４２ｂが設けられる。この突出部４２ａ、４２ｂは、平坦部３８ａ、３８ｂの延在方向（矢印Ａ方向）に対して直交方向（矢印Ｂ方向）に所定幅で突出すると共に、該シャフト１４の中心に対して一端部１４ａ側及び他端部１４ｂ側に所定長さで形成される。
【００２４】
さらに、シャフト１４の平坦部３８ａ、３８ｂには、該シャフト１４の軸方向（矢印Ａ方向）における中心から所定間隔離間した一対の位置決め穴４４ａ、４４ｂが形成される。この位置決め穴４４ａ、４４ｂは、一方の平坦部３８ａのみに形成されると共に、該平坦部３８ａの表面から所定深さで形成される（図３Ａ参照）。なお、この位置決め穴４４ａ、４４ｂは、シャフト１４の軸方向と直交方向に貫通した貫通孔としてもよい。このように、位置決め穴４４ａ、４４ｂを貫通孔とすることで、例えば、前記位置決め穴４４ａ、４４ｂに挿入された位置決めピン７４ａ、７４ｂを該位置決め穴４４ａ、４４ｂの外部から確認することができるため、前記位置決め穴４４ａ、４４ｂ及び位置決めピン７４ａ、７４ｂを利用したシャフト１４の位置決め作業を効率良く行うことが可能となる。
【００２５】
バルブ１８は、例えば、樹脂製材料から円盤状に形成され、通路部１６のボア３２内に配置される。そして、バルブ１８の略中央部にシャフト１４がインサート成形されている。これにより、バルブ１８はシャフト１４と一体的に回動することとなる。
【００２６】
また、バルブ１８には、側方に向かって突出した一対の軸部１８ａが設けられ、該軸部１８ａは円筒状に形成され、その内部にシャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂがそれぞれインサート成形される。そして、バルブ１８は、その軸部１８ａが通路部１６に配置された軸受３６ａ、３６ｂの内部に挿通されて回転自在に支持される。
【００２７】
駆動部２０は、例えば、ステッピングモータ等の回転駆動源４６からなり、図示しないコントローラからの制御信号が入力されることで所定角度だけ回動する。回転駆動源４６の駆動軸４８には、ピニオンギア５０が装着されている。
【００２８】
駆動力伝達機構２２は、第２収納部２８に回転自在に設けられ、駆動部２０のピニオンギア５０に噛合される第１ギア５２と、前記シャフト１４の他端部１４ｂ側に連結され前記第１ギア５２と噛合される第２ギア５４と、前記シャフト１４を介してバルブ１８を弁閉方向に付勢するスプリング５６とを含む。そして、駆動部２０の駆動作用下に回転駆動力がピニオンギア５０を介して第１ギア５２、第２ギア５４へと伝達され、アダプタ５８を介してシャフト１４に回転駆動力が伝達されることで、該シャフト１４及びバルブ１８が所定角度だけ回動する。
【００２９】
本発明の実施の形態に係るスロットルバルブ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、上述したシャフト１４がバルブ１８に対してインサート成形する場合について説明する。
【００３０】
先ず、バルブ１８の成形に用いられる成形型６０について図３Ａを参照しながら簡単に説明する。この成形型６０は、下型６２と、該下型６２に対して分割可能な上型６４とを備え、前記下型６２と上型６４とを型合わせした際、その内部に溶融した樹脂製材料が充填されバルブ１８を成形するためのキャビティ６６が形成される。このキャビティ６６は、バルブ１８に対応して円盤状に形成されると共に、断面楕円形状に形成された空間である。
【００３１】
また、成形型６０には、キャビティ６６の両側部に、シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを保持する一対の第１及び第２保持穴６８、７０が形成されると共に、前記第１及び第２保持穴６８、７０と前記キャビティ６６との間に、それぞれサブキャビティ７１が形成される。このサブキャビティ７１は、断面円形状に形成され、バルブ１８の軸部１８ａを成形するためのものである。
【００３２】
この第１及び第２保持穴６８、７０は、シャフト１４の断面形状に対応した断面長円状に形成され、前記シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂが前記第１及び第２保持穴６８、７０において軸線と直交する厚さ方向（図３中、矢印Ｃ方向）に移動することがないように保持される。第１及び第２保持穴６８、７０の端部は、シャフト１４が保持された際に、該シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂとの間に若干だけクリアランス７２を有する位置に設定される（図３Ａ参照）。
【００３３】
換言すれば、第１保持穴６８の端部と第２保持穴７０の端部との離間距離は、シャフト１４の一端部１４ａから他端部１４ｂまでの長さに対して若干だけ大きく設定されている。
【００３４】
一方、下型６２におけるキャビティ６６には、上方に向かって突出した一対の位置決めピン７４ａ、７４ｂが設けられており、互いに所定間隔離間した位置決めピン７４ａ、７４ｂが、バルブ１８の成形時においてシャフト１４の位置決め穴４４ａ、４４ｂにそれぞれ挿入される。
【００３５】
次に、上述した成形型６０を用いてバルブ１８のインサート成形を行う場合について説明する。
【００３６】
先ず、下型６２と上型６４とが型開きした状態において、前記下型６２の第１及び第２保持穴６８、７０にシャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを挿入すると共に、該シャフト１４の位置決め穴４４ａ、４４ｂに位置決めピン７４ａ、７４ｂをそれぞれ挿入する。これにより、シャフト１４は、下型６２のキャビティ６６に対して軸方向（矢印Ａ方向）に確実に位置決めされる。
【００３７】
そして、図３Ａに示されるように、シャフト１４の設置された下型６２の上方から上型６４を下降させて型締めを行う。これにより、シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂが、下型６２及び上型６４の第１及び第２保持穴６８、７０によって確実に保持され、該シャフト１４の軸線と直交方向となる厚さ方向（矢印Ｃ方向）への変位が確実に規制され位置決めされる。
【００３８】
すなわち、シャフト１４は、位置決めピン７４ａ、７４ｂによって軸方向（矢印Ａ方向）への変位が規制され、一対の第１及び第２保持穴６８、７０によって前記軸方向（矢印Ａ方向）と直交する厚さ方向（矢印Ｃ方向）への変位が規制された状態で成形型６０のキャビティ６６に位置決めされ固定されている。この際、シャフト１４は、位置決めピン７４ａ、７４ｂによって軸方向（矢印Ａ方向）へ変位することがないため、前記シャフト１４の両端部と第１及び第２保持穴６８、７０の端面との間にクリアランス７２を予め設けていても該シャフト１４が軸方向（矢印Ａ方向）に変位してしまうことがなく、しかも、前記第１及び第２保持穴６８、７０に対して容易に前記シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを挿入することが可能となる。
【００３９】
最後に、図４に示されるように、上述したように型締めされた成形型６０に対して図示しない導入孔に溶融した樹脂を供給しキャビティ６６及びサブキャビティ７１内へと充填した後、所定時間経過させることで前記樹脂を硬化させる。そして、上型６４と下型６２とを型開きし、成形されたバルブ１８及びシャフト１４をキャビティ６６から取り出すことで、シャフト１４のインサート成形されたバルブ１８の形成が完了する。この際、シャフト１４の突出部４２ａ、４２ｂが、該シャフト１４の軸心に対して直交する方向に突出しているため、前記シャフト１４とバルブ１８とが相対的に回動することを規制する規制手段として機能する。そのため、バルブ１８と突出部４２ａ、４２ｂとの係合作用下に常に前記シャフト１４とバルブ１８とを一体的に回動させることができる。換言すれば、突出部４２ａ、４２ｂは、シャフト１４に対してバルブ１８が回転することを規制する回り止めとして機能する。
【００４０】
次に、上述したように成形されたバルブ１８及びシャフト１４を含むスロットルバルブ装置１０の動作並びに作用効果について説明する。
【００４１】
先ず、図示しないコントローラから駆動部２０の回転駆動源４６に対して制御信号が出力されることで、前記回転駆動源４６が所定回転量（回転角度）だけ回転し、その回転駆動力がピニオンギア５０、第１ギア５２及び第２ギア５４を介してシャフト１４へと伝達される。そして、シャフト１４が、バルブ１８の軸部１８ａを介して一対の軸受３６ａ、３６ｂに支持された状態で、スプリング５６の弾発力に抗して所定角度だけ回動することにより、ボア３２の内部でバルブ１８が一体的に回動し、前記ボア３２の内周面と前記バルブ１８との間を通じてスロットルバルブ装置１０の上流側であるエアダクトと下流側であるインテークマニホールドとが連通した弁開状態となる。
【００４２】
これにより、車両の外部から取り込まれた空気が、エアダクトを通じてスロットルバルブ装置１０の通路部１６へと流通し、バルブ１８によって前記空気の流量が制御された後、下流側に接続されたインテークマニホールドを経て内燃機関の各シリンダへと供給される。
【００４３】
また、駆動部２０に対する通電を停止することで、シャフト１４に対する回転駆動力が滅勢されるため、前記シャフト１４及びバルブ１８はスプリング５６の弾発力によって前記とは反対方向に回動し、初期状態である弁閉状態へと復帰する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、シャフト１４において、断面平面状に形成された２つの平坦部３８ａ、３８ｂを設けると共に、一方の平坦部３８ａに成形する際に用いられ、成形型６０の位置決めピン７４ａ、７４ｂが挿入される一対の位置決め穴４４ａ、４４ｂを設けることにより、前記シャフト１４をバルブ１８に対してインサート成形する際に、成形型６０を構成する上型６４及び下型６２に対して前記シャフト１４を軸方向（矢印Ａ方向）及び厚さ方向（矢印Ｃ方向）に簡便且つ高精度に位置決めすることができる。
【００４５】
その結果、成形型６０に対するシャフト１４の設置性を良好としつつ、前記シャフト１４に対してバルブ１８を高精度に成形して連結することができる。換言すれば、成形型６０に対してシャフト１４を高精度に位置決めすることで、前記シャフト１４の水平度が好適に保証され、前記シャフト１４に対するバルブ１８の成形精度（組付精度）を容易に確保することができる。
【００４６】
また、シャフト１４は、金属製材料からなる板厚一定のプレス材から形成することで、簡便且つ安価に製造することが可能である。
【００４７】
さらに、シャフト１４は、略一定厚さのプレス材から形成されるため、一方の平坦部３８ａと他方の平坦部３８ｂとの間の厚さ寸法が常に一定となり、前記平坦部３８ａ、３８ｂを有するシャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを成形型６０の第１及び第２保持穴６８、７０にそれぞれ挿入するだけで、前記シャフト１４の厚さ方向における位置決めを容易且つ確実に行うことができる。
【００４８】
さらに、シャフト１４の略中央部に、軸方向（矢印Ａ方向）と直交方向（矢印Ｂ方向）に拡幅した一対の突出部４２ａ、４２ｂを設けることで、前記突出部４２ａ、４２ｂを覆うようにバルブ１８を成形した際、該突出部４２ａ、４２ｂによって断面二次モーメントを上げることができるため、樹脂製材料から形成されるバルブ１８の剛性を向上させることができる。また、突出部４２ａ、４２ｂを設けることでシャフト１４とバルブ１８との接触面積を増加させることができるため、前記シャフト１４とバルブ１８とをより一層確実に連結することができる。
【００４９】
なお、本発明に係るスロットルバルブ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５０】
１０…スロットルバルブ装置          １２…ボディ
１４…シャフト                      １８…バルブ
２０…駆動部                        ２２…駆動力伝達機構
３８ａ、３８ｂ…平坦部              ４２ａ、４２ｂ…突出部
４４ａ、４４ｂ…位置決め穴          ６０…成形型
６２…下型                          ６４…上型
６６…キャビティ                    ６８…第１保持穴
７０…第２保持穴                    ７２…クリアランス
７４ａ、７４ｂ…位置決めピン
【図１】
2013072336.tif 000003
【図２】
2013072336.tif 000004
【図３】
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【図４】
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