特開 2024-5492 スロットル装置及びスロットル装置の組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005492

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】スロットル装置及びスロットル装置の組立方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 9/10 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

F02D9/10 C

F02D9/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022105692

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】千石 崚登

(72)【発明者】

【氏名】蓮田 茂

(72)【発明者】

【氏名】平沼 大輔

【テーマコード（参考）】

3G065

【Ｆターム（参考）】

3G065CA26

3G065DA04

3G065HA06

3G065HA15

(57)【要約】

【課題】
本発明の目的は、スロットルシャフトとスロットルバルブとの間の相対的な位置ずれを抑制することができるスロットル装置を提供することにある。
【解決手段】
本発明のスロットル装置１００は、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とを備え、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とは、カシメ（塑性変形部）Ｘによって固定されている。この場合、スロットルシャフト３は、スロットシャフト３の軸方向に延設されたスリットを有し、スロットルバルブ４は、スリットに挿入された状態で、カシメＸによってスロットルシャフト３に固定される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スロットルシャフトとスロットルバルブとを備えたスロットル装置であって、
前記スロットルシャフトと前記スロットルバルブとは、カシメによって固定されているスロットル装置。

【請求項2】

請求項１に記載のスロットル装置であって、
前記スロットルシャフトは、当該スロットルシャフトの軸方向に延設されたスリットを有し、
前記スロットルバルブは、前記スリットに挿入された状態で、前記カシメによって前記スロットルシャフトに固定されているスロットル装置。

【請求項3】

請求項２に記載のスロットル装置であって、
前記スロットルシャフトは、前記スロットルバルブの端面に垂直となる穴が形成され、
前記カシメによる塑性変形部は、前記穴の開口部に対して直径方向反対側のスロットルシャフト外周部に形成されるスロットル装置。

【請求項4】

請求項３に記載のスロットル装置であって、
前記穴は、スロットルシャフトの全体を貫通することなく形成され、
前記塑性変形部は、前記スロットルシャフト及び前記スロットルバルブの両方により形成されているスロットル装置。

【請求項5】

請求項３に記載のスロットル装置であって、
前記穴は、スロットルシャフトの全体を貫通するように形成され、
前記塑性変形部は、前記スロットルバルブにより形成されているスロットル装置。

【請求項6】

請求項４又は５に記載のスロットル装置であって、
前記スロットルバルブはアルミ材製であるスロットル装置。

【請求項7】

吸気通路を有するスロットルボア部材と、前記スロットルボア部材の吸気通路の中に配置されたスロットルシャフト及びスロットルバルブと、を備えたスロットル装置の組立方法であって、
前記スロットルボア部材の前記吸気通路の中で前記スロットルバルブと前記吸気通路の内壁面との位置合わせを行い、
前記スロットルバルブと前記吸気通路の内壁面との位置合わせ後に、前記吸気通路の中に第１プレス型と第２プレス型とを挿入して、前記スロットルシャフトとスロットルバルブとをプレス加工して固定するスロットル装置の組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気量を調節するスロットルバルブを備えたスロットル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、スロットルシャフトがスロットルボディに対して回転可能に支持された電制スロットル装置が記載されている。この電制スロットル装置のスロットルシャフトでは、金属材製の円板で構成されるスロットルバルブが、スロットルシャフトに設けたスリットに差し込まれ、ネジでスロットルシャフトに固定されている（段落００１６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０２２００４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の電制スロットル装置では、スロットルシャフトとスロットルバルブとをネジによって固定している。この固定のために、スロットルシャフトには雌ネジが設けられ、スロットルバルブにはスロットルシャフトの雌ネジに螺合するネジを挿通するネジ挿通穴が設けられている。この場合、ネジとスロットルバルブのネジ挿通穴との間には、径方向の隙間が生じている。そのためスロットル装置が温冷されると、スロットルシャフトとスロットルバルブとが、ネジとスロットルバルブとの線膨張差によって、ネジとスロットルバルブのネジ挿通穴との間の径方向の隙間分だけ、相対的な位置ずれを起こす。そしてスロットルシャフトとスロットルバルブとが相対的な位置ずれを起こすことで、スロットルバルブとスロットルボアとの間に相対的な位置ずれが発生して、スロットルバルブとスロットルボアとの間でかじりが発生する可能性がある。

【0005】

本発明の目的は、スロットルシャフトとスロットルバルブとの間の相対的な位置ずれを抑制することができるスロットル装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

スロットルシャフトとスロットルバルブとの固定をネジ止めから、カシメによる固定に変更する。

【発明の効果】

【0007】

スロットルシャフトとスロットルバルブとの固定をカシメによる固定にすることで、ネジとネジ挿通穴との間の隙間がなくなり、スロットルシャフトとスロットルバルブとの間の相対的な位置ずれの発生を抑制することができる。その結果、スロットルボアとスロットルバルブとの間でのかじりの発生を抑制することができる。また、バルブと吸気通路の内壁面との位置合わせを行った後に、バルブとシャフトとの固定を簡易な構造で行うことができる。

【0008】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例に係るスロットル装置の構造を示す分解立体図である。

【図2】本発明の実施例に係るスロットル装置の構造を示す断面図である。

【図3A】本発明の第１実施例（実施例１）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す概略図（接合前）である。

【図3B】本発明の第１実施例（実施例１）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す概略図（接合後）である。

【図4A】本発明の第２実施例（実施例２）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す断面図（接合前）である。

【図4B】本発明の第２実施例（実施例２）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す断面図（接合後）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。本発明は、空気量を調節するスロットルバルブを備えたスロットル装置、特にモータ駆動式の電制スロットル装置（以下、単にスロットル装置という）に関する。

【0011】

図１及び図２を用いて本発明の一実施例に係るスロットル装置１００について説明する。図１は、本発明の実施例に係るスロットル装置の構造を示す分解立体図である。図２は、本発明の実施例に係るスロットル装置の構造を示す断面図である。

【0012】

スロットル装置１００は、金属製のスロットルボディ１を有する。本実施例のスロットルボディ１はアルミダイキャスト製であるが、アルミダイキャスト製に限定される訳ではない。

【0013】

スロットルボディ１は、円筒形の吸気通路１Ｃを有するスロットルボア部材１Ａと、モータ２を収納するモータハウジング１Ｂとが一体に成型されている。スロットルボディ１は、モータ２と空気量を調整するスロットルバルブ４を収納する筐体を構成する。すなわちスロットルボディ（筐体）１は、空気通路１Ｃを有し、空気通路１Ｃ内にスロットルバルブ５が保持される。

【0014】

スロットルボディ１には吸気通路１Ｃの一つの直径線に沿って金属製の回転軸３が配置されている。回転軸３はスロットルバルブ４を支持する軸部材であり、以下、スロットルシャフトと呼んで説明する。

【0015】

スロットルシャフト３は、スロットルボア部材１Ａを貫通して配置される。スロットルシャフト３は、ニードルベアリング５Ａによって一方の端部を支持されており、ボールベアリング５Ｂによって他方の端部を支持されている。ニードルベアリング５Ａ及びボールベアリング５Ｂは、スロットルボディ１のスロットルボア部材１Ａに圧入されている。かくして、スロットルシャフト３はスロットルボア部材１Ａに対して回転可能に支持されている。

【0016】

本実施例のスロットルシャフト３は鋼材製の棒状部材で構成され、スロットルシャフト３が挿入されるスリット３Ａ（図３Ａ参照）を有する。

【0017】

スロットルバルブ４は、金属材製の円板で構成され、スロットル装置１００のスロットルボア部材１Ａ内に配置される。スロットルバルブ４は、スロットルシャフト３のスリット３Ａに挿入され、２箇所のカシメ部６によってスロットルシャフト３固定されている。かくしてスロットルバルブ４は、スロットルボア部材１Ａ内において、スロットルシャフト３の回動に伴って、吸気通路１Ｃを開閉可能に配置される。

【0018】

モータ２は、その出力軸（回転軸）２Ａがスロットルシャフト３の軸方向と平行になるように、モータハウジング１Ｂ内に配置される。

【0019】

モータ２の回転軸２Ｂには歯数の最も少ない金属製のギア１１が固定されている。ギア１１が設けられた側のスロットルボディ１の側面部には、スロットルシャフト３を回転駆動するための減速歯車機構やばね機構が纏めて配置され、これらの機構部は、スロットルボディ１の側面部に固定される樹脂材製のカバー１２で覆われている。カバー１２は、スロットルボディ１に接続される。

【0020】

樹脂製カバー１２で覆われたギア収納室には、インダクタンス式の非接触型回転角度検出装置が設けられ、スロットルシャフト３の回転角度、結果的にはスロットルバルブ４の開度が検出される。すなわち、非接触型回転角度検出装置はスロットルセンサを構成する。

【0021】

モータ２の回転軸２Ｂに固定されたギア１１とスロットルシャフト３に固定されたスロットルギア１３とには、スロットルボディ１の側面に圧入固定された金属材製の軸（中間軸）１６に回転可能に支持された中間ギア１７が噛み合っている。中間ギア１７はギア１１と噛み合う大径ギア１７Ａとスロットルギア１３と噛み合う小径ギア１７Ｂとから構成されている。両ギア１７Ａ，１７Ｂは樹脂成形により一体に成型される。これらギア１１，１７，１３は２段の減速歯車機構を構成している。

【0022】

モータ２の回転は、減速歯車機構１１，１７，１３を介して、スロットルシャフト３に伝達される。スロットルシャフト３が回転するとスロットルバルブ４が回転し、結果的にスロットルボア部材１Ａの開口面積が変化してエンジンへの吸入空気流量が制御される。

【0023】

次に、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４との接合構造の実施例（実施例１および実施例２）について、説明する。

【0024】

［実施例１］
図３Ａは、本発明の第１実施例（実施例１）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す概略図（接合前）である。図３Ｂは、本発明の第１実施例（実施例１）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す概略図（接合後）である。

【0025】

本実施例では、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４との接合の際に、スロットルシャフト３およびスロットルバルブ４の両方を塑性変形させる形態を説明する。

【0026】

スロットルシャフト３は、スリット３Ａと、プレス型挿入穴３Ｂと、を有する。スリット３Ａはスロットルバルブ４が挿入されてスロットルシャフト３に取り付けられる取付部（スロットルバルブ取付部）である。スリット３Ａは、スロットルシャフト３の軸方向Ａｘに直線状に形成される。

【0027】

スリット３Ａについて、スロットルシャフト３の軸方向Ａｘに沿う方向を長さ方向Ｌ、スロットルシャフト３の直径方向に沿う方向を深さ方向（図３Ａの紙面に垂直な方向）、スリット３Ａの２つの側面３Ａ１，３Ａ２に垂直な方向を幅方向Ｗと定義する。スリット３Ａはスロットルシャフト３の軸方向Ａｘに垂直な断面（横断面）の中心を通ってその横断面を２分割するように、スロットルシャフト３の直径方向に形成される。図３Ａ及び図３Ｂでは、スリット３Ａによって２分割されたスロットルシャフト３の一方の部分に符号３ａをつけ、他方に符号３ｂをつけている。

【0028】

プレス型挿入穴３Ｂは、第１プレス型８Ａが挿入されるプレス型挿入部として、スロットルシャフト３に形成される。プレス型挿入穴３Ｂは、その中心軸線３Ｂａがスリット３Ａの２つの側面３Ａ１，３Ａ２に対して垂直となるように、形成される。この場合、プレス型挿入穴３Ｂの中心軸線３Ｂａは、スリット３Ａに挿入されたスロットルバルブ４の端面に対して垂直となる。

【0029】

本実施例のプレス型挿入穴３Ｂは、スリット３Ａに対するスロットルシャフト３の一方の部分３ａを貫通してスリット３Ａに貫通する穴として形成されているが、スロットルシャフト３の全体を貫通しない穴として形成される。言い換えると、プレス型挿入穴３Ｂは、スリット３Ａに対してスロットルシャフト３の他方の部分３ｂを底とする底付の穴として形成される。

【0030】

本実施例では、第１プレス型８Ａと第２プレス型８Ｂとで、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とをプレスする。この場合、第１プレス型８Ａをプレス上型として用い、第２プレス型８Ｂをプレス下型として用いているが、これに限定される訳ではない。

【0031】

プレス上型８Ａは、スロットルシャフト３に空いているプレス型挿入穴３Ｂを通過して、スロットルバルブ４及びスロットルシャフト３をプレス下型８Ｂの形状に塑性変形させることで、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とを接合する。すなわちスロットルシャフト３には塑性変形部３Ｘが形成され、スロットルバルブ４には塑性変形部４Ｘが形成されて、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とが接合される。この場合、スロットルバルブ４と共に塑性変形する、スロットルシャフト３の部分は、３ｂの部分である。

【0032】

本実施例では、カシメ加工（プレス加工）により、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とに二点鎖線で示す塑性変形部（カシメ部）Ｘが形成され、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とが接合される。塑性変形部（カシメ部）Ｘは、プレス型挿入穴３Ｂの開口部３Ｂｂに対して直径方向反対側のスロットルシャフト３外周部に形成される。

【0033】

すなわち本実施例のスロットル装置１００は、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とを備えたスロットル装置１００であって、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とは、カシメ（塑性変形部）Ｘによって固定されている。 この場合、スロットルシャフト３は、スロットルシャフト３の軸方向Ａｘに延設されたスリット３Ａを有し、スロットルバルブ４は、スリット３Ａに挿入された状態で、カシメＸによってスロットルシャフト３に固定されている。 さらに本実施例のスロットル装置１００では、スロットルシャフト３は、スロットルバルブ４の端面４Ａに垂直となる穴（プレス型挿入穴）３Ｂが形成され、カシメによる塑性変形部Ｘは、穴３Ｂの開口部３Ｂａに対して直径方向反対側のスロットルシャフト３の外周部に形成される。

【0034】

これにより、ネジ固定のような、ネジとネジ挿通穴との間の隙間がなくなり、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４との間の相対的な位置ずれの発生を抑制することができる。その結果、スロットルボア部材１Ａとスロットルバルブ４との間でのかじりの発生を抑制することができる。

【0035】

なお本実施例のスロットル装置１００では、穴（プレス型挿入穴）３Ｂは、スロットルシャフト３の全体を貫通することなく形成され、塑性変形部Ｘは、スロットルシャフト３及びスロットルバルブ４の両方により形成されている。

【0036】

また、本実施例の接合を実施すする接合方法では、第１プレス型８Ａと第２プレス型８Ｂとをスロットルボア部材１Ａの吸気通路１Ｃの中に挿入して、プレス加工（カシメ加工）を行う。この際に、プレス加工（カシメ加工）は、スロットルバルブ４と吸気通路１Ｃの内壁面との位置合わせを行った後に、実行する。

【0037】

すなわち本実施例のスロットル装置１００の組立方法は、吸気通路１Ｃを有するスロットルボア部材１Ａと、スロットルボア部材１Ａの吸気通路１Ｃの中に配置されたスロットルシャフト３及びスロットルバルブ４と、を備えたスロットル装置１００の組立方法であって、スロットルボア部材１Ａの吸気通路１Ｃの中でスロットルバルブ４と吸気通路１Ｃの内壁面との位置合わせを行い、スロットルバルブ４と吸気通路１Ｃの内壁面との位置合わせ後に、吸気通路１Ｃの中に第１プレス型８Ａと第２プレス型８Ｂとを挿入して、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とをプレス加工して固定する。

【0038】

これにより、スロットルバルブ４を吸気通路１Ｃの内壁面に対して正確に位置決めした状態で、スロットルバルブ４とスロットルシャフト３との固定を簡易な構造で行うことができる。

【0039】

［実施例２］
図４Ａは、本発明の第２実施例（実施例２）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す断面図（接合前）である。図４Ｂは、本発明の第２実施例（実施例２）に係るスロットル装置におけるスロットルシャフトとスロットルバルブとの接合方法を示す断面図（接合後）である。

【0040】

以下、実施例１との相違点について説明し、実施例１の説明と重複する説明は省略する。なお、実施例１と同様な構成には、実施例１で使用した符号と同じ符号を付し、異なる部分について説明する。

【0041】

本実施例のプレス型挿入穴３Ｂは、スロットルシャフト３の全体を貫通する穴として形成される。すなわちプレス型挿入穴３Ｂは、スリット３Ａに対するスロットルシャフト３の一方の部分３ａと他方の部分３ｂとを貫通して形成される。

【0042】

プレス上型８Ａは、スロットルシャフトの部分３ａ及び部分３ｂに空いているプレス型挿入穴３Ｂを通過して、スロットルバルブ４をプレス下型８Ｂの形状に塑性変形させることで、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４を接合する。本実施例では、スロットルバルブ４に塑性変形部４Ｘが形成され、スロットルバルブ４の塑性変形部４Ｘで、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４とを接合する塑性変形部（カシメ部）Ｘが形成される。

【0043】

すなわち本実施例のスロットル装置１００では、穴（プレス型挿入穴）３Ｂは、スロットルシャフト３の全体を貫通するように形成され、塑性変形部Ｘは、スロットルバルブ４により形成されている。

【0044】

本実施例においても、実施例１と同様な作用効果が得られる。さらに本実施例では、プレス加工（カシメ加工）に伴って、スロットルシャフト３に加わる荷重を抑制することができ、スロットルシャフト３の曲り等に対して行う対策を少なくすることができる。

【0045】

上述した本発明に係る実施例では、スロットルシャフト３とスロットルバルブ４との固定にネジ部品を使用する必要がないため、ネジ部品を削減することができる。

【0046】

従来、スロットルバルブ４の材質として真ちゅうを用いることがあったが、本実施例ではアルミを用いた場合に、さらに大きな効果が得られる。それは、アルミは真ちゅうよりも線膨張係数が大きいため、アルミ材製のスロットルバルブ４を用いた方が、真ちゅう材製のスロットルバルブ４を用いた場合よりも、温冷によるスロットルシャフト３とスロットルバルブ４との相対的な位置ずれが大きくなるが、本実施例の効果によりこの位置ずれを効果的に抑制できるからである。

【0047】

すなわち本実施例のスロットル装置１００では、記スロットルバルブはアルミ材製であることが好ましい。アルミ材製のスロットルバルブ４を用いた場合、アルミ材の柔らかさ（加工し易さ）を利用して、スロットルバルブ４に塑性変形部４Ｘを形成することが容易になる。

【0048】

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0049】

１Ａ…吸気通路１Ｃを有するスロットルボア部材、１Ｃ…吸気通路、３…スロットルシャフト、３Ａ…スリット、３Ｂ…穴（プレス型挿入穴）、３Ｂａ…穴３Ｂの開口部、４…スロットルバルブ、４Ａ…スロットルバルブ４の端面、８Ａ…第１プレス型（プレス上型）、８Ｂ…第２プレス型（プレス下型）、１００…スロットル装置、Ａｘ…スロットシャフト３の軸方向、Ｘ…カシメ（塑性変形部）。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】