(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流路内を通過する流体の流量を制御する略円板形状のバタフライ弁と、
このバタフライ弁の回転中心となるように前記バタフライ弁が組み付けられるシャフトと、
このシャフトの一端部を回転自在に支持する第１軸受部と、前記シャフトの他端部を回転自在に支持する第２軸受部と
を備え、
前記シャフトの一端部と前記第１軸受部とのスラスト方向およびラジアル方向のガタを補正する第１補正治具と、
前記シャフトの他端部と前記第２軸受部とのスラスト方向およびラジアル方向のガタを補正する第２補正治具と
を使用して行う前記流体流路内の中心位置への前記バタフライ弁の組付方法であって、
前記第１軸受部は、前記流体流路を形成する流路壁に設けられて、第１軸受を保持する第１軸受保持部を有し、
前記第２軸受部は、前記流体流路を形成する流路壁に設けられて、第２軸受を保持する第２軸受保持部を有し、
前記第１補正治具は、前記第１軸受、前記第１軸受保持部および前記シャフトの一端部の外周に係合する円環形状の突条部を有し、
前記第２補正治具は、前記第２軸受保持部および前記シャフトの他端部の外周に係合する円環形状の突条部、並びに前記シャフトの他端面に係合する係合部を有し、
前記第１補正治具と前記第２補正治具とで前記シャフトを挟み込むようにして、前記シャフトが前記流体流路内の中心位置に調芯されるように組み付けを行うことを特徴とするバタフライ弁の組付方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバタフライ弁の組付方法において、
（ａ）前記バタフライ弁を前記シャフトに仮締めする第１工程と、
（ｂ）前記バタフライ弁と前記流体流路の内壁とが前記バタフライ弁の外周の全周に渡って一定のクリアランスとなるように、前記バタフライ弁と前記流体流路の内壁との間に調芯組付治具を挟んで前記バタフライ弁の調芯を行う第２工程と、
（ｃ）前記バタフライ弁を前記シャフトに本締めする第３工程と
を備えたことを特徴とするバタフライ弁の組付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略円板形状のバタフライ弁と流体流路の内壁とが一定のクリアランスを保って、流体流路内の中心位置へバタフライ弁およびそのシャフトを組み付けるバタフライ弁の組付方法に関するもので、特に流量制御弁の組み付け方法または一定流量を確保する遮断弁の組み付け方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車は低燃費化、排気ガス規制の強化等の動向が有り、内燃機関用吸気制御装置においては、より高精度な流量制御、低流量域での流量制御、バタフライ弁（スロットル弁）の全閉状態でのシール性の向上が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関用吸気制御装置においては、流量制御を行うスロットル弁を回転軸となるシャフトに組み付ける際に、シャフトと軸受部のガタ（クリアランス）を補正せずに組み付けを行っており、実車上で振動等によるシャフトのバラツキが大きくなる。これによって、スロットル弁の外周とスロットルボディの内壁とのクリアランスが変化する。このため、クリアランスを小さくして高精度な流量制御、全閉状態でのシール性を向上するには、各構成部品の加工精度を向上させる手段しかなく、加工精度の向上による製造コストの上昇が懸念される。
【０００４】
また、従来の内燃機関用吸気制御装置においては、スロットル弁が流路円筒軸に対して直角な面とある角度を持った回転位置（角度）にて全閉状態となるように構成されている。そして、スロットル弁をシャフトに組み付ける方法としては、スロットル弁をスロットルボディの内壁に接触させて、内燃機関への吸気通路の中心とスロットル弁の中心との位置決め組み付けを行っている。
【０００５】
このような構成に対して、より低流量域での流量制御性を向上するために、スロットル弁の全閉状態を回転角度０°（流路円筒軸に対して直角な面と平行）となる構成とするには、従来のようにスロットル弁とスロットルボディの内壁を接触させてのスロットル弁の位置決め組み付けができないという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、製造コストの低減を図りながらも、バタフライ弁と流体流路の内壁とのクリアランスの変化を抑えることができ、且つそのクリアランス自体も小さくすることのできるバタフライ弁の組付方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、シャフトの一端部と第１軸受部とのスラスト方向およびラジアル方向のガタを補正する第１補正治具と、シャフトの他端部と第２軸受部とのスラスト方向およびラジアル方向のガタを補正する第２補正治具とを使用して流体流路内の中心位置へのバタフライ弁の組付を行う。具体的には、第１軸受部は、流体流路を形成する流路壁に設けられて、第１軸受を保持する第１軸受保持部を有し、第２軸受部は、流体流路を形成する流路壁に設けられて、第２軸受を保持する第２軸受保持部を有し、第１補正治具は、第１軸受、第１軸受保持部およびシャフトの一端部の外周に係合する円環形状の突条部を有し、第２補正治具は、第２軸受保持部およびシャフトの他端部の外周に係合する円環形状の突条部、並びにシャフトの他端面に係合する係合部を有し、第１補正治具と第２補正治具とで前記シャフトを挟み込むようにして、シャフトが流体流路内の中心位置に調芯されるように組み付けを行う。これにより、製造コストの低減を図りながらも、バタフライ弁と流体流路の内壁とのクリアランスの変化を抑えることができ、且つそのクリアランス自体も小さくすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、バタフライ弁と流体流路の内壁とがバタフライ弁の外周の全周に渡って一定のクリアランスとなるように、バタフライ弁と流体流路の内壁との間に調芯組付治具を挟んでバタフライ弁の調芯を行うことにより、バタフライ弁の全閉状態が回転角度０°となる弁装置においても、従来と同様にバタフライ弁の外周と調芯組付治具を接触させることで、流体流路の中心とバタフライ弁の中心との位置決め組み付けを行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、図１はシャフトの調芯組付工程を示した図で、図２は内燃機関用吸気制御装置の全体構成を示した図である。
【００１１】
本実施例の内燃機関用吸気制御装置は、自動車のアクセルペダル（図示せず）の踏み加減に基づいて内燃機関（エンジン）に流入する吸入空気量を制御することでエンジンの回転速度をコントロールするものである。
【００１２】
この内燃機関用吸気制御装置は、エンジンの吸入空気量を制御する回転弁であるスロットル弁（スロットルバルブ）１と、このスロットル弁１と一体的に回転するスロットルバルブシャフト（以下シャフトと略す）２と、スロットル弁１およびそのシャフト２を駆動するためのアクセルレバー３と、回転角度検出装置であるスロットルポジションセンサ４とを備えている。
【００１３】
さらに、内燃機関用吸気制御装置は、エンジンへの吸気通路（流体通路）を形成するボア（流体通路の内壁）５を有するスロットルボディ６と、シャフト２の一端部を回転自在に支持するためのボールベアリング７と、シャフト２の他端部を回転自在に支持するためのスラストベアリング８とを備えている。
【００１４】
スロットル弁１は、本発明のバタフライ弁に相当するもので、鉄系の金属材料により製造されて、エンジンに吸入される空気量をコントロールする回転弁で、シャフト２にねじ等の締結具１１を用いて固定されている。本実施例のスロットル弁１は、略円板形状に形成されている。なお、スロットル弁１は、スロットル弁１とスロットルボディ６のボア５とがスロットル弁１の全周で一定のクリアランス（例えば５０μｍ）を保った状態で、エンジンへの吸気通路内の中心位置に組み付けられている。
【００１５】
シャフト２は、片側がボールベアリング７、他方がスラストベアリング８という軸受構造によりスロットルボディ６内で回転自在に支持され、スロットル弁１と同一の材料により製造されている。なお、シャフト２の一端面は平坦面とされ、シャフト２の他端面には嵌合溝２ａが形成されている。
【００１６】
アクセルレバー３は、スロットル弁１およびそのシャフト２を駆動する回転弁駆動手段で、固定用ボルト１２およびワッシャ１３等の締結具を用いてシャフト２の一端部に固定されている。そして、アクセルレバー３には、アクセルペダルに連動するワイヤーケーブル（図示せず）を取り付けるための取付部１４が設けられている。
【００１７】
スロットルポジションセンサ４は、スロットル弁１のシャフト２の他端部に取り付けられて、シャフト２と一体的に回転する磁界発生源である永久磁石（図示せず）、およびこの永久磁石の磁力を受けて、スロットル弁１の回転角度を検出する検出素子（ホール素子、ホールＩＣまたは磁気抵抗素子）等から構成されている。なお、永久磁石は、固定用ねじ１５によりシャフト２の他端部に固定されている。
【００１８】
スロットルボディ６は、エンジンの吸入空気量を制御するスロットル弁１を保持する装置である。そして、スロットルボディ６は、エンジンのインテークマニホールドにボルト等の締結具を用いて固定されている。このスロットルボディ６には、シャフト２の一端部をボールベアリング（ころがり玉軸受：本発明の第１軸受に相当する）７を介して回転自在に支持するベアリングホルダ（本発明の第１軸受保持部に相当する）１６と、シャフト２の他端部をスラストベアリング（プレーンメタル軸受：本発明の第２軸受に相当する）８を介して回転自在に支持するベアリングホルダ（本発明の第２軸受保持部に相当する）１７とを有している。
【００１９】
スロットルボディ６は、アルミニウムダイカスト製で、エンジンへの吸気通路の一端側にシャフト２が差し込まれる丸穴形状の貫通孔１８、および吸気通路の他端側にシャフト２が差し込まれる丸穴形状の貫通孔１９が形成されている。
【００２０】
そして、ベアリングホルダ１６内には、図示右側が開口した凹状部２０が形成されている。なお、ベアリングホルダ１６の一端は、図３に示したように、ボールベアリング７よりもスラスト方向（軸方向）に突出している。さらに、ベアリングホルダ１７内には、図示左側が開口した凹状部２１が形成されている。なお、ベアリングホルダ１７の他端は、図４に示したように、スラストベアリング８よりもスラスト方向（軸方向）に突出している。
【００２１】
スロットルボディ６のベアリングホルダ１６の外周側には、スロットル弁１およびそのシャフト２をエンジンがアイドル回転速度の時の初期位置に戻すためのコイル状のリターンスプリング９が装着されている。このリターンスプリング９の一端はアクセルレバー３の外周側に保持され、リターンスプリング９の他端はスロットルボディ６の外壁面に保持されている。
【００２２】
ボールベアリング７は、スロットル弁１のシャフト２の一端部の外周に嵌め合わされる内輪２２と、スロットルボディ６のベアリングホルダ１６の内周に嵌め合わされる外輪２３と、内輪２２の外周に形成された軌道面と外輪２３の内周に形成された軌道面との間に配設された複数個のボール２４とを有している。
【００２３】
〔実施例の組付方法〕
次に、本実施例のスロットル弁の組付方法を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。ここで、図３および図４はシャフトの調芯組付工程を示した図で、図５は調芯組付治具を示した図で、図６および図７はスロットル弁の調芯組付工程を示した図である。
【００２４】
ここで、シャフト２の調芯組付工程で使用する第１、第２補正治具３１、３２、およびスロットル弁１の調芯組付工程で使用する調芯組付治具（クリアランス調子治具）４１の構成を図１、図３ないし図７に基づいて説明する。
【００２５】
第１補正治具３１は、スロットル弁１のシャフト２とボールベアリング７およびベアリングホルダ１６よりなる第１軸受部のスラスト方向（軸方向）とラジアル方向（径方向）のガタ（クリアランス）を補正しながら、シャフト２がボア５内の中心位置に組み付けられるようにシャフト２の一端部を保持する治具である。
【００２６】
第１補正治具３１の先端部には、図３に示したように、ボールベアリング７の内輪２２、外輪２３、ベアリングホルダ１６およびシャフト２の一端部の外周に係合する円環形状の突条部３３が設けられている。この突条部３３内には、シャフト２の一端部に嵌め込まれる凹状部３４が設けられている。そして、突条部３３の外壁面および内壁面は、先端に向かう程外径および内径が漸減するテーパ面とされている。
【００２７】
第２補正治具３２は、スロットル弁１のシャフト２とスラストベアリング８およびベアリングホルダ１７よりなる第２軸受部のスラスト方向（軸方向）とラジアル方向（径方向）のガタ（クリアランス）を補正しながら、シャフト２がボア５内の中心位置に組み付けられるようにシャフト２の他端部を保持する治具である。
【００２８】
第２補正治具３２の先端部には、図４に示したように、ベアリングホルダ１７およびシャフト２の他端部の外周に係合する円環形状の突条部３５、並びにシャフト２の他端面に形成された嵌合溝２ａに係合する凸状部（本発明の係合部に相当する）３６が設けられている。突条部３５の外壁面および内壁面は、先端に向かう程外径および内径が漸減するテーパ面とされている。また、凸状部３６の外周面は先端に向かう程外径および内径が漸減するテーパ面とされている。
【００２９】
調芯組付治具４１は、スロットル弁１とスロットルボディ６のボア５とがスロットル弁１の外周の全周に渡って一定のクリアランス（例えば５０μｍ）となるように補正してスロットル弁１の調芯組み付けを行う治具である。この調芯組付治具４１は、図５ないし図７に示したように、スロットル弁１の外周面に沿うような一対の円弧形状の治具で、所定の板厚（例えば５０μｍ程度）を有している。
【００３０】
スロットル弁１をスロットルボディ６に組み付ける場合には、先ずスロットルボディ６のベアリングホルダ１６の凹状部２０内にボールベアリング７を入れる。具体的には、ボールベアリング７の外輪２３をベアリングホルダ１６の内周に圧入してベアリングホルダ１６の内周にボールベアリング７の外輪２３を固定する。
【００３１】
あるいは円環形状のベアリング押さえカバーを使用してボールベアリング７の外輪２３をスロットルボディ６との間に挟み込んでベアリングホルダ１６の内周にボールベアリング７の外輪２３を固定しても良い。一方、スロットルボディ６のベアリングホルダ１７の凹状部２１の内周に円環形状のスラストベアリング８を圧入する。
【００３２】
そして、スロットルボディ６の貫通孔１８、１９、ボールベアリング７およびスラストベアリング８を貫通するようにシャフト２を図示右側から図示左側へ差し込む。具体的には、ボールベアリング７の内輪２２内にシャフト２を圧入する。
【００３３】
このとき、図１、図３および図４に示したように、第１、第２補正治具３１、３２によってシャフト２の両側から挟み込むようにシャフト２を保持することで、シャフト２の調芯組み付けを行う（シャフトの調芯組付工程）。
【００３４】
具体的には、図１および図３に示したように、第１補正治具３１の突条部３３を、ボールベアリング７の内輪２２、外輪２３、ベアリングホルダ１６およびシャフト２の一端部の外周に係合させて、第１補正治具３１によってシャフト２を図示左方向に加圧する。
【００３５】
また、図１および図４に示したように、第２補正治具３２の突条部３５を、ベアリングホルダ１７およびシャフト２の他端部の外周に係合させ、且つ凸状部３６を、シャフト２の他端面に形成された嵌合溝２ａに係合させて、第２補正治具３２によってシャフト２を図示右方向に加圧することで、第１、第２補正治具３１、３２によってシャフト２の両側から挟み込む。
【００３６】
このようなシャフト２の調芯組付工程を行うことで、シャフト２の一端部とボールベアリング７およびベアリングホルダ１６のスラスト方向とラジアル方向のガタ（クリアランス）、シャフト２の他端部とスラストベアリング８およびベアリングホルダ１７のスラスト方向とラジアル方向のガタ（クリアランス）が、シャフト２が、エンジンへの吸気通路内の中心位置となるように補正される。
【００３７】
上記のように、シャフト２の吸気通路内の中心位置への組み付けが終了したら、シャフト２にねじ等の締結具１１を用いてスロットル弁１を仮止めすることにより、スロットル弁１をシャフト２に仮固定する（第１工程）。
【００３８】
そして、スロットル弁１とスロットルボディ６のボア５とがスロットル弁１の外周の全周に渡って一定のクリアランス（例えば５０μｍ）となるように、調芯組付治具４１をスロットルボディ６の内壁に嵌め込んで、スロットル弁１を回動させて調芯組付治具４１に接触させる。これにより、スロットル弁１の調芯組み付けが行われる（第２工程：スロットル弁の調芯組付工程）。
【００３９】
スロットル弁１が吸気通路内をアイドリング位置から最大負荷位置まで回動可能であることが確認できたら、シャフト２にねじ等の締結具１１を用いてスロットル弁１を固定する（第３工程）。
【００４０】
その後に、ベアリングホルダ１６の凹状部２０の開口側端をかしめて、ベアリングホルダ１６の内周にボールベアリング７の外輪２３を確実に固定する。そして、スロットルボディ６のベアリングホルダ１６の外周側に、コイル状のリターンスプリング９を装着してから、アクセルレバー３を固定用ボルト１２およびワッシャ１３等の締結具を用いてシャフト２の一端部に固定する。
【００４１】
さらに、スロットルボディ６にスロットルポジションセンサ４を組み付けることにより、内燃機関用吸気制御装置の組み付けが終了し、ワイヤーケーブルをアクセルレバー３の取付部１４に取り付けることで、内燃機関用吸気制御装置、特にスロットル弁１およびそのシャフト２とアクセルペダルとが連動状態となる。
【００４２】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例の内燃機関用吸気制御装置の作用を図２に基づいて簡単に説明する。
【００４３】
運転者によってアクセルペダルが踏み込まれると、このアクセルペダルにワイヤーケーブルを介して機械的に連結されたアクセルレバー３が、リターンスプリング９の付勢力に抗してアクセルペダルの踏み込み量に対応した回転角度だけ回転する。これにより、スロットル弁１およびそのシャフト２がアクセルレバー３と同じ回転角度だけ回転することにより、エンジンへの吸気通路が所定の開度だけ開かれるので、エンジンの回転速度がアクセルペダルの踏み込み量に対応した速度に変更される。
【００４４】
一方、スロットルポジションセンサ４は、エンジンへの吸気通路内におけるスロットル弁１の開度を検出して、電気信号（スロットル開度信号）に変換した後に、ＥＣＵに送る。ＥＣＵは、そのスロットル開度信号によってアクセルペダルがどの程度踏み込まれているか判定して、エンジンへどれだけ燃料を噴射するかを判断する情報の１つとする。
【００４５】
逆に、運転者がアクセルペダルから足を離すと、リターンスプリング９の付勢力によりスロットル弁１、そのシャフト２、アクセルレバー３、ワイヤーケーブルおよびアクセルペダルが元の位置（アイドリング位置）まで戻される。これにより、エンジンへの吸気通路が閉じられるので、エンジンの回転速度がアイドリング回転速度となる。
【００４６】
〔実施例の効果〕
以上のように、従来の部品構成と同様な状態で、スロットル弁１の外周とスロットルボディ６の内壁とのクリアランスとクリアランスの変化量を抑えるため、円板形状のスロットル弁１とスロットルボディ６の内壁とがスロットル弁１の外周の全周に渡って一定のクリアランスを保つように、スロットルボディ６内に形成される吸気通路の中心位置へのスロットル弁１の組付方法において、第１、第２補正治具３１、３２によってスロットルボディ６のボールベアリング７およびスラストベアリング８内に挿入したシャフト２を両側から挟み込むように保持することで、シャフト２を吸気通路内の中心位置となるようにシャフト２の調芯組み付けを行っている。
【００４７】
それによって、スロットル弁１の調芯組付工程時にシャフト２のスラスト方向およびラジアル方向のガタを補正した後に、シャフト２にスロットル弁１を組み付けるようにすることで、実車上で振動等によるシャフト２のバラツキが小さくなるので、スロットル弁１の外周とスロットルボディ６の内壁とのクリアランスの変化を抑え、クリアランスそのものも小さくすることができる。
【００４８】
したがって、スロットル弁１、シャフト２およびスロットルボディ６の加工精度を向上させることなく、従来の部品構成と同様な構造で、高精度な流量制御、全閉状態（アイドリング位置）でのシール性を向上することができるので、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００４９】
また、スロットル弁１の全閉状態（アイドリング位置）を回転角度０°（吸気通路円筒軸に対して直角な面と平行）となる構造のものにおいても、スロットル弁１の外周とスロットルボディ６の内壁との間に調芯組付治具４１を挟み込んでスロットル弁１の位置決め組付（調芯組付）を可能とすることができる。したがって、楕円形状のスロットル弁を備えた従来の吸気制御装置と同様に、エンジンへの吸気通路の中心とスロットル弁１の中心との位置決め組付（調芯組付）を行うことができる。
【００５０】
〔変形例〕
本実施例では、本発明をアクセルペダルの踏み込み量をワイヤーを介して機械的にスロットル弁１およびそのシャフト２に伝えて、スロットル弁１およびそのシャフト２を作動させるようにした内燃機関用吸気制御装置に適用した例を説明したが、本発明をアクセルレバー３によりスロットル弁１およびそのシャフト２を回転駆動するようにした内燃機関用吸気制御装置に適用しても良い。
【００５１】
本実施例では、バタフライ弁として円板形状のスロットル弁１を用いた例を説明したが、バタフライ弁として楕円形状のスロットル弁を用いても良い。また、本実施例では、本発明を内燃機関用吸気制御装置に適用した例を説明したが、本発明を液体や気体等の流体の流量を制御する流量制御弁の組付方法、あるいは一定流量（隙間）を確保する遮断弁の組付方法に適用しても良い。
【００５２】
本実施例では、第１軸受としてボールベアリング７を使用し、第２軸受としてスラストベアリング８を使用しているが、第１軸受としてスラストベアリングを使用し、第２軸受としてボールベアリングを使用しても良い。また、第１、第２軸受として両方共ボールベアリングを使用しても良く、第１、第２軸受として両方共スラストベアリングを使用しても良い。
【００５３】
本実施例では、第２補正治具３２の先端部に、シャフト２の他端面に形成された嵌合溝（凹状部）２ａに係合する凸状部３６を設けているが、第２補正治具３２の先端部に、シャフト２の他端面に形成された凸状部に係合する凹状部等の係合部を設けても良い。また、シャフト２の一端面に凸状部または凹状部を設けても良く、また、シャフト２の一端面を平坦面としても良い。この場合には、第１、第２補正治具３１、３２の先端部の形状をシャフト２の端面形状に係合可能な形状に変更する。
【００５４】
本実施例では、第１補正治具３１の突条部３３の外壁面および内壁面をテーパ面としたが、第１補正治具３１の突条部３３の外壁面および内壁面はテーパ面でなくても良い。また、本実施例では、第２補正治具３２の突条部３５の外壁面および内壁面をテーパ面としたが、第２補正治具３２の突条部３５の外壁面および内壁面はテーパ面でなくても良い。さらに、第２補正治具３２の凸状部３６の外周面はテーパ面でなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】シャフトの調芯組付工程を示した断面図である（実施例）。
【図２】内燃機関用吸気制御装置の全体構成を示した断面図である（実施例）。
【図３】シャフトの調芯組付工程を示した断面図である（実施例）。
【図４】シャフトの調芯組付工程を示した断面図である（実施例）。
【図５】調芯組付治具を示した斜視図である（実施例）。
【図６】スロットル弁の調芯組付工程を示した断面図である（実施例）。
【図７】スロットル弁の調芯組付工程を示した断面図である（実施例）。
【符号の説明】
１  スロットル弁（バタフライ弁）
２  シャフト
５  ボア（流体流路の内壁）
６  スロットルボディ
７  ボールベアリング（第１軸受）
８  スラストベアリング（第２軸受）
１６  ベアリングホルダ（第１軸受保持部）
１７  ベアリングホルダ（第２軸受保持部）
３１  第１補正治具
３２  第２補正治具
３３  突条部
３４  凹状部
３５  突条部
３６  凸状部（係合部）
４１  調芯組付治具
２ａ  嵌合溝
【図１】
0004013237.tif 000002
【図２】
0004013237.tif 000003
【図３】
0004013237.tif 000004
【図４】
0004013237.tif 000005
【図５】
0004013237.tif 000006
【図６】
0004013237.tif 000007
【図７】
0004013237.tif 000008