(57)【要約】【課題】スロットルバルブ装置において、ボディに歪みが生じた場合でも円滑にバルブを回動動作させる。【解決手段】スロットルバルブ装置１０は、樹脂製材料から形成されるボディ１２の通路部１６に、シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを回動自在に支持する軸受４２ａ、４２ｂを保持する支軸部３６ａ、３６ｂを備える。この支軸部３６ａ、３６ｂには、外周面が略球状に形成された軸受４２ａ、４２ｂを保持可能な軸受保持部４０がそれぞれ形成され、該軸受保持部４０は、シャフト１４から離間する方向に向かって球状に窪んだ内周面を有する。そして、軸受４２ａ、４２ｂの外周面と軸受保持部４０の内周面とが摺接し、例えば、ボディ１２の変形によってシャフト１４が偏心するような力が付与された場合でも、前記シャフト１４を支持する軸受４２ａ、４２ｂが軸受保持部４０で傾動することで該シャフト１４を回動自在な状態で維持される。【選択図】図２
2013072312.tif 000002
【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、前記シャフトの端部を回動自在に支持する軸受とを有し、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、
前記ボディは、樹脂製材料から形成され、前記軸受を保持する軸受保持部の内周面が球面状に窪んで形成されると共に、前記軸受の外周面が球面状に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２】
請求項１記載のスロットルバルブ装置において、
前記軸受保持部は、前記吸気通路と連通し、該吸気通路側となる端部には、前記シャフトの軸線と略平行な平坦部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３】
請求項１又は２記載のスロットルバルブ装置において、
前記軸受は、金属製材料から形成され、前記ボディに対してインサート成形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弁板とを備える。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弁板を回動させ、該弁板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】特開平８−４９５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、車両の軽量化が求められており、それに伴って、該車両に搭載されるスロットルバルブ装置の軽量化が要請されている。例えば、スロットルバルブ装置を構成するボディを樹脂製材料から形成することで軽量化を図ることが考えられるが、この場合、金属製材料でボディを形成した場合と比較し、該ボディの剛性が低下してしまうため、大きく開口した吸気通路近傍が変形してしまうことが懸念される。このように吸気通路近傍が変形した場合、弁板及び軸部を円滑に回動動作させることが困難となり、前記吸気通路を通じた空気の高精度な流量制御が不可能となる。
【０００５】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ボディに歪みが生じた場合でも円滑にバルブを回動動作させ、高精度に流量を制御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、前記シャフトの端部を回動自在に支持する軸受とを有し、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、
前記ボディは、樹脂製材料から形成され、前記軸受を保持する軸受保持部の内周面が球面状に窪んで形成されると共に、前記軸受の外周面が球面状に形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、スロットルバルブ装置を構成するボディを、樹脂製材料から形成すると共に、シャフトを回動自在に支持する軸受の外周面を球面状とし、且つ、前記軸受の保持される軸受保持部の内周面を球面状に窪ませている。
【０００８】
従って、ボディが歪み等に起因して変形し、変形したボディからシャフトへと荷重が付与されシャフトを傾動させる力が付与された場合でも、前記シャフトの端部を支持する軸受が、その球面状の外周面を介して軸受保持部の内周面に沿って傾動することで、該軸受による前記シャフトの支持状態を変化させることなく、回動自在に支持することができる。その結果、ボディを樹脂製材料から成形した際に歪み等が生じた場合でも、シャフト及び該シャフトに連結されたバルブを円滑に回動させ、吸気通路を流通する空気の流量を高精度に制御することが可能となる。
【０００９】
また、軸受保持部は、吸気通路と連通し、該吸気通路側となる端部には、シャフトの軸線と略平行な平坦部を有するとよい。
【００１０】
さらに、軸受は、金属製材料から形成され、ボディに対してインサート成形されるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１２】
すなわち、スロットルバルブ装置を構成するボディを、樹脂製材料から形成すると共に、シャフトを回動自在に支持する軸受の外周面を球面状とし、且つ、前記軸受の保持される軸受保持部の内周面を球面状に窪ませて形成することで、例えば、ボディが歪み等に起因して変形し、変形したボディからシャフトへと荷重が付与されシャフトを傾動させる力が付与された場合でも、前記シャフトの端部を支持する軸受が、その球面状の外周面を介して軸受保持部の内周面に沿って傾動することで、該軸受による前記シャフトの支持状態を変化させることなく、回動自在に支持することができる。その結果、ボディを樹脂製材料から成形した際に歪み等が生じた場合でも、シャフト及び該シャフトに連結されたバルブを円滑に回動させ、吸気通路を流通する空気の流量を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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正面図である。
【図２】図１のバルブ近傍を示す拡大断面図である。
【図３】図２のスロットルバルブ装置において、ボディの変形に伴ってシャフトが傾動した状態を示す拡大断面図である。
【図４】変形例に係るスロットルバルブ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
ボディ１２は、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。
【００１８】
本体部２４には、駆動部２０が収納される第１収納部２８と、該第１収納部２８と連通して略直交方向に延在した第２収納部３０とを備え、前記第２収納部３０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２８、３０が側方に開口し、開口部位がカバー部材３２によって閉塞される。
【００１９】
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）３４を内部に有し、前記ボア３４には円盤状のバルブ１８が配設される。なお、ボア３４の内周径はバルブ１８の直径と略同等に設定される。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３６ａ、３６ｂを備え、前記支軸部３６ａ、３６ｂが、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。
【００２０】
また、支軸部３６ａ、３６ｂは、ボア３４の中心を通る直線上となるようにそれぞれ配置され、シャフト１４の挿入される支持孔３８と、該支持孔３８に臨み軸受４２ａ、４２ｂを保持する軸受保持部４０とを有する。支持孔３８は、ボア３４に対して半径外方向に一直線上、且つ、略一定径で延在し、軸受保持部４０は、前記支持孔３８の内周面に対して半径外方向に断面円弧状、且つ、球面状に窪んで形成される。詳細には、軸受保持部４０は、支持孔３８の軸線を中心として同軸状となるように形成されると共に、該軸受保持部４０は、ボア３４の外周面と接合するように形成される。
【００２１】
軸受４２ａ、４２ｂは、例えば、金属製材料から球状に形成され、その中央部を貫通するようにシャフト孔４４が貫通すると共に、前記シャフト孔４４と直交した端面４６が形成される。この端面４６は、シャフト孔４４の両端部に略平面状に形成される。
【００２２】
そして、軸受４２ａ、４２ｂは、その一方の端面４６がボア３４側となるように支軸部３６ａ、３６ｂの軸受保持部４０に装着されると共に、そのシャフト孔４４にシャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂが挿入される。この軸受４２ａ、４２ｂは、球面状に形成された軸受保持部４０において、その外周面を前記軸受保持部４０の内周面に摺接させる状態で回動自在に設けられる。
【００２３】
シャフト１４は、軸方向に沿って長尺に形成され、その中央部がボア３４内に配置されると共に、両端部がそれぞれ通路部１６の支軸部３６ａ、３６ｂに軸受４２ａ、４２ｂを介して回転自在に支持される。バルブ１８は、通路部１６のボア３４内に配置され、その略中央部がボルト４８を介してシャフト１４に固定される。これにより、バルブ１８は、シャフト１４と共に一体的に回動することとなる。
【００２４】
駆動部２０は、例えば、ステッピングモータ等の回転駆動源５０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５０の駆動軸５２には、ピニオンギア５４が装着されている。
【００２５】
駆動力伝達機構２２は、第２収納部３０に回転自在に設けられ、駆動部２０のピニオンギア５４に噛合される第１ギア５６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５６と噛合される第２ギア５８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６０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５４を介して第１ギア５６、第２ギア５８へと伝達され、アダプタ６２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。
【００２６】
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、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、バルブ１８が通路部１６の開口部を閉塞し、該通路部１６を通じたエアダクトとインテークマニホールドとの間の連通が遮断された弁閉状態を初期状態として説明する。
【００２７】
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５０に対して制御信号が出力されることで、前記回転駆動源５０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５４、第１ギア５６及び第２ギア５８を介してシャフト１４へと伝達される。そして、シャフト１４が一対の軸受４２ａ、４２ｂに支持された状態で、スプリング６０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３４の内部でバルブ１８が一体的に回動し、前記ボア３４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。
【００２８】
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。
【００２９】
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６０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。
【００３０】
次に、上述したスロットルバルブ装置１０を構成するボディ１２を、樹脂製材料からインサート成形する場合について簡単に説明する。
【００３１】
先ず、図示しない位置決め手段によって一対の軸受４２ａ、４２ｂを所定位置に保持すると共に、該軸受４２ａ、４２ｂのシャフト孔４４にそれぞれシャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを挿通させた状態とする。この状態で、軸受４２ａ、４２ｂ及びシャフト１４を覆うように金型を型締めし、溶融した樹脂製材料を前記金型のキャビティに充填して硬化させることで、前記軸受４２ａ、４２ｂ及びシャフト１４を保持した通路部１６を含む本体部２４が成形される。
【００３２】
上述したように成形されるボディ１２は、何らかの理由で歪んで変形してしまう場合があり、次に、本来の形状に対して変形したボディ１２を有したスロットルバルブ装置１０の動作について、図３を参照しながら説明する。なお、図面は、変形を誇張して図示したものである。
【００３３】
この場合、ボディ１２における通路部１６において、支軸部３６ａ、３６ｂが変形し、該支軸部３６ａ、３６ｂの軸受保持部４０に保持された軸受４２ａ、４２ｂを介してシャフト１４に荷重が付与される。この荷重は、例えば、図２に示されるボディ１２が変形していない場合のシャフト１４の位置（図３中、一点鎖線Ｌ参照）に対して所定角度だけ傾斜するように、一端部１４ａ及び他端部１４ｂに付与されている。換言すれば、図２に示されるシャフト１４の軸線に対して所定角度だけ傾斜するような力が付与されている。
【００３４】
そして、軸受４２ａ、４２ｂは、シャフト孔４４の内周面を介してシャフト１４と摺接しているため、前記シャフト１４の傾斜に応じて軸受４２ａ、４２ｂが押圧され、該軸受４２ａ、４２ｂの外周面が軸受保持部４０の内周面に摺接した状態で傾動する。すなわち、軸受４２ａ、４２ｂが、シャフト１４を支持した状態のまま軸受保持部４０においてシャフト１４の傾斜角度に応じた角度だけ傾動する。
【００３５】
これにより、ボディ１２の通路部１６が変形している場合でも、シャフト１４の傾斜に応じて一対の軸受４２ａ、４２ｂが支軸部３６ａ、３６ｂにおいて傾動することで、軸受４２ａ、４２ｂに対するシャフト１４の支持状態が変化することがなく回動自在に保持された状態のままとすることが可能となる。換言すれば、シャフト１４の傾動に応じて軸受４２ａ、４２ｂを追従させて傾動させることが可能となる。
【００３６】
その結果、ボディ１２を樹脂製材料から成形し成形時に歪み等が生じた場合においても、シャフト１４及びバルブ１８を確実且つ円滑に回動させ、通路部１６のボア３４を流通する空気の流量を前記バルブ１８によって高精度に制御することが可能となる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態では、スロットルバルブ装置１０を構成するボディ１２を、樹脂製材料から成形によって形成する際に、例えば、歪み等に起因した変形が生じた場合でも、前記ボディ１２における通路部１６の支軸部３６ａ、３６ｂからシャフト１４に対して前記変形に起因した荷重が付与され傾動する方向に付与されるが、前記シャフト１４の一端部１４ａ及び他端部１４ｂを支持する軸受４２ａ、４２ｂを軸受保持部４０に対して傾動させることで、該軸受４２ａ、４２ｂによる前記シャフト１４の支持状態を変化させることなく、回動自在に保持することができる。その結果、ボディ１２を樹脂製材料から成形し成形時に歪み等が生じた場合においても、シャフト１４及び該シャフト１４に連結されたバルブ１８を円滑に回動させ、通路部１６を流通する空気の流量を高精度に制御することが可能となる。
【００３８】
また、軸受４２ａ、４２ｂを金属製材料から形成することで、ボディ１２を樹脂製材料で成形して形成する際に、前記軸受４２ａ、４２ｂの方が低温となるため、該軸受４２ａ、４２ｂを保持する軸受保持部４０における樹脂を引かせることが可能となり、それに伴って、前記軸受４２ａ、４２ｂの外周面と前記軸受保持部４０の内周面との摺動性を向上させることが可能となる。
【００３９】
さらに、シャフト１４は、ボディ１２が変形した場合でも軸受４２ａ、４２ｂのシャフト孔４４と略同軸状となるように支持されているため、前記シャフト孔４４の内周面と前記シャフト１４の外周面とが線接触することがなく、常に面接触した状態で支持される。その結果、軸受４２ａ、４２ｂとシャフト１４との間の接触抵抗が増加してしまうことが防止され、前記軸受４２ａ、４２ｂを介して常に前記シャフト１４を回転自在に支持することが可能となる。
【００４０】
一方、図４に示されるスロットルバルブ装置１００のように、ボディ１０２を構成する支軸部１０４ａ、１０４ｂにおいて、軸受保持部４０とボア３４との間に、支持孔３８に対して大径且つ略一定径で延在する大径孔（平坦部）１０６を形成するようにしてもよい。このような構成とすることにより、前記大径孔１０６におけるボア３４側の厚さを薄く形成することができるため、成形時において溶融した樹脂製材料の引けが防止できると共に、前記軸受保持部４０とボア３４とが大径孔１０６を挟んで離間しているため、残留応力の伝播を防止でき、該軸受保持部４０における球面状の内周面を好適に維持することができる。その結果、軸受４２ａ、４２ｂの外周面と軸受保持部４０の内周面との摺動性を向上させることが可能となる。
【００４１】
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】
【００４２】
１０、１００…スロットルバルブ装置  １２、１０２…ボディ
１４…シャフト                      １６…通路部
１８…バルブ                        ２０…駆動部
２２…駆動力伝達機構                ３４…ボア
３６ａ、３６ｂ、１０４ａ、１０４ｂ…支軸部
３８…支持孔                        ４０…軸受保持部
４２ａ、４２ｂ…軸受                ４４…シャフト孔
１０６…大径孔
【図１】
2013072312.tif 000003
【図２】
2013072312.tif 000004
【図３】
2013072312.tif 000005
【図４】
2013072312.tif 000006