(57)【要約】【課題】スロットルバルブの回動範囲より広い範囲で、デポジットを除去可能として、バタフライバルブの低開度域のアイドル回転や減速時の吸気管負圧の制御性が悪化することを抑制する。【解決手段】内燃機関の吸気管路に設けられたスロットル装置である。このスロットル装置は、弁軸と、弁軸に連結された円板形状の弁体と、を有するバタフライバルブと；前記バタフライバルブの隣りのボア内面に埋め込んだ状態で配置される円筒形状の部材であって、前記弁軸の回る動きと連動して、前記吸気管路の中心線を軸として回転駆動される円筒部材と；前記ボア内面における前記円筒部材の外側に固定した形で取り付けられ、前記円筒部材の内側に向かって延伸するとともに、前記バタフライバルブの回動範囲の外側に位置する板形状のワイパー部材と；を備える。【選択図】図２
2017082700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管路に設けられたスロットル装置であって、
弁軸と、弁軸に連結された円板形状の弁体と、を有するバタフライバルブと、
前記バタフライバルブの隣りのボア内面に埋め込んだ状態で配置される円筒形状の部材であって、前記弁軸の回る動きと連動して、前記吸気管路の中心線を軸として回転駆動される円筒部材と、
前記ボア内面における前記円筒部材の外側に固定した形で取り付けられ、前記円筒部材の内側に向かって延伸するとともに、前記バタフライバルブの回動範囲の外側に位置する板形状のワイパー部材と、
を備える、スロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の管路には、デポジットと呼ばれる堆積物が付着する。特許文献１には、管路に配置されたバタフライ型のバルブの開閉動作によってデポジットを剥ぎ取る構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８６９０９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３４５２号公報
【特許文献３】特開２００６−１７０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、バルブの回動範囲内のデポジットを除去することができるが、バルブの回動範囲外のデポジットを除去することができない問題があった。このため、吸気管路に設けられたスロットルバルブに特許文献１の技術を適用した場合に、除去できなかったデポジットによって吸気が阻害され、低開度域のアイドル回転や減速時の吸気管負圧の制御性が悪化する虞があった。このために、スロットルバルブの回動範囲より広い範囲で、デポジットを除去することのできる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態は、内燃機関の吸気管路に設けられたスロットル装置である。このスロットル装置は、弁軸と、弁軸に連結された円板形状の弁体と、を有するバタフライバルブと；前記バタフライバルブの隣りのボア内面に埋め込んだ状態で配置される円筒形状の部材であって、前記弁軸の回る動きと連動して、前記吸気管路の中心線を軸として回転駆動される円筒部材と；前記ボア内面における前記円筒部材の外側に固定した形で取り付けられ、前記円筒部材の内側に向かって延伸するとともに、前記バタフライバルブの回動範囲の外側に位置する板形状のワイパー部材と；を備える。
【０００７】
この形態のスロットル装置によれば、バタフライバルブの弁軸の回る動きと連動して、円筒部材が回転駆動され、一方、ワイパー部材は固定され、動くことはない。このため、ワイパー部材は、円筒部材の内面回りに相対的に回転することになり、バタフライバルブの隣りの円筒部材の内面に付着したデポジットは、ワイパー部材によって掻き落とされる。したがって、バタフライバルブの回動範囲の外側に付着したデポジットを除去することが可能となり、除去できなかったデポジットによって吸気が阻害され、低開度域のアイドル回転や減速時の吸気管負圧の制御性が悪化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態としてのスロットル装置とその周辺を示す断面図である。
【図２】スロットル装置とその周辺を示す破断斜視図である。
【図３】図１における所定範囲Ｐの拡大断面図である。
【図４】参考例のスロットル装置とその周辺を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態を説明する。
Ａ．全体構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのスロットル装置とその周辺を示す断面図である。図２は、スロットル装置とその周辺を示す破断斜視図である。両図に示すように、スロットル装置１００は、内燃機関の吸気管路２００の途中に設けられている。
【００１０】
スロットル装置１００は、バタフライバルブ１０と、２つの円筒部材２０，３０（図２においては２０のみ記載）と、２つのワイパー部材５０，６０（図２においては５０のみ記載）とを備える。
【００１１】
バタフライバルブ１０は、弁軸１２と、弁軸１２に連結された弁体１４と、を有する。弁軸１２は、吸気管路２００を流れる流体の流れ方向に対して垂直な方向（図１では、紙面に垂直な方向）に向けて配置されている。弁体１４は、吸気管路２００の内径と一致する径を有する円板形状である。弁軸１２は、図示しないモータによって回転駆動される回転軸４０と同軸に接続されている。これによって、弁軸１２はモータによって回転駆動され、弁軸１２に連結された弁体１４は弁軸１２と一体的に回転駆動される。
【００１２】
本実施形態では、上記の弁軸１２や弁体１４についての「回転」は、１回転（３６０度）以上、回る動作ではなく、１回転の４分の１、すなわち、９０度の範囲内で正転と反転とを行う動作とした。バタフライバルブ１０は、９０度の範囲内で正反転を行うことで、吸気管路２００を全閉位置と全開位置との間で開閉する。図中には、１点鎖線の円を描くことで、弁体１４の回動範囲、すなわち、バタフライバルブ１０の回動範囲を示したが、これは図示の都合で便宜的に描いたもので、実際は上述したように全閉位置から全開位置までの９０度の範囲内で開度位置が調整される。
【００１３】
バタフライバルブ１０の両隣には、第１の円筒部材２０と第２の円筒部材３０とが設けられている。すなわち、第１の円筒部材２０は、バタフライバルブ１０の取り付け位置に対して、流体の流れ方向における上流側に設けられている。第２の円筒部材３０は、バタフライバルブ１０の取り付け位置に対して、流体の流れ方向における下流側に設けられている。以下、流体の流れ方向における上流側を単に「上流側」と呼び、流体の流れ方向における下流側を単に「下流側」と呼ぶ。第１および第２の円筒部材２０，３０のそれぞれは、同一の構成となっている。代表して、第１の円筒部材２０の構成について説明する。
【００１４】
図２に示すように、第１の円筒部材２０は、吸気管路２００におけるボア内面２０２に埋め込んだ状態で配置されている。すなわち、ボア内面２０２には、円環状の凹部２０４が形成されており、凹部２０４に第１の円筒部材２０が嵌合されている。第１の円筒部材２０の中心線は、吸気管路２００の中心線と一致している。第１の円筒部材２０が嵌合されたとき、ボア内面２０２に対して第１の円筒部材２０の内面２２は段差なく連通する。同様に、図１に示すように、第２の円筒部材３０は、ボア内面２０２に形成された円環状の凹部に嵌合され、ボア内面２０２に対して段差なく連通する。
【００１５】
本実施形態では、吸気管路２００は、鋳鉄やアルミニウム合金製であるのに対して、各円筒部材２０，３０は、柔軟性を有する材料、例えば、ゴムや、ナイロン（登録商標）などの樹脂製である。このため、潤滑材料を用いることなしに、ボア内面２００ａの円環状の凹部内を各円筒部材２０，３０は回転し得る構成となっている。
【００１６】
図１および図２に示すように、弁軸１２に接続された回転軸４０は、吸気管路２００の壁内に配置されているが、その回転軸４０の周面の一部分が、第１および第２の円筒部材２０，３０の回転軸４０側の開口端面と当接している。このため、図示しないモータによって回転軸４０が回転駆動されると、当接した部分の摩擦力で各円筒部材２０，３０は回転駆動される。図２に示すように、バタフライバルブ１０が図示のＲａ方向に回ると、第１の円筒部材２０は、上流側から下流側に向かって見たとき、左回り（Ｒｂ方向）に回る。図１に示す第２の円筒部材３０は、第１の円筒部材２０と反対の右回りに回る。
【００１７】
第１の円筒部材２０に対応する位置に第１のワイパー部材５０が配置され、第２の円筒部材３０に対応する位置に第２のワイパー部材６０が配置されている。第１および第２のワイパー部材５０，６０のそれぞれは、同一の構成となっている。代表して、第１のワイパー部材５０の構成について説明する。
【００１８】
図２に示すように、第１のワイパー部材５０は、おおまかには板形状であり、詳しくは、一端５０ａが厚く、他端５０ｂに至るに従ってしだいに薄くなった、くさび形をしている。第１のワイパー部材５０の長手方向における中心軸が流体の流れ方向と一致し、一端５０ａがバタフライバルブ１０と反対側の方向（第１のワイパー部材５０においては上流側）に、他端５０ｂがバタフライバルブ１０の方向（第１のワイパー部材５０においては下流側）に向くように、第１のワイパー部材５０は配置されている。
【００１９】
第１のワイパー部材５０の一端５０ａ側の所定範囲部分は、第１の円筒部材２０の上流方向の外側のボア内面に、接着剤等で固定されている。第１のワイパー部材５０の他端５０ａは、第１の円筒部材２０のバタフライバルブ１０側の開口端面２０ｂ近くまで延び、固定されていない状態となっている。すなわち、第１のワイパー部材５０は、ボア内面における第１の円筒部材２０の外側に固定した形で取り付けられ、第１の円筒部材２０の内側に向かって延伸し、本実施形態の場合、第１の円筒部材２０のバタフライバルブ１０側の開口端面２０ｂの近くに至っている。「近く」とは、バタフライバルブ１０の回動範囲の外側であって、開口端面２０ｂにできるだけ近い位置である。
【００２０】
第１のワイパー部材５０と、第１の円筒部材２０の内面とは、ほぼ接した状態であり、厳密には接していてもよいし、微小な間隔だけ離れていてもよい。接した状態にある場合には、第１の円筒部材２０の回転を妨げない程度に第１のワイパー部材５０は接する。
【００２１】
図１に示すように、第２のワイパー部材６０は、第１のワイパー部材５０と同一の形状であり、第２の円筒部材３０付近に配置される。第２のワイパー部材６０の第２の円筒部材３０に対する配置は、第１のワイパー部材５０の第１の円筒部材２０に対する配置と、上流方向と下流方向とが反転しているが、基本的には同一の位置関係にある。
【００２２】
図３は、図１における所定範囲Ｐの拡大断面図である。所定範囲Ｐは、第１の円筒部材２０のバタフライバルブ１０とは反対側の開口端面２０ａの周辺である。図示するように、この開口端面２０ａは、吸気管路２００のボア内面２０２に形成した円環状の凹部２０４の側面２０４ａと近接している。開口端面２０ａには多数のカエリ２５が形成されており、吸気管路２００の凹部２０４の側面２０４ａにも多数のカエリ２０５が形成されている。カエリ２５，２０５は、それぞれの方向に突出する突出片である。図示するように、開口端面２０ａに形成されたカエリ２５の突出方向と、凹部２０４の側面２０４ａに形成されたカエリ２０５の突出方向とは、互いに対向する。
【００２３】
上記のカエリ２５、２０５の構成によって、ボア内面２０２に形成した円環状の凹部２０４に嵌合された第１の円筒部材２０は、バタフライバルブ１０の方向（図中の左側）に付勢される。この結果、第１の円筒部材２０はバタフライバルブ１０の回転軸４０（図２）に押し付けられる。これにより、回転軸４０の駆動力を、第１の円筒部材２０に確実に伝えることが可能となる。また、カエリ２５とカエリ２０５とが互いに対向する方向に突出していることから、第１の円筒部材２０の回転方向が一方向に制限される。すなわち、第１の円筒部材２０が一方向に回ろうとするときは回転し、他方向に回ろうとするときは、カエリ２５とカエリ２０５とが引っ掛かり回転しない。図３に示したカエリ２５，２０５の向きによれば、第１の円筒部材２０が図２に示すＲｂ方向に回ることができる。本実施形態では、バタフライバルブ１０を開方向に正転するときに、第１の円筒部材２０はＲｂ方向に回り、バタフライバルブ１０を閉方向に反転するときに、回ることはない。すなわち、バタフライバルブ１０が開方向に調整される毎に、第１の円筒部材２０はＲｂ方向に、徐々に回転する。
【００２４】
図１に戻り、第２の円筒部材３０のバタフライバルブ１０とは反対側の開口端面と、その開口端面と近接する凹部の側面とにも、第１の円筒部材２０側と同様に、それぞれカエリ（図示せず）が設けられており、第１の円筒部材２０側と同様の作用を奏する。
【００２５】
Ｂ．実施形態効果：
以上のように構成されたスロットル装置１００によれば、バタフライバルブ１０の弁体１４の回る動きと連動して、第１および第２の円筒部材２０，３０が回転駆動される。一方、第１および第２のワイパー部材５０，６０は固定され、動くことはない。このため、各ワイパー部材５０，６０は、各円筒部材２０，３０の内面（図２の符号２２）回りに相対的に回転することになる。このため、各円筒部材２０，３０の内面に付着したデポジットＤＰ（図２）は、各ワイパー部材５０，６０によって掻き落とされる。
【００２６】
図４は、参考例のスロットル装置とその周辺を示す断面図である。この参考例のスロットル装置９００は、バタフライバルブ９１０を備える。参考例のスロットル装置９００は、第１実施形態のスロットル装置１００と比較して、円筒部材とワイパー部材とを有しない点が相違する。この参考例のスロットル装置９００では、バタフライバルブ９１０の回動範囲内のデポジットを除去することができるが、バタフライバルブ９１０の回動範囲外のデポジットＤＰＸを除去することができなかった。図４に示すように、バタフライバルブ９１０が低開度域にあるときに、デポジットＤＰＸがその開いた部分を閉塞する虞があった。これに対して、第１実施形態のスロットル装置１００によれば、バタフライバルブ１０の回動範囲外のデポジットＤＰＸ（図１）も除去することができることから、バタフライバルブ１０が低開度域にあるときにも、吸気を阻害することがない。したがって、実施形態のスロットル装置１００によれば、低開度域のアイドル回転や減速時の吸気管負圧の制御性が悪化することを抑制できる。
【００２７】
実施形態のスロットル装置１００では、このスロットル装置１００を搭載する車両の使用年数が増えた場合、図１の符号ＤＰに示すように、第１および第２のワイパー部材５０，６０の回りにデポジットＤＰが多く堆積することがある。しかし、バタフライバルブ１０が低開度域においては、その堆積したデポジットＤＰの影響を受けて吸気が妨げられることがない。したがって、実施形態のスロットル装置１００では、低開度域の制御性が悪化することがない。
【００２８】
Ｃ．変形例：
・変形例１
前記実施形態では、バタフライバルブ１０の両隣に、第１の円筒部材２０と第２の円筒部材３０とが設けられていたが、これに換えて、第１の円筒部材２０と第２の円筒部材３０のうちのいずれか一方だけが設けられた構成としてもよい。すなわち、円筒部材は、上流側あるいは下流側の両隣にそれぞれ設けられていてもよいし、片方の隣りに設けられてもよい。これに伴い、ワイパー部材も、上流側あるいは下流側の両隣にそれぞれ設けられていてもよいし、片方の隣りに設けられてもよい。
【００２９】
・変形例２
前記実施形態では、第１のワイパー部材５０は、バタフライバルブ１０側の端部５０ｂが第１のワイパー部材５０のバタフライバルブ１０側の開口端面２０ｂの近くに至るだけの長さであった。これに対して、変形例として、ワイパー部材のバタフライバルブ側の端部が円筒部材の高さ方向の中央付近等の他の位置に至る長さとしてもよい。要は、ワイパー部材は、上述したデポジットの掻き出し効果を奏するだけの長さを有すれば、いずれの長さとしてもよい。
【００３０】
・変形例３
前記実施形態では、第１および第２のワイパー部材５０，６０はくさび形としたが、これに換えて、直方体形状としてもよく、デポジットを除去することができれば、いずれの形状とすることもできる。
【００３１】
・変形例４
前記実施形態では、カエリ２５，２０５の向きを図３に示す方向とすることで、バタフライバルブ１０が開方向に調整される毎に、第１の円筒部材２０がＲｂ方向（図２）に徐々に回転する構成とした。これに対して、変形例として、カエリ２５，２０５の向きを図３に示す方向とは逆方向として、バタフライバルブ１０が閉方向に調整される毎に、第１の円筒部材２０がＲｂ方向とは逆方向に徐々に回転する構成としてもよい。この構成によれば、バタフライバルブ１０を閉方向に調整する毎に、デポジットＤＰを掻き落とすことができる。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…バタフライバルブ
１２…弁軸
１４…弁体
２０…第１の円筒部材
２０ａ…開口端面
２２…内面
２５…カエリ
３０…第２の円筒部材
４０…回転軸
５０…第１のワイパー部材
６０…第２のワイパー部材
１００…スロットル装置
２００…吸気管路
２００ａ…ボア内面
２０２…ボア内面
２０４…凹部
２０４ａ…側面
２０５…カエリ
ＤＰ，ＤＰＸ…デポジット
【図１】
2017082700.tif 000003
【図２】
2017082700.tif 000004
【図３】
2017082700.tif 000005
【図４】
2017082700.tif 000006