JP4739128B2 - 吸気制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）の吸気流量を制御する吸気制御弁に関する。なお、本明細書でいう吸気制御弁には、スロットルボデー、スロットル弁装置、スロットル制御装置、吸気制御装置、吸気弁装置、絞り弁装置等とも呼ばれるものが含まれる。

吸気制御弁には、例えば、特許文献１に記載されたものがある。なお、図２７は吸気制御弁を示す断面図である。
この吸気制御弁は、図２７に示すように、吸入空気が流れるボア６を形成するバルブボデー５に、バルブシャフト３が回動可能に支持されている。バルブシャフト３に設けられたスリット４に、バタフライ式のバルブ板１が挿通されている。バルブ板１がねじ８で締結されている。バルブシャフト３の回動時には、バルブ板１がバルブボデー５のボア６を開閉する。なお、バルブ板１には、ねじ８の締付けによるバルブシャフト３の曲がりを防止するために、バルブシャフト３に当接する取付座１ａが突出されている。

実開平６−１４６３５号公報

前記特許文献１の吸気制御弁（図２７参照。）では、バルブ板１は、取付座１ａを除いて一定の厚さで楕円形状に形成されている。この場合、全閉時におけるボア６の流れ方向から見たバルブ板１の投影面が、ボア６の内径（「ボア径」という。）よりも僅かに小さい外径となるように、バルブ板１が楕円形状に形成されている。このため、エンジンのアイドル運転時等のバルブの全閉時（単に、「全閉時」という。）において、バルブ板１の外周面とボア６の内壁面との間に隙間ができ、その隙間を通じて吸入空気がバルブ板１の上流側から下流側へ洩れることにより、吸入空気の洩れ量（これを、「吸気洩れ量」という。）が増大するという問題があった。

また、一般的な真円形のバルブ板であっても、ボア径よりも僅かに小さい外径（「バルブ径」という。）で形成されている。このため、全閉時において、バルブ板の外周面とボアの内壁面との間に隙間ができることにより、吸気洩れ量が増大するという問題があった。なお、全閉時の吸気洩れ量を低減するために、バルブ板をボア径と同等のバルブ径で形成することが容易に考えられるが、これでは、全閉時あるいは全閉付近でバルブ板がボアの内壁面に擦れやすくなるため、バルブ板の作動性が損なわれることから好ましくない。

本発明が解決しようとする課題は、バルブ体の作動性を確保しながらも、全閉時の吸気洩れ量を低減することのできる吸気制御弁を提供することにある。

前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする吸気制御弁により解決することができる。
すなわち、請求項１に記載された吸気制御弁によると、バルブ体の回動にともなってバルブ部がボア形成部材のボアを開閉することにより、そのボア内を流れる吸入空気の量すなわち吸気流量が制御される。
ところで、前記バルブ体のバルブ部の回動軸の径方向に関する厚さを、該回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなるように形成することにより、バルブ体のバルブ部の外周面の厚さを、バルブ体の回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなるように形成している。これにより、全閉時におけるバルブ部の外周面とボアの内壁面との間にバルブ体の作動性を確保することによる隙間が存在しても、その隙間を流れる吸入空気に対する壁面抵抗が、バルブ体の回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に増大することにより吸気洩れ量を低減することができる。よって、バルブ体の作動性を確保しながらも、全閉時の吸気洩れ量を低減し、全開時の吸気流量を増大することができる。
また、バルブ体のバルブ部の端面におけるバルブ体の回動軸の軸方向の中央部が薄くなるため、バルブ部が全開時にボア内の中央部を流れる吸入空気の速い流れを妨げにくい。これにより、バルブ体のバルブ部の端面を全面的に厚く形成する場合に比べて、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を減少し、全開時の吸気流量を増大することができる。
また、バルブ体のバルブ部が、全閉時においてバルブ体の回動軸を通りかつボアの軸線に直交する一平面の近傍又はその一平面より開き側に位置する閉じ側の周端角部を備えている。したがって、バルブ部の閉じ側の面が、全閉時においてバルブ体の回動軸を通りかつボアの軸線に直交する一平面近傍上よりも閉じ側に位置する場合に比べて、バルブ体の作動性を向上することができる。
また、バルブ体のバルブ部が樹脂材料により成形されている。したがって、樹脂成形による形状の自由度を活かすことにより、バルブ体のバルブ部の形成にかかる切削加工等の後加工を省略し、コストを低減することができる。

また、請求項２に記載された吸気制御弁によると、バルブ体のバルブ部のシャフト部側の外周面の厚さが中央部の外周面の厚さの２倍以上に設定されている。これにより、全閉時のバルブ部の外周面とボアの内壁面との間の隙間、とくにバルブ部のシャフト部側の隙間における吸入空気に対する壁面抵抗が増大されることにより吸気洩れ量を低減することができる。

また、請求項３に記載された吸気制御弁によると、バルブ体のバルブ部が、バルブ体の回動軸の軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面を備えている。これにより、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を減少し、全開時の吸気流量を増大することができる。

また、請求項４に記載された吸気制御弁によると、バルブ体のバルブ部が、バルブ体の回動軸を通る平面に対して閉じ側で平行しかつ全閉時においてバルブ体の回動軸を通りかつボアの軸線に直交する一平面より開き側に位置する周端角部を有する閉じ側の面と、バルブ体の回動軸の軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面とを備えている。したがって、バルブ部の閉じ側の面の周端角部が、全閉時においてバルブ体の回動軸を通りかつボアの軸線に直交する一平面よりも閉じ側に位置する場合に比べて、バルブ体の作動性を向上することができる。また、バルブ体のバルブ部が、バルブ体の回動軸の軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面を備えている。これにより、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を減少し、全開時の吸気流量を増大することができる。

また、請求項５に記載された吸気制御弁によると、バルブ体の全開位置を、バルブ体の回動軸を通る中心線が、ボアの軸線上の一平面より少し閉じ側となる位置に設定したものである。これにより、全開時におけるボアの軸線上の一平面の表裏側におけるバルブ部の上流側から下流側への断面積の変化を低減し、吸入空気の流れの圧力損失を低減することができる。このため、全開時の吸気流量を増大することができる。

また、請求項６に記載された吸気制御弁によると、バルブ体のバルブ部を支持する支持部を、全開時におけるボアの流れ方向から見たバルブ体の投影面積を減少させる形状としたものである。これにより、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を減少し、全開時の吸気流量を増大することができる。

また、請求項７に記載された吸気制御弁によると、バルブ体に、バルブ部を支持する支持部の外周面から該バルブ部の外周部に向かって傾斜する斜面を設けたものである。これにより、全開時における吸入空気の流れの剥離を低減し、その流れをスムーズにすることができる。このため、全開時の吸気流量を増大することができる。

本発明の吸気制御弁によれば、バルブ体の作動性を確保しながらも、全閉時の吸気洩れ量を低減し、全開時の吸気流量を増大することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例を参照して説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１を説明する。本実施例では、吸気制御弁として、モータによりバルブ体を開閉制御するいわゆる電子制御方式のスロットルボデーを例示する。説明の都合上、スロットルボデーの概要を説明した後で、バルブ体の要部について説明する。なお、図１はスロットルボデーを示す平断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図、図３は全開状態を図２に準じて示す断面図である。

まず、スロットルボデーの概要を説明する。図１に示すように、スロットルボデー１０は、ボデー本体１２とバルブ体３０とを備えている。
ボデー本体１２は、樹脂製で、ボア壁部１３とモータ収容部１５とを有している。ボア壁部１３はほぼ中空円筒状に形成されており、その中空部により吸入空気が流れる吸気通路に相当するボア１４が形成されている（図２参照。）。ボア壁部１３の上流側（図２において左側）にはエアクリーナ（図示省略）が連通され、その下流側（図２において右側）にはインテークマニホールド（図示省略）が連通される。したがって、エアクリーナから流れてくる吸入空気が、ボア壁部１３内のボア１４を通じてインテークマニホールドへ流れる。なお、ボデー本体１２は、本明細書でいう「ボア形成部材」に相当する。

図１に示すように、前記ボア壁部１３には、左右一対の軸受ボス部１６が一体形成されている。両軸受ボス部１６内には、左右対称状をなす一対の金属製の円筒状ブシュからなる軸受部材２０がインサート成形により一体化されている。両軸受部材２０は、それぞれ軸受ボス部１６に位置決めされている。両軸受部材２０には、バルブ体３０（後述する。）の左右一対のシャフト部３１が回動可能に支持されている。左側の軸受ボス部１６の開口端は、プラグ１７により封止されている。また、右側の軸受ボス部１６とシャフト部３１との間には、両者間をシールするためのゴム状弾性材からなるシール材１８が設けられている。なお、軸受部材２０は、ボデー本体１２側に設けられたものであるから、ボデー本体１２側の部材すなわち「ボア形成部材側の部材」に相当する。

前記バルブ体３０は、樹脂材料により一体成形された樹脂成形品からなる。なお、図４はバルブ体３０を示す平面図、図５は同じく正面図、図６は同じく側面図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図、図８は図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
図４に示すように、バルブ体３０は、前記ボデー本体１２側の軸受部材２０（図１参照。）に回動可能に支持される左右一対のシャフト部３１、及び、前記ボア１４（図１参照。）を開閉するバタフライ式のバルブ本体部３２を同一軸線３０Ｌ上に有している。また、バルブ本体部３２は、両シャフト部３１と同一軸線３０Ｌ上に形成された支持部３３と、その支持部３３から相反方向（図４において上下方向）に向けて半円形板状に突出されかつ見掛け上で１枚の円板状をなす一対のバルブ部３４とを有している（図５〜図８参照。）。そして、バルブ本体部３２は、シャフト部３１と一体で軸線３０Ｌ周りに回動することにより、前記ボデー本体１２（図１参照。）のボア壁部１３内のボア１４を開閉し、そのボア１４を流れる吸気流量を調整する。なお、バルブ体３０の軸線３０Ｌは、本明細書でいう「回動軸」に相当するものであるから回動軸３０Ｌともいう。

図１に示すように、前記ボデー本体１２の右側の軸受ボス部１６を貫通した前記バルブ体３０の右側のシャフト部３１には、例えば樹脂製の扇形ギヤからなるスロットルギヤ４０が固定されている。また、スロットルギヤ４０とボデー本体１２との間には、そのギヤ４０を常に閉じ方向に付勢するコイルスプリングからなるバックスプリング４２が介装されている。また、ボデー本体１２のモータ収容部１５は、右方に開口するほぼ有底円筒状に形成されている。モータ収容部１５内には、例えばＤＣモータ等からなる駆動モータ４４が収容されかつ固定されている。駆動モータ４４のモータシャフト４５の出力端には、例えば樹脂製のモータピニオン４６が固定されている。

前記ボデー本体１２には、図１において右側の開放端面を塞ぐ樹脂製のカバー体５０が装着されている。ボデー本体１２とカバー体５０との間には、カウンタシャフト４８が支持されている。カウンタシャフト４８には、例えば樹脂製のカウンタギヤ５２が回転可能に支持されている。カウンタギヤ５２は、同軸上にギヤ径の異なる大小２つのギヤ部５３，５４を有している。大径側のギヤ部５３が前記モータピニオン４６に噛み合わされ、また小径側のギヤ部５４が前記スロットルギヤ４０に噛み合わされている。なお、スロットルギヤ４０とモータピニオン４６とカウンタギヤ５２とにより、減速ギヤ機構（符号省略。）が構成されている。減速ギヤ機構は、ボデー本体１２とカバー体５０との間に形成されるギヤ収容空間５１内に収容されている。また、カバー体５０には、バルブ体３０の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ５６が設けられている。

前記スロットルボデー１０（図１参照。）において、前記駆動モータ４４は、自動車のエンジンコントロールユニットいわゆるＥＣＵ等の制御装置（図示しない。）によって、アクセルペダルの踏み込み量に関するアクセル信号やトラクション制御信号，定速走行信号，アイドルスピードコントロール信号に基づいて駆動制御されるようになっている。また、駆動モータ４４のモータシャフト４５の駆動力は、モータピニオン４６からカウンタギヤ５２、スロットルギヤ４０を介してバルブ体３０に伝達される。これにより、バルブ体３０が回動され、そのバルブ体３０のバルブ本体部３２によりボア１４が開閉される結果、ボア１４内を流れる吸気流量が制御される。
また、本実施例においては、バルブ体３０（詳しくは、バルブ本体部３２）が全閉位置（図２参照。）から開方向（図２中、矢印Ｏ参照。）に回動されることによりボア１４が開かれる。また、バルブ体３０（詳しくは、バルブ本体部３２）が全開位置（図３参照。）から閉方向（図３中、矢印Ｓ参照。）に回動されることにより閉じられるようになっている。

ところで、前記バルブ体３０の全開位置（図３参照。）は、本実施例では、バルブ体３０が全閉位置（図２参照。）から開方向（図２中、矢印Ｏ参照。）に９０°回動された位置、すなわち、バルブ体３０の回動軸３０Ｌを通る中心線（本実施例では、バルブ部３４の閉じ側の面３４ａを通る直線。）が、ボア１４の軸線１４Ｌに整合する位置に設定されている。

また、前記バルブ体３０の全閉位置（図２参照。）は、バルブ体３０の軸線（回動軸ともいう。）３０Ｌを通りかつ前記ボデー本体１２のボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１に対して、バルブ部３４の閉じ側の面３４ａが整合する位置に設定されている。この場合のボア１４の軸線１４Ｌを交点とする一平面Ｆ１とバルブ部３４の閉じ側に位置する板面（閉じ側の面という。）３４ａとのなすセット角θは０（ゼロ）°である。これにより、バルブ部３４の閉じ側の周端角部３４ｈが、全閉時において、前記一平面Ｆ１上に位置する。なお、バルブ体３０の全閉位置は、一平面Ｆ１よりもバルブ部３４の閉じ側の面３４ａと外周面３４ｃとのなす周端角部３４ｈが開き側（図２において、回動軸３０Ｌを中心として左回り方向側）に位置するバルブ体３０の位置に設定してもよい。また、実際上は、ボア１４の内壁面１４ａとバルブ部３４の外周面３４ｃとの間には、僅かな隙間があるため、バルブ部３４の閉じ側の周端角部３４ｈが一平面Ｆ１の近傍（詳しくは、一平面Ｆ１よりも閉じ側（図２において、回動軸３０Ｌを中心として右回り方向側の近傍）となる位置に、バルブ体３０の全閉位置を設定することもできる。この場合も、バルブ部３４の閉じ側の周端角部３４ｈがボア１４の内壁面１４ａと干渉することなく開閉させることができる。

次に、前記スロットルボデー１０の製造方法について簡単に説明する。
（１）まず、バルブ体３０が樹脂射出成形される。このとき、バルブ成形型（金型）のキャビティ内に樹脂を射出することにより、シャフト部３１とバルブ本体部３２とを一体に備えるバルブ体３０が成形される（図３及び図４参照。）。
（２）次に、ボデー本体１２が樹脂射出成形される。このとき、ボデー成形型（金型）内にバルブ体３０及び軸受部材２０をインサートしておき、そのボデー成形型のキャビティ内に樹脂を射出することにより、バルブ体３０及び軸受部材２０を備えた樹脂製のボデー本体１２が成形される。
（３）次に、バルブ体３０を備えたボデー本体１２に対して、プラグ１７、シール材１８、バックスプリング４２、駆動モータ４４、減速ギヤ機構（符号省略。）、カバー体５０等が組付けられることにより、スロットルボデー１０が完成する（図１参照。）。

次に、前記バルブ体３０の要部について説明する。
図４に示すように、バルブ体３０は、円柱状をなす左右一対のシャフト部３１、及び、バタフライ式のバルブ本体部３２を有している。シャフト部３１は、軸径３１ｄで形成されている。また、バルブ本体部３２は、両シャフト部３１と同一軸線３０Ｌ上に形成された支持部３３と、見掛け上で１枚の円板状をなす一対のバルブ部３４とを有している。また、支持部３３の両端面（バルブ部３４の端面３４ｅを含む。）３３ａは、回動軸３０Ｌに直交する平面により形成されかつ前記軸受部材２０（図２０参照。）の外径２０ｄと同等又は少し小さい外径で形成されている。また、支持部３３の両端面３３ａに対向する両軸受部材２０の端面２０ａ（図１参照。）は、回動軸３０Ｌに直交する平面により形成されている。したがって、支持部３３の両端面３３ａが、軸受部材２０の端面２０ａに僅かな隙間を隔てて全面的に対向し、各端面２０ａに摺動接触することにより、バルブ体３０の軸方向の移動が規制される。なお、軸受部材２０の端面２０ａは、ボア形成部材であるボデー本体１２側に設けられた軸方向移動規制面に相当し、また、支持部３３の両端面３３ａ（本実施例では、バルブ部３４の端面３４ｅを含む。）は、両軸受部材２０の端面２０ａ（軸方向移動規制面）に摺動接触可能な所定外径３２ｄの摺動端面に相当する。

前記一対のバルブ部３４は、支持部３３に対して回動軸３０Ｌを中心として点対称状に形成されている（図６〜図８参照。）。これにより、一対のバルブ部３４の閉じ側の面３４ａが回動軸３０Ｌを通る一平面上に位置する平面に形成されている。また、一対のバルブ部３４の閉じ側の面３４ａは、前にも述べたように、全閉時においてバルブ体３０の回動軸３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１に対して整合する位置に設定されている（図２参照。）。なお、一対のバルブ部３４の閉じ側の面３４ａは、バルブ体３０の回動軸３０Ｌを通る中心線を含む一平面でもある。

図５に示すように、前記バルブ部３４は、回動軸３０Ｌの軸方向（図５において左右方向）の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さ３４ｔで形成している。これにより、バルブ体３０の回動軸３０Ｌの軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む凹型曲面状の開き側の面３４ｂが形成されている。また、バルブ部３４は、回動軸３０Ｌの径方向に関して一定の厚さ３４ｔで形成されている（図７及び図８参照。）。また、バルブ部３４のシャフト部側の外周面の厚さ３４ｔ（符号、（Ｅ）を付す。）が、中央部の外周面の厚さ３４ｔ（符号、（Ｉ）を付す。）の２倍以上でかつ前記支持部３３の端面３３ａの所定外径３２ｄ（図４参照。）以下に設定されている（図５参照。）。

前記バルブ部３４の外周面３４ｃは、前記ボア１４の軸線１４Ｌ（図２参照。）に整合する回動軸３０Ｌ上の点３４Ｐを中心とする外径（バルブ径）３４ｄを有する円筒形状に形成されている（図４参照。）。また、バルブ部３４の外周面３４ｃのバルブ径３４ｄは、ボア径１４ｄ（図２参照。）よりも僅かに小さい外径に設定されている。なお、ボア径１４ｄは、前記ボア壁部１３の内径、とくに、全閉時にバルブ体３０のバルブ本体部３２（詳しくは、バルブ部３４）に対応するボア壁部１３の内径であって、ボア１４の内壁面１４ａの内径に相当している。

前記支持部３３は、前記両バルブ部３４を片持ち状に支持している（図６〜図８参照。）。支持部３３は、断面円形をなしかつ軸方向の中央部から両端側に向かって徐々に外径３３ｄを大きくする、つづみ（鼓）形軸状に形成されている（図４参照。）。支持部３３の半径（＝３３ｄ／２）は前記両バルブ部３４の厚さ３４ｔと等しい、あるいは、それ以上であり、両バルブ部３４の開き側の面３４ｂが支持部３３の接線方向に延びている（図７及び図８参照。）。これにより、支持部３３は、その最大外径３３ｄ（ｍａｘ）の円柱形軸状に形成する場合に比べて、全開時におけるボア１４の流れ方向（例えば、上流側）から見たバルブ体３０の投影面積を減少させる形状となっている。さらに、支持部３３の中央部は、前記シャフト部３１の軸径３１ｄ（図４参照。）よりも小さい外径３３ｄをもって形成されている。

上記したスロットルボデー１０によると、バルブ体３０のバルブ部３４を、バルブ体３０の回動軸３０Ｌの軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さ３４ｔで形成している（図５〜図８参照。）。これにより、全閉時におけるバルブ部３４の外周面３４ｃとボア１４の内壁面１４ａとの間にバルブ体３０の作動性を確保することによる隙間が存在しても、その隙間を流れる吸入空気に対する壁面抵抗が、バルブ体３０の回動軸３０Ｌの軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に増大することにより吸気洩れ量を低減することができる。よって、バルブ体３０の作動性を確保しながらも、全閉時の吸気洩れ量を低減し、全開時の吸気流量を増大することができる。ひいては、エンジンのアイドル回転数を低減し、燃費を向上することができる。

また、バルブ体３０のバルブ部３４におけるバルブ体３０の回動軸３０Ｌの軸方向の中央部が薄い厚さ３４ｔ（Ｉ）である（図５参照。）。このため、バルブ部３４が全開時にボア１４内の中央部を流れる吸入空気の速い流れを妨げにくい。これにより、バルブ体３０のバルブ部３４をシャフト部側の厚い厚さ３４ｔ（Ｅ）で全面的に形成する場合に比べて、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を減少し、全開時の吸気流量を増大することができる。ひいては、エンジンの出力性能を向上することができる。

また、バルブ体３０のバルブ部３４のシャフト部側の外周面の厚さ３４ｔ（Ｅ）が中央部の外周面の厚さ３４ｔ（Ｉ）の２倍以上に設定されている。これにより、全閉時のバルブ部３４の外周面３４ｃとボア１４の内壁面１４ａとの間の隙間、とくにバルブ部３４のシャフト部側の隙間における吸入空気に対する壁面抵抗が増大されることにより吸気洩れ量を低減することができる。

また、バルブ体３０のバルブ部３４のシャフト部側の外周面の厚さ３４ｔ（Ｅ）が、軸受部材２０の端面２０ａに摺動接触可能な支持部３３の端面（摺動端面）３３ａの所定外径３２ｄ（図４参照。）以下に設定されている。これにより、バルブ体３０のバルブ部３４のシャフト部側の外周面の厚さ３４ｔ（Ｅ）が支持部３３の端面（摺動端面）３３ａの外径３２ｄを超える場合に比べて、バルブ体３０の作動性を向上することができる。

また、バルブ体３０のバルブ部３４が、全閉時においてバルブ体３０の回動軸３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１上に整合する平面状の閉じ側の面３４ａと、バルブ体３０の回動軸３０Ｌの軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面３４ｂとを備えている（図２参照。）。したがって、バルブ部３４の閉じ側の面３４ａが、全閉時において前記一平面Ｆ１上よりも閉じ側に位置する場合に比べて、バルブ体３０の作動性を向上することができる。

この点について詳しく説明する。例えば、バルブ部３４の閉じ側の面３４ａが、全閉時においてバルブ体３０の回動軸３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１上よりも閉じ側（図２において、回動軸３０Ｌを中心として右回り方向側）に位置する場合、バルブ体３０の全閉付近での開閉時にバルブ部３４の外周面３４ｃがボア１４の内壁面１４ａに擦れたり、かじったりすることにより、バルブ体３０の作動性が損なわれるという不具合が生じる。これに対し、全閉時において前記一平面Ｆ１上に整合する平面状の閉じ側の面３４ａと、バルブ体３０の回動軸３０Ｌの軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面３４ｂとを備えるバルブ体３０のバルブ部３４によると、そのような不具合を解消することができる。

また、バルブ体３０のバルブ部３４を支持する支持部３３を、その最大外径３３ｄ（ｍａｘ）の円柱形軸状に形成する場合に比べて、全開時におけるボア１４の流れ方向から見たバルブ体３０の投影面積を減少させる形状としたものである。詳しくは、支持部３３が、軸方向の中央部から両端側に向かって徐々に外径３３ｄを大きくするつづみ形軸状に形成されている（図５参照。）。言い換えれば、支持部３３が、軸方向の両端側から中央部に向かって徐々に外径３３ｄを小さくするつづみ形軸状に形成されている。これにより、支持部３３は、最大外径３３ｄ（ｍａｘ）の円柱形軸状に形成する場合に比べて、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を減少し、全開時の吸気流量を増大することができる。

さらに、支持部３３の中央部が、シャフト部３１の軸径３１ｄよりも小さい外径３３ｄをもって形成されている。これにより、全開時における吸入空気に対する吸気抵抗を一層減少し、全開時の吸気流量を一層増大することができる。

また、バルブ体３０が樹脂材料により成形されている。したがって、樹脂成形による形状の自由度を活かすことにより、バルブ体３０の形成にかかる切削加工等の後加工を省略し、コストを低減することができる。また、バルブ体３０のバルブ本体部３２に別部材を取付けることなく、バルブ部３４を回動軸３０Ｌの軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さ３４ｔで形成することができる。

なお、図９は全閉時のバルブ部の外周面とボアの内壁面との間の隙間と吸気洩れ量との関係を示す特性線図である。図９において、横軸は隙間すなわち全閉時のバルブ部３４の外周面３４ｃとボア１４の内壁面１４ａとの間の隙間を示し、縦軸は吸気洩れ量を示している。また、特性線Ａは、本実施例のスロットルボデー１０にかかるもので、バルブ体３０のバルブ部３４のシャフト部側の外周面の厚さ３４ｔ（Ｅ）を６．５ｍｍとし、その中央部の外周面の厚さ３４ｔ（Ｉ）を２．５ｍｍとし、平均厚さを４．０ｍｍとした試料に基づいて、全閉時の吸気洩れ量を測定した平均値である。また、特性線Ｂは、従来例のスロットルボデー１０にかかるもので、バルブ体３０のバルブ部３４の厚さを１．６ｍｍとした試料に基づいて、全閉時の吸気洩れ量を測定した平均値である。
図９から明らかなように、本実施例のスロットルボデー１０（特性線Ａ参照。）によると、従来例のスロットルボデー１０（特性線Ｂ参照。）に比べて、全閉時の吸気洩れ量が少ないことが判明した。

［実施例２］
実施例２を説明する。本実施例は、前記実施例１の一部に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。また、以降の実施例についても、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。なお、図１０はスロットルボデーを示す平断面図、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図、図１２は全開状態を図１１に準じて示す断面図、図１３はバルブ体を示す平面図、図１４は同じく正面図、図１５は同じくバルブ体を示す側面図、図１６は図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視断面図、図１７は図１４のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視断面図である。

本実施例は、前記実施例１のバルブ体３０のバルブ部３４を変更したものである。
図１３に示すように、本実施例のバルブ体（符号、１３０を付す）において、一対のバルブ部（符号、１３４を付す。）は、バルブ体１３０の回動軸（符号、１３０Ｌを付す。）を通る中心線（中心平面）１３４ｆを基準として見掛け上で１枚の円板状をなすように形成されている（図１５〜図１７参照。）。すなわち、一対のバルブ部１３４の閉じ側の面１３４ａが、前記中心線（中心平面）１３４ｆに対して平行をなす平面上に形成されている。

前記支持部１３３は、前記実施例１の支持部３３と同様、前記両バルブ部１３４を片持ち状に支持している（図１３〜図１７参照。）。支持部１３３は、前記実施例１の支持部３３と同様、断面円形をなしかつ軸方向の中央部から両端側に向かって徐々に外径１３３ｄ（図１６及び図１７参照）を大きくするつづみ形軸状に形成されている（図１４参照。）。これにより、支持部１３３は、その最大外径１３３ｄ（ｍａｘ）の円柱形軸状に形成する場合に比べて、全開時におけるボア１４の流れ方向（例えば、上流側）から見たバルブ体１３０の投影面積を減少させる形状となっている。さらに、支持部１３３の中央部は、前記シャフト部３１の軸径３１ｄ（図１３参照。）よりも小さい外径１３３ｄをもって形成されている。なお、本実施例では、支持部１３３の半径（＝１３３ｄ／２）は、両バルブ部１３４の厚さ１３４ｔより大きい（図１６及び図１７参照。）。

前記バルブ部１３４は、前記実施例１のバルブ部３４と同様に、回動軸１３０Ｌの軸方向（図１４において左右方向）の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さ１３４ｔで形成されている（図１６及び図１７参照。）。これにより、バルブ体１３０の回動軸１３０Ｌの軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む凹型曲面状の開き側の面１３４ｂが形成されている（図１４〜図１７参照。）。また、バルブ部１３４は、回動軸１３０Ｌの径方向に関して一定の厚さ１３４ｔで形成されている（図１６及び図１７参照。）。また、バルブ部１３４のシャフト部側の外周面の厚さ１３４ｔ（Ｅ）は、前記実施例１と同様、中央部の外周面の厚さ１３４ｔ（Ｉ）の２倍以上でかつ支持部１３３の端面１３３ａの所定外径１３２ｄ（図１３参照。）以下に設定されている（図１４参照。）。

ところで、前記バルブ体１３０の全閉位置（図１１参照。）は、回動軸１３０Ｌを通りかつボデー本体１２のボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１に対して、バルブ部１３４の中心線１３４ｆが所定のセット角θをもって交差すなわち傾斜する位置に設定されている。このとき、一対のバルブ部１３４の閉じ側の面１３４ａと外周面１３４ｃとのなす周端角部１３４ｈは、全閉時において前記一平面Ｆ１よりも開き側（図１１において、回動軸１３０Ｌを中心として左回り方向側）に位置する。なお、セット角θは、例えば、６〜７°である。

バルブ体１３０が全閉位置（図１１参照。）から開方向（図１１中、矢印Ｏ参照。）に回動されることによりボア１４が開かれるようになっており、バルブ部１３４の中心線１３４ｆがボア１４の軸線１４Ｌに重なる位置がバルブ本体部３２の全開位置（図１２参照。）に設定されている。また、バルブ体１３０が全開位置（図１２参照。）から閉方向（図１２中、矢印Ｓ参照。）に回動されることによりボア１４が閉じられるようになっている。

前記バルブ部１３４の外周面１３４ｃは、バルブ体１３０の全閉位置において、ボア１４の軸線１４Ｌに整合する回動軸１３０Ｌ上の点１３４Ｐを中心とする外径（バルブ径）１３４ｄを有する円筒形状に形成されている（図１３参照。）。このため、一対のバルブ部１３４は、バルブ体１３０の回動軸１３０Ｌを通る中心線１３４ｆを基準として見掛け上で１枚の略円板状をなすように形成されている。この場合、全閉時におけるボア１４の流れ方向（例えば、上流側）から見たバルブ部（符号、１３２を付す。）の投影面が、ボア径１４ｄよりも僅かに小さい外径となるように、バルブ部１３４の外周面１３４ｃのバルブ径１３４ｄが設定されている。すなわち、全閉時において、バルブ部１３４の外周面１３４ｃは、ボア１４の内壁面１４ａに対して平行をなす斜面に形成されている。

本実施例によっても、前記実施例１とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。
また、本実施例の場合、バルブ体１３０の全閉位置を、バルブ部１３４の自由端がボア１４の内壁面１４ａに当接又は近接する位置に設定することができる。すなわち、前記セット角θを一層小さいセット角（θ−α）に設定することにより、バルブ部１３４の外周面１３４ｃとボア１４の内壁面１４ａとの間の隙間を、バルブ部１３４の回動軸１３０Ｌの軸方向の両端部から自由端に近づくにしたがって一層小さくすることができる。これにより、全閉時の吸気洩れ量を一層低減することが可能になる。

また、バルブ体１３０のバルブ部１３４が、バルブ体１３０の回動軸１３０Ｌに対して閉じ側で平行する平面状で全閉時において回動軸１３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１よりも開き側に位置する周端角部１３４ｈを有する閉じ側の面１３４ａと、バルブ体１３０の回動軸１３０Ｌの軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面３４ｂとを備えている。したがって、バルブ部１３４の閉じ側の面１３４ａの周端角部１３４ｈが、全閉時においてバルブ体１３０の回動軸１３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１上よりも閉じ側に位置する場合に比べて、バルブ体１３０の作動性を向上することができる。

この点について詳しく説明する。例えば、バルブ部１３４の閉じ側の面１３４ａの周端角部１３４ｈが、全閉時においてバルブ体１３０の回動軸１３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１よりも閉じ側（図１１において、回動軸１３０Ｌを中心として右回り方向側）に位置する場合、バルブ体１３０の全閉付近での開閉時にバルブ部１３４の閉じ側の面１３４ａの周端角部１３４ｈがボア１４の内壁面１４ａに擦れたり、かじったりすることにより、バルブ体１３０の作動性が損なわれるという不具合が生じる。
これに対し、バルブ体１３０の回動軸１３０Ｌに対して閉じ側で平行する平面状で全閉時において回動軸１３０Ｌを通りかつボア１４の軸線１４Ｌに直交する一平面Ｆ１よりも開き側に位置する周端角部１３４ｈを有する閉じ側の面１３４ａと、バルブ体１３０の回動軸１３０Ｌの軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面３４ｂとを備えるバルブ体１３０のバルブ部１３４によると、そのような不具合を解消することができる。

［実施例３］
実施例３を説明する。本実施例は、前記実施例１の一部に変更を加えたものである。なお、図１８はバルブ体を示す平面図、図１９は同じく正面図、図２０は同じく側面図、図２１は図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視断面図、図２２は図１９のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線矢視断面図である。
本実施例は、バルブ体３０のバルブ本体部３２の表裏面（支持部３３の外周面、及び、バルブ部３４の両板面３４ａ、３４ｂ）上に、回動軸３０Ｌに直交する複数本（図１８では各６本を示す。）のリブ部３６を等間隔で形成している（図１８、図１９、図２１参照。）。

本実施例によっても、前記実施例１とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。
また、バルブ体３０のバルブ本体部３２の表裏面上に形成したリブ部３６（図１８、図１９、図２１参照。）により、吸入空気の流れを整流することができる。

［実施例４］
実施例４を説明する。本実施例は、前記実施例１の一部に変更を加えたものである。なお、図２３はスロットルボデーを全開状態で示す断面図、図２４はバルブ体を図７に準じて示す断面図、図２５バルブ体を図８に準じて示す断面図である。
本実施例は、バルブ体３０のバルブ本体部３２の表裏面に、支持部３３の外周面からバルブ部３４の外周部に向かって傾斜する斜面３８を形成したものである（図２３〜図２５参照。）。なお、本実施例においては、バルブ部３４の外周縁部に閉じ側の面３４ａを形成することにより、その閉じ側の面３４ａの内周端に斜面３４の外端部がつながっている。

本実施例によっても、前記実施例１とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。
また、バルブ体３０のバルブ本体部３２の表裏面に形成した斜面３８により、全開時における吸入空気の流れの剥離を低減し、その流れをスムーズにすることができる。このため、全開時（図２３参照。）の吸気流量を増大することができる。なお、前記実施例２におけるバルブ体１３０のバルブ本体部１３２の表裏面上にも、本実施例と同様に、支持部１３３の外周面からバルブ部１３４の外周部に向かって傾斜する斜面を形成するとよい。

また、図２３に示すように、本実施例におけるバルブ体３０の全開位置は、前記実施例１と同様、バルブ体３０が全閉位置（図２参照。）から開方向に９０°回動された位置、すなわちバルブ体３０の回動軸３０Ｌを通る中心線（本実施例では、バルブ部３４の閉じ側の面３４ａを通る直線。）が、ボア１４の軸線１４Ｌに整合する位置に設定されている。この場合、全開時におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の表裏側におけるバルブ部３４の上流側から下流側への断面積の変化が顕著である。すなわち、全開時における上流側（図２３において左側）のバルブ部３４におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の表側（図２３において上側）における断面積Ｄ１と、同じく下流側（図２３において右側）のバルブ部３４におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の表側（図２３において上側）における断面積Ｄ２と、同じく上流側（図２３において左側）のバルブ部３４におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の裏側（図２３において下側）における断面積Ｄ３と、同じく下流側（図２３において右側）のバルブ部３４におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の裏側（図２３において下側）における断面積Ｄ４とは、
Ｄ１＜Ｄ２
Ｄ３＞Ｄ４
となる。このため、全開時におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の表側におけるバルブ部３４の上流側から下流側への断面積の変化（Ｄ１〜Ｄ２）、ボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の裏側におけるバルブ部３４の上流側から下流側への断面積の変化（Ｄ３〜Ｄ４）が顕著となる。

そこで、バルブ体３０の全開位置を変更する。図２６はスロットルボデーの全開状態を示す断面図である。図２６に示すように、バルブ体３０の全開位置を、バルブ体の回動軸３０Ｌを通る中心線（本実施例では、バルブ部３４の閉じ側の面３４ａを通る直線。）が、ボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面より少し閉じ側となる位置（９０°−θ１）に設定する。これにより、全開時におけるボア１４の軸線１４Ｌ上の一平面の表裏側におけるバルブ部３４の上流側から下流側への断面積の変化を低減することができる。すなわち、前記断面積Ｄ１が増えた分、前記断面積Ｄ３が減り、また、断面積Ｄ２が減った分、前記断面積Ｄ４が増えるため、バルブ部３４の上流側から下流側への断面積の変化が低減することになる。したがって、吸入空気の流れの圧力損失を低減することができるため、全開時の吸気流量を増大することができる。ちなみに、ボア１４の内径が４０〜４５ｍｍの場合で、角度θ１は、５〜１０°である。なお、望ましくは、Ｄ１＝Ｄ２、Ｄ３＝Ｄ４となる位置を、バルブ体３０の全開位置とするとよい。なお、前記実施例１におけるバルブ体３０の全閉位置も、本変更例と同様に、少し閉じ側に変更するとよい。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、ボデー本体は、樹脂製に限らず、金属製とすることができる。また、ボデー本体に、バルブ部の支持部の端面に面する軸方向移動規制面を有する壁部が形成される場合は、その壁部を「ボア形成部材側の部材」と考えることができる。また、ボデー本体に、軸受部材に相当する軸受部を一体に形成することにより、軸受部材を省略することができる。この場合、軸受部がバルブ部の支持部の端面に面する端面を有する場合には、その軸受部を「ボア形成部材側の部材」と考えることができる。また、軸受部材には、玉軸受、ころ軸受等の転がり軸受を用いることができる。転がり軸受にあっては、内輪がシャフト部上に配置され、また、外輪がボデー本体側に配置されるため、その外輪を「ボア形成部材側の部材」とすることができる。

また、前記実施例では、シャフト部とバルブ部とを樹脂により一体化（例えば、一体成形）することによりバルブ体を構成したが、これに代え、金属製あるいは樹脂製のシャフト部材をインサートしてバルブ部を樹脂成形したり、あるいは、樹脂製のバルブ部材をインサートしてシャフト部を樹脂成形したりすることによりバルブ体を構成することもできる。また、シャフト部に相当する金属製あるいは樹脂製のシャフト部材と、バルブ部に相当する樹脂製のバルブ板材とを個々に形成し、シャフト部材にバルブ板材をスクリュ等で取付けることにより、バルブ体を構成することもできる。また、バルブ体のシャフト部を金属製とすれば、シャフト部の強度を容易に確保することができる。

また、バルブ体の支持部は、バルブ部に一体形成する他、シャフト部材により形成することができる。また、バルブ体の支持部の形状は、前記実施例のつづみ形軸状に限らず、円柱形、各柱形等の軸状に変更することもできる。また、バルブ体の左右のシャフト部は、異なる軸径で形成することもできる。また、バルブ体のバルブ部は、回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さであればよく、その厚さ寸法、厚さの変化度合い等は適宜設定することができる。このため、本明細書でいう「徐々に厚くなる厚さ」には、曲線的に厚くなる厚さの他、段階的に厚くなる厚さを含むものとする。また、前記実施例では、回動軸の径方向に関するバルブ体のバルブ部の厚さを一定としたが、回動軸側から径方向外方に向かって徐々に薄くなる厚さとすることもできる。

また、バルブ部の開き側の面に、厚さを増加する分のゴム状弾性体を取付けることにより、バルブ部を回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さで形成することもできる。この場合、ゴム状弾性体の弾性変形を利用することにより、全閉時の吸気洩れ量を一層低減することが可能である。このことは、ボアの内壁面やバルブ部の外形が真円形に精度良く形成することが難しい場合等に有効である。また、バルブ部の開き側の面に、厚さを増加する分の樹脂製あるいは金属製の厚さ増加部材を取付けることにより、バルブ部を回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなる厚さで形成することができる。

本発明の実施例１にかかるスロットルボデーを示す平断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 全開状態を図２に準じて示す断面図である。 バルブ体を示す平面図である。 バルブ体を示す正面図である。 バルブ体を示す側面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。 全閉時のバルブ部の外周面とボアの内壁面との間の隙間と吸気洩れ量との関係を示す特性線図である。 本発明の実施例２にかかるスロットルボデーを示す平断面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。 全開状態を図１１に準じて示す断面図である。 バルブ体を示す平面図である。 バルブ体を示す正面図である。 バルブ体を示す側面図である。 図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視断面図である。 図１４のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視断面図である。 本発明の実施例３にかかるバルブ体を示す平面図である。 バルブ体を示す正面図である。 バルブ体を示す側面図である。 図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視断面図である。 図１９のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線矢視断面図である。 本発明の実施例４にかかるスロットルボデーを全開状態で示す断面図である。 バルブ体を図７に準じて示す断面図である。 バルブ体を図８に準じて示す断面図である。 スロットルボデーの全開状態の変更例を示す断面図である。 従来例にかかる吸気制御弁を示す断面図である。

符号の説明

１０ スロットルボデー（吸気制御弁）
１２ ボデー本体（ボア形成部材）
１４ ボア
２０ 軸受部材（ボア形成部材側の部材）
２０ａ 端面（軸方向移動規制面）
３０ バルブ体
３１ シャフト部
３２ バルブ本体部
３３ 支持部
３３ａ 端面（摺動端面）
３４ バルブ部
３４ａ 閉じ側の面
３４ｂ 開き側の面
３４ｈ 閉じ側の周端角部
３８ 斜面
１３０ バルブ体
１３２ バルブ本体部
１３３ 支持部
１３３ａ 端面（摺動端面）
１３４ バルブ部
１３４ａ 閉じ側の面
１３４ｂ 開き側の面
１３４ｈ 閉じ側の周端角部

Claims (7)

1. 吸入空気が流れるボアを形成するボア形成部材と、
   前記ボア形成部材に回動可能に支持されるシャフト部、及び、そのシャフト部に結合していて前記ボアを開閉するバルブ部を有するバタフライ式のバルブ体と
   を備える吸気制御弁であって、
   前記バルブ体のバルブ部の回動軸の径方向に関する厚さを、該回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなるように形成することにより、前記バルブ体のバルブ部の外周面の厚さを、該バルブ部の回動軸の軸方向の中央部からシャフト部側に向かって徐々に厚くなるように形成し、
   前記バルブ体のバルブ部が、全閉時において前記バルブ体の回動軸を通りかつ前記ボアの軸線に直交する一平面又はその一平面の閉じ側の近傍又はその一平面より開き側に位置する閉じ側の周端角部を備え、
   前記バルブ体のバルブ部が樹脂材料により成形されている
   ことを特徴とする吸気制御弁。
2. 請求項１に記載の吸気制御弁であって、
   前記バルブ体のバルブ部のシャフト部側の外周面の厚さが、中央部の外周面の厚さの２倍以上に設定されていることを特徴とする吸気制御弁。
3. 請求項１又は２に記載の吸気制御弁であって、
   前記バルブ体のバルブ部が、該バルブ体の回動軸の軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面を備えていることを特徴とする吸気制御弁。
4. 請求項１又は２に記載の吸気制御弁であって、
   前記バルブ体のバルブ部が、前記バルブ体の回動軸を通る平面に対して閉じ側で平行しかつ全閉時において前記バルブ体の回動軸を通りかつ前記ボアの軸線に直交する一平面より開き側に位置する周端角部を有する閉じ側の面と、該バルブ体の回動軸の軸方向に関してシャフト部側よりも中央部が凹む開き側の面とを備えていることを特徴とする吸気制御弁。
5. 請求項３又は４に記載の吸気制御弁であって、
   前記バルブ体の全開位置を、該バルブ体の回動軸を通る中心線が、前記ボアの軸線上の一平面より少し所定量閉じ側となる位置に設定したことを特徴とする吸気制御弁。
6. 請求項３〜５のいずれか１つに記載の吸気制御弁であって、
   前記バルブ体のバルブ部を支持する支持部を、全開時における前記ボアの流れ方向から見たバルブ体の投影面積を減少させる形状としたことを特徴とする吸気制御弁。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の吸気制御弁であって、
   前記バルブ体に、前記バルブ部を支持する支持部の外周面から該バルブ部の外周部に向かって傾斜する斜面を設けたことを特徴とする吸気制御弁。

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